(57)【要約】【課題】超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの速度を比較的粗い速度制御プロファイル及び、簡単な構成でスムーズに速度制御する。【解決手段】分周数演算部１は比較的粗い速度制御プロファイルで分周数Ａを変更して分周数設定レジスタ２に設定し、比較器３は分周数演算部により設定された分周数Ａが分周数カウンタ４によりカウントされている現在の分周数Ｂより大きい場合（分周数Ａ＞分周数Ｂ）には＋カウント信号を出力し、分周数Ａ＜分周数Ｂの場合には−カウント信号を出力する。分周数カウンタは分周数演算部の速度制御プロファイルより短い時間幅ｔのイネーブルクロックを、比較器から＋カウント信号を印加される場合には＋カウントし、比較器から−カウント信号を印加される場合には−カウントすることにより、分周器５の現在の分周数Ｂをカウントしてこれを分周器に印加する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準周波数を分周してモータの駆動信号を生成する分周手段と、
前記モータの速度制御プロファイルに基づいて前記分周手段の分周比を演算して出力する分周比演算手段と、
前期速度制御プロファイルより細かい速度制御プロファイルになるように前記分周比演算手段が出力する分周比を変換して前記分周手段に設定する分周比変換手段とを、
有するモータ制御装置。
【請求項２】
前記分周比演算手段は、前記速度制御プロファイルに基づいて前記分周手段の分周数を演算して出力し、
前記分周比変換手段は、前記分周比演算手段の前記速度制御プロファイルの時間幅より短いクロックを、前記分周比演算手段が出力する分周数に応じてカウントアップ又はカウントダウンして前記分周手段に設定するよう構成されている請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータは、超音波モータである請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波モータのように時定数が比較的小さいモータを速度制御プロファイルに基づいて加速制御、減速制御するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータの回転速度を停止状態から加速度一定で最終目標速度に制御する場合、指令速度を０から最終目標速度までステップ状に上げる速度制御プロファイルで速度制御を行う。また、超音波モータは、駆動周波数が高くなるほど減速し、駆動周波数が低くなるほど加速するので、超音波モータの回転速度を停止状態から加速度一定で最終目標速度に制御する場合には、図３（ａ）に示すように指令速度である駆動周波数をステップ状に下げる速度制御プロファイルで制御を行う。ここで、図３（ａ）に示す波形αは、停止駆動周波数＝７２ｋＨｚから最終駆動周波数＝６２ｋＨｚまでを５段階に分けて所定時間幅＝０．５ｓｅｃごとに駆動周波数を２ｋＨｚずつ下げて加速制御する場合の速度制御プロファイルを示している。
【０００３】
図４は図３（ａ）に示す速度制御プロファイルで制御を行う従来例を示し、分周数演算部１と分周器５により構成されている。分周数演算部１はＣＰＵのソフトウエアにより構成され、超音波モータに設けられているエンコーダからフィードバックされるパルスをカウントして図３（ａ）に示す速度制御プロファイルで分周器５の分周数Ａを変更して分周器５に設定する。分周器５は分周数演算部１により設定された分周数Ａに応じた分周比＝１／Ａで基準クロックを分周して駆動パルスとして超音波モータに印加する。また、他の従来例としては、下記の特許文献１、２などに開示されたものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２６１９７９号公報
【特許文献２】
特開平９−２４７９６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの場合、ステップ状の速度制御プロファイルで加速、減速の制御を行うと、モータの実速度がステップ状の速度制御プロファイルに追従してスムーズな加速、減速とならない。そこで、時定数が比較的小さいモータでは、スムーズな加速、減速を実現するためには図３（ｂ）の波形βに示すようにステップ状の速度制御プロファイルを細かく設定する必要があるので、ＣＰＵのソフトウエアにより目標速度を設定して制御する場合には、処理速度が高速の高価な速度制御システムが必要になる。ここで、図３（ｂ）に示す波形βは、図３（ａ）に示す所定時間幅＝０．５ｓｅｃを０．１ｓｅｃごとに分割して０．１ｓｅｃごとに２ｋＨｚ／５＝０．４ｋＨｚずつ下げて加速制御する場合の速度制御プロファイルを示している。また、例えば特許文献１、２の技術では、複雑なシステムが必要になるという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの速度を比較的粗い速度制御プロファイル及び、簡単な構成でスムーズに速度制御することができるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、基準周波数を分周してモータの駆動信号を生成する分周手段と、
前記モータの速度制御プロファイルに基づいて前記分周手段の分周比を演算して出力する分周比演算手段と、
前期速度制御プロファイルより細かい速度制御プロファイルになるように前記分周比演算手段が出力する分周比を変換して前記分周手段に設定する分周比変換手段とを、
有する構成とした。
【０００８】
上記構成により、分周比演算手段の速度制御プロファイルより細かい速度制御プロファイルで分周して分周手段に設定する分周比変更手段を追加するのみで、分周比演算手段の速度制御プロファイルが粗くても超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの速度を簡単な構成でスムーズに速度制御することができる。
【０００９】
また、前記分周比演算手段は、前記速度制御プロファイルに基づいて前記分周手段の分周数を演算して出力し、
前記分周比変換手段は、前記分周比演算手段の前記速度制御プロファイルの時間幅より短いクロックを、前記分周比演算手段が出力する分周数に応じてカウントアップ又はカウントダウンして前記分周手段に設定する構成とした。
また、前記モータは、超音波モータであることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係るモータ制御装置の一実施形態を示すブロック図、図２は図１のモータ制御装置の主要信号を示す説明図である。
【００１１】
図１において、従来例で説明した構成と同じもの（分周数演算部１と分周器５）には同じ参照符号を付している。分周数演算部１はＣＰＵのソフトウエアにより構成され、不図示の超音波モータに設けられているエンコーダからフィードバックされるパルスをカウントするとともに、分周数カウンタ４によりカウントされている分周器５の現在の分周数Ｂを入力（リード）することにより、例えば図３（ａ）に示すような比較的粗い速度制御プロファイルに従って分周数Ｂを分周数Ａに変更して分周数設定レジスタ２に設定する。分周数設定レジスタ２に設定された分周数Ａは比較器３の入力端子ａに入力される。
【００１２】
比較器３は分周数Ａ＞分周数Ｂの場合、すなわち分周数演算部１により設定された分周数Ａが分周数カウンタ４によりカウントされている現在の分周数Ｂより大きい場合には＋カウント信号を出力し、他方、分周数Ａ＜分周数Ｂの場合には−カウント信号を出力する。分周数カウンタ４は図３（ａ）に示す比較的粗い速度制御プロファイルより短い時間幅ｔのイネーブルクロックを、比較器３から＋カウント信号を印加される場合には＋カウント（カウントアップ）し、比較器３から−カウント信号を印加される場合には−カウント（カウントダウン）することにより、分周器５の現在の分周数Ｂをカウントしてこれを分周器５（及び比較器３の入力端子ｂ、分周数演算部１）に印加する。
【００１３】
ここで、超音波モータは駆動周波数が低くなるほど加速するので、超音波モータの回転速度を停止状態から加速度一定で最終目標速度に制御する場合には、駆動周波数をステップ状に下げるプロファイルで制御を行うことから、分周数演算部１は分周数Ａを増加するので比較器３が＋カウント信号を分周数カウンタ４に出力して分周数カウンタ４はイネーブルクロックを＋カウントし、分周器５の現在の分周数Ｂをイネーブルクロックごとに増加する。これにより、分周器５には、図３（ａ）に示す比較的粗いプロファイルより細かいプロファイルに対応した分周数Ｂが設定される。
【００１４】
ここで、図２は図３に示す速度プロファイルと異なるものを示し、分周数演算部１は、超音波モータの駆動周波数を７０ｋＨｚから６９．５ｋＨｚに下げて加速するために分周数Ａを分周数Ｂと同じ値の２５７０から２５９０に上げる。比較器３は分周数Ａ＞分周数Ｂであるので＋カウント信号を出力し、分周数カウンタ４は分周数Ａの速度制御プロファイルより細かい時間幅のイネーブルクロックを＋カウントし、分周器５の分周数Ｂがカウントごとに増加する。分周器５の基準周波数を１８０ＭＨｚとすると、
７０ｋＨｚ≒１８０ＭＨｚ／２５７０
６９．５ｋＨｚ≒１８０ＭＨｚ／２５９０
となるので、イネーブルクロックの時間幅ｔや分周数カウンタ４のカウント単位に応じて超音波モータの駆動周波数を分周数演算部１の速度制御プロファイルより細かく速度制御することができ、超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの速度を比較的粗い速度制御プロファイル及び、簡単な構成でスムーズに速度制御することができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、速度制御プロファイルが粗くても超音波モータのように時定数が比較的小さいモータの速度を簡単な構成でスムーズに速度制御することができるモータ制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るモータ制御装置の一実施形態を示すブロック図
【図２】図１のモータ制御装置の主要信号を示す説明図
【図３】速度制御プロファイルを示す説明図で（ａ）は全体図、（ｂ）は部分詳細図
【図４】従来のモータ制御装置の一実施形態を示すブロック図
【符号の説明】
１  分周数演算部（ＣＰＵ）
２  分周数設定レジスタ
３  比較器
４  分周数カウンタ
５  分周器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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