JPS5851282B2 - レゾルバを用いた位置制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は位置制御装置に係り、制御対象の位置を検出す
るレゾルバが１回転以上しても、その位置を検出できる
位置検出装置を備えた位置制御装置に関する。

従来工作機械等の数値制御装置（以下ＮＣと称する）の
位置検出器としてレゾルバ等が用いられている。

しかしこのレゾルバを用いた位置検出器は、レゾルバ１
回転以内の位置しか検出することができない。

従ってレゾルバを用いた場合には、数値制御される機械
の移動がレゾルバ１回転以上にならないうちにサンプリ
ングを行なって、レゾルバの位置が読み取れるようにし
なければならない。

現在ＮＣはハードワイヤードＮＣからミニコンを塔載し
たコンピュータＮＣ（以下ＣＮＣと称する）に移りつつ
あるが、ソフト化率が高くなればなるほどハードの部品
点数が少くなり、信頼性の向上とコストダウンにつなが
る効果を有している。

しかるにＣＮＣにおいてはサーボを計算機で制御するの
でサンプリングタイムが遅くなっており、サンプリング
タイムを早くすると計算機の負荷が大きくなってしまう
。

一方ＮＣはますます高速化する傾向があり、このため位
置検出器としてレゾルバを用いた場合には、１サンプル
周期の間にレゾルバが１回転以上回転してしまう。

１回転以内におさえるためにレゾルバの分割数を大きく
することは可能であるが、このようにすると精度の低下
する欠点がある。

第１図は従来の位置制御装置を示すものである。

１は基準カウンタで、クロックパルスｈがくるたびにそ
の内容は１つづつ加算される。

例えば後記レゾルバ８の分割数を１０００とすれば、こ
のカウンタ１の最大値は９９９となる。

またクロックパルスｈの周波数をＦＨｚとすれば、基準
カウンタ１はＯ〜９９９を Ｈｚで繰り返し計算
する。

０００ ２および３は基準カウンターの内容をデコードする回路
で、例えばデコード回路２は４９９．９９９のとき真と
なり、デコード回路３は２４９’ 、 ７．４９のとき
真となる。

４および５はフリップフロップ回路、６および７はフィ
ルター ８は前記レゾルバである。

また９はレゾルバ８の直結されたサーボモータを表わし
、１０はレゾルバ８の２次電圧の零点を検出するために
設けた零点検出回路を表わしている。

１１は零点検出回路１０の出力により、基準カウンター
の内容をバッファ回路１２に転送するための転送回路、
１はバッファ回路１２の内容を、周知のサンプリング制
御回路１−３に送るためのサンプリング信号である。

サンプリング制御回路１３の出力によりサーボモータ９
が駆動されて図にない制御対象が位置決めされる。

第２図は上記構成における各部波形を示し、Ｒは基準カ
ウンターの内容を表わしている。

同図において基準カウンターは□Ｈｚのパルスを繰００
０ り返し出力するから、デコード回路２および３の出力波
形は第２図ａ、ｂのようになる。

またフリップフロップ４の出力波形はＣのようになり、
フリップフロップ５の出力波形はｄのようになる。

すなわちフリップフロップ５の出力波形ｄは、フリップ
フロップ４の出力波形Ｃから９０度位相のずれた
Ｈｚの矩形波となる。

波形Ｃはフイｉｏｏ。

ルタ６を介すと波形ｅに示された正弦波となる。

同様にフリップフロップ５の出力波形ｄもフィルタ７を
介すと正弦波となる。

フィルタ６．７の出力波形をレゾルバ８に印加すると２
次電圧として出力波形ｆが得られる。

上記波形ｅ、ｅを ・とおけば ｆ＝Ａｓｉｎ（ωｔ−θ）・・・・・・・・・（２）と
なる。

ここでθはレゾルバ８の基準位置からの回転角を表わし
ている。

零点検出回路１０によりレゾルバ８の二次出力波形ｆが
負から正に変化した零点を検出してパルスを発出する。

ｇはこＱつパルス波形を示している。パルスｇのタイミ
ングで転送回路１１を介して基準カウンタ１の内容が前
記のようにバッファ回路１２に送られる。

またバッファ回路１２の内容はサンプリング信号ｉのタ
イミングでサンプリング制御回路１３に送られる。

今しヅルバの回転角θを、θ＝２π・□ ０００ （Ｏくα＜９９９）とすれば、ｇはｔ−θ／ωα
Ｆ ２π・ ／２π・ −α／Ｆのとき１００
０ １０００ に出力する。

この時、基準カウンタ１の内容はＦ−ｔ−αとなる。

したがってレゾルバ８の回転角に比例した値がデジタル
値としてサンプリング制御回路１３に入力される。

次に前記クロックパルスｈの周波数ＦＩ（ｚについて考
えてみる。

最近のＮＣにおいてはサンプリング制御回路１３に計算
機を用いることが多い。

周波数ＦＨｚを高くするとサンプリング信号ｉの周波数
を高くしなければならなくなる。

ところがサンプリング信号ｉの周波数が高くなると前記
のように計算機の負荷が多くなり、計算機の能力以上に
なる。

このためサンプリング信号ｉは２５０Ｈｚぐらいが適当
である。

したがってＦ ＝ ２５０ＫＨｚとなる。

一方１周期（２５０Ｈ２）の間に、レゾルバ８は半回転
以上してはならない。

なぜならば半回転以上すると右回転と左回転の判断がつ
かなくなるためである。

このことは例えば、次のように説明される。

今バッファ回路１２の内容が零で、次のタイミングで読
み込まれた内容を５としよう。

この場合レゾルバ８は、正を右回転とすると右
回転、ｉｏｏ。

９５ または左□回転したことになる。

レゾルバ０００ ８は１周期（２５０Ｈｚ）の間に半回転以上しないとす
れば、右回転であると判定することができる。

半回転以上するのであれば右回転、左回転の判定が不可
能となる。

このことから次の制限が生ずる。すなわちレゾルバ８の
分割数を１０００、サンプリングタイムを４ｍｓ （２
５０Ｈｚ）とし、レゾルバ１回転をＮＣ機械の移動量１
ｍπ（分解能１／１００１００Ｏに対応させるとＮＣ機
械の最高速度Ｖ（ｍ尻／ｍ１ｎ）は （３）式からＶ＜７５００關／ｍｉｎとなる。

しかしながら最近のＮＣは１μの精度で送り速度１０ｍ
／ｍｉｎ程度のものが要求されるので、このままではレ
ゾルバ８を使用することができない。

これを解決するには、（イ）サンプリング周期を短くす
る。

（ロ）レゾルバ８の１回転当りのＮＣ機の移動量を大き
くする。

（ハ）レゾルバ８の１回転以上の位置を検出できるよう
にする等のことが考えられる。

ところが（イ）は計算機の負荷が大きくなるので好まし
くない。

（０）はＮＣ機の精度を同じにするためには、レゾルバ
８の精度と零点検出器１０の精度を上げる必要がある。

しかし、これらの精度を現在以上に上げることは極めて
困難である。

本発明はレゾルバが１回転以上しても、その位置を検出
することのできる、上記（ハ）の方法を実現した位置検
出装置を備えた位置制御装置を提供することを目的とす
る。

以下本発明を図面に示す一実施例に基づいて説明する。

本発明の構造は第３図に示すように、前記従来の位置制
御装置において、零点検出回路１０の出力パルスｇを間
引く間引き回路１４を新に設けこの出力を転送回路１１
に送って基準カウンタ１の内容を転送するようにしたこ
とにある。

また基準カウンタ１の最大値が１９９９となるようにし
たこと、テ゛コード回路２が４９９．９９９ 。

１４９９．１９９９のとき真となるようにしたこと、及
びデコード回路３が２４９．７４９．１２４９１７４９
のとき真となるようにしたことにある。

ここでレゾルバ１回転当りのＮＣの移動量を１關、レゾ
ルバの分割数−１０００，ＮＣの最大送り速度−１０，
８ｍ／ｍ１ｎ＝ １８０ｍｍ／ ５ｅｃ＝ ７２０パル
ス／△Ｔ１サンプリング・タイム（△Ｔ）４ ｍｓ （
２５０Ｈｚ）である。

次に作用を説明する。

このような構成において基準力うンク１はＯ〜１９９９
を二Ｈｚで繰０００ り返す。

すなわち第４図に示すようになる（同図において第２図
と同一符号のものは同じものを表わしている）。

上記のことからサンプリング信号ｉを２５０Ｈｚとする
ためには、クロックパルスｈの周波数Ｆ＝５００ＫＨｚ
となる。

したがってレゾルバ８には５００Ｈｚの正弦波の磁界が
印加される。

レゾルバ８の二次出力波形ｆはレゾルバ８の基準位置か
ら回転角だけ位相がすれた波形となる。

零点検出回路１０はレゾルバ８の二次出力波形ｆが負か
ら正に変化した瞬間にクロップパルスｈに同期したパル
スｇを出力する。

前記したように従来は、このパルス信号ｇによって基準
カウンタ１の内容がバッファ回路１２に転送されていた
。

本発明においては、このパルス信号ｇは間引き回路１４
に入力する。

そして間引き回路１４の働きによりパルス信号ｇは２回
に１回間引かれてパルスＪとなり、転送回路１２に送ら
れる。

すなわちパルス信号ｇのうち２回に１回だけ基準カウン
タ１の内容がバッファ回路１２に転送される。

そしてバッファ回路１２の内容はサンプリング信号ｌに
より４ｍｓに１回制御回路１０に送られる。

以上の作用により、レゾルバ８が１回転以上した場合に
も、同図に示すようにパルス信号ｇはＪ→Ｊ′となり、
位置が１０００以上のデジタル値としてバッファ回路１
２に転送される。

したがって本発明によればサンプリング信号ｉのサンプ
リング・タイム中にレゾルバ８が半回転以上した場合に
、その位置を検出することができる。

この場合レゾルバ８の精度および零点検出回路１０の精
度は高くとる必要はない。

第５図は、前記周知のサンプリング制御回路１３の一般
的な構成を示し、本発明の作用説明図である。

同図において、信号ｊｎによってバッファ回路１２に転
送された値Ｄｎは、信号ｉｎによりＯＬＤレジスタ１３
−２へ移される。

次の信号Ｊｎ＋１ によってバッファ回路１２に値Ｄ
ｎ＋１が転送されたとき、減算部１３−３で、 ＮＥＷ＝Ｄ 、０ＬＤ＝Ｄｎ ｎ＋１ として Ｂ＝ＮＥＷ−ＯＬＤ なる演算が行なわれ、減算部１３−４へ与えられる。

一方、補間演算用の計算機１３−１では、例えばＸ軸方
向への指定移動量△Ｘが、サンプリング時間△Ｔ毎に減
算部１３−４へ、値Ａとして与えられる。

減算部では、Ｃ＝Ａ−Ｂ が計算され、Ｄ／Ａ変換部１：３−５、サーボアンプ１
３−６を介してサーボモータ９へ与えられる。

次に本発明の他の実施例について説明する。

本発明においては（■）、レゾルバ８の代りにインダク
トシン等を用いることもできる。

この場合インダクトシンの励磁電圧の周波数は２．５Ｋ
Ｈｚ程度であることが望ましく、またデコード回路２は
９９゜１９９、・・・・・・、１９９９、デコード回路
３は４９゜１４９、・・・・・・、１９４９をデコード
するものであればよい。

（ｎ） サーボモータ・９の回転数がさらに早いもの
であれば、基準カウンタ１の最大を２９９９ 。

３９９９・・・と増加させればよい。

その場合には間引き回路１４は３回、４回に１回しか出
力しないようにすることが必要である。

（Ｉ） レゾルバ８の分割数は１０００でなくとも１
００．２００等任意の数でよい。

その場合基準カウンタ１は１９９．３９９等にすればよ
い。

（イ）サンプリング信号ｉの周波数が変った場合には、
それにともなってクロックパルスｈの周波数Ｆを変化さ
せればよい。

（■ デコード回路２，３を２４９．４９９，７４９゜
９９９．１２４９．１４９９．１７４９．１９９９とす
るには、ゲ゛−ト回路を多く設けなければならない。

この場合には基準カウンタとして２進化１０００進を用
いると、デコード回路が半分となる。

すなわち、２進のカウンタをＯ〜９９９としておき、そ
れ以上は１０００の位の２進数Ｏ〜１（最大１９９９の
場合）を設けておき２４９〜９９９をデコードする。

このようにすれば、検出位置は２進化１０進として入力
することになる。

このようにして本発明によれば、レゾルバが１回転以上
しても、その位置を検出することのできる位置検出装置
を備えた効果的な位置制御装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の位置検出装置を示すブロック図、第２図
は第１図の各部波形を示す図、第３図は本発明の位置検
出装置の一実施例を示すブロック図、第４図は第３図の
各部波形図、第５図はサンプリング制御回路の説明図で
ある。 １・・・・・・基準カウンタ、２，３・・・・・・デコ
ード回路、４．５・・・・・・フリップフロップ、６，
７・・・・・・フィルタ、８・・・・・・レゾルバ、９
・・・・・・サーボモータ、１０・・・・・・零点検出
回路、１１・・・・・・転送回路、１２・・・・・・バ
ッファ回路、１３・・・・・・サンプリング制御回路、
１４・・・・・・間引き回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ クロックパルスがくる毎にその内容を増加して一定
   周期のパルスを出力する基準カウンタと、この基準カウ
   ンタから出力する前記一定周期のパルスを入力して前記
   クロックパルスに同期した正弦波を発生する回路と、こ
   の正弦波により励磁され制御対象の位置を検出するレゾ
   ルバと、このレゾルバの２次波形の零点を検出してパル
   スを発生する回路と、このパルスを間引きする回路と、
   この間引き回路の出力パルスに応答して前記基準カウン
   タの内容をバッファ回路に転送する回路と、前記バッフ
   ァ回路と、補間演算を行なう計算機からの指令値と前記
   バッファ回路出力とからサーボモータへの電流値を計算
   するサンプリング制御回路と、このサンプリング制御回
   路出力によって駆動され前記レゾルバの回転軸と直結合
   されるサーボモータとからなるレゾルバを用いた位置制
   御装置。