(57)【要約】【課題】  位置制御用モータにより、ショートストローク（短い移動量）を高精度で、かつ高速度で、位置決めができる位置制御用モータの制御装置を提供する。【解決手段】  位置制御用モータのロータの位置センサ３と、演算部４と、電流制御部５と、指令部６とからなる前記モータの位置を制御する装置１において、一回の移動に要する指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の３つの指令信号にて、前記モータの制御を行い、前記加速指令信号が入力されてから前記減速指令信号が入力されるまでの時間と、前記減速指令信号が入力されてから前記停止指令信号が入力されるまでの時間とにおける前記モータが発生するトルクの方向が互いに逆であり、前記２つの時間の時間幅をそれぞれ調整することにより、目標とする位置での前記モータの速度を零に近づけ、該モータ速度が零に近づいたときに、前記目標位置に対する位置制御を行うように前記停止指令信号を入力することにより、該目標位置に前記モータの位置決めを行う。【選択図】      図１
2005117762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、該位置センサからのフィードバック情報と位置の指令情報とを比較し、その偏差により、前記モータの巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部と、該演算部からの出力信号により、前記モータ巻線に流す電流を出力する電流制御部と、前記演算部に前記指令情報を与える指令部とからなり、前記指令情報により、前記モータの位置を制御する装置において、
一回の移動に要する前記指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の３つの指令信号にて、前記モータの制御を行い、
前記加速指令信号が入力されてから前記減速指令信号が入力されるまでの期間と、前記減速指令信号が入力されてから前記停止指令信号が入力されるまでの期間とにおける前記モータが発生するトルクの方向が互いに逆であり、
前記２つの期間の時間幅をそれぞれ調整することにより、目標とする位置での前記モータの速度を零に近づけ、該モータ速度が零に近づいたときに、前記目標位置に対する位置制御を行うように前記停止指令信号を入力することにより、前記モータの位置決めを行うことを特徴とする位置制御用モータの制御装置。
【請求項２】
前記加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号が、位置を指令する数値データとして入力されることを特徴とする請求項１に記載の位置制御用モータの制御装置。
【請求項３】
前記加速指令信号及び前記減速指令信号が、前記モータの巻線に流す電流指令（トルク指令）信号として入力され、前記停止指令信号が入力されるときに、位置制御に切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の位置制御用モータの制御装置。
【請求項４】
前記加速指令信号及び前記減速指令信号が、前記モータの速度指令信号として入力され、前記停止指令信号が入力された時に位置制御に切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の位置制御用モータの制御装置。
【請求項５】
位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、該位置センサからのフィードバック情報と位置の指令情報とを比較し、その偏差により、前記モータの巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部と、該演算部からの出力信号により、前記モータ巻線に流す電流を出力する電流制御部とからなり、前記指令情報により、前記モータの位置を制御する装置において、
前記装置内に、一定時間ごとの位置指令データを保存するメモリを有するとともに、前記メモリのデータ値を個別に独立して設定できる手段を備え、
運転時には、前記位置指令データを順次、前記演算部に出力することにより、前記モータの位置決め運転を行うことを特徴とする位置制御用モータの制御装置。
【請求項６】
位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、位置指令情報と前記位置センサからのフィードパック情報とによって前記モータの巻線に流す電流位相を決定する励磁シーケンス制御部と、前記励磁シーケンス制御部から出力される信号に従って、前記モータの巻線に電流を流す電流制御部とからなり、
位置指令情報と前記フィードバック情報との位置偏差が電気角で±９０゜以内のときはオープンルーブ制御を行い、前記位置偏差が電気角で±９０゜を超えるときは、前記モータがロータ位置に対し電気角で９０゜先の励磁安定点となるようにクローズドループ制御を行うようにする位置制御用モータの制御装置において、
前記装置内に、一定時間ごとの位置指令データを保存するメモリを有するとともに、前記メモリのデータ値を個別に独立して設定できる手段を備え、
運転時には、前記メモリに予め書き込まれた位置指令データを制御周期ごとに読み出して、前記励磁シーケンス制御部に出力することを特徴とする位置制御用モータの制御装置。
【請求項７】
前記位置指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の３つの指令信号にて、前記モータの位置決めを行うことを特徴とする請求項６に記載の位置制御用モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータ、ブラシレスモータやステッピングモータなどのような位置制御用モータの制御装置に関し、特に、該位置制御用モータを高精度で、高速に位置決めするための制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の位置制御用モータの位置制御用途として、サーボモータやステッピングモータの制御装置が使用されている。このモータ制御装置に対する位置の指令方法としては、パルス発振器によるパルス列の指令が一般的である。また、該モータ制御装置として、通信手段を備え、通信データとしての位置指令を受け取るもののほか、パルス発振器の機能とモータ制御装置の機能とを一体化したものなどがある。
【０００３】
さらに、これらの位置制御用モータの制御装置としては、すでに各種の公知技術がある。
【特許文献１】特開平１１−１１３２８９号公報
【特許文献２】特開平１１−１９４８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の位置制御用モータの位置制御用途では、サーボモータを使用した場合、サーボモータはフィードパック制御により、指令値と位置フィードバック値との偏差に応じて前記サーボモータが発生するトルクを制御しているため、僅かな偏差しか発生しない微小距離の位置決めにおいては、前記モータは小さなトルクしか発生できず、位置決めに要する時間が長くかかるという問題点があった。
【０００５】
また、この問題点を改善する手段として、制御ゲインを高くし、小さな偏差でも大きなトルクを発生するようにすることが考えられるが、高ゲインでは制御系の安定を保つのが難しく、該制御系が不安定になるため、限界があった。
【０００６】
他方、ステッピングモータは脱調の危険性があるため、該モータの能力に対して余裕をもった運転を行わなければならず、位置決め時間の短縮には限界があった。
そのためのその改良技術を、本願出願人が平成９年に特許出願し、すでに公開特許公報が発行されている。（前記特許文献１）
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に示す、特開平１１−１１３２８９号公報にて提案された発明にあっても、次のような問題点があり、高精度で、高速の位置決めが困難であった。
すなわち、ステッピングモータの場合、位置決め運転時には、通常、目標位置に対して行き過ぎたり、戻り過ぎたりという減衰振動を行って停止するため、高精度で位置決めが必要な場合には、減衰振動が停止するまでに時間がかかるという間題点があった。
【０００８】
従来から、この種の振動を抑制する手段として、最終パルス遅延ダンピングや逆相ダンピングなどのパルス列指令を操作する手段が用いられてきたが、以下のような問題があった。
パルス発振器を使用する場合、パルス発振によるモータの運転プロフアイルに自由度が少ない。（ここで、モータの運転プロフアイルとしては、例えばステッピングモータのような、励磁切替えの指令を、横軸を時間、縦軸をパルス速度や励磁位置等で表したものである。）
すなわち、前記パルス発振器やドライバの最大応答周波数に制限があり、パルス指令による指令の伝送に時間がかかり、瞬時に大きな移動量の指示ができない。
このため、高分解能の制御が行えず、またパルス発振のプロファイル形状に制限があった。
さらに、前記パルス発振器とドライパとの制御の同期が取れていないため、カウンタ値の取り込むタイミングによってパルス数にぱらつきが生じ、その結果、応答性にばらつきが生じていた。
【０００９】
本願発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記間題点を解消し、位置制御用モータにより、ショートストローク（短い移動量）を高精度、かつ高速で位置決めができる位置制御用モータの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための本発明の構成は、位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、該位置センサからのフィードバック情報と位置の指令情報とを比較し、その偏差により、前記モータの巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部と、該演算部からの出力信号により、前記モータ巻線に流す電流を出力する電流制御部と、前記演算部に前記指令情報を与える指令部とからなり、前記指令情報により、前記モータの位置を制御する装置において、一回の移動に要する前記指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の３つの指令信号にて、前記モータの制御を行い、前記加速指令信号が入力されてから前記減速指令信号が入力されるまでの期間と、前記減速指令信号が入力されてから前記停止指令信号が入力されるまでの期間とにおける前記モータが発生するトルクの方向が互いに逆であり、前記２つの期間の時間幅をそれぞれ調整することにより、目標とする位置での前記モータの速度を零に近づけ、該モータ速度が零に近づいたときに、前記目標位置に対する位置制御を行うように前記停止指令信号を入力することにより、前記モータの位置決めを行う位置制御用モータの制御装置である。
【００１１】
この構成によれば、積極的に大きな偏差になる指令を与えることで、前記モータが発生する最大トルクで加速した後、最大トルクで減速を行い、かつ、停止指令を与えるタイミング（前記モータ速度が零に近づいた時点）を、負荷条件や移動量に適するタイミングで行うことにより、目標位置での、停止時に前記モータに振動（又はハンチング）が発生しないような位置決め運転を行うことができる。
【００１２】
前記加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号が、位置を指令する数値データとして入力される位置制御用モータの制御装置である。
【００１３】
前記加速指令信号及び前記減速指令信号が、前記モータの巻線に流す電流指令（トルク指令）信号として入力され、前記停止指令信号が入力されるときに、位置制御に切り替えられる位置制御用モータの制御装置である。
【００１４】
前記加速指令信号及び前記減速指令信号が、前記モータの速度指令信号として入力され、前記停止指令信号が入力された時に位置制御に切り替えられる位置制御用モータの制御装置である。
【００１５】
位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、該位置センサからのフィードバック情報と位置の指令情報とを比較し、その偏差により、前記モータの巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部と、該演算部からの出力信号により、前記モータ巻線に流す電流を出力する電流制御部とからなり、前記指令情報により、前記モータの位置を制御する装置において、前記装置内に、一定時間ごとの位置指令データを保存するメモリを有するとともに、前記メモリのデータ値を個別に独立して設定できる手段を備え、運転時には、前記位置指令データを順次、前記演算部に出力することにより、前記モータの位置決め運転を行う位置制御用モータの制御装置である。
【００１６】
この構成によれば、運転プロファイルは時間ごとの移動量データとして前記メモリに保存される。そして、自在プロファイルドライバは、一定の制御周期、例えば７８μｓで運転プロファイル（移動量データ）や、ロータ位置センサ、例えばレゾルバからの位置情報の取り込みを行い、前記モータの各相に流す電流値の更新を行っている。
【００１７】
位置制御用モータと、該位置制御用モータのロータ位置を検出する位置センサと、位置指令情報と前記位置センサからのフィードパック情報とによって前記モータの巻線に流す電流位相を決定する励磁シーケンス制御部と、前記励磁シーケンス制御部から出力される信号に従って、前記モータの巻線に電流を流す電流制御部とからなり、位置指令情報と前記フィードバック情報との位置偏差が電気角で±９０゜以内のときはオープンルーブ制御を行い、前記位置偏差が電気角で±９０゜を超えるときは、前記モータがロータ位置に対し電気角で９０゜先の励磁安定点となるようにクローズドループ制御を行うようにする位置制御用モータの制御装置において、  前記装置内に、一定時間ごとの位置指令データを保存するメモリを有するとともに、前記メモリのデータ値を個別に独立して設定できる手段を備え、運転時には、前記メモリに予め書き込まれた位置指令データを制御周期ごとに読み出して、前記励磁シーケンス制御部に出力する位置制御用モータの制御装置である。
【００１８】
この構成によれば、モータ、特にステッピングモータの脱調の心配のない脱調防止ドライバ機能と、運転プロファイルとを自由に操作できるコントローラ機能を一体化した脱調防止自在プロファイルドライバにより、前記モータにより、ショートストローク（短い移動量）を高精度、かつ高速で位置決めを行うことができる。
【００１９】
前記位置指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の３つの指令信号にて、前記モータの位置決めを行う位置制御用モータの制御装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の位置制御用モータの制御装置は、前記請求項１の構成のとおりであるので、位置制御用モータによりショートストロークを、高精度で、かつ高速で位置決めすることができるとともに、特に位置制御用モータの能力を最大限に生かして、ショートストロークを最速で位置決めすることができるという優れた効果を奏する。また、パルス発振器が不要になるため、省スペース、省配線が可能になり、全体形状がコンパクトにまとめられ、かつ生産性が極めてよくなるという効果をも奏する。
【００２１】
前記請求項５の構成によれば、運転パターンを自在に設定できる自在プロファイルドライバは、ショートストロークを高速で位置決めすることができる。
また、請求項６の構成によれば、脱調防止機能を有する制御装置により、位置制御モータの能力を最大限に生かして、ショートストロークを最速で位置決め運転をすることができる。例えば、インデックステーブルの繰り返し高速位置決め運転が簡単に行なえるので、電子部品のテーピング装置や検査装置などの用途に最適である。また、従来は必要であったコントローラが不要になるため、省スペースや省配線が可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面に基づいて本発明の最良の実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の位置制御用モータの制御装置の第１実施例を示すブロック構成図、図２は、該制御装置により最速位置決め運転を行う制御方法を示す説明図である。
【００２４】
図１に示す位置制御用モータの制御装置１は、位置制御用モータ、例えばステッピングモータ２と、該ステッピングモータ２のロータに結合して、そのロータ位置を検出する位置センサ３と、指令部６から指令される位置の指令情報（位置指令信号）と前記位置センサ３からの前記ロータ位置信号としてのフィードバック情報（フィードバック信号）とが入力され、前記指令信号と前記フィードバック信号とを比較し、その偏差により、前記モータ２の巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部４と、該演算部４からの出力信号により、前記モータ２の巻線に流す電流を出力する電流制御部５と、前記指令部６とからなり、前記位置指令信号により、前記モータ２のロータ位置を制御している。
【００２５】
図２によれば、前記制御装置１の入力側に、前記指令部６から指令される、一回の移動に要する前記指令情報は、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の３つの指令信号からなり、前記ステッピングモータ２をショートストローク（短い移動量）で位置決めを行う場合、位置決め時間が最短になるためには、図２に示すように、時間に対する前記モータ２の運転速度プロファイル（斜線で示す部分）が三角形状（理想的には、２等辺三角形状）になるときである。
【００２６】
まず、加速指令信号により、前記モータ２のもっている最大トルクで目標停止位置に向けて加速を行い、ある時点より前記減速指令信号により、前記加速方向とは逆方向に最大トルクで減速し、前記目標停止位置でモータ速度が零になるようにし、前記モータ２が前記目標停止位置で速度が零になったとき、前記停止指令信号により前記モータ２を停止すれば、前記モータ１に往復動による振動は発生せずに停止できる。これが、最も早く位置決めできる最速の運転プロファイルである。
図２の例では、ステップ数に対応する角度としての目標移動量７．２゜に対し、移動量の指令として、加速指令７．２゜、減速指令−７．２゜、停止指令７．２゜を入力している。
【００２７】
すなわち、前記加速指令信号が入力されてから前記減速指令信号が入力されるまでの期間（時間）と、前記減速指令信号が入力されてから前記停止指令信号が入力されるまでの期間（時間）とにおける前記モータ２が発生するトルクの方向を互いに逆にし、該モータ２の負荷条件や移動量に応じて、前記２つの期間の時間幅をそれぞれ調整することにより、目標とする位置での前記モータ２の速度を零に近づけ、該モータ速度が零に近づいたときに、前記目標位置に対する位置制御を行うように前記停止指令信号を入力するようにする。このような３個の移動量データからなる運転プロファイルを３点プロファイルと呼んでいる。
【００２８】
詳しく説明すると、最初に入力する前記加速指令信号は、加速期間中の位置偏差が、最大トルクを発生させるのに十分な値であればよい。
次いで、前記減速指令信号を入力する。該減速指令信号を入力するタイミングは、前記加速指令信号に対して前記ロータが加速し、目標位置までの約半分の位置に該ロータが達したときである。なお、前記減速指令信号も減速期間中の位置偏差が最大トルクを発生させるのに十分な値であればよい。
【００２９】
前記モータ２は、前記加速指令信号によって、目標位置７．２゜に向かって加速する。次いで、前記減速指令信号が入り、前記モータ２は徐々に減速し、やがて該モータ２の速度は零となり、そのままにしておくと目標位置０゜（７．２゜−７．２゜）に向かって逆方向に加速する。該モータ速度が零となり回転方向が変わる点が、目標停止位置７．２゜に近づくように減速指令信号のタイミングを調整する。
次に、前記停止指令信号としては、目標とする移動量は７．２゜であるので、各指令の移動量の総和が７．２゜となるように、停止指令信号は７．２゜と設定する。
前記モータ速度が零で、前記ロータ位置が目標位置と一致するときに停止指令を入力して、該ロータ位置を励磁すると位置偏差も零になる。そのため、停止時に前記ロータは振動することなく、該モータ２を停止させることができる。
この運転は、前記モータ２を常に最大トルクで加減速を行い、停止時に振動を発生しないため、最速の位置決め運転となる。
【００３０】
本実施例の他例１として、前記加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号が、位置を指令する数値データとして入力される。
【００３１】
本実施例の他例２として、前記加速指令信号及び前記減速指令信号が、前記モータの巻線に流す電流指令（トルク指令）信号として入力され、前記停止指令信号が入力されるときに、前記制御装置１が位置制御に切り替えられる。
【００３２】
本実施例の他例３として、前記加速指令信号及び前記減速指令信号が、前記モータの速度指令信号として入力され、前記停止指令信号が入力されたときに、前記制御装置１が位置制御に切り替えられる。
【実施例２】
【００３３】
図３は、本発明の位置制御用モータの制御装置の第２実施例を示す自在プロファイルドライバによる制御ブロック図であり、図４に示す位置制御用モータの制御装置は、図３の前記制御装置と比較のための、パルス列入力ドライバによる制御ブロック図である。
【００３４】
図３において、位置制御用モータの制御装置１１は、位置制御用モータ、例えばステッピングモータ２と、該ステッピングモータ２のロータに結合して、ロータ位置を検出する位置センサ３と、自在プロファイルドライバ１２とからなる。
前記自在プロファイルドライバ１２は、それぞれ一定時間ごとの位置指令データを複数、保存できるメモリ１３と、前記メモリ１３から出力される位置指令情報（信号）と前記位置センサ３からのフィードバック情報（信号）とを比較し、その偏差により、前記モータ２の巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部１４と、該演算部１４からの出力信号により、前記モータ２の巻線に流す電流を出力する電流制御部１５とからなり、前記位置の指令情報（信号）により、前記モータ２の位置を制御している。
そして、前記メモリ１３に格納される一定時間ごとの位置指令データは、外部に接続された設定器１６（例えばパーソナルコンピュータ等）から個別に独立して設定、編集が行えるようになっている。
【００３５】
他方、図４において、位置制御用モータの制御装置２１は、位置制御用モータ、例えばステッピングモータ２と、該ステッピングモータ２のロータに結合して、ロータ位置を検出する位置センサ３と、パルス列入力ドライバ２２とからなる。
前記パルス列入力ドライバ２２は、外部から指令される位置の指令情報としての位置指令信号が、例えばパルス発振器２３から入力されるパルスをカウントするパルスカウンタ２４と、該パルスカウンタ２４から出力される位置指令信号と前記位置センサ３からのフィードバック信号とを比較し、その偏差により、前記モータ２の巻線に流すべき電流に対応する信号を出力する演算部１４と、該演算部１４からの出力信号により、前記モータ２の巻線に流す電流を出力する電流制御部１５とからなり、前記位置の指令信号により、前記モータ２の位置を制御している。
【００３６】
そして、前記自在プロファイルドライバ１２及び前記パルス列入力ドライバ２２のいずれも、位置指令信号を演算部１４に送出する以後の動作は同じで、位置指令信号は制御周期７８μｓごとの移動量データとしてそれぞれの演算部１４、１４に送られる。
【００３７】
前記自在プロファイルドライバ１２の場合、メモリ１３に書き込まれた移動量データを制御周期ごとに読み出して前記演算部１４に送り、前記パルス列入力ドライバ２２の場合は、前記パルスカウンタ２４において、制御周期内に前記パルス発信器２３から入力されたパルス数をカウントし、移動量データに変換して、前記演算部１４に送出する。
【００３８】
前記自在プロファイルドライバ１２を使用した位置決め運転と、前記パルス列入カドライバ２２を使用した位置決め運転との運転プロファイルの例を図５及び図６に示す。
【００３９】
単位移動量としては、それぞれ１回転の１／５０の７．２°とすると、前記自在プロファイルドライバ１２の分解能は５１２００ステップ／ｒｅｖ、前記パルス列入カドライバ２２の分解能は１０００ステップ／ｒｅｖであるので、移動量７．２°は、前記自在プロファイルドライバ１２では１０２４ステップ、前記パルス列入力ドライバ２２では２０パルスの移動量データに相当する。
【００４０】
ところで、ショートストロークの高速位置決めに、一般的なコントローラとしての図４に示すように、前記パルス発振器２３と前記パルス列入力ドライバ２２との組み合わせで使用した場合、以下のような点が問題となる場合がある。
１）運転プロファィル(パルス発振プロファィル)の形状が決められており、パルス発振プロファイルの自由度が少なく、個別のパルスの間隔までは操作できない。
２）パルス発振器やドライバの最大応答周波数に制限があり、高分解能での制御が難しく、パルスによる指令の伝送には時間がかかり、瞬時に大きな移動量の指示ができない。
３）前記パルス発振器２３と前記ドライバ２２の制御の同期が取れていない。カウンタ値の取り込むタイミングによりパルス数にばらつきが生じる。したがって、応答性にばらつきが出やすい。
【００４１】
また、一般的なパルス発振器の場合、矩形又は台形、又はＳ字曲線加減速などの、特定の指令パターンが決められている。例えば、図６に示す台形パターンでは、初期速度、運転速度、パルス数、加減速時間など数個のパラメータ値を設定するだけでパルス発振が可能であり、設定自体は簡単であるが、指令パタ一ンの細かい調整などができず、停止時に振動が発生しないような運転パターンを作成することは困難である。
【００４２】
これに対して、前記自在プロファイルドライバ１２の場合、制御時間ごとの移動量データを数値データとして直接指令することができ、図５に示すように、運転開始から終了までの制御周期ごとの移動量をデータＮＯ．１から順に設定し、１つの運転プロファイルを作成する。設定しなければならないデータ量は多くなるが、設定できる指令プロファイルの自由度は高くなり、図５に示すような複雑な指令プロファイルの設定も可能になる。また数値データによる指令のため、指令位置を瞬間的に変化させることができる。
１つの運転プロファイルで最大５００個の移動量データを設定できるようにすると、最長の位置決め時間は３９ｍｓ（７８μｓ×５００データ）となる。
【実施例３】
【００４３】
図７は、本発明の位置制御用モータの制御装置の第３実施例を示す自在プロファイルドライバによる制御ブロック図、図８は、前記位置制御用モータ（本実施例ではステッピングモータ）のロータの変位と発生トルクの関係を示す動作説明図である。
【００４４】
図７において、位置制御用モータの制御装置３１は、位置制御用モータとしてのステッピングモータ２と、該ステッピングモータ２のロータに結合して、ロータ位置を検出する位置センサ３と、自在プロファイルドライバ３２とからなる。
【００４５】
前記自在プロファイルドライバ３２は、それぞれ一定時間ごとの位置指令データを複数、保存するメモリ３３と、前記メモリ３３から出力される位置指令信号と前記位置センサ３からのフィードバック信号との両信号の偏差とを入力し、それらにより、前記モータ２の巻線に流すべき電流位相に対応する信号を出力する演算部３４と、該演算部３４からの出力信号により、前記モータ２の巻線に流す電流を出力する電流制御部３５とからなる。
そして、前記自在プロファイルドライバ３２は、前記メモリ３３に格納された一定時間ごとの位置指令データを、外部に接続された設定器１６（例えばパーソナルコンピュータ等）から個別に独立して設定、編集が行えるようになっている。
【００４６】
前記演算部３４は、さらに、前記メモリ３３から出力される位置指令信号（パルス信号）をカウントする入力カウンタ３４ａと、前記位置センサ３からのフィードバック信号（パルス信号）をカウントするロータ位置カウンタ３４ｂと、前記位置指令信号（パルス信号）と前記フィードバック信号（パルス信号）の偏差をカウントする偏差カウンタ３４ｃと、前記入力カウンタ３４ａ、前記ロータ位置カウンタ３４ｂ及び前記偏差カウンタ３４ｃからのそれぞれのカウンタ値が入力され、前記モータ２の巻線に流すべき電流位相を決定する信号を出力する励磁シーケンス制御部３４ｄとからなる。
【００４７】
前記励磁シーケンス制御部３４ｄは、さらに図８に示すように、前記偏差カウンタ３４ｃのカウンタ値、すなわち、前記位置指令パルスと前記フィードバックパルスとの位置偏差が電気角で±９０゜以内のときは、前記制御装置３１の制御系を図示しない切替回路により切り替えてオープンルーブ制御を行い、前記位置偏差が電気角で９０゜を超えたときは、前記モータ２がロータ位置に対し電気角で９０゜先の励磁安定点となるように、前記制御系を図示しない切替回路により切り替えてクローズドループ制御を行うようにしている。
そして、運転時には、前記メモリ３３に予め書き込まれた位置指令データを制御周期ごとに読み出して、前記演算部３４に出力して、前記位置指令データにより、前記モータ２の位置を制御している。
この場合、前記位置指令データが、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の３つの指令信号にて、前記モータ２の位置決めを行っている。
【００４８】
さらに具体的に説明すると、前記ステッピングモータ２のロータ位置を検出する位置センサ３としては、ＶＲ（VariabIe Reluctance）型レゾルバが結合されている。前記演算部３４内の前記励磁シーケンス制御部３４ｄで、前記位置指令パルスとＶＲ型レゾルバからのロータ位置のフィードバックパルスにより、前記モータ２に流す電流位相を決定し、それに対応する信号を前記電流制御部３５に出力している。電流制御部３５では、ＰＷＭ（パルス幅変調）制御により、前記励磁シーケンス制御部３４ｄから出力される電流に対応する信号どおりの電流を前記モータ２に供給する。
【００４９】
ここで、前記ステッピングモータ２は、５０個の固定子小歯を有するハイブリッド型ステッピングモータで、その角度（ロータ変位）−トルク特性は、７．２°周期の正弦波状になる（電気角９０°は、１．８°に相当）。
前記制御装置３１は、前記位置偏差が１．８°（電気角で±９０゜）以内のときは、通常のオープンループ制御を行い、前記位置偏差が１．８°（電気角で９０゜）を超えるときは、前記位置センサ３からの位置フィードバックパルスを使用して、前記制御系をクローズドループ制御に切り替える。つまり、前記位置偏差が１．８°を超えると、常に前記ロータ位置の１．８°先を励磁して、クローズドループ制御により、最大トルクを発生させるように前記モータ２の励磁位置の切り替えを行う。また、停止時は、オープンループで制御されるので、サーボモータのようなゲイン調整が不要となる。
【００５０】
図８は、通常のオープンループ制御を行っているときの前記ステッピングモータ２（実線で示す）と、前記クローズドループ制御を行っているときの該ステッピングモータ２（破線で示す）とによる角度（ロータ変位）−トルク特性を示す図である。
通常のオープンループで制御されている前記ステッピングモータ２は、励磁安定点から１．８°ずれた位置で最大トルクを発生し、不安定点の３．６°を超えると発生トルクの方向が変わるため脱調してしまう。前記制御装置３１によれば、前記ステッピングモータ２は１．８°を超えるずれが生じた場合は、最大トルクを発生するので脱調することはない。
【００５１】
本実施例の他例として、前記位置指令情報が、加速指令信号、減速指令信号及び停止指令信号の３つの指令信号にて、前記モータの位置決めを行う。
【００５２】
なお、本発明の技術は前記実施の形態における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の位置制御用モータの制御装置の第１実施例を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の位置制御用モータの制御装置により最速位置決め運転を行う制御方法を示す説明図である。
【図３】本発明の位置制御用モータの制御装置の第２実施例を示す自在プロファイルドライバによる制御ブロック図である。
【図４】図３の位置制御用モータの制御装置と比較のための、パルス列入力ドライバによる制御ブロック図である。
【図５】図３に示す自在プロファイルドライバの時間に対する移動量データを示す図である。
【図６】図４に示すパルス列入力ドライバにおける、時間に対するパルスカウンタ値と移動量データを示す図である。
【図７】本発明の位置制御用モータの制御装置の第３実施例を示す自在プロファイルドライバによる制御ブロック図である。
【図８】図７の位置制御用モータ（本実施例ではステッピングモータ）のロータの変位と発生トルクの関係を示す動作説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１，１１，２１，３１  制御装置
２  ステッピングモータ（位置制御用モータ）
３  位置センサ
４，１４，３４  演算部
５，１５，３５  電流制御部
６  指令部
１２，３２  自在プロファイルドライバ
１３，３３  メモリ
１６  設定器（例えばパーソナルコンピュータ等）
２２  パルス列入力ドライバ
２３  パルス発振器
２４  パルスカウンタ
３４ａ  入力カウンタ
３４ｂ  ロータ位置カウンタ
３４ｃ  偏差カウンタ
３４ｄ  励磁シーケンス制御部
【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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【図８】
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