JPH0443965A - 回転体の停止検知センサー - 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、予め設定された所定の回転角度位置に達する
までは一方向りこ回転させ、制御目標位置となる所定の
回転角・眞位置に到達する手前で減速制動させた後、そ
の回転角度位置を中心として減衷振動をさせながら最後
には停止させる回転体の回転位置制御方法において好適
に使用される回転体の停止検知センサーに関する。

［！！脛を解決するための手段］ 本出願人は、先に機械的にも堅牢な上に正逆転間欠駆動
を高い精度で鯛時に行えるようにした回転制御機構とそ
の制御システムを提案したが、本発明は、このような先
願に係る回転駆動制御システムにおける回転角度位置制
御の終了を報知して、他のシーケンス制御システムの制
御動作に連携させる場合に好適に使用される停止検知セ
ンサーを提供することを目的としている。

［！！題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためにｔＩ案される本発明は、回転
体の回転につれてパルス信号を発生するパルス発生手段
と、このパルス発生手段より発生されたパルス信号を計
数し、予め設定された回転角度位置に到達したときには
位置到達信号を保持出力する計数保持持回路と、この計
数保持回路から位置到達信号が出力された後は、上記パ
ルス発生手段から出力されるパルス信号が所定時間途絶
えた時点で停止検知信号を出力するようにした論理回路
とを備えたことを特徴としている。

［作用］ 本発明の停止検知センサーによれば、回転体が予め設定
された回転角度位置に到達すれば計数保持回路からは位
置到達信号が出力されるが、パルス発生手段は回転体が
その回転角度位置に到達した後、減衰振動を始めても回
転を継続している限りパルス信号を連続して発生する。

ところが、減衰振動の結果、回転体が停止するとパルス
発生手段からのパルス信号は途絶えるので、このパルス
信号の途絶えが所定時間継続したときにはじめて停止検
知信号が出力される。

したがって、このような本発明センサーを使用すれば、
回転体の位置制御が確実に終了した時点で検知信号を出
力させて他のシーケンス制御に移行できるので、シーケ
ンス制御の移行を的確にかつ安全に行なうことができる
。

また、このような本発明センサーを使用する場合、パル
ス信号の途絶えたことを監視する時間幅は長ければ長い
程確実な停止状態を検知することができるが、実際の使
用時には回転体に加わる負荷の慣性力などを考慮して最
適な値に設定される。

［実施例コ 以下に、添付図面とともにその一実施例を説明する。

第１図は本発明の停止検知センサーＡの内部回路の構成
を示したもので、第２１！ｌはその各部の動作を示した
タイムチャートである。

第１図に示した実施例では、パルス発生手段２Ａはパル
スエンコーダで構成されており、計数保持回路３Ａはパ
ルスエンコーダ２Ａからのパルス信号を計数する減算用
カウンタ３ａと、回転体５の制御目標位置となる角度位
置を設定するデジタルスイッチなどで構成された制御Ｉ
ｊ目標位置データ設定１１３ｂと、減算用カウンタ３ａ
の計数値が予めこの制御目標位置データ設定器３ｂによ
って設定された制御目標位置に到達して０出力信号を出
したときに、　［Ｈ］レベル信号を目標位置到達信号と
して保持出力するＲＳフリップフロップ３ｃとを組み合
わせて構成されている。

減算用カウンタ３ａは、回転体６の位置制御の開始時に
は、後述するリトリガブルマルチバイブレータと同様に
初期リセット信号が送られた後、上記したデータ設定ｔ
ａｂによって設定された制御目標値に相当する計数値デ
ータがプリセットされるようになっている。

一方の論理回路４Ａは、パルスエンコーダ２Ａより出力
されて来るカウントパルスによってリトリガされ、その
時定数を外付は抵抗ＶＲによって可変設定できるように
されたリトリガブルマルチバイブレータ４ａと、このリ
トリガブルマルチバイブレータ４ａからのＦ出方と上記
したＲＳフリップフａツブ３ｃのＱ出力とを人力するＡ
ＮＤゲ−）４ｂを組み合わせて構成されている。

パルス発生手段２Ａ、　　計数保持回路３Ａ、　　論理
回ｉ？ｉ！１４Ａは、以上の実施例以外に種々の変更態
様をもって実施できることはいうまでもない。

このような構成によれば、回転体５が第３図（ａ）〜（
ｂ）に示したように、制御量始点０より一方向に回転し
て制御目標位置Ｔに到達すると、減算用カウンタ３　ｇ
！！０出力信号を出力するので、この０出力信号によっ
てＲＳフリップフロップ３Ｃはセットされて、Ｈレベル
のＱ出力を制御目標位置到達信号として出力するが、リ
トリガブルマルチバイブレータ４ａは、その外付は抵抗
ＶＲによって予め設定された時定数に応じた時間内にパ
ルス発生手段よりカウントパルスが送出されて来る限り
Ｆ出力を［Ｌ］に保持する。

したがって、回転体５が制御目標位置に到達しても、回
転体５が停止していない限りＡＮＤゲート４ｂの出力は
［Ｈ］レベルに反転することはなく停止検知信号を出力
することがないが、回転体５が制御目標位置Ｔに到達し
、第３図（ｃ）〜（ｄ）に示したように、減衰振動を起
こした後に停止すると、パルスエンコーダ２人からのリ
トリガブルマルチバイブレータ４ａへのパルス信号の送
出は停止されるので、リトリガブルマルチバイブレータ
４ａは設定された時間τの後、リセットの状態となって
Ｆ出力を［Ｈ］に反転させ、ＡＮＤゲー）４ｂはこの時
点で初めて［Ｈ］レベルの停止信号を出力して回転体５
の停止を検知する。

第２図のａ）〜ｆ）は、第１図に示した各部の動作をタ
イムチャートをもって示すもので、ａ）はロータリエン
コーダから出力されるパルス信号、ｂ）は減算カウンタ
の動作説明図、Ｃ）は減算カウンタの０出力パルス、ｄ
）はＲＳフリップフロップのＱ出力、ｅ）はリトリガブ
ルマルチバイブレータのＦ出力、　ｆ）はＡＮＤゲート
から出力される停止検知信号をそれぞれ示している。

なお、以上の実施例では、回転角度位置を検出するのに
、減算用カウンタを用い、このカウンタで制御目標位置
を検出する構成としているが、後述するように制御目標
位置に到達する手前の′１１．２の減速位置に達した時
点で位置到達信号を保持出力させる構成としてもよく、
この場合には、制御目標位置データ設定器の代わりに第
２の減速位置データ設定器を使用し、この減速位置デー
タ設定器に設定された計数値をカウンタで計数する構成
とすればよい。

このようなものでは、出力軸が制御目標位置に達せず、
減衰制動の加えられた状態で停止した場合にも検知でき
る。

本発明は、これらの例に限られず、カウンタ回路で保持
信号を出力させる回転角度位置を設定し、カウンタ回路
に計数されるパルス信号が所定時間途絶えた時点で回転
体の停止状態を検出できるものであればよい。

ついで、以上に示した本発明センサーの使用例を説明す
る。

第４図（ａ）〜（Ｃ）は、回転体を減衰振動させて制御
目標位置に停止させる回転間欠制御を行なう場合に使用
される回転制御機構の概略構成を、その動作とともに示
したものである。

この回転制御機構Ｂは、図に見るように、フレーム９に
水平に軸承された入力軸３のフレーム９より突出した一
端には、主クラツチ機構２ａを設け、このクラッチ機構
２ａの断接によりプーリ１ｄの回転力を人力軸３に伝達
したり、遮断させたりするようになっており、プーリ１
ｄは電動モータなとの回転駆１日の回転軸１ａとの間に
掛は渡されたベル）ｌｃにより回転力を受けてフリーに
回転するようになっている。

フレーム９内に軸承された人力軸３には、各々が同じ歯
数の傘歯車４ａ、４ｂに固着された第１゜第２の制御ク
ラッチ機構２ｂ、２ｃが、この入力軸３を貫通するよう
にして設けられ、この第１゜第２の制御クラッチ機構２
ｂ、２ｃに対向するようにして固着された第１．第２の
傘歯車４、ａ、　　４ｂの各々には、ブレーキ機構７を
介して出力軸６に固着された別の第３の傘歯車４ｃが直
交するようにして噛合している。

したがって、出力軸５はフレーム９内で水平に軸承され
た入力軸３に対して直交するようにしてフレーム９より
突出した構造となっている。

第１．第２の制御クラッチ機構２ｂ、２ｃは、回転駆動
源の種別や特性に応じて単板クラッチやパウダークラッ
チで構成され、いずれもその断接によりｖ、１．第２の
傘歯車４ａ、４ｂを入力軸３に連結、遮断させる。また
、ブレーキ機構７はその作動時にブレーキシューで出力
軸５を挟圧して出力軸５の回転を停止させるようになっ
ている。

このような第１．第２のクラッチ機構２ｂ、２Ｃや主ク
ラツチ機構２ａ及びブレーキ機構７には、電気信号によ
って瞬時に動作する急速励磁式のものが望ましく採用さ
れ、その場合、シーケンサなどから送られて来る指令信
号によって作動するクラッチ制御回路やブレーキ制御回
路によって制御がなされる。

このような回転制御機構Ｂによれば、回転駆動源を一方
向に連続回転させたままで次のような制御が可能である
。

（正転動作） 主クラツチ機構２ａｌｔＯＮし、第１の制御クラッチ機
構２ｂ１ｔＯＮとし、第２の制御クラッチ機構２ｃをＯ
ＦＦにする。

すると、プーリ１ｄを介して伝達された駆動源１の回転
力は主クラツチ機構２ａを介して人力軸３に伝達され、
入力軸３の回転力は′ａ１の制御クラッチ機構２ｂを介
して第１の歯車機構４ａに伝達されるが、第２の制御ク
ラッチ機構２ｃがＯＦＦであるため第２の歯車機構４ｂ
には伝達されないので、人力軸３０回転力は第１の歯車
機構４ａのみに伝達され、この回転力は更に第１の歯車
機構４、ａに噛合った第３の歯車機構４Ｃに伝達されて
出力軸５を正転方向に回転させる。また、このとき第２
の歯車機構４ｂは、第３の歯車機構４ｃの回転力を受け
て従動する（以上、第４Ｑ！１（ａ）参Ｉｌ＋）。

（逆転動作） 主クラツチ機構２ａをＯＮにし、第１の制御クラッチ機
構２ｂをＯＦＦとし、第２の制御クラッチ機構２ｃをＯ
Ｎにする。

すると、プーリｌｄを介して伝達された駆動ｆｉｌの回
転力は主クラツチ機構２ａを介して入力軸３に伝達され
、入力軸３の回転力は第２の制御クラッチ機構２Ｃを介
して第２の歯車機構４ｂに伝達されるが、第】の制御ク
ラッチ機構２ｂがＯＦＦであるため第１の歯車機構４ａ
には伝達されないので、人力軸３の回転力は第２の歯車
機構４ｂのみに伝達され、この回転力は更に第２の歯車
機構４ｂに鴫合った第３の歯車機構４ｃに伝達されて出
力軸５を逆転方向に回転させる。また、このとき第１の
歯車機構４ａは、第３の歯車機構４ｃの回転力を受けて
従動する（以上、第４図（ｂ）＃Ｎ）。

（停止動作） 主クラツチ機構２ａをＯＮＬ／、第１の制御クラッチ機
構２ｂをＯＮとし、第２の制御クラッチ機構２ｃをＯＦ
Ｆにして正転動作させていた状態から停止させる場合を
説明すると、主クラツチ機構２ａをＯＦＦにし、同時に
第２の制御クラッチ機構２ＣもＯＮにする。

二の状態では、プーリｌｄを介して伝達された駆動源の
回転力の人力軸への伝達は主クラツチ機構２ａによって
遮断されるので人力軸３は慣性により回転を継続するが
、第２の制御クラッチ機構２ｃがＯＮとされたため第２
の歯車機構４ｂが、一方向に回転していた第３の歯車機
構４ｃに噛合うことになる。

この結果、第３の歯車機構４ｃＬｉｉｌ！１の歯車機構
４ａと第２の歯車機構４ｂの双方より反対方向の回転力
を受けて拘束され、バックラッシュを生じることなく瞬
時に停止する（第４図（Ｃ）参Ｍ）。

このような回転側ｌ１ｌＩＩ構Ｂによれば、回転駆動源
を一方向に回転させたままで主クラツチ機構と第１．第
２の制御クラッチ機構及びブレーキ機構を制御すること
によって負荷の接続された出力軸をサーボモータのよう
に制御目標位置を中心として減衰振動させながら任意の
回転角度位置で高い精度で迅速に停止させることができ
る。

すなわち、このような制御システムでは、パルスエンコ
ーダなどから出力されるパルス信号をカウンタ回路部で
計数することにより、出力軸５０回転角度位置を検知し
ており、第５　ｒＭ、　　第７１！ｌに示したように、
出力軸５が予め設定された回転角度位置Ｔに到達する手
間の位置Ｔｌで第１の減速を行なって徐々に速度を低下
させてから、第２の減速位置Ｔ２に到達した後は、制御
目標位置Ｔを中心として出力軸５を減衰振動をさせて制
御目標位１１Ｔの近傍に高い精度で停止させるようにな
っており、いずれかの方向に出力軸５の回転を開始した
後、第１の減速位置ＴＩに這するまでは、回転駆動源１
を人力軸３に連結させて回転を継続させ、第１の減速位
置Ｔ１に至った時点で、回転駆動ｆｉ１を入力軸３より
切り離して第１の制御クラッチ機構２ｂと第２の制御ク
ラッチ機構２ｃをオン状態にして制動を開始する。

この制動は出力軸５が第２の減速値１［Ｔ２に達するま
で行なわれ、その制動期間中において出力軸５の回転速
度が一定値ＲＯより低下した場合には、回転駆動ｌｌ］
を再び入力軸３に連結させ、同時に第２の制御クラッチ
機構２ｃをオフにする制動解除を間欠的に行なって回転
出力の急峻な低下を防止する（ボンピング制動）、そし
て、このようにして、出力軸５の回転速度が緩やかに低
下してゆく間に、第２の減速位置Ｔ２に到達すると、回
転駆動Ｒ１を入力軸３から切り離した状態に保持したま
まで第１．第２の制御クラッチ２ｂ、２ｃを交互にオン
、オフさせて出力軸５を制御目標位置Ｔを中心として正
逆方向に振動させて制御目標位置Ｔに停止させる。

このような制御システムでは、第６図に示したように、
出力軸５の回転速度が次第に減少しながら第２の減速位
置Ｔ２に到達した後、制御目標位置Ｔを通過すれば、出
力軸５に反対方向の力を加えて逆転させ、以後同様な制
御を繰り返すことによって出力軸５を制御目標位置Ｔに
停止させているので、出力軸５が第２の減速位置Ｔ２に
達した後には、出力軸５０回転速度が徐々に低下してゆ
く状態で振動させることになる。このため、サーボモー
タの制御のように制御目標位置Ｔを中心とした減衰振動
による自制動が作用して制御目標位置Ｔに近い位置に高
い精度で停止することになり、回転駆動源を一方向に回
転させたままで、高いトルク出力の得られる回転間欠駆
動機構を正、逆転させたり迅速に停止させることができ
るばかりでなく、高い精度でしかも迅速に間欠駆動制御
することができる。

また、このような制御システムでは、出力軸と人力軸の
回転力の伝達を制御クラッチ機構をオン。

オフさせて行なっているために、大きい負荷が加わった
場合にも、クラッチ機構のすべりによって歯車機構への
余分な外力が加わるのも防止でき、更に１、出力軸に大
きな慣性力を有した負荷が加わった場合にも、迅速に減
衰制動させて停止できる他、大きい負荷が加わってクラ
ッチ機構に滑り摩擦による摩擦熱を生じた場合にも、回
転駆動源の回転を即時に停止できるので、安全性もよい
などの利点がある。

本発明センサーによれば、このような制御システムに使
用でき、その場合、ロータリエンコーダからの出力パル
スを受は取フて計数動作を行なうカウンタ回路部の減算
動作を行なうカウンタの出力信号を処理する構成とされ
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、以上のような構成上の特徴を有するた
めに、回転体を減衰振動させて所定の回転角度位置に停
止させる回転体の位置制御に使用すれば、簡易でかつ的
確に停止状態が検知できるので信頼性が高い上に安全な
停止検知センサーが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明センサーの一実施例における内部回路の
構成を示したブロック図、第２図は第１図の各部の動作
を示したタイムチャート、第３図は回転体の制御動作の
説明図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は回転体制御機構の動作
を説明する機構説明図、第５図は回転体の位置制御動作
を説明するタイムチャート、第６図は減衰振動の制御動
作を説明するタイムチャート、第７図は回転体のより具
体的な動作説明図である。 （符号の説明） ２Ａ　・ ３　Ａ　・ ４　Ａ　・ ５　惨　・ ・停止検知センサー ・・パルス発生手段 ・・計数保持回路 ・・論理回路 ・回転体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一方向に回転させた回転体を、予め設定された制御
   目標回転角度位置の手前で減速させた後、制御目標回転
   角度位置を中心として減衰振動させながら停止させる回
   転体の回転位置制御に使用される停止検知センサーであ
   つて、 回転体の回転につれてパルス信号を発生するパルス発生
   手段と、 このパルス発生手段より発生されたパルス信号を計数し
   、予め設定された回転角度位置に到達したときには位置
   到達信号を保持出力する計数保持持回路と、 この計数保持回路から位置到達信号が出力された後は、
   上記パルス発生手段から出力されるパルス信号が所定時
   間途絶えた時点で停止検知信号を出力するようにした論
   理回路とを備えたことを特徴とする回転体の停止検知セ
   ンサー。