JPH0625934B2

JPH0625934B2 - 回転体の位置決め制御装置

Info

Publication number: JPH0625934B2
Application number: JP60139470A
Authority: JP
Inventors: 真人海野; 裕治横井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1985-06-26
Publication date: 1994-04-06
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPS621014A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、例えば工作機械の主軸等を定位置に停止さ
せるに好適な回転体の位置決め制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］第５図は従来の位置決め制御装置の概略構成図であり、
図中(1)はフィードバック制御系を構成する制御装置、
(2)はこの制御装置の指令によって速度制御される電動
機、(3)は電動機軸、(4)はこの電動機軸(3)に結合され
た歯車、(5)はこれに噛合うもう１つの歯車、(6)は歯車
(5)と結合した回転軸で、工作機械の主軸となるもの、
(7)は回転軸(6)の端部に結合された小歯車、(8)はこれ
に噛合うもう１つの小歯車、(9)は小歯車(8)に結合され
ている位置検出器、(10)は電動機(2)に取付けられ、そ
の回転に応じてパルスを発生するパルスエンコーダであ
る。

第６図はこの位置決め制御装置の詳細な構成を示すブロ
ック図であり、第５図と同一の符号を付したものは同一
の要素を示している。そして、これら以外の(11)は、RO
M,RAM，バッファを備えるマイクロコンピュータで、ス
イッチ類を除き、その機能をブロックで示したもの、(1
2)は位置検出器(9)が１回転して出力するｎパルスを４
逓倍するカウンタ、(13)は位置検出器(9)が１回転して
出力するｎパルスをそのまま計数するカウンタ、(14)は
カウンタ(12),(13)の計数値に基づいて電動機(2)の速度
指令を演算する位置制御回路、(15)はパルスエンコーダ
(10)の出力パルス数を計数してＮビット、例えば８ビッ
トの速度フィードバック信号を出力する速度検出回路、
(16)は位置制御回路(14)から出力される速度指令および
速度検出回路(15)から出力される速度フィードバック信
号の偏差を演算して速度制御信号を電動機(2)に加える
速度制御回路、(17)は減速のための第１の速度指令、(1
8)は第２の速度指令、(19)は停止位置指令、(20)は第１
の速度指令(17)と速度フィードバック信号とが一致した
とき“Ｈ”の信号を出力する速度到達回路、(21)はギヤ
比設定値を読込むギヤ比読込回路、(22)は停止位置指令
(19)を読込む位置データ読込回路、(23)はギヤ比設定
器、(24)は位置ループゲイン回路、(25)はこの位置ルー
プゲイン回路のゲインを設定する位置ループゲイン設定
器である。

以下、この従来の位置決め制御装置の動作を第３図およ
び第６図をも参照して説明する。

先ず、制御装置(1)が電動機(2)に速度制御信号を加える
と、電動機(2)が回転し、歯車(4),(5)の歯数比、すなわ
ち、ギヤ比で決まる速度で回転軸(6)が駆動される。こ
の時、小歯車(7),(8)を介して位置検出器(9)が回動さ
れ、回転軸(6)の位置データが制御装置(1)にフィードバ
ックされる。また、パルスエンコーダ(10)が電動機(2)
の回転に応じた個数のパルス信号を制御装置(1)に加え
る。そこで、制御装置(1)は位置検出器(9)の出力に基づ
いて演算した速度指令と、パルスエンコーダ(10)のパル
スを計数して得られる速度フィードバック信号とを比較
してその差が零になるような速度制御信号を電動機(2)
に加えて回転軸(6)を定位置に停止させる。

ここで、位置検出器(9)は第３図(b),(c),(d)に示すよう
に、回転軸(6)の１回転についてパルスがｎ個含まれ、
互いに位相が異るパルス信号(9a)、パルス信号(9b)と、
回転軸(6)の１回転について１個のパルスが含まれるパ
ルス信号(9c)とが出力される。このうち、パルス信号(9
a),(9b)はカウンタ(12)によってパルス数が４逓倍さ
れ、パルス信号(9c)はカウンタによってそのまま電圧に
対応した値に変換される。

次に、第３図(a)に示したように、時刻t₁にて定位置停
止指令が加えられると、位置制御回路(14)はスイッチSW
1,SW2を閉成して、通常の運転速度よりも小さい第１の
速度指令(17)を速度制御回路(16)に加えると同時に、ギ
ヤ比読込回路(21)によってギヤ比設定値(23)を読込む。
そして、電動機(2)が減速され、時刻t₂にて第１の速度
に到達すると第１の速度指令(17)および速度検出回路(1
5)の速度フィードバック信号が等しくなるので速度到達
回路(20)が“Ｈ”の信号を出力し、この信号の立上がり
のタイミングでスイッチSW5を閉成させる。

このスイッチSW5の閉成によってカウンタ(13)の出力信
号が位置データ読込回路(22)に加えられ、電動機(2)の
正転側はその信号が立上がるタイミングで、逆転側はそ
の立下がりのタイミングでそれぞれ停止位置指令(19)の
読込みと、カウンタ(12)によるパルス信号(9a),(9b)の
４逓倍計数動作とが開始される。そして、カウンタ(13)
の計数値が第１の減速点に対応する値に到達すると、位
置データ読込回路(22)がスイッチSW1,SW2を開放させる
と共に、スイッチSW3,SW4を閉成させる。これによって
第２の速度指令(18)が速度制御回路(16)に加えられると
同時に、ギヤ比設定値がギヤ比読込回路(21)で読込まれ
る。したがって電動機(2)は第２の速度に低下するが、
第２減速点の計数値に到達する時刻t₄で位置データ読込
回路(22)がスイッチSW6を閉成させる。

かくして、停止位置指令(19)および位置検出器(9)のパ
ルス信号(9a),(9b)に基づいて演算される速度指令と、
速度検出回路(15)の速度フィードバック信号とを突き合
わせた偏差によって電動機(2)が速度制御され、停止位
置指令(19)のカウントパルスの位置で回転軸(6)が停止
せしめられる。第７図は位置データ読込回路(22)の処理
手順を示すフローチャートである。

［発明が解決しようとする問題点］従来の回転体の位置決め制御装置は以上のように構成さ
れ、第２減速点から定位置に停止するまでの位置ループ
ゲインと、定位置停止中の位置ループゲインとを同一に
設定しなければならず、このため定位置停止中の位置決
め精度が低く、また、偏位に対する剛性が劣るという問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、回転体の停止位置精度を大幅に向上させ得る
と共に、偏位による剛性を上げ得る回転体の位置決め制
御装置の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る回転体の位置決め制御装置は、回転体が
減速を開始した所定点で動作を開始し、回転体の停止位
置と停止位置指令との偏差が完全に零になった後の時刻
に信号を発生するタイマ回路と、このタイマ回路の信号
に応動して位置ループゲインを高い方に切換え設定し得
る位置ループゲイン切換手段とを備えている。

［作用］この発明においては、回転体の停止位置と前記停止位置
指令との偏差が完全に零になった後の時点で位置ループ
ゲインを高く設定換えすることによって、停止位置精度
および偏位に対する剛性を高める。

［実施例］第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、第６図に示した従来の装置と同一の符号を付した
ものはそれぞれ同一の要素を示している。そして、位置
データ読込回路(22)の出力によって動作を開始し、電動
機(2)の停止位置と予め設定された停止位置指令との偏
差が完全に零になると想定した時点でタイムアップして
信号を出力するタイマ回路(26)と、このタイマ回路(26)
のタイムアップ後、位置ループゲイン回路(24)のゲイン
を高く設定し得る位置ループゲイン切換回路(27)とを新
たに付加した点が第６図と異なっている。ここで、本実
施例の動作を説明を行う前に、タイマ回路(26)からの信
号出力タイミングについて説明する。一般に電動機等の
回転体を減速して停止位置に位置決めを行う場合、回転
体の実位置が目標とする停止位置に達して目標停止位置
に安定するまでの期間、位置のオーバーシュートが発生
することがある。

従って、目標停止位置に達した時点で位置ループゲイン
を高く設定すると、オーバシュート期間においてゲイン
が高くなり過ぎ、振動を誘発する可能性がある。そこ
で、本実施例はオーバシュート期間が過ぎた時点で、タ
イマ回路(26)がタイムアップし信号を位置ループゲイン
切換回路(27)へ出力する。

以下、この実施例の動作を新たに要素を付加した部分を
中心にして第２図乃至第４図をも参照して以下に説明す
る。

第２図(a)に示すように、位置データ読込回路(22)が第
２の減速点に入ったことの信号を出力すると、位置ルー
プゲイン設定器(25)のリニアゾーンに入り、電動機(2)
が減速を開始して目標停止点に停止する。タイマ回路(2
2)は第２図(b)および第３図(f)に示すように目標停止点
に対して僅かに早い時刻t₅にて動作を開始、そのオーバ
シュート期間を過ぎると思われる時刻から設定された設
定時刻の経過後に停止完了信号が出力されるようにする
と共に、この停止完了信号が出力された時以後、位置ル
ープゲイン回路(24)に対してゲイン切換信号(27a)を加
える。しかして、停止中は位置ループゲイン設定器(25)
によって設定された値よりも位置ループゲインが大きく
なり、停止位置精度および停止中の偏位に対する剛性を
上げることができる。第４図はこの処理手順を示すフロ
ーチャートである。

なお、上記実施例では、工作機械の主軸を所定の位置に
停止させるものについて説明したが本発明は電動機で駆
動される一般的な回転体の停止位置制御に適用し得るこ
とは言うまでもない。

［発明の効果］以上ようにこの発明によれば、回転体が減速を開始した
所定点で動作を開始し、回転体の停止位置と停止位置指
令との偏差が完全に零になった後の時刻に信号を発生す
るタイマ回路と、このタイマ回路の信号に応動して位置
ループゲインを高い方に切換え設定し得る位置ループゲ
イン切換手段とを備えたので、ゲイン切換えによる速度
指令の変化を極小に抑えることができると共に、振動や
オーバーシュートを防止しつつ、停止精度および剛性向
上を実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図(a),(b),(c)はそれぞれ同実施例の動作を説明す
るためのタイムチャート、第３図(a)〜(f)はそれぞれ同
実施例の動作を従来装置と関連づけて説明するタイムチ
ャート、第４図は同実施例の動作を説明するためのフロ
ーチャート、第５図は従来の回転体の位置決め制御装置
の概略構成図、第６図は同装置の詳細な構成を示すブロ
ック図、第７図は同装置の動作を説明するためのフロー
チャートである。図において、 (1)は制御装置、(2)は電動機、 (6)は回転体としての回転軸、 (9)は位置検出器、(14)は位置制御回路、 (24)は位置ループゲイン回路、 (26)はタイマ回路、 (27)は位置ループゲイン切換回路。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機によって駆動される回転体の位置を
検出した位置検出信号と、前記回転体の停止位置を設定
して得られる停止位置指令とに基づいて前記回転体を定
位置に停止させる回転体の位置決め制御装置において、
前記回転体が減速を開始した所定点で動作を開始し、前
記回転体の停止位置と前記停止位置指令との偏差が完全
に零になった後の時刻に信号を発生するタイマ回路と、
このタイマ回路の信号に応動して位置ループゲインを高
い方に切換え設定し得る位置ループゲイン切換手段とを
具備したことを特徴とする回転体の位置決め制御装置。