JP2009278820A - モータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが用途に応じて位置異常閾値を変更できるモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】位置検出器から出力されるシリアル通信データ１１を受信し、正常受信した際には受信した位置データ１２を出力し、通信異常時には前回受信した正常値に基づく補正データを位置データとして出力するとともに通信異常発生信号１３を出力するシリアル通信受信手段１と、通信異常発生信号１３が連続して発生した回数を異常発生データ１４として出力する異常発生データ出力手段２と、位置異常閾値１５を出力するパラメータ設定手段４と、異常発生データ１４が位置異常閾値１５を超えたときに位置検出異常１６を出力する位置異常検出手段３を備え、パラメータ設定手段４により、用途に応じて手動で位置異常閾値を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリアル通信を介してモータ位置を取得してモータを制御するモータ駆動装置に関する。

モータ制御では、モータに取付けられた位置検出器で検出された位置を用いて、速度制御や位置制御を行っている。位置検出器の高分解能化などにより、位置検出器からサーボアンプへの伝達手段は、シリアル通信タイプが普及している。

シリアル通信により位置検出器から位置データを取得する場合、通常ある定められた通信周期毎にデータを取得する。その通信周期は、位置制御や速度制御の周期、あるいはそれより早い周期で行うのが一般的である。モータ制御の高速化、高精度化により、その通信周期の短縮や通信速度の高速化が進む反面、ノイズなどに対する位置データの信頼性確保が厳しくなってきているのが現状である。

そこで、ノイズ等により正常な位置データを取得できない場合でも、位置データの推定精度をあげることで安定したモータ駆動を実現するため、所定の周期で通常用位置データを出力する通常位置データ取得手段と、通常位置データ取得手段と時間差を持ち、かつ同期したタイミングで推定用位置データを出力する推定用位置データ取得手段と、エンコーダ通信異常を検出し異常発生信号を出力するエンコーダ通信異常検出手段と、位置推定手段と、切替手段とよりなり、位置推定手段は推定用位置データを推定位置として出力し、切替手段は、異常発生信号が無い場合は通常用位置データを出力し、異常発生信号が有る場合には推定位置を出力するようにしたエンコーダ通信異常検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−９１２７０号公報

上述の特許文献１は、エンコーダ通信異常で位置データが取得できなかった場合でも、精度の高い位置推定が可能となるため、急峻なトルク変化を発生させることなく、なめらかな動作が可能となる。ところが、通信異常が連続して発生した場合には、推定精度が悪化し、正常な制御が行えなくなる。

このため、決められた所定回数までは、前回の移動量に基づき補間して制御を続け、所定回数を超えたときにエラートリップさせるのが一般的である。

しかしながら、モータ駆動の用途は様々であり、エラートリップさせる閾値は、用途によって異なる場合がある。特に、搬送系などでは、多少通信異常が続いてもモータを止めない方が望ましい場合もある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ユーザが用途に応じて位置異常閾値を設定できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のモータ駆動装置は、位置検出器から出力されるシリアル通信データを受信し、正常受信した際には受信した位置データを出力し、通信異常時には前回受信した正常値に基づく補正データを位置データとして出力するとともに通信異常発生信
号を出力するシリアル通信受信手段と、前記シリアル通信受信手段の通信異常発生信号が入力され、前記通信異常発生信号が連続して発生した回数を異常発生データとして出力する異常発生データ出力手段と、位置異常閾値を出力するパラメータ設定手段と、前記異常発生データが前記位置異常閾値を超えたときに位置検出異常を出力する位置異常検出手段を備え、前記パラメータ設定手段により、用途に応じて手動で位置異常閾値を変更する。

また、請求項２に記載のモータ駆動装置は、請求項１の異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続を含むＮ回連続の通信異常の発生回数をそれぞれ異常発生データとして出力し、前記パラメータ設定手段で単発用と２回連続用およびまたはＮ回連続の閾値を個別に設定し、前記位置異常検出手段は、単発の通信異常発生回数と単発用の閾値、２回連続の通信異常発生回数と２回連続用の閾値およびまたはＮ回連続までの通信異常発生回数とＮ回連続用の閾値とをそれぞれ比較し、いずれか１つでも閾値を超えた場合に位置検出異常を出力する。

また、請求項３に記載のモータ駆動装置は、請求項２の異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続の通信異常の発生回数およびまたはＮ回連続の通信異常の発生回数のそれぞれに重み付けし加算した値を異常発生データとして出力し、前記位置異常検出手段は、前記異常発生データの値が前記位置異常閾値を超えた場合に位置検出異常を出力する。

また、請求項４に記載のモータ駆動装置は、請求項２または請求項３の異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続の通信異常の発生回数およびまたはＮ回連続までの通信異常の発生回数を一定時間経過後に０クリアする。

また、請求項５に記載のモータ駆動装置は、位置検出器から出力されるシリアル通信データを受信し、正常受信した際には受信した位置データを出力し、通信異常時には前回受信した正常値に基づく補正データを位置データとして出力するとともに通信異常発生信号を出力するシリアル通信受信手段と、前記シリアル通信受信手段の通信異常発生信号が入力され、前記通信異常発生信号が連続して発生した回数を異常発生データとして出力する異常発生データ出力手段と、状態切替入力により通常動作状態から位置異常閾値自動設定状態へと切替えられた時に自動設定値を出力する自動設定手段と、前記異常発生データが前記自動設定値を超えたときに位置検出異常を出力する位置異常検出手段を備え、前記自動設定手段は、前記状態切替入力により位置異常閾値自動設定状態が選択されているときの前記異常発生データの最大値に余裕度を加算した値を自動設定値として出力する。

また、請求項６に記載のモータ駆動装置は、請求項５の異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続の通信異常の発生回数およびまたはＮ回連続の通信異常の発生回数をそれぞれ異常発生データとして出力し、前記自動設定手段は、状態切替入力により位置異常閾値自動設定状態が選択されているときに前記異常発生データの最大値に余裕度を加算した値を自動設定値として出力し、前記位置異常検出手段は、単発の通信異常発生回数と単発用の自動設定値、２回連続の通信異常発生回数と２回連続用の自動設定値およびまたはＮ回連続までの通信異常発生回数とＮ回連続用の自動設定値とをそれぞれ比較し、いずれか１つでも自動設定値を超えた場合に位置検出異常を出力する。

さらに、請求項７に記載のモータ駆動装置は、請求項６の異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続の通信異常の発生回数およびまたはＮ回連続までの通信異常の発生回数を一定時間経過後に０クリアする。

請求項１に記載のモータ駆動装置によれば、位置検出の異常状態の限界値をユーザが任
意に変更でき、用途に適した最適値に設定することができる。

また、請求項２−３、６に記載のモータ駆動装置によれば、位置検出の異常状態の限界値を用途に応じて細やかに設定できる。

また、請求項５に記載のモータ駆動装置によれば、ユーザは事前運転により異常発生データの最大値を計測し、それに余裕度を加算した値を自動で設定できる。これにより、稼働時における通信異常を検出することができる。

さらに、請求項４、７に記載のモータ駆動装置によれば、一定時間経過後に異常回数をクリアすることで、装置の安定稼働が実現できる。

位置検出器で検出したモータ位置をシリアル通信により取得しモータを制御するモータ駆動装置において、位置検出器から出力されるシリアル通信データを受信し、正常受信した際には受信した位置データを出力し、通信異常時には前回受信した正常値に基づく補正データを位置データとして出力するとともに通信異常発生信号を出力するシリアル通信受信手段と、前記シリアル通信受信手段の通信異常発生信号が入力され、前記通信異常発生信号が連続して発生した回数を異常発生データとして出力する異常発生データ出力手段と、位置異常閾値を出力するパラメータ設定手段と、前記異常発生データが前記位置異常閾値を超えたときに位置検出異常を出力する位置異常検出手段を備え、前記パラメータ設定手段により、用途に応じて手動で位置異常閾値を変更する。以下、具体的な実施の形態について、図を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１について図を参照して説明する。図１は、本発明のモータ駆動装置における位置検出処理部のブロック構成図である。

図１において、シリアル通信受信手段１には、エンコーダなどの位置検出器で検出した位置データをシリアル通信データ１１として入力され、シリアル通信異常の有無を検出し、正常であれば、受信した位置データをそのまま位置データ１２として出力し、異常であれば、前回受信した正常値などから補正データを算出し、その補正データを位置データ１２として出力するとともに、通信異常発生信号１３を出力する。

異常発生データ出力手段２には、シリアル通信受信手段１から通信異常発生信号１３が入力され、通信周期毎の連続発生回数を計測し、その連続発生回数を異常発生データ１４として出力し、通信異常未発生時には連続発生回数を０クリアする。

位置異常検出手段３には、異常発生データ出力手段２から異常発生データ１４と、パラメータ設定手段４から位置異常閾値１５が入力され、位置異常発生データ１４が位置異常閾値１５より大きい場合に位置検出異常１６を出力する。パラメータ設定手段４は、ユーザが設定した値を位置異常閾値１５として出力する。

実施の形態１の特徴は、位置異常検出手段３の位置検出異常１６の出力判断における閾値を、パラメータ設定手段４によりユーザが任意に設定できる点である。これにより、モータを設置する装置に応じて、ユーザが任意に調整することができる。

例えば、高精度な位置制御が必要な装置は、位置検出異常が直ちに製品不良につながるため、位置異常閾値１５を小さく設定することで、異常発生時に直ちに装置に異常を伝え、製品不良の発生を抑えることができる。また、逆に通信異常が連続して発生しても製品不良につながらない装置の場合には、位置異常閾値１５を大きくすることで、通信異常に
対する過剰な異常検出を抑制することができ、装置を安定して稼動させることができる。

また、異常発生出力手段２とパラメータ設定手段４における通信異常の発生回数と位置異常閾値を単発用、２回連続用、・・・、Ｎ回連続用とにわけ、位置異常検出手段３において、単発の通信異常回数が単発の位置異常閾値１５より大きい場合、２回連続の通信異常回数が２回連続の位置異常閾値１５より大きい場合、・・・、Ｎ回連続の通信異常回数がＮ回連続の位置異常閾値１５より大きい場合に位置検出異常１６を出力するようにすれば、通信異常の状態に対する位置検出異常の設定をより詳細に行うことができる。これにより、例えば装置として５回連続が発生した場合に異常としたいが、その前兆を示す３回連続や４回連続の発生回数に対しても閾値を超えた場合に同様の異常としたい場合に有用である。

また、異常発生出力手段２における通信異常の発生回数を単発用、２回連続用、・・・、Ｎ回連続用とわけ、位置異常検出手段３において、それぞれの通信異常発生回数に重み付けをした合計値が位置異常閾値１５より大きい場合に位置検出異常１６を出力するようにすれば、ユーザが設定する位置異常閾値１５は１つだけでよく、かつ通信異常状態をより詳細に反映した位置異常検出が可能となる。重み付けの値は、パラメータなどで調整ができるようにしておくとよい。

なお、Ｎ回連続の通信異常の発生回数は、サーボアンプの電源投入後からの累積値を用いてもよいし、一定周期毎に０クリアするようにし、そのクリアする周期もパラメータなどで任意に設定できるようすることも考えられる。

また、異常発生データ１４をモニタなどに表示するようにすれば、装置の状況の把握や位置異常閾値１５の設定が容易になる。

また、シリアル通信受信手段１における補正データの算出方法としては、前々回の位置データと前回の位置データの差分を、前回の位置データに加算した値を補正データとする方法などが考えられる。
（実施の形態２）
実施の形態２について図を参照して説明する。図２は、本発明のモータ駆動装置における位置検出処理部のブロック構成図である。

シリアル通信受信手段１、異常発生データ出力手段２の構成は実施の形態１と同じであり、実施の形態１のパラメータ設定手段４の代わりに自動設定手段５を備えた点、位置異常検出手段３の入力が自動設定値１７になった点が異なる。

自動設定手段５には、状態切替入力１７と異常発生データ１４が入力され、状態切替入力１７で位置異常閾値自動設定状態が選択されている場合は、その状態における異常発生データ１４の最大値を計測し、その最大値＋余裕度を自動設定値１８として出力する。また、位置異常閾値自動設定状態が解除されたときの自動設定値１８の出力値を保持する。

位置異常検出手段３には、異常発生データ１４と自動設定値１８が入力され、位置異常発生データ１４が自動設定値１８より大きい場合に位置検出異常１６を出力する。

実施の形態２の特徴は、位置異常検出手段３の位置検出異常１６の出力判断における閾値を、自動設定手段５において自動的に設定できる点であり、これにより、装置の状態にあった閾値の自動調整が可能となる。

例えば、ある一定時間の間、装置をあらゆる条件で試験運転させ、その状態の通信異常
発生回数を異常発生の閾値にした場合は、状態切替入力１７で位置異常閾値自動設定状態を選択し、試験運転を開始し、試験運転完了後に状態切替入力１７で通常状態にもどすことで、その装置に適した異常発生の閾値を自動調整することができる。

また、異常発生出力手段２と自動設定手段５における通信異常の発生回数と自動設定値１８を単発用、２回連続用、・・・、Ｎ回連続用とわけ、位置異常検出手段３において、単発の通信異常回数が単発の自動設定値１８より大きい場合、または、２回連続の通信異常回数が２回連続の自動設定値１８より大きい場合、・・・、Ｎ回連続の通信異常回数がＮ回連続の自動設定値１８より大きい場合に位置検出異常１６を出力するようにすれば、通信異常の状態に対する位置検出異常の設定をより詳細に行うことができる。これにより、例えば装置として５回連続が発生した場合に異常としたいが、その前兆を示す３回連続や４回連続の発生回数に対しても閾値を超えた場合に同様の異常としたい場合に有用である。

なお、上記のＮ回連続の通信異常の発生回数は、サーボアンプの電源投入後からの累積値を用いてもよいし、一定周期毎に０クリアするようにし、そのクリアする周期もパラメータなどで任意に設定できるようすることも考えられる。

また、自動設定手段５における余裕度はパラメータで任意に調整できるようにしたほうがよい。また、現在の自動設定値１８をモニタなどで表示できるようにすることで、現在の状況を外部から確認できるようになる。

また、シリアル通信受信手段における補正データの算出方法としては、前々回の位置データと前回の位置データの差分を、前回の位置データに加算した値を補正データとする方法などが考えられる。

本発明のモータ駆動装置は、位置検出器との間のシリアル通信のみならず、上位コントローラ間との通信などにも有用である。

実施の形態１のモータ駆動装置における位置検出処理部のブロック図 実施の形態２のモータ駆動装置における位置検出処理部のブロック図

符号の説明

１ シリアル通信受信手段
２ 異常発生データ出力手段
３ 位置異常検出手段
４ パラメータ設定手段
５ 自動設定手段
１１ シリアル通信データ
１２ 位置データ
１３ 通信異常発生信号
１４ 異常発生データ
１５ 位置異常閾値
１６ 位置検出異常
１７ 状態切替入力
１８ 自動設定値

Claims (7)

1. 位置検出器で検出したモータ位置をシリアル通信により取得しモータを制御するモータ駆動装置において、
   位置検出器から出力されるシリアル通信データを受信し、正常受信した際には受信した位置データを出力し、通信異常時には前回受信した正常値に基づく補正データを位置データとして出力するとともに通信異常発生信号を出力するシリアル通信受信手段と、
   前記シリアル通信受信手段の通信異常発生信号が入力され、前記通信異常発生信号が連続して発生した回数を異常発生データとして出力する異常発生データ出力手段と、
   位置異常閾値を出力するパラメータ設定手段と、
   前記異常発生データが前記位置異常閾値を超えたときに位置検出異常を出力する位置異常検出手段を備え、
   前記パラメータ設定手段により、用途に応じて手動で位置異常閾値を変更することを特徴としたモータ駆動装置。
2. 前記異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続を含むＮ回連続の通信異常の発生回数をそれぞれ異常発生データとして出力し、前記パラメータ設定手段で単発用と２回連続用およびまたはＮ回連続の閾値を個別に設定し、
   前記位置異常検出手段は、単発の通信異常発生回数と単発用の閾値、２回連続の通信異常発生回数と２回連続用の閾値およびまたはＮ回連続までの通信異常発生回数とＮ回連続用の閾値とをそれぞれ比較し、いずれか１つでも閾値を超えた場合に位置検出異常を出力することを特徴とした請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続の通信異常の発生回数およびまたはＮ回連続の通信異常の発生回数のそれぞれに重み付けし加算した値を異常発生データとして出力し、
   前記位置異常検出手段は、前記異常発生データの値が前記位置異常閾値を超えた場合に位置検出異常を出力することを特徴とした請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続の通信異常の発生回数およびまたはＮ回連続までの通信異常の発生回数を一定時間経過後に０クリアすることを特徴とした請求項２または請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. 位置検出器で検出したモータ位置をシリアル通信により取得しモータを制御するモータ駆動装置において、
   位置検出器から出力されるシリアル通信データを受信し、正常受信した際には受信した位置データを出力し、通信異常時には前回受信した正常値に基づく補正データを位置データとして出力するとともに通信異常発生信号を出力するシリアル通信受信手段と、
   前記シリアル通信受信手段の通信異常発生信号が入力され、前記通信異常発生信号が連続して発生した回数を異常発生データとして出力する異常発生データ出力手段と、
   状態切替入力により通常動作状態から位置異常閾値自動設定状態へと切替えられた時に自動設定値を出力する自動設定手段と、
   前記異常発生データが前記自動設定値を超えたときに位置検出異常を出力する位置異常検出手段を備え、
   前記自動設定手段は、前記状態切替入力により位置異常閾値自動設定状態が選択されているときの前記異常発生データの最大値に余裕度を加算した値を自動設定値として出力することを特徴としたモータ駆動装置。
6. 前記異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続の通信異常の発生回数およびまたはＮ回連続の通信異常の発生回数をそれぞれ異常発生データとして出力
   し、
   前記自動設定手段は、状態切替入力により位置異常閾値自動設定状態が選択されているときに前記異常発生データの最大値に余裕度を加算した値を自動設定値として出力し、
   前記位置異常検出手段は、単発の通信異常発生回数と単発用の自動設定値、２回連続の通信異常発生回数と２回連続用の自動設定値およびまたはＮ回連続までの通信異常発生回数とＮ回連続用の自動設定値とをそれぞれ比較し、いずれか１つでも自動設定値を超えた場合に位置検出異常を出力することを特徴とした請求項５に記載のモータ駆動装置。
7. 前記異常発生データ出力手段は、単発の通信異常の発生回数と２回連続の通信異常の発生回数およびまたはＮ回連続までの通信異常の発生回数を一定時間経過後に０クリアすることを特徴とした請求項６に記載のモータ駆動装置。
   

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