JPH0231920Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、制御量が被制御体の位置又は角度で
あるように追値フイードバツク制御されるサーボ
機構において使用される機械的出力をもつ制御要
素としてのサーボモータを効率よく使用すること
を可能とする制御装置に関する。サーボモータ
は、一般に平衡時は停止しており、制御時にトル
クを発生して回転し、適当な制御動作を行つてま
た停止するという使い方をされる制御要素であ
り、したがつて、頻繁な起動（始動）、停止、制
動、逆転、及び微速運動が連続的に行えること、
速応性が高いこと、安定性及び制御性が良いこと
等の特性が要求されるものである。

まず、従来の制御装置を第１図により説明す
る。第１図において、１はパルス分配回路、６は
このパルス分配回路に指令を発する送り指令回
路、２はサーボ部、４はモータ、３はモータ４の
電機子回路に挿入したサーマルリレー、５は非常
停止回路である。この装置の動作は下記のとおり
である。送り速度指令回路６はモータ４の速度及
び加速度を指令し、この指令信号によりパルス分
配回路はパルス分配動作を行ない、サーボ部２で
はこれをＤ−Ａ変換してモータ４に電流を流す。
このとき、サーマルリレー３によりモータの実効
電流を検出し、実効電流がモータ４の定格電流を
こえ、モータのロータの温度が許容量を越えると
推定される以前に非常停止回路５に信号を送り、
パルス分配回路等に信号を送つてパルス分配を停
止したり、あるいは電源を断とすることにより、
モータの過熱を防止する。

モータに流れる電流が定格以上になるのは大別
して２種に分類される。(1)モータがロツクされた
場合、あるいは定格以上のトルクが連続してかか
つた場合。(2)起動停止の頻繁なサーボ制御におい
てはサーボモータの加減速制御時の電流が大きな
比重をしめ、この加減速電流により実効電流が定
格を越えた場合。

ここで、(1)の条件に対して、第１図で示したよ
うにサーマルリレーを設け、その動作により電源
を断させモータを保護することは必要なことであ
る。

しかし、(2)の加減速動作によつてサーマルリレ
ーが作動するのは好ましくない。このサーマルリ
レーの作動に対する処理としては、単純には起動
又は停止時の速度変化率すなわち起動、停止電流
を常に小さい値に抑えてやれば解決される。すな
わち常時定格電流範囲内により加減速をすれば連
続の加減速に対してもモータは保護されることに
なる。しかし一般のサーボ系においてサーボモー
タの加減速制御だけが連続に行なわれることは特
殊なケースであり一般のサーボモータ（DCモー
タ）は瞬時は定格電流の約５〜10倍の電流を流す
ことが許容されているのに、この特殊なケース
（サーボモータの加減速制御だけが連続して行な
われるケース）のために常時定格電流範囲内でサ
ーボモータの加減速制御をしたのではモータの性
能を十分に発揮することができない。

次にこのことを具体例によつて説明する。第２
図はドラム型製図機を示す斜視図であり、７は用
紙、８はこの用紙を半周面に一定の張力のもとに
巻いてＸ方向に移動させるドラム、９はこのドラ
ム駆動用サーボモータ、１０はペン１１の上下機
構１２を装着したペンキヤリツジ、１３はこのペ
ンキヤリツジ駆動用（Ｙ方向駆動用）サーボモー
タである。

この装置において、第３図に示すようにモータ
９，１３を駆動させてイに示すような線を描くよ
うな場合、モータ９の速度はロに示すようにな
り、そのモータ電流はハに示すようになる。すな
わち起動、停止時には大きな電流が流れるが、定
速動作における電流は定格電流の数分の１程度で
ある。

ところが、第４図イに示すように線分の長さが
加減速距離より短い線分の繰り返し作図パターン
の場合、その速度モードは第４図ロに示すように
加減速繰り返しモードとなる。従つてこのような
モードにおいて作図動作を行なつた場合、駆動モ
ータ９に流れる電流は第４図ハに示すように加減
速電流ばかりとなり、モータに過電流が流れ、発
熱が増大する。

このようなパターンがモータの熱容量から計算
される時間内であれば問題ないが、許容される時
間より長くなつた場合、前に説明したようにモー
タの焼損をさけるためにサーマルリレーを作動さ
せて非常停止のやむなきに至る。したがつて、こ
のような場合、従来装置によれば自動的に作図が
中断することとなる。ところが作図が中断すると
能率の低下を来たすので、中断する事態はさけな
ければならない。このために、従来は、速度ある
いは加速度（第４図ロのａ）を常に小さい値に抑
えるか、もしくはドウエル時間（第４図ロのtd）
を常に大きくして作用途中でサーマルリレーが作
動するのを防止していた。すなわち特殊ケースの
ためにより高速で作図することができなかつたわ
けである。この欠点をなくすために仮にモータの
容量を大とすれば装置の価格が高価となる。

本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、サーボモータが高頻度で起動及び停止を繰
り返す場合でもサーマルリレーを頻繁に動作させ
ることなく、かつ、サーボモータの発熱量を制限
して連続運転することができるサーボモータの制
御装置を提供するにある。

本考案は、サーボモータの発熱量に比例する物
理量を検出し、この検出値が予め決められた一定
値以上になつた場合に加減速度及びドウエル時間
の少なくとも一つをサーボモータの発熱量が減少
するするように制御するサーボモータの制御装置
である。すなわち、加減速度を小さくすることに
より、サーボモータを起動する時の起動電流とサ
ーボモータを停止する時の停止電流を低く制限
し、またドウエル時間を大きくすることにより、
サーボモータの起動及び停止の発生頻度を低く制
限することから単位時間当りのサーボモータの発
熱量を小さくする。

次に本考案を図面により説明する。第５図は本
考案による制御装置の一実施例を示す構成図であ
る。第５図において第１図と同一符号は同一又は
等価物を示す。１４はモータ４の電機子回路に挿
入した発熱体であり、例えばサーマルリレーの発
熱部が用いられる。１５はこの発熱体の近傍に設
けたサーミスタである。１６はこのサーミスタの
出力を検出して制御信号１８又は停止のための信
号１９を発する温度検出回路である。１７は制御
信号１８によつて送り速度指令回路６からの信号
を制御する送り速度又は加速度制御回路である。

この構成において、第４図ハで示したような大
きな電機子電流が連続して流れると、発熱体１４
の温度が上昇してサーミスタ１５の出力が変化す
る。これに伴つて、あるいはある温度以上の温度
が温度検出回路１６で検出された場合は、制御信
号１８のレベルが変り、これにより加速度がこれ
らの制御回路１７の動作で低下する。従つてモー
タの温度の上昇がおさえられる。加速度を低下さ
せるのではなく、モータ温度上昇時に第４図ロで
示したドウエル時間tdを長くするように制御して
も同様にモータの実効電流を減少させることがで
きるので、温度上昇が抑えられる。

モータがロツクしたような場合は、温度検出回
路１６は非常停止をさせるための信号１９を発し
て非常停止回路５を動作させ、モータを非常停止
させる。

第６図は本考案の他の実施例を示す構成図であ
る。この実施例は、電機子回路にサーマルリレー
３の外に抵抗２０を挿入し、その両端の電圧を実
効値測定回路２１に導き、実効値に応じた信号１
８を、送り速度又は加速度を制御する制御回路１
７に加えて第５図で示した場合と同様の制御を行
なわせるものである。

以上に説明したように、本考案においては、モ
ータのロータの発熱量に相当する物理量を検出す
る装置を設け、この検出装置の出力に応じて加速
度、ドウエル時間のうちの１つ以上を制御するよ
うにしたので、加減速のみの繰り返しでモータの
実効電流が想定値を越す程の特殊な指令パターン
に対しては、モータの動作には制限が加えられる
が、それ以外の一般的指令パターンにおいては、
そこで想定される最小のモータにおける限界能率
が得られる。すなわち、モータの小型化により、
最適モータの選定が可能となる。又同一モータを
使用する際にはそのモータの最高性能を発揮でき
る様加速度、ドウエル時間を制御することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサーボモータの制御装置を示す
構成図、第２図はサーボモータを使用するドラム
型製図機を示す斜視図、第３図及び第４図は第２
図の装置におけるモータの動作を説明する図、第
５図は本考案の一実施例を示す構成図、第６図は
本考案の他の実施例を示す構成図である。 １……パルス分配回路、２……サーボ部、３…
…サーマルリレー、４……サーボモータ、５……
非常停止回路、６……送り速度指令回路、１４…
…発熱体、１５……サーミスタ、１６……温度検
出回路、１７……送り速度又は加速度の制御回
路、２０……抵抗、２１……実効値測定回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 送り指令回路からの送り指令によつてサーボ部
   を介しサーボモータを制御するサーボモータの制
   御装置において、サーボモータの発熱量に比例す
   る物理量を検出する検出装置と、この検出装置か
   ら得られるサーボモータの発熱量に対応する検出
   信号の大きさが予め決められた値を超えた場合
   は、上記サーボモータの加減速度又はドウエル時
   間の少なくとも何れか１つを上記サーボモータの
   発熱量を制限する方向に制御する制御回路を有す
   ることを特徴とするサーボモータの制御装置。