WO2021149194A1 - モータ制御装置およびモータ制御システム - Google Patents

モータ制御装置およびモータ制御システム Download PDF

Info

Publication number
WO2021149194A1
WO2021149194A1 PCT/JP2020/002139 JP2020002139W WO2021149194A1 WO 2021149194 A1 WO2021149194 A1 WO 2021149194A1 JP 2020002139 W JP2020002139 W JP 2020002139W WO 2021149194 A1 WO2021149194 A1 WO 2021149194A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
slave
master
shaft
value
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/002139
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝輔 辻川
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2020/002139 priority Critical patent/WO2021149194A1/ja
Publication of WO2021149194A1 publication Critical patent/WO2021149194A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another

Definitions

  • the present disclosure relates to a motor control device and a motor control system that control a motor.
  • the motor control device drives a drive object included in an industrial machine tool such as a machine tool by controlling the motor. If the drive object is large and an attempt is made to drive the drive object with one motor, it may not be possible to obtain desired control characteristics. In such a case, a technique of driving one driving object with a plurality of motors is used.
  • the driving object is driven by the two motors for the purpose of improving accuracy or stable control.
  • the technology to drive is used.
  • parallel drive control that is, tandem control, in which a drive object is driven while synchronizing the motors is performed.
  • any one of the plurality of motors functions as the main motor for driving the master shaft mechanically connected to the driving object, and the other motors are mechanically connected to the driving object. It functions as a sub motor that drives the slave shaft.
  • various commands such as position, speed, and current are controlled in synchronization.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and is a motor control device capable of appropriately exerting the motor characteristics of a plurality of motors when one driving object is driven by a plurality of motors having different characteristics. The purpose is to obtain.
  • the master motor for driving one driving object and the motor control device for controlling the slave motor are master motors having the first motor characteristic value.
  • the master shaft control unit drives the master motor using a first current command that controls the speed of the master motor.
  • the slave axis control unit of the slave motor is based on a value obtained by multiplying the first current command and the first ratio, which is the ratio of the second motor characteristic value to the first motor characteristic value.
  • a second current command for controlling the speed is calculated, and the slave motor is driven using the second current command.
  • the motor control device has an effect that when one driving object is driven by a plurality of motors having different characteristics, the motor characteristics of the plurality of motors can be appropriately exhibited.
  • the figure which shows the 1st example of the drive mechanism to which the motor control system which concerns on Embodiment 1 is applied.
  • the figure which shows the 2nd example of the drive mechanism to which the motor control system which concerns on Embodiment 1 is applied
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a motor control system including the motor control device according to the first embodiment.
  • the motor control system 201 is a system in which one drive object 14 is driven by a plurality of motors (motor groups) having different characteristics.
  • the motor control system 201 performs parallel drive control, that is, tandem control, which drives the drive object 14 while synchronizing a plurality of motors.
  • the motor control system 201 is a motor control device 101, a master motor 4A, a master speed detector 5A, a master shaft 6A which is a motor shaft of the master motor 4A, a slave motor 4B, and a motor shaft of the slave motor 4B. It includes a slave shaft 6B.
  • the master motor 4A is a motor having a first motor characteristic value
  • the slave motor 4B is a motor having a second motor characteristic value different from the first motor characteristic value
  • the master motor 4A is connected to the master shaft 6A and rotates the master shaft 6A.
  • a master speed detector 5A for detecting the rotation speed of the master shaft 6A is arranged in the master motor 4A.
  • the rotation speed detected by the master speed detector 5A is sent to the motor control device 101 as a master speed FB (feedback: Feed Back).
  • the master speed FB is a feedback value obtained by feeding back a value indicating the rotation speed of the master shaft 6A, and is used for speed control of the driven object 14 which is a movable member.
  • the slave motor 4B is connected to the slave shaft 6B and rotates the slave shaft 6B.
  • the master shaft 6A is connected to the first transmission mechanism 13A and rotates the first transmission mechanism 13A.
  • the first transmission mechanism 13A rotates the drive object 14 by rotating the third transmission mechanism 16 connected to the drive object 14.
  • the first transmission mechanism 13A is a pinion which is a circular gear.
  • An example of the third transmission mechanism 16 is a pinion.
  • the teeth of the first transmission mechanism 13A mesh with the teeth of the third transmission mechanism 16, and when the first transmission mechanism 13A rotates, the third transmission mechanism 16 rotates and the drive object 14 also rotates. In this way, the master motor 4A drives the drive object 14 via the master shaft 6A, the first transmission mechanism 13A, and the third transmission mechanism 16.
  • the slave shaft 6B is connected to the second transmission mechanism 13B and rotates the second transmission mechanism 13B.
  • the second transmission mechanism 13B rotates the drive object 14 by rotating the third transmission mechanism 16 connected to the drive object 14.
  • An example of the second transmission mechanism 13B is a pinion.
  • the teeth of the second transmission mechanism 13B mesh with the teeth of the third transmission mechanism 16, and when the second transmission mechanism 13B rotates, the third transmission mechanism 16 rotates and the drive object 14 also rotates.
  • the slave motor 4B drives the drive object 14 via the slave shaft 6B, the second transmission mechanism 13B, and the third transmission mechanism 16.
  • a speed reducer is used for the first transmission mechanism 13A and the second transmission mechanism 13B.
  • a position detector 15 for detecting the position of the driving object 14 is arranged on the driving object 14.
  • the position detected by the position detector 15 is the rotational position of the driven object 14.
  • the position detected by the position detector 15 is the position of the drive object 14 in the rack axial direction.
  • the position detected by the position detector 15 is sent to the motor control device 101 as a position FB.
  • the position FB is a feedback value obtained by feeding back a value indicating the position of the master shaft 6A, and is used for position control of the drive target object 14.
  • the motor control device 101 includes a position control unit 1, a speed control unit 2, a current control unit 3A, a first ratio calculation unit 7, a current command limiting unit 10, and a current control unit 3B.
  • the position control unit 1, the speed control unit 2, and the current control unit 3A are the master shaft control unit 25A that controls the master shaft 6A, and the first ratio calculation unit 7, the current command.
  • the limiting unit 10 and the current control unit 3B are slave shaft control units 25B that control the slave shaft 6B.
  • the position control unit 1, the speed control unit 2, the current control unit 3A, the master speed detector 5A, and the master motor 4A are the master shaft drive units 20A.
  • the first ratio calculation unit 7, the current command limiting unit 10, the current control unit 3B, and the slave motor 4B are slave shaft drive units 20B.
  • the position control unit 1 gives a speed command based on a position command input from a higher controller, which is a controller higher than the motor control device 101, and a position FB detected by the position detector 15. To generate.
  • the position command input from the host controller is a command that specifies the position of the drive object 14, and the speed command generated by the position control unit 1 is a command that specifies the rotation speed of the master shaft 6A.
  • the position control unit 1 outputs the generated speed command to the speed control unit 2.
  • the speed control unit 2 generates a master current command, which is the first current command, based on the speed command sent from the position control unit 1 and the master speed FB detected by the master speed detector 5A.
  • the master current command is a command that specifies the current to be output to the master motor 4A.
  • the speed control unit 2 outputs the generated master current command to the current control unit 3A and the first ratio calculation unit 7.
  • the current control unit 3A is a voltage at which the master motor 4A can generate a desired torque based on the master current command sent from the speed control unit 2 and the master current FB detected by the current detection unit (not shown). Generate a master voltage command, which is a command.
  • the master current FB is a feedback value obtained by feeding back the voltage value used for driving the master motor 4A, and is used for controlling the master motor 4A.
  • the current control unit 3A outputs the generated master voltage command to the master motor 4A via an inverter circuit (not shown). As a result, a voltage is applied to the master motor 4A to drive the master motor 4A.
  • the rotational force motion of the master motor 4A that is, the motion of rotating the master shaft 6A is output as torque according to the reduction ratio via the first transmission mechanism 13A, and the drive object 14 is subjected to the master voltage. Operate to correspond to the command.
  • the torque output from the first transmission mechanism 13A according to the reduction ratio is referred to as the master shaft torque.
  • the first ratio calculation unit 7 determines the master current command, which is the first current command, and the first ratio, which is the ratio of the second motor characteristic value to the first motor characteristic value.
  • the multiplied value is calculated as the first proportional output value and output to the current command limiting unit 10.
  • the first motor characteristic value is the reference current of the master motor 4A
  • an example of the second motor characteristic value is the reference current of the slave motor 4B.
  • the first ratio calculation unit 7 obtains a value obtained by multiplying the master current command by the ratio of the reference current value of the slave motor 4B to the reference current value of the master motor 4A (first ratio). It is calculated as a proportional output value and output to the current command limiting unit 10.
  • the first example of the reference current value of the master motor 4A is the maximum rated current value defined for the master motor 4A.
  • the reference current value of the slave motor 4B is the maximum rated current value defined for the slave motor 4B.
  • the second example of the reference current value of the master motor 4A is the continuous rated current value defined for the master motor 4A.
  • the reference current value of the slave motor 4B is the continuous rated current value defined for the slave motor 4B.
  • the first motor characteristic value may be the maximum rated torque value or the continuous rated torque value.
  • the second motor characteristic value of the slave motor 4B is the maximum rated torque value specified for the slave motor 4B. be.
  • the second motor characteristic value of the slave motor 4B is the continuous rated torque defined for the slave motor 4B. The value.
  • the first motor characteristic value may be the rated output value of the master motor 4A within a specific time, or may be the continuous rated output value of the master motor 4A.
  • the second motor characteristic value of the slave motor 4B is defined in the slave motor 4B. It is the rated output value within a specific time.
  • the first motor characteristic value of the master motor 4A is the continuous rated output value defined for the master motor 4A
  • the second motor characteristic value of the slave motor 4B is the continuous rated output value defined for the slave motor 4B. The output value.
  • the current command limiting unit 10 limits the first proportional output value according to the characteristics of the slave motor 4B, and then outputs the slave current command to the current control unit 3B. That is, the current command limiting unit 10 limits the first proportional output value so that the first proportional output value does not exceed the maximum value of the current value allowed by the slave motor 4B.
  • the slave current command which is the second current command, is a command that specifies the current to be output to the slave motor 4B.
  • the current control unit 3B can generate a desired torque by the slave motor 4B based on the slave current command sent from the current command limiting unit 10 and the slave current FB detected by the current detection unit (not shown). Generates a slave voltage command, which is a voltage command.
  • the slave current FB is a feedback value obtained by feeding back the voltage value used for driving the slave motor 4B, and is used for controlling the slave motor 4B.
  • the current control unit 3B outputs the generated slave voltage command to the slave motor 4B via the inverter circuit. As a result, a voltage is applied to the slave motor 4B, and the slave motor 4B is driven.
  • the rotational force motion of the slave motor 4B that is, the motion of rotating the slave shaft 6B is output as torque according to the reduction ratio via the second transmission mechanism 13B, and the drive object 14 is subjected to the slave voltage. Operate to correspond to the command.
  • the torque output from the second transmission mechanism 13B according to the reduction ratio is referred to as a slave shaft torque.
  • the torque generated in the slave motor 4B is approximately the output torque of the master motor 4A multiplied by the first ratio.
  • the torque acting on the drive object 14 can be considered as the sum of the master shaft torque and the slave shaft torque.
  • the master axis control unit 25A is a master axis control device
  • the slave axis control unit 25B is a slave axis control device
  • the motor control system 201 is a master motor 4A, a slave motor 4B, a master axis control device, and a slave axis. It may be configured to include a control device. That is, the master axis control device having the function of the master axis control unit 25A and the slave axis control device having the function of the slave axis control unit 25B may be different configurations. In this case, the motor control system 201 executes transmission / reception of a master current command between the set of the master motor 4A and the master axis control device and the set of the slave motor 4B and the slave axis control device.
  • the spindle When the drive object of the machine tool, which is an example of the drive object 14, is used as the spindle, the spindle may be accelerated or decelerated. In this case, it is generally operated on the premise of high torque operation that corresponds to the current limit value that can be output, that is, torque saturation occurs.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of torque characteristics in the motor control system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the torque characteristics when the torque characteristics shown in FIG. 2 are converted into a ratio with respect to the maximum value for each shaft.
  • the horizontal axis is the rotation speed of the motor and the vertical axis is the torque.
  • the horizontal axis is the rotation speed of the motor, and the vertical axis is the torque ratio.
  • the ratio of the torque of the master shaft 6A (torque ratio) when the maximum value of the torque characteristic of the master shaft 6A is 100% and the slave when the maximum value of the torque characteristic of the slave shaft 6B is 100%. The ratio of the torque of the shaft 6B is shown.
  • the torque characteristic of the master shaft 6A is shown by the torque characteristic MT1
  • the torque characteristic of the slave shaft 6B is shown by the torque characteristic MS1.
  • the torque characteristic MS1 As shown in the torque characteristic MS1, as the rotation speed of the slave shaft 6B increases, the torque of the slave shaft 6B decreases after the rotation speed becomes equal to or higher than the base rotation speed of the slave shaft 6B.
  • the torque characteristic MT1 As shown in the torque characteristic MT1, as the rotation speed of the master shaft 6A increases, the torque of the master shaft 6A decreases after the rotation speed becomes equal to or higher than the base rotation speed of the master shaft 6A. ..
  • the torque characteristic of the master shaft 6A is shown by the torque characteristic MT2
  • the torque characteristic of the slave shaft 6B is shown by the torque characteristic MS2.
  • the torque characteristic MS2 As shown in the torque characteristic MS2, as the rotation speed of the slave shaft 6B increases, the torque ratio of the slave shaft 6B decreases after the rotation speed becomes equal to or higher than the base rotation speed of the slave shaft 6B.
  • the torque characteristic MT2 As shown in the torque characteristic MT2, as the rotation speed of the master shaft 6A increases, the torque ratio of the master shaft 6A decreases after the rotation speed becomes equal to or higher than the base rotation speed of the master shaft 6A. go.
  • the slave shaft 6B is controlled within the range surrounded by the torque characteristics MS2, X-axis, and Y-axis shown in FIG.
  • the master shaft 6A is controlled within the range surrounded by the torque characteristics MT2, X-axis, and Y-axis shown in FIG.
  • the range A1 shown in FIG. 3 is a range surrounded by the torque characteristics MS2, the X-axis, and the Y-axis.
  • the range A2 is a range surrounded by the torque characteristics MT2, the X-axis, and the Y-axis, and outside the range A1. That is, the range A1 is a range in which synchronous control of the master shaft 6A and the slave shaft 6B is possible.
  • the range A2 is a range in which the master shaft 6A can be controlled, but the slave shaft 6B is a range that cannot be controlled. In other words, the range A2 is a range in which synchronous control of the master axis 6A and the slave axis 6B is impossible.
  • the torque ratio defined in the first ratio is used regardless of the presence or absence of torque saturation.
  • the master axis 6A and the slave axis 6B will be executed while maintaining the synchronization.
  • the first ratio is the motor rated ratio such as the ratio of the maximum rated current values of the master shaft 6A and the slave shaft 6B. Therefore, when the master shaft 6A is controlled under the condition corresponding to the current limit value, the slave shaft 6B is also controlled according to the current limit value. From the viewpoint of the master shaft 6A, it can be considered that the torque constant of the master motor 4A is increased by the torque of the slave shaft 6B.
  • the range A2 is a range in which the current limit values of the master shaft 6A and the slave shaft 6B differ due to the difference in the torque saturation characteristics of the torque characteristics MS2 and MT2.
  • cases where high torque is required such as during acceleration and deceleration are applicable.
  • the operation of the master shaft 6A always falls within the range A1 by matching the current limit value of the master shaft 6A with the torque characteristic MS2 of the slave shaft 6B. As such, the master shaft 6A may be controlled.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of an operation waveform of a driven object driven by the motor control system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows a velocity waveform which is the behavior of the driven object 14 in the first stage.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is the rotation speed of the master axis 6A.
  • the speed command of the rotation speed increases from 0 at a constant acceleration, then becomes 0 and becomes a constant speed, then decreases at a constant acceleration, and finally becomes 0.
  • the master shaft 6A operates according to the speed command, but the master speed FB cannot follow the speed command for a while after the operation is started. After that, the master speed FB follows the speed command. Further, FIG.
  • FIG. 4 shows the waveform of the master shaft current, which is the current used for controlling the master shaft 6A, in the second stage.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is master axis current.
  • FIG. 4 shows the waveform of the slave shaft current, which is the current used for controlling the slave shaft 6B, in the third stage.
  • the horizontal axis is time and the vertical axis is slave axis current.
  • the motor control system 201 operates while torque-saturating in order to make maximum use of the torque characteristics MS2 and MT2 when accelerating and decelerating the drive object 14. .. That is, there is torque saturation in the master shaft 6A and the slave shaft 6B during acceleration and deceleration of the drive object 14.
  • the motor control system 201 drives the master shaft 6A and the slave shaft 6B in the range A1 from the start of acceleration to the time T1 during acceleration, and the master shaft in the range A2 from the time T1 to the end of acceleration. Drives 6A and slave shaft 6B.
  • the motor control system 201 drives the master shaft 6A and the slave shaft 6B in the range A2 from the start of deceleration to the time T2 during deceleration, and the master shaft 6A and the slave in the range A1 from the time T2 to the end of the deceleration. Drive the shaft 6B.
  • the master shaft 6A and slave shaft 6B are controlled so as to apply a constant torque according to the current limit value in one direction, so that torque fluctuations due to the control are applied. (Torque interference) does not occur, and the driven object 14 operates stably.
  • the motor control system 201 synchronously controls the master shaft 6A and the slave shaft 6B so that a constant current flows through the master shaft 6A and the slave shaft 6B at a constant speed. Specifically, the motor control system 201 drives the master shaft 6A and the slave shaft 6B in the range A1 from the start of the constant speed control to the end of the constant speed control.
  • FIG. 5 is a diagram showing a first example of a drive mechanism to which the motor control system according to the first embodiment is applied.
  • the drive mechanism 301 includes a master motor 51A, a slave motor 51B, a first transmission mechanism 71A, a second transmission mechanism 71B, and a rack 61.
  • the master motor 51A is an example of the above-mentioned master motor 4A
  • the slave motor 51B is an example of the above-mentioned slave motor 4B
  • the first transmission mechanism 71A is an example of the above-mentioned first transmission mechanism 13A
  • the second transmission mechanism 71B is an example of the above-mentioned second transmission mechanism 13B.
  • the first transmission mechanism 71A has a speed reducer 52A and a pinion 53A
  • the second transmission mechanism 71B has a speed reducer 52B and a pinion 53B.
  • the master motor 51A is connected to the speed reducer 52A
  • the speed reducer 52A is connected to the pinion 53A
  • the slave motor 51B is connected to the speed reducer 52B
  • the speed reducer 52B is connected to the pinion 53B.
  • the driving force from the master motor 51A to the rack 61 is given via the speed reducer 52A and the pinion 53A.
  • the driving force from the slave motor 51B to the rack 61 is provided via the reducer 52B and the pinion 53B.
  • the rack 61 is an example of the third transmission mechanism 16.
  • the teeth of the pinion 53A mesh with the teeth of the rack 61, and when the pinion 53A rotates, the rack 61 moves linearly, and the drive object 14 connected to the rack 61 also moves linearly.
  • the teeth of the pinion 53B mesh with the teeth of the rack 61, and when the pinion 53B rotates, the rack 61 moves linearly, and the drive object 14 connected to the rack 61 also moves linearly.
  • FIG. 6 is a diagram showing a second example of a drive mechanism to which the motor control system according to the first embodiment is applied.
  • the drive mechanism 302 includes a master motor 54A, a slave motor 54B, a first transmission mechanism 72A, a second transmission mechanism 72B, and an external gear 62.
  • the master motor 54A is an example of the above-mentioned master motor 4A
  • the slave motor 54B is an example of the above-mentioned slave motor 4B
  • the first transmission mechanism 72A is an example of the above-mentioned first transmission mechanism 13A
  • the second transmission mechanism 72B is an example of the above-mentioned second transmission mechanism 13B.
  • the first transmission mechanism 72A has a speed reducer 55A and a pinion 56A
  • the second transmission mechanism 72B has a speed reducer 55B and a pinion 56B.
  • the master motor 54A is connected to the speed reducer 55A
  • the speed reducer 55A is connected to the pinion 56A
  • the slave motor 54B is connected to the speed reducer 55B
  • the speed reducer 55B is connected to the pinion 56B.
  • the driving force from the master motor 54A to the external gear 62 is given via the speed reducer 55A and the pinion 56A.
  • the driving force from the slave motor 54B to the external gear 62 is provided via the speed reducer 55B and the pinion 56B.
  • the external gear 62 is an example of the third transmission mechanism 16.
  • the teeth of the pinion 56A mesh with the teeth of the external gear 62, and when the pinion 56A rotates, the external gear 62 rotates and the drive object 14 connected to the external gear 62 also rotates.
  • the teeth of the pinion 56B mesh with the teeth of the external gear 62, and when the pinion 56B rotates, the external gear 62 rotates and the drive object 14 connected to the external gear 62 also rotates. do.
  • the motor control system 201 allows the difference in torque generated between the master shaft 6A and the slave shaft 6B, so that the components between the master motor 4A and the slave motor 4B have high torsional rigidity. It is suitable for drive mechanisms such as drive mechanisms 301 and 302.
  • the motor control device 101 suppresses backlash with respect to the master axis 6A and the slave axis 6B, so that the master axis 6A and the slave axis 101 are operated. 6B and 6B may be controlled synchronously. As a result, the motor control device 101 can execute the position control with high accuracy.
  • the motor control device 101 does not require strict position control, for example, when operating the rotary pedestal as a spindle, the master motor 4A and the slave motor 4B can be operated by switching to the control described with reference to FIGS. 1 to 4. You can make the best use of the motor characteristics of. In this case, there is no limitation that the torque of the master motor 4A and the torque of the slave motor 4B are the same. Further, since the transmission mechanism (for example, the gear ratio) to be driven is not restricted in control, there is a degree of freedom in the selection or mechanical design of the master motor 4A and the slave motor 4B.
  • the motor control device 101 adds the motor torque (slave shaft torque) of the slave shaft 6B to the drive object 14 when it is necessary to make maximum use of the motor characteristics such as during acceleration and deceleration. By doing so, it is controlled to add the torque required for driving the driving object 14. That is, the motor control device 101 controls the master motor 4A and the slave motor 4B so that the motor characteristics of the master motor 4A and the motor characteristics of the slave motor 4B can be effectively utilized.
  • the motor control system 201 of the first embodiment drives one drive object 14 by the master motor 4A and the slave motor 4B having different motor characteristic values. Further, the motor control system 201 calculates the slave current command based on the value obtained by multiplying the master current command by the first ratio, which is the ratio of the second motor characteristic value to the first motor characteristic value. Then, the slave motor 4B is driven by using the slave current command. Therefore, the motor control system 201 can appropriately exhibit the motor characteristics of the master motor 4A and the motor characteristics of the slave motor 4B while preventing torque interference caused by the control with a simple configuration.
  • the slave shaft drive unit 20B limits the first proportional output value based on the load factor of the slave motor 4B. As a result, the slave shaft drive unit 20B reduces the load of the slave motor 4B when the load becomes so high that it is difficult for the slave motor 4B to continuously operate.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a motor control system including the motor control device according to the second embodiment.
  • components that achieve the same functions as the motor control system 201 of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the motor control system 202 of the second embodiment includes a motor control device 102 instead of the motor control device 101 as compared with the motor control system 201 of the first embodiment.
  • the motor control device 102 includes a second ratio calculation unit 8 and a load factor calculation unit 9 in addition to the components of the motor control device 101 of the first embodiment.
  • the second ratio calculation unit 8 and the load factor calculation unit 9 are arranged in the slave axis control unit 25B.
  • the second ratio calculation unit 8 is connected to the first ratio calculation unit 7, the current command limiting unit 10, and the load factor calculation unit 9.
  • the first ratio calculation unit 7 outputs the calculated first proportional output value to the second ratio calculation unit 8.
  • the load factor calculation unit 9 calculates the load factor of the slave motor 4B and the inverter circuit that applies voltage to the slave motor 4B based on the movable state of the slave shaft 6B, and calculates the second ratio based on the load factor. do.
  • the load factor is the ratio of the current load to the permissible load.
  • the second ratio is the ratio (0% to 100%) of the first proportional output value that the second ratio calculation unit 8 outputs to the current command limiting unit 10.
  • the load factor calculation unit 9 calculates a second ratio to be multiplied by the first ratio based on the overload state of the slave motor 4B and the inverter circuit.
  • Examples of the movable state of the slave shaft 6B are the current flowing in the slave motor 4B and the current flowing in the inverter circuit.
  • An example of the load of the slave motor 4B is the temperature of the slave motor 4B and the history of the current continuously flowing through the inverter circuit (hereinafter referred to as the current history).
  • the load factor calculation unit 9 calculates the temperature of the slave motor 4B based on the current passed through the slave motor 4B.
  • the temperature sensor may detect the temperature of the slave motor 4B.
  • the load factor calculation unit 9 calculates the second ratio based on the temperature and current history of the slave motor 4B. As a result, the load factor calculation unit 9 calculates the second ratio according to the overload state. This second ratio is a value that can protect the slave motor 4B and the inverter circuit from the overload state.
  • the second ratio calculation unit 8 outputs the value obtained by multiplying the first proportional output value by the second ratio as the second proportional output value to the current command limiting unit 10.
  • the current command limiting unit 10 limits the second proportional output value according to the characteristics of the slave motor 4B, and then outputs the second proportional output value to the current control unit 3B as a slave current command. That is, the current command limiting unit 10 limits the second proportional output value so that the second proportional output value does not exceed the maximum value of the current value allowed by the slave motor 4B.
  • the torque generated in the slave motor 4B is approximately the magnitude obtained by multiplying the output torque of the master motor 4A by the first ratio and the second ratio. ..
  • the torque acting on the drive object 14 can be considered as the sum of the master shaft torque and the slave shaft torque.
  • the process in which the load factor calculation unit 9 calculates and outputs the second ratio and the process in which the second ratio calculation unit 8 calculates and outputs the second proportional output value are the overload of the slave motor 4B and the inverter circuit. It is a process based on the protection characteristics. Since these processes are sufficiently slower in response than any of the position control, speed control, and current control of the master shaft 6A, the influence of interference caused by the control does not occur.
  • the overload protection characteristic is a characteristic for determining whether or not it is in an overload state.
  • the overload protection characteristic of the slave motor 4B is when the temperature rise of the slave motor 4B reaches the temperature to be protected when the slave motor 4B is continuously operating by a certain slave current command. Used.
  • the overload protection characteristic of the inverter circuit is used to determine the time until the load on the inverter circuit reaches the load to be protected when the inverter circuit is continuously operating by a certain slave current command.
  • the load factor calculation unit 9 sets the second ratio to “1”, so that the second ratio calculation unit 8 has the same value as the first proportional output value.
  • the second proportional output value of is output to the current command limiting unit 10.
  • the load factor calculation unit 9 outputs a slave current command capable of continuous operation from the current command limiting unit 10. By lowering the second ratio, it is possible to prevent the slave shaft 6B from being overloaded.
  • the load factor calculation unit 9 changes the second ratio based on the overload protection characteristic of the slave motor 4B, so that the slave shaft 6B and the inverter circuit can be moved. Continuous operation is possible.
  • the load factor calculation unit 9 changes the second ratio to avoid the overload of the slave motor 4B and the inverter circuit, the user monitors the overload of the master shaft 6A when determining the operating conditions. It is not necessary to monitor the overload of the slave shaft 6B. Therefore, the host controller can perform the same control operation as the control operation for a single motor.
  • Embodiment 3 Next, the third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the steady state instead of the master current command, a current command that can set the slave current command to "0" is received, and the slave motor 4B is operated. Stop it. This stabilizes the operation of the drive object 14 in the steady state.
  • the steady state is the constant speed time.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a motor control system including the motor control device according to the third embodiment.
  • components that achieve the same functions as the motor control system 201 of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the motor control system 203 of the third embodiment includes a motor control device 103 instead of the motor control device 101 as compared with the motor control system 201 of the first embodiment.
  • the motor control device 103 includes a switch 11 in addition to the components of the motor control device 101 of the first embodiment.
  • the switch 11 is arranged in the slave axis control unit 25B. In the slave shaft drive unit 20B, the switch 11 is connected to the first ratio calculation unit 7.
  • the switch 11 receives the master current command sent from the master shaft drive unit 20A.
  • the switch 11 also receives a slave current command.
  • the slave current command is a current command different from the master current command, and is set in advance by the user or the like.
  • the switch 11 receives a selection command which is a command to select either a master current command or a slave current command.
  • the switch 11 selects either the master current command or the slave current command according to the selection command and outputs it to the first ratio calculation unit 7. That is, the switch 11 switches the current command output to the first ratio calculation unit 7 to either a master current command or a slave current command.
  • the selection command is sent from the host controller, etc.
  • the selection command is, for example, a command for selecting the master current command at the time of acceleration and deceleration when the slave shaft torque of the slave shaft 6B is required, and a command for selecting the slave current command at the time of constant speed.
  • the slave shaft drive unit 20B can be controlled so that the slave shaft 6B does not generate the slave shaft torque.
  • the motor control system 203 removes the influence of the slave shaft 6B by setting the slave current command to the slave motor 4B to "0" and controls only the master shaft 6A. Will be done.
  • the motor control system 203 operates so as to add the slave shaft torque to the master shaft torque by using the master current command.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of an operation waveform of a driven object driven by the motor control system according to the third embodiment.
  • the operating waveform shown in FIG. 9 has a different slave axis current at a constant speed as compared with the operating waveform shown in FIG.
  • the slave shaft current at the constant speed is the slave shaft current based on the master current command, but in the third embodiment, the slave shaft current at the constant speed is the slave current command "0". ".
  • the current value specified by the slave current command is not limited to "0", and may be a current value for outputting a predetermined torque.
  • the current value determined in advance is, for example, a constant load torque (slave shaft torque) that acts in the opposite direction of the master shaft torque.
  • the motor control system 203 generates a torque difference of a constant load torque or more in different directions between the first transmission mechanism 13A and the second transmission mechanism 13B at a constant speed, and the first transmission mechanism It is possible to suppress the backlash generated between the 13A and the third transmission mechanism 16 and the backlash generated between the second transmission mechanism 13B and the third transmission mechanism 16.
  • the driven object 14 operates more unstable than when accelerating or decelerating. That is, depending on the characteristics of the first transmission mechanism 13A, the characteristics of the second transmission mechanism 13B, and the characteristics of the third transmission mechanism 16, the timing at which the master shaft torque and the slave shaft torque act may be different. In this case, the master shaft torque and the slave shaft torque may interfere with each other and the controllability may become unstable.
  • the operation of the drive target 14 is stabilized by stopping the operation of the slave motor 4B at a constant speed.
  • the master current command is switched to the slave current command indicating the current value of "0" to stop the operation of the slave motor 4B, so that even at the time of constant speed. Stable operation of the driven object 14 becomes possible.
  • Embodiment 4 Next, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the functions of the motor control devices described in the first to third embodiments are combined.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a motor control system including the motor control device according to the fourth embodiment.
  • components that achieve the same functions as the motor control systems 201 to 203 of the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
  • the motor control system 204 of the fourth embodiment includes a motor control device 104 instead of the motor control device 101 as compared with the motor control system 201 of the first embodiment.
  • the motor control device 104 includes a second ratio calculation unit 8, a load factor calculation unit 9, and a switch 11 in addition to the components of the motor control device 101 of the first embodiment.
  • the second ratio calculation unit 8, the load factor calculation unit 9, and the switch 11 are arranged in the slave axis control unit 25B.
  • the second ratio calculation unit 8 is connected to the first ratio calculation unit 7, the current command limiting unit 10, and the load factor calculation unit 9, and the switch 11 is connected to the first ratio calculation unit 7. It is connected.
  • the processing by the second ratio calculation unit 8, the load factor calculation unit 9, and the switch 11 is the same as the processing described in the second and third embodiments.
  • the fourth embodiment continuous operation is possible regardless of the movable state of the slave shaft 6B as in the second embodiment, and as in the third embodiment, the slave shaft 6B is also driven at a constant speed.
  • the stable operation of the object 14 becomes possible.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a hardware configuration that realizes the motor control device according to the first embodiment.
  • the motor control device 101 can be realized by the input device 151, the processor 152, the memory 153, and the output device 154 shown in FIG.
  • An example of the processor 152 is a CPU (Central Processing Unit, central processing unit, processing unit, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, processor, DSP (Digital Signal Processor)) or system LSI (Large Scale Integration).
  • Examples of the memory 153 are RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory).
  • the motor control device 101 is realized by the processor 152 reading and executing a computer-executable motor control program for executing the operation of the motor control device 101 stored in the memory 153. It can be said that the motor control program, which is a program for executing the operation of the motor control device 101, causes the computer to execute the procedure or method of the motor control device 101.
  • the motor control program executed by the motor control device 101 has a module configuration including a position control unit 1, a speed control unit 2, a current control unit 3A, a first ratio calculation unit 7, a current command limiting unit 10, and a current control unit 3B. These are loaded on the main memory and these are generated on the main memory.
  • the memory 153 is used as a temporary memory when the processor 152 executes various processes.
  • the memory 153 stores, for example, a motor control program, a first ratio, and the like.
  • the input device 151 is an interface device that receives information sent from the host controller, and sends the received information to the processor 152.
  • the output device 154 outputs a master voltage command to the master motor 4A and outputs a slave voltage command to the slave motor 4B.
  • the motor control program may be provided as a computer program product in an installable or executable file stored in a computer-readable storage medium. Further, the motor control program may be provided to the motor control device 101 via a network such as the Internet.
  • motor control device 101 may be realized by dedicated hardware such as a dedicated circuit, and some may be realized by software or firmware.
  • the configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Abstract

1つの駆動対象物(14)を駆動するマスタモータ(4A)およびスレーブモータ(4B)を制御するモータ制御装置(101)であって、第1のモータ特性値を有したマスタモータ(4A)のマスタ軸(6A)を制御するマスタ軸制御部(25A)と、第2のモータ特性値を有したスレーブモータ(4B)のスレーブ軸(6B)を制御するスレーブ軸制御部(25B)と、を備え、マスタ軸制御部(25A)は、マスタモータ(4A)の速度を制御する第1の電流指令を用いてマスタモータ(4A)を駆動し、スレーブ軸制御部(25B)は、第1の電流指令と、第1のモータ特性値に対する第2のモータ特性値の割合である第1の比率と、を乗算して得た値に基づいて、スレーブモータ(4B)の速度を制御する第2の電流指令を算出し、第2の電流指令を用いてスレーブモータ(4B)を駆動する。

Description

モータ制御装置およびモータ制御システム
 本開示は、モータを制御するモータ制御装置およびモータ制御システムに関する。
 モータ制御装置は、モータを制御することによって、工作機械などの産業用機械装置が備える駆動対象物を駆動する。この駆動対象物が大型である場合に1つのモータで駆動対象物を駆動しようとすると、所望の制御特性を得ることができない場合がある。このような場合には、1つの駆動対象物を、複数のモータで駆動する技術が用いられる。
 また、モータと駆動対象物とが歯車などを介して結合されており、モータと駆動対象物との間のバックラッシが大きい場合にも、精度向上または安定制御を目的として2つのモータで駆動対象物を駆動する技術が用いられる。
 特許文献1に記載のモータ制御方法では、モータを同期させながら駆動対象物を駆動する並列駆動制御、すなわちタンデム制御が行われている。この並列駆動制御では、複数のモータのうちの何れか1つが駆動対象物に機械的に連結されたマスタ軸を駆動するメインのモータとして機能し、その他のモータは駆動対象物に機械的に連結されたスレーブ軸を駆動するサブのモータとして機能する。並列駆動制御では、位置、速度、電流等の各種指令を同期させて制御される。
特許第3595357号公報
 特許文献1の技術では、マスタ軸とスレーブ軸とを同期運転することで、位置制御時のバックラッシの抑制を行っている。バックラッシの抑制のみを考えるのであれば、サブ側のモータは、バックラッシの抑制を行うために必要なトルクが出力できればよい。また、サブ側のモータは、位置精度が要求される場合にのみ必要なものである。したがって、スレーブ軸で使用されるサブのモータは、マスタ軸で使用されるメインのモータよりも比較的小さい容量(出力)でよい。
 しかしながら、特許文献1に記載の並列駆動制御に、特性の異なるモータで駆動する技術を適用した場合、トルク指令を同期させて各モータが制御されると、マスタ軸およびスレーブ軸の動作は、マスタ軸とスレーブ軸とで出力トルクが小さい方の出力トルクに制限されることとなる。このため、モータ毎の出力トルクを適切に発揮させることができないという問題があった。
 本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、1つの駆動対象物を特性の異なる複数のモータで駆動する場合に、複数のモータのモータ特性を適切に発揮させることができるモータ制御装置を得ることを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示は、1つの駆動対象物を駆動するマスタモータおよびスレーブモータを制御するモータ制御装置が、第1のモータ特性値を有したマスタモータのモータ軸であるマスタ軸を制御するマスタ軸制御部と、第1のモータ特性値とは異なる第2のモータ特性値を有したスレーブモータのモータ軸であるスレーブ軸を制御するスレーブ軸制御部と、を備える。マスタ軸制御部は、マスタモータの速度を制御する第1の電流指令を用いてマスタモータを駆動する。スレーブ軸制御部は、第1の電流指令と、第1のモータ特性値に対する第2のモータ特性値の割合である第1の比率と、を乗算して得た値に基づいて、スレーブモータの速度を制御する第2の電流指令を算出し、第2の電流指令を用いてスレーブモータを駆動する。
 本開示にかかるモータ制御装置は、1つの駆動対象物を特性の異なる複数のモータで駆動する場合に、複数のモータのモータ特性を適切に発揮させることができるという効果を奏する。
実施の形態1にかかるモータ制御装置を備えたモータ制御システムの構成を示す図 実施の形態1にかかるモータ制御システムにおけるトルク特性の例を示す図 図2に示したトルク特性を軸毎の最大値に対する割合に変換した場合のトルク特性を示す図 実施の形態1にかかるモータ制御システムによって駆動される駆動対象物の動作波形例を示す図 実施の形態1にかかるモータ制御システムが適用される駆動機構の第1例を示す図 実施の形態1にかかるモータ制御システムが適用される駆動機構の第2例を示す図 実施の形態2にかかるモータ制御装置を備えたモータ制御システムの構成を示す図 実施の形態3にかかるモータ制御装置を備えたモータ制御システムの構成を示す図 実施の形態3にかかるモータ制御システムによって駆動される駆動対象物の動作波形例を示す図 実施の形態4にかかるモータ制御装置を備えたモータ制御システムの構成を示す図 実施の形態1にかかるモータ制御装置を実現するハードウェア構成例を示す図
 以下に、本開示の実施の形態にかかるモータ制御装置およびモータ制御システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの開示が限定されるものではない。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1にかかるモータ制御装置を備えたモータ制御システムの構成を示す図である。モータ制御システム201は、1つの駆動対象物14を特性の異なる複数のモータ(モータ群)で駆動するシステムである。モータ制御システム201は、複数のモータを同期させながら駆動対象物14を駆動する並列駆動制御、すなわちタンデム制御を行う。
 モータ制御システム201は、モータ制御装置101と、マスタモータ4Aと、マスタ速度検出器5Aと、マスタモータ4Aのモータ軸であるマスタ軸6Aと、スレーブモータ4Bと、スレーブモータ4Bのモータ軸であるスレーブ軸6Bとを備えている。
 マスタモータ4Aは、第1のモータ特性値を有したモータであり、スレーブモータ4Bは、第1のモータ特性値とは異なる第2のモータ特性値を有したモータである。
 マスタモータ4Aは、マスタ軸6Aに接続されており、マスタ軸6Aを回転させる。マスタモータ4Aには、マスタ軸6Aの回転速度を検出するマスタ速度検出器5Aが配置されている。マスタ速度検出器5Aが検出する回転速度は、マスタ速度FB(フィードバック:Feed Back)としてモータ制御装置101に送られる。マスタ速度FBは、マスタ軸6Aの回転速度を示す値を帰還させたフィードバック値であり、可動部材である駆動対象物14の速度制御に用いられる。スレーブモータ4Bは、スレーブ軸6Bに接続されており、スレーブ軸6Bを回転させる。
 マスタ軸6Aは、第1伝達機構13Aに接続されており、第1伝達機構13Aを回転させる。第1伝達機構13Aは、駆動対象物14に接続された第3伝達機構16を回転させることで、駆動対象物14を回転させる。
 第1伝達機構13Aは、円形歯車であるピニオンである。第3伝達機構16の例は、ピニオンである。第1伝達機構13Aの歯は、第3伝達機構16の歯に噛み合っており、第1伝達機構13Aが回転すると、第3伝達機構16が回転し、駆動対象物14も回転する。このように、マスタモータ4Aは、マスタ軸6A、第1伝達機構13A、および第3伝達機構16を介して、駆動対象物14を駆動する。
 スレーブ軸6Bは、第2伝達機構13Bに接続されており、第2伝達機構13Bを回転させる。第2伝達機構13Bは、駆動対象物14に接続された第3伝達機構16を回転させることで、駆動対象物14を回転させる。
 第2伝達機構13Bの例は、ピニオンである。第2伝達機構13Bの歯は、第3伝達機構16の歯に噛み合っており、第2伝達機構13Bが回転すると、第3伝達機構16が回転し、駆動対象物14も回転する。このように、スレーブモータ4Bは、スレーブ軸6B、第2伝達機構13B、および第3伝達機構16を介して、駆動対象物14を駆動する。第1伝達機構13Aおよび第2伝達機構13Bには、例えば減速機が用いられる。
 駆動対象物14には、駆動対象物14の位置を検出する位置検出器15が配置されている。第3伝達機構16がピニオンである場合、位置検出器15が検出する位置は、駆動対象物14の回転位置である。第3伝達機構16がラックである場合、位置検出器15が検出する位置は、駆動対象物14のラック軸方向の位置である。位置検出器15が検出した位置は、位置FBとしてモータ制御装置101に送られる。位置FBは、マスタ軸6Aの位置を示す値を帰還させたフィードバック値であり、駆動対象物14の位置制御に用いられる。
 モータ制御装置101は、位置制御部1と、速度制御部2と、電流制御部3Aと、第1比率算出部7と、電流指令制限部10と、電流制御部3Bとを具備している。モータ制御装置101の構成要素のうち、位置制御部1、速度制御部2、および電流制御部3Aが、マスタ軸6Aを制御するマスタ軸制御部25Aであり、第1比率算出部7、電流指令制限部10、および電流制御部3Bが、スレーブ軸6Bを制御するスレーブ軸制御部25Bである。
 モータ制御システム201のうち、位置制御部1、速度制御部2、電流制御部3A、マスタ速度検出器5A、およびマスタモータ4Aが、マスタ軸駆動部20Aである。モータ制御システム201のうち、第1比率算出部7と、電流指令制限部10と、電流制御部3B、およびスレーブモータ4Bが、スレーブ軸駆動部20Bである。
 マスタ軸駆動部20Aでは、位置制御部1が、モータ制御装置101よりも上位のコントローラである上位コントローラから入力される位置指令と、位置検出器15が検出した位置FBとに基づいて、速度指令を生成する。上位コントローラから入力される位置指令は、駆動対象物14の位置を指定した指令であり、位置制御部1が生成する速度指令は、マスタ軸6Aの回転速度を指定した指令である。位置制御部1は、生成した速度指令を速度制御部2に出力する。
 速度制御部2は、位置制御部1から送られてくる速度指令と、マスタ速度検出器5Aが検出したマスタ速度FBとに基づいて、第1の電流指令であるマスタ電流指令を生成する。マスタ電流指令は、マスタモータ4Aへ出力する電流を指定した指令である。速度制御部2は、生成したマスタ電流指令を、電流制御部3Aおよび第1比率算出部7に出力する。
 電流制御部3Aは、速度制御部2から送られてくるマスタ電流指令と、図示しない電流検出部が検出したマスタ電流FBとに基づいて、マスタモータ4Aが所望のトルクを発生させることができる電圧指令であるマスタ電圧指令を生成する。マスタ電流FBは、マスタモータ4Aの駆動に用いられた電圧値を帰還させたフィードバック値であり、マスタモータ4Aの制御に用いられる。
 電流制御部3Aは、生成したマスタ電圧指令を、インバータ回路(図示せず)を介して、マスタモータ4Aに出力する。これにより、マスタモータ4Aに電圧が印加され、マスタモータ4Aが駆動する。モータ制御システム201では、マスタモータ4Aの回転力運動、すなわちマスタ軸6Aを回転させる運動が、第1伝達機構13Aを介して、減速比に応じたトルクとして出力され、駆動対象物14をマスタ電圧指令に対応するよう動作させる。以下の説明では、第1伝達機構13Aから出力される、減速比に応じたトルクを、マスタ軸トルクという。
 スレーブ軸駆動部20Bでは、第1比率算出部7が、第1の電流指令であるマスタ電流指令と、第1のモータ特性値に対する第2のモータ特性値の割合である第1の比率とを乗算した値を、第1比例出力値として算出し、電流指令制限部10に出力する。
 第1のモータ特性値の例は、マスタモータ4Aの基準電流であり、第2のモータ特性値の例は、スレーブモータ4Bの基準電流である。この場合、第1比率算出部7は、マスタ電流指令に対し、マスタモータ4Aの基準電流値に対するスレーブモータ4Bの基準電流値の割合(第1の比率)を乗じて得た値を、第1比例出力値として算出し、電流指令制限部10に出力する。
 マスタモータ4Aの基準電流値の第1例は、マスタモータ4Aに定められた最大定格電流値である。この場合、スレーブモータ4Bの基準電流値は、スレーブモータ4Bに定められた最大定格電流値である。
 また、マスタモータ4Aの基準電流値の第2例は、マスタモータ4Aに定められた連続定格電流値である。この場合、スレーブモータ4Bの基準電流値は、スレーブモータ4Bに定められた連続定格電流値である。
 なお、第1のモータ特性値は、最大定格トルク値、または連続定格トルク値であってもよい。マスタモータ4Aの第1のモータ特性値がマスタモータ4Aに定められた最大定格トルク値である場合、スレーブモータ4Bの第2のモータ特性値は、スレーブモータ4Bに定められた最大定格トルク値である。
 また、マスタモータ4Aの第1のモータ特性値がマスタモータ4Aに定められた連続定格トルク値である場合、スレーブモータ4Bの第2のモータ特性値は、スレーブモータ4Bに定められた連続定格トルク値である。
 また、第1のモータ特性値は、マスタモータ4Aの特定時間内における定格出力値であってもよいし、マスタモータ4Aの連続定格出力値であってもよい。マスタモータ4Aの第1のモータ特性値が、マスタモータ4Aに定められた、特定時間内における定格出力値である場合、スレーブモータ4Bの第2のモータ特性値は、スレーブモータ4Bに定められた特定時間内における定格出力値である。また、マスタモータ4Aの第1のモータ特性値が、マスタモータ4Aに定められた連続定格出力値である場合、スレーブモータ4Bの第2のモータ特性値は、スレーブモータ4Bに定められた連続定格出力値である。
 電流指令制限部10は、第1比例出力値をスレーブモータ4Bの特性に応じて制限した後、スレーブ電流指令として電流制御部3Bに出力する。すなわち、電流指令制限部10は、第1比例出力値が、スレーブモータ4Bで許容される電流値の最大値を超えないよう、第1比例出力値を制限する。第2の電流指令であるスレーブ電流指令は、スレーブモータ4Bへ出力する電流を指定した指令である。
 電流制御部3Bは、電流指令制限部10から送られてくるスレーブ電流指令と、図示しない電流検出部が検出したスレーブ電流FBとに基づいて、スレーブモータ4Bが所望のトルクを発生させることができる電圧指令であるスレーブ電圧指令を生成する。スレーブ電流FBは、スレーブモータ4Bの駆動に用いられた電圧値を帰還させたフィードバック値であり、スレーブモータ4Bの制御に用いられる。
 電流制御部3Bは、生成したスレーブ電圧指令を、インバータ回路を介して、スレーブモータ4Bに出力する。これにより、スレーブモータ4Bに電圧が印加され、スレーブモータ4Bが駆動する。モータ制御システム201では、スレーブモータ4Bの回転力運動、すなわちスレーブ軸6Bを回転させる運動が、第2伝達機構13Bを介して、減速比に応じたトルクとして出力され、駆動対象物14をスレーブ電圧指令に対応するよう動作させる。以下の説明では、第2伝達機構13Bから出力される、減速比に応じたトルクを、スレーブ軸トルクという。
 スレーブモータ4Bに発生するトルクは、およそマスタモータ4Aの出力トルクに第1比率を乗じたトルクとなる。駆動対象物14に作用するトルクは、マスタ軸トルクとスレーブ軸トルクとの和と考えることができる。
 なお、マスタ軸制御部25Aをマスタ軸制御装置とし、スレーブ軸制御部25Bをスレーブ軸制御装置とし、モータ制御システム201が、マスタモータ4Aと、スレーブモータ4Bと、マスタ軸制御装置と、スレーブ軸制御装置とを備える構成であってもよい。すなわち、マスタ軸制御部25Aの機能を有したマスタ軸制御装置と、スレーブ軸制御部25Bの機能を有したスレーブ軸制御装置とを別構成の装置としてもよい。この場合、モータ制御システム201は、マスタモータ4Aおよびマスタ軸制御装置の組と、スレーブモータ4Bおよびスレーブ軸制御装置の組との間で、マスタ電流指令の送受信を実行する。
 つぎに、モータ制御システム201の動作例について説明する。駆動対象物14の一例である、工作機械の駆動対象物が主軸として使用される場合、特に主軸を加減速させるような場合がある。この場合、一般的には、出力可能な電流制限値にあたるような、すなわちトルク飽和が生じるような高トルク運転を前提として運用される。
 図2は、実施の形態1にかかるモータ制御システムにおけるトルク特性の例を示す図である。図3は、図2に示したトルク特性を軸毎の最大値に対する割合に変換した場合のトルク特性を示す図である。
 図2のグラフは、横軸がモータの回転数であり、縦軸がトルクである。図3のグラフは、横軸がモータの回転数であり、縦軸がトルク比率である。図3では、マスタ軸6Aのトルク特性の最大値を100%とした場合のマスタ軸6Aのトルクの割合(トルク比率)と、スレーブ軸6Bのトルク特性の最大値を100%とした場合のスレーブ軸6Bのトルクの割合とを示している。
 図2では、マスタ軸6Aのトルク特性をトルク特性MT1で示し、スレーブ軸6Bのトルク特性をトルク特性MS1で示している。トルク特性MS1に示されるように、スレーブ軸6Bは、スレーブ軸6Bの回転数が上がっていくと、回転数がスレーブ軸6Bの基底回転数以上となった後に、トルクが下がっていく。同様に、トルク特性MT1に示されるように、マスタ軸6Aは、マスタ軸6Aの回転数が上がっていくと、回転数がマスタ軸6Aの基底回転数以上となった後に、トルクが下がっていく。
 図3では、マスタ軸6Aのトルク特性をトルク特性MT2で示し、スレーブ軸6Bのトルク特性をトルク特性MS2で示している。トルク特性MS2に示されるように、スレーブ軸6Bは、スレーブ軸6Bの回転数が上がっていくと、回転数がスレーブ軸6Bの基底回転数以上となった後に、トルク比率が下がっていく。同様に、トルク特性MT2に示されるように、マスタ軸6Aは、マスタ軸6Aの回転数が上がっていくと、回転数がマスタ軸6Aの基底回転数以上となった後に、トルク比率が下がっていく。
 スレーブ軸6Bは、図3に示す、トルク特性MS2、X軸、およびY軸で囲まれた範囲内で制御される。マスタ軸6Aは、図3に示す、トルク特性MT2、X軸、およびY軸で囲まれた範囲内で制御される。
 図3に示す範囲A1は、トルク特性MS2、X軸、およびY軸で囲まれた範囲である。範囲A2は、トルク特性MT2、X軸、およびY軸で囲まれた範囲内で、且つ範囲A1よりも外側の範囲である。すなわち、範囲A1は、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bの同期制御が可能な範囲である。範囲A2は、マスタ軸6Aの制御が可能な範囲であるが、スレーブ軸6Bは制御不可の範囲である。換言すると、範囲A2は、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bの同期制御が不可能な範囲である。
 範囲A1では、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bへの制御が、電流制限値からの比率(トルク比率)で見た場合、トルク飽和の有無に関わらず、第1の比率に定められたトルク比で、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bの同期を保ちながら実行されることとなる。
 前述したように、第1の比率は、マスタ軸6Aとスレーブ軸6Bとの最大定格電流値の比といったモータ定格比である。このため、マスタ軸6Aに対して電流制限値にあたる条件下で制御される場合には、スレーブ軸6Bも同様に電流制限値に沿って制御されることとなる。マスタ軸6Aから見れば、スレーブ軸6Bのトルク分だけマスタモータ4Aのトルク定数が上がったものと考えればよい。
 範囲A2は、トルク特性MS2,MT2のトルク飽和特性の違いにより、マスタ軸6Aとスレーブ軸6Bとの電流制限値に差異が出る範囲である。範囲A2で動作する場合は、加速時および減速時などの高トルクが必要な場合が当てはまる。なお、ここでは、範囲A2で駆動される例について説明したが、マスタ軸6Aの電流制限値を、スレーブ軸6Bのトルク特性MS2に合わせることで、マスタ軸6Aの動作が常に範囲A1内に収まるようにマスタ軸6Aは制御されてもよい。
 図4は、実施の形態1にかかるモータ制御システムによって駆動される駆動対象物の動作波形例を示す図である。図4では、1段目に駆動対象物14の挙動である速度の波形を示している。1段目のグラフは、横軸が時間であり、縦軸がマスタ軸6Aの回転速度である。回転速度の速度指令は、0から一定の加速度で上昇し、その後、加速度が0となって一定速度となり、その後、一定の加速度で下降し、最後に0となる。マスタ軸6Aは、速度指令に従って動作するが、動作を開始してからしばらくの間は、マスタ速度FBは、速度指令に追従できない。その後、マスタ速度FBは、速度指令に追従することとなる。また、図4では、2段目にマスタ軸6Aの制御に用いられる電流であるマスタ軸電流の波形を示している。2段目のグラフは、横軸が時間であり、縦軸がマスタ軸電流である。また、図4では、3段目にスレーブ軸6Bの制御に用いられる電流であるスレーブ軸電流の波形を示している。3段目のグラフは、横軸が時間であり、縦軸がスレーブ軸電流である。
 駆動対象物14が工作機械などの主軸として用いられる場合、モータ制御システム201は、駆動対象物14の加速時および減速時には、トルク特性MS2,MT2を最大限に利用するためトルク飽和させながら動作させる。すなわち、駆動対象物14の加速時および減速時には、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bにトルク飽和がある。
 具体的には、モータ制御システム201は、加速時のうち加速開始から時間T1までは、範囲A1でマスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bを駆動し、時間T1から加速の終了までは範囲A2でマスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bを駆動する。
 また、モータ制御システム201は、減速時のうち減速開始から時間T2までは、範囲A2でマスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bを駆動し、時間T2から減速の終了までは範囲A1でマスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bを駆動する。このように、トルク飽和下での加速時または減速時には、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bは、一方向に電流制限値に応じた一定トルクをかけるように制御されるので、制御に起因するトルク変動(トルク干渉)は発生せず、駆動対象物14は安定して動作することとなる。
 一方、定速時にはマスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bにトルク飽和がなくなる。モータ制御システム201は、定速時には、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bに一定の電流が流れるよう、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bを同期して制御する。具体的には、モータ制御システム201は、定速制御の開始から定速制御の終了までは、範囲A1でマスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bを駆動する。
 ここで、モータ制御システム201が適用される駆動機構について説明する。図5は、実施の形態1にかかるモータ制御システムが適用される駆動機構の第1例を示す図である。駆動機構301は、マスタモータ51Aと、スレーブモータ51Bと、第1伝達機構71Aと、第2伝達機構71Bと、ラック61とを備えている。
 マスタモータ51Aは、前述したマスタモータ4Aの一例であり、スレーブモータ51Bは、前述したスレーブモータ4Bの一例である。また、第1伝達機構71Aは、前述した第1伝達機構13Aの一例であり、第2伝達機構71Bは、前述した第2伝達機構13Bの一例である。
 第1伝達機構71Aは、減速機52Aおよびピニオン53Aを有しており、第2伝達機構71Bは、減速機52Bおよびピニオン53Bを有している。マスタモータ51Aは、減速機52Aに接続され、減速機52Aはピニオン53Aに接続されている。スレーブモータ51Bは、減速機52Bに接続され、減速機52Bはピニオン53Bに接続されている。
 マスタモータ51Aからラック61への駆動力は、減速機52Aおよびピニオン53Aを介して与えられる。スレーブモータ51Bからラック61への駆動力は、減速機52Bおよびピニオン53Bを介して与えられる。
 ラック61は、第3伝達機構16の一例である。駆動機構301では、ピニオン53Aの歯がラック61の歯に噛み合っており、ピニオン53Aが回転すると、ラック61が直線運動し、ラック61に接続された駆動対象物14も直線運動する。また、駆動機構301では、ピニオン53Bの歯がラック61の歯に噛み合っており、ピニオン53Bが回転すると、ラック61が直線運動し、ラック61に接続された駆動対象物14も直線運動する。
 図6は、実施の形態1にかかるモータ制御システムが適用される駆動機構の第2例を示す図である。駆動機構302は、マスタモータ54Aと、スレーブモータ54Bと、第1伝達機構72Aと、第2伝達機構72Bと、外歯車62とを備えている。
 マスタモータ54Aは、前述したマスタモータ4Aの一例であり、スレーブモータ54Bは、前述したスレーブモータ4Bの一例である。また、第1伝達機構72Aは、前述した第1伝達機構13Aの一例であり、第2伝達機構72Bは、前述した第2伝達機構13Bの一例である。
 第1伝達機構72Aは、減速機55Aおよびピニオン56Aを有しており、第2伝達機構72Bは、減速機55Bおよびピニオン56Bを有している。マスタモータ54Aは、減速機55Aに接続され、減速機55Aはピニオン56Aに接続されている。スレーブモータ54Bは、減速機55Bに接続され、減速機55Bはピニオン56Bに接続されている。
 マスタモータ54Aから外歯車62への駆動力は、減速機55Aおよびピニオン56Aを介して与えられる。スレーブモータ54Bから外歯車62への駆動力は、減速機55Bおよびピニオン56Bを介して与えられる。
 外歯車62は、第3伝達機構16の一例である。駆動機構302では、ピニオン56Aの歯が外歯車62の歯に噛み合っており、ピニオン56Aが回転すると、外歯車62が回転運動し、外歯車62に接続された駆動対象物14も回転運動する。また、駆動機構302では、ピニオン56Bの歯が外歯車62の歯に噛み合っており、ピニオン56Bが回転すると、外歯車62が回転運動し、外歯車62に接続された駆動対象物14も回転運動する。
 このように、モータ制御システム201は、マスタ軸6Aとスレーブ軸6Bとの間で発生するトルクの差を許容するので、マスタモータ4Aからスレーブモータ4Bまでの間の構成要素が高いねじれ剛性を持つ駆動機構301,302のような駆動機構に適している。
 工作機械に配置される駆動対象物14の例としては、工作機械の減速ギヤを介した回転架台がある。モータ制御装置101は、回転架台をテーブルとして動作させ他の軸と補完動作を行う必要がある場合には、マスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bに対してバックラッシを抑制するよう、マスタ軸6Aとスレーブ軸6Bとを同期制御してもよい。これにより、モータ制御装置101は、高精度に位置制御を実行することができる。
 また、モータ制御装置101は、厳密な位置制御が必要とされない、例えば回転架台を主軸として動作させる場合には、図1から図4で説明した制御に切り替えることで、マスタモータ4Aおよびスレーブモータ4Bのモータ特性を最大限に活用することができる。この場合、マスタモータ4Aのトルクおよびスレーブモータ4Bのトルクを同一にするという制限がない。また、駆動する伝達機構(例えば、ギヤ比)には制御上の制約が発生しないので、マスタモータ4Aおよびスレーブモータ4Bの選定または機械設計に自由度が発生する。
 このように、モータ制御装置101は、加速時、減速時などのモータ特性を最大限に活用することが必要な場合に、スレーブ軸6Bのモータトルク(スレーブ軸トルク)を駆動対象物14に付加することで、駆動対象物14の駆動に必要なトルクを加算するよう制御している。すなわち、モータ制御装置101は、マスタモータ4Aのモータ特性およびスレーブモータ4Bのモータ特性を有効活用できるよう、マスタモータ4Aおよびスレーブモータ4Bを制御している。
 このように、実施の形態1のモータ制御システム201は、1つの駆動対象物14をモータ特性値の異なるマスタモータ4Aおよびスレーブモータ4Bで駆動する。また、モータ制御システム201は、マスタ電流指令と、第1のモータ特性値に対する第2のモータ特性値の割合である第1の比率とを乗じて得た値に基づいて、スレーブ電流指令を算出し、スレーブ電流指令を用いてスレーブモータ4Bを駆動する。したがって、モータ制御システム201は、簡易な構成で、制御に起因するトルク干渉を防止しつつマスタモータ4Aのモータ特性およびスレーブモータ4Bのモータ特性を適切に発揮させることができる。
実施の形態2.
 つぎに、図7を用いて実施の形態2について説明する。実施の形態2では、スレーブ軸駆動部20Bが、スレーブモータ4Bの負荷率に基づいて、第1比例出力値を制限する。これにより、スレーブ軸駆動部20Bは、スレーブモータ4Bが継続して運転することが困難なほどの高負荷となった場合に、スレーブモータ4Bの負荷を下げる。
 図7は、実施の形態2にかかるモータ制御装置を備えたモータ制御システムの構成を示す図である。図7の各構成要素のうち図1に示す実施の形態1のモータ制御システム201と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
 実施の形態2のモータ制御システム202は、実施の形態1のモータ制御システム201と比較して、モータ制御装置101の代わりにモータ制御装置102を備えている。モータ制御装置102は、実施の形態1のモータ制御装置101の構成要素に加えて、第2比率算出部8と負荷率算出部9とを備えている。
 第2比率算出部8および負荷率算出部9は、スレーブ軸制御部25B内に配置されている。スレーブ軸駆動部20Bでは、第2比率算出部8が、第1比率算出部7、電流指令制限部10、および負荷率算出部9に接続されている。
 第1比率算出部7は、算出した第1比例出力値を第2比率算出部8に出力する。負荷率算出部9は、スレーブ軸6Bの可動状況に基づいて、スレーブモータ4B、およびスレーブモータ4Bに電圧を付加するインバータ回路の負荷率を算出し、負荷率に基づいて第2の比率を算出する。負荷率は、許容される負荷に対する、現状の負荷の割合である。第2の比率は、第1比例出力値のうち、第2比率算出部8が電流指令制限部10に出力する割合(0%から100%)である。換言すると、負荷率算出部9は、スレーブモータ4Bおよびインバータ回路の過負荷状態に基づいて、第1の比率に乗算する第2の比率を算出する。
 スレーブ軸6Bの可動状況の例は、スレーブモータ4Bに流れている電流およびインバータ回路に流れている電流である。スレーブモータ4Bの負荷の例は、スレーブモータ4Bの温度およびインバータ回路に連続して流されている電流の履歴(以下、電流履歴という)である。
 負荷率算出部9は、スレーブモータ4Bに流された電流に基づいて、スレーブモータ4Bの温度を算出する。なお、温度センサがスレーブモータ4Bの温度を検出してもよい。負荷率算出部9は、スレーブモータ4Bの温度および電流履歴に基づいて第2の比率を算出する。これにより、負荷率算出部9は、過負荷状態に応じた第2の比率を算出する。この第2の比率は、過負荷状態から、スレーブモータ4Bおよびインバータ回路を保護することができる値である。
 第2比率算出部8は、第1比例出力値に第2の比率を乗算することによって得た値を第2比例出力値として電流指令制限部10に出力する。
 電流指令制限部10は、第2比例出力値をスレーブモータ4Bの特性に応じて制限した後、スレーブ電流指令として電流制御部3Bに出力する。すなわち、電流指令制限部10は、第2比例出力値が、スレーブモータ4Bで許容される電流値の最大値を超えないよう、第2比例出力値を制限する。
 このように、第1の比率および第2の比率が用いられる場合、スレーブモータ4Bに発生するトルクは、およそマスタモータ4Aの出力トルクに対して第1比率および第2比率を乗じた大きさとなる。この場合も、駆動対象物14に作用するトルクは、マスタ軸トルクとスレーブ軸トルクとの和と考えることができる。
 負荷率算出部9が第2の比率を算出して出力する処理と、第2比率算出部8が第2比例出力値を演算して出力する処理とは、スレーブモータ4Bおよびインバータ回路の過負荷保護特性に基づく処理である。これらの処理は、マスタ軸6Aの位置制御、速度制御、および電流制御の何れよりも十分に応答が遅いものであるので、制御に起因する干渉の影響は発生させない。過負荷保護特性は、過負荷の状態であるか否かを判定するための特性である。スレーブモータ4Bの過負荷保護特性は、あるスレーブ電流指令でスレーブモータ4Bが連続して動作している際に、スレーブモータ4Bの温度上昇が保護すべき温度に到達するまでの時間を求める際に用いられる。インバータ回路の過負荷保護特性は、あるスレーブ電流指令でインバータ回路が連続して動作している際に、インバータ回路への負荷が保護すべき負荷に到達するまでの時間を求める際に用いられる。
 例えば、過負荷保護までに十分余裕がある条件では、負荷率算出部9が、第2の比率を「1」とすることで、第2比率算出部8は、第1比例出力値と同じ値の第2比例出力値を電流指令制限部10に出力する。
 一方、スレーブモータ4Bが継続して運転することが困難なほどの高負荷となった場合、電流指令制限部10から連続運転可能なスレーブ電流指令が出力されるよう、負荷率算出部9が、第2の比率を下げることで、スレーブ軸6Bが過負荷となることを防止できる。
 このように、実施の形態2によれば、負荷率算出部9が、スレーブモータ4Bの過負荷保護特性に基づいて、第2の比率を変更するので、スレーブ軸6Bおよびインバータ回路の可動状況によらない連続運転が可能である。
 また、負荷率算出部9が、第2の比率を変更してスレーブモータ4Bおよびインバータ回路の過負荷を回避するので、ユーザは、運転条件を決定する際に、マスタ軸6Aの過負荷を監視すればよく、スレーブ軸6Bの過負荷を監視しなくてもよい。したがって、上位コントローラは、単一のモータへの制御運用と同様の制御運用が可能である。
実施の形態3.
 つぎに、図8および図9を用いて実施の形態3について説明する。実施の形態3では、定常時(定速時または停止時)には、マスタ電流指令の代わりに、スレーブ電流指令を「0」とすることができる電流指令を受け付けて、スレーブモータ4Bの動作を停止させる。これにより、定常時における駆動対象物14の動作を安定させる。以下の説明では、定常時が定速時である場合について説明する。
 図8は、実施の形態3にかかるモータ制御装置を備えたモータ制御システムの構成を示す図である。図8の各構成要素のうち図1に示す実施の形態1のモータ制御システム201と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
 実施の形態3のモータ制御システム203は、実施の形態1のモータ制御システム201と比較して、モータ制御装置101の代わりにモータ制御装置103を備えている。モータ制御装置103は、実施の形態1のモータ制御装置101の構成要素に加えて、スイッチ11を備えている。
 スイッチ11は、スレーブ軸制御部25B内に配置されている。スレーブ軸駆動部20Bでは、スイッチ11が第1比率算出部7に接続されている。スイッチ11は、マスタ軸駆動部20Aから送られてくるマスタ電流指令を受け付ける。また、スイッチ11は、スレーブ電流指令を受け付ける。スレーブ電流指令は、マスタ電流指令とは別の電流指令であり、予めユーザ等によって設定される。
 また、スイッチ11は、マスタ電流指令とスレーブ電流指令との何れを選択するかの指令である選択指令を受け付ける。スイッチ11は、選択指令に従って、マスタ電流指令とスレーブ電流指令との何れかを選択して第1比率算出部7に出力する。すなわち、スイッチ11は、第1比率算出部7に出力する電流指令を、マスタ電流指令とスレーブ電流指令との何れかに切り替える。
 選択指令は、上位コントローラ等から送られてくる。選択指令は、例えば、スレーブ軸6Bのスレーブ軸トルクが必要な加速時および減速時には、マスタ電流指令を選択する指令であり、定速時には、スレーブ電流指令を選択する指令である。
 スイッチ11が、「0」の電流値を示すスレーブ電流指令を受け付けることで、スレーブ軸駆動部20Bは、スレーブ軸6Bでスレーブ軸トルクを発生させないように制御することができる。モータ制御システム203は、定速運転中など大きなトルクが不要な場合は、スレーブモータ4Bへのスレーブ電流指令を「0」とすることで、スレーブ軸6Bの影響を除去しマスタ軸6Aのみで制御することとなる。一方、モータ制御システム203は、加速時および減速時などの一方向に大きなトルクが必要な場合は、マスタ電流指令を用いて、マスタ軸トルクにスレーブ軸トルクを加算するように動作する。
 図9は、実施の形態3にかかるモータ制御システムによって駆動される駆動対象物の動作波形例を示す図である。図9に示す動作波形は、図4に示す動作波形と比較して、定速時におけるスレーブ軸電流が異なる。
 実施の形態1では、定速時におけるスレーブ軸電流を、マスタ電流指令に基づいたスレーブ軸電流としたが、実施の形態3では、定速時におけるスレーブ軸電流を、スレーブ電流指令である「0」とする。
 なお、スレーブ電流指令で指定する電流値は、「0」に限らず、予め決定しておいたトルクを出力するための電流値としてもよい。予め決定しておく電流値は、例えば、マスタ軸トルクの逆に作用する一定の負荷トルク(スレーブ軸トルク)とする。この場合、モータ制御システム203は、定速時には、第1伝達機構13Aと第2伝達機構13Bとの間に、方向の異なる一定の負荷トルク以上のトルク差を発生させることとなり、第1伝達機構13Aと第3伝達機構16との間に生じるバックラッシ、および第2伝達機構13Bと第3伝達機構16との間に生じるバックラッシを抑制することが可能となる。
 定速時にマスタ軸6Aおよびスレーブ軸6Bを同期して制御すると、制御に起因するトルク変動が発生し、駆動対象物14は、加速時または減速時よりも不安定な動作となる。すなわち、第1伝達機構13Aの特性、第2伝達機構13Bの特性、および第3伝達機構16の特性によっては、マスタ軸トルクとスレーブ軸トルクとが作用するタイミングにずれが生じる場合があり、この場合、マスタ軸トルクとスレーブ軸トルクとが互いに干渉して制御性が不安定になるおそれがある。一方、実施の形態3では、定速時には、スレーブモータ4Bの動作を停止させることで、駆動対象物14の動作を安定させている。
 このように、実施の形態3によれば、定速時には、マスタ電流指令を、「0」の電流値を示すスレーブ電流指令に切り替えて、スレーブモータ4Bの動作を停止させるので、定速時にも駆動対象物14の安定動作が可能となる。
実施の形態4.
 つぎに、図10を用いて実施の形態4について説明する。実施の形態4では、実施の形態1から3で説明したモータ制御装置の機能を組み合わせる。
 図10は、実施の形態4にかかるモータ制御装置を備えたモータ制御システムの構成を示す図である。図10の各構成要素のうち実施の形態1から3のモータ制御システム201~203と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
 実施の形態4のモータ制御システム204は、実施の形態1のモータ制御システム201と比較して、モータ制御装置101の代わりにモータ制御装置104を備えている。モータ制御装置104は、実施の形態1のモータ制御装置101の構成要素に加えて、第2比率算出部8、負荷率算出部9、およびスイッチ11を備えている。
 第2比率算出部8、負荷率算出部9、およびスイッチ11は、スレーブ軸制御部25B内に配置されている。スレーブ軸駆動部20Bでは、第2比率算出部8が、第1比率算出部7、電流指令制限部10、および負荷率算出部9に接続されており、スイッチ11が第1比率算出部7に接続されている。第2比率算出部8、負荷率算出部9、およびスイッチ11による処理は、実施の形態2,3で説明した処理と同様である。
 このように、実施の形態4によれば、実施の形態2と同様に、スレーブ軸6Bの可動状況によらない連続運転が可能であり、且つ実施の形態3と同様に、定速時にも駆動対象物14の安定動作が可能となる。
 ここで、実施の形態1から4で説明したモータ制御装置101~104のハードウェア構成について説明する。なお、モータ制御装置101~104は、同様のハードウェア構成を有しているので、ここではモータ制御装置101のハードウェア構成について説明する。
 図11は、実施の形態1にかかるモータ制御装置を実現するハードウェア構成例を示す図である。モータ制御装置101は、図11に示した入力装置151、プロセッサ152、メモリ153、および出力装置154により実現することができる。プロセッサ152の例は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)ともいう)またはシステムLSI(Large Scale Integration)である。メモリ153の例は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)である。
 モータ制御装置101は、プロセッサ152が、メモリ153で記憶されている、モータ制御装置101の動作を実行するための、コンピュータで実行可能なモータ制御プログラムを読み出して実行することにより実現される。モータ制御装置101の動作を実行するためのプログラムであるモータ制御プログラムは、モータ制御装置101の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
 モータ制御装置101で実行されるモータ制御プログラムは、位置制御部1、速度制御部2、電流制御部3A、第1比率算出部7、電流指令制限部10、および電流制御部3Bを含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
 メモリ153は、プロセッサ152が各種処理を実行する際の一時メモリに使用される。メモリ153は、例えば、モータ制御プログラム、第1の比率などを記憶する。
 入力装置151は、上位コントローラから送られてくる情報を受け付けるインタフェース装置であり、受け付けた情報をプロセッサ152に送る。出力装置154は、マスタ電圧指令をマスタモータ4Aに出力し、スレーブ電圧指令をスレーブモータ4Bに出力する。
 モータ制御プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。また、モータ制御プログラムは、インターネットなどのネットワーク経由でモータ制御装置101に提供されてもよい。
 なお、モータ制御装置101の機能について、一部を専用回路などの専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
 以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
 1 位置制御部、2 速度制御部、3A,3B 電流制御部、4A,51A,54A マスタモータ、4B,51B,54B スレーブモータ、5A マスタ速度検出器、6A マスタ軸、6B スレーブ軸、7 第1比率算出部、8 第2比率算出部、9 負荷率算出部、10 電流指令制限部、11 スイッチ、13A,71A,72A 第1伝達機構、13B,71B,72B 第2伝達機構、14 駆動対象物、15 位置検出器、16 第3伝達機構、20A マスタ軸駆動部、20B スレーブ軸駆動部、25A マスタ軸制御部、25B スレーブ軸制御部、52A,52B,55A,55B 減速機、53A,53B,56A,56B ピニオン、61 ラック、62 外歯車、101~104 モータ制御装置、151 入力装置、152 プロセッサ、153 メモリ、154 出力装置、201~204 モータ制御システム、301,302 駆動機構。

Claims (10)

  1.  1つの駆動対象物を駆動するマスタモータおよびスレーブモータを制御するモータ制御装置であって、
     第1のモータ特性値を有した前記マスタモータのモータ軸であるマスタ軸を制御するマスタ軸制御部と、
     前記第1のモータ特性値とは異なる第2のモータ特性値を有した前記スレーブモータのモータ軸であるスレーブ軸を制御するスレーブ軸制御部と、
     を備え、
     前記マスタ軸制御部は、前記マスタモータの速度を制御する第1の電流指令を用いて前記マスタモータを駆動し、
     前記スレーブ軸制御部は、前記第1の電流指令と、前記第1のモータ特性値に対する前記第2のモータ特性値の割合である第1の比率と、を乗算して得た値に基づいて、前記スレーブモータの速度を制御する第2の電流指令を算出し、前記第2の電流指令を用いて前記スレーブモータを駆動する、
     ことを特徴とするモータ制御装置。
  2.  前記第1のモータ特性値は、前記マスタモータの最大定格電流値であり、
     前記第2のモータ特性値は、前記スレーブモータの最大定格電流値である、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  3.  前記第1のモータ特性値は、前記マスタモータの連続定格電流値であり、
     前記第2のモータ特性値は、前記スレーブモータの連続定格電流値である、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  4.  前記第1のモータ特性値は、前記マスタモータの最大定格トルク値であり、
     前記第2のモータ特性値は、前記スレーブモータの最大定格トルク値である、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  5.  前記第1のモータ特性値は、前記マスタモータの連続定格トルク値であり、
     前記第2のモータ特性値は、前記スレーブモータの連続定格トルク値である、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  6.  前記第1のモータ特性値は、前記マスタモータの特定時間内における定格出力値であり、
     前記第2のモータ特性値は、前記スレーブモータの特定時間内における定格出力値である、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  7.  前記第1のモータ特性値は、前記マスタモータの連続定格出力値であり、
     前記第2のモータ特性値は、前記スレーブモータの連続定格出力値である、
     ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。
  8.  前記スレーブ軸制御部は、
     前記スレーブモータの過負荷状態に基づいて、前記第1の比率に乗算する第2の比率を算出し、前記第1の比率と前記第2の比率とを乗算して得た値に基づいて、前記第2の電流指令を算出する、
     ことを特徴とする請求項1から7の何れか1つに記載のモータ制御装置。
  9.  前記スレーブ軸制御部は、
     前記第1の電流指令の出力と、前記第1の電流指令とは異なる前記第2の電流指令の出力と、を切替えるスイッチを有し、
     前記スイッチは、
     前記駆動対象物の加速時または減速時には、前記第1の電流指令を出力し、
     前記駆動対象物の定常時には、前記第2の電流指令を出力する、
     ことを特徴とする請求項1から8の何れか1つに記載のモータ制御装置。
  10.  駆動対象物を駆動するモータであるマスタモータと、
     前記駆動対象物を駆動するモータであるスレーブモータと、
     第1のモータ特性値を有した前記マスタモータのモータ軸であるマスタ軸を制御するマスタ軸制御装置と、
     前記第1のモータ特性値とは異なる第2のモータ特性値を有した前記スレーブモータのモータ軸であるスレーブ軸を制御するスレーブ軸制御装置と、
     を備え、
     前記マスタ軸制御装置は、前記マスタモータの速度を制御する第1の電流指令を用いて前記マスタモータを駆動し、
     前記スレーブ軸制御装置は、前記第1の電流指令と、前記第1のモータ特性値に対する前記第2のモータ特性値の割合である第1の比率と、を乗算して得た値に基づいて、前記スレーブモータの速度を制御する第2の電流指令を算出し、前記第2の電流指令を用いて前記スレーブモータを駆動する、
     ことを特徴とするモータ制御システム。
PCT/JP2020/002139 2020-01-22 2020-01-22 モータ制御装置およびモータ制御システム WO2021149194A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/002139 WO2021149194A1 (ja) 2020-01-22 2020-01-22 モータ制御装置およびモータ制御システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/002139 WO2021149194A1 (ja) 2020-01-22 2020-01-22 モータ制御装置およびモータ制御システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021149194A1 true WO2021149194A1 (ja) 2021-07-29

Family

ID=76993167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/002139 WO2021149194A1 (ja) 2020-01-22 2020-01-22 モータ制御装置およびモータ制御システム

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021149194A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07324295A (ja) * 1994-06-01 1995-12-12 Toshiba Corp 抄紙機用電動機制御装置
JP2002125392A (ja) * 2000-10-12 2002-04-26 Yaskawa Electric Corp 負荷の両軸を駆動する電動機間の負荷分担移行制御方法とその装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07324295A (ja) * 1994-06-01 1995-12-12 Toshiba Corp 抄紙機用電動機制御装置
JP2002125392A (ja) * 2000-10-12 2002-04-26 Yaskawa Electric Corp 負荷の両軸を駆動する電動機間の負荷分担移行制御方法とその装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6703021B2 (ja) サーボ制御装置
WO2015087455A1 (ja) 数値制御装置および数値制御方法
US9317028B2 (en) Electric motor control device
JP5398826B2 (ja) モータ駆動制御装置
US20190176877A1 (en) Actuator system and abnormality detector
WO2021149194A1 (ja) モータ制御装置およびモータ制御システム
CN111791087A (zh) 具有主轴以及进给轴的机床的控制装置
JP4474784B2 (ja) 多軸モータ制御装置
CN109687793B (zh) 电动机控制装置
JPWO2002048811A1 (ja) 数値制御装置及び数値制御装置の軸制御方法
JP2019180133A (ja) モータユニット
JP5151994B2 (ja) 慣性モーメント同定装置とその同定方法、ならびにその同定装置を備えたモータ制御装置
JP4959779B2 (ja) ステッピングモータ駆動装置及び駆動方法
US20190386594A1 (en) Motor control apparatus driving one main axis switchingly by two motors
JP2010136580A (ja) ステッピングモータ制御装置およびプログラム
JP4239772B2 (ja) 同期運転方法及び数値制御装置
JP4893075B2 (ja) 同期制御システム
MIKHOV et al. Modeling and performance analysis of a spindle electric drive with adaptive speed control
JP5220241B1 (ja) 指令生成装置および指令生成方法
JP4110959B2 (ja) 主軸同期制御方法及びその装置
JP3298329B2 (ja) サーボ制御装置およびサーボ制御方法
JP2006190163A (ja) 駆動制御装置
JP2015159660A (ja) サーボモータ制御装置
JP6962044B2 (ja) モータ制御装置、画像形成装置及び電子機器
JP4158101B2 (ja) モータ制御用パルス発生ic

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20915708

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20915708

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1