(57)【要約】      （修正有）【課題】サーボモータを直接的でしかもより迅速に制御するサーボモータ制御装置およびその方法を提供する。【解決手段】マンマシン・インターフェイス１００と、中央処理装置１１０と、複数の通信インターフェイス２００、３００とを備えたサーボモータ制御装置である。このうちマンマシン・インターフェイス１００は少なくとも一つのパラメータを入力する。中央処理装置１１０は、パラメータを受け取るとともに動作して命令を生成するモジュールを有している。中央処理装置１１０は、更に命令を送出して少なくとも一つのサーボモータを制御する。複数の通信インターフェイス２００、３００は、マンマシン・インターフェイス１００、中央処理装置１１０およびサーボモータ５００をそれぞれ接続している。【選択図】    図２ａ
2008269553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータ制御装置であって、
少なくとも一つのパラメータを入力するマンマシン・インターフェイスと、
前記パラメータを受け取るとともに動作して命令を生成するモジュールを有し、更に命令を送出して少なくとも一つのサーボモータを制御する中央処理装置と、
前記マンマシン・インターフェイス、前記中央処理装置および前記サーボモータをそれぞれ接続している複数の通信インターフェイスと、を備えた、ことを特徴とするサーボモータ制御装置。
【請求項２】
前記モジュールがプログラムソフトウェアを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記中央処理装置が前記マンマシン・インターフェイスと併置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記マンマシン・インターフェイスが、前記パラメータを記憶する少なくとも一つの記憶手段を更に備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記記憶手段がランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ；ＲＡＭ）を備えた、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記サーボモータが、前記中央処理装置からの前記命令を受け取るサーボモータドライバを備えた、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記複数の通信インターフェイスが、前記マンマシン・インターフェイスと前記中央処理装置とを接続する第１の通信インターフェイスと、前記中央処理装置と前記サーボモータとを接続する第２の通信インターフェイスと、を備えた、とを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の通信インターフェイスがＲＳ−２３２通信インターフェイスを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の通信インターフェイスがＲＳ−４８５通信インターフェイスを含む、ことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記マンマシン・インターフェイスがプログラマブル・ロジック・コントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＰＬＣ）を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記複数の通信インターフェイスがＲＳ−２３２通信インターフェイスを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記複数の通信インターフェイスがＵＳＢ通信インターフェイスを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
サーボモータ制御方法であって、
少なくとも一つのパラメータを入力するステップと、
前記パラメータを受け取るとともに動作して命令を生成するステップと、
前記命令を送出するとともに、前記命令に基づいて少なくとも一つのサーボモータを制御するステップと、を含む、ことを特徴とするサーボモータ制御方法。
【請求項１４】
前記パラメータの入力が、マンマシン・インターフェイスを介してパラメータを入力するとともに、記憶手段中に記憶することを更に含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前回のパラメータの入力により記憶されたパラメータを援用して、前記パラメータの入力を省略するステップを更に含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記命令の生成は中央処理装置のモジュールを実行することにより命令を生成することを含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記パラメータの入力が、複数のサーボモータドライバの各内部パラメータを入力することを含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記命令の送出が、少なくとも一つのサーボモータドライバで受け取ることで、前記サーボモータを制御する命令を送出することを含む、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータの制御方法およびその装置に関し、特にサーボモータ制御装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動化技術は産業レベルの向上を加速させ、競争力を高める鍵となる技術の一つである。特に、自動化産業における精密な位置決めおよび制御システムはますます重視されるようになっており、そのなかでも電動機および関連する制御部品は最も重要な構成要素となっている。
【０００３】
電動機は工業界では一般的にモータと呼ばれており、このうちでフィードバック（ｆｅｅｄｂａｃｋ）機能を備えたサーボモータ（ｓｅｒｖｏ ｍｏｔｏｒ）は比較的広く工業界で使用されている。従来におけるサーボモータの制御方法は主に二種類に分けられ、その一つが図１に示すようなコンピュータ（ＰＣ）で制御を行うものである。コンピュータ１０は、汎用的なバス／通信インターフェイス１２（一般的にはＲＳ２３２）と軸制御カード１４（サーボモータコントロールカードとも呼ばれる）と通信を行うことで、サーボモータ２０を制御する。言い換えれば、コンピュータ１０は、通信インターフェイス１２を介して軸制御カード１４とでパラメータ設定または目標位置データの修正などの機能を実行し、さらにコンピュータ１０によりリアルタイムで通信するとともにサーボモータ２０の動作を監視するものである。より詳細に言えば、コンピュータ１０によりパラメータを入力するとともに軸制御カード１４に命令を送った後に、軸制御カード１４がサーボドライバ１８に命令を送ることで、サーボモータ２０を監視する。このなかで実際にサーボモータ２０を制御するのはサーボドライバ１８であるが、サーボドライバ１８と通信を行うものは軸制御カード１４であるので、コンピュータ１０は単に軸制御カード１４と通信するだけでよい。
【０００４】
その二つ目はプログラマブル・ロジック・コントローラ１０（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＰＬＣ）で制御するものである。プログラマブル・ロジック・コントローラ１０は専用のプログラマブル・ロジック・コントローラの軸制御カード１４を経由してサーボドライバ１８と通信を行うことで、サーボモータ２０を制御する。言い換えれば、プログラマブル・ロジック・コントローラ１０は軸制御カード１４を介してパラメータ設定または目標位置データの修正などの機能を実行するとともに、サーボドライバ１８と通信を行う。図１に示す実施例において、プログラマブル・ロジック・コントローラ１０はまた通信インターフェイス１２（一般的にはＲＳ２３２）で軸制御カード１４に接続されている。このうちプログラマブル・ロジック・コントローラ１０は、軸制御カード１４とで各種パラメータおよび目標位置などの数値を設定した後、軸制御カード１４がサーボドライバ１８に命令を送り、次にプログラマブル・ロジック・コントローラ１０がＩ／Ｏ制御機能を用いることで、サーボモータ２０を制御する。
【０００５】
また、コンピュータ／プログラマブル・ロジック・コントローラ１０は一対一または一対多数の形式で、単一または複数のサーボモータ２０を制御する。コンピュータ１０でサーボモータ２０を制御して操作・制御する目的を達成できるが、コンピュータ１０がサーボモータ２０に命令を送るには、軸制御カード１４およびサーボドライバ１８を経由しなければならず、動作において時間的な遅延が生じてしまうので、もし複数のサーボモータ２０を同時に制御するとなると、必然的に時間的な遅延が生じてしまうという不具合が発生する。プログラマブル・ロジック・コントローラ１０でサーボモータ２０を制御する場合、専用の軸制御カード１４でサーボドライバ１８を制御しており、確かにコンピュータ操作よりも迅速ではあるものの、その制御方式は相対的にそのＩ／Ｏ制御機能の制限を受けるので、多元性に欠ける。
【特許文献１】特開２０００−３３０６４号公報
【特許文献２】特開平１０−２４０３３０号公報
【特許文献３】特開平９−１６０６２７号公報
【特許文献４】特開昭６２−２６５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、サーボモータを直接的でしかもより迅速に制御する長所を備えたサーボモータ制御装置およびその方法を提供するところにある。
本発明の主な目的は、コスト削減の長所を備えたサーボモータ制御装置およびその方法を提供するところにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、プログラムソフトウェアで各種サーボモータを制御する装置およびその方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、マンマシン・インターフェイスと、中央処理装置と、複数の通信インターフェイスとを備えたサーボモータ制御装置である。このうちマンマシン・インターフェイスは少なくとも一つのパラメータを入力する。中央処理装置は、パラメータを受け取るとともに動作して命令を生成するモジュールを有している。中央処理装置は、更に命令を送出して少なくとも一つのサーボモータを制御する。複数の通信インターフェイスは、マンマシン・インターフェイス、中央処理装置およびサーボモータをそれぞれ接続している。
【０００９】
好ましい実施例において、中央処理装置およびマンマシン・インターフェイスは併置されるか、コンピュータに組み込まれてもよい。サーボモータは、中央処理装置から送出された命令を受け取るサーボモータドライバを更に含む。モジュールは、ある一つの／ある複数の特定のサーボモータ向けに記述されたモジュールシーケンスであるプログラム／ソフトウェアであるのが好ましい。また、通信インターフェイスは、マンマシン・インターフェイスおよび中央処理装置をそれぞれ接続している第１の通信インターフェイスと、中央処理装置およびサーボモータをそれぞれ接続している第２の通信インターフェイスとを更に含む。
【００１０】
本発明は、少なくとも一つのパラメータを入力するステップと、パラメータを受け取るとともに動作して命令を生成するステップと、命令を送出するとともに、命令に基づいて少なくとも一つのサーボモータを制御するステップと、を含む、サーボモータ制御方法を更に提供する。
【００１１】
好ましい実施例において、パラメータはマンマシン・インターフェイスのＩ／Ｏ機能により入力されるとともに、記憶手段に記憶される。その他の好ましい実施例においては、前回のパラメータの入力により記憶されたパラメータを援用することで、サーボモータを制御してもよい。各パラメータを入力するとともに中央処理装置のモジュールを経由して命令を生成した後、サーボモータの起動、位置決め、遅延または監視などの動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、モジュールプログラムが内蔵されたプログラマブル・ロジック・コントローラを有し、サーボモータドライバと直接通信するサーボモータ制御装置およびその方法を提供するものである。好ましい実施例において、サーボモータは直流サーボモータ（ＤＣ Ｓｅｒｖｏ Ｍｏｔｏｒ）（またはブラシレスモータともいう）を含む。しかしながら、その他の異なる実施例においては、交流サーボモータ（ＡＣ Ｓｅｒｖｏ Ｍｏｔｏｒ）、交流誘導モータ（ＡＣ Induction Ｍｏｔｏｒ）、インバータモータ（Inverter Ｍｏｔｏｒ）、直流モータ（ＤＣ Ｍｏｔｏｒ）、ステッピングモータ（Ｓｔｅｐｐｉｎｇ Ｍｏｔｏｒ）、リラクタンスモータ（Ｒｅｌｕｃｔａｎｃｅ Ｍｏｔｏｒ）またはその他のモータを含んでも良い。また、本発明はプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）で、独自で開発して記述されたプログラム言語を入力してサーボモータを制御するうえ、何らかの機器装置の運転を操作・制御することを限定するものではない。言い換えれば、本発明は、各種装置のサーボモータを備えた異なる分野の機器装置について操作・制御ができるということである。以下に、図面をもって、本発明の実施形態およびそのステップを詳細に説明する。
【００１３】
図２ａに示すものは本発明におけるサーボモータ制御装置のブロック概略図である。本実施例におけるサーボモータ制御装置は、マンマシン・インターフェイス１００と、中央処理装置１１０と、複数の通信インターフェイス２００、３００とを備えている。そのうちマンマシン・インターフェイス１００は少なくとも一つのパラメータを入力する。ここで言うところのパラメータとは各種サーボモータの種類、ブランド、型番またはその他関連するデータを指す。マンマシン・インターフェイス１００において、このパラメータは例えばトルク、回転数、電流、減速などの命令といった特定のデータに変換される。本実施例において、マンマシン・インターフェイス１００はプログラマブル・ロジック・コントローラ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＰＬＣ）であるのが好ましい。プログラマブル・ロジック・コントローラはデジタルまたはアナログのＩ／Ｏモジュールで機器装置、製造処理工程およびその他の制御モジュールの電子システムを制御する。言い換えれば、プログラマブル・ロジック・コントローラは複数種類の電気または電子信号を受け取り／入力および送出／出力することができるとともに、これらを用いてほとんどすべての種類の機械および電気システムを制御または統御することができる。中央処理装置１１０（つまりＣＰＵ）には、パラメータを受け取るとともに動作して命令を生成するモジュール（図面に示されていない）が内蔵されている。ここで言うところのモジュールは、特定の動作モードの各種異なるサーボモータ向けに記述されてなる独自で編集して記述されたプログラム／ソフトウェアであるのが好ましい。簡単に言えば、モジュールとは工場出荷状態の各モータ内の所定パラメータに応じて記述されてなるプログラムソフトウェアである。モジュールはパラメータの処理により、上記したパラメータをサーボモータドライバのアドレスに書き込み、更にサーボモータドライバに応じてサーボモータの原理を制御して（つまり命令を出力する）、各サーボモータ５００を制御する。中央処理装置１１０は、更に命令を送出して少なくとも一つのサーボモータ５００を制御する。複数の通信インターフェイス２００、３００は、マンマシン・インターフェイス１００、中央処理装置１１０および各サーボモータ５００をそれぞれ接続している。
【００１４】
図２ａに示す実施例において、通信インターフェイスは第１の通信インターフェイス２００と、第２の通信インターフェイス３００とを備えるのが好ましい。第１の通信インターフェイス２００はマンマシン・インターフェイス１００および中央処理装置１１０にそれぞれ接続されており、第２の通信インターフェイス３００は中央処理装置１１０およびサーボモータ５００をそれぞれ接続されている。ここで言うところの第１の通信インターフェイス２００はＲＳ２３２であるのが好ましい。第２の通信インターフェイス３００はＲＳ４８５であるのが好ましい。ＲＳ２３２およびＲＳ４８５は試験または測定応用において比較的初期の通信プロトコルであり、現在数多くの機器装置で広くサポートされるとともに、被試験装置（ｄｅｖｉｃｅ ｕｎｄｅｒ ｔｅｓｔ；ＤＵＴ）の診断またはコントロールポートに一般的に使用されている。しかし、その他の異なる実施例においては、第１の通信インターフェイス２００または第２の通信インターフェイス３００は、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４またはその他の異なる通信インターフェイスを含んでも良い。また、サーボモータ５００は更にサーボモータドライバ４００を含んでおり、サーボモータドライバ４００は実質的にサーボモータ５００を実際に制御する構成要素であるとともに、中央処理装置１１０からの命令を受け取る。言い換えれば、中央処理装置１１０に内蔵されているモジュールはサーボモータドライバ４００と通信して、サーボモータ５００を操作・制御するのが好ましい。
【００１５】
中央処理装置１１０はマンマシン・インターフェイス１００とは独立して設けられるとともに、第１の通信インターフェイス２００に接続されるのが好ましい。しかしながら図２ｂに示す実施例において、中央処理装置１１０はマンマシン・インターフェイス１００と併置されるか、一台のコンピュータ１５０に組み込まれてもよい。本実施例においては、上記したパラメータを記憶するとともに、マンマシン・インターフェイス１００中に設けられる少なくとも一つの記憶手段１２０を更に備える。ここで言うところの記憶手段１２０は、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ；ＲＡＭ）であるのが好ましい。しかしながら図２ｂに示す実施例において、マンマシン・インターフェイス１００はマンマシン・インターフェイス１００の外部に設けられても、コンピュータ１５０内に設けられても良い。
【００１６】
また、図２ａおよび図２ｂに示す実施例において、モジュールは一対複数の形態で複数のサーボモータ５００と通信するのが好ましい。言い換えれば、各パラメータを入力するとともに中央処理装置のモジュールで実行した後、システムの起動、位置決め、遅延またはサーボモータの状態の監視などの動作を行えるのが好ましい。また、各サーボモータ５００は各サーボモータドライバ４００が割当てられることで、ようやく接続されているサーボモータ５００を操作・制御することができる。
【００１７】
以下では、本発明におけるサーボモータ制御方法を解説する。図３に示すように、本発明におけるサーボモータ制御方法には、少なくとも一つのパラメータを入力するステップ５１０と、パラメータを受け取るとともに動作して命令を生成するステップ５２０と、命令を送出するステップ５３０と、命令に基づいて少なくとも一つのサーボモータを制御するステップ（つまりステップ５４０）とを含む。
【００１８】
少なくとも一つのパラメータを入力するものは、マンマシン・インターフェイスでサーボモータのパラメータを設定するものが好ましく、つまりは図４に示す実施例におけるステップ７００に当る。また、入力するパラメータはマンマシン・インターフェイスのＩ／Ｏインターフェイス機能で入力されるのが好ましい。ここで言うところの入力パラメータとは、サーボモータの内部パラメータであり、しかもマンマシン・インターフェイスのパラメータ位置が記憶手段の位置と互いに対応している。言い換えれば、システムが起動する前に、マンマシン・インターフェイスで各パラメータを入力するが、これらパラメータはマンマシン・インターフェイスの記憶手段中に記憶される。しかしながら、その他の異なる実施例においては、記憶手段中に前回のパラメータの入力で記憶されている各パラメータを援用して設定してもよい。言い換えれば、システムが起動する前に、マンマシン・インターフェイス上ではいずれのパラメータの設定を変更することなく、記憶手段中の記憶内容に基づいて各サーボモータドライバと通信して、ひいては各サーボモータを操作・制御するものである。ステップ５２０におけるパラメータを受け取るとともに命令を生成するものは、パラメータと、マンマシン・インターフェイスに内蔵されているモジュールとを結合させるとともに、この結合後の命令（すなわちステップ５３０）をサーボモータドライバに送出して、ステップ５４０でサーボモータを制御する。
【００１９】
ところが図４に示す実施例においては、通信インターフェイスによりサーボモータドライバと通信するものを更に含む。言い換えれば、ステップ７００においてマンマシン・インターフェイスがサーボモータのパラメータを設定した後、ステップ７１０における第１の通信インターフェイスおよびステップ７２０における中央処理装置のモジュールの動作により、ステップ７４０におけるサーボモータドライバと通信する。このうちステップ７２０における中央処理装置のモジュールの動作およびステップ７４０におけるサーボモータドライバとの通信の間には、ステップ７３０における第２の通信インターフェイスとの接続が更に含まれるのが好ましい。図４に示す実施例において、ステップ７１０における第１の通信インターフェイスおよびステップ７３０における第２の通信インターフェイスは、それぞれＲＳ２３２およびＲＳ４８５バスで通信するのが好ましい。しかしながら、その他の異なる実施例においては、ＵＳＢなどの汎用性のあるインターフェイスのバスで通信しても良い。最後に、ステップ７４０におけるサーボモータドライバを経由して通信する信号は、ステップ７５０におけるサーボモータの各動作を制御するのに供される。
【００２０】
ここで特に説明すべきは、本実施例におけるステップ７２０の中央処理装置のモジュールの動作は、一対複数の形態で複数のサーボモータを制御することができるというところである。言い換えれば、モジュールのプログラム作成においては、まず各サーボモータを定義して、更に変数の作成方式で各サーボモータを限定することで、複数のサーボモータを操作・制御する目的を達成することができる。しかし、その他異なる実施例においては、一対一の形式でサーボモータを操作することもできる。
【００２１】
上記関連する実施例により本発明を説明したが、上記実施例は単に本発明を実施する範例に過ぎない。明記しておくべきは、すでに開示した実施例は本発明の範囲を限定するものではないということである。反対に、特許請求の範囲に含まれる技術的思想および範囲の修正および均等な配置はいずれも本発明の範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来におけるサーボモータを制御する制御ブロック図である。
【図２ａ】本発明におけるサーボモータ制御装置のブロック概略図である。
【図２ｂ】本発明におけるサーボモータ制御装置の他のブロック概略図である。
【図３】本発明におけるサーボモータ制御方法の簡単な制御の流れの概略図である。
【図４】本発明におけるサーボモータ制御方法の好ましい流れの概略図である。
【符号の説明】
【００２３】
１００…マンマシン・インターフェイス、１１０…中央処理装置、１２０…記憶手段、１５０…コンピュータ、２００…第１の通信インターフェイス、３００…第２の通信インターフェイス、４００…サーボモータドライバ、５００…サーボモータ。
【図１】
2008269553.tif 000003
【図２ａ】
2008269553.tif 000004
【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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