(57)【要約】【課題】ノイズなどに対して強く、レイアウトの自由度が高いサーボモータの制御装置を提供する。【解決手段】サーボモータ２の制御装置１は、モータ駆動部３とモータ制御部４がケーブル５で接続された分割構成になっている。モータ駆動部３には、電流センサ１５が出力するアナログ信号Ｉｕ，Ｉｖをデジタル信号Ｄｕ，Ｄｖに変換するシリアルアナログ／デジタル変換器１６が設けられている。デジタル信号Ｄｕ，Ｄｖは、差動信号（ＬＶＤＳ信号）としてケーブル５を通してモータ制御部４に送信される。シリアルＡ／Ｄ変換器１６などに供給される電圧は、ケーブル５を通して入力された電圧を制御電源回路１８で調整したものが供給される。【選択図】図１
2008306811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータの相電流を供給するブリッジ回路を有するモータ駆動部と、
前記モータ駆動部にケーブルを介して離れて配置され、前記サーボモータの通電相の決定や通電の切り換えタイミングを決定するモータ制御部と、
を有し、前記モータ駆動部に、前記サーボモータに取り付けられた電流センサが出力するアナログ信号をデジタル信号に変換してシリアル出力するシリアルアナログ／デジタル変換器と、前記ケーブルを通して供給される電圧を調整する制御電源回路を設け、前記モータ駆動部と前記モータ制御部の通信に差動信号を用いるように構成したことを特徴とするサーボモータの制御装置。
【請求項２】
前記ケーブルを使って送信する差動信号としてＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）方式に則った信号を作成する通信回路を前記モータ駆動部と前記モータ制御部のそれぞれに設けたことを特徴とする請求項１に記載のサーボモータの制御装置。
【請求項３】
前記モータ駆動部が前記サーボモータに取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサーボモータの制御装置。
【請求項４】
前記電流センサと前記シリアルアナログ／デジタル変換器がケーブル接続され、前記モータ駆動部の前記ブリッジ回路と前記サーボモータがケーブル接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のサーボモータの制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御部と上位制御装置がＰＣＩバス接続されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のサーボモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータの制御装置には、サーボモータに通電するモータ駆動部と、通電の切り換えタイミングを制御するモータ制御部とをケーブルで接続した分離構造を有するものがある。
モータ駆動部には、ゲートドライバやトランジスタブリッジ回路、電流センサなどが設けられている。モータ制御部には、電源回路や、電流センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してパラレル出力するアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）や、Ａ／Ｄ変換器のデジタル信号に基づいて駆動信号を作成してゲートドライバに出力するＩＣ（Integrated Circuit）が設けられている。このため、ケーブルにシングルエンドのデジタル信号、アナログ信号、及び電源線が含まれる。
【特許文献１】特開平１１−７７５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の構成では、ケーブル内の信号線にノイズがのったり、モータ制御部とモータ駆動部のグランドレベルに差が生じたりしたときの誤動作を防止するために、ケーブルを短くする必要があった。このため、分離構造を有しながらも、モータ駆動部とモータ制御部の配置に制約が大きかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ノイズなどに対して強く、レイアウトの自由度が高いサーボモータの制御装置を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、サーボモータの相電流を供給するブリッジ回路を有するモータ駆動部と、前記モータ駆動部にケーブルを介して離れて配置され、前記サーボモータの通電相の決定や通電の切り換えタイミングを決定するモータ制御部と、を有し、前記モータ駆動部に、前記サーボモータに取り付けられた電流センサが出力するアナログ信号をデジタル信号に変換してシリアル出力するシリアルアナログ／デジタル変換器と、前記ケーブルを通して供給される電圧を調整する制御電源回路を設け、前記モータ駆動部と前記モータ制御部の通信に差動信号を用いるように構成したことを特徴とするサーボモータの制御装置とした。
このサーボモータの制御装置では、電流センサから出力されるアナログ信号をモータ駆動部のシリアルアナログ／デジタル変換器でデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、シリアル出力されてケーブルを通して差動信号としてモータ制御部に送信される。モータ制御部では、デジタル信号に基づいてサーボモータの駆動を制御するデジタル信号を作成する。このデジタル信号は、ケーブルを通して差動信号としてモータ駆動部に送信される。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のサーボモータの制御装置において、前記ケーブルを使って送信する差動信号としてＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）方式に則った信号を作成する通信回路を前記モータ駆動部と前記モータ制御部のそれぞれに設けたことを特徴とする。
このサーボモータの制御装置では、ＬＶＤＳ方式の差動信号を使用することで、ノイズに対する耐性がさらに高まる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のサーボモータの制御装置において、前記モータ駆動部が前記サーボモータに取り付けられていることを特徴とする。
このサーボモータの制御装置では、モータ駆動部をサーボモータに取り付けつつも、モータ制御部を離れた位置に配置することができ、レイアウトが容易になる。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のサーボモータの制御装置において、前記電流センサと前記シリアルアナログ／デジタル変換器がケーブル接続され、前記モータ駆動部の前記ブリッジ回路と前記サーボモータがケーブル接続されていることを特徴とする。
このサーボモータの制御装置は、ブリッジ回路とサーボモータ、シリアルアナログ／デジタル変換器と電流センサとがそれぞれケーブル接続されるので、レイアウトが容易になる。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項３又は請求項４に記載のサーボモータの制御装置において、前記モータ制御部と上位制御装置がＰＣＩバス接続されていることを特徴とする。
このサーボモータの制御装置は、モータ制御部と上位制御装置の接続にＰＣＩバスを使用することで、接続や取り外しが容易になる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、モータ駆動部からモータ制御部に送信される信号がデジタル信号になるので、耐ノイズ性が向上する。モータ駆動部とモータ制御部の通信に差動信号を使用することで、耐ノイズ性がさらに向上する。シリアルアナログ／デジタル変換器を使用することで装置構成を簡略し、小型化できる。モータ駆動部の駆動電源回路でシリアルアナログ／デジタル変換器などの作動用電源の電圧を調整するようにしたので、ケーブルが長くなっても安定した動作を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、サーボモータの制御装置１（以下、制御装置１という）は、サーボモータ２に電流を供給するモータ駆動部３と、モータ駆動部３の制御を行うモータ制御部４とがケーブル５を介して接続された分離構造を有する。
【００１１】
モータ駆動部３は、モータ制御部４との間で信号を送受信する通信回路１１を有し、通信回路１１から出力されるＰＷＭ（パルス幅変調）信号Ｕｐ，Ｕｎ，Ｖｐ，Ｖｎ，Ｗｐ，Ｗｎがゲートドライバ１２に入力されるようになっている。通信回路１１は、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）方式に則った差動信号に変換して信号通信を行う装置である。ゲートドライバ１２は、トランジスタブリッジ回路１３を構成する複数のトランジスタのＯＮ、ＯＦＦを個別に切り換える駆動信号を作成する。トランジスタブリッジ回路１３は、スイッチング素子として使用されるトランジスタを例えば６つ有し、これらトランジスタでブリッジ回路が構成されている。トランジスタのＯＮとＯＦＦを切り換えることでパワー電源回路１４を介してサーボモータ２の所定の相Ｕ，Ｖ，Ｗに電圧を印加し、電流を流すことができる。６つのトランジスタは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの高電位側と低電位側に１つずつ配置される。このため、これらトランジスタのＯＮ、ＯＦＦ制御をするゲートドライバ１２は、通信回路１１と６本の信号線で接続されている。
【００１２】
さらに、モータ駆動部３には、サーボモータ２の相電流検出用に電流センサ１５が設けられており、サーボモータ２のＵ相とＶ相に流れる電流を検出するようになっている。電流センサ１５の出力は、シリアルＡ／Ｄ変換器１６に接続されている。シリアルＡ／Ｄ変換器１６は、電流センサ１５から出力されるアナログ信号Ｉｕ，Ｉｖをデジタル信号Ｄｕ，Ｄｖに変換し、通信回路１１にシリアル出力する回路構成を有する。また、シリアルＡ／Ｄ変換器１６には、通信回路１１を介してＡ／Ｄ変換のタイミングを制御するデジタル信号である制御信号Ｄｃが入力されるようになっている。
モータ駆動部３には、その他の回路１７や、制御電源回路１８が搭載されている。その他の回路１７としては、例えば、トランジスタブリッジ回路１３を流れる電流の過電流を監視する回路(デジタル信号出力）や、トランジスタブリッジ回路１３の温度を監視する回路（アナログ信号出力）、サーボモータ２の回転を検出するエンコーダ１９が出力するエンコーダ信号（デジタル信号入出力）等の回路があげられる。他の回路１７は、通信回路１１との間でデジタル信号による通信を行ったり、シリアルＡ／Ｄ変換器１６に信号を出力したりする。制御電源回路１８は、ケーブル５を介してモータ制御部４に接続され、モータ駆動部３を動作させる電力が供給されるようになっている。
【００１３】
ケーブル５は、差動信号（ＬＶＤＳ信号）を送信するための信号線と、制御電源回路１８に電力を供給するための配線（制御電源線及びＧＮＤ線）とを有する。
【００１４】
モータ制御部４は、制御用のＣＰＵ（中央演算装置）２１と、ＣＰＵ２１の制御下で処理を行うＩＣ２２と、通信回路２３と、電源回路２４とを有する。ＩＣ２２は、電流センサ１５の出力に基づいてトランジスタのＯＮ、ＯＦＦを制御するＰＷＭ信号Ｕｐ〜Ｗｎを相Ｕ，Ｖ，Ｗごとに作成する構成になっている。ＩＣ２２には、ＰＷＭ信号Ｕｐ〜Ｗｎを出力するために使用される６つのポートと、シリアルＡ／Ｄ変換器１６から出力されたデジタル信号Ｄｕ，Ｄｖを入力するポート及び制御信号Ｄｃを出力するポートと、その他の回路１７を制御するためのデジタル信号が入出力されるポートとが設けられており、これらポートが通信回路２３に接続されている。通信回路２３は、ＬＶＤＳ仕様に則った作動信号を送受信する回路である。
電源回路２４は、外部から供給される制御電源の制御電源線と制御ＧＮＤ線が接続され、ＣＰＵ２１や、ＩＣ２２、通信回路２３に動作用の電力を供給するようになっている。さらに、制御電源線と制御ＧＮＤ線は、ケーブル５を通してモータ駆動部３側の制御電源回路１８にも接続されている。
【００１５】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
制御装置１には、制御電源からモータ制御部４に電力が供給される。モータ制御部４では、電源回路２４を通してＣＰＵ２１などに電力が供給される。この電力は、ケーブル５を通してモータ駆動部３にも供給され、制御電源回路１８で調整された電圧が通信回路１１やシリアルＡ／Ｄ変換器１６、ゲートドライバ１２などに供給される。ケーブル５が長い場合などには電圧降下が生じることがあるので、制御電源の電圧をゲートドライバ１２などの動作に必要な電圧より高くなるように予め設定しておき、制御電源回路１８で必要な電圧レベルに変換する。例えば、モータ駆動部３内で必要とされる電圧が５Ｖであれば、制御電源は１２Ｖ以上に設定する。
【００１６】
サーボモータ２を回転させると、Ｕ相及びＶ相に流れる電流がモータ駆動部３の電流センサ１５で検出される。各相Ｕ，Ｖの電流値は、アナログ信号Ｉｕ，ＩｖとなってシリアルＡ／Ｄ変換器１６に入力される。シリアルＡ／Ｄ変換器１６は、アナログ信号Ｉｕ，Ｉｖをパルス状のデジタル信号Ｄｕ，Ｄｖに変換して通信回路１１にシリアル出力する。Ａ／Ｄ変換を行うタイミングは、制御信号Ｄｃにより制御され、サーボモータ２を制御するのに最適なタイミングに調整される。
【００１７】
デジタル信号Ｄｕ，Ｄｖは、通信回路１１からケーブル５を通してＬＶＤＳ信号としてモータ制御部４に送信される。モータ制御部４では、通信回路２３で受信したデジタル信号Ｄｕ，ＤｖをＩＣ２２に送る。ＩＣ２２では、ＣＰＵ２１の制御下でデジタル信号Ｄｕ，Ｄｖの読み込みを行い、必要に応じて逓倍処理を行い、通電切り替えのタイミングと通電相の決定とを行う。これによって、各相Ｕ，Ｖ，Ｗに対応したＰＷＭ信号Ｕｐ〜Ｕｎが出力される。これらＰＷＭ信号Ｕｐ〜Ｕｎは、通信回路２３からＬＶＤＳ信号としてモータ駆動部３に送信される。
モータ駆動部３では、通信回路１１からゲートドライバ１２に各ＰＷＭ信号Ｕｐ〜Ｕｎが入力され、トランジスタブリッジ回路１３のトランジスタのＯＮ、ＯＦＦ制御が行われる。トランジスタがＯＮされた経路に接続されたサーボモータ２のコイルには、パワー電源回路１４から電流が流れる。これによって、対応するサーボモータ２の所定の相Ｕ，Ｖ，Ｗに電流が流れてロータが回転させられる。
【００１８】
この実施の形態では、シリアルＡ／Ｄ変換器１６をモータ駆動部３側に設けたので、デジタル信号をケーブル５で伝送することが可能になる。アナログ信号を使用する場合に比べて耐ノイズ性に優れる。さらに、デジタル信号の伝送にＬＶＤＳ方式を採用したので、耐ノイズ性にさらに優れる。ＬＶＤＳ方式を使用した場合には、ケーブル５を１０ｍ程度まで延ばしてもノイズの影響を低減できた。ケーブル５を長くすることで、レイアウトの自由度が増す。
シリアルＡ／Ｄ変換器１６を使用することで、パラレルタイプを使用する場合に比べて信号線の数を減らすことができる。このため、モータ駆動部３を小型化でき、且つケーブル５の線数を少なく(省線化）できる。
モータ駆動部３に制御電源回路１８を設け、ケーブル５を通して供給される電力の電圧を調整するようにしたので、ケーブル５が長くなって電圧降下が生じた場合でも動作に必要な電圧を安定して確保できる。
【００１９】
ここで、制御装置１及びサーボモータ２の配置例を以下に説明する。
図２では、サーボモータ２にモータ駆動部３を内蔵させ、ケーブル５を介してモータ制御部４が接続されている。サーボモータ２には、モータ駆動部３の他に回転検出センサであるエンコーダ３０も内蔵されている。
【００２０】
図３に示すように、モータ制御部４は、パーソナルコンピュータなどのラック３１に収容され、ＰＣＩバス（Peripheral Components Interconnect bus）を使って図示しない上位制御装置と接続されている。モータ駆動部３は、エンコーダ３０（回転検出センサ）にエンコーダケーブル３２を介して接続されている。エンコーダ３０はサーボモータ２に取り付けられ、モータ駆動部３とサーボモータ２は分離されている。このため、モータ駆動部３のトランジスタブリッジ回路１３は、モータケーブル３３を介してサーボモータ２に電流を供給する。これらケーブル３２，３３は、ケーブル５に比べると短くなっている。ＰＣＩバスを使用することで、モータ制御部４とケーブル５の接続や取り外しが容易になる。
【００２１】
図４に示すように、モータ制御部４は、パーソナルコンピュータなどのラック３１に収容され、ＰＣＩバスを使ってモータ駆動部３と接続されている。モータ駆動部３は、エンコーダ３０と共にサーボモータ２に内蔵されている。
【００２２】
なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
モータ駆動部３とモータ制御部４の間でデジタル信号を伝送する方式は、ＬＤＶＳ方式に限定されない。例えば、ＲＳ−４２２でも良い。
図１に示す制御装置１において、モータ駆動部３と電流センサ１５は独立した構成でも良い。
制御装置１の制御対象はサーボモータ２に限定されない。その他のモータであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係るサーボモータの制御装置のブロック図である。
【図２】サーボモータと制御装置の配置例を示す図である。
【図３】サーボモータと制御装置の配置例を示す図である。
【図４】サーボモータと制御装置の配置例を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      駆動装置
２      サーボモータ
３      モータ駆動部
４      モータ制御部
５      ケーブル
１１，２３      通信回路
１３      トランジスタブリッジ回路
１５      電流センサ
１６      シリアルＡ／Ｄ変換器
１８      制御電源回路
３２      エンコーダケーブル
３３      モータケーブル
【図１】
2008306811.tif 000003
【図２】
2008306811.tif 000004
【図３】
2008306811.tif 000005
【図４】
2008306811.tif 000006