JP7012222B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、産業用ロボットおよび工作機械などの産業装置に使用される、モータが交換されたことを検出するモータ制御装置に関する。

従来、この種のモータ制御装置は、電源投入時に接続されているモータ内に備えられている、モータ個々を特定できる識別情報の内容を、電源投入前の値と比較する。これにより、モータ制御装置は、モータが交換されたことを検出している（例えば、特許文献１を参照）。

図３は、特許文献１に記載された従来のモータ３５とモータ制御装置３６を示す構成図である。図３に示すように、モータ３５は、通信器Ａ３１と、識別情報保持器３２を備える。モータ制御装置３６は、モータ３５と接続され、データの送受信を実施する通信器Ａ３４と、モータ３５の識別情報保持器３２から識別情報を取得し、モータ３５が交換されたことを判定する交換判定器３３とを備える。

しかしながら、従来の構成では、モータが交換されたタイミングを検出することができない。このため、モータ制御装置の電源を再投入する必要がある。電源投入時に実施されるモータ制御装置の初期化処理を全て実施する際に、モータが交換されたか否かについて判定していた。そのため、交換判定に不要な処理を実施することとなり、通常のモータ制御状態となるまでの立ち上がりに、時間を必要とする問題を有していた。

日本国特許第３９０５４４１号公報

本発明は、従来の問題を解決することを目的とする。本発明は、電源を投入した状態でモータが交換されたタイミングを検出することを特徴とする。このため、モータ交換後の初期化処理を必要最小限とすることが可能となる。

従来の問題を解決するために、本発明のモータ制御装置は、モータとデータの送受信を実施する第一の通信器と、モータから一定期間内に返信がないことから、モータとモータ制御装置とが断線状態であることを判定し、モータからモータ制御装置への返信が回復したことから、モータとモータ制御装置とが接続状態に復帰したことを判定する通信断線判定器と、接続状態に復帰したことが判定されると、第一の通信器を通じてモータの識別情報保持器から識別情報を取得し、モータが交換されたことを判定する交換判定器とを備える。交換判定器は、通信断線判定器から転送されたモータ接続状態情報をもとに識別情報を取得する。

本発明のモータ制御装置は、通常のモータ運転状態となるまでの立ち上がり時間を短縮することができる。

図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置の構成図である。 図２は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置の構成図である。 図３は、特許文献１に記載された従来のモータとモータ制御装置を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるモータ制御装置１０の構成図である。

図１において、モータ制御装置１０は、通信器Ａ１と、交換判定器３と、通信断線判定器４とを含む。モータ１１は、通信器Ａ５と、識別情報保持器２とを含む。

通信器Ａ１は、モータ１１と接続することで、データの送受信を実施する。

通信断線判定器４は、通信器Ａ１を通じて、モータ１１の接続状態を判定する。通信断線判定器４は、交換判定器３と有機的に関連している。

通信断線判定器４は、データ送信に対し、モータ１１から一定期間内に返信がないことから、モータ１１とモータ制御装置１０とが断線状態であることを判定する。通信断線判定器４は、データ送信に対し、モータ１１からの返信が回復したことから、モータ１１とモータ制御装置１０とが接続状態に復帰したことを判定する。

交換判定器３は、接続状態が判定されると、通信器Ａ１を通じて、モータ１１の識別情報保持器２から識別情報を取得する。これにより、交換判定器３は、モータ１１が交換されたことを判定する。ここで、交換判定器３は、通信断線判定器４から転送されたモータ接続情報をもとに、識別情報を取得する。

（実施の形態１の構成）
以上のように構成されたモータ制御装置１０について、以下に、その動作および作用を説明する。

まず、モータ制御装置１０は、電源投入時に、通信器Ａ１を動作させるための初期設定、交換判定器３と通信断線判定器４の初期設定を実施する。モータ制御装置１０は、モータ１１の識別情報保持器２から通信器Ａ１を通じて、識別情報を読み出す。モータ制御装置１０は、モータ１１固有の特性情報をもとに、制御パラメータを初期化する。なお、読み出された識別情報は、交換判定器３に転送される。

モータ制御装置１０は、初期化完了後は通常のモータ運転状態となり、定期的に通信器Ａ１を通じてデータの交換を実施する。例えば、定期的に交換するデータとして、モータ１１で検出した位置情報または異常検出情報などがある。

次に、通常のモータ運転状態にて、モータ交換のため、モータ１１をモータ制御装置１０から取り外した場合の、動作について述べる。モータ１１を取り外すことにより、通信器Ａ１を通じて定期的に行われていた、モータ１１からの返信が途絶える。通信断線判定器４は、通信器Ａ１からモータ１１の返信が一定期間途絶えることから、モータ１１が取り外されたことを検出する。

モータ制御装置１０は、モータ１１が取り外された後も、定期的に通信器Ａ１を通じてデータの交換を実施する。通信断線判定器４は、モータ１１からの返信がない場合は、モータ１１が取り外された状態が続いていると判定する。逆に、モータ１１からの返信が回復した場合は、通信断線判定器４は、モータ１１が接続状態に復帰したことを判定する。

通信断線判定器４は、モータ接続状態情報を交換判定器３に転送する。交換判定器３は、モータ接続状態情報の内容を確認する。交換判定器３は、モータ１１が再接続されたことを判定すると、モータ１１の識別情報保持器２から識別情報を取得し、前回取得した識別情報と比較する。比較した結果が異なれば、交換判定器３は、モータ１１が交換されたものとして判定する。交換判定器３がモータ交換を検出すると、モータ制御装置１０は、モータ固有の特性情報をもとに、制御パラメータを初期化する。

以上のように、本実施の形態のモータ制御装置１０は、モータ１１とデータの送受信を実施する通信器Ａ１に相当する第一の通信器と、モータ１１から一定期間内に返信がないことから、モータ１１とモータ制御装置１０とが断線状態であることを判定し、モータ１１からモータ制御装置１０への返信が回復したことから、モータ１１とモータ制御装置１０とが接続状態に復帰したことを判定する通信断線判定器４と、接続状態に復帰したことが判定されると、通信器Ａ１に相当する第一の通信器を通じてモータ１１の識別情報保持器２から識別情報を取得し、モータ１１が交換されたことを判定する交換判定器３とを備える。交換判定器３は、通信断線判定器４から転送されたモータ接続状態情報をもとに識別情報を取得する。

これにより、モータ制御装置１０は、モータ交換後の初期化処理を必要最小限とすることが可能となる。よって、通常のモータ運転状態となるまでの立ち上がり時間を短縮することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるモータ制御装置５０の構成図である。

実施の形態１では、モータ制御装置は、通信器Ａ１、交換判定器３、通信断線判定器４を含む。本実施の形態では、モータ制御装置はさらに、通知器２５、通信器Ｂ２６、異常判定器２７、位置フィードバック制御器２８を含む。

図２において、通知器２５は、交換判定器３から得られたモータ交換情報をモータ制御装置５０外に出力する。通知器２５は、交換判定器３と有機的に関連している。

通信器Ｂ２６は、上位制御装置５２の通信器Ｂ５６と接続することで、データ送受信を実施する。モータ制御装置５０は、交換判定器３から得られたモータ交換情報を、通信器Ｂ２６を通じて上位制御装置５２の通信器Ｂ５６に出力する。

異常判定器２７は、モータ５１とモータ制御装置５０とが断線状態であると通信断線判定器４が判定した場合に、モータ５１への通電を遮断し、モータ５１が異常状態とする。異常判定器２７は、交換判定器３および通信器Ｂ２６と有機的に関連している。

位置フィードバック制御器２８は、位置検出器２９を備えたモータ５１から通信器Ａ１を通じて取得した位置情報をもとに、通信器Ａ１からモータ５１への出力を制御する。位置フィードバック制御器２８は、通信器Ａ１、交換判定器３および異常判定器２７と有機的に関連している。

（実施の形態２の構成）
以上のように構成されたモータ制御装置５０について、以下に、その動作および作用を説明する。

まず、モータ制御装置５０は、電源投入時に、通信器Ａ１を動作させるための初期設定、交換判定器３と通信断線判定器４の初期設定を実施する。モータ制御装置５０は、モータ５１の識別情報保持器２から通信器Ａ１を通じて、識別情報を読み出す。モータ制御装置５０は、モータ５１固有の特性情報をもとに、制御パラメータを初期化する。なお、読み出された識別情報は、交換判定器３に転送される。

モータ制御装置５０は、初期化完了後は通常のモータ運転状態となり、定期的に通信器Ａ１を通じてデータの交換を実施する。例えば、定期的に交換するデータとして、モータ５１で検出した位置情報または異常検出情報などがある。

次に、通常のモータ運転状態にて、モータ交換のため、モータ５１をモータ制御装置５０から取り外した場合の、動作について述べる。モータ５１を取り外すことにより、通信器Ａ１を通じて定期的に行われていた、モータ５１からの返信が途絶える。通信断線判定器４は、通信器Ａ１からモータ５１の返信が一定期間途絶えることから、モータ５１が取り外されたことを検出する。

モータ制御装置５０は、モータ５１が取り外された後も、定期的に通信器Ａ１を通じてデータの交換を実施する。通信断線判定器４は、モータ５１からの返信がない場合は、モータ５１が取り外された状態が続いていると判定する。逆に、モータ５１からの返信が回復した場合は、通信断線判定器４は、モータ５１が接続状態に復帰したことを判定する。

通信断線判定器４は、モータ接続状態情報を交換判定器３に転送する。交換判定器３は、モータ接続状態情報の内容を確認する。交換判定器３は、モータ交換情報を生成し、通知器２５、通信器Ｂ２６、異常判定器２７、および位置フィードバック制御器２８に転送する。

通知器２５は、例えば、７セグメントＬＥＤ（発光ダイオード）などである。交換判定器３より得られたモータ交換情報より、通知器２５の表示が０の場合は、電源投入からモータの交換がない状態、１の場合は、モータの交換が１回あった状態などと判別できる。

交換判定器３より得られたモータ交換情報より、モータ５１が未接続状態であることが示された場合は、異常判定器２７は、モータ５１が異常状態とする。異常判定器２７は、位置フィードバック制御器２８のモータ５１への出力を遮断し、通信器Ｂ２６へ、モータ５１が異常状態であることを転送する。

通信器Ｂ２６は、交換判定器３より得られたモータ交換情報、および、異常判定器２７より得られた異常状態を上位制御装置５２に転送する。

上位制御装置５２は、モータ交換作業が完了すると、異常状態解除指令を、通信器Ｂ２６を通じて、モータ制御装置５０の異常判定器２７に転送する。

通信断線判定器４は、モータ５１が再接続されたことを判定すると、モータ５１の識別情報保持器２から識別情報を取得し、前回取得した識別情報と比較する。比較した結果が異なれば、モータ５１が交換されたものとして判定する。モータ交換を検出すると、モータ制御装置５０は、モータ固有の特性情報に基づき、制御パラメータを初期化する。

異常判定器２７は、交換判定器３より得られたモータ交換情報より、モータ５１が正しく交換され、制御パラメータの初期化が完了したことを確認し、かつ上位制御装置５２から異常状態解除指令が入った場合に、位置フィードバック制御器２８の内部位置情報を初期化する。ここで、内部位置情報を初期化するとは、内部位置情報に含まれるモータの位置座標を、交換後のモータの位置をベースに再設定するという意味である。異常判定器２７は、初期化完了後に異常状態を解除し、通信器Ｂ２６を通じて、上位制御装置５２に異常状態解除の通知をする。異常判定器２７は、位置フィードバック制御器２８のモータ５１への出力を有効とする。

以上のように、本実施の形態のモータ制御装置５０は、交換判定器３から得られたモータ交換情報をモータ制御装置５０外に出力する通知器２５を含む。これにより、交換作業を直接実施していない作業者も、モータ交換されたかどうかを認識できる。また、作業者は、交換による微細なモータ動作の変化に応じた運転条件変更を実施した上で、運転を開始することができる。したがって、生産ロス（歩留まり）を減らすことができる。

また、モータ制御装置５０は、上位制御装置５２とデータ送受信を実施する通信器Ｂ２６に相当する第二の通信器を含む。交換判定器３から得られたモータ交換情報を、通信器Ｂ２６に相当する第二の通信器を通じて上位制御装置５２に出力する。これにより、作業者は、上位制御装置５２にてモータ交換されたかどうかを直接認識できる。また、作業者は、交換による微細なモータ動作の変化に応じた運転条件変更を実施した上で、運転を開始することができる。したがって、生産ロス（歩留まり）を減らすとともに、自動化により生産工数を減らすことができる。

また、モータ制御装置５０は、モータ５１とモータ制御装置５０とが断線状態であると通信断線判定器４が判定した場合に、モータ５１への通電を遮断し、異常状態であることを判定する異常判定器２７を含む。異常判定器２７は、交換判定器３を通じて得られたモータ交換情報をもとに、上位制御装置５２から通信器Ｂ２６に相当する第二の通信器を通じて得られる異常状態解除指令に従い、異常状態をクリアするか否かを判定する。これにより、誤ったモータ交換作業を検出することが可能となり、作業者は、安全な状態で運転を再開することができる。

また、モータ制御装置５０は、位置検出器２９を備えたモータ５１から、通信器Ａ１に相当する第一の通信器を通じて取得した位置情報をもとに、モータ５１への出力を制御する位置フィードバック制御器２８を含む。交換判定器３から得られたモータ交換情報をもとに、位置フィードバック制御器２８内の位置情報を初期化する。これにより、交換後のモータの位置情報を基準に位置フィードバック制御が可能となる。よって、位置ずれすることなく安全な状態で運転を再開できる。また、上位制御装置５２側の処理負荷を減らすことができる。

以上のように、本発明にかかるモータ制御装置は、モータ交換後の初期化処理を必要最小限とすることが可能となる。また、通常のモータ制御状態となるまでの立ち上がりに時間を短縮が可能となる。したがって、溶接ロボットのモータ内蔵溶接ヘッドを溶接部位により交換する等の用途にも適用できる。

１、５ 通信器Ａ
２ 識別情報保持器
３ 交換判定器
４ 通信断線判定器
１０、５０ モータ制御装置
１１、５１ モータ
２５ 通知器
２６、５６ 通信器Ｂ
２７ 異常判定器
２８ 位置フィードバック制御器
２９ 位置検出器
５２ 上位制御装置

Claims (5)

1. 通常のモータ運転状態において定期的にモータとデータの送受信を実施する第一の通信器と、
   前記通常のモータ運転状態において前記モータが取り外されたことにより、前記モータから一定期間内に返信がないことから、前記モータとモータ制御装置とが断線状態であることを判定し、前記モータから前記モータ制御装置への返信が回復したことから、前記モータと前記モータ制御装置とが接続状態に復帰したことを判定する第１の判定器と、
   前記接続状態に復帰したことが判定されると、前記第一の通信器を通じて前記モータの識別情報保持器から識別情報を取得し、前記モータが交換されたことを判定する第２の判定器と、
   上位制御装置とデータ送受信を実施する第二の通信器を備え、
   前記第２の判定器は、前記第１の判定器から転送されたモータ接続状態情報をもとに前記識別情報を取得するモータ制御装置において、
   前記第１の判定器において前記モータと前記モータ制御装置が前記断線状態であると判定した場合に、前記モータへの通電を遮断する第３の判定器と、
   前記モータから前記第一の通信器を通じて取得した位置情報をもとに、前記モータへの出力を制御する位置フィードバック制御器を有し、
   前記モータ制御装置は、前記モータが交換されたと判定した場合に、交換された前記モータの固有の特性情報をもとに制御パラメータを初期化し、
   前記第３の判定器は、前記第２の判定器を通じて得られた前記モータの交換情報をもとに前記制御パラメータの初期化が完了し、かつ前記状態解除指令を検知した際に、前記位置フィードバック制御器内の位置情報を初期化する、
   モータ制御装置。
2. 前記第２の判定器から得られたモータ交換情報を前記モータ制御装置外に出力する通知器をさらに備える請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第２の判定器から得られたモータ交換情報を、前記第二の通信器を通じて前記上位制御装置に出力する請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記モータは、溶接ロボットの溶接ヘッドに内蔵された、請求項１に記載のモータ通信装置。
5. 通常のモータ運転状態において定期的にモータとデータの送受信を行う際に、前記モータが取り外されたことにより、前記モータから一定期間内に返信がないことから、前記モータとモータ制御装置とが断線状態であることを判定し、前記モータから前記モータ制御装置への返信が回復したことから、前記モータと前記モータ制御装置とが接続状態に復帰したことを判定し、
   前記接続状態に復帰したと判定した際に、前記モータの識別情報を取得して、前記モータが交換されたことを判定し、
   前記モータと前記モータ制御装置が前記断線状態であると判定した場合に、前記モータへの通電を遮断し、
   前記モータが交換されたと判定した場合に、モータ固有の特性情報をもとに制御パラメータを初期化し、
   前記制御パラメータの初期化が完了し、かつ前記状態解除指令を検知した際に、前記位置フィードバック制御器内の位置情報を初期化する、
   モータの制御方法。

Images