JPS61128780A - モ−タの停止制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、モータを停止させることを指令する停止指令
が与えられた時に該モータを所定の位置で正確に停止さ
せるように制御するモータの停止制御装置に関するもの
である。

［従来の技術］ ブラシレス直流モータ等により駆動される被駆動部材を
一定の位置で停止させる必要がある場合には、定位置に
設定された制動開始位置に被駆動部材が達した時にモー
タに制動をかけて、被駆動部材を一定の制動距離だけ移
動させた後に停止させるようにしている。この場合装置
の小形化を図る為には、モータを停止させることを指令
する停止指令が与えられた後モータをできるだけ速やか
に、しかも所定の位置で正確に停止させるように制御し
て被駆動部材の制動距離を極力短くする必要がある。

そこで、停止指令が与えられた時にモータを逆方向に駆
動する向きの制動電流をモータに供給してモータの回転
数（ｒｐｍ＞を急速に低下させる、いわゆるブラッキン
グ制御が行なわれている。ブランキング制御によりモー
タを停止させる場合には、制動電流を流し続けるとモー
タが逆転状態になって装置を破損したり、被駆動部材の
停止位置がずれたりするため、モータの回転数が零にな
ったことを検出してモータが逆転状態になる前に制動電
流の供給を停止させるようにする必要がある。

そのため、従来は、９０度位相が異なるパルスを発生す
る２相のロータリエンコーダや回転数に比例した電圧を
出力する速度発電機を用いてモータの回転数が零になっ
たことを検出し、モータの回転数が零になったことが検
出された時に制動電流の供給を停止してモータを所定位
置で停止させるようにしていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、ブラッキング制御を行ってモータを停止
させる停止制御装置の回転数検出手段として小形で安価
な１相のロータリエンコーダを用いることが考えられる
。しかしながら、１相のロータリエンコーダは回転方向
の如何に拘らず同じ様なパルスを発生するため、ブラッ
キング制御によりモータが逆転状態になった時に該逆転
状態を検出することができないし、モータの回転数が零
になったことを正確に検出することもできない。

従ってブランキング制御を行なう場合に回転数検出手段
として１相ロータリエンコーダを用いると、モータの停
止位置を正確に制御することができないだけでなく、場
合によってはモータが逆転して装置を破損させる虞れが
ある。そのため、従来は、前述のように、回転数検出手
段として大形で高価な２相ロータリエンコーダや速度発
電機を用いており、装置が大形化する上にコストが高く
なるという問題があった。

本発明の目的は、小形で安価な１相のロータリエンコー
ダを用いてしかもモータの停止位置を正確に制御するこ
とができるようにした、ブラッキング制御によるモータ
の停止制御装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段〕 上記の問題を解決するための本発明の構成を第１図を参
照して説明すると、同図において、１はモータを停止さ
せるべきことを指令する停止指令が与えられた時に制動
指令信号を発生する制動指令発生手段、ＲＥはモータの
回転を検出する１相ロータリエンコーダ、２はロータリ
エンコーダＲＥの出力パルスからモータの回転数が第１
の設定回転数まで低下したことを検出して制動電流切替
指令信号を発生する制動電流切替指令発生手段、３はロ
ータリエンコーダの出力パルスからモータの回転速度が
第２の設定回転数まで低下したことを検出して演算指令
信号を発生する演算指令発生手段である。また４は演算
指令信号が発生した時にモータを停止させるまでに要す
る時間を遅延時間として算出する遅延時間演算手段、５
は演算手段３により算出された遅延時間が経過した時に
制動Ｉｆ流供給停止指令信号を発生する停止指令発生手
段であり、上記制動指令信号と、制動電流切換指令信号
と、制動電流供給停止指令信号とが制動電流供給制御手
段６に与えられる。

制動電流供給制御手段６は、制動指令信号が発生した時
にモータを逆方向に駆動する向きの第１の制動電流を該
モータに供給し、制動電流切換指令信号が発生した時に
モータに供給する制動電流を前記第１の制ｖＪ電流から
該第１の制動電流より小さい第２の制動電流に切換え、
制動電流供給停止指令信号が発生した時にモータへの制
動電流の供給を停止させるようにモータへの制動電流の
供給を制御する。

［発明の作用］ 上記の構成において、停止指令が与えられると、制動指
令発生手段１が制動指令信号を発生し、この時制動電流
供給制御手段６がモータに第１の制動電流を供給するよ
うにモータへの通電回路を制御する。これによりモータ
の回転数は急速に低下していく。本明細書ではこれを１
次ブラッキングモードという。モータの回転数が第１の
設定回転数まで低下すると、制動電流切換指令発生手段
２が制動電流切換指令信号を出力する。この時制動電流
供給制御手段６は制動電流を第１の制動電流から該第１
の制動電流より小さい第２の制動電流に切換え、モータ
の回転数の低下の割合いを上記１次ブラッキングモード
における低下の割合いより緩かにする。本明細書ではこ
れを２次ブラッキングモードという。２次ブラッキング
モードにおいてモータの回転数が第２の設定回転数まで
低下すると、演算指令発生手段３が演算指令信号を発生
する。この時遅延時間演算手段４はモータの実回転数と
第２の制動電流が供給されている時のモータの特性（予
め求めておく。）とから、第２の制動電流を流し続けた
場合にモータを停止させるまでに要する時間を遅延時間
として算出する。停止指令発生手段５はこの遅延時間が
経過した後に制動電流供給停止指令信号を発生する。こ
の停止指令信号が発生すると、制動電流供給制御手段６
は制動電流の供給を停止させる。この時モータの回転数
は略零になっているので、モータが逆転することは無い
。

ブランキング制御によりモータに制動をかける場合、モ
ータを速やかに減速させる為にはできるだけ大きな制動
電流を流す必要がある。ところが、制動Ｔｉ流を余り大
きくすると過制動状態になってモータが停止せずに逆転
状態になることがあり、停止位置を正確に制御すること
ができない。本発明においては、ブラッキング制御を１
次ブラッキングモードと２次ブラッキングモードとに分
けて、モータが停止寸前の速度に減速するまでは急減速
を行い、その後制動電流を小さくして比較的緩かに減速
するようにしたので、過制動状態を生じること無くモー
タの停止位置を正確に制御することができる。従って第
１の制動電流は例えばモータの逆方向全負荷電流に設定
してモータの減速割合いを充分に大きくすることができ
、停止寸前の速度まで急速に減速することができる。ま
た、本発明においては、モータに第２の制動電流を流す
２次ブラッキングモードにおいて、モータの回転数が略
零になるまで制動電流を流し続けるので、モータを速や
かに停止させることができ、モータを短い制動距離で、
しかも所定位置で正確に停止させることができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図で、
同図において１は制動指令発生手段であり、この制動指
令発生手段１はモータを停止すべきことを指令する停止
指令が与えられた時に制動指令信号を発生する。ＲＥは
モータに取付けられた１相のロータリエンコーダで、モ
ータの回転数に伴って発生周期が変化するパルスを出力
する。

１０はロータリエンコーダからパルスが入力されたか否
かを判定するパルス入力判定手段で、該パルス入力判定
手段はロータリエンコーダＲＥがパルスを出力する毎に
パルス間隔演算手段１１に演算指令を与える。パルス間
隔演算手段１１はロータリエンコーダからパルスが発生
する毎に該パルスの発生時刻と前回のパルス発生時刻と
の間の時間差を演算し、パルス間隔Ｔを随時算出してい
る。

このパルス間隔はモータの回転数に反比例して変化する
ので、該パルス間隔からモータの回転数を検出すること
ができる。

パルス間隔演算手段１１の出力は第１のパルス間隔判定
手段１２及び第２のパルス間隔判定手段１３に入力され
る。第１のパルス間隔判定手段１２は制動電流切換指令
発生手段２を構成するもので、ロータリエンコーダの出
力パルスの間隔Ｔが第１の設定値Ｔ　Ｎ１１以上になっ
た時に制動電流切換指令信号を出力する。また第２のパ
ルス間隔判定手段１３は、演算指令発生手段３を構成す
るもので、パルス間隔Ｔが第２の設定値ＴＮＬ２以上に
なった時に演算指令信号を出力する。

上記演算指令信号は遅延時間演算手段４に与えられる。

この時演算手段４は、その時のモータの実回転数（パル
ス間隔Ｔから求められる。）と、モータの制動時の減速
特性とから、制動電流を流し続けた場合にモータの回転
速度が零になるまでに要する時間を遅延時間ＴＯとして
算出する。この遅延時間ＴＯを示す信号はタイマセット
指令信号としてタイマ手段１４に与えられ、これにより
タイマ手段１４の時限がＴ口にセットされて該タイマ手
段が時限動作を開始する。

タイマ手段１４はその時限動作を完了した時に時限動作
終了信号を出力する。タイマ手段１４の出力はタイマ出
力判定手段１５に与えられ、該タイマ出力判定手段１５
は、時限動作終了信号が出力された時に制動電流供給停
止指令信号を出力する。本実施例では、タイマ手段１４
とタイマ出力判定手段１５とにより停止指令発生手段５
が構成されている。

上記制動指令信号と制動電流切換指令信号と制動電流供
給停止指令信号とは制動電流供給制御手段６に入力され
ている。制動電流供給！１１１Ｕ手段６は、制動指令信
号が発生した時にモータを逆方向に駆動する向きの第１
の制動電流を該モータに供給し、制動電流切換指令信号
が発生した時にモータに供給する制動電流を第１の制動
電流から該第１の制動電流より小さい第２の制動電流に
切換え、制動電流供給停止指令信号が発生した時にモー
タへの制動電流の供給を停止させるようにモータへの通
電回路１６を制御する。

第２図に示した各手段はマイクロコンピュータを用いて
実現することができる。各手段をコンピュータを用いて
実現する場合の制御アルゴリズムを示すフローチャート
を第４図に示してあり、この場合の制御装置の動作を示
す線図を第３図に示しである。以下、第２図乃至第４図
を参照して上記実施例の動作を説明する。

モータの回転数Ｎが一定の時には、第３図８に示したよ
うにロータリエンコーダＲＥが一定の間隔ｔｏでパルス
Ｐｏ　、　Ｐｏ　、・・・を発生している。

時刻ｔａでモータを停止させるべきことを指令する停止
指令が与えられると、制動指令発生手段１が制動指令信
号を発生する。この時制動電流供給制御手段６はモータ
通電回路に第１の制動電流を流す指令を与える。この第
１の制！ｌＪ電流はモータを逆方向に駆動する極性の電
流であり、通常は全負荷電流に相応する大きさくモータ
にパルス波形の制動電流が与えられる場合には、デユー
ティを１００％とする。）に設定しておく。従って第３
図Ａに示すように、時刻ｔａで停止指令が与えられると
、モータの回転数Ｎは急激に低下していく（１次ブラッ
キングモード）。この間ロータリエンコーダＲＥの出力
パルスＰ１　、　Ｐ２　、・・・の間隔は、ｔｌ　、　
ｔ２　、・・・のように順次長くなっていく。

これらのパルス間隔はパルス間隔演算手段１１により逐
次算出されて第１及び第２のパルス間隔判定手段１２及
び１３に与えられる。モータの回転数Ｎが第１の設定回
転数以下になって、第１のパルス間隔判定手段１２が、
時刻ｔａにおいてパルス間隔Ｔがｔ３　（≧ＴＮＬ１　
＞ｔ２　）になったことを検出すると、該第１のパルス
間隔判定手段１２が制動電流切換指令信号を出力する。

この時制動電流供給制御手段６は、制動電流を第１の制
動電流より小さい第２の制動電流（極性は第１の制動電
流と同じ、、）に切換えるようにモータ通電回路１６を
制御する。従って第３図Ａに示したように、時刻ｔｂ以
降は回転数Ｎの低下が比較的緩かになり、回転数Ｎは徐
々に零に近付いていく。

モータの回転数Ｎが第２の設定回転数以下になり、第３
図Ｂに示したように、時刻ｔｃにおいてパルス間隔Ｔが
ｔ５　　（≧ＴＮＬ２　＞　ｔ４　）になると、第２の
パルス間隔判定手段１３が演算指令信号を出力する。こ
の時遅延時間演算手段４は、時刻ｔＣにおけるモータの
実回転数（パルス間隔ｔ５から求まる。）と制動時のモ
ータの特性とから、第２の制動電流を流し続けた場合に
モータの回転数が零になるまでに要する時間を遅延時間
Ｔｏとして算出する。演算手段４が遅延時間ＴＯを算出
すると、タイマ手段１４がセットされ、該タイマ手段が
時限動作を開始する。そして、タイマ手段１５の時限動
作が終了すると（時刻ｔｃから遅延時間ＴＯが経過する
と）、タイマ手段１４が時限動作終了信号を出力し、タ
イマ出力判定手段１５が制動電流供給停止指令信号を出
力する。この時、制動電流供給制御手段６は第２の制御
ｉ！！電流の供給を停止させるようにモータ通電回路１
６を制御する。従って時刻ｔｃから遅延時間ＴＯが経過
すると、モータの回転数Ｎが零になると同時に第２の制
動電流の供給が停止されて、モータの逆転が阻止される
。

上記の実施例において、時刻ｔｃにおいてモータの制動
電流を零にすることも考えられるが、この場合は第３図
Ａに破線で示したように時刻ｔｃ以降はモータが制動を
かけられることなく惰性で回転するので、モータの停止
時刻ｔａが遅れ、制動距離が長くなる。これに対し、本
発明のように時刻ｔｃで算出した所定の遅延時間ＴＯの
間制動電流を流し続けるようにすると、モータの停止時
刻ｔｄを早めることができ、制動距離を短縮することが
できる。

上記の実施例では、ロータリエンコーダの出力パルスの
間隔を算出して該パルス間隔が第１の設定時間ＴＮ１．
１以上になったこと及び第２の設定時間７８１２以上に
なったことをそれぞれ検出することにより、モータの回
転数が第１及び第２の設定回転数以下になったことを検
出しているが、これらの検出をタイマ手段を用いて行う
こともできる。

第５図乃至第７図はモータの回転数が第１の設定回転数
及び第２の設定回転数まで低下したことをそれぞれタイ
マ手段を用いて検出するようにした本発明の実施例を示
したもので、第５図はその構成を示すブロック図である
。

この実施例においては、パルス入力判定手段１０が第１
のタイマ手段２１及び第２のタイマ手段２２にタイマセ
ット指令を与える。第１のタイマ手段２１及び第２のタ
イマ手段２２はそれぞれ第１の時限ＴＮＬ１及び第２の
時限ＴＮＬ２　（＞ＴＮＬＩ　）を有していて、タイマ
セット信号が与えられる毎にセットされて時限動作を開
始し、それぞれの時限動作が終了する前に再セットされ
た時には、時限動作を再度零から開始するようになって
いる。

この様なタイマ手段は、例えばリトリガブルマルチバイ
ブレータを用いてハードウェアで実現することができ、
またマイクロコンピュータを用いてソフトウェアにより
実現することもできる。

第５図に示した実施例において、第１及び第２のタイマ
手段２１及び２２はそれぞれ時限動作を終了した時に時
限動作終了信号を出力する。第１及び第２のタイマ手段
からそれぞれ得られる時限動作終了信号は第１及び第２
のタイマ出力判定手段２３及び２４に与えられる。第１
及び第２のタイマ出力判定手段２３及び２４はそれぞれ
第１及び第２のタイマ手段２１及び２２が時限動作終了
信号を出力した時に制動電流切換指令信号及び演算指令
信号を出力する。即ち、この実施例では、第１のタイマ
手段２１及び第１のタイマ出力判定手段２３により制動
電流切換指令発生手段２が構成され、第２のタイマ手段
２２及び第２のタイマ出力判定手段２４により演算指令
発生手段３が構成されている。

上記演算指令信号は遅延時間演算手段４に与えられ、該
演算手段はモータの実回転数（ロータリエンコーダＲＥ
の出力パルスのパルス間隔から算出する。）とモータの
制動特性とから遅延時間ＴＯを算出する。

遅延時間演算手段４は停止指令発生手段５を構成する第
３のタイマ手段２５の時限をＴＯにセットする。第３の
タイマ手段２５はセットされると同時に時限動作を開始
し、時限動作の終了時に制動電流供給停止指令信号を出
力する。

第７図は第５図の各手段をマイクロコンピュータを用い
て実現する場合の制御アルゴリズムを示したものである
。すなわち、時刻ｔａで停止指令が与えられて制動指令
が発せられると、モータに第１の制動電流が与えられ、
該モータの回転数は急速に低下し−ていく。モータが一
定の回転数で回転している時にはロータリエンコーダＲ
Ｅの出力パルスＰＯの間隔がｔｏ（一定）であるが、モ
ータに制動電流が与えられると、ロータリエンコーダの
出力パルスＰ１　、　Ｐ２　、・・・の発生間隔ｔ１゜
ｔ２．・・・が順次長くなっていく。ロータリエンコー
ダがパルスを発生する毎に第１及び第２のタイマ手段に
セット指令が与えられ、各タイマ手段がセットされる。

第１及び第２のタイマ手段２１及び２２はロータリエン
コーダがパルスを発生する毎にセットされて時限動作を
開始するが、時限動作を終了する前に再セットされた場
合には時限動作終了信号を出力することなく再び零から
時限動作を開始する。モータの回転数が第１の設定回転
数以下になると、パルス間隔が第６図Ｂのｔ３のように
第１の設定値Ｔ　ＮＬ１以上になる為、パルスＰ３が発
生する以前の時刻ｔｂで第１のタイマ手段２１が時限動
作を終了する。従って第１のタイマ手段２１は時刻ｔｂ
で時限動作終了信号を出力し、この時第１のタイマ出力
判定手段２３は制動電流切換指令信号を出力する。

次にモータの回転数が第２の設定値以下になってロータ
リエンコーダの出力パルスの間隔が第６図に示すｔ５の
ように第２の設定値Ｔ　ＮＬ２以上になると、ロータリ
エンコーダがパルスＰ５を発生する以前の時刻ｔｃで第
２のタイマ手段２４が時限動作を終了し、第２のタイマ
出力判定手段２４が演算指令信号を出力する。この時遅
延時間演算手段４は、時刻ｔｃの直前で発生したパルス
Ｐ４の立上がり時刻におけるモータの回転数（パルス間
隔ｔ４から求める。）とモータに第２の制動電流を流し
た場合の制動特性とから、先ずパルスＰ４の立上がり時
刻からモータが停止するまでに要する時間Ｔｄを算出し
、この時間Ｔｄから設定時間ＴＮＬ２を差引いて遅延時
間ＴＯを算出する。

遅延時間演算手段４は第３のタイマ手段２５の動作時限
をＴＯにセットし、該第３のタイマ手段の時限動作を開
始させる。時刻ｔｄで第３のタイマ手段２５が時限動作
を終了すると、該タイマ手段が制動電流供給停止指令信
号を出力し、制動電流供給制御手段６が制動電流の供給
を停止させる。

上記の各実施例において、各手段をマイクロコンピュー
タを用いて構成するとしたが、演算手段以外の各手段は
ハードウェアにより構成することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、モータのブラッキング
制御を行う際に最初大きい第１の制動電流を流し、モー
タの回転数が第１の設定回転数まで低下した時に制動１
流を第１の制御１Ｊ電流より小さい第２の制動電流に切
換えることにより、モータが停止間際の速度に減速する
まで急減速を行い、その侵比較的緩かに減速するように
したので、過制動状態を生じること無くモータの停止位
置を正確に１ｉＮＩｌすることができる。従って第１の
制動電流は例えばモータの逆方向全負荷電流に設定して
モータの減速割合いを充分に大きくすることができ、減
速に要する時間を短くすることができる。

しかも本発明においては、モータに第２の制動電流を流
すモードにおいて、モータの回転数が略零になるまで制
動電流を流し続けるので、モータを速やかに停止させる
ことができ、モータを短い制動距離で、しかも所定位置
で正確に停止させることができる。更に、本発明によれ
ば、これらの制御を行う為に必要な回転情報を１相のロ
ータリエンコーダを用いて得ることができるので、装置
の小形化とコストの低減とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すブロック図、第３図、は同実施例の
動作を説明するための線図、第４図は同実施例を構成す
る各手段をマイクロコンピュータを用いて実現する場合
の制御アルゴリズムを示すフローチャート、第５図は、
本発明の他の実施例を示したブロック図、第６図は同実
施例の動作を説明するための線図、第７図は同実施例を
構成する各手段をマイクロコンピュータを用いて実現す
る場合の制御アルゴリズムを示すフローチャートである
。 １・・・制動指令発生手段、２・・・制動電流切換指令
発生手段、３・・・演算指令発生手段、４・・・遅延時
間演算手段、５・・・停止指令発生手段、６・・・制動
電流第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モータを停止させるべきことを指令する停止指令が与え
   られた時に制動指令信号を発生する制動指令発生手段と
   、 前記モータの回転を検出する１相ロータリエンコーダと
   、 前記ロータリエンコーダの出力パルスからモータの回転
   数が第１の設定回転数まで低下したことを検出して制動
   電流切替指令信号を発生する制動電流切替指令発生手段
   と、 前記ロータリエンコーダの出力パルスからモータの回転
   数が第２の設定回転数まで低下したことを検出して演算
   指令信号を発生する演算指令発生手段と、 前記演算指令信号が発生した時にモータを停止させるま
   でに要する時間を遅延時間として算出する遅延時間演算
   手段と、 前記演算手段により算出された遅延時間が経過した時に
   制動電流供給停止指令信号を発生する停止指令発生手段
   と、 前記制動指令信号が発生した時に前記モータを逆方向に
   駆動する向きの第１の制動電流を該モータに供給し、前
   記制動電流切換指令信号が発生した時に前記モータに供
   給する制動電流を前記第１の制動電流から該第１の制動
   電流より小さい第２の制動電流に切換え、前記制動電流
   供給停止指令信号が発生した時に前記モータへの制動電
   流の供給を停止させる制動電流供給制御手段とを具備し
   たことを特徴とするモータの停止制御装置。