JP6150222B2

JP6150222B2 - モータ制御装置

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Publication number: JP6150222B2
Application number: JP2015544698A
Authority: JP
Inventors: 純也久松; 太志廣見; 佑典田中
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-10-30
Also published as: WO2015063892A1; EP3065290A4; JPWO2015063892A1; EP3065290A1; US20160241174A1; EP3065290B1; US9941823B2

Description

開示の実施形態は、モータ制御装置に関する。

特許文献１には、ＰＷＭ発生回路とゲート駆動回路との間にＰＷＭ信号の導通と遮断を切り替える３ステートバッファを接続し、３ステートバッファの異常状態を出力する信号の論理積で安全停止回路自体の異常状態を検出する技術が記載されている。

特開２０１０−１０４１８号公報

しかしながら、上記従来技術では３ステートバッファに対してその導通状態を切り替える切替制御信号を入力しない限り、当該３ステートバッファからそれ自体における導通と遮断の切替機能の異常状態を検出することができない。安全停止回路自体の診断機能の向上のためには更なる改善の余地があった。

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、ゲートバッファにおける異常の発生を判別できるモータ制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、モータを制御するモータ制御装置であって、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と、前記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複数のゲートバッファと、前記ゲートバッファにテスト信号を与えることにより、前記ゲートバッファの異常を判別するように構成された制御部と、を有するモータ制御装置が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、モータを制御するモータ制御装置であって、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と、前記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ゲートバッファと、前記ゲートバッファにテスト信号を与えることにより、前記ゲートバッファの異常を判別するように構成された制御部と、を有し、前記制御部は、前記ゲートバッファに対して前記ＰＷＭ信号を導通もしくは遮断させる切替制御信号を、分岐入力するように構成された切替制御信号分岐入力部と、前記ゲートバッファに対して動的に変化する周期信号の前記テスト信号を出力すると共に、前記切替制御信号の状態と、前記ゲートバッファからの信号出力の状態とに基づいて、前記ゲートバッファの異常を判別するように構成された診断部と、を有し、前記ゲートバッファは、前記ＰＷＭ信号を入力するＰＷＭ信号入力部と、前記ＰＷＭ信号入力部に入力された前記ＰＷＭ信号をそのまま出力するＰＷＭ信号出力部と、前記ＰＷＭ信号入力部と前記ＰＷＭ信号出力部の間の導通と遮断を切り替えるための前記切替制御信号を入力する切替制御信号入力部と、前記切替制御信号に基づいて前記ＰＷＭ信号入力部と前記ＰＷＭ信号出力部の間の導通もしくは遮断の状態と同じ状態となる診断信号入力部と診断信号出力部と、前記ゲートバッファは、対応する前記切替制御信号と当該ゲートバッファにおける前記ＰＷＭ信号入力部と前記ＰＷＭ信号出力部の間の導通と遮断の状態に応じた機能状態信号を出力する機能状態信号出力部と、を有し、前記診断部は、前記切替制御信号分岐入力部から前記切替制御信号を入力されると共に、前記診断信号入力部に前記テスト信号を入力し、前記切替制御信号の状態と前記診断信号出力部の信号出力の状態に基づいて、前記ゲートバッファの異常を判別し、前記制御部は、前記切替制御信号の状態内容と、前記診断信号出力部の信号出力の状態内容とが対応していない場合に、前記ゲートバッファに異常が発生していると判別し、さらに、前記ゲートバッファのそれぞれの前記機能状態信号出力端子から出力された前記機能状態信号の論理積を出力するように構成された論理積回路を有するモータ制御装置が適用される。

本発明によれば、ゲートバッファにおける異常の発生を判別できる。

実施形態に係るモータ制御装置の機能ブロックを示した図である。ゲートバッファを１つだけ拡大して示した図である。停止操作部の故障を判別するための信号参照表を示した図である。停止操作部の故障発生時における比較診断動作のタイムチャートである。ゲートバッファの異常おｗ判別するための信号参照表を示した図である。ゲートバッファ正常時におけるパルス判断動作のタイムチャートである。ゲートバッファ異常発生時におけるパルス判断動作のタイムチャートである。２軸２重の構成のモータ制御装置の機能ブロックを示した図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態のモータ制御装置の機能ブロック図を示している。本実施形態のモータ制御装置１は、２つの安全停止部１０、２０と、ゲート駆動回路部３０と、インバータ部（図示省略）と、ＥＤＭ監視部４０と、装置制御部５０を有している。

２つの安全停止部１０、２０は、それぞれ主にフォトカプラ１１、２１と、ゲートバッファ１２、２２と、２つのＮＯＴゲート１３、１４、２３、２４を備えている。フォトカプラ１１、２１は、入力端子（図中の左側で２つ１組）と出力端子（図中の右側で２つ１組）を有しており、内部の光学的な信号伝達によって当該モータ制御装置１の外部から入力端子に入力された停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２の状態内容に応じた切替制御信号を出力端子から出力する。つまり、入力端子側と出力端子側の間の電気的絶縁を確保しつつ、入力端子に入力された停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２の入力状態を出力端子へ伝達する。ゲートバッファ１２、２２は、例えば内部に複数の３ステートバッファを並列に設け（特に図示せず）、切替制御信号により全ての３ステートバッファの入力と出力の間の導通と遮断の状態（以下、導通状態という）を同じ状態に切り替える（ゲートバッファ１２、２２の機能については後の図２で詳述する）。ＮＯＴゲート１３、１４、２３、２４は、フォトカプラ１１、２１の出力端子から出力された切替制御信号に対して直列に接続されており、それぞれチャタリング防止のためのシュミットトリガの構成（ヒステリシス特性）を備えている。

フォトカプラ１１、２１から見た１つ目のＮＯＴゲート１３、２３から出力される切替制御信号は装置制御部５０の後述する比較診断部８０に入力され、２つ目のＮＯＴゲート１４、２４から出力される切替制御信号はゲートバッファ１２、２２の切替制御入力端子に入力される。なお、図示する例では、停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２によりフォトカプラ１１、２１がオンされると、１つ目のＮＯＴゲート１３、２３にＬレベルが入力され（当該ＮＯＴゲート１３、２３はＨレベルを出力する）、２つ目のＮＯＴゲート１４、２４にＨレベル（当該ＮＯＴゲート１４，２４はＬレベルを出力する）が入力される。また、２つのゲートバッファ１２、２２は、後述するＰＷＭ制御部が出力する６つのＰＷＭ信号のそれぞれに対して直列に接続されており、つまり各ＰＷＭ信号に対してチャンネル１（ＣＨ．１）用の安全停止部１０とチャンネル２（ＣＨ．２）用の安全停止部２０が２重に設けられている。

ゲート駆動回路部３０（ゲート駆動回路）は、上記２つのゲートバッファ１２、２２を介在したＰＷＭ信号が入力され、それらＰＷＭ信号に基づいて当該モータ制御装置１の外部に設けられたインバータ部（特に図示せず）に対しモータ駆動指令を出力する。インバータ部は、このモータ駆動指令に応じて内部のスイッチング素子の導通と遮断を切り替えることにより直流を交流に変換し、モータ（特に図示せず）に駆動電力を給電する。なお、図中においてインバータ部の図示は省略されている。

インバータ部は、例えばＩＧＢＴや、ＩＧＢＴモジュールで構成される。インバータ部がＩＧＢＴモジュールで構成される場合、インバータ部がゲート駆動回路部３０を含んだ構成であってもよい。

ＥＤＭ監視部４０は、主にフォトカプラ４１と、ＡＮＤゲート４２を備えている。後述するように上記２つのゲートバッファ１２、２２はそれぞれ機能状態信号出力端子を備えており、それら機能状態信号出力端子から出力された機能状態信号はＡＮＤゲート４２に入力される。ＡＮＤゲート４２（論理積回路）は、２つの機能状態信号の論理積を取り、その出力をフォトカプラ４１の入力端子に入力する。なお、図示する例では、ＡＮＤゲート４２の出力がＬレベルの場合にはフォトカプラ４１がオンされる。フォトカプラ４１は、入力端子側と出力端子側の間の電気的絶縁を確保しつつ、入力端子に入力された信号の入力状態を出力端子へ伝達し、当該モータ制御装置１の外部へ出力する。

装置制御部５０（制御部、ゲートバッファの異常を判別する手段）は、主にＰＷＭ制御部６０と、パルス診断部７０と、比較診断部８０を有している。ＰＷＭ制御部８０（ＰＷＭ発生回路）は、例えば当該モータ制御装置１の外部に設けた上位制御装置（特に図示せず）からの指令に基づいてモータを駆動制御するためのＰＷＭ信号を生成し、出力する。なお図示する例では、制御対象のモータが３相交流モータ（回動型、直動型を含む）である場合に対応して各相に２つ、合計６つのＰＷＭ信号ＰＵ０、ＮＵ０、ＰＶ０、ＮＶ０、ＰＷ０、ＮＷ０を出力する。

パルス診断部７０（診断部）は、ＣＰＵ７１と、ＧＰＩＯ７２と、レベル反転部７３を備えている。ＣＰＵ７１は、ＧＰＩＯ７２を介して、上記２つのゲートバッファ１２、２２がそれぞれ備える診断信号入力端子に同一のテスト信号ＤＰＯＵＴを入力する。このテスト信号ＤＰＯＵＴは、動的に変化する信号であり、本実施形態の例では周期的に変化するパルス波形の信号で出力される。上記２つのゲートバッファ１２、２２は、それぞれ診断信号入力端子に入力されたテスト信号ＤＰＯＵＴに基づいて診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２（ゲートバッファからの信号出力）を出力する診断信号出力端子を備えている。レベル反転部７３（反転回路）は、各診断信号出力端子から出力された診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２のレベルをそれぞれ反転し、ＧＰＩＯ７２を介してＣＰＵ７１に入力する。

比較診断部８０（切替制御信号分岐入力部）は、２つのＮＯＴゲート８１、８２と、アラーム報知部８３を備えている。上記２つの安全停止部１０、２０のそれぞれにおける１つ目のＮＯＴゲート１３、２３から出力された切替制御信号が、それぞれ比較診断部８０の２つのＮＯＴゲート８１、８２でレベルを反転されてアラーム報知部８３に入力される。これらアラーム報知部８３に入力される２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２の状態内容は、それぞれゲートバッファ１２、２２に入力される切替制御信号の状態内容と同等である。なお、比較診断部８０が備える２つのＮＯＴゲート８１、８２もまた、シュミットトリガの構成（ヒステリシス特性）を備えている。

本実施形態の例では、アラーム報知部８３は２つの機能を備えている。１つ目の機能は、当該アラーム報知部８３に入力された２つの信号（切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２）に基づいて、各安全停止部１０、２０にそれぞれ停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２を入力する外部の停止操作部（特に図示せず）、フォトカプラ１１、２１の少なくとも１つのいずれかに故障が生じていないかを判別する機能である（後述の図３、図４参照）。２つ目の機能は、上記パルス診断部７０が２つのゲートバッファ１２、２２における異常の発生を判別できるよう、２つのＮＯＴゲート８１、８２の出力信号をそのままＣＰＵ７１に送信して入力する機能である。

ここで、ゲートバッファ１２、２２を１つだけ拡大した図２を参照して、ゲートバッファ１２、２２の機能について詳細に説明する。この図２において、ゲートバッファ１２、２２は、６つのＰＷＭ信号入力端子９１（ＰＷＭ信号入力部）と、６つのＰＷＭ信号出力端子９２（ＰＷＭ信号出力部）と、切替制御信号入力端子９３（切替信号入力部）と、診断信号入力端子９４（診断信号入力部）と、診断信号出力端子９５（診断信号出力部）と、機能状態信号出力端子９６（機能状態信号出力部）と、給電端子９７を備えている。また、特に図示しないが、ゲートバッファ１２、２２はその内部に各ＰＷＭ信号に対応する６つの３ステートバッファを並列に備えている。このようなゲートバッファ１２、２２の主な機能としては、切替制御信号入力端子９３に入力される切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２に基づいて各３ステートバッファの導通状態を切り替えることにより、それぞれ対応するＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間の導通状態を全て同じ状態に切り替える。切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がＬレベルの場合にＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間が導通する（すなわち、正常時にノーマリオン入力のフォトカプラ１１、２１がオンしてフォトカプラ出力がＬレベルになる状態）。一方、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がＨレベルの場合にＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間が遮断される（すなわち、正常時にノーマリオン入力のフォトカプラ１１、２１がオフしてフォトカプラ出力がＨレベルになる状態）。この際にＰＷＭ信号出力端子９２がハイインピーダンス状態となる（いわゆるアクティブローの構成）。

他にゲートバッファ１２、２２の補助機能として、診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２と機能状態信号の出力がある。診断信号入力端子９４と診断信号出力端子９５の間の導通状態は、正常時の場合ＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ出力端子の間と同じ導通状態となるよう構成されている。しかし内部の３ステートバッファが故障などにより異常が発生した場合には、診断信号入力端子９４にどのようなレベルのテスト信号ＤＰＯＵＴを入力しても診断信号出力端子９５からはＨレベルもしくはＬレベルを一定に維持する診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２しか出力されない。

またゲートバッファ１２、２２は、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２と、ＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力部端子９２の間の導通状態に応じた機能状態信号を機能状態信号出力端子９６から出力する。この例では、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２と、ＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間の導通状態に基づいて当該ゲートバッファ１２、２２が内部的に異常の発生を判別した場合には、機能状態信号をＨレベルで出力する。

以上のような構成のモータ制御装置１では、２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２の入力により２つのゲートバッファ１２、２２のＰＷＭ信号の導通と遮断を切り替えて、モータの給電駆動とその停止を容易かつ確実に切り替える２重のＳＴＯ（ＳａｆｅＴｏｒｑｕｅＯＦＦ）機能を有している。なおこの例では、装置外部において例えば押しボタンスイッチなどで構成される単体の停止操作部（特に図示せず）が、通常作動時に２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２をいずれもＨレベルで入力するノーマリオンの構成で設けられる（すなわち、正常時にノーマリオン入力のフォトカプラ１１、２１がオンしてフォトカプラ出力がＬレベルになる状態）。停止操作部を操作していない通常作動時には２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２がＨレベルで入力され、各ゲートバッファ１２、２２及びアラーム報知部にはそれぞれＬレベルの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２が入力される。これにより各ゲートバッファ１２、２２ではＰＷＭ信号が導通して、モータへの給電駆動が継続される。一方、操作者により停止操作部が操作された場合には２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２がいずれもＬレベルで入力され、各ゲートバッファ１２、２２及びアラーム報知部にはそれぞれＨレベルの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２が入力される。これにより、各ゲートバッファ１２、２２ではＰＷＭ信号が遮断されて、モータへの給電駆動が停止される（以下、ＨＷＢＢ状態という）。

まず、上述したようにこの例の停止操作部は、その単体で２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２をいずれも同じレベルで入力する構成としている。このため、比較診断部８０は、入力される２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２の内容の組み合わせによって停止操作部、フォトカプラ１１、２１の少なくとも１つのいずれかにおける故障の発生を判別できる。例えば図３に示すように、２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がいずれもＬレベル又はいずれもＨレベルとなっている場合には、２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２がいずれもＯＮ状態又はいずれもＯＦＦ状態であるため停止操作部、フォトカプラ１１、２１の全てが正常であると判別できる。これに対して、２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がＬレベルとＨレベルで相違している場合には、２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２の内容もまた相違していることになる。このため、停止操作部、フォトカプラ１１、２１の少なくとも１つのいずれかに故障が発生していると判別できる。

まず、上述したようにこの例の停止操作部は、その単体で２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２をいずれも同じレベルで入力する構成としている。このため、比較診断部８０は、入力される２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２の内容の組み合わせによって停止操作部、フォトカプラ１１、２１の少なくとも１つのいずれかにおける故障の発生を判別できる。例えば図３に示すように、２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がいずれもＬレベル又はいずれもＨレベルとなっている場合には、２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２がいずれもＯＮ状態又はいずれもＯＦＦ状態であるため停止操作部、フォトカプラ１１、２１の全てが正常であると判別できる。これに対して、２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がＬレベルとＨレベルで相違している場合には、２つの停止入力信号ＨＷＢＢ１、ＨＷＢＢ２の内容もまた相違している停止操作部、フォトカプラ１１、２１の少なくとも１つのいずれかに故障が発生していると判別できる。

停止操作部の故障発生時における比較診断動作のタイムチャートを図４に示す。この図４に示す例において、比較診断部８０は２ｍｓのシステムサイクルで診断を行っている。２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２のいずれか一方でもＯＦＦ状態（この例のＨレベル、フォトカプラ１１、２１がオフ状態、図示する例ではＣＨ．２）になった際には、対応するゲートバッファ１２、２２が遮断してＨＷＢＢ状態になるともに、特に図示しないディスプレイなどで「ＨＷＢＢ作動中」を表示する。その後に、停止操作部における時間差を考慮した猶予期間（図示する例では１０ｓ；図中ではシステムサイクル幅を無視して表示）を経過してもまだ他方の切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２が同じＯＦＦ状態とならない場合には、比較診断部８０が停止操作部、フォトカプラ１１、２１の少なくとも１つのいずれかの故障を判別し、ＨＷＢＢ状態としたままディスプレイに「停止操作装置故障発生」を表示する。このとき、アラーム報知部はＰＷＭ制御部の動作を停止させる。

また、パルス診断部７０は、比較診断部８０から入力される２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２と、レベル反転部７３から入力される２つの診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２に基づいて、ゲートバッファ１２、２２における異常の発生を判別できる。例えば図５に示すように、一方のチャンネルのゲートバッファ１２、２２に対応する切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がＬレベルであれば、対応するゲートバッファ１２、２２は導通していることが想定されるため、同じゲートバッファ１２、２２に対応する診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２が、テスト信号ＤＰＯＵＴと同じパルス波形のままであれば正常と判別できる。これに反し、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がＬレベルであっても対応する診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２がＨレベル又はＬレベルを一定維持している場合には、対応するゲートバッファ１２、２２に異常が発生していると判別できる。また、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がＨレベルであれば、対応するゲートバッファ１２、２２は遮断していることが想定されるため、同じゲートバッファ１２、２２に対応する診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２はレベル反転部７３によりＨレベルを一定維持（ゲートバッファ１２、２２が遮断）する（正常と判別）。これは他方のチャンネルについても同様である。以上の判別は、テスト信号ＤＰＯＵＴが動的に変化するパルス波形の周期信号であるため、パルス診断部７０も動的に判別できる。

ゲートバッファ正常時のパルス診断動作のタイムチャートを図６に示す。この図６において、パルス診断部７０は、２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２のいずれか一方でもＯＦＦ状態（この例のＨレベル、フォトカプラ１１、２１がオフ状態、図示する例ではＣＨ．２）になったことを検出した際には、システムサイクルに同期して能動的に対応するゲートバッファ１２、２２を遮断してモータ制御装置１をＨＷＢＢ状態にするとともに、ディスプレイなどで「ＨＷＢＢ作動中」を表示する。この際には対応するゲートバッファ１２、２２が正常に遮断されるため、診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２がＨレベル（又はＬレベル）に一定維持する。停止操作部、フォトカプラ１１、２１の全てが正常であればその後に他方の切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２でもＯＦＦ状態となって、対応するゲートバッファ１２、２２も正常に遮断され、診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２が同じレベルに一定維持する。

これに対してゲートバッファ異常発生時のパルス診断動作のタイムチャートを図７に示す。この図７において、２つの切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２がいずれもＯＮ状態（この例のＬレベル、フォトカプラ１１、２１がオン状態）を維持していても、例えばＣＨ．２用のゲートバッファ２２に異常が発生して診断信号ＤＰＩＮ２をＨレベル（又はＬレベル）に一定維持したとする。この場合には、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２が変化せずに診断信号ＤＰＩＮ２だけが一定維持するよう変化する。この際、対応するゲートバッファ２２が遮断してモータ制御装置１をＨＷＢＢ状態とするが、パルス診断部７０が診断信号ＤＰＩＮ２の一定維持に反応してすぐに対応する切替制御信号ＢＢＯＮ２を検知し比較する。ここでパルス診断部７０は、対応する切替制御信号ＢＢＯＮ２がＯＮ状態（この例のＬレベル、フォトカプラ１１、２１がオン状態）のままでありながら診断信号ＤＰＩＮ２が一定維持していることから、対応するゲートバッファ２２に異常が発生したと判別し、次のシステムサイクルでディスプレイに対応するゲートバッファの名称（「ＣＨ．２用ゲートバッファ」）と「異常発生」を表示する。またこのとき、ＣＰＵはＰＷＭ制御部に一方のゲートバッファ２２の異常の発生のため動作を停止させる。

なお、上述した停止操作部のノーマリオン、ノーマリオフの設定、ＮＯＴゲート１３、１４、２３、２４の数や配置などは、ゲートバッファ１２、２２の仕様に合わせて適宜変更してもよく、上記図３、図５の信号の対応もそれに合わせて変更すればよい。

以上説明した第１実施形態によれば、次のような効果を得る。すなわち、本実施形態のモータ制御装置１では、ゲートバッファ１２、２２にテスト信号ＤＰＯＵＴを与えることによりゲートバッファ１２、２２の異常を判別するように構成された装置制御部５０を有していることにより、ゲートバッファ１２、２２における異常の発生を判別できると共に、異常と判別したゲートバッファの特定ができる。またこれにより、装置制御部５０は、モータの駆動中と停止中にかかわらず、操作者が試験的に停止操作部を操作した場合に対してもゲートバッファ１２、２２における異常の発生を判別できる。

また、本実施形態では特に、装置制御部５０は、ゲートバッファ１２、２２に対してＰＷＭ信号を導通もしくは遮断させる切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２を、分岐入力するように構成された比較診断部８０と、ゲートバッファ１２、２２に対して動的に変化するテスト信号ＤＰＯＵＴを出力すると共に、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２の状態と、ゲートバッファ１２、２２からの診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２の状態とに基づいて、ゲートバッファ１２、２２の異常を判別するように構成されたパルス診断部７０と、を備えている。これにより、装置制御部５０は、パルス診断部７０がゲートバッファ１２、２２の切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２の状態と診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２とを比較することで、ゲートバッファ１２、２２における異常の発生を動的に判別することができ、迅速且つ確実な判別が可能となる。

また、本実施形態では特に、ゲートバッファ１２、２２が、ＰＷＭ信号を入力するＰＷＭ信号入力端子９１と、ＰＷＭ信号入力端子９１に入力されたＰＷＭ信号をそのまま出力するＰＷＭ信号出力端子９２と、ＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間の導通と遮断を切り替えるための切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２を入力する切替制御信号入力端子９３と、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２に基づいてＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間の導通もしくは遮断の状態と同じ状態となる診断信号入力端子９４と診断信号出力端子９５とを有する。また、パルス診断部７０が、比較診断部８０から切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２を入力されると共に、診断信号入力端子９４にテスト信号ＤＰＯＵＴを入力し、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２の状態と診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２の状態に基づいて、ゲートバッファ１２、２２の異常を判別する。

これにより、診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２に動的な変化がなく一定レベル（ＨかＬ）に安定維持していれば、少なくともゲートバッファ１２、２２においてＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間の導通状態に異常が発生しているかを判別できる。

また、本実施形態では特に、装置制御部５０は、切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２と診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２との比較において、具体的に切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２が指令する導通状態の内容と、診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２が示す導通状態の内容とが相違する場合に、当該切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２と当該診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２に対応するゲートバッファ１２、２２に異常が発生していると判別できる。

また、本実施形態では特に、ゲートバッファ１２、２２が複数備えられていることにより、例えば複数のゲートバッファ１２、２２を直列に接続するよう設けることで２重のフェールセーフ機構を構成することができ、さらに確実なモータ駆動の停止が可能となる。

また、本実施形態では特に、ゲートバッファ１２、２２は、対応する切替制御信号ＢＢＯＮ１、ＢＢＯＮ２と当該ゲートバッファ１２、２２におけるＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間の導通と遮断の状態に応じた機能状態信号を出力する機能状態信号出力端子９６を有する。さらにモータ制御装置１は、ゲートバッファ１２、２２のそれぞれの機能状態信号出力端子９６から出力された機能状態信号の論理積を出力するように構成されたＡＮＤゲートを有する。これにより、複数のゲートバッファ１２、２２のいずれにかかわらず機能状態の変化を１つのＡＮＤゲートの出力だけで確認できる。また、ＥＤＭ監視部４０を設けていることで、上位制御装置等に対する規定の信号入力フォーマットも維持できる。

また、本実施形態では特に、パルス診断部７０は、テスト信号ＤＰＯＵＴを周期信号で出力する。ゲートバッファ１２、２２のＰＷＭ信号入力端子９１とＰＷＭ信号出力端子９２の間は、単に導通と遮断が切り替わるだけである。このため、動的に変化するテスト信号ＤＰＯＵＴを周期信号とすることで、診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２にその導通と遮断の変化を能動的に反映させることができ、より確実で迅速な遮断の検出が可能となる。なお、テスト信号ＤＰＯＵＴは、パルス波形以外に例えば正弦波などの周期信号としても同様の効果が得られる。

また、本実施形態では特に、装置制御部５０とゲートバッファ１２、２２の診断信号入力端子９４との間の信号線、又は、装置制御部５０とゲートバッファ１２、２２の診断信号出力端子９５との間の信号線のいずれか一方に、信号の状態内容を反転するように構成されたレベル反転部７３を有している。これにより、テスト信号ＤＰＯＵＴと診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２の波形の違いに基づいて、装置制御部５０とゲートバッファ１２、２２の診断信号入力端子９４との間の信号線と、装置制御部５０とゲートバッファ１２、２２の診断信号出力端子９５との間の信号線との間におけるショート（短絡）の発生を検出できる。もしレベル反転部７３がなければ、上記２つの信号線の間にショートが発生してもそれぞれの信号の波形が一致しているため、ショートの発生を検出できない。しかし、２つの信号が互いに反転していることでショートした場合には診断信号ＤＰＩＮ１、ＤＰＩＮ２が規定のパルス波形を維持できずにショートを検出できる。なお、テスト信号ＤＰＯＵＴがパルス波形の場合は論理値の反転でよいが、正弦波の場合は正負の反転を行う。

また、本実施形態では特に、装置制御部５０とゲートバッファ１２、２２の診断信号入力端子９４との間の信号線、又は、装置制御部５０とゲートバッファ１２、２２の診断信号出力端子９５との間の信号線のいずれか一方に、信号の状態内容を反転するように構成されたレベル反転部７３を有している。これにより、テスト信号ＤＰＯＵＴと診断信号出力端子９５の波形の違いに基づいて、装置制御部５０とゲートバッファ１２、２２の診断信号入力端子９４との間の信号線と、装置制御部５０とゲートバッファ１２、２２の診断信号入力端子９４との間の信号線との間におけるショート（短絡）の発生を検出できる。もしレベル反転部７３がなければ、上記２つの信号線の間にショートが発生してもそれぞれの信号の波形が一致しているため、ショートの発生を検出できない。しかし、２つの信号が互いに判定していることでショートした場合には判断信号が規定のパルス波形を維持できずにショートを検出できる。なお、テスト信号ＤＰＯＵＴがパルス波形の場合は論理値の反転でよいが、正弦波の場合は正負の反転を行う。

なお、上記実施形態ではモータを一つだけ制御する１軸制御でゲートバッファ１２、２２を２重に設けた構成を示したが、これに限られない。例えばモータを２つ制御する２軸制御でそれぞれゲートバッファを２重に設ける場合には、図８に示すように直列接続する２つのゲートバッファを各軸それぞれに対応して設け（合計４つのゲートバッファ１２、２２、１１２、１２２）、２つの安全停止部１０、２０、ＥＤＭ監視部４０、及びテスト信号ＤＰＯＵＴの入力を各組のゲートバッファ１２、２２、１１２、１２２に対して並列に設ければよい。また、特に図示しないが、１軸に対応してゲートバッファを１つだけ設ける構成としてもよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１モータ制御装置
１０、２０安全停止部
１１、２１フォトカプラ
１２、２２ゲートバッファ
、１１２、１２２
１３、１４ＮＯＴゲート
、２３、２４
３０ゲート駆動回路部（ゲート駆動回路）
４０ＥＤＭ監視部
４１フォトカプラ
４２ＡＮＤゲート（論理積回路）
５０装置制御部（制御部）
６０ＰＷＭ制御部（ＰＷＭ発生回路）
７０パルス診断部（診断部）
７１ＣＰＵ
７２ＧＰＩＯ
７３レベル反転部（反転回路）
８０比較診断部（切替制御信号分岐入力部）
８１、８２ＮＯＴゲート
８３アラーム報知部
９１ＰＷＭ信号入力端子（ＰＷＭ信号入力部）
９２ＰＷＭ信号出力端子（ＰＷＭ信号出力部）
９３切替制御信号入力端子（切替信号入力部）
９４診断信号入力端子（診断信号入力部）
９５診断信号出力端子（診断信号出力部）
９６機能状態信号出力端子（機能状態信号出力部）
９７給電端子
ＨＷＢＢ１停止入力信号
、ＨＷＢＢ２
ＤＰＯＵＴテスト信号
ＤＰＩＮ１診断信号
ＤＰＩＮ２
ＢＢＯＮ１切替制御信号
、ＢＢＯＮ２

Claims

モータを制御するモータ制御装置であって、
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と、
前記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ゲートバッファと、
前記ゲートバッファにテスト信号を与えることにより、前記ゲートバッファの異常を判別するように構成された制御部と、を有し、
前記ゲートバッファは、
前記ＰＷＭ信号を入力するＰＷＭ信号入力部と、
前記ＰＷＭ信号入力部に入力された前記ＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ信号出力部と、
前記テスト信号を入力する診断信号入力部と、
前記診断信号入力部に入力された前記テスト信号に基づいて診断信号を出力する診断信号出力部と、を有し、
前記制御部は、
前記ＰＷＭ信号入力部と前記ＰＷＭ信号出力部の間の導通と遮断を切り替えるための切替制御信号と、前記診断信号と、に基づいて前記ゲートバッファの異常を判別する
ことを特徴とするモータ制御装置。
前記制御部は、
前記切替制御信号を、分岐入力するように構成された切替制御信号分岐入力部と、
前記ゲートバッファに対して前記テスト信号を出力すると共に、前記切替制御信号分岐入力部から入力された前記切替制御信号と、前記診断信号とに基づいて、前記ゲートバッファの異常を判別するように構成された診断部と、を備える
ことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記ゲートバッファは、
前記切替制御信号を入力する切替制御信号入力部と、前記切替制御信号に基づいて前記ＰＷＭ信号入力部と前記ＰＷＭ信号出力部の間の導通もしくは遮断の状態と同じ状態となる前記診断信号入力部と前記診断信号出力部とを有し、
前記診断部は、
前記診断信号入力部に動的に変化する前記テスト信号を出力し、前記切替制御信号と前記診断信号に基づいて、前記ゲートバッファの異常を判別するように構成される、
ことを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
前記診断部は、
前記切替制御信号の状態内容と、前記診断信号の状態内容とが対応していない場合に、前記ゲートバッファに異常が発生していると判別するように構成される、ことを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
前記ゲートバッファは複数備えられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
前記ゲートバッファは、対応する前記切替制御信号と当該ゲートバッファにおける前記ＰＷＭ信号入力部と前記ＰＷＭ信号出力部の間の導通と遮断の状態に応じた機能状態信号を出力する機能状態信号出力部を有し、
前記モータ制御装置は、さらに、前記ゲートバッファのそれぞれの前記機能状態信号出力部から出力された前記機能状態信号の論理積を出力するように構成された論理積回路を有することを特徴とする請求項５記載のモータ制御装置。
前記制御部は、
前記テスト信号を周期信号で出力するように構成される、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
前記周期信号はパルス波形の信号であることを特徴とする請求項７記載のモータ制御装置。
さらに、前記制御部と前記ゲートバッファの前記診断信号入力部との間の信号線、又は、前記制御部と前記ゲートバッファの前記診断信号出力部との間の信号線のいずれか一方に、信号の状態内容を反転するように構成された反転回路部を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
モータを制御するモータ制御装置であって、
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と、
前記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ゲートバッファと、
前記ゲートバッファに前記ＰＷＭ信号とは異なる診断用のテスト信号を与えることにより、前記ゲートバッファの異常を判別する手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。