WO2025192581A1 - サーボドライバ及びサーボドライバの調整方法 - Google Patents
サーボドライバ及びサーボドライバの調整方法Info
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- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Definitions
- the present invention relates to a servo driver and a method for adjusting a servo driver.
- Servo drivers use an Intelligent Power Module (IPM) in the circuit that supplies drive voltage to the servo motor.
- IPM Intelligent Power Module
- Patent Document 1 proposes technology that adjusts noise and switching loss generated within the IPM by adding connection terminals to the IPM and adjusting the capacitors and resistors connected to those connection terminals.
- IPMs are modularized, it is not possible to adjust dv/dt, so even for servo drivers of the same model, individual differences in IPMs can cause variations in the output characteristics of servo drivers.
- One aspect of the disclosed technology aims to provide a servo driver and a method for adjusting a servo driver that can suppress variations in output characteristics.
- This servo driver includes a power supply unit that outputs a predetermined voltage, a power module that outputs a drive voltage to a servo motor, where the amount of voltage change per unit time of the drive voltage varies depending on the voltage supplied from the power supply unit, a power supply wiring that connects the power supply unit and the power module, and an adjustment unit that is arranged on the power supply wiring and adjusts the voltage supplied from the power supply unit to the power module.
- this servo driver the adjustment unit adjusts the voltage change per unit time of the power module to a desired value. Therefore, this servo driver can suppress variations in output characteristics due to individual differences between power modules.
- the servo driver may further have the following feature:
- the adjustment unit includes a variable resistor, and the adjustment unit adjusts the voltage supplied to the power module by adjusting the resistance value of the variable resistor.
- the servo driver with these features can adjust the voltage change amount per unit time of the power module to a desired value by the simple operation of adjusting the resistance value of the variable resistor.
- the servo driver may further include the following feature:
- the adjustment unit includes a receiving unit that receives a voltage command value, and a resistance adjustment unit that adjusts the resistance value of the variable resistor so that the voltage supplied to the power module matches the command value.
- the servo driver with these features allows, for example, a user of the servo driver to adjust the voltage change amount per unit time of the power module to a desired value.
- the servo driver may further include the following features:
- the power module includes a first output element for the upper arm and a second output element for the lower arm.
- the power supply wiring includes a first power supply wiring connecting the power supply unit and the first output element, and a second power supply wiring connecting the power supply unit and the second output element.
- the adjustment unit includes a first adjustment unit arranged on the first power supply wiring to adjust the voltage supplied to the first output element, and a second adjustment unit arranged on the second power supply wiring to adjust the voltage supplied to the second output element.
- the disclosed technology can reduce variations in the output characteristics of servo drivers.
- FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a servo driver according to an embodiment.
- FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a voltage adjustment circuit according to an embodiment.
- FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a control unit according to the embodiment.
- FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a processing block of a control unit according to the embodiment.
- FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a processing flow for adjusting the output characteristics of the servo driver according to the embodiment.
- FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a servo driver according to a comparative example.
- 7A and 7B are diagrams illustrating the output characteristics of the drive voltage in the servo driver according to the embodiment.
- 8A and 8B are diagrams illustrating the output characteristics of the drive voltage in a servo driver according to a comparative example.
- FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a servo driver according to a
- a servo driver 1 includes a power transformer 10, a voltage adjustment circuit 20, an IPM 30, and a power supply line P1.
- the power transformer 10 controls the voltage supplied from a commercial power source to a predetermined voltage and supplies the voltage to a drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30 via the power supply line P1.
- the IPM 30 is a power module that supplies a drive voltage to a servo motor. The amount of voltage change per unit time (dv/dt) of this drive voltage varies depending on the voltage supplied from the power transformer 10 to the drive voltage generation circuit 300.
- the power supply line P1 is a line that supplies voltage from the power transformer 10 to the drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30.
- the IPM 30 is modularized, dv/dt cannot be changed within the IPM 30. Therefore, even with servo drivers 1 of the same model, individual differences in the IPM 30 can cause variations in the output of the IPM 30 (i.e., the output of the drive voltage generation circuit 300). Due to such variations, for example, even when a servo driver installed in an existing servo system is replaced with a servo driver of the same model, the output gain parameters set in the existing servo driver cannot be reused. Therefore, even when replacing with a servo driver of the same model, it is necessary to adjust the output gain parameters.
- a voltage adjustment circuit 20 is arranged on the power supply wiring P1.
- the voltage adjustment circuit 20 is a circuit that adjusts the voltage supplied from the power transformer 10 to the drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30.
- the dv/dt of the IPM 30 is adjusted as a result.
- Fig. 1 is a diagram showing an example of a servo driver 1 according to an embodiment.
- the servo driver 1 includes a power transformer 10, a voltage adjustment circuit 20, an IPM 30, and a power supply line P1.
- the power transformer 10 supplies voltage to the drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30 via the power supply wiring P1 based on the voltage supplied from the commercial power supply.
- the voltage supplied by the power transformer 10 to the drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30 is controlled to a predetermined voltage.
- the predetermined voltage is, for example, 20V.
- the power transformer 10 may also supply voltage to the drive voltage generation circuit 300 based on voltage supplied from a constant voltage power supply or auxiliary power supply instead of the commercial power supply.
- the voltage adjustment circuit 20 adjusts the voltage input from the power transformer 10 to the desired voltage and outputs it to the drive voltage generation circuit 300.
- the voltage adjustment range by the voltage adjustment circuit 20 is, for example, within the operating voltage range of the IPM 30 (i.e., within the operating voltage range of the drive voltage generation circuit 300).
- the operating voltage range of the IPM 30 can be, for example, a range from +13.5V to +20V.
- the drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30 supplies a drive voltage to, for example, a servo motor based on the voltage adjusted by the voltage adjustment circuit 20.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of a voltage adjustment circuit 20 according to an embodiment.
- the voltage adjustment circuit 20 includes an adjustment circuit 21 and a control unit 22.
- the adjustment circuit 21 has a three-terminal regulator 211, a variable resistor R1, and smoothing capacitors C1 and C2.
- the three-terminal regulator 211 adjusts the voltage input from the power transformer 10 to a voltage corresponding to the resistance value of the variable resistor R1, and outputs the voltage to the drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30.
- the resistance value of the variable resistor R1 is controlled, for example, in response to a control signal from the control unit 22 via signal line L1.
- the control unit 22 is a computer that controls the resistance value of the control unit 22 via the signal line L1.
- the control unit 22 outputs a control signal to the control unit 22 to change the resistance value of the control unit 22 in accordance with, for example, a user instruction.
- the CPU 221 is also referred to as a microprocessor unit (MPU) or processor.
- the CPU 221 is not limited to a single processor and may have a multi-processor configuration. Furthermore, a single CPU 221 connected via a single socket may have a multi-core configuration. At least a portion of the processing performed by the CPU 221 may be performed by a processor other than the CPU 221, such as a dedicated processor such as a Digital Signal Processor (DSP), a Graphics Processing Unit (GPU), a numerical calculation processor, a vector processor, or an image processing processor. Furthermore, at least a portion of the processing performed by the CPU 221 may be performed by an integrated circuit (IC) or other digital circuit. Furthermore, at least a portion of the CPU 221 may include an analog circuit.
- the CPU 221 deploys programs stored in the auxiliary memory unit 223 in the working area of the main memory unit 222 and controls peripheral devices through the execution of the programs. This allows the control unit 22 to execute processing consistent with a specified purpose.
- the main memory unit 222 and the auxiliary memory unit 223 are recording media that can be read by the CPU 221.
- the main memory unit 222 is exemplified as a memory unit that is directly accessed by the CPU 221.
- the main memory unit 222 includes Random Access Memory (RAM) and Read Only Memory (ROM).
- the auxiliary memory unit 223 stores various programs and data on a recording medium in a readable and writable manner.
- the auxiliary memory unit 223 is also called an external storage device.
- the auxiliary memory unit 223 stores the operating system (OS), various programs, various tables, etc.
- the auxiliary memory unit 223 may be, for example, an erasable programmable ROM (EPROM), a solid state drive (SSD), or a hard disk drive (HDD).
- EPROM erasable programmable ROM
- SSD solid state drive
- HDD hard disk drive
- Connection terminal 224 is, for example, a terminal to which signal line L1 is connected.
- CPU 221 outputs a control signal to variable resistor R1 via connection terminal 224 and signal line L1.
- the input/output unit 225 includes an input unit that accepts input from the user and an output unit that outputs the results of execution by the CPU 221.
- Examples of the input unit include input devices such as a keyboard, mouse, trackball, touch panel, and microphone.
- Examples of the output unit include output devices such as a display, status lamp, and speaker.
- ⁇ Processing blocks of the control unit 22> 4 is a diagram illustrating an example of a processing block of the control unit 22 according to the embodiment.
- the control unit 22 includes a reception unit 2221 and a voltage control unit 2222.
- the control unit 22 executes the processes of each unit, such as the reception unit 2221 and the voltage control unit 2222, by the CPU 221 executing a computer program that is deployed in an executable manner in the main memory unit 222.
- the reception unit 2221 receives input of a voltage command value from the user.
- the voltage control unit 2222 outputs a control signal that controls the resistance value of the variable resistor R1 so that the output voltage output by the voltage adjustment circuit 20 to the drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30 becomes the command value received by the reception unit 2221.
- the voltage control unit 2222 may store in advance in the auxiliary storage unit 223 the correspondence relationship between the output voltage of the voltage adjustment circuit 20 and the resistance value of the variable resistor R1, and determine the resistance value of the variable resistor R1 that corresponds to the command value by referring to this correspondence.
- the user can control the IPM 30 to the desired dv/dt by adjusting the command value input to the reception unit 2221 while measuring the dv/dt of the IPM 30.
- ⁇ Method of adjusting output characteristics of servo driver 1> 5 is a diagram showing an example of a processing flow for adjusting the output characteristics of the servo driver 1 according to the embodiment.
- a processing flow for adjusting the output characteristics of the servo driver 1 will be described with reference to FIG.
- step S1 the dv/dt of the voltage output by the IPM 30 is measured.
- an oscilloscope is used to measure the dv/dt. If the dv/dt measured in step S1 is the desired value (YES in step S2), the process ends. If the dv/dt measured in step S1 is not the desired value (NO in step S2), the process proceeds to step S3.
- step S3 the reception unit 2221 receives a voltage command value from the user.
- step S4 the voltage control unit 2222 outputs a control signal that controls the resistance value of the variable resistor R1 so that the output voltage that the voltage adjustment circuit 20 outputs to the drive voltage generation circuit 300 of the IPM 30 becomes the command value received in step S3.
- the processes from step S1 to step S4 are repeated until the dv/dt of the IPM 30 reaches the desired value.
- Figures 7A and 7B are diagrams illustrating the output characteristics of the drive voltage in the servo driver 1 according to the embodiment.
- Figures 8A and 8B are diagrams illustrating the output characteristics of the drive voltage in the servo driver 8 according to the comparative example.
- the vertical axes of Figures 7A, 7B, 8A, and 8B illustrate voltage, and the horizontal axes illustrate time.
- Both Figures 7A and 7B illustrate the output characteristics of servo drivers of the same model that implement a servo driver 1 according to the embodiment. Furthermore, the voltage adjustment circuit 20 has been adjusted so that the same output characteristics are obtained for the servo driver 1 whose output characteristics are illustrated in Figure 7A and the servo driver 1 whose output characteristics are illustrated in Figure 7B. On the other hand, both Figures 8A and 8B illustrate the output characteristics of servo drivers of the same model that implement a servo driver 8 according to a comparative example.
- the voltage adjustment circuit 20 is adjusted so that the dv/dt of the IPM 30 becomes the desired value. Therefore, this embodiment suppresses variations in the dv/dt of the IPM 30 due to individual differences. Furthermore, this embodiment makes it possible to adjust the dv/dt of the IPM 30 through the simple operation of adjusting the resistance value of the variable resistor R1.
- (First Modification) 9 is a diagram showing an example of a servo driver 1A according to a first modification.
- the servo driver 1A according to the first modification differs from the servo driver 1 in that it includes an IPM 30A instead of the IPM 30 and voltage adjustment circuits 20A and 20B instead of the voltage adjustment circuit 20.
- the drive voltage generation circuit 300 has a High Voltage IC (HVIC) 31 for the upper arm and a Low Voltage IC (LVIC) 32 for the lower arm.
- the HVIC 31 is an integrated circuit that controls the voltage of the upper arm.
- the LVIC 32 is an integrated circuit that controls the voltage of the lower arm.
- Power is supplied to the HVIC 31 from the power supply transformer 10 via power supply wiring P1A.
- Power is supplied to the LVIC 32 from the power supply transformer 10 via power supply wiring P1B.
- the power supply wiring P1A is a wiring that supplies voltage from the power supply transformer 10 to the HVIC 31.
- the power supply wiring P1B is a wiring that supplies voltage from the power supply transformer 10 to the LVIC 32.
- a voltage adjustment circuit 20A is arranged on the power supply wiring P1A. Furthermore, a voltage adjustment circuit 20B is arranged on the power supply wiring P1B.
- the voltage adjustment circuit 20A is a circuit that adjusts the voltage supplied from the power supply transformer 10 to the HVIC 31.
- the voltage adjustment circuit 20B is a circuit that adjusts the voltage supplied from the power supply transformer 10 to the LVIC 32.
- the processing flow illustrated in Figure 5 is executed for each of the voltage adjustment circuits 20A and 20B.
- the voltage input to the HVIC 31 is adjusted by the voltage adjustment circuit 20A
- the voltage input to the LVIC 32 is adjusted by the voltage adjustment circuit 20B. Therefore, the servo driver 1A of the first modified example can adjust the desired dv/dt for each of the HVIC 31 for the upper arm and the LVIC 32 for the lower arm.
- the voltage adjustment circuit 20 includes the variable resistor R1.
- the voltage adjustment circuit 20 may include a resistor having a fixed resistance value instead of the variable resistor R1. That is, the voltage adjustment circuit 20 may include a resistor having a resistance value that provides a desired dv/dt instead of the variable resistor R1. Note that by including the variable resistor R1 and the voltage adjustment circuit 20 including the receiving unit 2221 and the voltage control unit 2222, the user can adjust the dv/dt of the IPM 30 to the desired dv/dt when installing the servo driver 1.
- the voltage adjustment circuit 20 includes a control unit 22, but the control unit 22 may be omitted.
- the resistance value of the variable resistor R1 in the adjustment circuit 21 can be adjusted while measuring the dv/dt of the IPM 30.
- the adjustment unit (20) includes a variable resistor (R1), The adjusting unit (20) adjusts the voltage supplied to the power module (30, 300) by adjusting the resistance value of the variable resistor (R1). 2.
- the servo driver (1) according to claim 1.
- the power module (30, 300) includes a first output element (31) for an upper arm and a second output element (32) for a lower arm, the power supply wiring (P1) includes a first power supply wiring (P1A) that connects the power supply unit (10) and the first output element (31), and a second power supply wiring (P1B) that connects the power supply unit (10) and the second output element (32);
- the adjustment unit (20) includes a first adjustment unit (20A) arranged on the first power supply wiring (P1A) and adjusting a voltage to be supplied to the first output element (31), and a second adjustment unit (20B) arranged on the second power supply wiring (P1B) and adjusting a voltage to be supplied to the second output element (32). 4.
- a servo driver according to any one of claims 1 to 3.
- ⁇ Appendix 5> A method for adjusting a servo driver (1) including a power supply unit (10) that outputs a predetermined voltage, a power module (30, 300) that outputs a drive voltage to a servo motor, the power module (30, 300) having a voltage change amount per unit time of the drive voltage that varies depending on the voltage supplied from the power supply unit (10), and an adjustment unit (20) that is arranged on a power supply wiring (P1) that connects the power supply unit (10) and the power module (30, 300), The amount of change in the driving voltage per unit time is measured (FIG. 6, step S1); The voltage supplied from the power supply unit to the power module is adjusted by the adjustment unit so that the amount of voltage change per unit time becomes a desired value (FIG. 6, steps S2 to S4). How to adjust a servo driver.
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Abstract
出力特性のばらつきを抑制できるサーボドライバ及びサーボドライバの調整方法を提供する。本サーボドライバは、所定の電圧を出力する電源部と、駆動電圧をサーボモータに出力するパワーモジュールであって、上記電源部から供給される電圧に応じて上記駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量が変動するパワーモジュールと、上記電源部と上記パワーモジュールとを接続する給電配線と、上記給電配線上に配置され、上記電源部から上記パワーモジュールに供給される電圧を調整する調整部と、を備える。
Description
本発明は、サーボドライバ及びサーボドライバの調整方法に関する。
サーボドライバでは、サーボモータに駆動電圧を供給する回路にIntelligent Power Module(IPM)が利用される。特許文献1では、IPMに接続端子を増設し、当該接続端子に接続したコンデンサ及び抵抗を調節することで、IPM内で発生するノイズとスイッチング損失を調整する技術が提案されている。
IPMはモジュール化されているため、dv/dtの調整を行うことができないため、同一機種のサーボドライバであってもIPMの個体差の影響により、サーボドライバの出力特性にばらつきが生じていた。
開示の技術の1つの側面は、出力特性のばらつきを抑制できるサーボドライバ及びサーボドライバの調整方法を提供することを目的とする。
開示の技術の1つの側面は、次のようなサーボドライバによって例示される。本サーボドライバは、所定の電圧を出力する電源部と、駆動電圧をサーボモータに出力するパワーモジュールであって、上記電源部から供給される電圧に応じて上記駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量が変動するパワーモジュールと、上記電源部と上記パワーモジュールとを接続する給電配線と、上記給電配線上に配置され、上記電源部から上記パワーモジュールに供給される電圧を調整する調整部と、を備える。
本サーボドライバでは、上記調整部によって上記パワーモジュールの上記単位時間当たりの上記電圧変化量が所望の値になるように調整される。そのため、本サーボドライバによれば、パワーモジュールの個体差による出力特性のばらつきを抑制できる。
本サーボドライバは、次の特徴をさらに備えてもよい。上記調整部は可変抵抗器を含み、上記調整部は、上記可変抵抗器の抵抗値が調整されることで、上記パワーモジュールに供給する電圧を調整する。このような特徴を備える本サーボドライバは、上記可変抵抗器の抵抗値を調整するという容易な操作で上記パワーモジュールの上記単位時間当たりの上記電圧変化量が所望の値になるように調整できる。
本サーボドライバは、次の特徴をさらに備えてもよい。上記調整部は、電圧の指令値を受け付ける受付部と、上記パワーモジュールに供給する電圧が上記指令値と一致するように上記可変抵抗器の上記抵抗値を調整する抵抗調整部と、を含む。このような特徴を備える本サーボドライバは、例えば、本サーボドライバのユーザに対して、上記パワーモジュールの上記単位時間当たりの上記電圧変化量を所望の値に調整可能とする。
本サーボドライバは、次の特徴をさらに備えてもよい。上記パワーモジュールは、上アーム用の第1出力素子と下アーム用の第2出力素子とを含む。上記給電配線は、上記電源部と上記第1出力素子とを接続する第1給電配線と、上記電源部と上記第2出力素子とを接続する第2給電配線と、を含む。上記調整部は、上記第1給電配線上に配置されて上記第1出力素子に供給する電圧を調整する第1調整部と、上記第2給電配線上に配置されて上記第2出力素子に供給する電圧を調整する第2調整部と、を含む。このような特徴を備える本サーボドライバは、上アームと下アームのそれぞれについて、上記パワーモジュールの上記単位時間当たりの上記電圧変化量を所望の値に調整可能とすることができる。
開示の技術によれば、サーボドライバの出力特性のばらつきを抑制できる。
<適用例>
本発明の適用例について説明する。本適用例に係るサーボドライバ1は、例えば、図1に例示されるように、電源トランス10、電圧調整回路20、IPM30及び給電配線P1を備える。電源トランス10は、商用電源から供給される電圧を所定の電圧に制御し、給電配線P1を介してIPM30の駆動電圧生成回路300に電圧を供給する。IPM30は、駆動電圧をサーボモータに対して供給するパワーモジュールである。この駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量(dv/dt)は、電源トランス10から駆動電圧生成回路300に供給される電圧に応じて変動する。給電配線P1は、電源トランス10からIPM30の駆動電圧生成回路300へ電圧を供給する配線である。
本発明の適用例について説明する。本適用例に係るサーボドライバ1は、例えば、図1に例示されるように、電源トランス10、電圧調整回路20、IPM30及び給電配線P1を備える。電源トランス10は、商用電源から供給される電圧を所定の電圧に制御し、給電配線P1を介してIPM30の駆動電圧生成回路300に電圧を供給する。IPM30は、駆動電圧をサーボモータに対して供給するパワーモジュールである。この駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量(dv/dt)は、電源トランス10から駆動電圧生成回路300に供給される電圧に応じて変動する。給電配線P1は、電源トランス10からIPM30の駆動電圧生成回路300へ電圧を供給する配線である。
ここで、IPM30はモジュール化されているため、dv/dtをIPM30内で変化させることはできない。そのため、同一機種のサーボドライバ1であってもIPM30の個体差によりIPM30の出力(すなわち、駆動電圧生成回路300の出力)にばらつきが生じ得る。このようなばらつきにより、例えば、既存のサーボシステムで設置されていたサーボドライバを同一機種のサーボドライバに置き換えた場合であっても既存のサーボドライバに設定されていた出力ゲインパラメータを流用できなかった。そのため、同一機種のサーボドライバへの置き換えであっても、出力ゲインパラメータの調整の手間が生じていた。
そこで、本適用例に係るサーボドライバ1は、給電配線P1上に電圧調整回路20が配置される。電圧調整回路20は、電源トランス10からIPM30の駆動電圧生成回路300に供給される電圧を調整する回路である。電圧調整回路20によって駆動電圧生成回路300に供給される電圧が調整されると、結果として、IPM30のdv/dtが調整される。このようなサーボドライバ1であれば、電圧調整回路20によってIPM30の駆動電圧生成回路300に供給する電圧を調整することで、同一機種のサーボドライバに同一の出力ゲインパラメータを設定したときにおける出力特性のばらつきを抑制できる。
<実施形態>
以下、図面を参照して実施形態について説明する。図1は、実施形態に係るサーボドライバ1の一例を示す図である。サーボドライバ1は、適用例でも説明したように、電源トランス10、電圧調整回路20、IPM30及び給電配線P1を備える。
以下、図面を参照して実施形態について説明する。図1は、実施形態に係るサーボドライバ1の一例を示す図である。サーボドライバ1は、適用例でも説明したように、電源トランス10、電圧調整回路20、IPM30及び給電配線P1を備える。
電源トランス10は、商用電源から供給される電圧を基に、給電配線P1を介してIPM30の駆動電圧生成回路300に対して電圧を供給する。電源トランス10がIPM30の駆動電圧生成回路300に対して供給する電圧は所定の電圧に制御される。所定の電圧は、例えば、20Vである。なお、電源トランス10は、商用電源に代えて、定電圧電源装置や補助電源から供給される電圧を基に、駆動電圧生成回路300に電圧を供給してもよい。
電圧調整回路20は、電源トランス10から入力される電圧を所望の電圧に調整して駆動電圧生成回路300に出力する回路である。電圧調整回路20による電圧の調整範囲は、例えば、IPM30の動作電圧範囲内(すなわち、駆動電圧生成回路300の動作電圧範囲内)である。IPM30の動作電圧範囲としては、例えば、+13.5Vから+20Vの範囲を挙げることができる。IPM30の駆動電圧生成回路300は、電圧調整回路20によって調整された電圧を基に、例えば、サーボモータに駆動電圧を供給する。
図2は、実施形態に係る電圧調整回路20の一例を示す図である。電圧調整回路20は、調整回路21と制御部22を含む。
調整回路21は、三端子レギュレータ211、可変抵抗器R1及び平滑用のコンデンサC1、C2を有する。三端子レギュレータ211は、電源トランス10から入力される電圧を可変抵抗器R1の抵抗値に応じた電圧に調整してIPM30の駆動電圧生成回路300に出力する。可変抵抗器R1は、例えば、信号線L1を介した制御部22からの制御信号に応じて抵抗値が制御される。
制御部22は、信号線L1を介して制御部22の抵抗値を制御するコンピュータである。制御部22は、例えば、ユーザの指示に応じて制御部22の抵抗値を変更させる制御信号を制御部22に対して出力する。
<制御部22のハードウェア構成>
図3は、実施形態に係る制御部22のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部22は、CPU221、主記憶部222、補助記憶部223、接続端子224、入出力部225及び接続バスB1を備える。CPU221、主記憶部222、補助記憶部223、接続端子224及び入出力部225は、接続バスB1によって相互に接続される。
図3は、実施形態に係る制御部22のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部22は、CPU221、主記憶部222、補助記憶部223、接続端子224、入出力部225及び接続バスB1を備える。CPU221、主記憶部222、補助記憶部223、接続端子224及び入出力部225は、接続バスB1によって相互に接続される。
CPU221は、マイクロプロセッサーユニット(MPU)、プロセッサーとも呼ばれる。CPU221は、単一のプロセッサーに限定される訳ではなく、マルチプロセッサー構成であってもよい。また、単一のソケットで接続される単一のCPU221がマルチコア構成を有していてもよい。CPU221が実行する処理のうち少なくとも一部は、CPU221以外のプロセッサー、例えば、Digital Signal Processor(DSP)、Graphics Processing Unit(GPU)、数値演算プロセッサー、ベクトルプロセッサー、画像処理プロセッサー等の専用プロセッサーで行われてもよい。また、CPU221が実行する処理のうち少なくとも一部は、集積回路(IC)、その他のデジタル回路によって実行されてもよい。また、CPU221の少なくとも一部にアナログ回路が含まれてもよい。制御部22では、CPU221が補助記憶部223に記憶されたプログラムを主記憶部222の作業領域に展開し、プログラムの実行を通じて周辺装置の制御を行う。これにより、制御部22は、所定の目的に合致した処理を実行することができる。主記憶部222及び補助記憶部223は、CPU221が読み取り可能な記録媒体である。
主記憶部222は、CPU221から直接アクセスされる記憶部として例示される。主記憶部222は、Random Access Memory(RAM)及びRead Only Memory(ROM)を含む。
補助記憶部223は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納する。補助記憶部223は外部記憶装置とも呼ばれる。補助記憶部223には、オペレーティングシステム(Operating System、OS)、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。
補助記憶部223は、例えば、Erasable Programmable ROM(EPROM)、ソリッドステートドライブ(Solid State Drive、SSD)、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive、HDD)等である。
接続端子224は、例えば、信号線L1が接続される端子である。CPU221は、接続端子224及び信号線L1を介して可変抵抗器R1に対して制御信号を出力する。
入出力部225は、ユーザからの入力を受け付ける入力部及びCPU221による実行結果を出力する出力部を含む。入力部としては、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパネル、マイクロフォン等の入力装置を挙げることができる。出力部としては、ディスプレイ、ステータスランプ、スピーカ等の出力装置を挙げることができる。
<制御部22の処理ブロック>
図4は、実施形態に係る制御部22の処理ブロックの一例を示す図である。制御部22は、受付部2221及び電圧制御部2222を備える。制御部22は、主記憶部222に実行可能に展開されたコンピュータープログラムをCPU221が実行することで、受付部2221及び電圧制御部2222等の各部としての処理を実行する。
図4は、実施形態に係る制御部22の処理ブロックの一例を示す図である。制御部22は、受付部2221及び電圧制御部2222を備える。制御部22は、主記憶部222に実行可能に展開されたコンピュータープログラムをCPU221が実行することで、受付部2221及び電圧制御部2222等の各部としての処理を実行する。
受付部2221は、ユーザからの電圧の指令値の入力を受け付ける。電圧制御部2222は、電圧調整回路20がIPM30の駆動電圧生成回路300に出力する出力電圧が受付部2221によって受け付けられた指令値となるように、可変抵抗器R1の抵抗値を制御する制御信号を出力する。電圧制御部2222は、例えば、電圧調整回路20の出力電圧と可変抵抗器R1の抵抗値との対応関係を予め補助記憶部223に記憶し、当該対応関係を参照して指令値に対応する可変抵抗器R1の抵抗値を決定してもよい。ユーザは、例えば、IPM30のdv/dtを計測しながら受付部2221に入力する指令値を調整していくことで、所望のdv/dtにIPM30を制御できる。
<サーボドライバ1の出力特性の調整方法>
図5は、実施形態に係るサーボドライバ1の出力特性を調整する処理フローの一例を示す図である。以下、図5を参照して、サーボドライバ1の出力特性を調整する処理フローの一例について説明する。
図5は、実施形態に係るサーボドライバ1の出力特性を調整する処理フローの一例を示す図である。以下、図5を参照して、サーボドライバ1の出力特性を調整する処理フローの一例について説明する。
ステップS1では、IPM30が出力する電圧のdv/dtが測定される。dv/dtの測定には、例えば、オシロスコープが用いられる。ステップS1で測定されたdv/dtが所望の値である場合(ステップS2でYES)、処理は終了される。ステップS1で測定されたdv/dtが所望の値ではない場合(ステップS2でNO)、処理はステップS3に進められる。
ステップS3では、受付部2221は、ユーザからの電圧の指令値を受け付ける。ステップS4では、電圧制御部2222は、電圧調整回路20がIPM30の駆動電圧生成回路300に出力する出力電圧がステップS3で受け付けた指令値になるように、可変抵抗器R1の抵抗値を制御する制御信号を出力する。ステップS1からステップS4までの処理は、IPM30のdv/dtが所望の値になるまで繰り返し実行される。
<比較例>
図6は、比較例に係るサーボドライバ8の一例を示す図である。サーボドライバ8は、電源トランス81、IPM82及び給電配線P81を備える。サーボドライバ8では、商用電源から供給された電圧を基に電源トランス81が所定の電圧を給電配線P81を介してIPM82の駆動電圧生成回路820に供給する。IPM82の駆動電圧生成回路820は、例えば、電源トランス81から供給される電圧を基にサーボモータに対して駆動電圧を供給する。
図6は、比較例に係るサーボドライバ8の一例を示す図である。サーボドライバ8は、電源トランス81、IPM82及び給電配線P81を備える。サーボドライバ8では、商用電源から供給された電圧を基に電源トランス81が所定の電圧を給電配線P81を介してIPM82の駆動電圧生成回路820に供給する。IPM82の駆動電圧生成回路820は、例えば、電源トランス81から供給される電圧を基にサーボモータに対して駆動電圧を供給する。
<実施形態と比較例との比較>
ここで、実施形態に係るサーボドライバ1と比較例に係るサーボドライバ8とを比較する。図7A及び図7Bは、実施形態に係るサーボドライバ1における駆動電圧の出力特性を例示する図である。また、図8A及び図8Bは、比較例に係るサーボドライバ8における駆動電圧の出力特性を例示する図である。図7A、図7B、図8A及び図8Bの縦軸は電圧を例示し、横軸は時間を例示する。
ここで、実施形態に係るサーボドライバ1と比較例に係るサーボドライバ8とを比較する。図7A及び図7Bは、実施形態に係るサーボドライバ1における駆動電圧の出力特性を例示する図である。また、図8A及び図8Bは、比較例に係るサーボドライバ8における駆動電圧の出力特性を例示する図である。図7A、図7B、図8A及び図8Bの縦軸は電圧を例示し、横軸は時間を例示する。
図7Aと図7Bとでは、いずれも実施形態に係るサーボドライバ1を実装した同一機種のサーボドライバの出力特性が例示する。また、図7Aに出力特性が例示されるサーボドライバ1と図7Bに出力特性が例示されるサーボドライバ1とでは、同一の出力特性が得られるように、電圧調整回路20が調整されたものである。一方、図8Aと図8Bとは、いずれも比較例に係るサーボドライバ8を実装した同一機種のサーボドライバの出力特性が例示される。
図7Aと図7Bとを比較すると、電圧がV1からV2まで変化する時間がいずれもT1となっている。すなわち、実施形態に係るサーボドライバ1では、同一機種であれば同じdv/dtに調整されている。また、図8Aと図8Bとを比較すると、図8Aでは電圧がV1からV2まで変化する時間がT2である一方で、図8Bでは電圧がV1からV2まで変化する時間がT2とは異なるT3である。すなわち、比較例に係るサーボドライバ8では、dv/dtに個体差が生じている。
本実施形態によれば、IPM30のdv/dtが所望の値になるように電圧調整回路20が調整される。そのため、本実施形態によれば、IPM30のdv/dtにおける個体差によるばらつきが抑制される。また、本実施形態では、可変抵抗器R1の抵抗値の調整という容易な操作で、IPM30のdv/dtの調整が可能となる。
(第1変形例)
図9は、第1変形例に係るサーボドライバ1Aの一例を示す図である。第1変形例に係るサーボドライバ1Aは、IPM30に代えてIPM30Aを備え、電圧調整回路20に代えて電圧調整回路20A、20Bを備える点で、サーボドライバ1とは異なる。
図9は、第1変形例に係るサーボドライバ1Aの一例を示す図である。第1変形例に係るサーボドライバ1Aは、IPM30に代えてIPM30Aを備え、電圧調整回路20に代えて電圧調整回路20A、20Bを備える点で、サーボドライバ1とは異なる。
IPM30Aでは、駆動電圧生成回路300は、上アーム用のHigh Voltage IC(HVIC)31と下アーム用のLow Voltage IC(LVIC)32を有する。HVIC31は、上アームの電圧制御を行う集積回路である。LVIC32は、下アームの電圧制御を行う集積回路である。HVIC31には、給電配線P1Aを介して電源トランス10から給電される。LVIC32には、給電配線P1Bを介して電源トランス10から給電される。給電配線P1Aは、電源トランス10からHVIC31へ電圧を供給する配線である。給電配線P1Bは、電源トランス10からLVIC32へ電圧を供給する配線である。
給電配線P1A上には、電圧調整回路20Aが配置される。また、給電配線P1B上には、電圧調整回路20Bが配置される。電圧調整回路20Aは、電源トランス10からHVIC31に供給される電圧を調整する回路である。電圧調整回路20Bは、電源トランス10からLVIC32に供給される電圧を調整する回路である。
サーボドライバ1Aでは、図5に例示する処理フローが、電圧調整回路20A、20Bの夫々について実行される。その結果、サーボドライバ1Aでは、電圧調整回路20AによってHVIC31に入力される電圧が調整され、電圧調整回路20BによってLVIC32に入力される電圧が調整される。そのため、第1変形例に係るサーボドライバ1Aは、上アーム用のHVIC31及び下アーム用のLVIC32の夫々について、所望のdv/dtに調整できる。
<その他の変形>
以上説明した実施形態では、電圧調整回路20は可変抵抗器R1を備えたが、電圧調整回路20は可変抵抗器R1に代えて固定の抵抗値を有する抵抗器を備えてもよい。すなわち、電圧調整回路20は、可変抵抗器R1に代えて、所望のdv/dtになる抵抗値を有する抵抗器を備えてもよい。なお、可変抵抗器R1を備えるとともに、電圧調整回路20が受付部2221及び電圧制御部2222を備えることで、ユーザがサーボドライバ1を設置する際に、IPM30のdv/dtを所望のdv/dtに調整できる。
以上説明した実施形態では、電圧調整回路20は可変抵抗器R1を備えたが、電圧調整回路20は可変抵抗器R1に代えて固定の抵抗値を有する抵抗器を備えてもよい。すなわち、電圧調整回路20は、可変抵抗器R1に代えて、所望のdv/dtになる抵抗値を有する抵抗器を備えてもよい。なお、可変抵抗器R1を備えるとともに、電圧調整回路20が受付部2221及び電圧制御部2222を備えることで、ユーザがサーボドライバ1を設置する際に、IPM30のdv/dtを所望のdv/dtに調整できる。
以上説明した実施形態では、電圧調整回路20は制御部22を備えるが、制御部22は省略されてもよい。この場合、IPM30のdv/dtを測定しながら、調整回路21の可変抵抗器R1の抵抗値を調整すればよい。
以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。
開示の技術についての付記を符号を付して記載する。
<付記1>
所定の電圧を出力する電源部(10)と、
駆動電圧をサーボモータに出力するパワーモジュール(30、300)であって、前記電源部(10)から供給される電圧に応じて前記駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量が変動するパワーモジュール(30、300)と、
前記電源部(10)と前記パワーモジュール(30、300)とを接続する給電配線(P1)と、
前記給電配線(P1)上に配置され、前記電源部(10)から前記パワーモジュール(30、300)に供給される電圧を調整する調整部(20)と、を備える、
サーボドライバ(1)。
<付記2>
前記調整部(20)は可変抵抗器(R1)を含み、
前記調整部(20)は、前記可変抵抗器(R1)の抵抗値が調整されることで、前記パワーモジュール(30、300)に供給する電圧を調整する、
付記1に記載のサーボドライバ(1)。
<付記3>
前記調整部(20)は、
電圧の指令値を受け付ける受付部(2221)と、
前記パワーモジュール(30、300)に供給する電圧が前記指令値と一致するように前記可変抵抗器(R1)の前記抵抗値を調整する抵抗調整部(2222)と、を含む、
付記2に記載のサーボドライバ。
<付記4>
前記パワーモジュール(30、300)は、上アーム用の第1出力素子(31)と下アーム用の第2出力素子(32)とを含み、
前記給電配線(P1)は、前記電源部(10)と前記第1出力素子(31)とを接続する第1給電配線(P1A)と、前記電源部(10)と前記第2出力素子(32)とを接続する第2給電配線(P1B)と、を含み、
前記調整部(20)は、前記第1給電配線(P1A)上に配置されて前記第1出力素子(31)に供給する電圧を調整する第1調整部(20A)と、前記第2給電配線(P1B)上に配置されて前記第2出力素子(32)に供給する電圧を調整する第2調整部(20B)と、を含む、
付記1から3のいずれかひとつに記載のサーボドライバ。
<付記5>
所定の電圧を出力する電源部(10)と、駆動電圧をサーボモータに出力するパワーモジュール(30、300)であって、前記電源部(10)から供給される電圧に応じて前記駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量が変動するパワーモジュール(30、300)と、前記電源部(10)と前記パワーモジュール(30、300)とを接続する給電配線(P1)上に配置される調整部(20)と、を備えるサーボドライバ(1)の調整方法であって、
前記駆動電圧の前記単位時間当たりの前記電圧変化量を測定し(図6、ステップS1)、
前記単位時間当たりの前記電圧変化量が所望の値となるように、前記電源部から前記パワーモジュールに供給される電圧を前記調整部によって調整する(図6、ステップS2からS4)、
サーボドライバの調整方法。
<付記1>
所定の電圧を出力する電源部(10)と、
駆動電圧をサーボモータに出力するパワーモジュール(30、300)であって、前記電源部(10)から供給される電圧に応じて前記駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量が変動するパワーモジュール(30、300)と、
前記電源部(10)と前記パワーモジュール(30、300)とを接続する給電配線(P1)と、
前記給電配線(P1)上に配置され、前記電源部(10)から前記パワーモジュール(30、300)に供給される電圧を調整する調整部(20)と、を備える、
サーボドライバ(1)。
<付記2>
前記調整部(20)は可変抵抗器(R1)を含み、
前記調整部(20)は、前記可変抵抗器(R1)の抵抗値が調整されることで、前記パワーモジュール(30、300)に供給する電圧を調整する、
付記1に記載のサーボドライバ(1)。
<付記3>
前記調整部(20)は、
電圧の指令値を受け付ける受付部(2221)と、
前記パワーモジュール(30、300)に供給する電圧が前記指令値と一致するように前記可変抵抗器(R1)の前記抵抗値を調整する抵抗調整部(2222)と、を含む、
付記2に記載のサーボドライバ。
<付記4>
前記パワーモジュール(30、300)は、上アーム用の第1出力素子(31)と下アーム用の第2出力素子(32)とを含み、
前記給電配線(P1)は、前記電源部(10)と前記第1出力素子(31)とを接続する第1給電配線(P1A)と、前記電源部(10)と前記第2出力素子(32)とを接続する第2給電配線(P1B)と、を含み、
前記調整部(20)は、前記第1給電配線(P1A)上に配置されて前記第1出力素子(31)に供給する電圧を調整する第1調整部(20A)と、前記第2給電配線(P1B)上に配置されて前記第2出力素子(32)に供給する電圧を調整する第2調整部(20B)と、を含む、
付記1から3のいずれかひとつに記載のサーボドライバ。
<付記5>
所定の電圧を出力する電源部(10)と、駆動電圧をサーボモータに出力するパワーモジュール(30、300)であって、前記電源部(10)から供給される電圧に応じて前記駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量が変動するパワーモジュール(30、300)と、前記電源部(10)と前記パワーモジュール(30、300)とを接続する給電配線(P1)上に配置される調整部(20)と、を備えるサーボドライバ(1)の調整方法であって、
前記駆動電圧の前記単位時間当たりの前記電圧変化量を測定し(図6、ステップS1)、
前記単位時間当たりの前記電圧変化量が所望の値となるように、前記電源部から前記パワーモジュールに供給される電圧を前記調整部によって調整する(図6、ステップS2からS4)、
サーボドライバの調整方法。
1・・サーボドライバ
1A・・サーボドライバ
8・・サーボドライバ
81・・電源トランス
82・・IPM
10・・電源トランス
20・・電圧調整回路
20A・・電圧調整回路
20B・・電圧調整回路
21・・調整回路
22・・制御部
30・・IPM
30A・・IPM
31・・HVIC
32・・LVIC
211・・三端子レギュレータ
221・・CPU
222・・主記憶部
223・・補助記憶部
224・・接続端子
225・・入出力部
300・・駆動電圧生成回路
820・・駆動電圧生成回路
2221・・受付部
2222・・電圧制御部
B1・・接続バス
C1・・コンデンサ
C2・・コンデンサ
L1・・信号線
R1・・可変抵抗器
P1・・給電配線
P1A・・給電配線
P1B・・給電配線
P81・・給電配線
1A・・サーボドライバ
8・・サーボドライバ
81・・電源トランス
82・・IPM
10・・電源トランス
20・・電圧調整回路
20A・・電圧調整回路
20B・・電圧調整回路
21・・調整回路
22・・制御部
30・・IPM
30A・・IPM
31・・HVIC
32・・LVIC
211・・三端子レギュレータ
221・・CPU
222・・主記憶部
223・・補助記憶部
224・・接続端子
225・・入出力部
300・・駆動電圧生成回路
820・・駆動電圧生成回路
2221・・受付部
2222・・電圧制御部
B1・・接続バス
C1・・コンデンサ
C2・・コンデンサ
L1・・信号線
R1・・可変抵抗器
P1・・給電配線
P1A・・給電配線
P1B・・給電配線
P81・・給電配線
Claims (5)
- 所定の電圧を出力する電源部と、
駆動電圧をサーボモータに出力するパワーモジュールであって、前記電源部から供給される電圧に応じて前記駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量が変動するパワーモジュールと、
前記電源部と前記パワーモジュールとを接続する給電配線と、
前記給電配線上に配置され、前記電源部から前記パワーモジュールに供給される電圧を調整する調整部と、を備える、
サーボドライバ。 - 前記調整部は可変抵抗器を含み、
前記調整部は、前記可変抵抗器の抵抗値が調整されることで、前記パワーモジュールに供給する電圧を調整する、
請求項1に記載のサーボドライバ。 - 前記調整部は、
電圧の指令値を受け付ける受付部と、
前記パワーモジュールに供給する電圧が前記指令値と一致するように前記可変抵抗器の前記抵抗値を調整する抵抗調整部と、を含む、
請求項2に記載のサーボドライバ。 - 前記パワーモジュールは、上アーム用の第1出力素子と下アーム用の第2出力素子とを含み、
前記給電配線は、前記電源部と前記第1出力素子とを接続する第1給電配線と、前記電源部と前記第2出力素子とを接続する第2給電配線と、を含み、
前記調整部は、前記第1給電配線上に配置されて前記第1出力素子に供給する電圧を調整する第1調整部と、前記第2給電配線上に配置されて前記第2出力素子に供給する電圧を調整する第2調整部と、を含む、
請求項1から3のいずれか一項に記載のサーボドライバ。 - 所定の電圧を出力する電源部と、駆動電圧をサーボモータに出力するパワーモジュールであって、前記電源部から供給される電圧に応じて前記駆動電圧の単位時間当たりの電圧変化量が変動するパワーモジュールと、前記電源部と前記パワーモジュールとを接続する給電配線上に配置される調整部と、を備えるサーボドライバの調整方法であって、
前記駆動電圧の前記単位時間当たりの前記電圧変化量を測定し、
前記単位時間当たりの前記電圧変化量が所望の値となるように、前記電源部から前記パワーモジュールに供給される電圧を前記調整部によって調整する、
サーボドライバの調整方法。
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| WO2022196092A1 (ja) * | 2021-03-16 | 2022-09-22 | ローム株式会社 | 絶縁ゲートドライバ、トラクションインバータ、電動車 |
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2025
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