JP2014050295A

JP2014050295A - 複合モータドライバ及びその駆動方法

Info

Publication number: JP2014050295A
Application number: JP2012193789A
Authority: JP
Inventors: Hirotada Miura; 啓正三浦
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2014-03-17

Abstract

【課題】本発明は、1個のモータドライバ部を予め設定した制御に切り替えることにより、１個の３相サーボモータ及び１個の２相ステップモータの何れかのみを駆動できるようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明による複合モータドライバ及びその駆動方法は、複合モータドライバ(30)が４個のハーフブリッジ回路(11〜14)と電流検出手段(15〜18)とゲート駆動回路(20〜23)と制御部(1)で構成され、前記電流検出手段(15〜18)からの相電流(IFB―U〜IFB―X)に基づいてモータドライバ部(2)の制御を変え、３相サーボモータ(6)及び２相ステップモータ(8)の何れかのみを駆動する構成と方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合モータドライバ及びその駆動方法に関し、特に、１個のモータドライバ部を用い、制御部の設定を変えることにより、１個の３相サーボモータ又は１個の２相ステップモータの何れかを駆動するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のモータドライバとしては、例えば、特許文献１のモータ駆動回路の構成を挙げることができる。
すなわち、図２において、１はコントローラであり、このコントローラ１には複数のモータドライバ２,３,４,５が並列に接続され、各モータドライバ２,３,４,５には各々モータ６,７,８,９が接続されている。
前記各モータ６,７はＤＣモータ、各モータ８,９はステップモータで構成されている。

前述の図２の構成では、各モータ６〜９に対して同数となるモータドライバ２〜５が接続されているため、モータを種類の異なるモータに交換しようとした場合には、モータドライバも全て交換しなければならず、一般には、１つの生産ラインに多くのモータが設けられているため、全てのモータドライバを交換する必要があり、この作業はライン変更時の大きい負担となっていた。

図２のモータドライバの構成を改良するために、図３及び図４で示される構成が提案されている。
図３において、コントローラ１にはＣＰＵ１ａが接続され、このコントローラ１は第１、第２モータドライバ２,２Ａが接続され、第１モータドライバ２にはＤＣモータ６,７,７ａが、接続されると共に、第２モータドライバ２Ａにはステップモータ８,９が接続されている。

図４はモータドライバ２又は２Ａの駆動回路を示すもので、１チップのＩＣで構成され、設定部２０が一対の制御部２１,２２に接続され、各制御部２１,２２には各々一対のＨブリッジＡ，Ｂ及びＣ，Ｄが接続され、接続されるモータの種類に対応してＨブリッジ、Ａ〜Ｄの組み替えができるように構成されている。

前記各ＨブリッジＡ〜Ｄは、周知のように、４個のＦＥＴが入力信号に応じてオン又はオフすることにより、電流の向きを切り替えてモータの正転又は逆転が行えるように構成されている。
前記設定部２０は前記各ＨブリッジＡ〜Ｄの設定を行うことができるように構成され、ステップモータ８,９を駆動する場合は、図５のように、ＨブリッジＡとＢ、ＣとＤがペアになる。
また、図６のように、ステップモータ８とＤＣモータ６を駆動する場合、ＨブリッジＡ，Ｂが独立しステップモータ８を駆動する場合と、ＨブリッジＣとＤで１個のＤＣモータ６を駆動し、１個のモータドライバ２又は２Ａで複数のモータ８,９、又は８,６を同時駆動することができるように構成されている。

特許第４６８４５８６号公報

従来のモータドライバは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の図３から図６に示される従来構成の場合、モータの種別によって設定部２０及び制御部２１,２２を介して各ＨブリッジＡ〜Ｄとモータとの制御関係を変えることができるが、１個のモータドライバで複数のモータを駆動しているため、各１個のモータの種別が変更される時は、各モータドライバの設定部の設定が煩わしく、設定の変更等の確認に多大の時間を要していた。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、１個のモータドライバ部を用い、制御部の設定を変えることにより、１個の３相サーボモータ又は１個の２相ステップモータの何れかを駆動でき、例えば生産ラインにおいて用いられている多数のモータの種別（３相サーボモータか２相ステップモータ）の変更に対し、モータドライバを取り替えることなく最初に取付けたモータドライバを用いたままで制御部の設定変更のみで継続して用いることができ、生産ラインにおけるモータの種別の変更作業を容易化できることである。

本発明による複合モータドライバは、３相サーボモータ及び２相ステップモータの何れかからなる１個のモータを駆動するための１個のモータドライバ部と前記モータドライバ部を制御するための制御部とからなる複合モータドライバにおいて、前記モータドライバ部は、前記モータに接続され一対のトランジスタからなる４チャンネルの第１、第２、第３、第４ハーフブリッジ回路と、前記各ハーフブリッジ回路の全て又は一部に設けられその相電流を検出するための電流検出手段と、前記各ハーフブリッジ回路に接続されかつ前記制御部に接続された第１、第２、第３、第４ゲート駆動回路と、を備え、前記電流検出手段からの相電流が前記制御部に入力され、前記制御部では設定部に予め設定されたモータ種別に対応した制御を前記相電流に基づいて行い、前記モータドライバ部は前記１個のモータをなす前記３相サーボモータ及び２相ステップモータの何れかを駆動することができるようにした構成であり、また、本発明による複合モータドライバの駆動方法は、３相サーボモータ及び２相ステップモータの何れかからなる１個のモータを駆動するための１個のモータドライバ部と前記モータドライバ部を制御するための制御部とからなる複合モータドライバにおいて、前記モータドライバ部は、前記モータに接続され一対のトランジスタからなる４チャンネルの第１、第２、第３、第４ハーフブリッジ回路と、前記各ハーフブリッジ回路の全て又は一部に設けられその相電流を検出するための電流検出手段と、前記各ハーフブリッジ回路に接続されかつ前記制御部に接続された第１、第２、第３、第４ゲート駆動回路と、を備え、前記電流検出手段からの相電流が前記制御部に入力され、前記制御部では設定部に予め設定されたモータ種別に対応した制御を前記相電流に基づいて行い、前記モータドライバ部は前記１個のモータをなす前記３相サーボモータ及び２相ステップモータの何れかを駆動することができる方法である。

本発明による複合モータドライバ及びその駆動方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、３相サーボモータ及び２相ステップモータの何れかからなる１個のモータを駆動するための１個のモータドライバ部と前記モータドライバ部を制御するための制御部とからなる複合モータドライバにおいて、前記モータドライバ部は、前記モータに接続され一対のトランジスタからなる４チャンネルの第１、第２、第３、第４ハーフブリッジ回路と、前記各ハーフブリッジ回路の全て又は一部に設けられその相電流を検出するための電流検出手段と、前記各ハーフブリッジ回路に接続されかつ前記制御部に接続された第１、第２、第３、第４ゲート駆動回路と、を備え、前記電流検出手段からの相電流が前記制御部に入力され、前記制御部では設定部に予め設定されたモータ種別に対応した制御を前記相電流に基づいて行い、前記モータドライバ部は前記１個のモータをなす前記３相サーボモータ及び２相ステップモータの何れかを駆動することができるように構成したことにより、例えば、生産ラインのライン替え等で多数のモータの種別を変更する時に、１個の複合モータドライバを取り替えることなく、そのままとして制御部の設定変更のみにより簡単に種別の異なるモータを駆動することができ、ライン替え等の作業を従来よりも大幅に簡略化することができる。

本発明による複合モータドライバ及びその駆動方法を示す回路図である。従来のモータドライバを示すブロック図である。従来の他のモータドライバを示すブロック図である。図３のモータドライバの詳細を示す回路図である。図４のモータドライバにステップモータを接続した状態を示す回路図である。図４のモータドライバにステップモータとＤＣモータを接続した状態を示す回路図である。

本発明は、１個の複合モータドライバにより、制御部の設定を変えることにより、１個の３相サーボモータ及び１個の２相ステップモータの何れかを駆動することができるようにした複合モータドライバ及びその駆動方法を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による複合モータドライバ及びその駆動方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号２で示されるものは複合モータドライバ３０におけるモータドライバ部であり、このモータドライバ部２は、１個だけからなるモータ１０に接続され一対のＦＥＴからなるトランジスタＴＲ１，ＴＲ２が直列接続されてなる４チャンネルの第１、第２、第３、第４ハーフブリッジ回路１１,１２,１３,１４と、前記各ハーフブリッジ回路１１,１２,１３,１４の全てに設けられ電流検出抵抗Ｒからなる第１、第２、第３、第４電流検出手段１５,１６,１７,１８が接地された状態で設けられている。

前記各電流検出手段１５,１６,１７,１８からは、前記各ハーフブリッジ回路１１,１２,１３,１４に接続された前記モータ１０へ供給するための第１、第２、第３、第４相電流ＩＦＢ−Ｕ，ＩＦＢ−Ｖ，ＩＦＢ−Ｗ，ＩＦＢ−Ｘが検出されて出力され、各第１〜第４相電流ＩＦＢ−Ｕ，ＩＦＢ−Ｖ，ＩＦＢ−Ｗ，ＩＦＢ−Ｘは、ＣＰＵからなり設定部１ａを有する制御部１に入力されるように構成されている。
尚、前記モータ１０は、周知の３相サーボモータ又は２相ステップモータの何れかを選択して使用できる。

前記各ハーフブリッジ回路１１〜１４の各トランジスタＴＲ１，ＴＲ２のゲートには、第１、第２、第３、第４ゲート駆動回路２０,２１,２２,２３が接続され、前記第１ゲート駆動回路２０の入力側には、第１相駆動信号ＰＷＭ−Ｕとゲートオン信号ＧＡＴＥ−ＯＮが入力され、前記第２ゲート駆動回路２１の入力側には、第２相駆動信号ＰＷＭ−Ｖとゲートオン信号ＧＡＴＥ−ＯＮが入力され、前記第３ゲート駆動回路２２の入力側には、第３相駆動信号ＰＷＭ−Ｗとゲートオン信号ＧＡＴＥ−ＯＮが入力それ、前記第Ｘ相駆動信号ＰＷＭ−Ｘとゲートオン信号ＧＡＴＥ−ＯＮが入力されるように構成されている。

前記制御部１には、設定部１ａが設けられ、この設定部１ａには、予め、前記第１〜第Ｘ相電流ＩＦＢ−Ｕ〜ＩＦＢ−Ｘが制御部１に入力されることにより、この各相電流ＩＦＢ−Ｕ〜ＩＦＢ−Ｘに基づいて３相サーボモータ駆動信号１Ａ及び２相ステップモータ駆動信号１Ｂの何れかを前記各ゲート駆動回路２０〜２３に入力することができるように設定されている。
また、前述のモータドライバ部２と制御部１とにより、種別の異なる複数のモータを駆動できる複合モータドライバ３０が構成されている。さらに、各相電流ＩＦＢ−Ｕ〜ＩＦＢ−Ｘは、その総和が零になることは理論的に周知であるため、全てのチャンネルであるハーフブリッジ回路１１〜１４に電流検出手段１５〜１８を設けることはなく、一部を省略してもよい。

次に、前述の図１の構成において、まず、例えば、図示しない組立ラインに設けられたモータ１０を３相サーボモータ６が使用される場合は、電源投入後、３相サーボモータ６から３相の相電流ＩＦＢ−Ｕ，ＩＦＢ−Ｖ，ＩＦＢ−Ｗが検出されて制御部１に入力されることにより、制御部１は３相サーボモータ６であるとモータの種別を判断し、予め設定部１ａで設定されたモータの種別とこの種別に対応した制御モードとなり、３相の駆動信号ＰＷＭ−Ｕ，ＰＷＭ−Ｖ，ＰＷＭ−Ｗが各ゲート駆動回路２０,２１,２２を介して各ハーフブリッジ回路１１,１２,１３から３相サーボモータ６に供給されて、３相サーボモータ６は駆動される。

次に、前述の組立ラインにおいて、例えば、ライン替えのために、前記モータ１０を３相サーボモータ６から２相ステップモータ８に置き換えた場合、２相ステップモータ８の４個の入力端子Ａ〜Ｄから４相の相電流ＩＦＢ−Ｕ，ＩＦＢ−Ｖ，ＩＦＢ−Ｗ，ＩＦＢ−Ｘが制御部１に入力されることにより、制御部１では、組立ライン上に２相ステップモータ８が置き換えられたことを認識し、設定部１ａで予め設定されている２相ステップモータ駆動信号１Ｂが各ゲート駆動回路２０〜２３に送られ、各ハーフブリッジ回路１１〜１４を経て２相ステップモータ８に送られてステップ駆動が行われる。

前述の本発明による複合モータドライバ及びその駆動方法の要旨をまとめると、次の通りである。
すなわち、３相サーボモータ６及び２相ステップモータ８の何れかからなる１個のモータ１０を駆動するための１個のモータドライバ部２と前記モータドライバ部２を制御するための制御部１とからなる複合モータドライバにおいて、前記モータドライバ部２は、前記モータ１０に接続され一対のトランジスタＴＲ１,ＴＲ２からなる４チャンネルの第１、第２、第３、第４ハーフブリッジ回路１１〜１４と、前記各ハーフブリッジ回路１１〜１４の全て又は一部に設けられその相電流を検出するための電流検出手段１５〜１８と、前記各ハーフブリッジ回路１１〜１４に接続されかつ前記制御部１に接続された第１、第２、第３、第４ゲート駆動回路２０〜２３と、を備え、前記電流検出手段１５〜１８からの相電流が前記制御部１に入力され、前記制御部１では設定部１ａに予め設定されたモータ種別に対応した制御を前記相電流に基づいて行い、前記モータドライバ部２は前記１個のモータ１０をなす前記３相サーボモータ６及び２相ステップモータ８の何れかを駆動することができるようにした構成と方法である。

本発明による複合モータドライバ及びその駆動方法は、１個の複合モータドライバにより、制御部の設定を変えることにより１個の３相サーボモータ及び１個の２相ステップモータの何れかを駆動することにより、ラインのモータ機種変更においてもモータドライバ部の変更を不要とすることができる。

１制御部
１ａ設定部
１Ａ３相サーボモータ駆動信号
１Ｂ２相ステップモータ駆動信号
ＩＦＢ−Ｕ〜ＩＦＢ−Ｘ第１〜第４相電流
２モータドライバ部
６３相サーボモータ
８２相ステップモータ
１０モータ
１１〜１４第１〜第４ハーフブリッジ回路
１５〜１８第１〜第４電流検出手段
２０〜２３第１〜第４ゲート駆動回路
ＴＲ１，ＴＲ２トランジスタ

Claims

３相サーボモータ(6)及び２相ステップモータ(8)の何れかからなる１個のモータ(10)を駆動するための１個のモータドライバ部(2)と前記モータドライバ部(2)を制御するための制御部(1)とからなる複合モータドライバにおいて、
前記モータドライバ部(2)は、前記モータ(10)に接続され一対のトランジスタ(TR1,TR2)からなる４チャンネルの第１、第２、第３、第４ハーフブリッジ回路(11〜14)と、前記各ハーフブリッジ回路(11〜14)の全て又は一部に設けられその相電流(IFB―U〜IFB―X)を検出するための電流検出手段(15〜18)と、前記各ハーフブリッジ回路(11〜14)に接続されかつ前記制御部(1)に接続された第１、第２、第３、第４ゲート駆動回路(20〜23)と、を備え、
前記電流検出手段(15〜18)からの相電流(IFB―U〜IFB―X)が前記制御部(1)に入力され、前記制御部(1)では設定部(1a)に予め設定されたモータ種別に対応した制御を前記相電流(IFB―U〜IFB―X)に基づいて行い、前記モータドライバ部(2)は前記１個のモータ(10)をなす前記３相サーボモータ(6)及び２相ステップモータ(8)の何れかを駆動することができるように構成したことを特徴とする複合モータドライバ。
３相サーボモータ(6)及び２相ステップモータ(8)の何れかからなる１個のモータ(10)を駆動するための１個のモータドライバ部(2)と前記モータドライバ部(2)を制御するための制御部(1)とからなる複合モータドライバにおいて、
前記モータドライバ部(2)は、前記モータ(10)に接続され一対のトランジスタ(TR1,TR2)からなる４チャンネルの第１、第２、第３、第４ハーフブリッジ回路(11〜14)と、前記各ハーフブリッジ回路(11〜14)の全て又は一部に設けられその相電流(IFB―U〜IFB―X)を検出するための電流検出手段(15〜18)と、前記各ハーフブリッジ回路(11〜14)に接続されかつ前記制御部(1)に接続された第１、第２、第３、第４ゲート駆動回路(20〜23)と、を備え、
前記電流検出手段(15〜18)からの相電流(IFB―U〜IFB―X)が前記制御部(1)に入力され、前記制御部(1)では設定部(1a)に予め設定されたモータ種別に対応した制御を前記相電流(IFB―U〜IFB―X)に基づいて行い、前記モータドライバ部(2)は前記１個のモータ(10)をなす前記３相サーボモータ(6)及び２相ステップモータ(8)の何れかを駆動することができることを特徴とする複合モータドライバの駆動方法。