JP2016052223A - Motor drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータを起動させる際に安全性を確保するモータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device that ensures safety when starting a motor.
モータの回転に関し異常があった場合、これを検出してモータの回転を停止させる制御技術は特許文献1に開示されている。 Patent Document 1 discloses a control technique for detecting the abnormality of the motor rotation and stopping the rotation of the motor.
特許文献1では、制御対象をDCサーボモータとしていて、該モータの回転検出用としてのエンコーダから得られる速度検出データと目標速度データとの間の差を常時検出していてこの差が一定値を超えたときに異常回転と判断してモータの駆動を停止している。 In Patent Document 1, a control object is a DC servo motor, and a difference between speed detection data obtained from an encoder for detecting rotation of the motor and target speed data is always detected, and this difference is a constant value. When exceeded, it is determined that the rotation is abnormal and the motor is stopped.
この特許文献1では、モータ起動指令瞬時ではなく、モータ起動後、定常回転すべき一定時間経過してから、上記異常回転を検出している。異常はモータ起動指令瞬時にも生じ得るが、特許文献1では、モータ起動指令瞬時に異常があっても、比較的短時間後に、すぐに定常回転になることを予測してこれを上記エンコーダで検出することで対処できるし、またモータに印加される電圧がDCで低電圧であるが故に、モータ起動指令瞬時での異常を問題としてないものと考えられる。だが、印加電圧が低電圧であっても、異常に対し、モータ起動のための電源投入瞬時に対処できる方が良いことは論ずるまでもないことである。 In Patent Document 1, the abnormal rotation is detected not after the motor start command is instantaneous, but after a certain period of time that should be normally rotated after the motor is started. Although an abnormality can also occur at the moment of motor start command, in Patent Document 1, even if there is an error at the moment of motor start command, it is predicted that the steady rotation will occur immediately after a relatively short time, and this is detected by the encoder. It can be dealt with by detecting it, and since the voltage applied to the motor is DC and low voltage, it is considered that there is no problem with abnormality at the moment of motor start command. However, it is needless to say that it is better to deal with the abnormality immediately when the power is turned on for starting the motor even if the applied voltage is low.
また同様の考えを単純化すれば、モータに電圧を印加した一定時間後に回転しているか否かだけを判断することで異常を検出することが可能であり、商用電源を印加するが故に速度制限を行えないACモータを駆動する場合にも、上述のDCサーボモータに対処していた方法が適用できる。 In addition, if the same idea is simplified, it is possible to detect an abnormality only by judging whether or not the motor is rotating after a certain time after the voltage is applied to the motor. Even in the case of driving an AC motor that cannot perform the above-described method, the method for dealing with the DC servo motor described above can be applied.
しかしながら、上述したような商用電源を印加するACモータに対して特許文献1の技術を適用すると、短時間とは言え、モータ起動指令を発してから一定時間経過後でないと異常が発見できないので、その間、特に人間の安全性についての問題が残る。通常、商用電源をACモータへ印加するためのモータ駆動線は、モータを用いた装置の取付工事の便宜上、該モータ駆動線を電力供給側となるコントローラ側とモータ側に分離する一対のコネクタで接続されている。装置の取付工事終了後で運転前に、上記コネクタが分離状態にあり接点が露呈する異常箇所がある不測な事態には、ACモータへの電圧印加(駆動スイッチ入力)瞬時に操作者の指が異常箇所に触れていると、商用電源の短絡という事態を惹起し、大変危険であり、大きな問題となる。 However, when the technique of Patent Document 1 is applied to an AC motor that applies a commercial power source as described above, an abnormality cannot be found until a certain time has elapsed since the motor start command is issued, although it is a short time. In the meantime, the question of human safety remains. Normally, a motor drive line for applying commercial power to an AC motor is a pair of connectors that separates the motor drive line into a controller side on the power supply side and a motor side for the convenience of installation work of the apparatus using the motor. It is connected. In the unforeseen situation where the connector is disconnected and the contact point is exposed after the installation of the device is completed, the operator's finger can be applied immediately to the voltage applied to the AC motor (drive switch input). Touching an abnormal location causes a short circuit of the commercial power supply, which is very dangerous and becomes a big problem.
かかる事情に鑑み、本発明は、モータが商用電源から電力を受けるACモータであっても、電源投入と同時に異常を検知し、あるいは電源投入後のコネクタ外れの異常発生と同時にその異常を検知し、ACモータへの電力の供給印加の可否を判断して安全の確保を図ることのできるモータ駆動装置を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, even if the motor is an AC motor that receives power from a commercial power supply, the present invention detects an abnormality at the same time as the power is turned on, or detects an abnormality at the same time as the occurrence of a connector disconnection after the power is turned on. Another object of the present invention is to provide a motor drive device that can determine whether or not to supply power to an AC motor and ensure safety.
本発明に係るモータ駆動装置は、駆動スイッチを有し該駆動スイッチの入力時に商用電源からの電力を出力するコントローラと、該コントローラからモータ駆動線を経て電力を受けて駆動されるモータと、モータの回転検出用のエンコーダ部と、エンコーダ部を駆動する直流電源と、該直流電源をエンコーダ部に接続するエンコーダ線およびエンコーダ部の信号処理部からの出力信号たるエンコーダ信号をコントローラへ送るエンコーダ信号線とを有する。 A motor driving apparatus according to the present invention includes a controller that has a drive switch and outputs power from a commercial power source when the drive switch is input, a motor that is driven by receiving power from the controller via a motor drive line, and a motor Encoder unit for detecting rotation, a DC power source for driving the encoder unit, an encoder line for connecting the DC power source to the encoder unit, and an encoder signal line for sending an encoder signal as an output signal from the signal processing unit of the encoder unit to the controller And have.
かかるモータ駆動装置において、本発明では、モータ駆動線とエンコーダ線とをこれらの電線の中間位置で一括してあるいは個々に接離する対をなすコネクタを有していて電源側とモータおよびエンコーダ部が設けられている被動側とが通電そして遮断可能となっており、コントローラは、エンコーダ部の信号処理部での電流の有無を検出する検出回路を有し、上記対をなすコネクタが分離状態にあって、商用電源のコントローラへの電力供給にもかかわらず該検出回路で上記エンコーダ部の信号処理部での電流を検出できないときに、駆動スイッチの入力にかかわらずモータ駆動線を遮断してモータへ電力を供給しないモードとするように構成されていることを特徴としている。 In such a motor drive device, in the present invention, the motor drive line and the encoder line are provided with a connector that makes a pair for bringing the motor drive line and the encoder line into contact with each other collectively or individually at an intermediate position of these electric wires. The controller has a detection circuit that detects the presence or absence of current in the signal processing unit of the encoder unit, and the paired connectors are in a separated state. When the current in the signal processing unit of the encoder unit cannot be detected by the detection circuit despite the power supply to the controller of the commercial power supply, the motor drive line is cut off regardless of the input of the drive switch, and the motor It is characterized by being configured to be in a mode in which no power is supplied to.
このような構成の本発明によると、対をなすコネクタが外れて分離状態にあるときには、モータ駆動線を遮断して電力供給を停止する非接続モード(制御モード)となり、駆動スイッチの入力時でもモータは回転しない。当然のことながら、モータ駆動線のみならずエンコーダ線も外れていると、回転を示すエンコーダ部におけるエンコーダ信号も、また、エンコーダ部の信号処理部での信号処理のための電流も発生しない。本発明では、この電流が発生しない状態をコントローラの検出回路が検出する。したがって、コントローラは、駆動スイッチが電源投入状態にあるにもかかわらず、検出回路が上記電流が無いと判定するので、非接続モードへと移行する。非接続モードでは駆動スイッチの入力前あるいは入力後に、コネクタの外れによりコネクタの接点が露呈していても、モータ駆動線が遮断されていて電力の供給がなされていないので、コネクタでの商用電源の短絡等の事故は未然に防止される。したがって、本発明は、モータの種類にかかわらず任意の形式のモータに適用でき、安全性が確保される。 According to the present invention having such a configuration, when the paired connectors are disconnected and in a separated state, the motor drive line is cut off and the power supply is stopped, so that even when the drive switch is input. The motor does not rotate. As a matter of course, when not only the motor drive line but also the encoder line is disconnected, neither an encoder signal in the encoder unit indicating rotation nor a current for signal processing in the signal processing unit of the encoder unit is generated. In the present invention, the detection circuit of the controller detects a state where no current is generated. Therefore, the controller determines that the current is not present even though the drive switch is in the power-on state, and therefore shifts to the non-connection mode. In the non-connection mode, even if the contact of the connector is exposed due to the disconnection of the connector before or after the input of the drive switch, the motor drive line is cut off and no power is supplied. Accidents such as short circuits are prevented. Therefore, the present invention can be applied to any type of motor regardless of the type of motor, and safety is ensured.
本発明では、以上のように、コントローラへの電力供給時あるいは電力供給後に、モータの回転を検出するためのエンコーダ部に設けられた信号処理部での電流の有無を、コントローラに設けられた検出回路により検出し、コントローラが、該電流が「無」のときに、非接続モードへ移行しモータ駆動線でのモータへの電力供給を不可とするので、モータ起動直後あるいはその後でのモータ駆動線における商用電源の短絡による事故を未然に防止できる。 In the present invention, as described above, the presence or absence of current in the signal processing unit provided in the encoder unit for detecting the rotation of the motor at the time of power supply to the controller or after power supply is detected in the controller. When the current is “None”, the controller shifts to the non-connection mode and disables the power supply to the motor via the motor drive line. Accidents caused by short circuit of commercial power can be prevented.
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、本発明の一例として、上下動可能なスクリーンやシャッタ等(図示せず。以下、単に「スクリーン」という)の巻取りそして巻戻し用の駆動部に設けられたモータを駆動するための装置について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, as an example of the present invention, a motor provided in a drive unit for winding and rewinding a screen and a shutter (not shown; hereinafter simply referred to as “screen”) that can move up and down is driven. An apparatus for this will be described.
図1は、本実施形態としてのモータ駆動装置の概要構成図である。該モータ駆動装置は、スクリーンを上下動させるためのモータ10と、該モータ10の回転検出用のエンコーダ部20と、該商用電源からの電力を出力しモータ10に供給するコントローラ30とを有している。本実施形態では、モータ10が商用電源AC100Vで駆動されるAC単相モータである場合について説明するが、モータの種類はこれに限られず、いかなる電源で駆動されるモータであってもよい。該モータ10はスクリーンの巻取軸の端部に設けられており、該モータ10が回転駆動して上記巻取軸でスクリーンを巻き取ることによりスクリーンが上昇し、また、巻き戻すことによりスクリーンが下降する。本実施形態では、モータ10の回転方向について、スクリーンを上昇させるような回転方向を正回転方向とし、スクリーンを下降させるような回転方向を逆回転方向とする。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motor drive device according to the present embodiment. The motor driving device includes a
本実施形態では、モータ10は、スクリーンの巻取り(上昇)あるいは巻戻し(下降)が完了した時点で、回転を停止するようになっている。モータ10の回転角度位置について、スクリーンの巻取りが完了した時点での位置を「正回転停止位置」、スクリーンの巻戻しが完了した時点での位置を「逆回転停止位置」といい、両者を特に区別する必要がない場合には、単に「回転停止位置」という。モータ10の回転停止位置は予め設定可能である。
In the present embodiment, the
エンコーダ部20は、一例として、モータ10の軸体に取り付けられているホイール21と、このホイール21に対向して位置するセンサ22と、該センサ22からの検出信号にもとづいてエンコーダ信号を発生する信号処理部23とを有している。ホイール21は、光学的、電磁的、誘導式、容量式等のいずれかによるコード化のための複数のセクタが周囲に設けられている。センサ22は、該セクタの周方向移動を検知する要素であり、信号処理部23に接続されている。該信号処理部23は、センサ22からの検知信号を受けて、モータの回転の有無、回転速度、回転角度位置等のモータの回転に関する諸元を算出する演算を行い、これらをエンコーダ信号として発生する。
For example, the
モータ10には、該モータ10の回転駆動を制御するコントローラ30が接続されている。該コントローラ30は、AC100Vの商用電源31とモータ10とを、リレー32を介して接続するモータ駆動線33を有し、該モータ駆動線33を経てモータ10に商用電源31からの電力を供給するようになっている。該モータ駆動線33には、リレー32の手前位置(商用電源31側の位置)で、DC電源34が接続されていて、該DC電源34は、商用電源31のAC100Vを受けて所定電圧のDC電圧を発生する。該DC電源34には、リレー32、駆動スイッチ35、エンコーダ電源36、検出回路37そしてCPU38が接続されていて、該DC電源34がこれらに駆動のための直流電力を供給している。この直流電力の供給の様子は、図1にて破線で示されている。
A
リレー32は、モータ駆動線33の中間位置に設けられており、スイッチの開閉状態に応じて、商用電源31からモータ10への電力の供給を許容あるいは遮断するようになっている。該リレー32は、後述するように、CPU38からの制御信号を受けて上記スイッチの開閉状態が切り換えられる。
The
図1では、リレー32において一つのスイッチのみが示されているが、実際には、リレー32は複数のスイッチを有しており、各スイッチの開閉状態の組み合わせによってモータ10の正回転そして逆回転が可能となっている。以下、リレー32の複数のスイッチの開閉状態について、モータ10を正回転させるための開閉状態を「正回転接続状態」、モータ10を逆回転させるための開閉状態を「逆回転接続状態」といい、両者を区別する必要がない場合には、単に「接続状態」という。また、モータ10を停止させるために全てのスイッチが「開」となっていて該モータ10への電力の供給が遮断された状態を「非接続状態」という。また、コントローラ30のモードについて、該リレー32が接続状態にあるときのモードを「接続モード」、非接続状態にあるときのモードを「非接続モード」という。
In FIG. 1, only one switch is shown in the
駆動スイッチ35は、操作者によるボタン操作を受けてスクリーンの移動方向を入力するためのスイッチであり、スクリーンを上昇させるための上操作ボタン35Aと、スクリーンを下降させるための下操作ボタン35Bとを有している。
The
エンコーダ電源36は、エンコーダ線39を介してエンコーダ部20の信号処理部23に接続されており、該信号処理部23へ直流電力を供給している。
The
検出回路37は、エンコーダ部20の信号処理部23と接続されており、該信号処理部23での電流の有無を検出し、該電流の有無に応じた検出信号を発生する。本実施形態では、検出回路37は、信号処理部23での電流を検出したときには、該電流が「有」であるとする「電流検出信号」を発生し、信号処理部23での電流を検出しなかったときには、該電流が「無」であるとする「電流非検出信号」を発生する。
The
本実施形態では、図1に見られるように、モータ駆動線33とエンコーダ線39は、これらの電線の中間位置でコネクタ50によって一括して接離されるようになっている。該コネクタ50の接離により、コントローラ30が設けられている電源側と、モータ10及びエンコーダ部20が設けられている被動側とが、通電そして遮断可能となっている。上記コネクタ50は、モータ駆動線33のコネクタとエンコーダ線39のコネクタとを別個に有していて、それぞれ接離可能とすることとなっていてもよい。
In this embodiment, as seen in FIG. 1, the
CPU38は、コントローラ30の駆動スイッチ35及び検出回路37、そしてエンコーダ部20の信号処理部23からのそれぞれの信号にもとづいて、リレー32の開閉状態を切り換える制御を行う。
The
CPU38は、操作者によって駆動スイッチ35の上操作ボタン35Aが押されたときには、リレー32を正回転接続状態とし、下操作ボタン35Bが押されたときには、リレー32を逆回転接続状態とする。
The
また、CPU38は、エンコーダ信号線40を介してエンコーダ部20の信号処理部23に接続されており、エンコーダ信号線40を経て信号処理部23からのエンコーダ信号を受けるようになっている。該CPU38は、該エンコーダ信号を受けることにより常時モータ10の回転角度位置等の情報を取得しており、該モータ10が回転停止位置に達するまでは、リレー32の回転接続状態を維持するための制御信号を該リレー32に送信し、該モータ10が回転停止位置に達したときには、リレー32を非接続状態とするための制御信号を該リレー32に送信する。
The
また、CPU38は、検出回路37からの検出信号が、信号処理部23での電流が「有」であるとする「電流検出信号」であるときには、リレー32を接続状態として、該モータ10を駆動可能とする。一方、検出回路37からの検出信号が、信号処理部23での電流が「無」であるとする「電流非検出信号」であるときには、CPU38は、操作者により駆動スイッチ35が操作されていたとしても、リレー32を非接続状態とする。つまり、コントローラ30を非接続モードへと移行し、モータ10への電力供給を不可とする。
Further, when the detection signal from the
以下、CPU38によるリレー32の制御動作を、一対のコネクタ50が接続されている正常時と、該コネクタ50が分離して接続されていない異常時とに分けて説明する。
Hereinafter, the control operation of the
<正常時におけるCPU38の動作>
コネクタ50が接続されてモータ駆動装置が運転可能状態である正常時には、リレー32が接続状態にあれば、商用電源31からの電力がモータ駆動線33を経てモータ10へ供給されるようになる。また、エンコーダ部20の信号処理部23にはエンコーダ電源36からの電力がエンコーダ線39を経て供給されている。したがって、検出回路37は、信号処理部23での電流を検出し、該電流が「有」であるとする電流検出信号を発生する。このようにCPU38が検出回路37から該電流検出信号を受けているときには、コントローラ30は接続モードに移行する。該接続モードでは、操作者によって駆動スイッチ35の操作ボタン35A,35Bが操作されると、該CPU38は、その操作に応じた制御信号を発生し、リレー32の接続状態を「正回転接続状態」あるいは「逆回転接続状態」とする。この結果、操作ボタン35A,35Bの操作に応じた接続状態となったリレー32を介して商用電源31からの電力がモータ10へ供給され、該モータ10が回転駆動する。
<Operation of
At normal times when the
<異常時におけるCPU38の動作>
コネクタ50が何らかの原因で外れてしまっていて接続されていない異常時には、該コネクタ50の位置において、モータ駆動線33そしてエンコーダ線39がそれぞれ通電しておらず、モータ駆動線33及びエンコーダ線39のそれぞれの接点部が露呈している。このとき、検出回路37は、信号処理部23での電流を検出しないので、該電流が「無」であるとする電流非検出信号を発生する。このようにCPU38が検出回路37から該電流非検出信号を受けているときには、コントローラ30が非接続モードに移行し、CPU38は、常時、リレー32を非接続状態とする制御信号を発生する。つまり、この非接続モードでは、駆動スイッチ35の入力操作前から、リレー32がすでに非接続状態になっている。したがって、この非接続モードのもとで、操作者が誤って駆動スイッチ35を入力操作した場合であっても、リレー32が接続状態になることはなく、非接続状態に維持される。この結果、コネクタ50において電圧が生じることがないので、上記操作者がコネクタ50で露呈した接点部に触れてしまったとしても、商用電源の短絡等が起こることなく、事故の発生を確実に防止することができる。
<Operation of
When the
また、駆動スイッチ投入後にて、モータ駆動装置の正常な動作中(正常時)に、何らかの原因でコネクタ50が不用意に外れてしまったとき(異常時になったとき)には、コントローラ30が接続モードから非接続モードへ瞬時に移行し、接続状態にあったリレー32が非接続状態に切り換えられ、その結果、商用電源の短絡等の事故の発生が確実に防止される。
Also, after the drive switch is turned on, the
10 モータ
20 エンコーダ部
21 ホイール
22 センサ
20 エンコーダ部
23 信号処理部
30 コントローラ
31 商用電源
32 リレー
33 モータ駆動線
35 駆動スイッチ
37 検出回路
39 エンコーダ線
40 エンコーダ信号線
50 コネクタ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
モータ駆動線とエンコーダ線とをこれらの電線の中間位置で接離する対をなすコネクタを有していて電源側とモータおよびエンコーダ部が設けられている被動側とが通電そして遮断可能となっており、
コントローラは、エンコーダ部の信号処理部での電流の有無を検出する検出回路を有し、上記対をなすコネクタが分離状態にあって、商用電源のコントローラへの電力供給にもかかわらず該検出回路で上記エンコーダ部の信号処理部での電流を検出できないときに、駆動スイッチの入力にかかわらずモータ駆動線を遮断してモータへ電力を供給しないモードとするように構成されていることを特徴とするモータ駆動装置。 A controller that has a drive switch and outputs power from a commercial power source when the drive switch is input; a motor that is driven by receiving power from the controller via a motor drive line; an encoder unit for detecting rotation of the motor; In a motor drive device having a DC power source for driving the encoder unit, an encoder line for connecting the DC power source to the encoder unit, and an encoder signal line for sending an encoder signal as an output signal from the signal processing unit of the encoder unit to the controller,
It has a pair of connectors that connect and separate the motor drive line and encoder line at the middle position of these wires, and the power source side and the driven side where the motor and encoder section are provided can be energized and disconnected And
The controller has a detection circuit for detecting the presence or absence of a current in the signal processing unit of the encoder unit, and the detection circuit is connected to the pair of connectors in a separated state regardless of the power supply to the controller of the commercial power supply. When the current in the signal processing unit of the encoder unit cannot be detected, the motor drive line is cut off regardless of the input of the drive switch, and the power is not supplied to the motor. A motor drive device.
Priority Applications (1)
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