JPH02255905A - Method and apparatus for stopping rotor at desired position of angle - Google Patents
Method and apparatus for stopping rotor at desired position of angleInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回転体を角位置に正確に停止させる方法、より
詳しく言えば非同期式かご形誘導電動機によって駆動さ
れる回転体を・、機械ブレーキを使用しないで制動して
停止させる経済的な方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for accurately stopping a rotating body in an angular position, and more specifically, for braking a rotating body driven by an asynchronous squirrel cage induction motor without using a mechanical brake. Concerning an economical method of stopping.
工業プロセスのうち例えばミシン及びホイールつり合い
装置では回転体を所望の角位置に正確に停止させる必要
がある。従来、この種の作業は割り出し仕事によって行
われている。回転体をまずランダムな位置に停止させた
後、駆動電動機を短時間だけ制動を掛ける。この作業を
数回繰返して該回転体が所望の位置に達するまで回転さ
せる。Among industrial processes, for example, in sewing machines and wheel balancing devices, it is necessary to accurately stop a rotating body at a desired angular position. Traditionally, this type of work has been performed by indexing work. After the rotating body is first stopped at a random position, the drive motor is braked for a short period of time. This operation is repeated several times to rotate the rotating body until it reaches the desired position.
この方法は、歯車駆動、ベルト伝動、あるいは機械ブレ
ーキを使用する場合に可能であり、これは固有の**損
が角運動量を迅速に吸収して正確に停止させるためであ
る。しかし、電動機の定格電流の通常6倍に達する高始
動電流を繰返し切換えることによって、電動機の供給接
点群が異常摩耗する。また、機械ブレーキを用いた場合
摩耗の進行に伴って摩耗面の調整と更新が必要になり、
かつ制動時に有害なダストが発生する。This method is possible when using gear drives, belt transmissions, or mechanical brakes, since the inherent losses quickly absorb the angular momentum and bring it to a precise stop. However, repeated switching of high starting currents, typically six times the rated current of the motor, causes abnormal wear on the supply contacts of the motor. Additionally, when using mechanical brakes, the wear surface needs to be adjusted and renewed as wear progresses.
Also, harmful dust is generated during braking.
近年、米国特許箱4,474,786号及び第4.55
8265号では加速時間と運転時間を用いて制動開始箇
所を決定するための方法を開示している。Recently, U.S. Patent Boxes 4,474,786 and 4.55
No. 8265 discloses a method for determining a braking start point using acceleration time and driving time.
米国特許箱4,741,210号では、加速時間を角運
動量の尺度として用い、電動機を逆転させて負荷を所望
の位置に停止させるための方法とその装置について開示
している。U.S. Pat. No. 4,741,210 discloses a method and apparatus for reversing a motor to stop a load at a desired position using acceleration time as a measure of angular momentum.
これらの米国特許では自動車用ホイールつり合いVi置
に対応する正確な停止方法を開示していない。These US patents do not disclose an accurate stopping method for automotive wheel balance Vi locations.
ホイールつり合い装置用直接駆動電動機(米国特許箱4
,423,632号参照)の場合、機械ブレーキを具備
していない。また回転中“のホイール群は慣性が大ぎい
ので、前述した割り出し作業は信頼性に乏しく、かつ不
正確である。従って、電動様の制動には交流逆転が用い
られている。しかし、ホイールの制動に交流逆転を用い
た場合の欠点は、接点の開閉における固有の遅延に伴っ
て誤差が生じることにある。交流電流を加えて制動する
場合、電流Mによってホイールが反対方向に行き過ぎる
ことがあるが、これは特に負荷が小さく減速度が高い場
合に問題である。すなわち、負荷を完全に停止する際に
行き過ぎ、もどり過ぎの残留運動が不可避であり、かつ
与えられた角位置に正確に停止させるのは不可能である
。Direct Drive Motor for Wheel Balancing Devices (U.S. Patent Box 4)
, 423, 632) is not equipped with a mechanical brake. Furthermore, since the rotating wheel group has a large inertia, the above-mentioned indexing operation is unreliable and inaccurate. Therefore, AC reversal is used for electric braking. The disadvantage of using alternating current reversal for braking is that errors arise due to the inherent delay in opening and closing the contacts.When braking with alternating current, the current M can cause the wheel to move too far in the opposite direction. However, this is especially a problem when the load is small and the deceleration is high, i.e. when the load is completely stopped, residual motion of overshooting and overspreading is unavoidable, and when stopping exactly at a given angular position. It is impossible to do so.
ホイールつり合い装置を用いる際に同じく考慮さるべき
ことは、バランスすべき各回転体毎に回転慣性が異なる
のでブレーキ■程ではその差異を補正する必要がある。Another thing to consider when using a wheel balancing device is that each rotating body to be balanced has a different rotational inertia, so it is necessary to compensate for this difference when applying the brake.
交流逆転に見られる別の欠点は、大型装置の電動機が高
温状態になる場合があり、その結果、巻線抵抗の変化に
伴い電動機の制動トルク特性が変化することにある。Another disadvantage of AC reversing is that motors in large equipment may experience high temperatures, resulting in changes in the motor's braking torque characteristics as the winding resistance changes.
本発明は回転体を所望の角位置に停止させるための新し
い制動方法とその装置を提供する。回転体の駆動番よ非
同期式かご形誘導電動機(米国特許箱4,423,63
2号参照)によって行われるが、ブレーキ作業は直流電
流によって行われるので、交流逆転の場合に比べて迅速
でかつ熱発生が少なく、また騒音レベルが低く、更に回
転体を完全に停止させることができる。The present invention provides a new braking method and device for stopping a rotating body at a desired angular position. Asynchronous squirrel cage induction motor for driving a rotating body (U.S. Patent Box 4,423,63
(Refer to No. 2), but since the braking work is done by direct current, it is faster and generates less heat than in the case of alternating current reversal, the noise level is low, and it is also possible to completely stop the rotating body. can.
本発明における制動作用は三つの段階に分【ノて行われ
る。第1段階では回転体の速度を正確な位置決めが可能
な低速(メジアン速度という)まで減少させ、更に負荷
、電圧及び巻線温度の条件下で電動機の減速度を測定す
る。第2段階として、負荷をメジアン速度で惰行させる
。第3段階では、制動用直流電流を再び加えて負荷を所
望の位置に停止させる。該所望の位置はつり合い装置の
バランス諸機能によって同じ制動サイクル中に確認流み
のものである。The braking action in the present invention is performed in three stages. In the first step, the speed of the rotating body is reduced to a low speed (referred to as median speed) that allows accurate positioning, and the deceleration of the motor is measured under the conditions of load, voltage, and winding temperature. The second step is to coast the load at the median speed. In the third stage, braking direct current is applied again to stop the load at the desired position. The desired position is ascertained during the same braking cycle by the balancing functions of the balancing device.
回転負荷(ホイール)(1)が直接駆動誘導電動機(2
)のシャフトに取付けである。電動機(2)は代表的な
直接駆動ホイールつり合い装置の一部であり、3個の力
センサ(4)、 (5)、 (6)上に配置されている
。回転負荷(1)からの遠隔端に配置された光ディスク
(7)は2個の光センサ(8)、 (9)の内部で回転
するようにしである。これらの光センサ(8)、 (9
)は互いに90°位相差をもつ象限信号(10)、 (
11)を発生し、該信号(10)、 (11)がマイク
ロコンピュータ(12)に入力される。Rotating load (wheel) (1) is directly driven induction motor (2)
) is attached to the shaft. The electric motor (2) is part of a typical direct drive wheel balancer and is placed above three force sensors (4), (5), (6). An optical disc (7) located at the remote end from the rotating load (1) is adapted to rotate within the two optical sensors (8), (9). These optical sensors (8), (9
) are quadrant signals (10) with a phase difference of 90°, (
11), and the signals (10) and (11) are input to the microcomputer (12).
電vJ機(2)の三相交流による加速は順方向接点(1
3)を介して行われるが、該電動機(2)の制動は三相
全波整流装置(14)からの直流で、ブレーキ接点(1
5)を介して行われる。Acceleration by three-phase alternating current of the electric VJ machine (2) is achieved through the forward contact (1).
Braking of the electric motor (2) is carried out via the brake contact (1) with direct current from the three-phase full-wave rectifier (14).
5).
順方向接点(13)を閉じて電動機(2)に通電すると
、電動機(2)はやがて所望の最高速度(本実論例では
毎分当り360回転)に達するが、任意適当な平衡速度
を選択した後、電源を切ることができる。すると、回転
負荷(1)が惰力で回転し、従来技術で周知の不つり合
いが測定できる。When the forward contact (13) is closed and the motor (2) is energized, the motor (2) will eventually reach the desired maximum speed (360 revolutions per minute in this practical example), but any suitable equilibrium speed can be selected. After that, you can turn off the power. The rotating load (1) then rotates due to inertia and the unbalance can be measured as is well known in the prior art.
この種のつり合い測定の完了時に、ブレーキ接点(15
)を初めて閉じることによって、直流電流が巻線に流れ
て制動トルクが加えられるので、電動R(2)の減速が
始まる。ブレーキを加える時間の一部あるいは全部に、
マイクロコンピュータ(12)が初速からメジアン速度
に減速するまでの時間を測定している。この減速時間は
減速度を表示するもので、かつ負荷の慣性と、制動トル
クと、速度差の次の関係式で表わす。すなわち、
ここにGD2は全慣性モーメント(kgfm)、nbは
速度差、”bavは平均トルク(kafm)。At the completion of this type of balance measurement, the brake contact (15
) is closed for the first time, direct current flows through the windings and braking torque is applied, so that the electric motor R(2) begins to decelerate. Part or all of the time the brakes are applied,
A microcomputer (12) measures the time it takes to decelerate from the initial speed to the median speed. This deceleration time indicates deceleration, and is expressed by the following relational expression among load inertia, braking torque, and speed difference. That is, where GD2 is the total moment of inertia (kgfm), nb is the speed difference, and bav is the average torque (kafm).
加速時には’bav ””(電動elliH(19!擦
)、減速時には’bav−H(電動機)+H(摩擦)の
関係が得られることは良く知られている。It is well known that the relationship 'bav'' (electric elliH (19! friction)) is obtained during acceleration, and the relationship 'bav-H (electric motor) + H (friction) is obtained during deceleration.
この場合、制動トルク’bavはつねに一定に保持され
るのではなく、回転数と比例関係にあり、更に制動電流
とも比例関係にある。該υ1動電流は、印加電圧と、作
動温度における電動機の巻線抵抗とによって決定される
。In this case, the braking torque 'bav is not always held constant, but is in a proportional relationship with the rotational speed, and is also in a proportional relationship with the braking current. The υ1 dynamic current is determined by the applied voltage and the motor winding resistance at the operating temperature.
経流性、単純性及び信頼性の理由から、直流制動電流を
加減できる装置は設けてない。単純型全波シリコン整流
装置が使用しである。For reasons of flow, simplicity and reliability, no device is provided to adjust the DC braking current. A simple full-wave silicon rectifier is used.
制動中に減速時間tを直接測定1”ることによって、本
発明の回転体の停止装置は、電動機の制動トルクに影響
を及ぼす上記の各要素を直接測定、評価する必要がなく
なり、更に平均トルク’bayを直接測定するので、υ
1動N流の制御が不要である。By directly measuring the deceleration time t during braking, the rotating body stopping device of the present invention eliminates the need to directly measure and evaluate each of the above-mentioned factors that affect the braking torque of the electric motor, and further improves the average torque. 'bay is directly measured, so υ
There is no need to control the 1-dynamic N flow.
先行技術である米国特許箱4,741,210号では、
加速時間を測定する一方、減速時間を近似式で求めてい
る(H(摩擦)を加速時に引算し、減速時に加算する式
)。これに対し、本発明は減速時間を直接測定する。In prior art U.S. Patent No. 4,741,210,
While the acceleration time is measured, the deceleration time is calculated using an approximate formula (a formula that subtracts H (friction) during acceleration and adds it during deceleration). In contrast, the present invention directly measures the deceleration time.
測定された減速時間は、プログラム(付表A参照)が実
行されるマイクロコンピュータ(12)内の探索表(第
2図参照)中に用いられ、適当なメジアン速度を見出す
ようにしである。このメジアン速度は慣性の異なった様
々なホイールの試験結果を用いて実験的に決定されてい
る。該メジアン速度は少なくとも正確な位置決めを許容
する程度のもので、かつ重力で最低2回転するに十分な
角運動量をホイール(1)に与えるような速度に設定す
る必要がある。直径的30.48 cx (12” )
の小さいホイールの場合のメジアン速度は約100rl
)l、直径がそれ以上のホイールのメジアン速度は約8
rpmに測定する。The measured deceleration time is used in a lookup table (see Figure 2) in the microcomputer (12) on which the program (see Appendix A) is executed to find the appropriate median speed. This median speed has been determined experimentally using test results of various wheels with different inertias. The median speed must be set at a speed that at least allows accurate positioning and provides sufficient angular momentum to the wheel (1) to make at least two rotations due to gravity. Diameter 30.48 cx (12”)
The median speed for small wheels is about 100rl
)l, the median speed for wheels with a larger diameter is approximately 8
Measure in rpm.
同じく実験的に決定した別の探索表(第3図参照)は、
制動作用の開始からメジアン速度に減速するまでの減速
時間と、ホイールを所望の位置に停止させるための最終
制動時の所要制動量との関係を示している。この探索表
では、制動電流スイッチの投入時からホイール(1)が
停止するまでの間に、与えられた荷重、電流及び温度な
どの条件下で光エンコーダが回転する角度が示しである
。従って、所望の停止位置に達するまでに、光エンコー
ダの所望の角度で制動直流を流している。Another search table (see Figure 3), which was also determined experimentally, is
It shows the relationship between the deceleration time from the start of the braking operation until deceleration to the median speed and the amount of braking required at the final braking to stop the wheel at a desired position. This search table shows the angle at which the optical encoder rotates under conditions such as given load, current, and temperature from when the braking current switch is turned on until the wheel (1) stops. Therefore, the braking direct current is applied at the desired angle of the optical encoder until the desired stop position is reached.
以上説明したように、二つの実験的探索表を用いてメジ
アン速度と最終制動角を決定する本発明の回転体の停止
方法は最終制動作業を正確に実施する経済的でかつ単純
な方法である。As explained above, the method of stopping a rotating body according to the present invention, which uses two experimental lookup tables to determine the median speed and final braking angle, is an economical and simple method for accurately performing the final braking operation. .
メジアン速度を理論上計算するのは容易ではない。これ
は実際上、メジアン速度はホイールの制動時における空
気その他の11!toによって決まるためである。最適
のメジアン速度は、ホイールが摩擦によって停止するま
でに重力の作用で2回転する程度のものに設定する。It is not easy to calculate the median speed theoretically. In practice, this means that the median velocity is 11 for air and other brakes during wheel braking! This is because it is determined by to. The optimal median speed is set so that the wheel makes two revolutions under the action of gravity before coming to a stop due to friction.
最終制動角(最終制動時間)は、制動トルクが回転速度
と比例関係にあると、想定して、減速時間からの計算が
可能であるが、このような計算は摩擦力の存在によって
ゼロ速度に近づくほど不正確になる。実験的探索表がよ
り正確なことが判明した。The final braking angle (final braking time) can be calculated from the deceleration time by assuming that the braking torque is proportional to the rotational speed. The closer you get, the more inaccurate it becomes. The experimental lookup table was found to be more accurate.
第1図は本発明の停止方法を実施するための本発明の装
置を示す側面図、第2図は本発明の停止方法に用いられ
る探索表、第3図は本発明の停止方法に用いられる別の
探索表である。
1・・・回転負荷
4、5.6・・・センサ
8.9・・・光センサ
13・・・順方向接点
15・・・制動接点
2・・・直接駆動誘1j電動機
1・・・光ディスク
12・・・マイクロコンピュータ
14・・・全波整流装置
FIG、 1
メジ2ン誂J(:
i帥勤貢:
: 以と
口G、2
1C替割動負
;蕗り
日G、3Fig. 1 is a side view showing an apparatus of the present invention for carrying out the stopping method of the present invention, Fig. 2 is a search table used in the stopping method of the present invention, and Fig. 3 is a side view showing a device used in the stopping method of the present invention. This is another search table. 1... Rotating load 4, 5.6... Sensor 8.9... Optical sensor 13... Forward direction contact 15... Braking contact 2... Direct drive induction 1j Electric motor 1... Optical disk 12...Microcomputer 14...Full-wave rectifier FIG, 1 Meji 2-in order J (: i-samu service: : Itokuchi G, 2 1C replacement splitter negative; Fukiri day G, 3
Claims (12)
させるための方法であつて、 回転体の速度が上記第1速度よりも低い速度に減少する
までの第1期間だけ制動する工程と、減速時間を測定す
る工程と、 測定された減速時間から減速度を計算する工程と、 上記低速度から停止するまでの制動中に生じる角変位を
、上記減速度の計算値を用いて予測する工程と、 上記所望の角位置から上記角変位に等しい量だけ異なる
別の角位置を計算する工程と、 上記回転体が上記角変位に伴う自己の角運動によって回
転した後、上記所望の特定角位置に完全に静止するよう
に、上記別の角位置で制動する工程とを含む回転体の停
止方法。(1) A method for stopping a rotating body rotating at a first speed at a desired angular position, in which braking is performed only for a first period until the speed of the rotating body decreases to a speed lower than the first speed. A step of measuring the deceleration time, a step of calculating the deceleration from the measured deceleration time, and a step of calculating the angular displacement that occurs during braking from the low speed to the stop using the calculated value of the deceleration. calculating another angular position that differs from the desired angular position by an amount equal to the angular displacement; A method for stopping a rotating body, comprising the step of braking at the different angular position so that it comes to a complete standstill at a specific angular position.
体を上記低速度で惰行させる工程を含む、請求項1記載
の回転体の停止方法。(2) The method for stopping a rotating body according to claim 1, further comprising the step of coasting the rotating body at the low speed at the same time as performing the predicting step.
を用いて上記低速度を選択することを特徴とする、請求
項1記載の回転体の停止方法。(3) The method for stopping a rotating body according to claim 1, characterized in that the low speed is selected using an experimental table in which the measured deceleration time is an independent variable.
表を用いて、上記低速度から停止するまでの制動中に生
じる角変位を予測する工程を実施することを特徴とする
、請求項1記載の回転体の停止方法。(4) A claim characterized in that the step of predicting the angular displacement that occurs during braking from the low speed to the stop is carried out using another experimental table in which the measured deceleration is used as an independent variable. The method for stopping a rotating body according to item 1.
る、請求項1記載の回転体の停止方法。(5) The method for stopping a rotating body according to claim 1, wherein the brake is an induction motor.
徴とする、請求項5記載の回転体の停止方法。(6) The method for stopping a rotating body according to claim 5, wherein the induction motor is directly connected to a load.
ことを特徴とする、請求項6記載の回転体の停止方法。(7) The method for stopping a rotating body according to claim 6, wherein the exciting current during braking of the induction motor is direct current.
給されることを特徴とする、請求項7記載の回転体の停
止方法。(8) The method for stopping a rotating body according to claim 7, wherein the direct current is supplied from an alternating current power source through a full-wave rectifier.
れることを特徴とする、請求項1記載の回転体の停止方
法。(9) The method for stopping a rotating body according to claim 1, wherein the measurement of the deceleration time is performed during a part of the first period.
で停止させるための装置であつて、 回転体の速度が上記第1速度よりも低い速度に減少する
までの第1期間だけ制動するための装置と、 減速時間を測定するための装置と、 測定された減速時間から減速度を計算する装置と、 上記低速度から停止するまでの制動中に生じる角変位を
、上記減速度の計算値を用いて予測するための装置と、 上記所望の所定位置から上記角変位に等しい量だけ異な
る別の角位置を計算するための装置と、 上記回転体が上記角変位に伴う自己の角運動によって回
転した後、上記所望の特定角位置に完全に停止するよう
に、上記別の角位置で制動するための装置とを具備する
回転体の停止装置。(10) A device for stopping a rotating body rotating at a first speed at a desired specific angular position, the device braking only for a first period until the speed of the rotating body decreases to a speed lower than the first speed. a device for measuring deceleration time; a device for calculating deceleration from the measured deceleration time; and a device for calculating deceleration from the measured deceleration time; a device for predicting using a calculated value; a device for calculating another angular position that differs from the desired predetermined position by an amount equal to the angular displacement; and a device for braking at said different angular position so as to completely stop at said desired specific angular position after rotation due to movement.
流を含むことを特徴とする、請求項10記載の回転体の
停止装置。(11) The device for stopping a rotating body according to claim 10, wherein the braking device includes a direct current supplied to an induction motor.
特徴とする、請求項11記載の回転体の停止装置。(12) The device for stopping a rotating body according to claim 11, wherein the DC current is supplied from an AC power source.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP (1) | JPH02255905A (en) |
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