JP2876423B2 - 吊物の位置決め制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は舞台装置等で用いられる吊物を垂直方向の所
定位置に位置決めする吊物の位置決め制御システムに係
り、特にワイヤで吊られた吊物を正確な高さに位置決め
できるような吊物の位置決め制御システムに関する。

〔従来技術〕

劇場やホール等では、演出効果を上げるために、舞台
上部のはり（すの子）から装飾品等の吊物を吊り下げ、
それを昇降させて舞台の状況を転換させたりする吊物装
置が用いられている。

このように吊物装置の代表的なものとして、一本のワ
イヤー（ロープ）によって吊物を垂直方向に移動させる
一点吊装置がある。

この一点吊装置の概略構成を第６図に基づいて説明す
る。第６図は一点吊装置の中でも古くから用いられてい
るフラッシェン方式の一点吊装置を示す図である。

レール37は一点吊トロリ30を額縁と平行に移動させる
ものであり、舞台上部のすの子に取り付けられている。
本図では説明の便宜上、レール31が左右の側壁に取り付
けられた形で示しているが、実際はすの子の下部に固定
されている。

一点吊トロリ30はレール37に沿って移動するための走
行用滑車31及び32と、ワイヤ38を案内するためのワイヤ
用滑車33及び34とを有する。可変滑車35はワイヤ用滑車
33及び34の間のワイヤ38に取り付けられており、ワイヤ
38の長さに応じて垂直方向（舞台の上下方向）に移動す
る。可変滑車35の下端には吊物を引っ掛けるための一点
吊フック36が設けられている。

ワイヤ38は、その一端が側壁に固定され、他端はウィ
ンチドラム39に複数巻きされて、カウンタウェイト40に
接続されている。従って、固定端からウィンチドラム39
までのワイヤ長さはウィンチドラム39の回転に応じて、
可変制御される。

ウィンチドラム39はギアボックス41介して結合された
モータ43によって駆動制御される。モータ43とギアボッ
クス41との間には、ウィンチドラム39の回転を停止させ
るための電磁ブレーキ42が設けられている。

可変滑車35の高さはワイヤ38の固定端からウィンチド
ラム39までの長さに依存するので、この一点吊装置で
は、モータ43を回転させてウィンチドラム39にワイヤ38
を巻き取ったり、ほどいたりすることによって、固定端
からウィンチドラム39までのワイヤ38の長さを制御し、
可変滑車35を垂直方向に移動させている。すなわち、モ
ータ43の回転を制御することによって、可変滑車35の高
さを変え、吊物を所望の高さに位置決めしている。

この時、実際にワイヤ38の長さを測定するのは困難な
ので、モータ43に回転位置検出装置等を設け、この位置
検出信号に基づいてワイヤ38の長さを測定している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、実際のワイヤ38の固定端とワイヤ用滑車34と
の間、及び滑車33とウィンチドラム39との間ではワイヤ
自身の重さによって撓んでおり、その撓み量はそれらの
間の距離及びワイヤ38に架かる引張り力等によって異な
る。すなわち、一点吊フック36に掛けられる吊物の重量
が変化したり、一点吊トロリ30がレール37上を移動した
場合に、ワイヤ38自身の絶対的長さは変化しないのに、
ワイヤ38の撓み量の変化によって、可変滑車35の高さが
変化してしまう。従って、モータ43の回転位置によって
ワイヤ38の長さを正確に検出できたとしても、実際の吊
物の高さはワイヤ38の長さから一義的には決定しない。

また、可変滑車35の垂直方向の移動速度変化や経年使
用によって、ワイヤ38に伸びが生じ、ワイヤ自身の長さ
が変化するため、モータ43の回転位置を検出したとして
も、その値には誤差が含まれるため、モータ43の回転位
置を検出したとしてもワイヤ38の長さ自体も正確に検出
できない。

従って、従来のようにモータ43に回転位置検出器の検
出信号に基づいてワイヤ38の長さを測定しただけでは、
吊物を正確な高さに位置決めすることは不可能である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、ワイ
ヤによって垂直方向へ移動制御される吊物を位置決めす
べき位置を指令するだけで正確に位置決めすることので
きる吊物の位置決め制御システムを提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の吊物の位置決め制御システムは、吊物を垂直
方向に移動させるためのワイヤと、このワイヤを巻き取
ることによって、吊物を垂直方向に移動させるドラム
と、このドラムを回転させるモータと、このモータの回
転位置を検出する第１の位置検出器と、前記吊物の高さ
を検出する第２の位置検出器と、前記吊物を位置決めす
べき所定位置を示す位置指令信号と前記第１の検出器の
検出信号とを入力し、これら両信号に応じて前記モータ
の回転位置を制御するモータ制御手段と、前記第１及び
第２の検出器からの検出信号の差分値に応じた位置補正
信号を前記位置指令信号に加算する位置補正手段と、を
備えたことを特徴とする。

〔作 用〕

吊物を垂直方向に移動させるためには、ワイヤの巻き
取り量、すなわちワイヤの長さを制御すればよい。ワイ
ヤの長さはドラムを回転させるモータの回転位置を検出
することによって測定できる。第１の位置検出器はこの
モータの回転位置を検出するので、位置指令信号と第１
の位置検出器の検出信号とに基づいてモータの回転位置
を制御し、ワイヤの長さ、即ち吊物の高さを高速に制御
できる。一方、ワイヤの伸び等によってワイヤの長さと
実際の吊物の高さとは一致しないことが多く、モータの
回転位置だけでは正確に吊物を位置決めすることはでき
ない。

だからといって、第１の位置検出器に代えて吊物の実
際の高さを検出する第２の位置検出器を設け、吊物の高
さを調整したとしても、制御ループ系の中にワイヤ等の
非常に剛性の小さい機械要素を含むため、制御ループの
ゲインを小さくしなければならず、また、位置決めにも
多大の時間を要するようになる。

そこで、本発明では第１の位置検出器の他に吊物の実
際の高さを検出するための第２の位置検出器を設け、第
１の位置検出器の検出信号と、第２の位置検出器の検出
信号とが一致しない場合は、両者の差分値に応じた位置
補正信号を位置指令信号に加算し、両者の検出信号が一
致しなかった場合の誤差分を補正するようにした。ま
た、通常の位置決め制御時は第１の位置検出器の検出信
号に基づいてモータの回転位置を制御しているので、ル
ープゲインを十分大きくでき、位置決めを高速で行うこ
とができる。また、第１の位置検出器の検出信号と、第
２の位置検出器の検出信号とによって実際の吊物の高さ
を正確な位置に位置決めできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に従って詳細に説明
する。

第１図は本発明の吊物の位置決め制御システムの一実
施例を示す図である。第１図において、第６図のものと
同じものには同一の符号が付してあるので、その説明は
省略する。

第１図の一点吊装置が第６図のものと異なる点は、一
点吊トロリ30に可変滑車35の高さを検出する高さ測定器
35を取り付けた点である。この高さ測定器45は、可変滑
車35の主軸に接続された高さ測定用ワイヤ46を直径一定
のワイヤドラムに巻き回し、高さ測定用ワイヤ46によっ
て回転するワイヤドラムの回転位置をセンサで検出する
ことによって高さ測定用ワイヤ46の長さを検出するもの
である。その構成について後述する。

また、モータ43として例えば同期型のACサーボモータ
を用いた。サーボモータ43には、その現在位置をアブソ
リュートに検出するための位置センサ44を結合した。こ
の位置センサ44としては、例えば特開昭57−70406号公
報又は特開昭58−106691号公報に示されたような誘導型
の位相シフト型位置センサを使用する。

上位コントローラ10は加算手段11に接続されており、
サーボモータ43の目標位置を示す位置指令データF0を加
算手段11に出力する。また、上位コントローラ10はシリ
アル通信インターフェイス14に接続されており、各種デ
ータD1を出力する。

位置速度制御系１は加算手段11と、位置制御部12と、
速度制御部13と、シリアル通信インターフェイス14と、
位置センサ変換手段15及び16と、速度演算部17と、減算
手段18と、補正パルス発生手段19とから構成される。

加算手段11は、上位コントローラ10の位置指令データ
F0に補正パルス発生手段19の補正パルスPcを加算し、そ
の加算した値を補正後の位置指令データF1として位置制
御部12に出力する。

位置制御部12は加算手段11及び位置センサ変換手段15
に接続されており、サーボモータ43の目標位置を示す補
正後の位置指令データF1とサーボモータ43の現在位置を
示す位置データP3を入力する。さらに、位置制御部12は
速度制御部13に接続されており、補正後の位置指令デー
タF1と位置データP3との間の偏差を求め、その位置偏差
に応じた速度指令信号F2を速度制御部13に出力する。

位置センサ変換手段15は位置センサ44の出力P1をサー
ボモータ43の現在位置を示す位置データP3に変換し、位
置制御部12、速度演算部17及び減算手段18に出力すると
共に、界磁の切換位置を制御するための位相信号P7を生
成し、シリアル通信インターフェイス14に出力する。

位置センサ変換手段16は一点吊トロリ30に設けられた
高さ測定器45の位置センサ出力P2を高さ測定用ワイヤ46
の長さ、すなわち可変滑車35の高さを示す位置データP4
に変換し、減算手段18に出力する。

減算手段18は位置センサ変換手段15の位置データP3か
ら位置センサ変換手段16の位置データP4を減算し、その
減算した値を誤差データP5として補正パルス発生手段19
に出力する。すなわち、この減算手段18から出力される
誤差データP5は、上位コントローラ10から出力される位
置指令データF0によって制御されたサーボモータ43の位
置と、実際の可変滑車35の位置との間の誤差を示すデー
タである。

補正パルス発生手段19は、減算手段18の誤差データP5
を入力し、それに応じた補正パルスPcを所定の時間間隔
で加算手段11に出力する。所定の時間間隔で出力するの
は、ワイヤ38を含む剛性の弱い制御系（一点吊装置）を
安定に動作させるためである。

従って、位置制御部12は、位置指令データF0と補正パ
ルスPcの加算された位置指令データF1に基づいて位置制
御を行う。

速度制御部13は位置制御部12及び速度演算部17に接続
されおり、位置制御部12からの速度指令信号F2とサーボ
モータ43の現在速度を示す速度信号F3とを入力する。速
度信号F3は位置センサ変換手段15の位置データP3を速度
演算部17によって変換したものである。速度演算部17は
位置センサ変換手段15の位置データP3を入力し、所定の
単位時間当たりの位置データP3の変化量に基づき、デジ
タル演算によりサーボモータ43の速度を算出する。さら
に、速度制御部13はシリアル通信インターフェイス14に
接続され、速度指令信号F2と速度信号F3との偏差を求
め、この速度偏差に応じたサーボモータ43のトルク信号
（電流指令信号）T1をシリアル通信インターフェイス14
に出力する。

シリアル通信インターフェイス14は上位コントローラ
10、速度制御部13及び位置センサ変換手段15に接続され
ており、上位コントローラ10からの各種データD1、トル
ク信号T1及び位相信号P6を通信回線を介して電流制御系
２のシリアル通信インターフェイス21に伝送する。シリ
アル通信インターフェイス14とシリアル通信インターフ
ェイス21との間は双方向の通信回線で接続されており、
上位コントローラ10からの各種データD1及び電流制御系
２内で生成したデータD2は上位コントローラ10と電流制
御系２との間で相互にやりとりされる。

電流制御系２はシリアル通信インターフェイス21と電
流制御部22とから構成される。

シリアル通信インターフェイス21は位置速度制御系１
のシリアル通信インターフェイス14及び電流制御部22に
接続されており、トルク信号T1及び位相信号P6をシリア
ル信号インターフェイス14から受信し、トルク信号T2及
び位相信号P7として電流制御部22に出力するとともに、
電流制御部22内の制御状態を示すステイタス信号等の各
種データD2をシリアル通信インターフェイス14に送信す
る。

電流制御部22はシリアル通信インターフェイス21及び
サーボモータ43に接続されており、トルク信号T2及び位
相信号P7を入力し、それに基づいて３相のPWM信号を生
成してパワートランジスタを駆動し、サーボモータ43の
各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に駆動電流を供給する。この
とき、電流検出アイソレータCTによってＵ相及びＶ相の
電流値の電流フィードバック信号T3が電流制御部22にフ
ィードバックされる。電流制御部22は、各相のトルク信
号（電流指令信号）T2と各相の電流フィードバック信号
T3との偏差を増幅して駆動電流をサーボモータ43に供給
する。

また、シリアル通信インターフェイス21と電流制御部
22との間はデータ線で接続されており、両者間で各種デ
ータD2のやりとりが行えるようになっている。

電流制御部22は、サーボモータのオーバーロード、電
源電圧低下、過電流、過電圧及びオーバーヒート等の制
御状態検出する機能を有しており、また、これらの制御
状態を示すサーボステイタス信号と、電流アンプの定格
を示すIDコードと、制御対象となるサーボモータの定格
を示すモータ定格コード等の各種データを格納するメモ
リを有する。電流制御部22内のメモリに格納されている
データは、必要に応じて上記データD2として、データ線
及びシリアル通信インターフェイス21及び14を介して上
位コントローラ10に送信される。なお、モータ定格コー
ドは上記メモリ内にテーブルとして記憶されている。従
って、通信回線を介して接続されるサーボモータの定格
に応じたテーブル番号を選択することによって、電流制
御部22は定格の異なるサーボモータを制御できるように
なる。これによって、サーボモータを交換した場合でも
テーブル番号を変更するだけで電流制御部をそのサーボ
モータに応じた制御系に変更することができる。

次に、本実施例の動作を説明する。

まず、第１図のような吊物の位置決め制御システムを
構成したら、サーボモータ43の定格を示すテーブル番号
のデータD1を上位コントローラ10からシリアル通信イン
ターフェイス14を介して、電流制御系２側のシリアル通
信インターフェイス21に送信する。送信されてきたテー
ブル番号のデータはシリアル通信インターフェイス21に
よって電流制御部22に送信される。これによって、電流
制御部22ではサーボモータ43の定格を特定し、サーボモ
ータ43の定格に応じた電流制御部として機能する。

上位コントローラ10はサーボモータ43の目標位置を示
す位置指令データF0を出力する。位置制御部12には加算
手段11で位置指令データF0に補正パルスPcの加算された
位置指令データF1が入力される。位置制御部12は位置指
令データF1及び位置データP3に基づいた速度指令信号F2
を速度制御部13に出力する。速度制御部13は速度指令信
号F2及び速度信号F3に応じたトルク信号（電流指令信
号）T1をシリアル通信インターフェイス14に出力する。

シリアル通信インターフェイス14とシリアル通信イン
ターフェイス21との間で送信が行われ、シリアル通信イ
ンターフェイス21から電流制御部22に対してトルク信号
T2及び位相信号P6が出力される。電流制御部22はトルク
信号T2、電流フィードバック信号T3及び位相信号P6に基
づいてサーボモータ43の駆動電流を制御する。サーボモ
ータ43に結合された位置センサ44の出力P1及び一点吊ト
ロリ30の高さ測定器45の位置センサの出力P2は位置速度
制御系１にフィードバックされる。

位置センサ44及び高さ測定器45の出力P1及びP2は位置
センサ変換手段15及び16によって、位置データP3及びP4
に変換される。位置データP3は上位コントローラ10から
出力される位置指令データF0によって制御されたサーボ
モータ43の位置を示し、位置データP4は実際の可変滑車
35の位置を示す。演算手段18から出力される誤差データ
P5はサーボモータ43の回転制御の結果生じた誤差を示
す。補正パルス発生手段19はこの誤差データP5に応じた
補正パルスPcを位置指令データF0に所定の時間間隔で出
力し、誤差の修正を行う。

以上のように本実施例によれば、サーボモータ43の回
転位置を検出するための位置センサ44の他に可変滑車35
の高さを検出するための高さ検出器45を設け、位置セン
サ変換手段15から出力される位置データと、位置センサ
変換手段16から出力される位置データP4との差分を求
め、その差分値に応じた補正パルスPcを位置指令データ
F0に加算し、両者の位置データが一致しなかった場合の
誤差分を補正しているので、位置指令データF0によって
指令された位置に正確に位置決めすることができる。ま
た、通常の位置決め制御時は位置センサ変換手段15から
の位置データP3に基づいてサーボモータ43の回転位置を
制御し、可変滑車35を所定の位置（高さ）に位置決め制
御しているので、ループゲインを十分大きくでき、位置
決めを高速に行うことができる。

この制御の途中で、オーバーロード、電源電圧低下、
過電流、過電圧及びオーバーヒート等の異常が発生した
場合、これらの制御状態を示すステイタス信号のデータ
が電流制御部22からシリアル通信インターフェイス21に
送信される。このステイタス信号のデータはシリアル通
信インターフェイス14を介して上位コントローラ10に送
信される。上位コントローラ10はこのステイタス信号の
データを受け、ステイタス信号の種類に応じた処理を行
う。

サーボモータ43を定格の異なるサーボモータに変更す
る場合は、変更後のサーボモータの定格を示すテーブル
番号を電流制御部22に送信してやるだけで、電流制御部
22は変更後のサーボモータに応じた電流制御を行うこと
ができる。

上位コントローラ10及び位置速度制御系１は図面上で
は、すの子上に設けられているかのように示されている
が、実際は舞台装置の中央制御室等に配置され、電流制
御系２のみが通信回線を介してサーボモータ43の近傍に
配置される。

次に、可変滑車35の高さを測定する高さ測定器45の構
成について説明する。第２図（ａ）は高さ測定器45の内
部構造を示す図であり、第２図（ｂ）は高さ測定器45の
保持部材の一部を除去して示した側面図である。

保持部材50は高さ測定器45を構成する各部品を保持す
るための複数の穴を有する。保持部材50のシャフト保持
穴には主シャフト52及び副シャフト53が取り付けられて
いる。主シャフト52にはバネ巻き取りドラム55a、ワイ
ヤドラム55が同時に回転するように固定されており、主
シャフト52の一端はベアリングを介して保持部材50に、
他端は位置センサ54によってそれぞれ回転自在に保持さ
れている。副シャフト53にはワイヤガイドドラム58及び
バネドラム59が回転自在に取り付けられている。

位置センサ54は保持部材50の外部に取り付けられ、主
シャフト52の回転位置をアブソリュートに検出するもの
であり、位置センサ44と同じ誘導型の位相シフト型位置
センサが用いられる。

ワイヤドラム55は高さ測定用ワイヤ46を巻き取るため
のドラムであり、ワイヤ巻き取り時に高さ測定用ワイヤ
46が互いに重ならないようにするために、円周方向に沿
ってワイヤガイド溝を有しており、その上部側にドラム
51が設けられている。ワイヤ押さえドラム51はワイヤド
ラム55にワイヤを押し付け、巻き取りむらを無くすもの
である。高さ測定用ワイヤ46が重なって巻き取られると
ワイヤドラム55の直径が大きくなったことと同じになる
ため、正確な高さを測定できなくなるからである。さら
に、バネ巻き取りドラム55aは、ワイヤドラム55に一定
の回転力を与えるバネ57を巻き取る。

ワイヤガイドドラム58は副シャフト53に回転自在に取
り付けられ、高さ測定用ワイヤ46を測定器外部からワイ
ヤドラム55に導くものである。図面上、ワイヤガイドド
ラム58はワイヤドラム55とは異なった直径として示して
あるが、実際は同じ直径であり、また、ワイヤドラム55
と同様にワイヤガイド溝を有している。なお、ワイヤド
ラム55をワイヤガイドドラム58のように測定器外部から
突出するような位置に配置した場合は、このワイヤガイ
ドドラム58は不要であることはいうまでもない。

バネ57は熱処理された薄い帯状の材料から構成され、
バネドラム59に密着して重巻されており、その一端がバ
ネ巻き取りドラム55aにネジ止め固定されている。主シ
ャフト52が回転し、帯状のバネ57がバネ巻き取りドラム
55a又はバネドラム59に互いに密着して重ね巻きされる
ことによって、バネ巻き取りドラム55aすなわち主シャ
フト52には常に一定の回転力が加わる。

高さ測定用ワイヤ46には帯状バネ57の回転力がそのま
ま加わり、それは高さ測定用ワイヤ46を引張る力とな
る。この高さ測定用ワイヤ46に対する引張力は高さ測定
用ワイヤ46の直線性を保証するという働きをするので、
高さ測定用ワイヤ46の径に応じた引張力をかけるように
することが必要である。例えば、ワイヤ径1.5mmに対し
て約500g〜2kg程度の引張力をかけるようにすればよ
い。

この測定器を用いて可変滑車35の実際に高さを測定す
る場合は、高さ測定用ワイヤ46の終端を可変滑車35の主
軸に固定する。

この高さ測定器45の特徴は、高さ測定用ワイヤ46を巻
き取るワイヤドラム55の回転位置を検出するための位置
センサ54は、誘導型の位相シフト型位置センサを使用
し、ワイヤドラム55に一定の回転力を与えるために帯状
のバネ57を使用した点にある。

この高さ測定器45の動作を説明する。

ワイヤ38の長さに応じて、可変滑車35を上下方向に移
動する。可変滑車35が上昇する場合は、高さ測定用ワイ
ヤ46を帯状バネ57の回転力に応じてワイヤドラム55に巻
き取られ、その長さが徐々に短くなり、これに伴って位
置センサ54の絶対値も徐々に小さくなる。逆に可変滑車
35が下降する場合は、高さ測定用ワイヤ46はワイヤドラ
ム55からほどかれ、その長さが徐々に大きくなり、位置
センサ54の絶対値も徐々に大きくなる。

第３図は第１図の位置センサ44及び第２図の位置セン
サ54の一例である誘導型の位相シフト型位置センサから
なるアブソリュート型の位置センサを示す図である。
尚、この位置センサの詳細については特開昭57−70406
号公報又は特開昭58−106691号公報にて公知なので、こ
こでは簡単に説明する。

位置センサは、複数の極Ａ〜Ｄが円周方向に所定間隔
（一例として90度）で設けられたステータ73と、各極Ａ
〜Ｄによって囲まれたステータ73の空間内に挿入された
ロータ74とを備えている。

ロータ74は、回転角度に応じて各極Ａ〜Ｄのリラクタ
ンスを変化させる形状及び材質からなり、一例として偏
心円筒形である。ステータ73の各極Ａ〜Ｄには、１次コ
イル1A〜1D及び２次コイル2A〜2Dがそれぞれ巻回されて
いる。そして、半径方向で対向する２つの極Ａと極Ｃの
第１の対及び極Ｂと極Ｄの第２の対は差動的に動作する
ようにコイルが巻かれて、かつ差動的なリラクタンス変
化が生じるように構成されている。

第１の極の対Ａ及びＣに巻かれている１次コイル1A及
び1Cは、正弦信号sinωｔで励磁され、第２の極の対Ｂ
及びＤに巻かれている１次コイル1B及び1Cは余弦信号co
sωｔで励磁されている。その結果、２次コイル2A〜2D
からは、それらの合成出力信号Ｙが得られる。この合成
出力信号Ｙは、基準信号となる１次交流信号（１次コイ
ルの励磁信号）sinωｔ又はcosωｔに対して、ロータ74
の回転角度θに応じた電気的位相角度だけ位相シフトし
た信号Ｙ＝sin（ωｔ−θ）である。

従って、上述のような誘導型の位相シフト型位置セン
サを用いる場合には、１次交流信号sinωｔ又はcosωｔ
を発生する交流信号発生手段と、合成出力信号Ｙの電気
的位相ずれθを測定しロータの位置データを算出する位
相差測定手段とを備える必要がある。この１次交流信号
発生手段と位相差測定手段とは位置センサ変換手段15及
び16の中に設けられる。

第４図は第１図の位置センサ変換手段15及び16の一例
を示す図である。位置センサ変換手段においては、所定
の高速クロックパルスCPをカウンタ76でカウントし、こ
のカウンタ76の出力に基づいてサイン・コサイン信号発
生手段77で正弦信号sinωｔ及び余弦信号cosωｔをそれ
ぞれ発生する。サイン・コサイン信号発生手段77の出力
は前述のように１次コイル1A〜1D及び２次コイル2A〜2D
のそれぞれに印加される。

２次コイル2A〜2Dの合成出力信号Ｙ＝sin（ωｔ−
θ）は、ゼロクロス検出手段78に与えられる。ゼロクロ
ス検出手段78は合成出力信号Ｙの電気位相角がゼロのタ
イミングに同期してパルスＬを出力する。パルスＬはラ
ッチ回路79のラッチパルスとして使用される。従って、
ラッチ回路79がパルスＬの立ち上がり応じてカウンタ76
のカウント値をラッチする。カウンタ76のカウント値が
一巡する期間と正弦信号sinωｔの１周期とを同期させ
る。すると、ラッチ回路79には基準交流信号sinωｔと
合成出力信号Ｙ＝sin（ωｔ−θ）との位相差θに対応
するカウント値がラッチされることとなる。従って、ラ
ッチされた値がデジタルの位置データＤθとして出力さ
れる。尚、ラッチパルスＬはタイミングパルスとして適
宜利用することもできる。

また、ラッチ回路79にラッチされた値のうちサーボモ
ータの一回転内の絶対位置を示す値がデジタルの位相デ
ータP6として出力され、界磁の切換位置制御に利用され
る。

尚、第３図のような位相シフト型位置センサの合成出
力信号P1及びP2はサーボモータ43及びワイヤドラム55の
絶対位置を信号の位相差としているので、ノイズの影響
を受けにくいという特徴を有する。従って、第１図のよ
うに、位置センサ44及び高さ測定器45から位置速度制御
系１に対して合成出力信号P1及びP2をフィードバックす
る場合、通信回線を使用せずに、直接フィードバックし
ても、ノイズ等の影響を受けないので、さしつかえな
い。但し、位置センサ44及び高さ測定器45の合成出力信
号P1及びP2をシリアル通信インターフェイス等の通信回
線を用いてフィードバックしてもよい。

なお、第３図及び第４図は一回転の範囲をアブソリュ
ートで検出するものであるが、このようなアブソリュー
トセンサを複数個組み合わせて多回転にわたってアブソ
リュート位置を検出するようにするとよい。

第５図は本発明の他の実施例を示す図である。第５図
において第１図と同じ構成のものには同一の符号が付し
てあるので、その説明は省略する。

本実施例が第１図のものと異なる点は一点吊トロリ30
をレール37に沿って移動させるためのサーボモータ60を
設け、それを軸切換ユニット20に接続し、３相（Ｕ相、
Ｖ相、Ｗ相）の駆動電流及び位置センサ用の正弦信号、
余弦信号、合成出力信号を軸切換ユニット20で切り換え
てサーボモータ43と交互に駆動するようにした点であ
る。

移動用ワイヤ64は、一点吊トロリ30をレール37に沿っ
て移動させるものであり、その両端は一点吊トロリ30に
それぞれ固定され、ドラム62及び滑車63を介してループ
状になっている。ドラム62は、サーボモータ60に結合さ
れており、サーボモータ60の回転に同期して回転する。
ドラム62が回転し、移動用ワイヤ64がドラム62に巻き取
られると、ループ状の移動用ワイヤ64はドラム62及び滑
車63に沿って移動する。この移動用ワイヤ64の移動に伴
って一点吊トロリ30もレール37上を移動する。

軸切換ユニット20は、電流制御系２内の電流制御部2
2、位置速度制御系１内の位置センサ変換手段15、上位
コントローラ10、サーボモータ43、60及び位置センサ4
4、61にそれぞれ接続されており、上位コントローラ10
からの軸切換信号Chに応じて、駆動電流を各サーボモー
タ43、60に、位置センサ用の信号を各位置センサ44、61
に、それぞれ切換えて接続する。従って、上位コントロ
ーラ10の軸切換信号Chに応じてサーボモータ43、60及び
位置センサ44、61の一組が位置速度制御系１及び電流制
御系２に選択的に接続され、それぞれのサーボ制御ルー
プを形成する。

軸切換えユニット20は、各サーボモータ43、60及び各
位置センサ44、61のそれぞれに対応して設けられたスイ
ッチング素子を有しており、１組のサーボモータ及び位
置センサに対応したスイッチング素子のみを選択的に導
通させることにより、１組のサーボモータ及び位置セン
サのみを制御ループに選択的に接続する。

この時、サーボモータ43、60の定格が同じ場合はサー
ボモータの定格を示すテーブル番号は一定のままにして
切換え制御だけを行えばよい。また、各サーボモータ4
3、60の定格がそれぞれ異なる場合には、そのサーボモ
ータを制御する前に通信回線を介してそのサーボモータ
の定格を示すテーブル番号を送信してやれば、１つの電
流制御系２で容量の異なるサーボモータを順次切換えて
制御することができる。

第５図の実施例によれば、サーボモータ43及び60の回
転位置を制御することによって、可変滑車35を舞台平面
上の所望位置に位置決めすることができる。

なお、第５図のように一点吊トロリ30を横方向に移動
させる場合は、実際の移動量と位置センサ61の検出値と
の間の誤差が少ないので、垂直方向に移動する可変滑車
35のように実際の位置を測定しなくてもよい。

上述の実施例では、高さ測定器45を一点吊トロリ30に
常時設置して位置決め制御する場合について説明した
が、一点吊フック36にあらかじめ所定重量（例えば10kg
毎）の重りを吊下げ、その状態で可変滑車35の高さを変
化させ、その時の高さ測定器45の検出データと位置セン
サ44及び61の検出データとを対応付けたテーブルをその
重り毎に作成し、それを位置センサ変換手段15内のメモ
リ上に格納しておく。その後は、高さ測定器45が無くて
も、吊物の重量に対応したテーブルを位置センサ44の検
出データに応じて読み出すことによって、可変滑車35の
正確な高さを検出することができる。

また、上述の実施例では、滑車を利用したフラッシェ
ン方式の吊物装置について説明したが、一本のワイヤに
よって垂直に荷重を移動させる点吊装置にも同様に適用
できる。また、実施例における吊物とは、狭義の舞台用
装飾品ではなく、ワイヤによって垂直方向に移動する舞
台装置、例えば幕、スクリーン、照明、反射板等をも含
む広義の意味で用いている。

なお、サーボモータは同期型サーボモータに限らず誘
導型ACサーボモータであってもよい。その場合は、位相
信号P6を生成する必要はない。また、ACサーボモータに
限らず、DCサーボモータ等のその他のタイプのものでも
よいは言うまでもない。また、位置センサも誘導式位相
シフト型センサに限らず、光学式アブソリュートエンコ
ーダやインクリメンタルエンコーダ又はその他のタイプ
のセンサを使用してもよい。

さらに、通信回線は電気ケーブルに限らず、光ケーブ
ルを用いてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ワイヤの長さを制御することによっ
て垂直方向に移動する吊物を所望の位置に正確に位置決
めすることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吊物の位置決め制御システムの一実施
例を示す図、 第２図（ａ）は第１図の高さ測定器の内部構造を示す
図、 第２図（ｂ）は第１図の高さ測定器の保持部材の一部を
除去して示した側面図、 第３図は第１図及び第２図の位置センサの一例である誘
導型の位相シフト型位置センサからなるアブソリュート
型の位置センサを示す図、 第４図は第１図の位置センサ変換手段の一例を示す図、 第５図は本発明の他の実施例を示す図、 第６図は従来の一点吊装置の概略構成を示す図である。 １……位置速度制御系、２……電流制御系、11……加算
手段、12……位置制御部、13……速度制御部、14,21…
…シリアル通信インターフェイス、15,16……位置セン
サ変換手段、18……減算手段、19……補正パルス発生手
段、22……電流制御部、30……一点吊トリロ、31,32…
…走行用滑車、33,34……ワイヤ用滑車、35……可変滑
車、37……レール、38……ワイヤ、39……ウィンチドラ
ム、43,60……サーボモータ、44,61……位置検出器、45
……高さ測定器、46……高さ測定用ワイヤ、54……位置
センサ、55……ワイヤドラム、57……巻き取りバネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A63J 1/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吊物を垂直方向に移動させるためのワイヤ
   と、 このワイヤを巻き取ることによって、前記吊物を垂直方
   向に移動させるドラムと、 このドラムを回転させるモータと、 このモータの回転位置を検出する第１の位置検出器と、 前記吊物の高さを検出する第２の位置検出器と、 前記吊物を位置決めすべき所定位置を示す位置指令信号
   と前記第１の検出器の検出信号とを入力し、これら両信
   号に応じて前記モータの回転位置を制御するモータ制御
   手段と、 前記第１及び第２の検出器からの検出信号の差分値に応
   じた位置補正信号を前記位置指令信号に加算する位置補
   正手段と、 を備えたことを特徴とする吊物の位置決め制御システ
   ム。
2. 【請求項２】前記ワイヤは、レール上を移動する走行用
   滑車と前記ワイヤを案内するワイヤ用滑車とを有する一
   点吊トロリと、前記ワイヤの長さに応じて垂直方向に移
   動する可変滑車とでフラッシェン方式の一点吊装置を構
   成することを特徴とする請求項１に記載の吊物の位置決
   め制御システム。
3. 【請求項３】前記第２の位置検出器は、前記可変滑車に
   接続された測定用ワイヤと、この測定用ワイヤを巻き取
   るためのワイヤドラムと、このワイヤドラムの回転位置
   を検出するための高さ位置検出器と、前記ワイヤドラム
   に一定の回転力を与える巻き取りバネとから構成され、
   前記一点吊トロリに取り付けられていることを特徴とす
   る請求項２に記載の吊物の位置決め制御システム。
4. 【請求項４】前記一点吊トロリをレールに沿って移動さ
   せるための移動用モータと、この移動用モータの回転位
   置を検出する第３の位置検出器を設け、 前記モータ制御手段で前記モータ及び前記移動用モータ
   を切り換えて制御することを特徴とする請求項２に記載
   の吊物の位置決め制御システム。
5. 【請求項５】前記ワイヤに所定重量の重りを吊下げ、そ
   の重りの高さを変化させ、その時の第１の位置検出器の
   検出信号と第２の位置検出器の検出信号とを対応付けた
   変換テーブルを前記重り毎に作成し、吊物の重量に対応
   した変換テーブルを第１の位置検出器の検出信号に応じ
   て読み出すことによって、実際の吊物の高さを検出し、
   前記吊物を所定位置に位置決めすることを特徴とする請
   求項１に記載の吊物の位置決め制御システム。