JP2006280153A - サーボモータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 サーボモータの位置ずれを早期に修正する。
【解決手段】 サーボモータ１０の回転に伴って出力されるパルス信号からサーボモータ１０の現在位置を更新し、パルス信号からサーボモータ１０に位置ずれが生じたことを検出すると位置ずれが生じたことをメモリ２２ａに記憶する（Ｓ１０９）。位置ずれが生じたことがメモリ２２ａに記憶され、かつ、イニシャライズパターンが検出されたと判定した場合、現在位置をイニシャライズパターンが検出された位置に修正する（Ｓ２００）。
【選択図】 図７

Description

本発明は、サーボモータを制御するサーボモータ制御装置に関する。

この種のサーボモータ制御装置は、必要に応じてサーボモータの基準点を設定するイニシャライズ処理を実施するようになっている。このイニシャライズ処理を実施する時期としては、イグニッションスイッチがオンした時、イグニッションスイッチがオフした後、あるいはユーザが乗車する前のドアロックが解除された時などがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２４９７５９号公報

上記したようなサーボモータ制御装置は、動作の途中でサーボモータの位置ずれを検出しても、次にイニシャライズ処理を実施するまで位置ずれしたまま動作を継続する。

しかし、このようなサーボモータ制御装置は、位置ずれを検出したときに早期にその位置ずれを修正するのが好ましい。

本発明は上記問題に鑑みたもので、サーボモータの位置ずれを早期に修正することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、サーボモータの回転に伴って出力されるパルス信号からサーボモータの現在位置を更新する手段と、パルス信号からサーボモータに位置ずれが生じたことを検出すると位置ずれが生じたことを記憶手段に記憶する位置ずれ検出手段と、パルス信号からサーボモータの基準位置を示す初期化パターンが検出されたか否かを判定する判定手段と、位置ずれが生じたことが記憶手段に記憶され、かつ、初期化パターンが検出されたと判定された場合、サーボモータの現在位置をサーボモータの基準位置として修正する現在位置修正手段と、を備えたことを特徴としている。

このように、位置ずれが生じたことが記憶手段に記憶され、かつ、初期化パターンが検出されたと判定されると、初期化パターンが検出された位置に現在位置が修正される。

したがって、動作の途中でサーボモータに位置ずれが生じても、位置ずれが生じたことが記憶手段に記憶され、かつ、初期化パターンが検出されたと判定されると、初期化パターンが検出された位置に現在位置が修正され、サーボモータの位置ずれを早期に修正することができる。

本実施形態は、本発明の一実施形態に係るサーボモータ制御システムを車両用空調装置のフェイス開口部、デフロスタ開口部、フット開口部への吹き出し風量を調整するための吹出モードドアの駆動装置に適用したものである。

本実施形態に係るサーボモータ制御システムの全体構成を図１に示す。サーボモータ制御システムは、サーボモータ１０およびサーボモータ制御装置２０を備えている。サーボモータ１０は、直流モータ１１、出力軸１２、プリント板１３を備え、サーボモータ制御装置２０は、マイコン２２およびこのマイコン２２からの制御信号に応じてサーボモータ１０の直流モータ１１を駆動する駆動回路２１を備えている。

サーボモータ１０の直流モータ１１は、駆動回路２１からの制御に応じて回転軸が回転するようになっている。

直流モータ１１の回転軸と出力軸１２との間には、直流モータ１１の回転軸の回転を減速する減速機構（図示せず）が設けられており、この減速機構の出力に応じて出力軸１２が回転するようになっている。

プリント板１３は、出力軸１２と一体で設けられ、出力軸１２とともに回転する。このプリント板１３には、２相（Ａ相、Ｂ相）のパルス信号を生成するための第１、第２のパルスパターン１３ａ、１３ｂおよびコモンパターン１３ｃがそれぞれ円周方向に形成されている。

サーボモータ１０には、このプリント板１３に形成された第１のパルスパターン１３ａ、第２のパルスパターン１３ｂおよびコモンパターン１３ｃの各々と接触する第１〜第３の固定接点１４ａ〜１４ｃを有する接点ブラシが設けられている。第１、第２のパルスパターン１３ａ、１３ｂおよびコモンパターン１３ｃは、この接点ブラシを介して第１〜第３出力端子１５ａ〜１５ｃと電気的に接続されている。

直流モータ１１の回転に伴い第１のパルスパターン１３ａとコモンパターン１３ｃとの間は導通状態、非導通状態を繰り返す。同様に、直流モータ１１の回転に伴い第２のパルスパターン１３ｂとコモンパターン１３ｃとの間は導通状態、非導通状態を繰り返す。

したがって、サーボモータ１０は、図２に示すように、第１の出力端子１５ａと第３の出力端子１５ｃとの間に直流モータ１１の回転に伴ってオンオフする第１のパターンスイッチ１６ａと、第２の出力端子１５ｂと第３の出力端子１５ｃとの間に直流モータ１１の回転に伴ってオンオフする第２のパターンスイッチ１６ｂを有するものとして表すことができる。

また、サーボモータ１０の第１〜第３出力端子１５ａ〜１５ｃは、サーボモータ制御装置２０の第１〜第３入力端子２３ａ〜２３ｃとそれぞれ電気的に接続されている。なお、サーボモータ制御装置２０内において、第１、第２入力端子２３ａ、２３ｂは図示しない抵抗によってプルアップされ、第３入力端子２３ｃは接地されている。

したがって、出力軸１２（プリント板１３）の回転に応じてサーボモータ１０の第１〜第３出力端子１５ａ〜１５ｃから図３のＡ相、Ｂ相に示すようなデジタル信号が出力される。すなわち、Ａ相、Ｂ相の組み合わせにより４パターンのパルス（パターンＮｏ．１〜４）が繰り返し出力される。なお、本実施形態において、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）の分解能は、２．８１度程度となっている。サーボモータ制御装置２０は、このようなＡ相とＢ相のいずれか一方のみが変化する２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）から出力軸１２の回転を検出する。

また、プリント板１３は、図４に示すように、第１、第２のパルスパターン１３ａ、１３ｂおよびコモンパターン１３ｃによって、後述する基準点の設定に用いられるイニシャライズパターンが形成された領域Ｅを有している。

プリント板１３の回転により接点ブラシの第１〜第３の固定接点１４ａ〜１４ｃが、このイニシャライズパターンが形成された領域Ｅ以外の領域の第１、第２のパルスパターン１３ａ、１３ｂおよびコモンパターン１３ｃと接触すると、Ａ相とＢ相のいずれか一方のみが変化（１相変化）する通常信号が出力される。

また、プリント板１３の回転により接点ブラシの第１〜第３の固定接点１４ａ〜１４ｃが、このイニシャライズパターンが形成された領域Ｅの第１、第２のパルスパターン１３ａ、１３ｂおよびコモンパターン１３ｃと接触すると、サーボモータ１０の第１〜第３出力端子１５ａ〜１５ｃから、Ａ相、Ｂ相が「００」、「１１」、「００」のように同時に変化する初期化パターンを示すパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が出力される。

また、サーボモータ１０の出力軸１３には、図示しないリンク機構を介して複数の吹出モードドアが連結されている。これらの吹出モードドアは、サーボモータ１０の出力軸１３の回転位置に応じて独立して開閉駆動され、フェイス開口部、デフロスタ開口部、フット開口部への吹き出し風量が調整される。すなわち、サーボモータ１０の出力軸１３の回転位置に応じて、フェイス開口部、デフロスタ開口部、フット開口部への吹き出し風量が調整され、デフロスタモード、フットデフロスタモード、フットモード、バイレベルモード、フェイスモード等の吹き出しモードに順次切り替わるようになっている。

サーボモータ制御装置２０のマイコン２２は、記憶手段としてのメモリ２２ａを有し、このメモリ２２ａに記憶されたプログラムに従って各種処理を行う。また、マイコン２２は、サーボモータ１０の原点位置合わせのためのイニシャライズ処理において初期化パターンの検索を行う。図５に、イニシャライズ処理における初期化パターンの検索の様子を示す。

本実施形態におけるサーボモータ１０の出力軸１３は、フェイスモード位置（図中、ＦＡＣＥ側）とデフロスタ位置（図中、ＤＥＦ側）との範囲内で作動する。なお、フェイスモード位置とデフロスタ位置との間にバイレベルモード位置、フットモード位置、フットデフロスタモード位置が存在する。

上記した出力軸１３の作動範囲内にて初期化パターン（イニシャライズ点）が検出されるようにプリント基板１３が出力軸１２に固定されている。すなわち、出力軸１３の作動範囲内において、接点ブラシがイニシャライズパターンと接触するようにプリント基板１３が出力軸１２に固定されている。

まず、マイコン２２は、予め定められたイニシャライズ方向へ出力軸１３が回転するように駆動回路２１を介して直流モータ１１を駆動し、イニシャライズ点が検出された場合、初期化パターンが検出された位置をイニシャライズ点としてメモリ２２ａに記憶してイニシャライズ処理を終了する。しかし、ノイズや埃等の影響により、イニシャライズ点が検出されないまま吹き出し出力軸１３がフェイスモード位置（図中、ＦＡＣＥ側）に到達すると、直流モータ１１の駆動方向を反転させ、再度、イニシャライズ点を検索する。それでもイニシャライズ点が検出されない場合は、予め定められた反転位置Ａと反転位置Ｂとの間を数回往復してイニシャライズ点を検索し、それでもイニシャライズ点が検索されない場合、すなわちイニシャライズ処理に失敗した場合、フェールセール側として窓ガラスの防曇機能を果たすデフロスタ位置（図中、ＤＥＦ側）で出力軸１３を停止させてイニシャライズ処理を終了する。

次に、図６を参照して、本実施形態に係るサーボモータ制御システムの概略作動について説明する。サーボモータ制御装置２０のマイコン２２は、イグニッションスイッチが投入され定電圧回路から一定電圧が供給されると、サーボモータ１０の原点位置合わせのためのイニシャライズ処理を開始する。このイニシャライズ処理において、直流モータ１１を一定方向に駆動し、上記初期化パターンが検出された場合、この初期化パターンが検出された位置をイニシャライズ点（基準点）としてメモリ２２ａに記憶する。具体的には、初期化パターンが検出された位置において、予め定められたイニシャライズ点としてのパルス数を現在位置としてメモリ２２ａに記憶する。このイニシャライズ点としてのパルス数は、必ずしも０とする必要はなく、例えば、１０パルスとしてメモリ２２ａに記憶する。このように、イニシャライズ処理において、イニシャライズ点としてのパルス数が現在位置の絶対位置としてメモリ２２ａに記憶される。

イニシャライズ処理が終了すると、モータ駆動回路２１０を介して直流モータ１１を駆動したときに、サーボモータ１０から入力される２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）のパルス位相から定まる位置（相対位置）によってメモリ２２ａに記憶された現在位置を随時更新する。また、マイコン２２は、並行する他の処理によって定められる出力軸１３の目標位置（目標開度）とメモリ２２ａに記憶された最新の現在位置とを比較して方向判定を行い、判定された方向に直流モータ１１を駆動する。最新の現在位置が目標位置となるように、このような処理を繰り返し行う。

次に、図７を参照して、サーボモータ制御装置２０のマイコン２２による位置更新処理について説明する。マイコン２２は、イニシャライズ処理が終了するとこの位置更新処理を繰り返し行う。

まず、ＡＢ相入力処理を行う（Ｓ１００）。具体的には、サーボモータ１０から入力される２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）のパルス変化とパルス位相を求める。

次に、Ｓ１００にて求めた２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）のパルス変化、パルス位相に基づいて、停止中であるか否か（Ｓ１０２）、右に回転したか否か（Ｓ１０４）、左に回転したか否か（Ｓ１０６）、位置ずれが生じたか否か（Ｓ１０８）、イニシャライズパターン（イニシャライズ点）が検出されたか否か（Ｓ１１０）を判定する。なお、本実施形態において、Ａ相の方がＢ相よりも１パルス分位相が遅れている場合に右回転であると判定し、Ａ相の方がＢ相よりも１パルス分位相が進んでいる場合に左回転であると判定するものとして説明する。また、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が初期化パターンを示す「００」、「１１」、「００」に変化した場合にイニシャライズパターンが検出されたと判定し、図８（ｂ）に示すように、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が初期化パターンを示す「００」、「１１」、「００」に変化した場合を除いて、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が同時に変化した場合、位置ずれが生じたと判定する。

２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）のパルス変化がない場合には停止中と判定し（Ｓ１０２でＹＥＳと判定）、本処理を終了する。

また、図８（ａ）に示すように、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）のＡ相の方がＢ相よりも１パルス分位相が遅れている場合、右回転であると判定し（Ｓ１０４でＹＥＳと判定）、メモリ２２ａに記憶された現在位置に１を加算して現在位置を更新し（Ｓ１０５）、本処理を終了する。

また、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）のＡ相の方がＢ相よりも１パルス分位相が進んでいる場合、左回転であると判定し（Ｓ１０６でＹＥＳと判定）、メモリ２２ａに記憶された現在位置から１を減算して現在位置を更新し（Ｓ１０５）、本処理を終了する。

通常、上記した処理を繰り返し、サーボモータ１０から入力される２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）に基づいて現在位置の更新処理を行う。

しかし、サーボモータ１０に位置ずれが生じた場合、図８（ｂ）に示すような２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が同時に変化するパルス信号が入力される。したがって、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が初期化パターンを示す「００」、「１１」、「００」に変化した場合を除いて、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が同時に変化した場合、位置ずれが生じたと判定し（Ｓ１０８でＹＥＳと判定）、位置ずれが生じたことをメモリ２２ａに記憶する（Ｓ１０９）。

次に、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が初期化パターンを示す「００」、「１１」、「００」に変化したか否かに基づいて、イニシャライズパターンが検出されたか否かを判定し（Ｓ１１０）、イニシャライズパターンが検出されないと判定した場合、本処理を終了する。

また、Ｓ１１０において、２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）が初期化パターンを示す「００」、「１１」、「００」に変化した場合、イニシャライズパターン（イニシャライズ点）が検出されたと判定し（Ｓ１１０でＹＥＳと判定）、図９に示す位置ずれ補正処理を行う。

この位置ずれ補正処理では、位置ずれが生じたことがメモリ２２ａに記憶されているか否かを判定し（Ｓ２００）、位置ずれが生じたことが記憶されている場合には、メモリ２２ａに記憶されている現在位置をイニシャライズ位置に更新する。具体的には、イニシャライズ処理の場合と同様に、初期化パターンが検出された位置において、予め定められたイニシャライズ点としてのパルス数を現在位置としてメモリ２２ａに記憶し（Ｓ２０２）、本処理を終了する。

また、Ｓ２００において、位置ずれが生じたことがメモリ２２ａに記憶されていない場合、本処理を終了する。

このように、空調制御中に位置ずれが生じた場合であっても、図１０に示すように出力軸１３を駆動している途中でイニシャライズ点が検出されると、位置ずれ補正処理により、イニシャライズ処理の場合と同様にメモリ２２ａに記憶されている現在位置がイニシャライズ位置に更新されるようになっている。

なお、Ｓ１０９においてメモリ２２ａに記憶した位置ずれが生じたことを示す情報は、Ｓ２０２の処理およびイニシャライズ処理において、メモリ２２ａに記憶されている現在位置がイニシャライズ位置に更新されるときに消去される。

上記した実施形態によれば、サーボモータ１０の回転に伴って出力されるパルス信号からサーボモータ１０の現在位置を更新し、パルス信号からサーボモータ１０に位置ずれが生じたことを検出すると位置ずれが生じたことをメモリ２２ａに記憶し、位置ずれが生じたことがメモリ２２ａに記憶され、かつ、パルス信号からイニシャライズパターンが検出されたと判定された場合、現在位置をイニシャライズパターンが検出された位置に修正する。

したがって、位置ずれが生じたことがメモリ２２ａに記憶され、かつ、初期化パターンが検出されたと判定されると、初期化パターンが検出された位置に現在位置が修正されるので、動作の途中でサーボモータに位置ずれが生じても、サーボモータの位置ずれを早期に修正することができる。

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、Ｓ１００〜Ｓ１０７の処理がサーボモータの回転に伴って出力されるパルス信号からサーボモータの現在位置を更新する手段に相当し、Ｓ１０８、Ｓ１０９の処理が位置ずれ検出手段に相当し、Ｓ１１０の処理が判定手段に相当し、Ｓ２００の処理が現在位置修正手段に相当する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々なる形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、サーボモータ制御システムを車両用空調装置に適用した例を示したが、車両用空調装置に限定されるものではない。

なお、図７、９に示すフローチャートの各ステップの処理は、それぞれの機能を実現する手段として把握されるものであり、マイコン２２としては、上記した実施形態に示すようなソフトウェアによって構成されるものに限らず、ハードウェアにより構成されていてもよい。

本実施形態に係るサーボモータ制御システムの全体構成を示す図である。 サーボモータの構成を模式的に示した図である。 サーボモータから出力される２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）を示す図である。 イニシャライズパターンの説明図である。 イニシャライズ処理における初期化パターンの検索の様子を示す図である。 本実施形態に係るサーボモータ制御システムの概略作動についての説明図である。 サーボモータ制御装置のマイコンによる位置更新処理を示すフローチャートである。 ２相のパルス信号（Ａ相、Ｂ相）に基づく回転方向の検出および位置ずれの検出についての説明図である。 サーボモータ制御装置のマイコンによる位置ずれ補正処理を示すフローチャートである。 位置ずれ補正処理についての説明図である。

符号の説明

１０…サーボモータ、１１直流モータ…、１２…出力軸、１３…プリント板、
２０…サーボモータ制御装置、２１…駆動回路、２２…マイコン、
２２ａ…メモリ。

Claims (1)

1. サーボモータの回転に伴って出力されるパルス信号から前記サーボモータの現在位置を更新する手段と、
   前記パルス信号から前記サーボモータに位置ずれが生じたことを検出すると位置ずれが生じたことを記憶手段に記憶する位置ずれ検出手段と、
   前記パルス信号から前記サーボモータの基準位置を示す初期化パターンが検出されたか否かを判定する判定手段と、
   前記位置ずれが生じたことが前記記憶手段に記憶され、かつ、前記初期化パターンが検出されたと判定された場合、前記サーボモータの現在位置を前記サーボモータの基準位置として修正する現在位置修正手段と、を備えたことを特徴とするサーボモータ制御装置。

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