JPH05500597A - 輸送機構のための駆動システム - 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】 この発明は、工業シャトルビーム転送装置に代表されるがこれには限定されない 輸送機構のための駆動システムの制御に関し、より特定的には、モータによって 駆動される本体が予め定められた運動の法則に従って動かされるように、電気モ ータの速度を制御するための方法および装置に物体をある位置から他の位置に輸 送する際、工業シャトルタイプ転送システムに代表されるがこれには限られない システムでは、加速および減速の二次効果が物体および輸送機構に与えられ、そ の大きさは用いる運動の法則に依存する。運動の法則が加速または減速において 急峻な変化を伴うなら、かなりの大きさの衝撃力が輸送されている物体および輸 送機構に与えられやすく、結果として物体および機構に損傷を与える可能性があ る。

用いられる運動の法則がサイクロイドカーブのものであるときにはこれらの二次 効果は最小であることは知られており、速度はｘ＝１８０およびｘ＝５４０度の 限界の間の一般的な等式ｙ＝ｃ　ｃｏｓｘ＋ｃに従って、全運動距離にわたって 連続的に変化する。この運動の法則によって、加速の変化のレートは、特定され た限界の間で等式ｙ＝ｓｉｎ　ｘに従い、輸送されている物体または関わる機構 に対して衝撃力を与えるような急峻な変化はない。

この既知の効果はある方法によって開発されており、この方法では、移動の限界 において開始および停止できるが、運動の間中は実質的に一定の速度で動く電気 または他の力のモータによって駆動される機械的に配置されているギアおよびレ バーによって、制御された変化の速度が輸送機構に伝えられる。

サイクロイド的加速および減速を生じるこの手段は、輸送される物体の最初およ び最後の位置の正確な制御をもたらすための好ましい特性を有するが、設備コス トが高いという不利益を有し、駆動モータは歯車機構の摩擦および慣性効果を克 服しなければならず、さらに輸送機構および動かされる物体の加速のために十分 な力を与えなければならない。

既知の効果は二次閉ループサーボ機構によっても開発されており、時間または距 離の個別的な間隔て機構の位置または速度をモニタし、実際の位置またはある点 での速度がその点に対して決められた理論上の値から外れたときに修正信号また は力を与えることによって、輸送システムは予め定められた速度プロファイルに 従うようになっている。

このようなシステムは複雑でありかつ利得制限および安定制約によって決定され る応答遅延を伴う速度および位置的データの統合を必要とし、また輸送システム を駆動するために必要な力を与えるための高価なサーボモータの使用を必要とす る。

サイクロイド速度制御の利点を開発するためのさらなる既知の手段は、電子的ま たは他の方法を用いて、電気または他の力のモータの速度を直接制御し、予め定 められた時間にわたって速度制御パラメータの連続的または段階的な調整によっ て、サイクロイド的加速および減速を生じる。

このような手段はこの発明と同様に簡潔さおよび低い設備コストの利点を有する かもしれないが、動作性能または制御機構に含まれる部品の特性の変動によって 引起こされるエラーを修正するための頻繁な調整なしでは、ここに開示される発 明において得られる位置的正確さをもたらしかつ維持することはできない。

したがって、本発明の目的は、電気または他の力のモータによって輸送機構に伝 えられる速度を制御するための簡単で信頼できる低いコストの手段を提供するこ とであり、予め定められた運動の法則に従う速度変化を生じ、ゼロ速度が起こる 位置を決定するように輸送機構に与えられる運動によって減速フェーズの間規定 される。

発明 この発明のある局面に従って、電気モータによって線形的に駆動される物体のた めに、サイクロイド法則のような予め定められた運動の法則に従って駆動を生じ るための方法が提供されており、モータが停止位置に減速される間、モータに与 えられる付勢電流の速度決定パラメータは、予め定められた法則に従ってかつ記 憶装置から読出されたデジタル値のシーケンスに依存して、モータ速度を減じる ように増分され、デジタル値の読出はモータシャフトの回転に応答して駆動され るコード化装置によって順序化され、コード化装置は読出された最終のデジタル 値がモータが停止されるべき駆動本体の位置に整合するように予め設定され、ゼ ロ速度を表すデジタル値が読出されたときには、モータは停止してブレーキが与 えられる。

本発明の他の局面に従って、電気モータによって線形的に駆動される本体のため の、サイクロイド法則のような予め定められた運動の法則に従って駆動を生じる ための装置が提供されており、予め選択されたデジタル値のシーケンスが中にス トアされている記憶装置と、モータシャフトの回転に応答して出力信号のシーケ ンスを生じるコード化装置と、記憶装置にストアされているデジタル値を読出す ためにコード化出力信号が使用されるところの手段と、予め定められた法則に従 ってモータ速度が停止状態に向かって減速されるように、モータへの付勢電流の 速度決定パラメータを増分するために読出デジタル値が使用されるところの信号 変換装置とを含み、コード化装置はゼロ速度を表すデジタル値の続出をモータが 停止されるべき駆動本体の位置と整合するように予め設定されている。

ゼロ速度を表す最後のデジタル値が読出されたときにモータを瞬時に停止させる ためのブレーキを設けてもよく、それによって起こり得る制御されていない運動 を防ぐ。

モータコイルに与えられる付勢電流のパラメータ（振幅または周波数）によって 速度が制御可能である適切な電気モータは、必要な加速および減速の法則に従う 駆動をその出力シャフトにおいて生じさせることができるのは既知である。しか し、本発明は、特に、駆動本体、たとえば位置付テーブルのモータを、正確な所 与の位置に停止させる問題に対する解決を提供し、これは多くの状況において主 要な必要条件である。

上記ではこの発明の使用はシャトルビーム転送装置の駆動に言及しているが、本 発明はこの応用に限定されない。

発明は、たとえば、損傷をもたらす衝撃を避けるために動いている電気的に駆動 される乗り物を停止するために使われてもよい。この場合、衝突が起こる位置か らは予め定められた距離である地点を乗り物が通過したときを検知する検出器の 動作に応答して、コード化装置は運動の減速フェーズを開始させ、予め定められ た好ましくは減速のサイクロイド法則に従って乗り物を予め定められた距離の終 りに正確に停止させる。

シャトルビーム転送装置のように、繰返される前後運動を制御するためにこの発 明が用いられる場合、運動の両方向における減速が前述の態様で制御される。便 宜に、加速フェーズも記憶装置、たとえばＥ　Ｐ　ＲＯＭからデジタル値を読出 すことによって制御されるが、制御は好ましくは減速フェーズで使われる閉ルー プ技術よりもむしろ開ループ技術である。したがって、加速フェーズが完了され る正確な位置は一般的に重要ではないので、コード化装置は一般に加速フェーズ では必要ない。反対に、加速フェーズの全体的な時間経過が同様に調整できるよ うに、このフェーズのときにデジタル値が読出される間隔を調整するための手段 が設けられてもよい。

加速フェーズおよび減速フェーズは直接連続してもよいし連続しなくてもよい。

マイクロプロセッサによる制御は可能であるが好ましくはない。好ましい配置で は、記憶装置はたとえば８にビットを有するＥ　Ｐ　ＲＯＭであり、第一の４に は予め定められた好ましくはサイクロイド法則（１８０ないし３６０度）に従っ て加速を生じるためにデジタル値をストアするために使われ、第二の４には同じ 法則（３６０ないし５４０度）に従って減速を生じるためにデジタル値をストア するために用いられる。１組のカウンタ、たとえば１２ビツトカウンタが加速お よび減速フェーズの間中それぞれのデジタル値を読むために用いられる。加速フ ェーズカウンタは調整可能な電圧ジェネレータによって設定される時間長さの間 中第一の４にビットが読取られるのを引起こし、その出力は電圧周波数変換器に 送られてカウンタのトリガを与える。

減速フェーズカウンタは、電気モータの出力シャフトによって駆動されるコード 化装置によってトリガされる。リミットスイッチのような１つ以上の装置によっ て、各デジタル値の組の読出が完了するとカウンタはリセットされる。

ＥＰＲＯＭから読出された信号は好ましくはデジタル・アナログ変換器に送られ 、それゆえ増幅器を経由してインバータに送られ、それはモータ速度を制御する 付勢電流をもたらす。減速フェーズは、速度パラメータをゼロに減らすために用 いられるＥＰＲＯＭアドレスの数、およびシャフトの各回転においてコード化装 置によって増分されるアドレスの数に対応するモータシャフトの正確な回転数に わたって制御される。ＥＦＲＯＭから出力されるゼロ速度値はゼロ速度アドレス でフラグを伴って、モータを遮断することができ、機械的または電気的に起動さ れるブレーキで駆動機構のさらなる制御されない運動を防ぐ。モータサプライの 逆の２つのフェーズに連結されてカウンタのリセットは、まったく同じような態 様のコントロールで反対方向に駆動本体の運動を可能にする。

発明は添付の図面を参照しながら例として説明される。

図１はサイクロイド速度および加速特性をグラフで示す。

図２はサイクロイド法則に従って電気モータを制御するための発明に従った制御 システムを示す図である。

図面の簡単な説明 図１はほとんどコメントを必要としない。グラフはサイクロイド運動の速度曲線 （フルで）および加速曲線（点）を示す。

実際には、モータの出力シャフトは、各一連の加工物に対して製造または組立て 動作を行なうために、反復的に前後に駆動される加工物位置付テーブルに関連す るラックに係合する平歯車を駆動してもよい。

図面を参照して、交流ギアブレーキモータ１０は演算増幅器１４経由で与えられ るインバータ制御回路１２によって与えられる付勢電流によって制御され、デジ タル・アナログ変換器１６の出力信号は８Ｋｘ８　（８１９２ビツト）ＥＰＲＯ Ｍ１８から読出されたデジタル値を受取る。

ＥＰＲＯＭのアドレス王ないし４０９６は、サイクロイド法則のような予め定め られた運動の法則に従って加速を生じるためのデジタル値を保持し、アドレス４ ０９７ないし８１９２は同じ予め定められた法則に従って減速を生じるためのデ ジタル値を保持する。

本体への加速は開ループ技術によって生じる。調整可能な電圧ジェネレータ２４ からの出力が送られる電圧周波数変換器２２によってトリガされる１２ビツトの カウンタ２０は、電圧ジェネレータによって設定された時間長さの間第−の組の デジタル値（１ないし４０９６）の読出を引起こす。従ってモータはゼロから最 大速度に加速される。

カウントをアドレス４０９６に保持して、外部ソース（位置付はテーブルまたは 他の駆動本体の運動によってトリガされる検出器）から受取られた信号が減速フ ェーズを開始するまで、モータを一定速度に維持することができる。

出力シャフトの予め定められた回転数の後にモータを停止させるため、および予 め定められた必要な位置、たとえば製造または組立て作業が行われるところに駆 動本体を停止させるために、減速は閉ループ技術に従って生じる。

こうして、１２ビツトカウンタ２６は停止、またはモータシャフトによって駆動 されるエンコーダ２８から得られる出力信号によって、第２の組のデジタル値（ ４０９７ないし８１９２）の読出を引起こす。もし、たとえば、駆動本体を所与 の位置に停止させるために減速フェーズの間合針２ｍの移動が必要なら、および モータ出力シャフトの１回転は１／２ｍｍの移動をもたらすのなら、モータシャ フトの１回転が完了するよりも少し前ごとに（１回転の４０００／４１９２）に 出力信号を生じるように予め整えられる。

アドレス８１９２においてバイト値は０であり、このアドレスのフラグはモータ １０を遮断してブレーキ３０を与える。

リミットスイッチ３２は、サプライの２つのフェーズが反転されてモータの逆回 転をもたらすように、システムをリセットし、両カウンタはリセット信号を受取 る。

図面の単純化されたブロック図では明らかではないが、モータの逆回転の間加速 は開ループであり、減速は閉ループであり、その態様は第１の方向における運動 の方法とまったく同じである。

上記で説明した方法および装置のさまざまな変更は、規定された発明の範囲内に おいて可能である。

１、国際出願番号 ＰＣＴ／ＧＢ９０１０１４８８ ２、発明の名称 輸送機構のための駆動システム ３、特許出願人 住　所　イギリス、エイチ・ビイ・２０　２・ニス・ジエイ　ｌく・ソキンガム ンヤー、アイレスバリー、テンプル・ストリート、２６名　称　リットン・ニー ・ケイ・リミテッド代表者　アーンスト、アール 代表者　アーサートン、アール 国　籍　イギリズ□ ４、代理人 住　所　大阪市北区南森町２丁目１番２９号　住友銀行南森町ビル電話　大阪（ ０６）３６１−２０２１ 氏名弁理士（６４７４，）深見久部　、′し。

］９９〕年１２月　４［］ ６、添付書類の目録 補正書の写しく翻訳文）　１通 請求の範囲 １、電気モータによって線形的に駆動される本体に対して、サイクロイド法則の ような予め定められた運動の法則に従って駆動を生じるための方法であって、モ ータの停止状態への減速の間、モータに与えられる付勢電流の速度決定パラメー タは、予め定められた法則に従って、かつ記憶装置から読出されたデジタル値の シーケンスに依存して、モータ速度を減じるために増分され、デジタル値の読ａ はモータシャフトの回転に対して応答的に駆動されるコード化装置によって順序 化され、コード化装置は最終デジタル値の続出がモータが停止されるべき駆動本 体の位置に整合するように予めセットされ、ゼロ速度を表すデジタル値が読出さ れたとき、モータは静止してブレーキが与えられることを特徴づけられる、方法 。

２、モータ付勢電流の前記パラメータは、その振幅または周波数である、請求項 １に記載の方法。

３、シャトルビーム転送装置を駆動するために適用される、請求項１、または請 求項２に記載の方法。

４、損傷的衝突を避けるために、動いている電気的に駆動される乗り物を停止す るために適用され、コード化装置は衝突が起こる位置からの予め定められた距離 にある地点を乗り物が通過するときを検知する検出器の動作に応答して運動の減 速フェーズを開始させる、請求項１または請求項２に記載の方法。

５、反復的前後運動を制御し、両運動方向における減速は同じ態様で制御される 、請求項１または請求項２に記載の方法。

６、加速フェーズも記憶装置からデジタル値を読出すことによって制御されるが 、コード化装置を使用しない、請求項５に記載の方法。

７、加速フェーズの間に読出されるデジタル値の間隔は調整可能であり、このフ ェーズの全体的時間長さは同様に調整可能である、請求項６に記載の方法。

８、加速および減速のフェーズは直接連続しない、請求項７に記載の方法。

９、電気モータによって線形的に駆動される本体に対して、サイクロイド法則の ような予め定められた運動の法則に従って駆動を生じるための装置であって、予 め選択されたデジタル値のシーケンスが中にストアされる記憶装置と、モータシ ャフトの回転に応答する出力信号のシーケンスを生じるコード化装置と、記憶装 置にストアされるデジタル値を読出すためにエンコーダ出力信号が使われるとこ ろの手段と、予め定められた法則に従って停止状態に向かってモータ速度が減じ られるように、モータへの付勢電流の速度決定パラメータを増分するために読出 デジタル値か使用されるところの信号変換装置とを含み、コード化装置はゼロ速 度を表すデジタル値の続出がモータが停止されるべき駆動本体の位置と整合する ように予めセットされることを特徴とする、装置。

１０、ゼロ速度を表す最後のデジタル値が読出されたときに瞬時にモータを停止 するためのブレーキを有し、それによって起こり得る制御されない運動を防ぐ、 請求項１に記載の装置。

１１、記憶装置はＮビットの容量を有するＥＦＲＯＭであり、第一のＮ／２は予 め定められたサイクロイド法則（１８０ないし３６０度）に従って加速を生じる ためのデジタル値をストアするために使われ、第２のＮ／２は同じ法則（３６０ ないし５４０度）に従って減速を生じるためのデジタル値をストアするため使わ れる、請求項９または請求項１０に記載の装置。

１２、加速および減速フェーズの間でそれぞれデジタル値を読出すために１組の カウンタが用いられ、加速フェーズカウンタは調整可能な電圧ジェネレータによ って設定された時間長さの間第１のＮ／２ビツトが読出されるのを引起こし、そ の出力はカウンタのトリガをもたらす電圧周波数変換器に送られ、減速フェーズ カウンタは電気モータの出力シャフトによって駆動されるコード化装置によって トリガされ、各デジタル値の組の続出が完了するとカウンタをリセットするため に行なわれる手段を含む、請求項１１に記載の装置。

１３、記憶装置から読出される信号はデジタルアナログ変換器に送られ、それゆ え増幅器を経由してインバータに送られ、モータ速度を制御する付勢電流をもた らし、減速フェーズは速度パラメータをゼロまで減じるように用いられるメモリ アドレスの数に対応するモータシャフトの正確な回転数にわたって制御される、 請求項１２に記載の装置。

１４、記憶装置から出力されるゼロ速度値は、ゼロ速度アドレスでフラグを伴っ てモータを遮断し、機械的または電気的に起動されるブレーキが与えられて駆動 機構のさらなる制御されない運動を防ぐ、請求項１３に記載の装置。

国際調査報告 １ｍｆｆ１ｌｌｋｌｌＡｓ＊ｌｌ＋Ｎ＋、Ｎ＋　ＰＣＴ／ＧＢ　９０１０１４８ ８ｌ＋＋ｒ＋＊＋ｂ＋。ｈｌ　Ａｓ＋ｌｋｍｍ　：、。　ρＣＴ／ＧＢ　９０１ ０１４８８国際調査報告 ＳＡ　４０５０６

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．電気モータによって線形的に駆動される本体に対して、サイクロイド法則の ような予め定められた連動の法則に従って駆動を生じるための方法であって、そ れによってモータの停止状態への減速の間、モータに与えられる付勢電流の速度 決定パラメータは、予め定められた法則に従って、かつ記憶装置から読出された デジタル値のシーケンスに依存して、モータ速度を減じるために増分され、デジ タル値の読出はモータシャフトの回転に対して応答的に駆動されるコード化装置 によって順序化され、コード化装置は最終デジタル値の読出がモータが停止され るべき駆動本体の位置に整合するように予めセットされ、ゼロ速度を表すデジタ ル値が読出されたとき、モータは静止してブレーキが与えられる、方法。
2. ２．モータ付勢電流の前記パラメータは、その振幅または周波数である、請求項 １に記載の方法。
3. ３．シャトルビーム転送装置を駆動するために適用される、請求項１、または請 求項２に記載の方法。
4. ４．損傷的衝突を避けるために、動いている電気的に駆動される乗り物を停止す るために適用され、コード化装置は衝突が起こる位置からの予め定められた距離 にある地点を乗り物が通過するときを検知する検出器の動作に応答して運動の減 速フェーズを開始させる、請求項１または請求項２に記載の方法。
5. ５．反復的前後運動を制御し、両運動方向における減速は同じ態様で制御される 、請求項１または請求項２に記載の方法。
6. ６．加速フェーズも記憶装置からデジタル値を読出すことによって制御されるが 、コード化装置を使用しない、請求項５に記載の方法。
7. ７．加速フェーズの間に読出されるデジタル値の間隔は調整可能であり、このフ ェーズの全体的時間長さは同様に調整可能である、請求項６に記載の方法。
8. ８．加速および減速のフェーズは直接連続しない、請求項７に記載の方法。
9. ９．電気モータによって線形的に駆動される本体に対して、サイクロイド法則の ような予め定められた運動の法則に従って駆動を生じるための装置であって、予 め選択されたデジタル値のシーケンスが中にストアされる記憶装置と、モータシ ャフトの回転に応答する出力信号のシーケンスを生じるコード化装置と、記憶装 置にストアされるデジタル値を読出すためにエンコーダ出力信号が使われるとこ ろの手段と、予め定められた法則に従って停止状態に向かってモータ速度が減じ られるように、モータへの付勢電流の速度決定パラメータを増分するために読出 デジタル値が使用されるところの信号変換装置とを含み、コード化装置はゼロ速 度を表すデジタル値の読出がモータが停止されるべき駆動本体の位置と整合する ように予めセットされる、装置。
10. １０．ゼロ速度を表す最後のデジタル値が読出されたときに瞬時にモータを停止 するためのブレーキを有し、それによって起こり得る制御されない運動を防ぐ、 請求項１に記載の装置。
11. １１．記憶装置はＮビットの容量を有するＥＰＲＯＭであり、第一のＮ／２は予 め定められたサイクロイド法則（１８０ないし３６０度）に従って加速を生じる ためのデジタル値をストアするために使われ、第２のＮ／２は同じ法則（３６０ ないし５４０度）に従って減速を生じるためのデジタル値をストアするため使わ れる、請求項９または請求項１０に記載の装置。
12. １２．加速および減速フェーズの間でそれぞれデジタル値を読出すために１組の カウンタが用いられ、加速フェーズカウンタは調整可能な電圧ジェネレータによ って設定された時間長さの間第１のＮ／２ビットが読出されるのを引起こし、そ の出力はカウンタのトリガをもたらす電圧周波数変換器に送られ、減速フェーズ カウンタは電気モータの出力シャフトによって駆動されるコード化装置によって トリガされ、各デジタル値の組の読出が完了するとカウンタをリセットするため に行なわれる手段を含む、請求項１１に記載の装置。
13. １３．記憶装置から読出される信号はデジタルアナログ変換器に送られ、それゆ え増幅器を経由してインバータに送られ、モータ速度を制御する付勢電流をもた らし、減速フエーズは速度パラメータをゼロまで減じるように用いられるメモリ アドレスの数に対応するモータシャフトの正確な回転数にわたって制御される、 請求項１２に記載の装置。
14. １４．記憶装置から出力されるゼロ速度値は、ゼロ速度アドレスでフラグを伴っ てモータを遮断し、機械的または電気的に起動されるブレーキが与えられて駆動 機構のさらなる制御されない運動を防ぐ、請求項１３に記載の装置。
15. １５．前に述べられたような、予め定められた運動の法則に実質的に従って駆動 を生じるための方法。
16. １６．実質的にまたは添付の図面を参照して前に述べられた予め定められた運動 の法則に従って駆動を生じるための装置。