JP2017135933A - Multi-shaft motor drive device, diagnostic method of multi-shaft motor drive device, base module, and amplifier module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のモータを駆動する多軸モータ駆動装置とその診断方法、並びにこれに配備されるベースモジュール及びアンプモジュールに関する。 The present invention relates to a multi-axis motor driving apparatus that drives a plurality of motors, a diagnostic method thereof, and a base module and an amplifier module that are provided in the multi-axis motor driving apparatus.
従来、複数のモータを駆動する多軸モータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。この従来技術の多軸モータ駆動装置は、コンバータモジュールにおいて交流電力を直流電力に変換して分配した後、当該多軸モータ駆動装置に着脱可能に組み込まれるアンプモジュールにおいて半導体スイッチング素子の制御により直流電力を交流電力に逆変換し、この交流電力を供給することでモータを駆動する。
Conventionally, a multi-axis motor drive device that drives a plurality of motors is known (see, for example,
近年、多軸モータ駆動装置を始めとする電気機器の異常動作が発生した場合には当該機器のみならず周囲の作業者等に大きな影響を及ぼす可能性があるので、各メーカは安全機能の充実が求められている。また、製品の開発、設計、生産、保守、廃棄の各段階において周囲の作業者等に及ぼす影響を許容範囲内に抑えるために厳しい安全規格が設けられている。特に、上記のような電気機器に関しては、ＩＥＣ６１５０８等の機能安全規格と、モータ駆動装置を考慮したＩＥＣ６１８００−５−２という規格がある（特許文献３）。 In recent years, when an abnormal operation of electrical equipment such as a multi-axis motor drive device has occurred, there is a possibility that not only the equipment but also surrounding workers etc. will be greatly affected. Is required. In addition, strict safety standards are set in order to keep the influence on surrounding workers and the like within an allowable range at each stage of product development, design, production, maintenance, and disposal. In particular, there are functional safety standards such as IEC61508 and the standard IEC61800-5-2 in consideration of the motor drive device for the electrical equipment as described above (Patent Document 3).
これらの規格を用いて異常動作の発生時にモータを停止する機能として、モータに供給するエネルギーを遮断する安全トルクオフ（ＳＴＯ）機能が知られている。安全トルクオフ機能では、モータを駆動するための電力を供給する回路の半導体スイッチング素子と、その半導体スイッチング素子を制御するための遮断信号を生成する制御装置との間にゲート回路（遮断装置）を設け、これらとは別に独立して設けた安全機能回路からの遮断指令によって、そのゲート回路を閉じて遮断信号を遮断することによって、主回路からモータへの電力の供給を停止する。 As a function for stopping the motor when an abnormal operation occurs using these standards, a safe torque-off (STO) function for cutting off the energy supplied to the motor is known. In the safe torque-off function, a gate circuit (shut-off device) is provided between a semiconductor switching element of a circuit that supplies power for driving the motor and a control device that generates a shut-off signal for controlling the semiconductor switching element. The power supply from the main circuit to the motor is stopped by closing the gate circuit and shutting off the shut-off signal according to the shut-off command from the safety function circuit provided independently of these.
これまで上述した従来の多軸モータ駆動装置において、これらの安全規格に対応するためには、遮断制御回路を各サーボアンプ（アンプモジュール）内に構成し、更に遮断制御回路を動作させるための遮断信号を、各サーボアンプに直接入力するのが一般的である。 In the conventional multi-axis motor drive device described above, in order to comply with these safety standards, a shut-off control circuit is configured in each servo amplifier (amplifier module), and a shut-off for operating the shut-off control circuit is further provided. In general, the signal is directly input to each servo amplifier.
しかし、上述した従来の技術では、複数のサーボアンプを同時に遮断する場合でも遮断指令を各サーボアンプに個別に直接入力する必要があるため、多数のサーボアンプへの遮断指令の入力の煩わしさが問題となっている。 However, in the conventional technique described above, even when a plurality of servo amplifiers are simultaneously shut down, it is necessary to directly input a shut-off command to each servo amplifier. Therefore, it is troublesome to input shut-off commands to a large number of servo amplifiers. It is a problem.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、複数のサーボアンプへの遮断指令の一括入力を可能にした多軸モータ駆動装置とその診断方法、並びにこれに配備されるベースモジュール及びアンプモジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a multi-axis motor drive device that enables batch input of shut-off commands to a plurality of servo amplifiers, a diagnostic method thereof, and a base provided in the multi-axis motor drive device. It aims at providing a module and an amplifier module.
本発明の一態様に係る多軸モータ駆動装置は、複数のモータを駆動する多軸モータ駆動装置であって、電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータモジュールと、コンバータモジュールからの直流電力を供給するベースモジュールと、ベースモジュールから供給された直流電力を半導体スイッチング素子により交流電力に逆変換し接続先のモータに供給する複数のアンプモジュールと、を備える。ベースモジュールは、上位装置からの全軸遮断信号が入力される全軸安全信号用コネクタと、その全軸安全信号用コネクタに内部配線を介して電気的に接続され全軸遮断信号を複数のアンプモジュールの各々へ出力する全軸安全信号分配用コネクタと、を備える。各アンプモジュールは、全軸安全信号分配用コネクタに接続される全軸安全信号用アンプ側コネクタと、全軸遮断信号の内容に従って半導体スイッチング素子の動作を停止させる遮断制御回路と、を備える。 A multi-axis motor drive device according to an aspect of the present invention is a multi-axis motor drive device that drives a plurality of motors, and converts a converter module that converts AC power supplied from a power source into DC power, and a converter module A base module that supplies DC power; and a plurality of amplifier modules that reverse-convert DC power supplied from the base module into AC power by a semiconductor switching element and supply the AC power to a connected motor. The base module is an all-axis safety signal connector to which the all-axis safety signal from the host device is input, and the all-axis safety signal connector is electrically connected to the all-axis safety signal connector via internal wiring. And an all-axis safety signal distribution connector for outputting to each of the modules. Each amplifier module includes an all-axis safety signal amplifier-side connector connected to the all-axis safety signal distribution connector, and a cutoff control circuit that stops the operation of the semiconductor switching element according to the content of the all-axis cutoff signal.
本発明によれば、ベースモジュールに実装された内部配線を介して、共通の全軸遮断信号を複数のサーボアンプへ供給することができ、１つの外部信号の入力のみで全サーボアンプを同時に遮断することができる。 According to the present invention, a common all-axis cutoff signal can be supplied to a plurality of servo amplifiers via internal wiring mounted on the base module, and all the servo amplifiers can be simultaneously cut off with only one external signal input. can do.
＜実施形態＞
以下に、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な構成部品については以下の説明を参酌して判断すべきものである。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
以下の詳細な説明では、本発明の一実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構成及び装置が略図で示されている。
<Embodiment>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and different from the actual ones. Therefore, specific components should be determined in consideration of the following description.
Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the shape, structure, arrangement, etc. of components. It is not specified to the following. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.
In the following detailed description, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one embodiment of the present invention. However, it will be apparent that one or more embodiments may be practiced without such specific details. In other instances, well-known structures and devices are schematically shown in order to simplify the drawing.
（多軸モータ駆動装置１０のシステム構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る多軸モータ駆動装置１０は、ベースモジュール１と、コンバータモジュール２と、アンプモジュール３と、を備える。
本実施形態に係る多軸モータ駆動装置１０は、ベースモジュール１に、コンバータモジュール２及びアンプモジュール３をスロット構成で結合する形式となっている。
(System configuration of multi-axis motor drive device 10)
As shown in FIG. 1, a multi-axis
The multi-axis
（ベースモジュール１の構成）
図２Ａに示すように、ベースモジュール１は、コンバータモジュール２及びアンプモジュール３を収容する筐体１ａと、筐体１ａの内部に配置されたプリント基板１ｂとで構成されている。
筐体１ａは、例えば前端面を解放した角筒状である。プリント基板１ｂは、例えば筐体１ａの後端面に配置され、絶縁を考慮しつつ筐体１ａに収容されたコンバータモジュール２及びアンプモジュール３を電気的に接続する。このプリント基板１ｂには、接続先に電力や信号等を伝達するために必要な経路数分のプリント配線（印刷配線）やワイヤ等の内部配線が施されている。
(Configuration of base module 1)
As shown in FIG. 2A, the
The
図２Ａに示すように、ベースモジュール１の筐体１ａの前面の側端部（例えば左側端）に、全軸通信用コネクタ１１と、全軸安全信号用コネクタ１２と、が上下方向に所定間隔を保って設けられている。
全軸通信用コネクタ１１は、多軸モータ駆動装置１０の外部にあるモーションコントローラ、ＰＬＣ又はコンピュータ（ＰＣ）等のモータ制御のための指令を与える上位モータ制御装置（図示省略）にケーブル配線を介して電気的に接続され、上位モータ制御装置（図示省略）からモータ制御のための指令が入力される。全軸安全信号用コネクタ１２は、多軸モータ駆動装置１０の外部にあるセーフティコントローラ（非常停止ボタンや安全プラグ等の安全入力機器からの信号を受けて運転／停止の可否を判断するコントローラ）等の上位安全制御装置（図示省略）にケーブル配線を介して電気的に接続され、上位安全制御装置（図示省略）からの異常停止信号に基づいて、ベースモジュール１に接続されている全てのアンプモジュール３の駆動を一括して停止させる全軸遮断信号が入力される。
As shown in FIG. 2A, the all-
The all-
また、図２Ｂに示すように、ベースモジュール１のプリント基板１ｂ上には、上記の全軸通信用コネクタ１１及び全軸安全信号用コネクタ１２を避けて、コンバータ装着領域１３と、アンプ装着領域１４と、が形成される。
コンバータ装着領域１３は、コンバータモジュール２を装着する領域である。アンプ装着領域１４は、アンプモジュール３を装着する領域である。なお、アンプ装着領域１４の数は、制御対象の軸数に応じて任意に設定できる。図示した例では、アンプモジュール３の数が４個であるため、アンプ装着領域１４の数は４つである。
As shown in FIG. 2B, on the printed
The
コンバータ装着領域１３及びアンプ装着領域１４にはそれぞれ、全軸通信分配用コネクタ１５と、全軸安全信号分配用コネクタ１６と、直流電力分配用コネクタ１７と、が設けられている。
全軸通信分配用コネクタ１５の各々は、全軸通信用コネクタ１１と共に内部配線を介して電気的に接続されており、全軸通信用コネクタ１１に入力された指令を接続先のアンプモジュール３に出力する。全軸安全信号分配用コネクタ１６の各々は、全軸安全信号用コネクタ１２と共に内部配線を介して電気的に接続されており、全軸安全信号用コネクタ１２から入力した全軸遮断信号を接続先のアンプモジュール３に出力する。ここで、全軸遮断信号は、全軸安全信号分配用コネクタ１６を介してベースモジュール１に接続されている全てのアンプモジュール３に出力される。直流電力分配用コネクタ１７の各々は、内部配線を介して電気的に接続されており、コンバータモジュール２から供給される直流電力を接続先のアンプモジュール３へ供給する。
The
Each of the all-axis
（コンバータモジュール２の構成）
コンバータモジュール２は、交流電力を直流電力に変換し、アンプモジュール３へ直流電力を供給する。
(Configuration of converter module 2)
The
図１に示すように、コンバータモジュール２の前面には、交流電力入力用コネクタ２１と、直流電力出力用コネクタ２２とが配置されている。
交流電力入力用コネクタ２１は、多軸モータ駆動装置１０の外部にある商用電源（図示省略）にケーブル配線を介して電気的に接続され、商用電源（図示省略）から供給される交流電力が入力される。直流電力出力用コネクタ２２は、ベースモジュール１のコンバータ装着領域１３に設けられた直流電力分配用コネクタ１７に接続される。ここでは、直流電力出力用コネクタ２２は、直流電力分配用コネクタ１７と直接嵌合することで電気的に接続する。
As shown in FIG. 1, an AC
The AC
また、図３に示すように、コンバータモジュール２には、全波整流回路２ａと、電解コンデンサ２ｂとが内蔵されている。
全波整流回路２ａは、例えば６個の整流ダイオードがブリッジ接続されており、入力された交流電力を整流して直流電力に変換する。電解コンデンサ２ｂは、全波整流回路２ａからの直流電力を平滑化し、この直流電力を直流電力出力用コネクタ２２に出力する。
更に、コンバータモジュール２には、電解コンデンサ２ｂの初期充電回路等が構成されるが、既存の技術であるため、その構成の図示及び詳細についての説明は省略する。
As shown in FIG. 3, the
In the full-
Further, the
これにより、コンバータモジュール２は、交流電力入力用コネクタ２１から供給された交流電力を、全波整流回路２ａ及び電解コンデンサ２ｂによる全波整流によって直流電力に変換した上で、直流電力出力用コネクタ２２から、ベースモジュール１の直流電力分配用コネクタ１７と内部配線を介してアンプモジュール３へ供給することができる。
Thus, the
なお、本実施形態では、コンバータモジュール２は、図２Ｂに示すベースモジュール１のコネクタ類のうち、コンバータ装着領域１３の直流電力分配用コネクタ１７にしか接続されていない。したがって、図２Ｂに示すベースモジュール１のコンバータ装着領域１３には、直流電力分配用コネクタ１７のみ設け、全軸通信分配用コネクタ１５及び全軸安全信号分配用コネクタ１６を設けないようにすることも可能である。このように、不要なコネクタを削減することで、コストアップを抑制することができる。
In the present embodiment, the
（アンプモジュール３の構成）
アンプモジュール３は、コンバータモジュール２からベースモジュール１を介して供給される直流電力を交流電力に逆変換し、その交流電力を用いて接続先のモータ（図示せず）の駆動を制御する。
(Configuration of amplifier module 3)
The
図１に示すように、アンプモジュール３の前面には、表示器３１、各軸通信用コネクタ３２、各軸安全信号用コネクタ３３、エンコーダコネクタ３４及びモータ出力コネクタ３８が配置されている。
表示器３１は、アンプモジュール３のモード状態やアラーム等を視覚的に表示するための一般的な表示器である。各軸通信用コネクタ３２は、上位モータ制御装置（図示省略）にケーブル配線を介して直接接続され、上位モータ制御装置（図示省略）からモータ制御のための指令が直接入力される。各軸安全信号用コネクタ３３は、上位安全制御装置（図示省略）にケーブル配線を介して直接接続され、上位安全制御装置（図示省略）から当該アンプモジュール３自体の駆動を個別に停止させる各軸遮断信号が直接入力される。エンコーダコネクタ３４は、アンプモジュール３の接続先のモータ（図示省略）の回転速度、回転量及び／又は回転方向等を検出するエンコーダ（図示省略）からのフィードバック信号が入力される。
As shown in FIG. 1, a
The
また、アンプモジュール３の背面（ベースモジュール１のプリント基板１ｂと対向する面）には、図４に示すような、全軸通信用アンプ側コネクタ３５、全軸安全信号用アンプ側コネクタ３６及び直流電力入力用コネクタ３７が配置されている。
全軸通信用アンプ側コネクタ３５は、ベースモジュール１のアンプ装着領域１４に設けられた全軸通信分配用コネクタ１５に接続される。
全軸安全信号用アンプ側コネクタ３６は、ベースモジュール１のアンプ装着領域１４に設けられた全軸安全信号分配用コネクタ１６に接続される。
直流電力入力用コネクタ３７は、ベースモジュール１のアンプ装着領域１４に設けられた直流電力分配用コネクタ１７に接続される。
ここでは、全軸通信用アンプ側コネクタ３５、全軸安全信号用アンプ側コネクタ３６及び直流電力入力用コネクタ３７は、対応する全軸通信分配用コネクタ１５、全軸安全信号分配用コネクタ１６及び直流電力分配用コネクタ１７と直接嵌合することで電気的に接続する。
Further, on the back surface of the amplifier module 3 (the surface facing the printed
The all-axis communication amplifier-
The all-axis safety signal amplifier-
The DC
Here, the all-axis communication amplifier-
なお、図４に示すように、各軸安全信号用コネクタ３３及び全軸安全信号用アンプ側コネクタ３６はそれぞれ、遮断信号ＥＮが入力され、診断結果信号ＥＤＭを出力している。遮断信号ＥＮは、ハードワイヤによりモータ電流を遮断する安全トルクオフ（ＳＴＯ）機能に用いられる。診断結果信号ＥＤＭは、安全トルクオフ（ＳＴＯ）機能の故障を監視するための機能に用いられる。
ここでは、識別のため、各軸安全信号用コネクタ３３を通過する遮断信号ＥＮを各軸遮断信号ＥＮ１信号、各軸安全信号用コネクタ３３を通過する診断結果信号ＥＤＭを各軸診断結果信号ＥＤＭ１とし、全軸安全信号用アンプ側コネクタ３６を通過する遮断信号ＥＮを全軸遮断信号ＥＮ２信号、全軸安全信号用アンプ側コネクタ３６を通過する診断結果信号ＥＤＭを全軸診断結果信号ＥＤＭ２とする。また、本実施形態では、遮断信号ＥＮとして、冗長化された２チャネルの信号ＥＮ＿１及びＥＮ＿２が用いられる。また、正極側の信号には＋、負極側の信号には−の符号を付している。
したがって、図中では、各軸遮断信号ＥＮ１信号として、各軸遮断信号ＥＮ１＿１＋、ＥＮ１＿１−、ＥＮ１＿２＋及びＥＮ１＿２−を示し、全軸遮断信号ＥＮ２信号として、全軸遮断信号ＥＮ２＿１＋、ＥＮ２＿１−、ＥＮ２＿２＋及びＥＮ２＿２−を示している。また、各軸診断結果信号ＥＤＭ１として、各軸診断結果信号ＥＤＭ１＋及びＥＤＭ１−を示し、全軸診断結果信号ＥＤＭ２として、全軸診断結果信号ＥＤＭ２＋及びＥＤＭ２−を示している。
但し、以下の説明では、正極側の信号と負極側の信号とを区別しないため、＋及び−の符号を省略する。
As shown in FIG. 4, each axis
Here, for identification, the cutoff signal EN passing through each axis
Accordingly, in the drawing, the axis cutoff signals EN1_1 +, EN1_1-, EN1_2 +, and EN1_2- are shown as the axis cutoff signals EN1, and the all axis cutoff signals EN2_1 +, EN2_1-, EN2_2-, and EN2_2 are shown as the all-axis cutoff signals EN2. -Is shown. Further, each axis diagnosis result signal EDM1 + and EDM1- are shown as each axis diagnosis result signal EDM1, and all axis diagnosis result signals EDM2 + and EDM2- are shown as all axis diagnosis result signal EDM2.
However, in the following description, the positive and negative signals are not distinguished from each other, and the + and − signs are omitted.
更に、図４に示すように、アンプモジュール３には、モータ制御コントローラ３ａ、遮断制御回路３ｂ、診断回路３ｃ、ゲート制御回路３ｄ及びインバータ３ｅが内蔵されている。
モータ制御コントローラ３ａは、各軸通信用コネクタ３２や全軸通信用アンプ側コネクタ３５から通信、又は電圧等のアナログ値、若しくはパルス列等の指令が入力され、エンコーダコネクタ３４からモータの速度や位置等のフィードバック信号が入力され、ゲート制御回路３ｄへスイッチング指令を出力する。また、図示しないが、モータ制御コントローラ３ａは、モータ出力の電流を検出して過電流保護や電流制御を行っている。
Further, as shown in FIG. 4, the
The
遮断制御回路３ｂは、各軸安全信号用コネクタ３３からの各軸遮断信号ＥＮ１＿１及びＥＮ１＿２を、フォトカプラＰＣ１１及びＰＣ１２を介して電気的に絶縁した上で入力する。遮断制御回路３ｂは、各軸遮断信号ＥＮ１＿１がオンである場合、後述するインバータ３ｅの上アームの遮断を指示する信号であると判断して、上アーム用遮断信号ｓｕ１をオンにする。また、遮断制御回路３ｂは、各軸遮断信号ＥＮ１＿２がオンである場合、後述するインバータ３ｅの下アームの遮断を指示する信号であると判断して、下アーム用遮断信号ｓｄ１をオンにする。
同様に、遮断制御回路３ｂは、全軸安全信号用アンプ側コネクタ３６からの全軸遮断信号ＥＮ２＿１及びＥＮ２＿２を、フォトカプラＰＣ２１及びＰＣ２２を介して電気的に絶縁した上で入力する。遮断制御回路３ｂは、全軸遮断信号ＥＮ２＿１がオンである場合、上アームの遮断を指示する信号であると判断して、上アーム用遮断信号ｓｕ２をオンにする。また、遮断制御回路３ｂは、全軸遮断信号ＥＮ２＿２がオンである場合、下アームの遮断を指示する信号であると判断して、下アーム用遮断信号ｓｄ２をオンにする。
そして、遮断制御回路３ｂは、上アーム用遮断信号ｓｕ１、ｓｕ２及び下アーム用遮断信号ｓｄ１、ｓｄ２をゲート制御回路３ｄに出力する。
The
Similarly, the
Then, the
診断回路３ｃは、論理回路やＣＰＵで構成されており、遮断制御回路３ｂの出力を監視し、遮断制御回路３ｂが正しく動作しているか否かを診断する。
診断回路３ｃは、遮断制御回路３ｂからゲート制御回路３ｄへ出力された上アーム用遮断信号ｓｕ１、上アーム用遮断信号ｓｕ２、下アーム用遮断信号ｓｄ１及び下アーム用遮断信号ｓｄ２が入力される。
診断回路３ｃは、上アーム用遮断信号ｓｕ１及び下アーム用遮断信号ｓｄ１の少なくとも一方がオンである場合、異常と判断して、診断結果を表す各軸診断結果信号ＥＤＭ１を例えばオフにする。反対に、診断回路３ｃは、上アーム用遮断信号ｓｕ１及び下アーム用遮断信号ｓｄ１が共にオフである場合、正常と判断して、各軸診断結果信号ＥＤＭ１を例えばオンにする。そして、診断回路３ｃは、各軸診断結果信号ＥＤＭ１を、フォトカプラＰＣ１３を介して電気的に絶縁した上で各軸安全信号用コネクタ３３に出力する。
同様に、診断回路３ｃは、上アーム用遮断信号ｓｕ２及び下アーム用遮断信号ｓｄ２の少なくとも一方がオンである場合、診断結果を表す全軸診断結果信号ＥＤＭ２をオフにする。反対に、診断回路３ｃは、上アーム用遮断信号ｓｕ２及び下アーム用遮断信号ｓｄ２が共にオフである場合、全軸診断結果信号ＥＤＭ２をオンにする。そして、診断回路３ｃは、全軸診断結果信号ＥＤＭ２を、フォトカプラＰＣ２３を介して電気的に絶縁した上で全軸安全信号用アンプ側コネクタ３６に出力する。
The
The
If at least one of the upper arm cutoff signal su1 and the lower arm cutoff signal sd1 is on, the
Similarly, when at least one of the upper arm cutoff signal su2 and the lower arm cutoff signal sd2 is on, the
例えば、診断回路３ｃは、上アーム用遮断信号ｓｕ１及び下アーム用遮断信号ｓｄ１をＮＯＲゲートに入力し、そのＮＯＲゲートからの出力を各軸診断結果信号ＥＤＭ１としても良い。同様に、診断回路３ｃは、上アーム用遮断信号ｓｕ２及び下アーム用遮断信号ｓｄ２をＮＯＲゲートに入力し、そのＮＯＲゲートからの出力を全軸診断結果信号ＥＤＭ２としても良い。
For example, the
更に、診断回路３ｃ自体の故障の検出についても、各軸診断結果信号ＥＤＭ１及び全軸診断結果信号ＥＤＭ２それぞれのオン／オフ状態を確認することで可能である。例えば、本実施形態に係る多軸モータ駆動装置１０の電源投入時等に、上位安全制御装置（図示省略）が各軸診断結果信号ＥＤＭ１及び全軸診断結果信号ＥＤＭ２それぞれのオン／オフ状態を確認可能であれば、診断回路３ｃの故障を検出できる。
Further, the failure of the
なお、上位安全制御装置（図示省略）が全軸遮断信号をベースモジュール１の全軸安全信号用コネクタ１２に入力したときは、全てのアンプモジュール３の診断回路３ｃが遮断制御回路３ｂを診断する。
また、上位安全制御装置（図示省略）が各軸遮断信号を特定のアンプモジュール３の各軸安全信号用コネクタ３３に入力したときは、その特定のアンプモジュール３のみ診断回路３ｃが遮断制御回路３ｂを診断する。
すなわち、診断回路３ｃは、全軸遮断信号によって全てのアンプモジュール３の遮断制御回路３ｂを診断し、各軸遮断信号によって個別のアンプモジュール３の遮断制御回路３ｂを診断する。
When a host safety control device (not shown) inputs an all-axis cutoff signal to the all-axis
When a host safety control device (not shown) inputs each axis cutoff signal to each axis
That is, the
ゲート制御回路３ｄは、モータ制御コントローラ３ａからのスイッチング指令が入力され、モータ制御コントローラ３ａからのスイッチング指令に応じて、インバータ３ｅの上アームのゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗ及び下アームのゲート信号Ｘ、Ｙ、Ｚのオン／オフ状態を切り替え、インバータ３ｅへゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚを伝達する。
The
ここで、ゲート制御回路３ｄは、インバータ３ｅの上アームのゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗを伝達するフォトカプラＰＣ３１、ＰＣ３２、ＰＣ３３、及びインバータ３ｅの下アームのゲート信号Ｘ、Ｙ、Ｚを伝達するフォトカプラＰＣ３４、ＰＣ３５、ＰＣ３６を内蔵している。
なお、これらのフォトカプラＰＣ３１、ＰＣ３２、ＰＣ３３、ＰＣ３４、ＰＣ３５、ＰＣ３６は、ゲート制御回路３ｄ又はインバータ３ｅに内蔵されていても良いし、ゲート制御回路３ｄとインバータ３ｅとの間に配置されていても良い。
Here, the
These photocouplers PC31, PC32, PC33, PC34, PC35, and PC36 may be built in the
更に、ゲート制御回路３ｄは、遮断制御回路３ｂからの上アーム用遮断信号ｓｕ１、ｓｕ２及び下アーム用遮断信号ｓｄ１、ｓｄ２が入力される。
ゲート制御回路３ｄは、上アーム用遮断信号ｓｕ１及び上アーム用遮断信号ｓｕ２の少なくとも１つの信号がオンである場合、インバータ３ｅの上アームのゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗを伝達するフォトカプラＰＣ３１、ＰＣ３２、ＰＣ３３への電源を遮断する。これにより、インバータ３ｅの全ての上アームのゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗは強制的にオフとなる。
同様に、ゲート制御回路３ｄは、下アーム用遮断信号ｓｄ１及び下アーム用遮断信号ｓｄ２の少なくとも１つの信号がオンである場合、インバータ３ｅの下アームのゲート信号Ｘ、Ｙ、Ｚを伝達するフォトカプラＰＣ３４、ＰＣ３５、ＰＣ３６への電源を遮断する。これにより、インバータ３ｅの全ての下アームのゲート信号Ｘ、Ｙ、Ｚは強制的にオフとなる。
Further, the
The
Similarly, when at least one of the lower arm cutoff signal sd1 and the lower arm cutoff signal sd2 is on, the
例えば、ゲート制御回路３ｄは、上アーム用遮断信号ｓｕ１及び上アーム用遮断信号ｓｕ２をＮＯＲゲートに入力し、このＮＯＲゲートの出力がオンのとき、電源とフォトカプラＰＣ３１、ＰＣ３２、ＰＣ３３との間に設けられたスイッチをオンにし、このＮＯＲゲートの出力がオフのとき、当該スイッチをオフにするようにしても良い。
同様に、ゲート制御回路３ｄは、下アーム用遮断信号ｓｄ１及び下アーム用遮断信号ｓｄ２をＮＯＲゲートに入力し、このＮＯＲゲートの出力がオンのとき、電源とフォトカプラＰＣ３４、ＰＣ３５、ＰＣ３６との間に設けられたスイッチをオンにし、このＮＯＲゲートの出力がオフのとき、当該スイッチをオフにするようにしても良い。
For example, the
Similarly, the
インバータ３ｅは、例えば６個の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の半導体スイッチング素子が三相のフルブリッジ構成で接続されている回路であり、ゲート制御回路３ｄから上アームのゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗ及び下アームのゲート信号Ｘ、Ｙ、Ｚが入力される。
インバータ３ｅは、上アームのゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗ及び下アームのゲート信号Ｘ、Ｙ、Ｚの全てがオンである場合、コンバータモジュール２からベースモジュール１の直流電力分配用コネクタ１７を介して供給された直流電力を交流電力に逆変換し、この交流電力を三相交流電力としてモータ出力コネクタ３８に出力する。
反対に、インバータ３ｅは、上アームのゲート信号Ｕ、Ｖ、Ｗ及び下アームのゲート信号Ｘ、Ｙ、Ｚの全てがオフである場合、三相交流電力をモータ出力コネクタ３８に出力しない。
The
When all of the upper arm gate signals U, V, and W and the lower arm gate signals X, Y, and Z are on, the
Conversely, the
モータ出力コネクタ３８は、モータ（図示省略）に接続され、インバータ３ｅからの交流電力を供給することで、接続先のモータ（図示省略）を駆動する。
The
このように、本実施形態に係る多軸モータ駆動装置１０では、モータ電流を制御する半導体スイッチング素子（インバータ３ｅ）への駆動信号が、２チャネルの遮断信号ＥＮ（ＥＮ＿１及びＥＮ＿２）それぞれの回線に接続された独立した回路（遮断制御回路３ｂ）により阻止されることにより、半導体スイッチング素子がオフし、モータ電流が遮断される。アンプモジュール３は、２チャネルの遮断信号ＥＮ（ＥＮ＿１及びＥＮ＿２）の少なくとも一方がオフのとき、安全トルクオフ（ＳＴＯ）機能が働き、遮断状態となる。
As described above, in the multi-axis
（動作）
次に、本実施形態に係る多軸モータ駆動装置１０の診断方法の動作の一例について説明する。
本実施形態に係る多軸モータ駆動装置１０において、電源投入時等に、アンプモジュール３の診断回路３ｃによる診断を実施する場合には、アンプモジュール３のモータ制御コントローラ３ａを駆動させない。すなわち、モータ制御コントローラ３ａは、ゲート制御回路３ｄへスイッチング指令を出力しない。
(Operation)
Next, an example of operation | movement of the diagnostic method of the multi-axis
In the multi-axis
例えば、上位安全制御装置（図示省略）は、全軸遮断信号ＥＮ２＿１及びＥＮ２＿２を共にオンにして、ベースモジュール１を介して、全てのアンプモジュール３に全軸遮断信号ＥＮ２＿１及びＥＮ２＿２を出力する。
上位安全制御装置（図示省略）は、全てのアンプモジュール３の診断回路３ｃからの全軸診断結果信号ＥＤＭ２を確認し、全ての全軸診断結果信号ＥＤＭ２がオフである場合には、次に全軸遮断信号ＥＮ２＿１及びＥＮ２＿２を共にオフにして、ベースモジュール１を介して、全てのアンプモジュール３に全軸遮断信号ＥＮ２＿１及びＥＮ２＿２を出力する。
上位安全制御装置（図示省略）は、全てのアンプモジュール３の診断回路３ｃからの全軸診断結果信号ＥＤＭ２を確認し、全ての全軸診断結果信号ＥＤＭ２がオンである場合には、全てのアンプモジュール３が正常であると判断する。
For example, the host safety control device (not shown) turns on all the axis cutoff signals EN2_1 and EN2_2 and outputs all axis cutoff signals EN2_1 and EN2_2 to all the
The host safety control device (not shown) checks the all-axis diagnosis result signal EDM2 from the
The host safety control device (not shown) checks the all-axis diagnostic result signal EDM2 from the
反対に、上位安全制御装置（図示省略）は、上記以外の場合には、少なくとも１つのアンプモジュール３が異常であると判断する。この場合、上位安全制御装置（図示省略）は、各軸遮断信号ＥＮ１＿１及びＥＮ１＿２を共にオンにして、個別のアンプモジュール３に各軸遮断信号ＥＮ１＿１及びＥＮ１＿２を直接出力する。
上位安全制御装置（図示省略）は、個別のアンプモジュール３の診断回路３ｃからの各軸診断結果信号ＥＤＭ１を確認し、各軸診断結果信号ＥＤＭ１がオフではないアンプモジュール３を検出した場合には、当該アンプモジュール３が異常であると判断する。
On the contrary, the host safety control device (not shown) determines that at least one
The host safety control device (not shown) checks each axis diagnosis result signal EDM1 from the
また、上位安全制御装置（図示省略）は、各軸診断結果信号ＥＤＭ１がオフではないアンプモジュール３を検出しなかった場合には、各軸遮断信号ＥＮ１＿１及びＥＮ１＿２を共にオフにして、個別のアンプモジュール３に各軸遮断信号ＥＮ１＿１及びＥＮ１＿２を直接出力する。
上位安全制御装置（図示省略）は、個別のアンプモジュール３の診断回路３ｃからの各軸診断結果信号ＥＤＭ１を確認し、各軸診断結果信号ＥＤＭ１がオンではないアンプモジュール３を検出した場合には、当該アンプモジュール３が異常であると判断する。
In addition, when the higher-level safety control device (not shown) does not detect the
The host safety control device (not shown) checks each axis diagnosis result signal EDM1 from the
（本実施形態の効果）
本実施形態に係る多軸モータ駆動装置１０では、ベースモジュール１に、アンプモジュール３への遮断指令を一括入力する入力系統を増設することで、ベースモジュール１に実装された内部配線を介して、ベースモジュール１と結合した全アンプモジュール３に遮断信号を分配することができる。また、全軸（全アンプモジュール３）を遮断するための遮断信号を共通化することができる。これにより、１つの遮断信号の入力のみで、全軸（全アンプモジュール３）を同時に遮断することができる。
(Effect of this embodiment)
In the multi-axis
更に、本実施形態に係る多軸モータ駆動装置１０では、特定のアンプモジュール３のみ遮断するときには、上位安全制御装置からその特定のアンプモジュール３に遮断信号を直接入力することで、各軸（特定のアンプモジュール３）を個別に遮断することができる。これにより、複数のサーボアンプへの遮断指令の一括入力と個別入力との両方が可能になる。
Furthermore, in the multi-axis
以上、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これらの説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。したがって、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例又は実施形態も網羅すると解すべきである。 While the present invention has been described with reference to specific embodiments, it is not intended that the invention be limited by these descriptions. From the description of the invention, other embodiments of the invention will be apparent to persons skilled in the art, along with various variations of the disclosed embodiments. Therefore, it is to be understood that the claims encompass these modifications and embodiments that fall within the scope and spirit of the present invention.
１０ 多軸モータ駆動装置、１ ベースモジュール、１１ 全軸通信用コネクタ、１２ 全軸安全信号用コネクタ、１３ コンバータ装着領域、１４ アンプ装着領域、１５ 全軸通信分配用コネクタ、１６ 全軸安全信号分配用コネクタ、１７ 直流電力分配用コネクタ、２ コンバータモジュール、２１ 交流電力入力用コネクタ、２ａ 全波整流回路、２ｂ 電解コンデンサ、２２ 直流電力出力用コネクタ、３ アンプモジュール、３１ 表示器、３２ 各軸通信用コネクタ、３３ 各軸安全信号用コネクタ、３４ エンコーダコネクタ、３５ 全軸通信用アンプ側コネクタ、３６ 全軸安全信号用アンプ側コネクタ、３７ 直流電力入力用コネクタ、３ａ モータ制御コントローラ、３ｂ 遮断制御回路、３ｃ 診断回路、３ｄ ゲート制御回路、３ｅ インバータ、３８ モータ出力コネクタ
10 Multi-axis motor drive unit, 1 Base module, 11 All-axis communication connector, 12 All-axis safety signal connector, 13 Converter mounting area, 14 Amplifier mounting area, 15 All-axis communication distribution connector, 16 All-axis safety signal distribution Connector, 17 DC power distribution connector, 2 converter module, 21 AC power input connector, 2a full-wave rectifier circuit, 2b electrolytic capacitor, 22 DC power output connector, 3 amplifier module, 31 display, 32 each axis communication Connector for 33, Safety signal connector for each axis, 34 Encoder connector, 35 Amplifier connector for all axes communication, 36 Amplifier connector for all axes safety signal, 37 DC power input connector, 3a Motor control controller, 3b Shut off
Claims (6)
直流電力を半導体スイッチング素子により交流電力に変換し接続先のモータに供給する複数のアンプモジュールと、
前記複数のアンプモジュールの各々に直流電力を供給するベースモジュールと、
を備え、
前記ベースモジュールは、上位装置から前記各アンプモジュールを一括して制御するための全軸遮断信号が入力される全軸安全信号入力用コネクタと、前記全軸安全信号入力用コネクタに内部配線を介して電気的に接続され前記全軸遮断信号を前記各アンプモジュールへ個別に出力する全軸安全信号出力用コネクタと、を備え、
前記各アンプモジュールは、前記全軸安全信号出力用コネクタに接続される全軸安全信号用アンプ側コネクタと、前記全軸安全信号用アンプ側コネクタから入力される前記全軸遮断信号の内容に従って前記半導体スイッチング素子の動作を停止させる遮断制御回路と、を備えることを特徴とする多軸モータ駆動装置。 A multi-axis motor drive device for driving a plurality of motors,
A plurality of amplifier modules for converting direct current power into alternating current power by a semiconductor switching element and supplying it to a connected motor;
A base module that supplies DC power to each of the plurality of amplifier modules;
With
The base module includes an all-axis safety signal input connector for inputting all-axis cutoff signals for collectively controlling the amplifier modules from a host device, and an internal wiring to the all-axis safety signal input connector. And an all-axis safety signal output connector that is electrically connected and outputs the all-axis cutoff signal individually to each amplifier module,
Each amplifier module includes an all-axis safety signal amplifier-side connector connected to the all-axis safety signal output connector, and the all-axis cutoff signal input from the all-axis safety signal amplifier-side connector according to the content of the all-axis safety signal. A multi-axis motor driving device comprising: a shut-off control circuit that stops the operation of the semiconductor switching element.
前記遮断制御回路は、前記全軸遮断信号及び前記各軸遮断信号の少なくとも一方が入力されたときに前記半導体スイッチング素子の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の多軸モータ駆動装置。 Each amplifier module further includes an axis safety signal input connector for directly inputting each axis cutoff signal for individually controlling itself from the host device,
2. The multi-axis motor drive according to claim 1, wherein the cutoff control circuit stops the operation of the semiconductor switching element when at least one of the all-axis cutoff signal and each of the axis cutoff signals is input. apparatus.
複数のモータに接続される複数のアンプモジュールの各々に、直流電力を交流電力に変換し接続先のモータに供給する半導体スイッチング素子の動作を停止させる遮断制御回路を設け、
前記各アンプモジュールに、前記遮断制御回路が正しく動作しているか否かを診断する診断回路を設け、
上位装置から、前記複数のアンプモジュールを個別に収容するベースモジュールに、全てのアンプモジュールを一括して制御するための全軸遮断信号を入力し、前記ベースモジュールから前記全軸遮断信号を全てのアンプモジュールに出力したときに、全てのアンプモジュールの前記診断回路が前記遮断制御回路を診断し、
前記上位装置から、個別のアンプモジュールを制御するための各軸遮断信号を、個別のアンプモジュールに直接入力したときに、個別のアンプモジュールの前記診断回路が前記遮断制御回路を診断することを特徴とする多軸モータ駆動装置の診断方法。 A diagnostic method for a multi-axis motor drive device for driving a plurality of motors,
Each of the plurality of amplifier modules connected to the plurality of motors is provided with a cutoff control circuit that stops the operation of the semiconductor switching element that converts DC power into AC power and supplies the motor to the connection destination.
Each amplifier module is provided with a diagnostic circuit for diagnosing whether or not the cutoff control circuit is operating correctly,
An all-axis cutoff signal for controlling all the amplifier modules in a batch is input from a host device to the base module that individually accommodates the plurality of amplifier modules. When outputting to the amplifier module, the diagnostic circuit of all the amplifier modules diagnoses the cutoff control circuit,
When each host cutoff signal for controlling an individual amplifier module is directly input to the individual amplifier module from the host device, the diagnostic circuit of the individual amplifier module diagnoses the cutoff control circuit. A diagnostic method for a multi-axis motor drive device.
半導体スイッチング素子により直流電力を交流電力に変換し接続先のモータに供給する複数のアンプモジュールへ、直流電力を供給する直流電力出力用コネクタと、
上位装置からの遮断信号が入力される全軸安全信号入力用コネクタと、
前記全軸安全信号入力用コネクタに内部配線を介して電気的に接続され前記遮断信号を前記複数のアンプモジュールの各々へ出力する全軸安全信号出力用コネクタと、を備えることを特徴とするベースモジュール。 A base module provided in a multi-axis motor driving device for driving a plurality of motors,
A DC power output connector for supplying DC power to a plurality of amplifier modules that convert DC power into AC power by a semiconductor switching element and supply the motor to a connection destination;
An all-axis safety signal input connector to which a shut-off signal from the host device is input;
An all-axis safety signal output connector that is electrically connected to the all-axis safety signal input connector via an internal wiring and outputs the cut-off signal to each of the plurality of amplifier modules. module.
電源から供給される交流電力を直流電力に変換するコンバータモジュールからの直流電力を供給するベースモジュールに接続され、前記直流電力が入力される直流電力入力用コネクタと、
前記ベースモジュールから供給された直流電力を交流電力に変換し接続先のモータに供給する半導体スイッチング素子と、
上位装置から前記ベースモジュールを介して複数のアンプモジュールに分配される全軸遮断信号が入力される全軸安全信号用アンプ側コネクタと、
前記上位装置からの各軸遮断信号を直接入力する各軸安全信号入力用コネクタと、
前記全軸遮断信号及び前記各軸遮断信号の少なくとも一方が入力されたときに前記半導体スイッチング素子の動作を停止させる遮断制御回路と、を備えることを特徴とするアンプモジュール。 An amplifier module provided in a multi-axis motor driving device for driving a plurality of motors,
A DC power input connector connected to a base module that supplies DC power from a converter module that converts AC power supplied from a power source into DC power;
A semiconductor switching element that converts the DC power supplied from the base module into AC power and supplies it to the connected motor;
An all-axis safety signal amplifier-side connector to which an all-axis cutoff signal distributed to a plurality of amplifier modules via the base module is input from a host device;
Each axis safety signal input connector for directly inputting each axis cutoff signal from the host device;
An amplifier module comprising: a cutoff control circuit that stops the operation of the semiconductor switching element when at least one of the all-axis cutoff signal and each of the axis cutoff signals is input.
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