JPH02290184A - 速度制御モータの安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、モータから検出された速度検出信号を用い
て速度制御されるモータの安全装置、特に速度検出信号
線が断線したことにより、このモータにようて駆動され
る装置が周辺装置などと衝突することを防止し得るよう
にした速度制御モータの安全装置に関する。 なお以下各図において同一の符号は同一もしくは相当部
分を示す。

【従来の技術】

まず第２図および第３図を用いて従来の技術を説明する
。 第２図はこの種の安全装置を備えたモータの速度制御回
路の構成例を示すブロック図、第３図はモータ制御の原
理図である。第２図においてｌは速度制御装置、２はい
わゆるパワーデバイス（半導体スイッチング素子）など
からなるチョッパ、３は直流モータ（の電機子）、４は
このモータ３の速度ωを検出する速度検出器でタコジェ
ネレー夕などからなる。 速度制御装置１は速度制御回路６、電流制御回路７、パ
ルス発生回路８、速度検出器４の出力信号から速度検出
信号ωｎを得る速度検出回路１０、モータ３の電流値■
を検出する電流検出回路９、安全装Ｍ５などから構成さ
れている。 また前記の安全装置５は最大電圧指令値出力回路１８、
故障診断回路１２等から構成されている。 速度制御装置１は通常は速度検出回路１０から出力され
た速度検出信号ωｎが速度指令値ωｎ１に一致するよう
パルス発生回路８を介しチョッパ２（のバワーデバイス
）にパルス巾変調されたスイッチング信号を与える。こ
れによりチョッパ２はモータ３に制御された可変の直流
電圧を供給する。 また異常時には安全装置５を介しパルス発生回路日の出
力パルスをしゃ断させ、モータ３を停止させる。 さらに以上の動作の詳細を述べると、速度制御装置ｌで
は、まず減算器１３が速度指令値ωｎ”と速度検出器４
および速度検出回路ｌＯを介して出力される速度検出信
号ωｎとの差をとり速度制御回路６に人力する。これに
より速度制御回路６は、前記の差をＯとするように電流
指令値ビを出力する。次に減算器ｌ４がこの電流指令値
Ｉ０と電流検出回路９より出力されるモータ電流値Ｉと
の差をとり、電流制御回路７に入力する。これにより電
流制御回路７は、該差をＯとするように電圧指令値■１
を出力し、パルス発生回路８に入力する．そこでパルス
発生回路８は、人力した電圧指令値ｖ１をパルス幅変調
方式（公知の技術である）によりチョッパ２を介し平均
電圧■の直流電圧に変換してモータ３に印加し、モータ
を回転させる。 ところで安全装置５は速度検出信号ωｎがＯ　ｒｐｍの
速度のときのみ動作する装置である。即ち安全装置５で
は、速度検出信号ωｎがＯ　ｒｐｍの速度のとき最大電
圧指令値出力回路１８から出力される最大電圧指令値Ｖ
”ｓａｘと前記の電圧指令値ｖ１とを減算器１５を介し
て比較し、故障診断回路１２に入力する。そこで故障診
断回路１２は、最大電圧指令値Ｖ”ｓａｘより電圧指令
値■１が大きければ、パルス遮断信号１６をパルス発生
回路８に対して出力し、パルス発生回路８のチコッパ２
への出力パルスをしゃ断させ、後述のようにモータ３を
停止させる。 なお、速度検出回路１０は、速度検出器４または速度検
出回路１０の信号線が断線したとき、Ｏ　ｒｐｍの速度
検出信号ωｎを出力する。 ここで最大指令電圧Ｖ”ｍａｘの設定方法を第３図を用
いて説明する。同図においてモータ３には電源電圧Ｅｄ
ｃをスイッチ２０で入り切りすることにより電源電圧Ｅ
ｄｃより小さい平均電圧Ｖがかかる。 そのときモータ３に流れる電流を１、モータ３の電機子
抵抗をＲとし、モータの回転により発生する誘起電圧を
ＥＭとすると、次に示す関係式が成り立つことが知られ
ている。 Ｖ　＝　Ｅ　Ｍ　＋　Ｒ　・Ｉ−＝−（１）ここでパル
ス幅変調方式では、平均電圧Ｖは電圧指令値■１にほぼ
比例することが知られているので、平均電圧■を電圧指
令値ｖ０に置き換えると前記（１）式は次式（２）のよ
うになる。 ■“＝ＥＭ＋Ｒ・トー・−・一（２） また、誘起電圧ＥＭは、 ＥＭ＝Ｋ・Φ・ω−　（３） 但し　Ｋ：誘起電圧定数 Φ：界磁磁束 ω：モータの回転速度 となる。つまり式（１）（２）（３）よりモータの回転
速度ωは となる。次に（４）式よりモータの回転速度ωがＯｒｐ
曽の速度のときの電圧指令値ｖ０を求めると次式（５）
が得られる。 Ｖ”＝Ｒ・■−・・−・（５） 従って回転速度ωがＯｒｐｍの速度のときの最大の電圧
指令値Ｖ　”ＩＩＩａｘは、速度制御装置ｌの最大の電
流１ｍａｘが流れた時である。そこで、最大電圧指令値
Ｖ　”ｍａｘは Ｖ　”ｗａｘ　　＝　Ｒ　　−　１　ｇｇａｘ　　　　
　−・＝−｛６）となる． 次に故障診断回路１２の原理を説明する。まず、前記（
６）式より求まる最大電圧指令値Ｖ　”ｍａｘと電流制
御回路７から出力される電圧指令値ｖ１とはモータの回
転速度ωが現実にＯ　ｒｐｍの速度のとき通常Ｖ　”ｍ
ａｘ≧■１の関係がある。故障診断回路１７は、速度検
出信号ωｎが０のとき最大電圧指令値Ｖ”ｍａｘと電圧
指令値■１とを比較し、電圧指令値ｖ１が大きい場合、
現実のモータ速度はＱ　ｒｐｍでなく速度信号線の断線
と判断し、パルス発生回路８に対してパルス遮断信号１
６を出力する。このようにして従来の安全装置５は速度
信号線の断線を診断し、断線と判断するとモータを停止
させる。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら上述のような安全装置５においては、電圧
指令値Ｖ１と比較するための値Ｖ　”ｍａｘを（６）式
のように電流ｆ　ＩＩＩａｘを用いて設定していたので
、実際にモータに流れる電流が少なく、かつモータが低
速で回転している場合は、速度制御信号線が断線してい
ても断線と判断できずモータは回転し続けてしまう。し
かし、この速度制御モータを位置決め用などに使用する
場合は、回転し続けると周辺装置を破壊してしまうとい
う問題があった。 そこで本発明は、速度検出器の出力信号がＯｒｐｍの速
度のとき、モークの電流値を検出し、この検出された電
流を用いてモータ印加電圧としての電機子抵抗の電圧降
下を演算し、この電圧降下を電流制御回路から指令され
た電圧指令値と比較することにより、速度信号線の断線
を検出しモータを停止させる方式の速度制御モータの安
全装置を提供することにより前記の問題を解消すること
を課題とする。

【課題を解決するための手段】

前記の課題を解決するために本発明の装置は、『直流モ
ータ（３など）の速度を検出し速度検出信号（ωｎなど
）として出力する速度検出手段（速度検出器４，速度検
出回路１０など）、前記速度検出信号が与えられた速度
指令値ωｎ１など）に一致するように電圧指令値（■３
など）を出力する制御手段（速度制御回路６，電流制御
回路７など）、 前記電圧指令値に相当する直流電圧（平均電圧Ｖなど）
を前記直流モータの電機子へ供給する可変電圧供給手段
（パルス発生回路８，チョッパ２など）、を備えた速度
制御装置（１など）において、 前記電機子に供給される電流（１など）を検出する電流
検出手段（電流検出回路９など）と、この電機子電流に
基づき前記電機子の抵抗（Ｒなど）に生ずる電圧降下（
Ｒ−Ｉとしての指令電圧演算値■１”など）を演算出力
する電圧降下演算手段（指令電圧演算回路１１など）と
、前記速度検出信号が０であって、かつ前記電圧指令値
が前記電圧降下を上回るときは、前記速度検出手段の異
常とみなして（パルスしゃ断信号ｌ６をパルス発生回路
８に与えることなどにより）前記直流モータを停止させ
る手段（故障診断回路１２など）と、 を備えたｊものとする。

【作　用】

モー夕の速度が現実に０であるときは電圧指令値■１　
（ζ平均モータ電圧■）と、検出された電機子電流■お
よび予め判明している電機子抵抗Ｒから演算された電機
子抵抗の電圧降下演算値Ｒ・１　　（＝指令電圧演算値
■１１）とはほぼ等しい。 しかしＶ”＞Ｖｌ”である場合は電圧指令値ｖ１（′．
平均モータ電圧■）中に、電機子抵抗の電圧降下Ｒ・

【
の他にモータの回転に基づく逆起電力が含まれている筈
であり、モータの現実の速度は０ではなく、速度検出手
段としての速度検出器４または速度検出回路１０が異常
（断線）である筈である。よってモータを停止させて、
モータで駆動されている装置の衝突を防止するものであ
る。 【実施例】 次に第１図を用いて本発明の実施例を説明する。 同図は本発明の一実施例としての速度制御回路の構成を
示すブロック図で第２図に対応する。 第１図においては安全装置５八を除く構成は第２図と同
じである。また前記安全装置５Ａの構成は指令電圧演算
回路１１を除いて第２図と同じである。 前記指令電圧演算回路１１は、モータ電流値Ｉを入力し
指令電圧演算値Ｖｌ”を出力する。次に減算器１５はこ
の指令電圧演算値Ｖｌ”と電流制限回路７より出力され
た電圧指令値■０とを比較し故障診断回路ｌ２に入力す
る。故障診断回路ｌ２は、比較した結果が負であれば、
換言すれば電圧指令値Ｖ４が指令電圧演算値ｖｔ”より
大きければ速度信号線の断線と判断し、パルス発生回路
８に対してパルス遮断信号１６を出力しモータを停止さ
せる。 ここで、指令電圧演算回路ｌ１の動作原理を説明する。 モータ３の現実の回転速度ωがＯ　ｒｐ＋＊の速度のと
きの電圧指令値ｖ１は従来の技術で述べた式（５）のよ
うになる。ここで、モータの電機子抵抗Ｒは既知の値で
あり、また電流Ｉは電流検出回路９より検出することが
できる。つまり、電流制御回路７から出力されている電
圧指令値ｖ１は一定時間ごとにモータの抵抗値Ｒと電流
■により演算して推定することができる。演算した指令
電圧演算値ｖｉ”は次式（７）となる． ■ビ　＝Ｒ−１　　　−・−・・（７）次に故障診断回
路１２の動作原理について説明する。まず、速度検出回
路１０では速度検出器４と速度検出回路１０の信号線が
断線すると速度検出信号ωｎはＯ　ｒｐｎ＋の速度とな
る。また、（７）式より求まる指令電圧演算値ｖ１°と
電流制御回路７から出力される電圧指令値Ｖ＊とはモー
タの現実の回転速度ωがＯ　ｒｐａｍの速度のときはＶ
ｌ“ζ■０の関係がある。そこで故障診断回路ｌ２は、
指令電圧演算値Ｖｌ”と電圧指令値■０とを比較し、も
し電圧指令値■０が大きい場合、現実のモータ速度はＯ
　ｒｐｍがなく速度検出器４または速度検出回路１０の
速度信号線の断線と判断し、パルス発生回路８に対して
パルス遮断信号Ｉ６を出力し、パルス発生回路８のチョ
ッパ２へのパルス出力を停止させる。このようにして速
度信号線の断線を診断し、断線していると判断すればモ
ータ３を停止させる。

【発明の効果】

本発明によれば直流モータ３の速度を検出し速度検出信
号ωｎとして出力する速度検出手段としての速度検出器
および速度検出回路ｌＯ、前記速度検出信号ωｎが与え
られた速度指令値ωｎ１に一敗するように電圧指令値ｖ
１を出力する速度制御回路６など、 前記電圧指令値ｖ１に相当する直流電圧としての平均電
圧Ｖを前記直流モータ３の電機子へ供給する可変電圧供
給手段としてのパルス発生回路８およびチョッパ２、を
備えた速度制御ＷＥＩにおいて、 前記電機子に供給される電流■を検出する電流検出回路
９と、 この電機子電流■に基づき前記電機子の抵抗Ｒに生ずる
電圧降下Ｒ・■としての指令電圧演算値Ｖｌ”を演算出
力する指令電圧演算回路１１と、前記速度検出信号ωｎ
がＯであって、かつ前記電圧指令値Ｖ”が前記指令電圧
演算値ｖ１°を上回るときは、前記速度検出手段４また
はｌＯの断線とみなしてパルスしゃ断信号１６をパルス
発生回路８に与え前記直流モータ３を停止させる故障診
断回路１２と、 を備えることとしたので、 モータに小さな電流しか流れていなくても速度信号線の
断線を検出でき、少い回転量で停止できるので、速度信
号線の断線による周辺装置への衝突を極力少なくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての速度制御回路の構成
を示すブロック図、 第２図は第１図に対応する従来のブロック図、第３図は
モータ制御の原理図である。 ｌ：速度制御装置、２：チョッパ、３：モータ、４：速
度検出器、５＾　：安全装置、６：速度制御回路、７：
電流制御回路、８バルス発生回路、９：電流検出回路、
１０：速度検出回路、１１：指令電圧演算回路、１２：
故障診断回路。 オ ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）直流モータの速度を検出し速度検出信号として出力
   する速度検出手段、 前記速度検出信号が与えられた速度指令値に一致するよ
   うに電圧指令値を出力する制御手段、前記電圧指令値に
   相当する直流電圧を前記直流モータの電機子へ供給する
   可変電圧供給手段、を備えた速度制御装置において、 前記電機子に供給される電流を検出する電流検出手段と
   、 この電機子電流に基づき前記電機子の抵抗に生ずる電圧
   降下を演算出力する電圧降下演算手段と、前記速度検出
   信号が０であって、かつ前記電圧指令値が前記電圧降下
   を上回るときは、前記速度検出手段の異常とみなして前
   記直流モータを停止させる手段と、 を備えたことを特徴とする速度制御モータの安全装置。