(57)【要約】【課題】  単純な構造で電動機の停止状態を含む低回転状態を検出できること。【解決手段】  回転速度センサに、予め設定された値に基づいて所定の周期のトグル信号を発生する信号発生手段と、回転速度信号とトグル信号とに基づいて電動機が低回転状態か否かを判定し、低回転状態を検出した場合は、トグル信号よりも長い予め定められた周期の交流信号を低回転速度信号として出力する低回転速度信号生成手段とを設け、信号伝送回線を介して接続される異常検出手段は、この低回転速度信号を入力して、低回転速度信号が予め定められた周期であった場合のみ、電動機が低回転状態であるとして低回転状態検出信号を出力する。【選択図】      図１
2010288390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の回転速度信号をもとに該電動機の低回転状態を検出して低回転速度信号を出力する回転速度センサと、該回転速度センサから信号伝送回線を介して送られてくる前記低回転速度信号に基づいて前記電動機が低回転状態であることを外部に出力する異常検出手段とを有する電動機の安全装置であって、
前記回転速度センサは、
予め設定された値に基づいて所定の周期のトグル信号を発生する信号発生手段と、
前記回転速度信号と前記トグル信号とに基づいて前記電動機が低回転状態か否かを判定し、前記電動機が低回転状態であると判定した場合は、前記トグル信号よりも長い予め定められた周期の交流信号を前記低回転速度信号として出力する低回転速度信号生成手段と、を備え、
前記異常検出手段は、
前記低回転速度信号を入力して、前記予め定められた周期であった場合のみ、前記電動機が低回転状態であるとして低回転状態検出信号を出力することを特徴とする電動機の安全装置。
【請求項２】
前記低回転速度信号生成手段は、前記回転速度信号の変化点を検出すると共に前記トグル信号の周期ごとに前記回転速度信号の変化点が存在するか否かを判定し、変化点が存在しないと判定したときは前記低回転速度信号を出力することを特徴とする電動機の安全装置。
【請求項３】
前記低回転速度信号生成手段は、前記回転速度信号の変化点を検出すると共に前記変化点間ごとに前記トグル信号が変化したか否かを判定し、変化ありと判定したときは前記低回転速度信号を出力することを特徴とする電動機の安全装置。
【請求項４】
前記低回転速度信号生成手段は、前記回転速度信号のパルス幅と前記トグル信号のパルス幅とを比較して、前記回転速度信号のパルス幅の方が前記トグル信号のパルス幅より広いと判定した場合は、前記低回転速度信号を出力することを特徴とする。
【請求項５】
請求項１乃至４に記載の電動機の安全装置において、前記低回転速度信号として前記トグル信号を分周して生成した交流信号を用いることを特徴とする電動機の安全装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電動機の安全装置において、前記回転速度センサは自己診断手段を有し、前記自己診断手段は前記回転速度センサの故障診断を実施して正常であることを確認した場合にのみ前記低回転速度信号の出力を許可することを特徴とする電動機の安全装置。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載の電動機の安全装置において、前記低回転速度信号生成手段は、前記低回転速度信号を出力する場合に、前記低回転速度信号と夫々の前記回転速度信号との排他的論理和をとった信号を前記回転速度信号の夫々の出力端子に出力し、前記異常検出手段は、前記信号伝送回線を介して入力される前記回転速度信号のパルスパターンから低回転速度信号の復元を行うとともに前記信号伝送回線の故障の有無を判定し、故障が無いと判定した場合は、前記復元した低回転速度信号と夫々の前記回転速度信号との排他的論理和をとることによって前記回転速度信号の復元を行うことを特徴とする電動機の安全装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータやサーボアンプなどの電力変換器から供給される電力により駆動される電動機の低回転状態(停止状態を含む)を検出する電動機の安全装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー化の必要性からインバータやサーボアンプなど電動機を可変速駆動する電力変換器の普及が進んでいる。一方、エレベータや回転ドアの事故などが社会問題化しており、電気・機械機器の異常動作が人体に大きな影響を与える場合があるので、特に装置の異常を監視して、異常検出時には安全かつ確実に機器を停止させる機能が重要になる。
【０００３】
電動機については、運転可能範囲を定めた安全機能の条件から逸脱していることを検出して安全に減速・停止させる必要がある。この検出方法として、回転速度センサを用いて回転速度を監視するという方法が一般に採られている。
【０００４】
しかし、回転速度センサによって電動機の回転速度の監視を行う場合は、使用する回転速度センサの故障についても考慮する必要がある。すなわち、電動機が停止または速度制限されているために回転速度センサの出力信号が変化しないのか、回転速度センサの故障あるいは出力信号を伝送する信号伝送回線の異常のために出力信号が変化していないのかを正確に判別しなければならない。
【０００５】
回転速度センサの故障を検出する技術として、例えば、特許文献１に記載の回転速度センサでは、３系統以上のセンサ出力を用い出力信号のパルスパターンやパルスパターンの変移からセンサの故障を検出している。
【０００６】
また、特許文献２に記載の回転速度センサでは、センサ出力にアナログ値を用い出力信号のピーク値の大小によりセンサの故障を検出している。また、正常動作時にはセンサ出力が電源やＧＮＤと異なる電圧値となっていることを利用し、出力端子が電源やＧＮＤの電位に固定している場合をセンサ出力端子や信号伝送回線の短絡故障・開放故障として検出するという技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８４７７４号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の従来の技術では、回転速度センサの故障を検出するために、回転速度センサの複数使用や回転速度センサの出力端子数の増加による冗長化や回転速度センサのアナログ化を行う必要がある。このため、装置が複雑化し、さらに部品点数の増加により装置のコストが上がるという問題がある。
【０００９】
本発明は上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、単純な構造で電動機の停止状態を含む低回転状態を検出でき、また低回転状態であっても回転速度センサおよび信号伝送回線の故障を確実に検出することのできる電動機の安全装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明に係る電動機の安全装置は、電動機の回転速度信号をもとに該電動機の低回転状態を検出して低回転速度信号を出力する回転速度センサと、該回転速度センサから信号伝送回線を介して送られてくる低回転速度信号に基づいて電動機が低回転状態であることを外部に出力する異常検出手段とを有する電動機の安全装置であって、回転速度センサは、予め設定された値に基づいて所定の周期のトグル信号を発生する信号発生手段と、電動機の回転速度信号と信号発生手段からのトグル信号とに基づいて電動機が低回転状態か否かを判定し、電動機が低回転状態であると判定した場合は、トグル信号よりも長い周期の交流信号を低回転速度信号として出力する低回転速度信号生成手段とを備え、異常検出手段は、低回転速度信号生成手段から送られてくる低回転速度信号を入力して、低回転速度信号が予め定められた周期であった場合のみ、電動機が低回転状態であるとして低回転状態検出信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
本発明では、回転速度センサに電動機が停止状態を含む低回転状態であるか否かを判定して、低回転状態の場合には低回転速度信号を出力する機能を設ける。回転速度センサは、低回転状態を検出するために予め設定された値に基づいて所定の周期のトグル信号を発生させる。この周期は低回転状態判定の基準となる。そして、回転速度センサの低回転速度信号生成手段は、電動機の回転速度信号とこのトグル信号とに基づいて低回転状態か否かを判定し、低回転状態であると判定した場合は、トグル信号よりも長い周期の交流信号を低回転速度信号として出力する。なお、低回転速度信号は、トグル信号を分周した交流信号を用いることによって、効率的に生成することができる。
この低回転速度信号は、信号伝送回線を介して異常検出手段に送られる。異常検出手段は、入力した低回転速度信号が予め定められた周期であった場合のみ、電動機が低回転状態であるとして低回転状態検出信号を出力する。
【００１２】
本発明によれば、トグル信号よりも長い予め定められた周期の交流信号として低回転速度信号を出力するので、信号伝送回線を介して送信するような場合でも信号の短絡や開放等の異常を検知することができる。
【００１３】
低回転速度信号生成手段は、次のいずれかの手法によって、電動機が低回転状態であることを検知することができる。
（１）電動機の回転速度信号の変化点を検出し、トグル信号の周期ごとにこの回転速度信号の変化点が存在するか否かを判定し、変化点が存在しないと判定したときは電動機が低回転状態であるとする。
（２）電動機の回転速度信号の変化点を検出し、変化点間ごとにトグル信号が変化したか否かを判定し、変化ありと判定したときは電動機が低回転状態であるとする。
（３）電動機の回転速度信号のパルス幅とトグル信号のパルス幅とを比較して、回転速度信号のパルス幅の方がトグル信号のパルス幅より広いと判定した場合は、電動機が低回転状態であるとする。
【００１４】
なお、低回転速度信号生成手段に、一定周期間における回転速度信号の出力パルス数をカウントするカウント手段を設けて、このカウント手段のカウント値が設定値より小さいと判定した場合に低回転速度信号を出力するようにしても良い。
【００１５】
好ましくは、回転速度センサに自己診断手段を設けておき、自己診断手段は回転速度センサの故障診断を実施して正常であることを確認した場合にのみ低回転速度信号の出力を許可するようにするとよい。
【００１６】
また、本発明に係る電動機の安全装置では、回転速度センサの低回転速度信号生成手段は低回転速度信号と夫々の回転速度信号との排他的論理和をとった信号を回転速度信号の夫々の出力端子に出力し、異常検出手段は信号伝送回線上の回転速度信号のパルスパターンから低回転速度信号の復元を行うとともに信号伝送回線の故障検出を行う。そして、異常検出手段は信号伝送回線に故障がないと判定した場合は、復元した低回転速度信号と夫々の回転速度信号との排他的論理和をとることによって、回転速度信号の復元を行う。
【００１７】
これにより、信号伝送回線を削減して、回転速度センサから異常検出手段へ夫々の回転速度信号を伝送するとともに、低回転状態を通知することができる。また、回転速度センサでは、電動機の状態に応じて出力信号を切り替えることになるので、低回転状態でない場合に回転速度信号を出力する端子と、低回転状態において低回転速度信号を出力する端子とを共通化することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転速度信号の信号伝送回線の故障時においても、回転速度信号と別に設けた低回転速度信号により電動機の状態を伝達することができる。また、信号伝送回線を介してこの低回転速度信号を送信する際に、低回転状態か否かを判定するための基準となる信号の周期よりも長い周期の交流信号として送信することにより、受信側において、信号伝送回線の短絡故障、開放故障、および、信号伝送回線と低回転速度信号の信号伝送回線の混触等の故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による電動機の安全装置の機能ブロック図である。
【図２】図１の低回転速度信号生成部６の第１の実施例による回路構成図である。
【図３】図１の低回転速度信号復元部１０の第１の実施例による回路構成図である。
【図４】図２の動作波形図である。
【図５】正常時の図３の動作波形図である。
【図６】異常時の図３の動作波形図である（その１）。
【図７】異常時の図３の動作波形図である（その２）。
【図８】図１の低回転速度信号生成部６の第２の実施例による回路構成図である。
【図９】図１の低回転速度信号復元部１０の第２の実施例による回路構成図である。
【図１０】図８の動作波形図である。
【図１１】図１の低回転速度信号生成部６の第３の実施例による回路構成図である。
【図１２】図１の低回転速度信号復元部１０の第３の実施例による回路構成図である。
【図１３】図１１の動作波形図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態による電動機の安全装置の機能ブロック図である。
【図１５】図１４の低回転速度信号復元部１０の動作説明図である。
【図１６】図１４において信号伝送回線に故障がない場合の動作波形図である。
【図１７】図１４において信号伝送回線に故障が発生している場合の動作波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、第１の実施の形態による電動機の安全装置１の機能ブロック図である。
【００２１】
図１において、電動機の安全装置１は、電動機の回転速度を検知する回転速度センサ２、回転速度センサ２から出力される回転速度信号や監視信号を伝送する信号伝送回線７、および監視信号によって異常を検知して出力する異常検出部３から構成されている。
【００２２】
また、回転速度センサ２は、電動機の回転速度を検出して電動機の回転位置に応じた回転速度信号を出力する回転速度検出部４、所定の周期のトグル信号を発生する発振器５、および電動機が低回転状態にあることを検知して低回転速度信号を出力する低回転速度信号生成部６を備え、異常検出部３は、低回転速度信号生成部６から送られてくる低回転速度信号を復元する低回転速度信号復元部１０を備えている。なお、低回転状態とは停止状態も含む概念である。図１において、回転速度センサ２に供給する電源の基準電位をM、供給電圧をVcc、回転速度信号をU/AとV/BとW/Z、低回転速度信号をStopSig、信号伝送回線７に異常が無くかつ低回転状態であることを示す信号をStopOKで表している。
【００２３】
さらに、回転速度センサ２の回転速度検出部４は、発光部２１、回転ディスク２２、および受光部２３を備えている。電動機と連動して回転する回転ディスク２２には回転速度検出のためのスリットが刻まれており、発光部２１からの光をスリットで透過／遮断することによって、受光部２３からパルス状の出力を得ている。
【００２４】
この回転速度検出部４は、接続されている電動機の回転位置(回転ディスクの位置)に応じた回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)を出力する。
【００２５】
低回転速度信号生成部６は、発振器５の出力信号から得られる基準クロックの一定周期内に入力される回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)を用いて電動機の回転速度が設定値以上か否かを判定する。この結果、低回転速度信号生成部６は、電動機の回転速度が設定値より低いと判定した場合は、低回転速度信号(StopSig)として予め定められた所定の周期の交流信号を出力する。この低回転速度信号(StopSig)は、信号伝送回線７を介して異常検出部３の低回転速度信号復元部１０へ送られる。
低回転速度信号復元部１０は、低回転速度信号(StopSig)として所定の周期の交流信号が受信されている場合には、低回転速度信号が正常に受信されていることを示す信号である低回転状態検出信号(StopOK)を出力する。
【００２６】
次に、低回転速度信号生成部６と低回転速度信号復元部１０の具体的な実現方法について説明する。
（実施例１）
図２は図１の低回転速度信号生成部６の実施例１による回路構成図である。図２において、エッジ検出回路６１，６２は、発振器５から出力されたトグル信号(Timer)を入力して、それぞれ信号(Timer)の立上りエッジと立下りエッジを検出してパルス信号を出力する。このパルス信号はＯＲ回路６３に入力され、クロック信号(clk)が生成される。このクロック信号(clk)が予め設定された所定の周期（設定値）となるように発振器５から基準となる信号(Timer)を出力するのである。ＯＲ回路６３から出力されたクロック信号(clk)は、カウント回路６５，６６のリセット端子およびＤ型フリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）６８のクロック端子に入力される。このクロック信号(clk)は、回転速度の検出タイミングを決める信号になる。
【００２７】
一方、ＥＸＯＲ回路６４は回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)の排他的論理和を出力し、この出力(U^V^W/A^B^Z)は、カウント回路６５，６６のカウントアップ用クロック端子に入力される。このＥＸＯＲ回路６４の排他的論理和出力は、回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)のいずれか１つが変化した場合に出力信号が反転する信号である。なお、カウント回路６５は、この排他的論理和出力の立上りエッジでカウントされ、カウント回路６６は、排他的論理和出力の立下りエッジでカウントされる。すなわち、カウント回路６５，６６の機能はクロック信号(clk)の１周期の間に、排他的論理和出力(U^V^W/A^B^Z)にそれぞれ立上りエッジまたは立下りエッジが存在したか否かを判定するものである。この判定の結果１周期の間に立上りエッジが存在した場合には、カウント回路６５の出力(Judge Up)が‘Ｈ’レベルを出力する。また、１周期の間に立下りエッジが存在した場合には、カウント回路６６の出力(Judge Dn)が‘Ｈ’レベルを出力する。このカウント回路６５およびカウント回路６６の出力はＡＮＤ回路６７に入力される。ＡＮＤ回路６７はクロック信号(clk)の１周期の間に立上りエッジと立下りエッジが共に存在した場合に‘Ｈ’レベルを出力し、立上りエッジと立下りエッジの少なくともいずれか一方が存在しない場合に‘Ｌ’レベルを出力する。
【００２８】
ＡＮＤ回路６７の出力は、Ｄ−ＦＦ６８のＤ入力端子に接続される。Ｄ−ＦＦ６８の反転出力はクロックの１周期の間に立上りエッジと立下りエッジが共に存在した場合に‘Ｌ’レベルを出力し、立上りエッジと立下りエッジの少なくともいずれか一方が存在しない場合に‘Ｈ’レベルを出力する。このＤ−ＦＦ６８の反転出力を回転速度が設定値以下であることを示す信号(Flg(stop)、以下「低回転状態信号」という。)として使用する。この信号(Flg(stop))は、主に信号伝送回線７を介さずに低回転状態の出力を行うような場合に使用される。
【００２９】
また、ＡＮＤ回路６９，７１とＴ型フリップフロップ（Ｔ−ＦＦ）７０は、低回転状態信号(Flg(stop))が‘Ｈ’レベルである場合に発振器５の出力信号を２分周した一定周期の交流信号を出力する。このＡＮＤ回路７１の出力を低回転速度信号生成部６の出力信号(StopSig)として使用する。
【００３０】
この低回転速度信号(StopSig)は、信号伝送回線７を介して異常検出部３の低回転速度信号復元部１０へ送られる。
【００３１】
図３は、図２の低回転速度信号生成部６と共に用いられ、低回転速度信号生成部６から送られてくる低回転速度信号(StopSig)を入力して低回転状態検出信号(StopOK)を出力する低回転速度信号復元部１０の回路構成図である。
【００３２】
図３において、エッジ検出回路６１ａ，６２ａは、信号伝送回線７を通して回転速度センサ２側から送られてくる基準信号(Timer)を入力して、それぞれ信号(Timer)の立上りエッジと立下りエッジを検出する。なお信号(Timer)は、信号伝送回線７を通して送信する代わりに異常検出部３側に別に発振器５を設けて新たに生成するようにしても良い。
【００３３】
エッジ検出回路６１ａ，６２ａの出力はＯＲ回路６３ａに入力され、クロック信号(clk)が生成される。ＯＲ回路６３ａから出力されたクロック信号(clk)は、カウント回路６５ａ，６６ａのリセット端子、Ｄ−ＦＦ６８ａおよびＤ−ＦＦ８２ａのクロック端子にそれぞれ入力される。
【００３４】
一方、信号伝送回線７を通して送られてくる低回転速度信号(StopSig)は、カウント回路６５ａ，６６ａのカウントアップ用クロック端子に入力される。なお、カウント回路６５ａは低回転速度信号(StopSig)の立上りエッジでカウントされ、カウント回路６６ａは、低回転速度信号(StopSig)の立下りエッジでカウントされる。すなわち、カウント回路６５ａ，６６ａは、クロック信号(clk)の１周期の間に、低回転速度信号(StopSig)にそれぞれ立上りエッジまたは立下りエッジが存在したか否かを判定する機能を有する。この判定の結果１周期の間に立上りエッジが存在した場合には、カウント回路６５ａの出力(Judge Up(a))が‘Ｈ’レベルを出力する。１周期の間に立下りエッジが存在した場合には、カウント回路６６ａの出力(Judge Dn(a))が‘Ｈ’レベルを出力する。このカウント回路６５ａおよびカウント回路６６ａの出力はＯＲ回路８１ａに入力される。ＯＲ回路８１ａはクロック信号(clk)の１周期の間に立上りエッジと立下りエッジの少なくともいずれか一方が存在した場合に‘Ｈ’レベルを出力し、立上りエッジと立下りエッジの両方が共に存在しない場合に‘Ｌ’レベルを出力する。
【００３５】
ＯＲ回路８１ａの出力が接続されるＤ−ＦＦ６８ａの出力はクロックの１周期の間に立上りエッジと立下りエッジの少なくともいずれか一方が存在した場合に‘Ｈ’レベルを出力する。このＤ−ＦＦ６８ａの出力は、Ｄ−ＦＦ８８ａに入力され、さらに、Ｄ−ＦＦ６８ａの出力とＤ−ＦＦ８８ａの出力は、ＥＸＯＲ回路８３ａに入力され排他的論理和がとられる。このＥＸＯＲ回路８３ａの出路が低回転状態検出信号（StopOK）として出力される。これにより、Ｄ−ＦＦ６８ａの入力に変化のあったときのみ低回転状態検出信号（StopOK）が出力される。
【００３６】
図４は、本実施例による低回転速度信号生成部６の動作波形例である。図４の動作波形の前半期間において、カウント回路６５，６６の出力(Judge Up， Judge Dn)が両方ともクロック信号(clk)のタイミングに‘Ｈ’レベルであるため、低回転状態信号(Flg(stop))および低回転速度信号(StopSig)は‘Ｌ’レベルを出力する。なお、クロック信号(clk)は、図４では図示していないが、信号(Timer)の立上りと立下りに短時間一ショット出力される信号である。
【００３７】
図４の動作波形後半の低回転状態継続期間において、カウント回路６５，６６の出力(Judge Up， Judge Dn)の一方または両方がクロック信号(clk)のタイミングに‘Ｌ’レベルであるため、低回転状態信号(Flg(stop))は‘Ｈ’レベルを出力し、低回転速度信号生成部６の出力(StopSig)はクロック信号(clk)を分周した交流信号を出力する。
【００３８】
図５は、信号伝送回線７に故障がない場合の本実施例による低回転速度信号復元部１０の動作波形例である。
信号(Timer)と信号(StopSig)が図５のタイミングで入力されたとき、Ｄ−ＦＦ６８ａの出力は、この図に示すように信号(Timer)の位相をシフトした形になる。また、Ｄ−ＦＦ８２ａの出力波形は、Ｄ−ＦＦ６８ａをクロック信号(clk)の１周期分すなわち信号(Timer)の半周期分ずらした形になる。したがって、Ｄ−ＦＦ６８ａとＤ−ＦＦ８２ａの排他的論理和をとることにより、正常に低回転速度信号(StopSig)が出力されているときは、図５の低回転状態検出信号(StopOK)のような波形になる。なお、低回転状態検出信号(StopOK)の実際の波形は、信号(Timer)と信号(StopSig)の位相差や素子の遅延時間によって、信号(Timer)の半周期程度ずれる可能性があるが、基本的に低回転状態検出中は常時‘Ｈ’レベルの波形になる。
【００３９】
次に、信号伝送回線７等の故障により、信号(StopSig)が他の信号と混触した場合の低回転速度信号復元部１０の動作波形例について説明する。
図６は信号(StopSig)が回転速度信号のU信号と混触した場合の動作波形例、図７は信号(StopSig)が信号(Timer)と混触した場合の動作波形例である。それぞれ低回転状態検出信号(StopOK)が常時‘Ｈ’レベルにはならず途中で‘Ｌ’レベルに変化していることがわかる。したがって、低回転状態検出信号(StopOK)が所定以上の長さ、たとえば、信号(Timer)の２周期以上の長さであれば正しい低回転状態検出信号(StopOK)であると判定することによって、異常検出部３側で電動機の低回転状態を正確に検知することができる。
なお、信号(StopSig)が信号伝送回線７等の不具合によって‘Ｌ’レベルまたは‘Ｈ’レベルに固定された場合は、低回転状態検出信号(StopOK)は、常時‘Ｌ’レベルの波形になる。
【００４０】
本実施例による低回転速度信号生成部６によって生成される低回転速度信号(StopSig)の源信号、すなわちＴ−ＦＦ７０の出力は、発振器５の出力信号の周波数より低い周波数の信号になっているので、信号伝送回線７の故障(地絡，混触，電磁誘導等)のため低回転速度信号(StopSig)の信号伝送回線７に回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)が印加された場合においても、低回転速度信号復元部１０において交流信号の周波数を判別することで正常な低回転速度信号(StopSig)ではないということが確認できる。これにより、異常検出部３側の低回転状態検出信号（StopOK）の出力を停止することができる。
【００４１】
（実施例２）
図８に第２の実施例における低回転速度信号生成部６の回路構成図を示す。図８の低回転速度信号生成部６は、図２に対して低回転状態検出の判定方法を変えたものである。
【００４２】
本実施例による低回転速度信号生成部６では、回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)の排他的論理和であるＥＸＯＲ回路６４の出力をエッジ検出回路６１，６２に入力する。ＯＲ回路６３の入力にエッジ検出回路６１，６２の出力を接続することで、回転速度の検出タイミングを決めるクロック信号(clk)を生成する。
【００４３】
カウント回路６５，６６はクロック信号(clk)の１周期の間に、発振器出力に立上りエッジまたは立下りエッジが存在したか否かを判定する。ＡＮＤ回路６７とＤ−ＦＦ６８はクロックの１周期の間に立上りエッジと立下りエッジが共に存在した場合に‘Ｈ’レベルを出力し、立上りエッジと立下りエッジのいずれか一方が存在しない場合に‘Ｌ’レベルを出力する。このＤ−ＦＦ６８の出力を低回転状態信号(Flg(stop))として使用する。
【００４４】
ＡＮＤ回路６９，７１とＴ−ＦＦ７０は、低回転状態信号（Flg(stop)）が‘Ｈ’レベルである場合に発振器５の出力信号を分周した一定周期の交流信号を出力する。このＡＮＤ回路７１の出力を低回転速度信号生成部６の出力信号(StopSig)として使用する。
【００４５】
図９は、図８の低回転速度信号生成部６と共に用いられ、低回転速度信号生成部６から送られてくる低回転速度信号(StopSig)を入力して低回転状態検出信号(StopOK)を出力する低回転速度信号復元部１０の回路構成図である。
【００４６】
図９において、信号伝送回線７を通して回転速度センサ２側から送られてくる低回転速度信号(StopSig)は、エッジ検出回路６１ａ，６２ａに入力される。エッジ検出回路６１ａ，６２ａの出力はＯＲ回路６３ａに接続され、ＯＲ回路６３ａから回転速度の検出タイミングを決めるクロック信号(clk)が出力される。このクロック信号(clk)は、カウント回路６５ａ，６６ａのリセット端子、およびＤ−ＦＦ６８ａのクロック端子にそれぞれ入力される。
【００４７】
一方、信号伝送回線７を通して回転速度センサ２側から送られてくる信号(Timer)を入力して、Ｔ−ＦＦ８４ａによって２倍周期に変換する。なお、実施例１と同様に、信号(Timer)は、信号伝送回線７を通して送信する代わりに異常検出部３側に別に発振器５を設けて新たに生成するようにしても良い。
【００４８】
Ｔ−ＦＦ８４ａの出力信号は、カウント回路６５ａ，６６ａのカウントアップ用クロック端子に入力される。カウント回路６５ａ，６６ａはの間に、発振器出力に立上りエッジまたは立下りエッジが存在したか否かを判定する。ＡＮＤ回路６７ａはクロックの１周期の間に立上りエッジと立下りエッジが共に存在した場合に‘Ｈ’レベルを出力し、立上りエッジと立下りエッジのいずれか一方が存在しない場合に‘Ｌ’レベルを出力する。ＡＮＤ回路６７ａの出力をＤ−ＦＦ６８ａによってクロック信号(clk)の１周期の間ラッチして、低回転状態検出信号（StopOK）を生成する。
【００４９】
図１０は、本実施例による低回転速度信号生成部６の動作波形例である。図１０の動作波形の前半期間において、回路６５，６６の出力(Judge Up， Judge Dn)の一方または両方がクロック信号(clk)のタイミングに‘Ｌ’レベルであるため、低回転状態信号(Flg(stop))および低回転速度信号(StopSig)は‘Ｌ’レベルを出力する。
【００５０】
図１０の動作波形の低回転状態継続期間において、カウント回路６５，６６の出力(Judge Up，Judge Dn)の両方がクロック信号(clk)のタイミングに‘Ｈ’レベルであるため、低回転状態信号(Flg(stop))は‘Ｈ’レベルを出力し、低回転速度信号生成部６の出力(StopSig)はクロック信号(clk)を分周した交流信号を出力する。
【００５１】
本実施例では、低回転速度信号(StopSig)の源信号として、発振器５の出力信号の1/4以下の十分低い周波数の信号を用いている。低回転速度信号復元部１０は、入力した低回転速度信号(StopSig)が、本来受信すべき所定の周波数か否かを判定し、所定の周波数の場合は、低回転状態検出信号（StopOK）を出力し、所定の周波数でない場合は、低回転状態検出信号（StopOK）の出力を停止する。これにより、安全装置１の異常検出部３は、伝送回路の故障(地絡，混触，電磁誘導等)のため低回転速度信号(StopSig)の信号伝送回線７に回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)が印加されたような場合は、低回転状態検出信号（StopOK）の出力をしないようにすることができる。
【００５２】
（実施例３）
図１１に実施例３における低回転速度信号生成部６の回路構成図を示す。本実施例では、回転速度信号に同期した一定パルス幅の信号を出力する発振器５を設ける。低回転速度信号生成部６は、この発振器５の出力パルス幅と回転速度信号のパルス幅とを比較し回転速度が設定値以下であるか否かを判定する。回転速度の検出タイミングを決めるクロック信号(clk)の生成方法は、実施例２と同様であるので説明を省略する。
【００５３】
図１１において、発振器５は、コンデンサ７２と定電流源７３からなる充電回路と、定電圧源７４と比較器７５からなる判定回路と、ＯＲ回路７６と定電流源７７からなる放電回路で構成される。比較器７５はコンデンサ７２の電圧と定電圧源７４を比較しコンデンサ７２の電圧の方が高い場合に‘Ｈ’レベルを出力し、コンデンサ７２の電圧の方が低い場合に‘Ｌ’レベルを出力する。定電流源７７は、ＯＲ回路６３の出力が‘Ｈ’レベルの場合または比較器７５の出力が‘Ｈ’レベルの場合にコンデンサ７２を放電する回路構成になっており、発振器５をリセットする。ＯＲ回路６３の出力が‘Ｌ’レベルである場合において、発振器５はコンデンサ７２の静電容量と定電流源７３により設定された一定パルス幅の信号を出力する。ＲＳフリップフロップ（ＲＳ−ＦＦ）７８は、クロック信号(clk)が入力されてから次のクロック信号(clk)が入力されるまでに比較器７５の出力が‘Ｈ’レベルになったか否かを保持する。ＲＳ−ＦＦ７８の出力は、発振器５の出力信号よりもクロック信号(clk)のパルス幅の方が広い場合には‘Ｈ’レベルを出力し、狭い場合には‘Ｌ’レベルを出力する。Ｄ−ＦＦ６８は、クロック信号(clk)が入力されるタイミングにおけるＲＳ−ＦＦ７８の出力を保持する。このＤ−ＦＦ６８の出力を低回転状態信号(Flg(stop))として使用する。
【００５４】
信号発生器７９とＡＮＤ回路７１は、低回転状態信号(Flg(stop))が‘Ｈ’レベルである場合に予め設定された一定周波数の交流信号を出力する。このＡＮＤ回路７１の出力を低回転速度信号生成部６の出力(StopSig)として使用する。
【００５５】
図１２は、図１１の低回転速度信号生成部６と共に用いられ、低回転速度信号生成部６から送られてくる低回転速度信号(StopSig)を入力して低回転状態検出信号(StopOK)を出力する低回転速度信号復元部１０の回路構成図である。
【００５６】
図１２の発振器５ａは、図１１と同様なので説明を割愛する。なお、図１２は、低回転速度信号復元部１０で発振器５ａを備える構成なので、図１において、信号伝送回線７を介して信号(Timer)を伝送する必要はない。
【００５７】
図１２において、低回転速度信号(StopSig)は、エッジ検出回路６１ａ，６２ａに入力される。そして、ＯＲ回路６３ａの入力にエッジ検出回路６１ａ，６２ａの出力を接続することで、回転速度の検出タイミングを決めるクロック信号(clk)を生成する。このクロック信号(clk)は、ＲＳ−ＦＦ７８ａのリセット入力端子、およびＤ−ＦＦ６８ａのクロック端子にそれぞれ入力される。一方、発振器５ａの出力は、ＲＳ−ＦＦ７８ａのセット入力端子に接続され、ＲＳ−ＦＦ７８ａの出力はＤ−ＦＦ６８ａのＤ入力端子に入力される。このＤ−ＦＦ６８ａの出力を低回転状態検出信号（StopOK）として使用する。
【００５８】
図１３は、本実施例による低回転速度信号生成部６の動作波形例である。図１３の動作波形の前半期間において、コンデンサ７２の電圧(ＶＣ７２)は定電圧源７４の電圧(Ｖｒｅｆ)に達する前にリセットされているため、低回転状態信号(Flg(stop))および低回転速度信号(StopSig)は‘Ｌ’レベルを出力する。
【００５９】
図１３の動作波形の低回転状態継続期間において、コンデンサ７２の電圧(ＶＣ７２)は定電圧源７４の電圧(Ｖｒｅｆ)に達するため、低回転状態信号(Flg(stop))は‘Ｈ’レベルを出力し、低回転速度信号生成部６の出力(StopSig)は一定周期の交流信号を出力する。
【００６０】
信号発生器７９は、定電流源７３の電流値以下の電流を流す定電流源とコンデンサ７２の静電容量以上の静電容量を持つコンデンサを用いて交流信号を発生させる。これにより発振器５が発生する信号のパルス幅より低回転速度信号(StopSig)のパルス幅を広くすることが可能である。
【００６１】
低回転速度信号生成部６は、回転速度信号のパルス幅と発振器５の出力信号のパルス幅を直接比較して、回転速度信号のパルス幅の方が広い場合のみ低回転速度信号を出力する。
【００６２】
上記の実施例２および実施例３については、低回転速度復元部１０の動作波形図を省略するが、いずれも予め定められた周期の低回転速度信号（StopSig）を入力しているときにのみ、‘Ｈ’レベルの低回転状態検出信号（StopOK）を出力するものである。
【００６３】
以上、本実施の形態によれば、簡単な回路構成によって、設定値よりも回転速度が低い状態を検知して、低回転速度信号(StopSig)を生成することができる。また、低回転速度信号生成部６で生成した低回転速度信号(StopSig)をそのまま低回転速度信号復元部１０へ送るのではなく、低回転状態を検出するための基準信号よりも長い周期の交流信号に変換して送るようにしたので、低回転速度信号復元部１０において、信号伝送回線での短絡や開放等の故障を検知することができる。例えば低回転速度信号(StopSig)が信号伝送回線上で回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)と混触したような場合でも、低回転速度信号復元部において交流信号の周波数を判別することで低回転速度信号(StopSig)に異常が発生したことを検知して、低回転状態検出信号（StopOK）の出力を停止することができる。
【００６４】
次に、図１４を用いて本発明の第２の実施形態による電動機の安全装置について説明する。まず、図１との違いを中心に電動機の安全装置１の構成を説明する。なお、回転速度センサ２の基本動作や低回転速度信号生成部６の構成および動作は第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
【００６５】
図１４において、ＥＸＯＲ回路９１，９２，９３は、回転速度センサ２から出力される回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)と低回転速度信号生成部６から出力される停止状態を含む低回転速度信号(StopSig)との排他的論理和を演算し、信号伝送回線７に出力する。低回転速度信号復元部１０は、伝送回路上の回転速度信号(U/StopSig，V/StopSig，W/StopSig)のパルスパターンから、低回転速度信号(StopSig)の復元と信号伝送回線７の故障検出を行う。そして、低回転速度信号復元部１０は、信号伝送回線７に故障がないと判定した場合は、異常検出部３側の低回転状態検出信号（StopOK）として復元した低回転状態検出信号（StopOK）を出力する。ＥＸＯＲ回路９４，９５，９６は、異常検出部３側の回転速度信号(U/StopSig’，V/StopSig’，W/StopSig’)と異常検出部３側の低回転状態検出信号（StopOK）の排他的論理和を演算し、回転速度信号(U/A，V/B，W/Z)を復元する。
【００６６】
図１５にU/V/W相式の回転速度センサにおける低回転速度信号復元部１０の動作説明図を示す。また、図１６に信号伝送回線７に故障がない場合の動作波形例、図１７に信号伝送回線７に故障が発生している場合の動作波形例を示す。
【００６７】
まず、図１５において、矢印で接続された複数の円は入力信号(U，V，W)の組合せに対応する状態を示す。また、実線矢印は正転時の状態遷移、破線矢印は逆転時の状態遷移、一点破線の矢印は低回転速度信号の出力信号の論理反転動作による状態遷移をそれぞれ示している。低回転速度でなくかつ信号伝送回線７に故障がない場合は、入力信号により実線矢印や破線矢印に従った状態遷移を行う。
【００６８】
低回転速度信号復元部１０は、一点破線の矢印で示した状態遷移が生じた場合は、回転速度センサ２側の低回転速度信号(StopSig)を出力し、出力信号の論理反転動作が生じたと判定して、異常検出部３側の低回転状態検出信号（StopOK）を反転させる。また、低回転速度信号復元部１０は、実線，破線、および一点破線の矢印で示した状態遷移以外の状態となる信号を入力した場合には、伝送回路の故障と判定して、故障状態(Fault)に遷移する。
【００６９】
次に、図１６の動作波形について説明する。図１６の前半期間は、図４と同様の動作であるので説明を省略する。図１６の低回転状態継続期間において、図４と同様の動作で導出される低回転速度信号(StopSig)が反転する際に、信号伝送回路７上の回転速度信号(U/StopSig，V/StopSig，W/StopSig)が同時に反転する。
【００７０】
低回転速度信号復元部１０はこの反転動作を検出して、異常検出部３側の低回転状態検出信号（StopOK）を生成する。
【００７１】
図１７の動作波形の故障期間以外においては、図１６と同様の動作により、信号伝送回路７上の回転速度信号(U/StopSig，V/StopSig，W/StopSig)を同時に反転させることで異常検出部３側に低回転状態であることを伝達する。一方、図１７の故障期間(Fault)においては、伝送回路上の回転速度信号(U/StopSig，V/StopSig，W/StopSig)の出力がすべて‘Ｈ’レベルとなっている。この遷移は図１５における実線，破線、および一点破線の矢印で記載した遷移ではないため、低回転速度信号復元部１０は信号伝送回線７の故障と判定する。そして、低回転速度信号復元部１０は異常検出部３側の低回転状態検出信号（StopOK）として‘Ｌ’レベルを出力する。出力がすべて‘Ｌ’レベルになる場合や２相の信号が同時に反転する場合等の他の故障モードにおいても同様に遷移の不一致から検出が可能である。
【００７２】
以上の如く、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に停止状態を含む電動機の低回転状態を検出することができる。また、信号伝送回線の回線数を増加させずに信号伝送回線の故障を検出することができる。これにより、電動機の状態、すなわち、停止を含む低回転状態であるか否かを確実に伝達することが可能となる。
【００７３】
本発明は、上述の実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実現することができる。例えば、上記の説明ではU/V/W相式の回転速度センサを例に説明したが、A/B/Z相式の回転速度センサにも適用することができる。また、回転速度センサに自己診断手段を設けて、回転速度センサの故障診断を実施して正常である場合にのみ低回転速度信号の出力を許可するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  安全装置
２  回転速度センサ
３  異常検出部（異常検出手段）
４  回転速度検出部（回転速度検出手段）
５，５ａ  発振器（信号発生手段）
６  低回転速度信号生成部（低回転速度信号生成手段）
７  信号伝送回線
１０  低回転速度信号復元部（低回転速度信号復元手段）
２１  発光部
２２  回転ディスク
２３  受光部
６１，６１ａ，６２，６２ａ  エッジ検出回路
６３，６３ａ，８１，８１ａ  ＯＲ回路
６４，８３，８３ａ  ＥＸＯＲ回路
６７，６７ａ，６９，７１  ＡＮＤ回路
６８，６８ａ，８２，８２ａ  Ｄ−ＦＦ
７０，８４，８４ａ  Ｔ−ＦＦ
７２，７２ａ  コンデンサ
７３，７３ａ，７７，７７ａ  定電流源
７４，７４ａ  定電圧源
７５，７５ａ  比較器
７８，７８ａ  ＲＳ−ＦＦ
７９  信号発生器（Signal Generator）
９１〜９６  ＥＸＯＲ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010288390.tif 000015
【図１４】
2010288390.tif 000016
【図１５】
2010288390.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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