专利名称：动力分支系统和动力分支方法
技术领域：
本发明涉及用一台伺服驱动器驱动多个电机的动力分支系统和方法， 涉及能从过载分别保护多个电机的动力分支系统和方法。
背景技术：
线性电机将旋转型电机的定子一侧和可动子一侧拉伸为直线状，直接 将电能转换为直线的推力。不需要齿轮等动力传递机构(直接驱动)而产 生直线的力，所以具有传递效率好的优点，但是具有难以取得大的推力的 缺点。为了消除该缺点，常常将线性电机串联，或者并联使用。例如，当 用线性电机将工作机械的门形框直线移动时，在门形框的二个柱的下部安 装一对线性电机，将一对线性电机同步驱动。此外，推力不足的时候，如
图6所示，将这二个线性电机的可动子M1、 M2与台31连接，来获取推 力。在该例子中，作为定子的永磁铁安装在轨道32上，对于二个可动子 Ml、 M2是公用的。
当串联或并联使用多个线性电机时，结合为刚体，所以有必要将多个 线性电机同步驱动。在多个线性电机分别设置伺服驱动器，是因为有必要 使伺服驱动器以主和从的关系来工作，从而使得线性电机的控制复杂化。 因此， 一般广泛进行如下做法准备具有将线性电机的输出进行了合计的 容量的一台伺服驱动器，并用一台伺服驱动器同步驱动多个线性电机。这 是因为使控制变得简单。这样的控制由于需要使可动子相对于定子的相位 在多个线性电机中一致，所以前提是线性电机的装配精度要高。
用一台伺服驱动器同步驱动多个线性电机时，如图6所示，从伺服驱 动器33向线性电机36供给动力的动力线由分支连接器34进行分支。对 动力线35供给三相交流电流，所以U相、V相、W相的三个动力线35 分别由分支连接器34进行分支。在伺服驱动器33中设置用于控制线性电 机36的电流传感器37。伺服驱动器33具有将多个线性电机36的输出进行合计的容量。当多个线性电机36的额定输出、负载相等时，伺服驱动
器33供给的电流由分支连接器34等分地分配。例如，从伺服驱动器33 供给的电流如果是2A，就由分支连接器34分别分配为各1A，对各线性 电机36分别供给1A的电流。
可是，在所述的动力分支系统中，如果分支后的动力线断线，则从伺 服驱动器输出的电流就只流向单侧的线性电机，有可能由于过电流，损伤 单侧的线性电机。不仅在动力线断线时，在多个线性电机的装配误差大、 多个线性电机的负载的平衡破坏时，也发生同样的问题。电流传感器因为 需要控制线性电机，所以设置在分支前的动力线上，检测分支前的电流。 因此，无法检测过电流流过分支后的线性电机的异常状态。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种在用一台伺服驱动器来驱动多个 电机的动力分支系统和方法中能保护各电机的动力分支系统和方法。
为了解决所述的课题，技术方案1是动力分支系统，用一台伺服驱动
器驱动多个电机，包括动力线，其在途中分支，连接一台伺服驱动器和 多个电机；多个电流传感器，设置在分支后的动力线上，并检测分别提供 给多个电机的电流值；和控制单元，其获取多个电流传感器分别检测出的 电流值数据，并判断检测出的电流值的平衡是否破坏，在电流值的平衡破 坏时，产生警报信号。
技术方案2在技术方案1记载的动力分支系统中，其特征在于所述 控制单元，计算多个电流传感器分别检测出的电流值的差或比，并判断所 述差是否为给定阈值以上，或者所述比是否不在给定的正常范围内，当所 述差为给定阈值以上时，或者所述比不在给定的正常范围内时，产生警报 信号。
技术方案3在技术方案1或2记载的动力分支系统中，其特征在于
所述控制单元，还根据检测出的电流值，判断对多个电机的每个是否施加 着过载，在施加着过载时，产生警报信号。
技术方案4是一种动力分支系统，用一台伺服驱动器驱动多个电机， 包括；动力线，其在途中分支，连接一台伺服驱动器和多个电机；多个电流传感器，设置在分支后的动力线上，并检测分别提供给多个电机的电流 值；和控制单元，其获取多个电流传感器分别检测出的电流值数据，并根 据检测出的电流值，判断对多个电机的每个是否施加着过载，在施加着过 载时，产生警报信号。
技术方案5在技术方案4记载的动力分支系统中，其特征在于所述 控制单元判断多个电流传感器分别检测出的电流值是否为给定的阈值以 上，在电流值为给定的阈值以上时，产生警报信号。
技术方案6在技术方案1~4中的任意一项记载的动力分支系统中，其
特征在于还具有显示各电流传感器检测出的电流值的显示装置。
技术方案7是一种动力分支方法，用一台伺服驱动器驱动多个电机， 将动力线在途中分支，以便连接一台伺服驱动器和多个电机，在分支后的 动力线上设置电流传感器，检测分别提供给多个电机的电流值，判断检测 出的电流值的平衡是否破坏，在电流值的平衡破坏时，产生警报信号。
技术方案8是一种动力分支方法，用一台伺服驱动器驱动多个电机， 将动力线在途中分支，以便连接一台伺服驱动器和多个电机，在分支后的 动力线上设置电流传感器，检测分别提供给多个电机的电流值，根据检测 的电流值，判断对多个电机的每个是否施加着过载，在施加着过载时，产 生警报信号。
根据技术方案1，在提供给多个线性电机的电流值的平衡已破坏的异 常状态时，产生警报信号，所以能保护各线性电机。
根据技术方案2，可获知提供给多个线性电机的电流值的平衡已破坏
的异常状态。
根据技术方案3，当对各线性电机施加着过载的异常状态时，产生警
报信号，所以能保护各线性电机。
根据技术方案4，当对各线性电机施加着过载的异常状态时，产生警
报信号，所以能保护各线性电机。
根据技术方案5,可获知对各线性电机施加着过载的异常状态。
根据技术方案6，能知道流过各线性电机的电流值。
根据技术方案7，在提供给多个线性电机的电流值的平衡已破坏的异
常状态时，产生警报信号，所以能保护各线性电机。根据技术方案8，在对各线性电机施加着过载时，产生警报信号，所 以能保护各线性电机。
图1是可动线圈型永磁铁同步线性电机的立体图。
图2是伺服驱动器的结构图。
图3是本发明实施例的动力分支系统的结构图。
图4是检测过载、电流值的平衡的程序的流程图。
图5是检测电流值的平衡的程序的流程图。
图6是表示以往的动力分支系统的概念图。
具体实施例方式
以下，根据附图，详细说明本发明的一个实施例。本实施例的动力分 支系统介入于伺服驱动器和多个线性电机之间，将从伺服驱动器输出的电 流分支，提供给多个线性电机。
图1作为线性电机5的一个例子，表示可动线圈型永磁铁同步线性电 机。在可动线圈型永磁铁同步线性电机中，在定子1一侧交替配置N极和 S极的永磁铁2，在可动子3—侧巻绕U、 V、 W相的线圈4。三相电枢电 流流过线圈4，从而产生直线移动的移动磁场，可动子3相对于定子1直 线移动。
图2表示控制线性电机的伺服驱动器的结构。伺服驱动器由供给适合 于控制线性电机5的方式的电功率的电压型PWM逆变器等的电功率转换 器6、为了控制线性电机5而检测流过多个线性电机5的全体的电流的电 流传感器7、检测线性电机5的速度的速度传感器8、检测线性电机5的 位置的位置传感器9、根据来自指令器10 '电流传感器7 —立置传感器9魂 度传感器8的信息对电功率转换器6进行控制的控制器11构成。伺服驱 动器12由控制器11、电功率转换器6、电流传感器7构成。动力分支系 统13介入于伺服驱动器12和多个线性电机5之间，将从伺服驱动器12 流出的电流进行分支，提供给多个线性电机5，例如四个线性电机5。
图3表示动力分支系统13的结构图。在动力分支系统13的基板形成成为动力线15的电极图案。连接在伺服驱动器12上的一次侧的动力线15a 在途中分支为四个，成为连接在各线性电机5上的二次侧的动力线15b。 一次侧的动力线15a由U、 V、 W相构成的三个动力线15a构成，三个动 力线15a分别分支为四个二次侧的动力线15b。 一次侧的动力线15a连接 在伺服驱动器12的输出端子17上。二次侧的动力线15b被端子18接住。 在端子18上连接各线性电机5的布线。
在分支后的U、 V相的动力线15b(二次侧的动力线15b)上设置电流传 感器21。 二次侧的动力线15b连接在线性电机5上，所以电流传感器21 检测的电流值成为提供给各线性电机5的电流值。该电流传感器21与伺 服驱动器12的电流传感器7不同，不是为了控制线性电机5，而是用于保 护线性电机5的监视用电流传感器。在本例子中， 一次侧的动力线15a分 支为U1 U4的四个二次侧的动力线15b，此外，分支为V1 V4的四个二 次侧的动力线15b，所以设置合计8个电流传感器21。在线性电机5的线 圈的连线上，如果使用U相的电流值U、 V相的电流值V，则W相的电 流值W就用W=-U-V表示。从U相的电流值U、 V相的电流值V可知W 相的电流值W，所以省略W相的电流传感器。
在动力分支系统13的基板上设置作为控制单元的CPU22 (中央处理 装置)。电流传感器21所检测的电流值数据由CPU22获取。CPU22获取 来自电流传感器21的电流值数据，并根据电流值数据，执行用于保护线 性电机5的程序。然后，在过电流流过线性电机5等的异常时，产生警报 信号。将电流流过LED23 (发光二极管)而发光，或者产生警报音。该警 报信号输出到机械的序列发生器，可在停止伺服驱动器12的动作的停止 信号中使用。在动力分支系统13中设置显示电流传感器21所检测的电流 值的液晶显示装置等显示装置(未图示)。当然，在动力分支系统13中接 通用于使电流传感器21、 CPU22、显示装置工作的电源。希望无论是 AC100V的输入，还是200V的输入，都能对应。另外，图3中FG24是 框接地的简称，通常设置于接地。
图4表示由CPU22执行的程序的流程图。程序存储在ROM等存储装 置中。该程序例如在lmsec、 2msec等给定的各采样周期中执行。
首先，根据开关或参数设定值，决定所连接的线性电机5 (Sl)。在本实施例中，能连接达到4台的线性电机5，所以确认连接着四台中的哪台 线性电机5。然后，以下的步骤只针对所连接的线性电机5执行。
CPU22获取来自电流传感器21的电流值数据，判断在多个线性电机 5是否施加着过载，并且判断提供给多个线性电机5的电流的平衡是否破 坏。艮卩，CPU22判断各线性电机5的过载、多个线性电机5之间的电流值 的平衡的双方是否合适。
如果一部分线性电机5的动力线15b断线，则过电流就流过余下的线 性电机5。例如，当对2个线性电机5分别供给5A电流而驱动时，如果 单侧的线性电机5的动力线15b断线，则流过单侧的线性电机5的电流就 变为0A， 10A的过电流流过余下的线性电机5。如果过电流流过线性电机 5，线性电机5就发热，有可能损伤。判断线性电机5的过载是为了防止 线性电机5的损伤。
即使不至于断线，由于负载的平衡或安装误差，在多个线性电机5之 间有时电流值的平衡会破坏。例如，流过2个线性电机5的电流值的比即
使不象断线那样偏置为10: 0，有时也破坏为3: 7或4: 6。当保持着平
衡的破坏来驱动线性电机5时，就成为对一部分的线性电机5长期持续供 给大的电流，线性电机5仍旧发热，有可能损伤。通过判断多个线性电机 5的电流值的平衡的破坏，能防止这样的线性电机5的损伤。而且，通过 获知这样的线性电机5的电流值的平衡的破坏，反而，能修正线性电机5 的负载平衡或安装误差，从而保持多个线性电机5的电流值的平衡。该修 正作业成为一边观察在显示装置显示的各电流传感器21的电流值一边进 行的作业。
CPU22判断各线性电机5的过载的步骤如下所述。首先，CPU22判 断多个U相的电流传感器21分别检测出的电流值是否为给定阈值以上(设 定值)(S2)。阈值由开关或参数设定值预先决定。然后，当U相的电流传 感器21检测出的电流值是给定的阈值以上时，发出警报信号(S3)。当U 相的电流传感器21检测出的电流值比给定的阈值小时，进入下一步骤。 判断线性电机的过载的步骤针对每个线性电机进行。
在以下的步骤(S4)中，判断多个V相的电流传感器21分别检测出 的电流值是否是给定的阈值以上。是因为对各线性电机5用不同的动力线15b供给U相的电流和V相的电流。阈值由开关或参数设定值来预先决定。
然后，当V相的电流传感器21检测出的电流值为给定的阈值以上时，产 生警报信号(S5)。当V相的电流传感器21检测出的电流值比给定的阈值 小时，判断对线性电机5未施加过载，进入接着的判断电流值的平衡的步 骤(S6 S9)。
W相的电流值具有W^U-V的关系，所以只要对U相、V相不供给 过电流，对W相就不会供给过电流。因此，能省略判断过电流是否流过 W相的步骤。
在判断所述各线性电机5的过载的步骤中，判断电流传感器21的瞬 时的电流值是否为给定阈值以上。此外，可从电流和时间计算累计负载率， 并判断累计负载率是否为给定的阈值以上。通过使用累计负载率，在连续 长时间施加稍微超过额定输出的程度的负载时，也能保护线性电机5。
在判断多个线性电机5的电流值的平衡的步骤(S6)中，计算多个U 相的电流传感器21分别检测出的电流值的差，并判断差是否为给定的阈 值以上。阈值由开关或参数设定值来预先决定。具体而言，例如将U1相 的电流传感器21的电流值作为基准，计算它和U2 U4的电流值的差 (U2-U1、 U3-U1、 U4-U1)，并判断差的绝对值是否为给定阈值以上。当 差的绝对值为给定阈值以上时，判断为平衡破坏，产生警报信号(S7)。
此外，在判断电流值的平衡而使用比时，计算U2/U1、 U3/U1、 U4/U1。 当比在给定的正常范围内(例如0.8~1.2)时，判断为平衡未破坏。当比不 在给定的正常范围内(例如0.8 L2)时，判断为平衡破坏，产生警报信号 (S7)。
多个'U相的电流传感器21分别检测出的电流值的平衡未破坏时，判 断多个V相的电流传感器21分别检测出的电流值的平衡(S8)。判断V 相的电流传感器21检测出的电流值的平衡的方法与判断U相的电流传感 器21检测出的电流值的平衡的方法相同。在V相的电流传感器21检测出 的电流值的平衡破坏时，产生警报信号(S9)。在平衡未破坏时，返回到 判断过电流是否流过各线性电机5的步骤S2。
图5表示由CPU22执行的流程图的其他例子。在该流程图中，省略 了判断各线性电机5的过载的步骤，只成为判断多个线性电机5的电流值的平衡的步骤(S6 S9)。判断多个线性电机5的电流值的平衡的步骤
(S6 S9)与所述图4所示的流程图中的步骤相同，所以赋予相同的符号， 并省略说明。此外，也可以是省略判断多个线性电机5的电流值的平衡的 步骤(S6 S9)，只执行判断各线性电机5的过载的步骤(S2 S5)的流程 图。即，判断各线性电机5的过载的步骤(S2 S5)与判断多个线性电机 5的电流值的平衡的步骤(S6 S9)不被并用，可以只是任意一方。
另外，本发明并不局限于所述实施例，在不变更本发明的宗旨的范围 内能进行各种变更。例如，在所述实施例中，说明了作为线性电机，使用 永磁铁同步线性电机的例子，但是也可以使用线性感应电机，除了线性电 机，也可以使用旋转型的电机。此外，连接在动力分支系统上的线性电机 如果是二台以上，就可以是任意台。
本说明书基于2006年8月2日提出的特愿2006-210518。其内容全部 包含在这里。
权利要求
1. 一种动力分支系统，用一台伺服驱动器驱动多个电机，包括动力线，其在途中分支，连接一台伺服驱动器和多个电机；多个电流传感器，设置在分支后的动力线上，并检测分别提供给多个电机的电流值；和控制单元，其获取多个电流传感器分别检测出的电流值数据，并判断检测出的电流值的平衡是否破坏，在电流值的平衡破坏时，产生警报信号。
2. 根据权利要求1所述的动力分支系统，其特征在于 所述控制单元，计算多个电流传感器分别检测出的电流值的差或比，并判断所述差是否为给定阈值以上，或者所述比是否不在给定的正常范围 内，当所述差为给定阈值以上时，或者所述比不在给定的正常范围内时， 产生警报信号。
3. 根据权利要求1或2所述的动力分支系统，其特征在于 所述控制单元，还根据检测出的电流值，判断对多个电机的每个是否施加着过载，在施加着过载时，产生警报信号。
4. 一种动力分支系统，用一台伺服驱动器驱动多个电机，包括 动力线，其在途中分支，连接一台伺服驱动器和多个电机； 多个电流传感器，设置在分支后的动力线上，并检测分别提供给多个电机的电流值；禾口控制单元，其获取多个电流传感器分别检测出的电流值数据，并根据检测出的电流值，判断对多个电机的每个是否施加着过载，在施加着过载 时，产生警报信号。
5. 根据权利要求4所述的动力分支系统，其特征在于 所述控制单元，判断多个电流传感器分别检测出的电流值是否为给定的阈值以上，在电流值为给定的阈值以上时，产生警报信号。
6. 根据权利要求1~4中的任意一项所述的动力分支系统，其特征在于还具有显示各电流传感器检测出的电流值的显示装置。
7. —种动力分支方法，用一台伺服驱动器驱动多个电机，将动力线在途中分支，以便连接一台伺服驱动器和多个电机， 在分支后的动力线上设置电流传感器，检测分别提供给多个电机的电 流值，判断检测出的电流值的平衡是否破坏，在电流值的平衡破坏时，产生 警报信号。
8. —种动力分支方法，用一台伺服驱动器驱动多个电机， 将动力线在途中分支，以便连接一台伺服驱动器和多个电机， 在分支后的动力线上设置电流传感器，检测分别提供给多个电机的电根据检测的电流值，判断对多个电机的每个是否施加着过载，在施加 着过载时，产生警报信号。
全文摘要
本发明提供一种在用一台伺服驱动器驱动多个电机的动力分支系统中能保护各电机的动力分支系统。本发明的动力分支系统包括在途中进行分支，连接一台伺服驱动器(12)和多个电机(5)的动力线(15)；设置在分支后的动力线(15b)中，检测分别提供给多个电机(5)的电流值的电流传感器(21)；和获取多个电流传感器(21)分别检测出的电流值数据，并判断检测出的电流值的平衡是否破坏，在电流值的平衡破坏时，产生警报信号的控制单元(22)。
文档编号H02P5/74GK101501980SQ200780028869
公开日2009年8月5日 申请日期2007年8月1日 优先权日2006年8月2日
发明者正田和男, 浅生利之, 野村祐树 申请人:Thk株式会社