(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源側の交流電力と直流側の直流電力との間で電力変換を行う少なくとも１つの第１のコンバータ回路と、
前記第１のコンバータ回路の直流側の直流電力と第１のサーボモータへ供給される交流電力もしくは第１のサーボモータから回生される交流電力との間で電力変換を行う少なくとも１つの第１のインバータ回路と、
前記交流電源側の交流電力と直流側の直流電力との間で電力変換を行う少なくとも１つの第２のコンバータ回路と、
前記第２のコンバータ回路の直流側の直流電力と第２のサーボモータへ供給される交流電力もしくは第２のサーボモータから回生される交流電力との間で電力変換を行う少なくとも１つの第２のインバータ回路と、
前記第１のサーボモータで消費もしくは回生される電力量を計算する電力計算部と、
を備え、
前記電力計算部により計算された電力量と所定の閾値との差に基づいて、第１のサーボモータで回生された電力が前記交流電源を介して第２のサーボモータへ供給されるかまたは第２のサーボモータで回生された電力が前記交流電源を介して第１のサーボモータへ供給されるよう、前記第２のコンバータ回路および前記第２のインバータ回路による電力変換が制御されるサーボモータ制御装置であって、
前記電力計算部により計算された電力量に基づいて第１のサーボモータが電力回生状態にあるか電力消費状態にあるかを判定するとともに、前記電力計算部により計算された電力量の絶対値が前記所定の閾値内にあるか否かを判定する判定部と、
前記判定部により電力回生状態にあると判定されかつ前記電力計算部により計算された電力量の絶対値が前記所定の閾値のうちの第１の閾値を超えたと判定された場合、第２のサーボモータを駆動するために前記第２のインバータ回路の電力変換に用いられる速度指令を、定常時のときよりも高い値に設定し、前記判定部により電力消費状態にあると判定されかつ前記電力計算部により計算された電力量の絶対値が前記所定の閾値のうちの第２の閾値を超えたと判定された場合、第２のサーボモータを駆動するために前記第２のインバータ回路の電力変換に用いられる速度指令を、定常時のときよりも低い値に設定する速度指令部と、
前記電力計算部により計算された電力量と前記所定の閾値との差と、第１のサーボモータの実速度とに基づいて、第２のサーボモータを駆動するために前記第２のインバータ回路の電力変換に用いられるトルク指令に対するトルクリミット値を計算するトルクリミット値計算部と、
を備え、
前記トルクリミット値計算部により計算されたトルクリミット値と前記速度指令部により設定された速度指令とに基づいて、前記第２のインバータ回路による電力変換が制御される、サーボモータ制御装置。
【請求項２】
前記第１のコンバータ回路、前記第１のインバータ回路、前記第２のコンバータ回路および前記第２のインバータ回路による電力変換を制御し、かつ前記電力計算部を有する制御部を備える、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１のコンバータ回路および前記第１のインバータ回路の電力変換を制御し、かつ前記電力計算部を有する第１の制御部と、
前記第１の制御部とは独立して設けられ、前記第２のコンバータ回路および前記第２のインバータ回路の電力変換を制御する第２の制御部と、
前記電力計算部により計算された電力量を、前記第２の制御部へ送信する通信部と、
を備え、
前記第２の制御部は、前記通信部を介して受信した前記電力計算部により計算された電力量に基づいて、前記第２のコンバータ回路および前記第２のインバータ回路による電力変換を制御する、請求項１に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項４】
複数の第１のサーボモータそれぞれについて前記電力計算部により計算された電力量の総和に基づいて、前記第２のコンバータ回路および前記第２のインバータ回路による電力変換が制御される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のサーボモータ制御装置。
【請求項５】
前記電力計算部は、第１のサーボモータの実速度と、当該第１のサーボモータを駆動するために前記第１のインバータ回路の電力変換に用いられるトルク指令とに基づいて、当該第１のサーボモータで消費もしくは回生される電力量を計算する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のサーボモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源側の交流電力を直流電力に変換したのちさらに交流電力に変換してこれを駆動電力とするサーボモータを制御するサーボモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械、産業機械、鍛圧機械、射出成形機、あるいは各種ロボット内のサーボモータを駆動制御するサーボモータ制御装置においては、交流電源側の交流電力を直流電力に一旦変換したのちさらに交流電力に変換し、この交流電力を駆動軸ごとに設けられたサーボモータ（以下、「ドライブ軸用サーボモータ」と称する。）の駆動電力として用いている。例えば工作機械における各駆動軸はドライブ軸用サーボモータに連結される。サーボモータ制御装置は、商用三相交流電源のある交流電源側から供給された交流電力を直流電力に変換して出力するコンバータ回路と、コンバータ回路の直流側である直流リンクに接続され、直流リンクの直流電力とモータの駆動電力もしくは回生電力である交流電力との間で電力変換を行うインバータ回路と、を備え、当該インバータ回路の交流側に接続されたサーボモータの速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御する。
【０００３】
サーボモータ制御装置でモータを加速もしくは減速制御する際には、交流電源に対して大きな交流電力の出力もしくは回生が要求されるので電力ピークが発生する。そこで、サーボモータ制御装置に電力を供給する交流電源側の電源設備容量はこのモータの加減速時に発生する電力ピークを考慮して設計されるのが一般的である。しかしながら、サーボモータの加減速時に発生する電力ピークを考慮した設計によると、単純にサーボモータ制御装置の平均電力を考慮して設計した場合に比べ、電力ピークは大きなものとならざるを得ない。特にサーボモータを急加速、急減速させる機会の多いサーボモータ制御装置においては、電力ピークは、より大きなものとなる。電力ピークが大きくなるほど設置コストおよび運用コストが増大するので、電力ピークを低減するのが望ましい。
【０００４】
電力ピークを低減するために、サーボモータ制御装置のコンバータ回路とインバータ回路とを接続するＤＣリンクに直流電力を蓄積し得るエネルギー蓄積装置を設けて、各サーボモータで消費や回生されるエネルギーをＤＣリンクを介して適宜やり取りする手法が従来より用いられている。この手法によれば、インバータ回路による交流電力を直流電力に変換する力行動作（順変換動作）および直流電力を交流電力に変換する回生動作（逆変換動作）において各電力変換量を適宜制御することにより、サーボモータの減速時にサーボモータから発生する回生電力をエネルギー蓄積装置に蓄積させたり、蓄積した電力をサーボモータの加速時に再利用したりすることができるので、電力ピークを低減することができる。
【０００５】
図７は、電力ピークを低減するためにエネルギー蓄積装置として１巻線タイプのバッファ軸用サーボモータを備える従来のサーボモータ制御装置を例示するブロック図である。一例として、２個のドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２を駆動するサーボモータ制御装置１０００について説明する。
【０００６】
一般にサーボモータは１巻線以上の巻線が設けられており、サーボモータを駆動するためには、当該サーボモータ内の１巻線あたり１台のインバータ回路が必要である。図７では、一例として、各サーボモータ２Ａ−１、２Ａ−２、２Ｂ−１および２Ｂ−２を１巻線タイプとしている。ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１に駆動電力を供給してドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１を駆動制御するためにインバータ回路１１２−１が設けられ、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２に駆動電力を供給してドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２を駆動制御するためにインバータ回路１１２−２が設けられる。
【０００７】
一方、コンバータ回路については、図示の例ではインバータ回路１１２−１および１１２−２に対応して設けられている（参照符号１１１−１および１１１−２）が、モータ制御装置１０００のコストや占有スペースを低減する目的で、複数のインバータ回路に対して１個のみということもある。コンバータ回路１１１−１は、交流電源３から供給された交流電力を変換して直流電力を出力し、インバータ回路１１２−１は、コンバータ回路１１１−１から出力された直流電力をドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１の駆動電力として供給される交流電力に変換するとともにドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１で回生される交流電力を直流電力に変換する。コンバータ回路１１１−２は、交流電源３から供給された交流電力を変換して直流電力を出力し、インバータ回路１１２−２は、コンバータ回路１１１−２から出力された直流電力をドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２の駆動電力として供給される交流電力に変換するとともにドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２で回生される交流電力を直流電力に変換する。
【０００８】
電力ピークを低減するために、コンバータ回路１１１−１とインバータ回路１１２−１とを接続するＤＣリンクおよびコンバータ回路１１１−２とインバータ回路１１２−２とを接続するＤＣリンクには、直流電力を蓄積もしくは供給することができるエネルギー蓄積装置１２０が設けられる。図７では、一例として、エネルギー蓄積装置１２０として、サーボモータ（以下、ドライブ軸用サーボモータと区別するために「バッファ軸用サーボモータ」と称する）２Ｂ−１および２Ｂ−２と各バッファ軸用サーボモータに対応して設けられるインバータ回路１１２−３および１１２−４とからなるものを示している。すなわち、コンバータ回路１１１−１とインバータ回路１１２−１とを接続するＤＣリンクには、ＤＣリンクにおける電気エネルギーとバッファ軸用サーボモータ２Ｂ−１の回転エネルギーとを相互に変換するためのインバータ回路１１２−３が設けられ、コンバータ回路１１１−２とインバータ回路１１２−２とを接続するＤＣリンクには、ＤＣリンクにおける電気エネルギーとバッファ軸用サーボモータ２Ｂ−２の回転エネルギーとを相互に変換するためのインバータ回路１１２−４が設けられる。
【０００９】
例えば、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１が減速して回生電力が発生してコンバータ回路１１１−１とインバータ回路１１２−１との間のＤＣリンク電圧が上昇した場合には、インバータ回路１１２−３によりＤＣリンクにおける直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を動力にしてバッファ軸用サーボモータ２Ｂ−１を加速させる。これにより、ＤＣリンクにおける電気エネルギーを、バッファ軸用サーボモータ２Ｂ−１の回転エネルギーとして蓄積することができる。また例えば、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１が加速してコンバータ回路１１１−１とインバータ回路１１２−１との間のＤＣリンク電圧が下降した場合には、バッファ軸用サーボモータ２Ｂ−１を減速させることで交流の回生電力を発生させ、これをインバータ回路１１２−３により直流電力に変換する。ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２の加減速によりコンバータ回路１１１−２とインバータ回路１１２−２との間のＤＣリンク電圧が上昇もしくは下降したときも、インバータ回路１１２−４を同様に動作させることで、バッファ軸用サーボモータ２Ｂ−２にエネルギーを蓄積し、またはバッファ軸用サーボモータ２Ｂ−２からＤＣリンクへエネルギーを供給することができる。バッファ軸用サーボモータ２Ｂ−１および２Ｂ−２の回転エネルギーから変換された各電気エネルギーを、それぞれドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２の加速時に再利用することで、サーボモータ制御装置１０００全体における電力ピークを低減することができる。
【００１０】
図８は、電力ピークを低減するためにエネルギー蓄積装置として複数巻線タイプのバッファ軸用サーボモータを備える従来の複数軸駆動のためのサーボモータ制御装置を例示するブロック図である。図８に示す例は、サーボモータ制御装置１００１に４個のドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１、２Ａ−２、２Ａ−３および２Ａ−４が設けられ、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２を用いて、第１の駆動軸（図示せず）を駆動し、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−３および２Ａ−４を用いて、第１の駆動軸とは独立して第２の駆動軸（図示せず）を駆動する場合を想定している。各ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１、２Ａ−２、２Ａ−３および２Ａ−４には、それぞれ、コンバータ回路１１１−１およびインバータ回路１１２−１の組、コンバータ回路１１１−２およびインバータ回路１１２−２の組、コンバータ回路１１１−３およびインバータ回路１１２−５の組、ならびに、コンバータ回路１１１−４およびインバータ回路１１２−６の組が設けられる。第１の駆動軸と第２の駆動軸とは独立して駆動されるので、各駆動軸に対応してエネルギー蓄積装置が設けられる（参照符号１２１および１２２で示す。）。各エネルギー蓄積装置１２１および１２２のバッファ軸用サーボモータを１個で構成する場合は、図８に示すようにバッファ軸用サーボモータは２巻線タイプのものが用いられる（参照符号２Ｂ−３および２Ｂ−４で示す。）。また、２巻線タイプのバッファ軸用サーボモータ２Ｂ−３および２Ｂ−４に対応して、インバータ回路１１２−３、１１２−４、１１２−７および１１２−８が設けられる。バッファ軸用サーボモータ２Ｂ−３の回転エネルギーから変換された電気エネルギーをドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２の加速時に再利用し、バッファ軸用サーボモータ２Ｂ−４の回転エネルギーから変換された電気エネルギーをドライブ軸用サーボモータ２Ａ−３および２Ａ−４の加速時に再利用することで、サーボモータ制御装置１００１全体における電力ピークを低減することができる。
【００１１】
例えば、必要な電力に応じてフライホイール蓄積装置から電力を供給することで過度の電力供給ピーク要件を避けるサーボプレスがある（例えば、特許文献１参照。）。
【００１２】
また例えば、エネルギー蓄積装置としてキャパシタ蓄積部およびフライホイール蓄積部の両方を備え、エネルギーの蓄積や供給を必要に応じてキャパシタ蓄積部、フライホイール蓄積部、またはこれらの両方にて行うモータ駆動装置がある（例えば、特許文献２参照。）。
【００１３】
また例えば、メインモータアンプと搬送装置用モータアンプとの間で回生電力の相互供給が可能な電力供給回路を備えるサーボプレスがある（例えば、特許文献３参照。）。
【００１４】
また例えば、プレス設備において、サーボプレス電力変換装置と機械プレス電力変換装置を交流リンクに接続し、サーボプレスが大電力を必要とする時に機械プレスで回生電力を発生させてサーボプレスに供給するものがある（例えば、特許文献４参照。）。
【００１５】
例えば、エネルギー蓄積装置として２次電池、大容量電力コンデンサあるいは電気二重層コンデンサなどを用いたモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献５参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００８−２３５９９号公報
【特許文献２】特開２０１３−９５２４号公報
【特許文献３】特開２００９−２８５６６６号公報
【特許文献４】特開２０１０−２２１２２１号公報
【特許文献５】特開２００９−１３６０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上述の各サーボモータで消費や回生されるエネルギーを、ＤＣリンクに設けられたバッファ軸用サーボモータを介して適宜やり取りして電力ピークを低減する従来の手法によると、ドライブ軸用サーボモータのためのコンバータ回路およびインバータ回路の組に対応して、バッファ軸用サーボモータおよびこのためのインバータ回路を設ける必要がある。このため、ドライブ軸用サーボモータが複数個存在する場合は、ドライブ軸用サーボモータの個数に対応して１巻線タイプのバッファ軸用サーボモータおよびこのためのインバータ回路の組を複数個設けたり、あるいはドライブ軸用サーボモータの個数に対応した巻線を有する複数巻線タイプのバッファ軸用サーボモータおよびこのためのインバータ回路の組を設ける必要がある。
【００１８】
例えば図７に示すように１巻線タイプのバッファ軸用サーボモータを設ける場合、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１のためのコンバータ回路１１１−１およびインバータ回路１１２−１からなる組に対してはバッファ軸用サーボモータ２Ｂ−１およびインバータ回路１１２−３を設け、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２のためのコンバータ回路１１１−２およびインバータ回路１１２−２からなる組に対してはバッファ軸用サーボモータ２Ｂ−２およびインバータ回路１１２−４を設ける必要がある。したがって、１巻線タイプのバッファ軸用サーボモータおよびこのためのインバータ回路の組が増加し、コスト増大や装置の大型化を免れないという問題があった。
【００１９】
また例えば図８に示すように第１の駆動軸と第２の駆動軸を駆動する場合、電力ピークを低減するためにエネルギー蓄積装置として各駆動軸に対応してエネルギー蓄積装置１２１および１２２が設けられる。各エネルギー蓄積装置１２１および１２２のバッファ軸用サーボモータ２Ｂ−３および２Ｂ−４は、第１の駆動軸および第２の駆動軸の駆動状態に応じて別々に加減速するので、サーボモータ制御装置１００１全体としての電力ピークを低減することはできる。しかしながら、各駆動軸ごとにエネルギー蓄積装置を設ける必要があるので、エネルギー蓄積装置の個数が増加し、コスト増大や装置の大型化を免れないという問題があった。
【００２０】
このように、従来の手法によると、電力ピークの低減を目指すもコスト増大や装置の大型化を免れないという問題がある。
【００２１】
従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、交流電源側の交流電力を直流電力に変換したのちさらに交流電力に変換してこれを駆動電力とするサーボモータを制御するサーボモータ制御装置において、電力ピークを低減することができる小型で低コストのサーボモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を実現するために、本発明においては、サーボモータ制御装置は、交流電源側の交流電力と直流側の直流電力との間で電力変換を行う少なくとも１つの第１のコンバータ回路と、第１のコンバータ回路の直流側の直流電力と第１のサーボモータへ供給される交流電力もしくは第１のサーボモータから回生される交流電力との間で電力変換を行う少なくとも１つの第１のインバータ回路と、交流電源側の交流電力と直流側の直流電力との間で電力変換を行う少なくとも１つの第２のコンバータ回路と、第２のコンバータ回路の直流側の直流電力と第２のサーボモータへ供給される交流電力もしくは第２のサーボモータから回生される交流電力との間で電力変換を行う少なくとも１つの第２のインバータ回路と、第１のサーボモータで消費もしくは回生される電力量を計算する電力計算部と、を備え、電力計算部により計算された電力量に基づいて、第１のサーボモータで回生された電力が交流電源を介して第２のサーボモータへ供給されるかまたは第２のサーボモータで回生された電力が交流電源を介して第１のサーボモータへ供給されるよう、第２のコンバータ回路および第２のインバータ回路による電力変換が制御される。
【００２３】
ここで、サーボモータ制御装置は、第１のコンバータ回路、第１のインバータ回路、第２のコンバータ回路および第２のインバータ回路による電力変換を制御し、かつ電力計算部を有する制御部を備えてもよい。
【００２４】
また、サーボモータ制御装置は、第１のコンバータ回路および第１のインバータ回路の電力変換を制御し、かつ電力計算部を有する第１の制御部と、第１の制御部とは独立して設けられ、第２のコンバータ回路および第２のインバータ回路の電力変換を制御する第２の制御部と、電力計算部により計算された電力量を、第２の制御部へ送信する通信部と、を備え、第２の制御部は、通信部を介して受信した電力計算部により計算された電力量に基づいて、第２のコンバータ回路および第２のインバータ回路による電力変換を制御するようにしてもよい。
【００２５】
また、複数の第１のサーボモータそれぞれについて電力計算部により計算された電力量の総和に基づいて、第２のコンバータ回路および第２のインバータ回路による電力変換が制御されるようにしてもよい。
【００２６】
また、電力計算部は、第１のサーボモータの実速度と、当該第１のサーボモータを駆動するために第１のインバータ回路の電力変換に用いられるトルク指令とに基づいて、当該第１のサーボモータで消費もしくは回生される電力量を計算するようにしてもよい。
【００２７】
また、第２のコンバータ回路および第２のインバータ回路による電力変換は、電力計算部により計算された電力量と所定の閾値との差に基づいて制御されるようにしてもよい。
【００２８】
また、サーボモータ制御装置は、電力計算部により計算された電力量に基づいて第１のサーボモータが電力回生状態にあるか電力消費状態にあるかを判定するとともに、電力計算部により計算された電力量の絶対値が所定の閾値内にあるか否かを判定する判定部と、判定部により電力回生状態にあると判定されかつ電力計算部により計算された電力量の絶対値が所定の閾値のうちの第１の閾値を超えたと判定された場合、第２のサーボモータを駆動するために第２のインバータ回路の電力変換に用いられる速度指令を、定常時のときよりも高い値に設定し、判定部により電力消費状態にあると判定されかつ電力計算部により計算された電力量の絶対値が所定の閾値のうちの第２の閾値を超えたと判定された場合、第２のサーボモータを駆動するために第２のインバータ回路の電力変換に用いられる速度指令を、定常時のときよりも低い値に設定する速度指令部と、電力計算部により計算された電力量と所定の閾値との差と、第１のサーボモータの実速度とに基づいて、第２のサーボモータを駆動するために第２のインバータ回路の電力変換に用いられるトルク指令に対するトルクリミット値を計算するトルクリミット値計算部と、を備え、トルクリミット値計算部により計算されたトルクリミット値と速度指令部により設定された速度指令とに基づいて、第２のインバータ回路による電力変換が制御されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、交流電源側の交流電力を直流電力に変換したのちさらに交流電力に変換してこれを駆動電力とするサーボモータを制御するサーボモータ制御装置において、電力ピークを低減することができる小型で低コストのサーボモータ制御装置を実現することができる。
【００３０】
本発明によれば、ＤＣリンク経由ではなく交流電源経由で電力をやり取りするので、バッファ軸用サーボモータ、バッファ軸用のコンバータ回路およびインバータ回路の個数を低減することができ、コスト増大や装置の大型化を招くことなく電力ピークの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置における第２の制御部を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置における第１の制御部に係る動作フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置における第２の制御部に係る動作フローを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置の変形例を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置を複数軸駆動に用いた場合の効果を説明するブロック図である。
【図７】電力ピークを低減するためにエネルギー蓄積装置として１巻線タイプのバッファ軸用サーボモータを備える従来のサーボモータ制御装置を例示するブロック図である。
【図８】電力ピークを低減するためにエネルギー蓄積装置として複数巻線タイプのバッファ軸用サーボモータを備える従来の複数軸駆動のためのサーボモータ制御装置を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置を示すブロック図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。一般にサーボモータは１巻線以上の巻線があり、サーボモータを駆動するには、１巻線にインバータ回路が１個必要である。また、コンバータ回路１個に対してインバータ回路は複数個接続可能である。本発明では、ドライブ軸用サーボモータおよびバッファ軸用サーボモータはそれぞれ少なくとも１個あればよいが、以下で説明する実施形態では、一例として、サーボモータは１巻線タイプとし、第１のサーボモータであるドライブ軸用サーボモータを２個（参照符号２Ａ−１および２Ａ−２で示す。）、第２のサーボモータであるバッファ軸用サーボモータを１個（参照符号２Ｂで示す。）とする。後述する第１のコンバータ回路１１および第１のインバータ回路１２はドライブ軸用サーボモータ２Ａごとに設けられ、後述する第２のコンバータ回路１３および第２のインバータ回路１４はバッファ軸用サーボモータ２Ｂごとに設けられる。
【００３３】
本発明によれば、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ（より詳細には参照符号２Ａ−１および２Ａ−２）の電力量に基づいて、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２で回生された電力が交流電源３を介してバッファ軸用サーボモータ２Ｂへ供給されるかまたはバッファ軸用サーボモータ２Ｂで回生された電力が交流電源３を介してドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２へ供給されるよう、バッファ軸用サーボモータ２Ｂのための第２のコンバータ回路１３および第２のインバータ回路１４による電力変換が制御される。このため、本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置１は、交流電源３側の交流電力と直流側の直流電力との間で電力変換を行う第１のコンバータ回路１１（より詳しくは参照符号１１−１および１１−２）と、第１のコンバータ回路１１−１および１１−２の直流側の直流電力とドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２へそれぞれ供給される交流電力もしくはドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２からそれぞれ回生される交流電力との間で電力変換を行う第１のインバータ回路１２（より詳しくは参照符号１２−１および１２−２）と、交流電源３側の交流電力と直流側の直流電力との間で電力変換を行う第２のコンバータ回路１３と、第２のコンバータ回路１３の直流側の直流電力とバッファ軸用サーボモータ２Ｂへ供給される交流電力もしくはバッファ軸用サーボモータ２Ｂから回生される交流電力との間で電力変換を行う第２のインバータ回路１４と、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２で消費もしくは回生される電力量を計算する電力計算部１５と、を備える。
【００３４】
各コンバータ回路および各インバータ回路は、ＤＣリンクにおける直流電力とサーボモータの駆動電力もしくは回生電力である交流電力とを相互電力変換するものであればよく、例えば半導体スイッチング素子およびこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなるＰＷＭ制御方式の電力変換回路がある。半導体スイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（Ｇａｔｅ  Ｔｕｒｎ−ＯＦＦ  ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ：ゲートターンオフサイリスタ）、トランジスタなどがあるが、半導体スイッチング素子の種類自体は本発明を限定するものではなく、その他の半導体スイッチング素子であってもよい。
【００３５】
上述のように、電力計算部１５は、ドライバ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２で消費もしくは回生される電力量を計算する。より詳しくは、電力計算部１５は、ドライブ軸用サーボモータ２Ａの実速度と、当該ドライブ軸用サーボモータ２Ａを駆動するために第１のインバータ回路１２の電力変換に用いられるトルク指令とに基づいて、当該ドライブ軸用サーボモータ２Ａで消費もしくは回生される電力量を計算する。ドライブ軸用サーボモータ２Ａの実速度は、当該ドライブ軸用サーボモータ２Ａに設けられた速度検出部（図示せず）によって検出される。ドライブ軸用サーボモータ２Ａの実速度をｖ2A、当該ドライブ軸用サーボモータ２Ａを駆動するために第１のインバータ回路１２の電力変換に用いられるトルク指令をＴcomとしたとき、当該ドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量Ｐは式１のように表される。
【００３６】
【数１】
0006367846.tif 000002
【００３７】
式１に示すように、実トルクのフィードバックではなくトルク指令を用いて算出されたドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量Ｐは、いわば過去ではなく近い未来に予想される電力量を意味する。本発明では、式１に従ってドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量Ｐを計算してこれをバッファ軸用サーボモータの電力供給動作および電力蓄積動作の制御に用いることで、バッファ軸用サーボモータの応答性を高めている。
【００３８】
ドライブ軸用サーボモータ２Ａの個数が１個の場合は、電力計算部１５により計算された当該１個のドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量に基づいて、後述する第２のコンバータ回路１３および第２のインバータ回路１４による電力変換が第２の制御部１７により制御される。ドライブ軸用サーボモータ２Ａの個数が複数の場合、ドライブ軸用サーボモータ２Ａは同じ時間軸でそれぞれ異なる動作をしていることから、まず電力計算部１５によりドライブ軸用サーボモータ２Ａごとの個別の電力量を計算し、そして、得られた電力量の総和に基づいて、後述する第２のコンバータ回路１３および第２のインバータ回路１４による電力変換が第２の制御部１７により制御される。この電力量の総和は、例えば、第２の制御部１７において、電力計算部１５により計算されたドライブ軸用サーボモータ２Ａごとの個別の電力量を通信部１９を介して受信し、この受信した電力量を総和することによって求められる。またあるいは、第１の制御部１６−１および１６−２のそれぞれに設けられた電力計算部１５により個別に計算されたドライブ軸用サーボモータ２Ａごとの電力量の総和を計算する総和計算部（図示せず）を別途設け、この総和計算部により計算された電力量の総和に関する情報を、通信部１９を介して第２の制御部１７へ送信するようにしてもよい。図示の例では、ドライブ軸用サーボモータの個数は２個であるので、電力計算部１５は、ドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量を、各ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２それぞれについて計算された電力量の総和とし、第２の制御部１７は、各ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２それぞれについて計算された電力量の総和に基づいて、第２のコンバータ回路１３および第２のインバータ回路１４による電力変換が制御する。
【００３９】
また、サーボモータ制御装置１は、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２のための第１の制御部１６−１および１６−２と、バッファ軸用サーボモータ２Ｂのための第２の制御部１７と、通信部１９とを備える。
【００４０】
第１の制御部１６−１は第１のコンバータ回路１１−１および第１のインバータ回路１２−１の電力変換動作を制御し、また、第１の制御部１６−２は第１のコンバータ回路１１−２および第１のインバータ回路１２−２の電力変換動作を制御する。これら第１の制御部１６−１および１６−２は、それぞれ電力計算部１５を有する。図示の例では、ドライブ軸用サーボモータの個数は２個であるので、電力計算部１５は、ドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量を、各ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２それぞれについて計算された電力量の総和として計算する。
【００４１】
通信部１９は、電力計算部１５により計算された電力量を、第２の制御部１７へ送信する。なお、通信部１９は、公知の有線通信方式もしくは無線通信方式にて実現すればよい。
【００４２】
本実施形態では、バッファ軸用サーボモータ２Ｂのための第２の制御部１７は、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２のための第１の制御部１６−１および１６−２とは独立して設けられる。第２の制御部１７は、上述の電力計算部１５により計算された電力量（すなわちドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１の電力量とドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２の電力量の和）に基づいて、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２で回生された電力が交流電源３を介してバッファ軸用サーボモータ２Ｂへ供給されるかまたはバッファ軸用サーボモータ２Ｂで回生された電力が交流電源３を介してドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２へ供給されるよう、第２のコンバータ回路１３および第２のインバータ回路１４による電力変換を制御する。
【００４３】
第２のコンバータ回路１３および第２のインバータ回路１４による電力変換は、電力計算部１５により計算された電力量と所定の閾値との差に基づいて制御される。以下、これについて図２を参照して詳細に説明する。
【００４４】
図２は、本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置における第２の制御部を示すブロック図である。第２の制御部１７は、判定部２１と、速度指令部２２と、トルクリミット値計算部２３と、を備える。
【００４５】
判定部２１は、電力計算部１５により計算された電力量に基づいてドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるか電力消費状態にあるかを判定するとともに、電力計算部１５により計算された電力量の絶対値が所定の閾値内にあるか否かを判定する。ドライブ軸用サーボモータ２Ａが１個の場合は、判定部２１は、当該１個のドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量に基づいてドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるか電力消費状態にあるかを判定するとともに、当該１個のドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量の絶対値が所定の閾値内にあるか否かを判定する。ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数個の場合は、判定部２１は、複数のドライブ軸用サーボモータ２Ａそれぞれについて計算された電力量の総和に基づいてドライブ軸用サーボモータ２Ａ全体として電力回生状態にあるか電力消費状態にあるかを判定するとともに、複数のドライブ軸用サーボモータ２Ａそれぞれについて計算された電力量の総和の絶対値が所定の閾値内にあるか否かを判定する。上述のようにドライブ軸用サーボモータ２Ａの電力量Ｐは式１のように表されるが、判定部２１は、電力量Ｐが正の場合はドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあると判定し、電力量Ｐが負の場合はドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあると判定する。
【００４６】
速度指令部２２は、判定部２１により電力回生状態にあると判定されかつ電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が所定の閾値のうちの第１の閾値を超えたと判定された場合は、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換に用いられる速度指令を、定常時の速度指令よりも高い値に設定する。また、速度指令部２２は、判定部２１により電力消費状態にあると判定されかつ電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が所定の閾値のうちの第２の閾値を超えたと判定された場合は、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換に用いられる速度指令を、定常時の速度指令よりも低い値に設定する。電力回生状態にある場合に設定される定常時のときよりも高い速度指令および電力消費状態にある場合に設定される定常時のときよりも低い速度指令は、いずれも固定値として設定する。なお、ここでいう「定常時」とは、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第１の閾値を超えない範囲内にあるとき、および、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第２の閾値を超えない範囲内にあるときを意味する。設定される速度指令の一例を挙げると、定常時のバッファ軸用サーボモータ２Ｂの速度指令を２０００ｒｐｍとしたとき、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるときに電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第１の閾値を超えたときのバッファ軸用サーボモータ２Ｂの速度指令を、当該バッファ軸用サーボモータ２Ｂの最大許容速度指令（例えば３０００ｒｐｍ）に設定し、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあるときに電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第２の閾値を超えたときのバッファ軸用サーボモータ２Ｂの速度指令を、５００ｒｐｍに設定する。なお、電力回生状態用の第１の閾値と電力消費状態用の第２の閾値とは例えば同じ値に設定してもよく、あるいは異なる値に設定してもよい。また、これら速度指令、第１の閾値および第２の閾値は、サーボモータ制御装置１が運用される条件や環境などに応じて予め設定しておけばよい。
【００４７】
トルクリミット値計算部２３は、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第１の閾値を超えたとき、または、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第２の閾値を超えたときにおいて、電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）と上記所定の閾値（第１の閾値もしくは第２の閾値）との差と、バッファ軸用サーボモータ２Ｂの実速度とに基づいて、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換に用いられるトルク指令に対するトルクリミット値を計算する。バッファ軸用サーボモータ２Ｂの実速度は、当該バッファ軸用サーボモータ２Ｂに設けられた速度検出部（図示せず）によって検出されるものである。バッファ軸用サーボモータ２Ｂの実速度をｖ2B、電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）と上記所定の閾値との差をΔＰとしたとき、当該バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換に用いられるトルクリミット値をＴlimは式２のように表される。
【００４８】
【数２】
0006367846.tif 000003
【００４９】
ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第１の閾値を超えたとき、および、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第２の閾値を超えたときにおいては、通常のトルク指令に代えてトルクリミット値Ｔlimを、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換動作に用いる。一方、定常時、すなわち、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第１の閾値を超えない範囲にあるとき、および、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第２の閾値を超えない範囲にあるときは、通常のトルク指令を用いて、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するための第２のインバータ回路１４の電力変換を実行する。
【００５０】
ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第１の閾値を超えたとき、または、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第２の閾値を超えたときは、第２のインバータ回路１４による電力変換動作は、上述したトルクリミット値計算部２３により計算されたトルクリミット値と速度指令部２２により設定された速度指令とに基づいて制御される。具体的には次のとおりである。
【００５１】
すなわち、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第１の閾値を超えたときは、定常時の速度指令よりも高い値に設定された速度指令と、トルクリミット値計算部２３により計算されたトルクリミット値Ｔlimとに基づいて、第２のインバータ回路１４の電力変換動作が制御される。定常時の速度指令からより高い速度指令への変更はステップ状に行われ、この結果、第２のインバータ回路１４からバッファ軸用サーボモータ２Ｂへ、より大きな交流電力が供給され、バッファ軸用サーボモータ２Ｂは加速することになる。ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力回生状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第１の閾値を超えたときは、このようにしてドライブ軸用サーボモータ２Ａで回生された電力が交流電源３を介してバッファ軸用サーボモータ２Ｂへ供給されることになる。
【００５２】
一方、ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第２の閾値を超えたときは、定常時の速度指令よりも低い値に設定された速度指令と、トルクリミット値計算部２３により計算されたトルクリミット値Ｔlimとに基づいて、第２のインバータ回路１４の電力変換動作が制御され、バッファ軸用サーボモータ２Ｂは減速する。定常時のものからより低い速度指令への変更はステップ状に行われる。ドライブ軸用サーボモータ２Ａが電力消費状態にあるときにおいて電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が第２の閾値を超えたときは、このようにしてバッファ軸用サーボモータ２Ｂで回生された電力が交流電源３を介してドライブ軸用サーボモータ２Ａへ供給されることになる。
【００５３】
続いて、本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置の動作について、図３および図４を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置における第１の制御部に係る動作フローを示すフローチャートである。図４は、本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置における第２の制御部に係る動作フローを示すフローチャートである。
【００５４】
図３に示すように、ステップＳ１０１において、第１の制御部１６−１は、その内部に格納された制御ソフトウェアに基づいて、所定の速度指令、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１のための動作プログラム、第１のインバータ回路１２−１から出力される交流電流および／または交流電圧、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１のロータ回転速度および／またはロータ位置などといった情報などを用いて、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１の速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御するための動作指令（第１のインバータ回路１２−１内の半導体スイッチング素子に対するスイッチング指令）を生成する。同様に、第１の制御部１６−２は、その内部に格納された制御ソフトウェアに基づいて、所定の速度指令、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２のための動作プログラム、第１のインバータ回路１２−２から出力される交流電流および／または交流電圧、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２のロータ回転速度および／またはロータ位置などといった情報などを用いて、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２の速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御するための動作指令（第１のインバータ回路１２−２内の半導体スイッチング素子に対するスイッチング指令）を生成する。第１の制御部１６−１と第１の制御部１６−２とは異なる制御ソフトウェアに基づいてドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１とドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２の駆動制御を行うことから、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１とドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２とは同じ時間軸でそれぞれ異なる動作をする。第１の制御部１６−１および１６−２による動作指令の生成方法は、本発明を特に限定するものではなく、公知の生成方法でよく、例えば三角波比較ＰＷＭ方式などがある。
【００５５】
ステップＳ１０２では、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２の実速度が、各ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２に設けられた速度検出部（図示せず）によって検出される。
【００５６】
次いでステップＳ１０３では、電力計算部１５は、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２についての個別の電力量を計算する。
【００５７】
次いでステップＳ１０４において、通信部１９は、電力計算部１５により計算された電力量を、第２の制御部１７へ送信する。
【００５８】
第１の制御部１６−１および１６−２では、上述のＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を繰り返し実行する。
【００５９】
一方、第２の制御部１７は、その内部に格納された制御ソフトウェアに基づいて、所定の速度指令、バッファ軸用サーボモータ２Ｂのための動作プログラム、第２のインバータ回路１４から出力される交流電流および／または交流電圧、バッファ軸用サーボモータ２Ｂのロータ回転速度および／またはロータ位置などといった情報などを用いて、バッファ軸用サーボモータ２Ｂの速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御するための動作指令（第２のインバータ回路１４内の半導体スイッチング素子に対するスイッチング指令）を生成する。図４のステップＳ２０１では、バッファ軸用サーボモータ２Ｂの実速度が、バッファ軸用サーボモータ２Ｂに設けられた速度検出部（図示せず）によって検出される。
【００６０】
ステップＳ２０２において、第２の制御部１７は、通信部１９を介して電力計算部１５により計算された電力量を受信する。図示の例では、ドライブ軸用サーボモータ２Ａは複数個（参照番号２Ａ−１および２Ａ−２）あるので、第２の制御部１７はドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１の電力量とドライブ軸用サーボモータ２Ａ−２の電力量との総和を計算する。この代替例として、第１の制御部１６−１および１６−２のそれぞれに設けられた電力計算部１５により個別に計算されたドライブ軸用サーボモータ２Ａごとの電力量の総和を計算する総和計算部（図示せず）を別途設ける場合は、第２の制御部１７は、この総和計算部により計算された電力量の総和に関する情報を、通信部１９を介して受信するようにしてもよい。
【００６１】
ステップＳ２０３において、判定部２１は、電力計算部１５により計算された電力量の絶対値が閾値の範囲内であるか否かを判定する。より詳細には、判定部２１は、電力計算部１５により計算された電力量の絶対値が第１の閾値を超えない範囲内にあるか否かを判定し、電力計算部１５により計算された電力量の絶対値が第２の閾値を超えない範囲内にあるか否かを判定する。
【００６２】
ステップＳ２０３において閾値（第１の閾値および第２の閾値）の範囲内にあると判定された場合、ステップＳ２０９において、速度指令部２２は、定常時の速度指令に設定する。その後、ステップＳ２０１へ戻る。
【００６３】
ステップＳ２０３において閾値（第１の閾値および第２の閾値）の範囲外にあると判定された場合は、ステップＳ２０４へ進む。
【００６４】
ステップＳ２０４では、判定部２１は、電力計算部１５により計算された電力量に基づいて、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ-１および２Ａ−２全体として電力回生状態にあるか電力消費状態にあるかを判定する。
【００６５】
ステップＳ２０４において電力回生状態にあると判定された場合、ステップＳ２０５において、トルクリミット値計算部２３は、電力計算部１５により計算された電力量と第１の閾値との差と、バッファ軸用サーボモータ２Ｂの実速度とに基づいて、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換に用いられるトルク指令に対するトルクリミット値Ｔlimを計算する。
【００６６】
続くステップＳ２０６では、速度指令部２２は、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換に用いられる速度指令を、定常時の速度指令ときよりも高い値（固定値）に設定する。
【００６７】
なお、ステップＳ２０５とステップＳ２０６の処理の実行順序は入れ替えてもよい。
【００６８】
電力計算部１５により計算された電力量（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）の絶対値が閾値の範囲外でありなおかつ電力回生状態にある場合は、上述のステップＳ２０３〜Ｓ２０６の処理を経ることにより、定常時の速度指令よりも高い値に設定された速度指令とトルクリミット値計算部２３により計算されたトルクリミット値Ｔlimとに基づいて、第２のインバータ回路１４の電力変換動作が制御されることになる。これにより、第２のインバータ回路１４からバッファ軸用サーボモータ２Ｂへ、より大きな交流電力が供給され、バッファ軸用サーボモータ２Ｂは加速する。この結果、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２で回生された電力が交流電源３を介してバッファ軸用サーボモータ２Ｂへ供給されることになる。ステップＳ２０６の処理の後は、ステップＳ２０１へ戻る。
【００６９】
一方、ステップＳ２０４において電力消費状態にあると判定された場合は、ステップＳ２０７において、トルクリミット値計算部２３は、電力計算部１５により計算された電力量と第２の閾値との差と、バッファ軸用サーボモータ２Ｂの実速度とに基づいて、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換に用いられるトルク指令に対するトルクリミット値Ｔlimを計算する。
【００７０】
続くステップＳ２０８では、速度指令部２２は、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを駆動するために第２のインバータ回路１４の電力変換に用いられる速度指令を、定常時のとき速度指令よりも低い値（固定値）に設定する。
【００７１】
なお、ステップＳ２０７とステップＳ２０８の処理の実行順序は入れ替えてもよい。
【００７２】
電力計算部１５により計算された電力量の絶対値（ドライブ軸用サーボモータ２Ａが複数の場合は電力量の総和）が閾値の範囲外でありなおかつ電力消費状態にある場合は、上述のステップＳ２０３、Ｓ２０４、Ｓ２０７およびＳ２０８の処理を経ることにより、定常時の速度指令よりも低い値に設定された速度指令とトルクリミット値計算部２３により計算されたトルクリミット値Ｔlimとに基づいて、第２のインバータ回路１４の電力変換動作が制御されることになる。これにより、バッファ軸用サーボモータ２Ｂは減速する。この結果、バッファ軸用サーボモータ２Ｂで回生された電力が交流電源３を介してドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２へ供給されることになる。ステップＳ２０８の処理の後は、ステップＳ２０１へ戻る。
【００７３】
ステップＳ２０６、Ｓ２０８およびＳ２０９のうちのいずれかの処理が行われた後は、ステップＳ２０１へ戻り、再度、上述のＳ２０２〜Ｓ２０９の処理が実行される。例えば、電力計算部１５により計算された電力量の絶対値が閾値の範囲外でありなおかつ電力回生状態にあるときは、定常時の速度指令よりも高い値に設定された速度指令とトルクリミット値計算部２３により計算されたトルクリミット値Ｔlimとに基づいて、第２のインバータ回路１４の電力変換動作が制御されバッファ軸用サーボモータ２Ｂが加速するが、その後に、ステップＳ２０３にて電力計算部１５により計算された電力量の絶対値が閾値の範囲内にあると判定されると、ステップＳ２０９において速度指令部２２により定常時の速度指令に戻されることになる。また例えば、電力計算部１５により計算された電力量の絶対値が閾値の範囲内にあるときは、定常時の速度指令にて第２のインバータ回路１４の電力変換動作が制御されバッファ軸用サーボモータ２Ｂが駆動されることになるが、その後に、ステップＳ２０３にて電力計算部１５により計算された電力量の絶対値が閾値の範囲外にあると判定されると、定常時の速度指令よりも高いか低い値に設定された速度指令とトルクリミット値計算部２３により計算されたトルクリミット値Ｔlimとに基づいて、第２のインバータ回路１４の電力変換動作が制御されバッファ軸用サーボモータ２Ｂが加速にもしくは減速することになる。
【００７４】
上述の実施形態では、第１のコンバータ回路１１−１および１１−２ならびに第１のインバータ回路１２−１および１２−２の電力変換を制御する第１の制御部１６−１および１６−２と、第２のコンバータ回路１３および第２のインバータ回路１４の電力変換を制御する第２の制御部１７とを独立して設けたが、この変形例として、これら第１の制御部１６−１および１６−２ならびに第２の制御部１７の機能を、同一の制御部が実行するようにしてもよい。図５は、本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置の変形例を示すブロック図である。制御部１８は、電力計算部１５を有し、第１のコンバータ回路１１−１および１１−２、第１のインバータ回路１２−１および１２−２、第２のコンバータ回路１３、ならびに第２のインバータ回路１４による電力変換を制御する。なお、制御部１８以外の回路構成要素については図１および２に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。図５に示す変形例によるサーボモータ制御装置１の動作フローは、図３および図４を参照して説明したものと基本的には同様であるが、電力量に関する情報を第１の制御部から第２の制御部へ送受信する処理（図３のステップＳ１０４および図４のステップＳ２０２）が無い点で異なる。
【００７５】
以上説明したように、本発明によるサーボモータ制御装置では、ＤＣリンク経由ではなく交流電源経由で電力をやり取りするので、バッファ軸用サーボモータ、バッファ軸用のコンバータ回路およびインバータ回路の個数を低減することができ、電力ピークを低減することができる小型で低コストのサーボモータ制御装置を実現することができる。
【００７６】
例えば図１に示す本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置と図７に示す従来のサーボモータ制御装置とを比較すると、ドライブ軸用サーボモータの個数はともに２個であり（参照符号２Ａ−１および２Ａ−２）、１巻線タイプのバッファ軸用サーボモータの個数はともに１個であるが（参照符号２Ｂ）、本発明によれば、ＤＣリンク経由ではなく交流電源３経由で電力をやり取りするので、ドライブ軸用サーボモータの個数が複数であっても、バッファ軸用サーボモータおよびこのためのインバータ回路の組を複数個設ける必要はないので、小型で低コストのサーボモータ制御装置を実現することができる。
【００７７】
また例えば、複数軸駆動のためのサーボモータ制御装置においても、本発明によれば、電力ピークを低減することができる小型で低コストのサーボモータ制御装置を実現することができる。図６は、本発明の実施形態によるサーボモータ制御装置を複数軸駆動に用いた場合の効果を説明するブロック図である。図６では、従来の複数軸駆動のサーボモータ制御装置を示す図８の場合と同様、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１および２Ａ−２を用いて、第１の駆動軸（図示せず）を駆動し、ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−３および２Ａ−４を用いて第２の駆動軸（図示せず）を第１の駆動軸とは独立して駆動する場合を想定している。なお、図６では制御部に関しては図示を省略している。図６に示すように、各ドライブ軸用サーボモータ２Ａ−１、２Ａ−２、２Ａ−３および２Ａ−４には、それぞれ、コンバータ回路１１−１およびインバータ回路１２−１の組、コンバータ回路１１−２およびインバータ回路１２−２の組、コンバータ回路１１−３およびインバータ回路１２−３の組、ならびに、コンバータ回路１１−４およびインバータ回路１２−４の組が設けられる。本発明によれば、ＤＣリンク経由ではなく交流電源３経由で電力をやり取りするので、複数軸駆動のためにドライブ軸用サーボモータが複数設けられた場合であっても、バッファ軸用サーボモータ２Ｂを１個のみならびにこのためのコンバータ回路１３およびインバータ回路１４の組も１個のみでよく、図８に示す従来例に比べてバッファ軸用サーボモータ、バッファ軸用のコンバータ回路およびインバータ回路の個数を低減することができる。また、バッファ軸用サーボモータ２Ｂについても１巻線タイプで実現すればよく、低コストである。よって、本発明によれば、小型で低コストのサーボモータ制御装置を実現することができる。
【００７８】
本発明によるサーボモータが適用される産業機械としては、例えば、複数のプレス機のスライド機構もしくはプレス機のダイクッション機構からなる複数台の機構を有し、これら各機構が１台以上のサーボモータを有するものなどがある。
【符号の説明】
【００７９】
１    サーボモータ制御装置
２Ａ、２Ａ−１、２Ａ−２    ドライブ軸用サーボモータ（第１のサーボモータ）
２Ｂ    バッファ軸用サーボモータ（第２のサーボモータ）
３    交流電源
１１、１１−１、１１−２    第１のコンバータ回路
１２、１２−１、１２−２    第１のインバータ回路
１３    第２のコンバータ回路
１４    第２のインバータ回路
１５−１、１５−２    電力計算部
１６−１、１６−２    第１の制御部
１７    第２の制御部
１８    制御部
１９    通信部
２１    判定部
２２    速度指令部
２３    トルクリミット値計算部
【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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