JPH047673Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この考案は速度発電機を持たない直流モータを
速度発電機を具備したサーボモータの代りに利用
した場合のモータの自動制動装置に関するもので
ある。

「従来の技術」 サーボモータは大別して駆動モータが直流モー
タの場合を直流サーボモータと称し、駆動モータ
が交流モータの場合を交流サーボモータと称して
いる。これら何れのサーボモータも必ず直流モー
タ又は交流モータの回転軸に速度発電機を具備
し、この速度発電機から発信される回転速度信号
をサーボ増幅器に帰還させ、この帰還信号により
目標位置で急速制動を掛け目標位置でハンチング
することなく正確に停止させる構造としている。

第４図に従来のサーボモータ駆動回路を示す。
この例では被測定電圧源MVの電圧V_Xの変化を
記録紙PAに記録する記録計の場合を示す。

図中SVMはサーボモータを示す。サーボモー
タSVMは上述したように駆動モータＭ（直流モー
タでも交流モータでも何れでもよい）と、この駆
動モータＭの出力軸に直結された速度発電機TG
とによつて構成される。

駆動モータＭの出力軸には負荷として記録ペン
PNと、比較電圧発生器RVとが連結される。比
較電圧発生器RVは一般にポテンシヨメータと呼
ばれる滑り抵抗器が用いられ、ポテンシヨメータ
から被測定電圧V_Xと平衡させるための比較電圧
V_Rを発生させる。

被測定電圧V_Xと比較電圧V_Rは偏差増幅器
DAMPに入力され、偏差電圧V₀を求める。偏差
電圧V₀はアナログ加算回路ALUを通じて電力増
幅器PAMPに与えられ電力増幅器PAMPの出力
によつて駆動モータＭを駆動する。

つまり駆動モータＭは偏差電圧V₀が常にゼロ
の状態に平衡するように比較電圧発生器RVを操
作し、その操作量を記録紙PAに記録し、被測定
電圧V_Xの変化を記録するように動作する。

ここで速度発電機TGの動作について説明す
る。速度発電機TGは駆動モータＭの駆動速度に
比例し、然も回転方向によつて極性が反転する電
圧信号V_Gを発生する。この電圧信号V_Gはアナロ
グ加算回路ALUに負帰還信号として帰還され、
駆動モータＭの制動信号として利用される。

つまり駆動モータＭが回転している状態では速
度発電機TGはその回転速度に比例した電圧値
と、回転方向によつて決まる極性を持つた電圧信
号V_Gを出力する。この電圧信号V_Gは駆動モータ
Ｍを逆回転させる極性でアナログ加算回路ALU
に与えられる。このとき電圧信号V_Gと偏差信号
V₀のレベルはV₀＞V_Gとなるようにダンピング抵
抗DUPが挿入される。従つて駆動モータＭの回
転方向は偏差信号V₀の極性に依存して決定され、
比較電圧発生器RVは被測定電圧V_Xと平衡する電
圧値に近ずく方向に操作される。

比較電圧V_Rが被測定電圧V_Xに近ずきV_R≒V_Xに
達すると、偏差電圧V₀は急速にゼロに状態に近
ずくV₀＝０の状態に達したとしても駆動モータ
Ｍは慣性によつて回転を続けるから速度発電機
TGは電圧信号V_Gを出し続けている。従つてこの
とき電圧増幅器PAMPには電圧信号V_Gだけが供
給され、駆動モータＭに逆向に回転させようとす
る制動電流を与える。駆動モータＭはこの制動電
流により急速に速度を落しほぼ瞬時に停止され
る。

このように速度発電機TGは駆動モータＭに制
動のための信号を与えるために設けられるもので
ある。もし速度発電機TGが無く駆動モータＭに
制動信号を与えない場合には、被測定電圧V_Xと
比較電圧V_RとがV_X＝V_Rになつたとしても、駆動
モータＭの慣性によつて行過ぎ（目標位置より行
過ぎた位置で停止すること）が発生し、この行過
ぎによつて偏差増幅器DAMPには逆向の偏差電
圧V₀が発生し駆動モータＭを逆転駆動させる。
この逆転駆動によつて更に行過ぎが発生し、再び
偏差電圧が正転方向の極性V₀で発生し、これが
繰返されて序々に目標値に収斂する（この動作を
ハンチングと呼ぶ）。

従つて駆動モータＭを目標位置において瞬時に
停止させるためには、速度発電機TGが必ず必要
な部品となつている。

「考案が解決しようとする問題点」 サーボモータは上記したように速度発電機を具
備しているため高価である。また形状も大きくな
る欠点がある。また小型化と電池駆動型のサーボ
装置を構成するにはサーボモータの代りに速度発
電機を具備しない直流モータを利用することが考
えられる。直流モータは小形のものはマイクロモ
ータとも呼ばれ形状の小さいものが容易に且つ安
価に入手できる。また起動トルクも大きいため比
較的大きな操作体を操作することができる利点も
得られる。

然し乍ら速度発電機を具備しない直流モータを
サーボモータの代りに代用した場合、速度発電機
からの帰還信号を得ることができないため目標位
置において制動が掛からない不都合がある。つま
り目標位置において行過ぎが生じ、その反転信号
で逆向に回転し、更にまた行過ぎが生じいわゆる
ハンチングを繰返すこととなり、このままでは実
用にならない。

「問題点を解決するための手段」 この考案では被操作体と、この被操作体の操作
部を操作し被操作体から出力される電気信号を変
化させる直流モータと、被操作体から出力される
電気信号と基準信号とを比較する比較器と、比較
器の出力側に設けられ比較器から出力される偏差
信号を微分する微分回路と、この微分回路の微分
出力信号と比較器から出力される偏差信号とを加
算する加算回路と、この加算回路の加算出力信号
を増幅しその増幅出力により直流モータを駆動す
る直流増幅器とにより自動制動装置を構成したも
のである。

この考案による自動制動装置によれば直流モー
タの駆動により被操作体の状態が目標値に近ずい
たとき比較器から出力される比較出力信号にこの
比較出力信号を微分した信号を加算し、この微分
信号によつて制動を掛けるように構成したもので
ある。

従つてこの考案によれば加算回路と微分回路を
付設するだけで直流モータに制動を掛けることが
できる。

「実施例」 第１図にこの考案の一実施例を示す。この実施
例は例えば方向探知機における自動同調回路にこ
の考案を応用した例を示す。

即ち１は高周波同調回路、２は周波数混合器、
３は局部発振器、４は中間周波増幅器をそれぞれ
示し受信装置を構成している。局部発振器３はシ
ンセサイザ形式の発振器で構成され、入力キイー
ボード５から受信を希望する周波数値を入力する
ことにより局部発振器３はその受信希望周波数よ
り中間周波数分だけ高い周波数で発振する。

６は高周波同調回路１の同調周波数を制御する
サーボ回路を示す。このサーボ回路６は被操作体
７を操作し被操作体７の状態を局部発振器３の状
態に一致させるように動作する。つまりこの例で
は被操作体７として可変周波数発振器とした場合
を示す。この可変周波数発振器の周波数可変素子
（バリコン）を直流モータ８によつて操作し、そ
の発振周波数を局部発振器３の発振周波数と合致
させる。

このためサーボ回路６は局部発振器３の発振信
号と被操作体７の発振信号を位相比較器８によつ
て位相比較し、その位相比較した偏差出力を低減
通過波器９で平滑し、直流信号に変換し、前置
増幅器１１で飽和増幅し、その飽和増幅出力を加
算回路１２と微分回路１３とに供給する。

つまり加算回路１２は前置増幅器１１から出力
される信号とこの信号を微分した信号とを加算す
る動作を行なつている。加算回路１２の加算結果
を直流増幅器１４に与え、直流モータ１５を駆動
する。直流モータ１５の軸出力は適当な減速機構
を介して被操作体７の周波数可変素子と、高周波
同調回路１の周波数可変素子に結合され、被操作
体７の発振周波数と、高周波同調回路１の同調周
波数とを可変し、高周波同調回路１の同調周波数
を局部発振器３の発振周波数_Rより中間周波数分
だけ低い周波数に同調させ、その周波数を受信す
る状態に自動同調させる構造となつている。

（動作） 位相比較器８は局部発振器３の発振周波数_Rと
被操作体７の発振周波数_Oとの関係が_R＜_Oのと
き第２図Ａに示すように正極性のパルスを出力
し、_R＝_Oに近ずくに従つてその正極性のパルス
のパルス幅は漸次狭くなり、_R＝_Oに合致すると
出力信号はゼロとなる。

一方_R＞_Oの関係にあるときは第２図Ｂに示す
ように負極性のパルスを出力し、その負極性のパ
ルスのパルス幅は周波数が_R＝_Oに近ずくに従つ
てそのパルス幅が漸次狭くなり_R＝_Oに合致する
と出力信号はゼロとなる。

前置増幅器１１は低域通過波器９から出力さ
れる偏差信号の電圧が０ボルトのときは０ボルト
を出力し、この状態ではサーボ回路６は平衡した
状態を維持するが低域通過波器９が正又は負の
偏差信号（位相検波出力を平滑した信号）をわず
かでも出力するとその偏差信号を飽和増幅し、そ
の出力に前置増幅器１１に供給している電源の電
圧に近い一定電圧を出力する。

つまり例えば正極性の偏差信号が前置増幅器１
１に入力されると前置増幅器１１は＋5Vの一定
電圧を出力し、また負極性の偏差信号が前置増幅
器１１に入力されると前置増幅器１１は−5Vの
一定電圧を出力する。

この一定の飽和増幅出力電圧は微分回路１３と
加算回路１２を通じて直流増幅器１４に供給さ
れ、直流増幅器１４で直流モータ１５の定格駆動
電圧に増幅され、直流モータ１５に与えられる。
よつて直流モータ１５は前置増幅器１１が一定の
飽和増幅出力電圧を出力している状態では定格
の、つまり最高回転速度で回転駆動される。

従つて或る受信状態において局部発振器３の発
振周波数を今ままで発振していた周波数より低い
周波数に変更すると_R＜_Oの関係となる。このた
め位相比較器８は第２図Ａに示す正極性のパルス
を出力し、この正極性のパルスは低域通過波器
９により平滑されて正極性の直流に変換され、前
置増幅器１１で飽和増幅されて加算回路１２と微
分回路１３に供給される。第３図に前置増幅器１
１の出力信号Ａと微分回路１３の微分出力信号Ｂ
の一例を示す。第３図に示す時点t₀において局部
発振器３の発振周波数_Rを今までに発振していた
周波数より低い周波数（_R＜_O）に変更した場
合、前置増幅器１１は第３図に示す正極性の電圧
信号Ａを出力する。

この正極性の電圧信号Ａの立上りにより直流モ
ータ１５は定格電圧で駆動される。ここで微分回
路１３は時点t₀の直後に急峻に立上る微分パルス
Ｃを出力する。この微分パルスＣは電圧信号Ａに
加算され、直流増幅器１４を通じて直流モータ１
５に与えられる。微分パルスＣは直流モータ１５
の起動電圧として電圧信号Ａに加算され直流モー
タ１５の起動を助ける。

局部発振器３の発振周波数_Rと被操作体７の発
振周波数_Oとの間の関係が_R＜_Oの関係にある状
態では前置増幅器１１は正の一定電圧（例えば＋
5V）を出力し続ける。この結果、微分回路１３
の出力は電圧信号Ａが一定電圧に維持されている
間、ゼロの状態にある。よつてこの状態では直流
モータ１５は定格の回転速度で回転駆動される。

直流モータ１５の回転駆動により被操作体７の
発振周波数_Oが_R≒_Oに近ずくと、前置増幅器１
１の出力電圧Ａの漸次低下を始める。

出力電圧Ａが低下を始めると微分回路１３は時
点t₁〜t₂に示すように負極性の微分電圧Ｂを発生
する。微分電圧Ｂが負極方向に発生することによ
り加算回路１２では電圧Ａから微分電圧Ｂが差し
引かれるから直流モータ１５に与えられる駆動電
圧は急激に減少し、直流モータ１５は急制動され
る。

前置増幅器１１の出力信号Ａが低下しても直流
モータ１５は慣性により回転を続けるため前置増
幅器１１の出力信号Ａは_R＝_Oに相当するゼロ点
を横切つて行過ぎる。つまり直流モータ１５は_R
＝_Oの位置を行過ぎ、時点t₂で回転方向が逆転し
_R＝_Oの点に再び近ずく、このとき微分出力信号
Ｂは出力Ａに対し斜線を施した部分で逆極性とな
り直流モータ１５の行過ぎ量を抑制する。このよ
うに微分出力Ｂは第３図に斜線を付して示す部分
で本来の駆動信号Ａを打消す動作を行ない、直流
モータ１５の行過ぎ量を抑制し、急速に_R＝_Oの
点、つまり目標位置に収斂させる。

尚時点t₃では局部発振器３の発振周波数_Rを今
ままでの発振周波数より高い周波数に設定した場
合を示す。この場合は前置増幅器１１の出力信号
Ａは負極性の方向に発生し、微分出力信号Ｂは斜
線を付した部分が信号Ａに対して逆極性となる制
動が掛けられる。

「考案の効果」 上述したようにこの考案によれば直流モータ１
５を駆動する直流増幅器１４の前段側に微分回路
１３と加算回路１２を設け、微分信号Ｂを本来の
駆動信号Ａに加えることにより直流モータ１５の
ハンチングを抑制し、目標位置に短時間に収斂さ
せることができる。

微分回路１３及び加算回路１２は構成が簡単で
あるため、この回路を付加するためのコスト増は
わずかである。然も直流モータ１５を用いて通常
のサーボモータを用いた場合と同等の制動特性を
得ることができるから、全体として安価で然も高
価なサーボモータを用いた場合と同等の性能のサ
ーボ回路を得ることができる。

尚上述ではこの考案を自動同調装置に用いた場
合を説明したが、その他のサーボ系にも利用でき
ることは容易に理解できよう。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を説明するための
ブロツク図、第２図及び第３図はこの考案の動作
を説明するための波形図、第４図は従来の技術を
説明するためのブロツク図である。 １……高周波同調回路、２……周波数混合器、
３……局部発振器、４……中間周波増幅器、５…
…入力キイーボード、６……サーボ回路、７……
被操作体、８……位相比較器、９……低域通過
波器、１１……前置増幅器、１２……加算回路、
１３……微分回路、１４……直流増幅器、１５…
…直流モータ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 Ａ 被操作体と、 Ｂ この被操作体の操作部を操作し被操作体から
   出力される電気信号を変化させる直流モータ
   と、 Ｃ 上記被操作体から出力される電気信号と基準
   信号とを比較する比較器と、 Ｄ この比較器から出力される比較出力電圧を飽
   和増加する前置増幅器と、 Ｅ この前置増幅器の出力側に設けられ上記前置
   増幅器から出力される飽和増幅された出力電圧
   信号を微分する微分回路と、 Ｆ この微分回路の微分出力信号と上記前置増幅
   器から出力される出力電圧信号とを加算する加
   算回路と、 Ｇ この加算回路の加算出力信号を増幅しその増
   幅出力により上記直流モータを駆動する直流増
   幅器と、 から成る自動制動装置。