JPH02211082A - 電気的ブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、パルス幅変調方式を用いたサーボモータ用ド
ライブ回路に適用される電気的ブレーキに関する。

（従来、の技術） 第４図はサーボモータ用ドライブ回路の構成図である。

同図において１はパワー回路であって、このパワー回路
１は４つのスイッチングパワー素子２．３，４．５、例
えばパワー電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）やパワート
ランジスタ、サイリスタ等をブリッジに構成している。

そして、このブリッジの中間点にサーボモータ６が接続
される。

一方、７はパルス幅変調（以下、ＰＷＭと称する）制御
回路であって、第５図に示すような基準三角波を受けて
内部に設けられたコンパレータ等により電流指令に応じ
たパルス幅の各ゲート信号ＣＶ。

ＣＣＷを作成する機能を有するものである。そして、こ
れらゲート信号ｃｖ、　ｃｃｖのうちゲート信号ｅｗは
ブリッジにおいて互いに対向する各スイッチングパワー
素子２．３に送られるとともに、他方のゲート信号ＣＣ
Ｗは各スイッチングパワー素子４，５に送られる。これ
により、各スイッチングパワー素子２，３及び４，５が
各ゲート信号ｃｗ、　ｃｃｖによりそれぞれオン・オフ
してサーボモータ６に電流が供給され、このサーボモー
タ６は駆動する。

ところで、かかるドライバ回路においてサーボモータ６
の停止は次のような作用によって行なわれる。すなわち
、ブレーキ信号がＰＷＭ制御回路７に人力すると、この
ＰＷＭ制御回路７は各ゲート信号ａｖ、　ｃａｗのデユ
ーティ比を５０％に設定する。

これにより、ゲート信号ＣＶがハイレベルの期間に第６
図（ａ）に示すように各スイッチングパワー素子２，３
が共にオン状態となり、又ゲート信号ＣｃＷがハイレベ
ルの期間に同図（ｂ）に示すように各スイッチングパワ
ー素子４，５が共にオン状態となり、これら状態が一定
の期間で交互に繰り返される。これにより、サーボモー
タ６に発生する逆起電力によって目利電流が流れて停止
する。

しかしながら、上記サーボモータ６の停止方法では次の
ような問題が生じる。先ず、各ゲート信号ｃｖ、　ｃａ
ｗのデユーティ比が完全に５０％に設定されればよいが
、いずれか一方のゲート信号ＣＶ。

ｃｃｖのパルス幅が大きいと、サーボモータ６にオフセ
ット電流が流れてサーボモータ６が完全に停止できなく
なる。そこで、このオフセット電流を零に近付けるため
に可変調整用ボリュームを備えることが行なわれるが、
この場合可変調整ボリュームとしてはモータ電流の最大
値に対して０．１％程度の高精度な調整のできるものが
必要となる。

さらに、上記サーボモータ６のブレーキ作用を非常停止
として使用する場合には、ブレーキ信号の発生とともに
ドライバ回路に供給する交流電源、がしゃ断される。ゆ
えに第７図に示すようにドライバ回路内部のＰＷＭ制御
回路７などに直流電圧を供給する直流電源がしゃ断され
るが、このとき各スイッチングパワー素子２，３，４．
５にバラツキがあると、このバラツキによってサーボモ
ータ６に大電流が流れてしまう。

（発明が解決しようとする課題） 以上のようにサーボモータを停止する際、オフセット電
流が生じてサーボモータを完全に停止させることができ
ず、又各スイッチングパワー素子のバラツキによってサ
ーボモータに大電流が流れてしまう。

そこで本発明は、オフセット電流や大電流をサーボモー
タに流すことなく完全にかつ確実にサーボモータを停止
できる電気的ブレーキを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、４つのスイッチングパワー素子をＨ形に構成
したフルブリッジパワー回路又は２つのスイッチングパ
ワー素子をＴ形に構成したハーフブリッジパワー回路の
中間点にサーボモータが接続されるパワー回路と、ブレ
ーキ信号を受けたときにパワー回路におけるブリッジの
対向する各スイッチングパワー素子の各組ごとにそれぞ
れデユーティ比５０％のパルス幅変調信号を供給するパ
ルス幅変調制御回路と、ブレーキ信号を受けてから所定
時間後に各スイッチングパワー素子を全てオフ状態とす
るしゃ断手段とを備えて上記目的を達成しようとする電
気的ブレーキである。

又、本発明は、４つのスイッチングパワー素子をＨ形に
構成したフルブリッジパワー回路又は２つのスイッチン
グパワー素子をＴ形に構成したハーフブリッジパワー回
路の中間点にサーボモータが接続されるパワー回路と、
ブレーキ信号を受けたときにパワー回路におけるブリッ
ジの対向、する各スイッチングパワー素子の各組ごとに
それぞれデユーティ比５０％のパルス幅変調信号を供給
するパルス幅変調制御回路と、ブレーキ信号を受けてか
らサーボモータの回転数や電流等の動作状態のデータの
うち少なくとも１つのデータを受けてサーボモータが所
定の動作状態となったときに各スイッチングパワー素子
を全てオフ状態とするしゃ断手段とを備えて上記目的を
達成しようとする電気的ブレ−キである。

（作用） このような手段を備えたことにより、ブレーキ信号を受
けると、パルス幅変調制御回路はデユーティ比５０％の
パルス幅変調信号をパワー回路の各スイッチングパワー
素子に供給してブレーキ作用を行ない、このときしゃ断
手段はブレーキ信号を受けてから所定時間後に各スイッ
チングパワー素子を全てオフ状態とする。

又、上記手段を備えたことにより、ブレーキ信号を受け
ると、パルス幅変調制御回路はデユーティ比５０％のパ
ルス幅変調信号をパワー回路の各スイッチングパワー素
子に供給してブレーキ作用を行ない、このときしゃ断手
段はブレーキ信号を受けてからサーボモータの回転数や
電流等の動作状態のデータのうち少な（とも１つのデー
タを受けてサーボモータが所定の動作状態となったとき
に各スイッチングパワー素子を全てオフ状態とする。

（実施例） 以下、本発明の第１実施例について図面を参照して説明
する。

第１図は電気的ブレーキを適用したサーボモータ用ドラ
イバ回路の構成図である。電流アンプ１０にはサーボモ
ータ１１に流す電流を指示する電流指令及びパワー回路
１２からフィードバックされるサーボモータ１２に流れ
る電流とが入力しており、この電流アンプ１０はこれら
電流指令の電流値とフィードバックされた電流値との偏
差値を求め、この偏差値を増幅してＰＷＭ制御回路１３
に送出している。このＰＷＭ制御回路１３は電流アンプ
１０の偏差出力及び基準三角波発生回路１４からの基準
三角波を受けて、これら偏差出力及び基準三角波を内部
に設けたコンパレータに通すことによって偏差出力の値
に応じたパルス幅となるパルス幅変調信号としての２つ
のゲート信号を作成する機能を有するものである。つま
り、このＰＷＭ制御回路１３は第４図に示す各ゲート信
号ａｖ、　ｃｃｗと同様の各ゲート信号を作成するもの
である。以下、ＰＷＭ制御回路１３から送出される各ゲ
ート信号を（ｃｖ、　ｃｃｖ）として用いる。パワー回
路１２は第４図に示すパワー回路と同様に４つのスイッ
チングパワー素子（２，３，４，５）をブリッジに構成
したものであり、サーボモータ１１はこのブリッジの中
間点間に接続されている。

なお、このパワー回路１２の各スイッチングパワー素子
も（２，３，４，５）として以下用いる。

そして、ＰＷＭ制御回路１３からの一方のゲート信号（
ＣＶ）はスイッチングパワー素子（２，３）に供給され
るとともに他方のゲート信号（ＣＣν）は残りのスイッ
チングパワー素子（４，５）に供給されている。又、整
流回路１５は交流型Ｒｖａｃを整流して直流電圧＋Ｖｌ
、−Ｖｌを作成してこれら直流電圧十Ｖｌ、−Ｖ−を第
４図に示すようにパワー回路１２に供給するものである
。絶縁型直流電源１６は交流電源ＶａＣを受けて直流電
圧ｖｃｃを作成するもので、この絶縁型直流電源１６は
破線で示すＰＷＭ制御回路１３を構成するフォトカブラ
、パワー回路１２及び整流回路１５と電気的に絶縁され
ている。しかるに、直流電圧ＶＣＣは破線外にある電流
アンプ１０やＰＷＭ制御回路１３に供給されている。

２０はブ、レーキ信号発生用のスイッチであって、この
スイッチ２０が開くことによりハイレベルのブレーキ信
号が発生するようになっている。なお、Ｒは抵抗であっ
て、この抵抗Ｒに直流電圧Ｖｃｃが加わっている。この
ブレーキ信号は直接ＰＷＭ制御回路１３に送られるとと
もにオンデイレイタイマ２１に送られている。このオン
デイレイタイマ２１はブレーキ信号をサーボモータ１１
が停止する直前までの所定時間、例えば０．１〜２（ｓ
）経過後にフリー信号としてＰＷＭ制御回路１３に送出
する機能を有するものである。しかるに、このＰＷＭ制
御回路１３は上記機能の他にフリー信号を受けたときに
パワー回路１２の全てのスイッチングパワー素子（２，
３，４，５）をオフ状態とする機能を有している。

次に上記如く構成されたブレーキの作用について説明す
る。

電流アンプ１０からは電流指令の電流値とフィードバッ
クされたサーボモータ１１に流れる電流値との偏差値が
送出されてＰＷＭ制御回路１３に送られている。このＰ
ＷＭ制御回路１３は偏差値と三角波とをコンパレータに
通すことによって偏差値に応じた各ゲート信号（（Ｂｙ
、　ｃｃｗ　）を作成してパワー回路１２に送出する。

これにより、パワー回路１２の各スイッチングパワー素
子（２，３゜４．５）はオン・オフ動作して直流電圧＋
Ｖｌ。

−Ｖｌをチョッピングし、このチ３ツビングにより流れ
る電流によりサーボモータ１１は駆動する。

このようにサーボモータ１１が駆動している状態にスイ
ッチ２０が開かれると、第２図に示すようにハイレベル
のブレーキ信号が発生してＰＷＭ制御回路１３及びオン
デイレイタイマ２１に送られる。ＰＷＭＩ御回路、１３
はブレーキ信号を受けると各ゲート信号（ｃｖ、　ｃａ
ｗ　）をデユーティ比５０％に設定して各スイッチング
パワー素子（２゜３．４．５）に送出する。これによっ
て、パワー囲路１２では第６図に示すように各スイッチ
ングパワー素子２，３及び４，５がそれぞれ同−期間毎
にオン・オフを繰り返し、このオン・オフでサーボモー
タ１１　ｓｉ発生している逆起電力が直流電源上Ｖｌに
回訓されてサーボモータ１１は停止に向かう。

一方、オンデイレイタイマ２１はブレーキ信号を受けて
一定時間（ｖ、１〜２秒）経過後にハイレベルのフリー
信号を発生してＰＷＭ制御回路１３へ送出する。このＰ
ＷＭ制御回路１３はフリー信号を受けると各ゲート信号
（ｃｖ、　ｃｃｗ　）をローレベルに設定する。このよ
うに各ゲート信号（ＣＶ。

ｃｅｖ　）がローレベルとなると、パワー回路１２の全
てのスイッチングパワー素子（２，３，４，５）はオフ
状態となる。この結果、サーボモータ１１には電流が全
く流れなくなり、この状態にサーボモータ１１は停止す
る。そうして、交流電源ＶａＣのしゃ断により絶縁型置
流電［１６の直流電圧Ｖｅｃが使用回路の動作電圧以下
になると、ブレーキ信号はオフとなる。

このように上記第１実施例においては、ブレーキ信号を
受けるとＰＷＭ制御回路１３からデユーティ比５０％の
各ゲート信号をパワー回路１２の各スイッチングパワー
素子に供給し、これとともにブレーキ信号を受けてから
所定時間後に各スイッチングパワー素子を全てオフ状態
とするようにしたので、４つのスイッチングパワー素子
をブリッジ構成としたパワー回路１２に接続したサーボ
モータ１１にオフセット電流や各スイッチングパワー素
子のバラツキにより発生する大電流を流さずにサーボモ
ータ１１を完全に停止させることができる。

次に本発明の第２実施例について第３図に示す構成図を
参照して説明する。なお、第１図と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略する。

同図において３０は回転数検出器であって、この回転数
検出器３０はサーボモータ１１の回転数を検出してその
回転検出信号を動作状態検出回路３１に送るものである
。この動作状態検出回路３１はブレーキ信号を受けてか
ら回転数検出信号によりサーボモータ１１の回転数が所
定の回転数以下に低下したかを判断（つまりフリー信号
を受けてから０．１〜２秒経過したときの回転数になっ
たかの判断）シ、この判断によりサーボモータ１１の回
転数が所定回転数以下に低下したときにＰＷＭ制御回路
１３へフリー信号を送出する機能を有するものである。

このような構成であれば、スイッチ２０が開かれると、
ハイレベルのブレーキ信号が発生してＰＷＭ制御回路１
３及び動作状態検出回路３１に送られる。ＰＷＭ制御回
路１３はブレーキ信号を受けると各ゲート信号をデユー
ティ比５０％に設定して各、スイッチングパワー素子（
２，３，４，５）に送出し、これにより上記第１実施例
と同様にサーボモータ１１は停止状態に向かう。

一方、動作状態検出回路３１はブレーキ信号を受けたと
きから回転数検出信号によりサーボモータ１１の回転数
が所定の回転数に低下したかを判断する。そして、サー
ボモータ１１の回転数が所定の回転数に低下すると、動
作状態検出回路３１はＰＷＭ制御回路１３にフリー信号
を送出する。

かくして、ＰＷＭ制御回路１３は各ゲート信号をローレ
ベルとしてパワー回路１２の各スイッチングパワー素子
を全てオフ状態とする。この結果、サーボモータ１１は
電流が流れずに完全に停止する。

このように上記第２実施例においては、ブレーキ信号を
受けるとＰＷＭ制御回路１３からデユーティ比５０％の
各ゲート信号をパワー回路１２の各スイッチングパワー
素子に供給し、これとともにブレーキ信号を受けてから
サーボモータの回転数が所定の回転数以下となったとき
に各スイッチングパワー素子を全てオフ状態とするよう
にしだので、上記第１実施例と同様の効果を奏すること
ができる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、第
２実施例においてサーボモータ１１の動作状態としてた
回転数を検出しているが、これに限らずサーボモータ１
１の回転速度、モータ電流等を検出してフリー信号を作
成するようにしてもよい。又、フリー信号を発生するタ
イミングはサーボモータ１１が完全に停止する直後であ
ってもよい。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、オフセット電流や
大電流をサーボモータに流すことなく完全にかつ確実に
サーボモータを停止できる電気的ブレーキを提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係わる電気的ブレーキの第
１実施例を説明するための図であって、第１図はサーボ
モータ用ドライブ回路に適用したサーボモータ用ドライ
バ回路の構成図、第５図は同回路の動作タイミング図、
第６図は同回路のブレーキ作用を説明するための図、第
７図は従来のブレーキ作用の動作タイミング図である。 １０・・・電流アンプ、１１・・・サーボモータ、１２
・・・パワー回路、１３・・・ＰＷＭ制御回路、１４・
・・基準三角波発生回路、１５・・・整流回路、１６・
・・絶縁型直流電源、２０・・・スイッチ、２１・・・
オンデイレイタイマ、３０・・・回転数検出器、３１・
・・動作状態検出回路。 第４図 ｗ市 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第５図 υａＣ 第 図 を−２’ＩＩ違しｌ入ノＡ７− ブレＡ犠も　−Ｊ−−−−−−７Ｌ−−フリーイ名−も
　−一一一一一一丁一一一］−−−−（ａ） （ｂ） 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）４つのスイッチングパワー素子をＨ形に構成した
   フルブリッジパワー回路又は２つのスイッチングパワー
   素子をＴ形に構成したハーフブリッジパワー回路の中間
   点にサーボモータが接続されるパワー回路と、ブレーキ
   信号を受けたときに前記パワー回路におけるブリッジの
   対向する各スイッチングパワー素子の各組ごとにそれぞ
   れデューティ比５０％のパルス幅変調信号を供給するパ
   ルス幅変調制御回路と、前記ブレーキ信号を受けてから
   所定時間後に前記各スイッチングパワー素子を全てオフ
   状態とするしゃ断手段とを具備したことを特徴とする電
   気的ブレーキ。
2. （２）４つのスイッチングパワー素子をＨ形に構成した
   フルブリッジパワー回路又は２つのスイッチングパワー
   素子をＴ形に構成したハーフブリッジパワー回路の中間
   点にサーボモータが接続されるパワー回路と、ブレーキ
   信号を受けたときに前記パワー回路におけるブリッジの
   対向する各スイッチングパワー素子の各組ごとにそれぞ
   れデューティ比５０％のパルス幅変調信号を供給するパ
   ルス幅変調制御回路と、前記ブレーキ信号を受けてから
   前記サーボモータの回転数や電流等の動作状態のデータ
   のうち少なくとも１つのデータを受けて前記サーボモー
   タが所定の動作状態となったときに前記各スイッチング
   パワー素子を全てオフ状態とするしゃ断手段とを具備し
   たことを特徴とする電気的ブレーキ。