JPH0588198U - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの位相角と、モータの回転に伴う出力
軸の回転角とを、１つの角度検出器によって検出するこ
と。 【構成】 サーボモータ１の回転に対して所定の関数関
係にて回転する軸７と、この軸７の回転角αを検出する
角度検出器８と、前記関数関係を用いて、角度αからサ
ーボモータ１の磁極位置を演算するとともに、この演算
された磁極位置に対応して、適切な位相の電流をサーボ
モータ１に供給する制御装置Ｃとを備える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば、モータの磁極位置を演算によって求めるモータ制御装置 に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ＡＣサーボモータや、サイリスタモータなどでは、固定子と回転子との相対位 置（磁極位置）に対応して、適切な位相を有する電流（位相電流）を電機子に供 給する必要がある。この磁極位置を検出するために、モータには、回転子に直結 された角度検出器が設けられ、通常、モータと一体となっている。そして、検出 された磁極位置に対応した位相電流がモータの各電機子に供給されることによっ て、モータの回転制御が行なわれるようになっている。

【０００３】 ところで、この種のモータを利用して、回転力を外部装置に供給するには、モ ータ回転を減速した出力軸を介する場合が多く、このような場合、出力軸の回転 角を認識し、フィードバックを施してモータを制御する必要がある。 このため、従来では、角度検出器によって検出された磁極位置から出力軸の回 転角を求めていたが、減速比が１より大きく、また、電源のオン・オフや途中で リセット等が行われた場合には、磁極位置と出力軸の回転角とが１対１の対応せ ず、出力軸の回転角を求めることができない、という問題があった。 そこで、本考案の出願人は、特願平３−１３１４６０のモータ制御装置を発明 した。この発明は、通常、モータと一体であった角度検出器を出力軸側に移し、 出力軸の回転角からモータの磁極位置を算出するものであった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、この発明における装置では、モータの回転軸と出力軸との減速 比が一定でなければならないという制約があった。すなわち、モータの回転軸と 出力軸との減速比が一定ではなく、出力軸の回転が複雑な場合には適用できない という問題があった。 この考案は上述した問題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、モ ータの回転軸と出力軸との減速比が一定でない場合でも、モータの磁極位置と、 このモータの回転に連動する出力軸の回転角とを、１つの角度検出器によって検 出することができるモータ制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案は上述した課題を解決するために、モータの回転に対して所定の関数 関係にて変位する変位手段と、前記変位手段の変位を検出する変位検出手段と、 前記変位検出手段によって検出された変位から前記モータの磁極位置を、前記関 数関係の演算から算出する演算手段と、前記演算手段によって算出された磁極位 置に対応して、適切な位相の電流を前記モータに供給する位相電流供給手段とを 具備することを特徴としている。

【０００６】

【作用】

上述した構成によれば、変位検出手段によって検出された変位手段の変位、例 えば、回転角から、モータの磁極位置が演算される。変位手段を外部へ供給する 出力軸とみなすと、１つの検出器によって、モータの磁極位置と、出力軸の変位 とを得ることができる。

【０００７】

【実施例】

以下、図面を参照してこの考案の一実施例について説明する。図１は、この実 施例の構成を示す正面図である。この図において、１は、位相電流によって回転 制御されるサーボモータであり、この一端において、固定軸２を中心として回動 自在に取り付けられている。サーボモータ１の他端において、その回転軸３と送 りネジ軸４とが直結されており、さらに、送りネジ軸４にはブロック５の雌ネジ 部５ａとが係合されている。６はリンクであり、その一端はブロック５の側面に 固定された軸５ｂに対して回動自在に取り付けられている一方、その他端は軸７ に固着されている。軸７は、図示せぬ外部装置に接続されて、サーボモータ１の 回転出力を供給するものであり、角度検出器８の検出軸８ａと直結されている。 角度検出器８は、図示せぬ基台に固定されているものであり、直線Ｐと直線Ｑと のなす角度αを検出する。ここで、直線Ｐは、固定軸２と検出軸８ａを結ぶもの であり、直線Ｑは、軸５ｂと検出軸８ａとを結ぶものである。

【０００８】 このような構成において、サーボモータ１の回転軸３が回転すると、この回転 は送りネジ軸４に伝搬される。ブロック５は、リンク６によってその回転が抑止 されるので、送りネジ軸４に沿って左右に移動する。このとき、リンク６は検出 軸８ａとともに、軸２を中心にしてサーボモータ１自体を回動させる。この様子 を破線で示す。

【０００９】 制御装置Ｃは、各種演算を行うためのマイコン（各種レジスタ、一時記憶装置 等を含む）や、サーボモータ１に位相電流を供給する電流供給回路等とからなり 、角度検出器８によって検出された角度αから、サーボモータ１の磁極位置を演 算し、これに対応した適切な位相電流を供給する。

【００１０】 次に、この制御装置Ｃ内のマイコンの動作について図２および図３を参照して 説明する。図２は、この動作を説明するために、図１を簡略化したものであり、 図１と同一の部分には同一の符号が付与されている。 この図において、Ｌ₁は固定軸２と回転軸３の末端との距離、Ｌ₂は回転軸３の 末端と軸５ｂとの距離であり、前述したように、回転軸３の回転にともなって、 Ｌ₂ の値は変化する。Ｒは固定軸２と検出軸８ａとの距離であり、ｒは軸５ｂと 検出軸８ａとの距離、すなわち、リンク６の長さである。

【００１１】 ここで、検出角αからサーボモータ１の位相角θ（０≦θ＜２π）、すなわち 、磁極位置を求める方法について説明する。 説明のために、Ｌ₂ ＝０のときにθ＝０（以下、この状態を初期状態という） 、すなわち、図１におけるブロック５が送りネジ軸４の左端に位置する状態にお いて、位相角θを０とすると、回転数も含む一般的な位相角θ’（０≦θ’）は 、 θ’＝２π・ｎ＋θ ……（A1） となる。ここで、ｎは、回転軸３が初期状態から何回転したかを示す正整数で ある。すなわち、位相角θ’は初期状態からの回転位相を示す。

【００１２】 次に、送りネジ軸４のネジピッチ、すなわち、回転軸３の１回転あたりブロッ ク５の移動量をＰとすると、距離Ｌ₂は、

【数１】 と表せる。したがって、位相角θ’は、

【数２】 となる。

【００１３】 一方、固定軸２、軸５ｂおよび検出軸８ａを各々頂点とする三角形に注目する と、三角形の加法定理によって、次式が成立する。 （Ｌ₁＋Ｌ₂）²＝ Ｒ²＋ｒ²−２Ｒｒ・ｃｏｓα ……（A4） そして、（Ｌ₁＋Ｌ₂）＞０を考慮して、式（A4）から距離Ｌ₂を求めると、 Ｌ₂ ＝（Ｒ²＋ｒ²−２Ｒｒ・ｃｏｓα）^1/2−Ｌ₁ ……（A5） となる。この式を式（A3）に代入すると、位相角θ’は

【数３】 となる。α以外は定数であるので、制御装置Ｃは、角度αを角度検出器８によ って検出するのみによって、位相角θ’を算出することができ、この算出された 位相角θ’に基づいて、サーボモータ１に適切な位相電流を供給する。

【００１４】 ところで、式（A1）に示すように、位相角θ’には、回転数情報を示すｎが含 まれている。そこで、この位相角θ’からｎとモータ回転子の位相角θとを求め る一例について、図３に示すフロチャートを参照して説明する。この動作は、前 述の位相角θ’と同様に、制御装置Ｃ内のマイコンにて行なわれる。

【００１５】 まず、レジスタｎの値が「０」にセットされ、式（A6）によって得られた位相 角θ’の値がレジスタθ’に格納される（ステップＳＰ１）。次に、レジスタθ ’の値が、０≦θ’＜２πであるか否かが判別される（ステップＳＰ２）。この 判別結果が「ＹＥＳ」の場合に処理はステップＳＰ３に進み、レジスタθにレジ スタθ’の値が格納されて、このルーチンは終了する。このレジスタθの値は、 求めるべき位相角θに一致するものであり、この値に基づいた位相電流が、サー ボモータ１（図１参照）に供給される。また、このとき、レジスタｎに格納され ている値は、回転軸３（図１参照）が初期状態から何回転したかを示す。 一方、ステップＳＰ３における判別結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳＰ ４に進み、レジスタｎの値が１だけインクリメントされるとともに、レジスタθ ’の値を２πだけ減算した値が新たなレジスタθ’の値としてセットされて、処 理はステップＳＰ２に戻る。すなわち、ステップＳＰ１において格納されたレジ スタθ’の値は、０≦θ’＜２πとなるまで、２πずつ減算され、その都度レジ スタｎの値がインクリメントされ続ける。 このようにして、回転数情報を含む位相角θ’からモータ回転子の位相角θを 求めることができる。

【００１６】 なお、上述した実施例では、回転検出器８は、角度αを検出するものであった が、これに限定されない。すなわち、軸７がサーボモータ１の回転に対して関数 関係にて変位する構成であるならば、この軸７の変位を検出するようにすれば良 い。このように測定された変位を関数に代入することによって、サーボモータ１ の磁極位置を求めることができる。 また、上述した実施例では、軸７の回転は１回転以内となるが、軸７が多回転 するような構成の場合には、角度検出器８に多回転検出型を用いても良い。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したこの考案によれば、モータの回転軸と出力軸との減速比が一定で ない場合でも、モータの磁極位置と、このモータの回転に連動する出力軸の回転 角とを、１つの角度検出器によって検出することができる。したがって、装置全 体のコストを低く抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の構成を示す正面図であ
る。

【図２】図１の概略図である。

【図３】モータ回転子の位相角θを求めるためのフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ サーボモータ（モータ） ３ 回転軸、 ５ ブロック、 ６ リンク、 ７ 軸
（変位手段） ８ 角度検出器（変位検出手段） Ｃ 制御装置（演算手段、位相電流供給手段） θ 位相角（磁極位置） α 角度（変位）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転に対して所定の関数関係に
   て変位する変位手段と、 前記変位手段の変位を検出する変位検出手段と、 前記変位検出手段によって検出された変位から前記モー
   タの磁極位置を、前記関数関係の演算から算出する演算
   手段と、 前記演算手段によって算出された磁極位置に対応して、
   適切な位相の電流を前記モータに供給する位相電流供給
   手段とを具備することを特徴とするモータ制御装置。