JPH04229088A - サーボモータ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロボットや自動機器
などの各種機器の駆動・制御用として用いられるサーボ
モータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】サーボモータ装置として、例えば特開昭
６３ー１９０５８４号公報に、モータに接続されるモー
タコントローラおよび位置制御コントローラがパラメー
タの初期設定時に必要とするモータＩＤ情報（以下、モ
ータＩＤという）、すなわちモータの機種を示すモータ
ＩＤを予めＲＯＭに記憶しておき、このモータＩＤに基
づいてモータを制御するものが示されている。

【０００３】この装置では、モータＩＤを確実に伝送す
るために双方向性の送信方式を採っており、ＲＯＭから
モータＩＤを読み出し、双方向性の送信手段を用いて出
力しモータを制御している。また、上記公報中には、電
源投入タイミングから所定時間経過後に上記モータＩＤ
が出力され、そのモータＩＤの出力から所定時間経過後
にパルスエンコーダの出力パルスを送出する双方向性の
サーボモータ装置が挙げられている。

【０００４】なお、従来のサーボモータ装置には、モー
タＩＤをまとめて一方的に送信する制御方式を採るもの
や、モータＩＤの記憶・設定をＥＥＰーＲＯＭ等の半導
体メモリを使用するものの他、機械スイッチ等の機械式
接点により行なうものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
のサーボモータ装置では、モータＩＤの双方向送信方式
を採っているため、コントローラがモータＩＤを受信し
たことをモータ装置に知らせ、その後そのモータ装置で
は出力を切り替える等の処理が必要となり、回路そのも
のが複雑になるという問題がある。

【０００６】また、この装置ではモータＩＤをＲＯＭに
より記憶しているため、ＲＯＭへの書込み回路等の余分
な回路・端子が必要となり、コスト高になると共に、こ
のＲＯＭへのモータＩＤの書込み作業に手間がかかると
いう問題もある。

【０００７】さらに、モータＩＤのみを上記モータの制
御情報として伝送する一方向性を採る従来のサーボモー
タ装置では、情報量が少なく、モータＩＤの伝送の信頼
性が低下するいう問題があり、また、機械スイッチによ
りモータＩＤを記憶するサーボモータ装置では、耐振動
、耐衝撃、耐オイル性の点で劣り、信頼性が低下すると
いう問題がある。

【０００８】そこで、請求項１記載の発明は上記問題に
着目してなされたもので、モータＩＤを分割してシリア
ル送信することにより、モータＩＤの伝送信頼性が高く
、しかも回路構成も簡単で済むサーボモータ装置を提供
することを目的とする。

【０００９】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の発明の目的の他に、モータＩＤの記憶装置と
してＲＯＭ等の半導体メモリや機械スイッチを用いずに
、モータＩＤの記憶のためのコストや手間がかからず、
信頼性が低下しないサーボモータ装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため請求項１記載の発明では、モータの機種を示すモ
ータＩＤ情報を予め記憶した記憶装置と、上記記憶装置
の上記モータＩＤ情報に基づいて上記モータを判別し制
御するコントローラとを備えたサーボモータ装置におい
て、上記モータの磁極を検出し磁極情報として出力する
ポールセンサと、上記記憶装置の上記モータＩＤ情報を
分割し、その分割したモータＩＤ情報を上記ポールセン
サからの磁極情報に重畳させて上記コントローラへシリ
アル伝送するシリアルインターフェイス回路とを具備す
ることを特徴とする。

【００１１】また、上記第２の目的を達成するため請求
項２記載の発明では、請求項１記載のサーボモータ装置
において、上記記憶装置は、電源と接続される共に断線
箇所を有する複数の導電線が上記シリアルインタフェー
ス回路に並列接続された導電パターンを有し、予め上記
断線箇所がそれぞれハンダ等によりショートされて接続
状態、あるいはそのままの断線状態にされて各導電線の
電位を変えることによりモータＩＤ情報を記憶するハン
ダブリッジ回路であることを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記請求項１記載の構成では、モータＩＤ情報
を分割してポールセンサの磁極情報に重畳してシリアル
伝送するシリアルインターフェイス回路を設け、ポール
センサから出力される磁極情報の伝送周期をほとんど犠
牲にすることなく、モータＩＤ情報を常時送ることがで
きるように構成したため、コントローラ側では受信情報
からモータＩＤ情報を分離、選択して用いればよく、モ
ータ側の回路構成を簡単にできる。

【００１３】また、モータＩＤ情報を分割して伝送する
ので、モータの種類が増え、モータＩＤ情報のビット数
が増えても、ポールセンサの情報の伝送周期は変わらな
いようになる。

【００１４】また、上記請求項２記載の構成では、上記
記憶装置としてのハンダブリッジ回路が、各導電線の断
線箇所がそれぞれハンダ等によりショートされて接続状
態、あるいはそのままの断線状態にされて各導電線の電
位を変えることによりモータＩＤ情報を記憶するので、
モータＩＤ情報の記憶のためのコストや手間がかからず
、また機械式スイッチと比較して対耐振動等の点で信頼
性が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、この発明に係るサーボモータ装置の一
実施例を図面に基づいて説明する。

【００１６】図１はこの発明に係るサーボモータ装置の
一実施例を回路ブロック図で示している。この図に示す
ように、ＡＣサーボモータ１は、モータを駆動するため
の巻線７、モータの回転により後述するパルス信号を出
力するパルスエンコーダ５、サーボモータのマグネット
の極位置（磁極）を検出して磁極情報として出力するポ
ールセンサ４のほかに、モータの機種、つまりモータの
種別を判断するためのモータＩＤ情報（以下、モータＩ
Ｄという）を記憶したハンダブリッジ回路２を有してお
り、さらに、後述するＡＣサーボコントローラ１６との
配線数を少なくするために、ポールセンサ５からの磁極
情報とハンダブリッジ回路２からのモータＩＤを後述す
るようにシリアル変換・伝送するシリアルインターフェ
イス回路３と、このシリアルインターフェイス回路３か
らの出力信号を増幅してケーブル２２へ出力するための
ラインドライバ６が設けられている。

【００１７】パルスエンコーダ５はモータの回転により
この例では約１０００（Ｈｚ）　程の周波数で９０度だ
け位相のずれたＡ，Ｂ相パルス信号を発生してＡＣサー
ボコントローラ１６へ送出する一方、モータの回転に同
期したＺ相パルス信号を発生してシリアルインタフェー
ス回路３へ送出する。

【００１８】一方、このＡＣサーボモータ１の駆動制御
を行なうＡＣサーボコントローラ１６は、ケーブル２２
を介して送られてくるモータＩＤおよびポールセンサ４
の情報を受信するラインレシーバ８と、その情報をパラ
レル変換するシリアルインターフェイス回路９と、情報
処理を行なうマイコン１０を有している。

【００１９】さらに、上記パルスエンコーダ５からケー
ブル２３を介して送られてくるＡ，Ｂ相のパルス信号と
、マイコン１０で処理されたポールセンサ４およびモー
タＩＤの情報の出力とに基づき、それぞれモータの速度
計算および位相計算を行いモータの速度および位相を出
力する速度計算部１２および位相計算部１１と、速度計
算部１２および後述する位置コントローラ２１からの速
度指令に基づきトルク指令を出力する速度制御部１５と
、そのトルク指令および位相計算部１１からの出力に基
づき電流出力に変換する電流制御部１４と、この電流制
御部１４の出力を増幅する電力増幅器１３とを有してい
る。

【００２０】位置コントローラ２１は、ケーブル２２に
接続されたケーブル２４を介して送られてくるモータＩ
Ｄおよびポールセンサ４の情報を受信するラインレシー
バ２６と、その情報をパラレル変換するシリアルインタ
ーフェイス回路２０と、この回路からの出力を処理する
マイコン１９と、ケーブル２５を介して送られてくるパ
ルスエンコーダ５の出力とマイコン１９の出力とを比較
して出力する偏差カウンタ１８と、この偏差カウンタ１
８からの出力をＤ／Ａ変換して速度指示として出力する
Ｄ／Ａ変換器１７とを有し、パラメータの初期設定を行
なうように構成されている。

【００２１】なお、上記ＡＣサーボコントローラ１６お
よび位置制御コントローラ２１に、新たにＡＣサーボモ
ータ１が接続された場合には、上記ケーブル２２，２４
を介して送られてくるＡＣサーボモータ１に内蔵されて
いるモータＩＤに基づき、各マイコン１０，１９が自動
的にパラメータの初期設定を行なう。また、上記マイコ
ン１９には、図示しないホストコンピュータ等からモー
タの位置制御情報に関する目標値が入力するように接続
されている。

【００２２】次に、図２は図１に示されたＡＣサーボモ
ータ１に取付けられた回路基板上の回路構成を示してお
り、この回路基板３１には、図１に示したハンダブリッ
ジ回路２、シリアルインタフェース回路３、ラインドラ
イバ６、およびパルスエンコーダ５を構成するラインド
ライバ５１、波形整形・増幅回路５２が搭載されている
。

【００２３】図３は図２で示した回路基板３１の取付位
置を、サーボモータ装置の部分断面図により示している
。回路基板３１は、モータ本体４０の後端部に樹脂等で
作られた断熱板４０ｃを介して取付けられたエンコーダ
ケース４１ａ内に、ボルト４１ｐおよびナット４１ｇに
よりカバー４１ｊの先端に固定されて回転しないように
取付けられており、回路基板３１のモータ本体４０側、
すなわち図２に示したハンダブリッジ回路２やシリアル
インタフェース回路３等の回路が搭載された面とは反対
側の面にはポールセンサ４が設けられている。

【００２４】また、エンコーダケース４１ａ内には、モ
ータの回転軸４２端部に軸ホルダ４１ｅを介してマグネ
ットホルダ４１ｆが取付けられ、このマグネットホルダ
４１ｆの回路基板３１側にはヨーク４１ｈを介してリン
グ状のポールマグネット４１ｉが取付けられており、こ
のポールマグネット４１ｉが回転軸４２と共に回転する
ことにより、ポールセンサ４がポールマグネット４１ｉ
によりモータの磁極を検出できるように構成されている
。

【００２５】さらに、マグネットホルダ４１ｆの外周に
は、周方向に一定間隔で磁気信号が着磁記録された磁気
ドラム４１ｇが嵌合固着されている一方、その磁気ドラ
ム４１ｇと対向するセンサ基台４１ｃの側面には図示し
ないが磁気抵抗素子（ＭＲ素子）等の磁気センサが設け
られており、この磁気センサと磁気ドラム４１ｇとによ
り、図１に示す本装置のパルスエンコーダ５のパルス信
号発生部を構成し、このパルス信号発生部が図２に示す
波形整形・増幅回路５２へパルス信号を送出するように
構成されている。

【００２６】なお、図３中、４１ｂは板ばね、４１ｄは
軸受、４１ｋは図１及び図２に示すケーブル２２，２３
からなるリード線である。

【００２７】次に、図４は図１および図２に示したハン
ダブリッジ回路２の一実施例を、シリアルインタフェー
ス回路３と共に示している。このハンダブリッジ回路２
は６段のラダー型の導電パターン２ａを有し、各段に断
線箇所、すなわち被接続状態の箇所が設けられている。 各段の一方側は接地されている一方、その他方側はそれ
ぞれ抵抗Ｒ１　〜Ｒ６　を介してシリアルインタフェー
ス回路３への電源電圧Ｖｃｃと並列に接続されると共に
、シリアルインタフェース回路３の入力端に接続されて
いる。 なお、本実施例では６段のハンダブリッジ回路２により
説明したが、６段以外でももちろん良く、必要とあれば
その段数を増加させても、また不必要であれば減少させ
ても良い。また、ハンダブリッジ回路２はこの図に示す
ような構成ではなく、電源電圧ＶｃｃとＧＮＤとを逆に
接続した構成でもよい。

【００２８】図５は図４に示すハンダブリッジ回路２の
導電パターン２ａの外観を示しており、この図にも示さ
れているようにこの導電パターン２ａは各段に断線箇所
を有するラダー型に構成されており、この６段の断線箇
所の内適当な断線箇所をハンダ２ｂ付けして各段を導通
あるいは非導通状態にさせることにより、各導電線のシ
リアルインタフェース回路３への入力を“ＬＯＷ　”あ
るいは“ＨＩＧＨ”に変えて、６ビットでモータＩＤを
表し且つ記憶し、６４（２６　）種類までのモータを区
別できるようにしている。

【００２９】図６はシリアルインタフェース３，９にお
けるモータＩＤ等の入出力を示している。つまり、この
図では、シリアルインタフェース３には６ビットのモー
タＩＤ（１）　〜（６）　、パルスエンコーダ５のＺ相
、ポールセンサ４のＵ，Ｖ，Ｗの情報がパラレルで入力
して、シリアルインターフェイス回路３ではシリアル変
換して出力し、このシリアル出力をラインドライバ６が
増幅してケーブル２２を介して出力し、ラインレシーバ
８が受信して、シリアルインターフェイス回路９がパラ
レル変換・出力する構成を示している。つまり、シリア
ルインタフェース回路９からは、モータＩＤ（ＩＤＳＤ
）、パルスエンコーダ５のＺ相、およびポールセンサ４
のＵ，Ｖ，Ｗの他、モータＩＤを読取るためのクロック
パルス（ＩＤＣＫ，ＩＤＣＫ×１６）の情報がパラレル
変換されて出力され、モータＩＤ（１）　〜（６）　が
各ビット毎にシリアルで出力されることになる。

【００３０】図７はシリアルインターフェイス回路３か
らシリアルインターフェイス回路９へ常時シリアル伝送
されるフレームの構成を示しており、１フレームが１８
キャラクタからなり、６ビットで表されるモータＩＤ（
１）〜（６）の重畳は＃１０〜＃１５までの各キャラク
タの１ビットで行われている。また、キャラクタの＃１
〜＃８では、モータＩＤの代わりに休止（マンチェスタ
“１”レベル）、＃９ではＳＴ（スタートビットマンチ
ェスタ“０”レベル）、＃１６では常にゼロマンチェス
タ“０”レベル、＃１７がＰ（パリティビット偶数）、
＃１８がＳＰ（ストップビットマンチェスタ“１”レベ
ル）が設定されている。

【００３１】図８は図７に示した１キャラクタの構成を
示しており、各１キャラクは１４ビット、すなわちスタ
ートフラグの２ビット、それぞれ１ビットで示されるパ
ルスエンコーダ５のＺ相、ポールセンサ４のＵ，Ｖ，Ｗ
、および各モータＩＤ（１）　〜（６）　のための５ビ
ット、サイクリックチェックコード（ＣＲＣ）のための
４ビット、ストップ（休止）フラグのための３ビットに
より構成されている。このため、この実施例では、モー
タＩＤ（１）　〜（６）　が、１ビットづつ図７に示す
ように＃１０〜＃１５の各キャラクタにパルスエンコー
ダ５のＺ相、およびポールセンサ４のＵ，Ｖ，Ｗに重畳
されて、１ビットづつ常時シリアル伝送される。

【００３２】次に、上記のように構成されたサーボモー
タ装置の作用について説明する。

【００３３】まず、図１においてＡＣサーボモータ１が
作動すると、パルスエンコーダ５およびポールセンサ４
でそれぞれパルス信号が発生し、ポールセンサ４のＵ，
Ｖ，Ｗ相の情報と、パルスエンコーダ５のＺ相の情報と
が、シリアルインタフェース回路３へ入力し、このシリ
アルインタフェース回路３からは図８に示すようにそれ
らの情報にモータＩＤの各ビットの情報が重畳された状
態で、且つ、図７に示すようにフレーム毎にシリアルで
常時出力されて、ラインドライバ６およびケーブル２２
を介してＡＣサーボコントローラ１６側へ送出され、Ａ
Ｃサーボコントローラ１６ではラインレシーバ６が次受
信し、シリアルインタフェース回路９へ送出する。

【００３４】シリアルインタフェース回路９では、図６
に示すように１キャラクタ、つまりモータＩＤのビット
毎に各受信情報をパラレル変換して出力しマイコン１０
へ送る。マイコン１０では、シリアルインタフェース回
路９からの情報を入力して、ＡＣサーボモータ１の種別
判断を行い、速度計算部１２および移送計算部１１に指
令を送り、位置コントローラ１２、速度制御部１５、電
流制御部１４、電力増幅機１３を介して、ＡＣサーボモ
ータ１側の巻線７への電流供給が制御される。

【００３５】このため、この実施例によれば、従来の双
方向性のＡＣサーボモータ装置の制御方式を採用しない
構成のため、図１および図２に示すように、回路構成が
極めて簡略化され、しかもその上に、シリアルインター
フェイス回路３によりポールセンサ４のＵ，Ｖ，Ｗの磁
極情報と共に、モータＩＤなどの情報などの多くの情報
が重畳されてＡＣサーボモータ側に常時送信されるため
、より正確な情報に基づき、ＡＣサーボモータ１の制御
が可能となる。

【００３６】また、モータＩＤを分割して１ビットづつ
ポールセンサ４の磁極情報に重畳させてＡＣサーボコン
トローラ１６側へシリアル伝送することにより、モータ
の機種が増え、モータＩＤのビット数が増えても、ポー
ルセンサ４の磁極情報の伝送周期は変わらなくなる。

【００３７】さらに、モータＩＤの記憶を上述の通りハ
ンダブリッジ回路により行ったため、ＲＯＭ等の半導体
メモリや機械スイッチとは異なりモータＩＤの記憶のた
めのコストや手間がかからず、しかも機械式スイッチと
比較して耐振動、耐衝撃、耐オイル性の点で劣化の心配
がなくなり、信頼性が向上する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきた構成より明らかなよう
に、この請求項１記載の発明によれば、モータＩＤを分
割してポールセンサの情報に重畳してシリアル伝送する
ようにしたので、モータのポールセンサの磁極情報の伝
送周期をほとんど犠牲にすることなく、モータＩＤを常
時送ることができ、コントローラ側でのみ受信する情報
を切り替えればよく、モータ側の回路構成を簡単にでき
ると共に、モータＩＤを分割して伝送することによりモ
ータの機種が増え、モータＩＤのビット数が増えたとし
ても、ポールセンサの磁極情報の伝送周期は変わらない
という効果が得られる。

【００３９】また、請求項２記載の発明によれば、モー
タＩＤを記憶する記憶手段をハンダブリッジ回路で構成
したため、ＲＯＭ等の半導体メモリや機械スイッチとは
異なり、モータＩＤの記憶のためのコストや手間がかか
らず、且つ、機械式スイッチと比較して耐振動、耐衝撃
、耐オイル性の点で劣化の心配がなくなり、信頼性が向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明装置の一実施例を示す回路ブロック図
。

【図２】図１に示されるサーボモータの回路基板部分を
抜き出した回路説明図。

【図３】本発明に係るサーボモータ装置の要部断面を示
す断面図。

【図４】図１および図２に示したハンダブリッジ回路２
の一実施例を、シリアルインタフェース回路３と共に示
す回路図。

【図５】図４に示すハンダブリッジ回路２の導電パター
ン２ａの外観を示す説明図。

【図６】モータＩＤの伝送を示す回路構成図。

【図７】シリアル伝送されるフレームの構成を示す構成
図。

【図８】図７に示すフレームの１キャラクタの構成を示
す構成図。

【符号の説明】

１　　　　ＡＣサーボモータ ２　　　　ハンダブリッジ回路 ２ａ　　　　導電パターン ３　　　　シリアルインターフェイス回路４　　　　ポ
ールセンサ ７　　　　巻線 ９　　　　シリアルインターフェイス回路１０　　　　
マイコン １６　　　　ＡＣサーボコントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの機種を示すモータＩＤ情報を予め
   記憶した記憶装置と、上記記憶装置の上記モータＩＤ情
   報に基づいてモータを判別し制御するコントローラとを
   備えたサーボモータ装置において、上記モータの磁極を
   検出し磁極情報として出力するポールセンサと、上記記
   憶装置の上記モータＩＤ情報を分割し、その分割したモ
   ータＩＤ情報を上記ポールセンサからの磁極情報に重畳
   させて上記コントローラへシリアル伝送するシリアルイ
   ンターフェイス回路と、を具備することを特徴とするサ
   ーボモータ装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のサーボモータ装置において
   、上記記憶装置は、電源と接続される共に断線箇所を有
   する複数の導電線が上記シリアルインタフェース回路に
   並列接続された導電パターンを有し、予め上記断線箇所
   がそれぞれハンダ等によりショートされて接続状態、あ
   るいはそのままの断線状態にされて各導電線の電位を変
   えることによりモータＩＤ情報を記憶するハンダブリッ
   ジ回路であることを特徴とするサーボモータ装置。