JP2014027821A - 駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正に過負荷の判断を行う。
【解決手段】電源スイッチ７１のＯＮ状態から最初のＤＣモータ１０１の駆動開始時からの経過時間Ｔtを計測する計時部６０と、電源スイッチ７１のＯＮ状態から最初のＤＣモータ１０１の駆動開始時からのモータ電力ΔＷの変化を計測する電力計測部４０と、計測されたモータ電力ΔＷを時間積分する積分処理部５０とを備え、制御部２０は、モータ電力の積分値Ｗtsの総和Ｗadを通電タイマー６０で計時された経過時間Ｔtで除算して求めた平均電力ＷavgがＤＣモータ１０１の基準電力Ｗmaxを超える場合に過負荷であるものと判定し、ＤＣモータ１０１の駆動をキャンセルして規制する構成としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、直流モータの駆動時における負荷を検出し、監視する駆動制御装置である。

図５はＤＣモータ１０１の駆動電流Ｉdの波形である。ＤＣモータ１０１は既知の通り、定電流制御を行わない場合、駆動電圧ＶｄとＤＣモータ１０１の内部抵抗値Ｒmとにより、起動開始時の起動電流Ｉｐは大きくなる。その後、ＤＣモータ１０１が回転することにより、自己誘起電圧Ｖｒにて駆動電流Ｉdが減少し、負荷トルクＴｆとモータトルクＴｍが釣り合あう時間ｔeの経過後は電流値Ｉｍまで下がって一定回転動作となる。なお、図５においてＩｓはＤＣモータ１０１の定格電流値である。

図６は従来の過負荷検出装置１００の構成例を示すブロック図である。
この過負荷検出装置１００は、制御対象となるＤＣモータ１０１と、ＤＣモータ１０１に流れる駆動電流Ｉdに比例した電流検出電圧Ｖsを検出するための検出抵抗１０３と、電流検出電圧Ｖsと比較するための基準電圧Ｖｆを生じる基準電圧発生装置１０２と、電流検出電圧Ｖsと基準電圧Ｖｆとを比較して比較結果に応じた信号出力を行う比較器１０４と、オペレーターによるＤＣモータ１０１への動作指示の入力が行われる動作指示入力装置１０８と、動作指示入力装置１０８からの動作指示に従ってＤＣモータ１０１を駆動させる駆動回路１０７の制御を行う駆動判断回路１０６と、駆動開始からの過負荷検出の無効時間ｔeを計時するためのタイマー１０５とを備えている。なお、この無効時間ｔeは前述した負荷トルクＴｆとモータトルクＴｍが釣り合あう時間ｔeと一致している。

上記構成において、ＤＣモータ１０１が過電流となるのを検出するために、駆動判断回路１０６は、駆動回路１０７を通じてＤＣモータ１０１の駆動を行う。その際、ＤＣモータ１０１の駆動電流Ｉdが電流検出抵抗１０３を通り、駆動電流Ｉdに比例した電流検出電圧Ｖsが検出可能となる。
比較器１０４は、基準電圧発生装置１０２から生じる比較電圧Ｖｆと電流検出電圧Ｖsとを比較し、（電流検出電圧Ｖs）＞（基準電圧Ｖｆ）となる場合に、Ｈｉｇｈ信号を駆動判断回路１０６に出力する。
Ｈｉｇｈ信号を受けると、駆動判断回路１０６は、ＤＣモータ１０１に過電流（過負荷）が発生していると判断する。なお、前述したように、起動開始時には通常の駆動電流より大きな起動時電流Ｉｐが流れるＤＣモータ１０１の特性を考慮して、駆動判断回路１０６は、ＤＣモータ１０１の駆動開始から無効時間ｔeが経過するまで、比較器１０４からの出力を無効としている。このため、無効期間中のＤＣモータ１０１の短絡時の保護のために、図示しないヒューズなどの短絡防止素子が電源へ直列に挿入されている。

また、特許文献１に記載の先行技術では、駆動電流Ｉの二乗を測定し、起動時に大電流が流れる反時限装置の起動時の過負荷を検出している。

特公平０５−０７２１６８号公報

過負荷となる過電流を検出するための基準電圧Ｖｆは、負荷の駆動時間Ｔｍと負荷の停止時間ＴｓとＤＣモータへの印加電圧とＤＣモータ定格電力とにより定められている。
その条件は、動作制御が外部から指示されるため、最大駆動時間、最小停止時間、最大印加電圧、ＤＣモータ定格電力の８０％程度より、最大負荷平均電流を決定し、基準電圧Ｖｆとしている。
上記基準電圧Ｖｆによる過負荷の検出は、ＤＣモータを通常より過酷な使用状況においた最大駆動条件での危険回避、即ち、ＤＣモータの過負荷に起因する事故である焼損、加熱による絶縁不良等の防止を想定している。
従って、図６の例では、最大駆動条件には至らないような通常動作をしている状態で、負荷が重くなり駆動電流Ｉdに基づく電流検出電圧Ｖsが基準電圧Ｖｆを超えてしまうような場合でも、過負荷と判断して停止してしまう。しかしながら、最大駆動条件では動作していないため、ＤＣモータの発熱は、事故へ直接つながらない場合が多い。つまり、従来の過負荷検出では、動作可能な状態でも停止してしまうという不都合があった。

また、特許文献１記載の従来技術では、過負荷の検出は、モータ停止からの起動時、反時限特性部分のみを対象としている。
これに対して、ＤＣモータの場合、モータ起動時は駆動印加電圧に起動電流が依存しているので、過負荷の検出に上記特許文献１の従来技術を適用しても、ＤＣモータの過負荷に起因する事故である焼損、加熱による絶縁不良等の防止を図ることはできない。
また、特許文献１記載の従来技術では、モータの停止と起動とが何度も繰り返される動作において、その停止期間を考慮した過負荷の判断を行っておらず、ＤＣモータに適用した場合に、での過負荷判定が正確に行えない問題がある。

本発明は、ＤＣモータにおいて、過負荷の検出をより適正に行うことをその目的とする。

本発明は、直流モータからなる駆動装置に対して電源供給を可能とする状態と不能とする状態とを切り替え可能とする電源スイッチと、前記駆動装置の駆動開始指示と停止指示とを入力する入力部と、前記入力部からの指示入力に応じて前記駆動装置の駆動を制御すると共に前記駆動装置の過負荷の監視を行う制御部とを備える駆動制御装置において、前記電源スイッチが前記駆動装置に電源供給を可能とする状態に切り換えられて最初に前記駆動装置の駆動が開始された時からの経過時間を計測する計時部と、前記電源スイッチが前記駆動装置に電源供給を可能とする状態に切り換えられて最初に前記駆動装置の駆動が開始された時から、経時的に変化するモータ電力を計測する電力計測部と、前記電力計測部により計測された経時的に変化するモータ電力を時間で積分する積分処理部と、を備え、前記制御部は、前記モータ電力の積分値を前記計時部で計時された経過時間で除算して求めた平均電力が前記駆動装置の予め定められた基準電力を超える場合に過負荷であるものと判定し、前記駆動装置の駆動を規制することを特徴とする。

また、本発明は上記の構成において、駆動装置の駆動電流を検出する電流検出部を備え、前記制御部は、前記駆動電流が予め定められた基準電流を超えた場合に、報知手段による過負荷状態の報知を行う構成としても良い。

また、本発明は上記構成において、前記電力計測部は、経時的に変化する前記駆動装置の駆動電流の計測値と前記駆動装置の内部抵抗値とから前記駆動装置のモータ電力を求める構成としても良い。

また、本発明は上記の構成において、前記制御部による前記平均電力の算出と前記過負荷の判定を、前記電源スイッチが前記駆動装置に電源供給を可能とする状態に切り換えられてから初回を除く毎回、前記駆動装置の駆動開始の際に行う構成としても良い。

本発明は、モータ電力の積分値を電源スイッチが電源供給可能状態に切り換えられて最初に駆動装置の駆動が開始された時からの経過時間で除算して求めた平均電力が基準電力を超える場合に過負荷であるものと判定する。
平均電力の算出においては、経過時間の中に駆動装置の停止期間も含まれるので、駆動装置の停止による負荷の低減を考慮した電力を求めることができる。
そして、そのようにして求められた平均電力に基づいて過負荷の判定を行うので、実際の使用状態に即して過負荷と判定される頻度を低減することができ、高温、焼損などの観点からは本来不要なエラー停止の発生を防止することが可能となる。
また、エラー停止を低減するので、駆動装置を生産装置等に利用する場合において、滞りなく稼動させることが可能となり、生産性を向上することが可能となる。

また、本発明において、駆動装置の駆動電流を基準電流と比較して過負荷の検出を行う場合には、平均電力による過負荷の判定では、経過時間の長期化や停止期間の増加によって、短期的な負荷の増加が生じた場合でも過負荷との判定がされにくくなる場合があるが、駆動電流による過負荷の判定によりこれを補完することが可能である。また、駆動電流による過負荷の判定時には報知のみが行われ、エラー停止は発生しないので、駆動電流による過負荷判定に基づく報知の発生の際には、現在の駆動装置の動作状態と照らし合わせた上で任意に停止の判断を行うことが可能である。

また、本発明において、電力計測部が、経時的に変化する駆動装置の駆動電流の計測値と駆動装置の内部抵抗値とから駆動装置のモータ電力を求める場合には、簡易な構成により、平均電力Ｗavgの算出に必要なエネルギーＷtsを容易に求めることが可能となる。

また、本発明において、制御部による平均電力の算出と過負荷の判定を、電源スイッチが駆動装置に電源供給を可能とする状態に切り換えられから初回を除く毎回の駆動装置の駆動の開始の際に行う構成により、直前の駆動停止期間を経過時間に含ませることができ、平均電力の算出において、一時的な負荷の増加により過負荷と判定される頻度を低減し、より実際の使用状態に即して過負荷の判定を行うことが可能となる。

発明の実施形態であるブラシ型ＤＣモータの駆動制御装置の構成例を示すブロック図である。 電源スイッチがONされてから、ＤＣモータが停止期間を挟んで３回の駆動を行った場合の駆動電流波形を示す線図である。 図２の電流波形の一つを拡大した線図である。 駆動制御装置によるＤＣモータの過負荷検出処理について示すフローチャートである。 ＤＣモータの駆動電流の波形を示す線図である。 従来の過負荷検出装置の構成例を示すブロック図である。

［発明の実施形態の概要］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。図１は本実施形態であるブラシ型のＤＣモータ１０１の駆動制御装置１０の構成例を示すブロック図である。
この駆動制御装置１０は、駆動装置としてのＤＣモータ１０１に流れる駆動電流Ｉdに比例した電流検出電圧Ｖsを検出するための電流検出部としての検出抵抗１０３と、電流検出電圧Ｖsと比較するための基準電圧Ｖｆを生じる基準電圧発生装置１０２と、電流検出電圧Ｖsと基準電圧Ｖｆとを比較して比較結果に応じた信号出力を行う比較器１０４と、オペレーターによるＤＣモータ１０１の駆動開始指示の入力が行われる入力部としての動作指示入力装置１０８と、動作指示入力装置１０８からの駆動開始指示に従ってＤＣモータ１０１を駆動させる駆動回路１０７の制御を行う制御部としての駆動判断回路２０と、ＤＣモータ１０１の毎回の駆動開始からの駆動経過時間Ｔを計時するためのタイマー１０５と、検出抵抗１０３から得られる電流検出電圧Ｖsをデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器３０と、電流検出電圧Ｖsから計測周期である計測時間間隔ΔｔにおけるＤＣモータ１０１の瞬時モータ電力ΔＷを算出する演算器４０と、計測時間間隔Δｔ毎に算出される瞬時モータ電力ΔＷを積分処理する積分器５０と、電源ONからの初回のＤＣモータ駆動からの経過時間である初回動作からの通電時間Ｔtを計時する計時部としての通電タイマー６０と、交流の商用電源から供給される電力を整流化し、駆動制御装置１０の各構成に対して適正な電圧の直流電源を供給する電源回路７０と、過負荷の際にオペレーターに報知を行う報知手段としての報知部８０とを備えている。
なお、既に説明した過負荷検出装置１００（図６）と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明は省略するものとする。

電源回路７０は、外部の交流電源を整流化してＤＣモータ１０１や駆動制御装置１０の各構成に適した電圧で電源供給を行うものである。この電源回路７０には、オペレーターが手動操作により外部電源の接続と切断とを切り換えるための電源スイッチ７１が設けられている。
上記アナログデジタル変換器３０は、アナログ信号である検出抵抗１０３から得られる電流検出電圧Ｖsを演算器４０で用いることができるようにデジタル化するためのものである。

演算器４０は、アナログデジタル変換器３０を通じて得られる電流検出電圧Ｖsと既知である検出抵抗１０３の抵抗値ＲsとＤＣモータ１０１の内部抵抗ＲmとからＤＣモータ１０１の瞬時モータ電力ΔＷを求め、さらに、この瞬時モータ電力ΔＷに電流検出電圧Ｖsの検出を行う計測時間間隔Δｔを乗算してＤＣモータ１０１のエネルギーＷtsの算出を行っている。
また、積分器５０は、計測時間間隔Δｔ毎に算出されるエネルギーＷtsを逐次積算することで、ＤＣモータ１０１の一回の駆動におけるエネルギーＷtsの総和を算出する。

図２は電源スイッチ７１がONされてから、ＤＣモータ１０１が停止期間を挟んで３回の駆動を行った場合の駆動電流波形を示す線図であり、Ｔｍ１、Ｔｍ２、Ｔｍ３はＤＣモータ１０１の各々の動作時間である。同じ動作を繰り返し行う場合、これらの動作時間Ｔｍ１〜Ｔｍ３は、負荷が一定で安定している場合にはだいたい同じ値となる。一方、ＤＣモータ１０１の停止時間Ｔｓ１、Ｔｓ２はオペレーターによる外部からの動作指示によるため一定とならずにバラつきを生じる傾向にある。
図３は図２の電流波形の一つを拡大したものである。これらの図２，図３により、演算器４０及び積分器５０による電力の算出を説明する。

図３の電流波形の縦線の間隔Δｔはアナログデジタル変換器１０３による駆動電流Ｉdの電流検出電圧Ｖsの出力間隔を示している。演算器４０は、駆動電流Ｉdを検出抵抗１０３の抵抗値Ｒsと電流検出電圧Ｖsとの関係（Ｉd＝Ｖs÷Ｒs）により算出する。
さらに、演算器４０は、駆動電流Ｉdの２乗にＤＣモータ１０１の内部抵抗値Ｒmを乗算することでＤＣモータ１０１の瞬時電力ΔＷを求める（ΔＷ＝Ｉd²×Ｒm）。
そして、積分器５０は、この瞬時電力ΔＷにΔｔを乗算することにより電力時間積であるエネルギーＷtsを求める（Ｗts＝ΔＷ×Δｔ）。
なお、計測時間間隔Δｔは必ずしも同一である必要はない。即ち、毎回の計測時間間隔Δｔが個々に差が生じたとしても、最終的に求められる平均電力Ｗavg（後述）には影響しない。
一方、積分器５０は、計測時間間隔Δｔ毎に算出されるΔＷ・Δｔの値を毎回積算してその総和値となるエネルギーＷtsを算出する。

駆動判断回路２０は、電源スイッチ７１がＯＮされてから、毎回のＤＣモータ１０１の駆動を開始する際に、初回の駆動開始から前々回の駆動停止までのエネルギーＷtsの総和に前回の駆動開始から停止までのエネルギーＷtsを加算して、初回の駆動開始から前回の駆動停止までの総和であるエネルギーＷts（電力時間積）の積算値Ｗadを算出する。
そして、このエネルギーＷtsの積算値Ｗadを初回の駆動開始から現在までの経過時間である初回動作からの通電時間Ｔtで除算することで、モータの平均電力Ｗavgを算出する。
Ｗavg＝Ｗad／Ｔt
さらに、駆動判断回路２０は、この平均電力ＷavgをＤＣモータ１０１の許容電力Ｗmax（例えば、ＤＣモータ１０１に定められた定格電力とする）と比較し、許容電力Ｗmaxを超えている場合には過負荷を生じているものとして、報知部８０によりエラー報知を行うと共にＤＣモータ１０１の駆動を強制停止する。
なお、電源スイッチ７１がＯＮされて初回のＤＣモータ１０１の駆動時には、上記過負荷の判定は行われない。初回のＤＣモータ１０１の駆動の時点では、エネルギーＷtsは0だからである。

上記過負荷の発生の判定を、例えば、図２のＳのタイミングで行う場合、初回動作からの通電時間Ｔt＝Ｔｍ１＋Ｔｓ１＋Ｔｍ２＋Ｔｓ２となる。つまり、ＤＣモータ１０１の停止期間も含まれるため、停止期間を長くとれば、平均電力Ｗavgの値を低減することが可能である。ＤＣモータ１０１は、停止時に内部温度が低下し、焼損の可能性が低減するが、上記過負荷の発生の判定では、平均電力Ｗavgの算出に停止期間が考慮されるので、より実情に即した過度のエラー停止を回避可能な過負荷検出が行われる。

また、駆動判断回路２０は、ＤＣモータ１０１の駆動中において、ＤＣモータ１０１の駆動電流Ｉdに基づく電流検出電圧Ｖsによる過負荷の検出も行っている。即ちＤＣモータ１０１の駆動電流Ｉdに比例する電流検出電圧Ｖsが基準電圧Ｖｆを超えるか否かにより過負荷の発生を監視する。この場合も図５及び図６に示した過負荷検出装置１００と同様に、駆動開始から無効時間ｔeの経過までの間は過負荷の発生の監視は行われないようになっている。

平均電力Ｗavgにより過負荷を検出する場合、電源投入時からの経過時間が長時間に至る場合やＤＣモータ１０１の停止時間の総和が長時間に至る場合に、一時的に負荷が生じても算出される平均電力Ｗavgの変動は小さくなり、短期間での過負荷が生じても検出されにくくなる。このため、電流検出電圧Ｖsによる過負荷検出も並行して行い、過負荷の発見時には報知を行う。これにより、平均電力Ｗavgによる過負荷検出を補完し、より適格な過負荷検出を可能とする。
なお、電流検出電圧Ｖsにより過負荷が検出された場合には、動作指示入力装置１０８からの停止指示により駆動が停止されてからエラー報知が行われ、ＤＣモータ１０１の強制停止は行われない。

［過負荷検出処理の内容］
図４は駆動制御装置１０によるＤＣモータ１０１の過負荷検出処理について示すフローチャートである。
まず、電源回路７０の電源スイッチ７１が接続状態（ＯＮ状態）に切り換えられると、ＤＣモータ１０１は、動作指示入力装置１０８からの駆動開始指示の入力により駆動を開始することが可能な状態となる（ステップＳ１）。
そして、電源ＯＮと同時に、駆動判断回路２０は、過負荷検出処理の各種のパラメータについて初期化を行う（ステップＳ２）。即ち、初動フラグＭ、駆動経過時間Ｔ、初回動作からの通電時間Ｔt、エラーフラグＥf、エネルギー（電力時間積）の積算値Ｗts、１回のモータ駆動における電力時間積の積算値Ｗad、平均電力Ｗavgの値を全て0にする。

次に、駆動判断回路２０は、動作指示入力装置１０８からの駆動開始指示の入力待ちとなる（ステップＳ３）。そして、駆動判断回路２０は、動作指示入力装置１０８から駆動開始指示が入力されると、電源がＯＮ状態となってからＤＣモータ１０１の初回の駆動動作か否かを示す初動フラグＭを参照する（ステップＳ４）。初回の駆動動作であれば初動フラグＭ＝０であり、二回目以降の駆動動作であれば初動フラグＭ＝１となる。
ＤＣモータ１０１が初回の駆動動作であれば、初動フラグＭ＝０であるため、通電タイマー６０によるＤＣモータ１０１の初回動作からの通電時間Ｔtの計時を開始すると共に初動フラグＭを”１”に更新する（ステップＳ５）。
また、ＤＣモータ１０１が二回目以降の駆動動作（Ｍ＝１）であれば平均電力計算（ステップＳ６）と平均電力Ｗavgによる過負荷判定（ステップＳ７）が行われるが、初回の駆動動作の場合には、ＤＣモータ１０１の積算電力の値は0であるため、これらの処理はスキップされる。
従って、ステップＳ５からステップＳ８に処理が進み、駆動回路１０７によりＤＣモータ１０１の駆動を開始すると共にタイマー１０５による毎回の駆動開始からの駆動経過時間Ｔの計時を開始する。

ＤＣモータ１０１の駆動開始と同時に、アナログデジタル変換器３０（図４では”ＡＤＣ”と標記）からＤＣモータ１０１に流れる駆動電流Ｉdに基づく電流検出電圧Ｖsがデジタル化されて演算器４０に読み込まれる（ステップＳ９）。
演算器４０は、電流検出電圧Ｖsから瞬時モータ電力ΔＷを次式（１）により算出する。
ΔＷ＝（Ｖs÷Ｒs）^２×Ｒm …（１）
Ｒs：検出抵抗１０３の抵抗値，Ｒm：ＤＣモータ１０１の抵抗値

また、ＤＣモータ１０１の駆動中は、計測時間間隔Δｔごとに瞬時モータ電力ΔＷが計測され、毎回の瞬時モータ電力ΔＷに計測時間間隔Δｔを乗算することにより、時間単位のエネルギーを算出すると共に毎回の時間単位のエネルギーを積算する。つまり、次式（２）に示すように、経時的に変換する瞬時モータ電力ΔＷを時間で積分する（ステップＳ１０）。
Ｗts＝Ｗts+ΔＷ×Δｔ …（２）
Ｗts：電力時間積（電力ΔＷと時間Δｔの積）の積算値

次に、駆動判断回路２０は、タイマー１０５のカウントする駆動経過時間Ｔが無効時間ｔeを経過したか否かを判定する（ステップＳ１１）。
ＤＣモータ１０１は駆動開始から一定期間は駆動電流が通常時より大きくなる性質があるため、無効時間ｔeを設定してその期間が経過するまで駆動電流に基づく過負荷の判定を行わないようになっている。
従って、駆動経過時間Ｔが無効時間ｔeを超えていない場合には、ステップＳ９，Ｓ１０を繰り返し、計測時間間隔Δｔごとに瞬時モータ電力ΔＷの積算を繰り返す。

一方、ＤＣモータ１０１の起動からタイマー１０５の駆動経過時間Ｔが無効時間ｔeを超えた場合には、比較器１０４が検出抵抗１０３における電流検出電圧Ｖsと基準電圧Ｖｆと比較する（ステップＳ１２）。
その結果、電流検出電圧Ｖsが基準電圧Ｖｆを超えている場合（Ｖs＞Ｖｆ）には、駆動判断回路２０は、ＤＣモータ１０１が過負荷状態と判断し、エラーフラグＥf＝１としてから（ステップＳ１３）、ステップＳ１４に処理を進める。また、電流検出電圧Ｖsが基準電圧Ｖｆを超えていない場合には、そのままステップＳ１４に処理を進める。
ステップＳ１４では、動作指示入力装置１０８からの停止指示の入力の有無を判定し、停止指示の入力がなければステップＳ９に戻り、計測時間間隔Δｔごとの瞬時モータ電力ΔＷの積算、電流検出電圧Ｖsによる過負荷検出が繰り返される。

また、ステップＳ１４において、動作指示入力装置１０８からの停止指示の入力ありと判定された場合には、ＤＣモータ１０１の駆動を停止し、タイマー１０５はＤＣモータ１０１の駆動開始からの経過時間をカウントする駆動経過時間Ｔのカウントを停止すると共にそのカウント値を0に戻す（ステップＳ１５）。
そして、駆動判断回路２０は、エラーフラグＥfを参照してＥf=１であるか判定する（ステップＳ１６）。
エラーフラグＥf＝１の場合には、今回のＤＣモータ１０１の駆動時に、少なくとも一回は過負荷状態が発生したものとして、報知部８０を通じて、過負荷の発生があったことを示すエラー報知を行う（ステップＳ１７）。

そして、エラー報知を行った後、或いは、過負荷が発生していなかった場合(Ｅf＝０）には、処理をステップＳ３に戻して、動作指示入力装置１０８からの駆動開始指示の入力待ちを行う。
そして、動作指示入力装置１０８から駆動開始指示が入力されると、駆動判断回路２０は、初動フラグＭが参照される（ステップＳ４）。このとき、二回目以降の駆動動作の場合には初動フラグはＭ＝１となっているため、ステップＳ６に処理が進められる。

ステップＳ６では、駆動判断回路２０が、電源がＯＮされてからのＤＣモータ１０１の最初の駆動開始からの平均電力Ｗavgの算出を行う。
まず、次式（３）によりＤＣモータ１０１の最初の駆動開始からの電力時間積の積算値Ｗadを算出する。
Ｗad＝Ｗad+Ｗts …（３）
なお、右辺のＷadは前前回までの電力時間積の積算値、Ｗtsは前回の電力時間積の積算値を示す。例えば、電源がＯＮされてから４回目のＤＣモータ１０１の駆動が開始されている場合には、右辺のＷadは１回目と２回目の電力時間積の積算値の合計であり、Ｗtsは３回目の電力時間積の積算値であり、左辺のＷadは４回目の駆動を開始する時点で蓄積された電力時間積の全積算値を示す。

そして、現時点での電力時間積の全積算値Ｗadが算出されると、次式（４）に示すように、全積算値Ｗadを電源がＯＮされてＤＣモータ１０１の最初の駆動開始から現在までの経過時間である初回動作からの通電時間Ｔtで除算する。
Ｗavg＝Ｗad／Ｔt …（４）
Ｗavg：平均電力、Ｔt：初回動作からの通電時間

次に、駆動判断回路２０は、算出した平均電力ＷavgとＤＣモータ１０１の基準電力である過負荷判断電力Ｗmaxとを比較する（ステップＳ７）。
そして、Ｗavg＞Ｗmaxの場合、電力過負荷と判断し、エラー報知を行い、駆動開始指示をキャンセルして動作を修了する（ステップＳ１９）。
また、ＷavgがＷmax以下であればステップＳ８に処理を進め、通常動作を行う。

［発明の実施形態の技術的効果］
以上のように、駆動制御装置１０は、電源スイッチ７１がＤＣモータ１０１に電源供給を可能とする状態（ＯＮ状態）に切り換えられて最初にＤＣモータ１０１の駆動が開始された時からの経過時間を計測する計時部としての通電タイマー６０と、電源スイッチ７１がＯＮ状態に切り換えられて最初にＤＣモータ１０１の駆動が開始された時から、経時的に変化するモータ電力ΔＷを計測する電力計測部としての演算器４０と、演算器４０により計測された経時的に変化するモータ電力ΔＷを時間で積分する積分処理部としての積分器５０とを備え、制御部としての駆動判断回路２０は、モータ電力の積分値である初回の駆動開始から前回の駆動停止までのエネルギーＷtsの総和Ｗadを通電タイマー６０で計時された経過時間としての初回動作からの通電時間Ｔtで除算して求めた平均電力ＷavgがＤＣモータ１０１の予め定められた基準電力である過負荷判断電力Ｗmaxを超える場合に過負荷であるものと判定し、ＤＣモータ１０１の駆動をキャンセルして規制する（図４のステップＳ１９参照）構成としている。

平均電力の算出に用いる通電時間経過時間Ｔtには、駆動装置の駆動期間（図２のＴｍ１〜Ｔｍ３）だけでなく停止期間（図２のＴｓ１、Ｔｓ２）も含まれるので、ＤＣモータ１０１の停止による負荷の低減を考慮した電力を求めることができる。
そして、そのようにして求められた平均電力Ｗavgに基づいて過負荷の判定を行うので、実際の使用状態に即して過負荷と判定される頻度を低減することができ、高温、焼損などの観点からは本来不要なエラー停止の発生を防止することが可能となる。
また、エラー停止を低減するので、ＤＣモータ１０１を生産装置等に利用する場合において、滞りなく稼動させることが可能となり、生産性を向上することが可能となる。

また、駆動制御装置１０は、ＤＣモータ１０１の駆動電流Ｉdを検出する電流検出部としての検出抵抗１０３を備え、駆動判断回路２０は、駆動電流Ｉdに基づく電流検出電圧Ｖsが予め定められた基準電流に対応する基準電圧Ｖｆを超えた場合に、報知手段としての報知部８０による過負荷状態の報知を行う（図４のステップＳ１７参照）構成としている。

駆動制御装置１０は、平均電力Ｗavgによる過負荷の判定のみでは、経過時間Ｔtの長期化や停止期間の増加によって、短期的な負荷の増加が生じた場合でも過負荷との判定がされにくくなる場合があるが、駆動電流Ｉdに基づく電流検出電圧Ｖsによる過負荷の判定によりこれを補完することが可能である。
また、駆動電流Ｉdに基づく電流検出電圧Ｖsによる過負荷の判定時には報知のみが行われ、エラー停止は発生しないので、駆動電流Ｉdに基づく電流検出電圧Ｖsによる過負荷判定に基づく報知の発生時には、現在のＤＣモータ１０１の動作状態と照らし合わせた上で任意に停止の判断を行うことが可能である。

また、駆動制御装置１０は、演算器４０が、経時的に変化するＤＣモータ１０１の駆動電流Ｉdの計測値としての電流検出電圧ＶsとＤＣモータ１０１の内部抵抗値ＲmとからＤＣモータ１０１のモータ電力としての瞬時電力ΔＷをΔＷ＝Ｉd²×Ｒm＝（Ｖs／Ｒs）²×Ｒmの関係式により求める構成としている。
このため、簡易な構成により、平均電力Ｗavgの算出に必要なエネルギーＷtsを容易に求めることが可能である。

また、駆動制御装置１０は、駆動判断回路２０による平均電力Ｗavgの算出と過負荷の判定を、電源スイッチ７１がＤＣモータ１０１をＯＮ状態に切り換えてから初回を除く毎回のＤＣモータ１０１の駆動の開始の際に行っている（図４のステップＳ３〜Ｓ７参照）。
このため、直前の駆動停止期間を通電時間Ｔtの計時に含ませることができ、平均電力Ｗavgの算出において、一時的な負荷の増加により過負荷と判定される頻度を低減し、
より実際の使用状態に即して過負荷の判定を行うことが可能となる。

１０ 駆動制御装置
２０ 駆動判断回路（制御部）
４０ 演算器（電力計測部）
５０ 積分器（積分処理部）
６０ 通電タイマー（計時部）
７１ 電源スイッチ
８０ 報知部（報知手段）
１０１ ＤＣモータ（直流モータ、駆動装置）
１０８ 動作指示入力装置（入力部）
Ｅf エラーフラグ
Ｍ 初動フラグ
Ｔ 駆動経過時間
Ｔt 初回動作からの通電時間（経過時間）
Ｗad 初回の駆動開始から前回の駆動停止までの総和であるエネルギーＷts（電力時間積）の積算値
Ｗavg 平均電力
Ｗts エネルギー（電力時間積）

Claims (4)

1. 直流モータからなる駆動装置に対して電源供給を可能とする状態と不能とする状態とを切り替え可能とする電源スイッチと、
   前記駆動装置の駆動開始指示と停止指示とを入力する入力部と、
   前記入力部からの指示入力に応じて前記駆動装置の駆動を制御すると共に前記駆動装置の過負荷の監視を行う制御部とを備える駆動制御装置において、
   前記電源スイッチが前記駆動装置に電源供給を可能とする状態に切り換えられて最初に前記駆動装置の駆動が開始された時からの経過時間を計測する計時部と、
   前記電源スイッチが前記駆動装置に電源供給を可能とする状態に切り換えられて最初に前記駆動装置の駆動が開始された時から、経時的に変化するモータ電力を計測する電力計測部と、
   前記電力計測部により計測された経時的に変化するモータ電力を時間で積分する積分処理部と、を備え、
   前記制御部は、前記モータ電力の積分値を前記計時部で計時された経過時間で除算して求めた平均電力が前記駆動装置の予め定められた基準電力を超える場合に過負荷であるものと判定し、前記駆動装置の駆動を規制することを特徴とする駆動制御装置。
2. 前記駆動装置の駆動電流を検出する電流検出部を備え、
   前記制御部は、前記駆動電流が予め定められた基準電流を超えた場合に、報知手段による過負荷状態の報知を行うことを特徴とする請求項１記載の駆動制御装置。
3. 前記電力計測部は、経時的に変化する前記駆動装置の駆動電流の計測値と前記駆動装置の内部抵抗値とから前記駆動装置のモータ電力を求めることを特徴とする請求項１又は２記載の駆動制御装置。
4. 前記制御部による前記平均電力の算出と前記過負荷の判定を、前記電源スイッチが前記駆動装置に電源供給を可能とする状態に切り換えられてから初回を除く毎回の前記駆動装置の駆動の開始の際に行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の駆動制御装置。

Images