(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のエンコーダ付サーボモータによって１つの出力軸を駆動するに際して、
何れか１台のサーボモータは、位置／速度指令信号と当該サーボモータに備えられたエンコーダからフィードバックした位置／速度検出信号とに基づいて位置／速度制御手段から出力する第１のトルク指令信号と、当該サーボモータに備えたエンコーダからフィードバックする磁極信号とに基づき、トルク制御手段によってトルク制御する一方、
他のサーボモータは、前記１台のサーボモータに流れる電流値から発生トルク算出手段によって前記１台のサーボモータで発生するトルクを算出しこれを第２のトルク指令信号として、この第２トルク指令信号と、当該他のサーボモータに備えたエンコーダからフィードバックする磁極信号とに基づき、他のトルク制御手段によってトルク制御することを特徴とするサーボモータの同期運転方法。
【請求項２】
少なくとも２台のエンコーダ付サーボモータによって１つの出力軸を駆動するに際し、これらのサーボモータを同期運転するサーボモータの同期運転装置であって、
位置／速度指令信号と、何れか１台のサーボモータに備えたエンコーダからフィードバックした位置／速度検出信号とに基づき第１のトルク指令信号を出力する位置／速度制御手段と、
この位置／速度制御手段から出力される第１のトルク指令信号と、前記１台のサーボモータに備えたエンコーダからフィードバックされる磁極信号とに基づき前記１台のサーボモータをトルク制御するトルク制御手段と、
前記１台のサーボモータに流れる電流を検出する電流検出器と、
この電流検出器で検出した電流値から前記１台のサーボモータで発生するトルクを算出する発生トルク算出手段と、
この発生トルク算出手段で算出されたトルク値を表わす信号を第２のトルク指令信号として入力し、この第２のトルク指令信号と、他のサーボモータに備えたエンコーダからフィードバックされる磁極信号とに基づき前記他のサーボモータをトルク制御する他のトルク制御手段とを備えたことを特徴とするサーボモータの同期運転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はサーボモータの同期運転方法及びその装置に関し、特に比較的小型、コンパクトに、組立てロボット等の各種産業用機器に組み込まれる複数のサーボモータを同期運転する場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種産業機器、例えば動きが速くて細かくしかも精度を要する割に大きい出力トルクを要する組立てロボットにサーボモータを組み込む場合には、イナーシャを嫌う上に小型、コンパクト性が要求されることから、１台の大きなサーボモータではなく少なくとも２台のサーボモータを組み込み、これら複数のサーボモータで１つの出力軸を駆動するようにしている。この場合複数のサーボモータを完全に同期運転させて均等に出力を得る必要がある。
【０００３】
このように複数のサーボモータを同期運転する技術が、特開昭５９−１７２９４６号公報や特開平２−２９０１８７号公報に開示されている。はじめに特開昭５９−１７２９４６号公報にて開示された技術を図２，図３及び図４に基づいて説明する。なお図２は同期運転装置及び回転ユニットの構成図、図３は図２に示す回転ユニットを一部断面した側面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【０００４】
図２〜図４において、２３（２３Ａ，２３Ｂ）は同一の２つの同期電動機、２４（２４Ａ，２４Ｂ）はその永久磁石型回転子、２５（２５Ａ，２５Ｂ）は出力軸としての回転子２４の軸、２２（２２Ａ，２２Ｂ）は電機子巻線である。また図３において３１は電機子鉄心、３２は減速機構、３３はそのケースである。
【０００５】
減速機機構３２は、最終出力軸２７に固定された大スプロケット２８と、前記各電動機２３Ａ，２３Ｂの出力軸２５Ａ，２５Ｂに取り付けた小スプロケット２６（２６Ａ，２６Ｂ）と、これら大小スプロケット２８，２６に掛け回された歯付きベルト２９とで形成される。大スプロケット２８の歯数は小スプロケット２６の歯数の整数倍となっていて、最終出力軸２７は各回転子２４の回転速度の整数分の１の速度で回転する。３０は最終出力軸２７に連結された回転センサで、サーボ信号ａおよびインバータ信号ｂを出力するサーボセンサ３０Ａとインバータセンサ３０Ｂとを内蔵する。このように電動機２３、減速機構３２及び回転センサ３０によって回転ユニットが形成される。
【０００６】
サーボ基準信号ｅと前記サーボ信号ａとは、１つのサーボ回路２０に入力され、このサーボ回路２０はこれら両信号ｅ，ａの差を示す制御信号ｄを出力する。１つのインバータ回路２１はこの制御信号ｄに応じた電機子電流１を、インバータ信号ｂに同期して巻線２２Ａ，２２Ｂへ並列に出力する。電動機２３Ａ，２３Ｂは同一のものであるから、各巻線２２Ａ，２２Ｂには同一の電流Ｉ／２が流れ、出力軸２５Ａ，２５Ｂには等しいトルクが発生する。
【０００７】
次に特開平２−２９０１８７号公報にて開示された技術を図５に基づいて説明する。なお図５は、同期運転装置を備えた対向スピンドル旋盤の一例を示す制御ブロック図である。
【０００８】
図５に示すように、第１のサーボモータ４１にはエンコーダ４０及び第１のスピンドル４２が接続されており、第１のスピンドル４２にはチャック４３が取り付けられている。また第２のサーボモータ４９にはエンコーダ５０及び第２のスピンドル４８が接続されており、第２のスピンドル４８にはチャック４７が取り付けられている。チャック４３とチャック４７とは対向するようなっている。切削工具４４は刃物台４５に固定されている。
【０００９】
第１のサーボモータ４１の位置及び速度はエンコーダ４０を介して位置／速度制御手段５２で検出され、第１のサーボモータ４１の位置指令Ｐ１ＣＭ  と、エンコーダ４０からの位置検出信号Ｐ１  とを入力し、トルク指令Ｔ１  を演算して出力する。またトルク制御手段５１は位置／速度制御手段５２からのトルク指令Ｔ１  を入力し、電力増幅して第１のサーボモータ４１へ供給する。更に、第２のサーボモータ４９の位置及び速度はエンコーダ５０を介して位置／速度制御手段５２で検出され、第２のサーボモータ４９の位置指令Ｐ２ＣＭ  とエンコーダ５０からの位置検出信号Ｐ２  とを入力し、トルク指令Ｔ２  を演算して出力する。通常対向スピンドル旋盤の２つのスピンドル４２及び４８は、このように独立して位置、速度制御されるようになっている。
【００１０】
これに対して図５に示すように、ワーク４６がチャック４３、４７に把持された状態でワーク４６の受け渡しをする場合や切削工具４４でワーク４６の切削加工を行う場合には、スピンドル４２，４８が共に高精度に同期して制御されなければワーク４６に大きなねじりトルクが発生して加工精度上及びサーボモータ制御上に不具合が発生するため、次のようにしてスピンドル４２，４８の同期制御が行われる。
【００１１】
即ちトルク推定手段５３において、第１のサーボモータ４１のトルク指令Ｔ１  、位置指令Ｐ１ＣＭ  、位置検出信号Ｐ１  と、第２のサーボモータ４９の位置指令Ｐ２ＣＭ  、位置検出信号Ｐ２  及び同期運転信号ＳＹＮＣとを入力し、第２のサーボモータ４９の所望トルクを推定演算し、これを第２のサーボモータ４９のトルク指令ＴＣＭＰ  として加算手段５５へ出力し、加算手段１５で加算されたトルク指令Ｔ２ＣＭＰ（このとき同期運転信号ＳＹＮＣによりトルク指令Ｔ２  は零）をトルク制御手段５４へ指令するようになっている。これによってスピンドル４２と４８、即ちサーボモータ４１と４９とが同期運転される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術に係る同期運転装置のうち図２に示す同期運転装置（特開昭５９−１７２９４６号公報にて開示のもの）では、電動機２３Ａと２３Ｂの特性が全く同一でなければならない。しかし現実には両電動機２３Ａ，２３Ｂの特性を全く同一にすることは不可能であり、従って微視的にみると両電動機２３Ａ，２３Ｂを完全に同期させることは難しい。
【００１３】
また図５に示す同期運転装置（特開平２−２９０１８７号公報にて開示のもの）では、サーボモータ４１と４９の特性が同一でなくてもこれらを完全に同期させることはできるものの、そのためにはトルク推定手段５３を備えなければならず、これによって同期運転装置全体が大規模で高価なものになってしまう。
【００１４】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、１つの出力軸を駆動する複数のサーボモータを完全に同期運転することができ、しかも装置全体が小型で安価なサーボモータの同期運転方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、複数のエンコーダ付サーボモータによって１つの出力軸を駆動するに際して、
何れか１台のサーボモータは、位置／速度指令信号と当該サーボモータに備えられたエンコーダからフィードバックした位置／速度検出信号とに基づいて位置／速度制御手段から出力する第１のトルク指令信号と、当該サーボモータに備えたエンコーダからフィードバックする磁極信号とに基づき、トルク制御手段によってトルク制御する一方、
他のサーボモータは、前記１台のサーボモータに流れる電流値から発生トルク算出手段によって前記１台のサーボモータで発生するトルクを算出しこれを第２のトルク指令信号として、この第２トルク指令信号と、当該他のサーボモータに備えたエンコーダからフィードバックする磁極信号とに基づき、他のトルク制御手段によってトルク制御することを特徴とする。
【００１６】
また、少なくとも２台のエンコーダ付サーボモータによって１つの出力軸を駆動するに際し、これらのサーボモータを同期運転するサーボモータの同期運転装置であって、
位置／速度指令信号と、何れか１台のサーボモータに備えたエンコーダからフィードバックした位置／速度検出信号とに基づき第１のトルク指令信号を出力する位置／速度制御手段と、
この位置／速度制御手段から出力される第１のトルク指令信号と、前記１台のサーボモータに備えたエンコーダからフィードバックされる磁極信号とに基づき前記１台のサーボモータをトルク制御するトルク制御手段と、
前記１台のサーボモータに流れる電流を検出する電流検出器と、
この電流検出器で検出した電流値から前記１台のサーボモータで発生するトルクを算出する発生トルク算出手段と、
この発生トルク算出手段で算出されたトルク値を表わす信号を第２のトルク指令信号として入力し、この第２のトルク指令信号と、他のサーボモータに備えたエンコーダからフィードバックされる磁極信号とに基づき前記他のサーボモータをトルク制御する他のトルク制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
【作用】
上記構成の本発明によれば、何れか１台のサーボモータに流れる電流から算出したこのサーボモータで発生するトルクを第２のトルク指令信号とし、この第２のトルク指令信号に基づいて他のサーボモータをトルク制御するため、前記１台のサーボモータで発生するトルクと前記他のサーボモータで発生するトルクが等しくなり、これら複数のサーボモータは完全に同期運転される。
【００１８】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施例に係るサーボモータの同期運転装置を示すブロック図である。同図において、１，２はエンコーダ、３，４は第１及び第２のサーボモータ、５は出力軸、６はギアボックス、７は位置／速度制御手段、８，１１はトルク制御手段、９，１２は電流検出器、１０，１３は発生トルク算出手段である。
【００２０】
図１に示すように、第１のサーボモータ３と第２のサーボモータ４は何れもエンコーダ１，２を各々備えたエンコーダ付サーボモータであり、ギヤボックス６を介して１つの出力軸５を駆動する。
【００２１】
位置／速度制御手段７では、外部から与えられる位置／速度指令信号Ｓと、第１のサーボモータ３に備えたエンコーダ１からフィードバックされる位置／速度検出信号Ｐａ  と入力し、これらの信号Ｓ，Ｐａ  に基づいてトルク指令信号ＴＳ１をトルク制御手段８へ出力する。トルク制御手段８では、位置／速度制御手段７から出力されるトルク指令信号ＴＳ１と、エンコーダ１からフィードバックされる磁極信号Ｐｂ  と、電流検出器９及び発生トルク算出手段１０を介してフィードバックされるトルク信号Ｔａ  （詳細後述）とを入力し、これらの信号ＴＳ１，Ｐｂ  ，Ｔａ  に基づいて第１のサーボモータ３のトルクを制御する。
【００２２】
電流検出器９では、第１のサーボモータ３に流れる電流Ｉ１  を検出し、この電流値を表わす電流信号Ｉａ  を発生トルク算出手段１０へ出力する。発生トルク算出手段１０では、電流検出器９から出力される電流信号Ｉａ  を入力し、この電流信号Ｉａ  から第１のサーボモータ３で発生するトルクを算出して前述の如くトルク制御手段８へフィードバックする（トルク信号Ｔａ  ）。またこのトルク信号Ｔａ  は同時に、トルク指令信号ＴＳ２としてトルク制御手段１１へも出力される。
【００２３】
トルク制御手段１１では、発生トルク算出手段１０から出力されるトルク指令信号ＴＳ２（トルク信号Ｔａ  ）と、第２のサーボモータ４に備えられたエンコーダ２からフィードバックされる磁極信号ＰＣ  と、電流検出器１２及び発生トルク算出手段１３を介してフィードバックされるトルク信号Ｔｂ  （詳細後述）とを入力し、これらの信号ＴＳ２，ＰＣ  ，Ｔｂ  に基づいて第２のサーボモータ４のトルクを制御する。
【００２４】
電流検出器１２では、第２のサーボモータ４に流れる電流Ｉ２  を検出し、この電流値を表わす電流信号Ｉｂ  を発生トルク算出手段１３へ出力する。発生トルク算出手段１３では、電流検出器１２から出力される電流信号Ｉｂ  を入力し、この電流信号Ｉｂ  から第２のサーボモータ４で発生するトルクを算出して前述の如くトルク制御手段１１へフィードバックする（トルク信号Ｔｂ  ）。
【００２５】
従って上記構成のサーボモータの同期運転装置によれば、第１のサーボモータ３は、位置／速度指令信号Ｓと、エンコーダ１からフィードバックされる位置／速度検出信号Ｐａ  とに基づいて位置／速度制御手段７から出力されるトルク指令信号ＴＳ１と、エンコーダ１からフィードバックされる磁極信号Ｐｂ  と、電流検出器９及び発生トルク算出手段１０を介してフィードバックされるトルク信号Ｔａ  とに基づき、トルク制御手段８によってトルク制御される。一方、第２のサーボモータ４は、発生トルク算出手段１０から出力されるトルク指令信号ＴＳ２（トルク信号Ｔａ  ）と、エンコーダ２からフィードバックされる磁極信号ＰＣ  と、電流検出器１２及び発生トルク算出手段１３を介してフィードバックされるトルク信号Ｔｂ  とに基づき、トルク制御手段１１によってトルク制御される。
【００２６】
このように第１のサーボモータ３で発生するトルク（トルク信号Ｔａ  ）を第２のサーボモータ４に対するトルク指令信号ＴＳ２とし、このトルク指令信号ＴＳ２に基づいて第２のサーボモータ４がトルク制御されるため、第１と第２のサーボモータ３，４で発生するトルクが等しい大きさとなる。かくして第１のサーボモータ３と第２のサーボモータ４とが実質完全に同期運転される。
【００２７】
【発明の効果】
以上実施例と共に具体的に説明したように本発明によれば、複数のサーボモータの何れか１台で発生するトルクを他のサーボモータに対するトルク指令信号（第２のトルク指令信号）とするため、複数のサーボモータで発生するトルクを等しい大きさにすることができ、複数のサーボモータを完全に同期運転することができる。しかも従来のようなトルク推定手段が不要であるため、小型で安価な同期運転装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るサーボモータの同期運転装置を示すブロック図である。
【図２】従来技術に係る同期運転装置及び回転ユニットの構成図である。
【図３】図２に示す回転ユニットを一部断面した側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】従来技術に係る同期運転装置を備えた対向スピンドル旋盤の一例を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
１，２  エンコーダ
３  第１のサーボモータ
４  第２のサーボモータ
５  出力軸
６  ギアボックス
７  位置／速度制御手段
８，１１  トルク制御手段
９，１０  電流検出器
１０，１３  発生トルク算出手段
Ｉ１  ，Ｉ２    電流
Ｉａ  ，Ｉｂ    電流信号
Ｐａ    位置／速度検出信号
Ｐｂ  ，Ｐｃ    磁極信号
Ｓ  位置／速度指令信号
ＴＳ１，ＴＳ２  トルク指令信号
Ｔａ  ，Ｔｂ    トルク信号
【図１】
0003556709.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003556709.tif 000006