JPS6051496A - 直流モ−タ負荷率監視方法 - 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】 本発明は、直流モータの負荷率の監視方法に関し、特（
″−１加減速の多い主軸駆動用直流モータに適した負荷
率監視方法に関する。

工作機械などの主軸駆動用に供される直流モータは、従
来より、加減速や逆転などの加工サイクルが早く、過負
荷電流が流れる機会が多かった。

側光）ｆ、　容ｔ　７５１（Ｗ／　１１ＫＷ、電圧２２
０ｖ、電流４２Ａ／６２Ａという定格の直流モータであ
れば、４２アンペアの電流を連続しても焼損することは
なく。

瞬間電流なら６２アンペアに耐えられる筈であるが、加
工サイクルが早いと、断続状態とは言え。

絶えず６２アンペアという約１５０優に近い過負荷にさ
らされることになる。最近は、ロボットの導入により加
工サイクルが更（二早まり、電機子が熱に対して苛酷な
条件下で運転され、焼損に到る機会が一層増して来た。

これに対して、モータを過熱から保護するためには、単
（−規格上の数字を遵守するだけでなく、モータの実際
の運転状況を絶えず監視し、過負荷を早期に発見する必
要がある。

直流モータの場合、電機子などの回転子側イニ温度検知
手段を設けることが困難で、界磁や補極などの固定子側
１”ニー　Ｐ　Ｔ　Ｃサーミスタを埋設して温度上昇を
検知するのが通常であった。しかし、焼損が発生するの
は一般に電機子で、構造も熱勾配も異なる固定子側から
では必ずしも実状を把握できず、異常の発見が遅れる原
因となっていた。

本発明の目的は、上記の問題点を解決して、電機子の過
熱、ひいては焼損に影響する負荷の実状を直接（二把握
する直流モータの負荷率監視方法を提供することにある
。

本発明は、この目的を達成するために、直流モータを駆
動する電流の瞬間値を微小な時間間隔で検出し、これに
よって所定の時間当りの実効電流値を算出し、この実効
電流値を予め準備した負荷基準値と絶えず比較し、必要
（二応じて警報を発することを特徴とする。

以下、本発明を添付の図面により詳細に説明する。

第１図は、本発明を実施した直流モータ負荷率監視装置
の一例を示ｆ概略構成図である。図において、負荷率監
視装置は、検出手段１と、２値化手段２と、演算手段３
と、比較手段４と、警報手段５と、これらを統括する制
御手段６とで構成されている。検出手段１は、直流モー
タ（ＤＭ）の駆動電流をリアルタイムに検知する抵抗器
１１と、その抵抗器１１の瞬間値を微小な時間間隔、例
えば２００ミリ秒毎（−抽出するサンプリング回路１２
とで成り、この検出手段１から出力された瞬間電流値が
２値化手段丁なわあアナログ・デジタル変換器２で２確
信号化され、演算手段３に入力される。

ここで１本発明の演算内容について説明する。

演算手段である演算回路３に次々に入力されて来る瞬間
電流値工１、■２．■３・・・Ｉｎはその都度自乗され
、それらの自乗値が所定の時間Ｔ当りについて積分され
る。瞬間電流値Ｉ、、Ｉ２．Ｉ３・・・工。のそれぞれ
（二対窓する実効時間間隔をｔｌ、ｔｚ、ｔｌ。

・・・ｔ、ｎとすれば、理論」二は Ｔ　−ｔ＋　＋　ｔｚ　十ｔｉ　−１−ｔ、ｎであり１
例えば、所定の時間Ｔを３０秒と設定し、時間間隔を制
御するタイマが正確に前記２００ミリ秒を保持するとす
れば、サンプリングの回数ｎは１５０回（＝なる。但し
、ｔｌ、　ｔｚ、　ｔｌ・・・ｔｎはその都度実際の時
間間隔をデータとして自乗値の積算に使用するわけで、
サンプリング回数ｎも必ずしも１５０回とは限らない。

そして、実効電流値Ｉ　ｍｅａｎは、この自乗値を加算
したものを所定時間Ｔについて平均し、更に開平演算す
れば得られる。この場合も、平均演算に使用する時間値
Σｔは設定時間Ｔではなく、実際にｔｌ、ｔｚ、ｔｌ、
・・・ｔｎｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋・・・・・＋ｔＨ＝Σｔ
（Ｔ＜Σｔ＜Ｔ＋ｔｎ＋ｉ　） この演算（二、単純平均でなく、自乗平均が使用される
のは、言うまでもなく過電流による発熱がＱ＝Ｉ２Ｒｔ
、に比例するのに基くもので、実験上も妥当なことが確
認されている。また、設定時間Ｔは過負荷状態の発見に
遅れない範囲で随意に設定してかまわないが、加工サイ
クルを考慮して設定するのが望ましい。例えば、切削時
間ｔＬ−６０秒、加減速時間ｔ、Ｂ＝３０秒、休止時間
ｔＨ＝１秒で１サイクルが構成されるとすると、この加
工サイクルの実効電流値ＩＲ，Ｍ、Ｓは 工し：切削電流 工８：加減速電流 であり、この全体像を把握するために１サイクル９１秒
を設定時間としてもよいが、加減速時の苛酷な過負荷を
監視する目的のため（＝は、加減速時間１６ｍ３０秒を
設定するのが適切である。

さて、演算回路３で算出された実効電流値Ｉｍｅａｎは
比較手段としてのコンパレータ４（二人力され。

負荷基準値Ｉｓ、　Ｔ、　ｎ　と比較され、Ｉｍｅａｎ
　＞　ＩＢ、　７．　Ｄであれば、コンパレータ４は起
動信号を警報手段５に送る。なお、上記の比較は絶対値
が問題であって、正負は考慮する必要がなく、　Ｉｍｅ
ａｎ　とＩｓ、　Ｔ、　Ｄ２の値をコンパレータ（−入
力して比較する方が、演算回路３における開平演算の手
順と処理タイムを節約できて合理的である。また、負荷
基準値Ｉ８．　Ｔ、　Ｄは、使用する直流モータの連続
定格電流（前記従来例（−おける４２アンペア）を基準
として、フェールセーフを考慮すればよい。

警報手段５は本実施例においてはアラームランプである
が、ブザーなどの音響によっても差支えないし、直接電
源装置と連動させる方法も考えられる。制御手段６は、
タイマを備えてクロックパルスを発し、前記時間間隔を
限時すると共に、演算単位時間の設定を行う。また、Ｒ
ＯＭを備えたＣＰＵを使用して、演算手段を兼ね、前記
各手段をプログラムによるシーケンス制御することも容
であり、プリンタ（二連結して、アラームの発生頻変を
記録すると、加ニブログラムのデユーティを調整する参
考になる他、焼損原因探究の資料（二も役立つ。

第２図は、本発明による直流モータ負荷率監視方法の一
例を示すフローチャートである。このフローチャートに
前記の実施例を適用して、演算および比較の一例を説明
する。直流モータの定格は４２Ａ／６２Ａ、従って負荷
基準値はフェールセーフを考慮してＩＳ、Ｔ、Ｄ＋４２
ＡＸ　Ｑ、８．すなわち３３アンペアとする。切削電流
はＩＬ＝２１Ａに抑えることができたが、加減速時には
定格いっばいのｌ５−６２Ａが流れるので、本発明の監
視装置（二より、サンプリングの時間間隔２００ミリ秒
、演算単位時間Ｔ−３０秒で負荷率の急変を監視するも
のとする。さて、フローチャートにおいて、装置を始動
すると、メモリのクリア■が行われて準備が完了し、タ
イマからの同期信号に基いて、２００ミリ秒毎（二電流
データＩｎと時間間隔データｔｎがサンプリング■され
る。次に上記のデータに基いて、第１の演算手順■でに
、　−Ｉｎ’　ｘ　ｔｎが算出される。続く第２の演算
手順■はΣＫｎ−ΣＫｎ−１＋Ｋｎと第１の演算結果を
債分して行くと共に１時間データもΣｔｎ−Σｔ、ｎ１
−１−ｔ＋ｎ　と加算して行く。

そして、この時間Σｔｒ］が前記時間設定Ｔ−３０秒を
越えると、演算結果は比較手順■（＝送られる。例えば
、３０秒間（＝切削作業が計２０秒、加減速に計９秒、
休止時間が計１秒サンプリングされたとすると。

Ｉ　ｍｅａｎ２−　（（２１）”　ｘ　２０−１−　（
６２）２ｘ　９）÷３０中１４４７ 一方、ＩＳ、Ｔ、Ｄ２＝　（３３）２−１０８９である
ノテ。

比較手順■の結果はＩ　ｍｅａｎ２＞　Ｉ　Ｓ、　Ｔ、
　Ｄ２となり、起動信号が発せられて、アラーム点灯■
となる。

この結果は、プリンタがセットされていれば、プリント
アウト■される。

以上説明したように、本発明は、直流モータの分野では
従来重視されなかった電流変動の瞬間値を微小な時間間
隔でサンプリングし、定格規準よりも短時間当りの実効
電流値を頻繁に算出・比較、判定するので、加工サイク
ルの早い、苛酷な運転状況における負荷率をリアルタイ
ムに監視することができ、過熱、焼損の防止にきわめて
効果の藁いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した直流モータ負荷率監視装置の
概略構成図、第２図は本発明による直流モータ負荷率監
視方法の一例を示すフローチャートである。 １・・・　検出子役　２・・・　２値化手段３・・・　
演算手段　４・・・　比較手段５・・・　警報手段　６
・・・　制御手段特許出願人　日立精機株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流モータの駆動電流の瞬間値を微小な時間間隔で検出
   する手順と、検出された電流の瞬間値を２値化する手順
   と、２値化された電流値を自乗し、これを所定の時間当
   り積分・平均・開平演算して実効電流値を算出−「る手
   順と、算出された実効電流値を所定の負荷基準値に比較
   する手順と、前記実効電流値が前記負荷基準値よりも大
   なる場合に警報を発する手順とを備えて成ることを特徴
   とする直流モータの負荷率監視方法。