JPH07334217A - 軸位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置指令誤差を生ずることなく少なくとも１
以上の同期駆動軸を駆動するサーボモータの位置、速度
制御を１台のマイクロプロセッサにて実行する軸位置制
御装置を提供する。 【構成】 位置制御周期内での計時信号発生回数をカウ
ントして計時データを生成する計時回数カウント部１０
６と、位置制御周期における最初の前記計時データが発
生した場合に全てのモータの位置制御処理を行なう複数
台位置制御部２と、前記複数台位置制御部２で生成され
る最新の速度指令値に基づいて位置制御処理終了後の計
時データにより全てのモータの速度制御処理を順次行な
う複数台速度制御部３とを有し、同期運転における位置
指令誤差を解消し同期駆動軸を駆動するサーボモータの
位置、速度制御を１台のマイクロプロセッサにて実行す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサーボモータの制御装置
に関するものであり、工作機械やロボット・ローダーな
どのように同期駆動軸を駆動するサーボモータの位置及
び、速度制御を１台のマイクロプロセッサにて実行する
に好適な軸位置制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械やロボット・ローダーなどのよ
うな複数軸（少なくとも１軸以上）を有する駆動対象を
駆動制御するためには、これらの軸を駆動するサーボモ
ータの位置および速度制御をそれぞれ実行する必要があ
る。通常これらの複数軸を駆動制御するためにはサーボ
モータ１台につき１台の位置制御装置が必要とされてい
たが、近年高性能化と共に低コスト化が強く要求される
ようになり、軸位置制御系を１台の位置制御装置を用い
て制御することにより低コスト化実現が図られている。
図８は従来技術による軸位置制御装置を４軸すなわち４
台のサーボモータを有する工作機械に適用した場合の概
念的な機能ブロック図を示すものである。図８において
軸位置制御装置１０には第１軸のサーボモータ４１に電
力を供給するサーボアンプ３１と、サーボモータ４１の
回転位置を検出する位置検出器５１が接続されている。
サーボモータ４１を第１軸のトルクを制御するという観
点から第８図においてはサーボアンプ３１と合わせてト
ルク制御装置２１を構成する要素としている。また、軸
位置制御装置１０には第２軸〜第４軸駆動制御用のトル
ク制御装置２２〜２４、および位置検出器５２〜５４が
接続される。さらに、軸位置制御装置１０は割込信号発
生部１１と、位置誤差Ｐｅ及び該位置誤差Ｐｅに基づい
て速度指令値Ｖｒを生成する位置制御部１２と、位置検
出器からのデータを処理してサーボモータの現在位置Ｐ
ａm,i,j を検出する位置検出部１３と、位置制御部１２
により生成される各軸速度指令値Ｖｒを格納する速度指
令値格納部１４と、速度誤差Ｖｅ及び該速度誤差Ｖｅに
基づいて電流指令値Ｉｒm を生成する速度制御部１５
と、位置検出部１３にて生成された現在位置Ｐａm,i,j
から速度Ｖａm,i,j を検出する速度検出部１６と、を有
している。なお、本明細書中においては、位置／速度／
電流の各指令値および検出値を示す英記号における添字
m,i,j には次の意味を持たせるものとする。 m ：制御対象軸（サーボモータ）識別番号。（１〜４） i ：位置指令周期識別番号。（正整数） j ：位置制御処理識別番号。（０〜ｍ−１（＝３）の正
整数） これらの添字を省略する場合は、軸に依存しないか時間
的な前後関係を問題にしない場合である。

【０００３】図９は従来技術による軸位置制御装置の動
作を示すフローチャートであり、図１０は従来技術によ
る軸位置制御装置の動作タイムチャートである。以下に
図８〜図１０を用いて従来技術の動作説明を行う。図８
において、図示しないＮＣプログラム読み込み部および
ＮＣプログラム解釈部により読み込まれ解釈されたＮＣ
プログラムに基づいて、図示しない関数発生部は駆動制
御対象となる全軸（サーボモータ）の移動情報（目標位
置、速度等）を算出しそれぞれの軸を駆動するサーボモ
ータに対する位置指令値をｉ番目の位置指令値（＝Ｐｒ
m,i ）として所定のタイミングにて軸位置制御装置１０
へ転送する。軸位置制御装置１０の内部では、この転送
タイミングに同期して、位置制御処理を開始するための
割込信号ＩＮＴが割込信号生成部１１にて生成される。
ｉ番目の位置指令値Ｐｒm,i 転送直後の割込信号ＩＮＴ
が発生すると位置制御部１２はｊ＝０として第１軸に対
する位置制御処理ＰＣ１を開始する。まず、サーボモー
タ識別番号ｍをｊから求める（図９ステップＳ１）。ｊ
＝０であるのでｍ＝１となる。次にｉ番目位置指令値Ｐ
ｒm,i の中からＰｒ1,i を読み込み位置指令値Ｐｒとす
る（図９ステップＳ２）。次に位置制御周期毎に位置検
出部１７にて検出・生成される位置検出値Ｐａm,I,0 の
中からＰａ1,i,0 を選択し位置検出値Ｐａとする（図９
ステップＳ３）。位置制御部１２においては位置指令値
Ｐｒと位置検出値Ｐａの差を演算して位置誤差とし、所
定のゲインを乗じて速度指令値Ｖｒを生成する（図９ス
テップＳ４）。この速度指令値算出処理は割込信号ＩＮ
Ｔ発生１回につき１回しか実行しない。今はｊ＝０であ
るので、前記ＶｒはＶｒ1,i,0 となるので、この値を速
度指令値格納部１４の第１軸用格納位置に格納する（図
９ステップＳ５）。格納終了後、位置制御部１２は速度
制御部１５を起動し、ｊ＝０における位置制御処理を終
了する。速度制御処理部１２は割込信号ＩＮＴ発生１回
につき全てのサーボモータに対する速度制御処理を行な
うものである。速度制御処理に必要な速度検出値Ｖａは
例えば、所定周期で得られる２つの位置検出値Ｐａを用
いた公知の方法により速度検出部１６にて常時生成され
る。速度制御部１５では最初の制御対象を指定して（図
９ステップＳ６）、第１軸目の速度指令値Ｖｒ1,i,0 を
速度指令値格納部１４から読み込む（図９ステップＳ
７）。次に第１軸の速度検出値Ｖａ1,i,0 を読み込む
（図９ステップＳ８）。次に前記速度指令値Ｖｒ1,i,0
と前記速度検出値Ｖａ1,i,0 との差分を取ることにより
速度誤差Ｖｅを算出し、比例ー積分動作フィードバック
制御等の公知の方法により前記速度誤差Ｖｅに基づいて
トルク指令値Ｔｒを生成し、さらにトルク指令値Ｔｒよ
り電流指令値Ｉｒ1 を算出する（図９ステップＳ９）。
この電流指令値は図示しないサーボアンプＩＦを介して
第１軸用サーボアンプ３１に転送される（図９ステップ
Ｓ１０）。このステップＳ７からステップＳ１０が第１
軸に対する速度制御処理ＳＣ１である。この電流指令値
Ｉｒ1 に基づいて第１軸用サーボアンプ３１では公知の
技術により最終的にサーボモータ３１に印加すべき各相
電圧を発生する。この電圧の印加によりサーボモータ３
１には駆動トルクが発生し、駆動負荷を所望の位置、速
度にて駆動制御する。速度制御部１５においては電流指
令値の転送の後にサーボモータ識別添字ｋを更新し、第
４軸までの電流指令値生成・転送が終了したかどうかを
チェックする（図９ステップＳ１１、Ｓ１２）。終了し
ていない場合はステップＳ７からステップＳ１２を繰り
返し、終了したならば割込処理を終えて次の割込信号Ｉ
ＮＴの発生を待つ。今の場合はステップＳ１２の判定処
理の段階でｋ＝２であるのでステップＳ７へ戻り、第２
軸目の速度制御処理ＳＣ２を行なう。ｊ＝０では第２〜
４軸に対する速度指令値（Ｖｒ2,i,0 〜Ｖｒ4,i,0 ）は
生成されないので、ステップＳ７で読み込む速度指令値
としては前回の位置指令周期（ｉ−１番目）のｊ＝１の
割込処理において算出された速度指令値Ｖｒ2,i-1,1 を
用いる。以下、第１軸に対する速度制御処理ＳＣ１と同
様にして第２軸に対する電流指令値Ｉｒ2 が算出・転送
される。第３、４軸に対する電流指令Ｉｒ3 、Ｉｒ4 も
同様にして第３、４軸目の速度制御処理ＳＣ３、ＳＣ４
において速度指令値Ｖｒ3,i-1,2 、Ｖｒ4,i-1,3 を用い
て算出され各軸サーボアンプへ転送される。上記手順に
て第１軸に対する位置制御処理ＰＣ１と、第１〜第４軸
に対する速度制御処理ＳＣ１〜ＳＣ４を終了すると、ｊ
＝０における割込処理を全て終了し、次の割込信号ＩＮ
Ｔの発生を待つ。次の割込信号ＩＮＴが発生するとｊ＝
１の割込処理が開始され、ｊ＝０の割込処理と同様の手
順にて位置指令値Ｐｒ2,i に基づいた第２軸に対する位
置制御処理ＰＣ２と第１〜第４軸に対する速度制御処理
ＳＣ１〜ＳＣ４が実行される。以降、同様にしてｊ＝２
の割込処理において位置指令値Ｐｒ3,i に基づいた第３
軸に対する位置制御処理ＰＣ３と第１〜第４軸に対する
速度制御処理ＳＣ１〜ＳＣ４が、ｊ＝３の割込処理にお
いて位置指令値Ｐｒ4,i に基づいた第４軸に対する位置
制御処理ＰＣ３と第１〜第４軸に対する速度制御処理Ｓ
Ｃ１〜ＳＣ４が実行される。ｊ＝０〜３の割込処理が終
了するとｊは０にリセットされ、次の位置指令値Ｐｒm,
i+1 の転送に備える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術による軸位
置制御装置１０の制御動作は上述のごとく実行される。
これをタイムチャートにしたものが図１０であり、同図
中Ｔｐｃは位置制御周期を、Ｔｐｒは位置指令周期を表
す。上述のように、従来技術においては割込処理１回に
つき新しく算出される速度指令値Ｖｒは１軸分のみであ
るので、例えばｉ番目の位置指令周期中のｊ＝２の割込
処理では新規の速度指令値としてＶｒ3,i,2 がＰＣ３で
算出され、各軸速度制御処理ＳＣ１〜ＳＣ４では速度指
令値および速度検出値データとしてそれぞれ次のデータ
が用いられる。 ＳＣ１・・・Ｖｒ1,i,0 および Ｖａ1,i,2 ＳＣ２・・・Ｖｒ2,i,1 および Ｖａ2,i,2 ＳＣ３・・・Ｖｒ3,i,2 および Ｖａ3,i,2 ＳＣ４・・・Ｖｒ4,i-1,3 および Ｖａ4,i,2 この例におけるＳＣ４のように最新の位置指令値（＝Ｐ
ｒm,i ）に基づく速度指令値が未算出の時点で実行され
る速度制御処理では、速度誤差を求めるための速度指令
値として１回前の位置指令値に基づいて算出された速度
指令値（上記例ではＶｒ4,i-1,3 ）を採用している。し
たがって最初の時点でｉ番目の位置指令値Ｐｒ4,i がす
でに軸位置制御装置１０に転送されているにもかかわら
ずこの指令値が反映されないことになる。ｉ番目の位置
指令値Ｐｒm,i が各軸の速度制御処理に反映されるのは
第１軸目がｊ＝０におけるＳＣ１、第２軸目がｊ＝１に
おけるＳＣ２、第３軸目がｊ＝２におけるＳＣ３、第４
軸目はｊ＝３におけるＳＣ４、がそれぞれ実行された時
点である。これは、関数発生部においては各軸の同期運
転を行なうべく同期運転位置指令値を算出し軸位置制御
装置１０に転送しても、軸位置制御装置１０内部のこの
同期運転位置指令値に基づく各軸速度制御処理が同一位
置制御周期内にて行なわれないことによる時間差のため
に指令値レベルで大きな同期誤差を生じるという問題が
あることを意味する。この同期誤差について以下に具体
的に説明する。今、全軸が停止している状態でＮＣプロ
グラムとして第１軸および第４軸に共に等しい距離の移
動指令が与えられたとする。第１軸位置を縦軸に、第４
軸位置を横軸に取ると、図１１に示すグラフの第１象限
の破線矢印で描かれるような移動開始点（＝Ｐｓ）と終
了点（＝Ｐｄ）を結ぶ４５度直線が理想的な指令軌跡と
なる。ここで第１軸と第４軸についての加減速単位量
（加減速時における速度曲線の傾き）、サーボアンプ／
サーボモータ定格が同じであるとすると、これら２軸に
ついての速度指令曲線は同じ形となる。今、前記同期運
転位置指令に基づいて速度制御部１５にて算出される第
１軸および第４軸に対する速度（指令）曲線が図１１の
第２および第４象限に示すような同じ大きさの台形状に
なったとすると、前記時間差があるため、前記同期運転
位置指令値に基づいた速度指令曲線が立ち上がるのは、
第１軸においてはｉ番目位置指令周期中のｊ＝０のＩＮ
Ｔ割込処理中におけるＳＣ１の実行直後であり、第４軸
においてはｉ番目位置指令周期中のｊ＝３のＩＮＴ割込
処理中におけるＳＣ４の実行直後である。したがって、
これらの間の時間差は実質位置制御周期Ｔｐｃの３．５
倍ほどになる。ｉ番目位置指令周期中のｊ＝３のＩＮＴ
割込処理中におけるＳＣ４実行直前までは第１軸に対し
てのみ速度指令値が発生しており、第４軸は速度指令値
＝０（停止状態）という状態が続く。したがってこの間
は速度曲線の時間積分値が位置となることを考慮する
と、実際の位置指令軌跡が理想位置指令軌跡より離れる
ことになり、結果的に大きな同期運転位置指令誤差すな
わち図１１中の位置指令誤差ＥＲｐが発生する。図１１
において加減速単位量＝１ｍ／Ｓ＊Ｓ、位置指令周期Ｔ
ｐｒ＝１０ｍｓ、位置制御周期Ｔｐｃ＝２．５ｍｓとす
ると、図１１の位置指令誤差ＥＲｐは約３０μｍとな
り、昨今の輪郭加工精度要求がサブミクロンから数μｍ
であることを考えると実用上大きな課題となっている。
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので
あり、その目的は、同期運転における位置指令誤差の問
題を発生することなく同期駆動軸を駆動するサーボモー
タの位置、速度制御を１台のマイクロプロセッサにて実
行する軸位置制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、入力される位置指令値に
基づいて少なくとも１台以上のモータの位置制御と速度
制御とを実行する軸位置制御装置において、一定周期毎
に計時信号を生成する計時信号発生部と、位置制御周期
内での前記計時信号発生回数をカウントして一定間隔で
計時データを生成する計時回数カウント部と、所定の位
置制御周期において前記計時回数カウント部が最初の前
記計時データを発生した時に全てのモータに関して対応
する前記位置指令値に基づいて速度指令値を算出する位
置制御処理を行なう複数台位置制御部と、前記複数台位
置制御部で生成された速度指令値に基づいて前記計時回
数カウント部で発生する前記計時データに応じて前記位
置制御周期内で全てのモータに関して速度制御処理を順
次行なう複数台速度制御部と、を有することを特徴とす
る。また、請求項２記載の発明は、入力される位置指令
値に基づいて少なくとも１台以上のモータの位置制御と
速度制御を実行する軸位置制御装置において、周期の異
なる複数の割込信号を生成する割込信号発生部と、制御
すべきモータ台数データを格納するモータ台数格納部
と、前記モータ台数格納部の格納内容に応じて前記割込
信号の中から位置制御を実行する位置制御実行用割込信
号と速度制御を実行する速度制御実行用割込信号との選
択を行ない優先順位を付けて出力する割込信号選択部
と、位置制御実行用割込信号が発生した場合に所定の位
置制御周期内で全てのモータの位置制御処理を行なう複
数台位置制御部と、速度制御実行用割込信号が発生した
場合に前記位置制御周期内で全てのモータの速度制御処
理を順次行なう複数台速度制御部と、を有し、前記割込
信号選択部は前記モータ台数が１の場合には前記位置制
御実行用割込信号の優先度を速度制御実行用割込信号の
優先度よりも低くし、前記モータ台数が複数の場合には
前記位置制御実行用割込信号の優先度を速度制御実行用
割込信号の優先度よりも高くすることを特徴とする。

【０００６】

【作用】従って、本発明によれば、同一位置制御周期内
にて複数台位置制御部は位置制御処理において最新の位
置指令値に基づいた全てのモータに対する速度指令値の
算出を行ない、複数台速度制御部は前記速度指令値に基
づいて全てのモータの速度制御処理を順次行なう。した
がって、各軸の速度制御処理が同一位置制御周期内にて
算出されたデータに基づいて行なわれるので、処理時間
の時間差による指令値レベルで生じる大きな同期運転位
置指令誤差を回避できる。また、割込信号選択部は、制
御すべきモータ台数が１の場合には前記位置制御実行用
割込信号の優先度を速度制御実行用割込信号の優先度よ
りも低くし、前記モータ台数が複数の場合には前記位置
制御実行用割込信号の優先度を速度制御実行用割込信号
の優先度よりも高く設定するので、位置制御処理が速度
制御処理にて中断されることがなく、各軸の速度制御処
理が同一位置制御周期内にて算出されたデータに基づい
て行なわれるので、処理時間の時間差による指令値レベ
ルで生じる大きな同期運転位置指令誤差を回避できる、
と共に、優先度を変更することによって軸位置制御装置
を１軸位置制御装置として使用することができる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明に係る第１実施例の軸位置制御
装置を４軸すなわち４台のサーボモータを有する工作機
械に適用した場合の概念的機能ブロック図である。な
お、本第１実施例においては、便宜上、軸の制御とモー
タの制御は同一のものとみなす。図２は本発明の第１実
施例の軸位置制御装置を示すハードウェア構成図であ
り、図３は本発明の第１実施例の軸位置制御装置の動作
を示すフローチャートである。また、図４は本発明の第
１実施例の軸位置制御装置の動作タイムチャートであ
る。図１、図３および図４において、従来技術を示す図
８、図９および図１０と同一番号にて示されている構成
要素についての機能・処理内容は従来技術と同一である
ので説明を省略し、本発明の本質的な部分についてのみ
を以下に説明する。図１において軸位置制御装置１には
従来技術による軸位置制御装置と共通の構成要素のほか
に、計時信号発生部が一定周期毎に生成する計時信号、
すなわち一定周期を有するハードウェアクロック信号Ｃ
ＬＫを速度制御周期の長さ分だけ計時してその位置制御
周期内における計時回数をカウントし計時データＣＮＴ
を生成する計時回数カウント部１０６と、前記計時デー
タがＣＮＴ＝０の場合に全てのサーボモータの位置制御
処理を行なう複数台位置制御部２と、前記複数台位置制
御部２で生成される複数の速度指令値に基づいて前記計
時データにより全てのモータの速度制御処理を順次１台
毎に行なう複数台速度制御部３とを有している。 次に
図２〜図４を用いて第１実施例の動作説明を行う。軸位
置制御装置１のハードウェア構成は図２に示すごときも
のであり、位置指令値などの転送経路であるシステムバ
スおよびシステムバスＩＦ１０５、マイクロプロセッサ
１０１、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１０２、ラン
ダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３、計時回数カウン
ト部１０６、位置検出器ＩＦ１２０、サーボアンプＩＦ
１３０から構成される。前記計時回数カウント部１０６
は制御処理を識別するための時間カウンタであり、軸位
置制御装置１内におけるハードウェアクロック信号ＣＬ
Ｋが計時回数カウント部１０６に入力され速度制御周期
の時間長分計時されると最初０に設定されていたカウン
トデータを１だけインクリメントする。このカウントデ
ータは計時データＣＮＴとしてマイクロプロセッサ１０
１に転送される。計時データＣＮＴの値の取り得る範囲
は０〜４である。この範囲は軸位置制御装置１において
１回の位置制御周期内で実行すべき位置制御処理と速度
制御処理の回数の和で決まる。本実施例においては、こ
れらの回数は、位置制御処理が１回、速度制御処理が各
軸１回ずつの計４回としているので、計時データＣＮＴ
の値の範囲を０〜４に設定するものである。また、軸位
置制御装置１における速度制御周期は１台のモータに対
する速度制御処理時間と全てのモータに対する位置制御
処理時間のうちの長い方の時間より短くならないように
決定する。マイクロプロセッサ１０１はこの計時データ
ＣＮＴにより予めＲＯＭ１０２に格納された処理プログ
ラムを順次実行し、軸位置制御装置としての各種処理を
実行する。ＲＡＭ１０３にはこの際に必要となるソフト
ウェア変数等が格納され、このＲＡＭ内の指令格納部１
０４には位置／速度指令値が格納される。位置検出器Ｉ
Ｆ１２０は各モータに結合されている位置検出器５１〜
５４からの位置検出アナログ信号Ｅ１〜Ｅ４を受けて公
知技術によりデジタル化する回路１２１〜１２４で構成
される。サーボアンプＩＦ１３０は各軸サーボアンプに
電流指令値Ｉｒ1 〜Ｉｒ4 を所定のタイミングにて転送
するシリアル通信ＩＦ回路１３１〜１３４にて構成され
る。

【０００８】次にマイクロプロセッサ１０１の動作説明
を図３にて行なう。今、それぞれの軸を駆動するサーボ
モータに対するｉ番目の位置指令値Ｐｒm,i が所定のタ
イミングにて軸位置制御装置１に転送され、ｊ番目の位
置制御周期にあるものとする。軸位置制御装置１の内部
では計時データＣＮＴの更新をポーリングによりマイク
ロプロセッサ１０１が監視し、その値が０かどうかを判
断する（図３ステップＮ１）。ＣＮＴ＝０の場合はステ
ップＮ２に進み全軸に対する位置制御処理ＰＣを開始す
る。ＣＮＴ＝１〜４の場合はステップＮ６に進み、ＣＮ
Ｔの値に対応するモータについての速度制御処理ＳＣm
（ｍ＝１〜４）を実行する。今、 ＣＮＴ＝０であるの
でステップＮ２の処理であるｉ番目の４個の位置指令値
Ｐｒm,i（ｍ＝１〜４）を読み込む。次に従来技術と同
様に位置検出器ＩＦ１２０から４個の位置検出値Ｐａm,
I,j （ｍ＝１〜４）を読み込む（図３ステップＮ３）。
マイクロプロセッサ１０１はこれらのデータから全ての
モータ（４個）に対する速度指令値Ｖｒm,i,j （ｍ＝１
〜４）を公知の方法にて算出し（図３ステップＮ４）、
指令値格納部１０４に格納する（図３ステップＮ５）。
格納が終了するとｊ＝０のＣＮＴ＝０の処理である全モ
ータに対する位置制御処理ＰＣを終了する。次にＣＮＴ
＝１となると、マイクロプロセッサ１０１は図３中のス
テップＮ６以降のステップ、つまり各軸（モータ）に対
して速度制御処理を順次実行していく。まず、どの軸に
対して処理を行なうかＣＮＴの値に応じてサーボモータ
識別添字ｋを決定する（図３ステップＮ６）。この場
合、ｋ＝ＣＮＴ＝１として、第１軸に対する速度制御処
理ＳＣ１を実行する。まず、従来技術と同じ方法にて第
１軸目の速度指令値Ｖｒ1,i,0 を指令値格納部１０４か
ら読み込む（図３ステップＮ７）。次に第１軸の速度検
出値Ｖａ1,i,0 を読み込む（図３ステップＮ８）。次に
従来技術と同様にして電流指令値Ｉｒ1 を算出する（図
３ステップＮ９）。この電流指令値はサーボアンプＩＦ
１３１を介して第１軸用サーボアンプ３１に転送される
（図３ステップＮ１０）。この電流指令値Ｉｒ1 に基づ
いて第１軸用サーボアンプ３１では公知の技術により最
終的にサーボモータ３１に印加すべき各相電圧を発生す
る。この電圧の印加によりサーボモータ３１には駆動ト
ルクが発生し、駆動負荷を所望の位置、速度にて駆動制
御する。マイクロプロセッサ１０１は電流指令値の転送
終了をもって第１軸目速度制御処理ＳＣ１を終えて、次
の計時データＣＮＴの更新を待つ。以下、計時データＣ
ＮＴ＝２〜４の場合には第２〜第４軸目速度制御処理Ｓ
Ｃ２〜ＳＣ４が第１軸に対する速度制御処理ＳＣ１と同
様にして実行される。上記手順にて全軸に対する位置制
御処理ＰＣと、第１〜第４軸に対する速度制御処理ＳＣ
１〜ＳＣ４が終了すると、ｊ＝０における制御処理は全
て終了する。次の制御処理周期（ｊ＝１）においては、
ｊ＝０の制御処理と同様の手順にて位置指令値Ｐｒm,i
に基づいた全軸に対する位置制御処理ＰＣと第１〜第４
軸に対する速度制御処理ＳＣ１〜ＳＣ４が実行される。
以降、同様にしてｊ＝２および３の制御処理が実行され
る。ｊ＝０〜３の制御処理が終了するとｊは０にリセッ
トされ、次の位置指令値Ｐｒm,i+1 の転送に備える。軸
位置制御装置１の制御動作は上述のごとく実行される。
これをタイムチャートにしたものが図４であり、同図中
Ｔｓｃは速度制御周期（計時データＣＮＴ更新周期）
を、Ｔｐｃは位置制御周期を、Ｔｐｒは位置指令周期を
表す。上述のように、本発明においては位置制御処理１
回につき全軸分の速度指令値が新しく算出されるので、
例えばｉ番目の位置指令周期中のｊ＝２の割込処理では
新規の速度指令値としてＶm,i,2 （ｍ＝１〜４）が全軸
位置制御処理ＰＣで算出され、各軸速度制御処理ＳＣ１
〜ＳＣ４では速度指令値および速度検出値データとして
それぞれ次のデータが用いられる。 ＳＣ１・・・Ｖｒ1,i,2 および Ｖａ1,i,2 ＳＣ２・・・Ｖｒ2,i,2 および Ｖａ2,i,2 ＳＣ３・・・Ｖｒ3,i,2 および Ｖａ3,i,2 ＳＣ４・・・Ｖｒ4,i,2 および Ｖａ4,i,2 つまり、最新の位置指令値（＝Ｐｒm,i ）に基づく速度
指令値は全軸同じ位置制御処理において算出されるの
で、従来技術において問題とした最新の位置指令値に基
づく速度指令値更新の時間差は存在しない。つまり、同
一位置制御周期内で最新の速度指令値を用いて全てのモ
ータに対して速度制御処理を行なうことができる。ただ
し、従来技術と同様に、１回の速度制御処理においては
１軸分の電流指令値しか算出しないので、同一位置制御
周期内において各モータ間の電流指令の発生時間差は依
然として存在し、この原因による同期誤差が残る。しか
し、この時間差は、例えば第１軸と第４軸との間では３
速度制御周期Ｔｓｃ分であり、位置制御周期Ｔｐｃの６
割に相当するのみである。したがって、制御周期の設定
にも依存するが従来技術における時間差の１／６程度に
小さくできる。（図４参照）。図５は上述の実施例の軸
位置制御装置についての同期運転位置指令誤差を示す図
であり、従来技術による軸位置制御装置における同期運
転位置指令誤差を説明した図１１と図の見方は同じであ
る。図１１と同じ同期運転位置指令値が与えられた場合
（すなわち図５における第１、第４軸の速度指令曲線は
図１１のそれらと同じ場合）に前記同期運転位置指令値
に基づいた速度指令曲線が立ち上がるのは、第１軸にお
いてはｉ番目位置指令周期中のｊ＝０のＩＮＴ＝０の処
理におけるＳＣ１の実行直後であり、第４軸においては
ｉ番目位置指令周期中のｊ＝０のＩＮＴ＝０の処理中に
おけるＳＣ４の実行直後である。したがって、これらの
間の時間差は上述のように実質位置制御周期Ｔｐｃの
０．６倍になる。図１１の場合と同じく、加減速単位量
＝１ｍ／Ｓ・Ｓ、位置指令周期Ｔｐｒ＝１０ｍｓ、位置
制御周期Ｔｐｃ＝２．５ｍｓとすると、図５の位置指令
誤差ＥＲｐは約５μｍとなり、図１１の場合と比べて１
／６に減少している。

【０００９】上記の第１実施例における計時データＣＮ
Ｔの代わりにハードウェア割込信号を使っても本発明の
目的を達成することができる。図６はこの観点から為さ
れた本発明の第２実施例の軸位置制御装置１を示すハー
ドウェア構成図であり、図７は本発明の第２実施例の軸
位置制御装置１の動作タイムチャートである。以下に示
す本発明の第２実施例の説明において言及されない事項
については上述の本発明の第１の実施例と同じである。
図６において、ハードウェアクロック信号ＣＬＫから位
置制御／速度制御周期に対応する割込信号を発生する割
込信号発生部１０７では、少なくとも図４における速度
制御周期Ｔｓｃに等しい周期の割込信号Ｉｎｔ＿Ｌと、
これと同期して図４における位置制御周期Ｔｐｃに等し
い周期の割込信号Ｉｎｔ＿Ｈが作られる。最新の位置指
令値に基づく速度指令値を全軸同じ位置制御処理におい
て実行するように、つまり位置制御処理割込処理が速度
制御割込処理にて中断されることがないようにするため
に割込信号Ｉｎｔ＿Ｈの割込レベル（割込プライオリテ
ィ）は割込信号Ｉｎｔ＿Ｌよりも高く設定しておく。こ
れによりＩｎｔ＿ＨとＩｎｔ＿Ｌが競合してもＩｎｔ＿
Ｈの割込が優先され優先処理が保証される。したがっ
て、これらの割込信号Ｉｎｔ＿ＨおよびＩｎｔ＿Ｌを割
込信号選択部１０８に入力し、後述するモータ台数格納
部からの情報に応じて、優先度を決め速度制御処理用割
込信号ＩＮＴｖおよび位置制御用割込信号ＩＮＴｐとし
てマイクロプロセッサ１０１に入力し、それぞれ上記第
１実施例におけるＣＮＴ＝０およびＣＮＴ＝１〜４の制
御処理を行なうようにすると、第１実施例と同じ効果が
得られる。この際、Ｉｎｔ＿ＨとＩｎｔ＿Ｌは同期関係
にあるので、全軸に対する位置制御処理ＰＣが実行され
る速度制御周期における速度制御処理はダミー処理とし
実質どの軸に対する速度制御処理も行なわないようにし
ておく（このダミー速度制御処理をＳＣ０と表す）。つ
まり、ＰＣが実行される速度制御周期内における速度制
御割込処理ＳＣ０は割込終了処理のみを、ＳＣ１からＳ
Ｃ４はそれぞれの軸に対応した図３中のステップＮ６〜
Ｎ１０と割込終了処理を行なうことになる。以上の動作
をタイムチャートに表したものが図７（ａ）である。ま
た、本実施例においては、割込信号選択部の選択結果に
より実行する軸制御を多軸位置制御と１軸位置制御とで
選択可能である。つまり、１軸位置制御装置において
は、より高い制御性能を得るための方策として各制御周
期を短くする他に、マイナーループである速度制御ルー
プの実行を位置制御ループよりも優先させて、速度制御
処理用割込信号ＩＮＴｖの割込レベルを位置制御用割込
信号ＩＮＴｐの割込レベルよりも高くしているのが普通
である。本発明による複数軸を制御する軸位置制御装置
をこのような１軸位置制御装置としても使用できるよう
にするために、ＲＡＭ１０３の中に制御すべきモータ台
数を格納するモータ台数格納部１０９を設け公知の方法
により与えられる前記モータ台数データをここに格納し
ておく。割込信号選択部１０８は前記モータ台数が１の
場合には割込信号発生部１０７で生成される前記２種の
割込信号Ｉｎｔ＿ＨおよびＩｎｔ＿Ｌと、マイクロプロ
セッサ１０１へ入力される前記２種の割込信号ＩＮＴｖ
およびＩＮＴｐとの関係を決定するものである。具体的
には、前記モータ台数データが１の場合は位置制御実行
用割込信号ＩＮＴｐの優先度を速度制御実行用割込信号
ＩＮＴｖの優先度よりも低くするためにＩｎｔ＿ＨをＩ
ＮＴｖにＩｎｔ＿ＬをＩＮＴｐとし、前記モータ台数デ
ータが複数台の場合は位置制御実行用割込信号ＩＮＴｐ
の優先度を速度制御実行用割込信号ＩＮＴｖの優先度よ
りも高くするためにＩｎｔ＿ＬをＩＮＴｖにＩｎｔ＿Ｈ
をＩＮＴｐとしてマイクロプロセッサ１０１に入力する
ものである。図７（ｂ）にモータ台数データが１の場合
の動作のタイムチャートを示す。図７（ｂ）において、
ＳＣ１〜ＳＣ４は単一のモータに対して行なわれる処理
順序を示し、速度制御処理は位置制御処理に優先して実
行され、ｉ番目に行なわれる速度制御処理はｉ−１番目
の速度指令値が使用されるが、短い制御周期で単一のモ
ータを連続的に制御するので、大きな位置指令誤差は発
生しない。また、速度制御処理は位置制御処理に優先し
て実行されるので図７（ａ）のようなダミー処理ＳＣ０
は不要となる。このように、割込信号選択部で処理の優
先順位を選択することによって、用途に応じた正確な多
軸制御を行なうと共に、同一の制御装置によって１軸制
御も行なうことが可能であり、制御装置の汎用性を向上
することができる。

【００１０】また、これまでに示した本発明の実施例以
外にも本発明の主旨を逸脱しない範囲での下記のような
変形を行なってもよい。 Ａ１．制御すべきサーボモータ台数を設定するモータ台
数設定部と、サーボモータ１台についての位置制御１回
分および速度制御１回分の処理時間を格納する処理時間
格納部と、前記サーボモータ台数と前記処理時間から位
置制御周期Ｔｐｃを決定する位置制御周期決定部とを有
し、サーボモータ台数に応じて位置制御周期Ｔｐｃを変
えることを特徴とする軸位置制御装置である。位置制御
周期決定部では次のようにして位置制御周期Ｔｐｃを決
める。図７（ａ）の場合はＴｐｃ＝Ｔｓｃ＊（モータ台
数＋１）、ここでＴｓｃは（モータ１台分の位置制御処
理時間＊モータ台数）とモータ１台分の速度制御処理時
間のうちの長い方の時間に余裕時間を加えて得られる速
度制御周期である。図７（ｂ）の場合はＴｐｃ＝（Ｔｓ
ｃ＊モータ台数）とする。 Ａ２．制御すべきサーボモータ台数を格納するサーボモ
ータ台数格納部と、サーボモータ１台についての位置制
御１回分および速度制御１回分の処理時間を格納する処
理時間格納部と、位置指令周期を格納する位置指令周期
格納部と、前記サーボモータ台数と前記処理時間から位
置指令１周期内における位置制御及び速度制御回数を決
定する制御回数決定部とを有し、サーボモータ台数に応
じて位置指令周期Ｔｐｒの１周期内における位置制御及
び速度制御回数を変えることを特徴とする軸位置制御装
置である。制御回数決定部においては予め与えられる位
置指令周期Ｔｐｒと上記Ａ１項に示した、モータ台数に
よって決まる位置制御周期Ｔｐｃから位置指令１周期内
における位置制御及び速度制御回数を決定する。

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、１台のマイクロプロセッサが有する複数台位置制御
部は計時回数カウント部からのデータに応じて同一の位
置制御周期において最新の位置指令値に基づいて全ての
モータに対する速度指令算出を行ない、複数台速度制御
部は前記速度指令値に基づいて全てのモータの速度制御
処理を順次行なうので、処理時間の時間差による指令値
レベルで生じる大きな同期運転位置指令誤差を回避でき
る。したがって実際に軸が移動する指令軌跡を理想指令
軌跡に近付けることが可能となり、加工精度の向上を行
なうことができる。また、割込信号選択部が制御するモ
ータの数に応じて外部から入力される割込信号を選択的
に出力し、複数台位置制御部によるモータの位置制御処
理と、複数台速度制御部による速度制御処理とを同一位
置制御周期内で行なうので、ハードウェアの割込信号を
用いて、処理時間の時間差による指令値レベルで生じる
大きな同期運転位置指令誤差を回避できる。したがって
実際に軸が移動する指令軌跡を理想指令軌跡に近付ける
ことが可能となり、ハードウェアクロックを利用した制
御によって加工精度の向上を行なうことができる。さら
に、制御すべきモータ台数が１の場合には前記割込信号
選択部が入力される割込信号の内、位置制御を実行する
位置制御実行用割込信号の優先度を速度制御を実行する
速度制御実行用割込信号の優先度よりも低くし、前記モ
ータ台数が複数の場合には前記位置制御実行用割込信号
の優先度を速度制御実行用割込信号の優先度よりも高く
設定するので、処理時間の時間差による指令値レベルで
生じる大きな同期運転位置指令誤差を回避できると共
に、優先度を変更することによって複数軸を制御する位
置制御装置を１軸位置制御装置として使用することが可
能になり、制御装置の汎用性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軸位置制御装置の第１実施例を示
す概念的機能ブロック図である。

【図２】本発明に係る軸位置制御装置の第１実施例を示
すハードウェア構成図である。

【図３】本発明に係る軸位置制御装置の第１実施例の動
作を示すフローチャートである。

【図４】本発明に係る軸位置制御装置の第１実施例の動
作タイムチャートである。

【図５】本発明に係る実施例の軸位置制御装置について
の位置指令同期誤差を示す図である。

【図６】本発明に係る軸位置制御装置の第２実施例を示
すハードウェア構成図である。

【図７】本発明に係る軸位置制御装置の第２実施例の動
作タイムチャートである。

【図８】従来技術の軸位置制御装置を示す概念的機能ブ
ロック図である。

【図９】従来技術の軸位置制御装置の動作を示すフロー
チャートである。

【図１０】従来技術の軸位置制御装置の動作タイムチャ
ートである。

【図１１】従来技術の軸位置制御装置についての同期運
転位置指令誤差を示す図である。

【符号の説明】

１ 軸位置制御装置 ２ 複数台位置制御部 ３ 複数台速度制御部 １３ 位置検出部 １６ 速度検出部 ２１〜２４ トルク制御装置 ３１ サーボアンプ ４１ サーボモータ ５１〜５４ 位置検出器 １０６ 計時回数カウント部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される位置指令値に基づいて少なく
   とも１台以上のモータの位置制御と速度制御とを実行す
   る軸位置制御装置において、 一定周期毎に計時信号を生成する計時信号発生部と、 位置制御周期内での前記計時信号発生回数をカウントし
   て一定間隔で計時データを生成する計時回数カウント部
   と、 所定の位置制御周期において前記計時回数カウント部が
   最初の前記計時データを発生した時に全てのモータに関
   して対応する前記位置指令値に基づいて速度指令値を算
   出する位置制御処理を行なう複数台位置制御部と、 前記複数台位置制御部で生成された速度指令値に基づい
   て前記計時回数カウント部で発生する前記計時データに
   応じて前記位置制御周期内で全てのモータに関して速度
   制御処理を順次行なう複数台速度制御部と、 を有することを特徴とする軸位置制御装置。
2. 【請求項２】 入力される位置指令値に基づいて少なく
   とも１台以上のモータの位置制御と速度制御を実行する
   軸位置制御装置において、 周期の異なる複数の割込信号を生成する割込信号発生部
   と、 制御すべきモータ台数データを格納するモータ台数格納
   部と、 前記モータ台数格納部の格納内容に応じて前記割込信号
   の中から位置制御を実行する位置制御実行用割込信号と
   速度制御を実行する速度制御実行用割込信号との選択を
   行ない優先順位を付けて出力する割込信号選択部と、 位置制御実行用割込信号が発生した場合に所定の位置制
   御周期内で全てのモータの位置制御処理を行なう複数台
   位置制御部と、 速度制御実行用割込信号が発生した場合に前記位置制御
   周期内で全てのモータの速度制御処理を順次行なう複数
   台速度制御部と、 を有し、 前記割込信号選択部は前記モータ台数が１の場合には前
   記位置制御実行用割込信号の優先度を速度制御実行用割
   込信号の優先度よりも低くし、前記モータ台数が複数の
   場合には前記位置制御実行用割込信号の優先度を速度制
   御実行用割込信号の優先度よりも高くすることを特徴と
   する軸位置制御装置。