(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ駆動制御用のパルスを出力するパルス発生回路と、該パルス発生回路からのパルスを受けてモータを駆動するための励磁電流を供給するモータ駆動回路とによってモータを駆動制御するに、前記パルス発生回路を、パルス幅を変化させて５０％デューティのパルスを出力する第１のパルス発生部と、固定パルス幅のパルスを出力する第２のパルス発生部と、前記第１および第２のパルス発生部からのパルスが入力される論理積部とで構成すると共に、該論理積部は、予め定めた周波数より高い周波数のパルスが指示されたときは前記第１のパルス発生部からのパルスを出力パルスとし、前記予め定めた周波数より低い周波数のパルスが指示されたときは前記第２のパルス発生部からのパルスを出力パルスとして生成せしめ、該生成されたパルスをモータ駆動用パルスとして前記モータ駆動回路に出力することを特徴とするモータ駆動用パルス発生回路。
【請求項２】
前記第１のパルス発生部は、指示周波数に応じてパルス幅を変化させてパルスを出力し、前記指示周波数に依存しないパルスを出力することを特徴とするモータ駆動用パルス発生回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はパモータ駆動用ルス発生回路に関し、特に、モータ駆動回路に対して高速且つ高精度な制御を可能とするパルスを出力させることのできるモータ駆動用パルス発生回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＮＣ工作機械等においては、被加工対象物としてのワークや加工工具としての切削工具等の制御対象物を高精度且つ高速度に移動、回転させる技術の進展が著しい。かかる移動、回転は、パルス供給毎に所定角度だけ回転駆動されるいわゆるパルスモータを用いて行われる。パルスモータに供給されるパルスは、パルス発生回路から、移動、回転の速度や量に応じて、その周波数が設定されて出力される。ところで、パルスモータの駆動制御用の上記パルスは、周波数だけでなく、そのパルス幅およびデューティ比が制御に際して重要な要素となる。すなわち、パルス発生回路からのパルスを受けてパルスモータを駆動するためのパルスモータ駆動回路は、停止時にモータ励磁電流を下げてモータ発熱を抑えたり、加工作業の次のステップへの移行等のため、出力パルスの立ち上がりや立ち下がりタイミングを考慮したパルス幅やデューティ比を定めている。
【０００３】
かかる従来のパルス発生回路から発生されるパルス幅は、パルス幅を固定とするパルス幅固定方式と、デューティ比を５０％とするデューティ５０％方式が用いられている。
【０００４】
上記のように、パルスモータの停止時には、モータ励磁電流を下げ、モータの発熱を抑える必要がある。そのため、従来は、動作用入力パルスの立ち上がりエッジを検出して、リトリガータイマーを動作させ、タイマー動作中は、モータ励磁電流を定格値にしてモータを駆動する。そして、停止時には、動作用パルスの最後のパルスの立ち上がりエッジに応答するタイマー動作終了後に、モータ励磁電流を上記定格値よりも小さい値に低減させてモータの発熱を抑圧している。また、パルスモータの次のステップ回転を行なわせるモータ歩進のタイミングは、入力パルスの立ち下がりエッジを検出することにより行なわれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようにパルスモータの励磁電流の調整や歩進の制御は行なわれるが、パルス発生回路から発生される制御用パルスは、従来、パルス幅を固定とするパルス幅固定方式が採用される場合がある。しかしながら、パルス幅固定方式によるパルスモータの制御には種々の問題が生ずる。すなわち、もしパルスモータ駆動回路に入力される動作開始時の最初の入力パルスのパルス幅が狭く、モータ励磁電流が定格値まで上昇する以前に、入力パルスの立ち下がりが検出されてしまうと、モータ励磁電流が不充分のまま歩進動作が行なわれることになり、所望の動作を実行できない恐れが生ずる。従って、動作開始時の最初の入力パルスのパルス幅は、モータ励磁電流が定格値迄上昇するのに必要な時間以上に設定されなければならない。モータ励磁電流が定格値まで上昇する時間は、一般にパルスモータへの印加電圧、パルスモータコイルの特性等に依存するため一定ではないが、例えば、定格値に至るに必要な時間を１００μsecとし、パルス発生回路からパルス幅固定のパルスが出力される場合を想定すると、出力可能な最高周波数は、出力パルス幅が１００μsecで規定されているため、最高１０KPPSになってしまう。
【０００６】
しかし、現在のパルス駆動回路は、高分解能化が進み、１００KPPS程度までの周波数をも要求される分野があり、パルス幅固定のパルス発生回路では充分ではない。
【０００７】
図５には、動作開始時のパルスモータの励磁電流の代表的変化例が示されている。上述のようにパルスモータの停止時の電流は小さく設定することにより、発熱の問題を回避している。動作開始時には、入力パルスの立ち上がりエッジから励磁電流が増加し、所定時間Ｔ経過した時点で所定のモータ定格電流に達して、以後、その定格電流近傍の値をもつ励磁電流がパルスモータに供給されることになる。ところが、前述のように、時間Ｔが、入力パルスの立ち上がりから立ち下がりまでの時間（パルス幅）よりも短いときには、パルスモータに供給される励磁電流は定格電流に達せず、定格電流以下でのパルスモータの動作となり問題が生ずることになる。
【０００８】
一方、デューティ５０％のパルスを出力するデューティ５０％方式にも問題がある。すなわち、パルスモータ応用分野では、例えば、上述ＮＣ加工機械においては、パルスモータによる移動対象物の位置決め後に、次の作業（加工等）に移行するタイミングにパルス発生回路の動作中信号が使用されることが多い。パルス発生回路から見た場合、動作中信号は、パルス発生回路にパルス発生スタートの指令が入力されてから、最終のパルスが出力されるまで、つまり、最終パルスの立ち下がりエッジまで出力されることになる。
【０００９】
しかしながら、デューティ５０％のパルスを使用する場合、減速、停止時、例えば、１０００PPSから１PPSまで減速して停止した場合、最終パルスのパルス幅は０．５secとなり、出力パルスの立ち下がりエッジを含むわずかな時間だけが必要なのにもかかわらず、動作終了までに０．５secもの時間を必要とするため、次の作業に移行する迄に０．５secの時間的ロスを生ずることになり、高速動作が不可能となってしまう。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、モータ駆動回路に対して高速且つ高精度なパルスモータの制御を可能とするパルスを発生することのできるモータ駆動用パルス発生回路を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために本発明によるモータ駆動用パルス発生回路は、モータ駆動制御用のパルスを出力するパルス発生回路と、該パルス発生回路からのパルスを受けてモータを駆動するための励磁電流を供給するモータ駆動回路とによってモータを駆動制御するに、前記パルス発生回路を、パルス幅を変化させて５０％デューティのパルスを出力する第１のパルス発生部と、固定パルス幅のパルスを出力する第２のパルス発生部と、前記第１および第２のパルス発生部からのパルスが入力される論理積部とで構成すると共に、該論理積部は、予め定めた周波数より高い周波数のパルスが指示されたときは前記第１のパルス発生部からのパルスを出力パルスとし、前記予め定めた周波数より低い周波数のパルスが指示されたときは前記第２のパルス発生部からのパルスを出力パルスとして生成せしめ、該生成されたパルスをモータ駆動用パルスとして前記モータ駆動回路に出力するように構成される。
【００１３】
また、本発明の他の態様によるパルス発生回路は、
指示周波数に応じてパルス幅を変化させて５０％デューティのパルスを出力する第１のパルス発生部と、
前記指示周波数に依存せずに固定パルス幅のパルスを出力する第２のパルス発生部と、
前記第１のパルス発生部と第２のパルス発生部からの出力を２入力とし、該２入力の論理積パルスを出力パルスとする論理積部と、
を備えて構成される。
【００１４】
ここで、前記出力パルスはパルスモータの回転を制御するために用いられ、前記出力パルスの立ち上がりで前記パルスモータに供給される励磁電流を定格電流に上昇させ、立ち下がりで前記パルスモータを歩進させたり、前記パルスモータの停止を前記出力パルスのうち最後に供給された出力パルスの立ち下がりで行なうように構成することもできる。
【００１５】
【作用】
本発明では、予め定めた周波数より高い周波数のパルスが指示されたときはデューティ５０％のパルスを出力パルスとし、前記予め定めた周波数より低い周波数のパルスが指示されたときはパルス幅固定のパルスを出力パルスとして、モータ駆動回路に出力し、例えば、パルスモータを駆動している。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明によるパルス発生回路の一実施例を示すブロック図である。
【００１７】
本実施例は、指定された出力パルス周波数に伴いパルス幅が変化し、常にデューティ５０％のパルスを発生する第１のパルス発生部１と、第１のパルス発生部１から発生されるデューティ５０％のパルスと同一タイミングで発生し、上記出力パルス周波数が変化してもパルス幅が変化しない固定パルス幅のパルスを発生する第２のパルス発生部２と、第１のパルス発生部１と第２のパルス発生部２からの出力を入力とする論理積部３とを備え、論理積部３からの出力を出力パルスとして生成する。
【００１８】
本実施例の回路によれば、第２のパルス発生部２から出力されるパルス幅固定パルスの２倍の周期よりも周期が長い（周波数が低い）場合には、第１のパルス発生部１から出力されるデューティ５０％のパルスの方がパルス幅は広くなるものの、論理積部３による論理積出力パルスは、パルス幅固定パルスとなる。また、上記パルス幅固定パルスの２倍の周期より短い周期（周波数が高い）場合には、パルス幅固定パルスの方がパルス幅は広くなるが、論理積部３による論理積出力パルスはデューティ５０％のパルスとなる。
【００１９】
図２には、パルス幅固定パルスとデューティ５０％パルスのパルス幅の大小関係で得られる出力パルスの違いを説明するためのパルス波形図が示されている。図２（Ａ）には、パルス幅固定パルスのパルス幅がデューティ５０％パルスのパルス幅よりも小さいときのパルス波形図が示されており、この場合には、第２のパルス発生部２からのパルス幅固定パルスが出力パルスとされる。また、図２（Ｂ）に示すように、両パルス幅が等しい場合には、いずれのパルスとも等しいパルスが出力パルスとして得られる。更に、パルス幅固定パルスのパルス幅がデューティ５０％パルスのパルス幅よりも短いときには、図２（Ｃ）に示すように、論理積部３からの出力パルスとしては、デューティ５０％のパルスが出力されることになる。
【００２０】
本実施例では、一定周波数以上のパルスについてはデューティ５０％のパルスとし、それ以下の周波数のパルスはパルス幅を固定したパルスとして出力することにより、パルス幅固定方式とデューティ５０％方式のそれぞれがもつ問題点を低減して最適な制御を可能とする。
【００２１】
図３には、前述のデューティ５０％方式のもつ問題、すなわちパルス周波数１０００PPSから１PPS迄減速して停止する際の最終パルスの立ち下がりエッジに依存する動作終了タイミングの遅れが本実施例により改善可能とされる例を説明するための波形図が示されている。すなわち、図３（Ａ）に示すように、デューティ５０％パルスを用いる場合には、パルス周波数１PPSでパルス幅は０．５secにもなり、動作終了タイミングは、最終パルスの立ち下がりエッジで規定されるため、０．５sec経過するまでは、次の作業に進めないことになる。これに対して、本実施例では、所定の周波数以下になったときには、パルス幅固定のパルスを出力しているので、例えば、固定パルス幅を１００μsecに設定すれば、動作終了タイミングは、図３（Ｂ）に示すように、図３（Ａ）と比較してはるかに早いタイミングで検出でき、次の作業への移行が著しく短縮される。
【００２２】
図４には、パルス周波数を可変させて制御対象物の移動速度を加速、減速する場合の出力パルス例が、パルス幅固定方式により得られるパルス（Ａ）、デューティ５０％方式により得られるパルス（Ｂ）、及び本実施例により得られるパルス（Ｃ）について示されている。
【００２３】
図４は、加速した後、漸次減速する場合を示し、図４（Ａ）のパルス幅固定方式の場合、加速時には、パルス間隔が短縮化され、減速状態では、パルス間隔が順次長くなる。ところが、パルス幅は、固定であるため、パルス間隔は、パルス幅以下にはできず、したがってパルス周波数には上限があり、隣り合うパルスがつながる直前の周波数が最高周波数として規定されてしまう。
【００２４】
また、図４（Ｂ）のデューティ５０％方式の場合には、パルス周波数が高くなるにしたがって、パルス幅も狭くなるので、パルス幅固定方式のような問題は少ないが、上述したように、減速、停止動作を行なわせる場合にはパルス周波数が低下し、したがってパルス幅が広くなるため、終了タイミング検出のタイミングが遅れてしまい、作業効率が低下してしまうという問題がある。
【００２５】
一方、本発明では、一定周波数以上のパルスはデューティ５０％とし、それ以下の周波数のパルスはパルス幅を固定としているので、図４（Ｃ）に示すように、パルス周波数が所定周波数以下である領域（低速領域）Ｒ１とＲ３ではパルス幅固定のパルスを出力し、パルス周波数が所定周波数以上となる領域（高速領域）Ｒ２ではデューティ５０％のパルスを出力している。したがって、高周波数パルスでは、デューティ５０％パルスが出力されているので、図４（Ａ）のパルス幅固定方式のような最高周波数の制限は少なくなり、また、減速−停止時のような低周波数パルスの場合にはパルス幅の狭い固定パルス幅のパルスを出力しているので、終了タイミング検出の遅れも非常に少なくなる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のモータ駆動用パルス発生回路によれば、デューティ５０％方式とパルス幅固定方式とによって生成される異種パルスを、それぞれの高周波数特性と低周波数特性を活かした態様でモータ駆動回路へ供給することができ、係る入力パルスによってモータ駆動回路における次ステップへの移行タイミングや、モータ励磁電流の制御を円滑に行わしめ、高速且つ高精度でパルスモータの制御を可能とするようなパルスを発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパルス発生回路の一実施例を示すブロック図である。
【図２】パルス幅固定パルスとデューティ５０％パルスのパルス幅の大小関係で得られる出力パルスの違いを説明するための図である。
【図３】デューティ５０％方式のもつ問題点を説明するための図である。
【図４】従来方式及び本発明の実施例によりパルス周波数を可変させて制御対象物の移動速度を加速、減速する場合の出力パルス例を示す図である。
【図５】動作開始時のパルスモータの励磁電流の代表的変化例を示す図である。
【符号の説明】
１      第１のパルス発生部
２      第２のパルス発生部
３      論理積部
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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