JP4076292B2 - 立上がり時間短縮回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は立上がり時間短縮回路に関し、特に、エアスピンドルの回転軸をモータで駆動するときのドライバにおいて、立上がり時間を短縮するような立上がり時間短縮回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６はエアスピンドルの回転軸を駆動するモータとドライバを示すブロック図である。図６においてモータ１はエアスピンドル（図示せず）の回転軸を駆動するものであって、その回転数はエンコーダ２によって検出される。エンコーダ２の回転数検出信号は制御回路３にフィードバックされるとともに、カウンタ／コンパレータ４に与えられる。また、制御回路３とカウンタ／コンパレータ４には、回転数設定回路５から設定回転数（指令周波数）が与えられる。
【０００３】
制御回路３から出力された指令制御信号は切換回路６の一方の入力に与えられ、他方の入力にはフルパワー回路７からフルパワー電圧が与えられる。切換回路６はカウンタ／コンパレータ４の出力によって切換えられる。カウンタ／コンパレータ４は原点信号発生回路９からモータ１が１回転するごとに出力される原点信号（１回転信号）ごとに、回転数設定回路５から出力される設定回転数信号とエンコーダ２からの回転数検出信号とをサンプリングし、その値が設定値以下であるか否かによって切換回路６を切換え、指令制御信号またはフルパワー電圧のいずれかをアンプ８に与え、アンプ８はその信号に応じてモータ１を駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示したドライバ回路において、モータ１の回転数が遅いとき、原点信号が遅くなり、すなわち１回転信号の周波数が低くなり、フルパワーで立上げると、モータ１が１回転する間に設定回路５の設定回転数を越えてしまい、切換回路６によるフルパワー回路７と制御回路３の出力の切換ができなくなってしまう。
【０００５】
これはカウンタ／コンパレータ４がモータ１の回転数に依存してサンプリングを行なうため、サンプリング周波数が回転数によって変化することが原因である。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、立上がり時にフルパワーにより短時間で一定回転まで立上げることができるような立上がり時間短縮回路を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、モータの設定回転数を指令する指令信号と、モータの回転数を検出した検出信号との差が設定値以上であれば、フルパワーをモータに与えて駆動し、差が設定値未満であれば制御信号をモータに与えて駆動する駆動回路において、モータの立上がり時間を短縮する立上がり時間短縮回路であって、モータの回転数が所定値未満である場合には、予め定める一定周波数のサンプリング間隔により指令信号と検出信号との差を検知し、検知した差が設定値以上である場合にはモータへのフルパワーの供給に切換え、検知した差が設定値未満である場合にはモータへの制御信号の供給に切換える第１の比較制御手段と、モータの回転数が所定値以上である場合には、モータの回転に基づく間隔により指令信号と検出信号との差を検知し、検知した差が設定値以上である場合にはモータへのフルパワーの供給に切換え、検知した差が設定値未満である場合にはモータへの制御信号の供給に切換える第２の比較制御手段とを備えて構成される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、一定周波数のサンプリング周波数を８５Ｈｚ以上とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の一実施形態のブロック図である。この実施形態では、前述の図６に示した構成に加えて、新たにカウンタ／コンパレータ１０と一定周波数設定回路１１とＯＲ回路１２とが設けられる。カウンタ／コンパレータ１０には図６のカウンタ／コンパレータ４と同様にして、回転数設定回路５から設定回転数信号とエンコーダ２からの回転数検出信号とが与えられており、一定周波数設定回路１１で設定された一定周波数をサンプリング信号としてサンプリングを行なう。そして、カウンタ／コンパレータ４と１０の出力がＯＲ回路１２によって論理和が求められ、その出力が切換回路６の切換信号として与えられる。
【００１０】
次に、図１に示したこの発明の一実施形態の動作について説明する。カウンタ／コンパレータ４は図６の説明と同様にして設定回路５からの原点信号である１回転信号をサンプリング周波数として指令周波数とフィードバック周波数との差を設定値と比較し、カウンタ／コンパレータ１０は一定周波数設定回路１１からの一定周波数をサンプリング周波数として指令周波数とフィードバック周波数との差を設定値と比較する。カウンタ／コンパレータ４，１０のそれぞれの比較出力は切換信号としてＯＲ回路１２を介して切換回路６に与えられる。
【００１１】
その結果、図６で説明したように、モータ１の回転数が遅くなって１回転信号の周波数が低くなり、モータ１が１回転する間に設定回路５の設定回転数を越えてしまっても、カウンタ／コンパレータ１０は一定周波数設定回路１１からの一定周波数ごとにサンプリングするため、カウンタ／コンパレータ１０の出力がＯＲ回路１２を介して切換回路６に与えられるので、フルパワー回路７の出力から制御回路３の出力に切換えることができ、モータ１の立上がり時にフルパワーにより短時間で一定回転数まで立上げることができる。
【００１２】
この場合、一定周波数設定回路１１で設定される周波数が低ければ低回転時にカウンタ／コンパレータ１０による切換回路６の切換が行なわれなくおそれがある。このため、一定周波数設定回路１１で設定される一定周波数を可変し、最適なサンプリング周波数を求める。
【００１３】
図２〜図５はサンプリング周波数と立上がり時間との関係を示す図であり、それぞれサンプリング周波数をエンコーダ２の原点信号，４２．５Ｈｚ，８５Ｈｚ，１７０Ｈｚに選んだ場合を示している。そして、これらのサンプリング周波数で１００ｒｐｍ，６００ｒｐｍ，１２００ｒｐｍ，１８００ｒｐｍ，３６００ｒｐｍ，５４００ｒｐｍ，７２００ｒｐｍの回転数での立上がり時間を各１０回測定し、プロットしたものである。
【００１４】
図２〜図５の結果から、図２に示した原点信号でサンプリングしたものは１２００ｒｐｍ以下では制御不能となった。サンプリング周波数を固定した場合、図４に示すように８５Ｈｚ以上で立上がり時間が安定する傾向にあり、図５に示す１７０Ｈｚではばらつきが少ない結果となった。
【００１５】
一定回転数を１７０Ｈｚとした場合、サンプリングを原点信号のみで行なったときと立上がり時間のばらつきを比較した結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
この表１は測定回転数１８００ｒｐｍで測定個数１０個の立上がり時間のばらつきを測定したものである。表１からサンプリングを原点信号＋一定周波数（１７０Ｈｚ）で行なうと安定した立上がり時間を確保できる。その結果立上がり時間を短縮できる。
【００１８】
なお、原点信号は６０ｒｐｍでは１Ｈｚであり、６００ｒｐｍでは１０Ｈｚとなる。このように、原点信号の回転数と周波数は比例関係となる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、一定回転数のサンプリング間隔により指令信号とモータの回転数検出信号との差を検知し、その差と予め設定された設定値とを比較してモータへのフルパワーの供給と制御信号の供給とを切換えるようにしたので、モータの立上がり時にフルパワーにより短時間で一定回転数まで立上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態のブロック図である。
【図２】サンプル周波数をエンコーダの原点信号に選んだ場合と立上がり時間との関係を示す図である。
【図３】サンプリング周波数を４２．５Ｈｚに選んだ場合の立上がり時間との関係を示す図である。
【図４】サンプリング周波数を８５Ｈｚに選んだ場合の立上がり時間との関係を示す図である。
【図５】サンプリング周波数を１７０Ｈｚに選んだ場合の立上がり時間との関係を示す図である。
【図６】従来のモータとドライバ回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ モータ
２ エンコーダ
３ 制御回路
４，１０ カウンタ／コンパレータ
５ 回転数設定回路
６ 切換回路
７ フルパワー回路
８ アンプ
９ 原点信号設定回路
１１ 一定周波数設定回路

Claims (2)

1. モータの設定回転数を指令する指令信号と前記モータの回転数を検出した検出信号との差が設定値以上であればフルパワーを前記モータに与えて駆動し、前記差が前記設定値未満であれば制御信号を前記モータに与えて駆動する駆動回路において、前記モータの立上がり時間を短縮する立上がり時間短縮回路であって、
   前記モータの回転数が所定値未満である場合には、予め定める一定周波数のサンプリング間隔により前記指令信号と前記検出信号との差を検知し、前記検知した差が設定値以上である場合には前記モータへの前記フルパワーの供給に切換え、前記検知した差が前記設定値未満である場合には前記モータへの前記制御信号の供給に切換える第１の比較制御手段と、
   前記モータの回転数が前記所定値以上である場合には、前記モータの回転に基づく間隔により前記指令信号と前記検出信号との差を検知し、前記検知した差が設定値以上である場合には前記モータへの前記フルパワーの供給に切換え、前記検知した差が前記設定値未満である場合には前記モータへの前記制御信号の供給に切換える第２の比較制御手段とを備えた、立上がり時間短縮回路。
2. 前記一定周波数のサンプリング周波数を８５Ｈｚ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の立上がり時間短縮回路。

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