專利名稱：動力分支系統(tǒng)和動力分支方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用一臺伺服驅動器驅動多個電機的動力分支系統(tǒng)和方法， 涉及能從過載分別保護多個電機的動力分支系統(tǒng)和方法。
背景技術：
線性電機將旋轉型電機的定子一側和可動子一側拉伸為直線狀，直接 將電能轉換為直線的推力。不需要齒輪等動力傳遞機構(直接驅動)而產(chǎn) 生直線的力，所以具有傳遞效率好的優(yōu)點，但是具有難以取得大的推力的 缺點。為了消除該缺點，常常將線性電機串聯(lián)，或者并聯(lián)使用。例如，當 用線性電機將工作機械的門形框直線移動時，在門形框的二個柱的下部安 裝一對線性電機，將一對線性電機同步驅動。此外，推力不足的時候，如
圖6所示，將這二個線性電機的可動子M1、 M2與臺31連接，來獲取推 力。在該例子中，作為定子的永磁鐵安裝在軌道32上，對于二個可動子 Ml、 M2是公用的。
當串聯(lián)或并聯(lián)使用多個線性電機時，結合為剛體，所以有必要將多個 線性電機同步驅動。在多個線性電機分別設置伺服驅動器，是因為有必要 使伺服驅動器以主和從的關系來工作，從而使得線性電機的控制復雜化。 因此， 一般廣泛進行如下做法準備具有將線性電機的輸出進行了合計的 容量的一臺伺服驅動器，并用一臺伺服驅動器同步驅動多個線性電機。這 是因為使控制變得簡單。這樣的控制由于需要使可動子相對于定子的相位 在多個線性電機中一致，所以前提是線性電機的裝配精度要高。
用一臺伺服驅動器同步驅動多個線性電機時，如圖6所示，從伺服驅 動器33向線性電機36供給動力的動力線由分支連接器34進行分支。對 動力線35供給三相交流電流，所以U相、V相、W相的三個動力線35 分別由分支連接器34進行分支。在伺服驅動器33中設置用于控制線性電 機36的電流傳感器37。伺服驅動器33具有將多個線性電機36的輸出進行合計的容量。當多個線性電機36的額定輸出、負載相等時，伺服驅動
器33供給的電流由分支連接器34等分地分配。例如，從伺服驅動器33 供給的電流如果是2A，就由分支連接器34分別分配為各1A，對各線性 電機36分別供給1A的電流。
可是，在所述的動力分支系統(tǒng)中，如果分支后的動力線斷線，則從伺 服驅動器輸出的電流就只流向單側的線性電機，有可能由于過電流，損傷 單側的線性電機。不僅在動力線斷線時，在多個線性電機的裝配誤差大、 多個線性電機的負載的平衡破壞時，也發(fā)生同樣的問題。電流傳感器因為 需要控制線性電機，所以設置在分支前的動力線上，檢測分支前的電流。 因此，無法檢測過電流流過分支后的線性電機的異常狀態(tài)。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種在用一臺伺服驅動器來驅動多個 電機的動力分支系統(tǒng)和方法中能保護各電機的動力分支系統(tǒng)和方法。
為了解決所述的課題，技術方案1是動力分支系統(tǒng)，用一臺伺服驅動
器驅動多個電機，包括動力線，其在途中分支，連接一臺伺服驅動器和 多個電機；多個電流傳感器，設置在分支后的動力線上，并檢測分別提供 給多個電機的電流值；和控制單元，其獲取多個電流傳感器分別檢測出的 電流值數(shù)據(jù)，并判斷檢測出的電流值的平衡是否破壞，在電流值的平衡破 壞時，產(chǎn)生警報信號。
技術方案2在技術方案1記載的動力分支系統(tǒng)中，其特征在于所述 控制單元，計算多個電流傳感器分別檢測出的電流值的差或比，并判斷所 述差是否為給定閾值以上，或者所述比是否不在給定的正常范圍內，當所 述差為給定閾值以上時，或者所述比不在給定的正常范圍內時，產(chǎn)生警報 信號。
技術方案3在技術方案1或2記載的動力分支系統(tǒng)中，其特征在于
所述控制單元，還根據(jù)檢測出的電流值，判斷對多個電機的每個是否施加 著過載，在施加著過載時，產(chǎn)生警報信號。
技術方案4是一種動力分支系統(tǒng)，用一臺伺服驅動器驅動多個電機， 包括；動力線，其在途中分支，連接一臺伺服驅動器和多個電機；多個電流傳感器，設置在分支后的動力線上，并檢測分別提供給多個電機的電流 值；和控制單元，其獲取多個電流傳感器分別檢測出的電流值數(shù)據(jù)，并根 據(jù)檢測出的電流值，判斷對多個電機的每個是否施加著過載，在施加著過 載時，產(chǎn)生警報信號。
技術方案5在技術方案4記載的動力分支系統(tǒng)中，其特征在于所述 控制單元判斷多個電流傳感器分別檢測出的電流值是否為給定的閾值以 上，在電流值為給定的閾值以上時，產(chǎn)生警報信號。
技術方案6在技術方案1~4中的任意一項記載的動力分支系統(tǒng)中，其
特征在于還具有顯示各電流傳感器檢測出的電流值的顯示裝置。
技術方案7是一種動力分支方法，用一臺伺服驅動器驅動多個電機， 將動力線在途中分支，以便連接一臺伺服驅動器和多個電機，在分支后的 動力線上設置電流傳感器，檢測分別提供給多個電機的電流值，判斷檢測 出的電流值的平衡是否破壞，在電流值的平衡破壞時，產(chǎn)生警報信號。
技術方案8是一種動力分支方法，用一臺伺服驅動器驅動多個電機， 將動力線在途中分支，以便連接一臺伺服驅動器和多個電機，在分支后的 動力線上設置電流傳感器，檢測分別提供給多個電機的電流值，根據(jù)檢測 的電流值，判斷對多個電機的每個是否施加著過載，在施加著過載時，產(chǎn) 生警報信號。
根據(jù)技術方案1，在提供給多個線性電機的電流值的平衡已破壞的異 常狀態(tài)時，產(chǎn)生警報信號，所以能保護各線性電機。
根據(jù)技術方案2，可獲知提供給多個線性電機的電流值的平衡已破壞
的異常狀態(tài)。
根據(jù)技術方案3，當對各線性電機施加著過載的異常狀態(tài)時，產(chǎn)生警
報信號，所以能保護各線性電機。
根據(jù)技術方案4，當對各線性電機施加著過載的異常狀態(tài)時，產(chǎn)生警
報信號，所以能保護各線性電機。
根據(jù)技術方案5,可獲知對各線性電機施加著過載的異常狀態(tài)。
根據(jù)技術方案6，能知道流過各線性電機的電流值。
根據(jù)技術方案7，在提供給多個線性電機的電流值的平衡已破壞的異
常狀態(tài)時，產(chǎn)生警報信號，所以能保護各線性電機。根據(jù)技術方案8，在對各線性電機施加著過載時，產(chǎn)生警報信號，所 以能保護各線性電機。


圖1是可動線圈型永磁鐵同步線性電機的立體圖。
圖2是伺服驅動器的結構圖。
圖3是本發(fā)明實施例的動力分支系統(tǒng)的結構圖。
圖4是檢測過載、電流值的平衡的程序的流程圖。
圖5是檢測電流值的平衡的程序的流程圖。
圖6是表示以往的動力分支系統(tǒng)的概念圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖，詳細說明本發(fā)明的一個實施例。本實施例的動力分 支系統(tǒng)介入于伺服驅動器和多個線性電機之間，將從伺服驅動器輸出的電 流分支，提供給多個線性電機。
圖1作為線性電機5的一個例子，表示可動線圈型永磁鐵同步線性電 機。在可動線圈型永磁鐵同步線性電機中，在定子1一側交替配置N極和 S極的永磁鐵2，在可動子3—側巻繞U、 V、 W相的線圈4。三相電樞電 流流過線圈4，從而產(chǎn)生直線移動的移動磁場，可動子3相對于定子1直 線移動。
圖2表示控制線性電機的伺服驅動器的結構。伺服驅動器由供給適合 于控制線性電機5的方式的電功率的電壓型PWM逆變器等的電功率轉換 器6、為了控制線性電機5而檢測流過多個線性電機5的全體的電流的電 流傳感器7、檢測線性電機5的速度的速度傳感器8、檢測線性電機5的 位置的位置傳感器9、根據(jù)來自指令器10 '電流傳感器7 —立置傳感器9魂 度傳感器8的信息對電功率轉換器6進行控制的控制器11構成。伺服驅 動器12由控制器11、電功率轉換器6、電流傳感器7構成。動力分支系 統(tǒng)13介入于伺服驅動器12和多個線性電機5之間，將從伺服驅動器12 流出的電流進行分支，提供給多個線性電機5，例如四個線性電機5。
圖3表示動力分支系統(tǒng)13的結構圖。在動力分支系統(tǒng)13的基板形成成為動力線15的電極圖案。連接在伺服驅動器12上的一次側的動力線15a 在途中分支為四個，成為連接在各線性電機5上的二次側的動力線15b。 一次側的動力線15a由U、 V、 W相構成的三個動力線15a構成，三個動 力線15a分別分支為四個二次側的動力線15b。 一次側的動力線15a連接 在伺服驅動器12的輸出端子17上。二次側的動力線15b被端子18接住。 在端子18上連接各線性電機5的布線。
在分支后的U、 V相的動力線15b(二次側的動力線15b)上設置電流傳 感器21。 二次側的動力線15b連接在線性電機5上，所以電流傳感器21 檢測的電流值成為提供給各線性電機5的電流值。該電流傳感器21與伺 服驅動器12的電流傳感器7不同，不是為了控制線性電機5，而是用于保 護線性電機5的監(jiān)視用電流傳感器。在本例子中， 一次側的動力線15a分 支為U1 U4的四個二次側的動力線15b，此外，分支為V1 V4的四個二 次側的動力線15b，所以設置合計8個電流傳感器21。在線性電機5的線 圈的連線上，如果使用U相的電流值U、 V相的電流值V，則W相的電 流值W就用W=-U-V表示。從U相的電流值U、 V相的電流值V可知W 相的電流值W，所以省略W相的電流傳感器。
在動力分支系統(tǒng)13的基板上設置作為控制單元的CPU22 (中央處理 裝置)。電流傳感器21所檢測的電流值數(shù)據(jù)由CPU22獲取。CPU22獲取 來自電流傳感器21的電流值數(shù)據(jù)，并根據(jù)電流值數(shù)據(jù)，執(zhí)行用于保護線 性電機5的程序。然后，在過電流流過線性電機5等的異常時，產(chǎn)生警報 信號。將電流流過LED23 (發(fā)光二極管)而發(fā)光，或者產(chǎn)生警報音。該警 報信號輸出到機械的序列發(fā)生器，可在停止伺服驅動器12的動作的停止 信號中使用。在動力分支系統(tǒng)13中設置顯示電流傳感器21所檢測的電流 值的液晶顯示裝置等顯示裝置(未圖示)。當然，在動力分支系統(tǒng)13中接 通用于使電流傳感器21、 CPU22、顯示裝置工作的電源。希望無論是 AC100V的輸入，還是200V的輸入，都能對應。另外，圖3中FG24是 框接地的簡稱，通常設置于接地。
圖4表示由CPU22執(zhí)行的程序的流程圖。程序存儲在ROM等存儲裝 置中。該程序例如在lmsec、 2msec等給定的各采樣周期中執(zhí)行。
首先，根據(jù)開關或參數(shù)設定值，決定所連接的線性電機5 (Sl)。在本實施例中，能連接達到4臺的線性電機5，所以確認連接著四臺中的哪臺 線性電機5。然后，以下的步驟只針對所連接的線性電機5執(zhí)行。
CPU22獲取來自電流傳感器21的電流值數(shù)據(jù)，判斷在多個線性電機 5是否施加著過載，并且判斷提供給多個線性電機5的電流的平衡是否破 壞。艮卩，CPU22判斷各線性電機5的過載、多個線性電機5之間的電流值 的平衡的雙方是否合適。
如果一部分線性電機5的動力線15b斷線，則過電流就流過余下的線 性電機5。例如，當對2個線性電機5分別供給5A電流而驅動時，如果 單側的線性電機5的動力線15b斷線，則流過單側的線性電機5的電流就 變?yōu)?A， 10A的過電流流過余下的線性電機5。如果過電流流過線性電機 5，線性電機5就發(fā)熱，有可能損傷。判斷線性電機5的過載是為了防止 線性電機5的損傷。
即使不至于斷線，由于負載的平衡或安裝誤差，在多個線性電機5之 間有時電流值的平衡會破壞。例如，流過2個線性電機5的電流值的比即
使不象斷線那樣偏置為10: 0，有時也破壞為3: 7或4: 6。當保持著平
衡的破壞來驅動線性電機5時，就成為對一部分的線性電機5長期持續(xù)供 給大的電流，線性電機5仍舊發(fā)熱，有可能損傷。通過判斷多個線性電機 5的電流值的平衡的破壞，能防止這樣的線性電機5的損傷。而且，通過 獲知這樣的線性電機5的電流值的平衡的破壞，反而，能修正線性電機5 的負載平衡或安裝誤差，從而保持多個線性電機5的電流值的平衡。該修 正作業(yè)成為一邊觀察在顯示裝置顯示的各電流傳感器21的電流值一邊進 行的作業(yè)。
CPU22判斷各線性電機5的過載的步驟如下所述。首先，CPU22判 斷多個U相的電流傳感器21分別檢測出的電流值是否為給定閾值以上(設 定值)(S2)。閾值由開關或參數(shù)設定值預先決定。然后，當U相的電流傳 感器21檢測出的電流值是給定的閾值以上時，發(fā)出警報信號(S3)。當U 相的電流傳感器21檢測出的電流值比給定的閾值小時，進入下一步驟。 判斷線性電機的過載的步驟針對每個線性電機進行。
在以下的步驟(S4)中，判斷多個V相的電流傳感器21分別檢測出 的電流值是否是給定的閾值以上。是因為對各線性電機5用不同的動力線15b供給U相的電流和V相的電流。閾值由開關或參數(shù)設定值來預先決定。
然后，當V相的電流傳感器21檢測出的電流值為給定的閾值以上時，產(chǎn) 生警報信號(S5)。當V相的電流傳感器21檢測出的電流值比給定的閾值 小時，判斷對線性電機5未施加過載，進入接著的判斷電流值的平衡的步 驟(S6 S9)。
W相的電流值具有W^U-V的關系，所以只要對U相、V相不供給 過電流，對W相就不會供給過電流。因此，能省略判斷過電流是否流過 W相的步驟。
在判斷所述各線性電機5的過載的步驟中，判斷電流傳感器21的瞬 時的電流值是否為給定閾值以上。此外，可從電流和時間計算累計負載率， 并判斷累計負載率是否為給定的閾值以上。通過使用累計負載率，在連續(xù) 長時間施加稍微超過額定輸出的程度的負載時，也能保護線性電機5。
在判斷多個線性電機5的電流值的平衡的步驟(S6)中，計算多個U 相的電流傳感器21分別檢測出的電流值的差，并判斷差是否為給定的閾 值以上。閾值由開關或參數(shù)設定值來預先決定。具體而言，例如將U1相 的電流傳感器21的電流值作為基準，計算它和U2 U4的電流值的差 (U2-U1、 U3-U1、 U4-U1)，并判斷差的絕對值是否為給定閾值以上。當 差的絕對值為給定閾值以上時，判斷為平衡破壞，產(chǎn)生警報信號(S7)。
此外，在判斷電流值的平衡而使用比時，計算U2/U1、 U3/U1、 U4/U1。 當比在給定的正常范圍內(例如0.8~1.2)時，判斷為平衡未破壞。當比不 在給定的正常范圍內(例如0.8 L2)時，判斷為平衡破壞，產(chǎn)生警報信號 (S7)。
多個'U相的電流傳感器21分別檢測出的電流值的平衡未破壞時，判 斷多個V相的電流傳感器21分別檢測出的電流值的平衡(S8)。判斷V 相的電流傳感器21檢測出的電流值的平衡的方法與判斷U相的電流傳感 器21檢測出的電流值的平衡的方法相同。在V相的電流傳感器21檢測出 的電流值的平衡破壞時，產(chǎn)生警報信號(S9)。在平衡未破壞時，返回到 判斷過電流是否流過各線性電機5的步驟S2。
圖5表示由CPU22執(zhí)行的流程圖的其他例子。在該流程圖中，省略 了判斷各線性電機5的過載的步驟，只成為判斷多個線性電機5的電流值的平衡的步驟(S6 S9)。判斷多個線性電機5的電流值的平衡的步驟
(S6 S9)與所述圖4所示的流程圖中的步驟相同，所以賦予相同的符號， 并省略說明。此外，也可以是省略判斷多個線性電機5的電流值的平衡的 步驟(S6 S9)，只執(zhí)行判斷各線性電機5的過載的步驟(S2 S5)的流程 圖。即，判斷各線性電機5的過載的步驟(S2 S5)與判斷多個線性電機 5的電流值的平衡的步驟(S6 S9)不被并用，可以只是任意一方。
另外，本發(fā)明并不局限于所述實施例，在不變更本發(fā)明的宗旨的范圍 內能進行各種變更。例如，在所述實施例中，說明了作為線性電機，使用 永磁鐵同步線性電機的例子，但是也可以使用線性感應電機，除了線性電 機，也可以使用旋轉型的電機。此外，連接在動力分支系統(tǒng)上的線性電機 如果是二臺以上，就可以是任意臺。
本說明書基于2006年8月2日提出的特愿2006-210518。其內容全部 包含在這里。
權利要求
1. 一種動力分支系統(tǒng)，用一臺伺服驅動器驅動多個電機，包括動力線，其在途中分支，連接一臺伺服驅動器和多個電機；多個電流傳感器，設置在分支后的動力線上，并檢測分別提供給多個電機的電流值；和控制單元，其獲取多個電流傳感器分別檢測出的電流值數(shù)據(jù)，并判斷檢測出的電流值的平衡是否破壞，在電流值的平衡破壞時，產(chǎn)生警報信號。
2. 根據(jù)權利要求1所述的動力分支系統(tǒng)，其特征在于 所述控制單元，計算多個電流傳感器分別檢測出的電流值的差或比，并判斷所述差是否為給定閾值以上，或者所述比是否不在給定的正常范圍 內，當所述差為給定閾值以上時，或者所述比不在給定的正常范圍內時， 產(chǎn)生警報信號。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的動力分支系統(tǒng)，其特征在于 所述控制單元，還根據(jù)檢測出的電流值，判斷對多個電機的每個是否施加著過載，在施加著過載時，產(chǎn)生警報信號。
4. 一種動力分支系統(tǒng)，用一臺伺服驅動器驅動多個電機，包括 動力線，其在途中分支，連接一臺伺服驅動器和多個電機； 多個電流傳感器，設置在分支后的動力線上，并檢測分別提供給多個電機的電流值；禾口控制單元，其獲取多個電流傳感器分別檢測出的電流值數(shù)據(jù)，并根據(jù)檢測出的電流值，判斷對多個電機的每個是否施加著過載，在施加著過載 時，產(chǎn)生警報信號。
5. 根據(jù)權利要求4所述的動力分支系統(tǒng)，其特征在于 所述控制單元，判斷多個電流傳感器分別檢測出的電流值是否為給定的閾值以上，在電流值為給定的閾值以上時，產(chǎn)生警報信號。
6. 根據(jù)權利要求1~4中的任意一項所述的動力分支系統(tǒng)，其特征在于還具有顯示各電流傳感器檢測出的電流值的顯示裝置。
7. —種動力分支方法，用一臺伺服驅動器驅動多個電機，將動力線在途中分支，以便連接一臺伺服驅動器和多個電機， 在分支后的動力線上設置電流傳感器，檢測分別提供給多個電機的電 流值，判斷檢測出的電流值的平衡是否破壞，在電流值的平衡破壞時，產(chǎn)生 警報信號。
8. —種動力分支方法，用一臺伺服驅動器驅動多個電機， 將動力線在途中分支，以便連接一臺伺服驅動器和多個電機， 在分支后的動力線上設置電流傳感器，檢測分別提供給多個電機的電根據(jù)檢測的電流值，判斷對多個電機的每個是否施加著過載，在施加 著過載時，產(chǎn)生警報信號。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在用一臺伺服驅動器驅動多個電機的動力分支系統(tǒng)中能保護各電機的動力分支系統(tǒng)。本發(fā)明的動力分支系統(tǒng)包括在途中進行分支，連接一臺伺服驅動器(12)和多個電機(5)的動力線(15)；設置在分支后的動力線(15b)中，檢測分別提供給多個電機(5)的電流值的電流傳感器(21)；和獲取多個電流傳感器(21)分別檢測出的電流值數(shù)據(jù)，并判斷檢測出的電流值的平衡是否破壞，在電流值的平衡破壞時，產(chǎn)生警報信號的控制單元(22)。
文檔編號H02P5/74GK101501980SQ200780028869
公開日2009年8月5日 申請日期2007年8月1日 優(yōu)先權日2006年8月2日
發(fā)明者正田和男, 淺生利之, 野村祐樹 申請人:Thk株式會社