(57)【要約】【課題】巻線を有するモータと該モータのドライバとの組合せの適正を、簡易且つ確実に判定することができる技術を提供する。【解決手段】モータの適正判定方法は、サーボモータ２１と、これを駆動するサーボアンプ２３との電気的な組合せ適正を判定する。前記方法は、サーボアンプ２３によってサーボモータ２１を駆動させ、移動テーブル１３を移動経路に沿って移動させるステップと、移動経路の近傍に配置された第１ストッパ１５に移動テーブル１３を当止させ、サーボモータ２１のロック状態を形成するステップと、前記ロック状態のサーボモータ２１の、巻線抵抗に由来する電気的特徴量、例えばモータ電圧を検出するステップと、前記電気的特徴量に基づいて、サーボアンプ２３に対するサーボモータ２１の電気的な組合せ適正を判定するステップと、を備える。【選択図】図２
2015139347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を有するモータと、該モータを駆動するドライバと、前記モータによって移動される移動体とを含む駆動系において、前記ドライバに対する前記モータの電気的な組合せ適正を判定する方法であって、
前記ドライバによって前記モータを駆動させ、前記移動体を移動経路に沿って移動させるステップと、
前記移動経路上又はその近傍に配置されたストッパに前記移動体を当止させ、前記モータのロック状態を形成するステップと、
前記ロック状態のモータの、巻線抵抗に由来する電気的特徴量を検出するステップと、
前記電気的特徴量に基づいて、前記ドライバに対する前記モータの電気的な組合せ適正を判定するステップと、
を備えるモータの適正判定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモータの適正判定方法において、
前記電気的特徴量を検出するステップは、予め定められた前記モータの過負荷発生の検出を行うと共に、前記過負荷発生の検出に至る過程においてモータ電圧を検出するステップであり、
前記組合せ適正を判定するステップは、前記モータ電圧が、適正なモータの巻線抵抗に応じて予め定められた範囲の電圧であるか否かを判定するステップである、モータの適正判定方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモータの適正判定方法において、
前記ストッパは、前記移動体の原点復帰動作のために設置されたものであり、前記原点復帰動作の際に、上記の一連のステップが実行される、モータの適正判定方法。
【請求項４】
巻線を有するモータと、
前記モータを駆動するドライバと、
前記モータによって移動力が与えられ、所定の移動経路に沿って移動する移動体と、
前記移動経路上又はその近傍に配置されるストッパと、
前記移動体が、前記モータによって前記移動経路に沿って移動すると共に前記ストッパに当止するように、前記ドライバを制御する駆動制御部と、
少なくとも前記ストッパに前記移動体が当止した状態において、前記モータの、巻線抵抗に由来する電気的特徴量を検出する測定部と、
前記電気的特徴量に基づいて、前記ドライバに対する前記モータの電気的な組合せ適正を判定する判定部と、
を備えるモータの適正判定装置。
【請求項５】
請求項４に記載のモータの適正判定装置において、
前記測定部は、前記巻線に印加されるモータ電圧と、前記モータの負荷とを計測する機能を備え、
前記ドライバに対して適正なモータが組合せられた場合に検出されるべきモータ電圧の上限値及び下限値と、前記モータの負荷が過負荷であることを判定する過負荷条件とを記憶する記憶部をさらに備え、
前記判定部は、前記測定部の計測結果に基づき、前記過負荷条件を満たすか否かを判定しつつ、前記モータ電圧が前記上限値及び下限値の範囲内にあるか否かを判定する、モータの適正判定装置。
【請求項６】
請求項５に記載のモータの適正判定装置において、
前記ストッパは、前記移動体の原点復帰動作のために設置されたものであり、
前記駆動制御部は、前記原点復帰動作のために前記移動体を前記ストッパに当止させる制御を行う、モータの適正判定装置。
【請求項７】
請求項４〜６いずれか１項に記載のモータの適正判定装置の前記移動体がロボット要素として用いられるロボット装置であって、
前記モータは交換可能に前記ロボット装置に組み付けられ、
前記駆動制御部は、前記モータが交換された後に、前記移動体を前記ストッパに当止させる制御を行う、ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線を有するモータと該モータのドライバとの組合せの適正を判定する方法及び装置、並びにこれを用いたロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の移動体を備える装置には、様々なモータが搭載されている。例えば工業用ロボット装置等においては、移動速度や回転角度などを高精度に制御することができるサーボモータが、多数種使用されている。サーボモータはサーボアンプ（ドライバ）によって駆動されるが、両者は容量をマッチングさせて組み合わせる必要がある。例えば、サーボアンプ容量に対してサーボモータ容量が小さすぎると、サーボモータに過度の電流が流れ、モータ焼損の要因となる。逆に、サーボモータ容量が大きすぎると、サーボモータのトルクが不足することになる。
【０００３】
しかし、多数種のサーボモータが使用されるロボット装置等においては、当該装置の生産時やモータの交換時に、サーボモータとサーボアンプとの組合せのミスマッチが生じ得る。その誘因の一つは、多数種のサーボモータにおいてコネクタ類を含む配線部材が共通部品化されていることである。
【０００４】
そこで、実際に組み付けられたサーボモータとサーボアンプとの組合せが適正であるか否かを判別する技術が必要となる。特許文献１には、温度特性の異なる抵抗素子を予めモータに組み込み、その抵抗値を計測することでモータの種類判別を行う技術が開示されている。しかし、この技術では、前記抵抗素子を予め組み付ける手間が必要であり、また組み付け間違いが生じ得る。特許文献２には、複数種のモータを実際に駆動させた時の電気的な特性値を予め記憶しておき、モータの組み付け後に実際にモータを駆動させることでモータの種類判別を行う技術が開示されている。しかし、この技術では、モータの特性値が負荷によって変動するため正確な種類判別が阻害される懸念があり、また、種類判別のための駆動によってモータが焼損してしまうリスクもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１５４４２５号公報
【特許文献２】特開２００１−１３６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、巻線を有するモータと該モータのドライバとの組合せの適正を、簡易且つ確実に判定することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一局面に係るモータの適正判定方法は、巻線を有するモータと、該モータを駆動するドライバと、前記モータによって移動される移動体とを含む駆動系において、前記ドライバに対する前記モータの電気的な組合せ適正を判定する方法であって、前記ドライバによって前記モータを駆動させ、前記移動体を移動経路に沿って移動させるステップと、前記移動経路上又はその近傍に配置されたストッパに前記移動体を当止させ、前記モータのロック状態を形成するステップと、前記ロック状態のモータの、巻線抵抗に由来する電気的特徴量を検出するステップと、前記電気的特徴量に基づいて、前記ドライバに対する前記モータの電気的な組合せ適正を判定するステップと、を備える。
【０００８】
この方法によれば、巻線を有するモータをロック状態とすることで、当該モータを電気的に単なるコイルと扱えるようにすることができる。一般に、巻線抵抗はモータの種別（容量）と密接に関連する。容量が大きいモータの巻線は、線径が太くターン数が少ないことから巻線抵抗は小さく、容量が小さいモータの巻線は、線径が細くターン数が多いことから巻線抵抗は大きい傾向がある。従って、ロック状態のモータの、巻線抵抗に由来する電気的特徴量を検出することで、モータの種別を的確に判別することができる。このため、ドライバに対するモータの組合せ適合性も的確に判定することができる。
【０００９】
上記のモータの適正判定方法において、前記電気的特徴量を検出するステップは、予め定められた前記モータの過負荷発生の検出を行うと共に、前記過負荷発生の検出に至る過程においてモータ電圧を検出するステップであり、前記組合せ適正を判定するステップは、前記モータ電圧が、適正なモータの巻線抵抗に応じて予め定められた範囲の電圧であるか否かを判定するステップであることが望ましい。
【００１０】
この方法によれば、ロック状態のモータのモータ電圧を検知することで、簡易且つ確実にモータの巻線抵抗を評価することができる。一般に、前記移動体がストッパに当止されると、モータは過負荷状態となる。従って、過負荷発生の検出とモータ電圧の検出とを組み合わせることにより、前記移動体のストッパへの当止検知、及びモータの巻線抵抗の評価を、簡易なシーケンスで実現することができる。
【００１１】
上記のモータの適正判定方法において、前記ストッパは、前記移動体の原点復帰動作のために設置されたものであり、前記原点復帰動作の際に、上記の一連のステップが実行されることが望ましい。
【００１２】
この方法によれば、装置の使用開始時又は電源投入時、或いはモータ交換後などに実行される移動体の原点復帰動作の機会を利用して、ドライバに対するモータの組合せ適合性を判定させることができる。
【００１３】
本発明の他の局面に係るモータの適正判定装置は、巻線を有するモータと、前記モータを駆動するドライバと、前記モータによって移動力が与えられ、所定の移動経路に沿って移動する移動体と、前記移動経路上又はその近傍に配置されるストッパと、前記移動体が、前記モータによって前記移動経路に沿って移動すると共に前記ストッパに当止するように、前記ドライバを制御する駆動制御部と、少なくとも前記ストッパに前記移動体が当止した状態において、前記モータの、巻線抵抗に由来する電気的特徴量を検出する測定部と、前記電気的特徴量に基づいて、前記ドライバに対する前記モータの電気的な組合せ適正を判定する判定部と、を備える。
【００１４】
この構成によれば、前記駆動制御部が前記移動体を前記ストッパに当止させることで、巻線を有するモータをロック状態とすることができ、当該モータを電気的に単なるコイルと扱えるようにすることができる。そして、測定部が、ロック状態のモータの、巻線抵抗に由来する電気的特徴量を検出することで、判定部がモータの種別を的確に判別することができる。このため、ドライバに対するモータの組合せ適合性も的確に判定することができる。
【００１５】
上記のモータの適正判定装置において、前記測定部は、前記巻線に印加されるモータ電圧と、前記モータの負荷とを計測する機能を備え、前記ドライバに対して適正なモータが組合せられた場合に検出されるべきモータ電圧の上限値及び下限値と、前記モータの負荷が過負荷であることを判定する過負荷条件とを記憶する記憶部をさらに備え、前記判定部は、前記測定部の計測結果に基づき、前記過負荷条件を満たすか否かを判定しつつ、前記モータ電圧が前記上限値及び下限値の範囲内にあるか否かを判定することが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、ロック状態のモータのモータ電圧が前記上限値及び下限値の範囲内にあるか否か判定することで、簡易且つ確実にモータの巻線抵抗を評価することができる。また、過負荷条件の監視とモータ電圧の検出とを組み合わせることにより、前記移動体のストッパへの当止検知、及びモータの巻線抵抗の評価を、簡易なシーケンスで実現することができる。
【００１７】
上記のモータの適正判定装置において、前記ストッパは、前記移動体の原点復帰動作のために設置されたものであり、前記駆動制御部は、前記原点復帰動作のために前記移動体を前記ストッパに当止させる制御を行うことが望ましい。
【００１８】
この構成によれば、装置の使用開始時又は電源投入時、或いはモータ交換後などに実行される移動体の原点復帰動作の機会を利用して、前記判定部においてドライバに対するモータの組合せ適合性を判定させることができる。
【００１９】
本発明のさらに他の局面に係るロボット装置は、上記のモータの適正判定装置の前記移動体がロボット要素として用いられるロボット装置であって、前記モータは交換可能に前記ロボット装置に組み付けられ、前記駆動制御部は、前記モータが交換された後に、前記移動体を前記ストッパに当止させる制御を行う。
【００２０】
この構成によれば、メンテナンス等によりモータが交換された後に、ドライバに対する当該交換されたモータの組合せ適合性を判定させる機能を、ロボット装置に具備させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、巻線を有するモータと該モータのドライバとの組合せの適正を、簡易且つ確実に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】単軸ロボットの構成を示す模式的な図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロボット装置（モータの適正判定装置）の構成を示すブロック図である。
【図３】サーボアンプに適正な容量のサーボモータが組合せられた場合の、モータ電圧及びモータ電流を示すグラフである。
【図４】サーボアンプに過小な容量のサーボモータが組合せられた場合の、モータ電圧及びモータ電流を示すグラフである。
【図５】サーボアンプに過大な容量のサーボモータが組合せられた場合の、モータ電圧及びモータ電流を示すグラフである。
【図６】コントローラによるモータの適正判定動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るモータの適正判定方法の一つの適用対象として例示する、単軸ロボット１の構成を示す模式的な図である。本発明に係るモータの適正判定方法は、巻線を有するモータと、該モータを駆動するドライバと、前記モータによって移動される移動体とを含み、該移動体がストッパによって所定の基準位置に当止される構成を備える駆動系全般に適用可能である。ここでは、前記駆動系の一例として、単軸ロボット１を例示する。
【００２４】
単軸ロボット１は、ロボットユニット１０と、該ロボットユニット１０に駆動力を与えるモータユニット２０とを含む。ロボットユニット１０は、ベースフレーム１１、ねじ軸１２（移動経路）及び移動テーブル１３（移動体）を含む。
【００２５】
ベースフレーム１１は、Ｘ方向に直線状に延びる金属フレームであり、ねじ軸１２を収容する内部空間と、移動テーブル１３の＋Ｘ又は−Ｘ方向への移動をガイドするレール部とを備えている。ねじ軸１２は、外周面に雄ねじが形成され、Ｘ方向に直線状に延びる軸部材であり、ベースフレーム１１の前記内部空間に収容されている。ベースフレーム１１のＸ方向両端部には、ねじ軸１２の軸端を各々回転自在に支持する軸受け部が設けられている。
【００２６】
移動テーブル１３は、ロボット要素として用いられる移動体であり、ナット部材１４を介してねじ軸１２に係合されている。ナット部材１４は、ねじ軸１２と噛み合う雌ねじ部と、移動テーブル１３を支持する支持部とを含む。モータユニット２０は、ベースフレーム１１の＋Ｘ方向端部に配置され、ねじ軸１２を正方向又は逆方向に回転させることで、ねじ軸１２に沿った移動経路を移動するよう移動テーブル１３に移動力を与える。例えば、ねじ軸１２が正方向に回転されることで移動テーブル１３が＋Ｘ方向に移動し、逆方向に回転されることで移動テーブル１３が−Ｘ方向に移動する。
【００２７】
ベースフレーム１１の＋Ｘ方向端部には第１ストッパ１５が、−Ｘ方向端部には第２ストッパ１６が各々配置されている。第１ストッパ１５は、移動テーブル１３の移動経路における＋Ｘ方向の移動限界を定め、第２ストッパ１６は、−Ｘ方向の移動限界を定めている。つまり、本実施形態では、第１ストッパ１５及び第２ストッパ１６は、移動テーブル１３の移動経路の両端近傍に配置されたストッパである。また、本実施形態では、第１ストッパ１５の近傍における移動経路上に、移動テーブル１３の原点位置が定められている例を示している。つまり、第１ストッパ１５は、移動テーブル１３の原点復帰動作のために設置されたストッパでもある。
【００２８】
第１ストッパ１５及び第２ストッパ１６は、移動テーブル１３のＸ方向側端面と対向する当止面を各々有している。この当止面には、移動テーブル１３が当止する際の衝撃を緩和するダンパー（図略）が組み付けられている。もちろん、前記ダンパーは移動テーブル１３のＸ方向側端面に組み付けられていても良く、或いは前記ダンパーの組み付けを省いても良い。
【００２９】
図２は、本発明の実施形態に係るロボット装置（モータの適正判定装置）の電気的構成を示すブロック図である。ロボット装置は、複数の駆動系３０、３０Ａ、３０Ｂ・・・、コントローラ４０、操作部５０及び表示パネル５１を備えている。駆動系３０は、一つのロボットユニット１０を動作させるための駆動系であり、上述のモータユニット２０と、このモータユニット２０を駆動するドライバであるサーボアンプ２３と、モータ電流を計測するための電流センサ２４とを備えている。駆動系３０Ａ、３０Ｂは、各々他のロボットユニットを動作させる駆動系であり、上述の駆動系３０と同様な構成を備えている。
【００３０】
モータユニット２０は、サーボモータ２１とエンコーダ２２とを含む。サーボモータ２１は、フィードバック制御により駆動されるモータであり、磁界を発生させる巻線を備えている。サーボモータ２１としては、ＡＣ型（同期電動機又は誘導電動機）或いはＤＣ型（ブラシ付ＤＣモータ）のものを用いることができる。ＡＣサーボモータの場合、永久磁石が搭載されたロータと前記巻線が搭載されたステータとを含む。
【００３１】
エンコーダ２２は、サーボモータ２１の回転速度、回転角度、モータ軸の回転位置を検出するセンサであり、その検出結果を示す信号はサーボアンプ２３にフィードバックされる。なお、モータユニット２０は、単軸ロボット１に対して交換可能に組み付けられている。
【００３２】
サーボアンプ２３は、モータユニット２０を駆動するモータドライバであり、駆動制御用のマイクロコンピュータを内蔵している。前記マイクロコンピュータは、所定のプログラムが実行されることで、制御部２３１、測定部２３２、判定部２３３及び記憶部２３４を機能的に具備するように動作する。
【００３３】
制御部２３１は、サーボモータ２１を動作させる駆動電圧信号を生成し、サーボモータ２１の回転開始及び停止、回転方向、回転速度等の動作を制御する。また、サーボアンプ２３は、前記駆動電圧信号に基づいて実際にサーボモータ２１に印加する電力を生成する駆動回路部を有している。さらに、制御部２３１は、エンコーダ２２から与えられるフィードバック信号と、コントローラ４０から与えられる目標位置を示す指令パルス信号とを比較し、前記目標位置に至るようサーボモータ２１の駆動を制御する機能を有している。これらの制御に加えて、制御部２３１は、電流センサ２４からフィードバックされる計測値に基づきモータ電流を一定の上限値にクランプする制御も行う。
【００３４】
測定部２３２は、少なくとも第１ストッパ１５に移動テーブル１３が当止した状態において、サーボモータ２１の、例えばステータに搭載されたモータ巻線の電気抵抗に由来する電気的特徴量を検出する。第１ストッパ１５に移動テーブル１３が当止すると、サーボモータ２１は動作が停止した状態となり、前記モータ巻線は電気的には単純なコイルとしてその電気性能を評価することが可能となる。検出する電気的特徴量としては特に制限は無いが、本実施形態では計測の容易性に鑑みて、前記モータ巻線に印加されるモータ電圧と、前記モータ巻線に流れるモータ電流とを計測対象とする。このモータ電圧及びモータ電流から、前記モータ巻線の巻線抵抗を評価することができる。前記モータ電流については、電流センサ２４の計測値が利用される。
【００３５】
なお、電流センサ２４によるモータ電流の計測値は、サーボモータ２１のトルク（負荷状態；過負荷に至るか否か）を検出するためにも用いられる。これは、第１ストッパ１５に移動テーブル１３が当止したことを検知するためである。サーボモータ２１は、移動テーブル１３が第１ストッパ１５に当止すると過負荷状態となり、モータ電流は急激に上昇する。上述の通り、制御部２３１のフィードバック制御によりモータ電流が一定の上限値にクランプされるので、過負荷状態に至っても直ちにモータ巻線が焼損することはない。従って、モータ電流に基づき負荷を監視する（本実施形態では後述の通りモータ電流の時間積分値で監視する）ことで、移動テーブル１３が第１ストッパ１５に当止されたことを検知できる。そして、この当止状態の検知後にモータ電圧が所定の電圧値であるか否かを判定することで、的確に当該サーボモータ２１の巻線抵抗を評価することができる。
【００３６】
判定部２３３は、測定部２３２が検出する前記電気的特徴量に基づいて、サーボアンプ２３に対するサーボモータ２１の電気的な組合せ適正を判定する。ここで言う組合せ適正とは、サーボモータ２１の容量とサーボアンプ２３の容量とがマッチングしているか否かを指す。サーボアンプ２３の容量に対してサーボモータ２１の容量が小さすぎると、モータ巻線に過度の電流が流れ、モータ焼損の要因となる。逆に、サーボモータ２１の容量が大きすぎると、サーボモータ２１のトルクが不足することになる。このようなミスマッチは、ロボット装置の生産時、或いはサーボモータ２１の交換時に生じ得る。判定部２３３は、移動テーブル１３の原点復帰動作が実行される際に当該移動テーブル１３が第１ストッパ１５に当止されることを利用して、上記のようなミスマッチを自動検出する役目を果たす。
【００３７】
判定部２３３は、サーボモータ２１の巻線抵抗を評価するために、測定部２３２により検出されたモータ電圧が、所定の電圧値であるか否かを判定する。例えば、容量が１００Ｗのサーボアンプ２３には、容量が１００Ｗのサーボモータ２１を組み合わせることが望ましい。通常、巻線抵抗はモータ容量と密接に関連する。容量が大きいモータ巻線は、線径が太くターン数が少ないことから巻線抵抗は小さく、容量が小さいモータ巻線は、線径が細くターン数が多いことから巻線抵抗は大きい。すなわち、サーボモータ２１の容量毎に、搭載されている巻線に応じたユニークな巻線抵抗が存在する。このため、モータ電流がクランプされて一定である状態においては、前記ユニークな巻線抵抗に応じたモータ電圧が検出されることになる。
【００３８】
具体的には判定部２３３は、サーボアンプ２３に、適正容量のサーボモータ２１が組合せられた場合に検出されるべきモータ電圧の適正範囲を予め定め、その適正範囲内に測定部２３２が検出したモータ電圧が入っているか否かに基づいて、前記組合せ適正を判定する。サーボアンプ２３の容量に対してサーボモータ２１の容量が大きすぎると、モータ電圧は前記適正範囲の下限値を下回ることになる。一方、サーボアンプ２３の容量に対してサーボモータ２１の容量が小さすぎると、モータ電圧は前記適正範囲の上限値を超過することになる。本実施形態では、判定部２３３は、前記原点復帰動作の開始と同時にモータ電圧が前記適正範囲の上限値を超過するか否かの判定を開始する。
【００３９】
また、判定部２３３は、測定部２３２により検出されるモータ電流に基づき、サーボモータ２１の負荷を監視する。そして、サーボモータ２１が過負荷に至ったことが検出されると、つまり、移動テーブル１３が第１ストッパ１５に当止した（＋Ｘのストローク端への到達した）と判定すると、判定部２３３は、モータ電圧が前記適正範囲の下限値を超過しているか否かを判定する。なお、モータ電圧が前記上限値を超過するか否かの判定は、過負荷検知の時点で終了する。すなわち、前記原点復帰動作の開始後〜過負荷検知の間においてモータ電圧が前記適正範囲の上限値を超過せず、且つ、過負荷検知の時点において前記原点復帰動作の開始後〜過負荷検知の間のモータ電圧の最大値が前記適正範囲の下限値を超過している場合に、判定部２３３は前記組合せが適正であると判定する。モータの負荷が過負荷であることを判定する過負荷条件は、モータ電流の時間積分値が予め定められた値を超過したか否かである。これは一例であり、例えばクランプ電流により定まる上限負荷の状態が所定時間だけ継続したか否かに基づいて過負荷判定を行うようにしても良い。
【００４０】
記憶部２３４は、各々の駆動系３０、３０Ａ、３０Ｂ・・・に関連付けて、前記適正範囲を定めるモータ電圧の上限値及び下限値と、前記過負荷条件を定めるモータ電流の時間積分値とを各々記憶する。判定部２３３は、各駆動系３０、３０Ａ、３０Ｂ・・・について、記憶部２３４に格納されているデータを参照して、前記組合せ適正を判定する。
【００４１】
コントローラ４０は、ロボット装置の全体動作、すなわち複数の駆動系３０、３０Ａ、３０Ｂ・・・の動作を制御するコントローラである。コントローラ４０は、駆動制御部４１を含む。駆動制御部４１は、駆動系３０、３０Ａ、３０Ｂ・・・の各々が備えるサーボアンプ２３に対して、所定のシーケンスに沿って動作するよう制御信号を与えるプログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）である。前記制御信号には、移動テーブル１３の原点復帰動作のための制御信号、つまり、移動テーブル１３が、サーボモータ２１の駆動によってねじ軸１２に沿って移動すると共に第１ストッパ１５に当止するように、サーボアンプ２３を制御する制御信号が含まれる。
【００４２】
操作部５０は、ユーザから当該ロボット装置（コントローラ４０）に対する操作情報の入力を受け付ける。ユーザは、操作部５０を通して、前記適正範囲の上限値及び下限値の入力、前記過負荷条件の入力等を行うことができる。表示パネル５１は、当該ロボット装置に関する各種の表示を行う。この表示パネル５１には、判定部２３３によるモータ組合せ適正の判定結果も表示される。
【００４３】
続いて、サーボアンプ２３とサーボモータ２１との組合せ適正の判定例について、具体例を挙げて説明する。図３は、サーボアンプ２３（容量＝１００Ｗ）に、適正な容量のサーボモータ２１（容量＝１００Ｗ）が組合せられた場合の、モータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａを示すグラフである。図３並びに以下に示す図４及び図５の例では、モータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａをデジタル値にて表示している。また、これらの図において、モータ電圧の適正範囲の上限電圧をＬ１で、下限電圧をＬ２で各々表示している。基準時刻Ｔ＝０において、移動テーブル１３の速度指令Ｖが＋Ｖ０に設定され、原点復帰動作を行うべく移動テーブル１３が＋Ｘ方向（図１参照）に向かって移動を開始する。
【００４４】
時刻Ｔ０において、モータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａが上昇し始める。これは、移動テーブル１３が第１ストッパ１５に当接し始め、これに伴いサーボモータ２１の負荷が上昇するためである。なお、急峻にモータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａが上昇しないのは、第１ストッパ１５にダンパーが具備され、移動テーブル１３が急激に停止しないからである。
【００４５】
時刻Ｔ１は、前記ダンパーの緩衝限界まで移動テーブル１３が＋Ｘ方向に移動した状態である。この状態では、移動テーブル１３は停止状態に至り、サーボモータ２１のロータがロックされた状態となる。また、モータ電流Ａは上限電流（クランプ電流）に達している。なお、判定部２３３は過負荷発生を検知するために、一定時間範囲内のモータ電流Ａの時間積分値が所定値を超過するか否かを常時計測している。
【００４６】
時刻Ｔ２は、モータ電流Ａの時間積分値が所定値を超過した時刻である。判定部２３３は、この時刻Ｔ２において、モータ電圧Ｅが適正範囲に属しているか否かを判定する。ここでは、モータ電圧Ｅが上限電圧Ｌ１〜下限電圧Ｌ２の範囲内であるので、判定部２３３は「サーボアンプ２３とサーボモータ２１との組合せは適正である」との判定を下す。
【００４７】
時刻Ｔ２以降、つまり適正なサーボモータ２１が組み付けられていると判定された後は、専ら移動テーブル１３の原点復帰動作が実行される。すなわち、時刻Ｔ２において、サーボモータ２１の回転方向が反転され、移動テーブル１３が速度指令Ｖ＝−Ｖ０で、−Ｘ方向に向けて移動を開始する。その後、移動テーブル１３が−Ｘ方向に移動するに伴い、時刻Ｔ３でモータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａが下降を開始し、時刻Ｔ４でモータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａが反転する。この時刻Ｔ４が、移動テーブル１３が第１ストッパ１５から離間するタイミングである。
【００４８】
時刻Ｔ５は、移動テーブル１３の原点位置が確認された時刻であって、サーボモータ２１のゼロ位置（例えば磁極ゼロ位置又はエンコーダゼロ信号位置）を示す信号が検出されるタイミングである。この時刻Ｔ５においてサーボモータ２１の駆動は停止され（速度Ｖ＝０）、移動テーブル１３の原点復帰動作は完了する。
【００４９】
次に、図４は、サーボアンプ２３（容量＝１００Ｗ）に、過小な容量のサーボモータ２１（容量＝６０Ｗ）が組合せられた場合の、モータ電圧及びモータ電流を示すグラフである。この場合、サーボモータ２１が過小容量であるため、過大なモータ電流をサーボモータ２１に流し得ることになり、モータ電圧も上昇し得る。
【００５０】
図３の場合と同様に、基準時刻Ｔ＝０において、移動テーブル１３の速度指令Ｖが＋Ｖ０に設定され、原点復帰動作を行うべく移動テーブル１３が＋Ｘ方向に向かって移動を開始する。時刻Ｔ０１は、移動テーブル１３が第１ストッパ１５に当接し始め、モータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａが上昇し始めるタイミングである。
【００５１】
その後、モータ電圧Ｅは上昇を続け、時刻Ｔ１１で、適正範囲の上限電圧Ｌ１を超過するに至る。この時点では、未だモータ電流Ａは上限電流に達していない。しかし、モータ電圧Ｅが上限電圧Ｌ１を超過したことで、サーボモータ２１がサーボアンプ２３に対して過小容量であることが判る。この場合、判定部２３３は「サーボアンプ２３とサーボモータ２１との組合せは不適正である」との判定を下す。従って、時刻Ｔ１１の時点でサーボモータ２１への通電が停止され、移動テーブル１３の原点復帰動作が中止される。
【００５２】
一方、図５は、サーボアンプ２３（容量＝１００Ｗ）に、過大な容量のサーボモータ２１（容量＝２００Ｗ）が組合せられた場合の、モータ電圧及びモータ電流を示すグラフである。この場合、サーボモータ２１の巻線抵抗が小さいので、モータ電圧は低いレベルとなる。
【００５３】
基準時刻Ｔ＝０において、移動テーブル１３の速度指令Ｖが＋Ｖ０に設定され、原点復帰動作を行うべく移動テーブル１３が＋Ｘ方向に向かって移動を開始する。時刻Ｔ０２は、移動テーブル１３が第１ストッパ１５に当接し始め、モータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａが上昇し始めるタイミングである。時刻Ｔ２１は、前記ダンパーの緩衝限界まで移動テーブル１３が＋Ｘ方向に移動してサーボモータ２１のロータがロックされ、モータ電流Ａが上限電流（クランプ電流）に達した時刻である。この時刻Ｔ２１においても、モータ電圧Ｅはさほど上昇していないことが判る。図３の例と同様に、判定部２３３は、モータ電流Ａの時間積分値をモニターしている。
【００５４】
時刻Ｔ２２は、モータ電流Ａの時間積分値が所定値を超過した時刻である。判定部２３３は、この時刻Ｔ２２において、モータ電圧Ｅが適正範囲に属しているか否かを判定する。ここでは、モータ電圧Ｅが下限電圧Ｌ２を下回っている。このため、判定部２３３は「サーボアンプ２３とサーボモータ２１との組合せは不適正である」との判定を下すことになる。
【００５５】
次に、コントローラ４０によるサーボモータ２１の適正判定動作を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。当該適正判定動作の一連のステップは、移動テーブル１３の原点復帰動作の際に実行される。この原点復帰動作は、電源オフ時の位置データのバックアップ機能を備えているロボット装置においては当該装置の初使用の際に、前記バックアップ機能を備えていないロボット装置においては当該装置に電源を投入する度に実行される。
【００５６】
また、サーボモータ２１は交換可能にロボット装置に組み付けられている。サーボモータ２１の交換は、当該ロボット装置の故障時やメンテナンス時に行われ得る。サーボモータ２１の交換が行われた際には、上述のバックアップ機能の有無に拘わらず、原点復帰動作が実行される。この際、サーボアンプ２３に対する当該交換されたサーボモータ２１の組合せ適合性が判定される。
【００５７】
サーボアンプ２３の制御部２３１は、原点復帰動作を開始すると、まず移動テーブル１３の動作（移動）方向を決定する（ステップＳ１）。図１に示す例では、第１ストッパ１５が原点復帰用のストッパとして設置されており、移動テーブル１３の現在位置はねじ軸１２（移動経路）のＸ方向中央付近である。このため制御部２３１は、移動テーブル１３の移動方向を＋Ｘ方向と決定する。また、制御部２３１は、原点復帰速度、つまり移動テーブル１３の移動速度Ｖ０を決定する（ステップＳ２）。
【００５８】
さらに、判定部２３３は、モータ電圧Ｅの監視を以下のステップで行うに当たり、当該原点復帰動作におけるモータ電圧の最大値Ｅｍａｘを記録する図略のメモリの記憶値をリセット（Ｅｍａｘ＝０）する（ステップＳ３）。なお、このとき判定部２３３は、記憶部２３４からモータ電圧の適正範囲を定める上限電圧Ｅｈｉｇｈ及び下限電圧Ｅｌｏｗ（図３他に示している上限電圧Ｌ１及び下限電圧Ｌ２に相当）を読み出す。
【００５９】
その後、制御部２３１は、移動経路に沿って速度Ｖ０で移動テーブル１３を移動させ、原点位置に復帰させるサーボ制御を開始する（ステップＳ４；移動体を移動経路に沿って移動させるステップ）。これに伴い、測定部２３２は、モータ電圧Ｅ及びモータ電流Ａの計測を開始する。
【００６０】
その後、判定部２３３は、測定部２３２が検出したモータ電圧Ｅが上限電圧Ｅｈｉｇｈを超過しているか否かを判定する（ステップＳ５）。検出されたモータ電圧Ｅが上限電圧Ｅｈｉｇｈを超過していない場合（ステップＳ５でＮＯ）、当該モータ電圧Ｅが処理開始後に検出された最大値Ｅｍａｘを超過しているか否かが判定される（ステップＳ６）。なお、初回のルーチンでは、ステップＳ３でＥｍａｘ＝０が前記メモリに記憶されているので、必ずステップＳ６のＥ＞Ｅｍａｘの不等式を満足することになる。ステップＳ６でＹＥＳの場合、判定部２３３は、前記メモリの記憶値を、最新のモータ電圧Ｅの検出値（Ｅｍａｘ＝Ｅ）に書き換える（ステップＳ７）。一方、ステップＳ６でＮＯの場合、ステップＳ７はスキップされる。
【００６１】
続いて判定部２３３は、サーボモータ２１が過負荷状態にあるか否かを判定する（ステップＳ８）。このステップＳ８は、図３に基づいて説明したように、移動テーブル１３が停止状態となってサーボモータ２１のロータがロックされた状態に至り、モータ電流Ａの積分値が予め定められた値を超過したか否か（時刻Ｔ２が到来したか否か）を判定するステップである。換言すると、ステップＳ８は、第１ストッパ１５に移動テーブル１３を当止させ、サーボモータ２１のロック状態が形成されたか否かを確認するステップである。
【００６２】
判定部２３３が、サーボモータ２１は過負荷状態ではないと判定した場合（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ４に戻って上述のルーチンが繰り返される。サーボモータ２１の容量がサーボアンプ２３に対して過小である場合、ルーチンの繰り返し途中において、図４の時刻Ｔ１１の状態のように、やがてモータ電圧Ｅの最大値Ｅｍａｘが上限電圧Ｅｈｉｇｈ（Ｌ１）を超過する（ステップＳ５でＹＥＳ）。この場合、判定部２３３はサーボモータ２１とサーボアンプ２３との組合せが異常であると判定し、原点復帰動作をエラー停止させる（ステップＳ２０）。その後、コントローラ４０は、表示パネル５１に、「サーボアンプとサーボモータとの組合せが不適正である」旨の表示を行う。ステップＳ４〜ステップＳ８のルーチンを換言すると、移動テーブル１３のサーボ制御を実行しつつモータ電圧Ｅの最大値Ｅｍａｘをホールドしてゆき、そのホールドされた最大値Ｅｍａｘが上限電圧Ｅｈｉｇｈ（Ｌ１）を超過したら前記サーボ制御を停止するものである。
【００６３】
これに対し、サーボモータ２１が過負荷状態であると判定した場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、判定部２３３は、当該状態、つまりサーボモータ２１がロックされていることが確認された状態において、それまでにホールドされた最大値Ｅｍａｘ（電気的特徴量）が下限電圧Ｅｌｏｗを下回っているか否かを判定する（ステップＳ９；巻線抵抗に由来する電気的特徴量を検出するステップ及びモータの電気的な組合せ適正を判定するステップ）。つまり、過負荷発生の検出に至る過程において検出されたモータ電圧Ｅの最大値Ｅｍａｘが、上限電圧Ｅｈｉｇｈより小さい状態において（ステップＳ５で確認済み）、下限電圧Ｅｌｏｗよりも小さいか否かが判定される。
【００６４】
最大値Ｅｍａｘが下限電圧Ｅｌｏｗより小さい場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、図５で例示したように、サーボモータ２１の容量がサーボアンプ２３に対して過大であるケースである。この場合も、判定部２３３はサーボモータ２１とサーボアンプ２３との組合せが異常であると判定し、原点復帰動作をエラー停止させる（ステップＳ２０）。そして、コントローラ４０は、表示パネル５１に「組合せ不適正」の旨の表示を行う。
【００６５】
最大値Ｅｍａｘが下限電圧Ｅｌｏｗより大きい場合（ステップＳ９でＮＯ）、図３で例示したように、モータ電圧Ｅが適正範囲の範疇にあることになる。この場合、判定部２３３は、「サーボモータとサーボアンプとの組合せが適正である」と判定する。そして、コントローラ４０は、表示パネル５１に「組合せは適正である」の旨の表示を行う。
【００６６】
以降は、原点復帰動作のための処理が継続される。駆動制御部４１は、移動テーブル１３の動作方向を反転させ（ステップＳ１０）、移動テーブル１３を−Ｘ方向に移動させる。つまり、サーボモータ２１のゼロ位置まで移動テーブル１３を向かわせるサーボ制御が開始される（ステップＳ１１）。そして、サーボモータ２１のゼロ位置を示す信号が検出されるか否かが確認され（ステップＳ１２）、ゼロ位置が確認された時点で原点復帰動作が完了する。
【００６７】
以上説明した通り、本実施形態によれば、移動テーブル１３の原点復帰動作の際に、第１ストッパ１５に移動テーブル１３を当止させ、サーボモータ２１のロック状態を形成するステップと、ロック状態のサーボモータ２１のモータ電圧（巻線抵抗に由来する電気的特徴量）を検出するステップと、モータ電圧に基づいて、サーボアンプ２３に対するサーボモータ２１の電気的な組合せ適正を判定するステップとを含む、適正判定処理が実行される。サーボモータ２１をロック状態とすることで、当該モータを電気的に単なるコイルと扱えるようにすることができる。この際、電流リミッタによりモータ電流は一定となる。従って、モータ電圧とモータ電流とから、当該サーボモータ２１の巻線抵抗を的確に評価することができ、サーボアンプ２３に対するサーボモータ２１の組合せ適合性も的確に判定することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施形態にについて説明したが、本発明は上述の態様に限定されるものではない。本発明は、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。
【００６９】
（１）上記実施形態では、本発明に係るモータの適正判定方法が、移動テーブル１３の原点復帰動作が行われるタイミングで実行される例を示した。本発明に係るモータの適正判定方法は、原点復帰動作とは無関係に実行されても良い。例えば、上記実施形態では第１ストッパ１５が移動テーブル１３の移動経路の端部近傍に配置され、原点位置に移動テーブル１３を復帰させる過程において、モータの適正判定を行うようにした。これに代えて、移動経路上の所定の箇所に何らかの基準位置を設定するストッパが設けられている場合に、当該ストッパを利用して、或いは、移動経路上の任意の箇所にストッパを進退可能に配置して、上記で説明したモータの適正判定方法を実行するようにしても良い。但し、原点復帰動作と同時にモータの適正判定方法を実行すれば、当該判定のための専用の動作及びストッパの設置を省くことができるので好ましい。
【００７０】
（２）上記実施形態では、サーボモータ２１が過負荷状態に至るか否かに基づいて、移動テーブル１３が第１ストッパ１５に当止したか否か（ストローク端に達したか否か）を判定する例を示した。これは一例であり、例えばモータ電流が所定の電流値に達したか否かに基づいて、ストローク端への到達を知見するようにしても良い。或いは、原点復帰速度が所定の速度以下に低下したか否かに基づいて、ストローク端への到達を知見することもできる。この場合、エンコーダ２２の出力信号を利用して、原点復帰速度を検出することができる。
【００７１】
（３）上記実施形態では、ロボット要素として、ボールねじ１２に沿って移動する移動テーブル１３を例示した。この態様は一例であり、例えばベルトドライブ方式で移動テーブル１３が移動するものであっても良い。また、移動体は直線移動するものに限られず、スカラーロボットのように揺動支点回りに揺動する移動体であっても良い。さらに、モータはサーボモータに限定されるものではなく、各種のモータ及びそのドライバに本発明を適用でき、さらにはリニアモータなどにも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  単軸ロボット
１２  ねじ軸（移動経路）
１３  移動テーブル（移動体）
１５  第１ストッパ（ストッパ）
２０  モータユニット
２１  サーボモータ（巻線を有するモータ）
２２  エンコーダ
２３  サーボアンプ（ドライバ）
２３１  制御部
２３２  測定部
２３３  判定部
２３４  記憶部
２４  電流センサ
３０、３０Ａ、３０Ｂ  駆動系
４０  コントローラ
４１  駆動制御部
【図１】
2015139347.tif 000003
【図２】
2015139347.tif 000004
【図３】
2015139347.tif 000005
【図４】
2015139347.tif 000006
【図５】
2015139347.tif 000007
【図６】
2015139347.tif 000008