JP2006191744A - モータ駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置負荷率及び装置内温度を監視して、未然に装置負荷率及び装置内温度の上昇を防ぐことにより、システム停止することなく、動作継続させることができるモータ駆動制御装置を得る。
【解決手段】内部温度を連続して検出するアナログ温度検出回路７と、電流検出回路３により検出されるモータ２に流れる電流値から装置負荷状態を検出する負荷率変換器１３とを備え、指令値作成器９は、アナログ温度検出回路７の検出温度値および／または負荷率変換器１３の検出負荷状態に応じて、モータ２の運転状態を自動可変させて、それらの値が予め設定した内部設定値以上の場合には、動作指令値×制限乗数の新たな動作指令値（モータ速度を下げる、または、加減速時定数を長くする動作指令値）を作成して、未然に内部温度の上昇を防ぎながら、モータ動作を継続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動制御装置に関し、特に、異常な温度上昇によるモータの停止を未然に防ぐためのモータ駆動制御装置に関する。

近年、各種装置の自動化が進むなかで、モータ駆動制御装置は多くの産業機械に搭載され幅広く普及している。自動化を進めるメリットとして、作業効率向上による時間短縮や人件費削減などが挙げられる。しかし、モータ駆動制御装置の多くは安全面及び装置保護を配慮した保護機能を有しており、保護機能が作動した時にはシステムは停止してしまうので、それが作業効率低下の原因の一つとされている。

従来のモータ駆動制御装置においては、温度検出回路にてモータ駆動制御装置の内部温度を検出し、内部温度が所定温度を超えたときに、モータ駆動制御装置の保護を目的として、システムを停止させている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−９０６８３号公報

従来のモータ駆動制御装置は上記のように構成され、装置保護を目的としたシステム停止を行っているが、システムを復旧させる為には、オペレータの手によってアラームをリセットする復旧作業が必要である。又、装置を十分に冷却する必要があり、そのための時間がかかるので、作業効率が低下していた。

また、装置内部温度を温度検出回路にて監視した場合には、稼動中の温度分布は確認できない為、精度の高い保護が難しかった。

この発明はかかる問題点を解決する為になされたものであり、装置負荷率および装置内温度を監視して、未然に装置負荷率及び装置内温度の上昇を防ぐことにより、システム停止することなく、動作継続させることを可能にする。また、モータの負荷率およびモータ内の温度を監視して、未然にモータの負荷率およびモータの温度上昇を防ぐことにより、システム停止することなく、動作継続させることを可能にするモータ駆動制御装置を得ることを目的とする。

この発明は、モータ部と、前記モータ部を制御する制御回路部と、前期モータ部および／または前記制御回路部の内部温度を連続して検出するアナログ温度検出手段とを備え、前記制御回路部は、前記アナログ温度検出手段の検出温度値に応じて前記モータ部の運転状態を自動可変することを特徴とするモータ駆動制御装置である。

この発明は、モータ部と、前記モータ部を制御する制御回路部と、前期モータ部および／または前記制御回路部の内部温度を連続して検出するアナログ温度検出手段とを備え、前記制御回路部は、前記アナログ温度検出手段の検出温度値に応じて前記モータ部の運転状態を自動可変することを特徴とするモータ駆動制御装置であるので、装置負荷率及び装置内温度やモータ負荷率およびモータ温度を監視して、未然に装置負荷率及び装置内温度やモータ負荷率およびモータ温度の上昇を防ぐことにより、システム停止することなく、動作継続させることができる。

実施の形態１．
以下、この発明に係るモータ駆動制御装置について図１および図２を用いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係るモータ駆動制御装置の概略ブロック図である。図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、駆動対象のモータ２（モータ部）およびアナログ温度検出器７'に接続されている。また、モータ駆動制御装置１の筐体内部には、電流検出回路３と、インバータ回路４と、ゲート回路５と、演算装置６と、アナログ温度検出回路７とが設けられている。
この構成において、演算装置６内部の指令出力部８から出力された指令値に対し、ゲート回路５を用いてインバータ回路４をコントロールしてモータ２を動作させている。なお、指令値作成器９、指令出力部８、ゲート回路５およびインバータ回路４は、モータ２を制御する制御回路部を構成している。

このとき、本実施の形態においては、モータ２に流れる電流値を電流検出回路３にて検出し、演算装置６内部の負荷率変換器１３を用い、モータ駆動制御装置１やモータ２の負荷状態を監視している。負荷率変換器１３から出力された値を、内部設定値との比較器１４にて内部設定値と比較することにより、負荷率変換器１３から出力された値がアラーム設定値よりも低く設定されている所定の内部設定値を超えた段階で、負荷状態に応じてモータ２の運転状態を自動可変にして、動作指令値の値を自動的に低く抑えるようにして、未然に負荷状態の上昇を防ぐようにモータ２の制限運転を行う。また、制限運転したにも関わらず、アラーム設定値を超えてしまった場合には、モータ駆動制御装置１やモータ２の保護を目的としたシステム停止を実現している。

なお、負荷率変換器１３においては、電流検出回路３にて検出されたモータ２に流れる電流値から、負荷状態だけでなく、装置内の内部温度やモータの温度を推定することができる。従って、負荷率変換手段１３は、モータ２からのモータ電流によりモータ２やモータ駆動制御装置１の装置負荷状態を監視するための温度を推定する温度推定手段を構成している。

さらに、本実施の形態においては、アナログ温度検出回路７にてモータ駆動制御装置１の内部温度およびアナログ温度検出器７'にてモータ温度を連続して検出し、演算装置６内部の内部設定値との比較器１１を用いて、内部温度状態およびモータ温度状態を監視している。アナログ温度検出回路７およびアナログ温度検出器７'においては、アナログ表示であるため、稼働中の温度変化を連続して確認することができる。内部温度やモータ温度が各々のアラーム設定値よりも低く設定されている所定の各々の内部設定値を超えた段階で、内部温度状態やモータ温度状態に応じてモータ２の運転状態を自動可変にして、動作指令値の値を自動的に低く抑えるようにして、未然に内部温度やモータ温度の上昇を防ぐようにモータ２の制限運転を行う。また、制限運転したにも関わらず、各々のアラーム設定値を超えてしまった場合には、モータ駆動制御装置１やモータの保護を目的としたシステム停止を実現している。

本実施の形態においては、このように、各々のアラーム設定値との比較器１２および１５とは別に、各々の内部設定値と比較するための各々の内部設定値との比較器１１および１４を設けることにより、比較した情報に基づいて、指令作成器９にて指令値を状況に応じて変化させることが可能となっている。

また、本実施の形態においては、図１に示すように、内部温度分布演算器１６が設けられているため、内部温度分布を確認することができる。内部温度分布演算器１６は、アナログ温度検出回路７により検出された装置の内部温度に基づいて、稼働後のモータ駆動制御装置１内の温度分布を演算する。また、事前に設置状態に応じた装置内部温度分布プログラムを用意しておき、それに基づいて、寿命部品の交換時期を算出する。

図２にて、装置内部温度及び装置負荷状態監視の流れについて説明する。ステップＳ２０において、まずはじめに、モータ駆動制御装置１の起動信号をＯＮにする。次に、ステップＳ２１で、制限信号がＯＦＦか否かを判定する。ＯＦＦの場合は、ステップＳ２２に進み、動作指令値×１倍に設定して、ステップＳ２３において、モータ２を動作させる。次に、ステップＳ２４において、負荷率変換器１３により推定された内部温度と、実際にアナログ温度検出回路７により検出された実温度とを比較して、それらの温度差を検出して推定された内部温度を補正する。なお、簡易的に行うには、アナログ温度検出回路７と内部設定値とを比較して、それらの温度差を検出して直接その値を用いても良い。ステップＳ２５で、分布演算のタイミングか否かを判定し、分布演算のタイミングでなければ、ステップＳ２６に進み、補正された装置内温度は内部設定値以上か否かを判定する。内部設定値以上であった場合には、ステップＳ２７に進み、補正された装置内温度がアラーム設定値以上か否かを判定する。アラーム設定値以上だった場合は、ステップＳ２８において、基板過熱保護アラームを発生させて、モータ２を停止する。

一方、ステップＳ２６の判定で、補正された装置内温度が内部設定値以上でなかった場合には、ステップＳ３１に進み、補正された装置内温度と内部設定値との温度差が検出される。次に、ステップＳ３２で、装置負荷状態が内部設定値以上であるか否かの判定が行われ、内部設定値以上であった場合には、ステップＳ３３で、装置負荷状態がアラーム設定値以上であるか否かの判定が行われ、アラーム設定値以上の場合は、ステップＳ３４で、過負荷保護アラームを発生させて、モータ２を停止する。一方、ステップＳ３２の判定で、装置負荷が内部設定値以上でないと判定された場合は、ステップＳ２２に戻り、動作指令値×１倍で、動作が継続される。また、ステップＳ３３の判定で、装置内負荷状態がアラーム設定値以上でないと判定された場合には、ステップＳ３８に進み、制限信号をＯＦＦからＯＮに切り替えて、ステップＳ２１に戻る。

また、ステップＳ２７の判定で、装置内温度がアラーム設定値以上でないと判定された場合には、ステップＳ３８に進み、制限信号をＯＦＦからＯＮに切り替えて、制限運転モードに切り替えて、ステップＳ２１に戻る。

ステップＳ２１において制限信号がＯＮであると判定された場合は、ステップＳ２９に進み、装置内温度および／または装置負荷状態に基づいて、運転指令値に乗算するための制限乗数を演算する。制限乗数は１未満の正の値である。制限乗数が演算されると、ステップＳ３０に進み、動作指令値に制限乗数を乗算して、制限運転のための新たな動作指令値を演算して、ステップＳ２３においてモータ２を駆動させる。なお、制限乗数は、予め用意された演算式により演算して求めるようにしてもよいが、装置内温度および／または装置負荷状態ごとに制限乗数を定めたテーブルを予め用意しておいて、そのテーブルから制限乗数を求めるようにしてもよい。

また、ステップＳ２５において、分布演算のタイミングであると判定された場合は、ステップＳ３５に進み、装置内部温度分布演算を行う。次に、ステップＳ３６で、平均寿命年数と比較して寿命がきている部品があるか否かを演算により求め、寿命がきている部品があれば、ステップＳ３７で、部品交換を促す表示を行う。一方、寿命がきている部品がなければ、ステップＳ２１に戻る。

なお、本実施の形態において、装置内部温度や装置負荷状態をモータ温度やモータ負荷状態とした場合について説明する。
ある指令値を基にしたモータ動作状態において、ステップＳ２４において、負荷率変換器１３により推定されたモータ温度と、実際にアナログ温度検出器７'により検出された実温度とを比較して、それらの温度差を検出して推定されたモータ温度を補正する。なお、簡易的に行うには、アナログ温度検出器７'と内部設定値とを比較して、それらの温度差を検出して直接その値を用いても良い。ステップＳ２６で補正されたモータ温度が内部設定値以上か否かを判定する。内部設定値以上であった場合には、ステップＳ２７に進み、補正されたモータ温度がアラーム設定値以上か否かを判定する。アラーム設定値以上だった場合は、ステップＳ２８において、モータ過熱保護アラームを発生させて、モータ２を停止する。
一方、ステップＳ２６の判定で、補正されたモータ温度が内部設定値以上でなかった場合には、ステップＳ３１に進み、補正されたモータ温度と内部設定値との温度差が検出される。次に、ステップＳ３２で、モータ負荷状態が内部設定値以上であるか否かの判定が行われ、内部設定値以上であった場合には、ステップＳ３３で、モータ負荷状態がアラーム設定値以上であるか否かの判定が行われ、アラーム設定値以上の場合は、ステップＳ３４で、モータ過負荷保護アラームを発生させて、モータ２を停止する。
また、ステップＳ３２の判定で、モータ負荷が内部設定値以上でないと判定された場合は、ステップＳ２２に戻り、動作指令値×１倍で、動作が継続される。さらに、ステップＳ３３の判定で、モータ負荷状態がアラーム設定値以上でないと判定された場合には、ステップＳ３８に進み、制限信号をＯＦＦからＯＮに切り替えて、ステップＳ２１に戻る。
ステップＳ２１において制限信号がＯＮであると判定された場合は、ステップＳ２９に進み、モータ温度および／またはモータ負荷状態に基づいて、運転指令値に乗算するための制限乗数を演算する。制限乗数は１未満の正の値である。制限乗数が演算されると、ステップＳ３０に進み、動作指令値に制限乗数を乗算して、制限運転のための新たな動作指令値を演算して、ステップＳ２３においてモータ２を駆動させる。なお、制限乗数は、予め用意された演算式により演算して求めるようにしてもよいが、モータ温度および／またはモータ負荷状態ごとに制限乗数を定めたテーブルを予め用意しておいて、そのテーブルから制限乗数を求めるようにしてもよい。

このようにして、ステップＳ２９にて制限乗数を可変し、モータ速度や加減速時定数を遅くすることにより、モータ２の動作停止することなく装置内部温度及び装置負荷状態の上昇を未然に防ぐことが可能となる。また、ステップＳ２４およびステップＳ３１にて検出した温度差により、ステップＳ２９で制限乗数を可変することにより、状況に応じた動作指令値を作成し動作することが可能である。

なお、モータ速度や加減速時定数を遅くすることにより、装置内部温度及び／または装置負荷状態やモータ温度および／またはモータ負荷状態が改善された場合は、ステップＳ３８の制限信号はＯＦＦとなり、ステップＳ２１で制限信号がＯＦＦであることを確認し、ステップＳ２２で動作指令×１倍の指令値を出力し通常動作へ自動復帰する。

装置異常などにより、指令値を可変させた場合でも装置内部温度及び／または装置負荷状態やモータ温度および／またはモータ負荷状態が改善されない場合は、ステップＳ２７およびステップＳ３３にてアラーム値との比較により動作停止が可能である。ステップＳ２６およびステップＳ３２にて、内部設定値との比較を行い、さらに、ステップＳ２７およびステップＳ３３にてアラーム値との比較を実施することにより、異常な場合において安全面及び装置保護を配慮した精度の高い保護を保持することが可能である。

このように、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１においては、装置内部温度及び／または装置負荷状態やモータ温度および／またはモータ負荷状態を監視し、装置内部温度及び／または装置負荷状態やモータ温度および／またはモータ負荷状態に応じた制限動作用の動作指令値を作成することにより、装置内部温度及び／または装置負荷状態やモータ温度および／またはモータ負荷状態の上昇を未然に防ぐことができ、システムを停止することなく、動作を継続させることが可能である。

図３は、減速ギア機構を持たない、自動ドア引戸形の開閉機構である。図３（ａ）が平面図、図３（ｂ）が正面図である。図３において、建物の出入り口の上方に配設された取付台１９と無目２０の内部にドア駆動装置を格納している。取付台１９には、図３（ａ）に示すように、ＤＣブラシレスモータ２Ａ、モータ駆動制御装置１Ａ、および、従動プーリ２３が設けられている。さらに、取付台１９には、図３（ｂ）に示すように、スライドレール２７が取付けられている。また、ＤＣブラシレスモータ２Ａのシャフトには駆動プーリ２１が設けられており、ＤＣブラシレスモータ２Ａがモータ制御装置１Ａにより駆動されると、駆動プーリ２１が回転する。駆動プーリ２１と従動プーリ２３との間には、無端のドア開閉用の駆動タイミングベルト２４が掛け回されている。図示の例では自動ドアは２枚のドア１７および１８を備えており、これら１７および１８は、それぞれ一対の戸車２２によってスライドレール２７から吊り下げられていて、スライドレール２７上を走行して建物の出入り口を開閉できるようにしてある。

戸車２２によって吊り下げられたドア１７および１８のうちの一方のドア１７は、連結金具２５によって駆動ベルト２４の上部走行部に連結され、他方のドア１８は、連結金具２６によって駆動ベルト２４の下部走行部に連結されている。ＤＣブラシレスモータ２Ａが駆動されて駆動プーリ２１が駆動ベルト２４を矢印Ａ方向（反時計方向）に駆動させると、ドア１７は左方向に移動し、ドア１８は右方向に移動して出入り口が開放される。逆に、駆動ベルト２４を時計方向に駆動させると、ドア１７は右方向に移動し、ドア１８は左方向に移動して出入り口が閉鎖される。ドア開放時は開放端手前の位置で停止し、閉鎖時は左右２枚のドアに隙間が開かない位置（閉鎖端）で停止させている。

このように構成された自動ドア引戸形の開閉機構のモータ駆動制御装置１Ａに、図１に示したモータ駆動制御装置１を適用すると、装置内部温度及び装置負荷状態に応じた動作指令値を作成することにより、装置内部温度及び装置負荷状態の上昇を未然に防ぐことができ、システムを停止することなく、動作を継続させることが可能である。そのため、メンテナンスする人間が常に居ないような場合やメンテナンスを滅多に行わないような場合でも、自動ドアのシステムが停止して普通のドアとなってしまって自動ドアのメリットを失うような事態になることを未然に防ぐことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、装置内部温度及び／または装置負荷状態やモータ温度および／またはモータ負荷状態を監視し、装置内部温度及び／または装置負荷状態やモータ温度および／またはモータ負荷状態に応じた動作指令値を作成することにより、装置内部温度及び／または装置負荷状態やモータ温度および／またはモータ負荷状態の上昇を未然に防ぐことができるので、システムを停止することなく、動作継続させることが可能である。また、アラームを発生させてシステムを停止する機能も有しているため、万一、異常が発生した場合においては、安全面及び装置やモータ保護を配慮した精度の高い保護を保持することも可能である。さらにまた、温度分布を作成することにより、寿命部品の交換時期が事前に判ることにより予防保全が可能となる。

システムが停止することを出来るだけ未然に防ぐことが望ましい、例えば、自動ドア駆動装置等に本発明を用いることにより最適なモータ駆動制御を行うことが可能である。なお、本発明を工場内で使用されている産業機械等に適用した場合においても、システムを停止させる前に制限運転を行って温度上昇や負荷上昇を未然に抑えることができるので、作業効率低下を防止できることは言うまでもない。

この発明の実施の形態１に係るモータ駆動制御装置の内部構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態１に係るモータ駆動制御装置の動作の流れを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係るモータ駆動制御装置を適用する自動ドア引戸形の開閉機構を示す説明図である。

符号の説明

１，１Ａ モータ駆動制御装置、２ モータ、２Ａ ＤＣブラシレスモータ、３ 電流検出回路、４ インバータ回路、５ ゲート回路、６ 演算装置、７ アナログ温度検出回路、８ 指令出力部、９ 指令値作成器、１０ 温度変換器、１１ 内部設定値との比較器、１２ 基板過熱アラーム値との比較器、１３ 負荷率変換器、１４ 内部設定値との比較器、１５ 過負荷アラーム値との比較器、１６ 内部温度分布演算器。

Claims (7)

1. モータ部と、
   前記モータ部を制御する制御回路部と、
   前記モータ部内の温度を連続して検出するアナログ温度検出手段と
   を備え、
   前記制御回路部は、前記アナログ温度検出手段の検出温度値に応じて前記モータ部の運転状態を自動可変することを特徴とするモータ駆動制御装置。
2. モータ部と、
   前記モータ部を制御する制御回路部と、
   前記制御回路部内の温度を連続して検出するアナログ温度検出手段と
   を備え、
   前記制御回路部は、前記アナログ温度検出手段の検出温度値に応じて前記制御回路部の装置負荷状態に応じて前記モータ部の運転状態を自動可変することを特徴とするモータ駆動制御装置。
3. モータ部と、
   前記モータ部を制御する制御回路部と、
   前記モータ部のモータ電流に基づいて、前記制御回路部の装置負荷状態を監視するための温度を推定する装置温度推定手段と
   を備え、
   前記制御回路部は、前記装置温度推定手段による前記装置負荷状態に応じて前記モータ部の運転状態を自動可変することを特徴とするモータ駆動制御装置。
4. モータ部と、
   前記モータ部を制御する制御回路部と、
   前記モータ部のモータ電流に基づいて、前記モータ部を監視するための温度を推定するモータ温度推定手段と
   を備え、
   前記制御回路部は、前記モータ温度推定手段による推定温度に応じて前記モータ部の運転状態を自動可変することを特徴とするモータ駆動制御装置。
5. モータ部と、
   前記モータ部を制御する制御回路部と、
   前記モータ部の内部温度を連続して検出するアナログ温度検出手段と、
   前記モータ部のモータ電流に基づいて、前記モータ部の負荷状態を監視するための温度を推定する温度推定手段と
   を備え、
   前記制御回路部は、前記アナログ温度検出手段による検出温度値と前記温度推定手段とに応じて前記モータ部の運転状態を自動可変することを特徴とするモータ駆動制御装置。
6. モータ部と、
   前記モータ部を制御する制御回路部と、
   前記制御回路部の内部温度を連続して検出するアナログ温度検出手段と、
   前記モータ部のモータ電流に基づいて、前記制御回路部の装置負荷状態を監視するための温度を推定する温度推定手段と
   を備え、
   前記制御回路部は、前記アナログ温度検出手段による検出温度値と前記温度推定手段による装置負荷状態とに応じて前記モータ部の運転状態を自動可変することを特徴とするモータ駆動制御装置。
7. モータ部と、
   前記モータ部を制御する制御回路部と、
   前記制御回路部の内部温度を連続して検出するアナログ温度検出手段と、
   前記アナログ温度検出手段の検出温度値に基づいて内部温度分布を生成し、前記内部温度分布により寿命部品の交換時期を算出する内部温度分布演算手段と
   を備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。

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