JPH06100934B2 - 電動機の停止位置制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、電動機で駆動される工作機械の主軸などを
定位置で停止させる電動機の停止位置制御装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第７図は、従来の速度検出器と位置検出器を同一の検出
器とする停止位置制御装置の構成を示すブロツク構成図
である。

図において、（１）は電動機、（２）は速度制御回路、
（３）は電力変換回路、（4a）は速度検出回路、（6a）
は速度検出、位置検出用の90゜の位相差を持つパルス列
A,B相と、特定位置信号（以降Ｚ相という）を出力する
速度，位置検出器、（17）はパルス列A,B相の立ち上
り，立ち下りを、一定幅のパルス列に変換する位置検出
用パルス発生回路、（7a）は位置検出回路、（10）は一
定の低速速度指令を与える一定速度指令回路、（12）は
定位置停止動作の制御を行う定位置停止制御回路、（1
3），（14），（15）は速度制御回路に与える速度指令
値を切換えるスイツチ、（16）はクランプ回路である。

又、第６図は停止動作における時間−電動機速度の関係
を示すグラフである。

次に、動作について説明する。外部から定位置停止指令
が与えられない時は、定位置停止制御回路（12）はスイ
ツチ（13）を閉じ、速度制御回路（２）には外部速度指
令が与えられる。この外部速度指令と、速度検出回路
（4a）の出力である電動機速度との偏差により速度制御
回路（２）は、電動機（１）に与えるべき電力、周波数
等の制御量を算出する。電力変換回路（３）は、この制
御量をもとに電力変換し、電動機（１）を駆動する。こ
の時、速度，位置検出器（6a）は、90゜の位相差を持つ
Ａ相,B相のパルス列と、特定位置に達した時に１パルス
の特定位置信号（Ｚ相）を出力する。速度検出回路（4
a）はカウンタ、D/A変換器より成り、Ａ相,B相のパルス
列の周波数より、速度に比例した電圧に変換する。こう
して得られた電動機の速度を速度制御回路（２）へ与え
ることにより、速度制御ループを構成する。

次に、第６図で示す、Ｉ時点で、外部から定位置停止指
令が与えられると、定位置停止制御回路（12）は、スイ
ツチ（13）を開き、スイツチ（14）を閉じる。すると、
一定速度指令回路（10）により、低速の一定速度指令
（以降、オリエント速度という）が与えられ、電動機
（１）をこの速度になるよう駆動する。定位置停止制御
回路（12）はオリエント速度に達した後、速度，位置検
出器（6a）のＺ相の信号により、位置検出回路（7a）を
プリセツトする。位置検出用パルス発生回路（17）は、
速度・位置検出器（6a）のＡ相,B相の立ち上り、立ち下
りに同期したパルス列を発生する。位置検出回路（7a）
は、定位置停止制御回路（12）のプリセツト信号に同期
して外部から与えられる停止位置データをカウンターに
セツトし、以降、位置検出用パルス発生回路（17）から
のパルス列によりカウンターを減算する。定位置停止制
御回路（12）は、位置検出回路（7a）の出力データがあ
る一定値に達したら（第６図II時点）、スイツチ（14）
を開き、スイツチ（15）を閉じる。従って、速度制御回
路（２）には、位置検出回路（7a）のカウンター値に応
じた速度指令値がクランプ回路（16）を経て与えられ
る。クランプ回路（16）では、速度指令値がクランプ値
よりも大きい時は、クランプ値が速度指令として与えら
れ、クランプ値よりも小さい時は、カウンターの値に応
じた速度指令が与えられる。こうして、位置検出回路
（7a）の出力に応じて電動機（１）が減速され、位置検
出回路（7a）の出力が零となった所で、速度指令は零と
なり、電動機（１）は目標とした定位置で停止するので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の速度及び位置検出器が同一のパルスエンコーダを
用いた電動機の停止位置制御装置は、以上のように構成
されているので、電動機の速度検出の精度や停止位置の
精度を向上させる為には、速度及び位置検出器の一回転
当りの出力パルス数を増すことが必要で、このために速
度及び位置検出器が高価になり、又、周波数特性の面か
ら高速運転ができないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、高価な速度及び位置検出器を必要とすることな
く、また電動機の高速運転が可能な電動機の停止位置制
御装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る電動機の停止位置制御装置は、電動機の
速度及び軸の回転位置を検出する検出器を有し、定位置
停止指令と検出器からの検出信号に従って電動機を定位
置に停止させる電動機の停止位置制御装置において、互
いに90゜位相が異なるA,B2相の正弦波と特定位置信号を
出力する正弦波エンコーダと、２相の正弦波を用いて45
゜を含む90゜毎の特定角度でパルス信号を出力するパル
ス発生回路と、２相の正弦波を特定角度で選択し、選択
された正弦波のゼロクロス点を中心にした信号レベルの
変化の大きい箇所を用いて位相を検出する位相検出器と
を備え、パルス発生回路の出力パルスの計数値及び位相
検出器が検出した位相を用いて検出信号を算出するもの
である。

〔作用〕

この発明においては、互いに90゜位相が異なるA,B2相の
正弦波及び特定位置信号を出力する正弦波エンコーダ
と、２相の正弦波を用いて45゜を含む90゜毎の特定角度
でパルス信号を出力するパルス発生回路と、２相の正弦
波を特定角度で選択し、選択された正弦波のゼロクロス
点を中心にした信号レベルの変化の大きい箇所を用いて
位相を検出する位相検出器とを備え、パルス発生回路の
出力パルスの計数値及び位相検出器の出力位相を用いて
検出信号を算出するから、検出器の一回転当りの出力波
数が少なくても、十分な速度検出精度と位置検出精度が
得られる。よって、安価でしかも、検出器出力の周波数
特性の観点から電動機の高速運転が可能となる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例である電動機の停止位置制御装
置を示すブロツク構成図で、第４図に示すものと同一又
は相当部分は、同一符号を用いて表示してあり、その詳
細な説明は省略する。第１図において、（６）は速度及
び位置（以下、速度・位置と記す）検出器で、90゜の位
相差を持つA,B2相の正弦波と特定位置を電動機軸が占め
た時１パルスの信号を出す特定位置信号（Ｚ相）を出力
する正弦波エンコーダである。（８）は速度・位置検出
器（６）の出力信号A,B相を受け、45゜,135゜,225゜,31
5゜の位相の時にパルスを発生するパルス発生回路、
（９）は位相検出器で、第３図に示すように、前記A,B
相の選択回路（9a）、A,B相の位相を得る為のA/D変換器
（9b）及びデジタル値を位相に変換する為のテーブル
（9c）からなる位相検出器である。（４）はパルス発生
回路（８）と位相検出器（９）の出力により、電動機
（１）の速度を算出する速度検出回路、（７）は同じ
く、パルス発生回路（８）と位相検出器（９）の出力よ
り電動機（１）の軸の位置を算出する位置算出回路であ
る。又第２図において、（ａ），（ｂ），（ｃ）は、速
度・位置検出器（６）の出力波形、（ｄ）はパルス発生
回路（８）の出力信号を示す波形、（ｅ）は位相検出器
（９）の出力を示し、A,B2相の正弦波を45゜,135゜,225
゜,315゜で選択し、選択された正弦波のゼロクロス点を
中心にした信号レベルの変化の大きい箇所を用いて位相
を検出している。

次いで、上記第１図に示す一実施例の動作について説明
する。外部から定位置停止指令が与えられていない時
は、上述したような第７図に示す従来装置と同様の動作
を行う。ただし、速度検出回路（４）は、単位時間ごと
に速度を検出し、単位時間当りにパルス発生回路（８）
から送られて来るパルス総数と、位相検出器（９）から
得られる位相により、速度を算出する。つまり、１回転
当りＮ個の波数を持つ正弦波エンコーダの場合、単位時
間T_ST（秒）当りのパルス発生回路（８）の総出力パル
ス数がＰ個であると、（１）式で求められる。

次に、速度の求め方の原理について述べる。

T_ST秒間に位相は、第４図に示すように、 360×波数ｎ＋（360゜−ｘ゜＋ｙ゜）となる ここで、ｘ゜：前回位相 ｙ゜：今回位相 電動機１回転当り位相は 360゜×Ｎ 従って、T_ST秒間の電動機（１）の回転数は（２）式で
求められる。

１分間当りの電動機回転数は（３）式で求められる。

なお、＊印は位相検出器（９）の出力（ｅ）の値である
ことを示している。

この発明では、位相は第２図に示すように、０〜360゜
をパルス＋位相^＊（−45゜〜45゜）に変換して求めてい
る。従って、電動機速度は、具体的には（１）式で求め
られる。

このようにして、速度制御回路（２）、電力変換回路
（３）、電動機（１）、速度・位置検出器（６）、パル
ス発生回路（８）、位相検出器（９）、速度検出回路
（４）の速度制御ループを構成する。

次いで、外部から定位置停止指令が与えられると、上述
したように、定位置停止制御回路（12）のシーケンスに
従い、スイツチ（13）を開き、スイツチ（14）を閉じる
ことにより電動機速度は、オリエント速度になる。オリ
エント速度に達した後、速度・位置検出器（６）のＺ相
の信号に同期して定位置停止制御回路（12）の指示で位
置算出回路（７）は電動機（１）の位置の算出を始め
る。位置の算出は（４）式で求められる。

位置算出の原理は、第５図からわかるように で求められる。

所で、上述のように位相は第２図に示すように、０〜36
0゜をパルス＋位相^＊（−45゜〜45゜）に変換して求め
ているから電動機の位置（回転角度）は具体的には
（４）式で求められる。

そこで、位置算出回路（７）は、パルス発生回路（８）
のパルス数積算と位相検出器（９）の位相とにより、電
動機軸の位置が計算でき、外部から与えられる目標位置
と、電動機軸の位置の差（位置偏差）に応じた速度指令
を、出力する。定位置停止制御回路（12）は、位置算出
回路（７）の位置偏差がある一定値に達したら、スイツ
チ（14）を開き、スイツチ（15）を閉じる。従って、速
度制御回路（２）には、位置算出回路（７）の位置偏差
に応じた速度指令値が、クランプ回路（16）を経て、与
えられる。クランプ回路（16）では速度指令値がクラン
プ値よりも大きい時は、クランプ値が速度指令として与
えられ、クランプ値よりも小さい時は、位置偏差に応じ
た速度指令が与えられる。こうして位置算出回路（７）
の出力に応じて、電動機（１）は減速され、位置算出回
路（７）の出力が零となったところで、速度指令は零と
なり、電動機（１）は目標とした定位置で停止する。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、互いに90゜位相が異な
るA,B2相の正弦波と特定位置信号を出力する正弦波エン
コーダと、２相の正弦波を用いて45゜を含む90゜毎の特
定角度でパルス信号を出力するパルス発生回路と、２相
の正弦波を特定角度で選択し、選択された正弦波のゼロ
クロス点を中心にした信号レベルの変化の大きい箇所を
用いて位相を検出する位相検出器とを備え、パルス発生
回路の出力パルスの計数値及び位相検出器の出力位相を
用いて検出信号を算出するから、検出器の一回転当りの
出力波数が少なくても、高い速度検出精度と位置検出精
度が得られ、逆に出力波数が少ないので周波数特性の面
から電動機の高速運転が可能であるという効果がある。
即ち、電動機の高速運転においても検出器の低分解能化
が防止され、高い検出精度が得られるという効果があ
る。

また、出力波数が少ないことから検出器が安価に出来る
という効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による電動機の停止位置制
御装置を示すブロツク構成図、第２図はこの発明の一実
施例の動作を説明するための各部の波形図、第３図は位
相検出器の詳細を示すブロツク図、第４図は速度の求め
方の原理を示す波形図、第５図は位置の求め方の原理を
示す波形図、第６図は停止位置制御装置における時間−
電動機速度の様子を示す説明図、第７図は従来の電動機
の停止位置制御装置を示すブロツク構成図である。 図において、（１）……電動機、（２）……速度制御回
路、（３）……電力変換回路、（４）……速度検出回
路、（６）……速度・位置検出器、（７）……位置算出
回路、（８）……パルス発生回路、（９）……位相検出
器、（10）……一定速度指令回路、（12）……定位置停
止制御回路、（13），（14），（15）……指令速度切換
スイツチ、（16）……クランプ回路、（17）……位置検
出用パルス発生回路である。 なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機の速度及び軸の回転位置を検出する
   検出器を有し、定位置停止指令と前記検出器からの検出
   信号に従って前記電動機を定位置に停止させる電動機の
   停止位置制御装置において、 互いに90゜位相が異なるA,B2相の正弦波と特定位置信号
   を出力する正弦波エンコーダと、 前記２相の正弦波を用いて45゜を含む90゜毎の特定角度
   でパルス信号を出力するパルス発生回路と、 前記２相の正弦波を前記特定角度で選択し、選択された
   正弦波のゼロクロス点を中心にした信号レベルの変化の
   大きい箇所を用いて位相を検出する位相検出器とを備
   え、 前記パルス発生回路の出力パルスの計数値及び前記位相
   検出器が検出した位相を用いて前記検出信号を算出する
   ことを特徴とした電動機の停止位置制御装置。