JPS61207967A - 電動機の速度制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は速度検出器の出力信号、特に、ロータリーエン
コーダの出力信号が何らかの原因で発生しなくなった故
障をフェールセーフにする電動機の速度制御装置に関す
る。

〔発明の背景〕

従来、速度検出器の故障をフェールセーフにする手法と
して、例えば、特公昭５７−３１１０１号公報に開示さ
れているように、二個の速度検出器から出力される速度
検出信号を比較して検出器の故障をフェールセーフにす
る方法がある。この方法は信頼性の点では良いが、高価
な検出器を二個使用するため、安価な速度制御装置が実
現できない問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は一個速度検出器でも速度検出器の故障を
フェールセーフにすることができる安価で信頼性の高い
電動機の速度制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はロータリーエンコーダから四相の信号ａ、ａ、
ｂ、ｂ　（ａ、ｂ：ａ、ｂの各信号と１８０゜位相差を
持つ）が出力されることを基本にしている。電動機の回
転速度を計測するために使用している９０”の位相差を
持つ二相信号ａ及びｂ或いはａ及びｂのうち何れか一つ
の相の信号が欠相したことを検出する一相欠相手段を設
け、この手段から出力される欠相検出信号によって欠相
が発生した相の信号から１８０°位相差を持つ信号に切
替えるよう＆ミしてロータリーエンコーダの故障をフェ
ルセールになるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。第１図は本発明の電動
機の速度制御装置の構成を示したものである。これは電
動機５０、この電動機５０に電力を供給する電力変換器
５１．この電力変換器の出力電圧、或いは、電流を検出
する電圧・電流検出＠５２．電動機５０の回転軸に取付
けられた四相信号ａ、ａ、ｂ、ｂを出力するロータリー
エンコーダ５３、二相信号ａ、ｂを取り込み、両者の信
号のうち何れか一相の信号が欠相した場合に欠相検出信
号ｅ、ｈを発生する一相欠相手段器５５四相信号ａ、ｂ
、７２丁を取込み、欠相検出信号ａ、ｈによって四相信
号のうち互いに９０’位相差を持つ二相信号ａａ、ｂｂ
を発生する二相信号選択器５６、二相信号ａａ、ｂｂ及
び電圧、電流検出器５２から検出される電流或は電圧を
取込み電動機５３の速度を所定の値に制御する速度制御
回路５４とから成る。第１回の二相信号選択器５６が欠
相をフェールセーフにする働きをする回路である。次に
この回路を使って一相欠相が起った場合、欠相した信号
に替わる信号がどのように形成され、欠相をフェールセ
ーフにするかについて説明する。第２図は四相信号のう
ちの二相信号ａ、ｂを使用して電動機の回転速度を計測
している間に０点で信号ａの相に欠相が発生した場合の
タイムチャートを示したものである。

電動機の速度制御装置の制御電源が投入されると、速度
制御回路５４からハイレベルからローレベル変化する論
理信号５ＴＲＡＴがａ、ａ信号切替回路２００内のリセ
ット、セット、フリップ、フロップ回路７１及びす、ｂ
信号切替回路２０１内の同一回路（図示せず）のリセッ
ト端子に送信される。

なお回路２０１の構成は回路２００と全く同一であるた
め、回路２００の動作を中心に以後説明する・。

０点で欠相が発生すると、一相欠相欠出器５５から欠相
検出信号ｅが出力される。信号ｅは回路２００のＤタイ
プのラッチ回路７０のデータ入力端子に送信される。一
方５回路７０のクロック端子には欠相した相の信号と１
８０”位相差を持つ、信号ａが入力されているため、信
号ｅは信号ａに同期した信号ｅ′に回路７０によって変
換させる。これはロータリーエンコーダから出力される
パルスの同動に速度制御回路５４に入力される信号ａａ
に一致させて切替え時点でも正確な速度が得られるよう
にするためである。

信号ｅ′はリセット、セット、フリップ、フロつプ回路
７１セヅト端子に入力されているため回路７１は信号ｅ
′と同一の信号に変化する。二人力ナンド回路７２の一
方の入力端子には信号ａが、もう一方の入力端子には回
路７１の反転した信号が入力されているために、信号ａ
は信号ｅ′のレベルがローからハイに変化した時点から
回路７２から出力されなくなる。即ち、信号ｍはこの時
点からローレベルになる。また、二人力ナンド回路７３
の一方の入力端子には回路７１の出力信号が、もう一方
の入力端子には信号ａと１８０′位相差の持つ信号７の
レベルを反転して得られる信号（欠相した相の信号と同
相の信号）を入力されている。このため、信号ｅ′のレ
ベルがローからハイに変化すると、ロータリーエンコー
ダーから出力される信号７に代って信号７のレベルを反
転した信号が回路７３から出力される。この結果、第２
図に示す信号ｋが得られる。速度制御回路５４に入力さ
れる二相信号はノア回路７４で信号ｍとｋとの論理和を
とって得ている。この結果、０点で、信号ａの相が欠相
しても信号ａと同一の位相の信号が速度制御回路５４に
入力されるため、一相欠相をフェールセーフにすること
ができる。

ここで第２図のタイムチャートから、欠相時点以後の信
号ａａの波形の連続性は欠相を高速に検出できればでき
る程良くなることが分かる。そこで一相欠相をロータリ
ーエンコーダから出力される信号の一周期以内で検出で
きる一相欠相検出器５５の構成について説明する。第３
図はその具体的な回路構成を示したものである。回路５
５ではロータリーエンコーダ５３から出力される二相信
号ａ、ｂの組合せ（ａ、ｂ）及びこれらの信号のレベル
をインバータ１０によって反転して得られた信号ａ’　
、ｂ’の組合せ（ａ’　ｔ　ｂ’　）　　を使用して、
これらの組合せのうち、何れか一つの信号が発生しなく
なった欠相状態が出現した場合、その故障に対応した組
合せの中のもう一方の正常な信号のレベルが変化した時
点で、欠相をＤタイプのラッチ回路１１０，１１１，１
１２，１１３等を使用して検出する。

欠相検出信号ｅが得られる過程を第４図に示すタイムチ
ャートを使用して説明する。この図は信号ａが信号すに
対して９０’位相が遅れた状態でＡ１点で信号ａに欠相
が生じた場合を示したものである。

Ａ１点で信号ａが欠相すると、信号すの立上り時点Ｂ□
で信号ａがローレベルになっていることを回路１１０に
よって検出される。即ち、この時点で回路１１０の出力
信号Ｃはハイレベルからローレベルへと変化する。一方
、他のラッチ回路の出力信号ｄ＊　ｆ＋　ｇのレベルは
この欠相時点では信号ａのレベルがロー、信号ａ′のレ
ベルがハイと変化するが、信号すが正常になっているた
め、ハイレベルの状態に保持されている。この結果、回
路１１０の出力信号Ｃ１回路１１１の出力信号ｄとの両
者のの排他論理をとって得られる信号ｅレベルのみが、
Ｂ１での信号Ｃのレベル変化と同時にローからハイへと
変化して、信号ａの欠相が検出される。この欠相は図か
ら一周期以内の遅れで検出していることが分かる。

以上は信号ａが信号すに対して９０°位相が遅れた状態
でａ相が欠相した場合であるが、ｂ相が欠相した場合は
同様な考え方で、信号りのレベルがローからハイに変化
する。つまり、信号ａの欠相は信号ｅで、信号すの欠相
は信号りで検出される。また、電動機の回転方何が変わ
って信号ａが信号すに対して９０°位相が進んだ場合は
ａ相の欠相は第５図のタイムチャートに示すように、信
号りで検出される。即ち、回転方向が変化に対応して回
路２００及び回路２０１に入力している欠相検出信号ｅ
、ｈを切替える欠相検出信号切替回路が必要になる。し
かし、回転方向判別信号は二相信号ａ、ｂから容易に形
成できるため、切替回路は第１図に記されていない、な
お欠相検出信号によってフェールセーフにして運転を続
行し、再度同じような故障が発生した場合、二度目に発
生した欠相検出信号を使用して運転停止すれば良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロータリーエンコーダから出力される
信号の欠相をロータリーエンコーダの出力信号の一周期
以内の遅れで、検出できるため、欠相時点で二相信号の
乱れを最少に留めることができ、速度計速の信頼性が向
上する。更に、速度検出器を一個で故障をフェールセー
フにできるため、安価な速度制御装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動機の速度制御装置の構成図、第２
図は二相信号選択器の動作を示すタイムチャート、第３
図は一相欠相検出器の構成図、第４図は信号ａが信号す
より９０″位相が遅れた状態で信号ａの相の欠相検出を
示すタイムチャート、第５図は信号ａが信号すより９０
°位相が・進んだ状態で信号ａの相の欠相検出を示すタ
イムチャートである。 ５０・・・電動機、５１・・・電力変換器、５２・・・
電流電圧検出器、５３・・・ロータリーエンコーダ、５
４・・・速度制御回路、５５・・・１相欠相検出器、２
００・・・ａ、〒信号切替回路、２０１・・・ｂ、ｂ信
号切替回路、７０，１１０，１１１，１１２，１１３・
・・ラッチ回路、７１・・・リセット・セット・フリッ
プ・フロップ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電動機の回転軸に取り付けられたロータリーエンコ
   ーダ、このロータリーエンコーダから出力される互いに
   ９０°位相差のある二相信号ａ及びｂ或いは前記二相信
   号とそれぞれ１８０°位相差を持つ信号＠ａ＠及び＠ｂ
   ＠のうち何れか一つの二相信号を使用して前記電動機の
   回転速度を計測して回転速度を所定の値に調整する速度
   制御回路、この速度制御回路の出力信号に基づいて前記
   電動機を駆動する電力変換器を備えた電動機の速度制御
   装置において、 前記二相信号ａ及びｂ或いは＠ａ＠及び＠ｂ＠のうちの
   何れか一相の信号が欠相したことを検出する一相欠相検
   出手段と、前記一相欠相検出手段から出力される欠相検
   出信号に基づいて前記四相信号ａ、ｂ、＠ａ＠、＠ｂ＠
   の中から二相信号を選択する二相信号選択手段とによつ
   て前記電動機の回転数を計測する二相信号を決定するよ
   うにしたことを特徴とする電動機の速度制御装置。