(57)【要約】【課題】複数台の電動機駆動装置からなるシステムにおいて、上位コントローラを使わずにシステムを構築し、システム全体の省スペース化、低価格化を実現する。【解決手段】処理駆動源である電動機２を駆動する電動機駆動処理手段１１と、プログラムを記憶する記憶手段１３と、プログラムを実行するプログラム処理手段１２と、通信ライン４を介して接続した他の電動機駆動装置３と相互通信を行うための通信手段１４とを備えた電動機駆動装置において、他の電動機駆動装置３から特定の通信を受信すると、記憶手段１３に記憶した複数の電動機駆動装置３をそれぞれ動作させるプログラムであるユーザプログラムに従い、他の電動機駆動装置３と同期して自己の電動機２を駆動させて第１の処理を行い、非同期で自己の電動機２を駆動させて第２の処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を駆動するための電動機駆動処理手段と、プログラムを記憶する記憶手段と、プログラムを実行するプログラム処理手段と、通信ラインを介して接続した他の電動機駆動装置と相互通信を行うための通信手段とを備えた電動機駆動装置において、
他の電動機駆動装置から特定の通信を受信すると、前記記憶手段に記憶した複数の電動機駆動装置をそれぞれ動作させるプログラムであるユーザプログラムに従い、他の電動機駆動装置と同期して自己の電動機を駆動し、非同期で自己の電動機を駆動することを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の電動機駆動装置において、
他の電動機駆動装置の動作不能である状態を検出し、前記ユーザプログラムに従い、前記動作できない電動機駆動装置の代わりに、自己の電動機を駆動することを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載の電動機駆動装置において、
他の電動機駆動装置から、ある任意の周期で送信された、特定の通信を受信することで、同一通信ラインに接続された複数台の電動機駆動装置とともに、同一のユーザプログラムの同一行に従い、自己の電動機を駆動することを特徴とする電動機駆動装置。
【請求項４】
複数台の電動機駆動装置を備え、通信ラインを介して各電動機駆動装置を接続した電動機駆動システムにおいて、
前記複数台の電動機駆動装置はすべて請求項１記載の電動機駆動装置であり、上位コントローラを使用することなく、各電動機駆動装置が協調動作を行うことができることを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項５】
請求項４記載の電動機駆動システムにおいて、
各電動機駆動装置が、通信を受信して同一ユーザプログラムの同一行に従って、それぞれ電動機を駆動し、次に、各電動機駆動装置が、通信の受信に依存せず、同一ユーザプログラムの異なる行に従って、それぞれ電動機を駆動し、再び、各電動機駆動装置が、特定の通信を受信することで、同一ユーザプログラムの同一行に従って、それぞれ電動機を駆動することを特徴とする電動機駆動システム。
【請求項６】
請求項４記載の電動機駆動システムにおいて、
一の電動機駆動装置は、他の電動機駆動装置が動作不能である状態を検出したとき、前記動作できない電動機駆動装置の代わりに、自己の電動機を駆動することを特徴とする電動機駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機駆動装置及び電動機駆動システムに関し、特に上位コントローラレスで、電動機を駆動する駆動装置の複数台接続技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機を駆動するサーボアンプのような電動機起動装置は、近年その普及が目覚しく、半導体・液晶製造装置、ロボット、組み立て機械、プレス機械など、多肢にわたり使用されており、その需要は年々加速している。上記のような産業機械では、複数台の電動機および電動機駆動装置が使用される場合が多く、それらを統合管理する１台または複数台の上位コントローラが設置されるのが一般的である。このような、複数台の電動機駆動装置を管理する上位コントローラは、複数台を制御する故に、そのスペックはハイスペックとなり、価格も高価なものである。
【０００３】
ところで、上記産業機器における、電動機、電動機駆動装置および上位コントローラへの要求は、高性能・高機能とともに、トータルとしての小型化・低価格化が求められている。従来では、上位コントローラと電動機駆動装置の間のデータ入出力をシリアル通信とし、省配線化および配線材コストやその設置コストを下げることによって、上記問題を解決してきた。
上述の従来の構成として、例えば、特許文献１に示すものがある。
【特許文献１】特開平５−１３７１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の問題として、１台の上位コントローラと複数台の電動機駆動装置というシステムでは、両製品の核となるＣＰＵの高機能・高性能化に伴って、機能・性能面での向上は進められてきているが、上位コントローラの物理的な配線端子や、電動機駆動装置の高電圧の電力制御部においては、大きな電流・電圧を制御することから、小型化・低価格化に限界があり、これらがボトルネックとなって、システム全体の大きさや価格を低減させることは、困難となってきている。
【０００５】
本発明では、従来、上位コントローラが行っていた統合管理を、複数台の電動機駆動装置に分散させて、全体をコントロールする方法を課題とし、統合的なシステムとしての低価格・省スペースを実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、電動機を駆動するための電動機駆動処理手段と、プログラムを記憶する記憶手段と、プログラムを実行するプログラム処理手段と、通信ラインを介して接続した他の電動機駆動装置と相互通信を行うための通信手段とを備えた電動機駆動装置において、他の電動機駆動装置から特定の通信を受信すると、前記記憶手段に記憶した複数の電動機駆動装置をそれぞれ動作させるプログラムであるユーザプログラムに従い、他の電動機駆動装置と同期して自己の電動機を駆動し、非同期で自己の電動機を駆動する電動機駆動装置である。
【０００７】
また、本発明は、他の電動機駆動装置の動作不能である状態を検出し、前記ユーザプログラムに従い、前記動作できない電動機駆動装置の代わりに、自己の電動機を駆動する電動機駆動装置である。
【０００８】
そして、本発明は、他の電動機駆動装置から、ある任意の周期で送信された、特定の通信を受信することで、同一通信ラインに接続された複数台の電動機駆動装置とともに、同一のユーザプログラムの同一行に従い、自己の電動機を駆動する電動機駆動装置である。
【０００９】
更に、本発明は、複数台の電動機駆動装置を備え、通信ラインを介して各電動機駆動装置を接続した電動機駆動システムにおいて、前記複数台の電動機駆動装置はすべて上記の電動機駆動装置であり、上位コントローラを使用することなく、各電動機駆動装置が協調動作を行うことができる電動機駆動システムである。
【００１０】
また、本発明は、各電動機駆動装置が、通信を受信して同一ユーザプログラムの同一行に従って、それぞれ電動機を駆動し、次に、各電動機駆動装置が、通信の受信に依存せず、同一ユーザプログラムの異なる行に従って、それぞれ電動機を駆動し、再び、各電動機駆動装置が、特定の通信を受信することで、同一ユーザプログラムの同一行に従って、それぞれ電動機を駆動する電動機駆動システムである。
【００１１】
そして、本発明は、一の電動機駆動装置は、他の電動機駆動装置が動作不能である状態を検出したとき、前記動作できない電動機駆動装置の代わりに、自己の電動機を駆動する電動機駆動システムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数台の電動機駆動装置からなるシステムにおいて、上位コントローラを使わずにシステムを構築し、システム全体の省スペース化、低価格化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明は、電動機駆動装置が、別の電動機駆動装置とデータ入出力をするための通信インターフェイスと、従来、上位コントローラが行っていた管理プログラムを実行するプログラム処理部と、そのプログラムを記憶するプログラム記憶メモリと、プログラムの実行単位とすべての電動機駆動装置それぞれのデータ送信通信とデータ受信通信が同期する手順と、で構成される。
【００１４】
すべての電動機駆動装置は、１本のシリアル通信線で接続され、システム全体の動作を記述するプログラムを記憶しておき、たとえば局番０の電動機起動装置へのプログラム実行信号の入力によって、局番０の電動機駆動装置はプログラム始動コマンドを送信し、そのプログラム始動コマンドの受信によって、すべての電動機駆動装置は、内部のプログラムを実行させる。
【００１５】
各電動機駆動装置は同一プログラムを１行単位で実行するが、このとき、その１行のプログラム命令に関与する電動機駆動装置のみが実行を行う。
【００１６】
通信では、ある電動機駆動装置の状態によって、別の電動機駆動装置が何らかの動作を行う場合などの、データ要求の送信と要求されたデータの受信が行われる。そして、すべての電動機駆動装置のデータ要求送信と要求データ受信が終了したら、局番０の電動機駆動装置は通信１サイクル終了信号を通信ラインに出力し、その通信の受信によって、すべての電動機駆動装置は次のプログラム行の実行を開始する。
【００１７】
上記のような構成と手段を電動機駆動装置が持つことで、上位コントローラが行っていた、各電動機駆動装置から、その状態などを読み出し、プログラムによって次の動作を判断し、再度、各電動機駆動装置に指令を出す、といった一連の動作を、上位コントローラなしで、達成することが可能となる。
【００１８】
以下、本発明の電動機駆動装置及び電動機駆動システムの実施例について、図１〜図４を用いて詳細に説明する。各図中において、共通する符号は同一物を示す。図１は本実施例として、電動機駆動装置を使用したシステムブロック図を示すものである。電動機駆動装置１は、電動機２を駆動するための電動機駆動処理部１１と、電動機駆動処理部１１に対して、ユーザによって記述された動作プログラムであるユーザプログラムを実行し、動作指令を行うプログラム処理部１２と、ユーザプログラムを保存するユーザプログラム記憶メモリ１３と、プログラム処理部１２が、他の電動機駆動装置３などとデータの送受信を行うため、及び、パソコンなどで記述されたユーザプログラムをユーザプログラム記憶メモリ１３へ格納するための、通信インターフェイス１４と、外部のセンサなどから信号の入出力を行う入出力Ｉ／Ｏ端子１５と、複数台の電動機駆動装置を接続する通信ライン４とで構成される。
【００１９】
図２は、本実施例が適用される電動機駆動装置による生産ラインの例である。図２の例では、４台のアクチュエータが順次ワークを加工して、製品を完成させていく。まず、ユーザは、パソコンなどで、すべての電動機の動作を、ユーザプログラムとして記述し、通信ラインを使用して、すべての電動機駆動装置１〜４へ書き込む。ここで、ユーザプログラムには、すべての電動機駆動装置１〜４の動作が記述されている。
【００２０】
ここで、一の電動機駆動装置１へ、開始ボタンのＯＮ信号が入力されれば、電動機駆動装置１は、他のすべての電動機駆動装置２〜４へプログラム開始コマンドを、通信ラインを通して通知する。通知を受けた、すべての電動機駆動装置２〜４は、そのプログラム開始コマンドの通知によって、プログラムを同期させながら、一斉に動作を開始する。その後の、全電動機駆動装置１〜４のプログラムを同期させるための、同期コマンド通信は、電動機駆動装置１によって送信される。
【００２１】
図３は、本実施例で使用する通信フレームの一例である。最初に、通信同期の役割を与えられた電動機駆動装置１は、“通信開始フレーム”を送信する。他のすべての電動機駆動装置２〜ｎは、同時に“通信開始フレーム”を受信することで、通信の同期を図り、同時に、プログラム１行または数行分を先読みして、自分以外の電動機駆動装置から読み出したいデータ一覧と、前回の通信で、他の電動機駆動装置からの読み出し要求があったデータ一覧を、通信する準備をする。それらのデータは、電動機駆動装置１からｎまで順次送信される。
【００２２】
すべての電動機駆動装置１〜ｎが送信を完了したら、通信同期の役割を与えられた電動機駆動装置１は、再び、“通信開始グレーム”を送信し、その後、以上の処理を繰り返すことで、各電動機駆動装置１〜ｎは、それぞれの要求するデータの受け渡しを繰り返す。
【００２３】
図４は、図２の生産ライン例での、電動機駆動装置のプログラム例である。１行目［ＳＴＡＲＴ］は、単にプロフラム開始を明記しているだけで、実際の処理には関与しない。２行目の［ｏｎ  ｅｖｅｎｔ  ＳＴＯＰ＝ＯＮ  ｇｏｔｏ  ＬＩＮＥ  ２９］は、ＳＴＯＰボタンが押されたら、無条件に２９行目に分枝する命令である。この命令が全電動機駆動装置で実行されれば、ＳＴＯＰボタンが接続された電動機駆動装置１は、通信周期毎に、ＳＴＯＰボタンの状態を送信し、その他の電動機駆動装置２〜ｎは、その送信データを受信することで、ＳＴＯＰボタンの状態を知ることが可能となる。
【００２４】
このケースを従来の上位コントローラ管理方式で行う場合は、（１）上位コントローラから電動機駆動装置へのＳＴＯＰボタンの状態要求、（２）電動機駆動装置からＳＴＯＰボタン状態を上位コントローラへ送信、（３）上位コントローラからその他の電動機駆動装置へ、ＳＴＯＰボタン状態の送信と、計３回の通信が必要となる。
【００２５】
本実施例の場合は、電動機駆動装置１から、その他の電動機駆動装置２〜ｎへＳＴＯＰボタン状態の送信、の１通信でよく、処理の高速化を実現できる。
【００２６】
次に、３行目の［ｆｏｒｋ  （Ａｘｉｓ  １，２，３，４）］は、電動機駆動装置１〜４に取り付けられたアクチュエータ１〜４の動作を並列実行する。プログラムの５行目、１０行目、１４行目、１８行目の［ｃａｓｅ  数字］の次の命令からが、数字に対応する各電動機駆動装置に対する実行命令となり、この並列実行の間は、必ずしもプログラムステップと通信は同期しない。
【００２７】
この場合、各電動機駆動装置は、それぞれの処理を実行し、終了した後、２２行目の［ｆｏｒｋ  ｅｎｄ］で待ち状態となる。待ち状態となった電動機駆動装置は、通信同期サイクル毎に、「並列実行終了の待ち状態」を送信する。
【００２８】
すべての並列処理が終了した時、全電動機駆動装置はプログラム同期を再度開始し、次のステップを実行する。
【００２９】
並列実行中の、他の電動機駆動装置のデータを参照したい場合、例えば、プログラム１１行目では、変数［ＰＯＳＩＴＩＯＮ＿１］は電動機駆動装置１のデータであるため、電動機駆動装置２は、１１行目を実行する前に、電動機駆動装置１へ変数［ＰＯＳＩＴＩＯＮ＿１］を要求し、電動機駆動装置１は、要求データを送信する。図４のプログラム例では、１１行目、１５行目、１９行目では、電動機駆動装置２〜４の変数［ＰＯＳＩＴＩＯＮ＿１］の要求は、それぞれ送信されるが、プログラムは同一通信サイクルで実行されるため、電動機駆動装置１の、変数［ＰＯＳＩＴＩＯＮ＿１］データ応答は、次の通信サイクル１回で、各軸に同時に送信される。
【００３０】
２３行目の［ＳＥＮＳＯＲ１＝ＯＮ  ａｎｄ  ＳＥＮＳＯＲ２＝ＯＮ  ａｎｄ  ＳＥＮＳＯＲ３＝ＯＮ  ａｎｄ  ＳＥＮＳＯＲ４＝ＯＮ］は、各電動機駆動装置に入力されているセンサ信号が、すべてＯＮの場合、２４行目を実行し、そうでない場合は２５行目が実行される。２３行目では、すべての電動機駆動装置が、それぞれに入力されたセンサ情報を送信し、また受信する。
【００３１】
以上のような、周期的な通信サイクルとプログラムの実行を同期させることで、複数の電動機駆動装置に書き込まれたプログラムを、あたかも１つのプログラムのように扱うことが可能となる。
【００３２】
また、プログラムが同期している状態から、各軸が非同期でプログラムを実行する仕組みと、再度同期を取る仕組みを持つことによって、同期処理と並列処理を自在にプログラムすることが可能となる。
【００３３】
また、何らかの理由で、電動機駆動装置が動作できない場合、別の電動機駆動装置に、２台分の番号、例えば１番、２番を記憶して、電動機駆動装置２が動作不能である状態を、電動機駆動装置１が検出したら、電動機駆動装置１が、１番の動作の後、２番の動作も実行するような設定としておけば、以下のような動作が可能となる。
【００３４】
図２のような、順次ワークを加工するような生産ラインの場合、例えば、アクチュエータ（プロセス２）とアクチュエータ（同３）がそれぞれ同じ加工を出来るようにする。そして、アクチュエータ（同２）、（同３）の電動機駆動装置２，３には、それぞれ、従属ナンバーとして、３、２を登録する。実行動作順序は共に２，３の順序とする。ここで、プロセス２または３の作業に関わる部品の交換が必要となった場合、対象のアクチュエータを停止させ、メンテナンスを行う。電動機駆動装置２または３が、通信によって、従属ナンバー（３または２）からの運転信号を検出できなかった場合、電動機駆動装置２または３が、プロセス２、プロセス３を続けて実行する。このようにして、生産ラインの一部を停止させても、ラインの停止は最小限にとどめて、生産を続けることが可能となる。
【００３５】
以上説明したように、本実施例によれば、複数台の通信インターフェイスと、プログラム実行処理を内蔵した電動機駆動装置において、上位コントローラを使用することなく、複数台の同期運転が可能となり、システム全体を省スペース、低価格にすることが可能となる。
【００３６】
また、ある電動機駆動装置をメンテナンスする場合が生じた場合でも、他の電動機駆動装置が、そのメンテナンス対象電動機駆動装置と同じ動作をする事が可能となることで、ある種の生産ラインなどでは、ラインを停止させることなく、生産を続けることが可能となり、生産タクトの減少を最低限に押さえることができるという、ユーザメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例の電動機駆動装置の内部構成図。
【図２】実施例の電動機駆動装置を使用した、生産ライン例の説明図。
【図３】実施例における通信フレーム例の説明図。
【図４】実施例におけるプログラム例の説明図。
【符号の説明】
【００３８】
１…電動機駆動装置、２…電動機、３…他の電動機駆動装置、４…通信ライン、１１…電動機駆動処理部、１２…プログラム処理部、１３…ユーザプログラム記憶メモリ、１４…通信インターフェイス、１５…入出力Ｉ／Ｏ端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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