JP2007159213A

JP2007159213A - サーボモータ制御装置

Info

Publication number: JP2007159213A
Application number: JP2005348630A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hara; 憲二原
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】単軸制御の場合でも多軸制御の場合でも、コストダウンが計れるとともに、多軸制御の場合は回生電圧を交流電源に戻すことができるサーボドライバを提供する。
【解決手段】回生回路を含まず、交流電源の整流部１９のみを有するサーボドライバモジュール１と、該サーボドライバモジュール１の直流電圧端子に接続される回生回路１８を有する回生モジュール２と、交流電源の整流部１９と回生回路１８とを有する電源モジュールと、を準備し、サーボドライバの制御が単軸の場合はサーボドライバモジュール１と回生モジュール２とを接続して使用し、多軸の場合は複数のサーボドライバモジュール１の直流電圧端子同士を接続し、これらの一端に電源モジュール３を接続することで、単軸・多軸のいずれの制御においてもサーボドライバモジュール１を共通化する。
【選択図】図１

Description

ＦＡロボット等に使用される、サーボドライブの電源供給方式に関する。

サーボドライブでは、モータの減速時に発生する回転エネルギーが電源側に回生される。その回生電力を吸収するために、従来のサーボドライブでは、サーボドライバに設けた回生回路に設けた抵抗などで熱エネルギーとして放出させていた。以下、この従来のサーボドライブについて説明する。
図４はサーボドライバの基本構成を示す図である。サーボドライバに入力される交流電源１１のＲＳＴはダイオード１２で整流され、直流電圧１３のＰＮとなる。制御回路１４は、６個のトランジスタ１５を適宜駆動することで、直流電源１３のＰＮによる電流をモータ１７へ供給し、モータを回転させている。
一方、モータ１７は停止時に発電機となり、運動エネルギーをサーボドライバ側へ戻すため、ＰＮ間の電圧が高くなる。そこで、制御回路１４が直流電圧１３のＰＮの電圧を読み、電圧値が一定以上となると、回生回路１８のトランジスタＡをＯＮさせ、ＲＥＧ抵抗に電流を流すことで熱として放出させる。
なお、この従来技術に類似したものとして、例えば、特許文献１がある。
特開昭６１−２７７３８９号公報

しかしながら、省エネルギーが叫ばれる昨今、回生電力は商用電源に戻す事が求められているが、サーボドライバ単体で個々に行うと大幅なコストアップとなり、実用的では無い。よって電源を共通にし、多軸で行うのが良いが、サーボドライバの機種が増大してしまう。
本発明はこのような課題を鑑みて発明されたもので、同一のハードウエアーで、これらの問題を解決するものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、サーボモータを駆動するサーボドライバを備えたサーボモータ制御装置であって、前記サーボドライバは、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流部と、前記直流電圧に接続される第１の直流電圧端子と、を備え、前記直流電圧を前記サーボモータに適宜供給して前記サーボモータを駆動するサーボドライバモジュールを有し、前記サーボドライブの制御対象が前記サーボモータ１台である場合は、前記サーボドライバモジュールの第１の直流電圧端子へ接続される第１の端子と、該第１の端子間に直列に接続された抵抗とトランジスタとを有する回生回路と、前記第１の端子間の電圧を監視し、前記サーボモータの回生電力によって前記第１の端子間の電圧が所定値以上に上昇したとき、前記トランジスタを駆動させて前記回生電力を消費させる電圧検出回路と、を備える回生モジュールが、前記サーボドライバモジュールの第１の直流電圧端子に脱着可能に接続され、前記サーボドライブの制御対象が前記サーボモータ複数台である場合は、前記サーボドライバモジュールが、前記複数台のサーボモータと同数台あって、前記第１の直流電圧端子同士が互いに接続されるとともに、前記サーボドライバモジュールの第１の直流電圧端子へ接続される第２の端子と、該第２の端子間に直列に接続された抵抗とトランジスタとを有する回生回路と、前記第２の端子間の電圧を監視し、前記サーボモータの回生電力によって前記第２の端子間の電圧が所定値以上に上昇したとき、前記トランジスタを駆動させて前記回生電力を消費させる電圧検出回路と、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を前記第２の端子へ供給する整流部と、を備える電源モジュールが、前記複数台のサーボドライバモジュールのうちの１台の第１の直流電圧端子に接続されることを特徴としたサーボモータ制御装置とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記回生モジュール内の電圧検出回路がトランジスタを駆動させるときの電圧の所定値は、前記電源モジュール内の電圧検出回路がトランジスタを駆動させるときの電圧の所定値より高く設定されていることを特徴とした請求項１記載のサーボモータ制御装置とするものである。

本発明によれば、多軸で使用した時は電源モジュールで電源回生を行う事ができるとともに、共通のハードウエアーで構成しているため、多軸・単軸のサーボドライブを構成出来る。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１（ａ）は本発明のサーボドライバモジュール１の基本構成の一部を示す図である。従来技術と同等箇所には、図４と同番号を付してある。従来技術の部分の説明は省略する。そして、図１（ｂ）は本発明のサーボドライバモジュール１を使用してモータ単軸を駆動する場合に、サーボドライバモジュール１に接続するようモジュール化した回生モジュール２を示している。更に、図１（ｂ）は本発明のサーボドライバモジュール１を使用して複数のモータを駆動する場合に、複数のサーボドライバモジュール１の１台に接続するようモジュール化した電源モジュールを示している。
また、図２（ａ）は図１（ａ）のサーボドライバモジュール１を単軸で使用するときの単軸制御の外観図を示し、図２（ｂ）は同じく図１（ｂ）のサーボドライバモジュール１を複数で使用し、多数のモータを駆動するときの多軸制御の場合の外観図を示している。

図１（ａ）による本発明のサーボドライバモジュール１の基本構成では、図４に示す従来のサーボドライバの構成から、回生回路１８の部分を削除したものとなっている。

また、図１（ｂ）による本発明の回生モジュール２は、サーボドライバモジュール１のＰＮ端子に脱着可能に接続できる端子を備えたものである。回生モジュール２は、ＰＮ間に直列にＲＥＧ抵抗とトランジスタＡを備えるとともに、これらと並列でＰＮ間の電圧を検出できる電圧検出回路１６を備えている。そして、第１の端子がサーボドライバモジュール１の第一の直流電圧端子に脱着可能に接続される。
ここで、図２（ａ）に示すように、サーボドライバモジュール１を単軸で使用する時は、回生モジュール２をサーボドライバモジュール１のＰＮ端子に接続し、サーボドライバモジュール１のＲＳＴに図示しない交流電源から交流を入力し、ダイオード１２で整流されたＰＮ間の電圧を、回生モジュール２に設けた検出回路１６が判断している。そして、モータ１３からの回生電圧により、ＰＮ間の電圧が上昇し、一定の値になった時にトランジスタＡをＯＮする。この作用により、ＲＥＧ抵抗に電流が流れ、回生電圧が消費される。

また、図１（ｃ）による本発明の電源モジュール３は、回生モジュール２と同様、サーボドライバモジュール１のＰＮ端子に脱着可能に接続できる端子を備えたものである。電源モジュール３は、回生モジュール２の回路と、サーボドライバモジュール１内の交流電源の整流部と、を備えたものとなっている。
ここで、図２（ｂ）に示すように、サーボドライバモジュール１を多軸で使う場合は、複数のサーボドライバモジュール１の直流電源端子のＰＮを全て共通にして接続する。そして、別のＤＣ出力を持つ電源モジュール３から直流電源を供給する。すなわち、交流電源からの交流をＲＳＴから入力し、ＤＣＯＵＴで直流をサーボドライバ１らへ出力するコンバータの役目となる。
また、電源モジュール３の電圧検出回路１６は、図３に示すように、その検出電圧が、入力される交流の最大値より高いときには動作しないように設定する。これにより、サーボドライバモジュール１をこのように多軸で使用するときは、発生する回生電圧を回生回路部分で消費することなく、交流電源へ戻すことができ、省エネを実現できる。
このように、本発明においては、単軸制御の場合でも多軸制御の場合でも、サーボドライバモジュールは共通化できるため、コストダウンが計れるとともに、多軸制御の場合は回生電圧を交流電源に戻すことができ、省エネも実現できる。

本発明のサーボドライバモジュールの基本構成を示す図（ａ）と回生モジュールの構成を示す図（ｂ）と電源モジュールの構成を示す図（ａ）は本発明のサーボドライブを単体で使用するときの外観図、（ｂ）はサーボドライブを複数で使用するときの外観図電圧検出回路の検出電圧の図従来のサーボドライバの基本構成を示す図

符号の説明

１サーボドライバモジュール
２回生モジュール
３電源モジュール
１１交流電源
１２ダイオード
１３直流電圧
１４制御回路
１５トランジスタ
１６電圧検出回路
１７モータ
１８回生回路
１９整流部

Claims

サーボモータを駆動するサーボドライバを備えたサーボモータ制御装置であって、
前記サーボドライバは、
交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流部と、前記直流電圧に接続される第１の直流電圧端子と、を備え、前記直流電圧を前記サーボモータに適宜供給して前記サーボモータを駆動するサーボドライバモジュールを有し、
前記サーボドライブの制御対象が前記サーボモータ１台である場合は、
前記サーボドライバモジュールの第１の直流電圧端子へ接続される第１の端子と、該第１の端子間に直列に接続された抵抗とトランジスタとを有する回生回路と、前記第１の端子間の電圧を監視し、前記サーボモータの回生電力によって前記第１の端子間の電圧が所定値以上に上昇したとき、前記トランジスタを駆動させて前記回生電力を消費させる電圧検出回路と、を備える回生モジュールが、前記サーボドライバモジュールの第１の直流電圧端子に脱着可能に接続され、
前記サーボドライブの制御対象が前記サーボモータ複数台である場合は、
前記サーボドライバモジュールが、前記複数台のサーボモータと同数台あって、前記第１の直流電圧端子同士が互いに接続されるとともに、
前記サーボドライバモジュールの第１の直流電圧端子へ接続される第２の端子と、該第２の端子間に直列に接続された抵抗とトランジスタとを有する回生回路と、前記第２の端子間の電圧を監視し、前記サーボモータの回生電力によって前記第２の端子間の電圧が所定値以上に上昇したとき、前記トランジスタを駆動させて前記回生電力を消費させる電圧検出回路と、交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換し、該直流電圧を前記第２の端子へ供給する整流部と、を備える電源モジュールが、前記複数台のサーボドライバモジュールのうちの１台の第１の直流電圧端子に接続されることを特徴としたサーボモータ制御装置。
前記回生モジュール内の電圧検出回路がトランジスタを駆動させるときの電圧の所定値は、前記電源モジュール内の電圧検出回路がトランジスタを駆動させるときの電圧の所定値より高く設定されていることを特徴とした請求項１記載のサーボモータ制御装置。