JPS61266084A - モ−タ制御回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は直流モータの回転速度制御と位置決め制御を行
うモータ制御回路に関するものである。

従来の技術 近年、事務機器のメカニズム駆動には、動作の高速化、
高精度の位置決めを実現するために直流モータと、上記
直流モータの制御回路が使用されるようになってきた。

以下、図面を参照しながら、上述した従来のモータ制御
回路の一構成例について説明する。

第９図は従来のモータ制御回路の構成を示すものである
。第９図において１は直流モータ、２は直流モータ１と
直接又は間接的に結合され、直流モータ１によって駆動
される回転部材、２ａは回転部材２の回転軸、２ｂは回
転部材２の突起であり、３は強御停止レバー、３ａは強
制停止レバー３の軸、３ｂは軸３１Ｌを中心に強制停止
レバーを摺動させる強制停止レバー駆動装置である。４
は端子ａ、端子すを備え、直流モータ１と直接又は間接
的に結合され、直流モータ１の回転に伴い互いにπ／２
位相の異なる２つの周期的な位置信号を端子ａ、端子す
に出力する位置検出器である。

６は端子乙に印加された上記位置信号を入力とするコン
パレータ、６は端子すに印加された上記位置信号を入力
とするコンパレータであシ、７は端子ａ、端子すに印加
された上記２つの位置信号と、コンパレータ６とコンパ
レータ６の出力である２つの位置パルスを入力とし、直
流モータ１の回転角速度に比例した信号である速度信号
を出力する速度信号発生器である。１６はコンパレータ
６の出力である上記位置パルスを入力とし、予め設定さ
れた一連の制御手順に従ってディジタル信号である速度
指令を端子Ｃに、回転方向指令を端子ｄに次々に出力し
、また強制停止レバー駆動装置３に強制停止レバー駆動
指令を出力する制御装置である。８は制御装置１６から
端子Ｃ２端子ｄを介して受信した上記速度指令、回転方
向指令に応じてアナログ信号である速度指令信号を出力
する速度指令信号発生器であり、９は制御装置１６から
受信した上記速度指令がゼロの場合はスイッチ素子１０
をオン状態、スイッチ素子１１をオフ状態にし、上記速
度指令がゼロ以外・の場合はスイッチ素子１０をオフ状
態、スイッチ素子１１をオン状態にするスイッチ切換回
路である。１２は直流モータ１に電力を供給する電力増
幅器であり、１３は上記速度信号と上記速度指令信号を
加算し速度誤差信号を発生し、スイッチ素子１１を介し
て電力増幅器１２に上記速度誤差信号を伝える加算器で
ある。１４は端子ａに印加された上記位置信号に進み補
償器であシ、その出力はスイッチ素子１０を介して電力
増幅器１２に伝えられる。

以上のように構成されたモータ駆動回路について以下そ
の動作について説明する。上記従来例の動作として、通
常動作と初期位置設定動作があるが、まず通常動作につ
いて説明する。以下の説明で端子已に印加される上記位
置信号をｖ２Ｌ、端子すに印加される上記位置信号をｖ
ｂ、コンパレータ５とコンパレータ６の出力をそれぞれ
上記位置パルスＰａ、Ｐｂとし、上記速度信号をｖ７、
上記速度指令信号をｖ８　　とする。上記通常動作の場
合は強制停止レバー３と回転部材２及び突起２ｂの位置
関係は第９図に示した状態にあシ、回転部材２は矢印ム
、矢印Ｂ両方向に自在に直流モータ１によって駆動され
る。いま、制御装置１６が端子Ｃにゼロ以外の上記速度
指令と、端子ｄに第９図の入方向を表わす回転方向指令
を出力すると、速度指令信号発生器８は上記速度指令信
号ｖ８　　を出力し、スイッチ切換回路９はスイッチ素
子１０をオフ状態、スイッチ素子１１をオン状態すなわ
ち回転速度制御状態とし、直流モータ１は電力増幅器１
２から電力の供給を受は回転を開始し、回転部材２を入
方向に駆動する。位置検出器４は直流モータ１の回転に
伴い、第２図に示すように疑似正弦波である上記２つの
位置信号Ｖａ　ｒ　Ｗｂを出カシ、コンパレータ５、コ
ンパレータ６は上記２つの位置信号ｖ、　、　Ｖｂに従
い上記２つの位置パルスＰａ　ｐ　Ｐｂをそれぞれ出力
する。速度信号発生器子は第３図に示すように直流モー
タ１の入方向の回転速度に比例した上記速度信号Ｖ、を
出力する。

加算器１３は上記速度信号ｖ７　　と上記速度指令信号
ｖ８を加算して上記速度誤差信号を出力し、電力増＠器
１２は上記速度誤差信号の極性が負の時に直流モータ１
を入方向に加速し、上記極性が正のときＢ方向に加速、
すなわち入方向に減速する。

従って直流モータ１は Ｖ、　＋　Ｖ８＝ｏ　　　　　　　　　　　　（１）な
る関係が成立するように制御される。直流モータ１の回
転速度は第３図から上記速度信号ｖ７　に比例するので
あるから、上記速度指令信号ｖ８　によって直流モータ
１の回転速度が制御されるのである。また制御装置１６
が上記回転方向指令を反転すると速度指令信号発生器８
は上記速度指令信号ｖ８の極性を反転させるため、直流
モータ１は回転部材２をＢ方向に駆動し、またその回転
速度は式（１）に従い上記速度指令信号ｖ８によって同
様に制御される。

次に第２図に示した０点に位置決めする場合について説
明する。上述した回転速度制御状態で制御装置１６は上
記位置パルスＰｂを計数し、Ｄ′点に示す立上シを検出
すると速度指令ゼロを出力する。スイッチ切換回路９は
上記速度指令ゼロを検知するとスイッチ素子１０をオン
状態に、スイッチ素子１１をオフ状態に、すなわち位置
決め制御状態にする。位相補償器１４は、モータ制御回
路の安定性を満足するために上記位置信号Ｖ＆に進み補
償を行い、その出力を電力増幅器１２に伝達する。いま
、直流モータ１が第２図のＤ点の位置にあれば、上記位
置信号Ｖ、の極性が負であるから電力増幅器１２は直流
モータ１を入方向に加速し、また直流モータ１がＥ点の
位置にあれば、上記位置信号Ｖ、の極性が正であるから
電力増幅器１２は直流モータ１をＢ方向に加速する。従
って直流モータ１は０点に、回転部材２は０点に対応す
る位置にそれぞれ位置決めされる。

上述したように制御装置１６は直流モータ１の現在位置
から目的位置までの回転量を上記位置パルスＰｂを計数
することによって検知する。従って回転部材２を任意の
目的位置から次の目的位置へと次々に回転移動、位置決
めを行うためには、まず回転部材２を基準となる初期位
置に設定し、位置決め制御を行う初期位置設定動作が必
要である。

以下に、上記初期位置設定動作について説明する。制御
装置１６は上記強制停止レバー駆動指令を出力し、強制
停止レバー３と回転部材２及び突起２ｂを第５図に示す
位置関係にし、入方向に直流モータ１を駆動する上記速
度指令と上記回転方向指令を出力する。回転部材２は入
方向に駆動され、やがて第５図に示すように突起２ｂが
強制停止レバー３に押し当てられると回転部材２が強制
停止状態となシ、直流モータ１も第１０図に示すように
Ｍ点の強制停止位置に停止される。上記強制停止状態で
は第１０図に示す様に上記位置パルスＰｂに立上シ、立
下りが発生しなくなる。制御装置１６は予め設定された
一定時間上記位置バルスＰｂに立上シが検出できないと
上記強制停止状態になったと判断し、上記速度指令にゼ
ロを出力して位置決め制御状態にすると共に、強制停止
レバー駆動装置３ｂに強制停止レバー３を駆動させ、回
転部材２との位置関係を第９図に示す位置にする。直流
モータ１は強制停止レバー３が外れると第１０図Ｍ点に
示す強制停止位置からＬ点に示す初期位置に移動し、位
置決め制御される。制御装置１６は上記り点を初期位置
、すなわち最初の基単点として、次々に目標位置に回転
、位置決めが可能となる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では直流モータ１が第
１１図のＲに示す範囲内の位置で強制停止状態となった
場合、上記強制停止状態に続く位置決め制御状態となっ
たときに上記モータ制御回路が正帰還回路となってしま
うため、上記位置決め制御が不安定となシ直流モータ１
が暴走し、目標とする初期位置であるＬ点に確実に位置
決めすることが不可能になるという問題点を有していた
。

従って直流モータ１の上記強制停止位置は第１１図のＱ
に示す位置信号の半周期の幅をもつ範囲内でなければな
らず、直流モータ１と回転部材２、さらに強制停止レバ
ー３の取シ付は位置に高い精度が必要となる。さらにＱ
に示す範囲内であっても強制停止位置が８点に示すよう
に上記位置信号ｖｂ　のゼロクロス点付近にある場合に
、強制停止レバー３、回転部材２、突起２ｂのもつ弾力
性、直流モータ１のトルクリプルなどの影響によシ直流
モータ１が上記強制停止状態で微小振動を起こしたとき
、第１２図に示すように位置パルスＰｂが誤ったパルス
を発生してしまうため、制御装置１６が直流モータ１の
強制停止状態を検出できなくなるという問題点を有して
いた。

本発明は上記問題点に鑑み、直流モータ１の強制停止位
置が第１１図のＱに示す範囲のみならずＲに示す範囲内
に位置する場合にも的確な初期位置設定ができ、さらに
直流モータ１に上記微小振動が発生した場合にも強制停
止状態にあることを制御装置が検出し正確な初期位置設
定を行うモータ制御回路を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明のモータ制御回路は
回転部材と、上記回転部材を駆動する直流モータと、上
記直流モータの回転に伴い互いにπ／２の位相差を持つ
２つの位置信号を発生する手段と、上記直流モータに回
転速度制御と位置決め制御を行い、２つの位置パルスを
発生するモータ駆動回路と、上記回転部材の目標とする
初期位置から上記回転部材を上記位置パルスの数パルス
相当の回転角だけ回転させた位置で上記回転部材を強制
停止させる強制停止機構と、上記２つの位置パルスを入
力とする制御装置とを有し、上記制御装置は初期位置設
定動作において上記２つの位置パルスの立上υ又は立下
シから上記直流モータの強制停止状態を検知し、そのと
きの上記２つの位置パルスの状態から上記直流モータの
停止位置を判断し、上記目標とする初期位置まで上記２
つの位置パルスから上記直流モータの回転量を算出しな
がら回転させ、上記目標とする初期位置に位置決めさせ
るという制御手順を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、初期位置設定動作にお
いて上記２つの位置パルスの少くとも１つの位置パルス
に立上り又は立下りが検出されないことから強制停止状
態にあることを検知するものであるから、上記直流モー
タが微小振動を起こし、上記２つの位置パルスのいずれ
か１つの位置パルスに誤ったパルスが発生しても正しく
強制停止状態にあることが検知できる。また、上記強制
停止状態において上記２つの位置パルスの状態を検出し
、そのときの上記直流モータの強制停止位置を判断した
後、直ちに上記目標とする初期位置までの回転速度制御
に移シ、上記強制停止位置に応じて上記２つの位置パル
スを計数しながら上記直流モータを駆動し、上記目標と
する初期位置に位置決め制御するものであるから、モー
タ駆動回路は常に安定で暴走することなく上記目標とす
る初期位置に確実に初期位置設定されることとなる。

実施例 以下、本発明のモータ制御回路について図面を参照しな
がら説明する。第１図は本発明の一実施例におけるモー
タ制御回路を示すものである。第１図において、第９図
に示した従来のものと同一箇所には同一番号を附して説
明を省略する。１５はコンパレータ６とコンパレータ６
の出力である２つの位置パルスを入力とし、予め設定さ
れた一連の制御手順に従ってディジタル信号である速度
指令を端子Ｃに、回転方向指令を端子ｄに次々に出力し
、また強制停止レバー駆動装置３に強制停止レバー駆動
指令を出力する制御装置である。

以上のように構成されたモータ駆動装置は、その動作と
して通常動作と初期位置設定動作を行うが、直流モータ
１の回転速度制御と位置決め制御から成る通常動作につ
いては上記従来のものと同じである。

以下、初期位置設定動作について第４図に示した制御手
順に従って説明する。以下の説明で、端子色に印加され
る位置信号をＶ、、端子すに印加される位置信号をｖｂ
、コンパレータ６の出力を位置パルスＰＩＬ１　　コン
パレータ６の出力を位置パルスＰｂと記述する。

まず、制御装置１６はステップ１７で強制停止レバー駆
動装置３ｂに強制停止レバー３を駆動させ、回転部材２
との位置関係を第６図に示す状態にし、ステップ１８で
直流モータ１が回転部材２を第５図ム方向に駆動するよ
うに上記速度指令と上記回転方向指令を出力し、ステッ
プ１９　、２０でカウンターとタイマーをそれぞれリセ
ットする。

直流モータ１は速度制御され、回転部材２を入方向に回
転させ、やがて第６図に示すように目標とする初期位置
であるＦ点を通過し、Ｈ点で強制停止状態となる。制御
装置１６はステップ２１，２２゜２３．２４によって時
間Ｔ１の間上記位置パルスＰｂに立上りが検出されない
ことから直流モータ１が強制停止状態にあることを検知
し、ステップ２６で上記２つの位置パルスＰａ　ｐ　ｐ
ｂの値を検出する。強制停止位置は第７図の工に示す範
囲にあるが、範囲工はさらに工１　ｐ　”２　＋　工５
　ｒ　工４に示す４つの範囲に分割され、上記２つの位
置パルスＰａ　ｚ　Ｐｂの値によシ上記強制停止位置が
上記工１〜工４　のどの範囲内にあるかが判定でき、第
７図で目標とする初期位置Ｆ点までの移動すべき距離が
判明する。本例では強制停止状態からＢ方向に回転する
とすれば、１１〜工３の範囲では上記位置パルスの２つ
目の立上シであるＧ点で、工４　　の範囲では３つ目の
立上シであるＧ点で回転速度制御から位置決め制御に切
り換えればＦ点で位置決めされることになる。従って制
御装置１５はステップ２６，２７．２８で上記２つの位
置パルスに基づく移動量をＮに設定し、ステップ２９で
第６図に示すようにＢ方向に回転速度制御を行わせ、ス
テップ３０でＮ回目の上記位置パルスＰｂ　の立上り、
すなわち第６図、第７図のＧ点で位置決め制御に切り換
え、上記目標とするＦ点に位置決めする。最後にステッ
プ３１で強制停止レバー３を突起２ｂから外し、通常動
作状態とする。

次に強制停止位置が第８図に示すように上記位置信号ｖ
ｂのゼロクロス付近にあシ、直流モータ１が微小振動を
起こしたために上記位置パルスＰｂに誤ったパルスが発
生した場合について説明する。

ステップ２４で予め設定した一定数以上のパルスが上記
位置パルスＰｂに検出されると、制御装置は次に上記位
置パルスＰａの立上りを検出する。

ステップ３２〜３７で、予め設定された一定時間Ｔ２の
間上記位置パルスｐｔＬに立上りが検出されないと制御
装置１５は直流モータ１が強制停止状態にあると検知す
る。この場合、強制停止位置は第７図に示した５４点か
５２点付近にあるが、上記位置パルスＰｂに誤ったパル
スが入力され続けているので、直ちに上記位置パルスＰ
ｂの立上り回数でＦ点までの距離を規定することはでき
ない。

そこで、まず上記位置パルスＰ已に基づいて直流モータ
１をＢ方向に回転させ、上記位置パルスＰｂが正常な状
態になった後、上記位置パルスＰｂを計数する。すなわ
ち制御装置１５はステップ３８でＢ方向の上記回転方向
指令と上記速度指令を出力し、第８図に示すように直流
モータ１をＢ方向ニ回転させ、ステップ３９で上記位置
パルスＰａの立上り、すなわち第７図、第８図のに点を
検出し、しかる後にステップ４Ｑで移動量をＮに設定し
、ステップ２９．３０でＧ点まで回転速度制御を行い、
上記目標とする初期位置Ｆ点に位置決めするのである。

また直流モータ１の微小振動によって上記位置パルスＰ
ａに誤ったパルスが発生した場合には、上記ステップ１
７〜３１の制御手順で正確な初期位置設定が行われる。

さらに、上記２つの位置パルスＰａ　＋　Ｐｂがいずれ
もパルスを発生し続ける場合は、何らかの事故の発生が
考えられ、ステップ４１で誤動作処理が行われる。

以上のように本実施例によれば上記２つの位置パルスを
入力とする制御装置を備え、初期位置設定動作において
上記２つの位置パルスの少くとも１つの位置パルスに立
上りが検出されないことから強制停止状態になったこと
を検知し、上記２つの位置パルスがいずれも一定数以上
のパルスを出力することから誤動作状態にあることを検
知することにより、直流モータの微小振動によって強制
停止状態の判断を誤ることが無く、しかも何らかの事故
が発生した時に速やかに誤動作処理を行うことができる
。さらに、強制停止状態において上記２つの位置パルス
の状態によって強制停止位置を判定し、しかる後逆方向
に回転速度制御をかけ、上記判定に基づいて上記２つの
位置パルスを適切に計数しながら目標とする初期位置ま
で移動させ、位置決めするものであるから、モータ制御
回路は常に安定であり暴走することが無く、また強制停
止位置が、第７図の強制停止位置に示すように上記位置
信号の一周期に相当する幅をもつ予め設定された範囲内
にあれば、必ず正確に初期位置設定を行うことができる
。すなわち直流モータと回転部材、突起、強制停止レバ
ーの取付けに高い精度を要求せずとも、信頼性の高い、
正確な初期位置設定が行えるものである。

なお、本実施例において位置検出器４は疑似正弦波を出
力とする位置検出器としたが、三角波を出力とする位置
検出器としてもよい。

また本実施例では電力増幅器１２は直流モータ１に電力
を供給する電力増幅器としたが、直流モータ１に電力を
供給するチョッパ装置としてもよい。

発明の効果 以上のように本発明はモータ制御回路において、互いに
π／２位相の異なる２つの位置パルスを入力とする制御
装置を設け、初期位置設定動作において上記２つの位置
パルスから直流モータが強制停止状態となったことを検
知し、その時の停止位置を上記２つの位置パルスから判
定し、上記判定に基づいて上記２つの位置パルスを適切
に計数しながら上記直流モータを目標とする初期位置ま
で回転させ、位置決めを行うものであるから、上記直流
モータと回転部材、さらに回転部材を強制停止させる強
制停止機構に高い寸法精度を要求する必要が無く、また
上記直流モータの微小振動にも影響を受けないため、極
めて安価に実現することができ、しかも常に信頼性の高
い、正確な初期位置設定が行えるものであるからその効
果は絶大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるモータ制御回路のブ
ロック図、第２図は同回路の位置信号と位置パルスの波
形図、第３図は同じく速度信号発生器の特性図、第４図
は同じく制御手順を示すフローチャート、第５図は同じ
く回転部材と強制停止レバーの位置関係図、第６図は同
じく初期位置設定動作を示す波形図、第７図は同じく初
期位置と強制停止位置の関係を示す波形図、第８図は同
じく直流モータ微小振動時の初期位置設定動作を示す波
形図、第９図は従来のモータ制御回路のブロック図、第
１０図は同じく初期位置設定動作を示す波形図、第１１
図は同じく初期位置と強制停止位置の関係を示す波形図
、第１２図は同じく直流モータ微小振動時の初期位置設
定動作を示す波形図である。 １・・・・・・直流モータ、２・・・・・・回転部材、
２ｂ・・・・・・突起、３・・・・・・強制停止レバー
、３ｂ・・・・・・強制停止レバー駆動装置、４・・・
・・・位置検出器、５，６・・・・・・コンパレータ、
７・・・・・・速度信号発生器、８・・・・・・速度指
令信号発生器、９・・・・・・スイッチ切換回路、１０
．１１・・・・・・スイッチ素子、１２・・・・・・電
力増幅器、１３・・・・・・加算器、１４・・・・・・
位相補償器、１５゜１６・・・・・・制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 Ｆ 珂　４　図 第５図 、９ ２化 第６図 第７図　　　　　　　Ｉ−９副イ孜１に一４ｚ　ａａ　
ＫＬｔ　？１　’Ｊ’Ｐ　　　　　Ｉ綱ζ０司卿　１１
１μη岬第１０図 □ロ’ｌ’１ｉｌｒＥＩ転ｔＡＩＰｌｔシｐ　　　　　
　　ｆｔｘ向副仰−にＩ−Ｑ、＠に− 第１２図 ・１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円周上の一箇所に初期位置検出部材を有する回転
   部材と、上記初期位置検出部材に当たることにより上記
   回転部材の一方向の回転を強制的に阻止し、上記回転部
   材の回転範囲を規定する回転部材停止機構と、上記回転
   部材停止機構を駆動し、上記回転部材停止機構が上記回
   転範囲を規定する強制停止状態と、上記回転部材停止機
   構が上記回転範囲を規定せず、上記回転部材が自在に回
   転できる通常動作状態とを選択する回転部材停止機構駆
   動装置と、上記回転部材を駆動する直流モータと、上記
   直流モータの回転軸に直接又は間接的に結ばれ、上記直
   流モータの回転に応じて互いにπ／２の位相差を持つ２
   つの周期的位置信号を発生する位置検出手段と、上記２
   つの位置信号と、上記直流モータの目標とする回転角速
   度を表わす速度指令と、上記直流モータの回転方向を表
   わす回転方向指令とを入力とし、上記２つの位置信号を
   波形整形して上記直流モータの単位回転角を表わす２つ
   の位置パルスを出力とし、上記直流モータに電力を供給
   し、上記速度指令と上記回転方向指令に応じて上記直流
   モータに回転速度制御か又は位置決め制御を行うモータ
   駆動回路とを備え、上記モータ駆動回路に上記速度指令
   と上記回転方向指令を与え上記回転速度制御を行わせる
   と共に上記回転部材停止機構駆動装置に強制停止指令を
   与え上記強制停止状態とし、上記可動部材と上記直流モ
   ータの回転が阻止されたことを上記２つの位置パルスか
   ら検出すると上記速度指令を反転し上記モータ駆動回路
   に逆方向の上記回転速度制御を行わせ、上記可動部材を
   目標とする初期位置まで移動させ上記直流モータを位置
   決め制御させる制御装置を具有していることを特徴とす
   るモータ制御回路。
2. （２）制御装置は、上記２つの位置パルスの立上り又は
   立下りを検出する手段と、予め設定した一定時間の経過
   を検出するタイマー手段を具備し、上記２つの位置パル
   スの少くともいずれか１つの位置パルスに上記一定時間
   立上り又は立下りが検出されないことから上記直流モー
   タの停止を判断することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のモータ制御回路。
3. （３）制御装置は上記直流モータが停止したことを検出
   すると、上記２つの位置パルスの状態から上記直流モー
   タの停止位置を判断し、上記回転方向指令を反転し、上
   記速度指令を出力し、上記モータ駆動回路に回転速度制
   御を行わせ、上記２つの位置パルスから上記直流モータ
   の回転量を計数しながら目標とする初期位置まで回転さ
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のモー
   タ制御回路。