(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流を交流に変換するインバータ部と、外部の上位装置からのモータ駆動指令から前記インバータ部を駆動するモータ駆動信号を生成する制御部と、前記インバータ部と前記制御部との間に介在させる安全停止回路を備えたモータ制御装置であって、
前記インバータ部は、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とを備え、
前記安全停止回路は、安全入力信号に基づいて前記モータ駆動信号を遮断する２つ以上の入力を持つ論理ゲートを、前記上側スイッチング素子および前記下側スイッチング素子のそれぞれに対応して備えると共に、
前記制御部は、前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートそれぞれの少なくとも１つの出力信号と、前記出力信号に対応する安全入力信号とが入力されるように構成され、前記出力信号と前記安全入力信号とから前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートの状態を診断することを特徴とする、モータ制御装置。
【請求項２】
前記安全停止回路は、前記モータ駆動信号と、前記安全入力信号とが入力され、前記安全入力信号がＬｏｗとなると、前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートからの出力がＬｏｗとなり、前記モータ駆動信号を遮断することを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
非常停止スイッチ等の入力に基づいて安全にモータを停止する安全回路を備えたモータ制御装置が知られている（特許文献１）。特許文献１のモータ制御装置においては、モータを駆動するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を発生させるＰＷＭ回路と、インバータ部を駆動する駆動回路との間に安全回路（安全停止回路）を介在させている。当該安全回路は、３ステートバッファで構成され、モータ停止スイッチの入力を当該３ステートバッファの制御入力とすることにより、駆動回路に入力されるＰＷＭ信号を遮断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１０４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータ制御装置は、３相の電力供給線を用いてモータに電力を供給する。
【０００５】
また、ＰＷＭ信号の入力されるインバータ部は、上記モータのＵ相、Ｖ相およびＷ相にそれぞれ対応した３つのスイッチング素子対を備えている。すなわち、Ｕ相に対応して、Ｕ相上側スイッチング素子とＵ相下側スイッチング素子との対からなる直列回路が設けられている。また、Ｖ相に対応して、Ｖ相上側スイッチング素子とＶ相下側スイッチング素子との対からなる直列回路が設けられている。さらに、Ｗ相に対応して、Ｗ相上側スイッチング素子とＷ相下側スイッチング素子との対からなる直列回路が設けられている。これらの３つの直列回路が、直流電源に並列に接続されている。これらの３つのスイッチング素子対にＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電機子巻き線がそれぞれ接続されている。特許文献１のように安全回路を３ステートバッファで構成する場合は、３ステートバッファ自体について異常状態を検出することができるが、安全回路を構成する信号経路を監視することができなかった。
【０００６】
本発明の一態様は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、インバータ部に供給するＰＷＭ信号を遮断する安全回路において、異常発生の要因を好適に把握することができるモータ制御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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るモータ制御装置は、直流を交流に変換するインバータ部と、外部の上位装置からのモータ駆動指令から前記インバータ部を駆動するモータ駆動信号を生成する制御部と、前記インバータ部と前記制御部との間に介在させる安全停止回路を備えたモータ制御装置であって、前記インバータ部は、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とを備え、前記安全停止回路は、安全入力信号に基づいて前記モータ駆動信号を遮断する２つ以上の入力を持つ論理ゲートを、前記上側スイッチング素子および前記下側スイッチング素子のそれぞれに対応して備える。
【０００８】
また、本発明のモータ制御装置において、前記制御部は、前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートそれぞれの少なくとも１つの出力信号と、前記出力信号に対応する前記安全入力信号とのいずれか一方が入力されるよう構成され、前記安全入力信号と前記出力信号とのいずれか一方を監視し、前記モータ制御装置の故障を診断する。
【０００９】
また、本発明のモータ制御装置において、前記制御部は、前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートそれぞれの少なくとも１つの出力信号と、前記出力信号に対応する安全入力信号とが入力させるように構成され、前記出力信号と前記安全入力信号とから前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートの状態を診断する。
【００１０】
また、本発明のモータ制御装置において、前記制御部は、前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートそれぞれの入力端子に対して、自己診断信号を入力すると共に、前記入力端子に入力される信号を監視することにより、前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートに対応する、信号経路を監視する。
【００１１】
また、本発明のモータ制御装置において、前記安全停止回路は、前記モータ駆動信号と、前記安全入力信号とが入力され、前記安全入力信号がＬｏｗとなると、前記２つ以上の入力を持つ論理ゲートからの出力がＬｏｗとなり、前記モータ駆動信号を遮断する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、インバータ部に供給するＰＷＭ信号を遮断する安全回路において、異常発生の要因を好適に把握することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態におけるモータ制御システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態における安全回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照して、モータ制御システムの構成を説明する。モータ制御システム１００はモータ４０とモータ制御装置１とを備え、モータ制御装置１は、制御部１０と、安全回路２０（安全停止回路）と、インバータ部３０とを備える。
【００１５】
制御部１０は、モータ制御部１１と、安全制御部１３とを備える。制御部１０は典型的にはマイクロプロセッサがソフトウエアモジュールを読み出して実行する構成を採用しても良いし、マイクロプロセッサで実現されるソフトウエアモジュールと専用回路との組み合わせで構成されても良い。また複数のマイクロプロセッサの実行されるソフトウエアモジュールの組合せで構成されていても良い。
【００１６】
モータ制御部１１は、外部の上位装置からの指令値（モータ駆動指令）と図示しない位置センサからのフィードバック値とから、モータ４０を駆動するＰＷＭ信号（モータ駆動信号）を出力する。
【００１７】
インバータ部３０は、典型的には、モータ４０のＵ相、Ｖ相、Ｗ相それぞれに対応した３つのスイッチング素子対を備えている。すなわち、Ｕ相に対応するスイッチング素子対は、Ｕ相上側スイッチング素子ＵＨ（２１）とＵ相下側スイッチング素子ＵＬ（２３）とを直列に接続したものである。また、Ｖ相に対応するスイッチング素子対は、Ｖ相上側スイッチング素子ＶＨ（２１）とＶ相下側スイッチング素子ＶＬ（２３）とを直列に接続したものである。そして、Ｗ相に対応するスイッチング素子対は、Ｗ相上側スイッチング素子ＷＨ（２１）とＷ相下側スイッチング素子ＷＬ（２３）とを直列に接続したものである。これら３つのスイッチング素子対が、図示しない直流電源に並列に接続されている。各スイッチング素子対における上側スイッチング素子２１と下側スイッチング素子２３との間からモータ４０の各相の電機子巻き線に接続されている。インバータ部３０はＰＷＭ信号に基づいて上側スイッチング素子２１と、下側スイッチング素子２３とを切り替えることにより、モータ４０を駆動する。
【００１８】
安全回路２０には、制御部１０が出力する上側スイッチング素子２１に対するＰＷＭ信号と、制御部１０が出力する下側スイッチング素子２３に対するＰＷＭ信号と、安全入力信号とが入力され、安全入力信号がＬｏｗとなった時にインバータ部３０の上側スイッチング素子２１および下側スイッチング素子２３へ供給されるＰＷＭ信号を遮断する。
【００１９】
図２を参照して安全回路の動作の詳細について説明する。
【００２０】
安全回路２０は、上側スイッチング素子２１および下側スイッチング素子２３それぞれに対する６つのＮ入力を有するＡＮＤ回路（論理積回路）を備える。安全回路２０には、図示しない安全コントローラからの安全入力信号または、安全制御部１３からの安全入力信号が入力される。
【００２１】
論理積回路４（論理ゲート）はそれぞれ、安全入力信号“Ｓａｆｅｔｙ＿Ｉｎ”の入力端子４１と、ＰＷＭ信号が入力される入力端子４２とを備える。安全入力信号“Ｓａｆｅｔｙ＿Ｉｎ”がＨｉｇｈの時には、ＰＷＭ信号が論理積回路４から出力される。一方、安全入力信号”Ｓａｆｅｔｙ＿Ｉｎ”がＬｏｗとなると、論理積回路４からの出力（出力信号）がＬｏｗとなり、論理積回路４からのＰＷＭ信号の出力が遮断される。
【００２２】
このように安全入力信号を上側スイッチング素子２１および下側スイッチング素子２３に対応したＰＷＭ信号に対する論理積回路４の入力とすることにより、上側スイッチング素子２１および下側スイッチング素子２３のそれぞれについて入力されるＰＷＭ信号を安全入力信号“Ｓａｆｅｔｙ＿Ｉｎ”に基づいて遮断することができる。
【００２３】
次に、論理積回路４からの出力の監視について説明する。論理積回路４からの出力は、制御部１０に入力される。また、入力端子４１に入力される安全入力信号“Ｓａｆｅｔｙ＿Ｉｎ”も制御部１０に入力される。制御部１０は、上側スイッチング素子２１および下側スイッチング素子２３のそれぞれに対して、論理積回路４の出力および安全入力信号それぞれを監視する。
【００２４】
安全入力信号の入力がＬｏｗの時、論理積回路４からの何れかの出力が０（Ｌｏｗ）でない場合は、制御部１０は安全回路２０が異常であると判断する。
【００２５】
安全入力信号の入力が１（Ｈｉｇｈ）の時、論理積回路４からの何れかからのみ出力されている場合、すなわち、ＰＷＭ信号が出力されていない論理積回路４が存在する場合は、制御部１０は安全回路２０が異常であると判断する。制御部１０は、安全回路２０が異常であると判断した時には、ＰＷＭ信号の出力を停止する。
【００２６】
これにより、制御部１０は上側ＰＷＭ信号、下側ＰＷＭ信号それぞれに対して論理積演算される“Ｓａｆｅｔｙ＿Ｉｎ”と、論理積回路４からの出力それぞれを監視することができる。その結果、論理積回路４の状態を診断することができ、モータ制御装置１の故障を診断することができる。
【００２７】
また制御部１０は、論理積回路４の入力端子４１に接続させる信号線に対して自己診断信号を入力し、論理積回路４それぞれの入力端子４１に入力される信号を監視することで信号経路の異常を監視しても良い。この時に自己診断信号は、典型的には所定長さの立下り、立上り時間を有するパルス信号で構成される。
【００２８】
制御部１０は、６つで構成させる論理積回路４及び論理積回路４に入力される信号線を監視するように構成することができる。従って、異常発生の要因が、これらの論理積回路４および信号線の何れにあるのかを好適に把握することができる。
【００２９】
なお、特許文献１において３ステートバッファに異常が発生した場合、３ステートバッファから出力されるＰＷＭ信号の全てが異常な信号となり、モータＭが異常な状態になる可能性がある。
【００３０】
これに対し、本実施形態の安全回路２０は、上側スイッチング素子２１に対応する回路と、下側スイッチング素子２３に対応する回路とに分かれている。これにより、例えば、上側スイッチング素子２１に対応する回路に異常が発生して、該回路から出力される上側ＰＷＭ信号の全てが異常な信号となっても、下側スイッチング素子２３に対応する回路から出力される下側ＰＷＭ信号が正常な信号である場合がある。従って、安全回路２０から出力されるＰＷＭ信号の全てが異常な信号となる可能性が低くなり、モータＭが異常な状態になる可能性が低くなる。
【００３１】
さらに、安全回路２０は、３つの上側スイッチング素子２１および３つの下側スイッチング素子２３にそれぞれ対応する６つの論理積回路４を備えている。これにより、例えば、或る論理積回路４に異常が発生して、該論理積回路４から出力されるＰＷＭ信号が異常な信号となっても、他の論理積回路４から出力されるＰＷＭ信号が正常な信号である場合がある。従って、安全回路２０から出力されるＰＷＭ信号の全てが異常な信号となる可能性がさらに低くなり、モータＭが異常な状態になる可能性がさらに低くなる。
【００３２】
（付記事項）
本実施形態では、３相モータ４０を利用しているが、２相モータを利用してもよい。この場合、ＰＷＭ信号の数は４つでよく、論理積回路４は４つでよい。また、本実施形態では、モータ４０を駆動するための信号としてＰＷＭ信号を利用しているが、モータ４０への電流または電圧を変更するための信号を利用してもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、論理積回路４を利用しているが、否定論理積（ＮＡＮＤ）回路など、他の論理ゲートを利用してもよい。この場合、利用する論理ゲートに基づき、安全入力信号およびＰＷＭ信号の位相を適当なものに決定すればよい。また、本実施形態では、論理積回路４には２つの信号が入力されているが、３つ以上の信号が入力されてもよい。
【００３４】
また、安全回路２０とインバータ部３０との間に、安全回路２０からのＰＷＭ信号に基づき、インバータ部３０の上側スイッチング素子２１および下側スイッチング素子２３を駆動するための駆動回路を設けてもよい。
【００３５】
また、本発明の別の態様では下記のように構成してもよい。
【００３６】
すなわち、上記態様に係るモータ制御装置は、直流を交流に変換するインバータ部を駆動する駆動回路と、外部の上位装置からのモータ駆動指令から前記駆動回路を駆動するモータ駆動信号を生成する制御部と、前記駆動回路と前記制御部との間に介在させる安全停止回路を備えたモータ制御装置であって、前記駆動回路は、上側スイッチング素子と下側スイッチング素子とで構成され、前記安全停止回路は、安全入力信号に基づいて前記モータ駆動信号を遮断する前記上側スイッチング素子と下側スイッチング素子に対応した２つ以上の入力を持つ論理ゲートと、を備える構成であってもよい。
【００３７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１  モータ制御装置
４  論理積回路
１０  制御部
１１  モータ制御部
１３  安全制御部
２０  安全回路（安全停止回路）
２１  上側スイッチング素子
２３  下側スイッチング素子
３０  インバータ部
４０  モータ
【図１】
0006332496.tif 000002
【図２】
0006332496.tif 000003