JPH05100745A - 位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正転、逆転を繰り返しても再現性の良く、か
つ安価な位置制御装置を提供する。 【構成】 直流駆動モータ１０１と、モータ１０１の回
転に同期してパルスを発生する手段１０２と、目標カウ
ント値を設定する手段１０３と、目標カウント値と一致
するまで回転数検出手段１０２から出力されるパルスを
積算するとともに正方向積算中あるいは逆方向積算中信
号を出力する手段１０４と、正方向積算中あるいは逆方
向積算中信号に応じて直流駆動モータ１０１を正転ある
いは逆転させる手段１０５と、回転数検出手段１０２と
手段１０４との間に設けられた正方向回転中はパルスの
一方のエッジを検出してカウンタインクリメント指令
を、逆方向回転中はパルスの他方のエッジを検出してカ
ウンタデクレメント指令を出力するエッジ検出手段１０
６と、から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は直流モータを駆動源とす
る位置制御装置に係わり、特に直流モータが正転あるい
は逆転した後でも位置ずれの少ない位置制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年自動車の内装も電動化されるものが
多くなってきたが、その１つに運転席の姿勢制御があ
る。図８はアクチュエータである直流モータを組み込ん
だ運転席の斜視図であって、リクライニング調整用モー
タ８０１、スライド調整用モータ８０２、フロントバー
チカル調整用モータ８０３およびリアバーチカル調整用
モータ８０４の４つのモータが組み込まれている。

【０００３】図９は４つのモータの１つ、例えばリクラ
イニング調整用モータ８０１について従来から使用され
ている制御回路の機能線図であって、回転数検出部２０
２、目標値設定部２０３、カウンタ部２０４および回転
方向切替部２０５から構成される。回転数検出部２０２
は例えばモータ８０１の駆動軸に直接とりつけられた円
板２０２１と検出器２０２２とから構成されている。

【０００４】円板２０２１には１８０度対向して２つの
磁石２０２１ａおよび２０２１ｂが取付けられている。
また検出器２０２２としてはホール素子検出器が使用さ
れる。この結果検出器２０２２からはモータ４０１の１
回転毎に２パルスが出力される。このパルスはパルスエ
ッジ検出部２１０で処理された後、カウンタ部２０４に
入力され比較部２０６から出力されるモータの回転方向
に応じてインクリメントないしはデクレメントされる。
そして比較部２０６で目標値設定部２０３により設定さ
れた目標値とカウンタ部２０４の値とを比較し、一致す
るまで回転方向切替部２０５を介してモータ８０１に正
転あるいは逆転させる。

【０００５】モータ４０１の回転力はギヤ２１０で減速
され、トルクが増幅されて運転席の背もたれの角度が変
更される。図１０は検出器の出力パルスおよびカウンタ
に入力されるパルスを示すタイミング図であって、
（Ａ）は検出器２０２２の出力パルス、（Ｂ）は正転時
のパルスのカウントタイミング、（Ｃ）および（Ｄ）は
逆転時のパルスのカウントタイミングを表している。

【０００６】カウンタ部２０４におけるパルスのカウン
ト方法としては以下の２つの方法のいずれかが使用され
ている。 １）検出器２０２２の出力パルスの立ち上がりまたは立
ち下がりエッジをカウントする。 ２）検出器２０２２の出力パルスの立ち上がりおよび立
ち下がりエッジの両方をカウントする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらいずれの
場合も以下のような問題を含んでいる。即ち１）の方法
による時は、例えば立ち上がりエッジをカウントする場
合は図１０（Ａ）のａの位置から３パルス正転させると
慣性のためにｂあるいはｃの位置で停止する。つぎに３
パルス逆転させるとｂから逆転を開始した場合は図１０
（Ｃ）に示すようにａに戻るが、ｃから逆転を開始した
場合は図１０（Ｄ）に示すようにｄで停止することとな
り１パルスの行き過ぎを生じる。

【０００８】背もたれの角度調節に使用された時は背も
たれを起こすときは運転者の体重に抗して起こし、背も
たれを倒す時は運転者の体重により倒れる角度が助長さ
れる。従って調整の度に行き過ぎが蓄積され、設定値か
らのズレを無視することができなくなる。

【０００９】この問題を解決するために通常２）の方法
が適用されるが、この方法ではパルスエッジ検出部２１
０およびカウンタ部２０４が読み込むパルス数は倍とな
り、高速処理が必要となる。特にモータ８０１を小型化
する場合には、駆動トルクを維持するためにモータ８０
１を高速回転させることが必要であり、カウントするパ
ルス数が多くなることは必然的に処理速度の早いハード
ウエアを使用する必要があり、コスト上昇をもたらす。

【００１０】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
であって、正転、逆転を繰り返しても再現性が良く、か
つ安価な位置制御装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は第１の発明に係る
位置制御装置の基本構成図であって、直流駆動モータ１
０１と、直流駆動モータ１０１の回転に同期してパルス
を発生する回転数検出手段１０２と、目標カウント値を
設定する目標カウント値設定手段１０３と、目標カウン
ト値設定手段１０３で設定された目標カウント値と一致
するまで回転数検出手段１０２から出力されるパルスを
積算するとともに正方向積算中あるいは逆方向積算中信
号を出力するカウント手段１０４と、カウント手段１０
４から出力される正方向積算中あるいは逆方向積算中信
号に応じて直流駆動モータ１０１を正転あるいは逆転さ
せるモータ制御手段１０５と、回転数検出手段１０２と
カウント手段１０４との間に正方向回転中は回転数検出
手段１０２から出力されるパルスの一方のエッジを検出
してカウント手段１０４にインクリメント指令を逆方向
回転中は回転数検出手段１０２から出力されるパルスの
他方のエッジを検出してカウント手段１０４にデクレメ
ント指令を出力するエッジ検出手段１０６と、から構成
される。

【００１２】第２の発明においてはエッジ検出手段１０
６が、回転数検出手段１０２の信号に変化があるか否か
を判断する変化判断手段と、正方向回転中は回転数検出
手段１０２の一方のエッジを基準として逆方向回転中は
回転数検出手段１０２の他方のエッジを基準として回転
数検出手段１０２の出力を１／２分周する分周手段と、
から構成される。

【００１３】

【作用】カウンタでカウントするためのパルスエッジを
正方向回転時には一方のエッジに、逆方向回転時には他
方のエッジに切り換えることによって、正転あるいは逆
転を繰り返しても再現性よく位置を制御することができ
る。

【００１４】

【実施例】図２は本発明に係る位置制御装置の実施例の
ハードウエア構成図である。例えばリクライニング角度
を調整するための直流駆動モータ２０１の回転軸には円
板２０２１と検出器２０２２で構成される回転数検出機
構２０２が取りつけられている。

【００１５】円板２０２１にはマーカとして１８０度対
向して２つの磁石２０２１ａおよび２０２１ｂが取付け
られている。そして検出器２０２２としてはホール素子
が使用され、磁石を検出する毎にパルス信号が出力され
る。直流駆動モータ２０１の駆動力は軸に取付けられた
ギヤ機構２１０によって減速、トルク増幅されて運転席
の背もたれの角度を変更するために使用される。

【００１６】検出器２０２２で検出されたパルスは制御
部２２０に導かれる。制御部２２０は例えばマイクロコ
ンピュータシステムとして構築され、バス２２０１を中
心としてＣＰＵ２２０２、メモリ２２０３、パルス入力
インターフェイス２２０４、スイッチインターフェイス
２２０５および出力インターフェイス２２０６から構成
される。

【００１７】検出器２０２２の出力はパルス入力インタ
ーフェイス２２０４を介して制御部２２０に取り込まれ
る。スイッチインターフェイス２２０５には以下の３つ
のスイッチが接続されている。 ２２０５ａ…手動操作時回転方向を指示するためのスイ
ッチであって、スイッチがオンとなっている間例えば背
もたれの角度が連続的に変化する。

【００１８】２２０５ｂ…現在の位置を記憶するための
記憶スイッチであって、例えば２つの記憶メモリを有し
異なった位置を記憶することができる。 ２２０５ｃ…再生モードを選択するためのスイッチであ
って、記憶スイッチで選択された記憶メモリの１つの位
置に設定することができる。 さらに出力インターフェイス２２０６には回転方向切替
部２０５が接続されている。

【００１９】この回転方向切替部２０５は電池２３０か
らモータ２０１に流れる電流方向を切替えることによっ
て、モータ２０１の回転方向を切替る。図３は制御部２
２０で実行されるメインルーチンのフローチャートであ
って、所定時間毎の割り込み処理として実行される。ス
テップ３０１において後に説明するパルスエッジ処理ル
ーチンで処理されるカウント指令ＤＣを読み込む。

【００２０】ステップ３０２でカウント指令ＤＣの値が
変化したか否かを判断し、変化した時その値（１，０，
−１）をカウントし、ステップ３０３で手動モードスイ
ッチ２２０５ａが正転ないしは逆転動作を行うように操
作されているか否かを判定する。ステップ３０３で肯定
判定された場合は、回転方向を示すフラグ（Ｆ１、Ｆ
２）をセットし手動モードスイッチ２２０５ａがオン状
態にある間その回転方向にモータ２０１を連続的に正転
ないしは逆転させ背もたれの角度を変更する。そして所
望の角度になった時に手動モードスイッチ２２０５ａを
中立位置としてオフ状態とする。

【００２１】なお手動モードスイッチ２２０５ａの誤操
作によって正転および逆転指令が同時に出力されないよ
うにインターロックロジックを組み込むことが一般的で
ある。ステップ３０３で否定判定された場合はステップ
３０５で記憶スイッチ２２０５ｂが操作される記憶モー
ドであるか否かが判定される。

【００２２】ステップ３０５で肯定判定された場合はス
テップ３０６に進み、記憶スイッチ２２０５ｂで指定さ
れたメモリに現在のパルスエッジカウント値を記憶す
る。即ち手動モードスイッチ２２０５ａで所望位置に変
更した後、記憶スイッチ２２０５ｂを操作することによ
り所望位置を記憶させることができる。一方ステップ３
０５で否定判定された場合はステップ３０８で再生スイ
ッチ２２０５ｃが操作されているか否かを判断する。

【００２３】ステップ３０８で肯定判定された場合はス
テップ３０７に進み再生動作が実行され、否定判定され
た場合即ちいずれのモードでもない場合は処理を終了す
る。図４はパルスエッジを処理するためのパルスエッジ
ルーチンのフローチャートであって、メインルーチンと
同一時間毎の割り込み処理として実行される。ステップ
４０１でセンサ出力を読み込み、ステップ４０２で前述
のメインルーチンのステップ３０４あるいは後述する再
生動作ルーチンのステップ５０７または５０８でセット
される回転方向フラグＦ１およびＦ２に基づき回転方向
が正転であるか否かが判定される。

【００２４】ステップ４０２で正転であると判断された
場合はステップ４０３に進み、パルスの立ち上がりが検
出されたか否かを判断する。そして立ち上がりが検出さ
れた場合はステップ４０４でカウント指令ＤＣを“１”
にセットした後、ステップ４０８に進む。逆にステップ
４０３で否定判定された場合はステップ４０５でカウン
ト指令ＤＣを“０”にリセットした後ステップ４０８に
進む。

【００２５】ステップ４０２で正転でないとして否定判
定された場合はステップ４０９に進み回転方向が逆転方
向であるか否かが判断される。逆転であると判断された
場合はステップ４０６に進み、パルスの立ち下がりが検
出されたか否かを判定する。ステップ４０６で肯定判定
された場合はステップ４０７に進み、カウント指令ＤＣ
を“−１”にセットした後、ステップ４０８に進む。

【００２６】ステップ４０３、４０６および４０９で否
定判定された場合はいずれの場合もステップ４０５に進
む。ステップ４０８においてカウント指令ＤＣをメモリ
２２０３の所定の番地に書き出す。図５はメインルーチ
ンのステップ３０７で実行される再生動作のための再生
動作ルーチンのフローチャートである。

【００２７】ステップ５０１においてメモリの所定番地
に記憶されている目標値Ｔを読み出す。ステップ５０２
および５０３において目標値Ｔと現在のカウント値Ｃが
比較される。目標値Ｔと現在のカウント値Ｃとの差が予
め定められた誤差εより大であればステップ５０７に進
み正転を示すフラグＦ１を“１”にセットし、ステップ
５０５で出力インターフェイス２２０６を介して回転方
向切替部２０５に正転指令を出力する。

【００２８】逆に目標値Ｔと現在のカウント値Ｃとの差
が予め定められた誤差−εより小であればステップ５０
７に進み、逆転を示すフラグＦ２を“１”にセットし、
ステップ５０５で出力インターフェイス２２０６を介し
て回転方向切替部２０５に逆転指令を出力する。なおこ
れらのフラグＦ１およびＦ２は前述のメインルーチンで
操作されるものと同一のフラグである。

【００２９】ステップ５０２およびステップ５０３でと
もに否定判定された場合はステップ５０６に進み回転方
向切替部２０５に停止指令を出力する。図６は回転方向
切替部２０５の１実施例の回路図であって、２つのリレ
イ２０５１および２０５２で構成されている。リレイ２
０５１は正転指令が印加されているときに閉となるａ接
点２０５１ａと正転指令が印加されていないときに閉と
なるｂ接点２０５１ｂを有し、ａ接点２０５１ａは電池
２３０の＋端子に、ｂ接点２０５１ｂはアースに接続さ
れている。

【００３０】またリレイ２０５２は逆転指令が印加され
ているときに閉となるａ接点２０５２ａと逆転指令が印
加されていないときに閉となるｂ接点２０５２ｂを有
し、ａ接点２０５２ａは電池２３０の＋端子にｂ接点２
０５２ｂはアースに接続されている。正転指令が出力イ
ンターフェイス２２０６を介して出力されるとリレイ２
０５１がａ接点側に切り替わり回路が構成されてモータ
２０１が正方向に回転する。

【００３１】逆転指令が出力された場合は逆方向に電流
が流れ、モータ２０１は逆方向に回転する。またパルス
エッジ処理においては、いわゆるパルスのチャタリング
による誤検出を避けるために、例えば１００マイクロ秒
間パルスが一定の値を維持しない場合はその信号を無視
するバウンスエリミネート機能を設けることが一般的で
ある。

【００３２】第２の発明はこのバウンスエリミネートル
ーチンにパルスの分周処理機能を組み込むことによりメ
インルーチンを改修することなく回転方向に応じて立ち
上がりエッジないしは立ち下がりエッジでカウントする
ことが可能となる。図７は分周処理を組み込んだバウン
スエリミネートルーチンのフローチャートであって図４
に示すパルスエッジ処理ルーチンに代えて実行される。

【００３３】なおこのルーチンは例えば１ｍｓである一
定時間毎に割り込み処理される。まずステップ７０１で
センサ出力を読み込みＡに記憶する。ステップ７０２で
１００マイクロ秒をカウントするタイマをスタートさせ
る。ステップ７０３でセンサ出力を読み込みＢに記憶す
る。ステップ７０４において１００マイクロ秒が経過し
たか否かを判定し、否定判定された場合はステップ７０
３に戻る。

【００３４】ステップ７０５においてセンサ出力の読み
込み値ＡとＢとが等しいか否かを判定し、否定判定され
た場合はセンサがチャタリングしているものとしてこの
ルーチンの処理を終了する。ステップ７０５で肯定判定
された場合はステップ７０６に進み、前回このルーチン
実行時の出力ＤとＡとが等しいか否かを判定する。

【００３５】ステップ７０６において肯定判定された場
合はセンサ出力に変化ないものとしてこのルーチンの実
行を終了する。逆にステップ７０６で否定判定された場
合はステップ７０７に進み検出されたセンサの変化が立
ち上がりエッジであるか否かを判定する。立ち上がりエ
ッジであればステップ７０７で肯定判定されステップ７
０８に進み回転方向フラグＦ１およびＦ２から回転方向
が正であるか否かを判定する。

【００３６】ステップ７０８で肯定判定されればステッ
プ７１０に、否定判定されればステップ７１２に進む。
立ち下がりエッジであればステップ７０７で否定判定さ
れステップ７０９に進み回転方向フラグＦ１およびＦ２
から回転方向が逆であるか否かを判定し、肯定判定され
ればステップ７１０に、否定判定されればステップ７１
２に進む。

【００３７】ステップ７１０ではカウント指令ＤＣの値
を反転、即ち“１”の場合は“０”に、“０”の場合は
“１”にセットする。ステップ７１２でカウント指令Ｄ
Ｃを出力したのち、Ｄの値をＡの値に置き換え次回の処
理に備える。以上の処理により、正転時はステップ７０
７、７０８および７１０によって立ち上がりエッジ毎に
ＤＣの値が反転する。また逆転時はステップ７０７、７
０９および７１０によって立ち上がりエッジ毎にＤＣの
値が反転する。

【００３８】従って回転方向によらずセンサ出力が１／
２分周され、しかもＤＣが変化するタイミングは同じと
なる。図１１は図７に示すバウンスエリミネートルーチ
ンが使用される場合の図３に示すメインルーチンのステ
ップ３０２のパルスエッジカウント処理の詳細フローチ
ャートである。

【００３９】ステップ３０２１でＤＣの立ち上がりない
しは立ち下がりエッジが発生したか否かを判定する。肯
定判定された場合はステップ３０２２および３０２４で
フラグＦ１あるいはＦ２に基づき正転か逆転かを判断す
る。正転の場合はステップ３０２３でカウンタ値Ｃをイ
ンクリメントし、逆転の場合はステップ３０２５でカウ
ンタ値Ｃをデクレメントする。

【００４０】なおこのステップ３０２１からステップ３
０２５までの処理は従来の２）の方法（センサ出力の立
ち上がりおよび立ち下がり両方のエッジをカウントする
方法）で使用されている処理と同様の処理である。従っ
て本実施例によればセンサ出力であるパルスの周波数が
高くなった場合でも１／２分周されるため処理速度の早
いハードウエアを必要とせず、正転逆転を繰り返した場
合であっても再現性よく位置制御を実行することができ
る。

【００４１】さらに第２の発明によればバウンスエリミ
ネート処理ルーチンの中にパルス分周処理を組み込むこ
とが可能となる。

【００４２】

【発明の効果】本発明に係る位置制御装置によれば、正
転時は立ち上がりエッジを、逆転時には立ち下がりエッ
ジをカウントすることにより、正転・逆転を繰り返して
も再現性良く位置を制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る位置制御装置の基本構成図
である。

【図２】図２は本発明に係る位置制御装置の実施例のハ
ードウエア構成図である。

【図３】図３はメインルーチンのフローチャートであ
る。

【図４】図４はパルスエッジ処理ルーチンのフローチャ
ートである。

【図５】図５は再生動作ルーチンのフローチャートであ
る。

【図６】図６は回転方向切替部の１実施例の回路図であ
る。

【図７】図７は分周処理を組み込んだバウンスエリミネ
ートルーチンのフローチャートである。

【図８】図８は直流モータを組み込んだ運転席の斜視図
である。

【図９】図９は従来から使用されている位置制御装置の
機能線図である。

【図１０】図１０は従来の位置制御装置におけるタイミ
ング図である。

【図１１】図１１はパルスエッジカウント処理の詳細フ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０１…直流駆動モータ １０２…回転数検出手段 １０３…目標カウント値設定手段 １０４…カウント手段 １０５…モータ制御手段 １０６…エッジ検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流駆動モータ（１０１）と、 該直流駆動モータ（１０１）の回転に同期してパルスを
   発生する回転数検出手段（１０２）と、 目標カウント値を設定する目標カウント値設定手段（１
   ０３）と、 該目標カウント値設定手段（１０３）で設定された目標
   カウント値と一致するまで該回転数検出手段（１０２）
   から出力されるパルスを積算するとともに正方向積算中
   あるいは逆方向積算中信号を出力するカウント手段（１
   ０４）と、 該カウント手段（１０４）から出力される正方向積算中
   あるいは逆方向積算中信号に応じて該直流駆動モータ
   （１０１）を正転あるいは逆転させるモータ制御手段
   （１０５）と、から構成される位置制御装置において、 該回転数検出手段（１０２）と該カウント手段（１０
   ４）との間に、正方向回転中は該回転数検出手段（１０
   ２）から出力されるパルスの一方のエッジを検出して該
   カウント手段（１０４）にインクリメント指令を、逆方
   向回転中は該回転数検出手段（１０２）から出力される
   パルスの他方のエッジを検出して該カウント手段（１０
   ４）にデクレメント指令を出力するエッジ検出手段（１
   ０６）を設けることを特徴とする位置制御装置。
2. 【請求項２】 前記エッジ検出手段（１０６）が、 該回転数検出手段（１０２）の信号に変化があるか否か
   を判断する変化判断手段と、 正方向回転中は該回転数検出手段（１０２）の一方のエ
   ッジを基準として、逆方向回転中は該回転数検出手段
   （１０２）の他方のエッジを基準として該回転数検出手
   段（１０２）の出力を１／２分周する分周手段と、から
   構成されることを特徴とする請求項１に記載の位置制御
   装置。