JPH04361839A - プレス機械設備のサーボ制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス機械設備のサー
ボ制御装置に関する。特に、高速化と高精度化とを併せ
て達成することのできる構成とされたものである。

【０００２】

【従来の技術】プレス機械設備、例えばフィーダに供さ
れるサーボ制御装置の一般的構成を図４に示す。同図に
おいて、１はフィーダでサーボモータ２の回転制御によ
って位置決めされる。このサーボモータ２には、速度フ
ィードバック信号Ｆｖを発生する速度検出器６と位置フ
ィードバックパルス信号Ｆｐを発生する位置検出器７と
が設けられている。５は、制御部１０からのアナログ制
御信号ＣＮＴと速度フィードバック信号Ｆｖとを入力と
して、所定スピード特性をもってサーボモータ２をドラ
イブするサーボドライブ回路である。

【０００３】ここに、制御部１０は、偏差カウンタ１１
，Ｄ／Ａ変換器１２，図示しないパルス整形回路，方向
判別回路等々を含み形成され、所定周波数の指令パルス
信号ＯＲＤと位置フィードバックデジタル信号Ｆｐとを
入力として、アナログ制御信号ＣＮＴを出力する。この
アナログ制御信号ＣＮＴの電圧レベルは、偏差カウンタ
１１の偏差数値の大きさに比例的である。

【０００４】したがって、所定周波数（Ｎｐ／ｓ）の指
令パルス信号ＯＲＤを加えると、当初は位置フィードバ
ックデジタル信号Ｆｐの周波数が低く偏差カウンタ１１
内の偏差数値は増大方向にあるので、アナログ制御信号
ＣＮＴのレベルつまりサーボモータ２の回転速度Ｖは、
図５，図６に示す如く、急速に立上がる。そして、両信
号ＯＲＤとＦｐとの周波数が同等となると、偏差数値が
一定となるのでサーボモータ２は定速回転制御される。

【０００５】かくして、指令パルス信号ＯＲＤが入力完
了すると、偏差数値は位置フィードバックデジタル信号
Ｆｐの入力だけ減少方向となるので、サーボモータ２の
回転速度Ｖは急速に立下り偏差数値が零となったところ
で停止される。つまり、位置フィードバック信号Ｆｐの
分解能と指令パルス信号ＯＲＤのパルス数とで決まる量
だけフィーダ１を移動して位置決めを完了することがで
きる。

【０００６】ここにおいて、指令パルス信号ＯＲＤの周
波数（Ｎｐ／ｓ）を一定とすれば、位置フィードバック
デジタル信号Ｆｐの分解能が低い（例えば、０．１ｍｍ
／ｐ）場合には図５のピーク速度Ｖｈ１を高くできる。 一方、分解能が高い（例えば、０．０１ｍｍ／ｐ）場合
には図６のピーク速度Ｖｈ２が低い。すなわち、図５に
示す台形速度線図内の面積Ａ１と図６に示す台形速度線
図内の面積Ａ２とは、ともに同一の移動量Ｓであるが、
分解能と制御時間Ｔ１，Ｔ２とは反比例的である。

【０００７】したがって、従来は指令パルス信号ＯＲＤ
の周波数（Ｎｐ／ｓ）を一定とした場合、高速化を重ん
じるときは分解能を低くして位置決め精度をやや犠牲と
し、高精度化を重んじるときは分解能を高くして高速化
をやや犠牲としていたのが実状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この考え方は
、一層の高速化と高精度化とを併せて達成すべしとの現
今要請を満し得なくなっている。すなわち、従来構成で
は、位置フィードバックデジタル信号Ｆｐの分解能を高
くしかつ指令パルス信号ＯＲＤの周波数を高くするなら
ば、上記要請を満足できる。ところが、実際には指令パ
ルス信号ＯＲＤの周波数を高くすると、偏差カウンタ１
１，Ｄ／Ａ変換器１２のビット数を大きくしなければな
らない。また、両検出器６，７の特性や制御系の構成素
子の動作速度を高くしなければならない。いずれも大幅
なコストアップを招くので、指令パルス信号ＯＲＤの周
波数を過度に高くする考え方は現実的でない。

【０００９】本発明の目的は、指令パルス信号の周波数
を上げることなく高速性と高精度性とを併せて達成でき
るプレス機械設備のサーボ制御装置を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、高速化は増速
−走行−減速までの全域として時間短縮を図ればよく、
かつ高精度化はフィーダ等を最終的に所定位置へ位置決
めできればよいことに着目し、増速−走行−減速の大部
分は位置フィードバックパルス信号の分解能を低くして
高速化し、かつ減速の一部分についてのみ分解能を高く
するように自動切替えして高精度位置決めできる構成と
し、前記目的を達成するものである。

【００１１】すなわち、本発明は、偏差カウンタとＤ／
Ａ変換器とを含み所定周波数の指令パルス信号と位置フ
ィードバックパルス信号とを入力としてサーボドライブ
回路にアナログ制御信号を出力するように形成されたプ
レス機械設備のサーボ制御装置において、分解能が互に
異なる２以上の前記位置フィードバックパルス信号を生
成する位置フィードバックパルス信号生成手段と、切替
パルス数を設定する切替パルス数設定手段と、設定され
た切替パルス数値と前記偏差カウンタ内の偏差パルス数
値とを比較し、設定数値と偏差数値とが等しくなったと
きに切替信号を出力する切替信号発生手段と、切替信号
が入力された場合に該位置フィードバックパルス信号生
成手段で生成された位置フィードバックパルス信号を高
分解能側の位置フィードバックパルス信号に切替えて前
記偏差カウンタに入力させる信号切替手段とを設けたこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明では、切替パルス数設定手段に切替パル
ス数を予め設定しておく。ここで、運転に入ると位置フ
ィードバックパルス信号生成手段は分解能が異なる２以
上の位置フィードバックパルス信号を生成する。偏差カ
ウンタには、当初、低分解能の位置フィードバックパル
ス信号が入力される。したがって、サーボモータは高速
回転制御される。

【００１３】ここに、切替信号発生手段は、切替パルス
数設定手段で設定された切替パルス数値と偏差カウンタ
内の偏差パルス数値とを比較し、両者が等しくなったと
きに切替信号を出力する。すると、この切替信号を受け
た信号切替手段は、位置フィードバックパルス信号生成
手段で生成された信号のうちの高分解能側の位置フィー
ドバックパルス信号を偏差カウンタに入力するように切
替える。したがって、その後サーボモータは、高分解能
で回転制御される。

【００１４】よって、指令パルス信号を、低分解能およ
び高分解能の組合せとして所望移動量に相当するだけの
数のパルス列として入力し、かつ高分解能に切替えるタ
イミングをパルス数値として切替パルス数設定手段に予
め設定しておけば、増速−走行−減速の大部分を低分解
能による高速制御とし、かつ自動切替後に高分解能によ
る高精度制御とすることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。本サーボ制御装置は、図１に示す如く、位置フ
ィードバックパルス信号生成手段２０と切替パルス数設
定手段３０と切替信号発生手段４０と信号切替手段５０
とを設け、増速−走行−減速の大部分を低分解能で高速
制御しかつその余の減速を高分解能に切替えて高精度制
御し、指令パルス信号ＯＲＤの周波数を上げることなく
高速化と高精度化とを併せて達成できる構成とされてい
る。

【００１６】この実施例では、プレス機械設備がフィー
ダ１とされている。なお、サーボモータ２，サーボドラ
イバ回路５，制御部１０等の基本的構成は、前出図４に
示す従来例と同一としたので、同一部分には同一の符号
を付しその説明は簡略または省略する。

【００１７】図１において、位置フィードバックパルス
信号生成手段２０は、分解能の異なる２以上の位置フィ
ードバックパルス信号（Ｆｐ１，Ｆｐ２）を生成するも
ので、この実施例では位置検出器７からの信号Ｆｐから
低分解能０．１ｍｍ／ｐの位置フィードバックパルス信
号Ｆｐ１を生成する分周器２１と、高分解能０．０１ｍ
ｍ／ｐの位置フィードバックパルス信号Ｆｐ２を生成す
る分周器２２とから構成されている。

【００１８】また、切替パルス数設定手段３０は、切替
パルス数を設定する手段で、デジタルスイッチからなる
。図１では、設定数値（例えば、１００パルス）をＰｓ
ｅｔで現している。

【００１９】次に、切替信号発生手段４０は、偏差カウ
ンタ１１内の偏差パルス数（偏差数値Ｐｄｅｆ）と切替
パルス数設定手段３０で設定された設定数値Ｐｓｅｔと
を比較し、両数値が等しくなった場合（Ｐｄｅｆ＝Ｐｓ
ｅｔ）に、切替信号ＣＬＫを出力する。この切替信号Ｃ
ＬＫは、位置フィードバックパルス信号生成手段２０か
ら偏差カウンタ１１へ入力する位置フィードバックパル
ス信号Ｆｐ１，Ｆｐ２の切替タイミングを決めるもので
ある。

【００２０】続いて、信号切替手段５０は、切替信号Ｃ
ＬＫに基づき、位置フィードバックパルス信号生成手段
２０で生成された位置フィードバックパルス信号を低分
解能（Ｆｐ１）から高分解能（Ｆｐ２）に具体的に切替
する手段で、この実施例ではフリップ・フロップ５１と
３つのＮＡＮＤゲート５２，５３，５５とインバータ５
４とから構成されている。

【００２１】このフリップ・フロップ５１は、運転指令
信号ＳＴＴでクリアー（端子Ｑの出力がＬレベル）され
、切替信号ＣＬＫの立上りで端子ＱからＨレベルの信号
ＣＮＧを出力するものと形成されている。したがって、
運転指令時つまり当初は信号ＣＮＧがＬレベルだから低
分解能の信号Ｆｐ１が偏差カウンタ１１に入力され、信
号ＣＬＫが入力されると信号ＣＮＧがＨレベルとなり高
分解能の信号Ｆｐ２に自動切替えされる。

【００２２】次に、作用を説明する。今、フィーダ１を
１００ｍｍだけ移動して位置決め停止する場合を考える
。

【００２３】まず、分解能が０．１ｍｍ／パルスの位置
フィードバックパルス信号（Ｆｐ１）のみを用いて制御
する場合を考えると、フィーダ１の送り速度Ｖは、図３
に示す如く、急速に立上り、一定回転数送りされかつ急
速減速される。急速開始タイミングは、偏差カウンタ１
１に１００ｍｍ相当分の１０００ｐ（パルス）の指令パ
ルス信号ＯＲＤが全て周波数一定（Ｎｐ／ｓ）として入
力完了した場合である。

【００２４】すなわち、図３のハッチング部分の面積Ａ
１ａとＡ１ｂとは同じ（Ａ１ａ＝Ａ１ｂ）であるから、
台形面積Ａ１は点線で示す矩形面積（Ａ１）と同じであ
り、その送り量Ｓは台形面積Ａ１で現わされる。つまり
、指令パルス信号ＯＲＤの入力個数（１０００ｐ）と低
分解能（０．１ｍｍ／パルス）との積である。また、ピ
ーク速度はＶｈ１で、制御時間はＴ１となる。

【００２５】ここに、本発明では、フィーダ１を同じ１
００ｍｍだけ移動させるのに、例えば１０９０個の指令
パルス信号ＯＲＤを入力する。１０９０個とは、低分解
能（０．１ｍｍ／パルス）の９９０個と高分解能（０．
０１ｍｍ／パルス）の１００個との総計である。すなわ
ち、１００ｍｍ＝（９９０ｐ×０．１ｍｍ／ｐ）＋（１
００ｐ×０．０１ｍｍ／ｐ）とされる。また、減速開始
タイミングは、図２に示す如く、この１０９０個全てを
偏差カウンタ１１に入力完了したときである。したがっ
て、図２に示す１０００個の指令パルス信号ＯＲＤを入
力完了した後も送り量（Ａ１１ａ）分だけピーク速度Ｖ
ｈ１で送ることができる。

【００２６】一方、低分解能（０．１ｍｍ／パルス）か
ら高分解能（０．０１ｍｍ／パルス）に切替えるタイミ
ングは、偏差カウンタ１１の偏差数値Ｐｄｅｆが切替パ
ルス数設定手段３０の設定数値Ｐｓｅｔと等しく（１０
０パルス）なったときである。なお、高分解能に切替え
ると、偏差カウンタ１１へフィードバックされる高分解
能用信号（Ｆｐ２）の周波数が高いので、偏差数値Ｐｄ
ｅｆは急激に減少するから、減速カーブは急峻に下る。 すなわち、面積Ａ１１ａとＡ１１ｂとは等しいから、送
り量Ｓ（＝１００ｍｍ）は図３の場合と同じだが、停止
までの時間Ｔ１１は図３の時間Ｔ１よりも一層短くなる
。

【００２７】具体的には、図１において切替パルス数設
定手段３０に１００パルス（＝Ｐｓｅｔ）を予め設定し
ておく。運転スタート信号ＳＴＴが入力されると、偏差
カウンタ１１の端子Ｕには指令パルス信号ＯＲＤが入力
される。また、信号切替手段５０を形成するフリップ・
フロップ５１はクリアされ端子Ｑの出力信号ＣＮＧはＬ
レベルとなる。

【００２８】よって、偏差カウンタ１１の端子Ｄには、
分周器２１で生成された低分解能（０．１ｍｍ／パルス
）の位置フィードバックパルス信号Ｆｐ１が入力される
から、サーボモータ２（フィーダ１）は、図２に示す如
く、急速に立上りピーク速度Ｖｈ１運転される。そして
、偏差カウンタ１１に１０９０個の指令パルス信号ＯＲ
Ｄが全て入力完了すると、信号Ｆｐ１が入力される程に
偏差数値Ｐｄｅｆが減るので、フィーダ１は減速される
。

【００２９】かくして、Ｐｄｅｆ＝１００パルス＝Ｐｓ
ｅｔとなると、切替信号発生手段４０から切替信号ＣＬ
Ｋが出力される。これにより、フリップ・フロップ５１
の端子ＱからはＨレベルの信号ＣＮＧが出力されるから
、偏差カウンタ１１には分周器２２からの高分解能（０
．０１ｍｍ／パルス）の位置フィードバックパルス信号
Ｆｐ２が切替入力される。したがって、信号Ｆｐ２の周
波数の方が信号Ｆｐ１の周波数よりも高いので、減速度
は増大し、短時間Ｔ１１で位置決め完了停止できる。

【００３０】しかして、この実施例によれば、位置フィ
ードバックパルス信号生成手段２０と切替パルス数設定
手段３０と切替信号発生手段４０と信号切替手段５０と
を設け、偏差カウンタ１１に低分解能（０．１ｍｍ／パ
ルス）と高分解能（０．０１ｍｍ／パルス）との位置フ
ィードバック信号Ｆｐ１，Ｆｐ２を切替入力する構成で
あるから、ピーク速度Ｖｈ１を高く、かつ位置決めを高
分解能で高精度に行える。よって、指令パルス信号ＯＲ
Ｄの周波数を上げることなく、高速化と高精度化との双
方を併せて達成できる。

【００３１】また、指令パルス信号ＯＲＤの総数を低分
解能分（９９０個）と高分解能分（１００個）との総和
として低分解能のみを加える場合のパルス数より増大で
きるので，図２に示すように低分解能のみで運転する場
合よりも、ピーク速度Ｖｈ１の運転時間を図２の面積Ａ
１１ａ分だけ長く続行できるから、この点からも決め終
了までの時間（Ｔ１１）を一段と短縮できる。

【００３２】また、位置決め終了前に周波数の高い高分
解能用信号Ｆｐ２に切替えるので，この場合にも減速率
が高くなり面積Ａ１１ｂ分だけ時間短縮できる。

【００３３】さらに、切替タイミングは、切替パルス数
設定手段３０にセットするパルス数値Ｐｓｅｔで決まる
から、フィーダ１のイナーシャ等を見込んだ最適運用が
できる適応性の広いものとなる。

【００３４】なお、以上の実施例では、切替パルス数設
定手段３０，切替信号発生手段４０，信号切替手段５０
をロジック回路から形成したが、これはＣＰＵ，ＲＯＭ
，ＲＡＭ等を含むコンピュータから形成しても実施でき
る。また、速度検出器６，位置検出器７，位置フィード
バックパルス信号生成手段２０も上記例示構成に限定さ
れない。

【００３５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、位置フィ
ードバックパルス信号生成手段と切替パルス数設定手段
と切替信号発生手段と信号切替手段とを設け、増速−走
行−減速の大部分を低分解能により高速制御し、かつ位
置決め終了手前で高分解能による高精度制御を行うこと
のできる構成であるから、指令パルス信号の周波数を上
げることなく高速化と高精度化との双方を併せて達成で
きる、とともに低コストで適用性が広くかつ取扱容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す全体構成図である。

【図２】同じく、動作を説明するためのタイミングチャ
ートである。

【図３】同じく、低分解能のみによる高速制御した場合
との比較を説明するためのタイミングチャートである。

【図４】従来例を示す全体構成図である。

【図５】従来例で低分解能制御した場合の問題点を説明
するための図である。

【図６】従来例で高分解能制御した場合の問題点を説明
するための図である。

【符号の説明】

１　　フィーダ（プレス機械設備） ２　　サーボモータ ５　　サーボドライブ回路 ６　　速度検出器 ７　　位置検出器 １０　　制御部 １１　　偏差カウンタ １２　　Ｄ／Ａ変換器 ２０　　位置フィードバックパルス信号生成手段２１　
　分周器 ２２　　分周器 ３０　　切替パルス数設定手段 ４０　　切替信号発生手段 ５０　　信号切替手段 ５１　　フリップ・フロップ ５２，５３，５５　　ＮＡＮＤゲート ５４　　インバータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　偏差カウンタとＤ／Ａ変換器とを含み
   所定周波数の指令パルス信号と位置フィードバックパル
   ス信号とを入力としてサーボドライブ回路にアナログ制
   御信号を出力するように形成されたプレス機械設備のサ
   ーボ制御装置において、分解能が互に異なる２以上の前
   記位置フィードバックパルス信号を生成する位置フィー
   ドバックパルス信号生成手段と、切替パルス数を設定す
   る切替パルス数設定手段と、設定された切替パルス数値
   と前記偏差カウンタ内の偏差パルス数値とを比較し、設
   定数値と偏差数値とが等しくなったときに切替信号を出
   力する切替信号発生手段と、切替信号が入力された場合
   に該位置フィードバックパルス信号生成手段で生成され
   た位置フィードバックパルス信号を高分解能側の位置フ
   ィードバックパルス信号に切替えて前記偏差カウンタに
   入力させる信号切替手段と、を設けたことを特徴とする
   プレス機械設備のサーボ制御装置。