JP2001180875A

JP2001180875A - 電動機および制動機を備えた駆動装置の制御装置

Info

Publication number: JP2001180875A
Application number: JP36796999A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Sakata; 一裕坂田; Kokichi Seki; 弘吉関
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Mito Engineering Co Ltd; Hitachi Building Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Mito Engineering Co Ltd; Hitachi Building Systems Co Ltd
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-03

Abstract

(57)【要約】【課題】電動機および制動機を備えた駆動装置を、ウ
ォッチドッグタイマに依存することなく安全に制御する
ことができる、ワンチップマイコンを用いた制御装置を
提供すること。【解決手段】電動機と該電動機を制動する制動機と
を備えた駆動装置を、ワンチップマイコンを用いて制御
する制御装置において、電動機の電源を投入するリレー
Ｍ、および制動機の電源を投入するリレーＢを、ワンチ
ップマイコン７の入力／出力レジスタの出力部と特定の
論理手段で接続し、前記レジスタが特定の論理信号を出
力しない限り、制動機に通電されないようにしておく。
例えば、リレーＭ，Ｂのコイル１０，１５Ｂを駆動する
出力バッファである否定論理素子２１，２２をそれぞ
れ、別個のレジスタの端子であるＰＡ１とＰＢ１に接続
しておく。これにより、ワンチップマイコン７が暴走し
たり前記レジスタが一時的に故障した場合にも、誤って
制動機が解放されてしまう心配がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機および該電
動機を制動する制動機を備えた駆動装置を、ワンチップ
マイコンを用いて制御する制御装置に係り、特に、エレ
ベータの乗りかごを昇降させる電動機を備えた駆動装置
の制御に好適な制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレベータの乗りかごを昇降させる駆動
装置などのように、電動機に回転負荷の荷重が常時加わ
っている駆動装置においては、オフ状態の電動機の回転
を止めておくために制動機により制動しておく必要があ
る。このような駆動装置の制動機は、一般に、通電する
と制動力を解放し通電を遮断すると制動力を印加するよ
うになっているので、誤って制動機に通電して解放状態
にしてしまうと、オフ状態の電動機が負荷により回転し
てしまい、結果として負荷が自由落下するという事態に
至る。これがエレベータの場合であると、乗りかごがド
アを開いたまま自由落下して、乗りかご内の乗客が昇降
路内へ転落しかねないので、極めて危険である。

【０００３】そこで、従来より、この種の駆動装置の制
動機の電源を、例えば電動機の電源投入と該制動機の電
源投入との論理積で構成するという技術が広く採用され
ている。このようにすると、制動機の電源が誤って投入
されても、電動機の電源が投入されていないオフ状態の
ときには該制動機に通電されないため、該電動機は制動
されたままで安全である。特に最近は、この種の駆動装
置はマイコンで制御されることが多いので、マイコンが
誤って制動機を解放してしまわないようにするため、制
動機の電源に対するマイコンからの制御信号と、電動機
の電源に対するマイコンからの制御信号との論理積によ
って、制動機へ通電される条件を設定している。

【０００４】ただし、マイコンを用いている制御装置の
場合は、マイコンが誤って制動機を解放することを防ぐ
リレーシーケンスにないマイコン特有の対策が必要であ
る。かかる対策の一例として、特開昭５５−１３５０６
４号公報に記載されているエレベータの制御装置では、
電動機と制動機を駆動する出力を維持記憶している記憶
手段を、マイコンの異常時に一括リセットするという技
術が提案されている。ここで、マイコンの異常時とは、
一過性の電気的ノイズによるマイコンの暴走やソフトの
バグなどで、前記記憶手段に制動機を解放する制御信号
が書き込まれてしまうことにより、該制動機が誤って解
放されてしまう状態のことである。そして、この特開昭
５５−１３５０６４号公報記載の従来技術では、ソフト
のバグが介在する場合も含めて、最終的にはマイコンの
暴走になるとして、暴走を検出するいわゆるウォッチド
ッグタイマを用いて、該ウォッチドッグタイマが動作し
たときに前記記憶装置を一括リセットすることにより、
安全性を確保している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、エレベータ
の乗りかご昇降用の駆動装置を制御する制御装置におい
ては、近年、前記記憶手段に相当する入力／出力レジス
タをワンチップで構成した高性能なワンチップマイコン
（システムＬＳＩ）が用いられるようになってきてい
る。そして、ワンチップマイコンを用いた場合には、前
記記憶手段までチップ内に搭載されているため、この記
憶手段の誤動作（回路の静電破壊等も含む）についても
考慮しなければ、制動機が誤って解放される危険性があ
るが、従来、そのような考慮はなされていなかった。例
えば、入力／出力レジスタを出力用に設定し、出力を維
持する記憶装置として使用した場合に、入力レジスタま
たはクリアしていないＲＡＭ（ランダムアクセスメモ
リ）から論理信号“１”のデータを読み込んで該記憶装
置にそのまま書き込むと、制動機の電源を投入すると同
時に電動機の電源を投入する可能性があり、この場合、
前記論理積で構成されている制動機に通電されてしまう
ので、エレベータにおいては乗りかごが自由落下してし
まう危険性がある。

【０００６】このようにワンチップマイコンを用いた制
御装置の従来技術について、図１に示す制動機の制御回
路図を参照しつつ具体的に説明すると、同図において、
ワンチップマイコン７の端子ＰＡ１，ＰＡ２にはそれぞ
れ、オープンコレクタの否定論理素子２１，２２が接続
されていて、これらの素子２１，２２にそれぞれリレー
Ｍのコイル１０とリレーＢのコイル１５Ｂが接続されて
おり、各コイル１０，１５Ｂに電源５０Ａが接続されて
いる。ここで、素子２１，２２はそれぞれ、機能的に
は、コイル１０，１５Ｂを駆動する出力バッファであ
る。また、リレーＢは制動機の電源投入手段であり、リ
レーＭは電動機の電源投入手段である。ただし、ここで
いうリレーとは、コイル部と接点部とで構成される電磁
接触器や電磁継電器のことである。

【０００７】ワンチップマイコン７の端子ＰＡ１，ＰＡ
２は、ワンチップマイコン７のチップ上の入力／出力レ
ジスタを出力用に切り替えて、図示せぬマイクロプロセ
ッサからの指示に基づき論理信号“１”または“０”を
記憶して外部に出力する端子であり、端子ＰＡ１，ＰＡ
２はそれぞれ、入力／出力レジスタＰＡの１番目の端子
と２番目の端子を示している。そして、端子ＰＡ１が論
理信号“１”を出力すると、素子２１がオンとなってコ
イル１０に電源５０Ａから電流が流れるので、リレーＭ
が付勢される。また、端子ＰＡ１が論理信号“０”を出
力した場合は、素子２１がオフとなるため、コイル１０
への通電が遮断されてリレーＭは消勢される。同様に、
端子ＰＡ２から出力される論理信号“１”と“０”に応
じてそれぞれ、リレー１５Ｂは付勢されたり消勢された
りする。

【０００８】ブレーキ１５を電源５０Ｂにて駆動する回
路において、リレーＭの常開接点１０Ａと、リレー１５
Ｂの常開接点１５ＢＡは、直列に接続されている。この
回路では、リレーＭとリレー１５Ｂの両方が付勢される
とブレーキ１５は制動力を解放した状態となり、少なく
とも片方のリレーが消勢されるとブレーキ１５は通電が
遮断されて制動状態に復帰するようになっている。

【０００９】図１に示す回路の動作を、図２の真理値表
で説明すると、真理値表中の“ＰＡ１”と“ＰＡ２”は
それぞれワンチップマイコン７の端子ＰＡ１，ＰＡ２を
示している。真理値表中の数字“１”と“０”は、出力
された論理信号を示していると共に、リレーＭ，１５Ｂ
の接点１０Ａ，１５ＢＡの状態が接点閉路（“１”のと
き）であるか接点開路（“０”のとき）であるかを示し
ている。真理値表中の“ブレーキ”は、ブレーキ１５の
動作状態が制動状態なのか解放状態なのかを示してい
る。また、真理値表中の“装置の動作”は、駆動装置の
電動機が停止状態なのか動作状態なのかを示している。
この真理値表からわかるように、端子ＰＡ１，ＰＡ２が
両方とも論理信号“１”を出力したときにブレーキ１５
は制動力を解放して、駆動装置が駆動動作を行うことと
なり、それ以外のときは、ブレーキ１５が電動機を制動
するため駆動動作は行われない。

【００１０】しかしながら、図１に示す回路において、
ワンチップマイコン７が暴走して入力／出力レジスタＰ
Ａに１６進で“ＦＦ”が書き込まれた場合、端子ＰＡ
１，ＰＡ２から論理信号“１”が出力されて制動機が解
放状態となる危険性がある。例えば、入力／出力レジス
タが入力に設定された状態で、その外部が何も接続され
ていないところを読み出して、出力に設定しているレジ
スタに書き込むと、１６進で“ＦＦ”となる。また、リ
セットしていないＲＡＭ、特に１６進で“ＦＦ”を書き
込んであるＲＡＭを読み出した場合も同様である。そし
て、ワンチップマイコンの暴走時にこうした無意味な動
作が行われると、インバータで駆動されている電動機は
電源のみが単独で入っただけでは駆動トルクを発生しな
いため、電動機が駆動されることなく制動機の制動力が
解放された状態となってしまい、その駆動装置がエレベ
ータの乗りかご昇降用の場合は、乗りかごが自由落下す
るという極めて危険な状態となる。

【００１１】なお、マルチタスキングでプログラムを動
作させる（割込みを多重に設けてプログラムを動作させ
ることも含む）ようになったワンチップマイコンでは、
その暴走を前記ウォッチドッグタイマで完全に検出する
ことは困難である。

【００１２】本発明はこのような従来技術の課題に鑑み
てなされたもので、その目的は、電動機および制動機を
備えた駆動装置を、ウォッチドッグタイマに依存するこ
となく安全に制御することができる、ワンチップマイコ
ンを用いた制御装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ため、本発明は、電動機と、通電時に前記電動機に対す
る制動力を解放する制動機とを備えた駆動装置が制御可
能であって、マイクロプロセッサおよび入力／出力レジ
スタをワンチップで構成したワンチップマイコンを有し
ており、かつ、前記制動機の電源制御回路に複数の電源
投入手段を直列に接続して、これらすべての電源投入手
段で電源が投入された場合にのみ、前記制動機への通電
を許容して前記制動力が解放されるようにしてある制御
装置において、前記複数の電源投入手段を駆動する出力
バッファと、前記ワンチップマイコンの前記レジスタの
出力部とを、特定の論理手段で接続し、前記レジスタが
特定の論理信号を出力した場合にのみ、前記制動機に通
電されるように構成することによって達成される。

【００１４】このような構成の制御装置は、ワンチップ
マイコンの入力／出力レジスタが特定の論理信号を出力
しない限り、制動機には通電されないので、ワンチップ
マイコンが暴走したり前記レジスタが一時的に故障した
場合にも、誤って制動機が解放されてしまう心配がなく
なる。また、ウォッチドッグタイマによる暴走検出を行
う必要もない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による制御装置の実
施形態例を図３〜図１１を参照しつつ説明する。ただ
し、これらの図において、先に説明した図１，２と対応
する部分には同一の符号や名称が付してある。

【００１６】図３は本発明の第１の実施形態例に係るワ
ンチップマイコンによる制動機の制御回路図であり、図
４は図３に示す回路の動作を説明する真理値表である。
図３の回路が先に説明した図１の回路と相違しているの
は、リレーＢのコイル１５Ｂを駆動する出力バッファで
ある否定論理素子２２と接続されて論理信号を出力する
ワンチップマイコン７の端子が、図１の回路では入力／
出力レジスタＰＡの２番目の端子ＰＡ２であったのに対
し、図３の回路では入力／出力レジスタＰＢの１番目の
端子ＰＢ１となっている点である。つまり、本実施形態
例に係るワンチップマイコン７では、リレーＭのコイル
１０を駆動する出力バッファである否定論理素子２１と
接続されて論理信号を出力する端子ＰＡと、前記素子２
２に対して論理信号を出力する端子ＰＢが、それぞれ別
個の入力／出力レジスタの端子となっている。それゆ
え、仮にワンチップマイコン７が暴走したとしても、レ
ジスタＰＡとＰＢが両方とも１６進で“ＦＦ”と書き込
まれて、両端子ＰＡ１，ＰＢ１から論理信号“１”が出
力される可能性は極めて低い。また、いずれか一方のレ
ジスタが破損したとしても、その破損が原因で両端子Ｐ
Ａ１，ＰＢ１が論理信号“１”を出力することもない。
したがって、エレベータの乗りかご昇降用の駆動装置を
制御する制御装置に、このようなワンチップマイコン７
を用いることにより、乗りかごの自由落下を招来するよ
うな危険な事態が発生しにくくなり、安全性が大幅に向
上する。

【００１７】図５は本発明の第２の実施形態例に係るワ
ンチップマイコンによる制動機の制御回路図であり、図
６は図５に示す回路の動作を説明する真理値表である。
図５の回路が先に説明した図１の回路と相違しているの
は、リレーＢのコイル１５Ｂを駆動する出力バッファで
ある否定論理素子２２と、ワンチップマイコン７の端子
ＰＡとの間に、別の否定論理素子２３を介在させた点で
ある。したがって、図６の真理値表に示すように、両端
子ＰＡ１，ＰＡ２から論理信号“１”が出力されても、
リレーＢに通電されないためブレーキ１５の制動力は解
放されないが、端子ＰＡ１が論理信号“１”を出力して
端子ＰＡ２が論理信号“０”を出力した場合には、リレ
ーＭおよびリレーＢに通電されるためブレーキ１５は制
動力を解放する。その結果、ワンチップマイコン７の暴
走によりレジスタＰＡの両端子ＰＡ１，ＰＡ２に１６進
で“ＦＦ”と書き込まれたとしても、ブレーキ１５は制
動状態に保たれることとなり、前記実施形態例と同様に
安全性が高まる。

【００１８】図７は本発明の第３の実施形態例に係るワ
ンチップマイコンによる制動機の制御回路図であり、図
８は図７に示す回路の動作を説明する真理値表である。
図７の回路は、図３の回路（第１の実施形態例）におけ
るリレー１５Ｂの常開接点１５ＢＡを、常閉接点１５Ｂ
Ｂに置き換えたものである。したがって、図８の真理値
表に示すように、端子ＰＢ１から論理信号“０”が出力
されたときにリレーＢは接点閉路となり、論理信号
“１”が出力されたときにリレーＢは接点開路となる。
換言するなら、本実施形態例では、常閉接点１５ＢＢ
が、第２の実施形態例における否定論理素子２３と同等
の機能を果たしており、それゆえ図８の真理値表は図６
の真理値表と同等である。

【００１９】図９は本発明の第４の実施形態例に係るワ
ンチップマイコンによる制動機の制御回路図であり、図
１０は図９に示す回路の動作を説明する真理値表であ
る。図９の回路は、図５の回路（第２の実施形態例）に
おける否定論理素子２２，２３の間に論理積素子３１を
介在させて、この素子３１の入力部をリセット回路８と
接続した点である。この回路は、マイコンの電源投入時
に発生する一時的なリレーＢの付勢が防止できるため、
より一層安全性が高まっている。すなわち、ワンチップ
マイコン７の電源を投入した直後、一時的に端子ＰＡ
１，ＰＡ２から論理信号“０”が出力されるので、図５
の回路においては、ブレーキ１５は制動状態に保たれる
もののリレーＢが付勢状態となってしまう。しかるに、
図９の回路においては、ワンチップマイコン７の電源が
投入されたときにリセット回路８も動作して、その出力
が論理信号“０”となり、この信号により論理積素子３
１が出力を論理信号“０”に保つので、リレーＢが付勢
されることはない。そして、ワンチップマイコン７が動
作を開始し、その端子ＰＡ１，ＰＡ２の論理信号がプロ
グラムで設定されると、リセット回路８の論理信号が
“１”となるので、以後の動作は、図１０と図６の真理
値表を見比べれば明らかなように、第２の実施形態例と
同様である。

【００２０】図１１は本発明の第５の実施形態例に係る
ワンチップマイコンによる制動機の制御回路図であり、
ワンチップマイコン７の入力／出力レジスタＰＢの各端
子ＰＢ１〜ＰＢ８と、否定論理素子２２との間に、論理
積素子３３が介在させてあると共に、端子ＰＢ１〜ＰＢ
８のうちの特定の端子と前記素子３３の入力部との間
に、図示せぬ否定論理素子が介在させてあるので、レジ
スタＰＢに特定の値が書き込まれない限り、リレーＢが
付勢されることはない。すなわち、レジスタＰＢが破損
しても、ワンチップマイコン７が暴走して１６進で“Ｆ
Ｆ”と書き込まれても、ワンチップマイコン７の電源投
入時に一時的にクリアされて論理信号がすべて“０”に
なっても、あるいはソフトのバグで誤った書き込みがな
されても、ブレーキ１５が制動力を解放することはな
く、それゆえ極めて安全性が高まっている。

【００２１】なお、上述した各実施形態例では、制動機
を電源にて駆動する回路に組み込む複数の電源投入手段
として、電動機の電源投入用リレーＭの接点部と、制動
機の電源投入用リレーＢの接点部とを直列に接続した場
合について説明したが、このような電源投入手段として
半導体を用いてもよい。また、制動機の電源投入手段を
特定の論理信号で駆動する場合について説明したが、制
動機の電源投入手段をそのままとし、電動機の電源投入
手段を特定の論理信号で駆動するように構成してもよ
い。

【００２２】

【発明の効果】本発明による制御装置は以上説明したよ
うな形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏
する。

【００２３】電動機と、通電時に該電動機に対する制動
力を解放する制動機とを備えた駆動装置を、ワンチップ
マイコンを用いて制御する制御装置において、複数の電
源投入手段を駆動する出力バッファと、ワンチップマイ
コンの入力／出力レジスタの出力部とを、特定の論理手
段で接続し、前記レジスタが特定の論理信号を出力しな
い限り、制動機に通電されないようにしてあるので、ワ
ンチップマイコンが暴走したり前記レジスタが一時的に
故障した場合にも、誤って制動機が解放されてしまう心
配がなく、また、ウォッチドッグタイマによる暴走検出
を行う必要もない。したがって、例えばエレベータの乗
りかご昇降用の駆動装置をこのようにして制御すれば、
マイコンの暴走によって乗りかごが自由落下するという
危険な事態を未然に回避することができて、安全性が大
幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例に係るワンチップマイコンによる制動機
の制御回路図である。

【図２】図１に示す回路の動作を説明する真理値表であ
る。

【図３】本発明の第１の実施形態例に係るワンチップマ
イコンによる制動機の制御回路図である。

【図４】図３に示す回路の動作を説明する真理値表であ
る。

【図５】本発明の第２の実施形態例に係るワンチップマ
イコンによる制動機の制御回路図である。

【図６】図５に示す回路の動作を説明する真理値表であ
る。

【図７】本発明の第３の実施形態例に係るワンチップマ
イコンによる制動機の制御回路図である。

【図８】図７に示す回路の動作を説明する真理値表であ
る。

【図９】本発明の第４の実施形態例に係るワンチップマ
イコンによる制動機の制御回路図である。

【図１０】図９に示す回路の動作を説明する真理値表で
ある。

【図１１】本発明の第５の実施形態例に係るワンチップ
マイコンによる制動機の制御回路図である。

【符号の説明】

７ワンチップマイコン８リセット回路１０リレーＭのコイル１０リレーＭの常開接点１５ブレーキ１５ＢリレーＢのコイル１５ＢＡリレーＢの常開接点１５ＢＢリレーＢの常閉接点２１，２２，２３否定論理素子３１，３３論理積素子５０Ａリレーの電源５０Ｂブレーキの電源ＰＡ１，ＰＡ２入力／出力レジスタＰＡの端子ＰＢ１〜ＰＢ８入力／出力レジスタＰＢの端子

フロントページの続き (72)発明者坂田一裕東京都千代田区神田錦町１丁目６番地エイチ・ビー・エスエンジニアリングコンサルタント有限会社内 (72)発明者関弘吉茨城県ひたちなか市堀口832番地の２日立システムプラザ勝田日立水戸エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 3F002 EA10 GA03 GA09 GB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機と、通電時に前記電動機に対する
制動力を解放する制動機とを備えた駆動装置が制御可能
であって、マイクロプロセッサおよび入力／出力レジス
タをワンチップで構成したワンチップマイコンを有して
おり、かつ、前記制動機の電源制御回路に複数の電源投
入手段を直列に接続して、これらすべての電源投入手段
で電源が投入された場合にのみ、前記制動機への通電を
許容して前記制動力が解放されるようにしてある制御装
置において、前記複数の電源投入手段を駆動する出力バッファと、前
記ワンチップマイコンの前記レジスタの出力部とを、特
定の論理手段で接続し、前記レジスタが特定の論理信号
を出力した場合にのみ、前記制動機に通電されるように
したことを特徴とする、電動機および制動機を備えた駆
動装置の制御装置。
【請求項２】請求項１の記載において、前記電動機が
エレベータの乗りかごを昇降させる電動機であって、前
記制動機が該電動機を制動するための制動機であること
を特徴とする、電動機および制動機を備えた駆動装置の
制御装置。
【請求項３】請求項１または２の記載において、前記
複数の電源投入手段のうち少なくとも一つは電磁接触器
であることを特徴とする、電動機および制動機を備えた
駆動装置の制御装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかの記載におい
て、前記複数の電源投入手段として、前記電動機の電源
投入手段と前記制動機の電源投入手段とが直列に接続し
てあることを特徴とする、電動機および制動機を備えた
駆動装置の制御装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかの記載におい
て、前記特定の論理手段として、それぞれが相異なる前
記電源投入手段を駆動する少なくとも二つの前記出力バ
ッファを、それぞれ別個の前記レジスタと接続したこと
を特徴とする、電動機および制動機を備えた駆動装置の
制御装置。
【請求項６】請求項１〜４のいずれかの記載におい
て、前記特定の論理手段として、それぞれが相異なる前
記電源投入手段を駆動する複数の前記出力バッファのう
ち、少なくとも一つが、他とは逆の論理信号で駆動され
るようにしたことを特徴とする、電動機および制動機を
備えた駆動装置の制御装置。
【請求項７】請求項６の記載において、少なくとも一
つ前記出力バッファと、前記レジスタとの間に、否定論
理素子を介在させたことを特徴とする、電動機および制
動機を備えた駆動装置の制御装置。
【請求項８】請求項７の記載において、前記否定論理
素子を、前記制動機の電源投入手段を駆動する前記出力
バッファと前記レジスタとの間に介在させたことを特徴
とする、電動機および制動機を備えた駆動装置の制御装
置。
【請求項９】請求項６の記載において、前記特定の論
理手段として、前記複数の電源投入手段のうち少なくと
も一つが、電源投入時に他とは逆の動作をするようにし
たことを特徴とする、電動機および制動機を備えた駆動
装置の制御装置。
【請求項１０】請求項６の記載において、前記特定の
論理手段として、前記レジスタからの出力と、電源投入
時のリセット手段からの出力との論理積をとり、これを
前記出力バッファに入力するようにしたことを特徴とす
る、電動機および制動機を備えた駆動装置の制御装置。
【請求項１１】請求項１〜５のいずれかの記載におい
て、前記特定の論理手段として、前記出力バッファと前
記レジスタの出力部との間を、特定の信号の組み合わせ
のみに応答する論理手段で接続したことを特徴とする、
電動機および制動機を備えた駆動装置の制御装置。