(57)【要約】【課題】回生制動を行わせるモータ制御装置に関し、衝撃的な急制動ではなく、且つ完全停止までの時間を短縮可能とする減速特性で回生制動を行わせる。【課題を解決するための手段】  直流モータや交流モータ等のモータ１の駆動電源装置２の障害発生時に、モータ１を回生制動するモータ制御装置に於いて、駆動電源装置２からモータ１に駆動電圧を印加できない障害発生を検出する障害検出部５と、この障害検出部５による障害検出時にオンとするトランジスタ等から構成されたスイッチ回路３と、このスイッチ回路３をオンとした時に、モータ１と並列に接続し、モータ１の回生電圧を印加して、予め設定した定電流が流れる特性とした定電流回路４とを備えている。【選択図】図１
2007252126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動電源装置の障害発生時に前記モータを回生制動するモータ制御装置に於いて、
前記駆動電源装置から前記モータに駆動電圧を印加できない障害発生を検出する障害検出部と、
該障害検出部による障害検出時にオンとするスイッチ回路と、
該スイッチ回路をオンとした時に前記モータと並列に接続する定電流回路と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータの回転数を検出する回転数検出器と、前記障害検出部による前記駆動電源装置の障害発生検出時点の前記回転数検出器による回転数を基に該回転数が高い時に大きな定電流を流すように設定する定電流回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータは、直線上に移動可能に支持した永久磁石からなる移動子と、前記直線上に沿って配置した複数の固定子コイルと、前記移動子の位置を検出する位置検出器と、該位置検出器による前記移動子の現在位置と移動方向との情報を基に前記固定子コイルを順次選択する駆動部と、該駆動部を介して前記固定子コイルを励磁する駆動電源装置と、該駆動電源装置の障害発生を検出する障害検出部と、該障害検出部による前記駆動電源装置の障害発生検出時に前記駆動電源装置から前記駆動部に供給する電源線間に定電流回路を接続するスイッチ回路とを備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動電源装置の障害発生時等に於けるモータの安全且つ迅速な停止を行わせるモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータは、直流モータ、交流単相モータ、交流三相モータ、リニアモータ等の各種の種類があり、それらの種類に対応し、且つ回転数制御等の目的に対応した駆動電源装置が用いられている。例えば、直流モータに対しては、出力電圧を制御して回転数制御を行うインバータ構成の駆動電源装置が用いられている。又交流単相モータや交流三相モータに対しては、出力周波数を制御して回転数制御を行うインバータ構成の駆動電源装置が用いられている。又リニアモータに対しては、例えば、直線上に配置された複数の固定子コイルを、位置検出器により検出した現在位置からの移動方向に向かって順次切替えて励磁し、永久磁石からなる可動子を移動させる構成を有するものである。
【０００３】
又モータを停止させる時、ブレーキを利用した構成が一般的であるが、回転エネルギーを有効利用する回生制動手段も知られており、停止時の回生電力を電源側に戻す構成や、抵抗等により消費させる構成等が知られている。例えば、図５の（Ａ）に示すように、モータ（Ｍ）１０１の駆動電源装置１０２から駆動電圧を印加する端子間に、スイッチ回路１０３と抵抗１０４との直列回路を接続し、モータ１０１を停止させる時、駆動電源装置１０２からの供給電圧をオフとして、スイッチ回路１０３をオンとする。それにより、モータ１０１の端子間に抵抗１０４を接続した状態とし、モータ１０１の回転子の回転により端子間に発生する電圧を抵抗１０４に印加して、回転子の回転エネルギーにより発生した電力を抵抗１０４により消費させて制動する。即ち、発電制動或は回生制動を行うことができる。この場合、抵抗１０４の抵抗値を零とすると、モータ１０１は急速停止し、抵抗１０４の抵抗値を大きくすると、完全停止までの時間が長くなる。即ち、図５の（Ｂ）に示すように、縦軸を回転数、横軸を時間とし、ｔのタイミングで、駆動電源装置１０２からモータ１０１に供給する電圧をオフとし、同時にスイッチ回路１０３をオンとすると、抵抗１０４の抵抗値が零の場合、曲線ａに示す減速特性となって急速停止する。この場合、１回転以内に停止する構成とすることも知られている。又抵抗値を大きくすると、曲線ｂに示す減速特性となって徐々に停止し、停止するまでの時間が長くなる。
【０００４】
又三相誘導モータの固定子巻線に供給する三相交流電圧をオフとし、その固定子巻線に直流電圧を印加することにより、回転子巻線の誘起電圧による電流が、短絡状態の回転子巻線に流れて、回生制動を行う手段も知られている（例えば、特許文献１参照）。又直流電圧を入力するインバータから三相交流電圧を出力してサーボモータを駆動し、停止時には、直流電圧をオフとして、インバータの入力端子間に接続した抵抗とトランジスタとの直列回路のトランジスタをオンとし、回生制動を行う手段も知られている（例えば、特許文献２参照）。又三相のインバータにより駆動する三相同期モータを急停止させる時に、インバータを構成するトランジスタを総てオフとし、それらのトランジスタと並列接続のダイオードを介して、三相同期モータの回生電圧が、インバータの入力側に接続した抵抗とトランジスタとの回路に印加され、そのトランジスタをオンとすることにより、抵抗に回生電力を消費させて回生制動を行う手段も知られている（例えば、特許文献３参照）。又電源断等によるスピンドルモータの停止制御を行う時に、スピンドルモータの制御装置に、スピンドルモータの回生電力を供給して、制御装置の制御動作を可能とすると共に、スピンドルモータを所定の減速特性となるように制御する手段も知られている（特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平５−３４４７７１号公報
【特許文献２】特開平６−３１５２８８号公報
【特許文献３】特開２００１−２０４１８４号公報
【特許文献４】特開２００３−２８９６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モータの駆動電源装置は、モータに供給する電圧又は周波数を制御可能としたインバータ等が一般的に適用されており、何らかの障害によりモータに正常な駆動電圧を印加できなくなることがある。その場合に、モータの駆動制御ができなくなるから、そのモータによって駆動する例えば精密加工テーブルを直ちに停止させる必要がある。モータを停止させる為に、メカニカルブレーキを用いることも考えられるが、このようなブレーキを設けるスペースの問題及びブレーキ作動による粉塵発生等の問題がある。従って、前述のように、回生制動を適用することが好適である。しかし、図５について説明したように、抵抗１０４の抵抗値を零とすると、急速停止が可能であるが、例えば、精密加工テーブルに急ブレーキをかけた状態となり、精密加工テーブル及びその上に載置した被加工部品に衝撃を与えて、破損することがある。このような問題を回避する為に、前述の抵抗１０４の抵抗値を選定することになるが、停止までの時間を短くする為には、初期減速が大きくなり、抵抗値を零にした場合に近似した問題が生じる。そこで、初期減速を小さくするように、抵抗値を大きい値に選定すると、完全停止までの時間が長くなる問題がある。
【０００６】
本発明は、前述の従来の問題点を解決するものであり、衝撃的な急制動ではなく、且つ完全停止までの時間を短縮可能とする減速特性で、モータの回生制動を行わせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のモータ制御装置は、モータの駆動電源装置の障害発生時に前記モータを回生制動するモータ制御装置に於いて、前記駆動電源装置から前記モータに駆動電圧を印加できない障害発生を検出する障害検出部と、該障害検出部による障害検出時にオンとするスイッチ回路と、該スイッチ回路をオンとした時に前記モータと並列に接続する定電流回路とを備えている。
【０００８】
又前記モータの回転数を検出する回転数検出器と、前記障害検出部による前記駆動電源装置の障害発生検出時点の前記回転数検出器による回転数を基に該回転数が高い時に大きな定電流を流すように設定する定電流回路とを備えている。
【０００９】
又前記モータは、直線上に移動可能に支持した永久磁石からなる移動子と、前記直線上に沿って配置した複数の固定子コイルと、前記移動子の位置を検出する位置検出器と、該位置検出器による前記移動子の現在位置と移動方向との情報を基に前記固定子コイルを順次選択する駆動部と、該駆動部を介して前記固定子コイルを励磁する駆動電源装置と、該駆動電源装置の障害発生を検出する障害検出部と、該障害検出部による前記駆動電源装置の障害発生検出時に前記駆動電源装置から前記駆動部に供給する電源線間に定電流回路を接続するスイッチ回路とを備えている。
【発明の効果】
【００１０】
直流モータや交流モータを回生制動により停止させる時に、定電流回路によって予め設定した一定の電流を流すことにより、モータを停止させる時の減速率をほぼ一定とし、衝撃を与えることなく、且つ迅速に停止させることが可能となる。又回転速度を検出して、定電流回路に特性を制御することにより、減速開始時の減速率を低くし、回転速度が低下するに従って減速率が高くなるように制御して、衝撃を与えることなく、更に停止までの時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のモータ制御装置は、図１を参照して説明すると、直流モータや交流モータ等のモータ１の駆動電源装置２の障害発生時に、モータ１を回生制動するモータ制御装置に於いて、駆動電源装置２からモータ１に駆動電圧を印加できない障害発生を検出する障害検出部５と、この障害検出部５による障害検出時にオンとするスイッチ回路３と、このスイッチ回路３をオンとした時に、モータ１と並列に接続する定電流回路４とを備えている。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１の説明図であり、図１の（Ａ）に於いて、１はモータ、２は駆動電源装置、３はトランジスタ等により構成したスイッチ回路、４は定電流回路、５は障害検出部を示す。又（Ｂ）は、回生制動特性の一例を示す。モータ１が直流モータの場合、駆動電源装置２は、直流電圧を出力してモータ１を駆動するものであり、インバータ等の構成とし、その出力直流電圧を制御することにより、モータ１の回転速度の制御が可能となり、又直流電圧の極性を反転することにより、モータ１の回転方向を反転することができる。この場合、図示を省略しているが、ダイオードをブリッジ接続し、極性が反転しても、定電流回路４に所定の極性の電圧が印加されるように構成する。
【００１３】
又障害検出部５は、駆動電源装置２からモータ１に駆動電圧を印加できなくなった障害を検出して、スイッチ回路３をオンとする機能を有するものである。例えば、駆動電源装置２をインバータにより構成した場合、トランジスタ等の構成部品の劣化等によって正常動作が不可能となり、モータ１に駆動電圧を印加できなくなった場合、それを検出してスイッチ回路３をオンとする。それにより、モータ１の回生電圧が定電流回路４にスイッチ回路３を介して印加される。定電流回路４は、抵抗とは相違して、印加電圧が変化しても所定の一定電流を流すことができるので、モータ１は、図１の（Ｂ）に示すように、時刻ｔに於いてスイッチ回路３をオンとすると、定電流回路４の設定電流に対応した一定の減速率で停止する。従って、衝撃を与えない減速率に設定することができる。又回転数低下時に於いてもその減速率を維持して、迅速に停止させることができる。この実施例１に於けるスイッチ回路３は、前述のように、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタ等のスイッチング素子により構成することが可能であり、又定電流回路４は、電流を検出してトランジスタを制御する構成等を適用することができる。又スイッチ回路３と定電流回路４とは、駆動電源装置２とは異なる電源装置（図示を省略）から動作電力を供給するように構成することができる。又モータを三相交流モータとした場合は、三相の各巻線間に、スイッチ回路３と定電流回路４とを接続することになり、又永久磁石回転子による固定子コイルの誘起電圧極性が一定でない場合、前述のように、ダイオードをブリッジ接続し、極性が反転しても、定電流回路４に所定の極性の電圧が印加されるように構成する。
【実施例２】
【００１４】
図２は、本発明の実施例２の説明図であり、（Ａ）に於いて、図１と同一符号は同一名称部分を示し、６は回転速度検出器である。又（Ｂ）は、回生制動特性の一例を示す。駆動電源装置２の障害発生を障害検出部５により検出し、その検出信号をスイッチ回路３に入力してオンとし、且つその検出信号を定電流回路４に入力する。又モータ１の回転速度を検出する回転速度検出器６の検出信号を定電流回路４に入力する。なお、この回転速度検出信号を、駆動電源装置２の制御部（図示を省略）に入力して、モータ１の回転速度制御を行う構成とすることも可能である。
【００１５】
定電流回路４は、障害検出信号が入力された時点の回転速度検出信号を基に、定電流特性を設定する手段を備えており、回転速度が高い場合は電流値を大きくし、回転速度が低い場合は電流値を小さく設定し、スイッチ回路３をオンとして、モータ１の回生電力を定電流回路４に供給した時に流れる電流を、モータ１の回転速度に従って切替える。従って、図２の（Ｂ）に示すように、回転数が高い時は、ａ１の特性、回転数が低い時は、ａ２の特性とし、それぞれ減速率を変更して、スイッチ回路３をオンとしたタイミングｔからモータ１の停止までの時間をほぼ同じくすることができる。この実施例２に於いても、スイッチ回路２と定電流回路４とを、駆動電源装置２と異なる電源装置（図示を省略）から動作電力を供給する構成とする。
【００１６】
図３は、前述のスイッチ回路３と定電流回路４との一例を示すもので、１０は制御回路、１１は回転速度保持部、１２は演算増幅器、Ｑ１，Ｑ２はトランジスタ、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、Ｔ１〜Ｔ５は端子を示す。端子Ｔ１，Ｔ２は、モータの端子間に接続する端子であり、端子Ｔ３，Ｔ４は、障害検出部５（図１又は図２参照）からの障害検出信号を入力する端子、Ｔ５は回転速度検出器６（図２参照）からの回転速度検出信号を入力する端子である。
【００１７】
制御回路１０は、定電流回路３に流れる電流値を決める基準電圧を演算増幅器１２に入力するもので、この基準電圧を、回転速度保持部１１に保持された回転速度検出信号に対応して設定する。例えば、回転速度が高い時に基準電圧を高くし、回転速度が低い時に基準電圧を低く設定する。端子Ｔ３，Ｔ４に障害検出信号が入力されると、スイッチ回路３のトランジスタＱ１がオンとなり、又回転速度保持部１１に端子Ｔ５に入力される回転速度検出信号が保持される。制御回路１０は、回転速度保持部１１に保持された回転速度検出信号に対応した基準電圧を演算増幅器１２に入力する。モータの回生電力は、端子Ｔ１，Ｔ２に加えられるので、トランジスタＱ１，Ｑ２と抵抗Ｒ１とを介して電流が流れる。抵抗Ｒ１は電流検出用であり、電流に対応した電圧Ｖｒを、抵抗Ｒ２を介して演算増幅器１２に入力し、制御回路１０からの基準電圧と比較してトランジスタＱ２を制御し、基準電圧に対応した電流が流れるように制御する。即ち、定電流制御を行うことができる。この場合、回転速度に対応した定電流特性とすることができるから、図２の（Ｂ）について説明した特性と同様な特性とすることができる。
【実施例３】
【００１８】
図４は、本発明の実施例３の説明図であり、リニアモータに適用した場合を示し、２１は永久磁石を有する移動子、２２は複数のコイルを配置した固定子、２３は各コイル対応の駆動スイッチ部、２４は位置検出器、２５は駆動電源装置、２６は障害検出部、２７は回生制動部、２８はスイッチ回路、２９は定電流回路、３０は駆動制御部を示す。駆動電源装置２５から駆動スイッチ部２３に電源線を介して直流電圧を供給し、位置検出器２４による移動子２１の位置検出を行い、その検出位置情報と駆動方向情報とを基に、駆動制御部３０は、駆動スイッチ部２３を制御し、駆動スイッチ部２３を構成するスイッチをオンとして、駆動電源装置２５から電源線を介して供給する直流電圧を、固定子２２を構成するコイルに印加して、移動子２１を移動させる。このような構成は、既に知られているリニアモータの各種の駆動手段を適用することができる。
【００１９】
駆動電源装置２５の障害発生を、障害検出部２６により検出すると、スイッチ回路２８をオンとして、駆動電源装置２５から駆動スイッチ部２３に直流電圧を供給する電源線に接続する。それにより、駆動スイッチ部２３のオン状態のスイッチを介して接続された固定子２２のコイルの両端に定電流回路２９を接続した状態となり、移動子２１の移動中の永久磁石により発生する固定子２２のコイルの誘起電圧を印加して、定電流回路２９により予め設定した定電流を流して、移動子２１に対する回生制動によって停止させることができる。この場合、位置検出器２４による移動子２１の位置と、移動子２１の移動方向とに対応して駆動スイッチ部２１のスイッチのオン、オフが制御されるから、移動子２１が停止するまで、移動方向に沿って順次スイッチのオン、オフ制御が継続される。この実施例３に於いても、定電流による回生制動を行うものであるから、移動子並びに移動子により移動させる精密構成部分に対する衝撃を与えることなく、迅速に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例１の説明図である。
【図２】本発明の実施例２の説明図である。
【図３】定電流回路とスイッチ回路との説明図である。
【図４】本発明の実施例３の説明図である。
【図５】従来例の説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  モータ
２  駆動電源装置
３  スイッチ回路
４  定電流回路
５  障害検出部
６  回転速度検出器
【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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