JP2019129590A - モータ制御装置、モータ装置、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】電力供給が停止された後のモータの回転位置の誤差を補正すること。【解決手段】モータ制御装置は、ロータを回転させるモータの回転位置を算出する回転位置算出部と、回転位置算出部の動作電力の供給状態を制御する動作状態制御部と、ロータの停止目標回転位置と、コイルへの駆動電流の供給が停止された後、回転位置算出部への動作電力の供給が停止される前のロータの回転位置とに基づいて、ロータの回転位置の偏差を算出する偏差算出部と、偏差を記憶部に記憶させる記憶制御部と、記憶部に記憶させた偏差と、ロータの停止目標回転位置とに基づいて、ロータの回転位置を制御する回転位置制御信号を生成する回転位置制御信号生成部と、動作状態制御部により回転位置算出部の動作電力の供給が再開された後に、回転位置制御信号に基づいて、コイルに駆動電流を出力する駆動電流出力部とを備える。【選択図】図2
Description
本発明は、モータ制御装置、モータ装置、及びプログラムに関する。
医療用の薬剤投与器具においては、薬剤の注入を電動で行うことにより薬剤投与の作業に伴う負担を軽減させることができる。薬剤投与の作業に伴う負担を軽減させることができる反面、薬剤投与器具には、モータなどの駆動部をはじめとして電動注射器が正常に動作しているか否かについて患者が不安を感じる場合がある。電動注射器が正常に動作しない場合、投与される薬剤の量に誤差が生じ適切な治療ができなくなってしまう。
患者に対する肉体的、精神的苦痛を低減し、より安定した状態で薬剤の投与を行うことができる医療用投与器具が知られている(特許文献1)。特許文献1に記載の医療用投与器具では、投与すべき薬剤の投与量を、過去の投与量の設定値からプログラム処理により検出し、使用者により設定された投与量を電子回路により検出する。特許文献1に記載の医療用投与器具では、投与すべき薬剤の投与量と設定された投与量とを比較して、設定された投与量が投与すべき薬剤の投与量の所定の値の以下であれば、モータを動作させ注入処理を行う。
特許文献1に記載されるような医療用投与器具では、ポンプと、ポンプを駆動するモータとを備える吐出装置が用いられ、一定時間毎に一定量の薬剤の吐出を行う。このような吐出装置では、適切な治療のため、吐出量には高い精度が要求される。
吐出量の精度は、一回の吐出に伴う吐出量の誤差だけでなく、複数回の吐出に伴い累積される誤差にも要求される。そのため、吐出量の精度を向上させるためには、ポンプを駆動させるモータの回転位置を正確に制御し、停止させることが必要である。特許文献1に記載されるような医療用投与器具においては、少ない消費電力において動作することが求められるため、薬剤投与の動作時以外の時間においては電力供給の停止が行われることがある。
吐出量の精度は、一回の吐出に伴う吐出量の誤差だけでなく、複数回の吐出に伴い累積される誤差にも要求される。そのため、吐出量の精度を向上させるためには、ポンプを駆動させるモータの回転位置を正確に制御し、停止させることが必要である。特許文献1に記載されるような医療用投与器具においては、少ない消費電力において動作することが求められるため、薬剤投与の動作時以外の時間においては電力供給の停止が行われることがある。
電力供給の停止が行われた場合のモータの停止位置には、電力供給が停止される毎に誤差が生じることがあり、複数回の動作によって誤差が累積されることがある。この誤差は、モータ自身の磁力やモータに接続されるギヤユニットからの外力などにより、モータの停止時にロータに回転力が生じることにより発生する。例えば、コアドモータの場合、この誤差は主にモータの停止時のコギングトルクにより生じる。
特許文献1に記載の医療用投与器具では、設定された投与量の確認が行われてからモータが動作したとしても、実際に投与される薬剤の吐出量は、停止時のモータの回転位置の誤差の影響を受けてしまう。
特許文献1に記載の医療用投与器具では、設定された投与量の確認が行われてからモータが動作したとしても、実際に投与される薬剤の吐出量は、停止時のモータの回転位置の誤差の影響を受けてしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、電力供給が停止された後のモータの回転位置の誤差を補正することができるモータ制御装置、モータ装置、及びプログラムを提供する。モータの回転位置とは、モータを構成するロータの回転位置である。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、駆動電流が流されるコイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用によりロータを回転させるモータの回転位置を算出する回転位置算出部と、前記回転位置算出部の動作電力の供給状態を制御する動作状態制御部と、前記ロータの停止目標回転位置と、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後、前記動作状態制御部により前記回転位置算出部への動作電力の供給が停止される前の前記回転位置算出部によって算出された前記ロータの回転位置とに基づいて、前記ロータの回転位置の偏差を算出する偏差算出部と、前記偏差算出部が算出した前記偏差を、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後に記憶部に記憶させる記憶制御部と、前記記憶制御部が前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後に前記記憶部に記憶させた前記偏差と、前記ロータの停止目標回転位置とに基づいて、前記ロータの回転位置を制御する回転位置制御信号を生成する回転位置制御信号生成部と、前記動作状態制御部により前記回転位置算出部の動作電力の供給が再開された後に、前記回転位置制御信号生成部が生成した前記回転位置制御信号に基づいて、前記コイルに前記駆動電流を出力する駆動電流出力部と、を備えるモータ制御装置である。
また、本発明の一態様は、上記のモータ制御装置において、前記回転位置算出部は、前記コイルへの前記駆動電流の供給停止から、所定の時間が経過した後、前記回転位置を算出する。
また、本発明の一態様は、上記のモータ制御装置において、前記偏差算出部は、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後、前記動作状態制御部により前記回転位置算出部への動作電力の供給が停止される前に前記回転位置算出部によって算出された前記回転位置の時間変動が所定の値以下である場合、前記偏差を算出する。
また、本発明の一態様は、上記のモータ制御装置において、前記偏差算出部は、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後、前記動作状態制御部により前記回転位置算出部への動作電力の供給が停止される前に前記回転位置算出部によって算出された前記回転位置の時間変動が所定の値より大きい場合、前記コイルへの前記駆動電流の供給を再開させ、前記回転位置算出部は、前記コイルへの前記駆動電流の供給が再開された後、前記回転位置を算出する。
また、本発明の一態様は、上記のモータ制御装置を備えるモータ装置である。
また、本発明の一態様は、コンピュータに、駆動電流が流されるコイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用によりロータを回転させるモータの回転位置を算出する回転位置算出ステップと、前記回転位置算出ステップにおける動作電力の供給状態を制御する動作状態制御ステップと、前記ロータの停止目標回転位置と、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後、前記動作状態制御ステップにおいて前記回転位置算出ステップにおける動作電力の供給が停止される前の前記回転位置算出ステップにおいて算出された前記ロータの回転位置とに基づいて、前記ロータの回転位置の偏差を算出する偏差算出ステップと、前記偏差算出ステップにおいて算出された前記偏差を、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後に記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、前記記憶制御ステップにおいて前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後に前記記憶部に記憶された前記偏差と、前記ロータの停止目標回転位置とに基づいて、前記ロータの回転位置を制御する回転位置制御信号を生成する回転位置制御信号生成ステップと、前記動作状態制御ステップにより前記回転位置算出ステップにおける動作電力の供給が再開された後に、前記回転位置制御信号生成ステップにおいて生成された前記回転位置制御信号に基づいて、前記コイルに前記駆動電流を出力する駆動電流出力ステップと、を実行させるためのプログラムである。
本発明によれば、電力供給が停止された後のモータの回転位置の誤差を補正することができる。
(実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は、本実施形態に係る薬剤投与器具Dの外観の一例を示す図である。薬剤投与器具Dは、患者に薬剤を投与するための携帯型の器具である。薬剤投与器具Dによる薬剤の投与は、例えば一週間に数回又は一日の間に数回行われる。
薬剤投与器具Dは、ケースCS内に、薬剤吐出部Pと、基板Bと、電源Vとを備える。ケースCSの外側には、操作部Mが設けられる。操作部Mは、薬剤投与器具Dの薬剤の投与量を設定などの使用者による操作を受け付ける。基板Bは、操作部Mから設定された薬剤の投与量に基づいて、薬剤吐出部Pを制御する。電源Vは、薬剤投与器具Dに電力を供給する。電源Vは、例えば乾電池である。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は、本実施形態に係る薬剤投与器具Dの外観の一例を示す図である。薬剤投与器具Dは、患者に薬剤を投与するための携帯型の器具である。薬剤投与器具Dによる薬剤の投与は、例えば一週間に数回又は一日の間に数回行われる。
薬剤投与器具Dは、ケースCS内に、薬剤吐出部Pと、基板Bと、電源Vとを備える。ケースCSの外側には、操作部Mが設けられる。操作部Mは、薬剤投与器具Dの薬剤の投与量を設定などの使用者による操作を受け付ける。基板Bは、操作部Mから設定された薬剤の投与量に基づいて、薬剤吐出部Pを制御する。電源Vは、薬剤投与器具Dに電力を供給する。電源Vは、例えば乾電池である。
薬剤吐出部Pは、例えば、モータと、シリンジとを備える。
シリンジには、薬剤が充填されている。シリンジは、モータの回転に合わせて薬剤を吐出する。
モータは、ギヤヘッドと、モータ本体と、エンコーダとを備える。
シリンジには、薬剤が充填されている。シリンジは、モータの回転に合わせて薬剤を吐出する。
モータは、ギヤヘッドと、モータ本体と、エンコーダとを備える。
モータ本体は、ロータと、ハウジングと、コミテータと、エンドベルとを備える。
ロータは、コアと、コイルと、シャフトとを備える。モータ本体は、駆動電流が流されるコイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用によりロータを回転させるモータである。モータ本体は、例えばコアドモータである。
ロータは、コアと、コイルと、シャフトとを備える。モータ本体は、駆動電流が流されるコイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用によりロータを回転させるモータである。モータ本体は、例えばコアドモータである。
ギヤヘッドは、モータ本体に係合する。ギヤヘッドの出力軸は、ロータが所定数回転すると1回転する。
エンコーダは、一例として磁気エンコーダである。
エンコーダは、ロータの回転位置及びロータの回転の向きを検出する。エンコーダは、検出したロータの回転位置及びロータの回転の向きを示す信号を基板Bに供給する。ここでロータの回転位置を示す信号は、例えばパルス数である。
エンコーダは、一例として磁気エンコーダである。
エンコーダは、ロータの回転位置及びロータの回転の向きを検出する。エンコーダは、検出したロータの回転位置及びロータの回転の向きを示す信号を基板Bに供給する。ここでロータの回転位置を示す信号は、例えばパルス数である。
図2は、本実施形態に係る駆動制御部5の構成の一例を示す図である。駆動制御部5と、指令部6とは、図1の基板Bにより実現される。駆動制御部5は、演算部50と、駆動電流出力部51と、記憶部52と、動作状態制御部53とを備える。
演算部50は、回転位置算出部500と、偏差算出部501と、記憶制御部502と、指令値補正部503と、回転位置制御信号生成部504とを備える。
回転位置算出部500は、エンコーダ12から供給される回転位置信号ENSに基づいてモータ1の回転位置を算出する。ここでモータ1の回転位置とは、ロータの回転位置である。回転位置信号ENSとは、ロータの回転位置ENを示す信号であり、例えばパルス数である。回転位置算出部500は、算出した回転位置ENを偏差算出部501に供給する。
回転位置算出部500は、エンコーダ12から供給される回転位置信号ENSに基づいてモータ1の回転位置を算出する。ここでモータ1の回転位置とは、ロータの回転位置である。回転位置信号ENSとは、ロータの回転位置ENを示す信号であり、例えばパルス数である。回転位置算出部500は、算出した回転位置ENを偏差算出部501に供給する。
偏差算出部501は、指令値補正部503から供給される補正指令値DPと、回転位置算出部500から供給される回転位置ENとに基づいて、偏差DEを算出する。偏差算出部501は、算出した偏差DEを記憶制御部502、及び回転位置制御信号生成部504に供給する。ここで偏差算出部501は、回転位置算出部500が回転位置ENを供給する度に、算出した偏差DEを記憶制御部502、及び回転位置制御信号生成部504に供給する。
ここで図3を参照し偏差算出部501が算出する偏差DEの一例について説明する。
図3は、本実施形態に係る偏差DEの一例を示す図である。偏差算出部501が算出する偏差DEとは、補正指令値DPと回転位置ENとの差である。
補正指令値DPはロータの停止目標回転位置を示す。ここでロータの停止目標回転位置は、ロータが停止制御された際のロータの回転位置に一致する。ロータの停止目標回転位置は、例えばパルス数によって示される。
偏差DE1は、コイルへの駆動電流の供給が停止された後の偏差DEの一例である。偏差DE1は、ロータの停止位置の誤差である。
図3は、本実施形態に係る偏差DEの一例を示す図である。偏差算出部501が算出する偏差DEとは、補正指令値DPと回転位置ENとの差である。
補正指令値DPはロータの停止目標回転位置を示す。ここでロータの停止目標回転位置は、ロータが停止制御された際のロータの回転位置に一致する。ロータの停止目標回転位置は、例えばパルス数によって示される。
偏差DE1は、コイルへの駆動電流の供給が停止された後の偏差DEの一例である。偏差DE1は、ロータの停止位置の誤差である。
なお、本実施形態では偏差DEが補正指令値DPと回転位置ENとの差である態様について説明するが、これに限らない。偏差DEは、補正指令値DPが示す目標回転位置に停止時に到達するために各時刻においてロータが回転しているべき回転位置と、回転位置ENとの差であってもよい。偏差DEが、補正指令値DPが示す目標回転位置に停止時に到達するために各時刻においてロータが回転しているべき回転位置と、回転位置ENとの差である場合であっても、偏差DEが補正指令値DPと回転位置ENとの差である場合であっても、コイルへの駆動電流の供給が停止された後の偏差DEである偏差DE1の値は変わらない。
図2に戻って駆動制御部5の構成の説明を続ける。
記憶制御部502は、記憶部52を制御する。記憶制御部502は、偏差算出部501から供給される偏差DEを、コイルへの駆動電流の供給が停止された後に記憶部52に記憶させる。ここで記憶制御部502は、偏差算出部501から供給される偏差DEのうち、最後に供給される偏差DEを記憶部52に記憶させる。
また、記憶制御部502は、記憶部52に記憶させた偏差DEを取得し、指令値補正部503に供給する。
記憶制御部502は、記憶部52を制御する。記憶制御部502は、偏差算出部501から供給される偏差DEを、コイルへの駆動電流の供給が停止された後に記憶部52に記憶させる。ここで記憶制御部502は、偏差算出部501から供給される偏差DEのうち、最後に供給される偏差DEを記憶部52に記憶させる。
また、記憶制御部502は、記憶部52に記憶させた偏差DEを取得し、指令値補正部503に供給する。
指令値補正部503は、指令部6から供給される指令値PNを、記憶制御部502から供給される偏差DEを用いて補正する。ここで指令値PNとは、ロータの停止目標回転位置を示す値である。記憶制御部502から供給される偏差DEとは、ロータの停止位置の誤差である。つまり指令値補正部503は、ロータの停止目標回転位置を、ロータの停止位置の誤差を用いて補正する。
指令値補正部503は、補正した指令値PNを補正指令値DPとして偏差算出部501に供給する。
指令値補正部503は、補正した指令値PNを補正指令値DPとして偏差算出部501に供給する。
回転位置制御信号生成部504は、偏差算出部501から供給される偏差DEに基づいて、回転位置制御信号RSを生成する。回転位置制御信号RSとは、ロータの回転位置を制御するための信号である。回転位置制御信号生成部504は、生成した回転位置制御信号RSを駆動電流出力部51に供給する。
駆動電流出力部51は、回転位置制御信号生成部504から供給される回転位置制御信号RSに基づいて、駆動電流MCを生成する。駆動電流出力部51は、生成した駆動電流MCをモータ1に出力する。また、駆動電流出力部51は、動作状態制御部53により回転位置算出部500の動作電力の供給が再開された後に、回転位置制御信号生成部504が生成した回転位置制御信号RSに基づいて、コイルに駆動電流MCを出力する。
記憶部52は、偏差算出部501によって算出された偏差DEを記憶する。記憶部52には、電源V0から電力が供給される。
動作状態制御部53は、演算部50の動作電力の供給状態と、エンコーダ12の動作電力の供給状態と、駆動電流出力部51の動作電力の供給状態とを制御する。動作状態制御部53には、電源V0から電力が供給される。動作状態制御部53は、電源V1と電源V2とを制御する。電源V1とは、演算部50と、エンコーダ12とに電力を供給する電源である。したがって、動作状態制御部53は、電源V1を制御することにより、演算部50に含まれる回転位置算出部500の動作電力の供給状態を制御する。電源V2とは、駆動電流出力部51に電力を供給する電源である。
動作状態制御部53は、演算部50の動作電力の供給状態と、エンコーダ12の動作電力の供給状態と、駆動電流出力部51の動作電力の供給状態とを制御する。動作状態制御部53には、電源V0から電力が供給される。動作状態制御部53は、電源V1と電源V2とを制御する。電源V1とは、演算部50と、エンコーダ12とに電力を供給する電源である。したがって、動作状態制御部53は、電源V1を制御することにより、演算部50に含まれる回転位置算出部500の動作電力の供給状態を制御する。電源V2とは、駆動電流出力部51に電力を供給する電源である。
ここで図4を参照し、駆動制御部5及びエンコーダ12への電源供給の状態について説明する。図4は、本実施形態に係る電源供給の状態を示す区間の一例を示す図である。
電源V0は、動作状態制御部53及び記憶部52に常時電力を供給する。電源V0は、図1の電源Vである。
動作状態制御部53が電源V1及び電源V2をオンにするかオフにするかに応じて、電源供給の状態を示す区間には、駆動区間P1、停止区間P2、及びスリープ区間P3の3つの区間がある。
電源V0は、動作状態制御部53及び記憶部52に常時電力を供給する。電源V0は、図1の電源Vである。
動作状態制御部53が電源V1及び電源V2をオンにするかオフにするかに応じて、電源供給の状態を示す区間には、駆動区間P1、停止区間P2、及びスリープ区間P3の3つの区間がある。
駆動区間P1は、演算部50、エンコーダ12、及び駆動電流出力部51に電力が供給される区間である。駆動区間P1は、演算部50及びエンコーダ12への電源V1による電力供給が開始される時刻t1から、駆動電流出力部51への電源V2による電力供給が停止される時刻t4までの区間である。駆動区間P1に含まれる時刻t2は、駆動電流出力部51への電源V2による電力供給が開始される時刻である。駆動区間P1に含まれる時刻t3は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止される停止シーケンスが開始される時刻である。停止シーケンスについては後述する。
駆動区間P1において、薬剤吐出部Pにより薬剤の吐出が行われる。駆動区間P1の長さは、例えば数秒程度である。
駆動区間P1において、薬剤吐出部Pにより薬剤の吐出が行われる。駆動区間P1の長さは、例えば数秒程度である。
停止区間P2は、演算部50及びエンコーダ12に電力が供給され、駆動電流出力部51には電力が供給されない区間である。停止区間P2は、時刻t4から演算部50及びエンコーダ12への電源V1による電力供給が停止される時刻t6までの区間である。停止区間P2に含まれる時刻t5は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後においてエンコーダ12がロータの回転位置を検出する時刻である。
停止区間P2の長さは、数ミリ秒程度である。
停止区間P2の長さは、数ミリ秒程度である。
スリープ区間P3は、演算部50、エンコーダ12、及び駆動電流出力部51に電力が供給されない区間である。スリープ区間P3は、時刻t6から、演算部50及びエンコーダ12への電源V1による電力供給が開始される時刻t7までの区間である。演算部50及びエンコーダ12への電源V1による電力供給が開始されると、時刻t8において駆動電流出力部51への電源V2による電力供給が開始される。
スリープ区間P3は、薬剤投与の間隔に応じて決められる。スリープ区間P3の長さは、例えば数時間程度である。
スリープ区間P3は、薬剤投与の間隔に応じて決められる。スリープ区間P3の長さは、例えば数時間程度である。
図2に戻り駆動制御部5の構成の説明を続ける。
指令部6は、指令値PNを指令値補正部503に供給する。指令部6は、図1の操作部Mから設定された薬剤の投与量に基づいて、指令値PNを算出する。
エンコーダ12は、モータ1のロータの回転位置及びロータの回転の向きを検出し、検出した結果に基づき、回転位置信号ENSを生成する。エンコーダ12は、生成した回転位置信号ENSを回転位置算出部500に供給する。
モータ1は、駆動制御部5から供給される駆動電流MCがコイルに流れることにより駆動する。モータ1が駆動することにより、シリンジ4は、薬剤を吐出させる。
指令部6は、指令値PNを指令値補正部503に供給する。指令部6は、図1の操作部Mから設定された薬剤の投与量に基づいて、指令値PNを算出する。
エンコーダ12は、モータ1のロータの回転位置及びロータの回転の向きを検出し、検出した結果に基づき、回転位置信号ENSを生成する。エンコーダ12は、生成した回転位置信号ENSを回転位置算出部500に供給する。
モータ1は、駆動制御部5から供給される駆動電流MCがコイルに流れることにより駆動する。モータ1が駆動することにより、シリンジ4は、薬剤を吐出させる。
ここでロータの停止位置の誤差について説明する。
図5は、本実施形態に係るサーボロックを用いる場合の1回の動作に対する回転位置の一例を示す図である。ここでサーボロックとは、ロータの停止位置を保持する機能である。サーボロックでは、外力によりロータが停止位置から1パルスでも回転すると、コイルに駆動電流MCを流し外力と反対向きのトルクを発生させロータの停止位置を保持する。
図5は、本実施形態に係るサーボロックを用いる場合の1回の動作に対する回転位置の一例を示す図である。ここでサーボロックとは、ロータの停止位置を保持する機能である。サーボロックでは、外力によりロータが停止位置から1パルスでも回転すると、コイルに駆動電流MCを流し外力と反対向きのトルクを発生させロータの停止位置を保持する。
サーボロックは駆動制御部5により制御される。駆動制御部5がサーボロックを有効にしている状態では、電源V1からの演算部50への電力の供給、及び電源V2からの駆動電流出力部51への電力の供給がされている。サーボロックでは、演算部50は、エンコーダ12から供給される回転位置信号ENSに基づいて、外力と反対向きのトルクを発生させるための回転位置制御信号RSを生成する。駆動電流出力部51は、演算部50が生成した回転位置制御信号RSに基づいて駆動電流MCをコイルに流す。
駆動制御部5は、ロータの回転位置AP9が目標位置TP9に到達すると、サーボロック区間SL9においてサーボロックを有効にする。目標位置TP9とは、指令部6から供給される指令値PNにより示される回転位置である。サーボロックを解除するための条件が満たされるとサーボロックを解除する。駆動制御部5は、動作状態制御部53に電源V2からの駆動電流出力部51への電力の供給を停止させることによりサーボロックを解除する。
サーボロックが解除されると、ショートブレーキ区間SB9においてロータにショートブレーキがかかる。ここでショートブレーキとは、モータ1のコイルを短絡し、モータ1の誘起電力に応じた制動力をロータにかけて回転を停止させる機構である。
図5に示す例では、ショートブレーキ区間SB9においてロータが停止した後、回転位置AP9と、目標位置TP9との間には停止位置の誤差が生じている。
サーボロックが解除されると、ショートブレーキ区間SB9においてロータにショートブレーキがかかる。ここでショートブレーキとは、モータ1のコイルを短絡し、モータ1の誘起電力に応じた制動力をロータにかけて回転を停止させる機構である。
図5に示す例では、ショートブレーキ区間SB9においてロータが停止した後、回転位置AP9と、目標位置TP9との間には停止位置の誤差が生じている。
ロータの停止位置の誤差は、コギングトルクや、ギヤヘッドから受ける力により生じる。コギングトルクとは、駆動電流MCが停止された状態において、コイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用により生じるトルクである。ギヤヘッドから受ける力とは、ギヤ間のバックラッシュにより生じる力や、シリンジから押し返される力である。
ロータの停止位置の誤差は、動作を繰り返すにつれて累積され大きな誤差となる。
ロータの停止位置の誤差は、動作を繰り返すにつれて累積され大きな誤差となる。
図6は、本実施形態に係るサーボロックを用いない場合の1回の動作に対する回転位置の一例を示す図である。図6に示す例では、ショートブレーキ区間SB10において、ロータが停止した後、回転位置AP10と、目標位置TP10との間には停止位置の誤差が生じている。
なお、本実施形態では、一例としてショートブレーキが用いられる場合について説明するが、ショートブレーキは用いられなくてもよい。
なお、本実施形態では、一例としてショートブレーキが用いられる場合について説明するが、ショートブレーキは用いられなくてもよい。
図7は、本実施形態に係るモータ1の回転位置制御処理の一例を示す図である。図7に示す処理は、薬剤投与の時間が到来し、駆動制御部5、指令部6及びエンコーダ12に電力の供給が開始された場合に開始される。
ステップS100:指令値補正部503は、指令部6が供給する指令値PNを取得する。なお本実施形態において指令部6が供給する指令値PNが示すパルス、薬剤吐出部Pの動作回数毎に変わらないとする。
ステップS110:指令値補正部503は、記憶制御部502から記憶部52に記憶された偏差DEを取得する。
ステップS120:指令値補正部503は、取得した偏差DEにより指令値PNを補正する。指令値補正部503は、補正した指令値PNを補正指令値DPとして偏差算出部501に供給する。
ここで図12を参照し、指令値補正部503による指令値PNの補正処理について説明する。
ステップS110:指令値補正部503は、記憶制御部502から記憶部52に記憶された偏差DEを取得する。
ステップS120:指令値補正部503は、取得した偏差DEにより指令値PNを補正する。指令値補正部503は、補正した指令値PNを補正指令値DPとして偏差算出部501に供給する。
ここで図12を参照し、指令値補正部503による指令値PNの補正処理について説明する。
図8は、本実施形態に係る指令値PNの補正の一例を示す図である。例えば、1回目の動作において、指令値PNが示す指令パルスは400クワッドカウント(QC:Quad Count)である。補正指令値DP、つまり補正された指令パルスは、指令値補正部503が、指令値PNが示す指令パルスを偏差DEにより補正した値である。ただし、1回目の動作では、指令パルスは補正されないため、補正指令値DPは、指令値PNが示す指令パルスに等しい。実績パルスは、薬剤吐出部Pが1回目の動作を終了したときのロータの回転位置を示す。累積パルスは、実績パルスの値を、過去の動作回数毎に足し上げたパルス数である。偏差DEは、補正指令値DPと実績パルスとの差である。偏差DEは、ロータの停止位置の誤差である。偏差DEは、補正指令値DPよりも実績パルスが大きい場合、正の値をとる。偏差DEは、補正指令値DPよりも実績パルスが小さい場合、負の値をとる。
指令値補正部503は、指令値PNが示す指令パルスから前回の動作における偏差DEを減算した値を、補正指令値DPの値とする。
指令値補正部503は、指令値PNが示す指令パルスから前回の動作における偏差DEを減算した値を、補正指令値DPの値とする。
図7に戻ってモータ1の回転位置制御処理の説明を続ける。
ステップS130:回転位置算出部500は、エンコーダ12が供給する回転位置信号ENSを取得する。回転位置算出部500は、取得した回転位置信号ENSからロータの回転位置ENをパルス数として算出する。回転位置算出部500は、算出した回転位置ENを偏差算出部501に供給する。
ステップS130:回転位置算出部500は、エンコーダ12が供給する回転位置信号ENSを取得する。回転位置算出部500は、取得した回転位置信号ENSからロータの回転位置ENをパルス数として算出する。回転位置算出部500は、算出した回転位置ENを偏差算出部501に供給する。
ステップS140:偏差算出部501は、指令値補正部503から供給される補正指令値DPと、回転位置算出部500から供給される回転位置ENとに基づいて、偏差DEを算出する。偏差算出部501は、算出した偏差DEを記憶制御部502、及び回転位置制御信号生成部504に供給する。
記憶制御部502は、偏差算出部501が供給する偏差DEを取得するが、コイルへの駆動電流MCの供給されている間は、取得した偏差DEを記憶部52に記憶させない。
記憶制御部502は、偏差算出部501が供給する偏差DEを取得するが、コイルへの駆動電流MCの供給されている間は、取得した偏差DEを記憶部52に記憶させない。
ステップS150:偏差算出部501は、回転位置ENが指令値PNに到達しているか否かを判定する。偏差算出部501は、回転位置算出部500が供給する回転位置ENを取得し、取得した回転位置ENと、補正指令値DPとを比較する。偏差算出部501は、比較結果に基づいて回転位置ENが補正指令値DPにより示される回転位置に到達しているか否かを判定する。
偏差算出部501は、回転位置ENが、補正指令値DPが示す回転位置に到達していると判定する場合(ステップS150;YES)、駆動制御部5に回転位置ENが補正指令値DPにより示される回転位置に到達していることを示す信号を供給する。その後、駆動制御部5はステップS160の処理を実行する。一方、偏差算出部501は、回転位置ENが補正指令値DPにより示される回転位置に到達していないと判定する場合(ステップS150;NO)、ステップS170の処理を実行する。
偏差算出部501は、回転位置ENが、補正指令値DPが示す回転位置に到達していると判定する場合(ステップS150;YES)、駆動制御部5に回転位置ENが補正指令値DPにより示される回転位置に到達していることを示す信号を供給する。その後、駆動制御部5はステップS160の処理を実行する。一方、偏差算出部501は、回転位置ENが補正指令値DPにより示される回転位置に到達していないと判定する場合(ステップS150;NO)、ステップS170の処理を実行する。
ステップS160:駆動制御部5は、停止シーケンスの処理を開始する。ここで図9を参照し停止シーケンスについて説明する。
図9は、本実施形態に係るモータ1の停止シーケンスの一例を示す図である。
ステップS1600:駆動制御部5は、サーボロックを有効にする。
ステップS1601:駆動制御部5は、サーボロック停止条件が満たされたか否かを判定する。ここでサーボロック停止条件とは、ロータの回転位置が補正指令値DPにより示される回転位置に到達してから所定の時間が経過することである。ここで所定の時間とは、一例として100ミリ秒である。
駆動制御部5は、サーボロック停止条件が満たされたと判定する場合(ステップS1601;YES)、ステップS1602の処理を実行する。一方、駆動制御部5は、サーボロック停止条件が満たされていないと判定する場合(ステップS1601;NO)、ステップS1600の処理を繰り返す。
ステップS1600:駆動制御部5は、サーボロックを有効にする。
ステップS1601:駆動制御部5は、サーボロック停止条件が満たされたか否かを判定する。ここでサーボロック停止条件とは、ロータの回転位置が補正指令値DPにより示される回転位置に到達してから所定の時間が経過することである。ここで所定の時間とは、一例として100ミリ秒である。
駆動制御部5は、サーボロック停止条件が満たされたと判定する場合(ステップS1601;YES)、ステップS1602の処理を実行する。一方、駆動制御部5は、サーボロック停止条件が満たされていないと判定する場合(ステップS1601;NO)、ステップS1600の処理を繰り返す。
なお、本実施形態では、サーボロック停止条件が、一例として、ロータの回転位置が補正指令値DPにより示される回転位置に到達してから所定の時間が経過することである場合について説明するが、サーボロック停止条件はこれに限らない。
サーボロック停止条件は、例えば、薬剤吐出部Pに電力が供給されてから所定の時間が経過することであってもよい。ここで所定の時間は、例えば、ロータの回転位置が補正指令値DPにより示される回転位置に到達するまでの時間を予め測定することにより定められる。
また、サーボロック停止条件は、例えば、駆動電流MCが所定の値以下となることであってもよい。サーボロック停止条件は、薬剤吐出部Pの1回の動作についてモータ1の負荷が所定の値以上となることであってもよい。サーボロック停止条件は、薬剤吐出部Pの1回の動作についてロータの回転位置の変位が所定のパルス数以上となることであってもよい。サーボロック停止条件は、ロータの回転速度が所定の値以下となることであってもよい。
サーボロック停止条件は、例えば、薬剤吐出部Pに電力が供給されてから所定の時間が経過することであってもよい。ここで所定の時間は、例えば、ロータの回転位置が補正指令値DPにより示される回転位置に到達するまでの時間を予め測定することにより定められる。
また、サーボロック停止条件は、例えば、駆動電流MCが所定の値以下となることであってもよい。サーボロック停止条件は、薬剤吐出部Pの1回の動作についてモータ1の負荷が所定の値以上となることであってもよい。サーボロック停止条件は、薬剤吐出部Pの1回の動作についてロータの回転位置の変位が所定のパルス数以上となることであってもよい。サーボロック停止条件は、ロータの回転速度が所定の値以下となることであってもよい。
ステップS1602:駆動制御部5は、サーボロックを停止する。動作状態制御部53は、電源V2による駆動電流出力部51への電力の供給を停止する。
ステップS1603:回転位置算出部500は、回転位置検出時間が経過したか否かを判定する。ここで回転位置検出時間とは、駆動電流出力部51への電力の供給を停止が停止されてから計時される所定の時間である。
回転位置算出部500は、回転位置検出時間が経過したと判定する場合(ステップS1602;YES)、ステップS1604の処理を実行する。一方、回転位置算出部500は、回転位置検出時間が経過していないと判定する場合(ステップS1602;NO)、ステップS1603の処理を繰り返す。
ステップS1603:回転位置算出部500は、回転位置検出時間が経過したか否かを判定する。ここで回転位置検出時間とは、駆動電流出力部51への電力の供給を停止が停止されてから計時される所定の時間である。
回転位置算出部500は、回転位置検出時間が経過したと判定する場合(ステップS1602;YES)、ステップS1604の処理を実行する。一方、回転位置算出部500は、回転位置検出時間が経過していないと判定する場合(ステップS1602;NO)、ステップS1603の処理を繰り返す。
ステップS1604:回転位置算出部500は、エンコーダ12が供給する回転位置信号ENSに基づいて回転位置ENを算出する。つまり、回転位置算出部500は、コイルの駆動電流MCの供給停止から、所定の時間が経過した後、ロータの回転位置ENを算出する。回転位置算出部500は、算出した回転位置ENを偏差算出部501に供給する。
ステップS1605:偏差算出部501は、指令値補正部503から供給される補正指令値DPと、回転位置算出部500から供給される回転位置ENとに基づいて、偏差DEを算出する。
つまり、偏差算出部501は、補正指令値DPと、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前の回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENとに基づいて、偏差DEを算出する。偏差算出部501は、回転位置算出部500が回転位置ENを供給する度に、算出した偏差DEを記憶制御部502、及び回転位置制御信号生成部504に供給する。
ステップS1606:記憶制御部502は、偏差算出部501から供給される偏差DEを記憶部52に記憶させる。つまり、記憶制御部502は、偏差算出部501が算出した偏差DEを、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させる。
ステップS1605:偏差算出部501は、指令値補正部503から供給される補正指令値DPと、回転位置算出部500から供給される回転位置ENとに基づいて、偏差DEを算出する。
つまり、偏差算出部501は、補正指令値DPと、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前の回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENとに基づいて、偏差DEを算出する。偏差算出部501は、回転位置算出部500が回転位置ENを供給する度に、算出した偏差DEを記憶制御部502、及び回転位置制御信号生成部504に供給する。
ステップS1606:記憶制御部502は、偏差算出部501から供給される偏差DEを記憶部52に記憶させる。つまり、記憶制御部502は、偏差算出部501が算出した偏差DEを、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させる。
ステップS1607:動作状態制御部53は、演算部50への電源V1による電力の供給を停止する。動作状態制御部53は、エンコーダ12への電源V1による電力の供給を停止する。駆動制御部5は、次回の薬剤投与時刻まで動作を停止する。
ここで図9のステップS1605及びステップS1606と、図7のステップS140とを比較する。図7のステップS140においては、コイルへの駆動電流MCが供給されており、偏差算出部501は、回転位置算出部500から回転位置ENが供給される度に偏差DEを算出する。ただし、図7のステップS140においては、記憶制御部502は、偏差算出部501が算出した偏差DEを記憶部52に記憶させない。
一方、図9のステップS1605及びステップS1606においては、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後であり、演算部50への電源V1による電力の供給が停止される前に、偏差算出部501は偏差DEを算出する。記憶制御部502は、偏差算出部501が算出した偏差DEを記憶部52に記憶させる。つまり、ステップS1606において、記憶制御部502が記憶部52に記憶させる偏差DEとは、演算部50への電源V1による電力の供給が停止される前の最後に、偏差算出部501が算出した偏差DEである。
一方、図9のステップS1605及びステップS1606においては、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後であり、演算部50への電源V1による電力の供給が停止される前に、偏差算出部501は偏差DEを算出する。記憶制御部502は、偏差算出部501が算出した偏差DEを記憶部52に記憶させる。つまり、ステップS1606において、記憶制御部502が記憶部52に記憶させる偏差DEとは、演算部50への電源V1による電力の供給が停止される前の最後に、偏差算出部501が算出した偏差DEである。
図7に戻ってモータ1の回転位置制御処理の説明を続ける。
ステップS170:回転位置制御信号生成部504は、偏差算出部501から供給される偏差DEに基づいて、回転位置制御信号RSを生成する。ここで偏差DEは、ロータの停止目標回転位置と、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前の回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENとに基づいて、偏差算出部501によって算出され、記憶制御部502がコイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させた偏差DEである。つまり、回転位置制御信号生成部504は、記憶制御部502がコイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させた偏差DEと、ロータの停止目標回転位置とに基づいて、ロータの回転位置ENを制御する回転位置制御信号RSを生成する
回転位置制御信号生成部504は、生成した回転位置制御信号RSを駆動電流出力部51に供給する。
ステップS170:回転位置制御信号生成部504は、偏差算出部501から供給される偏差DEに基づいて、回転位置制御信号RSを生成する。ここで偏差DEは、ロータの停止目標回転位置と、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前の回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENとに基づいて、偏差算出部501によって算出され、記憶制御部502がコイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させた偏差DEである。つまり、回転位置制御信号生成部504は、記憶制御部502がコイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させた偏差DEと、ロータの停止目標回転位置とに基づいて、ロータの回転位置ENを制御する回転位置制御信号RSを生成する
回転位置制御信号生成部504は、生成した回転位置制御信号RSを駆動電流出力部51に供給する。
ステップS180:駆動電流出力部51は、回転位置制御信号生成部504から供給される回転位置制御信号RSに基づいて、駆動電流MCを生成する。駆動電流出力部51は、生成した駆動電流MCをモータ1に出力する。
以下、図10〜図14を参照しモータ1の動作の結果得られたロータの回転数について説明する。
図10は、本実施形態に係る動作回数に対する回転位置ENの一例を示す図である。図10(A)において、回転位置AP1〜回転位置AP4は、開始位置SPからのロータの回転位置ENである。図10(A)からは、ロータの停止位置の変位を読み取ることができる。
図10(B)において、回転位置RP1〜回転位置RP4は、各々前回の動作時の目標回転数からのロータの回転位置ENである。例えば、回転位置RP1は、開始位置SPからのロータの回転位置ENであり、回転位置RP2は、1回目の動作時の目標位置TP1からのロータの回転位置ENである。図10(B)からは、動作毎のロータの停止位置の誤差を読み取ることができる。
図10(A)の例は、ロータの停止位置の誤差が、動作回数を増やした場合に累積されていないことを示す。
図10は、本実施形態に係る動作回数に対する回転位置ENの一例を示す図である。図10(A)において、回転位置AP1〜回転位置AP4は、開始位置SPからのロータの回転位置ENである。図10(A)からは、ロータの停止位置の変位を読み取ることができる。
図10(B)において、回転位置RP1〜回転位置RP4は、各々前回の動作時の目標回転数からのロータの回転位置ENである。例えば、回転位置RP1は、開始位置SPからのロータの回転位置ENであり、回転位置RP2は、1回目の動作時の目標位置TP1からのロータの回転位置ENである。図10(B)からは、動作毎のロータの停止位置の誤差を読み取ることができる。
図10(A)の例は、ロータの停止位置の誤差が、動作回数を増やした場合に累積されていないことを示す。
比較のために図15を参照し、従来の制御によるモータの場合の結果について説明する。
図15は、従来技術の動作回数に対するモータの回転位置の一例を示す図である。図15(B)から、1回目の動作と4回目の動作においては目標位置TPに対するロータの停止位置の誤差は生じおらず、2回目の動作と3回目の動作においては目標位置TPに対するロータの停止位置の誤差は生じていることがわかる。図15(B)を参照すると4回目の動作におけるロータの停止位置の誤差は生じていないが、図15(A)を参照すると、2回目の動作と3回目の動作におけるロータの停止位置の誤差が累積したため、4回目の動作においては開始位置SPからロータの停止位置の誤差(−15QC)が生じてしまっていることがわかる。
図15は、従来技術の動作回数に対するモータの回転位置の一例を示す図である。図15(B)から、1回目の動作と4回目の動作においては目標位置TPに対するロータの停止位置の誤差は生じおらず、2回目の動作と3回目の動作においては目標位置TPに対するロータの停止位置の誤差は生じていることがわかる。図15(B)を参照すると4回目の動作におけるロータの停止位置の誤差は生じていないが、図15(A)を参照すると、2回目の動作と3回目の動作におけるロータの停止位置の誤差が累積したため、4回目の動作においては開始位置SPからロータの停止位置の誤差(−15QC)が生じてしまっていることがわかる。
図11は、本実施形態に係る動作回数に対するモータ1の回転位置ENの実測値の一例を示す図である。図11に示す例では、目標位置が400QCである場合の100回の動作におけるモータ1の回転位置の実測値が示されている。図11に示す例では、モータ1の駆動停止時にサーボロックを100ミリ秒の間有効にしている。モータ1の回転位置ENに、負の値をもつ偏差DEが発生した場合は、指令値PNが示す回転数は、負の値をもつ偏差DEだけ減算された値に補正される。つまり指令値PNが示す回転数は、正の値が加算されて補正される。一方、モータ1の回転位置ENに、正の値をもつ偏差DEが発生した場合は、指令値PNが示す回転数は、正の値をもつ偏差DEだけ減算された値に補正される。
したがって、モータ1の回転位置の実測値が、目標位置よりも低い回転位置範囲MEに含まれる場合や、目標位置よりも高い回転位置範囲PEに含まれる場合、目標位置である400QCに近づくように補正される。
したがって、モータ1の回転位置の実測値が、目標位置よりも低い回転位置範囲MEに含まれる場合や、目標位置よりも高い回転位置範囲PEに含まれる場合、目標位置である400QCに近づくように補正される。
図12は、本実施形態に係るモータ1の回転位置ENの誤差の実測値の一例を示す図である。100回の動作における誤差率は0.00パーセントである。ロータの停止位置の誤差はない。
比較のために図16及び図17を参照し、従来の制御によるモータの場合の結果について説明する。
図16は、従来技術の動作回数に対するモータの回転位置の実測値の一例を示す図である。図16に示す例では、モータの動作条件は、指令値を補正しないこと以外は図12及び図13に示したモータ1の動作条件と同じである。動作回数60回から80回にかけて、モータの回転位置の実測値が、目標位置よりも低い回転位置範囲Eにある。
図17は、従来技術のモータの回転位置の誤差の実測値の一例を示す図である。100回の動作における誤差率は−1.85パーセントである。従来技術では、ロータの停止位置の誤差が生じてしまう。
図16は、従来技術の動作回数に対するモータの回転位置の実測値の一例を示す図である。図16に示す例では、モータの動作条件は、指令値を補正しないこと以外は図12及び図13に示したモータ1の動作条件と同じである。動作回数60回から80回にかけて、モータの回転位置の実測値が、目標位置よりも低い回転位置範囲Eにある。
図17は、従来技術のモータの回転位置の誤差の実測値の一例を示す図である。100回の動作における誤差率は−1.85パーセントである。従来技術では、ロータの停止位置の誤差が生じてしまう。
図13は、本実施形態に係る条件毎のモータ1の回転位置ENの実測値の一例を示す図である。図13では、1回の動作における目標回転位置を400QCとし、100回動作させており、100回の動作における目標回転位置は40000QCである。指令値PNが補正される場合と、指令値PNが補正されない場合との各々において、サーボロックを用いた場合と、サーボロックを用いない場合のモータ1の回転位置ENの実測値が、4種類のサンプルについて示されている。
目標回転位置40000QCと、各実測値とを比較すると、サーボロックのみを用いる場合よりも、サーボロックを用いて指令値を補正した場合、及びサーボロックを用いずに指令値PNを補正した場合の方が実測値の目標回転位置に対する偏差DEは小さい。
目標回転位置40000QCと、各実測値とを比較すると、サーボロックのみを用いる場合よりも、サーボロックを用いて指令値を補正した場合、及びサーボロックを用いずに指令値PNを補正した場合の方が実測値の目標回転位置に対する偏差DEは小さい。
(まとめ)
以上に説明したように、本実施形態に係るモータ駆動装置(駆動制御部5)は、回転位置算出部500と、動作状態制御部53と、偏差算出部501と、記憶制御部502と、回転位置制御信号生成部504と、駆動電流出力部51とを備える。
回転位置算出部500は、駆動電流MCが流されるコイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用によりロータを回転させるモータ1の回転位置ENを算出する。
動作状態制御部53は、回転位置算出部500の動作電力の供給状態を制御する。
偏差算出部501は、ロータの停止目標回転位置と、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前の回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENとに基づいて、ロータの回転位置補の偏差DEを算出する。
記憶制御部502は、偏差算出部501が算出した偏差DEを、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させる。
回転位置制御信号生成部504は、記憶制御部502がコイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させた偏差DEと、ロータの停止目標回転位置とに基づいて、ロータの回転位置ENを制御する回転位置制御信号を生成する。
駆動電流出力部51は、動作状態制御部53により回転位置算出部500の動作電力の供給が再開された後に、回転位置制御信号生成部504が生成した回転位置制御信号RSに基づいて、コイルに駆動電流MCを出力する。
ただし、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止される前においても、回転位置算出部500から回転位置ENが供給される度に偏差DEを算出する。したがって、記憶制御部502が記憶部52に記憶させる偏差DEとは、回転位置算出部500への動作電力(電源V1による電力)の供給が停止される前の最後に、偏差算出部501が算出した偏差DEである。
以上に説明したように、本実施形態に係るモータ駆動装置(駆動制御部5)は、回転位置算出部500と、動作状態制御部53と、偏差算出部501と、記憶制御部502と、回転位置制御信号生成部504と、駆動電流出力部51とを備える。
回転位置算出部500は、駆動電流MCが流されるコイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用によりロータを回転させるモータ1の回転位置ENを算出する。
動作状態制御部53は、回転位置算出部500の動作電力の供給状態を制御する。
偏差算出部501は、ロータの停止目標回転位置と、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前の回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENとに基づいて、ロータの回転位置補の偏差DEを算出する。
記憶制御部502は、偏差算出部501が算出した偏差DEを、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させる。
回転位置制御信号生成部504は、記憶制御部502がコイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させた偏差DEと、ロータの停止目標回転位置とに基づいて、ロータの回転位置ENを制御する回転位置制御信号を生成する。
駆動電流出力部51は、動作状態制御部53により回転位置算出部500の動作電力の供給が再開された後に、回転位置制御信号生成部504が生成した回転位置制御信号RSに基づいて、コイルに駆動電流MCを出力する。
ただし、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止される前においても、回転位置算出部500から回転位置ENが供給される度に偏差DEを算出する。したがって、記憶制御部502が記憶部52に記憶させる偏差DEとは、回転位置算出部500への動作電力(電源V1による電力)の供給が停止される前の最後に、偏差算出部501が算出した偏差DEである。
この構成により、本実施形態に係るモータ駆動装置(駆動制御部5)では、ロータの停止目標回転位置と、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前の回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENとに基づいて、偏差DEを算出することができるため、電力供給が停止された後のモータ1の回転位置ENの目標回転位置に対する誤差を補正することができる。
また、本実施形態に係るモータ駆動装置(駆動制御部5)では、回転位置算出部500は、コイルへの駆動電流MCの供給停止から、所定の時間が経過した後、ロータの回転位置を算出する。
この構成により、モータ駆動装置(駆動制御部5)では、偏差DEをいつ算出するか簡便に指定することができる。
この構成により、モータ駆動装置(駆動制御部5)では、偏差DEをいつ算出するか簡便に指定することができる。
なお、上述した実施形態においては、偏差算出部501は、指令値補正部503が指令値PNを補正した補正指令値DPと、回転位置算出部500が算出した回転位置ENとの偏差DEを算出する態様について説明したが、これに限らない。演算部50は、指令値補正部503を備えていなくてもよく、偏差算出部501が、記憶制御部502から記憶部52に記憶された偏差DEを取得し、取得した偏差DEにより指令値PNを補正し補正指令値DPとしてもよい。
(変形例)
図14は、本実施形態に係るモータ1の停止シーケンスの変形例の一例を示す図である。図14におけるステップS2600〜ステップS2602、及びステップS2604〜ステップS2607の処理は、図9におけるステップS1600〜ステップS1602、及びステップS1604〜ステップS1607の処理と各々同様であるため説明を省略する。
図14は、本実施形態に係るモータ1の停止シーケンスの変形例の一例を示す図である。図14におけるステップS2600〜ステップS2602、及びステップS2604〜ステップS2607の処理は、図9におけるステップS1600〜ステップS1602、及びステップS1604〜ステップS1607の処理と各々同様であるため説明を省略する。
ステップS2603:回転位置算出部500は、回転位置検出条件が満たされたか否かを判定する。ここで回転位置検出条件とは、例えば、回転位置算出部500によって算出されたロータの回転速度が所定の値以下であることである。
回転位置算出部500は、回転位置検出条件が満たされたと判定する場合(ステップS2603;YES)、ステップS2604、S2605の処理を実行する。つまり、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前に回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENの時間変動が所定の値以下である場合の偏差DEを算出する。
一方、回転位置算出部500は、回転位置検出条件が満たされていないと判定する場合(ステップS2603;NO)、ステップS2608の処理を実行する。
回転位置算出部500は、回転位置検出条件が満たされたと判定する場合(ステップS2603;YES)、ステップS2604、S2605の処理を実行する。つまり、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前に回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENの時間変動が所定の値以下である場合の偏差DEを算出する。
一方、回転位置算出部500は、回転位置検出条件が満たされていないと判定する場合(ステップS2603;NO)、ステップS2608の処理を実行する。
ステップS2048:動作状態制御部53は、駆動電流出力部51への電源V2による電力の供給を再開する。つまり、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力の供給が停止される前に回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENの時間変動が所定の値より大きい場合、コイルへの駆動電流MCの供給を再開させる。その後、駆動制御部5は、ステップS2600〜ステップS2603の処理を繰り返す。ステップS2603において回転位置検出条件が満たされた場合、回転位置算出部500は、ステップS2604の処理を実行する。つまり、回転位置算出部500は、コイルへの駆動電流MCの供給が再開された後、ロータの回転位置ENを算出する。
本変形例におけるモータ駆動装置(駆動制御部5)では、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力(電源V1による電力)の供給が停止される前に回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENの時間変動が所定の値以下である場合の偏差DEを算出する。そして、記憶制御部502は、偏差算出部501から供給される偏差DEを記憶部52に記憶させる。つまり、記憶制御部502は、偏差算出部501が算出した偏差DEを、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後に記憶部52に記憶させる。
ただし、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止される前においても、回転位置算出部500から回転位置ENが供給される度に偏差DEを算出する。したがって、記憶制御部502が記憶部52に記憶させる偏差DEとは、回転位置算出部500への動作電力(電源V1による電力)の供給が停止される前の最後に、偏差算出部501が算出した偏差DEである。
この構成により、本変形例におけるモータ駆動装置(駆動制御部5)では、ロータが十分に速度を落としてからの偏差DEを確実に算出することができる。
ただし、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止される前においても、回転位置算出部500から回転位置ENが供給される度に偏差DEを算出する。したがって、記憶制御部502が記憶部52に記憶させる偏差DEとは、回転位置算出部500への動作電力(電源V1による電力)の供給が停止される前の最後に、偏差算出部501が算出した偏差DEである。
この構成により、本変形例におけるモータ駆動装置(駆動制御部5)では、ロータが十分に速度を落としてからの偏差DEを確実に算出することができる。
また、本変形例におけるモータ駆動装置(駆動制御部5)では、偏差算出部501は、コイルへの駆動電流MCの供給が停止された後、動作状態制御部53により回転位置算出部500への動作電力(電源V1による電力)の供給が停止される前に回転位置算出部500によって算出されたロータの回転位置ENの時間変動が所定の値より大きい場合、コイルへの駆動電流MCの供給を再開させ、回転位置算出部500は、コイルへの駆動電流MCの供給が再開された後、ロータの回転位置ENを算出する。
この構成により、本変形例におけるモータ駆動装置(駆動制御部5)では、ロータが十分に速度を落とす条件が満たされず偏差DEを算出するタイミングを逃してしまうことを防ぐことができる。
この構成により、本変形例におけるモータ駆動装置(駆動制御部5)では、ロータが十分に速度を落とす条件が満たされず偏差DEを算出するタイミングを逃してしまうことを防ぐことができる。
なお、上述した実施形態における駆動制御部5の一部、例えば、演算部50、駆動電流出力部51、及び動作状態制御部53をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、駆動制御部5に内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態における駆動制御部5の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。駆動制御部5の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
また、上述した実施形態における駆動制御部5の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。駆動制御部5の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
D…薬剤投与器具、M…操作部、CS…ケース、V、V0、V1、V2…電源、B…基板、P…薬剤吐出部、1…モータ、12…エンコーダ、5…駆動制御部、6…指令部、50…演算部、51…駆動電流出力部、52…記憶部、53…動作状態制御部、500…回転位置算出部、501…偏差算出部、502…記憶制御部、503…指令値補正部、504…回転位置制御信号生成部
Claims (6)
- 駆動電流が流されるコイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用によりロータを回転させるモータの回転位置を算出する回転位置算出部と、
前記回転位置算出部の動作電力の供給状態を制御する動作状態制御部と、
前記ロータの停止目標回転位置と、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後、前記動作状態制御部により前記回転位置算出部への動作電力の供給が停止される前の前記回転位置算出部によって算出された前記ロータの回転位置とに基づいて、前記ロータの回転位置の偏差を算出する偏差算出部と、
前記偏差算出部が算出した前記偏差を、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後に記憶部に記憶させる記憶制御部と、
前記記憶制御部が前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後に前記記憶部に記憶させた前記偏差と、前記ロータの停止目標回転位置とに基づいて、前記ロータの回転位置を制御する回転位置制御信号を生成する回転位置制御信号生成部と、
前記動作状態制御部により前記回転位置算出部の動作電力の供給が再開された後に、前記回転位置制御信号生成部が生成した前記回転位置制御信号に基づいて、前記コイルに前記駆動電流を出力する駆動電流出力部と、
を備えるモータ制御装置。 - 前記回転位置算出部は、前記コイルへの前記駆動電流の供給停止から、所定の時間が経過した後、前記回転位置を算出する
請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記偏差算出部は、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後、前記動作状態制御部により前記回転位置算出部への動作電力の供給が停止される前に前記回転位置算出部によって算出された前記回転位置の時間変動が所定の値以下である場合、前記偏差を算出する
請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。 - 前記偏差算出部は、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後、前記動作状態制御部により前記回転位置算出部への動作電力の供給が停止される前に前記回転位置算出部によって算出された前記回転位置の時間変動が所定の値より大きい場合、前記コイルへの前記駆動電流の供給を再開させ、
前記回転位置算出部は、前記コイルへの前記駆動電流の供給が再開された後、前記回転位置を算出する
請求項3に記載のモータ制御装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のモータ制御装置を備えるモータ装置。
- コンピュータに、
駆動電流が流されるコイルが巻かれる磁性体と永久磁石との間の磁力による相互作用によりロータを回転させるモータの回転位置を算出する回転位置算出ステップと、
前記回転位置算出ステップにおける動作電力の供給状態を制御する動作状態制御ステップと、
前記ロータの停止目標回転位置と、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後、前記動作状態制御ステップにおいて前記回転位置算出ステップにおける動作電力の供給が停止される前の前記回転位置算出ステップにおいて算出された前記ロータの回転位置とに基づいて、前記ロータの回転位置の偏差を算出する偏差算出ステップと、
前記偏差算出ステップにおいて算出された前記偏差を、前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後に記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
前記記憶制御ステップにおいて前記コイルへの前記駆動電流の供給が停止された後に前記記憶部に記憶された前記偏差と、前記ロータの停止目標回転位置とに基づいて、前記ロータの回転位置を制御する回転位置制御信号を生成する回転位置制御信号生成ステップと、
前記動作状態制御ステップにより前記回転位置算出ステップにおける動作電力の供給が再開された後に、前記回転位置制御信号生成ステップにおいて生成された前記回転位置制御信号に基づいて、前記コイルに前記駆動電流を出力する駆動電流出力ステップと、
を実行させるためのプログラム。
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