JPH0222636B2 - - Google Patents
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- JPH0222636B2 JPH0222636B2 JP58122028A JP12202883A JPH0222636B2 JP H0222636 B2 JPH0222636 B2 JP H0222636B2 JP 58122028 A JP58122028 A JP 58122028A JP 12202883 A JP12202883 A JP 12202883A JP H0222636 B2 JPH0222636 B2 JP H0222636B2
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- JP
- Japan
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- motor
- voltage
- semiconductor switch
- drive
- output
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
- H02H7/08—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for dynamo-electric motors
Landscapes
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、直流モータ駆動装置の異常検出装置
に関し、特にロボツトや工作機械等の速度フイー
ドバツク回路を用いた直流モータにおける異常検
出装置の新規な改良に関するものである。
に関し、特にロボツトや工作機械等の速度フイー
ドバツク回路を用いた直流モータにおける異常検
出装置の新規な改良に関するものである。
一般に、ロボツト及び工作機械等の如く、機械
的に可動部分を有し、その可動部分が動作する事
を許されない領域にまで動く事を禁止するために
は、そのストロークエンドに機械的なストツパー
を設けたり、あるいはオーバーラン検出回路、過
速度検出回路を設ける等の種々の方法が考えられ
ている。しかしながら、速度フイードバツク回路
が動作しなくなるとモータは暴走を起し、過速度
検出回路は速度が検出されないので動作せず暴走
の場合の速度はかなりの速度になるため、オーバ
ーラン検出回路が働らいても、慣性により長い距
離をオーバーランしたり、また異常な速度で機械
的ストツパーに衝突して、駆動機構やストツパを
損傷し、重大な故障を引き起す。また、ブラシを
有する直流モータにおいては、ブラシが摩耗して
くると、ブラシとコミユテータの接触が不安定に
なり良好な駆動特性を示さなくなるが、これを確
実に検出するのは難しいのが現状である。
的に可動部分を有し、その可動部分が動作する事
を許されない領域にまで動く事を禁止するために
は、そのストロークエンドに機械的なストツパー
を設けたり、あるいはオーバーラン検出回路、過
速度検出回路を設ける等の種々の方法が考えられ
ている。しかしながら、速度フイードバツク回路
が動作しなくなるとモータは暴走を起し、過速度
検出回路は速度が検出されないので動作せず暴走
の場合の速度はかなりの速度になるため、オーバ
ーラン検出回路が働らいても、慣性により長い距
離をオーバーランしたり、また異常な速度で機械
的ストツパーに衝突して、駆動機構やストツパを
損傷し、重大な故障を引き起す。また、ブラシを
有する直流モータにおいては、ブラシが摩耗して
くると、ブラシとコミユテータの接触が不安定に
なり良好な駆動特性を示さなくなるが、これを確
実に検出するのは難しいのが現状である。
以上、述べた様に現在の直流モータ駆動回路は
種々の問題点を有しており、特に直流モータを使
用した機器の信頼性を確保する上において重要な
課題になつている。
種々の問題点を有しており、特に直流モータを使
用した機器の信頼性を確保する上において重要な
課題になつている。
本発明は上記問題点を速やかに解決すべくなさ
れ、直流モータ駆動回路の異常動作の検出を目的
としたものであり、特にロボツト、工作機械等の
速度フイードバツク回路を利用した直流モータ駆
動回路におけるモータ及びモータ駆動の異常、及
び速度フイードバツク回路の異常をも検出し、暴
走に到る前にモータを止め、故障を引きおこすこ
とのない装置を提供する事を目的とする。
れ、直流モータ駆動回路の異常動作の検出を目的
としたものであり、特にロボツト、工作機械等の
速度フイードバツク回路を利用した直流モータ駆
動回路におけるモータ及びモータ駆動の異常、及
び速度フイードバツク回路の異常をも検出し、暴
走に到る前にモータを止め、故障を引きおこすこ
とのない装置を提供する事を目的とする。
本発明の骨子は直流モータの基本的性質である
関係式(1)、(2)に基づいている。
関係式(1)、(2)に基づいている。
VT=VI+RAIA ……(1)
VI=KN ……(2)
ここで
VT;直流モータの端子間電圧(V)
VI;直流モータの誘起電圧(V)
RA;電機子抵抗(Ω)
IA;電機子電流(A)
K;誘起電圧常数(V/RPM)
N;モータ回転数(RPM)である。
(1)、(2)から
VT−KN−RAIA=0 ……(3)
式が導かれる。
速度検出信号はモータ回転数と比例するので、
(3)式のNに速度検出信号を使用し、比例定数の設
定を(3)式が成立する様にすれば良い。
(3)式のNに速度検出信号を使用し、比例定数の設
定を(3)式が成立する様にすれば良い。
第1図は、前記の如き直流モータのフイードバ
ツク駆動装置における(3)式を演算する本発明の一
実施例を示したものである。以下に本実施例を説
明する。
ツク駆動装置における(3)式を演算する本発明の一
実施例を示したものである。以下に本実施例を説
明する。
第1図において、Aは駆動回路、1は駆動回路
Aの電源端子A1に接続された直流モータ、2は
直流モータ1の回転数を検出し速度信号V1を出
力する回転速度検出器としてのタコゼネレータで
あり、速度信号V1は駆動回路Aのフイードバツ
ク回路としても使用する。3はオペアンプ30を
有し直流モータ1の端子間電圧VTを出力するた
めの差動増幅器からなる端子間電圧検出器、4は
オペアンプ40を有し直流モータ1の電機子電流
IAを検出するための差動増幅器からなる電機子電
流検出器、5は加算器であり、この加算器5は回
転速度信号V1と電機子電流IAの変換電圧VAとを
それぞれ重みづけ抵抗10,11を介して加算
し、加算電圧5αを出力する。6は減算器であ
り、重みづけ抵抗9を介した端子間電圧VTから
前記加算電圧5αを減算する。これら加算器5、
減算器6、重みづけ抵抗9,10,11は各検出
器2,3,4からの出力を演算するための演算回
路を構成している。
Aの電源端子A1に接続された直流モータ、2は
直流モータ1の回転数を検出し速度信号V1を出
力する回転速度検出器としてのタコゼネレータで
あり、速度信号V1は駆動回路Aのフイードバツ
ク回路としても使用する。3はオペアンプ30を
有し直流モータ1の端子間電圧VTを出力するた
めの差動増幅器からなる端子間電圧検出器、4は
オペアンプ40を有し直流モータ1の電機子電流
IAを検出するための差動増幅器からなる電機子電
流検出器、5は加算器であり、この加算器5は回
転速度信号V1と電機子電流IAの変換電圧VAとを
それぞれ重みづけ抵抗10,11を介して加算
し、加算電圧5αを出力する。6は減算器であ
り、重みづけ抵抗9を介した端子間電圧VTから
前記加算電圧5αを減算する。これら加算器5、
減算器6、重みづけ抵抗9,10,11は各検出
器2,3,4からの出力を演算するための演算回
路を構成している。
7はオペアンプ70およびコンデンサ8を有し
演算出力Pを検出する積分増幅器であり、出力電
圧Pが0でないとき異常検出信号Sを出力する。
Rは他方の電源端子A2に接続され電機子電流IA
を電圧信号に変換して検出器4に供給するための
変換抵抗である。
演算出力Pを検出する積分増幅器であり、出力電
圧Pが0でないとき異常検出信号Sを出力する。
Rは他方の電源端子A2に接続され電機子電流IA
を電圧信号に変換して検出器4に供給するための
変換抵抗である。
次に動作について説明する。
直流モータ1が駆動回路Aにより駆動される
と、モータ1の端子間電圧VTは、差動増幅器か
らなる検出器3により検出されて出力となる。
又、電機子電流IAは、変換抵抗Rの端子間に生ず
る電圧を差動増幅からなる検出器4によつて検出
されて変換電圧VAとして出力される。更に、モ
ータ1の回転速度は、タコゼネレータ2を介して
検出され回転速度信号V1として出力される。
と、モータ1の端子間電圧VTは、差動増幅器か
らなる検出器3により検出されて出力となる。
又、電機子電流IAは、変換抵抗Rの端子間に生ず
る電圧を差動増幅からなる検出器4によつて検出
されて変換電圧VAとして出力される。更に、モ
ータ1の回転速度は、タコゼネレータ2を介して
検出され回転速度信号V1として出力される。
これら検出器2,3,4からの出力電圧V1,
VT,VAは前述のように、重みづけ抵抗9,10,
11を介して演算されるが、各重みづけ抵抗は、
前記(3)式が成立するように各電圧が補正されるよ
うな値に設定されている。従つて、駆動回路Aフ
イードバツク回路共に正常に動作している時は、
(3)式が成立するため一次遅れ増幅器7の出力Sは
大略零電位になる。しかし、モータ1を駆動する
電機子までの配線が断線したり、ブラシとコミユ
テータの接触不良が発生すると、検出器3におけ
る端子間電圧VTは発生するが、電流IAが零にな
る。一方、このときモータ1は駆動できなくなる
ので、回転数Nは零となるか、又は回転中に故障
した場合は零に近づいてゆくことから(3)式に基づ
く値は0とならず前記一次遅れ増幅器7の出力S
は零電位ではなくなる。またタコゼネレータ2に
よる速度フイードバツク信号V1が故障により出
力されなくなつた場合を想定すると、実際にはモ
ータ1が駆動され回転していたとしても、(3)式に
おける回転数Nが零として検出されるにもかかわ
らず、他の信号が発生しているので、やはり、(3)
式に基づく一次遅れ増幅器7の出力Sは零電位で
はなくなる。従つて、出力Sは異常検出信号とし
て捕えられ所定の値を越えたとき、図示しないス
イツチ等を介してモータ1の駆動を止めることが
できる。
VT,VAは前述のように、重みづけ抵抗9,10,
11を介して演算されるが、各重みづけ抵抗は、
前記(3)式が成立するように各電圧が補正されるよ
うな値に設定されている。従つて、駆動回路Aフ
イードバツク回路共に正常に動作している時は、
(3)式が成立するため一次遅れ増幅器7の出力Sは
大略零電位になる。しかし、モータ1を駆動する
電機子までの配線が断線したり、ブラシとコミユ
テータの接触不良が発生すると、検出器3におけ
る端子間電圧VTは発生するが、電流IAが零にな
る。一方、このときモータ1は駆動できなくなる
ので、回転数Nは零となるか、又は回転中に故障
した場合は零に近づいてゆくことから(3)式に基づ
く値は0とならず前記一次遅れ増幅器7の出力S
は零電位ではなくなる。またタコゼネレータ2に
よる速度フイードバツク信号V1が故障により出
力されなくなつた場合を想定すると、実際にはモ
ータ1が駆動され回転していたとしても、(3)式に
おける回転数Nが零として検出されるにもかかわ
らず、他の信号が発生しているので、やはり、(3)
式に基づく一次遅れ増幅器7の出力Sは零電位で
はなくなる。従つて、出力Sは異常検出信号とし
て捕えられ所定の値を越えたとき、図示しないス
イツチ等を介してモータ1の駆動を止めることが
できる。
このように、第1図の検出装置によつて駆動状
態の異常、フイードバツク回路の異常が検出でき
る。
態の異常、フイードバツク回路の異常が検出でき
る。
コンデンサ8は、一次遅れ増幅器7として必要
なものであり直流モータ1がブラシモータであつ
たりした場合の電流のふらつきによる影響をとり
去るものであり、またモータ1の駆動がパルス巾
変調回路の様な場合においても、本発明を実現可
能なものにする。
なものであり直流モータ1がブラシモータであつ
たりした場合の電流のふらつきによる影響をとり
去るものであり、またモータ1の駆動がパルス巾
変調回路の様な場合においても、本発明を実現可
能なものにする。
第2図は本発明を正逆転パルス巾変調駆動回路
に応用した他の一実施例であり、第1図と対応す
る個所にはそれぞれ同符号を付けて説明を省略す
る。
に応用した他の一実施例であり、第1図と対応す
る個所にはそれぞれ同符号を付けて説明を省略す
る。
第2図において、Bは後述する半導体スイツチ
およびフライホイールダイオードと共に駆動回路
構成する駆動制御回路である。この駆動制御回路
Bの駆動電源の一端B1には第1、第2の半導体
スイツチとしてのトランジスタ12,13が接続
され、更に各トランジスタ12,13にはフライ
ホイールダイオード18,19がそれぞれ並列接
続されている。16,17は電機子電流IA,IA′
を各々電圧変換する第1、第2の変換抵抗であ
り、各検出器2,3,4の電源と共通電位をとる
ための駆動電源の他端B2に並列接続されている。
およびフライホイールダイオードと共に駆動回路
構成する駆動制御回路である。この駆動制御回路
Bの駆動電源の一端B1には第1、第2の半導体
スイツチとしてのトランジスタ12,13が接続
され、更に各トランジスタ12,13にはフライ
ホイールダイオード18,19がそれぞれ並列接
続されている。16,17は電機子電流IA,IA′
を各々電圧変換する第1、第2の変換抵抗であ
り、各検出器2,3,4の電源と共通電位をとる
ための駆動電源の他端B2に並列接続されている。
14,15は第3、第4の半導体スイツチとし
てのトランジスタであり、それぞれトランジスタ
12,13と抵抗16,17との間に直列接続さ
れ、トランジスタ12,13と共に駆動制御回路
Bにより制御されることにより、モータ1に対し
てブリツジ形式に正逆転パルス巾変調駆動するよ
うに構成されている。20,21はトランジスタ
14,15にそれぞれ並列接続されたフライホイ
ールダイオードである。
てのトランジスタであり、それぞれトランジスタ
12,13と抵抗16,17との間に直列接続さ
れ、トランジスタ12,13と共に駆動制御回路
Bにより制御されることにより、モータ1に対し
てブリツジ形式に正逆転パルス巾変調駆動するよ
うに構成されている。20,21はトランジスタ
14,15にそれぞれ並列接続されたフライホイ
ールダイオードである。
第1図の実施例と異なる所は、正転駆動電流と
逆転駆動電流とをそれぞれ別の抵抗16,17で
電圧変換し差動増巾器からなる検出器4に入力す
る事であり、この方式により、差動増巾器の入力
が基準電位からの電流による抵抗降下電圧による
ため検出精度が高く、しかもフライホイール電流
をも正確に検出できる様になつている。また、(3)
式を演算する回路は単純な反転加算回路になつて
いるが、これは、あらかじめ、端子電圧信号と、
回転速度信号、電流信号の極性を反転しているた
め、論理的には減算回路である。又、電圧検出器
として差動増幅器を用いたので、安価に回路が構
成できた。
逆転駆動電流とをそれぞれ別の抵抗16,17で
電圧変換し差動増巾器からなる検出器4に入力す
る事であり、この方式により、差動増巾器の入力
が基準電位からの電流による抵抗降下電圧による
ため検出精度が高く、しかもフライホイール電流
をも正確に検出できる様になつている。また、(3)
式を演算する回路は単純な反転加算回路になつて
いるが、これは、あらかじめ、端子電圧信号と、
回転速度信号、電流信号の極性を反転しているた
め、論理的には減算回路である。又、電圧検出器
として差動増幅器を用いたので、安価に回路が構
成できた。
尚、速度検出器は、タコゼネレータ2以外に
も、エンコーダ、レゾルバ等の位置検出器の信号
を微分したり、増巾位置パルスを周波数電圧変換
して得る事が可能である。
も、エンコーダ、レゾルバ等の位置検出器の信号
を微分したり、増巾位置パルスを周波数電圧変換
して得る事が可能である。
また、電流検出器4としては、磁性体のギヤツ
プにホール素子を組み込み、電機子電流で磁性体
に磁気を発生する様にした電流検出器を使用する
事ができる。
プにホール素子を組み込み、電機子電流で磁性体
に磁気を発生する様にした電流検出器を使用する
事ができる。
更に、半導体スイツチとしてもトランジスタ1
2〜15以外にFET等で作用することは言うま
でもない。
2〜15以外にFET等で作用することは言うま
でもない。
以上の如く本発明によつて、直流モータの駆動
回路、フイードバツク回路に異常状態が発生して
も確実に安全に検出でき、直流モータを使用した
機器の安全性を飛躍的に高める事ができ、その技
術的効果は顕著である。
回路、フイードバツク回路に異常状態が発生して
も確実に安全に検出でき、直流モータを使用した
機器の安全性を飛躍的に高める事ができ、その技
術的効果は顕著である。
第1図、第2図は本発明のそれぞれ異なる実施
例を示すブロツク図である。 図中、1は直流モータ、2はタコゼネレータ
(回転速度検出器)、3は端子間電圧検出器、4は
電機子電流検出器、5は加算器、6は減算器、7
は一次遅れ増幅器、8はコンデンサ、9,10,
11は重みづけ抵抗、12〜15はトランジスタ
(半導体スイツチ)、16,17,Rは抵抗、18
〜21はフライホイールダイオード、Aは懼動回
路、Bは駆動制御回路である。
例を示すブロツク図である。 図中、1は直流モータ、2はタコゼネレータ
(回転速度検出器)、3は端子間電圧検出器、4は
電機子電流検出器、5は加算器、6は減算器、7
は一次遅れ増幅器、8はコンデンサ、9,10,
11は重みづけ抵抗、12〜15はトランジスタ
(半導体スイツチ)、16,17,Rは抵抗、18
〜21はフライホイールダイオード、Aは懼動回
路、Bは駆動制御回路である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 直流モータを駆動するための駆動回路と、前
記直流モータの回転数を検出し速度信号を出力す
る回転速度検出器と、前記直流モータの端子間電
圧を検出し出力する差動増幅器からなる端子間電
圧検出器と、前記直流モータの電機子電流を検出
し変換電圧を出力する電機子電流検出器と、前記
回転速度検出器の出力を前記直流モータの誘起電
圧に変換すると共に前記端子間電圧検出器の出力
電圧より、この誘起電圧と前記電機子電流検出器
からの出力電圧とを減算するための演算回路と、
前記各検出器からの出力電圧を加算するための演
算回路と、この演算回路の出力を一次遅れ増幅す
るための一次遅れ増幅器とからなり、前記演算回
路の出力が“0”または“大略0”、でないとき、
即ち関係式(端子間電圧)−(誘起電圧)−(電機子
電流)×(電機子抵抗)=0または≒0、でないと
き、前記一次遅れ増幅器が前記直流モータの駆動
状態の異常を検出し、異常検出信号を出力する構
成としたことを特徴とする直流モータ駆動装置の
異常検出装置。 2 前記駆動回路は、駆動制御回路と、この駆動
制御回路の駆動電源の一端に並列接続された第1
および第2の半導体スイツチと、この第1および
第2の半導体スイツチに各々並列に接続されたフ
ライホイールダイオードと、前記各検出器の電源
と共通電位をとるための前記駆動電源の他端に並
列接続されて前記電機子電流を電圧に変えるため
の第1および第2の抵抗と、この第1の抵抗と前
記第1の半導体スイツチとの間に直列接続された
第3の半導体スイツチと、前記第2の抵抗と第2
の半導体スイツチとの間に直列接続された第4の
半導体スイツチと、前記第3の半導体スイツチお
よび第1の抵抗と、前記第4の半導体スイツチお
よび第2の抵抗とに対し各々並列に接続されたフ
ライホイールダイオードとを備え、前記第1〜第
4の半導体スイツチが前記直流モータに対してブ
リツジ形式に正逆転パルス幅変調駆動すると共
に、前記第3の半導体スイツチと第1の抵抗及び
第4の半導体スイツチと第2の抵抗との各接続点
の電圧を差動増幅することにより前記電機子電流
を検出する構成としたことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の直流モータ駆動装置の異常検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122028A JPS6013489A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 直流モ−タ駆動装置の異常検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58122028A JPS6013489A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 直流モ−タ駆動装置の異常検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6013489A JPS6013489A (ja) | 1985-01-23 |
| JPH0222636B2 true JPH0222636B2 (ja) | 1990-05-21 |
Family
ID=14825801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58122028A Granted JPS6013489A (ja) | 1983-07-05 | 1983-07-05 | 直流モ−タ駆動装置の異常検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6013489A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61224891A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | 制御用サ−ボモ−タの速度制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5688685A (en) * | 1979-12-20 | 1981-07-18 | Pioneer Video Corp | Circuit for detecting counter-electromotive force and driving current |
| JPS576588A (en) * | 1980-06-13 | 1982-01-13 | Toyota Motor Corp | Detecting circuit for abnormality of tacho-generator |
-
1983
- 1983-07-05 JP JP58122028A patent/JPS6013489A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6013489A (ja) | 1985-01-23 |
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