(57)【要約】【課題】定常偏差を小さくしつつ、目標追従性を向上する。【解決手段】入力される駆動信号に応じてモータ２に電流を供給するモータ駆動回路３と、モータ駆動回路３によりモータ２に供給される電流を検出して実電流信号Ｓ２として出力する電流検出回路Ｒ１０，４と、指令値信号Ｓ１と実電流信号Ｓ２とに基づき駆動信号Ｓ３をモータ駆動回路３に対して出力する比例積分回路５と、指令値信号Ｓ１と実電流信号Ｓ２との偏差が予め設定された所定値より大きい場合に比例積分回路５の時定数を第１の値とし、該所定値以下となった場合に該時定数を該第１の値よりも長い第２の値に変更する時定数変更回路ＳＷ，Ｃ３，６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するモータ駆動装置であって、
入力される駆動信号に応じて前記モータに電流を供給するモータ駆動回路と、
前記モータ駆動回路により前記モータに供給される電流を検出して実電流信号として出力する電流検出回路と、
指令値信号と前記実電流信号とに基づき前記駆動信号を前記モータ駆動回路に対して出力する比例積分回路と、
前記指令値信号と前記実電流信号との偏差が予め設定された所定値より大きい場合に前記比例積分回路の時定数を第１の値とし、前記閾値以下となった場合に前記時定数を前記第１の値よりも長い第２の値に変更する時定数変更回路と
を備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体を移動するステージ装置等においては、複数のコイルと可動子（磁石）とを近接配置し、コイルの励磁磁界により可動子を動かすムービングマグネット方式のリニアモータが用いられている。このようなリニアモータを駆動するモータ駆動装置としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
このモータ駆動装置では、指令値信号とコイルに励磁電流を与えるＰＷＭモータ駆動回路の出力に基づく帰還信号（実電流信号）とを比例積分回路に入力し、その出力信号に基づきＰＷＭモータ駆動回路からコイルに励磁電流を供給するフィードバック制御回路が用いられている。
【０００４】
このようなモータ駆動装置においては、安定にステージを制御できること、及びより高精度・高速にステージを動作させることが必要とされ、フィードバック制御回路内では、モータのインピーダンスに合わせて安定にかつ高速に応答ができるように比例積分回路の時定数を設定し、可能な限り高速に動作できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０４１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ステージをより高速に動作させる際には、駆動中に逆起電圧が発生するとともに、回路内及び周辺機器からの高周波ノイズ等が外乱ノイズ成分として弊害になってしまう。特に、磁界の時間変化にて発生する逆起電圧は、リエアモータでは理論上必ず発生するうえ、より高速に動作させると磁界の時間変化量がより多くなるため、さらに大きな逆起電圧が発生する。
【０００７】
今後さらに製品性能を向上（高速化）させていくとなると、より大きな逆起電圧が発生する中で、動作させなければならず大きな弊害となってしまう。目標追従性能を向上させるためにはフィードバック回路内に組み込まれている比例積分回路の時定数を短く（小さく）することが有効であるが、時定数を短くしすぎると、定常時の偏差量（定常偏差）が大きくなってしまい、指令値に従った電流を正確に出力することができなくなってしまう。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、定常偏差を小さくしつつ、目標追従性を向上できるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るモータ駆動装置は、モータを駆動するモータ駆動装置であって、入力される駆動信号に応じて前記モータに電流を供給するモータ駆動回路と、前記モータ駆動回路により前記モータに供給される電流を検出して実電流信号として出力する電流検出回路と、指令値信号と前記実電流信号とに基づき前記駆動信号を前記モータ駆動回路に対して出力する比例積分回路と、前記指令値信号と前記実電流信号との偏差が予め設定された所定値より大きい場合に前記比例積分回路の時定数を第１の値とし、前記閾値以下となった場合に前記時定数を前記第１の値よりも長い第２の値に変更する時定数変更回路とを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定常偏差を小さくしつつ、目標追従性を向上できるモータ駆動装置を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態のモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
【図２】従来のモータ駆動装置の構成を示す回路図である。
【図３】従来のモータ駆動装置の電流出力特性を示す図である。
【図４】本発明の実施形態のモータ駆動装置の電流出力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態のモータ駆動装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
このモータ駆動装置は、物体を載置して移動するステージ装置等に用いられるリニアモータを駆動するものである。本実施形態においては、駆動対象としてのリニアモータは、複数のコイルと可動子（磁石）とを近接配置し、コイルの励磁磁界により可動子を動かすムービングマグネット方式のリニアモータである。なお、リニアモータのコイル群に３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の励磁電流をそれぞれ供給するため、図１に示したようなモータ駆動装置が３つ設けられるが、これらは基本的に同一の構成であるため、その１つについて説明する。
【００１４】
図１に示すように、モータ駆動装置１は、入力される駆動信号に応じてリニアモータのコイル２に電流を供給するモータ駆動回路としてのＰＷＭモータ駆動回路３と、ＰＷＭモータ駆動回路３によりコイル２に供給される電流を検出して実電流信号として出力する電流検出回路（電流検出用抵抗Ｒ１０、論理・ゲイン設定回路４）と、指令値信号Ｓ１と実電流信号Ｓ２とに基づき駆動信号をＰＷＭモータ駆動回路３に対して出力する比例積分回路５と、指令値信号Ｓ１と実電流信号Ｓ２との偏差が予め設定された所定値（所定の閾値）よりも大きい場合に比例積分回路５の時定数を第１の値とし、該所定値以下となった場合に比例積分回路５の時定数を該第１の値よりも長い（大きい）第２の値に変更する時定数変更回路（アナログスイッチＳＷ、コンデンサＣ３、切替信号出力回路６）とを概略備えて構成されている。
【００１５】
ステージ装置が備える制御装置（不図示）からの指令値信号Ｓ１、及び論理・ゲイン設定回路４からフィードバックされる実電流信号（帰還信号）Ｓ２は、比例積分回路５に入力され、指令値信号Ｓ１と実電流信号Ｓ２との差に比例する信号が駆動信号（偏差信号）Ｓ３として、ＰＷＭモータ駆動回路３に供給される。比例積分回路５においては、指令値信号Ｓ１は抵抗Ｒ１で、実電流信号Ｓ２は抵抗Ｒ２でレベルが調整され、これらを加算した信号がオペアンプＵ１の反転入力端（−）に入力される。
【００１６】
オペアンプＵ１の反転入力端は、抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ１の直列接続と、この直列接続に並列接続されたコンデンサＣ２とを介して、オペアンプＵ１の出力端に接続され、抵抗Ｒ３との比でＰＷＭモータ駆動回路３に対する駆動信号Ｓ３が出力される。コンデンサＣ１には、コンデンサＣ３が並列接続されており、コンデンサＣ３に直列接続されたアナログスイッチＳＷの設定に応じて、コンデンサＣ３の回路への結合及び解除を選択的に変更できるようになっている。アナログスイッチＳＷは切替信号出力回路６から出力される切替信号に応じて動作する。
【００１７】
切替信号出力回路６からの切替信号がオンの時にはアナログスイッチＳＷはオープンとなり、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ３とによりこの比例積分回路５の時定数が第１の値に設定され、切替信号がオフの時にはアナログスイッチＳＷはクローズとなり、コンデンサＣ１及びＣ３と抵抗Ｒ３とにより時定数が第２の値（第１の値よりも長い）に設定される。コンデンサＣ２は帯域調整を行うためのローパスフィルタ用コンデンサである。
【００１８】
ＰＷＭモータ駆動回路３は比例積分回路５からの駆動信号に応じた電流を、リニアモータのコイル２に供給する。ＰＷＭモータ駆動回路３からコイル２に供給されている電流は、電流検出用抵抗Ｒ１０の両端電圧から検出され、差動増幅回路（オペアンプＵ４、抵抗Ｒ４〜Ｒ７）及び反転増幅回路（オペアンプＵ３、抵抗Ｒ８，Ｒ９）を有する論理・ゲイン調整回路４を介して実電流信号Ｓ２として、比例積分回路５にフィードバックされる。
【００１９】
また、指令値信号Ｓ１及び実電流信号Ｓ２は、切替信号出力回路６に入力される。切替信号出力回路６では、指令値信号Ｓ１が抵抗Ｒ１１を介して、実電流信号が抵抗Ｒ１２を介してオペアンプＵ５の反転入力端（−）に入力され、指令値信号Ｓ１と実電流信号Ｓ２との差に比例する偏差信号がコンパレータＵ６，Ｕ７に入力される。コンパレータＵ６，Ｕ７はウインドウコンパレータであり、抵抗Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１６で設定される所定値（閾値）よりも大きい偏差信号が入力されたときに、Ｈレベル信号からＬレベル信号に切り替わり、オペアンプＵ８をバッファとして、アナログスイッチＳＷにオープンを指示する切替信号（オン）を供給する。入力される偏差信号が当該所定値以下となった際には、ＬレベルからＨレベルに戻され、オペアンプＵ８を介してアナログスイッチＳＷにクローズを指示する切替信号（オフ）が供給される。抵抗Ｒ１４，Ｒ１５，Ｒ１６により設定される所定値（閾値）は、駆動対象としてのリニアモータの特性に応じて適宜に設定される。切替信号出力回路６によるこの切替信号（オン／オフ）により、アナログスイッチＳＷのスイッチング（オープン／クローズ）が制御される。
【００２０】
ここで、比較として、従来のモータ駆動装置の構成を図２に示す。図２に示すように、従来構成のモータ駆動装置１１は、図１に示したモータ駆動装置１から、コンデンサＣ１に並列接続されたアナログスイッチＳＷ及びコンデンサＣ３に係る部分を削除するとともに、切替信号出力回路６を削除した構成である。なお、図２では、図１と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付している。目標追従性能を向上させるため、コンデンサＣ１の容量を小さく設定して比例積分回路５の時定数を比較的に短く設定している。
【００２１】
図３は従来構成のモータ駆動装置の電流出力特性を示す図であり、比例積分回路５の時定数が比較的に短く設定されているため、過渡応答状態の時間が短くなっており応答性が向上しているが、時定数を短くしたために、定常状態において定常偏差が発生していることがわかる。
【００２２】
図４は本実施形態のモータ駆動装置の電流出力特性を示す図である。図４に示すように、本実施形態のモータ駆動装置１では、指令値信号Ｓ１と実電流信号Ｓ２との偏差が所定値よりも大きいときには比例積分回路５の時定数は従来と同様にコンデンサＣ１に従った比較的に短い第１の値となっているため、過渡応答状態における応答性能が向上している。そして、該偏差が該所定値以下となった際に該時定数をコンデンサＣ１及びＣ３に従った比較的に長い第２の値に切り替えることにより、定常状態における定常偏差を小さく（ほぼゼロに）することができることがわかる。
【００２３】
本実施形態によると、指令値信号Ｓ１と実電流信号Ｓ２との偏差が比較的に大きい段階においては、比例積分回路５の時定数が比較的に短い第１の値とされるため、応答性が向上し、目標追従性能を向上することができるとともに、該偏差が所定値以下となった際に該時定数が比較的に長い第２の値に変更されるため、定常偏差を小さくすることができる。従って、定常偏差を小さくしつつ、目標追従性を向上することができる。
【００２４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【符号の説明】
【００２５】
１…モータ駆動装置、２…コイル（リニアモータ）、３…ＰＷＭモータ駆動回路、４…論理・ゲイン調整回路、５…比例積分回路、６…切替信号出力回路、Ｃ１，Ｃ３…コンデンサ、Ｒ１０…電流検出用抵抗、Ｓ１…指令値信号、Ｓ２…実電流信号。
【図１】
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【図２】
2010273404.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010273404.tif 000006