JPH052596U - 直流モータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動時間が短くかつ、ラッチアップを発生し
ない直流モータ制御回路を提供する。 【構成】 設定値信号Ｖｓが所定の上限値を越えた場
合、負帰還増幅回路２０の利得を低くし、ラッチアップ
を防止する。そして直流モータ２を負帰還増幅回路２０
から切離し、電源回路５０に接続する。これにより直流
モータ２は急速に回転する。直流モータ２が起動を完了
したらその回転数は負帰還増幅回路２０で制御する。直
流モータ２の停止時は負帰還増幅回路２０の利得を低く
して、直流モータ２を負帰還増幅回路２０から切り離す
と共に、負極性の電圧を有する電源回路に接続する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、調整行程等における治具の駆動を直流モータを使用して行うとき、 そのモータの回転速度調整を行う直流モータ制御回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えば生産ラインにおいて製品の自動調整を行う場合、その調整行程に 応じてその都度、治具を所定箇所に移動させる必要がある。この場合、治具の移 動は直流モータのトルクを利用して行うことが多く、モータ駆動時の負荷の変動 による速度変動を吸収するため、図４に示すようにフィードバック制御を行って いる。

【０００３】 しかし、図３(a)に示す設定値信号Ｖｓを増幅器１に供給して直流モータ２を 駆動したとき、起動時および停止時は大きなトルクが必要なため、直流モータ２ に必要な電圧は図３(c)に示すように瞬間的に大きな電圧になる。この電圧を発 生させるためにはフィードバックループに発生する電圧Ｖｇを図３(b)に示すよ うに急速に立ち上げる必要がある。このためにはフィードバックループに大きな 利得が必要であるが、あまり利得を高くするとフィードバックループがラッチア ップを起こしてしまい、再起動できなくなるという問題がある。このため図４に 示すように増幅器１の利得を決定する抵抗Ｒ１，Ｒ２のうち、抵抗Ｒ２にツェナ ーダイードＺＤを並列に接続し、その両端の電圧をＶ_Lに制限することにより直 流モータ２に供給する電圧を制限している。なお、３は直流モータ２の回転数に 応じた電圧Ｖｇを発生するタコジェネレータである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

このような方法をとると図５(a)に示す設定値信号Ｖｓを供給したとき、また はその供給を停止したとき、図５(c)に示すように起動直後または停止時に直流 モータ２に供給される電圧を（Ｖｓ＋Ｖ_L）、または−Ｖ_Lに低く抑えることがで きるが、フィードバック信号Ｖｇの立ち上がりおよび立ち下りは図５(b)に示す ように遅くなってしまうため、駆動時間が長くなるという課題があった。

【０００５】 本考案はこのような状況に鑑みてなされたもので、駆動時間を短くしながら、 ラッチアップを発生しない直流モータ制御回路を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の直流モータ制御回路は、負帰還増幅回路により直流モータの回転制御 を行う直流モータ制御回路において、直流モータを駆動させる動作電圧が所定値 以上になった時に出力信号を発生する電圧検出手段と、所定の大きさの直流電圧 を発生する電圧発生手段と、電圧検出手段からの出力信号に基づいて負帰還増幅 回路の利得を、この負帰還増幅回路の出力信号が飽和しない値まで低下させたう えで、その負帰還増幅回路を直流モータから切り離すとともに、直流モータを電 圧発生手段に切り換える切換手段を設けたことを特徴とする。

【０００７】

【実施例】

図１は本考案に係る直流モータ制御回路の一実施例を示すブロック図であり、 図４と同一部分は同記号を用いている。１０は外部から供給される設定値信号Ｖ ｓおよび後述するタコジェネレータ３で発生するフィードバック信号Ｖｇのそれ ぞれを所定の割合に低減して分岐する分岐回路、２０は負帰還増幅回路、３０は 直流モータ２に供給する電圧が所定値よりも大きい場合に出力信号を発生する電 圧検出回路（電圧検出手段）、４０は電圧検出回路３０から出力信号が発生した とき負帰還増幅回路２０の利得をその出力信号が飽和しない値まで低下させたう えで、その負帰還増幅回路２０を切り離すとともに、直流モータ２を電源回路５ ０（電圧発生手段）に切り換える切換回路である。

【０００８】 分岐回路１０はフィードバック信号Ｖｇを所定の割合ｋだけ低減させる抵抗Ｒ ３，Ｒ４、設定値信号Ｖｓを同じ割合ｋだけ低減させる抵抗Ｒ５，Ｒ６で構成さ れ、信号低減の割合ｋは０．１〜０．５に設定される。これは安全のため、より 低い値にして増幅器３１に信号を入力するものである。

【０００９】 負帰還増幅回路２０は増幅器２１、抵抗Ｒ１，Ｒ２から構成され、負帰還増幅 回路２０の利得は設定値信号Ｖｓが供給されているときで、モータ起動時および 停止時以外のとき、直流モータ２を所定の速度で回転させる電圧を出力するため 必要な利得となるように抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２によって設定されている。

【００１０】 電圧検出回路３０は増幅器３１、比較器３２および３３、オア回路３４、抵抗 ｒ１，ｒ２によって構成され、設定値信号Ｖｓの正側の振幅が比較器３２に供給 される上限値信号よりも大きい場合、および、負側の振幅が比較器３３に供給さ れる下限値信号よりも大きい場合はオア回路３４から増幅器切換信号を発生し、 更に負側の振幅が比較器３３に供給される下限値信号よりも大きいときは比較器 ３３から極性切換信号も発生するようになっている。増幅器切換信号と極性切換 信号を含めて電圧検出回路３０の出力信号と定義する。ここで抵抗Ｒ１，Ｒ２と ｒ１，ｒ２は、Ｒ１／Ｒ２＝ｒ１／ｒ２に設定されている。上限値と下限値は、 それぞれ起動直後または停止時における（ｋＶｓ（ｒ₁＋ｒ₂）／ｒ₁−ｋＶｇｒ₂ ／ｒ₁）がフィードバックループをラッチアップさせないときの値に対応して設 定されている。

【００１１】 制御回路４０はリレー４１，４２、リレー４１の接点４１ａ，４１ｂ、リレー ４２の接点４２ａから構成されている。このうち、接点４１ａは負帰還増幅回路 ２０の利得をその出力信号が飽和しない値に設定する切換手段を構成し、接点４ １ａが動作したとき負帰還増幅回路２０の利得はほぼ１となる。接点４１ｂは負 帰還増幅回路２０と電源回路５０とを切り換える切換手段を構成している

【００１２】 このように構成された回路において、図２(a)に示す設定値信号Ｖｓが供給さ れた瞬間は直流モータ２が回転していないので、タコジュネレータ３も回転して おらず、フィードバック信号（電圧）Ｖｇは０である。この設定値信号Ｖｓおよ びフィードバック信号Ｖｇはともに分岐回路１０において所定の係数ｋを乗じた 値に低減され、増幅器３１で両者の差（ｋＶｓ（ｒ₁＋ｒ₂）／ｒ₁−ｋＶｇｒ₂／ ｒ₁）が増幅されて比較器３２，３３に供給される。

【００１３】 モータ起動時は設定値信号Ｖｓがフィードバック信号Ｖｇより大きいため、増 幅器３１より正の信号（ほぼｋＶｓ（ｒ₁＋ｒ₂）／ｒ₁）が発生する。このため その電圧が上限値として比較器３２に供給されている電圧よりも大きくなり、比 較器３２から正の出力信号が発生する。この信号はオア回路３４を介してリレー ４１に供給され、リレー４１を励磁するのでその接点４１ａ，４１ｂが図１に示 した位置と反対の位置に動作する。この結果、負帰還増幅回路２０の抵抗Ｒ２が 短絡され、その回路の増幅度（（Ｒ₁＋Ｒ₂）／Ｒ₁）は１になる。増幅度がこの 値であれば増幅器２１は動作が不安定になることもなくまた、ラッチアップを起 こすこともない。

【００１４】 しかし、このままでは負帰還増幅回路２０の出力電圧が低く、直流モータ２は 回転を始めることができないか、回転を始めてもその回転数はきわめて小さな値 である。そこで制御回路４０は接点４１ｂを切換えて直流モータ２を電源回路５ ０のプラス電源（この電源の電圧は直流モータ２を起動するに十分な値に設定さ れている）に接続するので、直流モータ２には図２(c)に示す電圧Ａ₁が供給され る。

【００１５】 この結果、直流モータ２は急速に回転を始め、これによってタコジェネレータ ３から直流モータ２の回転数に対応した信号が発生し、それがフィードバック信 号Ｖｇとして負帰還増幅回路２０に帰還される。帰還されたフィードバック信号 Ｖｇは再び分岐回路１０によって所定の係数ｋが乗ぜられ、増幅器３１を介して 比較器３２に供給される。

【００１６】 この信号Ｖｇは図２ (b)に示すように直流モータ２の回転に伴って増大する。 従って、増幅器３１の入力 （ｋＶｓ（ｒ₁＋ｒ₂）／ｒ₁−ｋＶｇｒ₂／ｒ₁）が小 さくなり、その出力も小さくなる。その結果、比較器３２の出力が論理Ｌに反転 し、リレー４１の励磁が解除され、接点４１ａ，４１ｂが図示の状態に復帰する 。

【００１７】 そしてこのフィードバック信号Ｖｇが増幅器２１に負帰還されてフィードバッ ク制御が行われ、直流モータ２が所定の回転数に制御され、図２(c)に示す電圧 Ｖｓ（１＋Ｒ₂／Ｒ₁）−ＶｇＲ₂／Ｒ₁ が直流モータ２に供給される。すなわち、直流モータ２には起動時だけ大きな電 圧Ａ₁を電源回路５０側から供給し、通常動作時は増幅器２１からモータ動作電 圧Ｖｍ（Ｖｓ）を供給するようにしている。

【００１８】 一方、直流モータ２を停止するとき設定値信号Ｖｓの供給が停止される（図２ （ａ））。しかしながら直流モータ２、従ってタコジェネレータ３は、慣性によ って回転を継続するので、フィートバック信号Ｖｇはまだ高レベルのままとなる 。その結果、 ｋＶｓ＜ｋＶｇ となり、増幅器３１の出力は負となる。これにより、比較器３３の出力が論理Ｈ に反転し、リレー４１と４２が励磁される。

【００１９】 リレー４２の励磁により接点４２ａが電源回路５０のマイナス電源側に切り換 えられる。また、リレー４１の励磁により、上述した場合と同様に、接点４１ａ と４１ｂが切り換えられる。これにより直流モータ２には、図２（ｃ）に示すよ うに、−Ａ₂の電圧が印加され、直流モータ２の回転は急激に制動される。

【００２０】 直流モータ２の回転数の低下に伴ってタコジェネレータ３が出力するフィード バック信号Ｖｇも低下し、増幅器３１の出力の絶対値も小さくなる。その結果、 比較器３３の出力が論理Ｌに反転し、リレー４１と４２の励磁が解除される。こ れにより電圧−Ａ₂の供給も停止され、直流モータ２の回転が停止される。

【００２１】 以上においては、設定値信号Ｖｓとフィードバック信号Ｖｇの差から起動時と 停止時のタイミングを検出するようにしたが、これは直流モータ２の実際の動作 電圧をモニタし、それから起動時と停止時のタイミングを検出する場合と等価で ある。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように本考案の直流モータ制御回路によれば、起動時および停止時に必 要な電圧は電圧発生手段から供給するようにしたので、高精度の制御を行うため 利得が大きい増幅器を使用しながら、ラッチアップを防止し、かつ起動および停 止の時間を短くすることが可能になるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の直流モータ制御回路における一実施例
の構成を示すブロック図

【図２】図１の装置の各部波形を示すグラフ

【図３】従来装置における動作波形の一例を示すグラフ

【図４】従来装置の一例の構成を示す回路図

【図５】図３に示す装置の動作を示す各部波形図

【符号の説明】

１，２１，３１ 増幅器 ２ 直流モータ ３ タコジェネレータ １０ 分岐回路 ２０ 負帰還増幅回路 ３０ 電圧検出回路 ３２，３３ 比較器 ４０ 制御回路 ４１，４２ リレー ５０ 電源回路

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 負帰還増幅回路により直流モータの回転
   制御を行う直流モータ制御回路において、前記直流モー
   タを駆動させる動作電圧が所定値以上になった時に出力
   信号を発生する電圧検出手段と、所定の大きさの直流電
   圧を発生する電圧発生手段と、前記電圧検出手段からの
   出力信号に基づいて前記負帰還増幅回路の利得を、この
   負帰還増幅回路の出力信号が飽和しない値まで低下させ
   たうえで、その負帰還増幅回路を前記直流モータから切
   り離すとともに、前記直流モータを前記電圧発生手段に
   切り換える切換手段を設けたことを特徴とする直流モー
   タ制御回路。