(57)【要約】【課題】  限られたスペースでも多数のモータの制御を安定し、かつ高精度で行うことが可能な多軸モータ制御システムを提供することを課題とする。【解決手段】  多軸モータ制御システム１は、位置検出回路７を有するモータ２と、モータ２と接続され、駆動状態を検知する状態検知センサ８及び時定数計測に基づいて電流値を算出し、検出する電流検出回路９等を含むドライバユニット３と、モータ２を駆動するための駆動制御モジュール１６が内部に構築されたＦＰＧＡ４と、ドライバユニット３と接続し、モータ２を駆動するための電力を供給する電力供給部５と、ＦＰＧＡ４に対して種々の信号の送受を行うための通信回路部６とから主に構成されている。また、ＦＰＧＡ４の駆動制御モジュール１６には、モータ２の駆動に係る位置、速度、加速度、及び振動等を制御する各制御モジュール１９，２０，２１，２２が内部に構築されている。【選択図】        図１
2005102377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出回路を有するモータと、
前記モータと接続し、前記モータの駆動を制御するための電力スイッチング回路及び定電流回路を有するドライバユニットと、
前記ドライバユニットと接続し、前記モータを駆動するための電力を供給する電力供給部と、
前記ドライバユニットと接続し、論理素子及び前記論理素子を接続する配線によって、前記モータの駆動を位置、速度、及び加速度の少なくともいずれか一つの可変要素に基づいて制御するための駆動制御モジュールが内部に構築されたフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイと
を具備し、
前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、
多軸に形成された複数の前記モータを並列制御することを特徴とする多軸モータ制御システム。
【請求項２】
外部との信号の送受を行うための通信回路部をさらに具備し、
前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、
前記通信回路部と接続するために構築された通信モジュールと、
前記駆動制御モジュール及び前記通信モジュールの間を接続する内部バスを制御する内部バス管理モジュールと
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の多軸モータ制御システム。
【請求項３】
前記駆動制御モジュールは、
多相に形成された前記モータの相制御を行うための相制御モジュール、及び前記モータの駆動に係るパルス幅を制御するパルス幅変調制御モジュールの少なくともいずれか一つをさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多軸モータ制御システム。
【請求項４】
前記ドライバユニットは、
前記モータの回転減速時に発生する慣性力に基づいた減速エネルギーを電力に変換し、発電された前記電力を前記定電流回路に送出して前記モータの駆動のために再利用することが可能な発電回路をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の多軸モータ制御システム。
【請求項５】
前記ドライバユニットは、
前記モータの駆動状態を検知する状態検知センサ部と、
前記状態検知センサ部によって検知され、電流に応じて変化するインピーダンスを時定数計測することにより、前記電流の検出を行う電流検出回路と
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の多軸モータ制御システム。
【請求項６】
前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、
前記モータを振動させながら駆動する振動制御モジュールと、
前記振動制御モジュールによって振動された前記モータに対する外力を検出し、検出された前記外力に応じて前記モータの駆動を制御する外力フィードバックモジュールと
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の多軸モータ制御システム。
【請求項７】
前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、
多軸に形成された複数の前記モータの駆動を補間し、動的に制御をする補間制御モジュールをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一つに記載の多軸モータ制御システム。
【請求項８】
前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、
前記モータのフィードバックパルスのパルス時間を計測するパルス時間計測モジュールと、
計測された前記パルス時間に基づいて前記モータの駆動に係る回転速度を算出する速度算出モジュールと
をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の多軸モータ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸モータ制御システムに関するものであり、特に複数のモータを多軸かつ省スペースに配し、システム全体の小型化を図ることが可能であり、さらに複数の該モータを包括的に制御することが可能な多軸モータ制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に工作機械や産業機械などを始めとする種々の機械を駆動するために、モータが多く利用されている。モータは、数多くの種類が知られており、例えば、直流モータ、交流モータ、及びステッピングモータなどがあり、種々の用途に応じて適宜使い分けられている。特に、近年のロボット関連技術の進歩により、係るロボットの各関節の動き等を再現するために多くのモータ（サーボ・モータなど）が利用されている。
【０００３】
ここで、サーボ・モータなどの駆動を精細に制御するために、所謂「ＰＩＤ制御：比例微分積分制御（Proportional plus derivative plus integral control）」と呼ばれる手法が多く用いられている。このＰＩＤ制御は、目標値と出力の誤差を定数倍する比例要素と、積分する要素と、微分する要素とを備え、低周波域において積分要素によって極めて高い利得が得られ、高周波領域のゲインを微分要素によって向上させて応答を高速化することができるものである。さらに、中域では比例による要素で制御値が主に決定される。
【０００４】
そして、これらのＰＩＤ制御を利用し、複数のサーボ・モータを有して構成されたロボット機器やその他の制御機器が広く知られている。さらに、これらのサーボ・モータに接続されたドライバユニットを介し、外部に配されたモータ制御用のＣＰＵ等により、複数のモータを一括して集中管理することが行われている。また、このとき、サーボ・モータの駆動状態を把握するために、ロータリ・エンコーダ等を用いて回転速度や回転位置に関する情報を取得し、制御することが行われている。
【０００５】
さらに、従来のサーボ・モータにおいては、サーボ・モータの駆動等のために供給される電流等の検出は、ホール素子等の電子部品を用いて行われることが多く、検出された電流値を電圧値に変換し、さらにＡ／Ｄコンバータを介してアナログ量をデジタル量に変化することによって計測されている。
【０００６】
以上の従来技術は、当業者として当然として行われているものであり、出願人はこの従来技術が記載された文献等を本願出願時における現段階では特に知見するものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したモータの制御に係る技術及び制御システムにおいては、以下のような問題を生じることがあった。すなわち、複数のサーボ・モータを含んで構成されたロボット機器やその他の制御機器などにおいては、複数のサーボ・モータの制御及びその配置を如何に効率的に行うか、否かが重要であった。
【０００８】
例えば、ロボット機器等のように、内蔵電池などの電気容量が限られた動力源を利用して駆動されるものは、ロボット全体の小型化を図るため、複数のサーボ・モータを配設するための空間も限定されていた。そのため、モータ制御に係るシステム全体で省スペース化をする必要があり、特に、サーボ・モータを除くその他の構成、ドライバユニット及び制御用ＣＰＵ等の制御機器の構成を小さくする必要があった。加えて、ロボット等の非常に限られた内部の空間に多くのモータ類を配置し、さらに限られた動力源の内蔵電池によって係るモータを駆動することは、非常に困難性を有していた。さらに、モータ数の増大に比例して、制御のためのＣＰＵ等にかかる負担も増大する傾向にあり、ＣＰＵ等によってモータを高精度かつ高速化して制御することは非常に難しかった。
【０００９】
そこで本発明は、上記実情に鑑み、限られたスペースでも多数のモータの制御を安定し、かつ高精度で行うことが可能な多軸モータ制御システムの提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明の多軸モータ制御システムは、「位置検出回路を有するモータと、前記モータと接続し、前記モータの駆動を制御するための電力スイッチング回路及び定電流回路を有するドライバユニットと、前記ドライバユニットと接続し、前記モータを駆動するための電力を供給する電力供給部と、前記ドライバユニットと接続し、論理素子及び前記論理素子を接続する配線によって、前記モータの駆動を位置、速度、及び加速度の少なくともいずれか一つの可変要素に基づいて制御するための駆動制御モジュールが内部に構築されたフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイとを具備し、前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、多軸に形成された複数の前記モータを並列制御する」ものから主に構成されている。
【００１１】
ここで、位置検出回路を有するモータとは、例えば、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ、ステッピングモータ、及びインダクションモータなどの従来から周知のモータのものが挙げられる。
【００１２】
また、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Field Programmable Gate Array：以下、単に「ＦＰＧＡ」と称す）とは、内部に配された複数の論理素子及び該論理素子を接続可能な配線によって論理モジュール（プログラムに相当）を構築することが可能なものである。これにより、種々の機器の制御をＣＰＵ等に負荷をかけることなく行うことができる。
【００１３】
したがって、本発明の多軸モータ制御システムによれば、多軸に形成された複数のモータを制御するために、ドライバユニットを介して接続されたＦＰＧＡが利用される。そして、ＦＰＧＡの内部に構築された駆動制御モジュールによって、多軸に形成された複数のモータの制御が並列して行われることになる。特に、ロボット機器等に利用される複数のモータの制御を行う場合、従来のようにＣＰＵ等にかかる負担を軽減し、モータの制御を安定して行うことが可能となる。さらに、複数（多軸）のモータをＦＰＧＡによってまとめて制御することが可能となり、制御システム全体の小型化を図ることもできるようになる。
【００１４】
さらに、本発明にかかる多軸モータ制御システムは、上記構成に加え、「外部との信号の送受を行うための通信回路部をさらに具備し、前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、前記通信回路部と接続するために構築された通信モジュールと、前記駆動制御モジュール及び前記通信モジュールの間を接続する内部バスを制御する内部バス管理モジュールと」をさらに有するものであっても構わない。
【００１５】
したがって、本発明の多軸モータ制御システムによれば、ＦＰＧＡの内部に外部との通信を行うための通信モジュールと、該通信モジュール及び駆動制御モジュールの間の内部バスを管理する内部バス管理モジュールとが構築されている。そして、通信モジュールは、外部に形成された通信回路部と接続され、ＣＰＵ等に接続されている。これにより、複数のモータが接続されたＦＰＧＡと外部との通信が可能となり、モータの制御に係る種々の指示及びモータの状況を示す信号などをＣＰＵ等と送受することが行える。
【００１６】
さらに、本発明にかかる多軸モータ制御システムは、上記構成に加え、「前記駆動制御モジュールは、多相に形成された前記モータの相制御を行うための相制御モジュール、及び前記モータの駆動に係るパルス幅を制御するパルス幅変調制御モジュールの少なくともいずれか一つをさらに有する」ものであっても構わない。
【００１７】
したがって、本発明の多軸モータ制御システムによれば、ＦＰＧＡは、モータの相制御を行う相制御モジュール及び駆動に係るパルス幅を制御するパルス幅変調制御モジュールを含んで構成されている。これにより、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータなどの少なくとも２相以上の多相モータを利用することが可能となり、相制御モジュールによって多相への電流を流すタイミング及び相の切換えの制御が行える。また、モータを駆動するための電圧のパルス幅を変調させ、ＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）によるデューティー比を決定し、モータの制御を行うことが可能となる。
【００１８】
さらに、本発明にかかる多軸モータ制御システムは、上記構成に加え、「前記ドライバユニットは、前記モータの回転減速時に発生する慣性力に基づいた減速エネルギーを電力に変換し、発電された前記電力を前記定電流回路に送出して前記モータの駆動のために再利用することが可能な発電回路を」さらに具備するものであっても構わない。
【００１９】
したがって、本発明の多軸モータ制御システムによれば、ドライバユニットが発電回路を有するため、モータの減速時に発する慣性力に基づくエネルギーを利用して発電し、さらにモータを駆動するための電力として使用することが可能となる。すなわち、減速時に発生する減速エネルギーは、大部分が熱エネルギーに転換されることがあり、エネルギー損失の比率が大きかった。また、多軸モータ制御システムが利用されるロボット機器などの場合、外部からの商用電源に頼ることなく、内蔵されたバッテリーの電力を駆動源とすることもあり、係る熱エネルギーに転換されることによりエネルギー損失を抑えることが省エネルギー化を図る上で特に重要であった。そこで、減速エネルギーを利用して再び発電を行う発電回路をドライバユニットに備えることにより、従来は熱として損失されていたエネルギーを再び電力に転換し、さらにモータの駆動のために再利用するための供給される。これにより、多軸モータ制御システムの全体におけるエネルギー効率を向上させることができ、省エネルギー化をさらに進めることが可能となる。
【００２０】
さらに、本発明にかかる多軸モータ制御システムは、上記構成に加え、「前記ドライバユニットは、前記モータの駆動状態を検知する状態検知センサ部と、前記状態検知センサ部によって検知され、電流に応じて変化するインピーダンスを時定数計測することにより、前記電流の検出を行う電流検出回路と」をさらに具備するものであっても構わない。
【００２１】
したがって、本発明の多軸モータ制御システムによれば、状態検知センサ部によって検知されるインピーダンスの変化を時定数計測することにより、電流値の検出を行うことが可能となる。これにより、検出された電流値及び駆動制御モジュールによって制御されるモータの推定トルクに基づいて、モータをフィードバック制御することが可能となり、これにより、さらに高精細にモータを制御することができるようになる。
【００２２】
さらに、本発明にかかる多軸モータ制御システムは、上記構成に加え、「前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、前記モータを振動させながら駆動する振動制御モジュールと、前記振動制御モジュールによって振動された前記モータに対する外力を検出し、検出された前記外力に応じて前記モータの駆動を制御する外力フィードバックモジュールと」をさらに具備するものであっても構わない。
【００２３】
したがって、本発明の多軸モータ制御システムによれば、ＦＰＧＡに振動制御モジュールと、外力フィードバックモジュールとが構築されている。ここで、振動制御モジュールとは、モータの駆動による回転の正負を微小時間に連続的に切換えることにより、モータ自身を振動させるものである。
【００２４】
これにより、モータは非常に細かな振動（ふれ）を生じることになる。このとき、例えば、モータが振動しながら動くことにより、外部の対象物体と当接すると、非常に小さな領域で、モータは対象物体と当接したり、或いは対象物体から離間するような動きを生じることになり、完全には対象物体に当接していないことになる。そして、係る対象物体に当接した際にモータに加えられる外力を検出し、検出された外力に応じてモータの駆動を制御するフィードバック制御を行うことができる。
【００２５】
例えば、ロボット機器の手指の動きを複数のモータ等を用いて再現し、係るモータ制御システムを応用した場合、ロボットの手指によって対象物体を把持するケースでは、モータを振動させながら対象物体に当接したロボットの手指は、当接によって得られる外力によって対象物体の位置や形状等を把握することが可能となり、把持を正確に行うことができるようになる。すなわち、振動制御モジュールによってモータの振動制御を行うことにより、モータの制御量を的確に決定することが可能となり、制御対象となる機器の駆動が安定して行えるようになる。
【００２６】
さらに、本発明にかかる多軸モータ制御システムは、上記構成に加え、「前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、多軸に形成された複数の前記モータの駆動を補間し、動的に制御をする補間制御モジュールを」さらに具備するものであっても構わない。
【００２７】
したがって、本発明の多軸モータ制御システムによれば、多軸に形成された複数のモータの制御を、各々の軸間で補間することが可能な補間制御モジュールを有している。すなわち、ＦＰＧＡによって複数のモータを並列して制御することが可能な多軸モータ制御システムにおいて、各モータの駆動状態、すなわち、位置や速度などの制御を、それぞれ独立して行うことはＦＰＧＡにおいても非常に負荷の係るものとなる。そこで、少なくとも二軸間におけるモータの駆動の制御を補間することにより、各モータの駆動を滑らかにし、さらにＦＰＧＡに係る負担を軽減することが可能となる。
【００２８】
さらに、本発明にかかる多軸モータ制御システムは、上記構成に加え、「前記フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイは、前記モータのフィードバックパルスのパルス時間を計測するパルス時間計測モジュールと、計測された前記パルス時間に基づいて前記モータの駆動に係る回転速度を算出する速度算出モジュールと」をさらに具備するものであっても構わない。
【００２９】
したがって、本発明の多軸モータ制御システムによれば、モータのフィードバックパルスを計測し、さらに計測されたパルス時間に基づいて回転速度が算出し、算出結果によってモータの回転速度を制御することが可能となる。これにより、モータの低回転域及び高回転域のそれぞれにおけるモータの駆動制御が安定し、モータの制御に係る分解能を上げることが可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の効果として、ＦＰＧＡの内部に構築した駆動制御モジュールを利用することにより、多軸に形成された複数のモータの駆動を並列して制御することが可能となる。これにより、多軸モータ駆動システムをコンパクトに設計することができ、ロボット機器等に適用した場合、ロボット等の小型化を阻害することがない。さらに、ドライバユニットに設けられた発電回路により、モータの減速時に生じる減速エネルギーを電力に転換し、モータを駆動するために再利用（再供給）することができる。この結果、多軸モータ制御システム全体におけるエネルギー効率が向上し、省電力化（省エネルギー化）を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、本発明の一実施形態である多軸モータ制御システム１について、図１乃至図３に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の多軸モータ制御システム１における概略構成を示す説明図であり、図２は多軸モータ制御システム１を実現するための回路例を示す回路図であり、図３は多軸モータ制御システム１における信号の流れを模式的に示す説明図である。
【００３２】
本実施形態の多軸モータ制御システム１は、図１及び図２に示すように、サーボ・モータ２（以下、「モータ２」と称す）と、モータ２と接続されたドライバユニット３と、ドライバユニット３と接続し、モータ２を駆動するための複数の論理モジュール（詳細は後述する）が内部に構築されたＦＰＧＡ４と、ドライバユニット３と接続し、モータ２を駆動するための電力を供給する電力供給部５と、ＦＰＧＡ４に対して種々の信号の送受を行うための通信回路部６とから主に構成されている。
【００３３】
さらに、詳細に説明すると、モータ２は、供給された電力によってモータ軸を回転駆動させる３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａと、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａの駆動による位置変化を検出するための位置検出回路７とを主に具備して構成されている。
【００３４】
また、ドライバユニット３は、前述した３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａと接続し、モータ２の駆動状態を検知する状態検知センサ８と、検知されたモータ２の駆動状態に応じて状態検知センサ８内で変化するインピーダンスを時定数計測することにより得られる電流値を検出する電流検出回路９と、電力供給部５と接続し、モータ２に対して電力を供給するための定電流回路１０と、モータ２（３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａ）を駆動制御するために、供給する電力を切換える電力スイッチング回路１１と、電力を供給しているモータ２の相を検出する相検出回路１２と、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａの回転が減速した際に生じる慣性力に基づく減速エネルギーを利用して発電を行う発電回路１３とを主に有して構成されている。
【００３５】
ここで、電流検出回路９は、インピーダンスの変換を微小間隔で時定数計測するために、ＦＰＧＡ４の内部に構築されたカウンタモジュール１４と接続されている。これにより、ＦＰＧＡ４の高度な演算機能を用いてインピーダンスの時定数を計測することができる。これにより、Ａ／Ｄコンバータを必要とすることなくアナログ量の電流の検出を行うことが可能となり、さらに省スペース化を実現することができる。また、発電回路１３は、電力供給部５が接続された定電流回路１０と電気的に接続され、発電によって得られた電力が、再び定電流回路１０を通してモータ２に電力が供給されるようになっている。これにより、従来は損失していたエネルギーを効率的に再利用することが可能となり、特に、動力源の容量が限られた用途に用いられる場合において、長時間の使用が可能となる省エネルギー化を実現することができる。
【００３６】
さらに、ＦＰＧＡ４の中には、各種の制御用のプログラムとして、通信回路部６と接続され、種々の信号の送受を行うための通信モジュール１５と、モータ２の駆動を制御するための駆動制御モジュール１６と、通信モジュール１５及び駆動制御モジュール１６の間を接続する内部バス１７と、内部バス１７の間での種々の信号の送受を管理する内部バス管理モジュール１８とから主に構成されている。さらに、駆動制御モジュール１６の中には、モータ２を駆動するためのモータの位置を制御する位置制御モジュール１９、駆動に係る速度を制御する速度制御モジュール２０、駆動に係る加速度を制御する加速度制御モジュール２１、モータ２の駆動に微小な振動を付与する振動制御モジュール２２、ドライバユニット３の相検出回路１２と接続し、モータ２を駆動する際の相制御を行う相制御モジュール２３、モータ２を駆動するためのパルス幅の変調を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）制御モジュール２４、モータ２のフィードバックパルスのパルス時間ＰＴを計測するカウンタモジュール１４に接続されたパルス時間計測モジュール２５、計測されたパルス時間ＰＴに基づいてモータを駆動する際の回転速度を算出する速度算出モジュール２６を含んで構成されている。さらに、振動制御モジュール２２は、振動されるモータ２に加えられる外力を検出し、該外力に応じてモータの駆動を制御する外力フィードバックモジュールとして機能している。
【００３７】
ここで、ＦＰＧＡ４は、ゲート数に応じて複数の論理モジュールを内部に構築することが可能であるため、ＦＰＧＡ４に複数のモータ２をドライバユニット３を介して接続することにより、一つのＦＰＧＡ４によって複数のモータ２を並列に制御することができる。これにより、一つのＦＰＧＡ４に、個々のモータ２に対する駆動制御モジュール１６ａ，１６ｂ，１６ｃ等が構築された多軸モータ制御システム１において、ＣＰＵ等に過大な負荷をかけることなく、複数のモータ２をそれぞれ独立して制御することが可能となる。また、各々の駆動制御モジュール１６等による各モータ２の駆動制御を互いに調整し、多軸間における補間制御をすることが可能な補間制御モジュール２７がＦＰＧＡ４に構築されているため、各モータ２の動きに協調性を持たせ、滑らかな動きを行わせることができるようになる。
【００３８】
そのため、一つのＦＰＧＡ４によって、多軸に形成された複数のモータ２を並列して制御することが可能となり、従来のように、個々のモータに対してそれぞれ制御用のＣＰＵを接続する必要がなくなる。その結果、複数のモータ２を含んで構成される多軸モータ制御システム１の占めるスペースを小さく抑えることができ、ロボット機器などに、本実施形態の多軸モータ制御システム１を適用した場合であっても、小型化及び軽量化を阻害することがない。
【００３９】
次に、本実施形態の多軸モータ制御システム１における制御の一例を図２及び図３に基づいて説明する。図２は本実施形態の多軸モータ制御システム１を実現するための回路図３０の一例が示されている。ここで、回路図３０は、２４Ｖ及び５Ｖを二種類の電圧をそれぞれ供給することが可能な電力供給部５と、通信回路部６と接続し、通信モジュール１５及び内部バス１７を介して駆動制御モジュールに３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａを制御するための入力信号ＩＳ及びシステム同期クロックを受付けるＦＰＧＡ４と、電力供給部５及びＦＰＧＡ４と個々に接続したドライバユニット３と、ドライバユニット３と接続した３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａ及びエンコーダ３１とによって主に形成されている。
【００４０】
そして、通信回路部６から伝達された入力信号ＩＳ等に基づいて、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａを駆動するための各種モードが切替えるための制御が駆動制御モジュール１６によって行われる。ここで、切替えられる各種のモードは、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａを停止状態から回転状態に変化させる起動モード３２ａ、所定の回転数まで回転速度を上げる加速モード３２ｂ、所定の回転数を保持し、回転速度を一定にする定速モード３２ｃ、回転数を下げ、回転速度を落とす減速モード３２ｄ、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａを停止状態とする停止モード３２ｅ、及びディサモード３２ｆに分類される。（図３参照）。
【００４１】
さらに、ディサモード３２ｆとは、前述した駆動制御モジュール１６内に構築された振動制御モジュール２２によって制御する３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａの正回転及び負回転を微小時間内に連続的に切替えることにより、モータ２を振動させるものである。また、各モード３２ａ等は、駆動制御モジュール１６に構築された位置制御モジュール１９、速度制御モジュール２０、加速度制御モジュール２１、及び振動制御モジュール２２を単独若しくはこれらの組合せによって制御することにより、切替えられている。
【００４２】
そして、前述した振動制御モジュール２２によって制御された３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａに対する外力として発生するトルクを、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａの制御量から推定されるトルクと、電流検出回路９から得た電流値から推定されるトルクとの差に基づいて決定し、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａを制御するためのフィードバック制御が外力フィードバックモジュール２２ａによって行うことができる。
【００４３】
これにより、図３に示すように、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａを制御するために入力された目標位置３３（回転角度を含む）、目標速度３４、目標加速度３５、目標トルク３６と、位置検出回路７として機能するエンコーダ３１及び電流検出回路９に基づいて算出される現在位置３７、現在速度３８、現在加速度、現在トルク４０とのそれぞれの偏差４１，４２，４３に基づいて制御量を決定し、決定した制御量に基づいて、各相へ電流を流すタイミング４４、デッド・タイム４５、ＰＷＭ４６（デューティー比）を決定し、ハイサイド及びローサイドのドライブ４７，４８を介して３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａが駆動される。なお、説明を簡略化するため、図３において、一部の信号の処理の流れについての説明を省略している。
【００４４】
以上、説明したように、本実施形態の多軸モータ制御システム１によれば、ロボット機器等の限られたスペースに設置され、かつ限られた動力源容量で駆動される多軸に配された複数のモータ２を、一つのＦＰＧＡ４を利用して制御することができる。特に、ＦＰＧＡ４の内部に構築されるモータ２を駆動制御するための駆動制御モジュール１６等によって、個々のモータ２を並列して制御することが可能となる。さらに、モータ２の数と比例して長時間化する制御周期を短縮し、インテリジェント化することによりそれぞれのモータ２の制御を分散処理することができるようになる。また、多軸に配された複数のモータ２の制御を互いに補間することが補間制御モジュール２７によって可能となるため、モータ２を並列に接続し、制御する際に各モータ２の駆動の連係が滑らかに行われるようになる。
【００４５】
また、従来の一般的なサーボ・モータは、ａ）サーボ・モータを単体で販売、及びｂ）サーボ・モータとドライバとをセットで販売、ｃ）サーボ・モータと多軸用のＦＰＧＡによるドライバをセットで販売する、の３通りのいずれかで行われることが多かった。そのため、サーボ・モータを使用する使用者は、自分で制御用の装置を設計する、或いは既製のドライバを利用するしかできなかった。しかしながら、本実施形態の多軸モータ制御システム１によれば、サーボ・モータ、ドライバ（ドライバユニット３）、ＦＰＧＡ４に構築された駆動制御モジュール１６をセットにして供給することが可能となり、使用者は自らの仕様に合わせてサーボ・モータの駆動を自由に変更することが可能となる。すなわち、使用者（消費者）のニーズに応じた設計が容易に行えるようになる。なお、ドライバユニット３をさら小型化し、サーボ・モータに係るドライバユニット３を内蔵した構成であっても構わない。
【００４６】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００４７】
すなわち、本実施形態において、駆動するモータ２の方式として、３相ブラシレスＤＣサーボ・モータ２ａを用いて説明したが、勿論これに限定されるものではなく、その他の種類のモータの制御に本発明のシステムを適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態の多軸モータ制御システムにおける概略構成を示す説明図である。の概略構成を示す説明図である。
【図２】多軸モータ制御システムを実現するための回路例を示す回路図である。
【図３】多軸制御システムにおける信号の流れを模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  多軸モータ制御システム
２  モータ
３  ドライバユニット
４  ＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）
５  電力供給部
６  通信回路部
７  位置検出回路
８  状態検知センサ（状態検知センサ部）
９  電流検出回路
１０  定電流回路
１１  電力スイッチング回路
１２  相検出回路
１３  発電回路
１５  通信モジュール
１６  駆動制御モジュール
１７  内部バス
１８  内部バス管理モジュール
１９  位置制御モジュール
２０  速度制御モジュール
２１  加速度制御モジュール
２２  振動制御モジュール（外力フィードバックモジュール）
２３  相制御モジュール
２４  パルス幅変調制御モジュール
２５  パルス時間計測モジュール
２６  速度算出モジュール
２７  補間制御モジュール
３１  エンコーダ（位置検出回路）
ＰＴ  パルス時間
【図１】
2005102377.tif 000003
【図２】
2005102377.tif 000004
【図３】
2005102377.tif 000005