(57)【要約】【課題】専用のハードウェアを必要とせず、上位システムとモータ駆動装置の同期性を確保する、廉価な実現手段を提供する。【解決手段】上位システム１から指令情報４１を受信する第１の受信部２１と、指令情報４１に従いモータ３を駆動するモータ制御部２２を備えたモータ駆動装置２において、上位システム１から時刻情報５１を非同期で受信する第２の受信部２３と、時刻情報５１よりモータ駆動装置２内部の駆動装置時刻２５を同期させる時刻同期部２４を、備えることを特徴とするモータ駆動装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位システムから指令情報を受信する第１の受信部と、受信した指令情報によりモータを駆動するモータ制御部を備えたモータ駆動装置において、上位システムから時刻情報を非同期で受信する第２の受信部と、受信した時刻情報によりモータ駆動装置内部の駆動装置時刻を同期させる時刻同期部を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
指令情報と時刻情報を同じ第１の受信部で受信し、指令情報をモータ制御部へ、時刻情報を時刻同期部へと振り分ける受信選択部を備えることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
指令情報と合わせて指令開始時刻情報を受信し、指令開始時刻情報と駆動装置時刻に基づき、指令情報をモータ制御部へ送る時刻を調整する指令開始時刻同期部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
指令情報の代わりに指令生成情報を受信し、指令生成情報と駆動装置時刻に基づき、モータ制御部へ送る指令情報を生成する指令再生部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
複数の指令情報を受信し、その中の１つを選択しモータ制御部へ送る機能を受信選択部に備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
指令情報と時刻情報を外部に送信する送信部を備え、選択した以外の指令情報と時刻情報を送信部へ送る機能を受信選択部に備えることを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ駆動装置の上位システムとの指令同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来モータ駆動装置への指令情報は、パルス列やアナログ電圧入力を用いる方式が一般的であった。これらの方式では、基本的に１つの信号は１つの情報しか伝達できず、多数の情報を伝達しようとすると多数の信号線を必要とする課題があった。
【０００３】
この課題に対し、最近では機器間配線の省線化や伝送情報の大容量化、耐ノイズ性の向上などを同時に実現する方法として、これら複数の信号線をシリアル通信に置き換えることが一般化しつつある。
【０００４】
しかし以前から行われてきた、パラメータ設定やモニタ機能に用いる非同期なシリアル通信機能と異なり、指令情報に用いるシリアル通信には時間的な同期性が要求されることが多い。
【０００５】
そこでこの時間的な同期性を確保するために、高速なシリアル通信や専用の同期回路を用い、上位システムから一定周期で送信される指令情報を、モータ駆動装置が同期して受信することで、同期性を確保する方式が一般的であった（例えば特許文献１、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３２６１０７号公報
【特許文献２】特開２０００−２５３６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしこれら従来の方法では、上位システムとモータ駆動装置の両方に専用のハードウェアが必要となり、双方のコストアップが避けられない。また、こういった専用のハードウェアを用いたシステムは、接続できる組み合わせが限定されるため、上位システム側から設計自由度を奪う。さらに通信タイミングなどが厳密に定められた通信仕様（プロトコル）はより複雑なものとなり、上位システムのソフトウェア開発に大きな負担を掛ける。こういった敷居の高さが、ＦＡ分野への通信ネットワーク普及の妨げとなっていた。
【０００７】
本発明はこれら課題に対し、高速なシリアル通信や専用の同期回路といった専用のハードウェアを必要とせず、上位システムのソフトウェアへの負担も少なく、上位システムとモータ駆動装置の同期性を確保する、廉価で簡単な実現手段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、上位システムが持つ時刻情報を非同期で受信する受信部と、受信した時刻情報によりモータ駆動装置内部の時刻を同期させる時刻同期部を、モータ駆動装置に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモータ駆動装置によれば、時刻同期部の特性により、上位システムからの時刻情報受信が比較的低速かつ非同期でよいため、従来同期性を確保するために行っていた一定周期での同期受信が必要でなくなり、高速なシリアル通信回路も不要となる。
【００１０】
また、時刻情報を指令情報と同じ受信部で受信すれば、時刻同期専用の回路が必要なくなるため、無用なコストアップを避けることができる。さらに、同期性を必要とする指令情報送信時だけ時刻同期を行うこととなるため、指令情報を送信しない期間を別の情報伝達に用いることができ、上位システムからのデータ転送量を大幅に増加させることができる。
【００１１】
また、指令情報と合わせて指令開始時刻情報を受信することで、指令情報の受信タイミングに関わらず、モータ動作を上位システムが持つ時刻情報と同期させることができる。したがって、上位システムのソフトウェアへの負担を大幅に軽減できる。さらに、複数台のモータ駆動装置を同期して駆動する場合にも効果がある。
【００１２】
また、指令情報の代わりに指令生成情報を受信することで、少ない情報量でモータ駆動装置における一定時間の指令情報生成が可能となり、通信路の使用効率を向上することができる。さらに、指令開始時刻情報と組み合わせれば、モータの同期軌跡制御も可能となる。
【００１３】
また、複数の指令情報を同時に受信し、その中の１つを選択する機能をモータ駆動装置に備えることで、上位システムから複数台の指令情報を一括して送信し、複数のモータ駆動装置を同期して駆動する、バス接続型の多軸制御システムが簡単に構築できる。
【００１４】
また、受信した複数の指令情報から、選択した以外の指令情報を送信する送信部を備えたモータ駆動装置を用いることで、多軸制御時でも上位システムとモータ駆動装置との通信路を１つにでき、多軸制御システム構成の自由度をより高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
モータ駆動装置に、上位システムが持つ時刻情報を非同期で受信する受信部と、受信した時刻情報からモータ駆動装置内部の駆動装置時刻を同期させる時刻同期部を備え、指令情報または指令生成情報、および指令開始時刻情報を同じ受信部で受信し、指令再生部および指令開始時刻同期部で調節した指令情報をモータ制御部に与え、モータを駆動する。
【００１６】
このようなモータ駆動装置を複数台、上位システムとバス接続あるいはツリー接続し、複数のモータを同期して制御する。
【実施例１】
【００１７】
図１において、上位システム１は、指令生成部１１にて生成したモータ駆動指令４１を、第１の送信部１２を用いて第１の通信路４に送信する。モータ駆動装置２は、第１の受信部２１で指令情報４１を受信し、これをモータ制御部２２に送る。モータ制御部２２は、受け取った指令情報４１に従いモータ３を駆動する。
【００１８】
これと独立して、上位システム１は、上位システム時刻１３から生成した時刻情報５１を、第２の送信部１４を用いて第２の通信路５に送信する。モータ駆動装置２は、第２の受信部２３で時刻情報５１を受信し、これを時刻同期部２４に送る。時刻同期部２４は、受け取った時刻情報５１に従い、駆動装置時刻２５を修正する。
【００１９】
この図で見て分かるとおり、モータ制御すなわち指令との同期と、時刻同期との間には明確な共通点が見られる。したがって時刻同期部２４は、モータ制御部２２と同様のアルゴリズムを用いることで容易に実現可能である。この一例として、ＮＴＰ・ＳＮＴＰと呼ばれるインターネット上の時刻同期プロトコルが挙げられるが、この方法は原理的にモータ制御におけるＰＬＬ制御とほぼ同じ内容であり、実際に遠く離れたホスト・サーバー間の時刻同期を実現するのに広く使用されている。
【００２０】
この実施例で真に重要な点は、従来のモータ駆動装置は、上位システムが指令情報４１を一定周期で同期転送することで、時刻情報５１を同時に得ていたという点である。本発明の請求項１では、まずこれらを分離し、指令情報４１の同期転送とは独立して、非同期転送による時刻同期機能をモータ駆動装置２に備えた、ということが特徴である。
【００２１】
なお、この構成とすることで時刻情報５１の内容は、指令情報４１の内容と完全に独立して、上位システム１で自由に選択できるものとなる。基本的には時間と共に増加する量、例えば西暦・日付・時・分・秒などを、どのような単位・精度でもモータ駆動装置２に持たせることが可能であり、図示されていない、さまざまな情報の発生時刻を知るために用いることができる。
【実施例２】
【００２２】
図２では、図１の構成に対し、上位システム１ａが送信生成部１５を備えており、指令情報４１と時刻情報５１を、同じ通信路４に送出している。またモータ駆動装置２ａは、指令情報４１をモータ制御部２２へ、時刻情報５１を時刻同期部２４へと振り分ける受信選択部２６を備えている。
【００２３】
この構成とすることで、送信部、通信路、受信部がそれぞれ１つとなり、実施例１で指令情報４１と時刻情報５１を分離したことで起こる、上位システム１ａおよびモータ駆動装置２ａの双方のコストアップを抑えることができる点が、本発明の請求項２のひとつの特徴である。
【００２４】
もうひとつの特徴は、指令情報４１が時刻情報５１とともに非同期で転送されることである。これにより、上位システム１ａとモータ駆動装置２ａ間の情報伝達は、すべて非同期転送となることから、以下の利点が得られる。
【００２５】
従来の指令情報４１を同期転送する方法では、指令情報４１の内容が更新されない場合にも常に通信路４を占有する。これを非同期転送とすることで、指令情報４１が更新されない場合には、通信路４を他の情報伝達に使用できるため、上位システム１ａからモータ駆動装置２ａへのデータ転送量を大幅に増加させることができる。
【００２６】
また上位システム１ａがリアルタイム性を持たない場合、指令情報４１を一定周期で生成することができないため同期転送は困難だが、非同期方式では指令情報４１の時間的な間隔が可変であってもよいため、これに対応することができる。
【実施例３】
【００２７】
図３では、図２の構成に対し、上位システム１ｂの指令生成部１１ａで、指令情報４１と共に指令開始時刻情報４２を生成している。また、モータ駆動装置２ｂの受信選択部２６ａは、指令情報４１と指令開始時刻情報４２を指令開始時刻同期部２７に送るよう変更されており、指令開始時刻同期部２７は、駆動装置時刻２５が指令開始時刻情報４２に一致した時点で、指令情報４１をモータ制御部２２に送る機能を持つ。
【００２８】
この構成をとることで、実施例２では述べなかった、上位システム１ａからモータ駆動装置２ａへの、指令情報４１の非同期転送による以下のデメリットを解消できる。
【００２９】
すなわち指令情報４１を非同期転送とすると、指令情報４１を受信する時間間隔の不均一さが、モータ制御部２２の制御性能に影響を与える場合がある。しかし指令開始時刻情報４２を付加することで、指令情報４１の受信周期が非同期であっても、指令開始時刻同期部２７の出力は、上位システム時刻１３と同期させることができるため、指令情報４１
を同期転送した場合と何ら変わりの無いモータ制御が可能となる。
【００３０】
またこの指令情報４１の受信が非同期転送でよいという構成は、上位システムのソフトウェアへの負荷を大幅に減少させ、設計に柔軟性を持たせることが可能となる。例えば、前記したような上位システム１ｂがリアルタイム性を持たない場合や、通信路４が不安定で通信異常が多発する場合でも、確実に伝送できると想定される時刻を指令開始時刻情報４２に設定しておくことで、適用が可能となる。
【実施例４】
【００３１】
図４では、図２の構成に対し、上位システム１ｃの指令生成部１１ｂで、指令情報４１の代わりに指令生成情報４３を生成している。また、モータ駆動装置２ｃの受信選択部２６ｂは、指令生成情報４３を指令再生部２８に送るよう変更されており、指令再生部２８は、指令生成情報４３と駆動装置時刻２５を用いて、一定時間の指令情報を再生しモータ制御部２２に送る機能を持つ。
【００３２】
ここで指令生成情報４３には、例えば２点間の直線的な補間を行う、あるいは一定条件での加減速を自動で行うなど、汎用に用いられるさまざまなパターンの指令生成方法の指定を行うことで実現できる。また指令再生部２８は、指定に応じた指令情報再生計算を、駆動装置時刻の一定時間毎に逐次行うことで実現できる。
【００３３】
この構成により少ない情報から一定時間の指令生成が可能となるため、上位システム１ｃのソフトウェアへの負担はさらに軽減される。
【００３４】
また実施例３の、指令開始時刻情報４２と組み合わせることで、指令生成情報４３を現在の指令情報再生が終了するまでに、次の指令生成情報を連続送信することで、上位システム時刻１３と同期した滑らかなモータ３の軌跡制御が可能となることが、本発明の請求項４の大きな特徴である。
【実施例５】
【００３５】
図５では、本発明の請求項５を用いて、１台の上位システム１ｄが複数台のモータ駆動装置２ｄを制御する場合を示している。
【００３６】
図２の構成に対し、上位システム１ｄの指令生成部１１ｃは、複数台のモータ駆動装置２ｄのための多軸指令情報４４を生成し、第１の送信部１２ａとバス接続通信路６を用いて、複数のモータ駆動装置２ｄに多軸指令情報４４と時刻情報５１を送信する。個々のモータ駆動装置２ｄは、第１の受信部２１ａで、多軸指令情報４４と時刻情報５１を同時に受信する。さらに受信選択部２６ｃは、多軸指令情報４４から自軸への指令情報のみを選択する機能を備えて、モータ制御部２２に指令情報を送る点が変更されている。
【００３７】
この構成により、複数のモータ駆動装置を同期して駆動する、バス接続型の多軸制御システムが、廉価で簡単に構築できる。もちろん実施例３や実施例４の指令開始時刻情報や指令生成情報と組み合わせて、より高精度な多軸制御を行うことも可能である。
【００３８】
なお、バス接続通信路６の一例としては、ＲＳ４８５が一般的だが、１：ｎの送信が可能な方式であればどれでもよい。また、多軸指令情報２５にはさまざまなフォーマットが考えられるが、例えばＣＮＣなどのＧコードやＭコードなど、業界標準のフォーマットに準拠すれば、上位システム１ｄとの接続性を大幅に良化させることが可能である。
【実施例６】
【００３９】
図６は、本発明の請求項６を用いて、１台の上位システム１ｅで複数台のモータ駆動装
置２ｄ、２ｅを制御する、もうひとつの構成例を示す。
【００４０】
図５の構成に対し、上位システム１ｅは第１の通信路４を用いて、１台のモータ駆動装置２ｅのみに多軸指令情報４４と時刻情報５１を送信する。モータ駆動装置２ｅの受信選択部２６ｄは、多軸指令情報４４から自軸への指令情報のみを選択するとともに、自軸以外の指令情報４４ａを時刻情報５１とともに中継用送信部２９に送るよう変更されている。中継用送信部２９は、バス接続通信路６に接続されており、図５で説明した構成の複数台のモータ駆動装置２ｄに指令情報４４ａと時刻情報５１を送信する。
【００４１】
この構成により、多軸制御時でも上位システム１ｅとモータ駆動装置２ｅとの接続に、１：１接続タイプの通信路４を用いることができる。実施例５に加え、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４などの汎用なシリアル通信手段が使用可能となるため、多軸制御システムのハードウェア構成の自由度をより高めることができる。
【００４２】
なお、送信部１２を複数備えている上位システムであれば、同期を必要とする複数台のモータ駆動装置２ｄを１台のモータ駆動装置２ｅでグループとし、複数のモータ駆動装置２ｅを上位システムに接続することで、ツリー構成の多軸制御システムも構成できる。この場合には、上位システム１ｅの送信部を１２ａとし、バス接続通信路６を用いるのもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のモータ駆動装置は、専用のハードウェアを用いずに指令情報の同期を実現できるため、廉価で簡単なＦＡネットワークシステムを構築するのに最適である。また汎用のパーソナルコンピュータなどリアルタイム性を持たない上位システムや、インターネット・ＬＡＮ・無線など不安定な通信路を経由したモータの同期制御など、さまざまな応用が可能であり、モータ駆動装置の適用範囲を産業分野以外の世界に広げる可能性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１におけるモータ駆動装置のブロック図
【図２】本発明の実施例２におけるモータ駆動装置のブロック図
【図３】本発明の実施例３におけるモータ駆動装置のブロック図
【図４】本発明の実施例４におけるモータ駆動装置のブロック図
【図５】本発明の実施例５におけるモータ駆動装置のブロック図
【図６】本発明の実施例６におけるモータ駆動装置のブロック図
【符号の説明】
【００４５】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ  上位システム
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  指令生成部
１２、１２ａ  第１の送信部
１３  上位システム時刻
１４  第２の送信部
１５  送信生成部
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ  モータ駆動装置
２１、２１ａ  第１の受信部
２２  モータ制御部
２３  第２の受信部
２４  時刻同期部
２５  駆動装置時刻
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ  受信選択部
２７  指令開始時刻同期部
２８  指令再生部
２９  中継用送信部
３  モータ
４  第１の通信路
４１  指令情報
４２  指令開始時刻情報
４３  指令生成情報
４４、４４ａ  多軸指令情報
５  第２の通信路
５１  時刻情報
６  バス接続通信路
【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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