JPH04351484A - サーボモータ駆動システム - 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】本発明は、定格出力が異なるサー
ボモータを単一のサーボアンプによって駆動することが
可能なサーボモータ駆動システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業界においては、溶接ロボット
および組立ロボット等の産業用ロボットが汎用的に用い
られているが、これらの産業用ロボットではマニュプレ
ータの軸の制御等に、位置決め精度が高く、且つ可変速
範囲が広いサーボモータを使用するサーボモータ駆動シ
ステムが多く採用されている。

【０００３】このサーボモータ駆動システムは、サーボ
モータを付勢するインバータ回路、電流信号処理回路お
よび速度信号処理回路等からなるサーボアンプと、該サ
ーボアンプを制御する位置決めコントローラと、使用す
るサーボモータの定格出力等を入力する入力装置として
のティーチング装置とから構成されるが、サーボアンプ
はサーボモータの定格出力毎に選定されてサーボモータ
と一対で使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術におけるサーボモータ駆動システムでは、サー
ボアンプはサーボモータの定格出力に対応して選定され
て使用されるため、サーボモータを定格出力の異なる機
種と交換する場合はサーボアンプも一対で交換しなけれ
ばならない。従って、定格出力が異なる複数のサーボモ
ータを使用している、例えば、５軸の駆動軸を有する産
業用ロボットにおいては、複数種類のサーボアンプを使
用するために、保守用部品として複数種類のサーボアン
プを準備しなければならないという問題があった。

【０００５】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたものであって、サーボモータを定格出力
の異なる機種と交換した場合に、ティーチング装置から
サーボモータの定格出力を指定するのみで、サーボアン
プを交換することなくサーボモータを駆動することが可
能になり、また、サーボアンプの主要構成部品としてＤ
ＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｒ）を用いることにより、サーボアンプの小型軽量化
および部品点数の削減にともなう品質の向上をも達成で
きるサーボモータ駆動システムを提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、サーボモータの定格出力の種類を選択
するサーボモータ選択手段と、前記サーボモータの定格
出力毎の制御条件を記憶する複数の記憶手段と、前記複
数の記憶手段を選択する選択手段と、前記サーボモータ
選択手段によって選択されたサーボモータの定格出力の
種類を示す情報に基づいて、前記選択手段を付勢して所
望の記憶手段を選択するとともに、前記選択された記憶
手段から読み取った制御条件を出力する制御手段とを備
える位置決めコントローラと、前記位置決めコントロー
ラから出力される制御条件情報に基づいてサーボモータ
を制御するサーボアンプと、を備えることを特徴とする
。

【０００７】さらに、前記サーボアンプはサーボモータ
の電流の制御および速度の制御をデジタルシグナルプロ
セッサを用いて行うことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明に係るサーボモータ駆動システムでは、
位置決めコントローラの制御手段が、サーボモータ選択
手段によって選択されたサーボモータの定格出力の種類
を示す情報に基づいて、選択手段を付勢して所望の記憶
手段を選択するとともに、前記選択された記憶手段から
読み取った制御条件をサーボアンプに出力する。該制御
条件を入力したサーボアンプはこの制御条件情報に基づ
いて、接続されたサーボモータの電流制御および速度制
御を行う。

【０００９】従って、定格出力の異なるサーボモータを
単一のサーボモータ駆動システムによって制御すること
が可能となる。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係るサーボモータ駆動システ
ムについて、好適な実施例を挙げ、添付の図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明に係るサーボモータ駆動シス
テムの一実施例の全体構成を示すブロック図であり、図
中、参照符号１０はサーボモータ駆動システムを示す。

【００１２】サーボモータ駆動システム１０はサーボモ
ータ１１の定格出力等を選択するためのティーチング装
置１２と、該定格出力を示す情報に従ってこの定格出力
に対応する駆動条件情報を出力する位置決めコントロー
ラ１４と、前記位置決めコントローラ１４から出力され
る制御条件および駆動シーケンス等に基づいてサーボモ
ータ１１を制御するサーボアンプ１６と、交流電源１７
から供給される交流を直流に変換するコンバータ回路１
８とを備える。

【００１３】サーボモータ１１はモータの回転量を検出
するアブソリュートタイプのエンコーダ１９を有し、位
置決めコントローラ１４はサーボモータ１１の電流リミ
ッタ情報等の制御条件および駆動シーケンスを示すプロ
グラム等を記憶するＲＯＭ２０を備える。

【００１４】図２はサーボアンプ１６の構成を示すブロ
ック図である。

【００１５】サーボアンプ１６は双方向性の機能を有す
るＤＰＲＡＭ（Ｄｕａｌ　Ｐｏｒｔ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａ
ｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２２と、サーボモータ１１
の制御プログラムを格納するＲＯＭ２４と、ワンチップ
のマイクロコンピュータであるＤＳＰ２６と、パルス幅
変調発生回路であるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　
Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）ジェネレータ２８と、コンバー
タ回路１８から出力される直流を高周波交流に変換する
インバータ回路３０とを備え、このインバータ回路３０
は７５０Ｗの定格出力を有するサーボモータ１１を駆動
することが可能である。

【００１６】さらに、サーボアンプ１６は前記インバー
タ回路３０の出力電流情報に基づいて、ＰＷＭジェネレ
ータ２８の出力を調整するためのモータ電流の増幅率調
整用の増幅回路であるＡＭＰ３２と、該ＡＭＰ３２のア
ナログ出力をデジタル出力に変換するアナログ／デジタ
ル（以下、Ａ／Ｄという）変換回路３４と、エンコーダ
１９から出力されるサーボモータ１１の位置情報をＤＳ
Ｐ２６で読み取り可能な情報に変換する位置データ変換
回路３６とを備える。

【００１７】ＤＳＰ２６はＤＰＲＡＭ２２の一方の端子
と接続されるとともに、ＲＯＭ２４およびＰＷＭジェネ
レータ２８と接続され、且つ、Ａ／Ｄ変換回路３４およ
び位置データ変換回路３６の出力端子と接続される。イ
ンバータ回路３０の入力端子はＰＷＭジェネレータ２８
の出力端子と接続され、出力端子は電流検出器を通して
ＡＭＰ３２の入力端子およびサーボモータ１１と接続さ
れる。Ａ／Ｄ変換回路３４の入力端子はＡＭＰ３２の出
力端子と接続され、位置データ変換回路３６の入力端子
はサーボモータ１１に取着されるアブソリュートタイプ
のエンコーダ１９と接続される。ＤＰＲＡＭ２２の他方
の端子は位置決めコントローラ１４とバス４０によって
接続される。

【００１８】図３はＤＳＰ２６の機能を示すブロック図
である。

【００１９】ＤＳＰ２６はサーボモータ１１の速度制御
を行う速度ループ制御回路４２と、電流制御を行う電流
ループ制御回路４４と、ベクトル変換器であるｄ−ｑ軸
／三相変換回路４６と、ベクトル発振器である三相／ｄ
−ｑ軸変換回路４８と、極座標系に変換されたロータの
回転数からｑ軸の電流を演算するｑ軸電流演算回路５０
と、エンコーダ１９の出力から位相を演算する位相演算
回路５２と、該演算結果からサーボモータの速度を演算
する速度演算回路５４とを備える。

【００２０】ＤＳＰ２６はＤＰＲＡＭ２２から出力され
る速度情報に対して、前記速度演算回路５４から出力さ
れる速度補正値の加減算を行う加減算回路５６と、ＤＰ
ＲＡＭ２２を介して入力される電流値情報に、前記ｑ軸
電流演算回路５０から出力される補正電流値を加減算す
る加減算回路５７とを備える。

【００２１】図４は位置決めコントローラ１４の構成を
示すブロック図である。

【００２２】位置決めコントローラ１４はティーチング
装置１２とのインタフェースであるＩ／Ｆ５８と、サー
ボアンプ１６とのインタフェースであるＩ／Ｆ５９と、
ティーチング装置１２から出力される情報を前記Ｉ／Ｆ
５８を経由して読み取り、サーボアンプ１６に対してサ
ーボモータ１１を駆動するための制御情報および駆動情
報を出力するＣＰＵ６０と、サーボモータ１１の駆動シ
ーケンス等を記憶するＲＯＭ６２と、前記ＣＰＵ６０が
制御を行う際に、一時的に情報を記憶するＲＡＭ６４と
、サーボモータ１１の定格出力を示す種類に応じた制御
条件を示す情報を記憶するＲＯＭ６６乃至ＲＯＭ７１と
、ＲＯＭ６６乃至７１を切り替える切替回路７２とを備
える。

【００２３】この場合、ティーチング装置１２はサーボ
モータ選択手段を構成し、切替回路７２は制御条件選択
手段を構成し、ＣＰＵ６０は制御手段を構成する。

【００２４】次に、上記のように構成されるサーボモー
タ駆動システム１０において、サーボモータ１１を制御
する作用効果について、図１乃至図５を参照しながら説
明する。

【００２５】サーボモータ１１の定格出力、例えば、７
５Ｗを示す情報がオペレータによってティーチング装置
１２から入力されると（ステップＳ１）、この定格出力
を示す情報はＩ／Ｆ５８を介してＣＰＵ６０に読み取ら
れる。

【００２６】次いで、スタートスイッチが操作されると
、ＣＰＵ６０は切替回路７２を付勢して（ステップＳ２
）、７５Ｗのサーボモータ１１の固有の制御条件および
駆動条件を記憶する、例えば、ＲＯＭ６６を選択する（
ステップＳ３）。

【００２７】この場合、サーボモータ１１の固有の駆動
条件とは、サーボモータ１１の機械的時定数、電気的時
定数、トルク定数およびイナーシャ等であり、制御条件
とは最高回転速度、例えば、３０００ｒｐｍ、定常電流
、例えば、０．７アンペアおよび瞬時最大電流、例えば
、２．３１アンペア等である。

【００２８】そして、ＣＰＵ６０はＲＯＭ６２に予め記
憶された７５Ｗのサーボモータ１１を駆動する動作シー
ケンスを示すプログラムを読み取るとともに、ＲＯＭ６
６から駆動条件および制御条件を読み取り、これらの情
報をＩ／Ｆ５９を介してバス４０に出力する。バス４０
に出力された前記情報群はサーボアンプ１６のＤＰＲＡ
Ｍ２２を介してＤＳＰ２６に読み取られ、この情報群に
含まれる動作シーケンスおよび駆動条件に従ってＤＳＰ
２６はサーボモータ１１を駆動する。

【００２９】一方、動作シーケンスとともに制御条件を
読み取ったＤＳＰ２６は、これらの定数に基づいて、７
５Ｗのサーボモータ１１の初期設定を行う。

【００３０】これを詳述すれば、サーボアンプ１６に配
設されるＲＯＭ２４には、予め速度制御のためのプログ
ラムが格納されており、位置決めコントローラ１４のＲ
ＯＭ６６からＤＰＲＡＭ２２を経由して読み取った前記
サーボモータ１１の固有の定数は変数として読み取られ
（ステップＳ４）、電流制御の増幅率の情報に変換され
てＡＭＰ３２に出力され、あるいは、電流限界値に変換
されて、電流ループ制御回路４４に格納される。

【００３１】以上説明したように、使用するサーボモー
タ１１の定格出力が７５Ｗであるというティーチング装
置１２からの情報をオペレータが入力することにより、
サーボアンプ１６には７５Ｗのサーボモータ１１を制御
条件および駆動条件がソフトウエアによって設定される
（ステップＳ５）。

【００３２】初期設定が終了したサーボアンプ１６は、
この制御条件に従って速度制御および位置制御を開始す
る（ステップＳ６）。

【００３３】すなわち、速度ループ制御回路４２はＲＯ
Ｍ２０からＤＰＲＡＭ２２を経由して、速度指令の情報
３０００ｒｐｍを読み取り、エンコーダ１９から位置デ
ータ変換回路３６を介して読み取ったサーボモータ１１
の速度情報を速度演算回路５４によって速度偏差を演算
して、この速度偏差値を加減算回路５６に出力し、加減
算回路５６によって速度指令情報３０００ｒｐｍの補正
を行う。

【００３４】一方、エンコーダ１９から位置データ変換
回路３６を介してサーボモータ１１の回転量を読み取っ
たＤＳＰ２６は、位相演算回路５２によって回転量の補
正値を演算して、この補正量をｄ−ｑ軸／三相変換回路
４６によって補正する。

【００３５】さらに、インバータ回路３０に配設される
トロイダルコイル等からなる図示しない電流検出器によ
って、サーボモータ１１の電流を検出して、この電流情
報をＡＭＰ３２で予め設定された増幅率で増幅し、Ａ／
Ｄ変換回路３４でデジタル値に変換したのち、三相／ｄ
−ｑ軸変換回路４８を経由して、ｑ軸電流演算回路５０
で電流偏差値を演算されて、該電流偏差値が加減算回路
５７でＲＯＭ２０から読み取られた電流値の補正が行わ
れる。

【００３６】以上のルーチンによって、サーボアンプ１
６はサーボモータ１１の回転速度、回転量およびトルク
を常時クローズドループによって補正することにより、
サーボモータ１１の回転速度、回転量およびトルクの精
密な制御を行うことが可能となる。

【００３７】ところで、上記７５Ｗのサーボモータ１１
の制御を行うサーボモータ駆動システム１０において、
サーボモータ１１を７００Ｗの定格出力を有するサーボ
モータ１１に交換する場合について述べる。

【００３８】この場合、インバータ回路３０は７５０Ｗ
のサーボモータ１１を駆動することが可能であり、さら
に、位置決めコントローラ１４のＲＯＭ６６乃至７１に
は、７５Ｗから７００Ｗの各段階、例えば、７５Ｗ、１
００Ｗ、１５０Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ、５００Ｗ、７
００Ｗの７段階のサーボモータ固有の定数である機械的
時定数、電気的時定数、トルク定数、イナーシャ情報、
定常電流、瞬時最大電流等が記憶されている。

【００３９】そこで、オペレータがティーチング装置１
２の図示しないキーボードを用いて、サーボモータ１１
の定格出力が７００Ｗであることを示す情報を入力する
と、この情報は位置決めコントローラ１４のＩ／Ｆ５８
を介してＣＰＵ６０に読み取られる。この定格出力が７
００Ｗである情報を読み取ったＣＰＵ６０は前記定格出
力を示す情報に基づいて、切替回路７２を付勢し、切替
回路７２は７００Ｗの駆動条件等が記憶されているＲＯ
Ｍ、例えば、ＲＯＭ７１を選択する。そして、ＣＰＵ６
０は切替回路７２を介してＲＯＭ７１に記憶されている
制御情報を読み取り、Ｉ／Ｆ５９を介してバス４０に出
力する。バス４０から７００Ｗのサーボモータ１１の駆
動条件をＲＯＭ２４に記憶されている制御プログラムの
変数として読み取ったＤＳＰ２６は、この変数を取り込
んだ制御プログラムに従って７００Ｗのサーボモータ１
１を制御する。

【００４０】このとき、インバータ回路３０は、前記説
明した如く定格出力７５０Ｗのサーボモータ１１を駆動
することが可能であるため、このインバータ回路３０を
備えるサーボアンプ１６を交換する必要がなく、容易に
７００Ｗのサーボモータ１１の駆動を行うことが可能と
なる。

【００４１】従って、本実施例によれば、産業用ロボッ
ト等において、サーボモータ１１を定格出力が異なる種
類に変更するとき、サーボモータ１１の交換と、ティー
チング装置１２からサーボモータ１１の定格出力を示す
情報を入力するのみで、サーボアンプ１６を交換するこ
となく容易に遂行することができるため、交換作業を短
時間で迅速に遂行することが可能となる。

【００４２】さらに、サーボモータ１１の定格出力毎に
複数種類のサーボアンプ１６を保守のために準備する必
要がなく、１種類のサーボアンプ１６を準備すればよい
ため、保守部品の管理が容易になる。

【００４３】

【発明の効果】本発明に係るサーボモータ駆動システム
では、サーボモータの駆動条件情報を定格出力毎に記憶
手段に予め記憶させておき、サーボモータ選択手段から
出力される定格出力情報に基づいて、前記記憶手段から
読み取った駆動条件情報に従ってサーボモータを制御す
ることにより、定格出力の異なるサーボモータを単一の
制御手段によって制御することが可能となる。

【００４４】従って、保守のために在庫しておかなけれ
ばならない制御手段は１種類だけでよいために、保守部
品の管理が容易になるとともに、サーボモータを定格出
力の異なる種類に交換する際の交換作業を短時間で迅速
に遂行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るサーボモータ駆動システムを実施
する一実施例の全体構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示すサーボモータ駆動システムにおける
サーボアンプの構成を示すブロック図である。

【図３】図２に示すサーボアンプにおけるＤＳＰの機能
を示すブロック図である。

【図４】図１に示すサーボモータ駆動システムにおける
位置決めコントローラの構成を示すブロック図である。

【図５】図１に示すサーボモータ駆動システムにおける
制御動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０…サーボモータ駆動システム １１…サーボモータ １２…ティーチング装置 １４…位置決めコントローラ １６…サーボアンプ １８…コンバータ回路 １９…エンコーダ ２０、２４、６２、６６〜７１…ＲＯＭ２２…ＤＰＲＡ
Ｍ ２６…ＤＳＰ ２８…ＰＷＭジェネレータ ３０…インバータ回路 ３２…ＡＭＰ ３４…Ａ／Ｄ変換回路 ３６…位置データ変換回路 ４２…速度ループ制御回路 ４４…電流ループ制御回路 ５６、５７…加減算回路 ５８、５９…Ｉ／Ｆ ６０…ＣＰＵ ７２…切替回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボモータの定格出力の種類を選択する
   サーボモータ選択手段と、前記サーボモータの定格出力
   毎の制御条件を記憶する複数の記憶手段と、前記複数の
   記憶手段を選択する選択手段と、前記サーボモータ選択
   手段によって選択されたサーボモータの定格出力の種類
   を示す情報に基づいて、前記選択手段を付勢して所望の
   記憶手段を選択するとともに、前記選択された記憶手段
   から読み取った制御条件を出力する制御手段とを備える
   位置決めコントローラと、前記位置決めコントローラか
   ら出力される制御条件情報に基づいてサーボモータを制
   御するサーボアンプと、を備えることを特徴とするサー
   ボモータ駆動システム。
2. 【請求項２】請求項１記載のサーボモータ駆動システム
   において、サーボアンプはサーボモータの電流の制御お
   よび速度の制御をデジタルシグナルプロセッサを用いて
   行うことを特徴とするサーボモータ駆動システム。