(57)【要約】      （修正有）【課題】上下運転起動時に制動を解除した際に、ワークが必要以上に落下して設定位置より飛び出してしまう飛び出し量を抑えること。【解決手段】低分解能なローター位置検出部３を備えたブラシレスＤＣモータ１と、トルク指令を演算する速度制御演算部７と、ローター位置信号により速度を演算する速度演算部８を有する駆動制御回路と、電気的にオンオフが可能で、モータ軸を機械的に保持する制動装置４と、からなる制御方法であって、前記駆動制御回路が、前記ローター位置信号により回転方向を検出する回転方向検出部１１および、トルク補正値算出部１２からなるトルク補正制御部１０と、前記トルク補正値をトルク指令値に加算する演算部とを有し、前記制動装置４を開放したときのローター位置信号の変化によって、前記トルク補正制御部１０に、あらかじめ設定されたトルク補正値、または、速度によって計算されたトルク補正値を、前記トルク指令値に加算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホールＩＣなどによる低分解能なローター位置検出部を備えたブラシレスＤＣモータと、速度指令と速度によりトルク指令を演算する速度制御演算部と、前記ローター位置検出部から出力されるローター位置信号により速度を演算する速度演算部を有する駆動制御回路と、電気的にオンオフが可能で、モータ軸を機械的に保持する制動装置と、からなるブラシレスＤＣモータを用いた制御方法において、
前記駆動制御回路が、前記ローター位置検出部から出力されるローター位置信号により回転方向を検出する回転方向検出部および、トルクの補正値を算出するトルク補正値算出部からなるトルク補正制御部と、前記トルク補正値をトルク指令値に加算して操作量を求める演算部とを有し、
前記制動装置を開放したときのローター位置信号の変化によって、前記トルク補正制御部に、あらかじめ設定されたトルク補正値、または、速度によって計算されたトルク補正値を、前記トルク指令値に加算するように制御することを特徴とするブラシレスＤＣモータを用いた制御方法。
【請求項２】
ホールＩＣなどによる低分解能なローター位置検出部を備えたブラシレスＤＣモータと、速度指令と速度によりトルク指令を演算する速度制御演算部と、前記ローター位置検出部から出力されるローター位置信号により速度を演算する速度演算部を有する駆動制御回路と、電気的にオンオフが可能で、モータ軸を機械的に保持する制動装置と、からなるブラシレスＤＣモータを用いた制御装置において、
前記駆動制御回路が、前記ローター位置検出部から出力されるローター位置信号により回転方向を検出する回転方向検出部と、トルクの補正値を算出するトルク補正値算出部と、前記トルク補正値を前記速度制御演算部からのトルク指令値に加算して操作量を求める演算部とを有し、
前記制動装置を開放したときのローター位置信号の変化によって、あらかじめ設定されたトルク補正値、または、速度によって計算されたトルク補正値を前記トルク補正値算出部によって算出し、該トルク補正値を前記トルク指令値に加算するように制御する前記演算部を備えたことを特徴とする、ブラシレスＤＣモータを用いた制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホールＩＣなどによる低分解能なローター位置検出器を内蔵したブラシレスＤＣモータの上下運転制御を行うブラシレスＤＣモータを用いた制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下運転で使用するモータの制御方法としては、エンコーダやレゾルバなどの高分解能なローター位置検出器を使用したサーボモータで行うのが一般的である。
【０００３】
サーボモータは制御性に優れたモータであり、上下運転にも対応できる。しかしながら、エンコーダなどのローター位置検出器は高価である。また、制御も複雑である。したがって、安価な駆動システムを得るためには、ブラシレスＤＣモータが好適である。
【０００４】
一方、ブラシレスＤＣモータ（ＢＬモータと略称する）の速度制御は、通常運転、上下運転を問わず、一般的なＰＩＤ制御系、またはＰＩ制御系を用いた制御が行われている。ＰＩＤ制御とは、Ｐ：Proportional（比例），Ｉ：Integral（積分），Ｄ：Differential（微分）の３つの組み合わせによる制御のことである。
【０００５】
図４に現状のＢＬモータの制御方法を示す。この制御方法によれば、ＢＬモータ１は、ホールＩＣなどの低分解能なローター位置検出部３を備えたモータ２をインバータ部５によって電力制御するものである。ローター位置検出部３によってローター位置を検出するとともに、このローター位置信号が入力される速度演算部８によって速度が検出される。この速度と速度基準から入力される信号が速度制御演算部７に入力され、速度制御演算部７からのトルク指令と、ローター位置信号に基づいて各相を切り換える相切替部６からの信号に基づいてインバータ部５を電力制御するものである。ＢＬモータ１には、電磁ブレーキ制御部９によって制御される電磁ブレーキ４が内蔵されている。
【特許文献１】特開２０００−０４７７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のモータの制御方法によると、ワークを昇降させるために上下運転する場合、ホール信号から得られる位置情報が、エンコーダに比べはるかに情報量が少ない為、図５の巻き上げ時Ａの場合、巻き下げ時Ｂの場合のように、急激な速度の変化に即座に対応できない。上下運転起動時など、電磁ブレーキ（制動装置）を開放することにより、停止状態（=トルクゼロ）から急激に速度変化（=ワークの落下）が起こるような場合においては、ワークを持ち上げるだけのトルクが出せるまで時間がかかり、その間ワークは落下を続けてしまう。
【０００７】
上記の理由から、ホールＩＣなどの低分解能なローター位置検出部に使用したブラシレスＤＣモータの上下運転では、起動時の落下量が大きくなってしまい、実用に供し得ないという問題点があった。
また、ワークの落下を抑えるためにブラシレスＤＣモータの速度制御装置の速度制御ゲインを大きくすると、通常の運転時に振動が大きくなるなどの問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、上下運転起動時に、落下方向と逆向きのトルクを与えてやることで、上記の課題を解決するブラシレスＤＣモータを用いた制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するため、ホールＩＣなどによる低分解能なローター位置検出部を備えたブラシレスＤＣモータと、速度指令と速度によりトルク指令を演算する速度制御演算部と、前記ローター位置検出部から出力されるローター位置信号により速度を演算する速度演算部を有する駆動制御回路と、電気的にオンオフが可能で、モータ軸を機械的に保持する制動装置と、からなるブラシレスＤＣモータを用いた制御方法において、
前記駆動制御回路が、前記ローター位置検出部から出力されるローター位置信号により回転方向を検出する回転方向検出部および、トルクの補正値を算出するトルク補正値算出部からなるトルク補正制御部と、前記トルク補正値をトルク指令値に加算して操作量を求める演算部とを有し、
前記制動装置を開放したときのローター位置信号の変化によって、前記トルク補正制御部に、あらかじめ設定されたトルク補正値、または、速度によって計算されたトルク補正値を、前記トルク指令値に加算するように制御することにある。
また、本発明は、ホールＩＣなどによる低分解能なローター位置検出部を備えたブラシレスＤＣモータと、速度指令と速度によりトルク指令を演算する速度制御演算部と、前記ローター位置検出部から出力されるローター位置信号により速度を演算する速度演算部を有する駆動制御回路と、電気的にオンオフが可能で、モータ軸を機械的に保持する制動装置と、からなるブラシレスＤＣモータを用いた制御装置において、
前記駆動制御回路が、前記ローター位置検出部から出力されるローター位置信号により回転方向を検出する回転方向検出部と、トルクの補正値を算出するトルク補正値算出部と、前記トルク補正値を前記速度制御演算部からのトルク指令値に加算して操作量を求める演算部とを有し、
前記制動装置を開放したときのローター位置信号の変化によって、あらかじめ設定されたトルク補正値、または、速度によって計算されたトルク補正値を前記トルク補正値算出部によって算出し、該トルク補正値を前記トルク指令値に加算するように制御する前記演算部を備えたことにある。
【発明の効果】
【００１０】
ホールＩＣセンサなどの低分解能な素子をローター位置検出部に使用したブラシレスＤＣモータにおいて、上下運転起動時に制動を解除した際に、ワークが必要以上に落下して設定位置より飛び出してしまう飛び出し量を抑える事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、図４と同一部分は同符号を付して示す本発明の制御装置を示すブロック図である。
【００１２】
１はモータ本体２にローター位置検出部３を内蔵したブラシレスＤＣモータで、このブラシレスＤＣモータ１は、制動機構に電磁ブレーキ４が設けられている。
上記ローター位置検出部３はホールＩＣなどによる低分解能な検出器を用いたもので、ワークの昇降に際して、上下運転起動時にブレーキが開放されて落下が生じた場合、ローター位置検出部３からローター位置信号が出力されるものである。ブラシレスＤＣモータ１はインバータ部５によって電力制御されるもので、インバータ部５には、ローター位置検出部３から送られるローター位置信号に基づいて相を切り換える相切替部６が接続されている。
【００１３】
また、インバータ部５には、速度制御演算部７が接続されており、速度制御演算部７は速度基準信号と速度演算部８から送られる実際の速度信号とが入力され、インバータ部５の操作量を演算するものである。
上記速度演算部８はローター位置検出部３からローター位置信号が入力され、ローター速度を演算し、この実速度を出力するものである。
電磁ブレーキ４は、電磁ブレーキ制御部９によって励磁信号が送られ、ソレノイドの作動によってモータシャフトに制動を付与するものである。
【００１４】
前記ローター位置検出部３とインバータ部５との間には、トルク補正制御部１０が介装されており、前記ローター位置検出部３からローター位置信号が出力された場合、トルク補正値をインバータ部５に出力するものである。
トルク補正制御部１０は、回転方向検出部１１とトルク補正値算出部１２が接続され、前記ローター位置検出部３からローター位置信号が出力された場合、回転方向検出部１１によって回転方向を検知する。この回転方向に応じてトルク補正値算出部１２で、予め設定されたトルク補正値に符号を付ける。
【００１５】
予め設定されたトルク補正値とは、ＣＰＵ内または外部のメモリにセットされた値である。
このトルク補正値に符号を付けることとは、モータ回転方向が、ＣＷ（時計回り）の場合、アームが上昇方向に動くと、トルク補正値は、＋Ｔ１（トルク補正値の絶対値）となり、モータ回転方向が、ＣＣＷ（反時計回り）の場合、アームが下降方向に動くと、トルク補正値は、−Ｔ１（トルク補正値の絶対値）となる。このトルク補正値の絶対値Ｔ１に（＋）、（−）の符号をつけることをいう。
そして、速度制御演算部７で算出される操作量にトルク補正値を加算する演算部１３が設けられている。このトルク補正値を速度制御演算部７から出力される操作量に演算部１３で加算してインバータ部５の操作量を演算するものである。トルク補正は１回のみで、それ以降は、前記図４と同等の制御のみを行う。
【００１６】
前記予め設定されたトルク補正値の例を説明すると、定格負荷時のトルク補正値をＴ２とし、５０％負荷時のトルク補正値をＴ３とすると、ブレーキ開放時に飛び出し量が最小になるトルク補正値を実験的に求める。補正値は予め実測で求める。Ｔ２，Ｔ３のどちららが良いかはユーザーが選択可能である。
また、速度によって計算されたトルク補正値を用いることもできる。
この場合、速度演算部で求めた速度値でトルク補正値を計算する方法である。この例としては、トルク補正値Ｔ４＝Ｋ１*Ｖ＋Ｋ２、トルク補正値Ｔ５＝Ｋ３*Ｖ2＋Ｋ４（Ｖ：実速度絶対値、Ｋ１〜Ｋ４：定数）などの計算が可能である。
【００１７】
次に、上記制御装置のトルク補正方法を、図３を参照しながら説明すると、スタートボタンを押して（ステップＳＴ1）運転指令入力を行う（ステップＳＴ2）。そして、運転信号がオンになる（ステップＳＴ3）と、ＹＥＳが出力され、速度制御演算部７が速度制御演算開始（ステップＳＴ4）となる。運転信号がオンにならない場合は、ＮＯが出力され、運転指令入力（ステップＳＴ2）に戻る。
【００１８】
速度制御演算部７が速度制御演算開始（ステップＳＴ4）となると、ブラシレスＤＣモータ１の励磁が開始（ステップＳＴ5）され、電磁ブレーキ制御部９から電磁ブレーキ４の開放信号が出力される（ステップＳＴ6）。
【００１９】
そして、ワークを昇降させるための上下運転起動時に電磁ブレーキ４が開放されて落下が生じた場合、ホールＩＣによってホール信号に変化（ステップＳＴ7）を生じ（ＹＥＳ）、ホール信号入力される（ステップＳＴ8）。図２の巻き上げ時Ａの場合、巻き下げ時Ｂの場合に示すように、落下方向と逆向きのトルク補正値が与えられるため、落下が止まる。
ホール信号に変化を生じない（ＮＯ）場合は、（ステップＳＴ7）に戻る。
次に、ローター位置検出部３からローター位置信号が出力され、ホール信号が入力される（ステップＳＴ8）と、トルク補正が終了したか（ＹＥＳ）、否か（ＮＯ）を判別し（ステップＳＴ9）、ＮＯの場合は、回転方向検出部１１によって回転方向を検出し（ステップＳＴ10）、トルク補正値算出部１２によってトルク補正値を計算する（ステップＳＴ11）。こうして、トルク補正値を速度制御演算部７の操作量に加算し（ステップＳＴ12）、トルク補正終了フラグオン（ステップＳＴ13）となり、トルク補正が終了する（ステップＳＴ14）。ステップＳＴ9で、トルク補正が終了した場合（ＹＥＳ）は、そのまま、トルク補正が終了する（ステップＳＴ14）。
【００２０】
上記実施の形態によれば、ホールＩＣセンサなどの低分解能な素子をローター位置検出部５に使用したブラシレスＤＣモータ１で、上下運転起動時に制動を解除した際に、ワークが必要以上に落下して設定位置より飛び出してしまう飛び出し量を抑える事ができる。  また、従来の駆動制御回路に、回転方向検出部１１とトルク補正値算出部１２を備えたトルク補正制御部１０を設けて、トルク補正制御部１０に、あらかじめ設定されたトルク補正値、または、速度によって計算されたトルク補正値を、トルク指令値に加算するようにＣＰＵで制御するだけなので、簡単な構成で、上下運転起動時の飛び出し量を抑える事ができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、例えば、トルク補正値は、固定値によるものの他、ホール信号が変化する間の時間を検知し、その時間によって補正値を計算することも可能である。相切替部６は、ブラシレスＤＣモータ１を正弦波駆動する場合には不要である。また、落下方向が判っている場合には、ブレーキ開放前にトルク補正値を加算しておくことが可能である。さらに、電磁ブレーキ４はＢＬモータ１に内蔵されている必要はなく、装置内になんらかの保持手段があれば良い。                                                                            
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態のよるブラシレスＤＣモータを用いた制御装置を示すブロック図である。
【図２】本発明のブラシレスＤＣモータを用いた制御装置のトルク補正制御における巻き上げ時Ａの場合、および巻き下げ時Ｂの場合の速度波形図である。
【図３】本発明におけるトルク補正方法のフローチャートである。
【図４】従来のブラシレスＤＣモータを用いた制御装置を示すブロック図である。
【図５】従来のブラシレスＤＣモータを用いた制御装置のトルク補正制御における巻き上げ時Ａの場合、および巻き下げ時Ｂの場合の速度波形図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ブラシレスＤＣモータ
２  モータ本体
３  ローター位置検出部
４  電磁ブレーキ
５  インバータ部
６  相切替部
７  速度制御演算部
８  速度演算部
９  電磁ブレーキ制御部
１０  トルク補正制御部
１１  回転方向検出部
１２  トルク補正値算出部
１３  演算部
【図１】
2007282435.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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