JPS6373404A - サ−ボモ−タの位置決め制御装置 - 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】 （ａｌ産業上の利用分野 この発明は、モータに連結された機械系の作動部を指定
された位置に早く、安定して移動させるための位置決め
制御を行うサーボモータの位置決め制御装置に関する。

（ｂ）従来の技術 従来のサーボモータの位置決め制御装置の典型的なもの
として偏差カウンタ方式がある。第４図はこの偏差カウ
ンタ方式のブロック図を示している。ＣＰＵＩにおいて
速度パターンが形成されると、その速度パターンに応じ
た移動指令パルスが偏差カウンタ２に出力される。偏差
カウンタ２はアップダウンカウンタで構成され、ＣＰＵ
　１からの移動指令パルスＰｉはＵＰ端子に入力される
。

偏差カウンタ２の計数値はＤ／Ａ変換器３に出力され、
ここで変換されたアナログ量をサーボコントローラ４に
出力する。サーボコントローラ４の出力はモータ５に轟
かれ、モータ５の回転軸には回転速度を検出するタコジ
ェネータ６およびモータ回転軸の回転量（モータの変位
量）を検出するパルスジェネレータが連結されている。

タコジェネータ６の出力はサーボコントローラに戻され
、速度帰還が形成されてサーボ系の安定化が図られてい
る。パルスジェネレータフの出力Ｐ０は偏差カウンタ２
のｄｏｗｎ端子に導かれている。

上記の構成において、移動指令パルスが増加するに従い
偏差カウンタ２の計数値が増加していき、それに従って
速度指令が大きくなリモータ５の回転速度が上がるとと
もに、パルスジェネレータフによってフィードバックさ
れる減算パルス（フィードバックパルス）の頻度も上が
り、指令パルス頻度とフィードバックパルス頻度がつり
合う状態で等速になる。ＣＰＵ１から偏差カウンタ２に
送られる移動指令パルスの周期が長くなると入力パルス
（加算パルス）よりもフィードバックパルス（減算パル
ス）の方が大きくなり、偏差カウンタ２の計数値が次第
に少なくなっていく。これによってモータ５の回転速度
が低下していき偏差カタに連結されている作動部が目標
位ｚｐに到達するまでの変位を示している。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 従来の偏差カウンタ方式の制御装置では、位置に対する
フィードバック制御であるために遅れ量が本質的に存在
する。特に高速になる程この遅れ量が大きくなり、機械
要素間の位相遅れが無視できない程度に大きくなる問題
があった。

この発明の目的は上記の欠点を解消し、位置決めを高速
化する場合であっても機械要素間の位相遅れが非常に小
さいサーボモータの位置決め制御装置を提供することに
ある。

（ｄ１問題点を解決するための手段 この発明は、移動指令パルスを計数するカウンタと、前
記カウンタの計数値に対応するモータ変位量を予め記憶
する変位データメモリと、前記第１のカウンタの計数値
に対応するモータ速度を予め記憶する速度データメモリ
と、前記変位データメモリの出力とモータ変位量とを比
較する比較手段と、前記速度データメモリの出力を前記
第１の比較手段の比較結果で補正する補正手段と、この
補正出力をモータに供給する手段とを備えてなることを
特徴とする。

第１図はこの発明に係るサーボモータの位置決め制御装
置の構成図である。ＣＰＵＩからは移動指令パルスｐお
よび移動速度データＶが出力される。移動指令パルスｐ
と移動速度データＶは比例しており、■が大きくなれば
ｐの周期が短くなり、■が小さくなればｐの周期が長く
なる。移動指令パルスｐはカウンタ１０に取り込まれ、
そのパルス数を計数する。カウンタエ０の出力は速度デ
ータメモリ１１および変位データメモリの１２のアドレ
スラインに出力されている。即ちカウンタ１０の計数値
はアドレスとして速度データメモリ１１および変位デー
タメモリ１２に出力される。

速度データメモリ１１は横軸をカウンタ１０の計数値、
縦軸をモータ速度とする速度データを記憶する。変位デ
ータメモリ１２は横軸をカウンタの計数値、縦軸をモー
タ変位量とする変位データを記憶する。これらのメモリ
１１．１２にはＣＰＵ１から予めデータが書き込まれる
。速度データメモリ１１の出力はＤ／Ａ変換器１３でア
ナログ化され補正回路１４に出力される。Ｄ／Ａ変換器
１３にはさらにＣＰＵＩから負荷全体の移動速度デ−タ
■が入力する。Ｄ／Ａ変換器１３ではこの移動速度デー
タＶと速度データメモリ１１からの出力である速度デー
タとを乗じる。移動速度データＶが大きい場合にはＤ／
Ａ変換器１３の出力も大きくなる。移動速度データＶが
小さい場合にはＤ／Ａ変換器の出力も小さくなる。補正
回路１４の出力はドライバ１５に導かれ、ドライバ１５
によってモータ１６が駆動される。モータ１６の回転軸
にはタコジェネータ１７およびパルスジェネレータ１８
が取り付けられている。タコジェネータ１７の出力はド
ライバ１５に加えられパルスジェネレータ１日の出力は
カウンタ１９に導かれる。

カウンタ１９はパルスジェネレータ１８から出力される
パルス数を計数しその計数値をＤ／Ａ変換器２０でアナ
ログ化する。Ｄ／Ａ変換器２０の出力と前記変位データ
メモリ１２のアナログ出力は比較器２１にて比較される
。この比較器２１では変位データメモリ１２に記憶され
ている変位データとＤ／Ａ変換器２０の出力である実際
の変位量とを比較し、その偏差を前記補正回路１４に送
る。補正回路１４では比較器２１から送られてきた値を
Ｄ／Ａ変換器１３の出力の補正値として加え、その補正
結果をドライバ１５に対して出力する（８１作用 以上の構成の制御装置では、まずＣＰＵＩから負荷全体
の移動速度データＶと移動指令パルスｐが送られると、
カウンタ１０において移動指令パルスｐの計数を開始す
る。速度データメモリ１１と変位データメモリ１２はカ
ウンタ１０の計数値に対応した速度データおよび変位デ
ータをそれぞれＤ／Ａ変換器１３．２２に対して出力す
る。

比較器２１は変位データメモリ１２から出力された変位
データとフィードバックされた実際の変位量とを比較し
、その偏差を補正回路１４に補正値として与える。速度
データメモリ１１はカウンタ１０の現在の計数値に対応
する速度データをＤ／Ａ変換器１３を介して補正回路１
４に出力する。補正回路１４では速度データメモリ１１
の出力、すなわちモータ１６の現在回転すべき速度を前
記比較器２１の出力値で補正する。今、仮に位置の遅れ
が全くないとすると補正値は０であり速度データメモリ
１１から出力される速度データはそのまま（尚、負荷全
体の移動速度データＶは理解を容易にするためここでは
１とする。）ドライバ１５に出力される。変位データメ
モリ１２の出力とカウンタ１９から出力される実際の変
位量との間に偏差があれば、即ち位相遅れがあればその
遅れ量が補正値として補正回路１４に加わる。補正回路
１４はその位相遅れが大きい場合にはプラス方向に補正
してドライバ１５に出力される速度データが大きくなる
ようにする。

以上の動作から、速度データメモリ１１．Ｄ／Ａ変換器
１３．補正回路１４．ドライバ１５からなる制御系はフ
ィードフォワード制御となる。また変位データメモリ１
２．Ｄ／Ａ変換器２２．比較器２１．カウンタ１９．Ｄ
／Ａ変換器２０はフィードバック制御を行うことになる
。即ちフィードバンク制御は偏差を利用して制御を行う
ために本質的に遅れ量が必ず存在するが、フィードフォ
ワード制御は遅れを本質的に必要としない。このため位
置決め制御を極めて高速に行うことが可能になる。

尚、負荷全体の速度が変動するとＣＰＵＩからの移動速
度データＶが変動するが、これによって補正回路１４に
出力される速度データの大きさも変わってくる。移動速
度データＶはカウンタ１０に出力される移動指令パルス
の周期に比例している。すなわち、移動速度データ■が
大きくなれば移動指令パルスｐの周期が短くなり、移動
速度データＶがｌＪ）＜なれば移動指令パルスの周期も
長くなる。従って、Ｄ／Ａ変換器１３ではその移動指令
パルスの周期変化率（移動速度データ変化率）を速度デ
ータメモリ１１の出力に乗じる。一方、移動速度データ
Ｖの変動すなわちカウンタ１０に出力される移動指令パ
ルスの周期の変動はそのままカウンタ１０の計数値の変
動として現れる。

この結果、負荷全体の速度が変動するとそれに応じて速
度データメモリ１１に記憶されているパターンが実質的
に変化することになり、又変位データメモリ１２に記憶
されているパターンは横軸の長さが実質的に変化するこ
とになる。これによって目標値が固定している場合には
、負荷全体の速度が変わってもメモリ１１．１２の記憶
状態を変えることなくＣＰＵＩから出力する移動速度デ
ータＶおよび移動指令パルスｐの周期を変えるだけで制
御できるようになる。

（ｆ１発明の効果 以上のようにこの発明によれば、カウンタの計数値に対
応するモータ速度を予め記憶する速度データメモリを設
け、このメモリの出力によってモータをフィードフォワ
ード制御するようにしているために、制御に偏差（遅れ
量）を必要とせず、さらに変位データメモリを設けてこ
のメモリの出力と実際の変位との偏差を上記速度メモリ
の出力の補正値としているため位置決め制御を正確に行
うことができる。即ちこの発明では位置偏差を小さくし
たまま高速に位置決めを行うことができる利点がある。

（ａ実施例 第２図はこの発明の実施例である位置決め制御装置を用
いた包装装置の概略構成図を示している図において３０
は軸３０ａを中心に回転する回転体でこの周囲に複数の
マンドレル３１が立設されている。各マンドレル３１に
は被包装物体３２が支持されている。本実施例の包装装
置はこの被包装物体３２の外面を透明な樹脂チューブで
自動的に覆う動作をする。

樹脂チューブボックス３３には帯状の樹脂チューブ３４
が集積されていて、矢印Ｐ方向に搬送されていく。樹脂
チューブ３４はまず第１のローラ３５ａ、３５ｂで送り
速度が制御され、さらにその下方に位置する第２のロー
ラ３６ａ、３６ｂでも送り速度の制御を受ける。第１０
−ラ３５ａ。

３５ｂと第２０−ラ３６ａ、３６ｂの間には回転するカ
ッタ３７が配設されている。このカッタ３７は図のＱ点
で樹脂チューブ３４をカットする。

第１０−ラ３５ａ、３５ｂの内ローラ３５ｂが駆動ロー
ラであり、第１のモータ３８によって駆動される。また
第２０−ラ３６ａ、３６ｂの内ローラ３６ｂが駆動ロー
ラを構成し、第２のモータ３９によって駆動される。

本実施例ではこの第１のモータ３８及び第２のモータ３
９を第１図に示す位置決め制御装置によってそれぞれ独
立に制御するようにしている。

前記第２０−ラ３６ａ、３６ｂの下方には左右に崖道ベ
ル）４０．４１が配設されている。この搬送ベルト４０
．４１はそれぞれ４個のローラに掛けられており、図示
しないモータによって矢印方向に駆動されている。尚こ
の搬送ベルト４０゜４１の搬送速度は上記回転板３０を
駆動する回転速度と同期している。

前記第１０−ラ３５ａ、３５ｂと第２０−ラ３５ａ、３
６ｂの間でカッタ３７によって切断された樹脂チューブ
３４′は、搬送ベルｌ−４０，４１によって下方に搬送
されていく。搬送ベルト４０．４１が掛けられているロ
ーラの内上方に位置する一対のローラ４２ａ、４２ｂと
、その下方に位置する一対のローラ４３ａ、４３ｂとの
間には第１の真空吸着部４４ａ、４４ｂが配設されてい
る。また上記一対のローラ４３ａ、４３ｂと更にその下
方に位置する一対のローラ４５ａ、４５ｂ間には第２の
真空吸着部４６ａ、４６ｂが設けられている。これらの
第１の真空吸着部４４ａ、４４ｂおよび第２の真空吸着
部４６ａ、４６ｂの作用によって、カッタ３７で切断さ
れた樹脂チューブ３４′には徐々に開こうとする力が作
用し、第２の真空吸着部４６ａ、４６ｂの位置では図示
するように底辺部が大きく開いた状態となる。回転板３
０と搬送ベルト４０．４１は複数のマンドレル３１のい
ずれか１つがローラ４３ａ、４３ｂの下方の位置に来た
時、ちょうど樹脂６ユープ３４′の下方がマンドレル３
１の上方に位置するように設定しである。このため第２
の真空吸着部４６ａ、４６ｂの作用によって下方がより
広げられた円錐状の真空チューブ３４′はその下方に位
置している被包装体３２の外面を自動的に覆う。

回転板３０の回転軸３０ａおよび搬送ベルト４０．４１
の搬送速度は１つのモータによって駆動されているため
、回転板３０の回転速度を遅くすると搬送ベル）４０．
４１による搬送速度も遅くなる。従って、搬送ベルト４
０．４１による搬送速度をどのような速度にしてもマン
ドレル３１がローラ４３ａ、４３ｂの丁度下方に位置し
た時、丁度その上方に樹脂チューブ３４′の下部が位置
するように制御することができる。

以上の構成の包装装置において、本実施例の位置決め制
御は第１のモータ３８および第２のモータ３９に対して
おこなれる。

第３図はモータ３８，３９の制御内容を説明するための
図である。

図に於いてｖｌの曲線は第１駆動ローラ３５ｂの周速を
表している。ｖ２は第２駆動ローラ３６ｂの周速を表し
ている。また１１は第ローラ３５ａ、３５ｂによって搬
送される樹脂チューブ３４の移動Ｎ（変位量）を表し、
１２は第２０−ラ３６ａ、３６ｂによって搬送される樹
脂チューブ３４の移動量（変位量）を表している。第１
の位置決め制御装置の速度データメモリには上記曲線Ｖ
ｌをモータの回転軸の回転速度に置き変えたものが記憶
され、同じく第１の位置決め制御装置の変位データメモ
リには上記曲線１１をモータの回転軸の変位量に置き変
えたものが記憶される。同様に第２の位置決め制御装置
の速度データメモリには上記曲線ｖ２をモータの回転軸
の回転速度に置き変えたものが記憶され、変位データメ
モリには上記曲線で２をモータの回転軸の変位量に置き
変えたものが記憶される。

第３図において駆動ローラ３５ｂ、３６ｂの動作を説明
すると、まず上方から送られてきた樹脂チューブ３４は
第１駆動ローラ３５ｂによって速度ｖ１により下方に搬
送されていく。樹脂チューブ３４の先端が第２０−ラ３
６ａ、３６ｂの接点であるａ点に達すると０点に於いて
第１駆動ローラ３５ｂの周速と第２駆動ローラ３６ｂの
周速とが同じ大きさとなる。この後カッタによってＱ点
に於いて樹脂チューブ３４が切断され、切断された一定
長さの樹脂チューブ３４′が形成される。

カッタによってＱ点において切断された樹脂チューブ３
４′は速度ｖ２によって下方に搬送されていき、その先
端がローラ４２ａ、４２ｂの接点であるｂ点に達し時第
２駆動ローラ３６ｂの周速が搬送ベルト４０．４１によ
る搬送速度と同じになるように設定される。第２駆動ロ
ーラ３６ｂはこの時が最高速度である。続いて次の樹脂
チューブ３４の先端が第２０−ラ３５ａ、３６ｂの接点
であるａ点に達した時には再び０点でｖｌ＝ｖ２となる
ように速度制御される。

以上の動作を連続することによって、上方から搬送され
てくる樹脂チューブ３４を連続的に切断して搬送ベルト
４０．４１によって下方に送っていくことができる。第
１駆動ローラ３５ｂおよび第２駆動ローラ３６ｂの制御
は図示するように間欠的に駆動されるわけであるが、そ
の位置決め制御を第１図に示す位置決め制御装置によっ
て行っているため、全体の速度が高速であっても遅れを
起こすことなく正確に行うことができる。尚、包装装置
全体の速度は図示しないモータの回転速度を変えること
によって行う。このモータの回転速度を変えることによ
り回転板３０および搬送ベルト４０．４１の速度が変化
し、更に第１図に於いて説明したようにＣＰＵＩから出
力される移動速度データＶの大きさおよび移動指令パル
スｐの周期が変化し、速度データメモリ１１の横軸およ
び縦軸が、又変位データメモリエ２の横軸がスケール変
換される。このような動作によって系全体の速度がどの
ような大きさに設定されても樹脂チューブの搬送制御を
正確に行うことが可能になる。

尚、第１図に示す構成において、カウンタ１０の出力を
速度データメモリ１１および変位データメモリ１２のア
ドレスラインに乗せるようにしたが、このようにすると
構成が簡単になる利点がある。またＣＰＵ　１からカウ
ンタ１０に対して出力する移動指令パルスは従来と異な
り等間隔パルスでも全く問題がない。このパルスに係る
位置決め制御装置では、カウンタ１０が従来のような偏
差カウンタを構成するものではなく純粋に入力パルスを
計数するだけの働きをするからである。従って、ＣＰＵ
Ｉでの制御が極めて容易になる利点がある。更に系全体
の速度が変化した場合、速度データメモリ１１の縦軸を
スケール変換する方法としてＣＰＵ１からの移動速度デ
ータＶをＤ／Ａ変換器１３に入力し、ここでデータメモ
リ１１からの出力の変換（乗算によって）を行うように
したが、このようにすることによって簡単にスケール変
換できるという利点がある。もちろん速度データメモリ
１１の記憶内容を変更する必要はない。

更に速度パターンと変位パターンをそれぞれ速度データ
メモリおよび変位データメモリに記憶しているために、
この記憶パターンを変えるだけで種々の装置に容易に対
応できる利点がある。

本実施例では位置決め制御装置を包装装置に適用した例
を示したが、もちろんＮＣ装置や他の機械装置にも適用
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るサーボモータの位置決め制御装
置の構成を示す図である。第２図はこの発明に係る位置
決め制御装置の適用例である包装装置の概略構成図を示
し、第３図はその要部の動作を説明するための図である
。また第４図は従来の偏差カウンタ方式の位置決め制御
装置のブロック図、第５図刊儒＝巳咲中≠はその動作を
説明するための図である。 １０−カウンタ、 １１−速度データメモリ、 １２−変位データメモリ、 １６−モータ、 １７−タコジエネータ、 １８−パルスジェネレータ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動指令パルスを計数するカウンタと、前記カウ
   ンタの計数値に対応するモータ変位量を予め記憶する変
   位データメモリと、前記第１のカウンタの計数値に対応
   するモータ速度を予め記憶する速度データメモリと、前
   記変位データメモリの出力とモータ変位量とを比較する
   比較手段と、前記速度データメモリの出力を前記第１の
   比較手段の比較結果で補正する補正手段と、この補正出
   力をモータに供給する手段とを備えてなるサーボモータ
   の位置決め制御装置。
2. （２）前記移動指令パルスが等間隔パルスである特許請
   求の範囲第１項記載のサーボモータの位置決め制御装置
   。
3. （３）前記速度データメモリの出力を、前記移動指令パ
   ルスの周期変化率だけ乗じた値に設定する特許請求の範
   囲第１項または第２項記載のサーボモータの位置決め制
   御装置。
4. （４）モータの変位量を計測する手段がパルスジェネレ
   ータである特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに
   記載するサーボモータの位置決め制御装置。
5. （５）前記比較手段は、変位データメモリの出力値と前
   記パルスジェネレータから出力されたパルスの計数値と
   を比較する手段である特許請求の範囲第４項記載のサー
   ボモータの位置決め制御装置。
6. （６）変位データメモリ及び速度データメモリのアドレ
   スラインにカウンタの計数値が出力される特許請求の範
   囲第１項〜第５項のいずれかに記載するサーボモータの
   位置決め制御装置。