JP2007089243A - モータ制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前記モータ31への給電線51を介して互いに接続されるサーボ側信号送受信部13とセンサ側信号送受信部422とセンサ側制御電源423とを備え、前記モータ制御装置1から前記センサ41への給電と、前記モータ制御装置1と前記センサ41間で送受信するセンサ信号を、前記モータ31への給電線51に重畳させる。
【選択図】図1
Description
このように、従来のモータ制御システムでは、モータ31への電力給電線511,512,513とエンコーダ45への電源給電およびエンコーダ信号の送受信のための専用線81が別個に設けられている。なお、第1の従来例は、一般的なモータ制御システムを代表する構成を示すものである。
これにより、省線化されて生産性が優れ、且つ信頼性の高いブラシレスモータ制御装置を実現し、また、確実で信頼性の高い双方向の通信に基づき、ブラシレスモータ制御装置を実現するのである(例えば、特許文献1参照)。
これにより、通信専用の配線が不要となり、室内機、室外機間の配線本数が少なくなるので、配線工事や据付け工事が容易となるとともに、安価なものにすることができるのである(例えば、特許文献2参照)。
これにより、搬送波の周波数に共振させるというトランスの調整工程の必要のないトランスレス化を実現している(例えば、特許文献3参照)。
第2〜4の従来例のように、電力線に通信信号を重畳させて情報伝送する電力線通信システムは、様々な手段での提案がされている。
また、モータの多軸制御を必要とする産業用ロボットや工作機械、実装機等のメカトロニクス装置において、ケーブル本数が多ければ配線引き回しに依るノイズの影響が出るという問題もあった。また、システムの小型化や省スペース化に際し、ケーブル本数が多ければ配線スペースの確保が難しいという問題点もあった。また、モータ制御装置とモータ、エンコーダ間のケーブル長が長くなる場合、ケーブルコストが嵩んだり、エンコーダへの電源電圧降下に依るシステム異常が発生するという問題点もあった。
また、モータ制御装置の制御電源は、エンコーダ用の電源容量を確保して設計する必要があり、制御電源の小型化や低コスト化を妨げることとなり、また、エンコーダ種類に依る電源容量の違いを考慮して設計する必要があるため、汎用性を高める妨げにもなるという問題点もあった。
第2〜4の従来例である電力線通信システムは、電力線に通信信号を重畳させて情報伝送するのみであり、モータ制御装置からモータやエンコーダへの給電や信号の送受信を考慮した省配線のモータ制御システムには適用できないという問題点もあった。
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、モータ制御装置からモータへの電力給電線にエンコーダへの給電およびエンコーダ信号を重畳し、ケーブルの省配線化や低コスト化を図りつつ、ケーブル長が長い場合においてもエンコーダへの給電とエンコーダ信号の送受信を確実に実施できるモータ制御システムを提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、モータ制御装置とモータとセンサを有するモータ制御システムにおいて、前記モータへの給電線を介して互いに接続されるサーボ側信号送受信部とセンサ側信号送受信部とセンサ側制御電源とを備え、前記モータ制御装置から前記センサへの給電と、前記モータ制御装置と前記センサ間で送受信するセンサ信号を、前記モータへの給電線に重畳させるものである。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記サーボ側信号送受信部が、前記モータへの給電ラインと絶縁するコンデンサと前記コンデンサと接続するパルストランスを備え、制御部からの制御信号に基づいて前記センサ信号を送受信するものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記センサ側信号送受信部が、前記モータへの給電ラインと絶縁するコンデンサと前記コンデンサと接続するパルストランスを備え、信号処理部からの制御信号に基づいて前記センサ信号を送受信するものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記センサ側制御電源が、前記給電線から制御電源を生成する交流/直流変換器と、生成された前記制御電源の電力を蓄電する蓄電部と、生成された前記制御電源の電圧を監視し電源電圧情報を出力する電圧監視部と、を備えるものである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記モータ制御装置が、前記センサへの給電を完了した後、前記モータの通常運転を開始するものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1または4記載の発明における前記モータ制御装置が、前記電源電圧情報に基づいて、前記モータが動作しないように制御して前記センサへ給電するものである。
また、請求項7に記載の発明は、請求項6記載の発明における前記モータ制御装置が、前記モータの種類に応じて、前記モータが動作しないように制御する方法を変更するものである。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記モータ制御装置が、前記モータへの給電ラインに低域フィルタを備えるものである。
また、請求項9に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記モータ制御装置が、複数のサーボ側信号送受信部を備え、それぞれの受信信号に基づいて、受信データの正誤判断をするものである。
また、請求項10に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記センサが、複数のセンサ側信号送受信部を備え、それぞれの受信信号に基づいて、受信データの正誤判断をすることを特徴とする請求項1記載のモータ制御システム。
また、請求項2、または、請求項3に記載の発明によると、簡単な構成でモータへの給電線を介して、センサへの電源給電とセンサ信号の送受信をすることができる。また、高圧ラインである給電線と2次側であるセンサ信号回路を絶縁し、感電等の危険性を低減することができる。
また、請求項4に記載の発明によると、簡単な構成で制御電源の生成と電力の保持をすることができ、センサ毎でそれに見合った制御電源を構成することができる。また、ケーブル長が長くなる場合、センサへの電源電圧降下に依るシステム異常が発生することがなくなり、信頼性向上を図ることができる。また、モータ制御装置側制御電源の小型化や低コスト化を図ることができる。また、センサでの電力保持状態を常時監視することができ、信頼性向上を図ることができる。
また、請求項5、または、請求項6に記載の発明によると、第1の従来例である一般的なモータ制御システム同様に、確実なモータ制御をすることができる。また、モータの誤動作や暴走を防止でき、モータに接続される機構系を破損させることなく、モータ制御できる。
また、請求項7に記載の発明によると、モータ制御装置に接続されるモータの種類に依らず、センサへ安全、確実に給電と電力保持をすることができ、誤動作や異常を低減でき、信頼性向上を図ることができる。また、如何なるモータにも対応することができ、モータ制御装置の汎用性が高まる。
また、請求項8に記載の発明によると、モータ制御装置の出力電圧(電流)の高調波成分を抑制することができ、また、出力高調波に依るセンサ信号伝送のS/N比への影響を軽減させることができる。
また、請求項9に記載の発明によると、センサからの正しい受信データのみを受信することができ、確実なモータ制御をすることができる。また、モータの誤動作や暴走を防止でき、モータに接続される機構系を破損させることなく、モータ制御できる。
また、請求項10に記載の発明によると、モータ制御装置からの正しい受信データのみを受信することができ、確実なモータ制御をすることができる。また、モータの誤動作や暴走を防止でき、モータに接続される機構系を破損させることなく、モータ制御できる。
また、第2〜4の従来例である電力線通信システムと異なる部分は、モータ制御に必要な構成を備えた部分であり、特に、電力線に通信信号を重畳させて情報伝送するのみでなく、モータへの給電に加えてエンコーダへの給電とエンコーダ信号の送受信をする点である。
なお、ここでの通常運転動作は、一般的なモータ制御における技術として周知であるため、詳述は省略する。
よって、エンコーダ43内部で制御電源を生成するため、モータ制御装置とモータ、エンコーダ間のケーブル長が長くなる場合、エンコーダへの電源電圧降下に依るシステム異常が発生するという懸念がなくなり、また、エンコーダ種類に依る電源容量等の違いをエンコーダ自身で考慮すれば良く、サーボ側制御電源6の負担を大いに減らすことができる。
モータ31がDCサーボモータの場合、発生トルクが静止摩擦トルク以内となるように電流(電圧)を出力する。
また、同期型ACサーボモータの場合、磁極検出後、磁極位置と同位置(電気角0度)または電気角180度の電流ベクトルの方向へ電流(電圧)を出力する。ここで、磁極検出は、次の2通りが大きく考えられる。1つの磁極検出はポールセンサによる磁極検出であり、ポールセンサ信号の送信は前述の給電線を介して行なわれるため、電源投入直後は前述のエンコーダ43への給電方法で給電し、ポールセンサ信号により磁極検出した後、前述の出力制御方法を行なう。もう1つの磁極検出はポールセンサレスのソフトウェア等による磁極検出であり、電源投入直後は前述のエンコーダ43への給電方法で給電し、ソフトウェア等による磁極検出をした後、前述の出力制御方法を行なう。
また、誘導型ACサーボモータの場合、任意の相に直流電流(電圧)を出力する。
また、前述したモータ以外のモータの場合、動作しない(回転しない)位の振幅の電流(電圧)を出力、または、機械系が応答しない位の高周波の電流(電圧)を出力する。
例えば図2において、サーボ側信号送受信部13やセンサ側信号送受信部442は、給電線512、513とコンデンサ304、305、306、307がそれぞれ接続され、パルストランス401、402の1次コイルの両端にコンデンサ304、305、306、307が接続される。また、パルストランス401、402の2次コイルは、それぞれ制御部7とセンサ側信号処理部441に接続される。すなわち、高圧ラインである給電線とセンサ信号をコンデンサでデカップリングし、パルストランスで2次側である制御部7とセンサ側信号処理部441とを絶縁している。
2 コンバータ部
3 平滑コンデンサ
4 インバータ部
5 出力電流検出部
6 サーボ側制御電源
7 制御部
11 サーボアンプ
12 出力フィルタ
13 サーボ側信号送受信部
21 交流電源
31 モータ
41 センサ
42 センサ回路部
421、441 センサ側信号処理部
422、442 センサ側信号送受信部
423、443 センサ側制御電源
43 エンコーダ
44 エンコーダ回路部
51、511、512、513 給電線
61、62 信号線
71 電源電圧情報
72 制御電源線
81 専用線
101 交流/直流変換器
102 蓄電部
103 電圧監視部
Claims (10)
- モータ制御装置とモータとセンサを有するモータ制御システムにおいて、
前記モータへの給電線を介して互いに接続されるサーボ側信号送受信部とセンサ側信号送受信部とセンサ側制御電源とを備え、
前記モータ制御装置から前記センサへの給電と、前記モータ制御装置と前記センサ間で送受信するセンサ信号を、前記モータへの給電線に重畳させることを特徴とするモータ制御システム。 - 前記サーボ側信号送受信部が、前記モータへの給電ラインと絶縁するコンデンサと前記コンデンサと接続するパルストランスを備え、
制御部からの制御信号に基づいて前記センサ信号を送受信することを特徴とする請求項1記載のモータ制御システム。 - 前記センサ側信号送受信部が、前記モータへの給電ラインと絶縁するコンデンサと前記コンデンサと接続するパルストランスを備え、
信号処理部からの制御信号に基づいて前記センサ信号を送受信することを特徴とする請求項1記載のモータ制御システム。 - 前記センサ側制御電源が、前記給電線から制御電源を生成する交流/直流変換器と、
生成された前記制御電源の電力を蓄電する蓄電部と、
生成された前記制御電源の電圧を監視し電源電圧情報を出力する電圧監視部と、を備えることを特徴とする請求項1記載のモータ制御システム。 - 前記モータ制御装置が、前記センサへの給電を完了した後、前記モータの通常運転を開始することを特徴とする請求項1記載のモータ制御システム。
- 前記モータ制御装置が、前記電源電圧情報に基づいて、前記モータが動作しないように制御して前記センサへ給電することを特徴とする請求項1または4記載のモータ制御システム。
- 前記モータ制御装置が、前記モータの種類に応じて、前記モータが動作しないように制御する方法を変更することを特徴とする請求項6記載のモータ制御システム。
- 前記モータ制御装置が、前記モータへの給電ラインに低域フィルタを備えることを特徴とする請求項1記載のモータ制御システム。
- 前記モータ制御装置が、複数のサーボ側信号送受信部を備え、それぞれの受信信号に基づいて、受信データの正誤判断をすることを特徴とする請求項1記載のモータ制御システム。
- 前記センサが、複数のセンサ側信号送受信部を備え、それぞれの受信信号に基づいて、受信データの正誤判断をすることを特徴とする請求項1記載のモータ制御システム。
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