马达控制装置、马达控制方法以及马达控制系统与流程

本公开涉及马达控制装置、马达控制方法以及马达控制系统。

背景技术：

在专利文献1中记载了以下的系统：多个传感器分别通过不同的通信路径与接口部连接，各传感器的检测信号经由连接上位控制器和马达控制装置的网络向上位控制器或马达控制装置发送。

另外，在专利文献2中记载了以下的系统，该系统经由马达控制装置内的通信部连接周边设备，所述周边设备用于设定或监控马达控制装置的参数。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-241111号公报；

专利文献2：日本特开平10-105206号公报。

技术实现要素：

发明所要解决的问题

但是，在以往的系统中，由于传感器和周边设备分别与马达控制装置连接，因此存在物理上或处理上成本变高的倾向的问题。

因此，本公开是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低物理上或处理上成本的马达控制装置、马达控制方法以及马达控制系统。

用于解决问题的手段

本公开的第一特征是构成为控制马达的马达控制装置，其主旨在于，构成为自动获取串联连接在所述马达控制装置下的多个位置检测器的识别信息，并将所述识别信息和所述马达对应起来存储在非易失性存储器中，所述多个位置检测器构成为检测所述马达的位置信息或构成为由所述马达驱动的机械装置的位置信息。

本公开的第二特征是构成为控制马达的马达控制装置，其主旨在于，构成为自动获取串联连接在所述马达控制装置下的位置检测器和传感器的识别信息，并将所述识别信息和所述马达对应起来存储在非易失性存储器中，所述位置检测器构成为检测所述马达的位置信息或机械装置的位置信息，所述机械位置构成为由所述马达驱动，所述传感器构成为检测与构成为由所述马达驱动的机械装置及所述马达中的至少一者相关的信息。

本公开的第三特征是用于控制马达的马达控制方法，其主旨在于，具有以下工序：马达控制装置自动获取串联连接在所述马达控制装置下的多个位置检测器的识别信息，所述多个位置检测器构成为检测所述马达的位置信息或机械装置的位置信息，所述机械装置构成为由所述马达驱动；以及所述马达控制装置将获取的所述识别信息和所述马达对应起来存储在非易失性存储器中。

本公开的第四特征是用于控制马达的马达控制方法，其主旨在于，具有以下工序：马达控制装置自动获取位置检测器的识别信息和传感器的识别信息，所述位置检测器构成为被串联连接在所述马达控制装置下，并且检测所述马达的位置信息或机械装置的位置信息，所述机械位置构成为由所述马达驱动，所述传感器构成为被串联连接在所述马达控制装置下，并且检测与所述机械装置及所述马达中的至少一者相关的信息；以及所述马达控制装置将获取的所述识别信息和所述马达对应起来存储在非易失性存储器中。

本公开的第五特征是马达控制系统，其主旨在于，包括：马达控制装置，具备马达控制部，所述马达控制部构成为控制马达；机械装置，构成为由所述马达驱动；以及多个位置检测器，构成为被串联连接在所述马达控制装置下，并且检测所述马达的位置信息或所述机械装置的位置信息，所述马达控制装置构成为自动地获取所述多个位置检测器的识别信息，并将所述识别信息和所述马达控制部对应起来存储在非易失性存储器中。

本公开的第六特征是马达控制系统，包括：马达控制装置，具备马达控制部，所述马达控制部构成为控制马达；机械装置，构成为由所述马达驱动；位置检测器，构成为检测所述马达的位置信息或所述机械装置的位置信息；以及传感器，构成为检测与所述机械装置及所述马达中的至少一者相关的信息，所述马达控制装置构成为自动获取串联连接在所述马达控制装置下的所述位置检测器的识别信息和所述传感器的识别信息，并将所述识别信息和所述马达控制部对应起来存储在非易失性存储器中。

发明的效果

根据本公开，能够提供能够降低物理上或处理上成本的马达控制装置、马达控制方法和马达控制系统。

附图说明

图1是用于说明一个实施方式涉及的马达控制系统的硬件结构的一例的图；

图2是用于说明一个实施方式涉及的马达控制系统的整体概略结构的一例的图；

图3是用于说明构成一个实施方式涉及的马达控制系统的马达控制装置的各马达控制部的功能块的一例的图；

图4是用于说明由构成一个实施方式涉及的马达控制系统的各马达控制装置的编码器传感器通信收发管理部管理的各映射表的一例的图；

图5是用于说明构成一个实施方式涉及的马达控制系统的马达控制装置的动作的图；

图6是用于说明构成一个实施方式涉及的马达控制系统的马达控制装置的动作的图。

具体实施方式

根据本发明的发明人的观点，马达控制系统中的运转状况的传感检测近年来越来越重要，但如果增加传感器数量，会增加布线数等的物理成本、通信量或处理负荷等处理成本。特别是在实时地进行传感检测的情况下，这些成本有增加的倾向。

因此，本发明的发明人为了减轻马达控制系统中的这些成本而进行了仔细研究开发，结果想到了新的且具有独创性的马达控制系统。以下，参照图1～图6对本实施方式涉及的马达控制系统1的一例进行说明。

本公开的一个实施方式涉及的马达控制系统1构成为控制多个马达#1～#3，如图1和图2所示，具备马达控制装置2、马达#1～#3、机械装置(未图示)、检测马达#1～#3的位置信息的编码器#1～#3、检测机械装置的位置信息的编码器#4～#5、以及传感器#6～#8。

另外，在本实施方式中，以设置有驱动马达#1～#3这3轴的1个马达控制装置2的情况为例进行说明，但本公开也能够应用于设置有多个马达控制装置的情况、对1轴等进行驱动的马达控制装置等。

马达控制装置2构成为控制马达#1～#3。具体而言，马达控制装置2是包括对向马达#1～#3输出电流、电压等的放大器进行控制的计算机的装置。即，马达#1～#3构成为根据从马达控制装置20施加的电压或电流而旋转。

通常，控制伺服马达的马达控制装置2被称为伺服控制器或伺服放大器等。此外，马达控制装置2只要是构成为控制马达10的设备即可，例如也可以是逆变器。

具体而言，如图2所示，马达控制装置2具备：包含放大器部的逆变器(inv)电路#1～#3、分别控制马达#1～#3的马达控制部#1～#3、编码器/传感器通信收发管理部10、非易失性存储器11、以及物理接口(if)#1～#3。

另外，放大器部是构成为通过基于来自马达控制部#1～#3的转矩指令的、逆变器(inv)电路#1～#3的开关(pwm控制)对马达#1～#3供给电流/电压的电力变换器。

在此，如图3所示，马达控制部#1～#3分别具备马达控制运算部101、编码器逻辑轴接口102、外部编码器逻辑轴接口103以及传感器逻辑轴接口104。

马达控制运算部101构成为接受来自上位装置的指令(位置指令等)，进行用于控制马达#1～#3的位置、速度、转矩等的运算。

编码器逻辑轴接口102构成为：基于由编码器/传感器通信收发管理部10管理并存储在非易失性存储器11中的映射表，来读出与自身所属的马达控制部#1～#3对应的马达#1～#3的常数及与马达#1～#3对应的编码器#1～#3的识别信息(编码器id信息)。

另外，编码器逻辑轴接口102构成为：基于由编码器/传感器通信收发管理部10管理并存储在非易失性存储器11中的映射表，来从与马达#1～#3对应的编码器#1～#3获取与自身所属的马达控制部#1～#3对应的马达#1～#3的位置信息。

具体而言，在本实施方式中，马达控制部#1的编码器逻辑轴接口102构成为从编码器/传感器通信收发管理部10获取马达#1的马达常数、位置信息、编码器#1的编码器id信息。

同样地，马达控制部#2的编码器逻辑轴接口102构成为从编码器/传感器通信收发管理部10获取马达#2的马达常数、位置信息、编码器#2的编码器id信息。

同样地，马达控制部#3的编码器逻辑轴接口102构成为从编码器/传感器通信收发管理部10获取马达#3的马达常数、位置信息、编码器#3的编码器id信息。

外部编码器逻辑轴接口103基于由编码器/传感器通信收发管理部10管理并存储在非易失性存储器11中的映射表来读出外部编码器#4/#5的识别信息(外部编码器id信息)，所述外部编码器#4/#5是与自身所属的马达控制部#1～#3对应的马达#2/#3所对应的。

另外，外部编码器逻辑轴接口103基于由编码器/传感器通信收发管理部10管理并存储在非易失性存储器11中的映射表，来从与由马达#2/#3驱动的机械装置对应的外部编码器#4/#5获取以与自身所属的马达控制部#2/#3对应的马达#2/#3驱动的机械装置的位置信息。

具体而言，在本实施方式中，马达控制部#2的外部编码器逻辑轴接口103构成为从编码器/传感器通信收发管理部10获取由马达#2驱动的机械装置的位置信息、编码器#4的编码器id信息。

同样地，马达控制部#3的外部编码器逻辑轴接口103构成为从编码器/传感器通信收发管理部10获取由马达#3驱动的机械装置的位置信息、编码器#5的编码器id信息。

传感器逻辑轴接口104构成为基于由编码器/传感器通信收发管理部10管理的映射表来读出与自身所属的马达控制部#1～#3对应的传感器#6～#8的识别信息(传感器id信息)。

另外，传感器逻辑轴接口104构成为：基于由编码器/传感器通信收发管理部10管理的映射表来读出与自身所属的马达控制部#1～#3对应的传感器#6～#8的传感器数据。在此，传感器数据中例如包含传感器自身的开/关(on/off)信息等。

编码器/传感器通信收发管理部10被构成为：对与编码器#1～#5或传感器#6～#8之间的通信进行管理。这里，编码器/传感器通信收发管理部10构成为管理图4所示的映射表。

另外，该映射表被存储在eeprom(electricallyerasableprogrammablereadonlymemory：电可擦可编程只读存储器)等非易失性存储器中。

在图4的轴1的例子中，编码器#1的识别信息与马达控制部#1(马达#1)对应。具体而言，马达控制部#1的编码器逻辑轴接口102、物理接口#3(ch3)、通信地址addr.3和编码器#1的识别信息被建立对应。

同样地，在图4的轴1的例子中，传感器#6的识别信息与马达控制部#1(马达#1)对应。具体而言，马达控制部#1的传感器逻辑轴接口104、物理接口#1(ch1)、通信地址addr.3和传感器#6的识别信息被建立对应。

此外，在图4的轴1的例子中，由于不具备外部编码器，因此外部编码器的识别信息与马达控制部#1(马达#1)不对应。

另外，在图4的轴2的例子中，编码器#2的识别信息与马达控制部#2(马达#2)对应。具体而言，马达控制部#2的编码器逻辑轴接口102、物理接口#3(ch3)、通信地址addr.2和编码器#2的识别信息被建立对应。

同样地，在图4的轴2的例子中，编码器#4(外部编码器)的识别信息与马达控制部#2(马达#2)对应。具体而言，马达控制部#2的外部编码器逻辑轴接口103、物理接口#2(ch2)、通信地址addr.2和编码器#4的识别信息被建立对应。

同样地，在图4的轴2的例子中，传感器#7的识别信息与马达控制部#2(马达#2)对应。具体而言，马达控制部#2的传感器逻辑轴接口104、物理接口#1(ch1)、通信地址addr.2和传感器#7的识别信息被建立对应。

另外，在图4的轴3的例子中，编码器#3的识别信息与马达控制部#3(马达#3)对应。具体而言，马达控制部#3的编码器逻辑轴接口102、物理接口#3(ch3)、通信地址addr.1和编码器#3的识别信息被建立对应。

同样地，在图4的轴3的例子中，编码器#5(外部编码器)的识别信息与马达控制部#3(马达#3)对应。具体而言，马达控制部#3的外部编码器逻辑轴接口103、物理接口#2(ch2)、通信地址addr.1和编码器#5的识别信息被建立对应。

同样地，在图4的轴3的例子中，传感器#8的识别信息与马达控制部#3(马达#3)对应。具体而言，马达控制部#3的传感器逻辑轴接口104、物理接口#1(ch1)、通信地址addr.1和传感器#8的识别信息被建立对应。

另外，该映射表也可以构成为预先由用户设定，该设定内容被保存在马达控制装置2的非易失性存储器11中。

例如，编码器/传感器通信收发管理部10构成为基于上述映射表对编码器#1～#3、外部编码器#4和#5以及传感器#6～#8分配唯一的通信地址。

此外，编码器/传感器通信收发管理部10构成为基于上述映射表将马达#1～#3的常数、编码器#1～#3的识别信息、外部编码器#4和#5的识别信息、传感器#6～#8的识别信息转送给相应的编码器逻辑轴接口102、外部编码器逻辑轴接口103、传感器逻辑轴接口104。

同样地，编码器/传感器通信收发管理部10构成为：基于上述映射表将马达#1～#3的位置信息、由马达#2和#3驱动的机械装置的位置信息、传感器#6～#8的传感器数据转送给相应的编码器逻辑轴接口102、外部编码器逻辑轴接口103、传感器逻辑轴接口104。

物理接口#1～#3构成为在与自身所属的马达控制装置2以外的设备(马达控制装置、编码器、外部编码器、传感器等)之间进行数据的收发处理。

在此，编码器#1～#3、外部编码器#4和#5例如可以是光学式编码器，也可以是磁式编码器。编码器#1～#3、外部编码器#4和#5构成为对马达控制装置2分别发送马达#1～#3的位置信息、由马达#2和#3驱动的机械装置的位置信息。

此外，在本实施方式中，作为该位置检测器，以使用编码器#1～#3以及外部编码器#4和#5的情况为例进行说明，但本公开也能够应用于以下情况：使用能够检测马达#1～#3的位置信息以及由马达#2和#3驱动的机械装置的位置信息的传感器(例如分解器等)。在此，编码器#1～#3及外部编码器#4和#5也可以是在马达#1～#3为直动型马达(线性马达)的情况下使用的线性标尺(线性编码器)、安装于机械装置的线性标尺(线性编码器)。

另外，马达#1～#3可以是旋转式马达，也可以是直动型马达(线性马达)。在此，在马达#1～#3为旋转型马达的情况下，上述的位置信息为旋转角，在马达#1～#3为直动型马达(线性马达)的情况下，上述的位置信息为直动位置。

另外，在本实施方式中，以设置有编码器#1～#3以及外部编码器#4和#5的情况为例进行了说明，但本公开也能够应用于外部编码器的个数不受限制的情况等(例如0个、1个、3个以上)。

上述的机械装置构成为由马达#1～#3驱动，例如，机器人等相当于该机械装置。例如，在本实施方式中，马达#1～#3的各个构成为分别驱动作为机械装置的3轴机器人的轴1～3。

传感器#6～#8构成为：至少检测与马达#1～#3以及构成为由马达#1～#3驱动的机械装置中的任一者相关的信息(传感器数据)。例如，作为该多个传感器#6～#8，设想温度传感器、压力传感器、转矩传感器、振动传感器、限位开关传感器、触摸传感器、i/o(输入/输出)设备等。

温度传感器是构成为至少检测机械装置及马达#1～#3中的任一者或其附近的温度的传感器。作为温度传感器，例如可以使用测温电阻体式传感器，也可以使用热电偶式传感器。

压力传感器是构成为至少对机械装置以及马达#1～#3中的任一者或其附近的压力进行检测的传感器。例如，压力传感器构成为对于该压力经由隔膜(不锈钢隔膜、硅隔膜等)通过压敏元件进行测量，并转换为电信号并输出。

转矩传感器是构成为至少对机械装置以及马达#1～#3中的任一者的转矩进行检测的传感器。转矩传感器例如可以是非接触式转矩传感器，也可以是接触式转矩传感器。

另外，至少与机械装置以及马达#1～#3中的任一者相关的信息(传感器数据)是指至少与机械装置以及马达#1～#3中的任一者的状态相关的信息中的、不是马达#1～#3的位置信息的信息。此外，至少与机械装置以及马达#1～#3中的任一者相关联的信息例如只要是能够由传感器#6～#8检测的信息即可。

例如，至少与机械装置以及马达#1～#3中的任一者相关的信息是马达#1～#3的转矩、马达#1～#3的温度、马达#1～#3使其移动的机器人的臂等物体的位置、对该物体的压力、或者检测它们的传感器#6～#8的状态(例如，温度、开/关(on/off)信息)等信息。

另外，至少与机械装置以及马达#1～#3中的任一者相关的关联信息例如用于对马达#1～#3的输出控制、控制用参数的调整，或者用于马达#1～#3有无异常的判断或者马达#1～#3的寿命(剩余的耐周期)的预测。

在此，如图2所示，在本实施方式涉及的马达控制系统1中，在马达控制装置2下连接有编码器#1～#3、外部编码器#4、#5以及传感器#6～#8。

具体而言，在本实施方式涉及的马达控制系统1中，如图1所示，在马达控制装置2的轴1下，编码器#1及传感器#6被串联连接。

同样，在本实施方式所涉及的马达控制系统1中，如图1所示，在马达控制装置2的轴2下，编码器#2、外部编码器#4和传感器#7被串联连接。

并且，在本实施方式所涉及的马达控制系统1中，如图1所示，在马达控制装置2的轴3下，编码器#3、外部编码器#5和传感器#8被串联连接。

此外，在本实施方式中，以设置有3个传感器#6～#8的情况为例进行了说明，但本公开也能够应用于未设置传感器的情况、设置有2个以下的传感器的情况、设置有4个以上的传感器的情况等。

这里，马达控制装置2自动地获取编码器#1～#3的识别信息、外部编码器#4/#5的识别信息以及传感器#6～#8的识别信息，将该识别信息与马达控制部#1～#3对应起来存储在非易失性存储器11中。

具体而言，马达控制装置2的编码器/传感器通信收发管理部10构成为：经由物理接口#1自动地获取传感器#6～#8的识别信息，将该识别信息与马达控制部#1～#3对应起来存储于非易失性存储器11。

同样地，马达控制装置2的编码器/传感器通信收发管理部10构成为：经由物理接口#2自动地获取编码器#4/#5的识别信息，并将该识别信息与马达控制部#2/#3对应起来存储在非易失性存储器11中。

同样地，马达控制装置2的编码器/传感器通信收发管理部10构成为：经由物理接口#3自动地获取编码器#1～#3的识别信息，并将该识别信息与马达控制部#1～#3对应起来存储在非易失性存储器11中。

另外，马达控制装置2也可以构成为：将存储在非易失性存储器11中的编码器#1～#3的识别信息、外部编码器#4/#5的识别信息、传感器#6～#8的识别信息与从连接在马达控制装置2下的编码器#1～#3、外部编码器#4/#5以及传感器#6～#8获取的编码器#1～#3的识别信息、编码器#4/#5的识别信息、传感器#6～#8的识别信息进行比较，对是否按照上述的对应进行动作以及编码器#1～#3、外部编码器#4/#5以及传感器#6～#8的连接结构是否发生了改变中的至少一者进行确认。

并且，马达控制装置2也可以构成为对编码器#1～#3、外部编码器#4/#5或传感器#6～#8进行设定的指示。例如，马达控制装置2构成为对编码器#1～#3、外部编码器#4/#5进行原点设定、多转向限制设定、多转向复位等指示。

这里，原点是由马达#1～#3驱动的机械装置的坐标系中的零点。例如，原点设定意味着在使用绝对值线性编码器作为位置检测器的情况下，通过规定参数在任意的位置设定原点。马达控制装置2的用户能够根据所使用的机械装置任意地设定该规定参数。

多转向限制例如在使用绝对值编码器作为位置检测器进行转台等旋转体的位置控制的情况下使用。在设想了使转台仅在一个方向上移动的机械装置的情况下，由于转台仅向一个方向旋转，因此某时会超过了绝对值编码器能够计数的转速的上限。多转向限制是为了在此时马达的转速以及转台的转速在整数比的关系中不产生零数而使用的参数。马达控制装置2的用户能够根据所使用的机械装置，对该参数任意地进行设定。

多转向复位是指实施所使用的绝对值编码器的初始化(多转向数据的初始化)等。

另外，马达控制装置2构成为在进行了上述的设定的情况下，再次起动马达控制装置20，对编码器#1～#3、外部编码器#4/#5或传感器#6～#8是否能够按照设定进行动作以及马达控制装置2所控制的马达#1～#3是否能够进行规定动作的至少一者进行确认。

另外，马达控制装置2也可以构成为在马达控制装置2的电源被再次接通的情况下，或者，在马达控制装置2从异常状态的恢复(警报复位)或改变了电源接通所需的参数的情况下(即，马达控制装置2被软件复位的情况下)，对编码器#1～#3、外部编码器#4/#5或传感器#6～#8是否按照设定进行连接以及马达控制装置2所控制的马达#1～#8是否能够进行规定动作中的至少一者进行确认。

接着，参照图5和图6来说明构成本实施方式涉及的马达控制系统1的马达控制装置2的动作的一例。

如图5所示，在步骤s101中，马达控制装置2经由物理接口#1～#3自动获取编码器#1～#3的识别信息、外部编码器#4/#5的识别信息以及传感器#6～#8的识别信息并显示。

马达控制装置2在步骤s102中设定该识别信息与逻辑轴接口102～104的关联，在步骤s103中，生成映射表(参照图4)并存储在非易失性存储器11中。

如图6所示，马达控制装置2当在步骤s201中被接通电源时，在步骤s202中，自动搜索连接在马达控制装置2的物理接口#1～#3下的编码器#1～#3、外部编码器#4/#5以及传感器#6～#8。

在步骤s203中，马达控制装置2对连接在马达控制装置2的物理接口#1～#3下的编码器#1～#3、外部编码器#4/#5以及传感器#6～#8的数量与管理的数量(登记在映射表中的数量)进行比较。

在两者一致的情况下，本动作进入步骤s204，在两者不一致的情况下，本动作进入步骤s206。

在步骤s204中，马达控制装置2获取连接在马达控制装置2的物理接口#1～#3下的编码器#1～#3、外部编码器#4/#5以及传感器#6～#8的识别信息。

在步骤s205中，马达控制装置2对获取的识别信息和所管理的识别信息(在映射表中登记的识别信息)进行比较。

在两者一致的情况下，本动作进入步骤s207，在两者不一致的情况下，本动作进入步骤s206。

马达控制装置2在步骤s206中显示以及通知异常，在步骤s207中，进行通常运转。

根据本实施方式所涉及的马达控制系统1，即使构成为在马达控制装置2下多个编码器与一个或多个传感器被串联连接的情况下，也能够适当地实现马达控制装置2的设定步骤，其结果是，能够降低物理的或处理的成本。

符号说明

1…马达控制系统

2…马达控制装置

10…编码器/传感器通信收发管理部

11…非易失性存储器

101…马达控制运算部

102…编码器逻辑接口

103…外部编码器逻辑接口

104…传感器逻辑接口。