JPH087840Y2 - サーボモータの原点位置決め装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、サーボモータの原点位置決め装置に係り、
特にインバータにより同期電動機の回転駆動制御を行な
うドライバ装置に関する。

B.考案の概要 同期電動機を用いたエンコーダのないサーボモータド
ライバにおいて、この同期電動機を駆動するインバータ
を制御するための正弦波出力波形を出力するROMに、カ
ウンタからの最上位ビットを出力して原点位置決め信号
としたことにより、ドライバー内にて原点信号を作るよ
うにした。

C.従来の技術とその問題点 直線運動位置決め装置にあって、同期電動機（サーボ
モータ）（以下モータという）を用いてボールネジにて
回転を直線運動に変換する系においては、位置決め運転
をする前に機械原点を必ず決める必要があり、この機械
原点は最も簡単にはボールナットを有する移動台がリミ
ットスイッチを作動させるその位置に決められる。

この場合、ボールネジやボールナットは、精度が充分
高いのであるが、リミットスイッチは通常近接スイッチ
（非接触）等丈夫なことを第１条件としているので、精
度が良くない。

このため、第７図に示すように、モータ01にエンコー
ダ02を直結し、ボールネジ03に対して直線移動する移動
台04がリミットスイッチ05を作動させた後、回転エンコ
ーダ02のＺ相信号（通常１回転に１パルス出力する信
号）の出力位置を原点として決め、この原点を起点とし
てエンコーダ02のＡ相、Ｂ相のパルスをカウントするよ
うにして位置決め精度を向上させている。

ところが、このエンコーダ02を用いることは、装置が
複雑で高価になり、またエンコーダは耐環境性に劣り、
また、エンコーダと制御装置とのケーブル接続ではノイ
ズを拾いやすいという問題もある。

そこで、本考案は原点位置決めにエンコーダを用いる
ことなく、よって装置の複雑化を防止し耐環境性に富
み、またノイズの発生をも防止するようにしたサーボモ
ータの原点位置決め装置を提供する。

D.問題点を解決するための手段 上述の目的を達成する本考案は、発振出力を計数する
カウンタと、このカウンタに接続されこの計数出力にて
アドレス指定を行なうことで量子化されて記憶された正
弦波系を出力するROMと、このROMに基づく正弦波形を三
角波とを比較した出力により制御されてモータを制御す
るインバータとを有する回路において、上記カウンタか
ら上記ROMに、最上位ビット信号を出力するように接続
ラインを形成し、 駆動する機械に取付けられたリミットスイッチのオン
後の最初に最上位ビット信号の出力された位置を原点位
置として最上位ビット信号の出力によりモータの回転角
を決めることとした。

E.作用 リミットスイッチ作動後、カウンタの最上計数値を原
点に当てれば精確な原点位置決めが可能となる。

F.実施例 ここで、第１図ないし第６図を参照して本考案の実施
例を説明する。

第１図はこの考案の基礎となるPWM（パルス幅変調）
方式のインバータにて同期電動機を駆動する制御系統を
示している。

交流電源を整流器１で整流した出力がパワートランジ
スタ式インバータ２の入力となり、このインバータ２で
作られた交流出力が回転界磁形の同期電動機３の電機子
巻線に印加される。

この場合、同期電動機３の構造は、第２図に示すよう
に回転子に永久磁石3aを内蔵した同期電動機であり、固
定子に電機子巻線3bを配置したものである。

第１図に戻り、インバータ２はPWM制御装置４によっ
て制御される。この制御装置４において、発振器41は指
令部40からの周波数指令信号ａに従った周波数で発振す
る。この発振出力は２つのカウンタ42,43にそれぞれ入
力されて計数される。

カウンタ42のディジタル計数出力は、ROMからなる正
弦波波形メモリ61,62,63のアドレス入力となる。これら
３つの波形メモリ61,62,63には同じ正弦波波形が量子化
されて記憶されている。ただし、各波形メモリ61,62,63
の記憶波形は120°ずつ位相がずれている。各波形メモ
リ61,62,63から読出されたディジタル出力はそれぞれD/
A変換器71,72,73でアナログの正弦波信号r,s,tに変換さ
れる。

また、カウンタ43の計数出力は三角波波形メモリ64の
アドレス入力となる。このメモリ64のディジタル出力が
D/A変換器74でアナログ変換されることにより、三角波
信号ｄが得られる。

第３図に上述した正弦波信号r,s,tと三角波信号ｄの
関係を示している。これらの信号周波数は発振器41の周
波数に比例して変化する。ただしこの実施例において
は、三角波信号ｄの周波数が正弦波信号r,s,tの６倍の
周波数になるように設定されている。

また、指令部40からの電圧指令信号ｃが各D/A変換器7
1,72,73のゲイン制御信号となり、正弦波信号r,s,tの振
幅がこの信号ｃによって制御される。

各正弦波信号r,s,tと三角波信号ｄはそれぞれ比較器8
1,82,83で比較され、第３図に示すような不等幅パルス
列が作られる。なお、第３図では正弦波信号ｒと三角波
信号ｄのみを示している。これら比較器81,82,83の出力
によってインバータ２が制御され、インバータ２の出力
電圧は第４図に示す正弦波近似のPWM信号となり、電動
器３に印加される。

インバータ２の各相の電圧出力は、１サイクルが６等
分され、６個の各位相区間P1〜P6に１つのパルスを含ん
だ６発の不等幅パルス列からなる正弦波近似信号とな
る。かつ、各相間で120°の位相差がある。

この結果、第４図において、P1〜P6の各区間における
正弦波形の組合せが決まることになるので、その組合せ
の検出により回転子の回転位置を特定することができ
る。例えば、第５図に示すようにP₁位置（第４図P₁と対
応）をP₂位置までθだけ位相を進める場合、第４図の区
間P₁を区間P₂の組合せに代えることにより回転磁界がθ
だけ進み、回転子がθだけ回転する。このようにして、
従来のエンコーダ無しで回転子の回転位置が検出可能と
なる。

つぎに、上述のエンコーダレスのサーボモータにあっ
て、原点位置決めについては第６図の構成を採る。すな
わち、第１図に示すPWM制御装置にあってカウンタ42とR
OM61（ROM62,63も同様であるが第６図では省略する）と
には、カウンタ42の最大計数値のカウントを検出する最
上位ビットラインBLが備えられている。すなわち、カウ
ンタ42がカウントアップされると共にROM61の正弦波情
報も次々とアドレス指定されて読出され、D/A変換され
て三角波と比較される。よってカウンタ42のパルス計数
がθ度分だけ行なわれると、それに伴いROM61から０度
からθ度までの正弦波の情報値を順に読み出す。ここに
おいて、カウンタ出力の最上位ビット信号はモータ１回
転につき１回しか反転しないようになっているので、こ
の最上位ビット信号の出力によりモータの回転角が精確
に決まる。したがって、第７図に示すリミットスイッチ
05が作動後次の最上位ビット信号の出力によって恰もエ
ンコーダのＺ信号と同様の最精度の原点位置決めが可能
となる。

第２図では２極のモータの例を示しているが多極であ
っても同様のＺ相信号を生じさせることができ、Ｐ極で
はP/2個／回転のＺ相信号が得られる。

G.考案の効果 以上説明したように本考案によれば原点信号をドライ
バ内にて作ることができ、従来のエンコーダが不要とな
るので、装置の簡素化ができ、耐環境性も備わり、ノイ
ズの発生も軽減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御系の構成図、第２図はモータの構成図、第
３図は回転駆動時の制御信号波形図、第４図はインバー
タの出力波形図、第５図はモータの回転角の説明図、第
６図は制御系の部分構成図、第７図は従来の構成図であ
る。 図中、 42はカウンタ、61,62,63はROM、BLは最上位ビットライ
ンである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】発振出力を計数するカウンタと、このカウ
   ンタに接続されこの計数出力にてアドレス指定を行なう
   ことで量子化されて記憶された正弦波形を出力するROM
   と、このROMに基づく正弦波形を三角波とを比較した出
   力により制御されてモータを制御するインバータとを有
   する回路において、上記カウンタから上記ROMに、最上
   位ビット信号を出力するように接続ラインを形成し、 駆動する機械に取付けられたリミットスイッチのオン後
   の最初に最上位ビット信号の出力された位置を原点位置
   として最上位ビット信号の出力によりモータの回転角を
   決める、 ことを特徴とするサーボモータの原点位置決め装置。