JPS62163587A

JPS62163587A - 直流サ−ボモ−タ駆動装置

Info

Publication number: JPS62163587A
Application number: JP61004149A
Authority: JP
Inventors: Akira Yokoyama; 横山　晃
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1987-07-20

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】〔発明の利用分野〕本発明は直流サーボモータ駆動装置に関するものである
。

〔発明の背景〕

従来の直流サーボモータ駆動装置には、直列制御方式、
チョッパ型もしくはパルス幅変調型（ＰＷＭ型）制御方
式等があり、実用に供されている。

しかし、直列制御方式の直流サーボモータ駆動装置は、
制御性に優れるものの駆動回路の熱消費電力が大きいと
いう問題点がある。また、チョッパ型及びＰＷＭ型制御
方式の直流サーボモータ駆動装置は、電力の利用効率は
著しく改善されているが、サーボモータに対しては定電
圧駆動となるので、サーボ特性がサーボモータの内部状
態、具体的には電機子抵抗変化やモータ巻線のインダク
タンス変化および電源電圧の変動によって、変化すると
いう問題点を有している。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来技術の問題点に鑑みなされたもので
、直列制御方式に比べて熱消費電力を大幅に改善し、加
えて安定したサーボ特性が得られる直流サーボモータ駆
動装置を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

本発明の直流サーボモータ駆動装置は、サーボモータを
駆動する１周期の期間中に、出力電圧を段階的に変化さ
せ、やがて出力電圧を零にする回路と、この回路の出力
電圧を受け、内蔵するトランジスタを作動させてサーボ
モータ駆動電圧を出力する駆動回路とを備えていること
を特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下添付の図面に示す実施例によシ、更に詳細に本発明
について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図であシ
、第２図は第１図に示す実施例の動作を説明するための
タイミングチャートである。第１図において、発振器１
の出力するパルスＡは１分周器２に入力されパルスＢ　
ＶＣ変換される（第２図（ａ）、　（ｂ）参照）。パル
スＢは８進カウンタ３に入力され、８進カウンタ３の出
力はデコーダ４とディジタル・アナログ変換器（以後Ｄ
／Ａ変換器と称する）５に入力される。ここで、８進カ
ウンタ３はパルスＢの立ち上がシでトリガされながら、
１０進数０〜７の間を繰シ返し周期Ｔ（以後主周期Ｔと
称する）でまわっているため、第２図（ｄ）に示す様に
Ｄ／Ａ変換器５はＯ〜７×ｖ５〔ｖ〕の間の階段上の電
圧ｖＤＡを発生する。デコーダ４は、Ｄ／Ａ変換器５が
０〜７　Ｘ　Ｖｓ　（Ｖ〕の電圧を発生するタイミング
を検出して、タイミング信号Ｔｏ−Ｔ７を出力する。

一方、アンド回路７はパルスＡのインバータ６による反
転出力とパルスＢとを受け、第２図（Ｃ）に示す様なパ
ルスＣを出力する。アンド回路８は上記のタイミング信
号Ｔ７とパルスＣを受け、第２図（ｅ）に示すタイミン
グでサンプルホールド回路９内のスイッチＳ１を駆動す
る。従って、サンプルホールド回路９はこのタイミング
で入力電圧ｅ１ｎをサンプリングし、電圧ｅＨを出力す
る。減算器１０は、電圧ＶＤＡ、ｌ！：ｅＨを受けて、
電圧（ｅＨＶＤＡ）を出力する。この電圧（ｅＨＶＤＡ
）は比較器１１に入力され、電圧Ｖ、と比較される。今
、サンプルホールド回路９からの出力、電圧軸が第２図
（ｄ）に示す大きさであるとする。この場合、タイミン
グＴｏではｅＨ−ＶＤＡ＞Ｖ５　であるため、比較器１
１の出力はハイレベルとなシ、アンド回路１１に入力さ
れる。アンド回路１１にはパルスＣとタイミング信号Ｔ
Ｑが入力されているため、パルスＡの古周期期分遅れた
タイミングでその出力がハイレベルにな、９．Ｒ８型フ
リップ７０ツブ１２をセットする。

従って、Ｒ８型フリップ７０ツブ球の出力端子Ｑはハイ
レベルとなシ、これによってスイッチＳ２が第２図（ｆ
）に示すタイミングでオンとなる。従って、駆動回路１
６の入力端子Ｄｉｎには、第２図（ｈ）に示す様に駆動
回路】６を作動させるのに十分な電圧Ｖｏが入力され、
駆動回路１６がサーボモータ駆動電圧を出力しサーボモ
ータＭが駆動される。

８進カウンタのパルスＢの計数動作に応じて第２図（ｄ
）に示す様に電圧ＶＤＡは増大し、比較器１１への入力
電圧が減少する。やがて、タイミングＴ３になると、ｅ
Ｈ−ｖＡＤ＜Ｖ８となシ、比較器１１の出力はローレベ
ルとなる。これによって、Ｒ８型スリップ７０ツブ１２
はリセットされ、出力端子Ｑはローレベルとなる。従っ
て、ｇ２図（ｆｌに示す様にスイッチＳ２がオフになる
。これと同時に、比較器１１のローレベルの出力がイン
バータ１３で反転されてアンド回路１４に入力されるた
め、アンド回路１４の出力はハイレベルとな、９、ＪＫ
型フリップ７０ツブ１５の出力端子Ｑもハイレベルとな
る。従って、第２図（ｇ）に示すタイミングでスイッチ
Ｓ３がオンとなる。パルスＢのパルス周期に相当するτ
（ｍｓｅｃ）時間が経過すると、ＪＫ型フリップ７０ツ
ブ１５の出力端子Ｑはローレベルとなシ、スイッチＳ３
はオフとなる。しかし、上記τ（ｍ　５ｅｃ）の間、第
２図（ｈ）に示す様に駆動回路１６の入力端子Ｄｉｎに
（ｅＨ−ＶＤＡ）の電圧が印加される。

スイッチＳ３がオフになると、第２図（ｈ）に示す様に
駆動回路１６の入力端子Ｄｉｎへの入力電圧も零となり
、サーボモータＭの駆動は停止する。以上の動作が主同
期Ｔ毎に繰シ返し実行される。

第３図は第１図における駆動回路１６の一例を示すもの
である。同図において、入力端子Ｄｉｎに電圧Ｖ。が印
加されている期間は、トランジスタＴＲがオン状態なの
で発熱は少ない。また、スイッチ８２、Ｓ３が共にオフ
であシ、入力端子Ｄ１ｎに電圧が印加されていない期間
は、トランジスタＴＲはオフ状態なので発熱はない。従
って１発熱はスイッチＳ３がオンで、入力端子り、に電
圧（ｅＨ−ＶＤＡ）ｎが印加されている期間（トランジスタＴＲのアナログ制
御期間）に生じる。しかし、この期間は短いので、発熱
量は非常に少なくてすむ。尚、第１図に示す実施例では
、主周期Ｔを８期間に分割しているが、この分割を更に
細かくしても良く、その場合発熱量は純粋なＰＷＭ制御
に近ずく。

第４図は本発明の第２の実施例を示す図であり、この第
２の実施例はサーボモータＭの正逆回転を行う様にして
いる。第４図に示す実施例は、正・負の出力電圧を第５
図に示す２つのトランジスタＴＲ１，ＴＲ２を有する駆
動回路部に出力するもので、第１図に示す第１の実施例
と同様に、クロック周期τ（ｍ　５ｅｃ）のクロックサ
イクルｎ回を主周期Ｔ　（ｍ　５ｅｅ）　＝　ｎτとし
て制御が行なわれる。

郭Ｉ換器２１はＯから最大まで段階的な電圧の発生を繰
シ返している。サンプリングホールド回路２４は電圧ｅ
ｉｎｆ、？ンプリングし、電圧ｅＨを出力する。Ｄ／Ａ
変換器２１は、サンプリングホールド回路２４がサンプ
リングを終了した後直ちにリセットされ、その出力電圧
を零とする。この場合、減算機２５の出力電圧ｅｄはｅ
Ｈに等しくなシ、ｅＨ（＝ｅｄ）の値により次の様に動
作する。

（イ）　　−ｖ、＜ｅＨ＜＋ｖ、の場合ｅＨが上記の範
囲に入る微小電圧の場合、比較器２６．２７によってこ
れを検出する。制御回路２９は、これを受けてスイッチ
ＳＷ１の可動接点Ｃを接点ａに設定し、スイッチＳＷ２
の可動接点ｆを接点Ｃに設定する。これによって、電圧
ｅｄ（＝ＣＨ）は増幅器２８に入力され、ｎ倍の電圧に
変換された後駆動回路３０の入力端子Ｄｉｎに入力され
る。この動作は、Ｄ／Ａ変換器２１が次の段階の電圧Ｉ
Ｘｖ５を出力するとｅ　ｄ”　ｅＨ＋　Ｖｓ　＞　Ｖｓ
となるため、主周期Ｔの最初の１クロック周期τに限っ
て行なわれ、主周期Ｔの他の期間はスイッチ８Ｗ２の可
動接点ｆが接点ｅに接続されるため、駆動回路凹の入力
端子Ｄｉｎの入力電圧は零になる。

（ロ）　　ｅＨ＞　＋　Ｖ５の場合この場合には、比較器２６．２７がこれを検出すると、
制御回路２９はスイッチ８Ｗ１の可動接点Ｃを接点すに
設定し、スイッチＳＷ２の可動接点ｆを接点すに設定す
る。従って、主周期Ｔの当初のｎクロック周期には、駆
動回路園の入力端子Ｄ１ｎに＋Ｖｏが入力される。Ｄ／
Ａ変換器２１の出力電圧が段階的に増加し、６　ａ　＝
６　Ｈ−ｎ　Ｘ　Ｖｓ　＜　Ｖｓとなると比較器２６．
２７がこれを検出する。制御回路３０は、上記検出タイ
ミングの１クロック周期に限って、スイッチＳＷ２の可
動接点ｆを接点ｄに接続して、駆動回路部の入力端子Ｄ
ｉｎの印加電圧を電圧ｅｄとする。主周期Ｔの残余の期
間は入力端子Ｄｉｎの印加電圧が零になる。

（ハ）　ｅＨ＜−ｖ８の場合この場合には、スイッチＳ１の可動接点Ｃが接点ａに接
続され、スイッチＳ２の可動接点ｆは前記の場合と同様
の原理で先ず接点ａに接続され、次に接点ｄに接続され
、次に接点ｅに接続される。スイッチＳ３の切シ換えは
、ｃｄが−Ｖ５よシ大きくなるとき及びｅ、１が＋ｖ５
よシ大きくなるときに生じ（ｅｄ＝ｅＨ＋ｎｘＶ５）、
比較器２６．２７がこれを順次検出し、制御回路３０の
働きによってスイッチＳ３が切シ換えられる。

第６図は本発明の第３の実施例を示す図であり、前記し
た第２の実施例と同様の動作を行うものである。従って
、第４図に示す第２の実施例と同一部分は同一符号を付
して、その説明を省略する。

第４図に示す第２の実施例と異なる部分は、第４図中の
反転増幅器２２とスイッチＳＷ１から成る極性変換回路
が、第５図ではサンプルホールド回路２４の後段の反転
増幅器３１とスイッチ５Ｗ３Ａと、スイッチＳＷ４後段
の反転増幅器４０とスイッチ５Ｗ３Ｂとに分かれて設け
られていること、及び第４図では増幅器２８の出力と電
圧ｅｄをスイッチ８Ｗ２で切換えているが、第５図では
増幅器２８にゲイン切換回路３２を付加したことである
。次に動作について説明する。

（イ）−Ｖｓ　＜　ｅ　Ｈ＜　＋　Ｖｓの場合ゲイン切
換回路３２により増幅器２８のゲインは犬とされ、スイ
ッチＳＷ４の可動接点ｄは接点すに接続される。これに
よって主周期Ｔの最初の１クロック周期に限り、電圧ｇ
−ｅＨ（但しｇは増幅器詔のゲイン）が駆動回路３０の
入力端子Ｄｉｎに入力される。この場合スイッチ５Ｗ３
Ａ、　５Ｗ３Ｂは端子ａ。

ｂのいずれに設定されても良い（但し、両者は同じ接点
に設定する必要がある。）。主周期Ｔの他の残余期間は
入力端子りよｎの入力電圧は零となる。

（ロ）　　ｅ　ａ　＞　十Ｖｓの場合スイッチ５Ｗ３Ａ、　５Ｗ３Ｂは接点すに設定され、ス
イッチＳＷ４は接点ａに設定される。従って、駆動回路
器の入力端子ＤＩｎには、最初＋ｖｏが印加され、以後
第４図に示す第２の実施例と同様に増幅器２８（このと
きのゲインは１）から出力される電圧ｅｄが入力端子Ｄ
ｉｎＫ入力され、主周期Ｔの残余の期間は入力端子Ｄｉ
ｎの入力電圧が零になる。

（ハ）　ｅｕ＜−ｖ、の場合この場合には、スイッチ８Ｗ３Ａ、５Ｗ３Ｂが接点ａに
設定され、入力端子Ｄｉｎには順次−Ｖ。、増幅器２８
から出力されるｇ　’　ｅｄを一１倍した電圧−ｇ’ｅ
ａ（ｇは増幅器２８のゲイ／）が入力され、主周期Ｔの
残余の期間は入力端子Ｄｉｎの入力電圧が零になる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな様に、本発明によればＰＷＭ方
式に直列補間を実施することになり、これによって直列
制御方式に比べて大幅に熱消費電力を削減でき、更に丈
−ボモータを定電圧駆動しないためサーボ特性の安定化
を図ることができ、同時に直流す―ボモータ駆動装置の
小型化を達成することができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の直流サーボモータ駆動装置の第１の実
施例を示すブロック図、第２図は第１図に示す実施例の
動作を説明するためのタイミングチャート、第３図は第
１図中の駆動回路の一例を示す回路図、第４図は本発明
の直流サーボモータ駆動装置の第２の実施例を示すブロ
ック図、第５図は第４図中の駆動回路の一例を示す回路
図、第６図は本発明の第３の実施例を示すブロック図で
ある。６０．１１・・・発振器、２　　分周器、３・・・８進カウンタ
。４・・・デコーダ、５，２１・・・Ｄ／Ａ変換器、９．
２４・・・サンプルホールド回路、１０．２５・・・減
算器、１１．２６．２７・・・比較器、ル・・・Ｒ８型
７リツグ７０ツブ、１５・・・ＪＫ型フリップ７０ツブ
、１６．３０・・・駆動回路、２８・・・増幅器、２９
・・・制御回路、３２・・・ゲイン切換回路、８１．８
２，８３．８Ｗ１．ＳＷ２．ＳＷ３・・・スイッチ。

Claims

【特許請求の範囲】

サーボモータを駆動する１周期の期間中に、出力電圧を
段階的に変化させ、しかる後該出力電圧を零にする回路
と、該回路の出力電圧を受け、内蔵するトランジスタを
作動させてサーボモータ駆動電圧を出力する駆動回路と
を備えていることを特徴とする直流サーボモータ駆動装
置。