JPH0974788A - セクショナルドライブ同期制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】同一設定値に対して帰還量の異なる位置検出器
を有する格別なマルチセクションドライブを実現したセ
クショナルドライブ同期制御方法を提供するものであ
る。 【解決手段】複数の駆動軸を駆動するセクショナルドラ
イブの同期制御方法において、各駆動軸の帰還パルスお
よび設定パルスが１パルス入力される毎に、それぞれの
単位変位量（角度量）をもって加減算し、その加減算結
果の両者の位置偏差の積算値を得、得られた積算値を同
期運転誤差量として各速度設定に補正を加えるようにし
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数駆動軸のセクシ
ョナルドライブに係り、特にそれぞれの位置の帰還比率
が異なる多軸の同期制御を行うセクショナルドライブ同
期制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数駆動軸のセクショナルドライブにお
いては、駆動軸の位置検出を行う位置検出器の歯数や、
電動モータと駆動軸間のギャ比等の相違に伴う各セクシ
ョン間の同期差を解消すべく、多軸間の同期制御が採用
されている。通常、各駆動軸に共通に与えられる速度設
定パルス列に対して帰還パルス列の比が（１：１）でな
いときは、それぞれにパルスの間引き回路が設けられ、
位置の差分積分器の入力では、１パルス当たりの変位量
（角度量）が等しくなるような前置回路を必要としてい
た。しかし、パルスの間引き回路で得たパルス間隔はそ
のままではジッタが大きく、分周回路によりこれを軽減
して演算入力とする必要がある。しかも、これでも厳密
には１パルスごとの変位量（角度量）は等しくなく、累
積的に等価になることをもってよしとしていた。これを
図５を参照して説明する。

【０００３】図５は１駆動軸囲りのブロック系統を示
し、１は設定器、 200は同期制御部、３は速度演算部、
４は駆動部、５は速度検出器、６は電動モータ、７は連
結ギャ、８は駆動軸、９は位置検出器である。同期制御
部 200においては、 201， 215， 216は演算器、 202は
信号変換器、211， 212は間引き回路、 213， 214は分
周器、 221は積算レジスタ、 222は初期値パラメータブ
ロック、 223は補正ゲインである。

【０００４】ここで、本発明の根幹に係る同期制御部
は、理解を容易にするため、一例として速度設定を位置
の偏差で補正する方式によるものとする。また、速度設
定器から与えられるデータは高速データ伝送によるディ
ジタルコードでもよいが、説明の便宜上、ここではパル
ストレーンの速度に比例した周波数で与えられるシステ
ムによるものとする。さらには、速度検出器と位置検出
器を別々としたが、例えば電動モータ直結の両用型検出
器としてもよい。

【０００５】さて、設定器１から与えられる設定パルス
ｆｒと位置検出器９による帰還パルスｆｐの単位パルス
当たりの変位量が異なる場合、それぞれに周波数の間引
き回路（一般的に周知のレイトマルチプライヤーを使
用） 211， 212により、平均した単位パルス当たりの変
位量が等しくされる。さらに、それぞれの周波数ジッタ
を軽減するための分周器 213， 214を通し、位置の演算
器 215でパルスの加減算が行れる。また、演算器 216に
おける偏差積算の演算式は、式（１）で表される。ここ
に、ｅｐは位置偏差、Ｋ11，Ｋ21は設定周波数間引き乗
数（＜１），帰還周波数間引き乗数（＜１）、Ｋ13，Ｋ
14は設定周波数分周比，帰還周波数分周比である。

【０００６】 ｅｐ＝Σ｛（ｆｒ・Ｋ11／Ｋ13）−（ｆｐ・Ｋ12／Ｋ14）｝ ・・・（１）

【０００７】そして、積算レジスタ 221で位置の偏差値
を保持し、初期値パラメータブロック 222に積算レジス
タ 221の初期値をセットしておき、初期化信号ＩＮＩが
オンすることにより初期値レジスタの内容がロードされ
て初期化が行れる。通常は零がセットされるが、元々制
御開始時点で位置の差をもたす場合、何らかの数字がセ
ットされることになる。この積算レジスタ 221の値は補
正ゲイン 223を介して演算器 201に与えられ、演算器 2
01に与えられた元々の速度設定と演算される。演算器 2
01出力が信号変換器 202を通して信号発生され、速度演
算部３にて信号変換器 202出力の設定と速度検出器５出
力の帰還との速度演算が行われ、電動モータ６を駆動す
る駆動器４に速度制御信号が与えられるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、式
（１）による演算における特性上、分周比はジッタを軽
減する必要から、10（２乗）〜10（３乗）の桁程度の数
字となり、位置の演算点における実際の演算周波数が設
定周波数および帰還周波数に対して数桁小さく、応答速
度が低下し同期制御として機能させることが困難であっ
た。同期制御としての特性を得るには、位置の分解能を
高めなければならず、かつ累積的な誤差があってはなら
ない。したがって、演算前に分周回路を通すために設定
周波数および帰還周波数を高く設定しておかなければな
らない。これは、帰還パルスｆｐを発生するエンコーダ
もしくはパルス発生器の分解を高めることであり、コス
ト的に不利である。また、パルス間引き回路方式では厳
密な同期制御にはならず、機械的に連結ギャ７のギャ
比，位置検出器９の歯数を各セクションで予め計算し、
設定パルス列の単位変位量に等価な帰還量として、シス
テムを構築せざるを得ない。

【０００９】しかして本発明の目的とするところは、各
セクションの位置検出器の歯数をいかようにあっても、
また連結ギャ比が異なったセクション間の同期運転を可
能とし、さらにはシステム構築後にこれらの数値が変更
になっても機能し得る簡便な構成の装置を実現可能なセ
クショナルドライブ同期制御方法を提供する、ことにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はつぎの如くに構
成してなる。複数の駆動軸を駆動するセクショナルドラ
イブの同期制御方法において、各駆動軸の帰還パルスお
よび設定パルスが１パルス入力される毎に、それぞれの
単位変位量（角度量）をもって加減算し、その加減算結
果の両者の演算による位置偏差の積算値を得、得られた
積算値を同期運転誤差量として各速度設定に補正を加え
るように、したものである。

【００１１】かかる解決手段により、設定パルス，帰還
パルスのそれぞれに重みをもたせて演算することによ
り、従来の同一変位量（角度量）としてのパルス演算と
は異なり、パルス入力がある毎に単位変位量を加減算の
うえ位置の累積差分が得られる作用効果を、奏する。な
お、得られた差分積算量は、同期がとれている状態でも
設定側，帰還側の単位変位量の差の誤差があるものの、
これは基本的に各パルスの量子化誤差の範囲である。さ
らにはかかる構成部分を、ＣＰＵのソフトウェア処理の
手段を用いることにより、容易に実現可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の具体的な各同期制御部に
おいては、設定側のパラメータブロックおよび設定パル
ス入力が接続される加算スイッチと、帰還側のパラメー
タブロックおよび帰還パルスが接続される減算スイッチ
と、加算スイッチ出力と減算スイッチ出力の演算を行う
演算器とを、具備して成るものである。また、かかる各
同期制御部にて、設定パルスの１パルス入力毎に保持さ
れていた半固定値である単位パルス当たりの変位量（角
度量）を加算して信号発生し、帰還パルスの１パルス入
力毎に同様に保持されていた半固定値である単位パルス
当たりの変位量（角度量）を減算して信号発生するもの
である。さらに、本発明を図面に基づいて、詳細説明す
る。

【００１３】

【実施例】図１は本発明が適用された一実施例を図５に
類して示したものであって、200′は同期制御部であ
る。ここに、同期制御部 200′は、図５に示される同期
制御部 200の間引き回路 211，212 と分周器 213， 214
と演算器 215の囲りに対し、パラメータブロック 231，
232と加算スイッチ 233と減算スイッチ 234と演算器 2
35をもって、構成したものである。

【００１４】ここで、設定器１から与えられる設定パル
ス（速度指令パルスレーン）ｆｒの基底速度時の単位時
間当たりのパルス周波数をＦＲ，そのときの単位時間当
たりの位置変位量をθｎとして、パラメータブロック 2
31は（θｒ＝θｎ／ＦＲ）をセットし、加算スイッチ 2
33により設定パルスｆｒのパルスが入る毎に信号発生
し、演算器 235に単位異変量（角度量）θｒを加算して
いく。この動作をタイムチャート的に表すと、図２の如
くである。図２にて、いま位置の設定側だけを見ると、
設定パルスｆｒが入力される毎に演算されていることが
表される。したがって単位時間経過すると、基底速度で
は単位変位量（角度量）θｒをＦＲ回加算することにな
り、単位変位量（角度量）θｎだけ位置設定されたこと
になる。

【００１５】つぎに、駆動軸８側に取り付けられた位置
検出器９の基底速度時のパルス周波数をＦＰとすると、
パラメータブロック 232は（θｐ＝θｎ／ＦＰ）をセッ
トすることから、設定側と同様に帰還パルスｆｐのパル
スが入る毎に、減算スイッチ234を介して演算器 215か
ら単位変位量（角度量）θｐを減算する。したがって、
演算器 215にて位置偏差ｅｐが得られるものとなる。こ
の位置の偏差値を得る積算レジスタ 221は、初期化信号
ＩＮＩがオンされることにより、初期値パラメータブロ
ック 222による初期値をロードする。通常、初期値パラ
メータブロック 222には零がセットされることは、前述
した通りである。かようにして、演算器 236における演
算式は、式（２）で表される。

【００１６】 ｅｐ＝Σ｛ｆｒ・θｒ）−（ｆｐ・θｐ）｝ ・・・・・・・・・・（２）

【００１７】この演算は、設定パルスｆｒおよび帰還パ
ルスｆｐが入る毎に演算するものであるため、制御応答
が高速で従来方式より格段に改善されている。さらに
は、これは基底速度時の単位時間当たりのパルス数が、
設定側と帰還側がいかようにあっても、単位パルス数の
各々の位置変位量を設定することにより、制御可能なも
のであるから、検出器の歯数やギャ比を自由に設定する
ことを可能にするものである。

【００１８】そして、積算レジスタ 221の位置偏差値は
補正ゲイン 223を介して係数が乗算のうえ、演算器 201
に与えられるものとなる。したがって、同期制御部 20
0′は演算器 201にて元々の速度設定に補正ゲイン223出
力の位置偏差の積算値の補正が加えられ、信号変換器 2
02を介して速度演算部３に信号発生できる。これより、
速度演算部３による同期制御部 200′出力と速度検出器
５出力との速度演算結果より、駆動部４は電動モータ６
を駆動することができる。

【００１９】図１においては１セクションのみについて
説明したが、多軸セクションの系統を図３および図４に
示す。すなわち、♯１セクションのみ図１の相当部分は
同じ符号を付して表したものであって、設定器１の出力
が各セクションの同期制御部 200′に共通に与えられて
なる。図４は特定セクションをマスターとしてスレーブ
同期を行う例を示す。すなわち、♯１セクションがマス
ターであって、設定器１の出力が♯１セクションの同期
制御部 200′に与えられ、♯１セクションの位置検出器
９の出力が他のセクションへの設定指令とし与えられて
なる。この他のセクションの同期制御部も、♯１セクシ
ョンの同期制御部と同様の構成により効用し得ること
は、明らかである。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
一設定値に対して帰還量の異なる位置検出器を有するマ
ルチセクションの同期運転を実現し、しかも位置検出器
の分解能を犠牲にすることなく応答の早い制御システム
による装置を実現し得る格別な方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明が適用された一実施例を示すブロ
ック系統図である。

【図２】図２は図１における演算を表した各部波形図で
ある。

【図３】図３は本発明に係るマスタ設定器による多軸セ
クションの同期制御を示す系統図である。

【図４】図４は本発明に係る１セクションマスタによる
多軸セクションの同期制御を示す系統図である。

【図５】図５は従来技術の説明のため示したブロック系
統図である。

【符号の説明】

１ 設定器 200 同期制御部 200′ 同期制御部 202 信号変換器 211 間引き回路 212 間引き回路 213 分周器 214 分周器 221 積算レジスタ 222 初期値パラメータブロック 223 補正ゲイン 231 パラメータブロック 232 パラメータブロック 233 加算スイッチ 234 減算スイッチ ３ 速度演算部 ４ 駆動部 ５ 速度検出器 ６ 電動モータ ７ 連結ギャ ８ 駆動軸 ９ 位置検出器 ｆｒ 設定パルス ｆｐ 帰還パルス θｒ 単位変位量（角度量） θｐ 単位変位量（角度量） ｅｐ 位置偏差

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の駆動軸を個々に駆動するセクショ
   ナルドライブにおいて、各駆動軸の帰還パルスおよび共
   通に与えられる設定パルスが入力される毎にそれぞれの
   単位変位量（角度量）をもって加減算し、かつ該加減算
   結果の演算による位置偏差の積算値を得、該得られた積
   算値を同期運転誤差量として速度設定の補正を行うよう
   にしたことを特徴とするセクショナルドライブ同期制御
   方法。