JP3279102B2 - 同期電動機の非常停止回路 - Google Patents
同期電動機の非常停止回路Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は工作機械や搬送装置に使
用される同期電動機の非常停止回路の改良に関する。
用される同期電動機の非常停止回路の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に同期電動機を使用する工作機械や
搬送装置においては、これらを駆動するのに支障がでる
状態（外部の非常停止スイッチが押された、駆動回路に
異常が生じ保護回路が働いた、電源が遮断された等）に
なったとき即時に同期電動機を非常停止させるようにな
っている。
搬送装置においては、これらを駆動するのに支障がでる
状態（外部の非常停止スイッチが押された、駆動回路に
異常が生じ保護回路が働いた、電源が遮断された等）に
なったとき即時に同期電動機を非常停止させるようにな
っている。
【０００３】図７は同期電動機の駆動回路を中心とした
従来の全体構成図である。図において、１は工作機械、
搬送装置に使用される同期電動機から成るサーボモー
タ、２はサーボモータ１を駆動制御するサーボアンプ、
３はサーボモータ１の速度・位置を検出するエンコーダ
である。電源母線Ｒ、Ｓ、Ｔからの電力は、コンバータ
部を構成するダイオードスタック５、通常時閉成される
主回路接続用スイッチたる主回路接続用リレーＲＡ１の
ａ接点２０、平滑用コンデンサ６、インバータ部を構成
するトランジスタモジュール７を順に介してサーボモー
タ１に供給される。１１はＣＰＵ及びその周辺回路から
なる制御回路で、その一部である速度位置検出回路１８
および電流検出器２１からのフィードバック信号を入力
したモータ制御回路１２が、指令信号をベース回路９に
送り、トランジスタモジュール７を駆動する。これによ
り発生したモータ電流によりサーボモータ１が駆動され
る。８は電源回路で、制御電源４３、リレー励磁用電源
４４、ベース電源ＢＵＰ、ＢＶＰ、ＢＷＰ、ＢＮを生成
する。２２は不足電圧検出回路で、電源が遮断された
り、停電を検知するとＵＶ信号４７を生成する。１５は
外部非常停止信号生成回路で、外部非常停止スイッチ４
が押されると、ホットライン１４を通じて前記制御回路
１１に外部非常停止信号４０を送る。
従来の全体構成図である。図において、１は工作機械、
搬送装置に使用される同期電動機から成るサーボモー
タ、２はサーボモータ１を駆動制御するサーボアンプ、
３はサーボモータ１の速度・位置を検出するエンコーダ
である。電源母線Ｒ、Ｓ、Ｔからの電力は、コンバータ
部を構成するダイオードスタック５、通常時閉成される
主回路接続用スイッチたる主回路接続用リレーＲＡ１の
ａ接点２０、平滑用コンデンサ６、インバータ部を構成
するトランジスタモジュール７を順に介してサーボモー
タ１に供給される。１１はＣＰＵ及びその周辺回路から
なる制御回路で、その一部である速度位置検出回路１８
および電流検出器２１からのフィードバック信号を入力
したモータ制御回路１２が、指令信号をベース回路９に
送り、トランジスタモジュール７を駆動する。これによ
り発生したモータ電流によりサーボモータ１が駆動され
る。８は電源回路で、制御電源４３、リレー励磁用電源
４４、ベース電源ＢＵＰ、ＢＶＰ、ＢＷＰ、ＢＮを生成
する。２２は不足電圧検出回路で、電源が遮断された
り、停電を検知するとＵＶ信号４７を生成する。１５は
外部非常停止信号生成回路で、外部非常停止スイッチ４
が押されると、ホットライン１４を通じて前記制御回路
１１に外部非常停止信号４０を送る。
【０００４】制御回路１１は、アラーム検出回路２３か
らアラーム信号が発生したとき、不足電圧検出回路２２
からＵＶ信号４７が生成されたとき、または外部非常停
止信号生成回路１５から外部非常停止信号４０が送られ
て来たときにＥＭＧ信号４１を発生し、非常停止シーケ
ンス制御回路１６によりモータ制御回路１２を停止し、
主回路接続用リレーＲＡ１のａ接点２０を開放して電源
供給を遮断し、ダイナミックブレーキ用リレーＲＡ２の
ｂ接点１０を閉成してダイナミックブレーキ回路１４を
作動させ、サーボモータ１を非常停止させる。３１ａ、
３１ｂ、３１ｃは電源供給線を短絡させるダイナミック
ブレーキ回路１４のブレーキ用抵抗である。
らアラーム信号が発生したとき、不足電圧検出回路２２
からＵＶ信号４７が生成されたとき、または外部非常停
止信号生成回路１５から外部非常停止信号４０が送られ
て来たときにＥＭＧ信号４１を発生し、非常停止シーケ
ンス制御回路１６によりモータ制御回路１２を停止し、
主回路接続用リレーＲＡ１のａ接点２０を開放して電源
供給を遮断し、ダイナミックブレーキ用リレーＲＡ２の
ｂ接点１０を閉成してダイナミックブレーキ回路１４を
作動させ、サーボモータ１を非常停止させる。３１ａ、
３１ｂ、３１ｃは電源供給線を短絡させるダイナミック
ブレーキ回路１４のブレーキ用抵抗である。
【０００５】図８、９はダイナミックブレーキ回路１４
の動作を示す図である。サーボモータ１が回転数Ｎｒ／
ｍｉｎで回転しているとき、非常停止がかかりダイナミ
ックブレーキ用リレーＲＡ２のｂ接点１０が閉成される
と図８に示す配線図となる。３０ａ、３０ｂ、３０ｃは
サーボモータ１の電機子抵抗である。このとき、サーボ
モータ１はＵ、Ｖ、Ｗ各相に誘起電圧ＶU 、ＶV 、ＶW
が発生しているので電流ＩU 、ＩV 、ＩW が流れ、この
電流に比例したトルクが減速する方向に発生しサーボモ
ータ１は停止する。このとき以下の関係式が成立する。 Ｎ ：サーボモータ回転数 （ｒ／ｍｉｎ） Ｎ0 ：最大トルクの発生する回転数（ｒ／ｍｉｎ） Ｉ ：モータ電流 （Ａ） ＩMAX ：ダイナミックブレーキ動作時の最大電流
（Ａ） ｆ ：モータ電流周波数 （Ｈｚ） ＫE ：誘起電圧定数 （Ｖ／［ｒ／ｍ
ｉｎ］） ＫT ：トルク定数 （Ｎｍ／Ａ） Ｒ1 ：電機子抵抗 （Ω） Ｒ2 ：ダイナミックブレーキ用抵抗（Ω） Ｌ ：電機子インダクタンス （Ｌ） Ｐ ：極数 ＴB ：減速トルク （Ｎｍ） Ｊ ：イナーシャ （Ｋｇｍ2 ） COS Φ ：力率
の動作を示す図である。サーボモータ１が回転数Ｎｒ／
ｍｉｎで回転しているとき、非常停止がかかりダイナミ
ックブレーキ用リレーＲＡ２のｂ接点１０が閉成される
と図８に示す配線図となる。３０ａ、３０ｂ、３０ｃは
サーボモータ１の電機子抵抗である。このとき、サーボ
モータ１はＵ、Ｖ、Ｗ各相に誘起電圧ＶU 、ＶV 、ＶW
が発生しているので電流ＩU 、ＩV 、ＩW が流れ、この
電流に比例したトルクが減速する方向に発生しサーボモ
ータ１は停止する。このとき以下の関係式が成立する。 Ｎ ：サーボモータ回転数 （ｒ／ｍｉｎ） Ｎ0 ：最大トルクの発生する回転数（ｒ／ｍｉｎ） Ｉ ：モータ電流 （Ａ） ＩMAX ：ダイナミックブレーキ動作時の最大電流
（Ａ） ｆ ：モータ電流周波数 （Ｈｚ） ＫE ：誘起電圧定数 （Ｖ／［ｒ／ｍ
ｉｎ］） ＫT ：トルク定数 （Ｎｍ／Ａ） Ｒ1 ：電機子抵抗 （Ω） Ｒ2 ：ダイナミックブレーキ用抵抗（Ω） Ｌ ：電機子インダクタンス （Ｌ） Ｐ ：極数 ＴB ：減速トルク （Ｎｍ） Ｊ ：イナーシャ （Ｋｇｍ2 ） COS Φ ：力率
【０００６】
【数１】
【０００７】図９（ａ）はダイナミックブレーキ回路の
動作時のモータ回転数と時間との関係を示した図であ
る。式（４）に示す様に減速トルクは回転数Ｎに依存
し、回転数Ｎ0 で最大トルクを発生したのち、回転数Ｎ
の減少とともに減速トルクＴB も小さくなる。よって、
時間とともに減速する傾きも減少していく。図９（ｂ）
はＵ相電流ＩU と時間との関係、図９（ｃ）はＩU 、Ｉ
V 、ＩW を３相全波した電流Ｉと時間との関係を示した
ものであり、減速開始直後Ｎ0 ｒ／ｍｉｎをピークにし
て減衰する波形となる。
動作時のモータ回転数と時間との関係を示した図であ
る。式（４）に示す様に減速トルクは回転数Ｎに依存
し、回転数Ｎ0 で最大トルクを発生したのち、回転数Ｎ
の減少とともに減速トルクＴB も小さくなる。よって、
時間とともに減速する傾きも減少していく。図９（ｂ）
はＵ相電流ＩU と時間との関係、図９（ｃ）はＩU 、Ｉ
V 、ＩW を３相全波した電流Ｉと時間との関係を示した
ものであり、減速開始直後Ｎ0 ｒ／ｍｉｎをピークにし
て減衰する波形となる。
【０００８】一般にサーボモータ１は同期電動機であ
り、同期電動機に過大な電流が流れると磁石が減磁す
る。ダイナミックブレーキ回路を使用する場合も、図９
（ｃ）に示すようにモータに流れる電流が減磁電流を越
えない様にダイナミックブレーキ用抵抗３１ａ、３１
ｂ、３１ｃの抵抗値Ｒ2 を選定する必要がある。このよ
うにして選定されたＲ2 では回転数Ｎが小さくなると減
速トルクが小さくなり、減速開始から停止までの減速時
間が長くなるという課題がある。この課題に対して従来
技術（特開平４−２１３７７号公報）では、図１０に示
す様に高速域の減速域の制動用の第１のダイナミックブ
レーキ回路１４ｂと低速域の減速域制動用の第２のダイ
ナミックブレーキ回路１４ｃと回転速度検出回路１８を
設け、サーボモータの回転速度に応じて第１のダイナミ
ックブレーキ回路１４ｂから第２のダイナミックブレー
キ回路１４ｃに切り換えて、減速開始から停止までの減
速時間を短縮しようとするものもある。
り、同期電動機に過大な電流が流れると磁石が減磁す
る。ダイナミックブレーキ回路を使用する場合も、図９
（ｃ）に示すようにモータに流れる電流が減磁電流を越
えない様にダイナミックブレーキ用抵抗３１ａ、３１
ｂ、３１ｃの抵抗値Ｒ2 を選定する必要がある。このよ
うにして選定されたＲ2 では回転数Ｎが小さくなると減
速トルクが小さくなり、減速開始から停止までの減速時
間が長くなるという課題がある。この課題に対して従来
技術（特開平４−２１３７７号公報）では、図１０に示
す様に高速域の減速域の制動用の第１のダイナミックブ
レーキ回路１４ｂと低速域の減速域制動用の第２のダイ
ナミックブレーキ回路１４ｃと回転速度検出回路１８を
設け、サーボモータの回転速度に応じて第１のダイナミ
ックブレーキ回路１４ｂから第２のダイナミックブレー
キ回路１４ｃに切り換えて、減速開始から停止までの減
速時間を短縮しようとするものもある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】先にも述べたように従
来の非常停止回路たるダイナミックブレーキ回路では減
速開始から停止までの減速時間が長くなるという課題が
ある。また、図１０のようにダイナミックブレーキ回路
を多段にした従来のダイナミックブレーキ回路でも、モ
ータに流れる電流は図１１（ａ）に示すようにピークが
あり、減速時間をそれ程大幅に短縮することができな
い。
来の非常停止回路たるダイナミックブレーキ回路では減
速開始から停止までの減速時間が長くなるという課題が
ある。また、図１０のようにダイナミックブレーキ回路
を多段にした従来のダイナミックブレーキ回路でも、モ
ータに流れる電流は図１１（ａ）に示すようにピークが
あり、減速時間をそれ程大幅に短縮することができな
い。
【００１０】また、図１２（ａ）に示すように急峻な減
速だと搬送物が倒れたりして問題が生じる機械や、図１
２（ｂ）に示すように緩慢な減速だと工作物が衝突して
問題が生じる機械など、用途に応じて要求される減速パ
ターンは様々であるが、従来のようにダイナミックブレ
ーキ回路のみの非常停止回路では、ダイナミックブレー
キ用抵抗Ｒ2 およびイナーシャＪにより決定される固定
の減速パターンしかできないという課題がある。本発明
は、非常時の減速時間を大幅に短縮することのできる同
期電動機の非常停止回路を提供することを目的とし、さ
らに機械の用途に応じて減速時間を調節することのでき
る同期電動機の非常停止回路を提供することを目的とす
る。
速だと搬送物が倒れたりして問題が生じる機械や、図１
２（ｂ）に示すように緩慢な減速だと工作物が衝突して
問題が生じる機械など、用途に応じて要求される減速パ
ターンは様々であるが、従来のようにダイナミックブレ
ーキ回路のみの非常停止回路では、ダイナミックブレー
キ用抵抗Ｒ2 およびイナーシャＪにより決定される固定
の減速パターンしかできないという課題がある。本発明
は、非常時の減速時間を大幅に短縮することのできる同
期電動機の非常停止回路を提供することを目的とし、さ
らに機械の用途に応じて減速時間を調節することのでき
る同期電動機の非常停止回路を提供することを目的とす
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る同期電動機
の非常停止回路は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の三相電源を用いた同
期電動機を駆動するトランジスタモジュールへの電源供
給を通断する主回路接続用スイッチと、非常時に電源供
給線を、前記トランジスタモジュールの出力に接続され
た抵抗を介して短絡させて同期電動機を停止させるダイ
ナミックブレーキ回路とを有する同期電動機の非常停止
回路において、非常時に前記主回路接続用スイッチを開
放し、前記トランジスタモジュールの前記同期電動機の
Ｕ、Ｖ、Ｗ相にそれぞれ対応する正（Ｐ）側、または負
（Ｎ）側のＵ、Ｖ、Ｗ相のトランジスタを同時にオン
し、同期電動機に発生する誘起電圧を利用して、電動機
電流を一定電流にし、一定の傾きで同期電動機を減速制
御するダイナミックブレーキ制御回路と、前記誘起電圧
が減少して電動機電流が一定電流にならなくなったとき
に前記ダイナミックブレーキ制御回路から前記ダイナミ
ックブレーキ回路に切換える切換回路とを設けたもので
ある。また、前記ダイナミックブレーキ制御回路に、機
能不能状態を検知するウォッチドグ検出回路を設け、こ
れから発生するウォッチドグ信号を入力した切換回路に
よりダイナミックブレーキ回路を作動させるようにした
ものである。また、前記ダイナミックブレーキ制御回路
に、電源電圧の低下を検知する不足電圧検出回路を設
け、これから発生する検知信号を入力した切換回路によ
りダイナミックブレーキ回路を作動させるようにしたも
のである。さらに、前記ダイナミックブレーキ制御回路
は、電動機電流を、同期電動機に接続される機械の用途
に応じた一定電流に調節自在のものとして、減速時間を
可変のものとした。
の非常停止回路は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の三相電源を用いた同
期電動機を駆動するトランジスタモジュールへの電源供
給を通断する主回路接続用スイッチと、非常時に電源供
給線を、前記トランジスタモジュールの出力に接続され
た抵抗を介して短絡させて同期電動機を停止させるダイ
ナミックブレーキ回路とを有する同期電動機の非常停止
回路において、非常時に前記主回路接続用スイッチを開
放し、前記トランジスタモジュールの前記同期電動機の
Ｕ、Ｖ、Ｗ相にそれぞれ対応する正（Ｐ）側、または負
（Ｎ）側のＵ、Ｖ、Ｗ相のトランジスタを同時にオン
し、同期電動機に発生する誘起電圧を利用して、電動機
電流を一定電流にし、一定の傾きで同期電動機を減速制
御するダイナミックブレーキ制御回路と、前記誘起電圧
が減少して電動機電流が一定電流にならなくなったとき
に前記ダイナミックブレーキ制御回路から前記ダイナミ
ックブレーキ回路に切換える切換回路とを設けたもので
ある。また、前記ダイナミックブレーキ制御回路に、機
能不能状態を検知するウォッチドグ検出回路を設け、こ
れから発生するウォッチドグ信号を入力した切換回路に
よりダイナミックブレーキ回路を作動させるようにした
ものである。また、前記ダイナミックブレーキ制御回路
に、電源電圧の低下を検知する不足電圧検出回路を設
け、これから発生する検知信号を入力した切換回路によ
りダイナミックブレーキ回路を作動させるようにしたも
のである。さらに、前記ダイナミックブレーキ制御回路
は、電動機電流を、同期電動機に接続される機械の用途
に応じた一定電流に調節自在のものとして、減速時間を
可変のものとした。
【００１２】
【作用】本発明によれば、非常時の初期は、ダイナミッ
クブレーキ制御回路により、同期電動機に発生する誘起
電圧を利用して、電動機電流を一定電流にし、一定の傾
きで同期電動機を減速制御し、その後誘起電圧が減少し
て電動機電流が一定電流にならなくなってからは、ダイ
ナミックブレーキ回路により、電源供給線を抵抗短絡さ
せて減速停止させる。また、本発明によれば、非常時に
ウォッチドグ検出回路によりダイナミックブレーキ制御
回路の機能不能状態が検知されたときは、切換回路によ
りダイナミックブレーキ回路が作動されて、同期電動機
を減速停止させる。また、本発明によれば、非常時に不
足電圧検出回路によりダイナミックブレーキ制御回路の
電源電圧の低下が検知されたときは、切換回路によりダ
イナミックブレーキ回路が作動されて、同期電動機を減
速停止させる。さらに、本発明によれば、ダイナミック
ブレーキ制御回路は、電動機電流を、同期電動機に接続
される機械の用途に応じた一定電流に調節自在のものと
して、減速時間を可変のものとしたので、搬送物が倒れ
たり、工作物が衝突したりすることがない。
クブレーキ制御回路により、同期電動機に発生する誘起
電圧を利用して、電動機電流を一定電流にし、一定の傾
きで同期電動機を減速制御し、その後誘起電圧が減少し
て電動機電流が一定電流にならなくなってからは、ダイ
ナミックブレーキ回路により、電源供給線を抵抗短絡さ
せて減速停止させる。また、本発明によれば、非常時に
ウォッチドグ検出回路によりダイナミックブレーキ制御
回路の機能不能状態が検知されたときは、切換回路によ
りダイナミックブレーキ回路が作動されて、同期電動機
を減速停止させる。また、本発明によれば、非常時に不
足電圧検出回路によりダイナミックブレーキ制御回路の
電源電圧の低下が検知されたときは、切換回路によりダ
イナミックブレーキ回路が作動されて、同期電動機を減
速停止させる。さらに、本発明によれば、ダイナミック
ブレーキ制御回路は、電動機電流を、同期電動機に接続
される機械の用途に応じた一定電流に調節自在のものと
して、減速時間を可変のものとしたので、搬送物が倒れ
たり、工作物が衝突したりすることがない。
【００１３】
実施例１．次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は同期電動機の駆動回路を中心とした全体構成
図で、基本的構成を同じくする図７の従来例に、主とし
てダイナミックブレーキ制御回路１９ｂと、ベース信号
切換スイッチ２５とウォッチドグ検出回路１３とベース
回路用制御電源４３の遮断スイッチ２４ｂとを付加した
ものである。ここで図７の従来例で説明した同一構成の
部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。遮断スイ
ッチ２４ｂは、不足電圧検出回路２２が電源電圧の低下
（例えば停電等による電源遮断）を検出したり、ウォッ
チドグ検出回路１３がＣＰＵの暴走による機能不能状態
を検出した場合に開放され、制御電源４３を遮断してベ
ース回路９を不作動にすると共に、主回路接続用リレー
ＲＡ１のａ接点２０を開放して電源供給を遮断し、さら
にダイナミックブレーキ用リレーＲＡ２のｂ接点１０を
閉成してダイナミックブレーキ回路１４を作動させる。
１６の非常停止シーケンス制御回路は、外部非常停止信
号生成回路１５から外部非常停止信号４０が発せられ、
またはアラーム検出回路２３からサーボアンプ２の異常
が検出されてＥＭＧ信号４１が入力されたときに、モー
タ制御回路１２を停止すると共に、ベース信号切換スイ
ッチ２５を作動させてダイナミックブレーキ制御回路１
９ｂを作動させる。図２はベース信号切換スイッチ２５
とベース回路９の詳細を示した構成図である。ベース信
号切換スイッチ２５は、非常停止シーケンス制御回路１
６を介してＥＭＧ信号が入力されると、ベース信号Ｕ
Ｐ、ＶＰ、ＷＰをモータ制御回路１２からのベース信号
からダイナミックブレーキ制御回路１９ｂからのベース
信号に切換え、ベース信号ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをＯＦＦ
し、トランジスタモジュール７のＵ、Ｖ、Ｗ相のＰ側の
制御をダイナミックブレーキ制御回路１９ｂに切換え
る。図３はダイナミックブレーキ制御回路１９ｂの制御
ブロック図である。ダイナミックブレーキ制御回路１９
ｂには、電流検出器２１からの電流検出信号ＩU 、ＩV
、ＩW が入力される。ただし、Ｉｗは−（ＩU ＋ＩV
）から求めたものを使用できる。入力した電流検出信
号ＩU 、ＩV 、ＩW は整流回路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ
で電流値の正側の値だけ取り出し、加算器５１で加算し
電流の３波整流信号Ｉを生成する。ＩDBはダイナミック
ブレーキ動作時に流れるモータの電流値の目標値を、予
めパラメータ設定した値であり、ＩRAは減速して最終的
にダイナミックブレーキ用リレーＲＡ２のｂ接点１０を
閉成する電流の目標値を、予めパラメータを設定した値
である。比較器５２ａでは３波整流信号ＩとＩDBを比較
し、ＩがＩDBより小さいときはトランジスタモジュール
７のＵ、Ｖ、Ｗ相のＰ側を同時にＯＮする信号を、Ｉが
ＩDBより大きいときはトランジスタモジュール７のＵ、
Ｖ、Ｗ相のＰ側を同時にＯＦＦする信号を、遅延器５３
でＤＴμｓｅｃだけ遅延させたＤBP信号４５を発生し、
ベース信号切換スイッチ２５に入力する。さらに比較器
５２ｂにてＩとしＩRAを比較し、ＩがＩRAより小さくな
るとダイナミックブレーキ用ＲＡ２のｂ接点１０を閉成
するＲＡ２０ＦＦ信号４２ａを発生し、非常停止シーケ
ンス制御回路１６に入力する。これにより非常停止シー
ケンス制御回路１６の有する図示しないダイナミックブ
レーキ用リレーＲＡ２の制御回路を作動させ、接点１０
を開放させる。また、ダイナミックブレーキ制御回路１
９ｂにはＥＭＧ信号４１が成立したときだけ閉成するゲ
ート５４ａ、５４ｂがあり、通常の動作時にはダイナミ
ックブレーキ制御回路１９ｂは遮断されている。
る。図１は同期電動機の駆動回路を中心とした全体構成
図で、基本的構成を同じくする図７の従来例に、主とし
てダイナミックブレーキ制御回路１９ｂと、ベース信号
切換スイッチ２５とウォッチドグ検出回路１３とベース
回路用制御電源４３の遮断スイッチ２４ｂとを付加した
ものである。ここで図７の従来例で説明した同一構成の
部分は同一符号を付して詳細説明を省略する。遮断スイ
ッチ２４ｂは、不足電圧検出回路２２が電源電圧の低下
（例えば停電等による電源遮断）を検出したり、ウォッ
チドグ検出回路１３がＣＰＵの暴走による機能不能状態
を検出した場合に開放され、制御電源４３を遮断してベ
ース回路９を不作動にすると共に、主回路接続用リレー
ＲＡ１のａ接点２０を開放して電源供給を遮断し、さら
にダイナミックブレーキ用リレーＲＡ２のｂ接点１０を
閉成してダイナミックブレーキ回路１４を作動させる。
１６の非常停止シーケンス制御回路は、外部非常停止信
号生成回路１５から外部非常停止信号４０が発せられ、
またはアラーム検出回路２３からサーボアンプ２の異常
が検出されてＥＭＧ信号４１が入力されたときに、モー
タ制御回路１２を停止すると共に、ベース信号切換スイ
ッチ２５を作動させてダイナミックブレーキ制御回路１
９ｂを作動させる。図２はベース信号切換スイッチ２５
とベース回路９の詳細を示した構成図である。ベース信
号切換スイッチ２５は、非常停止シーケンス制御回路１
６を介してＥＭＧ信号が入力されると、ベース信号Ｕ
Ｐ、ＶＰ、ＷＰをモータ制御回路１２からのベース信号
からダイナミックブレーキ制御回路１９ｂからのベース
信号に切換え、ベース信号ＵＮ、ＶＮ、ＷＮをＯＦＦ
し、トランジスタモジュール７のＵ、Ｖ、Ｗ相のＰ側の
制御をダイナミックブレーキ制御回路１９ｂに切換え
る。図３はダイナミックブレーキ制御回路１９ｂの制御
ブロック図である。ダイナミックブレーキ制御回路１９
ｂには、電流検出器２１からの電流検出信号ＩU 、ＩV
、ＩW が入力される。ただし、Ｉｗは−（ＩU ＋ＩV
）から求めたものを使用できる。入力した電流検出信
号ＩU 、ＩV 、ＩW は整流回路５０ａ、５０ｂ、５０ｃ
で電流値の正側の値だけ取り出し、加算器５１で加算し
電流の３波整流信号Ｉを生成する。ＩDBはダイナミック
ブレーキ動作時に流れるモータの電流値の目標値を、予
めパラメータ設定した値であり、ＩRAは減速して最終的
にダイナミックブレーキ用リレーＲＡ２のｂ接点１０を
閉成する電流の目標値を、予めパラメータを設定した値
である。比較器５２ａでは３波整流信号ＩとＩDBを比較
し、ＩがＩDBより小さいときはトランジスタモジュール
７のＵ、Ｖ、Ｗ相のＰ側を同時にＯＮする信号を、Ｉが
ＩDBより大きいときはトランジスタモジュール７のＵ、
Ｖ、Ｗ相のＰ側を同時にＯＦＦする信号を、遅延器５３
でＤＴμｓｅｃだけ遅延させたＤBP信号４５を発生し、
ベース信号切換スイッチ２５に入力する。さらに比較器
５２ｂにてＩとしＩRAを比較し、ＩがＩRAより小さくな
るとダイナミックブレーキ用ＲＡ２のｂ接点１０を閉成
するＲＡ２０ＦＦ信号４２ａを発生し、非常停止シーケ
ンス制御回路１６に入力する。これにより非常停止シー
ケンス制御回路１６の有する図示しないダイナミックブ
レーキ用リレーＲＡ２の制御回路を作動させ、接点１０
を開放させる。また、ダイナミックブレーキ制御回路１
９ｂにはＥＭＧ信号４１が成立したときだけ閉成するゲ
ート５４ａ、５４ｂがあり、通常の動作時にはダイナミ
ックブレーキ制御回路１９ｂは遮断されている。
【００１４】図４は本発明の動作原理を説明する図であ
り、図４（ａ）はモータの回転数がＮｒ／ｍｉｎのとき
のＵ、Ｖ、Ｗ相を発生する誘起電圧を示したものであ
り、各電圧の周波数は前述の式（３）で表せる。ダイナ
ミックブレーキ制御回路１９ｂがトランジスタモジュー
ル７のＵ、Ｖ、Ｗ相のＰ側を同時にＯＮすると、例え
ば、図４（ａ）−Ｉ）の区間では、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の中性
点からみてＶU 、ＶW が正の値であり、ＶV が負の値で
ある。よって、トランジスタとダイオードを通して図４
（ｂ）−Ｉ）に示すような経路で電流が流れる。同様に
して、図４（ａ）のＩＩ）〜ＶＩ）のそれぞれの領域で
は図４（ｂ）のＩＩ）〜ＶＩ）の経路で電流ＩU 、ＩV
、ＩW が流れる。このときの電流値は次式で表せ、従
来方式のダイナミックブレーキ用抵抗の抵抗値Ｒ2 を０
としたときと同じである。
り、図４（ａ）はモータの回転数がＮｒ／ｍｉｎのとき
のＵ、Ｖ、Ｗ相を発生する誘起電圧を示したものであ
り、各電圧の周波数は前述の式（３）で表せる。ダイナ
ミックブレーキ制御回路１９ｂがトランジスタモジュー
ル７のＵ、Ｖ、Ｗ相のＰ側を同時にＯＮすると、例え
ば、図４（ａ）−Ｉ）の区間では、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の中性
点からみてＶU 、ＶW が正の値であり、ＶV が負の値で
ある。よって、トランジスタとダイオードを通して図４
（ｂ）−Ｉ）に示すような経路で電流が流れる。同様に
して、図４（ａ）のＩＩ）〜ＶＩ）のそれぞれの領域で
は図４（ｂ）のＩＩ）〜ＶＩ）の経路で電流ＩU 、ＩV
、ＩW が流れる。このときの電流値は次式で表せ、従
来方式のダイナミックブレーキ用抵抗の抵抗値Ｒ2 を０
としたときと同じである。
【００１５】
【数２】
【００１６】図５はダイナミックブレーキ制御回路１９
ｂが発生するＤBP信号４５とモータ電流Ｉの関係を示し
たものである。モータ電流ＩがＩDBを上向きに交差後Ｄ
Ｔμｓｅｃ遅延してトランジスタモジュール７はＯＦＦ
し、下向きに交差後ＤＴμｓｅｃ遅延してトランジスタ
モジュール７はＯＮする動作を繰り返す。モータには電
機子インダクタンスＬがあり、電流の増減には時定数が
存在するので、モータ電流Ｉは図５に示すようにＩDBを
中心としたノコギリ波状になる。図６にこの制御を実施
したときのモータ回転数Ｎ、およびモータ電流Ｉと時間
の関係を示したものであり、図６（ｂ）に示すように電
流値はＩDBに一定となり、一定のトルクで減速するので
図６（ａ）に示すように一定の傾きで減速する。さらに
減速して、モータ電流ＩがＩRAより小さくなるとダイナ
ミックブレーキ用リレーＲＡ２の接点１０を閉成する。
また、サーボモータ１に流せる電流の許容値ＩP と一致
するようにＩDBを設定することにより最短時間での減速
ができ、また、サーボモータ１に接続される機械の用途
に応じてＩDBの設定を変えることにより減速時間を調節
することもできる。
ｂが発生するＤBP信号４５とモータ電流Ｉの関係を示し
たものである。モータ電流ＩがＩDBを上向きに交差後Ｄ
Ｔμｓｅｃ遅延してトランジスタモジュール７はＯＦＦ
し、下向きに交差後ＤＴμｓｅｃ遅延してトランジスタ
モジュール７はＯＮする動作を繰り返す。モータには電
機子インダクタンスＬがあり、電流の増減には時定数が
存在するので、モータ電流Ｉは図５に示すようにＩDBを
中心としたノコギリ波状になる。図６にこの制御を実施
したときのモータ回転数Ｎ、およびモータ電流Ｉと時間
の関係を示したものであり、図６（ｂ）に示すように電
流値はＩDBに一定となり、一定のトルクで減速するので
図６（ａ）に示すように一定の傾きで減速する。さらに
減速して、モータ電流ＩがＩRAより小さくなるとダイナ
ミックブレーキ用リレーＲＡ２の接点１０を閉成する。
また、サーボモータ１に流せる電流の許容値ＩP と一致
するようにＩDBを設定することにより最短時間での減速
ができ、また、サーボモータ１に接続される機械の用途
に応じてＩDBの設定を変えることにより減速時間を調節
することもできる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によるときは、非常時に主回路接
続用のスイッチを開放し、トランジスタモジュールの同
期電動機のＵ、Ｖ、Ｗ相それぞれに対応する正側または
負側ののトランジスタを同時にオンし、同期電動機に発
生する誘起電圧を利用して、電動機電流を一定電流に
し、一定の傾きで同期電動機を減速制御するダイナミッ
クブレーキ制御回路と、上記誘起電圧が減少して電動機
電流が一定電流に成らなくなったときに上記ダイナミッ
クブレーキ制御回路から電源供給線を抵抗短絡させて同
期電動機を停止させるダイナミックブレーキ回路に切換
える切換回路とを設けたので、非常時の同期電動機の減
速開始から停止までの減速時間を短縮することができ
る。また、ウォッチドグ検出回路を設けることにより、
同期電動機の駆動回路内のＣＰＵの暴走等で異常のダイ
ナミックブレーキ制御回路に代えてダイナミックブレー
キ回路を作動させて同期電動機を減速停止させることが
でき、安全性を向上させることができる。また、不足電
圧検出回路を設けることにより、停電等で異常のダイナ
ミックブレーキ制御回路に代えてダイナミックブレーキ
回路を作動させることができ、安全性を向上させること
ができる。さらに、電動機電流を同期電動機に接続され
る機械の用途に応じた一定電流に調節自在のダイナミッ
クブレーキ制御回路を設けることにより、用途に応じた
適切な減速パターンを選択することができる。
続用のスイッチを開放し、トランジスタモジュールの同
期電動機のＵ、Ｖ、Ｗ相それぞれに対応する正側または
負側ののトランジスタを同時にオンし、同期電動機に発
生する誘起電圧を利用して、電動機電流を一定電流に
し、一定の傾きで同期電動機を減速制御するダイナミッ
クブレーキ制御回路と、上記誘起電圧が減少して電動機
電流が一定電流に成らなくなったときに上記ダイナミッ
クブレーキ制御回路から電源供給線を抵抗短絡させて同
期電動機を停止させるダイナミックブレーキ回路に切換
える切換回路とを設けたので、非常時の同期電動機の減
速開始から停止までの減速時間を短縮することができ
る。また、ウォッチドグ検出回路を設けることにより、
同期電動機の駆動回路内のＣＰＵの暴走等で異常のダイ
ナミックブレーキ制御回路に代えてダイナミックブレー
キ回路を作動させて同期電動機を減速停止させることが
でき、安全性を向上させることができる。また、不足電
圧検出回路を設けることにより、停電等で異常のダイナ
ミックブレーキ制御回路に代えてダイナミックブレーキ
回路を作動させることができ、安全性を向上させること
ができる。さらに、電動機電流を同期電動機に接続され
る機械の用途に応じた一定電流に調節自在のダイナミッ
クブレーキ制御回路を設けることにより、用途に応じた
適切な減速パターンを選択することができる。
【図１】 本発明の実施例の全体構成図である。
【図２】 本発明の実施例の要部の詳細構成図である。
【図３】 本発明のダイナミックブレーキ制御回路の実
施の一例を示す制御ブロック図である。
施の一例を示す制御ブロック図である。
【図４】 本発明の実施例の動作原理図である。
【図５】 本発明の実施例の動作特性図である。
【図６】 本発明の実施例の制御を実施した場合のサー
ボモータの速度とモータ電流の変化を示す図である。
ボモータの速度とモータ電流の変化を示す図である。
【図７】 従来例の全体構成図である。
【図８】 ダイナミックブレーキ回路の動作原理の説明
図である。
図である。
【図９】 ダイナミックブレーキ回路が作動したときの
サーボモータの速度とモータ電流の変化を示す図であ
る。
サーボモータの速度とモータ電流の変化を示す図であ
る。
【図１０】 従来の２段式ダイナミックブレーキ回路の
構成図である。
構成図である。
【図１１】 従来の２段式ダイナミックブレーキ回路が
動作した場合のモータ電流とモータの速度の変化を示す
図である。
動作した場合のモータ電流とモータの速度の変化を示す
図である。
【図１２】 従来技術の問題点を説明する図。
１ サーボモータ（同期電動機）、２ サーボアンプ、
３ エンコーダ、４外部非常停止スイッチ、５ ダイオ
ードスタック、６ 平滑コンデンサ、７ トランジスタ
モジュール、８ 電源回路、９ ベース回路、ＲＡ２
ダイナミックブレーキ用リレー、１０ ダイナミックブ
レーキ用リレーの接点、１１ 制御回路、１２ モータ
制御回路、１３ ウォッチドグ回路、１４ ダイナミッ
クブレーキ回路、１５ 外部非常停止信号生成回路、１
６ 非常停止シーケンス制御回路、１８ 速度位置検出
回路、１９ｂ ダイナミックブレーキ制御回路、ＲＡ１
主回路接続用リレー、２０ 主回路接続用リレーの接
点、２１ 電流検出器、２２ 不足電圧検出回路、２３
ウォッチドグ検出回路、２４ｂ ベース用制御電源遮
断スイッチ、２５ ベース信号切換スイッチ、３０ａ〜
ｃ モータ電機子抵抗、３１ａ〜ｉ ダイナミックブレ
ーキ用抵抗、４０ 外部非常停止信号、４１ ＥＭＧ信
号、４３ 制御電源、４４ リレー励磁用電源、４５
ＤBP信号、４７ ＵＶ信号、５０ａ，ｂ，ｃ 整流器、
５１ 加算器、５２ａ，ｂ 比較器、５３ 遅延器、５
４ａ，ｂ 出力ゲート。
３ エンコーダ、４外部非常停止スイッチ、５ ダイオ
ードスタック、６ 平滑コンデンサ、７ トランジスタ
モジュール、８ 電源回路、９ ベース回路、ＲＡ２
ダイナミックブレーキ用リレー、１０ ダイナミックブ
レーキ用リレーの接点、１１ 制御回路、１２ モータ
制御回路、１３ ウォッチドグ回路、１４ ダイナミッ
クブレーキ回路、１５ 外部非常停止信号生成回路、１
６ 非常停止シーケンス制御回路、１８ 速度位置検出
回路、１９ｂ ダイナミックブレーキ制御回路、ＲＡ１
主回路接続用リレー、２０ 主回路接続用リレーの接
点、２１ 電流検出器、２２ 不足電圧検出回路、２３
ウォッチドグ検出回路、２４ｂ ベース用制御電源遮
断スイッチ、２５ ベース信号切換スイッチ、３０ａ〜
ｃ モータ電機子抵抗、３１ａ〜ｉ ダイナミックブレ
ーキ用抵抗、４０ 外部非常停止信号、４１ ＥＭＧ信
号、４３ 制御電源、４４ リレー励磁用電源、４５
ＤBP信号、４７ ＵＶ信号、５０ａ，ｂ，ｃ 整流器、
５１ 加算器、５２ａ，ｂ 比較器、５３ 遅延器、５
４ａ，ｂ 出力ゲート。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02P 3/22
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｕ、Ｖ、Ｗ相の三相電源を用いた同期電
動機を駆動するトランジスタモジュールへの電源供給を
通断する主回路接続用スイッチと、非常時に電源供給線
を、前記トランジスタモジュールの出力に接続された抵
抗を介して短絡させて前記同期電動機を停止させるダイ
ナミックブレーキ回路とを有する前記同期電動機の非常
停止回路において、 非常時に前記主回路接続用スイッチを開放し、前記トラ
ンジスタモジュールの前記同期電動機のＵ、Ｖ、Ｗ相に
それぞれ対応する正側、または負側のトランジスタを同
時にオンし、前記同期電動機に発生する誘起電圧を利用
して、電動機電流を一定電流にし、一定の傾きで前記同
期電動機を減速制御するダイナミックブレーキ制御回路
と、 前記誘起電圧が減少して前記電動機電流が一定電流にな
らなくなったときに前記ダイナミックブレーキ制御回路
から前記ダイナミックブレーキ回路に切換える切換回路
とを設けたことを特徴とする同期電動機の非常停止回
路。 - 【請求項２】 ダイナミックブレーキ制御回路に、機能
不能状態を検知するウォッチドグ検出回路を設け、これ
から発生するウォッチドグ信号を入力した切換回路によ
りダイナミックブレーキ回路を作動させるようにしたこ
とを特徴とする請求項１記載の同期電動機の非常停止回
路。 - 【請求項３】 ダイナミックブレーキ制御回路に、電源
電圧の低下を検知する不足電圧検出回路を設け、これか
ら発生する検知信号を入力した切換回路によりダイナミ
ックブレーキ回路を作動させるようにしたことを特徴と
する請求項１記載の同期電動機の非常停止回路。 - 【請求項４】 ダイナミックブレーキ制御回路は、電動
機電流を、同期電動機に接続される機械の用途に応じた
一定電流に調節自在のものとして、減速時間を可変のも
のとしたことを特徴とする請求項１記載の同期電動機の
非常停止回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28980294A JP3279102B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 同期電動機の非常停止回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28980294A JP3279102B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 同期電動機の非常停止回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08149870A JPH08149870A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3279102B2 true JP3279102B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=17747960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28980294A Expired - Lifetime JP3279102B2 (ja) | 1994-11-24 | 1994-11-24 | 同期電動機の非常停止回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279102B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101380900B (zh) * | 2007-09-04 | 2012-12-05 | 阿尔斯通运输公司 | 用于检测不充分电力制动并转换成安全制动器的安全装置 |
| US8803458B2 (en) | 2012-02-28 | 2014-08-12 | Fanuc Corporation | Motor drive apparatus equipped with dynamic braking control unit |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT504808B1 (de) * | 2003-11-14 | 2009-08-15 | Bernecker & Rainer Ind Elektro | Synchronmaschine |
| JP4973862B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2012-07-11 | 日立工機株式会社 | 遠心分離機 |
| JP5420140B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2014-02-19 | 東芝エレベータ株式会社 | エレベータ制御装置 |
| DE102006051317A1 (de) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH | Verfahren zum generatorischen Bremsen eines Schienenfahrzeugs mit unterlegtem passiven Ersatzbremskreis und Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens |
| CN101207349B (zh) * | 2006-12-22 | 2014-05-07 | 海德堡印刷机械股份公司 | 用于印刷机的安全的电制动装置 |
| JP5113395B2 (ja) * | 2007-01-24 | 2013-01-09 | Ｊｕｋｉ株式会社 | モータのダイナミックブレーキ装置 |
| JP5369225B1 (ja) * | 2012-06-22 | 2013-12-18 | ファナック株式会社 | アンプ保護機能を備えた同期電動機の制御装置及び制御方法 |
| WO2014091602A1 (ja) | 2012-12-13 | 2014-06-19 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
| JP2020162193A (ja) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 川崎重工業株式会社 | 電動モータ用の制御装置及びそれを備えるロボット、並びに電動モータの制御方法 |
-
1994
- 1994-11-24 JP JP28980294A patent/JP3279102B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101380900B (zh) * | 2007-09-04 | 2012-12-05 | 阿尔斯通运输公司 | 用于检测不充分电力制动并转换成安全制动器的安全装置 |
| US8803458B2 (en) | 2012-02-28 | 2014-08-12 | Fanuc Corporation | Motor drive apparatus equipped with dynamic braking control unit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08149870A (ja) | 1996-06-07 |
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