JP4158101B2 - モータ制御用パルス発生ｉｃ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指定された速度パターンでパルス駆動モータ（ステッピングモータ、サーボモータなど）を位置決め動作させるモータ制御用パルス発生ＩＣに関し、特に、複数の位置決め動作を連続的に実行可能なモータ制御用パルス発生ＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータに代表されるパルス駆動モータ（以下、単にモータという。）の普及に伴い、その駆動パルスを発生させるモータ制御用パルス発生ＩＣが種々提案されている。この種のモータ制御用パルス発生ＩＣによれば、制御データ（動作コマンド、目標位置データ、動作速度データなど）を入力するだけで、所望のモータ駆動パルスが出力されるため、モータを容易に駆動制御することが可能になる。
【０００３】
また、モータ制御用パルス発生ＩＣのなかには、複数の位置決め動作を連続的に実行するブロック制御機能を備えるものがある（例えば、特許文献１参照。）。ブロック制御機能は、プリレジスタ（プリバッファ）に次動作の制御データを予めセットすることにより実行されるものであって、この機能における各位置決め動作の速度パターンには、図６の（Ａ）、（Ｂ）に示す２種類がある。
【０００４】
図６の（Ａ）に示す第一速度パターンは、モータを、スタート位置から目標位置まで定速駆動させる速度パターンであり、図６の（Ｂ）に示す第二速度パターンは、モータを、加速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる速度パターンである。従って、モータを高速で位置決め動作させる場合は、第二速度パターンを指定することにより、スタート時及び停止時の振動を抑制することができる。尚、第二速度パターンでは、減速開始位置（目標位置を基準とする相対位置）の設定値を０にすることによって、モータを減速無しで停止（以下、定速停止という。）させることも可能となっている。
【０００５】
上記ブロック制御機能は、例えば、補間動作を連続的に実行する場合に利用されている。補間動作は、例えば、Ｘ−Ｙ動作装置（位置決めテーブルなど）のＸ軸モータ及びＹ軸モータを相関的に駆動制御することによって、Ｘ−Ｙ座標における任意方向の直線動作（直線補間機能）や円弧動作（円弧補間機能）を可能にするものであり、ブロック制御機能と補間機能を複合的に実行すれば、図７に示すように、コーナーをスムーズに回るような動作パターンが可能になる。
【０００６】
上記のような動作パターンを高速で行う場合、最初のブロック（直線補間Ａ）では、モータを加速スタートさせ、最後のブロック（直線補間Ｂ）では、モータを減速停止させることが望ましい。しかしながら、従来のモータ制御用パルス発生ＩＣは、前述のように、ブロック制御用の速度パターンを２種類しか持たないため、ブロック間に停止動作が入り、スムーズな連続動作ができないという問題がある。
【０００７】
即ち、図８に示すように、直線補間Ａを第二速度パターン（加速スタート、定速停止）、円弧補間を第一速度パターン（定速スタート、定速停止）とすれば、円弧補間の完了位置まではスムーズな動作が可能であるが、直線補間Ｂを第二速度パターン（加速スタート、減速停止）とした場合、円弧補間と直線補間Ｂとの間に停止動作が入り、スムーズな連続動作が困難になる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−３２０７１９号公報（第３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させると共に、複数の位置決め動作を連続的に実行可能なものでありながら、最後のブロック（直線補間Ｂ）に第二の速度パターンを用いる必要を無くし得て、円弧補間から直線補間への連繋動作に対して、従来の直線補間から円弧補間へのコーナーを回る動作パターンと同様の連繋動作をもって行うことができるようになり、連続位置決め動作の最後にモータの減速停止が行われても、位置決め動作のブロック間に停止動作が入ることを回避し、スムーズな連続位置決め動作を実行することができ、もって、動作スタートから動作完了までの一連の動作において、加速−定速−減速の理想的な台形曲線による速度パターンをもってブロック制御を行うことができ、動作パターンが高速で行われてもモータへの負荷を軽減し耐久性を高めることができるモータ制御用パルス発生ＩＣを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のモータ制御用パルス発生ＩＣは、指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させると共に、複数の補間動作を連続的に実行可能なモータ制御用パルス発生ＩＣであって、前記複数の補間動作は、前記パルス駆動モータを、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第一速度パターンを用いた動作ブロックと、前記パルス駆動モータを、加速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第二速度パターンを用いた動作ブロックとに加え、前記パルス駆動モータを、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを用いた動作ブロックを備え、前記各動作ブロックにより補間を連続的に行うに、最初の動作ブロックに前記第二速度パターンの補間動作を用い、中間の動作ブロックに前記第一速度パターンの補間動作を用い、さらに、最後の動作ブロックに前記第三速度パターンの補間動作を用いて、加速−定速−減速停止の速度パターンをブロック制御することを特徴とするものである。
また、上記課題を解決するために本発明のモータ制御方法は、指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させながら、複数の補間動作を連続的に実行するモータ制御方法であって、前記複数の補間動作は、前記パルス駆動モータを、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第一速度パターンを用いた動作ブロックと、前記パルス駆動モータを、加速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第二速度パターンを用いた動作ブロックとに加え、前記パルス駆動モータを、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを用いた動作ブロックを備え、前記各動作ブロックによって補間を連続的に行うにあたり、最初の動作ブロックに前記第二速度パターンの補間動作を用い、中間の動作ブロックに前記第一速度パターンの補間動作を用い、さらに、最後の動作ブロックに前記第三速度パターンの補間動作を用いることにより、加速−定速−減速停止の速度パターンをブロック制御することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示するモータ制御用パルス発生ＩＣを図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣを用いたモータ制御システムのブロック図である。この図に示すように、モータ制御システム１は、モータ１０と、該モータ１０の駆動パルスを発生させるモータ制御用パルス発生ＩＣ２０と、該モータ制御用パルス発生ＩＣ２０に制御データを入力するＣＰＵ３０とを備えて構成されている。尚、図１の符号４０は、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０の出力で動作する駆動回路であり、１１は、指令に基づくモータ１０の動作をエンコーダ（またはレゾルバ）等のセンサー１２により監視し、その動作結果を駆動回路４０に出力するフィードバックループである。
【００１２】
モータ１０は、ステッピングモータ、サーボモータなどのパルス駆動モータであり、本実施形態で採用されるステッピングモータは、駆動パルスの周波数に比例する速度で回転し、また、回転量が駆動パルス数に比例するという特性を備えている。
【００１３】
ＣＰＵ３０は、例えば、１６ビットのデータ入出力端子及び４ビットのアドレス出力端子を備える。データ入出力端子は、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０との間で制御データの入出力を行い、また、アドレス出力端子は、制御データの書き込み先指定や読み込み先指定に使用される。ＣＰＵ３０が出力する制御データには、動作コマンド、レジスタ制御コマンド、レジスタ書き込みデータなどがある。
【００１４】
動作コマンドは、スタートコマンド（第一〜第三速度パターン）、停止コマンド、速度変更コマンドなど、モータ１０の動作を指定するコマンドである。また、レジスタ書き込みデータは、目標位置（移動量）データ、初期速度データ（ＦＬ速度：加速スタート初期速度）、目標速度データ（ＦＨ速度：定速駆動目標速度）、加速レートデータ、減速レートデータ、減速開始位置データ、補間動作条件データなどであり、レジスタ制御コマンドによって書き込み先のレジスタが指定される。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣのブロック図である。この図に示すように、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、ＣＰＵインタフェース部２１、レジスタ部２２、コントローラ部２３、パルス発生部２４、カウンタ部２５、入出力ラインインタフェース部２６などを備える。
【００１６】
ＣＰＵインタフェース部２１は、ＣＰＵ３０が出力した動作コマンド、レジスタ制御コマンドなどを格納するコマンド格納部や、ＣＰＵ３０が出力したレジスタ書き込みデータなどを一時的に格納する入出力バッファを備えており、入出力バッファに格納されたレジスタ書き込みデータは、レジスタ制御コマンドに基づいて、レジスタ部２２の所定アドレスに書き込まれる。また、入出力バッファに格納された動作コマンドは、モータ停止時であれば、直ちにコントローラ部２３へ送られ、モータ動作中であれば、次動作用として待機する。
【００１７】
レジスタ部２２は、目標位置データ、初期速度データ、動作速度データ、加速レートデータ、減速レートデータ、減速開始位置データ、補間条件データなどのモータ動作パラメータを記憶保持する各種のレジスタを備える。各レジスタには、モータ動作完了時（一つの動作ブロック完了時）にＦＩＦＯ動作（ファーストイン・ファーストアウト動作）する第一プリレジスタ及び第二プリレジスタが接続されており、各プリレジスタに、次動作、次々動作のデータを予め書き込むことができる。これにより、動作条件が異なる複数の位置決め動作を連続的に実行することが可能になる（ブロック制御機能）。
【００１８】
コントローラ部２３は、動作コマンド、レジスタ値、カウンタ値などに基づいて、パルス発生部２４にモータ駆動パルスの発生を指示する部分である。パルス発生部２４は、コントローラ部２３からの指示に従い、各種パラメータに応じた速度、移動量のモータ駆動パルスを発生させ、これを入出力ラインインタフェース部２６を介してモータ１０（駆動回路４０）に出力する部分である。カウンタ部２５は、パルス発生部２４が出力するモータ駆動パルス、又は、モータ１０からフィードバックされるモータ回転検出パルスをカウントする部分である。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの速度パターンを示す説明図である。この図に示すように、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０における位置決め動作の速度パターンには３種類ある。図３の（Ａ）に示す第一速度パターンは、モータ１０を、スタート位置から目標位置まで定速駆動させる速度パターンである。この速度パターンによる位置決め動作は、第一スタートコマンドの入力により実行でき、定速駆動速度（ＦＨ速度）には動作速度レジスタ値が適用される。
【００２０】
図３の（Ｂ）に示す第二速度パターンは、モータ１０を、加速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる速度パターンであり、モータ１０を高速で位置決め動作させる場合、スタート時及び停止時の振動を抑制することができる。この速度パターンによる位置決め動作は、第二スタートコマンドの入力により実行でき、加速スタート初期速度（ＦＬ速度）には初期速度レジスタ値が適用され、定速駆動速度（ＦＨ速度）には動作速度レジスタ値が適用される。また、この速度パターンでは、減速開始位置レジスタにおいて減速開始位置（目標位置を基準とする相対位置）を設定でき、この設定値を０にすれば、モータ１０を減速無しで定速停止することになる。
【００２１】
図３の（Ｃ）に示す第三速度パターンは、モータ１０を、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる速度パターンである。この速度パターンによる位置決め動作は、第三スタートコマンドの入力により実行でき、定速駆動速度（ＦＨ速度）には動作速度レジスタ値が適用される。また、この速度パターンでも、減速開始位置レジスタにおいて減速開始位置を設定することができる。
【００２２】
このように本発明のモータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、従来からの２種類の速度パターンに加え、第三の速度パターンを備えるため、例えば、図７に示す連続位置決め動作を行う場合、図４に示すような速度パターンでモータ１０を駆動させることが可能になる。つまり、直線補間Ａ、円弧補間及び直線補間Ｂを連続的に高速で行う場合には、最初の動作ブロック（直線補間Ａ）を第二速度パターン（減速開始位置レジスタ値＝０）、中間の動作ブロック（円弧補間）を第一速度パターン、最後の動作ブロック（直線補間Ｂ）を第三速度パターン（減速開始位置レジスタ値＞０）とする。これにより、動作ブロック間に停止動作が入ることなく、モータ１０をスムーズに連続動作させることが可能になる。
【００２３】
次に、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０に第三速度パターンを追加するための構成を、従来例を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの要部を示すブロック図、図９は、従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの要部を示すブロック図である。これらの図に示すように、前記パルス発生部２４には、第二速度パターンの加速スタートなどを行うための加減速制御部２７が設けられている。この加減速制御部２７は、モータ１０の目標速度がセットされる目標速度レジスタ２７ａと、現在のモータ駆動速度を決める速度カウンタ２７ｂと、目標速度レジスタ値と速度カウンタ値とを比較して、速度カウンタ２７ｂに加算信号又は減算信号を出力するコンパレータ２７ｃとを備えて構成されている。
【００２４】
第二速度パターンの位置決め動作を実行する場合は、目標速度レジスタ２７ａに動作速度レジスタ値（ＦＨ速度）がセットされ、速度カウンタ２７ｂに初期速度レジスタ値（ＦＬ速度）がロードされる。この場合、コンパレータ２７ｃは、ＦＨ速度に達するまで速度カウンタ値を所定の加速レート（加速レートレジスタ値）で加算させるため、モータ１０が所定の所定の加速度で加速スタートし、その後、定速駆動することになる。以上の構成は、従来の加減速制御部２７と同様である。
【００２５】
本実施形態の加減速制御部２７は、図５に示すように、セレクト信号（速度パターン選択信号）に応じて、速度カウンタ２７ｂに初期速度レジスタ値又は動作速度レジスタ値を選択的にロードするセレクタ２７ｄを更に備えている。つまり、セレクタ２７ｄは、第二速度パターンに対応したセレクト信号を入力すると、速度カウンタ２７ｂに初期速度レジスタ値をロードし、モータ１０を加速スタートさせる一方、第三速度パターンに対応したセレクト信号を入力すると、速度カウンタ２７ｂに動作速度レジスタ値をロードし、モータ１０を定速スタートさせる。これにより、加減速制御部２７にセレクタ２７ｄを設けるだけで、前述した第三速度パターンを追加することが可能になる。
【００２６】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、複数の位置決め動作を高速で連続的に行う場合、スタート時及び停止時の振動を抑制するために、最初の動作ブロックでは、モータ１０を加速スタートさせ、最後の動作ブロックでは、モータ１０を減速停止させることが要求される。従来のモータ制御用パルス発生ＩＣによる位置決め動作の速度パターンは、モータ１０を、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させる第一速度パターンと、モータ１０を、加速スタート後、目標位置又は減速開始位置まで定速駆動させる第二速度パターンとの２種類であったため、最後の動作ブロックで第二速度パターンを指定した場合、連続動作の途中に停止動作が入り、スムーズな連続動作が困難であったが、本発明のモータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、上記２種類の速度パターンに加え、モータ１０を、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを備えるため、最後の動作ブロックで第三速度パターンを指定することにより、円弧補間から直線補間への連繋動作に対して、従来の直線補間から円弧補完へのコーナーを回る動作パターンと同様の連繋動作をもって行うことができ、連続動作の途中に停止動作が入らないスムーズな連続動作を行うことが可能になる。従って、動作スタートから動作完了までの一連の動作において、加速−定速−減速の理想的な台形曲線による速度パターンをもってブロック制御を行うことができ、動作パターンが高速で行われてもモータへの負荷を軽減し耐久性を高めることができる。
【００２７】
また、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０の加減速制御部２７は、モータ１０の目標速度がセットされる目標速度レジスタ２７ａと、現在のモータ駆動速度を決める速度カウンタ２７ｂと、目標速度レジスタ値と速度カウンタ値とを比較して、速度カウンタ２７ｂに加算信号又は減算信号を出力するコンパレータ２７ｃとを備えて構成されており、目標速度レジスタ２７ａに動作速度レジスタ値（定速駆動目標速度）をセットすると共に、速度カウンタ２７ｂに初期速度レジスタ値（加速スタート初期速度）をロードして、第二速度パターンの加速スタートを実行するのであるが、初期速度レジスタ値又は動作速度レジスタ値のいずれかを、速度カウンタ２７ｂに選択的にロードするセレクタ２７ｄを更に備え、該セレクタ２７ｄによって、第二速度パターンと第三速度パターンとの切り換えを行う。これにより、加減速制御部２７にセレクタ２７ｄを設けるだけで、第三速度パターンを追加することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、指定された速度パターンでパルス駆動モータ１０を位置決め動作させると共に、複数の補間動作を連続的に実行可能なモータ制御用パルス発生ＩＣ２０であって、前記複数の補間動作は、前記パルス駆動モータ１０を、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第一速度パターンを用いた動作ブロックと、前記パルス駆動モータ１０を、加速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第二速度パターンを用いた動作ブロックとに加え、前記パルス駆動モータ１０を、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを用いた動作ブロックを備え、前記各動作ブロックにより補間を連続的に行うに、最初の動作ブロックに前記第二速度パターンの補間動作を用い、中間の動作ブロックに前記第一速度パターンの補間動作を用い、さらに、最後の動作ブロックに前記第三速度パターンの補間動作を用いて、加速−定速−減速停止の速度パターンをブロック制御することにより、
指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させると共に、複数の位置決め動作を連続的に実行可能なものでありながら、最後のブロック（直線補間Ｂ）に第二の速度パターンを用いる必要を無くし得て、円弧補間から直線補間への連繋動作に対して、従来の直線補間から円弧補間へのコーナーを回る動作パターンと同様の連繋動作をもって行うことができるようになり、連続位置決め動作の最後にモータの減速停止が行われても、位置決め動作のブロック間に停止動作が入ることを回避し、スムーズな連続位置決め動作を実行することができ、もって、動作スタートから動作完了までの一連の動作において、加速−定速−減速の理想的な台形曲線による速度パターンをもってブロック制御を行うことができ、動作パターンが高速で行われてもモータへの負荷を軽減し耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣを用いたモータ制御システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの速度パターンを示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの作用説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの要部を示すブロック図である。
【図６】従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの速度パターンを示す説明図である。
【図７】ブロック制御（連続補間動作）の例を示す説明図である。
【図８】従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの作用説明図である。
【図９】従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの要部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ モータ制御システム
１０ モータ
２０ モータ制御用パルス発生ＩＣ
２１ インタフェース部
２２ レジスタ部
２３ コントローラ部
２４ パルス発生部
２５ カウンタ部
２６ 入出力ラインインタフェース部
２７ 加減速制御部
２７ａ 目標速度レジスタ
２７ｂ 速度カウンタ
２７ｃ コンパレータ
２７ｄ セレクタ
３０ ＣＰＵ
４０ 駆動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、指定された速度パターンでパルス駆動モータ（ステッピングモータ、サーボモータなど）を位置決め動作させるモータ制御用パルス発生ＩＣに関し、特に、複数の位置決め動作を連続的に実行可能なモータ制御用パルス発生ＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータに代表されるパルス駆動モータ（以下、単にモータという。）の普及に伴い、その駆動パルスを発生させるモータ制御用パルス発生ＩＣが種々提案されている。この種のモータ制御用パルス発生ＩＣによれば、制御データ（動作コマンド、目標位置データ、動作速度データなど）を入力するだけで、所望のモータ駆動パルスが出力されるため、モータを容易に駆動制御することが可能になる。
【０００３】
また、モータ制御用パルス発生ＩＣのなかには、複数の位置決め動作を連続的に実行するブロック制御機能を備えるものがある（例えば、特許文献１参照。）。ブロック制御機能は、プリレジスタ（プリバッファ）に次動作の制御データを予めセットすることにより実行されるものであって、この機能における各位置決め動作の速度パターンには、図６の（Ａ）、（Ｂ）に示す２種類がある。
【０００４】
図６の（Ａ）に示す第一速度パターンは、モータを、スタート位置から目標位置まで定速駆動させる速度パターンであり、図６の（Ｂ）に示す第二速度パターンは、モータを、加速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる速度パターンである。従って、モータを高速で位置決め動作させる場合は、第二速度パターンを指定することにより、スタート時及び停止時の振動を抑制することができる。尚、第二速度パターンでは、減速開始位置（目標位置を基準とする相対位置）の設定値を０にすることによって、モータを減速無しで停止（以下、定速停止という。）させることも可能となっている。
【０００５】
上記ブロック制御機能は、例えば、補間動作を連続的に実行する場合に利用されている。補間動作は、例えば、Ｘ−Ｙ動作装置（位置決めテーブルなど）のＸ軸モータ及びＹ軸モータを相関的に駆動制御することによって、Ｘ−Ｙ座標における任意方向の直線動作（直線補間機能）や円弧動作（円弧補間機能）を可能にするものであり、ブロック制御機能と補間機能を複合的に実行すれば、図７に示すように、コーナーをスムーズに回るような動作パターンが可能になる。
【０００６】
上記のような動作パターンを高速で行う場合、最初のブロック（直線補間Ａ）では、モータを加速スタートさせ、最後のブロック（直線補間Ｂ）では、モータを減速停止させることが望ましい。しかしながら、従来のモータ制御用パルス発生ＩＣは、前述のように、ブロック制御用の速度パターンを２種類しか持たないため、ブロック間に停止動作が入り、スムーズな連続動作ができないという問題がある。
【０００７】
即ち、図８に示すように、直線補間Ａを第二速度パターン（加速スタート、定速停止）、円弧補間を第一速度パターン（定速スタート、定速停止）とすれば、円弧補間の完了位置まではスムーズな動作が可能であるが、直線補間Ｂを第二速度パターン（加速スタート、減速停止）とした場合、円弧補間と直線補間Ｂとの間に停止動作が入り、スムーズな連続動作が困難になる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−３２０７１９号公報（第３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させると共に、複数の位置決め動作を連続的に実行可能なものでありながら、最後のブロック（直線補間Ｂ）に第二の速度パターンを用いる必要を無くし得て、円弧補間から直線補間への連繋動作に対して、従来の直線補間から円弧補間へのコーナーを回る動作パターンと同様の連繋動作をもって行うことができるようになり、連続位置決め動作の最後にモータの減速停止が行われても、位置決め動作のブロック間に停止動作が入ることを回避し、スムーズな連続位置決め動作を実行することができ、もって、動作スタートから動作完了までの一連の動作において、加速−定速−減速の理想的な台形曲線による速度パターンをもってブロック制御を行うことができ、動作パターンが高速で行われてもモータへの負荷を軽減し耐久性を高めることができるモータ制御用パルス発生ＩＣを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のモータ制御用パルス発生ＩＣは、指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させると共に、複数の補間動作を連続的に実行可能なモータ制御用パルス発生ＩＣであって、前記複数の補間動作は、前記パルス駆動モータを、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第一速度パターンを用いた動作ブロックと、前記パルス駆動モータを、加速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第二速度パターンを用いた動作ブロックとに加え、前記パルス駆動モータを、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを用いた動作ブロックを備え、前記各動作ブロックにより補間を連続的に行うに、最初の動作ブロックに前記第二速度パターンの補間動作を用い、中間の動作ブロックに前記第一速度パターンの補間動作を用い、さらに、最後の動作ブロックに前記第三速度パターンの補間動作を用いて、加速−定速−減速停止の速度パターンをブロック制御することを特徴とするものである。
また、上記課題を解決するために本発明のモータ制御方法は、指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させながら、複数の補間動作を連続的に実行するモータ制御方法であって、前記複数の補間動作は、前記パルス駆動モータを、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第一速度パターンを用いた動作ブロックと、前記パルス駆動モータを、加速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第二速度パターンを用いた動作ブロックとに加え、前記パルス駆動モータを、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを用いた動作ブロックを備え、前記各動作ブロックによって補間を連続的に行うにあたり、最初の動作ブロックに前記第二速度パターンの補間動作を用い、中間の動作ブロックに前記第一速度パターンの補間動作を用い、さらに、最後の動作ブロックに前記第三速度パターンの補間動作を用いることにより、加速−定速−減速停止の速度パターンをブロック制御することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示するモータ制御用パルス発生ＩＣを図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣを用いたモータ制御システムのブロック図である。この図に示すように、モータ制御システム１は、モータ１０と、該モータ１０の駆動パルスを発生させるモータ制御用パルス発生ＩＣ２０と、該モータ制御用パルス発生ＩＣ２０に制御データを入力するＣＰＵ３０とを備えて構成されている。尚、図１の符号４０は、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０の出力で動作する駆動回路であり、１１は、指令に基づくモータ１０の動作をエンコーダ（またはレゾルバ）等のセンサー１２により監視し、その動作結果を駆動回路４０に出力するフィードバックループである。
【００１２】
モータ１０は、ステッピングモータ、サーボモータなどのパルス駆動モータであり、本実施形態で採用されるステッピングモータは、駆動パルスの周波数に比例する速度で回転し、また、回転量が駆動パルス数に比例するという特性を備えている。
【００１３】
ＣＰＵ３０は、例えば、１６ビットのデータ入出力端子及び４ビットのアドレス出力端子を備える。データ入出力端子は、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０との間で制御データの入出力を行い、また、アドレス出力端子は、制御データの書き込み先指定や読み込み先指定に使用される。ＣＰＵ３０が出力する制御データには、動作コマンド、レジスタ制御コマンド、レジスタ書き込みデータなどがある。
【００１４】
動作コマンドは、スタートコマンド（第一〜第三速度パターン）、停止コマンド、速度変更コマンドなど、モータ１０の動作を指定するコマンドである。また、レジスタ書き込みデータは、目標位置（移動量）データ、初期速度データ（ＦＬ速度：加速スタート初期速度）、目標速度データ（ＦＨ速度：定速駆動目標速度）、加速レートデータ、減速レートデータ、減速開始位置データ、補間動作条件データなどであり、レジスタ制御コマンドによって書き込み先のレジスタが指定される。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣのブロック図である。この図に示すように、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、ＣＰＵインタフェース部２１、レジスタ部２２、コントローラ部２３、パルス発生部２４、カウンタ部２５、入出力ラインインタフェース部２６などを備える。
【００１６】
ＣＰＵインタフェース部２１は、ＣＰＵ３０が出力した動作コマンド、レジスタ制御コマンドなどを格納するコマンド格納部や、ＣＰＵ３０が出力したレジスタ書き込みデータなどを一時的に格納する入出力バッファを備えており、入出力バッファに格納されたレジスタ書き込みデータは、レジスタ制御コマンドに基づいて、レジスタ部２２の所定アドレスに書き込まれる。また、入出力バッファに格納された動作コマンドは、モータ停止時であれば、直ちにコントローラ部２３へ送られ、モータ動作中であれば、次動作用として待機する。
【００１７】
レジスタ部２２は、目標位置データ、初期速度データ、動作速度データ、加速レートデータ、減速レートデータ、減速開始位置データ、補間条件データなどのモータ動作パラメータを記憶保持する各種のレジスタを備える。各レジスタには、モータ動作完了時（一つの動作ブロック完了時）にＦＩＦＯ動作（ファーストイン・ファーストアウト動作）する第一プリレジスタ及び第二プリレジスタが接続されており、各プリレジスタに、次動作、次々動作のデータを予め書き込むことができる。これにより、動作条件が異なる複数の位置決め動作を連続的に実行することが可能になる（ブロック制御機能）。
【００１８】
コントローラ部２３は、動作コマンド、レジスタ値、カウンタ値などに基づいて、パルス発生部２４にモータ駆動パルスの発生を指示する部分である。パルス発生部２４は、コントローラ部２３からの指示に従い、各種パラメータに応じた速度、移動量のモータ駆動パルスを発生させ、これを入出力ラインインタフェース部２６を介してモータ１０（駆動回路４０）に出力する部分である。カウンタ部２５は、パルス発生部２４が出力するモータ駆動パルス、又は、モータ１０からフィードバックされるモータ回転検出パルスをカウントする部分である。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの速度パターンを示す説明図である。この図に示すように、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０における位置決め動作の速度パターンには３種類ある。図３の（Ａ）に示す第一速度パターンは、モータ１０を、スタート位置から目標位置まで定速駆動させる速度パターンである。この速度パターンによる位置決め動作は、第一スタートコマンドの入力により実行でき、定速駆動速度（ＦＨ速度）には動作速度レジスタ値が適用される。
【００２０】
図３の（Ｂ）に示す第二速度パターンは、モータ１０を、加速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる速度パターンであり、モータ１０を高速で位置決め動作させる場合、スタート時及び停止時の振動を抑制することができる。この速度パターンによる位置決め動作は、第二スタートコマンドの入力により実行でき、加速スタート初期速度（ＦＬ速度）には初期速度レジスタ値が適用され、定速駆動速度（ＦＨ速度）には動作速度レジスタ値が適用される。また、この速度パターンでは、減速開始位置レジスタにおいて減速開始位置（目標位置を基準とする相対位置）を設定でき、この設定値を０にすれば、モータ１０を減速無しで定速停止することになる。
【００２１】
図３の（Ｃ）に示す第三速度パターンは、モータ１０を、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる速度パターンである。この速度パターンによる位置決め動作は、第三スタートコマンドの入力により実行でき、定速駆動速度（ＦＨ速度）には動作速度レジスタ値が適用される。また、この速度パターンでも、減速開始位置レジスタにおいて減速開始位置を設定することができる。
【００２２】
このように本発明のモータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、従来からの２種類の速度パターンに加え、第三の速度パターンを備えるため、例えば、図７に示す連続位置決め動作を行う場合、図４に示すような速度パターンでモータ１０を駆動させることが可能になる。つまり、直線補間Ａ、円弧補間及び直線補間Ｂを連続的に高速で行う場合には、最初の動作ブロック（直線補間Ａ）を第二速度パターン（減速開始位置レジスタ値＝０）、中間の動作ブロック（円弧補間）を第一速度パターン、最後の動作ブロック（直線補間Ｂ）を第三速度パターン（減速開始位置レジスタ値＞０）とする。これにより、動作ブロック間に停止動作が入ることなく、モータ１０をスムーズに連続動作させることが可能になる。
【００２３】
次に、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０に第三速度パターンを追加するための構成を、従来例を参照しながら説明する。図５は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの要部を示すブロック図、図９は、従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの要部を示すブロック図である。これらの図に示すように、前記パルス発生部２４には、第二速度パターンの加速スタートなどを行うための加減速制御部２７が設けられている。この加減速制御部２７は、モータ１０の目標速度がセットされる目標速度レジスタ２７ａと、現在のモータ駆動速度を決める速度カウンタ２７ｂと、目標速度レジスタ値と速度カウンタ値とを比較して、速度カウンタ２７ｂに加算信号又は減算信号を出力するコンパレータ２７ｃとを備えて構成されている。
【００２４】
第二速度パターンの位置決め動作を実行する場合は、目標速度レジスタ２７ａに動作速度レジスタ値（ＦＨ速度）がセットされ、速度カウンタ２７ｂに初期速度レジスタ値（ＦＬ速度）がロードされる。この場合、コンパレータ２７ｃは、ＦＨ速度に達するまで速度カウンタ値を所定の加速レート（加速レートレジスタ値）で加算させるため、モータ１０が所定の所定の加速度で加速スタートし、その後、定速駆動することになる。以上の構成は、従来の加減速制御部２７と同様である。
【００２５】
本実施形態の加減速制御部２７は、図５に示すように、セレクト信号（速度パターン選択信号）に応じて、速度カウンタ２７ｂに初期速度レジスタ値又は動作速度レジスタ値を選択的にロードするセレクタ２７ｄを更に備えている。つまり、セレクタ２７ｄは、第二速度パターンに対応したセレクト信号を入力すると、速度カウンタ２７ｂに初期速度レジスタ値をロードし、モータ１０を加速スタートさせる一方、第三速度パターンに対応したセレクト信号を入力すると、速度カウンタ２７ｂに動作速度レジスタ値をロードし、モータ１０を定速スタートさせる。これにより、加減速制御部２７にセレクタ２７ｄを設けるだけで、前述した第三速度パターンを追加することが可能になる。
【００２６】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、複数の位置決め動作を高速で連続的に行う場合、スタート時及び停止時の振動を抑制するために、最初の動作ブロックでは、モータ１０を加速スタートさせ、最後の動作ブロックでは、モータ１０を減速停止させることが要求される。従来のモータ制御用パルス発生ＩＣによる位置決め動作の速度パターンは、モータ１０を、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させる第一速度パターンと、モータ１０を、加速スタート後、目標位置又は減速開始位置まで定速駆動させる第二速度パターンとの２種類であったため、最後の動作ブロックで第二速度パターンを指定した場合、連続動作の途中に停止動作が入り、スムーズな連続動作が困難であったが、本発明のモータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、上記２種類の速度パターンに加え、モータ１０を、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを備えるため、最後の動作ブロックで第三速度パターンを指定することにより、円弧補間から直線補間への連繋動作に対して、従来の直線補間から円弧補完へのコーナーを回る動作パターンと同様の連繋動作をもって行うことができ、連続動作の途中に停止動作が入らないスムーズな連続動作を行うことが可能になる。従って、動作スタートから動作完了までの一連の動作において、加速−定速−減速の理想的な台形曲線による速度パターンをもってブロック制御を行うことができ、動作パターンが高速で行われてもモータへの負荷を軽減し耐久性を高めることができる。
【００２７】
また、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０の加減速制御部２７は、モータ１０の目標速度がセットされる目標速度レジスタ２７ａと、現在のモータ駆動速度を決める速度カウンタ２７ｂと、目標速度レジスタ値と速度カウンタ値とを比較して、速度カウンタ２７ｂに加算信号又は減算信号を出力するコンパレータ２７ｃとを備えて構成されており、目標速度レジスタ２７ａに動作速度レジスタ値（定速駆動目標速度）をセットすると共に、速度カウンタ２７ｂに初期速度レジスタ値（加速スタート初期速度）をロードして、第二速度パターンの加速スタートを実行するのであるが、初期速度レジスタ値又は動作速度レジスタ値のいずれかを、速度カウンタ２７ｂに選択的にロードするセレクタ２７ｄを更に備え、該セレクタ２７ｄによって、第二速度パターンと第三速度パターンとの切り換えを行う。これにより、加減速制御部２７にセレクタ２７ｄを設けるだけで、第三速度パターンを追加することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、指定された速度パターンでパルス駆動モータ１０を位置決め動作させると共に、複数の補間動作を連続的に実行可能なモータ制御用パルス発生ＩＣ２０であって、前記複数の補間動作は、前記パルス駆動モータ１０を、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第一速度パターンを用いた動作ブロックと、前記パルス駆動モータ１０を、加速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第二速度パターンを用いた動作ブロックとに加え、前記パルス駆動モータ１０を、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを用いた動作ブロックを備え、前記各動作ブロックにより補間を連続的に行うに、最初の動作ブロックに前記第二速度パターンの補間動作を用い、中間の動作ブロックに前記第一速度パターンの補間動作を用い、さらに、最後の動作ブロックに前記第三速度パターンの補間動作を用いて、加速−定速−減速停止の速度パターンをブロック制御することにより、
指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させると共に、複数の位置決め動作を連続的に実行可能なものでありながら、最後のブロック（直線補間Ｂ）に第二の速度パターンを用いる必要を無くし得て、円弧補間から直線補間への連繋動作に対して、従来の直線補間から円弧補間へのコーナーを回る動作パターンと同様の連繋動作をもって行うことができるようになり、連続位置決め動作の最後にモータの減速停止が行われても、位置決め動作のブロック間に停止動作が入ることを回避し、スムーズな連続位置決め動作を実行することができ、もって、動作スタートから動作完了までの一連の動作において、加速−定速−減速の理想的な台形曲線による速度パターンをもってブロック制御を行うことができ、動作パターンが高速で行われてもモータへの負荷を軽減し耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣを用いたモータ制御システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣを示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの速度パターンを示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの作用説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの要部を示すブロック図である。
【図６】従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの速度パターンを示す説明図である。
【図７】ブロック制御（連続補間動作）の例を示す説明図である。
【図８】従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの作用説明図である。
【図９】従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの要部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ モータ制御システム
１０ モータ
２０ モータ制御用パルス発生ＩＣ
２１ インタフェース部
２２ レジスタ部
２３ コントローラ部
２４ パルス発生部
２５ カウンタ部
２６ 入出力ラインインタフェース部
２７ 加減速制御部
２７ａ 目標速度レジスタ
２７ｂ 速度カウンタ
２７ｃ コンパレータ
２７ｄ セレクタ
３０ ＣＰＵ
４０ 駆動回路
Claims (3)
- 指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させると共に、複数の補間動作を連続的に実行可能なモータ制御用パルス発生ＩＣであって、前記複数の補間動作は、
前記パルス駆動モータを、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第一速度パターンを用いた動作ブロックと、
前記パルス駆動モータを、加速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第二速度パターンを用いた動作ブロックとに加え、
前記パルス駆動モータを、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを用いた動作ブロックを備え、
前記各動作ブロックにより補間を連続的に行うに、最初の動作ブロックに前記第二速度パターンの補間動作を用い、中間の動作ブロックに前記第一速度パターンの補間動作を用い、さらに、最後の動作ブロックに前記第三速度パターンの補間動作を用いて、加速−定速−減速停止の速度パターンをブロック制御することを特徴とするモータ制御用パルス発生ＩＣ。 - 請求項１記載のモータ制御用パルス発生ＩＣにおいて、前記パルス駆動モータの目標速度がセットされる目標速度レジスタと、現在のモータ駆動速度を決める速度カウンタと、目標速度レジスタ値と速度カウンタ値とを比較して、速度カウンタに加算信号又は減算信号を出力するコンパレータとを備え、前記目標速度レジスタに定速駆動目標速度をセットすると共に、前記速度カウンタに加速スタート初期速度をロードして、前記第二速度パターンの加速スタートを実行するにあたり、加速スタート初期速度又は定速駆動目標速度のいずれかを、前記速度カウンタに選択的にロードするセレクタを設け、該セレクタによって、前記第二速度パターンと第三速度パターンとの切り換えを行うことを特徴とするモータ制御用パルス発生ＩＣ。
- 指定された速度パターンでパルス駆動モータを位置決め動作させながら、複数の補間動作を連続的に実行するモータ制御方法であって、前記複数の補間動作は、
前記パルス駆動モータを、定速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第一速度パターンを用いた動作ブロックと、
前記パルス駆動モータを、加速スタート後、目標位置まで定速駆動させて停止する第二速度パターンを用いた動作ブロックとに加え、
前記パルス駆動モータを、定速スタート後、減速開始位置まで定速駆動させ、その後に減速停止させる第三速度パターンを用いた動作ブロックを備え、
前記各動作ブロックによって補間を連続的に行うにあたり、最初の動作ブロックに前記第二速度パターンの補間動作を用い、中間の動作ブロックに前記第一速度パターンの補間動作を用い、さらに、最後の動作ブロックに前記第三速度パターンの補間動作を用いることにより、加速−定速−減速停止の速度パターンをブロック制御することを特徴とするモータ制御方法。
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