JP4703846B2

JP4703846B2 - 連鋳機用モータドライバ

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Publication number: JP4703846B2
Application number: JP2000401941A
Authority: JP
Inventors: 渉市川; 船引洋一; 廣橋聖司; 岡崎彰仁
Original assignee: SG CORPORATION
Current assignee: SG CORPORATION
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002199780A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄などの鋳造に用いられる連鋳機に付随した負荷を駆動するためのモータの制御に用いられる連鋳機用モータドライバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、連鋳機によりビレットやスラブなどの鋳片を連続的に製造する設備にあっては、鋳片寸法の変更に対処するために、連鋳機に設置されたモールドの幅を当該モールドの設置状態のまま変更できる構造を採用することが行われており、この場合においてモールドの短辺部分を直線移動させるために電気油圧サーボシリンダを使用することが一般的になっている。また、連鋳設備内には、ターンディッシュストッパの駆動、ターンディッシュ用のスライディングノズルの駆動、モールドに振動を付与する機構の駆動などにも電気油圧サーボシリンダが利用されている。
【０００３】
図５には、上記のような電気油圧サーボシリンダの駆動系の一般的なシステム構成例が実体的に示されている。この図５において、電気油圧サーボシリンダ１の駆動には、可変リラクンタンス型のステッピングモータ２が用いられている。モータドライバ３は、ステッピングモータ２を上位コントローラから与えられる位置指令パルスの入力数に比例した量だけ回転させるというオープンループ制御を行うようになっており、このような回転に応じてサーボシリンダ１内の油圧制御弁が変位されて油圧シリンダが直線移動される。このときの油圧シリンダの移動量は、ステッピングモータ２の回転量に比例した状態となる。
【０００４】
上記システムでは、オープンループ制御が行われているため、瞬間的な過負荷や負荷変動などの影響でステッピングモータ２の脱調（同期外れ）を起こし易いという状況下にある。この場合、脱調を検出しないシステムも提供されているが、図５には脱調を検出するために手段を設けた例が示されている。具体的には、検出器４は、例えばステッピングモータ２の後部に連結され、当該モータ２の回転量に比例した検出パルスを出力する。また、脱調検出回路５は、位置指令パルスと検出パルスとの位相差を比較し、その差が所定値以上となったときにステッピングモータ２が脱調しているものと判定して上位コントローラへ脱調検出信号を送信する構成となっており、これにより上位コントローラ側においてステッピングモータ２の脱調という異常状態に早期に対処可能なシステムとなっている。
【発明が解決しようとする課題】
ステッピングモータ２は、その停止状態においても励磁電流を流しておく必要があるため自己発熱が大きいという特性がある。また、連鋳機内は製鉄工場において最も環境が悪い場所に該当し、使用機器の温度上昇がきわめて大きくなるという事情がある。この結果、ステッピングモータ２は、その設置雰囲気の温度及び自己発熱の双方の影響によって非常に高温となるものであり、このため寿命が短くなることが避けられなくなって、メンテナンス頻度が高くなるという事情がある。
【０００５】
また、ステッピングモータ２はオープンループ制御される構成であるため、前にも述べたように、瞬間的な過負荷や負荷変動などの影響で脱調を起こす可能性が高いという事情がある。このようにステッピングモータ２の脱調が発生したときには、上位コントローラ側において電気油圧サーボシリンダ１の制御位置（シリンダ位置）を把握できなくなるため、そのまま生産を続けた場合には不良品を製造する可能性が高くなり、また、最悪の場合には設備を破損してしまう恐れも出てくる。従って、図５に示した構成例のように、脱調検出機能を設けて異常状態の発生を検出するようにしているが、ステッピングモータ２の脱調を検出した場合には、連鋳機の運転を一旦停止した状態でシリンダ位置を測定し、そのシリンダ位置を確認してから連鋳機の運転を再開するという手順を踏む必要があり、鋳片の生産性低下が避けられないという問題点があった。
【０００６】
上記のような問題点に対処するために、電気油圧サーボシリンダ１の駆動にクローズループ制御方式の同期型サーボモータを利用することにより、モータ停止状態での励磁電流を小さくして当該モータの自己発熱を抑制すると共に、脱調が発生しない信頼性の高いシステムとすることが可能である。但し、このようなクローズループ制御を行う場合には、サーボモータ内にその回転位置をフィードバックするための検出器が必要になるため、ステッピングモータに比べて部品点数が多くなり、その分だけ故障発生の確率が高くなる。特に、上記検出器に故障が発生したときには電気油圧サーボシリンダ１の駆動制御が不可能になるため、検出器の故障が復旧するまで生産を停止せねばならず、生産性の大幅な低下を招くことになる。
【０００７】
一方、製鉄工場において最も環境が悪い場所の一つである連鋳機内に設置される機器類は、比較的短い周期でメンテナンスを行うことが必要である。従って、実際には、連鋳機とは離れた位置に設置されるモータドライバなどの電気機器一式に対して、連鋳機内に設置する電気油圧サーボシリンダ及びこれに付随したモータなどの機器を複数セット用意し、これらを順次メンテナンスしながら持ち回して使用することが行われている。このため、電気油圧サーボシリンダ１の駆動源を、ステッピングモータ２から同期型サーボモータに変更したシステムを構築しようとすると、多数台のモータ及びこれに付随した検出器を同時に交換しなければならない。このため、まだ使用可能な既存の機器を大量に廃棄する必要が生ずると共に、新規に導入するサーボモータや検出器などの機器の購入に多大な費用が嵩むことが避けられないものであり、結果的に、電気油圧サーボシリンダ１の駆動源をステッピングモータ２からサーボモータに変更して生産性の向上やモータ寿命の引き延ばしなどを実現するめには、大きな困難が伴うという現実的な問題点があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、連鋳機に設置されたサーボシリンダの駆動源をステッピングモータからクローズループ制御される同期型サーボモータに変更する際に、その変更作業を既存の機器を廃棄することなく有効利用しながら行い得ると共に、信頼性の向上も同時に実現可能になるなどの効果を奏する製鉄工場用のモータドライバを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載した手段を採用できる。この手段によれば、切替手段は、接続されたモータ種類を巻線相数または巻線インピーダンスの相違により自動判別した結果に基づいて制御手段を第１の制御モード及び第２の制御モードの何れかに選択的に切替える動作を行う。制御手段は、第１の制御モードに切替えられた状態では、サーボシリンダを駆動するためのステッピングモータを外部から与えられる位置指令に基づいてオープンループ制御し、第２の制御モードに切替えられた状態では、上記サーボシリンダを駆動するための同期型サーボモータを前記位置指令及び当該サーボモータの回転位置を検出するための回転位置検出器からの出力に基づいてクローズループ制御するようになる。
【００１０】
従って、サーボシリンダの駆動源を、既存のステッピングモータから、クローズループ制御される同期型サーボモータに置き換えることにより、駆動源となるモータでの脱調発生に起因する連鋳機での生産性低下を未然に防止可能なシステムを実現する場合において、同一のモータドライバによりステッピングモータ及びサーボモータの双方を駆動することができる。この場合、連鋳機においては、そのメンテナンスを比較的短い周期で行う必要上から、ステッピングモータなどの機器が複数セット用意されているものであるが、上記モータドライバを設置した場合には、それらステッピングモータを同時に廃棄することなく、寿命が尽きたものから順次サーボモータに置き換えれば済むようになる。この結果、連鋳機での生産性の向上やモータ寿命の引き延ばしを実現するためにモータ種類の変更を行うに当たって、まだ使用可能な既存のステッピングモータを大量に廃棄する必要がなくなるから、既存の資源を有効に利用できると共に、必要となる費用を抑制できるようになり、そのモータ種類の変更を容易に行い得るものである。
【００１１】
請求項２記載の手段によれば、前記同期型サーボモータを前記位置指令に基づいてオープンループ制御することも可能になるから、実際の使用態様を多様化できる。
【００１２】
請求項３記載の手段によれば、同期型サーボモータがオープンループ制御される状態での脱調検出を設置対象のシステムに既存の脱調検出回路を利用して行うことが可能になる。
【００１３】
請求項４記載の手段によれば、万一、回転位置検出器に信号線の断線などに起因した出力異常が発生した場合には、サーボモータをオープンループ制御する第３の制御モードに移行できるから、故障に対する信頼性が向上するようになり、連鋳機での生産性の低下を未然に防ぐ上で有益となる。
【００１４】
請求項５記載の手段によれば、ステッピングモータまたはサーボモータのオープンループ制御時には、当該モータが回転停止された状態で、それらに供給される励磁電流が自動的に低減される構成となっているから、高温雰囲気に設置されるステッピングモータやサーボモータの温度上昇を極力抑制できることになり、結果的にそれらのモータの寿命長期化に寄与できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を連鋳機に設置されたモールド幅調整用の電気油圧サーボシリンダのためのモータドライバに適用した一実施例について図１ないし図４を参照しながら説明する。
図１には、全体の電気的構成が機能ブロックの組み合わせにより示されている。この図１において、ステッピングモータ１２は、例えば連鋳機におけるモールド幅可変ユニットのための電気油圧サーボシリンダ（図２〜図４に符号１１を付して示す）を駆動するために元々設けられたものであり、例えば５相の可変リラクンタンス型のものが用いられている。尚、ステッピングモータ１２には、脱調検出用の検出器１３（本発明でいう回転検出用パルス発生器に相当）が設けられている場合と設けられていない場合とがあるが、その検出器１３としては、例えば２０パルス／回の検出パルスを発生するロータリエンコーダを使用することが一般的になっている。
【００１６】
モールド幅可変ユニットを駆動するために上記ステッピングモータ１２に代えて設けられる同期型サーボモータ１４は、例えば４相のもので、その回転位置を検出するための検出器１５（本発明でいう回転位置検出器に相当）が内蔵されている。この検出器１５は、同期型サーボモータ１４と同様に、鉄心及びコイルを組み合わせて構成されたもの（電子部品を含まないもの）で、例えば、アブソコーダ（登録商標名）として市販されている可変磁気抵抗型のアブソリュート回転位置検出装置が利用される。ここで、上記アブソコーダより成る検出器１５は、互いに位相が異なる第１及び第２の交流信号（正弦波信号 sinωｔ及び余弦波信号 cosωｔ）によって別々に励磁される第１及び第２の一次コイルと、これら一次コイルの励磁状態において検出軸の回転位置に応じた位相変調信号（sin(ωｔ−θ) ）を発生する信号検出用の二次コイルとを備え、その位相変調信号を同期型サーボモータ１４の回転位置を示すアブソリュート位置信号として出力する構成とされたものである。この場合、上記検出器１５として、レゾルバやシンクロなどを用いることもできる。尚、図１中においては、ステッピングモータ１２及びこれに関連した要素について「４相モータ」、「４相用」と表記し、同期型サーボモータ１４及びこれに関連した要素について「５相モータ」、「５相用」と表記している。
【００１７】
本発明に係わるモータドライバ１６には、制御出力用の端子台１７が接続されており、この端子台１７に前記ステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４の何れか一方が接続される。尚、４相のサーボモータ１４が接続された状態では、端子台１７に空き端子が生ずることになる。また、端子台１７をコネクタに置き換えることも可能である。
【００１８】
上記モータドライバ１６は、電流制御部１８、位置検出部１９、クローズ制御部２０、オープン制御部２１及び切替制御部２２（本発明でいう切替手段に相当）によって構成されている。この場合において、電流制御部１８、位置検出部１９、クローズ制御部２０、オープン制御部２１は、本発明でいう制御手段を構成するものである。
【００１９】
電流制御部１８は、最大５相分の各相励磁電流を前記端子台１７を通じて出力するための定電流回路１８ａと、クローズ制御部２０若しくはオープン制御部２１から与えられる電流指令値Ｉに応じた各相電流値Ｉａ〜Ｉｅを決定するための各相分配器１８ｂとを備えた構成となっている。この場合、各相分配器１８ｂは、電流指令値Ｉとモータ（ステッピングモータ１２若しくは同期型サーボモータ１４）の回転位置を示す回転位置データθ（電気角）との関数Ｐａ（θ）〜Ｐｅ（θ）との積により得られる各相電流値Ｉａ〜Ｉｅを電流指令値として定電流回路１８ａに与えるものであり、定電流回路１８ａは与えられた電流指令値（Ｉａ〜Ｉｅ）に応じたレベル及び位相の各相励磁電流を出力する構成となっている。尚、上記回転位置データθは、モータをオープンループ制御する場合には上位コントローラから与えられる位置指令パルスの関数として入力され、また、モータをクローズループ制御する場合には当該モータの回転位置を示す位置検出パルス（これは位置検出部１９から後述のように出力される）の関数として入力されることになる。
【００２０】
位置検出部１９は、前記検出器１５から出力される位相変調信号に基づいて同期型サーボモータ１４の回転位置を示す位置検出パルス（インクリメンタルパルス）を発生する位置データ変換回路１９ａと、その位置検出パルスをステッピングモータ１２に使用される検出器１３が発生する検出パルスと同じ数のパルスに変換して出力するスケール変換回路１９ｂとを備えた構成となっている。尚、上記位置データ変換回路１９ａからの位置検出パルスは、同期型サーボモータ１４のクローズループ制御時において前記回転位置データθとして電流制御部１８に与えられると共に、常時においてクローズ制御部２０に与えられる。また、図示しないが、位置検出部１９には、検出器１５の異常や当該検出器１５のための信号線の断線などを検出する異常検出機能が設けられており、異常検出状態となったときには前記切替制御部２２へ異常信号を与える構成となっている。
【００２１】
クローズ制御部２０は以下のような各回路要素を備えた構成となっている。
即ち、減算部２０ａは、上位コントローラからの位置指令パルスと位置検出部１９からの位置検出パルスとの偏差を出力する。
演算増幅器２０ｂは、減算部２０ａで得られた偏差と予め設定された位置比例ゲインとの積を速度指令として出力する。
速度検出回路２０ｃは、位置検出部１９からの位置検出パルスに基づいて同期型サーボモータ１４の回転速度に応じた速度フィードバック値を出力する。
減算部２０ｄは、上記速度指令及び速度フィードバック値の偏差を出力する。
演算増幅器２０ｅは、減算部２０ｄにより得られた偏差を積分制御した値と予め設定された速度比例ゲインとの積を前記電流指令値Ｉとして出力する。
比較器２０ｆは、減算部２０ａで得られた位置偏差が予め設定された基準値を越えた場合に、脱調検出信号を発生して上位コントローラへ送信する。
【００２２】
オープン制御部２１は、切替制御部２２からの指令により「４相モード」及び「５相モード」の何れかに切替えられるものであり、以下のような各回路要素を備えた構成となっている。
即ち、記憶部２１ａは、ステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４をそれぞれオープンループ制御する場合の４相用電流指令値及び５相用電流指令値を記憶しており、「４相モード」に切替えられた状態で４相用電流指令値を出力し、「５相モード」に切替えられた状態で５相用電流指令値を出力する。
【００２３】
減電流制御部２１ｂは、制御対象のモータが回転している状態では、上記記憶部２１ａから出力される各相用電流指令値を前記電流指令値Ｉとして出力し、そのモータが回転停止されたときには、上記各相用電流指令値を予め設定されたレベルに減少させた状態の電流指令値Ｉとして出力する。尚、減電流制御部２１ｂは、例えば、上位コントローラからの位置指令パルスがオープン制御部２１に対し所定時間以上継続して与えられなかったときに制御対象のモータが停止したものと判断する構成となっている。
【００２４】
スケール変換部２１ｃは、上位コントローラからの位置指令パルスを、ステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４のオープンループ制御時における各励磁シーケンスに応じた位置指令パルスにスケール変換するためのものであり、前記「４相モード」に切替えられた状態で同期型サーボモータ１４用の位置指令パルスを回転位置データθとして出力し、前記「５相モード」に切替えられた状態でステッピングモータ１２用の位置指令パルスを回転位置データθとして出力する。尚、上記回転位置データθは、モータのオープンループ制御時において電流制御部１８に与えられるものである。
【００２５】
切替制御部２２は以下のような各回路要素を備えた構成となっている。
即ち、４相モータクローズ制御部２２ａは、動作されたときにスイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を図示のようなクローズループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ａ）間をオンした状態）に保持する。この切替状態では、上位コントローラからの位置指令パルスがクローズ制御部２０に与えられると共に、電流制御部１８に対しクローズ制御部２０からの電流指令値Ｉ並びに位置検出部１９からの回転位置データθ（位置検出パルス）が与えられるようになる。
【００２６】
４相モータオープン制御部２２ｂは、動作されたときにスイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を図示の状態から反転させたオープンループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ｂ）間をオンした状態）に保持すると共に、オープン制御部２１を「４相モード」に切替える。このような切替状態では、上位コントローラからの位置指令パルスがオープン制御部２１に与えられると共に、電流制御部１８に対し、オープン制御部２１内の記憶部２１ａから減電流制御部２１ｂを通じて出力される４相用の電流指令値Ｉ、並びに当該オープン制御部２１内のスケール変換部２１ｃを通じて出力される４相用の回転位置データθ（同期型サーボモータ１４用の位置指令パルス）が与えられるようになる。
【００２７】
５相モータオープン制御部２２ｃは、動作されたときにスイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を上記オープンループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ｂ）間をオンした状態）に保持すると共に、オープン制御部２１を「５相モード」に切替える。このような切替状態では、上位コントローラからの位置指令パルスがオープン制御部２１に与えられると共に、電流制御部１８に対し、オープン制御部２１内の記憶部２１ａから減電流制御部２１ｂを通じて出力される５相用の電流指令値Ｉ、並びに当該オープン制御部２１内のスケール変換部２１ｃを通じて出力される５相用の回転位置データθ（ステッピングモータ１２用の位置指令パルス）が与えられるようになる。
【００２８】
モータ種別検知部２２ｄは、端子台１７に接続されているモータの種別を前記電流制御部１８を通じて検知する。この実施例では、端子台１７に接続されたステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４の相数が異なるから、その相数の違いを電流制御部１８を通じて調べることによりモータの種別を検知できる。そして、モータ種別検知部２２ｄは、端子台１７にステッピングモータ１２が接続されている旨を検知したときに、前記５相モータオープン制御部２２ｃを動作状態に切替え、また、端子台１７に同期型サーボモータ１４が接続されている旨を検知したときに、検出器故障検知部２２ｅを動作状態に切替える。
【００２９】
この検知器故障検知部２２ｅは、上記モータ種別検知部２２ｄによって動作された状態において、前記位置検出部１９が検出器１５の異常（信号線の断線など）を検出していない場合には、前記４相モータクローズ制御部２２ａを動作状態に切替えるが、位置検出部１９が検出器１５の異常を検出した場合には４相モータクローズ制御部２２ａを動作停止させて前記４相モータオープン制御部２２ｂを動作状態に切替える。
【００３０】
この場合、切替制御部２２は、外部からの手動操作がない場合には、モータ種別検知部２２ｄが端子台１７に接続されているモータの種別を検知する動作を自動的に行い、その検知結果及び検出器故障検知部２２ｅの検知結果に基づいて前記４相モータクローズ制御部２２ａ、４相モータオープン制御部２２ｂ、５相モータオープン制御部２２ｃの何れか一つを選択的に動作させるという「自動選択動作」を行うものであるが、外部からの手動操作に応じて、モータ種別検知部２２ｄ、検出器故障検知部２２ｅの機能を無効化すると共に、この無効化状態で４相モータクローズ制御部２２ａ、４相モータオープン制御部２２ｂ、５相モータオープン制御部２２ｃの何れか一つを選択的に動作させるという「手動選択動作」も行い得る構成となっている。
【００３１】
ここで、前にも述べたように、電流制御部１８、位置検出部１９、クローズ制御部２０、オープン制御部２１により本発明でいう制御手段が構成されるものであるが、この制御手段において、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がオープンループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ｂ）間をオンした状態）とされ且つオープン制御部２１が「５相モード」に切替えられた状態が、本発明でいう第１の制御モードに相当する。また、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がクローズループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ａ）間をオンした状態）とされた状態が、本発明でいう第２の制御モードに相当し、さらに、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がオープンループ制御用切替状態とされ且つオープン制御部２１が「４相モード」に切替えられた状態が、本発明でいう第３の制御モードに相当する。
【００３２】
上記のように構成された本実施例において、モータドライバ１６は以下に述べるように動作する。
▲１▼ 図２に示すように、モータドライバ１６に対し検出器１３を備えた５相のステッピングモータ１２が接続された場合、つまり、連鋳機におけるモールド幅可変ユニットのために設けられている既存のステッピングモータ１２が駆動対象となる場合……
この場合には、ステッピングモータ１２の各相コイルが端子台１７に接続されると共に、検出器１３が、その検出パルスを既存の脱調検出回路２３に与えるように接続されるものであり、その脱調検出回路２３からの脱調検出信号が上位コントローラに与えられることになる。また、この場合には、切替制御部２２の「手動選択動作」機能により、当該切替制御部２２内の５相モータオープン制御部２２ｃを動作させるか、外部からの手動操作を行うことなく切替制御部２２に「自動選択動作」機能を実行させるものであり、このような機能によって５相モータオープン制御部２２ｃが動作される。
【００３３】
５相モータオープン制御部２２ｃが動作されたときには、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がオープンループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ｂ）間をオンした状態）に保持されると共に、オープン制御部２１が「５相モード」に切替えられる。このため、記憶部２１ａから減電流制御部２２ｂを通じて５相用の電流指令値Ｉが出力されると共に、スケール変換部２１ｃから、上位コントローラによる位置指令パルスをステッピングモータ１２用の位置指令パルスに変換した回転位置データθが出力されるようになり、それらの電流指令値Ｉ及び回転位置データθが電流制御部１８に与えられる。
【００３４】
従って、電流制御部１８は、ステッピングモータ１２を上記電流指令値Ｉ及び回転位置データθに基づいて駆動することにより、当該ステッピングモータ１２を上位コントローラからの位置指令パルスに応じた制御位置へ回転させるようになる。この場合、ステッピングモータ１２が制御位置で停止されたときには、減電流制御部２１ｂにより電流指令値Ｉが設定レベルに減少されるようになり、これに応じてステッピングモータ１２に供給される励磁電流が低減される。この場合、ステッピングモータ１２が停止したときの自己発熱は、ほとんど抵抗損によるものであるため、上記設定レベルが例えば８０％であったときには自己発熱量が約０．６４倍に下がることになり、設定レベルが例えば５０％であったときには自己発熱量が約０．２５倍に下がることになる。
【００３５】
▲１▼′ 図２に示した構成例では、ステッピングモータ１２の脱調検出のためにロータリエンコーダより成る検出器１３を設けた状態が示されているが、図３に示すように、この検出器１３を同期型サーボモータ１４用の検出器１５と同種の検出器１５′（例えば、可変磁気抵抗型のアブソリュート回転位置検出装置）に置き換えることもできる。
【００３６】
この場合には、ステッピングモータ１２の各相コイルが端子台１７に接続されると共に、検出器１５′が、その出力をモータドライバ１６内の位置検出部１９に与えるように接続される。さらに、上記位置検出部１９内のスケール変換回路１９ｂから出力される検出パルスを既存の脱調検出回路２３に与えるように接続されるものであり、その脱調検出回路２３からの脱調検出信号が上位コントローラに与えられることになる。
【００３７】
このような構成とした場合、位置検出部１９においては、位置データ変換回路１９ａが、検出器１５′から出力される位相変調信号に基づいてステッピングモータ１２の回転位置を示す位置検出パルスを発生するようになり、これを受けたスケール変換回路１９ｂが、当該位置検出パルスを前記検出器１３が発生する検出パルスと同じ数のパルスに変換して出力するようになるから、既存の脱調検出回路２３を使用しても支障がなくなるものである。
【００３８】
▲２▼ 図４に示すように、モータドライバ１６に対し４相の同期型サーボモータ１４が接続された場合、つまり、既存のステッピングモータ１２に代えてクローズループ制御が可能な同期型サーボモータ１４が駆動対象となる場合……
この場合には、同期型サーボモータ１４の各相コイルが端子台１７に接続されると共に、検出器１５が、その出力をモータドライバ１６内の位置検出部１９に与えるように接続される。また、この場合には、切替制御部２２の「手動選択動作」機能により、当該切替制御部２２内の４相モータクローズ制御部２２ａを動作させるか、外部からの手動操作を行うことなく切替制御部２２に「自動選択動作」機能を実行させるものであり、このときに位置検出部１９から異常信号が出力されていない状態では、当該「自動選択動作」機能によって４相モータクローズ制御部２２ａが動作される。尚、「手動選択動作」機能により４相モータオープン制御部２２ｂを動作させることも可能であり、また、位置検出部１９から異常信号が出力されている状態では、上記「自動選択動作」機能によって４相モータオープン制御部２２ｂが動作される。
【００３９】
４相モータクローズ制御部２２ａが動作されたときには、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がクローズループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ａ）間をオンした状態）に保持される。このため、クローズ制御部２０から、上位コントローラからの位置指令パルスと、位置検出部１９内の位置データ変換回路１９ａからの位置検出パルスとの偏差に応じたレベルの電流指令値Ｉが出力されて電流制御部１８に与えられると共に、上記位置データ変換回路１９ａからの位置検出パルスが電流制御部１８に回転位置データθとして与えられるようになる。
【００４０】
従って、電流制御部１８は、同期型サーボモータ１４を上記電流指令値Ｉ及び回転位置データθに基づいてフィードバック制御しながら駆動することにより、当該サーボモータ１４を上位コントローラからの位置指令パルスに応じた制御位置へ回転させるようになる。この場合、同期型サーボモータ１４が制御位置で停止されたときには、電流指令値Ｉがゼロになるから、そのサーボモータ１４の自己発熱が抑制される。また、クローズ制御部２０内の比較器２０ｆは、減算部２０ａで得られる位置指令パルス及び位置検出パルスとの偏差が予め設定された基準値を越えた場合に、脱調検出信号を発生して上位コントローラへ送信する動作を行う。
【００４１】
４相モータオープン制御部２２ｂが動作されたとき（手動操作、若しくは位置検出部１９からの異常信号に基づいて動作されたとき）には、スイッチ要素ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がオープンループ制御用切替状態（各接点（ｃ−ｂ）間をオンした状態）に保持されると共に、オープン制御部２１が「４相モード」に切替えられる。このため、記憶部２１ａから減電流制御部２２ｂを通じて４相用の電流指令値Ｉが出力されると共に、スケール変換部２１ｃから、上位コントローラによる位置指令パルスを同期型サーボモータ１４用の位置指令パルスに変換した回転位置データθが出力されるようになり、それらの電流指令値Ｉ及び回転位置データθが電流制御部１８に与えられる。
【００４２】
従って、電流制御部１８は、同期型サーボモータ１４を上記電流指令値Ｉ及び回転位置データθに基づいて駆動することにより、当該サーボモータ１４を上位コントローラからの位置指令パルスに応じた制御位置へ回転させるようになる。この場合、同期型サーボモータ１４が制御位置で停止されたときには、電流指令値Ｉが設定レベルに減少されるようになり、これに応じて同期型サーボモータ１４に供給される励磁電流が低減されるようになり、当該サーボモータ１４の自己発熱量が下げられることになる。
【００４３】
要するに、連鋳機に設置されたモールド幅調整用の電気油圧サーボシリンダの駆動のために上記した本実施例によるモータドライバ１６を設置した場合には、以下に述べるような効果を奏するものである。
【００４４】
即ち、本実施例の構成によれば、電気油圧サーボシリンダ１１の駆動源を、既存のステッピングモータ１２から、クローズループ制御される同期型サーボモータ１４に置き換えることにより、駆動源となるモータでの脱調発生に起因する連鋳機での生産性低下を未然に防止可能なシステムを実現する場合において、同一のモータドライバ１６によりステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４の双方を駆動することができる。この場合、連鋳機においては、そのメンテナンスを比較的短い周期で行う必要上から、ステッピングモータ１２などの機器が複数セット用意されているものであるが、上記モータドライバ１６を設置した場合には、それらステッピングモータ１２を同時に廃棄することなく、寿命が尽きたものから順次同期型サーボモータ１４に置き換えれば済むようになる。この結果、連鋳機での生産性の向上やモータ寿命の引き延ばしを実現するためにモータ種類の変更を行うに当たって、まだ使用可能な既存のステッピングモータ１２を大量に廃棄する必要がなくなるから、資源を有効に利用できると共に、必要となる費用を抑制できるようになり、そのモータ種類の変更を容易に行い得るものである。
【００４５】
しかも、同期型サーボモータ１４をクローズループ制御するために、その内部に設けられる検出器１５は、鉄心及びコイルを組み合わせて構成された耐熱性能に優れたものであるから、そのクローズループ制御の信頼性が向上するようになり、以て生産性の低下を未然に防止できるようになる。また、万一、検出器１５に信号線の断線などの異常が発生した場合には、同期型サーボモータ１４をオープンループ制御する状態に自動的に移行されるから、故障に対する信頼性も向上するようになって生産性の低下を未然に防ぐ上で有益となる。さらに、ステッピングモータ１２や同期型サーボモータ１４をオープンループ制御する状態において、当該モータが回転停止されたときには、その励磁電流が自動的に低減される構成となっているから、高温雰囲気に設置されるステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４の温度上昇を極力抑制できることになり、結果的にステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４の寿命長期化にも寄与できるようになる。
【００４６】
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、以下に述べるような拡大・変形が可能である。
駆動対象のモータを相数が互いに異なるステッピングモータ１２及び同期型サーボモータ１４としたが、駆動対象が同じ相数のモータであっても良い。この場合、切替制御部２２にあっては、端子台１７に接続されたモータの種別を相数の違いに基づいて判断することができないが、電流制御部１８内の定電流回路１８ｂは指令された電流となるようにモータの各相巻線電圧を制御するので、各モータの巻線インピーダンスが分かるものであり、このような巻線インピーダンスの相違に基づいて接続されたモータの種別を判断できるから、システム構成上において支障が生ずることはない。
【００４７】
モータドライバ１６は、モールド幅調整用の電気油圧サーボシリンダを駆動する場合以外に、連鋳設備内に設けられるターンディッシュストッパ、ターンディッシュ用スライディングノズル、モールドに振動を付与する機構などのための電気油圧サーボシリンダを駆動する場合にも同様に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の電気的構成を示す機能ブロック図
【図２】実際のシステム例を実体的に示す図その１
【図３】実際のシステム構成例を実体的に示す図その２
【図４】実際のシステム構成例を実体的に示す図その３
【図５】従来のシステム構成例を実体的に示す図
【符号の説明】
１１は電気油圧サーボシリンダ、１２はステッピングモータ、１３は検出器（回転検出用パルス発生器）、１４は同期型サーボモータ、１５は検出器（回転位置検出器）、１６はモータドライバ、１８は電流制御部、１９は位置検出部、１９ｂはスケール変換回路、２０はクローズ制御部、２１はオープン制御部、２２は切替制御部（切替手段）を示す。

Claims

連鋳機に設置されたサーボシリンダを駆動するためのモータの回転位置を外部から与えられる位置指令に応じた位置となるように制御する連鋳機用モータドライバにおいて、
ステッピングモータ及び同期型サーボモータの双方に励磁電流を供給可能に構成され、ステッピングモータを前記位置指令に基づいてオープンループ制御する第１の制御モードと、同期型サーボモータを前記位置指令及び当該サーボモータの回転位置を検出するための回転位置検出器からの出力に基づいてクローズループ制御する第２の制御モードとに選択的に切替可能な制御手段と、
接続されたモータ種類を巻線相数または巻線インピーダンスの相違により自動判別した結果に基づいて前記制御手段を前記第１の制御モード及び第２の制御モードの何れかに選択的に切替える切替手段とを備えたことを特徴とする連鋳機用モータドライバ。
前記制御手段は、前記同期型サーボモータを前記位置指令に基づいてオープンループ制御する第３の制御モードにも切替可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の連鋳機用モータドライバ。
請求項２記載の連鋳機用モータドライバを、前記ステッピングモータに設けられた回転検出用パルス発生器の出力に基づいて当該ステッピングモータの脱調を検出するための脱調検出回路を備えたシステムに用いる場合において、前記同期型サーボモータが前記第３の制御モードによりオープンループ制御される状態での脱調検出を前記脱調検出回路により検出可能にするために、
前記制御手段に対し、前記回転位置検出器からの出力を前記回転検出用パルス発生器の出力と同等の信号に変換するスケール変換回路を組み込んだことを特徴とする連鋳機用モータドライバ。
請求項２または３記載の連鋳機用モータドライバにおいて、
前記制御手段は、前記回転位置検出器の出力異常を検出する機能を備えた構成とされ、
前記切替手段は、前記制御手段が前記第２の制御モードに切替られた状態で前記回転位置検出器の出力異常を検出したときには、当該制御手段を前記第３の制御モードに切替えることを特徴とする連鋳機用モータドライバ。
前記制御手段は、前記ステッピングモータまたは同期型サーボモータのオープンループ制御時において当該モータが停止したときには、供給する励磁電流を減少させる減電流制御を行うことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の連鋳機用モータドライバ。