JPS582557B2 - 大出力パルスモ−タの制御回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルスモータの各ステップの駆動力を増幅すべ
く構成される大出力パルスモータの制御回路の改良に関
するものである。

一般に大出力パルスモータは入力パルス数に比例した変
位量を大出力にてもたらし、正確なる位置決めを要する
搬送装置、回転装置等に広く採用されており、その基本
構成は制御回路をも含めて第１図に示す通りである。

即ち、同第１図において、１は直流モータである。

２はケーシングで、上記直流モータ１のケースの反駆動
軸側の側面に延長して固定される。

３はパルスモータで固定子を含むケース３ａ及び回転子
３ｂからなり、そのケース３ａは上記ケーシング２内に
ベアリング４を介して回転自在に支持されるとともにケ
ーシング２の外方端内面に取付けられたポテンショメー
タ５の回転軸にカップリング６で結合されている。

７は同じくカップリングで、上記パルスモータ３の回転
子３ｂの軸端と上記直流モータ１の反負荷側軸８とを結
合している。

９は負荷で、直流モータ１の出力軸１０によって駆動さ
れる。

１１はドライバー回路で、入カパルスを得るたびごとに
１ステップずつパルスモータ３を１駆動する。

１２は増幅回路で、上記ポテンショメータ５からの出力
を受けて、増幅作用を行うとともにパルスモータ３の正
転方向又は逆転方向を０レベルを境に規制するように当
該出力を調整する。

１３は出力回路で、電源１４から電力を受け、上記増幅
回路１２からの入力の極性及び大きさに応じた出力を得
て上記直流モータ１に対し、正転方向又は逆転方向への
駆動電力を供給する。

上記従来の構成において、まずパルスモータ３のケース
３ａ側の巻線にドライバー回路１１から当該ドライバー
回路１１に加わる入力パルスに基づき、構成されるステ
ップ状信号が与えられると、パルスモータ３の回転子３
ｂが所定角（パルスモータ３の１ステップに相当する角
度例えば３０°）だけ所定方向に回転しようとする。

今、例えば直流モータ１側からみて時計方向に３０°パ
ルスモータ３の回転子３ｂが回転しようとしたとする。

しかるに、一般に直流モータ１の出力軸１０にはパルス
モータ３のトルクのみでは駆動し得ない負荷９が結合さ
れているのが常態であるため、パルスモータ３の回転子
３ｂは回転し得す、反作用に基づきパルスモータ３のケ
ース側３ａが反時計方向に３０°回転する。

これによって、パルスモータ３のケース側３ａに結合さ
れたポテンショメータ５の回転軸が反時計方向に３０°
回転する。

ここでポテンショメータ５の動作を伴って増幅回路１２
より出力信号が得られ、これによって出力回路１３が制
御信号（直流モータ１の正転指令又は逆転指４＞）を出
し、直流モータ１は負荷９側より見て時計方向の回転ト
ルクを発生させ、当該直流モータ１により負荷９及びパ
ルスモータ３の回転子３ｂが時計方向に回転させられる
。

このときパルスモータ３のケース側３ａも回転子３ｂに
吸引されて同時に時計方向に回転し、ポテンショメータ
５の回転軸の位置は元の位置に戻される。

以上の動作を繰返してドライバー回路１１に与えられる
パルスごとに一定量ずつ直流モータ１が１駆動される。

但し、実際には通常の運転状態にあいてはドライバー回
路１１のパルス間隔は短く、連続的にドライバー回路１
１の入カパルスに比例した角度だけ駆動されているよう
に見える。

さて、上記第１図に示す構成においては、第２図に示す
ポテンショメーク５の出力曲線イ、増幅回路１２の出力
曲線ロ、直流モータ１の変位量の変位曲線ハの各曲線の
関係が得られる。

即ち、静止状態の直流モータ１が始動する場合（この場
合は速度変動が大きい一態様となる）まず、ポテンショ
メータ５が静止状態のレベルＬ１より増減するがこのと
き、増幅回路１２からの出力は上記ポテンショメータ５
の出力に同期した周期にて増幅され、かつ０レベルより
増減していく。

従って、ボテンショメータ５の動作開始時点ｔｏから半
サイクル後の時点ｔ１までの期間Ｔ０は全期間を通じて
直流モータ１は曲線ハに示す通り１ステップの変位量を
得るべく作用し続ける。

ところが、時点ｔ１経過後において、負荷９及び直流モ
ータ１の回転子はその慣性により時点ｔ１における１ス
テップ変位量で停止することなく、１ステップ変位量以
上にオーバーシュートしていくが、この時点ｔ１以後時
点ｔ２までの期間Ｔ２では上記変位を制限する作用を得
る。

そして時点ｔ２において再度１ステップ変位量の位置に
戻るが、再度負荷９及び直流モータ１の回転子は１ステ
ップ変位々置を中心に振動する。

この振動は収束するのにかなりの時間を要し、時として
この振動の振幅が増大しついにはハンチングを生じ制御
不能となることもある。

また、上記始動時に限らず、負荷の変動、急加減速、及
び比較的高い周波数（パルスモータの自始動周波数以下
）での始動、停止等種々の要因に基づいて制御不能に至
ることもある。

本発明の目的はボテンショメータの出力に対して当該ボ
テンショメータの速度変動検出によって生ずる信号を加
味した信号を基に出力回路を制御することによって大出
力パルスモータの始動時その他の速度変動、負荷変動等
が発生した時でも応答性よく制御可能とするとともにハ
ンチングを確実に防止することのできる大出力パルスモ
ータの制御回路を提供することにある。

以下、図示する実施例について具体的に説明する。

第３図は本発明に係る大出力パルスモータの制御回路図
で、同図において、第１図と均等箇所は同一符号を付し
、その構成の説明を省略する。

即ち、本発明の要旨をなす構成について説明すると、速
度変動検出回路１５及び加算回路１６が付加されている
。

そして、この速度変動検出回路１５はポテンショメータ
５からの入力を受ける。

一方、加算回路１６にはポテンショメータ５からの出力
及び上記速度変動検出回路１５からの出力を受けて加算
制御のうえ増幅器１２に出力する。

ところで、この速度変動検出回路１５の具体的構成は１
例を示すと、第４図に示す通り演算増幅器ＯＰ１・ＯＰ
２、コンデンサＣ１、固定抵抗器Ｒ１〜Ｒ４、可変抵抗
器Ｒｖを図示の通りに接続したいわゆる微分回路からな
っている。

上記第３図に示す構成において、その始動時の作用を第
５図に基づいて説明すると次の通りである。

まず、パルスモータ３のケース３ａ側の巻線にドライバ
ー１１から当該ドライバー１１に加わる入力パルスによ
って得られるステップ状信号が与えられると、上記第１
図の回路についての説明と全く同じ原理によってポテン
ショメータ５の回転軸が負荷側よりみて反時計方向に一
定角度（１ステップによって回動する量）回転する。

この回転変位量に相当する指令に基づいて出力回路１３
が作動され、直流モータ１が駆動される。

これによってケース側３ａ，固定子３ｂが一体的に磁気
吸引されているパルスモータ３の回動が得ラれ、ポテン
ショメータ５の回転軸は元の位置に戻る。

ところが、この過程において、本発明の要旨をなす速度
変動検出回路１５の存在に起因して第５図グラフイ′に
示すボテンショメーク５の出力に対してグラフロ′に示
すように速度変化の著しい時点をピークとした信号が得
られる。

従って、これらグラフイ′，ロ′の各信号は加算回路１
６にて加算されたうえ、増幅回路１２により０レベル調
整のうえ、グラフバに示す出力が上記増幅回路１２によ
り得られる。

従ってグラフコに示すように直流モータ１の回転子の立
上りは時点ｔ０′よりポテンショメータの回転軸の反転
開始時点ｔ２′に至る以前の時点ｔ１′より増幅回路１
２の出力は反転する。

よって時点ｔ１′より時点ｔ２′に至るまでの時間Ｔ１
において直流モータ１の回転子及び負荷９には強力な制
動力が得られ、時点ｔ２′においてポテンショメータ５
が元の位置に戻ったときには上記直流モータ１の回転子
及び負荷９の慣性力は著しく減少されている。

このことは時点ｔ２′以後の直流モータ１の回転子及び
負荷９のオーバーシュートも第１図の従来の構成に比し
て著しく小となり、ひいては直ちに１ステップの移動の
安定が得られる。

なお、上記実施例においてはパルスモータを大出力化す
るための増幅手段として直流モータを用いた例を示した
ものであるが、第６図に示すように方向検出回路１７及
び相切替器１８を加えることにより誘導電動機１９を動
作させるようにすれは直流モータに代えて比較的安価な
誘導電動機を採用することもでき、その他回転方向およ
び回転トルクを制御可能な回転電機の使用が可能である
。

さらに誘導電動機に代えてこれと同一原理で動作するリ
ニアインダクションモータを用い当該リニアインダクシ
ョンモータの可動側にパルスモータ及びポテンショメー
タを取付け、リニアインダクションモータの可動子の移
動を基にポテンショモータを動作させるようにしてもよ
い。

実際の応用例はこのリニアインダクションモータを増幅
要素とした場合が多い。

一方、パルスモータの回転角検出器としてボデンショメ
ータを使用した場合を示したが必ずしもボテンショメー
タに限定されるものでなく、差動トランス、パルスピッ
クアップ、シンクロレゾルバ一等回転角を検出できるも
のであればよい。

また、パルスモータのケースにスリップリングを介して
給電すればパルスモータのケースを上記実施例における
直流モータのシャフトと結合し、パルスモータのシャフ
トをポテンショメータ等の回転角度検出器の回転軸に直
結する構造となることができる。

以上述べたように本発明に係る大出力パルスモータの制
御回路はパルスモータの各ステップにおける移動量を回
転検出器により検出するための速度変動検出回路からの
出力を検出し、各検出信号を加算した信号を基に増幅用
電機を駆動するようにしたものである。

かかる構成に基づき、回転検出器の動作開始における出
力増幅用電機の駆動応答を速めることはもとより、パル
スモータの１ステップによる出力増幅用電機の所定量の
変位終了以前若干の時間制動がかかるため、パルスモー
タの１ステップにて動作する所定量の変位に対するオー
バーシュートはごく僅かになり、応答性が著しく向上す
る。

従って、特に始動時における１ステップ動作の出力増幅
用電動機の収束の遅れ、ないしハンチングを確実に防止
でき、確実な始動が得られること、あるいは負荷変動、
急加減速に対する安定性が期待できるばかりでなく、ハ
ンチングを防止できるため増幅器のゲインを高くとれる
ことから停止精度の向上が得られる多くの特長を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回路図、第２図は従来の動作を説明する
ためのグラフ、第３図は本発明の１実施例を示す回路図
、第４図は第３図の一部詳細図、第５図は本発明の動作
を示すグラフ、第６図は他の実施例を示す回路図である
。 １・・・・・・直流モータ、３・・・・・・パルスモー
タ、５・・・・・・ポテンショメータ、１５・・・・・
・速度変動検出回路、１６・・・・・・卯算回路、１３
・・・・・・出力回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ パルスモータの１ステップの駆動により回転角検出
   器を一定量作動し、この回転角検出器の動作を基に出力
   増幅用電動機を作動し、この出力増幅用電動機の所定量
   の変位を基に上記回転角検出器を元の状態に戻すように
   動作する大出力パルスモータにおいて、上記出力増幅用
   電動機の出力回路に対して上記回転角検出器からの出力
   と、この回転角検出器の出力の速度変動信号を出す速度
   変動検出回路からの信号との加算信号を基に得られる信
   号を供給するようにしたことを特徴とする大出力パルス
   モータの制御回路。