JP6848511B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
で規定している。
1からSIL4の4段階に分かれており、SILの数値が大きくなるほど、安全性能が高いことを意味する。そして、モータ制御装置に関するSILの値を高めようとすると、必然的に採用するエンコーダのSILも高める必要があり、エンコーダの高コスト化を招いたり、特別なインターフェースを採用する必要性等からエンコーダの大型化を招いたりし、モータ制御装置の設計面からの利便性を損なうこととなっていた。
(例えば、位置や速度)と同一の物理量に関するパラメータが挙げられる。また、当該フィードバック値は、エンコーダからのフィードバック信号により算出される値であり、例えば、モータの位置に関する情報値、速度に関する情報値等が挙げられる。
を、好適にユーザに提供することが可能となる。
図1は、本発明のモータ制御装置に相当するサーボドライバが組み込まれるサーボシステムの概略構成図である。サーボシステムは、ネットワーク1と、モータ2と、エンコーダ3と、サーボドライバ4と、標準PLC(Programmable Logic Controller)5と、安全
PLC6とを備える。モータ2とエンコーダ3によりサーボモータが形成される。当該サーボシステムは、モータ2を駆動するためのシステムであり、そのモータ2は、図示しない各種の機械装置(例えば、産業用ロボットのアームや搬送装置)のアクチュエータとして当該装置内に組み込まれている。例えば、モータ2は、ACモータである。そして、エンコーダ3は、モータ2の動作を検出するためにモータ2に取り付けられる。エンコーダ3は、検出されたモータ2の動作を示すフィードバック信号を生成するとともに、そのフィードバック信号をサーボドライバ4に送信する。フィードバック信号は、たとえばモータ2の回転軸の回転位置(角度)についての位置情報、その回転軸の回転速度の情報等を含む。エンコーダ3には一般的なインクリメンタル型エンコーダ、アブソリュート型エンコーダを適用することができる。
つのサブシステムである入力構成、演算構成、出力構成における安全機能をブロック図化したものである。入力構成は、サーボドライバ4への入力に関するサブシステムであり、その安全性能はエンコーダ3の安全性能に大きく依拠する。具体的には、エンコーダ3は、後述するようにその内部で同時にスキャニングを行なうことにより独立したパルスの出力が可能となるように二重化された回路を有しており、その二重化されたフィードバック信号が、独立した配線を経てサーボドライバ4へ入力される。したがって、入力構成は、エンコーダ3により安全機能InS01、InS02を有し、その場合のハードウェアフォールトトレランス(HFT)は1となる。また、入力構成のHFTを1とする別法として、入力構成に関する通信を二重化してもよい。なお、一般的に、エンコーダの安全側故障割合(SFF)は、エンコーダの容積(大きさ)や価格の観点から高くすることは容易ではなく、そのためエンコーダ3のSFFは比較的低く60%以上90%未満の範囲に属するものとする。仮に、入力構成において、その安全性能がエンコーダ3のみに依拠する場合には、入力構成の安全度水準(SIL)は2となる。
位置や回転速度を算出するとともに、その位置や速度を示す値を含むフィードバック値を生成する。
スイッチング素子で構成される回路を有しており、モータ制御部42からの駆動信号に基づいて、スイッチング素子をPWM方式に従ってオン・オフさせるための信号を生成するとともに、その信号に従ってスイッチング素子をオン・オフさせる。これによりモータ2に交流電力が供給されるとともに、駆動信号に従ってモータ2が駆動される。一方、遮断部43が作動し駆動信号の駆動部44への伝達が遮断されると、駆動部44からの出力がオフに固定される。これによりモータ2への電力供給が停止されるので、モータ2からのトルクの出力が停止することになる。
ための指令値に基づいて行われる。具体的には、判断部51は、フィードバック処理部41から二重化されたフィードバック値を受け取るとともに、モータ制御部42から制御計算値P1を受ける。
図5に基づいて、本発明のサーボドライバ4の機能構成について説明する。図5に示す機能部のうち図3に示す機能部と実質的に同一のものについては、同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。本実施例では、モータ2の駆動制御に直接関連する機能部であるフィードバック処理部41、モータ制御部42、遮断部43、駆動部44は、サーボドライバ4の本体側に配置されている。その配置に際して駆動部44は、他の機能部よりも高電圧環境下に置かれるため、駆動部44と他の機能部との間には公知の適切な絶縁処理が施されている。一方で、安全制御部50は、安全回路基板4A上に形成されている。
のSILを3とする必要のないユーザに対しても、モータ2の駆動制御に直接関連する共通の機能部を利用することで必要な安全性能を有するサーボドライバを容易に提供することができる。
上述までの実施例では、サブシステムとしての入力構成のSILが2、演算構成及び出力構成のSILが3の形態を例示したが、それ以外の形態でも当然に本発明を適用可能である。例えば、フィードバック信号が二重化されていない、比較的安全性能が低いエンコーダを利用する入力構成のSILが1、演算構成及び出力構成のSILが2の形態において、入力構成において本発明による、エンコーダ3からの入力信号であるフィードバック信号の故障判断及び遮断に関する処理を適用することで、その形態によるサーボドライバのSILを、エンコーダの安全性能に縛られずに2とすることが可能となる。
上述までの例では、本発明のモータ制御装置としてのサーボドライバ4が例示されているが、その態様に代えて、当該モータ制御装置として、図6に示すインバータ40を採用することもできる。なお、インバータ40により駆動制御されるモータ2としては、誘導モータ等が例示できる。図6は、インバータ40の機能ブロックをイメージ化した図である。図6に示すように、インバータ40は、複数の機能部を有しており、それらの機能部のうち実質的に図3に示すサーボドライバ4が有する機能部と同等のものは、同一の参照番号を付してその詳細な説明は省略する。具体的には、インバータ40は、フィードバック処理部41、モータ制御部42、遮断部43、駆動部44、安全制御部50を有しており、その他に動作指示部60も有している。
2・・・・モータ
3・・・・エンコーダ
4・・・・サーボドライバ
4A・・・・安全用回路基板
4a・・・・スロット
5・・・・標準PLC
6・・・・安全PLC
40・・・・インバータ
41・・・・フィードバック処理部
42・・・・モータ制御部
43・・・・遮断部
44・・・・駆動部
50・・・・安全制御部
51・・・・判断部
52・・・・遮断指示部
Claims (5)
- モータの動作を検出するエンコーダを有する該モータを駆動するモータ制御装置であって、
前記モータを駆動するための動作指令信号と、前記エンコーダからの、前記モータの動作に対応するフィードバック信号とに基づいて、該モータの動作が該動作指令信号に追従するように所定のフィードバック方式に従い該モータの動作に関する指令値を生成するモータ制御部と、
前記モータ制御部からの前記指令値に応じて、前記モータを駆動するための駆動電流を該モータに供給する駆動部と、
前記指令値を伴う、前記モータ制御部から前記駆動部への駆動信号の伝達を遮断する遮断部と、
前記モータの駆動に関し故障が発生したと判断されたときに、前記遮断部を介して前記駆動信号の遮断処理を実行する安全制御部と、
を備え、
前記エンコーダは、前記モータの動作に対応して、互いに独立した2つのフィードバック信号を生成するように構成され、
前記安全制御部は、
前記エンコーダからの前記フィードバック信号により算出される2つの所定のフィードバック値と、前記モータ制御部による前記指令値の生成過程において算出され、該所定のフィードバック値と対比可能な制御計算値とを含む3つの信号のうちの2つの信号の全て組み合わせにおける該2つの信号同士を比較した比較結果に基づいて、前記遮断部による前記駆動信号の遮断処理を実行する、
モータ制御装置。 - 前記安全制御部は、前記遮断処理において、前記所定のフィードバック値と前記制御計算値との差分に基づいて、該遮断処理の実行の可否を判断する、
請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記安全制御部は、前記遮断処理において、前記所定のフィードバック値の変化率と前記制御計算値の変化率とを比較し、その比較結果に基づいて該遮断処理の実行の可否を判断する、
請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記安全制御部は、前記遮断処理において、前記所定のフィードバック値の変化率と前記制御計算値の変化率との差分の変化率に基づいて、該遮断処理の実行の可否を判断する、
請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記安全制御部が形成される安全用回路基板は、前記モータ制御部と前記駆動部と前記遮断部が形成される前記モータ制御装置の本体側に対して取り外し可能とされ、
前記モータ制御装置から前記安全用回路基板が取り外され、該安全用回路基板の代わりに、前記安全制御部とは異なる、前記モータの駆動に関し故障が発生したと判断されたときに前記遮断部を介して前記駆動信号の遮断処理を実行する別の安全制御部が形成された別の回路基板が該モータ制御装置に組み込み可能とされる、
請求項1から請求項4の何れか1項に記載のモータ制御装置。
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