JP2002202819A - 位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速度制御の運転停止後の位置制御の開始又は
応答速度若しくは微調整を、外部入力でも受付すること
で、ユーザの所望の位置に容易な構成で所望の応答速度
で精度良く停止又は微調整させることができる位置制御
装置を得る。 【解決手段】 運転スイッチ１７の投入によって加減速
勾配発生手段２６、速度指令手段２７からなる速度制御
系の速度で負荷２を移動させながら速度をフィードバッ
ク信号として入力し、運転スイッチ１７がオフにされて
から速度が減速したとき、切替判定手段３１が停止指令
が外部のユーザ入力部１１から入力したときに、現在の
速度がゼロ速度ｖｈ以下のときに、速度制御に代えて偏
差カウンタ１２、位置−速度変換手段２２からなる位置
制御系を採用し、この位置制御で直ちにユーザ入力部１
１から予め入力された制御ゲインＧｉに基づく応答速度
で目標位置ｐｉになるようにモータ１を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＸ−Ｙ金属加工機
や、カッティングマシーン等におけるモータの制御を速
度制御又は位置制御で制御する位置制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にＸ−Ｙ金属加工機とは図７に示す
ように、固定されて動作している金属研磨機１０ａに対
して、Ｘ−Ｙ金属加工機１０ｂのテーブルに金属１０ｃ
を載せて、Ｘ−Ｙ金属加工機１０ｂのテーブルをモータ
でＸ方向、Ｙ方向に移動させることで金属１０ｃを所望
の形に形成するものである。

【０００３】このモータを制御するための代表的なもの
に、ゼロサーボ機能とオリエント制御がある。

【０００４】前者のゼロサーボ制御は速度制御でモータ
が減速している時にモータ速度を見て、ゼロ速度レベル
以下になると、速度制御から速度指令０の位置制御に切
り替えてモータを停止させる。

【０００５】例えば、速度制御を行いながらモータ速度
を読み取り、その速度が運転停止によって減速して、そ
の速度がゼロ速度になったとき、位置制御に切り替えて
ゼロサーボ制御を行う。このゼロサーボ制御は一定距離
進むことで目的位置に到達するようにしている。

【０００６】一方、オリエント制御は、オリエント信号
（外部信号）の入力によってモータ速度がオリエント切
替速度まで減速する。

【０００７】オリエント切替速度に達したら設定した停
止位置指令を読み込み、Ｚパルスを検出し、速度制御か
ら位置制御に切り替わる。また、Ｚパルスから停止位置
を計算し、モータを停止させるサーボ制御に入る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
速度制御はゼロ速度レベルでゼロサーボ制御に切り替わ
り、このゼロサーボ制御が一定距離進んで停止する停止
処理動作に入るため、速度が非常に速い場合又は非常に
遅い場合は、切り替えの位置が相違するので、停止処理
動作を行っても目的位置から行き過ぎたり短かったりす
る。

【０００９】すなわち、前者の速度制御は、ユーザが停
止させたい位置で精度良く止めるには誤差が生じる可能
性があるという課題があった。

【００１０】また、ゼロサーボ制御は、起動に伴って単
に一定距離移動させるだけであるから、停止位置の微調
整が困難である。

【００１１】一方、後者のオリエント制御は、停止させ
たい位置で止められるがＺパルス検出等の調整要素が必
要となってくるので制御プログラムが複雑になるという
課題があった。

【００１２】また、前者、後者ともに位置の微調整を行
うには、サーボロックからの運転復帰は速度制御となる
為、モータを完全に停止させてから位置制御の切り替え
を行う必要があり手間（プログラムが複雑になる）がか
かる。

【００１３】また、一般的な位置制御では、制御の応答
性は位置制御ゲインで変化する。制御ゲインは通常固定
値を用いるが応答速度も固定してしまうため、速度の可
変が困難である。

【００１４】本発明は以上の課題を解決するためになさ
れたもので、速度制御の運転停止後の位置制御の開始又
は応答速度若しくは微調整を、外部入力でも受付するこ
とで、ユーザの所望の位置に容易な構成で所望の応答速
度で精度良く停止又は微調整させることができる位置制
御装置を得ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１の位置制御装置は、速度制御系
と位置制御系とを有し、いずれかの制御系からの速度に
基づく位相信号を生成し、これを電力変換部に送出して
モータを回転させて負荷を移動させる位置制御装置にお
いて、前記速度制御系の運転による前記モータの回転が
外部入力部から設定された所定速度以下になったとき、
外部からの前記停止指令の入力を受け付けする手段と、
前記停止指令が受付されるまでは、前記速度制御系を選
択し、前記停止指令が受け付けされたときは前記速度制
御系に代えて前記位置制御系に切り替える手段とを備え
たことを要旨とする。

【００１６】請求項２は、前記外部入力部からのゲイン
の入力に伴って、このゲインを強制的に前記位置制御系
に設定する位置制御ゲイン発生手段とを備えたことを要
旨とする。

【００１７】請求項３は、前記位置制御系の切替指示に
伴って起動し、該起動に伴って前記モータの現在位置を
フィードバック入力し、この現在位置を目標位置として
以後のフィードバックされる実位置との偏差を求める偏
差算出手段と、前記位置制御系の切替指示に伴って起動
して前記偏差を入力し、該偏差に前記設定されたゲイン
を乗算した速度勾配の前記速度を得る位置−速度変換手
段とを備えたことを要旨とする。この偏差算出手段は偏
差カウンタを用いるのが好ましい。

【００１８】請求項４は、前記外部入力部からの目標位
置をパルス変換して出力する位置パルス変換手段と、前
記ユーザ入力部から前記目標位置のパルスを阻止する位
置指令阻止の解除が入力されたとき、前記停止指令を受
け付けしているときは前記パルス変換手段からの位置指
令パルスを前記偏差算出手段に送出させる手段とを備え
たことを要旨とする。

【００１９】また、請求項５は、前記位置制御ゲイン発
生手段は、互いに値が異なる複数種のゲインを備え、前
記外部入力部から選択されたゲインを前記位置制御系に
設定することを要旨とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図１は本実施の
形態１の位置制御装置の概略構成図である。本実施の形
態の位置制御装置は、モータ１に駆動電力を供給して負
荷２を動かす三相インバータ３と、この三相インバータ
３を制御する制御部４とを備えている。

【００２１】前述の三相インバータ３は、三相ＲＳＴを
整流する整流回路５、平滑回路６、複数のトランジスタ
をスイッチングさせながら三相の駆動電力ＵＶＷを得る
駆動回路７等から構成されている。

【００２２】また、制御部４は、偏差カウンタ１２と、
第１のマイコン１３と、第２のマイコン１４とを備えて
いる。さらに、制御部４には各種指令値を入力するユー
ザ入力部１１が接続されている。

【００２３】また、負荷側にはエンコーダ１９を設け、
このエンコーダ１９の出力を変換器２０を介して第１の
マイコン１３、第２のマイコン１４に出力させている。

【００２４】ユーザ入力部１１は、ユーザの要望によっ
て負荷の移動を停止させるための停止指令キー（図示せ
ず）と、速度をゼロと判定させるための速度値ＶＨを入
力させるためのゼロ速度キー（図示せず）と、停止キー
が受け付けられたときに、現在の位置から目的の位置ま
で移動させるための位置制御ゲインＧｉを入力させるゲ
イン入力キー（図示せず）と、目標速度Ｖｉを入力する
ための速度キー等を備えている。

【００２５】偏差カウンタ１２は、起動に伴って変換器
２０からフィードバックされた実位置ｐｆを入力し、こ
の実位置ｐｆを目標位置ｐｉとし、以後は目標位置ｐｉ
と実位置Ｐｆとの偏差ｅｉ（パルス）を第１のマイコン
１３に出力する。また、第２のマイコン１４には、運転
スイッチ１７が接続されている。

【００２６】第１のマイコン１３は、位置−速度変換手
段２２と、切替手段２３と、ＰＩ制御手段２５と、加減
速勾配発生手段２６（速度制御手段ともいい、第２のマ
イコンに設けても良い）と、ゼロサーボ完了判定手段２
１とを備えている。

【００２７】第２のマイコン１４は、速度指令設定手段
２７と、切替信号発生手段２８と、ゼロ速度設定手段２
９と、制御ゲイン発生手段３０と、切替判定手段３１
と、運転判定手段３３とを備えている。

【００２８】つまり、制御部４は、高速演算を必要とす
る処理を第１のマイコン１３に備え、この第１のマイコ
ン１３に対する制御値を演算する処理を第２のマイコン
１４に備えている。

【００２９】また、偏差カウンタ１２、ゼロサーボ完了
判定手段２１、位置−速度変換手段２２を総称して位置
制御系という。

【００３０】さらに、速度指令設定手段２７、制御ゲイ
ン発生手段２６を総称して速度制御系という。

【００３１】すなわち、所定の速度で負荷２を移動させ
ながら速度をフィードバック信号として入力し、速度が
減速されて、停止指令が入力したときに、現在の速度が
ゼロ速度ＶＨ以下のときに、速度制御に代えて位置制御
を採用し、この位置制御で直ちにユーザ入力部１１から
予め入力された制御ゲインＧｉに基づく応答速度で目標
位置ｐｉ（停止指令時の現在位置）になるようにモータ
１を制御する。

【００３２】つまり、ユーザが希望した時点の停止位置
に位置制御する。尚、位置指令が入力されなくても、速
度が減速されて、所定速度以下になったら、その位置に
位置制御される。具体的には図１では、速度制御→位置
制御へ切りかわるが、位置指令パルスが入力されていな
くとも、偏差カウンタの初期値をゼロにしているため、
切換え時にゼロの位置で位置制御される。

【００３３】（第１のマイコン１３の各手段の説明）位
置−速度変換手段２２は、偏差カウンタ１２からの偏差
ｅｉを入力し、この偏差ｅｉに対して所定のゲインｇｉ
をかけて速度換算した速度ｖｐを得てこれを切替手段２
３に送出する。

【００３４】切替手段２３は、位置−速度変換手段２２
とＰＩ制御手段２５との間に設けられ、切り替えられる
までは速度制御系で得た指令速度ｖｋ（速度制御信号ｖ
ｋともいう）をＰＩ制御手段２５に送出し、切り替え後
は位置制御系で得た速度ｖｐ（位置制御信号ｖｐともい
う）をＰＩ制御手段２５に送出する。つまり、速度制御
系の速度ｖｋでの運転を優先させている。

【００３５】ＰＩ制御手段２５は、切替手段２３からの
出力信号ｖ（ｖｐ又はｖｋ）を入力し、この出力信号ｖ
とエンコーダ２０からのモータの速度ｖｅとの差に対し
てＰＩ制御（Ｐ制御：入力に比例した値を出力、Ｉ制
御：入力量を積分した値を出力）を行った位相信号を生
成して駆動回路７に送出する。

【００３６】また、ゼロサーボ完了判定手段２１は、後
述する切替判定手段３１から停止指令入力を受け付けた
ことが知らせられると、偏差カウンタ１２から偏差ｅｉ
が出力される毎に、この偏差が完了幅を越えるときゼロ
サーボ完了と判定し、この判定を外部に知らせる。

【００３７】（第２のマイコン１４の各手段の説明）運
転判定手段３３は運転スイッチ１７の状態を監視し、運
転スイッチ１７のオンに伴って運転信号をオンにして三
相インバータ３を用いてモータを励磁させ、サーボレデ
ィ状態信号がオンになると速度制御系を動作させる。ま
た、運転信号をオフにして速度制御系の動作を停止させ
る。

【００３８】その後で停止指令の受付が切替判定手段３
１から送出されると、位置制御系の偏差カウンタ１２、
位置−速度変換手段２２及び切替判定手段３１を動作さ
せる。

【００３９】速度指令設定手段２７は、ユーザ入力部１
１からの目標速度Ｖｉを速度換算して加減速勾配発生手
段２６に設定する。

【００４０】加減速勾配発生手段２６は、目標速度Ｖｉ
に対して勾配を付け、この目標速度ｖｋを切替手段２３
に出力する。

【００４１】切替信号発生手段２８は、ユーザ入力回路
１１から停止指令ｐ０が入力すると、直ちに停止指令フ
ラグを切替判定手段３１に出力する。

【００４２】ゼロ速度設定手段２９は、ユーザ入力回路
１１からの速度ゼロとする値を速度に換算して、このゼ
ロ速度ｖｈをメモリ３５に記憶する。

【００４３】制御ゲイン発生手段３０は、停止指令が受
け付けられると、ユーザ入力部１１からの位置制御ゲイ
ンｇｉに基づいての加減速勾配値（ゲインｇｉ）を生成
し、これを位置−速度変換手段２２に設定する。

【００４４】切替判定手段３１は、フィードバックされ
る速度ｖｅをメモリ３４に記憶し、運転指令信号がオフ
にされた後に、停止指令ｐ０が設定されると、メモリ３
５に予め記憶されている速度ゼロと判定するゼロ速度ｖ
ｈとメモリ３４の現在の速度ｖｅとを比較し、現在の速
度ｖｉ（実速度ｖｉともいう）がゼロ速度ｖｈ以下にな
ったときに停止指令ｐ０を受付し、この受付に伴って切
替手段２３に対して停止指令を受け付けたことを知らせ
て切替手段に切替信号（オン）を送出すると共に、偏差
カウンタ１２、位置−速度変換手段２２を動作させる。

【００４５】つまり、位置制御系の位置−速度変換手段
２２とＰＩ制御手段２５と接続させて、位置−速度変換
手段２２の速度ゲインｇｉで負荷２を移動せる。

【００４６】（動作説明）上記のように構成された位置
制御装置について図２を用いて以下に動作を説明する。
ユーザはユーザ入力部１１を操作して、初めに速度をゼ
ロと判定させるためのゼロ速度ＶＨと、位置制御ゲイン
Ｇｉと、目標速度Ｐｉとを入力する。つまり、速度制御
系の加減速勾配発生手段２６には速度指令設定手段２７
によって目標速度ｐｉが設定される。

【００４７】また、ゼロ速度設定手段２９によってメモ
リ３５にはゼロ速度ｖｈが記憶され、かつ制御ゲイン発
生手段３０によって位置−速度変換手段２２にはゲイン
ｇｉが設定される。

【００４８】そして、ユーザが運転スイッチ１７を投入
すると、速度制御系が運転判定手段３３によって動作状
態（速度制御モード）にされ（図２の（ｃ））、加減速
勾配発生手段２６からの速度制御信号ｖｋ（目標速度Ｖ
ｋ）が切替手段２３を介してＰＩ制御手段２５に出力さ
れて運転される（図２の（ａ））。

【００４９】これによって、ＰＩ制御手段２５からの速
度制御信号が駆動回路７に送出されてモータ１がインバ
ータ制御されて負荷２が速度ｖｋで移動していき、モー
タ１の回転がエンコーダ１９で検出され、一定時間当た
りのパルス数が変換器２０によって速度変換され、この
実速度ｖｅがメモリ３４及びＰＩ制御手段２５に出力さ
れる。この実速度ｖｅはＰＩ制御手段２５に入力され速
度一定制御が行われるすなわち、図２に示すモータ速度
波形（ｖｅ）が得られることになる（図２の（ｂ））。

【００５０】そして、目標速度Ｐｉに対して相当する速
度ｖｅ（パルス）になると、ユーザは運転スイッチ１７
をオフにする。これによって運転判定手段３３が運転信
号をオフにする。速度指令設定手段２７は運転信号がオ
フにされると指令値０として速度制御信号ｖｋの出力を
停止させる（図２の（ａ））。つまり、モータ１が減速
する。

【００５１】このとき、例えばユーザが負荷２（金属加
工機５）を直ちに停止させたいとして、ユーザ入力部１
１を操作して停止指令ＰＯを入力すると、切替判定手段
３１は、フィードバックされる速度ｖｅと、メモリ３５
のゼロ速度ｖｈとを比較し、現在の速度ｖｅがゼロ速度
ｖｈ以下になったときに停止指令ｐ０を受付し（図２の
（ｄ））、この受付に伴って位置制御モードと判定する
と共に、切替手段２３に対しての切替信号を出力して位
置制御系に切り替えさせる。

【００５２】つまり、位置制御系の位置−速度変換手段
２２とＰＩ制御手段２５と接続させて、位置−速度変換
手段２２の速度ゲインｇｉでモータ１を動かすサーボロ
ックを行う。

【００５３】この位置制御系の速度ゲインｇｉによっ
て、モータ１は動き、実位置ｐｆ（パルス）が偏差カウ
ンタ１２に入力し、目標位置ｐｉ（停止指令時の最初の
実位置ｐｆ）と以後の実位置ｐｆとの偏差ｅｉが求めら
れる（図２の（ｅ））。偏差カウンタ１２は、偏差ｅｉ
が一定に収束するまで偏差パルスを出力し、位置−速度
変換手段２２は偏差ｅｉが入力する毎に設定されている
ゲインｇｉでモータ１を動かす（偏差が収束するまで停
止指令での目標位置ｐｉになるまで左右方向に動く）。

【００５４】つまり、このときのＰＩ制御手段２５に入
力する速度ｖｐは、目標位置ｐｉと実位置ｐｆと偏差で
あり、その偏差の値をゲイン倍したものであるから結果
的に目標位置に制御するように速度も制御されることな
る。

【００５５】一方、ゼロサーボ完了判定手段２１は、切
替判定手段３１によって停止指令の受付が知らせられる
と、偏差カウンタ１２からの出力を検出し、この出力値
が完了幅に入る毎にゼロサーボ完了信号を外部に送出す
る（図２の（ｆ））。つまり、停止時の目標位置ｐｉに
到達したとして完了信号を送出する。

【００５６】従って、容易なプログラム構成でユーザが
希望する所定の位置に負荷を停止させることが可能とな
るから、所望の位置で金属研磨機の金属を整えることに
なる。

【００５７】また、運転判定手段３３は、運転信号をオ
ンにさせて、切替判定手段の停止モードを解除させて、
再び速度制御系で運転させてもよい。このようにする
と、研磨においては再び研磨作業を行えるので作業時間
が短縮することになる。

【００５８】＜実施の形態２：位置の微調整＞図３は実
施の形態２の位置制御装置の概略構成図である。図３の
位置制御装置は、速度制御での運転停止後の微調整を可
能とするものであり、図３に示すように位置指令パルス
発生回路４０と、この位置指令パルス発生回路４０と偏
差カウンタ１２との間にゲート回路４１を設ける。

【００５９】位置指令パルス発生回路４０は、ユーザ入
力部４５からの目標位置ｐｉをパルス換算して、後段に
送出する。

【００６０】また、ユーザ入力部４５には、実施の形態
１と同様な停止指令キーと、ゼロ速度キーと、ゲイン入
力キーと、速度キー等を備えると共に、実施の形態２で
は目標位置Ｐｉを入力するための目標位置キー（図示せ
ず）と、この目標位置キーからの目標位置Ｐｉの阻止を
解除するための位置指令阻止解除キー（図示せず）等を
備えている。

【００６１】また、第２のマイコン４２は、上記実施の
形態１の各手段の他に図３に示す切替指令手段４３と、
切替判定手段４４とを備える。

【００６２】前述のゲート回路４１は、切替指示が切替
指示手段４３から入力されるまでは、位置指令パルス発
生回路４０と偏差カウンタ１２との接続を阻止してい
る。

【００６３】切替指令手段４３は、ユーザ入力部４５か
ら位置指令解除信号が入力すると、停止指令が受け付け
られているかどうかを判断し、受け付けられているとき
に切替信号をゲート回路４１に出力して目標位置ｐｉを
偏差カウンタ１２に出力する。 本実施の形態２の切替
判定手段４４は、フィードバックされる速度ｖｅをメモ
リ３４に記憶し、運転指令信号がオフにされた後に、停
止指令ｐ０が設定されると、メモリ３５に予め記憶され
ている速度ゼロと判定するゼロ速度Ｖｈとメモリ３４の
現在の速度Ｖｉとを比較し、現在の速度Ｖｉがゼロ速度
ｖｈ以下になったときに停止指令ｐ０を受付し、この受
付に伴って切替手段２３に対して位置制御系への切替信
号を送出すると共に、偏差カウンタ１２、位置−速度変
換手段２２を動作させる一方、切替指示手段４３に停止
指令受付のフラグを設定する。

【００６４】（動作説明）すなわち、本実施の形態２は
図４の波形図に示すように、ユーザが運転スイッチ１７
を投入すると、速度制御系が動作状態（速度制御モー
ド）となり（図４の（ｃ））、加減速勾配発生手段２６
からの速度制御信号ｖｋ（目標速度Ｖｋ）が切替手段２
３を介してＰＩ制御手段２５に出力されて運転制御され
る（図４の（ａ））。

【００６５】このとき、運転信号がオンの状態であるか
ら切替指示手段４３は動作を停止しているので、図４の
（ｅ）に示すように指令阻止信号がゲート回路４１に出
力されている。つまり、速度制御においては位置パルス
発生回路３０からの位置指令は偏差カウンタ１２に出力
されないようにしている。

【００６６】また、ＰＩ制御手段２５からの位相制御信
号が駆動回路７に送出されてモータ１がインバータ制御
されて負荷２が速度ｖｋで移動していき、モータ１の回
転がエンコーダ１９で検出され、一定時間当たりのパル
ス数が変換器２０によって速度変換され、この実速度ｖ
ｅがメモリ３４及びＰＩ制御手段２５に出力される。こ
の実速度ｖｅはＰＩ制御手段２５に入力され速度一定制
御が行われるすなわち、図４に示すモータ速度波形（ｖ
ｅ）が得られることになる（図４の（ｂ））。

【００６７】そして、運転スイッチ１７がオフにされる
と速度指令設定手段２７は指令値０として速度制御信号
ｖｋの出力を停止させる（図４の（ａ）、（ｂ））。こ
れによって、モータ１が減速する。

【００６８】このとき、例えばユーザが負荷２（金属加
工機５）を直ちに停止させたいとして、ユーザ入力部１
１を操作して停止指令ＰＯを入力すると、切替判定手段
３１は、フィードバックされる速度ｖｅと、メモリ３５
のゼロ速度Ｖｈとを比較し、現在の速度ｖｅがゼロ速度
ｖｈ以下になったときに停止指令ｐ０を受付し（図４の
（ｄ））、この受付に伴って位置制御モードと判定する
と共に、切替手段２３に対しての切替信号を出力して位
置制御系に切り替えさせる。

【００６９】つまり、位置制御系の位置−速度変換手段
２２とＰＩ制御手段２５と接続させて、位置−速度変換
手段２２の速度ゲインｇｉでモータ１を動かすサーボロ
ックを行う。

【００７０】この位置制御系の速度ゲインｇｉによっ
て、モータ１は動き、実位置ｐｆ（パルス）が偏差カウ
ンタ１２に入力し、目標位置ｐｉ（停止指令時の最初の
実位置ｐｆ）と以後の実位置ｐｆとの偏差ｅｉが求めら
れる（図４の（ｆ１））。偏差カウンタ１２は、偏差ｅ
ｉが一定に収束するまで偏差パルスを出力し、位置−速
度変換手段２２は偏差ｅｉが入力する毎に設定されてい
るゲインｇｉでモータ１を動かす（偏差が収束するまで
停止指令での目標位置ｐｉになるまで左右方向に動
く）。

【００７１】一方、ゼロサーボ完了判定手段２１は、切
替判定手段３１によって停止指令の受付が知らせられる
と、偏差カウンタ１２からの出力を検出し、この出力値
が完了幅に入る毎にゼロサーボ完了信号を外部に送出す
る（図４の（ｇ１））。つまり、停止時の目標位置ｐｉ
に到達したとして完了信号を送出する。

【００７２】しかし、ユーザが現在の位置（ｐｉ）では
満足しない場合は、ユーザ入力部４５の位置指令阻止解
除キーを操作する。

【００７３】これによって、切替指示手段４３は、停止
指令フラグが設定されていることを確認して、図４の
（ｅ）に示すよう切替信号をオフにしてゲート回路４１
に出力し、位置指令パルス発生回路４０と偏差カウンタ
１２とを接続する。つまり、切替手段２３は位置制御系
を選択していることを確認している。

【００７４】そして、ユーザはユーザ入力部４５を操作
して新たに目標位置Ｐｉを入力する。この目標位置Ｐｉ
が位置指令パルス発生回路４０でパルス変換（新たな目
標位置ｐｉ）されてゲート回路４１を介して偏差カウン
タ１２に出力する。

【００７５】偏差カウンタ１２は新たな目標位置ｐｉと
フィードバックされた実位置ｐｆとの偏差ｅｉを求め、
この偏差ｅｉを位置−速度変換手段２２に出力する。

【００７６】位置−速度変換手段２２はこの新たな偏差
ｅｉが入力する毎に予め設定されている速度ゲインｇｉ
でモータ１を動かす（図４のｂａ）。

【００７７】そして、モータ１は動き、実位置ｐｆ（パ
ルス）が偏差カウンタ１２に入力し、新たな目標位置ｐ
ｉと実位置ｐｆとの偏差ｅｉが収束するまで求められる
（図４の（ｆ２））。

【００７８】一方、ゼロサーボ完了判定手段２１は、切
替判定手段４４によって停止指令の受付が知らせられる
と、偏差カウンタ１２からの出力を検出し、この出力値
が完了幅を超える毎にゼロサーボ完了信号を外部に送出
する（図４の（ｇ２））。

【００７９】従って、ユーザは運転を停止させても、位
置の微調整が可能となるから作業時間を短縮できる。

【００８０】＜実施の形態３＞図５は実施の形態３の位
置制御装置の概略構成図である。図５に示す位置制御装
置は、ユーザ入力部５１に実施の形態２と同様な停止指
令キーと、ゼロ速度キーと、ゲイン入力キーと、速度キ
ーと、目標位置キーと、位置指令阻止解除キーとを備
え、本実施の形態では位置制御のゲインｇｉを可変させ
るための２種類のゲイン可変キー（図示せず）と、スタ
ート位置への復帰キー（図示せず）等を備える。

【００８１】また、第２のマイコン５０は上記実施の形
態２と同様な各手段を備えると共に、本実施の形態で
は、ユーザ入力部５１からの２種類のゲイン可変キーの
組み合わせによってゲインテーブル５３から該当するゲ
インを選択し、この選択したゲインｇｉを位置制御ゲイ
ン生成手段３０に設定するゲイン選択手段５２を備え
る。

【００８２】このゲインテーブル５３は、図６の（ａ）
に示すように、ゲイン可変キーからの信号に対応させた
ゲインを記憶している。

【００８３】例えば、第１のゲイン可変キーからの信号
はＡＤ２、第２のゲイン可変キーからの信号はＡＤ３と
し、これらの組み合わせによって例えば、１倍から８倍
までのゲインを対応させている。

【００８４】すなわち、位置指令阻止解除キーを操作す
ることで、目標位置に対して行き過ぎたとき、又はスタ
ート位置に復帰させるときは、これらのゲインを用いて
目標位置（スタート位置）まで高速に移動させたりゆっ
くり移動させることを可能にしている。

【００８５】また、本実施の形態の運転判定手段５４
は、運転スイッチ１７の状態を監視し、運転スイッチ１
７のオンに伴って運転信号をオンにして三相インバータ
３を用いてモータを励磁させ、サーボレディ状態信号が
オンになると速度制御系を動作させる。また、運転信号
をオフにして速度制御系の動作を停止させる。

【００８６】その後で停止指令の受付が切替判定手段３
１から送出されると、位置制御系の偏差カウンタ１２、
位置−速度変換手段２２及び切替判定手段３１を動作さ
せる。

【００８７】また、運転スイッチ１７がオンにされて、
復帰キーが操作されると、位置制御系に対して運転信号
を送出する。つまり、位置制御系のみでモータを回転さ
せる機能を備える。

【００８８】（動作説明）上記のように構成された実施
の形態３の位置制御装置の動作を図６の波形図を用いて
説明する。

【００８９】運転判定手段５４は、運転スイッチ１７が
オンにされて、復帰キー、２つのゲイン可変キーが操作
されると、運転信号をオンにして位置制御系を動作させ
る。そして、ユーザがユーザ入力部５１から指令阻止解
除信号を送出させると、切替指示手段４３は、指令停止
フラグが設定されている場合は指令阻止信号をＬレベル
にしてゲート回路４１を閉じさせて位置指令パルス発生
回路４０と偏差カウンタ１２とを接続する。

【００９０】これによって、位置指令パルス発生回路４
０からの目標位置ｐｉがゲート回路４１を介して偏差カ
ウンタ１２に出力される。

【００９１】偏差カウンタ１２は新たな目標位置ｐｉ
（スタート位置が好ましい）とフィードバックされた実
位置ｐｆとの偏差ｅｉを求め、この偏差ｅｉを位置−速
度変換手段２２に出力する。

【００９２】位置−速度変換手段２２はこの新たな偏差
ｅｉが入力する毎に、選択されたゲインｇｉ（１倍、２
倍、３倍又は４倍）でモータ１を動かす。

【００９３】図６の（ｂ）は、一回目の指令阻止信号の
入力時には１倍のゲインが選択されたときの波形を示
し、２回目の指令阻止信号では２倍のゲインが選択され
たときの波形を示している。

【００９４】また、図６の（ｃ）は、一回目の指令阻止
信号の入力時には４倍のゲインが選択されたときの波形
を示し、２回目の指令阻止信号では８倍のゲインが選択
されたときの波形を示している。

【００９５】すなわち、ゲイン可変キーの組み合わせ
で、位置ゲインを可変することが可能となっており、位
置制御モードでも加減速時間をコントロールできてい
る。このため位置制御モードでも金属加工機にショック
を与えないように所望の停止位置（スタート位置）まで
ゆっくり又は早く移動させることができる。

【００９６】つまり、速度制御では周波数変化勾配を直
接変化させることで加減速応答を制御できるが、位置制
御で周波数と位置とは直接の関係は無くなってしまうた
め、加減速勾配は直接制御できなかった。

【００９７】これに対して、本実施の形態では、位置制
御において位置指令を速度指令に変化させる位置制御ゲ
インを可変することで、応答特性を変化させている。

【００９８】そして、この応答特性は外部入力によって
可変できるようにしており、システムの稼働中での変更
を容易にしている。

【００９９】なお、上記実施の形態では金属加工機を例
にして説明したが、Ｘ−Ｙ方向の制御を必要とする装置
であればよい。

【０１００】さらに、サーボロック時において本発明を
適用させてもよい。

【０１０１】また、位置制御の切換又はゲインの可変は
電圧入力だけではなく、ネットワークを接続してこのネ
ットワークに接続された外部コンピュータの指示で切り
替え又はゲイン可変を行うようにしてもよい。

【０１０２】また、ゲインの可変は１倍、２倍、…とし
たが１倍、１／４、…としてもよいし、他の値でもよ
い。

【０１０３】

【発明の効果】以上のように請求項１の位置制御装置に
よれば、速度制御系の速度に基づく位相の制御信号でモ
ータを回転させて負荷を移動させ、この運転が停止され
ると減速する。

【０１０４】このとき、外部入力部から停止指令信号が
入力すると、現在の実速度が予め設定されている速度ゼ
ロとする所定速度以下になったとき、停止指令の入力を
受け付け、速度制御系に代えて位置制御系に切り替え
る。

【０１０５】このため、速度制御の運転停止後はユーザ
は停止させたい位置に負荷を容易に停止できるので、速
度制御での運転速度が早くても目標の停止位置に対して
の誤差が生じることを防止できるという効果が得られて
いる。特に、このような制御は経験と熟練を必要とする
加工機の制御に有効である。

【０１０６】また、請求項２によれば、位置制御系のゲ
インを外部から設定させ、このゲインに基づく加減速勾
配の速度でモータを回転させるので、速度制御系による
運転停止後の停止指令が入力したときは、このゲインに
基づく速度で負荷を移動させる。

【０１０７】このため、ゆっくり停止、又は早く停止さ
せるかをユーザ度の好みで設定できるという効果が得ら
れている。

【０１０８】請求項３によれば、停止指令が受け付けら
れたときに偏差カウンタが現時点の位置を目標位置と
し、以後はこの目標位置と以後の実位置との偏差を求め
る。

【０１０９】そして、位置−速度変換手段が求められた
偏差に設定されたゲインをかけた速度勾配の速度を得
て、この速度に基づく位相の制御信号を生成して電力変
換部を介してモータを駆動する。

【０１１０】このため、停止指令が入力された時点の現
位置に対する位置制御が行われ、その制御の速度はユー
ザが設定したゲインに基づく。つまり、容易な構成でユ
ーザが停止したい位置に精度良く停止させることができ
るという効果が得られている。 請求項４によれば、速
度制御による運転停止後にユーザからの目標位置を、ユ
ーザからの位置指令阻止の解除の入力で受け付け、この
受付に伴って目標位置を偏差カウンタに送出する。

【０１１１】このため、運転停止又は停止指令の入力後
に、負荷が目的位置からはずれても容易に微調整ができ
るという効果が得られている。

【０１１２】さらに、請求項５によれば、互いに値が異
なる複数種のゲインを備え、外部入力部から選択された
ゲインを位置制御系に設定することを可能にしているの
で、位置制御系であってもユーザのこのみの速度で目標
位置まで制御ができるという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の位置制御装置の概略構成図であ
る。

【図２】実施の形態１の位置制御装置の動作を説明する
波形図である。

【図３】実施の形態２の位置制御装置の概略構成図であ
る。

【図４】実施の形態２の位置制御装置の動作を説明する
波形図である。

【図５】実施の形態３の位置制御装置の概略構成図であ
る。

【図６】実施の形態３の位置制御装置の動作を説明する
波形図である。

【図７】金属加工装置の制御を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ モータ ３ 三相インバータ １２ 偏差カウンタ １７ 運転スイッチ ２２ 位置−速度変換手段 ２３ 切替手段 ２５ ＰＩ制御手段 ２６ 加減速勾配発生手段 ２７ 速度指令設定手段 ２８ 切替信号発生手段 ２９ ゼロ速度設定手段 ３０ 制御ゲイン発生手段 ３１ 切替判定手段 ３２ ゲイン調整手段 ３３ 運転判定手段

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H303 AA01 BB02 BB07 BB12 DD01 EE03 EE07 FF09 GG06 HH05 JJ01 KK02 KK03 KK17 KK22 LL03 LL09 5H550 AA18 BB10 CC06 FF05 GG01 GG03 GG08 GG10 HB07 JJ03 JJ12 JJ24 KK05 KK06 LL07 LL36

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 速度制御系と、位置制御系とを有し、い
   ずれかの制御系からの速度に基づく位相信号を生成し、
   これを電力変換部に送出してモータを回転させて負荷を
   移動させる位置制御装置において、 前記速度制御系の運転による前記モータの回転が外部入
   力部から設定された所定速度以下になったとき、外部か
   らの前記停止指令の入力を受け付けする手段と、 前記停止指令が受付されるまでは、前記速度制御系を選
   択し、前記停止指令が受け付けされたときは前記速度制
   御系に代えて前記位置制御系に切り替える手段とを有す
   ることを特徴とする位置制御装置。
2. 【請求項２】 前記外部入力部からのゲインの入力に伴
   って、このゲインを強制的に前記位置制御系に設定する
   位置制御ゲイン発生手段とを有することを特徴とする請
   求項１記載の位置制御装置。
3. 【請求項３】 前記位置制御系の切替指示に伴って起動
   し、該起動に伴って前記モータの現在位置をフィードバ
   ック入力し、この現在位置を目標位置として以後のフィ
   ードバックされる実位置との偏差を求める偏差算出手段
   と、 前記位置制御系の切替指示に伴って起動して前記偏差を
   入力し、該偏差に前記設定されたゲインを乗算した速度
   勾配の前記速度を得る位置−速度変換手段とを有するこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の位置制御装置。
4. 【請求項４】 前記外部入力部からの目標位置をパルス
   変換して出力する位置パルス変換手段と、 前記ユーザ入力部から前記目標位置のパルスを阻止する
   位置指令阻止の解除が入力されたとき、前記停止指令を
   受け付けしているときは前記パルス変換手段からの位置
   指令パルスを前記偏差算出手段に送出させる手段とを有
   することを特徴とする請求項１、２又は３記載の位置制
   御装置。
5. 【請求項５】 前記位置制御ゲイン発生手段は、互いに
   値が異なる複数種のゲインを備え、前記外部入力部から
   選択されたゲインを前記位置制御系に設定することを特
   徴とする請求項２記載の位置制御装置。