WO1986004193A1 - Drive control system for servo motors - Google Patents

Description

明 細 書

サ - ボ モ ー タ の駆動制御方式

技 術 分 野

*発明 は、 サ ー ボ制御ュニ ッ 卜 にマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ を利用 したサ - ボ モ - タ の駆動制御方式 に関す る 。

背 景 技 術

多軸 の工作機械等 を精度良 く 制御する ため に 、 数値制 御装置 （以下 、 N C 装置 と ぃ ラ。 ） 等の指令信号で駆動 され る サ ー ボ モ ー タ が用い られてい る 。 従来、 こ の種 の サ ー ボ モ ー タ は ア ナ ロ グ サ ー ボ 方式 で駆動 されてい た が、 近年に な っ て コ ン ピ ュ ー タ 制御の技術開発が進行す る 中で 、 1 台 の制御装置に よ-り いかに効率良 く 複数合の サ ー ボ モ ー タ を コ ン ト ロ ー ルするか と い う 点で種 々 のェ 夫がな されて い る 。

マ イ ク π プ ロ セ ッ サ は、 一般に制御 プ ロ グ ラ ム に よ つ て そ の動作が決定 され る ので、 制御形態 に合せて制御 プ ロ グ ラ ム を作成す る こ と に よ っ て、 同一 の サ - ボ制御ュ ニ ッ ト で種 々 の サ ー ボ コ ン ト ロ ー ルが実現 され る こ と は 周知で あ る 。

第 2 図は、 こ の種 の サ - ボモ - タ 制御 回路の概略を示 すブ ロ ッ ク 図 であ る 。 図において、 N C 装置側 に は、 入 カデ ー タ が読み込.ま れ、 所定の シ - ケ ン ス処理 を行な う マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ構成の メ イ ン C P U 1 と 、 複数の共 有 R A M 2 と がデ ー タ バ ス B _t に よ り 結合 され て い る 。 ま た、 こ れ ら 共有 R A M 2 に は、 それぞれバ ス B ₂ を 介 し てマ イ ク 口 プ ロ セ ッ サ構成のサー ボ制御用の C P U 3 が接練 されて お り 、 サ - ボモ ー タ の各サ - ボア ン プ 4 に 速度指令のア ナ ロ グ信号を出力 してい る 。 サ - ボア ン プ 4 は、 速度制御回路 5 、 電流制御回路 6 、 イ ン パ ー タ 7 に よ り 構成 され、 サ - ボモー タ 8 に対 し て電流、 位置、 速度につ い て所定の フ ィ - ドバ ッ ク制御 を行な う 。

なお、 共有 R A M 2 は、 メ イ ン C P U 1 と サ - ボ制御 用 C P U 3 と の間でデ ー タ交換を行な う も の で あ り 、 例 え ばサ ー ボ モ ー タ 8 の位置信号をサ - ボ制御用 C P U 3 を介 し て一旦 こ の共有 R A M 2 に記憶 さ せ、 メ イ ン C P U 1 か ら こ の記憧値 を読み出 し て表示処理等が行なわれ る 。 ま た 、 メ イ ン C P U 1 か ら の位置指令信号 を一旦、 共有 R A M 2 に記億 させ、 サー ボ制御用 C P U 3 で こ の 記憶値 を読み出 し て 、 サ — ボア ンプ 8 に速度指今が出 力 され る 。

こ の よ う に構成 され る サ - ボモー タ の駆動制御方式 に おいて 、 サ ー ボア ン プの イ ンノ - タ を除 く コ ン ト ロ ー ル 機能を すベ て マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サに よ っ て置換 え、 ア ン プ機能 を N C 装置側 に持たせたいわゆ る ソ フ ト サ ー ボ方 式 と すれば、 サ ー ボモ ー タが交、 直いずれの も の で あ つ て も 同一の ハ ー ド ウ エ ア で構成でき る 。 駆動 さ れ る イ ン バ ー タ へ の P W M信号が 3 相 つ ま り 6 太必要 と され る か、 あ る いは 単相では 2 ¾ですむかの違い しか ないか ら であ る 。 と こ ろが、 交流同期型サー ボモ ー タ の電流制御 をマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ で行な う場合には 、 第 3 図 （ a ) に示す よ う に 、 電流ル ー プの周波数特性は、 位置、 速度 ル ー プ の そ れ に 比べ て 1 桁程度早 く し なけれ ばな ら な い。 そ のため に 、 例 え ば位置制御、 速度制御を いずれ も l m s の周期 で演箕処理 して も 、 電流制御だけ は そ の 1 Z 6 の 1 6 6 pu s で演算 し なければな ら ず、 し か も ト ル ク 効率 を上げ る ため に は応答性も無視で き ないか ら位置 制御、 速度制御の周期 を伸ばすこ と ほ で き ない。

他方 、 直流 サ - ボ モ ー タ の場合に は、 A C 同期モ ー タ に比べ て、 電流ル - プの周波数特性は遅 く し て も よ く 、 た と え ば第 3 図 （ b ) の如 く 、 そ の周期 を 3 3 3 it s と すれば同 じ演算速度の プ ロ セ ッ サで制御 し て も 、 ひ と つ の サ - ボ C P U に よ っ て複数台のサ - ボ モ ー タ を制御 で き る に も かか わ ら ず、 同一の ド ウ エ ア構成 では プ ロ セ ッ サ の演算能力を発揮 させる こ と がで き な か っ た。

発 明 の 開 示

従 っ て 、 太癸明 は 、 サ - ボモ - タ の電流帰還信号 に基 ずい て マ イ ク α プ ロ セ ッ サに よ リ サ ー ボ モ ー タ への電流 制御 を 行な う サ - ボ モ - タ の駆動制御方ま に おい て、 同 一の ハ ー ド ウ エ ア構成で A C D C いずれの サ ー ボモ - タ を も 制御す る こ と が で き 、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ の処理 能力 を低下 さ せ る こ と がない サ - ボモ - タ の駆動制御方 式 を提供す る こ と を 目 的 と する 。

太発明は 、 サ - ボ モ - タ の電流帰還信号 に基ずい て マ イ ク ロ プ α セ ッ サ に よ り サー ボモ― タ へ の電流制御を行 な う サ ― ボ モ ー タ の駆動制御方式におい て、 前記サー ^ モー タ の入力デー タ お よびシ ー ケ ン ス処理を行 な ラ メ ィ ン C P U と 、 こ の メ イ ン C P U に結合され、 前記サ - ボ モ ー タ の電流、 速度 、 位置を制御する サ ー ボ制御用 の c

P U と 、 こ の C P U に接練されて前記サ ー ボ モ ー タ の定 格に応 じ て設定 され る割込み周期で割込み指今 を発生す る 割込み発生手段 と 、 こ の割込み指今お よび前記サ ― ボ モー タ への電流指令 を記憶する手段 と を具備 し て な る こ と を特徵 と す る サ - ボモ ー タ の慝動制御方式が提供 され る 。

*発明 に よ る サー ボ モー タ の駆動制御方式ほ 、 サ ― ボ モー タ への電流制御 を行な う マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ に、 制 御すべ き サ ー ボモ - タ の定格に応 じた電流ル ー プの割込 み周期 を設定 し て、 駆動 ト ル ク に対応 し た駆動制御信号 を供給す る よ う に し て 、 種 々 のサー ボモ ー タ を効率良 く 制御す る よ う に し て い る 。

図面の簡単な説明

第 1 図は本発明の一実施例を示すブ ロ ッ ク 図、 第 2 図 は従来の サ一 ボ モ ー タ の制御方式の一例 を示す プロ ッ ク 図、 第 3 図 （ a ) ， （ b ) はそれぞれ A C サ - ボ、 D C サ ― ボ の制御 タ イ ミ ン グを示す図であ る 。

発明 を実施するための最良の形態 以下 、 *発明 の実施例について図面を参照 し なが ら 詳 細 に説明す る 。

第 1 図 に おいて、 1 0 は、 サ ー ボモ ― タ 1 1 を制御す る マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ構成のサ ー ボ C P U であ る 。 こ の サ ー ボ モ ー タ 1 1 の 電流、 速度、 位置を 制御す る サ ― ボ C P U 1 0 は 、 入 力デ ー タ に従 っ て一連 の シ ー ケ ン ス 処 理 を行 な ラ メ イ ン C P U 1 2 、 デー タ の受け渡 し を 行 な う 共有 R A M I 3 と と も に 、 N C装置内 に S置 さ れ 、 メ イ ン C P U 1 2 と の 間 で共有 R A M I 3 を 介 し て デ ー タ バ ス 1 4 に よ リ 結合 されてい る 。 サ ー ボ 制御 用 の C P U 1 0 は 、 サ - ボ ア ン プ 1 5 に対 し て、 P W M指令出 力 回 路 1 6 か ら P W M指令 を デ ィ ジ タ ル信号 で出 力す る 。 サ - ボ ア ン プ i 5 は 、 イ ン バ ー タ を構成す る ノ、' ヮ ー ト ラ ン ジ ス タ 等の最終段の ド ラ イ バ素子の みが配置 さ れ る 構成 と す る 。 つ ま り A C 同 期 モ ー タ で あ れ ば 3 相分 の 素子 で 、 D C モ '一 タ で あ れ ば単相の素子で構 ^ され る 。

1 7 は 、 ロ ー タ リ エ ン コ ー ダ な ど の検 出器か ら の検 出 パ ル ス を カ ウ ン ト す る カ ウ ン タ 、 1 8 は A Z D コ ン バ ー タ で あ り 、 こ れ ら は 電流帰還信号をデ ジ タ ル信号 に変換 し て サ ー ボ C P U 1 0 に入力す る 。 そ の 外 、 デ ー タ ノく ス 1 4 に は 、 デ 一 タ メ モ リ （ R A M ) 、 プ ロ グ ラ ム メ モ リ 、 デ ー タ テ ー ブ ル な ど が 必要 に 応 じ て接続 さ れ て い る 。 2 0 は 、 上記 サ ― ボ C P U 1 0 に 接続 さ れた割込 み発生 回路 で 、 こ の 割込み発生回路 2 0 に は基準周波数 を 作 る 発振器 2 1 が接続 され、 サ ー ボ C P U 1 0 で駆動 制御 さ れ る サ ー ボ モ ー タ 1 1 の定格 に応 じ た電流ル ー プ の割込 み周期 を 設定 す る よ う に し てい る 。 な お 、 発振器 2 1 は 、 そ れ 自 身発振周波数を変化で き る よ う に構成 さ れ る か 、 あ る い は 点線 で示す よ う に分周器 2 2 を 接続す 一 o —

る な ど し て発振器 2 1 の発振周波数を変化 させ所望の割 込み周期を得 る よ う にする。

こ の よ う に サ ー ボ コ ン ト ロ ー ラ側のサ - ボ C P U 1 0 への割込み周期 を可変にする こ と に よ っ て、 N C 側は同 一の ド ウ エア構成で も A C D C い ずれの サ ー ボ モ — タ を も 効率良 く 制御 す る こ と が で き る 。 す なわ ち 、 サ 一 ボ C P U 1 0 で の電流制御 の周波数特性 を 、 A C モ ー タ の場合 に は 1 6 6 /i sec に設定 し 、 D C モ ー タ の 場合に は、 分周回路 2 2 を切换ぇ 3 3 3 jtt sec に設定す れば、 3 台の D C サ 一 ボモー タ の電流制御が i つの サ 一 ボ C P U で可能に な る 。

従 っ て、 サ - ボ C P U 1 0 は、 メ イ ン C P U 1 2 と と も に N C 装置内 に あ っ て共有 R A M I 3 を介 し て相互 に 高速でデ ー タ の転送 を行ない、 複数の D C サ ー ボ モ ー タ を駆動制御す る場合 に、 サ - ボモ - タ の定格 に応 じ て割 込み周期 を設定で き 、 また、 A C モ ー タ の ト ル ク 効率 を 高め る う え で も 電流ルー プの.周波数特性 を的確に設定 で き 、 駆動 ト ル ク に対応 し た躯動制御信号 を供給 し て、 メ ィ ン C P U と 各サ - ボ モ ー タ 毎の専用 の サ ― ポ C P U と を結合 し て種 々 の サ - ボモ - タ を効率良 く 駆動制御出来 る 。

産業上の利用可能性

末発明 に係 る サ一 ボモー タ の駆動制御方式は 、 マ イ ク 口 プ ロ セ ッ サ に対す る割込み周期お よび前記サ - ボ モ - タ への電流指令を 、 駆動制御するサ - ボ モ - タ の定格 に 応 じ て 設定 さ れた割込 み周期 で発生 す る よ う に し た の で、 同一の ド ウ エア構成で A C D C いずれの サ ー ポ モ ー タ を も 制御す る こ とができ、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ の処理能力を低下 さ せ る こ と がない。

Claims

- 8 - 請 求 の 範 囲

( 1 ) サ - ボ モ ー タ の電流帰還信号に基ずいて マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ に よ リ サ ー ボモ ー タ への電流制镩 を行 な ラ サ ー ボモ ー タ の駆動制御方式は、 次を合む ：

前記 サー ボ モ ー タ の入力デー タ および シ ー ケ ン ス処理 を行な う メ イ ン C P U ;

こ の メ イ ン C P U に結合され、 前記サ ー ボ モ ー タ の電 流、 速度、 位置を制御する サ - ボ制御用 の C P U ;

こ の C P U に接統 されて前記サー ボモ ー タ の定格に 応 じ て設定 され る 割込み周期で割込み指令 を発生する 割込 み発生手段 ； .

こ の割込み指. お よび前記サ - ボモ - タ への電流指今 を記憶する.手段。