JP2006311719A - モータ制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】レゾルバ仕様とモータ仕様の情報入手が簡単であり、その組合せに適した制御条件への切り替えが可能なモータ制御システムを提供する。
【解決手段】レゾルバ４を搭載したサーボモータ１は、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じて固有の抵抗値を割り付けた抵抗器１４を有し、サーボモータ１を駆動制御するモータ制御装置２は、サーボモータ１の組合せ内容を予め記憶した記録手段１８と、抵抗器１４の抵抗値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段１７と、Ａ／Ｄ変換手段１７の出力からレゾルバ仕様とモータ仕様の組合せを識別する識別手段１９と、識別したサーボモータ１に応じた制御条件を切り替えてモータを制御するモータ制御手段１３とで構成され、モータ制御装置２とサーボモータ１とを接続することで自動的にその組合せの制御条件に切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ制御装置がレゾルバを搭載したサーボモータを識別し、その組合せの制御条件に自動的に切り替えるモータ制御システムに関する。

従来、レゾルバや光学式エンコーダは、回転角度位置を検出する位置検出手段として広く知られ、産業用機器の駆動モータに搭載されている。

レゾルバは機械部品で構成されており、光学式エンコーダに比べて安価で耐環境性に優れているという特徴を有している。

レゾルバを搭載したサーボモータと制御装置とからなる従来のモータ制御システムを図３に示しており、レゾルバおよび制御装置を模式的に表したもので、モータと制御装置の接続はここでは省略している。

レゾルバ３４は、ロータ３５、励磁コイル３６、二次コイル３７ａ、及び二次コイル３７ｂを有している。ロータ３５はモータ３１の軸に取り付けられている。

制御装置３２は、位置検出回路３３と位置検出回路３３の出力に基づいてモータを制御するモータ制御手段１３で構成されている。この位置検出回路３３は、励磁回路４１と差動増幅器４０ａ、差動増幅器４０ｂおよび信号処理回路４２で構成されている。レゾルバ３４と制御装置３２は、それぞれコネクタ３９ａ、コネクタ３９ｂを介して伝送ケーブル３８で接続されている（例えば、特許文献１参照）。

従来のモータ制御システムでは、励磁回路４１で周期信号（一般的に正弦波信号）を生成し、その周期信号を励磁コイル３６に入力する。レゾルバ３４は、この周期信号とロータ３５の回転角度により、二次コイル３７ａ、および二次コイル３７ｂにそれぞれ正弦波状に振幅変調された信号（ＳＩＮ信号）と、余弦波状に振幅変調された信号（ＣＯＳ信号）を誘起する。ＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号は差動増幅器４０ａと差動増幅器４０ｂで増幅され信号処理回路４２に入力される。信号処理回路４２は周期信号とＳＩＮ信号とＣＯＳ信号よりモータ３１の回転角度を算出しモータ制御手段４３に入力する。モータ制御手段４３では、モータ３１の回転角度が角度指令と一致するようにモータ４を制御する。

この種のサーボモータを制御するには、モータ仕様（極数、最大回転数、慣性モーメントなど）やレゾルバ仕様（電気特性など）を識別し、制御装置の各種パラメータを設定して、サーボモータに適合させる必要がある。上述のモータ仕様やレゾルバ仕様を識別するための情報は、モータの外郭に貼付された銘板に記載されており、サーボモータと制御装置を新たに接続する場合には、作業者が上述の銘板に記載された情報を目視で認識し、その情報に基づき各種のパラメータを設定していた。

また、電気回路基板を有するエンコーダを搭載したサーボモータの場合には、電気回路基板上にモータ仕様やエンコーダ仕様を記録したメモリーを搭載し、エンコーダの位置情報を制御装置に伝送する通信回線を介してモータ仕様やエンコーダ仕様の情報を制御装置に配信し自動的にパラメータを設定するものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３４４１０８号公報 特開昭６３−１９０５８４号公報

従来のレゾルバを搭載したサーボモータは、上述したように、モータの外郭に貼付された銘板がレゾルバ仕様やモータ仕様を識別する唯一の情報であり、作業者が銘板を調べ、手作業でモータ制御装置のパラメータを設定するため、作業効率が悪く、作業者の作業ミスによりパラメータの設定ミスが発生する恐れがあった。

また、レゾルバは、エンコーダに比べて環境の厳しい条件下で使用される場合が多く、電子回路をモータ内部に搭載せず、モータ制御装置内に配置するのが一般的であった。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、レゾルバ仕様とモータ仕様の情報入手が簡単であり、その組合せに適した制御条件への切り替えが可能なモータ制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、レゾルバを搭載したモータとこのモータを駆動制御するモータ制御装置とからなるモータ制御システムにおいて、モータは、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じて固有の抵抗値を割り付けた抵抗器を有するサーボモータであり、モータ制御装置は、前記サーボモータの組合せ内容を予め記憶した記録手段と、前記抵抗器の抵抗値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力からレゾルバ仕様とモータ仕様の組合せを識別する識別手段と、前記識別したサーボモータに応じた制御条件を切り替えてモータを制御する制御手段とで構成され、前記モータ制御装置と前記サーボモータとを接続することで自動的にその組合せの制御条件に切り替えることを特徴とするモータ制御システムである。

本発明のモータ制御システムによれば、接続されたサーボモータが有する抵抗器の抵抗値により、モータ制御装置のパラメータの初期設定を自動的に行うことが可能になり、手作業で各種パラメータを設定する煩わしい作業を廃止できるとともに、作業者の入力ミスによるパラメータの誤設定を回避することができる。

また、サーボモータとモータ制御装置間の伝送ケーブルの電線本数を削減できる。

モータは、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じて固有の抵抗値を割り付けた抵抗器を有するサーボモータであり、モータ制御装置は、前記サーボモータの組合せ内容を予め記憶した記録手段と、前記抵抗器の抵抗値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力からレゾルバ仕様とモータ仕様の組合せを識別する識別手段と、前記識別したサーボモータに応じた制御条件を切り替えてモータを制御する制御手段とで構成され、前記モータ制御装置と前記サーボモータの接続により自動的にその組合せの制御条件に切り替えることを特徴とするモータ制御システムである。

このとき、抵抗器はコネクタを介してＡ／Ｄ変換手段に接続する。また、抵抗器の一方をレゾルバ励磁コイルの一方に接続し、他方をモータ制御装置のＡ／Ｄ変換手段に接続する。

実施例１は、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じて固有の抵抗値を割り付けた抵抗器の両端をコネクタに接続し、モータ制御装置のＡ／Ｄ変換手段にコネクタを介して接
続したものである。

図１において、モータ制御システムは、サーボモータ１と、モータ制御装置２と、伝送ケーブル８とで構成される（モータ制御装置２とモータ部の接続は従来と同じで説明および図示せず。）。

サーボモータ１は、位置検出手段としてのレゾルバ４と、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じた固有の抵抗値の抵抗器１４を備えている。このレゾルバ４は、ロータ５と励磁コイル６と二次コイル７ａと二次コイル７ｂで構成された１相励磁２相出力方式のレゾルバであり、各コイルの終端は端子（ターミナル）でかしめられてサーボモータ１側のコネクタ９ａの各端子に接続されている。

また、抵抗器１４はレゾルバ仕様およびモータ仕様の組合せに応じて固有な抵抗値が設定され、例えば、組合せに応じて、１０ｋΩ、２０ｋΩ、４０ｋΩ、８０ｋΩという具合にそれぞれ異なる抵抗値が割り付けられ、この抵抗器１４もコネクタ９ａの他の端子に接続されている。

一方、モータ制御装置２は、位置検出回路３と、モータ制御手段１３と、抵抗器１６と、Ａ／Ｄ変換器１７と、記憶手段１８と、識別手段１９とを有しており、記憶手段１８には、レゾルバ仕様（例えば、励磁電圧仕様、２次コイル電圧仕様など）とモータ仕様（極数、最大回転数、慣性モーメントなど）が複数の組合せで階層的に記憶させている。

また、識別手段１９は、内部に複数の閾値を有しており、入力したデジタル値と閾値を比較して入力信号を識別する。

抵抗器１６には、所定の抵抗値、例えば、２０ｋΩが割り付けられており、レゾルバ４を含むサーボモータ１とモータ制御装置２とを接続すると、抵抗器１４と抵抗器１６とは直列に接続され、例えば、抵抗器１４の抵抗値をＲ１、抵抗器１６の抵抗値をＲ２とすると、抵抗器１４の両端には、回路電源電圧に対して、Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）で分圧された電圧が発生する。

前述の抵抗値の例に従えば、回路電源電圧に対して、それぞれ１／３、１／２、２／３、４／５の電圧が抵抗器１４の両端に発生することになる。この電圧はＡ／Ｄ変換器１７でデジタル値に変換され、識別手段１９に入力される。識別手段１９では、デジタル値と内部の複数の閾値と比較して、その大小関係によりデジタル値を判別し、判別結果に基づいて記憶手段１８に階層的に記憶されているレゾルバ仕様およびモータ仕様の組合せの中から記録階層を決定して、レゾルバ仕様およびモータ仕様を識別する。

モータ制御手段１３は、識別手段１９にて識別したレゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じた制御条件を切り替えてモータを制御する。

このように、レゾルバを搭載したサーボモータを新たに接続する際に、サーボモータの組合せ内容を予め記憶した記憶手段と、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じて固有の抵抗値を割り付けた抵抗器の抵抗値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段の出力からレゾルバ仕様とモータ仕様の組合せを識別する識別手段と、識別したサーボモータに応じた制御条件を切り替えてモータを制御する制御手段とを備えたモータ制御装置により、パラメータの初期設定を自動的に行うことが可能になり、作業者の入力ミスによるパラメータの誤設定を回避することができる。

実施例２は、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じて固有の抵抗値を割り付けた抵抗器の一方をレゾルバ励磁コイルの一方に接続し、他方をモータ制御装置のＡ／Ｄ変換手段に接続したもので、実施例１と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。

図２において、実施例１と異なるのは、抵抗器１４の一方を励磁コイル６に接続してコネクタとの接続端子および伝送ケーブルのリード線を１本削減した点と、抵抗器１４とＡ／Ｄ変換器１７の間にアナログスイッチ１５を設けた点である。

アナログスイッチ１５は、抵抗器１４とＡ／Ｄ変換器１７の間、および励磁回路１１とＡ／Ｄ変換器１７の間にそれぞれ直列的に配置されており、アナログスイッチ１５のＯＮ／ＯＦＦは、識別手段１９により制御される。

抵抗器１４および抵抗器１６の抵抗値、ならびに記憶手段１８は、実施例１と同様に設定されている。

ここで、実施例２の動作について説明する。レゾルバ１がモータ制御装置２と接続された後に電源が投入されると、励磁回路１１は一定の電圧を維持し、識別手段１９はアナログスイッチ１５をＯＮする。その間、抵抗器１４の両端の電圧は、Ａ／Ｄ変換器１７でデジタル値に変換され、識別手段１９に入力される。

識別手段１９では、デジタル値と内部の複数の閾値と比較して、その大小関係によりデジタル値を判別し、判別結果に基づいて記憶手段１８に階層的に記憶されているレゾルバ仕様およびモータ仕様の組合せの中から記録階層を決定して、レゾルバ仕様およびモータ仕様を識別する。

識別後は、アナログスイッチ１５をＯＦＦして配線を電気的に切り離す。モータ制御手段１３は、前記識別手段１９にて識別したレゾルバとサーボモータに応じた制御条件を切り替えてモータ制御を開始し、励磁回路１１は励磁を開始する。

このように、パラメータの初期設定を自動的に行うことが可能になり、作業者の入力ミスによるパラメータの誤設定を回避できるとともに、伝送ケーブルの電線本数を１本減らすことができる。

なお、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せ数が少ない場合には、Ａ／Ｄ変換器１７の代りにコンパレータを搭載し、基準電圧との比較結果により記憶手段１８の記録階層を決定しても、レゾルバ仕様およびモータ仕様を識別することが可能である。

本発明のモータ制御装置は、ロボットなど悪環境下で高信頼性を必要とする用途などに有用である。

本発明の実施例１のモータ制御システムにおける要部のブロック構成図 本発明の実施例２のモータ制御システムにおける要部のブロック構成図 従来例を示すモータ制御システムにおける要部のブロック構成図

符号の説明

１ サーボモータ
２ モータ制御装置
３ 位置検出回路
４ レゾルバ
５ ロータ（レゾルバ）
６ 励磁コイル
７ａ、７ｂ 二次コイル
８ 伝送ケーブル
９ａ、９ｂ コネクタ
１０ａ、１０ｂ 差動増幅器
１１ 励磁回路
１２ 信号処理回路
１３ モータ制御手段
１４ 抵抗器
１５ アナログスイッチ
１６ 抵抗器
１７ Ａ／Ｄ変換器
１８ 記憶手段
１９ 識別手段

Claims (3)

1. レゾルバを搭載したモータとこのモータを駆動制御するモータ制御装置とからなるモータ制御システムにおいて、モータは、レゾルバ仕様とモータ仕様の組合せに応じて固有の抵抗値を割り付けた抵抗器を有するサーボモータであり、モータ制御装置は、前記サーボモータの組合せ内容を予め記憶した記録手段と、前記抵抗器の抵抗値をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段の出力からレゾルバ仕様とモータ仕様の組合せを識別する識別手段と、前記識別したサーボモータに応じた制御条件を切り替えてモータを制御する制御手段とで構成され、前記モータ制御装置と前記サーボモータの接続により自動的にその組合せの制御条件に切り替えることを特徴とするモータ制御システム。
2. 抵抗器はコネクタを介してＡ／Ｄ変換手段に接続する請求項１に記載のモータ制御システム。
3. 抵抗器の一方をレゾルバ励磁コイルの一方に接続し、他方をモータ制御装置のＡ／Ｄ変換手段に接続した請求項１に記載のモータ制御システム。

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