JPS5947505A - 位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被位置決め物体とそれに当接する位置決めア
クチュエータとを有し、被位置決め物体の移動量を検出
して位置決めアクチュエータの操作量を出力をするコン
）ｏ−ラを備えた位置決め制御装置に関するものである
。

この種の位置決め制御は正確な位置決めを簡単な構成の
装置で比較的簡単に実現できる方法として知られている
ところであり、その装置の一例を第１図ｆａｌ　、　ｆ
ｂｌに示す。この装置は位置決め用のアクチュエータ１
を備えており、これに入力される操作量により、その可
動部１ａを所定の位置に停止させることができる。さら
に叫１線に沿って図上左右に移動できる操作ロッド３を
備えており、被位置決め物体すなわち被操作体２をばね
３ａを介してストッパ位置までアクチュエータ１側に押
圧されている。

位置決めに際しては、第１図ｆｂｌに示すように、アク
チュエータｌによりその可動部１ａを所定の位置決め位
置Ａに前進させ、次いで操作ロッド３により被操作体２
を可動部１ａに当接させれば、可動部１ａの先端が位置
決め位置Ａに位置決めされる。

第１図の装置は、被操作体２を位置決めするのに、アク
チュエータ可動部１ａの位置のみを正確に決めれば良い
ので、複雑な構造や高精度の部品を多くは要しないとい
う特長を持っている。

しかし、第１図の装置において位置決め速度を上げよう
とすると、被操作体２がアクチュエータ可動部１ａに衝
突する時に振動を生じたり行き過ぎを生じたり、するの
で、それを防止する手段が必要となる。そのため、一般
的にはアクチュエータ可動部１ａの位置を検出するセン
サと、被操作体２の位置を検出するセンサとを設け、両
センサの出力に応じて被操作体２が可動部１ａに当接す
るまでの運動を制御するようにしている。この方式は、
緩衝の目的は達成することができるが、２個の位置検出
センサが必要であり、回路構成も複雑で高価になるのが
欠点である。

この欠点を除去するため本出願人は先に出願した特願昭
５７−２８５９１号にて、位置検出センサを被位置決め
物体用のもののみとし、かつ衝突時の衝撃を吸収するた
めのばねなどに起因する撮動などの不安定性要素を取り
除くことにより、単一の位置センサを用いてなおかつ高
速・安定な制御を、構成の簡単な安価な装置で実施でき
る位置決め制御方法を開示している。

この方法によれば、被位置決め物体をまず位置決めアク
チュエータに当接させてから位置決め制御を行う場合に
、極めて精度よく位置決めすることが可能であるが、実
際の応用範囲には例えばディーゼルエンジン・カバナコ
ントローラのフル９時におけるラックリミッタ制御など
のように、位置決めアクチュエータを常時動作させるの
でなく、被位置決め物体がある位置を超えた時に始めて
動作を開始させる場合がある。この場合、位置決めアク
チュエータは動作基点である最右端て待機しているのが
普通であり、もし被位置決め物体が高速度で移動すると
通常の制御では位置決めアクチュエータの移動速度が間
に合わず被位置決め物体が目標停止位置を過ぎて位置決
めされることがあった。

本発明はこのような点に鑑みなされたものであり、被位
置決め物体がある位置を超えた時初めて位置決めアクチ
ュエータの動作を開始する場合においても、高速・安定
・正確に位置決めを行う位置決め制御装置を提供するこ
きを目的とする。

この目的は本発明によれば、被位置決め物体とそれに当
接する位置決めアクチュエータとを有し、被位置決め物
体の位置を検出して位置決めアクチュエータの操作量を
出力するコントローラを備えたものにおいて、タイミン
グパルスにより同期をとられながら異なる時間での被位
置決め物体の位置を検出する検出手段と、該検出手段よ
り得られたデータの値を順次比較し被位置決め物体の移
動量と移動方向を検出する第１の比較手段と、この移動
量をあらかじめ設定された値と比較し速度の度合いを求
める第２の比較手段と、該移動数が設定された値を超え
かつ被位置決め物体の移動方向が満たされた時に信号を
出力する条件手段とを有し、該信号を計数手段により数
値的な値に変換し前記コントローラの入力とするととも
に、該信号が出力される間、コントローラの出力を該信
号の数値表に基づく操作量に切り換えこの操作量に基づ
き前記アクチュエータを制御することにより達成される
。

第２図は本発明を実施する装置の一例を示すものである
。第２図において、アクチュエータ１１その可動部１ａ
、被位置決め物体すなわち被操作体２、操作ロッド３お
よびばね３ａは第１図（ａ）。

ｆｂｌのものと同一である。ここでは被操作体２に位置
検出センサ用可動部４２ａが取付けられ、これとの間の
相互作用により、位置の基準となるように固定された位
置検出センサ２ｂが被操作体２の位置に応じた信号Ｓを
出力する。この信号Ｓは、一般に、被操作体２のある基
準点からの移動量をＬとすると、Ｌの単調関数である。

アクチュエータｌはセンサ２ｂと同−基準面に固定され
ており、操作３１　ｃを受け、この操作量Ｃの大小に応
じて可動部１ａを駆動する。操作量Ｃと可動部１ａの駆
動力との間の関係は、操作量Ｃが増加する吉可動部１ａ
の駆動力も増加する、という増加関数の関係である。

４はコントローラであり位置検出センサ２ｂよりの信号
Ｓを受けて位置決めアクチュエータ１の操作量Ｃを出力
Ｖる。通常のコントローラにおいては信号Ｓと操作量Ｃ
との関係は線形関係にあるのが普通である。

５はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器であり、変換された信号はレジスタ６に収納される
。このためそれまでレジスタ６に入っていた値はレジス
タ８に書き移される。このように被操作体の位置を順次
検出する検出手段を構成するＡ／Ｄ変換器５、レジスタ
６．７はタイミングパルスｐｃによって同期をとられて
おり、パルスＰｃの周期ごとに動作する。すなわちレジ
スタ７にはレジスタ６のものよりパルスＰＣの１周期分
前の信号Ｓの値が入っていることになる。

８はレジスタ６の内容１も、からレジスタ７の内容几、
を減する減算器であり、第１の比較手段を構成する。Ｒ
１とＲ２は一定時間ずれた信号Ｓの値であるから馬−Ｒ
２は被操作体２の移動量（移動速度）に相当する。減算
器８のＢｏ　ｒ　ｒ　ｏｗ小出力Ｒ，、−Ｒ２’（０の
時１．几、−Ｒ２≧０の時Ｏとなる信号である。計算さ
れた（　ＦＬ＋　　Ｒ２）は第２の比較子ｆりを構成す
る減算器９により、定数設定回路１０によってあらかじ
め設定された定数αと大小比較される。すなわち定数設
定回路１（）によりσ−（Ｉｔ、−Ｉ’ｔ、　）が計算
され、（Ｒ”＋−几２）〉αＪ　（Ｑ　　（Ｒ＋−丁’
２）＜０）の時減算器９のＢｏ　ｒ　ｒ　ｏｗ小出力１
となる。つまり被操作体２の移動量がある値（定数αと
タイミンクパルスｐｃの周期で決定される）より大きく
なると減算器９のＢｏ　ｒ　ｒ　ｏｗ小出力１となる。

この信号と、減算器１０のＢｏ　ｒ　ｒ　ＯＷ高出力イ
ンバータ１１で否定をとった信号との否定論理積を条件
手段を構成すをＮＡＮＩ）ゲート１２で行なっているの
は被操作体２が図において右方に移動している場合だけ
を検知したいからである。（被操作体２が左方へ移動す
る時は減算器８のＢｏｒｒｏｗ出力が１となる）つまり
ＮＡＮＩ）ゲート１２の出力は被操作体２がある速度以
上で右方に移動している時のみＯとなり、その他の場合
は１となる。

計数手段を構成するカウンタ１４は被操作体２の移動速
度を数値的な値に変換するものでＣ１ｅａｒ入力すなわ
ちＮＡＮＩ）ゲート１２の出力が０の時、一定周期の基
準パルスＰをカウントしその結果を１）／Ａ変換器１４
に入力する。もしカウンタ１３のＣ１ｅａｒ入力が１と
なると、カウンタ１３の内容は消去されて０となり、従
ってＤ／に変換器１４の出力も０となる。スイッチ１５
はＤ／Ａ変換器１４及びコントローラ４からの２つの入
力ＩＮ１とＩＮ２をｃｈ大入力なわちＮＡＮＤゲート１
２からの出力で切換えてアクチュエータ１に接続された
Ｏｕｔ端子へ出力するものである。この実施例では、Ｃ
ｈ　＝　ｌの時ＩＮＩを、ｃｈ＝ｏの時ＩＮ２を（Ｊｕ
ｔへ出力するものとする。

次に上記実施例の動作原理を説明する。まず、Ａ　／　
Ｉ）　ｉ換器５．レジスタ６．７から構成される検出手
段により被操作体２の位置を検出する。この移動量を減
算器８から構成される第１の比較手段に順次入力するこ
とにより被操作体２の移動量を求める。これを減算器９
．定数設定回路１０から構成される第２の比較手段に入
力することにより、移動量がある決められた値より大き
い（実際には位置の差のみを計算しているが）ことを検
出し、才た被操作体２が右方に移動していることを減算
器８のＢｏ　ｒ　ｒ　ｏｗ小出力よって検知し、両方の
条件が満たされた時すなわち被操作体２がある速度以上
で右方へ移動している時条件手段と１−（（７）ＮＡＮ
ＩＪゲー）１２は０を出力する。ＮＡＮ　Ｄゲート１２
の出力すなわちカウンタ１３の（：：１ｅａｒ入力がＯ
となると計数手段としてのカウンタ１３は基準パルスＰ
のカウントを開始し、Ｄ／Ａ変換器１４はこれを受けて
このカウント値に基づく操作針としてのランプ関数ｆ（
大１＝ｋｔを出力する。ランプ関数の傾きｋは基準パル
スＰの周期およびＩＪ／Ａ変換器１４のゲインによって
調整する。またＮＡＮＤゲート１２の出力はスイッチ１
５のｃｈ大入力もあるから、ｌ）／Ａ変換器１４がラン
プ関数を出力しはじめると同時にスイッチ１５は切換え
られて（今まではＩＮＩを出力していたが）ｉＮ２すな
わちランプ関数をスイッチ１５（７）Ｏｕｔ端子に出力
するようになる。最終的に位置決めアクチュエータ１は
、被操作体２が急速に右方に移動すると操作数Ｃにラン
プ関数を受けるようになり、アクチュエータ可動部１ａ
を左方へ移動させる。この動作は被操作体２とアクチュ
エータ可動部１ａが接触してＮＡＮＤゲート１２の出力
が１となるまで続き、その後は再びコントローラ４が制
御を引き継ぐ。

なおＮＡＮＩ）ゲート１２の出力と１）／Ａ変換器１４
の出力（もしくはカウンタ１３の出力）はコントローラ
４に入力されており、必要に応じて前記制御＠滝の動作
情報を記憶して、コントローラ４が再び動作を引き継い
だ時に備えることができる。

また、以上述べた制御装置の構成ないし機能はマイクロ
コンピュータによって実現するこ♂モチきる。

本発明によれば、ただ１つの位置検出センサを高精度の
位置決めをするこよができる。

【図面の簡単な説明】

第１図に＋１　、　（ｂｌは位置決め装置、の異なる位
１百状態を示す配置図、第２図は本発明を実施する装置
のブロック図である。 １・・位置決めアクチュエータ、ｌａ・・アクチュエー
タ可動部、２・・・被操作体、２１〕・・位置検出セン
サ、４・・コントローラ、５・・・Ａ／Ｉ）変換器、６
゜７　・レジスタ、８，９・・減ｒ４．器、１（）・・
定数設定回路、１１・・インバータ、１２　＝−ＮＡＮ
ｌ、）ケート、１３・・・カウンタ、１４・・・Ｄ　／
、　Ａ変ｊ！？！器、１５・・スイッチ。 才１　（￥１（４） 寸ＩＩ￥ｌ　　／８） ′ｆ′２　　哨

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被位置決め物体とそれに当接する位置決めアクチュエー
   タとを有し、被位置決め物体の位置を検出して位置決め
   アクチュエータの操作量を出力するコントローラを備え
   たものにおいて、タイミンル グパレスにより同期をとられながら異なる時間の被位置
   決め物体の位置を検出する検出手段と、該検出手段より
   得られたデータの値を順次比較し被位置決め物体の移動
   量と移動方向を検出する第１の比較手段と、この移動量
   をあらかじめ設定された値と比較し速度の度合いを求め
   る第２の比較手段と、該移動針が設定された値を超えか
   つ被位置決め物体の移動方向が満たされた時に信号を出
   力する灸件手段とを有し、該信号を計数手段により数値
   的な値に変換し前記コントローラの入力とするとともに
   、該信号が出力される間コントローラの出力を該信号の
   数値量に基づく操作量に切り換え、この操作量に基づき
   前記アクチュエータを制御することを特徴とする位置決
   め制御装置ｇ