JPH0723582A - モータ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２軸以上のモータを同時に常に同じ速度でス
ムーズに駆動する必要のある装置を、容易にかつ安価に
作ることができるモータ制御回路を得る。 【構成】 ２軸のモータ１６ａ、１６ｂを同時に同じ速
度設定値Ｖｓで駆動する場合に、モータ１６ａを正と
し、他のモータ１６ｂを従として、従のモータ１６ｂの
回転速度制御のフィードバック回路に、正のモータ１６
ａの回転速度信号をフィードバックできるように、減算
器２０と２１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２軸以上の複数軸の
モータを同じ回転速度で同期して駆動するためのモータ
制御回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は１軸のモータ制御回路の一例を示
すもので、同図（ａ）はその回路図、同図（ｂ）及び
（ｃ）は加算器出力とモータ速度の波形図を示してい
る。図において、１１は速度設定値Ｖｓと後述するタコ
ジェネレータにより検出されるモータの回転速度との差
を得る減算器、１２は減算器１１の出力と上記速度設定
値Ｖｓとを加算する加算器、１５は加算器１２の出力Ｖ
ｓ’に基づいてモータを駆動するためのドライバ、１６
はモータ、１７はモータ１６に直結されてその回転速度
を検出するタコジェネレータで、上記減算器１１及び加
算器１２と共にモータ１６の回転速度制御のためのフィ
ードバック回路を構成している。

【０００３】また、図５は２つのモータを同じ回転速度
で同期して駆動することにより支持架台に取り付けた被
駆動体を上下動させる２軸駆動機構を示すものである。
すなわち、２つのモータ１６ａ、１６ｂによりギヤボッ
クス３０ａ、３０ｂを介して回転するボールネジ３１
ａ、３１ｂに支持架台３２を取り付け、この支持架台３
２に取り付けられた被駆動体３３を上下に移動させるも
ので、上記モータ１６ａ、１６ｂにそれぞれ図４に示す
モータ制御回路が備えられて、同じ回転速度で同期して
駆動するようになされている。なお、図５において、１
７ａ、１７ｂは図４に示すものと同様なタコジェネレー
タである。

【０００４】次に、図４に係る構成の動作について説明
する。速度設定値Ｖｓは減算器１１と加算器１２を通っ
てドライバ１５に入力され、ドライバ１５がモータ１６
を回転させる。モータ１６が回転すると、モータ１６に
直結されたタコジェネレータ１７から回転速度に比例し
た信号が発生して減算器１１の入力に入力されるので、
ドライバ１５の入力信号は、図４（ｂ）、（ｃ）に示す
ように、駆動スタート時の２Ｖｓから徐々に小さくな
り、モータ１６の回転速度が速度設定値Ｖｓに等しくな
ると一定となる。

【０００５】もし、何らかの原因で、モータ１６の回転
速度が速度設定値Ｖｓよりも速くなつた場合、減算器１
１の出力が負の値となり、ドライバ１５の入力信号Ｖ
ｓ’が速度設定値Ｖｓよりも小さくなるので、モータ１
６は減速されることになり、速度設定値Ｖｓに戻る。逆
に、モータ１６の回転速度が速度設定値Ｖｓよりも速く
なった場合、減算器１１の出力が正の値となり、ドライ
バ１５の入力信号Ｖｓ’が速度設定値Ｖｓよりも大きく
なるので、モータ１６は加速されることになり、速度設
定値Ｖｓに戻る。

【０００６】ここで、図５に示す如く、モータ１６が複
数個あっても、図４に示す構成により、各々独立に速度
制御され、それぞれ同じ速度設定値であれば、すべての
モータは原則的には同じ速度で回転制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のモータ制御回路
では、上述したように各モータ１６が独立に制御されて
いるので、２軸以上のモータ１６を同時に同じ回転速度
で駆動しようとしても、すべてのモータ１６の負荷が全
く同じということはないので、負荷のアンバランスや機
械系のばらつき等のために回転速度の変動が生じる。

【０００８】速度の変動は、フィードバック制御されて
いるので、制御系の応答時間だけ遅れてすぐにおさまる
が、各々のモータの速度変動はお互いに関係なく起こる
ので、結果として、それぞれのモータがばらばらに動く
ことになる。２軸以上のモータが常に同じ回転速度で動
かなければならないような駆動機構においては、このよ
うな速度変動は問題であり、速度変動があっても駆動機
構に影響のないようにするためには、かなりの対策が必
要である。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、２軸以上の複数のモータを常に
同じ回転速度で駆動することができるモータ制御回路を
得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るモータ制御回路は、２軸以上のモータを同一の速度設
定値に基づいて駆動する場合に、１つのモータを正と
し、他のモータを従として、従のモータの回転速度制御
のフィードバック回路に正のモータの回転速度信号を入
力して、従のモータの回転速度を正のモータの回転速度
に同期させる同期化手段を備えたものである。

【００１１】また、請求項２に係るモータ制御回路は、
２軸以上のモータを同一の速度設定値に基づいて駆動す
る場合に、１つのモータを正とし、他のモータを従とし
て、従のモータの回転速度制御のフィードバック回路に
正のモータの回転速度信号を入力して、従のモータの回
転速度を正のモータの回転速度に同期させる同期化手段
と、正と従のモータの速度差が設定値より小さいときは
上記従のモータの回転速度制御のフィードバック回路に
対する正のモータの回転速度信号の入力を阻止する不感
帯回路とを備えたものである。

【００１２】

【作用】この発明の請求項１に係るモータ制御回路にお
いては、２軸以上のモータを同時に同じ回転速度で駆動
する場合に、１つのモータを正とし、他のモータを従と
して、従のモータの回転速度制御のために、正のモータ
の回転速度信号を従のモータの回転速度制御のフィード
バック回路に入力することによって、従のモータの回転
速度が正のモータの回転速度より速くなった場合は、従
のモータの回転速度を減速させ、逆に、従のモータの回
転速度が正のモータの回転速度より遅くなった場合は従
のモータの回転速度を加速させることによって、従のモ
ータの回転速度を正のモータの回転速度に同期させる。

【００１３】また、請求項２に係るモータ制御回路にお
いては、さらに、各々のモータの回転速度制御のフィー
ドバック回路に、設定速度近辺に不感帯を設けることに
よって、設定速度に対して変動幅が小さいときは、速度
の補正をしないようにすることによって、かえってモー
タは速度を変化させずに回転するので、動きにスムーズ
さが得られる。

【００１４】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１につい
て説明する。図１は実施例１に係るモータ制御回路の構
成図を示すものである。このモータ制御回路は、２軸以
上のモータを同時に同じ回転速度で駆動する場合に、１
つのモータを正とし、他のモータを従として、従のモー
タの回転速度制御のために、正のモータの回転速度信号
を従のモータの回転速度制御のフィードバック回路に入
力することによって、従のモータの回転速度の制御を行
うようにしたことを趣旨とするものである。

【００１５】図において、正となる第１のモータの構成
には、図４に示す数字の後に英文字ａを付加した符号を
用い、また、従となる第２のモータの構成には、同様
に、図４に示す数字の後に英文字ｂを付加した符号を用
いる。

【００１６】図中、１１ａ、１１ｂは速度設定値Ｖｓと
タコジェネレータ１７ａ、１７ｂにより検出される第１
と第２のモータ１６ａ、１６ｂの回転速度との差をそれ
ぞれ得る減算器、１２ａ、１２ｂは減算器１１ａ、１１
ｂの出力と上記速度設定値Ｖｓとをそれぞれ加算する加
算器、１５ａ、１５ｂはそれぞれモータ１６ａ、１６ｂ
を駆動するためのドライバ、１６ａ、１６ｂはモータ、
１７ａ、１７ｂはそれぞれモータ１６ａ、１６ｂに直結
されてその回転速度を検出するタコジェネレータ、２０
はタコジェネレータ１７ａと１７ｂにより検出される第
１と第２のモータの回転速度の差を得る減算器、２１は
上記加算器１２の出力Ｖsb' と上記減算器２０との差を
得る減算器で、その出力が第２のモータ１６ｂを駆動す
るドライバ１５ｂへの速度指令となる。

【００１７】すなわち、図１の構成は、第１のモータ１
６ａが正のモータ、第２のモータ１６ｂが従のモータで
あるとし、第１のモータ１６ａの制御回路は従来の制御
回路と同様であるが、第２のモータ１６ｂの制御回路で
は、タコジェネレータ１７ｂと減算器１１及び加算器１
２ｂでなる速度制御のフィードバック回路に、モータ１
の回転速度信号とモータ２の回転速度信号との差をとる
減算器２０と、さらに、減算器２０の出力信号とモータ
２の速度制御信号である加算器１２ｂの出力Ｖsb' の差
をとる減算器２1が新しく追加になっている。

【００１８】次に、上記構成に係る実施例１の動作につ
いて説明する。第１のモータ１６ａと第２のモータ１６
ｂの速度が等しい場合は、減算器２０の出力がゼロとな
るため、減算器２１の出力は加算器１２ｂの出力Ｖsb'
（このとき、Ｖsb' ＝Ｖｓ）がそのまま出てくる。した
がって、第２のモータ１６ｂの回転速度は速度設定値Ｖ
ｓそのままとなる。

【００１９】今、何らかの原因で、第２のモータ１６ｂ
の速度が第１のモータ１６ａの速度より速くなった場
合、減算器２０の出力信号は正の値となるため、減算器
２１の出力は加算器１２ｂの出力信号から減算器２０の
値を引いたものになる。即ち、第２のモータ１６ｂへの
回転速度指令値は元々の速度指令値より小さい値となる
ために、第２のモータ１６ｂは減速する。

【００２０】そして、第２のモータ１６ｂの速度が第１
のモータ１６ａの速度に等しくなると、再び第２のモー
タ１６ｂの速度指令値で第２のモータ１６ｂは回転を続
ける。逆に、第２のモータ１６ｂの速度が第１のモータ
１６ａの速度より遅くなった場合は、減算器２０の出力
信号は負の値となるため、減算器２１の出力は加算器１
２ｂの出力信号から減算器２０の値を引いたものにな
る。即ち、第２のモータ１６ｂへの回転速度指令値は元
々の速度指令値より大きい値となるために、第２のモー
タ１６ｂは加速する。そして、第２のモータ１６ｂの速
度は第１のモータ１６ａの速度に等しくなる。

【００２１】なお、この実施例１は、２軸のモータの制
御回路について述べたものであるが、多軸のモータの制
御回路の場合にも適用できるのは勿論である。

【００２２】従って、上記実施例１によれば、２つのモ
ータ１６ａ、１６を同時に同じ回転速度で駆動する場合
に、１つのモータ１６ａを正とし、他のモータ１６ｂを
従として、従のモータ１６ｂの回転速度制御のために、
正のモータ１６ａの回転速度信号を従のモータ１６ｂの
回転速度制御のフィードバック回路に入力することによ
って、従のモータ１６ｂの回転速度が正のモータ１６ａ
の回転速度より速くなった場合は、従のモータ１６ｂの
回転速度を減速させ、逆に、従のモータ１６ｂの回転速
度が正のモータ１６ａの回転速度より遅くなった場合
は、従のモータ１６ｂの回転速度を加速させることによ
って、従のモータ１６ｂの回転速度を正のモータ１６ａ
の回転速度に同期させることができる。

【００２３】実施例２．次に、図２はこの発明の実施例
２に係る構成図である。この実施例２は、上記実施例１
が、従のモータ１６ｂにのみ正のモータ１６ａの回転速
度信号をフィードバックしたのに対し、正のモータ１６
ａにも同様に従のモータ１６ｂの回転速度信号をフィー
ドバックするようにしたもので、モータが２軸だけの場
合に、各々のモータの回転速度制御のフィードバック回
路に、相互のモータの回転速度信号を入力することによ
って、相互のモータの回転速度の制御を行うようにする
ことを趣旨とするものである。

【００２４】図２において、２０ａ、２０ｂはそれぞれ
順次第１と第２のモータ１６ａ、１６ｂ用の減算器、２
１ａ、２１ｂはそれぞれ順次第１と第２のモータ１６
ａ、１６ｂ用の減算器で、図１の構成に対し、第２のモ
ータ１６ｂの速度制御のフィードバック回路と同様に、
第１のモータ１６ａの速度制御のフィードバック回路
に、第１のモータ１６ａの回転速度信号と第２のモータ
１６ｂの回転速度信号との差をとる減算器２０ａと、さ
らに、減算器２０ａの出力信号と第１のモータ１６ａの
速度制御信号との差をとる減算器２１ａが新しく追加に
なっており、これらの構成が、各々のモータの回転速度
制御のフィードバック回路に、相互のモータの回転速度
信号を入力することによって、相互のモータの回転速度
の制御を行うようにしている。他のものは図１と同じで
ある。

【００２５】次に、上記構成に係る実施例２の動作につ
いて説明する。第１のモータ１６ａと第２のモータ１６
ｂの速度が等しい場合は、減算器２０ａの出力がゼロと
なるため、減算器２１ａの出力は加算器１２ａの出力Ｖ
sa' がそのまま出てくる。したがって、第１のモータ１
６ａのの回転速度は速度設定値Ｖｓそのままとなる。

【００２６】今、何らかの原因で、第２のモータ１６ｂ
の速度が第１のモータ１６ａの速度より速くなった場
合、減算器２０ａの出力信号は負の値となるため、減算
器２１ａの出力は加算器１２ａの出力信号から減算器２
０ａの値を引いたものとなる。すなわち、第１のモータ
１６ａへの回転速度指令値は元々の速度指令値より大き
い値となるために、第１のモータ１６ａは加速する。そ
して、第２のモータ１６ｂの速度が第１のモータ１６ａ
の速度に等しくなると、再び第１のモータ１６ａの速度
指令値で第１のモータ１６ａは回転を続ける。

【００２７】逆に、第２のモータ１６ｂの速度が第１の
モータ１６ａの速度より遅くなった場合は、減算器２０
ａの出力信号は正の値となるため、減算器２１ａの出力
は加算器１２ａの出力信号から減算器２０ａの値を引い
たものになる。すなわち、第２のモータ１６ｂへの回転
速度指令値は元々の速度指令値より小さい値となるため
に、第１のモータ１６ａは減速する。そして、第２のモ
ータ１６ｂの速度は第１のモータ１６ａの速度に等しく
なる。

【００２８】また、第２のモータ１６ｂの動作について
は既に上述したものと同様にして、第２のモータ１６ｂ
が第１のモータ１６ａより遅くなった場合は、第１のモ
ータ１６ａが加速し第２のモータ１６ｂが減速して速度
が等しくなる。第２のモータ１６ｂが第１のモータ１６
ａより速くなった場合は、第１のモータ１６ａが減速し
第２のモータ１６ｂが加速して速度が等しくなる。

【００２９】従って、この実施例２によれば、モータが
２軸だけの場合は、各々のモータの回転速度制御のフィ
ードバック回路に、相互のモータの回転速度信号を入力
するようにしたので、お互いに相手のモータの回転速度
に同期させることができ、２軸のモータを同時に同じ回
転速度で駆動することができる。

【００３０】実施例３．次に、図３はこの発明の実施例
３に係る構成図である。この実施例３は、上述した実施
例１及び２が、第１のモータ１６ａと第２のモータ１６
ｂの速度にわずかの差でもあれば、それを補正するよう
に制御回路が働くのに対し、制御回路のフィードバック
ループゲインが高い場合には、速度補正がかかった方の
モータの回転速度がハンチングする可能性があるので、
それを防ぐために、速度の変動がわずかであればそのま
ま放置しておき、変動が大きい場合にのみ速度の補正を
かけるようにしたものである。

【００３１】すなわち、図３に示す構成においては、図
１の構成に対して、第１と第２のモータの速度の差を得
る減算器２０の出力の絶対値を検出する絶対値検出器２
２と、その速度差の絶対値と不感帯設定値とを比較する
比較器２３と、この比較器２３の出力に基づいて動作し
上記減算器２０の出力を減算器２１に送出するのを制御
するスイッチング手段２４とが追加されており、これら
の構成が、正と従のモータの速度差が設定値より小さい
ときは上記従のモータの回転速度制御のフィードバック
回路に対する正のモータの回転速度信号の入力を阻止す
る不感帯回路を形成してい。なお、上記スイッチング手
段２４は、アナログスイッチまたはゲート回路でなる。

【００３２】次に、上記構成に係る実施例３の動作につ
いて説明する。この実施例３においては、実施例１と同
様にして、従のモータ１６ｂの回転速度を正のモータ１
６ａの回転速度に同期させることができる。すなわち、
第１のモータ１６ａと第２のモータ１６ｂの速度が略等
しく、減算器２０の出力が不感帯設定値よりも小さい場
合は、比較器２３からの出力によってスイッチング手段
２４はＯＦＦとなり、減算器２１の出力は加算器１２ｂ
の出力Ｖsb' （このとき、Ｖsb' ＝Ｖｓ）がそのまま出
てくる。したがって、第２のモータ１６ｂの回転速度は
速度設定値Ｖｓそのままとなり、速度補正は行われな
い。

【００３３】今、何らかの原因で、第２のモータ１６ｂ
の速度と第１のモータ１６ａの速度との速度差が不感帯
設定値よりも大きくなった場合は、減算器２０の出力の
絶対値が不感帯設定値より大きくなることによって比較
器２３の出力に基づいてスイッチング手段２４がつなが
って、上記減算器２０の出力が減算器２１に送出される
ので、減算器２１は、加算器１２ｂの出力信号から減算
器２０の値を引いた値の速度信号をドライバ１５ｂに与
えて第２のモータ１６ｂの速度補正が行われる。

【００３４】この場合、第２のモータ１６ｂの速度が第
１のモータ１６ａの速度より速いときは、減算器２０の
出力信号はゼロから正の値となるため、スイッチング手
段２４が接続されていることにより、減算器２１の出力
は加算器１２ｂの出力信号から減算器２０の値を引いた
ものになる。即ち、第２のモータ１６ｂへの回転速度指
令値は元々の速度指令値より小さい値となるために、第
２のモータ１６ｂは減速する。

【００３５】逆に、第２のモータ１６ｂの速度が第１の
モータ１６ａの速度より遅くなった場合は、減算器２０
の出力信号は負の値となるため、スイッチング手段２４
が接続されていることにより、減算器２１の出力は加算
器１２ｂの出力信号から減算器２０の値を引いたものに
なる。即ち、第２のモータ１６ｂへの回転速度指令値は
元々の速度指令値より大きい値となるために、第２のモ
ータ１６ｂは加速する。そして、第２のモータ１６ｂの
速度は第１のモータ１６ａの速度に等しくなる。

【００３６】このように、第１のモータ１６ａと第２の
モータ１６ｂの速度に差が生じた場合、減算器２０の出
力がゼロから正または負の値に変わるので、絶対値検出
器２２で絶対値だけを取り出し、比較器２３で不感帯設
定値と比較し、速度差が不感帯設定値よりも小さいとき
は、スイッチング手段２４がＯＦＦとなり、第１のモー
タ１６ａの回転速度信号による第２のモータ１６ｂの速
度補正が行われなく、速度差が不感帯設定値よりも大き
くなったときだけスイッチング手段２４がつながり、速
度補正が行われる。

【００３７】従って、上記実施例３によれば、各々のモ
ータの回転速度制御のフィードバック回路に、設定速度
近辺に不感帯を設けることによって、設定速度に対して
変動幅が小さいときは、速度の補正をしないようにする
ことによってかえってモータは速度を変化させずに回転
するので、動きにスムーズさが得られる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１によ
れば、２軸以上のモータを同一の速度設定値に基づいて
駆動する場合に、１つのモータを正とし、他のモータを
従として、従のモータの回転速度制御のフィードバック
回路に正のモータの回転速度信号を入力して、従のモー
タの回転速度を正のモータの回転速度に同期させる同期
化手段を備えたので、従のモータの回転速度が正のモー
タの回転速度より速くなった場合は、従のモータの回転
速度を減速させ、逆に、従のモータの回転速度が正のモ
ータの回転速度より遅くなった場合は従のモータの回転
速度を加速させることによって、従のモータの回転速度
を正のモータの回転速度に同期させることができ、２軸
以上のモータを同時に常に同じ速度でスムーズに駆動す
る必要のある装置を、容易にかつ安価に作ることができ
るという効果がある。

【００３９】また、請求項２によれば、２軸以上のモー
タを同一の速度設定値に基づいて駆動する場合に、１つ
のモータを正とし、他のモータを従として、従のモータ
の回転速度制御のフィードバック回路に正のモータの回
転速度信号を入力して、従のモータの回転速度を正のモ
ータの回転速度に同期させる同期化手段と、正と従のモ
ータの速度差が設定値より小さいときは上記従のモータ
の回転速度制御のフィードバック回路に対する正のモー
タの回転速度信号の入力を阻止する不感帯回路とを備え
たので、設定速度に対して変動幅が小さいときは、速度
の補正をしないようにすることによって、かえってモー
タは速度を変化させずに回転するので、動きにスムーズ
さが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１に係るもので、正のモータ
の回転速度信号を、従のモータの回転速度制御のフィー
ドバック回路に与えるようにしたモータ制御回路の回路
図である。

【図２】この発明の実施例２に係るもので、２軸のモー
タのお互いの回転速度信号を、相手のモータの回転速度
制御のフィードバック回路に与えるようにしたモータ制
御回路の回路図である。

【図３】この発明の実施例２に係るもので、正のモータ
の回転速度信号を、従のモータの回転速度制御のフィー
ドバック回路に与えるようにしたモータ制御回路におい
て、速度変化の不感帯を設けたモータ制御回路の回路で
ある。

【図４】従来のモータ制御回路の回路である。

【図５】２つのモータを同じ回転速度で同期して駆動す
ることにより支持架台に取り付けた被駆動体を上下動さ
せる２軸駆動機構を示す構成図である。

【符号の説明】

１１ａ 減算器 １１ｂ 減算器 １２ａ 加算器 １２ｂ 加算器 １３ 第１のモータ１６ａ用の減算器 １４ 第１のモータ１６ａ用の減算器 １５ａ ドライバ １５ｂ ドライバ １６ａ 第１のモータ １６ｂ 第２のモータ １７ａ タコジェネレータ １７ｂ タコジェネレータ ２０ 減算器 ２０ａ 減算器 ２０ｂ 減算器 ２１ 減算器 ２１ａ 減算器 ２１ｂ 減算器 ２２ 絶対値検出器 ２３ 比較器 ２４ スイッチング手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２軸以上のモータを同一の速度設定値に
   基づいて駆動する場合に、１つのモータを正とし、他の
   モータを従として、従のモータの回転速度制御のフィー
   ドバック回路に正のモータの回転速度信号を入力して、
   従のモータの回転速度を正のモータの回転速度に同期さ
   せる同期化手段を備えたモータ制御回路。
2. 【請求項２】 ２軸以上のモータを同一の速度設定値に
   基づいて駆動する場合に、１つのモータを正とし、他の
   モータを従として、従のモータの回転速度制御のフィー
   ドバック回路に正のモータの回転速度信号を入力して、
   従のモータの回転速度を正のモータの回転速度に同期さ
   せる同期化手段と、正と従のモータの速度差が設定値よ
   り小さいときは上記従のモータの回転速度制御のフィー
   ドバック回路に対する正のモータの回転速度信号の入力
   を阻止する不感帯回路とを備えたモータ制御回路。