JP3626152B2 - モータ駆動用制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械、産業機械、ロボットなどの駆動制御装置であって、これら機械に設けられたモータを駆動制御するモータ駆動用制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械、産業機械、ロボットなどの各軸を駆動するモータの駆動制御装置においては、各軸の速度を制御する必要性から、商用交流電源より一旦直流に変換し、その後、任意の周波数の交流に変換してモータを駆動制御するモータ駆動用制御装置が用いられる。すなわち、商用交流から直流に変換する交流直流変換回路と、該交流直流変換回路の出力の直流電源を任意の周波数の交流に変換するモータ駆動用直流交流変換回路を備えたモータ駆動用制御装置が一般的に使用されている。
【０００３】
これらのモータ駆動用制御装置は、１つの交流直流変換回路と、制御しようとする工作機械、産業機械、ロボットの制御軸数（モータの数）だけのモータ駆動用直流交流変換回路を備えている。そのため、これら工作機械、産業機械、ロボットなどの周辺機器等のモータ、すなわち周辺軸用モータを駆動制御する場合、別途、交流直流変換回路とモータ駆動用直流交流変換回路を有するモータ駆動用制御装置を付加するか、別途、交流直流変換装置とモータ駆動用直流交流変換装置を付加していた。
【０００４】
図３は、このような周辺軸を駆動するモータ駆動用制御装置を付加した一例である。この例では、ロボット１２０の各軸モータを制御するモータ駆動用制御装置１０１に、ロボットの周辺軸用モータとして、ロボットアーム先端手首に取りつけられるスポット溶接用ガンのチップを駆動するモータ（サーボガンのモータ）１１１ａ、ロボットを走行させるための走行軸用モータ１１１ｂ、ワーク等を位置決めして供給するポジショナーを駆動するモータ１１１ｃが設けられている例を示している。これらロボット用周辺軸モータ１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを駆動制御するモータ駆動用制御装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが、ロボット１２０の各軸モータを駆動制御するモータ駆動用制御装置１０１に付加されている。
【０００５】
ロボット１２０の各軸モータを駆動制御するモータ駆動用制御装置１０１は、商用の交流電力を直流電力に変換する１つの交流直流変換回路１０２と、該交流直流変換回路１０２の出力である直流電力より任意の周波数の交流に変換してモータを駆動するためのモータ駆動用直流交流変換回路１０３−１〜１０３−ｎが、ロボット１２０の制御軸数だけ設けられている。
【０００６】
ロボット１２０が有する各制御軸のモータは、このモータ駆動用制御装置１０１によって駆動制御され、該ロボット１２０は稼働される。このようなロボット１２０に対して、サーボガン、走行軸、ポジショナー等のロボットの周辺軸用モータを駆動制御する場合、この図３に示す例では、周辺軸用のモータ駆動用制御装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃがそれぞれ設けられている。これら周辺軸用のモータ駆動用制御装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、それぞれ商用交流電源より直流電源に変換する交流直流変換回路１１２、該交流直流変換回路１１２の出力である直流電力を任意の周波数の交流電力に変換するモータ駆動用直流交流変換回路１１３を備えている。
【０００７】
なお、ロボット１２０の各軸モータを駆動制御するモータ駆動用制御装置１０１のモータ駆動用直流交流変換回路１０３−１、１０３−２…１０３−ｎを制御して、ロボット１２０の各軸モータの位置や速度や電流を制御する速度制御回路、位置・速度制御回路及び電流制御回路等からなるサーボ制御回路は、このモータ駆動制御装置１０１内に設ける場合もあり、また、このモータ駆動制御装置１０１の上位の制御装置であるロボット制御装置内に設ける場合も、さらには独立して設ける場合もある。そして上位の制御装置であるロボット制御装置からの指令に従って、速度を制御する場合には速度制御回路と電流制御回路により、モータ駆動用直流交流変換回路１０３−１、１０３−２…１０３−ｎを制御し、また位置の制御をも行う場合には、位置制御回路、速度制御回路及び電流制御回路により、モータ駆動用直流交流変換回路１０３−１、１０３−２…１０３−ｎを制御して、位置、速度、及びトルクを制御することになる。
【０００８】
また、ロボット用周辺軸モータ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを駆動制御するために設けられたモータ駆動制御装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの各モータ駆動用直流交流変換回路１１３を駆動する位置制御回路、速度制御回路及び電流制御回路等のサーボ制御回路も設けられる。又は、ロボット１２０と同期して制御される場合が多いことから、ロボットの各軸を駆動制御するモータ駆動用制御装置１０１の各モータ駆動用直流交流変換回路１０３−１、１０３−２…１０３−ｎのサーボ制御回路と共に設けられ、ロボット制御装置によって制御される。
【０００９】
この図３に示す従来例では、周辺軸を駆動制御するモータ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ用の交流直流変換回路１１２及びモータ駆動用直流交流変換回路１１３からなるモータ駆動用制御装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃを付加的に設けねばならず、安価に周辺軸の付加をすることができない。
【００１０】
図４は従来から行われている周辺軸用モータ駆動制御装置の付加の他の例である。図３に示した従来例と比較しモータ駆動用制御装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの代わりに、１つの交流直流変換装置２１０と、周辺軸のモータ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ用のモータ駆動用直流交流変換装置２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃが設けられている。交流直流変換装置２１０は商用交流電源を直流に変換し、この変換された直流を各モータ駆動用直流交流変換装置２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、任意の周波数の交流に変換し、これによって、各周辺軸用モータ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃを駆動制御するものである。他は、図３に示した従来例と同一である。
【００１１】
この従来例も、交流直流変換装置２１０及びモータ駆動用直流交流変換装置２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃを追加しなければならず、周辺軸制御の付加が高価となる。
図５は予め周辺軸用モータのモータ駆動用直流交流変換回路をロボットの各軸モータを制御するモータ駆動用制御装置３０１内に用意したモータ駆動用制御装置３０１の従来例である。
【００１２】
ロボット３０２の各軸のモータをそれぞれ駆動制御するモータ駆動用直流交流変換回路３０１−１，３０１−２，３０１−ｎ以外に、ロボットの周辺軸用モータ３０４ａ，３０４ｂ，３０４ｃを駆動制御するモータ駆動用直流交流変換回路３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃがこのモータ駆動用制御装置３０１内に設けられている。この図５に示す例では、３つのモータ駆動用直流交流変換回路が予め用意され設けられている。該モータ駆動用制御装置３０１には、交流電源を直流電源に変換する交流直流変換回路３０２が１つだけ設けられ、該交流直流変換回路３０２の出力である直流電力は、各モータ駆動用直流交流変換回路３０１−１，３０１−２，３０１−ｎ及び各モータ駆動用直流交流変換回路３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃに入力されている。
【００１３】
そして、ロボット３２０の各軸を駆動するモータ以外に、サーボガン等のロボット用周辺軸のモータがある場合には、この周辺軸用として用意されているモータ駆動用直流交流変換回路の１つ、例えばモータ駆動用直流交流変換回路３０３ａに該モータを接続してこのモータを駆動制御している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例において、図３に示す従来例では、制御しようとするロボットに対する周辺軸のモータ毎に、交流直流変換回路とモータ駆動用直流交流変換回路からなるモータ駆動用制御装置を追加しなければならず、周辺軸の付加が安価には達成できない。また、図４に示した例においても、交流直流変換装置２１０を追加し、さらに、周辺軸のモータの数だけモータ駆動用直流交流変換装置２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ等を追加しなければならず、この場合も安価には周辺軸の追加が達成できない。
【００１５】
さらに、図５に示す従来例では、予め周辺軸分を見込んだ数のモータ駆動用直流交流変換回路をモータ駆動用制御装置内に設けるものであるから、周辺軸を必要としないアプリケーションシステムに用いる場合は、この追加したモータ駆動用直流交流変換回路は無駄となり、その分、モータ駆動用制御装置を高価なものとしてしまう。また、予めモータ駆動用直流交流変換回路が用意されているものであるから、モータの機種を柔軟に選択することが困難になるという欠点もある。
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を改善し、安価に周辺軸の追加ができるようにしたものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、交流直流変換回路と、該交流直流変換回路から出力される直流電源をモータ駆動用交流に変換するモータ駆動用直流交流変換回路とを有する多関節ロボット等を駆動するためのモータ駆動用制御装置であって、前記交流直流変換回路から直流電源をモータ駆動用制御装置の外部に供給可能にしたインタフェイスを設け、該インタフェイスを介して該モータ駆動用制御装置の外部に付加される少なくとも１つのモータ駆動用直流交流変換回路を有するモータ駆動用直流交流変換装置に、前記交流直流変換回路から直流電源を供給可能にした。また、前記モータ駆動用制御装置に、前記モータ駆動用直流交流変換装置との間で制御用信号又は状態信号を送信又は受信するインタフェイスを設けた。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態の要部ブロック図である。
モータ駆動用制御装置１０には、１つの商用交流を直流に変換する交流直流変換回路１１が設けられている。また、制御対象の工作機械、産業機械、ロボット等が備える制御軸の各モータに対応してモータ駆動用直流交流変換回路１２−１〜１２−ｎが設けられている。さらに、制御対象の周辺に配置される機器や設備の制御軸を駆動するモータである周辺軸用のモータを駆動制御するためのモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂ，…に直流電源を供給するためのインタフェイス１４が設けられている。
【００１８】
交流直流変換回路１１の出力の直流電力は複数のモータ駆動用直流交流変換回路１２−１〜１２−ｎに入力され、該モータ駆動用直流交流変換回路１２−１〜１２−ｎの出力は制御対象の各軸のモータ１３−１〜１３−ｎにそれぞれ接続されており、各モータ駆動用直流交流変換回路１２−１〜１２−ｎで直流から任意の周波数の交流に変換して、各モータ１３−１〜１３−ｎを駆動制御する。
【００１９】
また、交流直流変換回路１１の出力の直流電力はインタフェイス１４にも出力されている。インタフェイス１４にはモータ駆動用直流交流変換回路を有するモータ駆動用直流交流変換装置が１以上接続可能にされている。制御対象の周辺に配置される機器や設備における制御軸である周辺軸に応じて、任意の数のモータ駆動用直流交流変換装置が接続される。図１では２つのモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂがインタフェイス１４に接続され、直流電源の供給を受けている。そして、この２つのモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂはそれぞれ周辺軸用のモータ２１ａ，２１ｂを駆動制御するようになっている。
【００２０】
制御対象の各軸のモータ１３−１〜１３−ｎの速度若しくは位置速度を制御するための速度制御回路、位置速度制御回路及び電流制御回路等のサーボ制御回路はこのモータ駆動用制御装置１０内に設けられてもよく、又は、このモータ駆動用制御装置１０の上位の制御装置（ＣＮＣやロボット制御装置等）内に設けられてもよい。さらには、モータ駆動用制御装置１０や上位の制御装置とは独立して設けられてもよい。
【００２１】
これらサーボ制御回路は上位の制御装置からの位置指令又は速度指令に基づいて位置速度制御若しくは速度制御を行うとともに電流制御を行い、それぞれのモータ駆動用直流交流変換回路１２−１〜１２−ｎを駆動制御して、各モータ１３−１〜１３−ｎの位置速度を制御する。
【００２２】
また、このモータ駆動用制御装置１０に追加的に付加される周辺軸用のモータ２１ａ，２１ｂ等を駆動制御するモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂ等に対するサーボ制御回路をモータ駆動用制御装置１０内に設けた場合には、このモータ駆動用制御装置１０に制御用のインタフェイス１５を設け、周辺軸用モータのモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂとこれら用のサーボ制御回路間で制御信号Ｓ１や状態信号Ｓ２の送受を行うようにする。
【００２３】
以上のように、制御対象の各制御軸を駆動するモータを制御するモータ駆動用制御装置１０には、該モータ駆動用制御装置１０が有する交流直流変換回路１１からの直流電力を外部に供給できるインタフェイス１４が設けられるだけである。
【００２４】
そして、該制御対象の周辺に配置される周辺軸用のモータに応じ、必要とする数のモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂ等をこのインタフェイス１４に接続すればよいもので、図３に示した従来例と比較し、周辺軸用のモータに対してモータ駆動用制御装置を設ける必要がない分、周辺軸の付加が安価にできる。
【００２５】
また、図４に示した従来例と比較しても、周辺軸のための交流直流変換装置２１０を必要としない分安価に周辺軸の付加が可能になる。
さらに、図５に示す従来例と比較した場合、図５に示した従来例のように周辺軸のために予め複数のモータ駆動用直流交流変換回路をモータ駆動用制御装置内に用意するのではなく、必要に応じてモータ駆動用直流交流変換装置を付加すればよいものであるから、使用されないモータ駆動用直流交流変換回路が生じることはなく無駄が省かれるものである。さらに、モータ駆動用直流交流変換装置を追加するものであるから、周辺軸用のモータに合わせて最適のモータ駆動用直流交流変換装置を用いることができ、システムの構築が容易となる。
【００２６】
図２は、本発明のモータ駆動用制御装置１０をロボットに適用したときのロボットシステムの要部ブロック図である。図１に示した要素と同じ要素は同一の符号を付している。
【００２７】
モータ駆動用制御装置１０の各モータ駆動用直流交流交換回路１２−１〜１２−ｎはロボット３０の各制御軸のモータに接続されている。また、このロボットの周辺軸用モータとして、ロボットアーム先端手首に取りつけられるスポット溶接のサーボガンにおけるチップを駆動するモータ３１ａと、ロボットの作業対象のワーク等を搬送位置決めするポジショナーを駆動するモータ３１ｂが設けられるものとして、これらモータ３１ａ，３１ｂ用のモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂをこのモータ駆動用制御装置１０の外部に付加している。これらモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂをインタフェイス１４に接続して、交流直流変換回路１１からの直流電力を該インタフェイス１４を介して交流直流変換回路１１から供給するようになっている。また、これらモータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂはサーボガンのモータ３１ａ、ポジショナーのモータ３１ｂに接続されている。
【００２８】
さらに、各モータ駆動用直流交流変換装置２０ａ，２０ｂは、モータ駆動用制御装置１０に設けたインタフェイス１５を介して図示しないサーボ制御回路と接続され、制御信号Ｓ１、状態信号Ｓ２の送受を行うようになっている。
【００２９】
この図２に示す例も、ロボットの周辺に配置される周辺機器等のモータを駆動制御する場合、モータ駆動用制御装置１０の外部に、モータ駆動用直流交流変換装置を制御しようとする周辺軸モータの数だけ、インタフェイス１４に接続すればよく、無駄がなく、かつ周辺軸の付加が安価にできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、必要に応じて周辺軸のモータに対するモータ駆動用直流交流変換装置を追加するだけで、周辺軸の付加が容易にできるので、無駄なく、安価で、かつ周辺軸のモータに合わせて最適なモータ駆動用直流交流変換装置を用いることができ、最適なシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のモータ駆動用制御装置を用いてシステムの要部ブロック図である。
【図２】同一実施形態をロボットシステムに適用したときの要部ブロック図である。
【図３】従来のモータ駆動用制御装置をロボットシステムに適用したときの要部ブロック図である。
【図４】従来のモータ駆動用制御装置をロボットシステムに適用したときの他の例の要部ブロック図である。
【図５】モータ駆動用制御装置の他の従来例をロボットシステムに適用したときの要部ブロック図である。
【符号の説明】
１０ モータ駆動用制御装置
１１ 交流直流変換回路
１２−１〜１２−ｎ モータ駆動用直流交流変換回路
１３−１〜１３−ｎ モータ
１４，１５ インタフェイス
２０ａ，２０ｂ モータ駆動用直流交流変換装置
２１ａ，２１ｂ 周辺軸用のモータ
３０ ロボット
３１ａ サーボガン用モータ
３１ｂ ポジショナー用モータ

Claims (4)

1. 交流直流変換回路と、該交流直流変換回路から出力される直流電源をモータ駆動用交流に変換するモータ駆動用直流交流変換回路とを有するモータ駆動用制御装置であって、
   前記交流直流変換回路から直流電源を前記モータ駆動用制御装置の外部に供給可能にしたインタフェイスを設け、該インタフェイスを介して該モータ駆動用制御装置の外部に付加される少なくとも１つのモータ駆動用直流交流変換回路を有するモータ駆動用直流交流変換装置に、前記交流直流変換回路から直流電源を供給可能にしたモータ駆動用制御装置。
2. 前記モータ駆動用制御装置は、前記モータ駆動用直流交流変換装置との間で制御用信号又は状態信号を送信又は受信するインタフェイスを備えることを特徴とする請求項１記載のモータ駆動用制御装置。
3. 交流直流変換回路と、該交流直流変換回路から出力される直流電源をモータ駆動用交流に変換するモータ駆動用直流交流変換回路とを有する多関節ロボットを駆動するためのモータ駆動用制御装置であって、
   前記交流直流変換回路から直流電源を前記モータ駆動用制御装置の外部に供給可能にしたインタフェイスを設け、該インタフェイスを介して該モータ駆動用制御装置の外部に付加される少なくとも１つのモータ駆動用直流交流変換回路を有するモータ駆動用直流交流変換装置に、前記交流直流変換回路から直流電源を供給可能にしたモータ駆動用制御装置。
4. 前記モータ駆動用制御装置は、前記モータ駆動用直流交流変換装置との間で制御用信号又は状態信号を送信又は受信するインタフェイスを備えることを特徴とする請求項３記載のモータ駆動用制御装置。

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