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JP2021083219A - Regenerative discharge system - Google Patents

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JP2021083219A
JP2021083219A JP2019208728A JP2019208728A JP2021083219A JP 2021083219 A JP2021083219 A JP 2021083219A JP 2019208728 A JP2019208728 A JP 2019208728A JP 2019208728 A JP2019208728 A JP 2019208728A JP 2021083219 A JP2021083219 A JP 2021083219A
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Japan
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regenerative
power
motor
circuit
diode
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Application number
JP2019208728A
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Japanese (ja)
Inventor
竜児 酒井
Ryuji Sakai
竜児 酒井
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Nachi Fujikoshi Corp
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
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Abstract

To provide a regenerative discharge system for improving reliability of a circuit while reducing components required for applying a brake.SOLUTION: A regenerative discharge system 100 comprises: a motor M which drives a robot; an inverter circuit 101 which controls drive of the motor M; regenerative power processing means constituted of abnormality detection means 108 for detecting abnormal voltage rise of a power line due to regenerative power, a regenerative discharge resistor 106 for processing the regenerative power, and switching means 107 for controlling current flowing to the regenerative discharge resistor 106 by a command from the abnormality detection means 108; a diode 105 for regenerative discharge for applying current to a path from the power line to the regenerative discharge resistor 106 only in its direction; and a diode OR circuit 111 which constitutes each phase of motor wirings, in which output of the diode OR circuit 111 is connected between the diode 105 for regenerative discharge and the regenerative discharge resistor 106.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、回生放電システムに関し、より詳細には、回生放電によるモータ制御回路内のFET(電界効果トランジスタ)等の劣化を低減する回生放電システムに関する。 The present invention relates to a regenerative discharge system, and more particularly to a regenerative discharge system that reduces deterioration of FETs (field effect transistors) and the like in a motor control circuit due to regenerative discharge.

従来の多関節ロボットは、制御盤から動力の供給を受け、各軸に取り付けられたモータを回転させることによって各アームを動作させている。これらのモータを回転させるためには、インバータ回路で直流を三相交流や単相交流に変換してモータに電力供給したり、スイッチング回路で単純に直流をオンオフしてモータに電力供給したりするのが一般的である。 In a conventional articulated robot, each arm is operated by receiving power from a control panel and rotating a motor attached to each shaft. In order to rotate these motors, an inverter circuit converts DC to three-phase AC or single-phase AC to supply power to the motor, or a switching circuit simply turns DC on and off to supply power to the motor. Is common.

その他にも、近年では上記インバータ回路やスイッチング回路の構成部品として、SiC(シリコンカーバイド)を使用したFETが主流になりつつある。 In addition, in recent years, FETs using SiC (silicon carbide) are becoming mainstream as components of the above-mentioned inverter circuit and switching circuit.

また、SiCを用いたFETは、従来のSi(シリコン)を使用したFETに比べて、導通時の電気抵抗が小さく、スイッチング速度が速く、インバータ回路等の損失を大幅に減少させることが期待されている。 Further, the FET using SiC is expected to have a smaller electric resistance at the time of conduction, a faster switching speed, and a significant reduction in loss of an inverter circuit, etc., as compared with a conventional FET using Si (silicon). ing.

このようなモータを使用するときには、課題として回生電力の処理が挙げられる。回生とは、ロボットを重力に倣う方向に動作させたときや動作停止あるいは減速するためブレーキをかけたときにモータが発電機となってモータから制御盤に向かって電力が発生する現象をいい、この時生じる電力を回生電力という。 When using such a motor, the problem is the processing of regenerative power. Regeneration is a phenomenon in which the motor acts as a generator and generates electric power from the motor toward the control panel when the robot is operated in a direction that follows gravity, or when the brake is applied to stop or decelerate the operation. The power generated at this time is called regenerative power.

この回生電力は少量であれば、モータあるいは制御盤で電力消費されるが、回生電力の量が増えるほど電力消費が追い付かず、動力線の電圧上昇が起こり、動力線に接続されている各電子部品が過電圧にさらされ、結果、部品の許容電圧を超えて回路の故障を起こしてしまう。このような問題に対しては、省配線化により対応する技術が知られている。 If this regenerative power is small, the motor or control panel consumes power, but as the amount of regenerative power increases, the power consumption cannot catch up, the voltage of the power line rises, and each electron connected to the power line. Components are exposed to overvoltage, resulting in circuit failure that exceeds the component's permissible voltage. A technique for dealing with such a problem by reducing wiring is known.

省配線化する技術として、例えば特許文献1には、回生電力によって動力線の電圧がある閾値電圧よりも大きくなった場合に、回生電力を動力線に接続した回生電力放電用の回生抵抗に流して電力消費させることで、電圧上昇を抑え、過電圧とならないようにする技術が開示されている。これにより、複数のインテリジェントモータの回生放電システム構築が容易になるとされている。 As a technique for reducing wiring, for example, in Patent Document 1, when the voltage of the power line becomes larger than a certain threshold voltage due to the regenerative power, the regenerative power is passed through the regenerative resistance for discharging the regenerative power connected to the power line. A technique for suppressing a voltage rise and preventing an overvoltage by consuming electric power is disclosed. This is said to facilitate the construction of a regenerative discharge system for a plurality of intelligent motors.

特許文献1の技術により回生電力を処理する際には、モータ、インバータ回路(あるいはスイッチング回路)、動力線、回生抵抗の順番で回生電力による電流を流しているが、このとき、インバータ回路(あるいはスイッチング回路)のFET内に存在するボディダイオードを利用することで回路部品を削減することが行われている。 When processing the regenerated power by the technique of Patent Document 1, the current due to the regenerated power is passed in the order of the motor, the inverter circuit (or switching circuit), the power line, and the regenerated resistor. At this time, the inverter circuit (or the inverter circuit (or the switching circuit)) is used. The number of circuit components is reduced by using the body diode existing in the FET of the switching circuit).

ところが、特許文献1の技術を用いる場合、どのようなFETであってもボディダイオードを使用できるわけではなく、ボディダイオードを使用することを前提に製造された製品を使用しなければならない。このボディダイオードに順方向電流を流し続けると、ボディダイオードが劣化して積層欠陥が増大していき、前述の電気抵抗の増大や、ボディダイオードでの損失が増えていくので、最悪の場合、FETの故障につながってしまう。また、そのような製品であっても、過度の負荷がかかるような使用は難しく、極力負担がかからないような回路構成にする必要がある。 However, when the technique of Patent Document 1 is used, the body diode cannot be used for any FET, and a product manufactured on the premise of using the body diode must be used. If a forward current is continuously applied to this body diode, the body diode deteriorates and stacking defects increase, and the above-mentioned increase in electrical resistance and loss in the body diode increase. Therefore, in the worst case, the FET It will lead to the failure of. Further, even such a product is difficult to use in such a way that an excessive load is applied, and it is necessary to configure a circuit configuration so that the load is not applied as much as possible.

そこで、モータを停止するための回路としては、特許文献2で開示されているように、モータを停止したいときにスイッチング手段を導通状態にして、モータの各相の電力を外付けのブレーキ抵抗で消費させ、モータへの電力供給を停止しするとともにモータ内に残った電力さえもなくすことで、モータの回転しようとする力をなくし、モータの中に入っている磁石の力でモータを停止させようとする、いわゆるダイレクトブレーキという技術がある。 Therefore, as a circuit for stopping the motor, as disclosed in Patent Document 2, when the motor is desired to be stopped, the switching means is made conductive, and the electric power of each phase of the motor is supplied by an external brake resistor. By consuming, stopping the power supply to the motor and even eliminating the power remaining in the motor, the force to rotate the motor is eliminated, and the motor is stopped by the force of the magnet contained in the motor. There is a technology called direct braking that tries to do so.

特開平6−15590号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-15590 特開第2014−161221号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-161221

しかしながら、特許文献2に記載のモータを停止するための回路では、各相に抵抗とスイッチング手段を接続する必要があるため、回路構成が複雑になるという問題がある。 However, in the circuit for stopping the motor described in Patent Document 2, since it is necessary to connect a resistor and a switching means to each phase, there is a problem that the circuit configuration becomes complicated.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ブレーキをかけるために必要な部品を削減しつつ、回路の信頼性を向上させる回生放電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a regenerative discharge system that improves the reliability of a circuit while reducing the number of parts required for applying a brake.

上記課題を解決するために本発明に係る回生放電システムは、
ロボットを駆動させるモータと、
前記モータの駆動を制御するモータ制御回路と、
回生電力による動力線の異常な電圧上昇を検知する異常検知手段と、前記回生電力を処理するための回生電力吸収手段と、前記異常検知手段からの指令により前記回生電力吸収手段に流れる電流を制御するスイッチング手段と、で構成された回生電力処理手段と、
前記動力線から前記回生電力吸収手段に向かう経路にその方向にのみ電流を流す整流素子と、
前記モータ配線の各相を構成するダイオードOR回路と、を備え、
前記ダイオードOR回路の出力を前記整流素子と前記回生電力吸収手段との間に接続している。
In order to solve the above problems, the regenerative discharge system according to the present invention is
The motor that drives the robot and
A motor control circuit that controls the drive of the motor and
An abnormality detecting means for detecting an abnormal voltage rise of a power line due to regenerated power, a regenerative power absorbing means for processing the regenerated power, and a current flowing through the regenerated power absorbing means are controlled by a command from the abnormality detecting means. Regenerative power processing means composed of switching means and
A rectifying element that allows current to flow only in that direction from the power line to the path from the regenerative power absorbing means.
A diode OR circuit constituting each phase of the motor wiring is provided.
The output of the diode OR circuit is connected between the rectifying element and the regenerative power absorbing means.

本発明に係る回生放電システムによれば、ブレーキをかけるために必要な部品を削減しつつ、回路の信頼性を向上させることができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 According to the regenerative discharge system according to the present invention, it is possible to improve the reliability of the circuit while reducing the number of parts required for applying the brake. The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present technology.

本発明の第1実施形態に係る回生放電システムの概略回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the schematic circuit of the regenerative discharge system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態に係る回生放電システムの動作を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the operation of the regenerative discharge system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る回生放電システムの概略回路の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the schematic circuit of the regenerative discharge system which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。また、以下の各実施形態の構成は、いずれも他の実施形態の構成と組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiments described below show an example of a typical embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not narrowly interpreted by this. In addition, any of the following configurations of each embodiment can be combined with the configurations of other embodiments.

<第1実施形態>
まず、図1および図2を用いて、本発明の第1実施形態に係る回生放電システムについて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る回生放電システム100の概略回路の構成例を示すブロック図である。図2は、本実施形態に係る回生放電システム100の動作を説明するためのブロック図である。回生放電システム100は、ロボットまたはロボット制御装置に適用可能な回路システムである。
<First Embodiment>
First, the regenerative discharge system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a schematic circuit of the regenerative discharge system 100 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram for explaining the operation of the regenerative discharge system 100 according to the present embodiment. The regenerative discharge system 100 is a circuit system applicable to a robot or a robot control device.

図1に示すように、回生放電システム100は、一例として、ロボット等を駆動させるモータMと、モータMに3相のモータ配線で接続され、モータMの駆動を制御するモータ制御回路であるインバータ回路101と、インバータ回路101に直列接続されたブリッジ回路102と、ブリッジ回路102に動力線で接続された交流電源103と、を備えている。また、回生放電システム100は、インバータ回路101およびブリッジ回路102の間にコンデンサCが並列接続され、ブリッジ回路102およびコンデンサCの間に直列接続されている逆流防止ダイオード104を備えている。 As shown in FIG. 1, the regenerative discharge system 100 is, for example, an inverter which is a motor control circuit which is connected to a motor M for driving a robot or the like by a three-phase motor wiring and controls the drive of the motor M. A circuit 101, a bridge circuit 102 connected in series to the inverter circuit 101, and an AC power supply 103 connected to the bridge circuit 102 by a power line are provided. Further, the regenerative discharge system 100 includes a backflow prevention diode 104 in which a capacitor C is connected in parallel between the inverter circuit 101 and the bridge circuit 102 and is connected in series between the bridge circuit 102 and the capacitor C.

また、回生放電システム100は、インバータ回路101およびコンデンサCの間であって、インバータ回路101およびブリッジ回路102に並列接続された、整流素子である回生放電用ダイオード105と、回生放電抵抗106と、スイッチング手段107と、異常検知手段108と、を備えている。回生放電用ダイオード105は、動力線から回生電力吸収手段である回生放電抵抗106に向かう経路にその方向にのみ電流を流す。回生放電用ダイオード105、回生放電抵抗106およびスイッチング手段107は、互いに直列接続され、異常検知手段108の出力は、スイッチング手段107に接続されている。回生放電システム100では、回生放電抵抗106、スイッチング手段107および異常検知手段108で、発生する回生電力を処理する回生電力処理手段を構成している。 Further, the regenerative discharge system 100 includes a regenerative discharge diode 105, which is a rectifying element, between the inverter circuit 101 and the capacitor C, which is connected in parallel to the inverter circuit 101 and the bridge circuit 102, and a regenerative discharge resistor 106. The switching means 107 and the abnormality detecting means 108 are provided. The regenerative discharge diode 105 causes a current to flow only in that direction from the power line to the path from the power line to the regenerative discharge resistor 106, which is a regenerative power absorbing means. The regenerative discharge diode 105, the regenerative discharge resistor 106, and the switching means 107 are connected in series to each other, and the output of the abnormality detecting means 108 is connected to the switching means 107. In the regenerative discharge system 100, the regenerative discharge resistor 106, the switching means 107, and the abnormality detecting means 108 constitute a regenerative power processing means for processing the generated regenerative power.

また、インバータ回路101は、FETのボディダイオード109を有し、ブリッジ回路102は、ブリッジ回路用ダイオード110を有している。さらに、回生放電システム100は、インバータ回路101に接続されたダイオードOR回路111を備えている。ダイオードOR回路111は、並列接続された3つのブレーキ用ダイオード112、113、114を有し、それらがモータ配線の各相を構成している。ブレーキ用ダイオード112、113、114の入力側であるアノード側はインバータ回路101およびモータMの間に並列接続され、出力側であるカソード側は回生放電用ダイオード105のカソード側と回生放電抵抗106との間に接続されている。なお、本発明の回生放電システムが備えるブレーキ用ダイオードの数は本実施形態に限られない。 Further, the inverter circuit 101 has a body diode 109 of the FET, and the bridge circuit 102 has a diode 110 for the bridge circuit. Further, the regenerative discharge system 100 includes a diode OR circuit 111 connected to the inverter circuit 101. The diode OR circuit 111 has three braking diodes 112, 113, 114 connected in parallel, which form each phase of the motor wiring. The anode side, which is the input side of the brake diodes 112, 113, 114, is connected in parallel between the inverter circuit 101 and the motor M, and the cathode side, which is the output side, is the cathode side of the regenerative discharge diode 105 and the regenerative discharge resistor 106. Is connected between. The number of brake diodes included in the regenerative discharge system of the present invention is not limited to this embodiment.

逆流防止ダイオード104は、動力線から回生放電抵抗106に向かう経路で、その方向にのみ電流を流すように方向を制限している。異常検知手段108は、回生電力による動力線の異常な電圧上昇を検知する。回生放電抵抗106は、回生電力を吸収する手段であり、スイッチング手段107は、回生放電抵抗106および異常検知手段108からの指令により回生放電抵抗106に流れる電流を制御する。 The backflow prevention diode 104 limits the direction so that the current flows only in that direction in the path from the power line to the regenerative discharge resistor 106. The abnormality detecting means 108 detects an abnormal voltage rise of the power line due to the regenerative power. The regenerative discharge resistor 106 is a means for absorbing the regenerative electric power, and the switching means 107 controls the current flowing through the regenerative discharge resistor 106 by commands from the regenerative discharge resistor 106 and the abnormality detecting means 108.

ここで、上記の各ダイオードは、ある方向へしか電流が流れないような整流作用を有するものであればよく、その実現方法および材質は特に限定されない。ただし、ブレーキ用ダイオード112、113、114の順方向電圧が、回生放電用ダイオード105の順方向電圧とインバータ回路101内のボディダイオード109の順方向電圧との和よりも小さいものを選定する必要がある。さらに好適には、ブレーキ用ダイオード112、113、114の順方向電圧が、ボディダイオード109の順方向電圧よりも小さいものを選定することが望ましい。 Here, each of the above diodes may have a rectifying action so that a current flows only in a certain direction, and the method and material for realizing the diode are not particularly limited. However, it is necessary to select one in which the forward voltage of the brake diodes 112, 113, 114 is smaller than the sum of the forward voltage of the regenerative discharge diode 105 and the forward voltage of the body diode 109 in the inverter circuit 101. is there. More preferably, it is desirable to select one in which the forward voltage of the brake diodes 112, 113, 114 is smaller than the forward voltage of the body diode 109.

ここで、異常検知手段108は、モータ配線または動力線に接続された部品が、回生電力による電圧上昇による過電圧となる前に、異常を検知し、スイッチング手段107に回生電力を処理するように指令を送ることができるものあればよく、その実現方法については特に限定されるものではない。 Here, the abnormality detecting means 108 detects an abnormality before the component connected to the motor wiring or the power line becomes an overvoltage due to a voltage rise due to the regenerative power, and instructs the switching means 107 to process the regenerative power. Anything that can be sent is sufficient, and the method of realizing it is not particularly limited.

例えば、回生放電システム100は、上記過電圧を検知するために、動力線またはモータ配線の電圧を計測するための電圧検値手段を備え、この電圧検知手段で得た電圧値とあらかじめ異常と判断するために設定された閾値電圧とを比較して、閾値電圧を超えていればスイッチング手段107に指令を送るような回路であってもよい。 For example, the regenerative discharge system 100 includes a voltage measuring means for measuring the voltage of the power line or the motor wiring in order to detect the overvoltage, and determines in advance that the voltage value obtained by the voltage detecting means is abnormal. The circuit may be a circuit that compares with the threshold voltage set for the purpose and sends a command to the switching means 107 if the threshold voltage is exceeded.

あるいは、上記過電圧が発生した結果起こるモータから逆流する電流を検知するために、動力線またはモータ配線に流れる電流を計測するための電流検知手段を配置し、電流検知手段で得た電流値とあらかじめ異常と判断するために設定された閾値電流とを比較して、閾値電流を超えていれば指令を送るような回路でもよい。しかしながら、上記電流検知手段を用いる場合、過電流が流れている時点ですでに部品の故障が起こっている可能性が高いため、電圧検出手段を用いることが望ましい。 Alternatively, in order to detect the current flowing back from the motor resulting from the occurrence of the overvoltage, a current detecting means for measuring the current flowing through the power line or the motor wiring is arranged, and the current value obtained by the current detecting means and the current value obtained in advance are arranged in advance. A circuit may be used in which a command is sent if the threshold current is exceeded by comparing with the threshold current set for determining an abnormality. However, when the above current detecting means is used, it is highly likely that a component failure has already occurred at the time when the overcurrent is flowing, so it is desirable to use the voltage detecting means.

しかしながら、電流検知手段を用いる場合、過電流が流れている時点ですでに部品の故障が起こっている可能性が高いため、電圧検出手段を用いることが望ましい。回生放電抵抗106は、電流を流して電力を消費できるものであればよく、その実現方法については特に限定されるものではない。 However, when the current detecting means is used, it is highly likely that a component failure has already occurred at the time when the overcurrent is flowing, so it is desirable to use the voltage detecting means. The regenerative discharge resistor 106 may be any as long as it can pass a current and consume electric power, and the method for realizing the regenerative discharge resistor 106 is not particularly limited.

次に、図1および図2を用いて、本実施形態に係る回生放電システム100の動作の一例について説明する。図2は、本実施形態に係る回生放電システム100の動作を説明するためのブロック図である。 Next, an example of the operation of the regenerative discharge system 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is a block diagram for explaining the operation of the regenerative discharge system 100 according to the present embodiment.

正常な状態では、図1に示すように、異常検知手段108が過電圧を検知していないのでスイッチング手段107は非導通状態となっている。このとき回生放電システム100は何ら稼働しない。しかしながら、モータMが停止または減速するなどして回生電力が発生し、動力線の電圧上昇が起こり閾値電圧以上の電圧となると、図2に示すように、異常検知手段108で過電圧を検出し、スイッチング手段107が導通状態となり、回生放電抵抗106に電流が流れて、回生電力を消費することで電圧上昇を抑制する。 In the normal state, as shown in FIG. 1, since the abnormality detecting means 108 does not detect the overvoltage, the switching means 107 is in the non-conducting state. At this time, the regenerative discharge system 100 does not operate at all. However, when regenerative power is generated due to the motor M stopping or decelerating, the voltage of the power line rises, and the voltage becomes equal to or higher than the threshold voltage, the abnormality detecting means 108 detects the overvoltage, as shown in FIG. The switching means 107 becomes conductive, a current flows through the regenerative discharge resistor 106, and the regenerative power is consumed to suppress the voltage rise.

このとき想定される、モータMから流れ出す電流の経路は、図2に示すように、インバータ回路101を通る一点鎖線で図示した経路1と、ダイオードOR回路111を通る鎖線で図示した経路2の二つの経路がある。 As shown in FIG. 2, the assumed paths of the current flowing out from the motor M are two, the path 1 shown by the alternate long and short dash line passing through the inverter circuit 101 and the path 2 shown by the chain line passing through the diode OR circuit 111. There are two routes.

ここで、上記各経路の説明を簡略化して行うため、ダイオードOR回路111内の三相のブレーキ用ダイオード112、113、114のうち、一相のブレーキ用ダイオード112に着目して説明を行う。 Here, in order to simplify the description of each of the above paths, the one-phase brake diode 112 among the three-phase brake diodes 112, 113, and 114 in the diode OR circuit 111 will be focused on.

まず、一点鎖線の経路1では、モータMからインバータ回路101内のFETおよびボディダイオードを通り、回生放電抵抗106を通って電力消費される。 First, in the one-point chain line path 1, power is consumed from the motor M through the FET and the body diode in the inverter circuit 101 and through the regenerative discharge resistor 106.

次に、鎖線の経路2では、モータMからブレーキ用ダイオード112を通り、回生放電抵抗106を通って電力消費される。 Next, in the chain line path 2, power is consumed from the motor M through the brake diode 112 and the regenerative discharge resistor 106.

ここで、回生放電システム100の各ダイオードの順方向電圧が同じであるとすると、一点鎖線の経路1は、ボディダイオード109および回生放電用ダイオード105の2つのダイオードによる電圧降下が生じ、鎖線の経路2は、1つのブレーキ用ダイオード112による電圧降下が生じるため、経路1は経路2よりも電流が流れにくくなる。 Here, assuming that the forward voltage of each diode of the regenerative discharge system 100 is the same, the one-point chain wire path 1 has a voltage drop due to the two diodes of the body diode 109 and the regenerative discharge diode 105, and the chain wire path. In No. 2, since a voltage drop occurs due to one braking diode 112, current is less likely to flow in the path 1 than in the path 2.

例えば、回生放電システム100の各ダイオードが理想ダイオードで、モータMの電圧を100V、回生放電抵抗106の抵抗値を10Ωとすると、一点鎖線の経路1には約90nA、鎖線の経路2には約910mAの電流が流れることになる。 For example, assuming that each diode of the regenerative discharge system 100 is an ideal diode, the voltage of the motor M is 100 V, and the resistance value of the regenerative discharge resistor 106 is 10 Ω, the one-point chain line path 1 is about 90 nA, and the chain line path 2 is about about 90 nA. A current of 910 mA will flow.

以上の結果から、本実施形態に係る回生放電システム100によれば、モータMで発生した回生電力のほとんどが鎖線の経路2から回生放電抵抗106に流れ、インバータ回路101内のボディダイオード109を通る電流はわずかであるため、インバータ回路101内のFETの劣化を低減することができる。 From the above results, according to the regenerative discharge system 100 according to the present embodiment, most of the regenerative power generated by the motor M flows from the chain wire path 2 to the regenerative discharge resistor 106 and passes through the body diode 109 in the inverter circuit 101. Since the current is small, deterioration of the FET in the inverter circuit 101 can be reduced.

本実施形態に係る回生放電システム100によれば、回生放電抵抗106とダイオードOR回路111とを共用することで、システム構成部品を削減し、さらに、モータMで回生電力が発生した場合は、回生電力がダイオードOR回路111を経由して回生放電抵抗106に流れ込むことで、インバータ回路101内のFETのボディダイオード109を通る電流が減少するため、回路の信頼性を向上させることができる。 According to the regenerative discharge system 100 according to the present embodiment, the number of system components is reduced by sharing the regenerative discharge resistor 106 and the diode OR circuit 111, and further, when the regenerative power is generated by the motor M, the regenerative power is regenerated. Since the electric power flows into the regenerative discharge resistor 106 via the diode OR circuit 111, the current passing through the body diode 109 of the FET in the inverter circuit 101 is reduced, so that the reliability of the circuit can be improved.

<第2実施形態>
次に、図3を用いて、本発明の第2実施形態に係る回生放電システムについて説明する。図3は、本実施形態に係る回生放電システム200の概略回路の構成例を示すブロック図である。本実施形態に係る回生放電システム200は、異常検知手段108とスイッチング手段107との間に論理和手段を備えている点で、第1実施形態に係る回生放電システム100と相違する。
<Second Embodiment>
Next, the regenerative discharge system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a schematic circuit of the regenerative discharge system 200 according to the present embodiment. The regenerative discharge system 200 according to the present embodiment is different from the regenerative discharge system 100 according to the first embodiment in that a logical sum means is provided between the abnormality detecting means 108 and the switching means 107.

本実施形態に係る回生放電システム200は、第1実施形態に係る回生放電システム100と同様の構成に加え、ブレーキ指令手段201と、論理和手段202と、を備えている。論理和手段202は、異常検知手段108およびスイッチング手段107の間に備えられている。論理和手段202の入力側には異常検知手段108およびブレーキ指令手段201の出力側が接続され、論理和手段202の出力側にはスイッチング手段107が接続されている。論理和手段202の出力によりスイッチング手段107が制御される。 The regenerative discharge system 200 according to the present embodiment includes the brake command means 201 and the OR means 202 in addition to the same configuration as the regenerative discharge system 100 according to the first embodiment. The OR means 202 is provided between the abnormality detecting means 108 and the switching means 107. The abnormality detecting means 108 and the output side of the brake commanding means 201 are connected to the input side of the OR means 202, and the switching means 107 is connected to the output side of the OR means 202. The switching means 107 is controlled by the output of the OR means 202.

回生放電システム200は、論理和手段202において、異常検知手段108の異常検知指令値とブレーキ指令手段201のブレーキ指令値との論理和を取り、その出力値によりスイッチング手段107を制御している。 In the regenerative discharge system 200, the logical sum means 202 controls the switching means 107 by the logical sum of the abnormality detection command value of the abnormality detection means 108 and the brake command value of the brake command means 201, and the output value thereof.

ここで、第1実施形態に係る回生放電システム100のような構成であっても、ブレーキをかける際は、動力を遮断してやればモータMに供給される電力がなくなり、モータMが停止し、その際の回生電力により電圧上昇が起こり、回生放電システム100が動作することで、モータMにブレーキをかけることができる。 Here, even in a configuration such as the regenerative discharge system 100 according to the first embodiment, when the brake is applied, if the power is cut off, the power supplied to the motor M is exhausted, the motor M is stopped, and the brake is stopped. The regenerative power at that time causes a voltage rise, and the regenerative discharge system 100 operates, so that the motor M can be braked.

しかしこのような方法では、図1に示したように、回生放電システム100内のコンデンサCにたまった電荷により動力の遮断を行っても少々の時間モータMが停止しない状態が続きうることと、モータM内の電力がなくなり、動力線の電圧も閾値電圧以下の場合だと、スイッチング手段107が非導通状態なので回生放電抵抗106で電力消費されない状態になることから、ブレーキが遅れる可能性がある。 However, in such a method, as shown in FIG. 1, the state in which the motor M does not stop for a short time can continue even if the power is cut off by the electric charge accumulated in the capacitor C in the regenerative discharge system 100. If the power in the motor M is exhausted and the voltage of the power line is also equal to or lower than the threshold voltage, the switching means 107 is in a non-conducting state and the regenerative discharge resistance 106 does not consume power, so that the braking may be delayed. ..

このような問題に対しては図3のように、異常検知手段108の異常検知指令値と、ブレーキ指令手段201のブレーキ指令値とで論理和を取り、どちらか一方の信号を受けて回生放電抵抗106に電流が流れるようにすればよい。 To solve such a problem, as shown in FIG. 3, a logical sum is obtained between the abnormality detection command value of the abnormality detection means 108 and the brake command value of the brake command means 201, and a regenerative discharge is received by receiving either signal. The current may flow through the resistor 106.

次に、図3を用いて、本実施形態に係る回生放電システム200によるモータMを停止させる動作の一例について説明する。 Next, an example of the operation of stopping the motor M by the regenerative discharge system 200 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

第1実施形態と同様に、正常な状態では、異常検知手段108が過電圧を検知していないのでスイッチング手段107は非導通状態となっている。このとき回生放電システム200は何ら稼働しない。しかしながら、モータMが停止または減速するなどして回生電力が発生し、動力線の電圧上昇が起こり閾値電圧以上の電圧となると、異常検知手段108で過電圧を検出し、スイッチング手段107が導通状態となり、回生放電抵抗106に電流が流れて、回生電力を消費することで電圧上昇を抑制する。 Similar to the first embodiment, in the normal state, the switching means 107 is in the non-conducting state because the abnormality detecting means 108 has not detected the overvoltage. At this time, the regenerative discharge system 200 does not operate at all. However, when regenerative power is generated due to the motor M stopping or decelerating, the voltage of the power line rises, and the voltage exceeds the threshold voltage, the abnormality detecting means 108 detects the overvoltage, and the switching means 107 becomes conductive. , A current flows through the regenerative discharge resistor 106 and consumes the regenerative power to suppress the voltage rise.

まず、図示していない外部コントローラが、モータMを減速または停止させるためのモータ制御回路であるインバータ回路101へ出力停止指令値を出力し、ブレーキ指令手段201へブレーキ指令値を出力する。 First, an external controller (not shown) outputs an output stop command value to the inverter circuit 101, which is a motor control circuit for decelerating or stopping the motor M, and outputs a brake command value to the brake command means 201.

次に、外部コントローラから出力された出力停止指令値を受け取ったインバータ回路101が、モータMへの出力を停止する。 Next, the inverter circuit 101 that receives the output stop command value output from the external controller stops the output to the motor M.

また、外部コントローラから出力されたブレーキ指令値を受け取ったブレーキ指令手段201が、モータMにブレーキをかけ始め、モータMが減速し始める。 Further, the brake command means 201 that receives the brake command value output from the external controller starts braking the motor M, and the motor M starts decelerating.

そして、論理和手段202が、異常検知手段108から出力された異常検知指令値と、ブレーキ指令手段201から出力されたブレーキ指令値と、を受け取る。論理和手段202は、受け取った異常検知指令値およびブレーキ指令値の論理和を取り、スイッチング手段107にスイッチON指令を出力する。 Then, the OR means 202 receives the abnormality detection command value output from the abnormality detection means 108 and the brake command value output from the brake command means 201. The logical sum means 202 takes the logical sum of the received abnormality detection command value and the brake command value, and outputs a switch ON command to the switching means 107.

すると、スイッチング手段107がON状態になり回生放電抵抗106でモータMにたまった電力の放電が開始される。 Then, the switching means 107 is turned on, and the regenerative discharge resistor 106 starts discharging the electric power accumulated in the motor M.

一方、モータMが減速することで回生電力が発生する。発生したモータMの回生電力が、ダイオードOR回路111を通じて回生放電抵抗106で放電される。 On the other hand, regenerative power is generated by decelerating the motor M. The generated regenerative power of the motor M is discharged by the regenerative discharge resistor 106 through the diode OR circuit 111.

そして、ブレーキ、並びに、回生電力およびモータMにたまった電力の放電、によってモータMが停止する。 Then, the motor M is stopped by the brake and the regenerative power and the discharge of the power accumulated in the motor M.

以上より、本実施形態に係る回生放電システム200は、第1実施形態に係る回生放電システム100と同様に、ブレーキをかけるために必要な部品を削減し、さらにFETのボディダイオード109に流れる電流を低減することで回路の信頼性を向上させることができる。 Based on the above, the regenerative discharge system 200 according to the present embodiment reduces the number of parts required for braking and further reduces the current flowing through the body diode 109 of the FET, similarly to the regenerative discharge system 100 according to the first embodiment. The reliability of the circuit can be improved by reducing the amount.

ここで、モータMの回生電力が発生する条件は、減速するか、または重力に倣う方向に加速するか、の2通りあり、ブレーキをかけることは減速することに該当する。すなわち、ブレーキをかけると回生電力が発生するため、異常検知手段108が過電圧を検出するのを待つまでもなく、ブレーキ指令が出力された時点で回生放電システム200を動作させれば、異常検知手段108が過電圧を検出するまでにボディダイオードに流れる電流の発生を防止することができる。 Here, there are two conditions for generating the regenerative power of the motor M: deceleration or acceleration in a direction following gravity, and applying the brake corresponds to deceleration. That is, since regenerative power is generated when the brake is applied, if the regenerative discharge system 200 is operated when the brake command is output without waiting for the abnormality detecting means 108 to detect the overvoltage, the abnormality detecting means It is possible to prevent the generation of the current flowing through the body diode by the time the 108 detects the overvoltage.

さらに、回生放電システム200によれば、モータMの電力を回生放電抵抗106で消費させることができるので、いわゆるダイレクトブレーキの効果を実現することができる。 Further, according to the regenerative discharge system 200, the electric power of the motor M can be consumed by the regenerative discharge resistor 106, so that the effect of so-called direct braking can be realized.

本発明は、産業用ロボットアームに内蔵し、回生放電によるインバータ回路内のFETの劣化を低減するものであり、産業上の利用可能性を有している。 The present invention is built in an industrial robot arm to reduce deterioration of FET in an inverter circuit due to regenerative discharge, and has industrial applicability.

100、200 回生放電システム
101 インバータ回路
102 ブリッジ回路
103 交流電源
104 逆流防止ダイオード
105 回生放電用ダイオード
106 回生放電抵抗
107 スイッチング手段
108 異常検知手段
109 ボディダイオード
110 ブリッジ回路用ダイオード
111 ダイオードOR回路
112、113、114 ブレーキ用ダイオード
201 ブレーキ指令手段
202 論理和手段
C コンデンサ
M モータ
100, 200 Regenerative discharge system 101 Inverter circuit 102 Bridge circuit 103 AC power supply 104 Backflow prevention diode 105 Regenerative discharge diode 106 Regenerative discharge resistance 107 Switching means 108 Abnormality detection means 109 Body diode 110 Bridge circuit diode 111 Diode OR circuit 112, 113 , 114 Brake diode 201 Brake command means 202 Logical sum means C capacitor M motor

Claims (2)

ロボットを駆動させるモータと、
前記モータの駆動を制御するモータ制御回路と、
回生電力による動力線の異常な電圧上昇を検知する異常検知手段と、前記回生電力を吸収する回生電力吸収手段と、前記異常検知手段からの指令により前記回生電力吸収手段に流れる電流を制御するスイッチング手段と、で構成された回生電力処理手段と、
前記動力線から前記回生電力吸収手段に向かう経路にその方向にのみ電流を流す整流素子と、
前記モータ配線の各相を構成するダイオードOR回路と、を備え、
前記ダイオードOR回路の出力を前記整流素子と前記回生電力吸収手段との間に接続した回生放電システム。
The motor that drives the robot and
A motor control circuit that controls the drive of the motor and
Abnormality detecting means for detecting an abnormal voltage rise of a power line due to regenerated power, regenerative power absorbing means for absorbing the regenerated power, and switching for controlling the current flowing through the regenerated power absorbing means by a command from the abnormality detecting means. Regenerative power processing means composed of means,
A rectifying element that allows current to flow only in that direction from the power line to the path from the regenerative power absorbing means.
A diode OR circuit constituting each phase of the motor wiring is provided.
A regenerative discharge system in which the output of the diode OR circuit is connected between the rectifying element and the regenerative power absorbing means.
前記異常検知手段の異常検知指令値とブレーキ指令値との論理和を取る論理和手段をさらに備え、
前記論理和手段の出力により前記スイッチング手段が制御される請求項1に記載の回生放電システム。
Further provided with a logical sum means for taking the logical sum of the abnormality detection command value and the brake command value of the abnormality detection means.
The regenerative discharge system according to claim 1, wherein the switching means is controlled by the output of the OR means.
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