JPH0469077A - 誘導電動機における減速制御方法及びその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、誘導電動機における減速制御方法に係り、特
に誘導電動機で位置決め制御を行うに際して、偏差方式
に依ることな（、スムーズな減速カーブで位置決めが行
なえる誘導電動機における減速制御方法及びそのための
装置に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 従来、誘導電動機は、インバータにより周波数を制御す
ることで、速度制御を行っていたが、かかる速度制御方
法では任意の位置で停止することは困難であった。

更に、速度の制御も速度フィードバック系のないインバ
ータ等においては、すべり周波数の検出が困難であり、
正確な速度で負荷を駆動すことができなかった。

また、従来の誘導電動機をインバータで位置決めを行わ
せる制御装置においては、一定の速度パターンを設定し
ておき、位置と速度の関係のみでパターン化し、そのパ
ターンで制御するようにしているため、負荷の搬送速度
や、負荷のＩｉｌ、加減速時間、停止位置がアプリケー
ションで変化する場合等においては、データ位置におい
て、速度との関係を設定し直し、周波数や駆動電力を調
整する必要があった。

更に、インバータで位置決めを行わせる簡易な方法とし
て、エンコーダ等により位置のデータを検出し、出力周
波数を決定し、位置決めを行わせていたが、減速制御は
位置の偏差データにゲイン定数を乗した型で決定されて
いたため、速度指令は、ある時刻の位置の指令と位置の
フィードバック信号との差、即ち、位置ずれ誤差にゲイ
ン倍したもので決定されていた。即ち、 速度指令＝（位置指令−実位置）×ゲインなお、位置指
令−実位置を誤差又は偏差と呼ぶ。

従って、誤差増幅が速度指令となっていたが、ゲインは
定数であることから、アプリケーションの変更には対応
が困難であり、ゲイン定数を設定し直し、調整する姑要
がある。また、減速位置決め時は、位置の指令が終わっ
ているのに、偏差が住しているため、偏差がゼロになる
まで偏差を吐き出す時間（偏差吐き出し時間Ｑ：第６図
参照）が発生し、指定された減速時間でスムーズに減速
させるのに難があった。

誘導電動機をインバータで位置決めを行わせる制御装置
においては、多品種小量生産が要求されるアプリケーシ
ョンには、従来の技術ではスムーズな減速やスムーズな
位置決めは困難であった。

また、位置決め時間のバラツキは、工場内の物の搬送ラ
インにおいて、サイクルタイムに従って動作する他の同
期して動＜ＩＩ！械系に影響を与えていた。

本発明は、上記問題点を解決するために、安価な誘導電
動機、つまり汎用インダクシタンモータで簡単に任意の
減速時間でスムーズに位置決めを行うことができる誘導
電動機における減速制御方法及びその装置を提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、誘導電動機を用
いて位置決めを行う減速制御方法において、誘導電動機
に接続される軸上に取り付けられるインクリメンタル型
ロータリエンコーダからのパスル数をカウントし、任意
の速度がら任意の減速時間で、任意の位置に減速停止を
行わせる場合、任意の時刻での位置に対する減速速度指
令を、Ｖｉ＝　　　　　ｉＸＨｔｄ ここで、ｖＨ：移動速度 ｔｄ：減速時間 Ｘｉ：ｆＩＩｉ速開始点からエンコーダのパルス数を滅
したパルス残数を閣 換算した値 ■ｉ：バルス残数がＸｉの時の速度指 令イー１ 上式に示すエンコーダフィードバックのパルス残数より
得て、ダイレクトに速度を制御する入力として使うよう
にしたものである。

また、誘導電動機を用いて位置決めを行う減速制御装置
において、誘導電動機に接続される軸上に取り付けられ
るインクリメンタル型ロータリエンコーダと、該ロータ
リエンコーダのパスル数を検出する手段と、該パルス数
をカウントする手段と、任意の速度から任意の減速時間
で、任意の位置に減速停止を行わせる場合、任意の時刻
での位置に対する減速速度指令をエンコーダフィードバ
ックのパルス残数より得る手段と、該減速速度指令をダ
イレクトに速度を制御する入力とするようにしたもので
ある。

（作用） 本発明によれば、上記のように構成したので、前記の式
Ｖｉ＝　　　　　ｉＸ　　Ｈｔｄにおいて、Ｘｉをエン
コーダのパルスカウントにより、Ｘｄから減算したカウ
ンタ値より得られる残りの距離を求めることにより、実
質上（５）式は、位１のフィードバック系を構成するこ
とになり、Ｖｉ速度信号を、第３図に示すように、ＰＩ
Ｄ速度ループの入力信号とすることで、偏差×ゲイン方
式とは異なるダイレクト速度指令方式で位置決めを行う
ことができる。

従って、ＡＣサーボモータ等の高価なシステムに依らず
とも、安価な誘導電動１ｌＳＩ（汎用インダクションモ
ータ）で簡単に任意の減速時間で位置決めを行うことが
できる。また、負荷の搬送速度や、負荷の重量、加減速
時間、停止位置がアプリケーションで変化する場合等に
おいても、パラメータの調整なしに、指定された速度か
ら指定された時間で負荷をスムーズに位置決め停止する
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

まず、発明の原理について説明する。

一般に、任意の位置へ負荷を移動する場合、第１図に示
すように、移動する距離Ｘ、移動する速度■Ｈ１移動時
間ｔと加速時間ｔａ、減速時間ｔｄが与えられる。

ここでは、残りの移動距離がＸｄに達した時に減速を開
始する。このＸｄは、 Ｘｄ＝　（ｔｄＸＶＨ）／２　　　　　　・・・（１）
ここで、ｔｄ、ＶＨは与えられていることからχｄ位置
は、エンコーダのパルス数をカウントし、距離を概算す
ることで認識できる。

更に、第１図の斜線部の減速部分に注目し、第２図を参
照しながら説明する。

今、ＶＨの速度で走行中の物体を減速時間ｔｄで減速さ
せる場合、残りの移動距離がＸｄに達した時点からｔｉ
秒後の指令について考える。

第２回の斜線部に注目すると、ｔｉ秒後の残距離Ｘｉは
、 Ｘｉ＝　Ｃ（ｔｄ−ｔ　１）Ｖｉ）／２　　　・・・（
２）、’、　　ｔ　１＝ｔｄ−（２Ｘｉ／Ｖｉ）　　　
・・・（３）一方、第２図のＰｉ点（ｔｉ、Ｖｉ）を通
る減速直線方程式は、 Ｖ　ｉ＝　−Ｃ（ＶＨＸｔ　ｉ）　／ｌ　ｄ）　＋ＶＨ
−（４）この（４）式へ（３）式を代入すると、Ｖｉ＝
　　　　２ＸＸｉＸ　　ＨＬｄ　　−（５）ただし、Ｘ
ｉ≧０　　　　　　　　　　・・・（６）上記（５）式
において、Ｘｉをエンコーダのパルスカウントにより、
Ｘｄから減算したカウンタ値より得られる残りの距離を
求めることにより、実質上（５）式は、位置のフィード
バンク系を構成することになり、Ｖｉ速度信号を第３図
に示すＰＩＤ速廣ループの入力信号とすることで、偏差
×ゲイン方式とは異なるダイレクト速度指令方式で位置
決めを行うことができる。

更に、上記（５）式のＶｉはＶ）Ｉとｔｄの関数であり
、ｔｉを任意の値に選んでも残パルス数ＸｉからＶｉが
得られることから、添字１の制御タイミングは、タイマ
管理しなくとも時間に依存しないため、自由に設定すれ
ばよい。

即ち、減速位置に達してから、任意の時間ｔｉ秒後の速
度出力信号は、ｔｉに依存せずにＶ）Ｉｔｄが予め与え
られていることから（５）式より、Ｘｉのみで得られる
。

また、（５）式でＸｉをエンコーダのパルスカウント値
より得られる実際の残り距離を代入することで、ドライ
バに指令する速度出力信号Ｖｉは、実質上位置のフィー
ドバック制御を施し、位置ずれを補正するような信号を
出力することになる。

更に、減速停止動作は、速度ＶＨからＬｄ秒で行われて
いる。

また、（５）式において、Ｘｉがゼロとなった時点で、
Ｖｉはゼロとなり、ＯＨｚ周波数出力または、ＤＣ電圧
出力を行うことで、誘導電動機に保持力を与えて停止さ
せることができる。

以上が減速停止の原理であるが、（６）式において、Ｘ
ｉ≧０となっているが、実際はオーバランの状態になっ
た場合でも、Ｘｌ−１ｘｉ１と考え、−Ｖｉの出力（逆
回転）を指令すれば良い。

以下、更に詳細に説明する。

第３図の点線部において、エンコーダ（Ｅ）の出力は、
周波数−速度変換（ｆ／Ｖ）による速度フィードバック
信号と、カウンタ（Ｃ）による位置信号に変換され、速
度指令（■１）を作成する。

この速度指令（Ｖｉ）と速度フィードハック信号（Ｖｆ
）によるＰＩＤ速度制御でインバータ部（Ｄ）へ周波数
指令（ｆ）を出力する。

インバータ部（Ｄ）はこの指令を受けてＰＷＭの電力出
力を行う。

以上の制御は、第４図の制御部（ＥＣ）で行われ、誘導
電動機（Ｍ）を駆動し出力軸の回転により、ボールネジ
（Ｂ）が回転し、ステージ（Ｓ）が、移動する。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

（１）ＡＣサーボモータ等の高価なシステムに依らずと
も、安価な誘導電動機（汎用インダクションモータ）で
簡単に任意の減速時間で位置決めを行うことができる。

（２）負荷の搬送速度や、負荷の重量、加減速時間、停
止位置がアプリケーションで変化する場合等においても
、パラメータの調整なしに指定された速度から指定され
た時間で負荷をスムーズに位置決め停止することができ
る。

（３）誘導電動機をインバータで位置決めを行わせる制
御装置において、多品種小量生産が要求されるアプリケ
ーションにおいても、サイクルタイムに従って動作する
他の同期して動く機械系に影響を与えることなく、負荷
をスムーズに位置決めすることができる。

（４）加減速度を低く抑える必要のあるアプリケーショ
ンにおいては、３字カーブで減速させることが望ましい
。本発明による原理において、第５図のように、区間を
分割することで擬似３字カーブを簡単に求めることがで
き、かつ、Ｘｉをエンコーダフィードバック値より求め
ることで、任意の点Ｐ１からＰ２への減速制御を行うこ
とができる。

すなわち、任意の速度から任意の速度へ任意の時間で、
減速させることができる。

従って、位置の偏差増幅で速度指令を得るタイプで発生
する偏差吐き出し時間（第６図）がなくなり、スムーズ
な減速を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は移動負荷の走行パラメータ図、第２図は減速特
性図、第３図は制御ブロック図、第４図はリニア位置決
め装置、第５図は擬似Ｓ字減速特性図、第６図は位置の
偏差増幅方式である。 Ｔ・・・時間［Ｓ２Ｃｌ　、Ｖ・・・速度［＝／５ＥＣ
Ｉ　、ｔ　ｄ・・・減速時間、Ｘｄ・・・減速距離［ｍ
ｌ　、ｔ・・・サイクルタイム、Ｖｌ（・・・移動速度
、ＰＩＤ・・・ＰＩＤ速度制御部、Ｄ・・・インバータ
部、Ｍ・・・誘導電動機式上−タ、Ｅ・・・エンコーダ
、ＥＣ・・・制御部、Ｆ／Ｖ・・・周波数速度変換器、
Ｃ・・・残パルス検出カウンタ、Ｖｉ・・・速度指令値
、Ｓ・・・移動ステージ、Ｂ・・・ポールネジ、ＶＬ・
・・ロー速度、Ｑ・・・偏差吐き出し時間。 特許出願人　株式会社　暁電機製作所 代理人　弁理士　　清　水　　守（外１名）Ｖ　［ｒｙ
＋／ｓｌ Ｖ　［躊／Ｓコ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘導電動機を用いて位置決めを行う減速制御方法
   において、 （ａ）誘導電動機に接続される軸上に取り付けられるイ
   ンクリメンタル型ロータリエンコーダからのパスル数を
   カウントし、 （ｂ）任意の速度から任意の減速時間で、任意の位置に
   減速停止を行わせる場合、任意の時刻での位置に対する
   減速速度指令を次式に示すエンコーダフィードバックの
   パルス残数より得て、ダイレクトに速度を制御する入力
   として使うことを特徴とする誘導電動機における減速制
   御方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ここで、ＶＨ：移動速度 ｔｄ：減速時間 Ｘｉ：減速開始点からエンコーダのパルス数を減じたパ
   ルス残数を換算した値 Ｖｉ：パルス残数がＸｉの時の速度指令値
2. （２）誘導電動機を用いて位置決めを行う減速制御装置
   において、 （ａ）誘導電動機に接続される軸上に取り付けられるイ
   ンクリメンタル型ロータリエンコーダと、（ｂ）該ロー
   タリエンコーダのパスル数を検出する手段と、 （ｃ）該パルス数をカウントする手段と、 （ｄ）任意の速度から任意の減速時間で、任意の位置に
   減速停止を行わせる場合、任意の時刻での位置に対する
   減速速度指令をエンコーダフィードバックのパルス残数
   より得る手段と、 （ｅ）該減速速度指令をダイレクトに速度を制御する入
   力としてなる誘導電動機における減速制御装置。