JP2004015874A

JP2004015874A - 電動機の駆動装置

Info

Publication number: JP2004015874A
Application number: JP2002163356A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Yatsusu; 八須　康明
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】工作機械等の主軸とインバータ装置等の駆動装置により駆動される電動機の回転軸とをベルトで接続したものにおいて、ベルトの寿命を精度よく検知する。
【解決手段】運転指令操作器１から運転指令が与えられると、カウンタ３１にてこの運転指令のエッジを検出し、インバータ装置２０の起動回数を積算する。カウンタ３１の積算値は比較演算部３３に入力されて基準回数設定器３２からの基準回数と比較され、起動回数が基準回数を越えたか否かを判断し、起動回数が基準回数を越えた場合は、警報表示部３４を点灯させてベルト４の寿命を知らせる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の駆動装置に関し、特に工作機械等の主軸とベルトを介して接続された電動機を駆動するインバータ装置等の電動機の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械等の主軸とインバータ装置等の駆動装置により駆動される電動機の回転軸とをベルトで接続したものにおいては、ベルトの寿命が問題となる。従来、ベルトの寿命は、定期的にベルトのたわみをチェックして判断していたが、このようなベルトの寿命の判断方法では、作業者により判断基準にばらつきがあるとともに、ベルトのたわみをチェックする作業が煩わしいという問題があった。
【０００３】
そこで、電動機を駆動する駆動装置の運転時間を積算し、この運転時間が予め定められた基準運転時間を超えるとベルトの寿命と判断してベルトの交換作業をすることが行われている。
図１０は、このような従来技術を示す回路図であり、図において、１は運転指令操作器、２は運転指令操作器１の運転指令信号を受けるインバータ装置、３はインバータ装置２により制御される電動機、５は工作機械、４は電動機３の回転軸３ａと工作機械５の主軸５ａとを接続し動力伝達を行うベルトである。
【０００４】
１０はインバータ装置２の運転時間を積算する運転時間カウンタ、１１は運転時間カウンタ１０の出力と予め定められた基準運転時間とを比較し、運転時間の積算値が基準運転時間を超えたとき出力する比較器、１２は比較器１１の出力を受けて警報表示する警報表示器である。そして、運転時間カウンタ１１の積算時間が基準運転時間を超えると、警報表示器１２を点灯させてベルト４の寿命を知らせる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベルトの寿命は、その運転時間よりも起動回数が大きく影響する。すなわち、工作機械等では、頻繁に起動と停止とが繰り返されるため、起動と停止を行う度にベルトには引張応力と圧縮応力とが加えられることになり、このストレスがベルトの寿命に大きく影響することになる。
【０００６】
したがって、従来のインバータ装置の運転時間に基づいてベルトの寿命を判断するものでは、ベルトの寿命を正確に検出できないという問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ベルトの寿命を精度よく検知することができる電動機の駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明の電動機の駆動装置は、前記駆動装置の起動回数を積算する起動回数計測手段を設けるものとする。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記起動回数計測手段の出力に基づいて起動状態を表示する表示手段を設けるものとする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、前記起動回数計測手段が出力する起動回数を予め定めた基準回数と比較し、前記起動回数が前記基準回数を越えると警報を発する警報手段を設けるものとする。
また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３に係る発明において、前記起動回数計測手段は、前記駆動装置に運転指令手段から与えられる運転指令を検出して起動回数を積算するものとする。
【０００９】
また、請求項５に係る発明は、請求項１〜３に係る発明において、前記駆動装置をインバータ装置とし、前記起動回数計測手段は、前記駆動装置の出力周波数の立上りを検出して起動回数を積算するものとする。
また、請求項６に係る発明は、請求項１〜３に係る発明において、前記駆動装置をインバータ装置とし、前記起動回数計測手段は、前記インバータ装置の主回路スイッチング素子のアクティブ状態を監視して起動回数を積算するものとする。
【００１０】
また、請求項７に係る発明は、請求項１〜３に係る発明において、前記駆動装置をインバータ装置とし、前記起動回数計測手段は、前記インバータ装置の制御電源の立上りを検出して起動回数を積算するものとする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電動機の駆動装置の実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。図１はこの発明の原理的な構成を示すブロック図を示すものであり、図１において、図１０と同一符号を付したものはおおよそ同一の機能を有する。
【００１２】
図１において、１は運転指令操作器、２０は運転指令操作器１の運転指令信号を受けるインバータ装置、２１はインバータ装置２０全般の制御を行うとともに起動回数計測手段を備えたインバータ装置２０内部の制御部、３はインバータ装置２０により制御される電動機、５は工作機械、４は電動機３の回転軸３ａと工作機械５の主軸５ａとを接続し動力伝達を行うベルトである。
【００１３】
次に、図２はこの発明の第１の実施の形態を示す回路図である。図２において、２２はインバータ装置２０が出力する出力周波数を周波数設定値ｆ^＊として設定する周波数設定器、２３は周波数設定値ｆ^＊に基づき予め設定した加速時間勾配および減速時間勾配で出力する出力周波数ｆを増加または減少させ、最終的にはｆ^＊＝ｆになる出力周波数ｆを演算する加減速演算器、２４は出力周波数ｆに対応する電圧指令値Ｖを導出する周波数／電圧変換器（ｆ／Ｖ変換器）、２５は電圧指令値Ｖに基づいてインバータ装置２０が出力する周波数，電圧の交流信号を導出し、この交流信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）したパルス信号に変換するＰＷＭ演算器、２６は前記パルス信号からインバータ装置２０のインバータ部２７を構成するスイッチング素子への駆動信号を生成する駆動回路である。
【００１４】
３１は起動回数計測手段であるカウンタであり、運転指令操作器１から与えられる運転指令信号のＯＦＦからＯＮのエッジを検出し、インバータ装置２０の起動回数の積算を行う。３２はベルト４の寿命を表す基準回数を設定する基準回数設定器、３３はカウンタ３１が出力する起動回数の積算値と基準回数設定器３２からの基準回数とが入力される比較演算部である。比較演算部３３では、カウンタ３１が出力する起動回数の積算値と基準回数設定器３２からの基準回数との比較を行い、インバータ装置２０の起動回数が基準回数を越えると警報表示部３４を点灯させる信号を出力する。更に、比較演算部３３は、インバータ装置２０の起動回数，基準回数に達するまでの残り起動回数，基準回数に対する起動回数の割合等の起動状態を表示部３５に表示させるための信号も出力する。
【００１５】
図２の動作を図３に示すタイムチャートに基づいて説明する。図３（ａ）に示すように運転指令操作器１から運転指令が与えられると、図３（ｂ）に示すようにカウンタ３１にてこの運転指令のエッジを検出し、インバータ装置２０の起動回数を積算する。カウンタ３１の積算値は比較演算部３３に入力されて基準回数設定器３２からの基準回数と比較され、起動回数が基準回数を越えたか否かを判断する。起動回数が基準回数を越えた場合は、警報表示部３４を点灯させてベルト４の寿命を知らせる。
【００１６】
一方、比較演算部３３は、インバータ装置２０の起動状態を表示部３５に表示させるための信号も出力するものであり、図示しないタッチパネル等の操作部が操作されて起動回数を表示させる要求があれば、インバータ装置２０の起動回数を表示部３５に数字表示させる。また、操作部を操作して表示部３５の表示内容を切り換えることにより、カウンタ３１の起動回数の積算値および基準回数設定器３２からの基準回数とに基づいて、基準回数に達するまでの残り起動回数を表示部３５に数字表示させたり、基準回数に対する起動回数の割合をパーセント表示させたりすることもできる。
【００１７】
図４は、この発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
図４において、図２と同一符号を付したものはおおよそ同一の機能を有するのでその説明は省略する。
図４において、４１は加減速演算器２３が出力する出力周波数ｆと予め設定されている始動周波数とを比較して出力周波数の立上りを検出する出力周波数立上検出器、４２は出力周波数立上検出器４１から与えられる周波数立上信号に基づいてインバータ装置２０の起動回数の積算を行うカウンタ、４３はカウンタ４２が出力する起動回数の積算値と基準回数設定器３２からの基準回数とが入力される比較演算部である。
【００１８】
図４の動作を図５に示すタイムチャートに基づいて説明する。図５（ａ）に示すように運転指令操作器１から運転指令が与えられて周波数設定値ｆ^＊が加減速演算器２３に入力されると、加減速演算器２３は図５（ｂ）に示すように出力周波数ｆをランプ関数状に変化させる。出力周波数立上検出器４１では出力周波数ｆが一点鎖線で示す予め定めた始動周波数を超えたことにより出力周波数の立上りを検出し、出力周波数立上検出器４１が出力する周波数立上信号がカウンタ４２に入力されると、この信号に基づいて図５（ｃ）に示すようにインバータ装置２０の起動回数の積算を行う。
【００１９】
そして、図２の実施の形態と同様に、カウンタ４２の積算値は、比較演算部４３に入力されて基準回数設定器３２からの基準回数と比較され、起動回数が基準回数を越えた場合は、警報表示部３４を点灯させてベルト４の寿命を知らせる。一方、カウンタ４２の起動回数の積算値および基準回数設定器３２からの基準回数とに基づいて、インバータ装置２０の起動回数を表示部３５に数字表示させたり、基準回数に達するまでの残り起動回数を表示部３５に数字表示させたり、基準回数に対する起動回数の割合をパーセント表示させたりすることもできる。
【００２０】
図６は、この発明の第３の実施の形態を示す回路図である。
図６において、図２と同一符号を付したものはおおよそ同一の機能を有するのでその説明は省略する。
図６において、５１はＰＷＭ演算器２５が出力するパルス信号が入力されるワンショットタイマ、５２はワンショットタイマ５１から与えられるパルス信号のＯＦＦからＯＮのエッジを検出し、インバータ装置２０の起動回数の積算を行うカウンタ、５３はカウンタ５２が出力する起動回数の積算値と基準回数設定器３２からの基準回数とが入力される比較演算部である。
【００２１】
図６の動作を図７に示すタイムチャートに基づいて説明する。図７（ａ）に示すように運転指令操作器１から運転指令が与えられて周波数設定値ｆ^＊が加減速演算器２３に入力されると、加減速演算器２３は図７（ｂ）に示すように出力周波数ｆをランプ関数状に変化させる。ｆ／Ｖ変換器２４では出力周波数ｆに対応する電圧指令値Ｖを出力し、この電圧指令値Ｖに基づいてＰＷＭ演算器２５により図７（ｃ）に示すパルス信号を生成する。このパルス信号は、駆動回路２６に入力されるとともに、ワンショットタイマ５１にも入力され、図７（ｄ）に示すようにインバータ部２７のスイッチング素子のアクティブ状態を表すワンショットパルスを生成しカウンタ５２へ出力する。カウンタ５２では、ワンショットパルスのＯＦＦからＯＮのエッジを検出し、インバータ装置２０の起動回数の積算を行う。
【００２２】
そして、図２の実施の形態と同様に、カウンタ５２の積算値は、比較演算部５３に入力されて基準回数設定器３２からの基準回数と比較され、起動回数が基準回数を越えた場合は、警報表示部３４を点灯させてベルト４の寿命を知らせる。
一方、カウンタ５２の起動回数の積算値および基準回数設定器３２からの基準回数とに基づいて、インバータ装置２０の起動回数を表示部３５に数字表示させたり、基準回数に達するまでの残り起動回数を表示部３５に数字表示させたり、基準回数に対する起動回数の割合をパーセント表示させたりすることもできる。
【００２３】
図８は、この発明の第４の実施の形態を示す回路図である。
図８において、図２と同一符号を付したものはおおよそ同一の機能を有するのでその説明は省略する。
図８において、６１は交流電源、６２は電源スイッチ、２８は交流電源６１の交流を直流に変換するコンバータ部、２９はコンバータ部２８の出力を平滑する平滑コンデンサ、２７は直流電力を任意の可変電圧可変周波数の交流に変換するインバータ部であり、インバータ部２７は帰還ダイオードが逆並列接続されたスイッチング素子をブリッジ接続して構成され、駆動回路２６（図２参照）から各スイッチング素子にパルス信号が入力され、そのオン・オフ制御が行われる。６３は直流中間部の平滑コンデンサ２９の両端子から制御部２１が必要とする直流電力を供給するＤＣ／ＤＣコンバータである。
【００２４】
インバータ装置の場合、運転指令操作器１はＯＮにしたままで、電源スイッチ６２をＯＮ／ＯＦＦすることによりインバータ装置２０を起動／停止することもある。この実施の形態は、このような場合に対応するものであり、図８の動作を図９に示すタイムチャートに基づいて説明する。
図９（ａ）に示すように運転指令操作器１をＯＮにしたままで制御部２１に運転指令が入力され続けた状態で、図９（ｂ）に示すように電源スイッチ６２がＯＮされると、直流中間部の平滑コンデンサ２９が充電されてその端子間電圧が上昇し、図９（ｃ）に示すようにＤＣ／ＤＣコンバータ６３の制御電源が確立される。制御部２１では制御電源が確立したことを検出し、第１〜３の実施の形態と同様、図９（ｄ）に示すように制御部２１内のカウンタがインバータ装置２０の起動回数の積算を行う。
【００２５】
そして、図２の実施の形態と同様に、カウンタの積算値は、制御部２１内の比較演算部に入力されて基準回数設定器３２からの基準回数と比較され、起動回数が基準回数を越えた場合は、警報表示部３４を点灯させてベルト４の寿命を知らせる。
一方、カウンタの起動回数の積算値および基準回数設定器３２からの基準回数とに基づいて、インバータ装置２０の起動回数を表示部３５に数字表示させたり、基準回数に達するまでの残り起動回数を表示部３５に数字表示させたり、基準回数に対する起動回数の割合をパーセント表示させたりすることもできる。
【００２６】
このような第１〜４の実施の形態によれば、操作者は警報表示部３４が点灯したことにより、ベルト４が寿命であると判断してベルト４を新しいベルトに交換することができるので、ベルトのメンテナンスが容易になる。また、起動状態を表示部３５に表示させることにより、操作者がベルト４の寿命が残り少なくなってきたことを知ることができるので、事前に交換用の新しいベルトを準備することも可能である。
【００２７】
さらに、上記第１〜４実施の形態によれば、起動回数の計測は、インバータ装置２０内部の制御部２１で行うことができるので、外部に特別な機器を設ける必要がなく、安価なシステムを構築することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電動機の駆動装置によれば、駆動装置の起動回数を積算する起動回数計測手段を設けることにより、ベルトの寿命を精度よく検知することができ、ベルトのメンテナンスが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の原理的な構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態を示す回路図である。
【図３】図２の動作を示すタイムチャートである。
【図４】この発明の第２の実施の形態を示す回路図である。
【図５】図４の動作を示すタイムチャートである。
【図６】この発明の第３の実施の形態を示す回路図である。
【図７】図６の動作を示すタイムチャートである。
【図８】この発明の第４の実施の形態を示す回路図である。
【図９】図８の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１　　運転指令操作器
３　　電動機
４　　ベルト
５　　工作機械
２０　インバータ装置
２１　制御部

Claims

電動機の駆動装置において、前記駆動装置の起動回数を積算する起動回数計測手段を設けることを特徴とする電動機の駆動装置。
請求項１記載の電動機の駆動装置において、前記起動回数計測手段の出力に基づいて起動状態を表示する表示手段を設けることを特徴とする電動機の駆動装置。
請求項１または２記載の電動機の駆動装置において、前記起動回数計測手段が出力する起動回数を予め定めた基準回数と比較し、前記起動回数が前記基準回数を越えると警報を発する警報手段を設けることを特徴とする電動機の駆動装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の電動機の駆動装置において、前記起動回数計測手段は、前記駆動装置に運転指令手段から与えられる運転指令を検出して起動回数を積算することを特徴とする電動機の駆動装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の電動機の駆動装置において、前記駆動装置をインバータ装置とし、前記起動回数計測手段は、前記駆動装置の出力周波数の立上りを検出して起動回数を積算することを特徴とする電動機の駆動装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の電動機の駆動装置において、前記駆動装置をインバータ装置とし、前記起動回数計測手段は、前記インバータ装置の主回路スイッチング素子のアクティブ状態を監視して起動回数を積算することを特徴とする電動機の駆動装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の電動機の駆動装置において、前記駆動装置をインバータ装置とし、前記起動回数計測手段は、前記インバータ装置の制御電源が確立したことを検出して起動回数を積算することを特徴とする電動機の駆動装置。