JP4495403B2 - Control method of servo motor encoder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータ用エンコーダに関し、特に、信号線数の削減を図ったサーボモータ用エンコーダ及びその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、サーボモータの制御には、3相のインクリメンタル信号(A,B,Z)と3相の磁極位置検出信号(U,V,W)を出力するインクリメンタル型のエンコーダが使用されている。インクリメンタル信号(A,B,Z)は、90°位相を異にする2層の方形波信号(A,B)と、原点位置にて出力される原点信号の方形波出力(Z)から構成される。このインクリメンタル信号により、モータの回転方向、回転速度及び、回転位置が検出される。すなわち、A,B何れの信号が先に出力されるかによって回転方向が、A,B信号の周期により回転速度が検出される。また、Z信号によりモータロータの基準位置が検出され、その時点からA,B信号を積算(又は減算)することにより、ロータ回転位置が検出される。
【0003】
磁極位置検出信号(U,V,W)は、電気角に対応した120°の位相差を持つ方形波出力信号である。モータの駆動に伴って3相の磁極位置検出信号が出力され、その組み合わせによりロータの磁極位置が検出される。この磁極位置に合わせてステータ側のコイルを適宜切り換えて励磁し、ロータ周囲に回転磁界を形成する。これにより、ロータが継続して回転しモータが所望の速度、方向に駆動される。
【0004】
このようなエンコーダでは、従来より、各信号の検知に図10のような回路構成が採用されている。図10は、従来のサーボモータ用エンコーダの回路構成を示すブロック図である。サーボモータ用エンコーダは、モータ側に配置されるモータ部51と、制御装置側に配置されるコントローラ52とから構成される。モータ部51には、エンコーダ53と、ラインドライバ54が設けられている。コントローラ52はモータ制御に使用され、ラインレシーバ55と、CPU56が設けられている。ラインドライバ54とラインレシーバ55との間の信号伝送には、ノイズに強いRS−422等の差動による平衡型方式が使用される。
【0005】
エンコーダ53は、3相のインクリメンタル信号(A,B,Z)を出力するインクリメンタル信号出力部57と、3相の磁極位置検出信号(U,V,W)を出力する磁極位置検出信号出力部58を備えている。インクリメンタル信号出力部57と磁極位置検出信号出力部58は、ラインドライバ54に設けられたドライバ部59A,59B,59Z;61U,61V,61Wにそれぞれ接続されている。
【0006】
ラインドライバ54のドライバ部59A,59B,59Zは、各インクリメンタル信号毎に設けられている。各ドライバ部59A等は、入力側が対応するインクリメンタル信号出力部57に接続されると共に、出力側には1対の出力端子62A,62B,62Zが設けられている。出力端子62A,62B,62Zからは、位相の異なるインクリメンタル信号A,Aバー,B,Bバー,Z,Zバーがそれぞれ出力される。インクリメンタル信号A,Aバー等は、モータのロータ位置検出に使用される。
【0007】
ラインドライバ54のドライバ部61U,61V,61Wもまた各磁極位置検出信号毎に設けられている。各ドライバ部61U等は、入力側が対応する磁極位置検出信号出力部58に接続されると共に、出力側には1対の出力端子63U,63V,63Wが設けられている。出力端子63U,63V,63Wからは、位相の異なる磁極位置検出信号U,Uバー,V,Vバー,W,Wバーがそれぞれ出力される。
【0008】
ラインドライバ54は、ラインレシーバ55と信号線64を介して接続されている。ラインレシーバ55にはレシーバ部65A,65B,65Z;66U,66V,66Wが設けられている。レシーバ部65A,65B,65Zは、ラインドライバ54のドライバ部59A,59B,59Zからの信号を受ける。レシーバ部66U,66V,66Wは、ラインドライバ54のドライバ部61U,61V,61Wからの信号を受ける。レシーバ部65A等は、ドライバ部59A等からの信号を受けて、インクリメンタル信号(A,B,Z)や磁極位置検出信号(U,V,W)をCPU56に対して出力する。
【0009】
モータ部51とコントローラ52との間にはさらに、電源線67,68が設けられている。電源線67は+電源供給用(VCC)、電源線68はグランド接続用(GND)に使用される。これにより、モータ部51のエンコーダ53やラインドライバ54に電源が供給される。
【0010】
【特許文献1】
特開平8-18455号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなサーボモータ用エンコーダは、前述のような構成となっているため、図10に示すように、モータ部51とコントローラ52との間に合計14本の配線が使用される。すなわち、12本の信号線64((A,B,Z;U,V,W)×2)と、2本の電源線67,68が配設される。このため、ラインドライバ54とラインレシーバ55の間のハーネス芯数が多くなり、部品点数や組付工数が増加し、製品コストが増大するという問題があった。
【0012】
本発明の目的は、信号線を共通使用することにより信号線数を削減し回路部品の低コスト化を図ることにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーボモータ用エンコーダの制御方法は、3相のインクリメンタル信号(A,B,Z)と、3相の磁極位置検出信号(U,V,W)とを出力するエンコーダと、前記磁極位置検出信号を、前記磁極位置検出信号のU,V,W各相の信号状態(H,L)の組み合わせに対応した電圧値を有するアナログ信号に変換し出力するD/A変換出力回路と、前記アナログ信号の電圧値に基づいて、前記アナログ信号を、前記磁極位置検出信号の各相の信号状態(H,L)の組み合わせを示す信号情報に変換する制御手段と、を有してなるサーボモータ用エンコーダの制御方法であって、前記制御手段は、前記エンコーダ始動前に、前記磁極位置検出信号の各相の信号状態(H,L)の組み合わせに基づいて前記サーボモータのロータ電気角の初期値を推定することを特徴とする。
【0019】
本発明のサーボモータ用エンコーダの制御方法にあっては、ロータ電気角の推定をモータ始動前に行うため、磁極位置検出信号(U,V,W)が変化せず、そこから得られるアナログ信号も変化しない。従って、ここではアナログ信号を高速伝送するが必要なく、アナログ信号でも問題なく磁極位置情報の伝達を行うことができる。
【0020】
また、前記サーボモータ用エンコーダの制御方法において、前記制御手段は、前記サーボモータ始動前に前記ロータ電気角の初期値を推定した後、前記サーボモータの始動に伴い前記インクリメンタル信号のうち前記サーボモータのロータ1回転につき1回出力される原点信号(Z)が入力されたとき、前記サーボモータのロータ電気角を前記原点信号(Z)が出力される所定位置の角度に補正するようにしても良い。また、前記制御手段は、前記原点信号(Z)が得られるまで、前記ロータ電気角の推定初期値を原点とし、前記インクリメンタル信号のうち前記サーボモータのロータ1回転につき複数個出力されるパルス信号(A,B)を用いてカウンタをインクリメント又はデクリメントして前記サーボモータのロータ電気角を推定算出するようにしても良い。
【0021】
さらに、前記制御手段は、前記サーボモータのロータ電気角を前記原点信号(Z)に基づいて補正した後、前記インクリメンタル信号の前記パルス信号(A,B)を用いて前記サーボモータのロータ電気角を算出し、前記サーボモータを駆動制御するようにしても良い。
【0022】
加えて、前記制御手段は、前記ロータ電気角の前記推定初期値として、前記各相の信号状態(H,L)の組み合わせが示す前記ロータ電気角の範囲の中心値を設定するようにしても良い。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態であるサーボモータ用エンコーダの回路構成を示すブロック図である。図1に示すように、当該サーボモータ用エンコーダは、モータ側に配置されるモータ部1と、制御装置側に配置されるコントローラ2とから構成される。モータ部1には、エンコーダ3とラインドライバ4に加えてD/A変換出力回路11が設けられている。コントローラ2には、ラインレシーバ5とCPU(制御手段)6に加えてインターフェイス回路12が設けられている。モータ部1とコントローラ2との間は、信号線16,24を介して接続される。ラインドライバ4とラインレシーバ5との間の信号伝送には、RS−422等の差動による平衡型方式が使用される。
【0024】
エンコーダ3は、3相のインクリメンタル信号(A,B,Z)を出力するインクリメンタル信号出力部7と、3相の磁極位置検出信号(U,V,W)を出力する磁極位置検出信号出力部8を備えている。インクリメンタル信号出力部7はラインドライバ4と、磁極位置検出信号出力部8はD/A変換出力回路11とそれぞれ接続されている。
【0025】
モータ部1とコントローラ2との間にはさらに電源線25,26が設けられている。電源線25は+電源供給用(VCC)、電源線26はグランド接続用(GND)に使用される。これにより、モータ部1のエンコーダ3やラインドライバ4、D/A変換出力回路11に電源が供給される。
【0026】
ラインドライバ4には、ドライバ部13A,13B,13Zが設けられている。ドライバ部13A,13B,13Zはそれぞれ、インクリメンタル信号出力部7の各相の出力端子14A,14B,14Zに接続されている。ドライバ部13A,13B,13Zには、1対の出力端子15A,15B,15Zが設けられている。出力端子15Aからは信号Aと信号Aバーが、出力端子15Bからは信号Bと信号Bバーが、出力端子15Zからは信号Zと信号Zバーがそれぞれ選択的に出力される。
【0027】
ラインレシーバ5には、レシーバ部17A,17B,17Zが設けられている。ラインレシーバ5はラインドライバ4と信号線16を介して接続されており、レシーバ部17A,17B,17Zはそれぞれ、ラインドライバ4のドライバ部13A,13B,13Zからの信号を受ける。レシーバ部17A等は、ドライバ部13A等からの信号を受けて、インクリメンタル信号(A,B,Z)をCPU6に対して出力する。
【0028】
D/A変換出力回路11は、エンコーダ3の磁極位置検出信号出力部8から出力された3相の磁極位置検出信号(U,V,W)をアナログ信号(アナログ電圧値)に変換して出力する。図2は、D/A変換出力回路11の構成を示すブロック図である。D/A変換出力回路11は、図2に示すように、抵抗ラダー方式のデジタル→アナログ変換器であり、磁極位置検出信号(U,V,W)の組み合わせを8通りのアナログ電圧に変換して出力する。
【0029】
磁極位置検出信号出力部8の各相の出力端子18U,18V,18Wから出力された信号(U,V,W)は、それぞれC−MOSタイプのバッファIC(例えば、74HC04型)19U,19V,19Wに入力される。バッファIC19U,19V,19Wの後段には、抵抗21U,21V,21Wが接続される。抵抗21U,21V,21Wの後段は、抵抗22U,22V,22Wを介して接地されると共に、オペアンプ23に接続される。オペアンプ23はボルテージフォロワ接続され、片電源方式にてVCCより電源が供給される。オペアンプ23の出力信号は、信号線24を介してコントローラ2のインターフェイス回路12に入力される。
【0030】
インターフェイス回路12はCPU6に接続されており、ノイズフィルタとして使用される。D/A変換出力回路11から出力されたアナログ信号は、インターフェイス回路12を介してCPU6に入力され、CPU6に内蔵されたA/D変換器にてU,V,Wの状態に対応した3ビットのデジタル値に変換される。図3はエンコーダ3の磁極位置検出信号(U,V,W)とD/A変換出力回路11の出力信号との関係を示す表、図4はD/A変換出力回路11の出力信号とそれに基づいて作成された3ビットのデジタル値(U,V,W)との関係を示す表である。
【0031】
図3に示すように、エンコーダ3の磁極位置検出信号(U,V,W)は、バッファIC19U,19V,19Wにて反転され(UB,VB,WB)、オペアンプ23に入力される。このとき、オペアンプ23からの出力電圧は、入力信号に応じて、図3のように0(V)〜7/8VCC(V)に変化する。すなわち、磁極位置検出信号(U,V,W)の3ビットの組み合わせは、D/A変換出力回路11によって各相の信号状態に対応した8通りの電圧値を有するアナログ信号に変換される。
【0032】
一方、CPU6側では、入力されたアナログ信号の電圧値に基づいて、このアナログ信号を磁極位置検出信号の各相の信号状態を示す3ビットのデジタル値(信号情報)に変換する。例えば、入力電圧が11/16VCC以上〜13/16VCC未満の場合には、(U,V,W)が中心値12/16=6/8VCCの状態と判断し、図3の関係を考慮して(U,V,W)=(0,0,1)とする。同様に、例えば5/16VCC以上〜7/16VCC未満の場合には、(U,V,W)が中心値6/16=3/8VCCから(U,V,W)=(1,0,0)とする。なお、電圧値が13/16VCC以上又は1/16以下の場合は、(U,V,W)=(0,0,0)又は(1,1,1)となり、モータ作動時には出現し得ない信号の組み合わせとなるため、異常(エラー)と判断する。
【0033】
次に、当該サーボモータ用エンコーダの動作について説明する。図5は、図1のエンコーダにおける始動時の動作を示すフローチャートである。ここではまず、磁極位置検出信号(U,V,W)を取得し、現在のロータ電気角を推定し、その値をCPU6のRAMに記憶する(ステップS1)。ロータ電気角は、3個の磁極位置検出信号(U,V,W)の組み合わせにより推定され、この際、D/A変換出力回路11のアナログ電圧値から変換された前述の(U,V,W)値が使用される。
【0034】
図6はロータが反時計回りに回転する場合における磁極位置検出信号とロータ電気角との関係を示すタイムチャート、図7はロータが時計回りに回転する場合における磁極位置検出信号とロータ電気角との関係を示すタイムチャートである。例えば、アナログ電圧値が3/16VCC以上〜5/16VCC未満の場合は、図4に示すように(U,V,W)値は(1,0,1)となる。この場合、図6においてU,V,Wの組み合わせが(1,0,1)=「H,L,H」となる位置を見ると、これは電気角0°〜60°の間にロータが存在する場合であることが分かる。そこで、このときはロータがその中心値の電気角30°の位置にあると推定すると共に、その値を電気角の初期値とし、これをRAMに格納する。同様に、アナログ電圧値が1/16VCC以上〜3/16VCC未満の場合は(U,V,W)値は(1,1,0)となり、U,V,Wの組み合わせが「H,H,L」となる位置は電気角120°〜180°の場合であることから、このときは電気角の推定初期値を150°とする。
【0035】
ここで、磁極位置検出信号(U,V,W)はモータが回転していない場合にも取得することができる。従って、このようなロータ電気角の推定は、モータ始動前に行うことができる。磁極位置検出信号(U,V,W)はモータ停止時には変化しないため、そこから得られるアナログ信号も変化しない。すなわち、ここではU,V,W信号の高速伝送は必要なく、一般にデジタル信号に比して情報伝達速度が劣るアナログ信号でも何ら問題なく情報の伝達を行うことができる。また、アナログ信号はノイズの影響を受け易いが、モータ停止時にロータ電気角推定処理を行えるためノイズも少なく、さらに、インターフェイス回路12やCPU6にてノイズフィルタ処理を行えるため、ノイズ対策も十分に採ることが可能である。
【0036】
このようにして電気角の初期値を設定した後、RAMに書き込まれた電気角の値を原点付きプリセッタブルカウンタに書き込む(ステップS2)。例えば、前述の例で言えば、電気角の推定初期値が30°の場合、その値に相当するカウント値をプリセッタブルカウンタに初期値として書き込む。
【0037】
モータ駆動に伴い、信号A,BがCPU6に入力される。図8はロータが反時計回りに回転する場合におけるインクリメンタル信号(A,B,Z)を示すタイムチャート、図9はロータが時計回りに回転する場合におけるインクリメンタル信号(A,B,Z)を示すタイムチャートである。図8,9に示すように、インクリメンタル信号のうち信号Aと信号Bは、ロータの回転に伴い90°位相がずれた状態で出力される。これに対し信号Zは、ロータ1回転につき1回出力される。信号Zが出力される位置は磁気検出素子の設置位置から予め分かっており、信号Zを得てから信号A,Bの入力パルス数をカウントすることにより、ロータの回転角度を検出することができる。
【0038】
信号A,BがCPU6に入力されると、これによりプリセッタブルカウンタをインクリメント(反時計回り時)又はデクリメント(時計回り時)する(ステップS3)。この際、CPU6はZ相のインクリメンタル信号(原点信号)が入力されたか否かを監視する(ステップS4)。Z信号が入力されるまではステップS3のカウントが継続され、この値に基づいてロータ回転角が推定され、コイル励磁相が制御される。なお、電気角の誤差をφとすると、モータトルクは電気角の誤差がない場合に比してcosφを掛けた値となる。このため、前述の推定値のようにφ=−30°〜+30°の場合、cosφ≧(√3)/2≒0.866となり、モータの起動トルクは最大約13.4%減少の範囲で制御される。
【0039】
Z信号が入力されるとステップS5に進み、カウンタがリセットされる。前述のように、Z信号入力時のロータ回転角度は予め定まっており、それが入力されたときは、ロータ回転角度が正確に把握されるため、カウンタをその角度にリセットする。そして、ステップS6に進み、Z信号によってリセットされた正確なロータ位置検出によってモータが制御される。
【0040】
このように、当該サーボモータ用エンコーダでは、3相の磁極位置検出信号(U,V,W)を8通りの値を持つアナログ信号に変換して出力するので、磁極位置検出信号に関する信号線を1本で賄うことが可能となる。従って、図1に示すように、モータ部1とコントローラ2との間の配線を9本(6本のデジタル信号線16,1本のアナログ信号線24,2本の電源線25,26)に減らした構成にてサーボモータ用エンコーダを形成できる。この省線化により、ラインドライバ4とラインレシーバ5の間の回路数が半分に減らされており、信号線24の追加を含めても、配線を5本減らすことが可能となっている。従って、モータ部1とコントローラ2の間のハーネス芯数を減らすことができ、部品点数や組付工数が減少する。また、D/A変換出力回路11には安価な抵抗ラダー方式の変換器が使用できるため、D/A変換出力回路11やインターフェイス回路12が付加されるものの、全体として回路部品の低コスト化を図ることが可能となる。
【0041】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述のサーボモータ用エンコーダにおいて、CPU6に代えてASIC(Application Specified IC:特定用途向け専用IC)を使用することも可能である。また、前述の実施の形態では、反時計回り時にカウンタをインクリメントする構成としたが、時計回り時にカウンタをインクリメントし、反時計回り時にカウンタをデクリメントするようにしても良い。さらに、D/A変換出力回路11として抵抗ラダー方式の変換器を用いる構成を示したが、他の種類のデジタル/アナログ変換器を用いることも可能である。
【0042】
【発明の効果】
本発明のサーボモータ用エンコーダの制御方法によれば、ロータ電気角の推定をモータ始動前に行うため、磁極位置検出信号(U,V,W)が変化せず、そこから得られるアナログ信号も変化しない。このため、当該サーボモータ用エンコーダでは、アナログ信号を高速伝送するが必要なく、アナログ信号でも問題なく磁極位置情報の伝達を行うことができる。また、本発明の制御方法が適用されるサーボモータ用エンコーダは、磁極位置検出信号(U,V,W)をその各相の信号状態に対応した電圧値を有するアナログ信号に変換し出力するD/A変換出力回路と、このアナログ信号をその電圧値に基づいて磁極位置検出信号の各相の信号状態を示す信号情報に変換する制御手段とを備えた構成となっているので、磁極位置検出信号を制御手段に伝送する信号線を1本で賄うことが可能であり、エンコーダの省線化が図られる。このため、サーボモータ用エンコーダの部品点数や組付工数を削減でき、回路部品の低コスト化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるサーボモータ用エンコーダの回路構成を示すブロック図である。
【図2】D/A変換出力回路の構成を示すブロック図である。
【図3】エンコーダの磁極位置検出信号(U,V,W)とD/A変換出力回路の出力信号との関係を示す表である。
【図4】D/A変換出力回路の出力信号とそれに基づいて作成された3ビットのデジタル値(U,V,W)との関係を示す表である。
【図5】図1のエンコーダにおける始動時の動作を示すフローチャートである。
【図6】ロータが反時計回りに回転する場合における磁極位置検出信号とロータ電気角との関係を示すタイムチャートである。
【図7】ロータが時計回りに回転する場合における磁極位置検出信号とロータ電気角との関係を示すタイムチャートである。
【図8】ロータが反時計回りに回転する場合におけるインクリメンタル信号(A,B,Z)を示すタイムチャートである。
【図9】ロータが時計回りに回転する場合におけるインクリメンタル信号(A,B,Z)を示すタイムチャートである。
【図10】従来のサーボモータ用エンコーダの回路構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 モータ部
2 コントローラ
3 エンコーダ
4 ラインドライバ
5 ラインレシーバ
6 CPU
7 インクリメンタル信号出力部
8 磁極位置検出信号出力部
11 D/A変換出力回路
12 インターフェイス回路
13A,13B,13Z ドライバ部
14A,14B,14Z 出力端子
15A,15B,15Z 出力端子
16 デジタル信号線
17A,17B,17Z レシーバ部
18U,18V,18W 出力端子
19U,19V,19W バッファIC
21U,21V,21W 抵抗
22U,22V,22W 抵抗
23 オペアンプ
24 信号線
25 電源線
26 電源線
51 モータ部
52 コントローラ
53 エンコーダ
54 ラインドライバ
55 ラインレシーバ
56 CPU
57 インクリメンタル信号出力部
58 磁極位置検出信号出力部
59A,59B,59Z ドライバ部
61U,61V,61W ドライバ部
62A,62B,62Z 出力端子
63U,63V,63W 出力端子
64 信号線
65A,65B,65Z レシーバ部
66U,66V,66W レシーバ部
67 電源線
68 電源線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a servo motor encoder, and more particularly, to a servo motor encoder and a control method thereof for reducing the number of signal lines.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an incremental encoder that outputs a three-phase incremental signal (A, B, Z) and a three-phase magnetic pole position detection signal (U, V, W) has been used for servo motor control. Incremental signals (A, B, Z) are composed of two layers of square wave signals (A, B) with different phases by 90 ° and square wave output (Z) of the origin signal output at the origin position. The Based on this incremental signal, the rotation direction, rotation speed, and rotation position of the motor are detected. That is, the rotation direction is detected based on which of the A and B signals is output first, and the rotation speed is detected based on the period of the A and B signals. Further, the reference position of the motor rotor is detected from the Z signal, and the rotor rotational position is detected by integrating (or subtracting) the A and B signals from that point.
[0003]
The magnetic pole position detection signal (U, V, W) is a square wave output signal having a phase difference of 120 ° corresponding to the electrical angle. As the motor is driven, a three-phase magnetic pole position detection signal is output, and the magnetic pole position of the rotor is detected by the combination thereof. According to this magnetic pole position, the coil on the stator side is appropriately switched and excited to form a rotating magnetic field around the rotor. As a result, the rotor continues to rotate and the motor is driven in a desired speed and direction.
[0004]
In such an encoder, a circuit configuration as shown in FIG. 10 is conventionally used for detecting each signal. FIG. 10 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional servo motor encoder. The servo motor encoder includes a
[0005]
The
[0006]
The
[0007]
The
[0008]
The
[0009]
Further,
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-18455
[Problems to be solved by the invention]
However, since such a servo motor encoder has the above-described configuration, a total of 14 wires are used between the
[0012]
An object of the present invention is to reduce the number of signal lines and reduce the cost of circuit components by commonly using signal lines.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The servo motor encoder control method according to the present invention includes an encoder that outputs a three-phase incremental signal (A, B, Z) and a three-phase magnetic pole position detection signal (U, V, W), and the magnetic pole position. a detection signal, and a D / a converter output circuit that converts an analog signal output having a voltage value corresponding to a combination of U of the magnetic pole position detection signal, V, W phases of the signal state (H, L), wherein based on the voltage value of the analog signal, the analog signal, the magnetic pole position detection signal of each phase of the signal state (H, L) servo motor comprising a control means for converting the signal information indicating a combination of the a control method for use encoder, the control means, prior to said encoder start, the initial rotor electrical angle of the servo motor based on a combination of each phase of the signal state of the magnetic pole position detection signals (H, L) Estimate value It is characterized in.
[0019]
In the servo motor encoder control method of the present invention, since the rotor electrical angle is estimated before the motor is started, the magnetic pole position detection signal (U, V, W) does not change, and the analog signal obtained therefrom Will not change. Therefore, it is not necessary here to transmit the analog signal at high speed, and the magnetic pole position information can be transmitted without any problem even with the analog signal.
[0020]
Further, in the control method of the servo motor encoder, the control means estimates an initial value of the rotor electrical angle before starting the servo motor, and then includes the servo motor in the incremental signal as the servo motor starts. When the origin signal (Z) output once per rotation of the rotor is input , the rotor electrical angle of the servo motor is corrected to an angle at a predetermined position where the origin signal (Z) is output. good. Further, the control means uses the estimated initial value of the rotor electrical angle as an origin until the origin signal (Z) is obtained, and a plurality of pulse signals that are output per rotation of the rotor of the servo motor among the incremental signals. A counter may be incremented or decremented using (A, B) to estimate and calculate the rotor electrical angle of the servo motor.
[0021]
Further, the control means corrects the rotor electrical angle of the servo motor based on the origin signal (Z) , and then uses the pulse signal (A, B) of the incremental signal to rotate the rotor electrical angle of the servo motor. May be calculated to control the drive of the servo motor.
[0022]
In addition, the control means may set the center value of the range of the rotor electrical angle indicated by the combination of the signal states (H, L) of the phases as the estimated initial value of the rotor electrical angle. good.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a servo motor encoder according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the servo motor encoder includes a
[0024]
The
[0025]
Further,
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The D / A
[0029]
Signals (U, V, W) output from the
[0030]
The
[0031]
As shown in FIG. 3, the magnetic pole position detection signals (U, V, W) of the
[0032]
On the other hand, on the
[0033]
Next, the operation of the servo motor encoder will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the operation at the start of the encoder of FIG. Here, first, the magnetic pole position detection signal (U, V, W) is acquired, the current rotor electrical angle is estimated, and the value is stored in the RAM of the CPU 6 (step S1). The rotor electrical angle is estimated by a combination of three magnetic pole position detection signals (U, V, W). At this time, the above-described (U, V, W) converted from the analog voltage value of the D / A
[0034]
FIG. 6 is a time chart showing the relationship between the magnetic pole position detection signal and the rotor electrical angle when the rotor rotates counterclockwise. FIG. 7 shows the magnetic pole position detection signal and the rotor electrical angle when the rotor rotates clockwise. It is a time chart which shows the relationship. For example, when the analog voltage value is 3/16 VCC or more and less than 5/16 VCC, the (U, V, W) value is (1, 0, 1) as shown in FIG. In this case, when the position where the combination of U, V, and W is (1, 0, 1) = “H, L, H” in FIG. 6 is seen, this indicates that the rotor has an electrical angle of 0 ° to 60 °. It can be seen that this is the case. Therefore, at this time, the rotor is estimated to be at the position of the electrical angle of 30 ° of the central value, and the value is set as the initial value of the electrical angle, which is stored in the RAM. Similarly, when the analog voltage value is 1/16 VCC or more and less than 3/16 VCC, the (U, V, W) value is (1, 1, 0), and the combination of U, V, W is “H, H, Since the position of “L” is in the case of an electrical angle of 120 ° to 180 °, the estimated initial value of the electrical angle is set to 150 ° at this time.
[0035]
Here, the magnetic pole position detection signals (U, V, W) can be obtained even when the motor is not rotating. Therefore, such estimation of the rotor electrical angle can be performed before starting the motor. Since the magnetic pole position detection signal (U, V, W) does not change when the motor is stopped, the analog signal obtained therefrom does not change. That is, high-speed transmission of U, V, and W signals is not necessary here, and information can be transmitted without any problem even with analog signals that are generally inferior in information transmission speed compared to digital signals. The analog signal is easily affected by noise, but the rotor electrical angle estimation process can be performed when the motor is stopped, so that the noise is small. Furthermore, since the
[0036]
After setting the initial value of the electrical angle in this way, the value of the electrical angle written in the RAM is written in the presettable with origin (step S2). For example, in the above example, when the estimated initial value of the electrical angle is 30 °, the count value corresponding to that value is written in the presettable counter as the initial value.
[0037]
As the motor is driven, signals A and B are input to the
[0038]
When the signals A and B are input to the
[0039]
When the Z signal is input, the process proceeds to step S5, and the counter is reset. As described above, the rotor rotation angle when the Z signal is input is determined in advance, and when it is input, the rotor rotation angle is accurately grasped, so the counter is reset to that angle. In step S6, the motor is controlled by accurate rotor position detection reset by the Z signal.
[0040]
In this way, the servo motor encoder converts the three-phase magnetic pole position detection signal (U, V, W) into an analog signal having eight values and outputs it. It becomes possible to cover with one. Accordingly, as shown in FIG. 1, the wiring between the
[0041]
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the servo motor encoder described above, an ASIC (Application Specified IC) may be used instead of the
[0042]
【The invention's effect】
According to the servo motor encoder control method of the present invention, since the rotor electrical angle is estimated before the motor is started, the magnetic pole position detection signal (U, V, W) does not change, and the analog signal obtained therefrom is also obtained. It does not change. Therefore, the servo motor encoder does not need to transmit an analog signal at high speed, and can transmit magnetic pole position information without any problem even with an analog signal. The servo motor encoder to which the control method of the present invention is applied converts the magnetic pole position detection signal (U, V, W) into an analog signal having a voltage value corresponding to the signal state of each phase and outputs it. / A conversion output circuit and a control means for converting the analog signal into signal information indicating the signal state of each phase of the magnetic pole position detection signal based on the voltage value. It is possible to cover a single signal line for transmitting a signal to the control means, so that the encoder can be saved. For this reason, the number of parts and assembly man-hours of the servo motor encoder can be reduced, and the cost of the circuit parts can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a servo motor encoder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a D / A conversion output circuit.
FIG. 3 is a table showing a relationship between an encoder magnetic pole position detection signal (U, V, W) and an output signal of a D / A conversion output circuit.
FIG. 4 is a table showing a relationship between an output signal of a D / A conversion output circuit and a 3-bit digital value (U, V, W) created based on the output signal.
5 is a flowchart showing an operation at the time of starting in the encoder of FIG. 1. FIG.
FIG. 6 is a time chart showing the relationship between the magnetic pole position detection signal and the rotor electrical angle when the rotor rotates counterclockwise.
FIG. 7 is a time chart showing the relationship between the magnetic pole position detection signal and the rotor electrical angle when the rotor rotates clockwise.
FIG. 8 is a time chart showing incremental signals (A, B, Z) when the rotor rotates counterclockwise.
FIG. 9 is a time chart showing incremental signals (A, B, Z) when the rotor rotates clockwise.
FIG. 10 is a block diagram showing a circuit configuration of a conventional servo motor encoder.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
7 Incremental
21U, 21V,
57 Incremental
Claims (1)
前記磁極位置検出信号を、前記磁極位置検出信号のU,V,W各相の信号状態(H,L)の組み合わせに対応した8通りのアナログ電圧値を有するアナログ信号に変換し出力するD/A変換出力回路と、
前記アナログ信号の電圧値に基づいて、前記アナログ信号を、前記磁極位置検出信号の各相の信号状態(H,L)の組み合わせを示す3ビットのデジタル値からなる信号情報に変換する制御手段と、を有してなり、
前記制御手段は、前記サーボモータ始動前に、前記磁極位置検出信号の各相の信号状態(H,L)の組み合わせが示す前記ロータ電気角の範囲の中心値を前記ロータ電気角の初期値として推定した後、前記サーボモータを始動させ、
前記原点信号(Z)が得られるまで、前記ロータ電気角の推定初期値を原点とし、前記サーボモータの始動に伴って得られる前記インクリメンタル信号のうち、前記サーボモータのロータ1回転につき複数個出力されるパルス信号(A,B)を用いて、カウンタをインクリメント又はデクリメントして前記サーボモータのロータ電気角を推定算出し、
前記インクリメンタル信号のうち、前記サーボモータのロータ1回転につき1回出力される原点信号(Z)が入力されたとき、前記サーボモータのロータ電気角を前記原点信号(Z)が出力される所定位置の角度に補正し、
前記サーボモータのロータ電気角を前記原点信号(Z)に基づいて補正した後、前記インクリメンタル信号の前記パルス信号(A,B)を用いて前記サーボモータのロータ電気角を算出し、前記サーボモータを駆動制御することを特徴とするサーボモータ用エンコーダの制御方法。An encoder that outputs a three-phase incremental signal (A, B, Z) and a three-phase magnetic pole position detection signal (U, V, W);
The magnetic pole position detection signal is converted to an analog signal having eight analog voltage values corresponding to combinations of signal states (H, L) of the U, V, and W phases of the magnetic pole position detection signal and output. An A conversion output circuit;
Control means for converting the analog signal into signal information composed of a 3-bit digital value indicating a combination of signal states (H, L) of each phase of the magnetic pole position detection signal based on the voltage value of the analog signal; , And
The control means sets, as the initial value of the rotor electrical angle, the central value of the range of the rotor electrical angle indicated by the combination of signal states (H, L) of each phase of the magnetic pole position detection signal before the servo motor is started. After estimation, start the servo motor,
Until the origin signal (Z) is obtained, the estimated initial value of the rotor electrical angle is used as the origin, and among the incremental signals obtained as the servo motor is started, a plurality of outputs are output per rotation of the rotor of the servo motor. Using the pulse signals (A, B) generated, the counter is incremented or decremented to estimate the rotor electrical angle of the servo motor,
Among the incremental signals, when an origin signal (Z) output once per rotor rotation of the servo motor is input, a rotor electrical angle of the servo motor is determined at a predetermined position where the origin signal (Z) is output. Corrected to the angle of
After correcting the rotor electrical angle of the servo motor based on the origin signal (Z), the rotor electrical angle of the servo motor is calculated using the pulse signal (A, B) of the incremental signal, and the servo motor control method for a servo motor encoder, wherein the drive control.
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