(57)【要約】【課題】モータの速度をＳ字特性の加減速パターンで制御するにあたり、モータの加減速中に目標速度が変更されても、大きな加速度変化が生じることを回避し、低振動なモータ駆動制御を可能にする。【解決手段】目標速度データの入力に応じて、モータ１０の現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータ１０をＳ字特性の加減速パターンで駆動させるモータ制御用パルス発生ＩＣ２０であって、前記モータ１０の加減速中に目標速度が変更された場合、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンを実行する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標速度データの入力に応じて、モータの現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータの速度をＳ字特性の加減速パターンで制御するモータ制御方法であって、
前記モータの加減速中に目標速度が変更された場合、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンを実行することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項２】
請求項１記載のモータ制御方法において、
前記モータの加速中に目標速度が変更された場合、今回の目標速度が前回の目標速度よりも高いか否かを判断し、この判断が肯定されたときは、前回の目標速度に応じたＳ字加速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字加速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加速パターンを実行することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモータ制御方法において、
前記モータの減速中に目標速度が変更された場合、今回の目標速度が前回の目標速度よりも低いか否かを判断し、この判断が肯定されたときは、前回の目標速度に応じたＳ字減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字減速パターンを実行することを特徴とするモータ制御方法。
【請求項４】
目標速度データの入力に応じて、モータの現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータをＳ字特性の加減速パターンでパルス駆動させるモータ制御用パルス発生ＩＣであって、
前記モータの加減速中に目標速度が変更された場合、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンを実行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５】
請求項４記載のモータ制御用パルス発生ＩＣにおいて、
前記モータの加速中に目標速度が変更された場合、今回の目標速度が前回の目標速度よりも高いか否かを判断し、この判断が肯定されたときは、前回の目標速度に応じたＳ字加速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字加速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加速パターンを実行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６】
請求項４又は５記載のモータ制御用パルス発生ＩＣにおいて、
前記モータの減速中に目標速度が変更された場合、今回の目標速度が前回の目標速度よりも低いか否かを判断し、この判断が肯定されたときは、前回の目標速度に応じたＳ字減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字減速パターンを実行す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、目標速度データの入力に応じて、モータ（ステッピングモータ、サーボモータなど）の現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータの速度をＳ字特性（三角関数や２次関数を用いた曲線的な時系列速度特性）の加減速パターンで制御するモータ制御方法及びモータ制御用パルス発生ＩＣに関し、特に、加減速中における目標速度の変更（オーバーライド）に対応し、これを低振動で行うことができるモータ制御方法及びモータ制御用パルス発生ＩＣ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（以下、単にモータという。）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、モータの始動−加速−定速（等速）−減速−停止及び目標速度の変更にかかる所定の制御データを入力するだけで、該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、モータを容易に駆動制御することが可能になる。
【０００３】
従来のモータ制御用パルス発生ＩＣは、図５の（Ａ）に示すように、モータの始動から停止及び目標速度の変更に際し、直線的に速度変化させる加減速パターン（一定加速度）でモータを駆動させているため、加速駆動から定速駆動への移行、定速駆動から減速駆動への移行（Ｆ４→Ｆ３、Ｆ３→Ｆ１への変更）、加速駆動から減速駆動への移行（Ｆ４→Ｆ１への変更）、減速駆動から加速駆動への移行（Ｆ０→Ｆ３への変更）に際して、加速度が急激に変化し、大きな振動を発生させるという問題がある。
【０００４】
そこで、この様な問題を解消するため、近年においては、上記のような直線的な加減速パターンに対して、モータの始動、停止及び目標速度の変更に際し、Ｓ字特性の加減速パターンを用いて速度変化させることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。このＳ字特性の加減速パターンは、三角関数や２次関数を用いた曲線的な時系列速度特性であり、この加減速パターンを用いれば、直線的な加減速パターンに比べ、振動の少ないモータ駆動を行うことが可能になる。
【０００５】
つまり、図５の（Ｂ）に示すように、始動・停止への移行、加速駆動から定速駆動への移行、定速駆動から減速駆動への移行（Ｆ４→Ｆ３、Ｆ３→Ｆ１への変更）、加速駆動から減速駆動への移行（Ｆ４→Ｆ１への変更）、減速駆動から加速駆動への移行（Ｆ０→Ｆ３への変更）に際しては、Ｓ字特性の加減速パターンの方が、直線的な加減速パターンよりも加速度変化が小さくなり、振動の少ないモータ駆動を行うことが可能になる。
【０００６】
ところが、加速中に目標速度を上げた場合（Ｆ２→Ｆ４への変更）や、減速中に目標速度を下げた場合（Ｆ１→Ｆ０への変更）において、直線的な加減速パターンを用いるもでは、直線的に速度変化させる加減速パターン（一定加速度）でモータを駆動させているため、速度変更後直ちに速度変化が開始されれば良かった。しかしながら、Ｓ字特性の加減速パターンを用いるものでは、その時点から新たなＳ字加減速パターンが開始されるため、これらＦ２→Ｆ４やＦ１→Ｆ０へ変更する場合においては、直線的な加減速パターンを用いるものよりも加速度変化が大きくなり、振動の発生を招く可能性がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−６９８８６号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平９−１０３０９４号公報（第３頁、第１図）
【０００８】
【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、目標速度データの入力に応じて、モータの現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータの速度をＳ字特性の加減速パターンで制御するものでありながら、前記モータの加減速中に目標速度が変更された場合、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做すことにより、加減速中の目標速度変更に伴う振動の発生を防止することができるモータ制御方法及びモータ制御用パルス発生ＩＣの提供を目的とする。
【０００９】
【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方法は、目標速度データの入力に応じて、モータの現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータの速度をＳ字特性の加減速パターンで制御するモータ制御方法であって、前記モータの加減速中に目標速度が変更された場合、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンを実行することを特徴とするものである。
【００１０】
また、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、目標速度データの入力に応じて、モータの現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータをＳ字特性の加減速パターンでパルス駆動させるモータ制御用パルス発生ＩＣであって、前記モータの加減速中に目標速度が変更された場合、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンを実行す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させ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が出力した駆動パルスを受けて動作する駆動回路であり、１１は、指令に基づくモータ１０の動作をエンコーダ（またはレゾルバ）等のセンサー１２により監視し、その動作結果を駆動回路４０に出力するフィードバックループである。
【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、入出力ラインインタフェース部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、目標速度データ、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、目標速度データを記憶する目標速度レジスタは、モータ動作中であっても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、これを入出力ラインインタフェース部２６を介してモータ１０（駆動回路４０）に出力する部分であり、後述する加減速制御部２７を備えている。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部分である。
【００１８】
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の要部を示すブロック図である。この図に示すように、前記パルス発生部２４に設けられる加減速制御部２７は、目標速度を入力する目標速度入力部２７ａと、モータ１０の現在速度と目標速度を比較し、その偏差に応じて速度変更信号を出力する比較部２７ｂと、該比較部２７ｂからの速度変更信号に応じてＳ字加減速開始指令を出力するゲート２７ｃと、該ゲート部２７ｃからのＳ字加減速開始指令に応じてＳ字加減速パターンを発生させるＳ字加減速タイミング発生回路２７ｄと、該Ｓ字加減速タイミング発生回路２７ｄの出力信号にもとづいてＳ字加減速パターンの終了を判断し、前記ゲート部２７ｃにＳ字加減速終了信号を出力するＳ字加減速終了判断回路２７ｅと、前記Ｓ字加減速タイミング発生回路２７ｄの出力信号にもとづいて加減速速度を発生し、これを比較部２７ｂなどに出力する加減速速度発生カウンタ２７ｆと、該加減速速度発生カウンタ２７ｆからの速度信号に応じて速度比例パルスを発生させる速度比例パルス発生回路２７ｇとを備えている。これらの構成により、加減速制御部２７は、目標速度データの入力に応じて、モータ１０の現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、モータ１０の速度（加速又は減速）をＳ字特性の加減速パターンで制御することになる。
【００１９】
前記ゲート２７ｃは、モータ１０の加速中に、目標速度が変更された場合、今回の目標速度が前回の目標速度よりも高いか否かを判断し、この判断が肯定されたときは、前回の目標速度に応じたＳ字加速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做す。つまり、図４に示すように、例えば、前回設定されたＦ２への加速指令を更にＦ４へ加速するよう目標速度の変更が行われると、ゲート２７ｃは、破線で示すような即時の速度変更を行うことなく、Ｓ字加減速終了判断回路２７ｅからＳ字加減速終了信号を入力するまでＳ字加減速開始指令の出力を遅延し、Ｓ字加減速終了信号を入力した後、今回の目標速度に応じたＳ字加速パターンの実行をＳ字加減速タイミング発生回路２７ｄに指示するように構成されている。
【００２０】
また、前記ゲート２７ｃは、モータ１０の減速中に、目標速度が変更された場合、今回の目標速度が前回の目標速度よりも低いか否かを判断し、この判断が肯定されたときは、前回の目標速度に応じたＳ字減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做す。つまり、図４に示すように、モータ１０の定速中に、前回の減速指令Ｆ４をＦ３へ減速するよう目標速度が変更され場合、そこから計算を開始しても問題なく動作移行できるため、直ちに新たなＳ字加減速パターンを実行する速度変更が行われるが、モータ１０の減速中に、例えば、前記変更後の制御データＦ３（前回目標速度）を更にＦ１へ減速するよう目標速度の変更が行われると、ゲート２７ｃは、破線で示すような即時の速度変更を行うことなく、Ｓ字加減速終了判断回路２７ｅからＳ字加減速終了信号を入力するまでＳ字加減速開始指令の出力を遅延し、Ｓ字加減速終了信号を入力した後、今回の目標速度に応じたＳ字減速パターンの実行をＳ字加減速タイミング発生回路２７ｄに指示するように構成されている。
【００２１】
従って、上記のような目標速度の変更が行われた場合には、２段階のＳ字加減速パターンにより、モータ１０の駆動速度が目標速度に到達することになる。これにより、目標速度の変更と同時に新たなＳ字加減速パターンを実行する場合に比べ、加速度変化が大幅に抑制されることになる。
また、本実施形態では、上記以外の目標速度変更に際しては、図５の（Ｂ）に示すような従来のものと同様に、目標速度の変更と略同時に新たなＳ字加減速パターンを実行するようになっている。そのため、２段階のＳ字加減速パターンが無駄に実行されることを防ぎ、加減速時間を短縮することが可能になる。
なお、加速中に目標速度がＦ４からＦ１に変更された場合、および減速中に目標速度がＦ０からＦ３に変更された場合には、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンを実行するようにしても良い。
【００２２】
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、モータ制御用パルス発生ＩＣ２０は、目標速度データの入力に応じて、モータ１０の現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータ１０をＳ字特性の加減速パターンでパルス駆動させるが、モータ１０の加速中（又は減速中）に目標速度が変更された場合には、今回の目標速度が前回の目標速度よりも高い（又は低い）か否かを判断し、この判断が肯定されたときは、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做し、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了した後、今回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンを実行する。
【００２３】
このように構成されたモータ制御用パルス発生ＩＣ２０によれば、加減速中における目標速度の変更に応じて、新たなＳ字加減速パターンを直ちに実行することなく、２段階のＳ字加減速パターンによってモータ１０が目標速度に駆動制御されることになり、その結果、目標速度の変更と同時に新たなＳ字加減速パターンを実行する場合に比べ、加速度変化が大幅に抑制され、低振動なモータ駆動を行うことが可能になる。
【００２４】
また、本実施形態では、上記以外の目標速度変更に際し、目標速度の変更と略同時に新たなＳ字加減速パターンを実行するため、２段階のＳ字加減速パターンが無駄に実行されることを防ぎ、加減速時間を短縮することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は、上記のように構成したことにより、目標速度データの入力に応じて、モータの現在速度と目標速度を比較すると共に、その偏差に応じて、前記モータの速度をＳ字特性の加減速パターンで制御するものでありながら、前記モータの加減速中に目標速度が変更された場合、前回の目標速度に応じたＳ字加減速パターンが終了するまで目標速度の変更が無かったものと見做すことにより、加減速中の目標速度変更に伴う振動の発生を防止することができる。
【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の要部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の作用説明図である。
【図５】従来例に係るモータ制御用パルス発生ＩＣの作用説明図である。
【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    インタフェース部
２２    レジスタ部
２３    コントローラ部
２４    パルス発生部
２５    カウンタ部
２６    入出力ラインインタフェース部
２７    加減速制御部
２７ａ  目標速度入力部
２７ｂ  比較部
２７ｃ  ゲート
２７ｄ  Ｓ字加減速タイミング発生回路
２７ｅ  Ｓ字加減速終了判断回路
２７ｆ  加減速速度発生カウンタ
２７ｇ  速度比例パルス発生回路
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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