JPH05501322A

JPH05501322A - 動作制御

Info

Publication number: JPH05501322A
Application number: JP3500381A
Authority: JP
Inventors: シュルツ，ジェームズ，シー．
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-10-26
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1993-03-11
Also published as: EP0497903A4; US5034877A; AU6749790A; AU647427B2; FI921858A0; WO1991006901A1; EP0497903A1; FI921858A; KR920704204A

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】発明の名称　動　作　ｗ４１１１１五且１工具や他の装置の動作を、所定のパラメータに従って正確に制御する必要のある多くの装置が存在する。ｆ１４えば、工作機械産業はその代表例といえる。つまり、ボール盤及びねじ立て盤、形削り盤、ホブ盤、フライス盤及び回転切削機械は、そのｌ１ｍ加工装置の動作及び位置決めの精密制御を必要とする。同様な必要性は、コンベヤ、材料処理設備引き抜き装置及び種々の形状の生産装置（例えば、成形及び押し出し）にも存在する。実際のところ、望遣鐘の精密位置決め用の装置あるいは床掃除機用の装置のような種々の環境においても、同じ基本的制御の必要性が生じている。

このような装置のための従来の精密制御は１通常は工具又は他の被制御装置によって実施される所望の動作を表わす信号を計算することにより行なわれていた。

この信号は、通常は、エラー信号と呼ばれており、装置を所望の経路に沿つてその行き先へと押し進めるためモータ又は他の原動機に供給される。一定の間隔で、装置の進行が監視され、誤まり信号の修正が必要に応じて実施され、そして計算される。この種の制御は、極めて精密であり正値であるが、増幅器及び他の作動回路の老朽化及び熱的浮動、負荷状態の変化、波調ｍ装置の動作の不慮の衝撃及び突然の不連続等の多数の問題点及び困難な点を有する。この結果、精密作動のために、従来の装置は制御及び関連要素の双方に対する設置、プログラミング、設計及び修理等の全ての段階において、常に、厳格な仕様及び調整手段を必要としている。

（の問題点及び困難を効果的に取り除くか、又は最小にしたｌＦｒ１ｉの改良された精密動作側御装置を提供することにある。この基本的な目的の達成を可能にする本発明の特徴は、被制御装置の即座の作動状態（例えば２位置）を継続的に示すｌ又はそれ以上のセンサ信号にのみ冥質的に応答して作動される動作制御装置にある。つまり。

この制ｍ１ｉｔｔ置はその装置用のモータ又は他の原動機からの情報を使従って本発明は、基準Ｘに対して、被制御装置を移動するための原動機と、基準Ｘに対する被制御装置の位置をＩ！ＩｙＩＪシ、基準Ｘに対する被制御装置の位置を表わすセンサ信号を発生するためのセンサとを有する装置のためのディジタル動作／位置制御装電に関する。

１１ｍ装置は、センサ信号Ｓ、を受信し且つ一連のパルス位置カウント信号Ｐ８を発生するためのセンサ信号処理装置からなる。各位置パルスカウント信号は、一定の間隔での基準に対する被制御装置の実際の位置を表わしている。カウンタはセンサ信号処理装置からの連続的なパルス位置カウント信号Ｐ、を記録するために設けられている。カウンタに接続される中央処理装置（ＣＰＵ）を有する計算回路がある。この計算回路は、基準Ｘに対する被制御装置のための所望の位置／動作を記録し、且つ以下の基本的な関係により、一定の指令信号順序周波数Ｆ、で一連の指令信号Ｃ１を発生するための動作／プログラムデータ記憶手段を有する。

式中、Ｃ１は時間ｎに対する指令信号値であり、Ｐ、は所望の位置に対する基準Ｘに関してのパルス位置カウントであり、Ｐ、は現在位置に対する基準ｘに関するパルス位置カウントでありはＨ１１１１御装置の慣性を表わす浮動因数であり、そしてＣ，−３は最後の先行指令信号である。

制御装置は、指令信号を原動機に供給するための指令信号出方手段も有する。

１頁ぷりＩＬ欠晟ｊ１ｓＩ図は５本発明の一実施例により構成された制御装置を組み込んだ装置の構成図であり：第２図は、第１図の制御装置で使用可能なセンサ信号入力及び処理回路の概略図であり：第３図は、第１図の制御装置に用いるためのカウンタ回路の概略第４図は、第１図の制御装置に使用するための中央処理装置（ＣＰｔｌｌ及び関連の記憶回路を有するコンピュータ回路の概略図であ第５図は、第１図の制御装置に使用可能なアドレス符号及び復号回路の概略図であり：第６図は、第１図の制御装置に使用可能な通信回路の回路図であ第７図は、第１図の制御装置の１実施例のためのディジタル及びアナログ出力回路の１部の概略図である。

の第１図は、図面中Ｘ軸及びＹ軸として示されるように２Ｉｌの基準に関して動き得るａ！制御装置１１を有する被制御動作装置１０を図示している。制御装置２０は、ｉ！装１１の運動を制御する。Ｗｉ制御等のような工作機械の主要な作動要素であり得る。一方、被作動装置は、並進運動よりもむしろ回転運動の２軸を表わす基準Ｘ及びＹを有する望遠鏡となりつる。より世俗的な水準では、装置１１は。

床に対する並進運動の基準を表わすＸ及びＹ軸を有する床掃除機となり得る。基準は、同種のものである必要はない、一方は線形の軸であり、他方は回転軸でもよい９曲線形の基準も使用することができる。制御装置２０は、以下の記載から用らかなように、必ずディジタル装置でなければならない。

被制御動作装ＵｔＯは、基１！Ｘ及びＹに対して、並進運動的に、若しくは回転運動的に、又はその両方で装Ｗ１１を移動させるための原動１１１２を有する。

かくて、原動１１１２は基準軸Ｘに対して波調ｍ装置１１を移動させるために、被制御装置１１に機械的に接続されている。同様に、原動機１３は装置１１に機械的に接続されており、Ｙ軸に対して装置を移動する。殆んどの例において、原動機１２及び１３は原動機であり、好適にはサーボモータである。原動＠Ｌ２及び１３から装置１１への全ての所望の駆動結合を用いることができる。

装置１０は、基準としての各軸Ｘ及びＹに対する被制御装置１１の位置を感知するためのセンサも有する。かくて、第１のセンサ１４は、基］１！Ｘに対する装置１１の位置を感知し、且つ輸Ｘに関して被制御装置の位置を表わす第１のセンサ信号Ｓ、を発生する。第２のセンサ１５は、その他の基準軸Ｙに対する装置１１の位置を感知し、出力信号Ｓ、を発生する。センサ１４及び１５は、広範囲の種々の形式をとることができ、アナログ又はディジタル性のいずれかのセンサ信号Ｓ、及びＳ、を発生することができる。好ましい形式のセンサは、常に軸Ｘ及びＹの一方に対する装置１１の位置を表わす連続的なディジタルカウント及び非常に頻繁に迅速に符号器から読み取れるカウントを保持する、一般的に、電気又は電子符号器又はエンコーダと呼ばれる種類である１両方のセンサは１周期的な位置検出が行なわれているが、連続的に作動するのが好ましい。

基＋１！Ｘ及びＹに対する装置１１の位置決めを表わす２個のセンサ信号Ｓｆ及びＳ、は、第１図に本発明を示す制御装置２０の１部であるセンサ入力及び信号処理回路に供給される。そのための特定の実施例が例示されている制御装置２０のセンサ信号入力及び信号処理回路は、位ＷＩＭ号Ｓよが供給されるＸ基準センサ入力回路２１と他のセンサ信号Ｓ、を受口するＹＪＩ！センサ入力回路２２とを有する。入力回路２１及び２２は、センサ１４及び１５として用いられる装置及び多数の要因により、広範囲の種々の形式のセンサ信号を受容する必要がある。入力回路は、まず第１に、各センサ入力信号を、制御装置２０のディジタルカウンタに記録するに適切な基本的なディジタル形式にするために設けられる。しかし、入力回路２１及び２２は、好適な構成において基本的なディジタル情報を変更し、特にそのカウントを増加し、比例的に各原動機工２及び１３に対する指令信号の決定において後続の処理及び使用を容易にし、且つ精密制御を改善するように作用する。

回路２１及び２２からの出力信号は形状が多少変更され、好ましくは周波数（カウント）が増えるが、情報の内容に関し、尚、実質的に第１及び第２の信号ＳＩｌ及びＳ、である、各々は、通常、２部分ディジタル信号であり、一方は他方に対して直角位相をなしている９両方の信号は、２個のパルス位置信号Ｐ、及びＰ、を発生する信号処理回路２４に供給される。各パルス位置カウント信号Ｐ、及びＰ、は、一定の間隔での基準Ｘ及びＹの一方に対する被制御装置１１の位置を高精度に示すディジタルカウントからなる。

ｊｌｌ！】図の制御１１装置２０において、一連のパルス位置カウント信号Ｐ、は相互結合された３個のアップダウンカウンタ装置３１．３２及び３３に供給される。実際に、各カウンタ装置は、複数のカウンタを有している（第３図を参照）、同様に、一連のパルス位置カウント信号Ｐ、は、３個の相互結合されたアップダウンカウンタ装置３５．３６及び３７として示されるカウンタに供給されて記録される。Ｐｌ及びＰ、は、通常は、デλアル信号である。信号線の接続部は、囃純化のため、第１図のように示されている。カウンタ装置３１〜３３及び３５〜３７の全ては、データバス３９に接続されている。Ｘ基準カウンタ３１〜３３用の回路が、第３図に詳細に例示されているＹカウンタ装置３５〜３７は、Ｘ基準用のカウンタ装置の複製である。

データバス３９は、制御装置２０の主要な構成要素の１部を構成する中央処理装置４１に接続される。ＣＰＵ４１は、データバス３９によってプログラム記憶装置４２及び動作／位置データ記憶装置４３に結合される。メそす４２は、ｌｌｌ１ｌＩＮ置２０の作動用の基本プログラムを記憶するために用いられ、かくて° 永久的な”プログラム記憶装置としてみなされる。しかしながら、全体的な制御プログラム自体は少なくとも多少の編集が行なわれる半固定記憶装置（ＰＲＯＭ）又は他の記憶装置が用いられるように変更される。動作／位置データ記憶装置４３はあらゆる一定の作動又はプログラムにおいて、装置１１の必要とされる運動、動作及び行き先の全てに対する記憶装置である０通常はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が記憶装置４３用に用いられる。一方、これはＦＲＯＭであってもよい、実際に、ＲＡＭメモリも基本的なプログラム記憶装置４２のために用いることができる。ＣＰＵ４１は適当なりロック＊Ｗ回路（図示せず）を備えているべきである。ＣＰＵ４１及びその関連のメモリ４２及び４３用の回路が、第４図に例示されている。

ＣＰＵ４１及びその関連の記憶装置４２．４３は、これらをタイミング及びアドレス符号化／復号化回路５１に結合するデータバス４９に接続される０回路５１も、制御！１ｆｆｉ２０の入力部分おいて、信号処理回路２４に対する出力信号接続部（ライン５２．５３を参照）を有しており、回路２４からの出力信号のタイミングに同期させている。

いつまでもなく、メモリ４２内に記憶された基本的なプログラムを変更し、メモリ４３に記憶された運動、動作及び位置データを変更するための適切な手段がある。これらの及び他の機能（例えば、起動及び停止等）は、通信回路６１によって実施される。この通信回路６１は、キーボード及び／又は制御装置２０に新しい指示を与えるための種々の他の入力装置に接続することができる０回路６１は、装置１１が２種以上の基準に対して制御されなければならない装置において９１又はそれ以上の他の類似の制御装置に制御装置２０を接続するためにも用いられる０通信回路６１はデータバス３９に接続される。第１図のライン６２によって全体的に示されるように、ＣＰＵ４１に対する他の直接的な接続も通常は必要とされる１通信回路６１は、第６図に例示される特定の回路実施例により示すような、入力記憶装置を有してもよい、第５図は、タイミング及びアドレス符号化／復号化回路５１用の作動回路の概略図であ第１図の制御装置２０は、被制御装置１１用の異なるモータ又は他の原動機と共に用いるように構成された実質的に多数の出力回路を具備することができる。第１図に右いて、出力回路は一般的に２つのグループにまとめられる。即ち、ディジタル出カフ１及びアナログ出カフ２である０両方とも、データバス３９に接続される。

各々はバス３９から得られるディジタルデータを、被動作制御装置ｌＯ用のモータ又は他の原動機によって用いるに適した形式に適合させるための処理回路を有する。当然ながら、アナログ出方回路７２は適切なディジタル／アナログ変換回路を有していなければならない、タイミング信号は、全体的にライン７３及び７４によって示されるように、ＣＰＵ及びタイミング回路から両方の出力回路７Ｉ及び７２に供給される。第１図に図示される装置において、アナログ回路７２から２個の出力があり、一方は原動９１１２に接続され、他方は原動機１３に接続される０両方の原動機は、アナログ装置であるとみなされている。あらゆる所定の瞬間での回路７２から各原動機への出力信号は、指令信号である。Ｘ軸に対して装置１１を移動させる原動機１２に対するその信号はＣ□として示される。

他の原動機１３に対して、＠路７２からの入力信号はＣ１とじて示される。ディジタル及びアナログ回路７１及び７２用の回路の例は第７図に示される。

制御装置２０の作動を考察するに、超重純化された例が、まず想定される。つまり、装置１１は現在、Ｘ軸上で＋８００の位置にあり１次の所望の位置Ｐ４として＋１１２０の位置を有し、Ｘ基準に到達すべく記憶装置４３に記録される。Ｙ軸に対する重要な運動はない、Ｘ基準での装置１１の最後に測定された位置が、どのような数値であれ、それは制御装置２０の作動には入り込まない。

センサ１４からの現在の出力信号Ｓよが、パルス位置信号Ｐ、が現在、処理回路２４に発生し且つＸカウンタ装Ｗ１３■〜３３に記録されているように、現在の瞬間的な位置＋８００を表わしている。

このパルス位置信号Ｐ、は、データバス３９を介してＣＰＵ４１に右いて即座に得られる。ｃｐｕは、装置１１のためにＸ原動機１２に供給された最新の指令信号を入手することもできる。＋６４０の数値は、Ｃ６−１とじて示される最終の指令信号のために想定されｒ　る、この情報により、ＣＰＵ４１は以下の関係式をもって指令信号をここで、もしＤが＋４０であるとするならば（Ｄは３９であると仮定する：以下の説明をＩＪ照のこと）、第１の指令信号の発生間隔は以下のようになる。

これは、その現在位置からその予定された行き光位置１１２０に向かい、基準に沿って装置１１を移動させるために、Ｘ基準原動横１２に供給された第１図に示す指令信号Ｃ□である。

同一の例を継続して、更に記憶装置に記録されている装置ｌｌ用の次なる後続の所望位置Ｐ、が＋１４４０であり、センサー４からの次のセンサ信号Ｓｌｌが位置＋１１２０を表わしていると仮定する。この場合、装置１１は、できろたけ迅速に精密移動すると思われる。このような情況＆：Ｊ５いて、第２の指令信号が以下のように同様に発生する。

モーター２に対する第２の指令信号出力のＣ１である４３ｏ（式（３））によりモータの速度が効果的に落ちる。これは、第１の指令信号の数値の５００から、大いに減少しているからである。

しかし、第２の指令が発生した時に、装置１１が＋１１２０の位置に到達できない場合の効果を考察してみる。装置１１は、その以前の移動方向を反転しなければならないかもしれないし、ある種の予期しない抵抗等を受けるかもしれない、かくて、１！Ｉ２の指令信号が１発生する時には装置１１は＋９４０の位置にのみ到達しているとされ、これがセンサ信号Ｓ、及びその片ねれてあり、処理後の信号Ｐｘにより表わされる位置数値である。かかる情況において、以下の式が得られる。

原動機１２は、装置ＩＩを以前の計算（５２０対４３０）よりも迅速に、更に最後の段階でこれが移動した（５２０対５００）よりも迅速に、しかし開始時（５２０対６４０）よりは遅く移動させろように、指令される。明らかなように、指令信号はセンサ１２によって決定される際、装Ｗ１１１の実際の運動によって左右されるので非常に変化する。

制御装！！２０において、指令信号の計算のための連続周波数Ｆ。

は従来の制御装置で用いられるサンプリング周波数よりも実質的に高い、これ故、指令信号連続周波数Ｆ、は少なくとも２００倍／秒であるのが好ましく、通常は５００〜１ｏｏｏ［Ｉｚの範囲にあるのが望ましい、実際上、連続周波数の上限に対する唯一の理由は現在利用可能な符号器、サーボモータ及び他の装置の構成要素の能力にある。理論的には、連続周波数Ｆ、が高（なるほど制御装置２０の精密度が増すので、連続周波数は実際にはできるだけ高くしなければ他の面で類似の従来型、制御装置と興なり、制御装置２０は装置１１の以前の位置に基づいた修正を含んだエラー信号を計算しない、制御装置２０は、装置１１又はその原動機１２及び１４の性質を示す入力情報を有していない、センサ１３及び１５からの唯一の入力情報は、センサ信号Ｓ８及びＳ、である、つまり、制御装置２０は、センサ自体の構成又は作動に対する信号又は他の入力を有さない、つまり、制御装置１２０は、装置１１があらゆる所定の瞬間にどこにいるかについて、入力情報（Ｓ、、Ｓ、）にのみに基づいて、及び装置がどこに行くべきかについて、記憶プログラムに基づき作動する。１ＩＩＩｌ装置２０の作動目的にとって、装置１１の以前の位置、装置の性質及び特定の運動能力及びモータ１２及び１４の作動特性は、全て実質的には重要ではない。

１！１１１１のｍｓ装置２０の作動についての上記の簡単な説明は、単一の軸に対する移動のためにでも、現実の要求に対応できるようにある程度は変更しなければならない、これ故、装置１１が停止している場合には、Ｘ軸に沿つて装Ｗｌｌｌをかなりの距離について移動させるための七−夕１２に対する即座の指令は、モータ１２、装置１１及びあらゆる介在接続機構の慣性のため実施されない、かくて１通信回路６１を介して入力された装置１１をＸ軸に沿っである一定の方向へ、特定の新しい位置へと移動させるための動作及び位置を表わす入力宿号は、ＣＰＵ４１＆：ｉ３いて起動位置から最終位置までの一連の所望の位置Ｐ、に分解される。その位置順序は、記憶ｉｉ置４３に記録されており、これにより側御装置２０によって発生されるような連続的な指令信号Ｃ１ｌの計算が制御される。装置１１がＸ軸に沿って移動される速度は所望の精密制御にとつては重要であり、所望のデータの１部として記憶装置４３に入力される。当然ながら、装置１１が運転休止が必要な位置（例えば、穴明は用の位置）に接近するに従いカウントＰ、は、突然の停止を回避するため減速で増加しなければならない、これは、この場合のＣＰＵ４１の計算回路による解決のためには、比較的簡単なことである。

制御装置２０は、所定の連続周波数Ｆ、での各基準（図示するように、Ｘ及びＹ）に対する一連の指令信号Ｃａを計算するよう作用する。精密及び精度のため、及び従来の制御装置に対して改善された性能を得るために、Ｆ、は２００倍／秒の周波数であるべきであり、好ましくは、５００〜１０００Ｈｚの範囲にあるのがよい、いうまでもなく、連続周波数Ｆ、にはある実際上の限界がある。センサ１４及び１５の能力は考慮しなければならない、ＣＰＵ４１及びカウンタ３１〜３３（及び３５〜３７）の演算速度も、連続周波数に対してあまり大きな限定を加＾ることはないが、考慮に入れなければならない、原動機１２及び１４の応答特性によっても、より低い連ａｍ波数の選択を要することもあるし、又は高い連続周波数Ｆ。

が可能になることもある。しかし、関係式（１１は、全ての形式の運動（回連、線形、曲線形等）を包含し、実質的にあらゆる精密制御条件にも適合している。

指令信号Ｃ１の決定における浮動因子りは、基本的な制御関係（１１の位置感知部分である。″後続のエラー゛を除去し且つ指令された位置に対して所望の位置を維持するために、疑似慣性を形成することがこの関係に導入される。浮動因子りは、制御装置２０の作動中に周期的に再計算される。そのＩＩ！ｌは、各軸毎に現在の位置と所望の位置との間の差異によっている。一般的には、現在の位置と所望の位置との間の距離（前述の例では、Ｐ、−Ｐ、）が、１６カウントより大きくない場合には、指令信号の計算の１０周期毎に１回ＣＦ　、／１０）浮動因子りが再計算される。

換言すると、浮動因子りの再計算の率に対する周波数Ｆ４は、以下のように表わされる。

Ｆ、がｌＯより小さい場合には、宿舎信号連続周波数Ｆ、の１０周期毎に１回りの再計算が行なわれる。Ｆ、がｌＯより大きい場合には、連続周波数Ｆ、の各周期毎に再計算が行なわれる。検出された位置が正のカウントであり、最新の先の検出位置に対する正のカウントを超えている場合には、浮動因子りが１カウント増加する。

検出された位置が、最新の先の検出位置に対する負のカウントを超えた負のカウントである場合には、浮動因子は１カウント減少する（負の方向に増加する〕、１カウントの浮動因子の変化は小さいように見えるが、Ｆ、が一般的に２００Ｈｚ以上、そしてより好ましくは５００Ｈｚ以上であることを考慮すると、これは、実際には小さくはない、当然ながら、浮動因子りの計算及び変更について考慮すべき問題は、多少は変わるが原則は同一である。

以上の議論は、装置１１がｘＩ＆準とみなされた単一の軸にのみ沿って移動すると仮定された単純な状況に基づいている。しかし、殆んどの例において、装置１１の運動はより複雑であり、第１図の基準Ｘ及びＹのような５少なくとも１個の軸に対する運動を限定する。明らかなように、運動は並進運動又は回転運動であり、実際のところ、制御装置２０は装置１１がどのように動くかを認知しないので、他の運動も行なわれ得る。制御装置２０は、別々の２基準Ｘ及びＹに対する装置１１の動作を処理することができる。これらの運動が互いに密接に対応付けされる必要がない場合には、別々のＸ及びＹ運動プログラムが記憶装置Ｉ４３に記録され、制御装置２０は前述のように、基本的な関係式（１１で表わされているように、２個の指令信号Ｃ１，及びＣＩＩＦを発生するために用いることができる。

一方、回路２０のための二重基準制御は、２基準、ここでは軸Ｘ及びＹに対する装置１１の運動の同期を含む、装置１１の同期運動で一方の基準（例えば、軸Ｘ）は主基準とみなされ、他方（例＾ば、基１！Ｙ）は補助基準となる。主基準に対するＩＩ＋（１１５１１数は、関係式（１１におけるように以下のような関係の最初の２項に対するパルス位置カウントに間してとられる。

（６１Ｐ４１１＝（ｐＨ−ｐＨａｌ　（Ｒ，／Ｎ、１．及び（７１Ｐ、、＝　（Ｐ、−Ｐ、、）（Ｒ，／Ｎ、１これらの関係式において、Ｒ８゜はＸ輪に対する被制御装置の起動パルス位置カウントであり、Ｐ、。はＹ軸に対する起動パルス位置カウントであり、Ｒ１及びＲ２は所定の割合であり、そしてＮ・及びＮ、は従来の割合標準である。基準Ｙに対する指令信号を決定するための総合的な関係は、以下の通りである。

（Ｐ　＠ｘ　Ｐ　４ｊ　＋　Ｄ　＋　Ｃｍｙ−＋割合Ｒ８及びＲ２は、２に最も近い累乗に丸めた、補助基準に対する主基準の単なる割合である。

第２〜７図には、ディジタル動作及び位置制御装置２０の特定の実施例が示されており、これは５０００Ｈｚの帯域幅を有する殆んどのモータを制御することができ、４ＭＨｚまでの符号器又は他のセンサ（例えば、光学的符号りの解像度により与えられる精密度により、より迅速ですらある。被１ｌｌＩＩＩ装置１１のために含まれる動作の種類は、制御装置２０にとっては重要ではない、何故なら、あらゆる動作が、測定装置又はセンサ１４及び１５（第１図）の機能として処理されるからである。第２〜７図に図示される制御装置２０の特定の好適な実施例は、同期及び非同期動作の種々の複合動作の精密制御をすることができる。一般的には、これらの運動は、線形、円形又は他の性質の補間運動、二種類又はそれ以上の運動の同期位相、及び無限に可変の運動割合の複製を含み得るものである。制御装置２０は、特定の又は不特定の距離に渡り一定又は、可変速度で被制御装置１１を確実に運動させることができる。

２檜類又はそれ以上の動作の“同期位相°は制御装置２０の固有の特徴である。

−同期位相−という用語は、２個の歯車の相互作用によって達成される効果と類似した。２個のモータ間の一定の速度割合及び位相関係を維持することを意味する。全体的な関係は、関数（６）〜（８１に示されている。制御装置２０は、１通は、基本的な指令信号連続周波数Ｆ、では、実質的に複数の周期を包含しているいずれの期間においても、後続エラーＯを維持している。短期間のエラーは、いずれも帯域幅、慣性、モータの駆動限界及びモータの能力の因子である。制Ｗ装置２０ば、そのディジタル演算のカウントによって表わされる測定の正又は負の１．２単位の限界内で、０の短期間エラーを維持するように絶えず努めている。前述の例に右いて、誇張されている浮動因子りにより表わされた慣性の調整を除外すれば、制御装置２０は、ｉ［実に自己減衰し５通常“ライ−キング［ｔｗｅａｋｉｎｇｌ”と呼ばれる微小の調整を必要としなくなる。

特に第２〜７図に示される実施例及び他の比較し得る高度の実施例におけるディジタル／位置制御装置２０は無限に可変の変速機によって達成されつる運動に対応した被制御装置の運動を維持することができる。速度差動は、通常、主又は入力軸の速度の割合５例えば１００．０１％として表わされる。これは、速度変化の極めて微細な制御が必要とされる場合には最も有用なことである。この種の運動は周期位相に類似しているが、２８１の基準の関係は速度の割合が変化するに従って変化する。

ｌＮ１ｍ装置２０のプログラミングは比較的簡単である。動作プログラミングは、浮動小数点を有するｒＥＩＡ規格Ｒ５−２７４−ＤＪにより実施される。この規格は、°数値制御機械の位置決め、ならい研削及びならい研削／位置決め用の互換性可変ブロックデータ形成（Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅａｂｌｅ　Ｖａｒｉａｂｌｅ　Ｂｌｏｃｋ　Ｄａｔａ　Ｆｏｒ■ａｔ　ｆｏｒ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎ−ｉｎｇ、　Ｃｏｎｔ、ｏｕｒｉｎｇ、　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｏｕｒｉｎｇ／Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ＮｕｍｅｒｉｃａｌｌｙＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｍａｃｈｉｎｅｓじと呼ばれている。

所定の適用例において、完全な動作／位ＩＩＩ制御装置は嗅−のプリント回路基板として構成された第２〜７図に示す回路を有することができる。つまり、完全な装置は２個又はそれ以上のこのような装置からなることもできる。各制御装置２０（第２〜７図）は、必要に応じて多数の軸又は同様な基準に関して複合的な制御を達成するために１回路６１を介して他の類似の制御装置と相互接続するための手段を備えた二輪制御装置である。一般的には、市販用の別の形式の制御装置２０が、約１１インチ×フインチの回路基板上に取り付けられている。高速ＣＭＯ５素子を但動力消費及び高度の騒音排除のために用いることができる。

＋Ｊ２〜６図の特定実施例の開示を完全なものにするために、主要な集積回路の構成要素の表を以下のように示す。

な　口　の　、　２〜７！≦Ｌ図韮　ＵＵＳ　受信機　３４８６ｔＪ２３　フリップフロップ　７４７４Ｕ２３　マルチプレクサ　７４１５３０２Ｂ　駆動装置　７４５７３０２７　バッファ　７４５７４０４４、Ｕ４５　カウンタ　７４１９３Ｕ３５　バッファ　７４５７３工」Ｌ図ＣＰＵ　（４１）　６８８Ｃ１１Ｕ４１　バッファ　７４５７３０６２　ＲＡＭ　８ＫＸ８Ｕ６３　ＥＰＲＯＭ　８ＫＸ８ υ６７　Ｓ上器　３９６４第」Ｌ図Ｕ５６　復号器　７４６８８Ｕ５７．Ｕ５８、復号器　７４２３７Ｕ５９　復号器　７４１３８Ｕ６０．Ｕ６１　復号器　７４８５１＋Ｕｌｌ　復号器　７４１３８Ｕ６４　バイボートＲＡＭ　ＭＫ４５１１Ｕ６５、Ｕ６６　駆動装置　１４５４０６Ｕ８３　バス　駆動装置　７２４５１ユ１Ｕ３３、Ｕ３４、Ｕ４２バッフｙ　７４５７３０６８．０６９．Ｄ／Ａ変換装置　７５４５０７０、Ｕ７１　増幅器　３５８Ｕ７２　スイッチ　７５９２Ｕ７７〜Ｕ８Ｑ　駆動装ｆ　ＭＯ５ＦＥＴ３３４０好適な実施例、特に、第４図に示す制御装置２０の一部分は、好ましくは多重処理装置（ＭＰＵ）と呼ばれる種類の中央処理装置（ＣＰＵ）を有する。しかしながら、ＣＰＵの全ての能力が制御装置２０で用いられるわけではない１回路部分は第一に図示された形状で使用される。というのは、これが制御装置２０の計算回路によって行なわれなければならない何種類かの異なる機能を提供することができる最も安価な方法だからである。もし、利用できるのならば簡単なＣＰ　Ｕ　ｈ’第４図に示される重版の装置の代わりに使用することができる。計算回路の適切な補足手段も、各々の回路装置に設けることができる。

第２〜７図において、過度の重複を回避するため多少の単純化はある。所定の制御装置２０に右いて、入力、出力等の全体数は、制御装置が使用される適用例に適合するように変えることができる。

２４ボルトまでの入力を処理することができるディジタル入力回路は容易に提供することができる。その中の駆動回路は、６０ボルトまでのソレノイド用の駆動ＭＷとして作動することができる。アナログ入力はディジタル入力としても使用される。アナログ出力は、好ましくは、駆動モータ用の±ｌ０ＤＣボルト扱うことができ、他の電圧も利用できる可能性がある。上記の全ての記載において、基本的な関係は、２で分割されている。精密さを増すためには、もつと大きな数、好ましくは２の低倍数での分割を行なうことができる。

補正署の写しくｇ訳文）提出署（特許法第１８４条の７第１項）平成４年４月２７日す

Claims

【特許請求の範囲】

１．基準Ｘに対して、被制御装置を移動させるための原動機と、基準Ｘに外して、被制御装置の位置を感知し、基準Ｘに対する被制御装置の位置を表わすセンサ信号を発生するためのセンサとを有する装置のためのディジタル作動／位置制御装置において、センサ信号Ｓｚを受信し、各々が、所定の瞬間での被制御装置の現在の位置を表わしている一連のパルス位置カウント信号Ｐｘを発生するためのセンサ信号処理装置と；センサ信号処理装置からの連続的なパルス位置信号を記録するためのカウンタと；カウンタに接続され、基準Ｘに対する複作動装置用の所望の動作／位置データを記録し、以下の動作関係により、所定の指令信号連続周波数Ｆ■において、一連の指令信号Ｃｎを発生するための動作／位置データ記憶装置を有する計算回路と；指令信号を原動機に供給するための指令信号出力手段とからなり、Ｃ■＝Ｐ■−Ｐｘ＋Ｄ＋Ｃ■−１／２ここで、Ｃｎは時間ｎに対する指令信号値であり、Ｐ４は次の所望の位置に対するＸ基準に関する指令信号であり、Ｐｘは現在位置に対するＸ基準に関するパルス位置カウントであり、Ｄは被制御装置の慣性を表わす浮動因子であり、そしてＣｎ−１は最新の先行指令信号であることを特徴とする制御装置。
２．計算回路が中央処理装置（ＣＰＵ）集積回路を有することを特徴とする請求の範囲第１項による動作／位置制御装置。
３．ＣＰＵが、被制御装置用の動作／位置データを表わす信号を一連の所望のパルス位置カウント信号Ｐ■に変換し、制御装置の連続的な作動周期に使用するために動作／位置データ記憶位置にこれらの信号Ｐ■を記録することを特徴とする請求の範囲第２項による動作／位置制御装置。
４．ＣＰＵが、動作／位置データ入力信号を供給するための、ＣＰＵに接続された通信回路を更に有することを特徴とする請求の範囲第３項による動作／位置制御装置。
５．ＣＰＵに接続され、動作関係用のプログラムを記録するためのプログラム記憶装置と；プログラム記憶装置に記録するためのプログラム変更信号をＣＰＵに供給するための通信回路とを更に有する請求の範囲第４項によるディジタル／位置制御装置。
６．ＣＰＵが、差Ｐ４−Ｐｘに基づいて、浮動因子Ｄを定期的に再計算することを特徴とする請求の範囲第５項による動作／位置制御装置。
７．ＣＰＵは、差Ｐ４−Ｐｘが所定のパルスカウントを超えたときには、常に、浮動因子Ｄの再計算の間の期間を短縮することを特徴とする請求の範囲第６項による動作／位置制御装置。
８．指令信号連続周波数Ｆ■が、５００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求の範囲第１項による動作／位置制御装置。
９．動作関係用のプログラムを記録し、浮動因子Ｄを再計算するための計算回路内に含まれるプログラム記憶装置を更に有することを特徴とする請求の範囲第１項による動作／位置制御装置。
１０．計算回路に接続され、動作／位置データ信号及びプログラム変更信号を計算回路に供給するための通信回路を更に有することを特徴とする請求の範囲第９項による動作／位置制御装置。
１１．計算回路が、差Ｐ４−Ｐｘに基づいて、浮動因子Ｄを定期的に再計算することを特徴とする請求の範囲第１０項による動作／位置制御装置。
１２．計算回路は、差Ｐ４−Ｐｘが、所定のパルスカウントを超えたときには、常に、浮動因子Ｄの再計算の間の期間を短縮することを特徴とする請求の範囲第１１項による動作／位置制御装置。
１３．連続周波数Ｆｘが５００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求の範囲第１２項による動作／位置制御装置。
１４．カウンタに供給されるような、各パルス位置カウント信号Ｐｘは、二部分ディジタル信号であることを特徴とする請求の範囲第１３項による動作／位置制御装置。
１５．指令信号出力手段が、ディジタル／アナログ変換器を有することを特徴とする動作／位置制御装置。
１６．主基準Ｘに対して、被制御装置を移動させるための原動機と、基準Ｘに対して、被制御装置の位置を感知し、基準Ｘに対する被制御装置の位置を表わす第１のセンサ信号Ｓｘを発生するための第１のセンサと、基準Ｙに対する被制御装置の位置を感知し、基準Ｙに対する被制御装置の位置を表わす第２のセンサ信号を発生するための第２のセンサとを有する装置用のディジタル動作／位置制御装置において、センサ信号Ｓｘ及びＳｙを受信し、それぞれが所定の瞬間における１基準に対する被制御装置の現在位置を表わしている２種類の連続パルス位置カウント信号Ｐｘ及びＰｙを発生するためのセンサ信号処理装置と；センサ信号処理装置からの連続的なパルス位置カウント信号を記録するためのカウンタと；カウンタに接続され、基準Ｘ及びＹに対して、被制御装置用の位置データを記録し、以下の基本的な関係式により、指令信号連続周波数ＦｚでのＹ軸に対する一連の指令信号Ｃｎｙを発生するための位置データ記憶装置を有する計算回路と；原動機に、Ｙ軸用の指令信号を供給するための指令信号出力手段とからなっており、Ｃｎｙ（Ｐｘ−Ｐｚｏ）（Ｒｘ／Ｎｘ）−（Ｐｙ−Ｐｙｏ）（Ｒｙ／Ｎｙ）＋Ｄ＋Ｃｎｙ−１／２この場合Ｃｎｙは基準Ｙに対する指令信号であり、ＰｘはＸ基準に対する現在のパルス位置カウント信号であり、ＰｘｏはＸ基準に対する起動パルス位置カウントであり、ＰｙはＹ基準に対する現在のパルス位置カウントであり、ＰｙｏはＹ基準に対する起動パルス位置カウントであり、Ｒｘ及びＲｙは所定の割合であり、Ｎｘ及びＮｙは所定の割合標準化装置であり、Ｄは被制御装置の慣性を表わす浮動因子であり、そしてＣｎｙ−１は最新の先行指令信号であることを特徴とする制御装置。
１７．計算回路が、中央処理装置（ＣＰＵ）集積回路を有しており、前記計算回路が、以下の動作関係により、主Ｘ基準に対する一連の指令信号Ｃｎｘを発生し、この場合、Ｃｎｘは時間ｎに対する基準Ｘに関する指令信号値であり、Ｃｎｘは次の所望の位置のための、Ｘ基準に対するパルス位置カウントであり、Ｒｘは現在の位置のための、Ｘ基準に対するパルス位置カウントであり、Ｄは被制御装置の慣性を表わす浮動因子であり、そしてＣｎｘ−１は最新の先行指令信号であることを特徴とする請求の範囲第１６項による動作／位置制御装置。
１８．ＣＰＵが、被制御装置用のＸ軸に対する動作／位置データを表わす信号を一連の所望のパルス位置カウント信号Ｐ４に変換し、これらの信号Ｐ４を制御装置の連続的な周期に使用するために、動作／位置データ記憶装置に記録することを特徴とする請求の範囲第１７項による動作／位置制御装置。
１９．ＣＰＵに接続され、このＣＰＵに動作／位置データ信号を供給するための通信回路を更に有していることを特徴とする請求の範囲第１８項による動作／位置制御装置。
２０．両基準に対する動作関係用のプログラムを記録するためのＣＰＵに接続されたプログラム記憶装置と；プログラム記憶装置に記録するために、ＣＰＵに、プログラム変更信号を更に供給するための通信回路とを更に有する、請求の範囲第１９項による動作／位置制御装置。
２１．ＣＰＵが、差Ｐ４−Ｐｘに基づいて浮動因子Ｄを、定期的に再計算することを特徴とする請求の範囲第２０項による動作／位置制御装置。
２２．ＣＰＵは、差Ｐ４−Ｐｘが、所定のパルスカウント以上の場合は、常に浮動因子Ｄの再計算の間の期間を短縮することを特徴とする請求の範囲第２１項による動作／位置制御装置。
２３．連続周波数Ｆｚが５００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求の範囲第１６項による動作／位置制御装置。
２４．動作関係用のプログラムを記録し、浮動因子Ｄの再計算用の計算回路内に含まれるプログラム記憶装置を更に有することを特徴とする請求の範囲第１６項による動作／位置制御装置。
２５．計算回路に接続され、動作／位置データ信号及びプログラム変更信号を計算回路に供給するこめの通信回路を更に有することを特徴とする請求の範囲第２４項による動作／位置制御装置。
２６．計算回路が、浮動因子Ｄを定期的に再計算することを特徴とする請求の範囲第２５項による動作／位置制御装置。
２７．連続周波数Ｆｚが５００Ｈｚ以上であることを特徴とする請求の範囲第２６項による動作／位置制御装置。
２８．カウンタに供給される各パルス位置カウント信号Ｐｘ及びＰｙが、直角位相の二部分を有した二部分ディジタル信号であることを特徴とする請求の範囲第２７項による動作／位置制御装置。
２９．指令信号出力手段がディジタル／アナログ変換器を有することを特徴とする請求の範囲第１６項による動作／位置制御装置。
３０．基準Ｘに対して被制御装置を移動させるための原動機と、基準Ｘに対する被制御装置の位置を感知し、基準Ｘに対する被制御装置の位置を表わすセンサ信号を発生するためのセンサとを有する装置用のディジタル動作／位置制御装置において、センサ信号Ｓｘを受信し、各々が、所定の瞬間における基準に対する被制御装置の現在位置を表わしている一連のパルス位置カウント信号Ｐｘを発生させるためのセンサ信号処理装置と；センサ信号処理装置からの連続的なパルス位置カウント信号Ｐｘを記録するためのカウンタと；カウンタに接続され、基準Ｘに対する被制御装置用の所望の動作位置データを記録し、基準Ｘに対する被制御装置用の連続的な所望位置を表わす所定の連続パルス位置カウントＰ４に対する連続的なパルス位置カウント信号Ｐｘの関係に従って、所定の指令信号連続周波数Ｆ■において、一連の指令信号Ｃｎを発生するための動作／位置データ記憶装置を有する計算回路と；原動機に指令信号Ｃｎを供給するための指令信号出力手段からなることを特徴とする制御装置。