(57)【要約】【課題】  汎用性高いモータ制御装置を安価に高性能化できるようにする。【解決手段】  モータ制御装置にＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣを搭載し，サーボ制御専用ＡＳＩＣでは，位置制御と速度制御と電流制御のサーボ制御処理を備え，ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣのインターフェイスとして位置指令と速度指令とトルク指令とを備える。  【選択図】図１
2008228526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣを有し，モータに取り付けられた検出器の位置情報に基づき位置または速度またはモータ電流を制御した結果出力されるＰＷＭ信号をモータドライバに入力し前記モータを駆動するモータ制御装置において，
前記サーボ制御専用ＡＳＩＣは，前記ＣＰＵから位置指令を位置指令レジスタに，速度指令を速度指令レジスタにまたはトルク指令をトルク指令レジスタに入力し，位置制御，速度制御または電流制御を実行することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記ＣＰＵから入力される指令が前記位置指令の場合には，位置制御周期の整数倍の周期に同期して前記位置指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記位置指令レジスタに入力されることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記ＣＰＵから入力される指令が前記速度指令の場合には，速度制御周期の整数倍の周期に同期して前記速度指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記速度指令レジスタに入力されることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記ＣＰＵから入力される指令がトルク指令の場合には，電流制御周期の整数倍の周期に同期して前記トルク指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記トルク指令レジスタに入力されることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置が位置を制御する際に，前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記速度指令レジスタへ入力される前記速度指令は速度フィードフォワード指令であり，前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記トルク指令レジスタへ入力される前記トルク指令はトルクフィードフォワード指令であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記ＣＰＵから入力される指令が前記位置指令の場合には，位置制御周期の整数倍の周期に同期して前記位置指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記位置指令レジスタに入力され，前記速度フィードフォワード指令，前記トルクフィードフォワード指令が，それぞれ速度制御周期，電流制御周期の整数倍の周期に同期して前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記速度指令レジスタ，前記トルク指令レジスタへ入力されることを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記モータ制御装置が速度を制御する際に，前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記トルク指令レジスタへ入力される前記トルク指令はトルクフィードフォワード指令であることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記ＣＰＵから入力される指令が前記速度指令の場合には，速度制御周期の整数倍の周期に同期して前記速度指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記速度指令レジスタに入力され，前記トルクフィードフォワード指令が電流制御周期の整数倍の周期に同期して前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記トルク指令レジスタ入力されることを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，位置指令，速度指令，トルク指令によりモータを駆動するモータドライブ装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ制御装置では，モータを制御するための，ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣとモータドライバを搭載している。（例えば，特許文献１，特許文献２参照）。
搭載されるサーボ制御専用ＡＳＩＣは，ＣＰＵとモータドライバおよび位置検出器の間に配置され，モータドライバへの指令や位置検出器からの信号を処理する等，ＣＰＵの処理の一部を分担することによりＣＰＵの負荷を低減したり，ハードウェア信号をＣＰＵに取り込むための変換処理を行っている。
【０００３】
図２は，特許文献１に記載の図を簡略化したブロック図であり，図２において，２０１はＣＰＵであり，例えば位置信号２１２が目標位置と一致するようにサーボ制御を行い，ＰＷＭ信号２１１をサーボ制御専用ＡＳＩＣ２０２へ出力している。サーボ制御専用ＡＳＩＣ２０２では，ＣＰＵ２０１からのＰＷＭ信号２１１をレジスタコントロール部２０６を介してＰＷＭ出力部２０７にセットし，ＰＷＭ出力部２０７からＰＷＭ信号２１３がモータドライバ２０３へ出力される。モータドライバ２０３はＰＷＭ信号２１３に基づいてモータ２０４を駆動する。モータ２０４が駆動されることによりエンコーダ２０５が出力するエンコーダ信号２１４が変化し，サーボ制御専用ＡＳＩＣ２０２の位置検出部２０８にて位置信号に変換され，レジスタコントロール部２０６を介してＣＰＵ２０１へ位置信号２１２が出力される。
【０００４】
図３は，特許文献２に記載の図を簡略化したブロック図であり，構成や用語は図２と同様にして記載したものである。図３において，３０１はＣＰＵであり，サーボ制御専用ＡＳＩＣ３０２へ目標位置信号３１１を出力している。サーボ制御専用ＡＳＩＣ３０２のサーボ制御部３０６では，目標位置信号３０２と位置検出部３０８から出力される位置信号３１２によりサーボ制御を行い，ＰＷＭ信号３１３をＰＷＭ出力部３０７を介してモータドライバ３０３へ出力する。モータドライバ３０３はＰＷＭ信号３１３に基づいてモータ３０４を駆動する。モータ３０４が駆動されることによりエンコーダ３０５が出力するエンコーダ信号３１４が変化し，サーボ制御専用ＡＳＩＣ３０２の位置検出部３０８にて位置信号３１２に変換される。
このように，従来のモータ制御装置は，ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣとモータドライバによりモータを駆動するのである。
【特許文献１】特開２００２−１３７４７９号公報（図２）
【特許文献２】特開２０００−２５１２７６号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のモータ制御装置は，図２のような構成では，サーボ制御はＣＰＵで実行しているため，性能向上のためにはＣＰＵの高性能化が必要であり，高コスト化を招くという問題があった。また，図３のような構成では，サーボ制御専用ＡＳＩＣは位置指令による制御を行う専用の処理のみが実装されているので，特許文献２に記載されている様な用途を限定したモータ制御装置では問題ないが，汎用性の高いモータ制御装置では，速度指令，トルク指令といった様々な指令への対応が困難であるといった問題もあった。
【０００６】
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，汎用性の高いモータ制御装置において，ＣＰＵからの指令のインターフェイスとして，位置指令，速度指令，トルク指令に対応するとともに，ＣＰＵによる速度やトルクの補償が可能なように，速度指令およびトルク指令をそれぞれ速度フィードフォワード指令，トルクフィードフォワード指令としてサーボ制御専用ＡＳＩＣに指令することができるドライブ制御装置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】
【０００７】
上記問題を解決するため，本発明は，次のように構成したのである。
【０００８】
請求項１に記載の発明は，ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣを有し，モータに取り付けられた検出器の位置情報に基づき位置または速度またはモータ電流を制御した結果出力されるＰＷＭ信号をモータドライバに入力し前記モータを駆動するモータ制御装置において，
前記サーボ制御専用ＡＳＩＣは，前記ＣＰＵから位置指令を位置指令レジスタに，速度指令を速度指令レジスタにまたはトルク指令をトルク指令レジスタに入力し，位置制御，速度制御または電流制御を実行することを特徴とするものである。
【０００９】
また，請求項２に記載の発明は，請求項１に記載の発明において，前記ＣＰＵから入力される指令が前記位置指令の場合には，位置制御周期の整数倍の周期に同期して前記位置指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記位置指令レジスタに入力されることを特徴とするものである。
【００１０】
また，請求項３に記載の発明は，請求項１に記載の発明において，前記ＣＰＵから入力される指令が前記速度指令の場合には，速度制御周期の整数倍の周期に同期して前記速度指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記速度指令レジスタに入力されることを特徴とするものである。
【００１１】
また，請求項４に記載の発明は，請求項１に記載の発明において，前記ＣＰＵから入力される指令がトルク指令の場合には，電流制御周期の整数倍の周期に同期して前記トルク指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記トルク指令レジスタに入力されることを特徴とするものである。
【００１２】
また，請求項５に記載の発明は，請求項１記載の発明において，前記モータ制御装置が位置を制御する際に，前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記速度指令レジスタへ入力される前記速度指令は速度フィードフォワード指令であり，前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記トルク指令レジスタへ入力される前記トルク指令はトルクフィードフォワード指令であることを特徴とするものである。
【００１３】
また，請求項６に記載の発明は，請求項５記載の発明において，前記ＣＰＵから入力される指令が前記位置指令の場合には，位置制御周期の整数倍の周期に同期して前記位置指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記位置指令レジスタに入力され，前記速度フィードフォワード指令，前記トルクフィードフォワード指令が，それぞれ速度制御周期，電流制御周期の整数倍の周期に同期して前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記速度指令レジスタ，前記トルク指令レジスタへ入力されることを特徴とするものである。
【００１４】
また，請求項７に記載の発明は，請求項１に記載の発明において，前記モータ制御装置が速度を制御する際に，前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記トルク指令レジスタへ入力される前記トルク指令はトルクフィードフォワード指令であることを特徴とするものである。
【００１５】
また，請求項８に記載の発明は，請求項７に記載の発明において，前記ＣＰＵから入力される指令が前記速度指令の場合には，速度制御周期の整数倍の周期に同期して前記速度指令が前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記速度指令レジスタに入力され，前記トルクフィードフォワード指令が電流制御周期の整数倍の周期に同期して前記サーボ制御専用ＡＳＩＣの前記トルク指令レジスタ入力されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によると，搭載されるサーボ制御専用ＡＳＩＣに位置制御，速度制御，トルク制御が可能なサーボ制御機能を組み込むことにより，高価な高性能ＣＰＵを使用しなくともサーボ制御専用ＡＳＩＣの動作クロック向上等によりサーボ制御性能向上を図ることができるため，制御性能の高性能化とサーボ制御専用ＡＳＩＣ利用による低コスト化の両立を図ることが可能であり，汎用性の高いモータドライブ装置にも適用できる。
【００１７】
また，請求項５に記載の発明によると，サーボ制御専用ＡＳＩＣにおいて位置制御を実行時においても，ＣＰＵから速度フィードフォワード指令およびトルクフィードフォワード指令をサーボ制御専用ＡＳＩＣの速度指令およびトルク指令のインターフェイスから入力することができるので，条件に応じてＣＰＵから速度やトルクを補償することができる。
【００１８】
また，請求項７に記載の発明によると，サーボ制御専用ＡＳＩＣにおいて速度制御を実行時においても，ＣＰＵからトルクフィードフォワード指令をサーボ制御専用ＡＳＩＣのトルク指令のインターフェイスから入力することができるので，条件に応じてＣＰＵからトルクを補償することができる。
【００１９】
また，請求項２，請求項３，請求項４に記載の発明によると，ＣＰＵからサーボ制御専用ＡＳＩＣに入力される位置指令，速度指令，トルク指令は，それぞれ位置制御周期，速度制御周期，電流制御周期の整数倍の周期に同期して入力され，請求項６，請求項８記載の発明によると，速度フィードフォワード指令，トルクフィードフォワード指令は，それぞれ速度制御周期，電流制御周期の整数倍の周期に同期して入力されるため，ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣの処理周期が整数倍の関係で同期することになり，処理周期のずれによる音やトルク変動等の発生が抑えられ，制御性能の安定化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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】
【００２１】
図１は，本発明のモータ制御装置のブロック図である。図において，１０１はＣＰＵであり，サーボ制御専用ＡＳＩＣ１０２へ位置指令１１１または速度指令１１５またはトルク指令１１６を出力している。
【００２２】
モータ制御装置が位置指令によりモータ駆動する場合には，サーボ制御専用ＡＳＩＣ１０２のサーボ制御部１０６では，位置制御部１２１においてＣＰＵ１０１から位置制御部１２１の位置指令レジスタ１３１に出力される位置指令１１１と位置検出部１０８から位置制御部１２１に出力される位置信号１１２により位置制御を行い，位置制御部１２１から出力された速度指令が速度制御部１２２に出力され，速度制御部１２２では位置検出部１０８から出力される位置信号１１２をもとに速度信号を作成し速度制御を行い，速度制御部１２２から出力されたトルク指令が電流制御部１２３へ出力され，電流制御部１２３ではトルク指令と位置検出部１０８から出力される位置信号１１２をもとにモータ位相信号を作成し電流制御を行い，電流制御部１２３から出力されたＰＷＭ信号１１３がＰＷＭ出力部１０７を介してモータドライバ１０３へ出力される。
【００２３】
モータドライバ１０３はＰＷＭ信号１１３に基づいてモータ１０４を駆動する。モータ１０４が駆動されることによりエンコーダ１０５が出力するエンコーダ信号１１４が変化し，サーボ制御専用ＡＳＩＣ１０２の位置検出部１０８にて位置信号１１２に変換される。位置指令によりモータ駆動する場合には，一般的には速度指令１１５，トルク指令１１６はＣＰＵ１０１からは入力されないが，ＣＰＵ１０１にて速度やトルクの補償を行いたい場合には，速度指令１１５は速度フィードフォワード指令として速度制御部１２２の速度指令レジスタ１３２に入力され，前述の位置制御部１２１から出力される速度指令に加算される。
【００２４】
同様にトルク指令１１６はトルクフィードフォワード指令として電流制御部１２３のトルク指令レジスタ１３３に入力され，前述の速度制御部１２２から出力されるトルク指令に加算される。
【００２５】
なお，位置指令１１１は，位置制御部１２１の制御周期の整数倍の周期にてＣＰＵ１０１から位置制御部１０２内の位置指令レジスタ１３１に出力され，速度指令１１５は速度フィードフォワード信号として，速度制御部１２２の制御周期の整数倍の周期にてＣＰＵ１０１から速度制御部１２２内の速度指令レジスタ１３２に出力され，トルク指令１１６はトルクフィードフォワード信号として，電流制御部１２３の制御周期の整数倍の周期にてＣＰＵ１０１から電流制御部１２３内のトルク指令レジスタ１３３に出力されるように構成することにより，ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣの処理が同期し，安定したサーボ制御が実現できる。
【００２６】
次にモータ制御装置が速度指令によりモータ駆動する場合には，サーボ制御専用ＡＳＩＣ１０２のサーボ制御部１０６では，速度制御部１２２においてＣＰＵ１０１から速度制御部１２２の速度指令レジスタ１３２に出力される速度指令１１５と位置検出部１０８から出力される位置信号１１２をもとに速度信号を作成し速度のサーボ制御を行い，速度制御部１２２から出力されたトルク指令が電流制御部１２３へ出力され，以降は位置指令によりモータを駆動する場合と同様である。
【００２７】
速度指令によりモータ駆動する場合には，ＣＰＵ１０１から位置指令１１１は入力されず，トルク指令１１６も一般的には入力されないが，ＣＰＵ１０１にてトルクの補償を行いたい場合には，トルク指令１１６はトルクフィードフォワード指令として電流制御部１２３のトルク指令レジスタ１３３に入力され，前述の速度制御部１２２から出力されるトルク指令に加算される。
【００２８】
なお，速度指令１１５は，速度制御部１２２の制御周期の整数倍の周期にてＣＰＵ１０１から速度制御部１２２内の速度指令レジスタ１３２に出力され，トルク指令１１６はトルクフィードフォワード信号として，電流制御部１２３の制御周期の整数倍の周期にてＣＰＵ１０１から電流制御部１２３内のトルク指令レジスタ１３３に出力されるように構成することにより，ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣの処理が同期し，安定したサーボ制御が実現できる。
【００２９】
最後にモータ制御装置がトルク指令によりモータ駆動する場合には，サーボ制御専用ＡＳＩＣ１０２のサーボ制御部１０６では，電流制御部１２３においてＣＰＵ１０１から電流制御部１２３のトルク指令レジスタ１３３に出力されるトルク指令１１６と位置検出部１０８から出力される位置信号１１２をもとにモータ位相信号を作成し電流のサーボ制御を行い，以降は位置制御，速度制御によりモータを駆動する場合と同様である。
【００３０】
なお，トルク指令１１６は，電流制御部１２３の制御周期の整数倍の周期にてＣＰＵ１０１から電流制御部１２３内のトルク指令レジスタ１３３に出力されるように構成することにより，ＣＰＵとサーボ制御専用ＡＳＩＣの処理が同期し，安定したサーボ制御が実現できる。
【００３１】
本発明が従来技術と異なる部分は，サーボ制御専用ＡＳＩＣのサーボ制御処理に位置制御，速度制御，電流制御を備え，ＣＰＵとのインターフェイスに位置指令，速度指令，トルク指令を備えた部分である。
【００３２】
このように，サーボ制御専用ＡＳＩＣの内部に汎用的なサーボ制御処理を実装しＣＰＵからは位置指令，速度指令，トルク指令をサーボ制御専用ＡＳＩＣへ出力するような構成をしているので，高価な高性能ＣＰＵを使用しなくてもサーボ制御専用ＡＳＩＣの高性能化により低コストにてサーボ制御制御性能の向上が図れ，汎用的なモータ制御装置を安価に高性能化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
一つのＣＰＵにて複数モータを駆動する多軸モータ制御装置に対して本発明のサーボ制御専用ＡＳＩＣを適用することによって，ＣＰＵ当たりの制御モータ数が増えた場合でも，サーボ制御専用ＡＳＩＣをモータ毎に実装することによってＣＰＵの負荷が増えてもサーボ制御性能は維持できるので，高性能な多軸モータ制御装置の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例を示すモータ制御装置のブロック図
【図２】従来の第１のモータ制御装置のブロック図
【図３】従来の第２のモータ制御装置のブロック図
【符号の説明】
【００３５】
１０１，２０１，３０１  ＣＰＵ
１０２，２０２，３０２  サーボ制御専用ＡＳＩＣ
１０３，２０３，３０３  モータドライバ
１０４，２０４，３０４  モータ
１０５，２０５，３０５  エンコーダ
１０６  ３０６  サーボ制御部
２０６  レジスタコントロール部
１０７，２０７，３０７  ＰＷＭ出力部
１０８，２０８，３０８  位置検出部
１２１  位置制御部
１２２  速度制御部
１２３  電流制御部
１３１  位置指令レジスタ
１３２  速度指令レジスタ
１３３  トルク指令レジスタ
１１１  位置指令
３１１  目標位置信号
１１２，２１２，３１２  位置信号
１１３，２１１，２１３，３１３  ＰＷＭ信号
１１４，２１４，３１４  エンコーダ信号
１１５  速度指令
１１６  トルク指令
【図１】
2008228526.tif 000003
【図２】
2008228526.tif 000004
【図３】
2008228526.tif 000005