JP2015213931A - モータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】消耗電極の過度な送給を低減すること。【解決手段】比較演算回路４１は、送給指令値Ｃｗと送給フィードバック値Ｆｗを比較演算して制御値Ｅａを出力する。周期測定回路４２はモータＭ１の回転数に応じてロータリエンコーダＲ１から出力されるパルス信号Ｒｅのパルス周期Ｐｓを計測する。周期変換回路４３は、パルス周期Ｐｓを送給フィードバック値Ｆｗに変換する。異常検出回路４４は、パルス周期Ｐｓを異常検出設定時間と比較し、異常検出信号Ｅｒ１を出力する。スイッチＳｗ１は、異常検出信号Ｅｒ１に基づいて、比較演算回路４１からの制御値Ｅａと基準値設定回路４５からの送給基準値Ｍｓとを選択的に切り換える。駆動回路３２は、スイッチＳｗ１により切り換えられた制御値Ｅａまたは送給基準値Ｍｓに応じて、モータＭ１を回転するための駆動信号Ｄｒを出力する。【選択図】図２

Description

モータ駆動装置及びモータ駆動装置の制御方法に関する。

従来、消耗電極を用いてアーク溶接を行うアーク溶接機は、消耗電極を溶接対象へ供給する供給装置を有している。供給装置は、消耗電極を送給するためのモータの回転数に応じたパルス信号を出力するロータリエンコーダを有している。アーク溶接機の制御装置は、供給装置から出力されるパルス信号に基づいて消耗電極の送給量を監視し、溶接に応じた量の消耗電極を溶接対象へ供給するように、供給装置のモータの回転を制御する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１７２４６４号公報

ところで、上記のパルス信号を伝達する信号線等の断線やロータリエンコーダの故障等のような異常が発生した場合、モータが最大回転数で回転するため、溶接ワイヤが過度に供給される。このため、溶接ワイヤが無駄に消費されたり、溶接品質の低下を招いたりする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、消耗電極の過度な送給を低減することにある。

上記の課題を解決するモータ駆動装置は、消耗電極により溶接を行う溶接機に含まれ、前記消耗電極を送給するモータを駆動するモータ駆動装置であって、送給指令値と送給帰還値とを比較演算して制御値を生成する比較演算回路と、送給基準値を出力する基準値設定回路と、前記制御値と前記送給基準値とを第１異常検出信号に応じて選択的に切り換えて出力する切換回路と、前記切換回路の出力値に応じて前記モータを駆動する駆動信号を出力する駆動回路と、前記モータの回転に応じたパルス信号の周期を測定した結果の値を出力する周期測定回路と、前記周期測定回路の出力値を前記送給帰還値に変換する信号変換回路と、前記周期測定回路の出力値を第１基準判定値と比較し、比較結果に応じて前記第１異常検出信号を出力する異常検出回路と、を有する。

この構成によれば、制御値が選択されたとき、送給指令値と送給帰還値に基づいて、送給指令値に応じてモータを駆動する駆動信号が生成される。送給基準値が選択されたとき、その送給基準値に応じてモータを駆動する駆動信号が生成される。パルス信号がパルス状に変化しない異常が発生したとき、制御値に換えて送給基準値を用いてモータを駆動することで、モータの最大回転数ではなく送給基準値に応じた回転数にてモータを回転させることが可能となる。モータにより消耗電極を送給するため、そのモータの回転数を低く抑えることで、消耗電極の過度な送給を抑制することができる。

上記のモータ駆動装置において、前記異常検出回路は、前記周期測定回路の出力値を前記第１基準判定値より大きな第２基準判定値と比較し、比較結果に応じて第２異常検出信号を出力し、前記消耗電極の送給開始を指示する起動信号が供給され、前記第２異常検出信号に応じて、前記比較演算回路に対する前記起動信号の供給または供給停止を切り換える第２切換回路を有し、前記比較演算回路は、前記起動信号の供給停止に応じて前記モータを停止するよう前記制御値を生成することが好ましい。

この構成によれば、パルス信号がパルス状に変化しない状態が第２基準判定値まで続いたときに起動信号の供給を停止することで、モータを停止させてそのモータによる消耗電極の送給を停止することが可能となる。

上記のモータ駆動装置において、前記異常検出回路は、前記起動信号の供給を停止するように前記第２異常検出信号を生成するとき、前記比較演算回路からの制御値を前記駆動回路に供給するように前記第１異常検出信号を生成することが好ましい。

この構成によれば、起動信号の供給停止に応じて比較演算回路により生成される制御値を駆動回路に供給することで、モータを停止させてそのモータによる消耗電極の送給を停止することができる。

上記のモータ駆動装置において、前記周期測定回路は、前記パルス信号立ち上がりと立ち下がりとに基づいて前記パルス信号の半周期を測定してその測定した結果の値を出力することが好ましい。

この構成によれば、パルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの半周期と、立ち下がりから立ち上がりまでの半周期を測定する。したがって、パルス信号の立ち上がり後と立ち下がり後に発生する異常に応じてモータを制御することが可能となる。

上記の課題を解決するモータ駆動装置の制御方法は、消耗電極により溶接を行う溶接機に含まれ、前記消耗電極を送給するモータを駆動するモータ駆動装置の制御方法であって、送給指令値と送給帰還値とを比較演算して制御値を生成し、前記制御値と送給基準値とを第１異常検出信号に応じて選択し、選択した前記制御値または前記送給基準値に応じて前記モータを駆動する駆動信号を生成し、前記モータの回転に応じたパルス信号の周期を測定し、前記パルス信号の周期を前記送給帰還値に変換する信号変換回路と、前記パルス信号の周期を第１基準判定値と比較し、比較結果に応じて前記第１異常検出信号を生成する。

この構成によれば、制御値が選択されたとき、送給指令値と送給帰還値に基づいて、送給指令値に応じてモータを駆動する駆動信号が生成される。送給基準値が選択されたとき、その送給基準値に応じてモータを駆動する駆動信号が生成される。パルス信号がパルス状に変化しない異常が発生したとき、制御値に換えて送給基準値を用いてモータを駆動することで、モータの最大回転数ではなく送給基準値に応じた回転数にてモータを回転させることが可能となる。モータにより消耗電極を送給するため、そのモータの回転数を低く抑えることで、消耗電極の過度な送給を抑制することができる。

本発明によれば、消耗電極の過度な送給を低減することができる。

アーク溶接機の概略図である。 モータ駆動回路の電気ブロック図である。 モータ駆動回路の動作を説明する波形図である。 モータ駆動回路の動作を説明する波形図である。 モータ駆動回路の動作を説明する波形図である。 比較例のモータ駆動回路のブロック図である。 比較例のモータ駆動回路の動作を説明する波形図である。 比較例のモータ駆動回路の動作を説明する波形図である。

以下、一実施形態を説明する。
図１に示すように、アーク溶接機１０は、溶接用電源１１、供給装置１２、溶接トーチ１３を有している。溶接対象２１は溶接用電源１１に接続される。

溶接用電源１１は、制御装置１４を有している。制御装置１４は、溶接用電源１１から溶接トーチ１３に保持される溶接ワイヤ１５に供給する溶接電力を制御する。また、制御装置１４は、供給装置１２を制御し、供給装置１２から溶接対象２１へ溶接ワイヤ１５を供給する。

供給装置１２は、溶接ワイヤ１５を溶接対象へ送給するためのモータと、そのモータの回転を検出するためのセンサを有している。例えば、モータはサーボモータであり、センサはモータ一体的に取着されたロータリエンコーダである。ロータリエンコーダは、モータの回転数に応じた周期のパルス信号を出力する。制御装置１４は、パルス信号に基づいて、モータを駆動する。つまり、制御装置１４は、モータに対する駆動信号を、そのモータの回線に応じたパルス信号により制御する、所謂フィードバック制御する。

図２に示すように、制御装置１４は、図１に示す供給装置１２に含まれるモータＭ１及びロータリエンコーダＲ１に接続されたモータ駆動装置３０を有している。
モータ駆動装置３０は、モータ制御回路３１と駆動回路３２を有している。モータ制御回路３１は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）、またはＣＰＵに含まれるデジタル処理回路である。モータ制御回路３１は、起動信号Ｓｔに基づいて動作し、送給指令値ＣｗとロータリエンコーダＲ１からのパルス信号Ｒｅに基づいて、制御値Ｅａを出力する。駆動回路３２は、制御値Ｅａを駆動信号Ｄｒに変換する。駆動信号Ｄｒは、モータＭ１を駆動するレベルの信号である。

本実施形態において、モータ駆動装置３０は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によりモータＭ１を駆動する。駆動回路３２は、制御値Ｅａの値に応じたパルス幅の駆動信号Ｄｒを出力する。例えば、駆動回路３２は、制御値Ｅａの値が大きいほど駆動信号Ｄｒのパルス幅を広くする。駆動信号Ｄｒのパルス幅は、モータＭ１に駆動電圧を加える時間に対応する。したがって、駆動信号Ｄｒのパルス幅を大きくすることは、モータＭ１を回転しようとする力を大きくする。また、駆動信号Ｄｒのパルス幅を大きくすることは、モータＭ１の回転速度を速くする。

モータ制御回路３１は、比較演算回路４１、周期測定回路４２、周期変換回路４３、異常検出回路４４、基準値設定回路４５、スイッチＳｗ１，Ｓｗ２を有している。
起動信号Ｓｔは、スイッチＳｗ２を介して比較演算回路４１に供給される。スイッチＳｗ２は、後述する異常検出信号Ｅｒ２に基づいてオンオフする。

起動信号Ｓｔは、図１に示す溶接ワイヤ１５の送給・停止、つまり供給装置１２（モータＭ１）の起動・停止を指示する信号である。例えば、Ｈレベルの起動信号Ｓｔは溶接ワイヤ１５の送給（モータＭ１の起動）に対応し、Ｌレベルの起動信号Ｓｔは溶接ワイヤ１５の送給停止（モータＭ１の停止）に対応する。

スイッチＳｗ２は、異常検出回路４４からの異常検出信号Ｅｒ２に基づいてオンオフする。例えば、スイッチＳｗ２は、Ｌレベルの異常検出信号Ｅｒ２に基づいてオンし、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ２に基づいてオフする。スイッチＳｗ２がオンすると、起動信号Ｓｔが比較演算回路４１に供給され、スイッチＳｗ２がオフすると、起動信号Ｓｔの供給が停止される。

比較演算回路４１には、送給指令値Ｃｗが供給される。また、比較演算回路４１には、後述する周期変換回路４３からの送給フィードバック値Ｆｗが供給される。
比較演算回路４１は、Ｈレベルの起動信号Ｓｔに応答して、送給指令値Ｃｗと送給フィードバック値Ｆｗを演算処理して制御値Ｅａを生成する。比較演算回路４１は、送給指令値Ｃｗと送給フィードバック値Ｆｗの差を最小とするように、制御値Ｅａを生成する。演算処理は、例えばＰＩＤ演算である。比例係数をＫｐ、微分係数をＫｄ、積分係数をＫｉとする。

比較演算回路４１は、所定の時間毎に演算処理を行うデジタル処理回路である。比較演算回路４１は、レジスタ等の記憶回路を有し、この記憶回路に演算処理毎の各値（送給指令値Ｃｗ、送給フィードバック値Ｆｗ）を記憶する。

所定時刻（ｔ）において算出する制御値ＥａをＥａ（ｔ）とする。比較演算回路４１は、この時刻（ｔ）における送給指令値Ｃｗ（ｔ）と送給フィードバック値Ｆｗ（ｔ）を記憶する。比較演算回路４１は、過去の時刻（ｔ−１），（ｔ−２）における送給指令値Ｃｗ（ｔ−１），Ｃｗ（ｔ−２），送給フィードバック値Ｆｗ（ｔ−１），Ｆｗ（ｔ−２）を記憶している。

ＰＩＤ演算における演算式は、例えば次式（１）である。
Ｅａ(t)＝Ｋｐ×（ｅ(t)−ｅ(t-1)）＋Ｋｉ×ｅ(t)
＋Ｋｄ×（（ｅ(t)−ｅ(t-1)）−（ｅ(t-1)−ｅ(t-2)））・・・（１）
ｅ(t)＝Ｃｗ(t)−Ｆｗ(t)
ｅ(t-1)＝Ｃｗ(t-1)−Ｆｗ(t-1)
ｅ(t-2)＝Ｃｗ(t-2)−Ｆｗ(t-2)
比較演算回路４１は、メモリから各値を読み出し、上記の式（１）にしたがって制御値Ｅａ（ｔ）の値を算出する。そして、比較演算回路４１は、算出した値の制御値Ｅａを出力する。制御値ＥａはスイッチＳｗ１に供給される。

スイッチＳｗ１は、切換端子Ｔａ，Ｔｂと共通端子Ｔｃを有している。切換端子Ｔａには比較演算回路４１からの制御値Ｅａが供給され、切換端子Ｔｂには基準値設定回路４５からの送給基準値Ｍｓが供給される。共通端子Ｔｃは駆動回路３２に接続される。スイッチＳｗ１は、異常検出回路４４からの異常検出信号Ｅｒ１に基づいて、共通端子Ｔｃを切換端子Ｔａと切換端子Ｔｂに切り替え接続する。例えば、スイッチＳｗ１は、Ｌレベルの異常検出信号Ｅｒ１に基づいて共通端子Ｔｃを切換端子Ｔａに接続する。これにより、比較演算回路４１からの制御値Ｅａが駆動回路３２に供給される。また、スイッチＳｗ１は、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ１に基づいて共通端子Ｔｃを切換端子Ｔｂに接続する。これにより、基準値設定回路４５からの送給基準値Ｍｓが駆動回路３２に供給される。

駆動回路３２は、スイッチＳｗ１を介して供給される制御値Ｅａまたは送給基準値Ｍｓに応じたパルスの駆動信号Ｄｒを出力する。モータＭ１は駆動信号Ｄｒにより回転する。ロータリエンコーダＲ１は、モータＭ１の回転数に応じた周期のパルス信号Ｒｅを出力する。

周期測定回路４２は、ロータリエンコーダＲ１からのパルス信号Ｒｅのパルス周期を測定し、その測定結果であるパルス周期の値Ｐｓ（以下、パルス周期Ｐｓ）を出力する。本実施形態では、周期測定回路４２は、パルス信号Ｒｅの半周期を測定する。

例えば、周期測定回路４２はタイマ回路を有し、そのタイマ回路により計時した時間（カウント値）をパルス周期Ｐｓとして出力する。周期測定回路４２は、パルス信号Ｒｅの立ち上がりと立ち下がりのそれぞれにおいて割り込みを発生する。周期測定回路４２は、割り込みに基づいてタイマ回路のカウント値をホールド（保持）してそのホールドしたカウント値をパルス周期Ｐｓとして出力し、カウント値をリセット（＝０）する。なお、周期測定回路４２は、起動時（例えば起動信号Ｓｔに基づいて）にタイマ回路のカウント値をリセット（＝０）してカウントを開始する。

したがって、パルス周期Ｐｓは、パルス信号Ｒｅの立ち上がりと立ち下がりによって発生する割り込みの間隔、つまりパルス信号ＲｅのＨレベルの期間とＬレベルの期間を交互に示す。

一方、パルス信号Ｒｅが一定レベル（例えば、Ｌレベル）の場合、パルス周期Ｐｓの値は増加し続ける。従って、パルス信号Ｒｅが一定レベルの場合、パルス周期Ｐｓは、パルス信号Ｒｅが一定レベルである期間を示す。

周期変換回路４３は、周期測定回路４２からのパルス周期Ｐｓを、送給指令値Ｃｗに応じた送給フィードバック値Ｆｗへ変換する。本実施形態において、送給指令値Ｃｗは、モータＭ１の目標回転速度である。したがって、周期変換回路４３は、パルス周期ＰｓをモータＭ１の回転速度である送給フィードバック値Ｆｗへ変換する。例えば、周期変換回路４３は、次式（２）にしたがって、パルス周期Ｐｓを送給フィードバック値Ｆｗへ変換する。
Ｆｗ＝１／（Ｐｘ×（２×Ｐｓ））・・・（２）
なお、上記式（２）のＰｘは、モータＭ１を１回転することによってロータリエンコーダＲ１により出力されるパルス信号Ｒｅのパルス数である。

異常検出回路４４は、レジスタ等の記憶回路を有し、この記憶回路に２つの異常検出設定時間Ｅｔ１，Ｅｔ２を記憶している。異常検出設定時間Ｅｔ１は、異常検出設定時間Ｅｔ２よりも小さな値（Ｅｔ１＜Ｅｔ２）に設定される。例えば、異常検出設定時間Ｅｔ１は１００〜１５０ミリ秒（ｍｓ）、異常検出設定時間Ｅｔ２は５００〜７００ミリ秒（ｍｓ）に設定される。

異常検出回路４４は、周期測定回路４２からのパルス周期Ｐｓを異常検出設定時間Ｅｔ２と比較し、比較結果に応じた異常検出信号Ｅｒ２を出力する。また、異常検出回路４４は、周期測定回路４２からのパルス周期Ｐｓを異常検出設定時間Ｅｔ１と比較し、比較結果に応じた異常検出信号Ｅｒ１を出力する。

例えば、異常検出回路４４は、初期設定によりＬレベルの異常検出信号Ｅｒ１，Ｅｒ２を出力する。スイッチＳｗ２はＬレベルの異常検出信号Ｅｒ２に応じてオンする。オンしたスイッチＳｗ２を介して起動信号Ｓｔが比較演算回路４１に供給される。スイッチＳｗ１は、Ｌレベルの異常検出信号Ｅｒ１に応じて、共通端子Ｔｃを切換端子Ｔａに接続する。これにより、比較演算回路４１からの制御値ＥａがスイッチＳｗ１を介して駆動回路３２に供給される。駆動回路３２は、制御値Ｅａに応じた駆動信号Ｄｒを出力する。モータＭ１は、駆動信号Ｄｒに応じて回転する。

異常検出回路４４は、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ１より大きく異常検出設定時間Ｅｔ２以下のとき（Ｅｔ１＜Ｐｓ≦Ｅｔ２）にＨレベルの異常検出信号Ｅｒ１を出力する。このとき、異常検出回路４４は、Ｌレベルの異常検出信号Ｅｒ２を出力する。

スイッチＳｗ２は、Ｌレベルの異常検出信号Ｅｒ２によりオン状態を継続する。スイッチＳｗ１は、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ１により共通端子Ｔｃを切換端子Ｔｂに接続する。これにより、基準値設定回路４５からの送給基準値ＭｓがスイッチＳｗ１を介して駆動回路３２に供給される。駆動回路３２は、送給基準値Ｍｓに応じた駆動信号Ｄｒを出力する。モータＭ１は駆動信号Ｄｒに応じて回転する。

そして、異常検出回路４４は、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ２より大きい（Ｅｔ２＜Ｐｓ）ときに例えばＨレベルの異常検出信号Ｅｒ２とＬレベルの異常検出信号Ｅｒ１を出力する。スイッチＳｗ２は、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ２に応じてオフする。これにより、比較演算回路４１に対して起動信号Ｓｔの供給が停止される。スイッチＳｗ１は、Ｌレベルの異常検出信号Ｅｒ１に応じて共通端子Ｔｃを切換端子Ｔａに接続する。これにより、比較演算回路４１からの制御値ＥａがスイッチＳｗ１を介して駆動回路３２に供給される。

スイッチＳｗ２のオフにより、起動信号Ｓｔが比較演算回路４１に供給されなくなるため、比較演算回路４１はモータＭ１を停止するよう制御値Ｅａを生成する。スイッチＳｗ１は、Ｌレベルの異常検出信号Ｅｒ１に基づいて、共通端子Ｔｃを切換端子Ｔａに接続する。これにより、制御値Ｅａが駆動回路３２に供給され、モータＭ１が停止される。したがって、パルス信号Ｒｅがパルス状に変化していない無パルス状態が異常検出設定時間Ｅｔ２を越えると、モータＭ１を停止する。これにより、溶接ワイヤ１５の供給が停止される。

上記の異常検出設定時間Ｅｔ２は、エンコーダ異常を検出して溶接ワイヤ１５の送給を停止するために設定された時間である。異常検出設定時間Ｅｔ２より小さな異常検出設定時間Ｅｔ１は、エンコーダ異常またはエンコーダ異常の可能性がある場合において、溶接ワイヤの送給を制限するために設定された時間である。

エンコーダ異常は、ロータリエンコーダＲ１に係る異常、例えばロータリエンコーダＲ１の故障、断線（ロータリエンコーダＲ１又はモータＭ１とモータ駆動装置３０の間の配線、等）を含む。上記したように、パルス周期Ｐｓは、パルス信号Ｒｅがパルス状に変化するときにそのパルス信号Ｒｅの半周期を示し、パルス信号Ｒｅが想定される周期（半周期）以上に一定レベルであるときにその期間（直前のリセットからの経過時間）を示す。

エンコーダ異常が発生していない場合に、パルス信号ＲｅはモータＭ１の回転に応じてパルス状に変化する。したがって、上記の式（２）により算出される送給フィードバック値Ｆｗは、モータＭ１の回転数に応じて変化する。そして、送給フィードバック値Ｆｗに応じて算出される制御値Ｅａに基づいて、送給フィードバック値Ｆｗが送給指令値Ｃｗに一致するようにモータＭ１の回転を制御する。

一方、エンコーダ異常が発生した場合にパルス信号Ｒｅは一定レベルとなる。一定レベルのパルス信号Ｒｅの場合、周期変換回路４３により生成される送給フィードバック値Ｆｗは、ほぼ「０」となる。比較演算回路４１は、この値がほぼ「０」の送給フィードバック値Ｆｗに基づいて制御値Ｅａを算出する。この制御値Ｅａに基づいて、モータＭ１が最大回転数にて駆動され、溶接ワイヤ１５が送給される。したがって、エンコーダ異常が発生したとき、過度の溶接ワイヤ１５が送給される。このような溶接ワイヤ１５の過度な供給は、溶接ワイヤの無駄な消費や溶接品質の低下を招く。

異常検出回路４４は、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ１より大きくなると、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ１を出力する。
スイッチＳｗ１は、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ１に応答して共通端子Ｔｃを切換端子Ｔｂに接続する。これにより、基準値設定回路４５の出力する送給基準値ＭｓがスイッチＳｗ１を介して駆動回路３２に供給される。駆動回路３２は、送給基準値Ｍｓに基づいて、その送給基準値Ｍｓに応じたパルス幅の駆動信号Ｄｒを出力する。したがって、モータＭ１の回転数は、送給基準値Ｍｓに応じた値となる。このモータＭ１の回転により溶接ワイヤ１５が送給される。

送給指令値Ｃｗが比較的大きな値の場合、基準値設定回路４５の送給基準値Ｍｓを、例えば送給指令値Ｃｗに応じて設定する。上記のようにエンコーダ異常が生じた場合、モータＭ１は最大回転数にて回転する。この最大回転数は、送給指令値Ｃｗよりも大きい。そして、異常検出回路４４がＨレベルの異常検出信号Ｅｒ１を出力するまで、その最大回転数にてモータＭ１が回転する。したがって、モータＭ１を送給指令値Ｃｗに応じた回転数で回転するように送給基準値Ｍｓを設定する。これにより、異常検出設定時間Ｅｔ１後の溶接ワイヤ１５の送給量は、エンコーダ異常が発生しないときと同程度となる。また、上記の異常検出設定時間Ｅｔ１を小さな値とすることにより、モータＭ１が最大回転数にて回転する期間が短くなり、溶接ワイヤ１５の送給量が少なくなる。

送給指令値Ｃｗが比較的小さな値の場合、送給基準値Ｍｓを溶接ワイヤ１５の送給に対する高負荷の場合を想定して設定される。送給指令値Ｃｗが比較的小さな値の場合、送給基準値Ｍｓを送給指令値Ｃｗに応じて設定すると、送給基準値Ｍｓも小さくなる。このように設定された送給基準値Ｍｓでは、モータＭ１が回転しない（例えば高負荷の場合）ので、パルス状に変化するパルス信号Ｒｅが得られない。このため、送給フィードバック値Ｆｗはほぼ「０」となり、エンコーダ異常と判定されてしまうからである。

例えば、図１に示す供給装置１２は、一線式パワーケーブルを介して溶接トーチ１３に接続される。一線式パワーケーブルは、例えば、中心に溶接ワイヤ１５をガイドするためのコイルライナが設けられ、その外周にガスを流すためのホースが設けられている。そして、このホースの外周には、溶接電力を供給するための導電線が被覆され、最外周が絶縁被覆されている。

したがって、溶接ワイヤ１５は、一線式パワーケーブルの内周に摺接して供給装置１２から溶接トーチ１３へと送られる。このため、例えばパワーケーブルによって削り取られた溶接ワイヤ１５のかすにより、溶接ワイヤ１５の送給に対する抵抗（負荷）が生じる。また、パワーケーブルの曲げ率と、溶接ワイヤ１５の材質や太さに応じて、溶接ワイヤ１５の送給時において抵抗（負荷）が生じる。

このような負荷は、モータＭ１の回転を妨げる要因である。そして、高負荷の場合、モータＭ１が回転し難い状態である。モータＭ１が回転しないと、パルス状に変化するパルス信号Ｒｅが得られないため、送給フィードバック値Ｆｗはほぼ「０」となる。この場合、エンコーダ異常と判定される。つまり、信号線等に故障がなくても、無パルス状態が異常検出設定時間Ｅｔ２以上に継続してしまい、エンコーダ異常と誤判定される。

このような状態では、駆動回路３２からパルス幅の広い駆動信号Ｄｒを供給することで、モータＭ１を回転することが可能である。このような高負荷であっても、モータＭ１を回転させるように送給基準値Ｍｓを設定する。そして、このように、高負荷において、送給基準値ＭｓによってモータＭ１の回転が確認可能なように、上記の異常検出設定時間Ｅｔ２が設定される。言い換えれば、高負荷であっても異常検出設定時間Ｅｔ２までにモータＭ１を回転するように送給基準値Ｍｓが設定される。

次に、上記のモータ駆動装置３０の動作（作用）を説明する。
まず、正常時の動作を説明する。
図３に示すように、送給指令値Ｃｗが設定される。図２に示すモータ駆動装置３０は、送給指令値Ｃｗと送給フィードバック値Ｆｗに基づいて駆動信号Ｄｒを出力する。この駆動信号ＤｒによりモータＭ１が回転し、パルス状のパルス信号Ｒｅが生成される。モータ駆動装置３０は、パルス信号Ｒｅの周期を送給フィードバック値Ｆｗに変換する。

送給指令値Ｃｗがステップ状に与えられた直後は、送給フィードバック値Ｆｗが「０」である。送給フィードバック値Ｆｗは、モータＭ１の回転にしたがって、上昇する。そして、モータ駆動装置３０は、送給フィードバック値Ｆｗを送給指令値Ｃｗと一致するように駆動信号Ｄｒを制御する。この駆動信号Ｄｒにより回転するモータＭ１により溶接ワイヤ１５が送給される。

次に、エンコーダ異常の場合を説明する。
一例として、アーク溶接機１０起動時にエンコーダ異常である場合を説明する。この場合、パルス周期Ｐｓは、アーク溶接機１０の起動からの経過時間を示す。

図４に示すように、送給指令値Ｃｗが設定される。図２に示すモータ駆動装置３０は、送給指令値Ｃｗと送給フィードバック値Ｆｗに基づいて駆動信号Ｄｒを出力する。
エンコーダ異常の場合、図２に示す周期測定回路４２の入力端子におけるパルス信号Ｒｅは一定レベルである。したがって、図４に示すように、送給フィードバック値Ｆｗは「０」のままとなる。モータ駆動装置３０は、送給フィードバック値Ｆｗを送給指令値Ｃｗに一致させるように、制御値Ｅａを高くする。これにより、モータＭ１が最大回転数となる。このモータＭ１の回転に応じた速度Ｗｓにて溶接ワイヤ１５が送給される。なお、図４の下段に示す実線Ｗｃは、送給指令値ＣｗでモータＭ１を回転するときの溶接ワイヤ１５の送給速度を示す。

パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ１以上になる（時刻Ｔ１）と、図２に示すモータ駆動装置３０は、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ１を生成してスイッチＳｗ１を制御して基準値設定回路４５からの送給基準値Ｍｓを駆動回路３２に供給する。駆動回路３２は、送給基準値Ｍｓに応じた駆動信号Ｄｒを生成する。送給基準値Ｍｓは送給指令値Ｃｗに応じて設定される。これにより、溶接ワイヤ１５の送給速度Ｗｓは、低くなる。

そして、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ２以上になる（時刻Ｔ２）と、図２に示すモータ駆動装置３０は、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ２を生成してスイッチＳｗ２をオフする。また、モータ駆動装置３０は、Ｌレベルの異常検出信号Ｅｒ１を生成してスイッチＳｗ１を制御し、比較演算回路４１からの制御値Ｅａを駆動回路３２に供給する。駆動回路３２は、制御値Ｅａに応じた駆動信号Ｄｒを生成する。このとき、比較演算回路４１は、スイッチＳｗ２のオフにより起動信号Ｓｔが停止されることで、モータＭ１を停止するように制御値Ｅａを生成する。したがって、パルス状の駆動信号Ｄｒが停止され、モータＭ１が停止する。これにより溶接ワイヤ１５の供給が停止される。

なお、アーク溶接機１０の使用中にエンコーダ異常が発生した場合、モータＭ１の回転数は、送給指令値Ｃｗに応じた回転数から最大回転数へと上昇する。その後、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ１以上になると、送給基準値Ｍｓに応じた回転数へと低下する。溶接ワイヤ１５は、モータＭ１の回転に応じた速度Ｗｓにて送給される。そして、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ２異常になると、モータＭ１を停止する。それによって溶接ワイヤ１５の供給が停止される。

次に、高負荷、低い送給指令値Ｃｗのときの動作を説明する。
図５に示すように、送給指令値Ｃｗが設定される。図２に示すモータ駆動装置３０は、送給指令値Ｃｗと送給フィードバック値Ｆｗに基づいて駆動信号Ｄｒを出力する。

高負荷の場合、モータＭ１が回転し難い。したがって、パルス状のパルス信号Ｒｅが生成されないため、送給フィードバック値Ｆｗは「０」のままとなる。モータ駆動装置３０は、送給フィードバック値Ｆｗを送給指令値Ｃｗに一致させるように、制御値Ｅａを高くする。これにより、駆動信号Ｄｒのパルス幅が広くなる。

パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ１以上になる（時刻Ｔ１）と、図２に示すモータ駆動装置３０は、Ｈレベルの異常検出信号Ｅｒ１を生成してスイッチＳｗ１を制御して基準値設定回路４５からの送給基準値Ｍｓを駆動回路３２に供給する。駆動回路３２は、送給基準値Ｍｓに応じた駆動信号Ｄｒを生成する。この場合、送給基準値Ｍｓは、高負荷であっても異常検出設定時間Ｅｔ２までにモータＭ１が回転するように設定される。

駆動信号ＤｒによりモータＭ１が回転すると、パルス状のパルス信号Ｒｅが生成される。そのパルス信号Ｒｅの周期により送給フィードバック値Ｆｗが上昇する。また、パルス周期ＰｓによりＬレベルの異常検出信号Ｅｒ１が生成されてスイッチＳｗ１が制御され、比較演算回路４１からの制御値Ｅａが駆動回路３２に供給される。したがって、制御値Ｅａに応じた駆動信号Ｄｒが生成され、モータＭ１が回転する。したがって、起動信号Ｓｔの供給からの経過時間が異常検出設定時間Ｅｔ２となる時刻Ｔ２では、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ２より大きくないため、エンコーダ異常と判定されずにモータＭ１の回転が継続され、溶接ワイヤ１５が送給される。

次に、本実施形態に対する比較例を説明する。
なお、比較例の説明において、本実施形態と同じ部材については同じ符号を用いる。
図６に示す比較例のモータ駆動装置３０において、比較演算回路４１からの制御値Ｅａが駆動回路３２に直接供給される。異常検出回路４４ａは、パルス周期Ｐｓを異常検出設定時間Ｅｔａと比較し異常検出信号Ｅｒａを出力する。異常検出設定時間Ｅｔａは、例えば、上記実施形態の異常検出設定時間Ｅｔ２に等しい。スイッチＳｗａは異常検出信号Ｅｒａに基づいてオンオフする。

図７に示すように、比較例においてエンコーダ異常が発生した場合、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔａより大きくなる時刻Ｔ２１までの間、駆動信号ＤｒによりモータＭ１が最大回転数にて回転する。このモータＭ１の回転に応じた速度Ｗｓより溶接ワイヤ１５が送給される。

これに対し、本実施形態では、異常検出設定時間Ｅｔ２より小さな異常検出設定時間Ｅｔ１をパルス周期Ｐｓと比較し、比較結果に応じて、基準値設定回路４５からの送給基準値Ｍｓに応じて駆動信号Ｄｒを生成する。これにより、モータＭ１の回転数を最大回転数より低く抑えている。したがって、溶接ワイヤ１５が最大回転数のモータＭ１により送給される期間が短くなり、溶接ワイヤ１５の送給量を抑制する。

なお、比較例において、異常検出設定時間Ｅｔａを小さく設定することが考えられる。例えば、異常検出設定時間Ｅｔａを本実施形態の異常検出設定時間Ｅｔ１と等しくする。このように設定すると、モータＭ１が最大回転数にて回転する期間を短くすることが可能となる。しかし、このような設定では、誤検出が増加する。

例えば、図８に示すように、高負荷、小さな送給指令値Ｃｗの場合、モータＭ１が回転し難い。この場合、パルス信号Ｒｅの無パルス状態が継続する。その後、モータＭ１の回転によりパルス状のパルス信号Ｒｅが生成され、送給フィードバック値Ｆｗが上昇する。しかし、モータＭ１が最大回転数で回転する期間を短くするように設定した異常検出設定時間Ｅｔａでは、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔａより大きくなる時刻Ｔ２２では、モータＭ１が未だ回転していない場合がある。この場合、比較例では、パルス信号Ｒｅの信号線等に異常がないにもかかわらずエンコーダ異常と判定される誤検出となる。この誤検出により、モータＭ１が停止される。

この点、本実施形態では、パルス周期Ｐｓを異常検出設定時間Ｅｔ２と比較することによってエンコーダ異常を判定している。したがって、本実施形態では、上記のような誤検出が抑制される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）比較演算回路４１は、送給指令値Ｃｗと送給フィードバック値Ｆｗを比較演算して制御値Ｅａを出力する。周期測定回路４２はモータＭ１の回転数に応じてロータリエンコーダＲ１から出力されるパルス信号Ｒｅのパルス周期Ｐｓを計測する。周期変換回路４３は、パルス周期Ｐｓを送給フィードバック値Ｆｗに変換する。

異常検出回路４４は、パルス周期Ｐｓを異常検出設定時間Ｅｔ１と比較し、異常検出信号Ｅｒ１を出力する。スイッチＳｗ１は、異常検出信号Ｅｒ１に基づいて、比較演算回路４１からの制御値Ｅａと基準値設定回路４５からの送給基準値Ｍｓとを選択的に切り換える。駆動回路３２は、スイッチＳｗ１により切り換えられた制御値Ｅａまたは送給基準値Ｍｓに応じて、モータＭ１を回転するための駆動信号Ｄｒを出力する。

周期測定回路４２におけるパルス信号Ｒｅがパルス状に変化しない異常が発生したとき、異常検出信号Ｅｒ１により選択的に切り換えられた送給基準値Ｍｓに応じて生成された駆動信号ＤｒによりモータＭ１を回転させる。送給基準値Ｍｓの設定より、モータＭ１を最大回転数より低い回転数にて回転させることが可能となる。この結果、モータＭ１により溶接ワイヤ１５を送給するため、モータＭ１の回転数を抑えることで、溶接ワイヤ１５の過度な送給を抑制することができる。

（２）比較演算回路４１は起動信号Ｓｔの供給に基づいて、送給指令値Ｃｗと送給フィードバック値Ｆｗに応じた制御値Ｅａを出力する。そして、比較演算回路４１は、起動信号Ｓｔの供給停止に応じてモータＭ１を停止するように制御値Ｅａを出力する。この制御値Ｅａにより駆動信号Ｄｒを生成することで、モータＭ１を停止させてそのモータＭ１による溶接ワイヤ１５の送給を停止することが可能となる。

（３）周期測定回路４２は、パルス信号Ｒｅの立ち上がりと立ち下がりのそれぞれにおいて割り込みを発生し、パルス信号Ｒｅの周期（半周期）を測定する。つまり、周期測定回路４２は、パルス信号Ｒｅの立ち上がりから立ち下がりまでの半周期と、パルス信号Ｒｅの立ち下がりから立ち上がりまでの半周期を測定する。したがって、パルス信号Ｒｅは、立ち上がりまたは立ち下がりからの経過時間を示す。このため、例えばエンコーダ異常がパルス信号ＲｅのＨレベルとＬレベルの何れで発生した場合でも、そのエンコーダ異常からの経過時間を測定することができる。そして、その経過時間に基づいて、モータＭ１の回転数の制御とモータＭ１の停止を確実に行うことができる。

尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態に対し、異常検出回路４４は、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ２以上（Ｐｓ≧Ｅｔ２）のときに例えばＨレベルの異常検出信号Ｅｒ２を出力し、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ２より小さい（Ｐｓ＜Ｅｔ２）ときに例えばＬレベルの異常検出信号Ｅｒ２を出力するようにしてもよい。同様に、異常検出回路４４は、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ１以上（Ｐｓ≧Ｅｔ１）のときに例えばＨレベルの異常検出信号Ｅｒ１を出力し、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ１より小さい（Ｐｓ＜Ｅｔ１）のときに例えばＬレベルの異常検出信号Ｅｒ１を出力するようにしてもよい。

なお、パルス周期Ｐｓに対する異常検出設定時間Ｅｔ１，Ｅｔ２における比較が異なるようにしてもよい。例えば、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ２以上（Ｐｓ≧Ｅｔ２）のときに例えばＨレベルの異常検出信号Ｅｒ２を出力し、パルス周期Ｐｓが異常検出設定時間Ｅｔ１より大きい（Ｐｓ＞Ｅｔ１）ときに例えばＨレベルの異常検出信号Ｅｒ１を出力するようにしてもよい。

・上記実施形態において、周期測定回路４２は、割り込み信号に基づいて、パルス信号Ｒｅの立ち上がりから立ち下がりまでの半周期と、立ち下がりから立ち上がりまでの半周期の何れか一方を測定するようにしてもよい。

・上記実施形態に対し、周期測定回路４２において、立ち上がりに応じた割り込みと立ち下がりに応じた割り込みの何れか一方に基づいてパルス信号Ｒｅの１周期を測定するようにしてもよい。この場合、図２に示す周期変換回路４３は、周期測定回路４２の測定周期に応じて、パルス周期Ｐｓを送給フィードバック値Ｆｗへ変換する。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態において、異常検出設定時間Ｅｔ１，Ｅｔ２を変更可能としてもよい。例えば、図１に示すアーク溶接機１０にキーパッド等の入力装置を有線または無線により接続し、その入力装置によって異常検出設定時間Ｅｔ１，Ｅｔ２を設定する。例えば、異常検出設定時間Ｅｔ１を、設定可能な範囲の値の最小値（例えば、「０」）とする。この場合、アーク溶接機１０の起動時にＨレベルの異常検出信号Ｅｒ１が出力され、送給基準値Ｍｓに応じた回転数にてモータＭ１が駆動される。したがって、モータＭ１が最大回転数で回転することがなくなる。そして、例えば、送給基準値Ｍｓを送給指令値Ｃｗに応じて設定することにより、溶接ワイヤ１５を送給基準値Ｍｓ（＝送給指令値Ｃｗ）に応じた速度で送給することができる。そして、異常検出設定時間Ｅｔ２を、設定可能な範囲の最大値に設定することで、アーク溶接処理を異常検出設定時間Ｅｔ２まで継続して行うことが可能となる。

・上記実施形態では、モータＭ１に接続されたロータリエンコーダＲ１により、そのモータＭ１の回転数に応じたパルス信号Ｒｅを生成した。モータＭ１は溶接ワイヤ１５を送給するものであり、ロータリエンコーダＲ１からのパルス信号Ｒｅの周期は、モータＭ１により送給される溶接ワイヤ１５の送給速度に対応する。したがって、例えば溶接ワイヤ１５をガイドするローラにロータリエンコーダＲ１を接続して溶接ワイヤ１５の送給速度に応じた周期のパルス信号Ｒｅを生成してもよい。

・上記実施形態では、モータＭ１に接続されたロータリエンコーダＲ１により、そのモータＭ１の回転数に応じたパルス信号Ｒｅを生成した。ロータリエンコーダＲ１に換えて、ホール素子等を用いた回転センサによりモータＭ１の回転数に応じたパルス信号を生成してもよい。

１０ アーク溶接機
１１ 溶接用電源
１２ 供給装置
１５ 溶接ワイヤ（消耗電極）
４１ 比較演算回路
４２ 周期測定回路
４３ 周期変換回路
４４ 異常検出回路
４５ 基準値設定回路
Ｍ１ モータ
Ｒ１ ロータリエンコーダ（回転センサ）
Ｓｗ１，Ｓｗ２ スイッチ（切換回路）
Ｄｒ 駆動信号
Ｅａ 制御値
Ｃｗ 送給指令値
Ｍｓ 送給基準値
Ｆｗ 送給フィードバック値（送給帰還値）
Ｐｓ パルス周期
Ｒｅ パルス信号
Ｅｒ１ 異常検出信号（第１異常検出信号）
Ｅｒ２ 異常検出信号（第２異常検出信号）
Ｅｔ１ 異常検出設定時間（第１異常判定値）
Ｅｔ２ 異常検出設定時間（第２異常判定値）

Claims (5)

1. 消耗電極により溶接を行う溶接機に含まれ、前記消耗電極を送給するモータを駆動するモータ駆動装置であって、
   送給指令値と送給帰還値とを比較演算して制御値を生成する比較演算回路と、
   送給基準値を出力する基準値設定回路と、
   前記制御値と前記送給基準値とを第１異常検出信号に応じて選択的に切り換えて出力する切換回路と、
   前記切換回路の出力値に応じて前記モータを駆動する駆動信号を出力する駆動回路と、
   前記モータの回転に応じたパルス信号の周期を測定した結果の値を出力する周期測定回路と、
   前記周期測定回路の出力値を前記送給帰還値に変換する信号変換回路と、
   前記周期測定回路の出力値を第１基準判定値と比較し、比較結果に応じて前記第１異常検出信号を出力する異常検出回路と、
   を有することを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記異常検出回路は、前記周期測定回路の出力値を前記第１基準判定値より大きな第２基準判定値と比較し、比較結果に応じて第２異常検出信号を出力し、
   前記消耗電極の送給開始を指示する起動信号が供給され、前記第２異常検出信号に応じて、前記比較演算回路に対する前記起動信号の供給または供給停止を切り換える第２切換回路を有し、
   前記比較演算回路は、前記起動信号の供給停止に応じて前記モータを停止するよう前記制御値を生成すること、
   を特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記異常検出回路は、前記起動信号の供給を停止するように前記第２異常検出信号を生成するとき、前記比較演算回路からの制御値を前記駆動回路に供給するように前記第１異常検出信号を生成すること、
   を特徴とする請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 前記周期測定回路は、前記パルス信号の立ち上がりと立ち下がりとに基づいて前記パルス信号の半周期を測定してその測定した結果の値を出力すること、
   を特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ駆動装置。
5. 消耗電極により溶接を行う溶接機に含まれ、前記消耗電極を送給するモータを駆動するモータ駆動装置の制御方法であって、
   送給指令値と送給帰還値とを比較演算して制御値を生成し、
   前記制御値と送給基準値とを第１異常検出信号に応じて選択し、選択した前記制御値または前記送給基準値に応じて前記モータを駆動する駆動信号を生成し、
   前記モータの回転に応じたパルス信号の周期を測定し、
   前記パルス信号の周期を前記送給帰還値に変換し、
   前記パルス信号の周期を第１基準判定値と比較し、比較結果に応じて前記第１異常検出信号を生成すること、
   を特徴とするモータ駆動装置の制御方法。