JPS6032584A - 可変速電動機の定位置停止制御方式 - Google Patents

可変速電動機の定位置停止制御方式

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JPS6032584A
JPS6032584A JP13767683A JP13767683A JPS6032584A JP S6032584 A JPS6032584 A JP S6032584A JP 13767683 A JP13767683 A JP 13767683A JP 13767683 A JP13767683 A JP 13767683A JP S6032584 A JPS6032584 A JP S6032584A
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JP
Japan
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speed
motor
signal
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error signal
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JP13767683A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Miki
広志 三木
Narihisa Toyoshima
豊島 成久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Publication of JPS6032584A publication Critical patent/JPS6032584A/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Program-control systems
    • G05B19/02Program-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、可変速駆動の電1機において、定位置停止指
令が入力されたとき、該電動機を、その1回転360度
の範囲内における所望の定位置に精度良くかつ迅速に停
止させるための定位置停止制御方式に関するものである
更に具体的に説明すると、かかる可変速駆動の電動機に
よって工作0械の主軸駆動を行なっているときに、該主
軸につながる自動工具を交換したい場合などに、電動機
回転軸(従って主軸)の定位置停止が要求されることが
あり、本発明は、そのような場合における電動機の定位
置停止制御方式に関するものである。
〔従来技術とその間照点〕
高速回転中の電動機を、その1回転360度の範囲内に
おける所望の定位置に、短時間で精度良く停止させるた
めの位置決め制御を実現するには、電動機の速度制御系
の応谷が速いこと、回転速度の分解能が高いこと、が要
求される。
所で工作機械主軸駆動装置として用いられる電IJI機
は現在急速にその交流化が進んでおり、電動(4の最高
回転数は4,500〜12.00Orpmと高速化され
てきている。これに伴ない電動機の速度検出用センサと
して、ブラシレスであるため高速化への対応が容品なこ
と、直流槌並みの制御性を交流機において実現するベク
トル制御の実施に必要な回転子の位置検出が可能なこと
、等の理由から/ぐレスジエネレータが使用されるよう
になったOこのパルスジェネレータは、回転子の回転速
度に比例した繰り返し周波数をもつパルスを発生するも
のであり、かかるパルスジェネレータを用いた電動機回
転速度の検出方法としては、(イ)F/V変換器を用い
て、パルスジェネレータの出力周波fr(pを電圧■に
変換し、この電圧■をもって電動機回転速度とする方法
、←)一定時間内にパルスジェネレータから出力される
パルスの数をカウントし、そのカウント値をもって電動
機回転速度とする方法、などが知られている。
しかしこれらの検出方法では、パルスジェネレータから
の出力パルスを用いるものであるから、電[i!1機回
転速度が微速になると必然的にパルス間隔が長くなるた
め、回転速度の検出に要する時間も長くなり、結果とし
て回転速度の検出遅れF! Eが大きくなることから電
動機の速度制御系の応答性が悪くなるという欠点があっ
た0 これを改もするには、単純には、)くレスジエネレータ
からの1回転当たりの出力パルス数を増せばよいわけで
あるが、低速時において充分な数の出力パルス数が得ら
れるようにすると、高速時には速度に比例して出力パル
スの周波数が高くなるため、パルスジェネレータの出力
周波数が高くなりすぎて、これを信号として伝送する際
、技術的に問題が発生するので、パルスジェネレータか
らの1回転当りの出力パルス数をむやみに増すことは出
来ない。
結局、電動機回転速度の検出手段としてパルスジェネレ
ータを用いながら電動機の高速、高精度な定位置停止制
御を実現しようとすると、電動機が高速回転を行なって
いる間はパルスジェネレータの出力周波数を用いてその
速度制御を応答性良く実行できるが、停止に備えて低速
回転に移行したときは、回転速度の検出に要する時間が
長くなるため、制御のための応答性が悪くなり、高速度
な定位置停止制御は望めないという欠点が従来技術には
あった。
〔発明の目的〕
本発明は、上述のような従来技術の欠点を解決するため
になされたものであり、従って本発明の目的は、電動機
回転速度の検出手段としてパルスジェネレータを用いな
がら、その低回転速度時における検出遅れ時間の増大に
対処する手段を別に講じることによって高速度、高苗度
な可沃苅電動機の定位置停止制御方式を提供することに
ある。
〔発明の要点〕
電動機軸に同心的に直結した円板のn辺の一部に磁石を
取り付け、電動機の回転と共にIjffE’A石を同心
的に回転させ、該磁石近傍の固定位置に配覆された検出
コイルによって磁石の前記回転に伴なう磁束の変化を検
出させ、その検出々力か(・電動機の回転位置を知る位
負センサが従来から使用されている。そこでこの発明で
は、かかる位置センサの出力が成る限られた範囲(位置
決めゾーン内)では位W(回転角度θ)に比例した出力
電圧になることに賠目し、これを微分することにより低
速時における電動機速度(dθ/d t )を時間遅れ
なく検出して用いるようにしている0 すなわち、電動機の通常運転時(高速回転時)と停止位
置の位[決め制御に伽えた低速回転時とでは速度検出値
をパルスジェネレータの出力周波数から位置センサの出
力の微分値に切換えることにより、低速時においても電
動機の速度制御系の応答性の低下を防ぎ、高速、高精度
の定位置停止制御を可能としたものである。
〔発明の実施例〕
次に図を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図(a)は、従来から知られている回転位置センサ
の要部’I’に造を示す斜視図、第1図(b)は同セン
サを実際に工作機械等に装着した場合の状況を示す説明
図である。
これらの図において、1は回転体、2はスピンドル(主
軸)、3は磁石、4はヘッド、5は検出器、6はケーブ
ル、7はモータ、8はギアボックス、9はカッタ、10
は被加工材、11は台、12は支持体、である。
第1図(a)において、図示せざる電動(、!、Iによ
り中心線Cのまわりに回転部ahされるスピンドル2と
同心的に結合された回転体1の周辺に?i2り石3が取
り付けられていることが詔められるであろう。そして回
転体lの周辺近句の固定位置に、?1QTj 3による
磁束検出のためのヘッド4が配置されている。
回転体lの回転に伴ない [、)石3はヘッド4に接近
したり遠去かったりするので、それVC応じて強弱の変
化する検出々力がヘッド4から出力される。
この検出々力は、回転体1の位置を表わす(,1号とし
て検出器5において検出され、ケーブル6を介して図示
せざる制御系へ送られる。
第1図(b)において、モータ7は、ルアボックス8内
でスピンドル2(図示せず)に結合され、スピンドル2
の先端にはカッタ9が取り伺けられている。台11上に
ある被加工利10に対し、支持体12の上端に支持され
たギアボックス8を何らかの方法で下降させて接近させ
、カッタ9を回転させて被加工材10に加工を施す。カ
ッタ90回伝方向における停止位置の位置決め制御の際
、磁石3の近彷固定位置に配置されたヘッド4による検
出々力が用いられるわけである。
第2図は磁石3とヘッド4の相対的位置関係に従って該
ヘッド4から出力される検出部−号の波形等を示した波
12図である。
すなわち、第2図<c>において、回転体1に取り付け
られた磁石3とヘッド4が丁度相対向しており、このと
きヘッド4の中心線と磁石3の中心線とのなす角度θ=
0となる。この角度0−0の位置を所定の停止位1aS
とするO回転体1が矢印Y方向に回転するにつれヘッド
4の中心線と磁石3の中心線とのなす角度Oが変化して
ゆく0このときヘッド4の出力信号(位置センサ出力口
−3)14は第2図(→に示す如き波形となるOすなわ
ちθ=0の停止位vlSにおいて信号レベルは零となり
、位置Sを中心とした±Δθの角度範囲(この範囲を位
置決めゾーンと云う)で信号レベルはは!リニヤに変化
していることが判るであろう。第2図(b)は、(a)
における位を丘センサ出力(3号14のレベルを監視す
ることにより得た位置渋めゾーンを表わす信号13を示
している0本発明では、回転体1の定位置停止に備えた
低速回転時には、位置決めゾーン信号13の示す範囲に
限って位置センサ出力信号14の微分出力を回転速度信
号として用い、定位置停止制御に役立たせるものである
ことは先にも説明したO第3図は本発明の一実施例を示
すブ四ツク図である。同図において、7は電動機、1は
電mbPM軸に結合された回転体、3は磁石、4はヘッ
ド、21は回転速度設定器、22は速度設定回路、23
t、を停止位置の設定器、24は位置8節器、25はヤ
」替スイッチ、26は速度m部器、27はインノ(−夕
制御回路、2Bは回転速度検出回路、29は位置信号処
理回路、30はインバータ(主回路)、32はパルスジ
ェネレータ、35はインタフェース回路、36は微分回
路、である。
第4図は第3図の回路における各部の1伶波形を示す波
形図である0 第3図、第4図を参照して回路動作を説明する。
電動機7はインバータ30を介して給電され高速回転を
行なっているものとする。このときの回転速度は、設定
器21により設定され、設定回路22より出力される速
度設定値N苦と、パルスジェネレータ32からの出力パ
ルスを用いて速度検出回路28において検出された速度
実際値Nとの差の出力である誤差信号が、破線位置にあ
る切替スイッチ25を介して速度調節器26に入力する
。調節器26は、入力された誤差信号が雰になる方向で
調節出力をインバータ制御回路27に送り、それによっ
てインバータ30を制御して電動機7の回転速度が設定
速度tに維持されるようにする。
次に時刻t1において定位置停止指令信号がインクフェ
ース回路35を介して入力すると、位置信号処理回路2
9が起動されると共に、速度設定回路22では、それま
での高速度の設定速度N”に代えて、停止に備えた低速
度の設定速度N−を出力し、電動機7の回転速度を低下
させる。
位置信号処理回路29は、速度検出回路28の出力を受
けて電動機7の回転速度が停止に備えて低速度に達した
ことを知ると、以後、ヘッド4の出力信号14(第2図
a参照)を監視すること罠より、時刻t2において位置
決めゾーン信号13(第2図す参照)を作成して出力し
、この期間だりスイッチ25を破線位置から実線性情へ
切り換えるO その結果、停止位置設定器23による停止位置の設定信
号と回転位置センサとしてのヘッド4からの現在位置を
表わす信号との差である第1の誤差信号を入力された位
1128m器24の1m1f4カと、位置センサ出力信
号14を微分回路36において微分して得られる電動機
回転速度信号との差である第2の誤差信号を速度調節器
26は入力されることになる。
速度調rfi器26は、入力された第2の誤差信号が零
になるように191#出力を発生しインバータ制御回路
27を介してインバータ3oを制御するので、電動機7
は所定の停止位置に急速に停止することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、パルスジェネレータを使用した速度検
出器では検出できなかった微速においても一定の回転角
範囲(位置決めゾーン)の中では速度を遅れなく検出す
ることが可能となり、この結果、電動揚速度制御系の徽
連における応答性を改曽することができ、高速、高精度
の定位置停止制御が可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は従来周知の回転位置センサの要部構造を
示す斜視図、第1図(b)は同センサを実際に工作G械
等に装着した場合の状況を示す説明図、第2図は磁石3
とヘッド4の相対的位置関係に従って該ヘッド4から出
力される検出信号の波形等を示した波形図、第3図は本
発明の一実施例を示すブロック図、第4図は第3図の回
路における各部の動作波形を示す波形図、である。 符号説明 1・・・・−・回転体、2・・曲スピンドル(主軸) 
、3・・・・・・磁石、4・・・・・・ヘッド、5・・
・・・・検出器、6・・曲ケーブル、7・・川・モータ
、8・・・・・・ギアボックス、9・・・・・・カッタ
、10・・・・・・被加工材、11・・・・・・台、1
2・・・・・・支持体、13・・・・・・位置決めゾー
ン信号、14・・・・・・ヘッド4の出力信号、21・
・・・・・回転速度設定器、22・・・・・・速度設定
回路、23・・・・・・位置設定器、24・・・・・・
位置調節器、25・・・・・・切替スイッチ、26・・
・・・・速度mtln’a、z7・・・・・・インバー
タ制御回路、28・・・・・・速度検出回路、29・・
・・・・位j′v信号処理回路、30・・・・・・イン
バータ(主回路)、32・・・・・・パルスジェネレー
タ、35・・・・・・インタフェース回路、36・・・
・・・微分回路代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 笥 1 図は) 笥 I 図(b) 第2図 NJ図 第 414 N′1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)電力変換器を介して給電される電動機の回転速度と
    設定速度を比較して得られる第1の誤差信号を速度調節
    器に入力し、その調節出力によって該誤差信号が零にな
    るように前記電力変換器を制御するようにした電動機の
    可変速駆動方式において、電動機の1回転360度の範
    囲内における回転位置の検出手段と、同じく前記360
    度の範囲内における所望の停止位置を設定する位置設定
    手段と、前記検出手段からの回転位置信号と前記位置設
    定手段からの設定出力とを比較して得られる第2の誤差
    信号を入力されて該誤差信号が零になるように調節出力
    を発生する位置調節器と、前記検出手段からの回転位置
    信号を微分することにより速度信号に変換して出力する
    微分回路と、前記位置調節器からの調節出力と微分回路
    からの速度信号とを比較してその差である第3の誤差信
    号を出力する減算回路と、前記速度FilffJ器の入
    力端を第1の誤差信号を入力する側から前記第3の誤差
    信号を入力する側に切り換え可能なスイッチ回路と、前
    記位置設定手段により設定された所望の定位置に電動機
    を停止させるための定位置停止指令が入力されると、前
    記設定速度をそれまでの高速度から低速度に切り換えて
    電動機を減速させる手段と、減速した電動機が低速度で
    回転するとき、前記回転位置検出手段からの検出々力に
    より停止すべき定位置を含む微小範囲の位置決めゾーン
    信号を作成して出力する手段とを具備し、該ゾーン信号
    の期間だけ前記スイッチ回路により前記A!度調節器の
    入力端を第3の誤差信号を入力する側に切り換えて電動
    機を前記定位置に停止させるようにしたことを特徴とす
    る可変速電動機の定位置停止制御方式。
JP13767683A 1983-07-29 1983-07-29 可変速電動機の定位置停止制御方式 Pending JPS6032584A (ja)

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