JPH1175349A - モータ交換時期検出装置および検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な方法によってモータの交換時期
を察知する方法と、モータの交換時期を察知して交換を
促すような表示を行うことが可能なモータ交換時期検出
装置の実現を課題とする。 【解決手段】 直流電源から直流モータ１に供給される
電流の波形を電流検出用抵抗２とモータ電流検出回路３
を用いて検出し、この検出電流波形中に含まれるパルス
状雑音のパルス波高値を検出して波高値の設定値と比較
回路７で比較し、この比較回路７が波高設定値よりも大
きいとしたパルス状雑音の所定計数期間内での発生件数
をパルスカウンタ８で計数してその計数値が所定数より
も大きい場合は、モータ交換時期と判断し、その旨の表
示をキーパネル部で行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータ交換時期検
出装置および検出方法に関し、特にモータの寿命による
動作停止前にモータの不良を予告可能なモータ交換時期
検出装置とその検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】直流モータは、固定子側に界磁磁界とブ
ラシを備え、回転子側に巻線とブラシからの給電を受け
巻線電流の方向を切り換える整流子を備えている。この
ような構成であるため、 １）小型軽量で高能率である。 ２）回転数が電源周波数と無関係でかつ回転数制御が容
易で応答性が良い。 ３）消費電力が少ない。 ４）始動トルクが大きい。 等という制御用のモータとしてまことに好適な適性を有
している。したがって、事務機や各種の工作機械などの
さまざまな機器の駆動源として広く用いられている。

【０００３】直流モータには最近ではブラシを持たない
ブラシレス直流モータも広く用いられているが、ブラシ
レス直流モータは比較的高価であり始動トルクが小さい
などの短所もあるため、従来どうりのブラシ付き直流モ
ータが用いられている場合も少なくない。

【０００４】ブラシ付き直流モータでは、ブラシと整流
子が摺り接触しながら回転するため、ブラシが磨耗し、
長時間の使用にはどうしても限度がある。したがって、
定期的な保守が必要であり、ブラシの磨耗状況によって
新しいブラシあるいは新しいモータに取り替える交換の
必要がある。

【０００５】このように、モータに寿命がきた場合に
は、その交換時期を誤ると突然モータが不良になって停
止し、大きな事故になる危険が存在する。したがってブ
ラシまたはモータの交換時期を正確に予測し、検出する
装置や検出方法が必要とされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来
は、直流モータの不良を予告してその交換時期を指摘す
る方法や装置がなく、そのためにモータが突然停止して
大きな事故になったり、モータの不良であるにも拘ら
ず、原因が不明なままモータを使用している機器そのも
のを廃棄してしまう等の不都合が生まれる虞があった。

【０００７】本発明はこの点を解決して、比較的簡単な
方法によってモータの交換時期を察知する方法と、モー
タの交換時期を察知して交換を促すような表示を行うこ
とが可能なモータ交換時期検出装置の実現を課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ブラシ付き直流モータの寿命を判定して
このモータの交換時期を表示するモータ交換時期検出装
置において、直流電源から前記直流モータに供給される
電流の波形を検出する電流波形検出手段と、この電流波
形検出手段が検出する電流波形中に含まれるパルス状雑
音のパルス波高値を検出して波高設定値と比較判定する
パルス波高値検出手段と、このパルス波高値検出手段が
前記波高設定値よりも大きいと判定したパルス状雑音の
所定計数期間内での発生件数を計数しパルス数設定値と
比較判定するパルス数検出手段と、このパルス数検出手
段が計数したパルス状雑音の発生件数が前記パルス数設
定値よりも多い場合はモータ交換時期と判断し、その旨
の表示を行う寿命表示手段とを具備することを特徴とす
る。

【０００９】また、ブラシ付き直流モータの劣化を察知
してこのモータの交換時期を判定するモータ交換時期の
検出方法において、直流電源からブラシ付き直流モータ
に供給される電流の波形を検出し、この検出した電流波
形中に含まれるパルス状雑音のパルス波高値が所定期間
内に波高設定値よりも大きくなった回数がパルス数設定
値よりも多くなったときモータ交換時期と判断すること
を特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるモータ交換
時期検出装置とモータ交換時期検出方法を添付図面を参
照にして詳細に説明する。例として、磁気記録再生装置
におけるカセットの装着、排出機構であるカセットコン
パートメントの駆動用モータ（ブラシ付き）について、
その動作時の電流波形を図１、図２および図３に示し
た。

【００１１】図１〜図３において、（ａ）は装着時すな
わちカセットコンパートメントが外部に出ていてカセッ
トを装置内に運び込む動作時（以下ＤＯＷＮ時で表す）
の波形を示し、（ｂ）は排出時すなわちカセットコンパ
ートメントを装置内から外部に押し出す動作時（以下Ｕ
Ｐ時で表す）の波形を示している。これらの図で、図１
は比較的新しいモータの電流波形で、図２はカセットコ
ンパートメントを２０万回動作させた後の電流波形、図
３はカセットコンパートメントを３０万回動作させた後
の電流波形である。図１〜図３で、縦軸は電流値で２０
０ｍＡ／ｄｉｖ．であり、横軸は時間軸で２００ｍｓ／
ｄｉｖ．である。

【００１２】この波形を図１（ａ）、（ｂ）に沿って簡
単に説明しておく。まず図１（ａ）のＤＯＷＮ時の波形
において、Ａの部分はモータが働くまでのわずかな動作
開始時間にあたり瞬間的に大きな電流が流れる。Ｂの部
分はカセットコンパートメントを水平方向に動かしてい
る期間にあたり、一定の安定した電流が流れる。また、
Ｃの部分はカセットコンパートメントを下降させている
期間であり、電流はＢ部分よりも小さい。Ｄの部分はカ
セットコンパートメントが所定位置に達しモータが停止
する期間にあたり、電流が瞬間的に反転する。またＥの
部分はカセットコンパートメント、モータの状態確認の
ための動作を行った時の波形にあたる。

【００１３】一方、図１（ｂ）のＵＰ時の波形は、Ｆの
部分がモータの動作開始時間にあたり、瞬間的に大きな
電流が流れる。Ｇの部分がカセットコンパートメントを
重力に逆らって上昇させている期間に該当し、モータに
負荷が加わり、電流も大きく、また雑音も大きくなる。
Ｈの部分がカセットコンパートメントを水平方向に動か
し停止させる期間で、一定の安定した電流が流れる。Ｊ
の部分はモータが停止する期間にあたる。

【００１４】このような電流波形を比較してみると、図
２および図３のように動作を多数回行わせた後のモータ
の電流波形には、ブラシと整流子の接触不良のためと考
えられる約１０ｍｓ程度のパルス幅の髭状のパルスノイ
ズが多数本出ている。このようなノイズが出ていても、
図２の段階では動作上特に問題はない。しかし、図３の
ようにピーク−ピークで５００ｍＶを越える値までパル
スノイズのレベルが高くなると動作に問題が発生する。

【００１５】本発明のモータ交換時期検出方法は、この
電流波形のパルス状のノイズのレベル（波高値）を検出
して、このノイズレベルの大きさが所定値を越えた場合
にモータの交換時期と判定するものである。

【００１６】図４に、本発明の一実施の形態のモータ交
換時期検出装置の機能ブロック図を示す。図４におい
て、１は交換時期検出の対象となるカセットコンパート
メント駆動用モータ、２は電流検出用抵抗、３はモータ
電流検出回路、４はゲート回路、５はカセットコンパー
トメント駆動用モータＵＰまたはＤＯＷＮ動作開始タイ
ミング回路（以下開始タイミング回路と略す）、６は一
定時間幅パルス発生回路、７は比較回路、８はパルスカ
ウンタ、９はサーボマイクロコンピュータ、１０はシス
テムコントローラ、１１はキーパネル部である。

【００１７】図４にそって、この実施の形態のモータ交
換時期検出装置の動作を説明する。モータ電流検出回路
３はカセットコンパートメント駆動用モータ１の直流電
源回路に挿入された電流検出用抵抗２の両端の電圧から
換算して図１〜図３に示すような電流波形を電圧として
検出する。

【００１８】開始タイミング回路５はサーボマイクロコ
ンピュータ９からの制御によって、電流波形のＵＰ時ま
たはＤＯＷＮ時の開始タイミングに開始タイミングパル
スを発生する。

【００１９】一定時間幅パルス発生回路６は開始タイミ
ング回路５からの開始タイミングパルスを受けとってＵ
Ｐ時またはＤＯＷＮ時の検出期間に該当するタイミング
と時間幅を有するパルスを発生する。

【００２０】このパルスの波形とタイミングを図５
（ａ）と図５（ｂ）に示す。すなわちＤＯＷＮ時の図５
（ａ）は、開始タイミングパルスから２００ｍｓ遅れて
立上がり、その後７００ｍｓ間持続するパルスである。
また、ＵＰ時の図５（ｂ）は、開始タイミングパルスか
ら６５０ｍｓ遅れて立上がり、３５０ｍｓ間持続するパ
ルスである。このパルスの持続期間が図２に示した検出
期間に相当する。この検出期間は、図１（ａ）のＢの期
間と図１（ｂ）のＨの期間にあたり、いづれもカセット
コンパートメントが水平方向に移動し、一定の電流が流
れている期間に相当しており、図１〜図３から分かるよ
うに基本的な電流波形が平坦な期間に該当している。

【００２１】ゲート回路４は、モータ電流検出回路３か
らの電圧に変換された電流波形から、一定時間幅パルス
発生回路６が出力するパルス幅に相当する期間、すなわ
ちの図２の検出期間分の電流波形を切り取って出力す
る。このようこの部分の電流波形を切り取るのは、極力
波形の平坦部分でのノイズレベルを検出して、測定の誤
差を少なくするようにするためである。

【００２２】比較回路７は、ゲート回路４で切り取られ
た電圧に変換された電流波形のパルスノイズ部分の波高
値を設定電圧値と比較して、設定電圧値よりも波高値が
高いパルスノイズを検出してパルス信号に成形して出力
する。この設定電圧値は、この例においては電流５００
ｍＡに対応する電圧値に選んでいる。

【００２３】こうして、比較回路７から出力されるパル
ス信号はパルスカウンタ８で計数される。このパルスカ
ウンタ８のカウント値は、次にサーボマイクロコンピュ
ータ９に入力される。

【００２４】サーボマイクロコンピュータ９は、磁気記
録再生装置のサーボ系の制御の全般を行うマイクロコン
ピュータであるが、このモータ交換時期検出装置のブロ
ックの中では、パルスカウンタ８のカウント値を判定す
る機能と、開始タイミング回路５にＤＯＷＮ時およびＵ
Ｐ時の動作開始許可信号を出力する機能を有しているも
のとする。

【００２５】まず、カウント値判定機能では、パルスカ
ウンタ８から入力されるカウント値が所定の個数ｎ以上
であるかどうか、すなわち、設定電圧値を越えたパルス
ノイズの数が所定の個数ｎ以上あったかどうかを判定す
る。この例においてはｎの値は１０に設定する。カウン
ト値判定機能でパルスカウンタ８から入力されるカウン
ト値がｎ以上であった場合、サーボマイクロコンピュー
タ９からシステムコントローラ１０にその旨の信号が出
力される。

【００２６】一方、開始許可信号出力機能では、カセッ
トの有無やその他の条件が整っているかどうかを判定し
て開始タイミング回路５にＤＯＷＮ時およびＵＰ時の動
作開始許可信号を出力する。

【００２７】システムコントローラ１０はサーボマイク
ロコンピュータ９からの信号を受けて、キーパネル部１
１にカセットコンパートメント駆動用モータのエラー表
示を指示する。キーパネル部１１はこの指示によってパ
ネルに例えば、 “Ｃｈｅｃｋ−×× ＣＡＳ−ＭＯＴＯＲ−ＤＡＮＧＥＲＯＵＳ” 等と表示を行う。ユーザはこの表示からモータの交換時
期がきたことを判断しモータを交換することができる。

【００２８】以上説明したように、モータ交換時期検出
装置の本実施の形態によれば、電流波形のパルス状のノ
イズの波高値を検出して、この波高値レベルが所定レベ
ル以上になる回数が多くなったときに交換時期と判定し
て、その旨の表示を行うので、ユーザはモータが完全に
動作不良となって停止する前にモータを交換することが
でき、モータ故障による突然の事故を回避することがで
き、安心して機器を使用することができる。

【００２９】以上のブロック図の、ゲート回路４と比較
回路７との間に、高域炉波フィルタを設けて、電流波形
の基本低周波成分の変動の影響を少なくして、ノイズレ
ベルの検出精度を向上することも可能である。あるい
は、モータの回転数に同期してノイズを検波してレベル
検出し、検出精度を向上することも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、ブラシ付き直流モータの寿命を判定してこのモ
ータの交換時期を表示するモータ交換時期検出装置で、
直流電源から直流モータに供給される電流の波形を電流
検出用抵抗とモータ電流検出回路を用いて検出し、この
検出電流波形中に含まれるパルス状雑音のパルス波高値
を検出して波高値の設定値と比較回路で比較し、この比
較回路が波高設定値よりも大きいとしたパルス状雑音の
所定計数期間内での発生件数をカウンタで計数して計数
値が所定数よりも大きい場合は、モータ交換時期と判断
し、その旨の表示を行うようにした。これにより、モー
タの寿命をモータが完全に動作不良となる前に察知し
て、交換を促すことができ、モータ故障による突然の事
故を回避することができ、装置や機器を安心して使用す
ることができる。また、これまで、モータの不良にも拘
らずその原因が分からずに装置や機器全体を交換してし
まうような使われ方をしていたものにおいても、適切に
モータを交換することができるようになるので、結果的
に、装置や機器そのものの寿命を延ばすことができ、そ
れだけ経済的である。

【００３１】本発明の請求項２の発明は、直流モータの
動作開始時からの経過時刻をもとに電流波形を切り取っ
て所定計数期間とするので、モータの負荷が一定して電
流波形の比較的平坦な部分でのパルス状雑音のレベルを
検出して測定の誤差を少なくすることができる。

【００３２】本発明の請求項３の発明は、比較回路の前
に高域炉波器を設けて低周波成分を除去するようにした
ので、電流の基本波形の影響を除いてパルス状雑音のレ
ベルだけを検出し、測定の誤差を少なくすることができ
る。

【００３３】本発明の請求項４の発明は、ブラシ付き直
流モータの劣化を察知してこのモータの交換時期を判定
するモータ交換時期の検出方法において、直流電源から
ブラシ付き直流モータに供給される電流の波形を検出
し、この検出した電流波形中に含まれるパルス状雑音の
パルス波高値が所定期間内に波高設定値よりも大きくな
った回数がパルス数設定値よりも多くなったときモータ
交換時期と判断するようにする。これにより、モータの
寿命をモータが完全に動作不良となる前に察知する方法
を確立することができ、モータ故障にいたるまでに交換
を促し、モータ故障による突然の事故を回避することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が用いられるカセットコンパートメント
駆動用モータの動作時の電流波形図（使用回数の少ない
とき）。

【図２】本発明が用いられるカセットコンパートメント
駆動用モータの動作時の電流波形図（２０万回動作後の
波形）。

【図３】本発明が用いられるカセットコンパートメント
駆動用モータの動作時の電流波形図（３０万回動作後の
波形）。

【図４】本発明のモータ交換時期検出装置の一実施の形
態の機能ブロック図。

【図５】図４の実施の形態で電流波形の切り出しタイミ
ングを与えるパルス信号の波形図。

【符号の説明】

１…カセットコンパートメント駆動用モータ、２…電流
検出用抵抗、３…モータ電流検出回路、４…ゲート回
路、５…カセットコンパートメント駆動用モータＵＰま
たはＤＯＷＮ動作開始タイミング回路、６…一定時間幅
パルス発生回路、７…比較回路、８…パルスカウンタ、
９…サーボマイクロコンピュータ、１０…システムコン
トローラ、１１…キーパネル部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシ付き直流モータの寿命を判定して
   このモータの交換時期を表示するモータ交換時期検出装
   置において、 直流電源から前記直流モータに供給される電流の波形を
   検出する電流波形検出手段と、 この電流波形検出手段が検出する電流波形中に含まれる
   パルス状雑音のパルス波高値を検出して波高設定値と比
   較判定するパルス波高値検出手段と、 このパルス波高値検出手段が前記波高設定値よりも大き
   いと判定したパルス状雑音の所定計数期間内での発生件
   数を計数しパルス数設定値と比較判定するパルス数検出
   手段と、 このパルス数検出手段が計数したパルス状雑音の発生件
   数が前記パルス数設定値よりも多い場合はモータ交換時
   期と判断し、その旨の表示を行う寿命表示手段とを具備
   することを特徴とするモータ交換時期検出装置。
2. 【請求項２】 前記直流モータの動作開始時からの経過
   時刻で前記電流波形検出手段が検出する電流波形を切り
   取って、前記所定計数期間を設定する検出期間設定手段
   を具備することを特徴とする請求項１に記載のモータ交
   換時期検出装置。
3. 【請求項３】 前記パルス波高値検出手段の前に高域炉
   波手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載のモータ交換時期検出装置。
4. 【請求項４】 ブラシ付き直流モータの劣化を察知して
   このモータの交換時期を判定するモータ交換時期の検出
   方法において、 直流電源からブラシ付き直流モータに供給される電流の
   波形を検出し、この検出した電流波形中に含まれるパル
   ス状雑音のパルス波高値が所定期間内に波高設定値より
   も大きくなった回数がパルス数設定値よりも多くなった
   ときモータ交換時期と判断することを特徴とするモータ
   交換時期検出方法。