JP2018182778A

JP2018182778A - モータ駆動装置

Info

Publication number: JP2018182778A
Application number: JP2017073567A
Authority: JP
Inventors: 仁志石田; Hitoshi Ishida
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2018-11-15
Also published as: CN108696195A; DE102018107070A1; US20180287519A1

Abstract

【課題】モータや動力線に不具合が存在する場合にブレーキが解除されてしまうことを防止する。
【解決手段】ブレーキ付モータ３に動力を供給する動力線５に流れる電流を検出する電流検出部６と、電流検出部６により検出された電流値に基づいてブレーキ付モータ３を制御する制御部７とを備え、制御部７が、ブレーキ３ａによる制動状態のブレーキ付モータ３を作動させる際に、動力線５間に電圧を印加し電流検出部６により検出された電流値に基づいて動力線５およびブレーキ付モータ３の状態を判定する判定部９を備え、判定部９により状態が正常であると判定された場合に、ブレーキ３ａを解除するよう解除指令信号を出力するモータ駆動装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動装置に関するものである。

従来、モータ駆動装置の外部に配置されたモータの制御を開始する際に、モータ駆動装置から指令してブレーキ回路を作動させることにより、ブレーキを解除することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１３−２２６６１９号公報

しかしながら、特許文献１のモータ駆動装置では、モータが正常に制御できる状態であるか否かを判断する手段がなく、モータに動力線が配線されていない場合、あるいは、モータの巻き線や動力線に短絡や絶縁劣化が発生している場合、あるいは、モータ駆動装置に異常がある場合においてもブレーキ回路を作動させてブレーキが解除されてしまうという問題がある。
特に、モータが重力軸を駆動するためのものである場合には、モータを正常に制御し得る状態でブレーキを解除しなければ、重力軸が落下したり、モータや動力線が過度に発熱したりする等の不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、モータや動力線やモータ駆動装置に不具合が存在する場合にブレーキが解除されてしまうことを防止することができるモータ駆動装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、ブレーキ付モータに動力を供給する動力線に流れる電流値を検出する電流検出部と、該電流検出部により検出された前記電流値に基づいて前記ブレーキ付モータを制御する制御部とを備え、該制御部が、ブレーキによる制動状態の前記ブレーキ付モータを作動させる際に、前記動力線間に電圧を印加し前記電流検出部により検出された前記電流値に基づいて前記動力線および前記ブレーキ付モータの状態を判定する判定部を備え、該判定部により前記状態が正常であると判定された場合に、前記ブレーキを解除するよう解除指令信号を出力するモータ駆動装置を提供する。

本態様によれば、ブレーキにより制動されている状態のブレーキ付モータを作動させる際に、制御部が動力線間に電圧を印加することにより電流検出部により検出された電流値に基づいて、動力線およびブレーキ付モータの状態が判定部により判定される。そして、動力線およびブレーキ付モータの状態が正常であると判定されない場合には、制御部によりブレーキを解除するための指令信号が出力されないので、ブレーキがかかった状態に維持される。これにより、モータや動力線に不具合が存在する場合にブレーキが解除されてしまうことを防止することができる。

上記態様においては、前記状態が正常である場合に前記動力線間に所定の電圧を印加したときの電流値範囲である正常時電流値範囲を記憶する記憶部を備え、前記判定部が、前記電流検出部により検出された前記電流値と前記記憶部に記憶されている前記正常時電流値範囲とを比較して前記状態を判定してもよい。
このようにすることで、ブレーキにより制動されている状態のブレーキ付モータを作動させる際に、制御部が動力線間に所定の電圧を印加することにより電流検出部により検出された電流値と、記憶部に記憶されている正常時電流値範囲とが判定部により比較され、検出された電流値が正常時電流値範囲内であれば、動力線およびブレーキ付モータの状態が正常であると判定されてブレーキが解除される。

また、上記態様においては、前記判定部により判定された前記状態を報知する報知部を備えていてもよい。
このようにすることで、制動されているブレーキ付モータを作動させる際に、ブレーキが解除されない原因を報知部による状態の報知によって作業者が認識することができる。

また、上記態様においては、前記記憶部が、前記動力線間に所定の電圧を印加したときの電流値範囲と対応づけて前記状態の情報を記憶し、前記報知部が、前記状態の情報を報知してもよい。
このようにすることで、動力線間に所定の電圧を印加したときの電流値範囲に応じて動力線およびブレーキ付モータの状態が分類され、分類された状態の情報が報知されることにより、作業者が、動力線およびブレーキ付モータの状態をより詳細に認識することができる。

また、上記態様においては、前記ブレーキ付モータの識別情報を入力する識別情報入力部を備え、前記記憶部が、前記ブレーキ付モータの前記識別情報に対応づけて前記正常時電流値範囲を記憶し、前記判定部が、前記識別情報入力部に入力された前記識別情報に対応づけて前記記憶部に記憶されている前記正常時電流値範囲を用いて前記状態を判定してもよい。
このようにすることで、ブレーキ付モータが変更されても、変更された後のブレーキ付モータの識別情報が入力されることにより、ブレーキ付モータの種類に応じた正常時電流値範囲を用いて動力線およびブレーキ付モータの状態を判定することができる。

また、上記態様においては、前記制御部が、前記ブレーキ付モータの前記ブレーキを制御する制御回路を備えていてもよい。

本発明によれば、モータや動力線に不具合が存在する場合にブレーキが解除されることを防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置を示すブロック図である。図１のモータ駆動装置によるブレーキ付モータの作動前に動力線間に印加する電圧の波形例を示す図である。図２のパルス状の電圧が印加された結果、動力線に流れる電流が正常時電流値範囲に入っている場合を示す図である。図２のパルス状の電圧が印加された結果、動力線に流れる電流が正常時電流値範囲に入っていない場合を示す図である。図２のパルス状の電圧が印加された結果、動力線に流れる電流が正常時電流値範囲に入っていない場合の他の例の示す図である。図１のモータ駆動装置の変形例を示すブロック図である。

本発明の一実施形態に係るモータ駆動装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るモータ駆動装置１は、図１に示されるように、電源２０からの交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ２と、該コンバータ２により出力された直流電圧を３相交流電圧に変換してブレーキ付モータ３に出力するインバータ４とを備えている。

また、モータ駆動装置１は、インバータ４からブレーキ付モータ３に動力を供給する動力線５に流れる電流を検出する電流センサ（電流検出部）６と、電流センサ６により検出された電流値に基づいてインバータ４を制御する制御部７と、報知部８とを備えている。
さらに、モータ駆動装置１は、電流センサ６により検出された電流値に基づいて、動力線５およびブレーキ付モータ３の状態を判定する判定部９を備え、制御部７は判定部９による判定結果に応じてブレーキ付モータ３のブレーキ３ａを解除する解除指令信号を出力するか否かを決定するようになっている。

判定部９および制御部７はプロセッサおよびメモリにより構成されている。
報知部８は、判定部９によりブレーキ付モータ３あるいは動力線５が正常ではない旨の判定がなされたときに、制御部７から指令されてその旨を報知するようになっている。

制御部７からの解除指令信号はブレーキ制御回路（制御部、制御回路）１０に入力され、ブレーキ制御回路１０が解除指令信号の有無に応じてブレーキ付モータ３のブレーキ３ａを制動状態と解除状態とに切り替えるようになっている。

電流センサ６は、３相交流からなる動力をブレーキ付モータ３のモータ３ｂに供給する３本の動力線５の内、少なくとも２本に設置されている。これにより、３相交流の３相全ての電圧に応じた電流を検出できるようになっている。

制御部７は、ブレーキ付モータ３を作動させる際、ブレーキ３ａを解除する前に、各相の動力線５間に、図２に示されるように、所定の時間幅Δｔを有するパルス状の電圧Ｖ０を印加するようにインバータ４を作動させる。
判定部９は、正常な状態のブレーキ付モータ３に正常な状態の動力線５が正常に接続されている状態で、上述した所定のパルス状の電圧Ｖ０が印加された際に、電圧の印加開始から時間Δｔの経過後に動力線５に流れる電流値の範囲（正常時電流値範囲）Ｉ１からＩ２を予め記憶しておく記憶部（メモリ）１１を備えている。

判定部９は、全ての電流センサ６により検出された電流値が、記憶部１１に記憶されている電流値の範囲に入っているか否かを判定し、図３に示されるように入っている場合には正常である旨、図４あるいは図５に示されるように入っていない場合には正常ではない旨の判定結果を制御部７に出力するようになっている。

制御部７は、判定部９から正常である旨の判定結果が送られて来たときには、ブレーキ制御回路１０に対し、ブレーキ３ａを解除する解除指令信号を出力するようになっている。一方、判定部９から正常ではない旨の判定結果が送られて来たときには、制御部７はブレーキ制御回路１０に対する解除指令信号は出力せず、これに代えて、報知部８に対し、正常ではない旨の判定結果がなされたことを報知させるようになっている。

このように構成された本実施形態に係るモータ駆動装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係るモータ駆動装置１を用いてブレーキ付モータ３を駆動するには、ブレーキ３ａが制動状態のブレーキ付モータ３の駆動に先立って、制御部７が動力線５間に所定のパルス状の電圧を印加し、動力線５に流れる電流値を電流センサ６により検出する。

電流センサ６により検出された電流値は判定部９において、記憶部１１に記憶されている正常時電流値範囲と比較され、正常時電流値範囲外である場合には、正常ではない旨の判定がなされ、制御部７はブレーキ制御回路１０に対して解除指令信号を出力することなく、報知部８に「正常ではない」旨を報知させる。

これにより、動力線５あるいはブレーキ付モータ３あるいは電流センサ6あるいはインバータ４のいずれかに何らかの不具合が存在している状態で、ブレーキ３ａが解除されてしまう不都合の発生を未然に防止することができるという利点がある。特に、ブレーキ付モータ３がロボット等の重力軸に配置されている場合には、ブレーキ付モータ３が正常に制御できず、あるいは、動力線５が接続されていない等の場合にブレーキ３ａが解除されてしまって重力軸が落下する等の問題の発生を防止することができるという利点がある。また、正常ではない旨の報知により、作業者にブレーキ付モータ３や動力線５の点検を促すことができる。

一方、電流センサ６により検出された電流値が判定部９において記憶部１１に記憶されている正常時電流値範囲内にあると判定された場合には、制御部７からブレーキ制御回路１０に対し、ブレーキ３ａの解除指令信号が出力され、ブレーキ付モータ３のブレーキ３ａの制動状態が解除され、制御部７からの指令信号に従うインバータ４の電圧制御により、ブレーキ付モータ３が正常動作させられる。

このように、本実施形態に係るモータ駆動装置１によれば、ブレーキ付モータ３や動力線５あるいは電流センサ６あるいはインバータ４に不具合が存在する場合にブレーキ３ａが解除されてしまうことをより確実に防止することができるという利点がある。

なお、本実施形態に係るモータ駆動装置１においては、判定部９が、正常時電流値範囲の範囲内か範囲外かにより正常か否かを判定したが、これに代えて、電流値の大きさに応じて不具合を分類し、動力線５やブレーキ付モータ３の状態を示す情報を報知部８により報知させることにしてもよい。

例えば、図４に示されるように、電流センサ６により検出された電流値が、正常時電流値範囲を超えて過大である場合には、モータ巻線のショートや絶縁劣化が発生していることが考えられる。また、図５に示されるように、電流センサ６により検出された電流値が、正常時電流値範囲に達しない過小な電流値である場合には、ブレーキ付モータ３や動力線５が劣化もしくは、電流センサ６のゲイン低下などの異常が発生していることが考えられる。また、電流センサ６により検出された電流値がゼロである場合には、動力線５がモータ３ｂに接続されていないもしくは、電流センサ６の異常、もしくは、インバータ４が指令に対して正常に動作していないことが考えられる。

電流センサ６により検出された電流値が正常時電流値範囲外の場合には、上記いずれかの情報を報知部８により報知することにより、動力線５やブレーキ付モータ３あるいは電流センサ６あるいはインバータ４の状態をさらに詳細に作業者に知らせることができる。

また、正常時電流値範囲は、ブレーキ付モータ３の個体差により変動するので、図６に示されるように、ブレーキ付モータ３が識別情報を記憶するＩＤ記憶部１２を備え、ＩＤ記憶部１２の識別情報を読み取る読取部（識別情報入力部）１３を備えるとともに、記憶部１１に、識別情報に対応づけて正常時電流値範囲を記憶しておくことにしてもよい。ブレーキ付モータ３が交換されたときには、読取部１３によりＩＤ記憶部１２内の識別情報を読み取って、判定部９が対応する正常時電流値範囲を記憶部１１から読み出して、判定することにより、個体差があっても正しく正常か否かを判定することができる。読取部１３に代えて、識別情報を手入力することにしてもよい。

また、正常時電流値範囲として、正常な状態で予め測定した電流値範囲を記憶することとしたが、コンバータ２から出力される直流電圧の電圧値と、ブレーキ付モータ３のインダクタンスおよび抵抗値から時定数を算出し、正常時電流値範囲を計算により求めてもよい。
これにより、より正確な正常時電流値範囲を設定でき、不具合の存在の有無をさらに精度よく判定することができるという利点がある。

１モータ駆動装置
３ブレーキ付モータ
６電流センサ（電流検出部）
７制御部
９判定部
１０ブレーキ制御回路（制御部、制御回路）
１１記憶部
１３読取部（識別情報入力部）

Claims

ブレーキ付モータに動力を供給する動力線に流れる電流値を検出する電流検出部と、
該電流検出部により検出された前記電流値に基づいて前記ブレーキ付モータを制御する制御部とを備え、
該制御部が、ブレーキによる制動状態の前記ブレーキ付モータを作動させる際に、前記動力線間に電圧を印加し前記電流検出部により検出された前記電流値に基づいて前記動力線および前記ブレーキ付モータの状態を判定する判定部を備え、該判定部により前記状態が正常であると判定された場合に、前記ブレーキを解除するよう解除指令信号を出力するモータ駆動装置。
前記状態が正常である場合に前記動力線間に所定の電圧を印加したときの電流値範囲である正常時電流値範囲を記憶する記憶部を備え、
前記判定部が、前記電流検出部により検出された前記電流値と前記記憶部に記憶されている前記正常時電流値範囲とを比較して前記状態を判定する請求項１に記載のモータ駆動装置。
前記判定部により判定された前記状態を報知する報知部を備える請求項２に記載のモータ駆動装置。
前記記憶部が、前記動力線間に所定の電圧を印加したときの電流値範囲と対応づけて前記状態の情報を記憶し、
前記報知部が、前記状態の情報を報知する請求項３に記載のモータ駆動装置。
前記ブレーキ付モータの識別情報を入力する識別情報入力部を備え、
前記記憶部が、前記ブレーキ付モータの前記識別情報に対応づけて前記正常時電流値範囲を記憶し、
前記判定部が、前記識別情報入力部に入力された前記識別情報に対応づけて前記記憶部に記憶されている前記正常時電流値範囲を用いて前記状態を判定する請求項２に記載のモータ駆動装置。
前記制御部が、前記ブレーキ付モータの前記ブレーキを制御する制御回路を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載のモータ駆動装置。