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JPS6315835B2 - - Google Patents
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JPS6315835B2 - - Google Patents

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JPS6315835B2
JPS6315835B2 JP13218379A JP13218379A JPS6315835B2 JP S6315835 B2 JPS6315835 B2 JP S6315835B2 JP 13218379 A JP13218379 A JP 13218379A JP 13218379 A JP13218379 A JP 13218379A JP S6315835 B2 JPS6315835 B2 JP S6315835B2
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amplifier
transistors
motor
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inverting
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Tomoatsu Imamura
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P7/00Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
    • H02P7/06Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
    • H02P7/18Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
    • H02P7/24Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
    • H02P7/28Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
    • H02P7/2805Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサーボモータ駆動用の最終段電力増幅
器に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a final stage power amplifier for driving a servo motor.

周知のように、指令速度信号(あるいは位置信
号)と実速度信号との差を示す誤差信号を増幅し
てサーボモータを駆動し、そのサーボモータに連
結された可動物体の起動停止をスムーズに行う位
置決め制御装置において、サーボモータの駆動回
路となる最終段増幅器すなわちDCサーボアンプ
の良否はその制御装置全体の機能を左右する。こ
の種のDCサーボアンプは、印加電圧方式により、
電圧を連続的に印加するドロツパー型と電圧を断
続的に印加するチヨツパー型に、又、スイツチン
グ素子の構成により、2個のスイツチング素子を
用いるT型と4個のスイツチング素子を用いるH
型に大別される。これらの方式にはそれぞれ一長
一短があるが、モータを低電力でかつ高速駆動す
る場合には主にH型チヨツパーアンプが用いられ
る。しかし、従来のチヨツパーアンプにおいては
電流値によりチヨツパー周波数が変化し、特に静
止領域ではチヨツパー周波数が低下して可聴発振
音が発生するため、クリツクのない特殊モータを
使用して静止領域(デテント領域)で励磁を切る
方式を採用せざるを得なかつた。これは、クリツ
クがある普通のモータでは、発振音を止めるため
静止領域で励磁を切ると静止位置が移動してしま
い、精密な位置制御が不可能となることによる。
As is well known, an error signal indicating the difference between a command speed signal (or position signal) and an actual speed signal is amplified to drive a servo motor, and a movable object connected to the servo motor is smoothly started and stopped. In a positioning control device, the quality of the final stage amplifier, that is, the DC servo amplifier, which serves as the drive circuit for the servo motor, influences the function of the entire control device. This type of DC servo amplifier uses an applied voltage method to
There are two types: a dropper type that applies voltage continuously and a chopper type that applies voltage intermittently. Depending on the configuration of the switching element, there is a T type that uses two switching elements and an H type that uses four switching elements.
It is roughly divided into types. Each of these systems has its advantages and disadvantages, but when driving a motor at low power and high speed, an H-type chopper amplifier is mainly used. However, in conventional chopper amplifiers, the chopper frequency changes depending on the current value, and especially in the static region, the chopper frequency decreases and an audible oscillation sound is generated. We had no choice but to adopt a method of cutting off the excitation. This is because in a normal motor that has clicks, if the excitation is cut off in the stationary region in order to stop the oscillation noise, the stationary position will move, making precise position control impossible.

本発明は上述の従来の問題点を解決すべくなさ
れたもので、モータを低電力でかつ高速駆動する
ためにT型ドロツパーアンプとT型チヨツパーア
ンプの組合せを2電源で作動させると共に、静止
領域での微少電流でも可聴領域以上の周波数でチ
ヨツパー動作させて、励磁を切ることなく静止時
のモータ発振音を消去するものである。以下、図
面により本発明の内容を詳細に説明する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and in order to drive a motor at low power and high speed, a combination of a T-type dropper amplifier and a T-type chopper amplifier is operated with two power supplies, and it also operates in a stationary region. Even with a minute current, the chopper operates at a frequency above the audible range to eliminate motor oscillation noise when the motor is stationary without cutting off excitation. Hereinafter, the contents of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明によるサーボモータ駆動用増幅
器の概略ブロツク図を示したものである。本発明
で対象とするサーボモータ駆動は定電流駆動方式
とし、そのため、誤差信号電圧を上限、下限のあ
る一定値以下に押え込み、さらに非反転シユミツ
ト回路に電流帰還を行つて、モータ電流の正負最
大値を一定に保つことを動作の基本としている。
これにより、サーボ制御を容易化すると共に、モ
ータ自身も過度の発熱から保護される。
FIG. 1 shows a schematic block diagram of a servo motor driving amplifier according to the present invention. The servo motor drive targeted by the present invention uses a constant current drive method. Therefore, the error signal voltage is kept below certain values with upper and lower limits, and current feedback is performed to the non-inverting Schmitt circuit to maximize the positive and negative motor current. The basic operation is to keep the value constant.
This facilitates servo control and protects the motor itself from excessive heat generation.

第1図において、適当に増幅された誤差信号は
電圧リミツタ回路1に入力され、その上限、下限
がある一定値以下にリミツトされる。前記電圧リ
ミツタ回路1を通つた誤差信号は非反転アンプ2
と非反転シユミツト回路6に与えられ、更に非反
転シユミツト回路6の出力はミラー積分器8に与
えられ、それぞれサーボアンプ3、サーボアンプ
7を駆動する。こゝで、非反転シユミツト回路6
への電流帰還がないものと仮定すると、ミラー積
分器8は反転型であるため、サーボアンプ3の出
力とサーボアンプ7の出力とは常に正負逆極性の
関係にある。しかるに、両サーボアンプ3と7の
間に直列に接続されたモータ4と電流検出器5内
の抵抗によつてモータ電流を検出し、これを非反
転シユミツト回路6に帰還することにより、通常
は互いに正負逆極性の関係にある誤差信号と電流
値検出信号との加算値の状態によつて非反転シユ
ミツト回路6の出力は正負の極性を有する矩形波
として発振する。この矩形波をミラー積分器8で
ミラー積分し、その鋸歯状波をサーボアンプ7に
入力せしめると、該サーボアンプ7はチヨツパー
動作を開始する。即ち、サーボアンプ3はモータ
4の印加電圧、通電方向を制御し、サーボアンプ
7はモータ通電々流の大きさとチヨツパー周波数
を制御する。
In FIG. 1, an appropriately amplified error signal is input to a voltage limiter circuit 1, and its upper and lower limits are limited to below certain values. The error signal passed through the voltage limiter circuit 1 is sent to a non-inverting amplifier 2.
and is applied to a non-inverting Schmitt circuit 6, and the output of the non-inverting Schmitt circuit 6 is applied to a Miller integrator 8, which drives a servo amplifier 3 and a servo amplifier 7, respectively. Here, the non-inverting Schmitt circuit 6
Assuming that there is no current feedback to the mirror integrator 8, since the Miller integrator 8 is of an inverting type, the output of the servo amplifier 3 and the output of the servo amplifier 7 are always in a relationship of opposite polarity. However, by detecting the motor current by a resistor in the motor 4 and current detector 5 connected in series between both servo amplifiers 3 and 7, and feeding it back to the non-inverting Schmitt circuit 6, normally The output of the non-inverting Schmitt circuit 6 oscillates as a rectangular wave having positive and negative polarities depending on the state of the sum of the error signal and the current value detection signal, which have opposite polarities to each other. When this rectangular wave is mirror-integrated by the mirror integrator 8 and the sawtooth wave is inputted to the servo amplifier 7, the servo amplifier 7 starts a chopper operation. That is, the servo amplifier 3 controls the voltage applied to the motor 4 and the current direction, and the servo amplifier 7 controls the magnitude of the motor current and the chopper frequency.

従来のH型チヨツパーアンプでは、静止領域で
のチヨツパー周波数が可聴域まで低下し、これを
防止する目的でモータの通電を切つてもモータが
回転しないクリツクの少ない特殊モータを用い
て、静止時はモータの通電を止める方法がとられ
ていたのである。これに対して本発明では、サー
ボアンプ3のゲインを低くし、かつ非反転シユミ
ツト回路6とミラー積分器8で発振回路を構成す
ることにより、静止時の微少電流の場合でも可聴
領域以上の周波数でチヨツパー動作をさせるよう
にしたものである。
In conventional H-type chopper amplifiers, the chopper frequency in the stationary region drops to the audible range.To prevent this, we use a special motor with less clicks that prevents the motor from rotating even when the motor is turned off. The method used was to turn off the electricity. In contrast, in the present invention, by lowering the gain of the servo amplifier 3 and configuring an oscillation circuit with a non-inverting Schmitt circuit 6 and a Miller integrator 8, even in the case of a minute current at rest, a frequency higher than the audible range can be achieved. It is designed to perform chopping motion.

第2図に第1図の具体的回路構成例を示す。第
2図において、第1図と同じブロツクには同一の
数字が付されている。誤差信号は電圧リミツタ回
路1に入力されるが、こゝで正の定電圧源と負
の定電圧源によりダイオードD17,D18を
通して正負の一定値以下に押えられる。この電圧
リミツタ回路1を通つた誤差信号は非反転アンプ
2に与えられ、該非反転アンプ2の出力は多段ト
ランジスタで構成されたサーボアンプ3の入力と
なり、その極性に応じて最終段ペアトランジスタ
Q1,Q2のいずれか一方を駆動して、モータ4
の通電々流の方向を制御する。前述したように、
誤差信号は電圧リミツタ回路1によつて一定値以
下に制限されるので、当然モータ4を流れる電流
値もある一定値以下に保たれる。前記サーボアン
プ3と非反転アンプ2のゲインは低めに押えてあ
るが、その理由は前述した如くモータ静止時のチ
ヨツパー周波数を高周波に保持するためである
が、それ以外に最終段ペアトランジスタQ1,Q
2に直列に接続されたダイオードD1とD2の接
続点のスルーレートを落とし、トランジスタQ
1,Q2の短絡電流を防止するねらいがある。
こゝでゲインを落とすために、サーボアンプ3の
初段トランジスタQ5,Q6のエミツタから逆方
向に並列接続されたダイオード群D5〜D8と直
列に接続された抵抗R6を通して接地し、さらに
前記ダイオードD6と抵抗R6との接続点からダ
イオードD1とD2の接続点に抵抗R5を接続す
ることによつてゲインを下げている。これと同時
に、サーボアンプ3のゲインを一定に保持するた
めに、サーボアンプ3のダイオードD1とD2の
接続点の電位を非反転アンプ2へ負帰還してい
る。又、トランジスタQ1,Q2の短絡を防止す
るためには、サーボアンプ3の前段部に不感帯を
設けることが有効であるが、前記ダイオードD5
〜D8とトランジスタQ5,Q6のベース・エミ
ツタ電圧がこの不感帯を形成している。従つて、
トランジスタQ1,Q2の遅延時間は、この不感
帯の電圧とトランジスタQ5のエミツタのスルー
レートで決定される。
FIG. 2 shows a specific example of the circuit configuration of FIG. 1. In FIG. 2, the same blocks as in FIG. 1 are labeled with the same numbers. The error signal is input to the voltage limiter circuit 1, where it is suppressed to below a constant positive and negative value by a positive constant voltage source and a negative constant voltage source through diodes D17 and D18. The error signal passed through this voltage limiter circuit 1 is given to a non-inverting amplifier 2, and the output of the non-inverting amplifier 2 becomes an input to a servo amplifier 3 composed of multi-stage transistors. By driving either one of Q2, motor 4
Controls the direction of current flow. As previously mentioned,
Since the error signal is limited to a certain value or less by the voltage limiter circuit 1, the current value flowing through the motor 4 is naturally kept below a certain value. The gains of the servo amplifier 3 and the non-inverting amplifier 2 are kept low, as mentioned above, in order to maintain the chopper frequency at a high frequency when the motor is stationary. Q
The slew rate at the connection point of the diodes D1 and D2 connected in series with the transistor Q2 is reduced, and the transistor Q
The purpose is to prevent short circuit current in Q1 and Q2.
In order to reduce the gain, the emitters of the first-stage transistors Q5 and Q6 of the servo amplifier 3 are grounded through a resistor R6 connected in series with a group of diodes D5 to D8 connected in parallel in the opposite direction, and further connected to the diode D6. The gain is lowered by connecting a resistor R5 from the connection point with the resistor R6 to the connection point between the diodes D1 and D2. At the same time, in order to keep the gain of the servo amplifier 3 constant, the potential at the connection point between the diodes D1 and D2 of the servo amplifier 3 is negatively fed back to the non-inverting amplifier 2. Furthermore, in order to prevent short circuits between the transistors Q1 and Q2, it is effective to provide a dead zone in the front stage of the servo amplifier 3.
~D8 and the base-emitter voltages of transistors Q5 and Q6 form this dead zone. Therefore,
The delay time of transistors Q1 and Q2 is determined by the voltage of this dead zone and the slew rate of the emitter of transistor Q5.

従来の駆動回路では、モータの通電方向を切り
換えた時などに発生する逆起電圧を電源側に返し
ているが、これによつて電源電圧が変動するとい
う不具合があつた。その為、本実施例ではサーボ
アンプ3の内部で逆起電圧を押え込み、電源電圧
の安定化を図つている。第2図において、ダイオ
ードD1,D2がこの逆起電圧を押え込む作用を
している。たゞし、ダイオードの耐圧には限界が
あるので、ある一定以上の逆起電圧はツエナーダ
イオードD3又はD4で検出してトランジスタQ
1,Q2で消費するようにしている。この場合、
ダイオードD1,D2を短絡して負電源(−V)
をダイオードアノードにし、カソードをトランジ
スタQ1のベースに接続し、同様に、正電源(+
V)をダイオードカソードにし、アノードをトラ
ンジスタQ2のベースに接続する方式も可能であ
るが、この場合はトランジスタQ1,Q2の発熱
が増大する。但し、この場合はトランジスタQ2
にPNPトランジスタを使用し、トランジスタQ
8のエミツタは−Vに接続し、トランジスタQ8
のコレクタとトランジスタQ2のベースを接続し
なければならない。
Conventional drive circuits return the back electromotive voltage generated when the motor's current direction is switched to the power supply, but this has the problem of causing the power supply voltage to fluctuate. Therefore, in this embodiment, the back electromotive voltage is suppressed inside the servo amplifier 3 to stabilize the power supply voltage. In FIG. 2, diodes D1 and D2 act to suppress this back electromotive force. However, since there is a limit to the withstand voltage of the diode, a back electromotive voltage exceeding a certain level is detected by the Zener diode D3 or D4 and the transistor Q
1. I try to consume it in Q2. in this case,
Short-circuit diodes D1 and D2 to create a negative power supply (-V)
is a diode anode, the cathode is connected to the base of transistor Q1, and similarly, the positive power supply (+
It is also possible to make V) a diode cathode and connect the anode to the base of the transistor Q2, but in this case, the heat generation of the transistors Q1 and Q2 increases. However, in this case, transistor Q2
A PNP transistor is used for the transistor Q
The emitter of Q8 is connected to -V, and the emitter of transistor Q8
The collector of Q2 must be connected to the base of transistor Q2.

一方、モータ4の電流値とそのチヨツパー周波
数を制御するのが電流検出器5、非反転シユミツ
ト回路6、ミラー積分器8、サーボアンプ7であ
る。前記電圧リミツタ回路1の出力は前記非反転
アンプ2へ入力されると共に、抵抗R27を通し
て非反転シユミツト回路6のオペアンプOP3へ
も入力される。又、電流検出器5によつて検出さ
れたモータ電流も抵抗R25,R26を通してオ
ペアンプOP3に入力される。通常、この両者の
差電圧は非常に微小であるため、オペアンプOP
3の反転は容易ではない。これを助けるのが、オ
ペアンプOP3の正帰還回路を構成しているコン
デンサC2と抵抗R29、及びミラー積分器8の
出力をオペアンプOP3のバイアス点に帰還させ
るコンデンサC4である。即ち、入力信号の変化
時の立上りを助けるのがコンデンサC2、抵抗R
29であり、一旦オペアンプOP3の出力が立上
つた後、そのバイアス点の変化に対してオペアン
プOP3の出力を保持するのがコンデンサC4で
ある。つまり、ミラー積分器8を構成しているオ
ペアンプOP2の出力は鋸歯状波で、その勾配は
常々一定であるから、オペアンプOP3のバイア
ス点である抵抗R28とR31との接続点は常に
正又は負の一定バイアス電圧に保たれる。さらに
オペアンプOP2の出力、即ちサーボアンプ7の
入力を鋸歯状波とした目的のもう1つは、サーボ
アンプ7の最終段トランジスタQ3,Q4を短絡
電流から保護することである。サーボアンプ7に
は前記サーボアンプ3の抵抗R5に相当するもの
はないが、これは該サーボアンプ7のゲインを高
めるためであり、前述した不感帯は依然として存
在する。ゲインを高くした理由は、サーボアンプ
7の周波数が高いのと入力が鋸歯状波のため、ト
ランジスタQ3,Q4の過渡的な熱損失が増大す
るおそれがあり、これを減少させる為である。サ
ーボアンプ7のトランジスタQ3,Q4のコレク
タ・エミツタ間に並列に接続されているダイオー
ドD9,D10はフライホイールダイオードと呼
ばれるもので、モータ4のインダクタンス成分に
充電された電流を放電する際、このダイオードが
導通状態となる。
On the other hand, a current detector 5, a non-inverting Schmitt circuit 6, a Miller integrator 8, and a servo amplifier 7 control the current value of the motor 4 and its chopper frequency. The output of the voltage limiter circuit 1 is input to the non-inverting amplifier 2, and is also input to the operational amplifier OP3 of the non-inverting Schmitt circuit 6 through a resistor R27. Further, the motor current detected by the current detector 5 is also input to the operational amplifier OP3 through resistors R25 and R26. Normally, the voltage difference between the two is very small, so the operational amplifier OP
Reversing 3 is not easy. This is aided by capacitor C2 and resistor R29, which constitute a positive feedback circuit for operational amplifier OP3, and capacitor C4, which feeds back the output of Miller integrator 8 to the bias point of operational amplifier OP3. In other words, capacitor C2 and resistor R help the rise of the input signal when it changes.
29, and once the output of the operational amplifier OP3 rises, the capacitor C4 holds the output of the operational amplifier OP3 against changes in the bias point. In other words, the output of the operational amplifier OP2 that constitutes the Miller integrator 8 is a sawtooth wave whose slope is always constant, so the connection point between the resistors R28 and R31, which is the bias point of the operational amplifier OP3, is always positive or negative. is maintained at a constant bias voltage of Another purpose of making the output of the operational amplifier OP2, ie, the input of the servo amplifier 7, a sawtooth wave is to protect the final stage transistors Q3 and Q4 of the servo amplifier 7 from short-circuit current. Although the servo amplifier 7 does not have anything equivalent to the resistor R5 of the servo amplifier 3, this is to increase the gain of the servo amplifier 7, and the dead zone described above still exists. The reason why the gain is set high is to reduce the possibility that the transient heat loss of the transistors Q3 and Q4 will increase due to the high frequency of the servo amplifier 7 and the sawtooth wave input. Diodes D9 and D10 connected in parallel between the collector and emitter of transistors Q3 and Q4 of servo amplifier 7 are called flywheel diodes, and when discharging the current charged in the inductance component of motor 4, these diodes becomes conductive.

次に、正負の誤差信号に対する各回路の動作を
総括的に説明する。まず誤差信号が零から十分正
の電圧となつたとき、非反転アンプ2のOP1出力
は正となり、サーボアンプ3のトランジスタQ
5,Q7,Q1はONとなる。即ち、サーボアン
プ3の出力であるダイオードD1,D2の接続点
は正電圧となる。モータ電流は時定数によつて瞬
時には立上れないから、抵抗R26を流れる電流
よりも抵抗R27を流れる電流の方が多い。従つ
て、非反転シユミツト回路6のOP3出力は正とな
り、ミラー積分器8のOP2出力は負となる。この
結果、サーボアンプ7のトランジスタQ12,Q
10,Q4がONとなり、該サーボアンプ7の出
力であるトランジスタQ3,Q4の接続点は負電
圧となる。このときのモータ4の電流経路は正電
源(+V)→トランジスタQ1→ダイオードD1
→モータ4→電流検出用抵抗R12→トランジス
タQ4→負電源(−V)となる。その後、次第に
モータ電流が増加し、抵抗R26を流れる電流が
抵抗R27を流れる電流をオーバーすると、非反
転シユミツト回路6のOP3出力は負に反転し、ミ
ラー積分器8のOP2出力は正に向つて増加する。
そして、OP2出力がある負電圧以上になるとサー
ボアンプ7のトランジスタQ12,Q10,Q4
は遮断状態となる。このときモータ4の電流経路
は正電源(+V)→トランジスタQ1→ダイオー
ドD1→モータ4→電流検出用抵抗R12→ダイ
オード9→正電源(+V)と循環して、電源から
エネルギーを供給されることなく順次モータ4の
インダクタンス成分に充電されたエネルギーを放
電していく。そして、抵抗R26,R27の電流
の均衡がくずれると、トランジスタQ12,Q1
0,Q4が再びONして電源からエネルギーの供
給を受け、電流は増加していく。以下、同様の動
作を繰り返すことになる。誤差信号が負電圧の場
合も同様にして説明される。
Next, the operation of each circuit with respect to positive and negative error signals will be comprehensively explained. First, when the error signal becomes a sufficiently positive voltage from zero, the OP1 output of the non-inverting amplifier 2 becomes positive, and the transistor Q of the servo amplifier 3
5, Q7, and Q1 are turned ON. That is, the connection point between the diodes D1 and D2, which is the output of the servo amplifier 3, becomes a positive voltage. Since the motor current cannot rise instantaneously due to a time constant, the current flowing through resistor R27 is greater than the current flowing through resistor R26. Therefore, the OP3 output of the non-inverting Schmitt circuit 6 becomes positive, and the OP2 output of the Miller integrator 8 becomes negative. As a result, transistors Q12 and Q of the servo amplifier 7
10 and Q4 are turned on, and the connection point between transistors Q3 and Q4, which is the output of the servo amplifier 7, becomes a negative voltage. At this time, the current path of motor 4 is positive power supply (+V) → transistor Q1 → diode D1
→ Motor 4 → Current detection resistor R12 → Transistor Q4 → Negative power supply (-V). Thereafter, when the motor current gradually increases and the current flowing through resistor R26 exceeds the current flowing through resistor R27, the OP3 output of the non-inverting Schmitt circuit 6 becomes negative, and the OP2 output of the Miller integrator 8 becomes positive. To increase.
When the OP2 output exceeds a certain negative voltage, the transistors Q12, Q10, and Q4 of the servo amplifier 7
is in a cut-off state. At this time, the current path of the motor 4 circulates as follows: positive power supply (+V) → transistor Q1 → diode D1 → motor 4 → current detection resistor R12 → diode 9 → positive power supply (+V), and energy is supplied from the power supply. The energy charged in the inductance component of the motor 4 is sequentially discharged. Then, when the balance of the currents in the resistors R26 and R27 is lost, the transistors Q12 and Q1
0 and Q4 turn on again and receive energy from the power supply, and the current increases. Thereafter, similar operations will be repeated. The case where the error signal is a negative voltage is similarly explained.

第3図は非反転シユミツト回路6とミラー積分
器8の動作を説明するための波形図で、誤差信号
が正の場合を示したものである。誤差信号が負の
場合は、第3図の各信号は反転したものとなる。
第3図において、aは誤差信号に対応する電圧リ
ミツタ回路1の出力電圧波形、bは電流検出器5
の出力電流波形(オペアンプ4の出力)である。
cはaとbを加算した波形で、これが非反転シユ
ミツト回路6のOP3の入力となる。cの入力
波形に対し、OP3はdに示す信号を出力する。
即ち、a>bの間はOP3の出力は正であるが、
a<bになると、OP3の出力は負に反転する。
このdの信号を受けて、ミラー積分器8のOP2
は、抵抗R30とコンデンサC3の時定数できま
る勾配で、eに示すように、正から負あるいは負
から正に変化する信号を出力する。なお、非反転
シミツト回路6のコンデンサC2と抵抗R29は
正帰還をかけることによりOP3のシユミツト動
作の反転速度を早め、ミラー積分器8のコンデン
サC4はOP3の入力差電圧を拡大し、OP3のゲ
インを高める働きをしている。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the non-inverting Schmitt circuit 6 and the Miller integrator 8, and shows the case where the error signal is positive. If the error signal is negative, each signal in FIG. 3 is inverted.
In FIG. 3, a is the output voltage waveform of the voltage limiter circuit 1 corresponding to the error signal, and b is the current detector 5.
This is the output current waveform (output of operational amplifier 4).
c is a waveform obtained by adding a and b, and this becomes the input to OP3 of the non-inverting Schmitt circuit 6. In response to the input waveform c, OP3 outputs the signal shown in d.
That is, while a>b, the output of OP3 is positive, but
When a<b, the output of OP3 is inverted to negative.
Upon receiving this d signal, OP2 of Miller integrator 8
is a slope determined by the time constant of resistor R30 and capacitor C3, and outputs a signal that changes from positive to negative or from negative to positive as shown in e. The capacitor C2 and resistor R29 of the non-inverting Schmitt circuit 6 increase the reversal speed of the Schmitt operation of OP3 by applying positive feedback, and the capacitor C4 of the Miller integrator 8 expands the input voltage difference of OP3, increasing the gain of OP3. It works to increase the

以上は誤差信号が大きい場合であるが、モータ
静止時等で誤差信号がほゞ零に近い場合は、オペ
アンプOP3,OP2の自走オシレータ構成によつ
て、OP3,OP2の出力波形は50%デユテイで正
負を繰返す。即ち、誤差信号が正の場合、OP3,
OP2の出力は、第3図d,eに示す通り正にか
たより、誤差信号が負の場合は、第3図d,eの
正負の関係は逆になつて負にかたるよるが、誤差
信号がほゞ零の場合は、ほゞ50%デユテイにな
る。OP2の出力が正負を繰返すのに対応して、
サーボアンプ7のトランジスタQ3,Q4は
ON、OFFする。トランジスタQ3,Q4のON、
OFFにより非反転アンプ2における抵抗R24
の電位が振れ(即ち、OP1の入力が振れる)、
これがオペアンプOP1で増振されてサーボアン
プ3のトランジスタQ1,Q2もON、OFFす
る。この結果、あたかも誤差信号入力があるかの
ように動作し、モータ4には強制的に正負の電流
が交互に流れ、モータ4は目的位置で発振音もな
くロツクされることになる。
The above is a case where the error signal is large, but if the error signal is close to zero, such as when the motor is stationary, the output waveforms of OP3 and OP2 will be at 50% duty due to the free-running oscillator configuration of operational amplifiers OP3 and OP2. Repeat positive and negative. That is, if the error signal is positive, OP3,
The output of OP2 is biased positively as shown in Figure 3 d and e, and when the error signal is negative, the positive/negative relationship in Figure 3 d and e is reversed and biased negative, but the error signal If it is almost zero, the duty will be approximately 50%. In response to the output of OP2 repeating positive and negative,
Transistors Q3 and Q4 of servo amplifier 7 are
Turns on and off. Turn on transistors Q3 and Q4,
Resistor R24 in non-inverting amplifier 2 by OFF
The potential of changes (that is, the input of OP1 changes),
This is amplified by the operational amplifier OP1, and the transistors Q1 and Q2 of the servo amplifier 3 are also turned on and off. As a result, the motor 4 operates as if there were an error signal input, positive and negative currents are forced to alternately flow through the motor 4, and the motor 4 is locked at the target position without any oscillation noise.

第4図は上記実施例の各部の電流波形を示した
もので、aは誤差信号に対する電圧リミツタ回路
1の出力電圧波形であり、bはこれに対するモー
タ電流波形である。又、c及びdはサーボアンプ
3のゲイン高低による静止領域での電流波形で、
cはゲインが高い場合であり、dはゲインが小さ
い場合である。
FIG. 4 shows the current waveforms of each part of the above embodiment, where a is the output voltage waveform of the voltage limiter circuit 1 with respect to the error signal, and b is the motor current waveform with respect to this. Also, c and d are current waveforms in the static region due to the gain level of the servo amplifier 3,
c is a case where the gain is high, and d is a case where the gain is small.

以上説明したように、本発明のサーボモータ駆
動用増幅器によれば、サーボモータ静止時等で誤
差電圧がほゞ零であつても、自走オシレータ構成
によつて可聴領域以上の周波数でチヨツパー動作
を行うため、静止領域でモータの励磁を切る等し
て発振音を止める必要はなく、従つて又、励磁を
切つても静止位置が移動しないクリツクのない特
殊モータを使用する必要もなく、普通のモータの
使用が可能となる。
As explained above, according to the servo motor drive amplifier of the present invention, even when the servo motor is stationary and the error voltage is almost zero, the free-running oscillator configuration allows chopper operation at frequencies above the audible range. Therefore, there is no need to stop the oscillating sound by cutting off the motor's excitation in the stationary area, and there is also no need to use a special motor that does not move the stationary position even when the excitation is turned off. motors can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるサーボモータ駆動用増幅
器の一実施例の全体構成を示すブロツク図、第2
図は第1図の各部の具体的回路構成を示す図、第
3図は第2図の非反転シユミツト回路とミラー積
分器の動作を説明するための図、第4図は第1図
及び第2図の動作を説明するための波形図であ
る。 1……電圧リミツタ回路、2……非反転アン
プ、3……サーボアンプ、4……モータ、5……
電流検出器、6……非反転シユミツト回路、7…
…サーボアンプ、8……ミラー積分器。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of a servo motor drive amplifier according to the present invention, and FIG.
The figure shows the specific circuit configuration of each part in Figure 1, Figure 3 is a diagram to explain the operation of the non-inverting Schmitt circuit and Miller integrator in Figure 2, and Figure 4 is a diagram showing the operation of the non-inverting Schmitt circuit and Miller integrator in Figure 2. FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG. 2; 1... Voltage limiter circuit, 2... Non-inverting amplifier, 3... Servo amplifier, 4... Motor, 5...
Current detector, 6... Non-inverting Schmitt circuit, 7...
...Servo amplifier, 8...Miller integrator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 誤差信号を所定のレベルに増幅する非反転ア
ンプと、 前記非反転アンプの出力を入力とする多段トラ
ンジスタで構成して、その最終段ペア・トランジ
スタの一端は正電源に、他端は負電源に接続する
と共に、該ペア・トランジスタの接続点はモータ
巻線の一端に接続し、さらに前記ペア・トランジ
スタの接続点の電圧を前記非反転アンプへ負帰還
する第1サーボアンプと、 前記誤差信号あるいはその振幅をある値以下に
リミツトした信号を入力とする非反転シユミツト
回路と該非反転シユミツト回路の出力を入力とす
るミラー積分器で構成して鋸歯状波を発生する発
振回路と、 前記発振回路の出力を入力とする多段トランジ
スタで構成して、その最終段ペア・トランジスタ
の一端は正電源に、他端は負電源に接続すると共
に、該ペア・トランジスタの接続点はモータ巻線
の他端に接続した第2サーボアンプと、 前記モータ巻線の電流を検出して、前記非反転
シユミツト回路の入力側に帰還する電流検出回路
と、 を具備していることを特徴とするサーボモータ駆
動用増幅器。
[Claims] 1. Consisting of a non-inverting amplifier that amplifies an error signal to a predetermined level, and a multi-stage transistor whose input is the output of the non-inverting amplifier, one end of the final stage pair of transistors is connected to a positive power supply. , the other end is connected to a negative power supply, the connection point of the pair of transistors is connected to one end of the motor winding, and the first servo further negative feedbacks the voltage at the connection point of the pair of transistors to the non-inverting amplifier. An oscillation device that generates a sawtooth wave by comprising an amplifier, a non-inverting Schmitt circuit that receives the error signal or a signal whose amplitude is limited to a certain value or less, and a Miller integrator that receives the output of the non-inverting Schmitt circuit as input. and a multistage transistor that receives the output of the oscillation circuit as an input, one end of the final stage pair of transistors is connected to a positive power supply, the other end is connected to a negative power supply, and the connection point of the pair of transistors is A second servo amplifier connected to the other end of the motor winding; and a current detection circuit that detects the current of the motor winding and returns it to the input side of the non-inverting Schmitt circuit. Amplifier for driving servo motors.
JP13218379A 1979-08-31 1979-10-13 Amplifier for driving servo motor Granted JPS5656186A (en)

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