(57)【要約】【課題】本発明は、通信機能を持たないドライバであっても負荷のバランスをとることができ、コスト増大を抑えることができるサーボシステムを提供することを目的とするものである。【解決手段】各サーボモータ３，４の第１及び第２ドライバ３１，４１は、第１及び第２モータ３０，４０を力行動作させているときに、第１及び第２モータ３０，４０の速度と上位制御手段２からの速度指令との差に基づいて電流指令を生成するとともに、電流指令が閾値よりも大きいか否かを判定し、電流指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、電流指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも遅い速度で第１及び第２モータ３０，４０を動作させる。【選択図】図１
2014032533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令を発する上位制御手段と、
前記上位制御手段からの速度指令に基づいて１つの制御対象を制御する複数のサーボモータと
を備え、
各サーボモータは、前記制御対象に接続されたモータと前記モータの動作制御を行うドライバとをそれぞれ含んでおり、
各サーボモータの前記ドライバは、前記モータを力行動作させているときに、
前記モータの速度と前記速度指令との差に基づいて前記モータに供給する電流値又は電力値を示す電流指令又は電力指令を生成するとともに、前記電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、前記電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ前記速度指令よりも遅い速度で前記モータを動作させる
ことを特徴とするサーボシステム。
【請求項２】
各サーボモータの前記ドライバは、前記電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、
【数１】
2014032533.tif 000005
に基づいて、前記速度指令よりも遅くする速度を求める
ことを特徴とする請求項１記載のサーボシステム。
【請求項３】
速度指令を発する上位制御手段と、
前記上位制御手段からの速度指令に基づいて１つの制御対象を制御する複数のサーボモータと
を備え、
各サーボモータは、前記制御対象に接続されたモータと前記モータの動作制御を行うドライバとをそれぞれ含んでおり、
各サーボモータの前記ドライバは、前記モータを回生動作させているときに、
前記モータの速度と前記速度指令との差に基づいて前記モータから出力される電流値又は電力値を示す電流指令又は電力指令を生成するとともに、前記電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいか否かを判定し、
前記電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、前記電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ前記速度指令よりも速い速度で前記モータを動作させる
ことを特徴とするサーボシステム。
【請求項４】
各サーボモータの前記ドライバは、前記電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、
【数２】
2014032533.tif 000006
に基づいて、前記速度指令よりも速くする速度を求める
ことを特徴とする請求項３記載のサーボシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上位制御手段から速度指令に基づいて１つの制御対象を複数のサーボモータにより制御するサーボシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、負荷を分散するため、又は使用するモータの小型化のため、複数のサーボモータにより１つの制御対象を制御することが行われている。このような構成を用いて制御対象を一定速度で動作させようとする際に、すべてのサーボモータに速度指令を与えると、各サーボモータが干渉して正しく制御できなかったり、１つのサーボモータに負荷が集中してしたりする。このような負荷集中等を回避するために、例えば下記の特許文献１等では、各サーボモータを通信線により相互に接続し、複数のサーボモータのうち１つをマスターとするとともに他のサーボモータをスレーブとし、マスターとなるサーボモータだけが速度制御を行い、スレーブとなるサーボモータはマスターからの電流指令で動作することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１９６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のサーボシステムでは、サーボモータ間で通信を行う必要があるため、各サーボモータのドライバに通信機能を持たせる必要があり、コスト増大の要因となっている。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、通信機能を持たないドライバであっても負荷のバランスをとることができ、コスト増大を抑えることができるサーボシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るサーボシステムは、速度指令を発する上位制御手段と、上位制御手段からの速度指令に基づいて１つの制御対象を制御する複数のサーボモータとを備え、各サーボモータは、制御対象に接続されたモータとモータの動作制御を行うドライバとをそれぞれ含んでおり、各サーボモータのドライバは、モータを力行動作させているときに、モータの速度と速度指令との差に基づいてモータに供給する電流値又は電力値を示す電流指令又は電力指令を生成するとともに、電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいか否かを判定し、電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも遅い速度でモータを動作させる。
【０００７】
また、本発明に係るサーボシステムは、速度指令を発する上位制御手段と、上位制御手段からの速度指令に基づいて１つの制御対象を制御する複数のサーボモータとを備え、各サーボモータは、制御対象に接続されたモータとモータの動作制御を行うドライバとをそれぞれ含んでおり、各サーボモータのドライバは、モータを回生動作させているときに、モータの速度と速度指令との差に基づいてモータから出力される電流値又は電力値を示す電流指令又は電力指令を生成するとともに、電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいか否かを判定し、電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも速い速度でモータを動作させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のサーボシステムによれば、各サーボモータのドライバは、電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合、モータを力行動作させているときに、電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも遅い速度でモータを動作させ、モータを回生動作させているときに、電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも速い速度でモータを動作させるので、通信機能を持たないドライバであっても負荷のバランスをとることができ、コスト増大を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１によるサーボシステムを示す構成図である。
【図２】図１の力行時の第１及び第２モータと制御対象との関係を示す説明図である。
【図３】図１の第１ドライバが第１モータを力行動作させているときに行う電流指令生成動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２によるサーボシステムを示す構成図である。
【図５】図４の第１ドライバが第１モータを回生動作させているときに行う電流指令生成動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるサーボシステムを示す構成図である。図において、本実施の形態のサーボシステムは、例えばＸ−Ｙテーブル等の制御対象１を制御するものであり、上位制御手段２、第１サーボモータ３、及び第２サーボモータ４を含んでいる。
【００１１】
上位制御手段２は、コンピュータ等により構成されたものであり、制御対象１の駆動速度を示す速度指令を発する。速度指令は、第１及び第２サーボモータ３，４にそれぞれ入力される。
【００１２】
第１サーボモータ３は、第１モータ３０及び第１ドライバ３１を含んでいる。第１モータ３０の回転軸は、制御対象１に接続されている。第１ドライバ３１は、例えばエンコーダ等の回転検出器からの信号に基づいて第１モータ３０の回転軸の回転速度を検出するとともに、第１モータ３０の回転速度と上位制御手段２からの速度指令とに基づいて第１モータ３０の動作を制御する。
【００１３】
第２サーボモータ４の構成は、上述した第１サーボモータ３の構成と同じである。すなわち、第２サーボモータ４は、回転軸が制御対象１に接続された第２モータ４０、及び第２モータ４０の回転速度と上位制御手段２からの速度指令とに基づいて第２モータ４０の動作を制御する第２ドライバ４１を含んでいる。
【００１４】
すなわち、本実施の形態のサーボシステムでは、上位制御手段２からの速度指令に基づいて第１及び第２サーボモータ３，４により１つの制御対象１が制御される。第１及び第２ドライバ３１，４１は、相互接続されていない。
【００１５】
次に、図２は、図１の力行時の第１及び第２モータ３０，４０と制御対象１との関係を示す説明図である。図において、ラック５は、制御対象１と一体に設けられたものである。このラック５には、第１及び第２ピニオン歯６，７が係合されている。第１ピニオン歯６は、第１モータ３０の回転軸に固定されたピニオンの一つの歯である。第２ピニオン歯７は、第２モータ４０の回転軸に固定されたピニオンの一つの歯である。第１及び第２モータ３０，４０が力行動作される場合、第１及び第２ピニオン歯６，７が図中右側に駆動され、第１及び第２ピニオン歯６，７がラック歯５ａを図中右側に押すことによりラック５が図中右側に変位される。
【００１６】
ここで、図２に示すように、第１ピニオン歯６のみがラック歯５ａに当接され、第２ピニオン歯７がラック歯５ａ間に位置しているときに、第１及び第２モータ３０，４０が同じ回転速度で回転駆動されると、第１サーボモータ３のみが負荷を担い、第１及び第２サーボモータ３，４間の負荷のバランスが取れなくなってしまう。本実施の形態では、力行時に第１及び第２サーボモータ３，４間の負荷のバランスをとるために以下の制御を行う。
【００１７】
次に、図３は、図１の第１ドライバ３１が第１モータ３０を力行動作させているときに行う電流指令生成動作を示すフローチャートである。図において、第１モータ３０が力行動作されている場合、第１モータ３０の回転速度と上位制御手段２からの速度指令との差に基づいて、第１モータ３０に入力する電流値を示す電流指令が生成される（ステップＳ１０）。
【００１８】
図２に示すように、第１ピニオン歯６のみがラック歯５ａに当接された場合、第１モータ３０の回転速度と上位制御手段２からの速度指令との間に偏差が生じる。ステップＳ１０で生成される電流指令は、第１モータ３０の回転速度と速度指令との間の偏差を０にしようとするものであり、第１モータ３０の負荷に対応する。
【００１９】
図３に戻り、ステップＳ１０で電流指令が生成された後、生成された電流指令が予め設定された閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ１１）。このとき、電流指令が閾値以下であると判定された場合、この電流指令生成動作が終了されて、ステップＳ１０で生成された電流指令に基づいて第１モータ３０が回転駆動される。すなわち、電流指令が閾値以下であると判定された場合、第１モータ３０の回転速度を速度指令に一致させるように第１モータ３０が回転駆動される。
【００２０】
これに対して、ステップＳ１０で生成された電流指令が閾値よりも大きいと判定された場合、以下の式１に基づいて減算値が求められる（ステップＳ１２）。なお、式１において、αは、任意の係数であり例えば０．０５（５％）等に設定される。また、最大電流値は、第１サーボモータ３内の電流リミット値である。
【数１】
2014032533.tif 000003
【００２１】
減算値が求められた後、上位制御手段２からの速度指令に減算値を適用するとともに、減算値が適用された速度指令に基づいて電流指令が改めて生成され（ステップＳ１３）、この電流指令に基づいて第１モータ３０が回転駆動される。
【００２２】
上記の式１から分るように、減算値は、ステップＳ１０で生成された電流指令の大きさ（第１モータ３０の負荷）に比例して大きくなる。すなわち、第１ドライバ３１は、減算値が適用された速度指令に基づいて生成した電流指令により第１モータ３０を回転駆動することによって、ステップＳ１０で生成された電流指令（第１モータ３０の負荷）の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも遅い速度で第１モータ３０を動作させる。
【００２３】
このとき、第１モータ３０の回転速度が遅くされることにより、第２モータ４０の回転速度が相対的に速くなる。これにより、図２に示す第２ピニオン歯７がラック歯５ａに当接されて、第１サーボモータ３の負荷の一部を第２サーボモータ４が担うことになる。すなわち、第１及び第２サーボモータ３，４間の負荷のバランスがとられる。この電流指令生成動作は、所定の制御周期毎に繰り返し行われる。第２ドライバ４１も、第１ドライバ３１と同様に図３の電流指令生成動作を行う。
【００２４】
なお、以上の説明では、第１及び第２ドライバ３１，４１は、生成した電流指令に基づいて第１及び第２モータ３０，４０を回転駆動すると説明しているが、第１及び第２モータ３０，４０に供給する電力を示す電力指令を生成して、この電力指令に基づいて第１及び第２モータ３０，４０を回転駆動してもよい。
【００２５】
このようなサーボシステムでは、第１及び第２ドライバ３１，４１は、第１及び第２モータ３０，４０を力行動作させているときに、電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも遅い速度で第１及び第２モータ３０，４０を動作させるので、通信機能を持たないドライバであっても負荷のバランスをとることができ、コスト増大を抑えることができる。
【００２６】
また、第１及び第２ドライバ３１，４１は、上記した式１に基づいて減算値を求めるので、より確実に電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも遅い速度で第１及び第２モータ３０，４０を動作させることができ、より確実に負荷のバランスをとることができる。
【００２７】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２によるサーボシステムを示す構成図である。なお、実施の形態２のサーボシステム全体としての構成は実施の形態１の構成と同様であるため、実施の形態２の構成の説明に図１を援用する。図４に示すラック５、第１ピニオン歯６、及び第２ピニオン歯７は図２に示すものと同じものである。但し、図２では力行時の状態を示していたが、この図４では回生時の状態を示している。
【００２８】
図４に示すように、ラック５は図中右側に変位されており、第１ピニオン歯６がラック歯５ａに当接されて第１モータ３０が回生動作されることで、ラック５が制動されている。第１モータ３０の回転速度すなわちラック５の制動量は、上位制御手段２からの速度指令に基づいて決定される。また、図４に示すように、第１ピニオン歯６のみがラック歯５ａに当接され、第２ピニオン歯７がラック歯５ａ間に位置している状態で、第１及び第２モータ３０，４０が同じ回転速度で回転されると、第１サーボモータ３のみが負荷を担い、第１及び第２サーボモータ３，４間の負荷のバランスが取れなくなってしまう。本実施の形態では、回生時に第１及び第２サーボモータ３，４間の負荷のバランスをとるために以下の制御を行う。
【００２９】
次に、図５は、図４の第１ドライバ３１が第１モータ３０を回生動作させているときに行う電流指令生成動作を示すフローチャートである。図において、第１モータ３０が回生動作されている場合、第１モータ３０の回転速度と上位制御手段２からの速度指令との差に基づいて第１モータ３０から出力される電流値を示す電流指令が生成される（ステップＳ２０）。
【００３０】
図４に示すように、第１ピニオン歯６のみがラック歯５ａに当接された場合、第１モータ３０の回転速度と上位制御手段２からの速度指令との間に偏差が生じる。ステップＳ２０で生成される電流指令は、第１モータ３０の回転速度と速度指令との間の偏差を０にしようとするものであり、第１モータ３０の負荷に対応する。
【００３１】
図５に戻り、ステップＳ２０で電流指令が生成された後に、生成された電流指令が予め設定された閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ２１）。このとき、電流指令が閾値以下であると判定された場合、この電流指令生成動作が終了されて、ステップＳ２０で生成された電流指令に基づいて第１モータ３０が回生駆動される。すなわち、電流指令が閾値以下であると判定された場合、第１モータ３０の回転速度を速度指令に一致させるように第１モータ３０が回生駆動される。
【００３２】
これに対して、ステップＳ２０で生成された電流指令が閾値よりも大きいと判定された場合、以下の式２に基づいて加算値が求められる（ステップＳ２２）。なお、式２において、βは、任意の係数であり例えば０．０５（５％）等に設定される。式２のβは、式１のαと同じ値であっても異なる値でもよい。また、最大電流値は、第１サーボモータ３内の電流リミット値である。
【数２】
2014032533.tif 000004
【００３３】
加算値が求められた後、上位制御手段２からの速度指令に加算値を適用するとともに、加算値が適用された速度指令に基づいて電流指令が改めて生成され（ステップＳ２３）、この電流指令に基づいて第１モータ３０が回生駆動される。
【００３４】
上記の式２から分るように、加算値は、ステップＳ２０で生成された電流指令の大きさ（第１モータ３０の負荷）に比例して大きくなる。すなわち、第１ドライバ３１は、加算値が適用された速度指令に基づいて生成した電流指令により第１モータ３０を回転駆動することによって、ステップＳ２０で生成された電流指令（第１モータ３０の負荷）の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも速い速度で第１モータ３０を動作させる。
【００３５】
このとき、第１モータ３０の回転速度が速くされることにより、第２モータ４０の回転速度が相対的に遅くなる。これにより、図４に示す第２ピニオン歯７がラック歯５ａに当接されて、第１サーボモータ３の負荷の一部を第２サーボモータ４が担うことになる。すなわち、第１及び第２サーボモータ３，４間の負荷のバランスがとられる。この電流指令生成動作は、所定の制御周期毎に繰り返し行われる。第２ドライバ４１も、第１ドライバ３１と同様に図５の電流指令生成動作を行う。
【００３６】
なお、以上の説明では、第１及び第２ドライバ３１，４１は、生成した電流指令に基づいて第１及び第２モータ３０，４０を回生駆動すると説明しているが、第１及び第２モータ３０，４０から出力される電力を示す電力指令を生成して、この電力指令に基づいて第１及び第２モータ３０，４０を回生駆動してもよい。
【００３７】
このようなサーボシステムでは、第１及び第２ドライバ３１，４１は、第１及び第２モータ３０，４０を回生動作させているときに、電流指令又は電力指令が閾値よりも大きいと判定した場合に、電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも速い速度で第１及び第２モータ３０，４０を動作させるので、通信機能を持たないドライバであっても負荷のバランスをとることができ、コスト増大を抑えることができる。
【００３８】
また、第１及び第２ドライバ３１，４１は、上記した式２に基づいて加算値を求めるので、より確実に電流指令又は電力指令の大きさに対応する速度だけ速度指令よりも速い速度で第１及び第２モータ３０，４０を動作させることができ、より確実に負荷のバランスをとることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  制御対象
２  上位制御手段
３，４  第１及び第２サーボモータ
３０，４０  第１及び第２モータ
３１，４１  第１及び第２ドライバ
【図１】
2014032533.tif 000007
【図２】
2014032533.tif 000008
【図３】
2014032533.tif 000009
【図４】
2014032533.tif 000010
【図５】
2014032533.tif 000011