WO2004077651A1 - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの速度を比較的粗い速度制御プロファイル及び、簡単な構成でスムーズに速度制御する技術が開示され、この技術によれば分周数演算部１は比較的粗い速度制御プロファイルで分周数Ａを変更して分周数設定レジスタ２に設定し、比較器３は分周数演算部により設定された分周数Ａが分周数カウンタ４によりカウントされている現在の分周数Ｂより大きい場合（分周数Ａ＞分周数Ｂ）には＋カウント信号を出力し、分周数Ａ＜分周数Ｂの場合には−カウント信号を出力する。分周数カウンタは分周数演算部の速度制御プロファイルより短い時間幅ｔのイネーブルクロックを、比較器から＋カウント信号を印加される場合には＋カウントし、比較器から−カウント信号を印加される場合には−カウントすることにより、分周器５の現在の分周数Ｂをカウントしてこれを分周器に印加する。

Description

明 細 書 モータ制御装置 技術分野

本発明は、 超音波モータのように時定数が比較的小さいモータを速度 制御プロファイルに基づいて加速制御、 減速制御するモータ制御装置に 関する。 背景技術

一般に、 モータの回転速度を停止状態から加速度一定で最終目標速度 に制御する場合、 指令速度を 0から最終目標速度までステツプ状に上げ る速度制御プロファイルで速度制御を行う。 また、 超音波モータは、 駆 動周波数が高くなるほど減速し、 駆動周波数が低くなるほど加速するの で、 超音波モータの回転速度を停止状態から加速度一定で最終目標速度 に制御する場合には、 図 3 Aに示すように指令速度である駆動周波数を ステップ状に下げる速度制御プロファイルで制御を行う。 ごこで、 図 3 Aに示す波形 αは、 停止駆動周波数 = 7 2 k H zから最終駆動周波数 = 6 2 k H zまでを 5段階に分けて所定時間幅 = 0 . 5 secごとに駆動周波 数を 2 k H zずつ下げて加速制御する場合の速度制御プロファイルを示 している。

図 4は図 3 Aに示す速度制御プロファイルで制御を行う従来例を示し、 分周数演算部 1と分周器 5により構成されている。 分周数演算部 1は C P Uのソフトウェアにより構成され、 超音波モータに設けられているェ ンコーダからフィードバックされるパルスをカウントして図 3 Aに示す 速度制御プロフアイルで分周器 5の分周数 Aを変更して分周器 5に設定 する。 分周器 5は分周数演算部 1により設定された分周数 Aに応じた分 周比 = 1 /Aで基準ク口ックを分周して駆動パルスとして超音波モータ に印加する。 また、 他の従来例としては、 下記の特許文献 1、 2などに 開示されたものがある。

特許文献 1 ：特開平 9一 2 6 1 9 7 9号公報

特許文献 2 ：特開平 9一 2 4 7 9 6 6号公報

しかしながら、 超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの 場合、ステツプ状の速度制御プロフアイルで加速、減速の制御を行うと、 モータの実速度がステップ状の速度制御プロファイルに追従してスムー ズな加速、減速とならない。そこで、時定数が比較的小さいモータでは、 スムーズな加速、 減速を実現するためには図 3 Bの波形 に示すように ステップ状の速度制御プロファイルを細かく設定する必要があるので、 C P Uのソフ トウェアにより目標速度を設定して制御する場合には、 処 理速度が高速の高価な速度制御システムが必要になる。 ここで、 図 3 B に示す波形 i3は、 図 3 Aに示す所定時間幅 = 0 . 5 secを 0 . 1 secごと に分割して 0 . 1 secごとに 2 k H z 5 = 0 . 4 k H zずつ下げて加速 制御する場合の速度制御プロファイルを示している。 また、 例えば特許 文献 1、 2の技術では、 複雑なシステムが必要になるという問題点があ る。 発明の開示

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、 超音波モータのように時定数が 比較的小さいモータの速度を比較的粗い速度制御プロファイル及ぴ、 簡 単な構成でスムーズに速度制御することができるモータ制御装置を提供 することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、 基準周波数を分周してモータの 駆動信号を生成する分周手段と、

前記モータの速度制御プロファイルに基づいて前記分周手段の分周比 を演算して出力する分周比演算手段と、

前期速度制御プロファイルより細かい速度制御プロファイルになるよ うに前記分周比演算手段が出力する分周比を変換して前記分周 ¥段に設 定する分周比変換手段とを、

有する構成とした。

上記構成により、 分周比演算手段の速度制御プロファイルより細かい 速度制御プロファイルで分周して分周手段に設定する分周比変更手段を 追加するのみで、 分周比演算手段の速度制御プロファイルが粗くても超 音波モータのように時定数が比較的小さいモータの速度を簡単な構成で スムーズに速度制御することができる。

また、 前記分周比演算手段は、 前記速度制御プロファイルに基づいて 前記分周手段の分周数を演算して出力し、

前記分周比変換手段は、 前記分周比演算手段の前記速度制御プロファ ィルの時間幅より短いクロックを、 前記分周比演算手段が出力する分周 数に応じてカウントアップ又はカウントダウンして前記分周手段に設定 する構成とした。

また、 前記モータは、 超音波モータであることを特徴とする。 図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係るモータ制御装置の一実施形態を示すプロック図、 図 2は、 図 1のモータ制御装置の主要信号を示す説明図、

図 3 Aは、 速度制御プロファイルを示す全体図、

図 3 Bは、 速度制御プロファイルを示す部分詳細図、

図 4は、従来のモータ制御装置の一実施形態を示すプロック図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 図 1は 本発明に係るモータ制御装置の一実施形態を示すプロック図、 図 2は図 1のモータ制御装置の主要信号を示す説明図である。

図 1において、 従来例で説明した構成と同じもの （分周数演算部 1と 分周器 5 ) には同じ参照符号を付している。 分周数演算部 1は C P Uの ソフトウェアにより構成され、 不図示の超音波モータに設けられている エンコーダからフィ一ドバックされるパルスを力ゥントするとともに、 分周数カウンタ 4によりカウントされている分周器 5の現在の分周数 B を入力 （リード） することにより、 例えば図 3 Aに示すような比較的粗 い速度制御プロファイルに従って分周数 Bを分周数 Aに変更して分周数 設定レジスタ 2に設定する。 分周数設定レジスタ 2に設定された分周数 Aは比較器 3の入力端子 aに入力される。

比較器 3は分周数 A〉分周数 Bの場合、 すなわち分周数演算部 1によ り設定された分周数 Aが分周数カウンタ 4によりカウントされている現 在の分周数 Bより大きい場合には +カウント信号を出力し、 他方、 分周 数 A <分周数 Bの場合には一カウント信号を出力する。 分周数カウンタ 4は図 3 Aに示す比較的粗い速度制御プロファイルより短い時間幅 tの イネ一ブルクロックを、 比較器 3から +カウント信号を印加される場合 には +カウント （カウントアップ） し、 比較器 3から一カウント信号を 印加される場合には一カウント （カウントダウン） することにより、 分 周器 5の現在の分周数 Bをカウントしてこれを分周器 5 (及び比較器 3 の入力端子 b、 分周数演算部 1 ) に印加する。

ここで、 超音波モータは駆動周波数が低くなるほど加速するので、 超 音波モータの回転速度を停止状態から加速度一定で最終目標速度に制御 する場合には、 駆動周波数をステップ状に下げるプロフアイルで制御を 行うことから、 分周数演算部 1は分周数 Aを増加するので比較器 3が + カウント信号を分周数カウンタ 4に出力して分周数カウンタ 4はイネ一 ブルクロックを +カウントし、 分周器 5の現在の分周数 Bをィネーブル クロックごとに増加する。 これにより、 分周器 5には、 図 3 Aに示す比 較的粗いプロファイルより細かいプロファイルに対応した分周数 Bが設 定される。

ここで、 図 2は図 3 A、 図 3 Bに示す速度プロファイルと異なるもの を示し、 分周数演算部 1は、 超音波モータの駆動周波数を 7 0 k H zか ら 6 9. 5 k H zに下げて加速するために分周数 Aを分周数 Bと同じ値 の 2 5 7 0から 2 5 9 0に上げる。 比較器 3は分周数 A >分周数 Bであ るので +カウント信号を出力し、 分周数カウンタ 4は分周数 Aの速度制 御プロファイルより細かい時間幅のイネ一ブルクロックを +カウントし、 分周器 5の分周数 Bが力ゥントごとに増加する。 分周器 5の基準周波数 を 1 8 OMH zとすると、

7 0 k H z = 1 8 0 MH z / 2 5 7 0

6 9. 5 kH z = 1 8 OMH z /2 5 9 0

となるので、 イネ一ブルクロックの時間幅 tや分周数力ゥンタ 4の力ゥ ント単位に応じて超音波モータの駆動周波数を分周数演算部 1の速度制 御プロファイルより細かく速度制御することができ、 超音波モータのよ うに時定数が比較的小さいモータの速度を比較的粗い速度制御プロファ ィル及ぴ、 簡単な構成でスムーズに速度制御することができる。 産業上の利用可能性

以上説明したように本発明によれば、 速度制御プロファイルが粗くて も超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの速度を簡単な構 成でスムーズに速度制御することができるモータ制御装置を提供する とができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 基準周波数を分周してモータの駆動信号を生成する分周手段 と、

前記モータの速度制御プロファイルに基づレ、て前記分周手段の分周比 を演算して出力する分周比演算手段と、

前期速度制御プロファイルより細かい速度制御プロファイルになるよ うに前記分周比演算手段が出力する分周比を変換して前記分周手段に設 定する分周比変換手段とを、

有するモータ制御装置。

2 . 前記分周比演算手段は、 前記速度制御プロファイルに基づい て前記分周手段の分周数を演算して出力し、

前記分周比変換手段は、 前記分周比演算手段の前記速度制御プロファ ィルの時間幅より短いクロックを、 前記分周比演算手段が出力する分周 数に応じてカウン 1、アップ又はカウントダウンして前記分周手段に設定 するよう構成されている請求項 1に記載のモータ制御装置。

3 . 前記モータは、 超音波モータである請求項 1又は 2に記載の モータ制御装置。