JPH05276774A - サーボ制御装置 - Google Patents
サーボ制御装置Info
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- JPH05276774A JPH05276774A JP6865292A JP6865292A JPH05276774A JP H05276774 A JPH05276774 A JP H05276774A JP 6865292 A JP6865292 A JP 6865292A JP 6865292 A JP6865292 A JP 6865292A JP H05276774 A JPH05276774 A JP H05276774A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 必要に応じてサーボ制御装置に外部回生放電
抵抗ユニットを接続する場合に、サーボ制御装置全体で
の部品の利用効率を向上すると共に、外部回生放電抵抗
ユニットと制御装置本体との接続の簡略化を図れるサー
ボ制御装置を提供する。 【構成】 サーボ制御装置本体１の内部回生放電抵抗１
０と外部回生放電抵抗とを直列または並列に接続する。
そして、内部回生放電抵抗１０を加熱検出回路４により
過熱検出し、加熱検出回路４の出力により全ての回生放
電抵抗１０の使用負荷率を制限して、過熱防止を行う。
これにより、制御装置全体での部品の利用効率を向上す
ると共に相互接続の簡略化を実現する。
抵抗ユニットを接続する場合に、サーボ制御装置全体で
の部品の利用効率を向上すると共に、外部回生放電抵抗
ユニットと制御装置本体との接続の簡略化を図れるサー
ボ制御装置を提供する。 【構成】 サーボ制御装置本体１の内部回生放電抵抗１
０と外部回生放電抵抗とを直列または並列に接続する。
そして、内部回生放電抵抗１０を加熱検出回路４により
過熱検出し、加熱検出回路４の出力により全ての回生放
電抵抗１０の使用負荷率を制限して、過熱防止を行う。
これにより、制御装置全体での部品の利用効率を向上す
ると共に相互接続の簡略化を実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータ制御により
モータの駆動を制御するサーボ制御装置に関する。
モータの駆動を制御するサーボ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、インバータ制御によりモータの駆
動を制御するサーボ制御装置は、モータを停止させる際
に制御装置に回生される運動エネルギーを消費するため
回生放電抵抗を有している。図３は、一般的なサーボ制
御装置の電力制御を行うインバータ制御部の構成を示す
回路図である。このサーボ制御装置は、サーボ制御装置
本体１を有しており、サーボ制御装置本体１は、モータ
を制御する電力制御部２、サーボ制御装置本体内部のサ
ーマルリードスイッチ３の出力により検出する加熱検出
回路４及び各部を制御する回生放電制御回路５を有して
いる。更に、電力制御部２は、交流電源６から供給され
る交流電流を直流電流に変換する整流ダイオードブリッ
ジ７及び平滑コンデンサ８と、モータ９の停止時に回生
されるモータ９の運動エネルギーを消費する内部回生放
電抵抗１０と、内部回生放電抵抗１０への通電をオン、
オフするトランジスタ１１、及び整流ダイオードブリッ
ジ７及び平滑コンデンサ８に変換された直流電流を交流
電流に変換してモータ９へ送る整流インバータブリッジ
１２とを有している。サーボ制御装置本体１は、端子群
１３、１４、１５、１６、１７を有している。端子１
３、１４は内部回生放電抵抗１０に接続されており、端
子１５は整流ダイオードブリッジ７と整流インバータブ
リッジ１２とを結ぶ線に接続されており、端子１６、１
７はサーマルリードスイッチ３に接続されており、端子
１４、１５間は結線１８により接続されており、かつ端
子１６、１７間は結線１９により接続されている。ま
た、サーボ制御装置本体１は、図４に示されるように、
所望の回生電力消費能力を確保するために必要に応じて
外部に所望の抵抗値かつ許容損失の外部回生放電抵抗を
備える外部回生放電抵抗ユニット２０を接続し得るよう
になっている。外部回生放電抵抗ユニット２０は、端子
群２１、２２、２３、２４を有している。端子２１、２
２間には、内部回生放電抵抗１０と同じ抵抗値で許容損
失のみが数倍になっている外部回生放電抵抗２５、２６
が並列に接続されており、端子２３、２４間には、外部
回生放電抵抗ユニット２０内の熱を検出するためのサー
マルリードスイッチ２７が接続されている。外部回生放
電抵抗ユニット２０をサーボ制御装置本体１に接続する
場合、結線１８、１９を切り、端子１３と２１とを結線
２８により接続し、端子１５と２２とを結線２９により
接続し、端子１６と２３とを結線３０により接続し、端
子１７と２４とを結線３１により接続する。
動を制御するサーボ制御装置は、モータを停止させる際
に制御装置に回生される運動エネルギーを消費するため
回生放電抵抗を有している。図３は、一般的なサーボ制
御装置の電力制御を行うインバータ制御部の構成を示す
回路図である。このサーボ制御装置は、サーボ制御装置
本体１を有しており、サーボ制御装置本体１は、モータ
を制御する電力制御部２、サーボ制御装置本体内部のサ
ーマルリードスイッチ３の出力により検出する加熱検出
回路４及び各部を制御する回生放電制御回路５を有して
いる。更に、電力制御部２は、交流電源６から供給され
る交流電流を直流電流に変換する整流ダイオードブリッ
ジ７及び平滑コンデンサ８と、モータ９の停止時に回生
されるモータ９の運動エネルギーを消費する内部回生放
電抵抗１０と、内部回生放電抵抗１０への通電をオン、
オフするトランジスタ１１、及び整流ダイオードブリッ
ジ７及び平滑コンデンサ８に変換された直流電流を交流
電流に変換してモータ９へ送る整流インバータブリッジ
１２とを有している。サーボ制御装置本体１は、端子群
１３、１４、１５、１６、１７を有している。端子１
３、１４は内部回生放電抵抗１０に接続されており、端
子１５は整流ダイオードブリッジ７と整流インバータブ
リッジ１２とを結ぶ線に接続されており、端子１６、１
７はサーマルリードスイッチ３に接続されており、端子
１４、１５間は結線１８により接続されており、かつ端
子１６、１７間は結線１９により接続されている。ま
た、サーボ制御装置本体１は、図４に示されるように、
所望の回生電力消費能力を確保するために必要に応じて
外部に所望の抵抗値かつ許容損失の外部回生放電抵抗を
備える外部回生放電抵抗ユニット２０を接続し得るよう
になっている。外部回生放電抵抗ユニット２０は、端子
群２１、２２、２３、２４を有している。端子２１、２
２間には、内部回生放電抵抗１０と同じ抵抗値で許容損
失のみが数倍になっている外部回生放電抵抗２５、２６
が並列に接続されており、端子２３、２４間には、外部
回生放電抵抗ユニット２０内の熱を検出するためのサー
マルリードスイッチ２７が接続されている。外部回生放
電抵抗ユニット２０をサーボ制御装置本体１に接続する
場合、結線１８、１９を切り、端子１３と２１とを結線
２８により接続し、端子１５と２２とを結線２９により
接続し、端子１６と２３とを結線３０により接続し、端
子１７と２４とを結線３１により接続する。
【０００３】次に動作について説明する。交流電源６か
ら供給される交流電流は電力制御部２内の整流ダイオー
ドブリッジ７と、平滑コンデンサ８によって直流電圧に
交換される。１２は、パワートランジスタ等の電力スイ
ッチング素子群で構成されたインバータブリッジで、こ
れらをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、モータ９に任
意の駆動電流を与える。図５は、図３に示したサーボ制
御装置によりモータ９を加減速運転した時のモータ速
度、モータトルク、及びモータ出力について表したタイ
ムチャートである。サーボ制御装置が、モータ加速トル
ク＋Ｔa に相当する駆動電流を出力することにより、モ
ータは正方向に加速動作を開始する。ｔaは、モータの
加速時間であり、この時間が終了すると、モータは所定
の速度Ｗ0に到達する。定速度動作時間ｔ0 において
は、負荷トルク＋Ｔe に相当する電流がサーボ制御装置
より、モータに供給される。定速動作時間が終了する
と、サーボ制御装置は、モータ減速トルクに相当する電
流を出力し、モータは減速動作を開始する。ここで、減
速時間を加速時間に等しいとすると、減速トルクＴ
d は、Ｊを、モータと負荷の供給イナーシャとすると、 Ｔd ＝−Ｊ（Ｗ0 ／ｔa ）＋Ｔe となる。又、加速条件より、 Ｔa ＝Ｊ（Ｗ0 ／ｔa ）＋Ｔe だから、結局、減速トルクＴd は、 Ｔd ＝−Ｔa ＋２・Ｔe ＝−（Ｔa −２Ｔe ） となる。モータは、停止後に、ｔs の休止時間を経て、
ここまでの一連の動作を１サイクル時間ｔc とした繰り
返し動作を行う。図５（ｃ）中のモータ出力Ｐは、モー
タ速度Ｗ及びモータトルクＴ（図５（ｂ）参照）との関
係式 Ｐ＝Ｔ・Ｗ によって表したものである。これにより、モータ出力が
正符号となる減速動作中は、モータが発電機として動作
していることがわかる。１サイクル時間ｔc 内の実効ト
ルクＴc は、モータの定格トルクをＴm とすると、Ｔc
≦Ｔm の関係が成立する。よって、 Ｔm ≧Ｔc ＝｛（Ｔa 2 ・ｔa ＋Ｔe 2 ・ｔ0 ＋Ｔd 2 ・ｔd ）／ｔc ｝1/2 ここで、Ｔe をＴe ＝βＴm （βは定数）に置き換える
と、 Ｔm ≧｛（Ｔa 2 ・ｔa ＋（βＴm ）2 （ｔ0 −ｔs −２ｔa ）＋（Ｔa −２ βＴm ）2 ・ｔa ）／ｔc ｝1/2 となる。これを式変形すると、停止動作デューティｔa
／ｔc は、 ｔa ／ｔc ≦｛（Ｔm 2 −β2 Ｔm 2 ）／２（Ｔa −βＴm ）2 ｝＋｛（β2 Ｔm 2 ）／２（Ｔa −βＴm ）2 ｝ｔs ／ｔc ｔa ／ｔc ≦（１−β2 ＋β2 ｔs ／ｔc ）／２｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 ＝ ｛１−β2 （ｔc −ｔs ）／ｔc ｝／２｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 …（１） となる。また、図５（ｃ）に示す減速時モータ出力波形
の面積Ｕ（斜線部）は、次式のように示される。但し、
積分範囲はｔ1 からｔ2 までとする。
ら供給される交流電流は電力制御部２内の整流ダイオー
ドブリッジ７と、平滑コンデンサ８によって直流電圧に
交換される。１２は、パワートランジスタ等の電力スイ
ッチング素子群で構成されたインバータブリッジで、こ
れらをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、モータ９に任
意の駆動電流を与える。図５は、図３に示したサーボ制
御装置によりモータ９を加減速運転した時のモータ速
度、モータトルク、及びモータ出力について表したタイ
ムチャートである。サーボ制御装置が、モータ加速トル
ク＋Ｔa に相当する駆動電流を出力することにより、モ
ータは正方向に加速動作を開始する。ｔaは、モータの
加速時間であり、この時間が終了すると、モータは所定
の速度Ｗ0に到達する。定速度動作時間ｔ0 において
は、負荷トルク＋Ｔe に相当する電流がサーボ制御装置
より、モータに供給される。定速動作時間が終了する
と、サーボ制御装置は、モータ減速トルクに相当する電
流を出力し、モータは減速動作を開始する。ここで、減
速時間を加速時間に等しいとすると、減速トルクＴ
d は、Ｊを、モータと負荷の供給イナーシャとすると、 Ｔd ＝−Ｊ（Ｗ0 ／ｔa ）＋Ｔe となる。又、加速条件より、 Ｔa ＝Ｊ（Ｗ0 ／ｔa ）＋Ｔe だから、結局、減速トルクＴd は、 Ｔd ＝−Ｔa ＋２・Ｔe ＝−（Ｔa −２Ｔe ） となる。モータは、停止後に、ｔs の休止時間を経て、
ここまでの一連の動作を１サイクル時間ｔc とした繰り
返し動作を行う。図５（ｃ）中のモータ出力Ｐは、モー
タ速度Ｗ及びモータトルクＴ（図５（ｂ）参照）との関
係式 Ｐ＝Ｔ・Ｗ によって表したものである。これにより、モータ出力が
正符号となる減速動作中は、モータが発電機として動作
していることがわかる。１サイクル時間ｔc 内の実効ト
ルクＴc は、モータの定格トルクをＴm とすると、Ｔc
≦Ｔm の関係が成立する。よって、 Ｔm ≧Ｔc ＝｛（Ｔa 2 ・ｔa ＋Ｔe 2 ・ｔ0 ＋Ｔd 2 ・ｔd ）／ｔc ｝1/2 ここで、Ｔe をＴe ＝βＴm （βは定数）に置き換える
と、 Ｔm ≧｛（Ｔa 2 ・ｔa ＋（βＴm ）2 （ｔ0 −ｔs −２ｔa ）＋（Ｔa −２ βＴm ）2 ・ｔa ）／ｔc ｝1/2 となる。これを式変形すると、停止動作デューティｔa
／ｔc は、 ｔa ／ｔc ≦｛（Ｔm 2 −β2 Ｔm 2 ）／２（Ｔa −βＴm ）2 ｝＋｛（β2 Ｔm 2 ）／２（Ｔa −βＴm ）2 ｝ｔs ／ｔc ｔa ／ｔc ≦（１−β2 ＋β2 ｔs ／ｔc ）／２｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 ＝ ｛１−β2 （ｔc −ｔs ）／ｔc ｝／２｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 …（１） となる。また、図５（ｃ）に示す減速時モータ出力波形
の面積Ｕ（斜線部）は、次式のように示される。但し、
積分範囲はｔ1 からｔ2 までとする。
【０００４】 Ｕ＝∫Ｐｄｔ＝１／２（Ｐd ・ｔa ） …（２） モータ出力波形の面積Ｕは、モータが発電機となって、
負荷も含めた運動エネルギーをサーボ制御装置に回生す
るエネルギー量になる。回生される運動エネルギーは、
図３の電力制御部２では、コンデンサ８の静電エネルギ
ーに形態をかえる。モータ減速開始時ｔ＝ｔ1 のコンデ
ンサ電圧をＶ0 、コンデンサ容量をＣとすると、モータ
停止時ｔ＝ｔ2 のコンデンサ電圧Ｖは、エネルギー授受
関係より、 １／２・Ｃ（Ｖ2 −Ｖ0 2 ）＝１／２・Ｐd ・ｔa で表され、結果としてコンデンサ電圧が上昇することに
なる。
負荷も含めた運動エネルギーをサーボ制御装置に回生す
るエネルギー量になる。回生される運動エネルギーは、
図３の電力制御部２では、コンデンサ８の静電エネルギ
ーに形態をかえる。モータ減速開始時ｔ＝ｔ1 のコンデ
ンサ電圧をＶ0 、コンデンサ容量をＣとすると、モータ
停止時ｔ＝ｔ2 のコンデンサ電圧Ｖは、エネルギー授受
関係より、 １／２・Ｃ（Ｖ2 −Ｖ0 2 ）＝１／２・Ｐd ・ｔa で表され、結果としてコンデンサ電圧が上昇することに
なる。
【０００５】図３において、回生放電制御回路５は、コ
ンデンサ電圧を入力として、２つのスレッシュホールド
電圧Ｖ1 、Ｖ2 （但し、Ｖ1 ＞Ｖ2 ）を持ったヒステリ
シス回路になっており、コンデンサ電圧Ｖが、Ｖ＞Ｖ1
となると、放電トランジスタ１１をＯＮ動作させること
により、コンデンサ８の静電エネルギーをサーボ制御装
置本体１内部の内部回生放電抵抗１０を介して放電消費
させ、この後、Ｖ＞Ｖ2 となると、トランジスタをＯＦ
Ｆ動作させ、放電動作を停止させる機能を持つ。（１）
式、（２）式と図５のタイムチャートより、回生放電抵
抗１０の損失ＰR は、 ＰR ＝Ｕ／ｔc ＝１／２・Ｐd ・ｔa ／ｔc ≦｛１−β2 （ｔc −ｔs ）／ｔc ｝／４｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 ・Ｐd …（３） となる。ここで、 Ｐd ＝Ｔd ・Ｗ0 ＝（Ｔa −２βＴm ）Ｗ0 ＝｛（Ｔa ／Ｔm ）−２β｝Ｔm ・Ｗ0 であるから、Ｗ0 をモータ定格速度とすると、モータ定
格出力Ｐm は、 Ｐm ＝Ｔm ・Ｗ0 となるから、これらを（３）式に代入に、ＰR をＰm で
表すと、 ＰR ≦｛１−β2 （ｔc −ｔs ）／ｔc ｝／４｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 ・Ｐd ＝｛１−β2 （ｔc −ｔs ）／ｔc ｝／４｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 ・｛（Ｔa ／Ｔm ）−２β｝・Ｐm …（４） 例えば、一般的な数値として、Ｔa ／Ｔm ＝３、β＝
０．３、（ｔc −ｔs ）／ｔc ＝１／２を（４）式に代
入すると、 ＰR ≦（１−０．３2 ・０．５）／４（３−０．３）2 ・（３−０．６）Ｐm となる。これは、定格トルクでかつ定格速度を条件とす
る加減速運転を行うと、モータ定格出力の１０％近い許
容損失を持つ放電回生抵抗が必要となることを示してい
る。しかしながら、上式が示すごとく、同一の駆動能力
のサーボ制御装置においても、適用されるモータの定格
出力の違いや、用途によって決まる定速走行時のモータ
速度等によって、放電回生抵抗に要求される許容損失は
大きく変わってしまう。このため、サーボ制御装置のコ
スト、大きさを考慮最適な構成を指向して、通常サーボ
制御装置本体には、適用される最大モータ容量におい
て、要求される最大許容損失の数分の１の能力を持つ回
生放電抵抗を設置し、この能力を超える用途では、制御
装置本体の外部に、大きな許容損失を持つ、外部回生放
電抵抗ユニットを設置して対応するシステム構成が採用
される。また、回生放電抵抗の抵抗値Ｒは、本体内部設
置であるか外部設置であるかにかかわらず、瞬時損失Ｖ
2 ／Ｒが、モータの瞬時最大回生電力Ｐd より大きく設
定しなければならないため、一様に決定できる。
ンデンサ電圧を入力として、２つのスレッシュホールド
電圧Ｖ1 、Ｖ2 （但し、Ｖ1 ＞Ｖ2 ）を持ったヒステリ
シス回路になっており、コンデンサ電圧Ｖが、Ｖ＞Ｖ1
となると、放電トランジスタ１１をＯＮ動作させること
により、コンデンサ８の静電エネルギーをサーボ制御装
置本体１内部の内部回生放電抵抗１０を介して放電消費
させ、この後、Ｖ＞Ｖ2 となると、トランジスタをＯＦ
Ｆ動作させ、放電動作を停止させる機能を持つ。（１）
式、（２）式と図５のタイムチャートより、回生放電抵
抗１０の損失ＰR は、 ＰR ＝Ｕ／ｔc ＝１／２・Ｐd ・ｔa ／ｔc ≦｛１−β2 （ｔc −ｔs ）／ｔc ｝／４｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 ・Ｐd …（３） となる。ここで、 Ｐd ＝Ｔd ・Ｗ0 ＝（Ｔa −２βＴm ）Ｗ0 ＝｛（Ｔa ／Ｔm ）−２β｝Ｔm ・Ｗ0 であるから、Ｗ0 をモータ定格速度とすると、モータ定
格出力Ｐm は、 Ｐm ＝Ｔm ・Ｗ0 となるから、これらを（３）式に代入に、ＰR をＰm で
表すと、 ＰR ≦｛１−β2 （ｔc −ｔs ）／ｔc ｝／４｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 ・Ｐd ＝｛１−β2 （ｔc −ｔs ）／ｔc ｝／４｛（Ｔa ／Ｔm ）−β｝2 ・｛（Ｔa ／Ｔm ）−２β｝・Ｐm …（４） 例えば、一般的な数値として、Ｔa ／Ｔm ＝３、β＝
０．３、（ｔc −ｔs ）／ｔc ＝１／２を（４）式に代
入すると、 ＰR ≦（１−０．３2 ・０．５）／４（３−０．３）2 ・（３−０．６）Ｐm となる。これは、定格トルクでかつ定格速度を条件とす
る加減速運転を行うと、モータ定格出力の１０％近い許
容損失を持つ放電回生抵抗が必要となることを示してい
る。しかしながら、上式が示すごとく、同一の駆動能力
のサーボ制御装置においても、適用されるモータの定格
出力の違いや、用途によって決まる定速走行時のモータ
速度等によって、放電回生抵抗に要求される許容損失は
大きく変わってしまう。このため、サーボ制御装置のコ
スト、大きさを考慮最適な構成を指向して、通常サーボ
制御装置本体には、適用される最大モータ容量におい
て、要求される最大許容損失の数分の１の能力を持つ回
生放電抵抗を設置し、この能力を超える用途では、制御
装置本体の外部に、大きな許容損失を持つ、外部回生放
電抵抗ユニットを設置して対応するシステム構成が採用
される。また、回生放電抵抗の抵抗値Ｒは、本体内部設
置であるか外部設置であるかにかかわらず、瞬時損失Ｖ
2 ／Ｒが、モータの瞬時最大回生電力Ｐd より大きく設
定しなければならないため、一様に決定できる。
【０００６】図３において、制御装置本体内部の回生放
電抵抗１０の過熱は、サーマルリードスイッチ３と、こ
の出力を入力とする過熱検出回路４とにより検出され
る。そして、過熱検出時には、過熱検出回路４は、整流
インバータブリッジ１２の動作を停止させ、モータ９の
回生動作を中止するとともに、制御装置が異常な温度上
昇を招くことを未然に防止する。また、過熱検出が発生
する用途では、外部放電抵抗ユニットの設置による許容
損失アップが必要となる。そこで、図４に示すように、
サーボ制御装置本体１に外部回生放電抵抗ユニット２０
を接続する。外部回生放電抵抗ユニット２０を接続する
場合は、サーボ制御装置本体１側の結線１８をとりはず
し、サーボ制御装置本体端子１３、１５と、外部放電抵
抗ユニット２０の端子２１、２２をそれぞれ結線２８、
２９により接続すれば、外部回生放電抵抗２５、２６を
サーボ制御装置の回生放電抵抗として動作させられる。
更に、外部回生放電抵抗２５、２６の過熱を検出するサ
ーマルリードスイッチ２７は、制御装置本体１側の結線
１９をとりはずし、制御装置本体側端子１６、１７と外
部回生放電抵抗ユニット２０の端子２３、２４をそれぞ
れ結線３０、３１により接続すれば、外部回生放電抵抗
２５、２６の過熱状態をサーボ制御装置本体１内の過熱
検出回路４で検出可能となる。
電抵抗１０の過熱は、サーマルリードスイッチ３と、こ
の出力を入力とする過熱検出回路４とにより検出され
る。そして、過熱検出時には、過熱検出回路４は、整流
インバータブリッジ１２の動作を停止させ、モータ９の
回生動作を中止するとともに、制御装置が異常な温度上
昇を招くことを未然に防止する。また、過熱検出が発生
する用途では、外部放電抵抗ユニットの設置による許容
損失アップが必要となる。そこで、図４に示すように、
サーボ制御装置本体１に外部回生放電抵抗ユニット２０
を接続する。外部回生放電抵抗ユニット２０を接続する
場合は、サーボ制御装置本体１側の結線１８をとりはず
し、サーボ制御装置本体端子１３、１５と、外部放電抵
抗ユニット２０の端子２１、２２をそれぞれ結線２８、
２９により接続すれば、外部回生放電抵抗２５、２６を
サーボ制御装置の回生放電抵抗として動作させられる。
更に、外部回生放電抵抗２５、２６の過熱を検出するサ
ーマルリードスイッチ２７は、制御装置本体１側の結線
１９をとりはずし、制御装置本体側端子１６、１７と外
部回生放電抵抗ユニット２０の端子２３、２４をそれぞ
れ結線３０、３１により接続すれば、外部回生放電抵抗
２５、２６の過熱状態をサーボ制御装置本体１内の過熱
検出回路４で検出可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例では、外部回生放電抵抗ユニット取付時には、
サーボ制御装置本体内部の回生放電抵抗及び内部サーマ
ルリードスイッチが使用できず、システムトータルで考
えて部品の利用効率が悪くなってしまう。また、外部生
放電回生抵抗ユニットに過熱検出用サーマルリードスイ
ッチを設けることは、その動作温度の選定と、取付箇
所、及び取付方法が複合的に関係しあって、設計上難し
く、必然的に制御装置本体との接続線数が多くなるとい
う問題があった。
た従来例では、外部回生放電抵抗ユニット取付時には、
サーボ制御装置本体内部の回生放電抵抗及び内部サーマ
ルリードスイッチが使用できず、システムトータルで考
えて部品の利用効率が悪くなってしまう。また、外部生
放電回生抵抗ユニットに過熱検出用サーマルリードスイ
ッチを設けることは、その動作温度の選定と、取付箇
所、及び取付方法が複合的に関係しあって、設計上難し
く、必然的に制御装置本体との接続線数が多くなるとい
う問題があった。
【０００８】本発明は、上記のような課題を解消するた
めになされたもので、本発明の目的は、必要に応じてサ
ーボ制御装置に外部生放電抵抗ユニットを接続する場合
に、サーボ制御装置全体での部品の利用効率を向上する
と共に、外部回生放電抵抗ユニットと制御装置本体との
接続の簡略化を図れるサーボ制御装置を提供することに
ある。
めになされたもので、本発明の目的は、必要に応じてサ
ーボ制御装置に外部生放電抵抗ユニットを接続する場合
に、サーボ制御装置全体での部品の利用効率を向上する
と共に、外部回生放電抵抗ユニットと制御装置本体との
接続の簡略化を図れるサーボ制御装置を提供することに
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係るサーボ制御
装置は、モータから回生される運動エネルギーを内部回
生放電抵抗により消費させるサーボ制御装置本体を備
え、モータの駆動を制御するとともに、必要に応じてサ
ーボ制御装置本体外部に所定抵抗値かつ許容損失の外部
回生放電抵抗群を接続して所望の回生電力消費能力を確
保するサーボ制御装置において、サーボ制御装置本体の
内部回生放電抵抗と外部回生放電抵抗群とを直列または
並列に接続するように構成したことを特徴とするもので
ある。
装置は、モータから回生される運動エネルギーを内部回
生放電抵抗により消費させるサーボ制御装置本体を備
え、モータの駆動を制御するとともに、必要に応じてサ
ーボ制御装置本体外部に所定抵抗値かつ許容損失の外部
回生放電抵抗群を接続して所望の回生電力消費能力を確
保するサーボ制御装置において、サーボ制御装置本体の
内部回生放電抵抗と外部回生放電抵抗群とを直列または
並列に接続するように構成したことを特徴とするもので
ある。
【００１０】
【作用】本発明に係るサーボ制御装置においては、サー
ボ制御装置本体の内部回生放電抵抗と外部回生放電抵抗
群とが直列または並列に接続される。このとき、内部回
生放電抵抗の過熱検出により、全ての回生放電抵抗の使
用負荷率を制限でき、過熱防止が行える。制御装置全体
での部品の利用効率を向上すると共に相互接続の簡略化
が実現される。
ボ制御装置本体の内部回生放電抵抗と外部回生放電抵抗
群とが直列または並列に接続される。このとき、内部回
生放電抵抗の過熱検出により、全ての回生放電抵抗の使
用負荷率を制限でき、過熱防止が行える。制御装置全体
での部品の利用効率を向上すると共に相互接続の簡略化
が実現される。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。図１は、本発明の一実施例を図３に対応させて示
すブロック図であり、同一構成要素には同一番号を符し
て説明を省略する。本実施例では、サーボ制御装置本体
１と外部回生放電ユニット２０との接続のための引き出
し端子は、制御装置本体１内に設置される内部回生放電
抵抗１０から外部への引き出し端子１３、１４、１５の
みで、過熱検出用サーマルリードスイッチ３から外部へ
の引き出し端子は持っていない。
する。図１は、本発明の一実施例を図３に対応させて示
すブロック図であり、同一構成要素には同一番号を符し
て説明を省略する。本実施例では、サーボ制御装置本体
１と外部回生放電ユニット２０との接続のための引き出
し端子は、制御装置本体１内に設置される内部回生放電
抵抗１０から外部への引き出し端子１３、１４、１５の
みで、過熱検出用サーマルリードスイッチ３から外部へ
の引き出し端子は持っていない。
【００１２】外部回生抵抗ユニット２０を接続する場合
は、図２に示すように、サーボ制御装置本体１側の結線
１８を取り外し、制御装置本体端子１３、１４、１５を
結線３２、３３、３４により、外部回生放電ユニットの
端子３５、３６、３７とそれぞれ接続することで、外部
回生放電抵抗３８、３９をサーボ制御装置の回生放電抵
抗として動作させることができる。ここで、外部回生放
電抵抗１２４及び１２５の抵抗値と許容損失は以下の手
法により決定する。
は、図２に示すように、サーボ制御装置本体１側の結線
１８を取り外し、制御装置本体端子１３、１４、１５を
結線３２、３３、３４により、外部回生放電ユニットの
端子３５、３６、３７とそれぞれ接続することで、外部
回生放電抵抗３８、３９をサーボ制御装置の回生放電抵
抗として動作させることができる。ここで、外部回生放
電抵抗１２４及び１２５の抵抗値と許容損失は以下の手
法により決定する。
【００１３】（ａ）抵抗値の決定 図２に示す接続方式によれば、制御装置本体１内の内部
回生放電抵抗１０に対して外部回生放電抵抗３８は直列
に、３９は並列に接続されることになる。回生放電抵抗
１０、３８、３９の抵抗値をそれぞれＲ、Ｒ1 、Ｒ2 と
する。これらの合成抵抗値は、Ｒと等しくとるため、Ｒ
2 ＝αＲとすると、Ｒ1 は次のように決められる。 Ｒ＝Ｒ・Ｒ2 ／（Ｒ＋Ｒ2 ）＋Ｒ1 ＝｛Ｒ・Ｒ2 ＋Ｒ1 （Ｒ＋Ｒ2 ）｝／（Ｒ＋Ｒ2 ） ＝｛αＲ2 ＋Ｒ1 Ｒ（１＋α）｝／（１＋α）Ｒ ＝｛αＲ＋Ｒ1 （１＋α）｝／（１＋α） よって、 Ｒ1 ＝Ｒ／（１＋α） …（５） Ｒ2 ＝αＲ …（６） （ｂ）許容損失の決定 次に、サーボ制御装置本体１の内部放電回生抵抗１０の
みの適用時において、過熱検出用サーマルリードスイッ
チ３が動作するモータの加減速運転条件を考える。１サ
イクル動作内における放電トランジスタのＯＮ時間合計
をｔs 、１サイクル時間をｔc 、ＯＮデューティをγs
（γs ＝ｔs ／ｔc ）、ＯＮ時回生放電抵抗をｉとする
と、内部の回生放電抵抗の損失ＰRSL は、 ＰRSL ＝ｉ2 ・Ｒ・γs …（７） となる。同様に、外部回生放電抵抗接続時におけるモー
タの加減速運転を考える。１サイクル動作中のＯＮデュ
ーティをγとすると、回生放電抵抗１０、３８、３９の
消費電力ＰRS、ＰR1、ＲR2は、（５）、（６）式より、 ＰRS＝｛αＲ／（Ｒ＋αＲ）ｉ｝2 ・Ｒ・γ ＝α2 ／（１＋α）2 ・ｉ2 ・Ｒ・γ …（８） ＰR1＝ｉ2 ・Ｒ1 ・γ＝１／（１＋α）・ｉ2 ・Ｒ・γ …（９） ＲR2＝｛αＲ／（Ｒ＋αＲ）ｉ｝2 ・Ｒ・γ ＝α／（１＋α）2 ｉ2 ・Ｒ・γ …（１０） となる。ここで、内部回生放電抵抗１０の過熱検出用サ
ーマルリードスイッチが動作する、ＯＮデューティをγ
0 とすると、この時の内部回生放電抵抗１０の損失は
（７）式に等しいから、 ｉ2 ・Ｒ・γs ＝α2 ／（１＋α）2 ・ｉ2 ・Ｒ・γ0 γ0 ＝（１＋α）2 ／α2 ・γs …（１１） が成立する。
回生放電抵抗１０に対して外部回生放電抵抗３８は直列
に、３９は並列に接続されることになる。回生放電抵抗
１０、３８、３９の抵抗値をそれぞれＲ、Ｒ1 、Ｒ2 と
する。これらの合成抵抗値は、Ｒと等しくとるため、Ｒ
2 ＝αＲとすると、Ｒ1 は次のように決められる。 Ｒ＝Ｒ・Ｒ2 ／（Ｒ＋Ｒ2 ）＋Ｒ1 ＝｛Ｒ・Ｒ2 ＋Ｒ1 （Ｒ＋Ｒ2 ）｝／（Ｒ＋Ｒ2 ） ＝｛αＲ2 ＋Ｒ1 Ｒ（１＋α）｝／（１＋α）Ｒ ＝｛αＲ＋Ｒ1 （１＋α）｝／（１＋α） よって、 Ｒ1 ＝Ｒ／（１＋α） …（５） Ｒ2 ＝αＲ …（６） （ｂ）許容損失の決定 次に、サーボ制御装置本体１の内部放電回生抵抗１０の
みの適用時において、過熱検出用サーマルリードスイッ
チ３が動作するモータの加減速運転条件を考える。１サ
イクル動作内における放電トランジスタのＯＮ時間合計
をｔs 、１サイクル時間をｔc 、ＯＮデューティをγs
（γs ＝ｔs ／ｔc ）、ＯＮ時回生放電抵抗をｉとする
と、内部の回生放電抵抗の損失ＰRSL は、 ＰRSL ＝ｉ2 ・Ｒ・γs …（７） となる。同様に、外部回生放電抵抗接続時におけるモー
タの加減速運転を考える。１サイクル動作中のＯＮデュ
ーティをγとすると、回生放電抵抗１０、３８、３９の
消費電力ＰRS、ＰR1、ＲR2は、（５）、（６）式より、 ＰRS＝｛αＲ／（Ｒ＋αＲ）ｉ｝2 ・Ｒ・γ ＝α2 ／（１＋α）2 ・ｉ2 ・Ｒ・γ …（８） ＰR1＝ｉ2 ・Ｒ1 ・γ＝１／（１＋α）・ｉ2 ・Ｒ・γ …（９） ＲR2＝｛αＲ／（Ｒ＋αＲ）ｉ｝2 ・Ｒ・γ ＝α／（１＋α）2 ｉ2 ・Ｒ・γ …（１０） となる。ここで、内部回生放電抵抗１０の過熱検出用サ
ーマルリードスイッチが動作する、ＯＮデューティをγ
0 とすると、この時の内部回生放電抵抗１０の損失は
（７）式に等しいから、 ｉ2 ・Ｒ・γs ＝α2 ／（１＋α）2 ・ｉ2 ・Ｒ・γ0 γ0 ＝（１＋α）2 ／α2 ・γs …（１１） が成立する。
【００１４】よって、この時の外部回生放電抵抗の消費
電力ＰR1L 、ＲR2L は、（７）〜（１１）式より、以下
の様になる。
電力ＰR1L 、ＲR2L は、（７）〜（１１）式より、以下
の様になる。
【００１５】 ＰR1L ＝１／（１＋α）・ｉ2 ・Ｒ・γ0 ＝１／（１＋α）・（１＋α）2 ／α2 ・ｉ2 ・Ｒ・γs ＝（１＋α）／α2 ・ｉ2 ・Ｒ・γs ＝（１＋α）／α2 ・ＰRSL …（１２） ＲR2L ＝α／（１＋α）2 ・ｉ2 ・Ｒ・γ0 ＝α／（１＋α）2 ・（１＋α）2 ／α2 ・ｉ2 ・Ｒ・γs ＝１／α・ｉ2 ・Ｒ・γs ＝１／α・ＰRSL …（１３） これにより、回生放電抵抗の総合消費電力は、 ＰRL＝ＰRSL ＋ＰR1L ＋ＲR2L ＝（１＋（１＋α）／α2 ＋１／α）ＰRSL ＝｛（１＋α）／α｝2 ・ＰRSL …（１４） となって、外部回生放電抵抗ユニットの接続により、サ
ーボ制御装置の許容回生電力を｛（１＋α）／α｝2 倍
に増大する。
ーボ制御装置の許容回生電力を｛（１＋α）／α｝2 倍
に増大する。
【００１６】すなわち、サーボ制御装置に要求される回
生電力消費能力ＰRLが、制御装置本体内部の回生放電抵
抗の許容損失ＰRSL を超える時は、（１４）式を変形し
て求められる次式 α＝１／｛（ＰRL／ＰRSL ）1/2 −１｝ …（１５） により、対応するαを算出し、このαに基づいて、外部
回生放電抵抗ユニット２０の抵抗値Ｒ1 、Ｒ2 を
（５）、（６）式により決定する。また、これらの最大
許容損失は、（１２）、（１３）式より求める値で制限
できるため、抵抗の温度上昇などより、判断して適当な
使用負荷率となる定格電力の抵抗を選定してやれば良い
ことになる。
生電力消費能力ＰRLが、制御装置本体内部の回生放電抵
抗の許容損失ＰRSL を超える時は、（１４）式を変形し
て求められる次式 α＝１／｛（ＰRL／ＰRSL ）1/2 −１｝ …（１５） により、対応するαを算出し、このαに基づいて、外部
回生放電抵抗ユニット２０の抵抗値Ｒ1 、Ｒ2 を
（５）、（６）式により決定する。また、これらの最大
許容損失は、（１２）、（１３）式より求める値で制限
できるため、抵抗の温度上昇などより、判断して適当な
使用負荷率となる定格電力の抵抗を選定してやれば良い
ことになる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外部回生放電抵抗ユニット設置時には、ユニット内の抵
抗群をサーボ制御装置内部の内部回生放電抵抗に直列ま
たは並列に接続するように構成したので、制御装置全体
での放電抵抗の利用率を向上することができる。また、
外部回生放電抵抗ユニットの個々の抵抗値及び許容損失
を、サーボ制御装置に要求される回生電力消費能力の大
きさと、制御装置内部の回生放電抵抗の抵抗値及び許容
損失との関係式から一義的に決定でき、内部回生放電抵
抗の過熱を検出防止するのみで、外部回生放電抵抗群の
最大損失、すなわち温度上昇も合わせて制限することが
できる。これにより、外部回生放電抵抗ユニットに、過
熱検出用サーマルリードスイッチを取り付ける必要がな
くなり、外部回生放電抵抗ユニットの構成を簡略化する
ことができ、制御装置本体内部との結線の簡略化を実現
することができる。
外部回生放電抵抗ユニット設置時には、ユニット内の抵
抗群をサーボ制御装置内部の内部回生放電抵抗に直列ま
たは並列に接続するように構成したので、制御装置全体
での放電抵抗の利用率を向上することができる。また、
外部回生放電抵抗ユニットの個々の抵抗値及び許容損失
を、サーボ制御装置に要求される回生電力消費能力の大
きさと、制御装置内部の回生放電抵抗の抵抗値及び許容
損失との関係式から一義的に決定でき、内部回生放電抵
抗の過熱を検出防止するのみで、外部回生放電抵抗群の
最大損失、すなわち温度上昇も合わせて制限することが
できる。これにより、外部回生放電抵抗ユニットに、過
熱検出用サーマルリードスイッチを取り付ける必要がな
くなり、外部回生放電抵抗ユニットの構成を簡略化する
ことができ、制御装置本体内部との結線の簡略化を実現
することができる。
【図１】本発明の一実施例に係るサーボ制御装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】本実施例に係るサーボ制御装置本体と外部回生
放電抵抗ユニットとの接続を示す図である。
放電抵抗ユニットとの接続を示す図である。
【図３】従来のサーボ制御装置の構成を示すブロック図
である。
である。
【図４】従来のサーボ制御装置本体と外部回生放電抵抗
ユニットとの接続を示す図である。
ユニットとの接続を示す図である。
【図５】従来例の動作を示すタイムチャートである。
１ サーボ制御装置本体 ３ サーマルリードスイッチ ４ 加熱検出回路 ５ 回生放電制御回路 ６ 交流電源 ７ 整流ダイオードブリッジ ８ 平滑コンデンサ ９ モータ １０ 内部回生放電抵抗 １２ 整流インバータブリッジ ３８、３９ 外部回生放電抵抗 １８、３２、３３、３４ 結線
Claims (1)
- 【請求項１】 モータから回生される運動エネルギーを
内部回生放電抵抗により消費させるサーボ制御装置本体
を備え、モータの駆動を制御するとともに、必要に応じ
てサーボ制御装置本体外部に所定抵抗値かつ許容損失の
外部回生放電抵抗群を接続して所望の回生電力消費能力
を確保するサーボ制御装置において、 サーボ制御装置本体の内部回生放電抵抗と外部回生放電
抵抗群とを直列または並列に接続するように構成したこ
とを特徴とするサーボ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6865292A JP2849266B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | サーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6865292A JP2849266B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | サーボ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05276774A true JPH05276774A (ja) | 1993-10-22 |
| JP2849266B2 JP2849266B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=13379849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6865292A Expired - Lifetime JP2849266B2 (ja) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | サーボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2849266B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007037301A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Denso Wave Inc | ロボット制御装置 |
| EP2106016A3 (en) * | 2008-03-10 | 2013-03-20 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Power transducer |
| US11811351B2 (en) | 2019-05-28 | 2023-11-07 | Fanuc Corporation | Motor controller |
-
1992
- 1992-03-26 JP JP6865292A patent/JP2849266B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007037301A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Denso Wave Inc | ロボット制御装置 |
| JP4581892B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2010-11-17 | 株式会社デンソーウェーブ | ロボット制御装置 |
| EP2106016A3 (en) * | 2008-03-10 | 2013-03-20 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Power transducer |
| US11811351B2 (en) | 2019-05-28 | 2023-11-07 | Fanuc Corporation | Motor controller |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2849266B2 (ja) | 1999-01-20 |
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