JP7156915B2

JP7156915B2 - MOTOR DRIVE DEVICE AND MOTOR DRIVE SYSTEM HAVING DYNAMIC BRAKE CIRCUIT

Info

Publication number: JP7156915B2
Application number: JP2018213291A
Authority: JP
Inventors: 総齊藤; 力鹿川
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2022-10-19
Anticipated expiration: 2038-11-13
Also published as: JP2020080623A

Description

本発明は、ダイナミックブレーキ回路を有するモータ駆動装置及びモータ駆動システムに関する。 The present invention relates to a motor drive device and motor drive system having a dynamic brake circuit.

ロボットや工作機械内のモータを駆動するモータ駆動装置では、非常停止時やアラーム発生時などの異常時には、モータの入力端子間を短絡させ発電制動をかけるダイナミックブレーキ（Ｄｙｎａｍｉｃｂｒａｋｅ）が広く用いられている。 In motor drive devices that drive motors in robots and machine tools, dynamic brakes that short-circuit the input terminals of the motor to apply power generation braking are widely used in the event of an emergency stop or an alarm. there is

一般に、ダイナミックブレーキ回路は、モータの入力端子間に設けられるダイナミックブレーキ回路用リレー（以下、単に「リレー」と称する。）と、これに直列に接続されたダイナミックブレーキ抵抗（ＤＢ抵抗）とからなる。ダイナミックブレーキをかける際には、モータへの駆動電力の供給を遮断した上で、リレーを閉成してモータの入力端子間（モータ巻線の相間）を短絡する。モータは電源から電気的に切り離されても界磁磁束が存在し、惰性により回転しているモータは発電機として働くため、これにより発生した電流は閉成されたリレーを介してダイナミックブレーキ抵抗に流れ込み、モータに減速トルクが発生する。このように、ダイナミックブレーキ回路によれば、モータの回転エネルギーはダイナミックブレーキ抵抗で速やかにジュール熱に変換されて消費され、その結果、ダイナミックブレーキをかけ始めてからモータが完全に停止するまでの距離である「惰走距離（制動距離）」を短くすることができる。 In general, a dynamic brake circuit consists of a dynamic brake circuit relay (hereinafter simply referred to as a "relay") provided between input terminals of a motor, and a dynamic brake resistor (DB resistor) connected in series therewith. . When the dynamic brake is applied, the supply of driving power to the motor is cut off, and then the relay is closed to short-circuit the input terminals of the motor (between the phases of the motor windings). Even if the motor is electrically disconnected from the power supply, the field magnetic flux still exists, and the motor rotating by inertia acts as a generator. It flows in and deceleration torque is generated in the motor. In this way, according to the dynamic brake circuit, the rotational energy of the motor is quickly converted into Joule heat by the dynamic brake resistance and consumed. A certain "coasting distance (braking distance)" can be shortened.

ダイナミックブレーキ抵抗の抵抗値の大きさ、制動開始時のモータの回転速度、及びモータについて規定された各種パラメータによって、ダイナミックブレーキ時においてモータの回転エネルギーを消費するのに要する時間が変わり、したがってモータの惰走距離も変わる。通常は、非常停止時やアラーム発生時などにおいてダイナミックブレーキをかけ始めてからモータが完全に停止するまでの惰走距離が最短となるようにダイナミックブレーキ回路が設計される。 The amount of resistance of the dynamic brake resistance, the rotational speed of the motor at the start of braking, and various parameters specified for the motor change the time required to consume the rotational energy of the motor during dynamic braking. The coasting distance also changes. Normally, a dynamic braking circuit is designed so that the coasting distance from when dynamic braking is started until the motor stops completely is the shortest when an emergency stop or an alarm occurs.

しかしながら、ダイナミックブレーキ抵抗の抵抗値の大きさについては、ある程度「決め打ち」により設計することが多く、このような設計によるダイナミックブレーキ回路では、モータの惰走距離を最短化できているとは限らない。 However, the magnitude of the resistance value of the dynamic brake resistance is often "fixed" in design to some extent, and the dynamic brake circuit designed in this way does not necessarily minimize the coasting distance of the motor. do not have.

一方で、制動開始時のモータの回転速度を考慮してモータの惰走距離を最短化する技術も知られている。 On the other hand, there is also known a technique of minimizing the coasting distance of the motor in consideration of the rotation speed of the motor at the start of braking.

例えば、回転子に永久磁石を用いた同期式ＡＣサーボモータのダイナミックブレーキ装置において、サーボモータの電機子巻線に外部接続され上記サーボモータの回転数に応じた外部抵抗値が設定される可変手段を設けたことを特徴とする同期式ＡＣサーボモータのダイナミックブレーキ装置であって、回転数に応じた外部抵抗値が、ブレーキトルクが常に最大値となるよう設定されるダイナミックブレーキ装置がある（例えば、特許文献１参照。）。 For example, in a dynamic braking device for a synchronous AC servomotor using a permanent magnet for the rotor, variable means is externally connected to the armature winding of the servomotor and sets an external resistance value according to the rotation speed of the servomotor. A dynamic braking device for a synchronous AC servomotor characterized in that the external resistance value according to the rotation speed is set so that the braking torque is always the maximum value (for example, , see Patent Document 1).

特開昭６２－１８１６８４号公報JP-A-62-181684

ロボットや工作機械内のモータを駆動するモータ駆動装置内に設けられるダイナミックブレーキ回路では、安全を確保するために、ダイナミックブレーキをかけ始めてからモータが完全に停止するまでの惰走距離が最短となるように設計される。しかしながら、モータの惰走距離が最短化されるダイナミックブレーキは必然的に大きな発熱を伴うことから、ダイナミックブレーキ回路自体に大きな負担がかかり寿命低下の要因となる。また、ダイナミックブレーキ回路によるモータに対する急激な制動は、モータ並びにこのモータが設けられた工作機械及びロボットに対しても大きな負担を与えこれら機器の寿命低下を招く。したがって、機器に負担を与えずに安全を確保しながらダイナミックブレーキをかけることができるダイナミックブレーキ回路を有するモータ駆動装置及びモータ駆動システムが望まれる。 In a dynamic brake circuit installed in a motor drive device that drives a motor in a robot or machine tool, the coasting distance from when the dynamic brake is applied until the motor stops completely is minimized in order to ensure safety. is designed to However, the dynamic brake, which minimizes the coasting distance of the motor, inevitably generates a large amount of heat. In addition, sudden braking of the motor by the dynamic brake circuit imposes a heavy burden on the motor and on the machine tool and the robot equipped with this motor, resulting in shortening of the life of these devices. Therefore, a motor drive device and motor drive system having a dynamic brake circuit capable of applying a dynamic brake while ensuring safety without imposing a burden on equipment is desired.

電源から供給された電力に基づきモータを駆動するモータ駆動装置は、モータの入力端子間を可変抵抗器を介して短絡することでモータに減速トルクを発生させてモータを制動するダイナミックブレーキ回路と、ダイナミックブレーキ回路によりモータを制動する際にモータに対して許容許容惰走距離と、モータに関して予め規定されたパラメータと、ダイナミックブレーキ回路による制動開始時におけるモータの回転速度とに応じて、可変抵抗器の抵抗値を設定する抵抗値設定部と、を備える。 A motor drive device that drives a motor based on power supplied from a power supply includes a dynamic brake circuit that short-circuits input terminals of the motor via a variable resistor to generate deceleration torque in the motor to brake the motor; variable resistor according to the allowable coasting distance for the motor when braking the motor by the dynamic brake circuit, the parameters previously defined for the motor, and the rotational speed of the motor when braking is started by the dynamic brake circuit. and a resistance value setting unit that sets a resistance value of.

本開示の一態様によれば、機器に負担を与えずに安全を確保しながらダイナミックブレーキをかけることができるダイナミックブレーキ回路を有するモータ駆動装置及びモータ駆動システムを実現することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to realize a motor drive device and a motor drive system having a dynamic brake circuit capable of applying a dynamic brake while ensuring safety without imposing a burden on equipment.

本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。1 illustrates a motor drive device according to a first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第１の実施形態における許容惰走距離の設定を説明する図であって、（Ａ）はモータに対する制動開始時のロボットを示し、（Ｂ）はモータに対するダイナミックブレーキにより停止させられたロボットを示す。FIG. 4 is a diagram for explaining the setting of the allowable coasting distance in the first embodiment of the present disclosure, where (A) shows the robot at the start of braking the motors, and (B) shows the robot stopped by the dynamic braking of the motors Show the robot. 本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置におけるダイナミックブレーキ動作時の動作フローを示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an operation flow during dynamic braking operation in the motor drive device according to the first embodiment of the present disclosure; 本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムを示す図である。Fig. 2 shows a motor drive system comprising a motor drive device according to a second embodiment of the present disclosure; 本開示の第２の実施形態における許容惰走距離の設定を説明する図であって、（Ａ）はモータに対する制動開始時のロボットを示し、（Ｂ）はモータに対するダイナミックブレーキにより停止させられたロボットを示す。FIG. 10 is a diagram illustrating the setting of the allowable coasting distance in the second embodiment of the present disclosure, where (A) shows the robot at the start of braking the motors, and (B) shows the robot stopped by the dynamic braking of the motors Show the robot. 本開示の第３の実施形態によるモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムにおけるダイナミックブレーキ動作時の動作フローを示すフローチャートである。FIG. 11 is a flow chart showing an operation flow during dynamic braking in a motor drive system including a motor drive device according to a third embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第３の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。FIG. 11 illustrates a motor drive device according to a third embodiment of the present disclosure; 本開示の第４の実施形態によるモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムを示す図である。FIG. 11 illustrates a motor drive system comprising a motor drive device according to a fourth embodiment of the present disclosure; 本開示の第４の実施形態における許容惰走距離の設定を説明する図であって、（Ａ）は通常動作時のロボットを示し、（Ｂ）は機械の可動部がエリアセンサの検知範囲に侵襲したときのロボットを示し、（Ｃ）はモータに対するダイナミックブレーキにより停止させられたロボットを示す。FIG. 10A is a diagram for explaining the setting of the allowable coasting distance in the fourth embodiment of the present disclosure, in which (A) shows the robot during normal operation, and (B) shows that the movable part of the machine is within the detection range of the area sensor. The robot is shown when attacked, and (C) shows the robot stopped by dynamic braking on the motors. 本開示の第４の実施形態によるモータ駆動装置におけるダイナミックブレーキ動作時の動作フローを示すフローチャートである。FIG. 14 is a flow chart showing an operation flow during dynamic braking operation in the motor drive device according to the fourth embodiment of the present disclosure; FIG.

以下図面を参照して、ダイナミックブレーキ回路を有するモータ駆動装置について説明する。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。図面に示される形態は実施をするための一つの例であり、図示された実施形態に限定されるものではない。 A motor drive device having a dynamic brake circuit will be described below with reference to the drawings. In order to facilitate understanding, the scales of these drawings are appropriately changed. The form shown in the drawing is an example of implementation and is not limited to the illustrated embodiment.

まず、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置について説明する。第１の実施形態では、ダイナミックブレーキ回路によりモータを停止させる際にモータに対して許容される許容惰走距離が、モータが設けられた機械内のモータにより駆動される可動部について予め規定された可動領域と制動開始時における可動部の位置とに基づいて設定される。 First, a motor drive device according to a first embodiment of the present disclosure will be described. In the first embodiment, the allowable coasting distance allowed for the motor when the motor is stopped by the dynamic brake circuit is defined in advance for the movable part driven by the motor in the machine provided with the motor. It is set based on the movable region and the position of the movable portion at the start of braking.

図１は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a motor drive device according to a first embodiment of the present disclosure.

一例として、交流の電源２に接続されたモータ駆動装置１により、交流モータ（以下、単に「モータ」と称する。）３を制御する場合について示す。モータ駆動装置１は、コンバータ１０１と、インバータ１０２と、ＤＣリンクコンデンサ１０３とを備える。コンバータ１０１は、電源２から入力される交流電力を直流電力に変換してＤＣリンクへ出力し、インバータ１０２は、ＤＣリンクにおける直流電力をモータ３を駆動するための交流電力に変換して出力する。ここで、「ＤＣリンク」とは、コンバータ１０１の直流出力側とインバータ１０２の直流入力側とを電気的に接続する回路部分のことを指し、「ＤＣリンク部」、「直流リンク」、「直流リンク部」、あるいは「直流中間回路」などとも別称されることもある。ＤＣリンクには、ＤＣリンクコンデンサ１０３が設けられる。ＤＣリンクコンデンサ１０３は、ＤＣリンクにおいてエネルギー（直流電力）を蓄積する機能及びコンバータ１０１の直流側の出力の脈動分を抑える機能を有する。ＤＣリンクコンデンサ１０３に電荷が充電されることにより、ＤＣリンクに直流電力が蓄積されることになる。モータ駆動装置１は、一般的なモータ駆動装置と同様、インバータ１０２の電力変換動作を制御するための制御部（図示せず）を備える。すなわち、制御部は、エンコーダ１０４を介して取得されるモータ３の回転速度（速度フィードバック）、モータ３の巻線に流れる電流（電流フィードバック）、所定のトルク指令、及びモータ３の動作プログラムなどに基づいて、モータ３の速度、トルク、もしくは回転子の位置を制御するための電力変換指令を生成する。制御部によって作成された電力変換指令に基づいて、インバータ１０２による電力変換動作が制御される。 As an example, a case of controlling an AC motor (hereinafter simply referred to as "motor") 3 by a motor drive device 1 connected to an AC power supply 2 will be described. Motor drive device 1 includes converter 101 , inverter 102 , and DC link capacitor 103 . Converter 101 converts AC power input from power supply 2 into DC power and outputs the DC power to the DC link, and inverter 102 converts the DC power in the DC link into AC power for driving motor 3 and outputs the AC power. . Here, the "DC link" refers to a circuit portion that electrically connects the DC output side of the converter 101 and the DC input side of the inverter 102. It may also be called another name such as "link part" or "DC intermediate circuit". A DC link capacitor 103 is provided in the DC link. The DC link capacitor 103 has a function of accumulating energy (DC power) in the DC link and a function of suppressing pulsation of the DC side output of the converter 101 . As the DC link capacitor 103 is charged, DC power is accumulated in the DC link. The motor drive device 1 includes a control unit (not shown) for controlling the power conversion operation of the inverter 102, like a general motor drive device. That is, the control unit controls the rotation speed (speed feedback) of the motor 3 acquired via the encoder 104, the current flowing through the windings of the motor 3 (current feedback), a predetermined torque command, the operation program of the motor 3, and the like. Based on this, a power conversion command for controlling the speed, torque, or rotor position of the motor 3 is generated. The power conversion operation by the inverter 102 is controlled based on the power conversion command created by the control unit.

なお、モータ３の種類は特に限定されず、例えば誘導モータであっても同期モータであってもよい。モータ３が設けられる機械には、例えばロボットや工作機械などがある。また、電源２及びモータ３の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。電源２の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源、単相交流１００Ｖ電源などがある。図示の例では、一例として、電源２及びモータ３は三相としている。 The type of the motor 3 is not particularly limited, and may be an induction motor or a synchronous motor, for example. Machines provided with the motor 3 include, for example, robots and machine tools. Further, the number of phases of the power supply 2 and the motor 3 is not particularly limited in this embodiment, and may be three-phase or single-phase, for example. Examples of the power supply 2 include a three-phase AC 400V power supply, a three-phase AC 200V power supply, a three-phase AC 600V power supply, a single-phase AC 100V power supply, and the like. In the illustrated example, the power source 2 and the motor 3 are three-phase as an example.

また、代替例として、電源２をバッテリなどの直流電源で実現してもよく、この場合は、コンバータ１０１及びＤＣリンクコンデンサ１０３は省略され、インバータ１０２は直流電源である電源２から入力された直流電力をモータ３を駆動するための交流電力に変換して出力するようにすればよい。 Alternatively, the power supply 2 may be realized by a DC power supply such as a battery. In this case, the converter 101 and the DC link capacitor 103 are omitted, and the inverter 102 is a direct current input from the power supply 2 which is a DC power supply. The power may be converted into AC power for driving the motor 3 and output.

第１の実施形態によるモータ駆動装置１は、ダイナミックブレーキ回路１１と、惰走距離設定部１２と、抵抗値設定部１３とを備える。 A motor drive device 1 according to the first embodiment includes a dynamic brake circuit 11 , a coasting distance setting section 12 , and a resistance value setting section 13 .

ダイナミックブレーキ回路１１は、モータ３の入力端子間（モータ３の巻線の相間）に設けられたリレー２１と、このリレー２１に直列に接続された可変抵抗器２２とを有する。可変抵抗器２２の抵抗値は、後述する抵抗値設定部１３にて設定される。モータ３が設けられたロボットや工作機械において、例えば非常停止ボタンが作業者により操作された場合あるいはアラーム信号が発生した場合に、モータ３に発電制動（ダイナミックブレーキ）がかけられる。ダイナミックブレーキ回路１１によりモータ３を制動する際は、インバータ１０２によるモータ３への駆動電力（交流電力）の供給を遮断し、ダイナミックブレーキ回路１１においてリレー２１を閉成してモータ３の入力端子間を可変抵抗器２２を介して短絡する。モータ３は電源２から電気的に切り離されても界磁磁束が存在し、惰性により回転しているモータ３は発電機として働くため、これにより発生した電流は閉成されたリレー２１を介して可変抵抗器２２に流れ込み、モータ３に減速トルクが発生する。この減速トルクによりモータ３を制動し、最終的にはモータ３を停止させる。 The dynamic brake circuit 11 has a relay 21 provided between input terminals of the motor 3 (between phases of the windings of the motor 3) and a variable resistor 22 connected in series with the relay 21 . The resistance value of the variable resistor 22 is set by the resistance value setting unit 13, which will be described later. In a robot or machine tool provided with a motor 3, for example, when an emergency stop button is operated by an operator or an alarm signal is generated, the motor 3 is dynamically braked. When the motor 3 is braked by the dynamic brake circuit 11 , the supply of driving power (AC power) to the motor 3 by the inverter 102 is cut off, and the relay 21 is closed in the dynamic brake circuit 11 so that the voltage between the input terminals of the motor 3 is reduced. are shorted through the variable resistor 22 . Even if the motor 3 is electrically disconnected from the power supply 2, the field magnetic flux exists, and the motor 3 rotating by inertia works as a generator. It flows into the variable resistor 22 to generate deceleration torque in the motor 3 . This deceleration torque brakes the motor 3 and finally stops the motor 3 .

惰走距離設定部１２は、ダイナミックブレーキ回路１１によりモータ３を制動する際にモータ３に対して許容される惰走距離である「許容惰走距離」を設定する。モータ３の惰走距離は、ダイナミックブレーキ抵抗としての可変抵抗器２２の抵抗値の大きさ、エンコーダ１０４により取得される制動開始時のモータ３の回転速度、及びモータ３に関して規定された各種パラメータに依存する。本実施形態では、ダイナミックブレーキ回路１１によりモータ３を停止させる際にモータ３に対して許容される惰走距離を、惰走距離設定部１２において「許容惰走距離」として設定しておき、この設定された許容惰走距離に応じて、ダイナミックブレーキ抵抗としての可変抵抗器２２の抵抗値を変更する。 The coasting distance setting unit 12 sets an “allowable coasting distance” that is a coasting distance allowed for the motor 3 when the motor 3 is braked by the dynamic brake circuit 11 . The coasting distance of the motor 3 depends on the magnitude of the resistance value of the variable resistor 22 as dynamic brake resistance, the rotation speed of the motor 3 at the start of braking acquired by the encoder 104, and various parameters defined for the motor 3. Dependent. In this embodiment, the coasting distance allowed for the motor 3 when the motor 3 is stopped by the dynamic brake circuit 11 is set in the coasting distance setting unit 12 as the "allowable coasting distance". The resistance value of the variable resistor 22 as dynamic brake resistance is changed according to the set allowable coasting distance.

抵抗値設定部１３は、許容惰走距離と、モータ３に関して規定された各種パラメータと、ダイナミックブレーキ回路１１による制動開始時のモータ３の回転速度とに応じて、可変抵抗器２２の抵抗値を設定する。このため、抵抗値設定部１３は、記憶部３１と、抵抗値計算部３２と、抵抗値制御部３３とを有する。 The resistance value setting unit 13 sets the resistance value of the variable resistor 22 according to the allowable coasting distance, various parameters defined for the motor 3, and the rotation speed of the motor 3 when braking by the dynamic brake circuit 11 is started. set. Therefore, the resistance value setting unit 13 has a storage unit 31 , a resistance value calculation unit 32 and a resistance value control unit 33 .

抵抗値設定部１３内の記憶部３１は、モータ３に関して予め規定されたパラメータを記憶する。記憶部３１に記憶されるモータ３についてのパラメータとしては、例えば、ロータ慣性モーメント、トルク定数、逆起電力定数、モータ極数、モータインダクタンス、及びモータ巻線の抵抗値などがある。記憶部３１は、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などのような電気的に消去・記憶可能な不揮発性メモリ、または、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどのような高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリなどで構成される。 A storage unit 31 in the resistance value setting unit 13 stores predetermined parameters for the motor 3 . Parameters for the motor 3 stored in the storage unit 31 include, for example, the rotor inertia moment, the torque constant, the back electromotive force constant, the number of motor poles, the motor inductance, and the resistance value of the motor windings. The storage unit 31 is composed of an electrically erasable/storable non-volatile memory such as EEPROM (registered trademark), or a random access memory such as DRAM or SRAM that can be read and written at high speed. .

抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離と、記憶部３１に記憶された各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。制動開始時のモータ３の回転速度は、非常停止ボタンが作業者により操作されたりアラーム信号が発生したりすることでダイナミックブレーキ回路１１がモータ３に対して制動を開始する時点において、モータ３に取り付けられたエンコーダ１０４により取得される。 A resistance value calculator 32 in the resistance value setting unit 13 calculates the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12, various parameters stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking. , the resistance value of the variable resistor 22 is calculated. The rotation speed of the motor 3 at the start of braking is the speed at which the dynamic brake circuit 11 starts braking the motor 3 when an emergency stop button is operated by an operator or an alarm signal is generated. Acquired by the attached encoder 104 .

可変抵抗器２２の抵抗値は、例えば次のようにして求めることができる。モータ３のロータ慣性モーメントをＪ［ｋｇｍ²］、トルク定数Ｋ_tを［Ｎ・ｍ／Ａｐ］、逆起電力定数Ｋ_vを［Ｖｓｅｃ／ｒａｄ］、モータ極数をｐ、モータインダクタンスをＬ［Ｈ］、制動開始時のモータ３の回転角周波数をω₀［ｒａｄ／ｓｅｃ］、モータ巻線抵抗とダイナミックブレーキ抵抗としての可変抵抗器２２との合成抵抗値をＲ［Ω］としたとき、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離ｓ［ｍ］を、例えば式１のように表す。 The resistance value of the variable resistor 22 can be obtained, for example, as follows. The rotor inertia moment of the motor 3 is J [kgm ² ], the torque constant Kt is [N· _m /Ap], the back electromotive force constant _Kv is [Vsec/rad], the number of motor poles is p, and the motor inductance is L [ H], the rotation angular frequency of the motor 3 at the start of braking is ω ₀ [rad/sec], and the combined resistance value of the motor winding resistance and the variable resistor 22 as the dynamic brake resistance is R [Ω], The allowable coasting distance s [m] set by the coasting distance setting unit 12 is expressed as in Equation 1, for example.

式１で表される合成抵抗値Ｒ［Ω］についての２次方程式を解くと、式２のようになる。 Equation 2 is obtained by solving the quadratic equation for the combined resistance value R [Ω] represented by Equation 1.

また、モータ巻線抵抗の抵抗値をＲ_m［Ω］、ダイナミックブレーキ抵抗としての可変抵抗器２２の抵抗値をＲ_DB［Ω］としたとき、合成抵抗値Ｒ［Ω］は式３のように表される。 Further, when the resistance value of the motor winding resistance is R _m [Ω] and the resistance value of the variable resistor 22 as the dynamic brake resistance is R _DB [Ω], the combined resistance value R [Ω] is given by Equation 3. is represented by

式３に式２を代入すると、ダイナミックブレーキ抵抗としての可変抵抗器２２の抵抗値Ｒ_DB［Ω］は式４のように表すことができる。 Substituting Equation 2 into Equation 3, the resistance value R _DB [Ω] of the variable resistor 22 as the dynamic brake resistance can be expressed as Equation 4.

ここで、制動開始時のモータ３の回転速度をＮ₀［ｒｏｔａｔｉｏｎ／ｍｉｎ］としたとき、制動開始時のモータ３の回転角周波数ω₀［ｒａｄ／ｓｅｃ］は式５のように表される。 Here, when the rotational speed of the motor 3 at the start of braking is N ₀ [rotation/min], the rotational angular frequency ω ₀ [rad/sec] of the motor 3 at the start of braking is expressed by Equation 5. .

式４に式５を代入すると、ダイナミックブレーキ抵抗としての可変抵抗器２２の抵抗値Ｒ_DB［Ω］は式６のように表すことができる。 Substituting Equation 5 into Equation 4, the resistance value R _DB [Ω] of the variable resistor 22 as the dynamic brake resistance can be expressed as Equation 6.

抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、例えば式６に従って、可変抵抗器２２の抵抗値Ｒ_DB［Ω］を計算する。なお、式６に基づく可変抵抗器２２の抵抗値の計算式は一例であり、これ以外の計算式に従って可変抵抗器２２の抵抗値を計算してもよい。抵抗値計算部３２で計算された抵抗値は、抵抗値制御部３３へ送られる。 The resistance value calculator 32 in the resistance value setting unit 13 calculates the resistance value R _DB [Ω] of the variable resistor 22 according to Equation 6, for example. The formula for calculating the resistance value of the variable resistor 22 based on Formula 6 is an example, and the resistance value of the variable resistor 22 may be calculated according to other formulas. The resistance value calculated by the resistance value calculator 32 is sent to the resistance value controller 33 .

なお、一般に、モータ駆動装置では、ダイナミックブレーキ回路とは別に、摩擦板をアマチュアと端板とで挟むことで摩擦力によりモータにブレーキをかける機械式ブレーキ部を備えている。本実施形態の変形例として、非常停止ボタンが作業者により操作された場合やアラーム信号が発生した場合、ダイナミックブレーキ回路１１によるダイナミックブレーキ動作に加え、機械式ブレーキ部によるブレーキ動作を行うことも可能である。この場合は、ダイナミックブレーキ回路１１単独で制動する場合に比べて制動力が増すので、許容惰走距離を多めにとっても、安全を確保することができる。したがって、抵抗値設定部１３は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離と、ダイナミックブレーキ回路１１は異なる機械式ブレーキ部（図示せず）の制動力に応じて設定された惰走距離調整値と、モータ３に関して規定された各種パラメータと、ダイナミックブレーキ回路１１による制動開始時のモータ３の回転速度とに応じて、可変抵抗器２２の抵抗値を設定するようにしてもよい。すなわち、抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離にダイナミックブレーキ回路１１は異なる機械式ブレーキ部の制動力に応じて設定された惰走距離調整値を加算した値と、記憶部３１に記憶されたモータ３の各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。例えば、ダイナミックブレーキ回路１１による制動開始と機械式ブレーキ部による騒動開始が同時である場合、式６に従って可変抵抗器２２の抵抗値Ｒ_DB［Ω］を計算することができる。この場合、式６記載中の許容惰走距離ｓを、「ｓ＋ｓ’」（ただし、ｓ’＞０）に置き換えて計算すればよい。ここで、「ｓ’」は、機械式ブレーキ部の摩擦力に依存する惰走距離調整値である。後述する第２～第４の実施形態についても同様に機械式ブレーキ部の制動動力を考慮した惰走長距離調整値を用いて許容惰走距離を調整してもよい。 In addition to the dynamic brake circuit, the motor drive device is generally provided with a mechanical brake section that brakes the motor by frictional force by sandwiching the friction plate between the armature and the end plate. As a modification of this embodiment, when an emergency stop button is operated by an operator or when an alarm signal is generated, in addition to the dynamic braking operation by the dynamic brake circuit 11, it is also possible to perform a braking operation by the mechanical brake unit. is. In this case, the braking force is increased compared to the case where the dynamic brake circuit 11 alone brakes, so safety can be ensured even if the allowable coasting distance is increased. Therefore, the resistance value setting unit 13 sets the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12, and the dynamic brake circuit 11 sets the coasting force set according to the braking force of a different mechanical brake unit (not shown). The resistance value of the variable resistor 22 may be set according to the travel distance adjustment value, various parameters defined for the motor 3, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking by the dynamic brake circuit 11. . That is, the resistance value calculator 32 in the resistance value setting unit 13 sets the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12 according to the braking force of the mechanical brake unit that is different from the dynamic brake circuit 11 . The resistance value of the variable resistor 22 is calculated based on the value obtained by adding the coasting distance adjustment value, various parameters of the motor 3 stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking. For example, when braking by the dynamic brake circuit 11 and noise by the mechanical brake section start at the same time, the resistance value R _DB [Ω] of the variable resistor 22 can be calculated according to Equation (6). In this case, calculation can be performed by replacing the allowable coasting distance s in Equation 6 with "s+s'" (where s'>0). Here, "s'" is a coasting distance adjustment value that depends on the frictional force of the mechanical braking portion. In the second to fourth embodiments, which will be described later, the allowable coasting distance may be similarly adjusted using the coasting long distance adjustment value considering the braking power of the mechanical brake unit.

抵抗値設定部１３内の抵抗値制御部３３は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有するよう、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２を制御する。 A resistance value control unit 33 in the resistance value setting unit 13 controls the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 so as to have the resistance value calculated by the resistance value calculation unit 32 .

なお、惰走距離設定部１２、抵抗値設定部１３、及びインバータ１０２を制御するための制御部（図示せず）は、例えばソフトウェアプログラム形式で構築されてもよく、あるいは各種電子回路とソフトウェアプログラムとの組み合わせで構築されてもよい。例えばこれらをソフトウェアプログラム形式で構築する場合は、モータ駆動装置１内やモータ駆動装置１が設けられたロボットや工作機械内にある例えばＭＰＵやＤＳＰなどの演算処理装置をこのソフトウェアプログラムに従って動作させることで、上述の各部の機能を実現することができる。またあるいは、惰走距離設定部１２、抵抗値設定部１３、及びインバータ１０２を制御するための制御部を、各部の機能を実現するソフトウェアプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。 Note that the coasting distance setting unit 12, the resistance value setting unit 13, and a control unit (not shown) for controlling the inverter 102 may be constructed, for example, in a software program format, or may be implemented by various electronic circuits and software programs. may be constructed in combination with For example, when these are constructed in a software program format, an arithmetic processing unit such as an MPU or DSP in the motor drive device 1 or in the robot or machine tool provided with the motor drive device 1 is operated according to the software program. , the function of each unit described above can be realized. Alternatively, the control unit for controlling the coasting distance setting unit 12, the resistance value setting unit 13, and the inverter 102 may be implemented as a semiconductor integrated circuit in which a software program that implements the functions of each unit is written.

本開示の第１の実施形態では、惰走距離設定部１２は、許容惰走距離を、モータ３が設けられた機械（ロボットや工作機械）内のモータ３により駆動される可動部について予め規定された可動領域と制動開始時における可動部の位置とに基づいて設定する。図２は、本開示の第１の実施形態における許容惰走距離の設定を説明する図であって、（Ａ）はモータに対する制動開始時のロボットを示し、（Ｂ）はモータに対するダイナミックブレーキにより停止させられたロボットを示す。ここでは、モータ駆動装置１及びこれにより駆動されるモータ３（図２では図示せず）が設けられたロボット１０００を例にとり説明する。ロボット１０００の可動部であるアーム２００の可動領域が予め規定されている場合、通常は、ロボット１０００の外部の物体である障害物５００は、安全を確保するために、ロボット１０００の可動部であるアーム２００の可動領域の外側に位置する。障害物５００の例としては、人、柵、他のロボット、工作機械、あるいは各種機器などがある。図２において、可動部であるアーム２００の可動領域の境界線を点線で示す。本開示の第１の実施形態では、許容惰走距離を、アーム２００の可動領域と制動開始時におけるアーム２００の位置との間の距離以下の値に設定する。許容惰走距離は、可動部であるアーム２００の可動領域の境界線（図２において点線で示す。）と制動開始時におけるアーム２００の位置との間の距離以下の値に設定すればよく、例えば、アーム２００の可動領域の境界線と制動開始時におけるアーム２００の位置との間の距離を許容惰走距離に設定してもよく、あるいは多少余裕をもって、アーム２００の可動領域の境界線と制動開始時におけるアーム２００の位置との間の距離に所定のマージンを加えた距離を設定してもよい。いずれの場合においても、ダイナミックブレーキ回路１１による制動完了時にはアーム２００は可動領域の内方（すなわち、ロボット１０００の本体に近い方）に停止する。なお、モータ３の回転動作によりアーム２００は３次元的な動きをするので、アーム２００自体の可動距離はモータ３の回転方向の距離とは、数値的には一致していないが、一対一の対応関係がある。したがって、惰走距離設定部１２では、モータ３の回転方向との距離とモータ３が当該回転を行ったときのアーム２００の可動距離との関係を表す計算式を例えばアーム２００の長さやギア比を考慮して事前に求めておき、この計算式を用いてアーム２００の可動領域をモータ３の回転方向の距離に換算し、許容惰走距離を設定すればよい。後述する第２～第４の実施形態についても惰走距離設定部１２では同様の換算処理が行われる。 In the first embodiment of the present disclosure, the coasting distance setting unit 12 predefines the allowable coasting distance for the movable part driven by the motor 3 in the machine (robot or machine tool) provided with the motor 3. and the position of the movable portion at the start of braking. 2A and 2B are diagrams for explaining the setting of the allowable coasting distance in the first embodiment of the present disclosure, where (A) shows the robot at the start of braking the motor, and (B) shows the dynamic braking of the motor. Shows a stopped robot. Here, a robot 1000 provided with a motor drive device 1 and a motor 3 (not shown in FIG. 2) driven by the motor drive device 1 will be described as an example. When the movable area of the arm 200, which is the movable part of the robot 1000, is defined in advance, the obstacle 500, which is an object outside the robot 1000, is usually the movable part of the robot 1000 in order to ensure safety. It is positioned outside the movable area of arm 200 . Examples of obstacles 500 include people, fences, other robots, machine tools, or various types of equipment. In FIG. 2, the boundary lines of the movable area of the arm 200, which is the movable portion, are indicated by dotted lines. In the first embodiment of the present disclosure, the allowable coasting distance is set to a value equal to or less than the distance between the movable range of arm 200 and the position of arm 200 at the start of braking. The allowable coasting distance may be set to a value equal to or less than the distance between the boundary line (indicated by the dotted line in FIG. 2) of the movable range of the arm 200, which is the movable part, and the position of the arm 200 at the start of braking. For example, the distance between the boundary line of the movable region of the arm 200 and the position of the arm 200 at the start of braking may be set to the allowable coasting distance, or the boundary line of the movable region of the arm 200 may be set with some margin. A distance obtained by adding a predetermined margin to the distance from the position of the arm 200 at the start of braking may be set. In either case, the arm 200 stops inside the movable area (that is, closer to the main body of the robot 1000) when the braking by the dynamic brake circuit 11 is completed. Since the arm 200 moves three-dimensionally due to the rotational motion of the motor 3, the movable distance of the arm 200 itself does not match the distance in the rotational direction of the motor 3 numerically. There is correspondence. Therefore, in the coasting distance setting unit 12, a calculation formula representing the relationship between the distance from the rotation direction of the motor 3 and the movable distance of the arm 200 when the motor 3 rotates is set to, for example, the length of the arm 200 or the gear ratio. can be obtained in advance in consideration of the above, the movable range of the arm 200 can be converted into a distance in the rotational direction of the motor 3 using this formula, and the allowable coasting distance can be set. Similar conversion processing is performed in the coasting distance setting unit 12 in the second to fourth embodiments, which will be described later.

図２（Ａ）に示すようにロボット１０００の動作時に例えば作業者により非常停止ボタンが操作された場合、モータ駆動装置１内のダイナミックブレーキ回路１１（図２では図示せず）は、モータ３に対する制動を開始する。惰走距離設定部１２は、制動開始時におけるアーム２００の位置に関する情報をロボット１０００の制御装置（図示せず）から取得し、アーム２００について予め規定された可動領域と制動開始時におけるアーム２００の位置とに基づいて許容惰走距離を設定する。許容惰走距離は、例えばアーム２００の可動領域の境界線と制動開始時におけるアーム２００の位置との間の距離以下の値に設定される。抵抗値計算部３２は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離と、記憶部３１に記憶された各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。抵抗値設定部１３内の抵抗値制御部３３は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有するよう可変抵抗器２２を制御する。ダイナミックブレーキ回路１１がモータ３を制動している間、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値にて動作し、これにより、モータ３は惰走しつつも徐々に減速し、最終的には図２（Ｂ）に示すようにアーム２００は許容惰走距離に達して停止する。よって、本開示の第１の実施形態によれば、ロボット１０００の非常停止の際、アーム２００が障害物５００と衝突することがないので安全が確保される。また、設定された許容惰走距離が、モータ３が取り得る最短の惰走距離よりも長い距離であれば、モータ３の惰走距離が最短である場合に比べ、ダイナミックブレーキ回路１１にかかる負担を軽減することができ、さらには、ダイナミックブレーキ回路１１によるモータ３に対する急激な制動を回避することができるので、モータ３及びモータ３が設けられたロボット１０００に係る負担を軽減することができる。したがって、ダイナミックブレーキ回路１１、モータ３、及びロボット１０００の長寿命化を図ることも可能である。 As shown in FIG. 2A, when the operator operates the emergency stop button during operation of the robot 1000, the dynamic brake circuit 11 (not shown in FIG. Start braking. The coasting distance setting unit 12 acquires information about the position of the arm 200 at the start of braking from a control device (not shown) of the robot 1000, and determines a predetermined movable range of the arm 200 and the position of the arm 200 at the start of braking. Set the allowable coasting distance based on position. The allowable coasting distance is set, for example, to a value equal to or less than the distance between the boundary line of the movable region of arm 200 and the position of arm 200 at the start of braking. The resistance value calculator 32 operates the dynamic brake circuit based on the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12, various parameters stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking. Calculate the resistance value of the variable resistor 22 in 11. A resistance value control unit 33 in the resistance value setting unit 13 controls the variable resistor 22 to have the resistance value calculated by the resistance value calculation unit 32 . While the dynamic brake circuit 11 is braking the motor 3, the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 operates with the resistance value calculated by the resistance value calculator 32, thereby causing the motor 3 to coast. However, it gradually decelerates, and finally the arm 200 reaches the allowable coasting distance and stops as shown in FIG. 2(B). Therefore, according to the first embodiment of the present disclosure, when the robot 1000 is brought to an emergency stop, the arm 200 does not collide with the obstacle 500, ensuring safety. If the set allowable coasting distance is longer than the shortest coasting distance that the motor 3 can take, the load on the dynamic brake circuit 11 is greater than when the motor 3 has the shortest coasting distance. can be reduced and, further, sudden braking of the motor 3 by the dynamic brake circuit 11 can be avoided. Therefore, it is also possible to extend the life of the dynamic brake circuit 11, the motor 3, and the robot 1000. FIG.

なお、ロボット１０００が多関節ロボットである場合、ロボット１０００内には複数のモータ３が設けられる。ここで、多関節ロボットであるロボット１０００のアーム２００を構成する個々の部位をアームセグメントと称する。複数のアームセグメントの各々を駆動するためにモータ３が複数設けられる。ロボット１０００が多関節ロボットである場合、アームセグメントがそれぞれ３次元的に動作することで、結果としてアーム２００の先端が３次元的に動作する。アーム２００の先端部分の可動方向及び可動距離は、アームセグメントの各々の可動方向及び可動距離を合成したものとなる。この場合、惰走距離設定部１２は、許容惰走距離を、ロボット１０００内の複数のモータ３の各々により駆動される複数の可動部（アームセグメント）のうちの少なくとも１つの可動部（アームセグメント）について予め規定された可動領域と当該少なくとも１つの可動部（アームセグメント）の制動開始時の位置とに基づいて設定するようにしてもよい。例えば、アーム２００を構成する複数のアームセグメントのうち、中間付近に位置するアームセグメントの可動領域が大きいような場合、許容惰走距離を、当該中間付近に位置するアームセグメントについて規定された可動領域と当該中間付近に位置するアームセグメントの制動開始時の位置とに基づいて設定するようにしてもよい。また例えば、アーム２００を構成する複数のアームセグメントのうち、可動領域が最も大きいアームセグメントについて規定された可動領域と、当該アームセグメントの制動開始時の位置とに基づいて設定するようにしてもよい。また例えば、アーム２００を構成する複数のアームセグメントのうち、障害物５００に最も近づくような可動領域を有するアームセグメントについて規定された可動領域と障害物５００に最も近づくアームセグメントの制動開始時の位置とに基づいて設定するようにしてもよい。また例えば、許容惰走距離の設定の際には、アームセグメントの長さ、アームセグメントの可動方向、あるいはアームセグメントの可動速度などを適宜考慮してもよい。 When the robot 1000 is an articulated robot, the robot 1000 is provided with a plurality of motors 3 . Here, individual parts constituting the arm 200 of the robot 1000, which is an articulated robot, are referred to as arm segments. A plurality of motors 3 are provided to drive each of the plurality of arm segments. When the robot 1000 is an articulated robot, each arm segment moves three-dimensionally, resulting in a three-dimensional motion of the tip of the arm 200 . The movable direction and movable distance of the tip portion of the arm 200 are obtained by synthesizing the movable directions and movable distances of the respective arm segments. In this case, the coasting distance setting section 12 sets the allowable coasting distance to at least one movable section (arm segment) out of the plurality of movable sections (arm segments) driven by each of the plurality of motors 3 in the robot 1000. ) may be set based on a predetermined movable region and the position of the at least one movable portion (arm segment) at the start of braking. For example, when the movable area of an arm segment positioned near the middle of the plurality of arm segments that make up the arm 200 is large, the allowable coasting distance is defined as the movable area defined for the arm segment positioned near the middle. and the position of the arm segment positioned near the middle when braking is started. Alternatively, for example, the setting may be made based on the movable region defined for the arm segment having the largest movable region among the plurality of arm segments that make up the arm 200 and the position of the arm segment at the start of braking. . Further, for example, among the plurality of arm segments that configure the arm 200, the movable region defined for the arm segment having the movable region that is closest to the obstacle 500 and the position of the arm segment that is closest to the obstacle 500 at the start of braking You may make it set based on. Further, for example, when setting the allowable coasting distance, the length of the arm segment, the moving direction of the arm segment, or the moving speed of the arm segment may be appropriately considered.

図３は、本開示の第１の実施形態によるモータ駆動装置におけるダイナミックブレーキ動作時の動作フローを示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing an operation flow during dynamic braking operation in the motor drive device according to the first embodiment of the present disclosure.

モータ駆動装置１によりモータ３の駆動を制御している状態において（ステップＳ１０１）、ステップＳ１０２において、モータ駆動装置１は、非常停止ボタンが操作されたか否かを判定する。 While the motor driving device 1 is controlling the driving of the motor 3 (step S101), in step S102, the motor driving device 1 determines whether or not the emergency stop button has been operated.

ステップＳ１０２において非常停止ボタンが操作されたと判定された場合、ステップＳ１０３において、モータ３に設けられたエンコーダ１０４は、モータ３の回転速度を取得する。エンコーダ１０４により取得されたモータ３の回転速度は、抵抗値計算部３２へ送られる。また、惰走距離設定部１２は、制動開始時（非常停止ボタン操作時）におけるアーム２００の位置に関する情報をロボット１０００の制御装置から取得し、アーム２００について予め規定された可動領域と制動開始時におけるアーム２００の位置とに基づいて許容惰走距離を設定する。 If it is determined in step S102 that the emergency stop button has been operated, the encoder 104 provided on the motor 3 acquires the rotation speed of the motor 3 in step S103. The rotational speed of the motor 3 acquired by the encoder 104 is sent to the resistance value calculator 32 . In addition, the coasting distance setting unit 12 acquires information about the position of the arm 200 at the start of braking (when the emergency stop button is operated) from the control device of the robot 1000, and determines the previously defined movable range of the arm 200 and at the start of braking. The allowable coasting distance is set based on the position of the arm 200 at .

ステップＳ１０４において、抵抗値計算部３２は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離と、記憶部３１に記憶された各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。抵抗値計算部３２で計算された抵抗値は、抵抗値制御部３３へ送られる。 In step S104, the resistance value calculator 32 calculates the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12, various parameters stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking. , the resistance value of the variable resistor 22 is calculated. The resistance value calculated by the resistance value calculator 32 is sent to the resistance value controller 33 .

ステップＳ１０５において、抵抗値制御部３３は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有するよう、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２を制御する。 In step S105 , the resistance value control section 33 controls the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 so as to have the resistance value calculated by the resistance value calculation section 32 .

ステップＳ１０６において、ダイナミックブレーキ回路１１は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有する可変抵抗器２２の下でモータ３を制動する。これにより、モータ３は惰走しつつも徐々に減速し、最終的にはモータ３は許容惰走距離に達して停止する。 In step S106 , the dynamic brake circuit 11 brakes the motor 3 under the variable resistor 22 having the resistance value calculated by the resistance value calculator 32 . As a result, the motor 3 gradually decelerates while coasting, and finally the motor 3 reaches the allowable coasting distance and stops.

続いて、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムについて説明する。第２の実施形態では、モータが設けられた機械内のモータにより駆動される可動部に距離センサが設けられる。そして、ダイナミックブレーキ回路によりモータを制動する際にモータに対して許容される許容惰走距離が、距離センサにより測定された可動部と障害物との間の距離に基づいて設定される。 Next, a motor drive system including a motor drive device according to a second embodiment of the present disclosure will be described. In a second embodiment, the distance sensor is provided on a moving part driven by a motor in a machine provided with a motor. Then, an allowable coasting distance for the motor when the motor is braked by the dynamic brake circuit is set based on the distance between the movable part and the obstacle measured by the distance sensor.

図４は、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムを示す図である。また、図５は、本開示の第２の実施形態における許容惰走距離の設定を説明する図であって、（Ａ）はモータに対する制動開始時のロボットを示し、（Ｂ）はモータに対するダイナミックブレーキにより停止させられたロボットを示す。 FIG. 4 is a diagram illustrating a motor drive system including a motor drive device according to a second embodiment of the present disclosure; 5A and 5B are diagrams for explaining the setting of the allowable coasting distance in the second embodiment of the present disclosure, where (A) shows the robot at the start of braking the motor, and (B) shows the dynamic The robot is shown stopped by the brakes.

第２の実施形態においては、モータ駆動システムは、モータ駆動装置１と、モータ３及びモータ３が駆動する可動部を備えた機械（ロボット１０００）と、距離センサ１４とを備える。 In the second embodiment, the motor drive system includes a motor drive device 1 , a machine (robot 1000 ) having a motor 3 and a movable part driven by the motor 3 , and a distance sensor 14 .

距離センサ１４は、モータ３が設けられた機械（図５に示す例ではロボット１０００）内のモータ３により駆動される可動部（図５に示す例ではアーム２００）に設けられ、可動部とロボット１０００の外部の物体である障害物５００との間の距離を測定する。障害物５００の例としては、人、柵、他のロボットもしくは工作機械、あるいは各種機器などがある。距離センサ１４は、可動部であるアーム２００の可動方向のうちロボット１０００の本体から最も離れていく方向に位置するように、アーム２００上に設けられるのが好ましい。例えば、可動部であるアーム２００の先端や、アーム２００の側面などに距離センサ１４を設けることができる。なお、距離センサ１４は、測定対象との間の距離を測定することができるものであればよく、例えば画像処理により距離を測定するセンサ、レーザ光の反射により距離を測定するセンサ、あるいは、マイクロ波を用いたドップラーセンサなどがある。 The distance sensor 14 is provided in a movable part (arm 200 in the example shown in FIG. 5) driven by the motor 3 in the machine (the robot 1000 in the example shown in FIG. 5) in which the motor 3 is provided. Measure the distance between 1000 and an obstacle 500 which is an external object. Examples of obstacles 500 include people, fences, other robots or machine tools, or various types of equipment. The distance sensor 14 is preferably provided on the arm 200 so as to be positioned in the direction in which the arm 200, which is the movable portion, moves the farthest from the main body of the robot 1000. As shown in FIG. For example, the distance sensor 14 can be provided at the tip of the arm 200 which is a movable part, the side surface of the arm 200, or the like. Note that the distance sensor 14 may be any sensor that can measure the distance to the object to be measured. There are Doppler sensors that use waves.

惰走距離設定部１２は、許容惰走距離を、制動開始時に距離センサ１４により測定されたアーム２００と障害物５００との間の距離に基づいて設定する。 The coasting distance setting unit 12 sets the allowable coasting distance based on the distance between the arm 200 and the obstacle 500 measured by the distance sensor 14 at the start of braking.

距離センサ１４及び惰走距離設定部１２以外の各構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態における構成と同様である。 Configurations other than the distance sensor 14 and the coasting distance setting unit 12 are the same as those in the first embodiment described with reference to FIG.

以下、モータ駆動装置１及びこれにより駆動されるモータ３（図５では図示せず）が設けられたロボット１０００を例にとり、第２の実施形態における非常停止時のダイナミックブレーキ動作について説明する。図５（Ａ）に示すようにロボット１０００の動作時に例えば作業者により非常停止ボタンが操作された場合、可動部であるアーム２００の先端に設けられた距離センサ１４は、当該距離センサ１４（すなわちアーム２００の先端）と障害物５００との間の距離を測定する。距離センサ１４により測定された距離は惰走距離設定部１２へ送られる。惰走距離設定部１２は、許容惰走距離を、制動開始時に距離センサ１４により測定された距離に基づいて設定する。許容惰走距離は、制動開始時に距離センサ１４により測定された距離以下の値に設定されればよく、例えば距離センサ１４が測定した距離に設定してもよく、あるいは多少余裕をもって距離センサ１４が測定した距離よりも短い距離に設定してもよい。なお、惰走距離設定部１２による許容惰走距離の設定の際には、第１の実施形態と同様、モータ３の回転方向との距離とモータ３が当該回転を行ったときのアーム２００の可動距離との関係を表す計算式を例えばアーム２００の長さやギア比を考慮して事前に求めておき、この計算式を用いてアーム２００の可動領域をモータ３の回転方向の距離に換算し、許容惰走距離を設定する処理が行われる。作業者による非常停止ボタンの操作により、モータ駆動装置１内のダイナミックブレーキ回路１１（図５では図示せず）は、モータ３に対する制動を開始する。抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離と、記憶部３１に記憶された各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。抵抗値設定部１３内の抵抗値制御部３３は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有するよう可変抵抗器２２を制御する。ダイナミックブレーキ回路１１がモータ３を制動している間、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値にて動作し、これにより、モータ３は惰走しつつも徐々に減速し、最終的には図５（Ｂ）に示すようにアーム２００は許容惰走距離に達して停止する。よって、本開示の第２の実施形態によれば、ロボット１０００の非常停止の際、アーム２００が障害物５００と衝突することがないので安全が確保される。また、設定された許容惰走距離が、モータ３が取り得る最短の惰走距離よりも長い距離であれば、モータ３の惰走距離が最短である場合に比べ、ダイナミックブレーキ回路１１にかかる負担を軽減することができ、さらには、ダイナミックブレーキ回路１１によるモータ３に対する急激な制動を回避することができるので、モータ３及びモータ３が設けられたロボット１０００に係る負担を軽減することができる。したがって、ダイナミックブレーキ回路１１、モータ３、及びロボット１０００の長寿命化を図ることも可能である。 A dynamic brake operation at the time of an emergency stop in the second embodiment will be described below by taking a robot 1000 provided with a motor drive device 1 and a motor 3 (not shown in FIG. 5) driven by the motor drive device 1 as an example. As shown in FIG. 5A, when an emergency stop button is operated by, for example, an operator during operation of the robot 1000, the distance sensor 14 provided at the tip of the arm 200, which is a movable part, The distance between the tip of the arm 200) and the obstacle 500 is measured. The distance measured by the distance sensor 14 is sent to the coasting distance setting section 12 . The coasting distance setting unit 12 sets the allowable coasting distance based on the distance measured by the distance sensor 14 at the start of braking. The allowable coasting distance may be set to a value equal to or less than the distance measured by the distance sensor 14 at the start of braking. A distance shorter than the measured distance may be set. Note that when the allowable coasting distance is set by the coasting distance setting unit 12, as in the first embodiment, the distance between the rotation direction of the motor 3 and the distance of the arm 200 when the motor 3 performs the rotation is determined. A formula representing the relationship with the movable distance is obtained in advance, for example, considering the length and gear ratio of the arm 200, and the movable range of the arm 200 is converted into the distance in the rotational direction of the motor 3 using this formula. , processing for setting the allowable coasting distance is performed. When the operator operates the emergency stop button, the dynamic brake circuit 11 (not shown in FIG. 5) in the motor drive device 1 starts braking the motor 3. FIG. A resistance value calculator 32 in the resistance value setting unit 13 calculates the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12, various parameters stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking. , the resistance value of the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 is calculated. A resistance value control unit 33 in the resistance value setting unit 13 controls the variable resistor 22 to have the resistance value calculated by the resistance value calculation unit 32 . While the dynamic brake circuit 11 is braking the motor 3, the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 operates with the resistance value calculated by the resistance value calculator 32, thereby causing the motor 3 to coast. However, it gradually decelerates, and finally the arm 200 reaches the allowable coasting distance and stops as shown in FIG. 5(B). Therefore, according to the second embodiment of the present disclosure, when the robot 1000 is brought to an emergency stop, the arm 200 does not collide with the obstacle 500, ensuring safety. If the set allowable coasting distance is longer than the shortest coasting distance that the motor 3 can take, the load on the dynamic brake circuit 11 is greater than when the motor 3 has the shortest coasting distance. can be reduced and, further, sudden braking of the motor 3 by the dynamic brake circuit 11 can be avoided. Therefore, it is also possible to extend the life of the dynamic brake circuit 11, the motor 3, and the robot 1000. FIG.

なお、ロボット１０００が多関節ロボットである場合、ロボット１０００内の複数のモータ３の各々により駆動される複数の可動部であるアームセグメントの各々に距離センサ１４を設け、惰走距離設定部１２は、許容惰走距離を、複数の距離センサ１４のうちの少なくとも１つの距離センサ１４により測定された距離に基づいて設定するようにしてもよい。例えば、アーム２００を構成するアームセグメントの各々に設けられた距離センサ１４が測定した障害物５００との間の距離のうち、最も短い距離を、許容惰走距離に設定してもよい。また例えば、アーム２００を構成する複数のアームセグメントのうち、可動領域が最も大きいアームセグメントにのみ距離センサ１４を設置し、この距離センサ１４が測定した距離に基づいて許容惰走距離を設定するようにしてもよい。また例えば、アーム２００を構成する複数のアームセグメントのうち、障害物５００に最も近づくような可動領域を有するアームセグメントにのみ距離センサ１４を設置し、この距離センサ１４が測定した距離に基づいて許容惰走距離を設定するようにしてもよい。また例えば、許容惰走距離の設定の際には、アームセグメントの長さ、アームセグメントの可動方向、あるいはアームセグメントの可動速度などを適宜考慮してもよい。 When the robot 1000 is an articulated robot, each arm segment, which is a plurality of movable parts driven by each of the plurality of motors 3 in the robot 1000, is provided with a distance sensor 14, and the coasting distance setting unit 12 is , the allowable coasting distance may be set based on the distance measured by at least one distance sensor 14 out of the plurality of distance sensors 14 . For example, the shortest distance between obstacles 500 measured by distance sensors 14 provided in each arm segment constituting arm 200 may be set as the allowable coasting distance. Further, for example, the distance sensor 14 is installed only in the arm segment having the largest movable area among the plurality of arm segments that constitute the arm 200, and the allowable coasting distance is set based on the distance measured by this distance sensor 14. can be Further, for example, of the plurality of arm segments that make up the arm 200, the distance sensor 14 is installed only in the arm segment that has a movable area that is closest to the obstacle 500, and based on the distance measured by this distance sensor 14, the allowable A coasting distance may be set. Further, for example, when setting the allowable coasting distance, the length of the arm segment, the moving direction of the arm segment, or the moving speed of the arm segment may be appropriately considered.

図６は、本開示の第２の実施形態によるモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムにおけるダイナミックブレーキ動作時の動作フローを示すフローチャートである。 FIG. 6 is a flow chart showing an operation flow during dynamic braking operation in the motor drive system including the motor drive device according to the second embodiment of the present disclosure.

モータ駆動装置１によりモータ３の駆動を制御している状態において（ステップＳ２０１）、ステップＳ２０２において、モータ駆動装置１は、非常停止ボタンが操作されたか否かを判定する。 While the motor driving device 1 is controlling the driving of the motor 3 (step S201), the motor driving device 1 determines whether or not the emergency stop button has been operated in step S202.

ステップＳ２０２において非常停止ボタンが操作されたと判定された場合、ステップＳ２０３において、距離センサ１４は、モータ３が設けられた機械（図５に示す例ではロボット１０００）内のモータ３により駆動される可動部と障害物５００との間の距離を測定する。距離センサ１４により測定された距離は惰走距離設定部１２へ送られる。 If it is determined in step S202 that the emergency stop button has been operated, in step S203 the distance sensor 14 is moved to a movable position driven by the motor 3 in the machine provided with the motor 3 (the robot 1000 in the example shown in FIG. 5). Measure the distance between the part and the obstacle 500 . The distance measured by the distance sensor 14 is sent to the coasting distance setting section 12 .

ステップＳ２０４において、惰走距離設定部１２は、許容惰走距離を、制動開始時に距離センサ１４により測定された距離に基づいて設定する。設定された許容惰走距離は、抵抗値計算部３２へ送られる。 In step S204, the coasting distance setting unit 12 sets the allowable coasting distance based on the distance measured by the distance sensor 14 at the start of braking. The set allowable coasting distance is sent to the resistance value calculator 32 .

ステップＳ２０５において、モータ３に設けられたエンコーダ１０４は、モータ３の回転速度を取得する。エンコーダ１０４により取得されたモータ３の回転速度は、抵抗値計算部３２へ送られる。 In step S205 , the encoder 104 provided on the motor 3 acquires the rotation speed of the motor 3 . The rotational speed of the motor 3 acquired by the encoder 104 is sent to the resistance value calculator 32 .

なお、ステップＳ２０４における惰走距離設定部１２による許容惰走距離設定処理と、ステップＳ２０５におけるエンコーダ１０４による回転速度検出処理とは、順序を入れ替えて実行してもよい。 Note that the allowable coasting distance setting process by the coasting distance setting unit 12 in step S204 and the rotational speed detection process by the encoder 104 in step S205 may be performed in a different order.

ステップＳ２０６において、抵抗値計算部３２は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離と、記憶部３１に記憶された各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。抵抗値計算部３２で計算された抵抗値は、抵抗値制御部３３へ送られる。 In step S206, the resistance value calculator 32 calculates the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12, various parameters stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking. , the resistance value of the variable resistor 22 is calculated. The resistance value calculated by the resistance value calculator 32 is sent to the resistance value controller 33 .

ステップＳ２０７において、抵抗値制御部３３は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有するよう、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２を制御する。 In step S207 , the resistance value control section 33 controls the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 to have the resistance value calculated by the resistance value calculation section 32 .

ステップＳ２０８において、ダイナミックブレーキ回路１１は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有する可変抵抗器２２の下でモータ３を制動する。これにより、モータ３は惰走しつつも徐々に減速し、最終的にはモータ３は許容惰走距離に達して停止する。 In step S208 , the dynamic brake circuit 11 brakes the motor 3 under the variable resistor 22 having the resistance value calculated by the resistance value calculator 32 . As a result, the motor 3 gradually decelerates while coasting, and finally the motor 3 reaches the allowable coasting distance and stops.

続いて、本開示の第３の実施形態によるモータ駆動装置について説明する。第３の実施形態では、作業者が外部から許容惰走距離を任意に設定可能としたものである。 Next, a motor drive device according to a third embodiment of the present disclosure will be described. In the third embodiment, the operator can arbitrarily set the allowable coasting distance from the outside.

図７は、本開示の第３の実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating a motor drive device according to a third embodiment of the present disclosure;

第３の実施形態によるモータ駆動装置１は、図１～図３を参照して説明した第１の実施形態によるモータ駆動装置の構成に加え、許容惰走距離を惰走距離設定部１２に入力するための入力部１５をさらに備える。入力部１５で入力された許容惰走距離は、惰走距離設定部１２を経たのち、抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２に入力される。入力部１５以外の各構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態における構成と同様である。入力部１５の例としては、キーボード、マウス、タッチパネルなどがある。また例えばロボットの操作盤や工作機械の数値制御装置に設けられた入力部と兼用であってもよい。入力部１５に設けることで、作業者が任意に許容惰走距離を設定することができ、モータ駆動装置１が駆動するモータ３が設けられた機械（ロボットや工作機械）などの運用の柔軟性が向上する。 The motor drive device 1 according to the third embodiment has the configuration of the motor drive device according to the first embodiment described with reference to FIGS. An input unit 15 for performing is further provided. The allowable coasting distance input by the input unit 15 is input to the resistance value calculation unit 32 in the resistance value setting unit 13 after passing through the coasting distance setting unit 12 . Each configuration other than the input unit 15 is the same as the configuration in the first embodiment described with reference to FIG. Examples of the input unit 15 include a keyboard, mouse, and touch panel. Further, for example, it may also be used as an input section provided in a control panel of a robot or a numerical control device of a machine tool. By providing it in the input unit 15, the operator can arbitrarily set the allowable coasting distance, and the flexibility of operation of a machine (robot or machine tool) provided with the motor 3 driven by the motor drive device 1 improves.

なお、第３の実施形態による入力部１５を、第１の実施形態及び第２の実施形態並びに後述する第４の実施形態によるモータ駆動装置１にさらに設けてもよい。 Note that the input unit 15 according to the third embodiment may be further provided in the motor drive device 1 according to the first and second embodiments and a fourth embodiment described later.

続いて、本開示の第４の実施形態によるモータ駆動装置について説明する。第４の実施形態では、モータ３が設けられた機械（ロボットや工作機械）の周囲に、予め規定された検知領域内への当該機械の可動部の侵入を検知するエリアセンサがさらに設けられる。エリアセンサにより当該機械が検知領域内に入ったことを検知したときのモータの回転速度に基づき、可変抵抗器の抵抗値が計算される。 Next, a motor drive device according to a fourth embodiment of the present disclosure will be described. In the fourth embodiment, an area sensor is further provided around the machine (robot or machine tool) provided with the motor 3 to detect the entry of the movable part of the machine into a predetermined detection area. The resistance value of the variable resistor is calculated based on the rotational speed of the motor when the area sensor detects that the machine has entered the detection area.

図８は、本開示の第４の実施形態によるモータ駆動装置を備えるモータ駆動システムを示す図である。また、図９は、本開示の第４の実施形態における許容惰走距離の設定を説明する図であって、（Ａ）は通常動作時のロボットを示し、（Ｂ）は機械の可動部がエリアセンサの検知範囲に侵襲したときのロボットを示し、（Ｃ）はモータに対するダイナミックブレーキにより停止させられたロボットを示す。 FIG. 8 is a diagram illustrating a motor drive system including a motor drive device according to a fourth embodiment of the present disclosure; 9A and 9B are diagrams for explaining the setting of the allowable coasting distance in the fourth embodiment of the present disclosure, in which (A) shows the robot during normal operation, and (B) shows the movable part of the machine. The robot is shown when it invades the detection range of the area sensor, and (C) shows the robot stopped by dynamic braking on the motors.

第４の実施形態においては、モータ駆動システムは、モータ駆動装置１と、モータ３及びモータ３が駆動する可動部を備えた機械（ロボット１０００）と、エリアセンサ１６とを備える。 In the fourth embodiment, the motor drive system includes a motor drive device 1 , a machine (robot 1000 ) having a motor 3 and a movable part driven by the motor 3 , and an area sensor 16 .

エリアセンサ１６は、モータ３が設けられた機械（図９に示す例ではロボット１０００）の周囲に設けられる。エリアセンサ１６は、モータ３が設けられた機械（図９に示す例ではロボット１０００）可動部（図５に示す例ではアーム２００）が、予め規定された検知領域内に侵入したか否かを検知する。なお、エリアセンサ１６は、予め規定された検知領域内に何からの物体が入ったか否かを検知できるものであればよく、例えば画像処理により物体の侵入を検知するセンサ、レーザ光により物体の侵入を検知するセンサ、赤外線により物体の侵入を検知するセンサ、あるいは、マイクロ波を用いたドップラーセンサなどがある。 The area sensor 16 is provided around the machine provided with the motor 3 (the robot 1000 in the example shown in FIG. 9). The area sensor 16 detects whether or not the machine provided with the motor 3 (the robot 1000 in the example shown in FIG. 9) or the movable portion (the arm 200 in the example shown in FIG. 5) has entered a predetermined detection area. detect. Note that the area sensor 16 may be any sensor that can detect whether or not an object has entered a predetermined detection area. There are sensors that detect intrusion, sensors that detect intrusion of objects using infrared rays, and Doppler sensors that use microwaves.

通常は、人、柵、他のロボットもしくは工作機械、あるいは各種機器などの障害物５００は、安全を確保するために、ロボット１０００の可動部であるアーム２００の可動領域の外側に位置すべきである。よって、エリアセンサ１６は、障害物５００の近傍に設置されるのが好ましい。許容惰走距離については、第１の実施形態と同様に、モータ３が設けられた機械（ロボットや工作機械）内のモータ３により駆動される可動部について予め規定された可動領域と制動開始時における可動部の位置とに基づいて事前に設定しておく。またさらに、障害物５００についてより高度な安全を確保するために、許容惰走距離よりも短い「安全距離」を事前に設定しておく。安全距離として、例えばモータ３が取り得る最短の惰走距離を設定してもよい。 Obstacles 500 such as people, fences, other robots or machine tools, or various devices should normally be positioned outside the movable area of the arm 200, which is the movable part of the robot 1000, in order to ensure safety. be. Therefore, the area sensor 16 is preferably installed near the obstacle 500 . Regarding the allowable coasting distance, as in the first embodiment, the movable area and the braking start time of the movable part driven by the motor 3 in the machine (robot or machine tool) provided with the motor 3 are defined in advance. It is set in advance based on the position of the movable part in Furthermore, in order to ensure a higher degree of safety with respect to the obstacle 500, a "safety distance" shorter than the allowable coasting distance is set in advance. As the safety distance, for example, the shortest coasting distance that the motor 3 can take may be set.

エリアセンサ１６が検知領域へのアーム２００の進入を検知したとき、抵抗値設定部１３は、惰走距離設定部１２で設定されていた許容惰走距離を安全距離に変更するとともに、この安全距離と、モータ３についての各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに応じて、可変抵抗器２２の抵抗値を設定する。すなわち、抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、エリアセンサ１６が検知領域へのアーム２００の進入を検知したときは、許容惰走距離よりも短い安全距離と、記憶部３１に記憶されたモータ３についての各種パラメータと、制動開始時モータ３の回転速度とに基づき、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。 When the area sensor 16 detects that the arm 200 has entered the detection area, the resistance value setting unit 13 changes the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12 to a safe distance, and also changes the safe distance. , the resistance value of the variable resistor 22 is set according to various parameters of the motor 3 and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking. That is, when the area sensor 16 detects that the arm 200 has entered the detection area, the resistance value calculation unit 32 in the resistance value setting unit 13 stores a safety distance shorter than the allowable coasting distance in the storage unit 31. The resistance value of the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 is calculated based on the various parameters of the motor 3 and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking.

エリアセンサ１６及び抵抗値計算部３２以外の各構成は、図１を参照して説明した第１の実施形態における構成と同様である。 Configurations other than the area sensor 16 and the resistance value calculator 32 are the same as those in the first embodiment described with reference to FIG.

ここでは、モータ駆動装置１及びこれにより駆動されるモータ３（図９では図示せず）が設けられたロボット１０００を例にとり、第４の実施形態における非常停止時のダイナミックブレーキ動作について説明する。図９（Ａ）に示すようにロボット１０００が通常動作していた後、図９（Ｂ）に示すようにロボット１０００の動作時に例えば作業者により非常停止ボタンが操作された時点でエリアセンサ１６が検知領域内へのアーム２００の侵入を検知した場合、エリアセンサ１６の検知結果（検知信号）が、抵抗値設定部１３へ送られる。抵抗値設定部１３は、惰走距離設定部１２で設定されていた許容惰走距離を安全距離に変更するとともに、抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、この安全距離と、モータ３についての各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに応じて、可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。作業者による非常停止ボタンの操作により、モータ駆動装置１内のダイナミックブレーキ回路１１（図９では図示せず）は、モータ３に対する制動を開始する。抵抗値計算部３２は、安全距離と、記憶部３１に記憶された各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。抵抗値設定部１３内の抵抗値制御部３３は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有するよう可変抵抗器２２を制御する。ダイナミックブレーキ回路１１がモータ３を制動している間、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値にて動作し、これにより、モータ３は惰走しつつも徐々に減速し、図９（Ｃ）に示すようにアーム２００は安全距離に達した時点で停止する。なお、作業者により非常停止ボタンが操作された時点でエリアセンサ１６が検知領域内へのアーム２００の侵入を検知しなかった場合は、抵抗値設定部１３は、惰走距離設定部１２で設定されていた許容惰走距離は変更せず、抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、この許容惰走距離と、モータ３についての各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに応じて、可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。この場合、これにより、モータ３は惰走しつつも徐々に減速し、アーム２００は許容惰走距離に達した時点で停止する。よって、本開示の第４の実施形態によれば、ロボット１０００の非常停止の際、アーム２００が障害物５００と衝突することがないので安全が確保される。また、安全距離として、モータ３が取り得る最短の惰走距離を設定しておけば、エリアセンサ１６が検知領域へのアーム２００の進入を検知した場合はモータ３を最短の惰走距離（すなわち安全距離）で停止させ、エリアセンサ１６が検知領域へのアーム２００の進入を検知しなかった場合はモータ３を安全距離（例えば最短の惰走距離）よりも長い許容惰走距離で停止させことができるので、ダイナミックブレーキ回路１１にかかる負担を軽減することができ、さらには、ダイナミックブレーキ回路１１によるモータ３に対する急激な制動を行う回数を低減することができるので、モータ３及びモータ３が設けられたロボット１０００に係る負担を軽減することができる。したがって、ダイナミックブレーキ回路１１、モータ３、及びロボット１０００の長寿命化を図ることも可能である。また、第４の実施形態におけるエリアセンサ１６は、第２の実施形態における距離センサ１４よりも安価である。 Here, the dynamic brake operation at the time of emergency stop in the fourth embodiment will be described by taking as an example a robot 1000 provided with a motor drive device 1 and a motor 3 (not shown in FIG. 9) driven by the motor drive device 1. After the robot 1000 is operating normally as shown in FIG. 9A, the area sensor 16 is turned on when the operator operates the emergency stop button while the robot 1000 is operating as shown in FIG. 9B. When the entry of the arm 200 into the detection area is detected, the detection result (detection signal) of the area sensor 16 is sent to the resistance value setting section 13 . The resistance value setting unit 13 changes the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12 to a safe distance, and the resistance value calculating unit 32 in the resistance value setting unit 13 calculates the safety distance and the motor 3 and the rotational speed of the motor 3 at the start of braking, the resistance value of the variable resistor 22 is calculated. When the operator operates the emergency stop button, the dynamic brake circuit 11 (not shown in FIG. 9) in the motor drive device 1 starts braking the motor 3 . The resistance value calculation unit 32 calculates the resistance value of the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 based on the safety distance, various parameters stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 when braking is started. do. A resistance value control unit 33 in the resistance value setting unit 13 controls the variable resistor 22 to have the resistance value calculated by the resistance value calculation unit 32 . While the dynamic brake circuit 11 is braking the motor 3, the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 operates with the resistance value calculated by the resistance value calculator 32, thereby causing the motor 3 to coast. 9(C), the arm 200 stops when it reaches the safe distance. If the area sensor 16 does not detect the entry of the arm 200 into the detection area when the operator operates the emergency stop button, the resistance value setting unit 13 sets The allowable coasting distance that has been set is not changed, and the resistance value calculation unit 32 in the resistance value setting unit 13 calculates this allowable coasting distance, various parameters of the motor 3, and the rotational speed of the motor 3 at the start of braking. , the resistance value of the variable resistor 22 is calculated. In this case, the motor 3 gradually decelerates while coasting, and the arm 200 stops when the allowable coasting distance is reached. Therefore, according to the fourth embodiment of the present disclosure, when the robot 1000 is brought to an emergency stop, the arm 200 does not collide with the obstacle 500, ensuring safety. Further, if the shortest coasting distance that the motor 3 can take is set as the safety distance, when the area sensor 16 detects that the arm 200 has entered the detection area, the motor 3 is set to the shortest coasting distance (that is, safety distance), and if the area sensor 16 does not detect the entry of the arm 200 into the detection area, the motor 3 is stopped at an allowable coasting distance longer than the safety distance (for example, the shortest coasting distance). Therefore, the load on the dynamic braking circuit 11 can be reduced, and the number of times the dynamic braking circuit 11 applies sudden braking to the motor 3 can be reduced. It is possible to reduce the burden on the robot 1000 that has been placed. Therefore, it is also possible to extend the life of the dynamic brake circuit 11, the motor 3, and the robot 1000. FIG. Also, the area sensor 16 in the fourth embodiment is less expensive than the distance sensor 14 in the second embodiment.

図１０は、本開示の第４の実施形態によるモータ駆動装置におけるダイナミックブレーキ動作時の動作フローを示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart showing an operation flow during dynamic braking operation in the motor drive device according to the fourth embodiment of the present disclosure.

本開示の第４の実施形態では、惰走距離設定部１２により、許容惰走距離を、モータ３が設けられた機械（ロボットや工作機械）内のモータ３により駆動される可動部について予め規定された可動領域に基づいて事前に設定しておく。また、安全距離を、許容惰走距離よりも短い距離にて事前に設定しておく。 In the fourth embodiment of the present disclosure, the coasting distance setting unit 12 predefines the allowable coasting distance for the movable part driven by the motor 3 in the machine (robot or machine tool) provided with the motor 3. It is set in advance based on the determined movable area. Also, the safety distance is set in advance at a distance shorter than the allowable coasting distance.

モータ駆動装置１によりモータ３の駆動を制御している状態において（ステップＳ３０１）、ステップＳ３０２において、モータ駆動装置１は、非常停止ボタンが操作されたか否かを判定する。 While the motor driving device 1 is controlling the driving of the motor 3 (step S301), the motor driving device 1 determines whether or not the emergency stop button has been operated in step S302.

ステップＳ３０２において非常停止ボタンが操作されたと判定された場合、ステップＳ３０３において、モータ３に設けられたエンコーダ１０４は、モータ３の回転速度を取得する。エンコーダ１０４により取得されたモータ３の回転速度は、抵抗値計算部３２へ送られる。 If it is determined in step S302 that the emergency stop button has been operated, the encoder 104 provided on the motor 3 acquires the rotation speed of the motor 3 in step S303. The rotational speed of the motor 3 acquired by the encoder 104 is sent to the resistance value calculator 32 .

ステップＳ３０４において、エリアセンサ１６は、モータ３が設けられた機械（図９に示す例ではロボット１０００）の可動部（図５に示す例ではアーム２００）が検知領域内に侵入したか否かを検知する。ステップＳ３０４において可動部の侵入を検知したと判定された場合はステップＳ３０５へ進み、可動部の侵入を検知したと判定されなかった場合はステップＳ３０８へ進む。 In step S304, the area sensor 16 determines whether or not the movable part (the arm 200 in the example shown in FIG. 5) of the machine provided with the motor 3 (the robot 1000 in the example shown in FIG. 9) has entered the detection area. detect. If it is determined in step S304 that the entry of the movable part has been detected, the process proceeds to step S305, and if it is not determined that the entry of the movable part has been detected, the process proceeds to step S308.

ステップＳ３０３においてエリアセンサ１６の検知領域内に入ったと判定された場合は、ステップＳ３０５において、抵抗値設定部１３は、惰走距離設定部１２で設定されていた許容惰走距離をより短い安全距離に変更するとともに、抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、安全距離と、記憶部３１に記憶されたモータ３についての各種パラメータと、ステップＳ３０３で検出された制動開始時モータ３の回転速度とに基づき、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。抵抗値計算部３２で計算された抵抗値は、抵抗値制御部３３へ送られる。 If it is determined in step S303 that the detection area of the area sensor 16 has been entered, in step S305 the resistance value setting unit 13 changes the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12 to a shorter safe distance. , the resistance value calculation unit 32 in the resistance value setting unit 13 calculates the safety distance, various parameters for the motor 3 stored in the storage unit 31, and the motor 3 at the start of braking detected in step S303. The resistance value of the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 is calculated based on the rotation speed. The resistance value calculated by the resistance value calculator 32 is sent to the resistance value controller 33 .

一方、ステップＳ３０４においてエリアセンサ１６の検知領域内に入ったと判定されなかった場合は、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２の抵抗値は変更せず、ステップＳ３０８において、抵抗値計算部３２は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離と、記憶部３１に記憶された各種パラメータと、ステップＳ３０３で検出された制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。抵抗値計算部３２で計算された抵抗値は、抵抗値制御部３３へ送られる。 On the other hand, if it is not determined in step S304 that the detection area of the area sensor 16 is entered, the resistance value of the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 is not changed, and in step S308 the resistance value calculator 32 , based on the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12, various parameters stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking detected in step S303, the variable resistor 22 resistance values are calculated. The resistance value calculated by the resistance value calculator 32 is sent to the resistance value controller 33 .

ステップＳ３０６において、抵抗値制御部３３は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有するよう、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２を制御する。 In step S306 , the resistance value control section 33 controls the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 so as to have the resistance value calculated by the resistance value calculation section 32 .

ステップＳ３０７において、ダイナミックブレーキ回路１１は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有する可変抵抗器２２の下でモータ３を制動する。これにより、モータ３は惰走しつつも徐々に減速し、ステップＳ３０５において安全距離に基づき抵抗値を計算した場合はモータ３は安全距離に達して停止し、ステップＳ３０８において許容惰走距離に基づき抵抗値を計算した場合はモータ３は許容惰走距離に達して停止する。 In step S307 , the dynamic brake circuit 11 brakes the motor 3 under the variable resistor 22 having the resistance value calculated by the resistance value calculator 32 . As a result, the motor 3 gradually decelerates while coasting, and when the resistance value is calculated based on the safe distance in step S305, the motor 3 reaches the safe distance and stops, and in step S308, it stops based on the allowable coasting distance. When the resistance value is calculated, the motor 3 reaches the allowable coasting distance and stops.

なお、上述の各実施形態では、モータ３に設けられる機械としてロボット１０００を例にとり説明したが、工作機械であってもよい。各実施形態を工作機械に適用する場合、モータ３が設けられた工作機械内のモータ３により駆動される可動部は、例えば工具及びワークの把持部などが該当し、障害物５００は、例えば工作機械の工具が加工するワーク、当該工具とは異なる他の工具、及び工作機械において工具及び把持部を内包する作業室内の内壁などが該当する。この場合、惰走距離設定部１２による許容惰走距離の設定の際には、上述の各実施形態と同様、モータ３の回転方向との距離とモータ３が当該回転を行ったときの可動部は、例えば工具及びワークの把持部との関係を表す計算式を例えば工具やワークの把持部を駆動する駆動軸の長さやギア比を考慮して事前に求めておき、この計算式を用いて工具及びワークの把持部の可動領域をモータ３の回転方向の距離に換算し、許容惰走距離を設定する処理が行われる。作業者による非常停止ボタンの操作により、モータ駆動装置１内のダイナミックブレーキ回路１１は、モータ３に対する制動を開始する。抵抗値設定部１３内の抵抗値計算部３２は、惰走距離設定部１２で設定された許容惰走距離と、記憶部３１に記憶された各種パラメータと、制動開始時のモータ３の回転速度とに基づき、ダイナミックブレーキ回路１１内の可変抵抗器２２の抵抗値を計算する。抵抗値設定部１３内の抵抗値制御部３３は、抵抗値計算部３２により計算された抵抗値を有するよう可変抵抗器２２を制御する。なお、モータ３に設けられる機械を工作機械した場合、モータ３が設けられた工作機械内のモータ３により駆動される可動部を工具とするかあるいはワークの把持部とするかは、例えば工作機械の運用状況や周辺環境などに応じて作業者が適宜設定すればよい。 In each of the above-described embodiments, the robot 1000 is used as an example of the machine provided in the motor 3, but a machine tool may be used. When each embodiment is applied to a machine tool, the moving part driven by the motor 3 in the machine tool provided with the motor 3 corresponds to, for example, a gripping part for a tool and a work, and the obstacle 500 is, for example, a machine tool. Examples include a work machined by a tool of a machine, other tools different from the tool, and the inner wall of a work chamber containing the tool and the gripper in a machine tool. In this case, when the allowable coasting distance is set by the coasting distance setting unit 12, the distance between the rotation direction of the motor 3 and the movable portion when the motor 3 rotates is determined as in the above-described embodiments. is, for example, a formula that expresses the relationship between the gripping portion of the tool and the workpiece is obtained in advance in consideration of the length and gear ratio of the drive shaft that drives the gripping portion of the tool and the workpiece, and using this formula Processing is performed to convert the movable area of the gripping portion of the tool and the workpiece into a distance in the rotation direction of the motor 3 and set the allowable coasting distance. When the operator operates the emergency stop button, the dynamic brake circuit 11 in the motor drive device 1 starts braking the motor 3 . A resistance value calculator 32 in the resistance value setting unit 13 calculates the allowable coasting distance set by the coasting distance setting unit 12, various parameters stored in the storage unit 31, and the rotation speed of the motor 3 at the start of braking. , the resistance value of the variable resistor 22 in the dynamic brake circuit 11 is calculated. A resistance value control unit 33 in the resistance value setting unit 13 controls the variable resistor 22 to have the resistance value calculated by the resistance value calculation unit 32 . When the machine provided with the motor 3 is used as a machine tool, whether the movable portion driven by the motor 3 in the machine tool provided with the motor 3 is used as a tool or as a gripping portion for a workpiece depends, for example, on the machine tool. The operator may appropriately set it according to the operational status of the system, the surrounding environment, and the like.

１モータ駆動装置
２電源
３モータ
１１ダイナミックブレーキ回路
１２惰走距離設定部
１３抵抗値設定部
１４距離センサ
１５入力部
１６エリアセンサ
２１リレー
２２可変抵抗器
３１記憶部
３２抵抗値計算部
３３抵抗値制御部
１０１コンバータ
１０２インバータ
１０３ＤＣリンクコンデンサ
１０４エンコーダ
２００アーム
５００障害物
１０００ロボット REFERENCE SIGNS LIST 1 motor drive device 2 power supply 3 motor 11 dynamic brake circuit 12 coasting distance setting unit 13 resistance value setting unit 14 distance sensor 15 input unit 16 area sensor 21 relay 22 variable resistor 31 storage unit 32 resistance value calculation unit 33 resistance value control Part 101 Converter 102 Inverter 103 DC Link Capacitor 104 Encoder 200 Arm 500 Obstacle 1000 Robot

Claims

電源から供給された電力に基づき交流モータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記交流モータの入力端子間を可変抵抗器を介して短絡することで前記交流モータに減速トルクを発生させて前記交流モータを制動するダイナミックブレーキ回路と、
前記ダイナミックブレーキ回路により前記交流モータを制動する際に前記交流モータに対して許容される許容惰走距離と、前記交流モータに関して予め規定されたパラメータと、前記ダイナミックブレーキ回路による制動開始時における前記交流モータの回転速度とに応じて、前記可変抵抗器の抵抗値を設定する抵抗値設定部と、
を備える、モータ駆動装置。 A motor drive device that drives an AC motor based on power supplied from a power supply,
a dynamic brake circuit that short-circuits input terminals of the AC motor via a variable resistor to generate deceleration torque in the AC motor to brake the AC motor;
an allowable coasting distance allowed for the AC motor when the AC motor is braked by the dynamic brake circuit; parameters preliminarily defined for the AC motor ; a resistance value setting unit that sets the resistance value of the variable resistor according to the rotational speed of the motor;
A motor drive device.

前記抵抗値設定部は、
前記パラメータを記憶する記憶部と、
前記許容惰走距離と、前記記憶部に記憶された前記パラメータと、前記制動開始時における前記交流モータの回転速度とに基づき、前記可変抵抗器の抵抗値を計算する抵抗値計算部と、
前記抵抗値計算部により計算された前記抵抗値を有するよう前記可変抵抗器を制御する抵抗値制御部と、
を有する、請求項１に記載のモータ駆動装置。 The resistance value setting unit
a storage unit that stores the parameters;
a resistance value calculation unit that calculates the resistance value of the variable resistor based on the allowable coasting distance, the parameter stored in the storage unit, and the rotation speed of the AC motor at the start of braking;
a resistance value control unit that controls the variable resistor to have the resistance value calculated by the resistance value calculation unit;
2. The motor drive device of claim 1, comprising:

前記抵抗値設定部に前記許容惰走距離を入力するための入力部をさらに備える、請求項１または２に記載のモータ駆動装置。 3. The motor drive device according to claim 1, further comprising an input section for inputting said allowable coasting distance to said resistance value setting section.

前記交流モータを制動する機械式ブレーキ部をさらに備え、
前記抵抗値設定部は、前記許容惰走距離と、前記機械式ブレーキ部の制動力に応じて設定された惰走距離調整値と、前記パラメータと、前記制動開始時における前記交流モータの回転速度とに応じて、前記可変抵抗器の抵抗値を設定する、請求項１～３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。 further comprising a mechanical brake unit that brakes the AC motor,
The resistance value setting unit includes the allowable coasting distance, a coasting distance adjustment value set according to the braking force of the mechanical brake unit, the parameter, and the rotation speed of the AC motor at the start of braking. 4. The motor driving device according to claim 1, wherein the resistance value of said variable resistor is set according to and.

前記許容惰走距離を、前記交流モータと前記交流モータが駆動する可動部とを備えた機械で予め規定された前記可動部の可動領域と、前記制動開始時における前記可動部の位置とに基づいて設定する惰走距離設定部を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。 The allowable coasting distance is based on a movable region of the movable portion that is predetermined in a machine including the AC motor and a movable portion driven by the AC motor, and a position of the movable portion at the start of braking. The motor driving device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a coasting distance setting unit that sets the distance.

前記許容惰走距離を、複数の前記交流モータと前記複数の交流モータの各々が駆動する複数の可動部とを備えた機械で予め規定された前記複数の可動部のうちの少なくとも１つの可動部の可動領域と、前記制動開始時における前記少なくとも１つの可動部の位置とに基づいて設定する惰走距離設定部を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。 The allowable coasting distance is defined in advance in a machine comprising a plurality of AC motors and a plurality of movable portions driven by each of the plurality of AC motors. 5. The motor driving device according to claim 1, further comprising a coasting distance setting unit that sets based on the movable region of and the position of the at least one movable portion when the braking is started.

請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
前記交流モータと前記交流モータが駆動する可動部とを備えた機械と、
前記可動部と前記機械の外部の物体との間の距離を測定する距離センサと、
を備え、
前記モータ駆動装置は、前記許容惰走距離を、前記制動開始時に前記距離センサが測定した距離に基づいて設定する惰走距離設定部を備える、モータ駆動システム。 a motor driving device according to any one of claims 1 to 4;
a machine comprising the AC motor and a movable part driven by the AC motor;
a distance sensor that measures the distance between the moving part and an object external to the machine;
with
The motor drive system, wherein the motor drive device includes a coast distance setting unit that sets the allowable coast distance based on the distance measured by the distance sensor when the braking is started.

請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
複数の前記交流モータと前記複数の交流モータの各々が駆動する複数の可動部とを備えた機械と、
前記複数の可動部の各々と前記機械の外部の物体との間の距離を測定する複数の距離センサをさらに備え、
前記モータ駆動装置は、前記許容惰走距離を、前記制動開始時に前記複数の距離センサのうちの少なくとも１つの距離センサが測定した距離に基づいて設定する惰走距離設定部を備える、モータ駆動システム。 a motor driving device according to any one of claims 1 to 4;
a machine comprising a plurality of AC motors and a plurality of movable parts driven by each of the plurality of AC motors;
further comprising a plurality of distance sensors for measuring a distance between each of the plurality of moving parts and an object external to the machine;
The motor driving device includes a coasting distance setting unit that sets the allowable coasting distance based on a distance measured by at least one of the plurality of distance sensors when the braking is started. .

請求項１～４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
前記交流モータと前記交流モータが駆動する可動部とを備えた機械と、
前記機械の周囲に予め規定された検知領域への前記可動部の侵入を検知するエリアセンサと、
を備え、
前記エリアセンサが前記検知領域への前記可動部の進入を検知したとき、前記抵抗値設定部は、前記許容惰走距離を、当該許容惰走距離よりも短い予め定めた安全距離に変更するとともに、前記安全距離と、前記パラメータと、前記制動開始時における前記交流モータの回転速度とに応じて、前記可変抵抗器の抵抗値を設定する、モータ駆動システム。 a motor driving device according to any one of claims 1 to 4;
a machine comprising the AC motor and a movable part driven by the AC motor;
an area sensor for detecting entry of the movable part into a detection area defined in advance around the machine;
with
When the area sensor detects entry of the movable portion into the detection area, the resistance value setting unit changes the allowable coasting distance to a predetermined safety distance shorter than the allowable coasting distance. , a motor drive system for setting a resistance value of the variable resistor according to the safety distance, the parameter, and the rotation speed of the AC motor at the start of the braking.