(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022072352
(43)【公開日】2022-05-17
(54)【発明の名称】サーボシステム
(51)【国際特許分類】
H02P 5/46 20060101AFI20220510BHJP
G05B 11/36 20060101ALI20220510BHJP
【FI】
H02P5/46
G05B11/36 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020181731
(22)【出願日】2020-10-29
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.ブルートゥース
(71)【出願人】
【識別番号】000180025
【氏名又は名称】山洋電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】特許業務法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】児玉 秀明
(72)【発明者】
【氏名】中村 学
【テーマコード(参考)】
5H004
5H572
【Fターム(参考)】
5H004GA15
5H004GA35
5H004GB15
5H004HA07
5H004HB07
5H004HB12
5H004HB15
5H004KC32
5H572AA14
5H572EE04
5H572GG01
5H572GG02
5H572GG07
5H572GG08
5H572HC01
5H572HC04
5H572HC07
5H572JJ03
5H572JJ17
5H572JJ18
5H572JJ30
5H572LL07
5H572LL32
5H572LL42
5H572LL50
(57)【要約】
【課題】上位のマスターコントローラや、すべてのスレーブ軸が揃っていない場合でも、装置の動作の再現や、各モータ軸のパラメータ調整ができるようにする。
【解決手段】モータ31を駆動するモータ制御装置11とモータ制御装置11を制御するマスターコントローラCNT1とを有するサーボシステムXであって、モータ制御装置11は、マスターコントローラCNT1から受信した位置指令に対応する、サーボシステムXの制御動作中にサーボモータ31の駆動を再生するのに必要な駆動装置再生用パラメータを位置指令毎に記憶する記憶部15aと、位置指令に応じて記憶部15aに記憶された駆動装置再生用パラメータに基づいて前記モータ制御装置を動作させる制御部17、21と、を有することを特徴とするサーボシステム。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モータを駆動するスレーブとなるモータ制御装置と、前記モータ制御装置を制御するマスターコントローラと、を備えるサーボシステムであって、
前記モータ制御装置は、
前記マスターコントローラから受信した位置指令に基づいた前記サーボシステムの制御動作中に、サーボモータの駆動を再生するために必要な駆動装置再生用パラメータを前記位置指令の通信周期毎に記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された駆動装置再生用パラメータに基づいて、前記モータ制御装置を動作させる制御部と、を有する、
ことを特徴とするサーボシステム。
【請求項2】
前記駆動装置再生用パラメータは、
前記マスターコントローラからの位置指令、駆動装置の内部のトルク指令、前記モータからフィードバックされた実位置若しくは位置偏差、前記モータの実トルク、前記モータの機械的振動又は音を、前記モータ制御装置と前記マスターコントローラの通信周期ごとに記憶したものである
請求項1に記載のサーボシステム。
【請求項3】
前記駆動装置再生用パラメータに基づく前記モータ制御装置の動作を、
前記モータ制御装置が保持する内部タイマにより、前記通信周期と同じタイミングで実行する
請求項1又は2に記載のサーボシステム。
【請求項4】
前記内部タイマは、複数の前記モータ制御装置のそれぞれに設けられ、前記モータ制御装置を相互に同期させる
請求項1~3のいずれか1項に記載のサーボシステム。
【請求項5】
前記モータ制御装置は、
少なくとも前記マスターコントローラと前記モータ制御装置との間でデータ通信を行うデータ通信装置を有する、
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のサーボシステム。
【請求項6】
前記記憶部は、
前記駆動装置再生用パラメータを一時的に記憶する第1の記憶部と、
前記駆動装置再生用パラメータを、非一時的に記憶する第2の記憶部と、
前記第1の記憶部と前記第2の記憶部との記憶データの差分を検出し、前記記憶データの差分を前記第2の記憶部に反映する記憶制御部と、を有する、
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載のサーボシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信システムを有するサーボシステムに関し、特に、マスターコントローラの指令により、スレーブである複数のモータが同期して駆動されるようにモータを制御するサーボシステムにおいて、諸事象の要因分析が可能で、適切な制御を行うために必要な調整パラメータの設定を容易になし得るサーボシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
巻線機、包装機、加工機等の装置において、通信システムを介して送信されるコントローラからの指令により、複数台の駆動装置が、モータ又はモータ軸を同期させて制御する手段が知られている。
【0003】
これは、シリアル通信により送信される、上位のマスターコントローラからの指令により、モータ等を制御する駆動装置が、スレーブとして、受信した位置指令に基づいてモータの位置決めを行うものとして具体化されている。
その例としては、例えば、特許文献1に記載されたような二軸同期駆動装置が知られており、そこでは、駆動抵抗の発生により2つの駆動軸それぞれの駆動対象物の動作位置に差が生じた場合であっても、各駆動対象物を均等に動作させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、このような同期ズレに対して都度対処を行う制御装置を設けることは常に冗長な制御を行うことになり、また、微細な調整パラメータの調節や根本的な原因解決には、時間と人手・コストを要するものであった。なぜならば、サーボシステムにおける機械の動作不具合を分析し、不具合を特定する場合には、動作中の各モータの動作を再現するために、マスターコントローラ、通信システム、すべての駆動装置等を用意し、同一の環境を再現して再度サーボシステムを稼働させることが必要だからである。
【0006】
また、仮にそのようなサーボシステムの稼働状況の再現が可能であっても、機械の動作不具合の要因がマスターコントローラに起因するものであるか、駆動装置に起因するものであるか、又は、機械的な要因に起因するものであるか、といったような要因の絞り込み・特定のためには、上述のようなサーボシステムの各要素を独立して任意に動作させるといったことができる環境がさらに必要となってくる。
【0007】
加えて、モータ駆動中の機械的外乱に対しては、通常、駆動装置内部で、動的に調整パラメータ(ゲインやフィルタ等)を決定し、実行している。そのため、振動、騒音、トルク変動、ノイズ等の外乱は、位置指令ごとにその変化に同期して変化するため、調整パラメータを、予め得られているデータの表やグラフなどを手掛かりとして位置指令に同期させて変化するように手動で設定し、手動で設定した調整パラメータによる機械系の変化(振動、騒音、追従性等)を取得・分析し、機械的外乱に対する適切な対応を行いたいという要求もあるが、実際に行うことは極めて困難であり、この点からも容易な対応が可能なサーボシステムが望まれていた。
【0008】
本発明は、かかる従来技術の実情に鑑み、マスターコントローラ、通信システム、すべての駆動装置等が揃っていない場合や、サーボシステムの一部のみを稼働させて、駆動装置の動作を再現させ、諸事象の要因分析が可能であり、また、適切な制御を行うために必要な各モータに関する調整パラメータの調節が容易になし得るサーボシステムを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一観点によれば、モータを駆動するスレーブとなるモータ制御装置と、前記モータ制御装置を制御するマスターコントローラと、を備えるサーボシステムであって、前記モータ制御装置は、前記マスターコントローラから受信した位置指令に基づいた前記サーボシステムの制御動作中に、サーボモータの駆動を再生するために必要な駆動装置再生用パラメータを前記位置指令の通信周期毎に記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された駆動装置再生用パラメータに基づいて、前記モータ制御装置を動作させる制御部と
を有することを特徴とするサーボシステムが提供される。
【0010】
この際、前記記憶部に記憶された駆動装置再生用パラメータに基づいて、前記モータ制御装置を動作は、前記マスターコントローラからの前記位置指令に基づくことなく実行することができる。
【0011】
前記駆動装置再生用パラメータは、
前記マスターコントローラからの位置指令、前記駆動装置の内部のトルク指令、前記モータからフィードバックされた実位置若しくは位置偏差、前記モータの実トルク、前記モータの機械的振動又は音を、前記モータ制御装置と前記マスターコントローラの通信周期ごとに記憶したものであることが好ましい。
【0012】
また、前記駆動装置再生用パラメータに基づく前記モータ制御装置の動作を、前記モータ制御装置が保持する内部タイマにより、通信周期と同じタイミングで実行することが好ましい。
【0013】
さらに、前記内部タイマは、複数の前記モータ制御装置のそれぞれに設けられ、前記モータ制御装置を相互に同期させることが好ましい。その際、どの内部タイマを基準とするかは任意である。
【0014】
加えて、
前記モータ制御装置は、
少なくとも前記マスターコントローラと前記モータ制御装置との間でデータ通信を行うデータ通信装置を有することが好ましい。
【0015】
前記記憶部は、
前記駆動装置再生用パラメータを一時的に記憶する第1の記憶部と、
前記駆動装置再生用パラメータを、非一時的(恒久的)に記憶する第2の記憶部と、
前記第1の記憶部と前記第2の記憶部との記憶データの差分を検出し、前記記憶データの差分を前記第2の記憶部に反映する記憶制御部と、を有する、ことが好ましい。
【0016】
本発明においては、マスターコントローラからの位置指令、内部のトルク指令、位置偏差(追従性)、実トルク、機械的振動や音を、通信周期ごとにサーボアンプの記憶部に記録する。記録した位置指令を、内部のタイマにより、通信周期と同じタイミングで実行することにより、マスターコントローラから位置指令が送信されなくとも、また、通信システムの異常等の何らかの事情でそれを受信することができなくても、モータ制御装置の動作を再現できるし、複数のモータ等の一部のみの動作を再現することもできる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、マスターコントローラ、通信システム、すべての駆動装置等が揃っていない場合や、サーボシステムの一部のみを稼働させて、駆動装置の動作を再現させ、諸事象の要因分析が可能であり、また、適切な制御を行うために必要な各モータに関する調整パラメータの調節が容易になし得るサーボシステムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【
図1】本発明の実施の形態による分析システムの概略構成例を示すブロック図である。
【
図2】本実施の形態によるサーボシステムA及びその分析システムの詳細な構成例を示す機能ブロック図であり、駆動装置再生用のパラメータを記録する記録モードにおける機能ブロック図である。
【
図3】本実施の形態によるサーボシステムA及びその分析システムの詳細な構成例を示す機能ブロック図であり、駆動装置再生用のパラメータに基づくシステムの再生を行う再生モードにおける機能ブロック図である。
【
図4】本実施の形態によるサーボシステムA及びその分析システムの詳細な構成例を示す機能ブロック図であり、駆動装置再生用のパラメータに基づくシステムの再生を行う再生モードにおける機能ブロック図である。
【
図5】駆動装置再生用パラメータを記録する記録モードにおける処理の流れを示すフローチャート図である。
【
図6】駆動装置再生用パラメータに基づく再生モード(コントローラ有り)における処理の流れを示すフローチャート図である。
【
図7】駆動装置における再生実行・記録モードの切り替わりの流れを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明において、「非一時的」とは「一時的」と対比される用語であって、電源のオン、オフにかかわらず記憶が保持されることを意味する。
また、本発明において、「同期する」機能とは、2つ以上の異なる装置(機器)同士で、指定した情報を同じ状態に保つことができる機能のことである。例えば、保持するデータを同一にする機能などである。
【0020】
以下の本発明の一実施の形態によるサーボシステムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本発明の通信システムを有するサーボシステムにおける故障等の分析手順について以下において簡単に説明する。
【0021】
1)モータ制御装置は、マスターコントローラからの指令等、例えば、位置指令、内部トルク指令、フィードバックされた実位置若しくは位置偏差、実トルク、機械的振動や音を周期ごとに内部の記憶部に記録する。
モータ制御装置は、内部の記憶部に記録した位置指令を、内部のタイマにより、通信周期と同じタイミングで実行することにより、マスターコントローラ無しでも、制御装置の動作を再現させることができる。
【0022】
2)動作開始信号の出力タイミングで、それぞれのサーボドライバが、記憶部に記録した位置指令を読み出して同時に実行させることにより、マスターコントローラからの指令無しで記憶部に記憶された駆動装置再生用パラメータに基づいて、前回と同じ動作を実現することができる。
これにより、マスターコントローラからの指令が無くてもモータの駆動を独立して動作させることができ、不具合分析やノイズ分析を簡単に行うことが可能である。
【0023】
3)実行される位置指令に対して、機械的な振動や音、追従の遅れ等、起こる現象が、同期して発生する。そのため、調整パラメータ(ゲイン(KP、KVP)ノッチフィルタ、フィードフォワードゲイン、トルク加算)をこの周期に合わせて変化させることでマニュアルチューニングが必要な複雑な事象の要因・対処方法を特定することで、諸事象の要因分析が可能で、適切な制御を行うために必要な調整パラメータの設定を容易になし得るサーボシステムを提供することができる。
そのために、たとえば、調整パラメータを位置指令と同じタイミングで変化させ、比較できるように固定テーブル化し、同期させて実行することにより、簡単に前回の動作を再現させることができ、不具合等の分析をすることができる。
【0024】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明を行う。
図1は、本実施の形態による分析システムXの概略構成例を示すブロック図である。
【0025】
図1に示すように、本実施の形態によるサーボシステムA及びその分析システムXは、1又は複数のサーボモータ31a、31b、31c…と、それらを駆動する駆動装置(サーボアンプ)AMP1からAMP3(駆動装置群Bの台数3台は例示であり、1以上であれば良い。)と、これらとネットワークNT接続することで制御するマスターコントローラCNT1と、を有する。
【0026】
さらに、これらのサーボシステムAの分析装置Xにおいては、上位のマスターコントローラCNT1の位置指令LCにより、1又は複数台のサーボモータ31a、31b、31c、…の駆動装置AMP1、2、3、…が同期するシステムである。システムの動作中に、詳細は後述する外部トリガーSIN1、内部タイマ設定STM、シリアル通信信号SCNTのいずれかのデータ保存開始(トリガー)信号により、サーボモータ31の駆動を再生するのに必要なパラメータである、位置指令、実トルク、エンコーダ、振動センサや音センサからセンサ信号などのマスターコントローラCNT1による制御無しでも駆動装置のサーボモータ制御動作を再生できる駆動装置再生用のパラメータを制御周期に合わせてテーブル化し、順番に保存する機構を備えている。
【0027】
このような再生用のパラメータは、駆動装置AMP1、2、3、…の記憶部15aに記憶される。記憶部15が第1の記憶部(1)15aと第2の記憶部(2)15bとに記憶されるようにしても良いが、このような記憶部の構成については後述する。
第1の記憶部(1)15aに記録される駆動装置再生用のパラメータは、例えば、無線通信部105などの無線機能を含むCPU101の制御機能やデータ整理機能などを利用して、端末装置Cの記憶部103内に格納される。記憶部103内には、駆動装置再生用のパラメータをテーブル形式などで格納する。これにより、駆動装置再生時に必要なパラメータのデータを、端末Cから提供することができる。
【0028】
尚、
図1では、端末Cと駆動装置AMP1、2、3、…間の通信の形態としてWiFiを例にして図示しているが、通信形態は、ブルートゥースでも、独自プロトコルでも良い。また、無線通信ではなく有線による通信形態でも良い。このように本発明においては、通信形態を限定しない。
【0029】
以下に説明するように、各種トリガー設定及び再生モード(再生モード、CNT有効設定(コントローラの有無)、同期マスター設定)は、パソコンやスマートフォン等から駆動装置に無線・有線の通信で接続され、設定される。設定は、駆動装置の内部メモリに記憶され、初期化モード時に駆動装置内部に設定される。記録モード実行中に記録されたデータは、記憶部(1)15aに保存され、そのデータをパソコン(端末)Cに転送し、グラフ化/テーブルTB1化し、確認・分析することができる。
【0030】
各駆動装置は、記憶部(1)15aに保存した位置指令データを記憶部(2)15bに移行させ、それぞれの駆動装置が、同期信号に合わせて、順次再生処理を実行することにより、以前に駆動装置が実行した同期動作の位置指令を受信することなく同じ再生処理を再現することができる。
記憶部に保存した位置指令データを読み出して再生処理を実行する『再生モード』は、コントローラと駆動装置が、初期化モードから同期位置モードに移行し、かつ、再生モードフラグがONになっている場合に有効である。
【0031】
再生動作の開始・停止のトリガーは、マスターコントローラCNT1からの開始命令、タイマによる開始時間指定、外部入力により実行される。また記憶部(1)15aに記憶された複数のデータから選択して実行することができる。複数のデータからの選択は、パソコン(端末)Bやスマートフォンなどの操作により可能であり、再生処理の実行時は、記憶部(1)15aから記憶部(2)15bに再生に必要なデータを読み出し、再生が実行される。
【0032】
記憶部に記録したデータを分析した後に、再度、その位置指令に対して、ゲイン等の調整パラメータの影響度を分析する場合、端末(パソコン)Cにおいて、各データをテーブルデータTB1として表示させ、時間軸(周期)や位置指令の変化に合わせてパラメータを設定し、各駆動装置に当該パラメータを転送する。
【0033】
記録した位置データに基づくパラメータにより、再生処理がそのまま実行されるため、駆動装置における動作はそのまま変わらず、ゲインパラメータによる影響度の変化を可視化し、故障分析などを行うことができる。
尚、再生モード実行中に、並行して位置指令や機械データを記憶する処理を行わせるようにすることも可能である。
このようにすると、記録モードで保存した位置指令のデータ及び調整パラメータをパソコンで加工し、再度、各駆動装置にダウンロードした結果を確認するために、再度、記録し、諸事象の要因を分析するのに有効である。
【0034】
マスターコントローラCNT1を使って、再生モードを実行する場合は、CNT有効設定を有効にし、同期位置モード移行後、指定されたデータを記憶部(1)15aから記憶部(2)15bに呼び出して実行する。再生開始トリガーを受信した後、マスターコントローラCNT1の同期信号のタイミングで、呼び出した位置指令及び調整パラメータに基づく再生処理を順次実行する。マスターコントローラから位置指令データが送信された場合においても、再生モード中は、実行中の記憶部(2)15bのデータが優先される。
【0035】
従って、マスターコントローラCNT1からの指示が無くてもモータ制御装置を動作させる再生モードを実行することができる。この場合には、CNT有効設定を無効に設定し、任意の駆動装置を同期マスターとして設定する。
設定された駆動装置AMPは、自身の内部タイマを基準に同期信号を再生成し、その信号を各駆動装置AMPに送信する。各駆動装置AMPは、自身の内部タイマを同期させることで各装置の同期をとり、再生開始トリガーにより、記憶したデータを選択し、順次再生処理を実行する。
【0036】
各駆動装置AMP間は、ケーブル等で接続され、電源投入後、初期化モード時に任意の同期信号に同期させ、駆動装置AMP自身の内部タイマを合わせる。従って、同期後は、ケーブルを外しても、同期した再生処理を実行することができる。
尚、
図1では、端末Cを利用する構成について説明したが、テーブル化などの機能を、駆動装置自身に保持させるようにしても良い。
【0037】
以下に、本実施の形態について図面等を参照しながら詳細に説明する。
(記録モード)
図2は、本実施の形態によるサーボシステムA及びその分析システムXの詳細な構成例を示す機能ブロック図であり、駆動装置再生用のパラメータを記録する記録モードにおける機能ブロック図である。
図5は、駆動装置再生用パラメータを記録する記録モードにおける処理の流れを示すフローチャート図である。
【0038】
図1においては省略していたが、
図2に示すように、マスターコントローラCNT1は、駆動装置AMPに行う指令を作成する指令作成部1aを有する。マスターコントローラCNT1からの位置指令により、複数台の駆動装置AMPがモータ31を制御するシステムである。
【0039】
駆動装置AMP1、2、3、…は、以下の構成を有する。以下では、駆動装置AMP1について説明する。
1)データ通信装置(通信部)11a: データ通信装置(通信部)11aは、マスターコントローラCNT1との通信を行う通信部11aであって、通信処理部11a-1を含む。
2)位置制御部17a: 位置制御部17aは、マスターコントローラCNT1からのシリアル通信信号SCNTの位置指令LCと、モータ31aの速度をエンコードするエンコーダ33aからの速度信号Vaと、に基づいて、位置制御信号SPCを出力する。
3)速度制御部21a: 速度制御部21aは、位置制御部17aからの位置制御信号SPCに基づいて、速度制御を行ってトルク指令TCを出力する。
【0040】
4)トルク制御部25a: トルク制御部25aは、位置制御信号SPCに基づいてトルク制御を行うトルク指令TCをモータ31aに出力する。
【0041】
5)内蔵(内部)タイマ13a: 記録開始、記録停止トリガーSIN1が入力される内蔵タイマ13aであって、タイマ信号STMを出力する。内部タイマ13aにより、複数のモータ制御装置(駆動装置)AMP1、2、3、…のそれぞれに設けられ、モータ制御装置AMP1、2、3、…を相互に同期させることが好ましい。その際、どの内部タイマ13aを基準とするかは任意である。
【0042】
6)ゲイン調整パラメータ生成部23a: ゲイン調整パラメータ生成部23aは、内蔵タイマ13aからのタイマ信号STMを受け取り、ゲイン調整パラメータSpを生成し、ゲイン調整パラメータSpを、位置制御部17a、速度制御部21a、トルク制御部25aに出力する。位置制御部17a、速度制御部21a、トルク制御部25aにおいて、ゲイン調整パラメータSpを受け取り、ゲイン調整パラメータSpを各制御信号に反映させる。
7)センサ部: 音センサ41a、振動センサ43aなどの外部センサ部も、駆動装置再生用パラメータを取得して、記憶部15aに記憶させる。
【0043】
8)記憶部15: マスターコントローラCNTから受信した位置指令に基づいた対応する、サーボシステムAの制御動作中に、サーボモータ31の駆動を再生するのに必要な駆動装置再生用パラメータを位置指令の通信周期毎に記憶していく。
記憶部15は、駆動装置再生時に必要な駆動装置再生用パラメータを記憶する第1の記憶部(1)15a及び第2の記憶部(2)15bを有する。ここで、第1の記憶部(1)15aは、データ保存開始信号SSTにより、駆動装置再生用パラメータを一時的に記憶するメモリであり、第2の記憶部(2)15b、駆動装置再生用パラメータを非一時的(恒久的)に記憶するものである。駆動装置再生用パラメータは、タイマ信号STM、位置指令LC、センサ信号SSEN、トルク指令(実トルク)TCを含む。
【0044】
第1の記憶部(1)15aは、最初の稼働中には、すべてのデータを記憶しておき、再生時には、それを全部のデータを第2の記憶部(2)15bに移して、以後、第2の記憶部(2)15bのデータに基づいてシステムを稼働する。
そして、再生時には、さらに、再生時のデータがまた第1の記憶部(1)15aに保存される。すなわち、システムの稼働を実行して第1の記憶部(1)15aに記録し、次いでその記録を第2の記憶部(2)15bに移す。この第1の記憶部(1)15aは、記録用記憶部と表現することができる。
【0045】
次いで、第2の記憶部(2)15bに移した記録を再生するというプロセスを重畳的に繰り返すことができる。この第2の記憶部(1)15bは、再生実行用記憶部と表現することができる。
なお、記憶領域を区別することができるようにすれば、記憶部は1つだけでも良い。
上記の構成により、マスターコントローラCNT1からの位置指令に基づくことなく、第2の記憶部(2)15bに記憶された駆動装置再生用パラメータに基づいて、モータ制御装置AMPを動作させることができる。
尚、記憶部が2つある例について説明したが、1つの記憶部を有する構成であっても良い。
【0046】
図5は、駆動装置再生用パラメータを記憶部15aに記憶する標準記憶モードの処理の流れを示すフローチャート図である。
各駆動装置AMPは、マスターコントローラCNT1からのシリアル通信により、位置指令を受信し、モータ31の位置を制御する。記録開始のトリガーにより、通信で受信した位置指令、モータ・エンコーダからの実位置、トルク、モータの振動、騒音、内部の調整パラメータ(KP、KVP、トルク加算、フィルタ)等を同期通信の周期に合わせて第1の記憶部(1)15aに記録する。
【0047】
まず、マスターコントローラCNT1と駆動装置AMP1~3の電源をオンする。
次いで、ステップS1及びステップS11において、マスターコントローラCNT1と駆動装置AMP1~3は、初期化モードに移行する。
ステップS2において、マスターコントローラCNT1が同期位置モード移行要求同期信号を駆動装置AMP1から3に送信する。ステップS12において、駆動装置AMP1~3がマスターコントローラCNT1からの同期位置モード移行要求を受信すると、ステップS13において、同期位置モード移行を完了し、移行完了フラグをマスターコントローラCNT1に送信する。
【0048】
ステップS3において、マスターコントローラCNT1は、移行完了フラグ待ち状態において駆動装置AMP1~3から移行完了フラグを受け取ると、ステップS14において、同期位置モードに移行し、駆動装置AMP1~3に位置指令LCを送信する。
【0049】
ステップS15において、駆動装置AMP1~3がマスターコントローラCNT1からの位置指令によりモータ31aを制御する(ステップS4)。
次いで、以下のトリガー信号に基づいて、第1の記憶部(1)15aに駆動装置再生用パラメータを記憶していく。
【0050】
1)マスターコントローラCNT1は、信号SCNT又は外部入力信号SIN1による外部記録開始トリガーT1又は内部の時刻設定時間に発生する外部記録開始トリガーT2を受信することで、駆動装置AMP1~3への記録開始トリガーが入ると(ステップS16でYes)、通信で受信した位置指令、モータ31a、エンコーダ33aからの実位置、トルク、モータ31aの振動、騒音、内部の調整パラメータ(KP、KVP、トルク加算、フィルタ)等のデータを同期通信の周期に合わせて記憶部(1)15aに記憶する。
【0051】
2)また、マスターコントローラCNT1は、信号SCNT又は外部入力信号SIN1による外部再生停止トリガーT3又は内部の時刻設定時間に発生する内部記録開始トリガーT4を受信することで、駆動装置AMP1~3への記録開始トリガーが入ると(ステップS18でYes)、ステップS19に進み、データの記録を終了する。
【0052】
上記のような処理により、第1の記憶部15aに駆動装置再生用パラメータを記憶する標準記憶モードによる処理が完了する。
記録モード実行中に記録された駆動装置再生用パラメータデータは、記憶部(1)に保存され、そのデータをパソコンに転送し、グラフ化し、確認・分析することができる。
【0053】
【0054】
表1は、第1の記憶部(1)15aに記憶される駆動装置再生用パラメータの一例を示す図である。
表1に示すように、駆動装置再生用パラメータは、例えば、その番号1~16と、それぞれの番号における指令データ(位置指令、トルク加算指令)、状態データ(実位置、実トルク、音圧レベル)、ゲイン(KP、KVP)、フィルタ(フィルタ1、2などのオンオフ)のデータを含む。
【0055】
表1に示すような駆動装置再生用パラメータを用いることで、マスターコントローラCNT1の指令が存在しない状態であっても、駆動装置を再生することができる。
例えば、コントローラからの位置指令、内部のトルク指令、フィードバックされた実位置若しくは位置偏差、実トルク、機械的振動や音を通信周期ごとにモータ駆動装置の記憶部に記録しておく。
【0056】
記録した位置指令を内部のタイマにより通信周期と同じタイミングで実行することにより、マスターコントローラCNT1無しで、モータ駆動装置の動作を再現することができる。
【0057】
動作開始信号のタイミングで、各サーボアンプが、記憶部に記録しておいた位置指令を
読み出して同時に実行することにより、前回と同じ動作をマスターコントローラCNT1からの位置指令を受信すること無く実現することができる。これにより、通信状態が無い場合も、モータの駆動が独立して動作させることができるため、通信の不具合分析やノイズ分析に活用することができる。
【0058】
(再生モード(コントローラ有り))
図3は、
図2に対応する図であるためその詳細な説明は省略するが、本実施の形態によるサーボシステムA及びその分析システムXの詳細な構成例を示す機能ブロック図であり、駆動装置再生用のパラメータに基づくシステムの再生を行う再生モードにおける機能ブロック図である。
図6は、駆動装置再生用パラメータに基づく再生モード(コントローラ有り)における処理の流れを示すフローチャート図である。
【0059】
図3において、同期位置モード中に、マスターコントローラCNT1からの同期信号で、記録した位置指令L
Cを実行することにより、記憶した動作と同じ動作を再生(実現)することができる。動作開始は、第1の記憶部(1)15aに記憶されている、駆動装置再生用パラメータ、例えば、タイマ信号S
TM、位置指令L
C、センサ信号S
SEN、トルク指令(実トルク)T
Cを外部トリガー、タイマ設定、シリアル通信の動作開始の信号等を利用して実行される。
【0060】
図6は、駆動装置再生用パラメータを第1の記憶部(1)15aに記憶されている駆動装置再生用パラメータに基づいて行われる再生モード1(コントローラの関与有り)の処理の流れを示すフローチャート図である。
まず、駆動装置AMP1~3の電源をオンする。
【0061】
次いで、ステップS11において、駆動装置AMP1~3は、初期化モードに移行する。
ステップS21において、駆動装置AMP1~3において、マスターコントローラCNT1有効設定となっているか否かを判定する。
ステップS21において、Yesであれば、ステップS22に進み、マスターコントローラCNT1からの同期位置モード移行要求信号の受信待ち状態となる。
【0062】
ここで、ステップS4において、マスターコントローラCNT1から、同期位置モード移行要求同期信号が駆動装置AMP1~に対して送信され、これを駆動装置AMP1~3が受信すると、ステップS23において、駆動装置AMP1~3は、同期位置モード移行要求同期信号の受信後、同期位置モードへの移行を完了し、移行完了フラグをマスターコントローラCNT1に送信する(ステップS4-1において受信する)。そして、ステップS24に進み、駆動装置AMP1~3は同期位置モードに移行する。ステップS25において、再生モードとなるまで待ち(再生モードフラグ有り(Yes))、ステップS26に進むと、例えば、第1の記憶部(1)15a内の選択された位置指令データを第2の記憶部(2)15bにコピーする。そして、再生トリガー待ち状態となる(ステップS27)。
【0063】
ここで、マスターコントローラCNT1または外部入力信号による外部再生開始トリガーT11が駆動装置AMP1~3に発信されるか、内部の時刻設定時間に発生する内部再生開始トリガーT12が駆動装置AMP1~3に発信されると、ステップS28に進み、駆動装置AMP1~3は、第2の記憶部(2)15bの位置指令LCによりモータ31aの制御を開始する。
【0064】
次いで、ステップS29において、第2の記憶部(2)15bに保存しておいたゲインや調整パラメータなどの駆動装置再生用パラメータよりモータ制御を開始する。そして、ステップS30において停止トリガーT14、T15をマスターコントローラCNT1から受信するまで動作を行い、ステップS31においてモータ動作が停止される。
【0065】
ステップS21においてNoの場合には、ステップS41に進み、同期マスター設定の有無を判定する。ステップS41でYes(有り)の場合には、ステップS42に進み、内部タイマより、同期信号を作成・送信する。そして、ステップS43に進み、例えば5クロック送信後同期位置モードに移行する(ステップS26に進む)。
【0066】
ステップS41でNo(無し)の場合には、ステップS44に進み、同期信号受信待ちとなり、次いで、ステップS45に進み、同期信号を受信した後、例えば10クロック以下に同期位置モードに移行する(ステップS26に進む)。
以上により、マスターコントローラCNT1の制御と駆動装置再生用パラメータに基づいて再生モード1(コントローラ有り)の処理が実行される。
【0067】
(再生モード(コントローラ無し))
図4は、
図3に対応する図であるためその詳細な説明は省略するが、本実施の形態によるサーボシステムA及びその分析システムXの詳細な構成例を示す機能ブロック図であり、駆動装置再生用のパラメータに基づくシステムの再生を行う再生モードにおける機能ブロック図である。
【0068】
図4において、同期位置モード中に、マスターコントローラ1からの同期信号で、記録した位置指令L
Cを実行することにより、記憶部にパラメータを記憶した際の動作と同じ動作をマスターコントローラ1無しで再生(実現)することができる。まず、第1の記憶部(1)15aに記憶されている、駆動装置再生用パラメータ、例えば、タイマ信号S
TM、位置指令L
C、センサ信号S
SEN、トルク指令(実トルク)T
Cを外部トリガー、タイマ設定、シリアル通信の動作開始の信号等を利用して実行される。
【0069】
図4は、マスターコントローラCNT1を使用せず、各駆動装置AMPの実行タイミングを合わせるために、任意の駆動装置が自身の内部タイマに合わせて、同期タイミング信号を送信する。各駆動装置AMPは、自身の内部タイマをこの信号に同期させることができる。尚、処理の流れは、
図6において各トリガーがマスターコントローラCNTから発行させるものではない.ことを除けば同様の処理である。
【0070】
当該処理においては、すべての駆動装置AMPは、再生開始トリガー信号を合図に記録した位置指令を順番に実行することにより、駆動装置AMPが、モータの同期動作を実現する。
テーブル化されて記録された位置指令を、駆動装置AMP内部で、周期的に順番に実行する。
【0071】
騒音や振動などの事象は、この位置指令に同期するため、位置指令に合わせて、ゲインやフィルタの値、有効・無効をデータテーブル化し、自由に変化させることにより、影響を容易に把握できる。
また、トルク指令と実トルク、偏差(追従性)に合わせてトルク加算指令等の調整パラメータを位置指令の変化のタイミングに合わせて調整することにより、追従性の変化やその影響を確認できる。
【0072】
(再生実行/記録モードの切り替わり処理)
図7は、駆動装置における再生実行・記録モードの切り替わりの流れを示すフローチャート図である。
図7に示すように、駆動装置AMP1は、ステップS51において、記録開始トリガー待ち状態である。
【0073】
ここで、外部記録開始トリガーT2、内部記録開始トリガーT3のいずれかを受信すると、すなわち、ステップS52で駆動装置AMP1が記録開始トリガーT2、T3を受信すると(Yes)、ステップS53に進み、記録トリガーに基づく記憶部(1)15aへのデータの記録が実行される。
【0074】
次いで、ステップS54において、外部再生停止トリガーT4、内部再生停止トリガーT5を受信すると(Yes)、データ駆動装置再生用のパラメータなどのデータの記録が終了する(ステップS55)。
【0075】
この処理を繰り返すことで、データを随時更新することもてきる。
以上に説明したように、本実施の形態によれば、第1の記憶部(1)15aは、最初の稼働中には、すべてのデータを記憶しておき、再生時には、データを全部第2の記憶部(2)15bに移して、以後、以下に説明するように、第2の記憶部(2)15bのデータに基づいて稼働することができる。
【0076】
そして、再生時には、さらに、再生時のデータがまた第1の記憶部(1)15aに保存される。すなわち、処理を実行して記録し、次いで記録を第1の記憶部(1)15aから第2の記憶部(2)15bに移す、次いで、第2の記憶部(2)15bに移した記録を再生するというプロセスを重畳的に繰り返すことで、マスターコントローラ、通信システム、駆動装置等の全てが揃っていない場合や、サーボシステムの一部のみを稼働させて、駆動装置の動作を再現し、諸事象の要因分析することが可能であり、また、適切な制御を行うために必要な各モータに関する調整パラメータの調節が容易になし得るサーボシステムを得ることができる。
【0077】
処理および制御は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)によるソフトウェア処理、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)によるハードウェア処理、その他SoC(System on Chip)や種々のALSI(Application Specific Integrated Circuit)などによって実現することができる。特に、具体的な電子回路や形態に限定されるものではない。
【0078】
また、上記の実施の形態において、図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【0079】
本発明は、サーボシステムに利用することができる。
【符号の説明】
【0080】
A サーボシステム
X 分析システム
1 マスターコントローラCNT
AMP1~3 モータ駆動装置(サーボアンプ)
11 通信部
13 内蔵タイマ
15a 第1の記憶部(1)(記録用記憶部)
15b 第2の記憶部(2)(再生実行用記憶部)
17 位置制御部(制御部)
21 速度制御部(制御部)
23 ゲイン調整パラメータ生成部
25 トルク制御部
31 モータ
33 エンコーダ
41 音センサ
43 振動センサ
101 CPU
103 記憶部
105 無線通信部
SIN1 外部トリガー
STM 内部タイマ設定
SCNT シリアル通信信号