JP2016082672A

JP2016082672A - Power swing detector for polyphase pulse motor

Info

Publication number: JP2016082672A
Application number: JP2014210708A
Authority: JP
Inventors: 広志遠藤; Hiroshi Endo
Original assignee: Denso Wave Inc
Current assignee: Denso Wave Inc
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2014-10-15
Publication date: 2016-05-16
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: JP6943542B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power swing detector for a polyphase pulse motor, capable of detecting power swing of a motor without necessity of modeling of an existing driving device.SOLUTION: A power swing detector 31 is connected with the outside of a driver board 7 to detect an electric current for the driver board 7 to energize windings 23A, 23B of a pulse motor 1 with current sensors 32A, 32B. When a change in a waveform of the detected current detects that a rotational direction of the pulse motor 1 is opposite, without following a PWM signal output by the driver board 7, an alarm signal is output to a PLC 6.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、多相パルスモータの各相巻線に通電を行う駆動装置の外部に接続されて、前記モータの脱調を検出する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus connected to the outside of a driving device for energizing each phase winding of a multiphase pulse motor to detect a step-out of the motor.

パルスモータ（ステッピングモータ）の脱調を検出する技術については、従来様々な構成が提案されている。例えば、特許文献１には、ステッピングモータによりレンズを駆動する撮像装置に適用されるモータ駆動装置について、脱調検出を行う構成が開示されている。 Various techniques for detecting a step-out of a pulse motor (stepping motor) have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a configuration for performing step-out detection for a motor drive device applied to an imaging device that drives a lens by a stepping motor.

特開２０１４−１７１３４４号公報JP 2014-171344 A

しかしながら、従来の脱調検出を行う構成は、何れもパルスモータに通電を行う駆動装置の内部に設けられているか、或いは駆動装置を含むシステムに予め組み込まれている。したがって、既に製品として完成している駆動装置を使用することを前提にすると、その駆動装置を改造して脱調検出機能を搭載する必要があり、従来技術の適用は事実上困難であった。 However, any conventional configuration for detecting step-out detection is provided inside a drive device that energizes the pulse motor, or is incorporated in advance in a system including the drive device. Therefore, if it is assumed that a drive device that has already been completed as a product is used, it is necessary to modify the drive device to include a step-out detection function, and the application of the conventional technology is practically difficult.

また、特許文献１で検出対象としている脱調は、回転子への停止命令が出された後に、外力等により回転子が動いてしまう現象、とされている（段落［０００２］）。ところが、実際には、パルスモータを駆動している状態でも、モータの駆動対象が障害物に衝突するなどして回転が停止することがあり、この場合でも脱調が発生する。しかし、特許文献１では、このような状況で発生した脱調に如何にして対応するかは開示されていない。 In addition, the step-out that is a detection target in Patent Document 1 is a phenomenon in which the rotor is moved by an external force or the like after a stop command is issued to the rotor (paragraph [0002]). However, in practice, even when the pulse motor is being driven, rotation may stop due to an object to be driven by the motor colliding with an obstacle, and even in this case, a step-out occurs. However, Patent Document 1 does not disclose how to deal with the step-out occurring in such a situation.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、既存の駆動装置の改造を必要とすることなく、モータの駆動制御中に発生した脱調を検出できる多相パルスモータの脱調検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to remove a multi-phase pulse motor that can detect a step-out occurring during motor drive control without requiring modification of an existing drive device. It is to provide a tone detection device.

請求項１記載の多相パルスモータの脱調検出装置によれば、電流検出手段により、駆動装置の外部に出力されて多相パルスモータの巻線に通電される電流を検出する。そして、脱調検出手段は、検出された電流の波形の変化により、多相パルスモータの回転方向が、駆動装置が出力している通電制御指令を外れて反転したことを検出すると、脱調検出信号を外部に出力する。 According to the multi-phase pulse motor step-out detection device of the first aspect, the current detection means detects the current output to the outside of the drive device and energized to the winding of the multi-phase pulse motor. The step-out detection means detects the step-out when it detects that the rotation direction of the multi-phase pulse motor has reversed and deviated from the energization control command output by the drive device due to the change in the detected current waveform. Output the signal to the outside.

多相パルスモータが、駆動装置が出力している通電制御指令に従い正常に制御されている状態では、駆動装置が多相パルスモータの巻線に通電している電流の波形に大きな歪みは生じない。しかし、多相パルスモータの回転が例えば障害物の存在により妨げられたことで、駆動装置による制御が降伏状態になると、多相パルスモータの回転が瞬間的に反転することに伴い通電電流の波形に大きな歪みが発生する。そこで、脱調検出手段が、通電電流波形の変化を監視すれば、上述の状態に基づく多相パルスモータの反転を検出できる。 When the multi-phase pulse motor is normally controlled in accordance with the energization control command output from the drive device, there is no significant distortion in the waveform of the current applied to the winding of the multi-phase pulse motor by the drive device. . However, when the rotation of the multi-phase pulse motor is hindered by the presence of an obstacle, for example, when the control by the driving device is in a breakdown state, the rotation of the multi-phase pulse motor instantaneously reverses and the waveform of the energization current Large distortion occurs. Therefore, if the step-out detection means monitors the change in the energization current waveform, the inversion of the multiphase pulse motor based on the above-described state can be detected.

そして、駆動制御装置がフィードフォワード制御を行っている状態で多相パルスモータの回転が妨げられれば、それは制御の脱調を意味する。したがって、脱調検出手段が脱調検出信号を外部に出力すれば、その信号を上位の制御装置が受けることで、多相パルスモータの脱調に対処するための動作を行うことが可能になる。すなわち、本発明の脱調検出装置によれば、既存の駆動装置の外部に接続して通電電流を検出するだけで、多相パルスモータが脱調したことを検出できるので、駆動装置自体に改造を施さずとも、モータの駆動制御中に発生した脱調も含めて検出が可能となる。 If the rotation of the multi-phase pulse motor is impeded while the drive control device is performing feedforward control, this means a step-out of control. Therefore, if the step-out detection means outputs a step-out detection signal to the outside, the host controller can receive the signal to perform an operation for dealing with the step-out of the multiphase pulse motor. . That is, according to the out-of-step detecting device of the present invention, it is possible to detect that the multi-phase pulse motor has stepped out by simply connecting the outside of the existing driving device and detecting the energization current. Even without performing the above, it is possible to detect a step-out occurring during the drive control of the motor.

請求項２記載の多相パルスモータの脱調検出装置によれば、脱調検出手段は、演算手段により多相パルスモータの各相電流の２乗和を演算し、判定手段は、その演算の結果が所定の閾値を上回ると脱調検出信号を出力する。多相パルスモータの各相電流は、所定の位相差を有する波形により通電されている。ここで、各相電流をベクトルと見た場合、それらのベクトルの合成値は、多相パルスモータが駆動装置により正常に制御されている状態では定常的に一定の値を示す。 According to the multi-phase pulse motor step-out detection device according to claim 2, the step-out detection means calculates the sum of squares of the respective phase currents of the multi-phase pulse motor by the calculation means, and the determination means When the result exceeds a predetermined threshold, a step-out detection signal is output. Each phase current of the multiphase pulse motor is energized with a waveform having a predetermined phase difference. Here, when each phase current is regarded as a vector, the combined value of the vectors shows a constant value in a state where the multiphase pulse motor is normally controlled by the driving device.

一方、上述のように、多相パルスモータの回転が妨げられて駆動装置による制御が降伏状態になると、ベクトルの合成値は、前記一定の値を外れて大きく変動する。そして、各相電流の２乗和は各ベクトルの合成値に相当する値であるから、脱調検出手段が上記のように評価を行うことで、多相パルスモータが脱調したことを確実に検出できる。 On the other hand, as described above, when the rotation of the multiphase pulse motor is impeded and the control by the driving device is in a breakdown state, the combined value of the vectors greatly deviates from the predetermined value. Since the sum of squares of each phase current is a value corresponding to the combined value of each vector, the step-out detection means performs the evaluation as described above to ensure that the multi-phase pulse motor has stepped out. It can be detected.

一実施形態であり、リニアアクチュエータ駆動システムの全体構成を示す図The figure which is one Embodiment and shows the whole linear actuator drive system structure リニアアクチュエータの構成を示す斜視図A perspective view showing a configuration of a linear actuator パルスモータの駆動制御が正常な場合の（ａ）相電流、（ｂ）相電圧、（ｃ）演算部の演算結果を示す波形図Waveform diagram showing (a) phase current, (b) phase voltage, and (c) calculation result of calculation unit when drive control of pulse motor is normal パルスモータの駆動制御が脱調した場合の（ａ）相電流、（ｂ）相電圧、（ｃ）演算部の演算結果を示す波形図Waveform diagram showing (a) phase current, (b) phase voltage, (c) calculation result of calculation unit when pulse motor drive control is out of step モータ駆動システム全体の処理を示すフローチャートFlow chart showing processing of the entire motor drive system

以下、一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すリニアアクチュエータ駆動システムにおいて、制御対象であるモータは、例えば２相パルスモータ１である。パルスモータ１は、直動軸２上の移動体３を移動させる駆動力を発生させるもので、リニアアクチュエータ４の一部を構成している。直動軸４の原点側にはリミットセンサ５が配置されており、リミットセンサ５は、移動体３が直動軸４の原点（Home position）に到達した際にＯＮ信号を出力する。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. In the linear actuator drive system shown in FIG. 1, the motor to be controlled is, for example, a two-phase pulse motor 1. The pulse motor 1 generates a driving force for moving the moving body 3 on the linear motion shaft 2 and constitutes a part of the linear actuator 4. A limit sensor 5 is arranged on the origin side of the linear motion shaft 4, and the limit sensor 5 outputs an ON signal when the moving body 3 reaches the home position of the linear motion shaft 4.

図２に示すように、パルスモータ１は、図中で直動軸２の右端に配置されている駆動部５０の内部に配置されている。駆動部５０の内部には、図示しないが、減速機やパルスモータ１の回転駆動力を直線駆動力に変換するための駆動力変換機構等が配置されている。 As shown in FIG. 2, the pulse motor 1 is disposed inside a drive unit 50 disposed at the right end of the linear motion shaft 2 in the drawing. Although not shown in the figure, a driving force conversion mechanism for converting the rotational driving force of the speed reducer or the pulse motor 1 into a linear driving force is arranged inside the driving unit 50.

リミットセンサ５が出力するＯＮ信号は、上位制御装置であるＰＬＣ（Programmable Logic Controller）６に入力されている。ＰＬＣ６は、ドライバボード７（駆動装置）を介してパルスモータ１の駆動を制御する。ドライバボード７は、ドライバ部８とＣＰＵ９（マイクロコンピュータ，制御回路）とを備えている。ドライバボード７には、コネクタ１０を介して外部より２４Ｖの直流電源が供給されており、２４Ｖの電源はパルスモータ１の駆動用電源としてドライバ回路７に供給されている。また、２４Ｖの電源はＤＣ／ＤＣコンバータ１１により５Ｖに降圧されて、ＣＰＵ９等に制御用電源として供給されている。 The ON signal output from the limit sensor 5 is input to a PLC (Programmable Logic Controller) 6 that is a host controller. The PLC 6 controls the drive of the pulse motor 1 via the driver board 7 (drive device). The driver board 7 includes a driver unit 8 and a CPU 9 (microcomputer, control circuit). 24 V DC power is supplied to the driver board 7 from the outside via the connector 10, and the 24 V power is supplied to the driver circuit 7 as the driving power for the pulse motor 1. The 24V power supply is stepped down to 5V by the DC / DC converter 11 and supplied to the CPU 9 as a control power supply.

ＰＬＣ６とドライバボード７とはコネクタ１２を介して接続されており、ＰＬＣ６はＣＰＵ９に対して、パルスモータ１の回転方向を指示するＣＷ信号及びＣＣＷ信号と、アラーム（ALARM）信号とを出力する。これらの信号は、それぞれフォトカプラ（ＰＣ）１３（１）〜１３（３）を介してＣＰＵ９に入力される。また、ＣＰＵ９は、フォトカプラ１３（４）を介してＰＬＣ６側にアラーム信号を出力する。これらの信号の入出力は、ＩＯポート１４を介して行われる。そして、ＣＰＵ９は、アラーム信号の入力があるか、又は自身がアラーム信号を出力すると、ＩＯポート１５を介してＬＥＤ１６に通電を行い、ＬＥＤ１６を点灯させる。 The PLC 6 and the driver board 7 are connected via a connector 12, and the PLC 6 outputs to the CPU 9 a CW signal and a CCW signal that indicate the rotation direction of the pulse motor 1 and an alarm (ALARM) signal. These signals are input to the CPU 9 via photocouplers (PC) 13 (1) to 13 (3), respectively. Further, the CPU 9 outputs an alarm signal to the PLC 6 side via the photocoupler 13 (4). Input / output of these signals is performed via the IO port 14. Then, when an alarm signal is input or the CPU 9 outputs an alarm signal, the CPU 9 energizes the LED 16 via the IO port 15 to light the LED 16.

ドライバ部８は、それぞれ４個のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１７（１）〜１７（４）からなる２つのＨブリッジ回路１８Ａ，１８Ｂ（駆動回路）を備えている。下側に配置されているＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１７（２）、１７（４）のソースとグランドとの間には、それぞれシャント抵抗１９（１）、１９（２）が接続されている。シャント抵抗１９（１）、１９（２）の上端は、それぞれ差動アンプ２０の入力端子に接続されている。Ｈブリッジ回路１８Ａ，１８Ｂそれぞれの差動アンプ２０Ａ，２０Ｂの出力電圧は、ＣＰＵ９が内蔵するＡ／Ｄコンバータ２１によりＡ／Ｄ変換されて読み込まれる。ＣＰＵ９は、差動アンプ２０Ａ，２０Ｂの出力電圧を参照しながらパルスモータ１の通電制御を行う。 The driver unit 8 includes two H bridge circuits 18A and 18B (drive circuits) each including four N-channel MOSFETs 17 (1) to 17 (4). Shunt resistors 19 (1) and 19 (2) are connected between the sources of the N-channel MOSFETs 17 (2) and 17 (4) arranged on the lower side and the ground, respectively. The upper ends of the shunt resistors 19 (1) and 19 (2) are connected to the input terminals of the differential amplifier 20, respectively. The output voltages of the differential amplifiers 20A and 20B of the H bridge circuits 18A and 18B are A / D converted by the A / D converter 21 built in the CPU 9 and read. The CPU 9 performs energization control of the pulse motor 1 while referring to the output voltages of the differential amplifiers 20A and 20B.

ドライバボード７とパルスモータ１とはコネクタ２２を介して接続されており、Ｈブリッジ回路１８Ａの出力端子はパルスモータ１の固定子巻線２３Ａの両端に接続され、Ｈブリッジ回路１８Ｂの出力端子は固定子巻線２３Ｂの両端に接続されている。ＣＰＵ９は、４チャネル分のＰＷＭ信号出力部２４を備えており、それら４チャネル分のＰＷＭ信号（通電制御指令）は、ゲートドライバ２５（１）〜２５（４）を介して、ドライバ部８のＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１７（１）〜１７（４）の各ゲートにそれぞれ出力される。 The driver board 7 and the pulse motor 1 are connected via a connector 22, the output terminal of the H bridge circuit 18A is connected to both ends of the stator winding 23A of the pulse motor 1, and the output terminal of the H bridge circuit 18B is It is connected to both ends of the stator winding 23B. The CPU 9 includes a PWM signal output unit 24 for four channels, and the PWM signals (energization control commands) for the four channels are sent to the driver unit 8 via the gate drivers 25 (1) to 25 (4). The signal is output to each gate of the N-channel MOSFETs 17 (1) to 17 (4).

各Ｈブリッジ回路１８Ａ，１８Ｂでは、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１７（１）及び１７（４）と、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１７（３）及び１７（２）とがそれぞれ共通のＰＷＭ信号で駆動される。例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１７（１）及び１７（４）を同時にオンすると固定子巻線２３に正極性の電流が通電され、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１７（３）及び１７（２）を同時にオンすると固定子巻線２３に負極性の電流が通電される。 In each of the H bridge circuits 18A and 18B, the N channel MOSFETs 17 (1) and 17 (4) and the N channel MOSFETs 17 (3) and 17 (2) are driven by a common PWM signal. For example, when the N-channel MOSFETs 17 (1) and 17 (4) are simultaneously turned on, a positive current is passed through the stator winding 23, and when the N-channel MOSFETs 17 (3) and 17 (2) are simultaneously turned on, the stator windings are turned on. A negative current is supplied to 23.

ＣＰＵ９は、Ｈブリッジ回路１８Ａ，１８Ｂを介して、パルスモータ１の固定子巻線２３Ａ，２３Ｂに対し、位相差が９０度となる正弦波状の電流を通電する。パルスモータ１を正転（ＣＷ方向）させる場合と逆転（ＣＣＷ方向）させる場合とで、９０度の位相差の進み・遅れの関係が逆になる。ＣＰＵ９は、パルスモータ１を駆動制御する際には、Ａ／Ｄコンバータ２１を介してシャント抵抗１９に流れる電流を監視しており、過電流状態が発生するとＰＬＣ６に対してアラーム信号を送信する。また、ＣＰＵ９は、外部より機能テストを行ためのＪＴＡＧインターフェイス（Ｉ／Ｆ）２６を備えている。 The CPU 9 supplies a sinusoidal current having a phase difference of 90 degrees to the stator windings 23A and 23B of the pulse motor 1 via the H bridge circuits 18A and 18B. When the pulse motor 1 is rotated in the forward direction (CW direction) and in the reverse direction (the CCW direction), the relationship between the advance and delay of the phase difference of 90 degrees is reversed. When driving the pulse motor 1, the CPU 9 monitors the current flowing through the shunt resistor 19 via the A / D converter 21, and transmits an alarm signal to the PLC 6 when an overcurrent state occurs. The CPU 9 also includes a JTAG interface (I / F) 26 for performing a function test from the outside.

ドライバボード７とパルスモータ１の固定子巻線２３Ａ（Ａ相），２３Ｂ（Ｂ相）とを接続する配線の各一方には、脱調検出装置３１の電流センサ３２Ａ，３２Ｂ（電流検出手段）がそれぞれ介挿されている。脱調検出装置３１は、電流センサ３２Ａ，３２Ｂにより検出されるＡ相，Ｂ相電流を、電流センス部３３（電流検出手段）を介して増幅等すると、演算部３４（脱調検出手段，演算手段）において演算（乗算及び加算）を行い、コンパレータ３５（脱調検出手段，判定手段）に出力する。コンパレータ３５は、演算部３４の演算結果を所定の閾値と比較し、演算結果が閾値を上回ると、フォトカプラ３６を介してアラーム信号（脱調検出信号）をＰＬＣ６に出力する。 Current sensors 32A and 32B (current detection means) of the step-out detection device 31 are connected to one of the wirings connecting the driver board 7 and the stator windings 23A (A phase) and 23B (B phase) of the pulse motor 1, respectively. Are respectively inserted. The step-out detection device 31 amplifies the A-phase and B-phase currents detected by the current sensors 32A and 32B via the current sense unit 33 (current detection unit), etc., and then calculates the calculation unit 34 (step-out detection unit, calculation Means) (multiplication and addition) and output to the comparator 35 (step-out detection means, determination means). The comparator 35 compares the calculation result of the calculation unit 34 with a predetermined threshold value, and outputs an alarm signal (step-out detection signal) to the PLC 6 via the photocoupler 36 when the calculation result exceeds the threshold value.

次に、本実施形態の作用について説明する。脱調検出装置３１は、上述のようにドライバボード７の外部に接続された状態で、Ａ相，Ｂ相電流を検出することでパルスモータ１の脱調を検出する。パルスモータ１が、リニアアクチュエータ４の移動体３を直線移動させた際に、例えば移動体３が障害物に衝突して移動が妨げられるおそれがある。ＰＬＣ６は、パルスモータ１の回転量や移動体３の移動位置を検出せずにフィードフォワード制御を行っている。したがって、上述のように移動体３が障害物に衝突すると、以降は移動体３の正確な位置が把握できなくなるため（脱調状態）、移動体３を一度原点に復帰させる必要がある。 Next, the operation of this embodiment will be described. The step-out detection device 31 detects the step-out of the pulse motor 1 by detecting the A-phase and B-phase currents while being connected to the outside of the driver board 7 as described above. When the pulse motor 1 moves the moving body 3 of the linear actuator 4 linearly, for example, the moving body 3 may collide with an obstacle and the movement may be hindered. The PLC 6 performs feedforward control without detecting the amount of rotation of the pulse motor 1 or the moving position of the moving body 3. Therefore, when the moving body 3 collides with an obstacle as described above, the accurate position of the moving body 3 cannot be grasped thereafter (step-out state), and therefore it is necessary to return the moving body 3 to the origin once.

図３（ａ）に示すように、パルスモータ１が正転している場合は、Ａ相電流がＢ相電流に対して９０度進み位相となっており、パルスモータ１が逆転すると、Ａ相電流がＢ相電流に対して９０度遅れ位相となる。図３（ｃ）に示す演算部３４の演算結果は、Ａ相，Ｂ相電流をそれぞれベクトルと見た場合の合成値となる２乗和の平方根より、平方根の演算を省略した２乗和（Ａ^２＋Ｂ^２）である。このように、正常な制御状態でパルスモータ１を正逆転させている場合、演算結果は略一定値を示す。尚、Ａ相，Ｂ相電圧は、このスケールでは表現できないが、正弦波状の電流を通電するためにデューティが連続的に変化するＰＷＭ信号となっている。 As shown in FIG. 3A, when the pulse motor 1 is rotating forward, the phase A current is 90 degrees ahead of the phase B current, and when the pulse motor 1 reverses, The current is 90 degrees behind the B phase current. The calculation result of the calculation unit 34 shown in FIG. 3C is the sum of squares obtained by omitting the calculation of the square root from the square root of the square sum that is a combined value when the A-phase and B-phase currents are respectively regarded as vectors. A ² + B ² ). In this way, when the pulse motor 1 is rotated forward and backward in a normal control state, the calculation result shows a substantially constant value. The A-phase and B-phase voltages cannot be expressed on this scale, but are PWM signals whose duty changes continuously in order to pass a sine wave current.

一方、図４は、移動体３が障害物に衝突して移動が妨げられた場合の各波形を示す。パルスモータ１の回転が妨げられても、ドライバボード７の制御には直ちに反映されずに暫く正常な制御が継続される。少し遅れてドライバボード７の制御が降伏状態になりパルスモータ１が僅かに逆転すると、発電機としての動作で発電エネルギーが発生し、正弦波状の相電流に脈流が発生する。このようにして電流波形に生じた歪みにより、演算部３４の演算結果が大きく変化する（図４（ｃ）参照）。すると、コンパレータ３５において演算結果が閾値を上回るのでパルスモータ１の脱調状態が検出され、脱調検出装置３１は、ＰＬＣ６にアラーム信号を出力する。 On the other hand, FIG. 4 shows each waveform when the moving body 3 collides with an obstacle and is prevented from moving. Even if the rotation of the pulse motor 1 is impeded, normal control is continued for a while without being immediately reflected in the control of the driver board 7. When the control of the driver board 7 is in a surrender state with a slight delay and the pulse motor 1 is slightly reversed, generated energy is generated by the operation as a generator, and a pulsating current is generated in a sine-wave phase current. As a result of the distortion generated in the current waveform in this way, the calculation result of the calculation unit 34 changes greatly (see FIG. 4C). Then, since the calculation result exceeds the threshold value in the comparator 35, the step-out state of the pulse motor 1 is detected, and the step-out detection device 31 outputs an alarm signal to the PLC 6.

以下、制御システム全体の処理内容について、図５を参照して説明する。尚、図中のステップ番号に添えて示す（Ｐ）はＰＬＣ６による処理、（Ｄ）はドライバボード７による処理、（Ｓ）は脱調検出装置３１による処理であることを示す。先ず、ＰＬＣ６は、移動体３を任意の目標位置に移動させるため、その目標位置に応じたカウンタ値をセットする。また、パルス出力数のカウントの初期値を「１」とする（Ｓ１）。次に、移動体３を前記目標位置に移動させるためのパルスモータ１の回転方向指令を生成し、ドライバボード７に出力する（Ｓ２）。 Hereinafter, the processing contents of the entire control system will be described with reference to FIG. In addition, (P) shown with a step number in the figure indicates processing by the PLC 6, (D) indicates processing by the driver board 7, and (S) indicates processing by the step-out detection device 31. First, the PLC 6 sets a counter value corresponding to the target position in order to move the moving body 3 to an arbitrary target position. In addition, the initial value of the count of the number of pulse outputs is set to “1” (S1). Next, a rotation direction command of the pulse motor 1 for moving the moving body 3 to the target position is generated and output to the driver board 7 (S2).

すると、ドライバボード７のＣＰＵ９は、上記の回転方向指令に応じてＨブリッジ回路１８の駆動指令を生成し、ゲートドライバ２５を駆動する（Ｓ３）。これにより、パルスモータ１の固定子巻線２３Ａ，２３Ｂが励磁される（Ｓ４）。次に、ＣＰＵ９は、Ａ／Ｄコンバータ２１を介してＡ相、Ｂ相電流を検出し（Ｓ５）、電流値が正常か否かを判断する（Ｓ６）。正常であれば（ＹＥＳ）特に処理を行わない。そして、ＰＬＣ６は、パルス出力数のカウント値がステップＳ１でセットした値に達するまで（Ｓ７）、ステップＳ１〜Ｓ７のループを繰り返し実行する。 Then, the CPU 9 of the driver board 7 generates a drive command for the H bridge circuit 18 in response to the rotation direction command and drives the gate driver 25 (S3). As a result, the stator windings 23A and 23B of the pulse motor 1 are excited (S4). Next, the CPU 9 detects the A-phase and B-phase currents via the A / D converter 21 (S5), and determines whether or not the current value is normal (S6). If it is normal (YES), no processing is performed. Then, the PLC 6 repeatedly executes the loop of steps S1 to S7 until the count value of the number of pulse outputs reaches the value set in step S1 (S7).

ステップＳ６において電流値が異常であれば（ＮＯ）、ＣＰＵ９はＰＬＣ６にアラーム信号を出力して（Ｓ８）、パルスモータ１の駆動を停止させる（Ｓ９）。アラーム信号を受けたＰＬＣ６は、ドライバボード７を介して原点復帰操作を行う（Ｓ１０）。すなわち、リミットセンサ５がＯＮ信号を出力するまでの間（Ｓ１１：ＮＯ）移動体３を原点方向に移動させる。そして、移動体３が原点に達してリミットセンサ５がＯＮ信号を出力すると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、原点復帰が完了する（Ｓ１２）。 If the current value is abnormal in step S6 (NO), the CPU 9 outputs an alarm signal to the PLC 6 (S8) and stops driving the pulse motor 1 (S9). The PLC 6 that has received the alarm signal performs an origin return operation via the driver board 7 (S10). That is, the moving body 3 is moved in the origin direction until the limit sensor 5 outputs an ON signal (S11: NO). When the moving body 3 reaches the origin and the limit sensor 5 outputs an ON signal (S11: YES), the return to origin is completed (S12).

一方、脱調検出装置３１は、ステップＳ５〜Ｓ１０の間にドライバボード７と並行して動作する。先ず、電流センス部３３によりＡ相，Ｂ相電流を検出し（Ｓ１３）、演算部３４において演算（乗算及び加算）を実行する（Ｓ１４）。そして、コンパレータ３５により演算結果が基準値（閾値）より高いか否かを判断する（Ｓ１５）。演算結果が基準値以下であれば（ＮＯ）ステップＳ１３に戻る。演算結果が基準値より高ければ（ＹＥＳ）、アラーム信号をＰＬＣ６に出力する（Ｓ１６）。すると、上記アラーム信号は、ＰＬＣ６を経由してドライバボード７に入力され（Ｓ１７）、ＣＰＵ９はパルスモータ１の駆動を停止させる（Ｓ１８）。その後はステップＳ１０に移行する。 On the other hand, the step-out detection device 31 operates in parallel with the driver board 7 during steps S5 to S10. First, A-phase and B-phase currents are detected by the current sensing unit 33 (S13), and calculation (multiplication and addition) is executed by the calculation unit 34 (S14). And it is judged by the comparator 35 whether a calculation result is higher than a reference value (threshold value) (S15). If the calculation result is equal to or less than the reference value (NO), the process returns to step S13. If the calculation result is higher than the reference value (YES), an alarm signal is output to the PLC 6 (S16). Then, the alarm signal is input to the driver board 7 via the PLC 6 (S17), and the CPU 9 stops driving the pulse motor 1 (S18). Thereafter, the process proceeds to step S10.

以上のように本実施形態によれば、脱調検出装置３１をドライバボード７の外部で接続し、電流センサ３２Ａ，３２Ｂによってドライバボード７がパルスモータ１の巻線２３Ａ，２３Ｂに通電する電流を検出する。そして、検出された電流の波形の変化により、パルスモータ１の回転方向が、ドライバボード７が出力しているＰＷＭ信号に従うことなく反転したことを検出すると、アラーム信号をＰＬＣ６に出力する。 As described above, according to the present embodiment, the step-out detection device 31 is connected outside the driver board 7, and the current that the driver board 7 energizes the windings 23 </ b> A and 23 </ b> B of the pulse motor 1 by the current sensors 32 </ b> A and 32 </ b> B. To detect. When detecting that the rotation direction of the pulse motor 1 is reversed without following the PWM signal output from the driver board 7 due to the change in the detected current waveform, an alarm signal is output to the PLC 6.

したがって、既存の製品であるドライバボード７を使用してパルスモータ１を駆動制御する場合に、パルスモータ１の脱調を検出するため、ドライバボード７を改造して内部構成に手を加える必要が無い。つまり、脱調検出装置３１をドライバボード７の外部に接続するだけで、パルスモータ１の脱調を、駆動制御中に発生した脱調も含めて容易に検出することが可能になる。 Therefore, when driving the pulse motor 1 using the driver board 7 which is an existing product, in order to detect the step-out of the pulse motor 1, it is necessary to modify the driver board 7 and modify the internal configuration. No. That is, by simply connecting the step-out detection device 31 to the outside of the driver board 7, it is possible to easily detect the step-out of the pulse motor 1 including the step-out generated during the drive control.

そして、脱調検出装置３１は、演算部３４により各相電流の２乗和を演算し、コンパレータ３５は、その２乗和の値が所定の閾値を上回るとアラーム信号を出力する。したがって、脱調の発生に伴う通電電流波形の変化を上記の演算結果により評価することで、パルスモータ１が脱調したことを確実に検出できる。 Then, the step-out detection device 31 calculates the sum of squares of the currents of each phase by the calculation unit 34, and the comparator 35 outputs an alarm signal when the value of the sum of squares exceeds a predetermined threshold value. Therefore, it is possible to reliably detect the step-out of the pulse motor 1 by evaluating the change in the energization current waveform accompanying the occurrence of the step-out based on the above calculation result.

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
パルスモータの相数は、３相以上であっても良い。
また、パルスモータは、リニアアクチュエータを構成するものに限らない。
通電電流波形の歪みを検出する方式は、２乗和（Ａ^２＋Ｂ^２）を評価するものに限らず、例えば、通電電流をＡ／Ｄコンバータによりサンプリングした結果に基づいて電流波形の歪みを検出しても良い。
脱調検出装置の機能を、マイクロコンピュータのソフトウェアにより実現しても良い。 The present invention is not limited to the embodiments described above or shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
The number of phases of the pulse motor may be three or more.
Further, the pulse motor is not limited to that constituting a linear actuator.
The method of detecting the distortion of the energized current waveform is not limited to the method of evaluating the sum of squares (A ² + B ² ). For example, the distortion of the current waveform is detected based on the result of sampling the energized current by the A / D converter. You may do it.
The function of the step-out detection device may be realized by software of a microcomputer.

図面中、１は２相パルスモータ、６はＰＬＣ（上位制御装置）、７はドライバボード（駆動装置）、９はＣＰＵ（制御回路）、１８はＨブリッジ回路（駆動回路）、３１は脱調検出装置、３２は電流センサ（電流検出手段）、３３は電流センス部（電流検出手段）、３４は演算部（脱調検出手段，演算手段）、３５はコンパレータ（脱調検出手段，判定手段）を示す。 In the drawings, 1 is a two-phase pulse motor, 6 is a PLC (high-order control device), 7 is a driver board (drive device), 9 is a CPU (control circuit), 18 is an H-bridge circuit (drive circuit), and 31 is a step-out. Detection device, 32 is a current sensor (current detection means), 33 is a current sensing section (current detection means), 34 is a calculation section (step-out detection means, calculation means), and 35 is a comparator (step-out detection means, determination means). Indicates.

Claims

A drive circuit for energizing each phase winding of the multi-phase pulse motor, and a control circuit for outputting the energization control command to the drive circuit in response to a rotation direction command input from a host controller. It is connected to the outside of the phase pulse motor drive device,
Current detecting means for detecting a current passed through the winding;
A multi-phase pulse motor comprising a step-out detection means for outputting a step-out detection signal to the outside when it is detected that the rotation direction of the multi-phase pulse motor deviates from the energization control command due to the change in the current waveform. Step-out detection device.

The step-out detection means includes
Computing means for computing the sum of squares of the currents of the respective phases;
The out-of-step detection device for a multi-phase pulse motor according to claim 1, further comprising a determination unit that outputs a out-of-step detection signal when a result of the calculation exceeds a predetermined threshold value.