JPH0655037B2 - サーボモータの速度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈技術分野〉 本発明はサーボモータを用いて可動部材を位置決めする
装置、例えばプリンタの活字ホイールやキャリッジ移動
またその他工作機械等に具備するかかる位置決め装置に
関し、特にこのサーボモータの速度制御を簡単にできる
ようにしたものである。

〈従来技術〉 サーボモータを用いて可動部材を目的位置に位置決めす
る場合には、サーボモータを加速，定速（高速での）し
さらに減速及びこの減速でのきめ細い制御といった複雑
な速度コントロールが要求される。

ここでサーボモータの速度コントロールについての概略
を説明すると、停止の状態から目的位置間で回転しかつ
その目的位置に停止する場合、最短の時間で回転し目的
位置で正確に停止するためには第１図のような動きを必
要とする。

これは、停止の状態ａ点から加速を始め、ｂ点において
最大速度に達してその状態を維持する（高速での定速運
転状態）。その後、目的位置に近づいた事によりｃ点か
ら減速を始めｄ点で用いに達し、該目的位置であるｄ点
で停止される。

前記第１図のサーボモータの移動に対する速度指示は第
２図に示すように行なわれる。

これは停止状態にあるｅ点（第１図のａ点に対応）にお
いて最大速度を指示してこのモータのトルク，モータに
接続された負荷により決定された値で自由加速を行い、
その後ｆ点（第１図のｂ点に対応）で最大速度となる。
そして速度指示はそのまま維持され、やがて目的位置に
近づいたｇ点（第１図のｃ点に対応）から減速の速度指
示となり、回転の都合速度を減少させてｈ点（第１図の
ｄ点に対応）で“０”となる。

この場合、回転量と速度値の関係は、 の式で表され、前記Ｖは速度，ａはモータと負荷による
定数，ｓは回転量である。

所で、上記のような速度制御をする場合に、従来では前
記式を用いた演算によりその都度、速度値を算出して行
う方式と、速度値を決定するための第３図に示すような
テーブルを備える方式とがあった。

この前者の演算方式ではモータの回転毎に複雑なルート
計算を必要として演算に時間がかかり特に高速時の追随
性が悪いものであった。

また後者の方式ではモータの回転量に応じたモータの速
度指示値をテーブルとして準備し、サーボ回路のフィー
ドバック系（エンコーダ）から回転の変化に応じた出力
信号により、その都度前記テーブルを参照し、速度指示
値を決定するものである。

例えば第３図のテーブルは上記 の式におけるａ＝２の場合の回転量(s)と速度指示値(V)
の関係を示すものであり、例えば回転量が“２３”であ
れば速度値は“１０”となり、その後サーボ回路のエン
コーダから出力信号が到来すると回転量を減算（２３−
１）してテーブルを参照し、速度指示値が決定される。

この方式では速度指示値決定の処理時間が短くてすみ上
記した演算方式のような問題が生じないが、定速状態か
ら減速し停止するまでの間即ち第２図のｅ〜ｈの間のす
べての回転量に応じた速度指示値をテーブルとして備え
る（第３図参照）必要があり、テーブルの量が膨大なも
のとなる。例えばある回転量に対する速度指示値を１バ
イトのテーブルで持つと、第２図のｇ〜ｈの間だけでも
数百バイト必要となり、サーボモータの速度制御を行う
プログラムにおける対してテーブルが大きな負担となる
欠点を有していた。

〈目的〉 本発明は、速度指示値決定の処理が短時間で行なわれる
という利点を有するテーブル方式の改良を図ったもので
あり、特にテーブルの量を少なくしてなおかつ従来のよ
うなサーボモータの速度制御ができるようにしたもので
ある。

換言すると本発明は速度指示値決定の処理時間が短くか
つテーブル容量も小さくすることができる速度制御方式
を提供するものである。

そのため、本発明は従来のようなモータの回転量による
テーブルとは異なって、速度指示値によるテーブルを準
備したところに特徴を有し、これにより少ない量のテー
ブルで従来と同様の制御ができるようにしたものであ
る。

〈実施例〉 サーボモータを用いて可動部材を目的位置に位置決めす
る場合、回転量と速度値の関係は上述した式 で表されるものであり、この式に基づく速度値と回転量
の関係は第４図の点線で示す線となる。

しかしながら、実際にはモータのトルク、モータに接続
される負荷等の関係で回転量がある範囲（ｊの点）を越
えるとそのモータの最大速度である定速度つまりｉ〜ｊ
の間は実線で示すように制御されるものとなる。

このことは、前記ｊの点を越えたｉ〜ｊの間は速度指示
値としては固定した１つの値でよいことが理解できる。

また、前記ｊと停止点（目的位置）ｋの間は順次速度変
化され、ｊ点の速度値からｋ点の零速度までの速度指示
値が存在する。

従って、上記の速度値を基準に見た場合には速度指示値
としてはｉ〜ｊ間の固定した速度指示値とｊ〜ｋまでの
減速のための速度指示値だけであり、この速度指示値の
数だけをテーブルとして保持させると該テーブルの容量
が少なくなることが理解できよう。

即ち、第４図においてｊ点である位置２３以上は速度指
示値が１０である場合にｊ〜ｋ間の位置２３〜０までは
速度が１０〜０まで１段階毎に減速される速度指示値だ
けであり、この速度指示値に対応するテーブル構成は第
５図に示すようになる。これは速度指示値を１バイトの
テーブルで構成した場合に数十バイトで構成できる。

この第５図に示すテーブルは速度指示値として１段階毎
に変更する０〜１０の段階速度として記憶され、、各速
度指示値に対してはその速度における最小の回転指示量
が保持されている。これは を例としたものであり、速度指示値９のテーブルには最
小の回転指示量の“１９”が保持されている。

そして、このテーブルを備えた場合、今例えばサーボモ
ータが速度指示値９で現在の回転位置量が１９の位置に
ある時、次にサーボ回路のエンコーダから出力信号が入
力されると現在の回転位置量から１カウントだけ減算を
行い、この値をテーブルの速度指示値９における最小回
転指示量１９と比較させ、前記回転位置量がテーブルの
最小回転指示量と等しいかあるいは大であれば速度指示
値を変更せず、小であれば速度指示値を１カウント減算
して８とし、続いて速度指示値８のテーブルより１６を
取り出し次の回転位置量と比較させるといった制御を順
次行わせるものである。（第７図(B)参照） この制御構成を第６図に示しており、１は第５図に示し
たテーブルを有するテーブルメモリ、２はサーボモー
タ、３はサーボモータの駆動制御回路、４は前記サーボ
モータ２の回転量を検出する検出回路、５は現在の速度
指示値に対応したテーブルメモリからの最小回転指示量
と前記検出回路４からのサーボモータ３の現在の回転位
置量とを比較し、比較結果により駆動制御回路３へ速度
指示値を送る判定手段である。

この判定手段５がサーボモータ３の回転位置量に従って
テーブルメモリ１を保持する回転指示量と比較して現在
の速度値を維持あるいは速度値を−１するといった処理
を行うものである。

第７図はその動作フローを示すものでありこの第７図
(A)は初期速度指示値を決定するフローであり、また第
７図(B)はサーボ回路が動作している時の動作フローで
ある。

先ず、目的位置まで回転する回転設定量に対応した初期
速度指示値の決定は第７図(A)で示すように、最初に速
度指示値“０”を入れてその速度指示値“０”に対応し
た第５図に示す本発明にかかる速度テーブル１の回転指
示量を取り出し、該取り出した速度指示値“０”と対応
する回転指示量と、上記目的とする回転設定量とを第６
図のブロックに示す判断手段５にて比較させる。ここで
目的とする回転設定量がテーブルからの回転指示量より
大であれば速度指示値を＋１して速度指示値“１”の回
転指示量をテーブルより取り出して再び目的とする回転
設定量と比較させる。この比較によって目的とする回転
設定量が大であれば順次速度指示値を＋１して順次それ
に対応する回転指示量を取り出す。

そして、目的とする回転設定量がテーブルより取り出さ
れた回転指示量と等しいかまたはそれより小さくなった
時、またテーブルより取り出された回転指示量が最大速
度指示値の“１０”に対応する回転指示量“２３”にな
った時にその時の速度指示値を初期速度指示値として決
定する。その決定された初期速度指示値が第６図のサー
ボモータ駆動制御回路３に供給され、その速度指示値に
従ったサーボモータ２の速度制御が行われる。ここで、
目的位置の回転設定量と速度テーブル１における回転指
示量の比較において、回転指示量が回転設定量より小さ
い場合に、＋１づつ速度指示値を上昇させている。これ
は、回転指示量が回転設定量以上になる時に、その回転
指示量に応じた速度テーブル１の速度指示値に対応した
ことになる。また、上述の初期値の設定動作を繰り変え
ることで、速度テーブル１より取り出された回転指示量
が“２３”以上となれば、速度指示値が最大速度である
として、その最大速度値“１０”がそのままサーボモー
タ駆動制御回路３へと供給される。

なお、この初期速度指示値の決定には多少時間を必要と
するが、サーボ回路が停止の状態にあるので何等問題は
発生しない。

他方、サーボ回路が動作すると、第７図(B)のフローで
速度制御が実行され、この動作は前述した通りである。

〈効果〉 以上のように本発明によれば速度指示値を決定するテー
ブルを備える場合に、速度値の変化分のテーブルを準備
することによってこのテーブルメモリの容量を従来の回
転量に基づいたテーブルに比して大幅に小さくでき、こ
のテーブルのメモリ負担が著しく軽減でき、コストの低
減，小型化に大きく寄与できる。

また、前記テーブルメモリの容量が少なくても従前同様
の速度制御を行え、かつ設定される回転量に基づく初期
回転速度を、サーボモータの駆動を開始する前に事前に
決定しており、高速制御に対する追従性を失うことな
く、また所望の位置へ移動させる回転量にかかる速度制
御も容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーボモータの速度制御の一般的動作を示す
図、第２図は第１図の動作の速度指示状態を示す図、第
３図は従来の速度指示を行うテーブル構成を示す図、第
４図は速度と回転量の関係を示す図、第５図は本発明方
式に係るテーブル構成を示す図、第６図は本発明方式の
制御構成を示すブロック図、第７図(A)，(B)は同方式の
動作フローを示す図である。 １：テーブルメモリ，２：サーボモータ，３：サーボモ
ータ駆動制御回路，４：サーボモータの回転量検出回
路，５：判定手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボモータ(2)を加速、減速させて可動
   部材を目的位置へ位置決めする際に、前記サーボモータ
   の回転指示量とそれに応じた速度指示値とをテーブルと
   して備えると共に、該位置決め時に前記テーブルを参照
   してサーボモータの回転量に応じた速度値を決定して速
   度制御してなるサーボモータの速度制御方法において、 前記テーブルは、固定される定速度（最大速度）指示
   値、及び１段階毎に速度変更される各速度指示値を基準
   に、該夫々の速度指示値に対応した回転指示量を速度テ
   ーブル(1)として記憶させておき、 前記サーボモータを駆動する前段階の初期速度決定時
   に、前記サーボモータの回転目的位置までの回転設定量
   と、前記記憶された速度テーブルの速度指示値に対応し
   て記憶された回転指示量を順次取り出し、該取り出した
   回転指示量との比較(5)を行い、前記回転指示量の方が
   大きいか又は等しい場合に、その回転指示量に対応する
   速度指示値を初期速度値として決定すると共に、前記回
   転設定量が速度テーブルの定速度指示値に対応する回転
   指示量以上であれば該定速度指示値を初期速度値として
   決定し、 前記初期速度値の決定後、該初期速度値にてサーボモー
   タ駆動制御部(3)を介して前記サーボモータの速度制御
   を行い、該サーボモータの回転量検出部(4)にて検出し
   た検出回転量を前記回転設定値より差し引いた現在の回
   転位置量と、前記サーボモータの現在の速度指示値に対
   応する前記速度テーブルにおける回転指示量との比較
   (5)を行い、現在の回転位置量が大きい時に現在の速度
   指示値を維持させ、小さくなった時に現在の速度速度値
   より１段階低い速度指示値を新たな速度値として前記速
   度制御部(3)に与えることでサーボモータの減速制御を
   前記可動部材の目的とする位置まで行うことを特徴とす
   るサーボモータの速度制御方法。