(57)【要約】【課題】部品のペアリングミスを自身で検知することが可能なモータ装置を提供する。【解決手段】サンプルデータｉｕ（ｎ）が下限閾値Ｉｈｔ１と上限閾値Ｉｔｈ２との間とされる場合、ペアリングの正しい相電流の特性に相当（一致又はこれに近い状態）するので、被検査物であるモータ装置のペアリングが正常であることが判明する。一方、サンプルデータｉｕ（ｎ）が下限閾値Ｉｈｔ１を下回る場合、ペアリングの正しい相電流の特性とは異なるので、被検査物のペアリングが異常であることが判明する。また、サンプルデータｉｕ（ｎ）が上限閾値Ｉｈｔ２を上回る場合にあっても、ペアリング異常が判明する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、前記モータへ交流電力を与えるインバータと、前記インバータを構成するパワートランジスタへ制御信号を出力させる制御回路と、前記モータ及び前記制御回路の組合せ状態に係る検査処理を前記制御回路と協同して機能させる検査プログラムと、を備えるモータ装置において、
前記検査プログラムは、
予め設定されている検査期間について前記インバータでの所定相電流を発生させる検査信号生成処理と、
前記検査期間中に検出された電流のサンプルデータと予め設定されている電流閾値とを比較させる検査結果判別処理と、
が規定されていることを特徴とするモータ装置。
【請求項２】
前記サンプルデータは、前記検査期間にて作成されるサンプルデータのうち、最末時刻に対応するデータであることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
【請求項３】
前記検査結果判別処理は、前記サンプルデータの示す値が上限閾値と下限閾値との間である場合、前記組合せに係る検査結果が正常である旨を示す処理を実行させ、又は、前記サンプルデータの示す値が上限閾値以上又は下限閾値以下である場合、前記組合せに係る検査結果が異常である旨を示す処理を実行させる、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ装置。
【請求項４】
前記検査処理は、前記モータの動作を確認する動作検査処理のうち、ｄ軸電流のみを流すことでローターを所定角度に設定する位置決め処理に組込まれている、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のモータ装置。
【請求項５】
前記検査処理は、前記位置決め処理で形成される最後の相電流について、前記サンプルデータを作成することを特徴とする請求項４に記載のモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置に関し、特に、モータとこれを制御する回路とのカップリング正誤を判定する際に用いて好適のものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インバータ回路を用いてモータを駆動させる技術が知られている。例えば、  特開Ｈ０１−１９０２８６号公報（特許文献１）では、モータ，当該モータへ交流電力を与えるインバータ，及び，インバータへ制御信号を与える制御回路，によってモータ装置が構成される。かかるモータ装置は、搭載されるモータの制御を行うことで、モータに接続される機構のアクチュエータとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開Ｈ０１−１９０２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータ装置は、製造ライン上でモータ，制御回路等が適宜配置され、工程が進むにつれ順次組み立てられていく。ここで、一つの製造ラインで異なる型式のモータ装置を製造する場合、製造製品の型式が切換る製造区間Ａと製造区間Ｂとの境界で、製造ラインへ投入される部品（モータＭａ／Ｍｂ，インバータＣＮＶａ／ＣＮＶｂ，制御回路ＣＮＴａ／ＣＮＴｂ）を誤りなく切換えなければならない（図１０ａ参照）。
【０００５】
しかしながら、パーツフィーダーへの部品装填ミスや、ＦＡの誤動作、その他人為的ミス等、何らかの事情によって、部品どうしの組合せ（ペアリング）に誤りが生じてしまう。このため、製造ライン上でペアリングミスが生じた場合には（図１０ｂ）、モータ装置自身でこれを検知する機能が要求される。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み、部品のペアリングミスを自身で検知することが可能なモータ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明では次のようなモータ装置の構成とする。即ち、モータと、前記モータへ交流電力を与えるインバータと、前記インバータを構成するパワートランジスタへ制御信号を出力させる制御回路と、前記モータ及び前記制御回路の組合せ状態に係る検査処理を前記制御回路と協同して機能させる検査プログラムと、を備えるモータ装置において、
前記検査プログラムは、予め設定されている検査期間について前記インバータでの所定相電流を発生させる検査信号生成処理と、前記検査期間中に検出された電流のサンプルデータと予め設定されている電流閾値とを比較させる検査結果判別処理と、が規定されていることとする。
【０００８】
好ましくは、前記サンプルデータは、前記検査期間にて作成されるサンプルデータのうち、最末時刻に対応するデータであることとする。
【０００９】
好ましくは、前記検査結果判別処理は、前記サンプルデータの示す値が上限閾値と下限閾値との間である場合、前記組合せに係る検査結果が正常である旨を示す処理を実行させ、又は、前記サンプルデータの示す値が上限閾値以上又は下限閾値以下である場合、前記組合せに係る検査結果が異常である旨を示す処理を実行させることとする。
【００１０】
好ましくは、前記検査処理は、前記モータの動作を確認する動作検査処理のうち、ｄ軸電流のみを流すことでローターを所定角度に設定する位置決め処理に組込まれていることとする。また、この検査処理は、前記位置決め処理で形成される最後の相電流について、前記サンプルデータを作成すると更に良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るモータ装置によると、検査信号生成処理及び検査結果判別処理といった検査モードが機能するので、部品のペアリングに係る正誤判定を、モータ装置自らの処理で実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係るモータ装置の回路構成を示す図。
【図２】運転モードで実行される処理を示すフローチャート。
【図３】運転モードでの電流値を示すタイミングチャート。
【図４】検査モードで実行される処理を示すフローチャート（実施例１）。
【図５】検査信号及び相電流を示すタイミングチャート（実施例１）。
【図６】サンプルデータと閾値の関係を示す図（実施例１）。
【図７】検査モードでの電流値を示すタイミングチャート（実施例１）。
【図８】検査モードで実行される処理を示すフローチャート（実施例２）。
【図９】検査モードでの電流値を示すタイミングチャート（実施例２）。
【図１０】モータ装置の製造工程を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、本実施の形態に係るモータ装置の回路構成が示されている。図示の如く、モータ装置１００は、交流電力を全波整流させるダイオードブリッジ１１０と、ダイオードブリッジ１１０から受けた電力を制御し直流電力へ変換させるコンバータ１２０と、コンバータ１２０の後段にバスラインを介して接続されたインバータ１３０と、インバータ１３０で制御された相電流を検出する電流センサ１４０と、インバータ１３０によって駆動されるモータ１５０と、コンバータ１２０及びインバータ１３０へ制御信号を発信する制御回路１６０と、から構成される。
【００１４】
コンバータ１２０は、フルブリッジ回路１２１と、トランス１２２と、整流回路１２３と、平滑コンデンサ１２４とから構成される。このうち、フルブリッジ回路１２１は、パワートランジスタＴ１，Ｔ２より成るアームと、パワートランジスタＴ３，Ｔ４より成るアームとが、電源ラインＬ１ａ，Ｌ１ｂを介して接続される。トランス１２２は、一次コイルの端点が各アームの接点に接続され、二次コイルの端点が整流回路１２３の入力譚に各々接続される。また、当該整流回路１２３の出力端は、電源ラインＬ２ａ，Ｌ２ｂを介して、平滑コンデンサ１２４が並列接続されている。コンバータ１２０は、パワートランジスタＴ１〜Ｔ４を適宜に駆動させることで、平滑コンデンサ１２４に蓄積させる電荷を適宜にバランスさせ、後段へ印加する出力電圧を制御している。尚、本実施の形態では、上述の如く絶縁方式のコンバータが採用されているが、これに限らず、非絶縁方式のコンバータ等、現在周知の回路構成を適宜置換えても良い。
【００１５】
インバータ１３０は、パワートランジスタＴａｕ及びＴｂｕより成る第１アーム，Ｔａｖ及びＴｂｖより成る第２アーム，Ｔａｗ及びＴｂｗより成る第３アームが、電源ラインＬ２ａ及びＬ２ｂを介して並列に接続されている。これらアームの接点ｔｕ〜ｔｗは、電流ラインＬｕ〜Ｌｗを介して、モータ１５０のステータコイルＭＬｕ〜ＭＬｗへ各々接続される。各々の電流ラインには、Ｕ相電流，Ｖ相電流，Ｗ相電流が流れることとなる。インバータ１３０は、適宜の組合せでパワートランジスタがオン／オフされることで、三相交流電力を生成させる。
【００１６】
電流センサ１４０は、相電流を検出する電気的素子であって、現在周知の物を用いれば良い。モータ１５０は、ステータコイルＭＬｕ〜ＭＬｗとローターとを備え、ｄ軸電流及びｑ軸電流が制御されることで、ローターの回転動作（トルク，回転数）が制御される。本実施の形態では、同期モータが用いられることとする。この同期モータは、位置決め→強制運転（誘導運転）→ｄ軸電流及びｑ軸電流の切換→同期運転、といった順序で起動される。
【００１７】
制御回路１６０は、信号処理回路１６１，ドライブ回路１６２ａ及び１６２ａ，この他、適宜の電気的素子及び配線基板等を具備するものである。ドライブ回路１６２ａは、信号ラインＬｂｒを介して信号処理回路１６１から受けた信号に基づき、制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成・出力させる。かかるドライブ回路１６２ｂは、ＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ−ＩＣ，当該ＩＣの出力信号を増幅させるパワートランジスタ等が組込まれている。また、ドライブ回路１６２ｂについても、先のドライブ回路と同様の構成とされ、信号処理回路１６１から受けた指令信号に基づき、制御信号Ｓａｕ〜Ｓｂｗを生成・出力させる。これら制御信号Ｓａｕ〜Ｓｂｗは、信号ラインを介して、所定のパワートランジスタＴａｕ〜Ｔｂｗのゲート部へ印加される。
【００１８】
信号処理回路１６１は、本実施の形態にあってはマイクロコンピュータが用いられ、ＣＰＵ，メモリ回路，クロック回路，Ａ／Ｄ変換回路，Ｉ／Ｏ回路，これらを接続するデータバス，制御バス，アドレスバス，その他適宜な信号ライン・電源ラインが設けられる。また、メモリ回路には、各種プログラムが格納され、当該プログラムで規定される命令がＣＰＵの命令レジスタへ呼び出される。このように、プログラムは、ＣＰＵ等のハードウェア資源と協同して、所定の機能構築を実現されるものである。後述する検査プログラムが実行される場合、信号処理回路１６１において、検査モード処理におけるメインルーチン及びサブルーチンを機能させる。このうち、サブルーチンには、検査信号形成処理，検出データ作成処理，検査結果判別処理等の各種処理が実行される。尚、これら処理の詳細については、追って詳述することとする。
【００１９】
また、信号処理回路１６１に内蔵されたＡ／Ｄ変換回路では、数十μｓｅｃ程度のサンプルタイミング毎に、電流センサ１４０にて検出された相電流（以下、検出電流ｉｕ〜ｉｗ）のサンプルデータを作成する。かかるサンプルデータは、先ず、Ａ／Ｄ変換回路のデータレジスタに取り込まれ、ＣＰＵからの指令に応じて、ＣＰＵ側のデータレジスタ又はメモリ回路へ其の情報が格納される。
【００２０】
また、内蔵Ｉ／Ｏ回路では、回転数指令信号ＲＱω，及び，検査要求信号ＲＱｅｘが受信される。このうち、回転数指令信号ＲＱωは、運転モード処理機能時に採用される情報であって、モータの回転数を指定する信号である。検査要求信号ＲＱｅｘは、検査モード処理を機能させるトリガー信号であって、例えば、生産ラインに付帯する検査装置等から送信される。
【００２１】
図２及び図３を参照して、運転モードが機能した場合の処理ルーチンについて説明する。この運転モードルーチンが起動されると、所定の相電流（本実施の形態では、Ｕ相電流）を増加させてゆき、ローターを所定の方向へセットさせる（Ｓ１０１）。
【００２２】
その後、Ｕ相電流の周波数を徐々に増加させ、誘導モードによる運転を開始する（Ｓ１０２）。このとき、電流ベクトルが回転するよう制御されるので、これに応じて回転子の動作が始まる。
【００２３】
回転子が所定の回転数ωｓまで到達すると、電流切換処理Ｓ１０３が実行される。当該処理Ｓ１０３では、ｄ軸電流を徐々に低下させると共にｑ軸電流を増加させ、エネルギー効率の高い回転へと切換える。
【００２４】
その後、ｄ軸電流を零とさせ、ローターがｑ軸電流のみによって回転される（Ｓ１０４）。ここでは、回転数指令信号ＲＱωに応じて、相電流の周波数及びｑ軸電流の大きさが適宜調整される。
【００２５】
ここまでの制御は、従来技術に係る運転モードでの処理である。以下、実施例１及び実施例２を参照して、本実施の形態の特徴部とされる検査モード処理について説明する。
【実施例１】
【００２６】
図４は、検査モード処理（検査プログラムで規定される処理）で機能するメインルーチンとサブルーチンが示されている。このうち、メインルーチンは、検査要求信号ＲＱｅｘが信号処理回路１６１にて検出されると、このイベントに基づいて起動されることとなる。
【００２７】
図示の如く、メインルーチンでは、ペアリング検査処理Ｓ２１０→動作検査処理Ｓ２２０→検査情報通信処理Ｓ２３０，を経て本ルーチンが終了する。メインルーチンは、検査要求信号ＲＱｅｘが検出されなければ起動されることはない。
【００２８】
メインルーチンのうち動作検査処理Ｓ２２０は、位置決め処理→強制運転処理→電流切換処理→同期運転処理，を順次確認的に実行させてゆく（図７参照）。但し、この動作検査処理Ｓ２２０は、運転モードの場合と異なり、回転数指令信号ＲＱωによってローターの制御が行われることはない。処理Ｓ２２０での回転数制御は、無負荷又は予め定められた負荷で検査が行われるよう、動作モデルがプログラミングされているものである。そして、信号処理回路１６１は、動作検査処理Ｓ２２０でのモータの動作をログデータに記録させる。その後、検査情報通信処理Ｓ２３０にて当該ログデータを製造ラインの検査装置へ発信し、かかる検査装置では、このログデータを参照して、適正な動作が行われたか否かを判定する。
【００２９】
また、ペアリング検査処理Ｓ２１０では、図４（ｂ）に示されるサブルーチンを起動させる。当該サブルーチンは、所定のトランジスタ駆動信号を出力させる検査信号生成処理Ｓ２１１を実行させる。検査信号生成処理Ｓ２１１では、インバータのパワートランジスタＴａｕ及びＴｂｗのみをオン状態とさせ、Ｔａｕ→Ｌｕ→ＭＬｕ・ＭＬｗ→Ｌｗ→Ｔｂｗ，の経路でＵ相電流を発生させる。但し、トランジスタＴｂｗの替りにトランジスタＴｂｖをオンさせ、Ｕ相電流を発生させても良い。また、Ｕ相電流に限ることなく、何れか一つの相電流を発生させれば良い。
【００３０】
本実施例では、図５に示す如く、パワートランジスタＴａｕに与えられる制御信号Ｓａｕは、予め設定されている検査期間Ｔｏについて連続的に現れるパルス波とされる。本実施例では、キャリア周波数にて規定される一周期Ｔｄについて、ＯＮ−ＤＵＴＹが徐々に増加するよう設定されている。これにより、高いＯＮ−ＤＵＴＹが急激に与えられる場合と比べ、ローターの振動等、検査動作に伴う不具合を回避させている。但し、このような不具合が生じない場合には、ＯＮ−ＤＵＴＹを漸増させることなく一定とさせても良い。一方、パワートランジスタＴｂｗに与えられる制御信号Ｓｂｗは、検査期間ＴｏについてＨｉｇｈ状態とされ、この期間、パワートランジスタＴｂｗのオン状態を維持させる。即ち、本実施例によれば、制御信号ＳａｕのＤＵＴＹ比に基づいて、単位時間当たりの相電流の増加量が規定され、これにより、相電流のピーク値Ｉｐが調整される。
【００３１】
検査用の制御信号（以下、検査信号と呼ぶ）が出力されると、上述した検査期間Ｔｏについて相電流のサンプリングが順次実行される（Ｓ２１２，Ｓ２１３）。本実施例では、Ｕ相電流がサンプリングされ、サンプリングタイミングｔ１〜ｔｎの各々に対応して、信号処理回路１６１にてＵ相電流のサンプルデータｉｕ（１）〜ｉｕ（ｎ）を各々作成する。尚、サンプルデータｉｕ（１）〜ｉｕ（ｎ）は、Ａ／Ｄ変換回路からＣＰＵのデータレジスタ又はメモリ回路へと転送され、其のデータが電気的に保存される。
【００３２】
サンプルデータｉｕ（１）〜ｉｕ（ｎ）が検査期間Ｔｏについて全て揃うと、検査結果判別処理Ｓ２１４が実行される。かかる処理Ｓ２１４では、図６に示す如く、サンプルデータｉｕ（１）〜ｉｕ（ｎ）に対して下限閾値Ｉｈｔ１及び上限閾値Ｉｔｈ２を予め設定している。これら閾値は、部品のペアリングが正しいモータ装置について実験的に得られた値である。例えば、ペアリングの正しいモータ装置に対して検査信号を与え、このときのサンプルデータを取得する。そして、このサンプルデータが示すピーク値Ｉｐに基づいて、上下限閾値を設定すれば良い。但し、条件によっては、何れか一方の閾値を利用してペアリングの正誤を判定することもできる。
【００３３】
図６では、検査結果判別処理Ｓ２１４で閾値判定させる場面の具体的事例が示されている。図６（ａ）に示す如く、サンプルデータｉｕ（ｎ）が下限閾値Ｉｈｔ１と上限閾値Ｉｔｈ２との間とされる場合、ペアリングの正しい相電流の特性に相当（一致又はこれに近い状態）するので、被検査物であるモータ装置のペアリングが正常であることが判明する。一方、図６（ｂ）に示す如く、サンプルデータｉｕ（ｎ）が下限閾値Ｉｈｔ１を下回る場合、ペアリングの正しい相電流の特性とは異なるので、被検査物のペアリングが異常であることが判明する。また、サンプルデータｉｕ（ｎ）が上限閾値Ｉｈｔ２を上回る場合にあっても、ペアリング異常が判明する（図６ｃ参照）。
【００３４】
尚、本実施例では、最末時刻ｔｎに対応するサンプルデータｉｕ（ｎ）を用いて、上述した閾値との比較を行っている。何故なら、サンプルデータｉｕ（ｎ）は、相電流のピーク値Ｉｐに最も近い値を示すものであり、本実施例の閾値判定に最も好適だからである。但し、ノイズ等の影響によりサンプルデータｉｕ（ｎ）の信憑性が低い場合には、一つ前のサンプルタイミングｔ（ｎ−１）におけるサンプルデータｉｕ（ｎ−１）を用いるようにしても良い。また、ノイズ等の不具合を緩和させる為、サンプルタイミングの末尾３点〜５点程度のサンプルデータの平均値を算出し、これに基づいてペアリングの正誤判定を実施しても良い。そして、閾値判定に用いるサンプルデータが最末のデータとされない場合、これに応じて閾値の設定を適宜に設定変更すれば、ペアリングについての判定精度を悪化させずに済む。
【００３５】
本実施例に係るモータ装置１００によると、検査信号生成処理及び検査結果判別処理といった検査モードに関する処理が機能するので、部品のペアリングに係る正誤判定を、モータ装置自らの処理で実現させることが可能となる。
【００３６】
図６（ｂ）に戻り検査モード（サブルーチン）の説明を続ける。本実施例では、処理Ｓ２１４の判定結果に基づき、ペアリングの正常フラグ及び異常フラグを立てる処理が組込まれている（Ｓ２１５,Ｓ２１６）。これにより、本実施の形態に係るモータ装置は、其の判定結果の情報を、他の装置へ提供する準備が整えられる。
【００３７】
かかるサブルーチンが終了すると、メインルーチンでは、サブルーチン終了直後に設定されるシーケンシャルへ移行し、これにより、動作検査処理Ｓ２２０、検査情報通信処理Ｓ２３０を順次機能させてゆく。検査情報通信処理Ｓ２３０では、Ｉ／Ｏ回路を介して、モータ装置１００と製造ラインの検査装置との情報通信が実施される。ここで送受信される情報は、先の判定結果（正常を示す情報，異常を示す情報）が含まれる。そして、製造ラインの検査装置では、判定結果情報が正常を示す場合、モータ装置１００を検査工程の次の工程へ進ませ、判定結果情報が異常を示す場合、エラーを報知するアラートを発するよう機能する。また、判定結果情報が異常を示す場合には、作業者が部品の交換を行っても良く、この作業を自動で行うような機構を用いても良い。
【実施例２】
【００３８】
本実施例では、図８に示す如く、ペアリング検査処理が位置決め処理に組込まれている。尚、実施例１で説明された同一の事項については、説明の重複を避ける為、当該同一事項の説明を省略することとする。
【００３９】
図示の如く、本実施例に係る動作検査処理は、位置決め処理，強制運転処理，電流切換処理，同期運転処理，及び，停止処理，を順次機能させる。このうち、位置決め処理を除く各処理は、其の処理期間が検査プログラムによって予め規定されており、一連の動作を実施することで、運転動作に関する各種チェックが行われる。
【００４０】
一方、位置決め処理は、図９に示す如く、複数の相電流を順番に流すことによって、ローターを所望のポジション（角度）にセットさせる。即ち、本実施例は、複数の相電流を順番に発生させることで（ｄ軸電流のみを流す処理）、ローターの向きを徐々に所望ポジションに導いている。同図にあっては、Ｕ相電流以外の他の相電流（例えば、Ｖ相電流）を流した後、最後に、Ｕ相電流を流して、ローターの向きを所定方向にセットさせている。但し、最後の相電流がＵ相電流に限られるという訳ではない。
【００４１】
そして、ペアリング検査処理は、位置決め処理で制御される何れかの相電流に対応して実行される。このような処理によれば、ペアリング検査処理だけの為に「ｄ軸電流のみを発生させる動作」が不要となり、検査処理における簡素化が図られる。
【００４２】
本実施例に係るメインルーチンでは、ペアリング検査処理に移行すると、図８（ｂ）に示されるサブルーチンが起動される。当該サブルーチンでは、何れか一つの相電流を発生させる処理（ｄ軸電流を発生させる処理）が既に実施されているので、実施例１の処理Ｓ２１１のような検査信号を敢えて出力させる必要が無い。この点からも、本実施例に係る検査処理の簡素化が図られることとなる。
【００４３】
また、本実施例によると、位置決め処理で形成される最後の相電流を対象として、ペアリングの正否に係るサンプルデータを作成させている。このため、本実施例では、ローターの方向が正しくセットされた時点で、サンプルデータがメモリ回路等へ取り込まれることとなる。ここで、上述した実験結果に基づく各閾値の設定作業は、ローターの方向が正しくセットされた状態でサンプルデータのモデルを取得し、これに基づいて適宜なレベルを閾値として選択する。従って、本実施例によると、閾値の設定時における条件と略同一の条件でサンプルデータの作成が行われるので、判定精度の高いペアリング検査処理を実現できる。
【符号の説明】
【００４４】
１００  モータ装置，    １３０  インバータ，    １４０  電流センサ，    １５０  モータ，    １６０  制御回路，    １６１  信号処理回路，    Ｔａｕ〜Ｔｂｗ  パワートランジスタ。
【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】
2014082860.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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