JP5521368B2

JP5521368B2 - モータ回転制御システム

Info

Publication number: JP5521368B2
Application number: JP2009069413A
Authority: JP
Inventors: 優奥泉; 学姫野
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: EP2233891B1; CN101847963B; KR20100106227A; TW201102777A; US8228018B2; JP2010226822A; US20100237820A1; CN101847963A; EP2233891A2; EP2233891A3; KR101672046B1; TWI498700B

Description

本発明は、モータと、モータの回転を制御する制御手段とを備えたモータ回転制御システムに関する。

半導体などを製造する工程で利用されるアーム等の製造装置には、その動力源であるモータの回転角度を検出し、検出された回転角度に基づいてモータの回転を制御するモータ回転制御システムが用いられている。このようなモータ回転制御システムの一般的な構成は、モータとこのモータの回転角度を検出する検出手段とを含むモータユニットと、このモータユニットに対して交換自在な状態で電気的に接続されてモータの回転を制御する制御手段（ドライバ）とを主体としている。アーム等の製造装置に用いるために検出手段は、モータの回転が停止している状態でも回転角度を検出可能なレゾルバを用いている。しかし、図３に示すように、レゾルバが検出した回転角度（以後、検出角度ともいう）と実際の回転角度（以下、実角度ともいう）とには誤差が生じるものであり、この誤差は微細な回転制御を阻害する要因であるうえ、モータユニット（モータ及びレゾルバ）毎に異なるものである。

この誤差を含んで検出された回転角度から実角度を特定するために、例えば特許文献１等に記載の従来のモータ回転制御システムは、レゾルバにより検出される回転角度と実角度との誤差データを制御手段の記憶部に予め格納しておき、この誤差データを用いて検出された回転角度から誤差値を減算する補正を行って実角度を特定している。

特開２００５−３２９４７８号公報

上記のような従来のモータ回転制御システムでは、誤差データがモータユニットに正しく対応したものでないと、実角度を正しく特定することができないため、制御手段に格納されている誤差データとモータユニットとは一対一で正しく対応していることが要求されるものである。

本発明の発明者らは、１つの制御手段（ドライバ）で他種類のモータユニットに対応するために、制御手段に接続したモータユニットを交換するたびに、制御手段のメモリを外部のパソコン等に接続して誤差データを手動で書き換え可能に構成した制御手段や、複数種類のモータユニットそれぞれに対応する複数の誤差データを制御手段のメモリに記憶しておき、交換後のモータユニットに対応する誤差データを手動で選択可能に構成した制御手段などを考えた。しかしながら、いずれのものも、制御手段の誤差データとモータユニットとを正しく対応させる作業を手動で行わなければならず、煩わしいものであり、しかも人手による作業でミスが発生するおそれがあるという課題がある。

また、誤差データを記憶する制御手段のメモリは、電力が供給されていない状態でも誤差データの記憶を保持し続ける必要があるために、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリが採用されることが一般的であるが、不揮発性メモリは、データの書き換えに時間を要するため、誤差データの書き換えを頻繁に行うことは好ましくない。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、手動による煩わしさやミスの発生を無くして、制御手段の誤差データとモータユニットとを正しく適切に対応させるモータ回転制御システムを提供することを目的とする。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明のモータ回転制御システムは、モータと、このモータの回転角度を検出するレゾルバとを含むモータユニットと、このモータユニットに対して交換自在な状態で電気的に接続され、前記レゾルバにより検出される検出角度と実角度との誤差データを用いて前記レゾルバの検出角度から実角度を特定し、特定した実角度に基づいて前記モータの回転を制御する制御手段とを具備してなり、前記モータユニットは、前記モータと一対一に対応した前記誤差データと、当該誤差データよりも小容量データであって当該誤差データを識別するための固有の識別データとを予め記憶するモータ側メモリを備えており、前記制御手段は、実角度の特定時に用いる前記誤差データと前記識別データとを記憶する制御側メモリを備えており、前記モータユニット及び前記制御手段の少なくともいずれか一方は、両メモリの記憶に基づいて、前記モータ側メモリから前記制御側メモリへ前記誤差データを取り込むか否かを決定する取り込み決定部と、この取り込み決定部により取り込むことが決定された場合に、前記モータ側メモリの誤差データ及び識別データを取り込んで前記制御側メモリへ記憶する取り込み実行部と、を有し、前記取り込み決定部は、両メモリにそれぞれ記憶されている前記識別データが一致する場合に前記制御側メモリの誤差データが前記制御手段に現在接続されている前記モータユニットのモータと一対一に対応するものと判断して前記誤差データを取り込まないことを決定し、両メモリにそれぞれ記憶されている前記識別データが異なっている場合に前記制御側メモリの誤差データが前記制御手段に現在接続されている前記モータユニットのモータと一対一に対応しないものと判断して前記誤差データを取り込むと決定することを特徴とする。

このような構成によれば、モータ及びレゾルバを含むモータユニットに誤差データを記憶したモータ側メモリを設け、モータユニット及び制御手段の両メモリの記憶に基づいて誤差データを取り込むか否かを決定し、自動的に、この誤差データを制御手段が制御側メモリに取り込んで記憶するから、手動による煩わしさやミスの発生を無くすことができ、制御手段の誤差データとモータユニットとを正しく適切に対応させることができる。

また、両メモリにそれぞれ記憶されている識別データが異なっている場合に前記誤差データを取り込むと決定することから、両メモリの読み取りに要する時間や、モータユニットと制御手段との間の通信に要する時間を短縮することが可能になり、自動的に誤差データを取り込むか否かの判断に要する時間を短縮することができる。

モータユニットに正しく対応していない誤差データを用いて、誤特定した実角度に基づく回転制御を確実に防止するためには、前記取り込み決定部は、電源投入時に、前記誤差データを取り込むか否かを決定することが好ましい。

本発明は、以上説明した構成であるから、人手を省くことができ、手動の煩わしさや人手によるミスを無くして、制御手段の誤差データとモータユニットとを正しく適切に対応させることができる。

本発明の一実施形態に係るモータ回転制御システムの機能ブロック図。同モータ回転制御システムのより詳細な構成図。レゾルバが検出する回転角度と実角度との誤差を示す説明図。誤差データ及び識別データの一例を示す説明図。同モータ回転制御システムの制御手段で実行される取り込み決定実行処理ルーチンを示すフローチャート。本発明の別の実施形態に係るモータ回転制御システムの機能ブロック図。

以下、本発明の一実施形態に係るモータ回転制御システム１の機能を図１に示して説明する。

モータ回転制御システム１は、モータユニット２と、制御手段３とを有している。モータユニット２は、モータ２１と、このモータ２１の回転角度を検出するレゾルバ２２とを有している。

制御手段３は、レゾルバ２２により検出される回転角度（以後、検出角度ともいう）と実際の回転角度（以下、実角度ともいう）との誤差データ２４及び誤差データ２４よりも小容量データであって誤差データ２４を識別するための固有の識別データ２５を記憶する制御側メモリ３５と、実角度特定部３２と、回転制御部３１とを有している。

検出角度と実角度との誤差は、モータ２１の回転角度に応じて変化するものであり、さらにモータ２１毎に個体差があるものである。誤差データ２４は、この検出角度と実角度との誤差を表すモータ２１と一対一に対応したデータであり、検出角度から実角度を特定できるように、検出角度と実角度とを直接的又は間接的に対応付けたデータである。

実角度特定部３２は、レゾルバ２２と電気的に接続されており、レゾルバ２２により検出された検出角度と制御側メモリ３５に記憶されている誤差データ２４とに基づいて実角度を特定する。

回転制御部３１は、モータ２１と電気的に接続されており、実角度特定部３２により特定された実角度に基づいてモータ２１の回転を制御する。

このような基本構成に加えて、本実施形態では更に、モータユニット２にモータ側メモリ２３を設け、このモータ側メモリ２３は、制御側メモリ３５に記憶されている誤差データ２４と同一の誤差データ２４と、この誤差データ２４を識別するための識別データ２５とを記憶している。モータ側メモリ２３の誤差データ２４はオリジナルであり、制御側メモリ３５の誤差データは、このモータ側メモリ２３の誤差データ２４が後述する取り込み実行部３３によって取り込まれて複製されたものである。さらに、制御側メモリ３５は、取り込まれて複製された誤差データ２４に加え、この誤差データ２４を識別するための識別データ２５を記憶している。識別データは、誤差データのデータ容量よりも小容量のデータであり、１つの識別データに対して１つの誤差データのみ存在する対応関係（固有、一義的ともいう）を有しており、この対応関係を利用して誤差データの同一性を判定する処理に用いられるものである。

さらに、制御手段３は、取り込み決定部３４と、取り込み実行部３３とを有している。取り込み決定部３４は、モータ側メモリ２３と通信可能に電気的に接続されており、制御側メモリ３５の記憶とモータ側メモリ２３の記憶とに基づいて、モータ側メモリ２３の誤差データ２４を制御側メモリ３５へ取り込んで記憶するか否かを決定する。取り込み実行部３３は、モータ側メモリ２３と通信可能に電気的に接続されており、取り込み決定部３４が誤差データ２４を取り込むと決定した場合に、モータ側メモリ２３から誤差データ２４及び識別データ２５を読み出して制御手段３に取り込み、取り込んだこれらデータを制御側メモリ３５に記憶する。

以上、本発明の一実施形態に係るモータ回転制御システム１の機能を説明したが、これら機能を実現する具体的な構成を以下に説明する。

図２に示すように、具体的な構成のモータ回転制御システム１は、モータユニット２と、制御手段３とを備えている。

モータユニット２は、モータ２１と、レゾルバ２２と、メモリボード５とを備えている。メモリボード５は、モータ側メモリ２３として誤差データ２４及び識別データ２５を記憶するＲＯＭ５４と、制御手段３からの要求信号に基づいて、ＲＯＭ５４の誤差データ２４及び識別データ２５を制御手段３に送信するＣＰＵ５１と、制御手段３及びＣＰＵ５１に接続されて制御手段３とＣＰＵ５１との信号を中継する通信Ｉ／Ｆ５２と、一時的にデータを記憶するＲＡＭ５３とを有している。

制御手段３は、ＣＰＵ３８と、モータ駆動部３９と、レゾルバＩ／Ｆ４０と、ＲＡＭ４１と、ＲＯＭ４２と、通信Ｉ／Ｆ４３と、不揮発性メモリ４４とを備えている。ＣＰＵ３８は、図示しないモータ駆動制御処理ルーチンや、後述する取り込み決定実行処理ルーチンを実行することにより、回転制御部３１、実角度特定部３２、取り込み実行部３３及び取り込み決定部３４を実現するものである。モータ駆動部３９は、ＣＰＵ３８からの駆動指令に応じてモータ２１を駆動させる電力をモータ２１へ供給し、モータ２１の回転させるものである。レゾルバＩ／Ｆ４０は、レゾルバ２２からの信号に応じて検出角度をＣＰＵ３８へ供給するものである。ＲＡＭ４１は、ＣＰＵ３８が実行するプログラムや、プログラムを実行する際に用いられるデータを一時的に記憶するものである。ＲＯＭ４２は、ＣＰＵ３８により実行される各プログラムや、恒久的に用いるデータが記憶されている。ＲＯＭ４２に記憶されるプログラムは、例えば、図示しないモータ駆動制御処理ルーチンや、後述する取り込み決定実行処理ルーチンである。通信Ｉ／Ｆ４３は、制御手段３のＣＰＵ３８とメモリボード５のＣＰＵ５１との信号を中継する。

不揮発性メモリ４４は、モータユニット２のメモリボード５から取り込まれた誤差データ２４及び識別データ２５と同一データを、実角度を特定する際に用いるために記憶するものである。不揮発性メモリ４４には、電力が供給されていない状態でもこれらデータの記憶を保持し続けることが必要であることから、フラッシュメモリを採用しているが、このフラッシュメモリは、その特性上データの読み込み時間に比べてデータの書き換えに時間を要するものである。

次に、検出角度と実角度との誤差について具体例を挙げて説明すると、この誤差は、上記のとおり、モータ２１の回転角度に応じて変化するものであり、さらにモータ２１毎に個体差がある。具体的には、図３に示すように、レゾルバ２２が検出した検出角度をｖ１、実角度をｖ２、誤差ｅｒｒ１を（ｖ２−ｖ１）で表される。一例として、ｖ１が０度のときにｖ２が０度であり、両者は一致しているのでｅｒｒ１＝０であるが、ｖ１が１２０度のときにｖ２が１８０度であり、両者は異なり、この場合はｅｒｒ１＝６０度という誤差が生じているものである。

次に、この誤差を表す誤差データ２４を具体的に説明すると、図４の（ａ）に示すように、誤差データ２４は、検出角度がｖ１度のときに実角度がｖ２度で誤差角度が（ｖ２−ｖ１）度であることを示すデータであり、出角度が０度の場合は実角度が０度で誤差角度も０度であることを示すデータであり、また、検出角度が１２０度の場合は実角度が１８０度で誤差角度が６０度であることを示すデータであり、また、検出角度が２４０度、３６０度の場合はそれぞれ実角度も２４０度、３６０度で誤差角度も共に０度であることを示すデータである。勿論その他の角度においても同様に、検出角度と実角度と誤差角度とが直接的に対応付けられている。なお、検出角度と誤差値とのみを対応付けたデータにすることにより、検出角度と実角度とを間接的に対応付けたデータとしてもよい。

次に、誤差データ２４を識別するための識別データ２５を具体的に説明すると、図４の（ｂ）に示すように、識別データ２５は、誤差データ２４毎に固有に付けられたバージョン「SDK1.00」という文字列データや、識別データ２５のハッシュ値「a1b2c3d4e5」であり、誤差データ２４よりも小容量のデータであり、これらの一方同士または双方同士を比較することにより、誤差データ２４の同一性を判定することが可能となる。

次に、モータ回転制御システム１の動作について説明する。制御手段３に電源が投入されると、ＣＰＵ３８は、図示しないモータ駆動制御処理ルーチンの実行を開始する。

モータ駆動制御処理ルーチンが実行されており、外部からモータ２１の回転制御指令が入力された場合を一例として述べると、ＣＰＵ３８は、レゾルバ２２から検出角度を取得し、不揮発性メモリ４４の誤差データ２４から取得した検出角度に合致するデータを検索し、検索したデータから実角度を特定し、特定した実角度と回転制御指令とに基づいて、モータ駆動部３９を介してモータ２１の回転を制御する。このように、モータ駆動制御処理ルーチンが実行されることにより、回転制御部３１及び実角度特定部３２が実現される。

また、制御手段３に電源が投入されると、ＣＰＵ３８は、上記のモータ駆動制御処理ルーチンとは独立して並列に、図５に示す取り込み決定実行処理ルーチンの実行を開始する。

取り込み決定実行処理ルーチンが実行されると、まず、ＣＰＵ３８は、メモリボード５と通信可能か否かを判定する（Ａ１）。通信可能でないと判定された場合には（Ａ１：ＮＯ）、ＣＰＵ３８は、本ルーチンの実行を終了する。一方、Ａ１の処理において、通信可能であると判定された場合には（Ａ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３８は、メモリボード５と通信を行い、メモリボード５のＲＯＭ５４に記憶されている識別データ２５と、制御手段３の不揮発性メモリ４４に記憶されている識別データ２５とを取得する（Ａ２）。そして、ＣＰＵ３８は、両識別データ２５が同一か否かを判定する（Ａ３）。両識別データ２５が同一であると判定された場合には（Ａ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３８は、制御側メモリ３５の誤差データ２４が制御手段３に現在接続されているモータユニット２のモータ２１と一対一に対応するものと判断して誤差データ２４を取り込まないことを決定し、本ルーチンの実行を終了する。このように、Ａ１〜Ａ３の処理が実行されることにより、取り込み決定部３４が実現される。

一方、Ａ３の処理において、両識別データ２５が同一でない（異なる）と判定された場合には（Ａ３：ＮＯ）、ＣＰＵ３８は、制御側メモリ３５の誤差データ２４が制御手段３に現在接続されているモータユニット２のモータ２１と一対一に対応しないものと判断して、メモリボード５と通信を行い、メモリボード５のＲＯＭ５４の誤差データ２４及び識別データ２５を読み出して取り込み、制御手段３の不揮発性メモリ４４に記憶し（Ａ４）、本ルーチンの実行を終了する。このように、Ａ４の処理が実行されることにより、取り込み実行部３３が実現される。

以上のように、本実施形態に係るモータ回転制御システム１は、モータ２１と、このモータ２１の回転角度を検出するレゾルバ２２とを含むモータユニット２と、このモータユニット２に対して交換自在な状態で電気的に接続され、レゾルバ２２により検出される検出角度と実角度との誤差データ２４を用いてレゾルバ２２の検出角度から実角度を特定し、特定した実角度に基づいてモータ２１の回転を制御する制御手段３とを具備してなり、モータユニット２は、誤差データ２４を予め記憶するモータ側メモリ２３を備えており、制御手段３は、実角度の特定時に用いる誤差データ２４を記憶する制御側メモリ３５と、両メモリの記憶に基づいて、モータ側メモリ２３から制御側メモリ３５へ誤差データ２４を取り込むか否かを決定する取り込み決定部３４と、この取り込み決定部３４により取り込むことが決定された場合には、モータ側メモリ２３の誤差データ２４を取り込んで制御側メモリ３５へ記憶する取り込み実行部３３とを有していることを特徴とする。

このような構成によれば、モータ２１及びレゾルバ２２を含むモータユニット２に誤差データ２４を記憶したモータ側メモリ２３を設け、モータユニット２及び制御手段３の両メモリの記憶に基づいて誤差データ２４を取り込むか否かを決定し、自動的に、この誤差データ２４を制御手段３が制御側メモリ３５に取り込んで記憶するから、手動による煩わしさやミスの発生を無くすことができ、制御手段３の誤差データ２４とモータユニット２とを正しく適切に対応させることができる。

特に、取り込み決定部３４は、両メモリの誤差データ２４が異なっている場合に、誤差データ２４を取り込むと決定すると、取り込みが必要な場合のみ、すなわち、両メモリの誤差データ２４が異なっている場合のみ、自動的に誤差データ２４を取り込むことになるから、自動的に誤差データ２４を取り込むように構成したときに生じうる無駄な取り込みを防止することができる。

さらに、両メモリは、誤差データ２４よりも小容量データであって、これら両メモリがそれぞれ記憶している誤差データ２４を識別するための識別データ２５を記憶しており、取り込み決定部３４は、これら識別データ２５が異なっている場合に、誤差データ２４を取り込むと決定すると、識別データ２５が誤差データ２４よりも小容量データであるから、両メモリの読み取りに要する時間や、モータユニット２と制御手段３との間の通信に要する時間を短縮することが可能になり、自動的に誤差データ２４を取り込むか否かの判断に要する時間を短縮することができる。

さらに、取り込み決定部３４は、電源投入時に、誤差データ２４を取り込むか否かを決定すると、回転制御が行われる前段階である電源投入時に確実に、モータユニット２に正しく対応した誤差データ２４が制御側メモリ３５に記憶されることになるから、モータユニット２に正しく対応していない誤差データ２４を用いて、誤って特定した実角度に基づく回転制御を確実に防止することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上記の実施形態に係るモータ回転制御システム１では、取り込み決定部３４及び取り込み実行部３３を制御手段３に設けているが、図６に示す別の実施形態に係るモータ回転制御システム１１では、取り込み決定部１３４及び取り込み実行部１３３を、制御手段１３ではなく、モータユニット１２に設けている。これら取り込み決定部１３４及び取り込み実行部１３３は、図５に示す取り込み決定実行処理ルーチンとほぼ同様の取り込み決定実行処理ルーチンがメモリボード５のＣＰＵ５１で実行されることにより実現される。なお、図５に示す実施形態の取り込み決定実行処理ルーチンと図６に示す別の実施形態の取り込み決定実行処理ルーチンとの相違は、Ａ１の処理において、制御手段との通信可能か否かを判断する点である。このように、取り込み決定部（３４、１３４）及び取り込み実行部（３３、１３３）を、適宜最適な設計に応じて制御手段（３、１３）及びモータユニット（２、１２）の少なくともいずれか一方に設けるとよい。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１、１１…モータ回転制御システム
２、１２…モータユニット
３、１３…制御手段
５……メモリボード
５４…メモリボードのＲＯＭ（モータ側メモリ）
２１…モータ
２２…レゾルバ
２３…モータ側メモリ
２４…誤差データ
２５…識別データ
３１…回転制御部
３２…実角度特定部
３３、１３３…取り込み実行部
３４、１３４…取り込み決定部
３５…制御側メモリ
４４…不揮発性メモリ（制御側メモリ）

Claims

モータと、このモータの回転角度を検出するレゾルバとを含むモータユニットと、
このモータユニットに対して交換自在な状態で電気的に接続され、前記レゾルバにより検出される検出角度と実角度との誤差データを用いて前記レゾルバの検出角度から実角度を特定し、特定した実角度に基づいて前記モータの回転を制御する制御手段とを具備してなり、
前記モータユニットは、前記モータと一対一に対応した前記誤差データと、当該誤差データよりも小容量データであって当該誤差データを識別するための固有の識別データとを予め記憶するモータ側メモリを備えており、
前記制御手段は、実角度の特定時に用いる前記誤差データと前記識別データとを記憶する制御側メモリを備えており、
前記モータユニット及び前記制御手段の少なくともいずれか一方は、
両メモリの記憶に基づいて、前記モータ側メモリから前記制御側メモリへ前記誤差データを取り込むか否かを決定する取り込み決定部と、
この取り込み決定部により取り込むことが決定された場合に、前記モータ側メモリの誤差データ及び識別データを取り込んで前記制御側メモリへ記憶する取り込み実行部と、
を有し、
前記取り込み決定部は、両メモリにそれぞれ記憶されている前記識別データが一致する場合に前記制御側メモリの誤差データが前記制御手段に現在接続されている前記モータユニットのモータと一対一に対応するものと判断して前記誤差データを取り込まないことを決定し、両メモリにそれぞれ記憶されている前記識別データが異なっている場合に前記制御側メモリの誤差データが前記制御手段に現在接続されている前記モータユニットのモータと一対一に対応しないものと判断して前記誤差データを取り込むと決定することを特徴とするモータ回転制御システム。
前記取り込み決定部は、電源投入時に、前記誤差データを取り込むか否かを決定する請求項１記載のモータ回転制御システム。