(57)【要約】【課題】複数のインバータで駆動可能なモータ駆動システムを単純にする。【解決手段】モータ駆動システム(10)は、位置指令を用いてＰＷＭ指令を出力する複数の軸制御部(31a〜31n)と、複数の軸制御部の各ＰＷＭ指令に基づいて各巻線に電流を流すと共に、各巻線に接続された複数の電流供給部(20a〜20n)と、モータのロータ位置の信号を出力するモータ位置検出器(12)と、出力された信号を複数の電流供給部のうちの一つの電流供給部に供給する第一信号供給部(41)と、第一信号供給部を通じて供給された信号を一つの電流供給部に対応する軸制御部に供給する第二信号供給部(42)とを具備し、対応する軸制御部は、一つの電流供給部から第二信号供給部を通じて対応する軸制御部に供給された信号と位置指令とに基づいてＰＷＭ指令を出力し、残りの軸制御部は、対応する軸制御部から残りの制御軸部に供給された信号と位置指令とに基づいてＰＷＭ指令を出力する。【選択図】図１
2010206902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巻線を備えたモータを駆動するモータ駆動システムにおいて、
位置指令を出力する数値制御装置と、
前記位置指令を用いてＰＷＭ指令を出力する複数の軸制御部と、
該複数の軸制御部のそれぞれの前記ＰＷＭ指令に基づいて前記巻線のそれぞれに電流を流すと共に、前記複数の巻線のそれぞれに接続された複数の電流供給部と、
前記モータのロータ位置を検出してロータ位置検出信号を出力するモータ位置検出器と、
該モータ位置検出器から出力された前記ロータ位置検出信号を前記複数の電流供給部のうちの一つの電流供給部に供給する第一信号供給部と、
該第一信号供給部を通じて供給された前記ロータ位置検出信号を前記一つの電流供給部に対応する軸制御部に供給する第二信号供給部と、を具備し、
前記対応する軸制御部は、前記一つの電流供給部から前記第二信号供給部を通じて前記対応する軸制御部に供給された前記ロータ位置検出信号と前記位置指令とに基づいて前記ＰＷＭ指令を出力し、
残りの軸制御部は、前記対応する軸制御部から前記残りの制御軸部に供給された前記ロータ位置検出信号と前記位置指令とに基づいて前記ＰＷＭ指令を出力する、モータ駆動システム。
【請求項２】
前記複数の軸制御部のそれぞれは、前記数値制御装置に組込まれている、請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項３】
前記複数の軸制御部は、対応する前記電流供給部のそれぞれに組込まれている、請求項１に記載のモータ駆動システム。
【請求項４】
さらに、前記複数の軸制御部のそれぞれが、前記一つの電流供給部に供給された前記ロータ位置検出信号を使用するか、または残りの軸制御部に供給された前記ロータ位置検出信号を使用するかを選択する選択部を含む、請求項１から３のいずれかに記載のモータ駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の巻線を備えたモータを駆動するモータ駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量のモータをインバータ装置（サーボアンプ）で駆動制御する場合には、大容量のインバータ装置が必要とされる。しかしながら、インバータ装置を構成する要素の制約があるので、大容量のモータを制御する一つのインバータ装置を構成するのは難しい。このため、特許文献１に開示されるように、並列に接続された複数の小容量のインバータ装置を代替的に使用することが一般的に行われている。
【０００３】
図４は、特許文献１に示されるような従来技術における一つのモータ駆動システムのブロック図である。図４に示されるモータ駆動システム１００は、複数の巻線を備えた大容量のモータ１１０と、モータ１１０のロータの位置を検出するモータ位置検出器１２０と、互いに数珠つなぎされた複数のアンプ２００ａ〜２００ｎからなるアンプ群１４０とを主に含んでいる。さらに、各アンプ２００ａ〜２００ｎはそれぞれインバータ２１０ａ〜２１０ｎを含んでいる。
【０００４】
図示されるように、モータ１１０は動力線ケーブル４００ａ〜４００ｎによりそれぞれのアンプ２００ａ〜２００ｎに接続されている。さらに、モータ位置検出器１２０から延びる位置帰還ケーブル４１０は途中で分岐して、全てのアンプ２００ａ〜２００ｎに接続されている。
【０００５】
さらに、モータ駆動システム１００は数値制御装置１３０を含んでいる。数値制御装置１３０においては、メインプロセッサ３００で作成されたモータ１１０の軸の位置指令が軸制御部３１０ａ〜３１０ｎに入力される。軸制御部３１０ａ〜３１０ｎはＰＷＭ（パルス幅変調）指令（電圧指令）を作成し、シリアルバス制御回路３２０およびシリアル通信ケーブル４２０を通じて一つのアンプ２００ａに供給する。アンプ２００ａ〜２００ｎは互いに接続されているので、各アンプ２００ａ〜２００ｎのインバータ２１０ａ〜２１０ｎはＰＷＭ指令に基づいてモータ１１０を駆動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−８６９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図４に示されるように、単一のモータ１１０を駆動する場合には単一のロータ位置検出信号のみしか得られない。このため、従来技術において単一のロータ位置検出信号を全てのアンプ２００ａ〜２００ｎのそれぞれに供給するためには、位置帰還ケーブル４１０を全てのアンプ２００ａ〜２００ｎまで分岐する必要があった。このような位置帰還ケーブル４１０の配線作業は煩雑であり、かなりの労力および時間がかかる上にコスト高にもなる。
【０００８】
さらに、図５は従来技術における他のモータ駆動システムのブロック図である。図５に示されるモータ駆動システム１００’は、軸制御部３１０ａ〜３１０ｎのそれぞれが対応するアンプ２００ａ〜２００ｎに含まれている点において、図４に示されるモータ駆動システム１００とは異なる。図５に示されるモータ駆動システム１００’においても、単一のロータ位置検出信号のみしか得られないので、前述したのと同様に位置帰還ケーブル４１０を全てのアンプ２００ａ〜２００ｎまで分岐する必要があった。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、構成を複雑にすることなしに、複数のインバータ部によって大容量のモータを駆動できるモータ駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、複数の巻線を備えたモータを駆動するモータ駆動システムにおいて、位置指令を出力する数値制御装置と、前記位置指令を用いてＰＷＭ指令を出力する複数の軸制御部と、該複数の軸制御部のそれぞれの前記ＰＷＭ指令に基づいて前記巻線のそれぞれに電流を流すと共に、前記複数の巻線のそれぞれに接続された複数の電流供給部と、前記モータのロータ位置を検出してロータ位置検出信号を出力するモータ位置検出器と、該モータ位置検出器から出力された前記ロータ位置検出信号を前記複数の電流供給部のうちの一つの電流供給部に供給する第一信号供給部と、該第一信号供給部を通じて供給された前記ロータ位置検出信号を前記一つの電流供給部に対応する軸制御部に供給する第二信号供給部と、前記対応する軸制御部は、前記一つの電流供給部から前記第二信号供給部を通じて前記対応する軸制御部に供給された前記ロータ位置検出信号と前記位置指令とに基づいて前記ＰＷＭ指令を出力し、残りの軸制御部は、前記対応する軸制御部から前記残りの制御軸部に供給された前記ロータ位置検出信号と前記位置指令とに基づいて前記ＰＷＭ指令を出力する、モータ駆動システムが提供される。
【００１１】
すなわち１番目の発明においては、単一の第一信号供給部、例えば位置帰還ケーブルによってモータ位置検出器を一つの電流供給部に接続すれば十分である。つまり、複数の第一信号供給部を用いて複数の電流供給部のそれぞれをモータ検出器に接続する必要はない。従って、簡単な構造のモータ駆動システムを提供することができる。これにより、構成を複雑にすることなしに、複数の電源供給部によって大容量のモータを駆動することができる。
【００１２】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記複数の軸制御部のそれぞれは、前記数値制御装置に組込まれている。
すなわち２番目の発明においては、複数の軸制御部のそれぞれが数値制御装置に組込まれている場合に、モータ駆動システムを比較的簡易な構成にできる。
【００１３】
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記複数の軸制御部は、対応する前記電流供給部のそれぞれに組込まれている。
すなわち３番目の発明においては、複数の軸制御部が、対応する電流供給部のそれぞれに組込まれている場合に、モータ駆動システムを比較的簡易な構成にできる。
【００１４】
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、さらに、前記複数の軸制御部のそれぞれが、前記一つの電流供給部に供給された前記ロータ位置検出信号を使用するか、または残りの軸制御部に供給された前記ロータ位置検出信号を使用するかを選択する選択部を含む。
すなわち４番目の発明においては、検出されたロータ位置検出信号の代わりに、他の軸制御部からのロータ位置検出信号が必要とされる場合、およびその逆の場合に有利である。なお、選択部は例えばスイッチでありうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一の実施形態に基づくモータ駆動システムのブロック図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に基づくモータ駆動システムの他のブロック図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に基づくモータ駆動システムのブロック図である。
【図４】従来技術における一つのモータ駆動システムのブロック図である。
【図５】従来技術における他のモータ駆動システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明の第一の実施形態に基づくモータ駆動システムのブロック図である。図１に示されるモータ駆動システム１０は、複数の巻線を備えた大容量のモータ１１と、モータ１１のロータの位置を検出してロータ位置検出信号を出力するモータ位置検出器１２、例えばロータリーコーダと、互いに数珠つなぎされた複数のアンプ２０ａ〜２０ｎからなるアンプ群１４とを含んでいる。
【００１７】
各アンプ２０ａ〜２０ｎはそれぞれインバータ２１ａ〜２１ｎを含んでいる。これらインバータ２１ａ〜２１ｎは、モータ１１の複数の巻線にそれぞれ接続されているものとする。アンプ２０ａ〜２０ｎはインバータ２１ａ〜２１ｎと共に、またはアンプ２０ａ〜２０ｎのそれぞれが単独で、モータ１１の複数の巻線に電流を流す電流供給部としての役目を果たす。
【００１８】
図示されるように、アンプ２０ａ〜２０ｎのそれぞれから延びる動力線ケーブル４０ａ〜４０ｎはモータ１１の巻線のそれぞれに接続されている。さらに、モータ位置検出器１２から延びる位置帰還ケーブル４１はアンプ群１４のうちの単一のアンプ２０ａにのみ接続されている。
【００１９】
さらに、モータ駆動システム１０は数値制御装置１３を含んでいる。数値制御装置１３においては、メインプロセッサ３０で作成されたモータ１１の軸の位置指令が軸制御部３１ａ〜３１ｎに入力される。軸制御部３１ａ〜３１ｎはＰＷＭ指令（電圧指令）を作成し、シリアル通信ケーブル４２を通じて一つのアンプ２０ａに供給する。アンプ２０ａ〜２０ｎは互いに接続されているので、各アンプ２０ａ〜２０ｎのインバータ２１ａ〜２１ｎはＰＷＭ指令に基づいてモータ１１を駆動する。このように、本発明のモータ駆動システム１０は、複数のインバータ２１ａ〜２１ｎによって大容量のモータ１１を駆動できる構成である。
【００２０】
図１に示されるように、軸制御部３１ａ〜３１ｎのそれぞれはレジスタ４５を含んでいる。レジスタ４５は、位置帰還、ＰＷＭ指令および電流帰還をそれぞれ登録できる。これら、位置帰還、ＰＷＭ指令および電流帰還は所定周期毎に更新されるものとする。
【００２１】
ここで、位置帰還は、モータ位置検出器１２のロータ位置検出信号であるモータ１１のロータの位置フィードバック値である。本発明においては、位置帰還は、位置帰還ケーブル４１、アンプ２０ａおよびシリアル通信ケーブル４２を介してレジスタ４５に登録される。アンプ２０ａは軸制御部３１ａに対応しているので、本発明においては軸制御部３１ａのための位置帰還のみがレジスタ４５に登録される。なお、電流帰還は各アンプ２００ａ〜２００ｎから供給された電流フィードバック値である。
【００２２】
また、図１から分かるように、軸制御部３１ａ〜３１ｎのそれぞれは、位置制御部５１ａ〜５１ｎ、速度制御部５２ａ〜５２ｎおよび電流制御部５３ａ〜５３ｎを含んでいる。軸制御部３１ａの位置制御部５１ａは、メインプロセッサ３０により作成された位置指令からレジスタ４５に登録された位置帰還を減じて位置偏差を求める。次いで、位置制御部５１ａはこの位置偏差に位置ループゲインを乗じて速度指令値を求める。
【００２３】
速度制御部５２ａは、レジスタ４５の位置帰還から算出された速度フィードバック値を速度指令値から減じて速度偏差を求める。次いで、速度制御部５２ａは、この速度偏差に対して比例積分制御を行って電流指令値を求める。その後、電流制御部５３ａは、電流指令値からレジスタ４５の電流帰還を減じた電流偏差に基づいてＰＷＭ指令を作成し、レジスタ４５に登録する。レジスタ４５に登録されたＰＷＭ指令はシリアル通信ケーブル４２を介してアンプ２０ａに供給される。
【００２４】
残りの軸制御部３１ｂ〜３１ｎも前述したのと概ね同様の構成である。ただし、図１から分かるように、これら軸制御部３１ｂ〜３１ｎは、専用の位置帰還を使用することなしに、軸制御部３１ａの位置帰還と同一の位置帰還を使用する。すなわち、軸制御部３１ｂ〜３１ｎは軸制御部３１ａのレジスタ４５の位置帰還を読込んで、軸制御部３１ｂ〜３１ｎ自体の位置帰還として使用する。言い換えれば、本発明においては、単一の位置帰還を共通化して、全ての軸制御部３１ａ〜３１ｎで使用するようにしている。
【００２５】
この目的のために、軸制御部３１ｂ〜３１ｎは、軸制御部３１ａのレジスタ４５の位置帰還を読込む読込手段および／または軸制御部３１ａの位置帰還を複製する複製手段を含んでもよい。あるいは、本発明のモータ駆動システム１０が、軸制御部３１ａのレジスタ４５の位置帰還を他の軸制御部３１ｂ〜３１ｎに供給する位置帰還供給部、例えば信号線４９を含んでいてもよい。また、図２に示されるように、レジスタ４５におけるアンプ２０ｂ〜２０ｎからの位置帰還とアンプ２０ａからの位置帰還とを切換えるスイッチ６０ｂ〜６０ｎを軸制御部３１ｂ〜３１ｈに設けてもよい。
【００２６】
このため、本発明においては、単一の位置帰還ケーブル４１によりモータ位置検出器１２とアンプ２０ａとを接続すれば、全ての軸制御部３１ａ〜３１ｎにおいて共通の位置帰還を使用することができる。従って、本発明においては、モータ位置検出器１２と残りのアンプ２０ｂ〜２０ｎとを接続するために位置帰還ケーブルを分岐させたり、複数の位置帰還ケーブルを採用する必要性を排除することができる。それゆえ、本発明においては、構成を複雑にすることなしに、複数のインバータ部によって大容量のモータを駆動できるモータ駆動システム１０を提供することが可能である。さらに、図１においては、一つの速度制御部から出力される電流指令値を残りの電流制御部に供給することもできる。これにより、残りの位置制御部と速度制御部とを省略し、処理時間を短縮することが可能である。
【００２７】
ところで、図３は本発明の第二の実施形態に基づくモータ駆動システムのブロック図である。図３において前述したのと同様の部材には同様の番号を付し、簡潔にする目的でそれらの説明を省略する。図３に示されるモータ駆動システム１０’は、軸制御部３１ａ〜３１ｎのそれぞれが対応するアンプ２０ａ〜２０ｎに含まれている点において、図１に示されるモータ駆動システム１０とは異なる。この場合においても、前述したのと概ね同様な効果が得られるのが分かるであろう。なお、図３に示される実施形態においては、数値制御装置１３のメインプロセッサ３０にて作成された位置指令はレジスタ４６ａ〜４６ｎのそれぞれに一旦登録されるものとする。
【００２８】
ところで、図３においては、軸制御部３１ａ〜３１ｎのそれぞれにおいてスイッチ６０ａ〜６０ｎがレジスタ４５ａ〜４５ｎと電流制御部５３ａ〜５３ｎとの間にそれぞれ備えられている。これらスイッチ６０ａ〜６０ｎはレジスタ４５ａ〜４５ｎに登録された位置帰還と、他の軸制御部３１ａ〜３１ｎから読込まれた位置帰還とを切替える。つまり、スイッチ６０ａ〜６０ｎを操作することによって、使用される位置帰還を選択することができる。
【００２９】
図３においては、位置帰還ケーブル４１はアンプ２０ａの軸制御部３１ａに接続されている。従って、軸制御部３１ａのスイッチ６０ａは、軸制御部３１ａがロータ位置検出信号としての位置帰還を使用するように設定されている。残りの軸制御部３１ｂ〜３１ｎのスイッチ６０ｂ〜６０ｎは軸制御部３１ａのレジスタ４５ａの位置帰還を使用するように設定されている。
【００３０】
ここで、図３に示される位置帰還ケーブル４１をアンプ２０ａから例えばアンプ２０ｂに付け替えた場合には、軸制御部３１ｂのスイッチ６０ｂは、軸制御部３１ｂがロータ位置検出信号としての位置帰還を使用するように設定される。さらに、軸制御部３１ａのスイッチ６０ａは、軸制御部３１ｂのレジスタ４５ｂの位置帰還を使用するように設定される。このように、スイッチ６０ａ〜６０ｎは、他の軸制御部からの位置指令が必要とされる場合、およびその逆の場合に特に有利である。
【００３１】
あるいは、スイッチ６０ａ〜６０ｎの切替動作は、例えばモータの緒言に応じて定めるようにしてもよい。このような場合には、モータ１１を別のモータ、例えばさらに大容量のモータに交換した際に新たなモータの緒言に応じてスイッチ６０ａ〜６０ｎを自動的に設定することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０、１０’    モータ駆動システム
１１    モータ
１２    モータ位置検出器
１３    数値制御装置
１４    アンプ群
２０ａ〜２０ｎ    アンプ（電流供給部）
２１ａ〜２１ｎ    インバータ（電流供給部）
３０    メインプロセッサ
３１ａ〜３１ｎ    軸制御部
４０ａ〜４０ｎ    動力線ケーブル
４１    位置帰還ケーブル（第一信号供給部）
４２    シリアル通信ケーブル（第二信号供給部）
４５、４５ａ〜４５ｎ    レジスタ
４９    信号線
５１ａ〜５１ｎ    位置制御部
５２ａ〜５２ｎ    速度制御部
５３ａ〜５３ｎ    電流制御部
６０ａ〜６０ｎ    スイッチ
【図１】
2010206902.tif 000003
【図２】
2010206902.tif 000004
【図３】
2010206902.tif 000005
【図４】
2010206902.tif 000006
【図５】
2010206902.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月30日(2010.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、複数の巻線を備えたモータを駆動するモータ駆動システムにおいて、位置指令を出力する数値制御装置と、前記位置指令を用いてＰＷＭ指令を出力する複数の軸制御部と、を具備し、該複数の軸制御部のそれぞれは、前記数値制御装置に組込まれており、さらに、該複数の軸制御部のそれぞれの前記ＰＷＭ指令に基づいて前記巻線のそれぞれに電流を流すと共に、前記複数の巻線のそれぞれに接続された複数の電流供給部と、前記モータのロータ位置を検出してロータ位置検出信号を出力するモータ位置検出器と、該モータ位置検出器から出力された前記ロータ位置検出信号を前記複数の電流供給部のうちの一つの電流供給部に供給する第一信号供給部と、該第一信号供給部を通じて供給された前記ロータ位置検出信号を前記一つの電流供給部に対応する軸制御部に供給する第二信号供給部と、を具備し、前記対応する軸制御部は、前記一つの電流供給部から前記第二信号供給部を通じて前記対応する軸制御部に供給された前記ロータ位置検出信号と前記位置指令とに基づいて前記ＰＷＭ指令を出力し、残りの軸制御部は、前記対応する軸制御部から前記残りの制御軸部に供給された前記ロータ位置検出信号と前記位置指令とに基づいて前記ＰＷＭ指令を出力し、さらに、前記複数の軸制御部のそれぞれが、前記一つの電流供給部に供給された前記ロータ位置検出信号を使用するか、または残りの軸制御部に供給された前記ロータ位置検出信号を使用するかを選択する選択部を含む、モータ駆動システムが提供される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
すなわち１番目の発明においては、複数の軸制御部のそれぞれが数値制御装置に組込まれている場合に、モータ駆動システムを比較的簡易な構成にできる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
すなわち１番目の発明においては、検出されたロータ位置検出信号の代わりに、他の軸制御部からのロータ位置検出信号が必要とされる場合、およびその逆の場合に有利である。なお、選択部は例えばスイッチでありうる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巻線を備えたモータを駆動するモータ駆動システムにおいて、
位置指令を出力する数値制御装置と、
前記位置指令を用いてＰＷＭ指令を出力する複数の軸制御部と、を具備し、該複数の軸制御部のそれぞれは、前記数値制御装置に組込まれており、
さらに、
該複数の軸制御部のそれぞれの前記ＰＷＭ指令に基づいて前記巻線のそれぞれに電流を流すと共に、前記複数の巻線のそれぞれに接続された複数の電流供給部と、
前記モータのロータ位置を検出してロータ位置検出信号を出力するモータ位置検出器と、
該モータ位置検出器から出力された前記ロータ位置検出信号を前記複数の電流供給部のうちの一つの電流供給部に供給する第一信号供給部と、
該第一信号供給部を通じて供給された前記ロータ位置検出信号を前記一つの電流供給部に対応する軸制御部に供給する第二信号供給部と、を具備し、
前記対応する軸制御部は、前記一つの電流供給部から前記第二信号供給部を通じて前記対応する軸制御部に供給された前記ロータ位置検出信号と前記位置指令とに基づいて前記ＰＷＭ指令を出力し、
残りの軸制御部は、前記対応する軸制御部から前記残りの制御軸部に供給された前記ロータ位置検出信号と前記位置指令とに基づいて前記ＰＷＭ指令を出力し、
さらに、前記複数の軸制御部のそれぞれが、前記一つの電流供給部に供給された前記ロータ位置検出信号を使用するか、または残りの軸制御部に供給された前記ロータ位置検出信号を使用するかを選択する選択部を含む、モータ駆動システム。