JP2000050694A - ステッピングモータの脱調検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連鋳機の幅変更用ステッピングモータのよう
に、高温環境の狭い場所で使用されるステッピングモー
タの脱調検出を可能とする。 【解決手段】 ステッピングモータ１４の回転を、絶対
位置検出型の回転検出器３０を用いて検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステッピングモー
タの脱調検出方法及び装置に係り、特に、連鋳機のモー
ルド幅変更に使用されるステッピングモータのように、
高温環境下で、且つ、非常に狭い場所で使用されるステ
ッピングモータにおいても、高い信頼性で脱調現象を検
出することが可能な、ステッピングモータの脱調検出方
法、及び、検出方法を用いた、連鋳機幅変更用ステッピ
ングモータの脱調検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼製造プロセスで使用されている連鋳
機のモールドには、図１に示す如く、モールド１０の幅
を変更するためのステッピングシリンダ１３が設置され
ている。このステッピングシリンダ１３は、ステッピン
グモータ１４の回転を、油圧機構を介してシリンダの直
進運動に変換し、非常に精密にモールド短辺１１の位置
変更を行う。該ステッピングモータ１４は、複数の相を
有するモータで、各相にパルス電圧を印加することによ
って、パルス数に応じた回転をするモータであり、パル
ス数を制御することによって、任意の回転角、任意の回
転速度で運転することができる。

【０００３】図において、８はスラブ、１２はモールド
長辺であり、手前のモールド長辺は図示を省略してい
る。

【０００４】前記ステッピングシリンダ１３によって駆
動されるモールド短辺１１が、幅変更中、即ち駆動中に
何等かの原因でロックしてシリンダが動かなくなった場
合、モータ１４へのパルス電圧の印加は行われている
が、モータは回転しない、いわゆる脱調現象が発生す
る。この脱調現象が発生した場合は、これを検出してパ
ルス電圧の印加を停止する必要があり、そのため、幅変
更用のステッピングモータ１４には、図２に示すような
脱調検出器２０が配置されている。

【０００５】この脱調検出器２０には、一般的にパルス
ジェネレータが使用されている。これは、ステッピング
モータ１４の回転軸１６に取り付けられてモータと一緒
に回転する切り欠き円盤２２と、該切り欠きによる空隙
を例えば磁気的に感知して、回転に伴ったパルスを発生
するセンサ２４を有し、モータに対して電圧が印加され
ている際にパルスジェネレータからのパルスが欠落した
ときに、モータが回転していないと判断して、脱調現象
の発生を検出する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようなパルスジェネレータを用いた脱調検出では、次の
ような問題点を有していた。

【０００７】パルス検出のための電子回路が、プリン
ト板２６を用いて、ステッピングモータ１４に取り付け
られた脱調検出器２０に組み込まれているため、モール
ド幅変更に使用されるステッピングモータのように、高
温環境（約１００℃）下で使用される場合には、温度の
影響による故障が発生し易い。例えば従来用いられてい
るパルスジェネレータでは、センサ２４の耐熱温度は約
８０℃、プリント板２６の耐熱温度は６０℃程度であ
る。設置環境による影響を避けるため、ステッピングモ
ータの回転軸を延長する等して、パルスジェネレータ等
の検出機構を環境の良いところに設置する方法も考えら
れるが、特にモールド幅変更用のシリンダは、チャンバ
と呼ばれる許容スペースが小さい非常に狭い場所に設置
されており、軸を延長すること自体が難しい構造となっ
ている場合が多いため、設置場所の制約のある連鋳機で
は使用することができない。

【０００８】モータの回転に伴うパルスそのものが検
出器２０から出力されるため、パルス検出回路の故障や
ケーブルの断線の場合もパルスが欠落してしまい、本当
の脱調現象と区別することができない。

【０００９】ステッピングモータの相が１つだけ不具
合になった場合（いわゆる欠相した場合）でも、モータ
は回ることがあるが、パルスジェネレータを用いた脱調
検出器では、モータが回転している状態で欠相を検出す
ることが難しい。

【００１０】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、連鋳機の幅変更用ステッピングモー
タのように、高温環境下で、且つ、非常に狭い場所で使
用されるステッピングモータの脱調を確実に検出するこ
とを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ステッピング
モータの回転を、絶対位置検出型の回転検出器を用いて
検出するようにして、前記課題を解決したものである。

【００１２】又、前記回転検出器からの出力信号及び回
転検出器への入力信号を観測することによって、脱調現
象の誤検出を判断するようにしたものである。

【００１３】又、前記回転検出器によって測定した回転
角変化のむらから、ステッピングモータの欠相を判定す
るようにしたものである。

【００１４】又、連鋳機幅変更用ステッピングモータの
脱調検出装置において、連鋳機の幅変更用ステッピング
モータの後端部に、モータと一緒に回転する絶対位置検
出型の回転検出器を設置し、前記いずれかの検出方法を
用いて、モータの回転状態を検出するようにして、前記
課題を解決したものである。

【００１５】又、前記回転検出器を、偏心ロータと、ス
テータ鉄心と、ステータコイルで構成された正弦波位相
差検出型の検出器として、耐熱性を高めたものである。

【００１６】本発明では、例えば防水構造のケーシング
に収納した絶対位置検出型の回転検出器を、例えば連鋳
機の幅変更用ステッピングモータの回転軸に接続し、モ
ータの回転角変化から、モータが正常に回転しているこ
とを検出する。

【００１７】前記回転検出器としては、例えば、図３に
示すような正弦波位相差検出型の検出器を使用すること
ができる。この回転検出器を構成する要素は、偏心ロー
タ３４と、ステータ鉄心３６と、ステータコイル３８だ
けであるため、耐熱温度は、パルスジェネレータに比べ
て格段に高くなる。従って、温度の影響による検出器の
故障は、同じ環境温度であっても格段に減少するため、
連鋳機のモールド幅変更装置に使用するような場合であ
っても、その信頼性は大幅に向上する。

【００１８】又、本回転検出器は、例えばステッピング
モータの後端部に設置した場合、従来のパルスジェネレ
ータを用いた脱調検出器と同じ、もしくは、より小さい
スペースしか必要としないため、従来の脱調検出器と容
易に置き換えることが可能であり、設置スペースの狭い
連鋳機にも適用することができる。

【００１９】又、本回転検出器の場合、図４に示すよう
に、回転検出器３０自身（即ち、ステータコイル３８）
から出力される信号及び入力される信号が正弦波であ
り、図５に示す如く、該正弦波を変換器４０で信号処理
することによって、回転の絶対位置を求めている。従っ
て、回転角変化が無くなったことを検出して脱調現象が
発生したと判断する場合、検出器３０からの出力信号と
入力信号を直接観測していれば、検出器の入出力は正常
で実際に機械的なロック現象を検出したのか（検出器の
入出力の正弦波は正常に観測されており、変換器からの
回転角信号は変化しなくなる）、あるいは、検出器自身
の異常や配線の断線によって脱調と判断したのか（検出
器の入出力の正弦波自体が異常になっており、回転変換
器からの回転角信号が変化しなくなる）を識別すること
が可能となる。

【００２０】更に、欠相した場合には、回転角の変化に
むらを生じるため、その変化量を捉えることによって、
欠相の検出も可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００２２】本実施形態は、図６（ステッピングモータ
１４の後端部を示す、一部断面図を含む正面図）、及
び、図７（図６を右側から見た側面図）に示す如く、ス
テッピングモータ１４の反負荷側の軸に、防水構造のケ
ーシング５０に納めた絶対位置検出型の回転検出器３０
を接続している。これは、幅変更用シリンダが設置され
るチャンバ内の狭い許容スペースに納めるためである。

【００２３】前記ケーシング５０は、連鋳機チャンバの
悪環境下での耐久性を考慮して、耐食性金属で作られて
いる。但し、取り外し、取り付け時の作業性を考慮し
て、できるだけ軽量化を図っている。又、チャンバ内の
水蒸気がケーシング５０中に入るのを防止するため、接
続部にはＯリング５１を入れて防水性を強化している。

【００２４】前記ステッピングモータ１４の回転軸１６
と回転検出器３０の回転軸３２との接続は、カップリン
グアセンブリ５４を介して行っている。カップリング作
業の作業性を高め、カップリングの取り付け精度を得ら
れるようにするため、カップリング調整用孔５２をケー
シング５０に開けている。

【００２５】絶対位置検出用の回転検出器３０は、一般
に検出器本体からリード線３９が出ており、このリード
線３９に延長用のケーブル５６を接続して、変換器４０
まで信号を送る必要がある。本実施形態では、耐熱仕様
のリード線３９と耐熱仕様の延長ケーブル５６を、ケー
シング５０内の接続部５８で接続している。これは、リ
ード線３９が外部環境に耐えられるような仕様ではな
く、ケーシング５０内に納めておく必要があるためであ
る。又、接続部５８は、高温仕様の接着剤で完全にシー
ルされている。これは、蒸気がケーシング５０内に侵入
した場合の接続部５８における絶縁不良の発生を防止す
るためである。

【００２６】回路的には、図８に示す如く、この回転検
出器３０と、回転速度、回転角を出力する変換器４０
が、ケーブル５０で接続される。本実施形態では、回転
角の変化に伴って、変換器４０が、一定の周期のパルス
を出力するようにしている。これは、従来の回転検出器
がパルス出力型であり、脱調検出回路６０がパルスの有
無を判定するものであるため、従来の脱調検出回路６０
を、そのまま使用するためである。

【００２７】前記回転検出器３０と変換器４０の間に
は、検出器３０の入出力の正弦波を観測するための波形
診断装置であるセンサ異常検出回路６２が設けられてお
り、正弦波の波高等を観測することによって、検出器あ
るいはケーブルに異常が生じていないかを判定すること
ができる。

【００２８】更に、前記変換器４０の出側には、前記脱
調検出回路６０と平行に欠相検出回路６４が設けられて
おり、前記変換器４０から出力される回転角の絶対位置
の、一定時間における変化量を演算して、変化量のむら
を検出することで、欠相を検出している。この演算は、
シーケンサ等を用いて行うことができる。

【００２９】本実施形態においては、回転検出器とし
て、偏心ロータと、ステータ鉄心と、ステータコイルで
構成された正弦波位相差検出型の検出器を用いているた
め、耐熱温度が特に高い。なお、回転検出器の種類は、
これに限定されない。

【００３０】又、前記実施形態においては、本発明が、
連鋳機の幅変更用ステッピングモータの脱調検出に適用
されていたが、本発明の適用対象は、これに限定されな
い。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、小型で耐環境性の高い
絶対位置検出型の回転検出器を使用して、ステッピング
モータの脱調検出を行うことができる。従って、連鋳機
チャンバ内等の設置スペースの狭い高温環境において
も、高い信頼性で脱調検出が可能となる。更に、検出器
自身の異常による脱調の誤検出や、ステッピングモータ
の欠相の判定も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用対象である連鋳機の幅変更装置を
示す斜視図

【図２】従来の脱調検出器の構成を示す分解斜視図

【図３】本発明の実施形態で用いられる正弦波位相差検
出型の回転検出器の例を示す正面図

【図４】前記回転検出器の出力波形の例を示す線図

【図５】本発明に用いられる信号処理系統の基本的構成
を示す線図

【図６】本発明の実施形態におけるステッピングモータ
後端部への回転検出器の取り付け状態を示す、一部断面
図を含む正面図

【図７】図６の右側から見た側面図

【図８】本発明の実施形態における信号処理系統を示す
回路図

【符号の説明】

１０…モールド １３…ステッピングシリンダ １４…ステッピングモータ ３０…回転検出器 ４０…変換器 ６０…脱調検出回路 ６２…センサ異常検出回路 ６４…欠相検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 修 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 石川 親史 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 難波 正弘 岡山県倉敷市水島川崎通一丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 足立 貞行 愛知県豊田市篠原町切山２番地９ エヌエ スディ株式会社篠原工場内 (72)発明者 鈴木 英昭 愛知県豊田市篠原町切山２番地９ エヌエ スディ株式会社篠原工場内 (72)発明者 市川 渉 東京都国分寺市南町三丁目25番11号 株式 会社エスジー Ｆターム(参考） 5H580 AA03 BB04 BB09 FA04 HH01 HH39

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステッピングモータの回転を、絶対位置検
   出型の回転検出器を用いて検出することを特徴とする、
   ステッピングモータの脱調検出方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の検出方法において、前記
   回転検出器からの出力信号及び回転検出器への入力信号
   を観測することによって、脱調現象の誤検出を判断する
   ことを特徴とする、ステッピングモータの脱調検出方
   法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の検出方法において、前記
   回転検出器によって測定した回転角変化のむらから、ス
   テッピングモータの欠相を判定することを特徴とする、
   ステッピングモータの脱調検出方法。
4. 【請求項４】連鋳機の幅変更用ステッピングモータの後
   端部に、モータと一緒に回転する絶対位置検出型の回転
   検出器を設置し、請求項１乃至３のいずれか一項に記載
   の検出方法を用いて、モータの回転状態を検出すること
   を特徴とする、連鋳機幅変更用ステッピングモータの脱
   調検出装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の検出装置において、前記
   回転検出器が、偏心ロータと、ステータ鉄心と、ステー
   タコイルで構成された正弦波位相差検出型の検出器であ
   ることを特徴とする、連鋳機幅変更用ステッピングモー
   タの脱調検出装置。