(57)【要約】【課題】障害等の発生時に負荷への電流供給を防止するのに好適なアラーム信号出力装置を提供する。【解決手段】パワーアンプ基板３には、電源１ａ、１ｂ、モータ２および制御基板６が接続されている。パワーアンプ基板３は、制御基板６からの電流指令信号に基づいて駆動信号を出力するフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３と、駆動信号に基づいて電源１ａからの電流をモータ２に供給するモータ駆動回路３９と、モータ２の駆動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム回路３５とを備える。アラーム回路３５は、モータ２への駆動電流が最大駆動電流値以上となった状態が所定時間Ｔ継続したときは、アラーム信号を出力する。【選択図】      図１
0003171146.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電流を負荷に供給して前記負荷を稼動する負荷稼動装置に適用されるアラーム信号出力装置であって、
前記負荷は、ダイレクトドライブモータからなり、
前記負荷に供給される電流が前記負荷の最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続したときは、前記負荷の稼動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム信号出力手段を備えることを特徴とするアラーム信号出力装置。
【請求項２】
負荷に供給すべき電流の指令値を示す電流指令信号を出力する電流指令信号出力手段と、前記電流指令信号出力手段からの電流指令信号に基づいて稼動信号を出力する稼動信号出力手段と、前記稼動信号出力手段からの稼動信号に基づいて電源からの電流を前記負荷に供給する負荷稼動手段とを備える負荷保護装置であって、
前記負荷は、ダイレクトドライブモータからなり、
前記負荷に供給される電流が前記負荷の最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続したときは、前記負荷の稼動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム信号出力手段を備えることを特徴とする負荷保護装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記アラーム信号出力手段からのアラーム信号を入力したときは、前記負荷への電流供給を遮断する電流供給遮断手段を備えることを特徴とする負荷保護装置。
【請求項４】
請求項２および３のいずれか１項において、
前記アラーム信号出力手段は、前記負荷に供給される電流が前記最大稼動電流値よりも大きい前記負荷の限界電流値以上となったときは、前記アラーム信号を出力することを特徴とする負荷保護装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項において、
前記アラーム信号出力手段をハードウェアで構成したことを特徴とする負荷保護装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記アラーム信号出力手段は、前記負荷に供給される電流を電圧値に変換する電流センサと、前記電流センサの出力電圧を積分する積分回路と、前記積分回路の出力電圧と前記最大稼動電流値および前記所定時間の積分値に対応する基準電圧を比較する比較器とを備え、前記比較器の出力信号を前記アラーム信号として出力することを特徴とする負荷保護装置。
【請求項７】
電源からの電流を負荷に供給して前記負荷を稼動する負荷稼動装置に適用されるアラーム信号出力方法であって、
ダイレクトドライブモータからなる前記負荷に供給される電流が前記負荷の最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続したときは、前記負荷の稼動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム信号出力ステップを含むことを特徴とするアラーム信号出力方法。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、異常電流時にアラーム信号を出力する装置および方法に係り、特に、障害等の発生時に負荷への電流供給を防止するのに好適なアラーム信号出力装置および負荷保護装置、並びにアラーム信号出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の基板から構成されるモータ制御装置としては、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。特許文献１記載の技術は、電源からの電流をモータに供給してモータを駆動するパワーアンプ基板を構成するものであり、モータ制御装置は、このパワーアンプ基板に制御基板を接続し、例えば、図５に示すように構成することができる。
図５は、従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
従来のモータ制御装置は、図５に示すように、交流電源からなる電源１ａ、１ｂと、ダイレクトドライブモータからなるモータ２と、モータ２を駆動するパワーアンプ基板３００と、モータ２を制御する制御基板６００とを有して構成されている。パワーアンプ基板３００には、電源１ａ、１ｂおよびモータ２が接続され、パワーアンプ基板３００および制御基板６００は信号線で接続されている。
【０００３】
パワーアンプ基板３００は、制御基板６００からの信号を処理する信号処理部３１０と、モータ２に電力を供給する電力供給部３２０とを有して構成されている。
信号処理部３１０は、スイッチングレギュレータ３３と、スイッチングレギュレータ３３から電力の供給を受けてスイッチング動作を行うフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３と、アラーム回路３５０とを有して構成されている。フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、制御基板６００からの電流指令信号がローレベルであるときは、モータ２に電流を供給すべき駆動信号を出力し、制御基板６００からの電流指令信号がハイレベルであるときは、モータ２への電流供給を遮断すべき駆動信号を出力する。
【０００４】
電力供給部３２０は、電源１ａの交流電力を直流に整流する整流器３８と、整流器３８の出力を平滑化する平滑コンデンサＣと、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３からの駆動信号に基づいて、平滑コンデンサＣで平滑化した電流をモータ２に供給するモータ駆動回路３９とを有して構成されている。
アラーム回路３５０は、モータ２への駆動電流を検出し、検出した駆動電流がモータ２の限界電流値以上となったときは、モータ２の駆動を停止すべきアラーム信号を出力する。
【０００５】
制御基板６００は、パワーアンプ基板３００から電力の供給を受けて動作する電流指令出力回路６１およびＣＰＵ６２と、スイッチングレギュレータ３３に接続された電源ラインＬ２に設けられたヒューズ６３とを有して構成されている。制御基板６００には、ヒューズ６３を介して電源ラインＬ２に接続されかつ操作用端末（不図示）に電力を供給する電力供給端子Ｔ28と、操作用端末からの操作信号を入力する操作信号入力端子Ｔ29とが設けられている。
【０００６】
ＣＰＵ６２は、操作信号入力端子Ｔ29から入力した操作信号に基づいて電流指令出力回路６１に制御信号を出力する。また、アラーム回路３５０からのアラーム信号を入力したときは、電流指令信号をハイレベルにすべき制御信号を電流指令出力回路６１に出力する。
電流指令出力回路６１は、ＣＰＵ６２からの制御信号に基づいて電流指令信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２３１２１１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のモータ制御装置では、電流指令出力回路６１に障害等が発生し、すべての電流指令信号がローレベルになると、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３により、モータ２に電流を供給すべき駆動信号が出力され、モータ２に最大駆動電流が供給される。最大駆動電流は、モータ２を最大出力で駆動させるときに供給される電流であるので、アラーム回路３５０は、正常な範囲内と判断して動作しない。そのため、モータ２に最大駆動電流が流れ続けてしまうという問題があった。
そこで、本考案は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、障害等の発生時に負荷への電流供給を防止するのに好適なアラーム信号出力装置および負荷保護装置、並びにアラーム信号出力方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本考案に係る請求項１記載のアラーム信号出力装置は、電源からの電流を負荷に供給して前記負荷を稼動する負荷稼動装置に適用されるアラーム信号出力装置であって、前記負荷は、ダイレクトドライブモータからなり、前記負荷に供給される電流が前記負荷の最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続したときは、前記負荷の稼動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム信号出力手段を備える。
このような構成であれば、負荷稼動装置では、電源からの電流が負荷に供給され、負荷が稼動する。
【００１０】
次に、負荷の稼動中に障害等が発生し、負荷に最大稼動電流が供給され、その状態が所定時間継続すると、アラーム信号出力手段によりアラーム信号が出力される。
ここで、稼動とは、動力の発生を伴って負荷を動作させること、動力の発生を伴わずに負荷を動作させることをいう。前者の負荷には、例えば、モータ、アクチュエータが含まれる。後者の負荷には、例えば、電子回路、半導体装置が含まれる。以下、請求項２記載の負荷保護装置、および請求項７記載のアラーム信号出力方法において同じである。
【００１１】
一方、上記目的を達成するために、本考案に係る請求項２記載の負荷保護装置は、負荷に供給すべき電流の指令値を示す電流指令信号を出力する電流指令信号出力手段と、前記電流指令信号出力手段からの電流指令信号に基づいて稼動信号を出力する稼動信号出力手段と、前記稼動信号出力手段からの稼動信号に基づいて電源からの電流を前記負荷に供給する負荷稼動手段とを備える負荷保護装置であって、前記負荷は、ダイレクトドライブモータからなり、前記負荷に供給される電流が前記負荷の最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続したときは、前記負荷の稼動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム信号出力手段を備える。
このような構成であれば、電流指令信号出力手段により電流指令信号が出力され、稼動信号出力手段により、電流指令信号に基づいて稼動信号が出力され、負荷稼動手段により、稼動信号に基づいて電源からの電流が負荷に供給される。負荷に電流が供給されると、負荷が稼動する。
【００１２】
次に、負荷の稼動中に障害等が発生し、負荷に最大稼動電流が供給され、その状態が所定時間継続すると、アラーム信号出力手段によりアラーム信号が出力される。
ここで、負荷に供給される電流は、直接または間接的に検出することができる。間接的に検出する場合は、例えば、稼動信号出力手段からの稼動信号を検出し、負荷に供給される電流が最大稼動電流値以上となる稼動信号の出力が所定時間継続したときは、アラーム信号を出力する。また、電流指令信号出力手段からの電流指令信号を検出し、負荷に供給される電流が最大稼動電流値以上となる電流指令信号の出力が所定時間継続したときは、アラーム信号を出力する。
【００１３】
さらに、本考案に係る請求項３記載の負荷保護装置は、請求項２記載の負荷保護装置において、前記アラーム信号出力手段からのアラーム信号を入力したときは、前記負荷への電流供給を遮断する電流供給遮断手段を備える。
このような構成であれば、アラーム信号が入力されると、電流供給遮断手段により、負荷への電流供給が遮断される。
【００１４】
さらに、本考案に係る請求項４記載の負荷保護装置は、請求項２および３のいずれか１項に記載の負荷保護装置において、前記アラーム信号出力手段は、前記負荷に供給される電流が前記最大稼動電流値よりも大きい前記負荷の限界電流値以上となったときは、前記アラーム信号を出力する。
このような構成であれば、負荷の稼動中に障害等が発生し、負荷に供給される電流が限界電流値以上になると、アラーム信号出力手段によりアラーム信号が出力される。
【００１５】
さらに、本考案に係る請求項５記載の負荷保護装置は、請求項２ないし４のいずれか１項に記載の負荷保護装置において、前記アラーム信号出力手段をハードウェアで構成した。
このような構成であれば、アラーム信号出力手段がハードウェアで構成されているので、ソフトウェアで構成する場合に比して障害への耐性が高い。
【００１６】
さらに、本考案に係る請求項６記載の負荷保護装置は、請求項５記載の負荷保護装置において、前記アラーム信号出力手段は、前記負荷に供給される電流を電圧値に変換する電流センサと、前記電流センサの出力電圧を積分する積分回路と、前記積分回路の出力電圧と前記最大稼動電流値および前記所定時間の積分値に対応する基準電圧を比較する比較器とを備え、前記比較器の出力信号を前記アラーム信号として出力する。
このような構成であれば、電流センサにより、負荷に供給される電流が電圧値に変換され、積分回路により、電流センサの出力電圧が積分される。そして、積分回路の出力電圧が基準電圧よりも高くなると、比較器の出力が変化する。比較器の出力信号は、アラーム信号として出力される。
【００１７】
一方、上記目的を達成するために、本考案に係る請求項７記載のアラーム信号出力方法は、電源からの電流を負荷に供給して前記負荷を稼動する負荷稼動装置に適用されるアラーム信号出力方法であって、ダイレクトドライブモータからなる前記負荷に供給される電流が前記負荷の最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続したときは、前記負荷の稼動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム信号出力ステップを含む。
【考案の効果】
【００１８】
以上説明したように、本考案に係る請求項１記載のアラーム信号出力装置、または請求項２記載の負荷保護装置によれば、障害等の発生により、負荷に供給される電流が限界電流値以下であっても、最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続した場合は、アラーム信号出力手段が動作するので、障害等の発生時に負荷への電流供給を防止することができるという効果が得られる。
【００１９】
さらに、本考案に係る請求項３記載の負荷保護装置によれば、負荷に供給される電流が最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続した場合は、負荷への電流供給が遮断されるので、障害等の発生時に負荷への電流供給をさらに確実に防止することができるという効果が得られる。
さらに、本考案に係る請求項４記載の負荷保護装置によれば、障害等の発生により、負荷に供給される電流が限界電流値以上となった場合は、アラーム信号出力手段が動作するので、障害等の発生時に負荷への電流供給を防止することができるという効果が得られる。
【００２０】
さらに、本考案に係る請求項５記載の負荷保護装置によれば、障害への耐性が高くなり、障害等の発生時に負荷への電流供給をさらに確実に防止することができるという効果が得られる。
一方、本考案に係る請求項７記載のアラーム信号出力方法によれば、請求項１記載のアラーム信号出力装置と同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】アラーム回路３５の回路構成を示すブロック図である。
【図３】モータ２への駆動電流の経時変化を示すタイムチャートである。
【図４】アラーム回路３５の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来のモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
以下、本考案の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１ないし図４は、本考案に係るアラーム信号出力装置および負荷保護装置、並びにアラーム信号出力方法の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本考案に係るアラーム信号出力装置および負荷保護装置、並びにアラーム信号出力方法を、図１に示すように、モータ２を制御する場合について適用したものである。
【００２３】
まず、本考案を適用するモータ制御装置の構成を説明する。
図１は、本実施の形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
モータ制御装置は、図１に示すように、交流電源からなる電源１ａ、１ｂと、ダイレクトドライブモータからなるモータ２と、モータ２を駆動するパワーアンプ基板（ＰＡ）３と、モータ２を制御する制御基板（ＣＢ）６と、制御基板６を操作する操作用端末７とを有して構成されている。なお、ダイレクトドライブモータとしては、例えば、特開2003-153510号公報に開示されているものを利用することができる。
【００２４】
パワーアンプ基板３には、電源１ａ、１ｂおよびモータ２が接続されている。
パワーアンプ基板３には、Ｕ相の電流の指令値を示す電流指令信号を入力する入力端子Ｔ11と、Ｖ相の電流の指令値を示す電流指令信号を入力する入力端子Ｔ12と、Ｗ相の電流の指令値を示す電流指令信号を入力する入力端子Ｔ13と、制御基板６が起動中であることを示すＰＷＭＯＮ信号を入力する入力端子Ｔ14と、制御基板６に電力を供給する電力供給端子Ｔ15と、グランド端子Ｔ16と、アラーム信号を出力する出力端子Ｔ17とが設けられている。制御基板６には、Ｕ相の電流指令信号を出力する出力端子Ｔ21と、Ｖ相の電流指令信号を出力する出力端子Ｔ22と、Ｗ相の電流指令信号を出力する出力端子Ｔ23と、ＰＷＭＯＮ信号を出力する出力端子Ｔ24と、電力入力端子Ｔ25と、制御基板６のグランドに接続されたグランド端子Ｔ26と、アラーム信号を入力する入力端子Ｔ27とが設けられている。そして、入力端子Ｔ11と出力端子Ｔ21は信号線で接続されている。同様に、入力端子Ｔ12と出力端子Ｔ22、入力端子Ｔ13と出力端子Ｔ23、入力端子Ｔ14と出力端子Ｔ24、電力供給端子Ｔ15と電力入力端子Ｔ25、グランド端子Ｔ16とグランド端子Ｔ26、および出力端子Ｔ17と入力端子Ｔ27もそれぞれ信号線で接続されている。
【００２５】
制御基板６には、操作用端末７に電力を供給する電力供給端子Ｔ28と、操作用端末７からの操作信号を入力する操作信号入力端子Ｔ29と、制御基板６の異常の有無を確認する異常確認端子Ｔ2a、Ｔ2bとが設けられている。そして、電力供給端子Ｔ28、操作信号入力端子Ｔ29および異常確認端子Ｔ2a、Ｔ2bには、操作用端末７が接続されている。
パワーアンプ基板３は、制御基板６からの信号を処理する信号処理部３１と、モータ２に電力を供給する電力供給部３２とを有して構成されている。
信号処理部３１は、電源１ｂの交流電力から所定電圧の直流電流を生成するスイッチングレギュレータ３３と、スイッチングレギュレータ３３から電力の供給を受けてスイッチング動作を行うフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ４と、アラーム信号を出力するアラーム回路３５とを有して構成されている。
【００２６】
フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電流指令信号に基づいて、それら相に対応する駆動信号を出力する機能を有する。フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３の一端はそれぞれ、スイッチングレギュレータ３３の電源ラインに接続され、その他端はそれぞれ、抵抗Ｒ１〜Ｒ３を介して入力端子Ｔ11〜Ｔ13に接続されている。フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、電流指令信号がローレベルであるときは、モータ２に電流を供給すべき駆動信号を出力し、電流指令信号がハイレベルであるときは、モータ２への電流供給を遮断すべき駆動信号を出力する。
【００２７】
フォトカプラＰＣ４は、ＰＷＭＯＮ信号に基づいて、電力供給部３２への電力供給の有無を切り換える切換信号を出力する機能を有する。フォトカプラＰＣ４の一端は、スイッチングレギュレータ３３の電源ラインに接続され、その他端は、抵抗Ｒ４を介して入力端子Ｔ14に接続されている。フォトカプラＰＣ４は、ＰＷＭＯＮ信号がローレベルであるときは、電力供給部３２に電力を供給すべき切換信号を出力し、ＰＷＭＯＮ信号がハイレベルであるときは、電力供給部３２への電力供給を遮断すべき切換信号を出力する。
【００２８】
電力供給端子Ｔ15は、スイッチングレギュレータ３３の電源ラインに電源ラインＬ１で接続され、グランド端子Ｔ16は、パワーアンプ基板３のグランドに接続されている。
スイッチングレギュレータ３３の電源ラインであって電源ラインＬ１との接点よりも前段（スイッチングレギュレータ３３側）には、所定の電流が流れたときに溶断するヒューズ３４が設けられている。この箇所は、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３への電源ラインおよび制御基板６への電源ラインが共用する電源ラインであるので、ヒューズ３４の溶断により、制御基板６への電力供給およびフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３への電力供給を一括で遮断することができる。
【００２９】
スイッチングレギュレータ３３とヒューズ３４の間には、スイッチングレギュレータ３３に対して並列にブリーダ抵抗ＲBBが接続されている。ブリーダ抵抗ＲBBは、ヒューズ３４が溶断したときに、スイッチングレギュレータ３３からの電流を流すことにより、スイッチングレギュレータ３３の端子電圧の上昇を抑制し、スイッチングレギュレータ３３を安定化させる機能を有する。また、パワーアンプ基板３に電源１ｂを接続したときに発生する突入電流の一部を分流することにより、突入電流からフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ４を保護するとともにスイッチングレギュレータ３３を安定化させる機能を有する。
【００３０】
アラーム回路３５は、モータ２への駆動電流を検出し、検出した駆動電流が最大駆動電流値以上となった状態が所定時間Ｔ継続したとき、および検出した駆動電流が限界電流値以上となったときは、アラーム信号を出力端子Ｔ17に出力する。
電力供給部３２は、電源１ａの交流電力を直流に整流する整流器３８と、整流器３８の出力を平滑化する平滑コンデンサＣと、平滑コンデンサＣで平滑化した電流をモータ２に供給するモータ駆動回路３９と、電源１ａと整流器３８の電源ラインに設けられたリレー４０とを有して構成されている。
モータ駆動回路３９は、インバータ回路３９ａおよびＦＥＴゲート駆動回路３９ｂを有して構成されている。
【００３１】
インバータ回路３９ａは、２つの電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２が直列に接続された第１直列回路と、第１直列回路と並列に接続された同様に２つの電界効果トランジスタＦＥＴ３およびＦＥＴ４の第２直列回路と、第１直列回路と並列に接続された同様に２つの電界効果トランジスタＦＥＴ５およびＦＥＴ６の第３直列回路とからなる３相交流インバータ回路である。そして、ＦＥＴゲート駆動回路３９ｂから供給されるゲート駆動信号によりスイッチング動作し、平滑コンデンサＣに接続するＰＬ線とＮＬ線の間の直流電圧を３相交流電力に変換し、モータ２のＵＬ線、ＶＬ線およびＷＬ線の間に３相交流電圧を出力する。
【００３２】
ＦＥＴゲート駆動回路３９ｂは、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３からの駆動信号に基づいてゲート駆動信号を生成し、生成したゲート駆動信号をインバータ回路３９ａに出力する。
リレー４０は、電力供給部３２に電力を供給すべき切換信号をフォトカプラＰＣ４から入力したときは、接点を閉じて電源１ａと整流器３８の電源ラインを導通状態とし、電力供給部３２への電力供給を遮断すべき切換信号をフォトカプラＰＣ４から入力したときは、接点を開いて電源１ａと整流器３８の電源ラインを非導通状態とする。
【００３３】
制御基板６は、パワーアンプ基板３から電力の供給を受けて動作する電流指令出力回路６１およびＣＰＵ６２と、パワーアンプ基板３から電力の供給を受けてスイッチング動作を行うフォトカプラＰＣ５とを有して構成されている。
電流指令出力回路６１、ＣＰＵ６２および電力供給端子Ｔ28は、電源ラインＬ２により電力入力端子Ｔ25と接続されている。
【００３４】
フォトカプラＰＣ５は、制御基板６の異常の有無を出力する機能を有する。フォトカプラＰＣ５の一端は、ＣＰＵ６２に接続され、その他端は、抵抗Ｒ５を介して電源ラインＬ２に接続されている。フォトカプラＰＣ５は、ＣＰＵ６２からのＰＷＭＯＮ信号がローレベルであるときは、異常確認端子Ｔ2a、Ｔ2b間を短絡して正常の旨を出力し、ＣＰＵ６２からのＰＷＭＯＮ信号がハイレベルであるときは、異常確認端子Ｔ2a、Ｔ2b間を開放して異常の旨を出力する。操作用端末７では、異常確認端子Ｔ2a、Ｔ2b間の短絡／開放を検出することにより制御基板６の異常の有無を確認することができる。
【００３５】
ＣＰＵ６２は、モータ２に取り付けられたレゾルバ（不図示）からのレゾルバ信号に基づいてモータ２の回転角度位置を所定の分解能で位置検出データとして検出するＲＤＣ（Resolver Digital Converter）（不図示）に接続し、操作信号入力端子Ｔ29から入力した操作信号およびＲＤＣからの位置検出データに基づいて電流指令出力回路６１に制御信号を出力する。例えば、モータ２の回転速度を増減させる操作信号を入力したときは、入力した操作信号および位置検出データに基づいて速度指令信号を算出し、算出した速度指令信号を制御信号として電流指令出力回路６１に出力する。
【００３６】
ＣＰＵ６２は、入力端子Ｔ27からアラーム信号を入力したときは、ソフトウェア処理によりアラーム信号をラッチし、ハイレベルのＰＷＭＯＮ信号を出力するとともに、電流指令信号をハイレベルにすべき制御信号を電流指令出力回路６１に出力する。
電流指令出力回路６１は、ＣＰＵ６２からの制御信号に基づいて電流指令信号を出力する。例えば、速度指令信号を入力したときは、モータ２の回転速度が速度指令値と一致するように電流指令値を各相ごとに算出し、算出した電流指令値を示す電流指令信号を出力する。
【００３７】
次に、アラーム回路３５の構成を説明する。
図２は、アラーム回路３５の回路構成を示すブロック図である。
アラーム回路３５は、図２に示すように、モータ２の各相に対応して構成されている。
Ｕ相の系は、モータ２のＵＬ線の電流を電圧値に変換する電流センサ７０ａと、電流センサ７０ａの出力信号からノイズを除去するフィルタ回路７１ａと、フィルタ回路７１ａの出力電圧を積分する積分回路７２ａと、比較器７３ａ、７４ａとで構成されている。
【００３８】
電流センサ７０ａは、例えば、モータ２のＵＬ線に直列接続されたシャント抵抗の両端の電位差を増幅器で増幅し、ＵＬ線を流れる駆動電流に応じた電圧のセンサ信号を出力する。センサ信号は、ゼロ電位を基準として正負の電圧値を取り得る。これ以外にも、ホール素子等を利用した非接触型の電流センサを利用することもできる。
比較器７３ａのプラス入力には、積分回路７２ａが接続され、比較器７３ａのマイナス入力には、最大駆動電流値および所定時間Ｔの積分値に対応する基準電圧ＶT1の電源ラインが接続されている。比較器７３ａは、積分回路７２ａの出力電圧が基準電圧ＶT1よりも低いときは、ローレベルの信号を出力し、積分回路７２ａの出力電圧が基準電圧ＶT1よりも高いときは、ハイレベルの信号を出力する。すなわち、ＵＬ線の電流が最大駆動電流値以上となった状態が所定時間Ｔ継続したときにハイレベルの信号を出力する。
【００３９】
比較器７４ａのプラス入力には、フィルタ回路７１ａが接続され、比較器７４ａのマイナス入力には、限界電流値に対応する基準電圧ＶT2の電源ラインが接続されている。比較器７４ａは、フィルタ回路７１ａの出力電圧が基準電圧ＶT2よりも低いときは、ローレベルの信号を出力し、フィルタ回路７１ａの出力電圧が基準電圧ＶT2よりも高いときは、ハイレベルの信号を出力する。すなわち、ＵＬ線の電流が限界電流値以上となったときにハイレベルの信号を出力する。
【００４０】
Ｖ相の系は、電流センサ７０ｂ、フィルタ回路７１ｂ、積分回路７２ｂおよび比較器７３ｂ、７４ｂで構成されている。これらは、Ｕ相の系における各部７０ａ〜７４ａと同一の機能を有する。異なるのは、モータ２のＶＬ線の電流を対象にしている点である。
Ｗ相の系は、電流センサ７０ｃ、フィルタ回路７１ｃ、積分回路７２ｃおよび比較器７３ｃ、７４ｃで構成されている。これらは、Ｕ相の系における各部７０ａ〜７４ａと同一の機能を有する。異なるのは、モータ２のＷＬ線の電流を対象にしている点である。
アラーム回路３５は、さらに、比較器７３ａ〜７３ｃの出力信号の論理和を演算するＯＲ回路７５ａと、比較器７４ａ〜７４ｃの出力信号の論理和を演算するＯＲ回路７５ｂと、ＯＲ回路７５ａ、７５ｂの出力信号の論理和を演算するＯＲ回路７６とを有して構成されている。
【００４１】
ＯＲ回路７５ａは、比較器７３ａ〜７３ｃの出力信号のうちいずれかがハイレベルであるときは、ハイレベルの信号を出力する。すなわち、ＵＬ線、ＶＬ線およびＷＬ線のいずれかの電流が、最大駆動電流値以上となった状態が所定時間Ｔ継続したときにハイレベルの信号を出力する。
ＯＲ回路７５ｂは、比較器７４ａ〜７４ｃの出力信号のうちいずれかがハイレベルであるときは、ハイレベルの信号を出力する。すなわち、ＵＬ線、ＶＬ線およびＷＬ線のいずれかの電流が限界電流値以上となったときにハイレベルの信号を出力する。
【００４２】
次に、アラーム回路３５の動作を説明する。
図３は、モータ２への駆動電流の経時変化を示すタイムチャートである。
モータ２に対しては、図３に示すように、定格電流値ＩT1、最大駆動電流値ＩT2および限界電流値ＩT3が規定されている。定格電流値ＩT1が最も小さく、限界電流値ＩT3が最も大きい。図３のグラフは、例えば、ＣＰＵ６２がモータ２の駆動を停止すると判断した時点を原点として、その時点からの経時変化を示すものである。
【００４３】
図３のグラフでは、右上の斜線領域がアラーム領域として設定されている。アラーム領域は、積分回路７２ａ〜７２ｃの容量および基準電圧ＶT1により定義される。したがって、アラーム領域は、原点から所定時間Ｔ経過した時間帯において最大駆動電流値ＩT2以上の領域を含んでいる。モータ２への駆動電流が時間経過とともに変化し、アラーム領域に属したときは、アラーム回路３５がアラーム信号を出力する。
【００４４】
図４は、アラーム回路３５の動作を示すフローチャートである。
まず、図４に示すように、ステップＳ１０に移行して、モータ２への駆動電流を検出し、ステップＳ１２に移行して、検出した駆動電流が限界電流値ＩT3以上であるか否かを判定し、限界電流値ＩT3以上であると判定したとき(Yes)は、ステップＳ１４に移行して、アラーム信号を出力する。
【００４５】
一方、ステップＳ１２で、駆動電流が限界電流値ＩT3未満であると判定したとき(No)は、ステップＳ１６に移行して、駆動電流の値がアラーム領域に属するか否かを判定し、アラーム領域に属すると判定したとき(Yes)は、ステップＳ１４に移行する。
一方、ステップＳ１６で、駆動電流の値がアラーム領域に属さないと判定したとき(No)は、ステップＳ１０に移行する。
【００４６】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
パワーアンプ基板３に電源１ａ、１ｂが接続されると、パワーアンプ基板３を介して制御基板６に電力が供給される。このとき、突入電流が発生すると、突入電流の一部がブリーダ抵抗ＲBBを流れるので、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ４への過電流の流入が抑制されるとともにスイッチングレギュレータ３３が安定化する。
【００４７】
制御基板６では、パワーアンプ基板３から電力の供給を受けて電流指令出力回路６１が動作し、電流指令出力回路６１により電流指令信号が出力される。
パワーアンプ基板３では、電流指令信号が入力されると、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３により、入力された電流指令信号に基づいて駆動信号が出力され、モータ駆動回路３９により、駆動信号に基づいて電源１ａからの電流がモータ２に供給される。モータ２に電流が供給されると、モータ２が駆動する。
【００４８】
次に、モータ２の駆動中に電流指令出力回路６１に障害等が発生し、すべての電流指令信号がローレベルになると、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３により、モータ２に電流を供給すべき駆動信号が出力され、モータ２に最大駆動電流が供給される。その状態が所定時間Ｔ継続すると、アラーム回路３５によりアラーム信号が出力される。そして、ＣＰＵ６２により、ハイレベルのＰＷＭＯＮ信号が出力され、フォトカプラＰＣ４により、電力供給部３２への電力供給を遮断すべき切換信号が出力され、リレー４０により、電源１ａと整流器３８の電源ラインが非導通状態にされる。これにより、モータ２への電流供給が遮断されるので、モータ２の駆動が停止する。
【００４９】
また、モータ２の駆動中に何らかの障害等が発生し、モータ２への駆動電流が限界電流値以上になると、アラーム回路３５によりアラーム信号が出力される。これにより、同様に、モータ２への電流供給が遮断されるので、モータ２の駆動が停止する。
また、モータ２の駆動中に操作用端末７で障害等が発生し、電源ラインＬ２に過電流が発生すると、ヒューズ３４が溶断し、制御基板６への電力供給およびフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３への電力供給が一括で遮断される。そのため、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３からは、モータ２に電流を供給すべき駆動信号が出力されないので、モータ駆動回路３９により、モータ２への電流供給が遮断される。
【００５０】
また、ヒューズ３４が溶断したときは、スイッチングレギュレータ３３からの電流がブリーダ抵抗ＲBBを流れるので、スイッチングレギュレータ３３が安定化する。
このようにして、本実施の形態では、モータ２への駆動電流が最大駆動電流値以上となった状態が所定時間Ｔ継続したときは、アラーム信号を出力するアラーム回路３５を備える。
これにより、障害等の発生により、モータ２への駆動電流が限界電流値以下であっても、最大駆動電流値以上となった状態が所定時間Ｔ継続した場合は、アラーム回路３５が動作するので、障害等の発生時にモータ２への電流供給を防止することができる。
【００５１】
さらに、本実施の形態では、アラーム回路３５からのアラーム信号を入力したときは、モータ２への電流供給を遮断するフォトカプラＰＣ４およびリレー４０を備える。
これにより、モータ２への駆動電流が最大駆動電流値以上となった状態が所定時間Ｔ継続した場合は、モータ２への電流供給が遮断されるので、障害等の発生時にモータ２への電流供給をさらに確実に防止することができる。
【００５２】
さらに、本実施の形態では、アラーム回路３５は、モータ２への駆動電流が限界電流値以上となったときは、アラーム信号を出力する。
これにより、障害等の発生により、モータ２への駆動電流が限界電流値以上となった場合は、アラーム回路３５が動作するので、障害等の発生時にモータ２への電流供給を防止することができる。
【００５３】
さらに、本実施の形態では、アラーム回路３５をハードウェアで構成した。
これにより、障害への耐性が高くなり、障害等の発生時にモータ２への電流供給をさらに確実に防止することができる。
さらに、本実施の形態では、スイッチングレギュレータ３３からフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３への電源ラインおよび制御基板６への電源ラインが共用する電源ラインにヒューズ３４を設けた。
これにより、電源ラインＬ２に過電流が発生した場合は、制御基板６への電力供給およびフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３への電力供給が一括で遮断され、電流を供給すべき駆動信号の出力が抑制されるので、過電流から制御基板６を保護することができるとともにモータ２への電流供給を防止することができる。
【００５４】
さらに、本実施の形態では、スイッチングレギュレータ３３とヒューズ３４の間にブリーダ抵抗ＲBBを設けた。
これにより、ヒューズ３４が溶断したときに、スイッチングレギュレータ３３の端子電圧の上昇を抑制し、スイッチングレギュレータ３３を安定化させることができる。また、突入電流が発生したときに、突入電流からフォトカプラＰＣ１〜ＰＣ４を保護するとともにスイッチングレギュレータ３３を安定化させることができる。
【００５５】
さらに、本実施の形態では、制御基板６は、ヒューズ３４を介して電源ラインＬ２に接続されかつ操作用端末７に電力を供給する電力供給端子Ｔ28と、操作用端末７からの操作信号を入力する操作信号入力端子Ｔ29と、操作信号入力端子Ｔ29から入力した操作信号に基づいて電流指令出力回路６１を制御するＣＰＵ６２とを備える。
これにより、操作用端末７で障害等が発生して過電流が発生した場合に、過電流から制御基板６を保護することができるとともにモータ２への電流供給を防止することができる。
【００５６】
上記実施の形態において、モータ２は、請求項１ないし４、６または７記載の負荷に対応し、電流指令出力回路６１は、請求項２記載の電流指令信号出力手段に対応し、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、請求項２記載の稼動信号出力手段に対応し、モータ駆動回路３９は、請求項２記載の負荷稼動手段に対応している。また、アラーム回路３５は、請求項１ないし６記載のアラーム信号出力手段に対応し、フォトカプラＰＣ４およびリレー４０は、請求項３記載の電流供給遮断手段に対応し、比較器７３ａ〜７３ｃは、請求項６記載の比較器に対応している。
【００５７】
なお、上記実施の形態においては、アラーム回路３５をＣＰＵ６２に接続して構成したが、これに限らず、アラーム回路３５からのアラーム信号をラッチするラッチ回路と、ラッチ回路からのラッチ信号およびＰＷＭＯＮ信号の論理和を演算するＯＲ回路とをパワーアンプ基板３に設け、ＯＲ回路の出力信号をフォトカプラＰＣ４に入力するように構成することもできる。
【００５８】
これにより、ヒューズ３４が溶断して制御基板６への電力供給が遮断された場合（すなわち、ＣＰＵ６２が動作不能となった場合）に、例えば、モータ駆動回路３９に障害等が発生し、モータ２への駆動電流が最大駆動電流値以上となった状態が所定時間Ｔ継続するような状態となっても、アラーム回路３５が動作し、モータ２への電流供給が遮断される。したがって、障害等の発生時にモータ２への電流供給をさらに確実に防止することができる。
【００５９】
また、上記実施の形態において、アラーム回路３５は、ＵＬ線、ＶＬ線およびＷＬ線の電流を検出するように構成したが、これに限らず、次の２つの構成を提案することができる。
第１の構成は、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３からの駆動信号を検出し、モータ２への駆動電流が最大駆動電流値以上となる駆動信号の出力が所定時間Ｔ継続したときは、アラーム信号を出力する。
第２の構成は、電流指令出力回路６１からの電流指令信号を検出し、モータ２への駆動電流が最大駆動電流値以上となる電流指令信号の出力が所定時間Ｔ継続したときは、アラーム信号を出力する。
【００６０】
また、上記実施の形態において、アラーム信号は、モータ２への電流供給を遮断する用途に用いたが、これに限らず、モータ２の駆動を停止させるための用途であればあらゆる用途に用いることができる。
また、上記実施の形態において、電流指令出力回路６１は、電力の供給が遮断されたときにローレベルの電流指令信号を出力するように構成したが、これに限らず、電力の供給が遮断されたときにハイレベルの電流指令信号を出力するように構成することもできる。具体的には、電流指令出力回路６１は、電流指令信号を出力するＩ／Ｆ回路を有して構成されている。
【００６１】
フォトカプラＰＣ１に接続するＩ／Ｆ回路は、電源ラインＬ２にソースを接続しかつバックゲートを接地したＮチャネルＭＯＳＦＥＴと、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのソースにソースを接続しかつドレインおよびバックゲートを接地したＰチャネルＭＯＳＦＥＴと、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのソースとドレインの間に設けられたダイオードとを有して構成されている。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴおよびＰチャネルＭＯＳＦＥＴのソースは、フォトカプラＰＣ１に接続されている。フォトカプラＰＣ２、ＰＣ３に接続するＩ／Ｆ回路も同様に構成されている。
【００６２】
これにより、電源ラインＬ２に過電流が発生した場合は、電流を供給すべき駆動信号の出力が抑制されるので、モータ２への電流供給をさらに確実に防止することができる。
この場合、さらに、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴおよびＰチャネルＭＯＳＦＥＴは、例えば、ＶＨＣＴ（Very High Speed CMOS, TTL Compatible Inputs）型のＣＭＯＳ（Complementary Mental-Oxide Semiconductor）として構成することができる。
これにより、高速応答が可能であり、特に、制御基板６への電力供給が遮断されたときにモータ２への電流供給を速やかに遮断することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態においては、過電流保護手段としてヒューズ３４を利用したが、これに限らず、ブレーカ、電磁開閉器、電磁接触器その他の過電流保護装置を利用することもできる。
また、上記実施の形態においては、３相のモータ２を用いて構成したが、これに限らず、２相のモータまたは４相以上のモータを用いて構成することもできる。
また、上記実施の形態においては、本考案に係るアラーム信号出力装置および負荷保護装置、並びにアラーム信号出力方法を、モータ２を制御する場合について適用したが、これに限らず、本考案の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１ａ、１ｂ 電源
２ モータ
３、３００ パワーアンプ基板
６、６００ 制御基板
３１、３１０ 信号処理部
３２、３２０ 電力供給部
３４ ヒューズ
３５ アラーム回路
７０ａ〜７０ｃ 電流センサ
７１ａ〜７１ｃ フィルタ回路
７２ａ〜７２ｃ 積分回路
７３ａ〜７３ｃ、７４ａ〜７４ｃ 比較器
７５ａ、７５ｂ、７６ ＯＲ回路
３９ モータ駆動回路
４０ リレー
６１ 電流指令出力回路
６２ ＣＰＵ
Ｌ１、Ｌ２ 電源ライン
ＰＣ１〜ＰＣ５ フォトカプラ
【図１】
0003171146.tif 000003
【図２】
0003171146.tif 000004
【図３】
0003171146.tif 000005
【図４】
0003171146.tif 000006
【図５】
0003171146.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年8月11日(2011.8.11)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本考案は、異常電流時にアラーム信号を出力する装置に係り、特に、障害等の発生時に負荷への電流供給を防止するのに好適なアラーム信号出力装置および負荷保護装置、並びにモータ制御装置に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
しかしながら、従来のモータ制御装置では、電流指令出力回路６１に障害等が発生し、すべての電流指令信号がローレベルになると、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３により、モータ２に電流を供給すべき駆動信号が出力され、モータ２に最大駆動電流が供給される。最大駆動電流は、モータ２を最大出力で駆動させるときに供給される電流であるので、アラーム回路３５０は、正常な範囲内と判断して動作しない。そのため、モータ２に最大駆動電流が流れ続けてしまうという問題があった。
そこで、本考案は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、障害等の発生時に負荷への電流供給を防止するのに好適なアラーム信号出力装置および負荷保護装置、並びにモータ制御装置を提供することを目的としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
次に、負荷の稼動中に障害等が発生し、負荷に最大稼動電流が供給され、その状態が所定時間継続すると、アラーム信号出力手段によりアラーム信号が出力される。
ここで、稼動とは、動力の発生を伴って負荷を動作させること、動力の発生を伴わずに負荷を動作させることをいう。前者の負荷には、例えば、モータ、アクチュエータが含まれる。後者の負荷には、例えば、電子回路、半導体装置が含まれる。以下、請求項２記載の負荷保護装置、および請求項１１記載のモータ制御装置において同じである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
さらに、本考案に係る請求項５記載の負荷保護装置によれば、障害への耐性が高くなり、障害等の発生時に負荷への電流供給をさらに確実に防止することができるという効果が得られる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
上記実施の形態において、モータ２は、請求項１ないし４、６記載の負荷に対応し、電流指令出力回路６１は、請求項２記載の電流指令信号出力手段に対応し、フォトカプラＰＣ１〜ＰＣ３は、請求項２記載の稼動信号出力手段に対応し、モータ駆動回路３９は、請求項２記載の負荷稼動手段に対応している。また、アラーム回路３５は、請求項１ないし６記載のアラーム信号出力手段に対応し、フォトカプラＰＣ４およびリレー４０は、請求項３記載の電流供給遮断手段に対応し、比較器７３ａ〜７３ｃは、請求項６記載の比較器に対応している。また、パワーアンプ基板３は、請求項２記載の電力供給基板に対応し、ヒューズ３４は、請求項８記載の過電流保護手段に対応し、ＣＰＵ６２は、請求項１０記載の制御手段に対応している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
電源からの電流を負荷に供給して前記負荷を稼動する負荷稼動装置に適用されるアラーム信号出力装置であって、
前記負荷は、ダイレクトドライブモータからなり、
前記負荷に供給される電流が前記負荷の最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続したときは、前記負荷の稼動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム信号出力手段を備えることを特徴とするアラーム信号出力装置。
【請求項２】
電源からの電流を負荷に供給して前記負荷を稼動する電力供給基板と、前記電力供給基板から電力の供給を受けて動作しかつ前記負荷を制御する制御基板とを備え、前記制御基板は、前記負荷に供給すべき電流の指令値を示す電流指令信号を出力する電流指令信号出力手段を備え、前記電力供給基板は、前記電流指令信号出力手段からの電流指令信号に基づいて稼動信号を出力する稼動信号出力手段と、前記稼動信号出力手段からの稼動信号に基づいて電源からの電流を前記負荷に供給する負荷稼動手段とを備える負荷保護装置であって、
前記負荷は、ダイレクトドライブモータからなり、
前記電力供給基板は、前記負荷に供給される電流が前記負荷の最大稼動電流値以上となった状態が所定時間継続したときは、前記負荷の稼動を停止すべきアラーム信号を出力するアラーム信号出力手段を備えることを特徴とする負荷保護装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記電力供給基板は、前記アラーム信号出力手段からのアラーム信号を入力したときは、前記負荷への電流供給を遮断する電流供給遮断手段を備えることを特徴とする負荷保護装置。
【請求項４】
請求項２および３のいずれか１項において、
前記アラーム信号出力手段は、前記負荷に供給される電流が前記最大稼動電流値よりも大きい前記負荷の限界電流値以上となったときは、前記アラーム信号を出力することを特徴とする負荷保護装置。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれか１項において、
前記アラーム信号出力手段をハードウェアで構成したことを特徴とする負荷保護装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記アラーム信号出力手段は、前記負荷に供給される電流を電圧値に変換する電流センサと、前記電流センサの出力電圧を積分する積分回路と、前記積分回路の出力電圧と前記最大稼動電流値および前記所定時間の積分値に対応する基準電圧を比較する比較器とを備え、前記比較器の出力信号を前記アラーム信号として出力することを特徴とする負荷保護装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記電流センサは、非接触型の電流センサであることを特徴とする負荷保護装置。
【請求項８】
請求項２ないし７のいずれか１項において、
前記電力供給基板から前記制御基板に電力を伝達する電流経路と、前記稼動信号出力手段に電力を供給する電流経路とが共用する電流経路に設けられた過電流保護手段を備えることを特徴とする負荷保護装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記電力供給基板は、前記稼動信号出力手段に電力を供給するスイッチングレギュレータと前記過電流保護手段との間に、該スイッチングレギュレータの出力部に対して並列に接続されたブリーダ抵抗を備えることを特徴とする負荷保護装置。
【請求項１０】
請求項２ないし９の何れか１項において、
前記制御基板は、前記アラーム信号出力手段からのアラーム信号を入力したとき、ソフトウェア処理により前記アラーム信号をラッチし、当該ラッチしたアラーム信号に基づいて前記電流指令信号出力手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする負荷保護装置。
【請求項１１】
請求項２ないし１０の何れか１項の負荷保護装置と、
前記負荷であるダイレクトドライブモータと、を備えることを特徴とするモータ制御装置。