JPH08256492A

JPH08256492A - モータ制御装置

Info

Publication number: JPH08256492A
Application number: JP8025750A
Authority: JP
Inventors: Takashi Katagiri; 崇片桐
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 1995-01-20
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【課題】制御対象の少なくとも一つを制御プログラム
で実行するモータ制御装置に関し、モータが異なった場
合でもハードウエアを変更することなく、円滑に制御す
ることが可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】通信インタフェース７２は、外部から入
力される制御プログラムデータを受信すると、その制御
プログラムデータを中央処理装置７７に送信する。中央
処理装置７７は、前記通信インタフェース７２から送ら
れた制御プログラムをメモリ１０７に書込む。メモリ１
０７は電気的に書替え可能であり、それまで格納されて
いた制御プログラムに代えて新たな制御プログラムを格
納する。中央処理装置７７は新たな制御プログラムに基
づいてサーボモータＭ1 〜Ｍ6 の制御を行う。したがっ
て、サーボモータＭ1 〜Ｍ6 の変更に際しては、制御プ
ログラムを変更し、通信インタフェース７２を通じて設
定入力することで迅速に対応することができ、ＲＯＭの
交換等の手間ならびに交換に伴う経済的負担が大幅に軽
減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータを駆
動制御するモータ制御装置に係り、特にサーボモータの
駆動電流、回転速度または回転位置のうちの少なくとも
一つの制御対象を制御プログラムで実行するモータ制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業用ロボット、工作機械または自動化
装置等を制御する数値制御装置や位置決め装置等では、
各回転軸の位置決めを行うものとして交流サーボモータ
が利用されている。サーボモータはサーボ制御システム
が導入された多軸モータ制御装置によって制御される。

【０００３】図１４に、１つの制御ユニットの構成例を
示す。図１５は制御ユニットＵ1を例示したものであ
り、図１４において、サーボモータＭ1 の回転位置目標
値Ｐref が制御信号用コネクタ２０５を介して入力さ
れ、位置制御部２６０に入力される。位置制御部２６０
は、エンコーダＥ1 からフィードバックされるエンコー
ダ信号ｅ１から変換された位置検出値と回転位置目標値
Ｐref とを比較し、その差分値を速度指令ｓとして速度
制御部２６１に送る。速度制御部２６１はエンコーダ信
号ｅ１から変換された速度検出値と速度指令ｓとを比較
し、その差分値を電流指令ｉとして電流制御部２６２に
送る。電流制御部２６２は、エンコーダ信号ｅ１から得
られるサーボモータＭ1の磁極位置信号と電流指令ｉと
電流検出器２５８、Ａ／Ｄ変換器２５３からフィードバ
ックされる電流検出値Ｉdet とに基づいて３相電圧指令
ｖを生成し、ＰＷＭ信号発生部２６３に出力する。ＰＷ
Ｍ信号発生部２６３は、３相電圧指令ｖに基づいてＰＷ
Ｍ信号を発生し、デッドタイム作成部２５１を介してイ
ンバータ２５２に送る。インバータ２５２は、入力され
たＰＷＭ信号に従ってモータ駆動電圧を発生させ、サー
ボモータＭ1 を駆動する。

【０００４】上記電流検出器２５８は、インバータ２５
２の駆動電流をモニターしてフィードバック制御するた
めのフィードバックループを構成し、その出力信号はＡ
／Ｄ変換器２５３でＡ／Ｄ変換される。

【０００５】上記位置制御部２６０、速度制御部２６１
および電流制御部２６２は、図示してないが、この制御
ユニットＵ1 内に内蔵されるＣＰＵ（中央処理装置）と
ＲＯＭ（読出し専用メモリ）内に格納された制御プログ
ラムによって実行される。ＲＯＭとしては、ワンタイム
ＲＯＭ、マスクＲＯＭ等が使用されているが、いずれに
しても一度書込んだ制御プログラムは書替え不可能であ
る。

【０００６】なお、この種のモータ制御装置に関する公
知技術として特開平４−３５１４８４号公報あるいは特
開平４−３５１４８５号公報等が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のモータ制御
装置の問題点は、サーボモータが変更になった場合に旧
来のモータ制御装置を使用することができず、適用上の
自由度に欠けるという点である。すなわち、上述のよう
に、従来のモータ制御装置は適用されるサーボモータの
定格や定数に合わせて制御定数を決定し、その制御定数
に基づく制御プログラムをＲＯＭ化していたためであ
る。

【０００８】その結果、同じ定格のサーボモータであっ
ても新旧の型式相互間で互換性がなく、新たなモータ制
御装置を構築しなければならなかった。

【０００９】本発明の目的は、モータが異なった場合で
もハードウエアを変更することなく、即座に異なったモ
ータに対応する制御プログラムを実装したモータ制御装
置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、サーボモータの駆動電
流、回転速度または回転位置のうちの少なくともいずれ
か一つの制御対象の制御を制御プログラムで実行するモ
ータ制御装置であって、当該モータ制御装置を統括的に
制御する中央処理装置と、前記制御プログラムデータを
電気的に書替え可能に格納するメモリと、外部から入力
される制御プログラムデータを受信して前記中央処理装
置に出力可能な通信インタフェースとを備え、前記中央
処理装置は、前記通信インタフェースから送られた制御
プログラムを前記メモリに書込み可能に構成されてい
る。

【００１１】請求項２に記載の発明は、サーボモータの
駆動電流、回転速度または回転位置のうちの少なくとも
いずれか一つの制御対象の制御を制御プログラムで実行
するモータ制御装置であって、当該モータ制御装置を統
括的に制御する中央処理装置と、前記制御プログラムデ
ータまたは制御パラメータデータを電気的に書替え可能
に格納するメモリと、外部から入力される制御プログラ
ムデータまたは制御パラメータデータを受信して前記中
央処理装置に出力可能な通信インタフェースとを備え、
前記中央処理装置は、前記通信インタフェースから送ら
れた制御プログラムまたは制御パラメータデータを前記
メモリに書込み可能構成されている。

【００１２】請求項１に記載の発明によれば、通信イン
タフェースは、外部から入力される制御プログラムデー
タを受信すると、その制御プログラムデータを中央処理
装置に出力する。中央処理装置は、前記通信インタフェ
ースから出力された制御プログラムをメモリに書込む。
メモリは電気的に書替え可能であり、それまで格納され
ていた制御プログラムに代えて新たな制御プログラムを
格納する。中央処理装置は新たな制御プログラムに基づ
いてサーボモータの制御を行う。したがって、サーボモ
ータの変更に伴って通信インタフェースを通じて制御プ
ログラムを変更することでモータの変更に対応すること
ができ、ＲＯＭの交換等の手間ならびに交換に伴う経済
的負担が大幅に軽減される。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、通信イン
タフェースは、外部から入力される制御プログラムデー
タまたは制御パラメータデータを受信すると、その制御
プログラムデータまたは制御パラメータデータを中央処
理装置に出力する。中央処理装置は、前記通信インタフ
ェースから送られた制御プログラムまたは制御パラメー
タデータをメモリに書込む。メモリは電気的に書替え可
能であり、それまで格納されていた制御プログラムまた
は制御パラメータデータに代えて新たな制御プログラム
または制御パラメータデータを格納する。中央処理装置
は新たな制御プログラムまたは制御パラメータデータに
基づいてサーボモータの制御を行う。したがって、サー
ボモータの変更に伴って制御プログラムまたは制御パラ
メータデータを変更し、通信インタフェースを通じて制
御プログラムを変更することでモータの対応することが
でき、ＲＯＭの交換等の手間ならびに交換に伴う経済的
負担が大幅に軽減される。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。 (I) 多軸モータ制御装置の組立構造図１に、本発明に係る多軸モータ制御装置の基本組立構
造の例を示す。図１において、ガラスエポキシ樹脂等か
らなる回路基板により構成されるバックプレーン１が鉛
直方向に設けられ、バックプレーン１の表面側には、そ
れぞれ独立した手段を構成する機能要素ごとにユニット
化された各手段２〜１０が上下２列に分離されて配列固
定されている。

【００１５】すなわち上側の列には、電源から供給され
る交流電力を一旦直流電力に変換する主回路電源手段で
ある主回路電源ユニット２、追加コンデンサユニット
３、４、及び小信号電源ユニット５からなる機能要素ユ
ニットが配列され、下側の列には、上記主回路電源手段
により変換された直流電力を再び交流電力に変換し該変
換された交流電力を複数、例えば、２台（２軸）のサー
ボモータのそれぞれに供給するモータ駆動手段としての
２軸インバータユニット６、７、８、制御手段としての
下位制御ユニット９及び上位制御ユニット１０が配列さ
れている。このうち、追加コンデンサユニット３、４
と、小信号電源ユニット５と、上位制御ユニット１０と
の少なくとも１つのユニットは、更に追加ユニットとし
て設けられている。

【００１６】また、バックプレーン１の裏面側には、プ
リント配線回路が形成されており、このプリント配線回
路には、本発明の多軸モータ制御をする上で必要な回路
パターンが形成され、バックプレーン１は、上記機能要
素ごとにユニット化された各手段２〜１０の固定ととも
に各手段２〜１０間の必要な回路接続を行う回路基板と
しての役目も果たしている。

【００１７】これらの機能要素ユニット２〜１０に隣接
して、バックプレーン１の表面には電源用コネクタ１２
が設けられており、この電源用コネクタ１２には商用電
源１１からの電源供給ケーブルが接続されている。また
下側の機能要素ユニット６〜１０の下方におけるバック
プレーン１の表面には、モータ動力線用コネクタ１３、
１４、１５が設けられている。これらのモータ動力線用
コネクタ１３、１４、１５には、各サーボモータＭ1 〜
Ｍ6 に対するモータ用配線１６〜２１が接続されてい
る。下位制御ユニット９の下面には、エンコーダ用コネ
クタ２３及びシリアル通信コネクタ２４が設けられてい
る。このエンコーダ用コネクタ２３には、６台分のエン
コーダ信号線２２の一端が接続され、シリアル通信コネ
クタ２４には、パーソナルコンピュータあるいはパラメ
ータ設定ユニット等の外部設定器２６が通信線２５を介
して接続される。エンコーダ用コネクタ２３、シリアル
通信コネクタ２４をバックプレーン１にではなく下位制
御ユニット９の下面側に設けることにより、後述するよ
うに、下位制御ユニット９とバックプレーン１との接続
コネクタ３７、４１の配線数の削減が促進される。

【００１８】同様に、上位制御ユニット１０の下面には
シリアル通信コネクタ２７が設けられ、このシリアル通
信コネクタ２７にはパーソナルコンピュータあるいはテ
ィーチングペンダント等の外部設定器２９が通信線２８
を介して接続される。

【００１９】図２に、上記各機能要素ユニットの組立構
造の詳細例を示す。図２に示すように、バックプレーン
１の表面側には上側の列の各機能要素ユニット２〜５の
奥行き寸法に対応する間隔を置き、かつ互いに各機能要
素ユニット２〜５の縦寸法に対応する間隔を置いて２本
一対の上側支持フレーム４３、４４が配されている。同
様に、下側の列の各機能要素ユニット６〜１０の奥行き
寸法に対応する間隔を置き、かつ互いに各機能要素ユニ
ット６〜１０の縦寸法に対応する間隔を置いて２本一対
の下側支持フレーム４５、４６が配されている。上側支
持フレーム４３と４４間に、主回路電源ユニット２、追
加コンデンサユニット３、４、及び小信号電源ユニット
５がメンテナンスを考慮して着脱可能に取付けられ、下
側支持フレーム４５と４６との間には２軸インバータユ
ニット６、７、８、下位制御ユニット９及び上位制御ユ
ニット１０が着脱可能に取付けられている。

【００２０】主回路電源ユニット２の表面側には回生抵
抗器４７が設けられている。この回生抵抗器４７は、サ
ーボモータに対する減速指令時にサーボモータに発生す
る回生電力を消費吸収するためのものである。回生抵抗
器４７をバックプレーン１とは逆の主回路電源ユニット
２の表面側（ユニット挿入取付方向手前）に配置したの
は、回生抵抗４７は動作時においては熱源であり、その
発熱による内部回路に対する熱的影響を排除するためで
ある。

【００２１】また、２軸インバータユニット６、７、８
の前面側には、各ユニット６、７、８のケーシングの外
方に突出して、冷却フィン４８、４９、５０が設けられ
ている。この冷却フィン４８、４９、５０は、２軸イン
バータユニット６、７、８内のインバータ５２、５６
（後述）に使用されるパワートランジスタ等のパワーデ
バイスから発生する熱の放熱を行う。各冷却フィン４
８、４９、５０の凸条片（ブレード）の延在方向は、熱
の放熱効率の面から鉛直方向が望ましい。

【００２２】このように、２軸インバータユニット６、
７、８の前面側（ユニット挿入方向手前）に、冷却フィ
ン４８、４９、５０を配置することができるのは、本発
明の如く全面のケーブルを廃し、背面のバックプレーン
１でプリント配線したことによるものである。冷却フィ
ン４８〜５０は、各ユニット６〜８のケーシングの外部
に突出して設けられているので、熱がケーシングの内部
にこもることがなく、内部回路に対する熱的影響を抑制
し、温度ドリフト等の回路動作の不安定化要因を排除す
ることができ、その結果、制御動作の信頼性の向上に資
することができる。

【００２３】図３に、コネクタ類のバックプレーンへの
取付状態を示す。図３に示すように、バックプレーン１
の表面側には各ユニット２〜１０の取付け位置に対応
し、かつ、各ユニット２〜１０の背面側に設けられたユ
ニット側コネクタ（図示せず）に、例えば雄雌関係で係
合可能な基板側コネクタ３０〜４２が設けられている。

【００２４】各ユニット２〜１０のバックプレーン１へ
の配置固定に際しては、各ユニット２〜１０を前面側か
らバックプレーン１に向かって挿入し、上側支持フレー
ム４３、４４、下側支持フレーム４５、４６にネジ止め
することにより、ユニット側コネクタと基板側コネクタ
３０〜４２とが係合接続される。バックプレーン１には
予めプリント配線層が形成されているため、各ユニット
２〜１０は、バックプレーン１に設けられたプリント配
線を介して回路接続され、本発明における多軸モータ制
御装置の回路が形成される。

【００２５】(II)各機能要素ユニットの回路構成及び接
続関係図４に、各機能要素ユニットの回路構成及び接続関係を
示す。なお、図４に示す各機能要素ユニット２〜１０の
バックプレーン１上の配置は図１に対応したものではな
く、電気的な接続関係を示したものである。

【００２６】図４に示すように、各機能要素ユニット２
〜１０は基板側コネクタ３０〜４２を介して電気的に接
続されている。その接続配線はバックプレーン１上に予
めプリントされたプリント配線層によって形成されてい
る。

【００２７】次に各機能要素ユニットの詳細を述べる。
この多軸モータ制御装置は、大別して、大電力系統の回
路と小信号系統の回路とに分けられる。まず、大電力系
統の回路に着目して、商用電源１１から供給される三相
交流電力（例えば、ＡＣ２００Ｖ）は電源用コネクタ１
２を介して主回路電源ユニット２に入力される。

【００２８】主回路電源ユニット２は、三相交流電力を
直流電力に変換するコンバータ２Ａと、整流出力のリッ
プル成分を平滑化するコンデンサＣとを含む。コンバー
タ２Ａは、例えばダイオードからなる３相ブリッジ整流
回路、回生出電力を消費するための回生抵抗器及び回生
抵抗器のオンオフ回路（図示せず。）で構成される。得
られた直流流電力（例えば、ＤＣ２８０Ｖ）は、高電圧
電源として、追加コンデンサユニット３及び４を経てイ
ンバータ大電流用コネクタ３８、３９、４０を介して２
軸インバータユニット６、７、８にそれぞれ供給され
る。

【００２９】追加コンデンサユニット３及び４は、本発
明における多軸モータ制御装置に必要とされる駆動能力
の仕様変更に伴って平滑コンデンサの容量不足が生じた
場合に迅速に対応して容量を補填できるようにしたもの
である。

【００３０】２軸インバータユニット６、７、８に供給
された直流電力は、各ユニット内に設けられたインバー
タ５２、５６に与えられサーボモータＭ1 〜Ｍ6 の駆動
電力に供される。インバータ５２、５６の構成について
は後述する。

【００３１】小信号電源ユニット５は、低電圧電源を構
成するもので、各インバータ５２、５６を構成するパワ
ートランジスタのベース駆動回路、及び後述する小信号
系のユニットに対する５Ｖ電源を含み、具体的にはスイ
ッチング・レギュレータ等の定電圧電源を利用して構成
される。

【００３２】次に小信号系の回路である外部設定器２９
（図１参照）からの外部制御信号はシリアル通信コネク
タ２７を介して上位制御ユニット１０に入力される。上
位制御ユニット１０は、入力された外部制御信号を下位
制御ユニット９に伝達するためのもので、下位制御ユニ
ット９の上位に属する制御ユニットである。

【００３３】(III) 下位制御ユニット（６軸制御ユニッ
ト）下位制御ユニット９は、概略、上位制御ユニット１０か
らの外部制御信号、通信線２８（図１参照）からシリア
ル通信コネクタ２４を介して入力される制御パラメータ
設定信号、エンコーダ用コネクタ２３を介してフィード
バック入力されるエンコーダＥ1 〜Ｅ6 からのエンコー
ダ信号ｅ1 〜ｅ6 、ＰＷＭ信号ａ1 〜ａ6 、電流シリア
ル信号ｂ1 〜ｂ6 あるいはその他の内部補正信号等及び
内蔵するＥＥＰＲＯＭ１０７に格納された制御プログラ
ムに基づいて２軸インバータユニット６、７、８の統括
的なフィードバック制御すなわちサーボ制御を行う。し
たがって、各サーボモータＭ1 〜Ｍ6 は全て下位制御ユ
ニット９によって集中的に制御されることになる。

【００３４】図５に、下位制御ユニット９の機能ブロッ
クを含む詳細な構成例を示す。下位制御ユニット９は、
各サーボモータＭ1 〜Ｍ6 のそれぞれに対応して６つの
制御ループで構成されているが、説明を簡単にするた
め、１つのモータ（第１軸）分について以下説明する。

【００５３】１つの制御ループは位置制御部６０、速度
制御部６１、電流制御部６２、ＰＷＭ信号発生部６３を
有し、ＳＰ（シリアル・パラレル）変換部６４は２つの
制御ループで兼用される。上位制御ユニット１０から軸
位置目標値Ｐref 、速度目標値Ｓref 、電流目標値Ｉre
f が制御上位Ｉ／Ｆコネクタ４１、上位ボードインタフ
ェース７３を介して位置制御部６０、速度制御部６１、
電流制御部６２にそれぞれ入力される。

【００３５】一方、エンコーダ信号ｅ1 〜ｅ6 もエンコ
ーダ用コネクタ２３を介して位置制御部６０、速度制御
部６１、電流制御部６２にそれぞれ入力される。また、
電流制御部６２にはＳＰ変換部６４を介して電流検出値
Ｉdet が入力される。

【００３６】位置制御部６０は、上記位置目標値Ｐref
とエンコーダ信号ｅ1 から変換された位置検出値Ｐdet
とを比較してその差分値をｓとして出力し、速度制御部
６１に送る。速度制御部６１は、速度指令ｓとエンコー
ダ信号ｅ1 から変換された速度検出値Ｓdet とを比較し
て得られた差分値及び速度目標値Ｓref に基づいて電流
指令ｉを生成し、電流制御部６２に送る。電流制御部６
２は、電流目標値Ｉref と電流指令ｉとを加算して得
られた電流振幅指令値をエンコーダ信号ｅ1 から得られ
るモータ磁極位置により２相電流指令値に変換し、電流
検出値Ｉdet 及び補正部７１からのゲイン補正データｃ
g 、オフセット補正データｃo に基づいて３相電圧指令
ｖを生成し、ＰＷＭ信号発生部６３に送る。ＰＷＭ信号
発生部６３は、入力されたｖに基づいてＰＷＭ（パルス
幅変調）信号ａ1 を生成し、制御インバータＩ／Ｆコネ
クタ３７を通じて２軸インバータユニット６に供給す
る。補正部７１は後述する電流検出器５４の検出誤差補
正手段であり、マイクロコンヒ゜ュータ５７からのマイ
コンシリアル信号ｃ1 〜ｃ3 が６７、６８、６９によっ
て変換されたパラレルデータに基づいてゲイン補正デー
タｃg 、オフセット補正データｃo を生成する。

【００３７】図６に、下位制御ユニット９のハードウエ
アの構成例を示す。下位制御ユニット９は、当該下位制
御ユニット９を統括的に制御するＣＰＵ７７に、ＲＡＭ
７６、ＥＥＰＲＯＭ（またはフラッシュメモリ）１０
７、ＤＰ−ＲＡＭ（デュアルポートＲＡＭ）７９、シリ
アル通信インタフェース７２、ＰＷＭ信号発生部６３、
ＳＰ変換部６４〜６６、磁極位置データ変換部７４、位
置検出カウンタ７５がバス７８を介して接続されて成
る。ＤＰ−ＲＡＭ７９は、上位制御ユニット１０との間
でのデータ送受のためのデータバッファとして機能し、
デュアルポートととしたのはデータ通信の高速性を重視
したからである。

【００３８】図７に、下位制御ユニット９におけるＣＰ
Ｕ７７の処理内容例を示す。図７に示すように、図５で
実行される位置制御部６０、速度制御部６１、電流制御
部６２は、全て高速なＣＰＵ７７のソフトウエア処理に
よって時分割で処理される。

【００３９】(IV)２軸インバータユニット再び図４を参照して、２軸インバータユニット６、７、
８を説明する。なお、説明を簡単にするため、２軸イン
バータユニット６についてのみ説明し、同様な構成の２
軸インバータユニット７、８については説明を省略す
る。

【００４０】２軸インバータユニット６は、サーボモー
タＭ１及びＭ２の２台（２軸）分のインバータを含んで
いる。なお、２軸に限らず、一般にｎ（複数）軸であっ
て良い。一つのインバータユニットに複数のインバータ
を含めた理由は、回路構成の簡素化ならびにコストの低
減のためである。

【００４１】図４において、下位制御ユニット９からの
ＰＷＭ信号ａ1 はデッドタイム作成部５１に入力され
る。デッドタイム作成部５１は、直流電力を３相交流電
力に変換するインバータ５２内の１相アームに直列接続
された一対のパワートランジスタの同時ＯＮによる貫通
電流の発生を防止するため、一対のパワートランジスタ
のターンオン・タイミングをシフトする。デッドタイム
作成部５１からの出力はインバータ５２に入力される。

【００４２】インバータ５２は、直流電力を３相交流電
力に変換する逆変換器であり、一般にパワートランジス
タを３相ブリッジに接続して構成される。インバータ５
２から出力される３相交流電力はインバータ大電流コネ
クタ３８、動力線用コネクタ１３を介し、モータ用配線
１６（図１）を通じてサーボモータＭ1 に供給される。
同様に、下位制御ユニット９からのＰＷＭ信号ａ2 はデ
ッドタイム作成部５５に入力される。上記と同様に、デ
ッドタイム作成部５５からの出力はインバータ５６に入
力される。インバータ５６から出力される３相交流電力
はインバータ大電流用コネクタ３８、動力線用コネクタ
１３を介し、モータ用配線１７（図１）を通じてサーボ
モータＭ2 に供給される。

【００４３】ここで、２軸インバータユニット６内の駆
動電流検出フィードバックループについて説明する。ま
ず概要を述べると、インバータ５２の３相出力の２相、
およびインバータ５６の３相出力の２相からそれぞれ電
流検出器５４に配線され、インバータ５２と５６の出力
駆動電流がモニターされる。電流検出器５４は、駆動さ
れる２つのサーボモータのそれぞれに供給される交流電
力の電流値を検出するもので、インバータ５２と５６と
で共用されており、マイクロコンピュータ５７からの切
換信号によって電流検出ゲインが切換えられる。電流検
出器５４の電流検出値は、多チャネル入力・シリアル出
力型のＡ／Ｄ変換器５３によってディジタル信号に変換
され、下位制御ユニット９のＳＰ変換部６４に送られ
る。この電流検出器５４、Ａ／Ｄ変換器５３、ＳＰ変換
部６４がインバータ５２、５６の駆動電流のフィードバ
ックループを構成する。

【００４４】(V) 電流検出器図８に、２軸インバータユニット６におけるＡ／Ｄ変換
器５３及び電流検出器５４の詳細回路例及び下位制御ユ
ニット９との接続関係を示す。図８に示すように、イン
バータ５２の出力配線に電流検出用抵抗器ＲＡ1 、ＲＢ
1 が介挿され、電流検出用抵抗器ＲＡ1 の両端電圧がイ
ンバータ５２の１相目（Ａ相）の駆動電流検出信号とし
て絶縁アンプ８２に、電流検出用抵抗器ＲＢ1 の両端電
圧がインバータ５２の２相目（Ｂ相）の駆動電流検出信
号として絶縁アンプ８３にそれぞれ入力される。同様
に、インバータ５６の出力配線に電流検出用抵抗器ＲＡ
2 、ＲＢ2 が介挿され、電流検出用抵抗器ＲＡ2 の両端
電圧がインバータ５６の１相目（Ａ相）の駆動電流検出
信号として絶縁アンプ８４に、電流検出用抵抗器ＲＢ2
の両端電圧がインバータ５６の２相目（Ｂ相）の駆動電
流検出信号として絶縁アンプ８５にそれぞれ入力され
る。

【００４５】絶縁アンプ８２〜８５は大電力系のインバ
ータ５２、５６の出力配線とフィードバックループの小
信号系とを電気的に絶縁するためのアンプであり、電気
／光／電気変換もしくは電気／磁気／電気変換により構
成される。絶縁アンプ８２〜８５の出力信号は可変ゲイ
ンアンプ８６〜８９に入力される。

【００４６】可変ゲインアンプ８６〜８９はオペアンプ
で構成され、制御対象であるサーボモータＭ1 〜Ｍ6 に
定格の異なるもの（例えば、５Ａ（アンペア）のモー
タ、１０Ａのモータ等）を使用する場合等、仕様の変更
が生じた場合にも対応することができるよう考慮された
ものである。すなわち、従来（図１４）では、対象とな
るサーボモータＭ1 〜Ｍ6 が異なった定格のものに交換
された場合、駆動するモータ制御装置Ｕ1 〜Ｕ6 も新た
なサーボモータＭ1 〜Ｍ6 の定格に合わせて交換し、ケ
ーブル２０１、２０９、２１０の再配線が必要であっ
た。しかし、本実施形態のように、追加コンデンサユニ
ット３、４（図１、図４参照）を着脱可能とし、可変ゲ
インアンプ８６〜８９を用いることで多軸モータ制御装
置の新たな設計製作をする必要がなくなる。

【００４７】図９に、可変ゲインアンプ８６の回路例
（８７〜８９も同様である）を示す。図９に示すよう
に、可変ゲインアンプ８６は、オペアンプ１０１のフィ
ードバック抵抗（２Ｒ，Ｒ，Ｒ）を切換スイッチＳＷ1
，ＳＷ2 により切換えてオペアンプ１０１のゲインす
なわち増幅度を変更する構成となっている。切換スイッ
チＳＷ1 ，ＳＷ2 は、アナログスイッチで実現可能であ
り、マイクロコンピューター５７からのゲイン切換信号
ｆによって切換えられる。この回路では、ゲインは２段
階に切換え可能であるが、一般にｎ（複数）段階の切換
えとすることができ、かかる転用は本発明の技術的範囲
に属する。切換え動作は、ゲイン切換信号ｆの論理
『１』の場合に切換スイッチＳＷ1 がＯＮで、ゲイン切
換信号ｆの論理『０』の場合に切換スイッチＳＷ2 がＯ
Ｎとなる。

【００４８】(VI)Ａ／Ｄ変換器再び図８を参照して、Ａ／Ｄ変換器５３は、４チャネル
入力・シリアル出力型のＡ／Ｄ変換器で構成され、電流
検出器５４と同様にインバータ５２と５６とで共用され
る。図８に示すように、Ａ／Ｄ変換器５３は入力切換部
９０及びＡ／Ｄ変換部９１からなる。入力切換部９０は
可変ゲインアンプ８６〜８９からの４チャネルの電流検
出値信号を選択的にＡ／Ｄ変換部９１に伝達するための
セレクタであり、Ａ／Ｄ変換制御部９４から出力される
指令信号ＤＩによってクロック信号ＳＣＬＫに同期して
４チャネルの電流検出値信号の一つをＡ／Ｄ変換部９１
に通過させる。Ａ／Ｄ変換部９１はＡ／Ｄ変換制御部９
４からのストロー部信号−ＣＯＮＶによってクロック信
号ＳＣＬＫに同期して電流検出値信号をディジタル信号
に変換し、変換された電流検出値信号ＤＯ12を９のＳＰ
変換部６４に送出する。なお、シリアル電流検出値信号
ＤＯ12は、１軸と２軸の電流検出値を時分割で送出する
ものであり、同一タイミングで２軸の電流検出値を含む
ものではない。

【００４９】このように、２軸の電流検出値をＡ／Ｄ変
換する場合に、４チャネル入力・シリアル出力型のＡ／
Ｄ変換器５３を用い、しかも２軸で共用することによ
り、図１２に示すように、信号線の数を６軸分で６本に
削減することができ、かつそれに伴って信号ピンの数も
６本となり、信号線数の削減、並びにコネクタの小形
化、さらには２軸インバータユニット６自体の小形化も
可能となる。

【００５０】以上説明したＡ／Ｄ変換器の構成の違いに
よる信号ピン数の従来技術と本発明における違いを図１
３に示す。従来では、例えば、各インバータにそれぞれ
２チャネル入力・１２ビットパラレル出力型のＡ／Ｄ変
換器が用いられ、この場合、下位制御ユニット９との間
に接続される信号線は、６軸分で合計で少なくとも１９
本［１２本（Ａ／Ｄ変換器出力）＋１本（チャネル切換
信号線）＋６本（６つのＡ／Ｄ変換器の選択信号線）］
が必要とされ、信号線の数に対応するコネクタの信号ピ
ンの数も１９本必要であるのに対し、本発明において
は、図１３に示すように、構成を非常に簡略にすること
ができる。

【００５１】(VII) 電流検出器におけるオフセット補正
及びゲイン補正図８に示す可変ゲインアンプ８６〜８９のゲイン切換え
を行う場合、使用するモータの定格電流に合わせてゲイ
ンのキャリブレーション（較正）を行うことが制御精度
を維持する上で重要である。また、オペアンプ一般の誤
差特性として、オフセットがあり、個々のオペアンプに
よってもバラツキがある。因みに、従来ではオフセット
補正はオペアンプに付属する可変抵抗により手動調整し
ていたが、作業効率が悪かった。

【００５２】このようなことから、下位制御ユニット９
には、２軸インバータユニット６、７、８の各電流検出
器５４でのゲイン切換えに伴うゲイン補正及びオフセッ
ト補正を自動的かつディジタル的に行う補正手段が設け
られている。

【００５３】図１０に、可変ゲインアンプ８６〜８９の
オフセット補正及びゲイン補正の補正回路の原理を示
す。図１０に示すように、このオフセット補正及びゲイ
ン補正は、２軸インバータユニット６、７、８から送ら
れる６軸分のＤＯ12、ＤＯ34、ＤＯ56のシリアルデータ
が、ＳＰ変換部６４〜６６によってパラレルデータ（１
２チャネル分）に変換され、そのＤＯ12、ＤＯ34、ＤＯ
56から補正部７１で生成されたオフセット補正データｃ
o を引算器９２において引き算することによりオフセッ
ト成分を除去し、さらにそのオフセット成分が除去され
た正しい値に対して当該多軸モータ制御装置に必要とさ
れるゲインに対応するゲイン補正データｃg を掛算器９
３において掛合わせ、かくして得られた１２チャネル分
のオフセット補正及びゲイン補正済みの電流検出値デー
タを電流制御部６２にフィードバックさせようとするも
のである。

【００５４】図１１に、上記オフセット補正及びゲイン
補正を自動的に行なう補正回路の詳細例を示す。まず、
オフセット調整を行う。そのためには、絶縁アンプ８２
〜８５、可変ゲインアンプ８６〜８９、入力切替部９
０、Ａ／Ｄ変換部９１の合計したオフセット量がどの位
あるかを知らなければならない。例として、絶縁アンプ
８２、可変ゲインアンプ８６、入力切替部９０、Ａ／Ｄ
変換部９１の合計したオフセット調整及びゲイン調整方
法を説明する。他の３チャネルについても同様である。

【００５５】このオフセット量の検出のため、インバー
タ５２、５６の出力線にはダミー電流を流さず（ゼロ
［Ａ］）、このときのＡ／Ｄ変換器５３の出力データ
（電流検出値）を６４を介して取り込み、ＳＰ−ＯＵＴ
として引算器９７に入力する。また、メモリ９５からは
目標値ＲＥＦ（ゼロ［Ａ］）のデータを目標値切換部
９６を介して引算器９７に送る。このとき、電流検出用
抵抗器ＲＡ1、ＲＡ2 の電圧降下は生じておらず、本来
Ａ／Ｄ変換器５３から出力される電流検出値はゼロ
〔Ａ〕のはずである。

【００５６】したがって、このとき引算器９７で算出さ
れた差分値は絶縁アンプ８２、可変ゲインアンプ８６、
入力切替部９０、及びＡ／Ｄ変換部９１の合計したオフ
セット成分に相当することがわかる。そこで、この差分
値を可変ゲインアンプ８６のオフセット補正データｃo
として補正動作切換部９８を介して補正データメモリ９
９に保持しておくと同時に、ＳＰ変換部６７によりシリ
アルデータに変換した後、マイクロコンヒ゜ュータ５７
を経由してＥＥＰＲＯＭ５９に書込む。

【００５７】次いで、５〔Ａ〕動作モードのゲイン補正
データｃg の算出及びＥＥＰＲＯＭ５９への書込みを行
う。まず、インバータ５２の出力線に、定電流源１０
４、プローブ切替器１０５及びプローブ１０６により、
５〔Ａ〕のダミー電流を流し、このときの電流検出用抵
抗器ＲＡ1 の端子電圧（すなわち、電流検出値）を検出
し、そのデータを引算器９７に与える。一方、メモリ９
５から目標値ＲＥＦ5 （５〔Ａ〕）を引算器９７に与
え、補正データメモリ９９からオフセット補正データｃ
o を読み出して引算器９７に与える。この状態で引算器
９７において引き算を行うことにより、オフセット成分
の含まれない、５〔Ａ〕動作モードでのゲイン補正デー
タｃg が求められる。このゲイン補正データｃg は補正
データメモリ９９に格納されると共に、ＳＰ変換部６７
を介してマイクロコンヒ゜ュータ５７に送られ、ＥＥＰ
ＲＯＭ５９に書込まれる。

【００５８】次いで、１０〔Ａ〕動作モードのゲイン補
正データｃg の算出及びＥＥＰＲＯＭ５９への書込みを
行う。５〔Ａ〕動作モードの場合と同様に、まず、イン
バータ５２の出力線に定電流源１０４、プローブ切替器
１０５及びプローブ１０６により、１０〔Ａ〕のダミー
電流を流し、このときの電流検出用抵抗器ＲＡ1 の端子
電圧（すなわち、電流検出値）を検出し、そのデータを
引算器９７に与える。一方、メモリ９５から目標値ＲＥ
Ｆ10（１０〔Ａ〕）を引算器９７に与え、さらに、補正
データメモリ９９からオフセット補正データｃo を読み
出して引算器９７に与える。この状態で引算器９７にお
いて引き算を行うことにより、オフセット成分の含まれ
ない、１０〔Ａ〕動作モードでのゲイン補正データｃg
が求められる。このゲイン補正データｃg は補正データ
メモリ９９に格納されると共に、ＳＰ変換部６７を介し
てマイクロコンヒ゜ュータ５７に送られ、ＥＥＰＲＯＭ
５９に書込まれる。

【００５９】以下同様に、上述の操作を他の３チャネル
（ＲＢ1 、ＲＡ2 、ＲＢ2 の系）について行うことによ
り、それぞれのオフセット補正データｃo 及びゲイン補
正データｃg が求められ、ＥＥＰＲＯＭ５９に自動的に
書込まれる。

【００６０】なお、以上の一連の動作はＥＥＰＲＯＭ書
込み制御部１００のタイミング制御により実行される。
ＥＥＰＲＯＭ書込み制御部１００は外部からの開始信号
によって動作を行う。

【００６１】このようにして書込まれたオフセット補正
データｃo 及びゲイン補正データｃg は、当該多軸モー
タ制御装置の制御動作時ＥＥＰＲＯＭ５９からマイクロ
コンヒ゜ュータ５７を経由して下位制御ユニット９の電
流制御部６２に供される。

【００６２】以上のようにオフセット補正データｃo 及
びゲイン補正データｃg を自動生成することができるの
で調整効率が向上し、さらにディジタル的に行われるの
で精度を向上させることができる。

【００６３】(VIII)制御プログラム等の外部からの設定
システム本発明のモータ制御装置は、外部から制御プログラムお
よび／または制御パラメータを変更可能に構成されてい
る。

【００６４】すなわち、上位制御ユニット１０には、図
１に示すように、外部設定器２９が接続され、上位制御
ユニット１０は、図５に示すように、制御上位Ｉ／Ｆコ
ネクタ４１を介して下位制御ユニット９内の上位ボード
インタフェース７３に接続され、さらにハードウエアと
しては、図６に示すようにＤＰ−ＲＡＭ７９を介して下
位制御ユニット９内のＣＰＵ７７およびＥＥＰＲＯＭ１
０７に接続されている。このＥＥＰＲＯＭ１０７内には
当該モータ制御装置の制御プログラムが格納されてい
る。

【００６５】また、下位制御ユニット９には、図１示す
ように、シリアル通信用コネクタ２４を介して外部設定
器２６が接続され、このコネクタ２４は下位制御ユニッ
ト９内のシリアル通信インタフェース７２（図６）に接
続されている。このシリアル通信インタフェース７２
は、図６に示すように下位制御ユニット９内のＣＰＵ７
７およびＥＥＰＲＯＭ１０７に接続されている。このＥ
ＥＰＲＯＭ１０７内には当該モータ制御装置の制御プロ
グラムの他に、制御パラメータ（例えば、制御ゲイン、
制限値等）が格納されている。

【００６６】以上の構成において、制御対象となるサー
ボモータＭ1 〜Ｍ6 のいずれか、または全部が交換され
た場合に、新たなサーボモータＭ1 〜Ｍ6 の定格、定数
に合わせて制御プログラムあるいは制御パラメータを変
更しなければならない。この場合、外部設定器２９（図
１参照）より新しい制御プログラムデータを入力する
と、そのデータは上位制御ユニット１０を介して下位制
御ユニット９のＤＰ−ＲＡＭ７９に入力される。ＤＰ−
ＲＡＭ７９は新しい制御プログラムデータをＣＰＵ７７
に送る。ＣＰＵ７７は新しい制御プログラムデータをＥ
ＥＰＲＯＭ１０７に書込み、データを更新する。従っ
て、ＣＰＵ７７は、これ以降新しい制御プログラムに基
づいてモータ制御を行うことになる。

【００６７】一方、制御パラメータに変更が生じた場
合、外部設定器２６（図１参照）より新しい制御パラメ
ータデータを入力すると、そのデータは下位制御ユニッ
ト９のシリアル通信インタフェース７２に入力される。
シリアル通信インタフェース７２は新しい制御パラメー
タデータをパラレルデータとしてＣＰＵ７７に送る。Ｃ
ＰＵ７７は新しい制御パラメータデータをＥＥＰＲＯＭ
１０７に書込み、データを更新する。従って、ＣＰＵ７
７は、これ以降新しい制御パラメータに基づいてモータ
制御を行うことになる。なお、上記制御プログラムの更
新動作と制御パラメータの更新動作とは互いに独立して
選択的に実行可能である。

【００６８】また、外部設定器２６による制御プログラ
ムの更新、外部設定器２９による制御パラメータの更新
も可能である。

【００６９】このように、事後的に制御プログラムの更
新と制御パラメータの更新を行うことができるので、モ
ータの変更に伴うハードウエアの交換が不要となり、メ
ンテナンスコストの低減が可能となり、またモータ制御
装置の立ち上げの迅速化を図ることが可能となる。

【００７０】

【発明の効果】以上の通り、請求項１に記載の発明によ
れば、サーボモータの変更に際しては、変更された制御
プログラムを通信インタフェースを通じて設定入力する
ことで迅速に対応することができ、ＲＯＭの交換等の手
間ならびに交換に伴う経済的負担が大幅に軽減される。

【００７１】請求項２に記載の発明によれば、サーボモ
ータの変更に際しては、変更された制御プログラムまた
は制御パラメータを通信インタフェースを通じて設定入
力することで迅速に対応することができ、ＲＯＭの交換
等の手間ならびに交換に伴う経済的負担が大幅に軽減さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施例における各ユニットの組
立構造の概要を示す外観斜視図である。

【図２】図２は本発明の実施例における各ユニットの組
立構造の詳細を示す外観斜視図である。

【図３】図３は本発明の実施例におけるコネクタ類のバ
ックプレーンへの取付状態を示す外観斜視図である。

【図４】図４は本発明の実施例における各ユニットの構
成および接続関係を示すブロック図である。

【図５】図５は下位制御ユニットの構成例を示すブロッ
ク図である。

【図６】図６は下位制御ユニットのハードウエアの構成
例を示すブロック図である。

【図７】図７は下位制御ユニットのＣＰＵの処理内容例
を示すブロック図である。

【図８】図８は２軸インバータユニットにおける電流検
出器周辺の回路を示すブロック図である。

【図９】図９は２軸インバータユニットにおける可変ゲ
インアンプの例を示す回路図である。

【図１０】図１０は電流検出器のオフセット補正および
ゲイン補正の補正回路の原理構成を示すブロック図であ
る。

【図１１】図１１は電流検出器のオフセット補正および
ゲイン補正の自動補正回路の詳細例を示すブロック図で
ある。

【図１２】図１２は２軸インバータユニットと下位制御
ユニットとの配線関係を示すブロック図である。

【図１３】図１３は２軸インバータユニットと下位制御
ユニットとコネクタ信号ピン数の新旧比較例を示す説明
図である。

【図１４】図１４は従来の多軸モータ制御装置における
１軸分のユニット構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１バックプレーン２主回路電源ユニット３、４追加コンデンサユニット５小信号電源ユニット６、７、８インバータユニット（２軸）９下位制御ユニット（６軸）１０上位制御ユニット１１商用電源２４シリアル通信用コネクタ２５通信線２６外部設定器２７シリアル通信用コネクタ２８通信線２９外部設定器３４〜３６インバータ小信号用コネクタ３７制御インバータＩ／Ｆコネクタ３８〜４０インバータ大電流用コネクタ４１制御上位Ｉ／Ｆコネクタ４２上位コネクタ５２インバータ５３Ａ／Ｄ変換器５４電流検出器５６インバータ５７マイクロコンヒ゜ュータ５９ＥＥＰＲＯＭ７２シリアル通信インタフェース７３上位ボードインタフェース７４磁極位置データ変換部７５位置検出カウンタ７６ＲＡＭ７７ＣＰＵ７８バス７９ＤＰ−ＲＡＭ８２〜８５絶縁アンプ８６〜８９可変ゲインアンプ１００ＥＥＰＲＯＭ書込制御部１０１オペアンプ１０２インバータゲートＭ1 〜Ｍ6 サーボモータａ1 〜ａ6 ＰＷＭ信号ｂ1 〜ｂ3 電流シリアル信号ｃ1 〜ｃ3 マイコンシリアル信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボモータの駆動電流、回転速度また
は回転位置のうちの少なくともいずれか一つの制御対象
の制御を制御プログラムで実行するモータ制御装置であ
って、当該モータ制御装置を統括的に制御する中央処理装置
と、前記制御プログラムデータを電気的に書替え可能に
格納するメモリと、外部から入力される制御プログラム
データを受信して前記中央処理装置に出力可能な通信イ
ンタフェースとを備え、前記中央処理装置は、前記通信インタフェースから送ら
れた制御プログラムを前記メモリに書込み可能に構成さ
れていることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】サーボモータの駆動電流、回転速度また
は回転位置のうちの少なくともいずれか一つの制御対象
の制御を制御プログラムで実行するモータ制御装置であ
って、当該モータ制御装置を統括的に制御する中央処理装置
と、前記制御プログラムデータまたは制御パラメータデ
ータを電気的に書替え可能に格納するメモリと、外部か
ら入力される制御プログラムデータまたは制御パラメー
タデータを受信して前記中央処理装置に出力可能な通信
インタフェースとを備え、前記中央処理装置は、前記通信インタフェースから送ら
れた制御プログラムまたは制御パラメータデータを前記
メモリに書込み可能構成されていることを特徴とするモ
ータ制御装置。