JP2006081258A - 多軸サーボ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同時駆動することがない多軸サーボドライバを小型にするとともに初期コスト
を低減し、消費電力を減らすことができる多軸サーボ装置を得る。
【解決手段】 本発明の多軸サーボ装置は、同時に駆動することのない複数のサーボモー
タ５のそれぞれに設けられたエンコーダ４と、制御部３１とパワー部３２とからなるサー
ボドライバ３とを備え、エンコーダ５の出力信号を制御部にフィードバックしサーボモー
タを駆動するもので、サーボドライバ３を１個とし、サーボドライバの後段に駆動対象の
サーボモータ４にパワー部３２の出力を切替える軸セレクタ６を設け、制御部３１は軸セ
レクタを選定する軸セレクタ選定部３１２を設けたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多軸サーボモータをドライブする多軸サーボ装置に関する。

従来、複数の軸が同時に駆動することがない多軸サーボ装置として、Ｎ個のサーボモータに対してＮ個のサーボドライバを用いたものがある。
図８は従来の多軸サーボ装置を示すブロック図である。図において、１は上位指令装置、２は電源、３はサーボドライバ、４はサーボモータ、５はエンコーダである。
この多軸サーボ装置では３軸であり、サーボドライバ３はＣＰＵ３１１を含む制御部３１とパワー部３２とからなる。
上位指令装置１の動作指令を受けて、サーボドライバ３のＣＰＵ３１１のコントロールにより電源２から電力を供給し、サーボモータ４を駆動する。同時にエンコーダ５によりサーボモータ４の速度および位置データをサーボドライバ３にフィードバックして制御量を演算する。このように、従来の多軸サーボ装置は、同時駆動のないＮ軸のサーボ装置において、サーボドライバがＮ個必要である。
また、二つのモータを一つの速度制御回路を用いて駆動させるため、選択回路を設けて速度制御しているものもある（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−２３３５８０号公報

従来の同時に駆動することがない多軸サーボ装置は、Ｎ個のサーボモータ対してＮ個のサーボドライバが必要でありサーボドライブ装置が大きくなってしまう、また初期コストも高くなる、駆動していない軸のドライバにも電力を供給するため、消費電力も大きくなる問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、同時駆動することがない多軸サーボドライバの大きさを小型にするとともに初期コストを低減し、消費電力を減らすことができる多軸サーボ装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、同時に駆動することのない複数のサ←ボモータのそれぞれに設けられたエンコーダと、制御部とパワー部とからなるサーボドライバとを備え、前記エンコーダの出力信号を前記制御部にフィードバックし前記サーボモータを駆動する多軸サーボ装置において、前記サーボドライバを１個とし、前記サーボドライバの後段に駆動対象の前記サーボモータに前記パワー部の出力を切替える軸セレクタを設け、前記制御部は前記軸セレクタを選定する軸セレクタ選定部を設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記サーボドライバが、停止時にブレーキを作動させるブレーキ回路を備えたものである。
請求項３に記載の発明は、前記ブレーキ回路が、停止指令後にサーボモータの動力線回路を前記軸セレクタのリレーのｂ接点または半導体スイッチ素子により短絡するようにしたものである。
請求項４に記載の発明は、前記エンコーダをその出力回路を並列に接続してシリアルエンコーダとしたものである。
請求項５に記載の発明は、前記エンコーダの出力をアナログとし、各出力を並列に接続し、駆動対象の前記サーボモータのエンコーダに切替えるエンコーダセレクタおよびＡＤコンバータを設けたものである。

本発明によると、同時駆動することがない多軸サーボドライバの大きさを小型にすることができ、初期コストを低減し、消費電力を減らすることができる。
また、一つのリレーで軸切り替えを行うと共に、駆動を終えた軸にブレーキをかけることができるので、モータ制御の品質をより向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１を示す多軸サーボ装置のブロック図である。図において、３１２は軸セレクタ選定部、６はパワー部３２の動力線を切り替える軸セレクタである。その他の符号は従来と同じであるため、説明を省く。
本実施例では、制御部３１の軸セレクタ選定部３１２により、軸セレクタ６を切り替え、３台のサーボモータ４の１台を駆動している。軸切り替えの動作を行う軸セレクタ６ａは、図２に示すような回路になっている。図において、６１ａは指令回路、６２ａはリレーである。リレー６２ａ’は動作コイル６２１ａとリレー接点６２２ａからなる。
エンコーダ５は、シリアルエンコーダを用いており、各信号線は半二重又は全二重のマルチドロップ方式により接続されている。ＣＰＵ３１１とのデータのやり取りは図３に示す伝送フォーマットを用いている。ＣＰＵ３１１からのデータオーマットは、ヘッダ５１、軸アドレス５２、データ要求コマンド５３の順になっており、エンコーダ５からＣＰＵ３１１へはヘッダ５１、軸アドレス５２、エンコーダ返信データ５４となっている。軸アドレス５２により目的軸を選択する。
つぎに本実施例の動作を図４用いて説明する。
いま、軸ａのサーボモータ６ａが駆動している時、他の軸ｂ、軸ｃは駆動しておらず、上位指令装置１により軸ｂを駆動する指令が出たとする。
（１）ＣＰＵ３１１から軸セレク選定部３１２に対して、軸セレクタ６ａのアドレスを選定する命令を送る。
（２）軸セレクタ選定部３１２は、軸セレクタ６ａにサーボモータ４ａの停止指令を送る。
（３）軸セレクタ６ａの指令回路６１ａは、動作コイル６２１ａをオフしとリレー接点６２２ａを問にする。パワー部３２からの駆動電圧は断の状態になりサーボモータ４ａは停止する。
（４）ＣＰＵ３１１はエンコーダ５ａに対して位置、速度フィードバックデータのシリアル信号を要求する。エンコーダ５ａはエンコーダ返信データ５４をＣＰＵ３１１にフィードバックする。
（５）ＣＰＵ３１１はフィードバックを受けた後、エンコーダセレクト軸アドレスを切り替える。軸セレクタ選定部３１２に対して、軸ｂの選定信号を送り、軸セレクタ選定部３１２は軸セレクタ６ｂに起動命令を送る。
（６）軸セレクタ６ｂの指令回路６１ｂは、動作コイル６２１ｂをオンにしてリレー接点６２２ａを閉にする。
（７）サーボモータ４ｂが起動し軸の切替えが完了する。
このような構成により、多軸のサーボモータを１台のサーボドライバで駆動制御できるので、サーボドライバのサイズを小型にすることができ、初期コストを低減し、消費電力を減らすることができる。

本実施例は、駆動していないサーボモータ動力棟回路をリレーのｂ接点または半導体スイッチ素子を用い短絡することによりサーボモータにブレーキをかけるものである。
図５は、軸セレクタ６の構成を示す回路図である。軸セレクタのサーボモータ側のｂ接点はＵ，Ｖ，Ｗの各相が短絡されている。
また、エンコーダとしてパルス方式のアナログエンコーダを用いている。図６は、アナログエンコーダのブロック図である。図において、７はエンコーダセレクタ、８はＡＤコンバータである。ＡＤコンバータ８は、ＣＰＵ３１１の外部に設けられ、シリアル又はパラレルバスによりデータをやり取りするものである。ＣＰＵ内臓のものを用いている。パルスエンコーダの場合は、差動信号により差動トランシーバＩＣを用いている。エンコーダセレクタ７は、信号線および電源線が各軸エンコーダ５ａ，５ｂ，５ｃと並列に接続されており、信号データはＡＤコンバータ８を経由してＣＰＵ３１１にフィードバックされる。信号データにはアナログエンコーダ位置デーダＣＯＳθ、ＳＩＮθが含まれる。必要に応じて原点パルスＺ相も含む。また、位置パルスデータとしてＡ相、Ｂ相、Ｃ相を用いる。
つぎに本実施例の動作を図７により説明する。
実施例１と同様に、軸ａのサーボモータ４ａを停止し、軸ｂを駆動する指令が出たとする。
（１）実施例１と同じくＣＰＵ３１１から軸セレクタ選定部３１２に対して、軸セレクタ６ａのアドレスを選定する命令を送る。
（２）実施例１と同じく軸セレク選定部３１２は、軸セレクタ６ａにサーボモータ４ａの停止指令を送る。
（３）軸セレクタ６ａの指令回路６１ａは、動作コイル６２１ａをオフしとリレー接点６２２ａを開にする。リレー接点６２２ａが開になると、サーボモータ側のＵ，Ｖ，Ｗの各相のｂ接点が短絡されているため、パワー部３２からの駆動電圧は断の状態になるとともに発生した励磁電流によりサーボモータ４ａにブレーキがかかり停止する。
（４）ＣＰＵ３１１はエンコーダ５ａに対して位置、速度フィードバックデータを要求する。エンコーダ５ａはアナログデータをＡＤコンバータ８を介してＣＰＵ３１１にフィードバックする。
（５）ＣＰＵ３１１はフィードバックを受けた後、軸セレクタ６およびエンコーダセレクタを切り替える。軸セレクタ選定部３１２に対して、軸ｂの選定信号を送り、軸セレクタ選定部３１２は軸セレクタ６ｂに起動命令を送る。
（６）サーボモータの短絡回路が開放されブレーキが解除されると同時にサーボドライバとサーボモータが接続され駆動可能な状態となる。軸セレクタ６ｂの指令回路６１ｂは、動作コイル６２１ｂをオンにしリレー接点６２２ａを閉にする。
（７）サーボモータ４ｂが起動し軸の切替えが完了する。
このように、駆動していない軸にブレーキをかけることができるので、モータ制御の品質がより向上する。
なお、本実施例では軸セレクタとしてリレーを用いたが、これに限らず半導体スイッチ素子等の電子部品を用いてもよい。

１つの装置に同時に駆動することがない多軸サーボドライバを２つ以上持っている場合多軸でサーボドライバを共有化することによって装置の大きさを小型化するとともに初期コストを低減し、消費電力を減らすことができるので、同時に駆動することがないサーボモータを多数搭載したシステムの小型化、省コスト化、省エネルギーという用途にも適用できる。

本発明の実施例１を示す多軸サーボ装置の構成ブロック図 図１の軸セレクタの構成を示す回路図 実施例１に用いたエンコーダ信号の伝送フォーマット 実施例１の動作を示す軸切替えのフローチャート 本発明の実施例２に用いたエンコーダのブロック成図 本発明の実施例２に用いた軸セレクタの構成を示す回路図 実施例２の動作を示す軸切替えのフローチャート 従来の多軸サーボ装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１ 上位指令装置
２ 電源
３ サーボドライバ
３１ 制御部
３１１ Ｃ ＰＵ
３１２ 軸セレクタ選定部
３２ パワー部
４、４ａ、４ｂ、４ｃ サーボモータ
５、５ａ、５ｂ、５ｃ エンコーダ
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 軸セレクタ
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ 指令回路
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ リレー
６２１ａ 動作コイル
６２２ａ リレー接点

Claims (5)

1. 同時に駆動することのない複数のサーボモータのそれぞれに設けられたエンコーダと、制御部とパワー部とからなるサーボドライバとを備え、前記エンコーダの出力信号を前記制御部にフィードバックし前記サーボモータを個別に駆動する多軸サーボ装置において、
   前記サーボドライバを単一とし、前記サーボドライバの後段に前記パワー部の出力を駆動対象の前記サーボモータへ切替える軸セレクタを設け、かつ前記制御部に前記軸セレクタを選定する軸セレクタ選定部を設けたことを特徴とする多軸サーボ装置。
2. 前記サーボドライバは、停止時にブレーキを作動させるブレーキ回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の多軸サーボ装置。
3. 前記ブレーキ回路は、停止指令後にサーボモータの動力線回路を前記軸セレクタのリレーのｂ接点または半導体スイッチ素子により短絡することを特徴とする請求項２記載の多軸サーボ装置。
4. 前記エンコーダはその出力回路を並列に接続してシリアルエンコーダとしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の多軸サーボ装置。
5. 前記エンコーダはその出力をアナログとし、各出力を並列に接続し、駆動対象の前記サーボモータのエンコーダに切替えるエンコーダセレクタおよびＡＤコンバータを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の多軸サーボ装置。

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