JPS5836180A - モータの位置制御方法 - 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】 不発明は、モータの位置制御方法及びその裟直に係り、
動作軸に、回転軸の角度ｆ：測測定るエンコーダを有し
、且つ４ｄｑｙ＆を所定の動作回転数で部製するために
、スイッチング素子を有する制＠１回路を備えることに
より、任意の角度τステップ的に前、後進させるように
したモータの位置制御方法及び装置に関するものである
。

従来、任意の角１ｔ’にステップ的に駆動する装置とし
ては、ステップモートルりるいはクラッチ付き一動愼（
クラッチモードル）が知られている。

上記のうち、ステップモードルは、オープン制御でステ
ップ送りが可月巨な長所を有するが、犬きｌトルクの必
要なとき、のるいは高速応答のためには全容積が大きく
なる短所をもっている。

西方、クラッチモードルは、工業用ミシンなどに使われ
ており、高速応答性が良い特徴がある。

工業用ミシンでは、最短時間に、定めらｎた角度を送る
ことが重要であり、制御方法に工夫がさ几てさている。

しかしながら、クラッチモードルは、クラッチの摩耗あ
るいは、クラッチ０Ｎ−ＯＦＦ時の騒音が大きいなどの
短所を有している。

これにたいし、直流モードルの軸に回転角度を構出する
エンコーダを装着した、エノコーダ付直流モ〜トルを使
用することにより、高速６登および寿命の改善を図る方
法がある。

この場合、モータ本体に、位置決めする能力を与えるの
は、エンコーダの信号を基にスイッチノブ動作をし、モ
ータに正方向および逆方向の可変電圧を印ガ目すること
のできる匍制御回路である。

一方、モータの負荷としては、清報機器が多くナラてお
り、対象とするモータ軸の慣性モーメント、あるいは負
荷トルクも種々多様である。

この場合、従来、モータをその装置と直結して、制御ル
ープのゲインなどをａ１１整し、位置決め時の動作を、
でさめたけスムーズに、ハンチングを少ｉ（（停止する
ようにしている。

丑だ、モータを駆動する鑞源蹴圧が変化し〕で場合、市
１］御ループのゲインが変化したことと等しく７２す、
その都度、ゲインを再調整するが、あるいは、電圧乞検
出しゲインを自動調整する回路を付刀口する必要がめっ
た。

そこで、この欠点を解消するために、最近以下に示すよ
うなモータの位置制御方法が提案さ扛た。

即ち、動作軸に位置を測定するエンコーダを有す、ｂモ
ータを任意の位置決め指令値に対して立置制御せしめる
ようにしたものにおいて、予め定めら扛た装置の最高速
度と、位置市１］御動作の始筐りである刃口速時のモー
タの刀口速にα、との測定により得らｎる、減速を開始
すべき距離と当該距離内での速度指令値とに基づいてモ
ータを減速するようにして位置制御する方法である。

このモータの位置制御方法において、位置制御動作の始
１りである刃口速時のガロ速度α１は、予め設定した単
位速度変化に達する時間の測定により起一時にのみ愼出
さｎる。そして、モータを所定の位置で停止させるため
に必要なモータの減速度α２は、α、／α２キ１として
α１　中α２の関係から求めている。従って、α２は実
測されたα１から前記関係に従って求められるためモー
タ環境を含んでおらず、精度が悪くなる欠点がおる。ま
た、α、／α２で示されるに−ａｆ略１とするには、那
速時及び減速時のモータのトルクＴＭに対し、負荷トル
クＴＬは無視できる程小さい場合でなげ扛はならない。

このため、ＴＭ＞ＴＬ時のみ上記位置決め制御を通用す
ることができ、負荷トルクＴＬが大である場合は、安定
したモータの停止を得ることができなくなる欠点がある
。なお、上記したモータの位置決め制御方法及び装置に
ついてば５６Ａ９２３を参照されたい。

不発明の目的は、上記の欠点？解消し、位置決め市１］
御の時に、負荷のイナーシャめるいはモータに印ガロす
る成流等が変化しても、常にハンチングが少なく位置決
めでさ、且つ負荷トルクが大きい場合でも精匿艮く安定
した停止τ得ることができるモータの位−制御方法及び
装置ｒ提供することにある。

本発明は、′＠作細に位置を測定するエンコーダγ有す
るモータケ任意の位置指令θ。に対して位置制御１１１
する際に、成源オン時に一旦卵速、定速、減速を行なっ
て那速度と減速度の比であるＫ　ａ　ｄを求めておき、
次に任意の位置指令θ。に対して位置側・−する時に、
予め定められ、し装置の最高速度ω１　と位置制御動１
′「の始まりでのる刃口速時の加速度全測定することに
より、減速を開始すべき距離θｄとその距離内の速度指
令ωＮとを前記Ｋａｄを使用して計算し、その指令によ
シ減速して所定の位置にモータを停止させるものである
。

本発明は、位置決め制御の時に負荷のイナーシャめるい
はモータに印〃口する電流等が変化しても、常にハンチ
ングの少ない位置決め制御ｇｌｔ可能とすることを根本
の課題としているものであり、これの理解への便宜に供
するため、本発明の詳細な説明する前に、先ず、本発明
に係る基本的妖術思想並びに原理について説明する。

順序として、動作軸に位置を測定するエンコーダを有す
るモータにおける、位置決め制御に関係する諸要素を考
えることにする。

最初に、（イ）位置決め指令値、θｏ（ｒａｄ）がある
。

これは、あるモータ角度から正転方向めるいは逆転方向
に、任意の角度、駆動する目標値となる。

この値は、ミシンなどのクラッチモードルではモータ軸
で１回転を越えることは少ないが、プリンターなどでは
、たとえば通常の角度でいうと、位置決め指令値として
１８００度というようにモータ軸で数回転以上になるこ
とは珍しくはない。

次に、（ロ）モータ柵に直粕したエンコーダの１回転当
りのパルスｆｆＰがめる。

このパルス数Ｐが多いと、位置決め制御のときに選択で
きる送９角度の分解能（選択できる送り電の数）を高く
できる。

上記の位置決め指令値θ。（ｒａａ）？ｌｌ−前記のパ
ルス数Ｐで表わした立直決め指令値θ。、（パルス）ぼ
、次のようになる。

θ。、＝θｏ×（Ｐ／２π）（パルス）　・・・・・・
・・・α）次いで、（ハ）モータの発生するトルク、す
なわちモータトルクＴＭ（ｋｇｍ）がりる。

とのモータトルクＴＭｒｉ、次式で示される。

Ｔ、Ｍ　＝Ｋ　ｔＸＩ　Ｍ　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（２）ここで、Ｋｔは
、モータのトルク定ｉ（ｋｇ−ｍ／Ａ）、ＩＭは、モー
タ電流（Ａ）である。

このトルク定数に、は、モータ個々の固有の値でめり、
次式で示される。

Ｋｔ二ＫＩ×ＮＩＸφ　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（３）ここで、Ｋ、は常数、Ｎ１はモータ
巻線数、φμ、モータの磁束（ｗｂ）である。

し〃為して、情報憬器用モータは、数百Ｗ以下の小形モ
ータが多く、永久磁石モータが主流である。

この永久磁石モータの永久磁石により、上記の磁束φが
発生するが、永久磁石の磁束は温度により変化する。

フェライト磁石の場合、温度係数は、−０，２チ／Ｃで
ある。

たとえば、温度が一２０Ｃから８０Ｃに変化した場合、
２０チの磁束変化が生じる。

また、電流ＩＭは、次式セ示される。

ｘｗ＝＜Ｅ−Ｅｏ）／Ｒ（Ａ）　　　−・−−−−−”
”’（４）ここで、Ｅは、モータに印加される電圧（Ｖ
）であり、スイッチング素子を有する制御回路の電圧で
ある。

この電圧Ｅは、スイッチング時のデユティをり、とし、
電源゛電圧をＥ。（Ｖ）とすると、次式で与えられる。

Ｅ　＝　Ｄ　−ｘＥａ、　　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）また、
上記（４）式のＥ。は、モータの誘起電圧（Ｖ）であり
、次式で与えられる。

Ｅｏ　＝に２×ωＸＮ、Ｘφ　　　　・・・・・・・・
・・・・・・・（６）ここで、Ｎ２は常数、ωμモモ−
回転数、すなわち速度（ｒａｄ／５ｅｃ）で、Ｎｏ、φ
は、前述ノドおり、モータ巻線数、モータの磁束である
。

さらに、上記の（４）式のＲは、モータの′亀７１涜子
抵抗Ｒ１と、制御回路からモータまでの配線抵抗Ｒ工と
の和であり、このモータの電模子抵抗Ｒ。

ぼ、モータの使用温度によりｙ化する。

次に、また、に）モータおよび負荷の慣性モーメントが
ｉＬ袂な要素となる。

モータ軸の慣性モーメントＪ　（ｋｇ−ｍ−ｓｅｃ　”
　）は、次式で示される。

Ｊ”Ｊｖ＋Ｊｔ、　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・Ｑ）ここで、ＪＭは、モ
ータの慣性モーメント、ＪＬは、モータ軸に連結された
負荷の慣性モーメントラモータ軸に換算した値である。

しかして、（（ホ）負荷側で考直されるべき他の要素と
して、負荷トルクＴＬがある。

この負荷トルクＴＬと、前記した（２）式のモータトル
クＴＭ−との差が、モータ軸を刀口速するときの刃口速
トルりＴ、となるものでめる。

すなわち、〃口速トルクＴ１　は、次式で示される。

Ｔ　ｒ　”　Ｔ　Ｍ　　Ｔ　Ｌ　　　　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・旧・・（８）一方、モータの
減速時の減速トルクＴ２は、スタートトルクと負荷トル
クとは同一方向となることを考慮すると、次式で示され
る。

Ｔ２　＝ＴＭ　＋ＴＬ　　　　・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（９）さらに、（へ）装置
の最高速度ω１−１が重要ｆｉ要素である。

モータは、さきの（６）式で、その左辺を最大制御電圧
Ｅ、とじたときのモータ回転数−すなわち速度ωゆが最
高回転数となるが、装置の許容できる最高速度ω１−４
は、モータの出しうる最高回転数より低い値となること
が多い。

この最高速度ω＋−４Ｆよ、装置の動作を満足し、かつ
充分に信頼性、耐久性の確保できる値に選択さｎており
、装置のメカニズムおよび動作が決ま扛ば、それにとも
ない、決定される。

したがって、同一モータであっても、そのモータが搭載
される装置の違いにょバ前記のω１−１は変ることにな
る。

次に、（ト）モータの刃口速および減速・時の重要な女
累である、ガロ速度α８、減速度α２は、次式で示され
る。

αＩ　”ＴＭ　　ＪＬ　／ＪＭ　十ＪＬ　＝Ｔ＋／Ｊ　
　・・・・・・（ｌＯ）α２　＝ＴＭ　＋　ＴＬ　／　
ＪＭ　＋Ｊ　Ｌ　＝Ｔ２／　Ｊ　　・・・・・・（１１
）以上、位置決め制御に関係する諸妾素は上記のとおり
である。

上述したところをも参照して、いま、位置決め制御の方
法として、到達すべき距離にだいし、モータの速度を制
御することとして、これを次に述べる。

位置θを速度ω（ｒａｄ／５ｅｃ）で示すと、以下のよ
うになる。

すなわち、位置θは、速度の積分値である。

ここで、到達すべき位置決め指令値θ。に到る、モータ
動作は、まず、停止時刀・ら最高回転数に係るモータの
速度（指令値）ω、　（ｒａｄ／５ｅｃ）まで刃口速し
、この最高速度ω、での定速運転ｔしたのちに、ＦｆＴ
定の距離θ、（減速を開始すべき残りの距離に係る角度
、ｒａｄ）に近づいたかどうかを判定し、上記θｄに達
したときに最高速度ω、から減速する。

この様子を示すものが第１図のモータの減速状−悪説明
図である。

すなわち、第１図の（ａ）はモータの速度め、（ｂ）は
モータ′亀流ＩＭ、（Ｃ）はモータの位置θの様子を示
すものであ６゜ そして、各図で、実線は、装置とモータおよび制御回路
の調整を充分に行なった場合であり、停止時はハンチン
グが無くスムーズに動作している。

他方、一点鎖線は、実線の場合と同じモータが、装置の
違い、あるいは制御回路の′電圧の違いにより、同じモ
ータ、制御回路では対応がつかなく、ハンチングを生じ
ている場合を示しているものである。

最初に、上記における実線の場合の動作を説明する。

第１図（ａ）において、ｔ、Ｖｉ、モータ・つ最高回転
数に係る最高速度ω１に〃１速する時間、ｔ２は、最高
速度ω１から速度零に減速する時間、ｔ３は、最高速度
ω１で定速運転する時間である。

また、第１図の（ｂ）で、モータ或流１ｈｓは、刃口速
時と減速時に、その値が同一で、向さが反対でめる。す
′して、最高速度ω、での定速運転時の戒流は、加速時
および減速時と比較して、非常に小さい値でろる。

さらに、第１図の（Ｃ）において、位置決め指令値θ。

に達するときに、位置θが、刃口速時は放物線的、定速
運転時は直）−的、減速時は指数関数的に変化する様子
を示しである。

減速が始まるときに、減速を開始すべき残りの距離θ６
に糸るθｄ１になっておシ、予め調整されているために
、速度零になったときに位置θは、はぼ零、すなわち上
記θ。との差はなくθ−θ。

となり、スムーズに停止することができる。

これにたいし、一点鎖線で示す場合は、上記に述べた実
線の場合と比較して、刀Ｕ速度および減速時のカロ速度
および減速度が３０％減少している場合を示すものであ
る。

これは、たとえば同じモータが異なる装置に組込まれた
とき、あるいは制御回路の′成源゛醒圧の違いなどによ
り、さきの（１０）、　（１１）　　式で計算さ扛る値
が３０チ減少した場合である。

この場合、加速時間は、実線の場合の３０％増ガロした
時間となり、最高速度ω１に達したのち定速運転を行グ
い、残りの距離に係るθｄ１に達したときに減速を開始
する。速度が零に、なった時点ｔ４　で、位置θは、位
置決め指令値θ。よりΔθ１だけオーバすることになる
。

これは、減速のときに実線の場合と比較して、減速度が
３０チ小さいために、減速時間が３０％増力口すること
により、減速時に進む位置が、残りの距離に係るθｄ、
より大きくなるためである。

時点ｔ４　　よ多速度が逆転し、オーバしたΔθ１を零
にすべく、何回かハンチングしながら制御系のダンピン
グ作用と停止制御ルーチンの働きにより停止する。

以上に述べたところにより、本発明の要点は、カミ速時
の刃口速度と、減速時の減速度が、ある一定の関係にあ
ることに着目し、そのＬ口速度を測定し、減速時の減速
開始時の残りの距離に糸るσｄ１を計算することにある
。

「なわち、これを詳述すると、さきの（１０）、　（１
１）式より、減速度α２は、ガロ速度α１　との関係を
、仄のように表わせる。

α２”　（ＴＭ＋ＴＬ　）／　（’ｆ’ｗ−ＴＬ）　Ｘ
　（１，−−（１３）これよシ、さぎの減速を開始すべ
き残りの距離に糸るθ、け、次のようにして決壕る。

θｄ−１／２Ｘω１×ω１／α２ ＝　１　／　２　×（Ｔ’ＭＴＬ／　ＴＭ＋ＴＬ　）Ｘ
司／α。

＝１／２×に、ｄ×ωｉ／α１　　・・・叩・・・・・
（１４）ここで、Ｋｏは、（ＴＭ−ＴＬ　）／　（ＴＭ
　＋ＴＬ　）で、常数である。

このようにすると、加速度α、は、前述したモータの電
流ＩＭ、磁束φ、成源酸圧Ｅ、。、デユーティＤｔ、モ
ータの電講子抵抗Ｒ，および配線抵抗Ｒ１ｆ、モータお
よび負荷の慣性モーメントＪｖお、よびＪＬの影＃を考
１ｊｆ１．しているために、任意の角度をステップ的に
送る動作における減速度を、その都度、計算することが
できる。

これによシ、残りの距離に係るθｄを、その都厩、計算
しているために、常に、さきの第１図に示す実線の場合
のような、ハンチングのないスムーズな停止動作を期待
でき、第１図に示す一点鎖線の場合は、第２図に示す実
線のように改良される。

ところで、加速度α１　と減速度α２の比Ｋ　ａ　ａを
求める際に、電源オン時に始業運転として、刃口速運転
、定速運転、減速運転を行なってα、とα２を測定し、
この環境を含んだα、とα２からＫ　ａ　ｄを求める。

このに、ｄを基にして、位置指令θ。に対する位置指令
制御を行なうことができる。

この場合、前述した（１４）式のところでに、ｄは定数
となるのでなくＫ、ｄ＝α、／α２の値を用いる。

従って、Ｋａｄ中１の定数とするためのＴＭ＞ＴＬとい
う条件は必要でなくなるため、負荷トルクＴＬが大きな
場合でも安定した制御を行なうことができ、第３図はこ
の時の制御状態を示しており、ω１はモータの最高速度
である。

次に加速度α、と減速度α２を測定する方法について説
明する。即ち、１度モータの加減速を行なって第４図に
示すよ、うな単位速夏（この場合、モータの最高速度を
ω１　としている）に達する時１用ｔ、（加速時）を測
定し、また、ω、から速度が零となる時間’２　　（減
速時）を測定すると、刃口速度α、と減速度α２は次の
式で求めることができる。

以上のようにして求めたα、とα２を次式に代入して αＩ Ｋ　ａ　ａ　”−・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・（１７）α２ に、を計算するととができ、このＫａｄを用いて減速を
開始すべき距離θ６は（１４）式より求めることができ
る。

このＯｄは、位置を、その都度、測定すれば判定できる
。

減速度α２は、距離に係る位置θにだいする速度ωに置
き換えて制御する。

第５図の（ａ）および（ｂ）は、減速時の速度ωと位置
θを示すものである。

減速開始の時間を零とすると、上記の位置θと速度ωと
の関係は、以下のようになる。

θ＝θ、−（ω＋ｉ　　１／２α２ｔ２）　　・・・・
・・・・・（１８）０：制−ａ２ｔ　　　　　　　　　
・・・・・・・・・・・・（１９）上記（１８）　、　
（１９）式より、 ωを速度指令ωＮと等しいとして、 ωＮ＝ω　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・ｍ１・・旧・・（２１）この関係から位置θ
と速度ωは第６図に示す如くなる。

１゛なわち、位−〇にたいする速度ωが求まったことに
なり、とのωを速度指令値ωＮとして市制御することに
より、減速度α２を制御したことになる。

そして第６図に示す位置θにたいする速度指令値ωＮを
、加速時の加速度から、その都度、求めることにより、
負荷の変動などに充分適応して、スムーズに位置決め制
御ができることになる。

以下本発明のモータの位置制御方法及び装置の一実施例
を各図を参照して説明する。

第７図は本発明の位置制御装置の一天施り１］の構成を
示すもので、電源ｌにトランジスタ２０〜２３のＨ形ブ
リッジ回路および、ダイオード２４〜２７のプリンジ回
路全接続している。

すなわち、ｄ源ｌの正極側には、トランジスタ２０．２
２のコレクタおよび、ダイオード２４゜２６のカノード
を接続しており、負・匝側には、トランジスタ２１．２
３のエミッタおよび、ダイオード２５〜２７のアノード
を接続している。

トランジスタ２０のエミッタは、トランジスタ２１の一
しクタおよび、ダイオード２４のアノード、同２５のカ
ンードとともに、モータ２の１端子に接続し、モータ２
の他端子は、トランジスタ２２のエミッタ、同２３のコ
レクタおよび、ダイオード２６のアノード、同２７０カ
ソードに接続されている。

そして、モータ２の軸は、負荷３およびエンコーダ４を
駆動し、エンコーダ４の出力でめる回転信号１０は、そ
れぞれ、回転方向検出回路５、位置検出回路６、速度検
出回路７に入力される。

上記の回転方向検出回路５の出方である回転方向信号１
１は、マイクロコンピュータ回路９および位置検出回路
６に入力される。

また、位置検出回路６の出力である位置信号１２および
速度検出回路７の出力である速度信号１３は、ともにマ
イクロコンピュータ回路９に入力される。

サラに、マイクロコンピュータ回路９には、外部装置よ
り、位置指令１８および最大速度指令１９が入力されて
いる。

このマイクロコンピュータ回路９がらは、デユーティ信
号１４と正逆転信号１５が出力され、ドライブ回路８に
入力されている。ドライブ回路８の出力である正回転出
力１６は、トランジスタ２１．２２のベースに、逆回転
出力１７は、トランジスタ２０．２３のベースに、それ
ぞれ接続されている。

以上のような構成による動作は、次のごとくでのる。

１ず、マイクロコンピュータ回路９に、位置指令１８と
最大速度指令１９を与えると、モータ２の回転方向を調
べる回転方向信号１１、モータ２の速度を調べる速度信
号１３および、モータ２の位置を調べる位置信号１２を
、それぞれ取り込んで演算を行ない、モータ２に与える
電圧を与えるためのデユーティ信号１４および、モータ
２の回転方向を決定する正逆転信号１５を、それぞれド
ライブ回路８に出力する。

このドライブ回路８では、正転の場合は正回転−力１６
を出力して、トランジスタ２１．２２’にデユーティ信
号１４に応じてＯＮし、モータ２に回転力を与える。

始めは、モータ２の位置信号１２が位置指令１Ｂと離れ
ており、モータ２に〃口える酸圧のデユーティを太きく
して、モータ２の立上りを早くする。

モータ２の速度が上って、速度信号１３が最高速度指令
１８に近づくと、今度は、モータ２が位置指令１８で停
止できるように、逆回転出力１７を出力して、トランジ
スタ２０．２３を導通させ、モータ２に制動力を与えて
、モータ２を早く安定に、位置指令１８に停止させるよ
うに動作する。

上記の第７図に示す各ブロックを、次に、さらに詳しく
説明する。

第８図に示す回転方向検出回路５で、５１は、Ｄタイプ
のクリップフロップで、クロック端子５２の入力には、
２相出力に係るエンコーダ４の一方の回転信号１０−１
を、Ｄ端子５３の入力には、エンコーダ４の他方の回転
信号１０−２’に加える。

クロック端子５２０入力は、立上り時のエンヂで１作す
るので、クリップフロップ５１の出力である回転方向信
号１１は、第１０図に示すように、エンコーダ４の２相
出力における回転信号１〇−２が同１０−１より進んで
いる場合は、クロック信号に係る回転信号１０−１の立
上り時には、０４子５３０入力信号である回転信号１０
−２は、辞に”１”レベルとなる。

社だ、エンコーダ４０回転方向が変って、２相出力のう
ちの回転・１言号１０−２が同１０−１より遅れた場合
は、第９図の（イ）のように、クロック入力である回転
信号１０−１の立上り時は、Ｄ人力−号である回転信号
１０−２が０”レベルにあって、クリップフロップ５１
の出力でめる出力端子５４からの回転方向信号１１は、
０”レベルとなる。

以上のようにして、回転方向検出回路５により回転方向
を、演出できるものである。

次に、位置、演出回路６を、第１０図により詳しく説明
する。

すなわち、この回路は、ＵＰ／］）ＯＷＮ　　カウンタ
６１とラッチ６２とで省電されている。

ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６１のクロック入力として回転
信号１０を、ＵＰ／ＤＯＷＮ入力として回転方向信号１
１を用いる。

ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ６１の出力Ｐ。−Ｐゎは、ラン
チ６２０人力に接続され、ラッチ６２の出力は、位置信
号工２として取り出すものでめる。

また、ラッテ６２のストローブ端子には、ストローブ信
号６３により、ランチ７行なうものである。

さらに、上記ＵＰ／ＤＯＷＮカウノタ６１およびラッチ
６２には、リセット人力６４が入力されている。

これらの動作は、第１１図に、そのタイムチャートを示
すように、クロック入力の回転１言号１０ｋＵＰ／Ｉ）
ＯＷＮ　カウンタ６１でカウントするが、回転方向信号
１１が”１ルベルの間は、ＵＰカウンタとしてカウント
ＵＰし、同カウンタ６１のカウンタ出力信号は、Ｐ０〜
Ｐ２のように変ル。

しかし、モータ２の回転が逆転した場合は、回転方向信
号１１が、第１１図の（イ）のように、”０“となって
、上記カウンタ６１はＤＯＷＮカウノタとなりＤＯＷＮ
　カウントを始める。

そして、所定時間ごとに、ストローブ信号６３をラッテ
６２にガロえて、ＵＰ／ＤＯＷＮカウ／り６１の内容を
ランチし、位置信号１２を常に新しい値にしておくもの
である。

しかして、新しく位置指令１８が入力された時点で、Ｕ
Ｐ／ＤＯＷＮカウンタ６１およびラッチ６２はリセット
信号６４０人力によってリセットされる。

次に、速度指令回路７は、第１２図に示すように、カウ
ンタ７１とラッチ７２とによって構成さ才する。

カウンタ７１のクロック入力には、エンコーダ４からの
回転信号１０が入力され、カウンタ７１のイネーブル端
子には、一定時間のカウンタイネーブル信号７３および
、リセット端子にはカウンタリセット信号７４が入力さ
れている。

カウンタ７１のカウンタ出力１８号Ｓ。−８，ｖ′ｉ、
ラッテ７２の入力に入っており、ラッチ７２の出力が速
反信号１３として外部に取り出される。

ランチ７２には、ランチストローブ信号７５が入力され
ている。

これらの動作は、第１３図のタイムチャートに示すよう
に、カウンタ７１は、カウンタイネーブル信号７３があ
る開動作して回転信号１０をカウントし、カウンタ出力
信号Ｓ。−８０を出力する。

次に、ラッチ７２のラッチストローブ信号７５により、
上記の出力信号Ｓ。−８ｎの内容とランチ７２でラッチ
する。

次の瞬間、カウンタリセント信号７４により、カウンタ
７１をリセットし、次の計画に備えるものである。

したがって、ある一定時間のカラ／タイネーブル信号７
３０間の回転信号１０を計数しており、モータ２の速度
に比例した値が、速度信号１３に得られる。

次に、ドライブ回路８は、第１４図に示すように、イン
バータゲート８１とアンドゲート８２゜／ノ ８３とによシ構成されている。

さきのデユーティ信号１４はアンドゲート８２゜８３の
１入力に接続され、アンドゲート８２の個入力には、正
逆転信号１５を、またアンドゲート８３の個入力にぼ、
インバータゲート８１全通して接続されるようになって
いる。

このように哨戒すると、第１５図のような、デユーティ
信号１４および正逆転信号１５が入力さ扛ると、アンド
ゲート８２の出力には、正逆転信号１５が“１”レベル
時のみ、デユーティ信号１４が現われ、正回転出力１６
となる。

ぼた、アンドゲート８３の出力には、正逆転信号１５が
“０”°レベル時のみ、デユーティ信号１４が現われ、
逆回転出力１７となる。

次に、マイクロコンピュータ回路９は、中央処理装置、
ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオ
ンリメモリ）、入出力部などにより構成さｉ、ＲＯＭ内
に記録されたプログラムによって動作するものである。

この動作のブロックを示すものが第１６図である。

外部装置から、位置指令１８、最高速度指令１９を入出
力部を介して読み込み、これと現在の位置信号１２とを
比較し、それに応じた速に指令値ωＮを計算する。

次に、現速度信号１３を読み込んで、上記速度指令値ω
Ｎとの差に対応したデユーティを計算し、デユーティ信
号１４を出力する。

また、回転方向信号１１を読み込み、位置指令１８、位
置信号１２などによシ、正逆転を判断し、正逆転信号１
５を出力するものである。

以上説明した本実施例の位置制御装置に係る位置制御方
法の動作について、第１７図のフローチャートに従って
説明する。

先ず、最初にモータの加減速を行なってＫ　ａ　ａを求
める。次にモータを正転の出力にし、設定したω１に達
する時間ｔ１　をとり込みα１　を計算する。

その後、逆転の出力にし、減速時のα２を求めるため、
速度が零になる時間１２をとり込みα２を計算する。こ
のα、とα２よりに、ｄを求めて実際の動作を行なう。

次に、第８図の回転方向信号１１、位置信号１２、速度
信号１３のところより回転方向信号Ｒｖ、位置θに係わ
る信号、速度ωに係わる信号を読み込んで、これらより
、速度指令ＷＮ、デユーティＤｃ、正逆転信号Ｒ８を計
算させて、それぞれ、第８図のデユーティ信号１４、正
逆転信号１５のところに出力する。

また、位置θに係る信号が、ガロ減速特性をｍｌり定す
るための上記の基準角θ。になったかどうか判定し、達
していない場合は、そのまま次に進み、達していれば、
そのときの速度信号ω６　（エンコーダ検出のモータの
回転速度に係るもの）と一定時間に係る時間ｔ。とをメ
モリする。

次に、速度ωに係る信号と最高速度指令値ω１とを比較
して、最高速度指令値ω１に達しなげ扛ば、元の速度ω
に係る信号、位置θに係る信号、回転方向信号Ｒ，の読
み込みに戻し、上記を繰り返すものである。

最高速度指令値ω、に達してい扛ば、前に記録したメモ
リより、位置信号が基準角θ。のときの速度信号ω。、
時間ｔ、を読み出して、減速を始めるべき位置に係るθ
６と減速パターンを計算する。

ここで、刃口速運転は終り、次に定速運転に入る。

定速運転では速度信号ωを読み込んで最高速度指令値ω
、に同しかどうかを調べ、同じでア扛ば次に進むが、異
なっている場合は、デユーティＤ。

と正逆転信号Ｒ８Ｋ係るものの計算を行なって上記Ｄｔ
とＲ，を出力する。

次に、位置θに係る信号を絖み込んで、減速開始位置に
係るθｄと比較する。この位置に達していなければ、定
速運転を繰り返し、達していれば、減速運転に入る。

もしθ。くθ。であれば、予め設定されているθｄ及び
減速パターンを今回の動作のθｄ及び減速パターンとす
る。次に現在の速度ω、位置θ、回転方向信号を読出し
、デボ−ティ（ｄｕｔｙ）　Ｒ。

の計算をし、続いてデユーティＲ８を出力し加速を開始
する。次に位置信号θを読み込み、減速開始位置θ、と
比較する。この位置に達していなげｎば加速運転を繰り
返し、達していれば減速運転に入る。

減速運転は、前に計算した減速パターンを読み出し、位
置θに係る信号にたいする速度指令値ωＮから、デユー
ティＤ、および正逆転信号Ｒ６を計算して出力する。

次に、位置θに係る信号が、停止運転に入れるに十分な
位置θ、に達したかどう“か判定し、達していなければ
減速を＋ｔｍ　’）返すが、達していれば、停止のルー
チンに入って、停止パターンによる停止をさせるもので
ある。

本実施例によれば、電源オン時にモータの訓減速を１度
行なって、加速度α、と減速度α２の比Ｋ　ｍ　ｄを環
境に合わせて計算し、このＫＡｄを基にして減速運転時
の最適減速パターンを計算し、それに基づいてモータの
位置制御を行なうため、モータや負荷の変更あるいは温
度によるモータトルクや負荷の変動に対して、常にハン
チングのない、且つ精度の良い最適減速を行ない、振動
の少ない、スムーズな位置制御をする効果がある。特に
、モータトルクＴＭに対して負荷トルクＴＬが大きい場
合においても、安定な位置制御を行なうことができる。

なお、第１８図セは加速時のデータをメモリする基準と
して、一定位置θ。で、速度信号ω。と時間ｔ、５−メ
モリして行なったが、一定時間ｔ０を基準として、ｔ０
経過後の速度信号ω。と位置信号θ。をメモリし、それ
を基に減速開始位置θ６及び減速パターンを計算しても
同様の効果を得ることができる。

以上記述した如く本発明のモータの位置制御方法及び装
置によれば、位置決め制御の時に、負荷のイナーシャあ
るいはモータに印加する電流等が変化しても、常にノ・
ンテングが少なく位置決めでき、且つ負荷トルクが大き
い場合でも精度良く安定した停止を得ることができる効
果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図の（ａ）〜（Ｃ）は、モータの減速状態説明図、
第２図の（ａ）〜（Ｃ）は、第１図の改良状態説明図、
第３図は位置決め制御説明図、第４図は、速度と時間と
の関係曲線図、第５図の（ａ）、Φ）は、減速時の速度
と時間、位置と時間の関係曲線図、第６図は、その速度
と位置の関係曲線図、第７図は、不発明のモータの位置
制御装置の一実施例を示す構成図、第８図は、その回転
方向検出回路の例示図、第９図は、その動作説明図、第
１０図は、同じく位置検出回路の例示図、第１１図は、
その動作説明図、第１２図は、同じく速度検出回路のク
リポー、第１３図は、その動作説明図、第１４図は、同
じくドライブ回路のクリポー、第１５図は、その動作説
明図、第１６図は、同じくマイクロコンピュータ回路の
例示ブロック図、第１７図は、動作説明フローチャート
図である。 １・・・電ｓ、２・・・モータ、３・・・ｊＬ荷、４・
・・エンコーダ、５・・・回転方向検出回路、６・・・
位置検出回路、７・・・速度検出回路、８・・・ドライ
ブ回路、９・・・マイクロコンピュータ回路、１０・・
・回転信号、１１・・・回転方向信号、１２・・・位置
信号、１３・・・速度信号、１４・・・デユーティ信号
、１５・・・正逆転信号、１６・・・正回転出力、１７
・・・逆回転出力、１８・・・立置指令、１９・・・最
高速度指令、２０〜２３・・・トランジスタ、２４〜２
７・・・ダイオード、５１・・・Ｄタイプノリツブフロ
ップ、５２・・・クロック端子、５３・・・Ｄ端子、５
４−・・出力端子、６１　・ＵＰ／Ｌ）ＯＷＮカウンタ
、６２・・・ラッチ、６３・・・ストローブ信号、６４
−・・リセット信号、Ｐｏ　−Ｐ、　・・ＵＰ／ＤＯＷ
Ｎカウンタ出力信号、７１・・・カウンタ、７２・・・
ラッチ、７３・・・−カウンタイネーブル信号、７４・
・・カウンタリセット信号、７５・・・ラッテストロー
ブ信号、Ｓ、−Ｓ、・・・カウンタ出力信号、８１・・
・インバータゲート、８２，８３・・・アンドゲート、
ω・・・速度、ω１・・・最高速度指令値、ω１−０・
・・装置の最高速度、ωＮ・・・速度指令値、ω。・・
・速度信号、θ・・・位置、θ。・・・位置決め指令値
、θ。・・・基準値、０．。 ｖ、１．θ６□・・・減速を開始すべき残りの距離に糸
る１闇 （Ｃ） ８３図 ゼ 奸Ｈ ４ｔ１θ 第ｇ（ｇＪ 第ｔｏ圀 戸２ ｔｙ　　　□ グ／２Ｅ３ に戸 ’、％　ｔＪ図 ３−Ｊｍ ＄ｔ４　ｆＪ ざ 第ｔｓｔＪ ／７ 葛ｌΔ図 １−　　　　　　　　Ｊ ）ぐ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、動作軸に位置を測定するエンコーダを有するモータ
   の任意位置決め指令値に対して位置ｍｌｌ　＋’Ｒｒせ
   しめるようにしたものにおいて、電源オン時にモータを
   一旦、加速、定速、減速運転してモータの加速度と減速
   度の比Ｋ　ａ　ｄを求めておき、しかる後−に、任意の
   位置指令θ。に対して位置制御する際に、予め定められ
   たモータの最高速度ω１　と位置制御動作の始まりでお
   る那速時の加速度を測定することにより、減速を開始す
   べき距離θｄと当該距離内の速度指令ωＮとを前記Ｋ　
   ａ　ｄを用いて計算し、この計算結呆に基づいてモータ
   を減速するようにして位置制御することを特徴とするモ
   ータの位置制御方法。 ２、動作軸に位置を測定するエンコーダを有するヘ モータと、このモータの端子に正及び負の可変電圧を印
   加できるようにした制御回路とよりなり、前記制御回路
   を、任意の位置決め指令値を取り込む回路と、エンコー
   ダの出力か（凍度及び位置を構出する回路と、それらの
   信号を７里し計〆するマイクロコンピュータ及びＨ形制
   御回路とから成り、電源オン時にモータを一旦、刀日速
   、定速、減速運転して、モータの〃ｌ速就と減速度の比
   Ｋａｄを水め、次に任意の位置指令θ。Ｋ対して位置匍
   １（バ１する時に、予め定められたモータの最高連層ω
   １と位置制御動作の始まりでめる加速時の刀口述度を測
   定ｔしめるようにし、これにより前記マイクロコンピュ
   ータによって、減速を開始すヘキ距離υ、と当該距離ビ
   ］の速度指令ωＮとて前記ｋ　ａ　ｄを用いて計算せし
   め、その指令により減速す０ことτ特徴とするモータの
   位置制御装置。