JPH10271866A - 電源供給回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 停電発生時にモータの減速制御を可能にする
電源供給回路を提供すること。 【解決手段】 サイリスタ５を介して３相全波整流回路
７を単相全波整流回路１に並列に接続し、制御電源供給
回路２に電力を供給する。停電が発生した時、停電検出
回路６で、停電を検出しサイリスタ５を点弧して３相全
波整流回路７の電解コンデンサＣ１に蓄積する電力を制
御電源供給回路２に供給する。これにより、制御電源供
給回路２から出力される制御用電力によりサーボモータ
制御回路９、主軸モータ制御回路１２は、停電後も制御
動作が可能となり、速度指令を「０」とすることによっ
てサーボモータＭｘ、主軸モータＭｓを大きなトルクで
減速制御することができ、停電後のモータの移動を少な
くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械、ロボッ
ト等のモータによって可動部を駆動する機械の電源供給
回路に関する。特に、上記モータによって該モータで駆
動される可動部の位置や速度を制御する機械の電源供給
回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータによって駆動される工作機械、産
業機械、ロボット等の機械において停電が発生した時、
該モータは惰性によってフリーランして停止するか、ダ
イナミックブレーキを作動させて停止させている。例え
ば、工作機械においては、主軸を駆動する主軸モータは
停電発生時、フリーランさせて自然停止を待っている。
また送り軸を駆動するサーボモータにはダイナミックブ
レーキをかけて停止させている。

【０００３】

【発明が解決ようとする課題】停電発生時、フリーラン
によって回転し、それが停止するには時間がかかる。例
えば、工作機械において、瞬時停電が発生し、すぐに機
械を立ちあげたい場合、主軸がフリーランしていると、
安全のために通常停止していることが機械の運転開始条
件となっていることから、その停止を待たねばならず、
機械の立ちあげに時間を要するという欠点がある。また
送り軸を駆動するサーボモータ等にあっては、停電発生
時、ダイナミックブレーキをかけて制動停止を行ってい
るが、このダイナミックブレーキによる制動では制動距
離が長く、サーボモータで駆動されるテーブル等の可動
部が他の物と衝突する恐れがあり好ましくない。

【０００４】工作機械やロボット等の機械にあっては、
モータで駆動される軸（可動部）の位置や速度を制御す
る制御回路を備えている。この制御回路を用いて、モー
タの減速制御を行えば、モータを大きなトルク（最大ト
ルク）を出力して減速制御を行いその回転を停止させ
る。この減速制御を行えば、制動距離は短くなり上記問
題点は改善される。しかし、停電が発生した時には、モ
ータを駆動する電源及びモータを制御するための制御回
路へ電力を供給する制御電源が停電することであるか
ら、上述したモータの減速制御ができない。そこで、本
発明の目的は、停電発生時に上記モータの減速制御を可
能にする電源供給回路を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、可動部の位置
又は及び速度を駆動制御するモータを備える機械におけ
る電源供給回路において、上記モータを制御する制御回
路へ電力を供給する単相交流の全波整流回路と上記モー
タに電力を供給する３相交流を整流する３相整流回路を
並列に接続するダイオードを設ける。これにより、停電
時、上記３相整流回路内の平滑用コンデンサから電力を
上記ダイオードを介して上記制御回路へも電力を供給す
るようにした。また、ダイオードの代りにスイッチング
用サイリスタを用い、停電発生時、上記サイリスタを点
弧することによって、上記３相整流回路内の平滑用コン
デンサから電力を上記制御回路へも電力を供給するよう
にした。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の電源供給回路を工
作機械の電源部に適用した一実施形態のブロック図であ
る。図中、符号１は単相交流を全波整流して直流に変換
する単相全波整流回路であり、Ｃ２は単相全波整流回路
１内に設けられている整流された電圧を平滑する平滑用
コンデンサであが、説明上該平滑用コンデンサＣ２を単
相全波整流回路１とは別に図１では表示している。２は
この単相全波整流回路１からの直流電圧を電圧調整して
サーボモータ制御回路９、主軸モータ制御回路１２に直
流電力を供給する制御電源供給回路である。３はこの工
作機械を制御する数値制御装置（ＣＮＣ）であり、サー
ボモータ制御回路９には移動指令を出力し、主軸モータ
制御回路１２には速度指令を出力する。

【０００７】７は３相交流をダイオードＤのブリッジに
よって直流に変換する３相全波整流回路であり、Ｃ１は
３相全波整流回路７における平滑用コンデンサで、整流
された電圧を平滑するものである。６は３相交流電源の
停電を検出する停電検出回路、５は３相全波整流回路７
のプラス側と単相全波整流回路１のプラス側とに接続さ
れたスイッチング用サイリスタであり、４はこのサイリ
スタの点弧を制御するサイリスタ点弧回路である。１４
は、３相全波整流回路７のマイナス側と単相全波整流回
路１のマイナス側を接続する導線であり、これによって
３相全波整流回路７と単相全波整流回路１はサイリスタ
５を介して並列に接続されている。

【０００８】また、８は回生放電回路であり、１０は工
作機械の送り軸を駆動するサーボモータ（永久磁石型同
期電動機）Ｍｘを駆動するアンプとしてのインバータで
あり、上記サーボモータ制御回路９によってスイッチン
グ素子としてのトランジスタＴr がオン／オフ制御され
てサーボモータを駆動制御する。１３は主軸モータＭｓ
を駆動するアンプとしてのインバータであり、上記主軸
モータ制御回路１２によってスイッチング素子としての
トランジスタＴr がオン／オフ制御されて主軸モータＭ
ｓを駆動制御する。１１は、ダイナミックブレーキ回路
である。なお、この図１にはサーボモータＭｘを１つだ
け示しているが、送り軸が複数ある場合にはその送り軸
分のサーボモータ、インバータ、及びサーボモータ制御
回路が備わるものである。

【０００９】上記電源部の回路において、３相全波整流
回路７と単相全波整流回路１を並列に接続するサイリス
タ５及び導線１４、該サイリスタの点弧を行うサイリス
タ点呼回路４及び停電検出回路６を設けた点が、従来の
電源部と相違するのみで他は同一である。

【００１０】図３は、上記停電検出回路６の回路図で、
３相交流をダイオードＤのブリッジ回路で整流し、抵抗
Ｒで分割した電圧を検出し、該検出電圧と停電検出電圧
Ｖsとを比較器２０で比較して、検出電圧が停電検出電
圧Ｖs 以下になると停電検出信号Ｓ１を出力する。な
お、図３におけるＣはノイズ吸収用コンデンサである。

【００１１】また、図４は停電検出回路の別の実施形態
で、図３に示す停電検出回路において３相交流を整流し
た電圧を分圧する代わりに、図４に示す停電検出回路
は、３相全波整流回路７の出力側の直流電圧（ＤＣリン
ク電圧）ＶDCを分圧して比較器２０で比較する点が相違
するものである。

【００１２】図５は上記サイリスタ点弧回路４の詳細回
路である。停電検出回路６からの停電検出信号Ｓ１は抵
抗Ｒ５を介してトランジスタＴr のベースに入力され、
トランジスタＴr のエミッタはアースされ、コレクタは
直列に接続された抵抗Ｒ７，Ｒ８を介してバイアス電圧
＋Ｖが印加されている。また、トランジスタＴr のコレ
クタはサイリスタ５のカソードに接続され、抵抗Ｒ７と
抵抗Ｒ８の接続点はサイリスタ５のゲートに接続されて
いる。なお、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ５、Ｒ６はノイズ
吸収用のフイルタを構成するものである。停電検出回路
６から停電検出信号Ｓ１が出力されると、トランジスタ
Ｔr が導通し、サイリスタ５のカソードとゲート間に電
圧差が生じゲート電流が流れ、該サイリスタ５は導通す
るものである。

【００１３】次にこの電源部の動作を説明する。３相交
流は３相全波整流回路７で全波整流されかつ電解コンデ
ンサＣ１で平滑された直流電力は、インバータ１０、１
３に供給される。また、単相交流は単相交流全波整流回
路１で全波整流されかつ電解コンデンサＣ２で平滑され
た直流電力は、制御電源供給回路２に供給され、電圧が
調整されてサーボモータ制御回路９及び主軸モータ制御
回路１２に制御電力が供給される。

【００１４】一方、数値制御装置３は、加工プログラム
等に基づいて主軸モータ制御回路１２に速度指令Ｖｃを
出力し、サーボモータ制御回路９に移動指令Ｐｃを出力
する。主軸モータ制御回路１２は、速度指令Ｖｃと主軸
モータＭｓに設けられた速度検出器（図示せず）からの
速度フィードバック信号とにより速度ループ制御を行い
インバータ１３のトランジスタＴr をオン／オフ制御し
主軸の実速度が指令速度Ｖｃと一致するように制御す
る。また、サーボモータ制御回路９は移動指令Ｐｃとサ
ーボモータＭｘに設けられた位置・速度検出器からの位
置、速度フィードバック信号によって位置、速度のルー
プ制御を行って、インバータ１０のトランジスタＴｒを
オン／オフ制御して、サーボモータＭｘの位置、速度を
制御する。また、サーボモータＭｘ、主軸モータＭｓが
減速されるときには、その減速でによって発生する回生
エネルギーは回生放電回路８によって消費される。

【００１５】以上は通常の動作であり従来の電源部の動
作と同じである。停電が発生すると、従来は、電解コン
デンサＣ２に蓄積されたエネルギーだけでは、制御電源
供給回路２からサーボモータ制御回路９、主軸モータ制
御回路１２を駆動するに十分な電力を供給することがで
きず、インバータ１０、１３のトランジスタＴr はすべ
てオフとなり、主軸モータＭｓ、サーボモータＭｘには
電力が供給されず、主軸モータＭｓは惰性で回転しその
後停止する。またサーボモータＭｘはダイナミックブレ
ーキ回路１１が作動してダイナミックブレーキがかか
り、制動停止される。

【００１６】一方、本実施形態では、停電が発生する
と、停電検出回路６が上述したように停電を検出し停電
検出信号Ｓ１をサイリスタ点弧回路４、サーボモータ制
御回路９及び主軸モータ制御回路１２に出力する。サイ
リスタ点弧回路４は上述したように、停電検出信号Ｓ１
が入力されるとサイリスタ５を点弧して導通させる。そ
の結果、３相全波整流回路の電解コンデンサＣ１に蓄積
された電力は該サイリスタ５を介して制御電源供給回路
２に供給され、該制御電源供給回路２からサーボモータ
制御回路９及び主軸モータ制御回路１２に制御用電力が
供給され続ける。

【００１７】停電検出信号Ｓ１が入力された主軸モータ
制御回路１２及びサーボモータ制御回路９は、数値制御
装置３から出力される速度指令Ｖｃ、移動指令Ｐｃを無
視し、主軸モータ制御回路１２及びサーボモータ制御回
路９は速度指令が「０」として速度ループの制御を行い
（なおサーボモータ制御回路９は、速度指令を「０」と
する代りに移動指令を「０」として位置、速度ループ制
御を行っていもよい）、インバータ１３、１０を駆動制
御する。

【００１８】速度指令を「０」となっても主軸モータＭ
ｓ、サーボモータＭｘは停電直前の指令によって回転し
続けようとするが、速度フィードバック信号が速度ルー
プに入力され、該速度ループは主軸モータＭｓ、サーボ
モータＭｘの速度を指令速度「０」にすべく、主軸モー
タＭｓ、サーボモータＭｘに逆方向の駆動電流を指令し
て大きなトルクで減速させ停止させる。

【００１９】なお、サーボモータ制御回路９において停
電検出信号Ｓ１の入力で移動指令を「０」とするように
設定している場合には、サーボモータ制御回路９内の位
置ループにおける位置偏差は、移動指令が「０」になっ
ても、サーボモータＭｘに取り付けせられた位置、速度
検出器（図示せず）からは、停電直前に回転していた方
向の位置フィードバック信号が帰還されてくるから、位
置偏差が停電直前の逆符号となり、位置ループからは逆
回転方向の速度指令が出力されることになる。また、速
度ループにおいても、逆回転方向の速度指令と位置速度
検出器からフィードバックされてくる停電直前の回転方
向の速度フィードバック信号によって、逆回転方向のト
ルク指令を出力することになり、サーボモータＭｘは大
きなトルクで減速制御がなされることになる。

【００２０】なお、主軸モータＭｓ、サーボモータＭｘ
が減速されると、回生電流が発生するが、この回生電流
は回生放電回路８によって消費される。モータＭｓ、Ｍ
ｘに動力用電力を供給する３相全波整流回路７の電解コ
ンデンサＣ１に蓄積されたエネルギーは、停電が発生し
たときには、モータＭｓ、Ｍｘを減速制御するためでは
なく、サイリスタ５を介して、制御電源供給回路２に供
給されモータＭｓ、Ｍｘを制御するためにも使用される
ことになる。

【００２１】図２は、本発明の第２実施形態で、上述し
た第１の実施形態と相違する点は、スイッチング用サイ
リスタ５の代りにダイオード３０を用いている点であ
る。そのため、第１の実施形態で必要としたサイリスタ
点弧回路４も必要としないものとなっている。この第２
の実施形態においても、停電時等の動作は上述した第１
の実施形態と同一であるので、説明を省略する。

【００２２】ただ、この第２の実施形態では、ダイオー
ド３０によって制御電源供給回路２が、単相全波整流回
路１にも３相全波整流回路７にも接続されることになる
から、３相全波整流回路７の出力である直流電圧の変動
が制御電源供給回路２に影響を与え、該制御電源供給回
路２の出力に電圧変動を生じせしめ、高精度が必要な制
御電源出力に悪影響を与える恐れがある。そのため、制
御電源供給回路２に新たな出力電圧の変動を防止するた
めの手段を設けねばならない場合がある。

【００２３】

【発明の効果】停電発生時にも、暫くの間、モータを制
御する制御回路に電力を供給することができるから、モ
ータを大きなトルクで減速制御して停止させることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電源供給回路を工作機械の電源部に適
用した一実施形態のブロック図である。

【図２】本発明の電源供給回路を工作機械の電源部に適
用した第２の実施形態のブロック図である。

【図３】実施形態における停電検出回路の一例の回路図
である。

【図４】停電検出回路の別の例の回路図である。

【図５】実施形態におけるサイリスタ点弧回路の詳細回
路図である。

【符号の説明】

１ 単相全波整流回路 ２ 制御電源供給回路 ３ 数値制御装置（ＣＮＣ） ４ サイリスタ点弧回路 ５ サイリスタ ６ 停電検出回路 ７ ３相全波整流回路 Ｃ１，Ｃ２ 電解コンデンサ １０，１３ インバータ Ｍｓ 主軸モータ Ｍｘ サーボモータ

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【手続補正書】

【提出日】平成１０年３月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、モータを制御
するための電源供給回路において、上記モータを制御す
る制御回路へ電力を供給する単相交流の全波整流回路と
上記モータに電力を供給する３相交流を整流する３相整
流回路を並列に接続するダイオードを設ける。これによ
り、停電時、上記３相整流回路内の平滑用コンデンサか
ら電力を上記ダイオードを介して上記制御回路へも電力
を供給するようにした。また、ダイオードの代りにスイ
ッチング用サイリスタを用い、停電発生時、上記サイリ
スタを点弧することによって、上記３相整流回路内の平
滑用コンデンサから電力を上記制御回路へも電力を供給
するようにした。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動部の位置又は／及び速度を駆動制御
   するモータを備える機械における電源供給回路であっ
   て、上記モータを制御する制御回路へ電力を供給する単
   相交流の全波整流回路と上記モータに電力を供給する３
   相交流を整流する３相整流回路をダイオードを介して並
   列に接続し、停電時、上記３相整流回路内の平滑用コン
   デンサから電力を上記ダイオードを介して上記制御回路
   へも電力を供給するようにした電源供給回路。
2. 【請求項２】 可動部の位置又は／及び速度を駆動制御
   するモータを備える機械における電源供給回路であっ
   て、上記モータを制御する制御回路へ電力を供給する単
   相交流の全波整流回路と上記モータに電力を供給する３
   相交流を整流する３相整流回路をスイッチング用サイリ
   スタを介して並列に接続し、停電発生時、上記サイリス
   タを点弧することによって、上記３相整流回路内の平滑
   用コンデンサから電力を上記制御回路へも電力を供給す
   るようにした電源供給回路。