(57)【要約】【課題】  複数のサーボモータを制御する安価で小形な多軸サーボドライバを提供する。【解決手段】  複数のサーボモータを制御する多軸サーボドライバにおいて、少なくとも位置制御または速度制御の処理を実行する一つのＣＰＵ４と、制御する複数のサーボモータの数を制御軸数として格納する制御軸数設定手段１１と、位置制御または速度制御を実行する制御周期を格納する制御周期設定手段と、制御周期設定手段に設定された制御周期にしたがって制御周期信号を出力する制御周期発生回路８と、電流制御手段２３と、モータ駆動パワー部９とから構成される複数のサーボアンプとを備え、制御周期信号がＣＰＵに入力されたときに、位置制御部または速度制御部は１軸目の位置制御、１軸目の速度制御、２軸目の位置制御、２軸目の速度制御と順に制御軸数設定手段に設定された制御軸数分だけ位置制御または速度制御をＣＰＵで実行し、速度制御部からの出力に基づいて電流制御手段でＣＰＵとは独立したタイミングで電流制御を行うものである。【選択図】    図１
2006262636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサーボモータを制御する多軸サーボドライバにおいて、少なくとも位置制御または速度制御の処理を実行する一つのＣＰＵと、制御する前記複数のサーボモータの数を制御軸数として格納する制御軸数設定手段と、位置制御または速度制御を実行する制御周期を格納する制御周期設定手段と、前記制御周期設定手段に設定された制御周期にしたがって制御周期信号を出力する制御周期発生回路と、位置制御を行う位置制御部と、速度制御を行う速度制御部と、一つのサーボモータを制御するために前記ＣＰＵとは独立したタイミングで電流制御を行う機能を有する電流制御手段とサーボモータに電流を流すモータ駆動パワー部とから構成される複数のサーボアンプとを備え、前記制御周期信号が前記ＣＰＵに入力されたときに、前記位置制御部または前記速度制御部は１軸目の位置制御、１軸目の速度制御、２軸目の位置制御、２軸目の速度制御と順に前記制御軸数設定手段に設定された制御軸数分だけ位置制御または速度制御を前記ＣＰＵで実行し、前記速度制御部からの出力に基づいて前記電流制御手段で前記ＣＰＵとは独立したタイミングで電流制御を行うことを特徴とする多軸サーボドライバ。
【請求項２】
前記制御軸数および前記制御周期は、パラメータ設定装置から通信を介して設定され、設定された前記制御軸数および前記制御周期は前記制御軸数設定手段および前記制御周期設定手段へ格納されることを特徴とする請求項１記載の多軸サーボドライバ。
【請求項３】
前記制御周期は、前記制御軸数と位置制御、速度制御処理時間に基づいて計算され、前記制御周期設定手段へ格納されることを特徴とする請求項１記載の多軸サーボドライバ。
【請求項４】
前記電流制御手段が電流制御ＬＳＩである請求項１記載の多軸サーボドライバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のサーボモータを制御する多軸サーボドライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多軸サーボドライバは、一つの機器に複数のサーボモータを設置し、一つのサーボモータの制御を行うコントロールユニットを複数装備し、このコントロールユニットは一つのサーボモータを制御するＣＰＵを個々のコントロールユニットに備えている。図３に従来の多軸サーボドライバの構成図を示す。１は多軸サーボドライバであり、１つのサーボモータを制御するコントロールユニット２を複数装備している。各コントロールユニット２は、一つのサーボモータを制御するためにＣＰＵ４およびモータ駆動パワー部９から構成され、サーボモータ１０およびエンコーダ７が接続される。１０はサーボモータであり、フィードバック制御を行うためのエンコーダ７が連結されている。
【０００３】
図４は図３のコントロールユニット２のブロック図である。図４において、コントロールユニット２は、位置制御部２１、速度制御部２２、電流制御部２３、およびモータ駆動パワー部９から構成されている。位置制御部２１は、上位装置、外部パルス列信号等により入力された位置指令値およびエンコーダ７からのフィードバック信号（位置フィードバック信号）をもとに位置制御を行い、速度指令値を速度制御部２２に出力する。速度制御部２２は、位置制御部２１から入力された速度指令値およびエンコーダ７からのフィードバック信号（速度フィードバック信号）をもとに速度制御を行い、トルク指令値を電流制御部２３に出力する。電流制御部２３は、速度制御部２２から入力されたトルク指令値およびＡＤ変換器等の電流フィードバック信号をもとに電流制御を行い、ＰＷＭ指令をモータ駆動パワー部９に出力する。モータ駆動パワー部９は、サーボモータ１０に電流を流し、サーボモータ１０を回転動作させる。
【０００４】
このように、従来の多軸サーボドライバは、一つの機器に複数のサーボモータを設置し、各サーボモータを制御するためにＣＰＵおよびモ−タ駆動パワー部から構成されるコントロールユニットを複数装備している（例えば、特許文献１参照）。
通常、ＮＣ工作機械やロボット等は少なくとも２〜３軸以上のサーボモータが必要であり、多いものでは６軸以上のものもある。また、人型ロボットに代表されるように、ロボット内部に設置できるようにサーボドライバは小形化の傾向にある。
【特許文献１】特開２０００−６０１８１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的にＣＰＵが付加されると、ＲＡＭやＲＯＭ等の周辺ＩＣやその周辺ＩＣと接続するデータバスなどの回路が必要であり、ＣＰＵが多いほどそのスペースおよびコストは大きくなる。上述のコントロールユニットではＣＰＵが必要であり、１つのコントロールユニットのコストおよびスペースが大きくなる。従って、上述のコントロールユニット複数から構成される従来の多軸サーボドライバは、安価とはいえない。また、多軸サーボドライバが大形になるという問題もあった。
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、安価で小形な多軸サーボドライバ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】
【０００６】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、複数のサーボモータを制御する多軸サーボドライバにおいて、少なくとも位置制御または速度制御の処理を実行する一つのＣＰＵと、制御する前記複数のサーボモータの数を制御軸数として格納する制御軸数設定手段と、位置制御または速度制御を実行する制御周期を格納する制御周期設定手段と、前記制御周期設定手段に設定された制御周期にしたがって制御周期信号を出力する制御周期発生回路と、位置制御を行う位置制御部と、速度制御を行う速度制御部と、一つのサーボモータを制御するために前記ＣＰＵとは独立したタイミングで電流制御を行う機能を有する電流制御手段とサーボモータに電流を流すモータ駆動パワー部とから構成される複数のサーボアンプとを備え、前記制御周期信号が前記ＣＰＵに入力されたときに、前記位置制御部または前記速度制御部は１軸目の位置制御、１軸目の速度制御、２軸目の位置制御、２軸目の速度制御と順に前記制御軸数設定手段に設定された制御軸数分だけ位置制御または速度制御を前記ＣＰＵで実行し、前記速度制御部からの出力に基づいて前記電流制御手段で前記ＣＰＵとは独立したタイミングで電流制御を行うものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において前記制御軸数および前記制御周期は、パラメータ設定装置から通信を介して設定され、設定された前記制御軸数および前記制御周期は前記制御軸数設定手段および前記制御周期設定手段へ格納されるものである。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１において前記制御周期は、前記制御軸数と位置制御、速度制御処理時間に基づいて計算され、前記制御周期設定手段へ格納されるものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１において前記電流制御手段を電流制御ＬＳＩとしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、位置制御および速度制御を１つのＣＰＵで実行し、トータルとして低価格化、小形化が実現できる。
また、請求項２に記載の発明によると、一般的に位置制御および速度制御の制御周期は短いほど制御精度は向上するため、多軸サーボドライブを適用する機械システム、すなわち接続するサーボモータの数に合わせて位置制御および速度制御の制御周期を設定することにより、ＣＰＵ性能を最大限に活用でき、その結果として機械システムに合わせて最大限の制御精度を得ることができる。
また、請求項３に記載の発明によると、制御軸数設定値に設定された制御軸数にしたがって自動的に制御周期設定値に制御周期が設定されるので、制御周期を設定する手間を省くことができ、結果的に多軸サーボドライバの使い勝手を向上させることができる。
また、請求項４に記載の発明によると、電流制御手段を電流制御ＬＳＩとしたので、多軸サーボドライバを小形化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の多軸サーボドライバの構成図である。図において、１は多軸サーボドライバであり、位置制御、速度制御などの処理を実行するＣＰＵ４と、制御するサーボモータの数、すなわち制御軸数を格納する制御軸数設定値１１と、位置制御および速度制御を実行する制御周期を格納する制御周期設定値１２と、前記制御周期設定値１２に設定された制御周期にしたがって制御周期信号Ｓ１を出力する制御周期発生回路８と、位置制御を行う位置制御部２１と、速度制御を行う速度制御部２２と、一つのサーボモータを制御するために電流制御部２３を内蔵しＣＰＵ４とは独立したタイミングでインテリジェントに電流制御を行う機能を有する電流制御ＬＳＩ６とサーボモータ１０に電流を流し回転動作させるモータ駆動パワー部９から構成されるサーボアンプ５複数とから構成される。３はパラメータ設定装置であり、制御するサーボモータの数（制御軸数）および位置制御および速度制御を実行する制御周期を設定する。設定された制御軸数は制御軸数設定値１１に格納され、設定された制御周期は制御周期設定値１２に格納される。なお、制御軸数設定値１１および制御周期設定値１２は書き換え可能な不揮発メモリに記憶されるようになっている。１０はサーボモータであり、フィードバック制御を行うためのエンコーダ７が連結されている。
【００１０】
本発明が特許文献１と異なる部分は、制御するサーボモータの数を格納する制御軸数設定値１１と、位置制御および速度制御を実行する周期を格納する制御周期設定値１２と、前記制御周期設定値１２に設定された周期にしたがって制御周期信号Ｓ１を出力する制御周期発生回路８と、複数のサーボモータを制御するための位置制御部２１と速度制御部２２を実行する一つのＣＰＵ４と、一つのサーボモータを制御するための電流制御部２３をインテリジェントに実行する電流制御ＬＳＩ６と一つのサーボモータに電流を流し回転動作させるモータ駆動パワー部９とからなる複数のサーボアンプ５とを備えた部分である。
【００１１】
図２は、本発明の多軸サーボドライバによって実行される動作を示すタイミング図である。図２において、制御周期信号Ｓ１がＣＰＵ４に入力されると、位置制御部がＣＰＵより起動され、１軸目の位置制御が実行される。具体的には、１軸目の位置指令として、上位装置、外部パルス列信号等により入力された位置指令値および１軸目のサーボモータに連結されているエンコーダ７からのフィードバック信号（位置フィードバック信号）をもとに位置制御を行い、１軸目の速度指令値を速度制御部２２に出力する。次いで、速度制御部２２がＣＰＵ４より起動され、１軸目の速度制御が実行される。具体的には、位置制御部２１から入力された１軸目の速度指令値および１軸目のサーボモータに連結されているエンコーダ７からのフィードバック信号（速度フィードバック信号）をもとに速度制御を行い、１軸目のトルク指令値を電流制御ＬＳＩ６の電流制御部２３に出力する。次いで、２軸目の位置制御、速度制御、３軸目の位置制御、速度制御、・・・とパラメータ設定装置３よりあらかじめ制御軸数設定値１１に設定された制御軸数分くりかえす。
【００１２】
また、制御周期信号Ｓ１の周期、すなわち位置制御および速度制御を実行する制御周期は、制御軸数設定値１１に設定された全制御軸数分の位置制御および速度制御の実行に必要な時間分以上の値がパラメータ設定装置３よりあらかじめ制御周期設定値１２に設定されている。具体的には、制御軸数を３、１軸あたりの位置制御および速度制御に７０μｓの処理時間が必要であると仮定すると、制御周期は３×７０＝２１０μｓ以上必要であり、例えば３００μｓを設定しておく。また、制御軸数設定値１１に設定された制御軸数にしたがって自動的に制御周期設定値１２を設定してもよい。具体的には、１軸あたりの位置制御および速度制御に７０μｓの処理時間が必要であると仮定すると、自己診断、アラーム検出処理などその他の処理を行う時間（例えば３０μｓ）の余裕を考慮して、１軸あたりの位置制御および速度制御の処理時間を１００μｓとし、制御軸数が３の場合の制御周期は３×１００＝３００μｓを制御周期設定値１２に自動的に設定する。
【００１３】
一方、電流制御は、電流制御部２３を内蔵しＣＰＵ４とは独立したタイミングでインテリジェントに電流制御を行う機能を有する電流制御ＬＳＩ６により各軸ごとに実行される。すなわち、各軸の電流制御ＬＳＩ６は、速度制御部２２から入力されたトルク指令値およびＡＤ変換器等の電流フィードバック信号をもとに電流制御周期ごとに電流制御をＣＰＵ４とは独立したタイミングでインテリジェントに実行する。例えば、電流制御周期を３０μｓになるようにあらかじめ電流制御ＬＳＩ６を設計しておく。
【００１４】
このように、位置制御および速度制御を１つのＣＰＵで実行し、電流制御はＬＳＩ化し各サーボモータごとに複数のＬＳＩで実行することにより、トータルとして低価格化、小形化が実現できる。また、一般的に位置制御および速度制御の制御周期は短いほど制御精度は向上するため、多軸サーボドライブを適用する機械システム、すなわち接続するサーボモータの数に合わせて位置制御および速度制御の制御周期を設定することにより、ＣＰＵ性能を最大限に活用でき、その結果として機械システムに合わせて最大限の制御精度を得ることができる。例えば、６軸用として製作された多軸サーボドライバを実際には４軸しかサーボモータを使用しない機械システムに適用した場合には、そのサーボモータの数に合わせて制御軸数、および制御周期を設定することで、位置制御および速度制御の制御周期を短く設定することができ、機械システムに合わせて最大限の制御精度を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
複数のサーボモータの位置制御、速度制御、電流制御を１つのＣＰＵと複数のＬＳＩで実行することによって、多軸サーボドライバをコンパクトにかつ低価格に構成できるので、複数のサーボモータを使用するＮＣ工作機械やロボットなどの機械システムのサーボドライバ、特に狭小な場所や安価な機械システムで使用されるサーボドライバに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の多軸サーボドライバの構成を示すブロック図
【図２】本発明の多軸サーボドライバの動作を示すタイミング図
【図３】従来の多軸サーボドライバの構成を示すブロック図
【図４】従来の多軸サーボドライバにおけるコントロールユニットの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００１７】
１  多軸サーボドライバ
２  コントロールユニット
３  パラメータ設定装置
４  ＣＰＵ
５  サーボアンプ
６  電流制御ＬＳＩ
７  エンコーダ
８  制御周期発生回路
９  モータ駆動パワー部
１０  サーボモータ
１１  制御軸数設定値
１２  制御周期設定値
２１  位置制御部
２２  速度制御部
２３  電流制御部
【図１】
2006262636.tif 000003
【図２】
2006262636.tif 000004
【図３】
2006262636.tif 000005
【図４】
2006262636.tif 000006