电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法与流程

本发明涉及一种控制电动机的电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法。

背景技术：

如日本特开2016-200523号公报所记载那样，电动机控制装置根据来自数控装置的指令来控制电动机。

然而，在数控装置的控制周期与电动机控制装置的控制周期不同的情况下，存在控制所需的数据数量过多或不足，或电动机的控制延迟这种问题。其结果，产生速度变动、位置偏移，电动机控制的稳定性下降。特别是在多个数控装置经由一个电动机控制装置来控制电动机的情况下更加严重。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种在数控装置的控制周期与电动机控制装置的控制周期不同的情况下也能够防止电动机控制的稳定性下降的电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法。

本发明的第一方式是一种电动机控制装置，具备：指令接收部，其从多个数控装置分别接收移动指令和上述移动指令的第一控制周期；指令生成部，其根据多个上述第一控制周期以及与多个上述第一控制周期分别对应的多个第二控制周期，从多个上述第一控制周期的上述移动指令生成多个上述第二控制周期的上述移动指令；以及电动机控制部，其按照由上述指令生成部生成的多个上述移动指令，控制电动机。

本发明的第二方式是一种控制系统，具备上述本发明的第一方式的电动机控制装置以及多个上述数控装置，多个上述数控装置分别具备用于设定上述第一控制周期的周期设定部，上述周期设定部根据上述数控装置的处理的负荷率来设定上述第一控制周期。

本发明的第三方式是一种电动机控制方法，控制电动机，包括：指令接收步骤，电动机控制装置从多个数控装置分别接收移动指令和上述移动指令的第一控制周期；指令生成步骤，上述电动机控制装置根据多个上述第一控制周期以及与多个上述第一控制周期分别对应的多个第二控制周期，从多个上述第一控制周期的上述移动指令生成多个上述第二控制周期的上述移动指令；以及电动机控制步骤，上述电动机控制装置按照上述指令生成步骤中生成的多个上述移动指令，控制上述电动机。

根据本发明，在多个数控装置与电动机控制装置之间控制周期不同的情况下，也能够防止电动机控制的稳定性下降，并且能够减轻电动机控制装置的负荷。

通过说明与附图关联的以下的实施方式，能够容易理解上述目的、特征及优点。

附图说明

图1是表示实施方式的控制系统的概要结构的图。

图2是表示图1示出的控制系统的多个数控装置和电动机控制装置的具体结构的功能框图。

图3是用于说明由图2示出的指令生成部生成移动指令的图。

图4是表示图2示出的数控装置的动作的流程图。

图5是表示图2示出的电动机控制装置的动作的流程图。

具体实施方式

以下，举出优选实施方式并参照附图详细说明本发明所涉及的电动机控制装置、控制系统以及电动机控制方法。

[实施方式]

图1是表示本实施方式的控制系统10的概要结构的图。控制系统10具备多个数控装置12、电动机控制装置14以及电动机16。此外，将多个数控装置12的控制周期(第一控制周期)tc以及电动机控制装置14的控制周期(第二控制周期)tm设为相互不同的控制周期。另外，多个数控装置12将控制周期tc设为相互不同的控制周期。

数控装置12为用于按照用于驱动电动机16的程序或者操作员的操作来控制电动机16的上位控制装置。多个数控装置12分别将用于驱动电动机16的指令(以下称为移动指令)s输出到电动机控制装置14。也就是说，通过多个数控装置12控制电动机16的驱动。

电动机控制装置14按照从多个数控装置12发送的多个移动指令(驱动指令)s来控制电动机(例如伺服电动机)16。电动机控制装置14根据多个移动指令s向电动机16提供电流，由此控制电动机16的驱动(旋转)。

在电动机16中设置有检测旋转位置或者转速的旋转传感器(例如编码器)以及检测提供给电动机16的电流的电流传感器等传感器18。电动机控制装置14根据由传感器18检测出的检测信号对电动机16进行反馈控制。

图2是表示控制系统10的多个数控装置12和电动机控制装置14的具体结构的功能框图。数控装置12和电动机控制装置14具备cpu等处理器和存储器等。

此外，在以下说明中，为了使说明更易懂，说明数控装置12的数量为两个。另外，为了相互区分两个数控装置12，有时将一个数控装置12称为12a，将另一个数控装置12称为12b。另外，有时将来自数控装置12a的移动指令s称为sa，将来自数控装置12b的移动指令s称为sb，将数控装置12a的控制周期tc称为tca，将数控装置12b的控制周期tc称为tcb。

例如，数控装置12a将用于始终控制电动机16的移动指令sa输出到电动机控制装置14，数控装置12b将用于在某一特别条件时控制电动机16的移动指令sb输出到电动机控制装置14。将移动指令sa的控制周期tca(数控装置12a的控制周期tca)设为比移动指令sb的控制周期tcb(数控装置12b的控制周期tcb)长的周期(tca>tcb)。

首先，在说明数控装置12的结构之后，说明电动机控制装置14的结构。数控装置12a与数控装置12b的控制周期tc不同，但是结构相同，因此原则上举例说明数控装置12a。数控装置12a具有周期设定部20、移动指令生成部22以及通信部24。

周期设定部20根据数控装置12a的处理的负荷率(数控装置12a的cpu的负荷率)来设定控制周期tca。例如，控制周期tca越短则cpu的负荷率越高，因此在当前负荷率高的情况下，将控制周期tca设定得长，在当前负荷率低的情况下，将控制周期tca设定得短。由此，能够防止电动机16的控制的稳定性下降。在此，cpu的负荷率是指相对于cpu的处理容量的当前处理量。周期设定部20将所设定的控制周期tca输出到移动指令生成部22和通信部24。

此外，数控装置12a的周期设定部20设定周期比由数控装置12b的周期设定部20设定的控制周期tcb长的控制周期tca。

移动指令生成部22对用于驱动电动机16的程序进行分析，由此以所设定的控制周期tca依次生成移动指令sa。移动指令生成部22将所生成的移动指令sa输出到通信部24。此外，数控装置12b的移动指令生成部22以控制周期tcb依次生成移动指令sb。

通信部24在与电动机控制装置14之间发送和接收信号。通信部(指令发送部)24将所设定的控制周期tca发送到电动机控制装置14。另外，通信部(指令发送部)24将所生成的移动指令sa以所设定的控制周期tca依次发送到电动机控制装置14。此外，数控装置12b的通信部24将控制周期tcb发送到电动机控制装置14，并且以控制周期tcb将移动指令sb发送到电动机控制装置14。

接着，说明电动机控制装置14的结构。电动机控制装置14具有通信部30、周期决定部32、指令生成部34以及电动机控制部36。

通信部30用于在与两个数控装置12(12a、12b)的通信部24之间发送和接收信号。通信部(指令接收部)30从两个数控装置12(12a、12b)分别接收移动指令s(sa、sb)和移动指令s(sa、sb)的控制周期tc(tca、tcb)。通信部30将接收到的两个控制周期tc(tca、tcb)输出到周期决定部32，并且将接收到的两个控制周期tc(tca、tcb)和两个移动指令s(sa、sb)输出到指令生成部34。

周期决定部32根据两个控制周期tc(tca、tcb)决定与两个控制周期tc(tca、tcb)分别对应的两个控制周期tm。由此，能够分别根据两个控制周期tc(tca、tcb)，决定适当的两个控制周期tm。

在此，有时将根据控制周期tca决定的电动机控制装置14的控制周期tm称为tma，将根据控制周期tcb决定的电动机控制装置14的控制周期tm称为tmb。周期决定部32将比控制周期tc短的周期决定为与控制周期tc对应的控制周期tm。因而，用tca>tma表示控制周期tca与控制周期tma的关系，用tcb>tmb表示控制周期tcb与控制周期tmb的关系。此外，tca>tcb，控制周期tma也可以比控制周期tcb长。

周期决定部32也可以从相互不同的预先决定的多个周期中决定与两个控制周期tc(tca、tcb)分别对应的两个控制周期tm(tma、tmb)。由此，能够与各种控制周期tc或者控制周期tc的变化对应。表示该预先决定的多个周期的信息也可以存储于周期决定部32的存储器。周期决定部32将所决定的两个控制周期tm(tma、tmb)输出到指令生成部34。

指令生成部34根据两个控制周期tc(tca、tcb)以及与两个控制周期tc(tca、tcb)分别对应的两个控制周期tm(tma、tmb)，从两个控制周期tc(tca、tcb)的移动指令s(sa、sb)生成两个控制周期tm(tma、tmb)的移动指令s’(sa’、sb’)。

在本实施方式中，将数控装置12a的控制周期tca设为“8”，将数控装置12b的控制周期tcb设为“3”，将与控制周期tca对应的控制周期tma设为“6”，将与控制周期tcb对应的控制周期tmb设为“2”而进行说明。此外，并未明确周期的单位，但是将这些控制周期tca、tcb、tma、tmb的单位设为相同。

具体地说，指令生成部34使用控制周期tca与控制周期tma之比(4:3)，从控制周期tca的移动指令sa生成控制周期tma的移动指令sa’。另外，指令生成部34使用控制周期tcb与控制周期tmb之比(3:2)，从控制周期tcb的移动指令sb生成控制周期tmb的移动指令sb’。也就是说，指令生成部(指令变换部)34根据控制周期tca、tma将控制周期tca的移动指令sa变换为控制周期tma的移动指令sa’。另外，指令生成部34根据控制周期tcb、tmb，将控制周期tcb的移动指令sb变换为控制周期tmb的移动指令sb’。

图3是用于说明由指令生成部34生成移动指令s’的图。在图3中，举例说明从移动指令sa生成移动指令sa’的情况。

用sa1、sa2、sa3表示由通信部30接收的多个移动指令sa，用sa1’、sa2’、sa3’、sa4’表示生成后的多个移动指令sa’。数控装置12a按照sa1、sa2、sa3的顺序，以控制电动机16的方式发送移动指令sa，通信部30以sa1、sa2、sa3的顺序接收移动指令sa。此外，移动指令sa的控制周期tca与移动指令sa’的控制周期tma之比成为4:3，因此sa1～sa3的期间与sa1’～sa4’的期间变得相同。

指令生成部34生成相当于移动指令sa1中的3/4的指令作为移动指令sa1’。例如在移动指令sa1为旋转8度这种指令的情况下，所生成的移动指令sa1’成为旋转6度(＝8度×3/4)这种指令。

而且，指令生成部34生成包括相当于移动指令sa1中其余1/4的指令以及相当于移动指令sa2中的1/2的指令的指令作为移动指令sa2’。例如在移动指令sa2为旋转4度这种指令的情况下，所生成的移动指令sa2’成为包括旋转2度(＝8度×1/4)这种指令(相当于移动指令sa1的1/4的指令)以及旋转2度(＝4度×1/2)这种指令(相当于移动指令sa2的1/2的指令)的指令。

这样，指令生成部34根据控制周期tca与控制周期tma之比(4:3)，从移动指令sa生成移动指令sa’。另外，同样地，指令生成部34根据控制周期tcb与控制周期tmb之比(3:2)，从移动指令sb生成移动指令sb’。指令生成部34将所生成的移动指令s’(sa’、sb’)输出到电动机控制部36。控制周期tm为比对应的控制周期tc短的周期，因此能够防止电动机16的控制的稳定性下降。

在本实施方式中，根据两个控制周期tc(tca、tcb)、与两个控制周期tc(tca、tcb)对应的两个控制周期tm(tma、tmb)，从两个控制周期tc(tca、tcb)的移动指令s(sa、sb)生成两个控制周期tm(tma、tmb)的移动指令s’(sa’、sb’)。由此，能够减轻电动机控制装置14的负荷。

例如，还能够将电动机控制装置14的控制周期tm设为一个，根据两个控制周期tc(tca、tcb)和一个控制周期tm，从控制周期tca的移动指令sa和控制周期tcb的移动指令sb生成控制周期tm的移动指令sa’、sb’。在该情况下，控制周期tm也优选比两个控制周期tc(tca、tcb)短，因此例如将控制周期tm设为“2”。其中，将控制周期tca设为“8”、将控制周期tcb设为“3”。

因此，电动机控制装置14以“2”的控制周期进行动作，必须从控制周期tca为“8”的移动指令sa以及控制周期tcb为“3”的移动指令sb生成控制周期为“2”的移动指令sa’、sb’。因此，电动机控制装置14的处理的负荷增大。

与此相对，在本实施方式中，使用与两个控制周期tc(tca、tcb)对应的两个控制周期tm(tma、tmb)生成两个移动指令s’(sa’、sb’)。由此，关于周期长的控制周期tca，以较长的控制周期tma来生成移动指令sa’，因此能够减轻移动指令sa’的生成处理的负荷。其结果，能够减轻电动机控制装置14整体的负荷。

电动机控制部36按照两个移动指令s’(sa’、sb’)控制电动机16。电动机控制部36按照将两个移动指令s’(sa’、sb’)进行合计(叠加)而得到的合计移动指令ss，控制电动机16。电动机控制部36以两个控制周期tma、tmb中周期最短的控制周期tmb以下的周期来控制电动机16。由此，能够进一步防止电动机16的控制稳定性下降。电动机控制部36根据由传感器18检测出的检测信号对电动机16进行反馈控制。

这样，在多个数控装置12与电动机控制装置14之间控制周期tc、tm不同的情况下，也能够防止控制所需的数据数量过多或不足，或者控制延迟这一情况。因此，能够防止产生速度变动、位置偏移等，从而能够防止电动机16的控制稳定性下降。因而，在数控装置12与电动机控制装置14之间控制周期tc、tm相互不同的情况下，电动机控制装置14也能够以与按照控制周期tc以移动指令s控制电动机16时的电动机16的状态大致相同的方式控制电动机16。

另外，根据两个控制周期tc(tca、tcb)、与两个控制周期tc(tca、tcb)对应的两个控制周期tm(tma、tmb)，从两个控制周期tc(tca、tcb)的移动指令s(sa、sb)生成两个移动指令s’(sa’、sb’)。由此，在多个数控装置12与电动机控制装置14之间控制周期tc、tm不同的情况下，也能够减轻电动机控制装置14的负荷。

接着，使用图4示出的流程图说明数控装置12的动作。在两个数控装置12中分别执行该动作。在步骤s1中，周期设定部20根据数控装置12的处理负荷率来设定控制周期tc。具体地说，数控装置12a的周期设定部20根据数控装置12a的负荷率来设定控制周期tca，数控装置12b的周期设定部20根据数控装置12b的负荷率来设定控制周期tcb。

接着，在步骤s2中，通信部24将在步骤s1中设定的控制周期tc发送到电动机控制装置14，并且以控制周期tc发送移动指令s。具体地说，数控装置12a的通信部24将在步骤s1中设定的控制周期tca发送到电动机控制装置14，并且以控制周期tca发送移动指令sa。另外，数控装置12b的通信部24将在步骤s1中设定的控制周期tcb发送到电动机控制装置14，并且以控制周期tcb发送移动指令sb。此外，通过数控装置12(12a、12b)的移动指令生成部22以在步骤s1中设定的控制周期tc(tca、tcb)依次生成移动指令s(sa、sb)。

接着，使用图5示出的流程图说明电动机控制装置14的动作。在步骤s11中，通信部30接收从两个数控装置12(12a、12b)发送的两个控制周期tc(tca、tcb)和移动指令s(sa、sb)。

接着，在步骤s12中，周期决定部32决定与在步骤s11中接收的两个控制周期tc(tca、tcb)分别对应的两个控制周期tm(tma、tmb)。具体地说，周期决定部32将比控制周期tca短的周期决定为与控制周期tca对应的控制周期tma，并且将比控制周期tcb短的周期决定为与控制周期tcb对应的控制周期tmb。

接着，在步骤s13中，指令生成部34根据在步骤s11中接收的两个控制周期tc(tca、tcb)以及在步骤s12中决定的两个控制周期tm(tma、tmb)，从两个控制周期tc(tca、tcb)的移动指令s(sa、sb)生成两个控制周期tm(tma、tmb)的移动指令s’(sa’、sb’)。具体地说，指令生成部34根据控制周期tca和控制周期tma，从控制周期tca的移动指令sa生成控制周期tma的移动指令sa’。另外，指令生成部34根据控制周期tcb和控制周期tmb，从控制周期tcb的移动指令sb生成控制周期tmb的移动指令sb’。

接着，在步骤s14中，电动机控制部36按照在步骤s13中生成的两个移动指令s’(sa’、sb’)，控制电动机16。具体地说，电动机控制部36按照将两个移动指令s’(sa’、sb’)进行合计(叠加)而得到的合计移动指令ss，控制电动机16。此时，电动机控制部36以两个控制周期tm(tma、tmb)中最短的控制周期tmb以下的周期来控制电动机16。

[从实施方式得到的技术思想]

以下，记载能够从上述实施方式掌握的技术思想。

<第一技术思想>

电动机控制装置14具备：指令接收部30，其从多个数控装置12分别接收移动指令s和移动指令s的第一控制周期tc；指令生成部34，其根据多个第一控制周期tc、与多个第一控制周期tc分别对应的多个第二控制周期tm，从多个第一控制周期tc的移动指令s生成多个第二控制周期tm的移动指令s’；以及电动机控制部36，其按照由指令生成部34生成的多个移动指令s’，控制电动机16。

由此，在多个数控装置12与电动机控制装置14之间控制周期tc、tm不同的情况下，也能够防止控制所需的数据数量过多或不足，或控制延迟这一情况。因此，能够防止产生速度变动、位置偏移等，能够防止电动机16的控制稳定性下降。另外，能够减轻电动机控制装置14的负荷。

电动机控制装置14也可以具备周期决定部32，该周期决定部32根据多个第一控制周期tc决定与多个第一控制周期tc分别对应的多个第二控制周期tm。由此，能够分别根据多个第一控制周期tc来决定适当的多个控制周期tm。因而，能够减轻电动机控制装置14的负荷。

周期决定部32也可以将比第一控制周期tc短的周期决定为与第一控制周期tc对应的第二控制周期tm。由此，能够进一步防止电动机16的控制稳定性下降。

周期决定部32也可以从相互不同的预先决定的多个周期中决定与多个第一控制周期tc分别对应的多个第二控制周期tm。由此，能够与各种第一控制周期tc或者第一控制周期tc的变化对应。

电动机控制部36也可以按照将由指令生成部34生成的多个移动指令s’进行合计而得到的合计移动指令ss，控制电动机16。由此，能够通过多个数控装置12适当地控制电动机16。

电动机控制部36也可以以多个第二控制周期tm中最短的第二控制周期tm以下的周期来控制电动机16。由此，能够进一步防止电动机16的控制稳定性下降。

<第二技术思想>

控制系统10具备上述第一技术思想的电动机控制装置14以及多个数控装置12。多个数控装置12分别具备用于设定第一控制周期tc的周期设定部20，周期设定部20根据数控装置12的处理的负荷率来设定第一控制周期tc。

由此，能够防止电动机16的控制稳定性下降，能够减轻电动机控制装置14的负荷。

<第三技术思想>

控制电动机16的电动机控制方法包括：指令接收步骤，电动机控制装置14从多个数控装置12分别接收移动指令s和移动指令s的第一控制周期tc；指令生成步骤，电动机控制装置14根据多个第一控制周期tc、与多个第一控制周期tc分别对应的多个第二控制周期tm，从多个第一控制周期tc的移动指(s生成多个第二控制周期tm的移动指令s’；以及电动机控制步骤，电动机控制装置14按照指令生成步骤中生成的多个移动指令s’，控制电动机16。

由此，在多个数控装置12与电动机控制装置14之间控制周期tc、tm不同的情况下，也能够防止控制所需的数据数量过多或不足，或控制延迟。因此，能够防止产生速度变动、位置偏移等，能够防止电动机16的控制稳定性下降。另外，能够减轻电动机控制装置14的负荷。

电动机控制方法也可以包括周期决定步骤，在该周期决定步骤中，电动机控制装置14根据多个第一控制周期tc决定与多个第一控制周期tc分别对应的多个第二控制周期tm。由此，能够分别根据多个第一控制周期tc来决定适当的多个控制周期tm。因而，能够减轻电动机控制装置14的负荷。

在周期决定步骤中，也可以将比第一控制周期tc短的周期决定为与第一控制周期tc对应的第二控制周期tm。由此，能够进一步防止电动机16的控制稳定性下降。

在周期决定步骤中，也可以从相互不同的预先决定的多个周期中决定与多个第一控制周期tc分别对应的多个第二控制周期tm。由此，能够与各种第一控制周期tc或者第一控制周期tc的变化对应。

在电动机控制步骤中，也可以按照将在指令生成步骤中生成的多个移动指令s’进行合计而得到的合计移动指令ss控制电动机16。由此，能够通过多个数控装置12适当地控制电动机16。

在电动机控制步骤中，也可以以多个第二控制周期tm中最短的第二控制周期tm以下的周期来控制电动机16。由此，能够进一步防止电动机16的控制稳定性下降。

电动机控制方法也可以包括周期设定步骤，在该周期设定步骤中，多个数控装置12根据数控装置12的处理的负荷率来设定多个第一控制周期tc。由此，能够防止电动机16的控制稳定性下降。