JPH1177573A - ロボット制御装置 - Google Patents

ロボット制御装置

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JPH1177573A
JPH1177573A JP23715197A JP23715197A JPH1177573A JP H1177573 A JPH1177573 A JP H1177573A JP 23715197 A JP23715197 A JP 23715197A JP 23715197 A JP23715197 A JP 23715197A JP H1177573 A JPH1177573 A JP H1177573A
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JP
Japan
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motor
control unit
inverter circuit
motor control
robot
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Application number
JP23715197A
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English (en)
Inventor
Satoshi Maruo
聡 丸尾
Takamitsu Inagaki
孝光 稲垣
Kazunori Watanabe
和則 渡辺
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 部品数を削減してコストダウンを図る。 【解決手段】 ロボット制御装置22を、モータ21を
駆動するインバータ回路23、インバータ回路22を制
御するモータ制御部24、軌道生成やマン−マシン関連
の制御を行うメイン制御部25から構成する。インバー
タ回路23の0V側の電源ライン27を、モータ制御部
24のGNDライン34と共通化し、同電位で駆動させ
る。モータ制御部24は直接的にインバータ回路23の
スイッチング素子28のベースをオン,オフする。イン
バータ回路23の出力ライン30にノイズ抑制用のコイ
ルを挿設する。メイン制御部25のDPメモリ40とモ
ータ制御部24のDPメモリ42とを、フォトカプラ4
6を介して電気的に分離した状態に接続し、シリアル通
信によりデータの授受を行うように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばインバータ
回路等のモータ駆動部を制御して各軸の位置決め制御を
行うロボット制御装置に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ロボットの位
置決め制御のためには、ACサーボモータ(永久磁石式
同期モータ)が広く用いられ、このサーボモータはイン
バータ回路によって駆動されるようになっている。ま
た、ロボットの制御装置として、作業を分割して2つの
CPUに割当てるようにした、ホスト/スレーブ構成を
採用することが考えられている。
【0003】図3は、この種のロボット制御装置の電気
的構成を概略的に示している。このロボット制御装置
は、大きく分けて、各軸のモータ1を夫々駆動するイン
バータ回路2、このインバータ回路2をベース駆動回路
3を介して制御(PWM制御)するモータ制御部4、こ
のモータ制御部4に接続されたメイン制御部5を備えて
構成されている。前記インバータ回路2には、例えば約
280Vの直流電源が与えられるようになっている。
【0004】前記インバータ回路2は、6個のスイッチ
ング素子例えばパワートランジスタ6を有する周知構成
を備え、各トランジスタ6のベースは、前記駆動回路3
のフォトカプラ7を介して夫々オン,オフ制御されるよ
うになっている。また、モータ1の位置や速度がエンコ
ーダ8により検出されてフィードバックされると共に、
インバータ回路2からの出力電流値が電流センサ9によ
り検出されてフィードバックされるようになっている。
尚、このインバータ回路2は、各軸(モータ1)毎に設
けられ、例えば8軸の場合8個が設けられている。
【0005】一方、前記モータ制御部4には、スレーブ
CPU10、DPメモリ11、電流制御回路12、エン
コーダIF13、A/D変換回路14等が設けられてお
り、前記メイン制御部5には、ホストCPU15、メモ
リ16、I/O17等が設けられている。メイン制御部
5(ホストCPU15)側では、ロボットの軌道計算
や、マン−マシン関連の制御が行われるように構成され
ており、モータ1の動作指令信号を前記モータ制御部4
のDPメモリ11に入力するようになっている。
【0006】モータ制御部4(スレーブCPU10)側
では、前記動作指令信号及び各フィードバック信号等に
基づいて、モータ制御信号を出力し、ベース駆動回路3
を介してインバータ回路2をPWM制御するようになっ
ている。この場合、フォトカプラ7からなるベース駆動
回路3が介在されることにより、高圧側(インバータ回
路2側)と低圧側(モータ制御部4及びメイン制御部5
側)とを電気的に分離することができるのである。
【0007】しかしながら、上記した構成では、1軸の
ベース駆動回路3に、6個のフォトカプラ7が必要とな
り、それが軸数分(例えば8軸ならば全体で48個のフ
ォトカプラ7)必要となる。このため、部品数が多くな
ってコスト高を招くと共に、基板が大形化する不具合が
あった。特に、PWM周波数が高くなると、高応答の高
価なフォトカプラを採用しなければならず、一層のコス
トアップの要因となってしまうことになる。
【0008】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、部品数を削減してコストダウンを図る
ことができるロボット制御装置を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のロボット制御装
置は、ロボットの各軸のモータを駆動するモータ駆動部
と、スレーブCPUを備え前記モータ駆動部を制御する
モータ制御部と、ホストCPUを備え前記モータ制御部
との間で制御データ等のデータの送受信が行われる上位
システムとを備え、前記モータ駆動部とモータ制御部と
を同電位で駆動する構成とされていると共に、前記モー
タ制御部と上位システムとの間は、電気的に分離された
シリアル通信手段により接続されているところに特徴を
有する(請求項1の発明)。
【0010】これによれば、モータ制御部と各軸のモー
タ駆動部とは、同電位で駆動されるので、それらを電気
的に分離させる構成とせずとも済み、それらの間をフォ
トカプラ等の素子を介して接続する必要がなくなる。ま
た、モータ制御部と上位システムとの間は、電気的に分
離されたシリアル通信手段により接続されているので、
上位システムを低電圧で駆動することができる。そし
て、それらの間のデータの送受信はシリアルで行われる
ため、絶縁状態でデータ送受信を行うための素子,部品
の数を少なく済ませることができる。
【0011】この結果、本発明の請求項1のロボット制
御装置によれば、各軸に関して複数個ずつの素子が必要
となっていた従来のものと比べて、必要な部品数を削減
することができ、コストダウンや基板の面積の縮小化を
図ることができるという優れた実用的効果を奏するもの
である。
【0012】この場合、より具体的には、前記シリアル
通信手段を、前記モータ制御部及び上位システムの夫々
にデュアルポートメモリを設け、それらデュアルポート
メモリ間を、フォトカプラを介して接続する構成とする
ことができる(請求項2の発明)。これによれば、モー
タ制御部と上位システムとの間のデータの送受信を、2
個のフォトカプラによって電気的に分離した状態で行う
ことが可能となり、使用するフォトカプラの数を大幅に
減少することができるようになる。
【0013】さらに、前記モータ駆動部からモータへの
出力ラインに、ノイズ抑制用のコイルを挿設すれば(請
求項3の発明)、スイッチングにより発生するノイズを
抑えることができ、ノイズがモータ制御部側への侵入し
て悪影響を及ぼすことを極力防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、ロ
ボットの各軸のモータ(ACサーボモータ)21の位置
決め制御を実行するための、本実施例に係るロボット制
御装置22の電気的構成を概略的に示している。また、
図2はそのうちのインバータ回路23部分の電気的構成
を示している。
【0015】このロボット制御装置22は、大きく分け
て、各軸のモータ21を夫々駆動するモータ駆動部とし
てのインバータ回路23、このインバータ回路23を制
御(PWM制御)するモータ制御部24、このモータ制
御部24との間で信号の授受が行われる上位システムた
るメイン制御部25を備えて構成される。
【0016】前記インバータ回路23は、図2にも示す
ように、電源ライン26,27間に、6個のパワートラ
ンジスタ等のスイッチング素子28を三相ブリッジ接続
すると共に、各スイッチング素子28に並列に帰還ダイ
オード29を接続してなる周知構成を備えており、その
3本の出力ライン30が、夫々前記モータ21のU,
V,W相の巻線に接続されている。このとき、本実施例
では、各出力ライン30には、夫々ノイズ抑制用のコイ
ル31(図2にのみ図示)が挿設されている。
【0017】図2に示すように、前記電源ライン26,
27間には、例えば商用電源(200V)が、整流回路
32及び平滑コンデンサ33を介して直流化(約280
V)されて与えられるようになっている。そして、本実
施例では、図1に示すように、そのうち0V側の電源ラ
イン27は、モータ制御部24のGNDライン34と共
通化され、もってインバータ回路23とモータ制御部2
4とが同電位で駆動される構成とされている。
【0018】また、前記モータ21の位置や速度がエン
コーダ35により検出されてフィードバックされると共
に、インバータ回路23からの出力ライン30の電流値
が電流センサ36により検出されてフィードバックされ
るようになっている。尚、図では1軸分のインバータ回
路23及びモータ21等を示しており、実際にはそれら
は軸数分例えば8軸が設けられることになる。
【0019】これに対し、前記メイン制御部25は、図
1に示すように、ホストCPU37、メモリ38、I/
O39、及びデュアルポート(DP)メモリ40を相互
に接続して構成されており、ロボットの軌道生成や、マ
ン−マシン関係等の全体の制御を行うように構成されて
いる。そして、前記軌道生成に基づくモータ21の各軸
の動作指令信号を前記デュアルポートメモリ40に書込
むようになっている。
【0020】一方、前記モータ制御部24は、スレーブ
CPU41、デュアルポート(DP)メモリ42、電流
制御部43、前記エンコーダ35からの信号が入力され
るエンコーダIF44、前記電流センサ36からの信号
が入力されるA/D変換器45を備えて構成されてい
る。このモータ制御部24は、前記動作指令信号及び各
フィードバック信号等に基づいて、モータ21の各相に
対する電流指令値を求め、電流制御部43から出力する
駆動信号により直接的に前記各スイッチング素子28
(トランジスタ)のベースをオン,オフさせてインバー
タ回路23をPWM制御するようになっている。
【0021】このとき、本実施例では、前記メイン制御
部25のデュアルポートメモリ40と、モータ制御部2
4のデュアルポートメモリ42とが、一対のフォトカプ
ラ46,46を介して接続され、シリアルで動作指令信
号などのデータの授受(双方向)を行うようになってい
る。この場合、一定周期(例えば8msec)毎にデー
タ送受信を行うように構成されている。これにて、前記
デュアルポートメモリ40,42及び一対のフォトカプ
ラ46から、シリアル通信手段が構成されているのであ
る。
【0022】上記構成においては、モータ制御部24の
GNDライン34と、インバータ回路23の0Vの電源
ライン27とを共通化し、モータ制御部24と各軸のイ
ンバータ回路23とを同電位で駆動させる構成としたの
で、それらを電気的に分離させる構成とせずとも済み、
従来のような電源分離用の6個のフォトカプラ7を有し
たベース駆動回路3を介さずに、各スイッチング素子2
8のベースを、モータ制御部24により直接的に駆動す
ることができるようになった。
【0023】また、モータ制御部24とメイン制御部2
5との間を、各々に設けられたデュアルポートメモリ4
2,40間を一対のフォトカプラ46によって接続して
データの授受をシリアルに行うようにしたので、低電圧
で駆動されるメイン制御部25を、高電圧側(モータ制
御部24及びインバータ回路23側)と電気的に分離す
ることができ、十分な安全性を確保することができる。
【0024】従って、本実施例によれば、従来では各軸
に6個ずつ必要つまり8軸では48個必要であったフォ
トカプラ46を、2個で済ませることができ、大幅な部
品数の削減を図ることができたのである。この結果、部
品数の削減による大幅なコストダウンを図ることがで
き、併せて基板面積の縮小化を図ることができるもので
ある。尚、この場合、従来のものに比べて、デュアルポ
ートメモリ40,42の数は1個から2個に増えること
になるが、それによるコストアップは、フォトカプラの
削減によるコストダウンに比べれば、ごく僅かなものに
過ぎない。
【0025】ところで、インバータ回路23におけるス
イッチング時には、約280Vの幅でオン,オフが繰返
されるため、ノイズの発生が避け難く、そのノイズが0
Vの電源ライン27(GNDライン34)を介してモー
タ制御部24に侵入して悪影響を及ぼす虞が考えられ
る。ところが、本実施例では、インバータ回路23から
モータ21への出力ライン30に、ノイズ抑制用のコイ
ル31を挿設するようにしたので、スイッチングにより
発生するノイズを抑制することができ、モータ制御部2
4に悪影響を及ぼすことを極力防止することができるも
のである。
【0026】尚、上記実施例では、ACサーボモータを
インバータ回路により駆動する場合を例としてあげた
が、各種のモータ及びその駆動回路(モータ駆動部)に
本発明を適用することが可能である。その他、例えばシ
リアル通信手段としてはトランスを用いる等の変形例が
考えられ、またホストCPUとスレーブCPUとの作業
の分担としても種々の変形が可能であるなど、本発明は
要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すもので、全体の電気的
構成を概略的に示す図
【図2】インバータ回路部分の回路構成を示す図
【図3】従来例を示す図1相当図
【符号の説明】
図面中、21はモータ、22はロボット制御装置、23
はインバータ回路(モータ駆動部)、24はモータ制御
部、25はメイン制御部(上位システム)、26,27
は電源ライン、30は出力ライン、31はコイル、34
はGNDライン、37はホストCPU、40,42はデ
ュアルポートメモリ、41はスレーブCPU、46はフ
ォトカプラを示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロボットの各軸のモータを駆動するモー
    タ駆動部と、スレーブCPUを備え前記モータ駆動部を
    制御するモータ制御部と、ホストCPUを備え前記モー
    タ制御部との間で制御データ等のデータの送受信が行わ
    れる上位システムとを備え、 前記モータ駆動部とモータ制御部とを同電位で駆動する
    構成とされていると共に、前記モータ制御部と上位シス
    テムとの間は、電気的に分離されたシリアル通信手段に
    より接続されていることを特徴とするロボット制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記シリアル通信手段は、前記モータ制
    御部及び上位システムの夫々に設けられたデュアルポー
    トメモリ間を、フォトカプラを介して接続して構成され
    ていることを特徴とする請求項1記載のロボット制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記モータ駆動部からモータへの出力ラ
    インには、ノイズ抑制用のコイルが挿設されていること
    を特徴とする請求項1又は2記載のロボット制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011062792A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Denso Wave Inc ロボットシステム
JP2013526419A (ja) * 2010-05-14 2013-06-24 シュトイブリー・ファベルゲ 自動化作業セルを制御するための方法
JP2017094445A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 株式会社デンソーウェーブ ロボット制御装置
JP2019058989A (ja) * 2017-09-27 2019-04-18 セイコーエプソン株式会社 ロボット制御装置、ロボット、及びロボットシステム

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