(57)【要約】【課題】１ノードに複数のパワーもジュールをもつモータ制御装置であり、セットアップ以後でも容量変更が可能なモータ制御装置とその制御方法を提供する。【解決手段】  コントローラが生成する位置制御コマンドを受信し、位置制御コマンドを解読して位置指令を生成し、位置指令とモータ位置に基づいてモータを駆動するモータ制御装置において、位置制御コマンドを受信し、自身のステータス情報をコントローラに返信するとともに位置制御コマンドを解読して位置指令を生成し、位置指令をパワーモジュールに送信するＣＰＵモジュール（３）と、位置指令を受信し、位置指令とモータ位置に基づいてモータを駆動するとともに、自身のチップIＤをメモリに保存する複数のパワーモジュール（４、５、６）と、を備え、ＣＰＵモジュールは電源投入時にパワーモジュールの任意の一軸のチップＩＤを読み込み、サーボ制御装置自身のチップＩＤとし、ネットワーク上の他ノードとの識別を行う。【選択図】図１
2010004640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラが生成する位置制御コマンドを受信し、前記位置制御コマンドを解読して位置指令を生成し、前記位置指令とモータ位置に基づいてモータを駆動するモータ制御装置において、
前記位置制御コマンドを受信し、自身のステータス情報を前記コントローラに返信するとともに前記位置制御コマンドを解読して位置指令を生成し、前記位置指令をパワーモジュールに送信するＣＰＵモジュールと、
前記位置指令を受信し、前記位置指令と前記モータ位置に基づいて前記モータを駆動するとともに、自身のチップIＤをメモリに保存する複数のパワーモジュールと、
を備え、
前記ＣＰＵモジュールは電源投入時に前記パワーモジュールの任意の一軸のチップＩＤを読み込み、サーボ制御装置自身のチップＩＤとし、ネットワーク上の他ノードとの識別を行うことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ＣＰＵモジュールは、前記コントローラの位置制御コマンドを受信し、前記パワーモジュールのステータス情報を返信する第１通信部と、前記位置制御コマンドを解読して位置指令を生成するＣＰＵと、前記位置指令を前記パワーモジュールに送信し、前記パワーモジュールからステータス情報を受信する第２通信部と、を備えることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記パワーモジュールは、前記位置指令を受信し、自身のステータス情報を返信する第３通信部と、前記位置指令とモータ位置に基づいてモータ駆動信号を生成し前記モータに結合した位置検出器から前記モータ位置を受信する制御部と、前記モータ駆動信号に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動部と、自身のチップＩＤを保存するＩＤ保存部と、を備えることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記パワーモジュールは、特殊工具を使用せずに、必要に応じて着脱可能であることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記ステータス情報は、モータ位置、モータ速度、モータトルク、アラームの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記位置指令と前記モータ位置の位置偏差に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度の速度偏差に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令から電流指令を生成し前記電流指令とモータ電流から電圧指令を生成する電流制御部と、電圧指令をモータ駆動信号としモータ駆動部に送信する第４通信部と、前記モータ位置から前記モータ速度を生成するモータ速度生成部と、を備えることを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項７】
コントローラが生成する位置制御コマンドを受信し、解読して位置指令を生成し、前記位置指令とモータ位置に基づいてモータを駆動するモータ制御装置の制御方法において、
電源投入時は、ＣＰＵモジュールが任意のパワーモジュールのチップＩＤを読み込むステップと、
前記チップIＤを前記モータ制御装置のチップＩＤとするステップと、
前記モータ制御装置のＩＤを前記コントローラに送信するステップと、
を備え、
通常運転時は、前記コントローラから位置制御コマンドを受信するステップと、
ステータス情報を前記コントローラに返信するステップと、
前記位置制御コマンドを解読し位置指令を生成するステップと、
前記位置指令をパワーモジュールに送信するステップと、
を、備え、
前記パワーモジュールは、前記位置指令を受信するステップと、
前記位置指令どおりに前記モータを駆動するステップと、
を備えることを特徴とするモータ制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信ネットワーク上にある1つのノードに複数軸のパワーモジュールを有するモータ制御装置とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ１３９４等の通信ネットワークでは接続されている機器をノードと呼び、各ノードを識別するためにノード毎にＩＤを割り付けている。ＩＥＥＥ１３９４等の通信ネットワークにモーションコントロールシステムを適用した場合、１つのノードにはＣＰＵと通信とデータメモリとからなるＣＰＵモジュールと、モータを位置制御するパワーモジュールと、により構成されるモータ制御装置が接続され、ノードの識別に必要なＩＤはＣＰＵモジュールが有するデータメモリに保存される。
【０００３】
図３は従来のモーションコントロールシステムの構成を示している。図３に示すように、１つのノードに接続されたモータ制御装置はＣＰＵモジュール１０３とパワーモジュール１０４から構成され、ＣＰＵモジュール１０３はＣＰＵ１０８と通信部１１７とデータメモリ１１０から構成され、パワーモジュール１１４は通信部１１２と制御部１１３とモータ駆動部１１４から構成されている。データメモリ１１０には本ノードのＩＤ保存部１１１及びパワーモジュールの情報等が保存されている。
【０００４】
特許文献１に開示された従来技術で、通信ネットワークを使用し多軸モータ制御システムの例を図４に示す。図には、多軸モータ制御システムが、上位コントローラ２０１と、ｎ台の単軸制御用サーボアンプ２１１〜２１５と、複数の単軸制御用サーボアンプ２１１〜２１５により制御される複数のサーボモータ２６１〜２６５と、サーボモータ２６１〜２６５の回転軸の回転位置を検出する複数の位置検出器２２１〜２２５と、複数の単軸制御用サーボアンプ２１１〜２１５とこれにより駆動される複数のサーボモータ２５１〜２５５の位置を検出する複数の位置検出器２２１〜２２５との間の信号を送受するシリアル共通線路２０３とから構成されているものが示されている。ｎ台の単軸制御用サーボアンプ２１１〜２１５は、同期信号入力端子Ｔ１と同期信号出力端子Ｔ２とを備えており、サーボアンプ２１１〜２１５の制御順位に従い、上位のサーボアンプの同期信号出力端子Ｔ２と次位のサーボアンプの同期信号入力端子Ｔ１とが順に接続され、最上位のサーボアンプ２１１の同期信号入力端子Ｔ１には上位コントローラ１から同期信号が送られる。
【０００５】
同期信号入力端子Ｔ１に同期信号ＥＳＹＮを受けたサーボアンプは、第２のカウント値ＣＡ２によって定まる所定の時間間隔（ｔｄ）で次位のサーボアンプのための同期用出力信号ＰＯＵＴを同期信号出力端子Ｔ２に出力する。これにより同期信号の接続順による制御順位に従い所定の時間間隔（ｔｄ）で同期がとれるようになる。各サーボアンプ２１１〜２１５はこの同期した時間間隔（ｔｄ）の間はシリアル共通線路２０３を独占的に使用できるので、自身の対応する位置検出器２２１〜２２５に向けて、位置検出器アドレスを含むコマンドをシリアル共通線路２０３を介して送信する。位置検出器２２１〜２２５はシリアル共通線路２０３からの信号を常時監視していて、自身の位置検出器アドレスを識別手段２３１〜２３５で識別したとき、そこに含まれているコマンドを取り込み、同時に自身の位置データをシリアル共通線路２０３を介して送り返す。この送受信の時間間隔は独占的に使用できる時間間隔（ｔｄ）の範囲に入るようにする。それぞれのサーボアンプ２１１〜２１５は、同期信号で得られたサーボモータ２５１〜２５５の位置データと上位コントローラ２０１からのサーボ指令によりサーボ処理をして電力増幅を行って駆動信号を作り、出力線を介して駆動信号をサーボモータ２５１〜２５５に出力するというものである。
【特許文献１】特開２００２−２９７２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１つのノードに複数軸のパワーモジュールを有するモータ制御装置の場合、制御ゲインなどのパラメータ調整情報はパワーモジュールに依存する情報であるため、パワーモジュールのデータメモリに保存するのが望ましい。また、ＩＥＥＥ１３９４通信ネットワークでは、ネットワーク上で機器を識別するために、機器毎にユニークにＩＤを割り付ける必要がある。そのため、本発明のように１つのノードに複数軸のパワーモジュールを有するモータ制御装置の場合、１つのノードにデータメモリが複数個存在することになり、どのデータメモリにＩＤを記憶するか決定できないといった問題があった。また、仮にＣＰＵモジュールにデータメモリを追加した場合、ノードのＩＤは問題なく記憶できるが、１つのノード内にあるパワーモジュール数の変更やパワーモジュールの容量変更に対応できないという問題があった。
また、特許文献１に開示されているサーボ制御システムは、ノードあたりの軸数が１軸であり、複数軸もつことは開示されていない。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、１つのノードに複数のパワ−モジュールをもつモータ制御装置を配置することが可能であり、且つモータ制御装置をいったんセットアップした後も１つのノード内のパワーモジュール数の変更及びパワーモジュールの容量変更が容易にできるモータ制御装置とその制御方法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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は次にようにしたのである。
請求項１に記載の発明は、コントローラが生成する位置制御コマンドを受信し、前記位置制御コマンドを解読して位置指令を生成し、前記位置指令とモータ位置に基づいてモータを駆動するモータ制御装置において、前記位置制御コマンドを受信し、自身のステータス情報を前記コントローラに返信するとともに前記位置制御コマンドを解読して位置指令を生成し、前記位置指令をパワーモジュールに送信するＣＰＵモジュールと、前記位置指令を受信し、前記位置指令と前記モータ位置に基づいて前記モータを駆動するとともに、自身のチップIＤをメモリに保存する複数のパワーモジュールと、を備え、前記ＣＰＵモジュールは電源投入時に前記パワーモジュールの任意の一軸のチップＩＤを読み込み、サーボ制御装置自身のチップＩＤとし、ネットワーク上の他ノードとの識別を行うことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記ＣＰＵモジュールは、前記コントローラの位置制御コマンドを受信し、前記パワーモジュールのステータス情報を返信する第１通信部と、前記位置制御コマンドを解読して位置指令を生成するＣＰＵと、前記位置指令を前記パワーモジュールに送信し、前記パワーモジュールからステータス情報を受信する第２通信部と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記パワーモジュールは、前記位置指令を受信し、自身のステータス情報を返信する第３通信部と、前記位置指令とモータ位置に基づいてモータ駆動信号を生成し前記モータに結合した位置検出器から前記モータ位置を受信する制御部と、前記モータ駆動信号に基づいて前記モータを駆動するモータ駆動部と、自身のチップＩＤを保存するＩＤ保存部と、を備えることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記パワーモジュールは、特殊工具を使用せずに、必要に応じて着脱可能であることを特徴とするものである。  
請求項５記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記ステータス情報は、モータ位置、モータ速度、モータトルク、アラームの少なくとも一つを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項３記載のモータ制御装置において、前記制御部は、前記位置指令と前記モータ位置の位置偏差に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令とモータ速度の速度偏差に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令から電流指令を生成し前記電流指令とモータ電流から電圧指令を生成する電流制御部と、電圧指令をモータ駆動信号としモータ駆動部に送信する第４通信部と、前記モータ位置から前記モータ速度を生成するモータ速度生成部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項７記載の発明は、コントローラが生成する位置制御コマンドを受信し、解読して位置指令を生成し、前記位置指令とモータ位置に基づいてモータを駆動するモータ制御装置の制御方法において、電源投入時は、ＣＰＵもジュールが任意のパワーモジュールのチップＩＤを読み込むステップと、前記チップIＤを前記モータ制御装置のチップＩＤとするステップと、前記モータ制御装置のＩＤを前記コントローラに送信するステップと、を備え、通常運転時は、前記コントローラから位置制御コマンドを受信するステップと、ステータス情報を前記コントローラに返信するステップと、前記位置制御コマンドを解読し位置指令を生成するステップと、前記位置指令をパワーモジュールに送信するステップと、を、備え、前記パワーモジュールは、前記位置指令を受信するステップと、前記位置指令どおりに前記モータを駆動するステップと、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると１つのノードに複数のパワ−モジュールをもつモータ制御装置を配置することが可能であり、且つモータ制御装置をいったんセットアップした後も１つのノード内のパワーモジュール数の変更及びパワーモジュールの容量変更が容易にできるモータ制御装置とその制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明のモータ制御装置とモーションコントロールシステムの構成を示すブロック図である。図１において、１は第１モータ制御装置、２は第２モータ制御装置、３はＣＰＵモジュール、４は第１パワーモジュール、５は第２パワーモジュール、６は第ｎパワーモジュール、７は第１通信部、８はＣＰＵ、９は第２通信部、１０はデータメモリ、１１はＩＤ保存部、１２は第３通信部、１３は制御部、１４はモータ駆動部である。また、２０はコントローラ、２１は通信部、２２はメモリ、２３はＭＭＩ（マンマシンインタフェース）である。さらに、２５は第１モータ、２６は第１位置検出器、２７は第２モータ、２８は第２位置検出器、２９は第ｎモータ、３０は第ｎ位置検出器である。また、５１は第１ノード、５２は第２ノードである。
【００１５】
次コントローラ２０の動作について説明する。コントローラ２０は、電源投入時にＨＭＩ２３から設定されたコマンドに従い、複数のモータ制御装置のチップＩＤを読み込み、読み込んだチップＩＤから各モータ制御装置を認識する。次に、各モータ制御装置の軸番号を決定して各モータ制御装置に送信する。コネクションが確立して定常運転ができるようになったら、コントローラ２０はＭＭＩ２３で作成されたアプリケーションプログラムをＣＰＵ２０で解読し位置制御コマンドを生成する。次に生成した位置制御コマンドを通信部２１から各モータ制御装置に送信し、各モータ制御装置からステータス情報を受信し、システムがプログラムどおりに動作していることを確認する。ここでステータス情報とは、モータ位置、モータ速度、トルク指令、アラームなどを含む情報である。
【００１６】
次にモータ制御装置１の動作を説明する。
モータ制御装置１は、ＣＰＵモジュール３と第１パワーモジュール４〜第ｎパワーモジュール６で構成される。ｎは設定可能な整数である。電源投入時、モータ制御装置１は、コントローラ２０からのチップＩＤリードコマンドにより、複数のパワーモジュールから設定可能な1軸のパワーもジュールのチップＩＤを選択しモータ制御装置のチップＩＤする。次にチップＩＤを第１通信部７を介してコントローラ２０へ送信する。定常運転時、ＣＰＵモジュール３は、第１通信部７を介してコントローラ２０から送信された位置制御コマンドのうち軸番号に対応した軸数分の位置制御コマンドを受信しステータス情報を返信する。ＣＰＵ８は、位置制御コマンドを解読して位置指令を生成する。第２通信部９は、軸数分の位置指令を選択したパワーモジュールに送信し、パワーモジュールからステータス情報を受信する。
【００１７】
パワーモジュル４は、第３通信部１２を介してＣＰＵモジュール３から位置指令を受信し、ステータス情報を返信する。制御部１３は、位置指令とモータ位置の位置偏差に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、速度指令とモータ速度の速度偏差に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、トルク指令から電流指令を生成し、電流指令とモータ電流から電圧指令を生成する電流制御部と、電圧指令をモータ駆動部に送信する第４通信部と、モータ位置からモータ速度を生成するモータ速度生成部と、を備え、生成した電圧指令をモータ駆動部１４へ伝送する。モータ駆動部１４は、電圧指令を電力増幅してモータ２５を駆動する。
【００１８】
図２は、本発明モータ制御装置の制御方法を示すフローチャートである。電源投入時は、ステップＳＡ１でＣＰＵモジュールが任意のパワーモジュールに対し、チップＩＤ読み出し要求をし、ステップＳＡ２でパワーモジュールからチップＩＤを読み込み、ステップＳＡ３で読み込んだチップＩＤをモータ制御装置のチップＩＤとする。そして、ステップＳＡ４でコントローラからチップＩＤリードコマンドを受信した場合、ステップＳＡ５でモータ制御装置のチップＩＤをコントローラに送信する。また、通常運転時は、ステップＳＢ１でコントローラから軸数分の位置制御コマンドを受信し、ステップＳＢ２で軸数分のステータス情報をコントローラに返信し、ステップＳＢ３で軸数分の位置制御コマンドを解読し、ステップＳＢ４で軸数分の位置指令を生成し、ステップＳＢ５で軸数分のパワーモジュールに送信し、ステップＳＢ６で軸数分のパワーモジュールは、位置指令どおりにモータを駆動する。
【００１９】
パワーモジュールは、高さ、奥行き、幅のとびを規格サイズにし、モータ制御装置やモータ、位置検出器との接続にはコネクタを使用し、特別な専用工具を使用しなくとも交換可能な構造とする。セットアップ以後に軸数変更や軸の容量変更が生じた場合でもモータ制御装置から簡単に着脱でき、変更後もＩＤリードなどのセットアップ時のコマンドを使用してコネクションを確立し、迅速にモーションコントロールシステムを再立ち上げすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のモータ制御装置構成を示すブロック図
【図２】本発明モータ制御装置の制御方法を示すフローチャート
【図３】従来のモーションコントロールシステムの構成図
【図４】従来の多軸モータ制御システムを示す図
【符号の説明】
【００２１】
１  第１モータ制御装置
２  第２モータ制御装置
３  ＣＰＵモジュール
４  第１パワーモジュール
５  第２パワーモジュール
６  第ｎパワーモジュール
７  第１通信部
８  ＣＰＵ
９  第２通信部
１０  データメモリ
１１  チップＩＤ保存部
１２  第３通信部
１３  制御部
１４  モータ駆動部
２０  コントローラ
２１  通信部
２２  メモリ
２３  ＨＭＩ（ヒューマンマシンインタフェース）
２５  第１モータ
２６  第１位置検出器
２７  第２モータ
２８  第２位置検出器
２９  第ｎモータ
３０  第ｎ位置検出器
５１  第１ノード
５２  第２ノード
【図１】
2010004640.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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