JPS627380A - 同期電動機の制御装置 - 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１’ｌ　Ｃ工作機や産業用ロボットを駆動する
同期電動機の制御装置に関するものである。

従来の技術 近年、同期電動機の制御装置は産業用ロボットの駆動に
用いられる等高い位置決め精度と速度変動率が低いこと
が要求されている。

以下図面を参照しながら、上述した従来の同期電動機の
制御装置の一例について説明する。

第３図は従来の同期電動機の制御装置の構成を示すもの
である。第３図において、１は制御される同期電動機で
ある。２はインクリメント形エンコーダで、同期電動機
１に接続され第４図に示すようにその回転角に比例した
数のノ＜ルスからなる２信号（２ａ、２ｂ）を出力し、
その２信号の位相差は９０度で同期電動機１の回転方向
に二つて一方が進むようになっている。３はコミチージ
ョンエンコーダで、同期電動機１の各相固定子巻線に印
加する電圧を切換えるための第５図に示すような３ａ、
３ｂ、３ａ３信号を１回転に１回発生する。４はインク
リメント形エンコーダ２の２信号出力を回転方向別の信
号に分けるノくルス変換器である。６にパルス変換器４
の出力である回転方向別のパルス信号をカウントし同期
電動機１の絶対位置を得るために用いられるアップダウ
ンカウンタである。６はマイクロコンピュータで、上位
システムや他の制卸機器から与えられた同期電動機１の
目標位置や目標速度６ａを読み込み、アップダウンカウ
ンタ５によって得られた同期電動機１の現在位置５ａか
ら速度指令値６ｂを出力する。

７ｌ−ｊ−Ｄ　／　Ａコンパ−タテ、マイクロコンピュ
ータ６の速度指令値をアナログ信号７ａに変換する。

８はインクリメント形エンコーダ２の出力から同期電動
機１の回転速度に比例した電圧の信号８ａを得る速度変
換回路である。、９はＤ／Ａコンノ（−タ７と速度変換
回路８の出力の差を増幅する演算増巾器である。１０は
ＰＷＭ回路で、演算増巾器９の出力９＆に比例した巾の
一定周期のパルス１０ａと回転方向信号１０ｂを出力す
る。１１は相切換回路で、コミチージョンエンコーダ３
の３信号の１信号と他の１信号の否定との論理積を得る
ことにより得られる第６図に示すような１１　ａ。

１１１＞、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１１ａ信号とＰ
ＷＭ回路１０の出力パルスとの論理積金とる第７図に示
したような構成の回路である。１２はドライバ一部で、
相切換回路１１で得られた同期電動機１の各相ごとのパ
ルスによって第８図に示したような６個のトランジスタ
よりなるスイッチング素子をオン−オフさせそのパルス
巾を変えることにより各相巻線に印加する電圧を変える
。

以上のように構成された同期電動機の制御装置について
、以下その動作を説明する。

まずマイクロコンピュータ６は読み込んだ目標位置６ａ
とアップダウンカウンタ６の出力である同期電動機１の
現在位置５ａとの差を求め差に応じた速度指令６ｂをＤ
／Ａコンバータ７に出力をする。次に演算増巾器９では
インクリメント形エンコーダ２の出力を速度変換回路８
で速度フィードバック値８ａに変換しＤ／Ａコンバータ
７の速度指令比カフａとの差を増幅しパルス巾指令値９
ａを得る。ＰＷＭ回路１０ではパルス巾指令値９ａをＰ
ＷＭ変調したパルス１０ａと回転方向別の信号１０ｂを
出力し相切換回路１１でコミチージョンエンコーダ３の
出力３ａ　、３ｂ　、３ｃとからドライバ一部１２のス
イッチング素子をオン−オフさせる信’４１２　ａ　、
　１２　ｂ　、　１２　ａ　、　１２　ｄ　。

１２ｅ、１２ｆを作る。最後にドライバ一部１２でにス
イッチング素子に印加するパルスの巾を変化させること
により同期電動機１の各相巻線に印加する電圧を変え回
転速度を変化させ一定速度で回転させたり任意の位置で
停止させるようになっている。

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同期電動機の固定子
巻線には停止状慄でも回転時と同様に２用分しか電圧が
印加されておらず、回転子の発生トルクが小さく停止時
の位置精度が悪いという問題点を有していた。

本発明は上記間源点に鑑み、停止時の位置精度を向上さ
せた同期電動機の制御装置を提供するものである。

間頂点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の同期電動機の制御
装置は、同期電動機の動作状態が停止中かあるいは回転
中かを判断する動作状態判別手段と、前記動作状態判別
手段の出力によって出力を変化させる相切換手段という
構成を備えたものである。

作　　用 本発明は上記した構成により、動作状態判別手段の出力
が回転中を示している時には、第２の検出器の３信号の
内の１信号と他の１信号の否定との積をとることにより
得られる６信号により同期電動機の固定子巻線の電圧を
印加する相を切換え（１２０度通電方式）、動作状態判
別手段の出力が停止中を示している時には、第２の検出
器の３信号とそれぞれの否定の６信号による相の切換え
（１８ａ度通電方式）を行なうことにより停止時に位置
を停止させておくのに十分なトルクを発生することとな
る。

実施例 以下本発明の一実施例の同期電動機の制御装置について
、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における同期電動機の制
御装置の構成を示すものである。第１図において、２１
は制御される同期電動機、２２は第１の検出器、たとえ
ばインクリメント形エンコーダ、２３は第２の検出器、
たとえばコミチージョンエンコーダでアル。２４Ｕパル
スＫ　換５．２５はアップダウンカウンタであり位置検
出手段を構成している。２６はマイクロコンピュータ、
２７はＤ／Ａコンバータ、２８は速度変換回路、２９は
演算増巾器、３ｏはＰＷＭ回路でこれらは同期電動機２
１を制御する制御手段である。３２はドライバ一部であ
り以上は第３図の構成と同じである。３３は同期電動機
２１の動作状態が停止か回転中かを判断する動作状態判
別手段、たとえばマイクロコンピュータ２６内の処理に
より判断され出力される。３１は動作状態判別手段３３
の出力が回転中の時はコミチージョンエンコーダ２３の
３信号の内１信号と他の１信号の否定との積をとること
により得られる６信号とＰＷＭ部３ｏのパルス巾出力の
積をとり、動作状態判別手段３３の出力が停止中の時は
コミチージョンエンコーダ２３の３信号とそれぞれの否
定との６信号とＰＷＭ部３０のパルス巾出力の積をとる
ようにした第１２図に示したような構成の相切換回路で
ある。

以上のように構成された同期電動機の制御装置について
、以下その動作について説明する。

マスマイクロコンピュータ２６は上位システムや他のマ
イクロコンピュータ等から与えられたり、自らの記憶手
段に記憶されている目標位置２６ａとアップダウンカウ
ンタ２５の出力である同期電動機２１の現在位置２５ａ
との差をとり、その差によって得られる速度指令２６ｂ
をり、／Ａコンバータ２７に出力をする。以上の処理を
第２図のフローチャートに示す。次に演算増巾器２９で
はインクリメント形エンコーダ２２の出力を速度変換回
路２８で変換した速度フィードバック値２８ａと、Ｄ／
Ａコンバータ２７の速度指令出力２７ａとの差を増巾し
パルス巾指令２９ａを得る。ＰＷＭ回路３ｏではパルス
巾指令値２９ａを第９図に示したように三角波３０　ａ
と比較することによってＰＷＭ変調されたパルスｓｏｂ
と、パルス巾指令２９ａが正の数か負の数かを表わす方
向信号３０ｃを出力する。動作状態判別手段３３はマイ
クロコンピュータ２６内部の演算中に同期電動機２１の
動作状態を判断し出力する。動作状態判別手段３３の出
力が回転中を表すときは従来例と同様に第１０図に示す
ようにコミチージョンエンコーダ２３の３信号２３ａ　
、２３ｂ　、２３ａと方向信号３００との背信的論理和
をとり、その内の１信号と他の１信号の否定とパルス巾
出力３ｏｂの論理積をとって得られたｅ信号３１ａ、３
１ｂ、３１ａ。

３１ｄ、ｓｌｅ、３１　ｆを得る。動作状態判別手段３
３の出力が停止中を表すときは第１１図に示すようにコ
ミチージョンエンコーダ２３の３信号２３ａ、２３ｂ、
２３ｃと方向信号３６ｃとの背信的論理和をとり、この
３信号とそれぞれの否定の６信号と、パルス巾出力３０
ｂの論理積によって得られた３１　ａ　、３１　ｂ　、
３１　ａ　、３１ｄ、３１ｅ。

ｓｌｆを得る。最後にドライバ一部３２では６個のスイ
ッチング素子全オン−オフさせる相切換回路３１の６信
号出力のパルスの巾を変化させることにより同期電動機
２１が回転中は１２０度通電方式を、回転中のときは１
８０度通電方式を行ない同期電動機２１を一定速度で回
転させたい任意の位置で停止させたりするようになって
いる。

以上のように本実施例によればマイクロコンピュータに
より制御する同期電動機の動作状態を判断しその出力に
よって相切換を１２０度通電方式と１８０度通電方式に
切換え回路構成を大きく変えることなく停止時の発生ト
ルクを上げ位置精度を上げることが可能となる。

なお、第１の実施例において動作状態判別手段にハマイ
クロコンピュータ２６を用いたが、速度フィードバック
値がゼロであるならば同期電動機は停止、それ以外は回
転中というように比較手段を用いてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、同期電動機の動作状態が回転中
か停止中かを判断する動作状態判別手段と、その出力が
回転中を示す時には１２０度通電ｗ式で停止中の時には
１８０度通電方式て切換る相切換手段を設けることによ
り、停止時の位置精度を南北させることができる。

【図面の簡単な説明】 の １ｆ１図は本発明９実施例における同期電動機の制御装
置の構成図、第２図は第１図のマイクロコンピュータ部
の中でおこなわれる演算のフローチャート図、第３図は
従来の同期電動機の制御装置の構成図、第４図は第１の
検出器であるインクリメント形エンコーダの出力波形図
、第５図は第２の検出器であるコミチージョンエンコー
ダの出力波形図、第６図は従来の相切換回路の入出力信
号の波形図、第７図は従来の相切換回路の回路図、第８
図はドライバ一部の主へる回路図、第９図はＰＷＭ回路
の入出力波形図、第１０図は本発明の一実施例における
相切換回路の同期電動機が回転中の入出力波形図、第１
１図は本発明の一実施例における相切換回路の同期電動
機が停止中の入出力波形図、第１２図は本発明の一実施
例の相切換回路の回路図である。 ２１−・・・同期電動機、２２・・・・・・インクリメ
ント形エンコーダ、２３・・・・・コミチージョンエン
コーダ、２４・・・・・・パルス変換器、２６・・・・
・・アップダウンカウンタ、２６・・・・・・マイクロ
コンピュータ、２７・・・・・・Ｄ／Ａコンバータ、２
８・・・・・・速Ｗ　変換！　、２９・・・・・・演算
増巾器、３ｏ・・・・・・ＰＷＭ回路、３１・・・−・
・相切換回路、３２・・・・・・ドライバ一部、３３・
・・・・・動作状態判別手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名２５
−−−７ツアダウンηうンタ ２Ｇ’−−マラクｐゴンじユータ ２７−・物コン７．−−ダ ２トー喀道刺梗（ ２９−瑣恥唯甲秦 ３０−−ＦＷＭ回Ｍｐ ２ｆ−−一月目刀千４回エト 第２図 イー匪月叱勧久 ２−−−イン２ワメン■張エンコーグ Ｓ−゛°アッγ【ウン〃ウシタ 第４図 ２の ｂ 第５図 ＠６図 イ杵　　　　　　　　　： 第１０図 ： ３Ｉ子　　　　　　　　　　　　　　　　　　１第１１
図 ； １ｆ１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同期電動機と、前記同期電動機に接続され前記同期電動
   機の回転角に比例した数で位相の９０度ずれた２信号を
   出力する第１の検出器と、前記第１の検出器の出力より
   前記同期電動機の絶対位置を算出する位置検出手段と、
   前記第１の検出器の出力より前記同期電動機の回転速度
   を検出する速度検出手段と、前記位置検出手段と前記速
   度検出手段とから前記同期電動機を前もって記憶されて
   いた位置あるいは任意の位置で停止させたり所望の速度
   で回転させたりするための制御演算を行ない前記同期電
   動機の巻線に印加するパルス状の電圧の幅を得その幅の
   パルス信号を出力する制御手段と、前記同期電動機に接
   続され前記同期電動機の１回転の１／２が“１”で残り
   の１／２が“０”である位相の１２０度づつずれた３信
   号を出力する第２の検出器と、前記同期電動機の動作状
   態が停止中かあるいは回転中を判断し出力する動作状態
   判別手段と、前記動作状態判別手段の出力が前記同期電
   動機が回転中を示している時には前記第２の検出器の３
   信号の１信号と他の１信号の否定との積をとることによ
   り６信号を得、前記動作状態判別手段の出力が前記同期
   電動機が停止中を示している時には前記第２の検出器の
   ３信号出力とそれぞれの否定の６信号を得、前記制御手
   段により得られたパルス信号出力とその６出力との積を
   とる相切換手段と、前記相切換手段の６出力により制御
   される６個のスイッチング素子により前記同期電動機の
   各巻線にパルス状の電圧を印加することによって前記同
   期電動機を回転させるスイッチング素子と、直流電源か
   らなる駆動部とを備えた同期電動機の制御装置。