JP2002199780A - 連鋳機用モータドライバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連鋳機に設置されたサーボシリンダの駆動源
をステッピングモータからクローズループ制御される同
期型サーボモータに変更する際に、その変更作業を既存
の機器を廃棄することなく有効利用しながら行い、同時
に信頼性の向上も実現すること。 【解決手段】 モータドライバ１６は、５相ステッピン
グモータ１２及び４相サーボモータ１４に各相励磁電流
を供給するための電流制御部１８、ステッピングモータ
１２及びサーボモータ１４をオープンループ制御するた
めのオープン制御部２１、サーボモータ１４をクローズ
ループ制御するのに必要な位置検出部１９、クローズ制
御部２０、端子台１７に接続されたモータ種別に応じて
所定の切替動作を行う切替制御部２２を有する。切替制
御部２２は、サーボモータ１４がクローズループ制御さ
れている状態で検出器１５からの信号に異常が発生した
場合には、オープンループ制御に切替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄などの鋳造に用
いられる連鋳機に付随した負荷を駆動するためのモータ
の制御に用いられる連鋳機用モータドライバに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、連鋳機によりビレットやスラブ
などの鋳片を連続的に製造する設備にあっては、鋳片寸
法の変更に対処するために、連鋳機に設置されたモール
ドの幅を当該モールドの設置状態のまま変更できる構造
を採用することが行われており、この場合においてモー
ルドの短辺部分を直線移動させるために電気油圧サーボ
シリンダを使用することが一般的になっている。また、
連鋳設備内には、ターンディッシュストッパの駆動、タ
ーンディッシュ用のスライディングノズルの駆動、モー
ルドに振動を付与する機構の駆動などにも電気油圧サー
ボシリンダが利用されている。

【０００３】図５には、上記のような電気油圧サーボシ
リンダの駆動系の一般的なシステム構成例が実体的に示
されている。この図５において、電気油圧サーボシリン
ダ１の駆動には、可変リラクンタンス型のステッピング
モータ２が用いられている。モータドライバ３は、ステ
ッピングモータ２を上位コントローラから与えられる位
置指令パルスの入力数に比例した量だけ回転させるとい
うオープンループ制御を行うようになっており、このよ
うな回転に応じてサーボシリンダ１内の油圧制御弁が変
位されて油圧シリンダが直線移動される。このときの油
圧シリンダの移動量は、ステッピングモータ２の回転量
に比例した状態となる。

【０００４】上記システムでは、オープンループ制御が
行われているため、瞬間的な過負荷や負荷変動などの影
響でステッピングモータ２の脱調（同期外れ）を起こし
易いという状況下にある。この場合、脱調を検出しない
システムも提供されているが、図５には脱調を検出する
ために手段を設けた例が示されている。具体的には、検
出器４は、例えばステッピングモータ２の後部に連結さ
れ、当該モータ２の回転量に比例した検出パルスを出力
する。また、脱調検出回路５は、位置指令パルスと検出
パルスとの位相差を比較し、その差が所定値以上となっ
たときにステッピングモータ２が脱調しているものと判
定して上位コントローラへ脱調検出信号を送信する構成
となっており、これにより上位コントローラ側において
ステッピングモータ２の脱調という異常状態に早期に対
処可能なシステムとなっている。

【発明が解決しようとする課題】ステッピングモータ２
は、その停止状態においても励磁電流を流しておく必要
があるため自己発熱が大きいという特性がある。また、
連鋳機内は製鉄工場において最も環境が悪い場所に該当
し、使用機器の温度上昇がきわめて大きくなるという事
情がある。この結果、ステッピングモータ２は、その設
置雰囲気の温度及び自己発熱の双方の影響によって非常
に高温となるものであり、このため寿命が短くなること
が避けられなくなって、メンテナンス頻度が高くなると
いう事情がある。

【０００５】また、ステッピングモータ２はオープンル
ープ制御される構成であるため、前にも述べたように、
瞬間的な過負荷や負荷変動などの影響で脱調を起こす可
能性が高いという事情がある。このようにステッピング
モータ２の脱調が発生したときには、上位コントローラ
側において電気油圧サーボシリンダ１の制御位置（シリ
ンダ位置）を把握できなくなるため、そのまま生産を続
けた場合には不良品を製造する可能性が高くなり、ま
た、最悪の場合には設備を破損してしまう恐れも出てく
る。従って、図５に示した構成例のように、脱調検出機
能を設けて異常状態の発生を検出するようにしている
が、ステッピングモータ２の脱調を検出した場合には、
連鋳機の運転を一旦停止した状態でシリンダ位置を測定
し、そのシリンダ位置を確認してから連鋳機の運転を再
開するという手順を踏む必要があり、鋳片の生産性低下
が避けられないという問題点があった。

【０００６】上記のような問題点に対処するために、電
気油圧サーボシリンダ１の駆動にクローズループ制御方
式の同期型サーボモータを利用することにより、モータ
停止状態での励磁電流を小さくして当該モータの自己発
熱を抑制すると共に、脱調が発生しない信頼性の高いシ
ステムとすることが可能である。但し、このようなクロ
ーズループ制御を行う場合には、サーボモータ内にその
回転位置をフィードバックするための検出器が必要にな
るため、ステッピングモータに比べて部品点数が多くな
り、その分だけ故障発生の確率が高くなる。特に、上記
検出器に故障が発生したときには電気油圧サーボシリン
ダ１の駆動制御が不可能になるため、検出器の故障が復
旧するまで生産を停止せねばならず、生産性の大幅な低
下を招くことになる。

【０００７】一方、製鉄工場において最も環境が悪い場
所の一つである連鋳機内に設置される機器類は、比較的
短い周期でメンテナンスを行うことが必要である。従っ
て、実際には、連鋳機とは離れた位置に設置されるモー
タドライバなどの電気機器一式に対して、連鋳機内に設
置する電気油圧サーボシリンダ及びこれに付随したモー
タなどの機器を複数セット用意し、これらを順次メンテ
ナンスしながら持ち回して使用することが行われてい
る。このため、電気油圧サーボシリンダ１の駆動源を、
ステッピングモータ２から同期型サーボモータに変更し
たシステムを構築しようとすると、多数台のモータ及び
これに付随した検出器を同時に交換しなければならな
い。このため、まだ使用可能な既存の機器を大量に廃棄
する必要が生ずると共に、新規に導入するサーボモータ
や検出器などの機器の購入に多大な費用が嵩むことが避
けられないものであり、結果的に、電気油圧サーボシリ
ンダ１の駆動源をステッピングモータ２からサーボモー
タに変更して生産性の向上やモータ寿命の引き延ばしな
どを実現するめには、大きな困難が伴うという現実的な
問題点があった。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、連鋳機に設置されたサーボシリンダ
の駆動源をステッピングモータからクローズループ制御
される同期型サーボモータに変更する際に、その変更作
業を既存の機器を廃棄することなく有効利用しながら行
い得ると共に、信頼性の向上も同時に実現可能になるな
どの効果を奏する製鉄工場用のモータドライバを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した手段を採用できる。この手段によ
れば、切替手段は、接続されたモータ種類を巻線相数ま
たは巻線インピーダンスの相違により自動判別した結果
若しくは手動操作に基づいて制御手段を第１の制御モー
ド及び第２の制御モードの何れかに選択的に切替える動
作を行う。制御手段は、第１の制御モードに切替えられ
た状態では、サーボシリンダを駆動するためのステッピ
ングモータを外部から与えられる位置指令に基づいてオ
ープンループ制御し、第２の制御モードに切替えられた
状態では、上記サーボシリンダを駆動するための同期型
サーボモータを前記位置指令及び当該サーボモータの回
転位置を検出するための回転位置検出器からの出力に基
づいてクローズループ制御するようになる。

【００１０】従って、サーボシリンダの駆動源を、既存
のステッピングモータから、クローズループ制御される
同期型サーボモータに置き換えることにより、駆動源と
なるモータでの脱調発生に起因する連鋳機での生産性低
下を未然に防止可能なシステムを実現する場合におい
て、同一のモータドライバによりステッピングモータ及
びサーボモータの双方を駆動することができる。この場
合、連鋳機においては、そのメンテナンスを比較的短い
周期で行う必要上から、ステッピングモータなどの機器
が複数セット用意されているものであるが、上記モータ
ドライバを設置した場合には、それらステッピングモー
タを同時に廃棄することなく、寿命が尽きたものから順
次サーボモータに置き換えれば済むようになる。この結
果、連鋳機での生産性の向上やモータ寿命の引き延ばし
を実現するためにモータ種類の変更を行うに当たって、
まだ使用可能な既存のステッピングモータを大量に廃棄
する必要がなくなるから、既存の資源を有効に利用でき
ると共に、必要となる費用を抑制できるようになり、そ
のモータ種類の変更を容易に行い得るものである。

【００１１】請求項２記載の手段によれば、前記同期型
サーボモータを前記位置指令に基づいてオープンループ
制御することも可能になるから、実際の使用態様を多様
化できる。

【００１２】請求項３記載の手段によれば、同期型サー
ボモータがオープンループ制御される状態での脱調検出
を設置対象のシステムに既存の記脱調検出回路を利用し
て行うことが可能になる。

【００１３】請求項４記載の手段によれば、万一、回転
位置検出器に信号線の断線などに起因した出力異常が発
生した場合には、サーボモータをオープンループ制御す
る第３の制御モードに移行できるから、故障に対する信
頼性が向上するようになり、連鋳機での生産性の低下を
未然に防ぐ上で有益となる。

【００１４】請求項５記載の手段によれば、ステッピン
グモータまたはサーボモータのオープンループ制御時に
は、当該モータが回転停止された状態で、それらに供給
される励磁電流が自動的に低減される構成となっている
から、高温雰囲気に設置されるステッピングモータやサ
ーボモータの温度上昇を極力抑制できることになり、結
果的にそれらのモータの寿命長期化に寄与できるように
なる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を連鋳機に設置され
たモールド幅調整用の電気油圧サーボシリンダのための
モータドライバに適用した一実施例について図１ないし
図４を参照しながら説明する。図１には、全体の電気的
構成が機能ブロックの組み合わせにより示されている。
この図１において、ステッピングモータ１２は、例えば
連鋳機におけるモールド幅可変ユニットのための電気油
圧サーボシリンダ（図２〜図４に符号１１を付して示
す）を駆動するために元々設けられたものであり、例え
ば５相の可変リラクンタンス型のものが用いられてい
る。尚、ステッピングモータ１２には、脱調検出用の検
出器１３（本発明でいう回転検出用パルス発生器に相
当）が設けられている場合と設けられていない場合とが
あるが、その検出器１３としては、例えば２０パルス／
回の検出パルスを発生するロータリエンコーダを使用す
ることが一般的になっている。

【００１６】モールド幅可変ユニットを駆動するために
上記ステッピングモータ２に代えて設けられる同期型サ
ーボモータ１４は、例えば４相のもので、その回転位置
を検出するための検出器１５（本発明でいう回転位置検
出器に相当）が内蔵されている。この検出器１５は、同
期型サーボモータ１４と同様に、鉄心及びコイルを組み
合わせて構成されたもの（電子部品を含まないもの）
で、例えば、アブソコーダ（登録商標名）として市販さ
れている可変磁気抵抗型のアブソリュート回転位置検出
装置が利用される。ここで、上記アブソコーダより成る
検出器１５は、互いに位相が異なる第１及び第２の交流
信号（正弦波信号 sinωｔ及び余弦波信号cosωｔ）に
よって別々に励磁される第１及び第２の一次コイルと、
これら一次コイルの励磁状態において検出軸の回転位置
に応じた位相変調信号（sin(ωｔ−θ) ）を発生する信
号検出用の二次コイルとを備え、その位相変調信号を同
期型サーボモータ１４の回転位置を示すアブソリュート
位置信号として出力する構成とされたものである。この
場合、上記検出器１５として、レゾルバやシンクロなど
を用いることもできる。尚、図１中においては、ステッ
ピングモータ１２及びこれに関連した要素について「４
相モータ」、「４相用」と表記し、同期型サーボモータ
１４及びこれに関連した要素について「５相モータ」、
「５相用」と表記している。

【００１７】本発明に係わるモータドライバ１６には、
制御出力用の端子台１７が接続されており、この端子台
１７に前記ステッピングモータ１２及び同期型サーボモ
ータ１４の何れか一方が接続される。尚、４相のサーボ
モータ１４が接続された状態では、端子台１７に空き端
子が生ずることになる。また、端子台１７をコネクタに
置き換えることも可能である。

【００１８】上記モータドライバ１６は、電流制御部１
８、位置検出部１９、クローズ制御部２０、オープン制
御部２１及び切替制御部２２（本発明でいう切替手段に
相当）によって構成されている。この場合において、電
流制御部１８、位置検出部１９、クローズ制御部２０、
オープン制御部２１は、本発明でいう制御手段を構成す
るものである。

【００１９】電流制御部１８は、最大５相分の各相励磁
電流を前記端子台１７を通じて出力するための定電流回
路１８ａと、クローズ制御部２０若しくはオープン制御
部２１から与えられる電流指令値Ｉに応じた各相電流値
Ｉａ〜Ｉｅを決定するための各相分配器１８ｂとを備え
た構成となっている。この場合、各相分配器１８ｂは、
電流指令値Ｉとモータ（ステッピングモータ１２若しく
は同期型サーボモータ１４）の回転位置を示す回転位置
データθ（電気角）との関数Ｐａ（θ）〜Ｐｅ（θ）と
の積により得られる各相電流値Ｉａ〜Ｉｅを電流指令値
として定電流回路１８ａに与えるものであり、定電流回
路１８ａは与えられた電流指令値（Ｉａ〜Ｉｅ）に応じ
たレベル及び位相の各相励磁電流を出力する構成となっ
ている。尚、上記回転位置データθは、モータをオープ
ンループ制御する場合には上位コントローラから与えら
れる位置指令パルスの関数として入力され、また、モー
タをクローズループ制御する場合には当該モータの回転
位置を示す位置検出パルス（これは位置検出部１９から
後述のように出力される）の関数として入力されること
になる。

【００２０】位置検出部１９は、前記検出器１５から出
力される位相変調信号に基づいて同期型サーボモータ１
４の回転位置を示す位置検出パルス（インクリメンタル
パルス）を発生する位置データ変換回路１９ａと、その
位置検出パルスをステッピングモータ１２に使用される
検出器１３が発生する検出パルスと同じ数のパルスに変
換して出力するスケール変換回路１９ｂとを備えた構成
となっている。尚、上記位置データ変換回路１９ａから
の位置検出パルスは、同期型サーボモータ１４のクロー
ズループ制御時において前記回転位置データθとして電
流制御部１８に与えられると共に、常時においてクロー
ズ制御部２０に与えられる。また、図示しないが、位置
検出部１９には、検出器１５の異常や当該検出器１５の
ための信号線の断線などを検出する異常検出機能が設け
られており、異常検出状態となったときには前記切替制
御部２２へ異常信号を与える構成となっている。

【００２１】クローズ制御部２０は以下のような各回路
要素を備えた構成となっている。即ち、減算部２０ａ
は、上位コントローラからの位置指令パルスと位置検出
部１９からの位置検出パルスとの偏差を出力する。演算
増幅器２０ｂは、減算部２０ａで得られた偏差と予め設
定された位置比例ゲインとの積を速度指令として出力す
る。速度検出回路２０ｃは、位置検出部１９からの位置
検出パルスに基づいて同期型サーボモータ１４の回転速
度に応じた速度フィードバック値を出力する。減算部２
０ｄは、上記速度指令及び速度フィードバック値の偏差
を出力する。演算増幅器２０ｅは、減算部２０ｄにより
得られた偏差を積分制御した値と予め設定された速度比
例ゲインとの積を前記電流指令値Ｉとして出力する。比
較器２０ｆは、減算部２０ａで得られた位置偏差が予め
設定された基準値を越えた場合に、脱調検出信号を発生
して上位コントローラへ送信する。

【００２２】オープン制御部２１は、切替制御部２２か
らの指令により「４相モード」及び「５相モード」の何
れかに切替えられるものであり、以下のような各回路要
素を備えた構成となっている。即ち、記憶部２１ａは、
ステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４を
それぞれオープンループ制御する場合の４相用電流指令
値及び５相用電流指令値を記憶しており、「４相モー
ド」に切替えられた状態で４相用電流指令値を出力し、
「５相モード」に切替えられた状態で５相用電流指令値
を出力する。

【００２３】減電流制御部２１ｂは、制御対象のモータ
が回転している状態では、上記記憶部２１ａから出力さ
れる各相用電流指令値を前記電流指令値Ｉとして出力
し、そのモータが回転停止されたときには、上記各相用
電流指令値を予め設定されたレベルに減少させた状態の
電流指令値Ｉとして出力する。尚、減電流制御部２１ｂ
は、例えば、上位コントローラからの位置指令パルスが
オープン制御部２１に対し所定時間以上継続して与えら
れなかったときに制御対象のモータが停止したものと判
断する構成となっている。

【００２４】スケール変換部２１ｃは、上位コントロー
ラからの位置指令パルスを、ステッピングモータ１２及
び同期型サーボモータ１４のオープンループ制御時にお
ける各励磁シーケンスに応じた位置指令パルスにスケー
ル変換するためのものであり、前記「４相モード」に切
替えられた状態で同期型サーボモータ１４用の位置指令
パルスを回転位置データθとして出力し、前記「５相モ
ード」に切替えられた状態でステッピングモータ１２用
の位置指令パルスを回転位置データθとして出力する。
尚、上記回転位置データθは、モータのオープンループ
制御時において電流制御部１８に与えられるものであ
る。

【００２５】切替制御部２２は以下のような各回路要素
を備えた構成となっている。即ち、４相モータクローズ
制御部２２ａは、動作されたときにスイッチ要素ＳＷ
１、ＳＷ２、ＳＷ３を図示のようなクローズループ制御
用切替状態（各接点（ｃ−ａ）間をオンした状態）に保
持する。この切替状態では、上位コントローラからの位
置指令パルスがクローズ制御部２０に与えられると共
に、電流制御部１８に対しクローズ制御部２０からの電
流指令値Ｉ並びに位置検出部１９からの回転位置データ
θ（位置検出パルス）が与えられるようになる。

【００２６】４相モータオープン制御部２２ｂは、動作
されたときにスイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を図
示の状態から反転させたオープンループ制御用切替状態
（各接点（ｃ−ｂ）間をオンした状態）に保持すると共
に、オープン制御部２１を「４相モード」に切替える。
このような切替状態では、上位コントローラからの位置
指令パルスがオープン制御部２１に与えられると共に、
電流制御部１８に対し、オープン制御部２１内の記憶部
２１ａから減電流制御部２１ｂを通じて出力される４相
用の電流指令値Ｉ、並びに当該オープン制御部２１内の
スケール変換部２１ｃを通じて出力される４相用の回転
位置データθ（同期型サーボモータ１４用の位置指令パ
ルス）が与えられるようになる。

【００２７】５相モータオープン制御部２２ｃは、動作
されたときにスイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を上
記オープンループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ｂ）間
をオンした状態）に保持すると共に、オープン制御部２
１を「５相モード」に切替える。このような切替状態で
は、上位コントローラからの位置指令パルスがオープン
制御部２１に与えられると共に、電流制御部１８に対
し、オープン制御部２１内の記憶部２１ａから減電流制
御部２１ｂを通じて出力される５相用の電流指令値Ｉ、
並びに当該オープン制御部２１内のスケール変換部２１
ｃを通じて出力される５相用の回転位置データθ（ステ
ッピングモータ１２用の位置指令パルス）が与えられる
ようになる。

【００２８】モータ種別検知部２２ｄは、端子台１７に
接続されているモータの種別を前記電流制御部１８を通
じて検知する。この実施例では、端子台１７に接続され
たステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４
の相数が異なるから、その相数の違いを電流制御部１８
を通じて調べることによりモータの種別を検知できる。
そして、モータ種別検知部２２ｄは、端子台１７にステ
ッピングモータ１２が接続されている旨を検知したとき
に、前記５相モータオープン制御部２２ｃを動作状態に
切替え、また、端子台１７に同期型サーボモータ１４が
接続されている旨を検知したときに、検出器故障検知部
２２ｅを動作状態に切替える。

【００２９】この検知器故障検知部２２ｅは、上記モー
タ種別検知部２２ｄによって動作された状態において、
前記位置検出部１９が検出器１５の異常（信号線の断線
など）を検出していない場合には、前記４相モータクロ
ーズ制御部２２ａを動作状態に切替えるが、位置検出部
１９が検出器１５の異常を検出した場合には４相モータ
クローズ制御部２２ａを動作停止させて前記４相モータ
オープン制御部２２ｂを動作状態に切替える。

【００３０】この場合、切替制御部２２は、外部からの
手動操作がない場合には、モータ種別検知部２２ｄが端
子台１７に接続されているモータの種別を検知する動作
を自動的に行い、その検知結果及び検出器故障検知部２
２ｅの検知結果に基づいて前記４相モータクローズ制御
部２２ａ、４相モータオープン制御部２２ｂ、５相モー
タオープン制御部２２ｃの何れか一つを選択的に動作さ
せるという「自動選択動作」を行うものであるが、外部
からの手動操作に応じて、モータ種別検知部２２ｄ、検
出器故障検知部２２ｅの機能を無効化すると共に、この
無効化状態で４相モータクローズ制御部２２ａ、４相モ
ータオープン制御部２２ｂ、５相モータオープン制御部
２２ｃの何れか一つを選択的に動作させという「手動選
択動作」も行い得る構成となっている。

【００３１】ここで、前にも述べたように、電流制御部
１８、位置検出部１９、クローズ制御部２０、オープン
制御部２１により本発明でいう制御手段が構成されるも
のであるが、この制御手段において、スイッチ要素ＳＷ
１、ＳＷ２、ＳＷ３がオープンループ制御用切替状態
（各接点（ｃ−ｂ）間をオンした状態）とされ且つオー
プン制御部２１が「５相モード」に切替えられた状態
が、本発明でいう第１の制御モードに相当する。また、
スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がクローズループ
制御用切替状態（各接点（ｃ−ａ）間をオンした状態）
とされた状態が、本発明でいう第２の制御モードに相当
し、さらに、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がオ
ープンループ制御用切替状態とされ且つオープン制御部
２１が「４相モード」に切替えられた状態が、本発明で
いう第３の制御モードに相当する。

【００３２】上記のように構成された本実施例におい
て、モータドライバ１６は以下に述べるように動作す
る。 図２に示すように、モータドライバ１６に対し検出
器１３を備えた５相のステッピングモータ１２が接続さ
れた場合、つまり、連鋳機におけるモールド幅可変ユニ
ットのために設けられている既存のステッピングモータ
１２が駆動対象となる場合……この場合には、ステッピ
ングモータ１２の各相コイルが端子台１７に接続される
と共に、検出器１３が、その検出パルスを既存の脱調検
出回路２３に与えるように接続されるものであり、その
脱調検出回路２３からの脱調検出信号が上位コントロー
ラに与えられることになる。また、この場合には、切替
制御部２２の「手動選択動作」機能により、当該切替制
御部２２内の５相モータオープン制御部２２ｃを動作さ
せるか、外部からの手動操作を行うことなく切替制御部
２２に「自動選択動作」機能を実行させるものであり、
このような機能によって５相モータオープン制御部２２
ｃが動作される。

【００３３】５相モータオープン制御部２２ｃが動作さ
れたときには、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が
オープンループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ｂ）間を
オンした状態）に保持されると共に、オープン制御部２
１が「５相モード」に切替えられる。このため、記憶部
２１ａから減電流制御部２２ｂを通じて５相用の電流指
令値Ｉが出力されると共に、スケール変換部２１ｃか
ら、上位コントローラによる位置指令パルスをステッピ
ングモータ１２用の位置指令パルスに変換した回転位置
データθが出力されるようになり、それらの電流指令値
Ｉ及び回転位置データθが電流制御部１８に与えられ
る。

【００３４】従って、電流制御部１８は、ステッピング
モータ１２を上記電流指令値Ｉ及び回転位置データθに
基づいて駆動することにより、当該ステッピングモータ
１２を上位コントローラからの位置指令パルスに応じた
制御位置へ回転させるようになる。この場合、ステッピ
ングモータ１２が制御位置で停止されたときには、減電
流制御部２１ｂにより電流指令値Ｉが設定レベルに減少
されるようになり、これに応じてステッピングモータ１
２に供給される励磁電流が低減される。この場合、ステ
ッピングモータ１２が停止したときの自己発熱は、ほと
んど抵抗損によるものであるため、上記設定レベルが例
えば８０％であったときには自己発熱量が約０．６４倍
に下がることになり、設定レベルが例えば５０％であっ
たときには自己発熱量が約０．２５倍に下がることにな
る。

【００３５】′ 図２に示した構成例では、ステッピ
ングモータ１２の脱調検出のためにロータリエンコーダ
より成る検出器１３を設けた状態が示されているが、図
３に示すように、この検出器１３を同期型サーボモータ
１４用の検出器１５と同種の検出器１５′（例えば、可
変磁気抵抗型のアブソリュート回転位置検出装置）に置
き換えることもできる。

【００３６】この場合には、ステッピングモータ１２の
各相コイルが端子台１７に接続されると共に、検出器１
５′が、その出力をモータドライバ１６内の位置検出部
１９に与えるように接続される。さらに、上記位置検出
部１９内のスケール変換回路１９ｂから出力される検出
パルスを既存の脱調検出回路２３に与えるように接続さ
れるものであり、その脱調検出回路２３からの脱調検出
信号が上位コントローラに与えられることになる。

【００３７】このような構成とした場合、位置検出部１
９においては、位置データ変換回路１９ａが、検出器１
５′から出力される位相変調信号に基づいてステッピン
グモータ１２の回転位置を示す位置検出パルスを発生す
るようになり、これを受けたスケール変換回路１９ｂ
が、当該位置検出パルスを前記検出器１３が発生する検
出パルスと同じ数のパルスに変換して出力するようにな
るから、既存の脱調検出回路２３を使用しても支障がな
くなるものである。

【００３８】 図４に示すように、モータドライバ１
６に対し４相の同期型サーボモータ１４が接続された場
合、つまり、既存のステッピングモータ１２に代えてク
ローズループ制御が可能な同期型サーボモータ１４が駆
動対象となる場合……この場合には、同期型サーボモー
タ１４の各相コイルが端子台１７に接続されると共に、
検出器１５が、その出力をモータドライバ１６内の位置
検出部１９に与えるように接続される。また、この場合
には、切替制御部２２の「手動選択動作」機能により、
当該切替制御部２２内の４相モータクローズ制御部２２
ａを動作させるか、外部からの手動操作を行うことなく
切替制御部２２に「自動選択動作」機能を実行させるも
のであり、このときに位置検出部１９から異常信号が出
力されていない状態では、当該「自動選択動作」機能に
よって４相モータクローズ制御部２２ａが動作される。
尚、「手動選択動作」機能により４相モータオープン制
御部２２ｂを動作させることも可能であり、また、位置
検出部１９から異常信号が出力されている状態では、上
記「自動選択動作」機能によって４相モータオープン制
御部２２ｂが動作される。

【００３９】４相モータクローズ制御部２２ａが動作さ
れたときには、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３が
クローズループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ａ）間を
オンした状態）に保持される。このため、クローズ制御
部２０から、上位コントローラからの位置指令パルス
と、位置検出部１９内の位置データ変換回路１９ａから
の位置検出パルスとの偏差に応じたレベルの電流指令値
Ｉが出力されて電流制御部１８に与えられると共に、上
記位置データ変換回路１９ａからの位置検出パルスが電
流制御部１８に回転位置データθとして与えられるよう
になる。

【００４０】従って、電流制御部１８は、同期型サーボ
モータ１４を上記電流指令値Ｉ及び回転位置データθに
基づいてフィードバック制御しながら駆動することによ
り、当該サーボモータ１４を上位コントローラからの位
置指令パルスに応じた制御位置へ回転させるようにな
る。この場合、同期型サーボモータ１４が制御位置で停
止されたときには、電流指令値Ｉがゼロになるから、そ
のサーボモータ１４の自己発熱が抑制される。また、ク
ローズ制御部２０内の比較器２０ｆは、減算部２０ａで
得られる位置指令パルス及び位置検出パルスとの偏差が
予め設定された基準値を越えた場合に、脱調検出信号を
発生して上位コントローラへ送信する動作を行う。

【００４１】４相モータオープン制御部２２ｂが動作さ
れたとき（手動操作、若しくは位置検出部１９からの異
常信号に基づいて動作されたとき）には、スイッチ要素
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がオープンループ制御用切替状
態（各接点（ｃ−ｂ）間をオンした状態）に保持される
と共に、オープン制御部２１が「４相モード」に切替え
られる。このため、記憶部２１ａから減電流制御部２２
ｂを通じて４相用の電流指令値Ｉが出力されると共に、
スケール変換部２１ｃから、上位コントローラによる位
置指令パルスを同期型サーボモータ１４用の位置指令パ
ルスに変換した回転位置データθが出力されるようにな
り、それらの電流指令値Ｉ及び回転位置データθが電流
制御部１８に与えられる。

【００４２】従って、電流制御部１８は、同期型サーボ
モータ１４を上記電流指令値Ｉ及び回転位置データθに
基づいて駆動することにより、当該サーボモータ１４を
上位コントローラからの位置指令パルスに応じた制御位
置へ回転させるようになる。この場合、同期型サーボモ
ータ１４が制御位置で停止されたときには、電流指令値
Ｉが設定レベルに減少されるようになり、これに応じて
同期型サーボモータ１４に供給される励磁電流が低減さ
れるようになり、当該サーボモータ１４の自己発熱量が
下げられることになる。

【００４３】要するに、連鋳機に設置されたモールド幅
調整用の電気油圧サーボシリンダの駆動のために上記し
た本実施例によるモータドライバ１６を設置した場合に
は、以下に述べるような効果を奏するものである。

【００４４】即ち、本実施例の構成によれば、電気油圧
サーボシリンダ１１の駆動源を、既存のステッピングモ
ータ１２から、クローズループ制御される同期型サーボ
モータ１４に置き換えることにより、駆動源となるモー
タでの脱調発生に起因する連鋳機での生産性低下を未然
に防止可能なシステムを実現する場合において、同一の
モータドライバ１６によりステッピングモータ１２及び
同期型サーボモータ１４の双方を駆動することができ
る。この場合、連鋳機においては、そのメンテナンスを
比較的短い周期で行う必要上から、ステッピングモータ
１２などの機器が複数セット用意されているものである
が、上記モータドライバ１６を設置した場合には、それ
らステッピングモータ１２を同時に廃棄することなく、
寿命が尽きたものから順次同期型サーボモータ１４に置
き換えれば済むようになる。この結果、連鋳機での生産
性の向上やモータ寿命の引き延ばしを実現するためにモ
ータ種類の変更を行うに当たって、まだ使用可能な既存
のステッピングモータ１２を大量に廃棄する必要がなく
なるから、資源を有効に利用できると共に、必要となる
費用を抑制できるようになり、そのモータ種類の変更を
容易に行い得るものである。

【００４５】しかも、同期型サーボモータ１４をクロー
ズループ制御するために、その内部に設けられる検出器
１５は、鉄心及びコイルを組み合わせて構成された耐熱
性能に優れたものであるから、そのクローズループ制御
の信頼性が向上するようになり、以て生産性の低下を未
然に防止できるようになる。また、万一、検出器１５に
信号線の断線などの異常が発生した場合には、同期型サ
ーボモータ１４をオープンループ制御する状態に自動的
に移行されるから、故障に対する信頼性も向上するよう
になって生産性の低下を未然に防ぐ上で有益となる。さ
らに、ステッピングモータ１２や同期型サーボモータ１
４をオープンループ制御する状態において、当該モータ
が回転停止されたときには、その励磁電流が自動的に低
減される構成となっているから、高温雰囲気に設置され
るステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４
の温度上昇を極力抑制できることになり、結果的にステ
ッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４の寿命
長期化にも寄与できるようになる。

【００４６】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、以下に述べるような拡大・変形が可能であ
る。駆動対象のモータを相数が互いに異なるステッピン
グモータ１２及び同期型サーボモータ１４としたが、駆
動対象が同じ相数のモータであっても良い。この場合、
切替制御部２２にあっては、端子台１７に接続されたモ
ータの種別を相数の違いに基づいて判断することができ
ないが、電流制御部１８内の定電流回路１８ｂは指令さ
れた電流となるようにモータの各相巻線電圧を制御する
ので、各モータの巻線インピーダンスが分かるものであ
り、このような巻線インピーダンスの相違に基づいて接
続されたモータの種別を判断できるから、システム構成
上において支障が生ずることはない。

【００４７】モータドライバ１６は、モールド幅調整用
の電気油圧サーボシリンダを駆動する場合以外に、連鋳
設備内に設けられるターンディッシュストッパ、ターン
ディッシュ用スライディングノズル、モールドに振動を
付与する機構などのための電気油圧サーボシリンダを駆
動する場合にも同様に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電気的構成を示す機能ブロ
ック図

【図２】実際のシステム例を実体的に示す図その１

【図３】実際のシステム構成例を実体的に示す図その２

【図４】実際のシステム構成例を実体的に示す図その３

【図５】従来のシステム構成例を実体的に示す図

【符号の説明】

１１は電気油圧サーボシリンダ、１２はステッピングモ
ータ、１３は検出器（回転検出用パルス発生器）、１４
は同期型サーボモータ、１５は検出器（回転位置検出
器）、１６はモータドライバ、１８は電流制御部、１９
は位置検出部、１９ｂはスケール変換回路、２０はクロ
ーズ制御部、２１はオープン制御部、２２は切替制御部
（切替手段）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２２Ｄ 41/20 Ｂ２２Ｄ 41/20 41/38 41/38 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｔ Ｕ 8/38 8/00 ３０３Ａ 8/00 ３０３ Ｒ (72)発明者 廣橋聖司 東京都国分寺市南町３−25−11 株式会社 エスジー内 (72)発明者 岡崎彰仁 東京都国分寺市南町３−25−11 株式会社 エスジー内 Ｆターム(参考） 4E004 MA02 MA03 MB09 MB10 4E014 LA17 MA14 5H550 AA20 BB08 DD04 DD07 GG01 GG03 GG08 HB02 JJ03 JJ17 LL07 LL35 LL50 LL53 LL54 5H570 AA30 BB09 DD07 DD09 GG04 GG08 JJ22 LL15 LL32 5H580 BB05 CA01 CA13 FA03 FA04 HH02 HH39 JJ02 JJ05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連鋳機に設置されたサーボシリンダを駆
   動するためのモータの回転位置を外部から与えられる位
   置指令に応じた位置となるように制御する連鋳機用モー
   タドライバにおいて、 ステッピングモータ及び同期型サーボモータの双方に励
   磁電流を供給可能に構成され、ステッピングモータを前
   記位置指令に基づいてオープンループ制御する第１の制
   御モードと、同期型サーボモータを前記位置指令及び当
   該サーボモータの回転位置を検出するための回転位置検
   出器からの出力に基づいてクローズループ制御する第２
   の制御モードとに選択的に切替可能な制御手段と、 接続されたモータ種類を巻線相数または巻線インピーダ
   ンスの相違により自動判別した結果若しくは手動操作に
   基づいて前記制御手段を前記第１の制御モード及び第２
   の制御モードの何れかに選択的に切替える切替手段とを
   備えたことを特徴とする連鋳機用モータドライバ。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記同期型サーボモー
   タを前記位置指令に基づいてオープンループ制御する第
   ３の制御モードにも切替可能に構成されていることを特
   徴とする請求項１記載の連鋳機用モータドライバ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の連鋳機用モータドライバ
   を、前記ステッピングモータに設けられた回転検出用パ
   ルス発生器の出力に基づいて当該ステッピングモータの
   脱調を検出するための脱調検出回路を備えたシステムに
   用いる場合において、前記同期型サーボモータが前記第
   ３の制御モードによりオープンループ制御される状態で
   の脱調検出を前記脱調検出回路により検出可能にするた
   めに、 前記制御手段に対し、前記回転位置検出器からの出力を
   前記回転検出用パルス発生器の出力と同等の信号に変換
   するスケール変換回路を組み込んだことを特徴とする連
   鋳機用モータドライバ。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の連鋳機用モータ
   ドライバにおいて、 前記制御手段は、前記回転位置検出器の出力異常を検出
   する機能を備えた構成とされ、 前記切替手段は、前記制御手段が前記第１の制御モード
   に切替られた状態で前記回転位置検出器の出力異常を検
   出したときには、当該制御手段を前記第３の制御モード
   に切替えることを特徴とする連鋳機用モータドライバ。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記ステッピングモー
   タまたは同期型サーボモータのオープンループ制御時に
   おいて当該モータが停止したときには、供給する励磁電
   流を減少させる減電流制御を行うことを特徴とする請求
   項１ないし４の何れかに記載の連鋳機用モータドライ
   バ。