JP7676726B2 - Motor load detection method - Google Patents
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Description
この発明は、ブラシレスＤＣモーターの負荷検知を、制御回路によらずに行うモーター負荷検知方法に関するものである。 This invention relates to a motor load detection method that detects the load on a brushless DC motor without using a control circuit.
従来より、ブラシレスＤＣモーターは、ハードディスク、レーザープリンター、複写機、プロジェクター等のオフィス機器や、空調機器、冷蔵庫、給湯器等、また、自動車、電車、計測器、医療機器等、広い分野においていろいろな用途で使用されている。
このブラシレスＤＣモーターは、回転安定性が高く、長寿命であるというメリットや、過負荷状態においても回転することができるというメリットがある。
2. Description of the Related Art Brushless DC motors have traditionally been used for a variety of purposes in a wide range of fields, including office equipment such as hard disks, laser printers, copiers, and projectors, as well as air conditioners, refrigerators, water heaters, and the like, as well as automobiles, trains, measuring instruments, and medical equipment.
This brushless DC motor has the advantages of high rotational stability and a long life, as well as the advantage of being able to rotate even under an overload condition.
しかし、過負荷状態でも停止せずに動作し続けると、場合によっては、駆動系（モータードライブ）のギアが破損してしまうことがある。
そこで、そのような問題を解決するために、例えば特許文献１には、負荷状態を検出し、過負荷状態であると判断したら、モータを停止するモータ制御装置が開示されている。また、例えば特許文献２には、電流検出回路等を設けずにＤＣブラシレスモータの過負荷の検出を行い、モータの回転を停止させるモータ制御装置が開示されている。
However, if the device continues to operate even under an overload condition without stopping, in some cases the gears in the drive system (motor drive) may be damaged.
In order to solve such problems, for example,
しかしながら、例えば特許文献１，２等に記載されているような従来のモーター負荷検知方法では、制御部の内部に負荷検知機能があったため、その分、制御部に負担がかかり、モーター制御に影響を与えてしまうおそれがある、という課題があった。また、モーターに負荷がかかっていると判断されるとモーターを停止させていたため、モーターを用いた計測器においては、モーター負荷検知によって計測器における測定値がおかしな値になってしまって使い物にならない、という課題もあった。
However, in conventional motor load detection methods such as those described in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御部の外部に負荷検知機能を設け、モーターが停止する前にモーターにかかる負荷を検知して通知することができるモーター負荷検知方法を提供することを目的とする。 This invention was made to solve the above problems, and aims to provide a motor load detection method that provides a load detection function external to the control unit and can detect and notify the load on the motor before the motor stops.
上記目的を達成するため、この発明は、外部からの制御指令に基づいて、モーターを駆動および回転制御させる制御部を備える計測器におけるモーター負荷検知方法であって、前記制御部の外部に設けられた電流測定部が、前記モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流を検知するステップと、前記制御部の外部に設けられた負荷検知部が、前記電流測定部が検知した電流に基づいて、前記モーターの負荷異常、および、前記モーターまたは前記制御部の故障異常を検知するステップと、前記制御部の外部に設けられたアラーム出力部が、前記負荷検知部が前記モーターの負荷異常を検知した場合に、モーター負荷異常である旨を出力し、前記負荷検知部が前記モーターまたは前記制御部の故障異常を検知した場合には、故障異常である旨を出力するステップと、を有し、前記負荷検知部は、前記電流測定部が検知した電流があらかじめ設定された第１の閾値（Ｍ１）より大きいか否か、および、前記電流測定部が検知した電流の増加割合があらかじめ設定された第２の閾値（ｍ１）より大きいか否かを判断し、前記電流が前記第１の閾値（Ｍ１）より大きく、かつ、前記電流の増加割合が前記第２の閾値（ｍ１）以下の場合には、前記モーターの負荷異常を検知し、前記電流が前記第１の閾値（Ｍ１）より大きく、かつ、前記電流の増加割合が前記第２の閾値（ｍ１）より大きい場合には、前記モーターまたは前記制御部の故障異常を検知することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a motor load detection method in a measuring instrument equipped with a control unit that drives and controls the rotation of a motor based on an external control command, the method comprising the steps of: a current measurement unit provided outside the control unit detecting a current applied to the control unit that drives and controls the rotation of the motor; a load detection unit provided outside the control unit detecting a load abnormality of the motor and a fault abnormality of the motor or the control unit based on the current detected by the current measurement unit; and an alarm output unit provided outside the control unit outputting a message indicating that a motor load abnormality has occurred when the load detection unit detects a load abnormality of the motor, and the load detection unit outputting a message indicating that a motor load abnormality has occurred when the load detection unit detects a load abnormality of the motor or and if a fault or abnormality in the control unit is detected, outputting a notice indicating that a fault or abnormality has occurred , wherein the load detection unit determines whether the current detected by the current measurement unit is greater than a predetermined first threshold (M1) and whether the rate of increase in the current detected by the current measurement unit is greater than a predetermined second threshold (m1), and detects a load abnormality in the motor if the current is greater than the first threshold (M1) and the rate of increase in the current is equal to or less than the second threshold (m1), and detects a fault or abnormality in the motor or the control unit if the current is greater than the first threshold (M1) and the rate of increase in the current is greater than the second threshold (m1) .
この発明のモーター負荷検知方法によれば、モーターに直接かかる駆動電流ではなく、モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流を検知する負荷検知機能を、制御部の外部に設けたことにより、負荷検知によって制御部に負担をかけることがなく、また、モーターが停止する前にモーターにかかる負荷を検知して通知することができるので、負荷異常が通知されたらモーターの検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーターの負荷異常に素早く対応することができる。
また、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能を備えていない計測器に対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる。
According to the motor load detection method of the present invention, a load detection function that detects the current applied to the control unit that drives and controls the rotation of the motor, rather than the drive current directly applied to the motor, is provided outside the control unit.This means that the load detection does not put a burden on the control unit, and the load on the motor can be detected and notified before the motor stops, so that when a load abnormality is notified, maintenance such as inspection or replacement of the motor can be performed, and the motor load abnormality can be responded to quickly.
In addition, since the load detection function is provided outside the control unit, the load detection function can be added later even to existing measuring instruments that do not have a load detection function.
この発明は、ブラシレスＤＣモーターの負荷検知を、制御回路によらずに行うモーター負荷検知方法に関するものである。
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
The present invention relates to a motor load detection method for detecting the load on a brushless DC motor without using a control circuit.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における、モーターを使用した計測器の概略構成の一例を示すブロック図である。一般的に、モーターを使用した計測器（例えば、アルカリ度計や残留塩素計など）では、回転数などの制御指令を外部から受けて、その外部からの制御指令に基づいて、モーターを駆動および回転制御させる制御部を備えている。この実施の形態１における計測器１は、図１に示すように、モーター１１および制御部１２だけでなく、さらに、電流測定部１３、負荷検知部１４、アラーム出力部１５を有する負荷検知機構１０を備えている。また、この実施の形態１における計測器１は、使用するモーター１１はブラシレスＤＣモーターであり、そのモーター１１の回転数を変化させない使い方をする計測器であるものとする。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a measuring instrument using a motor in a first embodiment of the present invention. In general, a measuring instrument using a motor (such as an alkalinity meter or a residual chlorine meter) is provided with a control unit that receives control commands such as a rotation speed from the outside and drives and controls the rotation of the motor based on the control command from the outside. As shown in FIG. 1, the
電流測定部１３は、モーター１１の駆動および回転制御を行う制御部１２にかかる電流を検知する測定部である。
負荷検知部１４は、電流測定部１３が検知した電流に基づいて、モーター１１の負荷異常を検知するとともに、モーター１１または制御部１２の故障異常を検知する検知部である。
The
The
アラーム出力部１５は、負荷検知部１４がモーター１１の負荷異常を検知した場合に、モーター負荷異常である旨を出力し、負荷検知部１４がモーター１１または制御部１２の故障異常を検知した場合に、故障異常である旨を出力する出力部である。
The
また、図１においては、説明のために、矢印上に情報（信号や電流）の名称がカッコ書きで記載されているが、制御部１２に与えられる外部からの制御指令は、どのような速度や回転数でモーター１１を制御するかということを指示する制御信号である。また、制御部１２がモーター１１を駆動する電流（モーターの駆動電流）を電流Ａ１、電流測定部１３が測定する制御部１２にかかる電流を電流Ａ２とする。
In addition, in FIG. 1, for the purpose of explanation, the names of information (signals and currents) are written in parentheses above the arrows, but the external control command given to the
ここで、従来技術の説明においても記載したとおり、例えば特許文献１，２等に記載されているような従来のモーター負荷検知方法では、制御部の内部に負荷検知機能があったため、その分、制御部に負担がかかり、モーター制御に影響を与えてしまうおそれがある、という課題があった。また、特許文献２の従来技術として記載されているように、モーターの駆動電流を検出することは知られていたが、従来のモーター負荷検知方法では、モーターに負荷がかかっていると判断されるとモーターを停止させていたため、モーターを用いた計測器においては、モーター負荷検知によってモーターが止まってしまい、計測器における測定値がおかしな値になってしまって使い物にならない、という課題もあった。
As described in the explanation of the prior art, the conventional motor load detection methods described in
これに対して、この発明の実施の形態１におけるモーター負荷検知方法では、モーター１１を駆動および回転制御する制御部１２の外に負荷検知機構１０（電流測定部１３、負荷検知部１４、アラーム出力部１５）を設けたことにより、負荷検知により制御部１２に負担をかけることがなく、また、モーター１１の駆動電流Ａ１を測定して負荷を検知しているのではなく、制御部１２にかかる電流Ａ２を測定して負荷を検知しているので、モーター１１のみではなく制御部１２の負荷や故障も検知することができる。また、制御部１２の外側に負荷検知機能（負荷検知機構１０）を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能を備えていない計測器に対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる、というメリットもある。
In contrast to this, in the motor load detection method in
図２は、この発明の実施の形態１における、負荷検知機構の動作（処理）の一例を示すフローチャートである。
まず初めに、負荷検知機構１０の電流測定部１３が、モーター１１の駆動および回転制御を行う制御部１２にかかる電流値（Ａ２）を取得する（ステップＳＴ１）。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation (processing) of the load detection mechanism in the first embodiment of the present invention.
First, the
次に、負荷検知部１４が、電流測定部１３がステップＳＴ１において取得（検知）した電流値（Ａ２）が、あらかじめ設定された所定の閾値Ｍ１より大きいか否かを判断する（ステップＳＴ２）。この所定の閾値Ｍ１は、例えば０．２［Ａ］など、モーター１１に負荷がかかっていなければそれより大きな電流値にはならないはず、という値であり、論理上または経験上、あらかじめ設定される値である。なお、電流値を閾値と比較するのではなく、その電流値から消費電力を計算して、消費電力がある所定の閾値より大きくなったか否かで判断するようにしてもよい。
Next, the
そして、ステップＳＴ１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ１以下である場合（ステップＳＴ２のＮＯの場合）には、モーター１１に負荷がかかっていない状態であると判断され、次のステップＳＴ３へ進む。さらに、ステップＳＴ１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ０以上である場合（ステップＳＴ３のＹＥＳの場合）には、モーター１１にも制御部１２にも故障などの異常が発生していない正常状態であると判断され、ステップＳＴ１に戻る。ここで、閾値として用いられるＭ１とＭ０の関係は、Ｍ１＞Ｍ０であり、Ｍ０は電流値（Ａ２）の下限値としてあらかじめ設定される値である。なお、この所定の閾値Ｍ０（下限値）についても、例えば０．０５［Ａ］など、モーター１１にも制御部１２にも故障などの異常が発生していなければそれより小さな電流値にはならないはず、という値であり、論理上または経験上、あらかじめ設定される値である。また、以下の実施の形態でも同様である。
If the current value (A2) detected in step ST1 is equal to or less than the predetermined threshold value M1 (NO in step ST2), it is determined that the
一方、ステップＳＴ１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ１よりも大きかった場合（ステップＳＴ２のＹＥＳの場合）には、モーター１１に負荷がかかっている状態であると判断され、その結果がアラーム出力部１５へ送信されて、アラーム出力部１５が、負荷異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ４）。
On the other hand, if the current value (A2) detected in step ST1 is greater than the predetermined threshold value M1 (YES in step ST2), it is determined that the
この結果、モーター１１に何らかの負荷がかかっていることが通知されるので、モーターが停止する前にモーター１１にかかる負荷を検知して、モーター１１の検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーター１１の負荷異常に素早く対応することができる。また、それにより、気づかないうちにモーター１１が停止してしまって計測器１の測定結果がおかしな値になる、という不具合が発生することを回避することができる。
As a result, the fact that some load is being applied to the
また、ステップＳＴ１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ０（下限値）よりも小さかった場合（ステップＳＴ３のＮＯの場合）には、モーター１１または制御部１２に何らかの故障などの異常が発生している状態であると判断され、その結果がアラーム出力部１５へ送信されて、アラーム出力部１５が、故障異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ５）。これは、回転数が一定の場合、電流値（Ａ２）は徐々に増加していく傾向にあるため、回転数を変化させない計測器において、電流値（Ａ２）が大きく減少する場合には、モーター１１または制御部１２に何らかの故障が発生していると考えられるからである。そして、モーター１１または制御部１２に何らかの故障などの異常が発生していることが通知されるので、モーター１１の負荷異常のみではなく、モーター１１の故障や制御部１２の故障などの故障異常も検知することができる。
Also, if the current value (A2) detected in step ST1 is smaller than the predetermined threshold value M0 (lower limit value) (NO in step ST3), it is determined that some kind of abnormality such as a fault has occurred in the
このように、この発明の実施の形態１では、モーター１１に直接かかる駆動電流（Ａ１）ではなく、モーター１１の駆動および回転制御を行う制御部１２にかかる電流（Ａ２）を検知するため、モーター１１に負荷がかかっていない場合であって、制御部１２の異常により消費電流が増えた場合や大きく減少した場合についても、異常を検知することができる。
In this way, in the first embodiment of the present invention, the current (A2) applied to the
なお、ここでは説明を簡単にするために、ステップＳＴ２の条件：「電流値＞Ｍ１？」がＹＥＳの場合には、すぐにステップＳＴ４の負荷異常アラームを出力するものとしたが、ステップＳＴ１とステップＳＴ２を繰り返す回数を決めて、例えば５回連続で「電流値＞Ｍ１」の条件を満たしたら負荷異常アラームを出力したり、１０回中８回「電流値＞Ｍ１」の条件を満たしたら負荷異常アラームを出力するなど、実際に使用する計測器１の状況に合わせて、適宜調節すればよい。
For simplicity's sake, if the condition in step ST2, "Current value > M1?", is YES, then an abnormal load alarm is output in step ST4 immediately. However, the number of times steps ST1 and ST2 are repeated can be determined, and an abnormal load alarm can be output if the condition "Current value > M1" is met five times in a row, or if the condition "Current value > M1" is met eight times out of ten. This can be adjusted as appropriate to suit the conditions of the
以上のように、この発明の実施の形態１におけるモーター負荷検知方法によれば、モーターに直接かかる駆動電流ではなく、モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流を検知する負荷検知機能を、制御部の外部に設けたことにより、負荷検知によって制御部に負担をかけることがなく、また、モーターが停止する前にモーターにかかる負荷を検知して通知することができるので、負荷異常が通知されたらモーターの検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーターの負荷異常に素早く対応することができる。 As described above, according to the motor load detection method of the first embodiment of the present invention, a load detection function that detects the current applied to the control unit that drives and controls the rotation of the motor, rather than the drive current directly applied to the motor, is provided outside the control unit. This prevents the load detection from placing a burden on the control unit, and also makes it possible to detect and notify the load on the motor before the motor stops, so that when a load abnormality is notified, maintenance such as inspection or replacement of the motor can be performed, and the motor load abnormality can be quickly responded to.
また、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、モーターの負荷異常のみではなく、モーターの故障や制御部の故障などの故障異常も検知することができる。
さらに、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能を備えていない計測器に対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる、というメリットもある。
In addition, since the control unit has a load detection function outside, it can detect not only motor load abnormalities, but also motor failures, control unit failures, and other fault abnormalities.
Furthermore, since the load detection function is located outside the control unit, there is also the advantage that the load detection function can be added retrofit to existing measuring instruments that do not have a load detection function.
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における、モーターを使用した計測器の概略構成の一例を示すブロック図である。この実施の形態２における計測器２は、図３に示すように、モーター２１および制御部２２だけでなく、さらに、電流測定部２３、負荷検知部２４、アラーム出力部２５、回転数検出部２６を有する負荷検知機構２０を備えている。また、この実施の形態２における計測器２は、使用するモーター２１は実施の形態１におけるモーター１１と同様にブラシレスＤＣモーターであるが、実施の形態１における計測器１とは異なり、モーター２１の回転数を変化させる使い方をする計測器であるものとする。
Fig. 3 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a measuring instrument using a motor in
電流測定部２３は、モーター２１の駆動および回転制御を行う制御部２２にかかる電流を検知する測定部である。
回転数検出部２６は、モーター２１の回転数を検知する検出部である。
負荷検知部２４は、電流測定部２３が検知した電流と、回転数検出部２６が検知した回転数とに基づいて、モーター２１の負荷異常を検知するとともに、モーター２１または制御部２２の故障異常を検知する検知部である。
The
The rotation
The
アラーム出力部２５は、負荷検知部２４がモーター２１の負荷異常を検知した場合に、モーター負荷異常である旨を出力し、負荷検知部２４がモーター２１または制御部２２の故障異常を検知した場合に、故障異常である旨を出力する出力部である。
The
また、図３においては、説明のために、矢印上に情報（信号や電流）の名称がカッコ書きで記載されているが、制御部２２に与えられる外部からの制御指令は、どのような速度や回転数でモーター２１を制御するかということを指示する制御信号である。また、制御部２２がモーター２１を駆動する電流（モーターの駆動電流）を電流Ａ１、電流測定部２３が測定する制御部２２にかかる電流を電流Ａ２とする。さらに、制御部２２がモーター２１を回転制御している回転数信号を、回転数検出部２６が検出する。
In addition, in FIG. 3, for the purpose of explanation, the names of information (signals and currents) are written in parentheses above the arrows, but the external control command given to the
ここで、図３に示すブロック図では、回転数検出部２６は、制御部２２からの回転数信号を検出するものとして示しているが、制御部２２が実際の回転数を測定して出力する機能を持っていない場合には、外部からの制御指令（制御信号）から回転数指令（回転数信号）を検出するようにすればよい。すなわち、回転数検出部２６は、制御部２２から回転数信号を検出することによりモーター２１の回転数を検知してもよいし、外部からの制御指令（制御信号）から回転数指令（回転数信号）を検出することにより、モーター２１の回転数を検知するものであってもよい。
In the block diagram shown in FIG. 3, the rotation
この発明の実施の形態２におけるモーター負荷検知方法では、モーター２１を駆動および回転制御する制御部２２の外に負荷検知機構２０（電流測定部２３、負荷検知部２４、アラーム出力部２５、回転数検出部２６）を設けたことにより、負荷検知により制御部２２に負担をかけることがなく、また、モーター２１の駆動電流Ａ１を測定して負荷を検知しているのではなく、制御部２２にかかる電流Ａ２および回転数を測定して負荷を検知しているので、モーター２１のみではなく制御部２２の負荷や故障も検知することができる。また、制御部２２の外側に負荷検知機能（負荷検知機構２０）を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能を備えていない計測器に対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる、というメリットもある。
In the motor load detection method according to the second embodiment of the present invention, a load detection mechanism 20 (
図４は、この発明の実施の形態２における、負荷検知機構の動作（処理）の一例を示すフローチャートである。
まず初めに、負荷検知機構２０の電流測定部２３が、モーター２１の駆動および回転制御を行う制御部２２にかかる電流値（Ａ２）を取得する（ステップＳＴ１１）。また、負荷検知機構２０の回転数検出部２６が、制御部２２がモーター２１を回転制御している回転数を取得する（ステップＳＴ１２）。なお、ステップＳＴ１１とステップＳＴ１２は、逆の順番でもよいし、同時でもよい。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the operation (processing) of the load detection mechanism in the second embodiment of the present invention.
First, the
次に、負荷検知部２４が、回転数検出部２６がステップＳＴ１２において取得（検出）した回転数に基づいて、閾値Ｍ２を算出する（ステップＳＴ１３）。この閾値Ｍ２は、例えば回転数が２０００［ｒｐｍ］のときにはＭ２＝０．２［Ａ］、回転数が４０００［ｒｐｍ］のときにはＭ２＝０．４［Ａ］など、回転数によって変動する値である。そして、モーター２１に負荷がかかっていなければそれより大きな電流値にはならないはず、という値であり、論理上または経験上、あらかじめ回転数との関係式が設定されていて、その関係式から算出される値である。
Next, the
さらに、負荷検知部２４は、電流測定部２３がステップＳＴ１１において取得（検知）した電流値（Ａ２）が、ステップＳＴ１３において算出された閾値Ｍ２より大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１４）。なお、電流値を閾値と比較するのではなく、その電流値から消費電力を計算して、消費電力がある所定の閾値より大きくなったか否かで判断するようにしてもよい。
Furthermore, the
そして、ステップＳＴ１１で検知された電流値（Ａ２）が、閾値Ｍ２以下である場合（ステップＳＴ１４のＮＯの場合）には、モーター２１に負荷がかかっていない状態であると判断され、次のステップＳＴ１５へ進む。さらに、ステップＳＴ１１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ０以上である場合（ステップＳＴ１５のＹＥＳの場合）には、モーター２１にも制御部２２にも故障などの異常が発生していない正常状態であると判断され、ステップＳＴ１１に戻る。ここで、閾値として用いられるＭ２とＭ０の関係は、Ｍ２＞Ｍ０であり、Ｍ０は電流値（Ａ２）の下限値としてあらかじめ設定される値である。
If the current value (A2) detected in step ST11 is equal to or less than the threshold value M2 (NO in step ST14), it is determined that no load is being applied to the
一方、ステップＳＴ１１で検知された電流値（Ａ２）が、閾値Ｍ２よりも大きかった場合（ステップＳＴ１４のＹＥＳの場合）には、モーター２１に負荷がかかっている状態であると判断され、その結果がアラーム出力部２５へ送信されて、アラーム出力部２５が、負荷異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ１６）。
On the other hand, if the current value (A2) detected in step ST11 is greater than the threshold value M2 (YES in step ST14), it is determined that the
この結果、モーター２１に何らかの負荷がかかっていることが通知されるので、モーターが停止する前にモーター２１にかかる負荷を検知して、モーター２１の検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーター２１の負荷異常に素早く対応することができる。また、それにより、気づかないうちにモーター２１が停止してしまって計測器２の測定結果がおかしな値になる、という不具合が発生することを回避することができる。
As a result, the fact that some load is being applied to the
また、ステップＳＴ１１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ０（下限値）よりも小さかった場合（ステップＳＴ１５のＮＯの場合）には、モーター２１または制御部２２に何らかの故障などの異常が発生している状態であると判断され、その結果がアラーム出力部２５へ送信されて、アラーム出力部２５が、故障異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ１７）。これは、回転数が減少するような使い方をする場合は一概には言えないが、一般的に電流値（Ａ２）は徐々に増加していく傾向にあるため、電流値（Ａ２）が大きく減少する場合には、モーター２１または制御部２２に何らかの故障が発生していると考えられるからである。そして、モーター２１または制御部２２に何らかの故障などの異常が発生していることが通知されるので、モーター２１の負荷異常のみではなく、モーター２１の故障や制御部２２の故障などの故障異常も検知することができる。
Also, if the current value (A2) detected in step ST11 is smaller than the predetermined threshold value M0 (lower limit value) (NO in step ST15), it is determined that some kind of abnormality such as a malfunction has occurred in the
このように、この発明の実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、モーター２１に直接かかる駆動電流（Ａ１）ではなく、モーター２１の駆動および回転制御を行う制御部２２にかかる電流（Ａ２）を検知するため、モーター２１に負荷がかかっていない場合であって、制御部２２の異常により消費電流が増えた場合や大きく減少した場合についても、異常を検知することができる。
In this way, in the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, the current (A2) applied to the
なお、ここでは説明を簡単にするために、ステップＳＴ１４の条件：「電流値＞Ｍ２？」がＹＥＳの場合には、すぐにステップＳＴ１６の異常アラームを出力するものとしたが、ステップＳＴ１１～ステップＳＴ１３を繰り返す回数を決めて、例えば５回連続で「電流値＞Ｍ２」の条件を満たしたら異常アラームを出力したり、１０回中８回「電流値＞Ｍ２」の条件を満たしたら異常アラームを出力するなど、実際に使用する計測器２の状況に合わせて、適宜調節すればよい。
For simplicity's sake, if the condition in step ST14: "Current value > M2?" is YES, an abnormality alarm is output immediately in step ST16. However, the number of times steps ST11 to ST13 are repeated can be determined, and an abnormality alarm can be output if the condition "Current value > M2" is met five times in a row, or if the condition "Current value > M2" is met eight times out of ten. This can be adjusted as appropriate to suit the conditions of the measuring
また、実施の形態１のように、モーターの回転数を変化させない使い方をする場合（回転数が一定の場合）にも、この実施の形態２のように回転数信号も取得するようにしてもよい。その際、回転数が一定であるか否かを判断して、一定の場合には、ステップＳＴ１３をスキップするようにしてもよいし、回転数が一定であるか否かを判断したときに回転数が一定でなければ、制御部またはモーターの故障などの異常であると判断して故障異常アラームを出力するようにすることも可能である。
Also, as in
以上のように、この発明の実施の形態２におけるモーター負荷検知方法によれば、実施の形態１と同様に、モーターに直接かかる駆動電流ではなく、モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流を検知する負荷検知機能を、制御部の外部に設けたことにより、負荷検知によって制御部に負担をかけることがなく、また、モーターが停止する前にモーターにかかる負荷を検知して通知することができるので、負荷異常が通知されたらモーターの検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーターの負荷異常に素早く対応することができる。 As described above, according to the motor load detection method in the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, a load detection function that detects the current applied to the control unit that drives and controls the rotation of the motor, rather than the drive current directly applied to the motor, is provided outside the control unit. This prevents the load detection from placing a burden on the control unit, and also makes it possible to detect and notify the load on the motor before the motor stops. Therefore, when a load abnormality is notified, maintenance such as inspection or replacement of the motor can be performed, and the motor load abnormality can be quickly responded to.
また、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、モーターの負荷異常のみではなく、モーターの故障や制御部の故障などの故障異常も検知することができる。
さらに、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能が備えていないものに対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる、というメリットもある。
In addition, since the control unit has a load detection function outside, it can detect not only motor load abnormalities, but also motor failures, control unit failures, and other fault abnormalities.
Furthermore, since the load detection function is located outside the control unit, there is also the advantage that the load detection function can be added retroactively to existing measuring instruments that do not have a load detection function.
また、負荷検知機能が、モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流のみでなく、モーターの回転数も検知するものであるので、モーターの回転数を変化させる使い方をする場合には、その回転数に応じて電流値の閾値（Ｍ２）を変化させて負荷異常アラームを検出することができるとともに、モーターの回転数を変化させない使い方をする場合にも、制御部またはモーターの故障異常も検出することができる。 In addition, the load detection function detects not only the current applied to the control unit that drives and controls the rotation of the motor, but also the motor's rotation speed. Therefore, when the motor's rotation speed is changed, the current threshold value (M2) can be changed according to the rotation speed to detect an abnormal load alarm. Also, when the motor's rotation speed is not changed, it is possible to detect abnormal faults in the control unit or motor.
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３における、モーターを使用した計測器の概略構成の一例を示すブロック図である。この実施の形態３における計測器３は、図５に示すように、モーター３１および制御部３２だけでなく、さらに、電流測定部３３、負荷検知部３４、アラーム出力部３５、記憶部３７を有する負荷検知機構３０を備えている。なお、図５では、記憶部３７は、負荷検知機構３０の内部にあるものとしているが、負荷検知機構３０の外側に設けられていてもよい。また、この実施の形態３における計測器３は、使用するモーター３１は実施の形態１におけるモーター１１と同様にブラシレスＤＣモーターであり、実施の形態１における計測器１と同様に、モーター３１の回転数を変化させない使い方をする計測器であるものとする。
Fig. 5 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a measuring instrument using a motor in
ここで、制御部３２は電子部品であるため、故障する場合には突発的に発生すると考えられる。一方、モーター３１の負荷上昇については、例えば、回転軸に汚れがたまる、ベアリングが劣化する等、機械的要因によって引き起こされる場合、徐々に負荷が上がっていく（電流値が増加していく）ため、どれくらいの時間をかけて閾値を超えたか、すなわち、その増加の割合を算出して判断することにより、モーター３１または制御部３２の故障による異常であるのか、モーター３１の負荷上昇であるのかを区別して検知することができる。そこで、この実施の形態３では、電流値の増加の割合を算出するために、時間（時刻）の要素も取り入れて判断しているところが、実施の形態１とは異なる部分である。
Here, because the
電流測定部３３は、モーター３１の駆動および回転制御を行う制御部３２にかかる電流を検知する測定部である。
負荷検知部３４は、電流測定部３３が検知した電流に基づいて、モーター３１の負荷異常を検知するとともに、モーター３１または制御部３２の故障異常を検知する検知部である。
The
The
アラーム出力部３５は、負荷検知部３４がモーター３１の負荷異常を検知した場合に、モーター負荷異常である旨を出力し、負荷検知部３４がモーター３１または制御部３２の故障異常を検知した場合に、故障異常である旨を出力する出力部である。
また、記憶部３７は、電流測定部３３が検知した電流値を、時刻とともに（時間に対応付けて）記憶しておく記憶部である。
The
The
また、図５においては、説明のために、矢印上に情報（信号や電流）の名称がカッコ書きで記載されているが、制御部３２に与えられる外部からの制御指令は、どのような速度や回転数でモーター３１を制御するかということを指示する制御信号である。また、制御部３２がモーター３１を駆動する電流（モーターの駆動電流）を電流Ａ１、電流測定部３３が測定する制御部３２にかかる電流を電流Ａ２とする。
In addition, in FIG. 5, for the purpose of explanation, the names of information (signals and currents) are written in parentheses above the arrows, but the external control command given to the
この発明の実施の形態３におけるモーター負荷検知方法では、モーター３１を駆動および回転制御する制御部３２の外に負荷検知機構３０（電流測定部３３、負荷検知部３４、アラーム出力部３５、記憶部３７）を設けたことにより、負荷検知により制御部３２に負担をかけることがなく、また、モーター３１の駆動電流Ａ１を測定して負荷を検知しているのではなく、制御部３２にかかる電流Ａ２を測定して負荷を検知しているので、モーター３１のみではなく制御部３２の負荷や故障も検知することができる。また、制御部３２の外側に負荷検知機能（負荷検知機構３０）を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能を備えていない計測器に対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる、というメリットもある。
In the motor load detection method according to the third embodiment of the present invention, a load detection mechanism 30 (
図６は、この発明の実施の形態３における、負荷検知機構の動作（処理）の一例を示すフローチャートである。
まず初めに、負荷検知機構３０の電流測定部３３が、モーター３１の駆動および回転制御を行う制御部３２にかかる電流値（Ａ２）を取得する（ステップＳＴ３１）。そして、ステップＳＴ３１で取得した電流値（Ａ２）を、その時の時刻とともに（時刻と対応付けて）記憶部３７に記憶する（ステップＳＴ３２）。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation (processing) of the load detection mechanism according to the third embodiment of the present invention.
First, the
次に、負荷検知部３４が、電流測定部３３がステップＳＴ３１において取得（検知）した電流値（Ａ２）が、あらかじめ設定された所定の閾値（第１の閾値）Ｍ１より大きいか否かを判断する（ステップＳＴ３３）。この所定の閾値（第１の閾値）Ｍ１は、例えば０．２［Ａ］など、モーター３１に負荷がかかっていなければそれより大きな電流値にはならないはず、という値であり、論理上または経験上、あらかじめ設定される値である。なお、電流値を閾値と比較するのではなく、その電流値から消費電力を計算して、消費電力がある所定の閾値より大きくなったか否かで判断するようにしてもよい。
Next, the
そして、ステップＳＴ３１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値（第１の閾値）Ｍ１以下である場合（ステップＳＴ３３のＮＯの場合）には、モーター３１に負荷がかかっていない状態であると判断され、次のステップＳＴ３４へ進む。さらに、ステップＳＴ３１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ０以上である場合（ステップＳＴ３４のＹＥＳの場合）には、モーター３１にも制御部３２にも故障などの異常が発生していない正常状態であると判断され、ステップＳＴ３１に戻る。ここで、閾値として用いられるＭ１とＭ０の関係は、Ｍ１＞Ｍ０であり、Ｍ０は電流値（Ａ２）の下限値としてあらかじめ設定される値である。
If the current value (A2) detected in step ST31 is equal to or less than a predetermined threshold value (first threshold value) M1 (NO in step ST33), it is determined that no load is being applied to the
一方、ステップＳＴ３１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値（第１の閾値）Ｍ１よりも大きかった場合（ステップＳＴ３３のＹＥＳの場合）には、何らかの異常であると判断され、さらに次のステップＳＴ３５へ進む。 On the other hand, if the current value (A2) detected in step ST31 is greater than the predetermined threshold value (first threshold value) M1 (YES in step ST33), it is determined that some kind of abnormality exists, and the process proceeds to the next step ST35.
そのステップＳＴ３５では、ステップＳＴ３１で検知された電流値（Ａ２）の増加の割合が、あらかじめ設定された別の所定の閾値（第２の閾値）ｍ１より大きいか否かを判断する（ステップＳＴ３５）。モーター３１に負荷がかかっている異常の場合には、負荷は徐々にかかっていくことが多いので、電流値（Ａ２）も徐々に増加していくものであるが、モーター３１または制御部３２の故障などの異常の場合には、電流値（Ａ２）が突然（急激に）増加するため、モーター３１または制御部３２の故障異常であるか、モーター３１の負荷異常であるかを判断するものである。すなわち、この所定の閾値（第２の閾値）ｍ１は、例えば０．０１［Ａ／秒］など、モーター３１に徐々に負荷がかかっているような負荷異常であれば、それより大きな値にはならないはず、という値であり、論理上または経験上、あらかじめ設定される値である。
In step ST35, it is determined whether the rate of increase in the current value (A2) detected in step ST31 is greater than another predetermined threshold value (second threshold value) m1 that has been set in advance (step ST35). In the case of an abnormality in which the
なお、このステップＳＴ３５における「電流値の増加割合」については、ステップＳＴ３２において記憶した電流値と時刻に基づいて、単位時間あたりに電流値がどれだけ増加したか、を計算して求めればよい。また、その他にも、５回前の電流値や１０回前の電流値との差から、１回あたりの増加の割合を求めるようにしたり、前回測定した電流値との差分から増加の割合を求めるようにするなど、単位時間あたりの増加の割合が求められるものであれば、どのような計算方法であってもよいことは言うまでもない。 The "percentage increase in the current value" in step ST35 can be calculated based on the current value and time stored in step ST32 to determine how much the current value has increased per unit time. Needless to say, any calculation method can be used as long as it can determine the percentage increase per unit time, such as determining the percentage increase per unit time from the difference with the current value five times earlier or ten times earlier, or determining the percentage increase from the difference with the current value measured previously.
そして、ステップＳＴ３５において、電流値の増加割合が所定の閾値（第２の閾値）ｍ１より大きいと判断された場合（ステップＳＴ３５のＹＥＳの場合）には、モーター３１または制御部３２に何らかの故障異常が発生したと判断され、その結果がアラーム出力部３５へ送信されて、アラーム出力部３５が、故障異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ３６）。
Then, in step ST35, if it is determined that the rate of increase in the current value is greater than a predetermined threshold value (second threshold value) m1 (YES in step ST35), it is determined that some kind of malfunction or abnormality has occurred in the
一方、ステップＳＴ３５において、電流値の増加割合が所定の閾値（第２の閾値）ｍ１以下であった場合（ステップＳＴ３５のＮＯの場合）には、モーター３１に負荷がかかっている状態であると判断され、その結果がアラーム出力部３５へ送信されて、アラーム出力部３５が、負荷異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ３７）。
On the other hand, in step ST35, if the rate of increase in the current value is equal to or less than the predetermined threshold value (second threshold value) m1 (NO in step ST35), it is determined that the
すなわち、この実施の形態３では、負荷検知部３４は、電流測定部３３が検知した電流があらかじめ設定された所定の閾値（第１の閾値）Ｍ１より大きいか否か、および、電流測定部３３が検知した電流の増加割合があらかじめ設定された別の所定の閾値（第２の閾値）ｍ１より大きいか否かを判断し、電流が第１の閾値Ｍ１より大きく、かつ、電流の増加割合が第２の閾値ｍ１以下の場合には、モーター３１の負荷異常を検知し、電流が第１の閾値Ｍ１より大きく、かつ、電流の増加割合が第２の閾値ｍ１より大きい場合には、モーター３１または制御部３２の故障異常を検知するものである。
That is, in this
この結果、急激な電流値の増加ではないが、電流値が増加している場合（電流値＞Ｍ１の場合）には、モーター３１に何らかの負荷がかかっていることが通知されるので、モーターが停止する前にモーター３１にかかる負荷を検知して、モーター３１の検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーター３１の負荷異常に素早く対応することができる。また、それにより、気づかないうちにモーター３１が停止してしまって計測器３の測定結果がおかしな値になる、という不具合が発生することを回避することができる。
As a result, if the current value is increasing (current value > M1), even if it is not a sudden increase, it is notified that some kind of load is being applied to the
また、ステップＳＴ３１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ０（下限値）よりも小さかった場合（ステップＳＴ３４のＮＯの場合）には、モーター３１または制御部３２に何らかの故障などの異常が発生している状態であると判断され、その結果がアラーム出力部３５へ送信されて、アラーム出力部３５が、故障異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ３６）。これは、回転数が一定の場合、電流値（Ａ２）は徐々に増加していく傾向にあるため、回転数を変化させない計測器において、電流値（Ａ２）が大きく減少する場合には、モーター３１または制御部３２に何らかの故障が発生していると考えられるからである。そして、モーター３１または制御部３２に何らかの故障などの異常が発生していることが通知されるので、モーター３１の負荷異常のみではなく、モーター３１の故障や制御部３２の故障などの故障異常も検知することができる。
Also, if the current value (A2) detected in step ST31 is smaller than the predetermined threshold value M0 (lower limit value) (NO in step ST34), it is determined that some kind of abnormality such as a malfunction has occurred in the
このように、この発明の実施の形態３においても、実施の形態１，２と同様に、モーター３１に直接かかる駆動電流（Ａ１）ではなく、モーター３１の駆動および回転制御を行う制御部３２にかかる電流（Ａ２）を検知するため、モーター３１に負荷がかかっていない場合であって、制御部３２の異常により消費電流が増えた場合や大きく減少した場合についても、異常を検知することができる。
In this way, in the third embodiment of the present invention, as in the first and second embodiments, the current (A2) applied to the
そして、電流値（Ａ２）が増加しており、かつ、その電流値の増加割合が大きい場合、あるいは、電流値（Ａ２）が閾値Ｍ０（あらかじめ設定された下限値）より小さい場合には、モーター３１または制御部３２に故障などの何らかの異常が発生していることが通知されるので、モーター３１を停止させるなど、さらなる異常が発生しないよう、素早く対応することができる。
If the current value (A2) is increasing and the rate of increase in the current value is large, or if the current value (A2) is smaller than the threshold value M0 (a preset lower limit value), a notification is sent that some kind of abnormality, such as a breakdown, has occurred in the
なお、ここでは説明を簡単にするために、ステップＳＴ３３の条件：「電流値＞Ｍ１？」がＹＥＳの場合には、すぐにステップＳＴ３５へ進むものとしたが、ステップＳＴ３１およびステップＳＴ３２を繰り返す回数を決めて、例えば５回連続で「電流値＞Ｍ１」の条件を満たしたらステップＳＴ３５へ進むようにしたり、１０回中８回「電流値＞Ｍ１」の条件を満たしたらステップＳＴ３５へ進むようにするなど、実際に使用する計測器３の状況に合わせて、適宜調節すればよい。
For simplicity's sake, it has been assumed that if the condition in step ST33: "Current value > M1?" is YES, the process immediately proceeds to step ST35. However, it is possible to determine the number of times to repeat steps ST31 and ST32, and proceed to step ST35 if the condition "Current value > M1" is satisfied five times in a row, or proceed to step ST35 if the condition "Current value > M1" is satisfied eight times out of ten, and so on, and this can be adjusted as appropriate to suit the conditions of the measuring
以上のように、この発明の実施の形態３におけるモーター負荷検知方法によれば、実施の形態１，２と同様に、モーターに直接かかる駆動電流ではなく、モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流を検知する負荷検知機能を、制御部の外部に設けたことにより、負荷検知によって制御部に負担をかけることがなく、また、モーターが停止する前にモーターにかかる負荷を検知して通知することができるので、負荷異常が通知されたらモーターの検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーターの負荷異常に素早く対応することができる。 As described above, according to the motor load detection method of the third embodiment of the present invention, as in the first and second embodiments, a load detection function that detects the current applied to the control unit that drives and controls the rotation of the motor, rather than the drive current directly applied to the motor, is provided outside the control unit. This prevents the load detection from placing a burden on the control unit, and also makes it possible to detect and notify the load on the motor before the motor stops. Therefore, when a load abnormality is notified, maintenance such as inspection or replacement of the motor can be performed, and the motor load abnormality can be quickly responded to.
また、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、モーターの負荷異常のみではなく、モーターの故障や制御部の故障などの故障異常も検知することができる。
さらに、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能を備えていない計測器に対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる、というメリットもある。
In addition, since the control unit has a load detection function outside the control unit, it is possible to detect not only motor load abnormalities, but also faults such as motor failures and control unit failures.
Furthermore, since the load detection function is located outside the control unit, there is also the advantage that the load detection function can be added retrofit to existing measuring instruments that do not have a load detection function.
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４における、モーターを使用した計測器の概略構成の一例を示すブロック図である。この実施の形態４における計測器４は、図７に示すように、モーター４１および制御部４２だけでなく、さらに、電流測定部４３、負荷検知部４４、アラーム出力部４５、回転数検出部４６、記憶部４７を有する負荷検知機構４０を備えている。なお、図７では、記憶部４７は、負荷検知機構４０の内部にあるものとしているが、負荷検知機構４０の外側に設けられていてもよい。また、この実施の形態４における計測器４は、使用するモーター４１は実施の形態１～３におけるモーター１１，２１，３１と同様にブラシレスＤＣモーターであるが、実施の形態１，３における計測器１，３とは異なり、実施の形態２における計測器２と同様に、モーター４１の回転数を変化させる使い方をする計測器であるものとする。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a measuring instrument using a motor in
電流測定部４３は、モーター４１の駆動および回転制御を行う制御部４２にかかる電流を検知する測定部である。
回転数検出部４６は、モーター４１の回転数を検知する検出部である。
負荷検知部４４は、電流測定部４３が検知した電流と、回転数検出部４６が検知した回転数とに基づいて、モーター４１の負荷異常を検知するとともに、モーター４１または制御部４２の故障異常を検知する検知部である。
The
The rotation
The
アラーム出力部４５は、負荷検知部４４がモーター４１の負荷異常を検知した場合に、モーター負荷異常である旨を出力し、負荷検知部４４がモーター４１または制御部４２の故障異常を検知した場合に、故障異常である旨を出力する出力部である。
また、記憶部４７は、電流測定部４３が検知した電流値を、時刻とともに（時間に対応付けて）記憶しておく記憶部である。
The
The
また、図７においては、説明のために、矢印上に情報（信号や電流）の名称がカッコ書きで記載されているが、制御部４２に与えられる外部からの制御指令は、どのような速度や回転数でモーター４１を制御するかということを指示する制御信号である。また、制御部４２がモーター４１を駆動する電流（モーターの駆動電流）を電流Ａ１、電流測定部４３が測定する制御部４２にかかる電流を電流Ａ２とする。さらに、制御部４２がモーター４１を回転制御している回転数信号を、回転数検出部４６が検出する。
In addition, in FIG. 7, for the purpose of explanation, the names of information (signals and currents) are written in parentheses above the arrows, but the external control command given to the
ここで、図７に示すブロック図では、回転数検出部４６は、制御部４２からの回転数信号を検出するものとして示しているが、制御部４２が実際の回転数を測定して出力する機能を持っていない場合には、外部からの制御指令（制御信号）から回転数指令（回転数信号）を検出するようにすればよい。すなわち、回転数検出部４６は、制御部４２から回転数信号を検出することによりモーター４１の回転数を検知してもよいし、外部からの制御指令（制御信号）から回転数指令（回転数信号）を検出することにより、モーター４１の回転数を検知するものであってもよい。
In the block diagram shown in FIG. 7, the rotation
この発明の実施の形態４におけるモーター負荷検知方法では、モーター４１を駆動および回転制御する制御部４２の外に負荷検知機構４０（電流測定部４３、負荷検知部４４、アラーム出力部４５、回転数検出部４６、記憶部４７）を設けたことにより、負荷検知により制御部４２に負担をかけることがなく、また、モーター４１の駆動電流Ａ１を測定して負荷を検知しているのではなく、制御部４２にかかる電流Ａ２および回転数を測定して負荷を検知しているので、モーター４１のみではなく制御部４２の負荷や故障も検知することができる。また、制御部４２の外側に負荷検知機能（負荷検知機構４０）を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能を備えていない計測器に対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる、というメリットもある。
In the motor load detection method according to the fourth embodiment of the present invention, a load detection mechanism 40 (
図８は、この発明の実施の形態４における、負荷検知機構の動作（処理）の一例を示すフローチャートである。
まず初めに、負荷検知機構４０の電流測定部４３が、モーター４１の駆動および回転制御を行う制御部４２にかかる電流値（Ａ２）を取得する（ステップＳＴ４１）。そして、ステップＳＴ４１で取得した電流値（Ａ２）を、その時の時刻とともに（時刻と対応付けて）記憶部４７に記憶する（ステップＳＴ４２）。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of the operation (processing) of the load detection mechanism in the fourth embodiment of the present invention.
First, the
また、負荷検知機構４０の回転数検出部４６が、制御部４２がモーター４１を回転制御している回転数を取得する（ステップＳＴ４３）。なお、ステップＳＴ４１～ステップＳＴ４２とステップＳＴ４３は、逆の順番でもよいし、同時でもよい。
The rotation
次に、負荷検知部４４が、回転数検出部４６がステップＳＴ４３において取得（検出）した回転数に基づいて、閾値Ｍ２を算出する（ステップＳＴ４４）。この閾値Ｍ２は、例えば回転数が２０００［ｒｐｍ］のときにはＭ２＝０．２［Ａ］、回転数が４０００［ｒｐｍ］のときにはＭ２＝０．４［Ａ］など、回転数によって変動する値である。そして、モーター４１に負荷がかかっていなければそれより大きな電流値にはならないはず、という値であり、論理上または経験上、あらかじめ回転数との関係式が設定されていて、その関係式から算出される値である。
Next, the
さらに、負荷検知部４４は、電流測定部４３がステップＳＴ４１において取得（検知）した電流値（Ａ２）が、ステップＳＴ４４において算出された閾値Ｍ２より大きいか否かを判断する（ステップＳＴ４５）。なお、電流値を閾値と比較するのではなく、その電流値から消費電力を計算して、消費電力がある所定の閾値より大きくなったか否かで判断するようにしてもよい。
Furthermore, the
そして、ステップＳＴ４１で検知された電流値（Ａ２）が、閾値Ｍ２以下である場合（ステップＳＴ４５のＮＯの場合）には、モーター４１に負荷がかかっていない状態であると判断され、次のステップＳＴ４６へ進む。さらに、ステップＳＴ４１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ０以上である場合（ステップＳＴ４６のＹＥＳの場合）には、モーター４１にも制御部４２にも故障などの異常が発生していない正常状態であると判断され、ステップＳＴ４１に戻る。ここで、閾値として用いられるＭ２とＭ０の関係は、Ｍ２＞Ｍ０であり、Ｍ０は電流値（Ａ２）の下限値としてあらかじめ設定される値である。
If the current value (A2) detected in step ST41 is equal to or less than the threshold value M2 (NO in step ST45), it is determined that no load is being applied to the
一方、ステップＳＴ４１で検知された電流値（Ａ２）が、閾値Ｍ２よりも大きかった場合（ステップＳＴ４５のＹＥＳの場合）には、何らかの異常であると判断され、さらに次のステップＳＴ４７へ進む。 On the other hand, if the current value (A2) detected in step ST41 is greater than the threshold value M2 (YES in step ST45), it is determined that some kind of abnormality exists, and the process proceeds to the next step ST47.
そのステップＳＴ４７では、ステップＳＴ４１で検知された電流値（Ａ２）の増加の割合が、あらかじめ設定された所定の閾値ｍ２より大きいか否かを判断する（ステップＳＴ４７）。モーター４１に負荷がかかっている異常の場合には、負荷は徐々にかかっていくことが多いので、電流値（Ａ２）も徐々に増加していくものであるが、モーター４１または制御部４２の故障などの異常の場合には、電流値（Ａ２）が突然（急激に）増加するため、モーター４１または制御部４２の故障異常であるか、モーター４１の負荷異常であるかを判断するものである。すなわち、この所定の閾値ｍ２は、例えば０．０１［Ａ／秒］など、モーター４１に徐々に負荷がかかっているような負荷異常であれば、それより大きな値にはならないはず、という値であり、論理上または経験上、あらかじめ設定される値である。
In step ST47, it is determined whether the rate of increase in the current value (A2) detected in step ST41 is greater than a preset threshold value m2 (step ST47). In the case of an abnormality in which a load is applied to the
なお、このステップＳＴ４７における「電流値の増加割合」については、ステップＳＴ４２において記憶した電流値と時刻に基づいて、単位時間あたりに電流値がどれだけ増加したか、を計算して求めればよい。また、その他にも、５回前の電流値や１０回前の電流値との差から、１回あたりの増加の割合を求めるようにしたり、前回測定した電流値との差分から増加の割合を求めるようにするなど、単位時間あたりの増加の割合が求められるものであれば、どのような計算方法であってもよいことは言うまでもない。 The "percentage increase in the current value" in step ST47 can be calculated based on the current value and time stored in step ST42 to determine how much the current value has increased per unit time. Needless to say, any calculation method can be used as long as it can determine the percentage increase per unit time, such as determining the percentage increase per unit time from the difference with the current value 5 times ago or 10 times ago, or determining the percentage increase from the difference with the current value measured last time.
そして、ステップＳＴ４７において、電流値の増加割合が所定の閾値ｍ２より大きいと判断された場合（ステップＳＴ４７のＹＥＳの場合）には、モーター４１または制御部４２に何らかの故障異常が発生したと判断され、その結果がアラーム出力部４５へ送信されて、アラーム出力部４５が、故障異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ４８）。
Then, in step ST47, if it is determined that the rate of increase in the current value is greater than the predetermined threshold value m2 (YES in step ST47), it is determined that some kind of malfunction or abnormality has occurred in the
一方、ステップＳＴ４７において、電流値の増加割合が所定の閾値ｍ２以下であった場合（ステップＳＴ４７のＮＯの場合）には、モーター４１に負荷がかかっている状態であると判断され、その結果がアラーム出力部４５へ送信されて、アラーム出力部４５が、負荷異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ４９）。
On the other hand, in step ST47, if the rate of increase in the current value is equal to or less than the predetermined threshold value m2 (NO in step ST47), it is determined that the
すなわち、この実施の形態４では、負荷検知部４４は、回転数検出部４６が検知した回転数に基づいて閾値Ｍ２を算出し、電流測定部４３が検知した電流が算出された閾値Ｍ２より大きいか否か、および、電流測定部４３が検知した電流の増加割合があらかじめ設定された所定の閾値ｍ２より大きいか否かを判断し、電流が算出された閾値Ｍ２より大きく、かつ、電流の増加割合が所定の閾値ｍ２以下の場合には、モーター４１の負荷異常を検知し、電流が算出された閾値Ｍ２より大きく、かつ、電流の増加割合が所定の閾値ｍ２より大きい場合には、モーター４１または制御部４２の故障異常を検知するものである。
That is, in this
この結果、急激な電流値の増加ではないが、電流値が増加している場合（電流値＞Ｍ１の場合）には、モーター４１に何らかの負荷がかかっていることが通知されるので、モーターが停止する前にモーター４１にかかる負荷を検知して、モーター４１の検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーター４１の負荷異常に素早く対応することができる。また、それにより、気づかないうちにモーター４１が停止してしまって計測器４の測定結果がおかしな値になる、という不具合が発生することを回避することができる。
As a result, if the current value is increasing (current value > M1), even if it is not a sudden increase, it is notified that some kind of load is being applied to the
また、ステップＳＴ４１で検知された電流値（Ａ２）が、所定の閾値Ｍ０（下限値）よりも小さかった場合（ステップＳＴ４６のＮＯの場合）には、モーター４１または制御部４２に何らかの故障などの異常が発生している状態であると判断され、その結果がアラーム出力部４５へ送信されて、アラーム出力部４５が、故障異常アラームである旨を出力する（ステップＳＴ４８）。これは、回転数が減少するような使い方をする場合は一概には言えないが、一般的に電流値（Ａ２）は徐々に増加していく傾向にあるため、電流値（Ａ２）が大きく減少する場合には、モーター４１または制御部４２に何らかの故障が発生していると考えられるからである。そして、モーター４１または制御部４２に何らかの故障などの異常が発生していることが通知されるので、モーター４１の負荷異常のみではなく、モーター４１の故障や制御部４２の故障などの故障異常も検知することができる。
Also, if the current value (A2) detected in step ST41 is smaller than the predetermined threshold value M0 (lower limit value) (NO in step ST46), it is determined that some kind of abnormality such as a malfunction has occurred in the
このように、この発明の実施の形態においても、実施の形態１～３と同様に、モーター４１に直接かかる駆動電流（Ａ１）ではなく、モーター４１の駆動および回転制御を行う制御部４２にかかる電流（Ａ２）を検知するため、モーター４１に負荷がかかっていない場合であって、制御部４２の異常により消費電流が増えた場合や大きく減少した場合についても、異常を検知することができる。
In this way, in this embodiment of the invention, as in the first to third embodiments, the current (A2) applied to the
なお、ここでは説明を簡単にするために、ステップＳＴ４５の条件：「電流値＞Ｍ２？」がＹＥＳの場合には、すぐにステップＳＴ４７へ進むものとしたが、ステップＳＴ４１～ステップＳＴ４４を繰り返す回数を決めて、例えば５回連続で「電流値＞Ｍ２」の条件を満たしたら異常アラームを出力したり、１０回中８回「電流値＞Ｍ２」の条件を満たしたら異常アラームを出力するなど、実際に使用する計測器４の状況に合わせて、適宜調節すればよい。
For simplicity's sake, it has been assumed that if the condition in step ST45, "Current value > M2?", is YES, then the process immediately proceeds to step ST47. However, the number of times steps ST41 to ST44 are repeated can be determined, and an abnormality alarm can be output if the condition "Current value > M2" is met five times in a row, or if the condition "Current value > M2" is met eight times out of ten, and other appropriate adjustments can be made to suit the conditions of the measuring
また、実施の形態３のように、モーターの回転数を変化させない使い方をする場合（回転数が一定の場合）にも、この実施の形態４のように回転数信号も取得するようにしてもよい。その際、回転数が一定であるか否かを判断して、一定の場合には、ステップＳＴ４４をスキップするようにしてもよいし、回転数が一定であるか否かを判断したときに回転数が一定でなければ、制御部またはモーターの故障などの異常であると判断して故障異常アラームを出力するようにすることも可能である。
Also, as in
以上のように、この発明の実施の形態４におけるモーター負荷検知方法によれば、実施の形態１～３と同様に、モーターに直接かかる駆動電流ではなく、モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流を検知する負荷検知機能を、制御部の外部に設けたことにより、負荷検知によって制御部に負担をかけることがなく、また、モーターが停止する前にモーターにかかる負荷を検知して通知することができるので、負荷異常が通知されたらモーターの検査や交換などのメンテナンスを行うなど、モーターの負荷異常に素早く対応することができる。 As described above, according to the motor load detection method of the fourth embodiment of the present invention, as in the first to third embodiments, a load detection function that detects the current applied to the control unit that drives and controls the rotation of the motor, rather than the drive current directly applied to the motor, is provided outside the control unit. This prevents the load detection from placing a burden on the control unit, and also makes it possible to detect and notify the load on the motor before the motor stops. Therefore, when a load abnormality is notified, maintenance such as inspection or replacement of the motor can be performed, and the motor load abnormality can be quickly dealt with.
また、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、モーターの負荷異常のみではなく、モーターの故障や制御部の故障などの故障異常も検知することができる。
さらに、制御部の外側に負荷検知機能を有するものであるので、既存の計測器であって、負荷検知機能が備えていないものに対しても、後付けで負荷検知機能を追加することができる、というメリットもある。
In addition, since the control unit has a load detection function outside the control unit, it is possible to detect not only motor load abnormalities, but also faults such as motor failures and control unit failures.
Furthermore, since the load detection function is located outside the control unit, there is also the advantage that the load detection function can be added retroactively to existing measuring instruments that do not have a load detection function.
また、負荷検知機能が、モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流のみでなく、モーターの回転数も検知するものであるので、モーターの回転数を変化させる使い方をする場合には、その回転数に応じて電流値の閾値（Ｍ２）を変化させて負荷異常アラームを検出することができるとともに、モーターの回転数を変化させない使い方をする場合にも、制御部またはモーターの故障異常も検出することができる。 In addition, the load detection function detects not only the current applied to the control unit that drives and controls the rotation of the motor, but also the motor's rotation speed. Therefore, when the motor's rotation speed is changed, the current threshold value (M2) can be changed according to the rotation speed to detect an abnormal load alarm. Also, when the motor's rotation speed is not changed, it is possible to detect abnormal faults in the control unit or motor.
上記の実施の形態１～４では、いずれもモーターはブラシレスＤＣモーターであるものとして説明したが、この発明のモーター負荷検知方法は、モーターとモーターを回転制御する制御部とを備えた機器であれば、例えば、ステッピングモーターなど、ブラシレスＤＣモーター以外のモーターにも適用可能なものである。 In the above first to fourth embodiments, the motor is described as being a brushless DC motor, but the motor load detection method of the present invention can also be applied to motors other than brushless DC motors, such as stepping motors, as long as the device is equipped with a motor and a control unit that controls the rotation of the motor.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In addition, within the scope of the present invention, it is possible to freely combine the various embodiments, modify any of the components of each embodiment, or omit any of the components of each embodiment.
１，２，３，４ 計測器
１０，２０，３０，４０ 負荷検知機構
１１，２１，３１，４１ モーター（ブラシレスＤＣモーター）
１２，２２，３２，４２ 制御部
１３，２３，３３，４３ 電流測定部
１４，２４，３４，４４ 負荷検知部
１５，２５，３５，４５ アラーム出力部
２６，４６ 回転数検出部
３７，４７ 記憶部
1, 2, 3, 4
12, 22, 32, 42
Claims (5)
前記制御部の外部に設けられた電流測定部が、前記モーターの駆動および回転制御を行う制御部にかかる電流を検知するステップと、
前記制御部の外部に設けられた負荷検知部が、前記電流測定部が検知した電流に基づいて、前記モーターの負荷異常、および、前記モーターまたは前記制御部の故障異常を検知するステップと、
前記制御部の外部に設けられたアラーム出力部が、前記負荷検知部が前記モーターの負荷異常を検知した場合に、モーター負荷異常である旨を出力し、前記負荷検知部が前記モーターまたは前記制御部の故障異常を検知した場合には、故障異常である旨を出力するステップと、
を有し、
前記負荷検知部は、前記電流測定部が検知した電流があらかじめ設定された第１の閾値（Ｍ１）より大きいか否か、および、前記電流測定部が検知した電流の増加割合があらかじめ設定された第２の閾値（ｍ１）より大きいか否かを判断し、前記電流が前記第１の閾値（Ｍ１）より大きく、かつ、前記電流の増加割合が前記第２の閾値（ｍ１）以下の場合には、前記モーターの負荷異常を検知し、前記電流が前記第１の閾値（Ｍ１）より大きく、かつ、前記電流の増加割合が前記第２の閾値（ｍ１）より大きい場合には、前記モーターまたは前記制御部の故障異常を検知する
ことを特徴とするモーター負荷検知方法。 A motor load detection method for a measuring instrument having a control unit that drives and controls the rotation of a motor based on an external control command, comprising:
A current measuring unit provided outside the control unit detects a current applied to a control unit that drives and controls rotation of the motor;
A load detection unit provided outside the control unit detects a load abnormality of the motor and a fault abnormality of the motor or the control unit based on the current detected by the current measurement unit ;
an alarm output unit provided outside the control unit outputs a message indicating that a motor load is abnormal when the load detection unit detects a load abnormality of the motor , and outputs a message indicating that a malfunction is abnormal when the load detection unit detects a malfunction of the motor or the control unit;
having
The load detection unit determines whether the current detected by the current measurement unit is greater than a preset first threshold (M1) and whether the rate of increase in the current detected by the current measurement unit is greater than a preset second threshold (m1), and detects a load abnormality in the motor when the current is greater than the first threshold (M1) and the rate of increase in the current is equal to or less than the second threshold (m1), and detects a fault or abnormality in the motor or the control unit when the current is greater than the first threshold (M1) and the rate of increase in the current is greater than the second threshold (m1).
A motor load detection method comprising:
をさらに備え、
前記負荷検知部が、前記電流測定部が検知した電流と、前記回転数検出部が検知した回転数とに基づいて、前記モーターの負荷異常を検知するステップを有する
ことを特徴とする請求項１記載のモーター負荷検知方法。 A rotation speed detection unit further includes a step of detecting the rotation speed of the motor,
2. The motor load detection method according to claim 1, further comprising a step of: detecting a load abnormality of the motor based on the current detected by the current measuring unit and the rotation speed detected by the rotation speed detection unit,
ことを特徴とする請求項２記載のモーター負荷検知方法。 The motor load detection method according to claim 2, characterized in that the load detection unit calculates a threshold value (M2) based on the rotation speed detected by the rotation speed detection unit, determines whether the current detected by the current measurement unit is greater than the calculated threshold value (M2), and detects a load abnormality of the motor if the current is greater than the calculated threshold value ( M2 ).
をさらに備え、
前記負荷検知部が、前記電流測定部が検知した電流と、前記回転数検出部が検知した回転数とに基づいて、前記モーターの負荷異常、および、前記モーターまたは前記制御部の故障異常を検知するステップを有する
ことを特徴とする請求項１記載のモーター負荷検知方法。 A rotation speed detection unit further includes a step of detecting the rotation speed of the motor,
2. The motor load detection method according to claim 1, further comprising a step in which the load detection unit detects a load abnormality of the motor and a fault abnormality of the motor or the control unit based on the current detected by the current measurement unit and the rotation speed detected by the rotation speed detection unit.
ことを特徴とする請求項４記載のモーター負荷検知方法。
The motor load detection method according to claim 4, characterized in that the load detection unit calculates a threshold value (M2) based on the rotation speed detected by the rotation speed detection unit, determines whether the current detected by the current measurement unit is greater than the calculated threshold value (M2) and whether the increase rate of the current detected by the current measurement unit is greater than a predetermined threshold value (m2) set in advance, and detects a load abnormality of the motor if the current is greater than the calculated threshold value (M2) and the increase rate of the current is equal to or less than the predetermined threshold value (m2), and detects a fault or abnormality of the motor or the control unit if the current is greater than the calculated threshold value (M2) and the increase rate of the current is greater than the predetermined threshold value ( m2 ).
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