(57)【要約】【課題】台形速度制御機能をもつパルス発生ＬＳＩを使用して、任意の初速度から任意の終速度への加速制御あるいは減速制御を可能にする。【解決手段】システムコントローラは、起動速度から初期加速度で加速して初速度に到達するまでの加速度変化パルス数、および初速度から終速度（要求速度）まで加速するための定常加減速度を求めておく。コントロール部は、起動速度から初期加速制御し、出力パルス数が加速度変化パルス数に達した時点でシステムコントローラに目的角度到達を通知する。システムコントローラは初期加速度に代えて定常加減速度を設定する。コントロール部は、定常加減速度に従って終速度まで定常加減速制御し、残り出力パルス数が減速開始パルス数に達した時点で終速度から起動速度まで減速度に従って減速制御する。【選択図】  図１
2006109551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部のシステムコントローラからパルス発振ＬＳＩのレジスタに、パルスモータの駆動条件として起動速度、要求速度、初期加速度、減速度、総出力パルス数および減速開始パルス数を設定し、前記パルス発振ＬＳＩのコントロール部は前記駆動条件に従ってパルス発生器の発生パルス周波数およびパルス数の変化を台形速度変化パターンに制御し、前記パルス発生器の出力でパルスモータを駆動するパルスモータの制御装置において、
前記システムコントローラは、起動速度から初期加速度で加速して初速度に到達するまでの加速度変化パルス数を求めておく手段と、初速度から終速度（要求速度）まで加速するための定常加減速度を求めておく手段を設け、
前記システムコントローラは、前記パルス発振ＬＳＩのレジスタに前記駆動条件をそれぞれ設定し、かつ前記コントロール部のレジスタに前記加速度変化パルス数を設定する手段を設け、
前記コントロール部は、前記システムコントローラから駆動コマンドが発行されたときに、起動速度でパルス出力を開始し、起動速度から初期加速度に従って初期加速制御し、出力パルス数が加速度変化パルス数に達した時点で前記システムコントローラに目的角度到達を通知する手段を設け、
前記通知を受けたシステムコントローラは、前記パルス発振ＬＳＩのレジスタに設定した初期加速度に代えて前記定常加減速度を設定する手段を設け、
前記コントロール部は、設定された定常加減速度に従って終速度まで定常加減速制御し、残り出力パルス数が減速開始パルス数に達した時点で終速度（目標速度）から起動速度まで減速度に従って減速制御し、パルス発生器の出力パルス数が総出力パルス数に達した時点でそのパルス出力を停止させる手段を設けたことを特徴とするパルスモータの制御装置。
【請求項２】
外部のシステムコントローラからパルス発振ＬＳＩのレジスタに、パルスモータの駆動条件として起動速度、要求速度、初期加速度、減速度、総出力パルス数および減速開始パルス数を設定し、前記パルス発振ＬＳＩのコントロール部は前記駆動条件に従ってパルス発生器の発生パルス周波数およびパルス数の変化を台形速度変化パターンに制御し、前記パルス発生器の出力でパルスモータを駆動するパルスモータの制御方法において、
前記システムコントローラは、起動速度から初期加速度で加速して初速度に到達するまでの加速度変化パルス数を求めておく手順と、初速度から終速度（要求速度）まで加速するための定常加減速度を求めておく手順を設け、
前記システムコントローラは、前記パルス発振ＬＳＩのレジスタに前記駆動条件をそれぞれ設定し、かつ前記コントロール部のレジスタに前記加速度変化パルス数を設定する手順を設け、
前記コントロール部は、前記システムコントローラから駆動コマンドが発行されたときに、起動速度でパルス出力を開始し、起動速度から初期加速度に従って初期加速制御し、出力パルス数が加速度変化パルス数に達した時点で前記システムコントローラに目的角度到達を通知する手順を設け、
前記通知を受けたシステムコントローラは、前記パルス発振ＬＳＩのレジスタに設定した初期加速度に代えて前記定常加減速度を設定する手順を設け、
前記コントロール部は、設定された定常加減速度に従って終速度まで定常加減速制御し、残り出力パルス数が減速開始パルス数に達した時点で終速度（目標速度）から起動速度まで減速度に従って減速制御し、パルス発生器の出力パルス数が総出力パルス数に達した時点でそのパルス出力を停止させる手順を設けたことを特徴とするパルスモータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスモータの制御装置および制御方法に係り、特に台形速度制御機能をもつパルス発生ＬＳＩを使用した駆動パルスの発生に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスモータは、印加するパルスの周波数およびパルス数によって回転速度および回転角度（回転位置）を制御することができ、各種機械の可動部を所定の速度で所定の位置まで操作する動力源として多用されている。
【０００３】
パルスモータをある一定速度である角度まで駆動する場合、理想的には瞬時に要求速度で駆動を開始し、要求角度を駆動した時点で瞬時に停止することが好ましい。しかし、実際には、パルスモータが瞬時に出せる速度には限界があり（起動速度による限界）、同様に瞬時に停止できる速度にも限界がある（通常は起動速度で兼用する）。
【０００４】
このため要求速度が起動速度を超えている場合は、起動速度で駆動を開始し、最大加速度で要求速度まで加速駆動し、その後は要求速度で定速駆動し、要求角度に達する前の適切な時点で最大減速度で起動速度まで減速駆動し、要求角度に達した時点で瞬時に停止する速度制御を行う。これにより描かれる出力パルスの速度変化の軌跡（パターン）がほぼ台形となるため、これを台形速度制御と称しており、パルス発生ＬＳＩの多くは台形速度制御の機能を提供している。
【０００５】
なお、パルス発生ＬＳＩによっては速度変化の軌跡を滑らかな曲線に補正する機能を持つものもあるが、これも広い意味では台形速度制御に含まれる（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図４に、理想的な速度制御による速度変化の軌跡を破線で、台形速度制御による速度変化の軌跡を実線で例示する。なお、理想的な速度制御では両端の加減速が不要となるため、台形速度制御より駆動時間は若干短くなる。
【０００７】
図５は、パルス発生ＬＳＩを使用したパルス制御装置のブロック構成例を示す。パルス発生ＬＳＩは、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）で構成され、コントロール部１によってパルス発生器２の出力パルス周波数およびパルス数を制御し、このパルス出力でパルスモータＰＭを駆動する。この制御における駆動条件設定および駆動コマンドはシステムコントローラＳＣが発行し、これを信号入出力部３でパルス発生ＬＳＩに取り込む。
【０００８】
駆動条件は、起動速度［パルス毎秒］（パルスモータの起動速度性能を限界値とする）、要求速度［パルス毎秒］（パルスモータの最大速度性能を限界値とする）、加速度［パルス毎秒毎秒］（パルスモータの最大加速性能を限界値とする）、減速度［パルス毎秒毎秒］（パルスモータの最大ブレーキ性能を限界値とする）、総出力パルス数（要求駆動角度）、減速開始パルス数（設定した減速度による必要減速角度）とし、これらデータが各レジスタ４1〜４6にそれぞれ設定・保持される。
【０００９】
駆動コマンドは、システムコントローラＳＣがパルスモータＰＭを制御するタイミングでコントロール部１に発行し、コントロール部１が各レジスタ４1〜４6の駆動条件に従ってパルス発生器２の出力パルスを制御する。コントロール部１による制御は図６に示す以下の手順になり、これにより描かれる速度変化の軌跡は図４の実線となる。
【００１０】
（Ｓ１）外部コントローラから発行される駆動条件を入力し、これらをレジスタ４1〜４6にそれぞれ設定・保持しておく。
【００１１】
（Ｓ２）外部コントローラから駆動コマンドが発行されたとき、設定された起動速度でパルス出力制御を開始する。
【００１２】
（Ｓ３）起動速度から要求速度まで、設定された初期加速度に従って出力パルスの間隔を縮小させる（加速駆動）。つまり、出力パルスの周波数を高くしていく。
【００１３】
（Ｓ４）出力パルス数が設定された減速開始パルス数に達するまで、要求速度でパルス周波数を一定にする（定速駆動）。
【００１４】
（Ｓ５）残り出力パルス数が設定された減速開始パルス数に達した時点で、要求速度から起動速度まで、減速度に従って出力パルスの間隔を拡大する（減速駆動）。つまり、出力パルスの周波数を低くしていく。
【００１５】
（Ｓ６）パルス出力が設定された総出力パルス数に達した時点で、パルス出力を停止させる。
【００１６】
（Ｓ７）外部のシステムコントローラＳＣに駆動コマンドの完了を報告する。
【００１７】
（Ｓ８）システムコントローラＳＣから次回の設定または駆動コマンド発行に備えて待機状態に戻る。
【特許文献１】特開２０００−１８８８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図５に示すように、パルス発生ＬＳＩを使用してパルスモータを駆動する場合、外部のシステムコントローラＳＣなどの制御ソフトウェアの負担は大幅に軽減される。しかし、逆に言えば、出力パルスの制御、即ちパルスモータの制御はパルス発振ＬＳＩの機能に制約されてしまう。
【００１９】
パルスモータを任意の初速度から任意の終速度への加速駆動あるいは減速駆動させたい要求があっても、パルス発生ＬＳＩが台形速度制御の機能しか持たない場合には、この要求を満たすことができない。
【００２０】
図７に、任意の初速度から任意の終速度への加速制御の理想的な速度変化の軌跡を例示する。パルス発振ＬＳＩが台形速度制御の機能しか持たない場合、初速度及び終速度が起動速度以下である場合を除いて、このような任意の初速度から任意の終速度への加速制御あるいは減速制御を実行することはできない。
【００２１】
本発明の目的は、台形速度制御機能をもつパルス発生ＬＳＩを使用して、任意の初速度から任意の終速度への加速制御あるいは減速制御ができるパルスモータの制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、パルス発振ＬＳＩのコントロール部がもつ出力パルス数監視機能を利用し、パルス発振ＬＳＩがパルスモータを駆動中に、外部システムコントローラがソフトウェア的に加減速度を制御できるようにしたもので、以下の制御装置および制御方法を特徴とする。
【００２３】
（１）外部のシステムコントローラからパルス発振ＬＳＩのレジスタに、パルスモータの駆動条件として起動速度、要求速度、初期加速度、減速度、総出力パルス数および減速開始パルス数を設定し、前記パルス発振ＬＳＩのコントロール部は前記駆動条件に従ってパルス発生器の発生パルス周波数およびパルス数の変化を台形速度変化パターンに制御し、前記パルス発生器の出力でパルスモータを駆動するパルスモータの制御装置において、
前記システムコントローラは、起動速度から初期加速度で加速して初速度に到達するまでの加速度変化パルス数を求めておく手段と、初速度から終速度（要求速度）まで加速するための定常加減速度を求めておく手段を設け、
前記システムコントローラは、前記パルス発振ＬＳＩのレジスタに前記駆動条件をそれぞれ設定し、かつ前記コントロール部のレジスタに前記加速度変化パルス数を設定する手段を設け、
前記コントロール部は、前記システムコントローラから駆動コマンドが発行されたときに、起動速度でパルス出力を開始し、起動速度から初期加速度に従って初期加速制御し、出力パルス数が加速度変化パルス数に達した時点で前記システムコントローラに目的角度到達を通知する手段を設け、
前記通知を受けたシステムコントローラは、前記パルス発振ＬＳＩのレジスタに設定した初期加速度に代えて前記定常加減速度を設定する手段を設け、
前記コントロール部は、設定された定常加減速度に従って終速度まで定常加減速制御し、残り出力パルス数が減速開始パルス数に達した時点で終速度（目標速度）から起動速度まで減速度に従って減速制御し、パルス発生器の出力パルス数が総出力パルス数に達した時点でそのパルス出力を停止させる手段を設けたことを特徴とするパルスモータの制御装置。
【００２４】
（２）外部のシステムコントローラからパルス発振ＬＳＩのレジスタに、パルスモータの駆動条件として起動速度、要求速度、初期加速度、減速度、総出力パルス数および減速開始パルス数を設定し、前記パルス発振ＬＳＩのコントロール部は前記駆動条件に従ってパルス発生器の発生パルス周波数およびパルス数の変化を台形速度変化パターンに制御し、前記パルス発生器の出力でパルスモータを駆動するパルスモータの制御方法において、
前記システムコントローラは、起動速度から初期加速度で加速して初速度に到達するまでの加速度変化パルス数を求めておく手順と、初速度から終速度（要求速度）まで加速するための定常加減速度を求めておく手順を設け、
前記システムコントローラは、前記パルス発振ＬＳＩのレジスタに前記駆動条件をそれぞれ設定し、かつ前記コントロール部のレジスタに前記加速度変化パルス数を設定する手順を設け、
前記コントロール部は、前記システムコントローラから駆動コマンドが発行されたときに、起動速度でパルス出力を開始し、起動速度から初期加速度に従って初期加速制御し、出力パルス数が加速度変化パルス数に達した時点で前記システムコントローラに目的角度到達を通知する手順を設け、
前記通知を受けたシステムコントローラは、前記パルス発振ＬＳＩのレジスタに設定した初期加速度に代えて前記定常加減速度を設定する手順を設け、
前記コントロール部は、設定された定常加減速度に従って終速度まで定常加減速制御し、残り出力パルス数が減速開始パルス数に達した時点で終速度（目標速度）から起動速度まで減速度に従って減速制御し、パルス発生器の出力パルス数が総出力パルス数に達した時点でそのパルス出力を停止させる手順を設けたことを特徴とするパルスモータの制御方法。
【発明の効果】
【００２５】
以上のとおり、本発明によれば、パルス発振ＬＳＩのコントロール部がもつ出力パルス数監視機能を利用し、パルス発振ＬＳＩがパルスモータを駆動中に、外部システムコントローラがソフトウェア的に加減速度を制御できるようにしたため、出力パルス数がある設定値になった時点で割り込み等によりこれを外部に通知する機能を持ち、かつ台形速度制御の機能しか持たない、即ちより安価なパルス発振ＬＳＩを使用して、任意の初速度から任意の終速度への加速制御あるいは減速制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
パルス発振ＬＳＩの多くは、出力パルス数がある設定値になった時点で、割り込み等によりこれを外部に通知する機能を備えている。本実施形態では、パルス発振ＬＳＩがもつ出力パルス数監視と外部通知機能を利用して、パルス発振ＬＳＩに設定した加速度や減速度を外部から駆動中に書き換えることで、台形速度制御の機能しか持たないパルス発振ＬＳＩを使用して、任意の初速度から任意の終速度への加速制御あるいは減速制御を実現する。
【００２７】
図１は、本実施形態の制御手順を示し、図５のブロック構成になるパルス発生ＬＳＩのコントロール部１と外部のシステムコントローラＳＣによる制御手順を示す。
【００２８】
（Ｓ１１）システムコントローラＳＣは、起動速度から初期加速度で加速して初速度［パルス毎秒］に到達するパルス数を求め、これを加速度変化パルス数として求めておく。さらに、総出力パルス数から加速度変化パルス数と減速開始パルス数を減じた角度を基に、初速度から終速度（要求速度）まで加速または減速する加減速度を求め、これを定常加減速度［パルス毎秒毎秒］として求めておく。
【００２９】
（Ｓ１２）システムコントローラＳＣは、パルス発振ＬＳＩのレジスタ４1〜４6に、起動速度、終速度（要求速度）、初期加速度、減速度、総出力パルス数、減速開始パルス数をそれぞれ設定する。また、パルス発振ＬＳＩのコントロール部１の出力パルス数監視機能がもつレジスタに加速度変化パルス数を設定する。
【００３０】
（Ｓ１３）システムコントローラＳＣはコントロール部１に対して駆動コマンドを発行する。
【００３１】
（Ｓ１４）コントロール部１は、起動速度でパルス出力を開始する。
【００３２】
（Ｓ１５）コントロール部１は、起動速度から初期加速度に従って出力パルスの間隔を縮小する（初期加速駆動）。
【００３３】
（Ｓ１６）コントロール部１は、出力パルス数が加速度変化パルス数に達した時点で、外部のシステムコントローラＳＣに目的角度到達を通知する。
【００３４】
（Ｓ１７）目的角度到達の通知を受けたシステムコントローラＳＣは、レジスタ４3に初期加速度に代えて定常加減速度を設定する。
【００３５】
（Ｓ１８）定常加減速度に変更されたコントロール部１は、その時点から定常加減速度に従って終速度まで出力パルスの間隔を縮小する（定常加減速駆動）。
【００３６】
（Ｓ１９）コントロール部１は、残り出力パルス数が減速開始パルス数に達した時点で、終速度（目標速度）から起動速度まで、設定された減速度に従って出力パルスの間隔を拡大する（減速駆動）。
【００３７】
（Ｓ２０）コントロール部１は、設定された総出力パルス数に達した時点で、パルス出力を停止する。
【００３８】
（Ｓ２１）コントロール部１は、外部システムコントローラＳＣに駆動コマンドの完了を報告する。
【００３９】
これにより描かれる速度変化の軌跡を実線で、理想的な加速制御による速度変化の軌跡を破線で、図２に例示する。なお、理想的な加速制御では両端の加減速が不要となるため、本実施形態による加速制御より駆動時間は若干短くなる。
【００４０】
同様の制御手順によって、初速度が終速度より早い減速制御の場合の速度変化の軌跡を実線で、理想的な減速制御による速度変化の軌跡を破線で、図３に例示する。なお、この場合も、理想的な減速制御では両端の加減速が不要となるため、本実施形態による減速制御より駆動時間は昔手短くなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態を示すパルス制御装置の制御手順。
【図２】加速制御による速度変化例（実施形態）。
【図３】減速制御による速度変化例（実施形態）。
【図４】台形速度制御による速度変化例（従来）。
【図５】パルス制御装置のブロック構成図。
【図６】従来のパルス制御装置の制御手順。
【図７】加速制御による理想的な速度変化例。
【符号の説明】
【００４２】
１  コントロール部
２  パルス発生器
３  入出力部
４1〜４6  駆動条件設定レジスタ
ＳＣ  システムコントローラ
ＰＭ  パルスモータ
【図１】
2006109551.tif 000003
【図２】
2006109551.tif 000004
【図３】
2006109551.tif 000005
【図４】
2006109551.tif 000006
【図５】
2006109551.tif 000007
【図６】
2006109551.tif 000008
【図７】
2006109551.tif 000009