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JP2007037301A - Robot control device - Google Patents

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JP2007037301A JP2005217413A JP2005217413A JP2007037301A JP 2007037301 A JP2007037301 A JP 2007037301A JP 2005217413 A JP2005217413 A JP 2005217413A JP 2005217413 A JP2005217413 A JP 2005217413A JP 2007037301 A JP2007037301 A JP 2007037301A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stop a motor in a short period of time at the time of a system failure while preventing a failure of a short-circuit switch connected between DC power supply lines. <P>SOLUTION: A control circuit 24 opens relay contacts 2a (2R, 2S and 2T) and outputs OFF command signals to IGBTs Q1-Q3 and on-signals to IGBTs Q4-Q6, when detecting an error signal Fo from a drive circuit 23. Simultaneously, the on-command signal is outputted to a MOSFET Q7 of a regeneration circuit 11. Then, the on-command signal is outputted to the MOSFET Q8 when a DC voltage VDC detected by a voltage detection circuit 27 drops to a prescribed threshold voltage (60 V, for example) determined according to a withstand capacity of the MOSFET Q8 or lower. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータの駆動回路を備えたロボット制御装置に関する。   The present invention relates to a robot control apparatus including a motor drive circuit.

ロボットに具備されたモータ例えばブラシレスモータは、ロボット制御装置に搭載されたインバータにより駆動される。モータ駆動中にシステム異常が生じると、モータを直ちに停止させる必要がある。特許文献1には、同期モータの緊急停止を速やかに行うための同期モータ制御回路が示されている。この同期モータ制御回路は、同期モータを緊急停止する場合、インバータを構成する全てのスイッチング素子をオフするとともに、直流電源線間に回生抵抗を介して接続されたスイッチング素子をオンし、同期モータからの回生電力を直流電源線側にバイパスして回生抵抗で消費させるように制御する。
特開2001−204184号公報
A motor provided in the robot, for example, a brushless motor, is driven by an inverter mounted on the robot controller. If a system abnormality occurs during motor driving, it is necessary to stop the motor immediately. Patent Document 1 discloses a synchronous motor control circuit for quickly performing an emergency stop of a synchronous motor. This synchronous motor control circuit turns off all the switching elements that constitute the inverter when the synchronous motor is urgently stopped, and turns on the switching elements connected between the DC power supply lines via a regenerative resistor. The regenerative power is controlled to be bypassed to the DC power line and consumed by the regenerative resistor.
JP 2001-204184 A

上記同期モータ制御回路は、回生抵抗での電力消費を利用した停止制御を行っているが、停止までに比較的長い時間を要するという欠点がある。そこで、ロボット制御装置においては、より短い時間でモータを停止させるため、インバータの上アーム側のスイッチング素子を全てオフするとともに下アーム側のスイッチング素子を全てオンすることによりモータの各端子間を電気的に短絡する手段が用いられている。   The synchronous motor control circuit performs stop control using power consumption by a regenerative resistor, but has a drawback that it takes a relatively long time to stop. Therefore, in the robot controller, in order to stop the motor in a shorter time, all the switching elements on the upper arm side of the inverter are turned off and all the switching elements on the lower arm side are turned on to electrically connect the motor terminals. Means for short-circuiting are used.

図4は、このロボット制御装置におけるモータ駆動回路の構成を示している。ロボット制御装置がモータを駆動する場合、三相の交流電源1からパワーリレー2の接点2R、2S、2Tとコンバータ3とを介して直流電源線4、5間に直流電圧VDCが出力され、インバータ6からモータ7に交流電圧が出力される。直流電源線4、5間には、平滑用のコンデンサ8、回生抵抗9とトランジスタ10(スイッチの記号で示す)とからなる回生回路11、および短絡用のスイッチとして機能するリレー接点12が並列に接続されており、モータ駆動状態においてトランジスタ10とリレー接点12はオフされている。   FIG. 4 shows the configuration of the motor drive circuit in this robot control apparatus. When the robot controller drives the motor, a DC voltage VDC is output from the three-phase AC power supply 1 to the DC power supply lines 4 and 5 through the contacts 2R, 2S and 2T of the power relay 2 and the converter 3, and the inverter An AC voltage is output from 6 to the motor 7. Between the DC power supply lines 4 and 5, a smoothing capacitor 8, a regenerative circuit 9 including a regenerative resistor 9 and a transistor 10 (indicated by a switch symbol), and a relay contact 12 that functions as a short-circuit switch are connected in parallel. The transistor 10 and the relay contact 12 are turned off in the motor driving state.

これに対し、ロボット制御装置が、システム異常として例えばIGBTQ4〜Q6の駆動用電圧の低下を検出してモータ7を緊急停止させる場合、制御回路13は、図5に示すようにシステム異常検出信号に応じてリレー接点2R、2S、2Tをオフするとともに、IGBTQ1〜Q3に対するオフ指令信号とIGBTQ4〜Q6に対するオン指令信号を出力する。そして、リレー接点2R、2S、2Tが確実にオフした後、リレー接点12をオンする。その結果、IGBTQ4〜Q6の駆動用電圧が低下してIGBTQ4〜Q6がオンできない場合でも、モータ7の端子からインバータ6のダイオードD1〜D6とリレー接点12とを介した短絡回路が形成され、より短い時間でモータを停止させることができる。   On the other hand, when the robot control device detects a decrease in the driving voltage of the IGBTs Q4 to Q6 as a system abnormality and stops the motor 7 urgently, the control circuit 13 generates a system abnormality detection signal as shown in FIG. Accordingly, relay contacts 2R, 2S, and 2T are turned off, and an off command signal for IGBTs Q1 to Q3 and an on command signal for IGBTs Q4 to Q6 are output. Then, after the relay contacts 2R, 2S, and 2T are reliably turned off, the relay contact 12 is turned on. As a result, even when the driving voltages of the IGBTs Q4 to Q6 are lowered and the IGBTs Q4 to Q6 cannot be turned on, a short circuit is formed from the terminals of the motor 7 via the diodes D1 to D6 of the inverter 6 and the relay contacts 12 and more. The motor can be stopped in a short time.

しかしながら、このロボット制御装置においてリレー接点12をオンすると、リレー接点12にはコンデンサ8の短絡による過大な電流が流れるので、接点部の溶着などが生じ易いという問題があった。   However, when the relay contact 12 is turned on in this robot control device, an excessive current flows through the relay contact 12 due to a short circuit of the capacitor 8, so that there is a problem that the contact portion is likely to be welded.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、直流電源線間に接続された短絡用のスイッチの故障を防止しつつシステム異常時にモータを短時間で停止できるロボット制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a robot control device capable of stopping a motor in a short time in the event of a system abnormality while preventing a failure of a short-circuit switch connected between DC power supply lines. There is to do.

請求項1に記載した手段によれば、システム異常が検出された時、コンバータによる電圧出力が停止するとともに、直流電源線間に回生抵抗を介して接続された第1のスイッチが閉じられる。これにより、直流電源線間に接続されたコンデンサから回生抵抗に電流が流れ、直流電圧が低下する。このとき、例えばインバータを電流還流モード(ブリッジ構成であれば上アームまたは下アームの素子を全てオンするモード)に切り替えると、回転しているモータからインバータの内部素子を経由して短絡電流が流れ、モータにダイナミックブレーキ(短絡ブレーキ)が作用する。   According to the first aspect of the present invention, when a system abnormality is detected, the voltage output by the converter is stopped and the first switch connected between the DC power supply lines via the regenerative resistor is closed. Thereby, a current flows from the capacitor connected between the DC power supply lines to the regenerative resistor, and the DC voltage decreases. At this time, for example, when the inverter is switched to a current return mode (a mode in which all the elements of the upper arm or the lower arm are turned on in a bridge configuration), a short-circuit current flows from the rotating motor via the internal elements of the inverter. A dynamic brake (short-circuit brake) acts on the motor.

しかしながら、上記システム異常によってインバータを電流還流モードに切り替えることができない場合もある。この場合には、インバータの内部回路に短絡経路は形成されず、モータからインバータ内の還流ダイオード、直流電源線、回生抵抗および第1のスイッチを介した電流経路が形成され、モータに回生ブレーキが作用する。   However, the inverter may not be switched to the current return mode due to the system abnormality. In this case, a short circuit path is not formed in the internal circuit of the inverter, a current path is formed from the motor through the freewheeling diode, the DC power supply line, the regenerative resistor, and the first switch in the inverter, and the motor has a regenerative brake. Works.

こうしたブレーキが作用した状態で、直流電圧が第2のスイッチの耐量に応じて定められた所定のしきい値電圧以下にまで低下した時、直流電源線間に直接接続された第2のスイッチが閉じられる。この場合、既に上述のダイナミックブレーキが作用していればその作用が継続する。また、上述の回生ブレーキが作用していれば、モータからインバータ内の還流ダイオード、直流電源線および第2のスイッチを介した電流短絡経路が新たに形成され、モータにダイナミックブレーキが作用する。   When such a brake is applied, when the DC voltage drops below a predetermined threshold voltage determined according to the withstand capability of the second switch, the second switch directly connected between the DC power supply lines is Closed. In this case, if the above-described dynamic brake has already been applied, the operation continues. If the above-described regenerative brake is applied, a current short-circuit path is newly formed from the motor through the return diode in the inverter, the DC power supply line, and the second switch, and the dynamic brake acts on the motor.

すなわち、本手段によれば、最終的に直流電源線間が第2のスイッチを介して短絡されるので、システム異常によってインバータを電流還流モードに切り替えることができない場合であってもダイナミックブレーキを作用させることができ、回生ブレーキのみを用いた場合に比べて短い時間でモータを停止させることができる。そして、第2のスイッチは、直流電圧が所定のしきい値電圧以下にまで低下した時に閉じられるので、閉じられた時に第2のスイッチに流れる短絡電流あるいは発生損失は当該スイッチの耐量以下に制限され、過大な電流あるいは過大な損失による第2のスイッチの故障を確実に防止することができる。   That is, according to this means, since the DC power source line is finally short-circuited via the second switch, the dynamic brake is activated even when the inverter cannot be switched to the current return mode due to a system abnormality. The motor can be stopped in a shorter time than when only the regenerative brake is used. Since the second switch is closed when the DC voltage drops below a predetermined threshold voltage, the short-circuit current or generated loss that flows through the second switch when it is closed is limited to less than the tolerance of the switch. Thus, the failure of the second switch due to excessive current or excessive loss can be reliably prevented.

請求項2に記載した手段によれば、インバータはブリッジ接続されたスイッチング素子により構成されており、このスイッチング素子の動作異常をシステム異常として検出する。つまり、システム異常が検出されると、多くの場合にはスイッチング素子を正常にオンすることができず、インバータにおいて上記電流還流モードは形成されない。従って、本手段によるシステム異常の検出方法を用いれば、第2のスイッチを短絡してダイナミックブレーキを作用させる上記短絡制御が特に有効に作用する。   According to the means described in claim 2, the inverter is constituted by a switching element connected in a bridge, and an operation abnormality of the switching element is detected as a system abnormality. That is, when a system abnormality is detected, in many cases, the switching element cannot be normally turned on, and the current return mode is not formed in the inverter. Therefore, if the system abnormality detection method according to this means is used, the above-described short-circuit control in which the second switch is short-circuited to actuate the dynamic brake is particularly effective.

請求項3に記載した手段によれば、第1および第2のスイッチを半導体素子により構成したので、小型化、制御性の向上、信頼性の向上が図られる。   According to the means described in claim 3, since the first and second switches are constituted by semiconductor elements, it is possible to reduce the size, improve the controllability, and improve the reliability.

以下、本発明の一実施形態について図1ないし図3を参照しながら説明する。
図1は、ロボット制御装置におけるモータ駆動回路の電気的構成図であり、従来構成を示す図4と同一部分には同一符号を付している。また、部分的に図4よりも詳細に示している。ロボット(図示せず)にはその可動部(関節)を動かすための複数のモータ7が設けられており、ロボット制御装置は、各モータ7を駆動するためのモータ駆動回路21を備えている。モータ7はブラシレスモータであり、そのロータ位置を検出するためにロータリーエンコーダ22が取り付けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1 is an electrical configuration diagram of a motor drive circuit in a robot control apparatus, and the same reference numerals are given to the same portions as FIG. 4 showing the conventional configuration. Further, it is partially shown in more detail than FIG. A robot (not shown) is provided with a plurality of motors 7 for moving its movable part (joint), and the robot control device includes a motor drive circuit 21 for driving each motor 7. The motor 7 is a brushless motor, and a rotary encoder 22 is attached to detect the rotor position.

三相200Vの交流電源1とコンバータ3との間には、パワーリレー2の接点2a(2R、2S、2T)が介在している。これらのリレー接点2a(2R、2S、2T)は、リレーコイル2bへの通電により閉じるようになっている。コンバータ3は、ダイオードを三相ブリッジ接続してなる周知の回路構成を備えており、インバータ6は、IGBTQ1〜Q6とダイオードD1〜D6とを三相ブリッジ接続してなる周知の回路構成を備えている。   A contact 2a (2R, 2S, 2T) of the power relay 2 is interposed between the three-phase 200V AC power supply 1 and the converter 3. These relay contacts 2a (2R, 2S, 2T) are closed by energizing the relay coil 2b. Converter 3 has a known circuit configuration in which diodes are connected in a three-phase bridge, and inverter 6 has a known circuit configuration in which IGBTs Q1 to Q6 and diodes D1 to D6 are connected in a three-phase bridge. Yes.

インバータ6とその駆動回路23は、インテリジェントパワーモジュール(IPM)として一体的に構成されている。駆動回路23は、駆動用電源の供給を受けて動作し、制御回路24から与えられるオン/オフ指令信号に従ってIGBTQ1〜Q6をオンオフ駆動するようになっている。また、インバータ6にアーム短絡が生じた時、過熱状態となった時および駆動用電源電圧が低下した時に、制御回路24に対しエラー信号Fo(システム異常検出信号)を出力するようになっている。   The inverter 6 and its drive circuit 23 are integrally configured as an intelligent power module (IPM). The drive circuit 23 operates in response to the supply of drive power, and drives the IGBTs Q <b> 1 to Q <b> 6 on and off in accordance with an on / off command signal given from the control circuit 24. Further, when an arm short circuit occurs in the inverter 6, an overheat state occurs, or when the drive power supply voltage decreases, an error signal Fo (system abnormality detection signal) is output to the control circuit 24. .

直流電源線4、5間に接続された回生回路11は、回生抵抗9とMOSFETQ7(図4に示すトランジスタ10と等価)との直列回路により構成されている。また、直流電源線4、5間には、図3に示すリレー接点12に替えてMOSFETQ8が接続されている。これらMOSFETQ7、Q8は、それぞれ本発明でいう第1のスイッチ、第2のスイッチに相当する。駆動回路25、26は、それぞれ制御回路24から与えられるオン/オフ指令信号に従ってMOSFETQ7、Q8を駆動するようになっている。さらに、直流電源線4、5間の直流電圧VDCを検出する電圧検出回路27(電圧検出手段に相当)が設けられている。   The regenerative circuit 11 connected between the DC power supply lines 4 and 5 is constituted by a series circuit of a regenerative resistor 9 and a MOSFET Q7 (equivalent to the transistor 10 shown in FIG. 4). Further, a MOSFET Q8 is connected between the DC power supply lines 4 and 5 in place of the relay contact 12 shown in FIG. These MOSFETs Q7 and Q8 correspond to a first switch and a second switch, respectively, in the present invention. The drive circuits 25 and 26 are configured to drive the MOSFETs Q7 and Q8 in accordance with on / off command signals given from the control circuit 24, respectively. Further, a voltage detection circuit 27 (corresponding to voltage detection means) for detecting the DC voltage VDC between the DC power supply lines 4 and 5 is provided.

制御回路24(制御手段に相当)は、CPU、メモリ(RAM、ROM、電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ)、I/O回路、PWM信号生成回路、タイマ回路、A/D変換回路、表示装置(LED、液晶表示パネル等)などを備えて構成されている。具体的には、I/O回路においてロータリーエンコーダ22からの信号を入力し、該信号に基づいてモータ7のロータ位置を検出するようになっている。また、PWM信号生成回路においてオン/オフ指令信号を生成しそれを駆動回路23に対し出力するとともに、I/O回路を介して駆動回路25、26、リレーコイル2bに対して駆動信号を出力するようになっている。さらに、A/D変換回路により直流電圧VDCをA/D変換して入力するようになっている。   The control circuit 24 (corresponding to the control means) is a CPU, memory (RAM, ROM, electrically rewritable nonvolatile memory), I / O circuit, PWM signal generation circuit, timer circuit, A / D conversion circuit, display A device (LED, liquid crystal display panel, etc.) is provided. Specifically, a signal from the rotary encoder 22 is input to the I / O circuit, and the rotor position of the motor 7 is detected based on the signal. The PWM signal generation circuit generates an on / off command signal and outputs it to the drive circuit 23, and outputs a drive signal to the drive circuits 25 and 26 and the relay coil 2b via the I / O circuit. It is like that. Further, the DC voltage VDC is A / D converted and inputted by an A / D conversion circuit.

次に、本実施形態の作用について図2および図3も参照しながら説明する。
制御回路24は、位置フィードバック制御または速度フィードバック制御を行ってモータ7の回転位置または回転速度の追従制御を実行する。このモータ駆動中にシステム異常が発生すると、直ちにモータ7を停止させる必要がある。本実施形態では、インバータ6におけるアーム短絡と過熱状態および駆動回路23における駆動用電源電圧の低下をシステム異常としており、制御回路24は、駆動回路23からのエラー信号Foによりシステム異常を検出することができる。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
The control circuit 24 performs position feedback control or speed feedback control to perform follow-up control of the rotational position or rotational speed of the motor 7. If a system abnormality occurs during driving of the motor, it is necessary to stop the motor 7 immediately. In the present embodiment, an arm short circuit and an overheat state in the inverter 6 and a decrease in the drive power supply voltage in the drive circuit 23 are regarded as system abnormalities, and the control circuit 24 detects the system abnormality by the error signal Fo from the drive circuit 23. Can do.

図2は、システム異常が生じた時の制御回路24の処理内容を示すフローチャートであり、図3は、システム異常が生じた時の各信号および直流電圧VDCの波形図である。図3に示す波形は、上から順にエラー信号Fo、リレー接点2a(2R、2S、2T)、上アーム側IGBTQ1〜Q3の指令信号、下アーム側IGBTQ4〜Q6の指令信号、MOSFETQ7の指令信号、MOSFETQ8の指令信号および直流電圧VDCである。   FIG. 2 is a flowchart showing the processing contents of the control circuit 24 when a system abnormality occurs, and FIG. 3 is a waveform diagram of each signal and DC voltage VDC when the system abnormality occurs. The waveforms shown in FIG. 3 are, in order from the top, error signal Fo, relay contact 2a (2R, 2S, 2T), upper arm side IGBTQ1-Q3 command signal, lower arm side IGBTQ4-Q6 command signal, MOSFET Q7 command signal, The command signal of the MOSFET Q8 and the DC voltage VDC.

制御回路24は、図2に示すステップS1において、システム異常が生じたか否か、すなわちエラー信号FoがHレベルになったか否かを判断する。ここで、システム異常が生じた(YES)と判断すると、ステップS2に移行して表示装置(図示せず)にエラー表示を行い、ロボット制御装置の使用者(操作者)にモータ7が停止した原因を報知する。一方、システム異常が生じていない(NO)と判断すると、再びステップS1の判断処理を実行する。なお、エラー信号Foは割り込みにより入力してもよい。   In step S1 shown in FIG. 2, the control circuit 24 determines whether or not a system abnormality has occurred, that is, whether or not the error signal Fo has become H level. Here, if it is determined that a system abnormality has occurred (YES), the process proceeds to step S2 to display an error on a display device (not shown), and the motor 7 is stopped for the user (operator) of the robot controller. Inform the cause. On the other hand, if it is determined that no system abnormality has occurred (NO), the determination process of step S1 is executed again. The error signal Fo may be input by interruption.

制御回路24は、システム異常を検出すると、ステップS3においてリレーコイル2bへの通電を遮断してリレー接点2a(2R、2S、2T)を開く。これとともに、インバータ6が電流還流モードになるように、ステップS4においてインバータ6の上アーム側のIGBTQ1〜Q3に対しオフ指令信号を出力し、下アーム側のIGBTQ4〜Q6に対しオン指令信号を出力する。この電流還流モードとは、モータ7の各相の端子が、下アーム側の素子(IGBTQ4〜Q6とダイオードD4〜D6)を介して短絡されるモードをいう。ただし、駆動回路23からエラー信号Foが出力されているので、実際には過熱あるいは駆動用電源電圧の低下によりIGBTQ4〜Q6がオンできない状態となっている場合が多い。さらに、制御回路24は、ステップS5に移行して、回生回路11のMOSFETQ7のオン指令信号を出力する。以上のステップS3からS5の処理は、システム異常を検出した後直ちに実行することが望ましい(図3における時刻t1)。   When detecting a system abnormality, the control circuit 24 cuts off the energization to the relay coil 2b in step S3 and opens the relay contact 2a (2R, 2S, 2T). At the same time, an off command signal is output to the IGBTs Q1 to Q3 on the upper arm side of the inverter 6 and an on command signal is output to the IGBTs Q4 to Q6 on the lower arm side so that the inverter 6 enters the current return mode. To do. This current return mode is a mode in which the terminals of the respective phases of the motor 7 are short-circuited via the lower arm side elements (IGBTs Q4 to Q6 and diodes D4 to D6). However, since the error signal Fo is output from the drive circuit 23, there are many cases where the IGBTs Q4 to Q6 cannot actually be turned on due to overheating or a decrease in the drive power supply voltage. Further, the control circuit 24 proceeds to step S5 and outputs an ON command signal for the MOSFET Q7 of the regenerative circuit 11. It is desirable to execute the processes in steps S3 to S5 immediately after detecting a system abnormality (time t1 in FIG. 3).

上記処理の結果、インバータ6が電流還流モードに移行した場合には、回転しているモータ7からインバータ6の下アーム側素子を経由して短絡電流が流れ、モータ7にいわゆるダイナミックブレーキ(短絡ブレーキ)が作用する。一方、上述したようにIGBTQ4〜Q6がオンできず電流還流モードに移行できない場合には、モータ7からインバータ6のダイオードD1〜D3、直流電源線4、回生抵抗9、MOSFETQ7、直流電源線5、インバータ6のダイオードD4〜D6を介して電流が流れ、モータ7にいわゆる回生ブレーキが作用する。図3は、回生ブレーキが作用する場合を示している。   As a result of the above processing, when the inverter 6 shifts to the current return mode, a short-circuit current flows from the rotating motor 7 via the lower arm side element of the inverter 6, and a so-called dynamic brake (short-circuit brake) is supplied to the motor 7. ) Acts. On the other hand, as described above, when the IGBTs Q4 to Q6 cannot be turned on and cannot shift to the current return mode, the diodes D1 to D3, the DC power supply line 4, the regenerative resistor 9, the MOSFET Q7, the DC power supply line 5, A current flows through the diodes D4 to D6 of the inverter 6, and a so-called regenerative brake acts on the motor 7. FIG. 3 shows a case where the regenerative brake acts.

MOSFETQ7がオンすると、コンデンサ8から回生抵抗9とMOSFETQ7を介して電流が流れ、図3に示すように直流電源線4、5間の直流電圧VDCが徐々に低下する。制御回路24は、ステップS6において電圧検出回路27から直流電圧VDCを入力し、ステップS7において、直流電圧VDCがMOSFETQ8の耐量に応じて定められた所定のしきい値電圧例えば60V以下に低下したか否かを判断する。このMOSFETQ8の耐量とは、MOSFETQ8に流れる電流の耐量、電圧の耐量、コレクタ損失の耐量などである。直流電圧VDCが60V以下に低下するまでの間、上記ステップS6とS7を繰り返し実行する。そして、直流電圧VDCが60V以下に低下すると「YES」と判断してステップS8に移行し、MOSFETQ8に対するオン指令信号を出力する(図3における時刻t2)。   When the MOSFET Q7 is turned on, a current flows from the capacitor 8 through the regenerative resistor 9 and the MOSFET Q7, and the DC voltage VDC between the DC power supply lines 4 and 5 gradually decreases as shown in FIG. In step S6, the control circuit 24 inputs the DC voltage VDC from the voltage detection circuit 27. In step S7, whether the DC voltage VDC has dropped to a predetermined threshold voltage determined according to the withstand capability of the MOSFET Q8, for example, 60 V or less. Judge whether or not. The withstand capability of the MOSFET Q8 includes the withstand capability of the current flowing through the MOSFET Q8, the withstand capability of the voltage, and the withstand capability of the collector loss. Steps S6 and S7 are repeated until the DC voltage VDC decreases to 60V or less. Then, when the DC voltage VDC decreases to 60 V or less, it is determined as “YES”, the process proceeds to step S8, and an ON command signal for the MOSFET Q8 is output (time t2 in FIG. 3).

MOSFETQ8がオンすると、直流電源線4、5間が短絡された状態となる。この時、既に上述のダイナミックブレーキが作用していればその作用が継続する。一方、IGBTQ4〜Q6がオンできずに上述の回生ブレーキが作用している場合には、モータ7から回生回路11を介して流れていた回生電流に替わって、モータ7からインバータ6のダイオードD1〜D3、直流電源線4、MOSFETQ8、直流電源線5、インバータ6のダイオードD4〜D6を介して短絡電流が流れる。これにより、モータ7には回生ブレーキに替わってダイナミックブレーキが作用するようになる。また、直流電源線4、5間が短絡されるので、直流電圧VDCは急激に低下する。   When the MOSFET Q8 is turned on, the DC power supply lines 4 and 5 are short-circuited. At this time, if the above-described dynamic brake is already operating, the operation continues. On the other hand, when the IGBTs Q4 to Q6 cannot be turned on and the above-described regenerative brake is operating, the regenerative current flowing from the motor 7 through the regenerative circuit 11 is replaced with the diodes D1 to D1 of the inverter 6 from the motor 7. A short-circuit current flows through D3, DC power supply line 4, MOSFET Q8, DC power supply line 5, and diodes D4 to D6 of inverter 6. Thereby, a dynamic brake acts on the motor 7 instead of the regenerative brake. Further, since the DC power supply lines 4 and 5 are short-circuited, the DC voltage VDC rapidly decreases.

このように、本実施形態のモータ駆動回路21は、直流電源線4、5間に回生回路11と短絡用のMOSFETQ8とを並列に備え、システム異常を検出すると回生回路11をオンとし、続いてMOSFETQ8をオンとする。従って、インバータ6または駆動回路23に関するシステム異常によりIGBTQ4〜Q6がオンできない場合であっても、MOSFETQ8を介して短絡電流を流すことにより最終的にモータ7にダイナミックブレーキを作用させることができ、回生ブレーキのみを用いた場合に比べて短い時間でモータ7を停止させることができる。   As described above, the motor drive circuit 21 of the present embodiment includes the regenerative circuit 11 and the short-circuit MOSFET Q8 in parallel between the DC power supply lines 4 and 5, and turns on the regenerative circuit 11 when a system abnormality is detected. The MOSFET Q8 is turned on. Therefore, even if the IGBTs Q4 to Q6 cannot be turned on due to a system abnormality relating to the inverter 6 or the drive circuit 23, a dynamic brake can be finally applied to the motor 7 by causing a short-circuit current to flow through the MOSFET Q8. The motor 7 can be stopped in a shorter time than when only the brake is used.

MOSFETQ8は、直流電圧VDCがMOSFETQ8の耐量に応じて定められた所定のしきい値電圧(60V)以下に低下した時に閉じられるので、閉じられた時にMOSFETQ8に流れる短絡電流、印加される電圧およびコレクタ損失はMOSFETQ8の耐量以下に制限され、MOSFETQ8の故障を防止することができる。   The MOSFET Q8 is closed when the DC voltage VDC drops below a predetermined threshold voltage (60V) determined according to the withstand capability of the MOSFET Q8, so that the short-circuit current that flows through the MOSFET Q8 when it is closed, the applied voltage, and the collector The loss is limited to be equal to or less than the withstand capability of the MOSFET Q8, and the failure of the MOSFET Q8 can be prevented.

本実施形態では、アーム短絡が生じた時、過熱状態の時または駆動用電源電圧が低下した時に駆動回路23から出力されるエラー信号Foをシステム異常検出信号として用いたので、システム異常時にIGBTQ4〜Q6がオンできない場合が多い。従って、上述した2段階のブレーキ制御が特に有効に作用する。   In the present embodiment, the error signal Fo output from the drive circuit 23 is used as a system abnormality detection signal when an arm short circuit occurs, an overheated state, or when the drive power supply voltage decreases, so that the IGBTQ4 ~ In many cases, Q6 cannot be turned on. Therefore, the above-described two-stage brake control works particularly effectively.

本実施形態によれば、従来構成とは異なり、第2のスイッチを半導体素子であるMOSFETにより構成することができるので、小型化、制御性の向上、信頼性の向上が図られる。また、半導体素子を用いることにより、ロボット制御装置に衝撃が加えられた場合であっても、誤ってオンオフ状態が切り替わることもない。   According to the present embodiment, unlike the conventional configuration, the second switch can be configured by a MOSFET which is a semiconductor element, so that downsizing, improvement in controllability, and improvement in reliability are achieved. Further, by using a semiconductor element, even when an impact is applied to the robot control device, the on / off state is not erroneously switched.

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
システム異常は、インバータ6および駆動回路23の異常に限られない。
第1のスイッチと第2のスイッチは必ずしも半導体素子である必要はなく、従来構成と同様にリレー接点等であってもよい。ただし、半導体素子を採用することにより、上述した特有の効果が得られる。また、これらのスイッチはMOSFETに限られず、バイポーラトランジスタ、IGBTなどでもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings. For example, the present invention can be modified or expanded as follows.
The system abnormality is not limited to the abnormality of the inverter 6 and the drive circuit 23.
The first switch and the second switch are not necessarily semiconductor elements, and may be relay contacts or the like as in the conventional configuration. However, by adopting the semiconductor element, the above-described specific effect can be obtained. These switches are not limited to MOSFETs, but may be bipolar transistors, IGBTs, or the like.

本発明の一実施形態を示すロボット制御装置に設けられたモータ駆動回路の電気的構成図1 is an electrical configuration diagram of a motor drive circuit provided in a robot control apparatus showing an embodiment of the present invention. システム異常が生じた時の制御回路の処理内容を示すフローチャートFlow chart showing the processing contents of the control circuit when a system abnormality occurs システム異常が生じた時の各信号および直流電圧の波形図Waveform diagram of each signal and DC voltage when system abnormality occurs 従来技術を示す図1相当図1 equivalent diagram showing the prior art 図3相当図3 equivalent figure

符号の説明Explanation of symbols

図面中、3はコンバータ、4、5は直流電源線、6はインバータ、7はモータ、9は回生抵抗、24は制御回路(制御手段)、27は電圧検出回路(電圧検出手段)、Q1〜Q6はIGBT(スイッチング素子)、Q7はMOSFET(第1のスイッチ、半導体素子)、Q8はMOSFET(第2のスイッチ、半導体素子)である。   In the drawings, 3 is a converter, 4 is a DC power supply line, 6 is an inverter, 7 is a motor, 9 is a regenerative resistor, 24 is a control circuit (control means), 27 is a voltage detection circuit (voltage detection means), Q1 to Q1. Q6 is an IGBT (switching element), Q7 is a MOSFET (first switch, semiconductor element), and Q8 is a MOSFET (second switch, semiconductor element).

Claims (3)

交流電圧を整流して直流電源線間に直流電圧を出力するコンバータと、
前記直流電源線間の直流電圧を入力してモータに対し交流電圧を出力するインバータと、
前記直流電源線間に回生抵抗を介して接続された第1のスイッチと、
前記直流電源線間に直接接続された第2のスイッチと、
前記直流電源線間の直流電圧を検出する電圧検出手段と、
システム異常を検出した時、前記コンバータの電圧出力を停止するとともに前記第1のスイッチを閉じ、その後前記電圧検出手段により検出された直流電圧が前記第2のスイッチの耐量に応じて定められた所定のしきい値電圧以下となった時に前記第2のスイッチを閉じるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とするロボット制御装置。
A converter that rectifies AC voltage and outputs DC voltage between DC power supply lines;
An inverter that inputs a DC voltage between the DC power lines and outputs an AC voltage to the motor;
A first switch connected between the DC power supply lines via a regenerative resistor;
A second switch directly connected between the DC power lines;
Voltage detecting means for detecting a DC voltage between the DC power supply lines;
When a system abnormality is detected, the voltage output of the converter is stopped and the first switch is closed, and then the DC voltage detected by the voltage detecting means is a predetermined value determined according to the withstand capability of the second switch. And a control means for controlling the second switch to close when the threshold voltage is lower than the threshold voltage.
前記インバータは、ブリッジ接続されたスイッチング素子により構成されており、
前記制御手段は、前記スイッチング素子の動作異常をシステム異常として検出することを特徴とする請求項1記載のロボット制御装置。
The inverter is composed of switching elements connected in a bridge,
The robot control apparatus according to claim 1, wherein the control unit detects an operation abnormality of the switching element as a system abnormality.
前記第1および第2のスイッチは、半導体素子により構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のロボット制御装置。

3. The robot control apparatus according to claim 1, wherein the first and second switches are constituted by semiconductor elements.

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