(57)【要約】【課題】複数のサーボ軸が相互に与える影響について詳細分析可能なサーボシステムを提供する。【解決手段】サーボアンプ１２は、サーボ演算周期を通信周期の１／ｎ倍（ｎは整数）で同期させる同期手段１５と、サーボ演算周期にてサーボ演算処理をするサーボ演算手段１４と、サーボ演算処理で使用した制御データ１７の一部であるサーボ演算情報３７をサーボ演算周期の過去ｍ回分保存する記憶手段１６とを備え、上位装置１１は同期型シリアル通信手段１３とは別に外部装置１９とデータ交換を行う非同期型シリアル通信手段１８を有し、同期型シリアル通信手段１３を通じて接続される全てまたは一部のサーボアンプの記憶手段１６に対して、同期型シリアル通信手段１３を介してサーボ演算情報３７の保存開始と保存停止を指示し、さらに記憶手段１６に保存されたサーボ演算情報３７を読み出し、非同期型シリアル通信手段１８を介して外部装置１９に表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位装置と複数のサーボアンプを一定の通信周期で動作指令などのデータ交換を行う同期型シリアル通信手段で接続したサーボシステムにおいて、前記サーボアンプは、サーボ演算周期を通信周期の１／ｎ倍（ｎは整数）で同期させる同期手段と、サーボ演算周期にてサーボ演算処理をするサーボ演算手段と、サーボ演算処理で使用した制御データの一部であるサーボ演算情報をサーボ演算周期の過去ｍ回分（ｍは整数）保存する記憶手段とを備え、前記上位装置は、前記同期型シリアル通信手段とは別に外部装置とデータ交換を行う非同期型シリアル通信手段を有し、前記同期型シリアル通信手段を通じて接続される全てまたは一部のサーボアンプの記憶手段に対して、同期型シリアル通信手段を介してサーボ演算情報の保存開始と保存停止を指示し、さらに前記記憶手段に保存されたサーボ演算情報を読み出し、前記非同期型シリアル通信手段を介して外部装置に表示することを特徴とするサーボシステム。
【請求項２】
前記サーボアンプは前記サーボ演算手段にサーボ演算情報の保存条件をあらかじめ設定しておき、同期型シリアル通信手段を介して前記保存条件に基づく判定処理の結果を示すトリガ検出フラグを上位装置に通知し、前記上位装置は、取得したトリガ検出フラグに基づき記憶手段にサーボ演算情報の保存停止を指示する請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項３】
前記サーボアンプは前記サーボ演算手段にサーボ演算情報の保存条件をあらかじめ設定しておき、前記保存条件に基づく判定処理を行い、前記判定処理の結果が保存開始の条件を満たした場合、記憶手段にサーボ演算情報を保存開始し、前記判定処理の結果が保存停止の条件を満たした場合、記憶手段へのサーボ演算情報の保存を停止する請求項１に記載のサーボシステム。
【請求項４】
保存するサーボ演算情報に履歴番号を付与しておき、上位装置は保存された中から履歴番号を指定し、指定範囲のデータを読み出す請求項１から請求項３のいずれか１項に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、同期型シリアル通信で複数のサーボ軸を同期制御するサーボアンプ、特に複数軸の同期状態を確認できるサーボシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に示すように従来技術では、パソコンなどの外部装置８８とサーボアンプ８２をＲＳ２３２などの一般的な非同期型シリアル通信手段８６で接続し、非同期型シリアル通信手段８６を通じてサーボ演算手段８４で演算に使用したデータの一部であるサーボ演算情報８７（例えば現在位置、現在速度など）を、サーボ演算周期の過去ｍ回分（ｍは整数）記憶手段８５上へ保存し、保存したサーボ演算情報８７［ｍ］を外部装置８８上に読み出し、さらにそのデータをグラフ化することでサーボ制御ゲインの調整などに利用していた。
【０００３】
しかし、サーボアンプ８２が複数軸接続されている場合、各サーボアンプ８２ａ、８２ｂ、８２ｃから取得した各サーボ演算情報８７ａ、８７ｂ、８７ｃは非同期でサンプリングするため時間軸が一致しないという課題があった。
【０００４】
この課題を解決する方法として図９に示すように、各サーボアンプ９２ａ、９２ｂ、９２ｃ間の同期が可能な同期型シリアル通信９３で上位装置９１とサーボアンプ９２を接続し、通信周期、もしくは通信周期の整数倍の周期のサンプリング周期にて時間軸が一致したサーボ演算情報９７を取り込んでいた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、通信周期ごとに発生する同期タイミング信号からサーボ演算周期ごとに発生するサーボ演算起動信号までの遅延時間とあらかじめ設定された基準遅延時間との差に対して制御ゲインを乗じたものに基準サーボ演算周期を加算した結果をサーボ演算周期調整指令として出力することで、通信タイミングとサーボ演算処理の同期をとるモータ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】国際公開第０１／００２９１８号パンフレット
【特許文献２】特開２００３−１８９６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、上述した従来の構成では、上位装置側の指令演算周期や同期型シリアル通信の通信速度、サーボアンプの接続軸数などがボトルネックとなって、通信周期をサーボアンプの制御演算周期と同じ周期に設定することができなかった。故に、サーボアンプ間の調整を行うにはサンプリング周期の粗い不十分な情報しか得ることができず、各サーボ軸が相互に与える影響について詳細な分析ができなかった。
【０００７】
本発明は上記の課題を解決するものであり、複数のサーボ軸が相互に与える影響について詳細分析可能なサーボシステム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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、上位装置と複数のサーボアンプを一定の通信周期で動作指令などのデータ交換を行う同期型シリアル通信手段で接続したサーボシステムにおいて、前記サーボアンプは、サーボ演算周期を通信周期の１／ｎ倍（ｎは整数）で同期させる同期手段と、サーボ制御周期にてサーボ演算処理をするサーボ演算手段と、サーボ演算処理で使用した制御データの一部であるサーボ演算情報をサーボ演算周期の過去ｍ回
分（ｍは整数）保存する記憶手段とを備え、前記上位装置は前記同期型シリアル通信手段とは別に外部装置とデータ交換を行う非同期型シリアル通信手段を有し、前記同期型シリアル通信手段を通じて接続される全てまたは一部のサーボアンプの記憶手段に対して、同期型シリアル通信手段を介してサーボ演算情報の保存開始と保存停止を指示し、さらに前記記憶手段に保存されたサーボ演算情報を読み出し、前記非同期型シリアル通信手段を介して外部装置に表示することによって、複数軸分の時間軸が一致し、かつサーボ演算周期と同一の周期でサンプリングした詳細なサーボ演算情報を表示することができる。したがって、複数のサーボ軸が相互に与える影響について詳細に分析することができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載のサーボシステムによれば、複数軸分の時間軸が一致し、かつサーボ演算周期と同一の周期でサンプリングした詳細なサーボ演算情報を取り込むため、複数のサーボ軸が相互に与える影響について詳細に分析することができる。
【００１０】
請求項２、３に記載のサーボシステムによれば、上位装置側の演算処理の負担を軽減させることができる。
【００１１】
請求項４に記載のサーボシステムによれば、保存されたサーボ演算情報の中から指定範囲のデータを読み出すことができる。
【００１２】
加えて、サーボアンプ上の通信手段を一つにまとめることが可能となり、サーボアンプのコストを低減できる。また、これらの情報を上位装置側にて一元管理することが可能となり、メンテナンス性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上位装置と複数のサーボアンプを一定の通信周期で動作指令などのデータ交換を行う同期型シリアル通信手段で接続したサーボシステムにおいて、前記サーボアンプは、サーボ演算周期を通信周期の１／ｎ倍（ｎは整数）で同期させる同期手段と、サーボ制御周期にてサーボ演算処理をするサーボ演算手段と、サーボ演算処理で使用した制御データの一部であるサーボ演算情報をサーボ演算周期の過去ｍ回分（ｍは整数）保存する記憶手段とを備え、前記上位装置は前記同期型シリアル通信手段とは別に外部装置とデータ交換を行う非同期型シリアル通信手段を有し、前記同期型シリアル通信手段を通じて接続される全てまたは一部のサーボアンプの記憶手段に対して、同期型シリアル通信手段を介してサーボ演算情報の保存開始と保存停止を指示し、さらに前記記憶手段に保存されたサーボ演算情報を読み出し、前記非同期型シリアル通信手段を介して外部装置に表示するサーボシステムで、前記サーボアンプは前記サーボ演算手段にサーボ演算情報の保存条件をあらかじめ設定しておき、同期型シリアル通信手段を介して前記保存条件に基づく判定処理の結果を示すトリガ検出フラグを上位装置に通知し、前記上位装置は、取得したトリガ検出フラグに基づき記憶手段にサーボ演算情報の保存停止を指示する。
【実施例１】
【００１４】
実施例１は、本発明の基本構成であり、各図を併用して説明する。図１は、サーボシステムの要部説明図である。
【００１５】
図１において、上位装置１１と複数（実施例１では３台）のサーボアンプ１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）を同期型シリアル通信手段１３で接続している。各サーボアンプ１２は、サーボ制御周期にてサーボ演算処理をするサーボ演算手段１４と、サーボ演算周期を通信周期の１／ｎ倍（ｎは整数）で同期させる同期手段１５と、サーボ演算処理で使用した制御データ１７の一部であるサーボ演算情報をサーボ演算周期の過去ｍ回分（ｍは整数）保存する記憶手段１６を備えている。
【００１６】
上位装置１１は、同期型シリアル通信手段１３を介して一定の通信周期で位置指令などの動作指令を各サーボアンプ１２に送信し、サーボアンプ１２は動作指令に従い自身に接続されたモータを介して負荷を駆動する（以下、サーボアンプとモータの組み合わせをサーボ軸と称す。）。
【００１７】
ここで、通信周期とサーボ演算周期のタイミングについて説明する。図２の例では、通信周期２４が０．６ｍｓであり、通信周期２４で同期タイミング信号２１が発生する。同期タイミング信号２１は各サーボアンプにおいて同時に発生する（例えば、上述した特許文献２の技術を用いる。）。
【００１８】
また、サーボ演算周期２５は、通信周期２４の１／６である０．１ｍｓであり、サーボ演算周期２５でサーボ演算起動信号２２が発生する。つまり１通信周期の間に６回のサーボ演算処理２３が実行されることになる。さらに同期手段１５は同期タイミング信号２１とサーボ演算起動信号２２の遅れ時間（この例では、１０μｓ）を一定にする。
【００１９】
各サーボアンプ１２は、このサーボ演算起動信号２２に基づき、サーボ演算処理２３をスタートさせるため、全サーボ軸のサーボ演算処理２３のタイミングも一致する。なお、クロック誤差等の理由により通信周期２４がサーボ演算周期２５の完全な整数倍とならない場合、サーボ演算周期２５を微調整して整数倍となるようにし、各サーボ軸のサーボ演算処理２３の起動タイミングを合わせる。（例えば、特許文献２の技術を用いる。）
ここで、サーボ演算情報の保存処理について、図３を併用して説明する。図３は、上位装置１１からサーボアンプ１２送信されるサーボ１軸分の通信コマンド３１と通信レスポンス３８の一例を示している。
【００２０】
まず、保存開始について説明する。サーボ演算データ１７の一部であるサーボ演算情報３７を（ここでは、モータ位置・速度情報３７ａ、３７ｂ、３７ｃとする。）あらかじめ決めておく。モータ位置・速度情報３７を記憶手段１６に記憶させるため、上位装置１１は、保存開始コマンド３３を各サーボアンプ１２に同一通信周期にて送信する。
【００２１】
保存開始コマンド３３は、動作コマンド３２と同時に送信することを可能としており、それに対する１軸分の通信レスポンス３８として、最新のサーボ演算処理２３で使用したモータ位置・速度情報３７を、動作コマンドエコー３２と保存開始コマンドエコーと一緒に返すようにしている。
【００２２】
各サーボ演算手段１４は、保存開始コマンド３３を受信したら、次のタイミングのサーボ演算処理２３で使用したモータ位置・速度情報３７を記憶手段１６内のモータ位置・速度情報３７の履歴エリア３７［ｍ］に保存する。１回目のデータは、履歴エリア３７［１］に保存する。さらに、次の周期のサーボ演算処理内で演算に使用したモータ位置・速度情報３７を履歴エリア３７［２］に保存し、保存開始コマンド３３を受信後、ｍ回目のサーボ演算処理内で演算に使用したモータ位置・速度情報３７を履歴エリア３７［ｍ］に保存する。
【００２３】
記憶手段１５の保存サイズがモータ位置・速度情報３７のｍ回分である場合は、保存開始コマンド３３を受信後、ｍ＋１回目のサーボ演算処理内で演算に使用したモータ位置・速度情報３７を履歴エリア３７［１］から順次上書き保存していく。
【００２４】
次に、保存停止について説明する。上位装置１１は、モータ位置・速度情報３７の保存停止コマンド３４を各サーボアンプ１２に送信する。保存停止コマンド３４の送信トリガとして、通信レスポンス３８の位置・速度情報３７をトリガ対象とし、上位装置１１側で
トリガレベルをあらかじめ設定しておき判断する。
【００２５】
例えば、図５に示すように、サーボアンプ１２ａの通信レスポンスの速度５１がトリガレベル５３以上となった場合に、保存停止コマンド３４を送信するようにする。保存停止コマンド３４も動作コマンド３２と同時送信を可能としており、各サーボアンプ１２は、保存停止コマンド３４を受信したら、次のタイミングのサーボ演算処理２３でモータ位置・速度情報３７の保存処理を停止する。また、最終保存したモータ位置・速度情報３７の履歴エリア３７［ｉ］の番号ｉ（１＜＝ｉ＜＝ｍ）についても記録しておく。
【００２６】
最後に、読み出しについて説明する。上位装置１１は、サーボ演算情報３７の保存データ読み出しコマンド３５を各サーボアンプ１２に送信する。読み出しコマンド３５の引数として読み出しデータ番号３６を送信する。各サーボアンプ１２は、読み出しコマンド３５を受信したら、読み出しデータ番号３６を確認し、指定された履歴エリア３７［ｍ］から指定されたモータ位置・速度情報３７を読み出して、読み出しデータ３９として返信する。
【００２７】
ここで、履歴エリア３７［ｍ］の指定方法の一例について説明する。読み出しデータ番号３６が１の場合を最新とすると、最終保存データの保存先である履歴エリア３７［ｉ］のデータを返信する。読み出しデータ番号３６が２の場合を最新より１回前のデータとすると、履歴エリア３７［ｉ−１］のデータを返信するなどの方法がある。
【００２８】
上位装置１１は、同期型シリアル通信手段１３を介して、各サーボ軸のサーボ演算情報３７を履歴エリア３７［ｍ］から読み出した後、ＲＳ２３２などの一般的な非同期型シリアル通信手段１８を介して、外部装置の一例であるパソコン１９と接続し、各サーボアンプ１２から取り込んだサーボ演算情報３７をパソコン１９上にグラフ化するなどしてサーボゲインの調整などに利用する。
【００２９】
この構成により、複数軸分の時間軸が一致し、かつサーボ演算周期と同一の周期でサンプリングした詳細なサーボ演算情報３７を上位装置１１に取り込むことが可能となり、複数のサーボ軸が相互に与える影響について詳細に分析することができる。
【００３０】
ここで、分析の一例について説明する。各サーボアンプ１２のサーボ演算情報３７を、それぞれ速度情報・トルク情報とした場合、読み込んだ情報から図４のようなグラフを描くことができる。このグラフから、サーボアンプ１２ｃが加速動作を開始したタイミングで、他のサーボ２軸（１２ａ、１２ｂ）が影響を受けている（振動している）と推測できる。
【００３１】
分析機能の強化に加えて、サーボアンプ上の通信手段を一つにまとめることが可能となり、サーボアンプのコストを低減できる。さらに、これらの情報を上位装置側にて一元管理することが可能となり、メンテナンス性も向上する。
【実施例２】
【００３２】
実施例２は、実施例１の保存停止コマンドにおける送信トリガを変更したもので、保存停止コマンド３４の別の送信トリガとして、サーボアンプ１２側でサーボ演算情報３７のレベルにより判断するように変更している。
【００３３】
例えば、図６に示すように、サーボアンプ１２のサーボ演算情報３７内の速度６２がトリガレベル６３以上となった場合に、サーボアンプ１２が通信レスポンス３８内のトリガ検出フラグ７１を１にセットして、上位装置１１に知らせる（図７参照）。このトリガ検出フラグ７１を設ける点が、実施例１と異なる。
【００３４】
上位装置は、通信レスポンス３８内のトリガ検出フラグ７１が０から１に変化したら、保存停止コマンド３４を送信する。この場合、サンプリング周期の短いサーボ演算情報をトリガ対象とするので、上記では検出できなかったトリガを検出することが可能となる。また、実施例２の構成にすることで、上位装置の演算処理の負担を軽減させることができる。
【実施例３】
【００３５】
実施例３は、保存停止のタイミングを変更したものである。
【００３６】
実施例１は、停止のタイミングを保存停止コマンド３４の受信後、次のサーボ演算処理としたが、実施例３では、保存停止コマンド３４の受信後ｊ回目のサーボ演算処理２３で停止とする。これにより、トリガタイミング前後のサーボ演算情報の取得が可能となり、状況に応じた分析しやすいデータを取得することができる。また、サーボアンプ１２のサーボ演算情報３７からサーボアンプ側で保存停止のトリガ検出を判断するようにし、さらにトリガを検出したらサーボアンプ側で保存停止を実行するようにしてもよい。
【００３７】
例えば、図６に示すようにサーボアンプ１２ａのサーボ演算情報３７ａ内の速度６２がトリガレベル６３以上となった場合にサーボアンプ側で保存停止する。サンプリング周期の短いサーボ演算情報３７をトリガ対象とすることで、実施例１で検出できなかったトリガを検出することが可能となり、かつ同期型シリアル通信手段１３を経由することにより発生するトリガ検出から停止までの遅れを低減することができる。また、上位装置の演算処理の負担を軽減させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のサーボシステムは、同期型シリアル通信で複数のサーボ軸を同期制御する半導体製造装置や電子部品実装機などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１におけるサーボシステムの要部説明図
【図２】本発明の実施例１における通信周期とサーボ演算周期の説明図
【図３】本発明の実施例１における通信コマンドの説明図
【図４】本発明の実施例１における分析結果の説明図
【図５】本発明の実施例１における保存停止トリガの説明図
【図６】本発明の実施例２における保存停止トリガの説明図
【図７】本発明の実施例２における通信コマンドの説明図
【図８】従来のサーボシステムの説明図
【図９】従来の他のサーボシステムの説明図
【符号の説明】
【００４０】
１１  上位装置
１２  サーボアンプ
１３  同期型シリアル通信手段
１４  サーボ演算手段
１５  同期手段
１６  記憶手段
１７  制御データ
１８  非同期型シリアル通信手段
１９  外部装置（パソコン）
３７  サーボ演算情報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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