(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のモータ駆動速度でモータを駆動させるモータ駆動部と、
前記モータ駆動部に連動して位相差を有する二つのパルスを出力するエンコーダと、
前記エンコーダから受けたパルスに対する検出時間を調節して前記モータ駆動速度を測定するモータコントローラであって、前記二つのパルスを基に４倍の周波数のパルスを発生させ、該４倍の周波数のパルスの数が４の倍数となるように前記検出時間を設定する前記モータコントローラと
を含むことを特徴とするモータ駆動速度制御装置。
【請求項２】
前記モータコントローラは、前記モータ駆動速度が動作条件によって変化する場合、変化したモータ駆動速度によって検出時間を調節することを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項３】
前記モータコントローラは、検出時間を増加させることにより、前記変化したモータ駆動速度に対応する検出時間を設定することを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項４】
前記モータ駆動速度制御装置は、モータ駆動速度に対応する検出時間を記憶する記憶部をさらに含み、前記モータコントローラは前記モータ駆動速度に対応する検出時間のデータを前記記憶部から受けることを特徴とする請求項２に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項５】
モータ駆動部と、
前記モータ駆動部を制御するモータコントローラと、
前記モータコントローラに位相差を有する二つのパルスストリームを出力するエンコーダとを含み、
前記モータコントローラは前記エンコーダから受けたパルスの検出時間を調節して前記モータ駆動速度を測定し、前記モータコントローラは前記二つのパルスストリームから４倍の周波数のパルスストリームを発生するようにし、該４倍の周波数のパルスストリームのパルスの数が４の倍数となるように前記検出時間を設定し、前記モータ駆動部は前記測定されたモータ駆動速度によってモータを駆動することを特徴とするモータ駆動速度制御装置。
【請求項６】
前記検出時間は所定の間隔で増加することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項７】
前記検出時間は所定の間隔で減少することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項８】
前記モータコントローラは、前記モータ駆動速度が変化するとき、変化したモータ駆動速度によって検出時間を調節することを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項９】
前記モータコントローラは、検出時間のうちに前記４倍の周波数のパルスの数が４ｋ−１（ｋは正数）であるとき、前記検出時間を増加させることにより、前記変化したモータ駆動速度に対応する検出時間を設定することを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項１０】
前記モータコントローラは、検出時間のうちに前記４倍の周波数のパルスの数が４ｋ＋１（ｋは正数）であるとき、前記検出時間を減少させることにより、前記変化したモータ駆動速度に対応する検出時間を設定することを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項１１】
前記モータコントローラは、検出時間のうちに前記４倍の周波数のパルスの数が４ｋ＋１（ｋは正数）であるとき、前記検出時間を第１の所定間隔で減少させるとともに、前記検出時間のうちに前記４倍の周波数のパルスの数が４ｋ−２であるとき、前記検出時間を第２の所定間隔で減少させることにより、前記変化したモータ駆動速度に対応する検出時間を設定することを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項１２】
前記第２の所定間隔は前記第１の所定間隔の２倍であることを特徴とする請求項１１に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項１３】
前記モータ駆動速度制御装置はモータ駆動速度に対応する検出時間のデータを記憶する記憶部をさらに含み、前記モータコントローラは前記モータ駆動速度に対応する検出時間のデータを前記記憶部から受けることを特徴とする請求項８に記載のモータ駆動速度制御装置。
【請求項１４】
モータ駆動速度に対応する、位相差を有する二つのパルスを出力する段階と、
前記出力されたパルスの検出時間を調節する段階であって、前記二つのパルスを４倍の周波数にし、該４倍の周波数のパルスの数が４の倍数となるように前記検出時間を設定する、前記調節する段階と、
前記調節された検出時間から前記モータ駆動速度を測定する段階と、
前記測定されたモータ駆動速度によってモータを駆動する段階と
を含むことを特徴とするモータ駆動速度制御方法。
【請求項１５】
前記モータ駆動速度制御方法は動作条件によって前記モータ駆動速度を変化させる段階をさらに含み、前記検出時間を調節する段階は前記変化したモータ駆動速度によって行うことを特徴とする請求項１４に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項１６】
前記検出時間を調節する段階は前記検出時間を増加させることからなることを特徴とする請求項１４に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項１７】
前記モータ駆動速度制御方法は、
モータの動作条件が変化するにつれて、一つ以上のモータ駆動速度によって前記検出時間のデータを記憶する段階と、
一つ以上のモータ駆動速度に対応する検出時間のデータに基づいて前記検出時間を調節する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項１８】
前記検出時間を調節する段階は前記検出時間を増加させることからなることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項１９】
前記検出時間を調節する段階は前記検出時間を減少させることからなることを特徴とする請求項１５に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項２０】
モータ駆動速度に対応する、位相差を有する二つのパルスストリームを出力し、前記二つの出力されたパルスストリームから４倍の周波数のパルスストリームを発生させる段階と、
前記出力されたパルスの検出時間を調節する段階であって、前記４倍の周波数のパルスストリームのパルスの数が４の倍数となるように前記検出時間を設定する、前記調節する段階と、
前記調節された検出時間から前記モータ駆動速度を測定する段階と、
前記測定されたモータ駆動速度によってモータを駆動する段階と
を含むことを特徴とするモータ駆動速度制御方法。
【請求項２１】
前記検出時間を設定する段階は、検出時間のうちに前記４倍の周波数のパルスの数が４ｋ−１（ｋは正数）であるとき、前記検出時間を増加させることからなることを特徴とする請求項２０に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項２２】
前記検出時間を設定する段階は、検出時間のうちに前記４倍の周波数のパルスの数が４ｋ＋１（ｋは正数）であるとき、前記検出時間を減少させることからなることを特徴とする請求項２０に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項２３】
前記検出時間を設定する段階は、
検出時間のうちに前記４倍の周波数のパルスの数が４ｋ＋１（ｋは正数）であるとき、前記検出時間を第１の所定間隔で減少させる段階と、
前記検出時間のうちに前記４倍の周波数のパルスの数が４ｋ−２であるとき、前記検出時間を第２の所定間隔で減少させる段階と
を含むことを特徴とする請求項２０に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項２４】
前記第２の所定間隔は前記第１の所定間隔の２倍であることを特徴とする請求項２３に記載のモータ駆動速度制御方法。
【請求項２５】
前記モータ駆動速度制御方法は、
モータ駆動速度に対応する検出時間のデータを記憶する段階と、
前記記憶されたデータに基づいて前記検出時間を調節する段階と
をさらに含むことを特徴とする請求項１４または２０に記載のモータ駆動速度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンコーダから出力されるパルスを用いてモータの速度を検出するモータ速度制御装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モータの駆動速度を検出するため、エンコーダがモータに取り付けられる。エンコーダは、モータ軸とともに回転する円板に形成された多数のスロットを通過する光に感応してパルスを出力するようになっている。モータコントローラはエンコーダの出力パルスをカウントしてモータ速度を検出することができる。
【０００３】
エンコーダから出力されたパルスから速度を測定する方法としては、一定のサンプリング時間のうちに入力されたパルスの数をカウントするＭ方式と、入力されるパルス間の時間間隔を高周波クロックでカウントするＴ方式と、一定のサンプリング時間以後に第１パルスが入力されるまでの時間のうちに入力されたパルスの総数から速度を測定するＭ／Ｔ方式とがある。Ｍ方式とＴ方式共に低速領域と高速領域での速度検出の精度が著しく低下する欠点がある。
【０００４】
以下、Ｍ／Ｔ方式について説明する。
【０００５】
図１（Ａ）ないし図１（Ｃ）に示すように、エンコーダは位相差を有する２列のパルスストリームＰ１、Ｐ２を出力する。第１パルスストリームＰ１は第２パルスストリームＰ２より９０°の位相が早く、第１パルスストリームＰ１と第２パルスストリームＰ２が交互出力される。モータコントローラはエンコーダから出力される二つのパルスを受けて４倍の周波数の第３パルスストリームＰ３を作る。
【０００６】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、モータコントローラは次の計算式を用いてモータの速度を測定する。
モータの速度（Ｎｆ）＝（６０＊ｆｃ＊ｍ１）／（Ｐｎ＊ｍ２）
【０００７】
Ｐｎは１回転当たりエンコーダから出力するパルスの数である。モータ速度は、一定のサンプリング時間（Ｔｃ）が経過した後、４倍された周波数の最初のパルスが入るとき、つまり総検出時間（Ｔｄ＝Ｔｃ＋ΔＴ）のうちに４倍の周波数にされたエンコーダパルスの数（ｍ１）と所定の周波数（ｆｃ）のパルス数（ｍ２）を前記式に代入することで測定することができる。
【０００８】
しかし、エンコーダの製作工程上の誤差により、二つのパルスストリームの位相差が正確に９０°とならないか、パルスのデューティサイクルが正確に５０％とならないと、モータの速度を正確に検出することができない。これについて具体的に説明する。
【０００９】
図３（Ａ）ないし図３（Ｃ）に示すように、第１パルスストリームＰ１ａと第２パルスストリームＰ２ａの位相差が９０°を外れる場合、それから得られた４倍の周波数のパルスストリームＰ３ａは一定の間隔で発生しなくなる。したがって、一定のサンプリング時間（Ｔｃ）を適用すると、そのサンプリング時間の時点によって誤差が発生する。すなわち、Ａ相のパルスからサンプリング時間（Ｔｃ）を開始する場合の残余時間（ΔＴ１）とＡ’相のパルスからサンプリング時間（Ｔｃ）を開始する場合の残余時間（ΔＴ２）が相違する。このように、従来技術によると、モータが同一速度で駆動する場合であっても、そのモータの速度を測定するためのサンプリング時間を開始する時点によって速度誤差が発生する欠点がある。
【００１０】
また、モータの速度は、与えられた作業工程を行うにつれて、一般に変化する。図４に示すように、動作条件によってモータの速度がＲ１→Ｒ２→Ｒ３（Ｒ３＜Ｒ１＜Ｒ２）のように変化する場合、モータの速度の大きさによって速度誤差の大きさも変換するなど、モータの速度を精密で安定に制御し難い問題点がある。
【００１１】
このように、従来技術によると、エンコーダの結果により、二つのパルスの位相差が適切でないと、同一速度でのサンプリング時点によって速度誤差が発生し、モータの速度を変化させる過程で、モータの速度によって速度誤差が変化する。したがって、間違ったモータ情報に基づいてモータの駆動を制御すると、モータ速度の測定誤差が発生するため、モータの制御性能が低下し、モータの応答特性が悪化する要因となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は前述のような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、エンコーダから出力されるパルスの検出周期を調節することでモータの速度を精密に制御し得るようにしたモータ速度制御装置及び方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前述のような目的を達成するため、本発明は、所定のモータ駆動速度でモータを駆動させるモータ駆動部と、前記モータ駆動部に連動してパルスを出力するエンコーダと、前記エンコーダから受けたパルスに対する検出時間を調節して前記モータ駆動速度を測定するモータコントローラとを含むモータ駆動速度制御装置を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図５は本発明によるモータ速度制御装置のブロック図である。
【００１６】
本発明によるモータ速度制御装置は、モータ１に設けられたエンコーダ２と、該エンコーダ２の出力パルスを受けて、モータ駆動を制御するための制御信号を出力するモータコントローラ３と、該モータコントローラ３の制御信号に応じてモータ１を駆動させるモータ駆動部４とを含む。
【００１７】
前記モータコントローラ３は、エンコーダ２から出力される二つのパルスを受けてモータ速度を測定し、測定されたモータ速度が所望のモータ速度に到達するようにするモータ制御信号をモータ駆動部４に出力する。
【００１８】
前記エンコーダ２から出力されるパルスは製作上の誤差により正確に９０°の位相差を持っていないこともあり得るので、これによる悪影響を排除するため、前記モータコントローラ３はエンコーダパルスの４倍数でサンプリング時間を設定する。
【００１９】
記憶部５は、モータの速度別にエンコーダパルスの４倍数に相当するサンプリング時間に対するデータを記憶し、前記モータコントローラ３からモータ速度に対するサンプリング時間を要求すると、当該モータの速度に対応するサンプリング時間を提供する。
【００２０】
モータの駆動に際して、エンコーダから出力されるパルスの位相差が正確に９０°とならないと、４倍の周波数のパルスストリーム間の間隔（Ａ→Ｂ→Ａ’→Ｂ’→Ａ）が一定でない。ところが、同一系列のパルス間の間隔（Ａ→Ａ、Ｂ→Ｂ、Ｃ→Ｃ、Ｄ→Ｄ）は一定である。この場合、サンプリング時間が、４倍の周波数のパルスの４倍数となるようにすると、つまり同一系列のパルス間隔でサンプリング時間を設定すると、モータ速度を正確に検出することができる。
【００２１】
図６及び図７は、本発明によりモータを低速又は高速で駆動するとき、４倍の周波数のパルスストリームに対してサンプリング時間をそれぞれ設定する動作を説明する図である。
【００２２】
図６において、４倍の周波数のパルスストリーム（Ｐ５ａ）は低速モードでエンコーダの出力パルスから作られる。第１群（Ｇ１）はサンプリングの時点及び終点が共にＡパルスであり、そのサンプリング時間（Ｔｃ１１）のうちに４倍の周波数のパルスの数は８である。また、第２群（Ｇ２）はサンプリングの時点及び終点がＢパルスであり、そのサンプリング時間（Ｔｃ１２）のうちに４倍の周波数のパルスの数は８である。
【００２３】
したがって、第１群（Ｇ１）を適用するモータ速度を測定する場合、Ａパルス系列に対するサンプリング時間（Ｔｃ１１）及び残余時間（ΔＴ１１）は常に一定である。同様に、第２群（Ｇ２）を適用してモータ速度を測定する場合、Ｂパルス系列に対するサンプリング時間（Ｔｃ１２）及び残余時間（ΔＴ１２）は常に一定である。
【００２４】
また、モータコントローラ３は、動作条件によってモータ速度が変化しても、そのサンプリング時間は、４倍の周波数のパルスの数が４の倍数となるように設定する。すなわち、図７において、４倍の周波数のパルスストリーム（Ｐ６ａ）は高速モードでエンコーダの出力パルスから作られ、第３群（Ｇ３）はサンプリングの時点及び終点が共にＡパルスであり、第４群（Ｇ４）はサンプリングの時点及び終点が共にＢパルスである。第３群（Ｇ３）のサンプリング時間（ｔｃ２１）及び第４群（Ｇ４）のサンプリング時間（Ｔｃ２２）のうちに４倍の周波数のパルスの数は８である。したがって、第３群（Ｇ３）を適用してモータ速度を測定する場合、Ａパルス系列に対するサンプリング時間（Ｔｃ２１）及び残余時間（ΔＴ２１）は常に一定である。同様に、第４群（Ｇ４）を適用してモータ速度を測定する場合、Ｂパルス系列に対するサンプリング時間（Ｔｃ２２）及び残余時間（ΔＴ２２）は常に一定である。
【００２５】
前記モータコントローラ３は、動作条件によってモータ速度が変化すると、変化したモータ速度に対応するサンプリング時間を記憶部５に要求して受け、当該サンプリング時間に基づいてモータ速度を測定する。
【００２６】
一方、前記モータコントローラ３は、任意に設定されたサンプリング時間を増加させながら現在駆動中のモータ速度に対応するサンプリング時間を設定することができる。すなわち、前記モータコントローラ３は記憶部５からサンプリング時間に対する情報を受けず、自動にサンプリング時間を変化させながら、そのサンプリング時間が、４倍の周波数のパルスの４倍数となるようにする。
【００２７】
すなわち、総検出時間（Ｔｄ＝Ｔｃ＋ΔＴ）のうち、ｍ１（４倍の周波数のエンコーダパルスの数）の値が４ｋ−１（ｋは正の整数）であるときはサンプリング時間（Ｔｃ）をａだけ増加し、ｍ１の値が４ｋ＋１（ｋは正の整数）であるときはＴｃの値をａだけ減少し、ｍ１の値が４ｋ−２（ｋは正の整数）であるときはサンプリング時間（Ｔｃ）の値を２ａだけ増加する方法を用いてサンプリング時間（Ｔｃ）を４の倍数に設定することで、モータが同一速度で駆動する場合、同一の速度値を検出することができる。
【００２８】
前述したように、記憶部５を備える方式は、モータ速度の変化の際、即刻適用することができるので、迅速に対処することができ、後者のようにサンプリング時間を自動に設定する方式は、多様なモータ速度の変化によってサンプリング時間を正確に設定することができる利点がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、エンコーダの製造工程上の誤差により、エンコーダから出力されるパルスの位相差が一定でなくても、モータ速度を正確に検出するので、モータ駆動を精密に制御することができ、よって良好なモータ応答特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ），（Ｂ）は、エンコーダから出力されるパルスを示す図であり、（Ｃ）は、前記パルスの４倍の周波数のパルスを示す図である。
【図２】  （Ａ），（Ｂ）ともに、Ｍ／Ｔ測定方式によってモータ速度を検出する方法を説明する図である。
【図３】  （Ａ）〜（Ｃ）ともに、一定のサンプリング時間を用いてモータ速度を検出する従来の動作を説明する図である。
【図４】  動作条件によるモータ速度の変化を示すグラフである。
【図５】  本発明の実施形態によるモータ速度制御方法を示すブロック図である。
【図６】  本発明の実施形態による、モータの低速駆動の際に発生するパルスストリームに対するサンプリング時間を設定する動作を説明する図である。
【図７】  本発明の実施形態による、モータの高速駆動の際に発生するパルスストリームに対するサンプリング時間を設定する動作を説明する図である。
【符号の説明】
１  モータ
２  エンコーダ
３  モータコントローラ
４  モータ駆動部
５  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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