WO2004093302A2 - Ａｃサーボドライバのモータ動力線断線検出方法 - Google Patents

Abstract

本発明の課題は、モータ動力線断線検出のディレイを小さくできる断線検出方法を提供することである。本発明によれば、電流検出器と、トルク制御器を備えたACサーボドライバのモータ動力線断線検出方法において、電流検出器4、5が検出した三相交流電流からトルク電流成分9を抜き出す処理をして、トルク指令1とトルク電流成分9を比較し、トルク指令とトルク電流成分の差が設定値21を超えた場合、モータ動力線が断線していると認識するようにした。

Description

ACサーポドライバのモータ動力線断線検出方法 'く技術分野〉 本発明は、 ACサーボドライバにおいて、 モータ動力線が断線した時の検出方 法に関するものである。 く背景技術〉 従来より、 モータの断線検出装置としては、 例えば、 特許文献 1に開示の 「交 流モータ制御回路の異常検出装置」 が挙げられる。

図 3は特開平 9一 1 72791号公報で公知の交流モータ制御回路のシステム 構成図で、 バッテリ 1 12から三相交流モータ 1 10へ電力を供給する回路にお いて電流センサ等の異常を検出するものである。

図において、 I PM1 14の動作を制御するコントローラ 1 16は、 CPU1 18、 ROM120、 RAMI 22、 I /Oポート 124及び AZDコンバータ 126を内蔵し、 ROM1 20は CPU1 18により実行されるべき制御プログ ラムや固定のパラメタを格納し、 RAMI 22は CPU 1 18に作業領域を提供 する。 I/Oポート 1 24及ぴ A/Dコンバータ 126はそれぞれ外部からディ ジタル又はアナログの情報を入力する手段である。 ここでは、 モータ 1 10から 出力させるべきトルクを示すトルク指令値や、 モータ 1 10に付設されその回転 子の回転に応じて信号を発生させるレゾルバ 1 28の出力が、 ΙΖΟポート 12 4から入力されている。 A/Dコンバータ 126は、 モータ 1 10の各相に対応 して設けられている電流センサ 1 30 u, 130 V, 1 30 wの出力 i u s , i v s， i w sをアナログからディジタルに変換してコントローラ 116に入力す る。

C P U 1 18は、 トルク指令値に相当するトルクがモータ 1 10から出力され るよう I PM114に対し制御信号を供給する。 その際、 CPU1 18は、 レゾ ルバ 128の出力信号 （回転数乃至回転角度） や、 電流センサ 1 30 u， 130 v， 130 の出カ 1 1₁ 5 , i V s, i w s (各相電流瞬時値） を検出し、 通常 の運転制御中に異常検出ルーチンに移行すると、 各相電圧指令値より各相電流の 推定値 i u c、 i v c、 i w cを求めて、 各相出電流値 i u s， i v s, i w s との偏 I i u c— i u s I、 I i v c— i v s |、 | i w c— i w s | と、 各 しきい値 Δ I 1 u、 Δ I 1 v、 Δ I 1 w

との比較によって異常を判定するものである。 また、その他の検查装置としては、特開平 5— 137380号公報に開示の「モ ータ制御装置」 がある。 図 4はその回路図であり、 制御回路 207 aは、 駆動回 路 205を制御して、 モータ起動指令 210を受けると動作し、 モータ起動前に 断線検出回路 21 2に対して断線検出指令 21 3を与え、 過電流検出信号により 回路の異常を確認して、 異常無しの場合はモータ 201を起動し、 異常を検出し た場合はモータ 201の起動を停止するもので、 この場合の断線検出回路 212 の断 f泉検出信号 214は、 直流を印加して各相の通電試験を行うもので、 通電さ せた相では、 経路に異常がない限り無制御の直流電流が流れるので過電流状態と なることを利用して、 過電流検出により実施する。 しかしながら、 上記従来技術においては、 モータ断線を直接的に検出すること ができず、 モータ断線により速度検出値が速度指令値に追従しなくなった結果、 トルク指令は大きな値となる。 トルク指令値が大きな値を連続でとり続けること により、 過負荷アラームとして検出していたために、 特許文献に示す異常検出の 場合は、 運転中の異常検出におけるディレイ時間が大きく、 モータを組み込んだ 機械の可動部が暴走して機械に損傷を与えてしまう場合が発生するという問題が めった。

また、 運転前の迅速な動力線の断線検出ができなかったので、 垂直軸駆動用の モータ動力線が断線していたような場合に、 メカプレーキ解放後にワークが落下 してしまうと言う問題もあった。 そこで、 本発明の第 1の発明は、 運転中にモータ動力線の断線の有無を即座に 検出し、 機械を損傷させる前に安全に停止させることができる A Cサーボドライ バのモータ動力線断線検出方法を提供することを目的としている。

更に、 本 明の第 2の発明は、 運転前のメカブレーキ保持中にモータ動力線の 断線の有無を安全に検出して、 断線が検出されたらメカブレーキを解放しないで ワークが落下するのを防ぐことができる A Cサーポドライバのモータ動力線断線 検出方法を提供することを目的としている。

<発明の開示 >

上記目的を達成するため、 本発明 1は、 電流検出器と、 トルク制御器を備えた A Cサーボドライバのモータ動力線断線検出方法において、 前記電流検出器が検 出した三相交流電流からトルク電流成分を抜き出す処理をして、 トルク指令と前 記トルク電流成分を比較し、 前記トルク指令と前記トルク電流成分の差が設定値 を超えた場合、 モータ動力線が断線していると認識することを特徴としている。 また、 本宪明 2は、 電流検出器と、 トルク制御器を備えた A Cサーボ のモータ動力線断線検出方法において、 モータにトルクを発生させない磁化電流 が流れるように三相交流電圧を印加して、 その結果モータに流れる電流を電流検 出器により検出し、磁化電流成分を抜き出して、指令した前記磁化電流と比較し、 前記磁化電流と前記磁化電流成分の差が設定値を超えた場合、 モータ動力線が断 線していると認識することを特徴としている。

また、 本発明 3は、 前記モータ動力線の断線を認識した場合は、 パワー変換器 よりモータへの印加出力を遮断し、 ブレーキ機構を作動させてモータを停止させ ることを特徴としている。

また、 本発明 4は、 前記モータ動力線の断線を認識した場合は、 メカブレーキ を解放せず、 モータを起動しないことを特徴としている。 この A Cサーボドライバのモータ動力線断線検出方法によれば、 モータ運転中 の断線検査において、 トルク電流指令 I q r e f と トルク電流検出値 I q f bの 差を設定値と比較してモータ動力線の断線を判断するので迅速な断線検出によつ て事後の安全対処が可能になる。

あるいは、 運転前のモータ停止状態のままの断線検査において、 こちらは d軸 電流を利用して、 モータにトルクを発生させないような d軸電流を流し、 d軸電 流指令 I d r e f と d軸電流検出値 I d r e f の差を設定値と比較して、 断線を 判断するので、 メカブレーキを保持したままの運転前の断線検査を安全に実施で さる。

<図面の簡単な説明 >

図 1は、 本発明 1に係るモータ動力線断線検出方法を適用する ACサーポドラ ィバの構成を示すブロック図である。

図 2は、 本発明の 2に係るモータ動力線断線検出方法を適用する ACサーボド ライバの構成を示すプロック図である。

図 3は、 従来の交流モータ制御回路の異常検出装置の構成図である。

図 4は、 従来のモータ制御装置の回路図である。

なお、 図中の符号、 1はトルク指令、 2は電流変換器、 3は q r e f 、

4は電流検出器、 5は電流検出器、 6は I u f b、 7は I v f 、

8は d— q変換器、 9は I q f b、 10は I d f b、. 1 1は電圧変換器、

12は Vq r e f 、 13は電圧変換器、 14は V d r e f 、

15は d— q変換器、 16は Vu r e f 、 1 7は Vv r e f 、

18は Vw r e f 、 19はパワー変換器、 20は絶対値回路、

21は検出レベル設定器、 22は比較器、 23は断線検出信号、

24は磁化電流指令発生器、 25は d r e f である。

<発明を実施するための最良の形態 >

以下、 本発明の第 1の実施の形態について図を参照して説明する。

図 1は本発明の第 1の実施の形態に係る電動機制御装置のプロック図である。 図 1において、 トルク指令 1を電流変換器 2により I q r e f 3に変換する。 モータ U相電流、 V相電流はそれぞれ電流検出器 4、 電流検出器 5により I u f b 6、 I v f b 7に変換される。 I u f b 6、 I u f b 7と両者を加算し符号反 転したものを d— q変換器 8により、 I q f b 9、 I d f b 10に変換される。

I q r e f 3と I q f b 9の差分を電圧変換器 1 1により V q r e f 1 2に変 換する。 また I d f b 10の符号反転したものを電圧変換器 13により V d r e f 14に変換する。

Vq r e f l 2と Vd r e f l 4を d— q変換器 15により Vu r e f l 6、 V v r e f 1 7 Vwr e f l 8に変換し、 それぞれをパヮ一変換器 1 9にて U 相電圧、 V相電圧、 W相電圧に変換してモータに印加する。

I q r e f 3と I q f b 9の差分を絶対値回路 20にて絶対値を取ったものと 検出レベル設定器 21の設定値とを比較器 22で比較し、 その結果を断線検出信 号 23とする。 次に動作について説明する。

モータ動力線が運転動作中断線するとモータに電流が流れなくなり、 I u f b 6、 I v f b 7がゼロとなり、 I q f b 9もゼロとなる。 また、 モータ動力線が 断線すると速度制御器等の上位制御ループの制御量が変化し、 その出力であるト ルク指令 1は必ずゼロ以外の値となる。 また、 I q r e f 3もゼロ以外の値とな る。 従って I q r e f 3と I q f b 9に差が発生し、 絶対値回路 20の出力の偏 差絶対値と、 予め所定値に設定されている検出レベル設定器 21の設定値を比較 器 22で比較して、 設定値を越えると断線検出信号 23が出力される。

断線検出信号が上位制御部に入力されると、 インバータ 19の出力を遮断し、 ブレーキを作動させてモータを停止させる。

次に、 本発明の第 2の実施の形態について図に基づいて説明する。

図 2は本発明の第 2の実施の形態に係るモータ動力線断線検出方法を適用する

ACサーポドライバの構成を示すプ口ック図である。

図 2において、 トルク指令 1を電流変換器 2により I q r e ί 3に変換する。 磁化電流指令発生器 24より I d r e f 25が出力される。 モータ U相電流、 V相電流はそれぞれ電流検出器 4、 電流検出器 5により I u f b 6、 I v f b 7に変換される。 I u f b 6、 I u f b 7と両者を加算し符号反 転したものを d— q変換器 8により、 I q f b 9、 I d f b 10に変換される。

I q r e ί 3と前記 I q ί b 9の差分を電圧変換器 1 1により Vq r e f l 2 に変換する。 I d r e f 25と I d f b l Oの差分を電圧変換器 13により V d r e f 14に変換する。

Vq r e f l 2と Vd r e f l 4を d— i変換器 15により Vu r e f l 6、 Vv r e f 1 7、 Vw r e f 18に変換し、 それぞれをパワー変換器 1 9にて U 相電圧、 V相電圧、 W相電圧に変換してモータに印加する。

前記 I d r e f 25と前記 I d f b l Oの差分を絶対値回路 20にて絶対値を 取ったものと検出レベル設定器 21の設定値とを比較器 22で比較し、 その結果 を断線検出信号 23とする。 次に動作について説明する。

運転前に、 モータにトルクを発生させないような d軸電流が流すために、 磁化 電流指令発生器 24より払い出されるゼロでない電流指令 I d r e f 25は、 電 圧変換器 1 3、 d— q変換器 15、 パワー変換器 1 9を通してモータに電流を流 そうとするが、 モータ動力線が断線していると電流が流れず、 電流検出器 4、 電 流検出器 5で、 電流はゼロと検出される。 そして d— q変換器 8を通して出力さ れる I d f b 10もゼロとなる。 従って、 I d r e i 25と I d f b l Oに差が 発生し、 その差の絶対値を絶対値回路から出力して、 検出レベル設定器 21の設 定値と比較器 22により比較して、 設定値を越えると断線検出信号 23が出力さ れる。

上位制御部は断線検出信号 23が入力されなければ、 メカブレーキを解放して モータを起動するが、 断線検出信号 23が入力されると上位制御部は、 メカブレ ーキを保持したままで、 モータ起動を行わない。 ぐ産業上の利用可能性 >

以上説明したように、 本発明によれば、 電流検出器から直接的にモータ動力線 の断線を検出するので、 断線検出のディレイ時間を小さくすることが可能になり モータ動力線が断線しても即座に検出して、 機械を損傷させる前に安全に停止さ せることができるという効果がある。

また、 運転前メカブレーキ保持中にモータ動力線の断線の有無を検出出来るよ うになるため、 断線していた場合はメカブレーキを開放しないようにすることが 可能となり、 ワークが落下するのを防ぐことができるという効果がある。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 電流検出器と、 トルク制御器を備えた A Cサーボドライバのモータ動力 線断線検出方法において、

前記電流検出器が検出した三相交流電流からトルク電流成分を抜き出す処理を して、 トルク指令と前記トルク電流成分を比較し、 前記トルク指令と前記トルク 電流成分の差が設定値を超えた場合、 モータ動力線が断線していると認識するこ とを特徴とする A Cサーボドライバのモータ動力線断線検出方法。

2 . 電流検出器と、 トルク制御器を備えた A Cサーポドライバのモータ動力 線断線検出方法において、

モータにトルクを発生させない磁化電流が流れるように三相交流電圧を印加し て、 その結果モータに流れる電流を電流検出器により検出し、 磁化電流成分を抜 き出して、 指令した前記磁化電流と比較し、 前記磁化電流と前記磁化電流成分の 差が設定値を超えた場合、 モータ動力線が断線していると認識することを特徴と する A Cサーポドライバのモータ動力線断線検出方法。

3 . 前記モータ動力線の断線を認識した場合は、 パワー変換器よりモータへ の印加出力を遮断し、 ブレーキ機構を作動させてモータを停止させることを特徴 とする請求項 1記載の A Cドライバのモータ動力線断線検出方法。

4 . 前記モータ動力線の断線を認識した場合は、 メカブレーキを解放せず、 モータを起動しないことを特徴とする請求項 2記載の A Cドライバのモータ動力 線断線検出方法。