JP3596302B2 - Motor control method using absolute encoder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用ロボットや各種産業用機器におけるサーボモータなどの制御で、停電時や電源遮断時の多回転式絶対値エンコーダの位置情報の保持方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、各種産業用機器はサーボモータが多用され、インクリメンタルエンコーダを用いた場合、停電や電源遮断を行った後の次回電源投入時に、再度原点復帰動作をする必要があった。また絶対値エンコーダを用いた場合でも停電や電源遮断中の位置情報の保持のために、外部にバックアップ電池を設けていた。
【0003】
図2は、従来の多回転式絶対値エンコーダの構成を示した図である。フォトLED3より発した光は、回転ディスク2に刻まれたスリットを透過し、フォトトランジスタ4で受光され、制御回路8により1回転内の絶対角度を検出し、カウンタにて1回転1パルスの信号を計数し多回転量が生成される。制御回路8は1回転内絶対角度および多回転データをモータ制御装置にシリアル通信などを用いて逐次送信する。
【0004】
また外部にバックアップ電池20を設け絶対値エンコーダに給電し、停電や電源遮断中に外力などにてエンコーダが回転した場合でも1回転内の絶対角度の検出を可能とし、多回転量の保持も行っていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の絶対値エンコーダではバックアップ電池を設ける必要があり、またある一定時間経過後はバックアップ電池の消耗により機能を果たさなくなり、バックアップ電池の交換などの保守作業が必要であった。
【0006】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、バックアップ電池を必要としない絶対値エンコーダを提供し、停電や電源遮断後の次回電源投入時の原点復帰動作を不要とする各種産業用機器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために本発明は、停電や電源遮断後に、絶対値エンコーダにて1回転内の絶対角度および多回転量と、回転が停止状態であるかどうかの回転情報を、コンデンサの電圧が低下した後、不揮発性メモリに記憶保持し、またモータ制御装置も同様に1回転内の絶対角度および多回転量と、回転が停止状態であるかどうかの回転情報を、不揮発性メモリに記憶保持し、次回電源投入時に、絶対値エンコーダは、不揮発性メモリ内の1回転内絶対角度と、あらたに検出した1回転内絶対角度を、モータ制御装置は絶対値エンコーダよりあらたに受信した1回転内絶対角度および多回転量を比較し位置情報を決定するものであり、バックアップ電池がない場合でも、絶対値エンコーダの1回転内絶対角度および多回転量を保持することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
上記従来の課題を解決するために本発明は、絶対値エンコーダ内に停電時に回転が停止するまでの時間以上絶対値エンコーダの電気的動作を保持しうる電源に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの電圧が低下したことを検出する手段と、回転が停止したことを検出する手段と、不揮発性メモリを備え、モータ制御装置内に、停電時に回転が停止するまでの時間以上絶対値エンコーダからの1回転内の絶対角度および多回転量を受信動作を保持しうる電源に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの電圧が低下したことを検出する手段と、回転が停止したことを検出する手段と、不揮発性メモリを備え、前記絶対値エンコーダは、停電後前記コンデンサの電圧がある一定電圧以下に低下した時、1回転内の絶対角度および多回転量と、回転が停止状態であるかどうかの回転情報を、前記不揮発性メモリに記憶保持するとともに、前記モータ制御装置は、停電後前記コンデンサの電圧がある一定電圧以下に低下した時、絶対値エンコーダから受信した1回転内の絶対角度および多回転量と、回転が停止状態であるかどうかの回転情報を、前記不揮発性メモリに記憶保持する第1ステップと、モータ制御装置の不揮発性メモリに記憶保持した後の次回電源投入時に、絶対値エンコーダは、絶対値エンコーダ内の不揮発性メモリ内の回転情報が停止状態であって、かつ不揮発性メモリ内の1回転内絶対角度と、あらたに検出した1回転内絶対角度を比較しその差が微少であった場合、不揮発性メモリ内の多回転量を有効とし、それ以外は無効として1回転内絶対角度および多回転量をモータ制御装置に送信し、モータ制御装置は、絶対値エンコーダよりあらたに受信した1回転内絶対角度および多回転量が有効であって、かつ不揮発性メモリ内の回転情報が停止状態であって、かつ不揮発性メモリ内の1回転内絶対角度および多回転量と、絶対値エンコーダよりあらたに受信した1回転内絶対角度および多回転量とを比較しその差が微少であった場合、絶対値エンコーダよりあらたに受信した1回転内絶対角度および多回転量を有効とし、それ以外は無効とする第2ステップを備えることにより、バックアップ電池がない場合でも、絶対値エンコーダの1回転内絶対角度および多回転量を保持することができるものである。
【0009】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【0010】
図1において、1は絶対値エンコーダであり、10はそのモータ制御装置、2は回転ディスク、3はフォトLED、4はフォトトランジスタ、5は不揮発性メモリ、6は絶対値エンコーダの電源に接続されたコンデンサ、7はコンデンサ6の電圧検出器、8は1回転内絶対角度や多回転量の生成、回転検出、不揮発性メモリ5への記憶保持やデータの読み出し、モータ制御装置10へのデータ送信などを行う絶対値エンコーダ内の制御回路である。
【0011】
10はモータ制御装置、15は不揮発性メモリ、16はモータ制御装置の制御回路の電源に接続されたコンデンサ、17はコンデンサの電圧検出器、18は絶対値エンコーダから1回転内絶対角度や多回転量の受信、回転検出、不揮発性メモリ15への記憶保持やデータの読み出しなどを行うモータ制御装置内の制御回路である。
【0012】
フォトLED3より発した光は、回転ディスク2に刻まれたスリットを透過し、フォトトランジスタ4で受光され、制御回路8により1回転内絶対角度および多回転データが生成される。制御回路8は1回転内絶対角度および多回転データをモータ制御装置にシリアル通信などを用いて逐次送信する。
【0013】
ここで停電や電源遮断が発生した場合、まずモータ制御装置10は、モータや機器をブレーキなど制動手段にて停止させる動作を行う。または摩擦などにより停電後一定時間経過すれば機器は停止する。
【0014】
コンデンサ6はモータ制御装置10より供給された電荷で充電されており、機器停止までの一定時間以上絶対値エンコーダ1の動作に必要な電力を供給することができる。
【0015】
コンデンサ6の容量は通常長時間絶対値エンコーダの動作を保証する電荷を貯えられるように設計され、機器停止までの時間より十分長いものである。
【0016】
したがって制御回路8は、停電後に機器が惰走後停止しても、1回転内絶対角度および多回転データを正確に長時間保持することができる。
【0017】
停電後コンデンサ6に貯えられた電荷が、絶対値エンコーダ1の動作にて消費され、電圧が低下すると、コンデンサの電圧検出器7が電圧低下を検出する。この時制御回路8は、保持していた1回転内絶対角度および多回転データと、その時の絶対値エンコーダが回転しているか停止しているかの情報を不揮発性メモリ5に記憶保持する。コンデンサの電圧検出器7が電圧低下を検出するレベルは、絶対値エンコーダ1の動作が保証されるレベルである。その後コンデンサ6に貯えられた電荷がさらに消費され、絶対値エンコーダ1は動作を停止することになる。
【0018】
次回電源投入された時、制御回路8は1回転内絶対角度を生成するが多回転データは破壊された状態である。この時不揮発性メモリ5に記憶保持されていた1回転内絶対角度と、あらたに生成された1回転内絶対角度情報を比較し、その差が微少であった場合で、かつ記憶保持した時点にて回転情報が停止の場合、制御回路8は不揮発性メモリ5に記憶保持されていた多回転量を採用し以降の動作を再開する。
【0019】
それ以外の場合、制御回路8は異常としてモータ制御装置10に送信する。
この時の差が微少とは、機器やその取り付けられるブレーキのバックラッシュにより決定されるが、多くとも絶対値エンコーダにて1/2回転の差以内である。
【0020】
モータ制御装置10は、電源が投入された状態では、絶対値エンコーダ1より1回転内絶対角度および多回転データをモータ制御装置にシリアル通信などを用いて逐次受信しその情報にて機器を制御している。
【0021】
モータ制御装置10は、絶対値エンコーダ1と同様に、ここで停電や電源遮断が発生した場合、まずモータや機器をブレーキなど制動手段にて停止させる動作を行う。
【0022】
コンデンサ16はそれまでに供給された電荷で充電されており、機器停止までの一定時間以上モータ制御装置10の絶対値エンコーダ1からの受信や動作に必要な電力を供給することができる。
【0023】
コンデンサ16の容量はコンデンサ6同様機器停止までの時間より十分長いものである。
【0024】
したがって制御回路18は、制御回路8同様、1回転内絶対角度および多回転データを正確に一定時間保持することができる。
【0025】
停電後コンデンサ16に貯えられた電荷が、制御回路18の動作などにて消費され、電圧が低下すると、コンデンサの電圧検出器17が電圧低下を検出する。この時制御回路18は、保持していた1回転内絶対角度および多回転量と、その時絶対値エンコーダが回転しているか停止しているかの情報を不揮発性メモリ15に記憶保持する。コンデンサの電圧検出器17が電圧低下を検出するレベルは、制御回路18の動作が保証されるレベルである。その後コンデンサ16に貯えられた電荷がさらに消費され、モータ制御装置10は動作を停止することになる。
【0026】
次回電源投入された時、制御回路18は絶対値エンコーダ1から1回転内絶対角度と多回転量を受信する。絶対値エンコーダから異常として受信しなかった場合で、この時不揮発性メモリ15に記憶保持されていた1回転内絶対角度および多回転量と絶対値エンコーダ1から受信した1回転内絶対角度および多回転量を比較し、その差が微少であった場合で、かつ記憶保持した時点にて回転情報が停止の場合、制御回路18は絶対値エンコーダ1から受信した1回転内絶対角度と多回転量を採用し、モータ制御装置10はこの位置情報より以降の動作を再開することができる。
【0027】
それ以外の場合はモータ制御装置10は位置情報が異常だとして、機器を原点復帰するなどして再度正確な位置情報を得るための動作を行うこととなる。
【0028】
通常産業用ロボットや各種産業用機器は、停電や電源遮断時には外部ブレーキなどにより、位置が固定保持されている場合が多く、再度原点復帰などが必要となる可能性は大変低いものである。
【0029】
このように、停電や電源遮断されたとき、絶対値エンコーダにて1回転内の絶対角度および多回転量と、回転が停止状態であるかどうかの回転情報を、不揮発性メモリに記憶保持し、またモータ制御装置も同様に記憶保持し、次回電源投入時に、不揮発性メモリ内の位置情報を用い決定するものであり、バックアップ電池がない場合でも、絶対値エンコーダの1回転内絶対角度および多回転量を保持することができる。
【0030】
なお、本発明にバックアップ電池を用いた場合でも、バックアップ電池が消耗した後も、絶対値エンコーダの1回転内絶対角度および多回転量を保持することができる。
【0031】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように本発明によれば、バックアップ電池がない場合でも、絶対値エンコーダの1回転内絶対角度および多回転量を保持することができ、バックアップ電池の交換などの保守作業が不要で、停電や電源遮断後の再電源投入時の原点復帰動作を不要とする各種産業用機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の説明図
【図2】従来の多回転式絶対値エンコーダの構成図
【符号の説明】
1 絶対値エンコーダ
5 不揮発性メモリ
6 コンデンサ
7 電圧検出器
8 絶対値エンコーダ内の制御回路
10 モータ制御装置
15 不揮発性メモリ
16 コンデンサ
17 電圧検出器
18 モータ制御装置内の制御回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for retaining position information of a multi-rotational absolute encoder at the time of a power failure or power cut-off by controlling an industrial robot or a servomotor in various industrial devices.
[0002]
[Prior art]
In recent years, servo motors are frequently used in various industrial devices, and when an incremental encoder is used, it has been necessary to perform the home return operation again at the next power-on after a power failure or power-off. In addition, even when an absolute encoder is used, a backup battery is provided outside in order to retain position information during a power failure or power cutoff.
[0003]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a conventional multi-turn absolute value encoder. The light emitted from the
[0004]
In addition, a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above absolute value encoder requires the provision of a backup battery, and after a certain period of time, the backup battery is depleted and becomes inoperable, requiring maintenance work such as replacement of the backup battery.
[0006]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, provides an absolute encoder that does not require a backup battery, and provides various types of industrial equipment that does not require a home return operation at the next power-on after a power failure or power cut-off. The purpose is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides an absolute value encoder which stores an absolute angle and multiple rotations within one rotation and rotation information indicating whether or not rotation is stopped after a power failure or power cutoff, by using a capacitor. After the voltage of the motor is lowered, the motor controller also stores the absolute angle and the number of multiple rotations within one rotation and the rotation information indicating whether the rotation is stopped in the nonvolatile memory. When the power is turned on next time, the absolute value encoder receives the absolute angle within one rotation in the nonvolatile memory and the newly detected absolute angle within one rotation from the absolute value encoder. The position information is determined by comparing the absolute angle within one rotation and the amount of multiple rotations. Even if there is no backup battery, the absolute angle within one rotation of the absolute value encoder and the amount of multiple rotations are retained. Rukoto can.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention provides a capacitor connected to a power supply capable of holding the electrical operation of the absolute encoder for at least the time until rotation stops in a power failure in the absolute encoder; and A means for detecting that the voltage has dropped, a means for detecting that the rotation has stopped, and a non-volatile memory are provided . A capacitor connected to a power supply capable of holding an operation of receiving an absolute angle and multiple rotations in rotation, a unit for detecting that the voltage of the capacitor has decreased, a unit for detecting that rotation has stopped, and a non-volatile memory. with sexual memory, the absolute value encoder, when drops below a predetermined voltage with the voltage after a power failure the capacitor, and the absolute angle and revolution count within one revolution, Rotation information of whether the rolling is stopped, stores held in the nonvolatile memory, the motor control device, when drops below a predetermined voltage with the voltage after a power failure the capacitor, receives from the absolute value encoder The first step of storing and holding the absolute angle and the amount of multiple rotations within one rotation and the rotation information indicating whether or not the rotation is stopped in the nonvolatile memory, and storing and holding the rotation information in the nonvolatile memory of the motor control device . When the power is turned on next time, the absolute value encoder determines that the rotation information in the nonvolatile memory in the absolute value encoder is in a stopped state, and that the absolute angle within one rotation in the nonvolatile memory and the newly detected one rotation The absolute angle within one rotation and the amount of multiple rotations in the non-volatile memory are validated, and the difference is invalid if the difference is small. Transmitted to the motor control device, the motor control device receives the absolute angle within one rotation and the multiple rotation amount newly received from the absolute value encoder, and the rotation information in the nonvolatile memory is in a stopped state, And comparing the absolute angle and multiple rotation within one rotation in the nonvolatile memory with the absolute angle and multiple rotation within one rotation newly received from the absolute value encoder, and if the difference is small, the absolute value encoder By providing the second step of validating the newly received absolute angle within one rotation and the amount of multiple rotations and invalidating the other amount, even if there is no backup battery, the absolute angle and multiple rotations of the absolute value encoder within one rotation are provided. The rotation amount can be maintained.
[0009]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0010]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an absolute encoder, 10 denotes a motor control device, 2 denotes a rotating disk, 3 denotes a photo LED, 4 denotes a phototransistor, 5 denotes a nonvolatile memory, and 6 denotes a power supply for the absolute encoder. , A voltage detector for the capacitor 6, a generation of an absolute angle within one rotation and a number of rotations, a rotation detection, a storage in the
[0011]
10 is a motor control device, 15 is a non-volatile memory, 16 is a capacitor connected to the power supply of the control circuit of the motor control device, 17 is a voltage detector of the capacitor, 18 is an absolute angle within one rotation from the absolute value encoder or multiple rotations. This is a control circuit in the motor control device that receives an amount, detects rotation, stores data in the
[0012]
The light emitted from the
[0013]
Here, when a power failure or power interruption occurs, first, the
[0014]
The capacitor 6 is charged with the electric charge supplied from the
[0015]
The capacity of the capacitor 6 is usually designed to store a charge for guaranteeing the operation of the absolute encoder for a long time, and is sufficiently longer than the time until the device stops.
[0016]
Therefore, the
[0017]
After the power failure, the electric charge stored in the capacitor 6 is consumed by the operation of the absolute value encoder 1, and when the voltage drops, the voltage detector 7 of the capacitor detects the voltage drop. At this time, the
[0018]
When the power is turned on next time, the
[0019]
In other cases, the
The small difference at this time is determined by the backlash of the device and the brake attached thereto, but at most is within a difference of 1/2 rotation by the absolute encoder.
[0020]
When the power is turned on, the
[0021]
As in the case of the absolute value encoder 1, when a power failure or power interruption occurs, the
[0022]
The
[0023]
Like the capacitor 6, the capacity of the
[0024]
Therefore, similarly to the
[0025]
After the power failure, the charge stored in the
[0026]
When the power is turned on next time, the
[0027]
In other cases, the
[0028]
Normally, industrial robots and various industrial devices are often fixed in position by an external brake or the like at the time of power failure or power cutoff, and it is very unlikely that the origin return is required again.
[0029]
Thus, when a power failure or power interruption occurs, the absolute value encoder stores the absolute angle and the number of multiple rotations within one rotation and the rotation information indicating whether the rotation is stopped in the nonvolatile memory, Also, the motor control device is similarly stored and held, and the next time the power is turned on, it is determined using the position information in the non-volatile memory. Even when there is no backup battery, the absolute angle within one rotation of the absolute value encoder and the multiple rotations are obtained. The quantity can be held.
[0030]
In addition, even when the backup battery is used in the present invention, the absolute angle within one rotation of the absolute value encoder and the amount of multiple rotations can be maintained even after the backup battery is exhausted.
[0031]
【The invention's effect】
As is apparent from the above embodiment, according to the present invention, even when there is no backup battery, the absolute angle within one rotation of the absolute value encoder and the number of rotations can be maintained, and maintenance work such as replacement of the backup battery can be performed. It is possible to provide various industrial devices that are unnecessary and do not require the home position return operation when the power is turned on again after a power failure or power interruption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of one embodiment of the present invention; FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional multi-rotation type absolute value encoder;
1
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