JPS62154117A - モ−タ位置決め処理装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、直流モータの位置決め処理装置に係わり、特
に直流モータのスタート時および減速時の速度制御を改
良したモータ位置決め処理装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

この種の装置には幾つかのモータ位置決め処理装置が開
発されている。その１つは、中央演算処理装置ｆ　（Ｃ
ＰｔＪ）　、メモリ、入出カキ−およびデータ伝送部付
きＩ１０ボート等を持ったｔｆｌ置決めデータ送信側と
、このＩ１０ボートからデータを受は取ってＤ／Ａ変換
回路によりアナログ信号に変換した後、これをサーボア
ンプ等を通して直流モータの速度制−を行うモータ駆動
側とが通信線により接続され、データ送信側では予めメ
モリテーブル上に加速時の速度関数データおよび通常運
転時の速度制御データを記憶するとともに、ＣＰＵがメ
モリテーブルからデータを読み出してモータ駆ａ１１に
伝送し、直流モータの回転速度を制御している。

他のもう１つは、Ｄ／Ａｉ！飽和方式を用いたものがあ
る。この方式は、第５図および第６図に示すようにＣＰ
ＵＩがメモリ２から初期値データを読み出してＩ１０ボ
ート３を介してダウンカウンタ４に図示点１１ａのよう
にセットし、このダウンカウンタ４の出力をＤ／Ａ変換
回路５によりアナログ化してオペアンプ６を通してサー
ボアンプ７に加えると、このオペアンプ６の出力は第６
図に示すようにインパルス的に立上がって直ちに飽和域
に入り、これにより直流モータ８は一定速度で回転１１
１１１１される。この状態においてダウンカウンタ４が
エンコーダ９から回転量に比例する回転パルスを受ける
と図示Ｃのように順次ダウンしていき、オペアンプ６の
飽和域すよりも小さくなると、ダウンカウンタ４の出力
低下に伴ってオペアンプ６の出力は図示ｄのように２次
曲線的に低下し、これにより直流モータ４の出力が零と
なったところで直流モータ８は停止する。この間ダウン
カウンタ４の出力が零に収束するまでに長時間を要する
ので、停止位置付近でゲインを島めて収束を速めること
によりサーボロックを行ない所定位置で停止させるよう
に制御している。

〔背景技術の問題点〕

しかし、前者の位置決め処理装置は、直流モータの回転
中、ＣＰＵがモータ駆動側と常時連絡をとりながらデー
タを伝送する必要があるためにモータ駆動側を完全に独
立させた状態で動作させることができない。また、位置
決めデータ送信側ではメモリに加減速時の速度関数デー
タおよび通常速度制御時の速度指令データを記憶させて
おく必要があるために大きなメモリ容量のものが必要に
なり、かつデータ送信側とモータ駆動側との通信量が多
くなる問題がある。

一方、後者の位置決め処理装置は、ＣＰＵ１がメモリ２
から初期値データを読み出してダウンカウンタ４にセッ
トするだけでよいので、前者の不具合を除去することが
できる。しかし、この構成のものは、インパルス的な立
上りおよび飽和域で使用するためにオペアンプ６として
耐圧の大きなものを使用する必要があり、また飽和域近
傍ではヒステリシスの小さいものを使用する必要があり
、実用面で問題がある。さらに、スタート時にオペアン
プ６の出力がステップ的に立上るために過電流が流れ、
直流モータ８に余分な負荷がかかり１、動作の安定性に
欠ける問題がある。

そこで、従来、サーボアンプ７の出力側に定電流制御回
路を接続し、ある電流値以上の電流が流れた時に電流を
取込んで消費させることにより、直流モータ８側に余分
な電流が流れないようにしたものがあるが、装置全体が
複雑な構成とならざるを得ない。

〔発明の目的〕

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ＣＰＵ等に
より外部から初期値を与えるだけで自動的に直流モータ
を高精度に位置決め制御でき、スタート時および停止時
に２次曲線的に加減速することにより耐圧等を問題にす
ることなくオペアンプを使用し得、また定電流制御回路
を必要とせずに簡単な構成で実現できるモータ位置決め
処理装置を提供することにある。

（発明の概要〕 本発明は、直流モータの始動に必要なモータ始動データ
を初期値として加減速度制御用カウンタに設定するとと
もに、この初期値に前記直流モータの回転量に相応する
信号を加算してＤ／Ａ変換回路を通して前記直流モータ
を速度制御し、また前記加減速度制御用カウンタと前記
Ｄ／Ａ変換回路との間に切換パルス発生回路を設けて予
め切換パルス発生位置データを設定し、前記加減速度制
御用カウンタの出力である直流モータの回転量が前記切
換パルス発生位置に達したとき、切換パルスを発生して
前記加減速度制御用カウンタをクリアするとともに、前
記Ｄ／Ａ変換回路を通常モードから減速モードに設定し
て前記直流モータを減速＆ｌｌＩ御するものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について第１図および第２図を
参照して説明する。第１図は装置全体の構成図、第２図
は第１図に示す切換パルス発生回路の構成図である。第
１図において１１はＣＰＵであって、少なくとも本発明
に係わるモータ位置決め処理装置の初期値データを設定
するために使用するが、本装置以外の演算制御処理にも
使用することは言うまでもない。このＣＰＬｌｌｌから
はバス１２が導出され、これにＲＯＭ（リード・オンリ
ー・メモリ）およびＲＡＭ　（ランダム・アクセス・メ
モリ）等のメモリ１３のほか、Ｉ１０ボート１４が接続
されている。１５は加減速度刺部用カウンタであって、
例えばアップ・カウンタが使用され、エンコーダ１６か
ら直流モータ１７の回転量に比例する回転パルスが入力
されるとアップ計数して出力する機能をもっている。こ
れら各構成要素１１〜１６は本発明装置の要旨となるモ
ータ速度制御手段を構成するもので、予め直流モータ１
７を始動するために必要な最低限に電圧であるモータ始
動データがメモリ１３に記憶され、ｃｐｕｉｉが直流モ
ータ１７のスタート時にスタート指令として前記モータ
始動データをメモリ１３より読出して加減速度制御用カ
ウンタ１５に初期値として設定する。従って、直流モー
タ１７のスタート時、カウンタ１５にプリセットされた
モータ始動データにエンコーダ１６から出力された回転
パルスが加算されて加減速度制御用カウンタ１５から出
力される。

１８はＣＰＵ１１側から切換パルス発生位置データが設
定され、加減速度制御用カウンタ１５の出力である直流
モータ１７の回転量が前記切換パルス発生位置に達した
ときに切換パルスＳＰを発生する切換パルス発生回路で
あり、第２図はその−具体例を示す構成図である。この
切換パルス発生回路１８は、初Ｗ４１！として設定され
る切換パルス発生位置データを記憶するラッチ回路１８
１が設けられ、かつ加減速度制御用カウンタ１５の出力
を例えば８ビツトライン１８２を用いてＤ／Ａ変換回路
１９へ送出し、かつカウンタ１５の出力ビツト数×２の
スリー・ステート・バッファ１８３へ切換パルス発生位
置データとの比較のために送出している。１８４は加減
速度制御用カウンタ１５の出力がラッチ回路１８１の切
換パルス発生位置データに達し、スリー・ステート・バ
ッファ１８３の各出力ラインから１′′が出力されたと
きに切換パルスＳＰを発生する例えばアンド回路を用い
たゲート回路である。

２０は切換パルス発生回路１８から切換パルスＳＰを受
けると通常運転のための通常モードから減速運転のため
の減速モードに切換るモード切換制御信号を出力する例
えばフリップ・フロツブ等を用いたモード切換１ｌＩ１
１１信号発生回路であって、ここから出力されたモード
切換制御信号はモード切換回路２１および加算回路２２
に供給される。

このモード切換回路２１は通常モード時にバッファ２１
１を動作させてグランドに落とし、減速モード時にバッ
ファ２１２を動作させて＋ＶｃｃをＤ／Ａ変換回路１９
に与えるようになっている。

このＤ／Ａ変換回路１９は、グランドに落とされている
時にはカウンタ１５の出力に比例するアナログ信号を出
力し、＋ＶＣＣが与えられている時にカウンタ１５の出
力に反比例するアナログ信号を出力する。前記加算回路
２２は、バッファ２２１．２２２およびオペアンプ２２
３等よりなり、通常モード時にはバッファ２２１の動作
により可変抵抗２２４を介してオペアンプ２２３の入力
端をグランドに落とし、減速モード時にはバッファ２２
２の動作によりＤ　、／　Ａ変換回路１９の出力側に所
定電圧を入力する構成となっている。

２３はしきい値設定用ツェナーダイオードであって、Ｄ
／Ａ変換回路１９の出力が一定電圧以上にならないよう
に制限する機能をもっている。２４はサーボアンプ、２
５はコンパレータであって零基準値とオペアンプ２２３
の出力とを比較し、オペアンプ２２３の出力が零になっ
たとき回転終了信号を出力し、またモード切換＆１６１
１信号発生回路２０から通常モード切換制御信号を出力
させる機能をもっている。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。

先ず、メモリ１３に切換パルス発生位雪データとモータ
１７に過電流を与えることなく始動できる最低限の電圧
であるモータ始動データが記憶され、そのうち最初にＣ
ＰｔＪｌｌにより切換パルス発生位置データが切換パル
ス発生回路１８のラッチ回路１８１にプリセットされる
。この切換パルス発生位置データは、切換パルス発生回
路１８より切換パルス発生後、モータ１７の停止までの
回転量により一義的に決定される。なお、この切換パル
スの発生からモータ停止までの回転ｍは直’ｆｅｅ−タ
１７のイナーシャ−とオペアンプ２２３の入力値等によ
り定められる。このとき、装置全体は通常運転を行うた
めの通常モードに設定されている。

しかして、以上のような初期状態においてＣＰＵ１１が
直流モータ１７のスタート指令としてメモリ１３からモ
ータ始動データを読出してＩ１０ボート１４を通して加
減速度制御用カウンタ１５に初期値としてプリセットす
ると、この初期値が第２図に示す８ごットライン１８２
を通ってＤ／Ａ変換回路１９に入力される。第３図イお
よび口はそれぞれモータ！１８ｖＪデータおよび切換パ
ルス発生位置データに相当するカウンタ１５の出力値な
いしはＤ／Ａ変換回路１９の入力値を示している。

以上のようにして加減速度制御用カウンタ１５にモータ
始動データがプリセットされると、そのモータ始動デー
タに応じた信号がＤ／Ａ変換回路１９より出力されてオ
ペアンプ２２３およびサーボアンプ２４を通って直流モ
ータ１７に与えられるために、直流モータ１７が回転を
始める。この直流モータ１７の回転層はエンコーダ１６
により検出され、ここからモータ回転量に比例する回転
パルスが加減速度制御用カウンタ１５に供給される。こ
の結果、同カウンタ１５からは第３図ｅに示すように直
線的（−次曲線）に上昇する電圧が出力されてＤ／Ａ変
換回路１９に供給され、それに伴ってオペアンプ２２３
から第４図に示すように時間軸に対し２次曲Ｉ！ｉのよ
うな信号が出力される。更に、直流モータ１７の回転に
よってカウンタ１５の出力が増加するが、ある値を越え
るとツェナーダイオード２３のしきい値（第４図ハ）に
より制限されるために、直流モータ１７は一定速度で回
転ｊＩＩＩ　ｌｆｌされる（第４図ｊ）。

そして、直流モータ１７の回転量すなわちカウンタ１５
の出力が切換パルス発生位置に達すると、前記ゲート回
路１８４から切換パルスＳＰが出力され、これが加減速
度制御用カウンタ１５ヘクリア信号として、またモード
切換制御信号発生回路２０ヘモード切換タイミング信号
として与えられる。ここで、カウンタ１５はクリア信号
を受けると第３図に示すように始動データを含む回転パ
ルスの加算値のすべてを零にする（第３図ｆ〉。一方、
モード切換制御信号発生回路２０は切換パルスＳＰを受
けるとハイレベル信号を出力してモード切換回路２１の
バッファ２１２および加算回路２２のバッファ２２２を
動作させ、同バッファ２１２から＋■ＣＣがＤ／Ａ変換
回路１９の１ビット分すなわちＣ８Ｂモードで作動して
いる例えばＯ〜＋１０Ｖ、Ｏ〜−１０Ｖの切換えのビッ
ト端子に入力してＯ〜−１０Ｖ側の減速モードに設定す
る。このＣ８Ｂモードにおける０／Ａ変挽回路１９の入
力−出力コードは例えば下表に示すようになっている。

また、バッファ２２２の動作により十Ｖｃｃが入力され
て加算回路２２のオペアンプ２２３の入力端が所定電圧
（第４図二）に設定される。前記Ｄ／Ａ変換回路１９の
出力は、減速モードに設定された後でも直流モータ１７
が回転を続けているので、エンコーダ１６の回転パルス
計数１ｉ１（第３図９）がカウンタ１５より入力される
ごとに、前記所定電圧（第４図二）を起点として第４図
ｋに示す２次曲線の如き減少し、これにより直流モータ
１７が減速回転として制御される。このとき、コンパレ
ータ２５はオペアンプ２２３の出力と零基準電圧とを比
較しており、オペアンプ２２３の出力が零となったとこ
ろで回転終了信号が出力され、前記モード切換制御信号
発生回路２０からは通常モードとするための切換え制御
信号がモード切換え回路２１および加算回路２２に与え
られ、本装ＵはＲ初の状態に設定される。

従って、以上のような実施例の構成によれば、モータ１
７の始動に必要な最低限のモータ始動データを加減速度
制御用カウンタ１５にプリセットした模、直流モータ１
７を始動するようにしたので、直流モータ１７に余分な
負荷をかけずに始動させることができ、従来のＤ／Ａ飽
和方式のようめにヒステリシスなどの影響を考慮するこ
となくオペアンプを使用できる。また、直流モータ１７
のスタート時にインパルス的な立上りがないので、従来
のように定電流制御回路を設ける必要がなく、構成の簡
素化を図ることができる。また、ＣＰＵ側は予めメモリ
１３にモータ始動データおよび切換パルス発生位置デー
タを記憶させるようにしたが、これらのデータを計算に
よりまたは経験値として知っていれば、特にメモリ１３
に記憶させることなく、モータ始動時に例えば入カキ−
（図示せず）により操作して直接カウンタ１５Ｉ３よび
切換パルス発生回路１８にプリセットするだけで、モー
タ駆動側はＣＰＵ側と無関係に自動的に直流モータ１７
を加減速で回転量■させることが可能となり、ＣＰＵ１
１の負担を大幅に低減させることができる。さらに、予
め切換パルス発生位置データを記憶し、これを使用して
切換パルスを発生させて減速回転制御を行うので、減速
回転制御のタイミングが得やすく、かつモード切換設定
をスムーズに行うことができる。また、減速モード移行
時に加算回路２２からサーボアンプ２４の入力端に所定
の電圧を与えるようにしたので、直流モータ１７の減速
位置および停止位置を定めやすく、ひいては直流モータ
１７を高精度に位置決め停止できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

例えば加減間制御用カウンタ１５は、スタート時の増速
方向を考慮したためにアップカウンタを用いたが、直流
モータ１７の速度！＋［１形式に応じてアップ・ダウン
カウンタを用いてもよい。

また、切換パルス発生回路１８およびモード切換回路等
２１．２３にスリー・ステート・バッファを用いたが他
の論理回路で容易に実現でき、また直流モータ１７の回
転量を検出する手段は図示するエンコーダ１６に限らず
従来から一般に使用される種々の回転検出器を用いても
よい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施できる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、外部から初期デー
タを設定するだけでモータ駆動側では自動的かつ高精度
に直流モータを位置決め制御できるとともに、外部のＣ
ＰＵの負担を大幅に軽減できる。また、モータの始動に
必要な最低限または余計な負担をかけない始動データお
よびパルス発生位置データをプリセットし、これらのデ
ータを用いてスタートおよび減速制御させるようにした
ので、直流モータをスムーズに加速減速し得、またオペ
アンプに負担をかけずに安定した動作域で回転制御でき
る構成簡単なモータ位置決め処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を説明するため
に示したもので、第１図は装置全体の構成図、第２図は
第１図に示す切換パルス発生回路の構成図、第３図は加
減速度制御用カウンタの出力特性図、第４図はサーボア
ンプの入力特性図、第５図は従来装置の構成図、第６図
は従来＠置の動作を説明する図である。 １１・・・ＣＰＵ、１３・・・メモリ、１５・・・加減
速度制御用カウンタ、１６・・・エンコーダ、１７・・
・直流モータ、１８・・・切換パルス発生回路、１９・
・・Ｄ　、／’　Ａ　！検回路、２０・・・モード切換
制御信号発生回路、２１・・・モード切換回路、２２・
・・ＩＸＩ算回路。 ２３・・・しきい纏設定用ツェナーダイオード、２４・
・・サーボアンプ、２５・・・コンパレータ、２２３・
・・オペアンプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流モータの回転量を検出して前記直流モータの
   位置決め制御を行うモータ位置決め処理装置において、
   加減速度制御用カウンタを有し、前記直流モータの始動
   に必要なモータ始動データが初期値として設定され、こ
   の初期値に前記直流モータの前記回転量に相応する信号
   を加算してＤ／Ａ変換回路を通して前記直流モータを速
   度制御するモータ速度制御手段と、前記加減速度制御用
   カウンタと前記Ｄ／Ａ変換回路の間に設けられて予め切
   換パルス発生位置データが設定され、前記加減速度制御
   用カウンタの出力が前記切換パルス発生位置に達したと
   き、切換パルスを発生する切換パルス発生回路と、この
   切換パルス発生回路から出力された切換パルスにより前
   記加減速度制御用カウンタをクリアするとともに、前記
   Ｄ／Ａ変換回路を通常モードから減速モードに設定して
   前記直流モータを減速制御するモータ減速制御手段とを
   備えたことを特徴とするモータ位置決め処理装置。
2. （２）モータ減速制御手段は、切換パルスを受けてレベ
   ルを反転するモード切換制御信号発生回路と、この発生
   回路のレベルに応じて前記Ｄ／Ａ変換回路を通常モード
   から減速モードに切換えるモード切換回路と、減速モー
   ドに移行した時に前記Ｄ／Ａ変換回路の出力側に所定の
   電圧を与える加算回路とを有するものである特許請求の
   範囲第１項記載のモータ位置決め処理装置。