JP4542668B2 - Pulse oscillation IC and motor positioning control method and apparatus using the IC - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ等を制御するためのパルス発振ICと、該パルスICを使用したモータの位置決め制御方法と、その装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のモータの位置決め制御装置としては、例えば、図6に示す、該装置によって発生させられる、時間に対する制御パルスの周波数の変化を説明する図がある。図6(a)は、モータ起動後、一定の割合で直線的に加速して一定速で運転し、その後、一定の割合で直線的に減速して停止する。図6(a)中、破線円1,2,3,4で示す部分は、モータ加速度が変化する点である。このときの加速度の変化を図6(b)に、加加速度の変化を図6(c)に示す。このように前記制御パルスの速度が時間に対して台形状に変化すると、加加速度が急激に変化して、該モータにかかるトルクの変動が大きくなるため、図6(d)に示すように、該モータの応答が振動的になるという問題点があった。
【0003】
しかし、この問題点については、例えば、特開昭63-19708号公報に開示された技術によって解決されている。
すなわち、図7に、前記モータの位置決め制御装置の一例の構成ブロック図を示す。図7によれば、該装置30は、負荷が連結されたサーボモータ31を制御回路32によりシーケンス制御するもので、該制御回路32により、あらかじめ目標位置に応じた加減速曲線のデータを計算して求め、この結果を書き込み可能なRAM(ディジタルメモリ)33に格納する。
【0004】
その後、パルス発振器34の出力パルスを分周するプログラマブル分周タイマ35に分周定数を設定し、カウンタ36を0にクリアする。そして、前記分周タイマ35を始動させると、カウンタ36はカウントアップを開始し、前記RAM33に書き込まれている加速データが順次読み出される。この加速データに基づいて、前記モータ31は、速度制御サーボ系Iにより目標位置近傍まで駆動される。次いで、該目標位置近傍まで駆動されたモータ31は、位置決め用の位置制御サーボ系IIにより前記目標位置に位置決めされる。
このように、読み出された前記加減速曲線のデータに従って、モータ31の加減速が行われ、目標位置に位置決めされる。なお、37はモータ駆動回路、38は位置検出器、39は、前記制御回路32からの目標位置データと、前記位置検出器38からの現在位置データとの差を算出する差分器である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のモータ31の位置決め制御装置30にあっては、加減速度がきれいな曲線を描くように、一定時間ごとに加減速曲線のデータを読み出すために、読み出す加減速曲線のデータをすべて計算して、対応するアドレスのRAM33に格納しておく必要がある。すなわち、本発明の時間に対する速度(パルス周波数)変化が、図1のa,bに示すように、加速度が異なる場合、それぞれについて加速度データを計算しなければならない。
このため、目標位置が変化するたびに再計算を行い、その計算結果を再度RAM33に格納しなければならず、加減速度の計算時間およびRAM33へのデータ設定に、時間が長くなるという問題点があった。
【0006】
また、位置決め運転をできるだけ短い時間で、かつ前記モータ31の振動を小さく駆動するためには、振動が起きやすい部分のみ加減速度を緩やかに変化させ、それ以外の部分では、直線的な加減速を行うことが望ましい。特に、パルス指令に対するモータ応答の位置、速度の偏差が、加速度の変化のし始めと変化の終わりで等しくなると、速度が変化したにもかかわらず、該モータ31の状態は、等しく保たれる。
このため、加速度が変化するときの時間は、前記モータ31を組み込む装置30の振動周期と等しくすることが効果的である。
【0007】
しかし、該装置30の振動周期は、使用する機構、負荷などに大きく依存し、予測するのは困難である。このため、該モータ31を組み込む装置30にとって最適な加減速プロフィールを設定するためには、実際に、その装置30を動作させながら設定する加減速プロフィールを調整する必要がある。
【0008】
前記従来のモータの位置決め制御装置30において、このような調整を行うには、そのための加減速曲線データを求める関数を用意し、調整を行うごとに、全ての加減速データを再計算、再設定する必要があるため、制御が難しくなるという問題点があった。
【0009】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、目標位置が変化しても、加減速度の計算時間および書き込み可能なディジタルメモリ(前記RAM)へのデータ設定時間が長くならないパルス発振IC並びにそのICを使用したモータの位置決め制御方法とその装置を提供することにある。
【0010】
本発明の他の目的は、モータの位置決め時間を短く抑えながら、該モータの振動を抑制するとともに、位置決めされるモータの、加減速度が変化する前後での該モータの制御状態が安定なパルス発振IC並びにそのICを使用したモータの位置決め制御方法とその装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、次のとおりである。
【0012】
モータの起動時、加速から等速に切り替わる時、等速から減速に切り替わる時および停止時のような、前記モータの加速度が変化する4つの区間の、移動パルス数およびパルス速度を設定するデータレジスタと、設定された動作指示コマンドにより、起動、加速、定速、減速、停止の指令と、加減速時の前記移動パルス数の制御を行うシーケンス制御回路部と、速度判断部と、加減速制御部と、速度制御部と、パルス生成部と、加速度または減速度を直線的にゆるやかに変化させるための定数が格納されている加減速定数部と、加減速定数選択部とからなり、前記シーケンス制御回路部の動作指示コマンドに起動指令が入力されると、前記データレジスタから前記速度判断部、前記加減速制御部、前記速度制御部および前記パルス生成部に対して、それぞれに対応するパラメータ値を出力して、設定し、前記速度判断部は、前記速度制御部から送出されるパルス周波数カウンタ値と、前記データレジスタから設定された、パラメータ値としてのパルス周波数値とを比較して、前記加減速定数選択部に、セレクト信号を出力し、前記加減速定数選択部は、前記速度判断部から出力されるセレクト信号に従って、前記加減速定数部に設定されている加減速定数を選択して、前記加減速制御部に出力し、前記加減速制御部は、前記データレジスタから設定された、パラメータ値としての加速度または減速度に、前記加減速定数選択部から出力された前記加減速定数と乗算し、その結果を現在の加速度として、前記速度制御部に出力し、前記速度制御部は、前記加減速制御部からの前記加速度に比例した時間ごとに、パルス周波数カウンタを増減し、そのカウンタ値を、前記速度判断部と前記パルス生成部に出力し、前記パルス生成部は、前記速度制御部から出力される前記パルス周波数カウンタ値のパルス信号を生成して、前記モータを駆動するためのパルス信号を出力するパルス発振ICである。
【0013】
前記モータの定加速度域、定速度域および定減速度域の3つで、ひとつの動作を構成するモータの位置決め制御方法において、停止状態から定加速度域に至るまでの区間、定加速度域から定速度域に至るまでの区間、定速度域から定減速度域に至るまでの区間、および定減速度域から停止状態に至るまでの、4つの区間の範囲をそれぞれ別個に、前記パルス発振ICに設定し調整するとともに、モータ駆動部を介して、前記モータに滑らかな動作をさせる前記パルス発振ICを使用したモータの位置決め制御方法である。
【0014】
前記モータの定加速度域、定速度域および定減速度域の3つで、ひとつの動作を構成するモータの位置決め制御装置において、停止状態から定加速度域に至るまでの区間、定加速度域から定速度域に至るまでの区間、定速度域から定減速度域に至るまでの区間、および定減速度域から停止状態に至るまでの4つの区間の範囲をそれぞれ別個に、前記パルス発振ICに設定し調整するとともに、モータ駆動部によって、前記モータに滑らかな動作をさせる前記パルス発振ICを使用したモータの位置決め制御装置である。
【0015】
以上の本発明の構成によれば、図1(a)に示すように、位置決め制御されるモータの加減速曲線のデータで、a)起動時、b)加速から等速に切り替わる時、c)等速から減速に切り替わる時、d)停止時の4箇所に、モータの速度が緩やかに変化するS字状加減速区間1,2,3,4を設ける。この4つのS字状加減速区間1,2,3,4の範囲を指定するだけで、そのS字状加減速区間を設定した部分は、自動的にきれいな加減速曲線を描き、それ以外は、直線的に加減速を行うようにしている。
【0016】
また、使用する負荷を含む前記モータ機構に、最適なプロフィールとなるような調整を可能にするため、前記4つのそれぞれのS字状加減速区間1,2,3,4は、個別に設定ができるようにされている。また、そのときの加速度の変化を図1(b)に、加加速度の変化を図1(c)に示す。
【0017】
モータの駆動では、加速度が変化すると該モータにかかるトルクも変化する。
モータが振動する原因は、該モータにかかるトルクの変動が大きく、パルス指令に対しモータが追従できなくなることが一因である。
本発明では、図1(b)のように加速度の変化を緩やかにすることで、トルク変動を小さくし、前記モータの振動を抑制している。
さらに、前記S字状加減速区間1,2,3,4を、前記位置決め制御装置の振動周期と等しく設定し、加速度が切り替わる前のモータ応答の位置および速度の偏差と、切り替わった後の偏差とを等しくすることが可能である。このときの前記モータの振動の様子を図1(d)に示す。
【0018】
また、前記4つのS字状加減速区間1,2,3,4を個別に設定できるため、図3および図4のそれぞれのa,bに示すように、必要な部分でのみ速度を曲線的に変化させ、加速および減速にかかる時間を短くするように調整ができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
図2ないし図5は、本発明のパルス発振IC並びにそのICを使用したモータの位置決め制御装置の一実施の形態を示す図で、図2は、該パルス発振IC内部の機能ブロック構成図、図3は、前記パルス発振ICから出力させられる制御パルスの周波数変化(モータの速度変化)を説明する図で、図中のaとbとは加速度が異なる場合を示す。図4は、前記パルス発振ICから出力させられる制御パルスの周波数変化(モータの速度変化)を説明する図で、図中のaとbとは、S字状加減速区間の設定が異なる場合を示す。図5は、本実施の形態による前記パルス発振ICを使用したモータの位置決め制御装置の例を示すブロック構成図である。
【0020】
図2において、前記パルス発振IC:ICは、モータMの起動時(S字状加減速区間1)、加速から等速に切り替わる時(S字状加減速区間2)、等速から減速に切り替わる時(S字状加減速区間3)および停止時(S字状加減速区間4)のような加、減速度が変化する4つの区間の、時間に対する移動パルス数やパルス速度などの設定パラメータを、後記各部2,3,4,5に設定するデータレジスタ1と、設定された動作指示コマンドにより、起動、加速、定速、減速、停止の指令と、加、減速時の時間に対する、前記モータMの移動距離を表す移動パルス数の管理または制御を行うシーケンス制御回路部8と、速度判断部2と、加減速制御部3と、速度制御部4と、パルス生成部5と、前記モータMの加速度または減速度に乗算して、該モータMの加、減速度を直線的にゆるやかに変化させるための2進小数で表された定数が格納されている加減速定数部6と、加減速定数選択部7とから成る。
【0021】
前記シーケンス制御回路部8の動作指示コマンドに起動命令が入力される(書き込まれる)と、まず、該シーケンス制御回路8から前記データレジスタ1と、前記速度判断部2と、前記加減速制御部3と、前記速度制御部4と、前記パルス生成部5のそれぞれに対して、動作イネーブル信号が出力される。
前記データレジスタ1は、前記シーケンス制御回路8から動作イネーブル信号の1が入力されると、前記速度判断部2、前記加減速制御部3、前記速度制御部4および前記パルス生成部5に対して、それぞれに対応する設定パラメータ値、すなわち、モータ速度、モータ加速度としてのパルス周波数値や移動距離を表す移動パルス数を出力して設定する。
【0022】
前記速度判断部2、前記加減速制御部3、前記速度制御部4および前記パルス生成部5は、前記シーケンス制御回路8からの動作イネーブル信号が1の間では、発振動作を含めて動作し、動作イネーブル信号が0の間は動作を停止する。
前記動作イネーブル信号が1になると、前記速度制御部4では、パルス周波数カウンタにモータ起動用のパルス周波数値が設定され、該パルス周波数カウンタの値は、前記速度判断部2と前記パルス生成回路5に、時間の経過とともに、逐次出力される。
【0023】
前記速度判断部2は、前記速度制御部4から送出された前記パルス周波数カウンタ値と、前記データレジスタ1から設定された、起動周波数、定速時周波数、加減速度が変化する4つの区間のいずれかのパルス周波数値とを比較して、セレクト信号を、前記加減速定数選択部7に出力する。
前記速度判断部2は、前記パルス周波数カウンタ値が変化するごとに、前記設定されたパルス周波数値と比較して、その都度、セレクト信号を、前記加減速定数選択部7に出力する。
【0024】
前記加減速定数選択部7は、前記速度判断部2から出力されるセレクト信号に従って、前記加減速定数部6に格納されている加減速定数を選択して、該加減速定数を前記加減速制御部3に送出する。なお、前記加減速定数部6には、加速度または減速度に乗算し、該加速度または減速度を直線的に緩やかに変化させるための2進小数で表される定数が格納されている。
【0025】
前記加減速制御部3では、加速時は、前記データレジスタ1から設定された加速度としての設定パルス周波数値を、減速時は、同様に前記データレジスタ1から設定された減速度としての設定パルス周波数値を選択し、前記加減速定数選択部7から送出される加減速定数と乗算し、この結果を、現在の加、減速度として使用し、該加、減速度に比例した周期で、パルス周波数値の加速または減速を支持(または指示)する信号を、前記速度制御部4に出力する。
【0026】
前記速度制御部4は、前記加減速制御部3から出力されたパルス周波数値の信号を受けて、前記パルス周波数カウンタを、前記加速時は起動周波数から1カウントずつアップカウント動作し、定速時はカウント動作を止め、減速時は1カウントずつダウンカウント動作して、そのパルス周波数カウンタ値を前記速度判断部2と前記パルス生成部5に出力するとともに、該パルス周波数カウンタ値により、前記速度判断部2から前記加減速定数選択部7、前記加減速制御部3までの動作を、時間の経過とともに、逐次、繰り返す。
【0027】
前記パルス生成部5は、前記速度制御部4の周波数カウンタ値に比例した周波数の制御パルスを外部に出力し、前記モータMの駆動用の制御信号とする。
同時に、移動パルス数を指定する運転の場合、前記シーケンス制御回路部8は、発振した速度パルス数と減速を開始するパルス数とが等しくなると、減速指示を出力する。また、減速後、発振したパルス数が、設定した移動パルス数と等しくなると運転停止となり、前記データレジスタ1、前記速度判断部2、前記加減速制御部3、速度制御部4およびパルス生成部5に出力されていた動作イネーブル信号が0になる。と同時に、前記各部1,2,3,4,5に対しリセット信号を出力し、前記パラメータ値が設定されている、前記データレジスタ1以外の前記各部2,3,4,5を初期状態に戻している。
【0028】
次に図3および図4を参照して、図2に示す前記パルス発振IC:ICの動作を説明する。
図3は、図2の前記パルス発振IC:ICから出力される制御パルスの、時間に対する速度(パルス周波数)変化を表す図で、図中のaとbとは加速度が異なる場合である。図4は、同様に、図2の前記パルス発振IC:ICから出力される制御パルスの、時間に対する速度(パルス周波数)変化を表す図で、特に、図中のaは、4つの前記S字状加減速区間1,2,3,4が等しいとき、bは、4つの前記S字状加減速区間1,2,3,4に違う値が設定されている場合であり、ここでは、図4について説明する。
【0029】
まず、モータMが停止状態にあるときには、前記速度判断部2、前記加減速制御部3、速度制御部4およびパルス生成部2、3、4、5はリセット状態にある。
起動後、前記シーケンス制御回路部8より、前記加減速制御部3に対して出力されている加減速イネーブル信号が1になり、前記加減速制御部3は加減速可能な状態になる。また、前記パルス生成部5から出力される制御パルス周波数は、前記S字状加減速区間1に入る。なお、前記各S字状加減速区間は、さらに加減速定数を変化させる区間ごとに、区間1,区間2,区間3,区間4のように区別されている。
【0030】
前記速度判断部2内の速度制御回路では、現在のパルス周波数が、S字状加減速区間の第1番目の区間1に対応するパルス周波数であることを表す信号を、前記加減速定数選択部7のセレクタに出力する。
該加減速定数選択部7のセレクタは、この信号をうけて、前記加減速定数部6に格納されている2進小数で表された加減速定数のうち、一番小さい値を選択して前記加減速制御部3に出力する。第2番目、第3番目の区間2,3とパルス周波数が加速していくにつれて、前記速度判断部2の出力信号が変化し、前記加減速定数部6の加減速定数は、だんだん大きい値が選択されていく。
【0031】
前記S字状加減速区間1から直線加速区間に切り替わる時には、選択された加減速定数は1となり、直線加速区間にいる間その値は継続される。さらに加速しS字状加減速区間2に入ると、前記区間1,前記区間2,‥‥‥と運転周波数が属する周波数区間が変化するにつれて、前記加減速定数部6で選択する加減速定数は小さくなっていく。
運転周波数が1に設定した定速周波数と等しくなると、前記シーケンス制御回路部8から前記速度制御部4に対して、出力している加減速イネーブル信号が0になり、該速度制御部4は周波数カウンタ値を一定に保つ。
【0032】
次いで、前記シーケンス制御回路部8が減速開始の状態になると、再び加減速イネーブル信号が1になる。運転周波数が前記S字状加減速区間3に入ると、パルス周波数が減速するにつれて、前記加減速定数部6の加減速定数はだんだん増加していく。該S字状加減速区間3から直線減速区間に切り替わる時には、選択された加減速定数は1となり、直線減速区間にいる間、その値は継続される。
さらに減速して前記S字状加減速区間4に入ると、パルス周波数が減速するにつれて、前記加減速定数はだんだん減少していく。
【0033】
以上のように、4つの前記S字状加減速区間1,2,3,4における加速度の変化は個別に行われる。
図4中のbは、S字状加減速区間3およびS字状加減速区間4が、0のときのパルス周波数変化を表している。このとき、減速は、すべて直線減速区間となるため、前記加減速定数選択部7のセレクタからは、いつも1が出力され、前記加減速制御部3で計算される減速度は、1に設定された減速度と等しい。
【0034】
次に、図5において、前記パルス発振IC:ICを使用したモータの位置決め制御装置20は、前記パルス発振IC:ICと、CPU(中央処理装置)とが内蔵された制御器21と、前記パルス発振IC:ICから入力される前記制御パルスに基づいてモータMを駆動するモータ駆動部22と、前記モータMとから成り、該モータMの定加速度域、定速度域および定減速度域の3つで、ひとつの動作とする。
【0035】
前記モータMの、停止状態から定加速度域に至るまでの区間、定加速度域から定速度域に至るまでの区間、定速度域から定減速度域に至るまでの区間、および定減速度域から停止状態に至るまでの4つの区間の範囲をそれぞれ、4つの前記S字状加減速区間1,2,3,4を別個に、前記パルス発振IC:ICに設定、調整して、前記モータ駆動部22によって、前記モータMに滑らかな動作をさせることができる。
【0036】
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、起動時、加速から定速に切り替わる時、定速から減速に切り替わる時、停止時の4つのS字状加減速区間において、モータの速度が自動的に曲線を描いて変化し、前記S字状加減速区間以外では直線的に変化するため、該モータの位置決め時間を短く抑えながら、該モータの振動を抑制することができる。さらに、前記S字状加減速区間を、該モータを組み込む装置の振動周期と等しくなるように、簡単に調整ができるため、加速度が変化する前と後での、該モータ応答の位置、速度の偏差を等しくし、該モータの状態を安定させることができる。
【0038】
また、そのために必要な設定は、加速度、減速度、4つの前記S字状状加減速区間、加減速モードの7つのデータだけであり、データの計算およびデータレジスタへの設定時間を短くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のパルス発振ICにより発生させられる制御パルスとモータ動作を説明する図で、図1(a)は、該制御パルスの周波数変化(モータの速度変化)を示す図、図1(b)は、該制御パルスの加速度変化を示す図、図1(c)は、該制御パルスの加加速度変化を示す図、図1(d)は、モータ動作を説明する図である。
【図2】本発明のパルス発振IC並びにそのICを使用したモータの位置決め制御装置の一実施の形態を示す図で、該パルス発振IC内部の機能ブロック構成図である。
【図3】本実施の形態により、前記パルス発振ICから発生させられる制御パルスの周波数変化(モータの速度変化)を説明する図で、図中のaとbとは加速度が異なる場合である。
【図4】本実施の形態により、前記パルス発振ICから発生させられる制御パルスの周波数変化(モータの速度変化)を説明する図で、図中のaとbとは、S字状加減速区間の設定が異なる場合である。
【図5】本発明のパルス発振ICを使用したモータの位置決め制御装置の一実施の形態を示すブロック構成図である。
【図6】従来モータの位置決め制御装置により発生させられる制御パルスとモータ動作を説明する図で、図6(a)は、該制御パルスの周波数変化(モータの速度変化)を示す図、図6(b)は、該制御パルスの加速度変化を示す図、図6(c)は、該制御パルスの加加速度変化を示す図、図6(d)は、モータ動作を説明する図である。
【図7】従来装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
IC パルス発振IC
M モータ
1 データレジスタ
2 速度判断部
3 加減速制御部
4 速度制御部
5 パルス生成部
6 加減速定数部
7 加減速定数選択部
8 シーケンス制御回路部
20 パルス発振ICを使用したモータの位置決め制御装置
21 制御器
22 モータ駆動部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pulse oscillation IC for controlling a motor and the like, a motor positioning control method using the pulse IC, and an apparatus therefor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this kind of motor positioning control device, there is a diagram for explaining the change in the frequency of the control pulse with respect to time, which is generated by the device, as shown in FIG. 6, for example. In FIG. 6A, after the motor is started, the motor linearly accelerates at a constant rate and operates at a constant speed, and then decelerates linearly at a constant rate and stops. In FIG. 6A, the portions indicated by
[0003]
However, this problem is solved by the technique disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-19708.
That is, FIG. 7 shows a configuration block diagram of an example of the motor positioning control device. According to FIG. 7, the
[0004]
Thereafter, a frequency dividing constant is set in the programmable
Thus, the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional
For this reason, each time the target position changes, recalculation must be performed, and the calculation result must be stored in the
[0006]
Further, in order to drive the positioning operation in as short a time as possible and to reduce the vibration of the
For this reason, it is effective to make the time when the acceleration changes equal to the vibration period of the
[0007]
However, the vibration period of the
[0008]
In the conventional motor
[0009]
The present invention has been made in view of the above points, and its object is to solve the above problems, and even when the target position changes, calculation time of acceleration / deceleration and data setting in a writable digital memory (RAM) are possible. It is an object of the present invention to provide a pulse oscillation IC that does not take a long time, a motor positioning control method using the IC, and an apparatus therefor.
[0010]
Another object of the present invention is to suppress the vibration of the motor while keeping the positioning time of the motor short, and to perform pulse oscillation in which the control state of the motor to be positioned before and after the acceleration / deceleration changes is stable. It is an object of the present invention to provide an IC and a motor positioning control method and apparatus using the IC.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
[0012]
Data register that sets the number of moving pulses and the pulse speed for the four sections where the acceleration of the motor changes, such as when the motor starts, when switching from acceleration to constant speed, when switching from constant speed to deceleration, and when stopping And a sequence control circuit unit that controls start, acceleration, constant speed, deceleration, and stop commands, the number of movement pulses during acceleration / deceleration, a speed determination unit, and acceleration / deceleration control according to the set operation instruction command Unit, a speed control unit, a pulse generation unit, an acceleration / deceleration constant unit in which constants for linearly changing acceleration or deceleration are stored, and an acceleration / deceleration constant selection unit. When a start command is input to the operation instruction command of the control circuit unit, the data register receives the speed determination unit, the acceleration / deceleration control unit, the speed control unit, and the pulse generation unit. The parameter value corresponding to each is output and set, and the speed determination unit sets the pulse frequency counter value sent from the speed control unit and the pulse frequency as the parameter value set from the data register. The acceleration / deceleration constant selection unit outputs a select signal to the acceleration / deceleration constant selection unit, and the acceleration / deceleration constant selection unit is set in the acceleration / deceleration constant unit according to the select signal output from the speed determination unit. select deceleration constants are, and outputs the deceleration control unit, the deceleration control unit, the set from the data register, the acceleration or deceleration as the parameter value, from the acceleration and deceleration constant selector The output acceleration / deceleration constant is multiplied and the result is output as the current acceleration to the speed control unit. The speed control unit receives the acceleration from the acceleration / deceleration control unit. The pulse frequency counter is incremented or decremented every time proportional to the output, and the counter value is output to the speed determination unit and the pulse generation unit. The pulse generation unit outputs the pulse frequency counter output from the speed control unit. The pulse oscillation IC generates a pulse signal of a value and outputs a pulse signal for driving the motor.
[0013]
In the motor positioning control method that constitutes one operation in the constant acceleration range, constant speed range, and constant deceleration range of the motor, the interval from the stop state to the constant acceleration range, the constant acceleration range is constant. The range from the constant speed range to the constant deceleration range, and the range of the four sections from the constant deceleration range to the stop state are separately set in the pulse oscillation IC. This is a motor positioning control method using the pulse oscillation IC that allows the motor to perform smooth operation through setting and adjustment and a motor drive unit.
[0014]
In the motor positioning control device that constitutes one operation in the three constant acceleration regions, constant velocity regions, and constant deceleration regions of the motor, the interval from the stop state to the constant acceleration region, the constant acceleration region is constant. The pulse oscillation IC is set separately for the range from the constant speed range to the constant deceleration range, and from the constant deceleration range to the stop state. This is a motor positioning control device using the pulse oscillation IC that adjusts and makes the motor operate smoothly by the motor drive unit.
[0015]
According to the above configuration of the present invention, as shown in FIG. 1 (a), the acceleration / deceleration curve data of the motor to be positioned is controlled, a) at startup, b) when switching from acceleration to constant speed, c) When switching from constant speed to deceleration, d) S-shaped acceleration /
[0016]
Further, in order to enable adjustment so as to obtain an optimum profile for the motor mechanism including the load to be used, the four S-shaped acceleration /
[0017]
In driving the motor, when the acceleration changes, the torque applied to the motor also changes.
The reason why the motor vibrates is that the fluctuation of torque applied to the motor is large and the motor cannot follow the pulse command.
In the present invention, as shown in FIG. 1B, the change in the acceleration is moderated to reduce the torque fluctuation and suppress the vibration of the motor.
Further, the S-shaped acceleration /
[0018]
Further, since the four S-shaped acceleration /
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
2 to 5 are diagrams showing an embodiment of the pulse oscillation IC of the present invention and a motor positioning control device using the IC, and FIG. 2 is a functional block configuration diagram inside the pulse oscillation IC, FIG. 3 is a diagram for explaining a frequency change (motor speed change) of a control pulse output from the pulse oscillation IC, and shows a case where acceleration is different from a and b in the figure. FIG. 4 is a diagram for explaining the frequency change (motor speed change) of the control pulse output from the pulse oscillation IC, where a and b in the figure are different in the setting of the S-shaped acceleration / deceleration section. Show. FIG. 5 is a block configuration diagram showing an example of a motor positioning control device using the pulse oscillation IC according to the present embodiment.
[0020]
In FIG. 2, the pulse oscillation IC: IC switches from constant speed to deceleration when the motor M starts (S-shaped acceleration / deceleration section 1) and switches from acceleration to constant speed (S-shaped acceleration / deceleration section 2). Set parameters such as the number of moving pulses and pulse speed with respect to time in the four sections where acceleration and deceleration change, such as at the time (S-shaped acceleration / deceleration section 3) and when stopped (S-shaped acceleration / deceleration section 4) According to the data register 1 set in each
[0021]
When an activation command is input (written) to the operation instruction command of the sequence
When the operation enable
[0022]
The
When the operation enable signal becomes 1, the
[0023]
The
The
[0024]
The acceleration / deceleration constant selection unit 7 selects an acceleration / deceleration constant stored in the acceleration / deceleration
[0025]
The acceleration /
[0026]
The
[0027]
The
At the same time, in the operation of designating the number of movement pulses, the sequence
[0028]
Next, the operation of the pulse oscillation IC: IC shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is a diagram showing the speed (pulse frequency) change of the control pulse output from the pulse oscillation IC: IC of FIG. 2 with respect to time. In FIG. 3, a and b in FIG. FIG. 4 is also a diagram showing the speed (pulse frequency) change of the control pulse output from the pulse oscillation IC: IC of FIG. 2 with respect to time, and in particular, a in the figure is the four S-shaped. B is the case where different values are set in the four S-shaped acceleration /
[0029]
First, when the motor M is in a stopped state, the
After the activation, the acceleration / deceleration enable signal output from the sequence
[0030]
In the speed control circuit in the
Upon receiving this signal, the selector of the acceleration / deceleration constant selection unit 7 selects the smallest value among the acceleration / deceleration constants represented by binary decimal numbers stored in the acceleration / deceleration
[0031]
When switching from the S-shaped acceleration /
When the operating frequency is equal to the constant speed frequency set to 1, the acceleration / deceleration enable signal output from the sequence
[0032]
Next, when the sequence
When the motor further decelerates and enters the S-shaped acceleration /
[0033]
As described above, the acceleration changes in the four S-shaped acceleration /
B in FIG. 4 represents a change in pulse frequency when the S-shaped acceleration /
[0034]
Next, in FIG. 5, the motor
[0035]
From the stop state of the motor M to the constant acceleration range, from the constant acceleration range to the constant speed range, from the constant speed range to the constant deceleration range, and from the constant deceleration range The motor drive is performed by setting and adjusting the four sigmoidal acceleration /
[0036]
Note that the technology of the present invention is not limited to the technology in the above-described embodiment, and may be implemented by means of other modes that perform the same function. The technology of the present invention may be variously modified within the scope of the above-described configuration. Addition is possible.
[0037]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the speed of the motor is reduced in the four S-shaped acceleration / deceleration sections at the time of start-up, when switching from acceleration to constant speed, when switching from constant speed to deceleration, and when stopping. Since the curve changes automatically and changes linearly outside the S-shaped acceleration / deceleration section, vibration of the motor can be suppressed while keeping the positioning time of the motor short. Further, since the S-shaped acceleration / deceleration section can be easily adjusted so as to be equal to the vibration cycle of the apparatus incorporating the motor, the position and speed of the motor response before and after the acceleration changes The deviation can be made equal and the state of the motor can be stabilized.
[0038]
In addition, the only necessary settings for this are acceleration, deceleration, the four S-shaped acceleration / deceleration sections, and acceleration / deceleration mode, and the data calculation and setting time in the data register are shortened. There is an effect that can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a control pulse and motor operation generated by a pulse oscillation IC of the present invention, in which FIG. 1 (a) shows a frequency change (motor speed change) of the control pulse; FIG. 1B is a diagram illustrating a change in acceleration of the control pulse, FIG. 1C is a diagram illustrating a change in jerk of the control pulse, and FIG. 1D is a diagram illustrating a motor operation.
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the pulse oscillation IC of the present invention and a motor positioning control device using the IC, and is a functional block configuration diagram inside the pulse oscillation IC.
FIG. 3 is a diagram for explaining a frequency change (motor speed change) of a control pulse generated from the pulse oscillation IC according to the present embodiment, where a and b in the figure have different accelerations.
FIG. 4 is a diagram for explaining a frequency change (motor speed change) of a control pulse generated from the pulse oscillation IC according to the present embodiment, in which a and b are S-shaped acceleration / deceleration sections; Is different.
FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of a motor positioning control apparatus using the pulse oscillation IC of the present invention.
6A and 6B are diagrams for explaining a control pulse generated by a conventional motor positioning control device and a motor operation. FIG. 6A is a diagram showing a frequency change (motor speed change) of the control pulse. FIG. 6B is a diagram illustrating the change in acceleration of the control pulse, FIG. 6C is a diagram illustrating the change in jerk of the control pulse, and FIG. 6D is a diagram illustrating the motor operation.
FIG. 7 is a block diagram of a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
IC Pulse oscillation IC
Claims (4)
設定された動作指示コマンドにより、起動、加速、定速、減速、停止の指令と、加減速時の前記移動パルス数の制御を行うシーケンス制御回路部と、
速度判断部と、加減速制御部と、速度制御部と、パルス生成部と、加速度または減速度を直線的にゆるやかに変化させるための定数が格納されている加減速定数部と、加減速定数選択部とからなり、
前記シーケンス制御回路部の動作指示コマンドに起動指令が入力されると、前記データレジスタから前記速度判断部、前記加減速制御部、前記速度制御部および前記パルス生成部に対して、それぞれに対応するパラメータ値を出力して、設定し、
前記速度判断部は、前記速度制御部から送出されるパルス周波数カウンタ値と、前記データレジスタから設定された、パラメータ値としてのパルス周波数値とを比較して、前記加減速定数選択部に、セレクト信号を出力し、
前記加減速定数選択部は、前記速度判断部から出力されるセレクト信号に従って、前記加減速定数部に設定されている加減速定数を選択して、前記加減速制御部に出力し、
前記加減速制御部は、前記データレジスタから設定された、パラメータ値としての加速度または減速度に、前記加減速定数選択部から出力された前記加減速定数と乗算し、その結果を現在の加速度として、前記速度制御部に出力し、
前記速度制御部は、前記加減速制御部からの前記加速度に比例した時間ごとに、パルス周波数カウンタを増減し、そのカウンタ値を、前記速度判断部と前記パルス生成部に出力し、
前記パルス生成部は、前記速度制御部から出力される前記パルス周波数カウンタ値のパルス信号を生成して、前記モータを駆動するためのパルス信号を出力する
ことを特徴とするパルス発振IC。Data register that sets the number of moving pulses and the pulse speed for the four sections where the acceleration of the motor changes, such as when the motor starts, when switching from acceleration to constant speed, when switching from constant speed to deceleration, and when stopping When,
A sequence control circuit unit that controls start, acceleration, constant speed, deceleration, stop, and the number of movement pulses during acceleration / deceleration according to the set operation instruction command;
A speed determination unit, an acceleration / deceleration control unit, a speed control unit, a pulse generation unit, an acceleration / deceleration constant unit in which constants for linearly changing acceleration or deceleration are stored, and an acceleration / deceleration constant Consisting of a selection part,
When a start command is input to the operation instruction command of the sequence control circuit unit, the data register corresponds to the speed determination unit, the acceleration / deceleration control unit, the speed control unit, and the pulse generation unit, respectively. Output and set parameter values,
The speed determination unit compares the pulse frequency counter value sent from the speed control unit with the pulse frequency value as a parameter value set from the data register, and selects the acceleration / deceleration constant selection unit. Output signal,
The acceleration / deceleration constant selection unit selects an acceleration / deceleration constant set in the acceleration / deceleration constant unit according to a select signal output from the speed determination unit, and outputs the acceleration / deceleration constant to the acceleration / deceleration control unit ,
The acceleration / deceleration control unit multiplies the acceleration or deceleration as a parameter value set from the data register by the acceleration / deceleration constant output from the acceleration / deceleration constant selection unit, and uses the result as the current acceleration. , Output to the speed control unit,
The speed control unit increases or decreases a pulse frequency counter every time proportional to the acceleration from the acceleration / deceleration control unit, and outputs the counter value to the speed determination unit and the pulse generation unit,
The pulse oscillation IC, wherein the pulse generation unit generates a pulse signal of the pulse frequency counter value output from the speed control unit, and outputs a pulse signal for driving the motor.
動作指示コマンドの設定および加速、定速、減速指示、移動パルス数の管理などを行うシーケンス制御回路部と、
速度判断部と、加減速制御部と、速度制御部と、パルス生成部と、加速度および減速度に乗算し、直線的にゆるやかに変化させるための2進小数で表された定数が入っている加減速定数部と、加減速定数選択部とから成り、
前記シーケンス制御回路部の動作指示コマンドに運転開始命令が書き込まれると、該シーケンス制御回路部から前記データレジスタ、前記速度判断部、前記加減速制御部、前記速度制御部、前記パルス生成部のそれぞれに対して動作イネーブル信号が出力され、
前記データレジスタは、前記動作イネーブル信号が1になったことをうけて、前記速度判断部、前記加減速制御部、前記速度制御部、前記パルス生成部のそれぞれに対して設定パラメータ値を出力し、
前記速度判断部、前記加減速制御部、前記速度制御部、前記パルス生成部のそれぞれは、前記動作イネーブル信号が1の間動作し、0の間停止し、
前記動作イネーブル信号が1になると、前記速度制御部では周波数カウンタに起動周波数を設定し、また、前記周波数カウンタの値は、前記パルス生成部および前記速度判断部に逐次出力され、
前記速度判断部では前記速度制御部から送られてくる周波数カウンタ値と、前記データレジスタに設定された起動周波数、定速時周波数、加減速度が変化する4つの区間とを比較して、前記加減速定数選択部に対するセレクト信号を出力し、
前記加減速定数選択部では、前記速度判断部から出力される前記セレクト信号に従って、前記加減速定数部の加減速定数を選択し、
前記加減速制御部では、加速時は前記データレジスタに設定された加速度を、減速時には減速度を選択し、前記加減速定数選択部から送られる加減速定数と乗算し、この結果を現在の加減速度として使用し、加減速度に比例した周期で周波数の加速または減速を指示する信号を出力し、
前記速度制御部では前記加減速制御部から出力される信号を受けて、周波数カウンタを加速時には起動周波数から1ずつアップカウントし、定速時はカウント動作をとめ、減速時はダウンカウントを行い、
前記パルス生成部では前記速度制御部の周波数カウンタ値に比例した周波数の制御パルスを出力し、前記移動パルス数を指令する運転の場合、前記シーケンス制御回路部では発振したパルス数と、減速を開始するパルス数が等しくなると減速指示を出力し、減速後、発振したパルス数が設定した前記移動パルス数と等しくなると運転停止となり、前記データレジスタ、前記速度判断部、前記加減速制御部、前記速度制御部、前記パルス生成部のそれぞれに出力されていた前記動作イネーブル信号が0になり、前記各部に対しリセット信号を出力し、前記パラメータが設定されている前記データレジスタ以外の前記各部を初期状態に戻すことを特徴とするパルス発振IC。A data register that sets the motor start frequency, constant speed frequency, acceleration, deceleration, four sections where acceleration / deceleration changes, the number of moving pulses, etc.
A sequence control circuit section for setting operation instruction commands and accelerating, constant speed, decelerating instructions, managing the number of moving pulses, etc.
Contains constants expressed in binary decimals for multiplying linearly and slowly by multiplying the speed judgment unit, acceleration / deceleration control unit, speed control unit, pulse generation unit, acceleration and deceleration It consists of an acceleration / deceleration constant part and an acceleration / deceleration constant selection part.
When an operation start command is written in the operation instruction command of the sequence control circuit unit, each of the data register, the speed determination unit, the acceleration / deceleration control unit, the speed control unit, and the pulse generation unit from the sequence control circuit unit An operation enable signal is output for
The data register outputs a setting parameter value to each of the speed determination unit, the acceleration / deceleration control unit, the speed control unit, and the pulse generation unit when the operation enable signal becomes 1. ,
Each of the speed determination unit, the acceleration / deceleration control unit, the speed control unit, and the pulse generation unit operates while the operation enable signal is 1 and stops during 0.
When the operation enable signal becomes 1, the speed control unit sets a starting frequency in a frequency counter, and the value of the frequency counter is sequentially output to the pulse generation unit and the speed determination unit,
The speed judgment unit compares the frequency counter value sent from the speed control unit with the four sections in which the start frequency, constant speed frequency, and acceleration / deceleration set in the data register change, and Outputs a select signal for the deceleration constant selection section,
The acceleration / deceleration constant selection unit selects an acceleration / deceleration constant of the acceleration / deceleration constant unit according to the select signal output from the speed determination unit,
The acceleration / deceleration control unit selects the acceleration set in the data register at the time of acceleration, the deceleration at the time of deceleration, and multiplies the acceleration / deceleration constant sent from the acceleration / deceleration constant selection unit. Used as a speed, outputs a signal that indicates frequency acceleration or deceleration at a cycle proportional to acceleration / deceleration,
In response to the signal output from the acceleration / deceleration control unit, the speed control unit increments the frequency counter by one from the starting frequency when accelerating, stops the count operation at a constant speed, and performs a down count during deceleration.
The pulse generator outputs a control pulse having a frequency proportional to the frequency counter value of the speed controller, and in the case of an operation instructing the number of moving pulses, the sequence control circuit starts the number of pulses oscillated and deceleration. When the number of pulses to be equalized, a deceleration instruction is output. The operation enable signal output to each of the control unit and the pulse generation unit becomes 0, a reset signal is output to each unit, and each unit other than the data register in which the parameters are set is in an initial state. A pulse oscillation IC characterized by being returned to
停止状態から定加速度域に至るまでの区間、定加速度域から定速度域に至るまでの区間、定速度域から定減速度域に至るまでの区間、および定減速度域から停止状態に至るまでの、4つの区間の範囲をそれぞれ別個に、前記パルス発振ICに設定し調整するとともに、モータ駆動部を介して、前記モータに滑らかな動作をさせることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパルス発振ICを使用したモータの位置決め制御方法。In the motor positioning control method that constitutes one operation in three of the constant acceleration range, the constant speed range, and the constant deceleration range of the motor,
Section from stop state to constant acceleration range, section from constant acceleration range to constant speed range, section from constant speed range to constant deceleration range, and from constant deceleration range to stop state The range of each of the four sections is separately set and adjusted in the pulse oscillation IC, and the motor is operated smoothly through the motor drive unit. A motor positioning control method using the pulse oscillation IC described in 1.
停止状態から定加速度域に至るまでの区間、定加速度域から定速度域に至るまでの区間、定速度域から定減速度域に至るまでの区間、および定減速度域から停止状態に至るまでの4つの区間の範囲をそれぞれ別個に、前記パルス発振ICに設定し調整するとともに、モータ駆動部によって、前記モータに滑らかな動作をさせることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のパルス発振ICを使用したモータの位置決め制御装置。In the motor positioning control device that constitutes one operation in three of the constant acceleration range, the constant speed range, and the constant deceleration range of the motor,
Section from stop state to constant acceleration range, section from constant acceleration range to constant speed range, section from constant speed range to constant deceleration range, and from constant deceleration range to stop state The range of each of the four sections is set and adjusted separately for the pulse oscillation IC, and the motor driving unit causes the motor to perform a smooth operation. Motor positioning control device using pulse oscillation IC.
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