JPH06102935A - Synchronous ac servo driving controller - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce wiring manhours and to improve reliability by using a synchronous motor for controlling the shaft of a servo controller and setting the magnetic pole position signal of an encoder detecting the angle of a rotor and a signal detecting the relative amount of the rotor to be common wiring lines. CONSTITUTION:A switching circuit in the encoder selects U/W phase signals only at the time of detecting a magnetic pole position when power is supplied, and A/B/Z phase signals are selected for subsequent selection. Thus, the wiring lines can be shared.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、エンコーダから出力
する磁極位置信号により同期形ＡＣサーボの磁極位置を
セットする駆動制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drive control device for setting a magnetic pole position of a synchronous AC servo by a magnetic pole position signal output from an encoder.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図４〜図９に従来のサーボ制御装置を示
す。図４は該装置の全体構成図であり図５は同期モータ
の正転時におけるエンコーダのＡ、Ｂ、Ｚ相の出力信号
を示す波形、図６は同様に逆転時におけるエンコーダの
Ａ、Ｂ、Ｚ相の出力信号を示す波形である。図４におい
て、１は回転界磁型の同期モータ、２は同期モータ１に
機械的に直結した回転子位置検出手段たるエンコーダで
ある。同期モータ１は回転子と固定子との電流によって
生成する回転磁界と同期をとりつつ運転する必要があ
る。このためエンコーダ２から後述のパルスを発生さ
せ、このパルスを利用して上記同期をとっている。2. Description of the Related Art FIGS. 4 to 9 show a conventional servo control device. 4 is an overall configuration diagram of the apparatus, FIG. 5 is a waveform showing output signals of A, B, and Z phases of the encoder at the time of forward rotation of the synchronous motor, and FIG. 6 is similarly A, B of the encoder at the time of reverse rotation. 7 is a waveform showing a Z-phase output signal. In FIG. 4, reference numeral 1 is a rotary field type synchronous motor, and 2 is an encoder which is mechanically directly connected to the synchronous motor 1 and is a rotor position detecting means. The synchronous motor 1 needs to be operated in synchronization with the rotating magnetic field generated by the current between the rotor and the stator. Therefore, the encoder 2 generates a pulse to be described later, and the pulse is used to achieve the above-mentioned synchronization.

【０００３】エンコーダ２はＡ、Ｂ相３ａから同期モー
タ１の回転角度に応じて発生する位相の異なる複数のパ
ルスとしてのＡ、Ｂ相信号を出力する第１のパルス発生
手段と、Ｕ、Ｖ、Ｗ相４から同期モータ１の磁極位置に
対応した複数の位相の異なるパルスとしてのＵ、Ｖ、Ｗ
相信号を出力する第２のパルス発生手段からなってい
る。Ａ、Ｂ相信号は同期モータ１の回転子の回転角度と
回転方向に応じ、図５、図６の如く発生するπ／２位相
のずれたパルス信号である。Ａ、Ｂ相３ａの位相の比較
によって同期モータ１の回転が正転か逆転かを検出で
き、Ａ又はＢ相信号のパルスの積算によって同期モータ
１の回転子の相対的な移動量を検出できる。又、３ｂは
Ｚ相であり、Ｚ相３ｂから同期モータ１の回転子が１回
転毎に機械的な基準位置に達した場合パルスを生じるＺ
相信号を出力する。The encoder 2 has a first pulse generating means for outputting A and B phase signals as a plurality of pulses having different phases generated from the A and B phases 3a according to the rotation angle of the synchronous motor 1, and U and V. , W phase 4 to U, V, W as a plurality of pulses having different phases corresponding to the magnetic pole position of the synchronous motor 1.
It comprises a second pulse generating means for outputting a phase signal. The A and B phase signals are pulse signals with a π / 2 phase shift generated as shown in FIGS. 5 and 6 according to the rotation angle and the rotation direction of the rotor of the synchronous motor 1. Whether the rotation of the synchronous motor 1 is forward or reverse can be detected by comparing the phases of the A and B phases 3a, and the relative movement amount of the rotor of the synchronous motor 1 can be detected by integrating the pulses of the A or B phase signals. . Further, 3b is a Z phase, and a pulse is generated from the Z phase 3b when the rotor of the synchronous motor 1 reaches a mechanical reference position for each rotation.
Output the phase signal.

【０００４】Ｕ、Ｖ、Ｗ相信号は上記機械的な基準位置
から同期モータ１の回転子が回転した角度に応じ図７の
如く１８０゜ずつ位相の異なるパルスを発生する。５は
エンコーダ２の出力信号であるＡ、Ｂ相信号、Ｚ相信
号、Ｕ、Ｖ、Ｗ相信号を所望の信号及び電圧値の変換す
るためのインターフェイスである。６は同期モータ１の
回転子の機械的な位置を図６の如く６段階に表示した磁
極位置コードに変換して電流制御部に出力するループで
ある。かかる磁極位置コードはＵ相出力信号を基準にし
た２進数を１０進数に変換したものである。例えば、回
転子の位置が６０〜１２０度の場合、２進数では０１１
であるが故に１０進数で「３」となる。従って、磁極位
置コードは６０度毎の段階的となる。このため、かかる
段階的範囲内における回転子位置の中間値を回転子角度
とする。例えば、回転子位置が０〜６０度であれば３０
度とする。The U-, V-, and W-phase signals generate pulses whose phases are different from each other by 180 ° as shown in FIG. 7 in accordance with the rotation angle of the rotor of the synchronous motor 1 from the mechanical reference position. Reference numeral 5 is an interface for converting the A, B phase signals, Z phase signals, U, V, W phase signals output from the encoder 2 into desired signals and voltage values. Reference numeral 6 is a loop for converting the mechanical position of the rotor of the synchronous motor 1 into magnetic pole position codes displayed in six stages as shown in FIG. 6 and outputting the magnetic pole position codes to the current controller. The magnetic pole position code is obtained by converting a binary number based on the U-phase output signal into a decimal number. For example, when the rotor position is 60 to 120 degrees, binary number 011
Therefore, the decimal number is "3". Therefore, the magnetic pole position code becomes stepwise every 60 degrees. Therefore, the intermediate value of the rotor position within the stepwise range is defined as the rotor angle. For example, if the rotor position is 0 to 60 degrees, 30
Degree.

【０００５】以上、述べた様にエンコーダ２の出力信号
は、Ａ、Ｂ相信号、Ｚ相信号、Ｕ、Ｖ、Ｗ相信号の６種
類となり図８にエンコーダ２とサーボ制御装置のインタ
ーフェース５のケーブル接続を示す。７はエンコーダ２
の出力信号であるＡ、Ｂ相信号、Ｚ相信号より作成する
速度フィードバックループ、８は同様にＡ、Ｂ相信号、
Ｚ相信号より作成する位置フィードバック、９は同期モ
ータ１に流れる電流を検出する電流検出器、１０は電流
検出器９にて検出した電流フィードバック、１１は制御
目標値である位置指令を発生する位置指令部、１２は位
置指令と位置フィードバック８との差である位置偏差よ
り速度指令を作成する位置制御部、１３は速度指令、１
４は速度指令１３と速度フィードバック７との差である
速度偏差より電流指令を作成する速度制御部である。１
５は電流指令、１６は電流指令１５と電流フィードバッ
ク１０との差である電流偏差より同期モータ１を駆動す
る電流制御部でありトランジスタインバータより構成さ
れる。As described above, the output signals of the encoder 2 are of six types: A, B phase signals, Z phase signals, U, V and W phase signals, and the encoder 5 and the interface 5 of the servo controller are shown in FIG. Shows cable connections. 7 is encoder 2
A velocity feedback loop created from the A, B-phase signals and Z-phase signals, which are output signals of
Position feedback created from the Z-phase signal, 9 is a current detector for detecting the current flowing in the synchronous motor 1, 10 is current feedback detected by the current detector 9, and 11 is a position for generating a position command that is a control target value. A command unit, 12 is a position control unit that creates a speed command from a position deviation that is a difference between the position command and the position feedback 8, and 13 is a speed command, 1
Reference numeral 4 is a speed control unit that creates a current command from the speed deviation that is the difference between the speed command 13 and the speed feedback 7. 1
Reference numeral 5 is a current command, 16 is a current control unit for driving the synchronous motor 1 based on a current deviation which is a difference between the current command 15 and the current feedback 10, and is composed of a transistor inverter.

【０００６】次に、従来技術の動作を図９を参照しなが
ら説明する。図９はサーボ制御装置内のマイクロコンピ
ュータのメモリ（図示せず）に記憶したプログラムを示
すフローチャートである。今、サーボ制御装置の電源を
作業者が投入する。Ｕ、Ｖ、Ｗ相信号のパルス信号をイ
ンターフェース５に読み込む（ステップ５１）。上記に
て読み込んだＵ、Ｖ、Ｗ相信号を磁極位置コードに変換
する（ステップ５２）。電源投入後、最初の基準位置に
同期モータ１の回転子が達したか否か、即ちＺ相信号の
パルスが発生したか否か判定する（ステップ５３）。Next, the operation of the prior art will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart showing a program stored in the memory (not shown) of the microcomputer in the servo controller. Now, the operator turns on the power supply of the servo control device. The pulse signals of U, V and W phase signals are read into the interface 5 (step 51). The U, V and W phase signals read above are converted into magnetic pole position codes (step 52). After the power is turned on, it is determined whether the rotor of the synchronous motor 1 has reached the first reference position, that is, whether the pulse of the Z-phase signal has been generated (step 53).

【０００７】ここで、上記基準位置を上記回転子が通過
していない場合、Ａ、Ｂ相信号より作成するフリーラン
カウンタを読み込む（ステップ５４）。読み込んだフリ
ーランカウンタデータより同期モータ１の回転子角度の
変化△θを作成する（ステップ５５）。ステップ５２で
作成した磁極位置を基準に新たなる磁極位置を△θの累
積により更新する（ステップ５６）。かかる磁極位置
（回転子角度）に従い、電流指令１５、電流制御部１６
へ出力する（ステップ５７）。電流制御部１６によって
同期モータ１を駆動する（ステップ５８）。If the rotor has not passed the reference position, the free-run counter created from the A and B phase signals is read (step 54). A change Δθ in the rotor angle of the synchronous motor 1 is created from the read free-run counter data (step 55). A new magnetic pole position is updated by accumulating Δθ based on the magnetic pole position created in step 52 (step 56). According to the magnetic pole position (rotor angle), the current command 15 and the current control unit 16
(Step 57). The synchronous motor 1 is driven by the current controller 16 (step 58).

【０００８】電源投入後、同期モータ１の回転子が回転
して予め定めた基準位置に達した場合、エンコーダ２の
出力Ｚ相信号の出力パルスの立上がを検出する（ステッ
プ５９）。以後はＡ又はＢ相信号のパルスを積算するこ
とにより同期モータ１の回転子の角度を求め、上記ステ
ップ５７以降の制御を行う。最後に、作業者がサーボ制
御装置に運転停止命令を与えることによって同期モータ
１の回転は停止する。After the power is turned on, when the rotor of the synchronous motor 1 rotates and reaches a predetermined reference position, the rise of the output pulse of the output Z-phase signal of the encoder 2 is detected (step 59). After that, the angle of the rotor of the synchronous motor 1 is obtained by integrating the pulses of the A or B phase signal, and the control from step 57 onward is performed. Finally, the operator gives an operation stop command to the servo control device to stop the rotation of the synchronous motor 1.

【０００９】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ制御装置
は以上のように構成されているので、同期モータ１の回
転子の回転角度の検出は電源投入してから回転角度の基
準点を回転子が最初に通過するまで、エンコーダ２の出
力Ｕ、Ｖ、Ｗ相信号によるため、Ａ、Ｂ、Ｚ相の配線に
加えて、Ｕ、Ｖ、Ｗ相信号の配線をしなければならず、
配線工数の増加及び信頼性を低下させるなどの問題転が
あった。Since the conventional servo control device is constructed as described above, the rotation angle of the rotor of the synchronous motor 1 is detected after the power is turned on and the reference point of the rotation angle is set to the rotor. Since the output of the encoder 2 depends on the U, V, and W phase signals until the first passes, the U, V, and W phase signal wirings must be wired in addition to the A, B, and Z phase wirings.
There were problems such as an increase in wiring man-hours and a decrease in reliability.

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、エンコーダとサーボ制御装置間の
配線の省力化が図れ、信頼性向上及び配線工数の低減が
できるサーボ制御装置を得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and a servo control device capable of reducing the labor of wiring between the encoder and the servo control device, improving reliability and reducing the wiring man-hour is obtained. The purpose is to

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明に係るサーボ制
御装置は、上記同期モータの回転角度に応じて発生する
位相の異なる複数のパルスを発生する第１のパルス発生
手段及び上記同期モータの磁極位置に対応した複数の位
相の異なるパルスを発生する第２のパルス発生手段から
なる上記同期モータの回転子位置を検出する回転子位置
検出手段と上記第１のパルス発生手段と上記第２のパル
ス発生手段の配線路を共有するための切替回路からなる
ものである。A servo control device according to the present invention comprises a first pulse generating means for generating a plurality of pulses having different phases generated according to a rotation angle of the synchronous motor, and a magnetic pole of the synchronous motor. Rotor position detecting means for detecting the rotor position of the synchronous motor, which comprises second pulse generating means for generating a plurality of pulses having different phases corresponding to the position, the first pulse generating means, and the second pulse. It comprises a switching circuit for sharing the wiring path of the generating means.

【００１２】[0012]

【作用】この発明においては、エンコーダの出力である
第１及び第２のパルス発生手段を切替回路を設けること
によって第１及び第２のパルス発生手段の配線路を共用
することができる。In the present invention, the wiring paths of the first and second pulse generating means can be shared by providing the switching circuit for the first and second pulse generating means which are the outputs of the encoder.

【００１３】[0013]

【実施例】【Example】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図３はサーボ制御装置の全体を示す図、図１はエ
ンコーダ内のブロック図である。図１は図２の動作タイ
ミングチャートを示す。図３において、２０はＡ、Ｂ、
Ｚ相とＵ、Ｖ、Ｗ相信号の共通配線路で、その他全体構
成は図４と同一である。又、マイクロコンピュータのメ
モリ（図示せず）に記憶したプログラム内容は図９と同
一である。図２において、２１はＡ、Ｂ、Ｚ相信号検出
部、２２はＵ、Ｖ、Ｗ相信号検出部、２３はＡ、Ｂ、Ｚ
相信号とＵ、Ｖ、Ｗ相信号を切替えるワンショットマル
チバイブレータである。Example 1. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing the entire servo control device, and FIG. 1 is a block diagram in the encoder. FIG. 1 shows an operation timing chart of FIG. In FIG. 3, 20 is A, B,
It is a common wiring path for Z-phase and U-, V-, and W-phase signals. The program contents stored in the memory (not shown) of the microcomputer are the same as those in FIG. In FIG. 2, 21 is an A, B and Z phase signal detecting section, 22 is a U, V and W phase signal detecting section, and 23 is A, B and Z.
It is a one-shot multivibrator that switches between phase signals and U, V, W phase signals.

【００１４】次に、上記実施例の動作を図２のタイミン
グチャートによって説明する。今、サーボ制御装置の電
源を作業者が投入するとエンコーダ２内の＋５Ｖ電源が
立上る。ワンショットマルチバイブレータ２３の入力ａ
１は抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１による時定数により＋５
Ｖより遅れて立上がる。ワンショットマルチバイブレー
タ２３は、入力ａ１を受けてワンショットマルチバイブ
レータ内シュミットトリガ回路により入力ａ１をａ１’
とする。ａ１’立上りエッジが入力されると抵抗Ｒ２と
コンデンサＣ２の時定数により出力ベクトルＱにｔｗ時
間のオン信号を出力する。Ａ、Ｂ、Ｚ相信号とＵ、Ｖ、
Ｗ相信号はスリーステート回路に接続されており、ワン
ショットマルチバイブレータ２３の出力ベクトルＱがオ
ンのとき出力接栓にＵ、Ｖ、Ｗ相信号が、又ベクトルＱ
がオフのときＡ、Ｂ、Ｚ相信号が出力される。なお、ベ
クトルＱ４オン時間ｔｗは、電源投入して、マイクロコ
ンピュータのメモリ（図示せず）に記憶したプログラム
の実行処理において、Ｕ、Ｖ、Ｗリード（ステップ５
１）するタイミングまで確保する。以下、動作実行する
プログラムは従来と同様である。Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. Now, when the operator turns on the power supply of the servo control device, the + 5V power supply in the encoder 2 rises. Input a of the one-shot multivibrator 23
1 is +5 due to the time constant of resistor R1 and capacitor C1
It rises later than V. The one-shot multivibrator 23 receives the input a1, and inputs the input a1 to the a1 'by the Schmitt trigger circuit in the one-shot multivibrator.
And When the rising edge of a1 'is input, the ON signal of tw time is output to the output vector Q by the time constant of the resistor R2 and the capacitor C2. A, B, Z phase signals and U, V,
The W-phase signal is connected to the three-state circuit, and when the output vector Q of the one-shot multivibrator 23 is ON, the U, V, W-phase signals and the vector Q are output to the output connector.
When is off, A, B and Z phase signals are output. The vector Q4 on-time tw is the U, V, W read (step 5) in the execution process of the program stored in the memory (not shown) of the microcomputer when the power is turned on.
Secure up to the timing of 1). Hereinafter, the program to be executed is the same as the conventional one.

【００１５】[0015]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、エン
コーダ出力信号であるＡ、Ｂ、Ｚ相信号とＵ、Ｖ、Ｗ相
信号を電源投入時において、エンコーダ内に切替え回路
を設ける様構成したので、エンコーダとサーボ制御装置
間の配線工数が低減でき、また、信頼性の向上が図れる
効果がある。As described above, according to the present invention, a switching circuit is provided in the encoder when the encoder output signals A, B and Z phase signals and U, V and W phase signals are turned on. Since it is configured, the number of wiring steps between the encoder and the servo control device can be reduced, and the reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この発明によるサーボ制御装置の一実施例によ
るエンコーダ内ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an encoder according to an embodiment of a servo control device of the present invention.

【図２】図１の動作タイミングチャートを示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing an operation timing chart of FIG.

【図３】この発明によるサーボ制御装置を示す構成図で
ある。FIG. 3 is a configuration diagram showing a servo control device according to the present invention.

【図４】従来のサーボ制御装置を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional servo control device.

【図５】同期モータの正転時におけるエンコーダの出力
であるＡ、Ｂ、Ｚ相信号を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing A, B, and Z phase signals which are outputs of the encoder when the synchronous motor rotates in the normal direction.

【図６】同期モータの逆転時におけるエンコーダの出力
であるＡ、Ｂ、Ｚ相信号を示す波形図である。FIG. 6 is a waveform diagram showing A, B, and Z phase signals that are outputs of the encoder when the synchronous motor rotates in the reverse direction.

【図７】エンコーダの出力であるＵ、Ｖ、Ｗ相信号を示
す波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram showing U-, V-, and W-phase signals output from the encoder.

【図８】従来のエンコーダ内ブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a conventional encoder.

【図９】動作フローチャートである。FIG. 9 is an operation flowchart.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 同期モータ ２ 回転子位置検出手段（エンコーダ） ３ａ Ａ、Ｂ相 ４ Ｕ、Ｖ、Ｗ相 1 Synchronous motor 2 Rotor position detecting means (encoder) 3a A, B phase 4 U, V, W phase

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 同期モータを駆動するサーボ制御装置に
おいて、上記同期モータの回転角度に応じて発生する位
相の異なる複数のパルスを発生する第１のパルス発生手
段及び上記同期モータの磁極位置に対応した複数の位相
の異なるパルスを発生する第２のパルス発生手段の配線
線路を電源投入時、一定時間内のみ切替えする切替え手
段とを備えた同期形ＡＣサーボ駆動制御装置。1. A servo control device for driving a synchronous motor, which corresponds to a first pulse generating means for generating a plurality of pulses having different phases generated according to a rotation angle of the synchronous motor and a magnetic pole position of the synchronous motor. A synchronous AC servo drive control device comprising switching means for switching the wiring lines of the second pulse generating means for generating a plurality of pulses having different phases only within a fixed time when the power is turned on.