JPH09298897A - モータドライバ装置 - Google Patents
モータドライバ装置Info
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- JPH09298897A JPH09298897A JP8131274A JP13127496A JPH09298897A JP H09298897 A JPH09298897 A JP H09298897A JP 8131274 A JP8131274 A JP 8131274A JP 13127496 A JP13127496 A JP 13127496A JP H09298897 A JPH09298897 A JP H09298897A
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Abstract
じたドライバ回路を備えなければならず、各ドライバ回
路を組み合わせるための回路構成の規模が大きくなり、
システムとして構成した際の全体の回路構成も複雑にな
る課題があった。 【解決手段】 各軸の位置情報を受信する位置情報受信
回路と、前記各軸を駆動するそれぞれのモータへ電流を
与える前記モータ毎に設けられた電流供給回路と、前記
位置情報受信回路により受信した前記各軸の位置情報と
制御指令と前記各軸を駆動するそれぞれのモータへ与え
られている電流の電流フィードバック情報とをもとに前
記電流供給回路の制御を行なう前記電流供給回路共通の
電流制御手段と、上位側制御装置とのインターフェース
手段とを備える。
Description
ットの制御に用いて好適なモータドライバ装置に関する
ものである。
Cサーボモータやステッピングモータが用いられてい
る。ACサーボモータを用いた産業用ロボットの制御で
は、ロボットの各軸を駆動するACサーボモータをモー
タドライバ装置により制御してロボットに所定の動作を
行なわせる。このモータドライバ装置では、各軸を駆動
するそれぞれのサーボモータ毎に単軸用のドライバ回路
を割り当て、これら各ドライバ回路を組み合わせて各軸
のサーボモータを制御し、ロボットの動作を制御するよ
うにしている。
のモータドライバ装置では、ロボットが多軸で構成され
ていると軸数に応じたドライバ回路を設けなければなら
ず、さらに各ドライバ回路を組み合わせるための回路構
成の規模が大きくなり、システムとして構成した際の全
体の回路構成も複雑になる課題があった。また、ロボッ
トのようにモータ制御の同期制御が要求される場合に
は、単軸毎の電気的特性や周波数応答時間を正確に合わ
せるのが困難であり、補間制御を行なう際の精度を確保
するのが容易でない課題があった。
ため、各軸間の電流制御周期の違いによる位相差に応じ
た周波数の騒音が生じる課題があった。また、電気的特
性の異なるACサーボモータへ変更した場合には、変更
したACサーボモータの電気的特性に応じたドライバ回
路を使用する必要が生じ、ドライバ回路の変更も伴うこ
とになる課題があった。
必要なエンコーダ信号である位置パルス信号A/B,Z
信号,磁気検出信号Ue/Ve/Weをシリアルデータ
に構成して省配線化を図ることも行なわれているが、各
ドライバ回路毎に独立した回路構成となっているため回
路規模が大きくなる課題があった。また、アブソリュー
トタイプのエンコーダを使用するときに、アブソリュー
ト・シリアル・データをリセットするためモータエンコ
ーダへ与えられるクリア信号が各軸毎に必要となり、こ
のクリア信号を送るための配線数が多く必要となる課題
があった。
い場合でも配線の簡略化と小型化が実現でき、さらに制
御システムとして構成した場合でも回路構成の複雑化を
さけることの出来るモータドライバ装置を提供すること
にある。また、本発明の目的は、補間制御を行なう際の
精度を確保できるモータドライバ装置を提供することに
ある。また、本発明の目的は、各軸を駆動するモータへ
与える電流の電流制御周期の違いをなくして、騒音の少
ないモータ制御を可能にするモータドライバ装置を提供
することにある。また、本発明の目的は、特性の異なる
モータに対しても汎用的に使用することの出来るモータ
ドライバ装置を提供することにある。また、本発明の目
的は、高精度のサーボ制御を実現できるモータドライバ
装置を提供することにある。
するため、各軸の位置情報を受信する位置情報受信回路
と、前記各軸を駆動するそれぞれのモータへ電流を与え
る前記モータ毎に設けられた電流供給回路と、前記位置
情報受信回路により受信した前記各軸の位置情報と制御
指令と前記各軸を駆動するそれぞれのモータへ与えられ
ている電流の電流フィードバック情報とをもとに前記電
流供給回路の制御を行なう前記電流供給回路共通の電流
制御手段と、前記電流制御手段と上位側制御装置とのイ
ンターフェース手段とを備えていることを特徴とする。
受信回路により受信した各軸の位置情報と制御指令情報
と前記各軸を駆動するそれぞれのモータへ与えられてい
る電流の電流検出値情報とをもとに、電流制御手段が前
記モータ毎に設けられた電流供給回路をそれぞれ制御し
て前記各モータへ与える電流の制御を行ない、前記それ
ぞれのモータへ電流を供給し、前記モータ毎に設けられ
た電流供給回路に対し前記電流制御手段を共有化するこ
とで回路規模の増大を避けて装置およびシステムとして
構成したときの小型化を実現する。さらに、同一の電流
制御周期で前記各モータへ与える電流の制御を行なうこ
とで補間制御を行なう際の精度を向上させる。また、制
御パラメータの選択により電流供給回路に接続されるモ
ータの特性に適合した電流の制御を行なうことで特性の
異なるモータに対する汎用的な使用を可能にする。さら
に、各軸を駆動するそれぞれのモータへ与えられている
電流の電流検出値情報をディジタルデータに変換するA
−D変換器のオフセット値により、前記モータに与える
電流を制御する際の補正を行なうことで、オフセットの
ない高精度なサーボ制御を実現する。
装置の実施の形態例について説明する。図1は、4軸ロ
ボットの各軸を駆動するACサーボモータを制御するモ
ータドライバ装置の一例を示す回路ブロック図である。
このモータドライバ装置は、電流制御回路1と第1軸用
パワードライブ回路21,第2軸用パワードライブ回路
31,第3軸用パワードライブ回路32,第4軸用パワ
ードライブ回路33とマザーボード回路41とから構成
されている。第1軸用パワードライブ回路21,第2軸
用パワードライブ回路31,第3軸用パワードライブ回
路32,第4軸用パワードライブ回路33は同一の回路
構成であり、容易に交換できるようにそれぞれ独立して
構成されている。
プロセッサ(以下、DSPという)2、共有RAM3、
各種データを一時的に格納するRAM4、ACサーボモ
ータへ与える電流を制御するためのプログラムを含む各
種プログラムを格納したROM5、図示していない上位
側制御装置へ電流制御回路1から制御用同期信号を出力
するための第1の出力ポート6、パルス幅変調されたス
イッチング信号を出力するPWM出力回路7、各軸を駆
動するACサーボモータのモータコイルのU相とW相の
電流フィードバック情報をディジタルデータに変換する
A−D変換器8、各軸の絶対位置データが格納される2
4ビットのカウンタ回路9、各軸の磁気検出信号Ue/
Ve/Weとシリアル構成のアブソリュート・シリアル
・データ(以下、シリアルABSデータという)とを取
り込む入力ポート10、シリアルABSデータをリセッ
トするためのクリア信号を出力する第2の出力ポート1
1、ローカルバス12を備えている。なお、第1の出力
ポート6と共有RAM3はインターフェース手段を構成
している。
ースイッチング素子やそのゲートドライブ回路などのイ
ンテリジェント・パワー・モジュール(以下、IPMと
いう)22、図示していない第1軸のACサーボモータ
のモータコイルのU相とW相の電流値を検出し電流フィ
ードバック情報を得るためのシャント抵抗23,24と
アンプ25,26を備えている。
用パワードライブ回路32、第4軸用パワードライブ回
路33も前記第1軸用パワードライブ回路21と同様な
構成である。
の絶対位置回転検出器(図示省略)からシリアル構成で
送られてくる各軸の位置パルス信号A/B,Z信号,磁
気検出信号Ue/Ve/We、シリアルABSデータな
どのアブソリュート・シリアル・エンコーダ信号(以
下、エンコーダ信号という)を整形し増幅するバッファ
アンプ42、このバッファアンプ42で整形され増幅さ
れたエンコーダ信号を受信して、各軸毎の位置パルス信
号と磁気検出信号とシリアルABSデータとに分けてパ
ラレルデータに変換し各軸のエンコーダ信号として出力
する位置情報受信回路43、各軸の絶対位置回転検出器
のシリアルABSデータをリセットするクリア信号をシ
リアルデータに変換して出力するシリアル変換回路4
4、シリアルデータに変換されたクリア信号を整形かつ
増幅してモータ側へ送信するバッファアンプ45を備え
ている。
のACサーボモータ,第3軸のACサーボモータ,第4
軸のACサーボモータのそれぞれのモータコイルと第1
軸用パワードライブ回路21,第2軸用パワードライブ
回路31,第3軸用パワードライブ回路32,第4軸用
パワードライブ回路33とをそれぞれ接続するための電
力線用コネクタ51、モータ側との間で前記エンコーダ
信号や前記クリア信号を授受するための信号線用コネク
タ52を備えている。
ブ回路21,第2軸用パワードライブ回路31,第3軸
用パワードライブ回路32,第4軸用パワードライブ回
路33へ動力用の電源を供給する。
用パワードライブ回路21のIPM22の各相のパワー
スイッチング素子やそのゲートドライブ回路へ供給され
るパルス幅変調されたスイッチング信号Ug1,Vg
1,Wg1が、PWM出力回路7から出力される。スイ
ッチング信号出力線72には、第2軸用パワードライブ
回路31のIPMの各相のパワースイッチング素子やそ
のゲートドライブ回路へ供給されるスイッチング信号U
g2,Vg2,Wg2がPWM出力回路7から出力され
る。スイッチング信号出力線73には、第3軸用パワー
ドライブ回路32のIPMへ供給されるパルス幅変調さ
れたスイッチング信号Ug3,Vg3,Wg3がPWM
出力回路7から出力される。スイッチング信号出力線7
4には、第4軸用パワードライブ回路33のIPMへ供
給されるスイッチング信号Ug4,Vg4,Wg4がP
WM出力回路7から出力される。
軸のACサーボモータのモータコイルのU相とW相へ供
給されている電流フィードバック情報iu1,iw1が
出力される。電流情報出力信号線76には、第2軸のA
CサーボモータのモータコイルのU相とW相へ供給され
ている電流フィードバック情報iu2,iw2が出力さ
れる。電流情報出力信号線77には、第3軸のACサー
ボモータのモータコイルのU相とW相へ供給されている
電流フィードバック情報iu3,iw3が出力される。
電流情報出力信号線78には、第4軸のACサーボモー
タのモータコイルのU相とW相へ供給されている電流フ
ィードバック情報iu4,iw4が出力される。
するために必要な各軸のエンコーダ信号の位置パルス信
号A/B、Z信号がパラレルデータに変換されて出力さ
れる。信号線80には、各軸のエンコーダ信号の磁気検
出信号Ue/Ve/Weがパラレルデータに変換されて
出力される。信号線81には、モータ側から送られてき
た各軸のエンコーダ信号のシリアルABSデータが出力
される。82は各軸のそれぞれの絶対位置回転検出器の
シリアルABSデータをリセットするためのクリア信号
が出力される。
造を示す平面図、図5は図4の平面図、図6は図5の左
側面図である。この図4から6において図1と同一の要
素には同一の符号を付した。これらの図において、90
は冷却用のファンである。
1は、パワードライブ回路21,31,32,33の2
相のモータコイル電流を検出し、A−D変換器8により
ディジタルデータに変換して取り込んだ電流フィードバ
ック情報と、カウンタ回路9からの各軸の絶対位置デー
タとをフィードバック信号としてd−q変換する。そし
て、このq軸のフィードバック信号と上位制御装置から
制御指令として与えられるモータ・トルク指令とにより
電流フィードバック制御を行なう。さらに、電流制御器
で演算した各軸のACサーボモータのモータコイル電流
量をパルス幅変調されたスイッチング信号としてPWM
出力回路7で生成し、各軸のACサーボモータのモータ
コイルへ電流を供給するパワードライブ回路21,3
1,32,33へ与える。
3では、前記スイッチング信号により各IPMのゲート
がドライブされ、各軸のACサーボモータのモータコイ
ルの各相へ前記演算されたモータコイル電流量を供給す
る。また、このときのU相とW相のモータコイル電流量
は、シャント抵抗23,24により電圧に変換され、さ
らにアンプ25,26でアイソレートされた状態で増幅
され、電流フィードバック情報としてA−D変換器8へ
入力される。
とパワードライブ回路21,31,32,33との間で
授受される各種信号の中継を行なう。また、外部から電
流制御回路1へ送られてくるエンコーダ信号、電流制御
回路1から外部へ送信されるクリア信号などの中継を行
なう。
ーチャートである。図3は、電流制御回路1のDSPが
一定の電流制御周期毎の割込み処理により実行するモー
タコイル電流の演算処理を示すフローチャートである。
以下、これらフローチャートにもとずいて電流制御回路
1の動作について説明する。電源投入後、マザーボード
回路41が受信した各軸の位置パルス信号A/B,Z信
号,磁気検出信号Ue/Ve/We、シリアルABSデ
ータなどのエンコーダ信号をカウンタ回路9や入力ポー
ト10から取り込む(ステップS1)。次に、各軸のシ
リアルABSデータの値をカウンタ回路9へセットする
(ステップS2)。
トされたシリアルABSデータの値は各軸の位置パルス
信号A/B,Z信号によりカウントアップあるいはカウ
ントダウンされ、カウンタ回路9のシリアルABSデー
タの値は各軸の絶対位置を示すことになる。次に、A−
D変換器8へ供給されている電流フィードバック情報に
対しA−D変換器8が出力している電流フィードバック
値を取り込む。このとき、各軸のACサーボモータのモ
ータコイル電流は流れていないので、前記電流フィード
バック値をA−D変換器8のゼロオフセット値として登
録する(ステップS3)。以後、A−D変換器8から出
力される電流フィードバック値は、前記登録されたゼロ
オフセット値により補正されて用いられる。
2,33に夫々接続されているACサーボモータの電気
的な特性が変更されているかいないかを判定する(ステ
ップS5)。変更されているときには電流制御回路1で
ソフトウェア的に構成されている電流制御器のPID制
御のPIDゲインkp,ki,kdなどの制御パラメー
タの調整を行ない、前記ACサーボモータの電気的な特
性に適合したものにする(ステップS6)。次に、電流
制御周期から分周された整数倍の周期のモータ制御系の
制御用同期信号を第1の出力ポート6から上位制御装置
へ出力する(ステップS7)。
流制御周期毎の割込み処理により実行するモータコイル
電流の演算処理について説明する。DSP2が行なうモ
ータコイル電流演算処理は、一定の周期で発生する割込
み信号をトリガとして行なわれており、この一定の周期
でDSPはモータコイル電流の制御を行なう。この制御
周期になると、図3に示すフローチャートに示すよう
に、先ず、A−D変換器8が出力する各軸のU相,W相
の電流フィードバック値と、カウンタ回路9にセットさ
れている絶対位置データとをフィードバック信号として
d−q変換し、d軸とq軸の電流制御フィードバックデ
ータId,Iqを算出する(ステップS8a)。
から与えられたモータトルク指令Iq_refと、設定
された一定値のId_refとを読み込む(ステップS
8b)。次に、q軸の電流制御フィードバックデータI
qと上位制御装置から与えられたモータトルク指令入力
Iq_refとの差分を求め、ソフトウェアとして構成
された電流制御器のPID制御に基づいた次式(1)に
よる演算を行ない、q軸電流値Iq0を求める(ステッ
プS8c)。
ータIdと上位制御装置から与えられたモータトルク指
令入力Id_refとの差分を求め、前記電流制御器の
PID制御に基づいた次式(2)による演算を行ない、
d軸電流値Id0を求める(ステップS8d)。
電流値Iq0をd−q変換し、各軸のU相,V相,W相
のモータコイル電流を求める(ステップS8e)。次
に、このようにして求めた各軸のACサーボモータのU
相,V相,W相のモータコイル電流値をPWM出力回路
7へ書き込み(ステップS8f)、PWM出力回路7か
ら各パワードライブ回路21,31,32,33へスイ
ッチング信号として与える。そして、次の制御周期にな
ると前記ステップS7a以降の処理が繰り返される。
検出器のシリアルABSデータのリセット動作について
説明する。電流制御回路1のDSP2は、上位制御装置
から共有RAM3を介してシリアルABSデータのリセ
ット命令が与えられると、クリア信号を‘L’レベルへ
ドライブする。このクリア信号は、シリアル変換回路4
4によりACサーボモータ側へ送信される。続いて、前
記ACサーボモータを回転させる。そして、エンコーダ
信号の最初のZ信号を検出したとき、絶対位置回転検出
器の絶対位置回転データ値はゼロリセットされる。DP
S2は、エンコーダ信号のZ相信号を検出した後、前記
ACサーボモータの回転を停止し、クリア信号を‘H’
レベルにドライブして、共有RAM3を介して上位制御
装置に対し前記リセット命令を完了したことを伝える。
イバ装置では、パワードライブ回路21,31,32,
33を1台の電流制御回路1がそれぞれ制御して、各軸
のACサーボモータへ各相のモータコイル電流を与える
ので、制御する軸数が多い場合でもモータドライバ装置
を小型に構成できる。さらに制御システムとして構成し
た場合でも、電流制御回路1と上位制御装置との間でイ
ンターフェースを行なえばよいことから回路構成の複雑
化をさけることが出来る。
ットするためモータエンコーダへ与えられるクリア信号
は各軸共通の信号線によりシリアルデータに変換されて
ACサーボモータ側へ送信されるので、クリア信号を送
信するための配線が簡略化される。また、パワードライ
ブ回路21,31,32,33は同一の回路構成であ
り、容易に交換できるようにそれぞれ独立して構成され
ているので、ACサーボモータの大容量化への対応をパ
ワードライブ回路の交換のみで行なうことが出来、他の
回路は共通して使用でき、汎用性が向上する。また、各
軸を駆動するACサーボモータは電流制御回路1により
同一の電流制御周期で制御されるので、騒音の少ないモ
ータ制御が実現し補間制御を行なう際の精度もする。ま
た、電流制御回路1はA−D変換器8の出力するゼロオ
フセット値により、電流制御の際の電流フィードバック
値を補正するのでフルディジタルサーボを高精度に実現
できる。さらに、特性の異なったACサーボモータへ変
更したときには、ソフトウェアとして構成されている電
流制御器のPID制御のPIDゲインkp,ki,kd
などの制御パラメータを調整し、ACサーボモータの特
性に適合した電流制御を行なうので、汎用性が向上し、
補間制御を行なう際の精度も向上する。
ライバ装置では、各軸を駆動するそれぞれのモータへ電
流を与える電流供給回路をモータ毎に設け、これら電流
供給回路をそれぞれぞれの電流供給回路が共有する電流
制御手段により制御する構成にしたので、回路構成が簡
略化され小型化が実現する効果がある。
情報を受信する各軸共通の位置情報受信回路や各軸の位
置検出器の位置情報をリセットするためのクリア信号を
シリアルに送信するシリアル送信手段を備えるように構
成したので、外部と接続される配線が簡略化され、制御
システムとして構成した場合でも回路構成の複雑化をさ
けることの出来る効果がある。また、電流制御手段は、
制御パラメータの選択により電流供給回路に接続される
モータの特性に適合した電流の制御を行なう構成にした
ので、特性の異なるモータに対しても前記制御パラメー
タの選択を適切に行なうことで汎用的に使用することの
出来るモータドライバ装置が実現できる効果がある。ま
た、各軸を駆動するそれぞれのモータの電流制御周期を
同一にして電流制御手段が電流の制御を行なう構成にし
たので、補間制御を行なう際の精度が向上し、騒音の少
ないモータ制御を可能にするモータドライバ装置が実現
できる効果がある。また、電流制御手段は、制御指令の
与えられていないときのA−D変換器の出力のオフセッ
ト値を検出し、モータに与える電流を制御する際に前記
オフセット値をもとに補正を行なう構成にしたので、高
精度のサーボ制御を実現できる効果がある。また、上位
側制御装置へ制御用同期信号を出力する出力回路と、前
記上位側制御装置との間で共有するメモリとをインター
フェース手段として備えるように構成したので、前記上
位側制御装置を含む制御システムとして構成した場合で
も回路構成の複雑化をさけることが出来、高精度のモー
タ制御を実現できる効果がある。
ブロック図である。
回路の動作を示すフローチャートである。
回路によるモータコイル電流の演算処理を示すフローチ
ャートである。
を示す平面図である。
M(メモリ)、6……第1の出力ポート(出力回路)、
8……A−D変換器、21,31,32,33……パワ
ードライブ回路(電流供給回路)、41……マザーボー
ド回路、43……位置情報受信回路、44……シリアル
変換回路(シリアル送信手段)。
Claims (8)
- 【請求項1】 各軸の位置情報を受信する位置情報受信
回路と、 前記各軸を駆動するそれぞれのモータへ電流を与える前
記モータ毎に設けられた電流供給回路と、 前記位置情報受信回路により受信した前記各軸の位置情
報と制御指令と前記各軸を駆動するそれぞれのモータへ
与えられている電流の電流フィードバック情報とをもと
に前記電流供給回路の制御を行なう前記電流供給回路共
通の電流制御手段と、 前記電流制御手段と上位側制御装置とのインターフェー
ス手段と、 を備えたモータドライバ装置。 - 【請求項2】 前記位置情報受信回路は、シリアルに送
られてきた各軸の位置情報を受信することを特徴とする
請求項1記載のモータドライバ装置。 - 【請求項3】 前記各軸の位置情報をリセットするため
のクリア信号をシリアルに送信するシリアル送信手段を
備えていることを特徴とする請求項1または請求項2記
載のモータドライバ装置。 - 【請求項4】 前記電流制御手段は、制御パラメータの
選択により前記電流供給回路に接続されるモータの特性
に適合した電流の制御を行ない、前記電流供給回路は前
記モータの特性に適合して制御された電流を前記モータ
へ供給することを特徴とする請求項3記載のモータドラ
イバ装置。 - 【請求項5】 前記電流制御手段は、各軸を駆動するそ
れぞれのモータの電流制御周期を同一にして電流の制御
を行なうことを特徴とする請求項4記載のモータドライ
バ装置。 - 【請求項6】 前記各軸を駆動するそれぞれのモータへ
与えられている電流の電流フィードバック情報をディジ
タルデータに変換するA−D変換器を備え、電流制御手
段は、制御指令の与えられていないときの前記A−D変
換器の出力のオフセット値を検出し、前記モータに与え
る電流を制御する際に前記オフセット値をもとに補正を
行なうことを特徴とする請求項5記載のモータドライバ
装置。 - 【請求項7】 前記インターフェース手段は、上位側制
御装置へ制御用同期信号を出力する出力回路と、前記上
位側制御装置との間で共有するメモリとを備えているこ
とを特徴とする請求項6記載のモータドライバ装置。 - 【請求項8】 前記位置情報受信回路および前記シリア
ル送信手段を備えたマザーボード回路と、前記電流供給
回路と、前記電流制御手段とをそれぞれブロック化して
構成したことを特徴とする請求項7記載のモータドライ
バ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13127496A JP3555329B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | モータドライバ装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13127496A JP3555329B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | モータドライバ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09298897A true JPH09298897A (ja) | 1997-11-18 |
JP3555329B2 JP3555329B2 (ja) | 2004-08-18 |
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ID=15054109
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JP (1) | JP3555329B2 (ja) |
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