(57)【要約】【課題】同時に加速または減速する場合が高い頻度で発生する複数のモータを、共通電源の電源容量を増加させずに、サイクルタイムを減少させるような適切な加減速条件で動作させることができるモータ制御装置を得ること。【解決手段】加減速パラメータ設定部３ａは、電源供給部２から全モータに供給できる電力である供給可能電力の制限値または電源供給部２が全モータからの回生電力を処理できる電力である回生可能電力の制限値の範囲内で、動作指令８に含まれる指令移動量及び指令速度に基づき、２以上のモータのそれぞれに対する加減速パラメータ９を算出し、加減速処理部４ａに設定する。【選択図】        図１
2013031260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動ブロック毎に入力される２以上のモータに対する指令移動量及び指令速度を含む動作指令に対し、設定された加減速パラメータに基づく加減速処理を行って２以上のサーボ指令を生成する加減速処理部と、
前記加減速処理部から出力された前記２以上のサーボ指令の通りに対応するモータが動作するように該対応するモータの駆動トルクを制御する１以上のサーボ制御部と、
商用電源の交流電力から変換した直流電力を前記サーボ制御部経由で前記２以上のモータへ供給する電源供給部と、
前記電源供給部から全モータに供給できる電力である供給可能電力の制限値または前記電源供給部が前記全モータからの回生電力を処理できる電力である回生可能電力の制限値の範囲内で、前記動作指令に含まれる指令移動量及び指令速度に基づき、前記２以上のモータのそれぞれに対する加減速パラメータを算出し、前記加減速処理部に設定する加減速パラメータ設定部と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記加減速パラメータ設定部は、
前記電源供給部が１つである場合に、前記２以上のモータの消費電力の和が前記電源供給部の供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値を超えない範囲内で、前記動作指令に含まれる指令移動量及び指令速度に基づき、前記設定する各モータの加減速パラメータを算出する
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】
加減速パラメータ設定部は、
前記電源供給部が前記商用電源の交流電力を並列に直流変換する２以上の電源供給部であって、それぞれ変換した直流電力を前記サーボ制御部経由で前記２以上のモータへ供給する場合に、前記２以上の電源供給部の中の１つの電源供給部が直流電力を供給している各モータの消費電力の和が該電源供給部の供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値を超えず、かつ当該モータ制御装置に接続される全モータの消費電力の和の絶対値が前記商用電源の出力電力の実効値を超えない範囲内で、前記動作指令に含まれる指令移動量及び指令速度に基づき、前記設定する各モータの加減速パラメータを算出する
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】
電力を充放電できる蓄電装置が前記電源供給部と前記サーボ制御部とをつなぐ電源ラインに接続され、
前記加減速パラメータ設定部は、前記蓄電装置が示す現在の蓄電量に応じて前記供給可能電力の制限値または前記回生可能電力の制限値を変更する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記加減速パラメータ設定部は、
前記加減速処理部に設定する各モータの加減速パラメータが、前記２以上のモータの加速と減速の少なくとも一方の時定数である場合に、前記２以上のモータの消費電力の和が前記供給可能電力の制限値または前記回生可能電力の制限値の範囲内で、基準移動時間が最も大きいモータの加速または減速の時定数が小さくなるように、前記設定する各モータの加減速パラメータを算出する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記加減速パラメータ設定部は、
前記加減速処理部に設定する各モータの加減速パラメータが、各軸モータの電流制限値である場合に、前記２以上のモータの消費電力の和が前記供給可能電力の制限値または前記回生可能電力の制限値の範囲内で、電流制限値が大きくなるように、前記設定する各モータの加減速パラメータを算出する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記加減速パラメータ設定部は、
前記加減速処理部に設定する各モータの加減速パラメータが、最初に加速を開始するモータの加速開始時間を基準としたときの各モータの加速開始時間までの開始遅れ時間である場合に、前記２以上のモータの消費電力の和が前記供給可能電力の制限値または前記回生可能電力の制限値の範囲内で加速開始時間を遅らせるように、前記設定する各モータの加減速パラメータを算出する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記加減速パラメータ設定部は、
前記指令移動量を前記指令速度で除した値である基準移動時間が最も大きいモータを除く全てのモータについて、前記基準移動時間が最も大きいモータの加減速駆動時間内に該基準移動時間が最も大きいモータを除く全てのモータの加速開始時間と減速終了時間とが含まれるように、前記加減速処理部に設定する各モータの加減速パラメータを算出する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記加減速パラメータ設定部は、
前記基準移動時間が最も大きいモータの消費電力が最大になるときの各モータの消費電力の和が供給可能電力の制限値に等しくなるように、前記加減速処理部に設定する各モータの加減速パラメータを算出する
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記加減速パラメータ設定部は、
前記基準移動時間が最も大きいモータの消費電力が最小になるときの各モータの消費電力の和が回生可能電力の制限値に等しくなるように、前記加減速処理部に設定する各モータの加減速パラメータを算出する
ことを特徴とする請求項８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、数値制御工作機械やプレス機等の多軸駆動系の各軸モータを駆動制御するモータ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数値制御工作機械やプレス機等の多軸駆動系の各軸モータを駆動制御するモータ制御装置では、一般に、複数軸のモータを同時に加速または減速する場合が何度も発生する。特に、加速時間が重なるタイミングでは消費電力が急激に増大する。多軸駆動系の各軸モータを駆動制御するモータ制御装置では、消費電力に制約があるので、各軸モータの加速時間が重なった場合を想定して複数軸のモータに電力を供給する共通の電源である整流器を電源容量の大きいものにする必要があり、コストアップの要因になっていた。
【０００３】
この問題に対し例えば特許文献１では、複数モータを駆動する場合に、各軸モータの加速時間が重なることを避けるために、一方のモータの加速開始時間に対しもう一方のモータの加速開始時間を遅らせるように制御することで、消費電力の急激な増大を防ぎ、共通の電源である整流器の電源容量を小さく抑える技術について提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３２２１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の技術では、消費電力の急激な増大を防ぐために各軸モータの加速時間が重ならないように一方のモータの加速開始時間に対してもう一方のモータの加速開始時間を遅らせているので、サイクルタイムが長くなってしまう。そのため、生産性の低下を招来し、また、サイクルタイムが長くなることにより周辺機器の電力消費を無駄に増やしてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、同時に加速または減速する場合が高い頻度で発生する複数のモータを、共通電源の電源容量を増加させずに、サイクルタイムを減少させるような適切な加減速条件で動作させることができるモータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、移動ブロック毎に入力される２以上のモータに対する指令移動量及び指令速度を含む動作指令に対し、設定された加減速パラメータに基づく加減速処理を行って２以上のサーボ指令を生成する加減速処理部と、前記加減速処理部から出力された前記２以上のサーボ指令の通りに対応するモータが動作するように該対応するモータの駆動トルクを制御する１以上のサーボ制御部と、商用電源の交流電力から変換した直流電力を前記サーボ制御部経由で前記２以上のモータへ供給する電源供給部と、前記電源供給部から全モータに供給できる電力である供給可能電力の制限値または前記電源供給部が前記全モータからの回生電力を処理できる電力である回生可能電力の制限値の範囲内で、前記動作指令に含まれる前記指令移動量及び指令速度に基づき、前記２以上のモータのそれぞれに対する加減速パラメータを算出し、前記加減速処理部に設定する加減速パラメータ設定部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各モータの加速または減速の動作に影響を与える加減速パラメータを加減速処理部に設定する場合に、その加減速パラメータを、移動ブロック毎に、供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値の範囲内で、各モータの指令移動量及び指令速度に基づいて算出し、変更操作することができる。具体的には、指令移動量を指令速度で除した値である基準移動時間が最も大きいモータの加減速時間を縮めることができる。したがって、同時に加速または減速する場合が高い頻度で発生する複数のモータを、共通電源の電源容量を増加させずに、サイクルタイムを減少させるような適切な加減速条件で動作させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示すモータ制御装置を適用する２軸駆動系の機械構成例を示す概念図である。
【図３】図３は、比較例として、本実施の形態１を適用しない一般的な制御動作例を説明するタイムチャートである。
【図４】図４は、図１に示す加減速パラメータ設定部が移動ブロック毎の動作指令に基づき加減速パラメータを算出し設定するまでの動作手順を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、本実施の形態１を適用した場合の制御動作例を図３と対比して説明するタイムチャートである。
【図６】図６は、設定したケース１，２の実施例における各軸モータの速度の時間変化を示す図である。
【図７】図７は、設定したケース１，２の実施例における各軸モータの消費電力の和の時間変化を示す図である。
【図８】図８は、工作機械の消費電力量を模式的に表した図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態３によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す加減速パラメータ設定部が開始遅れ時間も算出する場合の制御動作例を説明するタイムチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態４によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、本実施の形態４を適用した場合の制御動作例を説明するタイムチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態５によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるモータ制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。本発明は、同時に加速または減速する場合が高い頻度で発生する２以上のモータを駆動するモータ制御装置に関する。本実施の形態１では、その本発明にかかるモータ制御装置の基本的な構成、つまり、２台のモータを駆動する構成が示されている。図１では示していない２台のモータは、例えば図２に示されている。図２は、図１に示すモータ制御装置を適用する２軸駆動系の機械構成例を示す概念図である。
【００１２】
図１において、この実施の形態１によるモータ制御装置１ａは、例えば図２に示す２軸駆動系における２台のモータ１３，１４を駆動制御する構成として、電源供給部２と、加減速パラメータ設定部３ａと、加減速処理部４ａと、サーボ制御部（１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６）とを備えている。図１では、説明を容易にするために、サーボ制御部は、モータと１対１対応で設けてある。なお、加減速パラメータ設定部３ａは、この実施の形態において追加した構成である。
【００１３】
電源供給部２は、整流器を備え、商用電源から得られた三相交流電力を直流電力に変換し、その変換した直流電力を１軸目のサーボ制御部５と２軸目のサーボ制御部６とに並列に供給する。この実施の形態１では、電源供給部２から１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６への供給電力量は、当該電源供給部２の電源容量以下の直流電力となるように、加減速処理部４ａが出力するサーボ指令１０，１１により１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６が制御される。
【００１４】
加減速パラメータ設定部３ａは、上位装置７から移動ブロック毎に入力される動作指令８に基づき、加減速処理部４ａに設定する加減速パラメータ９を後述する方法（図４参照）で演算する。ここで、上位装置７は加工プログラムに基づいてモータに所定の動作をさせるための指令である動作指令８を出力する。加減速パラメータ９には、各モータの加速または減速の時定数を含む指令加速度や各モータの電流制限値、各モータの加減速の開始・終了のタイミングなどが含まれている。なお、各モータの加減速の開始・終了のタイミングには、最初に加速を開始したモータの加速開始時間を基準としてときの各モータの加速開始時間までの時間である開始遅れ時間が含まれている。
【００１５】
ここで、移動ブロックとは、モータにより駆動して位置決めする負荷を、現在の停止位置から次の停止位置へ移動して位置決めするときの単位移動時間である。具体的に言うと移動ブロックとは、目標位置に向けての負荷の移動開始から、その目標位置に到達して次の目標位置に向けての負荷の移動開始までの移動時間区間である。
【００１６】
動作指令８には、図２に示す２つのモータ１３，１４それぞれを駆動制御する１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６への指令移動量と指令速度とが含まれている。指令移動量は、上位装置７から動作指令８が出力される時の位置から目標位置までの移動量または単位時間当たりの移動量の累積値である。
【００１７】
加減速処理部４ａは、加減速パラメータ設定部３ａが存在しない一般的な構成においては、上位装置７からモータの指令移動量と指令速度とを含む動作指令８が入力されると、予め設定された指令加速度と最大電流値を含む加減速パラメータに従って加減速処理を行うが、この実施の形態では、加減速パラメータ設定部３ａから設定された移動ブロック毎の加減速パラメータ９に従って加減速処理を行う。
【００１８】
ここで、加減速処理部４ａが加減速パラメータ９に従って行う加減速処理には、指令移動量と指令速度との関係から、（１）加速開始時間から指令加速度で速度を増加させ、指令速度に到達後は等速で駆動させ、その後減速開始時間から指令減加速度で速度を減速させて停止させる速度指令を生成する処理と、（２）加速開始時間から指令加速度で速度を増加させ、指令速度に到達する前に指令減加速度で速度を減速させて停止させる速度指令を生成する処理とがある。また、速度指令を時間積分して位置指令を生成する処理も含まれている。なお、減速開始時間は、加速開始時間から基準移動時間を経過したときの時間である。基準移動時間は、指令移動量を指令速度で除した値（時間）である。
【００１９】
加減速処理部４ａは、その加減速処理により生成した各軸の速度指令や位置指令を含む動作指令を各軸のサーボ指令１０，１１として１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６へ出力する。
【００２０】
１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６は、それぞれインバータを内蔵しており、電源供給部２から入力された直流電力を交流電力へ変換し、サーボ指令１０，１１の通りに１軸目および２軸目のモータ１３，１４を動作させるための１軸目および２軸目のモータ駆動トルクを発生する。
【００２１】
なお、実施の形態１でのサーボ制御部の入出力構成は、１つのサーボ制御部６に１つのサーボ指令を入力し、入力されたサーボ指令に対応した１つのモータ駆動トルクをサーボ制御部６から出力しているが、１つのサーボ制御部６に２つ以上のサーボ指令を入力し、入力された各々のサーボ指令に対応した２つ以上のモータ駆動トルクをサーボ制御部６から出力する構成であってもよい。その場合、１つのサーボ制御部６にはモータ駆動トルクを出力する数の分だけインバータを内蔵する必要がある。
【００２２】
次に、図２において、モータ制御装置１ａは、１軸目のモータ１３と２軸目のモータ１４とを駆動制御する。１軸目のモータ１３の回転軸にはｘ軸に並行配置されるボールねじ１５が連結され、２軸目のモータ１４の回転軸にはｙ軸に並行配置されるボールねじ１６が連結され、ボールねじ１５，１６の交差位置に負荷１７が搭載されている。結局、負荷１７は、ｘｙ平面上において、ボールねじ１５によりｘ軸水平方向へ移動し、ボールねじ１６によりｙ軸水平方向へ移動する。
【００２３】
本実施の形態１では、１軸目のモータ１３および２軸目のモータ１４の加速を同時に開始し、目標位置まで位置決めをする場合について考える。
【００２４】
図３は、比較例として、本実施の形態１を適用しない一般的な制御動作例を説明するタイムチャートである。図３では、２台のモータを運転開始前に設定した時定数に従って、第１移動ブロック、第２移動ブロックと順に動作させたときの、（１）１軸目のモータ速度と、（２）１軸目のモータ駆動トルクと、（３）２軸目のモータ速度と、（４）２軸目のモータ駆動トルクと、（５）全消費電力（２台のモータの消費電力の和）との時間変化が示されている。
【００２５】
なお、動作時の加減速処理のタイプには、始点から終点までを直線で移動するように各軸の指令速度を調整する補間タイプと、各軸とも最高速度で駆動させる非補間タイプとがある。図３では、非補間タイプを採用した場合の動作例が示されている。また、図３（１）（３）では、波形各部の記号が示されている。これは、図４の説明において加減速パラメータ設定部３ａが加減速パラメータ９を算出するのに使用する。
【００２６】
図３（１）（３）では、各軸のモータ速度が、移動開始後は加減速パラメータにて指定された加速度で速度の絶対値が増加していき、指令された移動速度に到達すると等速度で動作する。そして、指定された移動距離分の移動が完了する手前で減速を開始し、速度がゼロになる時点で目標位置までの移動が完了する様子が示されている。第１移動ブロックでは、１軸目と２軸目とが同じ時間長の移動ブロックであり、加速期間と減速期間が同じタイミングで発生している。第２移動ブロックでは、２軸目の移動ブロックが１軸目の移動ブロックよりも時間が長くなっており、加速期間が同じタイミングで発生し、減速期間が異なるタイミングで発生している。
【００２７】
図３（２）（４）に示すように、駆動トルクは、加速期間と減速期間において発生し、等速期間ではゼロである。
【００２８】
図３（５）において、消費電力は、摩擦やモータの損失など各種損失の影響を無視すると、モータが発生している出力つまり速度とトルクとの積で求めることができる。そのため、消費電力は、駆動トルクの発生期間において発生し、駆動トルクが発生しない２台のモータが定速回転中であるときはゼロになる。なお、モータの消費電力が正のときは電源供給部２から供給された電力をモータで消費していることを表し、負のときはモータから電源供給部２へ電力を回生していることを表している。
【００２９】
図３（１）（３）に示す加減速処理後の速度指令を時間について積分したものが加減速処理後の位置指令となり、１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６にサーボ指令１０，１１として入力される。１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６は、負荷１７の位置がサーボ指令１０，１１に追従するように、１軸目および２軸目のモータ１３，１４をサーボ制御する。
【００３０】
さて、図４は、図１に示す加減速パラメータ設定部が移動ブロック毎の動作指令に基づき加減速パラメータを算出し設定するまでの動作手順を説明するフローチャートである。本実施の形態１による加減速パラメータ設定部３ａでは、各軸モータの駆動中における消費電力の合計が、（イ）電源供給部２から全軸のモータに供給される電力である供給可能電力の制限値を超えないように、（ロ）または電源供給部２が全軸のモータから回生電力を処理できる電力である回生可能電力の制限値を超えないように、図４に示す手順で各軸モータの加減速パラメータ９を算出し、加減速処理部４ａに設定する。なお、供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値は、電源供給部２の電源容量であるとする。
【００３１】
図４において、加減速パラメータ設定部３ａは、上位装置７から動作ブロック毎の動作指令８が入力すると（ステップＳ１）、動作ブロック毎に、そこでの動作指令８に基づきステップＳ２〜ステップＳ８の処理を実行して加減速パラメータ９を算出し（ステップＳ９）、それを加減速処理部４ａに設定する（ステップＳ１０）。
【００３２】
ステップＳ２〜ステップＳ８の処理について説明する。ステップＳ２では、加減速パラメータ設定部３ａは、各軸モータの指令移動量と各軸モータの指令速度とから各軸モータの基準移動時間を算出する。つまり、指令移動量を指令速度で除算して、各軸モータの基準移動時間を求める。
【００３３】
ステップＳ３では、加減速パラメータ設定部３ａは、得られた各軸モータの基準移動時間の中で最も大きい値のモータを１台定める。仮に最も大きい値のモータが２台以上あるときは、軸番号の最も大きいモータを基準移動時間が最も大きい値のモータであると定める。ここでは、２軸目のモータ１４の基準移動時間が最も大きいとする。
【００３４】
ステップＳ４では、加減速パラメータ設定部３ａは、各軸モータの加減速駆動時間を算出する。加減速駆動時間は、図３に示す時間Ｔ１，Ｔ２であり、加減速処理部４ａが、加減速パラメータ設定部３ａから設定された加減速パラメータ９に基づいて加減速処理を行った後の加速開始時間から減速終了時間までの時間を表している。そして、図３に示す時間Ｔｓｔ１，Ｔｓｔ２は基準移動時間である。
【００３５】
図３に示すように、１軸目のモータ１３の加速時間をｔ１ａ、減速時間をｔ１ｄ、指令速度で定速回転する時間をｔ１ｃとし、また、２軸目のモータ１４の加速時間をｔ２ａ、減速時間をｔ２ｄ、指令速度で定速回転する時間をｔ２ｃとすると、１軸目のモータ１３の加減速駆動時間Ｔ１および２軸目のモータ１４の加減速駆動時間Ｔ２は、式（１）、式（２）で示される。
Ｔ１＝ｔ１ａ＋ｔ１ｃ＋ｔ１ｄ      …（１）
Ｔ２＝ｔ２ａ＋ｔ２ｃ＋ｔ２ｄ      …（２）
【００３６】
また、１軸目のモータ１３の指令移動量θ１および２軸目のモータ１４の指令移動量θ２については、１軸目のモータ１３の指令速度をｖ１とし、２軸目のモータ１４の指令速度をｖ２とすれば、式（３）が成り立つ。
【００３７】
【数１】
2013031260.tif 000003
【００３８】
１軸目のモータ１３の基準移動時間Ｔｓｔ１はＴｓｔ１＝θ１／ｖ１となり、２軸目のモータ１４の基準移動時間Ｔｓｔ２はＴｓｔ２＝θ２／ｖ２となるので、式（１）〜式（３）から１軸目のモータ１３と２軸目のモータ１４の加減速駆動時間Ｔ１，Ｔ２は式（４）により算出される。
【００３９】
【数２】
2013031260.tif 000004
【００４０】
図３に示した例では、加速時間と減速時間とを等しくするため、１軸目のモータ１３の加速時間と減速時間とをまとめて加減速時間ｔ１に設定し、２軸目のモータ１４の加速時間と減速時間とをまとめて加減速時間ｔ２に設定する。以降、加減速時間のことを加減速時定数（または単に時定数）と称し、加速時間を加速の時定数と称し、減速時間を減速の時定数と称する。以上により、１軸目のモータ１３と２軸目のモータ１４の加減速駆動時間Ｔ１，Ｔ２は、式（５）により算出される。
【００４１】
【数３】
2013031260.tif 000005
【００４２】
ステップＳ５では、加減速パラメータ設定部３ａは、各軸モータの加速開始時間を設定する。設定方法としては、基準移動時間が最も大きい２軸目のモータ１４の加速開始時間を基準とし、１軸目のモータ１３の加速開始時間は２軸目のモータ１４の加速開始時間から開始遅れ時間ｄ１だけ遅れるとする。ただし、開始遅れ時間ｄ１が正のときは基準とした時間から遅れることを表す。また、２軸目のモータ１４の開始遅れ時間ｄ２は、ｄ２＝０としておく。
【００４３】
ステップＳ６では、加減速パラメータ設定部３ａは、１つ目の制約条件として、移動ブロック内の負荷の移動時間を小さくするために、基準移動時間Ｔｓｔが最も大きい２軸目のモータ１４の加減速駆動時間Ｔ２内に１軸目のモータ１３の加減速駆動が行われる条件を設定する。これを時間制約条件とする。便宜的に１軸目のモータ１３の加減速駆動時間Ｔ１と開始遅れ時間ｄ１との和を時間Ｔａ１とし、２軸目のモータ１４の加減速駆動時間Ｔ２と開始遅れ時間ｄ２との和を時間Ｔａ２とすると、Ｔａ１≦Ｔａ２であるから図３に示す例での時間制約条件は、
Ｔ１＋ｄ１≦Ｔ２＋ｄ２        …（６）
と表される。
【００４４】
ステップＳ７では、加減速パラメータ設定部３ａは、２つ目の制約条件として、各軸モータの消費電力の和が、供給可能電力の制限値の範囲内に収まっている条件または回生可能電力の制限値の範囲内に収まっている条件を設定する。これを電力制約条件とする。１軸目のモータ１３と２軸目のモータ１４の消費電力をそれぞれＰｔ１，Ｐｔ２とし、供給可能電力の制限値をＰｓ１（Ｐｓ１＞０）、回生可能電力の制限値をＰｒ１（Ｐｒ１＞０）とおく。今の例では、供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値は電源供給部２の電源容量としているので、この電源容量をＰ（Ｐ＞０）とおくと、電力制約条件は、次の式（７）で表される。
｜Ｐｔ１＋Ｐｔ２｜≦Ｐ        …（７）
【００４５】
ステップＳ８では、加減速パラメータ設定部３ａは、移動ブロック内の負荷１７の移動時間を小さくするためには２軸目のモータ１４の加減速駆動時間Ｔ２を最小にする必要があるので、式（５）において、基準移動時間Ｔｓｔが最も大きい２軸目のモータ１４の時定数ｔ２を式（６）、式（７）を満たすように小さくする処理を行う。これを最大加減速駆動時間短縮処理と言う。この最大加減速駆動時間短縮処理では、算出する加減速パラメータを使用するので、算出する加減速パラメータをこの最大加減速駆動時間短縮処理を行う前に指定できるように、最大加減速駆動時間短縮処理での処理条件の設定が行えるようになっている。
【００４６】
加減速パラメータ設定部３ａは、最大加減速駆動時間短縮処理の結果に基づき、各軸モータの時定数、開始遅れ時間を含む加減速パラメータ９を算出し、その算出した加減速パラメータ９を加減速処理部４ａに設定する（ステップＳ１０）ことで、モータ毎の１移動ブロックにおける加減速パラメータ９の算出設定処理を終了する。
【００４７】
ここで、本実施の形態１では、説明を容易にするため、ステップＳ６，Ｓ７での処理条件の設定においては、算出する加減速パラメータ９は各軸モータの時定数のみとし、電流制限値は変更せず、１軸目のモータ１３の開始遅れ時間ｄ１は、固定値（例えばｄ１＝０）としている。
【００４８】
したがって、ステップＳ６で設定する時間制約条件は、Ｔａ１＝Ｔ１、Ｔａ２＝Ｔ２となり、Ｔ１≦Ｔ２であるから、
Ｔｓｔ１＋ｔ１≦Ｔｓｔ２＋ｔ２        …（８）
と表される。
【００４９】
また、ステップＳ７で設定する電力制約条件は、各軸モータの基準移動時間の等号関係によって異なってくる。１軸目のモータ１３の消費電力Ｐｔ１は、指令加速度をａ１（ａ１＝ｖ１／ｔ１）、イナーシャをＪ１、加速開始時間を基準にしたときの経過時間をｔとしたとき、加速時と、定常回転時と、減速時とで、式（９）に示すように、互いに異なる値になる。
【００５０】
【数４】
2013031260.tif 000006
【００５１】
そして、２軸目のモータ１４の消費電力Ｐｔ２も、指令加速度をａ２（ａ２＝ｖ２／ｔ２）、イナーシャをＪ２として同様に求められる。
【００５２】
図３（１）（３）から、各軸モータの基準移動時間Ｔｓｔが等しい場合、各軸モータの減速開始時間は同じになることが分かる。そのため、各軸モータの消費電力の和の絶対値が最大になるのは減速開始時間のときになるので、そのときの電力制約条件が式（１０）を満たせばよいことになる。
【００５３】
【数５】
2013031260.tif 000007
【００５４】
一方、各軸モータの基準移動時間が異なる場合、各軸モータの消費電力の和の絶対値が最大になるのは、２軸目のモータ１４の時定数を小さくすることを考慮すると、２軸目のモータ１４の加速終了時間または減速開始時間のときになる。式（９）により各軸モータの加速終了時間または減速開始時間での消費電力の絶対値は等しいので、２軸目のモータ１４の加速終了時間での電力制約条件は、式（１１）を満たせばよいことになる。
【００５５】
【数６】
2013031260.tif 000008
【００５６】
式（８）と式（１０）または式（８）と式（１１）を満たす、できるだけ小さな２軸目のモータ１４の時定数ｔ２を求める。導出方法としては、まず、Ｔ１＝Ｔ２となるように１軸目のモータ１３の時定数ｔ１を次の式（１２）のように定める。
ｔ１＝ｔ２＋Ｔｓｔ２−Ｔｓｔ１      …（１２）
【００５７】
式（１２）を式（１０）に代入し、または、式（１２）を式（１１）に代入し、式（１０）を満たす時定数ｔ２の最小値、または、式（１１）を満たす時定数ｔ２の最小値を求める。但し、時定数ｔ２は０以上とする。これは、式（１０）または式（１１）の左辺が消費電力Ｐと等しくなるときのゼロ以上で最小となる時定数ｔ２を求めることと等しい。そして、求めた時定数ｔ２を式（１２）に代入して時定数ｔ１が求められる。
【００５８】
以上の方法により、１つの移動ブロック内の負荷の移動時間を小さくするための各軸モータの時定数を指定できるので、それを移動ブロック毎に行えば、全体のサイクルタイムを短縮できる。
【００５９】
図５は、本実施の形態１を適用した場合の制御動作例を図３と対比して説明するタイムチャートである。図５では、２台のモータを以上説明した「加速によりモータの速度が指令速度に到達する」場合を想定した方法で設定された時定数に従って第１移動ブロック、第２移動ブロックと順に動作させたときの、（１）１軸目のモータ速度と、（２）１軸目のモータ駆動トルクと、（３）２軸目のモータ速度と、（４）２軸目のモータ駆動トルクと、（５）全消費電力（２台のモータの消費電力の和）との時間変化が示されている。
【００６０】
各軸モータの動作条件は、１つの移動ブロックにおいて各軸モータ共に１回の加減速駆動を行うので、２つの移動ブロックでは、２回の加減速駆動を行うことになる。第１移動ブロックでは各軸モータの加減速駆動時間が等しい場合での加減速駆動を行う。そして、第２移動ブロックでは１軸目のモータの加減速駆動時間が小さく２軸目のモータの加減速駆動時間が大きい場合の加減速駆動を行う。
【００６１】
その結果、図５中の第２移動ブロックでは、図３と比べて２軸目のモータの時定数ｔ２が小さくなったことで、２軸目のモータの第２加減速駆動時間が短縮され、全体のサイクルタイムが短くなっていることが分かる。
【００６２】
＜実施例＞
より詳しく見るために、図４にて説明した方法を用いた実施例を示す。システム構成は図１と同様であり、機械構成は図２と同様である。移動手順として、まず、第１移動ブロックにおいて、負荷１７を初期位置からｘ方向、ｙ方向にそれぞれ１００ｍｍずつ動かす（第１加減速駆動）。次に、第２移動ブロックにおいて、負荷１７をｘ方向に１５０ｍｍ動かし、ｙ方向に２００ｍｍ動かす（第２加減速駆動）。
【００６３】
指令速度は１軸目のモータ１３および２軸目のモータ１４共に２０００ｒｐｍである。負荷１７を含めた１軸目のモータ１３のイナーシャは０．００２８ｋｇｍ２である。負荷１７を含めた２軸目のモータ１４のイナーシャは０．００３２ｋｇｍ２である。供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値である電源供給部２の電源容量は１．５ｋＷとする。また、１軸目のモータ１３および２軸目のモータ１４に取り付けられているボールねじ１５，１６のピッチは共に１０ｍｍである。
【００６４】
この実施例では、１軸目のモータ１３および２軸目のモータ１４の時定数を共に１８０ミリ秒に固定して駆動した場合（ケース１）と、図４にて説明した方法で加減速時間を設定して駆動した場合（ケース２）との２つに分けて負荷１７を移動駆動して比較を行った。図６は、設定したケース１，２の実施例における各軸モータの速度の時間変化を示す図である。図７は、設定したケース１，２の実施例における各軸モータの消費電力の和の時間変化を示す図である。
【００６５】
図６において、細い破線２０はケース１での１軸目のモータ１３の速度の時間変化を示し、太い破線２１はケース１での２軸目のモータ１４の速度の時間変化を示している。また、細い実線２２はケース２での１軸目のモータ１３の速度の時間変化を示し、太い実線２３はケース２での２軸目のモータ１４の速度の時間変化を示している。
【００６６】
また、図７において、破線２４はケース１での各軸モータの消費電力の和の時間変化を示し、実線２５はケース２での各軸モータの消費電力の和の時間変化を示している。
【００６７】
ここで、第１加減速駆動時において、ケース２では、１軸目のモータ・２軸目のモータ共に時定数を、ケース１と同じに設定し、初期値を１８０ミリ秒に設定している。この場合には、基準移動時間Ｔｓｔが１軸目のモータ・２軸目のモータ共に等しいため、時定数を変えても回生電力ピーク値は加減速時間に関係なく１軸目のモータ・２軸目のモータ共に同じ時間に発生する。そのため、２軸目のモータ１４の時定数を小さくすることができない。
【００６８】
これに対し、第２加減速駆動時では、２軸目の基準移動時間Ｔｓｔ２が１軸目の基準移動時間Ｔｓｔ１よりも長いため、全モータに供給される電力を考慮しながら２軸目の時定数を小さくし、１軸目の時定数を長くすることで、第２加減速駆動時間を短縮することができる。
【００６９】
この実施例によれば、ケース１とケース２とのサイクルタイムを比較した結果、７２ミリ秒の時間短縮ができた。基準移動時間が同じになるチャンスは極めて少ないので、短縮時間は、加減速駆動の回数が増えるほど積算されると考えることができる。したがって、加減速駆動の多い動作、例えば工作機械を用いた多数の穴あけ加工運転においては大きな効果が期待できる。
【００７０】
ところで、今までの説明は、「加速によりモータの速度が指令速度に到達する場合」を想定しているが、指令速度に到達しない場合はつぎのような計算を行う。例えば、１軸目のモータ１３の指令移動量が大きくない場合（加速により１軸目のモータ１３の速度が指令速度に到達できない場合）、速度の波形は台形から三角形になる。指令加速度は変わらないので、三角速度波形のピーク値（速度最大値の絶対値）をｖ１ｔと置き、加速開始から速度ピーク値までの時間をｔ１ｔと置くと、以下の式（１３）と式（１４）の２式が成り立つ。
【００７１】
【数７】
2013031260.tif 000009
【００７２】
この式（１３）と式（１４）の２式から、加速開始から速度ピーク値までの時間ｔ１ｔは式（１５）で表され、三角速度波形のピーク値ｖ１ｔは式（１６）で表される。
【００７３】
【数８】
2013031260.tif 000010
【００７４】
このとき、加減速駆動時間Ｔ１は、Ｔ１＝２・ｔ１ｔとなるので、式（８）のみが書き換わり、式（１７）となる。
ｔ１ｔ・２≦Ｔｓｔ２＋ｔ２        …（１７）
【００７５】
式（１０）と式（１７）とを満たす、または式（１１）と式（１７）とを満たす、できるだけ小さな２軸目のモータ１４の時定数ｔ２を求める。導出方法は、式（８）と式（１０）とを満たす、または式（８）と式（１１）とを満たす、できるだけ小さな２軸目のモータ１４の時定数ｔ２を求める方法と同様に行う。
【００７６】
なお、式（１３）〜式（１７）の例では、２軸目の基準移動時間のほうが大きいとして計算しているが、１軸目の基準移動時間のほうが大きい場合でも１軸目のモータ１３に関係する変数と２軸目のモータ１４に関係する変数とを交換することにより、サイクルタイムを短縮できる各軸のモータの時定数を設定することができる。また、各軸モータについて、その加速時間と減速時間とを同じとしているが、異なっていてもよい。
【００７７】
また、加減速パラメータ９のうちの電流制限値については、次のように言える。すなわち、電流制限値を大きくすると、加速度の絶対値が大きくなり、加速時においてはモータが加速して指令速度まで到達する時間を小さくすることができる。また、減速時においては減速して停止するまでの時間を小さくすることができる。したがって、電流制限値を大きくする方法も有効である。基準移動時間が最も大きいモータの加速または減速の時定数をできるだけ小さくする方法と併用してもよく、或いは代わりに用いてもよい。但し、消費電力は増えるので、各モータの消費電力の和が供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値を超えないように、電流制限値の調整も行う必要がある。例えば、電流制限値で決まる電力制限値を求め、各軸モータの消費電力がその電力制限値内に収まることを含めた電力制約条件の設定を行うことで、必要な電流制限値を求めることができる。
【００７８】
また、指令加速度の制約には、機械能力や振動など消費電力以外の条件があり、それらの制約によって別途上限の加速度が制約される場合には、求めた指令加速度と消費電力以外の条件によって決まる上限加速度とのうちの小さいほうの値を指令加速度として設定するようにしてもよい。
【００７９】
さらに、指令加速度の演算では、負荷のイナーシャと指令加速度との積がトルクと一致するものとして外乱を無視して演算したが、重力や摩擦などの外乱を考慮して演算するものであってもよい。この場合、重力や摩擦などのパラメータは、あらかじめ停止時や一定速送り中のトルクを実測した結果をもとに同定して設定しておくことになる。
【００８０】
加えて、送り軸駆動用モータと主軸駆動用モータとを持つ工作機械において、主軸駆動用モータの場合は、加減速駆動時、加減速時定数よりも電流制限値の影響が大きいので、加減速パラメータ設定部３ａにおいて電流制限値も変更しても構わない。
【００８１】
以上のように、本実施の形態１によれば、加減速駆動を繰り返す２台のモータにおいて少なくとも１つの移動ブロックでの基準移動時間が異なっている場合があれば、動作指令８が入力する都度、各軸モータにおける１回の加減速駆動で費やす時間の最大値をより小さくするような加減速パラメータを設定することで、共通電源である電源供給部２の電源容量を増やすことなくサイクルタイムを短縮できる。
【００８２】
また、本実施の形態１によれば、サイクルタイムの短縮を通して電力量の削減が可能になる。工作機械の消費電力量を模式的に表した図８を参照して説明する。図８において、工作機械の消費電力量は、大きく分けると、モータが駆動されることによって消費される電力量である変動分２７と、油圧ユニットや冷却装置等モータの駆動にかかわらずほぼ一定の消費電力で消費される周辺装置の消費電力量である固定分２８とに分けられる。
【００８３】
一般的に、固定分２８のほうが変動分２７よりも大きく、工作機械の消費電力量の中で大きな割合を占めている。そして、固定分２８は、図８から明らかなように、サイクルタイム２９に比例するので、サイクルタイム２９を短縮することで固定分２８を減らすことができ、全体の消費電力量を削減することにつながる。
【００８４】
また、次のような簡単な計算からも、サイクルタイムの短縮が電力量の削減につながることが分かる。例えば図２において、１軸目のモータ１３のみを１回加減速駆動させる場合、サイクルタイムＴは次の式（１８）で表される。
Ｔ＝ｔ１＋Ｔｓｔ１        …（１８）
【００８５】
そのときの全体の消費電力量Ｅは、主に１軸目のモータ１３を加減速駆動するときの運動エネルギーＥ１と、銅損Ｅ３と、粘性摩擦による摩擦エネルギーＥ２と、工作機械のようなモータ制御装置が取り付けられた装置を動かす際に必要な周辺機器の消費エネルギーＥ４とで構成される。図８との対応関係では、運動エネルギーＥ１と銅損Ｅ３と摩擦エネルギーＥ２との和が変動分２７に相当し、周辺機器の消費エネルギーＥ４が固定分２８に相当する。運動エネルギーＥ１は、加速時の運動エネルギーに対する減速時の運動エネルギーの比をα１としたとき次の式（１９）のように表される。
Ｅ１＝Ｊ・ｖ１２（１＋α1）／２        …（１９）
【００８６】
銅損Ｅ３の場合、１軸目のモータ１３内の電気抵抗をＲ１、１軸目のモータ１３の駆動時の電流をｉ１、１軸目のモータ１３のトルク定数をＫＴ１と表すと、次の式（２０）で示される。
【００８７】
【数９】
2013031260.tif 000011
【００８８】
粘性摩擦による摩擦エネルギーＥ２の場合、粘性摩擦係数をＣ１、１軸目のモータ１３の加速開始時間を基準としたときの時間ｔでの速度をｖｔ（最大値は指令速度ｖ１）と置くと、次の式（２１）で表される。
【００８９】
【数１０】
2013031260.tif 000012
【００９０】
周辺機器の消費エネルギーＥ４の場合、周辺機器の消費電力は一般に一定値であると考えることができるので、周辺機器の消費電力をＰ０と置くと、次の式（２２）により求められる。
Ｅ４＝Ｐ０・Ｔ
＝Ｐ０（ｔ１＋Ｔｓｔ１）        …（２２）
【００９１】
よって、全体の消費電力量Ｅは、運動エネルギーＥ１から周辺機器の消費エネルギーＥ４までの和になるが、一般に、周辺機器の消費エネルギーＥ４は、他のエネルギーに比べ大きいこと、銅損Ｅ３は、周辺機器の消費エネルギーＥ４に比べて小さいことから、全体の消費電力量Ｅの大部分は、運動エネルギーＥ１と、摩擦エネルギーＥ２と、消費エネルギーＥ４との和とみなすことができる。
【００９２】
この全体の消費電力量Ｅは、１軸目のモータ１３の時定数ｔ１に対して単調増加関数となる。また、サイクルタイムについても式（１８）から１軸目のモータ１３の時定数ｔ１に対して単調増加関数となる。したがって、供給可能電力または回生可能電力の制限値の範囲内で時定数を小さくすることで、サイクルタイムが短縮され、その結果、全体の消費電力量を減らす効果も得られる。
【００９３】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図９では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００９４】
図９に示すように、本実施の形態２によるモータ制御装置１ｂは、図１（実施の形態１）に示した構成において、電源供給部２と共に商用電源に並列に接続される電源供給部３０と、電源供給部３０の出力端に並列に接続される３軸目のサーボ制御部３１と４軸目のサーボ制御部３２とが追加されている。
【００９５】
符号を変えた加減速処理部４ｂは、加減速パラメータ設定部３ａから設定される加減速パラメータ９に従って加減速処理を行い、その加減速処理により生成した各軸の速度指令や位置指令を含む動作指令を各軸のサーボ指令１０，１１，３４，３５として１軸目のサーボ制御部５、２軸目のサーボ制御部６、３軸目のサーボ制御部３１、４軸目のサーボ制御部３２へ出力する。
【００９６】
１軸目のサーボ制御部５、２軸目のサーボ制御部６、３軸目のサーボ制御部３１、４軸目のサーボ制御部３２は、それぞれ、ｘｙ面内において負荷を位置決め駆動するモータをサーボ指令に従って制御する。これら４軸のモータのうちの２つ同士間では、高い頻度で加速期間または減速期間が重複して発生する。
【００９７】
このように、本実施の形態２によるモータ制御装置１ｂは、商用電源が出力する交流電力を並列に受ける複数の電源供給部（図９では電源供給部２，３０の２つ）を備え、それぞれの電源供給部が変換した直流電力が１以上のサーボ制御部を経由して２以上のモータに供給される。
【００９８】
図９では、電源供給部２と２つのサーボ制御部５，６とをつなぐ電源ラインに、２つモータ（今の例では図２に示したモータ１３，１４）がサーボ制御部５，６を介して接続されている。また、電源供給部３０と２つのサーボ制御部３１，３２とをつなぐ電源ラインに、２つモータ（今の例では図２に示したモータ１３，１４と同等なモータ）がサーボ制御部３１，３２を介して接続されている。この構成においても、実施の形態１にて説明した方法で、電源容量を増加させずにサイクルタイムを短縮することができる。
【００９９】
但し、実施の形態２では、電源供給部が複数存在するので、加減速時定数を求める際の制約条件は、電源供給部が１つである実施の形態１での制約条件と異なるものになる。
【０１００】
まず、実施の形態１（図１）のように、電源供給部が１つである場合は、実施の形態１にて説明したように、各軸モータの消費電力の和が電源供給部２で指定する供給可能電力と回生可能電力の制限値の範囲内であることが条件となる。
【０１０１】
それに対し、実施の形態２（図９）のように、電源供給部が複数存在する場合は、（１）その複数の電源供給部の中の１つの電源供給部が直流電力を供給している各モータの消費電力の和が該電源供給部の供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値を超えずに、（２）かつ当該モータ制御装置１ｂに接続される全モータの消費電力の和の絶対値が商用電源の出力電力の実効値を超えない範囲内であること、の２つが条件となる。
【０１０２】
このように、電源供給部が複数存在する場合は、各電源供給部について、２つの制約条件を決めれば、常に実現可能な加減速駆動が達成できる。
【０１０３】
実施の形態３．
図１０は、本発明の実施の形態３によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図１０では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【０１０４】
図１０に示すように、本実施の形態３によるモータ制御装置１ｃは、図１（実施の形態１）に示した構成において、加減速パラメータ設定部３ａに代えて加減速パラメータ設定部３ｂが設けられている。
【０１０５】
実施の形態１では、開始遅れ時間は固定値（値０）と考えていたが、本実施の形態３では開始遅れ時間を変更する場合に関する。すなわち、加減速パラメータ設定部３ｂは、図４に示した動作手順におけるステップＳ９（加減速パラメータ算出）において、開始遅れ時間も算出するようになっている。
【０１０６】
開始遅れ時間を変更する利点があるのは次のような場合である。すなわち、加減速駆動を繰り返す２台のモータにおいて、１軸目のモータ１３を単独で加減速駆動させたときの最小時間をＴｌ１とし、そのときの時定数をｔｌ１とし、２軸目のモータ１４を単独で加減速駆動させたときの最小時間をＴｌ２とし、そのときの時定数をｔｌ２としたとき、次の式（２３）
Ｔｌ１≦Ｔｌ２−２・ｔｌ２        …（２３）
が成り立つ加減速駆動がすべての移動ブロックに対して少なくとも１回は存在している場合に、開始遅れ時間を変更する利点がある。
【０１０７】
図１１を参照して、このように開始遅れ時間を変更する場合の加減速パラメータの算出方法について示す。図１１は、図１０に示す加減速パラメータ設定部が開始遅れ時間も算出する場合の制御動作例を説明するタイムチャートである。図１１では、図５と同様に２台のモータを第１移動ブロック、第２移動ブロックと順に動作させたときの、（１）１軸目のモータ速度と、（２）１軸目のモータ駆動トルクと、（３）２軸目のモータ速度と、（４）２軸目のモータ駆動トルクと、（５）全消費電力（２台のモータの消費電力の和）との時間変化が示されている。
【０１０８】
実施の形態１にて説明したように、第２移動ブロックでの制御動作は、２軸目を基準に実施される。したがって、開始遅れ時間を変更しない実施の形態１での制御動作では、図５に示したように、１軸目も２軸目も、加速開始時間および減速終了時間は同じタイミングであった。
【０１０９】
それに対し、開始遅れ時間を変更する本実施の形態３での制御動作では、１軸目と２軸目の関係が例えば図１１に示すように、２軸目の加速が終了したタイミングにおいて１軸目の加速が開始され、１軸目の減速が終了したタイミングにおいて２軸目の減速が開始される関係となる。１軸目では、Ｔａ１＝Ｔ１＋２・ｄ１となっている。そのとき、開始遅れ時間ｄ１を２軸目の時定数ｔ２と同じ時間とすれば、サイクルタイムは実施の形態１よりも小さくなることが理解できる。
【０１１０】
すなわち、１軸目のモータ１３の加速開始時間は、加減速パラメータ設定部３ｂにおいて、基準移動時間が最も大きいモータである２軸目のモータ１４の加速開始時間を基準にして１軸目のモータ１３の加速開始時間までの時間である開始遅れ時間ｄ１をｄ１＝ｔ２として算出する。
【０１１１】
これによって、２軸目のモータ１４の時定数は電力制約条件において１軸目のモータ１３の消費電力がゼロになるので、ｔ２＝ｔｌ２である。そして、１軸目のモータ１３の時定数は、単独駆動時の１軸目のモータ１３の時定数ｔｌ１以上で２回目の加減速駆動時間Ｔ１がＴｓｔ２−ｔｌ２以下となるような時定数であれば構わない。このように算出した加減速パラメータ９を加減速処理部４ａに設定することで、図１１に示すような各軸モータの速度、各軸モータの駆動トルク、各軸モータの消費電力の和の時間変化になる。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態３によれば、加減速パラメータ設定部３ｂにて移動ブロック毎に基準移動時間が最大のモータの加速開始時間からの基準移動時間が最大でないモータの開始遅れ時間も変更することができるので、基準移動時間が最大のモータは供給される電力をすべて利用することができ、より加減速駆動時間を小さくすることができる。これによって、全体のサイクルタイムを短縮することができる。
【０１１３】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図１２では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。
【０１１４】
図１２に示すように、本実施の形態４によるモータ制御装置１ｄは、図１（実施の形態１）に示した構成において、３軸目のサーボ制御部３７が追加されている。また、加減速処理部４ａに代えて加減速処理部４ｃが設けられている。
【０１１５】
３軸目のサーボ制御部３７は、１軸目のサーボ制御部５および２軸目のサーボ制御部６と並列に、電源供給部２から電力が供給される。３軸目のサーボ制御部３７は、符号を変えた加減速処理部４ｃが出力する３軸目サーボ指令３８の通りに３軸目のモータ（図示せず）を動作させるための３軸目のモータ駆動トルクを発生する。
【０１１６】
ここで、図２を参照して説明すると、３軸目のサーボ制御部３６が駆動制御する３軸目の図示しないモータは、例えば図２において、負荷１７をｘｙ面に鉛直なｚ軸方向（紙面の表裏方向）に移動駆動できるモータであり、その回転軸に、ボールねじ１５，１６と同様のボールねじが取り付けられている。
【０１１７】
本実施の形態４では、各軸モータの基準移動時間をＴｓｔ１、Ｔｓｔ２、Ｔｓｔ３としたとき、その大小関係を、例えば次の式（２４）のように定める。
Ｔｓｔ１≦Ｔｓｔ２＜Ｔｓｔ３      …（２４）
【０１１８】
この場合、サイクルタイムの短縮に最も影響がある時定数は、基準移動時間Ｔｓｔが最も大きい３軸目のモータの時定数ｔ３である。３軸目のモータの１回の加減速駆動に要する時間Ｔ３は、Ｔ３＝Ｔｓｔ３＋ｔ３である。それ故、例えば加減速駆動を１回だけ行う場合、そのサイクルタイムを短縮するためには、３軸目のモータの時定数ｔ３を最小とするように各軸モータの時定数を求めることになる。一般には、まず３軸目のモータの時定数ｔ３について以下の式（２５）のような制約条件を満たす最小値を求めることになる。
【０１１９】
【数１１】
2013031260.tif 000013
【０１２０】
ここで、供給可能電力の制限値Ｐまたは回生可能電力の制限値Ｐを用いて、各軸モータの加速終了時または減速開始時での消費電力をそれぞれＰ１１、Ｐ２２、Ｐ３３と表す。そして、１軸目のモータの加速終了時または減速開始時での２番目と３番目とのモータの消費電力をそれぞれＰ２１、Ｐ３１とし、２軸目のモータの加速終了時または減速開始時での１軸目と３軸目とのモータの消費電力をそれぞれＰ１２、Ｐ３２とし、３軸目のモータの加速終了時または減速開始時での１軸目と２目とのモータの消費電力をそれぞれＰ１３、Ｐ２３とする。
【０１２１】
また、３軸目のモータの加速開始時間から１軸目のモータまたは２軸目のモータの加速開始時間までの開始遅れ時間をそれぞれｄ１、ｄ２とし、便宜的に３軸目のモータの開始遅れ時間ｄ３はｄ３＝０とする。
【０１２２】
このとき、１軸目のモータでの第１移動ブロックにおける時間Ｔａ１は、Ｔａ１＝Ｔ１＋ｄ１＝Ｔｓｔ１＋ｔ１＋ｄ１となり、２軸目のモータでの第１移動ブロックにおける時間Ｔａ２は、Ｔａ２＝Ｔ２＋ｄ２＝Ｔｓｔ２＋ｔ２＋ｄ２となり、３軸目のモータでの第１移動ブロックにおける時間Ｔａ３は、Ｔａ３＝Ｔ３＋ｄ３＝Ｔｓｔ３＋ｔ３＋ｄ３となる。
【０１２３】
サイクルタイムを最小とするためには、Ｔａ３＝Ｔ３を最小にする。これは、３軸目の時定数ｔ３を最小にすることに等しいので、これを制約つき非線形計画法等で解くことにより、サイクルタイム最小となる各軸の時定数と開始遅れ時間とを求めることができる。
【０１２４】
図１３は、本実施の形態４を適用した場合の制御動作例を説明するタイムチャートである。図１３では、３台のモータについての第１移動ブロックにおける、（１）１軸目のモータ速度と、（２）１軸目のモータ駆動トルクと、（３）２軸目のモータ速度と、（４）２軸目のモータ駆動トルクと、（５）３軸目のモータ速度と、（６）３軸目のモータ駆動トルクと、（７）全消費電力（３台のモータの消費電力の和）との時間変化が示されている。
【０１２５】
３台のモータにおいて、１軸目のモータを単独で加減速駆動したときの時定数ｔｌ１とし、２軸目のモータを単独で加減速駆動したときの時定数をｔｌ２とし、３軸目のモータを単独で加減速駆動したときの時定数をｔｌ３としたときに、
Ｔ１≦Ｔｓｔ３−ｔｌ３        …（２６）
Ｔ２≦Ｔｓｔ３−ｔｌ３        …（２７）
が成り立っている場合は、図１３に示すような速度の時間変化と消費電力の時間変化となる。
【０１２６】
この場合、サイクルタイム最小となる３軸目のモータの時定数ｔ３は、ｔ３＝ｔｌ３と簡単に求められる。そして、残り２つのモータの時定数ｔ１，ｔ２と開始遅れ時間ｄ１，ｄ２は、供給可能電力または回生可能電力の制限値を超えないように適当に決められる。これによってサイクルタイムを短縮することができる。
【０１２７】
なお、実施の形態４では、３軸目のモータの時定数を最小にする場合を示したが、基準移動時間の大きさによっては他のモータの時定数を最小にすることになっても構わない。また、実施の形態４では、各軸のモータについて、その加速時間と減速時間とを同じとしているが、異なっていてもよい。
【０１２８】
すなわち、移動ブロック毎のサイクルタイムは、各モータの加速開始の最も早い時間から減速終了の最も遅い時間までの経過時間により大きな影響を受ける。この経過時間が長くなるケースにおいては、基準移動時間が最も大きいモータの加減速駆動時間が長くなることが多い。
【０１２９】
そこで、加減速パラメータ設定部３ａは、基準移動時間が最も大きいモータの加減速駆動時間内にその基準移動時間が最も大きいモータを除くすべてのモータの加速開始時間と減速終了時間が含まれるように、基準移動時間が最も大きいモータを除くすべてのモータについて、各モータの加減速パラメータ９を算出するようにしている。
【０１３０】
これによれば、基準移動時間が最も大きいモータの加減速駆動時間内に、基準移動時間が最も大きいモータを除くすべてのモータが加減速駆動を完了することになるので、移動ブロック毎のサイクルタイムを短くすることができ、結果的に全体のサイクルタイムを短縮できる。
【０１３１】
このとき、移動ブロック毎のサイクルタイムは、基準移動時間が最も大きいモータの加速または減速の時定数に影響されるので、基準移動時間が最も大きいモータの加減速時の消費電力（使用できる電力）の絶対値をできるだけ供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値に近づける必要がある。
【０１３２】
そこで、加減速パラメータ設定部３ａは、基準移動時間が最も大きいモータの消費電力が最大になるときの各モータの消費電力の和が供給可能電力の制限値に等しくなるように各モータの加減速パラメータ９を算出する。
【０１３３】
または、加減速パラメータ設定部３ａは、基準移動時間が最も大きいモータの消費電力が最小になるときの各モータの消費電力の和が回生可能電力の制限値に等しくなるように各モータの加減速パラメータ９を算出する。
【０１３４】
これによれば、基準移動時間が最も大きいモータの消費電力の絶対値が最大になるときに、他のモータの消費電力ができるだけ大きくならないように各モータの加減速パラメータを決めることができるので、より早い加減速が可能になる。その結果、１回あたりの加減速駆動時間が短くなり、移動ブロック毎のサイクルタイムの短縮及び全体のサイクルタイムの短縮に繋げることができる。
【０１３５】
実施の形態５．
図１４は、本発明の実施の形態５によるモータ制御装置の構成を示すブロック図である。なお、図１４では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一または同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態５に関わる部分を中心に説明する。
【０１３６】
図１４に示すように、本実施の形態５によるモータ制御装置１ｅは、図１（実施の形態１）に示した構成において、蓄電装置４０が追加されている。それも伴い加減速パラメータ設定部３ａに代えて加減速パラメータ設定部３ｃが設けられている。
【０１３７】
蓄電装置４０は、バッテリやコンデンサ、キャパシタなどの電力貯蔵装置であり、充放電の入出力端が電源供給部２と２つのサーボ制御部５，６とをつなぐ共通の電源ラインに接続され、現在の蓄電量４１を加減速パラメータ設定部３ｃに出力する。
【０１３８】
加減速パラメータ設定部３ｃは、蓄電装置４０から出力された現在の蓄電量４１と電源供給部２の電源容量との和を供給可能電力の制限値と定め、また蓄電装置４０から出力された現在の蓄電量４１から残りの蓄電可能な量を求め、求めた残りの蓄電可能な量と電源容量との和を回生可能電力の制限値と定める。
【０１３９】
加減速パラメータ設定部３ｃは、このように定めた供給可能電力の制限値または回生可能電力の制限値に基づいて電力制約条件を設定し、サイクルタイムを短縮できる加減速パラメータ９を求める。
【０１４０】
本実施の形態５によれば、供給可能電力の制限値と回生可能電力の制限値以外の条件を実施の形態１と同じとした場合、蓄電装置を接続しない実施の形態１の場合と比べ、供給可能電力または回生可能電力の制限値が増えるので、電力制約条件が緩和される。その結果、時定数をさらに小さくすることができるので、サイクルタイムをより短縮することができる。
【０１４１】
なお、図１４では、蓄電装置が直接共通の電源ラインに接続されているが、蓄電装置と共通の電源ラインとの間に蓄電装置の蓄電量を制御する充放電回路等の制御装置が取り付けられていても構わない。また、蓄電装置も複数台接続されていても良い。
【０１４２】
以上の説明した各実施の形態では、駆動される軸が回転モータとボールねじで構成されている場合示したが、リニアモータによって駆動される場合でも同様に適用できる。その場合は、指令速度の単位をｍ／ｓとし、指令加速度の単位をｍ／ｓ２とし、イナーシャを質量(単位ｋｇ)におきかえて考えればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
以上のように、本発明にかかるモータ制御装置は、同時に加速または減速する場合が高い頻度で発生する複数のモータを、共通電源の電源容量を増加させずに、サイクルタイムを減少させるような適切な加減速条件で動作させることができるモータ制御装置として有用である。
【符号の説明】
【０１４４】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  モータ制御装置
２，３０  電源供給部
３ａ，３ｂ，３ｃ  加減速パラメータ設定部
４ａ，４ｂ，４ｃ  加減速処理部
５  １軸目のサーボ制御部
６  ２軸目のサーボ制御部
７  上位装置
１３  １軸目のモータ
１４  ２軸目のモータ
１５，１６  ボールねじ
１７  負荷
３１，３７  ３軸目のサーボ制御部
３２  ４軸目のサーボ制御部
４０  蓄電装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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