JPH02114887A - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔従来の技術〕 従来のモータ駆動１「１ｊ御装置は日経メカニカル１９
８８年４月４日号、ゼミ・新機様工学［ソフトフェアサ
ーボ総論」の１００ページ図７で解説されている通りの
信号伝達方式をとっており、サーボｌｆｆ１］御部より
出力されたＰ’ＷＭ（パルス幅変調）信号のデユーティ
（１１１Ｊｌ中でパルスがオンした比率）Ｋよって、そ
の駆動方向及び推力が決定され、モータドライバは指定
された状態でモータを駆動する。

その時ＰＷＭデユーティ５０％がモータ停止を意味し、
それ以上が正回転でデー−ティの増加に比例した推力を
発生、それ以−ドで逆回転となり、デユーティの減少に
比例した推力を発生する。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術は参加参知嚇与安全性の点については考慮
されておらず、例えばＰ　Ｗ　Ｍ　信号伝達手段が破壊
された時には正常なパルスが伝達されることはなく、従
ってデユーティが０俤となる可能性が高いが、この場合
−１００％の駆動指令と扱われる。このためモータは負
方向にフル起動して所定の動きをしない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はかかる欠点を改善するもので、サーボ指令部よ
り出力された電流指令反びモータ駆動方向の２つのディ
ジタル信号をアナログ１！流指令生成手段でアナログ信
号化し、この信号を電流検出手段で検出した電流値と誤
差増幅手段で比較し、モータ駆動用のパルス生成手段で
モータを所定の指令状態で駆動させるためのパルスを発
生し、トランジスタを用いたモータドライバでモータを
駆動することにより、達成される。ここでアナログ電流
指令生成手段への入力はＰＷＭパルスであり、パルスの
デユーティ０を電流ゼロ、デユーティ１００を電流最大
値とする一流指令信号とディジタルでＨレベルが正で、
Ｌレベルが負の駆動方向を示すモータ、駆動方向信号で
ある。

〔作用〕

以下本発明の動作を第１図に従い説明する。

従来例ではＰ　Ｗ　Ｍ　１を流指令信号１本により、正
と負の駆動方向及びその電流の大小を示すため、５０％
のデー−ティを指令ゼロとしていた。しかしながら本発
明ではモータ駆動方向信号を分離して、ＰＷＭ電流指令
信刀はデー−ティ０％を指令ゼロとする構成としたため
、万一サーボ制御部からの指令の断線、信号送受信素子
が破壊した時も指令ゼロとなりモータは動作しない。従
って、異なる方向に誤動作することがなくなる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図より第４図を用いて説明
する。

まず第２図を用いて本実施例である４自由度の産業用ロ
ボットの全体構成を説明する。このロボットは大別して
ロボット本体９と制倫装置１０とに分かれ、ロボット本
体９は第１アーム１２とそれを駆動する１軸モータｉｉ
、第２アーム１４とそれを駆動する２軸モータ１６．リ
スト軸１７とそれを上下方向駆動する３軸モータ１５及
び水平方向に回転駆動する４軸モータ１６等から成って
いる。また市り御装置１０は電源回路やモータ駆動手段
等やロボットを動作させたりプログラムしたりするのに
用いるティーチングボックス１８から成っている。

次ＶＣｍ制御装置１０の内部構成についてさらに詳しく
説明する。第３図は制御装置１０の内部構成図である。

中央制御装置１９はティーチングボックス１８よりの入
力を受けて、プログラムや位置を記憶したり、記憶した
位置やシーケンスに従ってロボットサーボ制御部２０へ
、モータを所定の位置へ所定の速度で駆動する指令を出
力する。ロボットサーボ制御部２０では中央１Ｉｌ）　
＠ｌ装置１９の入力を受けて、モータＶＣ取付けられた
位置及び速度検出器からのフィードバック情報をもとに
、入力された状態になる様に電流指令信号をモータ駆動
部へ出力する。

さらにモータ駆動部２１では電流指令信号に基き、所定
の電流でモータを駆動する。ここで本実施例のロボット
は４自由度有り、ｋｉ軸モータ１１かも第４軸モータ１
６までの４つのモータが使われているので、サーボ制御
部２０反びモータ駆動部２１にはそれぞれ独立した４回
路のツ”−ボＩｔｉｌＪ側ｊ部と七−タ駆動部が具備さ
れているのは第６図に示すとおりである。

ここでモータ１１１Ｍあたりのサーボ制御部とモタ駆動
部の２つを総称してモータ、駆動制御装置と呼ぶが、こ
れを詳細に説明する。上記２つの構成は第１図に示すと
おりとなっており、サーボ制御部１より出力された電流
及び駆動方向の情報をモータ駆動部２のアナログ電流指
令生成手段２で受は取り、極性付のアナログ電流指令信
号に変換し、電流誤差増幅手段５に送る。ここで極性付
電流指令信号とは、対グランドで士のぼ位を持つ信号で
ＯＶをモータ回転せず、十で°電位に比例した駆動力を
正方向に発生、−で醒位の絶対値に比例した駆動力を負
方向に発生するアナログ信号のことである。さて、電流
誤差増幅手段５では一流検出手段４で検出した現在のモ
ータ電流と（流指令信号の差分をとり、増幅してモータ
駆動パルス発生手段に送る。ここでは電流指令とモータ
電流の差が０であれば出力０．差が大きければ大きいほ
ど出力′電圧が高くなる。そしてモータ駆動パルス発生
手段７では入力電圧に比例した幅のトランジスタ駆動パ
ルスを発生してモータドライバ７を駆動し、所定の電流
でモータを駆動するものである。

ここで本発明の特徴であるサーボ制初１部１からの′電
流指令伝達方式とモータ駆動部２のアナログ電流指令生
成手段６についてその構成と動作についてさらに詳細に
説明する。

電流指令伝達方式とアナログ電流指令生成手段３の回路
構成は第４図に示す通りとなっている。

サーボ制御部１からの電流指令ＰＷＭ信号は、電流指令
ＰＷＭ信号ドライバ２２により、モータ駆！助方向佃号
はモータ駆動方向信号ドライバ２１により送出される。

ここで、′嶋流指令ＰＷＭ信号はＬレベルｆｏＶ付近）
の時に′電流を流し、Ｈレベル時（ＳＶ付近）の時に電
流をオフすることを意味するパルス幅変調されたディジ
タル信号で、Ｌレベルのデー−ティ（１周期中の比率）
が０％の特電＃ＬＤ、１００％の時嶋流が定格１００％
の電流を示す信号で、またモータ駆動方向信号はＬレベ
ル時に正方向、Ｈレベル時に逆方向のモータ駆動を意味
するディジタル信号である。

これらの信号はそれぞれモータ駆動部２内のアナログ電
流指令生成手段３のぼ流指令ＰＷＭ信号フォトカップラ
２５．モータ駆動方向信号フォトカップラ２４で受けら
れる。信号の受信にフォトカップラを使用しているのは
弱成部のサーボ制御部１と強電部のモータ駆動部を電気
的に分離し、ノイズによる誤動作を防ぐためである。

ｄ流指令ＰＷＭ信号フォトカップラ２５の２次側［ＩＲ
達された信号はインバータ２６で波形成形され、０〜５
ＶのＰＷＭパルスとなり、しかも反転されている。そこ
でそのＰＷＭパルスをアナログローパスフィルタ２７を
通過させて、パルスの幅にほぼ比例したアナログ電圧を
得る。ここでその出力を一方ではアナログスイッチ２９
のＩＮＯ入力に他方ではオペアンプで構成した増幅率１
の反転ボルテージフォロワの入力へ伝達する。反転ボル
テージフォロワ２８の出力は入力と極付が反転した出力
が出るのでその出力は電流指令ＰＷＩＶＬ指令イｓ号よ
り得たアナログ電圧をＯｖを対称に反転した負電圧が得
られ、その出力はアナログスイッチ２９のＩＮｌへ導び
かれている。

一方モータ駆動方向信号フォトカップラ２４の２次側の
出力はアナログスイッチ２９のＳＥＬ入力へ伝えられる
。このアナログスイッチ２９はＳＥＬ入力がＨレベル時
にＩＮｌが選択され、そのＩＮＩに入力されたアナログ
′電圧が０［Ｊ’Ｉ’端子に出力され、ＳＥＬ入力がＬ
レベル時にはＩＮｏに入力された電圧が出力される特性
を有している。このため、モータ駆動方向信号がＬレベ
ル時にはアナログフィルタ２７の出力が直接ＯＵＴ端子
より出力され、Ｈレベル時には反転ボ／Ｉ／１７″−ジ
フオロワ２８の出力がＯＵＴ端子より出力されるので、
ＰＷＭ電流指令信号及びモータ駆・助方向信号の２つに
よって、ＯＶを電流Ｏとし、十電圧は正方向の駆動、一
方向は逆方向の駆動を意味する極性付アナログ゛ぼ流指
令信号３０を得ることができる。

ここで従来例で不具合となった動きの方向の違いについ
て考察すると、万−Ｐ　Ｗ　Ｍ電流指令イキ号の配線が
断線した場合、信号の接触不良が発生した場合、電流指
令ＰＷＩ１．９号ドライバ２５や′電流指令ＰＷＭ信号
フォトカップラ２５が完全に破壊断線した時等には前記
極性付アナログ電流指令はＯＶとなり、モータの′電流
は流れない。従って教示時等では所定方向に励かず暴走
する可能性を無（して安全性を確保し、またロボットの
破壊についても防出できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、モータを使用した機械、例えばロボッ
トやＮＣ機械において、そのモータ駆動部への入力信号
断崖や入力素子のオーブンモード破壊等でモータがフル
パワーで誤動作することはない効果が有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモータ駆動制御ｆ装置の構成図、第２
図は本発明の実施例の全体構成図、第３図は本発明の実
施例のロボット制御装置内部構成図、第４図は本発明の
実施例におけるアナログ電流指令生成手段の回路構成図
である。 １・・サーボ制御部、２・・・モータ駆動部、３・・・
アナログ電流指令生成手段、４・・・電流検出手段、５
・・・電流誤差増幅手段、６・・・モータ駆動用のパル
ス発生手段、７・・・モータドライバ、８・・・モータ
、９・・・ロボット本体、１０・・・制御装置、１１・
・・１軸モータ、１２・・・第１アーム、１６・・・２
軸モータ、１４・・・第２アーム、１５・・・３軸モー
タ、１６・・・４軸モータ、１７・・・リスト軸、１８
・・・ティーチングボックス、１９・・・中央＋ｆｆ制
御、２０・・・サーボ＋ＮＩＩ御部、２１・・・モータ
駆動部、２２・・・モータ駆動方向信号ドライバ、２３
・・・′ル流指令ＰＷＭ信号ドライバ、２４・・・モー
タ駆動方向信号フォトカンプラ、２５・・電流指令ＰＷ
Ｍ匍号フォトカップラ、２６・・・インバータ、２７・
・・アナログローパスフィルタ、２８・・・反転ボルテ
ージフォロワ、２９・・・アナログスイッチ、６０・・
・極性付アナログ電流指令信号。 晃） 第４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アナログ電流指令生成手段と電流検出手段と電流誤
   差増幅手段とモータ駆動パルス発生手段とモータドライ
   バより成るモータ駆動手段において、電流指令入力とし
   て、デューティ０％を電流０、１００％を所定の定格電
   流を流す電流指令ＰＷＭ指令信号とディジタルのモータ
   駆動方向信号の２つを具備し、アナログ電流指令信号生
   成手段で極性付のアナログ信号に変換することを特徴と
   するモータ駆動制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載のアナログ電流指令信号
   生成手段において、電流指令ＰＷＭ信号とディジタルの
   モータ駆動方向信号をインバータ、アナログローパスフ
   ィルタ、反転ボルテージフォロワ、アナログ、スイッチ
   で極性付アナログ電流指令信号に変換することを特徴と
   するモータ駆動制御装置。