(57)【要約】【課題】機械ブレーキ非投入時の電動機の暴走を直ちに検出して保護動作を行ない、安全性を向上させる。【解決手段】負荷としての電動機の速度制御ループを有する電動機の駆動制御装置に関する。電動機２０の出力軸の位置を検出するためのパルスジェネレータ２１、位置演算回路１７と、この位置演算回路１７による演算位置を基準位置と比較するコンパレータ１８と、このコンパレータ１８による比較結果を用いて電動機２０の速度指令を零に切り替えるためのスイッチ１９Ａと、を備える。電動機２０の機械ブレーキ２２の性能試験等を行う場合に、機械ブレーキ２２の故障や人為的ミスによる非投入時の電動機２０の暴走を上記位置演算回路１７、コンパレータ１８により検出し、スイッチ１９Ａを切り替えて速度指令を零ホールドする。【選択図】  図１
2005027420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷としての電動機の速度制御ループを有する電動機の駆動制御装置において、
電動機の出力軸の位置を演算する位置演算手段と、
この位置演算手段による演算位置を基準位置と比較する比較手段と、
この比較手段による比較結果を用いて電動機の速度指令を零に切り替える切替手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の駆動制御装置。
【請求項２】
外部から設定されたトルク指令に従い、電動機のトルクを直接制御する電動機の駆動制御装置において、
電動機の出力軸の位置を演算する位置演算手段と、
この位置演算手段による演算位置を基準位置と比較する比較手段と、
電動機の速度を零に制御する調節手段と、
前記比較手段による比較結果を用いて前記トルク指令と前記調節手段の出力とを切り替える切替手段と、
を備えたことを特徴とする電動機の駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した電動機の駆動制御装置において、
電動機の出力軸を機械ブレーキにより拘束した状態で前記位置演算手段を動作させることを特徴とする電動機の駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばインバータにより電動機を駆動する駆動制御装置に関し、特に、電動機の暴走を検知して瞬時に保護動作を実行可能とした駆動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、電動機の機械ブレーキの耐久性等の性能試験を行う装置を示すブロック図であり、インバータによって電動機を可変速制御する駆動制御装置１０を適用したものである。
図３において、駆動制御装置１０には外部から速度指令が与えられて加算器１２に入力されている。電動機２０にはパルスジェネレータ２１が取り付けられており、その出力パルスが速度演算回路１１に入力されて電動機２０の回転速度が演算され、この速度は加算器１２に入力される。
【０００３】
加算器１２では、速度指令と演算された速度との偏差が求められ、この偏差は速度調節器としてのＰＩ（比例積分）調節器１３に入力されて電動機２０を所定速度で運転するためのトルク指令τ＊が演算される。
このトルク指令τ＊はリミッタ１４を介してベクトル演算回路１５に入力され、ベクトル演算回路１５では、トルク指令τ＊に従った電動機２０の出力軸トルクに必要な電圧指令Ｖ＊がベクトルとして演算される。
【０００４】
ベクトル演算回路１５から出力された電圧指令Ｖ＊はＰＷＭインバータ１６に入力され、内部のＰＷＭ発生回路により電圧指令Ｖ＊とキャリアとを比較してＰＷＭパルス指令を生成すると共に、このＰＷＭパルス指令に基づくスイッチングパルスによりインバータのスイッチング素子をオンオフして、電圧指令Ｖ＊に従った交流電圧を電動機２０に供給する。なお、図３では、ＰＷＭインバータ１６の電源を省略してある。
【０００５】
図３に示したような速度制御ループを有する駆動制御装置１０において、機械ブレーキ２２の性能試験を行うに当たり、電動機２０の出力軸を機械ブレーキ２２により拘束した状態で零以外の速度指令が駆動制御装置１０に与えられると、ＰＩ調節器１３の動作により、トルク指令τ＊はリミッタ１４による制限レベルまで増加する。
つまり、リミッタ１４の制限レベルを外部からトルク制限指令として与えることで、機械ブレーキ２２により拘束された電動機２０の軸トルクを任意に調整できることになり、これによって機械ブレーキ２２の耐久性等の性能試験を行うことができる。
【０００６】
なお、図３のようにＰＷＭインバータにより電動機を駆動制御するものであって、速度制御運転時には最大トルクでの運転を可能とし、トルク制御運転時には高精度のトルク制御運転を可能にした制御装置が、下記の特許文献１に記載されている。この制御装置では、最大トルクを発生させる手段として、電流制限器の制限値を上昇させる機能を備えている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１６３２００号公報（請求項１、請求項２、段落［００１２］，［００１３］、図１等）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来技術において、機械ブレーキ２２の性能試験時に、機械ブレーキ２２の故障や人為的なミス等により機械ブレーキ２２を投入していない状態でインバータ１６の運転を開始すると、外部から与えられた速度指令値まで電動機２０の速度が増速し、その状態で回転し続けるため、非常に危険である。
また、特許文献１に記載された制御装置は機械ブレーキの性能試験への適用を想定したものではないが、速度制御運転時には図３の場合と同様に速度設定値に達するまで電動機が増速し続ける。
【０００９】
そこで本発明は、上述したような機械ブレーキ非投入時における電動機の暴走を直ちに検出して保護動作を行ない、安全性を向上させるようにした電動機の駆動制御装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載した発明は、負荷としての電動機の速度制御ループを有する電動機の駆動制御装置において、
電動機の出力軸の位置を演算する位置演算手段と、
この位置演算手段による演算位置を基準位置と比較する比較手段と、
この比較手段による比較結果を用いて電動機の速度指令を零に切り替える切替手段と、を備えたものである。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、外部から設定されたトルク指令に従い、電動機のトルクを直接制御する電動機の駆動制御装置において、
電動機の出力軸の位置を演算する位置演算手段と、
この位置演算手段による演算位置を基準位置と比較する比較手段と、
電動機の速度を零に制御する調節手段と、
前記比較手段による比較結果を用いて前記トルク指令と前記調節手段の出力とを切り替える切替手段と、を備えたものである。
【００１２】
請求項３に記載した発明は、請求項１または２に記載した電動機の駆動制御装置において、
電動機の出力軸を機械ブレーキにより拘束した状態で前記位置演算手段を動作させるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態を示すブロック図であり、図３と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
【００１４】
図１において、駆動制御装置１０Ａは、図３と同様に速度演算回路１１、加算器１２、ＰＩ調節器１３、リミッタ１４、ベクトル演算回路１５及びＰＷＭインバータ１６を備えているが、この実施形態では更に、パルスジェネレータ２１の出力パルスが入力される位置演算回路１７と、その出力である位置データが入力されるコンパレータ１８と、その出力信号により動作して速度指令を外部から与えられる速度指令から“零”（０［ｒ／ｍｉｎ］）に切り替える切替手段としてのスイッチ１９Ａとが設けられている。
【００１５】
電動機２０、パルスジェネレータ２１、機械ブレーキ２２等の相互の関係、並びに、パルスジェネレータ２１、速度演算回路１１、加算器１２、ＰＩ調節器１３等により速度制御ループが構成されている点は、図３と同一である。
なお、前記コンパレータ１８には、電動機２０の暴走を検出するための基準位置データが、設定値として予め保持されている。
【００１６】
次に、この実施形態の動作を説明する。
機械ブレーキ２２の性能試験時において、平常時はスイッチ１９Ａが図示の状態になっており、機械ブレーキ２２が確実に投入されていて電動機２０の出力軸が拘束されている場合には、位置演算回路１７により演算された位置データがコンパレータ１８に保持された設定値（基準位置データ）を超えることはない。このため、駆動制御装置１０Ａは、外部から与えられる速度指令に従って実質的に図３と同様に動作している。
【００１７】
機械ブレーキ２２の故障や人為的なミス等による非投入時には、電動機２０の出力軸が回転し、パルスジェネレータ２１の出力パルスに基づいて位置演算回路１７により演算される出力軸の位置データがコンパレータ１８の設定値を超えることにより、電動機２０の暴走が検出され、コンパレータ１８の出力信号によってスイッチ１９Ａが速度“零”側に切り替わる。
【００１８】
これにより、ＰＩ調節器１３では電動機２０の速度を“零”にするように調節動作を行い、ベクトル演算回路１５及びＰＷＭインバータ１６を介して電動機２０の回転速度を強制的に零ホールドするような制御が実行される。
従って、電動機２０の回転はやがて停止し、その暴走が回避されて安全が確保されることになる。
【００１９】
次に、図２は本発明の第２実施形態を示すブロック図であり、図１，図３と同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。
【００２０】
図２に示す駆動制御装置１０Ｂでは、図１のようなリミッタ１４を設けることなく、電動機２０のトルク指令を切替手段としてのスイッチ１９Ｂを介し外部からベクトル演算回路１５に直接与えている。上記スイッチ１９Ｂは、ＰＩ調節器１３とベクトル演算回路１５との間に設けられており、コンパレータ１８の出力信号によってＰＩ調節器１３の出力と外部からのトルク指令とを切り替え可能である。なお、コンパレータ１８には、図１の実施形態と同様に暴走検出用の設定値（基準位置データ）が保持されている。
また、ＰＩ調節器１３の入力側には、速度“零”（０［ｒ／ｍｉｎ］）と速度演算回路１１の出力との偏差を求める加算器１２が設けられている。
【００２１】
この実施形態の動作を説明すると、機械ブレーキ２２を使用した性能試験時において、平常時はスイッチ１９Ｂが図示の状態になっており、機械ブレーキ２２が確実に投入されていて電動機２０の出力軸が拘束されている時には、位置演算回路１７により演算された位置データがコンパレータ１８の設定値を超えず、電動機２０は外部からのトルク指令に従って制御されている。
【００２２】
この場合、トルク指令の設定により、ＰＩ調節器１３の動作とは無関係に電動機２０の軸トルクを制御できるため、運転開始時等における応答性を高めることができる。
一方、スイッチ１９Ｂが図２の状態では、機械ブレーキ２２の故障や人為的なミス等による非投入時にインバータ１６の運転を開始すると、電動機２０は回転してオーバースピードまで暴走してしまう。
【００２３】
そこで、位置演算回路１７及びコンパレータ１８により、電動機２０の出力軸の位置データがコンパレータ１８の設定値を超えて暴走を検出すると、コンパレータ１８の出力信号によりスイッチ１９Ｂをトルク指令側からＰＩ調節器１３の出力側に切り替え、電動機２０の速度を強制的に零ホールドする制御が実行される。
このため、第１実施形態と同様に電動機２０の回転はやがて停止し、その暴走が回避されて安全が確保されるものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、電動機の出力軸の位置情報を用いて暴走を検出し、直ちに電動機の回転速度を零ホールドするものであるから、瞬時の暴走検知及び保護動作が可能であり、安全性に優れた駆動制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示すブロック図である。
【図３】従来技術を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０Ａ，１０Ｂ：駆動制御装置
１１：速度演算回路
１２：加算器
１３：ＰＩ調節器
１４：リミッタ
１５：ベクトル演算回路
１６：ＰＷＭインバータ
１７：位置演算回路
１８：コンパレータ
１９Ａ，１９Ｂ：スイッチ
２０：電動機
２１：パルスジェネレータ
２２：機械ブレーキ
【図１】
2005027420.tif 000003
【図２】
2005027420.tif 000004
【図３】
2005027420.tif 000005