JP4367341B2 - Dynamic brake circuit protection device - Google Patents
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Description
本発明は、モータ制御装置に設けられたダイナミックブレーキ(以下DBと称す)回路に関し、DB回路が破壊することを防止するための保護装置に関する。 The present invention relates to a dynamic brake (hereinafter referred to as DB) circuit provided in a motor control device, and relates to a protection device for preventing the DB circuit from being broken.
従来、半導体製造装置やロボット、各種工作機械などのFAシステム装置にはサーボモータがよく利用されている。これらFA分野では異常発生時に装置の破壊や安全のために可動部を緊急停止する必要があり、一般的にサーボモータ制御装置にはDB回路を内蔵している。 Conventionally, servo motors are often used in FA system devices such as semiconductor manufacturing devices, robots, and various machine tools. In these FA fields, it is necessary to urgently stop the movable part in order to destroy the device or to ensure safety when an abnormality occurs. Generally, the servo motor control device has a built-in DB circuit.
図6にDB回路を内蔵したサーボモータ制御装置の構成図を示す。DB回路61は整流ダイオード66、リレー67、DB抵抗器68で構成され、サーボモータ5が回転時に発生する逆起電力を整流ダイオード66で整流し、リレー67を介してDB抵抗器68を導通させることでブレーキトルクを発生させ、逆起電力のエネルギーをDB抵抗器68で熱エネルギーに変換し消費させ停止させる。また、DB回路61に使用されるリレー67を無励磁時に導通するB接点タイプを使用することで、停電などで電源が遮断された場合でも緊急停止することができる。
FIG. 6 shows a configuration diagram of a servo motor control device incorporating a DB circuit. The
DB回路61の能力はリレー67の電流容量、DB抵抗器68の許容電力で制限されるが、制御手段10で消費電力や電流値を監視してDB回路61が破壊しないように保護する方法が考案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
しかし、モータ制御装置に電源が供給されておらず、外部よりサーボモータが回されているような異常な状態では、リレーは導通状態であるためにDB抵抗器はサーボモータが発生するエネルギーを消費し続け、DB抵抗器の能力を超えた場合に破壊に至ってしまう。このような異常状態では上述した保護回路は動作せず、DB回路を保護することはできなかった。 However, when the power is not supplied to the motor controller and the servo motor is turned from the outside, the DB resistor consumes the energy generated by the servo motor because the relay is in a conductive state. If the capacity of the DB resistor is exceeded, it will be destroyed. In such an abnormal state, the protection circuit described above does not operate and the DB circuit cannot be protected.
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、電源がOFF状態で、外力によりモータが回されているような異常な状態においてもDB回路を保護できるモータ制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a motor control device that can protect a DB circuit even in an abnormal state in which the motor is rotated by an external force with the power off. To do.
上記課題を解決するために本発明は、モータに接続されたDB整流回路にリレーを介してDB抵抗器を並列接続したダイナミックブレーキ回路を有し、前記リレーの接点を閉じることでモータを緊急停止させるモータ制御装置において、前記DB整流回路に接続され、モータを外部から回転させたときに発生する逆起電力から制御用の電源を生成し、モータ制御装置に電力が供給されている場合にリレー電源と遮断するためのダイオードを有したDB制御電源生成手段と、前記DB整流回路に接続され、分圧によって前記ダイナミックブレーキ回路の異常を検出するDB異常検出手段と、前記DB制御電源生成手段に接続され、前記DB異常検出手段からのDB異常信号を受けて前記リレーを開放させるDB制
御手段とを備え、前記DB制御手段は、電源ON後のモータ起動時にはリレー電源によって前記リレーを励磁して開放し、電源OFF時に前記DB異常信号を受けたときは、前記DB制御電源生成手段のダイオードを介して前記リレーを励磁して開放し、前記DB整流回路とDB抵抗器とを非導通にする。また、DB異常検出手段に温度検出素子を用いたものである。
In order to solve the above problems, the present invention has a dynamic brake circuit in which a DB resistor is connected in parallel to a DB rectifier circuit connected to a motor via a relay, and the motor is urgently stopped by closing the contact of the relay. In the motor control device to be connected , the power source for control is generated from the counter electromotive force generated when the motor is rotated from the outside , connected to the DB rectifier circuit, and relayed when power is supplied to the motor control device DB control power generation means having a diode for shutting off the power supply, DB abnormality detection means connected to the DB rectifier circuit for detecting abnormality of the dynamic brake circuit by voltage division , and DB control power generation means It is connected, and a DB control unit for opening said relay receiving DB abnormal signal from the DB abnormality detecting means, the DB control Stage, the motor startup after the power ON and open excited the relay by a relay power supply, when at receiving the DB abnormality signal power OFF is energized the relay via the diode of the DB control power generation unit Then, the DB rectifier circuit and the DB resistor are made non-conductive. Further, a temperature detection element is used as the DB abnormality detection means.
本発明のダイナミックブレーキ回路保護装置によれば、外力によりモータが回されてい
るような異常な状態でも、DB回路を保護することができる。
According to the dynamic brake circuit protection device of the present invention, the DB circuit can be protected even in an abnormal state where the motor is rotated by an external force.
モータに接続されたDB整流回路にリレーを介してDB抵抗器を並列接続したダイナミックブレーキ回路を有し、前記リレーの接点を閉じることでモータを緊急停止させるモータ制御装置において、前記DB整流回路に接続され、モータを外部から回転させたときに発生する逆起電力から制御用の電源を生成し、モータ制御装置に電力が供給されている場合にリレー電源と遮断するためのダイオードを有したDB制御電源生成手段と、前記DB整流回路に接続され、分圧によって前記ダイナミックブレーキ回路の異常を検出するDB異常検出手段と、前記DB制御電源生成手段に接続され、前記DB異常検出手段からのDB異常信号を受けて前記リレーを開放させるDB制御手段とを備え、前記DB制御手段は、電源ON後のモータ起動時にはリレー電源によって前記リレーを励磁して開放し、電源OFF時に前記DB異常信号を受けたときは、前記DB制御電源生成手段のダイオードを介して前記リレーを励磁して開放し、前記DB整流回路とDB抵抗器とを非導通にすることを特徴とするダイナミックブレーキ回路保護装置である。 In a motor control device having a dynamic brake circuit in which a DB resistor is connected in parallel to a DB rectifier circuit connected to a motor via a relay, and closing the contact of the relay to urgently stop the motor, the DB rectifier circuit includes A DB that has a diode that is connected and generates a control power source from the back electromotive force generated when the motor is rotated from the outside and shuts off the relay power source when power is supplied to the motor control device Control power generation means, DB abnormality detection means connected to the DB rectifier circuit for detecting abnormality of the dynamic brake circuit by voltage division, DB abnormality detection means connected to the DB control power supply generation means, and DB from the DB abnormality detection means receiving an abnormality signal and a DB control means for opening the relay, the DB control unit, the motor startup after power oN Opened by energizing the relay by a relay power supply, when at receiving the DB abnormality signal power OFF is opened by energizing the relay via the diode of the DB control power generation unit, the DB rectifying circuit a DB resistor is dynamic braking circuit protection device comprising a to Turkey nonconductive.
本発明によるダイナミックブレーキ回路保護装置について、図1、図2、図3を用いて説明する。 A dynamic brake circuit protection device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
図1は実施例1におけるダイナミックブレーキ回路保護装置を内蔵したサーボモータ制御装置の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a servo motor control device incorporating a dynamic brake circuit protection device according to the first embodiment.
電源1は、単相あるいは3相で100Vと200V仕様のものが多く、整流ダイオード2で電源1をDCに電力変換、電解コンデンサ3によってリップル成分が除去される。最近は小型化のために低電圧で装置を構成する場合もあり、DC24Vなど低電圧のDC電源を使用する場合もあり、このようなサーボモータ制御装置の場合は、整流ダイオードを省くことができる。
The
インバータ回路4は、3相のフルブリッジ回路からなるために6つのIGBTから構成される。サーボモータ5は、永久磁石型ACサーボモータが一般的で、各巻線はインバータ回路4から電圧が供給され、PWM制御(Pulse width modulation)によって正弦波状の電圧が印加される。
Since the
次に、ダイナミックブレーキ回路保護装置の構成について説明する。ダイナミックブレーキ回路保護装置11は従来と同様のDB回路(DB整流回路6、リレー7、DB抵抗器8)に加えて、DB制御電源生成手段15、DB制御手段16、DB異常検出手段17で構成される。DB抵抗器8はサーボ制御装置の容量にもよるが、数Ω〜十数Ω程度のものが使用される。DB回路11は異常時にサーボモータを緊急停止させたいときに使用され、原理は次のようになっている。
Next, the configuration of the dynamic brake circuit protection device will be described. The dynamic brake
サーボモータ5が回転すると巻線に逆起電力といわれる交流のエネルギーを発生し、DB整流回路6はこのエネルギーを直流エネルギーに変換する。リレー7はDB整流回路6のプラス側とマイナス側をDB抵抗器8を介して接続されるので、サーボモータ5から発生したエネルギーはDB抵抗器8に全て印加されて消費し、サーボモータ5のエネルギーをゼロにするように動作してサーボモータ5にブレーキトルクを発生させ、サーボモータ5は停止する。
When the
このリレー7はB接点のものが使用され、電源OFF時はDB抵抗器7が導通状態であり、電源ON後にサーボモータ5を起動させる時に非導通状態にする。また制御装置の設定で電源ON後にサーボモータ5を起動しない場合にでも非導通にするようにパラメータで設定できるようにすることも可能である。
This
リレー電源19は電源1と絶縁するためにDCDC電源回路9で生成され、リレー駆動用の電源として12Vを出力するように設計されることが多い。
The
ここで、ダイナミックブレーキ回路保護装置11の動作について説明する。電源1が印加されていない場合にはリレー電源19も生成されないためリレー7は導通状態である。このとき、サーボモータ5を外部から回そうとするとブレーキトルクが発生する。このように電源1がOFF状態でも外部から更に大きいトルクでサーボモータ5を回すことは可能であり、この場合サーボモータ5の逆起電力により電圧が発生する。
Here, the operation of the dynamic brake
発生した電圧は、DB整流回路6で直流に変換され、変換された直流電圧はDB制御電源生成手段15に印加されて、リレー電源19、DB制御手段16、DB異常検出手段17に電源を供給する。
The generated voltage is converted into direct current by the
図2は、DB制御電源生成手段の回路の一例である。以下、図1を併用しながら説明する。DB制御電源生成手段15は、DCDC電源回路23、ダイオード24で構成されている。DCDC電源回路23はサーボモータ5の逆起電力が小さく35V以下であればレギュレータで構成することができ、それ以上の場合はスイッチング電源などの構成となり、この場合DB整流回路6の電源と絶縁することもできる。ダイオード24は電源1からサーボモータ制御装置12に電力が供給されている場合に、DB制御電源生成手段15からの電源を遮断して無効にするために設けられている。
FIG. 2 is an example of a circuit of the DB control power generation unit. Hereinafter, description will be given with reference to FIG. The DB control power generation means 15 includes a DCDC
次に、図3を用いてDB制御手段とDB異常検出手段について説明する。DB異常検出手段17は2つの抵抗器25、抵抗器26で構成されており、DB整流回路6で整流された電圧を抵抗分割してDB異常信号18を出力する。DB制御手段16はバッファIC36で構成され、DB制御電源生成手段15から供給される電圧をDB制御電源22とし、DB異常検出手段17からのDB異常信号18を受ける。
Next, DB control means and DB abnormality detection means will be described with reference to FIG. The DB abnormality detection means 17 is composed of two
DB異常信号18の値がバッファIC36のしきい値を超えた場合を異常として認識し、DB解除信号28を出力する。このバッファIC36の入力にはフォトカプラ33も接続されており、電源1が正常に印加されている場合には、フォトカプラ33がON状態となるように制御手段10でDB解除信号34が出力され、DB解除信号35がLレベル、バッファIC36はLを出力し、DB回路保護装置は動作しない状態になる。
A case where the value of the
電源1が印加されていない場合にサーボモータが回転したときは、DB異常信号18の値がバッファIC36のしきい値を超えた場合にDB解除信号28がHとなり、トランジスタ27をONしてリレー7を非導通としてDB抵抗器8やリレー7の破壊を防ぐことができる。
When the servo motor rotates when the
以上のような構成とすることで、サーボモータ制御装置に電源が供給されておらず、外部よりサーボモータが回されている異常な状態でもDB回路のDB抵抗器やリレーを破壊から防ぐことができる。 By adopting the configuration as described above, it is possible to prevent the DB resistor and relay of the DB circuit from being damaged even in an abnormal state where the servo motor control device is not supplied with power and the servo motor is being turned from the outside. it can.
図4、図5を併用しながら本発明の実施例2について説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
実施例1と異なるのはDB異常検出手段17に温度検出手段31を設け、温度検出手段31の温度異常信号37を出力してDB制御手段16に入力している点であり、この点を中心に説明する。
The difference from the first embodiment is that a temperature abnormality detecting means 31 is provided in the DB abnormality detecting means 17 and a
実施例1と同様に、電源1が印加されず、サーボモータ5が外部から回されているとき、リレー7が導通されているため、サーボモータ5で生成したエネルギーは全てDB抵抗器8で消費される。
As in the first embodiment, when the
エネルギーの消費によってDB抵抗器8が許容温度を超えると、DB抵抗器8を保護するため温度検出手段31はDB異常信号18となる温度異常信号37を出力し、制御手段16に入力される。温度検出手段31としては、例えばNEC/トーキン製のサーマルガードOHDがあり、正常時はスイッチONつまり導通状態であり、設定温度を超えた場合にスイッチがOFFとなり非導通となる。
When the
図5において、温度検出手段31が非導通となるとDB異常信号18はHとなり、バッファIC36の出力もHとなる。この時、図4のトランジスタ27はONしてリレー7が非導通となり、DB抵抗器8はDB整流回路6から遮断される。
In FIG. 5, when the
なお、温度検出手段としてサーミスタ等の他の温度検出素子を用いても容易に回路構成可能である。 It should be noted that the circuit can be easily configured even if another temperature detection element such as a thermistor is used as the temperature detection means.
以上のような構成とすることで、サーボモータ制御装置に電源が供給されておらず、外部よりサーボモータが回されている異常な状態でもDB抵抗を破壊から防ぐことができる。 With the configuration as described above, the DB resistance can be prevented from being destroyed even in an abnormal state in which no power is supplied to the servo motor control device and the servo motor is rotated from the outside.
本発明のダイナミックブレーキ回路保護装置は、サーボモータ制御装置に限らず、DB回路を保護したいモータ制御装置に有用である。 The dynamic brake circuit protection device of the present invention is useful not only for a servo motor control device but also for a motor control device that wants to protect a DB circuit.
1 電源
2 整流回路
3 電解コンデンサ
4 インバータ回路
5 サーボモータ
6 DB整流回路
7 リレー
8 DB抵抗器
9、23 DCDC電源回路
10 制御手段
11 DB回路
12 サーボモータ制御装置
14、33 フォトカプラ
15 DB制御電源生成手段
16 DB制御手段
17 DB異常検出手段
18 DB異常信号
19 リレー電源
21 制御電源
22 DB制御電源
24 ダイオード
25、26 抵抗器
28、29 DB解除信号
31 温度検出手段
32 トランジスタ
34、35 DB解除信号
36 バッファIC
37 温度異常信号
DESCRIPTION OF
37 Abnormal temperature signal
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