(57)【要約】【課題】モータ動作中に目標移動量データを変更しても、カウントミスによる移動量誤差の発生や、急激な駆動停止による振動、脱調の発生を確実に回避し、パルス駆動モータを目標位置まで正確かつ迅速に駆動させる。【解決手段】モータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、モータ動作中も目標移動量データの書き換えを許容する移動量設定レジスタ２２ａと、モータ駆動パルス又はモータ回転検出パルスをカウントする移動量カウンタ２５ａと、移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値及び前記移動量カウンタ２５ａのカウンタ値に基づいて、モータ１０の残り移動量を演算する残り移動量演算部２３ａとを備えて構成される。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標移動量データの入力に応じて、モータ駆動パルスを出力しつつ、モータの残り移動量を判断し、該残り移動量が０になったとき、前記モータ駆動パルスの出力を停止させるべくモータを駆動制御するパルス発生ＩＣであって、該パルス発生ＩＣは、前記目標移動量データを記憶すると共に、モータ動作中も前記目標移動量データの書き換えを許容する移動量設定レジスタと、前記モータ駆動パルス又はモータ回転検出パルスをカウントする移動量カウンタと、前記移動量設定レジスタのレジスタ値及び前記移動量カウンタのカウンタ値に基づいて、前記モータの残り移動量を演算する残り移動量演算手段とを備えることを特徴とするモータ制御用パルス発生ＩＣ。
【請求項２】
請求項１において、前記移動量カウンタは、初期値を０とする加減算カウンタであり、前記残り移動量演算手段は、前記移動量設定レジスタのレジスタ値と、前記移動量カウンタのカウンタ値との差を演算することを特徴とするモータ制御用パルス発生ＩＣ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記モータの動作中に書き換えられた新目標移動量データが、前記モータの減速停止に必要な移動量よりも小さいとき、前記モータを、新目標移動量を越えて減速停止させた後、移動量超過分だけ逆転駆動させることを特徴とするモータ制御用パルス発生ＩＣ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御データの入力に応じて、パルス駆動モータ（ステッピングモータ、サーボモータなど）の駆動パルスを出力するモータの停止位置制御に関し、特に、モータ動作中でも目標移動量の変更（オーバーライド）を行うことができるモータ制御用パルス発生ＩＣ、およびモータ停止位置制御構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステッピングモータに代表されるパルス駆動モータの普及に伴い、その駆動パルスを発生させるモータ制御用パルス発生ＩＣが種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この種のモータ制御用パルス発生ＩＣによれば、所定の制御データを入力するだけで、制御データに応じた速度、移動量のパルスが出力されるため、パルス駆動モータを容易に駆動制御することが可能になる。
【０００３】
また、この種のモータ制御用パルス発生ＩＣは、目標移動量データを入力すると、パルス駆動モータを、設定加速レートで始動させた後、設定駆動速度で定速駆動し、その後、設定減速レートで減速停止させる。これにより、急激な始動や停止を回避しつつ、所望の移動量だけパルス駆動モータを駆動させることが可能になる。
【０００４】
しかしながら、上記従来のモータ制御用パルス発生ＩＣは、図９に示すように、目標移動量データを減算カウンタに初期値として書き込むと共に、減算カウンタを出力パルスで減算カウントし、この減算カウンタ値が０になった時点でパルス出力を停止させるように構成されるため、モータ動作中に目標移動量を変更すると、カウントミスなどによって移動量に誤差が生じるという問題がある。
【０００５】
例えば、図１０に示すように、移動量５０の位置で目標移動量を４に変更する場合、減算カウンタに対する書き込み処理のタイミングに起因し、パルス出力に対し新目標移動量の減算カウントに遅れが生じ、実際のモータ移動量が新目標移動量よりも多くなるという問題が生じる。
【０００６】
また、モータ動作中に上記のような移動量変更を行った場合、図１１に示すように、減速処理が間に合わず、パルス駆動モータが急激に停止する可能性もある。このような場合には、大きな振動が発生するだけでなく、パルス駆動モータが脱調を起す可能性がある（ステッピングモータの場合）。
【０００７】
そのため、従来のモータ制御用パルス発生ＩＣでは、図１２に示すように、モータ動作中の移動量変更を行わず、初期の目標移動量に基づいてモータ駆動を停止させた後、新目標移動量を設定して、パルス駆動モータを再度動作させるが、この場合には、新目標位置への到達に時間がかかるという問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−６９８８６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き問題点を一掃すべく創案されたものであって、モータ動作中でも目標移動量データを変更することができ、しかも、目標移動量データを変更しても、カウントミスによる移動量誤差の発生や、急激な駆動停止による振動、脱調の発生を確実に回避し、パルス駆動モータを目標位置まで正確かつ迅速に駆動させることができるモータ制御用パルス発生ＩＣの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のモータ制御用パルス発生ＩＣは、目標移動量データの入力に応じて、モータ駆動パルスを出力しつつ、モータの残り移動量を判断し、該残り移動量が０になったとき、前記モータ駆動パルスの出力を停止させるべくモータを駆動制御するパルス発生ＩＣであって、該パルス発生ＩＣは、前記目標移動量データを記憶すると共に、モータ動作中も前記目標移動量データの書き換えを許容する移動量設定レジスタと、前記モータ駆動パルス又はモータ回転検出パルスをカウントする移動量カウンタと、前記移動量設定レジスタのレジスタ値及び前記移動量カウンタのカウンタ値に基づいて、前記モータの残り移動量を演算する残り移動量演算手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を好適な実施の形態として例示するモータ制御用パルス発生ＩＣを図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣを用いたモータ制御システムの概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、モータ制御システム１は、モータ１０と、該モータ１０の駆動パルスを発生するモータ制御用パルス発生ＩＣ２０と、該モータ制御用パルス発生ＩＣ２０に制御データを入力するＣＰＵ３０とを備えて構成されている。尚、図１の符号４０は、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０の出力で動作する駆動回路である。
【００１２】
モータ１０は、ステッピングモータ、サーボモータなどのパルス駆動モータであり、本実施形態で採用されるステッピングモータは、駆動パルスの周波数に比例する速度で回転し、また、回転量が駆動パルス数に比例するという特性を備えている。
【００１３】
ＣＰＵ３０は、例えば、１６ビットのデータ入出力端子及び４ビットのアドレス出力端子を備える。データ入出力端子は、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０との間で制御データの入出力を行い、また、アドレス出力端子は、制御データの書き込み先指定や読み込み先指定に使用される。ＣＰＵ３０が出力する制御データには、動作コマンド、レジスタ制御コマンド、レジスタ書き込みデータなどがある。動作コマンドは、スタートコマンド、ストップコマンド、速度変更コマンドなど、モータ１０の動作を指定するコマンドである。また、レジスタ書き込みデータは、目標移動量データ、動作速度データ、加速レートデータ、減速レートデータなどであり、レジスタ制御コマンドによって書き込み先のレジスタが指定される。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの概略構成を示すブロック図である。この図に示すように、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、ＣＰＵインタフェース部２１、レジスタ部２２、コントローラ部２３、パルス発生部２４、カウンタ部２５、入出力インタフェース部２６などを備える。
【００１５】
ＣＰＵインタフェース部２１は、ＣＰＵ３０が出力した動作コマンド、レジスタ制御コマンドなどを格納するコマンド格納部や、ＣＰＵ３０が出力したレジスタ書き込みデータなどを一時的に格納する入出力バッファを備えており、入出力バッファに格納されたレジスタ書き込みデータは、レジスタ制御コマンドに基づいて、レジスタ部２２の所定アドレスに書き込まれる。
【００１６】
レジスタ部２２は、目標移動量データ、動作速度データ、加速レートデータ、減速レートデータなどのモータ動作パラメータを記憶保持する各種のレジスタを備える。少なくとも、目標移動量データを記憶する移動量設定レジスタ２２ａは、モータ動作中であっても目標移動量データの書き換えが許容されるようになっている。
【００１７】
コントローラ部２３は、動作コマンド、レジスタ値、カウンタ値などに基づいて、パルス発生部２４にモータ駆動パルスの発生を指示する部分である。パルス発生部２４は、コントローラ部２３からの指示に従い、各種パラメータに応じた速度、移動量のモータ駆動パルスを発生させ、これを入出力インタフェース部２６を介してモータ１０（駆動回路４０）に出力する。
【００１８】
カウンタ部２５は、パルス発生部２４が出力するモータ駆動パルス、又は、モータ１０からフィードバックされるモータ回転検出パルスをカウントする移動量カウンタ２５ａの他、各種のカウンタを備える。移動量カウンタ２５ａは、初期値を０とし、上記のパルスの動作方向で加減算カウントされる加減算カウンタである。
【００１９】
図３は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの機能構成を示すブロック図である。この図に示すように、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、機能的な構成として残り移動量演算部（残り移動量演算手段）２３ａを備える。この残り移動量演算部２３ａは、移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値と、移動量カウンタ２５ａのカウンタ値（現在位置情報）との差を演算するように構成される。ここで演算される差は、目標移動量に対するモータ１０の残り移動量であり、この残り移動量に基づいてモータ１０の位置決め管理が行われる。つまり、本発明のモータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、モータ動作中の移動量変更を許容するにあたり、移動量カウンタ２５ａのカウンタ値を書き換えることなく、移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値を書き換え、このレジスタ値と移動量カウンタ値に基づいて残り移動量を演算する。これにより、カウントミスによる移動量誤差を生じることなく、モータ動作中の移動量変更を行うことが可能になる。尚、移動量設定レジスタ２２ａにはモータ回転方向により正数または負数の値を設定する。また、移動量カウンタ２５ａも移動方向により加算または減算を行う。従って、移動方向に関係なく、両値の差を求めることで、残り移動量が求められる。
【００２０】
次に、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０（コントローラ部２３）によるモータ位置決め動作の処理手順をフローチャートに沿って説明する。図４は、本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの位置決め動作処理手順を示すフローチャートである。この図に示すように、位置決め動作時には、レジスタ値、カウンタ値などの必要データを読み込むと共に、移動量設定レジスタ値及び移動量カウンタ値に基づいて残り移動量を演算し、その後、移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値がモータ動作中に書き換えられたか否かを判断する。この判断結果がＮＯである場合は、移動量設定レジスタ２２ａに書き込まれた初期目標移動量に基づいて、図５に示すような標準速度変化パターン（例えば、加速始動→定速駆動→減速停止）を生成した後、生成した速度変化パターンと残り移動量を比較し、各速度領域に対応する駆動パルスの発生をパルス発生部２４に指示する。
【００２１】
一方、モータ動作中に移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値が書き換えられた場合は、移動量設定レジスタ２２ａに書き込まれた新目標移動量と、モータ１０の減速停止に必要な移動量とを比較する。ここで、新目標移動量が減速停止移動量よりも大きい場合には、更にモータ１０が減速動作中であるか否かを判断し、この判断結果がＮＯである場合は、図６に示すような第一変更速度変化パターン（例えば、定速駆動→減速停止）を生成する一方、判断結果がＹＥＳである場合は、図７に示すような第二変更速度変化パターン（例えば、加速→定速駆動→減速停止、又は、加速→減速停止）を生成する。また、新目標移動量が減速停止移動量よりも小さい場合には、図８に示すような第三変更速度変化パターン（例えば、減速停止→逆転加速始動→逆転減速停止）を生成する。そして、第一〜第三変更速度変化パターンを生成した後は、前述した標準速度変化パターンの場合と同様に、生成した速度変化パターンと残り移動量を比較し、各速度領域に対応する駆動パルスの発生をパルス発生部２４に指示する。
【００２２】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、モータ１０を位置決め動作させる場合は、ＣＰＵ３０から初期目標移動量データ及びレジスタ制御コマンドを出力し、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０の移動量設定レジスタ２２ａに目標移動量データを書き込む。モータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、移動量設定レジスタ２２ａに目標移動量データが書き込まれると、モータ１０の残り移動量を判断しながら、図５に示す標準速度変化パターンでモータ１０を駆動させる。このときのモータ回転方向は、目標移動量データの正・負符号によってその正・逆が決まり、モータ駆動速度は、レジスタ部２２に書き込まれた各種の動作パラメータによって決まる。
【００２３】
そして、上記モータ動作中に目標移動量を変更する場合、前記移動量設定レジスタ２２ａは、モータ動作中も前記目標移動量データの書き換えを許容しており、新たな目標移動量データを書き込むことができると共に、前記残り移動量演算手段２３ａは、前記移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値及び前記移動量カウンタ２５ａのカウンタ値に基づいて、前記モータの残り移動量を演算することができる構成となっている。つまり、モータ動作中の移動量変更を許容するにあたり、移動量カウンタ２５ａのカウンタ値を書き換えることなく、移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値を書き換え、このレジスタ値と移動量カウンタ値（現在値）に基づいて残り移動量を演算するので、従来のようにカウントミスによる移動量誤差を生じることなく、モータ動作中の移動量変更を行うことが可能になる。
【００２４】
また、上記移動量カウンタ２５ａは、初期値を０とする加減算カウンタであり、残り移動量は、移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値と、移動量カウンタ２５ａのカウンタ値との差であるため、残り移動量の演算処理を容易に行うことが可能になる。
【００２５】
上記のようにモータ動作中に移動量設定レジスタ２２ａの目標移動量データが書き換えられると、新目標移動量と残り移動量の関係などに基づいて、第一〜第三変更速度変化パターンのいずれかが選択される。第一、第二変更速度変化パターンにおいては、図６、図７に示すように、モータ動作中に目標移動量が変更されても、モータ１０が新目標位置までモータ駆動を継続する。そのため、モータ１０を一旦停止させる従来のモータ制御用パルスＩＣに比して、迅速な位置決め動作を行うことが可能になる。
【００２６】
また、第三変更速度変化パターンは、図８に示すように、モータ１０の動作中に書き換えられた新目標移動量データが、モータ１０の減速停止に必要な移動量よりも小さいときに実行される速度変化パターンであり、モータ１０を、新目標移動量を越えて減速停止させた後、移動量超過分だけ逆転駆動させる。これにより、モータ１０の急停止による振動や脱調の発生を防止することが可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０を、前記目標移動量データを記憶すると共に、モータ動作中も前記目標移動量データの書き換えを許容する移動量設定レジスタ２２ａと、前記モータ駆動パルス又はモータ回転検出パルスをカウントする移動量カウンタ２５ａと、前記移動量設定レジスタ２２ａのレジスタ値及び前記移動量カウンタ２５ａのカウンタ値に基づいて、前記モータの残り移動量を演算する残り移動量演算手段２３ａとで構成したことにより、モータ動作中でも目標移動量データを変更することができ、しかも、目標移動量データを変更しても、カウントミスによる移動量誤差の発生や、急激な駆動停止による振動、脱調の発生を確実に回避し、パルス駆動モータを目標位置まで正確かつ迅速に駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣを用いたモータ制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの機能構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの位置決め動作処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの標準速度変化パターンを示すタイミングチャート図である。
【図６】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの第一変更速度変化パターンを示すタイミングチャート図である。
【図７】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの第二変更速度変化パターンを示すタイミングチャート図である。
【図８】本発明の実施形態に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの第三変更速度変化パターンを示すタイミングチャート図である。
【図９】従来におけるモータ制御用パルス発生ＩＣの機能構成を示すブロック図である。
【図１０】従来におけるモータ制御用パルス発生ＩＣの作用説明図である。
【図１１】従来における移動量変更時の不具合を示すタイミングチャートである。
【図１２】従来における移動量変更時の動作パターンを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１      モータ制御システム
１０    モータ
２０    モータ制御用パルス発生ＩＣ
２１    ＣＰＵインタフェース部
２２    レジスタ部
２２ａ  移動量設定レジスタ
２３    コントローラ部
２３ａ  残り移動量演算部
２４    パルス発生部
２５    カウンタ部
２５ａ  移動量カウンタ
２６    入出力インタフェース部
３０    ＣＰＵ
４０    駆動回路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004227303.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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