JP2008131805A - Drive unit for motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device.
振動波モータの駆動装置は、ロータリーエンコーダが出力する振動波モータの回転速度情報をマイクロコンピュータが認識し、目標回転速度と比較して次の回転速度指令を出すフィードバック制御を行うものである。 The vibration wave motor drive device performs feedback control in which the microcomputer recognizes the rotation speed information of the vibration wave motor output from the rotary encoder and outputs the next rotation speed command in comparison with the target rotation speed.
図4は、従来例に係る振動波モータの駆動装置のブロック構成図である。 FIG. 4 is a block diagram of a driving apparatus for a vibration wave motor according to a conventional example.
図4において、マイクロコンピュータ(制御手段)18内部の回転速度指令手段18aから振動波モータの回転速度指令信号が出力され、波形形成回路19において指令速度に応じた周波数λの4相信号波形が形成され、昇圧回路20に出力される。
In FIG. 4, the rotational speed command signal of the vibration wave motor is outputted from the rotational speed command means 18a inside the microcomputer (control means) 18, and a
図5は、図4における昇圧回路の構成図である。 FIG. 5 is a block diagram of the booster circuit in FIG.
昇圧回路20は、図6に示す4相信号のタイミングで4個のFET11がそれぞれスイッチングして、トランス12a、12bで位相の異なる2相の交流波形に昇圧し、振動波モータの電気−機械変換素子にそれぞれ印加する。
In the
図7は、振動波モータの構成図である。 FIG. 7 is a configuration diagram of a vibration wave motor.
図7において、振動波モータ21は、円環状の弾性体13bに電気−機械エネルギー変換素子としての圧電素子13aを接着した振動体13と、この弾性体13に加圧接触する移動体15とを備える。また、モータ中心に配置され、移動体15に連結されたモータ軸16と、振動体13を保持する加圧バネ14とを備える。
In FIG. 7, a
圧電素子13aに昇圧回路20からの位相の異なる2相の交流波形を印加することにより、弾性体13に、例えば、曲げ振動の合成により進行波としての駆動波が形成される。そして、この駆動波が形成される弾性体13の駆動面に加圧接触する移動体15が摩擦駆動され、その回転力がモータ軸16に伝達されるようになっている。
By applying two-phase alternating waveforms with different phases from the
また、モータ軸16の後端部にはモータの回転数を検出するためのロータリーエンコーダ22が設けられている。
A
ロータリーエンコーダ22からは回転速度情報としてパルス列が出力され、振動波モータ21の回転速度が速いとそのパルス列の周波数は高くなり、回転速度が低いと周波数は低くなる。
The
基準パルス発生回路23からは、ロータリーエンコーダ22からのパルス列よりも十分に高い周波数で、エンコーダパルス列に非同期で時間的に周波数が安定な基準パルスが出力される。そして、その基準パルス列とロータリーエンコーダ22からのパルス列はパルスカウンタ回路 24に入力される。
The reference
図8は、図4におけるパルスカウンタ回路の構成図である。 FIG. 8 is a block diagram of the pulse counter circuit in FIG.
図8において、4ビットカウンタ25a、25b、25c、25d、25eを5個直列に接続し、20ビットのカウンタ回路を構成している。このカウンタ回路にロータリーエンコーダ22からの回転速度パルス列と、基準パルス発生回路23からの基準パルス列を入力すると、回転速度パルス列1周期内の基準パルス列のカウント数が20ビットの回転速度データとして出力される。
In FIG. 8, five 4-
図9は、図8のパルスカウンタ回路の各信号のタイミングを示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the timing of each signal in the pulse counter circuit of FIG.
図9において、エンコーダ出力パルス列の一周期ごとに回転速度データが更新されている。例えばt1という周期の基準パルスカウント数をD1とすると、次のエンコーダ出力パルス周期に、D1が回転速度データとしてパルスカウンタ回路から出力される。 In FIG. 9, the rotational speed data is updated for each cycle of the encoder output pulse train. For example, when the reference pulse count number of the period t1 is D1, D1 is output from the pulse counter circuit as rotation speed data in the next encoder output pulse period.
マイクロコンピュータ18内部の回転速度認識手段18bは、現在回転速度と目標回転速度とを比較し、目標値となるような回転数指令を回転速度指令手段18aに伝える。結果として、エンコーダ回転速度データはモータ回転数が低いと大きな値になり、モータ回転数が高いと小さい値になる(特許文献1参照)。
しかしながら、振動波モータは、低速高トルクと高応答性、高位置決め精度という特徴を生かすため、パルス分解能の高いエンコーダからパルス分解能の低いエンコーダまで、使用目的によって幅広く使用される。 However, vibration wave motors are widely used depending on the purpose of use, from encoders with high pulse resolution to encoders with low pulse resolution in order to take advantage of the features of low speed, high torque, high response, and high positioning accuracy.
パルス分解能が高いロータリーエンコーダを使用した場合、パルス分解能の低いロータリーエンコーダと比べて同じ回転数においての速度分解能が悪い。 When a rotary encoder with a high pulse resolution is used, the speed resolution at the same rotational speed is worse than that of a rotary encoder with a low pulse resolution.
また、パルス分解能が高いロータリーエンコーダは、高い回転数において、その周期が基準パルス列の周期に近づくにつれ速度分解能が悪くなっていき、基準パルス列の周期と等しくなった時点で回転速度データが得られなくなってしまう。 Also, rotary encoders with high pulse resolution will have poor speed resolution as their period approaches the period of the reference pulse train at high speeds, and rotation speed data cannot be obtained when the period becomes equal to the period of the reference pulse train. End up.
回転速度が低くなるに従って、パルスカウンタ回路24においての基準パルス列のカウント数が増え、最終的に、図8における20ビットカウンタのオーバーフローを引き起こした時点が、回転速度データが得られる最低速度ということになる。
As the rotation speed decreases, the number of reference pulse trains in the
このように、回転速度データが得られる最低速度と最低速度は、エンコーダのパルス分解能によって大きく異なる。 As described above, the minimum speed and the minimum speed at which the rotation speed data can be obtained vary greatly depending on the pulse resolution of the encoder.
本発明の目的は、回転速度データが得られる最高速度と最低速度が、使用するエンコーダのパルス分解能によって左右されること無く、どのエンコーダを使用しても同じ速度域においては同じ速度分解能を得られるモータの駆動装置を提供することにある。 The object of the present invention is that the maximum speed and the minimum speed at which rotational speed data can be obtained are not affected by the pulse resolution of the encoder used, and the same speed resolution can be obtained in the same speed range regardless of which encoder is used. The object is to provide a motor drive device.
上記目的を達成するために、請求項1記載のモータの駆動装置は、モータの回転速度を回転速度パルス列に変換するロータリーエンコーダと、前記ロータリーエンコーダからの前記回転速度パルス列を入力し、前記回転速度パルス列を回転速度データに変換するパルスカウンタ回路と、前記パルスカウンタ回路からの前記回転速度データと目標回転数とを比較し前記目標回転数との違いを認識する回転速度認識手段と、前記回転速度認識手段からの回転速度認識信号を受けて前記モータの回転数が前記目標回転数になるように回転速度指令信号を出力する回転速度指令手段と、基準パルス発生回路と前記パルスカウンタ回路の間に配置された基準パルス周期分周回路とを備え、前記パルスカウンタ回路は、前記ロータリーエンコーダからの前記回転速度パルス列とその回転速度パルス列よりも十分に一周期が短く、基準パルス発生回路から送られてくる基準パルス列が入力され、回転速度パルスの一周期にカウントされる基準パルスの数を前記回転速度データとして前記回転速度認識手段に送るカウンタを有し、前記基準パルス周期分周回路は、外部からの指令で分周率を任意に変更するとともに、前記基準パルス発生回路から送られる前記基準パルス列の周期を分周して、分周後の前記基準パルス列を前記パルスカウンタ回路に入力することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the motor drive device according to claim 1 is a rotary encoder that converts a rotational speed of the motor into a rotational speed pulse train, and the rotational speed pulse train from the rotary encoder is input, and the rotational speed A pulse counter circuit for converting a pulse train into rotational speed data, a rotational speed recognition means for comparing the rotational speed data from the pulse counter circuit with a target rotational speed and recognizing a difference from the target rotational speed, and the rotational speed A rotational speed command means for receiving a rotational speed recognition signal from the recognition means and outputting a rotational speed command signal so that the rotational speed of the motor becomes the target rotational speed, and between a reference pulse generating circuit and the pulse counter circuit A reference pulse period dividing circuit arranged, and the pulse counter circuit is connected to the front from the rotary encoder. The rotation speed pulse train and the rotation speed pulse train are sufficiently shorter than the rotation speed pulse train, the reference pulse train sent from the reference pulse generation circuit is input, and the number of reference pulses counted in one rotation speed pulse cycle is the rotation speed pulse. A counter that sends data to the rotational speed recognition means, and the reference pulse period divider circuit arbitrarily changes the division ratio in response to an external command, and the reference pulse train sent from the reference pulse generator circuit The period is divided, and the divided reference pulse train is input to the pulse counter circuit.
本発明のモータの駆動装置において、パルスカウンタ回路は、ロータリーエンコーダからの回転速度パルス列とその回転速度パルス列よりも十分に一周期が短く、基準パルス発生回路から送られてくる基準パルス列が入力される。また、回転速度パルスの一周期にカウントされる基準パルスの数を回転速度データとして回転速度認識手段に送る。基準パルス周期分周回路は、外部からの指令で分周率を任意に変更するとともに、基準パルス発生回路から送られる基準パルス列の周期を分周して、分周後の基準パルス列をパルスカウンタ回路に入力する。 In the motor drive device of the present invention, the pulse counter circuit has a rotational speed pulse train from the rotary encoder and a reference pulse train sent from the reference pulse generation circuit, which is sufficiently shorter in one cycle than the rotational speed pulse train. . Further, the number of reference pulses counted in one cycle of the rotational speed pulse is sent to the rotational speed recognition means as rotational speed data. The reference pulse cycle divider circuit arbitrarily changes the division ratio in response to an external command, divides the cycle of the reference pulse train sent from the reference pulse generator circuit, and uses the divided reference pulse train as a pulse counter circuit. To enter.
このような構成により、回転速度データが得られる最高速度と最低速度が、使用するエンコーダのパルス分解能によって左右されること無く、どのエンコーダを使用しても同じ速度域においては同じ速度分解能を得られる。 With such a configuration, the maximum speed and the minimum speed at which rotational speed data can be obtained are not affected by the pulse resolution of the encoder used, and the same speed resolution can be obtained in the same speed range regardless of which encoder is used. .
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る振動波モータの駆動装置のブロック構成図である。 FIG. 1 is a block diagram of a vibration wave motor driving apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1において、振動波モータ4を駆動する駆動装置は、マイクロコンピュータ1、波形形成回路2、昇圧回路3、ロータリーエンコーダ5、基準パルス発生回路6、パルスカウンタ回路7、基準パルス周期分周回路8を備える。
In FIG. 1, the driving device for driving the vibration wave motor 4 includes a microcomputer 1, a waveform forming circuit 2, a booster circuit 3, a
また、マイクロコンピュータ1は、回転速度指令手段1a、回転速度認識手段1b、基準パルス列分周指令手段1cを備える。 The microcomputer 1 includes a rotation speed command means 1a, a rotation speed recognition means 1b, and a reference pulse train frequency division command means 1c.
振動波モータ4の回転速度は、ロータリーエンコーダ5に伝えられ、回転速度パルス列としてパルスカウンタ回路7に送られる。一方、基準パルス発生回路6からの基準パルス列は、基準パルス周期分周回路8に送られ、マイクロコンピュータ1の基準パルス列分周指令手段1cからの基準パルス列分周指令信号によって指示された周期分周率で分周する。分周後の基準パルス列は、パルスカウンタ回路7に送られる。
The rotational speed of the vibration wave motor 4 is transmitted to the
図2は、図1における基準パルス周期分周回路の構成図である。 FIG. 2 is a block diagram of the reference pulse period divider circuit in FIG.
図2において、図1における基準パルス発生回路6から基準パルス列が送られる。マイクロコンピュータ1の基準パルス列分周指令手段1cから基準パルス列分周指令信号が送られる。
In FIG. 2, a reference pulse train is sent from the reference
基準パルス列と基準パルス列分周指令信号は、基準パルス分周回路9に送られ、基準パルス列を、基準パルス列分周指令信号で指示された2のn乗の分周率で分周する。分周後の基準パルス列は、4ビットカウンタ10a、10b、10c、10D、10eから構成される20ビットカウンタのCLK端子に入力される。
The reference pulse train and the reference pulse train dividing command signal are sent to the reference pulse dividing circuit 9, and the reference pulse train is divided by the n-th power of 2 instructed by the reference pulse train dividing command signal. The divided reference pulse train is input to the CLK terminal of a 20-bit counter composed of 4-
そして、CLEAR端子にロータリーエンコーダ5からの回転速度パルス列が入力されることによって、回転速度パルス列一周期ごとに分周後基準パルス列のカウントがされ、回転速度データとして、マイクロコンピュータ1内の回転速度認識手段1bに送られる。
Then, when the rotational speed pulse train from the
図3は、図2の基準パルス周期分周回路を使ったパルスカウン時の各信号タイミング図である。 FIG. 3 is a signal timing chart at the time of pulse counting using the reference pulse period divider circuit of FIG.
図3において、あるパルス分解能のロータリーエンコーダAが、ある回転数で出力されるパルス列の一周期分で基準パルス列を前記20ビットカウンタでカウントした時にオーバーフローを起こしたとする。エンコーダAにおいては、その回転数以下での回転速度データは得られないことになる。 In FIG. 3, it is assumed that the rotary encoder A with a certain pulse resolution overflows when the reference pulse train is counted by the 20-bit counter in one cycle of the pulse train output at a certain rotation speed. In the encoder A, rotational speed data below the rotational speed cannot be obtained.
そこで、基準パルス列分周指令手段1cは、パルスカウンタ回路7がオーバーフローを起こしたことを検知すると、基準パルス周期分周回路8へ基準パルス列分周指令信号を送信し、周期分周率を変更して基準パルス列の周期を長くするよう指示を出す。
Therefore, when the reference pulse train frequency dividing command means 1c detects that the
この指令により、基準パルス列の周期は長くなり、t1というエンコーダAのパルス列一周期における基準パルス数D1を、次のエンコーダパルス周期に回転速度データとしてマイクロコンピュータ1に送ることができる。 By this command, the cycle of the reference pulse train becomes longer, and the reference pulse number D1 in one cycle of the pulse train of the encoder A, t1, can be sent to the microcomputer 1 as rotation speed data in the next encoder pulse cycle.
仮に、この時点でもまだパルスカウンタ回路7がオーバーフローを起こすようであれば、基準パルス列分周指令手段1cは、再び基準パルス周期分周回路8へ基準パルス列分周指令信号を送信する。そして、周期分周率を変更して基準パルス列の周期をさらに長くするよう指示を出す。
If the
また、反対にパルスカウンタ回路7のカウント結果がオーバーフローする値に比較して十分に小さいようであれば、基準パルス列分周指令手段1cは、基準パルス周期分周回路8へ基準パルス列分周指令信号を送信する。そして、周期分周率を変更して基準パルス列の周期を短くするよう指示を出す。
On the other hand, if the count result of the
このように、基準パルス列の周期を基準とする長さからどの程度長くしたのかという情報と、パルスカウンタ回路7からオーバーフローを起こすことなく得ることができたカウント結果を用いれば、エンコーダの分解能に幅広く応じることが可能となる。
As described above, if information on how long the reference pulse train period is from the reference length and the count result obtained without causing an overflow from the
1 マイクロコンピュータ(制御手段)
1a 回転速度指令手段
1b 回転速度認識手段
1c 基準パルス列分周指令手段
2 波形整形回路
3 昇圧回路
4 振動波モータ
5 ロータリーエンコーダ
6 基準パルス発生回路
7 パルスカウンタ回路
8 基準パルス周期分周回路
10a、10b、10c、10d 4ビットカウンタ
1 Microcomputer (control means)
1a Rotational speed command means 1b Rotational speed recognition means 1c Reference pulse train frequency division command means 2 Waveform shaping circuit 3 Booster circuit 4
Claims (2)
前記ロータリーエンコーダからの前記回転速度パルス列を入力し、前記回転速度パルス列を回転速度データに変換するパルスカウンタ回路と、
前記パルスカウンタ回路からの前記回転速度データと目標回転数とを比較し前記目標回転数との違いを認識する回転速度認識手段と、
前記回転速度認識手段からの回転速度認識信号を受けて前記モータの回転数が前記目標回転数になるように回転速度指令信号を出力する回転速度指令手段と、
基準パルス発生回路と前記パルスカウンタ回路の間に配置された基準パルス周期分周回路と、
を備え、
前記パルスカウンタ回路は、前記ロータリーエンコーダからの前記回転速度パルス列とその回転速度パルス列よりも十分に一周期が短く、基準パルス発生回路から送られてくる基準パルス列が入力され、回転速度パルスの一周期にカウントされる基準パルスの数を前記回転速度データとして前記回転速度認識手段に送るカウンタを有し、
前記基準パルス周期分周回路は、外部からの指令で分周率を任意に変更するとともに、前記基準パルス発生回路から送られる前記基準パルス列の周期を分周して、分周後の前記基準パルス列を前記パルスカウンタ回路に入力することを特徴とするモータの駆動装置。 A rotary encoder that converts the rotational speed of the motor into a rotational speed pulse train;
A pulse counter circuit for inputting the rotational speed pulse train from the rotary encoder and converting the rotational speed pulse train into rotational speed data;
A rotational speed recognition means for comparing the rotational speed data from the pulse counter circuit with a target rotational speed and recognizing a difference from the target rotational speed;
A rotational speed command means for receiving a rotational speed recognition signal from the rotational speed recognition means and outputting a rotational speed command signal so that the rotational speed of the motor becomes the target rotational speed;
A reference pulse period dividing circuit disposed between a reference pulse generating circuit and the pulse counter circuit;
With
The pulse counter circuit is sufficiently shorter in one cycle than the rotation speed pulse train from the rotary encoder and the rotation speed pulse train, and the reference pulse train sent from the reference pulse generation circuit is input, and one cycle of the rotation speed pulse A counter that sends the number of reference pulses counted to the rotational speed recognition means as the rotational speed data;
The reference pulse period divider circuit arbitrarily changes a division ratio in response to an external command, divides the period of the reference pulse string sent from the reference pulse generation circuit, and the divided reference pulse string Is input to the pulse counter circuit.
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JP2006316112A JP2008131805A (en) | 2006-11-22 | 2006-11-22 | Drive unit for motor |
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Cited By (3)
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US10158308B2 (en) | 2016-06-17 | 2018-12-18 | Semiconductor Components Industries, Llc | Identifying voltage to prevent motor integrated circuit damage |
US10243490B2 (en) | 2016-06-17 | 2019-03-26 | Semiconductor Components Industries, Llc | Controlling multiple facets of duty cycle response using a single motor integrated circuit pin |
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2006
- 2006-11-22 JP JP2006316112A patent/JP2008131805A/en active Pending
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