JPS63253889A - パルスモ−タの振動抑制方法 - 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」 この発明はパルスモータの始動時、停止時におけるダン
ピング特性を改善することのできるパルスモータの振動
抑制方法に関する。

「従来の技術」 リニアパルスモータはオープンループ制御によりても高
精度の位置決めができる。ここで、パルスモータの特性
をブロック線図を用いて表すと第６図のようになる。こ
のブロック線図より伝達関数Ｇ（Ｓ）を近似式でもとめ
ると Ｇ（Ｓ）＝Ａ−Ｋｒ／（ＭＳ”＋ＤＳ＋Ａ−Ｋｆ）’　
　・・・・・・■　　（ただしＡ＝＝２π／τ）いま、
上記０式を変形して次のようにあられず。

すなわち Ｇ　（Ｓ　）＝　（Ｌ）　ｎ″／（Ｓ”＋２ζωｎｓ＋
ωｎつこの伝達関数は良く知られた２次振動系の伝達関
数であり、ζは減衰係数（ｄａ＠ｐｉ籠ｇ　　ｒａｔｉ
ｏ）でありζ＝Ｄ／２Ｍωｎ＝（Ｄ／２）（Ｆ）ＭＡ−
Ｋｆ）（ただしＡ＝２π／τ）であられされる。

この場合のインディシャル応答はこの値によって異なる
。一般的１′−いってζく藍の時の応答は振動的になる
のであるが、ステッピングモータ自体のζは小さくほぼ
０．５以下であるため振動的になることははっきりして
いる。この振動が継続する時間を整定時間（ｓｅｔｔｌ
ｉｎｇ　　ｔｉｍｅ）と称している。

振動をすばやく減衰させるためには、ζを太きくずれば
良く、そのためには粘性摩擦係数りを大きくすればよい
。このため、従来では各励磁極に発生する逆起電圧を検
出し、各励磁巻線に対応する電流指令値から減算させる
ことにより、粘性摩擦係数りを大きくしたのと等価なよ
うに制御する制御方法が用いられている。

「発明が解決しようとする問題点」 上述した制御方法を第７図のブロック図により示す。こ
のブロック図より系の伝達関数Ｗ（Ｓ）を求めると Ｗ　（Ｓ　）＝Δ・ＫＣｌ　（ＭＳ”＋（Ｄ＋ＫｖＫｆ
）Ｓ＋ＡＫｒ）　　　　　　　　・・・・・・■と表す
ことができる。

■式において減衰定数ζをもとめると ζ＝’（（Ｄ＋ＫｖＫｒ）／２）　（＄隨）となる。　
　　　　　　　　（ただしＡ＝２π／τ）これは、フィ
ードバラ係数Ｋｖを変えることにより、ζを任意の値す
なわち大きくすることができ、振動を抑制できることを
示すものである。

こころが当然のことながら、この制御方法はフィードバ
ックがない場合に比べ、定速度走行時には負荷が増加し
たと等価となり、最大速度が低く押さえられるという欠
点が有る。

本発明は上述した問題点に鑑みて為されたものであり、
本発明の目的はパルスモータに生ずる振動現象を、パル
スモータの励磁方式あるいはパルスモータの種類によら
ず確実に抑圧することのできる、パルスモータの振動抑
制方法を提供することにある。

［開運を解決するための手段」 この発明はパルスモータ速度検出手段によりパルスモー
タの速度を検出し、該速度レベルの上限を規定し、パル
スモータの速度が上限を越えたとき、および停止のとき
に、それぞれ制動をかけるようにパルスモータの駆動信
号を制御して、パルスモータのダンピング特性を改善す
ることを特徴とするパルスモータの振動抑制方法により
上記問題点を解決する。

「作用」 この発明によれば、パルスモータの速度を検出し、検出
した速度レベルの大きさが規定範囲域内にあるか否かを
識別し、規程範囲域外にある場合はパルスモータに制動
をかけるように、パルスモータの駆動信号を制御する。

このためパルスモータの振動により生ずるパルスモータ
の速度変動を押さえることができる。

「実施例」 次に、本発明にかかる、パルスモータの振動抑制方法を
実現するための一実施例について、図面を参照して説明
する。

第１図は同実施例の電気回路の構成を示すブロック図で
ある。この図面において、１はＣＷ方向指令パルスＰｃ
ｗの入力端子、２はＣＣＷ方向指令パルスｎ　ａｃｔの
入力端子である。３は電流指令発生°回路であり、上記
ＣＷ方向指令パルスＰＣＬあるいは、ＣＣＷ方向指令パ
ルスＰｃｃ豐をうけるとＣＷあるいはＣ，ＣＷの方向に
パルスモータを駆動すべく、ＣＷあるいはＣ、ＣＷ指令
に対応して互いにπ／２位相の異なった電流指令信号　
Ｐｌ（θ）＝山（ＡＴ）　　、Ｐ　ｍ（θ）＋−ｃｏｓ
（Ａ　Ｆ）　　を出力端子３ａ、３ｂに各々出力する。

　（ただしＡ＝２π／τ） ４ａは減算器であり、上記電流指令信号Ｐ１（θ）より
信号ＳＩを減算する。この減算は電流指令信号の位相角
に対して行なわれるもので、位相制御が行なわれる。

４ｂも同様に減算器であり、電流指令信号Ｐｆ（θ）よ
り信号Ｓ、を減算する。この減算は電流指令信号の位相
角に対して行なわれるもので、位相制御が行なわれる。

５は電流制御器である。この電流制御器は上記電流指令
信号を受けると、該各々の電流指令信号をもとに励磁電
流をパルスモータ６の各々の相に供給する。

７はパルスモータの速度を検出するためのセンサである
。このセンサは、たとえば、昭和６１年度精密工学会秋
季大会学術公演会論文集に開示、記載された逆起電力検
出センサである。このセンサは第３図に示すような構成
をしている。すなわち２０ａ〜２０ｄは検出用磁極子、
２１は永久磁石である。第５図は上記センサがリニアパ
ルスモー夕可動子の側面に取り付けられた状態を示して
いる。

ずなわち、上記センサの検出用磁極子２０ａ〜２０ｄは
駆動用磁極子２２ａ、２２ｂ、２３ａ、２３ｂの各々と
同一位相の信号が取り出せるように取り付けられており
、励磁用磁極に生じる逆起電力に比例した電圧信号Ｓｅ
を得ることができるものである。この電圧信号Ｓｅはリ
ニアパルスモータの速度に比例した、第４図に示すよう
なπ／２の位相差を有した信号Ｓ、＝υ・ｃｏｓＡｘ　
　ｓ　５ｖ＝−υ・５ｉｎＡｘよりなる電圧信号である
。（ただしＡ＝２π／τ）そして、この電圧信号Ｓｅは
速度信号発生回路９（第１図）に加えられるとともに減
算信号供給回路８に供給される。　減算信号供給回路８
はＩ−１アクテイブの信号ＳＬ３を受けるとスイッチＳ
Ｗ１、Ｓ　Ｗ　ｔをオンにして、上記電圧信号Ｓ　ｌｓ
Ｓ、を減算器４ａ、４ｂに供給する。

９は速度信号発生回路であり、上記電圧信号Ｓｅを両波
整流するための整流回路、平滑用のローパスフィルタ（
図示路）等を具備している。この速度信号発生回路の出
力する直流電圧信号Ｓｄは第２図（ハ）に示すような電
圧信号でありリニアパルスモータ可動子の速度に比例す
る。この直流電圧信号ＳｄはコンパレータｌＯの正転入
力端子！Ｏａ１コンパレータ１１の反転入力端子１１ｂ
に加えられる。コンパレータｌＯの反転入力端子１０ｂ
には基準電圧発生回路１２により発生される基準電圧Ｖ
ｒｅｒ、が供給されている。この基準電圧ＶｒｅＬは第
２図（ハ）に示すように始動時におけるダンピング作用
による速度変動の上限を押さえるための基準電圧である
。従ってコンパレータ１０は直流電圧信号Ｓｄ＞基準電
圧Ｖｒｅｒ、の場合に、第２図（ロ）に示すような、Ｉ
−１アクテイブの信号Ｓｃ、を２人力ＯＲ回路の一方の
入力端子１４ａに供給する。

一方、コンパレータ１１の正転入力端子１１ａには基準
電圧発生回路１３の出力する、定常速度レベルより十分
低い基準電圧Ｖｒｅｆ２が供給されている。この基準電
圧Ｖｒｅｆ２および以下の述べる動作は本例の場合、停
止のタイミングを知るためのものである。

直流電圧信号Ｓｄ＞基準電圧Ｖｒｅｆ２の場合に、第２
図（イ）に示すようなＬレベルの信号Ｓｃ、をＤフリッ
プフロップ１５のクロック入力端子ＣＬＫに出力する。

Ｄフリップフロップ１５はＰＯＳタイプのリーディング
エツジトリガＰ／Ｆであり、データ入力端子りがアース
されているので、上記信号Ｓｅａの立ち上がりエツジ、
すなわち直流電圧信号Ｓｄが基準電圧Ｖ　ｒｅｒに対し
Ｓ　ｄ＞　Ｖ　ｒｅｆの状態からＳ　ｄ＜　Ｖ　ｒｅｆ
となったタイミングでｒＬＪを読み込むと同時に口端子
にｒＨＪレベルの減算指令信号ＳＬを上記ＯＲ回路１４
の一方の入力端子１４ｂに出力する。

さらに、Ｄフリップフロップ１５のプリセット入力端子
ＰＲにはノア回路１Ｇの出力信号ＳＮがくわえられるよ
うになっている。

ノア回路１６には前述したＣＷ方向指令パルスＰｃｗ、
ＣＣＷ方向指令パルスＰ　ｃｃｗが加えられるようにな
っている。

したがって、ノア回路１６の出力信号ＳＮは、上記指令
パルスＰ　ｃｗ、あるいはＰ　ｃａｔのいずれかが入力
されている状態ではｒＬＪであり、Ｄフリップフロップ
１５はプリセットされた状態である。このため、口端子
からはｒＬＪが出力される。

いずれの指令パルスも入力されなくなると、ノア回路１
６の出力はｒｌ−ＩＪとなりプリセットが外れた状態と
なる。このためＤフリップフロップＩ５はクロック信号
Ｓｃ、の立ち上がりエツジによりｒＬＪレベルデータを
読み込むと同時にＱに「ト■」レベルの減算指令ロック
信号ＳＬ３を出力する。

上記信号ＳＬは第１図に記載されていない指令器からの
同様の信号、すなわちｃｗ、ｃｃｗのいずれかの信号が
出力されている場合にはｒＬＪレベルであり、ＣＷ、Ｃ
ＣＷのいずれの信号も出力されなくなった時に「ト■」
レベルに変化する信号に置き換えても同様であることは
明らかである。

次に同実施例の動作について述べる。

いま、第２図（ニ）に示すようなＣＷ方向指令パルスＰ
ａｗが第１図に示す入力端子ｌに供給されるものとする
。一方基準電圧Ｖｒｅ４ｔ％Ｖｒｅｈは第２図（ハ）に
示すレベルである。

指令パルスＰｃｔが入力端子ｌに供給されているので、
電流指令発生回路３はパルスモータ６をＣＷ力方向駆動
すべく、指令信号Ｐ、（θ）、指令信号ｐ　＊Ｃｏ　）
を発生させる。ノア回路１６には指令パルスＰｃｗが入
力されているので、ノア回路１６の出力信号ＳＮはｒＬ
Ｊであり、Ｄフリップフロップ１５はプリセットされて
いる状態である。

一方電流制御器５は、指令信号ｐ＋（θ）、Ｐ、（０）
をもとに、パルスモータ６をＣＷ力方向駆動するための
励磁電流をパルスモータの各々の相に供給する。従って
パルスモータはＣＷ力方向駆動される。

誘導電圧センサ７はパルスモータ６が駆動されると第４
図に示ず電圧信号Ｓ１、Ｓ、を出力する。

速度信号発生回路９では信号Ｓ８、Ｓ、を整流するとと
もに、ローパスフィルタを介してコンパレータ１Ｏ１１
１に供給する。前述したようにパルスモータはその始動
時、停止時等に振動を伴うものである。この振動はパル
スモータ自体の速度変化として、パルスモータの始動時
、停止時に第２図（ハ）に示すように、速度信号発生回
路９の出力信号Ｓｄにあられれる。

コンパレータｌＯではＳ　ｄ＞　Ｖ　ｒｅ４＋の範囲で
、第２図（ロ）に示すような「Ｉ４」レベルの信号Ｓｃ
、を出力する。Ｄフリップフロップ１５はプリセットが
かかっている状態であるため口の出力信号ＳＬはｒＬＪ
であり、このため信号Ｓｃ、と同一のタイミングで信号
ＳＬ３が減算指令信号発生回路８に供給される。

このため、減算信号供給回路８はスイッチＳＷ１、ＳＷ
、を上記信号ＳＬ３に一致してオンとする。

一方、停止時においては、指令パルスがなくなるとフリ
ップフロップＩ５のプリセット状態が解除され、パルス
モータの速度ら減速し、直流電圧信号Ｓｄも減少してい
き基阜電圧Ｖｒｅｒ２の関係がＳｄ＜Ｖｒｅｆ２となっ
たときに、いままでｒＬＪレベルであったコンパレータ
！１の信号が「１■」レベルに変化し、フリップフロッ
プ１５の出力する信号ＳＬがｒＬＪレベルからｒｆ（Ｊ
レベルに変化して、ＯＲ回路！４を通してスイッチＳＷ
Ｉ、ＳＷ２にＯＮ信号ＳＬ３が出力される。

従って、逆起電力検出センサ７が出力する電圧信号Ｓ　
、（ｖ　−ｃｏｓＡ　ｘ）、Ｓ　ｔ（ｖ　−５ｉｎＡ　
ｘ）が各々減算器４ａ、４ｂにより電流指令発生回路３
の出力する電流指令信号Ｐ、（θ）＝ｓｉｎ（Ａｒ）、
Ｐ！（θ）＝ｃｏｓ（Ａｂにフィードバックされること
になる。

「発明の効果」 本発明は上述したように構成したのでパルスモータの振
動を有効におさえることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるパルスモータの振動抑制方法を
実現するための電気回路の構成を示すブロック図、第２
図は同ブロック図における各部の信号波形を示す図、第
３図は逆起電力検出センサを示す図１、第４図は逆起電
力検出センサが出力する電圧信号を示す図、第５図はリ
ニアパルスモータに逆起電力検出センサを取り付けた図
、第６図はパルスモータの伝達関数を示すブロック図、
第７図は本発明にかかるパルスモータの振動抑制方法を
実現するため、速度フィードバックをかけた場合の系を
伝達関数により示すブロック図である。 ３・・・・・・電流指令発生回路、４ａ、４ｂ・・・・
・・減算器、５・・・・・・電流制御器、６・・・・・
・パルスモータ、７・・・・・・逆起電力検出センサ、
８・・・・・・減算信号供給回路、９・・・・・・速度
信号発生回路、１０．ＩＩ・・・・・・コンパレータ、
１４・・・・・・オア回路、１５・・・・・・フリップ
フロップ、１６・・・・・・ノア回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パルスモータ速度検出手段によりパルスモータの速度を
   検出し、該速度レベルの上限を規定し、パルスモータの
   速度が上限を越えたとき、および停止のときに、それぞ
   れ制動をかけるようにパルスモータの駆動信号を制御し
   て、パルスモータのダンピング特性を改善することを特
   徴とするパルスモータの振動抑制方法。