切断电路诊断装置的制作方法

[0001]
本发明涉及一种对用于切断向马达的通电的切断电路进行诊断的切断电路诊断装置。


背景技术：

[0002]
为了在生产工厂的生产线上确保人和物的安全，有时通过检测来自传感器的异常信号来使生产线的运转停止。在该方法中，存在由于生产线的运转停止而导致生产率降低的反面。对此，实施了以下等方法：进行马达控制的系统中嵌入的安全模块对马达控制中的位置、速度、扭矩等的值进行监视，并根据预先决定的阈值来停止或者在能够容许的范围内持续运转。在安全模块判断为需要停止马达的情况下，安全模块使用马达控制模块内部的切断电路来切断向马达的通电，但是，寻求进行该切断电路正常进行动作的诊断。
[0003]
作为对切断电路进行诊断的方法，提出了通过向切断电路输入诊断用脉冲并且确认其反馈信号来进行诊断的技术(例如，参照专利文献1的图5)。图5是以往的切断电路诊断装置的模块结构图。
[0004]
然而，在以往的切断电路的诊断电路的结构中，切断电路和切断电路的诊断电路处于相同的模块内，因此，存在不能对切断电路的路径整体进行诊断的可能性。
[0005]
现有技术文献
[0006]
专利文献
[0007]
专利文献1：日本专利第4202335号公报


技术实现要素：

[0008]
本公开的一个方式所涉及的切断电路诊断装置具备：马达控制模块，其对马达进行控制；以及外部安全模块，其相对于马达控制模块装卸自如。马达控制模块具备：马达驱动部，其具有通过pwm控制(脉宽调制控制)对向马达施加的电压进行控制的逆变器电路、以及用于对逆变器电路的功率元件进行驱动的驱动电路；切断电路，其对向驱动电路的电力供给进行切断；以及第一切断电路诊断部，其具有生成第一信号的第一诊断脉冲生成器，该第一信号用于控制切断电路执行的切断，该第一切断电路诊断部与第一信号相应地检测向驱动电路的电力供给是否被切断。外部安全模块具备第二切断电路诊断部，该第二切断电路诊断部具有生成第二信号的第二诊断脉冲生成器，该第二信号用于控制切断电路执行的切断，该第二切断电路诊断部与第二信号相应地检测向驱动电路的电力供给是否被切断。马达控制模块还具备功能切换部，在外部安全模块安装于马达控制模块的情况下，该功能切换部使第二信号向切断电路供给，在外部安全模块未安装于马达控制模块的情况下，该功能切换部使第一信号向切断电路供给。
[0009]
根据本公开的一个方式所涉及的切断电路诊断装置，能够利用与切断电路的模块不同的模块内的电路来对切断电路的路径整体进行诊断。
附图说明
[0010]
图1是实施方式1所涉及的切断电路诊断装置的模块结构图。
[0011]
图2是实施方式1所涉及的切断电路诊断装置的马达驱动部、切断电路、第一切断电路诊断部以及第二切断电路诊断部的结构图。
[0012]
图3是从实施方式1所涉及的切断电路诊断装置的第一切断电路诊断部或者第二切断电路诊断部输出的诊断脉冲信号、以及响应诊断脉冲信号而从切断电路输出的反馈信号的时序图。
[0013]
图4是实施方式2所涉及的切断电路诊断装置的模块结构图。
[0014]
图5是以往的切断电路诊断装置的模块结构图。
具体实施方式
[0015]
以下，一边参照附图一边对本公开的一个方式所涉及的切断电路诊断装置的具体例进行说明。
[0016]
此外，以下说明的实施方式都示出本公开的优选的一个具体例。由以下的实施方式示出的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置及连接方式、步骤、步骤的顺序等是一例，其主旨不是限定本发明。本发明仅被权利要求书限定。因此，关于以下的实施方式中的结构要素中的、表示本发明的最上位概念的独立权利要求中未记载的结构要素，对于达成本发明的课题来说未必是需要的，但是，作为构成更优选的方式的结构要素来进行说明。
[0017]
(实施方式1)
[0018]
使用附图来对实施方式1所涉及的切断电路诊断装置进行说明。
[0019]
图1是实施方式1所涉及的切断电路诊断装置100的模块结构图。图2是实施方式1所涉及的切断电路诊断装置的马达驱动部4、切断电路6、第一切断电路诊断部7a以及第二切断电路诊断部7b的结构图。
[0020]
如图1所示，切断电路诊断装置100具备马达控制模块2和外部安全模块15。
[0021]
马达1例如是通过施加三相正弦波来进行旋转的感应电动机、或者在转子配置磁体的三相无刷马达。
[0022]
马达控制模块2具备接口部(i/f部)3、马达驱动部4、切断电路6、第一切断电路诊断部7a、切断电路诊断监视部8、功能切换部10、以及有无连接外部安全模块判定部11。马达控制模块2对马达1进行控制。
[0023]
外部安全模块15构成为相对于马达控制模块2装卸自如。外部安全模块15具备第二切断电路诊断部7b、安全监视部14、连接通知输出部12b、以及通信接口部(通信i/f部)13b。
[0024]
接口部3将从外部装置(例如，马达控制器)输入的马达控制的指令信号转换为指令值，将指令值向马达驱动部4输出。
[0025]
马达驱动部4根据从接口部3输入的指令值，通过pwm(pulse width modulation：脉宽调制)控制马达1。马达驱动部4具备：逆变器电路16(参照图2)，其通过pwm控制来控制向马达1施加的电压；以及驱动电路20(参照图2)，其对逆变器电路的功率元件进行驱动。之后使用图2来更详细地说明马达驱动部4。
[0026]
切断电路6对向驱动电路20的电力供给进行切断。切断电路6在被输入紧急停止信号(在此，设为紧急停止信号为紧急停止信号5a、紧急停止信号5b、紧急停止信号5c这3个系统来进行说明，但是也可以是4个系统以上的结构)的情况下，将向驱动电路20的电力供给切断。在此，紧急停止信号5a是从马达控制模块2的外部装置输出的信号。紧急停止信号5b是从后述的安全监视部14输出的信号。紧急停止信号5c是从后述的切断电路诊断监视部8输出的信号。切断电路6根据后述的第一信号和第二信号，来控制向驱动电路20的电力供给的切断。之后使用图2来更详细地说明切断电路6。
[0027]
第一切断电路诊断部7a具有生成第一信号的第一诊断脉冲生成器17a，该第一信号用于控制切断电路6执行的向驱动电路20的电力供给的切断。第一切断电路诊断部7a与第一信号相应地检测向驱动电路20的电力供给是否被切断。
[0028]
第二切断电路诊断部7b具有生成第二信号的第二诊断脉冲生成器17b，该第二信号用于控制切断电路6执行的向驱动电路20的电力供给的切断。第二切断电路诊断部7b与第二信号相应地检测向驱动电路20的电力供给是否被切断。
[0029]
以下，在不需要有意图地区别第一信号和第二信号的情况下，有时将第一信号和第二信号统称为诊断脉冲信号。
[0030]
切断电路诊断监视部8对第一信号的异常和第二信号的异常进行检测。切断电路诊断监视部8在检测到第一信号的异常的情况下、或者在检测到第二信号的异常的情况下，向切断电路6输出用于将向驱动电路20的电力供给切断的紧急停止信号5c。
[0031]
有无连接外部安全模块判定部11判定外部安全模块15是否安装于马达控制模块2。有无连接外部安全模块判定部11具备连接通知接收部12a和通信接口部(通信i/f部)13a。连接通知接收部12a在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下接收从外部安全模块15发送的连接通知信号，基于是否接收到连接通知信号来判定外部安全模块15是否安装于马达控制模块2。通信接口部13a在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下能够与外部安全模块15进行通信，基于有无与外部安全模块15进行通信来判定外部安全模块15是否安装于马达控制模块2。
[0032]
此外，连接通知接收部12a例如也可以输出以二值以上的值表现外部安全模块15是否安装于马达控制模块2的信号。
[0033]
在此，设为有无连接外部安全模块判定部11具备连接通知接收部12a和通信接口部13a双方来进行说明。但是，有无连接外部安全模块判定部11也可以是具备连接通知接收部12a和通信接口部13a中至少一方的结构。
[0034]
在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下，功能切换部10使第二信号向切断电路6供给，在外部安全模块15未安装于马达控制模块2的情况下，功能切换部10使第一信号向切断电路6供给。更具体地说，功能切换部10基于有无连接外部安全模块判定部11执行的、外部安全模块15是否安装于马达控制模块2的判定，在该判定为肯定的情况下向第二切断电路诊断部7b输出诊断执行控制信号9b，由此使第二信号向切断电路6输出。并且，功能切换部10在该判定为否定的情况下向第一切断电路诊断部7a输出诊断执行控制信号9a，由此使第一信号向切断电路6输出。
[0035]
连接通知输出部12b输出连接通知信号。连接通知输出部12b例如也可以定期输出连接通知信号。在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下，连接通知信号由连接通
知接收部12a接收。
[0036]
在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下，通信接口部13b能够与通信接口部13a进行通信。
[0037]
在马达1的动作指令脱离预先决定的容许范围的情况下，安全监视部14向切断电路6输出用于将向驱动电路20的电力供给切断的紧急停止信号5b。安全监视部14例如对从外部输入的位置、速度、扭矩等的值进行监视，在监视对象脱离预先决定的容许范围的情况下输出紧急停止信号。
[0038]
接着，使用图2来更详细地说明马达驱动部4、切断电路6、第一切断电路诊断部7a以及第二切断电路诊断部7b。
[0039]
如图2所示，逆变器电路16在此是三相的逆变器电路，具有6个功率元件。逆变器电路16包括：p侧功率元件18a，其连接于主电源电压的正侧(p侧)且被p侧驱动电路20a控制；以及n侧功率元件18b，其连接于主电源电压的负侧(n侧)且被n侧驱动电路20b控制。
[0040]
切断电路6具备子切断电路19a、子切断电路19b、子切断电路19c、以及子切断电路19d。
[0041]
图3是从实施方式1所涉及的切断电路诊断装置的第一切断电路诊断部7a或者第二切断电路诊断部7b输出的诊断脉冲信号(图3中的p_a_exu、p_b_exu、n_a_exu、n_b_exu)、以及响应诊断脉冲信号而从切断电路6输出的反馈信号(图3中的p_a_fb、p_b_fb、n_a_fb、n_b_fb)的时序图。
[0042]
如图3所示，第一诊断脉冲生成器17a和第二诊断脉冲生成器17b以使诊断脉冲信号在分别不同的时刻呈脉冲状的方式输出诊断脉冲信号。像这样，第一诊断脉冲生成器17a和第二诊断脉冲生成器17b对子切断电路19a和子切断电路19b以不会同时呈脉冲状的方式输出各诊断脉冲信号。另外，第一诊断脉冲生成器17a和第二诊断脉冲生成器17b对子切断电路19c和子切断电路19d以不会同时呈脉冲状的方式输出诊断脉冲信号。
[0043]
对子切断电路19a和子切断电路19b的组合或者子切断电路19c和子切断电路19d的组合中至少任一个组合的切断电路同时输出极性与诊断脉冲信号相同的信号，由此，向驱动电路20的电力供给被切断。
[0044]
第一切断电路诊断部7a和第二切断电路诊断部7b对响应所输出的诊断脉冲信号而从切断电路6输出的反馈信号进行接收，由此，与诊断脉冲信号相应地检测向驱动电路20的电力供给是否被切断。
[0045]
例如，在第一诊断脉冲生成器17a或者第二诊断脉冲生成器17b向子切断电路19a输出了脉冲状的诊断脉冲信号的情况下，第一切断电路诊断部7a或者第二切断电路诊断部7b接收反馈信号，该反馈信号表示从子切断电路19a输出的动作电源变为0v或者低于p侧驱动电路20a的动作电压。第一切断电路诊断部7a或者第二切断电路诊断部7b根据该结果确认子切断电路19a正常地进行着动作，接着对子切断电路19b实施同样的动作。在该一系列的动作中，在第一诊断脉冲生成器17a或者第二诊断脉冲生成器17b向子切断电路19a输出了诊断脉冲信号的情况下、第一切断电路诊断部7a或者第二切断电路诊断部7b接收到表示从子切断电路19a输出的动作电源为p侧驱动电路20a的可动作范围的反馈信号时，第一切断电路诊断部7a或者第二切断电路诊断部7b判定为切断电路6异常，向子切断电路19a～19d输出切断信号，来停止向驱动电路20的电力供给。
[0046]
如以上那样，本实施方式的切断电路诊断装置100具备：马达控制模块2，其对马达1进行控制；以及外部安全模块15，其相对于马达控制模块2装卸自如。马达控制模块2具备：马达驱动部4，其具有通过pwm控制对向马达1施加的电压进行控制的逆变器电路16、以及用于对逆变器电路16的功率元件进行驱动的驱动电路20；切断电路6，其对向驱动电路20的电力供给进行切断；以及第一切断电路诊断部7a，其具有生成第一信号的第一诊断脉冲生成器17a，该第一信号用于控制切断电路6执行的切断，该第一切断电路诊断部7a与第一信号相应地检测向驱动电路20的电力供给是否被切断。外部安全模块15具备第二切断电路诊断部7b，该第二切断电路诊断部7b具有生成第二信号的第二诊断脉冲生成器17b，该第二信号用于控制切断电路6执行的切断，该第二切断电路诊断部7b与第二信号相应地检测向驱动电路20的电力供给是否被切断。马达控制模块2还具备功能切换部，在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下，该功能切换部使第二信号向切断电路6供给，在外部安全模块15未安装于马达控制模块2的情况下，该功能切换部使第一信号向切断电路6供给。
[0047]
由此，能够利用与切断电路6的模块不同的模块内的电路来对切断电路6的路径整体进行诊断。
[0048]
另外，马达控制模块2也可以还具备有无连接外部安全模块判定部11，该有无连接外部安全模块判定部11判定外部安全模块15是否安装于马达控制模块2。功能切换部10也可以基于有无连接外部安全模块判定部11的判定，在判定是肯定的情况下，功能切换部10使第二信号向切断电路6供给，在判定是否定的情况下，功能切换部10使第一信号向切断电路6供给。
[0049]
由此，切断电路诊断装置100不论外部安全模块15的装卸状态如何，都能够持续诊断切断电路6。
[0050]
另外，外部安全模块15也可以还具备安全监视部14，在向马达1的动作指令脱离预先决定的容许范围的情况下，该安全监视部14向切断电路6输出用于将向驱动电路20的电力供给切断的第一紧急停止信号。
[0051]
由此，在向马达1的动作指令异常的情况下，切断电路诊断装置100能够使马达1停止。
[0052]
另外，马达控制模块2也可以还具备切断电路诊断监视部8，该切断电路诊断监视部8对第一信号的异常和第二信号的异常进行检测。
[0053]
由此，在第一信号或者第二信号存在异常的情况下，切断电路诊断装置100能够使马达1停止。
[0054]
另外，切断电路诊断监视部8也可以在检测到第一信号的异常的情况下、或者在检测到第二信号的异常的情况下，向切断电路6输出用于将向驱动电路20的电力供给切断的第二紧急停止信号。
[0055]
由此，在第一信号或者第二信号存在异常的情况下，切断电路诊断装置100能够切断向驱动电路20的电力供给。
[0056]
另外，有无连接外部安全模块判定部11也可以具备连接通知接收部12a和通信接口部13b中的至少一方，该连接通知接收部12a在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下，接收从外部安全模块15发送的连接通知信号，基于是否接收到连接通知信号来进行判定，该通信接口部13b在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下，能够与外部
安全模块15进行通信，基于有无与外部安全模块进行通信来进行判定。
[0057]
由此，切断电路诊断装置100不论外部安全模块15的装卸状态如何，都能够持续诊断切断电路6。
[0058]
(实施方式2)
[0059]
使用图4来对实施方式2进行说明。图4是实施方式2所涉及的切断电路诊断装置的模块结构图。实施方式2与实施方式1的不同之处在于，从第一切断电路诊断部7a和第二切断电路诊断部7b输出的诊断脉冲信号的路径被分离。以下对实施方式2进行说明。
[0060]
在实施方式1中，没有对是从第一切断电路诊断部7a和第二切断电路诊断部7b中的哪一个输出的诊断脉冲信号进行辨别。实施方式2中的切断电路诊断监视部8仅对从外部安全模块15内的第二切断电路诊断部7b输出的诊断脉冲信号进行监视。由此，能够确定外部安全模块15内的第二切断电路诊断部7b的动作存在异常。因此，能够区分异常的原因。另外，在外部安全模块15安装于马达控制模块2的情况下，能够检测外部安全模块15内的第二切断电路诊断部7b未进行诊断动作而马达控制模块2内的第一切断电路诊断部7a错误地进行了诊断动作的情况下的误动作。
[0061]
产业上的可利用性
[0062]
本发明能够广泛地用于利用马达的装置。
[0063]
附图标记说明
[0064]
1：马达；2：马达控制模块；3：接口部；4：马达驱动部；6：切断电路；7a：第一切断电路诊断部；7b：第二切断电路诊断部；8：切断电路诊断监视部；10：功能切换部；11：有无连接外部安全模块判定部；12a：连接通知接收部：12b：连接通知输出部；13a：通信接口部；13b：通信接口部；14：安全监视部；15：外部安全模块；16：逆变器电路；17a：第一诊断脉冲生成器；17b：第二诊断脉冲生成器；18a：p侧功率元件；18b：n侧功率元件；20：驱动电路；100：切断电路诊断装置。