サーボドライブシステム
【課題】 サーボ制御の制御応答性を高め、制御装置の各軸の特性に応じて、制御演算部をサーボアンプ又はサーボコントローラに分配可能なサーボドライブシステムを提供する。
【解決手段】 本発明のサーボドライブシステムは、軸毎にサーボモータを制御するサーボ制御部が、サーボモータの指令を生成するプロファイル生成部と、サーボモータの位置を制御する位置制御部と、サーボモータの速度を制御する速度制御部と、サーボモータのモータ電流を制御する電流制御部と、を有し、プロファイル生成部、位置制御部、速度制御部及び電流制御部は、軸毎にサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されている。
【解決手段】 本発明のサーボドライブシステムは、軸毎にサーボモータを制御するサーボ制御部が、サーボモータの指令を生成するプロファイル生成部と、サーボモータの位置を制御する位置制御部と、サーボモータの速度を制御する速度制御部と、サーボモータのモータ電流を制御する電流制御部と、を有し、プロファイル生成部、位置制御部、速度制御部及び電流制御部は、軸毎にサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置における制御演算部の構成及びその配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御装置の制御演算部をカスタマイズ可能とするサーボドライブシステムの一例として、例えば、特許文献１及び２に挙げられる発明が知られている。特許文献１に記載の発明は、制御演算部の処理が行列計算で実現できることに着目して、予め全ての行列計算で使用する各行列の各要素を制御パラメータとして与えている。そして、制御パラメータを変更することにより、任意の制御則に変更可能としている。
【０００３】
特許文献２に記載の発明は、ホストコンピュータにより各数値制御装置のＣＰＵに作用する過大な負荷を検出し、一部のサーボモータの駆動制御を処理能力に余裕のある他の数値制御装置に移し替えることにより、過負荷状態の数値制御装置の負荷の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１２００３号公報
【特許文献２】特開平９−３０５２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、サーボアンプを制御するいわゆるサーボコントローラにおいて、制御演算部をカスタマイズ可能とするものである。サーボコントローラの制御周期は、一般にサーボアンプの制御周期と比べて長いので、サーボ制御の制御応答性が必ずしも高いとは言えない。また、特許文献２に記載の発明は、制御装置毎の負荷分散を図るものであり、各制御装置の各軸における負荷分散及び機能分散までは考慮されていない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、サーボ制御の制御応答性を高め、制御装置の各軸の特性に応じて、制御演算部をサーボアンプ又はサーボコントローラに分配可能なサーボドライブシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係るサーボドライブシステムは、軸毎に設けられたサーボモータを駆動するサーボアンプと、複数のサーボアンプを制御するサーボコントローラと、を備え、軸毎にサーボモータを制御するサーボ制御部を有するサーボドライブシステムであって、サーボ制御部は、サーボモータの指令を生成するプロファイル生成部と、サーボモータの位置を制御する位置制御部と、サーボモータの速度を制御する速度制御部と、サーボモータのモータ電流を制御する電流制御部と、を有し、プロファイル生成部、位置制御部、速度制御部及び電流制御部は、軸毎にサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係るサーボドライブシステムは、請求項１において、サーボ制御部は、さらに、サーボモータの制御と協働する付加制御部を有し、プロファイル生成部、位置制御部、速度制御部、電流制御部及び付加制御部は、付加制御部の入力先及び出力先に基づいて軸毎にサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されている。
【０００９】
請求項３に係るサーボドライブシステムは、請求項１又は２において、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類のうちの少なくとも１つの情報に基づいてサーボ制御部の分配先が選択されて、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれダウンロードされている。
【００１０】
請求項４に係るサーボドライブシステムは、請求項３において、制御装置の起動の際に、選択及びダウンロードが可能である。
【００１１】
請求項５に係るサーボドライブシステムは、請求項３又は４において、サーボアンプとサーボコントローラとの間は、サーボ制御部をダウンロード可能にネットワークを介して接続されている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係るサーボドライブシステムによれば、軸毎にサーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されているので、制御装置の各軸の特性に応じて、サーボ制御部を適切に配置することができ、軸毎にサーボ制御部の機能分散を図ることができる。
【００１３】
請求項２に係るサーボドライブシステムによれば、サーボ制御部は、付加制御部の入力先及び出力先に基づいて軸毎にサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されているので、付加制御部が必要とする制御応答性に応じてサーボ制御部を適切に配置することができる。
【００１４】
請求項３に係るサーボドライブシステムによれば、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類のうちの少なくとも１つの情報に基づいてサーボ制御部の分配先が選択され、ダウンロードされているので、これらの種類に応じてサーボ制御部を適切に配置することができる。
【００１５】
請求項４に係るサーボドライブシステムによれば、制御装置の起動の際に、サーボ制御部の分配先の選択及びサーボ制御部のダウンロードが可能であるので、制御装置の起動に合わせてサーボ制御部６の分配を行うことができ、制御装置の立上げ作業を自動化できる。
【００１６】
請求項５に係るサーボドライブシステムによれば、サーボアンプとサーボコントローラとの間は、サーボ制御部をダウンロード可能にネットワークを介して接続されているので、複数のサーボアンプにサーボ制御部を効率良くダウンロードすることができる。そのため、サーボ制御部を個別にダウンロードする場合と比べて作業効率が向上し、作業工程の削減により低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るサーボドライブシステムの構成図である。
【図２】図１において、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配された状態の一例を示す模式図である。
【図３】図２に示す軸１の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図４】図２に示す軸２の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図５】図２に示す軸３の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態に係り、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配された状態の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態について共通の箇所には共通の符号を付して対応させることにより重複する説明を省略する。なお、図面は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００１９】
（１）第１実施形態
（１−１）サーボドライブシステムの構成
図１は、本実施形態に係るサーボドライブシステムの構成図である。サーボドライブシステム１００は、軸毎に設けられたサーボモータ１を駆動するサーボアンプ２と、複数（同図では３つ）のサーボアンプ２、２、２を制御するサーボコントローラ３と、サーボコントローラ３に制御対象の移動指令を付与する上位コントローラ４と、を備えている。
【００２０】
サーボモータ１には、サーボモータ１の位置を検出する位置検出器１１が設けられており、位置検出器１１は、サーボモータ１の回転に同期してサーボモータ１の位置情報を出力することができる。サーボモータ１及び位置検出器１１は、数値制御機において採用される公知のサーボモータ及び位置検出器を用いることができる。例えば、ＡＣサーボモータやエンコーダ等が挙げられる。インクリメンタルエンコーダを用いる場合は、位置情報は、サーボモータ１の回転変位量に応じたパルス列をカウントした計数値である。アブソリュートエンコーダを用いる場合は、位置情報は、サーボモータ１の回転変位量に応じた出力コードである。位置情報は、サーボモータ１のエラー情報などの種々のデータを含めることができ、所定の周期毎に情報伝送路５を介してサーボアンプ２に送信される。
【００２１】
サーボアンプ２は、ＣＰＵ２０、メモリ２１、入出力インターフェース２２及び通信インターフェース２３を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス２５で接続されている。位置検出器１１から送信された位置情報は、入出力インターフェース２２、バス２５を介してメモリ２１に送信される。ＣＰＵ２０は、バス２５、通信インターフェース２３を介して、サーボモータ１の位置情報をサーボコントローラ３に送信することができる。
【００２２】
サーボコントローラ３は、ＣＰＵ３０、メモリ３１及び通信インターフェース３２〜３５を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス３６で接続されている。３つのサーボアンプ２、２、２からそれぞれ送信された位置情報は、通信インターフェース３２〜３４、バス３６を介してメモリ３１に送信される。ＣＰＵ３０は、バス３６、通信インターフェース３５を介して、サーボモータ１の位置情報を上位コントローラ４に送信することができる。
【００２３】
上位コントローラ４は、ＣＰＵ４０、メモリ４１及び通信インターフェース４２を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス４３で接続されている。ＣＰＵ４０で演算された制御対象の移動指令は、バス４３、通信インターフェース４２、３５、バス３６を介してサーボコントローラ３のメモリ３１に送信される。サーボコントローラ３及びサーボアンプ２、２、２では、ＣＰＵ２０、３０及びメモリ２１、３１によって、後述するサーボ制御の各種演算を行うことができる。インバータ等の電力変換器２４は、各種演算結果に基づくモータ電流を電力伝送路５Ｍを介してサーボモータ１に供給することにより、サーボモータ１を駆動することができる。
【００２４】
通信インターフェース４２、３５の間、通信インターフェース３２、２３の間、通信インターフェース３３、２３の間及び通信インターフェース３４、２３の間は、各種データ及び制御信号を送受信可能に情報伝送路５でそれぞれ接続されてネットワークが構成されている。各種データには、サーボモータ１の位置情報及び上記の各種演算結果が含まれる。情報伝送路５における通信手段、プロトコル等は特に限定されない。ネットワークは、例えば、後述するサーボネットワークを用いることができる。なお、ネットワークを構成しないで、例えば、公知のシリアル通信（ＲＳ−２３２Ｃ）等によって各種データ及び制御信号を個別に送受信することもできる。
【００２５】
なお、サーボモータ１の位置情報などの入出力データは、ダイレクト・メモリ・アクセス（ＤＭＡ）によって送信することもできる。ＤＭＡは、ＣＰＵ２０、３０、４０を介さないで、入出力装置とメモリ２１、３１、４１との間で種々のデータを送受信することができる。例えば、位置検出器１１とメモリ２１、３１、４１との間でサーボモータ１の位置情報を直接送信することができる。
【００２６】
（１−２）サーボドライブシステムの制御
サーボドライブシステム１００は、サーボ制御の制御ブロックとして捉えると、軸１〜軸３毎にサーボモータ１を制御するサーボ制御部６、６、６を有している。サーボ制御部６は、サーボモータ１の指令を生成するプロファイル生成部６１と、サーボモータ１の位置を制御する位置制御部６２と、サーボモータ１の速度を制御する速度制御部６３と、サーボモータ１のモータ電流を制御する電流制御部６４と、サーボモータ１の制御と協働する付加制御部６５と、を有している。図２は、図１において、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配された状態の一例を示す模式図である。
【００２７】
同図に示すように、軸１において、プロファイル生成部６１はサーボコントローラ３に配されており、位置制御部６２、速度制御部６３、電流制御部６４及び付加制御部６５は、サーボアンプ２に配されている。軸２において、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３は、サーボコントローラ３に配されており、電流制御部６４及び付加制御部６５は、サーボアンプ２に配されている。軸３において、プロファイル生成部６１、位置制御部６２、速度制御部６３及び付加制御部６５は、サーボコントローラ３に配されており、電流制御部６４はサーボアンプ２に配されている。
【００２８】
プロファイル生成部６１は、上位コントローラ４からの移動指令に基づいて各軸のサーボモータ１の位置指令を演算する。位置制御部６２は、プロファイル生成部６１からの位置指令と位置検出器１１からの位置情報との偏差から速度指令を生成する。速度制御部６３は、位置制御部６２からの速度指令とサーボモータ１の速度情報との偏差から電流指令（トルク指令）を生成する。サーボモータ１の速度情報は、位置情報の周波数から算出することができる。また、サーボモータ１の速度情報は、サーボモータ１の速度を検出する速度検出器の検出結果を用いることもできる。位置制御及び速度制御の方法は特に限定されない。例えば、ＰＩＤ制御などの公知のフィードバック制御を用いることができる。
【００２９】
電流制御部６４は、速度制御部６３からの電流指令（トルク指令）とサーボモータ１のモータ電流との偏差から電力変換器２４の駆動信号を生成する。サーボモータ１のモータ電流は、サーボアンプ２に内蔵される図示しない電流検出器の検出結果を用いることができる。位置検出器１１からの位置情報は、力率を調整するために用いることができる。電力変換器２４の駆動信号は、例えば、ＰＷＭ制御におけるパルスのＯＮ幅とＯＦＦ幅の比であるデューティ比で表すことができる。ＰＷＭ制御においては、スイッチング素子がＯＮのときに対応する相にモータ電流が流れ、スイッチング素子がＯＮしている時間（ＯＮ幅）に応じてモータ電流が変化する。つまり、ＯＮ幅が長くなるとモータ電流は大きくなり、ＯＮ幅が短くなるとモータ電流は小さくなる。電力変換器２４は、電流制御部６４が生成する駆動信号に基づくモータ電流を電力伝送路５Ｍを介してサーボモータ１に供給することにより、サーボモータ１を駆動することができる。
【００３０】
付加制御部６５は、サーボモータ１の制御と協働する任意の制御部である。付加制御部６５は、サーボモータ１の制御と協働する制御であれば特に限定されない。付加制御部６５の一例として、例えば、コギング補償器が挙げられる。コギング補償器は、サーボモータ１の位置情報に基づいてコギングトルクを相殺する電流指令（トルク指令）を付与するものである。付加制御部６５は、この他にもサーボ制御系のモデル化誤差、摩擦、外乱等を補償することができる。また、付加制御部６５は、制御装置のユーザによって独自の制御仕様にすることもできる。例えば、制御装置の経年劣化によってサーボモータ１の出力が低下した場合には、付加制御部６５は、その低下分を電流指令（トルク指令）に上乗せしてサーボモータ１の出力を補償する（トルク補償器）こともできる。
【００３１】
付加制御部６５の入力は、プロファイル生成部６１が生成する位置指令、位置制御部６２が生成する速度指令、速度制御部６３が生成する電流指令（トルク指令）及び位置検出器１１からの位置情報のうちの少なくとも１つから付加制御部６５の制御内容によって任意に選択することができる。付加制御部６５の出力は、付加制御部６５の制御内容に応じて、プロファイル生成部６１が生成する位置指令、位置制御部６２が生成する速度指令又は速度制御部６３が生成する電流指令（トルク指令）に加算若しくは減算することができる。なお、付加制御部６は、フィードバック制御、フィードフォワード制御のいずれであっても良い。また、付加制御部６５は、１つのサーボアンプ２又は１つのサーボコントローラ３において、複数設けることもできる。
【００３２】
図３は、図２に示す軸１の制御ブロックの一例を示すブロック図である。付加制御部６５には、位置検出器１１からの位置情報が入力され、付加制御部６５の出力は、プロファイル生成部６１の出力であるサーボモータ１の位置指令に加算される。軸１においては、付加制御部６５における制御が高速な応答を必要とする場合を想定している。ここで、「高速な応答が必要である」とは、サーボコントローラ３の制御周期よりも短いサーボアンプ２の制御周期と同じ制御周期で付加制御部６５を制御する必要がある場合をいう。逆に、「高速な応答が必要でない」とは、サーボコントローラ３の制御周期と同じ制御周期で付加制御部６５を制御すれば十分な場合をいう。よって、軸１においては、付加制御部６５はサーボアンプ２に配される必要がある。
【００３３】
軸１の付加制御部６５の出力先は位置制御部６２である。付加制御部６５における制御をサーボアンプ２の制御周期と同じ制御周期で行うためには、位置制御部６２は、サーボアンプ２に配される必要がある。既述のとおり、位置制御部６２の出力は速度制御部６３に入力され、速度制御部６３の出力は電流制御部６４に入力されるので、速度制御部６３及び電流制御部６４もサーボアンプ２に配される必要がある。この場合、プロファイル生成部６１は、サーボアンプ２又はサーボコントローラ３のいずれに配しても良い。図２及び図３は、プロファイル生成部６１がサーボコントローラ３に配されている場合を示している。また、軸１の付加制御部６５の入力先は位置検出器１１であるので、位置制御部６２、速度制御部６３、電流制御部６４及び付加制御部６５をサーボアンプ２に配することにより、これらの制御部は、位置検出器１１からの位置情報を同じ制御周期で用いることができる。
【００３４】
図４は、図２に示す軸２の制御ブロックの一例を示すブロック図である。この制御ブロックは、例えば、付加制御部６５が既述のコギング補償器である場合を示している。この場合、付加制御部６５には、位置検出器１１からの位置情報が入力され、付加制御部６５の出力は、速度制御部６３の出力であるサーボモータ１の電流指令（トルク指令）に加算される。軸１の場合と同様に、軸２の付加制御部６５における制御は高速な応答が必要であるものとする。よって、軸２においては、付加制御部６５はサーボアンプ２に配される必要がある。
【００３５】
軸２の付加制御部６５の出力先は電流制御部６４である。付加制御部６５における制御をサーボアンプ２の制御周期と同じ制御周期で行うためには、電流制御部６４は、サーボアンプ２に配される必要がある。この場合、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３は、サーボアンプ２又はサーボコントローラ３のいずれに配しても良い。図２及び図４は、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３がサーボコントローラ３に配されている場合を示している。また、軸２の付加制御部６５の入力先は位置検出器１１であるので、電流制御部６４及び付加制御部６５をサーボアンプ２に配することにより、これらの制御部は、位置検出器１１からの位置情報を同じ制御周期で用いることができる。
【００３６】
図５は、図２に示す軸３の制御ブロックの一例を示すブロック図である。この制御ブロックは、例えば、付加制御部６５が既述の制御装置の経年劣化に対するトルク補償器である場合を示している。この場合、付加制御部６５には、プロファイル生成部６１からの位置指令が入力され、付加制御部６５の出力は、速度制御部６３の出力であるサーボモータ１の電流指令（トルク指令）に加算される。軸３の付加制御部６５における制御は、高速な応答が必要でないものとする。
【００３７】
軸３の付加制御部６５における制御は高速な応答が必要とされないので、付加制御部６５は、サーボコントローラ３に配されている。また、付加制御部６５の入力先はプロファイル生成部６１であり、付加制御部６５の出力は速度制御部６３の出力に加算される。そのため、付加制御部６５における制御をサーボコントローラ３の制御周期と同じ制御周期で行うためには、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３は、サーボコントローラ３に配される必要がある。この場合、電流制御部６４は、サーボアンプ２又はサーボコントローラ３のいずれに配しても良いが、高速な応答が必要な電流制御の特性を考慮して、電流制御部６４はサーボアンプ２に配されている。
【００３８】
本実施形態では、軸毎にサーボ制御部６がサーボアンプ２又はサーボコントローラ３にそれぞれ分配されているので、制御装置の各軸の特性に応じて、サーボ制御部６を適切に配置することができ、軸毎にサーボ制御部６の機能分散を図ることができる。また、サーボ制御部６は、付加制御部６５の入力先及び出力先に基づいて軸毎にサーボアンプ２又はサーボコントローラ３にそれぞれ分配されているので、付加制御部６５が必要とする制御応答性に応じてサーボ制御部６を適切に配置することができる。
【００３９】
（変形形態）
第１実施形態では、制御装置の軸の数が３つの場合を例に説明しているが、軸の数はこれに限定されるものではない。また、サーボ制御部６の分配も上記の実施形態に限定されるものではない。表１は、上記の実施形態とは異なるサーボ制御部６の分配の一例を示している。
【００４０】
【表１】
【００４１】
同表のＮｏ．１及びＮｏ．２に示すように、これまでサーボコントローラ３において演算処理していたサーボ制御部６の一部をサーボアンプ２に分配することによって、サーボアンプ２及びサーボコントローラ３の間でサーボ制御部６の機能分散を図ることができる。これにより、サーボアンプ２及びサーボコントローラ３のハードウエア資源を効率良く使用することができる。また、同表のＮｏ．３及び図２に示す軸１のように、サーボ制御部６の大部分をサーボアンプ２に分配すると、サーボコントローラ３の制御周期よりも短いサーボアンプ２の制御周期でサーボ制御を行うことができる。そのため、サーボコントローラ３でサーボ制御の大部分を行う場合と比べて、サーボ制御の応答性が向上する。
【００４２】
（１−３）サーボ制御部の分配
各制御部に分割されたサーボ制御部６及びその再構築情報を含む制御プログラム（以下、単に制御プログラムという。）は、上位コントローラ４のメモリ４１から情報伝送路５を介してサーボコントローラ３のメモリ３１、サーボアンプ２のメモリ２１、２１、２１にそれぞれ転送されダウンロードされる。メモリ３１、２１、２１、２１は、それぞれＲＡＭ及びＲＯＭを有しており、制御プログラムは、ＲＯＭに格納される。ＲＯＭは、電源遮断後も情報を保持することができる不揮発性メモリであり、例えば、ＣＰＬＤやＦＰＧＡ等のプログラム可能なロジックデバイスを用いることができる。また、制御プログラムの一部又は全部をＲＡＭに格納することもできる。この場合は、制御装置が起動される度に制御プログラムの転送及びダウンロードが必要となるが、例えば、メモリ容量等に応じて制御プログラムを配分することにより、ハードウエア資源を効率良く使用することができる。
【００４３】
本実施形態では、上位コントローラ４とサーボコントローラ３の間及びサーボコントローラ３とサーボアンプ２、２、２の間は、情報伝送路５を介してネットワーク接続されているので、制御プログラムを上位コントローラ４からサーボコントローラ３及びサーボアンプ２、２、２に効率良くダウンロードすることができる。そのため、制御プログラムを個別にダウンロードする場合と比べて作業効率が向上し、作業工程の削減により低コスト化が可能となる。制御プログラムの更新が頻繁に行われる場合は、その効果は顕著である。
【００４４】
本実施形態では、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類に基づいてサーボ制御部６の分配先が選択されて、サーボ制御部６がサーボアンプ２又はサーボコントローラ３にそれぞれダウンロードされる。表２は、制御装置の種類、軸の種類及び動作ユニットの種類に対するサーボ制御部６の分配パターンの一例を示している。同表に示すサーボ制御部６の分配パターンａ〜ｃは、説明の都合上、表１のＮｏ．１〜３に対応させている。また、同表は、サーボ制御部６の分配パターンの一例を示すものであり、これらに限定されるものではない。
【００４５】
【表２】
【００４６】
例えば、表２のＮｏ．１は、制御装置が装置Ａ、軸が軸１及び動作ユニットがユニット１の場合には、サーボ制御部６の分配パターンはパターンａが選択されることを示している。Ｎｏ．２〜１０も同様である。制御装置の種類、軸の種類及び動作ユニットの種類は、制御装置の起動の際にサーボアンプ２、２、２からサーボコントローラ３及び上位コントローラ４に情報伝送路５を介して送信される。分配パターンは、これらの種類に応じたサーボ制御部６の最適な分配方法を示すものである。分配パターンは、予めシミュレーションや制御装置の試運転等によって定められ、データベース化されて制御プログラムと共に収められている。
【００４７】
上位コントローラ４のＣＰＵ４０は、サーボ制御部６の分配パターンに基づいて、制御プログラムをサーボコントローラ３のメモリ３１、サーボアンプ２のメモリ２１、２１、２１に転送する。例えば、サーボ制御部６の分配パターンとしてパターンａが選択されたときは、ＣＰＵ４０は、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び付加制御部６５をメモリ３１に転送し、速度制御部６３及び電流制御部６４をメモリ２１に転送する。ＣＰＵ２０、３０は、サーボ制御部６の再構築情報に基づいて、それぞれサーボ制御部６を再構築する。再構築情報は、分配されたサーボ制御部６をサーボアンプ２及びサーボコントローラ３において再構築するための情報であり、例えば、各制御部の入出力先に関する情報や、その在処を示すアドレスなどが含まれる。
【００４８】
本実施形態では、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類に基づいてサーボ制御部６の分配先が選択され、ダウンロードされるので、これらの種類に応じてサーボ制御部６を適切に配置することができる。特に、制御装置の起動の際にサーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードが行われると、制御装置の起動に合わせてサーボ制御部６の分配を行うことができるので、制御装置の立上げ作業を自動化でき、作業効率が向上する。
【００４９】
例えば、電子部品をプリント基板に実装する部品実装装置では、電子部品を吸着してプリント基板に装着する部品装着ヘッド等の動作ユニットの種類が多い。そのため、動作ユニットを交換する際に個別にサーボ制御部６の分配作業を行うと作業が煩雑になる。本実施形態では、制御装置の起動の際に、制御装置の種類、軸の種類及び動作ユニットの種類に応じてサーボ制御部６の分配を行うことができるので、個別にサーボ制御部６の分配作業を行う場合と比べて作業効率が向上する。なお、例えば、部品実装装置において、制御装置は、部品供給装置、基板搬送装置、部品移載装置などが挙げられる。また、軸は、直動軸や回転軸などが挙げられる。
【００５０】
（変形形態）
サーボ制御部６の分配先の選択は、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類のうちの少なくとも１つの情報に基づいて行うことができ、これらの他にも生産に関わる種々の情報を用いてサーボ制御部６の分配先の選択を行うことができる。また、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードは、制御装置の起動の際に限定されるものではなく、制御装置の操作者によって任意に行うこともできる。この場合は、制御装置の表示部等にサーボ制御部６の分配先の選択画面を表示させて、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードを行うことができる。
【００５１】
また、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードは、サーボコントローラ３によって行うこともできる。この場合は、サーボコントローラ３のＣＰＵ３０がサーボ制御部６の分配パターンに基づいて、制御プログラムをサーボアンプ２のメモリ２１、２１、２１に転送する。ＣＰＵ２０、３０は、サーボ制御部６の再構築情報に基づいて、それぞれサーボ制御部６を再構築する。なお、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードは、サーボコントローラ３及びサーボアンプ２、２、２において、それぞれ個別に行うこともできる。
【００５２】
（２）第２実施形態
図６は、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配された状態の一例を示す模式図である。本実施形態は、第１実施形態と基本的には同様の構成、作用効果を有する。共通する部位には共通の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、サーボアンプ２、２、２及びサーボコントローラ３が、情報伝送路５、５、５、５によってリング状にネットワーク接続されていることに特徴がある。
【００５３】
ネットワークを構成する通信手段、プロトコルは特に限定されないが、例えば、サーボネットワークを用いてネットワークを構成することができる。サーボネットワークは、同期通信機能により、予め設定した周期毎に所定数のデータを送受信することができる。本実施形態では、サーボアンプ２、２、２及びサーボコントローラ３は、一定周期毎に同一タイミングで各種データ及び制御信号を送受信することができる。また、サーボネットワークは、ネットワークに接続された各ノードに対して周期的に起動割り込みを発生させる起動割り込み機能により、同期運転が容易になる。本実施形態では、サーボアンプ２、２、２及びサーボコントローラ３におけるサーボ制御を周期的に同一タイミングで実行させることができ、複数（同図では３つ）のサーボモータ１間の同期運転が容易になる。
【００５４】
本実施形態では、サーボアンプ２、２、２及びサーボコントローラ３が、リング状にネットワーク接続されているので、サーボアンプ２、２、２を識別するアドレスを用いて、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードが行われる。例えば、図６において、軸１に設けられるサーボアンプ２のアドレスをＡ１、軸２に設けられるサーボアンプ２のアドレスをＡ２、軸３に設けられるサーボアンプ２のアドレスをＡ３とする。情報伝送路５、５、５、５には、アドレスＡ１〜Ａ３によって識別されるサーボアンプ２、２、２の制御プログラムが送信される。軸１に設けられるサーボアンプ２のＣＰＵ２０は、アドレスＡ１の制御プログラムを受信する。軸２に設けられるサーボアンプ２のＣＰＵ２０は、アドレスＡ２の制御プログラムを受信する。同様に、軸３に設けられるサーボアンプ２のＣＰＵ２０は、アドレスＡ３の制御プログラムを受信する。そして、各ＣＰＵ２０は、サーボ制御部６の再構築情報に基づいて、それぞれサーボ制御部６を再構築する。なお、サーボコントローラ３におけるサーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードは、第１実施形態と同様である。
【００５５】
（３）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１：サーボモータ
２：サーボアンプ
３：サーボコントローラ
４：上位コントローラ
５：情報伝送路
６：サーボ制御部
６１：プロファイル生成部 ６２：位置制御部 ６３：速度制御部
６４：電流制御部 ６５：付加制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置における制御演算部の構成及びその配置方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御装置の制御演算部をカスタマイズ可能とするサーボドライブシステムの一例として、例えば、特許文献１及び２に挙げられる発明が知られている。特許文献１に記載の発明は、制御演算部の処理が行列計算で実現できることに着目して、予め全ての行列計算で使用する各行列の各要素を制御パラメータとして与えている。そして、制御パラメータを変更することにより、任意の制御則に変更可能としている。
【０００３】
特許文献２に記載の発明は、ホストコンピュータにより各数値制御装置のＣＰＵに作用する過大な負荷を検出し、一部のサーボモータの駆動制御を処理能力に余裕のある他の数値制御装置に移し替えることにより、過負荷状態の数値制御装置の負荷の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１２００３号公報
【特許文献２】特開平９−３０５２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、サーボアンプを制御するいわゆるサーボコントローラにおいて、制御演算部をカスタマイズ可能とするものである。サーボコントローラの制御周期は、一般にサーボアンプの制御周期と比べて長いので、サーボ制御の制御応答性が必ずしも高いとは言えない。また、特許文献２に記載の発明は、制御装置毎の負荷分散を図るものであり、各制御装置の各軸における負荷分散及び機能分散までは考慮されていない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、サーボ制御の制御応答性を高め、制御装置の各軸の特性に応じて、制御演算部をサーボアンプ又はサーボコントローラに分配可能なサーボドライブシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係るサーボドライブシステムは、軸毎に設けられたサーボモータを駆動するサーボアンプと、複数のサーボアンプを制御するサーボコントローラと、を備え、軸毎にサーボモータを制御するサーボ制御部を有するサーボドライブシステムであって、サーボ制御部は、サーボモータの指令を生成するプロファイル生成部と、サーボモータの位置を制御する位置制御部と、サーボモータの速度を制御する速度制御部と、サーボモータのモータ電流を制御する電流制御部と、を有し、プロファイル生成部、位置制御部、速度制御部及び電流制御部は、軸毎にサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係るサーボドライブシステムは、請求項１において、サーボ制御部は、さらに、サーボモータの制御と協働する付加制御部を有し、プロファイル生成部、位置制御部、速度制御部、電流制御部及び付加制御部は、付加制御部の入力先及び出力先に基づいて軸毎にサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されている。
【０００９】
請求項３に係るサーボドライブシステムは、請求項１又は２において、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類のうちの少なくとも１つの情報に基づいてサーボ制御部の分配先が選択されて、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれダウンロードされている。
【００１０】
請求項４に係るサーボドライブシステムは、請求項３において、制御装置の起動の際に、選択及びダウンロードが可能である。
【００１１】
請求項５に係るサーボドライブシステムは、請求項３又は４において、サーボアンプとサーボコントローラとの間は、サーボ制御部をダウンロード可能にネットワークを介して接続されている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係るサーボドライブシステムによれば、軸毎にサーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されているので、制御装置の各軸の特性に応じて、サーボ制御部を適切に配置することができ、軸毎にサーボ制御部の機能分散を図ることができる。
【００１３】
請求項２に係るサーボドライブシステムによれば、サーボ制御部は、付加制御部の入力先及び出力先に基づいて軸毎にサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配されているので、付加制御部が必要とする制御応答性に応じてサーボ制御部を適切に配置することができる。
【００１４】
請求項３に係るサーボドライブシステムによれば、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類のうちの少なくとも１つの情報に基づいてサーボ制御部の分配先が選択され、ダウンロードされているので、これらの種類に応じてサーボ制御部を適切に配置することができる。
【００１５】
請求項４に係るサーボドライブシステムによれば、制御装置の起動の際に、サーボ制御部の分配先の選択及びサーボ制御部のダウンロードが可能であるので、制御装置の起動に合わせてサーボ制御部６の分配を行うことができ、制御装置の立上げ作業を自動化できる。
【００１６】
請求項５に係るサーボドライブシステムによれば、サーボアンプとサーボコントローラとの間は、サーボ制御部をダウンロード可能にネットワークを介して接続されているので、複数のサーボアンプにサーボ制御部を効率良くダウンロードすることができる。そのため、サーボ制御部を個別にダウンロードする場合と比べて作業効率が向上し、作業工程の削減により低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係るサーボドライブシステムの構成図である。
【図２】図１において、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配された状態の一例を示す模式図である。
【図３】図２に示す軸１の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図４】図２に示す軸２の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図５】図２に示す軸３の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図６】第２実施形態に係り、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配された状態の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態について共通の箇所には共通の符号を付して対応させることにより重複する説明を省略する。なお、図面は概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００１９】
（１）第１実施形態
（１−１）サーボドライブシステムの構成
図１は、本実施形態に係るサーボドライブシステムの構成図である。サーボドライブシステム１００は、軸毎に設けられたサーボモータ１を駆動するサーボアンプ２と、複数（同図では３つ）のサーボアンプ２、２、２を制御するサーボコントローラ３と、サーボコントローラ３に制御対象の移動指令を付与する上位コントローラ４と、を備えている。
【００２０】
サーボモータ１には、サーボモータ１の位置を検出する位置検出器１１が設けられており、位置検出器１１は、サーボモータ１の回転に同期してサーボモータ１の位置情報を出力することができる。サーボモータ１及び位置検出器１１は、数値制御機において採用される公知のサーボモータ及び位置検出器を用いることができる。例えば、ＡＣサーボモータやエンコーダ等が挙げられる。インクリメンタルエンコーダを用いる場合は、位置情報は、サーボモータ１の回転変位量に応じたパルス列をカウントした計数値である。アブソリュートエンコーダを用いる場合は、位置情報は、サーボモータ１の回転変位量に応じた出力コードである。位置情報は、サーボモータ１のエラー情報などの種々のデータを含めることができ、所定の周期毎に情報伝送路５を介してサーボアンプ２に送信される。
【００２１】
サーボアンプ２は、ＣＰＵ２０、メモリ２１、入出力インターフェース２２及び通信インターフェース２３を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス２５で接続されている。位置検出器１１から送信された位置情報は、入出力インターフェース２２、バス２５を介してメモリ２１に送信される。ＣＰＵ２０は、バス２５、通信インターフェース２３を介して、サーボモータ１の位置情報をサーボコントローラ３に送信することができる。
【００２２】
サーボコントローラ３は、ＣＰＵ３０、メモリ３１及び通信インターフェース３２〜３５を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス３６で接続されている。３つのサーボアンプ２、２、２からそれぞれ送信された位置情報は、通信インターフェース３２〜３４、バス３６を介してメモリ３１に送信される。ＣＰＵ３０は、バス３６、通信インターフェース３５を介して、サーボモータ１の位置情報を上位コントローラ４に送信することができる。
【００２３】
上位コントローラ４は、ＣＰＵ４０、メモリ４１及び通信インターフェース４２を有しており、各種データ及び制御信号を送受信可能にバス４３で接続されている。ＣＰＵ４０で演算された制御対象の移動指令は、バス４３、通信インターフェース４２、３５、バス３６を介してサーボコントローラ３のメモリ３１に送信される。サーボコントローラ３及びサーボアンプ２、２、２では、ＣＰＵ２０、３０及びメモリ２１、３１によって、後述するサーボ制御の各種演算を行うことができる。インバータ等の電力変換器２４は、各種演算結果に基づくモータ電流を電力伝送路５Ｍを介してサーボモータ１に供給することにより、サーボモータ１を駆動することができる。
【００２４】
通信インターフェース４２、３５の間、通信インターフェース３２、２３の間、通信インターフェース３３、２３の間及び通信インターフェース３４、２３の間は、各種データ及び制御信号を送受信可能に情報伝送路５でそれぞれ接続されてネットワークが構成されている。各種データには、サーボモータ１の位置情報及び上記の各種演算結果が含まれる。情報伝送路５における通信手段、プロトコル等は特に限定されない。ネットワークは、例えば、後述するサーボネットワークを用いることができる。なお、ネットワークを構成しないで、例えば、公知のシリアル通信（ＲＳ−２３２Ｃ）等によって各種データ及び制御信号を個別に送受信することもできる。
【００２５】
なお、サーボモータ１の位置情報などの入出力データは、ダイレクト・メモリ・アクセス（ＤＭＡ）によって送信することもできる。ＤＭＡは、ＣＰＵ２０、３０、４０を介さないで、入出力装置とメモリ２１、３１、４１との間で種々のデータを送受信することができる。例えば、位置検出器１１とメモリ２１、３１、４１との間でサーボモータ１の位置情報を直接送信することができる。
【００２６】
（１−２）サーボドライブシステムの制御
サーボドライブシステム１００は、サーボ制御の制御ブロックとして捉えると、軸１〜軸３毎にサーボモータ１を制御するサーボ制御部６、６、６を有している。サーボ制御部６は、サーボモータ１の指令を生成するプロファイル生成部６１と、サーボモータ１の位置を制御する位置制御部６２と、サーボモータ１の速度を制御する速度制御部６３と、サーボモータ１のモータ電流を制御する電流制御部６４と、サーボモータ１の制御と協働する付加制御部６５と、を有している。図２は、図１において、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配された状態の一例を示す模式図である。
【００２７】
同図に示すように、軸１において、プロファイル生成部６１はサーボコントローラ３に配されており、位置制御部６２、速度制御部６３、電流制御部６４及び付加制御部６５は、サーボアンプ２に配されている。軸２において、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３は、サーボコントローラ３に配されており、電流制御部６４及び付加制御部６５は、サーボアンプ２に配されている。軸３において、プロファイル生成部６１、位置制御部６２、速度制御部６３及び付加制御部６５は、サーボコントローラ３に配されており、電流制御部６４はサーボアンプ２に配されている。
【００２８】
プロファイル生成部６１は、上位コントローラ４からの移動指令に基づいて各軸のサーボモータ１の位置指令を演算する。位置制御部６２は、プロファイル生成部６１からの位置指令と位置検出器１１からの位置情報との偏差から速度指令を生成する。速度制御部６３は、位置制御部６２からの速度指令とサーボモータ１の速度情報との偏差から電流指令（トルク指令）を生成する。サーボモータ１の速度情報は、位置情報の周波数から算出することができる。また、サーボモータ１の速度情報は、サーボモータ１の速度を検出する速度検出器の検出結果を用いることもできる。位置制御及び速度制御の方法は特に限定されない。例えば、ＰＩＤ制御などの公知のフィードバック制御を用いることができる。
【００２９】
電流制御部６４は、速度制御部６３からの電流指令（トルク指令）とサーボモータ１のモータ電流との偏差から電力変換器２４の駆動信号を生成する。サーボモータ１のモータ電流は、サーボアンプ２に内蔵される図示しない電流検出器の検出結果を用いることができる。位置検出器１１からの位置情報は、力率を調整するために用いることができる。電力変換器２４の駆動信号は、例えば、ＰＷＭ制御におけるパルスのＯＮ幅とＯＦＦ幅の比であるデューティ比で表すことができる。ＰＷＭ制御においては、スイッチング素子がＯＮのときに対応する相にモータ電流が流れ、スイッチング素子がＯＮしている時間（ＯＮ幅）に応じてモータ電流が変化する。つまり、ＯＮ幅が長くなるとモータ電流は大きくなり、ＯＮ幅が短くなるとモータ電流は小さくなる。電力変換器２４は、電流制御部６４が生成する駆動信号に基づくモータ電流を電力伝送路５Ｍを介してサーボモータ１に供給することにより、サーボモータ１を駆動することができる。
【００３０】
付加制御部６５は、サーボモータ１の制御と協働する任意の制御部である。付加制御部６５は、サーボモータ１の制御と協働する制御であれば特に限定されない。付加制御部６５の一例として、例えば、コギング補償器が挙げられる。コギング補償器は、サーボモータ１の位置情報に基づいてコギングトルクを相殺する電流指令（トルク指令）を付与するものである。付加制御部６５は、この他にもサーボ制御系のモデル化誤差、摩擦、外乱等を補償することができる。また、付加制御部６５は、制御装置のユーザによって独自の制御仕様にすることもできる。例えば、制御装置の経年劣化によってサーボモータ１の出力が低下した場合には、付加制御部６５は、その低下分を電流指令（トルク指令）に上乗せしてサーボモータ１の出力を補償する（トルク補償器）こともできる。
【００３１】
付加制御部６５の入力は、プロファイル生成部６１が生成する位置指令、位置制御部６２が生成する速度指令、速度制御部６３が生成する電流指令（トルク指令）及び位置検出器１１からの位置情報のうちの少なくとも１つから付加制御部６５の制御内容によって任意に選択することができる。付加制御部６５の出力は、付加制御部６５の制御内容に応じて、プロファイル生成部６１が生成する位置指令、位置制御部６２が生成する速度指令又は速度制御部６３が生成する電流指令（トルク指令）に加算若しくは減算することができる。なお、付加制御部６は、フィードバック制御、フィードフォワード制御のいずれであっても良い。また、付加制御部６５は、１つのサーボアンプ２又は１つのサーボコントローラ３において、複数設けることもできる。
【００３２】
図３は、図２に示す軸１の制御ブロックの一例を示すブロック図である。付加制御部６５には、位置検出器１１からの位置情報が入力され、付加制御部６５の出力は、プロファイル生成部６１の出力であるサーボモータ１の位置指令に加算される。軸１においては、付加制御部６５における制御が高速な応答を必要とする場合を想定している。ここで、「高速な応答が必要である」とは、サーボコントローラ３の制御周期よりも短いサーボアンプ２の制御周期と同じ制御周期で付加制御部６５を制御する必要がある場合をいう。逆に、「高速な応答が必要でない」とは、サーボコントローラ３の制御周期と同じ制御周期で付加制御部６５を制御すれば十分な場合をいう。よって、軸１においては、付加制御部６５はサーボアンプ２に配される必要がある。
【００３３】
軸１の付加制御部６５の出力先は位置制御部６２である。付加制御部６５における制御をサーボアンプ２の制御周期と同じ制御周期で行うためには、位置制御部６２は、サーボアンプ２に配される必要がある。既述のとおり、位置制御部６２の出力は速度制御部６３に入力され、速度制御部６３の出力は電流制御部６４に入力されるので、速度制御部６３及び電流制御部６４もサーボアンプ２に配される必要がある。この場合、プロファイル生成部６１は、サーボアンプ２又はサーボコントローラ３のいずれに配しても良い。図２及び図３は、プロファイル生成部６１がサーボコントローラ３に配されている場合を示している。また、軸１の付加制御部６５の入力先は位置検出器１１であるので、位置制御部６２、速度制御部６３、電流制御部６４及び付加制御部６５をサーボアンプ２に配することにより、これらの制御部は、位置検出器１１からの位置情報を同じ制御周期で用いることができる。
【００３４】
図４は、図２に示す軸２の制御ブロックの一例を示すブロック図である。この制御ブロックは、例えば、付加制御部６５が既述のコギング補償器である場合を示している。この場合、付加制御部６５には、位置検出器１１からの位置情報が入力され、付加制御部６５の出力は、速度制御部６３の出力であるサーボモータ１の電流指令（トルク指令）に加算される。軸１の場合と同様に、軸２の付加制御部６５における制御は高速な応答が必要であるものとする。よって、軸２においては、付加制御部６５はサーボアンプ２に配される必要がある。
【００３５】
軸２の付加制御部６５の出力先は電流制御部６４である。付加制御部６５における制御をサーボアンプ２の制御周期と同じ制御周期で行うためには、電流制御部６４は、サーボアンプ２に配される必要がある。この場合、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３は、サーボアンプ２又はサーボコントローラ３のいずれに配しても良い。図２及び図４は、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３がサーボコントローラ３に配されている場合を示している。また、軸２の付加制御部６５の入力先は位置検出器１１であるので、電流制御部６４及び付加制御部６５をサーボアンプ２に配することにより、これらの制御部は、位置検出器１１からの位置情報を同じ制御周期で用いることができる。
【００３６】
図５は、図２に示す軸３の制御ブロックの一例を示すブロック図である。この制御ブロックは、例えば、付加制御部６５が既述の制御装置の経年劣化に対するトルク補償器である場合を示している。この場合、付加制御部６５には、プロファイル生成部６１からの位置指令が入力され、付加制御部６５の出力は、速度制御部６３の出力であるサーボモータ１の電流指令（トルク指令）に加算される。軸３の付加制御部６５における制御は、高速な応答が必要でないものとする。
【００３７】
軸３の付加制御部６５における制御は高速な応答が必要とされないので、付加制御部６５は、サーボコントローラ３に配されている。また、付加制御部６５の入力先はプロファイル生成部６１であり、付加制御部６５の出力は速度制御部６３の出力に加算される。そのため、付加制御部６５における制御をサーボコントローラ３の制御周期と同じ制御周期で行うためには、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び速度制御部６３は、サーボコントローラ３に配される必要がある。この場合、電流制御部６４は、サーボアンプ２又はサーボコントローラ３のいずれに配しても良いが、高速な応答が必要な電流制御の特性を考慮して、電流制御部６４はサーボアンプ２に配されている。
【００３８】
本実施形態では、軸毎にサーボ制御部６がサーボアンプ２又はサーボコントローラ３にそれぞれ分配されているので、制御装置の各軸の特性に応じて、サーボ制御部６を適切に配置することができ、軸毎にサーボ制御部６の機能分散を図ることができる。また、サーボ制御部６は、付加制御部６５の入力先及び出力先に基づいて軸毎にサーボアンプ２又はサーボコントローラ３にそれぞれ分配されているので、付加制御部６５が必要とする制御応答性に応じてサーボ制御部６を適切に配置することができる。
【００３９】
（変形形態）
第１実施形態では、制御装置の軸の数が３つの場合を例に説明しているが、軸の数はこれに限定されるものではない。また、サーボ制御部６の分配も上記の実施形態に限定されるものではない。表１は、上記の実施形態とは異なるサーボ制御部６の分配の一例を示している。
【００４０】
【表１】
【００４１】
同表のＮｏ．１及びＮｏ．２に示すように、これまでサーボコントローラ３において演算処理していたサーボ制御部６の一部をサーボアンプ２に分配することによって、サーボアンプ２及びサーボコントローラ３の間でサーボ制御部６の機能分散を図ることができる。これにより、サーボアンプ２及びサーボコントローラ３のハードウエア資源を効率良く使用することができる。また、同表のＮｏ．３及び図２に示す軸１のように、サーボ制御部６の大部分をサーボアンプ２に分配すると、サーボコントローラ３の制御周期よりも短いサーボアンプ２の制御周期でサーボ制御を行うことができる。そのため、サーボコントローラ３でサーボ制御の大部分を行う場合と比べて、サーボ制御の応答性が向上する。
【００４２】
（１−３）サーボ制御部の分配
各制御部に分割されたサーボ制御部６及びその再構築情報を含む制御プログラム（以下、単に制御プログラムという。）は、上位コントローラ４のメモリ４１から情報伝送路５を介してサーボコントローラ３のメモリ３１、サーボアンプ２のメモリ２１、２１、２１にそれぞれ転送されダウンロードされる。メモリ３１、２１、２１、２１は、それぞれＲＡＭ及びＲＯＭを有しており、制御プログラムは、ＲＯＭに格納される。ＲＯＭは、電源遮断後も情報を保持することができる不揮発性メモリであり、例えば、ＣＰＬＤやＦＰＧＡ等のプログラム可能なロジックデバイスを用いることができる。また、制御プログラムの一部又は全部をＲＡＭに格納することもできる。この場合は、制御装置が起動される度に制御プログラムの転送及びダウンロードが必要となるが、例えば、メモリ容量等に応じて制御プログラムを配分することにより、ハードウエア資源を効率良く使用することができる。
【００４３】
本実施形態では、上位コントローラ４とサーボコントローラ３の間及びサーボコントローラ３とサーボアンプ２、２、２の間は、情報伝送路５を介してネットワーク接続されているので、制御プログラムを上位コントローラ４からサーボコントローラ３及びサーボアンプ２、２、２に効率良くダウンロードすることができる。そのため、制御プログラムを個別にダウンロードする場合と比べて作業効率が向上し、作業工程の削減により低コスト化が可能となる。制御プログラムの更新が頻繁に行われる場合は、その効果は顕著である。
【００４４】
本実施形態では、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類に基づいてサーボ制御部６の分配先が選択されて、サーボ制御部６がサーボアンプ２又はサーボコントローラ３にそれぞれダウンロードされる。表２は、制御装置の種類、軸の種類及び動作ユニットの種類に対するサーボ制御部６の分配パターンの一例を示している。同表に示すサーボ制御部６の分配パターンａ〜ｃは、説明の都合上、表１のＮｏ．１〜３に対応させている。また、同表は、サーボ制御部６の分配パターンの一例を示すものであり、これらに限定されるものではない。
【００４５】
【表２】
【００４６】
例えば、表２のＮｏ．１は、制御装置が装置Ａ、軸が軸１及び動作ユニットがユニット１の場合には、サーボ制御部６の分配パターンはパターンａが選択されることを示している。Ｎｏ．２〜１０も同様である。制御装置の種類、軸の種類及び動作ユニットの種類は、制御装置の起動の際にサーボアンプ２、２、２からサーボコントローラ３及び上位コントローラ４に情報伝送路５を介して送信される。分配パターンは、これらの種類に応じたサーボ制御部６の最適な分配方法を示すものである。分配パターンは、予めシミュレーションや制御装置の試運転等によって定められ、データベース化されて制御プログラムと共に収められている。
【００４７】
上位コントローラ４のＣＰＵ４０は、サーボ制御部６の分配パターンに基づいて、制御プログラムをサーボコントローラ３のメモリ３１、サーボアンプ２のメモリ２１、２１、２１に転送する。例えば、サーボ制御部６の分配パターンとしてパターンａが選択されたときは、ＣＰＵ４０は、プロファイル生成部６１、位置制御部６２及び付加制御部６５をメモリ３１に転送し、速度制御部６３及び電流制御部６４をメモリ２１に転送する。ＣＰＵ２０、３０は、サーボ制御部６の再構築情報に基づいて、それぞれサーボ制御部６を再構築する。再構築情報は、分配されたサーボ制御部６をサーボアンプ２及びサーボコントローラ３において再構築するための情報であり、例えば、各制御部の入出力先に関する情報や、その在処を示すアドレスなどが含まれる。
【００４８】
本実施形態では、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類に基づいてサーボ制御部６の分配先が選択され、ダウンロードされるので、これらの種類に応じてサーボ制御部６を適切に配置することができる。特に、制御装置の起動の際にサーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードが行われると、制御装置の起動に合わせてサーボ制御部６の分配を行うことができるので、制御装置の立上げ作業を自動化でき、作業効率が向上する。
【００４９】
例えば、電子部品をプリント基板に実装する部品実装装置では、電子部品を吸着してプリント基板に装着する部品装着ヘッド等の動作ユニットの種類が多い。そのため、動作ユニットを交換する際に個別にサーボ制御部６の分配作業を行うと作業が煩雑になる。本実施形態では、制御装置の起動の際に、制御装置の種類、軸の種類及び動作ユニットの種類に応じてサーボ制御部６の分配を行うことができるので、個別にサーボ制御部６の分配作業を行う場合と比べて作業効率が向上する。なお、例えば、部品実装装置において、制御装置は、部品供給装置、基板搬送装置、部品移載装置などが挙げられる。また、軸は、直動軸や回転軸などが挙げられる。
【００５０】
（変形形態）
サーボ制御部６の分配先の選択は、制御装置の種類、軸の種類及び制御装置に設けられる動作ユニットの種類のうちの少なくとも１つの情報に基づいて行うことができ、これらの他にも生産に関わる種々の情報を用いてサーボ制御部６の分配先の選択を行うことができる。また、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードは、制御装置の起動の際に限定されるものではなく、制御装置の操作者によって任意に行うこともできる。この場合は、制御装置の表示部等にサーボ制御部６の分配先の選択画面を表示させて、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードを行うことができる。
【００５１】
また、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードは、サーボコントローラ３によって行うこともできる。この場合は、サーボコントローラ３のＣＰＵ３０がサーボ制御部６の分配パターンに基づいて、制御プログラムをサーボアンプ２のメモリ２１、２１、２１に転送する。ＣＰＵ２０、３０は、サーボ制御部６の再構築情報に基づいて、それぞれサーボ制御部６を再構築する。なお、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードは、サーボコントローラ３及びサーボアンプ２、２、２において、それぞれ個別に行うこともできる。
【００５２】
（２）第２実施形態
図６は、サーボ制御部がサーボアンプ又はサーボコントローラにそれぞれ分配された状態の一例を示す模式図である。本実施形態は、第１実施形態と基本的には同様の構成、作用効果を有する。共通する部位には共通の符号を付し、異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、サーボアンプ２、２、２及びサーボコントローラ３が、情報伝送路５、５、５、５によってリング状にネットワーク接続されていることに特徴がある。
【００５３】
ネットワークを構成する通信手段、プロトコルは特に限定されないが、例えば、サーボネットワークを用いてネットワークを構成することができる。サーボネットワークは、同期通信機能により、予め設定した周期毎に所定数のデータを送受信することができる。本実施形態では、サーボアンプ２、２、２及びサーボコントローラ３は、一定周期毎に同一タイミングで各種データ及び制御信号を送受信することができる。また、サーボネットワークは、ネットワークに接続された各ノードに対して周期的に起動割り込みを発生させる起動割り込み機能により、同期運転が容易になる。本実施形態では、サーボアンプ２、２、２及びサーボコントローラ３におけるサーボ制御を周期的に同一タイミングで実行させることができ、複数（同図では３つ）のサーボモータ１間の同期運転が容易になる。
【００５４】
本実施形態では、サーボアンプ２、２、２及びサーボコントローラ３が、リング状にネットワーク接続されているので、サーボアンプ２、２、２を識別するアドレスを用いて、サーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードが行われる。例えば、図６において、軸１に設けられるサーボアンプ２のアドレスをＡ１、軸２に設けられるサーボアンプ２のアドレスをＡ２、軸３に設けられるサーボアンプ２のアドレスをＡ３とする。情報伝送路５、５、５、５には、アドレスＡ１〜Ａ３によって識別されるサーボアンプ２、２、２の制御プログラムが送信される。軸１に設けられるサーボアンプ２のＣＰＵ２０は、アドレスＡ１の制御プログラムを受信する。軸２に設けられるサーボアンプ２のＣＰＵ２０は、アドレスＡ２の制御プログラムを受信する。同様に、軸３に設けられるサーボアンプ２のＣＰＵ２０は、アドレスＡ３の制御プログラムを受信する。そして、各ＣＰＵ２０は、サーボ制御部６の再構築情報に基づいて、それぞれサーボ制御部６を再構築する。なお、サーボコントローラ３におけるサーボ制御部６の分配先の選択及びダウンロードは、第１実施形態と同様である。
【００５５】
（３）その他
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１：サーボモータ
２：サーボアンプ
３：サーボコントローラ
４：上位コントローラ
５：情報伝送路
６：サーボ制御部
６１：プロファイル生成部 ６２：位置制御部 ６３：速度制御部
６４：電流制御部 ６５：付加制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸毎に設けられたサーボモータを駆動するサーボアンプと、複数の前記サーボアンプを制御するサーボコントローラと、を備え、前記軸毎に前記サーボモータを制御するサーボ制御部を有するサーボドライブシステムであって、
前記サーボ制御部は、前記サーボモータの指令を生成するプロファイル生成部と、前記サーボモータの位置を制御する位置制御部と、前記サーボモータの速度を制御する速度制御部と、前記サーボモータのモータ電流を制御する電流制御部と、を有し、
前記プロファイル生成部、前記位置制御部、前記速度制御部及び前記電流制御部は、前記軸毎に前記サーボアンプ又は前記サーボコントローラにそれぞれ分配されていることを特徴とするサーボドライブシステム。
【請求項２】
前記サーボ制御部は、さらに、前記サーボモータの制御と協働する付加制御部を有し、
前記プロファイル生成部、前記位置制御部、前記速度制御部、前記電流制御部及び前記付加制御部は、前記付加制御部の入力先及び出力先に基づいて前記軸毎に前記サーボアンプ又は前記サーボコントローラにそれぞれ分配されている請求項１に記載のサーボドライブシステム。
【請求項３】
制御装置の種類、軸の種類及び前記制御装置に設けられる動作ユニットの種類のうちの少なくとも１つの情報に基づいて前記サーボ制御部の分配先が選択されて、前記サーボ制御部が前記サーボアンプ又は前記サーボコントローラにそれぞれダウンロードされている請求項１又は２に記載のサーボドライブシステム。
【請求項４】
前記制御装置の起動の際に、前記選択及び前記ダウンロードが可能である請求項３に記載のサーボドライブシステム。
【請求項５】
前記サーボアンプと前記サーボコントローラとの間は、前記サーボ制御部をダウンロード可能にネットワークを介して接続されている請求項３又は４に記載のサーボドライブシステム。
【請求項１】
軸毎に設けられたサーボモータを駆動するサーボアンプと、複数の前記サーボアンプを制御するサーボコントローラと、を備え、前記軸毎に前記サーボモータを制御するサーボ制御部を有するサーボドライブシステムであって、
前記サーボ制御部は、前記サーボモータの指令を生成するプロファイル生成部と、前記サーボモータの位置を制御する位置制御部と、前記サーボモータの速度を制御する速度制御部と、前記サーボモータのモータ電流を制御する電流制御部と、を有し、
前記プロファイル生成部、前記位置制御部、前記速度制御部及び前記電流制御部は、前記軸毎に前記サーボアンプ又は前記サーボコントローラにそれぞれ分配されていることを特徴とするサーボドライブシステム。
【請求項２】
前記サーボ制御部は、さらに、前記サーボモータの制御と協働する付加制御部を有し、
前記プロファイル生成部、前記位置制御部、前記速度制御部、前記電流制御部及び前記付加制御部は、前記付加制御部の入力先及び出力先に基づいて前記軸毎に前記サーボアンプ又は前記サーボコントローラにそれぞれ分配されている請求項１に記載のサーボドライブシステム。
【請求項３】
制御装置の種類、軸の種類及び前記制御装置に設けられる動作ユニットの種類のうちの少なくとも１つの情報に基づいて前記サーボ制御部の分配先が選択されて、前記サーボ制御部が前記サーボアンプ又は前記サーボコントローラにそれぞれダウンロードされている請求項１又は２に記載のサーボドライブシステム。
【請求項４】
前記制御装置の起動の際に、前記選択及び前記ダウンロードが可能である請求項３に記載のサーボドライブシステム。
【請求項５】
前記サーボアンプと前記サーボコントローラとの間は、前記サーボ制御部をダウンロード可能にネットワークを介して接続されている請求項３又は４に記載のサーボドライブシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７３３５１（Ｐ２０１３−７３３５１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０９２３（Ｐ２０１１−２１０９２３）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００２３７２７１）富士機械製造株式会社 (775)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００２３７２７１）富士機械製造株式会社 (775)
【Ｆターム（参考）】
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