JPH03210607A - アナログサーボ制御装置 - Google Patents

アナログサーボ制御装置

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JPH03210607A
JPH03210607A JP2005115A JP511590A JPH03210607A JP H03210607 A JPH03210607 A JP H03210607A JP 2005115 A JP2005115 A JP 2005115A JP 511590 A JP511590 A JP 511590A JP H03210607 A JPH03210607 A JP H03210607A
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JP
Japan
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signal
circuit
gain
input signal
control device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005115A
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English (en)
Inventor
Koji Fukase
深瀬 浩司
Masayuki Niitsuma
新妻 正行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ加工装置におけるレーザビーム反射ミ
ラーの駆動機構に用いてレーザビームの被加工物におけ
る照射位置を加工指令信号が指→した位置に制御するよ
うな、制御量を目標値としての入力信号に追従させるア
ナログサーボ制御装置、待に該制御装置が正常に動作す
る入力信号の許容変化範囲の広い装置に関する。
〔従来の技術〕
第3図はレーザ加工装置に用いられている従来のアナロ
グサーボ制御装置の構成説明図である。
図において、1は入力される駆動信号tOaの値に応じ
た角度0だけレーザビーム反射用のミラー装置 2を回転させる駆動44としてのガルバノスキャナ、3
はミラー20回転角6を検出してこのθに比例した値を
有する角度信号3aを出力するようにした角度検出器、
4は反転入力端子4aK抵抗R4を介して角度#に対す
る指令信号としての入力信号5が入力されかつ非反転入
力端子4bが接地すれたオペアンプで、この場合上記の
角度信号3mも抵抗B、を介して端子41に入力されて
いる。
ここに、角度信号3mは入力信号5とは逆の極性を有す
る信号である。R1はアンプ4の帰還抵抗で、6はアン
プ4と抵抗R,、R,、R,とからなる比例回路、7は
、角度信号3Mを時間微分してその結果に比例した微分
信号8鳳を出方する微分回路8と、微分信号8aとアン
プ4の出力信号4cとの代数和を算出してこの結果に比
例した出力信号9mを出力すち加算回路9と、該出力信
号9鳳に対して電力増幅を行ってその結果としての前述
した駆動信号10aを出力するようにした電力増幅回路
10とからなる演算回路である。11は前述したミラー
2とガルバノスキャナ1とを除く図示の各部からなるア
ナログサーボ制(財)装置で、この制御装置11では、
スキャナ1に信号10aが入力されることによってミラ
ー2の回転角θが入力信号5に追従するように、上述の
各部が構成されている。そうして、この場合、微分回路
8を工。
制御装置11の制御対象としてのガルバノスキャナ1と
ミラー2とからなるレーザビーム反射機構12の動作遅
れを補償して該機構12の連応性の向上を図るために設
けられ℃いる。
〔発明が解決しようとする味題〕
制−装置11では比例回路6がと述のように構成されて
いるので、この回路6の入力信号5に対する増幅ゲイン
GがR,/R,で表されることは明らかであるが1本発
明者等の従来の経験によれば。
この制御装置11Vcは、入力信号5の大きい値に対し
てミラー回転角θが正しく信号5に追従するように上記
ゲインGを設定した場合、信号5の小さい値に対しては
ミラー2が信号5に対応した角−までふれない該ミラー
2の不充分な回転状態が発生し、また、信号5の小さい
値に対して−が正しく信号5vc追従するようにゲイン
Gを前記の場合よりも大きく設定した場合、値の大きい
信号5が階段状に比例回路6に入力された時階段状に経
時変化する角θにオーバシヱートやハンチング等が現れ
て結局−が信号5vC正しく追従しないという状態が発
生して、いずれの場合にも、ミラー2で反射された図示
しCいないレーザビームによる熱加工が適正に行えない
という現象がある。つまり、上述した制御装置11には
、比例回路6のゲインGが固定されていて、入力信号5
の大きさが大幅に変化しても常にオペアンプ出力信号4
Cの大きさを信号5vC正しく対応したミラー回転角か
を得ることができる大きさにするということができない
ので、信号5に対応した角−を得ることのできる該信号
5の値の範囲D(以後、この範囲りを信号5の許容変化
範囲ということがある。)が狭いという問題点がある。
本発明の目的は、入力信号5の値が大幅に変化しても、
常にオペアンプ出力信号4Cが、信号5の値に正しく対
応したミラー回転角θが得られる大きさになるようにし
て、信号5の許容変化範囲りの広いアナログサーボ制御
装置を得ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため1本発BAによれば、入力信号
とフィードバック信号との代数和を増幅してその結果に
応じた誤差信号を出力する比例回路と、前記フィードバ
ック信号を時間的虻微分して得た微分信号と前記誤差信
号との代数和に比例した駆動信号を出力する演算回路と
、前記駆動信号によって駆動される制御対象の位置を検
出してこの検出結果に応じた前記フィードバック信号を
出力する位置検出部とを備え、前記制御対象の前記位置
を前記入力信号に追従させるアナログサーボ制御装置で
あって、前記比例回路の増幅ゲインを前記入力信号の大
きさに応じて段階的に変更するゲイン変更手段を設けて
アナログサーボ制(資)装置を構成する。
〔作用〕
上記のように構成すると、入力信号の大きさが大幅に変
化しても、ゲイン変更手段によって比例回路の増幅ゲイ
ンを変更して、誤差信号の大きさが、常に、入力信号の
値に正しく対応した制御対象の位置が得られる大きさに
なるようにすることができるので、入力信号の許容変化
範囲りの広いアナログサーボ制御装置が得られることに
なる。
〔実施例〕
第1図は本発明の第1実施例13の構成を説明する説明
図で1本図の第3図と異なる所は、帰還抵抗−に並列に
、抵抗孔1と逆並列Km続された都合二個のダイオード
14m、14bとからなる直列回路15が接続されてい
ることで、ここ[、#r4ダイオード141.14bK
は、入力信号5の値としての電圧Viに応じて抵抗R1
の両端電圧の絶対値Eが大きくなってもこの大きい絶対
値Eを有する電圧に対して充分耐えることができる逆耐
電圧が与えられている。そうして、第1図における16
は上記の直列回路15と抵抗R1〜R,とアンプ4とか
らなる。岐述の比例回路6に対応した比例回路である。
第1図では上述のような直列回路15が設けられている
ので、今、ミラー2を正方向に回転させようとしてVi
)oの信号5を比例回路16に入力した場合、電圧Vi
の絶対値IVilが小さくてオペアンプの出力信号4C
が呈する電圧V。の絶対値がダイオ−)?141のえん
層電IIEvlより小さい間は直列回路15が非導通状
態にあって比例回路16の信号5に対するゲインG、が
Rt /Raに等しいG■になっているが、絶対値IV
ilが大きくなって出力電圧voの絶対値が電圧V3以
上になるとダイオード14aが導通状1olKなるので
上記のゲインG1が(1)式で表されるG、、c等しく
なって。
この場合、Gil〉GIIであることは明らかである。
Gtt=(RI R1/′(Rs”RI)l/R%  
  −*−・(1)すなわち、第1図においては、Vi
>Oの信号5を回路16に入力した時、IVNIが小さ
いと信号5が大きいゲインG■で増幅され、  1Vi
lが大きいと信号5が小さいゲインG1冨で増幅されて
、このことは、ミラー2を逆方向に回転させようとして
Vi <0の信号5を回路16に入力した時、  1V
llが小さくて出力電圧voの絶対値IVo+がダイオ
ード14bのえん層電圧V、より小さい間は直列回路1
5が非導通であり、  IVilが大きくなって1v0
1がV。
以上になるとダイオード14bが導通状態になるので、
Vi<Oの信号5を回路16に人力した場合も同様であ
る。
゛したがって、アナログサーボ制御装置13においてe
!、IVilが小さくて直列回路15が非導通状aにあ
る時に、信号4Cの値v0が、信号5の値v1に正しく
対応したミラー回転角θが得られる値になるように、比
例回路16のゲインG1.を設定すると、  IVil
が大きくなった時直列回路Isが導通状M4VCなって
比例回路16のゲインG、が前記のG■よりも小さいG
IKなるため、上述した従来の制御装置11におけるよ
うな大きいIVilが大きいゲイン01mで増幅される
ことにもとづくミラー回転角00オーバシエードやハン
チング等が発生することがなくて、  IVilが大き
くなっても回転角0がV4ec正しく追従する信号4C
の値voが得られることになり、結局、制御装置13に
おいては、信号5の値Viが大幅に変化しても。
常に信号4Cの値V。が、ViVc正しく対応したθが
得られる値にされるので、したがって、制御装置13は
信号5の許容変化範囲りの広いアナログサーボ制御装置
であるということになる。
制御装置13においては上述のようイして比例回路16
の増幅ゲインGiが変更されるの受、この場合、直列回
路15がゲインG1を信号5の大きさViに応じて段階
的に変更するゲイン変更手段を構成しているということ
ができて、したがりて、制御装置13のように構成する
と、信号5の大きさViが大幅に変化しても、ゲイン変
更手段15によって比例回路16のゲインG1を変更し
て。
信号4Cの大きさvoが、常に、Vlに正しく対応した
回転角θが得られる大きさになるようにすることができ
るので、信号5の許容変化範囲りの広い制m装置が得ら
れることになる。
第2図は本発明の第2実施例17における比例回路18
の構成図で1本図の上述した比例回路16と異なる所は
、ダイオード191と19bとを逆並列に接続したダイ
オード逆並列回路19と、ダイオード20aと20bと
を逆並列Kg続したダイオード逆並列回路20と、抵抗
R,とからなる直列回路21が帰還抵抗R,c並列に@
続されていることである。そうして、この第2実施例と
してのアナログサーボ制御装置17の比例回路18を除
く部分は、前述したサーボ制闘装fIt13におけると
同様に構成されている。制御装置17においては、比例
回路18が上述のように構成されているので、この場合
、直列回路21と直列回$1!15とで第1図の場合の
直列回路15[対応したゲイン変更手段22が形成され
ていて、この手段2またよって比例回路18のゲインが
入力信号5の大きさVlに応じて大略三段階に変更され
ることが明らかである。したがって、制sa装置17の
場合も。
上記のゲイン変更手段22によって、viが大幅に変化
しても信号4Cの大きさV。を常にViに正しく対応し
たミラー回転角θが得られる大きさ九することができる
ので、この装置17も信号5の許容変化範囲りの広いア
ナログサーボ制御装置であるということになる。
上述の各実施例におい℃はダイオードを用いたゲイン変
更手段によって比例回路16.18の各ゲインが入力信
号5の大きさVlに応じて段階的に変化するようにした
が1本発明においては、上述のダイオード(かわる回路
開閉器とViを検出してこの検出結果に応じて前記の回
路開閉器を駆動する電圧検出器とを用いてゲイン変更手
段を形成しても差し支えない。
〔発明の効果〕
上述したよう[、本発明においては、入力信号とフィー
ドバック信号との代数和を増幅してその結果に応じた誤
差信号を出力する比例回路と、フィードバック信号を時
間的に微分して得た微分信号と誤差信号との代数和に比
例した駆動信号を出力する演算回路と、この駆動信号に
よって駆動される制(2)対象の位置を検出してこの検
出結果に応じた前記のフィードバック信号を出力する位
置検出部とを備え、制御対象の位置を入力信号に追従さ
せるアナログサーボ制御装置であって、比例回路の増幅
ゲインを入力信号の大きさに応じて段階的に変更するゲ
イン変更手段を設けてアナログサーボ制御装置を構成し
た。
このため、上記のように構成すると、入力信号の大きさ
が大幅に変化しても、ゲイン変更手段によって比例回路
の増幅ゲインを変更して、誤差信号の大きさが、常に、
入力信号の値に正しく対応した制御対象の位置が得られ
る大きさになるようにすることができるので2本発明に
は入力信号の許容変化範囲りの広いアナログサーボ制御
装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実権例の構成を説明する説明図。 第2図は本発明のlI21!施例における比例回路の構
成図。 第3図は従来のアナログサーボ制御装置の構成を説明す
る説明図である。 3・・・・・・角度検出器(位置検出部)、3ト・・・
・・角度信号(フィードバック信号)、4C・・・・・
・オペアンプ出力信号(誤差信号)、5・・・・・・入
力信号、6.16゜18・・・・・・比例回路、7・・
・・・・演算回路、81・・・・・・微分信号、10m
・・・・・・駆動信号、11.13.17・・・・・・
アナログサーボ制御装置、  12・・・・・・レーザ
ビーム反射機構(制御対象)、15・・・・−・直列回
路(ゲイン変更手段)。 22・・・・・・ゲイン変更手段、0・・・・・・回転
角(位置)。 箋 2

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)入力信号とフィードバック信号との代数和を増幅し
    てその結果に応じた誤差信号を出力する比例回路と、前
    記フィードバック信号を時間的に微分して得た微分信号
    と前記誤差信号との代数和に比例した駆動信号を出力す
    る演算回路と、前記駆動信号によつて駆動される制御対
    象の位置を検出してこの検出結果に応じた前記フィード
    バック信号を出力する位置検出部とを備え、前記制御対
    象の前記位置を前記入力信号に追従させるアナログサー
    ボ制御装置であつて、前記比例回路の増幅ゲインを前記
    入力信号の大きさに応じて段階的に変更するゲイン変更
    手段を設けたことを特徴とするアナログサーボ制御装置
JP2005115A 1990-01-13 1990-01-13 アナログサーボ制御装置 Pending JPH03210607A (ja)

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