JP2014207735A - 停電対策を講じることができるモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの駆動時における交流電源の停電の際に停電対策を講じるために行う制御を簡単にすることができるモータ制御装置を提供する。
【解決手段】交流直流変換装置１１の停電検出部１１ａは、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電を検出し、停電の検出に応じて停電検出信号を生成する。交流直流変換装置１１の送信部１１ｂは、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を送信する。直流交流変換装置１２の受信部１２ａは、送信部１１ｂが送信した停電検出信号を受信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータの駆動時における交流電源の停電の際に停電対策を講じることができるモータ制御装置に関する。

従来、モータの駆動時における交流電源の停電の際に停電対策を講じることができるモータ制御装置として、モータの駆動時における交流電源の停電を検出し、停電の検出に応じて停電検出信号を生成する停電検出部と、停電の検出に応答して、モータの停止を行うようモータを制御する制御部と、を有するモータ制御装置が提案されている（例えば、特許文献１〜４）。この場合、交流電源の出力線と停電検出部との間には内部配線が配置されている。

また、モータの駆動時における交流電源の停電の際に停電対策を講じることができるモータ制御装置として、モータの駆動時における交流電源の停電を検出し、停電の検出に応じて停電検出信号を生成する停電検出部と、停電の検出に応答して、モータによって駆動される被駆動体の退避を行うようモータを制御する制御部と、を有するモータ制御装置が提案されている（例えば、特許文献５〜７）。この場合も、交流電源の出力線と停電検出部との間には内部配線が配置されている。

さらに、モータの駆動時における交流電源の停電の際に停電対策を講じることができるモータ制御装置として、モータの駆動時における交流電源の停電を検出し、停電の検出に応じて停電検出信号を生成する停電検出部と、停電の検出に応答して、モータを駆動するための電力を蓄積するＤＣリンク部に電力を供給する電力供給部と、を有するモータ制御装置が提案されている（例えば、特許文献８）。この場合も、交流電源の出力線と停電検出部との間には内部配線が配置されている。

特開２０１１−１０１４７４号公報 特開２０１１−２０９９３６号公報 特許第３４７２４３３号公報 特許第３６１６７５９号公報 特開平１０−２７１８６６号公報 特許第３３６９３４６号公報 特許第４１５４６７９号公報 特許第３５４１１２１号公報

モータの駆動時における交流電源の停電の際にモータの停止とモータによって駆動される被駆動体の退避のいずれか一方を行うために複数のモータを制御する場合、複数のモータにそれぞれ対応する複数の直流交流変換装置が個別の装置でそれぞれ構成される。したがって、停電検出部及び制御部を直流交流変換装置ごとに設ける、すなわち、複数の直流交流変換装置にそれぞれ対応する複数の停電検出部及び制御部を用いる必要がある。

複数の停電検出部が停電を検出するタイミングは、停電検出部を構成する部品のばらつきにより互いに異なることがある。また、複数の停電検出部が停電を検出するタイミングは、交流電源の出力線と停電検出部との間に配置された内部配線の電圧降下の影響により互いに異なることがある。さらに、複数の停電検出部が停電を検出するタイミングは、停電検出部が設置される装置の瞬時停電耐量の違いにより互いに異なることがある。

したがって、複数の停電検出部の停電を検出するタイミングが互いに異なることによる悪影響がモータの制御に及ぼされないようにするために、モータの駆動時における交流電源の停電の際に停電対策を講じるために行う制御が複雑になるという不都合がある。

また、モータの駆動時における交流電源の停電の際にモータの停止とモータによって駆動される被駆動体の退避のいずれか一方を行うためのモータの制御に加えてＤＣリンク部への電力供給を行う場合、制御部に対する停電検出部と電力供給部に対する停電検出部の両方を用いる必要がある。

制御部に対する停電検出部が停電を検出するタイミングは、停電検出部を構成する部品のばらつき等により電力供給部に対する停電検出部が停電を検出するタイミングと異なることがある。また、制御部に対する停電検出部が停電を検出するタイミングは、停電検出部が設置される装置の瞬時停電耐量の違いにより電力供給部に対する停電検出部が停電を検出するタイミングと異なることがある。

制御部に対する停電検出部が停電を検出するタイミングが電力供給部に対する停電検出部が停電を検出するタイミングと異なることによる悪影響がモータの制御に及ぼされることがある。例えば、制御部に対する停電検出部が停電を検出したものの電力供給部に対する停電検出部が停電を検出しない事態が生じる。この場合、モータの駆動時における交流電源の停電の際にモータの停止とモータによって駆動される被駆動体の退避のいずれか一方を行うことができない。

したがって、制御部に対する停電検出部が停電を検出するタイミングが電力供給部に対する停電検出部が停電を検出するタイミングと異なることによる悪影響がモータの制御に及ぼされないようにするために、モータの駆動時における交流電源の停電の際に停電対策を講じるために行う制御が複雑になるという不都合がある。そして、停電検出部を有する装置が増加するに従って上記制御が更に複雑になるので、停電対策装置等の装置の拡張が困難になる。

本発明の目的は、モータの駆動時における交流電源の停電の際に停電対策を講じるために行う制御を簡単にすることができ、かつ、停電対策の拡張を簡単に行うことができるモータ制御装置を提供することである。

本発明によるモータ制御装置は、コンバータを介して交流電源に接続したＤＣリンク部に蓄積されている電力で駆動されるモータを制御するモータ制御装置であって、モータの駆動時における交流電源の停電を検出し、停電の検出に応じて停電検出信号を生成する停電検出部及び停電検出信号を送信する送信部を有する一つの第１の装置と、送信部が送信した停電検出信号を受信する受信部を有する少なくとも一つの第２の装置と、を備えることを特徴とする。

好適には、送信部は、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を受信部に送信する。

好適には、第１の装置は、コンバータ、ＤＣリンク部、停電検出部及び送信部を有する交流直流変換装置によって構成され、第２の装置は、受信部を有する直流交流変換装置によって構成される。

好適には、第１の装置は、コンバータ、ＤＣリンク部、停電検出部及び送信部を有する交流直流変換装置と、交流直流変換装置に接続された直流交流変換装置と、によって構成され、第２の装置は、受信部を有し、受信部の停電検出信号の受信に応答して、モータの駆動時における交流電源の停電の際の電力対策を講じる電力対策装置によって構成される。

好適には、第１の装置は、コンバータ、ＤＣリンク部、停電検出部及び送信部を有する交流直流変換装置によって構成され、第２の装置は、受信部を有する直流交流変換装置と、受信部の停電検出信号の受信に応答して、モータの駆動時における交流電源の停電の際の電力対策を講じる電力対策装置と、によって構成される。

好適には、電力対策装置は、受信部の停電検出信号の受信に応答して、モータの減速時に発生する回生電力を消費するよう制御する回生電力消費制御部を有する。

好適には、電力対策装置は、受信部の停電検出信号の受信に応答して、電力供給の制御を行う電力供給制御部を有する。

本発明によれば、複数の停電検出部を設ける代わりに第１の装置に一つの停電検出部を設け、一つの停電検出部で生成した停電検出信号を電線、無線、光ファイバ等を用いて第２の装置に送信することができる。その結果、第２の装置の個数が複数であっても、停電を検出するタイミングが互いに異なることによる悪影響がなくなり、モータ駆動時における交流電源の停電対策を簡単に講じることができ、停電対策を講じるために行う制御を簡単にすることができる。また、単一の停電検出信号によってモータ駆動時における交流電源の停電対策を講じることができるので、停電対策装置の拡張も簡単に行うことができる。さらに、本発明によれば、停電対策のための工数及び部品点数を削減することができ、コスト対策にもなる。

本発明の第１の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。 本発明の第２の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。 図２に示す回生電力消費制御部を詳細に示す図である。 図２に示す電力供給制御部を詳細に示す図である。 図２に示す他の電力供給制御部を詳細に示す図である。 図２に示す電力供給制御部の変形例を詳細に示す図である。 図２に示す他の電力供給制御部の変形例を詳細に示す図である。 図２に示す他の電力供給制御部の変形例を詳細に示す図である。 本発明の第３の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。 本発明の第４の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。

本発明によるモータ制御装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図面中、同一構成要素には同一符号を付す。
図１は、本発明の第１の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。図１に示すシステムは、工作機械において使用される。図１に示すシステムは、交流電源としての三相交流電源１と、電圧検出器２Ｕ，２Ｖ，２Ｗと、モータ３と、被駆動体４と、モータ制御装置５と、上位制御装置６と、を備える。

電圧検出器２Ｕ，２Ｖ，２Ｗは、三相のＵ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧を検出するために三相交流電源１の出力線に設けられる。モータ３としては、工作機械の主軸をボールねじ／ナット機構等の送りねじ機構によって重力軸方向（Ｚ軸方向）に駆動する重力軸用サーボモータ、工作機械の主軸に取り付けられた工具を駆動する主軸モータ、ワークが取り付けられた工作機械のテーブルをボールねじ／ナット機構等の送りねじ機構によって水平軸方向（例えば、Ｘ軸方向）に駆動する水平軸用サーボモータ等が用いられる。

被駆動体４は、例えば、モータ３が重力軸用サーボモータである場合には工作機械の主軸であり、モータ３が主軸モータである場合には工具であり、モータ３が水平軸用サーボモータである場合には工作機械のテーブルである。

モータ制御装置５は、第１の装置としての交流直流変換装置１１と、第２の装置としての直流交流変換装置１２と、を備える。交流直流変換装置１１は、停電検出部１１ａと、送信部１１ｂと、コンバータ１１ｃと、ＤＣリンク部１１ｄと、を有する。直流交流変換装置１２は、受信部１２ａと、制御部１２ｂと、インバータ１２ｃと、を有する。

停電検出部１１ａは、三相交流電源１の電圧及びＤＣリンク部１１ｄの電圧を監視することによってモータ３の駆動時における三相交流電源１の停電を検出し、停電の検出に応じて停電検出信号を生成する。このために、停電検出部１１ａは、三相交流電源１の出力線に設けられた電圧検出器２Ｕ，２Ｖ，２Ｗによって検出される三相のＵ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧を整流する複数（３相交流の場合は６個）の整流ダイオードを有する整流回路（図示せず）と、整流回路からの出力信号のレベルと基準レベルとを比較し、当該出力信号のレベルが基準レベルより下である場合には停電検出信号を生成するコンパレータ（図示せず）と、を有する。また、停電検出部１１ａは、ＤＣリンク部１１ｄの電圧を検出する電圧検出部（図示せず）と、検出した電圧の単位時間当たりの減少量を計算する計算部（図示せず）と、計算した減少量と予め決定された基準量とを比較し、当該減少量が基準量より大きい場合には停電検出信号を生成する他のコンパレータ（図示せず）と、更に有する。

送信部１１ｂは、例えば、入出力ポートによって構成され、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を受信部１２ａに送信する。コンバータ１１ｃは、例えば、複数（３相交流の場合は６個）の整流ダイオードによって構成され、三相交流電源１から供給される交流電力を直流電力に変換する。ＤＣリンク部１１ｄは、例えば、平滑用コンデンサによって構成され、コンバータ１１ｃの整流ダイオードによって整流された電圧を平滑化するためにコンバータ１１ｃに並列に接続される。これにより、モータ３は、ＤＣリンク部１１ｄに蓄積されている電力で駆動される。

受信部１２ａは、例えば、入出力ポートによって構成され、送信部１１ｂが送信した停電検出信号を受信する。制御部１２ｂは、インバータ１２ｃの出力線に設けられた電流検出器（図示せず）によって検出した三相のＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流のそれぞれの電流値、位置検出器（図示せず）によって検出したモータ３の位置、モータ３の位置に基づいて決定されるモータ３の速度、上位制御装置６から入力される位置指令値及び位置指令値に基づいて決定される速度指令値に基づいて、モータ３を駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ１２ｃに出力する。

インバータ１２ｃは、例えば、複数（３相交流の場合は６個）の整流ダイオード及びこれらの整流ダイオードのそれぞれに逆並列に接続されたトランジスタによって構成され、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、上述したＰＷＭ信号に基づいてトランジスタのオンオフ動作を行うことによって、コンバータ１２ｃによって変換された直流電力を、モータ３を駆動するための交流電力に変換する。

上述したように、モータ制御装置５は、コンバータ１１ｃを介して三相交流電源１に接続したＤＣリンク部１１ｄに蓄積されている電力で駆動されるモータ３を制御する。本実施の形態では、制御部１２ｂは、受信部１２ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御する。すなわち、モータ制御装置５は、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電を検出し、停電の検出に応じて、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御する。

上位制御装置６は、ＣＮＣ（数値制御装置）等によって構成され、モータ制御装置５を制御するために位置指令値を制御部１２ｂに入力する。

停電検出部１１ａ及び送信部１１ｂは、入出力ポート、シリアル通信回路、Ａ／Ｄ変換器、コンパレータ等を備えた第１のプロセッサ（図示せず）によって実現され、メモリ（図示せず）に格納された停電検出プログラムに従って三相交流電源１の停電を検出する。

受信部１２ａ及び制御部１２ｂは、入出力ポート、シリアル通信回路、Ａ／Ｄ変換器、コンパレータ等を備えた第２のプロセッサ（図示せず）によって実現され、メモリ（図示せず）に格納されたモータ制御プログラムに従ってモータ３の制御を実行する。

本実施の形態によれば、個別の装置として構成された交流直流変換装置１１及び直流交流変換装置１２のそれぞれに対して停電検出部を設ける必要がない。すなわち、複数の停電検出部を設ける代わりに一つの停電検出部１１ａを設け、停電検出部１１ａが生成した停電検出信号を送信部１１ｂから受信部１２ａに送信し、制御部１２ｂは、受信部１２ａの停電検出信号の受信に応答してモータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際の停電対策を講じている。

このように三相交流電源１の停電の検出を交流直流変換装置１１側で行い、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を交流直流変換装置１１の送信部１１ｂから直流交流変換器１２の受信部１２ａに送信することによって、複数の停電検出部が停電を検出するタイミングが互いに異なることによる悪影響がモータ３の制御に及ぼされないようにするように停電対策を講じるために行う制御を複雑にする必要がない。したがって、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際に停電対策を講じるために行う制御を簡単にすることができる。また、複数の停電検出部を設ける代わりに一つの停電検出部１１ａを設けることによって、図１に示すシステムを簡略にすることができる。

図２は、本発明の第２の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。図２に示すシステムは、三相交流電源１と、電圧検出器２Ｕ，２Ｖ，２Ｗと、モータ３と、被駆動体４と、モータ制御装置１５と、上位制御装置６と、を備える。

モータ制御装置１５は、交流直流変換装置１１と、直流交流変換装置１２’と、第２の装置としての電力対策装置１３と、を備える。直流交流変換装置１２’は、制御部１２ｂと、インバータ１２ｃと、を有する。電力対策装置１３は、受信部１３ａと、回生電力消費制御部１３ｂと、電力供給制御部１３ｂ’と、電力供給制御部１３ｂ”と、を有する。本実施の形態では、交流直流変換装置１１及びそれに接続された直流交流変換装置１２’によって第１の装置としての装置１４が構成される。

本実施の形態では、モータ制御装置１５は、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電を検出し、停電の検出に応じて、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御するとともに、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際の電力対策を講じる。

このために、送信部１１ｂは、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を受信部１３ａに送信し、電力対策装置１３は、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際の電力対策を講じる。

受信部１３ａは、例えば、入出力ポートによって構成され、上述したように、送信部１１ｂが送信した停電検出信号を受信する。回生電力消費制御部１３ｂは、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３の減速時に発生する回生電力を消費するよう制御する。図３は、図２に示す回生電力消費制御部を詳細に示す図である。図３に示すように、回生電力消費制御部１３ｂは、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、還流トランジスタであるＮＰＮ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）２１ａと、コントローラ２１ｂと、回生抵抗２１ｃと、を有する。

コントローラ２１ｂは、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答してＮＰＮ型トランジスタ２１ａをオン状態にする。回生抵抗２１ｃは、モータ３の減速駆動時に生じる回生エネルギーを、ＮＰＮ型トランジスタ２１ａがオン状態であるときに消費する。本実施の形態では、ＮＰＮ型トランジスタ２１ａにダイオード２１ｄが並列に接続され、回生抵抗２１ｃにダイオード２１ｅが並列に接続される。

電力供給制御部１３ｂ’は、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、電力供給の制御を行う。更に詳しくは、電力供給制御部１３ｂ’は、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３によって駆動される被駆動体４の退避を行うためにモータ３の駆動に必要な電力をＤＣリンク部１１ｄに供給するよう制御する。図４は、図２に示す電力供給制御部を詳細に示す図である。図４に示すように、電力供給制御部１３ｂ’は、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、ＤＣ／ＤＣ変換器２２ａと、コントローラ２２ｂと、キャパシタ２２ｃと、を有する。

コントローラ２２ｂは、受信部１３ａが停電検出信号を受信しない間は、ＤＣリンク部１１ｄに蓄積された電力の一部をキャパシタ２２ｃに供給するようにＤＣ／ＤＣ変換器２２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

また、コントローラ２２ｂは、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、キャパシタ２２ｃに蓄積された電力をＤＣリンク部１１ｄに供給するようにＤＣ／ＤＣ変換器２２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

このようにＤＣ／ＤＣ変換器２２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うことによって、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電時には、モータ３によって駆動される被駆動体４の退避を行うためにモータ３の駆動に必要な電力をＤＣリンク部１１ｄに供給することができる。

さらに、本実施の形態によれば、コントローラ２２ｂは、モータ３の減速駆動時に生じる回生エネルギーをキャパシタ２２ｃに供給するようにＤＣ／ＤＣ変換器２２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

電力供給制御部１３ｂ’は、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御するために制御部１２ｂに必要な電力を、制御部１２ｂに電力を供給するための後に説明する制御電源３１に供給するよう制御する。

図５は、図２に示す他の電力供給制御部を詳細に示す図である。図５に示すように、電力供給制御部１３ｂ”は、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、ＤＣ／ＤＣ変換器２３ａと、ＡＣ／ＤＣ変換器２３ｂと、コントローラ２３ｃと、を有する。また、図５において、ＤＣ／ＤＣ変換器２３ａと制御電源３１との間にダイオード２３ｄが配置され、ＡＣ／ＤＣ変換器２３ｂと制御電源３１との間にダイオード２３ｅが配置される。

コントローラ２３ｃは、受信部１３ａが停電検出信号を受信しない間は、ＤＣ／ＤＣ変換器２３ａに含まれるスイッチ（図示せず）をオフにするとともに，三相交流電源１から供給される交流電力を制御部３１に供給するための直流電力に変換するようＡＣ／ＤＣ変換器２３ｂに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

また、コントローラ２３ｃは、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、ＤＣリンク部１１ｄに蓄積された電力の一部を制御電源３１に供給するようにＤＣ／ＤＣ変換器２３ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うとともに、ＡＣ／ＤＣ変換器２３ｂに含まれるスイッチ（図示せず）をオフにする。

このようにコントローラ２３ｃが受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答してＤＣ／ＤＣ変換器２３ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うことによって、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電時には、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御するために制御部１２ｂに必要な電力を、制御電源３１に供給することができる。

本実施の形態では、停電検出部１１ａ、送信部１１ｂ及び制御部１２ｂは、入出力ポート、シリアル通信回路、Ａ／Ｄ変換器、コンパレータ等を備えた第３のプロセッサ（図示せず）によって実現され、メモリ（図示せず）に格納された停電検出プログラムに従って三相交流電源１の停電を検出するとともに、メモリ（図示せず）に格納されたモータ制御プログラムに従ってモータ３の制御を実行する。

また、本実施の形態では、受信部１３ａ及びコントローラ２１ｂ，２２ｂ，２３ｃは、入出力ポート、シリアル通信回路、Ａ／Ｄ変換器、コンパレータ等を備えた第４のプロセッサ（図示せず）によって実現され、メモリ（図示せず）に格納された回生電力消費制御プログラムに従って回生電力消費の制御を実行し、メモリ（図示せず）に格納された電力供給プログラムに従ってＤＣリンク部１１ｄに対する電力供給を行い、かつ、メモリ（図示せず）に格納された電力供給プログラムに従って制御電源３１に対する電力供給を行う。

本実施の形態によれば、個別の装置として構成された装置１４及び電力対策装置１３のそれぞれに対して停電検出部を設ける必要がない。このように三相交流電源１の停電の検出を装置１４側で行い、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を装置１４の送信部１１ｂから電力対策装置１３の受信部１３ａに送信することによって、複数の停電検出部が停電を検出するタイミングが互いに異なることによる悪影響がモータ３の制御に及ぼされないようにするように停電対策を講じるために行う制御を複雑にする必要がない。したがって、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際に停電対策を講じるために行う制御を簡単にすることができるとともに、停電対策の拡張も簡単に行うことができる。また、複数の停電検出部を設ける代わりに一つの停電検出部１１ａを設けることによって、図２に示すシステムを簡略にすることができるので、停電対策の際のコスト対策にもなる。

図６は、図２に示す電力供給制御部の変形例を詳細に示す図である。図６に示す電力供給制御部４２は、図２に示す電力供給制御部１３ｂ’の代わりに用いられる。図６に示すように、電力供給制御部４２は、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、ＡＣ／ＤＣ変換器４２ａと、コントローラ４２ｂと、フライホイール・バッテリ４２ｃと、を有する。

コントローラ４２ｂは、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、ＡＣ／ＤＣ変換器４２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うことによってフライホイール・バッテリ４２ｃのモータを減速させる。このようにフライホイール・バッテリ４２ｃのモータを減速させることによって電力が発生し、発生した回生電力は、ＤＣリンク部１１ｄに供給される。

このようにＡＣ／ＤＣ変換器４２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うことによって、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電時には、モータ３によって駆動される被駆動体４の退避を行うためにモータ３の駆動に必要な電力をＤＣリンク部１１ｄに供給することができる。

さらに、電力供給制御部４２によれば、モータ３の減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費するために、コントローラ４２ｂは、フライホイール・バッテリ４２ｃのモータを加速させるようにＡＣ／ＤＣ変換４２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うこともできる。

図７は、図２に示す他の電力供給制御部の変形例を詳細に示す図である。図７に示す電力供給制御部４３は、図２に示す電力供給制御部１３ｂ”の代わりに用いられる。図７に示すように、電力供給制御部４３は、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、スイッチ４３ａと、コントローラ４３ｂと、電源回路４３ｃと、を有する。

コントローラ４３ｂは、受信部１３ａが停電検出信号を受信しない間は、三相交流電源１がスイッチ４３ａ及び電源回路４３ｃに含まれるＡＣ／ＤＣ変換器（図示せず）を介して制御電源３１に接続するようにスイッチ４３ａ及び電源回路４３ｃを制御する。そして、コントローラ４３ｂは、三相交流電源１から供給される交流電力を制御部３１に供給するための直流電力に変換するよう電源回路４３ｃに含まれるＡＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

また、コントローラ４３ｂは、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、ＤＣリンク部１１ｄがスイッチ４３ａ及び電源回路４３ｃに含まれるＤＣ／ＤＣ変換器（図示せず）を介して制御電源３１に接続するようにスイッチ４３ａ及び電源回路４３ｃを制御する。そして、コントローラ４３ｂは、ＤＣリンク部１１ｄに蓄積された電力の一部を制御電源３１に含まれるキャパシタ（図示せず）に供給するように電源回路４３ｃに含まれるＡＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

このようにコントローラ４３ｂが受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して電源回路４３ｃに含まれるＡＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うことによって、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電時には、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御するために制御部１２ｂに必要な電力を、制御電源３１に供給することができる。

図８は、図１に示す他の電力供給制御部の変形例を詳細に示す図である。図８に示す電力供給制御部４３’は、例えば、図２に示す電力供給制御部１３ｂ”の代わりに用いられる。図８に示すように、電力供給制御部４３’は、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、整流回路４３ａ’，４３ｂ’と、コントローラ４３ｃ’と、電源回路４３ｄ’と、を有する。

コントローラ４３ｂは、受信部１３ａが停電検出信号を受信しない間は、三相交流電源１から供給される交流電力を整流回路４３ａ’で整流することによって得られる直流電力を制御電源３１に供給するように電源回路４３ｄ’に含まれるＤＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

また、コントローラ４３ｂは、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、ＤＣリンク部１１ｄから供給される直流電力を整流回路４３ｂ’で整流することによって得られる直流電力を制御電源３１に供給するように電源回路４３ｄ’に含まれるＤＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

このようにコントローラ４３ｃ’が受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して電源回路４３ｄ’に含まれるＤＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うことによって、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電時には、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御するために制御部１２ｂに必要な電力を、制御電源３１に供給することができる。

図９は、本発明の第３の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。図９に示すシステムは、三相交流電源１と、電圧検出器２Ｕ，２Ｖ，２Ｗと、モータ３と、被駆動体４と、モータ制御装置２５と、上位制御装置６と、を備える。

モータ制御装置２５は、第１の装置としての交流直流変換装置１１と、直流交流変換装置１２と、電力対策装置１３’と、を備える。電力対策装置１３’は、回生電力消費制御部１３ｂと、電力供給制御部１３ｂ’と、電力供給制御部１３ｂ”と、を有する。本実施の形態では、直流交流変換装置１２及びそれに接続された電力対策装置１３’によって第２の装置としての装置１４’が構成される。

本実施の形態では、モータ制御装置２５は、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電を検出し、停電の検出に応じて、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御するとともに、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際の電力対策を講じる。

このために、送信部１１ｂは、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を受信部１２ａに送信し、制御部１２ｂは、受信部１２ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体７の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御し、電力対策装置１３は、受信部１２ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際の電力対策を講じる。

本実施の形態では、受信部１２ａ、制御部１２ｂ及びコントローラ２１ｂ，２２ｂ，２３ｃは、入出力ポート、シリアル通信回路、Ａ／Ｄ変換器、コンパレータ等を備えた第５のプロセッサ（図示せず）によって実現され、メモリ（図示せず）に格納されたモータ制御プログラムに従ってモータ３の制御を実行し、メモリ（図示せず）に格納された回生電力消費制御プログラムに従って回生電力消費の制御を実行し、メモリ（図示せず）に格納された電力供給プログラムに従ってＤＣリンク部１１ｄに対する電力供給を行い、かつ、メモリ（図示せず）に格納された電力供給プログラムに従って制御電源３１に対する電力供給を行う。

本実施の形態によれば、個別の装置として構成された交流直流変換装置１１及び装置１４’のそれぞれに対して停電検出部を設ける必要がない。このように三相交流電源１の停電の検出を交流直流変換装置１１側で行い、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を交流直流変換装置１１の送信部１１ｂから装置１４’の受信部１２ａに送信することによって、複数の停電検出部が停電を検出するタイミングが互いに異なることによる悪影響がモータ３の制御に及ぼされないようにするように停電対策を講じるために行う制御を複雑にする必要がない。したがって、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際に停電対策を講じるために行う制御を簡単にすることができるとともに、停電対策の拡張も簡単に行うことができる。また、複数の停電検出部を設ける代わりに一つの停電検出部１１ａを設けることによって、図９に示すシステムを簡略にすることができるので、停電対策の際のコスト対策にもなる。

図１０は、本発明の第４の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。図９に示すシステムは、三相交流電源１と、電圧検出器２Ｕ，２Ｖ，２Ｗと、モータ３，３’と、被駆動体４，４’と、モータ制御装置３５と、上位制御装置６と、を備える。

モータ３’としては、工作機械の主軸をボールねじ／ナット機構等の送りねじ機構によって重力軸方向（Ｚ軸方向）に駆動する重力軸用サーボモータ、工作機械の主軸に取り付けられた工具を駆動する主軸モータ、ワークが取り付けられた工作機械のテーブルをボールねじ／ナット機構等の送りねじ機構によって水平軸方向（例えば、Ｘ軸方向）に駆動する水平軸用サーボモータ等が用いられる。

被駆動体４’は、例えば、モータ３’が重力軸用サーボモータである場合には工作機械の主軸であり、モータ３’が主軸モータである場合には工具であり、モータ３’が水平軸用サーボモータである場合には工作機械のテーブルである。

モータ制御装置３５は、第１の装置としての交流直流変換装置１１と、第２の装置としての直流交流変換装置１２と、第２の装置としての直流交流変換装置１２’と、第２の装置としての電力対策装置１３と、を備える。直流交流変換装置１２’は、受信部１２ａ’と、制御部１２ｂ’と、インバータ１２ｃ’と、を有する。

受信部１２ａ’は、例えば、入出力ポートによって構成され、送信部１１ｂが送信した停電検出信号を受信する。制御部１２ｂ’は、インバータ１２ｃ’の出力線に設けられた電流検出器（図示せず）によって検出した三相のＵ相電流、Ｖ相電流及びＷ相電流のそれぞれの電流値、位置検出器（図示せず）によって検出したモータ３’の位置、モータ３’の位置に基づいて決定されるモータ３’の速度、上位制御装置６から入力される位置指令値及び位置指令値に基づいて決定される速度指令値に基づいて、モータ３’を駆動するためのＰＷＭ信号を生成し、生成したＰＷＭ信号をインバータ１２ｃ’に出力する。

インバータ１２ｃ’は、例えば、複数（３相交流の場合は６個）の整流ダイオード及びこれらの整流ダイオードのそれぞれに逆並列に接続されたトランジスタによって構成され、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、上述したＰＷＭ信号に基づいてトランジスタのオンオフ動作を行うことによって、コンバータ１２ｃ’によって変換された直流電力を、モータ３’を駆動するための交流電力に変換する。

本実施の形態によれば、受信部１２ａ’及び制御部１２ｂ’は、入出力ポート、シリアル通信回路、Ａ／Ｄ変換器、コンパレータ等を備えた第５のプロセッサ（図示せず）によって実現され、メモリ（図示せず）に格納されたモータ制御プログラムに従ってモータ３’の制御を実行する。

本実施の形態によれば、個別の装置として構成された交流直流変換装置１１、直流交流変換装置１２、直流交流変換装置１２’及び電力対策装置１３のそれぞれに対して停電検出部を設ける必要がない。このように三相交流電源１の停電の検出を交流直流変換装置１１側で行い、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を交流直流変換装置１１の送信部１１ｂから直流交流変換装置１２の受信部１２ａ、直流交流変換装置１２’の受信部１２ａ’及び電力対策装置１３の受信部１３ａに送信することによって、複数の停電検出部が停電を検出するタイミングが互いに異なることによる悪影響がモータ３、３’の制御に及ぼされないようにするように停電対策を講じるために行う制御を複雑にする必要がない。したがって、一つの第１の装置に対応する交流直流変換装置１１に対して複数（この場合、三つ）の第２の装置に対応する直流交流変換装置１２、直流交流変換装置１２’及び電力対策装置１３を用いる場合でも、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際に停電対策を講じるために行う制御を簡単にすることができるとともに、停電対策の拡張も簡単に行うことができる。また、複数の停電検出部を設ける代わりに一つの停電検出部１１ａを設けることによって、図１０に示すシステムを簡略にすることができるので、停電対策の際のコスト対策にもなる。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、例えば、本発明によるモータ制御装置を、工作機械以外の機械、産業用ロボット等で用いることができる。また、本発明によるモータ制御装置を、モータ３の減速時に電源回生を行い、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際に電源回生を中断する場合にも適用することができる。

また、上記実施の形態において、電力対策装置１３が回生電力消費制御部１３ｂ、電力供給制御部１３ｂ’及び電力供給制御部１３ｂ”を有する場合について説明したが、電力対策装置１３は、回生電力消費制御部１３ｂ、電力供給制御部１３ｂ’及び電力供給制御部１３ｂ”のうちの少なくとも一つを有してもよい。また、制御電源３１は、制御部１２ｂ以外の構成要素（例えば、コントローラ２１ｂ，２２ｂ，２３ｃ）に電力を供給してもよい。

また、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を送信部１１ｂから上位制御装置６の受信部（図示せず）に送信し、上位制御装置６が、停電検出信号に応答して、制御部１２ｂに対する指令を出力し、制御部１２ｂが、当該指令に応答して、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御することもできる。また、停電検出部１１ａは、三相のＵ相電圧、Ｖ相電圧及びＷ相電圧の振幅、周波数等に基づいて停電を判断してもよい。

上記実施の形態において、１個のモータ３又は２個のモータ３，３’を制御する場合について説明したが、本発明によるモータ制御装置を、３個以上のモータを制御する場合にも適用することができる。

１ 三相交流電源
２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ 電圧検出器
３，３’ モータ
４，４’ 被駆動体
５，１５，２５，３５ モータ制御装置
６ 上位制御装置
１１ 交流直流変換装置
１１ａ 停電検出部
１１ｂ 送信部
１１ｃ コンバータ
１１ｄ ＤＣリンク部
１２，１２’ 直流交流変換装置
１２ａ，１２ａ’，１３ａ 受信部
１２ｂ，１２ｂ’ 制御部
１２ｃ，１２ｃ’ インバータ
１３ 電力対策装置
１３ｂ 回生電力消費制御部
１３ｂ’，１３ｂ”，４２，４３，４３’ 電力供給制御部
２１ａ ＮＰＮ型トランジスタ
２１ｂ，２２ｂ，２３ｃ，４２ｂ，４３ｂ，４３ｃ’ コントローラ
２１ｃ 回生抵抗
２１ｄ，２１ｅ，２３ｄ，２３ｅ ダイオード
２２ａ，２３ａ ＤＣ／ＤＣ変換器
２２ｃ キャパシタ
２３ｂ，４２ａ ＡＣ／ＤＣ変換器
３１ 制御電源
４２ｃ フライホイール・バッテリ
４３ａ スイッチ
４３ａ’，４３ｂ’ 整流回路
４３ｃ，４３ｄ’ 電源回路

インバータ１２ｃは、例えば、複数（３相交流の場合は６個）の整流ダイオード及びこれらの整流ダイオードのそれぞれに逆並列に接続されたトランジスタによって構成され、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、上述したＰＷＭ信号に基づいてトランジスタのオンオフ動作を行うことによって、コンバータ１１ｃによって変換された直流電力を、モータ３を駆動するための交流電力に変換する。

コントローラ２３ｃは、受信部１３ａが停電検出信号を受信しない間は、ＤＣ／ＤＣ変換器２３ａに含まれるスイッチ（図示せず）をオフにするとともに，三相交流電源１から供給される交流電力を制御電源３１に供給するための直流電力に変換するようＡＣ／ＤＣ変換器２３ｂに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

図６は、図２に示す電力供給制御部の変形例を詳細に示す図である。図６に示す電力供給制御部４２は、図２に示す電力供給制御部１３ｂ’の代わりに用いられる。図６に示すように、電力供給制御部４２は、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、ＡＣ／ＤＣ変換器４２ａと、コントローラ４２ｂと、フライホイール付きのモータ４２ｃと、を有する。

コントローラ４２ｂは、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、ＡＣ／ＤＣ変換器４２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うことによってフライホイール付きのモータ４２ｃを減速させる。このようにフライホイール付きのモータ４２ｃを減速させることによって電力が発生し、発生した回生電力は、ＤＣリンク部１１ｄに供給される。

さらに、電力供給制御部４２によれば、モータ３の減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費するために、コントローラ４２ｂは、フライホイール付きのモータ４２ｃを加速させるようにＡＣ／ＤＣ変換４２ａに含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行うこともできる。

コントローラ４３ｂは、受信部１３ａが停電検出信号を受信しない間は、三相交流電源１がスイッチ４３ａ及び電源回路４３ｃに含まれるＡＣ／ＤＣ変換器（図示せず）を介して制御電源３１に接続するようにスイッチ４３ａ及び電源回路４３ｃを制御する。そして、コントローラ４３ｂは、三相交流電源１から供給される交流電力を制御電源３１に供給するための直流電力に変換するよう電源回路４３ｃに含まれるＡＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

コントローラ４３ｃ’は、受信部１３ａが停電検出信号を受信しない間は、三相交流電源１から供給される交流電力を整流回路４３ａ’で整流することによって得られる直流電力を制御電源３１に供給するように電源回路４３ｄ’に含まれるＤＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

また、コントローラ４３ｃ’は、受信部１３ａの停電検出信号の受信に応答して、ＤＣリンク部１１ｄから供給される直流電力を整流回路４３ｂ’で整流することによって得られる直流電力を制御電源３１に供給するように電源回路４３ｄ’に含まれるＤＣ／ＤＣ変換器（図示せず）に含まれるスイッチ（図示せず）のオンオフ動作を行う。

このために、送信部１１ｂは、電線、無線又は光ファイバを用いて停電検出信号を受信部１２ａに送信し、制御部１２ｂは、受信部１２ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３の停止とモータ３によって駆動される被駆動体４の退避のいずれか一方を行うようモータ３を制御し、電力対策装置１３は、受信部１２ａの停電検出信号の受信に応答して、モータ３の駆動時における三相交流電源１の停電の際の電力対策を講じる。

図１０は、本発明の第４の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムを示す図である。図１０に示すシステムは、三相交流電源１と、電圧検出器２Ｕ，２Ｖ，２Ｗと、モータ３，３’と、被駆動体４，４’と、モータ制御装置３５と、上位制御装置６と、を備える。

インバータ１２ｃ’は、例えば、複数（３相交流の場合は６個）の整流ダイオード及びこれらの整流ダイオードのそれぞれに逆並列に接続されたトランジスタによって構成され、ＤＣリンク部１１ｄに並列に接続され、上述したＰＷＭ信号に基づいてトランジスタのオンオフ動作を行うことによって、コンバータ１１ｃによって変換された直流電力を、モータ３’を駆動するための交流電力に変換する。

１ 三相交流電源
２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ 電圧検出器
３，３’ モータ
４，４’ 被駆動体
５，１５，２５，３５ モータ制御装置
６ 上位制御装置
１１ 交流直流変換装置
１１ａ 停電検出部
１１ｂ 送信部
１１ｃ コンバータ
１１ｄ ＤＣリンク部
１２，１２’ 直流交流変換装置
１２ａ，１２ａ’，１３ａ 受信部
１２ｂ，１２ｂ’ 制御部
１２ｃ，１２ｃ’ インバータ
１３ 電力対策装置
１３ｂ 回生電力消費制御部
１３ｂ’，１３ｂ”，４２，４３，４３’ 電力供給制御部
２１ａ ＮＰＮ型トランジスタ
２１ｂ，２２ｂ，２３ｃ，４２ｂ，４３ｂ，４３ｃ’ コントローラ
２１ｃ 回生抵抗
２１ｄ，２１ｅ，２３ｄ，２３ｅ ダイオード
２２ａ，２３ａ ＤＣ／ＤＣ変換器
２２ｃ キャパシタ
２３ｂ，４２ａ ＡＣ／ＤＣ変換器
３１ 制御電源
４２ｃ フライホイール付きのモータ
４３ａ スイッチ
４３ａ’，４３ｂ’ 整流回路
４３ｃ，４３ｄ’ 電源回路

Claims (7)

1. コンバータを介して交流電源に接続したＤＣリンク部に蓄積されている電力で駆動されるモータを制御するモータ制御装置であって、
   モータの駆動時における交流電源の停電を検出し、停電の検出に応じて停電検出信号を生成する停電検出部及び前記停電検出信号を送信する送信部を有する一つの第１の装置と、
   前記送信部が送信した前記停電検出信号を受信する受信部を有する少なくとも一つの第２の装置と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記送信部は、電線、無線又は光ファイバを用いて前記停電検出信号を前記受信部に送信する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記第１の装置は、前記コンバータ、前記ＤＣリンク部、前記停電検出部及び前記送信部を有する交流直流変換装置によって構成され、
   前記第２の装置は、前記受信部を有する直流交流変換装置によって構成される、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記第１の装置は、
   前記コンバータ、前記ＤＣリンク部、前記停電検出部及び前記送信部を有する交流直流変換装置と、
   前記交流直流変換装置に接続された直流交流変換装置と、
   によって構成され、
   前記第２の装置は、前記受信部を有し、前記受信部の前記停電検出信号の受信に応答して、モータの駆動時における交流電源の停電の際の電力対策を講じる電力対策装置によって構成される、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
5. 前記第１の装置は、前記コンバータ、前記ＤＣリンク部、前記停電検出部及び前記送信部を有する交流直流変換装置によって構成され、
   前記第２の装置は、
   前記受信部を有する直流交流変換装置と、
   前記受信部の前記停電検出信号の受信に応答して、モータの駆動時における交流電源の停電の際の電力対策を講じる電力対策装置と、
   によって構成される、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
6. 前記電力対策装置は、前記受信部の前記停電検出信号の受信に応答して、モータの減速時に発生する回生電力を消費するよう制御する回生電力消費制御部を有する、請求項４又は５に記載のモータ制御装置。
7. 前記電力対策装置は、前記受信部の前記停電検出信号の受信に応答して、電力供給の制御を行う電力供給制御部を有する、請求項４又は５に記載のモータ制御装置。

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