JP2019176583A - 電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動回路の電圧を簡易な回路構成で測定できる電圧検出装置を提供することである。【解決手段】モータ７を駆動するインバータ８の電圧Ｖｃｃを検出する。電圧検出装置は、抵抗１０、１１、１２、インバータ８、ＡＤＣ４１、４２、４３、制御部を備える。抵抗１０、１１、１２、は、モータ７のｕ、ｖ、ｗ各相に直列に接続する。インバータ８は、各相のうちでモータ７の回転に起因しない相であるｕ相とｖ相の間に所定周期でパルス電圧を印加する。ＡＤＣ４１は、インバータ８がパルス電圧を印加した時、ｕ相に接続した抵抗１０に導通する電流Ｉｕｖを検出する。制御部は、ＡＤＣ４１により検出した電流Ｉｕｖと、抵抗１０、ｖ相に接続した抵抗１１、及びモータ７の内部抵抗とに基づき、インバータ８の電圧Ｖｃｃを検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、駆動回路の電圧を簡易な回路構成で測定できる電圧検出装置に関する。

電圧検出部を備えたモータ制御装置が公知である。特許文献１は、主回路、電圧検出部、及び制御部を備えるモータ制御装置を開示する。主回路は、コンバータ部、及びインバータ部を有する。コンバータ部は、交流電源を直流電源に変換する。インバータ部は、変換された直流電源を交流電源に変換しモータを駆動する。電圧検出部は、主回路の直流電圧を検出する。制御部は、トルク制御部を有する。トルク制御部は、電圧検出部により直流電圧が所定電圧を下回ったことを検出した時、指令トルクを所定トルク以下に制限するトルク制限を開始する。トルク制御部は、直流電圧が所定電圧を上回ったことを検出した時、トルク制限を解除する。

特許第５３１１１６７号公報

上記工作機械は、電圧検出部の回路構成が複雑でありコスト上昇の要因となる場合がある。

本発明の目的は、駆動回路の電圧を簡易な回路構成で測定できる電圧検出装置を提供することである。

請求項１の電圧検出装置は、多相モータを駆動する駆動回路の電圧を検出する電圧検出装置であって、前記多相モータの各相に直列に接続した抵抗と、前記各相のうちで前記多相モータの回転に起因しない相である第一相と第二相の間に所定周期でパルス電圧を印加するパルス印加部と、前記パルス印加部が前記パルス電圧を印加した時、前記第一相に接続した第一抵抗に導通する第一電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部により検出した前記第一電流と、前記第一抵抗、前記第二相に接続した第二抵抗、及び前記多相モータの内部抵抗とに基づき、前記駆動回路の電圧を検出する電圧検出部とを備えることを特徴とする。

電圧検出装置は、駆動回路の電圧の検出用に別途素子等を用いることなく、駆動回路の電圧を検出可能である。故に、電圧検出装置は、簡易な回路構成で駆動回路の電圧を検出できる。又、電圧検出装置は、駆動回路の電圧の検出時に多相モータが回転することを防止できる。

請求項２の電圧検出装置は、前記多相モータの回転位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部により検出された位置に基づき、前記各相のうち前記多相モータの回転に起因しない二つの相を選択する選択手段とを更に備えてもよい。電圧検出装置は、位置検出部による回転位置の検出に基づき、パルス電圧を供給する二つの相を選択する。故に、電圧検出装置は、パルス電圧の印加により多相モータを回転させることなく、駆動回路の電圧を検出できる。

請求項３の電圧検出装置では、前記電圧検出部は、前記パルス印加部が前記パルス電圧を出力した後から、前記第一抵抗、前記第二抵抗の抵抗成分と、前記多相モータの前記内部抵抗の抵抗成分、インダクタンス成分とに基づく時定数に応じた時間が経過する時、前記駆動回路の電圧を検出してもよい。電圧検出部は、時定数に応じた時間の経過時の第一電流から、駆動回路の電圧を検出する。該時、電圧検出部は、第一電流が安定した状態で電圧を検出できるので、駆動回路の電圧を精度良く検出できる。

請求項４の電圧検出装置は、外部機器が前記多相モータの回転駆動を開始する前の第一時点、及び、前記外部機器が前記駆動回路への電圧印加を開始する前の第二時点を判定する第一判定手段を更に備え、前記パルス印加部は、前記第一時点又は前記第二時点と判断した時、前記パルス電圧を出力してもよい。該時、電圧検出装置は、第一時点又は第二時点における駆動回路の電圧の状態を検出できるので、該時点後の誤動作を抑制できる。

請求項５の電圧検出装置は、前記多相モータの前記各相のうち異なる二相間を接続する接続線路と、前記接続線路に設けられ、前記接続線路を導通状態又は非導通状態に切り替える切替部と、前記接続線路に設けられ、前記切替部と直列に接続する接続抵抗とを更に備え、前記電圧検出部は、前記切替部が、前記第一相と前記第二相の間の前記接続線路を前記導通状態とした時、前記第一電流と、前記第一抵抗、前記第二抵抗、前記内部抵抗、及び前記接続抵抗とに基づき前記駆動回路の電圧を検出してもよい。第一相と第二相の間の接続線路を切替部が導通状態とした時、第一相及び第二相に対して接続抵抗は並列に接続する。該時、多相モータの内部抵抗の誤差による駆動回路の電圧検出精度の低下を抑制できる。故に、電圧検出装置は、内部抵抗の誤差に因らず、駆動回路の電圧を精度よく検出できる。

請求項６の電圧検出装置は、前記電流検出部により前記第一電流の出力が検出されない時、前記多相モータが未接続状態であると判定する第二判定手段を更に備えてもよい。該時、電圧検出装置は、駆動回路の電圧の検出に加え、多相モータが未接続であると判断できる。

工作機械１の構成を示すブロック図。 インバータ８及びダイナミックブレーキ回路１７の回路図。 メイン処理の流れ図。 電圧検出処理の流れ図。

＜工作機械１の概要＞
工作機械１の構成を説明する。工作機械１は図示しない主軸機構、主軸移動機構等を備える。主軸機構は主軸モータを備え、工具を装着した主軸を回転する。主軸移動機構は、Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ、Ｚ軸モータを備え、テーブル上面に支持した被切削物に対し相対的に主軸をＸ軸方向（左右方向）、Ｙ軸方向（前後方向）、Ｚ軸方向（上下方向）の各方向に夫々移動する。工作機械１は、回転した工具を被切削物に接触させることで切削加工を行う。

図１に示す如く、工作機械１は、電源供給部３、主回路５、ＡＣサーボモータ７（以下、「モータ７」という。）、エンコーダ９、制御部１５、ダイナミックブレーキ回路１７（以下、「ＤＢ回路１７」という。）を備える。電源供給部３は、主回路５と接続し、主回路５に交流電圧を供給する。主回路５は、コンバータ６とインバータ８を備える。コンバータ６は、主回路５に供給された交流電圧を直流電圧Ｖｃｃ（以下、「電圧Ｖｃｃ」という。）に変換する。インバータ８は、変換された電圧Ｖｃｃに基づきモータ７を駆動する。モータ７は多相モータであり、インバータ８から供給される駆動電流に基づきサーボ駆動する。エンコーダ９はモータ７に設けられ、モータ７の回転速度、回転位置等の情報を制御部１５へ送信する。

制御部１５は、インバータ８を制御することにより駆動電流を供給してモータ７を駆動する。制御部１５は、制御基板５２を備え、制御基板５２は、ＣＰＵ１６、ＲＯＭ１８、ＲＡＭ１９を備える。ＣＰＵ１６は、モータ７の制御を司る。ＲＯＭ１８は、モータ７のサーボ駆動をおこなう制御プログラム、後述のメイン処理を行うプログラム等を記憶する。ＲＡＭ１９は、種々の一時データを記憶する。ＣＰＵ１６は、モータ７のサーボ駆動時、ＲＯＭ１８に記憶された制御プログラムを読み出して、実行する。ＤＢ回路１７は、ユーザの非常停止スイッチの操作による非常停止指示に基づきモータ７のサーボ駆動を緊急停止する。

図２を参照して、インバータ８、及びＤＢ回路１７について説明する。インバータ８は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）（以下、「トランジスタ２１〜２６」という。）、ダイオード２７〜３２、抵抗１０〜１２、及びアナログデジタルコンバータ４１〜４３（以下、「ＡＤＣ４１〜４３」という。）を備える。

トランジスタ２１、２２、２３のコレクタ端子は、夫々、Ｖｃｃ配線Ｌ１と接続する。トランジスタ２１のエミッタ端子は、接続点Ｐ１を介して、トランジスタ２４のコレクタ端子と接続する。トランジスタ２２のエミッタ端子は、接続点Ｐ２を介して、トランジスタ２５のコレクタ端子と接続する。トランジスタ２３のエミッタ端子は、接続点Ｐ３を介して、トランジスタ２６のコレクタ端子と接続する。トランジスタ２４、２５、２６のエミッタ端子は、夫々、接地配線Ｌ２と接続する。即ち、トランジスタ２４、２５、２６のエミッタ端子はグラウンド（ＧＮＤ）と接続する。ダイオード２７〜３２のカソードは、夫々、トランジスタ２１〜２６のコレクタ端子に接続する。ダイオード２７〜３２のアノードは、夫々、トランジスタ２１〜２６のエミッタ端子に接続する。第一配線Ｌ３は、接続点Ｐ１と接続し、抵抗１０を介してモータ７のｕ相と接続する。第二配線Ｌ４は、接続点Ｐ２と接続し、抵抗１１を介してモータ７のｖ相と接続する。第三配線Ｌ５は、接続点Ｐ３と接続し、抵抗１２を介してモータ７のｗ相と接続する。ＡＤＣ４１は、第一配線Ｌ３に設けられ、抵抗１０の両端と接続する。ＡＤＣ４２は、第二配線Ｌ４に設けられ、抵抗１１の両端と接続する。ＡＤＣ４３は、第三配線Ｌ５に設けられ、抵抗１２の両端と接続する。

ＤＢ回路１７は、ＤＢスイッチ３３、ＤＢリレー３８、リレー配線Ｌ６、及びＤＢ抵抗３５を備える（図２参照）。ＤＢスイッチ３３は、フォトカプラであり、発光ダイオード３３Ａ及びフォトトランジスタ３３Ｂを備える。ＤＢリレー３８は、ＤＢコイル３８Ａ及びＤＢスイッチ３８Ｂを備える。

リレー配線Ｌ６の一端は、抵抗１０とモータ７の間の接続点Ｐ４にて第一配線Ｌ３と接続する。リレー配線Ｌ６の他端は、抵抗１１とモータ７との間の接続点Ｐ５にて第二配線Ｌ４と接続する。ＤＢ抵抗３５は、リレー配線Ｌ６に接続する。ＤＢスイッチ３８Ｂは、リレー配線Ｌ６に接続し、ＤＢ抵抗３５と直列に接続する。ＤＢコイル３８Ａの一端は、フォトトランジスタ３３Ｂのコレクタ端子と接続し、ＤＢスイッチ３８Ｂに対向して配置される。ＤＢコイル３８Ａの他端には、所定の電圧が供給される。フォトトランジスタ３３Ｂのエミッタ端子は、グラウンドと接続する。発光ダイオード３３Ａは、フォトトランジスタ３３Ｂと対向して配置される。発光ダイオード３３Ａのアノードには、３．３Ｖの電源と接続する。発光ダイオード３３Ａのカソードは、制御部１５（図１参照）と接続する。

インバータ８の通常動作について説明する。モータ７のサーボ駆動時、トランジスタ２１〜２６は、制御部１５から出力される駆動信号Ｓ１（図１参照）に基づきトランジスタ２１〜２６を夫々オン・オフ制御して、電圧Ｖｃｃに基づく電圧を後段回路に出力する。ダイオード２７〜３２は、インバータ８及びモータ７から発生する過電流からトランジスタ２１〜２６を保護する。抵抗１０〜１２には、夫々、トランジスタ２１〜２６の駆動による駆動電流が流れる。モータ７はｕ相、ｖ相、ｗ相に駆動電流が流れることにより回転駆動する。エンコーダ９は、回転駆動するモータ７の回転速度情報、及び位置情報等をフィードバック信号Ｓ２（以下、「ＦＢ信号Ｓ２」という。）として、制御部１５へ送信する（図１参照）。ＡＤＣ４１〜４３は、駆動電流が流れることにより抵抗１０〜１２に生じる電圧Ｖｃｃを計測する。ＡＤＣ４１〜４３は、アナログ電圧をサンプルホールドし、該アナログ信号をデジタル値へ変換する、ＡＤＣ４１〜４２は、変換したデジタル値を制御部１５へ送信する。

制御部１５は、検出した駆動電流、及びエンコーダ９からのＦＢ信号Ｓ２に基づきインバータ８へ駆動信号Ｓ１を送信する。即ち、制御部１５は、駆動信号Ｓ１によるフィードバック制御によりインバータ８をオン・オフ制御してモータ７を回転駆動する。

ＤＢ回路１７の動作について説明する。制御部１５は、ユーザの非常停止スイッチの操作等により、ＤＢ信号Ｓ３を発光ダイオード３３Ａのカソードへ送信する。ＤＢ信号Ｓ３は、３．３Ｖのオン・オフ信号であり、非常停止スイッチ（図１参照）から制御部１５、及び制御部１５からＤＢ回路１７に送信される。モータ７のサーボ駆動時、ＤＢ信号Ｓ３はオフ状態である（即ち、０Ｖ）。ＤＢ信号Ｓ３がオフの時、発光ダイオード３３Ａのアノードには電源３．３Ｖが供給されているので、発光ダイオード３３Ａのアノードとカソード間には電位差３．３Ｖが生じる。フォトトランジスタ３３Ｂは、発光ダイオード３３Ａのアノードとカソード間に発生する電位差によりオンする。該時、ＤＢリレー３８のＤＢコイル３８Ａに電流が流れる。これにより、ＤＢスイッチ３８Ｂは、ＤＢコイル３８Ａに流れる電流により発生する磁力によりコイル側に引力が働くことで、オフする。該時、ＤＢ回路１７はインバータ８に接続しない。以下、ＤＢ回路１７のオフ状態を、ＤＢスイッチ３８Ｂのオフ状態ともいう。

モータ７の緊急停止時、ＤＢ信号Ｓ３はオン状態である。即ち、発光ダイオード３３Ａのカソードには３．３Ｖが供給される。該時、発光ダイオード３３Ａのアノードとカソード間の電位差は無くなる。フォトトランジスタ３３Ｂは、発光ダイオード３３Ａの両側の電位差が生じないので、オフする。ＤＢコイル３８Ａに電流が流れないので、ＤＢコイル３８Ａから磁力が発生しない。これにより、ＤＢスイッチ３８Ｂはオンする。該時、ＤＢ回路１７は、インバータ８に接続し、ＤＢ抵抗３５がモータ７と並列接続する。

ＤＢ抵抗３５は、モータ７の駆動エネルギーを熱エネルギーへ変換する。ＤＢ抵抗３５がモータ７と並列接続することによりＤＢ抵抗３５に電流が流れ、駆動エネルギーは熱エネルギーへ変換される。故に、ＤＢ回路１７は、モータ７を停止できる。該時、制御部１５は、インバータ８のトランジスタ２１〜２６をすべてオフしているものとする。以下、ＤＢ回路１７のオン状態を、ＤＢスイッチ３８Ｂのオン状態ともいう。

尚、図１、２において、ＤＢ回路１７は一つで説明しているが、工作機械１は、ｕｗ相、及びｖｗ相においても、図示外のＤＢ回路１７を備える。非常停止時、すべてのＤＢ回路１７がオンして、モータ７のサーボ駆動を停止する。

＜電圧Ｖｃｃの検出＞
工作機械１が備える上記の構成を利用した電圧Ｖｃｃの検出について説明する。工作機械１は、上記の如く、コンバータ６によりインバータ８へ供給される電圧Ｖｃｃに基づきモータ７を駆動する。故に、インバータ８に供給される電圧Ｖｃｃが所望の値（即ち、設計値）となっていない時、モータ７の回転力が不足する等の誤動作の原因となる。故に、モータ７の電源投入時、サーボ駆動の直前、又は、緊急停止の復旧後等においては、インバータ８に供給される電圧Ｖｃｃを確認する必要がある。本実施形態では、電圧Ｖｃｃの検出には、ＤＢスイッチ３８Ｂのオフ状態と、ＤＢスイッチ３８Ｂのオン状態とで検出を行う。

＜パルス電圧の生成＞
ＤＢスイッチ３８Ｂがオフの時の電圧Ｖｃｃの検出について説明する。工作機械１は、モータ７の電源投入時、サーボ駆動の直前、又は復旧後の電源投入時、パルス電圧を出力する。パルス電圧は、制御部１５がインバータ８を制御して生成する。パルス電圧生成時、制御部１５は、モータ７のエンコーダ９からのＦＢ信号Ｓ２を解析して、モータ７に対してトルクを発生しない２相を決定する。トルクが発生する相にパルス電圧を出力すると、モータ７が焼付くなどの不具合が生じるためである。以下の説明では、トルクが発生しない相をｕ相、ｖ相であると制御部１５が判断した時を例に説明する。又、制御部１５が行う判断等は、制御部１５のＣＰＵ１６が行うものとする。

制御部１５は、パルス電圧の生成時、トランジスタ２２、２３、２４、２６をオフして、トランジスタ２１、２５をオンする。該時、トランジスタ２１、２５は導通する。トランジスタ２１のコレクタ端子とエミッタ端子間は、トランジスタ２１が導通することでＶｃｃ配線Ｌ１と電気的に接続する。又、トランジスタ２５のコレクタ端子とエミッタ端子間は、トランジスタ２５が導通することでグラウンドと電気的に接続する。これにより、電圧Ｖｃｃに基づくパルス電圧は、トランジスタ２１、２５の後段回路に出力される。該時、電圧Ｖｃｃに基づくパルス電圧のオン時間は、モータ７に焼付きが生じない程度の短いパルスであるとよい。例えばパルス電圧のオン時間は、１０ｍｓｅｃ程度である。

ＤＢスイッチ３８Ｂがオフの時の後段回路の時定数τについて説明する。トランジスタ２１、２５がオンの期間、電圧Ｖｃｃに基づくパルス電圧が後段回路の第一配線Ｌ３、第二配線Ｌ４（即ち、ｕ相、ｖ相）に出力される。該時、後段回路に出力されるパルス電圧の出力には、ｕ相、ｖ相にモータ７のコイルが接続しているため過渡現象が起こる。後段回路に出力されるパルス電圧は、過渡状態を経た後に定常状態となる。過渡状態において、回路後段のモータ７に出力されるパルス電圧は回路の時定数τに依存する時間で立ち上がる。パルス電圧の出力から時定数τの経過時、後段回路に出力されるパルス電圧は、電圧Ｖｃｃの約６３％である。パルス電圧の出力から時定数τの２倍の時間の経過時、後段回路に出力されるパルス電圧は、電圧Ｖｃｃの約８６％である。パルス電圧の出力からτ×３倍の時間（以下、「所定時間」という。）の経過時、後段回路に出力されるパルス電圧は、電圧Ｖｃｃの約９５％である。このようにして、パルス電圧は、後段回路に出力され、立ち上がる。尚、時定数τは、第一配線Ｌ３及び第二配線Ｌ４に接続した抵抗１０、１１の抵抗値（Ｒ１０、Ｒ１１）、モータ７の内部抵抗の抵抗値（Ｒｍ）、モータ７のリアクタンス値（Ｌ）により決定する。時定数τは、τ＝Ｌ／（Ｒ１０＋Ｒ１１＋Ｒｍ）で算出される。定常状態において、所定時間が経過しているので、後段回路に出力されるパルス電圧は略一定となる（即ち、電圧Ｖｃｃ）。

＜電流値の算出＞
ＤＢスイッチ３８Ｂがオフ時の抵抗１０に流れる電流Ｉｕｖの算出について説明する。抵抗１０を流れる電流Ｉｕｖは、所定時間の経過後に安定する。故に、パルス電圧が安定する所定時間の経過後に抵抗１０、１１、１２の両端の電圧Ｖｃｃを検出するのが望ましい。ＡＤＣ４１は、トランジスタ２１、２５がオンしてから所定時間の経過時、抵抗１０の両端の電圧を検出する。ＡＤＣ４１は、所定時間の経過時のアナログ電圧をデジタル信号へ変換する。変換されたデジタル信号は、制御部１５へ出力される。以下の説明では、ＡＤＣ４１、４２、４３は、トランジスタ２１、２５のオンから所定時間の経過時、抵抗１０、１１、１２の両端の電位差を計測しているものとする。

制御部１５は、ＡＤＣ４１が検出した電圧値に基づき抵抗１０に流れる電流Ｉｕｖを算出する。制御部１５は、ＡＤＣ４１が出力したデジタル信号を受信する。制御部１５は、抵抗１０の抵抗値（Ｒ１０）と受信したデジタル信号の電圧値の関係（即ち、Ｖ＝Ｒ×Ｉ）により抵抗１０に流れる電流Ｉｕｖを算出する。一例として、抵抗値が１５０Ω、電圧が１５０Ｖの時、抵抗１０に流れる電流Ｉｕｖは、Ｉｕｗ＝１５０／１５０＝１Ａとして算出される。

＜電圧Ｖｃｃの検出＞
制御部１５は、インバータ８に印加している電圧Ｖｃｃを検出する。制御部１５は、Ｖｃｃ配線Ｌ１と接地配線Ｌ２の電位差（即ち、電圧Ｖｃｃ）を検出する。電圧Ｖｃｃは、接地配線Ｌ２のグラウンドを基準として求める。制御部１５が算出した電流Ｉｕｖが流れる第一配線Ｌ３と第二配線Ｌ４の電流経路には、抵抗１０、１１、モータ７の内部抵抗が存在する。これらの抵抗に電流Ｉｕｖが流れると、電圧降下が生じる。該時、第一配線Ｌ３と第二配線Ｌ４において生じる電圧降下の合計が電圧Ｖｃｃとなる。

制御部１５は、算出した電流Ｉｕｖと、既知である各々の抵抗成分の合計の抵抗値（Ｒｔ）との関係により電圧Ｖｃｃを求める。合計の抵抗値（Ｒｔ）は、抵抗１０、１１の抵抗値をＲ１０、Ｒ１１とし、内部抵抗の抵抗値をＲｍとすると、合計の抵抗値Ｒｔ＝Ｒ１０＋Ｒ１０＋Ｒｍとなる。故に、制御部１５は、電圧Ｖｃｃ＝Ｒｔ×Ｉｕｖにより電圧Ｖｃｃを求める。これにより、制御部１５は、ＤＢスイッチ３８Ｂがオフ時の電圧Ｖｃｃを検出できる。尚、定常状態において、モータ７のコイルには電位差は生じないので、モータ７のコイルに印加される電圧は考慮しなくてもよい。

ＤＢスイッチ３８Ｂがオンの時の電圧Ｖｃｃの検出について説明する。該時、ＤＢスイッチ３８Ｂがオンした時、ＤＢ抵抗３５がモータ７と並列接続されるので、時定数τはＤＢスイッチ３８Ｂがオフの時の値と異なる。時定数τは、抵抗１０、１１、ＤＢ抵抗３５の抵抗値（Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒｄｂ）、モータ７のコイルの抵抗成分（Ｒｍ）、リアクタンス値（Ｌ）との関係により算出される。即ち、時定数τ＝Ｌ×（Ｒ１０＋Ｒ１１＋Ｒｄｂ）／（（Ｒ１０＋Ｒ１１）Ｒｄｂ＋Ｒｍ（Ｒ１０＋Ｒ１１＋Ｒｄｂ））で算出される。後段回路に出力されるパルス電圧は、上記の如く、時定数τの３倍の時間である所定時間の経過時に安定する。故に、ＡＤＣ４１が算出する電流Ｉｕｖは、所定時間の経過後に安定する。尚、電圧Ｖｃｃを検出する時の他の条件は、ＤＢスイッチ３８Ｂがオフの時と同様とする。

制御部１５は、出力されたパルス電圧に基づき抵抗１０に流れる電流Ｉｕｖを算出し、算出した電流Ｉｕｖに基づき電圧Ｖｃｃを検出する。該時、ＤＢ抵抗３５がモータ７と並列接続されるため、電流Ｉｕｖが流れる電流経路の抵抗値は、抵抗１０、１１の抵抗値（Ｒ１０、Ｒ１１）と、モータ７のコイルの内部抵抗の抵抗値（Ｒｍ）及びＤＢ抵抗３５の抵抗値（Ｒｄｂ）を並列接続したときの合成抵抗の値（Ｒｔ）とに基づき求められる。即ち、Ｒｔ＝（Ｒｄｂ＋Ｒｍ）／（Ｒｄｂ＋Ｒｍ）である。制御部１５は、定常状態において、Ｖｃｃ＝（Ｒ１０＋Ｒ１１＋Ｒｔ）×Ｉｕｖにより電圧Ｖｃｃを検出する。

電圧Ｖｃｃの検出におけるモータ７の内部抵抗Ｒｍの抵抗値の誤差の影響について説明する。以下の説明では、一例として、抵抗１０、１１、１２の抵抗値が１５０Ω、モータ７の内部抵抗Ｒｍの抵抗値が１０Ω、ＤＢ抵抗３５の抵抗値が１５０Ωであり、抵抗１０に流れる電流Ｉｕｖが１Ａである時を想定する。又、モータ７の内部抵抗Ｒｍの抵抗値の誤差が、設計値に対して±５％あると想定する。尚、モータ７の内部抵抗Ｒｍの抵抗値の誤差に比べて、抵抗１０、１１、１２、ＤＢ抵抗３５の抵抗値の誤差は、無視できる程度に小さいものとする。

ＤＢスイッチ３８Ｂがオフの時、設計値から誤差の無い理想的な電圧Ｖｃｃは、電圧Ｖｃｃ＝（１５０＋１５０＋１０）×１＝３１０（Ｖ）となる。これに対して、内部抵抗Ｒｍの誤差が−５％であるとすると、電圧Ｖｃｃ（ｍｉｎ）＝（１５０＋１５０＋９．５）×１＝３０９．９５（Ｖ）となる。又、内部抵抗Ｒｍの誤差が＋５％であるとすると、電圧Ｖｃｃ（ｍａｘ）＝（１５０＋１５０＋１０．５）×１＝３１０．５（Ｖ）となる。故に、ＤＢスイッチ３８Ｂがオフの時、内部抵抗Ｒｍの誤差による電圧Ｖｃｃの検出への影響は、±０．５Ｖである。

ＤＢスイッチ３８Ｂがオンの時、設計値から誤差の無い理想的な電圧Ｖｃｃは、電圧Ｖｃｃ＝（１５０＋１５０＋（１５０×１０）／（１５０＋１０））×１＝３０９．３７５（Ｖ）となる。これに対して、内部抵抗Ｒｍの誤差が−５％であるとすると、電圧Ｖｃｃ（ｍｉｎ）＝（１５０＋１５０＋（１５０×９．５）／（１５０＋９．５））×Ｉｕｖ＝３０９．８１３１（Ｖ）となる。又、内部抵抗Ｒｍの誤差が＋５％であるとすると、電圧Ｖｃｃ（ｍａｘ）＝（１５０＋１５０＋（１５０×１０．５）／（１５０＋１０．５））×１＝３０８．９３４２（Ｖ）である。故に、理想的な電圧Ｖｃｃに対する誤差は、±０．４６Ｖ以内となり、ＤＢブレーキがオフの時よりも小さい。

電圧Ｖｃｃの検出において、ＤＢスイッチ３８Ｂがオフした時のモータ７の内部抵抗Ｒｍの誤差によるＶｃｃの検出に与える影響が大きく、ＤＢ抵抗３５とモータ７の内部抵抗Ｒｍと並列接続した時の合成抵抗Ｒｔの誤差がＶｃｃの検出に与える影響が少ない。即ち、パルス電圧により検出される電圧Ｖｃｃは、ＤＢスイッチ３８Ｂがオンした時の方がＤＢスイッチ３８Ｂがオフした時に比べて精度が高い。

上述の説明においては、第一配線Ｌ３、第二配線Ｌ４（ｕ相、ｖ相）にパルス電圧を出力した時で説明したが、例えば、制御部１５がｕ相にトルクが発生しないと判断した時、ｖ相、ｗ相の間にパルス電圧を出力して電圧Ｖｃｃを検出する。該時、トランジスタ２２、２６をオンして、上述した計算を行うことにより電圧Ｖｃｃを検出する。又、制御部１５がｖ相にトルクが発生すると判断した時、ｕ相、ｗ相の間にパルス電圧を出力して電圧Ｖｃｃを検出する。該時、トランジスタ２１、２６をオンして、上述した計算を行うことにより電圧Ｖｃｃを検出する。

モータ７のインバータ８への未接続の検出について説明する。制御部１５は、モータ７のトルクが発生しない相をｕ相、ｖ相であるとした時、パルス電圧を後段回路に出力する。モータ７が接続されていない時、第一配線Ｌ３、第二配線Ｌ４の終端は開放状態（即ち、オープン状態）となる。該時、抵抗１０、１１に電流が流れないので、第一配線Ｌ３、第二配線Ｌ４に電圧降下が生じない。故に、制御部１５は、ＡＤＣ４１、４２からの電圧が０Ｖであり、抵抗１０に流れる電流Ｉｕｗ等を検出しない時、モータ７がインバータ８に未接続であると判定できる。

モータ７のトルクが発生しない相をｖ相、ｗ相であるとした時は、同様に、抵抗１１、１２に電流が流れるか否かを制御部１５がＡＤＣ４２、４３の出力から判断することにより、モータ７の未接続を判定できる。又、モータ７のトルクが発生しない相をｕ相、ｗ相であるとした時は、抵抗１０、１２に電流が流れるか否かを制御部１５がＡＤＣ４３の出力から判断することにより、モータ７の未接続を判定できる。

制御部１５は、検出された電圧Ｖｃｃの値が、ＤＢスイッチ３８Ｂがオンの時とオフの時で電圧Ｖｃｃの誤差が大きい時、電圧Ｖｃｃの値の補正を行う。Ｖｃｃ補正は、例えば、ＤＢスイッチ３８Ｂがオン時の検出した電圧Ｖｃｃを正の値であるとする。例えば、電圧Ｖｃｃ補正は、ＤＢスイッチ３８Ｂがオン又はオフの何れか一方の条件で、モータ７の未接続状態で検出した電圧Ｖｃｃの値が０Ｖの時、制御部１５のＣＰＵ１６は、モータ７が未接続であると判断する。該時、他方の検出した電圧Ｖｃｃを正の値とする補正を行うこともできる。尚、制御部１５は、誤差成分が大きい時、モータ７のサーボ駆動を行わない判断を行うこともできる。又、制御部１５は、電圧Ｖｃｃが正しく検出できていないとして電圧Ｖｃｃを再度検出することもできる。

図３、図４を参照して、メイン処理について説明する。工作機械１に電源が投入されるとＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１８に記憶されたプログラムを読み出して、メイン処理を実行する。ＣＰＵ１６は、電源投入直後であるか否か判断する（Ｓ３０１）。電源投入直後であると判断した時（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１６は、ＤＢスイッチ３８Ｂをオフする（Ｓ３０３）。ＣＰＵ１６は、電圧検出処理（図４）を実行する（Ｓ３０５）。

図４を参照して、電圧検出処理を説明する。ＣＰＵ１６は、エンコーダ９からのＦＢ信号Ｓ２を取得する（Ｓ４０１）。ＣＰＵ１６は、ｗ相にパルス信号を出力した時トルクが発生するか否か判断する（Ｓ４０３）。ｗ相にトルクが発生すると判断した時（Ｓ４０３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１６は、ｕ相、ｖ相をパルス電圧を出力する相として選択する（Ｓ４０５）。ＣＰＵ１６は、トランジスタ２１、２５をオンして、パルス電圧を出力する（Ｓ４０７）。該時、トランジスタ２２、２３、２４、２６はオフする。ＣＰＵ１６は、処理をＳ４０９へ進める。ＣＰＵ１６は、所定時間経過したか否か判断する（Ｓ４０９）。所定時間経過していないと判断した時（Ｓ４０９：ＮＯ）、ＣＰＵ１６は、処理をＳ４０７へ戻す。所定時間経過したと判断した時（Ｓ４０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１６は、ＡＤＣ４１の検出結果に基づき電流Ｉｕｖを算出して、電圧Ｖｃｃを検出する（Ｓ４１１）。ＣＰＵ１６は、トランジスタ２１、２５をオフする（Ｓ４１３）。ＣＰＵ１６は処理を戻す。

一方、ｗ相にパルス信号を出力した時トルクが発生しないと判断した時（Ｓ４０３：ＮＯ）、ＣＰＵ１６は、ｖ相にパルス信号を出力した時トルクが発生するか否か判断する（Ｓ４１５）。ｖ相にトルクが発生すると判断した時（Ｓ４１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１６は、ｕ相、ｗ相をパルス電圧を出力する相として選択する（Ｓ４１７）。ＣＰＵ１６は、トランジスタ２１、２６をオンして、パルス電圧を出力する（Ｓ４１９）。該時、トランジスタ２２、２３、２４、２５はオフする。ＣＰＵ１６は、所定時間経過したか否か判断する（Ｓ４２１）。所定時間経過していないと判断した時（Ｓ４２１：ＮＯ）、ＣＰＵ１６は、処理をＳ４１９へ戻す。所定時間経過したと判断した時（Ｓ４２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１６は、ＡＤＣ４１の検出結果に基づき電流Ｉｕｗを算出して、電圧Ｖｃｃを検出する（Ｓ４２３）。ＣＰＵ１６は、トランジスタ２１、２６をオフする（Ｓ４２５）。ＣＰＵ１６は処理を戻す（図３参照）。

ｖ相にパルス信号を出力した時トルクが発生しないと判断した時（Ｓ４１５：ＮＯ）、ＣＰＵ１６は、ｖ相、ｗ相をパルス電圧を出力する相として選択する（Ｓ４２７）。ＣＰＵ１６は、トランジスタ２２、２６をオンして、パルス電圧を出力する（Ｓ４２９）。該時、トランジスタ２１、２３、２４、２５はオフする。ＣＰＵ１６は、所定時間経過したか否か判断する（Ｓ４３１）。所定時間経過していないと判断した時（Ｓ４３１：ＮＯ）、ＣＰＵ１６は、処理をＳ４２９へ戻す。所定時間経過したと判断した時（Ｓ４３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１６は、ＡＤＣ４１の検出結果に基づき電流Ｉｖｗを算出して、電圧Ｖｃｃを検出する（Ｓ４３３）。ＣＰＵ１６は、トランジスタ２２、２６をオフする（Ｓ４３５）。ＣＰＵ１６は処理を戻す（図３参照）。

図３に示すように、電圧検出処理（Ｓ３０５）の終了後、ＣＰＵ１６は、ＤＢスイッチ３８Ｂをオンする（Ｓ３０７）。ＣＰＵ１６は、電圧検出処理（図４参照）を実行する（Ｓ３０９）。ＣＰＵ１６は、Ｓ３０５、Ｓ３０９の処理で検出した電圧Ｖｃｃの補正を行う（Ｓ３１１）。ＣＰＵ１６は、処理をＳ３０１へ戻す。

電源投入直後でないと判断した時（Ｓ３０１：ＮＯ）、ＣＰＵ１６は、モータ７がサーボ動作直前か否か判断する（Ｓ３１３）。サーボ動作直前であると判断した時（Ｓ３１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１６は、ＤＢスイッチ３８Ｂをオフする（Ｓ３１５）。ＣＰＵ１６は、電圧検出処理（図４参照）を行う（Ｓ３１７）。ＣＰＵ１６は、ＤＢスイッチ３８Ｂをオンする（Ｓ３１９）。ＣＰＵ１６は、電圧検出処理（図４参照）を行う（Ｓ３２１）。ＣＰＵ１６は、Ｓ３１７、３２１で検出した電圧Ｖｃｃの補正を行う（Ｓ３２３）。ＣＰＵ１６は処理をＳ３０１へ戻す。

サーボ動作直前でないと判断した時（Ｓ３１３：ＮＯ）、ＣＰＵ１６は、電源復旧直後であるか否か判断する（Ｓ３２４）。電源復旧直後でないと判断した時（Ｓ３２４：ＮＯ）、ＣＰＵ１６は処理をＳ３０１へ戻す。電源復旧直後であると判断した時（Ｓ３２４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１６は、ＤＢスイッチ３８Ｂをオフする（Ｓ３２５）。ＣＰＵ１６は、電圧検出処理を行う（Ｓ３２７）。ＣＰＵ１６は、ＤＢスイッチ３８Ｂをオンする（Ｓ３２９）。ＣＰＵ１６は、電圧検出処理を行う（Ｓ３３１）。ＣＰＵ１６は、Ｓ３２７、３３１で取得した電圧Ｖｃｃの補正を行う（Ｓ３３３）。

以上説明したように、工作機械１は、インバータ８に印加される電圧Ｖｃｃを検出する。工作機械１は、電圧Ｖｃｃの検出を、工作機械１に予め備えられた抵抗１０、１１、１２、インバータ８、ＡＤＣ４１、４２、４３、ＣＰＵ１６を使用して行う。故に、工作機械１は、インバータ８の電圧の検出用に別途ＡＤＣ等の素子を用いることなく、インバータ８の電圧Ｖｃｃを検出可能である。故に、工作機械１は、簡易な回路構成でインバータ８の電圧を検出できる。又、工作機械１は、電圧検出処理を行う時、ｕ、ｖ、ｗ各相のうちでモータ７の回転に起因しない相であるｕ相とｖ相の間に所定周期でパルス電圧を印加する。故に、工作機械１は、インバータ８の電圧Ｖｃｃの検出時にモータ７が回転することを防止できる。

工作機械１のＣＰＵ１６は、エンコーダ９により検出されたモータ７の回転位置に基づき、ｕ、ｖ、ｗ相のうちモータ７の回転に起因しない二つの相（ｕ、ｖ相）を選択する。故に、工作機械１は、パルス電圧の印加によりモータ７を回転させることなく、インバータ８の電圧Ｖｃｃを検出できる。又、工作機械１は、予めモータ７に設けられているエンコーダ９を使用するため、別途位置検出用の素子を設けることなく、パルス電圧を印加する二つの相を選択できる。

制御部１５は、インバータ８がパルス電圧を出力した後から、抵抗１０、１１の抵抗値（Ｒ１０、Ｒ１１）と、モータ７の内部抵抗の抵抗成分（Ｒｍ）、インダクタンス成分（Ｌ）とに基づく時定数τ×３倍の時間が経過する時、電圧Ｖｃｃを検出する。該時、工作機械１は、電流が安定した状態で抵抗１０、１１、１２に生じる電圧を検出できるので、インバータ８の電圧Ｖｃｃを精度良く検出できる。

制御部１５は、電源投入直後、外部機器がモータ７のサーボ駆動を開始する前、及び電源復旧直後にインバータ８を駆動してパルス電圧を出力する。該時、工作機械１は、モータ７がサーボ駆動する前にインバータ８の電圧Ｖｃｃの状態を検出できる。故に、工作機械１は、その後の誤動作を抑制できる。

制御部１５は、ＤＢリレー３８をオンしてＤＢ抵抗３５をモータ７のｕ相、ｖ相に並列接続した状態で、電圧Ｖｃｃを検出する。該時、モータ７の内部抵抗の誤差によるインバータ８の電圧検出精度の低下を抑制できる。故に、工作機械１は、内部抵抗の誤差に因らず、インバータ８の電圧Ｖｃｃを精度よく検出できる。

制御部１５は、ＡＤＣ４１、４２、４３の電圧の検出結果に基づき算出された電流Ｉｕｖの出力が検出されない時、モータ７が未接続状態であると判定する。該時、工作機械１は、インバータ８の電圧Ｖｃｃの検出に加え、ＣＰＵ１６により電流が検出されない時、モータ７が未接続であると判断できる。

＜変形例＞
本発明は上記実施形態に限らない。ＤＢスイッチ３８Ｂをオンして、ＤＢ抵抗３５がモータ７に並列接続した状態での電圧Ｖｃｃの検出を行ったが、ＤＢスイッチ３８Ｂがオン状態での電圧Ｖｃｃの検出は行わなくてよい。該時、ＤＢ抵抗３５を接続しない状態で電圧Ｖｃｃの検出を行えばよい。抵抗１０、１１、１２に流れる電流は、ＡＤＣ４１、４２、４３を介して、ＣＰＵ１６が間接的に特定したが、電流を検出可能な素子であれば、他の素子でも良い。例えば、電流プローブ等を用いて電流検出を行ってもよい。

工作機械１は、時定数τの３倍の時間を経過後に電圧Ｖｃｃの検出を行ったが、これに限らない。例えば、ＣＰＵ１６は、時定数τの経過後の電圧を検出し、検出した電圧Ｖｃｃに対して１／０．６３倍する補正を行えばよい。又、時定数τ×３倍以上の時間経過後に電圧Ｖｃｃを検出しても良い。該時、モータ７の焼き付きが無い程度の時間であることが好ましい。電圧検出処理は、モータ７の電源投入時、サーボ駆動の直前、又は、緊急停止の復旧後に行われたが、モータ７がサーボ駆動していない時であればいつ行ってもよい。

＜その他＞
インバータ８は、本発明の「駆動回路」の一例である。抵抗１０、１１、１２は本発明の「抵抗」の一例である。ＡＤＣ１１、１２、１３、ＣＰＵ１６は本発明の「電流検出部」の一例である。エンコーダ９は本発明の「位置検出部」の一例である。Ｓ４０３、４１５、４２７の処理を実行するＣＰＵ１６は、本発明の「選択手段」の一例である。インバータ８は、本発明の「パルス印加部」の一例である。Ｓ３０１、３１３の処理を実行するＣＰＵ１６は、本発明の「第一判定手段」の一例である。リレー配線Ｌ６は、本発明の「接続線路」の一例である。ＤＢリレー３８は、本発明の「切替部」の一例である。ＤＢ抵抗３５は、本発明の「接続抵抗」の一例である。Ｓ３１１の処理を実行するＣＰＵ１６は、本発明の「第二判定手段」の一例である。

１ ：工作機械
８ ：インバータ
９ ：エンコーダ
１０、１１、１２ ：抵抗
１６ ：ＣＰＵ
４１、４２、４３ ：ＡＤＣ

Claims (6)

1. 多相モータを駆動する駆動回路の電圧を検出する電圧検出装置であって、
   前記多相モータの各相に直列に接続した抵抗と、
   前記各相のうちで前記多相モータの回転に起因しない相である第一相と第二相の間に所定周期でパルス電圧を印加するパルス印加部と、
   前記パルス印加部が前記パルス電圧を印加した時、前記第一相に接続した第一抵抗に導通する第一電流を検出する電流検出部と、
   前記電流検出部により検出した前記第一電流と、前記第一抵抗、前記第二相に接続した第二抵抗、及び前記多相モータの内部抵抗とに基づき、前記駆動回路の電圧を検出する電圧検出部と
   を備えることを特徴とする電圧検出装置。
2. 前記多相モータの回転位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部により検出された位置に基づき、前記各相のうち前記多相モータの回転に起因しない二つの相を選択する選択手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
3. 前記電圧検出部は、
   前記パルス印加部が前記パルス電圧を出力した後から、前記第一抵抗、前記第二抵抗の抵抗成分と、前記多相モータの前記内部抵抗の抵抗成分、インダクタンス成分とに基づく時定数に応じた時間が経過する時、前記駆動回路の電圧を検出すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の電圧検出装置。
4. 外部機器が前記多相モータの回転駆動を開始する前の第一時点、及び、前記外部機器が前記駆動回路への電圧印加を開始する前の第二時点を判定する第一判定手段
   を更に備え、
   前記パルス印加部は、
   前記第一時点又は前記第二時点と判断した時、前記パルス電圧を出力することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電圧検出装置。
5. 前記多相モータの前記各相のうち異なる二相間を接続する接続線路と、
   前記接続線路に設けられ、前記接続線路を導通状態又は非導通状態に切り替える切替部と、
   前記接続線路に設けられ、前記切替部と直列に接続する接続抵抗と
   を更に備え、
   前記電圧検出部は、
   前記切替部が、前記第一相と前記第二相の間の前記接続線路を前記導通状態とした時、
   前記第一電流と、前記第一抵抗、前記第二抵抗、前記内部抵抗、及び前記接続抵抗とに基づき前記駆動回路の電圧を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電圧検出装置。
6. 前記電流検出部により前記第一電流の出力が検出されない時、前記多相モータが未接続状態であると判定する第二判定手段を更に備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電圧検出装置。

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