(57)【要約】【課題】電力供給が行われていないときのブレーキの開放が容易で、しかも構成を簡略化することのできるサーボシステムを提供する。【解決手段】モータ１０に、モータ１０の回転を停止させるブレーキ１２とこのブレーキ１２を制御するブレーキ制御回路１３が内蔵されると共に、ブレーキ１２に直接電力を供給するためのバイパス回路１５とこのバイパス回路１５に外部の電源１８を接続するためのターミナル１６を設け、ブレーキ制御回路１３が不具合がある場合に外部電源により直セルブレーキ１２を開放する。【選択図】図１
2005143257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータに設けられ、前記モータの回転軸の回転を停止させる制動手段と、
前記モータに設けられ、前記制動手段の開閉を制御する制御手段と、
前記制動手段を開放するために前記制御手段を迂回して前記制動手段に接続する制動開放手段と、
を有することを特徴とするサーボシステム。
【請求項２】
前記制動開放手段は、前記制動手段に直接接続され、前記モータのケース外に引き出された配線と、
前記配線と接続して前記制動手段を開放するための電力を供給する外部電源とを有することを特徴とする請求項１記載のサーボシステム。
【請求項３】
前記配線は、その一部が、前記制動手段へ電力を供給する電源からの配線と共用されていることを特徴とする請求項２記載のサーボシステム。
【請求項４】
前記制動開放手段は、前記制動手段へ電力を供給する電源からの配線上で、前記制御手段に至る前で前記電源からの電力を前記制動手段に直接導くように切り換えるスイッチ手段を有することを特徴とする請求項１記載のサーボシステム。
【請求項５】
前記モータには、さらに前記モータの回転を制御する回転制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のサーボシステム。
【請求項６】
前記制動手段は、前記モータへの電力供給が断たれた状態で、前記モータの回転軸の回転を停止させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のサーボシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボシステムは、各種機械装置における可動部の位置決め制御などに用いられている。
【０００３】
図５は、従来のサーボシステムの概略を示すブロック図である。
【０００４】
従来のサーボシステムは、機械を動作させるためのサーボモータ１１０と、このサーボモータ１１０を制御するドライバ１２０とから構成されている。このようなサーボシステムにあっては、サーボモータ１１０の電力源である主回路電源１５１からの電力供給が絶たれた際に、このサーボモータ１１０によって動作されている機械の位置を保持する必要がある場合、サーボモータ１１０の回転を止めておくためのブレーキ１１２を内蔵している。なお、主回路電源１５１からの電力は、主回路平滑部１２２および主回路電流制御部２２を通りモータへ供給されている。
【０００５】
サーボモータ１１０に内蔵されたブレーキ１１２は、ブレーキ電源１５３からドライバ１２０内部に設けられているブレーキ制御回路１１３を経由して供給されている。また、ブレーキ１１２の開閉タイミングなどの制御はドライバ１２０に内蔵されたコントローラ１２３により、上位コントローラ１５４からの指令や、サーボモータ１１０の運転状態などに応じて実施される。また、ドライバ１２０は、サーボモータ１１０の位置センサ１１４からの信号を受けて、サーボモータ１１０の回転を制御している。なお、ドライバ１２０への電力は、制御電源１５２から電圧変換部１２４を介してドライバ１２０内の各部へ供給されている。
【０００６】
このような従来のサーボシステムにおいて、何らかの理由によりブレーキ制御回路１１３が機能不全に陥りブレーキ１１２が開放不能となった場合に、ブレーキ１１２を強制的に開放させる方法として、ブレーキ回路の外部からブレーキ１１２に直接電力を供給するための配線をあらかじめ設けておき、この配線を通じてブレーキに電力を供給することで、開放する方法がある（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６９８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、このようなサーボシステムにおいては、装置構成の簡略化のために、ドライバの小型化や、ドライバとモータとの一体化の要請がある。
【０００８】
このため、ブレーキの開放不良を簡便に解決する手段として、従来のようにブレーキに別配線を接続して組み込むことを考えると、ブレーキの開放は容易に行えるもののシステム構成の簡略化には向いていないと言う問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、電力供給が行われていないときのブレーキの開放が容易で、しかも構成を簡略化することのできるサーボシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、モータと、前記モータに設けられ、前記モータの回転軸の回転を停止させる制動手段と、前記モータに設けられ、前記制動手段の開閉を制御する制御手段と、前記制動手段を開放するために前記制御手段を迂回して前記制動手段に接続する制動開放手段と、を有することを特徴とするサーボシステムである。
【００１１】
また、本発明のサーボシステムにおいては、前記モータに、さらに前記モータの回転を制御する回転制御手段が設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、これまでモータを制御するためのドライバ内に設けられていた制動手段を制御するための制御手段をモータに設けて一体化したことで、ドライバの構成を簡略化して小型軽量化することができる。しかも制動手段には、この制御手段を介することなく直接開放するための制動開放手段を設けたので、電力が供給されていないときや制御手段の不具合などがある場合に、容易に制動手段を開放することができる。
【００１３】
さらには、モータの回転を制御する回転制御手段をもモータに設けることで、一層システム構成を簡略化して、ドライバとの完全一体化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施形態によるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【００１６】
このサーボシステム１は、様々な機械装置の可動部を動作させるための駆動源となるサーボモータ１０と、このサーボモータ１０を制御するドライバ２０とから構成されている。
【００１７】
サーボモータ１０は、主回路電源５１からの電力がドライバ２０によって制御されて供給されるモータ巻線部１１と、電力供給が絶たれた際に、サーボモータ１０の回転軸（不図示）の回転を止めておくための制動手段であるブレーキ１２を内蔵している。
【００１８】
また、サーボモータ１０内には、ブレーキ１２の開閉（すなわち、ブレーキをかけるか否か）を制御する制御手段であるブレーキ制御回路１３も内蔵されている。
【００１９】
ここでブレーキ１２は、モータを回転させるための電力が供給されない状態でモータの回転を停止させておくものである。このブレーキ１２は、たとえば無励磁作動形電磁ブレーキであり、ブレーキへ電力が供給されている状態で開放されており、電力の供給がない状態でブレーキが閉まるタイプのものである。したがって、ブレーキ制御回路１３は、ブレーキ１２を開放する場合にはブレーキ電源５３からの電力をブレーキ１２に供給することでブレーキ１２を開放することになる。
【００２０】
また、サーボモータ１０には位置センサ１４が設けられている。この位置センサ１４としては、たとえばロータリーエンコーダなどである。
【００２１】
そして、このサーボモータ１０内には、さらにブレーキ１２の電源系統に直接接続されたバイパス回路１５が設けられている。
【００２２】
このバイパス回路１５は、ブレーキ１２の電源系統から引き出された配線が、サーボモータ１０のケース外部に設けられたターミナル１６と接続されている。そして、このターミナル１６に外部の電源（ブレーキ開放用電源１８）を接続することで、ブレーキ１２を開放することができる。したがって、このバイパス回路１５とブレーキ開放用電源１８が制動開放手段となる。
【００２３】
一方、ドライバ２０は、主回路電源５１からの電力を平滑化する主回路平滑部２１と、モータに供給する電流量を変える主回路電流制御部２２と、この主回路電流制御部２２を制御するコントローラ２３と、からなる。また、ドライバ２０への電力は、制御電源５２から電圧変換部２４を介してドライバ２０内の各部へ供給されている。
【００２４】
このようなサーボシステムにおける基本動作は、コントローラ２３が、さらにこのサーボシステムを用いて動作させる可動部を、どの程度動かすか制御している上位コントローラ５４からの指令を受けて、その指令とサーボモータ１０の位置センサ１４からの信号を比較することで、現在のモータの回転軸の位置と指令位置との差を求めてサーボモータ１０の回転量を割り出し、主回路電流制御部２２へ電流を流すタイミングおよび電流量を指令する。これによりモータが上位コントローラ５４からの指令に基づいて位置まで回転することになる。
【００２５】
また、コントローラ２３は、主回路電流制御部２２へ電力供給停止を指令した場合に、サーボモータ１０への電力の供給が絶たれてモータ位置が変動するのを防止するために、ブレーキ制御回路１３に対してブレーキ１２をかけるように指令する。この指令を受けたブレーキ制御回路１３は、ブレーキへの電力の供給を断つことでブレーキ１３を閉めてブレーキをかける。これにより、モータ１０の回転軸は電力の供給がない状態となったときに停止することになる。
【００２６】
ドライバ２０とサーボモータ１０との間の各配線（主回路電源部からモータ巻線部１１への配線３１、ブレーキ電源５３からブレーキ制御回路１３への配線３２、およびコントローラ２３からブレーキ制御回路１３への配線３３）は、モータケーブル３０によってひとまとめにされて、ドライバ２０とサーボモータ１０の間を接続している。なお、位置センサ１４とコントローラ２３の間は別途センサケーブル３４により配線されている。
【００２７】
本第１の実施形態におけるサーボシステムの作用を説明する。
【００２８】
本サーボシステムにおいて、たとえば、サーボモータ１０内のブレーキ制御回路１３が機能不全に陥り、ブレーキ１２の開放が不可能となった場合、バイパス回路１５のターミナル１６にブレーキ開放用電源１８を接続する。
【００２９】
これにより、機能不全に陥ったブレーキ制御回路１３を経由せずに、ブレーキ開放用電源１８から直接ブレーキ１２に対して電力を供給し、ブレーキ１２を強制開放することができる。
【００３０】
なお、ブレーキ開放用電源１８を接続する際には、不意にモータが回転することを防止するためにサーボモータ１０からモータケーブルを取り外してから、ブレーキ開放用電源１８を接続することが好ましい。この場合、その後モータの回転を行う場合には、取り外した主回路系の配線を接続してモータの回転を行うことになる。
【００３１】
また、本実施形態では、モータケースにバイパス回路１５のターミナル１６を設けているが、これに代えて、モータケーブルと一緒にバイパス回路１５のケーブルを引き出してもよい。こうすれば、サーボモータ１０とドライバ２０が離れた位置にある場合でもドライバの近くからブレーキの強制開放を行うことができるようになる。もちろん、モータの回転制御に問題がない、または主回路電源からの電力自体が停止している場合にはこの限りではない。
【００３２】
このように、本実施形態によれば、サーボモータ１０内にブレーキ制御回路１３を設けて一体化することで、ドライバ２０の構成を簡略化することが可能となり、また、ブレーキ１２にはブレーキ制御回路１３を通らずに直接ブレーキへ電力を供給するためのバイパス回路１５を設けたので、ブレーキ制御回路１３の不具合によってブレーキ１２を開放できなくなったような場合でも、簡単にブレーキ１２を開放することが可能となる。
【００３３】
また、バイパス回路１５の配線は、モータケースの外部に設けたターミナル１６と接続するか、またはモータケーブルと一緒にケース外に引き出されているので、簡単にこのバイパス回路１５にブレーキ開放用電源１８を接続することができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態によるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【００３５】
このサーボシステム２は、ブレーキ１２に直接接続したバイパス回路１５の配線のうち、一方の配線１５ａを通常のブレーキ電源５３とブレーキ１２を結ぶ配線をそのまま用いて、他方の配線１５ｂのみを別配線として取り出したものである。
【００３６】
このため、バイパス回路１５を構成する配線１５ａと共通化されたブレーキ電源５３には、外部からブレーキ開放用電源１８を接続するためのターミナル１６ａを設けておく。
【００３７】
一方、他方の配線１５ｂは、独立しているためブレーキ１２の電源系統から配線１５ｂをモータケーブルを通してターミナル１６ｂの近傍まで引き出している。
【００３８】
その他の構成およびサーボシステムとしての基本動作は、前述した第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【００３９】
本第２の実施形態におけるサーボシステムの作用を説明する。
【００４０】
本サーボシステムにおいても、前述した第１の実施形態同様に、ブレーキ制御回路１３が機能不全に陥り、ブレーキ１２の開放が不可能となった場合、バイパス回路１５のターミナル１６ａおよび１６ｂに、外部からブレーキ開放用電源１８を接続することにより、機能不全に陥ったブレーキ制御回路１３を経由せずに、ブレーキ開放用電源１８から直接ブレーキ１２に対して電力を供給し、ブレーキ１２を強制開放することができる。
【００４１】
なお、ブレーキ開放用電源１８を接続する際には、不意にモータが回転することを防止するためにモータケーブルのうち、主回路系の主回路電源部からモータ巻線部１１への配線３１のみドライバ側（またはサーボモータ側）から取り外してから、ブレーキ開放用電源１８を接続することが好ましい。この場合、その後モータの回転を行う場合には、取り外した主回路系の配線を接続してモータの回転を行うことになる。もちろん、モータの回転制御に問題がない、または主回路電源からの電力自体が停止している場合にはこの限りではない。
【００４２】
このように、本第２の実施形態によれば、第１の実施形態同様に、サーボモータ１０内にブレーキ制御回路１３を設けて一体化することで、ドライバ２０の構成を簡略化することが可能となり、さらに、バイパス回路１５の配線の一部を通常のブレーキ電源線として共用することで、バイパス回路用の配線数を削減することが可能となる。特に、バイパス回路１５の配線を、モータケーブルを通して引き出す場合には、第１の実施の形態より少ない芯線数のケーブルを利用することができる。
【００４３】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態によるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【００４４】
このサーボシステム３は、ブレーキ１２に直接接続したバイパス回路１５の配線のうち、一方の配線１５ａを、通常のブレーキ電源５３の配線をそのまま用いる一方、他方の配線１５ｃを途中まで別配線として取り出し、ドライバ２０内部で通常のブレーキ電源５３からの配線上で、ブレーキ制御手段に至る前に設けられたスイッチ手段であるスイッチ回路２８に接続したものである。
【００４５】
ここでスイッチ回路２８は、ブレーキ電源５３からの電力が、ブレーキ電源５３からブレーキ制御回路１３への配線３２に導かれる方向と、バイパス回路１５を構成する配線１５ｃに導かれる方向のいずれかの方向に、電力供給方向を切り換える。なお、ブレーキ開放用の外部電源を接続するためのターミナル１６はない。したがって、この構成では、バイパス回路１５とスイッチ回路２８が制動開放手段を構成することになる。
【００４６】
その他の構成およびサーボシステムとしての基本動作は、前述した第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。
【００４７】
本第３の実施形態におけるサーボシステムの作用を説明する。
【００４８】
本サーボシステムでは、スイッチ回路２８は、通常動作時においてはブレーキ制御回路１３へ電力を供給する方向にスイッチが入れてある。
【００４９】
そしてブレーキ制御回路１３が機能不全に陥り、ブレーキ１２の開放が不可能となった場合、スイッチ回路２８をバイパス回路１５の配線１５ｃに電力が供給される方向へ切り換えることで、ブレーキ電源５３からの電力が、機能不全に陥ったブレーキ制御回路１３を経由せずに、直接ブレーキに対して電力が供給されるようになり、ブレーキ１２を強制開放することができる。
【００５０】
なお、スイッチをバイパス回路１５側へ切り換える際には、不意にモータが回転することを防止するためにモータケーブルのうち、主回路系の主回路電源部からモータ巻線部１１への配線３１のみドライバ側（またはサーボモータ側）から取り外してスイッチの切換を行うことが好ましい。この場合、その後モータの回転を行う場合には、取り外した主回路系の配線を接続してモータの回転を行うことになる。もちろん、本実施形態においても、モータの回転制御に問題がない、または主回路電源からの電力自体が停止している場合にはこの限りではない。
【００５１】
このように、本第３の実施形態によれば、第１の実施形態同様に、サーボモータ１０内にブレーキ制御回路１３を設けて一体化することで、ドライバ２０の構成を簡略化することが可能となり、さらに、バイパス回路１５の配線の一部を通常のブレーキ電源線として共用し、他方の配線についても、ドライバ２０内に設けたスイッチ回路２８によって通常使用するブレーキ電源５３からバイパス回路１５に電力を導くこととしたので、ブレーキ開放用電源を別途用意する必要がない。
【００５２】
（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態によるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【００５３】
このサーボシステム４は、サーボモータ４０の内部にドライバを内蔵したものである。したがって、サーボモータ４０内には、モータ部４１とドライバ部４２があり、その基本構成および基本動作は、モータとドライバが別に構成された第１の実施形態と同様である。
【００５４】
すなわち、モータ部４１内は、モータ巻線部１１、ブレーキ１２、および位置センサ１４からなり、一方、主回路電流制御部２２、コントローラ２３、およびブレーキ制御回路１３からなる。
【００５５】
ここで、ブレーキ制御回路１３はドライバ部４２内に設けたが、これは、モータ部４１内にあってもよい。これは、図示する場合には、各ブロックとして分けて示したが、ドライバ部４２を構成する各部は、モータケース内（またはモータケース外であってもモータと一体化した状態）のどこにあってもよく、特に限定されるものではない。なお、本実施の形態では、ブレーキ制御回路１３を除く、ドライバ部４２内の構成が回転制御手段を構成することになる。
【００５６】
そして、ブレーキ制御回路１３を経ずにブレーキ１２へ電力を供給するための配線１５ｄが一本だけ、外部へのターミナル１６ｃに接続されている。
【００５７】
バイパス回路１５を構成する他の配線は、通常使用時のブレーキ電源５３を取るための配線と共通化されている。共通化された側の配線にはブレーキ開放用電源１８を接続するためのもう一つのターミナル１６ｄが接続されている。
【００５８】
通常運転時に必要な電力は、主回路電源５１から外部に設けられている平滑回路６１を経て供給される。したがって、平滑回路６１からの電力はモータケーブル３０によってまとめられた配線を通り、主回路電流制御部２２へ接続されると共に、通常使用時のブレーキ電力としてブレーキ制御回路１３およびブレーキ１２に導かれるように配線されている。また、ドライバ部４２へは、制御電源５２から外部に設けられている電圧変換回路６２を経て供給されている。
【００５９】
なお、これらの電力は、複数のサーボシステムを備えているような工場の場合には、駆動用電力線や低圧電力線を用いて直接サーボモータ４０に配線されるようにしてもよい。
【００６０】
なお、本第４の実施形態における基本動作は第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。
【００６１】
本第４の実施形態におけるサーボシステムの作用を説明する。
【００６２】
本サーボシステムにおいても、第１の実施の形態と同様に、サーボモータ１０内のブレーキ制御回路１３が機能不全に陥り、ブレーキ１２の開放が不可能となった場合、ターミナル１６および１６ｄに、ブレーキ開放用電源１８を接続する。
【００６３】
これにより、機能不全に陥ったブレーキ制御回路１３を経由せずに、ブレーキ開放用電源１８から直接ブレーキに対して電力を供給し、ブレーキ１２を強制開放することができる。
【００６４】
なお、ブレーキ開放用電源１８を接続する際には、不意にモータが回転することを防止するために上位コントローラ５４からは停止信号を出力させておくことが好ましい。
【００６５】
このように、本実施形態によれば、サーボモータ４０内にドライバ部４２を設けたことで、モータとドライバを一体化して装置構成を簡略化することができる。そして、ブレーキ制御回路１３の不具合によってブレーキ１２を開放できなくなったような場合でも、簡単にブレーキ１２を開放することが可能である。
【００６６】
なお、本第４の実施形態においては、最も好ましくは、ドライバ部４２がモータケース内に内蔵されている形態であるが、必ずしもモータケース内にドライバ部を内蔵したものに限らず、たとえば、モータケースの外周にドライバ部を取り付けてモータとして一体化したものであってもよい。
【００６７】
以上本発明の実施形態を説明したが、穂発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく当業者において様々な改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のサーボシステムは、たとえば産業用ロボットやＮＣ工作機械、搬送装置などの駆動源（アクチュエータ）として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１の実施形態によるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】第２の実施形態によるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【図３】第３の実施形態によるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【図４】第４の実施形態によるサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】従来のサーボシステムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０…サーボモータ、
１２…ブレーキ、
１３…ブレーキ制御回路、
１４…位置センサ、
１５…バイパス回路、
１６…ターミナル、
１８…ブレーキ開放用電源、
２０…ドライバ、
２１…主回路平滑部、
２２…主回路電流制御部、
２３…コントローラ、
２４…電圧変換部、
２８…スイッチ回路、
４１…モータ部、
５１…主回路電源、
５２…制御電源、
５３…ブレーキ電源、
５４…上位コントローラ。
【図１】
2005143257.tif 000003
【図２】
2005143257.tif 000004
【図３】
2005143257.tif 000005
【図４】
2005143257.tif 000006
【図５】
2005143257.tif 000007