特許 7391629 モータ制御装置、数値制御装置、ロボットコントローラ及び統合コントローラシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-27

(45)【発行日】2023-12-05

(54)【発明の名称】モータ制御装置、数値制御装置、ロボットコントローラ及び統合コントローラシステム

(51)【国際特許分類】

   H02P 4/00 20060101AFI20231128BHJP

   G05B 19/414 20060101ALI20231128BHJP

【ＦＩ】

H02P4/00

G05B19/414 P

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019211402

(22)【出願日】2019-11-22

(65)【公開番号】P2021083282

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】三浦 真広

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 貴亮

【審査官】柏崎 翔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０１６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－９７４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１１７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２６６２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１５９０２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ４／００

Ｇ０５Ｂ １９／４１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のモータに対する位置指令値を出力するメインＣＰＵと、
前記メインＣＰＵに接続され、前記複数のモータの数に応じて設けられる複数の集積回路と、
前記複数の集積回路の各々に対応して接続された複数のサブＣＰＵと、
を備え、
前記複数の集積回路の各々は、
前記モータが前記位置指令値の位置に移動するよう前記モータを駆動するアンプに対して駆動指令値を出力するモータインタフェース制御部と、
前記メインＣＰＵと前記モータインタフェース制御部との間で通信を行うメインＣＰＵ用シリアルインタフェースと、
当該集積回路に接続された前記サブＣＰＵと前記モータインタフェース制御部との間で通信を行うサブＣＰＵ用シリアルインタフェースと、
前記メインＣＰＵ用シリアルインタフェースと前記モータインタフェース制御部とを接続する内部バスと、
前記内部バスに接続されたオプション用シリアルインタフェースと、
を有し、
前記複数のサブＣＰＵの各々は、当該サブＣＰＵに接続された前記集積回路を介して読み取った前記位置指令値及び前記モータの位置フィードバック値に基づいて、当該サブＣＰＵに接続された前記集積回路内の前記モータインタフェース制御部による前記駆動指令値の出力を制御し、
前記複数の集積回路の各々の前記モータインタフェース制御部が、前記オプション用シリアルインタフェースを介して互いに接続される、モータ制御装置。

【請求項2】

前記複数の集積回路の各々は、
前記内部バスに接続され、外部信号の入出力を行う入出力制御部を有する、請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

前記メインＣＰＵは、マルチコアＣＰＵである、請求項１または２に記載のモータ制御装置。

【請求項4】

前記サブＣＰＵは、マルチコアＤＳＰである、請求項１～３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記集積回路は、特定用途向け集積回路である、請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

【請求項6】

機械を制御する数値制御装置であって、
請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置を備え、
前記集積回路と当該集積回路に対応して接続された前記サブＣＰＵとからなる複数の組の各々は、前記機械内の前記モータのうちの当該組に対応する少なくとも１つのモータを制御する、数値制御装置。

【請求項7】

前記機械は工作機械であり、
前記複数の組のうちの少なくとも１組にて、前記工作機械内の前記モータのうちの前記工作機械の加工軸を駆動する少なくとも１つのモータを制御し、
前記複数の組のうちの前記少なくとも１組とは異なる組にて、前記工作機械内の前記モータのうちの前記工作機械の周辺軸を駆動する少なくとも１つのモータを制御する、請求項６に記載の数値制御装置。

【請求項8】

少なくとも１つのロボットを制御するロボットコントローラであって、
請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置を備え、
前記集積回路と当該集積回路に対応して接続された前記サブＣＰＵとからなる複数の組の各々にて、前記ロボットの駆動源となる少なくとも１つのモータを制御する、ロボットコントローラ。

【請求項9】

少なくとも１つの機械及び少なくとも１つのロボットの両方を制御する統合コントローラシステムであって、
請求項１～５のいずれか一項に記載のモータ制御装置を備え、
前記集積回路と当該集積回路に対応して接続された前記サブＣＰＵとからなる複数の組のうちの少なくとも１組にて、前記機械内の前記モータのうちの当該組に対応する少なくとも１つのモータを制御し、
前記複数の組のうちの前記少なくとも１組とは異なる組にて、前記ロボットの駆動源となる少なくとも１つのモータを制御する、統合コントローラシステム。

【請求項10】

前記機械は工作機械であり、
前記複数の組のうちの少なくとも１組にて、前記工作機械内の前記モータのうちの前記工作機械の加工軸及び周辺軸のうち少なくとも一方を駆動する少なくとも１つのモータを制御し、
前記複数の組のうちの前記少なくとも１組とは異なる組にて、前記ロボットの駆動源となる少なくとも１つのモータを制御する、請求項９に記載の統合コントローラシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御装置、数値制御装置、ロボットコントローラ及び統合コントローラシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、プロセッサは、マルチコア化が進められている。また、集積回路間の通信の一部は、従来のパラレル通信から高品質のシリアル通信への変更が行われている。このようなマルチコア化したプロセッサやシリアルインタフェースを用いて、例えば工作機械、鍛圧機械、射出成形機、及び産業機械などの機械を制御する制御装置やロボットを制御するロボットコントローラに要求される仕様を満足するモータ制御装置を実現している。以下、集積回路については「ＩＣ」と表記することがあり、インタフェースについては「Ｉ／Ｆ」と表記することがある。

【0003】

数値制御装置は、例えば工作機械、射出成形機、及び産業機械などの機械内のモータを制御するのに用いられる。ロボットコントローラは、ロボット内のモータを制御するのに用いられ、数値制御装置と類似の構成を有する。数値制御装置及びロボットコントローラは、モータ制御及び入出力制御（Ｉ／Ｏ制御）を担っている。数値制御装置及びロボットコントローラ内に設けられるモータ制御装置では、制御する軸数はモータ数に対応し、仕様に応じて制御対象のモータ数が変化するため、モータインタフェース制御部は個別のＩＣ（集積回路）とし、仕様に応じて接続する集積回路の個数を変化させることが望ましい。特に数値制御装置及びロボットコントローラでは、コストを考慮しつつ、要求される仕様を十分満足する構成を実現することが求められるが、この際に使用する部品の性能向上及び供給体制の変化等も考慮しスケーラブルに実現することが望ましい。

【0004】

数値制御装置やロボットコントローラを製作する場合、メイン制御部及びＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ）部の形成に使用するＣＰＵ（プロセッサ）及びモータ制御部として通常用いられるＤＳＰは、汎用品を使用するのが一般的である。一方、部品点数を減らすことはコスト低減に有効であることから、ＣＰＵ及びＤＳＰ以外の部分、すなわちモータインタフェース制御部については、１つのＩＣにて実現することが行われる。このようなモータインタフェース制御部を実現するＩＣは、ＡＳＩＣと呼ばれる特定用途向けに設計された集積回路で実現されるのが一般的である。ＡＳＩＣからなるモータインタフェース制御ＩＣを設計する場合、モータインタフェース制御部のみを搭載してもよいが、さらに他の機能部分を合わせて搭載することによりモータインタフェース制御ＩＣの多機能化を図ることも行われている。数値制御装置及びロボットコントローラ内に設けられるモータ制御装置をＣＰＵ、ＤＳＰ、及びＡＳＩＣを用いて構成する場合、ＣＰＵとＡＳＩＣとの間を通信ラインで接続し、ＡＳＩＣとＤＳＰとの間を通信ラインで接続する。

【0005】

例えば、サーボモータの位置指令値を出力するＣＰＵと、サーボモータを駆動するアンプに対して電流指令値を出力するサーボ制御部および外部信号の入出力を行うＩ／Ｏ部を備えた集積回路と、位置指令値を読み取り、サーボモータを位置指令値の位置に移動させるための制御を行うＤＳＰと、前記ＣＰＵと前記集積回路間のデバイス間通信経路と、を有し、前記集積回路は、前記デバイス間通信経路に接続される通信インタフェースおよび前記Ｉ／Ｏ部に接続される内部バスと、前記内部バスを介さずに、前記サーボ制御部と前記Ｉ／Ｏ部の間で直接信号を伝送する内部通信経路と、を備えることを特徴とする数値制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0006】

例えば、論理回路から構成された複数のASICの外部同時起動出力信号が"ハイ-インピーダンス"の状態で、外部から"ハイ"状態の外部同時起動入力信号の入力を受けて同時起動を遂行する外部同時起動入力フィンを包含して構成されることを特徴とする位置決定モジュールの同時起動装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１７－０９７４７４号公報

【文献】特開２００３－２８８１２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

一般的な工作機械などの機械内やロボット内に設けられるモータによって駆動される軸の数は３軸～３２軸程度であることから、モータ制御装置の最大制御軸数は３２軸程度に設計されることが多い。一方で、３２軸を大幅に超える非常に制御軸数の多い工作機械やロボットも存在することから、最大制御軸数が非常に多いモータ制御装置に対する需要も存在する。例えば、複数の部品加工工程が統合され、ワークの一連の加工に最適化された専用工作機械（インデックスマシン）は、制御軸数が非常に多い。

【0009】

制御軸数が非常に多いモータ制御装置を実現するためには、標準的な制御軸数（例えば３軸～３２軸程度）を有するモータ制御装置の基本構成に対して、ＣＰＵ及び集積回路の更なる性能向上及び各種インタフェースの更なる追加などといった設計変更が必要になる。しかしながら、標準的な制御軸数を有するモータ制御装置の基本構成を設計変更して、制御軸数が非常に多いモータ制御装置に対応させることは、容易ではない。例えば、標準的な制御軸数用に構成されたＡＳＩＣとは別に、非常に多い制御軸数用に構成されたＡＳＩＣを新たに開発する場合は、開発コストが増大する。また例えば、非常に多い制御軸数用に構成されたＡＳＩＣを、標準的な制御軸数用に構成されたＡＳＩＣの用途にも適用する場合は、標準的な制御軸数を有するモータ制御装置についてオーバースペックで価格の高いＡＳＩＣを用いることになり、モータ制御装置自体の価格が増大する。また例えば、標準的な制御軸数を有するモータ制御装置を複数台用いてネットワーク経由でこれらを協調制御して非常に多い制御軸数に対応させる場合は、モータ制御装置間において制御軸の同期及び補間の複雑化を招く。したがって、モータ制御装置の制御軸数に対するスケーラビリティを向上させることが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の一態様によれば、モータ制御装置は、複数のモータに対する位置指令値を出力するメインＣＰＵと、メインＣＰＵに接続され、複数のモータの数に応じて設けられる複数の集積回路と、複数の集積回路の各々に対応して接続された複数のサブＣＰＵと、を備え、複数の集積回路の各々は、モータが位置指令値の位置に移動するようモータを駆動するアンプに対して駆動指令値を出力するモータインタフェース制御部と、メインＣＰＵとモータインタフェース制御部との間で通信を行うメインＣＰＵ用シリアルインタフェースと、当該集積回路に接続されたサブＣＰＵとモータインタフェース制御部との間で通信を行うサブＣＰＵ用シリアルインタフェースと、メインＣＰＵ用シリアルインタフェースとモータインタフェース制御部とを接続する内部バスと、内部バスに接続されたオプション用シリアルインタフェースと、を有し、複数のサブＣＰＵの各々は、当該サブＣＰＵに接続された集積回路を介して読み取った位置指令値及びモータの位置フィードバック値に基づいて、当該サブＣＰＵに接続された集積回路内のモータインタフェース制御部による駆動指令値の出力を制御し、複数の集積回路の各々のモータインタフェース制御部が、オプション用シリアルインタフェースを介して互いに接続される。

【0011】

また、本開示の一態様によれば、機械を制御する数値制御装置は、上記モータ制御装置を備え、集積回路と当該集積回路に対応して接続されたサブＣＰＵとからなる複数の組の各々は、機械内のモータのうちの当該組に対応する少なくとも１つのモータを制御する。

【0012】

また、本開示の一態様によれば、少なくとも１つのロボットを制御するロボットコントローラは、上記モータ制御装置を備え、集積回路と当該集積回路に対応して接続されたサブＣＰＵとからなる複数の組の各々にて、ロボットの駆動源となる少なくとも１つのモータを制御する。

【0013】

また、本開示の一態様によれば、少なくとも１つの機械及び少なくとも１つのロボットの両方を制御する統合コントローラシステムは、上記モータ制御装置を備え、集積回路と当該集積回路に対応して接続されたサブＣＰＵとからなる複数の組のうちの少なくとも１組は、機械内のモータのうちの当該組に対応する少なくとも１つのモータを制御し、複数の組のうちの少なくとも１組とは異なる組にて、ロボットの駆動源となる少なくとも１つのモータを制御する。

【発明の効果】

【0014】

本開示の一態様によれば、制御軸数に対するスケーラビリティが向上したモータ制御装置、数値制御装置、ロボットコントローラ及び統合コントローラシステムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の実施形態によるモータ制御装置を示す構成図である。

【図2】本開示の実施形態によるモータ制御装置において、ｍ番目の集積回路に入出力制御部を設けた例を示す構成図である。

【図3】本開示の実施形態によるモータ制御装置において、集積回路間を接続した例を示す構成図である。

【図4】本開示の実施形態によるモータ制御装置を備える数値制御装置を示す構成図である。

【図5】本開示の実施形態によるモータ制御装置を備えるロボットコントローラを示す構成図である。

【図6】本開示の実施形態によるモータ制御装置を備える統合コントローラシステムを示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下図面を参照して、モータ制御装置、数値制御装置、ロボットコントローラ及び統合コントローラシステムについて説明する。各図面において、同様の要素には同様の参照符号が付けられている。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は実施をするための一つの例であり、図示された形態に限定されるものではない。また、以下の説明において、モータの「位置」及び「位置指令値」は、モータの「回転子の位置」及び「回転子に対する位置指令値」を意味し、モータの「位置制御」は、モータの「回転子に対する位置制御」を意味する。また、「位置」を微分すれば「速度（回転速度）」になることから、本開示の実施形態において、モータの「位置」にはモータの「速度」が包含され、モータの「位置指令値」にはモータの「速度指令値」が包含され、モータの「位置フィードバック値」にはモータの「速度フィードバック値」が包含される。モータの「速度」及び「速度指令値」は、モータの「回転子の速度」及び「回転子に対する速度指令値」を意味する。また、モータの「速度制御」は、モータの「回転子に対する速度制御」を意味する。

【0017】

図１は、本開示の実施形態によるモータ制御装置を示す構成図である。

【0018】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１は、後述するように機械（例えば工作機械）の数値制御装置やロボットコントローラなどに用いられる。モータ制御装置１により制御されるモータ（図示せず）は、例えば工作機械においては加工軸及び周辺軸の駆動源として用いられ、ロボットにおいては、アーム等の駆動源やロボット自体を移動させるための駆動源として用いられる。

【0019】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１は、メインＣＰＵ１１と、集積回路（ＩＣ）１２と、サブＣＰＵ１３とを備える。メインＣＰＵ１１は、シリアル通信部４１を介して集積回路１２に接続される。サブＣＰＵ１３は、シリアル通信部４２を介して集積回路１２に接続される。また、モータ制御装置１は、例えば、メインＣＰＵ１１に接続されるＤＲＡＭ３１と、集積回路１２に接続されるストレージデバイス３２、ストレージクラスメモリ（Ｓｔｏｒａｇｅ－ｃｌａｓｓ ｍｅｍｏｒｙ：ＳＣＭ）３３、及び表示インタフェース（表示Ｉ／Ｆ）３４と、を備える。

【0020】

メインＣＰＵ１１は、例えばマルチコア（マルチスレッド）のＣＰＵで実現される。メインＣＰＵ１１は、一般的にはソフトウェアにより形成されるメイン制御部（図示せず）と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ ＣＯＮＴＲＯＬ）部（図示せず）と、周辺機器と通信を行うためのペリフェラル（図示せず）と、を備える。

【0021】

メインＣＰＵ１１は、複数のモータ（図示せず）に対する位置指令値を出力する。上述したように、本開示の実施形態においてはモータの「位置指令値」にはモータの「速度指令値」が包含され、すなわち「位置指令値」は「速度指令値」と解釈されてもよい。

【0022】

より詳しくは、メインＣＰＵ１１のメイン制御部は、数値制御装置における加工プログラム及びシーケンスプログラムまたはロボットコントローラにおけるロボット動作プログラム等から指令される動作指令を解析して複数のモータの全てに対する位置指令値を計算して出力する機能、動作指令を解析して機械との間でＯＮ／ＯＦＦ信号の送受信を行う機能、及び、機械への信号の入出力（Ｉ／Ｏ）を制御するシーケンス機能などを実行する。また、メインＣＰＵ１１は、高速シリアル通信インタフェース（例えば、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標））等の機能を有する。また、メインＣＰＵ１１内のペリフェラルは、外部接続されるＳＤおよびＵＳＢ等の記憶デバイスとのデータ入出力およびＲＳ２３２Ｃ（２３２Ｃ＃１＆＃２）等を介しての通信によるデータ入出力を行うためのインタフェースを含み、外部接続された機器との通信を行う。

【0023】

ＤＲＡＭ３１は、メインＣＰＵ１１が処理を実行するのに使用する主記憶メモリである。図１に示す例では、メインＣＰＵの外部にＤＲＡＭ３１を接続しているが、集積回路１２に外部接続してもよい。

【0024】

メインＣＰＵ１１と集積回路１２とはシリアル通信部４１を介して接続される。シリアル通信部４１の例としてはＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）がある。

【0025】

集積回路（ＩＣ）１２は、例えば特定用途向けの集積回路（ＡＳＩＣ）として実現される。あるいは、集積回路１２を、ＦＰＧＡで実現してもよく、プリント基板上に複数の集積回路を搭載したものとして実現してもよい。

【0026】

複数の集積回路１２が、モータ制御装置１の制御対象である複数のモータの数に応じて設けられる。集積回路１２の個数を変更することで、モータ制御装置１は様々な数のモータの制御に対応可能である。よって、例えば、メインＣＰＵ１１に、標準的な数（例えば３軸～３２軸など）の制御軸用に構成されたＡＳＩＣからなる集積回路１２を複数接続することで、非常に数の多い制御軸（例えば３３軸～数百軸程度など）についても制御可能である。よって、本開示の実施形態によれば、制御軸数に対するスケーラビリティを向上させることができる。なお、図１に示す例では、複数の集積回路１２を、ｎ個の集積回路（ただし、ｎは２以上の整数）で表し、すなわち、第１の集積回路１２－１、第２の集積回路１２－２、・・・、第ｎの集積回路１２－ｎと表記している。

【0027】

集積回路１２は、モータインタフェース制御部（モータＩ／Ｆ制御部）２１と、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース（Ｉ／Ｆ）２２と、サブＣＰＵ用シリアルインタフェース（Ｉ／Ｆ）２３と、内部バス２４と、オプション用シリアルインタフェース（Ｉ／Ｆ）２５と、入出力（Ｉ／Ｏ）制御部２６と、ペリフェラル２７とを備える。集積回路１２は、図示した以外に、ＲＡＭなどを内蔵してもよい。なお、図１では、図面を簡明なものにするために、オプション用シリアルインタフェース２５、入出力制御部２６、及びペリフェラル２７については、第１の集積回路１２－１に関してのみ表記し、第２の集積回路１２－２及び第ｎの集積回路１２－ｎについてはこれらの図示を省略している。

【0028】

モータインタフェース制御部２１と、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２と、オプション用シリアルインタフェース２５と、入出力制御部２６と、ペリフェラル２７とは、内部バス２４を介して接続される。

【0029】

メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２は、シリアル通信部４１を介してメインＣＰＵ１１に接続され、メインＣＰＵ１１とモータインタフェース制御部２１との間で通信を行う。内部バス２４で接続されるメインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２以外の各要素にはアドレスが割り当てられている。メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２は、メインＣＰＵ１１から送信されたシリアル信号に含まれる送信先のアドレスを検出し、データおよびアドレスをパラレルデータに変換した後、内部バス２４を介して送信先の要素に送る。また、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２は、各要素から内部バス２４に出力されたメインＣＰＵ１１を送信先アドレスとするデータをシリアル変換してメインＣＰＵ１１に送る。

【0030】

なお、集積回路１２内の各要素へのメインＣＰＵ１１からのデータ送信、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２からメインＣＰＵ１１へのデータ送信が同時に発生する場合があり得る。そこで、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２は、各データ通信の優先度に応じて通信するデータの順番を調停するアービタ、およびこれらのデータを一時的に保持するバッファメモリを有する。モータ制御装置１では、モータ制御に関係するデータ信号の優先度が高く、モータ制御に関係するデータ信号は周期的に発生するので、モータ制御に関係するデータ信号の通信を優先する。しかし、これに限定されず、より緊急性の高いデータ通信をさらに優先するようにしてもよい。

【0031】

集積回路１２とサブＣＰＵ１３とはシリアル通信部４２を介して接続される。シリアル通信部４２の例としてはＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）がある。

【0032】

集積回路１２内のサブＣＰＵ用シリアルインタフェース２３は、シリアル通信部４２を介してサブＣＰＵ１３に接続され、サブＣＰＵ１３とモータインタフェース制御部２１との間で通信を行う。モータインタフェース制御部２１と当該モータインタフェース制御部２１に接続されるサブＣＰＵ１３との間に、サブＣＰＵ用シリアルインタフェース２３及びシリアル通信部４２が設けられる。

【0033】

モータインタフェース制御部２１は、モータが位置指令値の位置に移動するよう（あるいはモータが速度指令値の速度で回転するよう）モータを駆動するアンプに対して駆動指令値（例えば電流指令値）を出力する。モータインタフェース制御部２１から出力された駆動指令値は、集積回路１２の外部にあるモータインタフェース（Ｉ／Ｆ）を介してアンプに送られる。一連の流れをより詳細に説明すると、メインＣＰＵ１１からの位置指令値はモータインタフェース制御部２１を介してサブＣＰＵ１３へ送られ、サブＣＰＵ１３はこの位置指令値に基づいてモータの駆動指令値を生成してモータインタフェース制御部２１へ送り、モータインタフェース制御部２１は駆動指令値をモータインタフェースを介してアンプに出力する。

【0034】

集積回路１２は、少なくとも１つのモータインタフェース制御部２１を有する。モータインタフェース制御部２１で、複数のモータの各々に対応する複数の駆動指令値を出力することができる性能を有する。１つの集積回路１２で複数のモータを制御する場合、当該１つの集積回路１２は、１つのモータインタフェース制御部２１を有してもよく、あるいは、モータの数と同じ数の複数のモータインタフェース制御部２１を有してもよく、あるいは、モータの数よりの少ない数の複数のモータインタフェース制御部２１を有してもよい。集積回路１２内に設けられるモータインタフェース制御部２１の数は、例えば、モータの制御周期や制御精度などに応じて、適宜設定すればよい。

【0035】

モータインタフェース制御部２１に外部で接続されるモータインタフェースは、アンプを接続するためのインタフェースであり、モータインタフェースを介して、アンプ制御、ディジタル信号入出力処理、アナログ信号入出力処理、各種センサの制御などが行われる。アンプには、工作機械またはロボットの各制御軸を駆動するモータへの動力線と、各モータの位置の検出値である位置フィードバック値が伝送されるフィードバック入力信号が接続される。モータインタフェース制御部２１の数は、モータインタフェースの数と同じである。また、１つのモータインタフェースに、複数のモータに対応して設けられる複数のアンプを直列に接続することができる。

【0036】

モータインタフェース制御部２１の処理動作についてより詳細に説明すると次の通りである。モータインタフェース制御部２１の内蔵のＲＡＭ領域（図示せず）には、メインＣＰＵ１１からの位置指令値が、シリアル通信部４１、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２および内部バス２４を介して書き込まれる。モータインタフェース制御部２１は、位置指令値から生成されたアンプに対する駆動指令値（例えば電流指令値）を、モータインタフェースを介してアンプに送る。なお、位置指令値から駆動指令値を生成する処理は、多くの演算処理が必要で高速に行う必要がある。したがって、集積回路１２には、後述するようにサブＣＰＵ１３としてのマルチコアＤＳＰが接続される。マルチコアＤＳＰからなるサブＣＰＵ１３は、シリアル通信部４２を介して位置指令値を読み取り、モータを位置指令値の位置に移動させるための制御に必要なモータの駆動指令値の演算処理を行う。

【0037】

アンプは、モータインタフェースを介して受け取った駆動指令値に基づき例えばＰＷＭ信号による電流制御を行うとともに、アンプに内蔵された電流センサの値をモータインタフェースに通じてモータインタフェース制御部２１に送る。また、モータで検出された位置フィードバック値も、モータインタフェースを通じてモータインタフェース制御部２１に送られ、位置フィードバック値はモータインタフェース制御部２１に書き込まれる。サブＣＰＵ１３は、モータインタフェース制御部２１を介して受け取った電流センサの値や位置フィードバック値を元に次の電流制御指令値を演算し、当該電流制御指令値をモータインタフェース制御部２１に送る。モータインタフェース制御部２１は、サブＣＰＵ１３から電流制御指令値を受け取って、モータインタフェースを介してアンプに送る。

【0038】

集積回路１２内のオプション用シリアルインタフェース（Ｉ／Ｆ）２５は、オプションボードなどの外部オプション機器との接続に用いられるインタフェースである。

【0039】

集積回路１２内の入出力（Ｉ／Ｏ）制御部２６は、入出力（Ｉ／Ｏ）通信を制御するものであり、例えば入出力信号データ（ＤＩ／ＤＯ）を格納するためのＩ／Ｏ用ＲＡＭ（図示せず）を有する。Ｉ／Ｏ用上の入出力信号データは、メインＣＰＵ１１上で実行されるシーケンスプログラムにより、内部バス２４、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２、及びシリアル通信部４１を介して、リード/ライトされる。

【0040】

集積回路１２内のペリフェラル２７は、キーボード、アナログ出力、センサ用データ入力（例えば、実行中の加工プログラムをスキップさせるためのスキップ信号入力、タッチセンサ信号の入力等）、およびＲＴＣ（リアルタイムデジタルクロック）（バッテリやキャパシタで動作する水晶発振器とそのカウント回路で構成されるクロック回路のクロック信号）等の信号のインタフェースを有している。さらに、ペリフェラル２７は、ストレージデバイス３２、ストレージクラスメモリ３３及び表示インタフェース（Ｉ／Ｆ）３４に対するインタフェースも有している。

【0041】

複数のサブＣＰＵ１３が、複数の集積回路１２の各々に対応して接続される。より詳細に言えば、１つのモータインタフェース制御部２１には複数のサブＣＰＵ１３を接続することができ、１つの集積回路１２内には上述したようにモータインタフェースの数に対応して少なくとも１つのモータインタフェース制御部２１が設けられる。モータインタフェース制御部２１とサブＣＰＵ１３とは、サブＣＰＵ用シリアルインタフェース２３及びシリアル通信部４２を介して接続される。１つのモータインタフェース制御部２１に接続されるサブＣＰＵ１３の数は、サブＣＰＵ１３の演算処理能力や制御周期などに応じて適宜設定すればよい。例えば、非常に数の多いモータ（例えば１００個程度のモータ）を制御したりモータを高精度に制御したりする必要がある場合、集積回路１２に割り当てられる演算処理量は膨大なものとなる。このように集積回路１２に割り当てられる演算処理量が膨大となる場合は、多数のサブＣＰＵ１３を接続して当該多数のサブＣＰＵ１３にて演算処理を分担してもよい。また例えば、少ない数のモータ（例えば数個のモータ）を制御したりモータの制御精度が要求されなかったりするような場合、集積回路１２に割り当てられる演算処理量は少ない。このように集積回路１２に割り当てられる演算処理量は少ない場合は、１つまたは少数のサブＣＰＵ１３を接続して当該１つまたは少数のサブＣＰＵ１３にて演算処理を分担してもよい。

【0042】

サブＣＰＵ１３は、例えばマルチコア（マルチスレッド）のＤＳＰで実現される。サブＣＰＵ１３は、当該サブＣＰＵ１３に接続された集積回路１２を介して読み取った位置指令値及びモータの位置フィードバック値に基づいて、当該サブＣＰＵ１３に接続された集積回路１２内のモータインタフェース制御部２１による駆動指令値の出力を制御する。より詳しくは、サブＣＰＵ１３は、サブＣＰＵ用シリアルインタフェース２３及びシリアル通信部４２を介して位置指令値及び位置フィードバック値を読み取り、モータを位置指令値の位置に移動させるための制御に必要なモータの駆動指令値（例えば電流指令値）の演算処理を行う。サブＣＰＵ１３は、生成された駆動指令値を、シリアル通信部４２及びサブＣＰＵ用シリアルインタフェース２３を介してモータインタフェース制御部２１へ送り、さらにモータインタフェース制御部２１は、駆動指令値をモータインタフェースを介してアンプに送る。サブＣＰＵ１３はこのような演算処理を繰り返し実行する。

【0043】

集積回路１２に接続されるストレージデバイス３２は、モータインタフェース制御部２１が動作するのに必要なソフトウェア（プログラム）を格納するものであり、ペリフェラル２７によってその動作が制御される。ストレージデバイス３２の例としては、ＥＭＭＣ（登録商標）、ＳＤ、ＥＳＳＤなどがある。なお、図示していないが、集積回路１２にはブートローダソフトを格納したブートＲＯＭが接続されており、集積回路１２は、起動時にブートローダソフトを読み取り、自身の初期設定等を行うとともに、ストレージデバイス３２に格納されているソフトウェアをローディングし、ＤＲＡＭ３１やサブＣＰＵ１３の内蔵メモリなどに展開する。

【0044】

集積回路１２に接続されるストレージクラスメモリ３３は、モータインタフェース制御部２１の処理における算出値等を記憶する動作用メモリとして機能するものであり、不揮発性メモリである。ストレージクラスメモリ３３の例としては、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲｅＲＡＭ（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＦｅＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、バッテリでバックアップされたＳＲＡＭなどがある。

【0045】

集積回路１２に接続される表示インタフェース３４は、外部の表示器が描画データを生成するためのデータを送受信するためのインタフェースである。表示インタフェース３４から出力されたデータに基づいて、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や有機ＥＬディスプレイなどの表示器（図示せず）において描画データの生成及び表示が行われる。表示インタフェース３４の例としては、イーサネット（登録商標）などがある。

【0046】

以上説明したように、本開示の実施形態によれば、複数の集積回路１２が、モータ制御装置１の制御対象である複数のモータの数に応じて設けられる。集積回路１２の個数を変更することで、モータ制御装置１は様々な数のモータの制御に対応可能である。よって、例えば、メインＣＰＵ１１に、標準的な数（例えば３軸～３２軸など）の制御軸用に構成されたＡＳＩＣからなる集積回路１２を複数接続することで、複数の軸を制御するための処理リソースを増やすことができ、非常に数の多い制御軸（例えば３３軸～数百軸程度など）についても制御可能である。よって、本開示の実施形態によれば、制御軸数に対するスケーラビリティを向上させることができる。非常に数の多い制御軸のモータ制御装置１を構成する場合は、１つのメインＣＰＵ１１（例えばマルチコアＣＰＵ）に接続される集積回路１２（例えば標準的な制御軸数用に構成された特定用途目的集積回路）の数を増やすだけでよいので、非常に多い制御軸数用に構成されたＡＳＩＣを新たに開発する必要はない。逆に、制御軸がそれほど多くないモータ制御装置１を構成する場合は、１つのメインＣＰＵ１１（例えばマルチコアＣＰＵ）に接続される集積回路１２（例えば標準的な制御軸数用に構成された特定用途目的集積回路）の数を適宜調整するだけでよいので、オーバースペックで価格の高い集積回路１２を用いる機会を削減することができ、結果として、モータ制御装置自体の価格の上昇を抑制することができる。また、複数のモータの各々に対応する複数の集積回路１２は、いずれも１つのメインＣＰＵ１１に接続されるので、メインＣＰＵ１１において、複数のモータのうちのいずれかで発生し得るエラーの一元管理が可能である。また、集積回路１２ごとに個別に制御周期を設定することが容易であるので、モータの用途に応じて最適化された制御を実現することができる。

【0047】

モータの用途に応じて、当該モータに対応する集積回路に対して、オプション用シリアルインタフェース２５、入出力制御部２６、及びペリフェラル２７並びにこれ以外の機能を追加してもよい。図２は、本開示の実施形態によるモータ制御装置において、ｍ番目の集積回路に入出力制御部を設けた例を示す構成図である。例えば、複数の集積回路１２のうち、第１の集積回路１２－１に加えて第ｍの集積回路１２－ｍ（ただし、ｍは２以上の自然数）にも入出力（Ｉ／Ｏ）制御部２６が設けられてもよい。これにより、メインＣＰＵ１１は、第１の集積回路１２－１及び第ｍの集積回路１２－ｍのいずれの入出力制御部２６を介して、入出力通信を制御することができる。

【0048】

図３は、本開示の実施形態によるモータ制御装置において、集積回路間を接続した例を示す構成図である。複数の集積回路１２の全ての間、または複数の集積回路１２のうちのいくつかの間を、シリアル通信部４３及びオプション用シリアルインタフェース２５を介して互いに接続してもよい。図３に示す例では、第１の集積回路１２－１内のオプション用シリアルインタフェース２５と第２の集積回路１２－２内のオプション用シリアルインタフェース２５とが、シリアル通信部４３を介して接続されている。このように集積回路１２間を接続することで、メインＣＰＵ１１を介さずに当該集積回路１２間でデータを直接にやり取りすることができるのでデータ伝送の遅延を低減することができ、また、メインＣＰＵ１１の演算処理の負担を軽減することができる。なお、シリアル通信部４３の例としてはＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）がある。またシリアル通信部４３に代えて、例えばイーサネット（登録商標）にて集積回路１２間を互いに接続してもよく、この場合は集積回路１２内にはイーサネット（登録商標）に対応したインタフェースが設けられる。

【0049】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１は、機械を制御する数値制御装置に用いることができる。機械を制御する数値制御装置は、モータ制御装置１を備え、集積回路と当該集積回路に対応して接続されたサブＣＰＵとからなる複数の組の各々にて、機械内のモータのうちの当該組に対応する少なくとも１つのモータを制御する。機械には、例えば工作機械、鍛圧機械、射出成形機、及び産業機械などがある。ここでは一例として、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を、加工軸及び周辺軸を備える工作機械を制御する数値制御装置に用いた例について説明する。図４は、本開示の実施形態によるモータ制御装置を備える数値制御装置を示す構成図である。

【0050】

集積回路と当該集積回路に対応して接続されたサブＣＰＵとからなる１つの組にて、１つのモータを制御してもよく、複数のモータを制御してもよい。集積回路１２と当該集積回路１２に対応して接続されたサブＣＰＵ１３とからなる組の数は、モータの数及び制御精度、並びにサブＣＰＵ１３の演算処理能力及び制御周期などに応じて、適宜設定される。モータは、工作機械（図示せず）の加工軸及び周辺軸の駆動源として用いられる。モータ制御装置１を備える数値制御装置１００は、集積回路１２と当該集積回路１２に対応して接続されたサブＣＰＵ１３とからなる複数の組のうちの少なくとも１組にて、工作機械内のモータのうちの工作機械の加工軸を駆動する少なくとも１つのモータ（図示せず）を制御し、これらの複数の組のうち上記少なくとも１組とは異なる組にて、工作機械の周辺軸を駆動する少なくとも１つのモータ（図示せず）を制御する。

【0051】

図４に示す例では、一例として、モータ制御装置１を備える数値制御装置１００により、工作機械の加工軸を駆動するモータ（図示せず）と工作機械の周辺軸を駆動するモータ（図示せず）とを制御する場合を示している。メインＣＰＵ１１には、シリアル通信部４１を介して加工軸用集積回路１２Ａ及び周辺軸用集積回路１２Ｂが接続される。メインＣＰＵ１１は、工作機械内の複数のモータに対する位置指令値を出力する。メインＣＰＵ１１に接続されるＤＲＡＭ３１については図示を省略している。加工軸用集積回路１２Ａ及び／または周辺軸用集積回路１２Ｂは、複数設けてもよい。加工軸用集積回路１２Ａ及び周辺軸用集積回路１２Ｂには、シリアル通信部４２を介してサブＣＰＵ１３が接続される。加工軸用集積回路１２Ａ及び周辺軸用集積回路１２Ｂはそれぞれ、モータインタフェース制御部２１、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２、及びサブＣＰＵ用シリアルインタフェース２３を備える。なお、図４では、図面を簡明なものにするために、加工軸用集積回路１２Ａ及び周辺軸用集積回路１２Ｂ内に設けられるオプション用シリアルインタフェース２５、入出力制御部２６及びペリフェラル２７、並びに、加工軸用集積回路１２Ａ及び周辺軸用集積回路１２Ｂ内に接続されるストレージデバイス３２、ストレージクラスメモリ３３及び表示インタフェース３４については、図示を省略している。

【0052】

なお、周辺軸用集積回路１２Ｂは、工作機械におけるローダなどの周辺軸の位置制御に限定されず、例えば、レーザ発振器の出力制御、レーザ光の反射に用いるミラーの角度制御、プレス機構の圧力制御、放電パルス電圧のタイミング制御、あるいは機械の温度補正制御などを行ってもよい。例えば、集積回路と当該集積回路に対応して接続されたサブＣＰＵ１３とからなる複数の組のうちの少なくとも１組（加工軸用集積回路１２Ａを含む第１の組）にて、工作機械内のモータのうちの工作機械の加工軸を駆動する少なくとも１つのモータを制御する場合において、これらの複数の組のうち上記少なくとも１組とは異なる組（周辺軸用集積回路１２Ｂを含む第２及び第３の組）のうち、いくつかの組（第２の組）にて工作機械の周辺軸を駆動する少なくとも１つのモータを駆動し、他の組（第３の組）にてレーザ発振器の出力制御、レーザ光の反射に用いるミラーの角度制御、プレス機構の圧力制御、放電パルス電圧のタイミング制御、あるいは機械の温度補正制御などを行ってもよい。

【0053】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える数値制御装置１００によれば、１つのメインＣＰＵ１１にて、工作機械が有する多数の軸の位置指令値を計算できるので、複数のＣＰＵにて多数の軸の位置指令値を計算する場合に比べ、データ通信のオーバーヘッド無く各軸の位置指令の同期及び補間が可能となる。

【0054】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える数値制御装置１００によれば、１つのメインＣＰＵ１１において、工作機械の加工軸及び周辺軸のいずれかで発生し得る各種エラーの一元管理が可能であるので、例えば加工軸及び周辺軸のいずれかで異常が発生しても、迅速に工作機械の各種リトラクト動作や停止動作をとることができる。リトラクト動作とは、ワークと工具が同期して数値制御される工作機械において、エラー発生時に、ワークと工具の同期を保持したまま、互いに干渉しない位置まで待避する動作であり、これにより、ワークと工具の同期ずれによる破損の発生を防止することができる。

【0055】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える数値制御装置１００によれば、加工軸及び周辺軸の数に応じて（すなわちモータの数に応じて）１つのメインＣＰＵ１１接続される集積回路１２（例えば標準的な制御軸数用に構成された特定用途目的集積回路）の数を適宜調整するだけで数値制御装置１００を構成することができるので、制御軸数に応じた数値制御装置１００の設計が容易であり、数値制御装置１００自体の価格の上昇を抑制することができる。例えば、市場に多く出回る標準的な数の制御軸数を有する数値制御装置１００を大量に生産しつつ、市場にはあまり出回らない非常に多くの数の制御軸数を有する数値制御装置１００については標準的な数の制御軸数を有する数値制御装置１００において集積回路１２の数を適宜増やすことで生産する、といった生産管理が可能となるので、数値制御装置１００自体の価格の上昇を抑制することができる。

【0056】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える数値制御装置１００によれば、加工軸用集積回路１２Ａと周辺軸用集積回路１２Ｂとで個別に制御周期を設定することが容易であり、加工軸及び周辺軸の各々を駆動する各モータのモータインタフェースに対応して通信周期を設定することも容易であるので、加工軸用集積回路１２Ａと周辺軸用集積回路１２Ｂの処理性能及び通信帯域の効率な使用が可能となる。これにより、例えば、加工軸用集積回路１２Ａでは高速な制御周期で少数の加工軸駆動用のモータの制御を行い、周辺軸用集積回路１２Ｂでは低速な制御周期で多数の周辺軸用のモータの制御を行うといった使い分けが可能である。

【0057】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１は、ロボットを制御するロボットコントローラに用いることができる。図５は、本開示の実施形態によるモータ制御装置を備えるロボットコントローラを示す構成図である。

【0058】

上述したように、集積回路１２と当該集積回路１２に対応して接続されたサブＣＰＵ１３とからなる組にて、１つのモータを制御してもよく、複数のモータを制御してもよい。ロボット（図示せず）のアーム等の駆動源やロボット自体を移動させるための駆動源としてモータが用いられてもよい。また、協調動作するロボット内に設けられる駆動源としてモータが用いられてもよい。モータ制御装置１を備えるロボットコントローラ２００は、集積回路１２と当該集積回路１２に対応して接続されたサブＣＰＵ１３とからなる複数の組の各々にて、ロボットの駆動源となる少なくとも１つのモータ（図示せず）を制御する。

【0059】

図５に示す例では、一例として、モータ制御装置１を備えるロボットコントローラ２００により、２つのロボットを制御する場合を示している。メインＣＰＵ１１には、シリアル通信部４１を介して第１のロボット用集積回路１２Ｃ及び第２のロボット用集積回路１２Ｄが接続される。メインＣＰＵ１１は、ロボット内の複数のモータに対する位置指令値を出力する。メインＣＰＵ１１に接続されるＤＲＡＭ３１については図示を省略している。第１のロボット用集積回路１２Ｃ及び第２のロボット用集積回路１２Ｄには、シリアル通信部４２を介してサブＣＰＵ１３が接続される。第１のロボット用集積回路１２Ｃ及び第２のロボット用集積回路１２Ｄはそれぞれ、モータインタフェース制御部２１、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２、及びサブＣＰＵ用シリアルインタフェース２３を備える。なお、図５では、図面を簡明なものにするために、第１のロボット用集積回路１２Ｃ及び第２のロボット用集積回路１２Ｄ内に設けられるオプション用シリアルインタフェース２５、入出力制御部２６及びペリフェラル２７、並びに、加工軸用集積回路１２Ａ及び周辺軸用集積回路１２Ｂ内に接続されるストレージデバイス３２、ストレージクラスメモリ３３及び表示インタフェース３４については、図示を省略している。

【0060】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備えるロボットコントローラ２００によれば、１つのメインＣＰＵ１１にて、少なくとも１つのロボット内の複数のモータの位置指令値や複数のロボット内の複数のモータの位置指令値を計算できるので、複数のＣＰＵにてロボット内の複数のモータの位置指令値を計算する場合に比べ、データ通信のオーバーヘッド無く各軸の位置指令の同期及び補間が可能となる。

【0061】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備えるロボットコントローラ２００によれば、１つのメインＣＰＵ１１において、複数のロボットのいずれかで発生し得る各種エラーの一元管理が可能であるので、例えば複数のロボットのいずれかで異常が発生しても、迅速にロボットの各種リトラクト動作や停止動作をとることができる。

【0062】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備えるロボットコントローラ２００によれば、ロボットの数及び当該ロボット内に設けられるモータの数に応じて１つのメインＣＰＵ１１接続される集積回路１２（例えば標準的な制御軸数用に構成された特定用途目的集積回路）の数を適宜調整するだけでロボットコントローラ２００を構成することができるので、モータの数（制御軸数）に応じたロボットコントローラ２００の設計が容易であり、ロボットコントローラ２００自体の価格の上昇を抑制することができる。例えば、市場に多く出回る標準的な数の制御軸数を有するロボットコントローラ２００を大量に生産しつつ、市場にはあまり出回らない非常に多くの数の制御軸数を有するロボットコントローラ２００については標準的な数の制御軸数を有するロボットコントローラ２００において集積回路１２の数を適宜増やすことで生産する、といった生産管理が可能となるので、ロボットコントローラ２００自体の価格の上昇を抑制することができる。

【0063】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備えるロボットコントローラ２００によれば、ロボットごとあるいはロボット内のモータごとで個別に制御周期を設定することが容易であり、ロボットを駆動する各モータのモータインタフェースに対応して通信周期を設定することも容易であるので、集積回路１２の処理性能及び通信帯域の効率な使用が可能となる。これにより、例えば、ある集積回路１２では高速な制御周期で高速ロボット内のモータの制御を行い、他の集積回路１２では低速な制御周期で低速ロボット内のモータの制御を行うといった使い分けが可能である。

【0064】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１は、少なくとも１つの機械及び少なくとも１つのロボットの両方を制御する統合コントローラシステムに用いることができる。統合コントローラシステムは、モータ制御装置１を備え、集積回路と当該集積回路に対応して接続されたサブＣＰＵとからなる複数の組のうちの少なくとも１組にて、機械内のモータのうちの当該組に対応する少なくとも１つのモータを制御し、これら複数の組のうちの上記少なくとも１組とは異なる組にて、ロボットの駆動源となる少なくとも１つのモータを制御する。機械には、例えば工作機械、鍛圧機械、射出成形機、産業機械などがある。ここでは一例として、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を、加工軸及び周辺軸を備える少なくとも１つの工作機械及び少なくとも１つのロボットの両方を制御する統合コントローラシステムに用いた例について説明する。図６は、本開示の実施形態によるモータ制御装置を備える統合コントローラシステムを示す構成図である。

【0065】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００は、少なくとも１つの工作機械及び少なくとも１つのロボットの両方を制御するものである。すなわち、統合コントローラシステム３００は、工作機械を制御する数値制御装置１００及びロボットを制御するロボットコントローラ２００の両方の機能を、１つのメインＣＰＵ１１を介して統合したものである。メインＣＰＵ１１には、数値制御装置１００の機能を実現する工作機械用集積回路１２－１００及びこれに接続されるサブＣＰＵ１３と、ロボットコントローラ２００の機能を実現するロボット用集積回路１２－２００及びこれに接続されるサブＣＰＵ１３と、が接続される。

【0066】

上述したように、集積回路１２と当該集積回路１２に対応して接続されたサブＣＰＵ１３とからなる組にて、１つのモータを制御してもよく、複数のモータを制御してもよい。モータは、工作機械（図示せず）の加工軸及び周辺軸の駆動源として用いられる。また、モータは、ロボット（図示せず）のアーム等の駆動源やロボット自体を移動させるための駆動源として用いられる。また、協調動作するロボット内に設けられる各モータの駆動源として用いられてもよい。統合コントローラシステム３００内の数値制御装置１００において、集積回路１２と当該集積回路１２に対応して接続されたサブＣＰＵ１３とからなる複数の組のうちの少なくとも１組にて、工作機械内のモータのうちの工作機械の加工軸及び周辺軸のうち少なくとも一方を駆動するモータ（図示せず）を制御する。また、統合コントローラシステム３００内のロボットコントローラ２００において、これら複数の組のうち上記少なくとも１組とは異なる組にて、ロボットの駆動源となる少なくとも１つのモータ（図示せず）をそれぞれ制御する。

【0067】

図６に示す例では、一例として、統合コントローラシステム３００内の数値制御装置１００は、工作機械用集積回路１２－１００を有し、統合コントローラシステム３００内のロボットコントローラ２００は、ロボット用集積回路１２－２００を有する。工作機械用集積回路１２－１００及び／またはロボット用集積回路１２－２００は、複数設けてもよい。また、工作機械用集積回路１２－１００には、図４を参照して説明した加工軸用集積回路１２Ａ及び周辺軸用集積回路１２Ｂが含まれる。メインＣＰＵ１１には、シリアル通信部４１を介して工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００が接続される。メインＣＰＵ１１は、工作機械内の複数のモータ及びロボット内の複数のモータに対する位置指令値を出力する。メインＣＰＵ１１に接続されるＤＲＡＭ３１については図示を省略している。工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００には、シリアル通信部４２を介してサブＣＰＵ１３が接続される。工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００はそれぞれ、モータインタフェース制御部２１、メインＣＰＵ用シリアルインタフェース２２、及びサブＣＰＵ用シリアルインタフェース２３を備える。なお、図６では、図面を簡明なものにするために、工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００内に設けられるオプション用シリアルインタフェース２５、入出力制御部２６及びペリフェラル２７、並びに、工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００内に接続されるストレージデバイス３２、ストレージクラスメモリ３３及び表示インタフェース３４については、図示を省略している。

【0068】

なお、工作機械用集積回路１２－１００は、工作機械におけるモータの位置制御に限定されず、例えば、レーザ発振器の出力制御、レーザ光の反射に用いるミラーの角度制御、プレス機構の圧力制御、放電パルス電圧のタイミング制御、あるいは機械の温度補正制御などを行ってもよい。例えば、集積回路と当該集積回路に対応して接続されたサブＣＰＵ１３とからなる複数の組のうちの少なくとも１組（工作機械用集積回路１２－１００を含む第１～第３の組）において、第１の組にて工作機械内のモータのうちの工作機械の加工軸を駆動する少なくとも１つのモータを制御し、第２の組にて工作機械の周辺軸を駆動する少なくとも１つのモータを駆動し、第３の組にてレーザ発振器の出力制御、レーザ光の反射に用いるミラーの角度制御、プレス機構の圧力制御、放電パルス電圧のタイミング制御、あるいは機械の温度補正制御などを行ってもよい。

【0069】

本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、１つのメインＣＰＵ１１にて、工作機械内の複数のモータ及びロボット内の複数のモータに対する多数のモータの位置指令値を計算できるので、複数のＣＰＵにて工作機械及びロボット内の複数のモータの位置指令値を計算する場合に比べ、データ通信のオーバーヘッド無く各軸の位置指令の同期及び補間が可能となる。

【0070】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、１つのメインＣＰＵ１１において、工作機械の加工軸及び周辺軸並びにロボットのいずれかで発生し得る各種エラーの一元管理が可能であるので、例えば加工軸及び周辺軸並びにロボットのいずれかで異常が発生しても、迅速に工作機械及び／またはロボットの各種リトラクト動作や停止動作をとることができる。

【0071】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、加工軸及び周辺軸の数並びにロボットの数に応じて（すなわちモータの数に応じて）１つのメインＣＰＵ１１接続される集積回路１２（例えば標準的な制御軸数用に構成された特定用途目的集積回路）の数を適宜調整するだけで統合コントローラシステム３００を構成することができるので、モータの数（制御軸数）に応じた統合コントローラシステム３００の設計が容易であり、統合コントローラシステム３００自体の価格の上昇を抑制することができる。例えば、市場に多く出回る標準的な数の制御軸数を有する統合コントローラシステム３００を大量に生産しつつ、市場にはあまり出回らない非常に多くの数の制御軸数を有する統合コントローラシステム３００については標準的な数の制御軸数を有する統合コントローラシステム３００において集積回路１２の数を適宜増やすことで生産する、といった生産管理が可能となるので、統合コントローラシステム３００自体の価格の上昇を抑制することができる。

【0072】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、工作機械用集積回路１２－１００とロボット用集積回路１２－２００とで個別に制御周期を設定することが容易であり、加工軸及び周辺軸並びにロボットの各々を駆動する各モータのモータインタフェースに対応して通信周期を設定することも容易であるので、工作機械用集積回路１２－１００とロボット用集積回路１２－２００の処理性能及び通信帯域の効率な使用が可能となる。これにより、例えば、工作機械用集積回路１２－１００では高速な制御周期で工作機械の加工軸駆動用のモータの制御を行い、ロボット用集積回路１２－２００では低速な制御周期でロボット内のモータの制御を行うといった使い分けが可能である。

【0073】

また、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、１つのメインＣＰＵ１１に工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００が接続される。数値制御装置１００の各種処理の実行は、工作機械用集積回路１２－１００及びこれに接続されるサブＣＰＵ１３が担い、ロボットコントローラ２００の各種処理の実行は、ロボット用集積回路１２－２００及びこれに接続されるサブＣＰＵ１３が担う。メインＣＰＵ１１にて、工作機械及びロボットの両方に含まる全てのモータの位置指令値を計算することから、メインＣＰＵ１１の制御ソフトウェアプログラムの構成がシンプルになる。すなわち、工作機械及びロボットについて別々の制御ソフトウェアプログラムを別々に設計する必要なく、工作機械とロボットとを分け隔てなく同一概念の下で制御ソフトウェアプログラムを設計することができるので、プログラムの開発効率が向上する。

【0074】

一般に工作機械やロボットの分野においては、ソフトウェアプログラムの改善などにより数ミリ秒単位のサイクルタイム短縮効果を積み上げる努力が行われている。本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００では、メインＣＰＵ１１と工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００とが、シリアル通信部４１で接続される。シリアル通信部４１及び４２としてＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）を用いた場合、その信号伝送遅延時間は、数十マイクロ秒程度であり、イーサネット（登録商標）の信号伝送遅延時間である数十～数百ミリ秒に比べて、非常に短い。統合コントローラシステム３００によれば、シリアル通信部４１及び４２における信号伝送遅延時間が上記の通り非常に短いので、サイクルタイム短縮に非常に大きな効果がある。これに関し、統合コントローラシステム３００における工作機械とロボットとの連携動作における同期及び補間について、以下に具体例をいくつか列挙する。

【0075】

例えば、工作機械のロード及びアンロードをロボットが行う場合、工作機械によるワークの加工前にロボットによるロード動作が行われ、工作機械によるワークの加工後にロボットによるアンロード動作が行われる。工作機械によるワークの加工の前後において、ロボットに対してロード要求信号及びアンロード要求信号が送られる。従来は、工具やワークの位置情報がロボットに伝わるまでに比較的大きい時間遅れ（例えば数十～数百ミリ秒）が存在することを考慮し、ロボットはその時間遅れを考慮して工具とワークとの衝突を回避しつつ移動させていたので、ロード動作及びアンロード動作に際してロボットをワーク直近に待機させることが難しく、また、ロボットの移動経路も遠回りになりがちであった。これに対し、本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、統合コントローラシステム３００において、ワークの位置情報は、シリアル通信部４１を介してメインＣＰＵ１１と工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００との間で即座に伝送され、シリアル通信部４２を介して工作機械用集積回路１２－１００及びロボット用集積回路１２－２００とサブＣＰＵ１３との間で即座に伝送される。また、シリアル通信部４１及び４２における信号伝送遅延時間が上記の通り非常に短いことから、より「新鮮な」ワークの位置情報に基づいて、工作機械による加工並びにロボットによるロード動作及びアンロード動作の開始時間を決定することができる。ここで、「新鮮な」とは、センサがワークの位置情報を検出した時点と、メインＣＰＵ１１が当該ワークの位置情報を取得した時点との時間差が短いという意味であり、この時間差が短いほどワークの位置情報は「より新鮮である」ということである。本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、工作機械における工具とワークの位置関係を考慮し両者が衝突しないようにしながら、工作機械による加工中においてもロボットによるロード動作及びアンロード動作を行うといったことが可能であり、サイクルタイムを短縮することができる。

【0076】

例えば、工作機械においてワークの移動中にバリ取りをロボットが行う場合、従来はバリ取り精度を維持するためには、ワークの移動速度を下げる必要があり、サイクルタイムが伸びてしまう問題があった。本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、シリアル通信部４１及び４２における信号伝送遅延時間が上記の通り非常に短いことから、より「新鮮な」バリ取りのためのワークの位置情報をメインＣＰＵ１１は取得することができるので、ワークが移動中であっても、ワークの移動に追従して高精度なバリ取りが可能である。例えば、回転テーブル上のワークを全方位からバリ取りすることも容易である。よって、ワークに要求される精度の範囲内でワークの移動速度を早くするほど、サイクルタイムはより短縮される。

【0077】

例えば、工作機械においてエラーが発生した場合、工作機械は停止動作またはリトラクト動作を行う。工作機械にエラーが発生してからロボットコントローラへのエラーを通知するまで時間がかかると、その間にロボットは動作を続けるため、ロボットが工作機械の工具やワークに衝突したり想定外の箇所をバリ取りしたりしてしまう問題があった。本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、メインＣＰＵ１１において工作機械でエラーの一元管理が可能であり、また、シリアル通信部４１及び４２における信号伝送遅延時間が上記の通り非常に短いことから、メインＣＰＵ１１は即座にロボット用集積回路１２－２００にエラー情報を通知し、これに応じてロボット用集積回路１２－２００はロボットが即座に停止動作またはリトラクト動作をとるよう当該ロボット内のモータを制御するので、ロボットが工作機械の工具やワークに衝突することを回避することができる。

【0078】

例えば、工作機械においてエラーが発生した場合の工作機械のリトラクト動作として、正常時のアプローチと逆方向に工具を回避する動作が行われる場合がある。これはロボットからすると予見できない急な動作であり、ロボットが工作機械の工具やワークに衝突してしまう問題があった。本開示の実施形態によるモータ制御装置１を備える統合コントローラシステム３００によれば、メインＣＰＵ１１において工作機械でエラーの一元管理が可能であり、また、シリアル通信部４１及び４２における信号伝送遅延時間が上記の通り非常に短いことから、メインＣＰＵ１１は即座にロボット用集積回路１２－２００にエラー情報とワークの位置情報を通知し、これに応じてロボット用集積回路１２－２００はこれに応じてロボット用集積回路１２－２００はロボットが即座に停止動作またはリトラクト動作をとるよう当該ロボット内のモータを制御するので、ロボットが工作機械の工具やワークに衝突することを回避することができる。

【0079】

以上、本開示の実施形態を説明したが、各種の変形例があり得るのはいうまでもない。例えば、各ＩＣにどのような機能部分を統合するかは、仕様に応じて適宜定められるべきであり、それに応じて各種の変形例があり得る。

【符号の説明】

【0080】

１ モータ制御装置
１１ メインＣＰＵ
１２、１２－１、１２－２、１２－ｍ、１２－ｎ 集積回路
１２－１００ 工作機械用集積回路
１２－２００ ロボット用集積回路
１２Ａ 加工軸用集積回路
１２Ｂ 周辺軸用集積回路
１２Ｃ 第１のロボット用集積回路
１２Ｄ 第２のロボット用集積回路
１３ サブＣＰＵ
２１ モータインタフェース制御部
２２ メインＣＰＵ用シリアルインタフェース（メインＣＰＵ用シリアルＩ／Ｆ）
２３ サブＣＰＵ用シリアルインタフェース（サブＣＰＵ用シリアルＩ／Ｆ）
２４ 内部バス
２５ オプション用シリアルインタフェース（オプション用シリアルＩ／Ｆ）
２６ 入出力（Ｉ／Ｏ）制御部
２７ ペリフェラル
３１ ＤＲＡＭ
３２ ストレージデバイス
３３ ストレージクラスメモリ
３４ 表示インタフェース（表示Ｉ／Ｆ）
４１、４２、４３ シリアル通信部
１００ 数値制御装置
２００ ロボットコントローラ
３００ 統合コントローラシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】