JPH03107332A - サーボ用直流電源装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電源投入時の負荷に対するソフトチャージ機
能と回生機能と電源オフ時の放電機能とを有するサーボ
用直流電源装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、ロボットの各軸駆動用のサーボドライバ（負荷
）に直流電源を供給する電源装置では、その電源投入時
に突入電流によりコンデンサや負荷内のＩＣ等に破損が
生じるのを防止するため、抑制抵抗により突入電流を抑
制しながら負荷側のコンデンサを充電し、充電後に直接
電源供給するいわゆるソフトチャージ機能が用いられて
いる。

また、このような電源装置では、コンデンサが過電圧状
態になった場合にその電圧を下げるべくコンデンサから
の電流を回生する回生機能や、電源オフ時、−時停止時
、非常停止時などにコンデンサを放電させる放電機能が
そなえられている。

ここで、電源オフ時や非常停止時などには装置の点検を
行なうことがあるが、コンデンサが充電されたままであ
ると、誤点検の可能性があるだけでなく非常に危険であ
るため、上述した放電機能が必要となる。

このような各種機能を有する従来のサーボ用直流電源装
置を第３図（回路図）により具体的に説明する。

第３図において、１は直流電力を供給されるべき負荷（
例えばロボットのサーボドライバ）、２は電源投入時に
オン（閉）状態に操作されるマグネットコンタクタ、３
はこのマグネットコンタクタ２を介して入力された交流
電力（例えば３相２００Ｖ）を３相全波整流して直流電
力を出力する整流回路。

４は負荷１と整流回路３との間において設けられ整流回
路３からの直流電力を平滑化するコンデンサ、５は整流
回路３とコンデンサ４との間に設けられた充電回路で、
この充電回路５は、整流回路３の出力側に設けたリレー
（スイッチ）５ａと、このリレー５ａと並列に接続され
電源投入時の直流供給電流を抑制するソフトチャージ用
抵抗Ｒ１とから構成されている。

また、６はマグネットコンタクタ２のオン後所定時間が
経過するとリレー５８を閉路させる駆動回路、Ｒ２はス
イッチングトランジスタ８を介してコンデンサ４と並列
に接続された回生用抵抗、Ｒ３はスイッチングトランジ
スタ１０を介してコンデンサ４と並列に接続された放電
用抵抗、７はコンデンサ４が過電圧になったことを検知
すると回生開始指令をスイッチングトランジスタ８へ出
力する回生回路、９はシステムの電源オフ、非常停止あ
るいは一時停止を検知すると放電開始指令をスイッチン
グトランジスタ１０へ出力する放電回路である。

上述の構成により、負荷１へ電力を供給する際には、ま
ず、マグネットコンタクタ２をオン状態にする。これに
より、入力交流電力（３相交流）は、整流回路３で全波
整流された後、充電回路５の抵抗Ｒ１を通ってコンデン
サ４をソフトチャージする。そして、マグネットコンタ
クタ２のオン後所定時間だけ経過すると、ａ動回路６に
より、開路状態であったリレー５ａが閉路駆動され、そ
れまで抵抗Ｒ１を通じてコンデンサ４にチャージされて
いた電流は、リレー５ａの接点を通じて直接的にチャー
ジされることになり、この時点でソフトチャージが完了
する。

一方、ソフトチャージ後、通常の給電状態になってから
、コンデンサ４が過電圧状態になると、これが回生回路
７にて検知され、この回生回路７からスイッチングトラ
ンジスタ８へ回生開始指令が出力される。これにより、
スイッチングトランジスタ８がオン状態になって、コン
デンサ４からの回生電流が抵抗Ｒ２にて消費されコンデ
ンサ４の過電圧が解消される。

また、通常の給電状態から電源オフ、−時停止。

非常停止を行なうと、これが放電回路９にて検知され、
この放電回路９からスイッチングトランジスタ１０へ放
電開始指令が出力される。これにより、スイッチングト
ランジスタ１ｏがオン状態になって、コンデンサ４から
の放電電流が抵抗Ｒ３にて消費され放電が行なわれる。

なお１例えば、ソフトチャージ用抵抗Ｒ１としては５Ω
、４０Ｗ１回生用抵抗Ｒ２としては１゜ｋΩ、５Ｗ、放
電用抵抗Ｒ３としては１０にΩ。

４Ｗのものが用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来のサーボ用直流電源装置で
は１回路の性能上、各抵抗Ｒ１〜Ｒ３の抵抗値が異なる
ために、各抵抗Ｒ１〜Ｒ３の使用タイミングは異なって
いるにも係らず、ソ、フトチャージ用９回生用、放電用
ごとに抵抗Ｒ１〜Ｒ３を設けているので、各抵抗Ｒ１〜
Ｒ３を収納するスペースが必要で、装置の大型化を招く
要因になっていた。

本発明は、上述のような課題を解消するためになされた
もので、ソフトチャージ用９回生用および放電用の抵抗
を１つの抵抗で共用できるようにして、抵抗収納スペー
スを削減したコンパクトなサーボ用直流電源装置を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明のサーボ用直流電源
装置（請求項１）は、充電回路を、スイッチと、このス
イッチにダイオードを介して並列に接続された抵抗とを
そなえて構成し、コンデンサの電位が所定値になった時
に前記スイッチを閉路させる駆動回路をそなえ、回生・
放電用のスイッチング素子の閉路に伴い前記コンデンサ
からの回生電流もしくは放電電流が前記抵抗を流れる回
路構成としたことを特徴としている。

また、本発明のサーボ用直流電源装置（請求項２）は、
前記充電回路において、前記抵抗と並列にダイオードを
接続したことを特徴としている。

［作　　　用コ 上述した本発明のサーボ用直流電源装置（請求項１）で
は、電力供給開始時には、充電回路のスイッチをオフ状
態とすることで、直流電力が、抵抗により抑制されなが
らコンデンサへ供給される。

そして、コンデンサの電位が所定値になると、駆動回路
にてスイッチがオン状Ｂ（閉路）に駆動され、コンデン
サへのソフトチャージが完了する。一方、回生や放電を
行なう場合には、スイッチング素子をオン状態（閉路）
にすることにより、コンデンサからの回生電流もしくは
放１を電流が抵抗を流れて消費され、回生、放電が行な
われる。

また１本発明のサーボ用直流電源装置（請求項２）では
、抵抗と並列にダイオードを接続することにより、充電
回路のスイッチが電源オフ、−時停止、非常停止に伴い
開いてしまっていても、そのダイオードを介して確実に
放電電流が抵抗へ導かれる。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としてのサーボ用直
流電源装置について説明すると、第１図はその回路図、
第２図はその動作を説明するためのグラフである。なお
、第１図中、既述の符号と同一の符号は同一の部分を示
しているので、その説明は省略する。

第１図において、５Ａは整流回路３とコンデンサ４との
間に設けられた本実施例の充電回路で、この充電回路５
Ａは、整流回路３の出力側に設けたリレー（スイッチ）
５ａと、このリレー５ａに逆流防止用のダイオードＤ１
を介して並列に接続された抵抗Ｒと、この抵抗Ｒおよび
ダイオードＤ１と並列に接続されたダイオードＤ２とか
ら構成されている。なお、抵抗Ｒとしては、例えば、５
にΩ、５Ｗ程度のものが用いられる。

また、６Ａはコンデンサ４の電位が所定値になった時に
リレー５ａを閉路させる駆動回路で、この駆動回路６Ａ
は、抵抗Ｒの両端電位差（コンデンサ４の電位に対応）
を検出する電圧検出器１１からの検出信号に基づいて動
作する。つまり、駆動回路６Ａは、電圧検出器１１によ
り検出された電位差が所定値以内になった場合に、リレ
ー５ａを閉路する指令（ソフトチャージ完了指令）を出
力するものである。

一方、１２は回生回路７からの回生開始指令と放電回路
９からの放電開始指令とを受けこれらの論理和をとって
出力するＯＲゲート、１３はコンデンサ４の端子間に挿
入したスイッチングトランジスタ（回生・放電用のスイ
ッチング素子）で、その一端は抵抗ＲとダイオードＤ１
との間に接続されるとともに、他端はマイナスラインに
接続されている。このトランジスタ１３は、ＯＲゲート
１２からの信号を受は回生開始指令もしくは放電開始指
令のいずれかが出力された場合にオン駆動されるように
なっている。

本実施例のサーボ用直流電源装置は、上述のごとく構成
されているので、第２図に示すように動作する。つまり
、負荷１へ電力を供給する際には、まず、マグネットコ
ンタクタ２をオン状態にする。

この時点では、充電回路５Ａのリレー５８はオフ状態に
なっている。マグネットコンタクタ２がオン状態になる
と、入力交流電力（３相交流）は、整流回路３で３相全
波整流された後、抵抗Ｒ，ダイオードＤ１を通ってコン
デンサ４をソフトチャージする。

そして１本実施例では、抵抗Ｒの両端電位差ΔＶが電圧
検出器１１により監視されており、第２図に示すように
、抵抗Ｒの両端電位差ΔＶが設定値Ｖ、以下となると（
つまりはコンデンサ４の電位が所定値ｖ０になると）、
電圧検出器１１からの検出信号を受けた駆動回路６Ａに
より、リレー５ａの接点がオン（閉）状態に駆動される
。これに伴い、それまで抵抗Ｒを通じてコンデンサ４に
チャージされていた電流は、リレー５ａの接点を通じて
直接的にチャージされることになり、この時点でソフト
チャージが完了する。

上述のようにして、定常的に負荷１の電力供給が行なわ
れるようになってから、第２図に示すように、コンデン
サ４が過電圧状態になると、これが回生回路７にて検知
され、この回生回路７からＯＲゲート１２へ回生開始指
令が出力される。これにより、スイッチングトランジス
タ１３がオン状態になって、コンデンサ４からの回生電
流が、ダイオードＤ２（もしくはリレー５ａ）→抵抗Ｒ
→トランジスタ１３の順で流れ、抵抗Ｒにて消費されコ
ンデンサ４の過電圧が解消される。このとき。

ダイオードＤ１により回生電流の逆流が防止されている
。

また１通常の給電状態から電源オフ、−時停止。

非常停止を行なうと、これが放電回路９にて検知され、
この放電回路９からＯＲゲート１２八放電開始指令が出
力される。これにより、スイッチングトランジスタ１３
がオン状態になって、コンデンサ４からの放電電流が、
ダイオードＤ２→抵抗Ｒ→トランジスタ１３の順で流れ
、抵抗Ｒにて消費され放電が行なわれる。電源オフ、−
時停止。

非常停止を行なった場合、通常、リレー５ａはオン状態
から再びオフ状態に戻っているが、本実施例ではダイオ
ードＤ２が設けられているので、放電電流は、リレー５
ａがオフでもダイオードＤ２を通じて確実に放電電流が
抵抗Ｒへ導かれる。なお、この放電時にも、ダイオード
Ｄ１により放電電流の逆流が防止される。

このように、本実施例のサーボ用直流電源装置によれば
、従来、ソフトチャージ用９回生用および放電用に個々
に設けていた抵抗を、第１図に示すように、１つの抵抗
Ｒで共用することができるので、抵抗用収納スペースが
大幅に削減され、装置自体をコンパクトなものすること
ができる。

また、本実施例によれば、抵抗Ｒの両端電位差（コンデ
ンサ４の電位）に基づいてコンデンサ４へのソフトチャ
ージを完了させるようにしているので、１次側、のイン
ピーダンス、欠相などによりコンデンサ４の電位差が低
過ぎる状態で、リレー５８がオン状態に切り換えられる
ことはなくなり、ソフトチャージ完了時に過電流が負荷
１側へ流れ込み回路部品が破損するのを確実に防止する
こともできる。さらに、ソフトチャージ完了のタイミン
グは、抵抗Ｒ１の両端電位差に応じて変化することにな
り、１次側電圧レベル、インピーダンス。

回路状態に自由に対応することができ、電源投入後のソ
フトチャージ時間を最小にすることができるなどの利点
もある。

［発明の効果］ 以上詳述したように１本発明のサーボ用直流電源装置に
よれば、１つの抵抗をソフトチャージ用。

回生用および放電用のいずれにも共用できるように構成
したので、抵抗用収納スペースを大幅に削減でき、コン
パクトな装置を得られる効果がある。

また、抵抗と並列にダイオードを接続することにで、充
電回路のスイッチが電源オフ、−時停止。

非常停止に伴い開いていても、そのダイオードを介して
確実に放電電流を抵抗へ導ける効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としてのサーボ用直流電
源装置を示すもので、第１図はその回路図、第２図はそ
の動作を説明するためのグラフであり、第３図は従来の
サーボ用直流電源装置を示す回路図である。 図において、１−負荷（直流サーボモータ）、２−マグ
ネットコンタクタ、３−整流回路、４−コンデンサ、５
Ａ−充電回路、５ａ−リレー（スイッチ）、６Ａ−駆動
回路、７−回生回路、９−放電回路、１１−電圧検出器
、１２−ＯＲゲート、１３−スイッチングトランジスタ
（回生・放電用のスイッチング素子）、Ｄｌ、Ｄ２−ダ
イオード、Ｒ−ｍ−抵抗。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）整流器と充電回路とコンデンサとから成り、前記
   コンデンサの端子間に挿入した回生・放電用のスイッチ
   ング素子を有したサーボ用直流電源装置において、前記
   充電回路が、スイッチと、このスイッチにダイオードを
   介して並列に接続された抵抗とをそなえて構成され、前
   記コンデンサの電位が所定値になった時に前記スイッチ
   を閉路させる駆動回路がそなえられるとともに、前記ス
   イッチング素子の閉路に伴い前記コンデンサからの回生
   電流もしくは放電電流が前記抵抗を流れる回路構成とな
   っていることを特徴とするサーボ用直流電源装置。
2. （２）前記充電回路において、前記抵抗と並列にダイオ
   ードが接続されていることを特徴とする請求項１記載の
   サーボ用直流電源装置。