(57)【要約】【課題】モータ動力線断線検出のディレイを小さくできる断線検出方法を提供する。【解決手段】電流検出器と、トルク制御器を備えたＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法において、電流検出器４、５が検出した三相交流電流からトルク電流成分９を抜き出す処理をして、トルク指令１とトルク電流成分９を比較し、トルク指令とトルク電流成分の差が設定値２１を超えた場合、モータ動力線が断線していると認識するものである。【選択図】      図１
2004320945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流検出器と、トルク制御器を備えたＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法において、
前記電流検出器が検出した三相交流電流からトルク電流成分を抜き出す処理をして、トルク指令と前記トルク電流成分を比較し、前記トルク指令と前記トルク電流成分の差が設定値を超えた場合、モータ動力線が断線していると認識することを特徴とするＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法。
【請求項２】
電流検出器と、トルク制御器を備えたＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法において、
モータにトルクを発生させない磁化電流が流れるように三相交流電圧を印加して、その結果モータに流れる電流を電流検出器により検出し、磁化電流成分を抜き出して、指令した前記磁化電流と比較し、前記磁化電流と前記磁化電流成分の差が設定値を超えた場合、モータ動力線が断線していると認識することを特徴とするＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法。
【請求項３】
前記モータ動力線の断線を認識した場合は、パワー変換器よりモータへの印加出力を遮断し、ブレーキ機構を作動させてモータを停止させることを特徴とする請求項１記載のＡＣドライバのモータ動力線断線検出方法。
【請求項４】
前記モータ動力線の断線を認識した場合は、メカブレーキを解放せず、モータを起動しないことを特徴とする請求項２記載のＡＣドライバのモータ動力線断線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣサーボドライバにおいて、モータ動力線が断線した時の検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータの断線検出装置としては、例えば、特許文献１に開示の「交流モータ制御回路の異常検出装置」が挙げられる。
図３は特許文献１で公知の交流モータ制御回路のシステム構成図で、バッテリ１１２から三相交流モータ１１０へ電力を供給する回路において電流センサ等の異常を検出するものである。
図において、ＩＰＭ１１４の動作を制御するコントローラ１１６は、ＣＰＵ１１８、ＲＯＭ１２０、ＲＡＭ１２２、Ｉ／Ｏポート１２４及びＡ／Ｄコンバータ１２６を内蔵し、ＲＯＭ１２０はＣＰＵ１１８により実行されるべき制御プログラムや固定のパラメタを格納し、ＲＡＭ１２２はＣＰＵ１１８に作業領域を提供する。Ｉ／Ｏポート１２４及びＡ／Ｄコンバータ１２６はそれぞれ外部からディジタル又はアナログの情報を入力する手段である。ここでは、モータ１１０から出力させるべきトルクを示すトルク指令値や、モータ１１０に付設されその回転子の回転に応じて信号を発生させるレゾルバ１２８の出力が、Ｉ／Ｏポート１２４から入力されている。Ａ／Ｄコンバータ１２６は、モータ１１０の各相に対応して設けられている電流センサ１３０ｕ，１３０ｖ，１３０ｗの出力ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓをアナログからディジタルに変換してコントローラ１１６に入力する。
ＣＰＵ１１８は、トルク指令値に相当するトルクがモータ１１０から出力されるようＩＰＭ１１４に対し制御信号を供給する。その際、ＣＰＵ１１８は、レゾルバ１２８の出力信号（回転数乃至回転角度）や、電流センサ１３０ｕ，１３０ｖ，１３０ｗの出力ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓ（各相電流瞬時値）を検出し、通常の運転制御中に異常検出ルーチンに移行すると、各相電圧指令値より各相電流の推定値ｉｕｃ、ｉｖｃ、ｉｗｃを求めて、各相出電流値ｉｕｓ，ｉｖｓ，ｉｗｓとの偏差｜ｉｕｃ−ｉｕｓ｜、｜ｉｖｃ−ｉｖｓ｜、｜ｉｗｃ−ｉｗｓ｜と、各しきい値ΔＩ１ｕ、ΔＩ１ｖ、ΔＩ１ｗとの比較によって異常を判定するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１７２７９１号公報、（段落番号［０００９］〜［００１７］、図１）
【特許文献２】
特開平５−１３７３８０号公報、（段落番号［００１６］〜［００４７］、図１）
【０００４】
また、その他の検査装置としては、特許文献２に開示の「モータ制御装置」がある。図４はその回路図であり、制御回路２０７ａは、駆動回路２０５を制御して、モータ起動指令２１０を受けると動作し、モータ起動前に断線検出回路２１２に対して断線検出指令２１３を与え、過電流検出信号により回路の異常を確認して、異常無しの場合はモータ２０１を起動し、異常を検出した場合はモータ２０１の起動を停止するもので、この場合の断線検出回路２１２の断線検出信号２１４は、直流を印加して各相の通電試験を行うもので、通電させた相では、経路に異常がない限り無制御の直流電流が流れるので過電流状態となることを利用して、過電流検出により実施する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、モータ断線を直接的に検出することができず、モータ断線により速度検出値が速度指令値に追従しなくなった結果、トルク指令は大きな値となる。トルク指令値が大きな値を連続でとり続けることにより、過負荷アラームとして検出していたために、特許文献に示す異常検出の場合は、運転中の異常検出におけるディレイ時間が大きく、モータを組み込んだ機械の可動部が暴走して機械に損傷を与えてしまう場合が発生するという問題があった。
また、運転前の迅速な動力線の断線検出ができなかったので、垂直軸駆動用のモータ動力線が断線していたような場合に、メカブレーキ解放後にワークが落下してしまうと言う問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明の第１の発明は、運転中にモータ動力線の断線の有無を即座に検出し、機械を損傷させる前に安全に停止させることができるＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法を提供することを目的としている。
更に、本発明の第２の発明は、運転前のメカブレーキ保持中にモータ動力線の断線の有無を安全に検出して、断線が検出されたらメカブレーキを解放しないでワークが落下するのを防ぐことができるＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、電流検出器と、トルク制御器を備えたＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法において、前記電流検出器が検出した三相交流電流からトルク電流成分を抜き出す処理をして、トルク指令と前記トルク電流成分を比較し、前記トルク指令と前記トルク電流成分の差が設定値を超えた場合、モータ動力線が断線していると認識することを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、電流検出器と、トルク制御器を備えたＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法において、モータにトルクを発生させない磁化電流が流れるように三相交流電圧を印加して、その結果モータに流れる電流を電流検出器により検出し、磁化電流成分を抜き出して、指令した前記磁化電流と比較し、前記磁化電流と前記磁化電流成分の差が設定値を超えた場合、モータ動力線が断線していると認識することを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、前記モータ動力線の断線を認識した場合は、パワー変換器よりモータへの印加出力を遮断し、ブレーキ機構を作動させてモータを停止させることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、前記モータ動力線の断線を認識した場合は、メカブレーキを解放せず、モータを起動しないことを特徴としている。
【０００８】
このＡＣサーボドライバのモータ動力線断線検出方法によれば、モータ運転中の断線検査において、トルク電流指令Ｉｑｒｅｆとトルク電流検出値Ｉｑｆｂの差を設定値と比較してモータ動力線の断線を判断するので迅速な断線検出によって事後の安全対処が可能になる。
あるいは、運転前のモータ停止状態のままの断線検査において、こちらはｄ軸電流を利用して、モータにトルクを発生させないようなｄ軸電流を流し、ｄ軸電流指令Ｉｄｒｅｆとｄ軸電流検出値Ｉｄｒｅｆの差を設定値と比較して、断線を判断するので、メカブレーキを保持したままの運転前の断線検査を安全に実施できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態にについて図に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係るモータ動力線断線検出方法を適用するＡＣサーボドライバの構成を示すブロック図である。
図１において、トルク指令１を電流変換器２によりＩｑｒｅｆ３に変換する。モータＵ相電流、Ｖ相電流はそれぞれ電流検出器４、電流検出器５によりＩｕｆｂ６、Ｉｖｆｂ７に変換される。Ｉｕｆｂ６、Ｉｕｆｂ７と両者を加算し符号反転したものをｄ−ｑ変換器８により、Ｉｑｆｂ９、Ｉｄｆｂ１０に変換される。
Ｉｑｒｅｆ３とＩｑｆｂ９の差分を電圧変換器１１によりＶｑｒｅｆ１２に変換する。またＩｄｆｂ１０の符号反転したものを電圧変換器１３によりＶｄｒｅｆ１４に変換する。
Ｖｑｒｅｆ１２とＶｄｒｅｆ１４をｄ−ｑ変換器１５によりＶｕｒｅｆ１６、Ｖｖｒｅｆ１７、Ｖｗｒｅｆ１８に変換し、それぞれをパワー変換器１９にてＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧に変換してモータに印加する。
Ｉｑｒｅｆ３とＩｑｆｂ９の差分を絶対値回路２０にて絶対値を取ったものと検出レベル設定器２１の設定値とを比較器２２で比較し、その結果を断線検出信号２３とする。
【００１０】
次に動作について説明する。
モータ動力線が運転動作中断線するとモータに電流が流れなくなり、Ｉｕｆｂ６、Ｉｖｆｂ７がゼロとなり、Ｉｑｆｂ９もゼロとなる。また、モータ動力線が断線すると速度制御器等の上位制御ループの制御量が変化し、その出力であるトルク指令１は必ずゼロ以外の値となる。また、Ｉｑｒｅｆ３もゼロ以外の値となる。従ってＩｑｒｅｆ３とＩｑｆｂ９に差が発生し、絶対値回路２０の出力の偏差絶対値と、予め所定値に設定されている検出レベル設定器２１の設定値を比較器２２で比較して、設定値を越えると断線検出信号２３が出力される。
断線検出信号が上位制御部に入力されると、インバータ１９の出力を遮断し、ブレーキを作動させてモータを停止させる。
【００１１】
次に、本発明の第２の実施の形態について図に基づいて説明する。
図２は本発明の第２の実施の形態に係るモータ動力線断線検出方法を適用するＡＣサーボドライバの構成を示すブロック図である。
図２において、トルク指令１を電流変換器２によりＩｑｒｅｆ３に変換する。磁化電流指令発生器２４よりＩｄｒｅｆ２５が出力される。
モータＵ相電流、Ｖ相電流はそれぞれ電流検出器４、電流検出器５によりＩｕｆｂ６、Ｉｖｆｂ７に変換される。Ｉｕｆｂ６、Ｉｕｆｂ７と両者を加算し符号反転したものをｄ−ｑ変換器８により、Ｉｑｆｂ９、Ｉｄｆｂ１０に変換される。
Ｉｑｒｅｆ３と前記Ｉｑｆｂ９の差分を電圧変換器１１によりＶｑｒｅｆ１２に変換する。Ｉｄｒｅｆ２５とＩｄｆｂ１０の差分を電圧変換器１３によりＶｄｒｅｆ１４に変換する。
Ｖｑｒｅｆ１２とＶｄｒｅｆ１４をｄ−ｑ変換器１５によりＶｕｒｅｆ１６、Ｖｖｒｅｆ１７、Ｖｗｒｅｆ１８に変換し、それぞれをパワー変換器１９にてＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧に変換してモータに印加する。
前記Ｉｄｒｅｆ２５と前記Ｉｄｆｂ１０の差分を絶対値回路２０にて絶対値を取ったものと検出レベル設定器２１の設定値とを比較器２２で比較し、その結果を断線検出信号２３とする。
【００１２】
次に動作について説明する。
運転前に、モータにトルクを発生させないようなｄ軸電流が流すために、磁化電流指令発生器２４より払い出されるゼロでない電流指令Ｉｄｒｅｆ２５は、電圧変換器１３、ｄ−ｑ変換器１５、パワー変換器１９を通してモータに電流を流そうとするが、モータ動力線が断線していると電流が流れず、電流検出器４、電流検出器５で、電流はゼロと検出される。そしてｄ−ｑ変換器８を通して出力されるＩｄｆｂ１０もゼロとなる。従って、Ｉｄｒｅｆ２５とＩｄｆｂ１０に差が発生し、その差の絶対値を絶対値回路から出力して、検出レベル設定器２１の設定値と比較器２２により比較して、設定値を越えると断線検出信号２３が出力される。
上位制御部は断線検出信号２３が入力されなければ、メカブレーキを解放してモータを起動するが、断線検出信号２３が入力されると上位制御部は、メカブレーキを保持したままで、モータ起動を行わない。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電流検出器から直接的にモータ動力線の断線を検出するので、断線検出のディレイ時間を小さくすることが可能になりモータ動力線が断線しても即座に検出して、機械を損傷させる前に安全に停止させることができるという効果がある。
また、運転前メカブレーキ保持中にモータ動力線の断線の有無を検出出来るようになるため、断線していた場合はメカブレーキを開放しないようにすることが可能となり、ワークが落下するのを防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るモータ動力線断線検出方法を適用するＡＣサーボドライバの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るモータ動力線断線検出方法を適用するＡＣサーボドライバの構成を示すブロック図である。
【図３】従来の交流モータ制御回路の異常検出装置の構成図である。
【図４】従来のモータ制御装置の回路図である。
【符号の説明】
１  トルク指令
２  電流変換器
３  Ｉｑｒｅｆ
４  電流検出器
５  電流検出器
６  Ｉｕｆｂ
７  Ｉｖｆｂ
８  ｄ−ｑ変換器
９  Ｉｑｆｂ
１０  Ｉｄｆｂ
１１  電圧変換器
１２  Ｖｑｒｅｆ
１３  電圧変換器
１４  Ｖｄｒｅｆ
１５  ｄ−ｑ変換器
１６  Ｖｕｒｅｆ
１７  Ｖｖｒｅｆ
１８  Ｖｗｒｅｆ
１９  パワー変換器
２０  絶対値回路
２１  検出レベル設定器
２２  比較器
２３  断線検出信号
２４  磁化電流指令発生器
２５  Ｉｄｒｅｆ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004320945.tif 000006