电动机驱动装置

摘要

一种电动机驱动装置，基于来自外部设备的外部指令信号对电动机进行控制并对所述电动机进行驱动，该电动机驱动装置具备外部指令处理部、程序存储部、电动机控制部、程序重写部以及重写数据输入端子。外部指令处理部基于外部指令处理程序，根据所述外部指令信号来输出电动机控制指令。电动机控制部基于电动机控制程序，按照电动机控制指令来对电动机的动作进行控制。另外，程序存储部中预先存储有外部指令处理程序和电动机控制程序，程序重写部利用从重写数据输入端子接收到的程序重写数据，仅对程序存储部中存储的外部指令处理程序进行重写。

权利要求

1.一种电动机驱动装置，基于来自外部设备的外部指令信号来对电动机进行控制并对所述电动机进行驱动，该电动机驱动装置的特征在于，具备：外部指令处理部，其被提供以规定的通信方式的格式为基础的形式的所述外部指令信号，基于与所述通信方式对应的外部指令处理程序，从所述外部指令信号提取作为所述电动机的控制所需的指令的电动机控制指令，并输出所提取出的所述电动机控制指令；

电动机控制部，其被提供所述电动机控制指令，基于电动机控制程序，按照所述电动机控制指令来对所述电动机的动作进行控制；

程序存储部，其是非易失性的半导体存储器，预先存储有所述外部指令处理程序和所述电动机控制程序作为存储程序数据；

程序重写部，其对所述程序存储部中存储的所述存储程序数据进行重写；以及重写数据输入端子，其从外部接收用于由所述程序重写部进行重写的程序重写数据，其中，在所述程序存储部中，所述外部指令处理程序保存在能够进行重写的存储区域，所述电动机控制程序保存在不能进行重写的存储区域，所述程序重写部利用从所述重写数据输入端子接收到的所述程序重写数据，仅对所述程序存储部的所述能够进行重写的存储区域中存储的所述外部指令处理程序进行重写。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动装置，其特征在于，还具备：

程序监视部，其监视所述外部指令处理程序的异常，并输出表示探测出异常的异常探测信号；以及异常探测部，其基于所述异常探测信号来进行异常处理，

所述外部指令处理部输出基于所述外部指令处理程序而生成的第一监视数据，所述电动机控制部输出基于所述电动机控制程序而生成的第二监视数据，所述程序监视部通过将所述第一监视数据与所述第二监视数据进行比较来监视所述外部指令处理程序的异常。

3.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述第一监视数据是预先决定的、在所述外部指令处理程序中设定的特定代码，所述第二监视数据是预先决定的、在所述电动机控制程序中设定的所容许的特定代码的列表，在所述第二监视数据的特定代码的列表中不包括作为所述第一监视数据的特定代码的情况下，所述程序监视部判断为异常并输出所述异常探测信号。

4.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述第一监视数据是所述外部指令处理部所计算出的所述外部指令处理程序整体的校验和值，所述第二监视数据是事先计算并存储在所述电动机控制程序内的所述外部指令处理程序整体的校验和值，在所述第一监视数据与所述第二监视数据不一致的情况下，所述程序监视部判断为异常并输出所述异常探测信号。

5.根据权利要求2所述的电动机驱动装置，其特征在于，

所述第一监视数据表示所述外部指令处理部针对每固定时间测定出的所述外部指令处理部的处理时间，所述第二监视数据表示能够容许的所述处理时间的最大值，在所述第一监视数据大于所述第二监视数据的情况下，所述程序监视部判断为异常并输出所述异常探测信号。

说明书

电动机驱动装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于来自外部设备的指令来对电动机进行控制并对该电动机进行驱动的电动机驱动装置。

背景技术

[0002] 电动机控制以使电动机的位置、速度追随位置指令、速度指令的方式进行控制。在这种电动机控制中，为了进一步的性能提高，提出了各种控制方式。

[0003] 另一方面，在电动机驱动装置中，除了需要进行这种电动机控制的处理以外，还需要同与外部设备的连接有关的处理等。例如，在通过网络与外部设备连接的情况下，随着近年来的网络高速化，要处理的数据量增加，并且还需要应对复杂的动作指令。因此，电动机驱动装置内的网络部的处理正在大幅增加。并且，市场上存在各种种类的网络。因此，存在以下问题：电动机制造商必须配合客户的期望而支持多种网络，而分别个别地开展研发是需要庞大的工时的。另外，在将该网络部的支持委托给外部承包商的情况下，还存在以下问题：连同作为各电动机制造商的技术秘密的集结的电动机控制部也需要向外部承包商公开，从而难以进行外部委托。

[0004] 因此，以往提出了高效地支持网络的技术。

[0005] 例如，在电动机驱动装置内另外准备CPU基板以用于与上级控制器连接，在此处进行串行通信数据的分析处理。然后，从此处以另外的通信方式与进行电动机控制的伺服基板之间发送接收数据，来对电动机进行控制。由此，即使在与上述控制器之间的网络种类发生改变的情况下，也只要变更用于与上级控制器连接的CPU基板的处理即可。并且，由于不对电动机控制部分产生影响，因此能够大幅减少用于进行支持的工时。另外，即使在进行外部委托的情况下，也不需要公开电动机控制处理，能够低风险地委托研发(例如参照专利文献1)。

[0006] 作为该应用，在市场上也逐渐出现了如下的商品：能够以外部的可选板这样的形式、以外置方式对标准的电动机驱动装置进行附加。在该外部的可选板侧准备支持各种网络的模型，由此只要更换可选板就能够支持各种网络。这也是将电动机控制部与网络部完全分离，因此电动机制造商能够在保护本公司的与电动机控制有关的技术秘密的同时，通过外部委托等来高效地支持各种网络。

[0007] 然而，在如上所述的以往技术中，需要专用的CPU基板、可选板之类的追加硬件，因此存在尺寸变大且成本也变高这样的问题。

[0008] 专利文献1：日本特开2008-263678号公报

发明内容

[0009] 本发明的电动机驱动装置是一种基于来自外部设备的外部指令信号来对电动机进行控制并对该电动机进行驱动的电动机驱动装置。本电动机驱动装置具备：外部指令处理部，其被提供外部指令信号，基于外部指令处理程序，根据外部指令信号来输出电动机控制指令；以及电动机控制部，其被提供电动机控制指令，基于电动机控制程序，按照电动机控制指令来对电动机的动作进行控制。并且，本电动机驱动装置具备：程序存储部，其预先存储有外部指令处理程序和电动机控制程序作为存储程序数据；程序重写部，其对程序存储部中存储的存储程序数据进行重写；以及重写数据输入端子，其从外部接收用于由程序重写部进行重写的程序重写数据。而且，程序重写部为以下结构：利用从重写数据输入端子接收到的程序重写数据，仅对程序存储部中存储的外部指令处理程序进行重写。

[0010] 根据本发明的电动机驱动装置，能够仅变更外部指令处理程序，由此不追加硬件就能够容易地支持传输外部指令信号的各种通信方式。并且，通过追加以下功能，能够提供可靠性更高的电动机驱动装置：从外部指令处理部和电动机控制部分别输出监视数据，通过程序监视部来探测异常状态。

附图说明

[0011] 图1是表示本发明的实施方式1中的电动机驱动装置的框图。

[0012] 图2是本发明的实施方式1中的对各种外部指令的应对例的图。

[0013] 图3是表示本发明的实施方式2中的电动机驱动装置的框图。

[0014] 图4是表示本发明的实施方式3中的电动机驱动装置的框图。

[0015] 图5是表示本发明的实施方式4中的电动机驱动装置的框图。

具体实施方式

[0016] 下面，参照附图来说明本发明的实施方式。

[0017] (实施方式1)

[0018] 图1是表示本发明的实施方式1中的电动机驱动装置的框图。在图1中，示出了包含本实施方式的电动机驱动装置10的电动机控制系统的结构例。

[0019] 在图1中，电动机驱动装置10被作为配置于外部的设备即外部设备的上级控制器30所控制，并且，按照该上级控制器30的控制，进一步对电动机20进行控制并以使该电动机
20成为规定的位置、速度的方式来驱动该电动机20。

[0020] 如图1所示，电动机驱动装置10具备外部指令处理部11、程序存储部12、电动机控制部13、程序重写部14以及重写数据输入端子19。

[0021] 从上级控制器30对这种电动机驱动装置10通知表示对电动机驱动装置10的各种指令的外部指令信号104。该外部指令信号104被提供到外部指令处理部11。外部指令处理部11基于外部指令处理程序101，根据外部指令信号104来生成电动机控制指令103，该电动机控制指令103是用于对电动机20进行控制的针对电动机20的各种指令。然后，外部指令处理部11将所生成的电动机控制指令103输出到电动机控制部13。

[0022] 电动机控制部13基于电动机控制程序102，按照从外部指令处理部11提供的电动机控制指令103，例如使用利用编码器21得到的位置反馈来对电动机20中的位置、速度等进行控制。在此，电动机20例如由具有卷绕而成的绕组的固定件和具有永磁体的可动件构成，通过电动机驱动装置10对绕组进行通电驱动而可动件旋转，或者在线性电动机的情况下可动件移动。另外，编码器21是配置于这种电动机20的位置检测器，检测可动件的位置。由编码器21检测出的位置的信息作为位置检测信号被通知给电动机控制部13。例如，作为电动机控制部13所进行的控制的一例，在进行位置控制的情况下，电动机控制部13以使由编码器21检测出的位置与根据外部指令信号104生成的电动机控制指令103中的位置指令的位置相等的方式进行位置反馈的控制。

[0023] 另外，在程序存储部12中，以作为存储程序数据的数据形式而预先存储有用于使外部指令处理部11动作的外部指令处理程序101以及用于使电动机控制部13动作的电动机控制程序102。在图1中，示出了外部指令处理程序101保存于外部指令处理程序保存区域121、电动机控制程序102保存于电动机控制程序保存区域122的一例。

[0024] 本实施方式的电动机驱动装置10的特征在于还具备重写数据输入端子19和程序重写部14。程序重写部14是为了对程序存储部12中存储的存储程序数据进行重写而设置的。另外，为了从外部接收用于由程序重写部14进行重写的程序重写数据105而设置了重写数据输入端子19。在图1中，示出了如下的一例：从上级控制器30提供程序重写数据105，经由重写数据输入端子19将该程序重写数据105提供到程序重写部14。此外，也可以是如下的结构：不从上级控制器30提供程序重写数据105，而是另外从生成程序重写数据105的设备提供程序重写数据105。

[0025] 另外，在本实施方式中，特征特别在于，程序重写部14利用从上级控制器30等经由重写数据输入端子19而接收到的程序重写数据105，仅对外部指令处理程序保存区域121进行重写，该外部指令处理程序保存区域121是程序存储部12中存储的外部指令处理程序101的区域。即，例如，当产生更新或变更外部指令处理部11的动作的需要时，为了进行外部指令处理程序101的更新、修正，程序重写部14利用所接收到的程序重写数据105来覆盖外部指令处理程序保存区域121的区域。或者，也可以是如下的结构：程序重写部14暂时擦除外部指令处理程序保存区域121的区域，将经由重写数据输入端子19而接收到的程序重写数据105新写入到所擦除的区域。此外，在此，经由重写数据输入端子19而接收到的程序重写数据105是作为用于新重写的外部指令处理程序101的数据列。另外，在程序重写数据105从上级控制器30向程序重写部14的传输中，即可传输作为用于重写的外部指令处理程序101的数据列本身，另外也可以利用例如串行通信、高速通信等通信方法来进行传输。

[0026] 另外，下面进一步说明详情，但是在本实施方式中，与这种对外部指令处理程序101的应对相反地，电动机控制程序102为无法重写的结构。即，电动机控制程序保存区域
122为不可写入的区域。

[0027] 接着，进一步详细说明如以上那样构成的本实施方式的电动机驱动装置10。

[0028] 外部指令处理部11由包括微型计算机、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)在内的硬件构成，该微型计算机等按照程序存储部12中存储的外部指令处理程序101来进行动作，由此执行外部指令处理部11的各种处理。例如，外部指令处理部11利用作为硬件的触发器、移位寄存器等来接收来自上级控制器30的外部指令信号104。然后，外部指令处理部11根据作为软件的外部指令处理程序101，对外部指令信号104进行分析，生成用于向电动机控制部13提供的电动机控制指令103。

[0029] 外部指令信号104是通过如AB相的脉冲型指令输入、I/O输入那样的H、L(高、低)的信号、RS232等通用串行通信、基于EtherNet(注册商标)的高速通信等而传递的。另外，各种指令的信息以基于由其通信方式决定的格式的形式作为数据而保存于外部指令信号104。外部指令处理部11进行从这种外部指令信号104提取该信号所保存的与指令有关的数据的处理、根据所提取出的该数据来生成用于向电动机控制部13提供的电动机控制指令103的处理。而且，按照外部指令处理程序101来执行这种处理。

[0030] 另外，电动机控制指令103例如表示目标位置、位置指令、速度指令、转矩指令等进行电动机控制所需的指令。只要使该电动机控制指令103的数据格式固定，则即使在外部指令处理部11所能够应对的外部指令发生变化的情况(例如通信方式的变更、网络种类的变更)下，也能够不变更电动机控制部13的处理地进行应对。而且，即使通信方式变更、网络种类变更，也只要仅对包含对指令数据进行提取的处理程序的外部指令处理程序101进行重写即可。

[0031] 另外，电动机控制部13也由包括微型计算机、DSP等在内的硬件构成，该微型计算机等按照程序存储部12中存储的电动机控制程序102进行动作，由此执行用于对电动机20进行控制的各种处理。电动机控制部13还具备构成对电动机20进行驱动所需的逆变器等的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistors：绝缘栅双极晶体管)、光电耦合器等硬件。电动机控制部13基于电动机控制程序102从编码器21反馈位置信息并执行位置控制、速度控制、转矩控制、电流控制等，以按照电动机控制指令103对电动机20进行驱动。特别是，电动机控制指令103的数据格式如上所述那样是固定的。因此，外部指令处理程序101需要与通信方式的变更相应的变更，但是电动机控制程序102不需要那样的变更。

[0032] 接着，程序存储部12是快闪存储器等用于存储程序的存储器，能够从外部进行重写。即，在本实施方式中，将程序存储部12设为如快闪存储器那样仅通过电处理就能够重写的非易失性的半导体存储器。在该存储器中，将外部指令处理程序101和电动机控制程序102以区域分离的形式保存。电动机控制程序102是事先写入的，为无法从程序重写部14进行重写的结构。另一方面，外部指令处理程序101也可以是事先写入的，但是之后也能够自由地重写。另外，也可以为如下的结构：外部指令处理程序101保存在快闪存储器中，电动机控制程序102保存在不可重写的ROM(Read Only Memory：只读存储器)中。

[0033] 接着，程序重写部14也具备包括微型计算机、DSP等在内并且能够接收来自上级控制器30的程序重写数据105的硬件等。关于来自上级控制器30的程序重写数据105的传送方法，一般通过RS232等通用串行通信、基于EtherNet(注册商标)的高速通信等通信来进行。如上所述，该程序重写数据105相当于用于新重写的外部指令处理程序101。然后，程序重写部14将接收到的程序重写数据105输出为程序重写数据106，仅对程序存储部12内的外部指令处理程序保存区域121执行重写。图2是表示对这样的各种外部指令信号104的应对例的图。在外部指令信号104是脉冲指令的情况下，如图2所示，AB相脉冲型指令处理程序被保存在外部指令处理程序保存区域121中。另外，同样地，在外部指令信号104是I/O输入的情况下，将I/O输入指令处理程序保存在外部指令处理程序保存区域121中，在外部指令信号104是基于EtherNet(注册商标)的高速通信的情况下，将基于EtherNet(注册商标)的高速通信处理程序保存在外部指令处理程序保存区域121中。另一方面，无论在哪个情况下，电动机控制程序保存区域122中均保存电动机控制程序102。

[0034] 此外，也可以为如下的结构：由一个微型计算机、DSP来并行地执行外部指令处理部11的处理、电动机控制部13的处理以及程序重写部14的处理。

[0035] 在本实施方式中，将电动机驱动装置10内的程序分离为在外部指令处理部11中执行的外部指令处理程序101和在电动机控制部13中执行的电动机控制程序102这两个。而且，能够通过程序重写部14仅对外部指令处理程序101任意地进行重写。由此，即使在来自上级控制器30的外部指令信号104的类型发生改变时，也只要仅另外研发外部指令处理程序101并向本电动机驱动装置10写入程序就能够简单地应对。

[0036] 另外，以通常的电动机驱动装置所需的结构就能够实现，因此也不需要新的CPU基板、可选板等大幅的硬件追加。

[0037] 并且，使电动机控制指令103的格式固定，在外部指令处理部11中，始终按照该格式来向电动机控制部13发出指令。通过设为这种结构，如图2所示，即使在外部指令信号104的类型发生变更的情况下，也完全无需变更电动机控制部13的程序就能够应对。因而，仅独立地研发外部指令处理程序101即可，不用向外部委托对象公开电动机控制程序102就能够应对，能够防止与电动机控制有关的技术秘密的外流。

[0038] 此外，关于电动机控制指令103从外部指令处理部11向电动机控制部13的传递方法，可以考虑经由共享RAM的方法、使用串行通信等通用通信等来进行的方法等。通常，在微型计算机内部内置有RAM，也能够将该内置RAM的一部分使用于本传递。

[0039] (实施方式2)

[0040] 图3是表示本发明的实施方式2中的电动机驱动装置40的框图。基本结构与实施方式1相同，因此以不同之处为中心来进行说明。

[0041] 在本实施方式中，除了实施方式1的结构以外，还具备：程序监视部15，其监视外部指令处理程序101的异常，并输出表示探测出异常的异常探测信号109；以及异常探测部16，其基于异常探测信号来进行异常处理。并且，构成为：从外部指令处理部11输出基于外部指令处理程序101而生成的第一监视数据107，从电动机控制部13输出基于电动机控制程序102而生成的第二监视数据108。然后，程序监视部15根据第一监视数据107和第二监视数据
108来输出异常探测信号109，异常探测部16接收异常探测信号109来进行异常处理。特别是，程序监视部15通过将第一监视数据107与第二监视数据108进行比较，来监视外部指令处理程序101的异常。

[0042] 并且，在本实施方式中，使用预先决定的特定的代码来判断外部指令处理程序101是否正常。具体地说，使外部指令处理程序101事先存储预先指定的特定的代码。按外部委托对象而将该代码设为个别的代码，外部委托对象将被分配到的代码事先写入到研发出的外部指令处理程序101。将所决定的每个外部委托对象的特定代码全部事先写入到电动机控制程序102。外部指令处理部11将所存储的特定代码作为第一监视数据107而输出。电动机控制部13也同样将所存储的全部特定代码作为第二监视数据108而输出。如果在第二监视数据108的特定代码列表中包含第一监视数据107的特定代码，则程序监视部15视作正常，如果不包含则判断为异常，输出异常探测信号109。异常探测部16当被输入异常探测信号109时，进行错误显示、电动机驱动禁止处理等异常处理。由此，在使用了由所管理的外部委托对象以外的从业者研发的外部指令处理程序101的情况下，能够探测为异常，从而能够提供可靠性高的电动机驱动装置。

[0043] (实施方式3)

[0044] 图4是表示本发明的实施方式3中的电动机驱动装置41的框图。基本结构与实施方式2相同，因此以不同之处为中心来进行说明。

[0045] 在本实施方式中，也与实施方式2同样地，具备监视外部指令处理程序101的异常的程序监视部15以及基于异常探测信号109来进行异常处理的异常探测部16。

[0046] 并且，在本实施方式中，构成为：外部指令处理部11输出第一监视数据117，电动机控制部13输出第二监视数据118。这样，作为与实施方式2的不同之处是监视数据中使用的数据，在本实施方式中，使用校验和值。在外部指令处理部11中，计算外部指令处理程序101的全部区域的校验和值，将该值作为第一监视数据117而输出。在电动机控制部13中，使电动机控制程序102存储事先计算出的外部指令处理程序101的全部区域的校验和值，将该校验和值作为第二监视数据118而输出。在程序监视部15中，在第一监视数据117与第二监视数据118一致的情况下判断为“正常”，在不一致的情况下判断为“异常”，输出异常探测信号109。由此，在写入了从电动机控制部13来看是预想外的外部指令处理程序101的情况下，能够检测为异常，从而能够提供可靠性高的电动机驱动装置。另外，通过具有对电动机控制程序102写入外部指令处理程序101的校验和值这样的规则，能够排除与由所管理的外部委托对象以外的从业者研发的外部指令处理程序101的组合。

[0047] (实施方式4)

[0048] 图5是表示本发明的实施方式4中的电动机驱动装置42的框图。基本结构与实施方式2、3相同，因此以不同之处为中心来进行说明。

[0049] 在本实施方式中，也与实施方式2、3同样地，具备监视外部指令处理程序101的异常的程序监视部15以及基于异常探测信号109来进行异常处理的异常探测部16。

[0050] 并且，在本实施方式中，构成为：外部指令处理部11输出第一监视数据127，电动机控制部13输出第二监视数据128。这样，作为与实施方式2、3的不同之处是监视数据中使用的数据，在本实施方式中，使用处理时间。在外部指令处理部11中，始终测定自己的处理时间，将针对每固定时间的处理时间作为第一监视数据127而输出。在电动机控制部13中，根据作为电动机控制而使用的处理时间来决定能够在外部指令处理部11中进行处理的处理时间的最大值，将该值作为第二监视数据128而输出。在程序监视部15中，在第一监视数据127大于第二监视数据128的情况下判断为异常，输出异常探测信号109。由此，将从电动机控制部13来看是预想以上地使用了处理时间的外部指令处理程序101检测为异常，由此能够防止因处理时间不足而引起预想外的不当动作于未然，从而能够提供可靠性高的电动机驱动装置。

[0051] 如以上所说明的那样，在本发明中，为能够仅变更外部指令处理程序的结构，由此能够容易地应对各种外部指令类型(I/O、脉冲指令、网络等)。特别是具有以下优点：能够低风险地进行使用外部委托对象的研发。

[0052] 作为其反面，也可以设想以下情况：自由度高、未管理的外部委托对象独自地研发了外部指令处理程序。因此，如实施方式2～4所示那样，追加按照预先决定的规则来监视程序的功能，由此能够排除未管理的外部指令处理程序，从而能够提供可靠性更高的电动机驱动装置。

[0053] 另外，还能够通过将外部指令处理程序的部分置换为其它作用的程序来使得能够由用户进行定制。按照程序的制作方法，能够配合每个装置的特性来实现最佳的状态，例如，配合装置状态来切换电动机控制的增益、或者进行特殊的运转模式下的动作等。

[0054] 产业上的可利用性

[0055] 本发明的电动机驱动装置在需要应对各种外部指令的伺服电动机控制、其它线性电动机等的控制装置等中也有用。

[0056] 附图标记说明

[0057] 10、40、41、42：电动机驱动装置；11：外部指令处理部；12：程序存储部；13：电动机控制部；14：程序重写部；15：程序监视部；16：异常探测部；19：重写数据输入端子；20：电动机；21：编码器；30：上级控制器；101：外部指令处理程序；102：电动机控制程序；103：电动机控制指令；104：外部指令信号；105：程序传送数据；106：程序重写数据；107、117、127：第一监视数据；108、118、128：第二监视数据；109：异常探测信号；121：外部指令处理程序保存区域；122：电动机控制程序保存区域。