JPS62293985A - サ−ボモ−タのパワ−駆動部動作制御方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーボモータのパワー駆動部動作制御方法に係
り１％に、高精度の位置制御を行なうのに好適なパワー
駆動部動作制御方法に関する。

〔従来の技術〕

ＤＣ−ｙ′−ポモータのパワー駆動部の構成を第４図に
示す。第４図において、パワー駆動部は、トランジスタ
十ＦｇＴ等の２対のパワー素子（Ａ。

Ｂ）、（人／、ｎ／ｌで構成されている。パワー素子Ａ
、　Ｂのコレクタはサーボモータ用パワー電源１２の（
ト）端子に接続され、パワー素子Ａ、　　Ｂの夫々のエ
ミッタはパワー素子Ｂｌ、　　ＡＩのコレクタに接続さ
れ、パワー素子ｓ／　、　　ＡＩのエミッタは共通の電
流検出抵抗几ｒ全通して電源１２の（−）端子に接続さ
れている。パワー素子人、Ｂのコレクターエミッタ間は
逆方向に設けられたフライバック用ダイオードＡｎ、Ｂ
ｔ＋で接続され、パワー素子ｓ／　、　ＡＩ　のコレク
タと電源１２の（−）端子とは逆方向に設けられたフラ
イバック用ダイオードＢ　Ｄ’　。

Ａｎ’で接続されている。ＤＣ？−ポモータ１４は。

パワー素子Ａ、　　Ｂのエミッタ間に接続されている。

尚＊ＬＭ＋　８ＭはＤＣサーボモータ１４のコイルイン
ダクタンスと抵抗を示している。この様Ｋ。

２対のパワー素子（Ａ、Ｂ）、（Ｂ’、Ａ勺を並べ。

パワー素子Ａ、Ｂ’の接続点とパワー素子Ｂ、Ａ’の接
続点間にＤＣサーボモータ１４を接続する構成のパワー
駆動部をＨブリッジという。

Ｈブリッジ構成の４個のパワー素子Ａ、　　Ｂ、　Ａ’
。

Ｂ′には、各ベースにパルス幅変ｇ（ＰＷＭ）された動
作信号がパワー素子動作制御部から供給され、　ＤＣ−
９″−ポモータ１４への通電が制御される。

従来のＤＣサーボモータ１４の駆動制御方法では、ＰＷ
Ｍ信号がアクティブのときにパワー素子Ａ、Ａ’または
Ｂ、　　Ｂ’が動作状態にされ、ＰＷＭ信号がノン・ア
クティブのときにパワー素子Ａ。

Ｂが不動作状態でパワー素子Ａ／　、　ｓ／が動作状態
となるように、信号が切換えられる。

このような動作形態のとき、ＰＷＭ信号がアクティブな
時間ｔ−ｔ、、ＰＷＭ周期をＴ、とすると、サーボモー
タ１４の平均印加電圧ｖＭは単に通常の直流理論で Ｖ　ｗ　’ｖ　Ｖ−ｔ　ｐ　／　Ｔ　ｐ　　　　　−・
・・−（１）と与えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＤＣ丈−ボモータで高精度の位置制御を行なう場合、前
記第（１〕式によれば、ＰＷＭ信号の分解能の精度をあ
げなければならない。換言すれば。

ＰＷＭ信号のアクティブな時間ｔ、の最小単位を非常に
小さくとらなければならない。

このため、高精度の位置制御を従来のパワー駆動部動作
制御方法で行なう場合には、ＰＷＭ信号発生回路の回路
規模を大きくしてアクティブ時間ｔ、の最小単位を小さ
くすると共に、これに伴う誤動作防止対策や発掘防止対
策１泣置制御系への工夫等が必要となシ、コストが上昇
してしまうという問題がある。また１回路及びパワー素
子の応答速度に限界があるため、必要とするＰＷＭ分解
能が得られないことがあるという問題もある。

一方、上述のような位置決め時のＰＷＭの高分解能の要
請に対し、サーボモータの速度制御においては、それ程
ＰＷＭの分解能を必要としないという事実もある。

本発明の目的は、ＰＷＭ信号に高分解能を必要とせずに
、高精度な位置及び速度制御を行なわせルコトができる
サーボモータのパワー駆動部動作制御方法′ｔ−提供す
ることにある。

〔問題点ｆ：解決する友めの手段〕

上記目的は、対をなすパワー素子をＨ形に組んだパワー
駆動部の各パワー素子をＰＷＭ１言号で制御するサーボ
モータのパワー駆動部動作制御方法において、全パワー
素子を不動作状態にする第１モードと、接地側に位置す
るパワー素子のみ動作状態にする第２モードとを設け、
ＰＷＭ信号アクティブ期間はサーボモータの動作方向に
応じて対をなすパワー素子の一方を動作させてサーボモ
ータへの通電路を形成し、ＰＷＭ侶号信号・アクティブ
期間は前記第１モードあるいは第２モードを必要に応じ
て選択するようにすることで、達成される。

〔作用〕

第１図に例示する特性線Ｉは、ＰＷＭ信号ノン・アクテ
ィブ期間に第２モードを選択した場合。

即ち、従来のパワー駆動部動作制御方法によシパワー駆
動部を制御した場合の丈−ポモータに流れる平均電流を
示したものである。横軸がＰＷＭ信号のデユーティつま
シ第（１）式のｔ、／Ｔ、のチ値でろシ、縦軸が平均電
流である。この特性線Ｉによれば、ＰＷＭ信号のデユー
ティに比例して平均電流が制御できる。

これに対し、ＰＷＭ信号ノン・アクティブ期間に第１モ
ードを選択した場合のサーボモータに流れる平均電流を
、第１図に特性線■として例示する。この特性線Ｈによ
れば、ＰＷＭ信号のデユーティが高い所ではデユーティ
に比例して平均電流が流れるが、デユーティが低い所で
はほとんど電流は流れていない。しかし、このほとんど
′ｉｔ流が流れていない小電流部分を拡大すると、第２
図に示すようになる。つまシ、小を流部分のみに着目す
れば、精度高くデユーティを制御しなくともサーボモー
タに流れる電流を細かく制御できることがわかる。第２
図に示す例では、特性線■に従って制御する場合に比べ
て、約３０倍の電流分解能が得られる。

このように、サーボモータに流れる電Ｒ，を細か□　　
　　　く制御する必要がある場合には第１モードを選択
することで目的が達せられる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図乃至ｙＸ４図を参照し
て説明する。

第３図は、ＤＣ？−ボモータの制御系の構成図でめる。

制御手段ｉｏ＃′ｉ、手動指令装置等の図示しない上位
側′ｎ装置からの動作指示に基づき、パワー素子動作信
号発生手段１１に各種指令を送出し、サーボモータ１４
の動作制御を行なう。この制御手段１０は、通常はマイ
コンの様な論理演算装置で実現されるが、カスタムＬＳ
１．ｔたはアナログ・デジタル混在回路等によって構成
することもできる。

パワー素子動作信号発生手段１１は１周知の回路技術に
よって構成され、制御手段１０からの指令に基づいてＰ
ＷＭ信号を生成し、これをＨブリッジ回路１３に供給す
る。

Ｈブリッジ回路１３は、第４図で説明した構成をとり、
ＰＷＭ動作信号によりサーボモータ１４への通電を制御
する。ＤＣｔ−ボモータ１４の出力側には負荷１５が接
続されている。１６はフィードバック信号検出手段であ
り１通常はＤＣサーボモータ１４の回転軸に直結されて
いるエンコーダと、エンコーダ信号を利用したサーボモ
ータの回転方向弁別回路と、エンコーダ信号パルスの計
数回路ニジな、！５．ＤＣサーボモータの回転位置を検
出する。位置検出手段としては１周知のレゾルバ、ポテ
ンショメータを用いても良く、その場合は対応する位置
変換回路を内蔵するようにする。

また、ＤＣ？−ボモータの回転軸に直結された速度発電
機とその信号処理回路全内蔵して、フィードバック信号
に加えるように構成しても良い。

次に動作を説明する。制御手段１０は、サーボモータ１
４に所定の動作をさせるために、フィードバック信号検
出手段１６の検出するモータの動作状態値をとシ込み、
目標動作と比較し、サーボモータ１４を目標動作通プに
動作させるためのＰＷＭ指令１回転方向指令、モード切
換指令を生成する。パワー素子動作信号発生手段１１は
、前記制御手段ＩＯからの指令にもとづき、パワー素子
動作信号を発生する。すなわち、ＰＷＭ指令に従ってＰ
ＷＭパルス信号を発生し、このＰＷＭパルス信号がアク
ティブな期間では１回転方向指令に従って、第４図のパ
ワー素子Ａ、　Ａ’またはＢ。

Ｂ′を動作させる信号を発生する。このＰＷＭパルス信
号がノン・アクティブな期間では、モード切換指令に従
って、位置制御を行なうときには第１モードでパワー素
子を制御し、速度制御を行なうときには第２モードでパ
ワー素子を制御する。

即ち、第１モードでは全パワー素子Ａ、Ｂ、Ａ’。

Ｂ′を不動作状態にし、第２図で説明したように高精度
の位置制御を行なう。また、第２モードではパワー素子
Ａ、　　Ｂを不動作　Ａ／　、　Ｂ／を動作状態にし、
高精度の速度制御を行なう。

Ｈ−ブリッジ回路１３に内蔵されるパワー素子は、パワ
ー素子動作信号発生手段１１のパワー素子動作信号に従
って上述の様に動作し、ＤＣサーボモータ１４からフィ
ードバックされる逆起電力に抗して、パワー電源１２よ
シ供給される電力をＤＣ丈−ボモータ１４に供給する。

ＤＣサーボモータ１４は、それに結合され九負荷１５と
共に。

供給された電力に従って回転動作または位置静止動作を
する。フィードバック信号検出手段１６は。

このようなりＣ？−ポモータ１４の前述した状態値を検
出し、制御手段ＩＯにフィードバックする。

このようにして、制御手段工０はＤＣ？−ボモータ１４
もしくは負荷１５に所望の動作をさせる。

このように、制御目的に応じてＰＷＭ信号のノン・アク
ティブ期間におけるモードを切シ換え。

精度の高い制御を行なう。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、ＰＷＭ信号により
駆動されるサーボモータのパワー駆動部のパワー素子の
動作方法を、ＰＷＭ信号がノン・アクティブな期間では
、全パワー素子を不動作状態とするモードと接地側の全
パワー素子のみを動作状態とするモードとを選択切換す
るようにしたので１次の効果が得られる。

（１）２つの動作方式を切シ換える手段を追加するだけ
で良く、非常に安価な制御装置が提供できる。

（２）　　ＰＷＭ信号に高い分解能を必要としないので
。

回路技術上、制御技術上の高度な工夫が不要である。

（３）高い位置決め精度が要求される位置制御と高精度
な速度精度が要求される速度制御が、比較的分解能の低
いＰＷＭ制御によって実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するグラフ、第２図は第１
図の要部拡大グラフ、第３図はＤＣ？−ポモータの制御
系構成図、第４図はＤＣ丈−ポモータのＨ形パワー駆動
部の構成図である。 Ａ、Ｂ、Ａ′、Ｂ′・・・パワー素子、１４・・・ＤＣ
＋ｊ−ボモータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、対をなすパワー素子をＨ形に組んだパワー駆動部の
   各パワー素子をＰＷＭ信号で制御するサーボモータのパ
   ワー駆動部動作制御方法において、全パワー素子を不動
   作状態にする第１モードと接地側に位置するパワー素子
   のみ動作状態にする第２モードとを設け、ＰＷＭ信号ア
   クティブ期間はサーボモータの動作方向に応じて対をな
   すパワー素子の一方を動作させてサーボモータへの通電
   路を形成し、ＰＷＭ信号ノン・アクティブ期間は前記第
   １モードあるいは第２モードを必要に応じて選択するよ
   うにしたことを特徴とするサーボモータのパワー駆動部
   動作制御方法。 ２、位置制御のとき第１モードを選択し、速度制御のと
   き第２モードを選択することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のサーボモータのパワー駆動部動作制御方
   法。