JPS5951006B2

JPS5951006B2 - 位置決め制御装置

Info

Publication number: JPS5951006B2
Application number: JP53137495A
Authority: JP
Inventors: 博司稲田; 正野村
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1978-11-08
Publication date: 1984-12-12
Also published as: JPS5563405A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は可動部材の相対的な移動を行う装置の位置決め
制御装置に関し、特に衝撃型シリアルプフリンタ装置等
におけるキャリッジ送り機構および活字選択機構の位置
決め制御装置に関する。

そのような衝撃型シリアルプリンタ装置においては、可
動部材としてのキャリッジには印字用回転ホィールとホ
ィール駆動用モータと印字用ハンフマーおよびリボンカ
ートリッジとが搭載されており、前記キャリッジ駆動用
モータにより前記キャリッジが記録媒体と平行に移動さ
せられ印字位置に停止され位置決めされている。また、
前記キャリッジ上に取付けられた印字用回転ホィールは
前５記ホィール駆動用モータにより回転され、前記印字
用回転ホィール上に担持された複数個の活字のうちから
選択された活字を記録媒体に近接した印字位置に静止さ
せるよう位置決めされる。前記シリアルプリンタのキヤ
リツジ等の可動部材をモータ等によつて駆動し目標位置
に移動させる装置においては、目標までの位置誤差に対
応する信号をモータに印加し、位置誤差を０とするよう
にモータを動かし部材を移動させている。

この種の制御には、米国特許明細書第３９５４１６３号
に記載されるように目標位置の一定距離手前まで位置誤
差対応の可変規準速度にモータの速度を従わせる速度制
御モードと、前記目標位置の一定距離手前からその目標
位置まで位置誤差そのものによつて位置を制御する位置
制御モードとの２つの制御モードを併用してモータを目
標位置まで移動させかつ位置決めする。この場合、速度
制御モードにおいては、アナロダ規準速度信号に対して
モータ回転速度対応のアナログ速度フイードバツク信号
を加減算してモータの速度制御を行い、位置制御モード
においては、アナログ位置誤差信号に対してモータ回転
速度対応のアナログダンピング信号を加減算してモータ
の位置制御を行つている。さ．らにまた、前記キヤリツ
ジ駆動用モータおよび前記ホイール駆動用モータを駆動
する駆動回路も目標位置までの距離に対応したアナログ
信号によつて駆動されている。ところが、このようなア
ナログ制御系では、前二記位置検出用アナログ回路等の
オフセツトに対するレベル調整の必要性から生産性が阻
害され保守に多大の工数を要するだけでなく、アナログ
回路依存に基づく装置の小型化が困難になり、部品数の
増加、ひいては装置の大型化によるコスト増大ｊを招来
する。

このため、上記欠点を解決するために、本願と同一出願
人による特許願昭５３年第１７８１０号および同第７０
０７４号明細書において前記制御系をデイジタル化した
位置決め制御装置が提案されている。

イしかしながら、これらのデイジタル型制御装置には、
モータのブラシまたはキヤリツジ送り機構に設けられた
ワイヤー系等によりモータの回転軸に外力が加わつたと
きに前記位置決め目標位置近辺でのモータの振動、すな
わち、リミツトサイクル４が発生し、この結果、装置外
部に不快な騒音が発生してしまうという欠点が生じる。
本発明の目的は上述の欠点を除去した新規なデイジタル
サーボ系構成を有する高速高精度位置決め制御装置を提
供することにある。

この発明の装置は、可動部材を目標位置に位置決めする
位置決め制御装置であり、前記可動部材を駆動するため
のモータと、前記モータに機械的丁に接続され前記モー
タがーー定角度回転する毎にそれぞれの極性が反転し互
いに位相の異なる１対のインクリメンタル位置信号を発
生する位置信号発生手段と、前記可動部材力泪標位置の
一定距離手前になつたことを示すモード信号と前記可動
部材フの目標位置に対する位置誤差信号とに応答して前
記可動部材を前記目標位置に位置決めしたのち前記位置
誤差信号を積分し積分信号を発生する積分手段と、前記
可動部材の現在位置から目標位置までの移動距離および
移動方向を示す外部からの移動情報信号に基づき前記イ
ンクリメンタル位置信号と前記積分信号とに応答して現
在位置から前記目標位置までの移動距離に対応した制御
信号を出力しかつ前記モード信号と前記位置誤差信号と
を出力する制御手段と、前記制御信号に応答して前記モ
ータを駆動する駆動信号を発生する駆動手段とから構成
され、前記可動部材を前記目標位置に位置決めしたのち
前記積分手段によつて前記位置誤差信号を積分し前記位
置誤差信号に前記積分信号を加えることによつて前記可
動部材を前記目標位置に正確に位置決めすることを特徴
とする。

次に図面を参照して本発明を詳し＜説明する。なお、以
下の説明において信号線と信号とを区別せずに同一用語
で表示することがある。第１図に示す本発明の一実施例
において、コンピユータ等の外部制御機器８から移動距
離信号１３および方向指定信号１２が位置決め制御回路
１に初期セツトされ、それらの信号１２および１３に応
じてモータ３が制御される。

このときモータ３の回転運動はインクリメンタルエンコ
ーダ２によつて検出され、位置決め制御回路１に信号線
９および１０を介してフイードバツクされる。そしてモ
ータ３の回転運動は、ドライフッ一り４、ワイヤー７お
よびプーリ６を介してキヤリツジ５に伝えられ、キヤリ
ツジ５を所望の位置まで駆動する。前記インクリメンタ
ルエンコーダ２は、光学的または磁気的な構成要素を利
用して構成されておリモータ３の一定回転角の回転ごと
に極性が反転し互いに位相の異なるインクリメンタル位
置信号を出力するエンコーダである。その構成の詳細は
第１５図を参照して後述する。第２図は第１図の位置決
め制御回路１を詳しく示す図である。

前記速度制御モードにおいては、外部制御機器８から目
標位置対応の移動距離信号１３および方向指定信号１２
が制御回路１４に入力され、その中のカウンタに初期セ
ツトされる。ここで、前記方向指定信号１２が正である
と、制御回路１４から位置誤差対応の正の規準速度信号
が信号線２３に出力されるとともに速度制御モード表示
モード信号が信号線２２にそれぞれ出力される。このと
き、積分回路１５では、前記速度制御モード表示モード
信号によつて入力信号、すなわち、前記速度規準信号２
３の積分動作を禁止すると同時に内部の積分器をりセツ
トしてＯの積分信号を信号線２５に出力する。そこで、
前記規準速度信号は、加減算回路１６を介してＰＷＭ（
パルス幅変調）回路１８に入力される。前記ＰＷＭ回路
１８では、前記加減算回路１６の出力信号３０とクロツ
ク発生回路２０からのＰＷＭクロツク３２とを受けて、
前記出力信号３０をパルス巾変調しその出力を信号線３
５および゛３６に出力する。それによつて駆動回路１９
および信号線１１を介して前記モータ３を正方向に駆動
する。モータ３が正方向に動きだすと、モータ３に機械
的に接続されているインクリメンタルエンコーダ２から
、一定角度の回転毎に極性が反転し互いに位相の異なる
２つのインクリメンタル位置信号が信号線９および１０
にそれぞれ出力される。前記２つのインクリメンタル位
置信号の位相関係および極性反転は方向パルス発生回路
２１において、前記クロツク発生回路からの基準クロツ
ク３３および３４によつて検出され、正方向パルスが信
号線２８に与えられる。この正方向パルスおよび前記ク
ロツク発生回路２０からのサンプルクロツク３１を受け
て速度検出回路１７では、モータの速度を検出して信号
線２９に速度信号を出力する。従つて、前記加減算回路
１６において、前記速度規準信号から前記速度信号を減
算することによつて速度フイードバツクを与えることが
でき、前記速度規準信号に対応する規準速度にモータの
速度を追従させることができる。一方、前記正方向パル
スは信号線２８を介して前記制御回路１４に入力され初
期セツトされた前記移動距離信号が減算されていき、こ
の結果、位置誤差信号対応の規準速度信号も予め設定さ
れた曲線に沿つて減少していく。

以上のように、速度検出回路１７および加減算回路１６
による速度フイードバツクによつて、位置誤差に対応し
て予め設定された曲線に沿つて減少していく規準速度に
モータ３の速度が従うように制御することができる。

このようにして、モータ３が目標位置の一定距離手前ま
で達すると、制御回路１４は信号線２３に目標位置まで
の位置誤差信号を出力し、モータ３はこの位置誤差信号
によつて目標位置まで制御される。このとき、信号線２
２には位置制御モードを示すモード信号が出力されるが
、積分回路１５は前記速度制御モードと同様に積分動作
は禁止されており、積分出力がＯとなつて信号線２５に
出力される。またこのとき、前記速度制御モードと同様
に速度検出回路１７と加減算回路１６とによつて速度フ
イードバツクが行なわれるが、前記位置制御モードでは
ダンピングとして働く。このようにして、入力された目
標移動距離だけモータ３が動かされて目標位置に位置決
めされると、積分回路］５は、前記モード信号２２によ
つて前記速度制御モードから前記位置制御モードに切換
つてから一定時間後に入力信号、すなわち、位置誤差信
号２３によつて前記クロツタ発生回路２０からの積分ク
ロツク２６を積分する。

すなわち、前記位置誤差信号２３が目標位置に対して正
方向にずれているときは正方向に積分し、負方向にずれ
ているときは負方向に積分を行い、その積分信号を信号
線２５に出力する。加減算回路１６は、前記積分信号を
受けて前記位置誤差信号２３に加算し、さらにこの加算
結果から前記速度検出回路１７からの速度信号２９を減
算し、信号線３０に出力する。こうして、前記ＰＷＭ回
路１８および駆動回路１１を介してモータ３が駆動され
る。このような構成を採用すると、第３図を参照して後
述するデイジタル位置検出を含む位置決めサーボ系でし
ばしば問題となる、いわゆる、リミツトサイクルを抑圧
することができ目標位置への正確な位置決め制御が達成
できる。

なお、前述の説明ではモータ３を正方向に駆動する例を
示したが負方向に駆動する場合には、方向指定信号１２
に負方向の信号が出力され、方向パルス発生回路２１に
よつて負方向パルスが信号線２７に出力されることによ
つて前述の正方向の場合と同様に目標位置への位置決め
がなされる。第３図はデイジタル位置検出を含む位置決
め制御系で問題となる上記リミツトサイクルの様子をわ
かりやすく説明するための図である。

すなわちモータがある目標位置５０１に位置決め制御さ
れるとき、モータの位置誤差５００にほぼ比例したデイ
ジタル的な位置誤差信号５０３がフイードバツクされモ
ータに印加される。ところが、デイジタル位置検出のた
め目標位置５０１はある巾５０４（この巾は前記インク
リメンタルエンコーダからその１回転当りに出力される
パルス数に反比例する）を持つ不感帯となる。そこで、
モータが目標位置５０１まで駆動されたとき、位置誤差
信号５０３は０となり、モータには制御系から何の力も
加えられなくなる。このとき、モータのブラシまたはワ
イヤー系等によつてモータの回転軸に外力が矢印５０２
の方向に加えられると、モータはその方向に動かされ、
目標位置５０１からずれ、位置誤差信号５０３が発生さ
れる。そして、その位置誤差信号５０３によつてモータ
は再び泪標位置５０１に位置決めされ、位置誤差信号５
０３は０となる。このようにして、デイジタル位置決め
制御系においては、何らかの外力が存在する場合、上述
したような目標位置５０１近辺でのモータの振動、すな
わち、リミツトサイクルが発生し、この結果モータを介
して装置外部に不快な騒音が発生する。

そこで、前記位置誤差信号が０となつても前．記外力に
対抗するだけの力を制御系において発生するようにして
おくと、前述のリミツトサイクルの発生しない位置決め
ができる。第４図は前記リミツトサイクルの発生を抑圧
するための第２図の積分回路１５を詳細に示す図で・あ
る。

モード信号２２は単安定マルチバイブレータ（以下ワン
シヨツトと記す）１５１に入力されると同時にＡＮＤゲ
ート１５２の一方の入力に入力される。前記ＡＮＤゲー
ト１５２の他方の入力には前記ワンシヨツト１５１のＱ
（反転）出力が・入力され、前記ＡＮＤゲート１５２の
出力はインバータ１５３を介して積分カウンタ１５４の
りセツト入力に入力されると同時に、ＡＮＤゲート１５
５および１５６のそれぞれの１つの入力に入力される。
一方、位置誤差信号または規準速度信号は信号線２３を
介して＋１以上検出器および−１以下検出器にそれぞれ
入力され、前記２つの検出器の出力は前記ＡＮＤゲート
１５５および１５６のもう１つの入力にそれぞれ入力さ
れる。また、積分クロツク２６は前記ＡＮＤゲート１５
５および１５６の３番目の入力に入力され、前記２つの
ＡＮＤゲートの出力は前記積分カウンタ１５４のカウン
トアツプ入力およびカウントダウン入力にノそれぞれ入
力される。速度制御モードにおいてはモード信号２２は
ローレベル（論理゛０″）のため前記ＡＮＤゲート１５
２の出力もローレベルとなり、インバータ１５３を介し
て前記積分カウンク１５４をりセツトすると同時に、前
記ＡＮＤゲート１５５および１５６の出力を禁止し前記
積分カウンタ１５４はカウントアツプまたはカウントダ
ウン動作は行なわれず積分出力として０を信号線２５に
出力する。位置制御モードになると、モード信号２２は
ハイレベル（論理゛１″）になるが、前記ワンシヨツト
１５１が動作し、一定時間の間、すなわち、目標位置に
位置決めされるまでは前記ワンシヨツト１５１のｏ出力
はローレベルとなり、前記速度制御モードと同様に前記
積分カウンタ１５４は積分動作は行われない。位置制御
モードになつてから一定時間後、すなわち、目標位置に
位置決めされたのちは、前記ＡＮＤゲート１５２の出力
はハイレベルとなり、前記積分カウンタのりセツト動作
は解除されると同時に前記ＡＮＤゲート１５５および１
５６もゲートが開かれる。ここで、モータが前記リミツ
トサイクルによつて目標位置に対して正の方向に位置ず
れを起こしたとすると、その位置誤差信号が前記＋１以
上検出器１５７によつて検出され積分クロツク２６は前
記ＡＮＤゲート１５５を介して前記積分カウンタ１５４
をカウントアツプする。逆に、モータが負の方向に位置
ずれを起こしたとすると、その位置誤差信号は前記−ｌ
以下検出器１５８によつて検出され、積分クロツクは前
記ＡＮＤゲート１５６を介して前記積分カウンタ１５４
をカウントダウンする。以上のようにして、モータが目
標位置に位置決めされた後、位置誤差信号に応じて積分
カウンタ１５４により積分出力が信号線２５に出力され
る。

なお、前記＋ｌ以上検出器１５７による検出動作は、第
４図に示すように、位置誤差信号２３の最上位ビツト
（ＭＳＢ）力和一レベルのとき、その最上位ビツトを除
く他のビツトの論理和を０Ｒ回路１５７Ａによりとりこ
の０Ｒ回路の出力信号と前記ハイレベルを示すインバー
ター１５７Ｂの出力信号との論理積をＡＮＤ回路１５７
Ｃによりとることによつて行なわれる。

また、前記−１以下検出器１５８による検出動作は、前
記位置誤差信号２３のＭＳＢのハイレベルを信号線１５
８Ａにより検出することによつて行なわれる。第５図は
第２図の積分回路１５の第２の構成例を詳細に示す図で
ある。

モード信号２２はフリツプフロツプ８０１のりセツト入
力に入力され、速度制御モードでは前記フリツプフロツ
プ８０１をりセツトし、そのＱ（非反転）出力によつて
第４図の場合と同様に積分カウンタ８０２の積分動作を
禁止する。位置制御モードになると、モード信号２２に
よつて前記フリツプフロツプ８０１はりセツト動作は解
除され、セツト信号入力待ちの状態となる。モータが目
標位置に位置決めされると、すなわち、位置誤差信号が
０になると、ゼロ検出器８００によつて検出され、前記
フリツプフロツプ８０１をセツトする。こうして、第４
図の場合と同様に前記積分カウンタ８０２のりセツト動
作は解除され、位置誤差信号に応じて積分動作が行なわ
れ、その積分出力が信号線２５に出力される。この結果
、リミツトサイクルを抑圧目標位置への位置決めを迅速
かつ正確に検出することができる。第６図に第４図の積
分回路１５の各部の信号波形を示す。

なお、図中、位置誤差信号２３および積分信号２５は、
デイジタルーアナログ変換した信号を示しである。位置
制御モードになると、モード信号２２は参照数字１５ｂ
に示すハイレベルの信号となり、ＡＮＤゲート１５２の
出力は、ワンシヨツト］５１で規定される一定時間後に
参照数字１５Ｃに示すハイレベルの信号となる。一方、
位置誤差信号２３は徐々に０に近づく参照数字１５ａで
示した信号となり、ＡＮＤゲート１５２の出力がハイレ
ベルになるときは、すで゛に目標位置に位置決めされて
いる。換言すれば、ワンシヨツト１５１で規定される一
定時間巾の間に位置決めされるように前記ワンシヨツト
の時定数は予ノめ設定されている。

目標位置に位置決めされると、第３図で示した如く、い
わゆるリミツトサイクルが発生し、位置誤差信号２３は
参照数字１５ｈで示すように０と＋１の間を振動する。
そこで、＋１以上検出器１５７は参照数字１５ｈの＋１
の状態を検出し、ＡＮＤゲート１５５に参照数字１５ｄ
に示す信号を送る。そして、ＡＮＤゲート１５５では積
分クロツク２６によつて参照数字１５ｅに示す信号を積
分カウンタ１５４のカウントアツプ入力に入力し、カウ
ントアツプする。以上のように、リミツトサイクルが発
生して積分力ウンタ１５４がカウントアツプされると、
その出力は参照数字１５ｆに示す信号となり、最終的に
は参照数字１５ｇで示される矢印のレベルでカウントア
ツプは終わり、前記矢印で示すレベルによつてモータが
発生する力と外力とが釣りあつてリミツトサイタルが止
まる。このように、積分カウンタ１５４によつて位置誤
差信号に応じで積分をすることによつてリミツトサイク
ルを抑圧できる。次に第２図の制御回路１４を詳細に示
す第７図を参照すると、速度制御モードでは移動距離信
号および方向指定信号がそれぞれ信号線１３および１２
を介してカウンタ１４２およびレジスタ１４１に初期セ
ツトされ、それらの出力信号がアドレスとして与えられ
るメモｌ川４６から規準速度信号が出力される。

さらに、カウンタ１４２の出力信号が与えられるゼロ検
出器１４７の出力信号であるモード信号２２は、カウン
タ】４２がＯでないため速度制御モードを示す信号を出
力しており、セレタタ１４８は前記モード信号により前
記規準速度信号を選択し信号線２３に出力する。一方、
方向パルス発生回路２１の出力信号は、信号線２７およ
び゛２８を介してカウンタ１４５のカウントアツプ入力
およびカウントダウン入力にそれぞれ与えられる。すな
わち、正方向パルスがカウントダウン入力に、負方向パ
ルスがカウントアツプ入力に与えられる。また、カウン
タ１４５の桁下げ出力信号および桁上げ出力信号は０Ｒ
ゲート１４３で論理和（０Ｒ）がとられ、その出力信号
はカウンタ１４２のカウントダウン入力に与えられる。
ここで、モータ３が正方向に動くと、正方向パルスは信
号線２８を介してカウンタ１４５をカウントダウンし、
その桁下げ出力信号は０Ｒゲート１４３を介してカウン
タ１４２をカウントダウンする。このようにして、位置
誤差信号であるカウンタ１４２の出力信号は徐々に減少
して行き、それに伴つてメモリ１４６の出力信号、すな
わち、規準速度信号も減少して行＜。さらに、カウンタ
１４２がカウントダウンされ、その出力信号が０となる
とゼロ検出器１４７によつて位置制御モードを示すモー
ド信号が信号線２２に出力され、セレクタ１４８によつ
てカウンタ１４５の出力が選択され、信号線２３に出力
される。このとき、カウンタ１４５の出力信号は、目標
位置の一定距離手前から目標位置までの位置誤差信号を
示し、その信号によつて目標位置まで駆動される。以上
の如＜、目標位置の一定距離手前まではメモリ１４６の
出力信号、すなわち、規準速度信号が、目標位置の一定
距離手前から目標位置まではカウンタ１４５の出力信号
、すなわち、位置誤差信号が信号線２３にそれぞれ出力
される。第８図は第２図の加減算回路１６を詳細に示す
図である。

信号線２３によつて速度制御モードおよび位置制御モー
ドにおいて、規準速度信号および位置誤差信号がそれぞ
れ乗算器１６２に入力されＫ１倍されて加算器１６０に
入力される。モータが目標位置に位置決めされる前は積
分回路１５の出力は０であるから、加算器１６０では加
算は．されず、その出力は減算器１６１に入力される。
一方、速度検出回路１７の出力である速度信号は信号線
２９を介して乗算器１６３に入力されＫ２倍されて減算
器１６１に入力され、前記加算器１６０の出力から減算
され信号線３０に出力され．る。そして、モータが目標
位置に位置決めされた後は、積分回路１５の出力である
積分信号２５は加算器１６０によつて位置誤差信号のＫ
１倍されたものに加算される。すなわち、積分信号２５
は位置誤差信号の下位ビツトに加算されるような形Ｊに
なる。以上の如く、速度制御モードでは規準速度信号か
ら速度信号が減算され、位置制御モードでは位置誤差信
号に積分信号が加算され、さらに速度信号が減算され信
号線３０に出力される。

なお、第ダ８図の説明では、乗算器１６２および１６３
を使用してＫｌ倍およびＫ２倍のゲインを設定している
が、ここは、乗算器を使用する代わりに、入力のビツト
をシフトして２のベキ乗倍のゲインを設定することも可
能であり、その場合は回路も簡単になる。第９図は第２
図の速度検出回路１７を詳しく示した図である。

方向パルス発生回路の出力である，正方向パルス２８お
よび゛負方向パルス２７はカウンタ１７０のカウントア
ツプ入力およびカウントダウン入力にそれぞれ入力され
る。カウンタ１７０の出力はレジスタ１７１に入力され
、その出力は速度信号として信号線２９に出力される。
一ク方、クロツク発生回路２０のサンプルクロツク３１
は前記レジスタのセツト入力に、さらに遅延回路１７２
に入力され、前記遅延回路１７２の出力は前記カウンタ
１７０のりセツト入力に入力される。，今、モータが
正方向に動いていると、正方向パルス２８が前記カウン
タ１７０によつてカウントアツプされる。

そして、前記サンプルクロツク３１が入力されると、ま
ず、前記レジスタ１７１に前記カウンタ１７０の現在の
値がセツトされ、遅延回路１７２によつて少し遅延させ
られた前記サンプルクロツクによつて前記カウンタ１７
０がりセツトされる。こうして、前記サンプルクロツク
３１によつて規定される一定時間巾に発生する正方向パ
ルスまたは負方向パルスの数、すなわちモータの速度に
比例した信号を速度信号として信号線２９に出力するこ
とがで゛きる。次に第２図の速度検出回路１７の第２の
例を示す第１０図を参照すると、カウンタ６０１は第２
図には示していないがクロツク発生回路２０より入力さ
れる十分周波数の高いクロツク６００によつて常にカウ
ントアツプされている。

今、モータが正方向に動いて正方向パルスが信号線２８
を介して０Ｒゲート６０６に入力されると、正方向パル
スは０Ｒゲート６０６を通つてレジスタ６０２のセツト
入力に入力され、前記カウンタ６０１の出力を前記レジ
スタ６０２にセツトすると同時に遅廷回路６０５を介し
て前記カウンタ６０１をりセツトする。さらにまた前記
正方向パルスはフリツプフロツプ６０７をセツトする。
メモリ６０３はアドレスとして、前記レジスタ６０２の
出力、すなわち、正方向パルスおよび負方向パルスの時
間間隔、さらに言うと、モータ速度の逆数およびフリツ
プフロツプ６０７の出力、すなわち、モータの移動方向
信号にそれぞれ応答し逆数変換を行つて、セレクタ６０
４に速度信号を出力する。このとき、セレクタ６０４は
第２図には示していないが制御回路］４より入力される
モード信号２２によつて速度制御モード時には前記メモ
リ６０３の出力、すなわち速度信号を選択し、信号線２
９に出力する。ところが、位置制御モード時にはモータ
の速度が低くなり、正方向パルスおよび負方向パルスの
時間間隔が長くなり前記カウンタ６０１がオーバフロー
する可能性があり、正確な速度信号が与られなくなる。
そこで、位置制御モード１においては第９図の場合と同
様に、カウンタ６０８、レジスタ６０９および遅延回路
６１０を用いて、前記サンプルクロツク３１によつて正
方向パルスおよび負方向パルスをサンプルすることによ
つて前記セレクタ６０４に速度信号を入力する。，前記
セレクタ６０４は、位置制御モード時には位置制御モー
ドを示すモード信号２２によつて前記レジスタ６０９の
出力を選択して速度信号として信号線２９に出力する。
すなわち、速度制御モードでは、正方向パルスまたは負
方向パルスの時間５間隔を測定し、その信号を速度信号
に変換して信号線２９に出力し、位置制御モードでは、
ある一定時間間隔内の正方向パルスまたは負方向パルス
の数をサンプルし、速度信号として信号線２９に出力す
る。こうして、速度制御モード時に第９図の場合より正
確な速度検出が可能となる。第１１図は第２図のＰＷＭ
回路を詳しく示した図である。

第２図のクロツク発生回路２０のＰＷＭクロツク３２は
ＰＷＭ回路１８のカウンタ１８１のカウントアツプ入力
に入力され、前記力ウンタ１８１を常にカウントアツプ
している。すなわち前記カウンタ１８１の出力は、マイ
ナスの最大値とプラスの最大値との間を鋸歯状波的に動
作している。コンパレータ１８０の基準入力ｂには前記
カウンタ１８１の出力が入力され、信号入力ａには第２
図の加減算回路１６の出力３０が入力されている。そし
て、前記コンパレータ１８０では前記カウンタ］８１の
出力と前記加減算回路１６の出力との大小比較が行なわ
れ、前記加減算回路１６の出力が前記カウンタ１８］の
出力よりも大きいときはプラス出力３５がハイレベル（
論理１゛１″）になり、小さいときはマイナス出力３６
がハイレベノレになる。すなわち、カウンタ１８１の一
周期の間で・プラス出力３５とマイナス出力ノ３６は交
互にハイレベルになり、前記入力３０が正の信号のとき
には、そのレベルに比例して、プラス出力３５のハイレ
ベルになる時間がマイナス出力３６のハイレベルになる
時間より長くなる。

また、逆に前記入力３０が負の信号のときには、前記と
は逆になり、Ｏのときには、プラス出力３５とマイナス
出力３６のハイレベルになる時間が等しくなる。以上の
ようにして、入力信号３０に比例したパルス巾変調出力
が信号線３５および３６に与えられる。第１２図は駆動
回路１９の第１の例を示す図である。

プラス出力３５がハイレベルのときはマイナス出力３６
はローレベルで゛あり、このとき、前記プラス出力３５
はゲート１９１を介してトランジスタ１９２をオン（導
通）にしこれによりトランジスタ１９３をオンとする。
一方、マイナス出力３６はゲート１９４により反転され
てトランジスタ１９５をオフ（非導通）とすることによ
りトランジスタ１９６をオフとする。この結果、電源電
圧＋ＥＳにほぼ等しい電圧の駆動出力１１が発生する。
また、マイナス出力３６がハイレベルのときはプラス出
力３５はローレベルで゛あり、このときは前述した動作
とは逆にトランジスタ１９６および１９３はそれぞれオ
ンおよびオフとなり、電源電圧−ＥＳにほぼ等しい電圧
の駆動出力１１が発生する。

この結果、第２図の加減算回路の出力３０に比例した平
均電圧を持つ駆動出力１１がモータに印加される。駆動
出力１１の周波数を第２図のモータ３の電気的時定数よ
り決まるカツトオフ周波数より十分高く選べば、モータ
３のローパス効果により第２図の加減算回路の出力３０
に比例した電流がモータ３に流れる。第１３図は駆動回
路１９の第２の例を示す図である。

プラス出力３５がハイレベルのときはマイナス出力３６
はローレベルで゛あり、このとき、前記プラス出力３５
はゲート６００を介してトランジスタ６０］をオンにす
るとともに前記ゲート６００およびインバータ６１１を
介してトランジスタ６０９をオンにしこれによりトラン
ジスタ６０２および゛６０８をオンとする。一方、マイ
ナス出力３６はゲート６０５により反転された後、トラ
ンジスタ６０６をオフにするとともにインバーター６］
０を介してトランジスタ６０４をオフにし、トランジス
タ６０７および６０３をオフにする。この結果、正の電
源電圧＋ＥＳと負の電源電圧−ＥＳの差２ＥＳにほぼ等
しい出力電圧が信号線１１に現われる。また、マイナス
出力３６がハイレベルのときはプラス出力３５はローレ
ベルで゛あり、このときは前述した動作とは逆にトラン
ジスタ６０３および６０７はオンとなり、この結果、ト
ランジスタ６０２および６０８はオフとなり、−２ＥＳ
にほぼ等しい出力電圧が信号線１１に出力される。

この結果、第１２図の例と同様、第２図の加減算回路の
出力３０に比例した電流がモータ３を駆動する電流とな
り、さらに第１３図の構成では第１２図の構成と較べて
同じ電圧の電源を用いて２倍の電流を流すことができ、
電源を有効に用いることができるとともに制御系のゲイ
ンを高くとることができ制御特性を改善することができ
る。第１４図は駆動回路１９の第３の例を示す図である
。

第１図において、モータ３が過大な電流により．減磁を
生ずる場合または第１図のキヤリツジ５の耐加速限度が
定められている場合にはモータ３に流す電流を制限しな
ければならない。

第１４図において第２図のモータ３に流れる電流は電流
検出用抵抗４０９により検出され、正の．過大電流の場
合は比較器４０８において、負の過大電流の場合は比較
器４０７においてそれぞれ予め設定した電流制限値に対
応した電圧と比較されることにより比較器４０７または
４０８の出力をハイレベルとし、それぞれの比較器の出
力は．ＮＯＲゲート４０６に入力される。

ＮＯＲゲート４０６の出力はＡＮＤゲート４００および
４０３に入力されており、ＡＮＤゲート４００または４
０３の出力を禁止する。以上の構成によりモータ３に流
れる電流が、設定した電流制限値を越えていｊるとＡＮ
Ｄゲート４００および４０３が閉じる。モータ３に流れ
る電流が設定した電流制限値を越えていない場合は、ゲ
ート４００および４０３は開いており、プラス出力３５
がハイレベルのとき、マイナス出力３６はローレベルで
゛、プラス出・力３５はトランジスタ４０１をオンにす
ることによりトランジスタ４０２をオンにし、マイナス
出力３６はトランジスタ４０４をオフにすることにより
トランジスタ４０５をオフにし、この結果、電源電圧＋
ＥＳにほぼ等しい電圧の駆動出力１１が発生する。マイ
ナス出力３６がハイレベルのときプラス出力３５はロー
レベルで前述の動作とは逆にトランジスタ４０５および
４０２はそれぞれオンおよびオフとなり、電源電圧−Ｅ
Ｓにほぼ等しい電圧の駆動出力１１が発生する。一方、
モータ３に流れる電流が設定した電流制限値を越えてい
ると、ＡＮＤゲート４００および４０３は閉じており、
プラス出力３５および゛マイナス出力３６の状態にかか
わらず、トランジスタ４０２および４０５はともにオフ
になつており、駆動出力１１は正負いずれの電源電圧も
印加されない。

したがつて、モータ３に流れる電流は設定した電流制限
値まで下つてゆ＜。以上のように、第１４図の構成にお
いては、設定した正負の電流制限値内で第１２図および
第１３図による構成と同様に第２図の加減算回路の出力
３０に比例した電流をモータ３を駆動する電流とするこ
とができる他に好ましくない過大な電流がモータ３に流
れるのを防ぐこともできる。

ここで、第１５図を参照して第２図のインクリメンタル
エンコーダ２を詳細に説明する。モータ３の軸に機械的
に取付けられ、その回転に応動する不透明な円板２０１
，を穴明してなる透明な位置情報パターン２０２が光源
２００により照射されスリツト板２０３を透過する光の
量の増減として光感知器２０４および２０５により検出
される。これらの検出信号は比較器２０７および２０８
における基準電圧２０６との比較を経てパルスに変換さ
れデイジタルインクリメンタル位置信号として信号線９
および１０に出力される。このとき、２つの光感知器２
０４および２０５の間隔およびスリツト板２０３の２つ
のスリツトの間隔を位置情報パターン２０２の隣りどう
しの間隔に対して１／４だけずらしておくことにより互
にスリツト間隔のｌ／４相当分だけ位相の異つた２つの
インクリメンタル位置信号が発生される。第１６図は第
２図の方向パルス検出回路２１を詳細に示す図である。

前記２つの位相の異なつたインクリメンタル位置信号は
信号線９および１０を介してフリツプフロツプ２１０お
よび２１１のデータ入力にそれぞれ入力され前記フリツ
プフロツプ２１０および２１１の出力はメモリ２１２の
アドレス入力に入力される。また、前記メモリ２１２の
２つの出力はフリツプフロツプ２１３および２１４のデ
ータ入力として与えられ、フリツプフロツプ２１３およ
び２１４の出力は前記メモリ２１２のアドレスとして与
えられている。さらに、第２図のタロツク発生回路２０
の周波数の十分に高い位相の異なつた２つの基準タロツ
タが信号線３４および３３を介して一方の基準クロツク
は前記フリツプフロツプ２１０および２１１のクロツク
入力に他方の基準クロツクは前記フリツプフロツプ２１
３および２１４のクロツク入力にそれぞれ入力される。
そして、前記基準クロツク３４によつて前記２つのイン
クリメンタル位置信号を前記フリツプフロツプ２１０お
よび２１１でサンプルし、前記基準クロツク３３によつ
て前記メモリの２つの出力を前記フリツプフロツプ２１
３および２１４でサンプルする。ここで、前記フリツプ
フロツプ２１０および゛２１１の出力をそれぞ゛れＡお
よびＢとし、前記フリツプフロツプ２１３および２１４
の出力をそれぞれＸおよび゛Ｙとする。さらに、前記フ
リツプフロツプ２１３および，２１４の入力をそれぞれ
ＰおよびＱとし、前記メモリ２１２の出力である正方向
パルスおよび゛負方向パルスをそれぞれＦおよびＲとす
る。そこで゛、前記メモリ２１２に論理式Ｆ＝Ａ−Ｘ−
Ｙ＋Ａ・Ｘ−Ｙ＋Ｂ−Ｘ−Ｙ＋Ｂ−Ｘ−Ｙ．Ｒ＝Ａ−Ｘ
・Ｙ＋Ａ−Ｘ−Ｙ＋Ｂ−Ｘ−Ｙ＋Ｂ−Ｘ−Ｙ．．Ｐ＝Ａ
．Ｑ＝Ｂで示される状態を記憶しておけば、前記２つの
インクリメンタル位置信号の立上がりおよび立下がりで
前記モータ３の回転方向に応じて正方向パルスまたは負
方向パルスを信号線２８または２７にそれぞれ出力する
ことがで゛きる。なお、前記の説明ではメモリ２１２を
用いて構成しているか、前記の論理式をハードロジツク
で構成することも可能である。第１７図は第２図のクロ
ツク発生回路２０を詳細に示す図である。

基準発振器２２０により周波数の十分に高い正確なクロ
ツクを発振し、それをＰＷＭクロツクとして信号線３２
に与えるとともにインバータ２２２を介して位相が１８
０゜異なつた基準クロツクとして信号線３３および３４
に与える。また、前記基準発振器２２０のタロツタ出力
はカウンタ２２１のカウントアツプ入力に与えられる。
これにより前記クロツク出力は分周され、第２図の積分
回路１５に必要な積分クロツタが信号線２６に出力され
る。前記積分クロツクは前記カウンタ２２１によりさら
に分周され、この結果前記基準発振器２２０の出力より
十分周波数の低いクロツクがインバータ、抵抗、コンデ
ンサおよびＡＮＤゲートより成るパルス化回路２２３に
与えられる。これにより第２図の速度検出回路１７に必
要なサンプルタロツタが信号線３１に出力される。第１
８図は第１１図のＰＷＭ回路および第１２図の駆動回路
の各部の信号波形を示した図である。

なお、図中、第１１図のコンパレータ１８０の信号入力
および基準入力はデイジタルーアナログ変換した信号を
示してある。コンパレータ１８０の信号入力が参照数字
１８ａで示される如く正の信号のときは、コンパレータ
１８０において参照数字１８ｂに示される鋸歯状彼的に
変化する基準入力と比較され、参照数字１８Ｃおよび１
８ｄでそれぞれ示されるプラス出力信号およびマイナス
出力信号が出力される。このとき、信号入力が正である
から、参照数字１８Ｃで示されるプラス出力信号のハイ
レベルの時間が、参照数字］８ｄで示されるマイナス出
力信号のハイレベルの時間より長い。これらの２つの信
号が駆動回路１９に入力されると、前述した如く、プラ
ス出力信号およびマイナス出力信号のハイレベルの時間
に比例して正の電源電圧と負の電源電圧が参照数字１８
ｅに示した如く交互にモータに印加される。こうしてモ
ータの電気時定数によるローパス効果によつてモータに
流れる電流は参照数字１８ｆに示すように正のほぼ一定
電流が流れる。また、コンパレータ１８０の信号入力が
Ｏのときは、正の電源電圧と負の電源電圧とが等しい時
間モータに印加され電流はほぼＯとなる。また、信号入
力が負のときには負の電源電圧の印加時間が正の電源電
圧の印加時間よりも長くなり、負の電流が流れる。こう
して、コンパレータ１８０の信号入力に比例した電流を
モータに供給できる。以上のようにして、本発明では、
制御系全体をデイジタル回路で構成し、速度制御モード
および位置制御モードを介してモータおよび可動部材を
目標位置に位置決めし、さらに、位置決めしたのち、い
わゆるリミツトサイクルも抑圧し、それによつて、目標
位置への正確な位置決めを達成する位置決め制御装置を
実現できる。

また、制御系全体をデイジタル化したことにより装置の
ＬＳＩ化低コスト化および小型化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプロツク図、第２図は
第１図の位置決め制御回路１を詳しく示した図、第３図
はモータの目標位置への位置決め後に発生するリミツト
サイタルを説明する図、第４図と第５図は第２図の積分
回路を示す図、第６図は第４図の回路動作を説明するた
めの図、第７図は第２図の制御回路１４の一構成例を示
す図、第８図は第２図の加減算回路］６の一構成例を示
す図、第９図と第１０図は第２図の速度検出回路１７の
構成例を示す図、第１１図は第２図のＰＷＭ回路１８の
一構成例を示す図、第１２図、第１３図および第１４図
は第２図の駆動回路１９の構成例を示す図、第１５図は
第２図のインクリメンタルエンコーダ２の一構成例を示
す図、第１６図は第２図の方向パルス発生回路２１の一
構成例を示す図、第１７図は第２図のクロツク発生回路
２０の一構成例を示す図および第］８図は第２図のＰＷ
Ｍ回路１８および駆動回路１９の各部の信号波形を示す
図である。第２図において、８・・・・・・外部制御機器、１４・
・・・・・制御回路、１５・・・・・・積分回路、１７
・・・・・・速度検出回路、１６・・・・・・加減算回
路、２０・・・・・・クロツク発生回路、１８・・・・
・・ＰＷＭ回路、１９・・・・・・駆動回路、２１・・
・・・・方向パルス発生回路、３・・・・・・モータ、
２・・・・・・インタリメンタルエンコーダ。

Claims

【特許請求の範囲】

１可動部材を目標位置に位置決めする位置決め制御装
置において、前記可動部材を駆動するためのモータと、
前記モータに機械的に接続され前記モータが一定角度回
転する毎にそれぞれの極性が反転し互いに位相の異なる
１対のインクリメンタル位置信号を発生する位置信号発
生手段と、前記１対のインクリメンタル位置信号に応答
して前記モータの正方向および負方向回転をそれぞれ示
す正方向パルスおよび負方向パルスを発生する方向パル
ス発生回路と、前記可動部材の現在位置から前記目標位
置までの移動距離および移動方向を示す外部からの移動
情報信号に基づき前記正方向パルスおよび負方向パルス
に応答して現在位置から前記目標位置の一定距離手前ま
では前記位置誤差信号対応の可変規準速度信号を第１の
誤差信号として出力するとともに前記目標位置の一定距
離手前から前記目標位置までは位置誤差信号を第２の誤
差信号として出力しかつ前記目標位置の一定距離手前に
なつたことを示すモード信号を出力する制御回路と、前
記正方向パルスおよび負方向パルスに応答して前記モー
タの速度を検出し速度信号を出力する速度検出回路と、
前記可動部材が目標位置の一定距離手前になつたことを
示すモード信号と前記可動部材の前記目標位置に対する
位置誤差信号とに応答して前記可動部材が目標に位置決
めされたのち前記位置誤差信号を積分し積分信号を発生
する積分手段と、前記積分信号と前記第１または第２の
誤差信号と前記速度信号とに応答して前記積分信号と前
記誤差信号との加算を行いかつこの加算結果から前記速
度信号の減算を行い制御信号を出力する加減算回路と、
前記制御信号に応答して前記制御信号に比例したパルス
巾変調信号を出力するＰＷＭ回路と、前記パルス巾変調
信号に応答して前記モータを駆動する駆動回路とを具備
し、前記可動部材を前記目標位置に位置決めしたのち前
記積分手段によつて前記位置誤差信号に前記積分信号を
加えることによつて前記可動部材を前記目標位置に正確
に位置決めすることを特徴とする位置決め制御装置。