(57)【要約】【課題】工作機械のモータの接続状態を標準のままでも、そのモータを任意の回転方向に回転させることが可能なモータ制御装置を提供すること。【解決手段】外部からの指示に基づき、モータ１４に対して印加する電圧を指示する電圧指令データを出力する電圧指令出力部としての座標変換器３６と、前記電圧指令データを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替え又は入れ替えずに出力する電圧指令データ入れ替え部３８と、電圧指令データ入れ替え部３８が出力する電圧指令データに基づきモータ１４を駆動するアンプとしてのＰＷＭ出力部４０と、モータ１４に流れる電流を検出し、電流フィードバックデータを出力する電流検出部４２と、前記電流フィードバックデータを、入れ替えの設定に基づき入れ替え又は入れ替えずに出力する電流フィードバックデータ入れ替え部４４と、を備えるモータ制御装置１０である。【選択図】図３
2018019493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械のモータを制御するモータ制御装置であって、
外部からの指示に基づき、前記モータに対して印加する電圧を指示する電圧指令データを出力する電圧指令出力部と、
前記電圧指令データを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電圧指令データ入れ替え部と、
前記電圧指令データ入れ替え部が出力する電圧指令データに基づき前記モータを駆動するアンプと、
前記モータに流れる電流を検出し、電流フィードバックデータを出力する電流検出部と、
前記電流フィードバックデータを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電流フィードバックデータ入れ替え部と、
を備え、
前記電圧指令データ入れ替え部は、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電圧指令データを入れ替え、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電圧指令データを入れ替えずにそのまま出力し、
前記電流フィードバックデータ入れ替え部は、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電流フィードバックデータを入れ替え、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電流フィードバックデータを入れ替えずにそのまま出力する、
モータ制御装置。
【請求項２】
前記電圧指令データの相順の入れ替える設定を設定する設定部、を備え、
前記設定部は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定を、前記電圧指令データ入れ替え部、及び、前記電流フィードバックデータ入れ替え部に供給する請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記設定部は、前記モータの接続相順を検出し、前記モータの接続相順を、前記電圧指令データ入れ替え部、及び、前記電流フィードバックデータ入れ替え部に供給する請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記電圧指令データ入れ替え部は、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合に、アラームを出力する請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記電圧指令データ入れ替え部は、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合であって、且つ、外部から、前記モータの励磁電流を流す指令が出力されている場合に、アラームを出力する請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
工作機械のモータを制御するモータ制御方法であって、
外部からの指示に基づき、前記モータに対して印加する電圧を指示する電圧指令データを出力する電圧指令出力工程と、
前記電圧指令データを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電圧指令データ入れ替え工程と、
前記電圧指令データ入れ替え部が出力する電圧指令データに基づき前記モータを駆動する駆動工程と、
前記モータに流れる電流を検出し、電流フィードバックデータを出力する電流検出工程と、
前記電流フィードバックデータを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電流フィードバックデータ入れ替え工程と、
を含み、
前記電圧指令データ入れ替え工程は、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電圧指令データを入れ替える工程と、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電圧指令データを入れ替えずにそのまま出力する工程と、
を含み、
前記電流フィードバックデータ入れ替え工程は、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電流フィードバックデータを入れ替える工程と、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電流フィードバックデータを入れ替えずにそのまま出力する工程と、
を含むモータ制御方法。
【請求項７】
コンピュータを、工作機械のモータを制御するモータ制御装置として動作させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータに、
外部からの指示に基づき、前記モータに対して印加する電圧を指示する電圧指令データを出力する電圧指令出力手順と、
前記電圧指令データを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電圧指令データ入れ替え手順と、
前記電圧指令データ入れ替え部が出力する電圧指令データを所定のアンプに供給し、前記アンプに前記モータを駆動させる手順と、
前記モータに流れる電流を検出し、電流フィードバックデータを出力する電流検出手順と、
前記電流フィードバックデータを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電流フィードバックデータ入れ替え手順と、
を実行させ、
前記電圧指令データ入れ替え手順は、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電圧指令データを入れ替える手順と、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電圧指令データを入れ替えずにそのまま出力する手順と、
を含み、
前記電流フィードバックデータ入れ替え手順は、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電流フィードバックデータを入れ替える手順と、
前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電流フィードバックデータを入れ替えずにそのまま出力する手順と、
を含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械のモータを制御するモータ制御装置、モータ制御方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械が利用するモータの駆動において、モータの回転方向は、モータに供給する電力の相順パターン、モータの回転方向を決定するスイッチングパターン、等によって決定される。
【０００３】
例えば、下記特許文献１においては、回転方向の切り替えが容易なモータ制御装置の一例が開示されている。特許文献１記載のモータ制御装置においては、交流電源の相間電圧を検知する相間電圧検知回路と、モータに接続するインバータ回路と、相間電圧検知回路が検知した電圧の相間パターン等に基づき、前記インバータ回路をスイッチングする制御回路と、を備えている。
特許文献１によれば、電源の相間パターンと、インバータ回路のモータに対するスイッチングパターンと、の対応関係を決めておくことによって（例えば、電源の端子の接続を入れ替えることによって）、モータの回転方向を容易に変更することができるとされている。
【０００４】
ところで、工作機械においては、主軸モータや、その主軸モータ用のセンサの組み付け方向の都合から、モータ駆動装置とモータ動力線の接続相順を標準と異なる構成としなければならない場合もある。特許文献１等にも示されているように、モータの回転方向を切り替えるためには、モータの動力線の接続相順を切り替える（標準と異ならせる）必要がある。また、モータ用センサも同様に、接続相順を標準と異ならせる構成としなければならない場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６０９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、工作機械の利用するモータの一部の接続相順が標準と異なってしまう場合は、その管理・保守が煩雑となる。例えば、工作機械の保守要員がモータの接続相順が標準と異なっていることを発見した場合に、それがミスによって異なっているのか、異なった相順で接続されているのが正しいのか、判断を誤ってしまうことも想定される。
【０００７】
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、その目的は、工作機械のモータの接続状態を標準のままでも、そのモータを任意の回転方向に回転させることができ、モータ動力線の接続相順によらず駆動できるモータ制御装置、モータ制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明は、工作機械のモータを制御するモータ制御装置であって、外部からの指示に基づき、前記モータに対して印加する電圧を指示する電圧指令データを出力する電圧指令出力部（例えば、後述の座標変換器３６）と、前記電圧指令データを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電圧指令データ入れ替え部（例えば、後述の電圧指令データ入れ替え部３８と、前記電圧指令データ入れ替え部が出力する電圧指令データに基づき前記モータを駆動するアンプ（例えば、後述のＰＷＭ出力部４０）と、前記モータに流れる電流を検出し、電流フィードバックデータを出力する電流検出部（例えば、後述の電流検出部４２）と、前記電流フィードバックデータを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電流フィードバックデータ入れ替え部（例えば、後述の電流フィードバックデータ入れ替え部４４）と、を備え、前記電圧指令データ入れ替え部は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電圧指令データを入れ替え、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電圧指令データを入れ替えずにそのまま出力し、前記電流フィードバックデータ入れ替え部は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電流フィードバックデータを入れ替え、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電流フィードバックデータを入れ替えずにそのまま出力する。
【０００９】
前記電圧指令データの相順の入れ替える設定を設定する設定部（例えば、後述の設定部４８）を備え、前記設定部は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定を、前記電圧指令データ入れ替え部、及び、前記電流フィードバックデータ入れ替え部に供給してよい。
【００１０】
前記設定部は、前記モータの接続相順を検出し、前記モータの接続相順を、前記電圧指令データ入れ替え部、及び、前記電流フィードバックデータ入れ替え部に供給してよい。
【００１１】
前記電圧指令データ入れ替え部は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合に、アラームを出力してよい。
【００１２】
前記電圧指令データ入れ替え部は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合であって、且つ、外部から、前記モータの励磁電流を流す指令が出力されている場合に、アラームを出力してよい。
【００１３】
本発明に係るモータ制御方法は、工作機械のモータを制御するモータ制御方法であって、外部からの指示に基づき、前記モータに対して印加する電圧を指示する電圧指令データを出力する電圧指令出力工程と、前記電圧指令データを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電圧指令データ入れ替え工程と、前記電圧指令データ入れ替え部が出力する電圧指令データに基づき前記モータを駆動する駆動工程と、前記モータに流れる電流を検出し、電流フィードバックデータを出力する電流検出工程と、前記電流フィードバックデータを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電流フィードバックデータ入れ替え工程と、を含み、前記電圧指令データ入れ替え工程は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電圧指令データを入れ替える工程と、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電圧指令データを入れ替えずにそのまま出力する工程と、を含み、前記電流フィードバックデータ入れ替え工程は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電流フィードバックデータを入れ替える工程と、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電流フィードバックデータを入れ替えずにそのまま出力する工程とを含む。
【００１４】
本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、工作機械のモータを制御するモータ制御装置として動作させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータに、外部からの指示に基づき、前記モータに対して印加する電圧を指示する電圧指令データを出力する電圧指令出力手順と、前記電圧指令データを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電圧指令データ入れ替え手順と、前記電圧指令データ入れ替え部が出力する電圧指令データを所定のアンプに供給し、前記アンプに前記モータを駆動させる手順と、前記モータに流れる電流を検出し、電流フィードバックデータを出力する電流検出手順と、前記電流フィードバックデータを、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定に基づき、入れ替えて、又は、入れ替えずに出力する電流フィードバックデータ入れ替え手順と、を実行させ、前記電圧指令データ入れ替え手順は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電圧指令データを入れ替える手順と、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電圧指令データを入れ替えずにそのまま出力する手順と、を含み、前記電流フィードバックデータ入れ替え手順は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合している場合は、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定した相順に基づき、前記電流フィードバックデータを入れ替える手順と、前記電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、前記モータの接続相順と、が整合していない場合は、前記電流フィードバックデータを入れ替えずにそのまま出力する手順と、を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータの動力線の接続相順を標準状態のまま、モータの回転方向の制御をより安全に行うことができ、モータ動力線の接続相順によらず駆動できるモータ制御装置、モータ制御方法及びコンピュータプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御装置の位置づけを示す図である。
【図２】工作機械主軸の構成上、相順を標準とは異なる接続にする必要がある場合の例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータ制御装置の構成ブロックを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るモータ制御装置における電圧指令データの入れ替えに関する動作を表すフローチャートを示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係るモータ制御装置のアラームの出力に関する動作を表すフローチャートを示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係るモータ制御装置のアラームの出力に関する他の動作を表すフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るモータ制御装置の電流検出部に関する動作を表すフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１８】
［本実施形態におけるモータ制御装置の位置づけ］
本実施形態に係るモータ制御装置は、工作機械において利用される。図１は、本実施形態に係るモータ制御装置１０の位置づけを表す説明図である。モータ制御装置１０は、上位の数値制御装置１２が出力する指示に基づき、モータ１４を制御し、駆動する。指示としては、例えば、モータ１４のトルク（又はトルクを表す電流値）を含めてもよく、また、モータ１４の励磁電流に関する指示が含まれていてもよい。指示としては、その他種々の内容を含んでもよく、例えば、回転速度、角速度、等を含むこともできる。図１に示す例では、モータ１４は例えば三相のモータであり、モータ１４の動力線は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる。これらは、単にＵ、Ｖ、Ｗと呼ぶ場合もある。
【００１９】
既に説明したように、従来、工作機械の主軸の構成上、相順を、標準とは異なる接続にせざるを得ない場合がある。その場合、例えば、図１の（ａ）に示すように、モータ制御装置１０側の端子のＵ、Ｖ、Ｗに対して、モータ１４の動力線Ｖ、Ｕ、Ｗを接続していた。すなわち、３相のうち、２相を交換して接続するのである。このように２相を入れ替えること（「相順を入れ替える」と称する）によって、モータ１４の回転方向を反転させたものである。
【００２０】
このように従来、工作機械の主軸の構成上、相順を標準とは異なる接続にせざるを得ない場合であっても、本実施形態によれば、モータ制御装置１０の内部処理で相順を入れ替えることによって、モータ制御装置１０とモータ１４との間の接続は標準の接続を維持することを可能にしている。この様子が図１（ｂ）に示されている。
この結果、工作機械がどのような軸（主軸）の構成を採用していても、モータ制御装置１０とモータ１４の動力線との接続相順を標準の状態で維持することができ、保守・点検等を実行しやすくなる。
【００２１】
［本実施形態を好適に適用可能な機械構成の例］
従来において、工作機械の主軸の構成上、相順を標準とは異なる接続にせざるを得ない場合の例を、図２に基づき説明する。
図２は、本実施形態に係る工作機械の主軸周辺の構成を模式的に表した図であり、主軸シャフト２０（単に、主軸２０とも呼ぶ）に２個の主軸モータ２２が設けられている構成例を示している。図２の例では、主軸２０にかかるトルクを増強するために２台の主軸モータ２２ａ、２２ｂが設けられている。主軸２０には、主軸センサ２４も設けられており、主軸の回転を検出し、センサフィードバック信号２６を出力する。センサフィードバック信号２６は、分岐回路２８において分岐され、第１のモータ制御装置１０ａ及び第２のモータ制御装置１０ｂに供給される。センサフィードバック信号２６は同一の信号が、第１のモータ制御装置１０ａ及び第２のモータ制御装置１０ｂに供給される。
【００２２】
図２の例では、２台の主軸モータ２２ａ、２２ｂに対して、マスタースレーブ方式のタンデム駆動を行っている。すなわち、マスターである第１の主軸モータ２２ａに対する電流指令を、そのままスレーブである第２の主軸モータ２２ｂに対しても通知する。このように、スレーブ側の主軸モータ２２ｂには、マスター側の主軸モータ２２ａに対する指令と同様の指令が通知されている。
【００２３】
本実施形態では、組み立ての都合上、第１の主軸モータ２２ａと、第２の主軸モータ２２ｂとは、対向して配置しなければならない例を説明する。図２の例では、動力線を引き出す都合上、第１の主軸モータ２２ａと第２の主軸モータ２２ｂとは対向して（動力線と反対側の端部を向かい合わせて）主軸２０に取り付けられている。その結果、図２において、第１の主軸モータ２２ａと第２の主軸モータ２２ｂとの動力線は互いに干渉することなく引き出されている。また、第１の主軸モータ２２ａの動力線は、第１のモータ制御装置１０ａに接続され、第２の主軸モータ２２ｂの動力線は、第２のモータ制御装置１０ｂに接続されている。このような配置によって、動力線引き出し側から見た場合の第１の主軸モータ２２ａと第２の主軸モータ２２ｂとの回転方向は逆とならなければならない。
【００２４】
このような配置及び接続の結果、第１の主軸モータ２２ａと、センサフィードバック信号２６とはいわゆる標準の配置・接続されており、センサフィードバック信号２６が供給される第１のモータ制御装置１０ａは、第１の主軸モータ２２ａを通常通り回転駆動することができる。
他方、第２の主軸モータ２２ｂと、センサフィードバック信号２６とはいわゆる接続相順が逆になっている。ここで、センサフィードバック信号２６は、単一の共通の信号がともに第１のモータ制御装置１０ａ、第２のモータ制御装置１０ｂに供給されていることに留意されたい。
【００２５】
このため、いずれか一方の主軸モータ２２の回転方向を変えなければならず、従来の技術によれば、例えば、第２の主軸モータ２２ｂの動力線とモータ制御装置１０ｂとの接続を、標準の相順とは入れ替える必要があった。
【００２６】
これに対して、本実施形態においては、モータ制御装置１０の内部で入出力データを変更する設定部を設け、主軸モータ２２の接続状態に基づいて、ソフト的に逆接続状態（標準の接続相順から、相順を入れ替えた状態）を実現することができる。
この結果、本実施形態によれば、主軸モータ２２の動力線とモータ制御装置１０との接続は標準のままで、主軸モータ２２の回転方向を逆にすることができる。接続は標準のままでよいので、工作機械の保守が行いやすくなる。
【００２７】
なお、このような相順の切り替えを適用した場合、設定を間違えてしまった場合、予期せぬ動作を実行する可能性もある。そのため、モータ制御装置１０は、主軸モータ２２の動力線の接続相順の状態を監視することによって、予期せぬ動作を実行してしまうことを未然に防止することも好ましい。
【００２８】
［モータ制御装置１０の構成］
図３は、モータ制御装置１０の構成ブロックを示す図である。
モータ制御装置１０は、上位の数値制御装置１２からトルク電流指令及び励磁電流指令を受信するためのインターフェース３０を備えている。
さらに、モータ制御装置１０は、加算器３２ａ、３２ｂと、電流制御器３４ａ、３４ｂと、座標変換器３６と、電圧指令データ入れ替え部３８と、ＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）出力部４０と、を備え、モータ１４に対して駆動電力を出力している。
【００２９】
さらに、モータ制御装置１０は、モータ１４の動力線に流れる電流を検出する電流検出部４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗと、電流フィードバックデータ入れ替え部４４と、座標変換器４６と、を備えている。また、モータ制御装置１０は、電圧指令データ入れ替え部３８と、電流フィードバック信号入れ替え部４４とに入れ替えの有効／無効を設定するための設定部４８と、センサフィードバック信号２６を入力するためのインターフェース５０と、を備えている。
【００３０】
また、モータ制御装置１０は、コンピュータで構成することが好ましく、上述したインターフェース３０，５０は、コンピュータで使用される種々のＩ／Ｏインターフェースで構成することができる。また、インターフェース３０，５０は、有線インターフェースだけでなく、無線インターフェースを採用してもよい。また、トルク電流指令や、励磁電流指令もデジタル信号で実現することが好ましい。
【００３１】
また、加算器３２ａ、３２ｂと、電流制御器３４ａ、３４ｂと、座標変換器３６と、電圧指令データ入れ替え部３８とは、これらの機能を実現するプログラムと、このプログラムを実行するコンピュータのＣＰＵ等で実現することができる。ＰＷＭ出力部４０は、モータ１４に駆動電力を供給するトランジスタ回路等のハードウェアで構成することができる。また、電流検出部４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗも、電流を検出するための種々のセンサを利用することができる。
さらに、電流フィードバック信号入れ替え部４４と、座標変換器４６と、もコンピュータのＣＰＵと、このＣＰＵ等が実行するプログラムと、から実現することができる。
【００３２】
図３に示す構成のモータ制御装置１０において、インターフェース３０は、数値制御装置１２からトルク電流指令、励磁電流指令を受信する。インターフェース３０はコンピュータに通常使用されるデジタルのＩ／Ｏインターフェースである。
【００３３】
加算器３２ａは、受信したトルク電流指令から、電流フィードバック信号に基づいて得られたトルク電流指令を減算し、その差分を出力する。加算器３２ｂは、受信した励磁電流指令から、電流フィードバック信号に基づいて得られた励磁電流指令を減算し、その差分を出力する。本実施形態においては、加算器３２ａ、３２ｂは、コンピュータのＣＰＵ等が所定のプログラムを実行することによって実現しているが、ハードウェアの演算器を用いて構成してもよい。
【００３４】
電流制御器３４ａは、加算器３２ａが出力した電流指令の差分に基づき、対応する電流値を求める。電流制御器３４ｂは、加算器３２ｂが出力した電流指令の差分に基づき、対応する電流値を求める。本実施形態においては、電流制御器３４ａ、３４ｂは、コンピュータのＣＰＵ等が所定のプログラムを実行することによって実現しているが、ハードウェアの各種増幅器を用いて構成してもよい。
【００３５】
座標変換器３６は、電流制御器３４ａ、電流制御器３４ｂが出力する２相の指令を３相の電圧指令データ（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に変換する。この際、座標変換器３６は、センサフィードバック信号２６（図２参照）を参照して、２相電圧指令を３相電圧指令に変換する。センサフィードバック信号２６は、インターフェース５０を介して、座標変換器３６に供給される。本実施形態におけるセンサフィードバック信号２６は、主軸２０の回転を示すパルス信号であり（図２参照）、所定のＩ／Ｏインターフェースであるインターフェース５０がこれを受信する。
この座標変換器３６は、コンピュータのＣＰＵ等が所定のプログラムを実行することによって実現している。また、座標変換器３６は、請求の範囲の「電圧指令出力部」の好適な一例に相当する。
【００３６】
電圧指令データ入れ替え部３８は、座標変換器３６が３相に変換した３相電圧指令データを、必要に応じて入れ替える。本実施形態では、必要に応じてＵ相とＶ相とを入れ替えている。この入れ替えの有効／無効は、例えば、操作者が設定部４８において操作をして設定する。設定部４８は、操作者が操作を行いやすければどのようなインターフェースを用いてもよい。例えば、タッチパネル等を用いて、操作者がタッチパネルの画面上で、所定の設定を行うことも好適である。
【００３７】
また、本実施形態に係る設定部４８は、モータ１４の動力線が、モータ制御装置１０にどのように接続しているかを示す「接続相順の状態」も入力してよい。この接続相順の状態については、図２で説明したように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相が合致している場合を、「接続相順が標準」であると称する。他方、いずれかの相が入れ替えられている場合を、「接続相順が逆」「接続相順が入れ替えられている」等と称する。例えば、設定部４８は、パラメータ入力によって接続相順が「標準」／「逆」等を入力することができる。
【００３８】
本実施形態においては、モータ１４は、原則として接続相順が「標準」であることを前提としており、接続相順を「標準」としたまま、モータ１４の回転方向を変更できることが本実施形態に係るモータ制御装置１０の特徴的な事項の一つである。しかし、モータ１４の接続相順が「逆」の場合も許容することによって、より柔軟な構成を実現しつつ、安全性をより高めている。
【００３９】
電圧指令データ入れ替え部３８は、座標変換器３６が出力する３相の電圧指令データの相順を設定に応じて入れ替える（変更する）。
本実施形態においては、電圧指令データ入れ替え部３８は、設定部４８において相順の「入れ替え」の設定がされている場合は、Ｕ相とＶ相とを入れ替えて、モータ１４の回転方向を逆にする。このような動作によって、モータ１４の接続相順が標準の場合であっても、「入れ替え」の設定によってモータ１４の回転方向を逆にすることができる。
【００４０】
さらに、電圧指令データ入れ替え部３８は、「入れ替え」に関する設定と、モータ１４の接続相順と、が整合しているか否かを検査し、不整合であれば、モータ１４を駆動しない等の動作を行うこともできる。これは、設定ミスによる不測の動作をしてしまうことを防止するためである。以下、詳細に説明する。
【００４１】
（モータ１４の接続相順が標準の場合）
例えば、モータ１４の接続相順が「標準」である場合で、且つ、入れ替えの設定が「入れ替え」に設定されている場合は、電圧指令データ入れ替え部３８は、Ｕ相とＶ相とを入れ替える。他方、入れ替えの設定が「入れ替えない」に設定されている場合は、電圧指令データ入れ替え部３８は、Ｕ相とＶ相とを入れ替えずに電圧指令データをそのまま標準のままとする。
【００４２】
（モータ１４の接続相順が逆の場合）
他方、モータ１４の接続相順が「逆」である場合で、且つ、入れ替えの設定が「入れ替え」に設定されている場合は、電圧指令データ入れ替え部３８は、Ｕ相とＶ相とを入れ替えずに、モータ１４を停止させる。これは、そのモータ１４の回転方向を逆にしようとして、誤って、モータ１４の接続相順を入れ替えると共に、モータ制御装置１０の入れ替えの設定を、「入れ替え」に設定してしまった可能性があるためである。この場合、安全性の観点から、モータ１４を停止させている。本実施形態においては、この場合を、「不整合」と称している。
【００４３】
すなわち、モータ１４を逆回転したい場合は、入れ替えの設定を「入れ替え」に設定するか、又は、モータ１４の接続相順が「逆」にする、のいずれか一方であれば十分であり、その両方が設定されている場合は、何らかのミスが生じている可能性があり「不整合」であると判断したものである。
さらに、電圧指令データ入れ替え部３８は、モータ１４を停止させると共に、外部にアラームを発してもよい。
アラームとしては、警告音や音声によるメッセージその他の音声が好ましく、所定の光の明滅や回転灯等の光による警告でもよい。警告になれば、どのような音声や光を利用してもよい。また、警告のメールやＦＡＸ等が自動的に所定のアドレスに送信される等の手法を採用してもよい。
【００４４】
モータ１４の接続相順が「逆」である場合で、且つ、入れ替えの設定が「入れ替えない」に設定されている場合は、電圧指令データ入れ替え部３８は、電圧指令データ入れ替え部３８は、Ｕ相とＶ相とを入れ替えずに、電圧指令データをそのまま標準のままとする。この場合は、従来の手法によって、モータ１４の接続相順を「逆」にして回転方向を逆にするという手法が採用されたと判断したものである。
電圧指令データ入れ替え部３８は、コンピュータのＣＰＵ等が所定のプログラムを実行することによって実現することができる。
【００４５】
ＰＷＭ出力部４０は、電圧指令データ入れ替え部３８が適宜入れ替えた３相の電圧指令データをＰＷＭ信号に変換する。このＰＷＭ出力部４０は、電圧指令データをＰＷＭ信号に変換し、変換後のＰＷＭ信号を、モータ１４を駆動するために十分な電力に変換する回路である。
したがって、このＰＷＭ出力部は、電圧指令をＰＷＭ指令に変換する変換回路と、ＰＷＭ信号を電力増幅するトランジスタ等の半導体回路と、から構成される。ＰＷＭ指令に変換する変換回路は、デジタル回路として実現してもよいし、また、コンピュータのＣＰＵが所定のプログラムを実行して、電圧指令に基づき、ＰＷＭ信号を生成するようにして実現してもよい。なお、ＰＷＭ出力部４０は、請求の範囲の「アンプ」の好適な一例に相当する。
【００４６】
電流検出部４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗは、ＰＷＭ出力部４０からモータ１４の動力線に供給する電流値を検出するセンサである。
このセンサとしては、電流値をデジタルデータとして出力するセンサが好ましい。電流フィードバックデータ入れ替え部４４において、コンピュータがそのデータを直接入れ替えることができる。
【００４７】
なお、電流検出部４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗは、電流値をアナログデータとして出力するセンサを利用することもできる。この場合は、電流フィードバックデータ入れ替え部４４の入力部において、アナログデータをデジタルデータに変換するコンバータを備えさせておくことが好ましい。
【００４８】
電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、電流検出部４２が検出した３相の電流フィードバックデータを、所定の入れ替えの設定に基づき入れ替える。この入れ替えの設定は、上述した電圧指令データ入れ替え部３８と同様に、設定部４８において操作者が設定した設定内容である。そして、上述した電圧指令データ入れ替え部３８と同様の規則で、３相電流フィードバックデータを入れ替える。
【００４９】
電流フィードバックデータ入れ替え部４４が実行する３相フィードバックデータの入れ替えの動作は、上述した電圧指令データ入れ替え部３８における入れ替えの動作と実質的に同様である。電圧指令データ入れ替え部３８においてＵ相とＶ相との入れ替えが行われる場合は、電流フィードバックデータ入れ替え部４４においてもＵ相とＶ相との入れ替えが行われる。また、電圧指令データ入れ替え部３８においてＵ相とＶ相との入れ替えが行われない場合は、電流フィードバックデータ入れ替え部４４においてもＵ相とＶ相との入れ替えは行われない。
【００５０】
但し、電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、電圧指令データ入れ替え部３８と異なり、アラームは実行しない。アラームは、いずれか一方の構成が実行すれば十分だからである。本実施形態では、電圧指令データ入れ替え部３８がアラームを出力するように構成したが、電圧指令データ入れ替え部３８に替えて、電流フィードバックデータ入れ替え部４４が実行してもよい。
なお、この電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、コンピュータのＣＰＵ等が所定のプログラムを実行することによって実現することができる。
【００５１】
座標変換器４６は、電流フィードバックデータ入れ替え部４４が出力する３相の信号（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を、２相のフィードバック信号（トルク電流フィードバック信号、励磁電流フィードバック信号）に変換する。この処理は、座標変換器３６と逆の動作となる。座標変換器４６においても、センサフィードバック信号２６を利用して、座標変換器３６と同様に座標変換を行う。
【００５２】
変換後のトルク電流指令及び励磁電流指令は、インターフェース３０が入力したトルク電流指令と励磁電流指令との差分を取ることによって、フィードバック制御に利用される。変換したトルク電流指令は、加算器３２ａに対して出力される。また、変換した励磁電流指令は、加算器３２ｂに対して出力される。
【００５３】
以上述べたような構成によって、モータ１４がモータ制御装置１０に標準で接続された状態を維持したまま、モータ１４の回転方向を逆にすることができる。その結果、モータ１４のモータ制御装置１０に対する動力線を入れ替える必要がなくなり、保守やメンテナンスを行いやすくなる。
【００５４】
なお上で説明した例では、入れ替えの設定を設定部４８においてパラメータ入力で設定したが、外部の機器から設定してもよい。例えば、モータ制御装置１０と接続（例えば、ＬＡＮ接続、ＷｉＦｉ（登録商標）接続）されていた外部の端末（ノート側コンピュータ等）から、入れ替えの設定、接続相順を設定してもよい。この場合の設定された各所外部入力信号（入れ替えの設定、接続相順）等は、モータ制御装置１０内部の所定の記憶部に記憶しておいてよい。このような記憶部は、電圧指令データ入れ替え部３８等を実現する所定のプログラムが格納されている記憶装置内に格納しておいてもよい。また、外部の端末としては、いわゆるスマートホン（Smart  Phone）や、タブレット型コンピュータを利用してもよい。
【００５５】
また、上で説明した例では、Ｕ相とＶ相とを入れ替える例を説明したが、任意の２相を入れ替えてもよい。例えば、Ｖ相とＷ相とを入れ替えるように構成してもよい。
【００５６】
［動作］
図３に示すモータ制御装置１０の動作の例をフローチャートに基づき説明する。装置構成は、図１、図２に示すような構成で接続されているものとする。
図４は、電圧指令出力データの入れ替えに関するモータ制御装置１０の動作の例を示すフローチャートである。
【００５７】
まず、工程Ｓ４−１においては、座標変換器３６が、トルク電流指令と励磁電流指令とを、３相の電圧指令データに変換する。
【００５８】
工程Ｓ４−２においては、電圧指令データ入れ替え部３８が、設定部４８において設定された入れ替えの設定が、「入れ替え」となっているか否かを検査する。検査の結果、入れ替えの設定が有効である場合（「入れ替え」設定がされている場合）は、次の工程Ｓ４−３に移行し、入れ替えの設定が有効でない場合（「入れ替えない」設定がされている場合）は、工程Ｓ４−４に移行する。
【００５９】
工程Ｓ４−３においては、電圧指令データ入れ替え部３８が、設定部４８において設定されたモータ１４の「接続相順」の設定を確認し、その内容が、入れ替えの設定と整合しているか否かを検査する。検査の結果、接続相順の設定が、入れ替えの設定と整合していない場合（不整合の場合）は、工程Ｓ４−４に移行する。上述したように、モータ１４の「接続相順」の設定が、「逆」であり、且つ、入れ替えの設定が有効（「入れ替え」る設定がされている場合）である場合に、電圧指令データ入れ替え部３８が「不整合」であると判断する。なお、それ以外の場合は「整合」と判断する。
したがって、工程Ｓ４−３においては、モータ１４の「接続相順」の設定が、「標準」である場合に、工程Ｓ４−５に移行する。すなわち、工程Ｓ４−３は、入れ替えの設定が有効（「入れ替え」設定がされている場合）である場合に選択される工程だからである。
【００６０】
工程Ｓ４−４においては、電圧指令データ入れ替え部３８は、Ｕ相電圧指令データと、Ｖ相電圧指令データとを入れ替えずに、そのままＰＷＭ出力部４０に対して出力する。
工程Ｓ４−５においては、電圧指令データ入れ替え部３８は、Ｕ相電圧指令データと、Ｖ相電圧指令データとを入れ替えて、そのままＰＷＭ出力部４０に対して出力する。
このように、電圧指令データの入れ替える設定がなされているか否か、及び、モータ１４の接続相順の状態が「標準」か「逆」かによって、電圧指令データの入れ替えを行う／行わない、が決定される。
【００６１】
次に、アラームの出力の動作について説明する。アラームの出力動作の一例が図５Ａのフローチャートに示されている。
【００６２】
工程Ｓ５−１においては、電圧指令データ入れ替え部３８は、電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、モータ１４の接続相順状態とが整合しているか否かを検査する。上述したように、電圧指令データの相順が「入れ替え」に設定され、且つ、モータ１４の接続相順が標準ではなく「逆」に設定されている場合に「不整合」であると判断し、それ以外の場合は「整合」と判断する。不整合の場合は、工程Ｓ５−２に移行し、不整合ではない場合（整合の場合）は、そのままアラームを出力せずに終了する。
【００６３】
工程Ｓ５−２においては、電圧指令データ入れ替え部３８は、アラームを出力する。アラームは異常状態を報知することができればどのような手段でもよい。音や光でもよいし、警報メールの送信等でもよい。また、本実施形態では、電圧指令データ入れ替え部３８がアラームを出力したが、電圧指令データ入れ替え部３８以外の手段がアラームを出力してもよい。また、例えば、設定部４８がアラームを出力するように構成してもよいし、操作者が設定操作をしている際に、設定部４８がアラームを出力するように構成してもよい。
このように、図５Ａで示されるアラームの出力動作は、いわば設定に誤りがあった場合にアラームを出力しようとしたものであり、操作者は設定に誤りがあったことを知ることが可能となる。
【００６４】
次に、アラームの出力動作の他の一例が図５Ｂのフローチャートに示されている。
工程Ｓ５−３における動作は、上記工程Ｓ５−１と実質的に同様である。電圧指令データ入れ替え部３８は、電圧指令データの相順の入れ替えの設定と、モータ１４の接続相順状態とが整合しているか否かを検査し、整合していればアラームを出さずに終了する。他方、整合していない（不整合）場合は、工程Ｓ５−４に移行する。
【００６５】
工程Ｓ５−４においては、電圧指令データ入れ替え部３８が、モータ１４の励磁が入る指令（励磁電流指令、図３参照）が入力されているか否かを検査する。その結果、励磁電流指令が入力されている場合は、工程Ｓ５−５に移行する。他方、励磁電流指令が入力されていない場合は、アラームを出さずに終了する。
工程Ｓ５−５における動作は、上記工程Ｓ５−２と同様であり、所定のアラームが出力される。
【００６６】
このように、図５Ｂで示されるアラームの出力動作は、設定に誤りがあったことに加えて、さらに実際に危険動作が生じる恐れのある場合に、アラームを出力しようとしたものである。すなわち、図５Ｂで示されるアラームの出力動作は、設定に誤りがあっても、励磁電流がモータ１４に印加されていない場合は、危険動作は生じないと判断し、アラームを出さないようにしたものである。
【００６７】
図６には、電流検出部４２の動作に基づいたモータ制御装置１０の動作の例を示すフローチャートが示されている。電流検出部４２は、モータ制御装置１０の他の構成と同様に、独立して動作しており、モータ１４の動力線に流れる電流を常時検出している。
【００６８】
図６のフローチャートにおいて，まず工程Ｓ６−１とＳ６−２とは、図４におけるＳ４−２及びＳ４−３と同様の処理であり、相順の入れ替えの設定が有効で、且つ、相順の入れ替えの設定が、モータ１４の接続相順と整合していれば、相順を入れ替える処理を実行するために工程Ｓ６−５に移行する。他方、相順の入れ替えの設定が有効ではないか、又は、入れ替えの設定と接続相順とが不整合の場合は、相順を入れ替えない処理を実行するために工程Ｓ６−３に移行する。
【００６９】
工程Ｓ６−３、工程Ｓ６−４においては、電流フィードバックデータ入れ替え部４４が、電流検出部４２が検出した３相の電流フィードバックデータを、入れ替えずにそのまま、座標変換器４６に出力する。
すなわち、工程Ｓ６−３においては、電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、電流検出部４２Ｕ（Ｕ相用電流センサ）が検出した電流フィードバックデータを、そのままＵ相の電流データとして座標変換器４６に出力する。
【００７０】
工程Ｓ６−４においては、電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、電流検出部４２Ｖ（Ｖ相用電流センサ）が検出した電流フィードバックデータを、そのままＶ相の電流データとして座標変換器４６に出力する。
【００７１】
工程Ｓ６−５、工程Ｓ６−６においては、電流フィードバックデータ入れ替え部４４が、電流検出部４２が検出した３相の電流フィードバックデータを入れ替えて座標変換器４６に出力する。
すなわち、工程Ｓ６−５においては、電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、電流検出部４２Ｕ（Ｕ相用電流センサ）が検出した電流フィードバックデータを、入れ替えて、Ｖの電流データとして座標変換器４６に出力する。
工程Ｓ６−６においては、電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、電流検出部４２Ｖ（Ｖ相用電流センサ）が検出した電流フィードバックデータを、入れ替えてＵ相の電流データとして座標変換器４６に出力する。
【００７２】
工程Ｓ６−７においては、電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、電流検出部４２Ｗ（Ｗ相用電流センサ）が検出した電流フィードバックデータを、そのまま入れ替えずにＷ相の電流データとして座標変換器４６に出力する。
【００７３】
工程Ｓ６−８においては、座標変換器４６が、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流フィードバックデータを、２相の信号、すなわち、トルク電流指令及び励磁電流指令に変換して、加算器３２ａ、３２ｂに供給する。このような動作によって、電流値に関していわゆるフィードバック制御を行うことができ、モータ１４に流れる電流値を制御することができる。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態によれば、モータ制御装置１０の内部で入出力データ（３相電圧指令データや、３相電流フィードバックデータ）の相順を入れ替えることによって、工作機械がどのような主軸の構成を採用する場合でも、モータ制御装置とモータの動力線の接続相順を標準の状態としたまま、モータを駆動することができる。
特に、本実施形態によれば、入れ替えの相順と、接続相順とが整合するか否かを検査しているので、設定誤り等によるモータの異常駆動を防止できる可能性が向上する。
【００７５】
また、本実施形態に係るモータ制御装置１０は、コンピュータを中心に構成することが好ましく、コンピュータに外部とのインターフェース３０、設定部４８を備えさせ、モータ１４に電力を供給するアンプとなるＰＷＭ出力部４０を備えること、によって、本モータ制御装置１０を構成することができる。この場合、モータ制御装置１０内の各部は、上述したように、各部を構成するプログラムと、そのプログラムを実行する（コンピュータの）ＣＰＵと、から構成することができる。このプログラムは、コンピュータ内の所定の記憶部に記憶しておくことが好ましい。例えば、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid  State  Disk）等に格納されてよい。また、これらプログラムは、外部の記憶装置に格納されていてもよい。例えば、ネットワーク上の記憶装置に格納しておいてもよく、適宜モータ制御装置１０内にダウンロードして、ＣＰＵが実行する用に構成してもよい。ここで、それらプログラムは、請求の範囲のコンピュータプログラムの好適な一例に相当する。
い。
【００７６】
上記実施形態では、相順の入れ替えの設定を、設定部４８に対して操作者がパラメータ入力で設定したが、外部の他の装置から設定できるように構成してもよい。例えば、インターフェース５２を用意し（図３参照）、例えば数値制御装置１２が、入れ替えの設定等を送信するように構成してもよい。この場合、モータ制御装置１０は、送信されてきた設定を記憶する記憶部を備えておき、電圧指令データ入れ替え部３８や、電流フィードバックデータ入れ替え部４４は、この記憶されている設定を参照して動作してもよい。
【００７７】
インターフェース３０、５０、５２は、Ｉ／Ｏインターフェースの例を説明したが、Ｉ／Ｏインターフェースではなく、例えばネットワークインターフェース（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を用いてもよい。
【００７８】
モータの接続相順は、種々の方法でモータ制御装置１０に提供してよい。入れ替えの設定と同様に、外部の各種端末から提供を受ける用に構成してもよいし、上位の制御装置（例えば、数値制御装置１２）から接続相順が送信されるように構成してもよい。また、モータ制御装置１０の、モータの動力線が接続する接続端子にセンサを設けて、動力線がどのようにモータ制御装置１０に接続されているか、直接センサで読み取るような構成にしてもよい。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、前述した実施形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したに過ぎない。本発明の技術的範囲は、前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８０】
１０、１０ａ、１０ｂ  モータ制御装置
１２  数値制御装置
１４  モータ
２０  主軸（主軸シャフト）
２２  主軸モータ
２２ａ  第１の主軸モータ
２２ｂ  第２の主軸モータ
２４  主軸センサ
２６  センサフィードバック信号
２８  分岐回路
３０、５０、５２  インターフェース
３２ａ、３２ｂ  加算器
３４ａ、３４ｂ  電流制限器
３６  座標変換器
３８  電圧指令データ入れ替え部
４０  ＰＷＭ出力部
４２Ｕ、４２Ｖ、４２Ｗ  電流検出部
４４  電流フィードバックデータ入れ替え部
４６  座標変換器
４８  設定部
【図１】
2018019493.tif 000003
【図２】
2018019493.tif 000004
【図３】
2018019493.tif 000005
【図４】
2018019493.tif 000006
【図５Ａ】
2018019493.tif 000007
【図５Ｂ】
2018019493.tif 000008
【図６】
2018019493.tif 000009