JP3097319B2 - 電動機の無接触給電制御方法、該方法による分離型制御電動機、及び該分離型制御電動機を用いた機械装置 - Google Patents
電動機の無接触給電制御方法、該方法による分離型制御電動機、及び該分離型制御電動機を用いた機械装置Info
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電動機の制御方法及び電
動機の制御装置に関する。
動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は従来の電動機制御の基本的な構成
を示すブロック図である。商用周波数電源を入力する電
源８０１は、制御器８０２に対して主電源Ｓ８２と制御
電源Ｓ８３とを供給する。制御電源Ｓ８３によって動作
する制御器８０２は、位置増幅器８０２1、速度増幅器
８０２2、微分器８０２3、電流増幅器８０２4およびパ
ワスイッチ８０２5によって構成されるもので、上位シ
ステムから送られてくる指令Ｓ８１に応じて主電源Ｓ８
２を変調して電動機８０３に供給する。検出器８０４は
電動機８０３の速度や回転状態（位置および位相）を検
出し、各検出内容を示す動作情報Ｓ８５を制御器８０２
へ出力する。また、電動機８０３への供給電流も検出さ
れており、電流情報Ｓ８４として制御器８０２へ出力さ
れている。
を示すブロック図である。商用周波数電源を入力する電
源８０１は、制御器８０２に対して主電源Ｓ８２と制御
電源Ｓ８３とを供給する。制御電源Ｓ８３によって動作
する制御器８０２は、位置増幅器８０２1、速度増幅器
８０２2、微分器８０２3、電流増幅器８０２4およびパ
ワスイッチ８０２5によって構成されるもので、上位シ
ステムから送られてくる指令Ｓ８１に応じて主電源Ｓ８
２を変調して電動機８０３に供給する。検出器８０４は
電動機８０３の速度や回転状態（位置および位相）を検
出し、各検出内容を示す動作情報Ｓ８５を制御器８０２
へ出力する。また、電動機８０３への供給電流も検出さ
れており、電流情報Ｓ８４として制御器８０２へ出力さ
れている。
【０００３】動作情報Ｓ８５は位置増幅器８０２1と、
微分器微分器８０２3を介して速度増幅器８０２2へ入力
され、電流情報Ｓ８４は電流増幅器８０２4へ入力され
る。位置増幅器８０２1、速度増幅器８０２2および電流
増幅器８０２4では指令Ｓ８１に含まれる位置指令、速
度指令および電流指令と上記の各情報とによってパワス
イッチ８０２5を制御して、電動機８０３への供給電流
を変調制御する。
微分器微分器８０２3を介して速度増幅器８０２2へ入力
され、電流情報Ｓ８４は電流増幅器８０２4へ入力され
る。位置増幅器８０２1、速度増幅器８０２2および電流
増幅器８０２4では指令Ｓ８１に含まれる位置指令、速
度指令および電流指令と上記の各情報とによってパワス
イッチ８０２5を制御して、電動機８０３への供給電流
を変調制御する。
【０００４】このように、電動機と電源および制御器が
固定されており両方が分離しないことを前提に行われて
きた。ところが、近年、工作機械やロボットを含む機械
全般において各機能単位の自律分散化がすすみ、電動機
により自動化を計る場合でも電動機制御の構成を適切な
箇所で物理的に分断した形としたうえで従来通りの制御
性を得たいという要求が起こっている。
固定されており両方が分離しないことを前提に行われて
きた。ところが、近年、工作機械やロボットを含む機械
全般において各機能単位の自律分散化がすすみ、電動機
により自動化を計る場合でも電動機制御の構成を適切な
箇所で物理的に分断した形としたうえで従来通りの制御
性を得たいという要求が起こっている。
【０００５】例えば、工作機械分野においては段取り工
程から加工工程へと移動するパレット上のワークの位置
決め、芯だし、クランピングなどを電動化し、治具の完
全自動化を実現することなどである。また物理的な分離
まで到らなくても、多回転する回転体上で電動機を駆動
するという形の制御が望まれるようになって来ている。
例えば、工作機主軸の先に取りつく刃物台の電動機によ
る直線駆動や旋盤ヘッドチャッキング部の電動化などが
これに相当する。
程から加工工程へと移動するパレット上のワークの位置
決め、芯だし、クランピングなどを電動化し、治具の完
全自動化を実現することなどである。また物理的な分離
まで到らなくても、多回転する回転体上で電動機を駆動
するという形の制御が望まれるようになって来ている。
例えば、工作機主軸の先に取りつく刃物台の電動機によ
る直線駆動や旋盤ヘッドチャッキング部の電動化などが
これに相当する。
【０００６】これらの要求に対して通常の電極コネクタ
によるパワや信号の伝送を用いれば、短期使用ならば完
全な結合が可能であるが、油や水などの介在による接触
劣化や短絡、スパーキングによる損傷のために長期動作
における信頼性が低く、実用にならない場合が多かっ
た。また、回転部を経由した動力伝達に関してはホロー
シャフトによるメカニカルな動力伝達やスリップリング
によってパワや情報を伝送し電動機を制御する方法があ
るがいずれも、耐久性、制御性に問題があった。
によるパワや信号の伝送を用いれば、短期使用ならば完
全な結合が可能であるが、油や水などの介在による接触
劣化や短絡、スパーキングによる損傷のために長期動作
における信頼性が低く、実用にならない場合が多かっ
た。また、回転部を経由した動力伝達に関してはホロー
シャフトによるメカニカルな動力伝達やスリップリング
によってパワや情報を伝送し電動機を制御する方法があ
るがいずれも、耐久性、制御性に問題があった。
【０００７】さらに、ロボットの関節アクチュエータの
駆動の様に１回転内の回転部への電力や信号伝送におい
ても、配線数の増大はケーブル信頼性上大きなネックと
なっていた。これに対して、図９に示されるような高周
波誘導型の電源供給と光パルスや高周波電磁誘導パルス
による情報伝送の組合せにより分離型でアクチュエータ
を駆動するという方法が考えられる。
駆動の様に１回転内の回転部への電力や信号伝送におい
ても、配線数の増大はケーブル信頼性上大きなネックと
なっていた。これに対して、図９に示されるような高周
波誘導型の電源供給と光パルスや高周波電磁誘導パルス
による情報伝送の組合せにより分離型でアクチュエータ
を駆動するという方法が考えられる。
【０００８】図９に示す例では、固定設置側には電源９
０２1と高周波誘導パワ発生器９０２2より構成される電
源装置９０２が設けられ、分離移動側には電圧安定変換
器９０３と、図８に示したものと同構成の制御器８０
２、電動機８０３および検出器８０４が設けられてい
る。電源装置９０２にて発生した誘導パワは、分離型高
周波変圧器９０１を介して分離移動側に伝えられ、整流
回路９０５によって整流された後に、電圧安定変換器９
０３と制御器８０２に供給される。制御器８０２の動作
電圧は電圧安定変換器９０３より制御電源Ｓ９３として
供給される。制御器８０２による電動機８０３の制御は
図８に示した従来例と同様に検出器８０４の検出内容に
よってなされるが、図９に示す例では、指令Ｓ９１が光
伝送もしくは高周波カプラ９０４を介して固定設置側よ
り送られており、また、分離移動側からは、カプラ９０
４を介してフィードバック情報Ｓ９２が固定設置側に送
られている。これにより、制御器８０２は指令Ｓ９１に
基づいた制御を電動機８０３に対して行う。
０２1と高周波誘導パワ発生器９０２2より構成される電
源装置９０２が設けられ、分離移動側には電圧安定変換
器９０３と、図８に示したものと同構成の制御器８０
２、電動機８０３および検出器８０４が設けられてい
る。電源装置９０２にて発生した誘導パワは、分離型高
周波変圧器９０１を介して分離移動側に伝えられ、整流
回路９０５によって整流された後に、電圧安定変換器９
０３と制御器８０２に供給される。制御器８０２の動作
電圧は電圧安定変換器９０３より制御電源Ｓ９３として
供給される。制御器８０２による電動機８０３の制御は
図８に示した従来例と同様に検出器８０４の検出内容に
よってなされるが、図９に示す例では、指令Ｓ９１が光
伝送もしくは高周波カプラ９０４を介して固定設置側よ
り送られており、また、分離移動側からは、カプラ９０
４を介してフィードバック情報Ｓ９２が固定設置側に送
られている。これにより、制御器８０２は指令Ｓ９１に
基づいた制御を電動機８０３に対して行う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述した電動機制御の
構成を適切な箇所で物理的に分断するための従来の技術
のうち、通常の電極コネクタによりパワや信号の伝送を
行うものおよび回転部を経由した動力伝達を行うものに
おいては、信頼性が低く、耐久性、制御性に問題があ
る。
構成を適切な箇所で物理的に分断するための従来の技術
のうち、通常の電極コネクタによりパワや信号の伝送を
行うものおよび回転部を経由した動力伝達を行うものに
おいては、信頼性が低く、耐久性、制御性に問題があ
る。
【００１０】図９に示されるような誘導型の電源供給と
光パルスや電磁誘導パルスによる情報伝送とを組合せた
場合には、上記の点については問題はないが、電源装置
と電動機制御器が完全に分離する構成であり、電動機制
御器全体がすべて分離移動する側（即ち電動機搭載側）
に搭載される形となるため、寸法、重量上および保守上
その実現が無理となる場合が殆どであるという問題点が
ある。
光パルスや電磁誘導パルスによる情報伝送とを組合せた
場合には、上記の点については問題はないが、電源装置
と電動機制御器が完全に分離する構成であり、電動機制
御器全体がすべて分離移動する側（即ち電動機搭載側）
に搭載される形となるため、寸法、重量上および保守上
その実現が無理となる場合が殆どであるという問題点が
ある。
【００１１】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、信頼性、耐
久性および制御性を向上し、利用範囲を広げることので
きる電動機の無接触給電制御方法及び装置を実現するこ
とを目的とする。
する問題点に鑑みてなされたものであって、信頼性、耐
久性および制御性を向上し、利用範囲を広げることので
きる電動機の無接触給電制御方法及び装置を実現するこ
とを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の電動機の無接触
給電制御方法は、電動機と該電動機の動作情報を検出す
る検出器とを備えた独立電動機部と、該独立電動機部へ
無接触で電力を供給するとともに電動機に対するトルク
指令を該独立電動機部へ無接触で送信する固定側コント
ローラとの間でなされる電動機の無接触給電制御方法で
あって、固定側コントローラは、検出器での検出内容と
所定の指令からトルク指令を生成して独立電動機部へ与
え、独立電動機部は、固定側コントローラからのトルク
指令に応じて電動機を駆動する。
給電制御方法は、電動機と該電動機の動作情報を検出す
る検出器とを備えた独立電動機部と、該独立電動機部へ
無接触で電力を供給するとともに電動機に対するトルク
指令を該独立電動機部へ無接触で送信する固定側コント
ローラとの間でなされる電動機の無接触給電制御方法で
あって、固定側コントローラは、検出器での検出内容と
所定の指令からトルク指令を生成して独立電動機部へ与
え、独立電動機部は、固定側コントローラからのトルク
指令に応じて電動機を駆動する。
【００１３】この場合、固定側コントローラは、検出器
の検出内容が示す電動機の位置および速度と指令からト
ルク指令を生成して独立電動機部へ与え、独立電動機部
は、固定側コントローラからのトルク指令を電流指令と
して電動機を駆動してもよい。また、固定側コントロー
ラは、検出器の検出内容が示す電動機の位置および速度
と指令からトルク指令を生成して独立電動機部へ与え、
独立電動機部は、固定側コントローラからのトルク指令
と検出器の検出内容が示す電動機の位相とから電流指令
を生成して電動機を駆動してもよい。
の検出内容が示す電動機の位置および速度と指令からト
ルク指令を生成して独立電動機部へ与え、独立電動機部
は、固定側コントローラからのトルク指令を電流指令と
して電動機を駆動してもよい。また、固定側コントロー
ラは、検出器の検出内容が示す電動機の位置および速度
と指令からトルク指令を生成して独立電動機部へ与え、
独立電動機部は、固定側コントローラからのトルク指令
と検出器の検出内容が示す電動機の位相とから電流指令
を生成して電動機を駆動してもよい。
【００１４】本発明の分離型制御電動機は、電動機と、
該電動機を駆動する電力を無接触で受電する分離型高周
波変圧器の２次側と、該電動機を駆動する電流を制御す
る手段と、該電動機を駆動する電流を制御するために必
要な信号を無接触で受信する受信手段と、該電動機の動
作情報を検出する検出器と、検出器の出力信号を無接触
で送信する送信手段とを備えた独立電動機部と、独立電
動機部への電力を無接触で給電する分離型高周波変圧器
の１次側と、独立電動機部の検出器の出力を無接触で受
信する信号受信手段と、受信した信号と指令信号からト
ルク指令を生成する手段と、トルク指令を独立電動機部
へ無接触で送信する送信手段とを備えた固定側コントロ
ーラと、からなる。
該電動機を駆動する電力を無接触で受電する分離型高周
波変圧器の２次側と、該電動機を駆動する電流を制御す
る手段と、該電動機を駆動する電流を制御するために必
要な信号を無接触で受信する受信手段と、該電動機の動
作情報を検出する検出器と、検出器の出力信号を無接触
で送信する送信手段とを備えた独立電動機部と、独立電
動機部への電力を無接触で給電する分離型高周波変圧器
の１次側と、独立電動機部の検出器の出力を無接触で受
信する信号受信手段と、受信した信号と指令信号からト
ルク指令を生成する手段と、トルク指令を独立電動機部
へ無接触で送信する送信手段とを備えた固定側コントロ
ーラと、からなる。
【００１５】この場合、固定側コントローラには、検出
器の検出内容が示す電動機の位置および速度と指令とか
ら電動機へのトルク指令を生成する位置増幅器および速
度増幅器を設け、独立電動機部には、トルク指令に応じ
て電動機を駆動する電流増幅器が設けてもよい。
器の検出内容が示す電動機の位置および速度と指令とか
ら電動機へのトルク指令を生成する位置増幅器および速
度増幅器を設け、独立電動機部には、トルク指令に応じ
て電動機を駆動する電流増幅器が設けてもよい。
【００１６】また、固定側コントローラには、検出器の
検出内容が示す電動機の位置および速度と指令とから電
動機へのトルク指令を生成する位置増幅器および速度増
幅器を設け、独立電動機部には、トルク指令と検出器の
検出内容が示す電動機の位相とから電流指令を生成する
電流指令発生器と、該電流指令に応じて電動機を駆動す
る電流増幅器とを設けてもよい。
検出内容が示す電動機の位置および速度と指令とから電
動機へのトルク指令を生成する位置増幅器および速度増
幅器を設け、独立電動機部には、トルク指令と検出器の
検出内容が示す電動機の位相とから電流指令を生成する
電流指令発生器と、該電流指令に応じて電動機を駆動す
る電流増幅器とを設けてもよい。
【００１７】さらに、上記のような分離型制御電動機の
他の形態として、固定側コントローラに対して多段に構
成された複数の独立電動機部を設け、各段の独立電動機
部は分離型高周波変圧器およびカプラをそれぞれ具備す
るものとして、固定側コントローラから各独立電動機部
への電力供給および信号の授受は、各段の独立電動機部
に備えられた分離型高周波変圧器およびカプラを介して
行われるものとしてもよい。
他の形態として、固定側コントローラに対して多段に構
成された複数の独立電動機部を設け、各段の独立電動機
部は分離型高周波変圧器およびカプラをそれぞれ具備す
るものとして、固定側コントローラから各独立電動機部
への電力供給および信号の授受は、各段の独立電動機部
に備えられた分離型高周波変圧器およびカプラを介して
行われるものとしてもよい。
【００１８】また、独立電動機部と固定側コントローラ
との間での電力伝送を行うための分離型高周波変圧器お
よび信号の授受を行うためのカプラとが一体に作製され
てもよい。本発明の機械装置は、上述したような分離型
制御電動機を用いた機械装置であって、独立電動機部が
分離して移動または回転する部分として用いられてい
る。
との間での電力伝送を行うための分離型高周波変圧器お
よび信号の授受を行うためのカプラとが一体に作製され
てもよい。本発明の機械装置は、上述したような分離型
制御電動機を用いた機械装置であって、独立電動機部が
分離して移動または回転する部分として用いられてい
る。
【００１９】この場合、独立電動機部が該独立電動機部
に取り付けられた可動部材の駆動、または該独立電動機
部自身の機構の駆動に用いられてもよい。また、上記の
機械装置は、工作機械またはロボット装置もしくはそれ
らの附属装置であってもよい。
に取り付けられた可動部材の駆動、または該独立電動機
部自身の機構の駆動に用いられてもよい。また、上記の
機械装置は、工作機械またはロボット装置もしくはそれ
らの附属装置であってもよい。
【００２０】
【作用】本発明においては、電動機が搭載される独立電
動機部には搭載する電動機の種類に応じた固有の制御回
路となる電流制御回路のみを搭載し、該電流制御回路以
外の電動機の種類に関わらない位置制御回路および速度
制御回路は固定コントローラに搭載されているので、分
離移動する独立電動機部が小さくなる。
動機部には搭載する電動機の種類に応じた固有の制御回
路となる電流制御回路のみを搭載し、該電流制御回路以
外の電動機の種類に関わらない位置制御回路および速度
制御回路は固定コントローラに搭載されているので、分
離移動する独立電動機部が小さくなる。
【００２１】電動機として誘導電動機や位相電動機を用
いる場合には、トルク指令と検出器の検出内容が示す電
動機の位相とから電流指令を生成する電流指令発生器を
設ける必要があるが、電動機として直流電動機を用いる
場合にはトルク指令をそのまま電流指令として用いるこ
とができ、独立電動機部を他の電動機によるものと比較
してさらに小さく構成できる。
いる場合には、トルク指令と検出器の検出内容が示す電
動機の位相とから電流指令を生成する電流指令発生器を
設ける必要があるが、電動機として直流電動機を用いる
場合にはトルク指令をそのまま電流指令として用いるこ
とができ、独立電動機部を他の電動機によるものと比較
してさらに小さく構成できる。
【００２２】また、固定コントローラの構成は使用する
電動機の種類に関わらずに同じ構成となる。
電動機の種類に関わらずに同じ構成となる。
【００２３】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。本実施例は、固定設置側となる固定側コ
ントローラ１０１と、分離移動側となり、分離自律化す
る機械要素である独立電動機部１１５と、これらの間で
行われる電力供給および信号の送受を無接触にて行う分
離型高周波変圧器１０７およびカプラ１０８1，１０８2
とから構成されている。
て説明する。図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。本実施例は、固定設置側となる固定側コ
ントローラ１０１と、分離移動側となり、分離自律化す
る機械要素である独立電動機部１１５と、これらの間で
行われる電力供給および信号の送受を無接触にて行う分
離型高周波変圧器１０７およびカプラ１０８1，１０８2
とから構成されている。
【００２４】固定側コントローラ１０１は、電源１０
２、高周波誘導パワ発生制御器１０３、位置増幅器１０
４、微分器１０５および速度増幅器１０６より構成さ
れ、独立電動機部１１５は、整流回路１０９、電圧安定
変換器１１０、パワスイッチ１１１、電動機１１２、検
出器１１３、電流増幅器１１４および電流指令発生器１
１６より構成されている。
２、高周波誘導パワ発生制御器１０３、位置増幅器１０
４、微分器１０５および速度増幅器１０６より構成さ
れ、独立電動機部１１５は、整流回路１０９、電圧安定
変換器１１０、パワスイッチ１１１、電動機１１２、検
出器１１３、電流増幅器１１４および電流指令発生器１
１６より構成されている。
【００２５】本実施例においては分離移動側に設けられ
る電動機１１２を直流機、交流機の区別をすることな
く、統一的にトルク発生機と理解し、固定設置側に設け
られた固定側コントローラ１０１によって、独立電動機
部１１５からの光パルスないしは高周波電磁誘導パルス
をカプラ１０８2による電極無しの伝送によりフィード
バックされる電動機の位置および速度を示す信号から電
動機トルク発生のためのパワとトルク指令値を作り上
げ、これらのうちのトルク指令をカプラ１０８1によっ
て再度電極無しの伝送により電動機側に供給する形態で
ある。
る電動機１１２を直流機、交流機の区別をすることな
く、統一的にトルク発生機と理解し、固定設置側に設け
られた固定側コントローラ１０１によって、独立電動機
部１１５からの光パルスないしは高周波電磁誘導パルス
をカプラ１０８2による電極無しの伝送によりフィード
バックされる電動機の位置および速度を示す信号から電
動機トルク発生のためのパワとトルク指令値を作り上
げ、これらのうちのトルク指令をカプラ１０８1によっ
て再度電極無しの伝送により電動機側に供給する形態で
ある。
【００２６】電動機１１２を駆動するパワは、分離型高
周波変圧器１０７を用いた高周波電磁誘導により行われ
る。商用電源を電源１０２および高周波誘導パワ発生制
御器１０３によって高周波電源として分離型高周波変圧
器１０７の１次側に供給され、該分離型高周波変圧器１
０７の２次側出力が独立電動機部１１５に供給される。
この高周波パワは独立電動機部１１５に設けられたブリ
ッジダイオードとフィルタからなる整流回路１０９によ
って整流された後に電圧安定変換器１１０とパワスイッ
チ１１１とに供給され、該パワスイッチ１１１を経て電
動機駆動パワとなる。また、電圧安定変換器１１０で
は、整流回路１０９からの供給電圧を安定化した制御電
圧Ｓ１６として電流増幅器１１４へ供給する。
周波変圧器１０７を用いた高周波電磁誘導により行われ
る。商用電源を電源１０２および高周波誘導パワ発生制
御器１０３によって高周波電源として分離型高周波変圧
器１０７の１次側に供給され、該分離型高周波変圧器１
０７の２次側出力が独立電動機部１１５に供給される。
この高周波パワは独立電動機部１１５に設けられたブリ
ッジダイオードとフィルタからなる整流回路１０９によ
って整流された後に電圧安定変換器１１０とパワスイッ
チ１１１とに供給され、該パワスイッチ１１１を経て電
動機駆動パワとなる。また、電圧安定変換器１１０で
は、整流回路１０９からの供給電圧を安定化した制御電
圧Ｓ１６として電流増幅器１１４へ供給する。
【００２７】検出器１１３は電動機１１２に直結して、
もしくは機構部の先端に設けられて電動機１１２の位置
および速度の検出を行うもので、該検出内容を光パルス
あるいは高周波電磁誘導パルスに変換する。この光パル
スないしは高周波電磁誘導パルスは動作情報Ｓ１７とし
てカプラ１０８2によって電極無しの無接触伝送で固定
側コントローラ１０１へフィードバックされる。動作情
報Ｓ１７は固定側コントローラ１０１内の位置増幅器１
０４に入力し、また、微分器１０６を介することにより
制御情報Ｓ１２として誘導パワ発生器１０３および速度
増幅器１０６とに供給され、電動機１１２の制御および
モニタに使われる。
もしくは機構部の先端に設けられて電動機１１２の位置
および速度の検出を行うもので、該検出内容を光パルス
あるいは高周波電磁誘導パルスに変換する。この光パル
スないしは高周波電磁誘導パルスは動作情報Ｓ１７とし
てカプラ１０８2によって電極無しの無接触伝送で固定
側コントローラ１０１へフィードバックされる。動作情
報Ｓ１７は固定側コントローラ１０１内の位置増幅器１
０４に入力し、また、微分器１０６を介することにより
制御情報Ｓ１２として誘導パワ発生器１０３および速度
増幅器１０６とに供給され、電動機１１２の制御および
モニタに使われる。
【００２８】位置増幅器１０４は上記の動作情報Ｓ１７
の他に上位システムより与えられる指令Ｓ１１を入力
し、速度増幅器１０６は上記の制御情報Ｓ１２の他に位
置増幅器１０４の出力を入力している。位置増幅器１０
４および速度増幅器１０６は指令Ｓ１１に含まれる位
置、及び速度指令値とフィードバックされた動作情報Ｓ
１７（および制御情報Ｓ１２）が示す値からトルク指令
値Ｓ１３を作り、これをカプラ１０８1により光パルス
あるいは高周波電磁誘導パルス伝送により無接触にて独
立電動機部１１５に与える。
の他に上位システムより与えられる指令Ｓ１１を入力
し、速度増幅器１０６は上記の制御情報Ｓ１２の他に位
置増幅器１０４の出力を入力している。位置増幅器１０
４および速度増幅器１０６は指令Ｓ１１に含まれる位
置、及び速度指令値とフィードバックされた動作情報Ｓ
１７（および制御情報Ｓ１２）が示す値からトルク指令
値Ｓ１３を作り、これをカプラ１０８1により光パルス
あるいは高周波電磁誘導パルス伝送により無接触にて独
立電動機部１１５に与える。
【００２９】上記の様にパルスにて情報を伝達するの
は、パワ伝送用の分離型高周波変圧器１０７と一体にカ
プラ１０８1，１０８2として取り付けられる光カプラあ
るいは高周波電磁誘導カプラの隙間変化によってデータ
が変化しない様にするためであり、トルク指令Ｓ１３は
Ｖ／Ｆ変換あるいはＰＷＭ変調により不図示のアナログ
／デジタル変換器によってパルス変換されてカプラ１０
８1により伝送される。
は、パワ伝送用の分離型高周波変圧器１０７と一体にカ
プラ１０８1，１０８2として取り付けられる光カプラあ
るいは高周波電磁誘導カプラの隙間変化によってデータ
が変化しない様にするためであり、トルク指令Ｓ１３は
Ｖ／Ｆ変換あるいはＰＷＭ変調により不図示のアナログ
／デジタル変換器によってパルス変換されてカプラ１０
８1により伝送される。
【００３０】独立電動機部１１５では、この指令パルス
を不図示のデジタル／アナログ変換器によってアナログ
のトルク指令Ｓ１３を得る。電流指令発生器１１６は、
トルク指令Ｓ１３と、検出器１１３より得られる電動機
１１２の磁極位置を示す位相情報Ｓ１５から電流指令Ｓ
１４をつくり電流増幅器１１４へ出力する。なお、電動
機が直流機である場合にはトルク指令Ｓ１３がそのまま
電流指令Ｓ１４となり、電流指令発生器１１６は不要と
なる。
を不図示のデジタル／アナログ変換器によってアナログ
のトルク指令Ｓ１３を得る。電流指令発生器１１６は、
トルク指令Ｓ１３と、検出器１１３より得られる電動機
１１２の磁極位置を示す位相情報Ｓ１５から電流指令Ｓ
１４をつくり電流増幅器１１４へ出力する。なお、電動
機が直流機である場合にはトルク指令Ｓ１３がそのまま
電流指令Ｓ１４となり、電流指令発生器１１６は不要と
なる。
【００３１】電動機１１２への供給電流がフィードバッ
クされる比例型あるいは比例積分型の電流増幅器１１４
は、電流指令Ｓ１４と検出電流値との差による増幅を行
い、三角波との比較によるＰＷＭ変調波形の形でパワス
イッチ１１１へ出力する。該出力はパワトランジスタ、
ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどによって構成されるパワス
イッチ１１１のベース（もしくはゲート）ドライブ用前
段増幅器の入力信号となる。パワスイッチ１１１は上記
の整流回路１０９より供給される直流主電源を、電流増
幅器１１４出力であるベースドライブ信号に応じて変調
し、トルク指令Ｓ１３とトルクフィードバック（電流フ
ィードバック）が一致する様なＰＷＭ電圧を電動機１１
２に供給する。
クされる比例型あるいは比例積分型の電流増幅器１１４
は、電流指令Ｓ１４と検出電流値との差による増幅を行
い、三角波との比較によるＰＷＭ変調波形の形でパワス
イッチ１１１へ出力する。該出力はパワトランジスタ、
ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどによって構成されるパワス
イッチ１１１のベース（もしくはゲート）ドライブ用前
段増幅器の入力信号となる。パワスイッチ１１１は上記
の整流回路１０９より供給される直流主電源を、電流増
幅器１１４出力であるベースドライブ信号に応じて変調
し、トルク指令Ｓ１３とトルクフィードバック（電流フ
ィードバック）が一致する様なＰＷＭ電圧を電動機１１
２に供給する。
【００３２】以上説明したように本実施例は、近年のパ
ワスイッチの小型化及び周辺回路との集積化の動向のも
とになされたもので、電動機とともに分離移動する部分
（例えばパレットや回転体上）に電動機種類に固有な制
御部の一部（電流制御回路）とパワスイッチのみを含め
て搭載し、これらを一括してトルク発生機とみなして固
定側コントローラからは電動機の種類に関係なく制御す
る方法である。その結果、電動機を制御する制御系とし
て必要な位置制御、速度制御および電流制御のうちの電
動機の種類に関係なく普遍的な位置制御、速度制御を行
う位置ループおよび速度ループは、電動機種類に固有な
電流制御を行う電流ループと分離される。固定側コント
ローラにおいてパワ電源制御部とともに総合的に制御を
行い、独立電動機部では搭載する電動機に固有な電流ル
ープのみが設けられる形態となる。これにより上記のパ
レットなど自律機能要素上そして回転体上の電動機制御
が可能となるとともに、分離移動する部分の物理的な大
きさが小さくなる。さらに図２に示す様に直流電動機２
０１、誘導電動機２０２および同期電動機２０３をそれ
ぞれ搭載する独立電動機部２００1〜２００3のそれぞれ
を一種類の固定側コントローラ１０１で分離駆動できる
ようになる。
ワスイッチの小型化及び周辺回路との集積化の動向のも
とになされたもので、電動機とともに分離移動する部分
（例えばパレットや回転体上）に電動機種類に固有な制
御部の一部（電流制御回路）とパワスイッチのみを含め
て搭載し、これらを一括してトルク発生機とみなして固
定側コントローラからは電動機の種類に関係なく制御す
る方法である。その結果、電動機を制御する制御系とし
て必要な位置制御、速度制御および電流制御のうちの電
動機の種類に関係なく普遍的な位置制御、速度制御を行
う位置ループおよび速度ループは、電動機種類に固有な
電流制御を行う電流ループと分離される。固定側コント
ローラにおいてパワ電源制御部とともに総合的に制御を
行い、独立電動機部では搭載する電動機に固有な電流ル
ープのみが設けられる形態となる。これにより上記のパ
レットなど自律機能要素上そして回転体上の電動機制御
が可能となるとともに、分離移動する部分の物理的な大
きさが小さくなる。さらに図２に示す様に直流電動機２
０１、誘導電動機２０２および同期電動機２０３をそれ
ぞれ搭載する独立電動機部２００1〜２００3のそれぞれ
を一種類の固定側コントローラ１０１で分離駆動できる
ようになる。
【００３３】図３（ａ），（ｂ）のそれぞれは、図１中
の分離型高周波変圧器１０７の具体的な構成を示す斜視
図、図４は本実施例において行われる高周波励磁を説明
するための図である。電動機１１２を駆動するパワは、
固定側コントローラ１０１内の高周波誘導パワ発生制御
器１０３（図１参照）を構成するトランジスタスイッチ
４０１により高周波の形とされ、分割型変圧器１０７を
通して高周波電磁誘導により独立電動機部１１５に伝送
される。図３（ａ）に示すものでは、Ｅ型コア３０
２1，３０２2に巻き付けられた巻線３０１1，３０１2の
巻線比に応じて変圧される。また、図３（ｂ）に示すも
のでは、ポットコア３０４1，３０４2に巻き付けられた
巻線３０３1，３０３2の巻線比に応じて変圧される。
の分離型高周波変圧器１０７の具体的な構成を示す斜視
図、図４は本実施例において行われる高周波励磁を説明
するための図である。電動機１１２を駆動するパワは、
固定側コントローラ１０１内の高周波誘導パワ発生制御
器１０３（図１参照）を構成するトランジスタスイッチ
４０１により高周波の形とされ、分割型変圧器１０７を
通して高周波電磁誘導により独立電動機部１１５に伝送
される。図３（ａ）に示すものでは、Ｅ型コア３０
２1，３０２2に巻き付けられた巻線３０１1，３０１2の
巻線比に応じて変圧される。また、図３（ｂ）に示すも
のでは、ポットコア３０４1，３０４2に巻き付けられた
巻線３０３1，３０３2の巻線比に応じて変圧される。
【００３４】高周波パワは独立電動機部１１５内の整流
回路１０９で整流され、パワスイッチ１１１を経て電動
機駆動パワとなる。分割型高周波変圧器１０７の１次側
は固定側コントローラ１０１内部の矩形波（あるいは正
弦波）インバータにより高周波励磁される。その結果、
１次２次の巻線比に応じた矩形波（あるいは正弦波）電
圧が２次側に生じるが、この電圧は整流回路１０９を構
成する高周波ダイオードブリッジ４０２とリアクトルＬ
および平滑キャパシタＣからなるＬＣフィルタによって
全波整流され、電動機駆動用の直流主電源となる。また
独立電動機部１１５の通信および制御回路の制御電源Ｓ
１６は、独立電動機部１１５内でこのパワの一部をレギ
ュレータである電圧安定変換器１１０により安定化制御
して得られる。
回路１０９で整流され、パワスイッチ１１１を経て電動
機駆動パワとなる。分割型高周波変圧器１０７の１次側
は固定側コントローラ１０１内部の矩形波（あるいは正
弦波）インバータにより高周波励磁される。その結果、
１次２次の巻線比に応じた矩形波（あるいは正弦波）電
圧が２次側に生じるが、この電圧は整流回路１０９を構
成する高周波ダイオードブリッジ４０２とリアクトルＬ
および平滑キャパシタＣからなるＬＣフィルタによって
全波整流され、電動機駆動用の直流主電源となる。また
独立電動機部１１５の通信および制御回路の制御電源Ｓ
１６は、独立電動機部１１５内でこのパワの一部をレギ
ュレータである電圧安定変換器１１０により安定化制御
して得られる。
【００３５】なお、特に、受電側の電源を安定化する必
要がある場合には、電圧検出値が先述の位置データと同
様な形で電極無しでフィードバックされる。この電圧検
出フィードバックと速度フィードバック情報に基いて固
定側コントローラ１０１側で振幅ないしは時間幅変調の
制御を行うことでその安定化が可能となる。この様にし
て分離型でしかもトルク制御性の優れた電動機制御系が
構成される。この構成は分離型の制御のみならず、回転
体を経た電動機制御にも適用可能である。ただし、回転
体の場合は回転軸に対して同軸上に電力供給と信号伝送
が必要であるので多少の工夫を要する。電力供給につい
ては、図３（ｂ）に示されるポットコア状の分割変圧器
を用いることにより伝送可能である。一方、信号の授受
は、このポットコア状の分割変圧器と同軸に配置された
光パルス通信ないしは高周波電磁誘導通信により行われ
る必要がある。
要がある場合には、電圧検出値が先述の位置データと同
様な形で電極無しでフィードバックされる。この電圧検
出フィードバックと速度フィードバック情報に基いて固
定側コントローラ１０１側で振幅ないしは時間幅変調の
制御を行うことでその安定化が可能となる。この様にし
て分離型でしかもトルク制御性の優れた電動機制御系が
構成される。この構成は分離型の制御のみならず、回転
体を経た電動機制御にも適用可能である。ただし、回転
体の場合は回転軸に対して同軸上に電力供給と信号伝送
が必要であるので多少の工夫を要する。電力供給につい
ては、図３（ｂ）に示されるポットコア状の分割変圧器
を用いることにより伝送可能である。一方、信号の授受
は、このポットコア状の分割変圧器と同軸に配置された
光パルス通信ないしは高周波電磁誘導通信により行われ
る必要がある。
【００３６】光パルスによる場合は、図５に示すように
発光／受光感度特性が波長により大きく異なる光カップ
ラを多数用いて、ホローシャフト回転軸の中を通して行
う方法がある。固定台５０１にベアリングボール５０３
1，５０３2を介することによって回転自在に固定される
回転軸５０２の内部には、発光素子もしくは受光素子で
ある光素子５０４1〜５０４4と５０５1〜５０５4とのそ
れぞれが光カプラを構成するように対向して設けられて
いる。光カプラを構成する光素子５０４1〜５０４4と５
０５1〜５０５4は、発光波長のピークおよび受光波長の
ピークが他の光カプラとそれぞれ異なるように構成され
て伝送信号が互いに影響することを防いでいる。
発光／受光感度特性が波長により大きく異なる光カップ
ラを多数用いて、ホローシャフト回転軸の中を通して行
う方法がある。固定台５０１にベアリングボール５０３
1，５０３2を介することによって回転自在に固定される
回転軸５０２の内部には、発光素子もしくは受光素子で
ある光素子５０４1〜５０４4と５０５1〜５０５4とのそ
れぞれが光カプラを構成するように対向して設けられて
いる。光カプラを構成する光素子５０４1〜５０４4と５
０５1〜５０５4は、発光波長のピークおよび受光波長の
ピークが他の光カプラとそれぞれ異なるように構成され
て伝送信号が互いに影響することを防いでいる。
【００３７】光パルスによる他の例としては、図６
（ａ），（ｂ）に示すように、同軸状に発光、受光エレ
メントを配置し、お互いに影響しないように遮蔽する方
法がある。この場合には、複数の光カプラの発光波長や
受光波長が同じでもよい。図６（ａ）は回転部側の構成
を示すもので、回転軸６０１と同軸に導光部材６０２1
〜６０２3がそれぞれ径が異なる円形状に形成され、各
導光部材６０２1〜６０２3の外周部は光遮蔽部材６０３
1〜６０３3によって覆われている。図６（ｂ）に示され
る固定部側では、軸受け６０５の周囲に導光部材６０２
1〜６０２3と同型に形成されて光カプラを構成するた光
遮蔽体６０６1〜６０６3内に導光部材６０４1〜６０４3
がそれぞれ埋設されている。光カプラを構成する一方の
導光部材を通る光は、光遮蔽部材６０３1〜６０３3およ
び光遮蔽体６０６1〜６０６3によって互いに影響を及ぼ
すことなく対向して設けられ他方の導光部材に伝播す
る。
（ａ），（ｂ）に示すように、同軸状に発光、受光エレ
メントを配置し、お互いに影響しないように遮蔽する方
法がある。この場合には、複数の光カプラの発光波長や
受光波長が同じでもよい。図６（ａ）は回転部側の構成
を示すもので、回転軸６０１と同軸に導光部材６０２1
〜６０２3がそれぞれ径が異なる円形状に形成され、各
導光部材６０２1〜６０２3の外周部は光遮蔽部材６０３
1〜６０３3によって覆われている。図６（ｂ）に示され
る固定部側では、軸受け６０５の周囲に導光部材６０２
1〜６０２3と同型に形成されて光カプラを構成するた光
遮蔽体６０６1〜６０６3内に導光部材６０４1〜６０４3
がそれぞれ埋設されている。光カプラを構成する一方の
導光部材を通る光は、光遮蔽部材６０３1〜６０３3およ
び光遮蔽体６０６1〜６０６3によって互いに影響を及ぼ
すことなく対向して設けられ他方の導光部材に伝播す
る。
【００３８】これらの導光部材を介して光パルスによる
伝送がなされるが、各導光部材を直接発光素子もしくは
受光素子にて構成してもよい。また、環境の悪化により
光パルス通信の信頼性が低くなる場合には、高周波電磁
誘導を用いるが、これも図５および図６に示した光パル
スの伝送方法と同様に、誘導ユニットを同軸径方向に配
置する方法と軸方向に配置する方法が考えられる。
伝送がなされるが、各導光部材を直接発光素子もしくは
受光素子にて構成してもよい。また、環境の悪化により
光パルス通信の信頼性が低くなる場合には、高周波電磁
誘導を用いるが、これも図５および図６に示した光パル
スの伝送方法と同様に、誘導ユニットを同軸径方向に配
置する方法と軸方向に配置する方法が考えられる。
【００３９】また、上記の各分割型高周波変圧器および
各カプラは、一体に形成されてもよく、例え、回転体を
経た独立電動機部の制御を行う場合でも、図３（ｂ）に
示したポットコア形状の分割型高周波変圧器３０４1，
３０４2と図６（ａ），（ｂ）に示すカプラとを同軸上
に配置することにより容易に実現可能である。図７は本
発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
各カプラは、一体に形成されてもよく、例え、回転体を
経た独立電動機部の制御を行う場合でも、図３（ｂ）に
示したポットコア形状の分割型高周波変圧器３０４1，
３０４2と図６（ａ），（ｂ）に示すカプラとを同軸上
に配置することにより容易に実現可能である。図７は本
発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【００４０】本実施例においては、固定側コントローラ
７０１によって第１の独立電動機部７０２と第２の独立
電動機部７０３に対して電力供給を行うとともにトルク
制御を行うものである。固定側コントローラ７０１の制
御回路の構成および第１の独立電動機部７０２と第２の
独立電動機部７０３における電動機の構成は図１に示し
たものと同様であるため、ここでは要部の構成および動
作についてのみ説明する。
７０１によって第１の独立電動機部７０２と第２の独立
電動機部７０３に対して電力供給を行うとともにトルク
制御を行うものである。固定側コントローラ７０１の制
御回路の構成および第１の独立電動機部７０２と第２の
独立電動機部７０３における電動機の構成は図１に示し
たものと同様であるため、ここでは要部の構成および動
作についてのみ説明する。
【００４１】固定側コントローラ７０１から供給される
高周波電磁誘導パワは、第１の分離型高周波変圧器７０
４を介して第１の独立電動機部７０２に伝えられ、さら
に、第２の分離型高周波変圧器７０５を介して第２の独
立電動機部７０３に伝えられる。一方、制御を行うため
に、固定側コントローラ７０１と第１の独立電動機部７
０２との間にはカプラ７０６1〜７０６4が設けられ、第
１の独立電動機部７０４と第２の独立電動機部７０３と
の間にはカプラ７０７1，７０７2が設けられている。第
１の独立電動機部７０２については、カプラ７０６1，
７０６2によってトルク指令およびフィードバック情報
の送受が行われ、第２の独立電動機部７０３については
カプラ７０６3，７０６4，７０７1，７０７2を介してト
ルク指令およびフィードバック情報の送受が行われる。
高周波電磁誘導パワは、第１の分離型高周波変圧器７０
４を介して第１の独立電動機部７０２に伝えられ、さら
に、第２の分離型高周波変圧器７０５を介して第２の独
立電動機部７０３に伝えられる。一方、制御を行うため
に、固定側コントローラ７０１と第１の独立電動機部７
０２との間にはカプラ７０６1〜７０６4が設けられ、第
１の独立電動機部７０４と第２の独立電動機部７０３と
の間にはカプラ７０７1，７０７2が設けられている。第
１の独立電動機部７０２については、カプラ７０６1，
７０６2によってトルク指令およびフィードバック情報
の送受が行われ、第２の独立電動機部７０３については
カプラ７０６3，７０６4，７０７1，７０７2を介してト
ルク指令およびフィードバック情報の送受が行われる。
【００４２】上記のように独立電動機部を介して他の独
立電動機部について電力供給およびトルク制御がなされ
るため、独立電動機部が多段に構成される、例えば、多
軸関節のロボット等についての分離駆動を効率よく行う
ことができる。このように、独立電動機部が該独立電動
機部に取り付けられた可動部材を駆動するものとしても
よい。
立電動機部について電力供給およびトルク制御がなされ
るため、独立電動機部が多段に構成される、例えば、多
軸関節のロボット等についての分離駆動を効率よく行う
ことができる。このように、独立電動機部が該独立電動
機部に取り付けられた可動部材を駆動するものとしても
よい。
【００４３】なお、独立電動機部が多段に構成されず、
並列に設けられるものについては、独立電動機部を介す
ることなく、固定側コントローラによって直接制御を行
うものとしても当然よい。以上説明した各実施例に示さ
れる本発明による新規分離方式の電動機制御を採用すれ
ば、電極付きのコネクタの脱着やメカニカルな機構では
高い信頼性が得られなかったパレット上位置決めや治具
自動化・工作機ＡＴＣツール、ロボットエンドエフェク
タなどで代表される機能要素の電動機駆動による自律分
散化が実現されるとともに総合的な自動化が可能にな
る。
並列に設けられるものについては、独立電動機部を介す
ることなく、固定側コントローラによって直接制御を行
うものとしても当然よい。以上説明した各実施例に示さ
れる本発明による新規分離方式の電動機制御を採用すれ
ば、電極付きのコネクタの脱着やメカニカルな機構では
高い信頼性が得られなかったパレット上位置決めや治具
自動化・工作機ＡＴＣツール、ロボットエンドエフェク
タなどで代表される機能要素の電動機駆動による自律分
散化が実現されるとともに総合的な自動化が可能にな
る。
【００４４】また多回転する回転体上で電動機を駆動す
るという形の制御（例えば、工作機主軸の先に取りつく
刃物台の電動機による直線駆動や旋盤ヘッドチャッキン
グ部の電動化など）も可能となる。また、先述のように
制御部を固定側と電動機（機械搭載側）に適切に切り分
けることにより分離移動する部分の物理的な大きさが小
さくなるとともに、同一固定側コントローラで、直流
機、誘導機、同期機搭載の自律機能要素のいずれもが分
離駆動できるようになる。
るという形の制御（例えば、工作機主軸の先に取りつく
刃物台の電動機による直線駆動や旋盤ヘッドチャッキン
グ部の電動化など）も可能となる。また、先述のように
制御部を固定側と電動機（機械搭載側）に適切に切り分
けることにより分離移動する部分の物理的な大きさが小
さくなるとともに、同一固定側コントローラで、直流
機、誘導機、同期機搭載の自律機能要素のいずれもが分
離駆動できるようになる。
【００４５】本発明による機械装置は、分割変圧器を用
いた高周波誘導によりパワを伝送するとともに、光伝送
あるいは高周波電磁誘導信号伝送の形でトルク指令入力
を行うことにより、水や油の介在などの悪環境にも強く
しかも火花の発生や電極損傷の発生もなく活線で物理的
分割ができるという特徴を有するものとなる。これは電
動機を搭載した機械要素の自律化や回転体上電動機制御
の実現という最近強まりつつある要求に答える画期的な
ものである。
いた高周波誘導によりパワを伝送するとともに、光伝送
あるいは高周波電磁誘導信号伝送の形でトルク指令入力
を行うことにより、水や油の介在などの悪環境にも強く
しかも火花の発生や電極損傷の発生もなく活線で物理的
分割ができるという特徴を有するものとなる。これは電
動機を搭載した機械要素の自律化や回転体上電動機制御
の実現という最近強まりつつある要求に答える画期的な
ものである。
【００４６】また、電動機の種類に関係なく、直流機、
誘導電動機、同期機などを一括してトルク発生機として
扱えるため、広い互換性を有した電源制御器を提供する
ものとなる。本発明を用いれば、次の様な具体的な事例
に対して上記の効果が発揮され画期的な改善、技術のブ
レークスルーがなされる。 １）パレット上のワークの位置割り出し電動機制御。 ２）多関節ロボット各軸電動機アクチュエータの信号お
よび電力線なしでの駆動。 ３）工作機械（マシンニングセンタ）の自動工具交換に
おける工具への配線なしでの駆動。 ４）回転を伴う工作機主軸の先にとりつく電動アクチュ
エータ（例えば旋盤の先のチャッキング部の電動化や、
主軸上刃物台等）の制御。 ５）特に、電動機にトルク制御性が要求され、かつその
電動機が搭載される台そのもののが自律移動する必要が
ある用途、例えば加工パレットでのワーク芯だし、クラ
ンピングのため電動機を用いる場合の制御。 ６）ガラスなど透明体ないしは非磁性の金属で隔絶され
たチャンバ、例えばクリーンルームにおいて電動機を含
めたあらゆる電気負荷への電力供給と制御信号伝達。 ７）また、電極給電が不可能な水中、真空中での電動機
を含めたあらゆる電気負荷への電力供給と制御信号伝
達。
誘導電動機、同期機などを一括してトルク発生機として
扱えるため、広い互換性を有した電源制御器を提供する
ものとなる。本発明を用いれば、次の様な具体的な事例
に対して上記の効果が発揮され画期的な改善、技術のブ
レークスルーがなされる。 １）パレット上のワークの位置割り出し電動機制御。 ２）多関節ロボット各軸電動機アクチュエータの信号お
よび電力線なしでの駆動。 ３）工作機械（マシンニングセンタ）の自動工具交換に
おける工具への配線なしでの駆動。 ４）回転を伴う工作機主軸の先にとりつく電動アクチュ
エータ（例えば旋盤の先のチャッキング部の電動化や、
主軸上刃物台等）の制御。 ５）特に、電動機にトルク制御性が要求され、かつその
電動機が搭載される台そのもののが自律移動する必要が
ある用途、例えば加工パレットでのワーク芯だし、クラ
ンピングのため電動機を用いる場合の制御。 ６）ガラスなど透明体ないしは非磁性の金属で隔絶され
たチャンバ、例えばクリーンルームにおいて電動機を含
めたあらゆる電気負荷への電力供給と制御信号伝達。 ７）また、電極給電が不可能な水中、真空中での電動機
を含めたあらゆる電気負荷への電力供給と制御信号伝
達。
【００４７】特に上記応用のうち、チャッキングや芯だ
し、クランプなど電動機をトルク発生機として使う用途
では、もともと全ての電動機をトルク発生機として理解
し、分離型の制御をする本発明はそのままで有効なもの
となる。
し、クランプなど電動機をトルク発生機として使う用途
では、もともと全ての電動機をトルク発生機として理解
し、分離型の制御をする本発明はそのままで有効なもの
となる。
【００４８】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。請求項
１乃至請求項３に記載の方法においては、分離移動する
独立電動機部を小型化することができ、分離型制御電動
機の実現可能性を高くし、利用範囲を広げることができ
る効果がある。また、独立電動機部を制御する固定コン
トローラの構成は、電動機の種類に関わらないため、各
種電動機に対して同じ固定コントローラを使用すること
ができ、固定コントローラの種類を少なくして効率のよ
い製造とすることができる効果がある。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。請求項
１乃至請求項３に記載の方法においては、分離移動する
独立電動機部を小型化することができ、分離型制御電動
機の実現可能性を高くし、利用範囲を広げることができ
る効果がある。また、独立電動機部を制御する固定コン
トローラの構成は、電動機の種類に関わらないため、各
種電動機に対して同じ固定コントローラを使用すること
ができ、固定コントローラの種類を少なくして効率のよ
い製造とすることができる効果がある。
【００４９】請求項４乃至請求項８に記載のものにおい
ては、上記各効果を備えた分離型制御電動機となる。請
求項９乃至請求項１１に記載のものにおいては、水や油
の介在などの悪環境にも強くしかも火花の発生や電極損
傷の発生もなく活線で物理的分割ができるという効果を
奏する。
ては、上記各効果を備えた分離型制御電動機となる。請
求項９乃至請求項１１に記載のものにおいては、水や油
の介在などの悪環境にも強くしかも火花の発生や電極損
傷の発生もなく活線で物理的分割ができるという効果を
奏する。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１に示した実施例における独立電動機部の接
続例を示す図である。
続例を示す図である。
【図３】（ａ），（ｂ）のそれぞれは、図１中の分離型
高周波変圧器１０７の具体的な構成を示す斜視図であ
る。
高周波変圧器１０７の具体的な構成を示す斜視図であ
る。
【図４】図１に示した実施例において行われる高周波励
磁を説明するための図である。
磁を説明するための図である。
【図５】光パルス通信を行うための一例を示す図であ
る。
る。
【図６】（ａ），（ｂ）のそれぞれは、光パルス通信を
行うための他例を示す図である。
行うための他例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。
である。
【図８】従来例の構成を示すブロック図である。
【図９】従来例の構成を示すブロック図である。
１０１，７０１ 固定側コントローラ １０２ 電源 １０３ 高周波誘導パワ発生制御器 １０４ 位置増幅器 １０５ 微分器 １０６ 速度増幅器 １０７ 分離型高周波増幅器 １０８1，１０８2，７０６1〜７０６4，７０７1，７０
７2 カプラ １０９ 整流回路 １１０ 電圧安定変換器 １１１ パワスイッチ １１２ 電動機 １１３ 検出器 １１４ 電流増幅器 １１５，２００1〜２００3 独立電動機部 １１６ 電流指令発生器 ２０１ 直流電動機 ２０２ 誘導電動機 ２０３ 同期電動機 ３０１1，３０１2，３０３1，３０３2 巻線 ３０２1，３０２2 Ｅ型コア ３０４1，３０４2 ポットコア ４０１ トランジスタスイッチ ４０２ 高周波ダイオードブリッジ ５０１ 固定台 ５０２，６０１ 回転軸 ５０３1，５０３2 ベアリングボール ５０４1〜５０４4，５０５1〜５０５4 光素子 ６０２1〜６０２3，６０４1〜６０４3 導光部材 ６０３1〜６０３3 光遮蔽部材 ６０５ 軸受 ６０６1〜６０６3 光遮蔽体 ７０２ 第１の独立電動機部 ７０３ 第２の独立電動機部 ７０４ 第１の分離型高周波変圧器 ７０５ 第２の分離型高周波変圧器 Ｓ１１ 指令 Ｓ１２ 制御情報 Ｓ１３ トルク指令 Ｓ１４ 電流指令 Ｓ１５ 位相情報 Ｓ１６ 制御電源 Ｓ１７ 動作情報 Ｓ４１ 電動機主電源 Ｌ リアクトル Ｃ 平滑キャパシタ
７2 カプラ １０９ 整流回路 １１０ 電圧安定変換器 １１１ パワスイッチ １１２ 電動機 １１３ 検出器 １１４ 電流増幅器 １１５，２００1〜２００3 独立電動機部 １１６ 電流指令発生器 ２０１ 直流電動機 ２０２ 誘導電動機 ２０３ 同期電動機 ３０１1，３０１2，３０３1，３０３2 巻線 ３０２1，３０２2 Ｅ型コア ３０４1，３０４2 ポットコア ４０１ トランジスタスイッチ ４０２ 高周波ダイオードブリッジ ５０１ 固定台 ５０２，６０１ 回転軸 ５０３1，５０３2 ベアリングボール ５０４1〜５０４4，５０５1〜５０５4 光素子 ６０２1〜６０２3，６０４1〜６０４3 導光部材 ６０３1〜６０３3 光遮蔽部材 ６０５ 軸受 ６０６1〜６０６3 光遮蔽体 ７０２ 第１の独立電動機部 ７０３ 第２の独立電動機部 ７０４ 第１の分離型高周波変圧器 ７０５ 第２の分離型高周波変圧器 Ｓ１１ 指令 Ｓ１２ 制御情報 Ｓ１３ トルク指令 Ｓ１４ 電流指令 Ｓ１５ 位相情報 Ｓ１６ 制御電源 Ｓ１７ 動作情報 Ｓ４１ 電動機主電源 Ｌ リアクトル Ｃ 平滑キャパシタ
フロントページの続き (72)発明者 新田 裕治 埼玉県入間市大字上藤沢字下原480番地 株式会社安川電機東京工場内 (56)参考文献 特開 平５−261888（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−198676（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−101978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−136890（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−70621（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−231997（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−87526（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 5/00
Claims (11)
- 【請求項１】 電動機と該電動機の動作情報を検出する
検出器とを備えた独立電動機部と、該独立電動機部へ無
接触で電力を供給するとともに前記電動機に対するトル
ク指令を該独立電動機部へ無接触で送信する固定側コン
トローラとの間でなされる電動機の無接触給電制御方法
であって、 前記固定側コントローラは、前記検出器での検出内容と
所定の指令からトルク指令を生成して独立電動機部へ与
え、 前記独立電動機部は、前記固定側コントローラからのト
ルク指令に応じて電動機を駆動することを特徴とする電
動機の無接触給電制御方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の電動機の無接触給電制
御方法において、 固定側コントローラは、検出器の検出内容が示す電動機
の位置および速度と指令からトルク指令を生成して独立
電動機部へ与え、 独立電動機部は、前記固定側コントローラからのトルク
指令を電流指令として電動機を駆動することを特徴とす
る電動機の無接触給電制御方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の電動機の無接触給電制
御方法において、 固定側コントローラは、検出器の検出内容が示す電動機
の位置および速度と指令からトルク指令を生成して独立
電動機部へ与え、 独立電動機部は、前記固定側コントローラからのトルク
指令と前記検出器の検出内容が示す電動機の位相とから
電流指令を生成して電動機を駆動することを特徴とする
電動機の無接触給電制御方法。 - 【請求項４】 電動機と、該電動機を駆動する電力を無
接触で受電する分離型高周波変圧器の２次側と、該電動
機を駆動する電流を制御する手段と、該電動機を駆動す
る電流を制御するために必要な信号を無接触で受信する
受信手段と、該電動機の動作情報を検出する検出器と、
前記検出器の出力信号を無接触で送信する送信手段とを
備えた独立電動機部と、 前記独立電動機部への電力を無接触で給電する分離型高
周波変圧器の１次側と、前記独立電動機部の検出器の出
力を無接触で受信する信号受信手段と、前記受信した信
号と指令信号からトルク指令を生成する手段と、前記ト
ルク指令を前記独立電動機部へ無接触で送信する送信手
段とを備えた固定側コントローラと、 からなる分離型制御電動機。 - 【請求項５】 請求項４に記載の分離型制御電動機にお
いて、 固定側コントローラには、検出器の検出内容が示す電動
機の位置および速度と指令とから電動機へのトルク指令
を生成する位置増幅器および速度増幅器が設けられ、 独立電動機部には、前記トルク指令に応じて電動機を駆
動する電流増幅器が設けられていることを特徴とする分
離型制御電動機。 - 【請求項６】 請求項４に記載の分離型制御電動機にお
いて、 固定側コントローラには、検出器の検出内容が示す電動
機の位置および速度と指令とから電動機へのトルク指令
を生成する位置増幅器および速度増幅器が設けられ、 独立電動機部には、前記トルク指令と前記検出器の検出
内容が示す電動機の位相とから電流指令を生成する電流
指令発生器と、該電流指令に応じて電動機を駆動する電
流増幅器が設けられていることを特徴とする分離型制御
電動機。 - 【請求項７】 請求項４乃至請求項６のいずれかに記載
の分離型制御電動機において、 固定側コントローラに対して多段に構成された複数の独
立電動機部が設けられ、 各段の独立電動機部は分離型高周波変圧器およびカプラ
をそれぞれ具備し、 固定側コントローラから各独立電動機部への電力供給お
よび信号の授受は、各段の独立電動機部に備えられた分
離型高周波変圧器およびカプラを介して行われることを
特徴とする分離型制御電動機。 - 【請求項８】 請求項４乃至請求項７のいずれかに記載
の分離型制御電動機において、 独立電動機部と固定側コントローラとの間での電力伝送
を行うための分離型高周波変圧器および信号の授受を行
うためのカプラとが一体に作製されていることを特徴と
する分離型制御電動機。 - 【請求項９】 請求項４乃至請求項８のいずれかに記載
の分離型制御電動機を用いた機械装置であって、独立電
動機部が分離して移動または回転する部分として用いら
れることを特徴とする機械装置。 - 【請求項１０】 請求項４乃至請求項８のいずれかに記
載の分離型制御電動機を用いた機械装置であって、独立
電動機部が該独立電動機部に取り付けられた可動部材の
駆動、または該独立電動機部自身の機構の駆動に用いら
れることを特徴とする機械装置。 - 【請求項１１】 請求項９または請求項１０のいずれか
に記載の分離型制御装置を用いた機械装置は、工作機械
またはロボット装置もしくはそれらの附属装置であるこ
とを特徴とする機械装置。
Priority Applications (14)
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|---|---|---|---|
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| US08/193,009 US5637973A (en) | 1992-06-18 | 1993-06-08 | Noncontacting electric power transfer apparatus, noncontacting signal transfer apparatus, split-type mechanical apparatus employing these transfer apparatus and a control method for controlling same |
| EP93913542A EP0598924B1 (en) | 1992-06-18 | 1993-06-18 | Non-contact power transmission apparatus, non-contact signal transmitter, separation type machine using them and control method thereof |
| EP98101897A EP0844627A3 (en) | 1992-06-18 | 1993-06-18 | Method for the correction of the wave surface of an optical beam by means of a deformable mirror and mirror used in this method |
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| DE69321325T DE69321325T2 (de) | 1992-06-18 | 1993-06-18 | Kontaktlose leistungsübertragungsvorrichtung, kontaktlose signalübertragung, maschine mit getrennten teilen zu deren verwendung und deren regelungsverfahren |
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