JPS5872390A - 駆動装置 - 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】 本発明は駆動装置に関し、特に可動部材をブラシレスモ
ータを用いて駆動する駆動装置に関する。

ブラシレスモータはコイル電流整流用のブラシを有さす
、そのかわりにモータの界磁発生磁石の極性変化とコイ
ル電流との適正な位相関係を得るために位置検出器を必
要とする。これはブラシ伺モータのブラシに相当する働
きをさせるためにどうしても必要であり、従来はレゾル
バ等の位置検出器をモータ製作時等にｎｊＪ記界磁発生
磁石との位相関係ｔ［Ｉｉ　して取り付け、その出力を
ブラシの−きを代替する相切換１え信号の発生に用いて
きた。

一方、一般にモータを可動部材の運動方向、速度及び位
置を制御するサーボ制御装置内で用いる場合、ＭｊＪ記
６■動部材の位置に対応した高分解能な位置信号が必要
であり、そのために高分解能な位置検出器がモータある
いは前記可動部材に取り付けて使用される。

さて、ブラシレスモータをサーボ制御装置内の駆動回路
で駆動する場合、初めに述べた相切換え信号発生用の位
置検出器を２番目に述べた高分解能な位置検出器で兼ね
、特に相切換え信号発生のためだけに別の位置検出器を
持つことはしない改良された駆動回路の提案がないばか
りか、更にはこのようにした場合に相切換え信号の位相
を界磁発生磁石の極性変化の位相に適合させ常に一定位
相を保つことがサーボ制御装置の必要条件であるがこれ
に対する具体的な提案も成されていない。

本発明の目的はこの問題を解決し、相切換え１＠号を他
の検出器を用いることなくサーボ制御用の高分解能な位
置検出器のみを用いて発生するとともに、前記相切換え
信号と界磁発生磁石との位相合せを通常のサーボ制御動
作に先だつ初期セット動作により人手な分子ことなく無
調整で行う駆動装置を提供することにある。

本発明によれは、ａＪ動郡材を駆動するブラシレスモー
タと、該可動部材もしくは該ブラシレスモータに接続さ
れ該可動部材の一定距離の変位に対して変位量及び方向
を示す方ｌ′ＩＩＪパルスを発生する方向パルス発生手
段と、前記方向パルス及び外部の制御回路により発生さ
れる初期セ・Ｉ）信号を入力し該初期セント信号により
初期セ゛ットされ、それ以後は前記づ動部材の変位に対
して前記ブラシレスモータの界磁発生磁石の極性変化と
同じ周期で変化しかつ適正な位相関係を保つ相切換え信
号を発生する相切換九信号発生手段と、該相切換え（８
号と前記初期セット信号及び前記外部の制御回路により
発生される制御信号とを入力し前記初期セット信号によ
りあらかじめ定められた特定の駆動信号を前記ブラシレ
スモータに印加しその後は別記制御信号に対応した駆動
信号を前記ブラシレスモータに印加する駆動手段を有し
、前記相切換ｔ−他号をサーボ制御用の為分解能の位置
検出器のみを用いて発生するとともに、初期セント動作
により前記相切換え信号と前記界磁発生磁石の極性変化
との位相合せを行なう駆動装置が得られる。

次に本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する
。なお、以下の説明において信号線と信号とを区別せず
同一用語で表示することがある。

第１図は本発明の駆動装置の一実施例を示すブロック図
である。

本発明の駆動装置ｌは、制御回路８及び可動部材２とと
もにサーボ制御装置を構成し、前記制御回路３の指令に
もとづいて前記可動部材２を駆動する。本発明の駆動装
置ｌを含むこのサーボ制御装置においては、通常のサー
ボ制御モードに先だうて初期セクトモードが設定される
。前記初期セットモードにおいては前記制御回路８から
初期セット信号８１か入力され、該初期セット信号８１
に応答して６４１記可動部材２の初期位置決めすなわち
初期セント及び萌期駆動装置ｌの初期セットを行い、前
記サーボ制御モードにおいては、別記駆動装置ｌは前記
制御回路８から制＃他号８２が人力され、該制御信号８
２に応じて前記可動部材２を駆動する。

前記サーボ制御モードでは、前記駆動装置ｌにお１／１
て以下の動作が行われる。前記制御回路８より発生され
た別記制御信号３２は駆動回路７に入力され駆動信号７
０を発生する。該駆動信号７０はブラシレスモータ４に
入力され、これに接続さ、れた前記可動部材２’＆駆動
する。Ｍｉｌ記可動部材２の動きは、接続された方向パ
ルス発゛生器５によって検出され、方向パルス信号５０
として出力され、前記制御回路８にフィードパンクされ
る。又、該方向パルス信号５０は相切換え信号発生器６
にも入力され、−ｊ記号動部材２の変位に対して前記ブ
ラシレスモータ令の界磁発生磁石の極性変化の周期と等
しい周期で変化する相切換え信号６０を発生する。該相
切換丸信号６０は前記駆動回路７に入力され、前記駆動
信号７０と前記界磁発生磁石の極性変化とを常に一定の
位相関係に保つ。以上の動作により、前記駆動装置１１
前記可動部材２、及び前記制御回路８はサーボ制御回路
を構成し、前記制御信号：３２に応じてＩｌｌ記Ｍ−ｆ
動部材２が制御される。ここで前述したようにＭ’＋ｊ
記相切換Ａ伯号６信号位相を前記界磁発生磁石の極性変
化の位相に対して、あらかじめ遮切な位相関係に設定し
ておく必要があるが、この動作が前記サーボ制御モード
に先だつ前記初期セシトモードで行われる。

ｒ’ｐｔ記初期セシトモードでは、前記駆動装置ｌにお
いて以下の動作が行われる。前記制御回路８より発生さ
れた初期セヅト信号８１は前記相切換え信号発生器６と
駆動回路７とに入力される。前記駆動回路７はこの初期
セット信号８１が入力されると、特定パターンを有“ｆ
る駆動信号７０を発生する。この特定パターンを有する
駆動信号７０は前記ブラシレスモータ４に入力され、目
す記号動部材２を前記界磁発生磁石の配列と前記特定パ
ターンを有する駆動信号７０とにより定まる前記界磁発
生磁石の極性変化の特定位相の位置に位置決めする。一
方、前記相切換え信号発生器６は、前記初期セクト信号
８１が人力されると８１記相切換え信号６０を、前記の
位置決め位置において目１」記界磁発生磁石のａ性変化
の位相に対して適切な位相となるよう初期セットする。

以上のごとき前記初期セ・ｉトモードにおいて、前記界
磁発生磁石の極性変化の位相に対して前記相切換え信号
６００位相が適切な位相関係に設定され、以後のサーボ
制御モードにおいて前記駆動信号７０と前記界磁発生磁
石の極性変化とは好ましい位相関係に保たれる。

第２図はｗＩ１図の方向パルス発生器５０ｍ１の実施例
を示すブロゾク図である。

検出器ドライバ５８はクロック発生器５４より発生され
たクロック５５が入力され、周期と振幅がほぼ等しくか
つ位相が互いに９０°ずれた２相の検出器ドライブ信号
５６を発生する。位置検出器５１はいわゆる位相変調誘
導型トランスデユーサで、前記ブラシレスモータ４及び
前記可動部材２に接続されており、（図中４０で示す）
、前記検出器ドライブ信号５６が入力され前記可動部材
２の変位に対応して位相の変化する位相変調出力５７を
出力する。パルス発生回路５２は、前記クロック５５と
前記位相変調出力５７とを受け、内１１記位相変調出力
５７の位相変化を検出し前記可動部材２の変位に応じて
一定量の変位ごとにその方向に応じて正方向パルス５０
ａ１負方向パルス５１１　ｂを出力する。なお、第１図
では前記２つの方向パルス５（ｌａ、５１１ｂは方向パ
ルス５０としてまとめて示しである。この種の方向パル
ス発生器は、例えば特願昭５４−５２６９４号明細書（
特開昭５５−１４６５１５号公報）に述べられており、
これを用いてよい。

第８図は第１図の方向パルス発生器５の第２の実施例を
示すブロック図である。

前記ブラシレスモータ４及び前記可動部材旧二接続され
た（図中４０で示Ｔ）位置検出器５１は０り記司動部材
２の一定量の変位を１周期とし互いにほぼ９０°位相の
ずれた２相の位置信号５８ａ、５８ｂを出力する。パル
ス発生回路５２は前記２相の位置信号５８ａ、５８ｂを
受け、前記２相の位置信号５８ａ、ｂ８ｂの位相関係及
び該位置信号５８ａ、５８ｂの立上り、立下りを検出す
ることにより、ｍ４記ｇ］動部材２の一定域の変位ごと
にその方向に応じて正方向パルス５０ａ、負方向ノ（ル
ス５（１ｂを出力する。なお弗１図では前記２つの方向
パルス５（ｌａ、５０ｂは方向パルス５０としてまとめ
て示しである。前記位置検出器５１としては、フォトエ
ンコーダ、あるいは誘導型トランスデユーサ等が知られ
ており前記２相の位置伯゛号５８ａ、５８ｂは矩形波出
力のものと正弦波出力のものが一般的である。又、前記
パルス発生回路５２′も公知であり、例えば特願昭５４
−８９１６８号明細書（特開昭５５−１８８１１８号公
報）に示されており、前記方向パルス発生回路５はこれ
らのパルス発生回路を用いて構成してよい。

第４図は第１図のｍ切換え信号発生器６の一実施例を示
すブロック図である。

前記方向パルス発生器５より出力、された正方向パルス
５０ａ、負方向パルス５０　ｂはそれぞれカウンタ６１
のアツプカクント端子ダウンカウント端子に入力され、
前記カウンタ６１の内容を増算もしくは減算する。ロリ
記カクンタ６１は削記界磁発生磁石の極性変化の周期に
一致した周期で最上位ビット出力ｔｉｌｌが変化するよ
う、前記界磁発生磁石の配置と前記方向パルス５０の１
パルス相当の前記可動部材２の変化量とから定まる分周
率を有するカウンタであり、前記最上位ビット出力６１
１と、前記最上位ビット出力６１１のｌ／２の周期を有
し、がっ位相が等しい、坤も前記最上位ビット出力６１
１の極性反転時にはかならず同時に極性が反転する第２
位ビット出力６１２を出力する、なお、第１図では前記
最上位ビット出力６１１と、前記第２位ビット出力６１
２とをまとめて相切換え信号６（）と表わしている。−
万、前記初期セット信号８１は前記カウンタ６１のクリ
ア端子ＣＬに入力され、前記初期セット信号８１が人力
された時前記カウンタ６１の内容を零とする。ここで、
第４図では、前記初期セット信号８１は前記カウンタ６
１のクリア端子ＣＬに入力され前記カウンタ６１の内容
を零とする構成としたが、前記初期セット信号８１が図
示されていない前記カウンタ６１のロード端子に入力さ
れ前記カウンタ６１の内容を任意の好ましい初期値にセ
ットする構成としてもよい。以上の構成により前記相切
換え信号６０は、前記初期セット信号８１により初期セ
ットされ、その後は前記界磁発生磁石の極性変化に対し
て、初期セットされた時点での前記界磁発生磁石の極性
変化に対する位相関係を有する信号となる。

第５図は第１図の駆動回路７の１つの実施例を示すブロ
ック図である。

前記初期セントモードにおいて−ｉＪ記初期セット信号
８１が２つの初期セｙ）スイッチυ１１７４ｂに入力さ
れると、前記初期セソトスイ゛ツチ７４１、？４ｂの端
子７４１ａ、７４１　ｂにあらかじめ各々等しく設定さ
れた電圧がそれぞれ人相パワーアンプ７５ａ、Ｂ相パワ
ーアンプ７５ｂを介して前記ブラシレスモータ令の人相
、Ｂ相の２相コイルに印加され、前記２相コイルにほぼ
等しい電流が流れる。この結果前記ブラシレスモータ会
は、前記２相コイルのコイル部分の中心と前記界磁発生
磁石の極性変化点とが一致した位置に位置決めされる。

なお、ここでは前記２相コイルの両方に通電する構成と
したが、前記端子？４１２，７４１ｂのいずれか一方の
みに電圧を印加し、他方を接地電位とすることにより、
■相のコイルのみに通電する構成としてもよく、この場
合には前記ブラシレスモータ令は通電したコイルの中心
と前記界磁発生磁石の極性変化点とが一致した位置に位
置決めされる。

一方、前記サーボ制御モードにおいては、前記初期上ノ
ド信号８１は入力せず、初期セードスイッチ７４ａ、７
４ｂは相切換スイッチ７３ａ、７８ｂの出力と前記パワ
ーアンプ７５ａ、７５ｂの入力とをそれぞれ接続する。

さて、前記制御信号８２は、ＭｉＪ記最上位ビＶ）出力
６１１によって切換えられる反転スイッチ７２に入力さ
れ前記最上位ビット出力６１１の状態によって、この反
転スイッチ７２のもう１つの入力即ち前記制御信号８２
を反転器７１を介して反転した信号と、前記制御信号８
２とのいずれかを反転スイッチ出カフ２０として出力す
る。この反転スイッ′テ出カフ２０はｎす記′Ｓ２位ピ
ット出力６１２によって切換えられる前記相切換ス・イ
、テ？３ａと、０り記事２位ビシ゛ト出力６１２をイン
バータ７６を介して反転した信号によって切換えられる
前記相切換スイ゛φテア８ｂとに入力され前記第２位ビ
ット出力６１２の状態によって、前記反転スイッチ出カ
フ２０とこの相切換スイッチ７８ａ、７３ｂのもう１つ
の入力である接地電位とのいずれかを相切換スイッチ出
カフ８０ｍ、７８０ｂとして出力する。この相切換スイ
ンを出カフ８０８１７８０ｂは、常にどちらが前記反転
スイッチ出カフ２０で他方が前記接地電位であり、これ
らは前述したように前記パワーアンプ７Ｍ、７５ｂに入
力される。この結果前記相切換え信号６０の状態に応じ
て、前記ブラシレスモータ令の２相コイルのいずれかに
前記制御信号８２もしくはその反転値に対応した電流が
流れる。

従うて、初期セットモードで位置決めされた位置に応じ
て、前記相切換え信号６ｏの初期値と位置変化に対する
変化の組合せとを適切に選ぶことにより、その後のサー
ボ制御モードでは前記ブラシレスモータ４は通常のブラ
シ付モータと同様に前記制御信号３２に対して応答する
。例えは、それぞれ１つのコイル巻線部よりなるＡ相コ
イルとＢ相コイルか隣り合って配置されている２相ブラ
シレスモータを使用し、本実施例で述べた初期セット時
に２相のコイルの両方にほぼ同じ゛電流を流して位置決
めする場合には、この構成の駆動回路７に前述の相切換
え信号発生器６の第ｌの実施例で述べた前記初期セット
信号８１を的記カクンタ６１のクリア端子ＣＬに入力す
る構成の相切換え信号発生器６を組合せて用いることに
より、父、それぞれ１つのコイル巻線部よりなる人相コ
イルとＢ相コイルが隣り合って配置されている２相ブラ
シレスモータを使用し、本実施例で述べた初期セット時
にどちらかｌ相のコイルのみに電流を流して位置決めす
る場合゛には、この構成の駆動回路７に前述の相切換え
信号発生器６０第１の実施例にある前記初期セント信号
８１を前記カウンタ６１の図示していないロード端子に
入力する構成の相繋豫、１１号発王蕎」（駕會す工ｌ−
い−レヒＱ待カーー期セット値をＩす記第２位ビ′メト
信号の忰性変化点のちょうど中間のいずれかの値とする
ことにより、先に運べた初期セットモードの動作で前記
相切換え信号６０と前記界磁発生磁石の極性変化の位相
とを適正に設定できるとともにその後の前記サーボ制御
モードにおいて前記ブラシレスモータ４は通常のプラ、
シ付モータと同様に、前記制御信号８２に対応して駆動
できる。ここでパワーアンプ７５ａ、７５ｂは電圧駆動
型のパワーアンプとして説明したが、電流駆動型のパワ
ーアンプを用いてもゝよく、パルス幅弯調型のパワーア
ンプでもよい。

又、制御信号８２、反転スイッチ出カフ２０、相切換ス
イッ・を出カフ８０ａ、　　７８０ｂ等の各信号及び各
種のスイシ′テア２．７８　ａ、　　７８　ｂ、　　７
４　ａ、７４ｂ１反転器７１はいずれもアナログ信号及
びアナログ信号用素子として説明したが、１部もしくは
全てをディジタル信号及びディジタル信号用素子を用い
て構成しても良い。

以上の構成により、相切換え信号を他の検出器「ｂ：６
部者カーぐチーボ飼−御−用９高分解能な位置検出器の
みを用いて発生するとともに、通常のサーボ制御動作に
先たつ初期セント動作により人手を分子ことなく口１」
記相切換比信号と界磁発生磁石との位相合せを行う無調
整化された駆動装置を実視−［ることかできる。これに
より従来ブラシレスモータを使用する際に必要とされて
いたレゾルバ等の相切換え信号発生用の位置検出器およ
びその検出回路等は不要となり、これを取り付ける特殊
な機構さらに調整作業も合せて不要となる。

【図面の簡単な説明】

′５Ｉ１１図は本発明の駆動装置の実施例を示すブロク
゛り図、第２図は方向パルス発生器の第１の実施例のブ
ロック図、＄８図は方向パルス発生器の第２の実施例の
ブロック図、第４図は相切換比（ｊ号発生器の実施例を
示すブロック図、第５図は駆動回路の実施例を示すブロ
ック図である。 図において、■は本発明の駆動装置、２は可動部材、８
は制御回路、会はブラシレスモータ、５は方向パルス発
生器、６は相切換え信号発生器１７は駆動回路である。 第２図 く 第３図 １　　　　　　　　　　　　　　　１りＯｂＬ　　　　
　　　　　　　　　　　　−Ｊ第４藺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可動部材を駆動するブラシレスモータと、該可動部材も
   しくは該ブラシレスモータに接続され該可動部材の一定
   距離の変位に対して変位置及び方向を示す方向パルスを
   発生する方向パルス発生手段と、前記方向パルス及び外
   部の制御回路により発生される初期セット信号を入力し
   該初期セット信号により初期セットされ、それ以後は１
   記可動部材の変位に対して前記ブラシレスモータの界磁
   発生磁石の極性変化と同じ燭期で変化しかつ急止な位相
   関係を保つ相切換え信号を発生する相切換え信号発生手
   段と、該相切換え信号と的記初期セット伯号及び前記外
   部の制御回路により党生される制御信号とを入力し前記
   初期セット信号によりあらかじめ定められた特定の駆動
   信号を前記ブランレスモータに印加しその後は前記制御
   信号に対応した駆動信号を前記ブラシレスモータに印加
   する駆動手段を有し、前記相切換角信号をサーボ制御用
   の部分解能の位置検出器のみを用い七発生するとともに
   、初期セシト動作により前記相切換え信号と前記界磁発
   生磁石の極性変化との位相を合せることを特徴と了る駆
   動装置。