JPS6186813A - 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】 産業上の利用分野 本発明はロボット、Ｘ−Ｙプロッター等各種産業機器の
駆動要素となる電動機の位置決めを行う制御装置に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 近年、ロボット、Ｘ−Ｙプロッター等に電動機を利用し
て高度の位置決め制御を行うためマイクロコンピュータ
−を用いた制御装置が利用されるようになってきた。

以下第４図を参照して従来における電動機の制御装置の
構成を説明する。

第４図において、１は制御装置であり、この制御装置１
は、外部の機器との信号のやりとりを行うインターフェ
ース部２が接続された制御部３と、前記制御部３からの
出力によって、その出力信号に対応した減速パターンを
出力する減速パターン設定部４と、この減速パターン設
定部４がらの出力を入力し電動機７を、駆動する信号に
変換するサーボアンプ６に対して速度指令を出力する速
度指令発生部５と、前配電動機７の回転軸に取りつけら
れ電動機７の回転数に応じたパルス信号を出力するエン
コーダ８からのパルス信号を計測し電動機７の回転量を
前記制御部３にその計測値を出力するパルス信号計測部
と、同じく前記エンコーダ８からのパルス信号を入力し
電動機７０回転速度を検出する速度検出部１０とを備え
ている。

以上の様に構成された制御装置について以下その動作を
説明する。インターフェース２より、電動機７の移動量
が与えられると、制御部３より減速パターン設定部４へ
、アドレス信号が与えられる。減速パターン設定部４は
主に記憶素子（以下メモリーという）で構成され、あら
かじめセットされた減速パターンのデータを読み出し、
速度指令発生部５へ与える。速度指令発生部５は減速パ
タ一ンのデータをアナログ信号に変換し、サーボアンプ
６へ出力する。サーボアンプ６は、電動機７を駆動し、
電動機７は回り始める。電動機７の回転量はエンコーダ
８で検出され、検出信号はパルス信号計測部９により電
動機の回転量として算出される１つと同時にエンコーダ
８よりの検出信号は速度検出部により電動機７の回転速
度として変換され、速度フィードバック信号となり、サ
ーボアンプ６へ与えられるっサーボアンプらは、速度指
令発生部５より与えられる速度指令値と、速度検出部１
０より与えられる速度フィードバック値を比較し、電動
機７の速度を速度指令値と々るように制御する。パルス
信号計測部９よりの信号は制御部３に２イードパ、りさ
れ、当初ｊｉｉ（ｊ偏部３にインターフェース２を介し
て与えられた移動量と比較し、その差に応じたアドレス
信号を、減速パターン設定部４に与え、その時々に応じ
た速度指令を、速度指令発生部５よりサーボアンプ６に
与える。

しかしながら上記従来の構成では、使用する位置決め装
置の負荷に応じて、使用者が減速パターンの制動データ
を作成せねばならず、このデータ作成には、位置決め装
置を実際に運転させて、オーバーシュート量等の大小に
応じて、制動データを変更し、オーバー／ニート量がな
くなる寸で、この作業を操り返さねばならない５．また
、負荷が変更になった場合には、前記の作業を始めから
やり直さなければならない。

以上の様に、従来の構成では減速パターンの制動データ
を作成するには非常に多くの手間と時間を要する。また
、減速パターンの制動データの作成後は、制動データが
固定されるため、負荷の状態によっては、位置決め後、
電動機が振動を伴ない、電動機が安定せず、そのだめ大
きな振動音を発生することがある。その上、電動機は振
動という急激な正転逆転の動作を繰りかえすので、その
度ごとに起動電流が流れ、電動機が発熱したり。

電動機のＡさ流子寿命が短かぐな−たりする。また振動
がない場合に比べて無駄な起動電流が流れるので電力の
無駄でもある。

発明の目的 本発明は、前記従来の問題点を解消するもので、減速パ
ターンの制動データの設定及び負荷変更後の再設定の手
間をはふき電動機の振動による音、発熱を少なくするこ
とのできる制御装置を提供すスイ、めで春スー 発明の構成 本発明は電動機の速度に比例して出力されるパルス信号
を計測するパルス信号計１ｆｌｉ１部と、パルス信号計
測部の出力を入力し、基準値と比較して電動機のオーパ
ージ、−ト量を計測するオーパーンニート量計測部と、
パルス信号計測部の出力を入力とし電動機を停止状態か
ら、基準回転数まで加速するのに必要な時間を計測する
電動機加速時、間計測部と、前記３つの計測部の出力を
入力して、位置決め動作時の減速パターンの制動データ
の作成を行なう制御部と、制御部より出力される値を電
動機の速度指令信号に変換する速度指令発生部を備えた
制御装置で、制御部に入力される値（こしたがって、減
速パターンの制動データを自動的に作成するので、今ま
で人が長い時間かけて行なっていた設定及び負荷変更後
の調整をなくすことができる。まだ前記制動データは負
荷の状態にｉ役適なものが作成されるので電動機の振動
がなくなり、したか−〕て振動音が発生せず、′Ｉｉ１
．動機の発熱もなく、制御装置の無調“整水、電動機の
制動性能の向にか［矧らねるものである、 実准例の説明 第１図は本発明の制御装置を用いた電動機の位置決め制
御装置の一実５ｍ例を示す。図において１１ｊ寸木発明
１こ保る制御装置であり、この制御装置１１は、エンコ
ーダ１８う・ら、・つパルス信号を計測する・ニルス信
号計σ１１］部１２とパルス信号側測部１２か二らの出
力を入力とする２つの針引１１部、すなわちオーバー／
、−ト量計測部１３及び電動機１ｒｏ速時間ｒ＋ｆｆ’
＋部２ｏと、前記３つの計測部１２，１３．２０からの
出力を入力として減速パターンの制動データを作成し出
力する制御部１４と、この制御部１４の出力を速度指令
に変換する速度指令発生部１５とから構成される。前記
制御装置１１のうち速度指令発生部１５からの出力はサ
ーボアンプ１６に人力され、サーボアンプ１６で電動機
１７を動作させる信号に変換される。エンコーダ１８、
及び負荷１９は電動機１７の出力軸に接続されている〇
次：こ、以上のような構成において、位置決めの動作分
桁なう場合について説明する１、制御部１４にはあらか
じめ、移動パルス数、最高回転数が設定されている。ま
ず、制御部１４から最高回転数で電動機１７を回転させ
る様に指令が出されると速度指令発生部１５で、前記指
令を速度指令へ変換しサーボアンプ１６で速度指令から
電圧値へと変換され電動機１７は最高回転数で回転する
。この時、エンコーダー１８が電動機１７の出力ｉ１Ｑ
！＋に接続されているのでエンコーダー１８からは、一
定間隔でパルス信号が出力される。エンコーダー１８か
らのパルス信号はパルス信号計測部１２で計測される。

計画した結果は制御部１４へ出力される。まだ、パルス
信号計測部１２からの出力は電動機加速時間計測部２ｏ
に入力され、電動機加速時間計測部２０では、電動機１
７が停止状態から最高回転数になるまでの時間を、加速
時間として計測し、制御部１４へ出力する。制御部１４
では、電動機加速時間計測部２ｏより出力された加速時
間を示す信号を入力し、電動機１７が最高回転数で回転
している状態から停止する１での時間すなわち減速時間
を計算する（たとえば、加速時間の１．２倍、つ値を減
速時間と設定する）。次に、蔵津苛間と、あらかじめ設
定されている最高回転数と、エンコーダ１８からの１回
転当りのパルス数を用い、最高回転数で回転している状
態より減速して停止するまでに必要なパルス数すなわち
減１パルス数を計算する。この減速パルス数（ｌ″ｉｉ
減速コ必要な減速パターンの制動データを計算するのｊ
て用いられる、っ 制御部１４では、パルス信号計測部１２から出力された
値を入力して、演算により得られた前記減速パルス数と
比較を行ない入力した値が太きけれｊず４！ｉ制御部１
４は速度指令発生部１５に最高回転数の指令を出力し、
電動機１７は最高回転数で回転する。っ１だ入力した値
の方が小さければ、制御部１４は移動パルス数とパルス
信号計ｄ１（１部１２から出力された値からそのずれを
演算し、演算した値をもとに加速時間より算出しだ減速
パターンの制動データの中から、演豹したずれに相当す
る制動データを選び速度指令発生部１５へ出力する。そ
して、また、このパルス信号計測部１２からの値を入力
して移動パルス数とのずれを演算しこのずれに相当する
制動データを減速パターンの制動データの中から選び速
度指令発生部１５へ出力する。

この一連の動作を繰り返すことによって制御部１４から
減速パターンに従−５た制動データが出力されパルス信
号計測部１２からの出力値があらかじめ設定されている
移動パルス数になるまで減速していき電動機１７は停止
することになる。しかし電動機１７に接続されている負
荷１９を安定に位置決めすることは難しく通常電動機１
７は振動を伴う。以」二の電動機１７の動きを横軸に時
間、縦ｔ＋：ｂに電動機速度をと−て特性図を書くと第
２図に示す様な特性図になる１、加速時間２１は、電動
機１７が停止の状態からあらかじめ設定されている最高
回転数まで加速するのに必要な時間である。オーパージ
、−ト量２４は減速後の電動機１７の振動の大きさを表
わすものである。減速時間２２においては電動機１７が
最高回転数で回転している状態から除々に減速していき
電動機１７の速度が雫になる寸での時間である。この時
、減速パターンの制動データが最適のものであればこの
時点で電動機１７は停止する。しかし負荷１９の状態に
よっては振動を伴いオーバーシュート量２４を発生する
。ここでパルス信号計測部１２の出力はオーバーシュー
計量計」１１部１３に入力されておりここで移動パルス
数と比較され移動パルス数とのずれ、つ１リオーバーシ
ユート量として計測され制御部１４へ出力される。制御
部１４では入力されたオーバーシュート量とあらかじめ
設定されている移動パルス数からの偏差量とを比較しオ
ーパーンニート量が所定の値より小さければ、位置決め
完了とみなし大きければ位置決め完了とはみなさずオー
パーン、−計量を入力し偏差量と比較する。

この動作を位置決めが完了するまで繰りかえす。

再度位置決め動作を行う時、オーパージ、−計量がなく
位置決め完了をした時は減速パターンの制動データはそ
のまま変化させず、オーバーシュート量があった場合は
減速パターンの制動データをオーパーンニート量の大き
さに比例して変化させる。つまりオーバーシュート量が
大きければ減速パターンの制動データの変化量を小さく
し、逆に小さければ、変化量を大きくする様に変化させ
て次回の位置決め動作の減速パターンとする。また、減
速パターンの制動データを変化させるのに１つ前の動作
のオーバーシュー）　ＦＥｔの値で変化させるのではな
く、以前のオーバーシュート量との平均値をと−て、こ
の値に基ついて減速パターンの？Ｑｌｌ動データを変化
させるのでも良い−この場合はさらに精度良ぐ位置決め
を行なうことができる、次に第３図は、制御部１４の動
作手順を示したフローチャートである。以下、この説明
を行なう。

まずステップａで、動作が開始されると、ステ。

ブｂでパルス信号計測部１２からの出力を入力し、ステ
ップＣでは入力した値とあらかじめ設定されている減速
を始めるパルス数と比較を行なう。ステップＣで比較を
行なった結果、ステ、プｄで入力した値が、減速を始め
るパルス数である減速パルス数よりも大きいと判断した
時は、ステップθの処理へ移り、入力した値が減速パル
ス数よりも小さいと判断した時はステップｅの処理へ移
るっステップθでは、電動機１７が停止状態から加速さ
れて、最高回転数で回転する様になったかの判断を行い
、最高回転数になればステップｐの処理へ移り、そうで
なければ、ステップｔの処理へ移り速度指令発生部１５
へ電動機１７を最高回転数で回転させる様指令を出す。

ステップｐでは、電動機加速時間計測部２０より電動機
１７が停止状態から最高回転数で回転するのに要した加
速時間を入力し、ステップｑでこの加速時間を基に減速
時１間を計算する。ステップｒでは、減速時間と、あら
う・しめ設定されている最高回転数と、エンコーダ１８
の１回転当りのパルス数よす減速パルス数の計算を行な
う。ステップＳではこの減速パルス数より、減速パター
ンの制動データを計算する。

そしてステップｔの処理へ移る。ステップｄの処理で減
速パルス数よりも入力値が小さければステップｅの処理
へ移９、このステップｅでは移動パルス数と入力値を演
算し、そのずれを算出する。

ステップｆではステップｅて算出したずれに基づいて減
速パターンから制動のデータを選び、選んだ値を速度指
令発生部１５へ出力する。ステップｑではステップｂで
入力した値と移動パルス数を比較し、等しくなければス
テップｂへ処理を移す。

等しければ、ステップｈでオーパーンニート置針７ｑ部
１３の出力を入力し、ステップｌでは入力したオーバー
シュート量と移動パルスからの偏差量とを比較し、ステ
ップｊでステップｌの結果により判断し、入力しだオー
パーンニート量が大きければステップにの処理へ移り、
オーバーシュート量フラグをセットし、ステップｈへ処
理を移す。

オーバーシューＦ　ｍが小さければ、ステツブシでオー
バーシュート量フラグがセットされているか判断し、セ
ットされていればステップｍでオーバー７ユート量の大
きさに従って減速パターンのｊｔｉ’ｊ動データ全デー
タせてステップｎの処理へ移、て終る。ステップｐでフ
ラグがセットされていなければ、何もせずにステップｎ
の処理へ移り、一連の動作は終了する。

以上の様に本実施例によれば、電動機加速時間計量＋ｒ
部２ｏにより電動（幾１７の停止状態から１［・ユ高回
転数までに要する加速時間を計迎１し、この値を用いて
制御部１４で減速パターンの制動データを算出し、減速
時はこの減速パターンの制動データで減速し、減速後、
電動機１７が振動を発生すれ：ｉミオ−パーツ−上置計
測部１３でオーバーシ−ト量を計測し制御部１４でこの
オー・〈−ンユー計量の大きさにより減速パターンの制
動データの変化量を変えることにより、電動機１７の位
置決め、動作を行なう場合、減速パターンの１ｌｊｌｌ
動データの作成を試行錯誤的に行なわなくてすみ、負荷
が変更になっても再度調整を行なわなくて良い。また、
電動［幾１７の振動が小さくなるので振動音も少なくな
る。したがって撮動による発熱も少なくなる、−１才た
撮動が少なくなるため位置決め時間も短かくなる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は電動機か停止
状態から基準回転数１で加速するのに要する加速時間を
電動機加速時間計測部で計測し、＜ｆｉｌｌ　（Ｘ１部
でこの加速時間を用いて減速パターンの制動データを作
成することにより、今まで人が長い　　−、時間かけて
設定していたこの作業をなくし、また負荷が変更になっ
ても再度調整をやり直す手数も省くことができる。

更に、オーパーン、−上置計測部を設け、前記計測部か
ら得られるオーーζ−シ・−計量の大きさに応じて制御
部で、減速・シターンの制動データの変化量を変えるの
で、従来の様に減速ツクターンが固定されたものに比較
して、電動機が負荷によってその運動状態が変化しても
位置決め制御や速度制御を行なう場合、その動作後に振
動を伴なわ彦いので、大きな振動音を発せず、したが−
て撮動による発熱もなく、位置決め制御の場合は位置決
め時間も短かくなるという効果を得ることができ、優れ
た制御装置を実現できるものである０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における制御装置のチャート
、第４図は従来の制御装置のブロック図である１、 １１・・制御装置、１２・・・・・・パルス信号計」り
部、１３・・・オーバーシーー計量計測部、１４・・・
・・・制＠ゞ６１（，１５・・・速度指令発生部、１７
・・・・・電動機、２０−・・・・・電動機加速時間計
測部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　故　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電動機の速度に比例して出力されるパルス信号を計
   測するパルス信号計測部と、パルス信号計測部の出力を
   入力とし予め設定されている基準値と比較して電動機の
   オーバーシュート量を計測するオーバーシュート量計測
   部と、パルス信号計測部の出力を入力とし電動機を停止
   状態から、基準回転数まで加速するのに必要な時間を計
   測する電動機加速時間計測部と、前記３つの計測部の出
   力を入力して位置決め動作時の減速パターンの制動デー
   タの作成を行なう制御部と、この制御部より出力される
   値を電動機の速度指令信号に変換する速度指令発生部に
   より構成された制御装置。 ２　制御部は入力した値を以前の値と平均して電動機の
   制動のデータに変換する制御部である特許請求の範囲第
   １項記載の制御装置。