(57)【要約】【課題】  部品及び処理負荷を少なくでき、ばらつきの影響を低減でき、目標位置とのズレを低減できるモータの制御装置を提供すること。【解決手段】  モータ２の駆動を制御するコントローラ５を設けているモータの制御装置１であって、コントローラ５が、所定の移動範囲の端部でアーム４１が停止している状態で駆動指令を出力してからアーム４１の移動がスイッチ４で検出されるまでの時間により、スイッチ４の所定の停止位置までのモータ２の駆動時間を算出して駆動するようにした。【選択図】        図１
2005073462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動を減速する減速機構を設け、
同減速機構に係合して前記モータの正転・逆転により所定の範囲を往復移動する移動部を設け、
同移動部の移動位置の少なくとも両端に近い２点でＯＮ／ＯＦＦを検出する移動位置検出手段を設け、
前記モータの駆動を制御する制御手段を設け、
ているモータの制御装置であって、
前記制御手段が、
所定の移動範囲の端部で前記移動部が停止している状態で駆動指令を出力してから前記移動部の移動が前記移動位置検出手段で検出されるまでの時間により、
前記移動部の所定の停止位置までのモータの駆動時間を算出して駆動する、
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたモータの制御装置において、
前記モータの駆動特性をテーブルデータとして有する特性テーブル部を設け、
前記制御手段が、
前記特性テーブル部のテーブルデータを参照してモータの駆動時間を算出する、
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載されたモータの制御装置において、
前記モータが、
駆動ラインのリレー接点の制御によりＯＮ／ＯＦＦと正転／逆転が制御されるものであり、
前記リレー接点のＯＮ／ＯＦＦを検出するリレー動作検出手段を設け、
前記制御手段が、
所定の移動範囲の端部で停止している前記移動部に駆動指令を出力してからリレーの動作を前記リレー動作検出手段で検出するまでの時間を動作遅延時間として前記モータの駆動時間の補正を行うようにした、
ことを特徴とするモータの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載されたモータの制御装置において、
前記制御手段が、
所定の移動範囲の端部で停止している前記移動部を所定の停止位置まで移動させ、その後に逆方向の所定の停止位置まで移動させる際の停止位置から前記移動位置検出手段で検出されるまでの時間により、
所定の停止位置に対する前記移動部の停止位置のズレを算出し、前記モータの駆動時間の補正を行うようにした、
ことを特徴とするモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価な構成であってもモータで駆動する移動部を所定の停止位置で停止させるように往復移動させることができるモータの制御装置の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ制御装置は、モータの回転数を検出するエンコーダを設け、エンコーダの出力をパルス計数器に入力してパルスをカウントし、パルス演算部で移動量に変換し、モータの位置を回転数で制御している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１７５１６１号公報（第２−７頁、全図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来のモータの制御装置にあっては、エンコーダを用いることによって部品を多く必要とし、また、エンコーダからの出力を処理する負荷を多く必要としていた。また、エンコーダの取り付け誤差、部品ばらつきがあると、精度への影響があり、この影響を緩和しようとすると、精度確認用の装置や精度確認のための処理負荷がその分さらに多く必要となっていた。
【０００４】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、部品及び処理負荷を少なくでき、ばらつきの影響を低減でき、目標位置とのズレを低減できる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】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、モータの駆動を減速する減速機構を設け、同減速機構に係合して前記モータの正転・逆転により所定の範囲を往復移動する移動部を設け、同移動部の移動位置の少なくとも両端に近い２点でＯＮ／ＯＦＦを検出する移動位置検出手段を設け、前記モータの駆動を制御する制御手段を設けているモータの制御装置であって、前記制御手段が、所定の移動範囲の端部で前記移動部が停止している状態で駆動指令を出力してから前記移動部の移動が前記移動位置検出手段で検出されるまでの時間により、前記移動部の所定の停止位置までのモータの駆動時間を算出して駆動する、ことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載されたモータの制御装置において、前記モータの駆動特性をテーブルデータとして有する特性テーブル部を設け、前記制御手段が、前記特性テーブル部のテーブルデータを参照してモータの駆動時間を算出する、ことを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載されたモータの制御装置において、前記モータが、駆動ラインのリレー接点の制御によりＯＮ／ＯＦＦと正転／逆転が制御されるものであり、前記リレー接点のＯＮ／ＯＦＦを検出するリレー動作検出手段を設け、前記制御手段が、所定の移動範囲の端部で停止している前記移動部に駆動指令を出力してからリレーの動作を前記リレー動作検出手段で検出するまでの時間を動作遅延時間として前記モータの駆動時間の補正を行うようにした、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載されたモータの制御装置において、前記制御手段が、所定の移動範囲の端部で停止している前記移動部を所定の停止位置まで移動させ、その後に逆方向の所定の停止位置まで移動させる際の停止位置から前記移動位置検出手段で検出されるまでの時間により、所定の停止位置に対する前記移動部の停止位置のズレを算出し、前記モータの駆動時間の補正を行うようにした、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
よって、請求項１記載の発明にあっては、移動位置検出手段の２点のＯＮ／ＯＦＦという少ない検知手段により、所定の範囲の移動部の往復移動をモータで制御でき、処理負荷の低減を図ることができる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、テーブルデータを用いることにより、モータの駆動特性に細かく対応でき、瞬時にデータを出力でき、速く的確にモータ駆動して移動部を制御できる。
【００１１】
請求項３記載の発明では、駆動指令の出力からリレーの動作までの動作遅延時間を補正してモータの駆動を行えるため、より精度よく移動部の停止位置を制御でき、また、バラツキを考慮した制御にできる。
【００１２】
請求項４記載の発明では、停止位置に停止後、再度動く際の停止位置から移動位置検出手段で検出するまでの時間により、制御により停止させた位置と実際の移動部の停止位置とのズレを補正するため、より精度よく移動部の停止位置を制御でき、また、バラツキを考慮した制御にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のモータの制御装置を実現する実施の形態を、請求項１，２，３，４に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。
（実施例）
まず、構成を説明する。
図１は実施例のモータの制御装置の構成を示す側面図である。
図１における主要符号を説明する。
【００１４】
実施例のモータの制御装置１は、モータ２と、図示しない減速機構と、カム３と、スイッチ４と、コントローラ５を主要な構成としている。
【００１５】
モータ２は、コントローラ５による駆動電源のコントロールにより駆動制御され、出力軸にはピニオンギアを有している。
【００１６】
カム３は、回転自在な円板形状であり、図示しない減速機構によりモータ２の駆動が減速伝達されて、図１に示すようにＡ方向とＡ方向と逆のＢ方向に回転する。カム３の円板外周の１８０度対称な２箇所の位置には、回転軸方向に突出したボス３１を設ける。
【００１７】
スイッチ（移動位置検出手段に相当する）４は、少なくても所定の範囲を回転自在な部分を有してカム３の下方に設けたものであり、回転自在な部分から外周方向に伸長する形状のアーム（移動部に相当する）４１を設け、アーム４１をボス３１に係合させるようにする。また、スイッチ４は、図５(a)，(b)に示すようにβ点、γ点の２点でＯＮ／ＯＦＦが切り替わるスイッチを内蔵している。
【００１８】
コントローラ（制御手段に相当する）５は、スイッチ４からの検知信号に基づいて、モータ２の駆動時間を算出して、モータ２の駆動を制御する。
【００１９】
図２には、コントローラ５の制御ブロック図を示す。
【００２０】
ＣＰＵ５１は、スイッチ４からの検知信号とリレー５４ａ，５４ｂからのリレー動作信号、特性テーブルブロック５５からのデータ信号に基づいて駆動回路５２ａ,５２ｂに駆動信号を出力する。
【００２１】
駆動回路５２ａ，５２ｂは、ＣＰＵ５１からの駆動信号に基づいて、リレー５４ａ，５４ｂに信号を出力してリレー５４ａ，５４ｂをＯＮ／ＯＦＦさせる動作を行わせる。
【００２２】
保護回路５３ａ，５３ｂは、リレー５４ａ，５４ｂからの動作信号が所定の電圧範囲、所定の電流範囲でＣＰＵ５１に入力されるようにする。
【００２３】
リレー５４ａ，５４ｂは、駆動回路５２ａ，５２ｂからの信号により動作して、モータへの正転／逆転とＯＮ／ＯＦＦを切り換え、５２ａ，５２ｂのそれぞれのＯＮ／ＯＦＦをＣＰＵ５１に出力する（リレー動作検出手段に相当する）。
【００２４】
特性テーブルブロック（特性テーブル部に相当）５５は、ＣＰＵ５１からの初期作動時間ＴＡによりテーブルデータ５５１を参照して、モータ２の駆動時間Ｔ１をＣＰＵ５１に出力する。
次に作用を説明する。
【００２５】
［モータ制御処理］
図４に示すのは、コントローラ５のＣＰＵ５１で実行されるＡ方向へのモータ制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００２６】
ステップＳ１では、ＣＰＵ５１からカム３をＡ方向へ回転させるよう、モータ２を駆動するためにリレー５４ａ，５４ｂを動作させる駆動信号を出力する。
【００２７】
ステップＳ２では、リレー５４ａ，５４ｂからのリレー動作信号からリレー５４ａ，５４ｂが動作しリレー接点がＯＮになったかどうかを判断し、リレー接点がＯＮになったならばステップＳ３に移行し、リレー接点がＯＮにならないならば待つようにする。
【００２８】
ステップＳ３では、ＣＰＵ５１の内部タイマ又は図示しない外部のタイマによって時間計測をスタートさせる。
【００２９】
ステップＳ４では、スイッチ４からの検知信号によって、アーム４１がβ点を通過したかどうかを判断し、通過したならばステップＳ５に移行し、通過しないならば時間計測を維持した状態で待つようにする。
【００３０】
ステップＳ５では、時間計測をストップし、計測した時間をＴＡとして一時的に記憶する。
【００３１】
ステップＳ６では、計測した初期作動時間ＴＡよりテーブルデータ５５１を参照し、目標位置にアーム４１を到達させるためのモータ２の駆動時間Ｔ１を算出する。
【００３２】
ステップＳ７では、駆動時間Ｔ１から、リレー動作の遅延時間であるｔ２と、前の反転時に検知した過回転時間ｔ３とを差し引くようにして、モータ２の駆動時間の補正を行う。
【００３３】
ステップＳ８では、β点をアーム４１が通過後、ステップＳ７で算出したモータ２の駆動時間が経過したかどうかを判断し、経過したならばステップＳ９に移行し、経過しないならば待つようにする。
【００３４】
ステップＳ９では、モータ２の駆動を停止させるようにリレー５４ａ，５４ｂの接点をＯＦＦにする駆動停止信号を出力する。
【００３５】
ステップＳ１０では、リレー５４ａ，５４ｂからのリレー動作信号がＯＦＦになったかどうかによりリレー５４ａ，５４ｂがＯＦＦになったかどうかを判断して、ＯＦＦになったならばステップＳ１１に移行し、ＯＦＦになっていないならば待つようにする。
【００３６】
ステップＳ１１では、ステップＳ９において、ＣＰＵ５１から駆動停止信号を出力してからリレー動作信号を検知するまでのリレー動作遅延時間ｔ２を算出し、ステップＳ１２に移行する。
【００３７】
ステップＳ１２では、算出したリレー動作遅延時間ｔ２を今回のデータ、前回のデータ、前々回のデータを加算して３回の平均を算出し、この平均値を補正値としてｔ２を補正する。
【００３８】
なお、Ｂ方向回転時には、δ点→α点への方向となるため、ステップＳ４，ステップＳ８の判断に用いるβ点がγ点に変わることとなる。
【００３９】
［停止位置の正確なモータ制御］
〈1〉モータ始動時
本実施例では、図５(b)に示す位置α又は位置α〜位置βまでの途中位置からアーム４１をＡ方向へ作動させて位置δで停止させる場合を例に説明する。
まず、ＣＰＵ５１からＡ方向にカム３を回転させるようにモータ２を駆動するよう、駆動信号を出力する。
ＣＰＵ５１の出力対して、リレー５４ａ，５４ｂの動作を示す動作信号は、図３に示すように遅れを生じる（図３中のｔ１，ｔ２）。
遅れｔ１後、リレー５４ａ，５４ｂが動作すると動作信号がＣＰＵ５１に入力されて、ステップＳ１，Ｓ２の処理により時間が計測される。この時間の計測は、リレーの遅れ時間ｔ１後に制御に使用する時間の計測をスタートさせるため、この遅れ分に影響されないように時間ＴＡが計測される。
リレー５４ａ，５４ｂが動作すると、カム３をＡ方向に回転させるようにモータ２に電源が供給されるため、モータ２が始動する。
モータ２が始動すると、減速機構を介して駆動が伝達されカム３がＡ方向に回転する。すると、カム３の円板面の外周近くに設けられた突起状のボス３１が円軌道上を所定の角度範囲動くこととなり、ボス３１がアーム４１の先端部に外側から当接し、アーム４１の先端側をα点→δ点側に移動するようアーム４１を所定角度回転させる。アーム４１はスイッチ４と一体的に構成しているので、アーム４１が作動し、β点に達すると、スイッチ４がＯＮからＯＦＦになり、その信号がＣＰＵ５１に入力されることによりステップＳ４の処理でＣＰＵ５１が検知し、時間ＴＡが求まることとなる。
【００４０】
ここで、モータの特性について説明する。
モータ２は定常状態では、所定の駆動電圧に対して一律的に定まる実効電流値により一定の回転数で駆動する。一方、駆動電圧印加直後には、モータ２のＬ分やロス分により実効電流値に遅れを生じることとなる。しかし、このモータ２の特性は予め決まっている。つまり、駆動電圧がほぼ一定であれば、モータ２の所定の回転数への立ち上がり時間はほぼ一定となる。
よって、ステップＳ５の処理により時間ＴＡが求まり、特性テーブルブロック５５のモータ特性（テーブルデータ５５１）を参照すれば、あとどれだけの時間、モータ２を駆動すれば所定の位置に達するのかを算出することができる。
この算出は、所定の回転数までモータ２の回転数が立ち上がっていないならば、所定の回転数に立ち上がるまでの時間に所定の回転数で駆動する時間を加算するようにして求まり、所定の回転数にモータ２の回転数が立ち上がっているならば、所定の回転数で駆動する時間のみで求まることとなる。
【００４１】
〈2〉モータ停止時
モータ２が停止する際には、まず、駆動信号には、図３に示すようにＣＰＵ５１の駆動信号の立下り時点に対して、リレー５４ａ，５４ｂの動作によりモータ２への駆動電圧印加が停止するまでには、ｔ２の遅れを生じることとなる。
本実施例では、ステップＳ７の処理により、このｔ２分、早くＣＰＵ５１からの信号を早くＯＦＦにするようにして、遅れ時間ｔ２が考慮されるようにしている。
さらに、本実施例では、アーム４１がβ点に達した際に、計測された時間ＴＡとその前の制御の際に予測されたＴＡに相当する時間とを比較して、そのズレ時間をｔ３とし、モータ駆動時間Ｔ１からｔ３を差し引くようにしてｔ３が考慮されるようにする。
【００４２】
このようにｔ２、ｔ３が考慮されたモータ駆動時間によりモータ２の駆動を制御して、所定位置でアーム４１を停止させる。
【００４３】
〈3〉モータ停止後
モータ２の停止後には、ＣＰＵ５１の信号の立下りに対するリレー接点のＯＦＦの遅れｔ２を新たに算出し、今回ｔ２、前回ｔ２、前々回ｔ２の平均を新たなｔ２とするように補正を行って、ｔ２の変化に対応させながら、敏感すぎる補正にならないようにする。
【００４４】
次に、効果を説明する。
【００４５】
実施例のモータの制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００４６】
(1)モータ２の駆動を減速する減速機構を設け、減速機構に係合してモータ２の正転・逆転２により所定の範囲を往復移動するアーム４１を設け、アーム４１の移動位置の少なくとも両端に近い２点（β点、γ点）でＯＮ／ＯＦＦを検出するスイッチ４を設け、モータ２の駆動を制御するコントローラ５を設けているモータの制御装置１であって、コントローラ５が、所定の移動範囲の端部でアーム４１が停止している状態で駆動指令を出力してからアーム４１の移動がスイッチ４で検出されるまでの時間により、スイッチ４の所定の停止位置までのモータ２の駆動時間を算出して駆動するため、スイッチ４の２点のＯＮ／ＯＦＦという少ない検知手段により、所定の範囲のアーム４１の往復移動をモータ２で制御でき、処理負荷の低減、コストの低減を図ることができる。
【００４７】
(2)モータ２の駆動特性をテーブルデータとして有する特性テーブルブロック５５を設け、コントローラ５が、特性テーブルブロック５５のテーブルデータ５５１を参照してモータの駆動時間を算出するため、テーブルデータ５５１を用いることにより、モータ２の駆動特性に細かく対応でき、瞬時にデータを出力でき、速く的確にモータ駆動して移動部を制御できる。
【００４８】
(3)モータ２が、駆動ラインのリレー５４ａ，５４ｂの制御によりＯＮ／ＯＦＦと正転／逆転が制御されるものであり、リレー５４ａ，５４ｂのＯＮ／ＯＦＦをＣＰＵ５１で検出するようにし、コントローラ５が、所定の移動範囲の端部で停止しているアーム４１に駆動指令を出力してからリレー５４ａ，５４ｂの動作をＣＰＵ５１で検出するまでの時間を動作遅延時間ｔ２としてモータ２の駆動時間の補正を行うようにしたため、より精度よくアーム４１の停止位置を制御でき、また、バラツキを考慮した制御にできる。
【００４９】
(4)コントローラ５が、所定の移動範囲の端部で停止しているアーム４１を所定の停止位置まで移動させ、その後に逆方向の所定の停止位置まで移動させる際の停止位置からスイッチ４で検出されるまでの時間により、所定の停止位置に対するアーム４１の停止位置のズレを算出し、モータ２の駆動時間の補正を行うようにしたため、より精度よく移動部の停止位置を制御でき、また、バラツキを考慮した制御にできる。
【００５０】
以上、本発明のモータの制御装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施例では、図示しない減速機構をモータ外部に設けたが、モータ内部に減速機構を設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例のモータの制御装置の構成を示す側面図である。
【図２】実施例のモータの制御装置のコントローラの制御ブロック図である。
【図３】実施例のモータの制御装置のＣＰＵ出力とリレー接点の関係を示す説明図である。
【図４】実施例のモータの制御装置のコントローラで実行されるＡ方向回転の際のモータ制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例のモータの制御装置のアームの動きとスイッチの検知の関係を示す説明図である。
【図６】実施例のモータの制御装置のカムとアームの動きを示す説明図である。
【図７】実施例のモータの制御装置の特性テーブルブロックのテーブルデータを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  モータの制御装置
２  モータ
３  カム
３１  ボス
４  スイッチ
４１  アーム
５  コントローラ
５１  ＣＰＵ
５２ａ  駆動回路
５２ｂ  駆動回路
５３ａ  保護回路
５３ｂ  保護回路
５４ａ  リレー
５４ｂ  リレー
５５  特性テーブルブロック
５５１  テーブルデータ
【図１】
2005073462.tif 000003
【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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