JP2002095276A - モータ停止装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＰＵが暴走したときにストッパに当てるこ
となく、モータを停止させることができるモータ停止装
置を提供する。 【解決手段】 ３入力論理和回路１０５には、アッパリ
ミットスイッチ３３、ロアリミットスイッチ３４および
ウォッチドッグタイマ１０２の出力信号が入力される。
２入力論理和回路１０６には、モータコントローラ６６
から出力される制御パルス信号および３入力論理和回路
１０５の出力信号が入力される。ＣＰＵの暴走などでウ
ォッチドッグタイマ１０２がタイムアップし、その出力
信号がＨレベルになった場合、あるいはロアリミットス
イッチ３４が作動し、その出力信号がＨレベルになった
場合、３入力論理和回路１０５からの出力はＨレベルと
なり、制御パルス信号は２入力論理和回路１０６で遮ら
れてしまい、モータ２１には駆動信号が入力されず、モ
ータ２１は非常停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＰＵからの指令
に基づく駆動信号にしたがって作動するモータを停止さ
せるモータ停止装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＮＣ工作機械、大型のＣＮＣ測
定機などでは、ノイズ、プログラムミス等により機械あ
るいは測定機が暴走したときに作業者に被害が及ぶこと
を防止する目的で、非常停止ボタンが操作盤に取り付け
られている。非常停止ボタンが押されると、電源ＯＦＦ
およびシステムリセットが行われるので、暴走の原因に
拘わらず、非常停止が発生した場合、システムを最初か
ら立ち上げる必要があった。

【０００３】また、従来、可動部が低速で移動する小型
の校正装置等では、人体への被害を考慮する必要がない
ので、非常停止ボタンは通常取り付けられておらず、装
置が暴走した場合、フォトカプラ等を使用したリミット
スイッチ、あるいは可動部をストッパに当てることで対
応していた。しかし、このリミットスイッチの信号はＣ
ＰＵのポートに入力され、ＣＰＵの処理により停止動作
が行われるので、ＣＰＵが暴走したときには機能せず、
このような場合、トルクリミッタ付きの駆動装置を用
い、機械的なストッパで動作を止めていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、ストッパに当てる方法で非常停止を行う場
合、ストッパに当たった際の衝撃により校正装置内部に
歪みが生じるおそれがある。このため、校正装置の精度
調整が必要になる。このように高精度が要求される校正
装置の精度調整が必要になり、再び校正装置が使用でき
るようになるまでに時間がかかっていた。また、機構部
のコストが上昇してしまうといった問題もあった。

【０００５】そこで、本発明は、ＣＰＵが暴走したとき
にストッパに当てることなく、モータを停止させること
ができるモータ停止装置および方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載のモータ停止装置は、ＣＰ
Ｕからの指令に基づく駆動信号にしたがって作動するモ
ータを停止させるモータ停止装置において、前記モータ
によって駆動される可動部の限界値を検出する限界値検
出手段と、前記ＣＰＵの異常を検出するＣＰＵ監視手段
と、前記限界値が検出された場合、あるいは前記ＣＰＵ
の異常が検出された場合、前記ＣＰＵからの指令に拘わ
らず、前記モータへの駆動信号を強制的に遮断する遮断
手段とを備えたことを特徴とする。

【０００７】また、前記ＣＰＵからの指令にしたがって
前記モータを駆動するための制御信号を出力するモータ
コントローラと、該モータコントローラからの制御信号
に基づき、前記モータに駆動信号を出力するモータドラ
イバとを有するモータ駆動装置に搭載されたことを特徴
とする。

【０００８】さらに、前記モータ駆動装置は、前記モー
タにより駆動されるスピンドルがダイヤルゲージのゲー
ジ先端を押圧して所定量移動させた後、前記ダイヤルゲ
ージの出力を計測するダイヤルゲージ検査機に搭載さ
れ、前記限界値検出手段は、前記スピンドルの軸方向移
動量の上限値および下限値を検出するリミットスイッチ
からなり、前記ＣＰＵ監視手段は、前記ＣＰＵから所定
時間毎のリセット信号が入力されない場合、該ＣＰＵの
異常を示す信号を出力するウォッチドッグタイマからな
り、前記遮断手段は、前記モータドライバに入力される
制御信号の論理値をホールド状態にすることを特徴とす
る。

【０００９】請求項４に記載のモータ停止方法は、ＣＰ
Ｕからの指令に基づく駆動信号にしたがって作動するモ
ータを停止させるモータ停止方法であって、前記モータ
によって駆動される可動部の限界値を検出する工程と、
前記ＣＰＵの異常を検出する工程と、前記限界値が検出
された場合、あるいは前記ＣＰＵの異常が検出された場
合、前記ＣＰＵからの指令に拘わらず、前記モータへの
駆動信号を強制的に遮断する工程とを有することを特徴
とする。

【００１０】本発明では、限界値検出手段によって、モ
ータにより駆動される可動部の限界値が検出された場
合、あるいはＣＰＵ監視手段によりＣＰＵの異常が検出
された場合、遮断手段によりＣＰＵからの指令に拘わら
ず、モータへの駆動信号を強制的に遮断する。

【００１１】これにより、ＣＰＵが暴走したときにスト
ッパに当てることなく、モータを停止させることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のモータ停止装置および方
法の実施の形態を図面を参照しながら説明する。本実施
形態のモータ停止装置はダイヤルゲージ検査機に適用さ
れる。本実施形態において、検査に使用されるダイヤル
ゲージとしては、例えば、ストローク５０ｍｍ、読取単
位１０μｍのものが挙げられる。

【００１３】［ダイヤルゲージ検査機］図１は実施の形
態におけるダイヤルゲージ検査機の構成を示す図であ
る。このダイヤルゲージ検査機は、大別して、検査機本
体１、操作ボックス２およびデータ処理装置３から構成
される。

【００１４】検査機本体１は、ダイヤルゲージ１２を固
定する保持具１４が上面に取り付けられた筐体１７を有
する。この筐体１７内には、モータ２１、このモータ２
１によりタイミングベルト２２を介して回転駆動され、
軸方向に移動自在なボールねじ２５、このボールねじ２
５の一端部に設けられたスピンドル２５ａ、ボールねじ
２５の中程に取り付けられた中間部材２８、この中間部
材２８の移動範囲内に対向して設けられたスケール３
１、軸方向に移動するボールねじ２５の上限値および下
限値をそれぞれ検出するリミットスイッチ３３、３４、
およびモータ２１等からの複数の信号線が集められた中
継基板３６が設けられている。

【００１５】ボールねじ２５は、その他端部に取り付け
られたナット２５ｂと螺合し、ナット２５ｂに対して回
転かつ軸方向移動自在に軸支されている。ナット２５ｂ
の外周はホイールに形成されており、このホイールとモ
ータ２１の出力軸に取り付けられたホイール２１ｂとの
間に卷回されたタイミングベルト２２を介してモータ２
１の回転動力が伝達されると、ボールねじ２５は回り止
めされており、モータ２１の回転量に応じた距離だけ軸
方向に移動する。

【００１６】また、中間部材２８のスケール３１と対向
する面には、フォトセル（図示せず）が取り付けられて
おり、スケール３１からの反射光を検出する。フォトセ
ルからの出力信号はプリアンプ（図示せず）で波形整形
された後、中継基板３６を介して外部に出力され、スピ
ンドル２５ａの位置を特定するために使用される。

【００１７】モータ２１には、タコジェネレータ（Ｔ．
Ｇ．）２１ａが軸支されており、タコジェネレータ２１
ａからの速度信号は中継基板３６を介して外部に出力さ
れ、モータ２１の回転速度を検出するために使用され
る。

【００１８】上記構成を有する検査機本体１では、中継
基板３６を介してモータ２１に駆動信号が与えられる
と、モータ２１は回転し、その駆動力はタイミングベル
ト２２を介してナット２５ｂに伝達されると、ボールね
じ２５は軸方向の移動を開始する。スピンドル２５ａの
端面がダイヤルゲージ１２のゲージ先端１２ａに接触す
ると、スピンドル２５ａの移動は停止し、ダイヤルゲー
ジ１２の検査開始状態となる。このときのスピンドル２
５ａの初期位置は、中間部材２８に取り付けられたフォ
トセルからの出力信号に基づいて特定される。

【００１９】そして、所定の検査手順にしたがって、ス
ピンドル２５ａを所定量移動させ、ゲージ先端１２ａを
押圧移動させることによりゲージの検査が行われる。こ
こで、ボールねじ２５の移動はリミットスイッチ３３、
３４によって規制されており、リミットスイッチ３３、
３４が作動すると、後述するように、モータ２１の駆動
を非常停止し、安全性が確保される。リミットスイッチ
としては、例えば、フォトカップラやマイクロスイッチ
などを用いることができ、スピンドルの先端部に取り付
けられた突起部がフォトカプラの光路を遮ることによ
り、あるいはマイクロスイッチを押圧することにより作
動する。

【００２０】一方、操作ボックス２は使用者によって操
作されるものであり、中継基板３６に接続されている。
操作ボックス２の前面には、測定の開始を指示するため
の測定スタートボタン４１、測定を中止するためのキャ
ンセルボタン４２、およびスピンドル２５ａの所定量単
位の移動等を指示するためのジョグ／シャトルダイヤル
４４が設けられている。

【００２１】また一方、データ処理装置３は、汎用のパ
ーソナルコンピュータシステムから構成されており、パ
ーソナルコンピュータ本体５１およびディスプレイ装置
５３を有する。このデータ処理装置３には、コンピュー
タ本体５１内のＰＣＩバスに装着され、検査機本体１に
接続される制御部５５が基板として設けられている。図
１においては、制御部５５を分かり易くするために、コ
ンピュータ本体５１から取り出された状態が示されてい
る。

【００２２】［制御部］図２は制御部５５の構成を示す
図である。この制御部５５には、コンピュータ本体５１
のＰＣＩバスに接続されるＰＣＩブリッジ６１、このＰ
ＣＩブリッジ６１に接続され、検査機本体１の制御を司
るＣＰＵ６３、このＣＰＵ６３のバス６５に接続される
カウンタ６４、モータコントローラ６６、Ｉ／Ｏインタ
ーフェース７６、ジョグカウンタ６８、操作ボックスＩ
／Ｆ７３、ダイヤルゲージ７４などが設けられている。

【００２３】ＣＰＵ６３はＲＯＭ、ＲＡＭなどを内蔵す
るワンチップマイクロコンピュータから構成される。ま
た、モータコントローラ６６の出力側には、非常停止部
７２およびモータドライバ７５が接続されている。モー
タドライバ７５の出力側は中継基板３６のモータ（ＭＯ
ＴＯＲ）端子を通じてモータ２１に接続されている。モ
ータコントローラ６６は、ＣＰＵ６３から送られてくる
スピンドル２５ａの位置に応じた指令値にしたがって、
モータ２１を駆動するための速度指令（制御パルス信
号）を非常停止部７２を介してモータドライバ７５に出
力する。非常停止部７２の詳細については後述する。

【００２４】また、カウンタ６４は中継基板３６のスケ
ール（ＳＣＡＬＥ）端子を通じて送られてくる、プリア
ンプ（図示せず）で波形整形されたフォトセルからの出
力信号を受信し、スピンドル２５ａの位置を特定するた
めにカウントする。ジョグカウンタ６８は中継基板３６
のジョグ（ＪＯＧ）端子を通じて操作ボックス２のジョ
グダイヤルに接続されている。また、中継基板３６のＵ
Ｌ／ＬＬ端子を介して接続されたリミットスイッチ（Ｓ
Ｗ）３３、３４からの信号線は非常停止部７２に接続さ
れている。同様に、バス６５に接続されたＩ／Ｏインタ
ーフェース７６のＩ／Ｏポートからの信号線は非常停止
部７２に接続されている。操作ボックスＩ／Ｆ７３は中
継基板３６の操作ＢＯＸ端子を通じて操作ボックス２の
シャトルダイヤル、ボタンＳＷ、ＬＥＤ等に接続されて
いる。また、ＰＣＩブリッジ６１はＰＣＩバスを相互接
続する回路である。

【００２５】［非常停止部］図３は非常停止部７２の構
成を示すブロック図である。この非常停止部７２はウォ
ッチドッグタイマ１０２、３入力論理和回路（３ｉｎｐ
ｕｔ ＯＲ回路）１０５および２入力論理和回路（２ｉ
ｎｐｕｔ ＯＲ回路）１０６、１０８から構成されてい
る。３入力論理和回路１０５には、アッパリミットスイ
ッチ３３、ロアリミットスイッチ３４およびウォッチド
ッグタイマ１０２の出力信号が入力される。

【００２６】２入力論理和回路１０８には、モータコン
トローラ６６から出力されるＣＷ（時計回り）方向の制
御パルス信号、および３入力論理和回路１０５の出力信
号が入力される。また、２入力論理和回路１０６には、
モータコントローラ６６から出力されるＣＣＷ（反時計
回り）方向の制御パルス信号および３入力論理和回路１
０５の出力信号が入力される。

【００２７】［ウォッチドッグタイマ］図４はウォッチ
ドッグタイマ１０２の構成を示す回路図である。このウ
ォッチドックタイマ１０２は、発振回路１１３、分周回
路１１５およびＤフリップフロップ１１８から構成され
る。発振回路１１３は発振用ＩＣ（商品名：ｕＰＤ５５
５５Ｇ）を有し、１４．６Ｈｚのクロック信号をＯＵＴ
端子から出力する。分周回路１１５はカウンタ用ＩＣ
（商品名：ＨＤ７４ＨＣ１６１ＦＰ）からなり、発振回
路１１３からのクロック信号を１／７に分周して出力す
る。

【００２８】Ｄフリップフロップ１１８（商品名：ＨＤ
７４ＨＣ７４ＦＰ）は、分周回路１１５のＲＣＯ端子か
ら出力されるクロック信号のＣＫ端子への入力に同期し
て、Ｄ端子に入力されたＱバー端子からの論理値「１」
をＱ端子に出力する。Ｑ端子の出力は前述した３入力論
理和回路１０５に入力される。

【００２９】また、分周回路１１５のＲ端子およびＤフ
リップフロップ１１８のＣＬＲバー端子には、Ｉ／Ｏイ
ンターフェース７６のＩ／Ｏポートを介してＣＰＵ６３
からリセット信号が入力される。分周回路１１５のＲＣ
Ｏ端子からクロック信号がＤフリップフロップ１１８の
ＣＫ端子に出力される前に、ＣＰＵ６３からのリセット
信号が分周回路１１５のＲ端子およびＤフリップフロッ
プ１１８のＣＬＲバー端子に入力されると、分周回路１
１５およびＤフリップフロップ１１８はリセットされ、
Ｄフリップフロップ１１８のＱ端子から論理値「１」が
出力されることはないが、ＣＰＵの暴走などによりリセ
ット信号が入力されない場合、分周回路１１５はカウン
トアップしてそのＲＣＯ端子からＤフリップフロップ１
１８のＣＫ端子にクロック信号が出力されるようになる
と、Ｄフリップフロップ１１８のＱ端子から論理値
「１」の信号が出力される。つまり、ウォッチドッグタ
イマ１０２からタイムアップ信号が３入力論理和回路１
０５に入力されることになる。

【００３０】図５はＣＰＵ６３によって実行される割込
処理手順を示すフローチャートである。この割込処理
は、ダイヤルゲージ検査機の測定開始と同時に起動し、
ＣＰＵ６３が正常に動作している間、タイマ割込によっ
て繰り返し実行される。すなわち、内部タイマが予め設
定した時間Ｔｍに到達すると、割込処理が発生し、リセ
ット信号を出力し（ステップＳ１）、リセット信号の出
力後、タイマ値をリセットし（ステップＳ２）、処理を
終了する。

【００３１】図６はダイヤルゲージの検査中に繰り返し
行われる割込処理を概念的に示す図である。検査のため
の測定動作プログラムの実行中、設定時間Ｔｍ毎にＣＰ
Ｕ６３からリセット信号が周期的に出力されると、ウォ
ッチドックタイマ１０２はタイムアップすることなく、
モータ２１の駆動を継続して測定動作が行われる。

【００３２】そして、ＣＰＵの暴走などの原因により、
前回の割込処理からの経過時間Ｔが設定時間Ｔｍを越え
ても、割込処理が実行されずリセット信号が出力されな
い場合、ウォッチドッグタイマ１０２はタイムアップ
し、３入力論理和回路１０５にＨレベルの信号を出力す
る。

【００３３】［非常停止動作］図７は非常停止部７２の
各部の信号変化を示すタイミングチャートである。同図
（Ａ）は前述したウォッチドッグタイマ１０２がタイム
アップした場合を示し、同図（Ｂ）はロアリミットスイ
ッチ３４が作動した場合を示す。

【００３４】同図（Ａ）、（Ｂ）において、アッパリミ
ットスイッチ３３、ロアリミットスイッチ３４およびウ
ォッチドックタイマ７２から出力される信号がいずれも
Ｌレベルである場合、３入力論理和回路１０５の出力は
Ｌレベルであり、モータコントローラ６６からのＣＷあ
るいはＣＣＷの制御パルス信号は２入力論理和回路１０
６あるいは１０８で遮られることなく、そのままモータ
ドライバ７５に入力し、モータ２１は回転駆動されるこ
とになる。

【００３５】一方、同図（Ａ）に示すように、ＣＰＵ６
３の暴走などの原因によりウォッチドッグタイマ１０２
がタイムアップし、その出力信号がＨレベルになった場
合、あるいは同図（Ｂ）に示すように、ロアリミットス
イッチ３４が作動し、その出力信号がＨレベルになった
場合、３入力論理和回路１０５からの出力はＨレベルと
なり、モータコントローラ６６からの制御パルス信号は
２入力論理和回路１０６あるいは１０８で遮られてしま
い、モータドライバ７５には制御パルス信号が入力され
ず、モータドライバ７５はブレーキ状態となり、モータ
２１を非常停止させる。

【００３６】このように、本実施形態では、アッパリミ
ットスイッチ３３、ロアリミットスイッチ３４およびウ
ォッチドッグタイマ１０２からの作動信号は、検査機本
体１の各部を制御するＣＰＵ６３のバス６５に接続され
るＩ／Ｏポートに入力されることなく、非常停止部７２
内に直接入力されるので、ＣＰＵ６３が暴走したときで
も、確実にモータ２１を非常停止させることができる。

【００３７】また、従来のように、ストッパに当てる方
法で非常停止を行わないので、ストッパに当たった際の
衝撃により装置内部に歪みが生じるおそれがなくなり、
ダイヤルゲージ検査装置の精度調整を不要にできる。つ
まり、ストッパに当てて非常停止した場合、再調整が必
要となるが、本発明ではその再調整が必要なく、すぐに
測定を再開できる。また、ストッパに当てることがない
ので、余計な衝撃を与えることがなく、装置の寿命が短
くなることを防止できる。

【００３８】尚、以上が本発明の実施の形態の説明であ
るが、本発明は、これら実施の形態の構成に限られるも
のではなく、特許請求の範囲で示した機能、または実施
の形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどの
ようなものであっても適用可能である。

【００３９】例えば、上記実施形態では、２入力論理和
回路１０６、１０８を用いて論理値をホールド状態にす
ることにより制御パルス信号を遮断していたが、２入力
論理和回路の代わりにスイッチ回路を用い、制御パルス
信号を電気的に遮断するようにしてもよい。

【００４０】また、上記実施形態では、アッパリミット
スイッチおよびロアリミットスイッチの信号は、非常停
止部７２に入力するとともに、バス６５に接続されたＩ
／Ｏポートを介してＣＰＵ６３に入力するようにしても
よく、ＣＰＵによる停止を併用させることができる。

【００４１】さらに、モータの種類は特に限定されるも
のではなく、サーボモータとして一般に使用されるＤＣ
モータに限らず、ＡＣモータ、リニアモータ、超音波モ
ータ等、種々のモータに適用可能であり、また、その制
御もオープン制御、クローズ制御等、特に限定されな
い。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、ＣＰＵが暴走したとき
にストッパに当てることなく、モータを確実に停止させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるダイヤルゲージ検査機の構
成を示す図である。

【図２】制御部５５の構成を示す図である。

【図３】非常停止部７２の構成を示すブロック図であ
る。

【図４】ウォッチドッグタイマ１０２の構成を示す回路
図である。

【図５】ＣＰＵ６３によって実行される内部割込処理手
順を示すフローチャートである。

【図６】ダイヤルゲージの検査中に繰り返し行われる割
込処理を概念的に示す図である。

【図７】非常停止部７２の各部の信号変化を示すタイミ
ングチャートである。

【符号の説明】

１ 検査機本体 ２１ モータ ３３ アッパリミットスイッチ ３４ ロアリミットスイッチ ２５ ボールねじ ２５ａ スピンドル ２５ｂ ナット ５５ 制御部 ６３ ＣＰＵ ６５ ＰＣＩバス ６６ モータコントローラ ７２ 非常停止部 ７５ モータドライバ １０２ ウォッチドッグタイマ １０５ ３入力論理和回路 １０６、１０８ ２入力論理和回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＰＵからの指令に基づく駆動信号にし
   たがって作動するモータを停止させるモータ停止装置に
   おいて、 前記モータによって駆動される可動部の限界値を検出す
   る限界値検出手段と、 前記ＣＰＵの異常を検出するＣＰＵ監視手段と、 前記限界値が検出された場合、あるいは前記ＣＰＵの異
   常が検出された場合、前記ＣＰＵからの指令に拘わら
   ず、前記モータへの駆動信号を強制的に遮断する遮断手
   段とを備えたことを特徴とするモータ停止装置。
2. 【請求項２】 前記ＣＰＵからの指令にしたがって前記
   モータを駆動するための制御信号を出力するモータコン
   トローラと、該モータコントローラからの制御信号に基
   づき、前記モータに駆動信号を出力するモータドライバ
   とを有するモータ駆動装置に搭載されたことを特徴とす
   る請求項１記載のモータ停止装置。
3. 【請求項３】 前記モータ駆動装置は、前記モータによ
   り駆動されるスピンドルがダイヤルゲージのゲージ先端
   を押圧して所定量移動させた後、前記ダイヤルゲージの
   出力を計測するダイヤルゲージ検査機に搭載され、 前記限界値検出手段は、前記スピンドルの軸方向移動量
   の上限値および下限値を検出するリミットスイッチから
   なり、 前記ＣＰＵ監視手段は、前記ＣＰＵから所定時間毎のリ
   セット信号が入力されない場合、該ＣＰＵの異常を示す
   信号を出力するウォッチドッグタイマからなり、 前記遮断手段は、前記モータドライバに入力される制御
   信号の論理値をホールド状態にすることを特徴とする請
   求項２記載のモータ停止装置。
4. 【請求項４】 ＣＰＵからの指令に基づく駆動信号にし
   たがって作動するモータを停止させるモータ停止方法で
   あって、 前記モータによって駆動される可動部の限界値を検出す
   る工程と、 前記ＣＰＵの異常を検出する工程と、 前記限界値が検出された場合、あるいは前記ＣＰＵの異
   常が検出された場合、前記ＣＰＵからの指令に拘わら
   ず、前記モータへの駆動信号を強制的に遮断する工程と
   を有することを特徴とするモータ停止方法。