JP5272139B2 - ビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、ビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システムに関し、特に、ジンバルの駆動を制御するジンバル制御システムにレゾルバの動作が正常か否かの判定を行う回路をビルトインテスト回路として内蔵させ、三相ブラシレスＤＣモータへの三相切替信号を生成する場合、レゾルバリファレンス出力回路からの励磁信号の異常を検出して三相ブラシレスモータの暴走を防止するための新規な改良に関する。
従来、用いられていたこの種のジンバル制御システムとしては、社内製作のみで特許出願等を行っていないため、これを示すための特許文献等を示していないが、従来構成としては、図２に示される通りである。
図２において符号１で示されるものは、図示しないジンバルの制御を行うためのジンバル制御システム２のＣＰＵであり、このＣＰＵ１からの駆動指令４はモータドライブ回路５に入力され、このモータドライブ回路５からの三相モータ駆動信号６は三相ブラシレスモータ７に入力され、三相ブラシレスモータ７の駆動が行われるように構成されている。
前記三相ブラシレスモータ７に設けられたレゾルバ８からの角度信号９はＲ／Ｄ変換回路１０に入力され、このＲ／Ｄ変換回路１０からのデジタル化された角度情報１１は前記ＣＰＵ１に入力され、このＲ／Ｄ変換回路１０からのＵ・Ｖ・Ｗ切替信号１２は前記モータドライブ回路５に入力されている。
さらに、レゾルバリファレンス出力回路１３からの励磁信号１４は、前記レゾルバ８及びＲ／Ｄ変換回路１０に入力されている。
さらに、レゾルバリファレンス出力回路１３からの励磁信号１４は、前記レゾルバ８及びＲ／Ｄ変換回路１０に入力されている。
従って、前述の構成によるジンバル制御システム２は、図示しないジンバルに搭載され、ここでは１個の三相ブラシレスモータ７しか示されていないが、実際には、検出軸数に応じた三相ブラシレスモータ７が採用されている。
前記レゾルバ８により検出された角度信号９に基づいて角度情報１１がＣＰＵ１に送られ、ＣＰＵ１からの駆動指令４に基づいて三相モータ駆動信号６が三相ブラシレスモータ７に供給されて三相駆動され、ジンバルの第１軸又は第２軸等の駆動が行われ、ジンバルによる空間安定動作等を得ることができる。尚、前記レゾルバ８は、三相ブラシレスモータ７と一体状に設けられ前記ジンバル（図示せず）の回転角度を検出している。
前記レゾルバ８により検出された角度信号９に基づいて角度情報１１がＣＰＵ１に送られ、ＣＰＵ１からの駆動指令４に基づいて三相モータ駆動信号６が三相ブラシレスモータ７に供給されて三相駆動され、ジンバルの第１軸又は第２軸等の駆動が行われ、ジンバルによる空間安定動作等を得ることができる。尚、前記レゾルバ８は、三相ブラシレスモータ７と一体状に設けられ前記ジンバル（図示せず）の回転角度を検出している。
従来のジンバル制御システムは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、図２のジンバル制御システムにおいては、レゾルバの励磁信号を監視していないため、この励磁信号を発生するレゾルバリファレンス出力回路に異常（例えば、停止状態）が発生すると、三相のＵ，Ｖ，Ｗ切替信号が全く異なる角度の信号に変化してしまうため、モータ駆動制御系（図２の点線四角部分Ａ）が暴走して三相ブラシレスモータを大きく回転させ、ジンバルの回転軸が大きい力で回転し、機械的なストッパに激しく衝突してジンバルを破損させるおそれがあった。
すなわち、図２のジンバル制御システムにおいては、レゾルバの励磁信号を監視していないため、この励磁信号を発生するレゾルバリファレンス出力回路に異常（例えば、停止状態）が発生すると、三相のＵ，Ｖ，Ｗ切替信号が全く異なる角度の信号に変化してしまうため、モータ駆動制御系（図２の点線四角部分Ａ）が暴走して三相ブラシレスモータを大きく回転させ、ジンバルの回転軸が大きい力で回転し、機械的なストッパに激しく衝突してジンバルを破損させるおそれがあった。
本発明によるビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システムは、ＣＰＵからの駆動指令に基づきモータドライブ回路から出力される三相モータ駆動信号により駆動される三相ブラシレスモータと、前記三相ブラシレスモータにより駆動されるジンバルに設けられ前記ジンバルの回転角度を検出するレゾルバと、前記レゾルバからの角度信号をＲ／Ｄ変換して角度情報を前記ＣＰＵに供給するＲ／Ｄ変換回路と、前記レゾルバ及びＲ／Ｄ変換回路に正弦波信号からなる励磁信号を供給するためのレゾルバリファレンス出力回路と、よりなり、前記角度情報に基づいて前記三相ブラシレスモータに前記三相モータ駆動信号が供給されるようにしたジンバル制御システムにおいて、前記励磁信号が入力されフォトカプラからなる波形生成器と、前記波形生成器からの矩形波信号及びクロック回路からのクロック信号が入力されプログラマブル・ロジック・デバイスからなるサンプルホールド回路と、からなるビルトインテスト回路を有し、前記サンプルホールド回路では前記矩形波信号が入力され続けている限り、正常のステータス情報が出力され、前記励磁信号が停止した時は前記サンプルホールド回路からの前記ステータ情報が前記正常から異常に切換わり、前記サンプルホールド回路から前記ＣＰＵに入力される前記正常又は異常からなるステータス情報が、前記正常時は前記ＣＰＵからの駆動指令が通常出力で前記三相ブラシレスモータが駆動され、前記ステータス情報が、前記異常時は前記ＣＰＵからの駆動指令が出力停止となり、前記三相ブラシレスモータが停止する構成である。
本発明によるビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システムは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ＣＰＵからの駆動指令に基づきモータドライブ回路から出力される三相モータ駆動信号により駆動される三相ブラシレスモータと、前記三相ブラシレスモータにより駆動されるジンバルに設けられ前記ジンバルの回転角度を検出するレゾルバと、前記レゾルバからの角度信号をＲ／Ｄ変換して角度情報を前記ＣＰＵに供給するＲ／Ｄ変換回路と、前記レゾルバ及びＲ／Ｄ変換回路に正弦波信号からなる励磁信号を供給するためのレゾルバリファレンス出力回路と、よりなり、前記角度情報に基づいて前記三相ブラシレスモータに前記三相モータ駆動信号が供給されるようにしたジンバル制御システムにおいて、前記励磁信号が入力されフォトカプラからなる波形生成器と、前記波形生成器からの矩形波信号及びクロック回路からのクロック信号が入力されプログラマブル・ロジック・デバイスからなるサンプルホールド回路と、からなるビルトインテスト回路を有し、前記サンプルホールド回路では前記矩形波信号が入力され続けている限り、正常のステータス情報が出力され、前記励磁信号が停止した時は前記サンプルホールド回路からの前記ステータ情報が前記正常から異常に切換わり、前記サンプルホールド回路から前記ＣＰＵに入力される前記正常又は異常からなるステータス情報が、前記正常時は前記ＣＰＵからの駆動指令が通常出力で前記三相ブラシレスモータが駆動され、前記ステータス情報が、前記異常時は前記ＣＰＵからの駆動指令が出力停止となり、前記三相ブラシレスモータが停止する構成としたことにより、励磁信号が停止した場合には、ビルトインテスト回路の作用により、直ちに三相ブラシレスモータの駆動が停止され、ジンバルの暴走を未然に防ぐことができ、ジンバル機構の損傷を防止することができる。
また、異常発生時も、故障部位の特定を迅速に行うことができ、復旧作業の時間を大幅に短縮することができる。
また、このビルトインテスト回路の構成もフォトカプラからなる波形生成器とクロック回路からのクロック信号が入力されプログラマブル・ロジック・デバイスからなるサンプルホールド回路とからなることにより、極めて単純であり、部品実装時の負担が小さく、小型化が可能である。
すなわち、ＣＰＵからの駆動指令に基づきモータドライブ回路から出力される三相モータ駆動信号により駆動される三相ブラシレスモータと、前記三相ブラシレスモータにより駆動されるジンバルに設けられ前記ジンバルの回転角度を検出するレゾルバと、前記レゾルバからの角度信号をＲ／Ｄ変換して角度情報を前記ＣＰＵに供給するＲ／Ｄ変換回路と、前記レゾルバ及びＲ／Ｄ変換回路に正弦波信号からなる励磁信号を供給するためのレゾルバリファレンス出力回路と、よりなり、前記角度情報に基づいて前記三相ブラシレスモータに前記三相モータ駆動信号が供給されるようにしたジンバル制御システムにおいて、前記励磁信号が入力されフォトカプラからなる波形生成器と、前記波形生成器からの矩形波信号及びクロック回路からのクロック信号が入力されプログラマブル・ロジック・デバイスからなるサンプルホールド回路と、からなるビルトインテスト回路を有し、前記サンプルホールド回路では前記矩形波信号が入力され続けている限り、正常のステータス情報が出力され、前記励磁信号が停止した時は前記サンプルホールド回路からの前記ステータ情報が前記正常から異常に切換わり、前記サンプルホールド回路から前記ＣＰＵに入力される前記正常又は異常からなるステータス情報が、前記正常時は前記ＣＰＵからの駆動指令が通常出力で前記三相ブラシレスモータが駆動され、前記ステータス情報が、前記異常時は前記ＣＰＵからの駆動指令が出力停止となり、前記三相ブラシレスモータが停止する構成としたことにより、励磁信号が停止した場合には、ビルトインテスト回路の作用により、直ちに三相ブラシレスモータの駆動が停止され、ジンバルの暴走を未然に防ぐことができ、ジンバル機構の損傷を防止することができる。
また、異常発生時も、故障部位の特定を迅速に行うことができ、復旧作業の時間を大幅に短縮することができる。
また、このビルトインテスト回路の構成もフォトカプラからなる波形生成器とクロック回路からのクロック信号が入力されプログラマブル・ロジック・デバイスからなるサンプルホールド回路とからなることにより、極めて単純であり、部品実装時の負担が小さく、小型化が可能である。
本発明は、ジンバルの駆動を制御するジンバル制御システムにレゾルバの動作が正常か否かの判定を行う回路をビルトインテスト回路として内蔵させ、三相ブラシレスＤＣモータへの三相切替信号を生成する場合、レゾルバリファレンス出力回路からの励磁信号の異常を検出して三相ブラシレスモータの暴走を防止するようにしたビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システムを提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明によるビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システムの好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図１において、符号１で示されるものは、図示しないジンバルの制御を行うためのジンバル制御システム２のＣＰＵであり、このＣＰＵ１からの駆動指令４はモータドライブ回路５に入力され、このモータドライブ回路５からの三相モータ駆動信号６は三相ブラシレスモータ７に入力され、三相ブラシレスモータ７の駆動により、図示しないジンバル機構のジンバルの有限角内の駆動が行われるように構成されている。
尚、従来例と同一又は同等部分には同一符号を付して説明する。
図１において、符号１で示されるものは、図示しないジンバルの制御を行うためのジンバル制御システム２のＣＰＵであり、このＣＰＵ１からの駆動指令４はモータドライブ回路５に入力され、このモータドライブ回路５からの三相モータ駆動信号６は三相ブラシレスモータ７に入力され、三相ブラシレスモータ７の駆動により、図示しないジンバル機構のジンバルの有限角内の駆動が行われるように構成されている。
前記三相ブラシレスモータ７に一体状又は別体に設けられ前記ジンバルの回転角を検出するレゾルバ８からの角度信号９はＲ／Ｄ変換回路１０に入力され、このＲ／Ｄ変換回路１０からのデジタル化された角度情報１１は前記ＣＰＵ１に入力され、このＲ／Ｄ変換回路１０からのＵ・Ｖ・Ｗ切替信号１２は前記モータドライブ回路５に入力されている。
さらに、レゾルバリファレンス出力回路１３からの励磁信号１４は、前記レゾルバ８及びＲ／Ｄ変換回路１０に入力されている。
さらに、レゾルバリファレンス出力回路１３からの励磁信号１４は、前記レゾルバ８及びＲ／Ｄ変換回路１０に入力されている。
以上の構成は、前述の図２の構成と同一であるが、本発明においては、前述の図２の構成に対して図１の点線で示されるビルトインテスト回路１８を付加した構成である。
前記レゾルバリファレンス出力回路１３からの前記励磁信号１４は、フォトカプラからなる波形生成器２０で矩形波信号２１に変換され、この矩形波信号２１は周知のＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイス）からなりクロック回路２４のクロック信号２５が入力されるサンプルホールド回路２２に入力され、このサンプルホールド回路２２からの正常Ｈ１又は異常Ｌ０からなるステータス情報２３が前記ＣＰＵ１に入力されるように構成されている。
前記レゾルバリファレンス出力回路１３からの前記励磁信号１４は、フォトカプラからなる波形生成器２０で矩形波信号２１に変換され、この矩形波信号２１は周知のＰＬＤ（プログラマブル・ロジック・デバイス）からなりクロック回路２４のクロック信号２５が入力されるサンプルホールド回路２２に入力され、このサンプルホールド回路２２からの正常Ｈ１又は異常Ｌ０からなるステータス情報２３が前記ＣＰＵ１に入力されるように構成されている。
従って、前記波形生成器２０、サンプルホールド回路２２及びクロック回路２４によりビルトインテスト回路１８が構成されている。
前述の構成において、前記ジンバル制御システム２を作動させ、三相ブラシレスモータ７が駆動され、図示しないジンバル機構のジンバルの駆動を行い、前記レゾルバ８によって得られた角度信号９に基づく角度情報１１がＣＰＵ１に送られ、補正された駆動指令４により前記三相ブラシレスモータ７が駆動されて安定した前記ジンバル機構の駆動が行われる。
前述の構成において、前記ジンバル制御システム２を作動させ、三相ブラシレスモータ７が駆動され、図示しないジンバル機構のジンバルの駆動を行い、前記レゾルバ８によって得られた角度信号９に基づく角度情報１１がＣＰＵ１に送られ、補正された駆動指令４により前記三相ブラシレスモータ７が駆動されて安定した前記ジンバル機構の駆動が行われる。
前述の状態で、前記レゾルバリファレンス出力回路１３からの正弦波信号からなる励磁信号１４は、波形生成器２０によりＴＴＬレベルの矩形波信号２１に変換された後、前記サンプルホールド回路２２ではこの矩形波信号２１が入力し続けている限り、正常の前記ステータス情報２３であるＨＩにレベルを維持し、前記ＣＰＵ１は角度情報１１に基づいた駆動指令４で三相ブラシレスモータ７の駆動を行う。
次に、前述のジンバル機構の駆動状態において、前記レゾルバリファレンス出力回路１３に異常が発生して励磁信号１４が停止した場合、前記矩形波信号２１が停止状態となり、前記サンプルホールド回路２２からのステータス情報２３が、それまでの正常Ｈ１レベルから異常Ｌ０レベルに切換わり、前記ＣＰＵ１の処理が行われ、異常時として駆動指令４の発生が停止し、三相ブラシレスモータ７の駆動が停止し、その暴走が停止されて前述の従来のジンバル機構の損傷発生が防止される。
本発明によるビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システムは、ジンバル制御システムに限ることなく、例えば、工作機やロボット等の制御システムに適用できる。
１ ＣＰＵ
２ ジンバル制御システム
４ 駆動指令
５ モータドライブ回路
６ 三相モータ駆動信号
７ 三相ブラシレスモータ
８ レゾルバ
９ 角度信号
１０ Ｒ／Ｄ変換回路
１１ 角度情報
１２ Ｕ・Ｖ・Ｗ切替信号
１３ レゾルバリファレンス出力回路
１４ 励磁信号
１８ ビルトインテスト回路
２０ 波形生成器
２１ 矩形波信号
２２ サンプルホールド回路
２３ ステータス情報
２４ クロック回路
２５ クロック信号
２ ジンバル制御システム
４ 駆動指令
５ モータドライブ回路
６ 三相モータ駆動信号
７ 三相ブラシレスモータ
８ レゾルバ
９ 角度信号
１０ Ｒ／Ｄ変換回路
１１ 角度情報
１２ Ｕ・Ｖ・Ｗ切替信号
１３ レゾルバリファレンス出力回路
１４ 励磁信号
１８ ビルトインテスト回路
２０ 波形生成器
２１ 矩形波信号
２２ サンプルホールド回路
２３ ステータス情報
２４ クロック回路
２５ クロック信号
Claims (1)
- ＣＰＵ(1)からの駆動指令(4)に基づきモータドライブ回路(5)から出力される三相モータ駆動信号(6)により駆動される三相ブラシレスモータ(7)と、前記三相ブラシレスモータ(7)により駆動されるジンバルに設けられ前記ジンバルの回転角度を検出するレゾルバ(8)と、前記レゾルバ(8)からの角度信号(9)をＲ／Ｄ変換して角度情報(11)を前記ＣＰＵ(1)に供給するＲ／Ｄ変換回路(10)と、前記レゾルバ(8)及びＲ／Ｄ変換回路(10)に正弦波信号からなる励磁信号(14)を供給するためのレゾルバリファレンス出力回路(13)と、よりなり、前記角度情報(11)に基づいて前記三相ブラシレスモータ(7)に前記三相モータ駆動信号(6)が供給されるようにしたジンバル制御システムにおいて、
前記励磁信号(14)が入力されフォトカプラからなる波形生成器(20)と、前記波形生成器(20)からの矩形波信号(21)及びクロック回路(24)からのクロック信号(25)が入力されプログラマブル・ロジック・デバイスからなるサンプルホールド回路(22)と、からなるビルトインテスト回路(18)を有し、前記サンプルホールド回路(22)では前記矩形波信号(21)が入力され続けている限り、正常のステータス情報(23)が出力され、前記励磁信号(14)が停止した時は前記サンプルホールド回路(22)からの前記ステータ情報(23)が前記正常から異常に切換わり、前記サンプルホールド回路(22)から前記ＣＰＵ(1)に入力される前記正常又は異常からなるステータス情報(23)が、前記正常時は前記ＣＰＵ(1)からの駆動指令(4)が通常出力で前記三相ブラシレスモータが駆動され、前記ステータス情報(23)が、前記異常時は前記ＣＰＵ(1)からの駆動指令(4)が出力停止となり、前記三相ブラシレスモータ(7)が停止する構成としたことを特徴とするビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システム。
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| JP2009059347A JP5272139B2 (ja) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | ビルトインテスト回路を内蔵したジンバル制御システム |
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