特開 2022-118298 ブレーキ付きサーボモータ及びモータ制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022118298

(43)【公開日】2022-08-15

(54)【発明の名称】ブレーキ付きサーボモータ及びモータ制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/00 20160101AFI20220805BHJP

【ＦＩ】

H02P29/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021014717

(22)【出願日】2021-02-02

(71)【出願人】

【識別番号】000203634

【氏名又は名称】多摩川精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100221729

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 圭介

(72)【発明者】

【氏名】細田 哲雄

【テーマコード（参考）】

5H501

【Ｆターム（参考）】

5H501BB04

5H501DD01

5H501FF05

5H501LL07

5H501LL33

5H501LL35

(57)【要約】

【課題】配線を減らすことが可能なブレーキ付きサーボモータ及びモータ制御システムを提供する。
【解決手段】動力線（３１０）を通してモータ駆動電力を供給され、回転軸（２１１）を回転させるモータ部（２１０）と、ブレーキ駆動電力を供給され、回転軸（２１１）の回転を停止させるブレーキ部（２２０）と、エンコーダ線（３３０）を介し、エンコーダ電源とエンコーダコマンドとを供給され、回転軸（２１１）の回転を検出して回転検出信号を出力するエンコーダ部（２３０）と、エンコーダ部（２３０）とブレーキ部（２２０）との間でブレーキ駆動電力を伝達する内部接続線（２３４）と、を備え、エンコーダ部（２３０）は、回転停止指示を含むエンコーダコマンドを供給されると、エンコーダ電源からブレーキ駆動電力を生成し、内部接続線（２３４）を通してブレーキ駆動電力をブレーキ部（２２０）に供給する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

動力線（３１０）を通してモータ駆動電力を供給され、回転軸（２１１）を回転させるモータ部（２１０）と、
ブレーキ駆動電力を供給され、前記回転軸（２１１）の回転を停止させるブレーキ部（２２０）と、
エンコーダ線（３３０）を介し、エンコーダ電源とエンコーダコマンドとを供給され、前記回転軸（２１１）の回転を検出して回転検出信号を出力するエンコーダ部（２３０）と、
前記エンコーダ部（２３０）と前記ブレーキ部（２２０）との間で、前記エンコーダ部（２３０）から前記ブレーキ部（２２０）にブレーキ駆動電力を伝達する内部接続線（２３４）と、を備え、
前記エンコーダ部（２３０）は、回転停止指示を含む前記エンコーダコマンドを供給されると、前記エンコーダ電源からブレーキ駆動電力を生成し、前記内部接続線（２３４）を通して前記ブレーキ駆動電力を前記ブレーキ部（２２０）に供給する、
ことを特徴とするブレーキ付きサーボモータ。

【請求項2】

モータ部（２１０）とブレーキ部（２２０）とエンコーダ部（２３０）とを備える請求項１に記載のブレーキ付きサーボモータ（２００）と、
動力線（３１０）を通して前記モータ部（２１０）にモータ駆動電力を供給し、エンコーダ線（３３０）を通してエンコーダ電源とエンコーダコマンドとを前記エンコーダ部（２３０）供給すると共に、前記エンコーダ線（３３０）を通して前記エンコーダ部（２３０）から回転検出信号を供給されるモータコントローラ（１００）とを備え、
前記モータコントローラ（１００）は、回転停止指示を前記エンコーダコマンドに含めて前記エンコーダ部（２３０）に供給する、
ことを特徴とするモータ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サーボモータ及びモータ制御システムに関し、特に、ブレーキ付きサーボモータとモータ制御システムにおける省配線の新規な改良に関する。

【背景技術】

【0002】

ブレーキ付きサーボモータには、モータコントローラからモータに駆動電力を供給する動力線、モータコントローラからブレーキ駆動電力を供給するブレーキ線、及びモータコントローラとエンコーダとの間で各種信号を授受するエンコーダ線の三種が接続されている。多軸のロボットの場合、ブレーキ付きサーボモータが各軸に取り付けられており、ロボット全体では上記三種の配線×軸数に相当する配線が存在している。ブレーキ付きサーボモータにおける配線については、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実用新案登録第３０２２６５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

多軸のロボットのようにブレーキ付きサーボモータを複数個使用する用途においては、配線数の多さに起因して、配線の束であるワイヤハーネスの重量が問題になっている。

【0005】

各種の分野においてワイヤハーネスの省配線及び軽量化が求められている。しかし、ブレーキ付きサーボモータの場合、最低限必要な配線のみが接続されており、これ以上の省配線及び軽量化をすることができないという問題があった。

【0006】

本発明は、上記の課題を解決するためにされたもので、接続される配線を減らすことが可能なブレーキ付きサーボモータ及びモータ制御システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明に係るブレーキ付きサーボモータは、動力線を通してモータ駆動電力を供給され、回転軸を回転させるモータ部と、ブレーキ駆動電力を供給され、回転軸の回転を停止させるブレーキ部と、エンコーダ線を介し、エンコーダ電源とエンコーダコマンドとを供給され、回転軸の回転を検出して回転検出信号を出力するエンコーダ部と、エンコーダ部とブレーキ部との間で、エンコーダ部からブレーキ部にブレーキ駆動電力を伝達する内部接続線と、を備え、エンコーダ部は、回転停止指示を含むエンコーダコマンドを供給されると、エンコーダ電源からブレーキ駆動電力を生成し、内部接続線を通してブレーキ駆動電力をブレーキ部に供給する、ことを特徴とする。

【0008】

（２）本発明に係るモータ制御システムは、モータ部とブレーキ部とエンコーダ部とを備える請求項１に記載のブレーキ付きサーボモータと、動力線を通してモータ部にモータ駆動電力を供給し、エンコーダ線を通してエンコーダ電源とエンコーダコマンドとをエンコーダ部に供給すると共に、エンコーダ線を通してエンコーダ部から回転検出信号を供給されるモータコントローラとを備え、モータコントローラは、回転停止指示をエンコーダコマンドに含めてエンコーダ部に供給する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明のブレーキ付きサーボモータ及びモータ制御システムによれば、従来存在していたブレーキ線を省くことができ、ブレーキ付きサーボモータとモータコントローラとの間の配線を減らすことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１に係るブレーキ付きサーボモータを含むモータ制御システムの構成を示す構成図である。

【図2】図１に示すブレーキ付きサーボモータの内部の構成を示す構成図である。

【図3】従来のブレーキ付きサーボモータを含むモータ制御システムの構成を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明のブレーキ付きサーボモータ及びモータ制御システムの実施の形態につき、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付している。

【0012】

実施の形態１．
はじめに、実施の形態１におけるブレーキ付きサーボモータ２００とモータ制御システム１について、図１～図２を参照して説明する。

【0013】

図１は、実施の形態１に係るブレーキ付きサーボモータ２００を含むモータ制御システム１の構成を示す構成図である。図２は、図１に示すブレーキ付きサーボモータ２００の内部の構成を示す構成図である。

【0014】

［構成］
モータ制御システム１は、モータコントローラ１００と、ブレーキ付きサーボモータ２００と、配線群３００とを備えている。

【0015】

モータコントローラ１００には、制御部１１０と、モータ駆動部１２０と、エンコーダ制御部１４０とが設けられている。

【0016】

制御部１１０は、上位の制御装置からの回転指令／回転停止指令に従って、モータ部２１０を所定の回転数で回転させる、あるいは所定のタイミングで停止させるため、モータ駆動部１２０とエンコーダ制御部１４０とに指示を与える。
モータ駆動部１２０は、制御部１１０からの回転指示に基づいて、モータ部２１０を所定の回転数で回転させるためのモータ駆動電力を生成し、動力線３１０を通してモータ駆動電力をモータ部２１０に供給する。

【0017】

エンコーダ制御部１４０は、制御部１１０からの指示に基づいて、エンコーダ線３３０を介し、エンコーダ電源とエンコーダコマンドとをブレーキ付きサーボモータ２００内のエンコーダ部２３０供給すると共に、ブレーキ付きサーボモータ２００内のエンコーダ部２３０から回転検出信号を供給される。
エンコーダ制御部１４０は、制御部１１０から供給される回転停止指示に基づいて、回転停止指示をエンコーダコマンドに含めて、ブレーキ付きサーボモータ２００内のエンコーダ部２３０に供給する。

【0018】

ブレーキ付きサーボモータ２００には、モータ部２１０と、ブレーキ部２２０と、エンコーダ部２３０とが設けられている。

【0019】

モータ部２１０は、図示されない固定子と回転子とを備えており、動力線３１０を通して供給されるモータ駆動電力に応じて回転軸２１１を回転させる。

【0020】

ブレーキ部２２０には、励磁部２２１と、ブレーキ作動部２２２とが設けられている。励磁部２２１は、内部接続線２３４を通してエンコーダ部２３０からブレーキ駆動電力の供給を受け、ブレーキ駆動電力に応じて励磁状態が切り換わる。ここで、ブレーキ駆動電力は、励磁部２２１を励磁状態か無励磁状態にする電力である。ブレーキ作動部２２２は、電磁ブレーキとして作用し、励磁部２２１の励磁状態と無励磁状態のいずれか一方の状態において作動し、回転軸２１１の回転を停止させる。

【0021】

エンコーダ部２３０には、電源部２３１と、回転検出部２３２と、エンコーダ処理部２３３と、内部接続線２３４とが設けられている。

【0022】

電源部２３１には、エンコーダ線３３０を通してエンコーダ電源が供給される。電源部２３１は、回転検出部２３２とエンコーダ処理部２３３とに電源を供給すると共に、エンコーダ処理部２３３からの指示に基づいて内部接続線２３４経由でブレーキ部２２０にブレーキ駆動電力を供給する。ブレーキ駆動電力とは、従来、モータコントローラ１００からブレーキ線を通してブレーキ部２２０に供給されていた、ブレーキ作動用の電力である。

【0023】

回転検出部２３２は、回転軸２１１の回転角、回転数、回転位相などを光学的に検出し、検出結果をエンコーダ処理部２３３に供給する。

【0024】

エンコーダ処理部２３３は、モータコントローラ１００からのエンコーダコマンドを解析し、エンコーダコマンドに指示された命令に応じてエンコーダ部２３０内の各部を制御する。エンコーダ処理部２３３は、回転検出部２３２の検出結果に応じて所定のフォーマットの回転検出信号を生成し、生成した回転検出信号をエンコーダ線３３０からモータコントローラ１００に供給する。エンコーダ処理部２３３は、エンコーダコマンド中に回転停止指示に対応するコマンドを検出した場合、内部接続線２３４経由でブレーキ部２２０にブレーキ駆動電力を供給する指示を電源部２３１に与える。

【0025】

配線群３００には、動力線３１０と、エンコーダ線３３０とが設けられている。動力線３１０は、モータコントローラ１００からブレーキ付きサーボモータ２００に対してモータ駆動電力を供給する。エンコーダ線３３０は、モータコントローラ１００からブレーキ付きサーボモータ２００に対してエンコーダ電源とエンコーダコマンドとを供給する。エンコーダ線３３０は、ブレーキ付きサーボモータ２００からモータコントローラ１００に対して回転検出信号を供給する。

【0026】

［動作］
次に、モータ制御システム１におけるモータコントローラ１００とブレーキ付きサーボモータ２００との動作を説明する。

【0027】

モータの回転：
モータコントローラ１００において、制御部１１０は、図示しない上位の制御装置からの回転指令に従って、モータ部２１０を所定の回転数で回転させるための回転指示をモータ駆動部１２０に与える。
モータ駆動部１２０は、制御部１１０からの回転指示に基づいて、モータ部２１０を所定の回転数で回転させるためのモータ駆動電力を生成し、生成したモータ駆動電力を動力線３１０からモータ部２１０に供給する。
モータ部２１０は、動力線３１０を通して供給されるモータ駆動電力に応じて、回転軸２１１を所定の回転数で回転させる。

【0028】

モータコントローラ１００内のエンコーダ制御部１４０は、エンコーダ部２３０の動作に必要なエンコーダ電源を、エンコーダ線３３０を通してエンコーダ部２３０に供給する。エンコーダ部２３０内の電源部２３１は、エンコーダ線３３０を通して供給されるエンコーダ電源を、回転検出部２３２とエンコーダ処理部２３３とに供給する。

【0029】

回転軸２１１の回転数及び回転角等は、エンコーダ部２３０内の回転検出部２３２で検出される。エンコーダ処理部２３３は、回転検出部２３２の検出結果に応じて所定のフォーマットの回転検出信号を生成し、生成した回転検出信号をエンコーダ線３３０からモータコントローラ１００に供給する。

【0030】

モータコントローラ１００内のエンコーダ制御部１４０は、回転検出信号に含まれる回転軸２１１の回転数及び回転角等の回転検出情報を抽出し、制御部１１０に供給する。制御部１１０は、回転検出情報に含まれる回転数及び回転角等を参照し、モータ駆動部１２０に与える回転指示を必要に応じて修正する。

【0031】

モータの回転停止：
モータコントローラ１００において、制御部１１０は、図示しない上位の制御装置からの回転停止指令に従って、モータ部２１０の回転軸２１１の回転を停止させるための回転停止指示をエンコーダ制御部１４０に与える。

【0032】

エンコーダ制御部１４０は、制御部１１０から供給される回転停止指示に基づいて、回転停止指示をエンコーダコマンドに含めて、ブレーキ付きサーボモータ２００内のエンコーダ部２３０に供給する。

【0033】

エンコーダ部２３０において、エンコーダ処理部２３３は、エンコーダコマンド中に回転停止指示に対応するコマンドを検出した場合、内部接続線２３４経由でブレーキ部２２０にブレーキ駆動電力を供給する指示を電源部２３１に与える。電源部２３１は、エンコーダ処理部２３３からの指示に基づいて、内部接続線２３４経由で、ブレーキ部２２０内の励磁部２２１にブレーキ駆動電力を供給する。

【0034】

ブレーキ部２２０において、励磁部２２１は、内部接続線２３４を通して、エンコーダ部２３０内の電源部２３１からブレーキ駆動電力の供給を受け、ブレーキ駆動電力に応じて励磁状態が切り換わる。ブレーキ作動部２２２は、励磁部２２１を励磁状態の切り替わりに応じて電磁ブレーキを作動させ、回転軸２１１の回転を停止させる。

【0035】

なお、ブレーキ部２２０は、励磁状態でブレーキを作動する励磁作動であってもよいし、無励磁状態でブレーキを作動する無励磁作動であってもよい。よって、励磁作動の場合、回転停止指示に応じて、電源部２３１からのブレーキ駆動電力が電源オフから電源オンに切り替わる。一方、無励磁作動の場合、回転停止指示に応じて、電源部２３１からのブレーキ駆動電力が電源オンから電源オフに切り替わる。

【0036】

［構成の対比］
次に、実施の形態１におけるブレーキ付きサーボモータ２００とモータ制御システム１と対比して、従来のブレーキ付きサーボモータ２００Ａとモータ制御システム１Ａとの構成を図３により説明する。

【0037】

図３は、従来のブレーキ付きサーボモータ２００Ａを含むモータ制御システム１Ａの構成を示す構成図である。従来のモータコントローラ１００Ａには、ブレーキ駆動電力を生成するブレーキ駆動部１３０が設けられている。ブレーキ駆動部１３０で生成されたブレーキ駆動電力は、配線群３００Ａに含まれるブレーキ線３２０を通して、ブレーキ付きサーボモータ２００Ａ内のブレーキ部２２０に供給される。

【0038】

従って、従来のモータコントローラ１００Ａ及びモータ制御システム１Ａにおいて、配線群３００Ａには、動力線３１０及びエンコーダ線３３０に加えて、ブレーキ線３２０が設けられており、配線数が多いという問題があった。

【0039】

一方、実施の形態１のモータコントローラ１００及びモータ制御システム１において、配線群３００には、動力線３１０とエンコーダ線３３０のみが設けられているが、ブレーキ線は含まれていない。すなわち、実施の形態１のブレーキ付きサーボモータ２００及びモータ制御システム１によれば、従来存在していたブレーキ線３２０を省くことができ、配線群３００の配線本数を減らすことが可能になる。

【0040】

更に、実施の形態１のモータコントローラ１００において、従来のモータコントローラ１００Ａに存在していたブレーキ駆動部１３０が不要になる。この場合、エンコーダ制御部１４０は、エンコーダ部２３０に供給する電源を供給する機能を有しているため、ブレーキ部２２０にブレーキ駆動電力を供給する電力を含めて、エンコーダ部２３０にエンコーダ電源を供給すればよい。

【0041】

［実施の形態により得られる効果］
以上説明したように、本発明の実施の形態１のブレーキ付きサーボモータ２００及びモータ制御システム１によると、以下のような効果を得ることができる。

【0042】

実施の形態１に係るブレーキ付きサーボモータ２００は、動力線３１０を通してモータ駆動電力を供給され、回転軸２１１を回転させるモータ部２１０と、ブレーキ駆動電力を供給され、回転軸２１１の回転を停止させるブレーキ部２２０と、エンコーダ線３３０を介し、エンコーダ電源とエンコーダコマンドとを供給され、回転軸２１１の回転を検出して回転検出信号を出力するエンコーダ部２３０と、エンコーダ部２３０とブレーキ部２２０との間で、エンコーダ部２３０からブレーキ部２２０にブレーキ駆動電力を伝達する内部接続線２３４と、を備える。エンコーダ部２３０は、回転停止指示を含むエンコーダコマンドを供給されると、エンコーダ電源からブレーキ駆動電力を生成し、内部接続線２３４を通してブレーキ駆動電力をブレーキ部２２０に供給するため、従来存在していたブレーキ線を省くことができ、ブレーキ付きサーボモータ２００とモータコントローラ１００との間の配線を減らすことが可能になる。

【0043】

（２）実施の形態１に係るモータ制御システム１は、モータ部２１０とブレーキ部２２０とエンコーダ部２３０とをブレーキ付きサーボモータ２００と、動力線３１０を通してモータ部２１０にモータ駆動電力を供給し、エンコーダ線３３０を通してエンコーダ電源とエンコーダコマンドとをエンコーダ部２３０に供給すると共に、エンコーダ線３３０を通してエンコーダ部２３０から回転検出信号を供給されるモータコントローラ１００とを備え、モータコントローラ１００は、回転停止指示をエンコーダコマンドに含めてエンコーダ部２３０に供給するため、従来存在していたブレーキ線を省くことができ、ブレーキ付きサーボモータ２００とモータコントローラ１００との間の配線を減らすことが可能になる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

実施の形態１のブレーキ付きサーボモータ２００及びモータ制御システム１は、ブレーキ付きサーボモータ２００とモータコントローラ１００との間の配線を減らすことが可能になるため、多軸の各種のロボットや工作機器においてワイヤハーネスの省配線及び軽量化が要求される用途に適している。

【符号の説明】

【0045】

１，１Ａ モータ制御システム、１００，１００Ａ モータコントローラ、１１０ 制御部、１２０ モータ駆動部、１３０ ブレーキ駆動部、１４０ エンコーダ制御部、２００，２００Ａ ブレーキ付きサーボモータ、２１０ モータ部、２１１ 回転軸、２２０ ブレーキ部、２２１ 励磁部、２２２ ブレーキ作動部、２３０ エンコーダ部、２３１ 電源部、２３２ 回転検出部、２３３ エンコーダ処理部、３００，３００Ａ 配線群、３１０ 動力線、３２０ ブレーキ線、３３０ エンコーダ線。

【図1】

【図2】

【図3】