産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するサーボモータ駆動装置
【課題】電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができるサーボモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】サーボモータ駆動装置２は、ダイオード２０９ａ−１，２０９ａ−２，２０９ａ−３，２０９ａ−４，２０９ａ−５，２０９ａ−６を有するコンバータ２０１ａと、産業用ロボット３の可動部の回転軸に接続されたサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａがオン状態であるときに消費する回生抵抗２１１ａを有する回生抵抗回路２０２ａと、回生エネルギーを三相交流電源１側に回生するコンバータ４を着脱自在に接続するコネクタ２０３ａ，２０４ａ及び多ピンコネクタ２０５ａと、を有する。
【解決手段】サーボモータ駆動装置２は、ダイオード２０９ａ−１，２０９ａ−２，２０９ａ−３，２０９ａ−４，２０９ａ−５，２０９ａ−６を有するコンバータ２０１ａと、産業用ロボット３の可動部の回転軸に接続されたサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａがオン状態であるときに消費する回生抵抗２１１ａを有する回生抵抗回路２０２ａと、回生エネルギーを三相交流電源１側に回生するコンバータ４を着脱自在に接続するコネクタ２０３ａ，２０４ａ及び多ピンコネクタ２０５ａと、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源側に回生する電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができる電源回生サーボモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを処理するために、回生エネルギーを回生抵抗によって消費する抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置と、回生エネルギーを交流電源側に回生する電源回生機能を有するサーボモータ駆動装置とが用いられている。
【０００３】
抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置は、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換するインバータに直流電力を供給する複数のダイオードを有するコンバータと、スイッチング素子（例えば、ＮＰＮ型トランジスタ）及び回生抵抗の直列接続を有する回生抵抗回路と、を有する。
【０００４】
電源回生機能を有するサーボモータ駆動装置は、複数のダイオードの他に複数のダイオードのそれぞれに並列に接続された、ダイオードと同数のスイッチング素子を有するコンバータを有する。
【０００５】
抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置のコンバータは、スイッチング素子を有さないので、電源回生機能を有するサーボモータ駆動装置よりも装置の小型化に有利である。一方、電源回生機能を有するサーボモータ駆動装置は、抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置よりも多くの量の回生エネルギーを消費することができる。
【０００６】
産業用ロボットの可動部（例えば、アーム）の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーは、通常、工作機械又は産業機械の可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーより小さく、抵抗回生によって十分対処することができる。したがって、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動する場合、装置の小型化に有利な抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置が一般的に用いられる。
【０００７】
しかしながら、複数の産業用ロボットを同時に操作する場合、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータ及び産業用ロボットの周辺機器の可動部の回転軸に接続されたサーボモータを同時に駆動する場合、大型又は高速の産業用ロボットを操作する場合等において、サーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーは、抵抗回生によって処理できる回生エネルギーより大きくなるときがある。この場合、生じた回生エネルギーを処理できるようにするために、抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置が用いられる。抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置は、複数のダイオード及びそれと同数のスイッチング素子を有するコンバータと、回生抵抗回路と、を有する。
【０００８】
従来、抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置として、回生エネルギーが所定の量以下のときには電源回生のみを行い、回生エネルギーが所定の量を超えると電源回生と抵抗回生の両方を行うサーボモータ駆動装置（例えば、特許文献１〜３）、瞬時停電が発生した場合に電源回生を終了するとともに抵抗回生を開始するサーボモータ駆動装置（例えば、特許文献４）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開昭６２−２６１９２号公報
【特許文献２】特開２００４−１５４９６１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０１４７３号公報
【特許文献４】特開２０１１−１０１４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動する場合、操作する産業用ロボットの個数、産業用ロボットと同時に使用される周辺装置の有無、産業用ロボットの大きさ又は速度等の産業用ロボットの操作条件に応じて、回生エネルギーの処理の際に抵抗回生機能のみで十分であるか抵抗回生機能と電源回生機能の両方を必要とするかが決定される。すなわち、回生エネルギーの処理の際に抵抗回生機能のみで十分である場合には、複数のダイオードを有するコンバータと、回生抵抗回路とを用いて装置の小型化を実現し、回生エネルギーの処理の際に抵抗回生機能と電源回生機能の両方を必要とする場合には、複数のダイオード及びそれと同数のスイッチング素子を有するコンバータと、回生抵抗回路とを用いて電源回生を行うことが所望される。
【００１１】
しかしながら、従来の抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置では、複数のダイオード及びそれと同数のスイッチング素子を有するコンバータが予め装備されているので、回生エネルギーの処理の際に抵抗回生機能のみで十分である場合でも、複数のダイオード及びそれと同数のスイッチング素子を有するコンバータが用いられる。したがって、従来の抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置では、電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができない。
【００１２】
本発明の目的は、電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができるサーボモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるサーボモータ駆動装置は、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換する第１のインバータに直流電力を供給する複数の第１の整流素子を有する第１のコンバータと、第１のコンバータに並列に接続され、第１のスイッチング素子と、第１のインバータに直列接続される、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、第１のスイッチング素子がオン状態であるときに消費する回生抵抗と、を有する回生抵抗回路と、回生抵抗回路に並列に第２のコンバータを着脱自在に接続する第１の接続部と、第１のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する第１の制御部と、を有し、第２のコンバータは、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、第１のインバータに直流電力を供給する複数の第２の整流素子と、複数の第２の整流素子のそれぞれに並列に接続された複数の第２の整流素子と同数の第２のスイッチング素子と、第２のコンバータが第１の接続部に接続された場合、第２のスイッチング素子をオン状態にして、回生エネルギーを交流電源側に回生する第２の制御部と、を有する。
【００１４】
本発明による他のサーボモータ駆動装置は、複数のサーボモータ駆動部を有し、複数のサーボモータ駆動部はそれぞれ、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換する第１のインバータに直流電力を供給する複数の第１の整流素子を有する第１のコンバータと、第１のコンバータに並列に接続され、第１のスイッチング素子と、第１のインバータに直列接続される、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、第１のスイッチング素子がオン状態であるときに消費する回生抵抗と、を有する回生抵抗回路と、回生抵抗回路に並列に第２のコンバータを着脱自在に接続する第１の接続部と、第１のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する第１の制御部と、を有し、第２のコンバータは、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、第１のインバータに直流電力を供給する複数の第２の整流素子と、複数の第２の整流素子のそれぞれに並列に接続された複数の第２の整流素子と同数の第２のスイッチング素子と、第２のコンバータが複数のサーボモータ駆動部の全ての第１の接続部に接続された場合、第２のスイッチング素子をオン状態にして、回生エネルギーを交流電源側に回生する第２の制御部と、を有する。
【００１５】
好適には、直流電力を交流電力に変換する第２のインバータに接続される、産業用ロボットの周辺機器の回転軸に接続されたサーボモータの回転軸に着脱自在に接続する第２の接続部を更に有する。
【００１６】
好適には、第２のコンバータが第１の接続部に接続され、かつ、第１のインバータの両端間の電圧又は第２のコンバータの両端の電圧が、サーボモータの減速駆動開始直後の電圧を超えるとともにサーボモータ駆動装置に含まれる素子の破壊レベルの電圧よりも低い第１の電圧と、第１の電圧を超えるとともに破壊レベルの電圧よりも低い第２の電圧との間にある間、第１の制御部は、第１のスイッチング素子をオフ状態にし、第２の制御部は、第２のスイッチング素子をオン状態にする。
【００１７】
好適には、第１のインバータの両端間の電圧又は第２のコンバータの両端間の電圧が第２の電圧を超えて破壊レベルの電圧に到達するまでの間、第１の制御部は、第１のスイッチング素子をオン状態にし、第２の制御部は、第２のスイッチング素子をオン状態にする。
【００１８】
好適には、交流電源と第２のコンバータとの間に配置されたコンタクタの遮断を、第２のコンバータが回生エネルギーを交流電源側に回生しているときに検出した場合、第２の制御部は、第２のスイッチング素子をオフ状態にする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、回生エネルギーを交流電源側に回生する第２のコンバータを第１の接続部を通じてサーボモータ駆動装置に着脱自在にしているので、電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態のサーボモータ駆動装置を有するシステムのブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のサーボモータ駆動装置を有するシステムのブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のサーボモータ駆動装置を有するシステムのブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態のサーボモータ駆動装置を有するシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明によるサーボモータ駆動装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図面中、同一構成要素には同一符号を付す。
図１は、本発明の第１の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムのブロック図である。図１に示すシステムは、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するために使用され、三相交流電源１と、サーボモータ駆動装置２と、産業用ロボット３と、第２のコンバータとしてのコンバータ４と、上位制御装置５と、を有する。
【００２２】
本実施の形態では、サーボモータ駆動装置２は、一つのサーボモータ駆動部２００ａによって構成される。サーボモータ駆動部２００ａは、第１のコンバータとしてのコンバータ２０１ａと、回生抵抗回路２０２ａと、第１の接続部（インタフェース）を構成するコネクタ２０３ａ，２０４ａ及び８ピンコネクタのような多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａと、制御部２０７ａと、を有する。
【００２３】
コンバータ２０１ａは、第１のインバータとしての互いに並列に接続したｍ（ｍは任意の自然数）個のインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに直流電力を供給する複数の第１の整流素子としてのブリッジ接続された６個のダイオード２０９ａ−１，２０９ａ−２，２０９ａ−３，２０９ａ−４，２０９ａ−５，２０９ａ−６を有する。インバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍはそれぞれ、コンバータ２０１ａから供給される直流電力を交流電力に変換する。
【００２４】
回生抵抗回路２０２ａは、コンバータ２０１ａに並列に接続され、第１のスイッチング素子としての還流トランジスタであるＮＰＮ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）２１０ａと、回生抵抗２１１ａと、を有する。回生抵抗２１１ａは、産業用ロボット３の可動部（例えば、アーム）の回転軸に接続されたサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａがオン状態であるときに消費する。サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍは、コネクタ２１２ａ−１，２１２ａ−２，．．．，２１２ａ−ｍを介してインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍのそれぞれに直列接続される。本実施の形態では、回生抵抗２１１ａにダイオード２１３ａが並列に接続され、平滑コンデンサ２１４ａがコンバータ２０１ａに並列に接続される。
【００２５】
コネクタ２０３ａ，２０４ａは、コンバータ４の直流電流出力側に設けられた二つのピン（図示せず）を着脱自在にするように構成され、これら二つのピンがコネクタ２０３ａ，２０３ｂにそれぞれ装着したときに、コンバータ４から供給される直流電力がインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍ側に供給されるようにする。多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａは、多芯ケーブルを通じて他の部材と接続するために用いられる。本実施の形態では、多ピンコネクタ２０５ａは、制御部２０７ａとコンバータ４との間でデータのやり取りが行えるようにするために多芯ケーブル２１５ａを通じてサーボモータ駆動部２００ａとコンバータ４とを接続する。
【００２６】
制御部２０７ａは、光ケーブル２１６ａを通じた上位制御装置５とのデータのやり取りの他に、多ピンコネクタ２０５ａを通じたコンバータ４とのデータのやり取りを行い、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａのオンオフ動作の制御、インバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍの駆動制御及び三相交流電源１とコンバータ２０１ａとの間の配線２１７ａに配置されたスイッチ２１８ａのオンオフ動作の制御を行う。このために、制御部２０７ａは、入出力ポート、シリアル通信回路、比較器等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従ってサーボモータ駆動部２００ａの各種処理を実行する。本実施の形態では、制御部２０７ａは、コンバータ４の両端間の電圧、コンバータ２０１ａの両端間の電圧又はインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍの両端間の電圧を検出するために、平滑コンデンサ２１４ａの両端間の電圧すなわちＤＣリンク電圧を検出する。
【００２７】
コンバータ４は、コネクタ２０３ａ，２０４ａ及び多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａに対して着脱自在であり、交流電源１からの交流電流を直流電流に変換する。このために、コンバータ４は、インバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに直流電力を供給する複数の第２の整流素子としてのブリッジ接続された６個のダイオード４０１−１，４０１−２，４０１−３，４０１−４，４０１−５，４０１−６と、ダイオード４０１−１，４０１−２，４０１−３，４０１−４，４０１−５，４０１−６のそれぞれに並列に接続された第２のスイッチング素子としてのＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６と、コネクタ２０３ａに対応するコネクタ４０３と、コネクタ２０４ａに対応するコネクタ４０４と、多芯ケーブル２１５ａを通じて多ピンコネクタ２０５ａに接続する多ピンコネクタ４０５と、第２の制御部としての制御部４０６と、を有する。
【００２８】
複数の産業用ロボットを同時に操作する場合、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータ及び産業用ロボットの周辺機器の可動部の回転軸に接続されたサーボモータを同時に駆動する場合、大型又は高速の産業用ロボットを操作する場合等のように、サーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーが抵抗回生によって処理できる回生エネルギーより大きい場合、コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられる。それに対し、大型でも高速でもない単一の産業用ロボットを操作する場合等のように、サーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーが抵抗回生によって処理できる回生エネルギー以下である場合、コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられない。
【００２９】
制御部４０６は、多ピンコネクタ４０５を通じた制御部２０７ａとのデータのやり取りを行い、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６のオンオフ動作の制御及び三相交流電源１とコンバータ４との間の配線４０７に配置されたスイッチ４０８のオンオフ動作の制御を行う。なお、配線４０７は、リアクトル４０９を有する。このために、制御部４０６は、入出力ポート、シリアル通信回路、比較器等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従ってコンバータ４の各種処理を実行する。
【００３０】
上位制御装置５は、ＣＮＣ（数値制御装置）等によって構成され、各種指令を、光ファイバ２１６ａを通じて制御部２０７ａに入力し、制御部２０７ａからのデータを、光ファイバ２１６ａを通じて受信する。
【００３１】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられていない場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続していない状態を検出する。そして、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５から指令に従ってスイッチ２１８ａをオン状態にする。これによって、コンバータ２０１ａは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに供給する。
【００３２】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられていない状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍが減速駆動した場合、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にする。これによって、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００３３】
コンバータ４がコネクタ２０３ａ，２０４ａ及び多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａを介してサーボモータ駆動装置２に取り付けられた場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａに接続した状態を検出する。そして、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５から指令に従ってスイッチ２１８ａをオフ状態にし、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてスイッチ４０８をオン状態にする。これによって、コンバータ４は、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに供給する。
【００３４】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられた状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍが減速駆動した場合、制御部２０７ａは、サーボモータ駆動部２００ａのＤＣリンク電圧を監視する。
【００３５】
ＤＣリンク電圧がサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動開始直後の電圧を超えた後にサーボモータ駆動装置２に含まれる素子（例えば、平滑コンデンサ２１４ａ）の破壊レベルより低い第１の電圧としての電圧Ｖ１を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオフ状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生する。
【００３６】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ１を越えた後に、電圧Ｖ１より高く、かつ、上記破壊レベルより低い第２の電圧としての電圧Ｖ２を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生するとともに、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００３７】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ２を越えた後に、電圧Ｖ２より高く、かつ、上記破壊レベルより低い電圧Ｖ３を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオフ状態にして回生エネルギーの交流電源１側への回生を中断し、アラーム信号を、多芯ケーブル２１５ａ、多ピンコネクタ２０５ａ、制御部２０７ａ及び光ケーブル２１６ａを通じて上位制御装置５に出力する。
【００３８】
本実施の形態によれば、回生エネルギーを交流電源１側に回生するコンバータ４をコネクタ２０３ａ，２０４ａ及び多ピンコネクタ２０５ａを通じてサーボモータ駆動装置２に着脱自在にしている。したがって、産業用ロボット３が大型又は高速の産業用ロボットであるためにサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーが回生抵抗２１１ａによって処理できる回生エネルギーより大きくなる場合でも、電源回生機能を追加することができる。すなわち、産業用ロボットの操作条件に応じた電源回生機能の追加を行うことができる。
【００３９】
図２は、本発明の第２の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムのブロック図である。図２に示すシステムは、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するために使用され、三相交流電源１と、サーボモータ駆動装置２’と、産業用ロボット３，６と、コンバータ４と、上位制御装置５と、を有する。なお、図２において、三相交流電源１、産業用ロボット３及び上位制御装置５は、図１に示した第１の実施の形態の三相交流電源１及び産業用ロボット３と同一構成を有するので、これらの説明を省略する。また、図２において、コンバータ４は、図１に示した第１の実施の形態のコンバータ４と同一構成を有するので、その説明を省略し、多ピンコネクタ４０５以外のコンバータ４の構成要素を図２に示さない。
【００４０】
本実施の形態では、サーボモータ駆動装置２’は、二つのサーボモータ駆動部２００ａ，２００ｂによって構成される。サーボモータ駆動部２００ａは、図１に示した第１の実施の形態のサーボモータ駆動部２００ａと同一構成を有するので、その説明を省略し、多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａ以外のサーボモータ駆動部２００ａの構成要素を図２に示さない。
【００４１】
サーボモータ駆動部２００ｂは、第１のコンバータとしてのコンバータ２０１ｂと、回生抵抗回路２０２ｂと、第１の接続部を構成するコネクタ２０３ｂ，２０４ｂ及び８ピンコネクタのような多ピンコネクタ２０５ｂ，２０６ｂと、制御部２０７ｂと、を有する。
【００４２】
コンバータ２０１ｂは、第１のインバータとしての互いに並列に接続したｎ（ｎは任意の自然数）個のインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎに直流電力を供給する複数の第１の整流素子としてのブリッジ接続された６個のダイオード２０９ｂ−１，２０９ｂ−２，２０９ｂ−３，２０９ｂ−４，２０９ｂ−５，２０９ｂ−６を有する。インバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎはそれぞれ、コンバータ２０１ｂから供給される直流電力を交流電力に変換する。
【００４３】
回生抵抗回路２０２ｂは、コンバータ２０１ｂに並列に接続され、第１のスイッチング素子としての還流トランジスタであるＮＰＮ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）２１０ｂと、回生抵抗２１１ｂと、を有する。回生抵抗２１１ｂは、産業用ロボット６の可動部（例えば、アーム）の回転軸に接続されたサーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂがオン状態であるときに消費する。サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎは、コネクタ２１２ｂ−１，２１２−２，．．．，２１２−ｎを介してインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎのそれぞれに直列接続される。本実施の形態では、回生抵抗２１１ｂにダイオード２１３ｂが並列に接続され、平滑コンデンサ２１４ｂがコンバータ２０１ｂに並列に接続される。
【００４４】
コネクタ２０３ｂ，２０４ｂは、コンバータ４の直流電流出力側に設けられた二つのピン（図示せず）を着脱自在にするように構成され、これら二つのピンがコネクタ２０３ｂ，２０３ｂにそれぞれ装着したときに、コンバータ４から供給される直流電力がインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎ側に供給されるようにする。多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａは、多芯ケーブルを通じて他の部材と接続するために用いられる。本実施の形態では、多ピンコネクタ２０５ｂは、制御部２０７ｂと制御部２０７ａとの間でデータのやり取りが行えるようにするために多芯ケーブル２１５ｂを通じて多ピンコネクタ２０５ａと接続する。
【００４５】
制御部２０７ｂは、光ファイバ２１６ｂを通じた制御部２０７ａとのデータのやり取りの他に、多ピンコネクタ２０５ｂ、多芯ケーブル２１５ｂ及び多ピンコネクタ２０６ａを通じた制御部２０７ａとのデータのやり取りを行い、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂのオンオフ動作の制御、インバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎの駆動制御及び三相交流電源１とコンバータ２０１ｂとの間の配線２１７ｂに配置されたスイッチ２１８ｂのオンオフ動作の制御を行う。このために、制御部２０７ｂは、入出力ポート、シリアル通信回路、比較器等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従ってサーボモータ駆動部２００ｂの各種処理を実行する。本実施の形態では、制御部２０７ｂは、コンバータ２０１ｂの両端間の電圧又はインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎの両端間の電圧を検出するために、平滑コンデンサ２１４ｂの両端間の電圧すなわちＤＣリンク電圧を検出する。
【００４６】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２’に取り付けられていない場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続していない状態を検出し、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５から指令に従ってスイッチ２１８ａをオン状態にする。この際、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続していない状態を検出し、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの駆動時に、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ２１８ｂをオン状態にする。これによって、コンバータ２０１ａは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに供給し、コンバータ２０１ｂは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎに供給する。
【００４７】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２’に取り付けられていない状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎが減速駆動した場合、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にし、制御部２０７ｂは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオン状態にする。これによって、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費し、回生抵抗２１１ｂは、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００４８】
コンバータ４がコネクタ２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ及び多ピンコネクタ２０５ａを介してサーボモータ駆動装置２’に取り付けられた場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続した状態を検出し、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続した状態を検出する。そして、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５からの指令に従ってスイッチ２１８ａをオフ状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ２１８ｂをオフ状態にし、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ４０８をオン状態にする。これによって、コンバータ４は、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍ，２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎに供給する。
【００４９】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２’に取り付けられた状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎが減速駆動した場合、制御部２０７ａ，２０７ｂは、サーボモータ駆動部２００ａ，２００ｂのＤＣリンク電圧をそれぞれ監視する。
【００５０】
ＤＣリンク電圧がサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動開始直後の電圧を超えた後にサーボモータ駆動装置２に含まれる素子（例えば、平滑コンデンサ２１４ａ，２１４ｂ）の破壊レベルより低い第１の電圧としての電圧Ｖ１を超えると、制御部４０５は、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオフ状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオフ状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生する。
【００５１】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ１を越えた後に、電圧Ｖ１より高く、かつ、上記破壊レベルより低い第２の電圧としての電圧Ｖ２を超えると、制御部４０５は、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオン状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生するとともに、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費し、回生抵抗２１１ｂは、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００５２】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ２を越えた後に、電圧Ｖ２より高く、かつ、上記破壊レベルより低い電圧Ｖ３を超えると、制御部４０５は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２’−１，４０２’−２，４０２’−３，４０２’−４，４０２’−５，４０２’−６をオフ状態にして回生エネルギーの交流電源１側への回生を中断し、アラーム信号を、多芯ケーブル２１５ａ、多ピンコネクタ２０５ａ、制御部２０７ａ及び光ケーブル２１６ａを通じて上位制御装置５に出力する。
【００５３】
本実施の形態によれば、回生エネルギーを交流電源１側に回生するコンバータ４をコネクタ２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ及び多ピンコネクタ２０５ａを通じてサーボモータ駆動装置２’に着脱自在にしている。したがって、二つの産業用ロボット３，６を操作することによりサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーが回生抵抗２１１ａ，２１０ｂによって処理できる回生エネルギーより大きくなる場合でも、電源回生機能を追加することができる。すなわち、産業用ロボットの操作条件に応じた電源回生機能の追加を行うことができる。
【００５４】
図３は、本発明の第３の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムのブロック図である。図３に示すシステムは、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するために使用され、三相交流電源１と、サーボモータ駆動装置２”と、産業用ロボット３，６と、コンバータ４と、上位制御装置５と、産業用ロボット３の周辺装置７と、を有する。なお、図３において、三相交流電源１、産業用ロボット３，６、コンバータ４及び上位制御装置５は、図２に示した第２の実施の形態の三相交流電源１、産業用ロボット３，６及び上位制御装置５と同一構成を有するので、これらの説明を省略する。また、図３において、コンバータ４は、図２に示した第１の実施の形態のコンバータ４と同一構成を有するので、その説明を省略し、多ピンコネクタ４０５以外のコンバータ４の構成要素を図３に示さない。
【００５５】
本実施の形態では、サーボモータ駆動装置２”は、二つのサーボモータ駆動部２００ａ’，２００ｂによって構成される。サーボモータ駆動部２００ｂは、図２に示した第２の実施の形態のサーボモータ駆動部２００ｂと同一構成を有するので、その説明を省略し、多ピンコネクタ２０５ｂ，２０６ｂ以外のコンバータ４の構成要素を図３に示さない。
【００５６】
サーボモータ駆動部２００ａ’は、コンバータ２０１ａ、回生抵抗回路２０２ａ、コネクタ２０３ａ，２０４ａ、多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａ及び制御部２０７ａの他に、コネクタ２２１ａ，２２２ａを有し、コネクタ２２１ａ，２２２ａは、多ピンコネクタ２２３ａとともに第２の接続部（インタフェース）を構成する。
【００５７】
コネクタ２２１ａ，２２２ａは、直流電力を交流電力に変換する第２のインバータとしてのインバータ部２００ｃの直流電流入力側に設けられた二つのピン（図示せず）を着脱自在にするように構成される。インバータ部２００ｃは、周辺装置７の可動部の回転軸に接続されたサーボモータ７００−１，７００を駆動するインバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２と、制御部２０２ｃと、８ピンコネクタのような多ピンコネクタ２０３ｃと、を有する。本実施の形態では、サーボモータ７００−１，７００−２は、コネクタ２０４ｃ−１，２０４ｃ−２を介してインバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２のそれぞれに直列接続される。
【００５８】
インバータ部２００ｃの直流電流入力側に設けられた二つのピンがコネクタ２２１ａ，２２２ａにそれぞれ装着したとき、コンバータ２０１ａ又はコンバータ４から出力される直流電流は、インバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２に供給される。多ピンコネクタ２０３ｃは、制御部２０７ａと制御部２０２ｃとの間でデータのやり取りが行えるようにするために多芯ケーブル２０５ｃを通じて多ピンコネクタ２０６ｂに接続する。制御部２０２ｃは、多ピンコネクタ２０３ｃ、多芯ケーブル２０５ｃ、制御部２０７ｂ、多ピンコネクタ２０５ｂ、多心ケーブル２１５ｂ及び多ピンコネクタ２０６ａを通じた制御部２０７ａとのデータのやり取りを行い、インバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２の駆動制御を行う。このために、制御部２０２ｃは、入出力ポート、シリアル通信回路、比較器等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従ってインバータ部２００ｃの各種処理を実行する。
【００５９】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２”に取り付けられていない場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続していない状態を検出し、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，７００−１，７００−２の駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５から指令に従ってスイッチ２１８ａをオン状態にする。この際、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ｂに接続していない状態を検出し、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの駆動時に、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ２１８ｂをオン状態にする。これによって、コンバータ２０１ａは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍ，２０１ｃ−１，２０１ｃ−２に供給し、コンバータ２０１ｂは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎに供給する。
【００６０】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２”に取り付けられていない状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２が減速駆動した場合、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオン状態にする。これによって、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費し、回生抵抗２１１ｂは、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００６１】
コンバータ４がコネクタ２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ及び多ピンコネクタ２０５ａを介してサーボモータ駆動装置２”に取り付けられた場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続した状態を検出し、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ｂに接続した状態を検出する。そして、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５からの指令に従ってスイッチ２１８ａをオフ状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ２１８ｂをオフ状態にし、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ４０８をオン状態にする。これによって、コンバータ４は、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２，２０７ａ−１，２０７ａ−２，．．．，２０７ａ−ｍ，２０７ｂ−１，２０７ｂ−２，．．．，２０７ｂ−ｎに供給する。
【００６２】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２”に取り付けられた状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２が減速駆動した場合、制御部２０７ａ，２０６ｂは、サーボモータ駆動部２００ａ，２００ｂのＤＣリンク電圧をそれぞれ監視する。
【００６３】
ＤＣリンク電圧がサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の減速駆動開始直後の電圧を超えた後にサーボモータ駆動装置２に含まれる素子（例えば、平滑コンデンサ２１４ａ，２１４ｂ）の破壊レベルより低い第１の電圧としての電圧Ｖ１を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａ，２０６ｂからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０１−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオフ状態にし、制御部２０７ｂは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオフ状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生する。
【００６４】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ１を越えた後に、電圧Ｖ１より高く、かつ、上記破壊レベルより低い第２の電圧としての電圧Ｖ２を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にし、制御部２０７ｂは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオン状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生するとともに、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費し、回生抵抗２１１ｂは、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００６５】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ２を越えた後に、電圧Ｖ２より高く、かつ、上記破壊レベルより低い電圧Ｖ３を超えると、制御部４０６は、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオフ状態にして回生エネルギーの交流電源１側への回生を中断し、アラーム信号を上位制御装置５に出力する。
【００６６】
本実施の形態によれば、回生エネルギーを交流電源１側に回生するコンバータ４をコネクタ２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ及び多ピンコネクタ２０６ａを通じてサーボモータ駆動装置２”に着脱自在にしている。したがって、二つの産業用ロボット３，６及び周辺装置７を操作することによりサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーが回生抵抗２１１ａ，２１１ｂによって処理できる回生エネルギーより大きくなる場合でも、電源回生機能を追加することができる。すなわち、産業用ロボットの操作条件に応じた電源回生機能の追加を行うことができる。
【００６７】
図４は、本発明の第４の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムのブロック図である。図４に示すシステムは、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するために使用され、三相交流電源１と、サーボモータ駆動装置２と、産業用ロボット３と、コンバータ４と、上位制御装置５と、を有する。なお、図４において、三相交流電源１、サーボモータ駆動装置２、産業用ロボット３、コンバータ４及び上位制御装置５は、図１に示した第１の実施の形態の三相交流電源１、サーボモータ駆動装置２、産業用ロボット３、コンバータ４及び上位制御装置５と同一構成を有するので、これらの説明を省略する。
【００６８】
本実施の形態では、交流電源１とコンバータ４との間にコンタクタ４１０が配置され、コンバータ４が回生エネルギーを交流電源１側に回生しているときにコンタクタ４１０の遮断を検出した場合、制御部４０６は、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオフ状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にする。制御部４０６は、回生エネルギーを交流電源１側に回生できないためにコンタクタ４１０が遮断されたか否かを検出するために、例えば、ユーザの操作による上位制御装置５を通じた非常停止指令を受信し、制御部４０６からオフ指令を受信し、制御部４０６によるコンタクタ４０８の補助接点を監視する。
【００６９】
本実施の形態によれば、コンタクタ４１０が遮断されているために回生エネルギーを交流電源１側に回生できないときに電源回生を中断できるので、モータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍを安全に減速停止させることができる。
【００７０】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、交流電源として、三相交流電源以外の交流電源を用いることができる。また、上記実施の形態において一つ又は二つのサーボモータ駆動部を有する、サーボモータ駆動装置について説明したが、三つ以上のサーボモータ駆動部を有するサーボモータ駆動装置も本発明に適用することができる。
【００７１】
また、上記実施の形態において、一つの周辺装置を有するサーボモータ駆動装置について説明したが、二つ以上の周辺装置を有するサーボモータ駆動装置も本発明に適用することができる。
【００７２】
さらに、上記実施の形態において、スイッチを配置した配線を用いる場合について説明したが、配線として、交流電源と第１のコンバータ又は第２のコンバータとをつなぐケーブルを用いることができる。この場合、ケーブルが交流電源と第１のコンバータとをつなぐときには、交流電源から第１のコンバータに交流電源を供給し、ケーブルが交流電源と第２のコンバータをつなぐときには交流電源から第２のコンバータに交流電源を供給する。
【符号の説明】
【００７３】
１ 三相交流電源
２、２’，２” サーボモータ駆動装置
３，６ 産業用ロボット
４，４’，２０１ａ，２０１ｂ コンバータ
５ 上位制御装置
７ 周辺装置
２００ａ，２００ａ’，２００ｂ サーボモータ駆動部
２００ｃ インバータ部
２０２ａ，２０２ｂ 回生抵抗回路
２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ−１，２０４ｃ−２，４０３，４０４，２１２ａ−１，２１２ａ−２，．．．，２１２ａ−ｍ，２１２ｂ−１，２１２ｂ−２，．．．，２１２ｂ−ｎ，２２１ａ，２２２ａ コネクタ
２０３ｃ，２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂ 多ピンコネクタ
２０２ｃ，２０７ａ，２０７ｂ，４０６， 制御部
２０１ｃ−１，２０１ｃ−２，２０８ａ−１，２０８ａ−２，．．．，２０８ａ−ｍ，２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎ インバータ
２０９ａ−１，２０９ａ−２，２０９ａ−３，２０９ａ−４，２０９ａ−５，２０９ａ−６，２０９ｂ−１，２０９ｂ−２，２０９ｂ−３，２０９ｂ−４，２０９ｂ−５，２０９ｂ−６，２１３ａ，２１３ｂ，４０１−１，４０１−２，４０１−３，４０１−４，４０１−５，４０１−６ ダイオード
２１０ａ，２１０ｂ，４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６ ＮＰＮ型トランジスタ
２１１ａ，２１１ｂ 回生抵抗
２１４ａ，２１４ｂ 平滑コンデンサ
２１６ａ，２１６ｂ 光ケーブル
２１７ａ，２１７ｂ，４０７ 配線
２１８ａ，２１８ｂ，４０８ スイッチ
３００−１，３００−２、．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２ サーボモータ
４０９ リアクトル
４１０ コンタクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源側に回生する電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができる電源回生サーボモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを処理するために、回生エネルギーを回生抵抗によって消費する抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置と、回生エネルギーを交流電源側に回生する電源回生機能を有するサーボモータ駆動装置とが用いられている。
【０００３】
抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置は、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換するインバータに直流電力を供給する複数のダイオードを有するコンバータと、スイッチング素子（例えば、ＮＰＮ型トランジスタ）及び回生抵抗の直列接続を有する回生抵抗回路と、を有する。
【０００４】
電源回生機能を有するサーボモータ駆動装置は、複数のダイオードの他に複数のダイオードのそれぞれに並列に接続された、ダイオードと同数のスイッチング素子を有するコンバータを有する。
【０００５】
抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置のコンバータは、スイッチング素子を有さないので、電源回生機能を有するサーボモータ駆動装置よりも装置の小型化に有利である。一方、電源回生機能を有するサーボモータ駆動装置は、抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置よりも多くの量の回生エネルギーを消費することができる。
【０００６】
産業用ロボットの可動部（例えば、アーム）の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーは、通常、工作機械又は産業機械の可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーより小さく、抵抗回生によって十分対処することができる。したがって、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動する場合、装置の小型化に有利な抵抗回生機能を有するサーボモータ駆動装置が一般的に用いられる。
【０００７】
しかしながら、複数の産業用ロボットを同時に操作する場合、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータ及び産業用ロボットの周辺機器の可動部の回転軸に接続されたサーボモータを同時に駆動する場合、大型又は高速の産業用ロボットを操作する場合等において、サーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーは、抵抗回生によって処理できる回生エネルギーより大きくなるときがある。この場合、生じた回生エネルギーを処理できるようにするために、抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置が用いられる。抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置は、複数のダイオード及びそれと同数のスイッチング素子を有するコンバータと、回生抵抗回路と、を有する。
【０００８】
従来、抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置として、回生エネルギーが所定の量以下のときには電源回生のみを行い、回生エネルギーが所定の量を超えると電源回生と抵抗回生の両方を行うサーボモータ駆動装置（例えば、特許文献１〜３）、瞬時停電が発生した場合に電源回生を終了するとともに抵抗回生を開始するサーボモータ駆動装置（例えば、特許文献４）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実開昭６２−２６１９２号公報
【特許文献２】特開２００４−１５４９６１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０１４７３号公報
【特許文献４】特開２０１１−１０１４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動する場合、操作する産業用ロボットの個数、産業用ロボットと同時に使用される周辺装置の有無、産業用ロボットの大きさ又は速度等の産業用ロボットの操作条件に応じて、回生エネルギーの処理の際に抵抗回生機能のみで十分であるか抵抗回生機能と電源回生機能の両方を必要とするかが決定される。すなわち、回生エネルギーの処理の際に抵抗回生機能のみで十分である場合には、複数のダイオードを有するコンバータと、回生抵抗回路とを用いて装置の小型化を実現し、回生エネルギーの処理の際に抵抗回生機能と電源回生機能の両方を必要とする場合には、複数のダイオード及びそれと同数のスイッチング素子を有するコンバータと、回生抵抗回路とを用いて電源回生を行うことが所望される。
【００１１】
しかしながら、従来の抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置では、複数のダイオード及びそれと同数のスイッチング素子を有するコンバータが予め装備されているので、回生エネルギーの処理の際に抵抗回生機能のみで十分である場合でも、複数のダイオード及びそれと同数のスイッチング素子を有するコンバータが用いられる。したがって、従来の抵抗回生機能と電源回生機能の両方を有するサーボモータ駆動装置では、電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができない。
【００１２】
本発明の目的は、電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができるサーボモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるサーボモータ駆動装置は、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換する第１のインバータに直流電力を供給する複数の第１の整流素子を有する第１のコンバータと、第１のコンバータに並列に接続され、第１のスイッチング素子と、第１のインバータに直列接続される、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、第１のスイッチング素子がオン状態であるときに消費する回生抵抗と、を有する回生抵抗回路と、回生抵抗回路に並列に第２のコンバータを着脱自在に接続する第１の接続部と、第１のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する第１の制御部と、を有し、第２のコンバータは、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、第１のインバータに直流電力を供給する複数の第２の整流素子と、複数の第２の整流素子のそれぞれに並列に接続された複数の第２の整流素子と同数の第２のスイッチング素子と、第２のコンバータが第１の接続部に接続された場合、第２のスイッチング素子をオン状態にして、回生エネルギーを交流電源側に回生する第２の制御部と、を有する。
【００１４】
本発明による他のサーボモータ駆動装置は、複数のサーボモータ駆動部を有し、複数のサーボモータ駆動部はそれぞれ、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換する第１のインバータに直流電力を供給する複数の第１の整流素子を有する第１のコンバータと、第１のコンバータに並列に接続され、第１のスイッチング素子と、第１のインバータに直列接続される、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、第１のスイッチング素子がオン状態であるときに消費する回生抵抗と、を有する回生抵抗回路と、回生抵抗回路に並列に第２のコンバータを着脱自在に接続する第１の接続部と、第１のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する第１の制御部と、を有し、第２のコンバータは、交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、第１のインバータに直流電力を供給する複数の第２の整流素子と、複数の第２の整流素子のそれぞれに並列に接続された複数の第２の整流素子と同数の第２のスイッチング素子と、第２のコンバータが複数のサーボモータ駆動部の全ての第１の接続部に接続された場合、第２のスイッチング素子をオン状態にして、回生エネルギーを交流電源側に回生する第２の制御部と、を有する。
【００１５】
好適には、直流電力を交流電力に変換する第２のインバータに接続される、産業用ロボットの周辺機器の回転軸に接続されたサーボモータの回転軸に着脱自在に接続する第２の接続部を更に有する。
【００１６】
好適には、第２のコンバータが第１の接続部に接続され、かつ、第１のインバータの両端間の電圧又は第２のコンバータの両端の電圧が、サーボモータの減速駆動開始直後の電圧を超えるとともにサーボモータ駆動装置に含まれる素子の破壊レベルの電圧よりも低い第１の電圧と、第１の電圧を超えるとともに破壊レベルの電圧よりも低い第２の電圧との間にある間、第１の制御部は、第１のスイッチング素子をオフ状態にし、第２の制御部は、第２のスイッチング素子をオン状態にする。
【００１７】
好適には、第１のインバータの両端間の電圧又は第２のコンバータの両端間の電圧が第２の電圧を超えて破壊レベルの電圧に到達するまでの間、第１の制御部は、第１のスイッチング素子をオン状態にし、第２の制御部は、第２のスイッチング素子をオン状態にする。
【００１８】
好適には、交流電源と第２のコンバータとの間に配置されたコンタクタの遮断を、第２のコンバータが回生エネルギーを交流電源側に回生しているときに検出した場合、第２の制御部は、第２のスイッチング素子をオフ状態にする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、回生エネルギーを交流電源側に回生する第２のコンバータを第１の接続部を通じてサーボモータ駆動装置に着脱自在にしているので、電源回生機能を産業用ロボットの操作条件に応じて追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態のサーボモータ駆動装置を有するシステムのブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のサーボモータ駆動装置を有するシステムのブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のサーボモータ駆動装置を有するシステムのブロック図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態のサーボモータ駆動装置を有するシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明によるサーボモータ駆動装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図面中、同一構成要素には同一符号を付す。
図１は、本発明の第１の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムのブロック図である。図１に示すシステムは、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するために使用され、三相交流電源１と、サーボモータ駆動装置２と、産業用ロボット３と、第２のコンバータとしてのコンバータ４と、上位制御装置５と、を有する。
【００２２】
本実施の形態では、サーボモータ駆動装置２は、一つのサーボモータ駆動部２００ａによって構成される。サーボモータ駆動部２００ａは、第１のコンバータとしてのコンバータ２０１ａと、回生抵抗回路２０２ａと、第１の接続部（インタフェース）を構成するコネクタ２０３ａ，２０４ａ及び８ピンコネクタのような多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａと、制御部２０７ａと、を有する。
【００２３】
コンバータ２０１ａは、第１のインバータとしての互いに並列に接続したｍ（ｍは任意の自然数）個のインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに直流電力を供給する複数の第１の整流素子としてのブリッジ接続された６個のダイオード２０９ａ−１，２０９ａ−２，２０９ａ−３，２０９ａ−４，２０９ａ−５，２０９ａ−６を有する。インバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍはそれぞれ、コンバータ２０１ａから供給される直流電力を交流電力に変換する。
【００２４】
回生抵抗回路２０２ａは、コンバータ２０１ａに並列に接続され、第１のスイッチング素子としての還流トランジスタであるＮＰＮ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）２１０ａと、回生抵抗２１１ａと、を有する。回生抵抗２１１ａは、産業用ロボット３の可動部（例えば、アーム）の回転軸に接続されたサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａがオン状態であるときに消費する。サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍは、コネクタ２１２ａ−１，２１２ａ−２，．．．，２１２ａ−ｍを介してインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍのそれぞれに直列接続される。本実施の形態では、回生抵抗２１１ａにダイオード２１３ａが並列に接続され、平滑コンデンサ２１４ａがコンバータ２０１ａに並列に接続される。
【００２５】
コネクタ２０３ａ，２０４ａは、コンバータ４の直流電流出力側に設けられた二つのピン（図示せず）を着脱自在にするように構成され、これら二つのピンがコネクタ２０３ａ，２０３ｂにそれぞれ装着したときに、コンバータ４から供給される直流電力がインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍ側に供給されるようにする。多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａは、多芯ケーブルを通じて他の部材と接続するために用いられる。本実施の形態では、多ピンコネクタ２０５ａは、制御部２０７ａとコンバータ４との間でデータのやり取りが行えるようにするために多芯ケーブル２１５ａを通じてサーボモータ駆動部２００ａとコンバータ４とを接続する。
【００２６】
制御部２０７ａは、光ケーブル２１６ａを通じた上位制御装置５とのデータのやり取りの他に、多ピンコネクタ２０５ａを通じたコンバータ４とのデータのやり取りを行い、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａのオンオフ動作の制御、インバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍの駆動制御及び三相交流電源１とコンバータ２０１ａとの間の配線２１７ａに配置されたスイッチ２１８ａのオンオフ動作の制御を行う。このために、制御部２０７ａは、入出力ポート、シリアル通信回路、比較器等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従ってサーボモータ駆動部２００ａの各種処理を実行する。本実施の形態では、制御部２０７ａは、コンバータ４の両端間の電圧、コンバータ２０１ａの両端間の電圧又はインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍの両端間の電圧を検出するために、平滑コンデンサ２１４ａの両端間の電圧すなわちＤＣリンク電圧を検出する。
【００２７】
コンバータ４は、コネクタ２０３ａ，２０４ａ及び多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａに対して着脱自在であり、交流電源１からの交流電流を直流電流に変換する。このために、コンバータ４は、インバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに直流電力を供給する複数の第２の整流素子としてのブリッジ接続された６個のダイオード４０１−１，４０１−２，４０１−３，４０１−４，４０１−５，４０１−６と、ダイオード４０１−１，４０１−２，４０１−３，４０１−４，４０１−５，４０１−６のそれぞれに並列に接続された第２のスイッチング素子としてのＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６と、コネクタ２０３ａに対応するコネクタ４０３と、コネクタ２０４ａに対応するコネクタ４０４と、多芯ケーブル２１５ａを通じて多ピンコネクタ２０５ａに接続する多ピンコネクタ４０５と、第２の制御部としての制御部４０６と、を有する。
【００２８】
複数の産業用ロボットを同時に操作する場合、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータ及び産業用ロボットの周辺機器の可動部の回転軸に接続されたサーボモータを同時に駆動する場合、大型又は高速の産業用ロボットを操作する場合等のように、サーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーが抵抗回生によって処理できる回生エネルギーより大きい場合、コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられる。それに対し、大型でも高速でもない単一の産業用ロボットを操作する場合等のように、サーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーが抵抗回生によって処理できる回生エネルギー以下である場合、コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられない。
【００２９】
制御部４０６は、多ピンコネクタ４０５を通じた制御部２０７ａとのデータのやり取りを行い、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６のオンオフ動作の制御及び三相交流電源１とコンバータ４との間の配線４０７に配置されたスイッチ４０８のオンオフ動作の制御を行う。なお、配線４０７は、リアクトル４０９を有する。このために、制御部４０６は、入出力ポート、シリアル通信回路、比較器等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従ってコンバータ４の各種処理を実行する。
【００３０】
上位制御装置５は、ＣＮＣ（数値制御装置）等によって構成され、各種指令を、光ファイバ２１６ａを通じて制御部２０７ａに入力し、制御部２０７ａからのデータを、光ファイバ２１６ａを通じて受信する。
【００３１】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられていない場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続していない状態を検出する。そして、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５から指令に従ってスイッチ２１８ａをオン状態にする。これによって、コンバータ２０１ａは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに供給する。
【００３２】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられていない状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍが減速駆動した場合、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にする。これによって、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００３３】
コンバータ４がコネクタ２０３ａ，２０４ａ及び多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａを介してサーボモータ駆動装置２に取り付けられた場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａに接続した状態を検出する。そして、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５から指令に従ってスイッチ２１８ａをオフ状態にし、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてスイッチ４０８をオン状態にする。これによって、コンバータ４は、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに供給する。
【００３４】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２に取り付けられた状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍが減速駆動した場合、制御部２０７ａは、サーボモータ駆動部２００ａのＤＣリンク電圧を監視する。
【００３５】
ＤＣリンク電圧がサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動開始直後の電圧を超えた後にサーボモータ駆動装置２に含まれる素子（例えば、平滑コンデンサ２１４ａ）の破壊レベルより低い第１の電圧としての電圧Ｖ１を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオフ状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生する。
【００３６】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ１を越えた後に、電圧Ｖ１より高く、かつ、上記破壊レベルより低い第２の電圧としての電圧Ｖ２を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生するとともに、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００３７】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ２を越えた後に、電圧Ｖ２より高く、かつ、上記破壊レベルより低い電圧Ｖ３を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオフ状態にして回生エネルギーの交流電源１側への回生を中断し、アラーム信号を、多芯ケーブル２１５ａ、多ピンコネクタ２０５ａ、制御部２０７ａ及び光ケーブル２１６ａを通じて上位制御装置５に出力する。
【００３８】
本実施の形態によれば、回生エネルギーを交流電源１側に回生するコンバータ４をコネクタ２０３ａ，２０４ａ及び多ピンコネクタ２０５ａを通じてサーボモータ駆動装置２に着脱自在にしている。したがって、産業用ロボット３が大型又は高速の産業用ロボットであるためにサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーが回生抵抗２１１ａによって処理できる回生エネルギーより大きくなる場合でも、電源回生機能を追加することができる。すなわち、産業用ロボットの操作条件に応じた電源回生機能の追加を行うことができる。
【００３９】
図２は、本発明の第２の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムのブロック図である。図２に示すシステムは、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するために使用され、三相交流電源１と、サーボモータ駆動装置２’と、産業用ロボット３，６と、コンバータ４と、上位制御装置５と、を有する。なお、図２において、三相交流電源１、産業用ロボット３及び上位制御装置５は、図１に示した第１の実施の形態の三相交流電源１及び産業用ロボット３と同一構成を有するので、これらの説明を省略する。また、図２において、コンバータ４は、図１に示した第１の実施の形態のコンバータ４と同一構成を有するので、その説明を省略し、多ピンコネクタ４０５以外のコンバータ４の構成要素を図２に示さない。
【００４０】
本実施の形態では、サーボモータ駆動装置２’は、二つのサーボモータ駆動部２００ａ，２００ｂによって構成される。サーボモータ駆動部２００ａは、図１に示した第１の実施の形態のサーボモータ駆動部２００ａと同一構成を有するので、その説明を省略し、多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａ以外のサーボモータ駆動部２００ａの構成要素を図２に示さない。
【００４１】
サーボモータ駆動部２００ｂは、第１のコンバータとしてのコンバータ２０１ｂと、回生抵抗回路２０２ｂと、第１の接続部を構成するコネクタ２０３ｂ，２０４ｂ及び８ピンコネクタのような多ピンコネクタ２０５ｂ，２０６ｂと、制御部２０７ｂと、を有する。
【００４２】
コンバータ２０１ｂは、第１のインバータとしての互いに並列に接続したｎ（ｎは任意の自然数）個のインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎに直流電力を供給する複数の第１の整流素子としてのブリッジ接続された６個のダイオード２０９ｂ−１，２０９ｂ−２，２０９ｂ−３，２０９ｂ−４，２０９ｂ−５，２０９ｂ−６を有する。インバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎはそれぞれ、コンバータ２０１ｂから供給される直流電力を交流電力に変換する。
【００４３】
回生抵抗回路２０２ｂは、コンバータ２０１ｂに並列に接続され、第１のスイッチング素子としての還流トランジスタであるＮＰＮ型トランジスタ（ＩＧＢＴ）２１０ｂと、回生抵抗２１１ｂと、を有する。回生抵抗２１１ｂは、産業用ロボット６の可動部（例えば、アーム）の回転軸に接続されたサーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂがオン状態であるときに消費する。サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎは、コネクタ２１２ｂ−１，２１２−２，．．．，２１２−ｎを介してインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎのそれぞれに直列接続される。本実施の形態では、回生抵抗２１１ｂにダイオード２１３ｂが並列に接続され、平滑コンデンサ２１４ｂがコンバータ２０１ｂに並列に接続される。
【００４４】
コネクタ２０３ｂ，２０４ｂは、コンバータ４の直流電流出力側に設けられた二つのピン（図示せず）を着脱自在にするように構成され、これら二つのピンがコネクタ２０３ｂ，２０３ｂにそれぞれ装着したときに、コンバータ４から供給される直流電力がインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎ側に供給されるようにする。多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａは、多芯ケーブルを通じて他の部材と接続するために用いられる。本実施の形態では、多ピンコネクタ２０５ｂは、制御部２０７ｂと制御部２０７ａとの間でデータのやり取りが行えるようにするために多芯ケーブル２１５ｂを通じて多ピンコネクタ２０５ａと接続する。
【００４５】
制御部２０７ｂは、光ファイバ２１６ｂを通じた制御部２０７ａとのデータのやり取りの他に、多ピンコネクタ２０５ｂ、多芯ケーブル２１５ｂ及び多ピンコネクタ２０６ａを通じた制御部２０７ａとのデータのやり取りを行い、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂのオンオフ動作の制御、インバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎの駆動制御及び三相交流電源１とコンバータ２０１ｂとの間の配線２１７ｂに配置されたスイッチ２１８ｂのオンオフ動作の制御を行う。このために、制御部２０７ｂは、入出力ポート、シリアル通信回路、比較器等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従ってサーボモータ駆動部２００ｂの各種処理を実行する。本実施の形態では、制御部２０７ｂは、コンバータ２０１ｂの両端間の電圧又はインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎの両端間の電圧を検出するために、平滑コンデンサ２１４ｂの両端間の電圧すなわちＤＣリンク電圧を検出する。
【００４６】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２’に取り付けられていない場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続していない状態を検出し、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５から指令に従ってスイッチ２１８ａをオン状態にする。この際、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続していない状態を検出し、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの駆動時に、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ２１８ｂをオン状態にする。これによって、コンバータ２０１ａは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍに供給し、コンバータ２０１ｂは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎに供給する。
【００４７】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２’に取り付けられていない状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎが減速駆動した場合、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にし、制御部２０７ｂは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオン状態にする。これによって、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費し、回生抵抗２１１ｂは、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００４８】
コンバータ４がコネクタ２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ及び多ピンコネクタ２０５ａを介してサーボモータ駆動装置２’に取り付けられた場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続した状態を検出し、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続した状態を検出する。そして、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５からの指令に従ってスイッチ２１８ａをオフ状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ２１８ｂをオフ状態にし、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ４０８をオン状態にする。これによって、コンバータ４は、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍ，２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎに供給する。
【００４９】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２’に取り付けられた状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎが減速駆動した場合、制御部２０７ａ，２０７ｂは、サーボモータ駆動部２００ａ，２００ｂのＤＣリンク電圧をそれぞれ監視する。
【００５０】
ＤＣリンク電圧がサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動開始直後の電圧を超えた後にサーボモータ駆動装置２に含まれる素子（例えば、平滑コンデンサ２１４ａ，２１４ｂ）の破壊レベルより低い第１の電圧としての電圧Ｖ１を超えると、制御部４０５は、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオフ状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオフ状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生する。
【００５１】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ１を越えた後に、電圧Ｖ１より高く、かつ、上記破壊レベルより低い第２の電圧としての電圧Ｖ２を超えると、制御部４０５は、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオン状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生するとともに、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費し、回生抵抗２１１ｂは、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００５２】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ２を越えた後に、電圧Ｖ２より高く、かつ、上記破壊レベルより低い電圧Ｖ３を超えると、制御部４０５は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２’−１，４０２’−２，４０２’−３，４０２’−４，４０２’−５，４０２’−６をオフ状態にして回生エネルギーの交流電源１側への回生を中断し、アラーム信号を、多芯ケーブル２１５ａ、多ピンコネクタ２０５ａ、制御部２０７ａ及び光ケーブル２１６ａを通じて上位制御装置５に出力する。
【００５３】
本実施の形態によれば、回生エネルギーを交流電源１側に回生するコンバータ４をコネクタ２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ及び多ピンコネクタ２０５ａを通じてサーボモータ駆動装置２’に着脱自在にしている。したがって、二つの産業用ロボット３，６を操作することによりサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーが回生抵抗２１１ａ，２１０ｂによって処理できる回生エネルギーより大きくなる場合でも、電源回生機能を追加することができる。すなわち、産業用ロボットの操作条件に応じた電源回生機能の追加を行うことができる。
【００５４】
図３は、本発明の第３の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムのブロック図である。図３に示すシステムは、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するために使用され、三相交流電源１と、サーボモータ駆動装置２”と、産業用ロボット３，６と、コンバータ４と、上位制御装置５と、産業用ロボット３の周辺装置７と、を有する。なお、図３において、三相交流電源１、産業用ロボット３，６、コンバータ４及び上位制御装置５は、図２に示した第２の実施の形態の三相交流電源１、産業用ロボット３，６及び上位制御装置５と同一構成を有するので、これらの説明を省略する。また、図３において、コンバータ４は、図２に示した第１の実施の形態のコンバータ４と同一構成を有するので、その説明を省略し、多ピンコネクタ４０５以外のコンバータ４の構成要素を図３に示さない。
【００５５】
本実施の形態では、サーボモータ駆動装置２”は、二つのサーボモータ駆動部２００ａ’，２００ｂによって構成される。サーボモータ駆動部２００ｂは、図２に示した第２の実施の形態のサーボモータ駆動部２００ｂと同一構成を有するので、その説明を省略し、多ピンコネクタ２０５ｂ，２０６ｂ以外のコンバータ４の構成要素を図３に示さない。
【００５６】
サーボモータ駆動部２００ａ’は、コンバータ２０１ａ、回生抵抗回路２０２ａ、コネクタ２０３ａ，２０４ａ、多ピンコネクタ２０５ａ，２０６ａ及び制御部２０７ａの他に、コネクタ２２１ａ，２２２ａを有し、コネクタ２２１ａ，２２２ａは、多ピンコネクタ２２３ａとともに第２の接続部（インタフェース）を構成する。
【００５７】
コネクタ２２１ａ，２２２ａは、直流電力を交流電力に変換する第２のインバータとしてのインバータ部２００ｃの直流電流入力側に設けられた二つのピン（図示せず）を着脱自在にするように構成される。インバータ部２００ｃは、周辺装置７の可動部の回転軸に接続されたサーボモータ７００−１，７００を駆動するインバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２と、制御部２０２ｃと、８ピンコネクタのような多ピンコネクタ２０３ｃと、を有する。本実施の形態では、サーボモータ７００−１，７００−２は、コネクタ２０４ｃ−１，２０４ｃ−２を介してインバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２のそれぞれに直列接続される。
【００５８】
インバータ部２００ｃの直流電流入力側に設けられた二つのピンがコネクタ２２１ａ，２２２ａにそれぞれ装着したとき、コンバータ２０１ａ又はコンバータ４から出力される直流電流は、インバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２に供給される。多ピンコネクタ２０３ｃは、制御部２０７ａと制御部２０２ｃとの間でデータのやり取りが行えるようにするために多芯ケーブル２０５ｃを通じて多ピンコネクタ２０６ｂに接続する。制御部２０２ｃは、多ピンコネクタ２０３ｃ、多芯ケーブル２０５ｃ、制御部２０７ｂ、多ピンコネクタ２０５ｂ、多心ケーブル２１５ｂ及び多ピンコネクタ２０６ａを通じた制御部２０７ａとのデータのやり取りを行い、インバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２の駆動制御を行う。このために、制御部２０２ｃは、入出力ポート、シリアル通信回路、比較器等を備えたプロセッサによって実現され、図示しないメモリに格納された処理プログラムに従ってインバータ部２００ｃの各種処理を実行する。
【００５９】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２”に取り付けられていない場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続していない状態を検出し、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，７００−１，７００−２の駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５から指令に従ってスイッチ２１８ａをオン状態にする。この際、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ｂに接続していない状態を検出し、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの駆動時に、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ２１８ｂをオン状態にする。これによって、コンバータ２０１ａは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ａ−１，２０８ａ−２，，，，，２０８ａ−ｍ，２０１ｃ−１，２０１ｃ−２に供給し、コンバータ２０１ｂは、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎに供給する。
【００６０】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２”に取り付けられていない状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２が減速駆動した場合、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオン状態にする。これによって、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費し、回生抵抗２１１ｂは、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００６１】
コンバータ４がコネクタ２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ及び多ピンコネクタ２０５ａを介してサーボモータ駆動装置２”に取り付けられた場合、制御部２０７ａは、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ａに接続した状態を検出し、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、コンバータ４が多ピンコネクタ２０５ｂに接続した状態を検出する。そして、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の駆動時に、制御部２０７ａは、上位制御装置５からの指令に従ってスイッチ２１８ａをオフ状態にし、制御部２０７ｂは、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ２１８ｂをオフ状態にし、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じて、スイッチ４０８をオン状態にする。これによって、コンバータ４は、三相交流電源１からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力をインバータ２０１ｃ−１，２０１ｃ−２，２０７ａ−１，２０７ａ−２，．．．，２０７ａ−ｍ，２０７ｂ−１，２０７ｂ−２，．．．，２０７ｂ−ｎに供給する。
【００６２】
コンバータ４がサーボモータ駆動装置２”に取り付けられた状態でサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２が減速駆動した場合、制御部２０７ａ，２０６ｂは、サーボモータ駆動部２００ａ，２００ｂのＤＣリンク電圧をそれぞれ監視する。
【００６３】
ＤＣリンク電圧がサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の減速駆動開始直後の電圧を超えた後にサーボモータ駆動装置２に含まれる素子（例えば、平滑コンデンサ２１４ａ，２１４ｂ）の破壊レベルより低い第１の電圧としての電圧Ｖ１を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａ，２０６ｂからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０１−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオフ状態にし、制御部２０７ｂは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオフ状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生する。
【００６４】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ１を越えた後に、電圧Ｖ１より高く、かつ、上記破壊レベルより低い第２の電圧としての電圧Ｖ２を超えると、制御部４０６は、制御部２０７ａからのデータに応じてＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオン状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にし、制御部２０７ｂは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ｂをオン状態にする。これによって、コンバータ４は、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーを交流電源１側に回生するとともに、回生抵抗２１１ａは、サーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費し、回生抵抗２１１ｂは、サーボモータ６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎの減速駆動時に生じる回生エネルギーを消費する。
【００６５】
ＤＣリンク電圧が電圧Ｖ２を越えた後に、電圧Ｖ２より高く、かつ、上記破壊レベルより低い電圧Ｖ３を超えると、制御部４０６は、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオフ状態にして回生エネルギーの交流電源１側への回生を中断し、アラーム信号を上位制御装置５に出力する。
【００６６】
本実施の形態によれば、回生エネルギーを交流電源１側に回生するコンバータ４をコネクタ２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ及び多ピンコネクタ２０６ａを通じてサーボモータ駆動装置２”に着脱自在にしている。したがって、二つの産業用ロボット３，６及び周辺装置７を操作することによりサーボモータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２の減速駆動時に生じる回生エネルギーが回生抵抗２１１ａ，２１１ｂによって処理できる回生エネルギーより大きくなる場合でも、電源回生機能を追加することができる。すなわち、産業用ロボットの操作条件に応じた電源回生機能の追加を行うことができる。
【００６７】
図４は、本発明の第４の実施の形態のモータ制御装置を有するシステムのブロック図である。図４に示すシステムは、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータを駆動するために使用され、三相交流電源１と、サーボモータ駆動装置２と、産業用ロボット３と、コンバータ４と、上位制御装置５と、を有する。なお、図４において、三相交流電源１、サーボモータ駆動装置２、産業用ロボット３、コンバータ４及び上位制御装置５は、図１に示した第１の実施の形態の三相交流電源１、サーボモータ駆動装置２、産業用ロボット３、コンバータ４及び上位制御装置５と同一構成を有するので、これらの説明を省略する。
【００６８】
本実施の形態では、交流電源１とコンバータ４との間にコンタクタ４１０が配置され、コンバータ４が回生エネルギーを交流電源１側に回生しているときにコンタクタ４１０の遮断を検出した場合、制御部４０６は、ＮＰＮ型トランジスタ４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６をオフ状態にし、制御部２０７ａは、ＮＰＮ型トランジスタ２１０ａをオン状態にする。制御部４０６は、回生エネルギーを交流電源１側に回生できないためにコンタクタ４１０が遮断されたか否かを検出するために、例えば、ユーザの操作による上位制御装置５を通じた非常停止指令を受信し、制御部４０６からオフ指令を受信し、制御部４０６によるコンタクタ４０８の補助接点を監視する。
【００６９】
本実施の形態によれば、コンタクタ４１０が遮断されているために回生エネルギーを交流電源１側に回生できないときに電源回生を中断できるので、モータ３００−１，３００−２，．．．，３００−ｍを安全に減速停止させることができる。
【００７０】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。例えば、交流電源として、三相交流電源以外の交流電源を用いることができる。また、上記実施の形態において一つ又は二つのサーボモータ駆動部を有する、サーボモータ駆動装置について説明したが、三つ以上のサーボモータ駆動部を有するサーボモータ駆動装置も本発明に適用することができる。
【００７１】
また、上記実施の形態において、一つの周辺装置を有するサーボモータ駆動装置について説明したが、二つ以上の周辺装置を有するサーボモータ駆動装置も本発明に適用することができる。
【００７２】
さらに、上記実施の形態において、スイッチを配置した配線を用いる場合について説明したが、配線として、交流電源と第１のコンバータ又は第２のコンバータとをつなぐケーブルを用いることができる。この場合、ケーブルが交流電源と第１のコンバータとをつなぐときには、交流電源から第１のコンバータに交流電源を供給し、ケーブルが交流電源と第２のコンバータをつなぐときには交流電源から第２のコンバータに交流電源を供給する。
【符号の説明】
【００７３】
１ 三相交流電源
２、２’，２” サーボモータ駆動装置
３，６ 産業用ロボット
４，４’，２０１ａ，２０１ｂ コンバータ
５ 上位制御装置
７ 周辺装置
２００ａ，２００ａ’，２００ｂ サーボモータ駆動部
２００ｃ インバータ部
２０２ａ，２０２ｂ 回生抵抗回路
２０３ａ，２０３ｂ，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ−１，２０４ｃ−２，４０３，４０４，２１２ａ−１，２１２ａ−２，．．．，２１２ａ−ｍ，２１２ｂ−１，２１２ｂ−２，．．．，２１２ｂ−ｎ，２２１ａ，２２２ａ コネクタ
２０３ｃ，２０５ａ，２０５ｂ，２０６ａ，２０６ｂ 多ピンコネクタ
２０２ｃ，２０７ａ，２０７ｂ，４０６， 制御部
２０１ｃ−１，２０１ｃ−２，２０８ａ−１，２０８ａ−２，．．．，２０８ａ−ｍ，２０８ｂ−１，２０８ｂ−２，．．．，２０８ｂ−ｎ インバータ
２０９ａ−１，２０９ａ−２，２０９ａ−３，２０９ａ−４，２０９ａ−５，２０９ａ−６，２０９ｂ−１，２０９ｂ−２，２０９ｂ−３，２０９ｂ−４，２０９ｂ−５，２０９ｂ−６，２１３ａ，２１３ｂ，４０１−１，４０１−２，４０１−３，４０１−４，４０１−５，４０１−６ ダイオード
２１０ａ，２１０ｂ，４０２−１，４０２−２，４０２−３，４０２−４，４０２−５，４０２−６ ＮＰＮ型トランジスタ
２１１ａ，２１１ｂ 回生抵抗
２１４ａ，２１４ｂ 平滑コンデンサ
２１６ａ，２１６ｂ 光ケーブル
２１７ａ，２１７ｂ，４０７ 配線
２１８ａ，２１８ｂ，４０８ スイッチ
３００−１，３００−２、．．．，３００−ｍ，６００−１，６００−２，．．．，６００−ｎ，７００−１，７００−２ サーボモータ
４０９ リアクトル
４１０ コンタクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換する第１のインバータに直流電力を供給する複数の第１の整流素子を有する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータに並列に接続され、第１のスイッチング素子と、前記第１のインバータに直列接続される、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、前記第１のスイッチング素子がオン状態であるときに消費する回生抵抗と、を有する回生抵抗回路と、
前記回生抵抗回路に並列に第２のコンバータを着脱自在に接続する第１の接続部と、
前記第１のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する第１の制御部と、
を有し、前記第２のコンバータは、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記第１のインバータに直流電力を供給する複数の第２の整流素子と、
前記複数の第２の整流素子のそれぞれに並列に接続された、前記複数の第２の整流素子と同数の第２のスイッチング素子と、
前記第２のコンバータが前記第１の接続部に接続された場合、前記第２のスイッチング素子をオン状態にして、前記回生エネルギーを交流電源側に回生する第２の制御部と、
を有するサーボモータ駆動装置。
【請求項２】
複数のサーボモータ駆動部を有し、前記複数のサーボモータ駆動部はそれぞれ、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換する第１のインバータに直流電力を供給する複数の第１の整流素子を有する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータに並列に接続され、第１のスイッチング素子と、前記第１のインバータに直列接続される、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、前記第１のスイッチング素子がオン状態であるときに消費する回生抵抗と、を有する回生抵抗回路と、
前記回生抵抗回路に並列に第２のコンバータを着脱自在に接続する第１の接続部と、
前記第１のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する第１の制御部と、
を有し、前記第２のコンバータは、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記第１のインバータに直流電力を供給する複数の第２の整流素子と、
前記複数の第２の整流素子のそれぞれに並列に接続された前記複数の第２の整流素子と同数の第２のスイッチング素子と、
前記第２のコンバータが前記複数のサーボモータ駆動部の全ての前記第１の接続部に接続された場合、前記第２のスイッチング素子をオン状態にして、前記回生エネルギーを交流電源側に回生する第２の制御部と、
を有するサーボモータ駆動装置。
【請求項３】
直流電力を交流電力に変換する第２のインバータに接続される、産業用ロボットの周辺機器の回転軸に接続されたサーボモータの回転軸に着脱自在に接続する第２の接続部を更に有する請求項１又は２に記載のサーボモータ駆動装置。
【請求項４】
前記第２のコンバータが前記第１の接続部に接続され、かつ、前記第１のインバータの両端間の電圧又は前記第２のコンバータの両端の電圧が、前記サーボモータの減速駆動開始直後の電圧を超えるとともに前記サーボモータ駆動装置に含まれる素子の破壊レベルの電圧よりも低い第１の電圧と、前記第１の電圧を超えるとともに前記破壊レベルの電圧よりも低い第２の電圧との間にある間、前記第１の制御部は、前記第１のスイッチング素子をオフ状態にし、前記第２の制御部は、前記第２のスイッチング素子をオン状態にする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載のサーボモータ駆動装置。
【請求項５】
前記第１のインバータの両端間の電圧又は前記第２のコンバータの両端間の電圧が前記第２の電圧を超えて前記破壊レベルの電圧に到達するまでの間、前記第１の制御部は、前記第１のスイッチング素子をオン状態にし、前記第２の制御部は、前記第２のスイッチング素子をオン状態にする請求項４に記載のサーボモータ駆動装置。
【請求項６】
前記交流電源と前記第２のコンバータとの間に配置されたコンタクタの遮断を、前記第２のコンバータが前記回生エネルギーを前記交流電源側に回生しているときに検出した場合、前記第２の制御部は、前記第２のスイッチング素子をオフ状態にする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載のサーボモータ駆動装置。
【請求項１】
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換する第１のインバータに直流電力を供給する複数の第１の整流素子を有する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータに並列に接続され、第１のスイッチング素子と、前記第１のインバータに直列接続される、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、前記第１のスイッチング素子がオン状態であるときに消費する回生抵抗と、を有する回生抵抗回路と、
前記回生抵抗回路に並列に第２のコンバータを着脱自在に接続する第１の接続部と、
前記第１のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する第１の制御部と、
を有し、前記第２のコンバータは、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記第１のインバータに直流電力を供給する複数の第２の整流素子と、
前記複数の第２の整流素子のそれぞれに並列に接続された、前記複数の第２の整流素子と同数の第２のスイッチング素子と、
前記第２のコンバータが前記第１の接続部に接続された場合、前記第２のスイッチング素子をオン状態にして、前記回生エネルギーを交流電源側に回生する第２の制御部と、
を有するサーボモータ駆動装置。
【請求項２】
複数のサーボモータ駆動部を有し、前記複数のサーボモータ駆動部はそれぞれ、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、直流電力を交流電力に変換する第１のインバータに直流電力を供給する複数の第１の整流素子を有する第１のコンバータと、
前記第１のコンバータに並列に接続され、第１のスイッチング素子と、前記第１のインバータに直列接続される、産業用ロボットの可動部の回転軸に接続されたサーボモータの減速駆動時に生じる回生エネルギーを、前記第１のスイッチング素子がオン状態であるときに消費する回生抵抗と、を有する回生抵抗回路と、
前記回生抵抗回路に並列に第２のコンバータを着脱自在に接続する第１の接続部と、
前記第１のスイッチング素子のオンオフ状態を制御する第１の制御部と、
を有し、前記第２のコンバータは、
交流電源からの交流電流を直流電流に変換し、前記第１のインバータに直流電力を供給する複数の第２の整流素子と、
前記複数の第２の整流素子のそれぞれに並列に接続された前記複数の第２の整流素子と同数の第２のスイッチング素子と、
前記第２のコンバータが前記複数のサーボモータ駆動部の全ての前記第１の接続部に接続された場合、前記第２のスイッチング素子をオン状態にして、前記回生エネルギーを交流電源側に回生する第２の制御部と、
を有するサーボモータ駆動装置。
【請求項３】
直流電力を交流電力に変換する第２のインバータに接続される、産業用ロボットの周辺機器の回転軸に接続されたサーボモータの回転軸に着脱自在に接続する第２の接続部を更に有する請求項１又は２に記載のサーボモータ駆動装置。
【請求項４】
前記第２のコンバータが前記第１の接続部に接続され、かつ、前記第１のインバータの両端間の電圧又は前記第２のコンバータの両端の電圧が、前記サーボモータの減速駆動開始直後の電圧を超えるとともに前記サーボモータ駆動装置に含まれる素子の破壊レベルの電圧よりも低い第１の電圧と、前記第１の電圧を超えるとともに前記破壊レベルの電圧よりも低い第２の電圧との間にある間、前記第１の制御部は、前記第１のスイッチング素子をオフ状態にし、前記第２の制御部は、前記第２のスイッチング素子をオン状態にする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載のサーボモータ駆動装置。
【請求項５】
前記第１のインバータの両端間の電圧又は前記第２のコンバータの両端間の電圧が前記第２の電圧を超えて前記破壊レベルの電圧に到達するまでの間、前記第１の制御部は、前記第１のスイッチング素子をオン状態にし、前記第２の制御部は、前記第２のスイッチング素子をオン状態にする請求項４に記載のサーボモータ駆動装置。
【請求項６】
前記交流電源と前記第２のコンバータとの間に配置されたコンタクタの遮断を、前記第２のコンバータが前記回生エネルギーを前記交流電源側に回生しているときに検出した場合、前記第２の制御部は、前記第２のスイッチング素子をオフ状態にする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載のサーボモータ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−１０２６１１（Ｐ２０１３−１０２６１１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４７６９（Ｐ２０１１−２４４７６９）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
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