(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを可変速制御するインバータ制御装置の減速時の電力制御を行う回生制御回路において、インバータに直流電力を供給する直流電源部を前記インバータから切り離すと共に、前記モータから回生される交流電力を直流に変換するモータ回生電力変換部と、前記モータ回生電力変換部の直流出力に接続され、予め設定された直流定電流によって通電制御する定電流制御部とを具備することを特徴とするインバータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータを可変制御し、工作機械やロボット等に用いられるインバータ制御装置に関するものであり、特にサーボモータを非常停止させる場合の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来のインバータ制御装置の一例を示す。この例において、１はインバータ、２は平滑コンデンサ、３及び８はダイオードブリッジ、４は三相交流電源、５はＢ接点構造のダイナミックブレーキ用接点、６はダイナミックブレーキ抵抗、７はサーボモータである。また図示しないが、サーボモータ７には、ギアやボールネジ等の機構を通して、工作機械のテーブルやロボットのアーム等が連結されている。
【０００３】
サーボモータ７を停止状態から回転させるためには、平滑コンデンサ２からインバータ１を通してサーボモータ７に電力を供給する。逆に、サーボモータ７を回転状態から停止させるためには、サーボモータ７からインバータ１を通して平滑コンデンサ２に電力を回生する。このとき、ダイナミックブレーキ用接点５は開状態にある。
【０００４】
ここで、サーボモータ７を非常停止させる場合は、図示しない手段により平滑コンデンサ２とインバータ１とを電気的に切り離すと共に、ダイナミックブレーキ用接点５を閉状態にしてサーボモータ７とダイオードブリッジ８及びダイナミックブレーキ抵抗６とを接続し、サーボモータ７から回生される交流電力をダイオードブリッジ８で直流電力に変換した後、ダイナミックブレーキ抵抗６で熱に変換して消費し、サーボモータ７を停止させる。
【０００５】
上述のような従来のインバータ制御装置において、サーボモータ７を非常停止させる場合、ダイナミックブレーキ抵抗６に流れる電流ｉｂ（ｔ）、サーボモータ７の回転数Ｎ（ｔ）及び堕走距離Ｄについては、それぞれ下記数１，数２及び数３に示す近似式によって表される。
【数１】
ｉｂ（ｔ）＝Ｋｖ×Ｎ（ｔ）×ｅ（−６０ＫｖＫｔ×ｔ／（２πＪＲ））／Ｒ
【数２】
Ｎ（ｔ）＝Ｎ×ｅ（−６０ＫｖＫｔ×ｔ／（２πＪＲ））／６０
【数３】
Ｄ＝（Ｎ／６０）×（２πＪＲ／（６０ＫｖＫｔ））
ただし、Ｎはモータ定格回転数、Ｋｖは誘起電圧定数、Ｋｔはトルク定数、
Ｊはロータイナーシャ＋モータ軸換算負荷イナーシャ、
Ｒは√３×（モータの内部抵抗＋ダイナミックブレーキ抵抗）である。
ここで、数１及び数２の関係を図示すると図６の（Ａ）及び（Ｂ）となる。
数１及び図６（Ａ）に示すように、ダイナミックブレーキ抵抗６に流れる電流ｉｂは指数関数的に減少するため、サーボモータ７の回転数Ｎも指数関数的に減少し、この結果、サーボモータ７は非常停止しなければならない位置を越えて停止する現象が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術においては、サーボモータ７の速度が減少するに従ってサーボモータ７の速度起電力も低下するため、ダイナミックブレーキ抵抗６に流れる制動電流を一定に保つことができず、この結果、サーボモータ７の制動距離が長くなるという問題があった。
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、サーボモータ７の速度が減少するに従ってサーボモータ７の速度起電力も低下し、ダイナミックブレーキ抵抗６に流れる制動電流を一定に保つことができないため、サーボモータ７の制動距離が長くなるという問題を解決するための手段を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータを可変制御するインバータ制御装置に関し、本発明の上記目的は、前記インバータ制御装置の減速時の電力制御を行う回生制御回路において、インバータに直流電力を供給する直流電源部を前記インバータから切り離すと共に、前記モータから回生される交流電力を直流に変換するモータ回生電力変換部と、前記モータ回生電力変換部の直流出力に接続され、予め設定された直流定電流によって通電制御する定電流制御部とを設けることによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第一実施例を、図５に対応させて示す。この実施例は図５に 示す従来のインバータ制御装置において、ダイナミックブレーキ抵抗６の代わりに、トランジスタ１１、抵抗９，１２，１３、ツェナーダイオード１０で構成される定電流回路により、サーボモータ７の制動電流を予め設定された値に制御するものである。
【０００９】
本回路の動作原理は次の通りである。非常停止以外の状態では、ダイナミックブレーキ用接点５は開状態である。このため定電流回路は動作しない。次に非常停止指令が出力されると、図示しない手段により平滑コンデンサ２とインバータ１とを電気的に切り離すと共に、上記ダイナミックブレーキ用接点５が閉状態となり、サーボモータ７から回生される交流電力はダイオードブリッジ８で直流電力に変換された後、定電流回路で消費される。
【００１０】
ここで、従来の制御装置と異なる点は次の通りである。従来ダイナミックブレーキ抵抗６に流れる電流ｉｂは数１及び図６（Ａ）で示されるように指数関数的に減少していくが、本制御装置においては、ツェナーダイオード１０のツェナー電圧とＰＮＰトランジスタ１１のベース−エミッタ間電圧との差と、抵抗９の抵抗値とによって決まる一定の電流が流れる。したがって、サーボモータ７の出力トルクは一定となり、その回転数Ｎは図２（Ｂ）に示すように直線的に減少するため、非常停止指令が出力されてから停止するまでのサーボモータ７の堕走距離Ｄは、従来の制御装置と比較して大幅に短縮できる。
【００１１】
また、図３には本発明の第２実施例を、図５に対応させて示す。この実施例は図５に示す従来のサーボモータ制御装置において、抵抗値がそれぞれ異なるダイナミックブレーキ抵抗６，６−１，６−２とに接続され、非常停止指令が出力されてから時間ｔ１経過後にダイナミックブレーキ用接点５−１が閉状態となり、次に時間ｔ２経過後にダイナミックブレーキ用接点５−２が閉状態となる。この結果、ダイナミックブレーキ抵抗６，６−１，６−２に流れる電流ｉｂ及びサーボモータ７の回転数Ｎは、それぞれ図４（Ａ），（Ｂ）に示す太線のように減少する。
【００１２】
なお、上記ダイナミックブレーキ用接点５−１，５−２を閉状態にさせるタイミング時間ｔ１，ｔ２は、図示しないタイマー回路や、サーボモータ７に流れる電流を検出する図示しない電流検出装置によりダイナミックブレーキ抵抗６−１，６−２に流れる電流を検出し、ある定められたレベル以下になった場合に上記ダイナミックブレーキ用接点５−１，５−２を閉状態にさせる手段が考えられる。このようにして第２実施例によれば、サーボモータ７の堕走距離Ｄを従来の実施例よりも短縮できる。
【００１３】
なお、上述ではサーボモータについて説明したが、他のモータについても同様に適用可能である。また、ダイナミックブレーキ用接点はリレー等の機械的接点でも、電子的なスイッチング回路であっても良い。
【００１４】
【発明の効果】
サーボモータを非常停止させる場合、従来はサーボモータの速度及び速度起電力が指数関数的に減少するため、ダイナミックブレーキ抵抗に流れる制動電流も指数関数的に減少し、この結果サーボモータの堕走距離が長くなったが、本発明によれば、ダイナミックブレーキ抵抗に流れる制動電流が一定になるように制御するため、サーボモータの速度が直線的に減少し、サーボモータの堕走距離を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す回路図である。
【図２】本発明の第１実施例によるブレーキ用抵抗に流れる電流（同図（Ａ））とサーボモータの回転数（同図（Ｂ））の特性例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す回路図である。
【図４】本発明の第２実施例によるブレーキ用抵抗に流れる電流（同図（Ａ））とサーボモータの回転数（同図（Ｂ））の特性例を示す図である。
【図５】従来の実施例を示す回路図である。
【図６】従来の実施例によるブレーキ用抵抗に流れる電流（同図（Ａ））とサーボモータの回転数（同図（Ｂ））の特性例を示す図である。
【符号の説明】
１  インバータ
２  平滑コンデンサ
３  ダイオードブリッジ
４  三相交流電源
５，５−１，５−２  ダイナミックブレーキ用接点
６，６−１，６−２  ダイナミックブレーキ用抵抗
７  サーボモータ
８  ダイオードブリッジ
９，１２，１３  抵抗
１０  ツェナーダイオード
１１  ＰＮＰトランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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