JPH07163176A - 電機子を具備するモータの完全デジタル制御システム - Google Patents
電機子を具備するモータの完全デジタル制御システムInfo
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- JPH07163176A JPH07163176A JP6245480A JP24548094A JPH07163176A JP H07163176 A JPH07163176 A JP H07163176A JP 6245480 A JP6245480 A JP 6245480A JP 24548094 A JP24548094 A JP 24548094A JP H07163176 A JPH07163176 A JP H07163176A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
- H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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- H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
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- H02P6/34—Modelling or simulation for control purposes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、モータの全制御システムを完全に
デジタル化することにより、ハードウエアを簡素化しか
つシステムの精密性を削減すると、ともにアナログ信号
の存在に起因する不正確さを排除して、モータ制御の性
能を向上させることができる電機子を具備するモータの
完全デジタル制御システムを提供する。 【構成】 モータ動作をデジタル入力コマンド信号で指
示するメインデジタルシグナルプロセッサ、入力コマン
ド信号に応答して、各相ごとに電機子を回転させるため
のデジタル変換信号、および入力コマンド信号によって
確定されるデューティサイクルを有するデジタルパルス
幅変調信号を生成する駆動コントローラ、駆動コントロ
ーラとデジタル通信を行う切り替え手段および電機子位
置を表すデジタルタコメータ信号を生成するモータ監視
手段を備える。
デジタル化することにより、ハードウエアを簡素化しか
つシステムの精密性を削減すると、ともにアナログ信号
の存在に起因する不正確さを排除して、モータ制御の性
能を向上させることができる電機子を具備するモータの
完全デジタル制御システムを提供する。 【構成】 モータ動作をデジタル入力コマンド信号で指
示するメインデジタルシグナルプロセッサ、入力コマン
ド信号に応答して、各相ごとに電機子を回転させるため
のデジタル変換信号、および入力コマンド信号によって
確定されるデューティサイクルを有するデジタルパルス
幅変調信号を生成する駆動コントローラ、駆動コントロ
ーラとデジタル通信を行う切り替え手段および電機子位
置を表すデジタルタコメータ信号を生成するモータ監視
手段を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は完全にデジタル化したモ
ータ制御システムに関し、さらに詳細には、モータの速
度または電機子位置を制御する電機子を具備するモータ
の完全デジタル制御システムに関する。
ータ制御システムに関し、さらに詳細には、モータの速
度または電機子位置を制御する電機子を具備するモータ
の完全デジタル制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】モータの速度を制御する制御システム
は、一般に公知である。しかし、このようなシステム
は、デジタルシグナルプロセッサで処理を行うために、
少なくとも部分的に、アナログ信号およびアナログ信号
をデジタル信号へ変換するためのアナログ−デジタル変
換器が用いられていた。
は、一般に公知である。しかし、このようなシステム
は、デジタルシグナルプロセッサで処理を行うために、
少なくとも部分的に、アナログ信号およびアナログ信号
をデジタル信号へ変換するためのアナログ−デジタル変
換器が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来のモ
ータ制御システムはシステム全体のハードウエアが複雑
になり、精密性が要求される。さらにアナログ信号に依
存しているため、少なくとも部分的にモータ速度の制御
を不正確にする要因が入りこんでいる。本発明は、この
ような事情を考慮してなされたものであり、モータ制御
システムの技術を向上させることを目的とする。
ータ制御システムはシステム全体のハードウエアが複雑
になり、精密性が要求される。さらにアナログ信号に依
存しているため、少なくとも部分的にモータ速度の制御
を不正確にする要因が入りこんでいる。本発明は、この
ような事情を考慮してなされたものであり、モータ制御
システムの技術を向上させることを目的とする。
【０００４】また、本発明の他の目的は、このようなモ
ータ制御システムのハードウエアを簡素化してシステム
に精密な部品を必要としないことである。
ータ制御システムのハードウエアを簡素化してシステム
に精密な部品を必要としないことである。
【０００５】さらに別の目的は、正確さと応答速度の付
加的利点を有する完全にデジタル化したモータ制御シス
テムを提供することである。
加的利点を有する完全にデジタル化したモータ制御シス
テムを提供することである。
【０００６】本発明の別の目的は、外科的処理に特に応
用できるモータ制御システムを提供することである。
用できるモータ制御システムを提供することである。
【０００７】さらに別の目的は、外科用のポンプやモー
タで駆動される外科器具を正確に制御するシステムを提
供することである。
タで駆動される外科器具を正確に制御するシステムを提
供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）所望の
モータ動作を指示するデジタル入力コマンド信号を供給
するメインデジタルシグナルプロセッサ、（ｂ）前記入
力コマンド信号に応答して、各相ごとに電機子を回転さ
せるためのデジタル変換信号、および前記入力コマンド
信号によって確定されるデューティサイクルを有するデ
ジタルパルス幅変調信号を生成し、メインデジタルシグ
ナルプロセッサと直接デジタル通信を行う駆動コントロ
ーラ、（ｃ）前記変換信号および前記パルス幅変調信号
のそれぞれに応答して、前記デューティサイクルの間オ
ン状態を持続するデジタルの２値制御信号を各相ごとに
生成し、駆動コントローラとデジタル通信を行う切り替
え手段、および（ｄ）各相ごとに、電機子位置を表すデ
ジタルタコメータ信号を生成し、駆動コントローラとデ
ジタル通信を行うモータ監視手段、を具備し、（ｅ）前
記駆動コントローラが、異なる電機子位置に対応するビ
ット・パターンを有する照合テーブルをさらに備え、前
記タコメータ信号を処理して、実際の電機子速度または
位置を表すデジタル出力信号を生成し、前記出力信号を
直接デジタル的に前記メインデジタルシグナルプロセッ
サに伝達することを特徴とする電機子を具備するモータ
の完全デジタル制御システムである。
モータ動作を指示するデジタル入力コマンド信号を供給
するメインデジタルシグナルプロセッサ、（ｂ）前記入
力コマンド信号に応答して、各相ごとに電機子を回転さ
せるためのデジタル変換信号、および前記入力コマンド
信号によって確定されるデューティサイクルを有するデ
ジタルパルス幅変調信号を生成し、メインデジタルシグ
ナルプロセッサと直接デジタル通信を行う駆動コントロ
ーラ、（ｃ）前記変換信号および前記パルス幅変調信号
のそれぞれに応答して、前記デューティサイクルの間オ
ン状態を持続するデジタルの２値制御信号を各相ごとに
生成し、駆動コントローラとデジタル通信を行う切り替
え手段、および（ｄ）各相ごとに、電機子位置を表すデ
ジタルタコメータ信号を生成し、駆動コントローラとデ
ジタル通信を行うモータ監視手段、を具備し、（ｅ）前
記駆動コントローラが、異なる電機子位置に対応するビ
ット・パターンを有する照合テーブルをさらに備え、前
記タコメータ信号を処理して、実際の電機子速度または
位置を表すデジタル出力信号を生成し、前記出力信号を
直接デジタル的に前記メインデジタルシグナルプロセッ
サに伝達することを特徴とする電機子を具備するモータ
の完全デジタル制御システムである。
【０００９】また、本発明は、（ａ）所望の電機子速度
を指示するデジタル入力速度信号を供給するメインデジ
タルシグナルプロセッサ、（ｂ）各相ごとに、前記入力
速度信号に対応して、各相ごとに電機子を駆動させるた
めのデジタル変換信号、および前記入力速度信号によっ
て確定されるデューティサイクルを有するデジタルパル
ス幅変調信号を生成し、メインデジタルシグナルプロセ
ッサと直接デジタル通信を行う駆動コントローラ、
（ｃ）各相ごとに、前記変換信号および前記パルス幅変
調信号のそれぞれに応答して、前記デューティサイクル
の間オン状態を持続する有するデジタルの２値速度制御
信号を各相ごとに生成し、駆動コントローラとデジタル
通信を行う切り替え手段、および（ｄ）各相ごとに、電
機子位置を表すデジタルタコメータ信号を生成し、駆動
コントローラとデジタル通信を行うモータ監視手段、を
備えてなり、（ｅ）前記駆動コントローラが、異なった
電機子位置に対応するビット・パターンを有する照合テ
ーブルをさらに備え、前記タコメータ信号を処理して、
実際の電機子速度を表すデジタル出力速度信号を生成
し、前記出力速度信号を直接デジタル的に前記メインデ
ジタルシグナルプロセッサに伝達することを特徴とする
電機子を具備するモータの完全デジタル制御システムを
提供するものである。
を指示するデジタル入力速度信号を供給するメインデジ
タルシグナルプロセッサ、（ｂ）各相ごとに、前記入力
速度信号に対応して、各相ごとに電機子を駆動させるた
めのデジタル変換信号、および前記入力速度信号によっ
て確定されるデューティサイクルを有するデジタルパル
ス幅変調信号を生成し、メインデジタルシグナルプロセ
ッサと直接デジタル通信を行う駆動コントローラ、
（ｃ）各相ごとに、前記変換信号および前記パルス幅変
調信号のそれぞれに応答して、前記デューティサイクル
の間オン状態を持続する有するデジタルの２値速度制御
信号を各相ごとに生成し、駆動コントローラとデジタル
通信を行う切り替え手段、および（ｄ）各相ごとに、電
機子位置を表すデジタルタコメータ信号を生成し、駆動
コントローラとデジタル通信を行うモータ監視手段、を
備えてなり、（ｅ）前記駆動コントローラが、異なった
電機子位置に対応するビット・パターンを有する照合テ
ーブルをさらに備え、前記タコメータ信号を処理して、
実際の電機子速度を表すデジタル出力速度信号を生成
し、前記出力速度信号を直接デジタル的に前記メインデ
ジタルシグナルプロセッサに伝達することを特徴とする
電機子を具備するモータの完全デジタル制御システムを
提供するものである。
【００１０】切り替え手段としては、例えば三相ブリッ
ジを用いることが好ましい。メインデジタルシグナルプ
ロセッサおよび駆動コントローラは、デジタル的に通信
を行う媒体である複数の光ファイバーによって相互接続
されることが好ましい。
ジを用いることが好ましい。メインデジタルシグナルプ
ロセッサおよび駆動コントローラは、デジタル的に通信
を行う媒体である複数の光ファイバーによって相互接続
されることが好ましい。
【００１１】これら目的や今後明らかになるその他の目
的を達成する場合、本発明の特徴を端的に言えば、電機
子を有するモータの完全にデジタル化した制御システム
の中に見られる。
的を達成する場合、本発明の特徴を端的に言えば、電機
子を有するモータの完全にデジタル化した制御システム
の中に見られる。
【００１２】メインデジタルシグナルプロセッサ（メイ
ンプロセッサ）と直接デジタル通信を行う駆動コントロ
ーラは、各相に対してコマンド信号に応答してデジタル
変換信号を生成し、入力コマンド信号で確立したデュー
ティサイクルを有するデジタルパルス幅変調信号で電機
子を駆動させる。
ンプロセッサ）と直接デジタル通信を行う駆動コントロ
ーラは、各相に対してコマンド信号に応答してデジタル
変換信号を生成し、入力コマンド信号で確立したデュー
ティサイクルを有するデジタルパルス幅変調信号で電機
子を駆動させる。
【００１３】さらに、このシステムは駆動コントローラ
とデジタル通信する、例えば、多相ブリッジなどの切り
替え手段をさらに包含する。多相ブリッジは各相に対し
て、各通信信号や各パルス幅変調信号に応答してデュー
ティサイクルの間継続するオン状態を有する２状態のデ
ジタル制御信号を生成するように作動する。
とデジタル通信する、例えば、多相ブリッジなどの切り
替え手段をさらに包含する。多相ブリッジは各相に対し
て、各通信信号や各パルス幅変調信号に応答してデュー
ティサイクルの間継続するオン状態を有する２状態のデ
ジタル制御信号を生成するように作動する。
【００１４】このシステムは各相に対して電機子の位置
を表示するデジタルのタコメータ信号を生成する駆動コ
ントローラとデジタル通信する手段をさらに含む。この
駆動コントローラは、タコメータ信号を処理して実際の
電機子の速度と位置を表示するデジタル出力信号を生成
するようにも作動する。駆動コントローラは出力信号を
メインプロセッサにデジタル通信で直接伝達する。
を表示するデジタルのタコメータ信号を生成する駆動コ
ントローラとデジタル通信する手段をさらに含む。この
駆動コントローラは、タコメータ信号を処理して実際の
電機子の速度と位置を表示するデジタル出力信号を生成
するようにも作動する。駆動コントローラは出力信号を
メインプロセッサにデジタル通信で直接伝達する。
【００１５】好適実施例において、メインプロセッサと
駆動コントローラは複数のファイバーを介して相互連結
し、デジタル通信する。本発明の速度制御システムに
は、アナログ信号およびアナログ−デジタル変換器はは
一切使用されない。従って、このようなシステムにおい
てハードウェアの要件を簡略化することができ、アナロ
グ信号の存在に起因する不正確さを排除することができ
る。
駆動コントローラは複数のファイバーを介して相互連結
し、デジタル通信する。本発明の速度制御システムに
は、アナログ信号およびアナログ−デジタル変換器はは
一切使用されない。従って、このようなシステムにおい
てハードウェアの要件を簡略化することができ、アナロ
グ信号の存在に起因する不正確さを排除することができ
る。
【００１６】本発明の別の特徴は、所定時間経過後に、
駆動コントローラが入力信号を受信することなくシステ
ムを停止させることにある。制御システムは、例えば、
作動中に肉体の窪みの中の生理塩の溶液の圧力を維持
し、外科用ドリル、ノコ、ヤスリ、外科用メス、ハサミ
をモータ駆動したり、特に患者の体内において破損した
り破壊することを避けるための外科器具に特に応用でき
る。
駆動コントローラが入力信号を受信することなくシステ
ムを停止させることにある。制御システムは、例えば、
作動中に肉体の窪みの中の生理塩の溶液の圧力を維持
し、外科用ドリル、ノコ、ヤスリ、外科用メス、ハサミ
をモータ駆動したり、特に患者の体内において破損した
り破壊することを避けるための外科器具に特に応用でき
る。
【００１７】本発明の新規の特徴は、請求項に特に記載
されている。しかし、本発明は、その構成、動作方法、
発明の目的および優位性に関して、明細書の以下の実施
例の記述および図面を参照すれば最もよく理解できる。
されている。しかし、本発明は、その構成、動作方法、
発明の目的および優位性に関して、明細書の以下の実施
例の記述および図面を参照すれば最もよく理解できる。
【００１８】
【作用】メインデジタルシグナルプロセッサは、所望の
モータ動作を行わせるデジタルの入力コマンド信号を駆
動コントローラに供給する。駆動コントローラは、前記
入力コマンド信号に応答して、電機子を回転させるため
のデジタルの変換信号および前記入力コマンド信号によ
って確定されるデューティサイクルを有するデジタルの
パルス幅変調信号を生成する。
モータ動作を行わせるデジタルの入力コマンド信号を駆
動コントローラに供給する。駆動コントローラは、前記
入力コマンド信号に応答して、電機子を回転させるため
のデジタルの変換信号および前記入力コマンド信号によ
って確定されるデューティサイクルを有するデジタルの
パルス幅変調信号を生成する。
【００１９】切り替え手段は、前記変換信号および前記
パルス幅変調された信号のそれぞれに応答して、前記デ
ューティサイクルの間オン状態を持続する２値制御信号
を各相ごとに生成する。モータ監視手段は、各相ごとに
電機子位置を表すデジタルのタコメータ信号を生成す
る。
パルス幅変調された信号のそれぞれに応答して、前記デ
ューティサイクルの間オン状態を持続する２値制御信号
を各相ごとに生成する。モータ監視手段は、各相ごとに
電機子位置を表すデジタルのタコメータ信号を生成す
る。
【００２０】また、駆動コントローラは、前記タコメー
タ信号を処理し、実際の電機子速度または位置を表すデ
ジタルの出力信号を生成し、前記メインデジタルシグナ
ルプロセッサへ伝達する。
タ信号を処理し、実際の電機子速度または位置を表すデ
ジタルの出力信号を生成し、前記メインデジタルシグナ
ルプロセッサへ伝達する。
【００２１】
【実施例】本発明はブラシレス、三相直流モータの速度
を制御するための制御システムに関して例示する。図１
は、本発明の完全にデジタル化したモータ速度制御シス
テム全体のブロック図であり、図２は図１のシステムの
詳細な全体回路図である。また、図３〜図６は図２の詳
細な部分回路図である。
を制御するための制御システムに関して例示する。図１
は、本発明の完全にデジタル化したモータ速度制御シス
テム全体のブロック図であり、図２は図１のシステムの
詳細な全体回路図である。また、図３〜図６は図２の詳
細な部分回路図である。
【００２２】参照番号１０は、電機子１２を具備するブ
ラシレス、三相直流モータを示す。モータ１０は、カリ
フォルニア州、サンマルコスのBEI キムコ磁気部門（B
E Kimco Magnetics Division of San Marcos）か
ら部品番号ＤＩＨ ２３−２０−ＢＢＮＢを入手するこ
とが好ましい。このモータ１０は、電機子位置を感知す
るために電機子の近傍に、従来のホール効果センサ１４
を複数具備している。
ラシレス、三相直流モータを示す。モータ１０は、カリ
フォルニア州、サンマルコスのBEI キムコ磁気部門（B
E Kimco Magnetics Division of San Marcos）か
ら部品番号ＤＩＨ ２３−２０−ＢＢＮＢを入手するこ
とが好ましい。このモータ１０は、電機子位置を感知す
るために電機子の近傍に、従来のホール効果センサ１４
を複数具備している。
【００２３】このシステムは、メインデジタルシグナル
プロセッサ（ＣＰＵ）１６を備えており、集積回路チッ
プＮｏ．８７Ｃ５１−ＰＬＣＣを搭載することが好まし
い。ＣＰＵ１６は、駆動コントローラ１８と直接デジタ
ル的に通信（信号伝達）を行う。駆動コントローラ１８
は、集積回路チップＮｏ．８７Ｃ５１−ＰＬＣＣを搭載
することが好ましい。
プロセッサ（ＣＰＵ）１６を備えており、集積回路チッ
プＮｏ．８７Ｃ５１−ＰＬＣＣを搭載することが好まし
い。ＣＰＵ１６は、駆動コントローラ１８と直接デジタ
ル的に通信（信号伝達）を行う。駆動コントローラ１８
は、集積回路チップＮｏ．８７Ｃ５１−ＰＬＣＣを搭載
することが好ましい。
【００２４】ＣＰＵ１６は、所望の電機子速度を表わす
デジタルの入力速度信号ＲＸを、ライン２０を通して駆
動コントローラ１８に供給する。駆動コントローラ１８
は現実の電機子速度を表すデジタルの出力速度信号ＴＸ
をライン２２を通してＣＰＵ１６に供給する。また、駆
動コントローラ１８は、ＲＥＳＥＴライン２４を通して
ＣＰＵ１６に接続される。
デジタルの入力速度信号ＲＸを、ライン２０を通して駆
動コントローラ１８に供給する。駆動コントローラ１８
は現実の電機子速度を表すデジタルの出力速度信号ＴＸ
をライン２２を通してＣＰＵ１６に供給する。また、駆
動コントローラ１８は、ＲＥＳＥＴライン２４を通して
ＣＰＵ１６に接続される。
【００２５】通信ライン２０、２２、２４は、３．７５
ｋボーでデータを伝送できる高速直列バスであり、好ま
しくは光ファイバ−が用いられる。しかし、ＣＰＵ１６
および駆動コントローラ１８は、パラレル通信バス、高
速シリアルハードワイヤー・インターフェースなどの並
列または直列の伝送手段によって通信してもよい。
ｋボーでデータを伝送できる高速直列バスであり、好ま
しくは光ファイバ−が用いられる。しかし、ＣＰＵ１６
および駆動コントローラ１８は、パラレル通信バス、高
速シリアルハードワイヤー・インターフェースなどの並
列または直列の伝送手段によって通信してもよい。
【００２６】駆動コントローラ１８は、入力速度信号Ｒ
Ｘを受信すると、内蔵されたプログラムを実行する。駆
動コントローラ１８は、電機子を回転するために共に作
用する１組の６つの変換信号を生成する。これらの変換
信号はモータの各相に２つの信号が割り当てられる。
Ｘを受信すると、内蔵されたプログラムを実行する。駆
動コントローラ１８は、電機子を回転するために共に作
用する１組の６つの変換信号を生成する。これらの変換
信号はモータの各相に２つの信号が割り当てられる。
【００２７】さらに詳細には、駆動コントローラ１８は
６つの変換ビットパターンのリストを有する内部照合テ
ーブルを備えている。各パターンは前回の電機子位置か
ら６０度離れた角度の位置に電機子を動かすための別々
のコマンドを表わす。
６つの変換ビットパターンのリストを有する内部照合テ
ーブルを備えている。各パターンは前回の電機子位置か
ら６０度離れた角度の位置に電機子を動かすための別々
のコマンドを表わす。
【００２８】変換信号は三相のブリッジ回路２６へ送ら
れ、また任意にブリッジ駆動回路（図２〜図６、参照）
を通って伝達される。各相に１つずつわりあてられた３
つの位置制御信号はブリッジ回路２６からモータ１０へ
出力される。ホール効果センサ１４は電機子の回転を感
知し、駆動コントローラ１８がいつ変換信号を生成すべ
きかを指示する２状態ホール効果信号を生成する。
れ、また任意にブリッジ駆動回路（図２〜図６、参照）
を通って伝達される。各相に１つずつわりあてられた３
つの位置制御信号はブリッジ回路２６からモータ１０へ
出力される。ホール効果センサ１４は電機子の回転を感
知し、駆動コントローラ１８がいつ変換信号を生成すべ
きかを指示する２状態ホール効果信号を生成する。
【００２９】図７のフローチャートに、駆動コントロー
ラ１８の動作の一部を表わす。ブロック２８は変換信号
の生成を示し、ブロック３０はホール効果センサの値を
読みとることを示す。
ラ１８の動作の一部を表わす。ブロック２８は変換信号
の生成を示し、ブロック３０はホール効果センサの値を
読みとることを示す。
【００３０】駆動コントローラ１８がホール効果信号の
状態の変化を認知すると（ブロック３２）、新しい状態
がセーブされ（ブロック３４）、次の変換ビットパター
ンがモータに出力される（ブロック３６）。その後、ホ
ール効果センサの次の読み取りの前に、タコメータ（Ｔ
ＡＣ）信号を生成する内部カウンタをインクリメントす
る（ブロック３８）。このタコメータ信号は結果的には
先に述べた出力速度信号ＴＸを生成するように処理され
る。
状態の変化を認知すると（ブロック３２）、新しい状態
がセーブされ（ブロック３４）、次の変換ビットパター
ンがモータに出力される（ブロック３６）。その後、ホ
ール効果センサの次の読み取りの前に、タコメータ（Ｔ
ＡＣ）信号を生成する内部カウンタをインクリメントす
る（ブロック３８）。このタコメータ信号は結果的には
先に述べた出力速度信号ＴＸを生成するように処理され
る。
【００３１】ブロック３２でホール効果センサ１４の状
態が変化しなかった場合は、電機子が６０度動かなかっ
たことを意味し、これによって駆動コントローラはブロ
ック３０へ再び戻りホール効果センサ１４の値を読み取
ろうとする。
態が変化しなかった場合は、電機子が６０度動かなかっ
たことを意味し、これによって駆動コントローラはブロ
ック３０へ再び戻りホール効果センサ１４の値を読み取
ろうとする。
【００３２】駆動コントローラ１８はまた、ＣＰＵ１６
からのコマンドデータに応答して、このコマンドデータ
によって確定されるデューティサイクルを持つデジタル
パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する。
からのコマンドデータに応答して、このコマンドデータ
によって確定されるデューティサイクルを持つデジタル
パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する。
【００３３】ＰＷＭ信号は、好ましくは周波数３．９０
６２５ｋＨｚのキャリア信号に搬送されて運ばれる。駆
動コントローラ１８は、好ましくは２５６マイクロ秒の
ＰＷＭサイクルを確定する内部ソフトウエアによるＰＷ
Ｍタイマを備える。ＰＷＭサイクルには高低２つの状態
がある。ＰＷＭ出力は高状態の間は継続して走行される
が、低状態ではＯＦＦにリセットされる。コマンドデー
タはＰＷＭタイマの走行時間を、好ましくは１４−２４
２マイクロ秒に制御する。このようにして、ＰＷＭ信号
のデューティサイクルは５．４７％−９４．５３％に制
御される。
６２５ｋＨｚのキャリア信号に搬送されて運ばれる。駆
動コントローラ１８は、好ましくは２５６マイクロ秒の
ＰＷＭサイクルを確定する内部ソフトウエアによるＰＷ
Ｍタイマを備える。ＰＷＭサイクルには高低２つの状態
がある。ＰＷＭ出力は高状態の間は継続して走行される
が、低状態ではＯＦＦにリセットされる。コマンドデー
タはＰＷＭタイマの走行時間を、好ましくは１４−２４
２マイクロ秒に制御する。このようにして、ＰＷＭ信号
のデューティサイクルは５．４７％−９４．５３％に制
御される。
【００３４】図８に、駆動コントローラ動作のこの局面
のフローを示す。ブロック４０は、ＰＷＭ信号の生成を
表わす。駆動コントローラは２値のＰＷＭビットを保持
および生成し（ブロック４２）、ブロック４４において
ＰＷＭビットの状態を調べる。
のフローを示す。ブロック４０は、ＰＷＭ信号の生成を
表わす。駆動コントローラは２値のＰＷＭビットを保持
および生成し（ブロック４２）、ブロック４４において
ＰＷＭビットの状態を調べる。
【００３５】ＰＷＭビットが低の状態であれば、ブロッ
ク４６に示されるようにＰＷＭタイマの値はＣＰＵ１６
によって供給されるコマンドバイトから再読み取りされ
る。ＰＷＭビットが高の状態であれば、ＰＷＭタイマの
値は実際の値の２の補数で再読み取りされる（ブロック
４８）。
ク４６に示されるようにＰＷＭタイマの値はＣＰＵ１６
によって供給されるコマンドバイトから再読み取りされ
る。ＰＷＭビットが高の状態であれば、ＰＷＭタイマの
値は実際の値の２の補数で再読み取りされる（ブロック
４８）。
【００３６】最も好ましくは図１に示されるように、Ｐ
ＷＭ信号は駆動ロジックユニット５０に送られる。駆動
ロジックユニット５０は、図２に示されるように、３つ
のＡＮＤゲートを有し、３つの変換信号がこれらのゲー
トに送り込まれる。駆動ロジックユニット５０は、ブリ
ッジ回路２６へ送出する切り替え信号を生成する。そし
て、ブリッジ回路２６は各相ごとにオン状態およびオフ
状態を有する前記した変調された制御信号を生成する。
ＷＭ信号は駆動ロジックユニット５０に送られる。駆動
ロジックユニット５０は、図２に示されるように、３つ
のＡＮＤゲートを有し、３つの変換信号がこれらのゲー
トに送り込まれる。駆動ロジックユニット５０は、ブリ
ッジ回路２６へ送出する切り替え信号を生成する。そし
て、ブリッジ回路２６は各相ごとにオン状態およびオフ
状態を有する前記した変調された制御信号を生成する。
【００３７】図９のフローチャートに示されるように、
先に述べたホール効果センサ１４はＴＡＣ信号を駆動コ
ントローラに送り返す（ブロック５０）。さらに詳細に
は、ＴＡＣ信号はＴＡＣタイマによって６２．５ｍｓ毎
に生じるように累算される（ブロック５２）。ＴＡＣカ
ウンタで得られたカウント値は、駆動コントローラから
送出されライン２２を通ってＣＰＵ１６へ戻されるタコ
メータ信号に含まれる。このタコメータ信号は、モータ
の実際の速度を表わしている。
先に述べたホール効果センサ１４はＴＡＣ信号を駆動コ
ントローラに送り返す（ブロック５０）。さらに詳細に
は、ＴＡＣ信号はＴＡＣタイマによって６２．５ｍｓ毎
に生じるように累算される（ブロック５２）。ＴＡＣカ
ウンタで得られたカウント値は、駆動コントローラから
送出されライン２２を通ってＣＰＵ１６へ戻されるタコ
メータ信号に含まれる。このタコメータ信号は、モータ
の実際の速度を表わしている。
【００３８】本発明の他の特徴は、ウォッチドッグカウ
ンタ（図９のブロック５４）が、例えば５００ｍｓのプ
リセットカウントを有していることである。
ンタ（図９のブロック５４）が、例えば５００ｍｓのプ
リセットカウントを有していることである。
【００３９】ウォッチドッグカウンタは、ＴＡＣタイマ
の割り込みを受信すると、カウントダウンを始める。ブ
ロック５６に示されるように５００ｍｓ経過すると、シ
ステム全体は停止する（ブロック５８）。しかし、監視
時間（ウォッチドッグ時間）が経過しない場合には、ブ
ロック６０に示したように、ＣＰＵ１６からのコマンド
データはライン２０を通って駆動コントローラへ送られ
る。
の割り込みを受信すると、カウントダウンを始める。ブ
ロック５６に示されるように５００ｍｓ経過すると、シ
ステム全体は停止する（ブロック５８）。しかし、監視
時間（ウォッチドッグ時間）が経過しない場合には、ブ
ロック６０に示したように、ＣＰＵ１６からのコマンド
データはライン２０を通って駆動コントローラへ送られ
る。
【００４０】図１０は代表的な現代のある外科処理の設
置を示す略ブロック図であり、例えば、関節鏡検査や腹
腔鏡検査などである。手術中の患者の関節やその他の部
位（領域）は６２で示す。第１のキューレット６４をそ
の部位に挿入し、生理塩溶液のソースに装着する。例え
ば、関節の中にプラスの圧力例えば、０から１５０ｍｍ
Ｈｇのゲージで維持するポンプ６６などがある。ビデオ
カメラと光源６８もその部位を見るキューレット６４や
テレビのモニター（図示せず）に接続する。先端に外科
用器具を備えた第２のカニューレ７０も部位６２に挿入
する。
置を示す略ブロック図であり、例えば、関節鏡検査や腹
腔鏡検査などである。手術中の患者の関節やその他の部
位（領域）は６２で示す。第１のキューレット６４をそ
の部位に挿入し、生理塩溶液のソースに装着する。例え
ば、関節の中にプラスの圧力例えば、０から１５０ｍｍ
Ｈｇのゲージで維持するポンプ６６などがある。ビデオ
カメラと光源６８もその部位を見るキューレット６４や
テレビのモニター（図示せず）に接続する。先端に外科
用器具を備えた第２のカニューレ７０も部位６２に挿入
する。
【００４１】ここで、外科用器具とは、モータ駆動部を
備えたシェーバ７２である。メスを入れることにより生
じる生理塩、血液、切片は、その部位からカニューレ７
０の中空部を介して吸引され、さらにポンプ収納部６６
に配置したピンチバルブ７６（このバルブは前記部位か
らの流量を制御する働きをもつ）を通過し、廃棄物収集
装置７８へ、さらに通常絶対値圧力１５０から７６０ｍ
ｍＨｇを維持するバキュウム８０にホース７４を介して
除去される。カニューレ７０とホース７４の間には、カ
メラとその中の計器を支え、流れと真空の利用をコント
ロールする器具７６がある。
備えたシェーバ７２である。メスを入れることにより生
じる生理塩、血液、切片は、その部位からカニューレ７
０の中空部を介して吸引され、さらにポンプ収納部６６
に配置したピンチバルブ７６（このバルブは前記部位か
らの流量を制御する働きをもつ）を通過し、廃棄物収集
装置７８へ、さらに通常絶対値圧力１５０から７６０ｍ
ｍＨｇを維持するバキュウム８０にホース７４を介して
除去される。カニューレ７０とホース７４の間には、カ
メラとその中の計器を支え、流れと真空の利用をコント
ロールする器具７６がある。
【００４２】こうした外科処理では、部位６２の圧力が
一定であることが重要である。関節の機能的部分が常に
変化し漏れが生じ、不安定で封印できない領域において
は、このことはとりわけ困難である。外科医が外科器具
を操作して、バキュームへの接続を開閉し、流体の流れ
により組織の切片を除去する場合、定速可変する真空と
急速可変する真空が存在する。特に重要なことは、患者
を傷つける可能性があるために、圧力が過大にならない
ようにすることである。圧力を一定にしておけば、部位
６２を流れる生理塩の速度の正確な制御に繋がる。ポン
プの速度が少し変化すると、圧力が非常に大きく変化す
る。
一定であることが重要である。関節の機能的部分が常に
変化し漏れが生じ、不安定で封印できない領域において
は、このことはとりわけ困難である。外科医が外科器具
を操作して、バキュームへの接続を開閉し、流体の流れ
により組織の切片を除去する場合、定速可変する真空と
急速可変する真空が存在する。特に重要なことは、患者
を傷つける可能性があるために、圧力が過大にならない
ようにすることである。圧力を一定にしておけば、部位
６２を流れる生理塩の速度の正確な制御に繋がる。ポン
プの速度が少し変化すると、圧力が非常に大きく変化す
る。
【００４３】本発明の制御システムでは、厳密な公差で
一定の圧力を加えることが分かっている。このことは、
ポンプのパルス駆動モータで特に達成することができ
る。ポンプのデューティサイクルは変えることができ、
ポンプの回転周波数も何分の１ｒｐｍから例えば５００
０ｒｐｍまで可変できる。外科領域までの典型的な流量
は、毎分０．０から２．５リットルまでである。
一定の圧力を加えることが分かっている。このことは、
ポンプのパルス駆動モータで特に達成することができ
る。ポンプのデューティサイクルは変えることができ、
ポンプの回転周波数も何分の１ｒｐｍから例えば５００
０ｒｐｍまで可変できる。外科領域までの典型的な流量
は、毎分０．０から２．５リットルまでである。
【００４４】図１１は外科用ルータの切断拡大部分の斜
視図であり、先端にカニューレ７０が現れる。遠端で閉
鎖する管８２には開口部があり、この開口部は一例とし
ては切り出し部８６である。ルータ８８もまた中空の管
であり、遠端部領域に鋭い刃物を有する切削表面９０を
有する。ルータはモータで駆動し管８２の中で駆動回転
する。流体と切片は真空吸引されて中央の中空部を介し
て除去される。
視図であり、先端にカニューレ７０が現れる。遠端で閉
鎖する管８２には開口部があり、この開口部は一例とし
ては切り出し部８６である。ルータ８８もまた中空の管
であり、遠端部領域に鋭い刃物を有する切削表面９０を
有する。ルータはモータで駆動し管８２の中で駆動回転
する。流体と切片は真空吸引されて中央の中空部を介し
て除去される。
【００４５】外科用ルータは一定速度で駆動するのが通
常であり、一方向に回転し、シェーバ７２内部のモータ
で駆動される。ルータに加えるトルクは正確に制御する
ことが望ましい。なぜなら、骨片や金属片やその他の断
片が回転中のルータ８８に多く詰まるトルクが大きくな
るため、患者の関節の中で破片が分散するため、ルータ
それ自体や管８２あるいは、カニューレ７０が破損する
場合がある。したがってその破片を除去しなければなら
ないが、これは容易な仕事ではない。しかも、その部位
は、外傷を受ける可能性がある。
常であり、一方向に回転し、シェーバ７２内部のモータ
で駆動される。ルータに加えるトルクは正確に制御する
ことが望ましい。なぜなら、骨片や金属片やその他の断
片が回転中のルータ８８に多く詰まるトルクが大きくな
るため、患者の関節の中で破片が分散するため、ルータ
それ自体や管８２あるいは、カニューレ７０が破損する
場合がある。したがってその破片を除去しなければなら
ないが、これは容易な仕事ではない。しかも、その部位
は、外傷を受ける可能性がある。
【００４６】本発明の制御システムはこのようなトルク
制御を行うことができる。本発明のシステムは、電圧あ
るいは電気駆動力を加えることができ、普通は特定のデ
ューティサイクルを有する一連のパルスを印加する。
制御を行うことができる。本発明のシステムは、電圧あ
るいは電気駆動力を加えることができ、普通は特定のデ
ューティサイクルを有する一連のパルスを印加する。
【００４７】デジタルタコメータは、モータの実際の速
度を測定する。モータの速度とルータ駆動用の波形の出
力とを比較する照合テーブルがある。キュレットやルー
タの内部に物が詰まると、モータはより大きな力を必要
とし、より大きな電圧とより大きな電流という形で、デ
ューティサイクルを大きくしなければならない。
度を測定する。モータの速度とルータ駆動用の波形の出
力とを比較する照合テーブルがある。キュレットやルー
タの内部に物が詰まると、モータはより大きな力を必要
とし、より大きな電圧とより大きな電流という形で、デ
ューティサイクルを大きくしなければならない。
【００４８】照合テーブルでは、デューティサイクル、
電流あるいは電圧と、モータの速度を比較し、もし速度
（モータとキュレットが連結している場合）が、印加す
る力に比べて、遅すぎる場合には、コントローラがデュ
ーティサイクルを下げ、電圧あるいは電流を降下させト
ルクを下げて、ルータあるいは管８２が破損しないよう
にする。ここで、外科医はカメラ６８を介してカニュー
レの端部の状態を観察する。例えば、何かが詰まってい
る場合には、生理塩の流量を増し、あるいは道具を操作
して詰まった物を除去し、必要な場合には、道具を交換
する。
電流あるいは電圧と、モータの速度を比較し、もし速度
（モータとキュレットが連結している場合）が、印加す
る力に比べて、遅すぎる場合には、コントローラがデュ
ーティサイクルを下げ、電圧あるいは電流を降下させト
ルクを下げて、ルータあるいは管８２が破損しないよう
にする。ここで、外科医はカメラ６８を介してカニュー
レの端部の状態を観察する。例えば、何かが詰まってい
る場合には、生理塩の流量を増し、あるいは道具を操作
して詰まった物を除去し、必要な場合には、道具を交換
する。
【００４９】図１２は図１１のカニューレの断面図であ
るが、その中にルータを包含している。切削用の刃物９
０を備えた本発明のルータ８２は一方向に回転しそして
べつの方向に回転して、例えば振動し、正確に３６０度
時計回りに回転し、また反対の方向に３６０度回転そし
てそれを繰り返すように駆動することができる。回転の
代表的な回転サイクル時間は、０．５秒あるいは、振動
数で毎分１２０回である。
るが、その中にルータを包含している。切削用の刃物９
０を備えた本発明のルータ８２は一方向に回転しそして
べつの方向に回転して、例えば振動し、正確に３６０度
時計回りに回転し、また反対の方向に３６０度回転そし
てそれを繰り返すように駆動することができる。回転の
代表的な回転サイクル時間は、０．５秒あるいは、振動
数で毎分１２０回である。
【００５０】外科医は長年そのような道具を求めてきた
が、それは切削がよくなると思われていたからである。
ルータ８８の本体が一方向に回転し、さらに別方向に回
転すると、開口部（切削表面）９０の中に移動する組織
を切断し、バキュウムで除去して、隙間９２から生理塩
を流し込み最終的にはホース７４に注入する。振動させ
るものはルータに限定するものではなく、ドリル、円形
のヤスリ、回転外科用のメスやモータ駆動制御道具の完
全なセットにも使用できることを理解すべきである。
が、それは切削がよくなると思われていたからである。
ルータ８８の本体が一方向に回転し、さらに別方向に回
転すると、開口部（切削表面）９０の中に移動する組織
を切断し、バキュウムで除去して、隙間９２から生理塩
を流し込み最終的にはホース７４に注入する。振動させ
るものはルータに限定するものではなく、ドリル、円形
のヤスリ、回転外科用のメスやモータ駆動制御道具の完
全なセットにも使用できることを理解すべきである。
【００５１】図１３は外科用の往復駆動ヤスリの略側面
図である。ヤスリ９４は、矢印で示すように、直線方向
９６に往復する。外科用ヤスリは、往復駆動モータ、ま
たはソレノイドのようなモータ駆動部の端部に接続され
る。往復駆動モータは位置を表示する単一のホール効果
センサを備えいる。本発明における往復駆動ヤスリの制
御は、完全に電気システムにより行い、ヤスリにはバネ
を取り付けず、ヤスリには機械応答装置を結合しない。
図である。ヤスリ９４は、矢印で示すように、直線方向
９６に往復する。外科用ヤスリは、往復駆動モータ、ま
たはソレノイドのようなモータ駆動部の端部に接続され
る。往復駆動モータは位置を表示する単一のホール効果
センサを備えいる。本発明における往復駆動ヤスリの制
御は、完全に電気システムにより行い、ヤスリにはバネ
を取り付けず、ヤスリには機械応答装置を結合しない。
【００５２】ヤスリを往復に駆動するすべての力は、電
気制御信号による。往復駆動のための精密制御はリニア
ソレノイドモータを前後に駆動する一連のステップコン
トロールパルスが付与された本発明の制御装置により制
御される。実験で示されているように、各サイクルには
幅が一様であるか異なった一連の小さなパルスを具備し
て、ヤスリを正確に前後方向に動かすことができる。タ
コメータのフィードバック信号が供給され、照合テーブ
ルとそのコントロールにより、切削したりシェーブする
道具に応じて付加の力を制御することができる。
気制御信号による。往復駆動のための精密制御はリニア
ソレノイドモータを前後に駆動する一連のステップコン
トロールパルスが付与された本発明の制御装置により制
御される。実験で示されているように、各サイクルには
幅が一様であるか異なった一連の小さなパルスを具備し
て、ヤスリを正確に前後方向に動かすことができる。タ
コメータのフィードバック信号が供給され、照合テーブ
ルとそのコントロールにより、切削したりシェーブする
道具に応じて付加の力を制御することができる。
【００５３】各サイクルにおけるパルス幅を広くした
り、狭くしたりして、より大きな力を加えることができ
る。よりスムーズに作動させ、カニューレに発生する振
動を抑制するためには、各サイクルの端部と始めのパル
スを、各サイクルの中央部のパルス幅を狭くすることに
あると予測される。言い換えれば、切削力はデューティ
サイクルにより制御できるので、外科処理の全過程を通
してタコメータの測定とパルスの出力で調節することが
できる。ヤスリの調整はバネや機械的な共振あるいはそ
の他の機械的な手段を用いずに純粋に電気的に調整でき
る。往復駆動ヤスリの運動は、通常１秒につき１サイク
ルで約４分の１インチあるいは千分の２５０動く。
り、狭くしたりして、より大きな力を加えることができ
る。よりスムーズに作動させ、カニューレに発生する振
動を抑制するためには、各サイクルの端部と始めのパル
スを、各サイクルの中央部のパルス幅を狭くすることに
あると予測される。言い換えれば、切削力はデューティ
サイクルにより制御できるので、外科処理の全過程を通
してタコメータの測定とパルスの出力で調節することが
できる。ヤスリの調整はバネや機械的な共振あるいはそ
の他の機械的な手段を用いずに純粋に電気的に調整でき
る。往復駆動ヤスリの運動は、通常１秒につき１サイク
ルで約４分の１インチあるいは千分の２５０動く。
【００５４】本発明の別の実施例では、システムはモー
タあるいはソレノイドに２つの信号を送り、一つの信号
は、例えばサイクル時間が１秒である低周波信号であ
り、もう一方はサイクル時間が１ミリ秒の高周波数信号
である。低周波信号は上記のごとくであり、高周波信号
も実質的に同じであり、より高速である。複合信号は、
往復駆動ヤスリに複合運動を与える。例えば、高周波で
波長が短い振動が、例えば千分の２０から４０の範囲
で、約千分の２５０というより遅いストロークに重な
る。ある種の外科処理には、このことが利点を有する。
高周波信号と低周波信号の両方を制御し、その信号を制
御するのが、ここで示すシステムである。
タあるいはソレノイドに２つの信号を送り、一つの信号
は、例えばサイクル時間が１秒である低周波信号であ
り、もう一方はサイクル時間が１ミリ秒の高周波数信号
である。低周波信号は上記のごとくであり、高周波信号
も実質的に同じであり、より高速である。複合信号は、
往復駆動ヤスリに複合運動を与える。例えば、高周波で
波長が短い振動が、例えば千分の２０から４０の範囲
で、約千分の２５０というより遅いストロークに重な
る。ある種の外科処理には、このことが利点を有する。
高周波信号と低周波信号の両方を制御し、その信号を制
御するのが、ここで示すシステムである。
【００５５】本発明は、例えば、電気ステッパーあるい
はブラッシレスモータを、回転往復出力で駆動する電気
出力の制御システムである。このシステムは、モータで
作り出す力、トルクと、モータが回転や往復運動する速
度、速さの両方を正確に制御する。これは、電気出力信
号の特性と、駆動コントローラの照合テーブルにより達
成することができる。この照合テーブルは、例えばモー
タを使用する様々な応用装置のコンピュータ端末から容
易に電子的に調整することができる。そして、この種の
モータには負荷と正確さが要求されている。
はブラッシレスモータを、回転往復出力で駆動する電気
出力の制御システムである。このシステムは、モータで
作り出す力、トルクと、モータが回転や往復運動する速
度、速さの両方を正確に制御する。これは、電気出力信
号の特性と、駆動コントローラの照合テーブルにより達
成することができる。この照合テーブルは、例えばモー
タを使用する様々な応用装置のコンピュータ端末から容
易に電子的に調整することができる。そして、この種の
モータには負荷と正確さが要求されている。
【００５６】上述したような要素を別々に用いる場合、
またはその２つ以上を組み合わせた場合にも上述した実
施例の構成と異なるタイプの他の実施例においても有用
に用いられることが分かる。
またはその２つ以上を組み合わせた場合にも上述した実
施例の構成と異なるタイプの他の実施例においても有用
に用いられることが分かる。
【００５７】本発明は、ブラシレス、三相直流モータ用
の完全にデジタル化された速度制御システムの実施例と
して図示ならびに記載されたが、これらは、本発明を限
定することを意図しておらず、本発明の範囲内で種々の
改変および構造的な変化が施され得る。
の完全にデジタル化された速度制御システムの実施例と
して図示ならびに記載されたが、これらは、本発明を限
定することを意図しておらず、本発明の範囲内で種々の
改変および構造的な変化が施され得る。
【００５８】
【発明の効果】本発明によれば、電機子を具備するモー
タの全制御システムを完全にデジタル化することによ
り、アナログ信号の存在に起因する不正確さを排除する
ことができ、モータ制御の性能を向上させることができ
る。また、この制御システムは、ハードウエアを簡素化
でき、精密な部品も必要としないなどの利点がある。ま
た、この制御システムを外科的処理に応用した場合、外
科用ポンプやモータで駆動する外科用器具を正確に制御
することができる。
タの全制御システムを完全にデジタル化することによ
り、アナログ信号の存在に起因する不正確さを排除する
ことができ、モータ制御の性能を向上させることができ
る。また、この制御システムは、ハードウエアを簡素化
でき、精密な部品も必要としないなどの利点がある。ま
た、この制御システムを外科的処理に応用した場合、外
科用ポンプやモータで駆動する外科用器具を正確に制御
することができる。
【図１】図１は本発明の全デジタル化された速度制御シ
ステム全体のブロック図である。
ステム全体のブロック図である。
【図２】図２は図１のシステムの詳細な全体回路図であ
る。
る。
【図３】図３は図２の詳細な部分回路図である。
【図４】図４は図２の詳細な部分回路図である。
【図５】図５は図２の詳細な部分回路図である。
【図６】図６は図２の詳細な部分回路図である。
【図７】図７は本発明の駆動コントローラの動作の一部
を表すフローチャートである。
を表すフローチャートである。
【図８】図８は本発明のコントローラにおける他の動作
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図９】図９は本発明のコントローラにおける他の動作
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図１０】図１０は本発明のシステムを活用する外科処
理の略ブロック図である。
理の略ブロック図である。
【図１１】図１１は外科器具の斜視図である。
【図１２】図１２は図１１の断面図である。
【図１３】図１３はヤスリの略側面図である。
１０ モータ １２ 電機子 １４ ホール効果センサ １６ メインデジタルシグナルプロセッサ（ＣＰＵ） １８ 駆動コントローラ ２０、２２、２４ 通信ライン ２６ ブリッジ回路 ５０ 駆動ロジックユニット
Claims (20)
- 【請求項１】 （ａ）所望のモータ動作を指示するデジ
タル入力コマンド信号を供給するメインデジタルシグナ
ルプロセッサ、 （ｂ）前記入力コマンド信号に応答して、各相ごとに電
機子を回転させるためのデジタル変換信号、および前記
入力コマンド信号によって確定されるデューティサイク
ルを有するデジタルパルス幅変調信号を生成し、メイン
デジタルシグナルプロセッサと直接デジタル通信を行う
駆動コントローラ、 （ｃ）前記変換信号および前記パルス幅変調信号のそれ
ぞれに応答して、前記デューティサイクルの間オン状態
を持続するデジタルの２値制御信号を各相ごとに生成
し、駆動コントローラとデジタル通信を行う切り替え手
段、および （ｄ）各相ごとに、電機子位置を表すデジタルタコメー
タ信号を生成し、駆動コントローラとデジタル通信を行
うモータ監視手段、を具備し、 （ｅ）前記駆動コントローラが、異なる電機子位置に対
応するビット・パターンを有する照合テーブルをさらに
備え、前記タコメータ信号を処理して、実際の電機子速
度または位置を表すデジタル出力信号を生成し、前記出
力信号を直接デジタル的に前記メインデジタルシグナル
プロセッサに伝達することを特徴とする電機子を具備す
るモータの完全デジタル制御システム。 - 【請求項２】 前記メインデジタルシグナルプロセッサ
と前記駆動コントローラが、並列のバスあるいは直列の
光ファイバーにより相互連結され、デジタル的に通信を
行うことを特徴とする請求項１記載の完全デジタル制御
システム。 - 【請求項３】 前記パルス幅変調信号を変調する第２の
照合テーブルをさらに具備することを特徴とする請求項
１記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項４】 前記パルス幅変調信号が２つの状態を有
し、駆動コントローラが、タイマ出力信号を発生するタ
イマ手段を備え、パルス幅変調信号の状態によって、タ
イマ出力信号の持続時間を確定することを特徴とする請
求項１に記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項５】 駆動コントローラが、所定の監視時間を
計測するウォッチドッグタイマ手段と、前記監視時間の
経過時に入力コマンド信号を受信することなく変換信号
の生成を停止する停止手段とを具備することを特徴とす
る請求項１記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項６】 （ａ）所望の電機子速度を指示するデジ
タル入力速度信号を供給するメインデジタルシグナルプ
ロセッサ、 （ｂ）各相ごとに、前記入力速度信号に対応して、各相
ごとに電機子を駆動させるためのデジタル変換信号、お
よび前記入力速度信号によって確定されるデューティサ
イクルを有するデジタルパルス幅変調信号を生成し、メ
インデジタルシグナルプロセッサと直接デジタル通信を
行う駆動コントローラ、 （ｃ）各相ごとに、前記変換信号および前記パルス幅変
調信号のそれぞれに応答して、前記デューティサイクル
の間オン状態を持続する有するデジタルの２値速度制御
信号を各相ごとに生成し、駆動コントローラとデジタル
通信を行う切り替え手段、および （ｄ）各相ごとに、電機子位置を表すデジタルタコメー
タ信号を生成し、駆動コントローラとデジタル通信を行
うモータ監視手段、を備えてなり、 （ｅ）前記駆動コントローラが、異なった電機子位置に
対応するビット・パターンを有する照合テーブルをさら
に備え、前記タコメータ信号を処理して、実際の電機子
速度を表すデジタル出力速度信号を生成し、前記出力速
度信号を直接デジタル的に前記メインデジタルシグナル
プロセッサに伝達することを特徴とする電機子を具備す
るモータの完全デジタル制御システム。 - 【請求項７】 前記パルス幅変調信号のデューティサイ
クルが、５％から９５％の範囲であることを特徴とする
請求項６記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項８】 前記パルス幅変調信号が３．９ｋＨｚの
周波数を持つ信号キャリアに乗せて運ばれることを特徴
とする請求項６に記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項９】 前記パルス幅変調信号が２つの状態を有
し、前記駆動コントローラがタイマ出力信号を発するタ
イマ手段を備え、パルス幅変調された信号の状態によっ
て前記タイマ出力信号の持続時間を確定することを特徴
とする請求項６記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項１０】 前記駆動コントローラが、所定の監視
時間を計測するウォッチドッグタイマ手段と、前記監視
時間の経過時に前記入力速度信号を受信することなく変
換信号の生成を停止する停止手段とを具備することを特
徴とする請求項６記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項１１】 前記第２のパルス幅変調信号を前記第
１のパルス幅変調信号に重ねて前記モータを複合運動さ
せることを特徴とする請求項２記載の完全デジタル制御
システム。 - 【請求項１２】 前記モータ出力に接続する外科用器具
をさらに具備し、前記複合運動を外科用器具に伝達する
ことを特徴とする請求項１１記載の完全デジタル制御シ
ステム。 - 【請求項１３】 前記モータが前後運動するリニアモー
タであることを特徴とする請求項１２記載の完全デジタ
ル制御システム。 - 【請求項１４】 前記外科用器具は往復駆動ヤスリであ
り、前記ヤスリは前記第１信号により約千分の２５０の
ストロークで駆動し、前記第２信号により約千分の２０
から４０のストロークで駆動することを特徴とする請求
項１３記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項１５】 前記器具の各運動における力を前記各
パルスのデューティサイクルにより独占的に制御できる
ことを特徴とする請求項１３記載の完全デジタル制御シ
ステム。 - 【請求項１６】 前記コマンド信号が回転モータの振動
のためであり、前記のモータが外科用器具への接続用出
力をさらに具備し、前記外科用器具に前記振動運動を入
力することを特徴とする請求項１記載の完全デジタル制
御システム。 - 【請求項１７】 前記外科用器具が、振動シェーバであ
ることを特徴とする請求項１６記載の完全デジタル制御
システム。 - 【請求項１８】 前記シェーバが約１２０ｒｐｍの速度
で各方向に３６０度振動することを特徴とする請求項１
７記載の完全デジタル制御システム。 - 【請求項１９】 前記モータが回転モータであり、外科
用器具に接続する出力を具備し、さらに前記出力に加わ
るトルクを制限する電気制御を有し、前記トルク制限器
が前記パルス幅変調信号のデューティサイクルを調整
し、過剰なトルクが前記道具にかからないようにするこ
とを特徴とする請求項１記載の完全デジタル制御システ
ム。 - 【請求項２０】 前記トルク制限器は、トルクに比例し
た制御信号のデューティサイクルに依存する前記タコメ
ータ信号からの前記デジタル出力信号によりモータ速度
を比較することを特徴とする請求項１記載の完全デジタ
ル制御システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13529793A | 1993-10-12 | 1993-10-12 | |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=22467446
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|---|---|---|---|
| JP24548094A Expired - Fee Related JP3514526B2 (ja) | 1993-10-12 | 1994-10-11 | 電機子を具備するモータの完全デジタル制御システム |
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|---|---|
| EP (1) | EP0649217B1 (ja) |
| JP (1) | JP3514526B2 (ja) |
| AT (1) | ATE184435T1 (ja) |
| AU (1) | AU682392B2 (ja) |
| CA (1) | CA2117817C (ja) |
| DE (1) | DE69420507T2 (ja) |
| ES (1) | ES2138650T3 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100434236B1 (ko) * | 2001-10-11 | 2004-06-04 | 페어차일드코리아반도체 주식회사 | 모터 제어 구동 회로 |
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- 1994-10-10 AU AU75710/94A patent/AU682392B2/en not_active Expired
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- 1994-10-10 AT AT94307397T patent/ATE184435T1/de not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| DE69420507D1 (de) | 1999-10-14 |
| AU7571094A (en) | 1995-05-04 |
| EP0649217A1 (en) | 1995-04-19 |
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| ES2138650T3 (es) | 2000-01-16 |
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