JPH0445848B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電動機を用いた定圧力制御装置、特に
電動機出力の負荷への伝達機構に取り付けられた
圧力センサにより負荷にかかる圧力（又はトル
ク）を検出しながら、圧力指令に応じて電動機出
力による負荷への圧力を一定に制御する装置に関
するものである。

［従来の技術］ 外部から与えられた圧力（又はトルク）指令に
対応して電動機を所定のトルクに駆動制御して負
荷に所定の圧力を加えると定圧力制御装置が従来
から知られており、例えば工作機、射出成形機等
に応用されている。

第４図は常時精度の高い定圧力制御を行うこと
ができる従来のクローズループの定圧力制御装置
の一例を示したものである。同図において、電動
機１の出力軸には剛性の低い伝達機構２が取り付
けられており、電動機１の駆動力はこの伝達機構
２を介して加工物などの負荷３に伝達され、負荷
３は一定圧力で押圧されることになる。上記の伝
達機構２と負荷３との間には圧力センサ４が取り
付けられており、圧力センサ４から出力された圧
力検出信号は、変換回路５により電圧信号から成
る圧力検出信号e_pに変換されて加算点６に供給さ
れる。また、加算点６には圧力指令回路７から圧
力指令に応じた電圧レベルから成る圧力指令信号
e_piが供給される。この結果、加算点６からはe_pi
−e_p＝Δe_pなる誤差信号が出力され、該誤差信号
は圧力制御増幅器８により増幅されて速度指令信
号Δe_ppとして加算点９に供給される。

また、電動機１には速度センサとして速度発電
機１０が直結されており、この速度発電機１０に
より検出された速度検出信号は変換回路１１によ
り電圧信号から成る速度検出信号e_oに変換されて
加算点９に供給される。この結果、加算点９から
はΔe_pp−e_o＝Δe_oなる誤差信号が出力され、該誤
差信号Δe_oは速度制御増幅器１２により増幅され
て電流指令信号Δe_opとして加算点１３に供給され
る。

更に、電動機１の出力トルクを決定する入力電
流検出器１４により検出され、電流検出器１４か
らの電流検出信号は変換回路１５により電圧信号
から成る電流検出信号e_iに変換されて加算点１３
に供給される。この結果、加算点１３からはΔe_op
−e_i＝Δe_iなる誤差信号が出力され、該誤差信号
Δe_iは電流制御増幅１６によりΔe_ipに増幅された
後、電力変換器１７に供給される。

電力変換器１７はサイリスタを使用した点弧制
御回路又はトランジスタを使用したパルス幅制御
回路により構成され、前記信号Δe_ipに基づいて電
動機１に所定の電流を供給して電動機１を駆動す
るように構成されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、このような従来の定圧力制御装置で
は、圧力指令値の如何に拘らず速度制御増幅器１
２の増幅度が一定に定められていたので次のよう
な問題があつた。今、第５図Ａに示したように、
時刻T₀において圧力指令回路７からステツプ状
の電圧波形をもつ圧力指定信号e_piが出力された
とすれば、負荷３に加わる圧力が該圧力指令信号
に応答する圧力に達するまでの過渡期において
は、負荷３への圧力よりも強くなつたり弱くなつ
たりして変動する。従つて、圧力検出信号e_pは図
示のように減衰振動的に変化する。

この場合、速度制制御増幅器１２の増幅度が一
定であると、圧力指令値が大きい場合に電流指令
信号Δe_opが大きくなり過ぎる結果、圧力指令信号
e_piと圧力検出信号e_pとの誤差信号Δe_pが正の場合
には、伝達機構２は負荷３を必要以上の力（電動
機１の定格トルクの３〜５倍）で押圧し、誤差信
号Δe_pが負の場合には、伝達機構２は負荷３によ
り逆に押し戻されることになる。この結果、剛性
の低い伝達機構２の摺動台は往復動を繰り返し、
負荷３を押圧する圧力は大きく振動を繰り返しな
がら次第に圧力指令値に到達する。

上記の圧力検出信号e_pの行過ぎ量β及び整定時
間ｔは速度制御増幅器１２の出力信号の大きさに
より決定され、圧力検出信号e_pの立上り角αは圧
力制御増幅器８の増幅度により決定されるが、従
来装置のように圧力指定値の如何に拘らず速度制
御増幅器１２の増幅度が一定に定めらている装置
では、圧力指令値が大きいと増幅器１２の出力が
大きくなり過ぎて、負荷にかかる圧力が圧力指令
値に応答するまでの時間が長くなり、また負荷３
に余分の力が加わつたり、伝達機構２に大きい振
動が生ずることなどにより、伝達機構２のギヤ系
の寿命が短くなる欠点があつた。

本発明の目的は、負荷に加える圧力を圧力指令
値に速やかに到達させることができる電動機を用
いた定圧力制御装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明は、電動
機の出力による負荷への圧力を圧力センサで検出
して得た圧力検出信号と圧力指令信号との差信号
を演算増幅して速度指令信号とし、前記電動機の
回転速度を速度センサで検出して得た速度検出信
号と前記設度指令信号との差信号を演算増幅して
電流指令信号とし、前記電動機の入力電流を電流
検出器で検出して得た電流検出信号と前記電流指
令信号のと差信号を演算増幅して得た信号に基づ
いて前記電動機を駆動することにより、前記電動
機の出力による負荷への圧力を一定に制御する電
動機を用いた定圧力制御装置において、前記圧力
指令信号に制御されて該圧力指令信号の大きさに
応じて前記電流指令信号の上限を制限する電流指
令信号制限回路を設けたことを特徴としている。

［発明の作用］ 本発明においては、電流指令信号制限回路が圧
力指令値の大きさに応じて電流指令値の上限を制
限するので、圧力指令値が大きい場合、従来の装
置におけるよりも速度制御における電流指令信号
の大きさが低い値に制限される。したがつて、圧
力制御増幅器の増幅度を上げて速度指令信号を大
きくすることができて負荷にかかる圧力が圧力指
令値に速やかち到達するような定圧力制御を行う
ことができる ［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の実施例を示したもので、同図
において前述の従来装置と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。

本発明において特徴的なことは、圧力指令値の
大きさに応じて電流指令値の上限を制限する電流
指令信号制限回路１８を速度制御増幅器１２に付
加して設けたことである。この電流指令信号制限
回路１８は、第２図に具体的な構成を示したよう
に、増幅器１９及び出力制限回路２０を有してい
て、圧力指令回路７から出力された圧力指令信号
e_piは増幅器１９により、負荷３の剛性及び粘性
を考慮して定められた所定の増幅度で増幅され、
圧力指令信号e_pi′として出力される。出力制限回
路２０は速度制御増幅器１２からの電流指令信号
Δe_op′及び増幅器１９からの圧力指令信号e_pi′を
入力とし、圧力指令値の大きさに応じて電流指令
値の上限が制限される、すなわち、圧力指令値が
小さいときは大きし上限値で制限され、圧力指令
値が大きいときは小さい上限値で制限される電流
指令信号Δe_ol′を出力する。なお、圧力指令信号
e_pi′の極性は電動機１の回転方向により異なるの
で、出力制限回路２０は圧力指令信号e_pi′の絶対
値に応じて出力制限信号をするようにしている。

第３図は上記電流指令信号制限回路１８の入力
信号Δe_op′と出力信号Δe_ol′の関係を、圧力指令信
号e_piの大きさをパラメータにして示した特性曲
線図である。同図に見られるように、圧力指令信
号e_piが大きくなるほど入力信号の低値で出力信
号の大きさが制限される。この場合の出力信号の
飽和値e_zは、第２図の出力制限回路２０における
ツエナーダイオード２０ｄのツエナー電圧により
定まる値である。

このように本実施例では、電流指令値が圧力指
令値の大きさに応じて制限されるので、圧力指令
値が大きい場合、第４図の装置におけるよりも速
度制御における電流指令信号の大きさが低い値に
制限される。そこで、逆に圧力制御増幅器８の増
幅度を上げて速度指令信号Δe_pp′を大きくするこ
とができる結果、圧力指令に対する負荷への圧力
応答特性は、第５図Ａに対して第５図Ｂに示した
ように改善される。即ち、両図の特性を比較して
わかるように、圧力応答に示す圧力検出信号曲線
と立上りは角はα′＞αとなり、整定時間はt′＜ｔ
となる。従つて、負荷にかかる圧力が圧力指令値
に速やかに到達するように定圧力制御を行うこと
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、圧力指
令値の大きさに応じて電流指令値の上限を制限す
るように構成したので、圧力制御増幅器の増幅度
を上げて速度指令信号を大きくすることができ
て、負荷にかかる圧力が圧力指令値に速やかに到
達するような定圧力制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図は第１図における電流指令制限回路の具体的
な構成例を示す回路図、第３図は電流指令信号制
限回路の特性例を示す特性曲線図、第４図は従来
の定圧力制御装置の一例を示すブロツク図、第５
図Ａは第４図の従来装置における圧力指令に対す
る負荷にかかる圧力の応答特性を示す特性曲線
図、第５図Ｂは前記の実施例における圧力指令に
対する負荷にかかる圧力の応答特性を示す特性曲
線図である。 １……電動機、２……伝達構成、３……負荷、
４……圧力センサ、７……圧力指令回路、８……
圧力制御増幅器、１０……速度センサとしての速
度発電機、１２……速度制御増幅器、１４……電
流検出器、１６……電流制御増幅器、１７……電
力変換器、１８……電流指令信号制限回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電動機の出力による負荷への圧力を圧力セン
   サで検出して得た圧力検出信号と圧力指令信号と
   の差信号を演算増幅して速度指令信号とし、前記
   電動機の回転速度を速度センサで検出して得た速
   度検出信号と前記速度指令信号との差信号を演算
   増幅して電流指令信号とし、前記電動機の入力電
   流を電流検出器で検出して得た電流検出信号と前
   記電流指令信号との差信号を演算増幅して得た信
   号に基づいて前記電動機を駆動することにより、
   前記電動機の出力による負荷への圧力を一定に制
   御する電動機を用いた定圧力制御装置において、
   前記圧力指令信号に制御されて該圧力指令信号の
   大きさに応じて前記電流指令信号の上限を制限す
   る電流指令信号制限回路を設けたことを特徴とす
   る電動機を用いた定圧力制御装置。