电动机控制系统的制作方法

本发明涉及一种具备对安装于各个轴的电动机进行控制的多个电动机控制装置的电动机控制系统。

背景技术

近年来，一直使用如下一种电动机控制系统：将定位于上级的控制器与对安装于各个轴的电动机进行控制的多个电动机控制装置经由通信线路进行连接。电动机控制系统被使用于各种机床、机器人等。

例如，电动机控制系统具备控制器、对安装于x轴的x轴电动机进行控制的x轴电动机控制装置以及对安装于y轴的y轴电动机进行控制的y轴电动机控制装置。

在电动机控制系统中，在一个轴上发生了变化的情况下，有时对另一个轴的特性带来很大影响。具体地说，在为了使位于x轴上的物体移动而对安装于x轴的x轴电动机进行了控制的情况下，有时用于使y轴电动机进行动作的机械系统的特性发生变化。由此，在对y轴电动机进行控制时，在y轴电动机控制装置中，对y轴电动机施加的转矩根据x轴上的负载位置过多或过少。因而，电动机控制系统中发生抑制振动的性能降低等。

作为针对这样的问题的方法，以往公开了下面的电动机控制系统。即，在该以往的电动机控制系统中，对控制对象轴的电动机控制装置传递自轴的位置信息，并且传递其它轴的位置信息、与机械的负载惯性及重量中的任一个相关的信息。而且，控制对象轴的电动机控制装置一边基于被传递的信息来依次改变控制参数，一边对安装于控制对象轴的电动机进行控制。由此，在该以往的电动机控制系统中，即使在某个轴上机械系统的特性大幅地发生了变动的情况下，也抑制对其它轴的控制带来的影响，从而确保抑制振动的功能(例如，专利文献1)。

另外，作为以往的其它电动机控制系统，公开了一种将控制器与对安装于各个轴的电动机进行控制的多个电动机控制装置以菊花链(daisychain)方式连接的系统。

该以往的电动机控制系统具有同步计数器。在该电动机控制系统中，在从控制器接收到向各电动机控制装置发送的指令数据的定时，将同步计数器初始化。该以往的结构的电动机控制系统所具备的多个电动机控制装置同时接收从控制器发送的指令数据。同步计数器的计数速度全部相同。由此，多个电动机控制装置使所接收到的指令数据同时反映到各电动机的控制中(例如专利文献2)。

另外，在专利文献1所示的各个电动机控制装置中，控制参数的变更不是与通信周期对应地进行，而是在任意的定时进行。也就是说，各个电动机控制装置彼此不同步地变更控制参数。由此，认为在x轴与y轴没有机械结合的情况下，在由对一个x轴进行控制的x轴电动机控制装置以及对一个y轴进行控制的y轴电动机控制装置构成的电动机控制系统中能够进行下面的控制。也就是说，例如，为了反映出在x轴上发生的变化，在用于对在y轴上移动的物体进行控制的y轴电动机控制装置中，不受x轴上发生的变化限制地变更控制参数。即使进行这样的控制，在以往的电动机控制系统中，抑制振动的性能也不会降低。

与此相对，作为x轴与y轴进行了机械结合的结构，例如能够列举龙门(gantry)机构。具有这样的龙门机构的电动机控制系统例如具有顶部和一对导轨，其中，x轴负载在该顶部上移动，该一对导轨用于沿y轴方向并行驱动该顶部两端部等。y轴包含并行地配置的y1轴和y2轴。也就是说，具有龙门机构的电动机控制系统具有对x轴进行控制的一个x轴电动机控制装置以及对y1轴及y2轴进行控制的两个y轴电动机控制装置。此外，并行驱动也称为协同驱动。

在该结构中，为了抑制不平衡的控制，y1轴电动机控制装置和y2轴电动机控制装置在各自的定时变更控制参数，以使顶部上的x轴负载的位置信息反映到y1轴及y2轴。

可是，在各个控制装置适当地在任意的定时变更了控制参数的情况下，有时产生下面的问题。即，在对y1轴和y2轴进行控制的各个y轴电动机控制装置之间，使由于顶部上的x轴负载所在的位置而需要的转矩反映到各个电动机的定时产生偏差。因而，在被机械结合的y1轴与y2轴之间发生扭转。而且，这样的扭转导致x轴负载的定位精度的劣化、振动抑制性能的劣化，进而导致安全性的降低，或者成为故障的原因。

专利文献1：日本特开2004-70790号公报

专利文献2：日本特开2003-189654号公报

技术实现要素：

本发明所涉及的电动机控制系统将多个电动机控制装置与控制器经由通信线进行连接。

多个电动机控制装置对各自所连接的电动机分别进行控制。控制器为了对各个电动机进行控制而生成包含各自的动作指令的通信信号。控制器将所生成的通信信号以规定的通信周期发送到多个电动机控制装置中的各个电动机控制装置。

多个电动机控制装置包括第一组的两个电动机控制装置以及第二组的电动机控制装置。

第一组的电动机控制装置各自具备数据收发部、电动机控制部、校正部以及同步部。

数据收发部接收通信信号中的针对与该数据收发部相应的电动机控制装置自身的动作指令以及通信信号中的第二组的电动机控制装置中的动作信息。

电动机控制部基于针对相应的电动机控制装置自身的动作指令，来生成用于对所连接的电动机进行控制的转矩指令信号。

校正部基于第二组的电动机控制装置的动作信息来生成转矩校正信号，使用该转矩校正信号来对相应的电动机控制装置自身的转矩指令信号进行校正。

同步定时生成部生成用于使第一组的电动机控制部之间的处理定时一致的定时信号。

根据本发明的电动机控制系统，能够期待下面的作用效果。

也就是说，在各个轴被彼此机械结合等相互影响的电动机控制系统中，要求各个电动机被同步地驱动。

因此，如果使用本发明的电动机控制系统，则能够在各个电动机驱动中反映出其它轴的位置信息那样的动作信息。并且，如果使用本发明的电动机控制系统，则各个电动机控制装置以同步的方式驱动各个电动机。

因而，在本发明的电动机控制系统被应用于例如龙门机构的情况下，能够根据各个电动机控制装置中产生的负载特性来顺畅地进行定位。

例如，在龙门机构的结构中，在由于并行动作的两个轴以外的其它轴上的负载的位置而导致两个轴的负载特性发生了变动的情况下，能够抑制在两轴之间发生扭转。由此，能够抑制基于这样的扭转发生的x轴负载的定位精度、振动抑制性能的劣化，并且能够实现安全性的确保、故障因素的减少。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的电动机控制系统的结构图。

图2是该电动机控制系统的第一组的电动机控制装置的框图。

图3是示出该电动机控制系统的主要部分的详细结构的框图。

图4是用于说明在该电动机控制系统中对龙门机构进行控制的动作的结构图。

图5是该电动机控制系统的时序图。

图6是本发明的实施方式2中的电动机控制系统的结构图。

图7是本发明的实施方式3中的电动机控制系统的结构图。

图8是该电动机控制系统的第一组的电动机控制装置的框图。

图9是示出该电动机控制系统的主要部分的详细结构的框图。

具体实施方式

参照附图来说明本发明的实施方式中的电动机控制系统。此外，下面的实施方式是将本发明具体化的一例，而不是对本发明的技术范围进行限制。

(实施方式1)

图1是本发明的实施方式1中的电动机控制系统的结构图。

如图1所示，本实施方式中的电动机控制系统100构成为具备一个控制对象机构33、多个电动机30、多个电动机控制装置10、一个电动机控制装置20以及一个控制器80。控制器80与各个电动机控制装置10、20经由通信线81进行通信连接。而且，成为电动机30的控制对象的控制对象机构33是具有多个轴的结构，各轴对应有电动机控制装置10、20中的某一个与一个电动机30的组合的电动机装置。在这样的电动机装置中，按照来自电动机控制装置10、20的指令对电动机30进行驱动控制，从而一个轴上的负载在该轴上进行移动。

在本实施方式中，作为这样的多个轴的系统的一例，列举对作为上述的龙门机构的控制对象机构33进行控制的电动机控制系统100。并且，在本实施方式中，示出如下系统的一例：作为控制对象机构33的多个轴中的主轴，由设为x轴及y轴的两个轴构成，y轴进一步由作为主轴的子轴的两个轴构成，这两个轴是y1轴和y2轴。即，本实施方式能够应用于由多个主轴构成并且其中的一个主轴进一步由多个子轴构成的系统。

为了设为对这样的多个轴进行控制的系统，电动机控制系统100如图1所示那样构成为包含设为第一组的一对、即两个电动机控制装置10以及设为第二组的一个电动机控制装置20。第一组的电动机控制装置10以作为主轴的y轴为第一组，对y1轴与y2轴这成对的两个轴的电动机30分别进行控制。而且，第二组的电动机控制装置20对x轴的一个电动机30进行控制。以上，在本实施方式中，如图1所示的那样构成为，y1轴用的电动机30与第一组的第一电动机控制装置10连接，y2轴用的电动机30与第一组的第二电动机控制装置10连接，x轴的电动机30与第二组的电动机控制装置20连接。

另外，如图1所示，龙门构造的控制对象机构33由两个导轨34、以横跨两个导轨34之间的方式配置的顶部35以及搭载于顶部35的负载36构成。两个导轨34分别与y1轴和y2轴相对应且彼此平行地配置。另外，顶部35被配置为其两端部分别载置于导轨34，并且能够沿y轴方向移动。而且，负载36被配置为搭载于顶部35，并且能够沿x轴方向移动。

根据以上那样的结构，第一电动机控制装置10对电动机30进行控制，来对配置于y1轴上的顶部35的一个端部的位置进行控制。第二电动机控制装置10对电动机30进行控制，来对配置于y2轴上的顶部35的另一个端部的位置进行控制。通过这样的位置控制，除了异常时等以外，搭载有负载36的顶部35的两侧在导轨34上沿y轴方向一边保持相等的位置一边以相等的速度移动。即，由此，成为y1轴的负载及y2轴的负载的顶部35在由两个导轨34构成的y轴上移动。另外，第二组的电动机控制装置20所连接的x轴的电动机30以使x轴的负载36在顶部35上沿x轴方向移动的方式进行位置控制。

接着，在本实施方式中，针对这样的电动机控制装置10、20设置有能够与电动机控制装置10、20通信连接的控制器80，以对该电动机控制装置10、20设定控制参数或者提供动作指令。作为该通信连接的具体的通信方法，例如可以是与rs232c/485等串行通信标准、usb(universalserialbus：通用串行总线)标准对应的数据通信，或者是作为fa网络专用的通信规格的rtex(realtimeexpress：超高速网络驱动器)、ethercat通信。

另外，作为通信内容，在系统启动时、变更系统的动作的情况下等执行本实施方式中的参数设定等。另外，作为控制参数，存在控制增益、与滤波器的特性有关的设定值等。并且，除了这样的参数设定以外，控制器80还发送包括针对电动机控制装置10、20的动作指令等在内的各种信息，使得电动机30进行期望的运动动作，并且从电动机控制装置10、20接收各种信息。

特别是，关于参数设定，是在初始设定时等不定期地进行，与此相对，关于动作指令，需要依次指示系统内的动作。因此，在本实施方式中，设定了发送动作指令的基准周期。即，控制器80按作为该基准周期的每个通信周期发送出包含位置指令、速度指令等动作指令的指令信号。另外，各个电动机控制装置10、20基于接收到的指令信号来控制电动机30的动作。并且，各个电动机控制装置10、20按每个通信周期向控制器80发送包含动作状态等动作信息的回复信号。并且，下面对详细内容进行说明，从控制器80还按每个通信周期发送出通信定时信号st。在图1中，将经由通信线81按每个通信周期发送的包括这些指令信号、回复信号以及通信定时信号st在内的信号表示为通信信号cm。此外，在本实施方式中，列举出由电动机控制装置10、20对电动机30的位置进行控制的结构例，控制器80将用于指示设为目标的位置的位置指令包含在指令信号中通知给电动机控制装置10、20。

图2是示出本实施方式中的电动机控制系统100的第一组的电动机控制装置10的详细结构的框图。另外，图3是示出电动机控制装置10的包括电动机控制部14的更详细的结构在内的主要部分的详细结构的框图。

接着，参照图1、图2以及图3来说明电动机控制装置10的详细结构。

如图1所示，电动机控制装置10具备通信处理部12、控制参数设定部13、电动机控制部14、驱动部15、同步定时生成部16以及转矩校正部17。

在电动机控制装置10中，通信处理部12与通信线81通信连接，从控制器80接收包括控制参数、动作指令等在内的各种信息，并且对控制器80发送电动机控制装置10内的各种信息。

通信处理部12例如在启动系统的初始设定时等，从控制器80接收作为控制参数的一组数据，并将该一组数据传送到控制参数设定部13。在此，作为控制参数，除了各种增益、滤波器常数等以外，在本实施方式中，还包括转矩校正基准值cor。

另外，当初始设定等完成时，控制器80按每个通信周期发送包含动作指令的信息来作为通信信号cm中的指令信号，通信处理部12对该信息进行接收。在本实施方式中列举如下例子：作为动作指令，除了通知表示对电动机控制装置10自身指示的位置的位置指令pc以外，还通知作为负载36的x轴方向上的位置信息的其它轴的动作信息。在此，在本实施方式中，作为负载36的x轴方向上的位置信息，通知x轴位置指令pcx，该x轴位置指令pcx是表示对控制x轴的电动机控制装置20指示的位置的位置指令。即，第一组的电动机控制装置10在通信处理部12中接收该位置指令pc来作为第一位置指令，该位置指令pc是通信信号cm中的针对相应的电动机控制装置10自身的动作指令。与此同时，电动机控制装置10接收该x轴位置指令pcx来作为第二位置指令，该x轴位置指令pcx是通信信号cm中的第二组的电动机控制装置20中的动作信息。

位置指令pc被通知给电动机控制部14，由电动机控制部14执行追随该位置指令pc那样的位置控制。另外，x轴位置指令pcx被通知给转矩校正部17，由转矩校正部17生成被校正后的转矩指令。像这样，在本实施方式中，列举将位置指令pc作为动作指令、将x轴位置指令pcx作为动作信息来进行通知的例子进行说明，但是，作为动作指令、动作信息，除了这些位置指令pc、x轴位置指令pcx以外，当然还可以通知其它信息、数据。

另外，从电动机控制装置10内的各部向通信处理部12通知各种信息。在本实施方式中，从电动机控制部14对通信处理部12通知由电动机控制部14检测出的作为y轴上的电动机的位置信息的检测位置信息pdy。然后，通信处理部12对控制器80通知检测位置信息pdy来作为通信信号cm中的回复信号。

并且，如上述的那样，从控制器80按每个通信周期发送出通信信号cm中包含的通信定时信号st。通信处理部12检测该通信定时信号st，并将该通信定时信号st通知给同步定时生成部16。在此，位置指令pc等是成为数据的信号，与此相对，通信定时信号st是用于表示周期性的定时的脉冲信号。即，下面说明详细内容，在本实施方式中，将该通信定时信号st用作同步信号，在同步定时生成部16中生成与通信定时信号st的周期同步的时钟信号ck。

通信处理部12为了执行这些处理而如图2所示那样具有通信接口(以下适当地记载为通信i/f)22以及数据收发部23。通信i/f22是基于与控制器80的通信连接中的通信规格的调制解调器。通信i/f22将进行解调所得到的数据传输到数据收发部23，并且将来自数据收发部23的数据基于通信规格进行调制后发送到控制器80。并且，通信i/f22选出通信信号cm中包含的通信定时信号st，并将该通信定时信号st提供给同步定时生成部16。另外，数据收发部23暂时保持由通信i/f22进行调制和解调的数据。

接着，在电动机控制装置10中，控制参数设定部13在例如系统启动时从通信处理部12接收由一组数据构成的控制参数组prm。如图3所示，控制参数设定部13例如具有控制参数存储器132和参数处理部133。

控制参数设定部13将接收到的控制参数组prm存储到控制参数存储器132中，并且通过参数处理部133的处理将所存储的控制参数设定到规定的功能部。即，例如图3所示，控制参数组prm中包含的增益kvff、kpp、ktff、常数等被设定到电动机控制部14中的控制或处理的功能部。并且，在本实施方式中，控制参数组prm中包含的转矩校正基准值cor被设定到转矩校正部17。

接下来，在电动机控制装置10中，同步定时生成部16如上述的那样生成与通信定时信号st的周期同步的时钟信号ck，或者进一步基于该时钟信号ck生成pwm载波信号sc。特别是，在本实施方式中设为如下结构：设置有这样的同步定时生成部16，使得同y1轴对应的第一电动机控制装置10与同y2轴对应的第二电动机控制装置10同步地进行处理。即，第一电动机控制装置和第二电动机控制装置10分别以通信定时信号st的定时为基准来执行处理。像这样，同步定时生成部16生成用于使第一组的电动机控制装置10之间的处理定时一致的定时信号。

同步定时生成部16为了生成这些信号而如图2所示那样具有时钟生成部62、分频计数器63、相位比较器64以及pwm载波生成部65。在此，由时钟生成部62、分频计数器63以及相位比较器64构成了所谓的pll(phaselockedloop：锁相环)电路。时钟生成部62生成与控制信号dp相应的时钟频率的时钟信号ck。分频计数器63生成对时钟信号ck进行分频所得到的脉冲信号pfs。在此，以使脉冲信号pfs的周期与通信定时信号st的周期大致相同的方式设定了分频计数器63的分频比。相位比较器64将这样的脉冲信号pfs的相位与通信定时信号st的相位进行比较，生成基于该比较的控制信号dp。而且，该控制信号dp被提供到时钟生成部62。根据这样的结构，基于pll的原理，将时钟信号ck与通信定时信号st锁定，从而时钟信号ck与通信定时信号st同步。时钟信号ck如周知的那样被利用于电动机控制装置10内的数字处理。

另外，从分频计数器63向pwm载波生成部65提供载波生成用的脉冲。该载波生成用的脉冲是将与通信定时信号st同步的时钟信号ck按规定的分频比进行分频所得到的占空比为50％的信号。pwm载波生成部65通过例如利用积分电路对这样的载波生成用的脉冲进行积分，来生成三角波的pwm载波信号sc。pwm载波信号sc被提供到驱动部15，被使用于生成利用了pwm(脉宽调制)的驱动电压vd。另外，载波生成用的脉冲作为伺服启动定时信号sst被提供到电动机控制部14，该载波生成用的脉冲的周期被用作电动机控制部14中的控制的基准周期。

接下来，在电动机控制装置10中，设置了电动机控制部14和驱动部15，以对电动机30的动作进行控制。在此，在图2中，关于电动机30，列举出设为uvw相的三相驱动的无刷电动机的例子。即，电动机30是包含具备与各相对应的绕组31的定子以及保持有永磁体的转子的结构。通过对该定子的各绕组31施加相位彼此相差120度的驱动电压vd来对绕组31通电，从而电流流过绕组31来使转子旋转。而且，根据转子的旋转来对与该转子连接的对应轴进行位置控制。另外，对电动机30安装有用于检测转子的旋转位置的位置传感器32。从位置传感器32输出与转子的旋转位置对应的位置传感器信号pd，该位置传感器信号pd被通知给电动机控制部14。此外，在本实施方式中，列举利用进行这样的旋转动作的电动机30来对负载进行线性的位置控制的例子进行说明，但是也可以是直接对负载进行线性的位置控制的线性电动机。

为了对这样的电动机30进行驱动控制，电动机控制部14对电动机30的位置、速度或转矩进行控制。而且，驱动部15对电动机30的绕组31进行通电驱动。

电动机控制部14为了执行这样的控制而如图2所示那样具备位置检测部42、位置控制部43、速度控制部44、转矩前馈(以下记载为转矩ff)处理部45以及转矩控制部46。这些各部通过控制参数设定部13被设定了控制参数组prm中包含的增益、常数。另外，从通信处理部12的数据收发部23按每个通信周期向电动机控制部14通知y轴方向上的位置指令pc。而且，从位置传感器32向位置检测部42通知位置传感器信号pd，由位置检测部42生成y轴方向上的检测位置信息pdy。该检测位置信息pdy还被通知给通信处理部12，并且作为回复信号的一个信息被通知给控制器80。

根据这样的结构，电动机控制部14通过利用了基于位置传感器信号pd的检测位置信息pdy的反馈控制来控制运动动作，使得y轴方向上的负载位置追随来自控制器80的位置指令pc。

为了利用电动机控制部14进行上述那样的反馈控制，首先，如图3所示那样，在位置控制部43中利用减法器432计算位置偏差dp，该位置偏差dp是位置指令pc与检测位置信息pdy之差。并且，位置比例部433进行对该位置偏差dp乘以位置增益kpp等的运算。并且，在图3中示出在位置控制部43中还包含速度前馈(以下记载为速度ff)部434的例子。速度ff部434对位置指令pc进行微分运算，并且进行对位置指令pc乘以速度ff增益kvff等的运算。在图3的例子中，位置控制部43输出利用加法器435将位置比例部433的输出与速度ff部434的输出相加所得到的值来作为速度指令vc。该速度指令vc作为速度的指令被通知给速度控制部44。

接下来，在图3所示的速度控制部44中，首先，速度检测部442对速度进行检测，并输出该速度来作为检测速度vdy。速度检测部442为了检测速度，例如通过对检测位置信息pdy进行微分运算来检测出速度。并且，利用减法器443计算速度偏差dv，该速度偏差dv是被提供的速度指令vc与检测速度vdy之差。并且，速度比例部444对该速度偏差dv进行乘以速度增益kvp等的比例运算。另一方面，速度积分部445对该速度偏差dv进行积分，并且乘以积分增益kvi。然后，利用加法器446将速度比例部444的输出与速度积分部445的输出相加，来计算基于速度运算的驱动转矩量。在该速度控制部44中计算出的驱动转矩量被作为基于速度运算的转矩指令tr输出。

并且，在本实施方式中，如图2所示，示出在电动机控制部14中包含转矩ff处理部45和转矩控制部46的例子。如图3所示，转矩ff处理部45具有转矩ff部452。转矩ff部452对位置指令pc进行一阶微分或二阶微分处理，并且对其微分值进行乘以转矩ff增益ktff的运算后作为转矩ff值trf输出。另外，来自速度控制部44的转矩指令tr和来自转矩ff处理部45的转矩ff值trf被提供到转矩控制部46。转矩控制部46利用加法器462将转矩指令tr与转矩ff值trf相加。在本实施方式中，将通过像这样将基于速度运算的转矩指令tr与转矩ff值trf相加所求出的值设为要使电动机30进行工作的基准的驱动转矩量，并作为转矩指令tc输出。

而且，在本实施方式中，特征在于，对通过以上那样的电动机控制部14的处理求出的转矩指令tc进一步进行校正，基于该校正后的转矩指令tcc来驱动第一组中的电动机30。

为了生成这样的转矩指令tcc，在本实施方式中，设置了转矩校正部17。如图2和图3所示，转矩校正部17具有校正量计算部72和加法器76。从控制参数设定部13向校正量计算部72通知控制参数组prm中包含的转矩校正基准值cor。并且，从通信处理部12向校正量计算部72通知x轴位置指令pcx，该x轴位置指令pcx是针对控制x轴的电动机控制装置20的位置指令。校正量计算部72基于这些转矩校正基准值cor和x轴位置指令pcx，来计算针对转矩指令tc的校正量即转矩校正值cot。即，利用加法器76将提供到转矩校正部17的转矩指令tc与转矩校正值cot相加，转矩校正部17将该相加的结果作为校正后的转矩指令tcc输出。

另外，校正量计算部72为了计算转矩校正值cot而如图2和图3所示那样具有校正量表73和乘法器74。校正量表73是用于将x轴位置指令pcx转换为校正比率那样的转换表。即，通过向该校正量表73提供x轴位置指令pcx，来从校正量表73输出校正比率rc。乘法器74通过对转矩校正基准值cor乘以该校正比率rc来求出转矩校正值cot。

下面，进一步说明详细内容，在校正量表73中，以基于x轴位置指令pcx来得到下面那样的校正比率rc的方式设定了表。即，以如下方式设定了表：在龙门构造的控制对象机构33中负载36越靠近相应的导轨34，则校正比率rc越大。换言之，x轴位置指令pcx是使得越靠近相应的导轨34那样的指令，则使校正比率rc越大。由此，以负载36越靠近相应的导轨34则转矩量越大的方式对转矩指令tc进行校正，从而实现了y1轴与y2轴之间的驱动力的平衡。即，针对因x轴方向上的负载36的位置引起的失衡，以负载36越靠近相应的导轨34则驱动力越大的方式进行了校正。

最后，在电动机控制装置10中，驱动部15生成基于从转矩校正部17提供的转矩指令tcc的驱动电压vd。驱动部15为了生成驱动电压vd而如图2所示那样具备驱动波形生成部52、pwm处理部53以及逆变器(inverter)54。

向驱动波形生成部52通知转矩指令tcc。驱动波形生成部52生成与转矩指令tcc的大小相应的波形的信号。更具体地说，例如在对电动机30的各相的绕组31进行正弦波驱动的情况下，驱动波形生成部52按各相生成与转矩指令tcc的大小相应的振幅的正弦波波形，将该正弦波波形作为驱动波形信号dr提供给pwm处理部53。

从pwm处理部53向pwm处理部53提供驱动波形信号dr，并且从同步定时生成部16的pwm载波生成部65向pwm处理部53提供pwm载波信号sc。pwm处理部53通过对三角波的pwm载波信号sc的振幅与驱动波形信号dr的振幅进行比较，来进行脉宽调制(pwm)。由此，pwm处理部53按各相生成了由与驱动波形信号dr的水平相应的脉冲宽度或占空比的脉冲列构成的pwm信号dp。

逆变器54接收来自pwm处理部53的各相的pwm信号dp来生成驱动电压vd，并对电动机30的各个绕组31施加该驱动电压vd。逆变器54由开关元件及二极管等电力转换元件构成。逆变器54使用开关元件根据pwm信号dp来切换、即开启/关闭从电源提供的电压，由此生成驱动电压vd。

如以上那样，电动机控制装置10通过对电动机30的绕组31施加像这样生成的驱动电压vd来对绕组31通电，从而电动机30输出与转矩指令tcc相应的转矩。通过这样的第一组的电动机控制装置10进行的控制及驱动，顶部35的一个端部以追随来自控制器80的位置指令pc的方式在导轨34上沿y轴方向移动。而且，通过第一组中的第一电动机控制装置10和第二电动机控制装置10被控制器80以同样的位置指令pc进行位置控制，来使搭载负载36的顶部35的两端在导轨34上沿y轴方向一边保持相等的位置一边以相等的速度移动。特别是，在本实施方式中，如上述的那样，两个电动机控制装置10都与来自控制器80的通信定时信号st同步地执行处理。因此，两个电动机控制装置之间也相互同步地执行处理。

接着，说明电动机控制装置20的结构。

如图1所示，电动机控制装置20与电动机控制装置10同样地具备通信处理部12、控制参数设定部13、电动机控制部14以及驱动部15，还具备定时生成部162。在此，关于与电动机控制装置10同样的构成要素，省略详细的说明。另外，定时生成部162不具有与来自控制器80的通信定时信号st进行同步的功能，除此以外与同步定时生成部16相同。即，定时生成部162生成自由运行的时钟信号ck、pwm载波信号sc。此外，在电动机控制装置20中，也可以与电动机控制装置10同样地设为如下结构：设为同步定时生成部16，来生成与通信定时信号st的周期同步的时钟信号ck等。总之，在本实施方式中，第一电动机控制装置10与第二电动机控制装置10如上述那样进行同步是必要条件。

从控制器80向电动机控制装置20通知通信信号cm中包含的x轴位置指令pcx。如上述那样，x轴位置指令pcx是搭载于顶部35的负载36的x轴方向上的位置指令。电动机控制装置20的电动机控制部14生成转矩指令tc，使得负载36位于与x轴位置指令pcx相应的位置。然后，电动机控制装置20的驱动部15对电动机30的绕组31施加与转矩指令tc相应的驱动电压vd。通过这样，执行针对负载36的位置控制。并且，在电动机控制装置20中基于位置传感器信号pd生成的检测位置信息pdx作为回复信号中的一个信息而从通信处理部12被通知给控制器80。

图4是用于说明在本实施方式中的电动机控制系统100中对龙门机构进行控制的动作的结构图。

接着，利用图4、表1来更详细地说明由转矩校正部17进行的转矩校正的处理。

如图4所示，在本实施方式中，在图中将x轴决定为左右方向。针对顶部35，在x轴上以位于左侧的位置0为原点来决定直到位于右侧的位置10为止的刻度。位置5为顶部35的中央部。

[表1]

在本结构中，如果x轴负载36的位置、y1轴用的校正后的转矩指令tcc1以及y2轴用的校正后的转矩指令tcc2满足表1所示的关系，则顶部35在y轴方向上顺畅地移动。

即，在x轴负载36处于位置5时，y1轴用的校正后的转矩指令tcc1和y2轴用的校正后的转矩指令tcc2均为没有被校正的转矩指令tc。

如果x轴负载36朝向位置0移动，则y1轴用的校正后的转矩指令tcc1为以+1的方式进行加法，y2轴用的校正后的转矩指令tcc1为以-1的方式进行减法。其结果，在x轴负载36处于位置0时，y1轴用的校正后的转矩指令tcc1为(tc+5)，y2轴用的校正后的转矩指令tcc2为(tc-5)。

如果是上述转矩指令，则顶部35不会在y1轴与y2轴之间发生扭转地顺畅地移动。

另外，在本实施方式的电动机控制系统100中，x轴负载36和作为y轴负载的顶部35根据来自控制器80的指示适当地进行移动。因而，例如，两个电动机控制装置10为了使顶部35更顺畅地移动而进行下面的控制。

即，控制器80除了对电动机控制装置10发送针对该电动机控制装置10自身的位置指令pc以外，还发送x轴负载36的最新的位置指令pcx。

其结果，在电动机控制系统100中，例如，每当x轴负载36向位置0方向进行+1移动时，在y1轴侧，作为针对转矩指令tc的转矩校正值cot发生+1。此时，在y2轴侧，作为针对转矩指令tc的转矩校正值cot发生-1。

相反地，在电动机控制系统100中，每当x轴负载36向位置10方向进行+1移动时，在y1轴侧，作为针对转矩指令tc的转矩校正值cot发生-1。此时，在y2轴侧，作为针对转矩指令tc的转矩校正值cot发生+1。

如上述那样，本电动机控制系统100使用转矩校正部17进行运算，使得校正后的转矩指令tcc1、tcc2满足表1。换言之，校正后的转矩指令tcc1、tcc2始终为使搭载x轴负载36的顶部35顺畅地移动那样的值。

因而，即使本电动机控制系统100被使用于作为龙门机构的控制对象机构33中，也能够抑制由于x轴负载36的位置而发生扭转。

在图4的例子中，在顶部35上移动的x轴负载36位于x轴上的位置8的刻度上。因此，被反映到y1轴的转矩校正值cot为-3。另一方面，被反映到y2轴的转矩校正值cot为+3。

如图1所示，转矩校正部17将计算出的转矩校正值cot反映到电动机控制部14中生成的转矩指令tc。因而，在转矩校正部17中，能够导出校正后的转矩指令tcc。校正后的转矩指令tcc被通知给驱动部15。像这样，校正后的转矩指令tcc是对电动机控制部14中生成的转矩指令tc加上所计算出的转矩校正值cot而得到的。在x轴负载36处于位置8的位置的情况下，y1轴上的校正后的转矩指令tcc为(tc-3)。

同样地，在x轴负载36处于位置8的位置的情况下，y2轴上的校正后的转矩指令tcc为(tc+3)。

基于像这样校正后的转矩指令tcc，来在驱动部15中生成用于驱动电动机30的驱动电压vd。将所生成的驱动电压vd按照伺服启动定时信号sst输出到电动机30的绕组31。电动机30根据被提供的驱动电压vd而被驱动。

图5是本实施方式中的电动机控制系统100的时序图。

接着，使用图5，以电动机控制装置10同步地执行控制及驱动处理的情形为中心来说明电动机控制系统100的各部的动作。

如图2所示，电动机控制装置10基于从控制器80发送的通信信号cm中包含的自轴的位置指令pc来适当地进行控制。此时，用于使x轴负载36移动的位置指令pcx也从控制器80被发送到电动机控制装置10。

以下，使用附图来说明一边反映x轴负载36所产生的移动一边使各个电动机控制装置10同步地进行动作的情形。

在图5中，在上部侧，示出通信信号cm以及由同步定时生成部16生成的脉冲的定时。另外，在中部，示出与同y1轴对应的第一电动机控制装置10有关的定时，在下部侧，示出与同y2轴对应的第二电动机控制装置10有关的定时。

在时刻t1，经由通信线81从控制器80向电动机控制装置10将包含针对自轴的位置指令pc和针对x轴的位置指令pcx的数据叠加于通信信号cm来发送。

在从控制器80发送出之后，电动机控制装置10针对安装于各个轴的电动机30，将作为当前的位置信息的检测位置信息pdy经由通信线81发送到控制器80。即，检测位置信息pdy被包含在如图5中的放大部分所示的那样的通信信号cm中的发送数据中，并且按y1轴、y2轴的顺序被发送到控制器80。

之后，在时刻t2，从控制器80发送图5所示的脉冲状的通信定时信号st。电动机控制装置10的通信处理部12从通信信号cm中选出通信定时信号st并发送到同步定时生成部16。在此，考虑到以下几点，通信处理部12向同步定时生成部16发送通信定时信号st，使得电动机控制装置10中执行的电动机驱动的定时相同。即，要考虑的几点是指经由通信线81接收到的信号的帧长、帧的顺序、比特率、节点的连接顺序等。

如上述的那样，同步定时生成部16具备具有时钟生成部62、分频计数器63以及相位比较器64的pll电路。同步定时生成部16利用该pll电路来对时钟生成部62的时钟信号ck的频率、相位进行控制，使得如图5所示的那样通信定时信号st的下降沿的相位与从分频计数器63输出的分频脉冲pfs的下降沿的相位一致。由此，生成与通信定时信号st同步的时钟信号ck、分频脉冲p6fs。而且，生成相对于与通信定时信号st同步的分频脉冲p6fs而言延迟规定的定时的脉冲即伺服启动定时信号sst。并且，基于伺服启动定时信号sst的定时生成了pwm载波信号sc。在此，像这样生成的伺服启动定时信号sst、pwm载波信号sc也与通信定时信号st同步。

像这样，在从通信处理部12发送出通信定时信号st时，同步定时生成部16为了实现下面的目的而对时钟信号ck进行调整，使得pwm载波信号等的相位与通信定时信号st同步。即，所要实现的目的是指，在从由同步定时生成部16接收到通信定时信号st起延迟规定的定时后的时间，输出预先设定的周期的伺服启动定时信号sst。在本实施方式中，预先设定的周期是通信周期的1/n倍(n为整数)。

在此，对pwm载波信号sc进行说明。

pwm载波信号sc是被使用于对与转矩指令tcc的大小相应的驱动波形进行脉宽调制的三角波。即，与pwm载波信号sc同步的伺服启动定时信号sst可以说是用于对向电动机30提供的驱动电压vd进行调整的定时的触发。因而，各个电动机控制装置10中基于伺服启动定时信号sst的定时进行的控制处理与pwm载波信号sc的周期相一致地执行。像这样，在电动机控制装置10中，向电动机30提供电流的定时、在电动机控制装置10内执行的控制处理的定时通过同步定时生成部16被调整为与通信定时信号st同步。

在本实施方式中，预先将通信周期设定为一个周期为0.6ms(600μs)。并且，将pwm载波信号sc、伺服启动定时信号sst设定为一个周期为通信周期的1/6。在此，在将时钟信号ck的时钟频率设为1mhz的情况下，作为分频计数器63的分频比，设定为600分频，由此能够生成一个周期为0.6ms的分频脉冲信号pfs。另外，作为分频计数器63的分频比，设定为100分频，由此能够生成与伺服启动定时信号sst相同的一个周期为0.1ms(100μs)的分频脉冲信号p6fs。另外，在图5中示出在pwm载波信号为0时输出伺服启动定时信号sst那样的相位关系的例子。另外，在图5中，示出在从通信定时信号st的下降沿定时起10μs后输出伺服启动定时信号sst那样的例子。

换言之，由同步定时生成部16调整pwm载波信号sc等，使得pwm载波信号sc等与通信定时信号st同步。而且，像这样进行调整的结果为，在伺服启动定时信号sst的定时，各个电动机控制装置10以相同的定时执行电动机控制部14、转矩校正部17、驱动部15的处理。

在电动机控制装置10中，由转矩校正部17计算与x轴的位置指令pcx相应的转矩校正值cot。在转矩校正部17中，将计算出的转矩校正值cot与电动机控制部14中生成的自轴的转矩指令tc相加。由此，计算各个校正后的转矩指令tcc。

如图5所示，这样得到的校正后的转矩指令tcc在下一个周期的伺服启动定时信号sst的定时从转矩校正部17被发送到驱动部15。

在驱动部15中，根据校正后的转矩指令tcc来生成向电动机30提供的驱动电压vd。驱动电压vd与之后发生的伺服启动定时信号sst的定时相一致地从驱动部15被提供到电动机30。

通过像这样，对各个控制器80和电动机控制装置20指示的内容被同步地反映到与控制器80连接的各个电动机30。

也就是说，在本结构中，在包括电动机控制部14的各处理工序中，即使在各个运算工序中产生了时间上的偏差，向各个电动机控制装置10指示的指令内容也基于下面的理由而同步地反映到电动机30。即，向各个电动机控制装置10指示的指令内容在输出伺服启动定时信号sst的每个定时执行。换言之，通过使从控制器80向各个电动机控制装置10发送的控制信号的一个单位与伺服启动定时信号sst的周期同步，各个电动机控制装置10能够在相同的定时执行所接收到的控制信号。

并且，电动机控制装置10向电动机30提供的驱动电压vd反映出最新的x轴负载36的位置指令pcx。因而，即使将本实施方式的电动机控制系统100使用于龙门机构中，也不会产生因x轴负载36的位置所引起的扭转。

其结果，本电动机控制系统100能够根据各个电动机控制装置10、20中产生的负载特性顺畅地进行定位。

(实施方式2)

图6是本发明的实施方式2中的电动机控制系统102的框图。

在图6中，对与实施方式1中的电动机控制系统100同样的结构标注相同的附图标记并引用说明。

与图1所示的实施方式1中的电动机控制系统100相比，在图6所示的电动机控制系统102中，对转矩校正部17提供表示x轴上的检测出的位置的检测位置信息pdx，此结构与实施方式1不同。

如图5中所说明的那样，在通信信号cm中包含有从电动机控制装置10发送的数据、从电动机控制装置20发送的数据。在这些数据中包含有电动机控制装置10的检测位置信息pdy、电动机控制装置20的检测位置信息pdx。因此，第一组的电动机控制装置10按每个通信周期提取通信信号cm中包含的检测位置信息pdx来作为第二组的电动机控制装置20中的动作信息。而且，在电动机控制装置10中，从通信处理部12对转矩校正部17提供x轴上的检测位置信息pdx。

该检测位置信息pdx与x轴位置指令pcx同样地，与x轴负载36的实际的位置相对应。

由此，例如作为表1中的位置，设为检测位置信息pdx来替代x轴位置指令pcx，也能够求出转矩校正值cot。

(实施方式3)

图7是本发明的实施方式3中的电动机控制系统103的框图。

在图7中，对与实施方式1中的电动机控制系统100同样的结构标注相同的附图标记并引用说明。

与图1所示的实施方式1中的电动机控制系统100相比，在图7所示的电动机控制系统103中，在电动机控制装置10中具备ff增益校正部18来代替转矩校正部17。并且，从通信处理部12向该ff增益校正部18提供x轴位置指令pcx以及转矩ff增益基准值ktfr。而且，从该ff增益校正部18对电动机控制部14的转矩ff处理部45提供转矩ff增益ktff。

即，在实施方式1中，转矩ff增益ktff作为控制参数之一例如在初始设定时等提供，与此相对，在本实施方式中，由ff增益校正部18计算转矩ff增益ktff。ff增益校正部18基于从通信处理部12按每个通信周期提供的x轴位置指令pcx和转矩ff增益基准值ktfr，来计算该转矩ff增益ktff。

另外，本实施方式不是实施方式1那样的对转矩指令进行校正的结构，因此将电动机控制部14中生成的转矩指令tc提供给驱动部15。

像这样，在电动机控制装置10中，为了计算转矩ff增益ktff，在本实施方式中，如图7所示那样设置了具有校正量计算部82的ff增益校正部18。从通信处理部12按每个通信周期向校正量计算部82通知针对控制x轴的电动机控制装置20的位置指令即x轴位置指令pcx以及用于设为转矩ff部452中的转矩ff增益的基准值的转矩ff增益基准值ktfr。校正量计算部82基于这些转矩ff增益基准值ktfr和x轴位置指令pcx来计算转矩ff增益ktff。

另外，校正量计算部82为了计算转矩ff增益ktff而如图8和图9所示那样具有校正量表83和乘法器74。校正量表83是用于将x轴位置指令pcx转换为校正比率那样的转换表。即，通过向该校正量表83提供x轴位置指令pcx，来从校正量表83输出校正比率rc。乘法器74通过对转矩ff增益基准值ktfr乘以该校正比率rc，来求出转矩ff增益ktff。

在此，在本实施方式的校正量表83中，以基于x轴位置指令pcx来得到下面那样的校正比率rc的方式设定了表。即，以如下方式设定了表：在龙门构造的控制对象机构33中负载36越靠近相应的导轨34，则校正比率rc越大。换言之，x轴位置指令pcx是使得越靠近相应的导轨34那样的指令，则使校正比率rc越大。由此，以负载36越靠近相应的导轨34则基于转矩ff的转矩量、即从转矩ff部452输出的转矩ff值trf越大的方式对转矩指令tr进行校正，从而实现了y1轴与y2轴之间的驱动力的平衡。即，针对因x轴方向上的负载36的位置引起的失衡，以负载36越靠近相应的导轨34则驱动力越大的方式进行了校正。

像这样，在本实施方式中，也能够对因负载36的位置引起的失衡进行校正，因此例如在龙门机构的结构中，也能够在并行地进行动作的两个轴的负载特性由于顶部的位置而发生了变动的情况下抑制两轴之间发生扭转。

此外，如在实施方式2中也说明过的那样，在本实施方式中也可以利用检测位置信息pdx来代替x轴位置指令pcx。

产业上的可利用性

本发明的电动机控制系统在具备对安装于各个轴的电动机进行控制的多个电动机控制装置的电动机控制系统的控制中是有用的。

附图标记说明

10、20：电动机控制装置；12：通信处理部；13：控制参数设定部；14：电动机控制部；15：驱动部；16：同步定时生成部；17：转矩校正部；18：ff增益校正部；23：数据收发部；30：电动机；31：绕组；32：位置传感器；33：控制对象机构；34：导轨；35：顶部；36：负载；42：位置检测部；43：位置控制部；44：速度控制部；45：转矩ff处理部；46：转矩控制部；50：占空比；52：驱动波形生成部；53：pwm处理部；54：逆变器；62：时钟生成部；63：分频计数器；64：相位比较器；65：pwm载波生成部；72、82：校正量计算部；73、83：校正量表；74：乘法器；76、435、446、462：加法器；80：控制器；81：通信线；100、102、103：电动机控制系统；132：控制参数存储器；133：参数处理部；162：定时生成部；432、443：减法器；433：位置比例部；434：速度ff部；442：速度检测部；444：速度比例部；445：速度积分部；452：转矩ff部。