JPH07123760A - モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単かつ安価な構成でモータの速度を制御する
ことができ、十分な始動トルクを得ることができるモー
タの制御装置を得る。 【構成】クロックパルスに従ってパルスを順次シフトす
るパルスシフト部１１，１２、スタート信号によりパル
スシフト部にデータ信号を入力し、パルスシフト部によ
ってシフトされた信号をソフトスタートビットとしてデ
ータ信号に付加してデータ信号幅を順次広げるソフトス
タートビット生成部２、パルスシフト部の出力パルスに
応じてモータ８への通電回路をオン・オフ制御するモー
タ制御部６を有する。スローダウン信号の入力によりパ
ルスシフト部１１，１２によってシフトされた信号をス
ローダウンビットとしてデータ信号に付加しデータ信号
幅を順次狭めるスローダウンビット生成部３，４を設け
てもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆるソフトスター
ト、スローダウンを可能にしたモータの制御装置に関す
るもので、例えば移動棚駆動用インダクションモータな
どの制御装置として適用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】各種モータの中で、インダクションモー
タは構造が簡単かつ安価なため広く利用されている。例
えば電動式移動棚や電動台車などの駆動源としてもイン
ダクションモータが用いられている。これら電動式移動
棚や電動台車などでは、収納物品の落下防止その他の安
全性の観点から、また停止位置の精度確保の観点から、
緩徐に始動するいわゆるソフトスタートが要求され、緩
徐に減速して停止するいわゆるスローダウンストップが
要求される。

【０００３】しかし、インダクションモータは交流電源
の周波数に応じて定速で回転する特性を有しているた
め、回転速度を変換する必要がある場合は、極数可変方
式にしたり、入力電源の周波数変換を行うインバータ制
御方式にしている。また、巻線型インダクションモータ
の場合は、回転子巻線に入れる抵抗を可変として速度制
御を行うものもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のモータ、特にイ
ンダクションモータでは、その回転速度を可変とするた
めに、上記のように、極数可変方式、インバータ制御方
式、抵抗可変方式などがあるが、何れの方式にせよ大が
かりな装置になり、コスト高になる難点がある。また、
何れの方式にせよ十分な始動トルクを得ることができ
ず、電動式移動棚や電動台車など常に一定の負荷がかか
っている駆動システムにおいては、過大容量のモータが
要求され、この点からもコスト高の要因となっていた。

【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、簡単かつ安価な構成で
モータの速度を制御することができ、また、十分な始動
トルクを得ることができるモータの制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
クロックパルスに従ってパルスを順次シフトするパルス
シフト部と、スタート信号によりパルスシフト部にデー
タ信号を入力すると共に、パルスシフト部によってシフ
トされた信号をソフトスタートビットとして上記データ
信号に付加することによりデータ信号幅を順次広げるソ
フトスタートビット生成部と、パルスシフト部の出力パ
ルスに応じてモータへの通電回路をオン・オフ制御する
モータ制御部とを有してなる。

【０００７】請求項２記載の発明は、クロックパルスに
従ってパルスを順次シフトするパルスシフト部と、スロ
ーダウン信号の入力によりパルスシフト部によってシフ
トされた信号をスローダウンビットとして上記データ信
号に付加しデータ信号幅を順次狭めるスローダウンビッ
ト生成部と、パルスシフト部の出力パルスに応じてモー
タへの通電回路をオン・オフ制御するモータ制御部とを
有してなる。

【０００８】請求項３記載の発明は、スローダウンビッ
トによってデータ信号が一定の幅まで狭められたとき、
そのデータ信号幅を維持して徐行速度を保持するスロー
ダウン徐行速度維持部を、請求項２記載の発明に付加し
たものである。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明では、スタート信号の入力
でパルスシフト部にデータ信号が入力され、パルスシフ
ト部はクロックパルスに従って出力パルスを順次シフト
する。シフトされた信号はソフトスタートビット生成部
によりソフトスタートビットとして上記データ信号に付
加され、データ信号幅を順次広げる。その結果、パルス
シフト部の出力パルス幅も順次広がるため、この出力パ
ルスによって制御されるモータ制御部のオン時間幅が順
次広がり、モータ速度が順次速くなっていわゆるソフト
スタートが行われる。

【００１０】請求項２記載の発明では、モータが駆動さ
れているときスローダウン信号が入力されると、スロー
ダウンビット生成部が、パルスシフト部によってシフト
された信号をスローダウンビットとして上記データ信号
に付加しデータ信号幅を順次狭める。その結果、パルス
シフト部の出力パルス幅も順次狭くなるため、この出力
パルスによって制御されるモータ制御部のオン時間幅が
順次狭まり、モータ速度が順次遅くなっていわゆるスロ
ーダウンが行われる。

【００１１】請求項３記載の発明では、スローダウンビ
ットによってデータ信号が一定の幅まで狭められると、
スローダウン徐行速度維持部がそのデータ信号幅を維持
するため、モータ速度も一定の徐行速度に維持される。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明にかかるモ
ータの制御装置の実施例について説明する。図１におい
て、符号１はフリップフロップ回路を示し、符号２，
３，４，５はそれぞれゲート回路を示す。ゲート回路２
はアンド回路１６とオア回路１８を有する。ゲート回路
３はオア回路２０とアンド回路２２とインバータ２４を
有する。ゲート回路４はオア回路２６とアンド回路２８
を有する。ゲート回路５はノア回路３０、アンド回路３
２、オア回路３４を有する。外部からの指令信号として
スタート／ストップ信号、スローダウン信号が入力され
る。

【００１３】スタート／ストップ信号はゲート回路５の
アンド回路３２に入力されると共にスタート／ストップ
信号のインバータ１４による反転信号がそれぞれシフト
レジスタ１１，１２、フリップフロップ回路１のクリア
端子に入力される。スローダウン信号は微分回路４８に
より微分されてゲート回路３のオア回路２０に入力され
る。スローダウン信号はまたインバータ４６で反転され
てゲート回路２のアンド回路１６、ゲート回路４のオア
回路２６、ゲート回路５のノア回路３０にそれぞれ入力
される。

【００１４】符号７はクロックパルス発生回路を示して
いる。このクロックパルス発生回路７は、商用交流電
源、例えばＡＣ１００Ｖをダイオード３６で整流し、整
流後の脈動によって発光ダイオード３８を点滅させ、こ
の点滅光を受光素子４０で受光し、受光素子４０の出力
をシュミットトリガー回路４２に入力することにより、
商用交流電源の周期と同じ周期のクロックパルスを発生
する。このクロックパルスはそれぞれフリップフロップ
回路１、二つのシフトレジスタ１１，１２のクロックパ
ルス端子に入力される。

【００１５】フリップフロップ回路１の反転出力はゲー
ト回路２のオア回路１８に入力される。シフトレジスタ
１１の各出力Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４は共にゲート回路
５のノア回路３０に入力され、また、上記出力Ｑ３はゲ
ート回路４のオア回路２６に、上記出力Ｑ４はゲート回
路４のアンド回路２８に入力される。シフトレジスタ１
２の各出力Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３のうちＱ１はゲート回路３
のアンド回路２２に、Ｑ２はゲート回路２のアンド回路
１６に入力され、Ｑ３はゲート回路２のオア回路１８に
入力されると共にインバータ５０で反転されゼロクロス
タイプのてソリッドステートリレー６（以下「ＳＳＲ
６」という）に入力される。

【００１６】ゲート回路２のアンド回路１６の出力はオ
ア回路１８に入力され、オア回路１８の出力はゲート回
路２の出力としてシフトレジスタ１１のデータ入力端子
に入力される。ゲート回路３のアンド回路２２の出力は
オア回路２０に入力され、オア回路２０の出力はアンド
回路２２に入力されると共にインバータ２４で反転され
たあとゲート回路３の出力としてゲート回路４のアンド
回路２８に入力される。ゲート回路４のアンド回路２８
の出力はゲート回路４の出力としてシフトレジスタ１２
のデータ入力端子に入力される。ゲート回路５のノア回
路３０の出力とアンド回路３２の出力はオア回路３４に
入力され、オア回路３４の出力はアンド回路３２に入力
されると共にゲート回路５の出力としてゲート回路４の
オア回路２６に入力される。

【００１７】上記ＳＳＲ６はフォトトランジスタカプラ
絶縁方式になっていて、モータ８へのＡＣ１００Ｖを電
源とする通電回路をオン・オフ制御するモータ制御部を
構成し、シフトレジスタ１２の出力Ｑ３からパルス信号
が出力されることにより上記通電回路をオンするように
なっている。モータ８は例えば移動棚駆動用モータであ
って、慣性負荷９がかかっている。モータ８はここでは
２相式のインダクションモータになっている。

【００１８】次に、上記実施例の動作を図２ないし図９
を併せて参照しながら説明する。先ず図２を参照しなが
ら、上記実施例においてスタート／ストップ信号及びス
ローダウン信号を入力したときのＳＳＲ６の動作とモー
タ回転速度の関係を概略的に説明する。初めにスタート
／ストップ信号が「Ｈ」、すなわち、スタート信号が入
力されると、ＳＳＲ６がＡＣ１００Ｖの正弦波形に同期
して一定周期でオン・オフするが、オンのパルス幅は上
記正弦波の１サイクルに同期して１パルス分ずつ増えて
いき、やがてオン状態が保たれ定常状態に落ち着く。こ
れに伴いモータ８の回転速度は急激に立ち上がることな
く緩徐に直線的に立ち上がり、やがて一定の回転速度に
落ち着く。従って、モータ８はいわゆるソフトタートす
ることになる。

【００１９】モータ８が一定速度で回転しているとき、
スローダウン信号が入力されると、ＳＳＲ６がＡＣ１０
０Ｖの正弦波形に同期して一定周期でオン・オフすると
共にオンのパルス幅が上記正弦波の１サイクルに同期し
て１パルス分ずつ減っていき、やがて一定のパルス幅に
落ち着く。これに伴いモータ８の回転速度は急激に減速
することなく緩徐に直線的に減速し、やがて一定の徐行
速度に落ち着く。従って、モータ８はいわゆるスローダ
ウンすることになる。そのあとスタート／ストップ信号
が「Ｌ」、すなわち、ストップ信号が入力されると、Ｓ
ＳＲ６はオフになりモータ８は停止する。

【００２０】以上の動作をさらに詳細に説明する。スタ
ート信号が入力される前は、二つのシフトレジスタ１
１，１２、フリップフロップ回路１は共にクリア端子に
「Ｈ」が入力されている。従って図９からも明らかなよ
うにシフトレジスタ１１，１２の出力はすべて「Ｌ」、
フリップフロップ回路１の反転出力は「Ｈ」となってす
べて動作を停止している。さらに、フリップフロップ回
路１の上記出力はゲート回路２を介して「Ｈ」の信号の
ままシフトレジスタ１１のデータ入力端子に入力されて
いる。

【００２１】いま、スタート信号が入力されると、この
信号はインバータ１４で反転信号「Ｌ」となりシフトレ
ジスタ１１，１２、フリップフロップ回路１の各クリア
端子に入力され、シフトレジスタ１１，１２、フリップ
フロップ回路１は動作を開始する。上記のようにシフト
レジスタ１１のデータ入力端子には「Ｈ」信号が入力さ
れているため、クロックパルスの立ち上がりでシフトレ
ジスタ１１に「Ｈ」がセットされる。一方、フリップフ
ロップ回路１はクリア端子に信号「Ｌ」が入力されたあ
と、次のクロックパルスの立ち上がりで出力が「Ｌ」と
なり、そのまま維持される。従って、シフトレジスタの
特性より、シフトレジスタ１１の出力Ｑ１，Ｑ２，Ｑ
３，Ｑ４はそれぞれ「Ｈ」、「Ｌ」、「Ｌ」、「Ｌ」と
なる。これ以降フリップフロップ回路１の出力信号は上
記のように「Ｌ」となるので、シフトレジスタ１１のデ
ータ入力端子には「Ｌ」が入力され、シフトレジスタの
特性から、クロックパルスの入力ごとに信号「Ｈ」が出
力端子Ｑ４までシフトしていく（図９参照）。

【００２２】ここで、ゲート回路３からは常に「Ｈ」信
号が出力され、スローダウン入力端子からゲート回路４
へも常に「Ｈ」信号が入力されるため、ゲート回路４で
の論理演算から、シフトレジスタ１１の出力Ｑ４が直接
シフトレジスタ１２のデータ入力端子に入力されるのと
同等の回路となる。従って、シフトレジスタ１１で出力
Ｑ４までシフトされてきた「Ｈ」信号は、ゲート回路４
を経由してシフトレジスタ１２のデータ入力端子に入力
されることになる（図７参照）。

【００２３】ここで、ゲート回路２に注目すると、フリ
ップフロップ回路１からの入力は常に「Ｌ」、スローダ
ウン入力端子からの入力は常に「Ｈ」であるから、論理
演算よりゲート回路２はシフトレジスタ１２の出力Ｑ
２，Ｑ３を入力とするオア回路と同等の回路となる。よ
って信号「Ｈ」がＱ２までシフトしてくると、上記ゲー
ト回路２の特性よりシフトレジスタ１１のデータ入力端
子に上記信号「Ｈ」が入力され、このパルス周期に上記
信号「Ｈ」が一つ加えられたことになる。また、シフト
レジスタ１２の出力Ｑ３までシフトされた信号「Ｈ」は
ゲート回路２を経由してそのままシフトレジスタ１１の
データ入力端子に入力される（図５参照）。このように
して、シフトレジスタ１２の出力Ｑ３で生成され、ゲー
ト回路２を経由した信号「Ｈ」は二つのシフトレジスタ
１１，１２の７つのパルス出力をシフトすることにより
回転しつづける。

【００２４】さらに、シフトレジスタ１２の出力Ｑ２が
「Ｌ」から「Ｈ」に変化すると、ゲート回路２の特性か
らシフトレジスタ１１のデータ入力端子に信号「Ｈ」が
入力されることになり、上記７つのパルス出力に信号
「Ｈ」を一つ付加したことになり、上記データ入力端子
に入力される信号「Ｈ」の幅を１パルス分広げることに
なる。上記シフトレジスタ１２の出力Ｑ２が「Ｈ」に変
化したときの動作と出力Ｑ３が「Ｈ」に変化したときの
二つの動作を繰り返すことにより、シフトレジスタ１１
の各出力Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４及びシフトレジスタ１
２の各出力Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３をシフトしていくパルス幅
が１パルス分ずつ順次広がり、やがて７つ全ての出力が
「Ｈ」になる。

【００２５】シフトレジスタ１２の出力Ｑ３はインバー
タ５０を介してＳＳＲ６に入力され、上記出力Ｑ３によ
ってＳＳＲ６、すなわちモータ８への通電回路がオン・
オフ制御されるため、スタート当初はモータ８は緩徐に
起動され、徐々に速度が上昇してやがて定常回転速度に
達する。こうしていわゆるソフトスタートが行われる。

【００２６】次に、モータ８が定常回転中にスローダウ
ン信号が入力される（スローダウン信号が「Ｈ」にな
る）と、インバータ４６による反転信号「Ｌ」がゲート
回路２，４，５に入力されると共に、微分回路４８によ
るスローダウン信号の微分出力がゲート回路３に入力さ
れる。上記微分回路４８の出力はスローダウン信号の立
ち上がりで一瞬「Ｈ」となったあと「Ｌ」になる。シフ
トレジスタ１２の出力Ｑ１からゲート回路３への入力は
「Ｈ」であるから、ゲート回路３の論理演算より、ゲー
ト回路３の出力でありかつゲート回路４の入力は一時的
に「Ｌ」でその後「Ｈ」となる（図６（ｂ）参照）。ゲ
ート回路４では、シフトレジスタ１１からの入力は
「Ｈ」、ゲート回路５及びスローダウン入力端子からの
入力は「Ｌ」であるから、論理演算を行うとその出力は
次のクロックパルスの立ち上がりまで「Ｌ」となり（図
７（ｂ）参照）、この信号がシフトレジスタ１２に入力
され、スローダウン動作が開始される。その後シフトレ
ジスタの特性から信号「Ｌ」が出力Ｑ３までシフトされ
る。

【００２７】次に、ゲート回路２に注目すると、フリッ
プフロップ回路１及びスローダウン入力端子からの信号
は常に「Ｌ」であるから、シフトレジスタ１２の出力Ｑ
３とシフトレジスタ１１のデータ入力端子を直結したも
のと等価な回路になる。従って、シフトレジスタ１２の
出力Ｑ３まで達した信号「Ｌ」はそのままシフトレジス
タ１１のデータ入力端子に入力される。シフトレジスタ
１１においてもシフトレジスタの特性から同様に信号
「Ｌ」は出力Ｑ４までシフトされる。このときのゲート
回路５に注目すると、スタート／ストップ入力は常に
「Ｈ」であることから、論理演算によりその他の入力に
かかわらず信号「Ｌ」を出力しつづける（図８（ｂ）参
照）。

【００２８】次に、ゲート回路４に注目すると、ゲート
回路３からの入力は「Ｈ」、シフトレジスタ１１以外の
その他の入力は「Ｌ」となる。従って、これはシフトレ
ジスタ１１の出力Ｑ３，Ｑ４を入力とするアンド回路と
等価な回路になる。これより上記信号「Ｌ」はシフトレ
ジスタ１１の出力Ｑ３に達するとゲート回路４を経由し
てシフトレジスタ１２に入力される。故に、二つのシフ
トレジスタ１１，１２内の７つのパルス周期に上記信号
「Ｌ」が一つ加えられたことになる。以後、このパルス
周期に信号「Ｌ」が一つずつ付加されていき、シフトさ
れる各パルスの幅が１パルス分ずつ順次狭められる。そ
して上記信号「Ｌ」が４個になったときゲート回路５に
注目すると、一旦シフトレジスタ１１の出力Ｑ１，Ｑ
２，Ｑ３，Ｑ４が全て「Ｌ」になると、ゲート回路５内
の論理演算からその出力はその後如何なる信号が入力さ
れようと「Ｈ」に保持される。よって、この条件でゲー
ト回路４で論理演算を行うと、シフトレジスタ１１の出
力Ｑ４とシフトレジスタ１２のデータ入力端子を直結し
たのと等価になる。従って、それ以後は同一パルス周期
及び同一パルス幅で二つのシフトレジスタ１１，１２内
をシフトしつづけると共にこの状態を保持する。

【００２９】前述のように、シフトレジスタ１２の出力
Ｑ３によってＳＳＲ６、すなわちモータ８への通電回路
がオン・オフ制御されるため、スローダウン信号の入力
で上記出力Ｑ３のパルス幅が順次狭められるに従ってモ
ータ８の回転速度が順次低下していわゆるスローダウン
が行われ、一定の速度まで低下すると上記出力Ｑ３のパ
ルス幅が一定になってモータ８は低速で一定の回転速度
に保持される。

【００３０】上記低速での回転状態においてスタート／
ストップ信号が「Ｌ」、すなわちストップ信号が入力さ
れると、そのインバータ１４による反転信号「Ｈ」がシ
フトレジスタ１１，１２、フリップフロップ回路１の各
クリア端子に入力される。シフトレジスタの特性より、
シフトレジスタ１１，１２の出力は全て「Ｌ」となり、
モータ８を含めて全ての動作が停止する。

【００３１】以上の説明からわかるように、シフトレジ
スタ１１，１２は、データ信号入力時にクロックパルス
に従って出力パルスを順次シフトするパルスシフト部を
構成している。ゲート回路２は、スタート信号によりパ
ルスシフト部にデータ信号を入力すると共に、パルスシ
フト部によってシフトされた信号をソフトスタートビッ
トとして上記データ信号に付加することによりデータ信
号幅を順次広げるソフトスタートビット生成部を構成し
ている。ゲート回路３，４は、スローダウン信号の入力
によりパルスシフト部によってシフトされた信号をスロ
ーダウンビットとして上記データ信号に付加することに
よりデータ信号幅を順次狭めるスローダウンビット生成
部を構成している。ゲート回路５は、スローダウンビッ
トによってデータ信号が一定の幅まで狭められたとき、
そのデータ信号幅を維持して徐行速度を保持するスロー
ダウン徐行速度維持部を構成している。

【００３２】上記実施例によれば、スタート信号の入力
によってモータ８がソフトスタートし、スローダウン信
号の入力によってモータ８の回転が徐々に減速されたの
ち一定の低速に保持され、ストップ信号の入力によって
停止するため、例えば、モータ８を移動棚の駆動源とし
て用いた場合、移動棚がゆっくり始動してゆっくり停止
し、収納物品の落下等による事故を防止することができ
るし、移動棚の停止位置精度を高めることができる。

【００３３】なお、図示の実施例ではモータ８は単相イ
ンダクションモータとなっていたが、これに限られるも
のではなく、例えば単相リバーシブルモータであっても
よい。また、本発明は交流モータに限らず、直流モータ
にも適用可能であり、回転モータに限らず、リニアモー
タにも適用可能である。さらに、図示の実施例では論理
演算回路を用いているが、コンピュータを用いてソフト
ウエア上で制御するようにしてもよい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、モータを
ソフトスタートすることができ、また、請求項２記載の
発明によれば、モータの速度を緩徐に減速することがで
きるため、モータの始動時又は停止時の突発的な衝撃を
緩和することができ、モータによる駆動対象物の動作を
スムーズに行わせることができる。さらに、請求項４記
載の発明のように上記モータを移動棚の駆動源として用
いれば、移動棚をゆっくり始動させてゆっくり停止させ
ることができるため、収納物品の落下等による事故を防
止することができるし、移動棚の停止位置精度を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるモータの制御装置の実施例を示
す回路図。

【図２】上記実施例の動作の概略を示すタイミングチャ
ート。

【図３】上記実施例のスタート時の各部の動作を示すタ
イミングチャート。

【図４】上記実施例のスローダウン時の各部の動作を示
すタイミングチャート。

【図５】上記実施例中の一つのゲート回路の回路図及び
その動作の真理値を示す図。

【図６】上記実施例中の別のゲート回路の回路図及びそ
の動作の真理値を示す図。

【図７】さらに別のゲート回路の回路図及びその動作の
真理値を示す図。

【図８】さらに別のゲート回路の回路図及びその動作の
真理値を示す図。

【図９】上記実施例中のシフトレジスタの動作の真理値
を示す図。

【符号の説明】

２ ソフトスタートビット生成部 ３ スローダウンビット生成部 ４ スローダウンビット生成部 ５ スローダウン徐行速度維持部 ８ モータ １１ パルスシフト部 １２ パルスシフト部 ＳＳＲ モータ制御部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロックパルスに従ってパルスを順次シ
   フトするパルスシフト部と、 スタート信号によりパルスシフト部にデータ信号を入力
   すると共に、パルスシフト部によってシフトされた信号
   をソフトスタートビットとして上記データ信号に付加す
   ることによりデータ信号幅を順次広げるソフトスタート
   ビット生成部と、 パルスシフト部の出力パルスに応じてモータへの通電回
   路をオン・オフ制御するモータ制御部とを有してなるモ
   ータの制御装置。
2. 【請求項２】 クロックパルスに従ってパルスを順次シ
   フトするパルスシフト部と、 スローダウン信号の入力によりパルスシフト部によって
   シフトされた信号をスローダウンビットとして上記デー
   タ信号に付加しデータ信号幅を順次狭めるスローダウン
   ビット生成部と、 パルスシフト部の出力パルスに応じてモータへの通電回
   路をオン・オフ制御するモータ制御部とを有してなるモ
   ータの制御装置。
3. 【請求項３】 スローダウンビットによってデータ信号
   が一定の幅まで狭められたとき、そのデータ信号幅を維
   持して徐行速度を保持するスローダウン徐行速度維持部
   を有してなる請求項２記載のモータの制御装置。
4. 【請求項４】 モータは移動棚駆動用モータである請求
   項１又は２記載のモータの制御装置。