JP4526612B2

JP4526612B2 - Servo device

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Publication number: JP4526612B2
Application number: JP04777999A
Authority: JP
Inventors: 宣男伊藤; 学浜口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: JP2000253687A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ダイナミックブレーキ回路を有するサーボ装置において、ダイナミックブレーキの故障やモータの誤接続を容易に認知でき、安全性および作業性のよいサーボ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来のサーボ装置のブロック図である。図において、１は駆動手段、例えば、サーボアンプである。２はモータ、例えば、サーボモータである。３は電流制限手段、例えば、ダイナミックブレーキ抵抗である。このダイナミックブレーキ抵抗は３つの抵抗器から構成されている。５はサーボアンプ１とサーボモータ２とを接続する主回路電線、６はサーボモータ２のシャフトに直結されたエンコーダである。
７は直流電力をサーボモータを駆動する３相の交流電源に変換するためのトランジスタブリッジ、例えば、主回路トランジスタである。この主回路トランジスタ７は、各相の、上下アームに１つずつ設けられている合計６個のトランジスタと、それぞれのトランジスタに逆接続されたダイオード(図示せず)から構成されている。
ダイナミックブレーキ回路は、ダイナミックブレーキ抵抗３およびリレー８からが構成される。このダイナミックブレーキ回路は、Ｂ接点（バック接点)を持つリレー８により、サーボアンプ１の各相の出力線間が、ダイナミックブレーキ抵抗３を介してスター形に短絡されるように構成されている。
ダイナミックブレーキ回路は、ダイナミックブレーキ抵抗３を用いずに、直接Ｂ接点を持つリレー８により、サーボアンプ１の各相の出力線間を短絡するように構成してもよい。
【００００３】
次に、ダイナミックブレーキ回路の動作について説明する。回転子に永久磁石が設けられ、固定子に巻線が施されているサーボモータ２においては、外部から固定子巻線に電力を供給しなくても、回転子が回転していれば、回転子の永久磁石の磁束が固定子巻線と鎖交し回生電力が発生するので、サーボモータの端子に電圧が発生する。サーボモータ２の各相線を短絡した状態で、サーボモータ２を回転させようとすると、この回生電力にもとづく電流が流れ、サーボモータ２を停止させる方向にトルクが発生する。このトルクによりサーボモータ２の回転を急停止させるのがダイナミックブレーキの原理である。
主回路トランジスタ７が正常に動作している場合は、サーボ制御によりモータに停止トルクを与えることができるが、故障や停電などにより、主回路トランジスタ７が正常に動作しない場合には、停止せずに惰走し危険である。
サーボモータ２の各相線を短絡するリレーの接点としてリレーのＢ接点が使用されている理由は、サーボモータ２が回転中に電源が切れ、リレーの制御ができなくなった場合もダイナミックブレーキがかかるようにするためである。
このサーボ装置においては、主回路トランジスタ７が動作し、サーボモータ２を駆動制御している間は、ダイナミックブレーキ回路のリレー８を励磁してＢ接点を開の状態にしておき、主回路トランジスタ７の全てのトランジスタがオフになると、リレー８の励磁が解除され、リレー８のＢ接点が閉じ、ダイナミックブレーキがかかるように構成されている。
【０００４】
回転子に永久磁石が用いられているサーボモータ２において、効率よくトルクを発生させるためには、回転子の永久磁石による磁束と、サーボモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線に流れる電流のベクトル和と、を直交させなければならない。従って、サーボモータ２とサーボモータを駆動するサーボアンプ１との間を結ぶ主回路電線５は、サーボモータ側の各相と、サーボアンプ側の各相とを対応させるように、すなわち、図１５に示すように、結線しなければならない。誤結線すると、エンコーダ６により検出されたサーボモータ２の磁極位置にもとづきサーボアンプ１により作り出されるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電流が、サーボモータ２の対応する相の巻線に流れず、正常運転できないばかりか、場合によれば、暴走して危険な状態になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のサーボ装置においては、ダイナミックブレーキ回路に故障があっても検出することができなかったので、ブレーキ動作が異常のまま使用したため事故を起すなどの問題点があった。
また、サーボモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの巻線は、電気的には同じであり、例えば、サーボモータ２が暴走しても、従来においては、その原因が誤結線のためであるか否かの判定が容易でなく、また、誤結線であれば、どのような誤結線であるか特定するのが容易でなかった。また、誤結線の修正作業に手間を要していた。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ダイナミックブレーキ回路の故障を容易に認知できるようにしたものである。
また、サーボモータ２と、サーボモータを駆動するサーボアンプ１と、の間の主回路電線５の誤結線を容易に把握できるようにすることを目的とする。
また、誤結線をしたままの状態でも正常に運転できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるサーボ装置は、直流電力を３相の交流電力に変換する電力変換手段と、電力変換手段の出力線に流れる電流を相別に検出する電流検出手段と、出力線に流れる電流により駆動されるモータと、モータが駆動外状態にあるときにバック接点により出力線のそれぞれを直接または電流制限手段を介して短絡するリレーと、モータが回転している状態でモータが駆動外状態にあるときの電流検出手段の検出出力にもとづきモータの接続状態を検出する接続状態検出手段と、を備えるようにしたものである。
【０００９】
また、接続状態検出手段は、モータが回転している状態でモータが駆動外状態にあるときに、各相間での電流検出手段の検出出力が零になる状態の発生順序にもとづき、モータの接続状態を検出するようにしたものである。
【００１０】
また、接続状態検出手段は、モータが回転している状態でモータが駆動外状態にあるときに、電流検出手段により検出された電流をｄ−ｑ変換して得られたｄ軸電流が零であるか否かによりモータの接続が正常であるか否かを判定するようにしたものである。
【００１１】
また、接続状態検出手段は、モータが回転している状態でモータが駆動外状態にあるときに、電流検出手段により検出された電流をｄ−ｑ変換して求めたｄ軸電流およびｑ軸電流と５つの誤接続に対応して期待されるｑ軸電流およびｄ軸電流の変化とにもとづき、電力変換手段の出力線のそれぞれにモータのいずれの相の線が接続されているかを判定するようにしたものである。
【００１２】
また、接続状態検出手段の判定結果にもとづき出力線のそれぞれにモータの相と同じ相を出力させる出力相切換手段を有するようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるサーボ装置のブロック図である。図において、４はサーボモータ２に流れる電流を各相別に検出するための電流検出用抵抗である。この電流検出用抵抗４は３つの抵抗器から構成されている。３０は電流検出用抵抗４の各抵抗器の両端子間の電圧降下にもとづきサーボアンプ１の各出力線に流れる電流を求める電流検出回路である。電流検出用抵抗４および電流検出回路３０から電流検出手段が構成される。３１はエンコーダ６からの信号にもとづきモータの現在速度を算出する速度演算手段である。エンコーダ６と速度演算手段３１とからサーボモータ２の回転速度を検出する速度検出手段が構成される。
３２は電流検出手段の検出出力および速度検出手段の検出出力にもとづき、ダイナミックブレーキ抵抗３およびリレー８から構成されるダイナミックブレーキ回路の故障を検出する故障検出手段である。
【００１４】
次に、このサーボ装置の動作について説明する。図２は、ダイナミックブレーキ回路が正常に動作している場合における各相の電流（電流検出回路３０により検出される）と、速度検出回路３１により検出されるサーボモータの速度と、主回路トランジスタ７の動作解除のタイミングと、を示す図である。
図において、主回路トランジスタ７によりサーボモータ２が回転中に、時刻ｔ０で、故障や電源の遮断が発生し、主回路トランジスタ７の全てのトランジスタがオフになり、リレー８の励磁が解かれ、Ｂ接点が閉じる。これにより、ダイナミックブレーキがかかりモータは急停止する。このとき、図に示すように、初めは、サーボモータ２が高速に回転しているので、サーボモータ２の各相線に高い電圧が発生し大きな電流が流れるが、サーボモータの回転速度が低下すれば、発生する電圧も低下し電流も小さくなる。
【００１５】
例えば、Ｕ相のダイナミックブレーキ抵抗３のいずれかの抵抗が断線した場合には、図２において、Ｕ相電流が流れなくなることから、この断線を検出することができる。
ダイナミックブレーキ抵抗３には３個の抵抗器が存在するので、同時に、２個または３個の抵抗器が断線するのは稀れである。１個故障した場合には、他の相だけで停止しても減速トルクは減少するものの、ダイナミックブレーキ回路がない場合に比べれば早く停止できる。
従って、抵抗器が１個故障した場合に、外部にアラームを出して、故障があることを知らせるようにすれば、抵抗器が２個故障し、ダイナミックブレーキ機能が全く働かなくなり、事故を起こすという事態を未然に防止することができる。なお、図１においては、電流検出用抵抗器４は３相のそれぞれにに設けるようにしているが、（Ｕ相電流＋Ｖ相電流＋Ｗ相電流＝０）の関係を使用すれば、電流検出用抵抗器を３相の内のいずれか２相にだけ設けるようにしても同様の効果が得られる。
【００１６】
発明の実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２によるサーボ装置において、サーボアンプとサーボモータとの間が正しく結線された状態を示すブロック図である。図において、４０は接続状態検出手段である。電流検出手段３０は図示を省略している。
上述のように、サーボモータ２に効率よくトルクを発生させるためには、サーボモータ２の回転子の永久磁石による磁束と、サーボモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線に流れる電流のベクトル和と、が直交するようにしなければならない。このため、サーボアンプ１は、エンコーダ６により検出されたサーボモータ２の回転位置（回転子の磁極位置）をもとに、主回路トランジスタ７のそれぞれのトランジスタをスイッチングさせて、サーボアンプ１側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線に順に１２０°ずつ位相のずれた正弦波状の電流が流れるように構成されている。そして、サーボアンプ１側の各相線に流れる電流の大きさは電流検出用抵抗４の各抵抗器の両端に発生する電圧にもとづき検出され、検出された電流値により電流フィードバックがかけられている。
【００１７】
図４は、図３のように正常に結線されている場合に、サーボアンプ１によりサーボモータを短時間駆動した後、直ちにサーボアンプ１の出力をオフするなどにより、モータが回転している状態でサーボアンプ１の出力がオフの状態のときに、サーボモータ２が停止するまでの間において、電流検出手段により検出される各相の電流を示す図である。
図４に示されるように、この場合における電流検出手段３０により検出される各相の電流は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、の順で１２０°ずつ位相がずれ、次第に減衰する正弦波状の電流になっており、負から正に変わる零クロス点は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、の順番で発生する。
【００１８】
図６は、図３に示すサーボ装置において、Ｕ相とＶ相とが誤って入れ替わって結線された場合を示す図である。
このように誤結線されたサーボ装置に電源を投入すると、サーボモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各巻線に流れる電流のベクトル和が、サーボモータ２の回転子の磁束と直交しないために、サーボモータ２は、所望の動きとは違った動きをする。
この動きは、エンコーダ６により検出されるので、これを補正するために、サーボアンプ１は、さらに、現在のエンコーダ６からの位置情報（磁極の位置情報）をもとに、３相の電流を作り出すが、この電流は当然、適切ではないために、サーボモータ２は一層、異常な動きをしてしまう。
その結果、サーボモータ２が暴走したり、サーボモータ２に過電流が流れたりするが、暴走の場合はエンコーダ６により、過電流が流れた場合は電流検出用抵抗器４の両端の電圧により、異常が検出され直ちにアラーム状態になる。
アラーム状態においては、主回路トランジスタ７のトランジスタは全てオフになり、リレー８のＢ接点が閉じる。リレー８のＢ接点が閉じると、ダイナミックブレーキ抵抗３の各抵抗器がスター状にサーボアンプ１側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相線に接続されるので、サーボモータ２からの回生電流はダイナミックブレーキ抵抗３により消費されるとともに、サーボモータ２は電気的に制動され回転を停止する。
【００１９】
図６のように誤結線されている場合においては、この制動動作中におけるサーボモータ２からのＵ相電流は、電流検出用抵抗４のＶ相の抵抗器の両端の電圧にもとづき検出され、サーボモータ２からのＶ相電流は、電流検出用抵抗４のＵ相の抵抗器の両端の電圧にもとづき検出されることになるので、サーボモータ２が正常方向に回転しているならば、電流が負から正に変わる零クロス点は、サーボアンプ１側において、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相、の順番で発生する。
【００２０】
以上のことから、結線が正常であれば、サーボモータ２は正常方向に回転しており、制動動作中において、負から正に変わる零クロス点は、サーボアンプ１側において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、の順番で発生する。一方、サーボモータ２が正常方向に回転しており、負から正に変わる零クロス点が、サーボアンプ１側において、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相、の順番で発生したり、サーボモータ２が正常方向とは逆方向に回転している場合は、誤結線されていると判定できる。この場合には、誤結線していることを示すアラーム（ランプやブザー等によるアラームでもよい）を発生し、使用者に警告する。
なお、サーボアンプ１によるサーボモータ２の制御ができない状態になった場合においても、サーボモータ２の実際の回転方向はエンコーダ６を介して検出することができるように構成されている。
【００２１】
次に、この発明の実施の形態２によるサーボ装置の誤結線を警告する動作を、図５のフロー図により説明する。
図５において、ステップＳ５０１においては、主回路トランジスタ７のトランジスタが全てオフし、ダイナミックブレーキがかかり、モータは制動状態になる。
ステップＳ５０２においては、サーボアンプ１側のＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相電流の零クロス点の順番を把握する。
ステップＳ５０３においては、零クロス点の順番と、サーボモータ２の回転方向と、にもとづき誤結線の有無を判定する。
ステップＳ５０４においては、誤結線があれば警告を出す。
このフローにおいて、ステップＳ５０２〜ステップＳ５０４の処理は、接続状態検出手段により処理される。この接続状態検出手段はサーボアンプ１内部のＣＰＵ（図示せず）と所定のプログラムが格納されているメモリ（図示せず）とにより具現されている。
この接続状態検出手段は、サーボアンプ１の内部の制御周期毎に、電流検出用抵抗４および電流検出回路３０を介して各相の電流の瞬時値を認知できるので、演算処理により零クロス点を検出することができる。
サーボモータ２の駆動制御のためにサーボアンプ１内に予め設けられているＣＰＵおよびメモリを利用して構成すれば、僅かのコストアップで、この接続状態検出手段を構成することができる。
【００２２】
発明の実施の形態３．
上述の方法では、図７のように、サーボアンプ１からのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相と、サーボモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相とが、ずれて結線されている誤結線は検出することができないので、どのように誤結線されているかについては把握することができない。
この発明の実施の形態３によるサーボ装置においては、サーボアンプ１によりモータを短時間駆動した後、直ちにサーボアンプ１の出力をオフするなどにより、サーボモータが回転している状態で、サーボアンプ１の出力がオフの状態のとき、すなわち、制動動作中において、リレー８のＢ接点を介して流れるモータの各相の電流を測定し、この測定結果にもとづき、サーボアンプ１側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各相に、サーボモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のどの相が実際に接続されているかを把握可能にしている。
【００２３】
下記の式１は、３相交流座標系を、直交回転座標系であるｄ−ｑ座標系に変換するｄ−ｑ変換式である。この式１により、３相交流におけるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれの電流値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗから、対応するｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑを算出することができる。θはサーボモータの回転角度である。
【数１】

今、Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを電流検出用抵抗４のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各抵抗器に流れる電流値とすると、図３のように正常結線されている場合は、
Ｉｕ＝ｓｉｎθ
Ｉｖ＝ｓｉｎ｛θ−（２／３）π｝
Ｉｗ＝ｓｉｎ｛θ−（４／３）π｝
となる筈なので、式１にこれを代入すると、
Ｉｄ＝０
Ｉｑ＝−√（３／２）
が得られることから、この場合は、図８に示すように、ｄ軸電流は常に０となり、ｑ軸電流は一定値となる筈である。
【００２４】
主回路電線５のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の結線の組み合せは６種類あるので、誤結線の種類としては５種類あることになる。
まず、図６に示されるＵ相とＶ相の誤結線時においては、
Ｉｕ＝ｓｉｎ｛θ−（２／３）π｝
Ｉｖ＝ｓｉｎθ
Ｉｗ＝ｓｉｎ｛θ−（４／３π）｝
となる筈なので、これを式１に代入すると、次式が得られる。
Ｉｄ＝｛（√６）／４｝・｛−ｓｉｎ２θ−（√３）ｃｏｓ２θ｝
Ｉｑ＝｛（√６）／４｝・｛（√３）ｓｉｎ２θ−ｃｏｓ２θ｝
上式に、Ｉｗ＝０となる角度、すなわち、θ＝（１／３）πを代入すると、
Ｉｄ＝０
Ｉｑ＝√（３／２）
が得られる。このことから、この場合は、図９に示すように、ｄ軸電流は正弦波状に変動し、Ｗ相電流が０の時には、ｄ軸電流が０となる筈である。
このように、Ｕ相とＶ相が誤結線しているということは、Ｗ相だけが正常に結線されているということであり、そのＷ相電流が０になる角度の時には、Ｕ相からＶ相に流れるべき電流が、Ｖ相からＵ相に流れるようになるので、各相の電流のベクトル和は大きさは同じで本来の向きと逆向きになる。すなわち、ｑ軸電流が逆符号となり、ｄ軸電流は０となる。
【００２５】
同様に、Ｕ相とＷ相の誤結線の場合は、図１０に示すように変化し、Ｖ相とＷ相の誤結線の場合は、図１１に示すように変化する筈である。すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の主回路電線５内の一組を誤結線した場合には、ｄ軸電流、ｑ軸電流共に正弦波状に変動する。
【００２６】
図７に示すように、サーボアンプ１側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線に、それぞれ順に、サーボモータ２のＷ相、Ｕ相、Ｖ相の線が接続されている場合は、
Ｉｕ＝ｓｉｎ｛θ−（４／３）π｝
Ｉｖ＝ｓｉｎθ
Ｉｗ＝ｓｉｎ｛θ−（２／３）π｝
となる筈なので、これを式１に代入すると、次式が得られる。
Ｉｄ＝３・｛（√２）／４｝
Ｉｑ＝（√６）／４
上式から、この場合は、図１２に示すように、ｄ軸電流とｑ軸電流とは０ではなく、同符号の一定値になる筈である。
【００２７】
サーボアンプ１側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の線に、それぞれ順に、サーボモータ２のＶ相、Ｗ相、Ｕ相の線を接続した場合には、
Ｉｕ＝ｓｉｎ｛θ−（２／３）π｝
Ｉｖ＝ｓｉｎ｛θ−（４／３）π｝
Ｉｗ＝ｓｉｎθ
となる筈であるから、これを式１に代入すると、次式が得られる。
Ｉｄ＝−３・（√２）／４
Ｉｑ＝（√６）／４
上式から、この場合は、図１３に示すように、ｄ軸電流とｑ軸電流とは、異符号の０ではない一定値になる筈である。
【００２８】
接続状態検出手段は、サーボアンプ１の内部の制御周期毎に、電流検出用抵抗器４および電流検出回路３０を介して、各相の電流の瞬時値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを認知することができるので、式１により、その時のＩｄ、および、Ｉｑを算出することができる。そして、算出されたＩｄ、および、Ｉｑをもとに、図１４に示すフロー図により、上述の６つの結線のいずれの結線になっているかを判定することができる。
【００２９】
図１４において、ステップＳ１４０１においては、主回路トランジスタ７の全てのトランジスタがオフし、ダイナミックブレーキがかかる。
ステップＳ１４０２においては、サーボアンプ１側におけるＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相電流の零クロス点の順番を把握する。
ステップＳ１４０３においては、このＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相電流をｄ−ｑ変換して、得られたｄ軸電流が０であるか否かを判定する。０でなければ、ステップＳ１４０８に進み、０であればステップＳ１４０４に進む。
ステップＳ１４０４においては、ｄ軸電流が常に０であるか否かを判定し、０であれば、結線は正常であるものと判定する。
ステップＳ１４０５においては、ｄ軸電流が０のとき、Ｕ相電流が０であるか否かを判定し、０であれば、Ｖ相とＷ相が誤結線であるものとしてステップＳ１４０９に進み、０でなければ、ステップＳ１４０６に進む。
ステップＳ１４０６では、ｄ軸電流が０のとき、Ｖ相電流が０であるか否かを判定し、０であれば、Ｕ相とＷ相が誤結線であるものとしてステップＳ１４０９に進み、０でなければ、ステップＳ１４０７に進む。
ステップＳ１４０７においては、ｄ軸電流が０のとき、Ｗ相電流が０であるか否かを判定し、０であることを確認して、Ｕ相とＶ相が誤結線であるものとしてステップＳ１４０９に進む。
ステップＳ１４０３からステップＳ１４０８に進んだ場合は、ステップＳ１２０８において、ｄ軸の電流値とｑ軸の電流値との符号が同じであるか否かを判定する。符号が同じでなければ、サーボアンプ１側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線に、サーボモータ２のＶ相、Ｗ相、Ｕ相の線が接続されているという誤結線状態であるものとして、ステップＳ１４０９に進み、符号が同じであれば、サーボアンプのＵ相、Ｖ相、Ｗ相に、サーボモータのＷ相、Ｕ相、Ｖ相、が結線されているという誤結線状態であるものとして、ステップＳ１４０９に進む。
ステップＳ１４０９においては、サーボアンプ１は、その出力線に接続されているサーボモータ２の相に合わせて、出力線に３相の交流の各相を出力する。
【００３０】
従って、主回路電線の５種類の誤結線のどの場合においても、サーボアンプ１側のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の出力線に、サーボモータ２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相のどの相の線が接続されているかを、サーボアンプ１側で認知することができる。
【００３１】
さらに、この認知結果にもとづき、出力相切換手段がソフトウエア的に切換えることにより、サーボアンプ１の出力線のそれぞれにモータの相と同じ相を出力させることができる。
このように構成することにより、サーボアンプ１の出力線とサーボモータ２との間の主回路電線が誤結線されている場合においても、電線の配線をし直さずに、ハードウエア的にはそのままの状態で、正常に運転することができる。
この出力相切換手段は、メモリ内の所定のプログラムが格納されているエリアと、このプログラムを実行するサーボアンプ１内部のＣＰＵとにより具現されている。
【００３２】
サーボモータの駆動制御のために、もともとのサーボ装置にｄ−ｑ変換手段が設けられている場合には、このｄ−ｑ変換手段を用いることにより、ｄ−ｑ変換処理を伴う接続状態の検出機構を、僅かのコストをアップで構成することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、電力変換手段が直流電力を３相の交流電力に変換し、電流検出手段が電力変換手段の出力線に流れる電流を相別に検出し、出力線に流れる電流によりモータが駆動され、モータが駆動外状態にあるときにリレーのバック接点により出力線のそれぞれが直接または電流制限手段を介して短絡され、モータが回転している状態でモータが駆動外状態にあるときの電流検出手段の検出出力にもとづき接続状態検出手段がモータの接続状態を検出するようにしたので、モータの誤接続の状態を容易に認知でき、作業性を向上できる効果がある。
【００３５】
また、モータが回転している状態でモータが駆動外状態にあるときに、各相間での電流検出手段の検出出力が零になる状態の発生順序にもとづき、接続状態検出手段がモータの接続状態を検出するようにしたので、僅かなコストの増加で、モータの誤接続の状態を容易に認知でき作業性を向上できる効果がある。
【００３６】
また、モータが回転している状態でモータが駆動外状態にあるときに、接続状態検出手段が、電流検出手段により検出された電流をｄ−ｑ変換して得られたｄ軸電流が零であるか否かによりモータの接続が正常であるか否かを判定するようにしたので、モータの駆動制御にｄ−ｑ変換手段が用いられている場合には、このｄ−ｑ変換手段を利用することにより、さらに、僅かなコストの増加で、モータの誤接続の有無を容易に認知でき作業性を向上できる効果がある。
【００３７】
また、モータが回転している状態でモータが駆動外状態にあるときに、接続状態検出手段が、電流検出手段により検出された電流をｄ−ｑ変換して求めたｄ軸電流およびｑ軸電流と５つの誤接続に対応して期待されるｑ軸電流およびｄ軸電流の変化とにもとづき、電力変換手段の出力線のそれぞれにモータのいずれの相の線が接続されているかを判定するようにしたので、モータの接続状態を全ての場合について容易に認知でき、作業性を向上できる効果がある。
【００３８】
また、接続状態検出手段の判定結果にもとづき出力線のそれぞれにモータの相と同じ相を出力させる出力相切換手段を有するようにしたので、モータが誤接続されていても配線し直さずに正常に運転でき、作業性を向上できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるサーボ装置のブロック図である。
【図２】図１に示すサーボ装置の動作を示すタイミング図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるサーボ装置において、主回路電線が正しく結線されている状態を示すブロック図である。
【図４】図１に示すサーボ装置において、非常停止がかけられた後の各相の電流および零クロス点を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるサーボ装置の動作を示すフロー図である。
【図６】図１のサーボ装置の主回路電線の結線において、Ｕ相とＶ相が誤結線されている状態を示すブロック図である。
【図７】図１のサーボ装置の主回路電線の結線において、サーボアンプのＵ相、Ｖ相、Ｗ相が、それぞれ、サーボモータのＶ相、Ｗ相、Ｕ相の順に結線されているという誤結線状態を示す図である。
【図８】図１に示すように、正しく結線されているサーボ装置において、各相の電流と、これをもとにｄ−ｑ変換して得られたｄ軸電流およびｑ軸電流と、を示す図である。
【図９】図４に示すように、Ｕ相とＶ相が誤結線されている場合において、各相の電流と、これをもとにｄ−ｑ変換して得られたｄ軸電流およびｑ軸電流と、を示す図である。
【図１０】図１のサーボ装置の主回路電線の結線において、Ｕ相とＷ相の主回路電線が誤結線されている場合に、各相の電流と、これをもとにｄ−ｑ変換して得られたｄ軸電流およびｑ軸電流と、を示す図である。
【図１１】図１のサーボ装置の主回路電線の結線において、Ｖ相とＷ相の主回路電線が誤結線されている場合に、各相の電流と、これをもとにｄ−ｑ変換して得られたｄ軸電流およびｑ軸電流と、を示す図である。
【図１２】図５に示す誤結線状態のサーボ装置において、各相の電流と、これをもとにｄ−ｑ変換して得られたｄ軸電流およびｑ軸電流と、を示す図である。
【図１３】図１のサーボ装置の主回路電線の結線において、サーボアンプのＵ相、Ｖ相、Ｗ相が、それぞれ、サーボモータのＷ相、Ｕ相、Ｖ相の順に結線されているという誤結線状態での、各相の電流と、これをもとにｄ−ｑ変換して得られたｄ軸電流およびｑ軸電流と、を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２によるサーボ装置の動作を示すフロ−図である。
【図１５】従来のサーボ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１サーボアンプ
２サーボモータ
３ダイナミックブレーキ回路
４電流検出用抵抗器
５主回路電線
６エンコーダ
７主回路トランジスタの駆動回路
３０電流検出回路
３１速度演算手段
３２故障検出手段
４０接続状態検出手段[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a servo device having a dynamic brake circuit, which can easily recognize a failure of a dynamic brake and an erroneous connection of a motor and has good safety and workability.
[0002]
[Prior art]
FIG. 15 is a block diagram of a conventional servo device. In the figure, reference numeral 1 denotes a driving means, for example, a servo amplifier. Reference numeral 2 denotes a motor, for example, a servo motor. Reference numeral 3 denotes current limiting means, for example, a dynamic brake resistor. This dynamic brake resistor is composed of three resistors. Reference numeral 5 denotes a main circuit wire for connecting the servo amplifier 1 and the

servo motor

2, and 6 is an encoder directly connected to the shaft of the servo motor 2.
Reference numeral 7 denotes a transistor bridge for converting DC power into a three-phase AC power source for driving a servo motor, for example, a main circuit transistor. The main circuit transistor 7 includes a total of six transistors, one for each upper and lower arm, and a diode (not shown) reversely connected to each transistor.
The dynamic brake circuit includes a dynamic brake resistor 3 and a relay 8. This dynamic brake circuit is configured such that the output lines of each phase of the servo amplifier 1 are short-circuited in a star shape via the dynamic brake resistor 3 by a relay 8 having a B contact (back contact).
The dynamic brake circuit may be configured not to use the dynamic brake resistor 3 but to short-circuit the output lines of each phase of the servo amplifier 1 by the relay 8 having a direct B contact.
[0003]
Next, the operation of the dynamic brake circuit will be described. In the servo motor 2 in which the rotor is provided with a permanent magnet and the stator is wound, if the rotor is rotating even if power is not supplied to the stator winding from the outside, the rotor rotates. Since the magnetic flux of the permanent magnet of the child is linked to the stator winding and regenerative power is generated, a voltage is generated at the servo motor terminal. When the servo motor 2 is rotated in a state where the phase wires of the servo motor 2 are short-circuited, a current based on the regenerative power flows, and torque is generated in a direction to stop the servo motor 2. The principle of the dynamic brake is to suddenly stop the rotation of the servo motor 2 by this torque.
When the main circuit transistor 7 is operating normally, a stop torque can be given to the motor by servo control. However, if the main circuit transistor 7 does not operate normally due to a failure or a power failure, it will not stop. It is dangerous to crawl on.
The reason why the relay B contact is used as a relay contact to short-circuit each phase wire of the servo motor 2 is that the dynamic brake is applied even when the servo motor 2 is turned off and the relay cannot be controlled. It is for doing so.
In this servo device, while the main circuit transistor 7 operates and the servo motor 2 is driven and controlled, the relay 8 of the dynamic brake circuit is excited to leave the B contact open, and the main circuit transistor 7 When all the transistors are turned off, the excitation of the relay 8 is released, the B contact of the relay 8 is closed, and the dynamic brake is applied.
[0004]
In the servo motor 2 in which a permanent magnet is used for the rotor, in order to generate torque efficiently, the magnetic flux generated by the permanent magnet of the rotor and the U-phase, V-phase, and W-phase windings of the servo motor 2 are used. The vector sum of the flowing currents must be orthogonal. Therefore, the main circuit wire 5 connecting the servo motor 2 and the servo amplifier 1 that drives the servo motor is set so that each phase on the servo motor side corresponds to each phase on the servo amplifier side, that is, FIG. Must be connected as shown in. If the connection is incorrect, the U-phase, V-phase, and W-phase currents generated by the servo amplifier 1 based on the magnetic pole position of the servo motor 2 detected by the encoder 6 do not flow to the corresponding phase winding of the servo motor 2, In addition to being unable to operate normally, in some cases, runaway and dangerous.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional servo device, even if there is a failure in the dynamic brake circuit, it could not be detected, so there was a problem that an accident occurred because the brake operation was used in an abnormal state.
In addition, the windings of the U-phase, V-phase, and W-phase of the servo motor 2 are electrically the same. For example, even if the servo motor 2 runs out of control, the cause of this is that the cause is incorrect connection. Therefore, it is not easy to determine whether or not the connection is wrong, and if it is an incorrect connection, it is not easy to identify the incorrect connection. In addition, it takes time and effort to correct misconnections.
[0006]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and makes it easy to recognize a failure of a dynamic brake circuit.
Another object of the present invention is to make it possible to easily grasp an erroneous connection of the main circuit electric wire 5 between the servo motor 2 and the servo amplifier 1 that drives the servo motor.
Moreover, it aims at enabling it to drive | operate normally even in the state with a misconnection.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The servo device according to the present invention comprises:Power conversion means for converting DC power into three-phase AC power, current detection means for detecting the current flowing through the output line of the power conversion means for each phase, a motor driven by the current flowing through the output line, and the motor driving A relay that short-circuits each of the output lines directly or via current limiting means when in the outside state, and a detection output of the current detecting means when the motor is in an out-of-drive state while the motor is rotating Connection state detection means for detecting the connection state of the motor based onIs provided.
[0009]
In addition, the connection state detection means is based on the order of occurrence of the state where the detection output of the current detection means between each phase becomes zero when the motor is in an out-of-drive state while the motor is rotating. The state is detected.
[0010]
Further, the connection state detection means is configured such that the d-axis current obtained by dq conversion of the current detected by the current detection means is zero when the motor is in an out-of-drive state while the motor is rotating. Whether or not the motor connection is normal is determined based on whether or not there is.
[0011]
In addition, the connection state detection means includes a d-axis current and a q-axis current obtained by dq conversion of the current detected by the current detection means when the motor is rotating and the motor is in an out-of-drive state. And determining which phase line of the motor is connected to each of the output lines of the power conversion means based on the q-axis current and the change in the d-axis current expected in response to the five erroneous connections. It is a thing.
[0012]
Further, output phase switching means for outputting the same phase as the motor phase to each of the output lines based on the determination result of the connection state detection means is provided.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 of the Invention
FIG. 1 is a block diagram of a servo apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, reference numeral 4 denotes a current detection resistor for detecting the current flowing through the servomotor 2 for each phase. The current detection resistor 4 is composed of three resistors. A current detection circuit 30 obtains a current flowing through each output line of the servo amplifier 1 based on a voltage drop between both terminals of each resistor of the current detection resistor 4. The current detection resistor 4 and the current detection circuit 30 constitute current detection means. Reference numeral 31 denotes speed calculation means for calculating the current speed of the motor based on the signal from the encoder 6. The encoder 6 and the speed calculation means 31 constitute speed detection means for detecting the rotational speed of the servo motor 2.
Reference numeral 32 denotes failure detection means for detecting a failure in the dynamic brake circuit composed of the dynamic brake resistor 3 and the relay 8 based on the detection output of the current detection means and the detection output of the speed detection means.
[0014]
Next, the operation of this servo device will be described. FIG. 2 shows the current of each phase (detected by the current detection circuit 30), the speed of the servomotor detected by the speed detection circuit 31, and the main circuit transistor 7 when the dynamic brake circuit is operating normally. It is a figure which shows the timing of the operation | movement cancellation | release.
In the figure, while the servo motor 2 is rotated by the main circuit transistor 7, at time t0, a failure or power interruption occurs, all the transistors of the main circuit transistor 7 are turned off, and the relay 8 is de-energized. B contact closes. As a result, the dynamic brake is applied and the motor suddenly stops. At this time, as shown in the figure, since the servo motor 2 is initially rotating at a high speed, a high voltage is generated in each phase line of the servo motor 2 and a large current flows, but the rotation speed of the servo motor is reduced. As a result, the generated voltage decreases and the current also decreases.
[0015]
For example, if any one of the U-phase dynamic brake resistors 3 is disconnected, the U-phase current stops flowing in FIG. 2, and thus this disconnection can be detected.
Since there are three resistors in the dynamic brake resistor 3, it is rare that two or three resistors are disconnected at the same time. If one of them fails, the deceleration torque will decrease even if it stops only in the other phases, but it can stop more quickly than when there is no dynamic brake circuit.
Therefore, if one resistor breaks down, if an alarm is given to the outside to notify that there is a failure, two resistors will break down and the dynamic brake function will not work at all, causing an accident. The situation can be prevented beforehand. In FIG. 1, the current detection resistors 4 are provided for each of the three phases. However, if the relationship of (U phase current + V phase current + W phase current = 0) is used, the current detection resistors 4 are provided. The same effect can be obtained by providing resistors only in any two of the three phases.
[0016]
Embodiment 2 of the Invention
FIG. 3 is a block diagram showing a state in which the servo amplifier and the servo motor are correctly connected in the servo device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 40 denotes a connection state detection means. The current detection means 30 is not shown.
As described above, in order to efficiently generate torque in the servo motor 2, the magnetic flux generated by the permanent magnets of the rotor of the servo motor 2 and the current flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase windings of the servo motor 2. Must be orthogonal to each other. For this reason, the servo amplifier 1 switches each transistor of the main circuit transistor 7 based on the rotation position of the servo motor 2 detected by the encoder 6 (the magnetic pole position of the rotor), so that the servo amplifier 1 side A sine wave current having a phase shift of 120 ° flows in sequence through the U-phase, V-phase, and W-phase output lines. The magnitude of the current flowing through each phase line on the servo amplifier 1 side is detected based on the voltage generated at both ends of each resistor of the current detection resistor 4, and current feedback is applied based on the detected current value. .
[0017]
FIG. 4 shows a state in which the motor is rotating by, for example, turning off the output of the servo amplifier 1 immediately after the servo motor is driven by the servo amplifier 1 for a short time after being normally connected as shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing currents of respective phases detected by the current detection means until the servo motor 2 stops when the output of the servo amplifier 1 is in an off state.
As shown in FIG. 4, the current of each phase detected by the current detection means 30 in this case is shifted in phase by 120 ° in the order of U phase, V phase, and W phase, and gradually attenuates. A zero cross point that is a current and changes from negative to positive occurs in the order of the U phase, the V phase, and the W phase.
[0018]
FIG. 6 is a diagram illustrating a case where the U-phase and the V-phase are mistakenly switched and connected in the servo device illustrated in FIG. 3.
When power is supplied to the servo device misconnected in this way, the vector sum of the currents flowing through the U-phase, V-phase, and W-phase windings of the servo motor 2 is not orthogonal to the magnetic flux of the rotor of the servo motor 2. In addition, the servo motor 2 moves differently from the desired movement.
Since this movement is detected by the encoder 6, in order to correct this, the servo amplifier 1 further generates a three-phase current based on the current position information from the encoder 6 (magnetic pole position information). Although this current is naturally not appropriate, the servo motor 2 will move more abnormally.
As a result, the servo motor 2 may run away or an overcurrent may flow through the servo motor 2, but in the case of a runaway, the encoder 6 causes the overcurrent to flow. An abnormality is detected and an alarm is entered immediately.
In the alarm state, all the transistors of the main circuit transistor 7 are turned off, and the B contact of the relay 8 is closed. When the B contact of the relay 8 is closed, each resistor of the dynamic brake resistor 3 is connected to the U, V, and W phase wires on the servo amplifier 1 side in a star shape. The current is consumed by the dynamic brake resistor 3, and the servo motor 2 is electrically braked and stops rotating.
[0019]
In the case of misconnection as shown in FIG. 6, the U-phase current from the servomotor 2 during this braking operation is detected based on the voltage across the V-phase resistor of the current detection resistor 4 and the servo Since the V-phase current from the motor 2 is detected based on the voltage across the U-phase resistor of the current detection resistor 4, if the servo motor 2 is rotating in the normal direction, the current is The zero cross point that changes from negative to positive occurs in the order of V phase, U phase, and W phase on the servo amplifier 1 side.
[0020]
From the above, if the connection is normal, the servo motor 2 is rotating in the normal direction, and the zero cross point that changes from negative to positive during the braking operation is the U phase, V phase on the servo amplifier 1 side. , W phase. On the other hand, the servo motor 2 is rotating in the normal direction, and a zero cross point that changes from negative to positive occurs on the servo amplifier 1 side in the order of V phase, U phase, W phase, or the servo motor 2 When rotating in the direction opposite to the normal direction, it can be determined that the connection is incorrect. In this case, an alarm (indicating that the alarm is caused by a lamp, buzzer, etc.) indicating that the connection is incorrect is generated to warn the user.
Even when the servo amplifier 2 cannot be controlled by the servo amplifier 1, the actual rotational direction of the servo motor 2 can be detected via the encoder 6.
[0021]
Next, the operation for warning the erroneous connection of the servo device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
In FIG. 5, in step S501, all the transistors of the main circuit transistor 7 are turned off, dynamic braking is applied, and the motor enters a braking state.
In step S502, the order of the zero cross points of the U-phase, V-phase, and W-phase currents on the servo amplifier 1 side is grasped.
In step S503, the presence / absence of erroneous connection is determined based on the order of the zero cross points and the rotation direction of the servo motor 2.
In step S504, if there is an incorrect connection, a warning is issued.
In this flow, the processing from step S502 to step S504 is performed by the connection state detection means. This connection state detection means is implemented by a CPU (not shown) in the servo amplifier 1 and a memory (not shown) in which a predetermined program is stored.
Since this connection state detection means can recognize the instantaneous value of the current of each phase via the current detection resistor 4 and the current detection circuit 30 for each control cycle inside the servo amplifier 1, the zero cross point can be determined by calculation processing. Can be detected.
If a CPU and a memory provided in advance in the servo amplifier 1 for drive control of the servo motor 2 are used, this connection state detecting means can be configured with a slight increase in cost.
[0022]
Embodiment 3 of the Invention
In the above method, as shown in FIG. 7, the U-phase, V-phase, and W-phase from the servo amplifier 1 and the U-phase, V-phase, and W-phase of the servo motor 2 are shifted and connected. Since it is impossible to detect the erroneous connection, it is impossible to grasp how the connection is erroneously performed.
In the servo device according to the third embodiment of the present invention, after the motor is driven for a short time by the servo amplifier 1, the output of the servo amplifier 1 is immediately turned off. When the output of the motor is OFF, that is, during the braking operation, the current of each phase of the motor flowing through the B contact of the relay 8 is measured, and based on this measurement result, the U phase on the servo amplifier 1 side, V It is possible to grasp which phase of the U, V, and W phases of the servo motor 2 is actually connected to each of the phase and the W phase.
[0023]
Equation 1 below is a dq conversion equation for converting a three-phase AC coordinate system into a dq coordinate system that is an orthogonal rotation coordinate system. From this equation 1, the corresponding d-axis current value Id and q-axis current value Iq can be calculated from the current values Iu, Iv, and Iw of the U phase, V phase, and W phase in the three-phase alternating current. θ is the rotation angle of the servo motor.
[Expression 1]

Now, if Iu, Iv, and Iw are current values that flow through the U-phase, V-phase, and W-phase resistors of the current detection resistor 4, when they are normally connected as shown in FIG.
Iu = sin θ
Iv = sin {θ− (2/3) π}
Iw = sin {θ− (4/3) π}
Therefore, if this is substituted into Equation 1,
Id = 0
Iq = -√ (3/2)
In this case, as shown in FIG. 8, the d-axis current is always 0, and the q-axis current should be a constant value.
[0024]
Since there are six types of combinations of the U-phase, V-phase, and W-phase connections of the main circuit wire 5, there are five types of erroneous connection.
First, when the U-phase and V-phase misconnection shown in FIG.
Iu = sin {θ− (2/3) π}
Iv = sin θ
Iw = sin {θ− (4 / 3π)}
Therefore, if this is substituted into Equation 1, the following equation is obtained.
Id = {(√6) / 4} · {−sin2θ− (√3) cos2θ}
Iq = {(√6) / 4} · {(√3) sin2θ−cos2θ}
Substituting into the above equation the angle at which Iw = 0, that is, θ = (1/3) π,
Id = 0
Iq = √ (3/2)
Is obtained. Therefore, in this case, as shown in FIG. 9, the d-axis current fluctuates in a sine wave shape, and when the W-phase current is zero, the d-axis current should be zero.
Thus, the fact that the U phase and the V phase are erroneously connected means that only the W phase is normally connected. Since the current that should flow in the phase flows from the V phase to the U phase, the vector sum of the currents in each phase is the same in magnitude but opposite to the original direction. That is, the q-axis current has an opposite sign, and the d-axis current is zero.
[0025]
Similarly, in the case of misconnection between the U phase and the W phase, it changes as shown in FIG. 10, and in the case of misconnection between the V phase and the W phase, it should change as shown in FIG. That is, when one set in the U-phase, V-phase, and W-phase main circuit wires 5 is erroneously connected, both the d-axis current and the q-axis current fluctuate in a sine wave shape.
[0026]
As shown in FIG. 7, when the W-phase, U-phase, and V-phase lines of the servo motor 2 are connected to the U-phase, V-phase, and W-phase output lines on the servo amplifier 1 side, respectively,
Iu = sin {θ− (4/3) π}
Iv = sin θ
Iw = sin {θ− (2/3) π}
Therefore, if this is substituted into Equation 1, the following equation is obtained.
Id = 3 · {(√2) / 4}
Iq = (√6) / 4
From the above equation, in this case, as shown in FIG. 12, the d-axis current and the q-axis current are not 0, but should be constant values of the same sign.
[0027]
When the V-phase, W-phase, and U-phase wires of the servo motor 2 are connected to the U-phase, V-phase, and W-phase wires on the servo amplifier 1 side, respectively,
Iu = sin {θ− (2/3) π}
Iv = sin {θ− (4/3) π}
Iw = sin θ
Therefore, if this is substituted into Equation 1, the following equation is obtained.
Id = −3 · (√2) / 4
Iq = (√6) / 4
From the above formula, in this case, as shown in FIG. 13, the d-axis current and the q-axis current should be constant values other than 0 with different signs.
[0028]
The connection state detection means can recognize the instantaneous values Iu, Iv, and Iw of the currents of the respective phases via the current detection resistor 4 and the current detection circuit 30 for each control period inside the servo amplifier 1. Therefore, Id and Iq at that time can be calculated by Equation 1. Then, based on the calculated Id and Iq, it is possible to determine which of the above-described six connections is made according to the flowchart shown in FIG.
[0029]
In FIG. 14, in step S1401, all the transistors of the main circuit transistor 7 are turned off and a dynamic brake is applied.
In step S1402, the order of the zero cross points of the U-phase, V-phase, and W-phase currents on the servo amplifier 1 side is grasped.
In step S1403, the U-phase, V-phase, and W-phase currents are subjected to dq conversion, and it is determined whether or not the obtained d-axis current is zero. If it is not 0, the process proceeds to step S1408, and if it is 0, the process proceeds to step S1404.
In step S1404, it is determined whether or not the d-axis current is always 0. If it is 0, it is determined that the connection is normal.
In step S1405, when the d-axis current is 0, it is determined whether or not the U-phase current is 0. If it is 0, it is determined that the V-phase and the W-phase are misconnected, and the process proceeds to step S1409. Otherwise, the process proceeds to step S1406.
In step S1406, when the d-axis current is 0, it is determined whether or not the V-phase current is 0. If it is 0, it is determined that the U-phase and the W-phase are misconnected, and the process proceeds to step S1409. If not, the process proceeds to step S1407.
In step S1407, when the d-axis current is 0, it is determined whether or not the W-phase current is 0, and it is confirmed that the U-phase and V-phase are misconnected. Proceed to
If the process proceeds from step S1403 to step S1408, it is determined in step S1208 whether the signs of the d-axis current value and the q-axis current value are the same. If the signs are not the same, the V-phase, W-phase, and U-phase lines of the servo motor 2 are connected to the U-phase, V-phase, and W-phase output lines on the servo amplifier 1 side. As a matter of course, the process proceeds to step S1409, and if the signs are the same, the servo motor W-phase, U-phase, and V-phase are connected to the servo amplifier U-phase, V-phase, and W-phase. As a result, the process proceeds to step S1409.
In step S1409, the servo amplifier 1 outputs three-phase AC phases to the output line in accordance with the phases of the servo motor 2 connected to the output line.
[0030]
Therefore, in any of the five types of misconnections of the main circuit wires, the U-phase, V-phase, and W-phase output lines on the servo amplifier 1 side are connected to any phase of the U-phase, V-phase, and W-phase of the servo motor 2. Can be recognized on the servo amplifier 1 side.
[0031]
Further, based on the recognition result, the output phase switching means switches in software, so that the same phase as the motor phase can be output to each of the output lines of the servo amplifier 1.
With this configuration, even if the main circuit wire between the output line of the servo amplifier 1 and the servo motor 2 is miswired, it is not necessary to rewire the wire, and the hardware is maintained as it is. In normal condition, the vehicle can be operated normally.
This output phase switching means is embodied by an area in the memory in which a predetermined program is stored and a CPU in the servo amplifier 1 that executes this program.
[0032]
When dq conversion means is provided in the original servo device for servo motor drive control, by using this dq conversion means, connection state detection with dq conversion processing is performed. The mechanism can be configured with a slight increase in cost.
[0033]
【The invention's effect】
Less thanTheoryAs I said,The power conversion means converts DC power into three-phase AC power, the current detection means detects the current flowing through the output line of the power conversion means for each phase, the motor is driven by the current flowing through the output line, and the motor is not driven When each of the output lines is short-circuited directly or via the current limiting means by the back contact of the relay when in the state, the detection output of the current detection means when the motor is in an out-of-drive state while the motor is rotating Since the connection state detecting means detects the connection state of the motor, the erroneous connection state of the motor can be easily recognized and the workability can be improved.
[0035]
In addition, when the motor is rotating and the motor is in an out-of-drive state, the connection state detection means is connected to the motor based on the order of occurrence of the state in which the detection output of the current detection means between the phases becomes zero. Therefore, it is possible to easily recognize the erroneous connection state of the motor and improve workability with a slight increase in cost.
[0036]
In addition, when the motor is rotating and the motor is in an out-of-drive state, the d-axis current obtained by the connection state detection means by dq conversion of the current detected by the current detection means is zero. Since it is determined whether or not the motor connection is normal depending on whether or not there is dq conversion means when the dq conversion means is used for motor drive control, use this dq conversion means. By doing so, it is possible to easily recognize whether or not the motor is erroneously connected and to improve workability with a slight increase in cost.
[0037]
Further, when the motor is rotating and the motor is in an out-of-drive state, the d-axis current and the q-axis current obtained by the connection state detection means by dq conversion of the current detected by the current detection means And determining which phase line of the motor is connected to each of the output lines of the power conversion means based on the q-axis current and the change in the d-axis current expected in response to the five erroneous connections. As a result, the connection state of the motor can be easily recognized in all cases, and the workability can be improved.
[0038]
In addition, since each output line has output phase switching means that outputs the same phase as the motor phase based on the determination result of the connection state detection means, normal operation is possible without rewiring even if the motor is incorrectly connected. Can be operated easily, and workability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a servo device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the servo device shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a state in which main circuit wires are correctly connected in the servo device according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 4 is a diagram showing currents and zero cross points of each phase after an emergency stop is applied in the servo device shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the servo device according to the first embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a state in which the U phase and the V phase are erroneously connected in the connection of the main circuit wires of the servo device of FIG. 1. FIG.
7 shows that the U, V, and W phases of the servo amplifier are connected in the order of the V, W, and U phases of the servo motor in the connection of the main circuit wires of the servo device of FIG. It is a figure which shows a misconnection state.
As shown in FIG. 1, in the servo device correctly connected, the current of each phase, and the d-axis current and the q-axis current obtained by dq conversion based on this current, FIG.
FIG. 9 shows the current of each phase, the d-axis current obtained by dq conversion based on this, and the q-axis current and q when the U phase and V phase are misconnected as shown in FIG. It is a figure which shows an axial current.
FIG. 10 shows the current of each phase and the dq conversion based on this when the U-phase and W-phase main circuit wires are misconnected in the connection of the main circuit wires in the servo device of FIG. It is a figure which shows the d-axis current and q-axis current which were obtained in this way.
FIG. 11 shows the current of each phase and the dq conversion based on the current of each phase when the V-phase and W-phase main circuit wires are misconnected in the connection of the main circuit wires of the servo device of FIG. It is a figure which shows the d-axis current and q-axis current which were obtained in this way.
12 is a diagram showing the current of each phase and the d-axis current and the q-axis current obtained by performing dq conversion based on the current in the servo device in the misconnection state shown in FIG. 5; .
13 shows that the U, V, and W phases of the servo amplifier are connected in the order of the W phase, the U phase, and the V phase of the servo motor in the connection of the main circuit wires of the servo device of FIG. It is a figure which shows the electric current of each phase in a misconnection state, and the d-axis current and q-axis current which were obtained by dq conversion based on this.
FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the servo apparatus according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a block diagram showing a conventional servo device.
[Explanation of symbols]
1 Servo amplifier
2 Servo motor
3 Dynamic brake circuit
4 Resistor for current detection
5 Main circuit wires
6 Encoder
7 Main circuit transistor drive circuit
30 Current detection circuit
31 Speed calculation means
32 Failure detection means
40 Connection state detection means

Claims

Power conversion means for converting DC power into three-phase AC power;
Current detection means for detecting the current flowing through the output line of the power conversion means for each phase;
A motor driven by the current flowing through the output line;
A relay for short-circuiting either directly or through a said current limiting means to each of the output lines by the back contact when said motor is in driving out state,
Connection state detection means for detecting a connection state of the motor based on a detection output of the current detection means when the motor is in an out-of-drive state with the motor rotating;
Equipped with a,
The connection state detection means is based on the order of occurrence of the state where the detection output of the current detection means between the phases becomes zero when the motor is in an out-of-drive state with the motor rotating. A servo device that detects a connection state of a motor .

Power conversion means for converting DC power into three-phase AC power;
Current detection means for detecting the current flowing through the output line of the power conversion means for each phase;
A motor driven by the current flowing through the output line;
A relay that short-circuits each of the output lines by a back contact directly or through current limiting means when the motor is in an out-of-drive state;
Connection state detection means for detecting a connection state of the motor based on a detection output of the current detection means when the motor is in an out-of-drive state with the motor rotating;
With
The connection state detection means is configured such that a d-axis current obtained by dq conversion of the current detected by the current detection means when the motor is in an out-of-drive state with the motor rotating. features and to salicylate turbo device that depending on whether it is zero to determine whether or not the connection of the motor is normal.

Power conversion means for converting DC power into three-phase AC power;
Current detection means for detecting the current flowing through the output line of the power conversion means for each phase;
A motor driven by the current flowing through the output line;
A relay that short-circuits each of the output lines by a back contact directly or through current limiting means when the motor is in an out-of-drive state;
Connection state detection means for detecting a connection state of the motor based on a detection output of the current detection means when the motor is in an out-of-drive state with the motor rotating;
With
The connection state detection means includes a d-axis current and q obtained by performing dq conversion on the current detected by the current detection means when the motor is in an out-of-drive state while the motor is rotating. Based on the shaft current and the changes in the q-axis current and the d-axis current expected in response to five misconnections, any phase line of the motor is connected to each of the output lines of the power conversion means. features and to salicylate turbo device determining a dolphin.

The servo apparatus according to claim 3, characterized in that an output phase switching means for outputting the same phase as each of the motor phases of determination results on the basis of said output line of said connection state detecting means.