JPS5959087A

JPS5959087A - モ−タ駆動装置の制御方式

Info

Publication number: JPS5959087A
Application number: JP17008582A
Authority: JP
Inventors: Hideo Akima; 秋間　秀夫; Kazuya Sako; 和也佐古; Keizo Kurahashi; 倉橋　敬三
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1984-04-04

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】〔発明の技術分野〕本発明は、モータ駆動の開閉、回転装置に係り、特に開
閉部に異物が挾み込まれた場合に一定期間のモータ電流
の変化分音調べ、変化分がしきい値を超えたとき過電流
であると判定し、モータを停止又は反転駆動させるモー
タ駆動装置の制御方式％式％〔従来技術と問題点〕従来のモータ駆動開閉装置における保安機構としては、
過負荷時にスリップする機構を使用した機械式クラッチ
機構方式、及びモータの過電流を検知し、ザーキット・
ブレーカにより電源をしゃ断するザーキノト・ブレーカ
方式がある。しかしながら、前者では、一定の過負荷検
知であるため、クラッチ機構にバラツキがあったり、経
年変化がある場合に、それＩ″ｌ−〉に対応した制御を
することが困難であり、又、後者でも、一定の過電流検
知であるため、モータの電流特性にモータ間でバラツキ
があったり、経年変化がある場合に、それらに対応した
制御をすることが困難である。そのため、非常に大きな
負荷変動時にしか作動しないようになっている。

第１図は窓の自動開閉に従来の方式を適用した場合の例
を示す図である。第１図（ａ）け正常時のモータの電流
（実線）が１５アンペア前後に、異常判定のしきい値が
約１９アンペアにされ、窓の開閉ストロークが４０数ｍ
にされた例を示している。

第１図（Ａ＋において、１は窓枠、２は窓ガラス、ｌは
閉ストロークを示す。このような例において、窓枠１と
窓ガラス２との間に異物が挾み込まれ、第１図（ａ）の
点線に示すように電流が増大した場合でも、モータの電
流がしきい値である約１９アンペアを越えないうちは異
常検知ができず、したがって、荷重が小さいＡの場合に
も異常検知ができない。そこで荷重が小さい挾み込みの
場合にも異常検知が可能なようにしきい値を下げると、
先に述べたよりなモータのバラツキや経年変化などの要
因により誤動作を起しやすくなり、保安機構の動作が不
安定になる。このようなこともあって従来の保安機構は
、非常に大きな負荷変動時にしが作動しないという欠点
があり、要請には十分こたえられず、本来の保安機構か
らはかけ離れたものとなっている。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の考察に基づ（ものであって、個々のモ
ータ等の装置間のバラツキや経年変化に関係なく一定の
過負荷が検知でき、保安機構の安定した動作が可能なモ
ータ駆動装置の制御方式を提供することを目的とするも
のである。

〔発明の構成〕

そのために本発明のモータ駆動装置べの制御方式ｔま、
モータと、該モータの正転、引動回路を形成−する第１
の切換手段と、上記モータの逆転すτべ動回路欠形成す
る第２の切換手段と、上記モータ電流を検出する検出手
段と、正転・逆転の運転指令を行う運転指令手段と、該
運転指令手段の指令に従って上記第１の切換手段若しく
は上記第２の切換手段を制御して上記モータを正転若し
くは逆転駆動すると共に上記検出手段により検出される
モータ電流が過電流であると判定される。鴨合ににｌ、
上記モータの駆動を停止（２若しくは＝鼻尋判反転駆動
する制御を行うようになった制御手段を備えたモータ駆
動装置の制御方式において、上記制御手段は、上記過電
流であると判定するためのしきい値を設け、上記検出手
段から検出されるモータ電流について一定期間の検出値
を取り込み、核取り込んだ検出値に基づいて一定期間の
モータ電流の変化分が上記しきい値を超えることを条件
に過電流であると判定するように構成されたことを特徴
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面全参照しつつ説明する。

第２図は本発明の１実施例を示す図、第３図けモータの
、駆動方向と開閉機構の開閉方向との関係金示す図、第
４図は本発明によるモータ電流とｔｔｔ流増減値を示す
図、第５図は本発明の他の実施例を示す図、第６図及び
第７図は突発異常電流や微少増加荷重の場合における異
常η℃流判定の例を示す図、第８図はサンプリングＭ　
ｌ′ｉｆｒ；の平均値による異常Ｎ１流判定の例を示す
図、第９図はモータ電流のザンブリング値格納レジスタ
の１１！’ｆ、要を示す図である。図において、３はＭＰＵ（マイクロプロセッサ）、４はＡ／Ｄ変換器
、５はコンパレータ、６は遅延回路、Ｍはモータ、Ｒｙ
ｌとＲｙ２はリレー、Ｒｄは検出抵抗、１゛ｒ１ないし
Ｔｒ３はトランジスタ、ＳＷＩは開スイチ、ＳＷ２は閉
スィッチ、Ｒ３Ｗはりセント・スイッチ、）３ｒはブレ
ーカを示す。

第２図において、モータＭは、一方の端子がリレーＲｙ
ｌの常開接点を介して駆動電源に接続され、他Ｊの端子
がリレーＲｙ２の常閉接点と検出抵抗Ｒｄとの直列回路
を介して接地される。又、モータＭとリレー１１ｙ２の
常閉接点の直列回路に並列にリレーＲｙｌの常閉接ルが
接Ｉ、プ（：され、すＬ／−ＲＶＩの常開接点とモータ
Ｍとのめ列回路に並列にＩＪ　ｔ／　−１’Ｌｙ２の常
開接点が接続される。リレーＲｙｌはトランジスタＴｒ
ｉにより駆動され、リレー１１ｙ２はトランジスタＴｒ
２により駆動される。トランジスタＴｒｉ及びＴｒ２は
ＭＰＵ（−マイクロプロセッサ）３によりそのオン・オ
フが制御されろ。検出抵抗１１ｄからの検出Ｎ１圧はＡ
／Ｄ変換器４全通してＭ　Ｉ）　Ｕ　３に送られる。又
、ＭＰＵ３には開スイッチＳＷＩと閉スィッチＳＷ２の
信号が供給される。Ｍ　Ｉ）　Ｕ　３は、開スイッチＳ
ＷＩが閉成され、その入力信号が論理「０」になると、
トランジスタＴｒｉのベースに論理「１」信号を送る。

トランジスタ’Ｉ’　ｒ　１　ｉｄ、ベースに供給され
るＭＰＵ３からの信号が論理「１」になると導通し、リ
レーＲｙ　ｌ　ｋ付勢する。リレーＲｙｌが付勢され、
その常開接点が閉成するとモータＭは正転状態になる。

又閉スィッチＳＷ２が閉成され、ＭＰＵ３は、それを読
取るとトランジスタＴｒ２のベースに論理「１」信号を
送る。トランジスタＴｒ２は、ベースに供給されるＭ　
ｌ）　Ｕ　３からの信号が論理「１」になると導通し、
リレーＲｙ２を付勢する。リレーＲｙ２が（＝Ｊ勢され
、その常開接点が閉成するとモータＭは逆転状態になる
。開スイッチＳＷＩ及び閉スィッチＳＷ２が共に開状態
のときには、ＭＰＵ３からトランジスタＴｒｉとＴｒ２
のベースに送られる信号は共に論理「ｏ」であるからト
ランジスタＴｒｉとＪ、ｌ　ｒ２は共に非導通状態にあ
る。したがってモータＭは、リレー１ｔｙｉとＲｙ２の
常閉接点により短絡され、停止（ブレーキ）状態にある
。モータ電流は、検出抵抗Ｊ（ｄによって電圧に変換さ
れてＡ／Ｄ変換器４に送られ、ここで数値（デジタル値
）データに変換された後Ｍ　Ｐ　Ｕ　３に入力される。

Ｍ　Ｐ　ＩＪ　３は、Ａ／Ｄ変換器４から入力された数
値データに基づいてトランジスタＴｒｉ又はＴｒ２のオ
ン、オフ制御全行い、モータＭの正逆転及び停止制御を
行う。

モータ駆動装置が窓の開閉等に使用されるとき、第３図
に示すように、モータＭが止転時は開状態に向かい、モ
ータＭが逆転時Ｖよ閉状態に向かうが、挾み込み防止の
安全対策が特に必要なのは閉時（開時にも巻き込み等が
あるが）であり、モータＭの逆転時である。そこで、今
回状態にあるとき、閉スィッチＳＷ２が閉成されモータ
Ｍが逆転動作を行い、窓を閉める猫合金例に第４図全参
照しつつ説明する。モータＭが起動されたとき、初期の
ごく短時間は周知の如（突入電流が流れる。したがって
、この突入電流の発生期間を除いて、正常電流の範囲に
なった時点からＡ□ｆ　Ｐ　Ｕ　３は所定周期ΔＴ毎に
モータ電流をサンプリングし、その値を常時更新してセ
ットする。そして、新たなモータ電流がサンプリングさ
れたときの値１（Ｔ）とその直前にサンプリングされて
セットされた値Ｉ（Ｔ−八Ｔ）との差ΔＩ＝Ｉ　（Ｔ）
　−Ｉ　（Ｔ−△Ｔ）を求める。第４図（ａ）はモータ
′眠流とサンプリング・タイミング全示し、；ｇ　４１
＠Ｉ（ｈｌけザングリング値と直前の値との差を示して
いる。窓の閉動作中に何か異物が挾み込まれると、第４
図（ａ）の（イ）、（ロ）、（ハ）の点線で示すような
モータ？ｊｊｊ流の急激な上昇がみられる。その結果、
第４図（ｂ）の（イ）、（ロ）、（ハ）の点線で示すよ
うに、モータｔ１流のザンブリング期間での差Δ■も増
大する。Ｍ　Ｐ　Ｕ　３では、このΔ工が予め設定され
たしきい値ｉｓ、Ｊ：り大きくなった場合に異常と判定
され、トランジスタＴ　ｒ　２　ｆｆｉ非導通にすると
共にトランジスタ’Ｊ’ｒｌ勤＃≠壮四−導通りする。

これによりモータＭは逆転運転から止転運転に切換えら
れ、窓は開方向に動イ′１川−た後停止する。その後再
度閉スィッチＳＷ２が閉成されると、モータＭは逆転運
転全行い、途中に異常がなく閉状態になれば停止する。

本発明の他の実施例を第５図全参照しつつ説明する。第
５図において、第２１＆ｌのＡ　／　ｉ）変換器４及び
ＭＰＵ３による構成をコンパし／−夕５、遅延回路６及
びブレーカｆ３ｒなどによりｌｉ’イ換えている。

即ら、コンパレータ５でｒａｔ　、ザンブリング周期に
相当する時間へＴだけ遅延したモータ電流が一方に入力
され、最近のモータ電流が他方に入力され、最近のモー
タ電流が時間へＴだけ遅延した前のモータ電流より所定
値以上大きくなるとコンノくレータ５の出力が反転して
トランジスタＴｒ３が導通し、ブレーカ１３ｒが付勢さ
れる。ブレーカ１３ｒは、常閉接点がリセット・スイッ
チＲ８Ｗと直列にしてモータＭの回路に接続されると共
に、常閉接点と並列にソレノイド及びソレノイドの自己
保持用の常開接点が接続される。したがってブレーカｌ
ｌｒのソレノイドがトランジスタｉ”ｒ３の導、ｌＪＤ
によって伺勢されると、ブレーカＩｌｌの常閉接点の開
成によってモータＭの回路がしゃ断され、モータＭが停
止する。

そしてブレーカＢｒのソレノイドは、常開接点によりリ
セット・スイッチｎ　ｓ　ｗが操作（開路）されるまで
付勢状態におかれる。

これらの本発明の実施例によれば、モータＭ及び開閉機
構の経年変化や個々のバラツギに無関係に、ある過負荷
で安全装置６ケ作動させることができ、敏感な保安効果
が得られる。

以上の第２図ないし第５図を参照しつつ説明した方式で
は、例えばモータ特性のふらつきやその他瞬時の障害物
の介入により第６図の（イ）に示すような瞬時異常電流
が流れた場合にも、それ自身問題のない小さな電流変化
であっても異常が検出され、モータ金停止させてしまう
などの不老動作を行ったり、或いは挾み込んだ異物の鍾
類（例えばクッションなど）その他の要因により微少増
加荷重の推移を示した第６図の（ハ）のような場合には
検出モレが生じて所定の動作が行われフ、「いことが考
えられる。そこで、これらの間ｊＩＩαの改ｆｌｆｆｉ
図ったのが、次に第７図ないし第９図を参照しつつ説明
する方式である。これらの方式ｔよ、第２図と全く同じ
回路構成であり、モータ電流も、先に述べたように、検
出抵抗ＲｄからＡ／］、）変換器４全通して一定周期Δ
Ｔ毎にＭ　Ｐ　Ｕ　３にサンプリングして取り込まれる
。ただ、ＭＰＵ３では、取り込まれたモータ電流のサン
プリング値を、１つの方式では変化量の平均値を求めて
異常↑（℃流の判定をし、もう１つの方式ではサンプリ
ング値の平均値を求めて異常電流の判定をするように用
いる点で先に述べた実施例と異にしている。

変化量の平均値を求めるものは、第７図（ａ）に示すよ
うに、サンプリング回数ルのサンプリング・ウィンドウ
における電流勾配（変化量の平均値ンがしきい値全所定
回連続して超える場合に異常電流であると判定されろ。

即さ、を点での電流の変化量へ■ｉ　＝　■ｉ　−Ｉ　
ｉ−＋としミザンブリング・ウィンドウ内のザンプリン
グ回斂ｆ　ｎとずろと、電流となり、電流の変化量へ■
ｉにつきル回の平均が求められ、Ｉ　５ｌｏｐｅ　＞　
：［ｓ　（ｔ、きい値）となる回数がｍ回以上であると
異常電流と判定される。このように、サンプリング・ウ
ィンドウの概念を取り入れ、ウィンドウをサンプル間の
時間又は距離だけずらし、絶えずウィンドウ内の複数サ
ンプリング電流を入力して観測する。そして、サンプリ
ング内の勾配が一定以上であり、且つ複数のサンプリン
グ・ウィンドウでも勾配が一定以上であれば異常電流と
判定する。したがって、第７図の（イ）に示すような瞬
時異常電流は異常電流と判定されることがな（なり、又
、第７図の（ロ）及び（ハ）に示すような通常の荷重及
び微少増加荷重による電流の場合には、第７図（ｂ）に
示すように勾配が一定以上となる結果が１回だけでなく
複数回得られ、異常電流と判定される。

第８図は更に他の異常電流の判定方式金示したものであ
る。第８図において、モータ電流の最近値ＩＩ）に対し
て、点線は直前ル回のザンプリング電流の平均値Ｉｋｋ
示す。即ちＩ　Ｉ＜　＆：、Ｉ、しｒしで表わされ、最近値Ｉｐ＞Ｉｋ十０ＦＦＳＦ、Ｔのとき
異常電流と判定される。平均値Ｊｋｉ求めるために用い
られるレジスタの例を第９図に示１゜第９図において、
レジスタはル個のサンプリング電流値をストアする領域
を有する。そして１ンプリング電流値は、サンプリング
される毎に１の領域にストアされる。同時に１の領域の
内容Ｑ」２の領域へ、２の領域の内容は３の領域へ、以
−１・同様に各領域の内容は次の領域へシフトされ、１
１の領域の内容が捨てられる。この１からルの領域の内
容を加算してルで除すると、先に述べた平均値■ｋが求
められる。又、このレジスタの各領域間の差を計算し、
平均することによって先に第７図を参照しつつ説明した
電流勾配■５ｌｏｐｅ　’＜　、ｘＪ’＜めることもで
きろ。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、モー
タ電流の直前のサンプリング値に基づいて異物の挾み込
みなどによる異常電流を判定するようにしたので、個々
のモータ等の装置間のバラツキや経年変化に関係なく、
保安機１’ｆの安定した動作を保証し得るモータ１駆動
装置の制御方式が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は窓の自動開閉に従来の方式を適用した場合の例
を示す図、第２図は本発明の１実施例を示す図、第３図
はモータの駆動方向と開閉機４１りの開閉方向との関係
４：示す図、第４図（よ本発明によるモータ電流と電流
増減値を示す図、第５図は本発明の他の実施例金示す図
、ｔ４）６図及び第７図は突発異常電流や微少増加荷重
の２鴨合における異常電流判定の例を示す図、第８図は
サンプリング電流の平均値による異常電流判定の例を示
す図、第９図はモータ電流のザンプ１）ング値格納レジ
スタの概要を示す図である。１・・・窓枠、２・・・窓ガラス、３・・・ＭＰＵ（マ
イクロプロセッサ）、４・・・Ａ／Ｄ変換器、５・・・
コンパレータ、６・・・遅延回路、Ｍ・・・モータ、Ｒ
ｙｌとＲｙ２・・・リレー、ｌ’（ｄ・・・検出抵抗、
Ｔ閂ないしＴｒ３・・・トランジスタ、ＳＷｌ・・・開
スイッチ、８ｗ２・・・閉スィッチ、Ｒ８’Ｗ・・・リ
セット・スイッチ、Ｂｒ川用レーカ、ｌ・・・閉ストロ
ーク。特許出願人　菖士通株式会社代理人弁理士　京　谷　四　部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　モータと、該モータの正転駆動回路を形成１
−る第１の切換手段と、上記モータの逆転駆動回路を形
成する第２の切換手段と、上記モータ’ｔ’Ｆｊ、　６
ｔｉ’、を検出する検出手段と、正転・逆転の運転損傷
を行う運転指令手段と、該運転指令手段の指令に従って
上記第１の切換手段若しくは上記第２の明１ｖ８Ｆ＋＝
段乞制御して上記モータを正転若しく　ｆＪ’、　ｊｊ
Ｑ転駆動駆動と共に上記検出手段により検出されろモー
タ電流が過電流であると判定される。１ふ）合には十記
モークの駆動を停止し若しくは反転ｊ９へ動する制御ｉ
１を行うようになった制御手段を１Ｍｆえたモーフ駆ｊ
ｌｉ、ｌＩ装筒の制御方式において、上記制御−１・埃
は、上記過電流であると判定するためのしきい値を設け
、上記検出手段から検出されるモータ′Ｔ１１流につい
て一定期間の検出値全敗り込み、該取り込んだ検出値に
基づいて一定期間のモータ電流の変化分が上記しきい値
を超えることを条件に過電流であると判定するように（
１り成されたことを特徴とするモータ駆動装置の制御方
式。
（２）　　制御手段は、一定期間の検出値の差をモータ
電流の変化分とし、該変化分がしきい値を超えることを
条件に過電流であると判定するように構成されたことを
特徴とする特Ｗ［請求の範囲第１項に記載のモータ駆動
装置の制御方式。
（３）　　制御手段は、一定期間の検出値であって複数
個のサンプリングされた検出値について該サンプリング
された検出値間の差の平均値をモータ電流の変化分とし
、該変化分がしきい値を超えることを条件に過電流であ
ると判定するように構成されたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載のモータ駆動装置の制御方式。
（４）　　制御手段は、・一定期間の検出値であって複
数個のサンプリングされた検出値についての平均値と最
近の検出値との間の差をモータ電流の変化分とし、該変
化分がしきい値を超えることを条件に過電流であると判
定するようにｉｆ々成されたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載のモータ駆動装置の制御方式。