JPH0421379A - 位置決め機能付インバータ - Google Patents

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、その速度制御対象交流電動機が連動されたパ
ルスエンコーダを有する場合に、該エンコーダからの帰
還パルス信号の積算・比較演算と前記電動機に対する直
流制動とを併用し、前記電動機の駆動する、例えば台車
の如き、厳密な位置決め精度を要しない機械的負荷に対
する簡易な位置決め機能を有するインバータに関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種のインバータによる位置決めは第２図の動
作波形図に例示する如（行われるものが知られている。

第２図に示すＬＳ、とＬ　Ｓ　ｚとはそれぞれ第１段と
第２段のリミットスイッチであり、インバータにより速
度制御される交流電動機によって駆動される機械的負荷
の所定停止位置までの移行途上にて設定され、該各スイ
ッチ設定位置の前記所定停止位置からの距離は前記の負
荷を含む電動機回転系総合の減速及び制動特性に従って
決定されるものである。また前記電動機の回転速度Ｎに
関し、Ｎ、は定常運転速度、Ｎ　ＣＩは位置決め制御開
始時の第１段減速用低速設定速度（クリーピング速度）
、Ｎ＝ｚは速度Ｎｃ＋で前記負荷がリミットスイッチＬ
　Ｓ　ｚ位置へ達すると共に開始される所定減速率での
第２段減速中に得られる前記電動機に対する制動開始時
点指定速度である。

今、前記負荷の停止位置決め指令が出された後に該負荷
がリミットスイッチＬＳ、の位置へ時刻ｔＩにて達した
ものとすれば、該時刻ｔ、と続く時刻ｔ２との間にて前
記インバータの出力周波数を低減させて前記電動機の速
度Ｎを前記のＮやよりＮｃｌまで減速させ、続いて該速
度Ｎ　Ｃ＋にて運転中に前記負荷がリミットスイッチＬ
　Ｓ　ｚの位置へ時刻ｔ３にて達すれば続いて所定の時
間的減速率にて再減速させ、時刻ｔ４にて前記速度Ｎｃ
２に達すれば該時刻以降前記インバータの運転を停止し
前記負荷の自然停止を図るか或いは前記インバータによ
る前記電動機に対する直流制動を行って前記負荷の停止
を図るものである。また前記電動機回転系総合の等価Ｃ
Ｄ”に関し、時刻ｔ４よりｔ５に至る実線で示す減速特
性のそれは時刻ｔ４よりｔ６に至る点線で示す減速特性
に対応するものより小である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記の如き従来方式のインバータによる位
置決め制御によっては、該インバータの駆動する交流電
動機の負荷を含む回転系総合のＧＤ２に従って所要停止
時間従って前記負荷の停止位置に差が生じ、例えば前記
負荷が台車である場合その積載物の軽重による該台車停
止位置の可成りの不揃い発生は避は得なかった。更に前
記電動機に対する制動開始時刻ｔ４を決定する前記速度
Ｎｏ２の検出に関しては該速度が極めて低速域にあるた
めその検出誤差の発生は避けられず、これが前記停止位
置不揃いの一因をなしていた。これに鑑み本発明は、前
記速度Ｎｃ２の検出を前記リミットスイッチＬＳ、から
の移行距離の検出により置換し且つ該移行距離設定の可
変化を行って、位置決め精度の向上と操作の容易化を図
った位置決め機能付インバータの提供を目的とするもの
である。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の位置決め機能付イ
ンバータは、その駆動対象交流電動機の速度制御用に該
電動機に連動されるパルスエンコーダからのパルス信号
を用いるインバータにおいて、前記パルス信号を入力と
しその入力パルス数を積算するパルス積算手段と、パル
ス数設定手段と、前記パルス積算手段の出力する積算パ
ルス数が前記パルス設定手段による設定パルス数以上に
なった場合にその出力を発するようにパルス数間の比較
演算を行うパルス数比較手段とを備えて成り、更に前記
電動機の駆動する機械的負荷の所定停止位置までの移行
途上にあり且つ該所定停止位置から前記設定パルス数に
対応して決定された距離に位置する演算開始指令位置を
別途設定し、前記負荷の停止位置決め指令により前記電
動機を所定の低速に減速して前記負荷を低速移行させ、
該負荷が前記演算開始指令位置に達すると前記電動機を
所定の減速率にて再度減速させると共に前記のパルス積
算手段とパルス数設定手段とパルス数比較手段とを作動
させ、以後、前記の如きパルス数積算値がその設定パル
ス数以上になると共に出力される前記パルス数比較手段
の出力信号により前記インバータを介した前記電動機に
対する直流制動を開始し前記負荷のその所定位置での停
止を図るものとし、更に前舵負荷の位置決め指令による
前記インバータを介した前記電動機の所定低速への減速
途上において、該インバータの減速指令に対する電動機
速度の時間的追従特性からその特性に変動のある前記負
荷を含む電動機回転系総合の減速特性を所定短時間内に
サンプリング演算する減速特性演算手段を設け、該演算
手段により演算推定された前記電動機回転系総合の減速
特性に従って前記パルス数設定手段による設定パルス数
に対する所定の自動増減補正を行うものとする。

〔作用〕

電動機により駆動される台車の如き機械的負荷の位置決
め制御においては、前記負荷を含む電動機回転系総合の
ＣＤ２と、前記電動機への電気的入力を断ちその制動制
御を開始する時点における該電動機の回転速度Ｎ、とが
重要であり、前記負荷の制動開始位置からその停止位置
までの移行距離Ｌｂは、前記電動機の制動により前記速
度Ｎ。

における前記ＧＤ”に対応した回転エネルギの完全消費
に要する距離として規定される。すなわち前記のＣＤ”
とＮｂとＬｂと制動方式〇四者は相互に密接に関連する
ものであり、一般的には電動機制動方式と負荷状態変化
に伴って変動する前記ＧＤ”を先決条件となし所要のＬ
ｂに対応して前記速度Ｎｂが追従設定される。

一方、前述の従来方式における如く、もし前記速度Ｎ、
を速度Ｎｃ２の如く先決固定すれば、例えば前記負荷が
台車の如き場合その空車時と積荷満載時とでは前記ＧＤ
２は大きく異なり、従って前記制動方式の如何を問わず
前記距離り、には大きな差異が発生せざるを得ない。更
にまた前記速度Ｎｂは本来できるだけ小となすべきもの
であり、その検出においては位置決め精度との関連にお
いて相対的に可成り大なる誤差発生は避けられず、該検
出誤差もまた前記負荷停止位置の差異発生の一因をなす
ものとなる。

今、前記第２図に示す如く、事前に設定されたリミット
スイッチＬＳ、の位置より時間的に一定の減速率にて減
速した場合、図示の速度Ｎ　Ｃｌ　＋時刻ｔ３位置を起
点としその減速特性線上の時間ｔ４−ｔ３経過後の値と
して前記速度Ｎｃ２が得られる。

従って前記の速度Ｎ　Ｃ＋＋　ＮＣＲ及び減速率を特定
する限り前記時刻ｔ４と時間Ｌａ　　ｔｘ間における前
記電動機の回転角の総和、従って該回転角の総和に対応
する前記負荷の移行距離は一義的に決定される。

上記に従い本発明は、前記電動機に連動されたパルスエ
ンコーダの出力パルス数を前記時刻ｔ３より積算開始し
、該積算による積算パルス数が前記の如く速度Ｎｃｌよ
りＮｅ２へ定率減速中の電動機の得るべき回転角の総和
に対応したパルス数に達した時点を前記時刻ｔ４とみな
し、該時点において電動機速度が前記Ｎｃ２に減速され
たものとしてインバータを介した前記電動機に対する直
流制動を開始するものである。すなわち該制動開始時期
の決定に関し、前記電動機の回転速度の直接検出に代え
パルスエンコーダ出力パルスの積算による電動機回転角
の総和の演算を用いるものである。

更に本発明は、前記電動機の速度Ｎ１からＮｃｌへの減
速期間中の適当な短期間において、前記インバータによ
る前記電動機への減速指令と前記パルスエンコーダ出力
パルスの演算による該電動機の減速特性演算値との差か
ら前記ＧＤ２をサンプリング推定し、該推定結果に従っ
て前記電動機回転角総和に対応する設定パルス数の自動
増減補正を行い、前記負荷の状態変動に応じ前記制動の
開始時期の自動修正を行って該負荷の位置決め精度の向
上を図るものである。

なお前記のパルス演算等の諸演算を前記インバータ自体
の制御用諸演算と共用のマイクロプロセッサにおいて行
うことが可能である。

〔実施例〕

以下この発明の実施例を第１図の回路図に従い前記第２
図を参照して説明する。

第１図において、１は台車等の機械的負荷を駆動する交
流電動機、２は該電動機に連動されたパルスエンコーダ
、３は前記電動機の速度制御と直流制動とを行うインバ
ータであり交流電源の整流部３１と平滑コンデンサＣ７
と直流を所要交流に変換する逆変換部３２と位置決め制
御回路３３と図示していない速度制御回路等から成る。

ここに位置決め制御回路３３は、前記負荷が前記第２図
に示すリミットスイッチＬＳ、に到達時点以降光せられ
る制動準備信号Ｓｂｌにより閉路されるスイしチＣＩ　
と同じく開路されるスイッチＣ２と、前記パルスエンコ
ーダ２の出力するパルス数信号Ｓ、を前記スイッチＣＩ
を経由して受けこれを積算すると共に該積算結果が前記
スイッチＣ２を経由して受けたリセット信号Ｓｒによっ
てリセットされる積算部３３ａと、該積算部の出力する
積算パルス数信号Ｐを受けその設定パルス数信号Ｐ、と
の比較演算を行いＰ≧Ｐｓ状態にて制動開始信号Ｓｂ２
を発する比較部３３ｂとから成る。前記信号Ｓｂ２は図
示していない前記の速度制御回路に入力され該回路を介
する前記電動機１に対する直流制動を指示するものであ
る。

また前記の制動開始時期を決定する設定パルス数信号Ｐ
６は、前記負荷の状態変化に伴う前記電動機回転系総合
の減速特性の変化に応じて修正され、例えば定格負荷状
態に対応する設定パルス数を負荷軽減と共に増大させ、
前記制動開始時期の適正化を図る。

なお前記の電動機回転系総合の減速特性は図示していな
い減速特性演算回路にて演算される。該演算回路は、イ
ンバータ出力周波数の例えば直線的な低減指令に対応す
る電動機回転数の時間的変化模様を、前記低減指令継続
中の適当な短時間において、前記パルスエンコーダの出
力パルス数の積算値により検出し、該積算値の前記低減
指令に対する時間遅れを演算し、前記負荷の荷重状態に
より変動する該時間遅れに関しその基準負荷状態に対応
する値からの偏差を演算し、該偏差に対応して前記パル
ス数信号Ｐ、に対する補正数ΔＰ８をその極性を含め演
算出力するものである。

従って前記パルス数信号Ｐ８は、手動にて基準パルス数
Ｐ　ｓｏを設定する図示していない基準パルス数設定部
と同じく図示していないパルス数加減演算部とにより、
前記補正信号ΔＰ、を用いてＰ、＝Ｐ、。＋ΔＰＳの如
く作成される。

なおまた前記諸演算部、演算回路は前記速度制御回路と
共にマイクロプロセッサにおいて総合構成することがで
きる。

〔発明の効果］ 本発明によれば、交流電動機により駆動される台車の如
き機械的負荷の停止位置決め制御において、前記電動機
に連動したパルスエンコーダの出力パルスを用いて速度
制御を行うインバータによる前記電動機に対する減速制
御後の直流制動開始時期決定に関連し、前記電動機の所
定低速状態への到達検出に代えて、該低速状態にて当然
到達すべき前記負荷の位置の検出を用い、更に該位置の
検出を前記パルスエンコーダの出力パルス数の積算で得
た前記電動機の回転角度の総和の比較演算により行い、
且つ該比較演算の基準値を前記負荷を含む電動機回転系
総合の減速特性に従って自動修正することにより、前記
負荷の荷重変化に対し制御用リミットスイッチの位置再
調整等を行うことなく前記負荷位置決めの一層の′正確
化を図ることができる。

更に前記位置決めに関連した諸演算を前記インバータの
速度制御回路用に設けたマイクロプロセッサを共用して
行わすことにより、前記の如き簡易位置決め機能の附加
に伴う前記インバータの大形化、高価格化を避けること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す回路図、第２図は従来
技術による位置決め制御に対応する動作波形図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）その駆動対象交流電動機の速度制御用に該電動機に
   連動されるパルスエンコーダからのパルス信号を用いる
   インバータにおいて、前記パルス信号を入力としその入
   力パルス数を積算するパルス積算手段と、パルス数設定
   手段と、前記パルス積算手段の出力する積算パルス数が
   前記パルス設定手段による設定パルス数以上になった場
   合にその出力を発するようにパルス数間の比較演算を行
   うパルス数比較手段とを備えて成り、更に前記電動機の
   駆動する機械的負荷の所定停止位置までの移行途上にあ
   り且つ該所定停止位置から前記設定パルス数に対応して
   決定された距離に位置する演算開始指令位置を別途設定
   し、前記負荷の停止位置決め指令により前記電動機を所
   定の低速に減速して前記負荷を低速移行させ、該負荷が
   前記演算開始指令位置に達すると前記電動機を所定の減
   速率にて再度減速させると共に前記のパルス積算手段と
   パルス数設定手段とパルス数比較手段とを作動させ、以
   後、前記の如きパルス数積算値がその設定パルス数以上
   になると共に出力される前記パルス数比較手段の出力信
   号により前記インバータを介した前記電動機に対する直
   流制動を開始し前記負荷のその所定位置での停止を図る
   ことを特徴とする位置決め機能付インバータ。 ２）請求項１記載の位置決め機能付インバータにおいて
   、前記負荷の停止位置決め指令による前記インバータを
   介した前記電動機の所定低速への減速途上において、該
   インバータの減速指令に対する電動機速度の時間的追従
   特性からその特性に変動のある前記負荷を含む電動機回
   転系総合の減速特性を所定短時間内にサンプリング演算
   する減速特性演算手段を設け、該演算手段により演算推
   定された前記電動機回転系総合の減速特性に従って前記
   パルス数設定手段による設定パルス数に対する所定の自
   動増減補正を行うことを特徴とする位置決め機能付イン
   バータ。