JP5370724B2 - Motor control device with safe stop circuit - Google Patents

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信 安藤
平次 金田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor controller equipped with a safety shutdown circuit, which can improve safety by allowing a higher-level device outside the motor controller to more quickly and surely detect an abnormal state of the safety shutdown circuit before the motor controller is driven. <P>SOLUTION: A safety shutdown circuit 150 is equipped with external motor shutdown switches 7 and 8, a plurality of three-state buffers 5 and 6 for shutting down a PWM signal in linkage with the motor shutdown switches 7 and 8, and monitor circuits 151 and 152 so configured as to allow a higher-level device to determined an abnormality of the safety device. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ロボットシステムや工作機械装置等に用いられるモータ制御装置に関するものであって、高い安全性を実現するために備えられた安全停止回路の故障を検出するモータ制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device used in a robot system, a machine tool device, and the like, and more particularly to a motor control device that detects a failure of a safety stop circuit provided for realizing high safety.

一般的にモータ制御装置は、回路等の何らかの要因による破損や故障によるモータの暴走を確実に抑止する必要があり、また、モータの暴走に伴うモータに締結された機械可動部の危険な動作から人を保護するような、機械のリスクを低減させて機械の安全化を図るという技術課題がある。
この一般的な技術課題を解決するために、第1の従来技術におけるモータ制御装置は、「機械の動力源に使用されるインバータ制御モータの安全装置に係り、特に、確実にモータの暴走を抑止できるインバータ制御モータの安全装置に関するもの」であって、「モータとそのモータに供給する電力を制御するインバータとの間にコンタクタを設け、前記モータをロックアウトするときに、このコンタクタを開放にして前記モータへの電力供給を遮断するコンタクタ制御手段を設けたことを特徴と」している(例えば、特許文献1)。
また、第2の従来技術におけるモータ制御装置は、「ロボット、工作機械、各種産業機械等におけるモータの非常停止装置に関し、特に、何らかの故障によって非常停止スイッチの接点間が短絡しても、またスイッチ、リレー等を結ぶケーブルに断線が発生した場合でも、モータの非常停止を確実に行う非常停止装置に関するもの」であって、「何らかの故障によって非常停止スイッチの接点間が短絡しても、また、スイッチ、リレー等を結ぶケーブルに断線が発生した場合でも、モータの非常停止が確実に行われ、故障等の異常が発生した場合は、二度と電源電圧がモータに印加されることがなく、さらには異常箇所をユーザに特定させることが可能なモータの非常停止装置を得ることを目的と」している(例えば、特許文献2)。
In general, motor control devices must reliably prevent motor runaway due to breakage or failure due to some factors such as circuits, etc. Also, from the dangerous operation of the machine moving parts fastened to the motor due to motor runaway There is a technical problem of reducing the machine risk and making the machine safer to protect people.
In order to solve this general technical problem, the motor control device according to the first prior art is related to a safety device for an inverter control motor used as a power source for a machine, and in particular, reliably prevents motor runaway. It is related to a safety device for an inverter-controlled motor that is capable of providing a contactor between a motor and an inverter that controls electric power supplied to the motor, and when the motor is locked out, the contactor is opened. It is characterized in that contactor control means for cutting off power supply to the motor is provided "(for example, Patent Document 1).
In addition, the motor control device in the second prior art is “related to an emergency stop device for a motor in a robot, a machine tool, various industrial machines, etc., in particular, even if a short circuit occurs between the contacts of the emergency stop switch due to some failure. Even if the cable connecting the relay etc. is broken, it is related to the emergency stop device that reliably performs the emergency stop of the motor. Even if the cable connecting the switch, relay, etc. breaks, the emergency stop of the motor is surely performed, and if an abnormality such as a failure occurs, the power supply voltage will not be applied to the motor again. The object is to obtain an emergency stop device for a motor that allows a user to identify an abnormal location "(for example, Patent Document 2).

図4は、第1の従来技術におけるモータ制御装置の概略構成図である。図において、100はインバータ、102は直流母線、103は平滑コンデンサ、104〜109はパワートランジスタ、110はコンタクタ、111はモータ、112はベース駆動回路、113はインバータオンオフ指令回路、114は電流指令器、115はインバータオンオフ要求信号合成回路、116は上位制御器、117はコンタクタ開閉信号生成回路である。
モータ111とインバータ100の間にコンタクタ110が挿入されて、ロックアウトイッチからコンタクタへの開放要求があると、副インバータオンオフ要求信号をオフにして、インバータオンオフ要求信号をオフに変化させてインバータ100をオフする。その後、コンタクタ駆動コイル駆動信号をオフにしてコンタクタ駆動コイル118を介してコンタクタ110を開きモータ電流を遮断し、フリーラン停止させている。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a motor control device in the first prior art. In the figure, 100 is an inverter, 102 is a DC bus, 103 is a smoothing capacitor, 104 to 109 are power transistors, 110 is a contactor, 111 is a motor, 112 is a base drive circuit, 113 is an inverter on / off command circuit, and 114 is a current command device. 115 is an inverter on / off request signal synthesis circuit, 116 is a host controller, and 117 is a contactor open / close signal generation circuit.
When the contactor 110 is inserted between the motor 111 and the inverter 100 and there is a release request from the lockout switch to the contactor, the sub-inverter on / off request signal is turned off and the inverter on / off request signal is changed to off. Turn off. Thereafter, the contactor drive coil drive signal is turned off, the contactor 110 is opened via the contactor drive coil 118, the motor current is cut off, and the free run is stopped.

上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項1に記載の発明は、外部の上位装置からのモータ駆動指令に応じて直流を交流に変換するインバータ部を駆動するゲート駆動回路と、前記ゲート駆動回路に与えるPWM信号を生成するPWM発生回路と、前記ゲート駆動回路と前記PWM発生回路の間に介在させる安全停止回路を備えたモータ制御装置であって、前記安全停止回路が、外部の複数のモータ停止スイッチと、前記複数のモータ停止スイッチと連動して前記PWM信号を遮断する複数の3ステートバッファと、前記上位装置が前記安全装置自体の異常を1つの出力信号で判断できるように構成した監視回路と、を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項2に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記監視回路が、前記複数の3ステートバッファそれぞれの、少なくとも1つの出力信号を入力する1つの論理回路と、前記1つの論理回路の出力信号を入力して該出力信号に基づいてオンオフ動作する1つの半導体素子と、を備え、前記上位装置が、モータ制御装置を駆動する前に、前記1つの半導体素子の1つの出力信号に基づいて前記安全装置自体の異常を判断できるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記上位装置が、前記複数のモータ停止スイッチのオンオフ状態と、前記監視回路の1つの出力信号のオンオフ状態との組み合わせに基づいて、前記安全装置自体の異常を判断できるようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記安全停止回路が、前記複数のモータ停止スイッチが開になった状態を保持できることを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記安全停止回路が、前記3ステートバッファを2個直列と、前記モータ停止スイッチを2個とを備え、前記3ステートバッファと前記モータ停止スイッチとをそれぞれ接続して、前記モータ停止スイッチが共に閉状態の場合、前記PWM信号を通過させることを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1記載の発明における前記安全停止回路が、前記モータ停止スイッチが開の場合、当該モータ停止スイッチに連動する前記3ステートバッファのイネーブル端子をHighとして出力状態をハイインピーダンスとし、前記PWM信号を遮断することを特徴とするものである
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gate drive circuit for driving an inverter unit that converts direct current into alternating current in response to a motor drive command from an external host device, and PWM generation for generating a PWM signal to be given to the gate drive circuit A motor control device comprising a circuit, a safety stop circuit interposed between the gate drive circuit and the PWM generation circuit, wherein the safety stop circuit includes a plurality of external motor stop switches and the plurality of motor stops A plurality of three-state buffers that cut off the PWM signal in conjunction with a switch, and a monitoring circuit configured so that the host device can determine an abnormality of the safety device itself with a single output signal. It is what.
According to a second aspect of the present invention, the monitoring circuit according to the first aspect of the present invention is configured such that the monitoring circuit according to the first aspect inputs one logic circuit that inputs at least one output signal of each of the plurality of three-state buffers, and the one logic. comprising a one semiconductor element for on-off operation based on the output signals by inputting the output signal of the circuit, wherein the host system, before driving the motor controller, one output signal of said one semiconductor element Based on the above, the abnormality of the safety device itself can be determined.
According to a third aspect of the invention, the host device according to the first aspect of the invention is based on a combination of an on / off state of the plurality of motor stop switches and an on / off state of one output signal of the monitoring circuit. Thus, the abnormality of the safety device itself can be determined.
According to a fourth aspect of the present invention, the safety stop circuit according to the first aspect of the present invention can hold the state where the plurality of motor stop switches are opened.
According to a fifth aspect of the present invention, the safety stop circuit according to the first aspect of the present invention includes two of the three-state buffers in series and two of the motor stop switches. The motor stop switch is connected to each other, and when both of the motor stop switches are closed, the PWM signal is passed.
According to a sixth aspect of the present invention, in the safety stop circuit according to the first aspect of the present invention, when the motor stop switch is open, the enable terminal of the three-state buffer linked to the motor stop switch is set to High. The output state is high impedance, and the PWM signal is cut off .

しかしながら、第1および2の従来技術におけるモータ制御装置は、コンタクタなどの機械接点スイッチを用いていたため、コンタククの設置スペースを必要し、省スペース化が図れず、また、大容量になるほど、ひとつひとつの部材が高価となってコストを削減することができないため、設備費用が高くなるという問題があった。更に、機械接点であるため、寿命による接触不良や接点の溶着というような問題もあった。
このような問題点に鑑みて、本出願人は、コンタクタを省略できるとともに省スペース化を実現し、システムトータルコスト削減を図ることができる安全停止回路を備えたモータ制御装置を提供することを目的とした提案を行なった(出願番号:PCT/JP2008/056881)。本出願人の提案(以下、第3の従来技術におけるモータ制御装置という)は、「直流を交流に変換するインバータ部を駆動するゲート駆動回路と該ゲート駆動回路に与えるPWM信号を生成するPWM発生回路との間に介在される安全停止回路を備えた電力変換装置において、外部電力遮断用端子と該外部電力遮断用端子と連動して前記PWM信号を遮断するPWM信号遮断回路とで構成し、前記外部電力遮断用端子が開状態のときに前記PWM信号遮断回路が遮断することで前記ゲート駆動回路へのPWM信号を遮断することを特徴とする電力変換装置。」であって、ソフトウェアを介さずにハードウェアにて外部端子からインバータへのゲート駆動信号を遮断できるような安全停止回路を備えた構成としているものである。(例えば、特許文献3参照)。
However, since the motor control devices in the first and second prior arts use a mechanical contact switch such as a contactor, a contact installation space is required, space saving cannot be achieved, and the larger the capacity, the more one by one. Since the members are expensive and the cost cannot be reduced, there is a problem that the equipment cost increases. Further, since the contact point is a mechanical contact, there are problems such as contact failure due to life and welding of the contact.
In view of such problems, the applicant of the present application aims to provide a motor control device including a safety stop circuit that can omit a contactor, achieve space saving, and reduce the total system cost. (Application number: PCT / JP2008 / 056881). The applicant's proposal (hereinafter referred to as the motor control device in the third prior art) is “a PWM generation that generates a gate drive circuit that drives an inverter unit that converts direct current into alternating current and a PWM signal that is applied to the gate drive circuit” In a power converter having a safety stop circuit interposed between the circuit and the external power cut-off terminal and a PWM signal cut-off circuit that cuts off the PWM signal in conjunction with the external power cut-off terminal, A power conversion device that cuts off a PWM signal to the gate drive circuit by turning off the PWM signal cut-off circuit when the external power cut-off terminal is in an open state. " In this configuration, a safety stop circuit is provided so that the gate drive signal from the external terminal to the inverter can be cut off by hardware. (For example, refer to Patent Document 3).

図3は、第3の従来技術におけるモータ制御装置の概略構成図である。図において、50は安全停止回路、1はPWM発生回路、2はPWM信号a、3はPWM信号b、4はPWM信号c、5は2のPWM信号aを遮断するための遮断回路として機能する3ステートバッファ、6は3のPWM信号bを遮断するための遮断回路として機能するための3ステートバッファ、51及び52は3ステートバッファ5の2つのイネーブル端子、61及び62は3ステートバッファ6の2つのイネーブル端子、7および8はモータ停止スイッチ、9及び10はフォトトランジスタ、11はゲート駆動回路、12はインバータ部(3相インバータ回路)、IP5は5V電源、IP24は24V電源である。
なお、モータ停止スイッチ7,8は、モータ制御装置外部に設けられるものであり、また互いに連動して開閉動作するものである。
PWM発生回路1は図示しない搬送波信号であるキャリヤとの比較等により、モータ駆動用PWM信号a(2)が生成され出力される。PWM発生回路1とゲート駆動回路11との間に2つの3ステートバッファ5、6が設けられている。この3ステートバッファ5、6はそれぞれ2つのイネーブル端子51と52、および61と62を持っており、両端子51と52、および61と62の信号レベルが共にロウ(L)のときにのみ、入力されたPWM信号a(2)を出力できるようになっている。この2つの3ステートバッファ5、6のゲートの開閉はモータ停止スイッチ7、8と連動して構成されている。なお、第3の従来技術におけるモータ制御装置が第1または2の従来技術におけるモータ制御装置と異なる部分は、電力変換装置の外部にコンタクタを装備しなくてもモータ動力源を電力変換装置ソフトウェアを介在させずに遮断することを可能とした、入力PWM信号をモータ停止スイッチ7、8からの開閉信号を制御信号としてスイッチング出力するロジックで動作する2重3ステートバッファ5、6と、それぞれフォトトランジスタ9、10を介して開閉信号を、3ステートバッファ5、6に入力するモータ停止スイッチ7、8によるスイッチングハードウェア回路と、その状態を保持できる回路を備えた部分である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a motor control device according to the third prior art. In the figure, 50 is a safety stop circuit, 1 is a PWM generation circuit, 2 is a PWM signal a, 3 is a PWM signal b, 4 is a PWM signal c, and 5 is a cut-off circuit for cutting off the 2 PWM signal a. A three-state buffer, 6 is a three-state buffer for functioning as a blocking circuit for blocking three PWM signals b, 51 and 52 are two enable terminals of the three-state buffer 5, 61 and 62 are three-state buffers 6 Two enable terminals, 7 and 8 are motor stop switches, 9 and 10 are phototransistors, 11 is a gate drive circuit, 12 is an inverter unit (three-phase inverter circuit), IP5 is a 5V power supply, and IP24 is a 24V power supply.
The motor stop switches 7 and 8 are provided outside the motor control device, and open and close in conjunction with each other.
The PWM generation circuit 1 generates and outputs a motor drive PWM signal a (2) by comparison with a carrier which is a carrier wave signal (not shown). Two three-state buffers 5 and 6 are provided between the PWM generation circuit 1 and the gate drive circuit 11. The three-state buffers 5 and 6 have two enable terminals 51 and 52 and 61 and 62, respectively, and only when the signal levels of both terminals 51 and 52 and 61 and 62 are both low (L). The input PWM signal a (2) can be output. The opening and closing of the gates of the two three-state buffers 5 and 6 are configured in conjunction with the motor stop switches 7 and 8. Note that the motor control device in the third prior art is different from the motor control device in the first or second prior art in that the motor power source is installed in the power converter software even if the contactor is not provided outside the power converter. Double three-state buffers 5 and 6 that operate with logic that switches the input PWM signal using the open / close signal from the motor stop switches 7 and 8 as a control signal, which can be cut off without intervention, and the phototransistor 9 includes a switching hardware circuit including motor stop switches 7 and 8 for inputting an open / close signal to the three-state buffers 5 and 6 via 9 and 10 and a circuit capable of maintaining the state.

次に、第3の従来技術におけるモータ制御装置の安全停止回路50の動作について説明する。先ず、モータ停止スイッチ7または8が開となった場合、フォトトランジスタ9または10からの信号が切れ、3ステートバッファ5または6のイネーブル( Enable) 端子51または61がハイ(High)となり、ゲートが閉じて3ステートバッファ5または6の出力状態がハイインピーダンスとなり、PWM発生回路1から入力されたPWM信号a(2)、または3ステートバッッファ5から入力されたPWM信号b(3)を遮断することが出来る。また、3ステートバッファ5、6の状態をCPUで監視して、異常が検出されたらPWM信号a(2)の出力を停止するなどの処理を行うことができるのである。
特開2001−251867号公報(第2−4頁、図1) 特許第3506590号公報(第5−6頁、図1) 特願2008−056881号公報(第5−7頁、図1)
Next, the operation of the safety stop circuit 50 of the motor control device in the third prior art will be described. First, when the motor stop switch 7 or 8 is opened, the signal from the phototransistor 9 or 10 is cut off, and the enable terminal 51 or 61 of the three-state buffer 5 or 6 becomes high, and the gate is turned on. The output state of the 3-state buffer 5 or 6 becomes high impedance, and the PWM signal a (2) input from the PWM generation circuit 1 or the PWM signal b (3) input from the 3-state buffer 5 is cut off. I can do it. Further, the state of the 3-state buffers 5 and 6 can be monitored by the CPU, and processing such as stopping the output of the PWM signal a (2) can be performed when an abnormality is detected.
JP 2001-251867 A (page 2-4, FIG. 1) Japanese Patent No. 3506590 (page 5-6, FIG. 1) Japanese Patent Application No. 2008-056881 (page 5-7, FIG. 1)

第3の従来技術におけるモータ制御装置は安全停止回路50を備え、第1または2の従来技術におけるモータ制御装置における問題点を解決できるものではあるが、安全停止回路自体の異常状態をモータ制御装置内のCPUにて監視することによって異常を検出し、PWM信号を停止するなどの処理を行っており、モータ制御装置外部の上位装置にて安全停止回路自体の異常状態を、モータ制御装置を駆動する前に、直接検出することができなかった。モータ制御装置を使用する上で、いち早く、モータ制御装置の異常を検出するためには、モータ制御装置のユーザー側である上位装置にて検出できることが望まれるのである。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、安全停止回路を備えたモータ制御装置において、モータ制御装置を駆動する前に、安全停止回路自体の異常状態をモータ制御装置外部の上位装置がより早く確実に検出することができ、安全性を高めることができる安全停止回路を備えたモータ制御装置を提供することを目的とする。
The motor control device in the third prior art includes the safety stop circuit 50 and can solve the problems in the motor control device in the first or second prior art. The abnormality is detected by monitoring the internal CPU and processing such as stopping the PWM signal is performed, and the motor control device is driven by the host device outside the motor control device in the abnormal state of the safety stop circuit itself. Could not be detected directly before. In order to quickly detect an abnormality in the motor control device when using the motor control device, it is desired that the host device on the user side of the motor control device can detect it.
The present invention has been made in view of such problems, and in a motor control device equipped with a safety stop circuit, before driving the motor control device, the abnormal state of the safety stop circuit itself is detected outside the motor control device. It is an object of the present invention to provide a motor control device including a safety stop circuit that can be reliably detected earlier by a host device and can improve safety.

上記課題を解決するために、本発明は、次のように構成したのである。
本発明の一の観点によるモータ制御装置は、外部の上位装置からのモータ駆動指令に応じて直流を交流に変換するインバータ部を駆動するゲート駆動回路と、前記ゲート駆動回路に与えるPWM信号を生成するPWM発生回路と、前記ゲート駆動回路と前記PWM発生回路の間に介在させる安全停止回路を備えたモータ制御装置であって、
前記安全停止回路が、外部のモータ停止スイッチと、前記モータ停止スイッチと連動して前記PWM信号を遮断する複数の3ステートバッファと、前記上位装置が前記安全装置自体の異常を判断できるように構成した監視回路と、を備えたモータ制御装置が適用される。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
A motor control device according to one aspect of the present invention generates a gate drive circuit that drives an inverter unit that converts direct current into alternating current in response to a motor drive command from an external host device, and generates a PWM signal to be given to the gate drive circuit A motor control device including a PWM generation circuit, and a safety stop circuit interposed between the gate drive circuit and the PWM generation circuit,
The safety stop circuit is configured so that an external motor stop switch, a plurality of three-state buffers that cut off the PWM signal in conjunction with the motor stop switch, and the host device can determine abnormality of the safety device itself A motor control device including the monitoring circuit is applied.

請求項1乃至7に記載の発明によると、モータ制御装置を駆動する前に、安全停止回路自体の異常状態をモータ制御装置外部の上位装置がより早く確実に検出することができ、安全性を高めることができる。更に、モータ制御装置を使用するシステム全体の信頼性を向上させることができる。   According to the first to seventh aspects of the present invention, before the motor control device is driven, the abnormal state of the safety stop circuit itself can be detected more quickly and reliably by the host device outside the motor control device. Can be increased. Furthermore, the reliability of the entire system using the motor control device can be improved.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る安全停止回路を備えたモータ制御装置の概略構成図である。図において、図3と同一の符号が付された構成は同一の効果を奏するものであるため、詳細な説明は省略する。150は安全停止回路、53は3ステートバッファ5のPWM信号3で使用していない端子、63は3ステートバッファ6のPWM信号4で使用していない端子、152は使用していない端子53、63の出力を論理演算する論理回路、151は論理回路152の出力によってオンオフ動作するフォトトランジスタ、である。なお、9,10,151はフォトトランジスタを例に挙げたが、フォトカプラであってもよい。
本発明が図3における第3の従来技術のモータ制御装置と異なる部分は、論理回路152とフォトトランジスタ151とを備え、3ステートバッファ5、6の使用していない端子53、63を使用すると共に、その出力信号を論理回路152を介してフォトトランジスタ151をオンオフさせ、フォトトランジスタ151の出力をモータ制御装置の外部に出力するようにした部分である。その他の部分は、第3の従来技術のモータ制御装置と同様な回路動作を行ない、それに伴う同一の作用効果を有するものである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a motor control device including a safety stop circuit according to the present invention. In the figure, the configuration denoted by the same reference numeral as in FIG. 3 has the same effect, and thus detailed description thereof is omitted. 150 is a safety stop circuit, 53 is a terminal not used in the PWM signal 3 of the 3-state buffer 5, 63 is a terminal not used in the PWM signal 4 of the 3-state buffer 6, 152 is an unused terminal 53, 63 Reference numeral 151 denotes a logic circuit that performs a logical operation on the output of the phototransistor. Although 9, 10 and 151 have been described by way of example of phototransistors, they may be photocouplers.
The present invention differs from the third prior art motor control device in FIG. 3 in that it includes a logic circuit 152 and a phototransistor 151, and uses unused terminals 53 and 63 of the three-state buffers 5 and 6. The output signal is a part in which the phototransistor 151 is turned on / off via the logic circuit 152 and the output of the phototransistor 151 is output to the outside of the motor control device. The other part performs the same circuit operation as the motor control device of the third prior art and has the same effect as that.

次に、図1に示す安全停止回路の動作について説明する。
モータ停止スイッチ7および8が開(OPEN)の状態の場合、安全停止回路150が定常状態(正常)であれば、フォトトランジスタ9および10からの信号が切れ、3ステートバッファ5および6のイネーブル端子(Enable)51および61がハイ(High)となり、ゲートが閉じて3ステートバッファ5および6の出力状態がハイインピーダンスとなり、PWM発生回路1からの入力されたPWM信号a(2)、および3ステートバッッファ5から入力されたPWM信号b(3)を遮断することが出来る。この場合、3ステートバッファ5の端子53及び3ステートバッファ6の端子63の出力は共にハイ(High)出力となり、論理回路152の出力はハイ(High)出力となり、フォトトランジスタ151がオン状態、すなわち、後述する動作表に基づき、モータ制御装置外部の上位装置は、安全停止回路150が定常状態(正常)であることを検知することができる。
Next, the operation of the safety stop circuit shown in FIG. 1 will be described.
When the motor stop switches 7 and 8 are open (OPEN), if the safety stop circuit 150 is in a steady state (normal), the signals from the phototransistors 9 and 10 are cut off and the enable terminals of the three-state buffers 5 and 6 (Enable) 51 and 61 become high, the gate closes, the output state of the three-state buffers 5 and 6 becomes high impedance, the PWM signal a (2) input from the PWM generation circuit 1, and the three-state The PWM signal b (3) input from the buffer 5 can be cut off. In this case, the output of the terminal 53 of the 3-state buffer 5 and the output of the terminal 63 of the 3-state buffer 6 are both high (High) output, the output of the logic circuit 152 is high (High) output, and the phototransistor 151 is in the on state, Based on an operation table to be described later, the host device outside the motor control device can detect that the safety stop circuit 150 is in a steady state (normal).

また同様に、モータ停止スイッチ7および8が閉(CLOSE)の状態の場合、安全停止回路150が定常状態(正常)であれば、フォトトランジスタ9および10からの信号がオンし、3ステートバッファ5および6のイネーブル端子(Enable)51および61がロー(Low)となり、ゲートが開いて3ステートバッファ5および6から、PWM発生回路1からの入力されたPWM信号a(2)、および3ステートバッッファ5から入力されたPWM信号b(3)を出力することが出来る。   Similarly, when the motor stop switches 7 and 8 are closed (CLOSE), if the safety stop circuit 150 is in a steady state (normal), the signals from the phototransistors 9 and 10 are turned on, and the three-state buffer 5 Enable terminals (Enable) 51 and 61 of 6 and 6 become Low, the gate is opened, the PWM signal a (2) inputted from the PWM generation circuit 1 from the 3-state buffers 5 and 6, and the 3-state buffer are opened. The PWM signal b (3) input from the buffer 5 can be output.

ここで、フォトトランジスタ9がshort状態での異常状態(フォトトランジスタ10は正常とする)のとき、モータ停止スイッチ7が開(OPEN)の状態であっても、イネーブル端子51がロー(Low)となりゲートが開いて3ステートバッファ5の端子53はロー(Low)出力となる。論理回路152の出力は端子53がロー(Low)出力となるためロー(Low)出力となり、フォトトランジスタ151がオフ状態、すなわち、後述する動作表に基づき、モータ制御装置外部の上位装置は、安全停止回路150が異常状態であることを検知することができる。   Here, when the phototransistor 9 is in an abnormal state in the short state (the phototransistor 10 is normal), even if the motor stop switch 7 is open (OPEN), the enable terminal 51 becomes low (Low). When the gate is opened, the terminal 53 of the 3-state buffer 5 becomes a low output. The output of the logic circuit 152 becomes a low output because the terminal 53 becomes a low output, and the phototransistor 151 is in an off state, that is, based on an operation table described later, the host device outside the motor control device It can be detected that the stop circuit 150 is in an abnormal state.

また同様に、フォトトランジスタ10がshort状態での異常状態(フォトトランジスタ9は正常とする)のとき、モータ停止スイッチ8が開(OPEN)の状態であっても、イネーブル端子61がロー(Low)となりゲートが開いて3ステートバッファ6の端子63はロー(Low)出力なる。論理回路152の出力は端子63がロー(Low)出力となるためロー(Low)出力となり、フォトトランジスタ151がオフ状態、すなわち、後述する動作表に基づき、モータ制御装置外部の上位装置は、安全停止回路150が異常状態であることを検知することができる。   Similarly, when the phototransistor 10 is in an abnormal state in the short state (the phototransistor 9 is normal), the enable terminal 61 is low even when the motor stop switch 8 is open (OPEN). Then, the gate is opened, and the terminal 63 of the 3-state buffer 6 becomes Low output. The output of the logic circuit 152 is a low output because the terminal 63 becomes a low output, and the phototransistor 151 is in an off state, that is, based on an operation table described later, the host device outside the motor control device It can be detected that the stop circuit 150 is in an abnormal state.

更に、フォトトランジスタ9がopen状態での異常状態(フォトトランジスタ10は正常とする)のとき、安全停止スイッチ13が閉(CLOSE)の状態であっても、イネーブル端子51がハイ(High)となりゲートが閉じて3ステートバッファ5の出力状態がハイインピーダンスとなり、PWM発生回路1からの入力されたPWM信号a(2)を遮断することが出来る。   Further, when the phototransistor 9 is in an open state (the phototransistor 10 is normal), the enable terminal 51 becomes high (high) even if the safety stop switch 13 is closed (CLOSE). Is closed and the output state of the 3-state buffer 5 becomes high impedance, and the PWM signal a (2) inputted from the PWM generation circuit 1 can be cut off.

また同様に、フォトトランジスタ10がopen状態(フォトトランジスタ9は正常とする)での異常状態のとき、安全停止スイッチ13が閉(CLOSE)の状態であっても、イネーブル端子61がハイ(High)となりゲートが閉じて3ステートバッファ6の出力状態がハイインピーダンスとなり、PWM発生回路1からの入力されたPWM信号b(3)を遮断することが出来る。   Similarly, when the phototransistor 10 is in an open state (the phototransistor 9 is normal), even if the safety stop switch 13 is closed (CLOSE), the enable terminal 61 is high (High). Thus, the gate is closed and the output state of the 3-state buffer 6 becomes high impedance, and the PWM signal b (3) inputted from the PWM generation circuit 1 can be cut off.

図2は、安全停止回路150の正常/異常状態におけるフォトトランジスタ151のオンオフ状態を表した動作表であって、モータ停止スイッチ状態と、フォトトランジスタ151のオンオフ状態と、モータ通電状態信号の組み合せによって、安全停止回路150の正常/異常状態をモータ制御装置外部の上位装置が検知することができることを表したものである。
なお、モータ通電状態信号は、モータ制御装置が従来もつものであって、別途設けられた構成により、モータ制御装置がモータに通電できる状態であることを上位装置に示す信号である。具体的には、主回路(パワー部)の電源がオンであって、何らエラー出力がされていない場合、モータ制御装置はモータに通電できる状態とするものである。
先ず、モータ制御装置を駆動する前に、モータ停止スイッチ7および8を開状態(OPEN,ON)にした場合、フォトトランジスタ151のオンオフ状態をモータ制御装置外部の上位装置が監視することで、図2に示した通りのフォトトランジスタ151がオン状態であれば、安全停止回路が定常状態(正常)、すなわちフォトトランジスタ9および10が正常状態、あるいはフォトトランジスタ151がオフ状態であれば、安全停止回路が異常状態、すなわちフォトトランジスタ9または10がshort状態での異常状態、であることをモータ制御装置外部の上位装置は検知することができるのである。
FIG. 2 is an operation table showing the on / off state of the phototransistor 151 in the normal / abnormal state of the safety stop circuit 150. The motor stop switch state, the on / off state of the phototransistor 151, and the motor energization state signal are combined. This shows that the upper / lower device outside the motor control device can detect the normal / abnormal state of the safety stop circuit 150.
The motor energization state signal is a signal that indicates to the host device that the motor control device has conventionally been in a state in which the motor control device can energize the motor by a separately provided configuration. Specifically, when the power supply of the main circuit (power unit) is on and no error is output, the motor control device is in a state where the motor can be energized.
First, when the motor stop switches 7 and 8 are opened (OPEN, ON) before driving the motor control device, the host device outside the motor control device monitors the on / off state of the phototransistor 151. If the phototransistor 151 as shown in FIG. 2 is on, the safety stop circuit is in a steady state (normal), that is, if the phototransistors 9 and 10 are normal, or if the phototransistor 151 is off, the safety stop circuit Is in an abnormal state, that is, an abnormal state in which the phototransistor 9 or 10 is in the short state, can be detected by the host device outside the motor control device.

次に、モータ制御装置を駆動する前に、モータ停止スイッチ7および8を閉状態(CLOSE,OFF)にした場合、モータ通電状態信号をモータ制御装置外部の上位装置が監視することで、図2に示した通りのモータ通電状態信号がオン状態であれば、安全停止回路が定常状態(正常)、すなわちフォトトランジスタ9および10が正常状態、あるいはモータ通電状態信号がオフ状態であれば、安全停止回路が異常状態、すなわちフォトトランジスタ9または10がopen状態での異常状態、であることをモータ制御装置外部の上位装置は検知することができるのである。   Next, when the motor stop switches 7 and 8 are closed (CLOSE, OFF) before driving the motor control device, the motor energization state signal is monitored by the host device outside the motor control device, so that FIG. If the motor energization state signal is on, the safety stop circuit is in a steady state (normal), that is, if the phototransistors 9 and 10 are normal, or if the motor energization state signal is off, the safety stop The host device outside the motor control device can detect that the circuit is in an abnormal state, that is, an abnormal state in which the phototransistor 9 or 10 is in the open state.

本発明に係る安全停止回路を備えたモータ制御装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a motor control device provided with a safety stop circuit according to the present invention 安全停止回路の正常/異常状態におけるフォトトランジスタのオンオフ状態を表した動作表Operation table showing on / off state of phototransistor in normal / abnormal state of safety stop circuit 第3の従来技術におけるモータ制御装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a motor control device in the third prior art 第1の従来技術におけるモータ制御装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a motor control device according to the first prior art 第2の従来技術におけるモータ制御装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a motor control device in the second prior art

符号の説明Explanation of symbols

1 PWM発生回路
2 PWM信号a
3 PWM信号b
4 PWM信号c
5 PWM信号aを遮断するための3ステートバッファ
6 PWM信号bを遮断するための3ステートバッファ
7、8 モータ停止スイッチ
9、10、151 フォトトランジスタ
11 ゲート駆動回路
12 インバータ部(3相インバータ回路)
152 論理回路
16 安全回路異常検出信号
51、52 3ステートバッファ5のイネーブル端子
53 3ステートバッファ5で使用していない信号
61、62 3ステートバッファ6のイネーブル端子
63 3ステートバッファ6で使用していない信号
150 安全停止回路
IP5 5V電源
IP24 24V電源
1 PWM generation circuit 2 PWM signal a
3 PWM signal b
4 PWM signal c
5 3-state buffer for shutting off PWM signal a 6 3-state buffer 7 for shutting off PWM signal b Motor stop switches 9, 10, 151 Phototransistor 11 Gate drive circuit 12 Inverter section (3-phase inverter circuit)
152 Logic circuit 16 Safety circuit abnormality detection signal 51, 52 Enable terminal 53 of 3-state buffer 5 Signal 61, 62 not used in 3-state buffer 5 Enable terminal 63 of 3-state buffer 6 Not used in 3-state buffer 6 Signal 150 Safety stop circuit IP5 5V power supply IP24 24V power supply

Claims (6)

  1. 外部の上位装置からのモータ駆動指令に応じて直流を交流に変換するインバータ部を駆動するゲート駆動回路と、前記ゲート駆動回路に与えるPWM信号を生成するPWM発生回路と、前記ゲート駆動回路と前記PWM発生回路の間に介在させる安全停止回路を備えたモータ制御装置であって、
    前記安全停止回路が、外部の複数のモータ停止スイッチと、前記複数のモータ停止スイッチと連動して前記PWM信号を遮断する複数の3ステートバッファと、前記上位装置が前記安全装置自体の異常を1つの出力信号で判断できるように構成した監視回路と、を備えたことを特徴とする安全停止回路を備えたモータ制御装置。
    A gate drive circuit that drives an inverter unit that converts direct current to alternating current in response to a motor drive command from an external host device, a PWM generation circuit that generates a PWM signal to be applied to the gate drive circuit, the gate drive circuit, and the gate drive circuit A motor control device including a safety stop circuit interposed between PWM generation circuits,
    The safety stop circuit, external and a plurality of motor stop switch, a plurality of 3-state buffers for blocking the PWM signal in conjunction with said plurality of motor stop switch, the host system is an abnormality of the safety device itself 1 And a monitoring circuit configured to be able to make a judgment based on one output signal .
  2. 前記監視回路が、前記複数の3ステートバッファそれぞれの、少なくとも1つの出力信号を入力する1つの論理回路と、前記1つの論理回路の出力信号を入力して該出力信号に基づいてオンオフ動作する1つの半導体素子と、を備え、
    前記上位装置が、モータ制御装置を駆動する前に、前記1つの半導体素子の1つの出力信号に基づいて前記安全装置自体の異常を判断できるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の安全停止回路を備えたモータ制御装置。
    The monitoring circuit of each of the plurality of 3-state buffers and off operation based on at least one and one logic circuit for receiving the output signal, said output signal by inputting the output signal of said one logic circuit 1 Two semiconductor elements, and
    Said host device, before driving the motor control device, according to claim 1, characterized in that to be able to determine an abnormality of the safety device itself based on one of the output signals of said one semiconductor element Motor control device with safety stop circuit.
  3. 前記上位装置が、前記複数のモータ停止スイッチのオンオフ状態と、前記監視回路の1つの出力信号のオンオフ状態との組み合わせに基づいて、前記安全装置自体の異常を判断できるようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の安全停止回路を備えたモータ制御装置。 The host device can determine an abnormality of the safety device itself based on a combination of an on / off state of the plurality of motor stop switches and an on / off state of one output signal of the monitoring circuit. A motor control device comprising the safety stop circuit according to claim 1.
  4. 前記安全停止回路が、前記複数のモータ停止スイッチが開になった状態を保持できることを特徴とする請求項1−3のいずれか1項に記載の安全停止回路を備えたモータ制御装置。 The motor control device having the safety stop circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the safety stop circuit can hold a state in which the plurality of motor stop switches are opened.
  5. 前記安全停止回路が、前記3ステートバッファを2個直列と、前記モータ停止スイッチを2個とを備え、前記3ステートバッファと前記モータ停止スイッチとをそれぞれ接続して、前記モータ停止スイッチが共に閉状態の場合、前記PWM信号を通過させることを特徴とする請求項1−4のいずれか1項に記載の安全停止回路を備えたモータ制御装置。   The safety stop circuit includes two three-state buffers in series and two motor stop switches. The three-state buffer and the motor stop switch are connected to each other, and both the motor stop switches are closed. 5. The motor control device having a safety stop circuit according to claim 1, wherein the PWM signal is allowed to pass in a state.
  6. 前記安全停止回路が、前記モータ停止スイッチが開の場合、当該モータ停止スイッチに連動する前記3ステートバッファのイネーブル端子をHighとして出力状態をハイインピーダンスとし、前記PWM信号を遮断することを特徴とする請求項1−5のいずれか1項に記載の安全停止回路を備えたモータ制御装置。
    When the motor stop switch is open, the safety stop circuit sets the enable terminal of the three-state buffer linked to the motor stop switch to High, sets the output state to high impedance, and cuts off the PWM signal. The motor control apparatus provided with the safety stop circuit of any one of Claims 1-5.
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