JP2005117762A - 位置制御用モータの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 位置制御用モータのロータの位置センサ3と、演算部4と、電流制御部5と、指令部6とからなる前記モータの位置を制御する装置1において、一回の移動に要する指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の3つの指令信号にて、前記モータの制御を行い、前記加速指令信号が入力されてから前記減速指令信号が入力されるまでの時間と、前記減速指令信号が入力されてから前記停止指令信号が入力されるまでの時間とにおける前記モータが発生するトルクの方向が互いに逆であり、前記2つの時間の時間幅をそれぞれ調整することにより、目標とする位置での前記モータの速度を零に近づけ、該モータ速度が零に近づいたときに、前記目標位置に対する位置制御を行うように前記停止指令信号を入力することにより、該目標位置に前記モータの位置決めを行う。
【選択図】 図1
Description
そのためのその改良技術を、本願出願人が平成9年に特許出願し、すでに公開特許公報が発行されている。(前記特許文献1)
すなわち、ステッピングモータの場合、位置決め運転時には、通常、目標位置に対して行き過ぎたり、戻り過ぎたりという減衰振動を行って停止するため、高精度で位置決めが必要な場合には、減衰振動が停止するまでに時間がかかるという間題点があった。
パルス発振器を使用する場合、パルス発振によるモータの運転プロフアイルに自由度が少ない。(ここで、モータの運転プロフアイルとしては、例えばステッピングモータのような、励磁切替えの指令を、横軸を時間、縦軸をパルス速度や励磁位置等で表したものである。)
すなわち、前記パルス発振器やドライバの最大応答周波数に制限があり、パルス指令による指令の伝送に時間がかかり、瞬時に大きな移動量の指示ができない。
このため、高分解能の制御が行えず、またパルス発振のプロファイル形状に制限があった。
さらに、前記パルス発振器とドライパとの制御の同期が取れていないため、カウンタ値の取り込むタイミングによってパルス数にぱらつきが生じ、その結果、応答性にばらつきが生じていた。
また、請求項6の構成によれば、脱調防止機能を有する制御装置により、位置制御モータの能力を最大限に生かして、ショートストロークを最速で位置決め運転をすることができる。例えば、インデックステーブルの繰り返し高速位置決め運転が簡単に行なえるので、電子部品のテーピング装置や検査装置などの用途に最適である。また、従来は必要であったコントローラが不要になるため、省スペースや省配線が可能になるという効果を奏する。
図2の例では、ステップ数に対応する角度としての目標移動量7.2゜に対し、移動量の指令として、加速指令7.2゜、減速指令−7.2゜、停止指令7.2゜を入力している。
次いで、前記減速指令信号を入力する。該減速指令信号を入力するタイミングは、前記加速指令信号に対して前記ロータが加速し、目標位置までの約半分の位置に該ロータが達したときである。なお、前記減速指令信号も減速期間中の位置偏差が最大トルクを発生させるのに十分な値であればよい。
次に、前記停止指令信号としては、目標とする移動量は7.2゜であるので、各指令の移動量の総和が7.2゜となるように、停止指令信号は7.2゜と設定する。
前記モータ速度が零で、前記ロータ位置が目標位置と一致するときに停止指令を入力して、該ロータ位置を励磁すると位置偏差も零になる。そのため、停止時に前記ロータは振動することなく、該モータ2を停止させることができる。
この運転は、前記モータ2を常に最大トルクで加減速を行い、停止時に振動を発生しないため、最速の位置決め運転となる。
前記自在プロファイルドライバ12は、それぞれ一定時間ごとの位置指令データを複数、保存できるメモリ13と、前記メモリ13から出力される位置指令情報(信号)と前記位置センサ3からのフィードバック情報(信号)とを比較し、その偏差により、前記モータ2の巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部14と、該演算部14からの出力信号により、前記モータ2の巻線に流す電流を出力する電流制御部15とからなり、前記位置の指令情報(信号)により、前記モータ2の位置を制御している。
そして、前記メモリ13に格納される一定時間ごとの位置指令データは、外部に接続された設定器16(例えばパーソナルコンピュータ等)から個別に独立して設定、編集が行えるようになっている。
前記パルス列入力ドライバ22は、外部から指令される位置の指令情報としての位置指令信号が、例えばパルス発振器23から入力されるパルスをカウントするパルスカウンタ24と、該パルスカウンタ24から出力される位置指令信号と前記位置センサ3からのフィードバック信号とを比較し、その偏差により、前記モータ2の巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部14と、該演算部14からの出力信号により、前記モータ2の巻線に流す電流を出力する電流制御部15とからなり、前記位置の指令信号により、前記モータ2の位置を制御している。
1)運転プロファィル(パルス発振プロファィル)の形状が決められており、パルス発振プロファイルの自由度が少なく、個別のパルスの間隔までは操作できない。
2)パルス発振器やドライバの最大応答周波数に制限があり、高分解能での制御が難しく、パルスによる指令の伝送には時間がかかり、瞬時に大きな移動量の指示ができない。
3)前記パルス発振器23と前記ドライバ22の制御の同期が取れていない。カウンタ値の取り込むタイミングによりパルス数にばらつきが生じる。したがって、応答性にばらつきが出やすい。
1つの運転プロファイルで最大500個の移動量データを設定できるようにすると、最長の位置決め時間は39ms(78μs×500データ)となる。
そして、前記自在プロファイルドライバ32は、前記メモリ33に格納された一定時間ごとの位置指令データを、外部に接続された設定器16(例えばパーソナルコンピュータ等)から個別に独立して設定、編集が行えるようになっている。
そして、運転時には、前記メモリ33に予め書き込まれた位置指令データを制御周期ごとに読み出して、前記演算部34に出力して、前記位置指令データにより、前記モータ2の位置を制御している。
この場合、前記位置指令データが、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の3つの指令信号にて、前記モータ2の位置決めを行っている。
前記制御装置31は、前記位置偏差が1.8°(電気角で±90゜)以内のときは、通常のオープンループ制御を行い、前記位置偏差が1.8°(電気角で90゜)を超えるときは、前記位置センサ3からの位置フィードバックパルスを使用して、前記制御系をクローズドループ制御に切り替える。つまり、前記位置偏差が1.8°を超えると、常に前記ロータ位置の1.8°先を励磁して、クローズドループ制御により、最大トルクを発生させるように前記モータ2の励磁位置の切り替えを行う。また、停止時は、オープンループで制御されるので、サーボモータのようなゲイン調整が不要となる。
通常のオープンループで制御されている前記ステッピングモータ2は、励磁安定点から1.8°ずれた位置で最大トルクを発生し、不安定点の3.6°を超えると発生トルクの方向が変わるため脱調してしまう。前記制御装置31によれば、前記ステッピングモータ2は1.8°を超えるずれが生じた場合は、最大トルクを発生するので脱調することはない。
2 ステッピングモータ(位置制御用モータ)
3 位置センサ
4,14,34 演算部
5,15,35 電流制御部
6 指令部
12,32 自在プロファイルドライバ
13,33 メモリ
16 設定器(例えばパーソナルコンピュータ等)
22 パルス列入力ドライバ
23 パルス発振器
24 パルスカウンタ
34a 入力カウンタ
34b ロータ位置カウンタ
34c 偏差カウンタ
34d 励磁シーケンス制御部
Claims (7)
- 位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、該位置センサからのフィードバック情報と位置の指令情報とを比較し、その偏差により、前記モータの巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部と、該演算部からの出力信号により、前記モータ巻線に流す電流を出力する電流制御部と、前記演算部に前記指令情報を与える指令部とからなり、前記指令情報により、前記モータの位置を制御する装置において、
一回の移動に要する前記指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の3つの指令信号にて、前記モータの制御を行い、
前記加速指令信号が入力されてから前記減速指令信号が入力されるまでの期間と、前記減速指令信号が入力されてから前記停止指令信号が入力されるまでの期間とにおける前記モータが発生するトルクの方向が互いに逆であり、
前記2つの期間の時間幅をそれぞれ調整することにより、目標とする位置での前記モータの速度を零に近づけ、該モータ速度が零に近づいたときに、前記目標位置に対する位置制御を行うように前記停止指令信号を入力することにより、前記モータの位置決めを行うことを特徴とする位置制御用モータの制御装置。 - 前記加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号が、位置を指令する数値データとして入力されることを特徴とする請求項1に記載の位置制御用モータの制御装置。
- 前記加速指令信号及び前記減速指令信号が、前記モータの巻線に流す電流指令(トルク指令)信号として入力され、前記停止指令信号が入力されるときに、位置制御に切り替えられることを特徴とする請求項1に記載の位置制御用モータの制御装置。
- 前記加速指令信号及び前記減速指令信号が、前記モータの速度指令信号として入力され、前記停止指令信号が入力された時に位置制御に切り替えられることを特徴とする請求項1に記載の位置制御用モータの制御装置。
- 位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、該位置センサからのフィードバック情報と位置の指令情報とを比較し、その偏差により、前記モータの巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部と、該演算部からの出力信号により、前記モータ巻線に流す電流を出力する電流制御部とからなり、前記指令情報により、前記モータの位置を制御する装置において、
前記装置内に、一定時間ごとの位置指令データを保存するメモリを有するとともに、前記メモリのデータ値を個別に独立して設定できる手段を備え、
運転時には、前記位置指令データを順次、前記演算部に出力することにより、前記モータの位置決め運転を行うことを特徴とする位置制御用モータの制御装置。 - 位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、位置指令情報と前記位置センサからのフィードパック情報とによって前記モータの巻線に流す電流位相を決定する励磁シーケンス制御部と、前記励磁シーケンス制御部から出力される信号に従って、前記モータの巻線に電流を流す電流制御部とからなり、
位置指令情報と前記フィードバック情報との位置偏差が電気角で±90゜以内のときはオープンルーブ制御を行い、前記位置偏差が電気角で±90゜を超えるときは、前記モータがロータ位置に対し電気角で90゜先の励磁安定点となるようにクローズドループ制御を行うようにする位置制御用モータの制御装置において、
前記装置内に、一定時間ごとの位置指令データを保存するメモリを有するとともに、前記メモリのデータ値を個別に独立して設定できる手段を備え、
運転時には、前記メモリに予め書き込まれた位置指令データを制御周期ごとに読み出して、前記励磁シーケンス制御部に出力することを特徴とする位置制御用モータの制御装置。 - 前記位置指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の3つの指令信号にて、前記モータの位置決めを行うことを特徴とする請求項6に記載の位置制御用モータの制御装置。
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