JP2010206951A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータとコントローラが比較的離れた場所に設置されて使用されるモータ制御装置に関する。
The present invention relates to a motor control device that is installed and used in a place where a motor and a controller are relatively distant from each other.
ロボット、工作機械等に用いられるモータ制御装置におけるコントローラは、モータの回転を検出するために軸に取り付けられ、モータの回転数に応じた信号を生成するエンコーダへ電源を供給すると共に、エンコーダからのフィードバック信号を受け、指令値と比較することでモータの制御を行う。ところで、モータとコントローラが比較的離れて使用される場合があるが、このような場合にはエンコーダとコントローラを接続するケーブルが長くなり、ケーブルが持つ抵抗成分による電圧降下が大きくなる。エンコーダが所望する電圧より印可される電圧が低くなった場合には正常に動作を行わない恐れがあるという一般的な技術課題がある。
このような一般的な技術課題を解決するために、従来のモータ制御装置では、エンコーダに供給される電源電圧をコントローラへフィードバックする専用の電圧信号線を備え、コントローラ側で前記フィードバックされた電圧を測定しエンコーダに供給する電源電圧を調整している。（例えば、特許文献１参照）。
また、エンコーダに電源電圧レベル検出回路を備え、前記電源電圧レベル検出回路にて検出した電圧レベルデータをシリアルデータによりコントローラへ送信し、コントローラでエンコーダに供給する電源電圧を調整しているものもある。（例えば、特許文献２参照）
A controller in a motor control device used in a robot, a machine tool, etc. is attached to a shaft to detect the rotation of the motor, and supplies power to an encoder that generates a signal corresponding to the number of rotations of the motor. The motor is controlled by receiving the feedback signal and comparing it with the command value. By the way, the motor and the controller may be used relatively apart from each other. In such a case, the cable connecting the encoder and the controller becomes long, and the voltage drop due to the resistance component of the cable becomes large. There is a general technical problem that when the voltage applied by the encoder is lower than the desired voltage, the encoder may not operate normally.
In order to solve such a general technical problem, the conventional motor control device includes a dedicated voltage signal line for feeding back the power supply voltage supplied to the encoder to the controller, and the controller side receives the voltage fed back. The power supply voltage measured and supplied to the encoder is adjusted. (For example, refer to Patent Document 1).
Some encoders have a power supply voltage level detection circuit, the voltage level data detected by the power supply voltage level detection circuit is transmitted to the controller as serial data, and the power supply voltage supplied to the encoder is adjusted by the controller. . (For example, see Patent Document 2)
特許文献１に記載の従来のモータ制御装置の構成図を図３に示す。図３において、１はコントローラ、２０はモータ（図示せず）に取り付けられたエンコーダでありエンコーダケーブル３０により接続されている。
コントローラ１は、エンコーダ電源供給回路３と、エンコーダ２０の検出信号を受信するレシーバ回路１０と、このレシーバ回路１０の信号によりモータを制御するモータ駆動回路（図示せず）を有している。エンコーダ２０はモータの回転軸に固定した符号板（図示せず）と、この符号板の符号を検出する信号発生回路２１と、信号発生回路２１の信号を受けコントローラ１へ送るドライバ回路２２からなる。
エンコーダケーブル３０はエンコーダ電源供給回路３からエンコーダ２０の信号発生回路２１及びドライバ回路２２へ電源を供給する電源供給線３２と、ドライバ回路２２からレシーバ回路１０へ信号を送る符号信号線３４とを有する。
エンコーダ電源供給回路３で生成された電源（ＰＶ）はエンコーダケーブル３０の電源供給線３２を経てエンコーダ２０に供給される。このとき、エンコーダケーブル３０の持つ抵抗成分により電圧降下が発生するため、エンコーダ２０には電圧（ＰＶｆ）として供給される。エンコーダ２０に供給されている電圧（ＰＶｆ）は電圧信号線３３にてコントローラ１の電圧表示計１１に接続されており、電圧表示計１１の表示値に基づきエンコーダ電源供給回路３の出力電圧を調整することによりエンコーダ２０に所望の電圧を供給するのである。
The block diagram of the conventional motor control apparatus described in Patent Document 1 is shown in FIG. In FIG. 3, 1 is a controller, and 20 is an encoder attached to a motor (not shown), which are connected by an encoder cable 30.
The controller 1 includes an encoder power supply circuit 3, a
The encoder cable 30 includes a power supply line 32 that supplies power from the encoder power supply circuit 3 to the
The power (PV) generated by the encoder power supply circuit 3 is supplied to the encoder 20 via the power supply line 32 of the encoder cable 30. At this time, since a voltage drop occurs due to the resistance component of the encoder cable 30, it is supplied to the encoder 20 as a voltage (PVf). The voltage (PVf) supplied to the encoder 20 is connected to the
特許文献２に記載の従来のモータ制御装置の構成図を図４に示す。
エンコーダ２０は電源電圧レベル検出回路２４を備え、エンコーダ２０に供給されている電圧（ＰＶｆ）を電源電圧レベル測定データ２５に変換する。電源電圧レベル測定データ２５は、速度、位置検出回路２３により生成された速度、位置信号とあわせてシリアルデータに変換されエンコーダケーブル３０のデータ伝送線３１を経てコントローラ１の制御回路２に送信される。制御回路２では、前記シリアルデータに変換された電源電圧レベル測定データ２５に基づき電圧補正信号６を変化させることにより、エンコーダ２０に所望の電圧を供給する。
このように、従来のモータ制御装置は、エンコーダに供給している電源電圧をコントローラにフィードバックしてエンコーダ電源供給回路の電圧を調整することによりエンコーダに所望の電圧を供給していた。
FIG. 4 shows a configuration diagram of a conventional motor control device described in Patent Document 2. As shown in FIG.
The encoder 20 includes a power supply voltage level detection circuit 24 and converts the voltage (PVf) supplied to the encoder 20 into power supply voltage level measurement data 25. The power supply voltage level measurement data 25 is converted into serial data together with the speed and position signals generated by the speed and position detection circuit 23 and transmitted to the control circuit 2 of the controller 1 via the data transmission line 31 of the encoder cable 30. . The control circuit 2 supplies the encoder 20 with a desired voltage by changing the voltage correction signal 6 based on the power supply voltage level measurement data 25 converted into the serial data.
As described above, the conventional motor control apparatus feeds a desired voltage to the encoder by feeding back the power voltage supplied to the encoder to the controller and adjusting the voltage of the encoder power supply circuit.
しかしながら、従来のモータ制御装置は、特許文献1の構成では電源電圧をフィードバックする専用線が必要となるため、少配線の妨げになるという問題があった。また、特許文献２の構成ではエンコーダに供給されている電圧を測定するための電源電圧レベル検出回路がエンコーダに必要となるため、エンコーダの小型化の妨げになるというような問題があった。
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、エンコーダに所望する電圧を供給するとともに、電源信号線や電源電圧レベル検出回路などの部品点数を削減しエンコーダの小型化を実現することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
However, the conventional motor control apparatus has a problem that the configuration of Patent Document 1 requires a dedicated line for feeding back the power supply voltage, which hinders a small number of wirings. Further, in the configuration of Patent Document 2, a power supply voltage level detection circuit for measuring the voltage supplied to the encoder is required for the encoder, which hinders miniaturization of the encoder.
The present invention has been made in view of such problems, and supplies a desired voltage to the encoder, and reduces the number of components such as a power supply signal line and a power supply voltage level detection circuit, thereby realizing downsizing of the encoder. It is an object of the present invention to provide a motor control device that can perform the above operation.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、制御回路とエンコーダ電源供給回路とを備えるコントローラと、前記制御回路により制御されるモータと、前記モータの位置を検出するエンコーダと、前記コントローラと前記エンコーダ間でシリアル通信を行うためのシリアル伝送路と、前記エンコーダ電源供給回路から前記エンコーダに電源を供給するための電源線とを備えたモータ制御装置において、前記コントローラが前記シリアル伝送路の前記エンコーダからの送信データを監視しながら前記エンコーダに供給する電源電圧を調整し、決定する電圧調整処理回路を備えたことを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a controller including a control circuit and an encoder power supply circuit, a motor controlled by the control circuit, an encoder for detecting the position of the motor, and a serial connection between the controller and the encoder. In a motor control device comprising a serial transmission path for performing communication and a power line for supplying power to the encoder from the encoder power supply circuit, the controller transmits data from the encoder of the serial transmission path And a voltage adjustment processing circuit for adjusting and determining the power supply voltage supplied to the encoder while monitoring the above.
請求項２記載の発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記電圧調整処理回路は、前記エンコーダに供給する電源電圧を段階的に下げていき、前記エンコーダからの応答がなくなった段階での先回の電源電圧が前記エンコーダの所望する端子電圧であると判断し、先回の電源電圧値にエンコーダへの供給電圧を設定することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the motor control device according to the first aspect, the voltage adjustment processing circuit lowers the power supply voltage supplied to the encoder step by step, and when there is no response from the encoder. It is determined that the previous power supply voltage is a terminal voltage desired by the encoder, and the supply voltage to the encoder is set to the previous power supply voltage value.
請求項３に記載の発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、前記エンコーダからの応答の有無の判断はコントローラからのエンコーダへのデータ要求指令送信後の一定時間内にエンコーダからの応答の有無で判断することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the motor control device according to the second aspect of the present invention, whether or not there is a response from the encoder is determined in response to a response from the encoder within a predetermined time after the data request command is transmitted from the controller to the encoder. It is characterized by the presence or absence.
請求項４に記載の発明は、請求項３記載のモータ制御装置において、前記エンコーダからの応答の有無を判断する前記一定時間はコントローラ内のタイマを用いて計時することを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the motor control device according to the third aspect, the predetermined time for determining whether or not there is a response from the encoder is measured using a timer in the controller. .
請求項５に記載の発明は、請求項1記載のモータ制御装置におけるエンコーダの供給電圧決定方法において、電源投入後に前記エンコーダへの供給電圧を初期化し、供給可能な最大電圧に設定するステップ１と、前記コントローラ内のタイマを初期化するステップ２と、前記コントローラから前記エンコーダへデータの送信を要求する指令データを送信し、前記タイマをカウントスタートするステップ３と、前記エンコーダからの応答の有無を判断するステップ４と、前記エンコーダからの応答があった場合、前記エンコーダへの供給電圧を下げ前記ステップ２に戻るステップ５と、前記ステップ４における前記エンコーダの応答が、前記タイマがタイムアップするまでない場合前記エンコーダへの供給電圧を先回の電圧値に戻し、その電圧値をエンコーダの供給電圧値として決定するステップ６により、前記エンコーダへの供給電圧を設定することを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method for determining the supply voltage of the encoder in the motor control device according to the first aspect, the step of initializing the supply voltage to the encoder after turning on the power and setting the maximum voltage that can be supplied; Step 2 for initializing a timer in the controller; Step 3 for transmitting command data for requesting data transmission from the controller to the encoder; and Step 3 for starting counting the timer; and whether there is a response from the encoder. If there is a response from the encoder in step 4 to determine, step 5 to decrease the supply voltage to the encoder and return to step 2 and the response from the encoder in step 4 until the timer times out If not, return the voltage supplied to the encoder to the previous voltage value, Is determined as the supply voltage value of the encoder, and the supply voltage to the encoder is set.
本発明によると、エンコーダの電源電圧をフィードバックする専用線や、エンコーダに供給されている電圧を測定するための電源電圧レベル検出回路を追加することなく、所望の電圧をエンコーダに供給することができる。
According to the present invention, a desired voltage can be supplied to the encoder without adding a dedicated line for feeding back the power supply voltage of the encoder or a power supply voltage level detection circuit for measuring the voltage supplied to the encoder. .
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明のモータ制御装置のブロック図である。図において、１はコントローラであり、速度、トルク、または位置制御を含む制御回路２、エンコーダに供給する電源の生成を行うエンコーダ電源供給回路３、電圧調整処理回路７により構成されている。また、２０はモータ（図示せず）に取り付けられたエンコーダであり、モータ（図示せず）の回転を検出するため軸に取り付けられたセンサ(図示せず)から出力されるエンコーダ信号により、速度、位置検出信号を生成する速度、位置検出回路２３により構成されている。
コントローラ１とエンコーダ２０はエンコーダケーブル３０により接続されている。エンコーダ電源供給回路３で生成された電源電圧はエンコーダケーブル３０の電源供給線３２によりエンコーダ２０に供給されている。また、制御回路２と速度、位置検出回路２３はエンコーダケーブル３０のデータ伝送線３１にて接続されており、制御回路２が送信する位置、速度データ要求（以降、指令データと呼ぶ）に対して速度、位置検出回路２３にて生成した速度、位置データ（以降、応答データと呼ぶ）を送信するという動作を行う。
本発明が従来技術と異なる部分は、コントローラ１にエンコーダへの電源電圧を段階的に低下させながらエンコーダ２０からの応答データを監視し、その応答の有無から判断して電源電圧を調整する電圧調整処理回路７を備えたことである。
FIG. 1 is a block diagram of a motor control device of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a controller, which includes a control circuit 2 including speed, torque, or position control, an encoder power supply circuit 3 that generates power to be supplied to the encoder, and a voltage adjustment processing circuit 7. Reference numeral 20 denotes an encoder attached to a motor (not shown). The encoder signal output from a sensor (not shown) attached to the shaft for detecting the rotation of the motor (not shown) The position detection signal is generated by a speed and position detection circuit 23.
The controller 1 and the encoder 20 are connected by an encoder cable 30. The power supply voltage generated by the encoder power supply circuit 3 is supplied to the encoder 20 through the power supply line 32 of the encoder cable 30. Further, the control circuit 2 and the speed / position detection circuit 23 are connected by a data transmission line 31 of the encoder cable 30, and in response to a position / speed data request (hereinafter referred to as command data) transmitted by the control circuit 2. The speed and position data generated by the position detection circuit 23 and position data (hereinafter referred to as response data) are transmitted.
The present invention is different from the prior art in that the controller 1 monitors the response data from the encoder 20 while gradually decreasing the power supply voltage to the encoder, and adjusts the power supply voltage based on the presence or absence of the response. The processing circuit 7 is provided.
以下、電圧調整処理回路７で行うエンコーダへの供給電圧の設定の手順について図２に示すフローチャートを使用し説明する。
電源投入後にコントローラ１の電圧調整処理回路７はエンコーダ２０への供給電圧を初期化し、供給可能な最大電圧に設定する（ステップ１）。
次に、コントローラ１内に設けられたシリアル通信監視用のタイマ（図示せず）の値を初期化し（ステップ２）、制御回路２に対して指令送信信号８を出力し、エンコーダ２０に対して指令データを送信するとともにタイマをカウントスタートする（ステップ３）。
次に、エンコーダ２０からの応答の有無の判別を行うが（ステップ４）、初めはエンコーダ２０に供給されている電源電圧は所望する電圧よりも高いため、エンコーダ２０は制御回路２に対して応答データを送信することが可能であり、タイマがタイムアップする前に制御回路２はエンコーダ２０から応答データを受信し応答受信信号９を電圧調整処理回路７に出力する。電圧調整処理回路７は電圧補正信号６によりエンコーダ２０に供給する電源電圧を一段階低下させ（ステップ５）、再びステップ２に戻りタイマの初期化を行う。
電圧調整処理回路７は、上記と同様の手順で電源電圧を段階的に低下させながらエンコーダ２０の所望する電圧より低くなるまで繰り返す。エンコーダ２０は所望する電圧よりも電源電圧が低くなった場合、制御回路２からの指令データに対して応答データを送信することができなくなりステップ４にてタイマがタイムアップするため、先回の電源電圧がエンコーダ２０の所望する電圧であったことが判断できる。そして電源電圧を先回の電圧に戻し、その電圧値をエンコーダ２０の供給電圧値として決定し（ステップ６）、電源電圧調整処理を終了する。
以降、本電源電圧調整処理にて決定したエンコーダ２０の供給電圧値にて、通常の運転を行う。
The procedure for setting the supply voltage to the encoder performed by the voltage adjustment processing circuit 7 will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.
After the power is turned on, the voltage adjustment processing circuit 7 of the controller 1 initializes the supply voltage to the encoder 20 and sets it to the maximum voltage that can be supplied (step 1).
Next, a serial communication monitoring timer (not shown) provided in the controller 1 is initialized (step 2), a command transmission signal 8 is output to the control circuit 2, and an encoder 20 is output. The command data is transmitted and the timer starts counting (step 3).
Next, it is determined whether or not there is a response from the encoder 20 (step 4). Since the power supply voltage supplied to the encoder 20 is initially higher than the desired voltage, the encoder 20 responds to the control circuit 2. Data can be transmitted, and the control circuit 2 receives the response data from the encoder 20 and outputs the response reception signal 9 to the voltage adjustment processing circuit 7 before the timer expires. The voltage adjustment processing circuit 7 decreases the power supply voltage supplied to the encoder 20 by one step by the voltage correction signal 6 (step 5), and returns to step 2 again to initialize the timer.
The voltage adjustment processing circuit 7 repeats until the power supply voltage becomes lower than the desired voltage of the encoder 20 while gradually decreasing the power supply voltage in the same procedure as described above. When the power supply voltage becomes lower than the desired voltage, the encoder 20 cannot transmit response data in response to the command data from the control circuit 2 and the timer times up in step 4. It can be determined that the voltage is the voltage desired by the encoder 20. Then, the power supply voltage is returned to the previous voltage, the voltage value is determined as the supply voltage value of the encoder 20 (step 6), and the power supply voltage adjustment process is terminated.
Thereafter, normal operation is performed with the supply voltage value of the encoder 20 determined in the power supply voltage adjustment processing.
１ コントローラ
２ 制御回路
３ エンコーダ電源供給回路
４ 電源電圧レベル検出回路
５ 電源電圧レベル測定データ
６ 電源補正信号
７ 電圧調整処理回路
８ 指令送信信号
９ 応答受信信号
１０ レシーバ回路
１１ 電圧表示計
２０ エンコーダ
２１ 信号発生回路
２２ ドライバ回路
２３ 速度、位置検出回路
２４ 電源電圧レベル検出回路
２５ 電源電圧レベル測定データ
３０ エンコーダケーブル
３１ データ伝送線
３２ 電源供給線
３３ 電圧信号線
３４ 符号信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller 2 Control circuit 3 Encoder power supply circuit 4 Power supply voltage level detection circuit 5 Power supply voltage level measurement data 6 Power supply correction signal 7 Voltage adjustment processing circuit 8 Command transmission signal 9
Claims (5)
前記コントローラが前記シリアル伝送路の前記エンコーダからの送信データを監視しながら前記エンコーダに供給する電源電圧を調整し、決定する電圧調整処理回路を備えたことを特徴とするモータ制御装置。 A controller including a control circuit and an encoder power supply circuit, a motor controlled by the control circuit, an encoder for detecting the position of the motor, and a serial transmission path for performing serial communication between the controller and the encoder; In the motor control device comprising a power line for supplying power to the encoder from the encoder power supply circuit,
A motor control device comprising: a voltage adjustment processing circuit that adjusts and determines a power supply voltage supplied to the encoder while the controller monitors transmission data from the encoder on the serial transmission path.
電源投入後に前記エンコーダへの供給電圧を初期化し、供給可能な最大電圧に設定するステップ１と、
前記コントローラ内のタイマを初期化するステップ２と、
前記コントローラから前記エンコーダへデータの送信を要求する指令データを送信し、前記タイマをカウントスタートするステップ３と、
前記エンコーダからの応答の有無を判断するステップ４と、
前記エンコーダからの応答があった場合、前記エンコーダへの供給電圧を下げ前記ステップ２に戻るステップ５と、
前記ステップ４における前記エンコーダの応答が、前記タイマがタイムアップするまでない場合前記エンコーダへの供給電圧を先回の電圧値に戻し、その電圧値を前記エンコーダの供給電圧値として決定するステップ６により、
前記エンコーダへの供給電圧を設定することを特徴とするエンコーダの供給電圧決定方法。 In the method for determining a supply voltage to the encoder in the motor control device according to claim 1,
Step 1 of initializing the supply voltage to the encoder after turning on the power and setting the maximum voltage that can be supplied;
Initializing a timer in the controller 2;
Sending command data for requesting data transmission from the controller to the encoder, and starting counting the timer;
Determining whether there is a response from the encoder;
If there is a response from the encoder, step 5 to lower the supply voltage to the encoder and return to step 2;
If the response of the encoder in step 4 is not until the timer expires, the supply voltage to the encoder is returned to the previous voltage value, and the voltage value is determined as the supply voltage value of the encoder by step 6 ,
A method for determining a supply voltage of an encoder, comprising setting a supply voltage to the encoder.
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