JPH064135A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンピュータの処理時間で位置決めの停止精
度が影響されず、１台のコンピュータに数十台もの位置
決め制御するモータを接続でき、ブレーキ制動停止で
も、任意の目標位置に精度よく位置決め停止が可能な位
置決め装置を提供すること。 【構成】 位置決めに関する情報のコンピュータとのイ
ンタフェースと、惰走距離測定記憶手段を設けた位置決
め装置をモータ毎に設けた。 【効果】 複数台の位置決め制御プログラムをコンピュ
ータからモータ毎の位置決め装置に移したことにより、
コンピュータの処理時間が位置決め精度に影響しなくな
ると共に、コンピュータ自体の処理負荷が軽くなって処
理時間が速くなり、何台ものモータを接続できるように
なったため、システムとしてのコンピュータ台数が減っ
て建設費が少なくなり、システムがシンプルになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に劇場における舞台
機構などで使用される多数のモータを、任意の目標位置
に位置決め制御を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般産業機械や製鉄用機械などの移動機
器のうちで、停止精度がさほど要求されない移動機器
は、商用電源で直入始動される単速モータや極数変換モ
ータを用いたブレーキ制動停止による安価なドライブ方
式を採用してきた。また、この方式では停止精度の要求
仕様を満足しない場合は、ソフトスタートストップ（イ
ンバータ等の可変速ドライブ装置において、速度指令を
直線指令器等を用いてなめらかに加減速を行うこと）と
多段速運転が可能な、汎用インバータなどの可変速ドラ
イブ方式を採用してきている。いずれの場合において
も、位置決め制御は機械全体を制御するコンピュータに
よって行われている。すなわち、図７に示すように、コ
ンピュータはモータ台数分の位置決め制御プログラム６
０を装備し、移動距離６１と位置検出用パルス発生器Ｐ
Ｇから送られてくる位置フィードバックパルスの現在値
６４を比較カウンタ６２で比較し、その比較結果を運転
信号出力部６３に出力して、モータ駆動用ドライバ６５
に運転停止信号を出力する方式である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような制
御方式では、モータ台数が多くなるとコンピュータの処
理時間が長くなってしまい、機器の要求停止精度が満た
されなくなるため、１台のコンピュータによって位置決
め制御されるモータ台数を制限せざるを得なくなり、比
較的台数の少ない用途に限られていた。ところで、位置
決め制御するモータを舞台機構等に多数使用している劇
場、特に経済性を重要視する劇場では、百余台もの可変
速ドライブを使用することは建設費の大幅アップになる
ことから、商用電源で直入始動するドライブを採用し、
運転速度が高くても停止精度を厳しく要求する傾向があ
る。このような舞台機構の要求に対して、図７で説明し
たような従来の制御方式では有効な手段とならない。な
ぜならば、上述のように１台のコンピュータが制御でき
る位置決め制御可能なモータ台数は少数に限られてしま
い、モータ台数が多くなるとコンピュータ台数が増加
し、建設費のアップにつながるばかりでなく、コンピュ
ータ間の通信システムも複雑になるからである。そこ
で、本発明が解決すべき課題は、コンピュータの処理時
間で位置決めの停止精度が影響されず、１台のコンピュ
ータに数十台もの位置決め制御するモータを接続でき、
ブレーキ制動停止でも、任意の目標位置に精度よく位置
決め停止が可能な位置決め装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の位置決め装置は、外部の上位コンピュータ
から与えられる移動距離、移動方向、速度選択信号など
のパラメータと停止時惰走距離のパラメータにより、位
置決めのための停止指令点までの移動距離を求め、一致
点プリセット値として格納する手段と、前記停止時惰走
距離のパラメータとして、外部の上位コンピュータから
与えられる停止時惰走距離初期値または前回運転時に記
憶している惰走距離測定値のどちらかを選択する手段
と、モータ軸または機械に取り付けられた位置検出用パ
ルス発生器より送られる位置フィードバックパルスを与
えられた比率により分周する手段と、その位置フィード
バックパルスのカウント値と前記の一致点プリセット値
を比較して一致を検出し、外部に出力する手段と、位置
フィードバックパルスをカウントして惰走距離を生成す
る手段と、その惰走距離を正転、逆転、高速、低速など
の各運転モードにおける惰走距離格納エリアに振り分け
て記憶する手段と、からなる。

【０００５】

【実施例】以下、本発明を実施例を参照しながら具体的
に説明する。図１は、本発明に係る位置決め装置の基本
構成を示すものである。位置決めのための停止指令は、
一致信号出力部５を介してモータ駆動用ドライバ１４に
出力され、モータＭの運転を停止させる。モータＭとし
ては、商用電源で直入始動される単速カゴ形モータ，極
数変換カゴ形モータ，一次側に直列抵抗器やリアクトル
を入れ電磁接触器２段以上でクッションスタートを行う
大容量カゴ形モータ，あるいは二次抵抗始動方式で電磁
接触器によるタイマー加速で駆動される巻線形モータな
どを使用することができる。運転、一時停止、変速など
の動作パターンは、入出力部２を介して接続された上位
コンピュータによって、逐次指示される。制御部１は、
入出力部２を介して上位コンピュータより送られる移動
距離、移動方向、速度選択信号などのパラメータと、停
止時惰走距離のパラメータから停止指令点までの移動距
離を求め、その値を一致点プリセット値格納部３にセッ
トする。このとき、停止時惰走距離のパラメータは、上
位コンピュータから与えられる停止時惰走距離初期値ま
たは前回運転時に惰走距離記憶部１２に記憶されている
惰走距離測定値のどちらかが上位コンピュータからの指
示によって選択される。動いた距離分だけのパルスは位
置検出用エンコーダＰＧからエンコーダインタフェース
７を介して入力される。

【０００６】駆動部のベルトや吊り装置のワイヤ・ロー
プなどの伸び具合やギヤ比の微妙な違いによる移動距離
の誤差分は、分周回路８によって調整できる。分周され
た後の位置フィードバックパルスは、選択ゲート１０を
介して比較カウンタ４に送られると共に、そのパルスか
ら割り出した位置フィードバック現在値６は、上位コン
ピュータより逐次読み出すことができる。比較カウンタ
４は、パルス計数機能に加えて、位置フィードバックパ
ルスのカウンタ現在値と一致点プリセット値との比較に
基づきオン・オフする外部一致出力機能を有する。比較
には３つの一致出力モード（＞，＝，＜）があり、それ
ぞれのモードで外部一致出力のオン・オフ動作が変わ
る。モード選択は、上位コンピュータにより与えられ
る。上述の動作は位置検出用エンコーダＰＧを実際に接
続したケースとして説明したが、位置フィードバックパ
ルスを選択ゲート１０を切り換えることにより模擬パル
ス発生器９から出力されるパルスとすることができる。
こうすれば、上位コンピュータで生成した位置決め用プ
ログラムや上位コンピュータと本位置決め装置間のイン
タフェースなどが実際に位置検出用エンコーダを接続し
なくても位置決めの模擬運転によりチェックできる。

【０００７】分周された後の位置フィードバックパルス
は惰走距離カウンタ１１へ取り込まれ、惰走距離分だけ
のパルスがカウントされて惰走距離記憶部１２に記憶さ
れる。惰走距離のカウントスタート信号として、位置決
め運転モード以外の時、例えばインチング運転モード時
は、定速での運転中時間をタイマーで監視し、タイムア
ップ後に外部から与えられた停止指令信号や、運転中の
位置フィードバックパルスより割り出される運転中速度
が設定速度に対してあるレベル以上になった後に外部か
ら与えられた停止指令信号が使われ、位置決め運転モー
ド時は上記信号に加えて比較カウンタ４の一致出力信号
が使われる。惰走距離のカウントストップ信号として
は、カウントスタートからのタイマー設定によるタイム
アップ信号または位置フィードバックパルスから割り出
したフィードバック速度の零速検出信号が使われる。ま
た、駆動機械系がバネ系の要素を持つ場合や位置検出用
エンコーダが機械に取り付けられて位置検出系にバネ系
の要素を持つ場合、モータがブレーキ制動停止した後で
も停止時のショックにより位置フィードバック現在値が
図２のように振動することがある。このときの惰走距離
カウントストップ信号は、図２に示すようにタイマＴの
タイムアップ後に出力され、サンプリング時間Ｔ_S の位
置フィードバック現在値の平均値を惰走距離とする機能
を有する。惰走距離カウンタ値は、惰走距離記憶部１２
に送られ、その時の運転モード（正転，逆転，高速，低
速など）によって、該当する格納エリアにセットされ
る。このとき、該当する格納エリアに前回運転時の惰走
距離データが既にある場合は前回データをクリアし、今
回データをセットする。

【０００８】なお、極数変換カゴ形モータや巻線形モー
タなど、多段速で運転できるモータでは、低速運転中に
高速に速度を切り換えた場合、位置決めのための残り移
動距離と高速運転時の惰走距離との関係より、速度を切
り換えた瞬間に比較カウンタ４より一致出力信号が出力
され、一致信号出力部５を介してモータドライバへ停止
指令が出力されてモータが停止する場合もあり得るた
め、このような時の惰走距離カウンタ値は惰走距離格納
エリアにセットしないという判定機能を有している。ま
た、位置決め運転中に外部からのストップ指令によって
運転を一時停止し、一時停止後、次の位置決め設定がな
ければ残りの移動量に対して位置決め運転を再始動でき
る機能と、次の位置決め設定があればその位置指令値に
向かって位置決め動作を開始できる機能を有している。
極数変換カゴ形モータや巻線形モータなどの多段速運転
ができるモータの位置決め運転中に速度選択が変更され
たとき、変更された速度に対応した停止指令点までの移
動距離と位置フィードバックパルスのカウンタ現在値を
比較し、一致を検出したら一致信号出力部５を介してモ
ータドライバへ停止指令信号を出力できるように、上位
コンピュータから制御部１に対して運転中でも速度選択
が設定できるオーバライド機能を有している。現在値や
比較カウンタの内容、惰走距離などの情報も上位コンピ
ュータから読み出すことができる。また、上位コンピュ
ータとのインタフェースはパラレルバス方式で行うもの
と通信で行うものの２種類を用いることができる。外部
の位置検出用エンコーダもアブソリュート形エンコーダ
やインクリメント形エンコーダを使用することができ
る。自己診断部１３は、制御部１が行うメモリチェック
やウォッチドッグなどの自己診断によりアラームを出
す。

【０００９】以下、本発明の具体的実施例を各ケース毎
に図に示して説明する。 〔ケース１：極数変換カゴ形モータの位置決めの場合〕
図３は、高速と低速の２段速切換が可能な極数変換カゴ
形モータを位置決めする一実施例を示したものである。
また、図４は、図３における制御部１で位置決めのため
の停止指令点までの移動距離を求め、一致点プリセット
値格納部３にセットする部分と、惰走距離記憶部１２で
停止時惰走距離を記憶する部分の一実施例を示すブロッ
ク図である。以下、ステップを追って説明する。 （ステップ１）まず上位コンピュータは、本位置決め装
置に対し位置フィードバックパルス分周比、速度変速段
数（本例では２）、停止時惰走距離初期値などのイニシ
ャル設定パラメータを入出力部２を介して制御部１に伝
える。 （ステップ２）次に上位コンピュータは、移動距離、移
動方向（正転，逆転）、速度選択信号（高速、低速）な
どのパラメータを入出力部２を介して制御部１に伝え
る。制御部１は、与えられたパラメータにより図４に示
すように停止指令点までの移動距離を求め、一致点プリ
セット値格納部３にセットする。このとき、惰走距離と
して上位コンピュータから与えられた惰走距離初期値ま
たは前回運転時の惰走距離測定値のどちらを使うかは、
上位コンピュータより指示される。 （ステップ３）上位コンピュータは、入出力部２を介し
て制御部１に位置決め運転スタート信号を送る。制御部
１は、比較カウンタ４に対し、位置フィードバックパル
スのカウント開始指令を出力し、位置決め運転を開始す
る。 （ステップ４）移動量が位置検出用エンコーダからエン
コーダインタフェース７を介してフィードバックされ
る。分周回路８は微妙に異なる移動距離の誤差分を補正
するためのものである。分周回路８を通った位置フィー
ドバックパルスは、比較カウンタ４とフィードバック現
在値６と惰走距離カウンタ１１へ送られる。比較カウン
タ４では、一致点プリセット値と位置フィードバックパ
ルスのカウンタ現在値を比較し、一致を検出すると一致
信号出力部５を介してモータドライバに停止信号を出力
する。惰走距離カウンタ１１では、比較カウンタ４より
一致出力信号が出力された後の惰走距離分の位置フィー
ドバックパルスをカウントし、そのカウント値は惰走距
離記憶部１２へ送られ、その時の運転モード（正転，逆
転，高速，低速）に該当する惰走距離格納エリアに格納
される。自己診断部１３は、制御部１が行うメモリチェ
ックやウォッチドッグなどの自己診断によりアラームを
出す。上述の動作は、位置決め運転のケースとして説明
したが、次にインチング運転によって停止時惰走距離を
記憶するケースについて説明する。 〔ケース２：極数変換カゴ形モータのインチング運転の
場合〕

【００１０】図５は、位置検出用エンコーダとしてアブ
ソリュート形エンコーダを使用し、高速と低速の２段速
変換が可能な極数変換カゴ形モータをインチング運転す
る一実施例を示したものである。以下、ステップを追っ
て説明する。 （ステップ１）まず上位コンピュータは、本位置決め装
置に対し、アブソリュート形エンコーダ有効認定、位置
フィードバックパルス分周比、速度変速段数（本例では
２）、停止時惰走距離初期値などのイニシャル設定パラ
メータを入出力部２を介して制御部１に伝える。制御部
１は、アブソリュート型エンコーダをスタートさせる信
号（ＳｔａｒｔＥＮｃｏｄｅｒ）をＳＥＮ信号出力部１
５を介してエンコーダに出力する。 （ステップ２）上位コンピュータは、インチング運転時
の移動方向（正転，逆転）、速度選択信号（高速，低
速）、スタート信号などのパラメータを入出力部２を介
して制御部１に伝える。 （ステップ３）インチング運転中の移動量が位置検出用
エンコーダからエンコーダインタフェース７を介してフ
ィードバックされる。分周回路８は、微妙に異なる移動
距離の誤差分を補正するためのものである。分周回路８
を通った位置フィードバックパルスは惰走距離カウンタ
１１へ送られる。惰走距離カウンタ１１では、制御部１
より出力されたカウント開始指令とカウント停止指令に
基づいて位置フィードバックパルスのカウントを行い、
惰走距離を求める。このとき、制御部１より出力するカ
ウント開始指令は、定速での運転時間をタイマーで監視
し、タイムアップ後に外部から与えられた停止指令信号
またはインチング運転中の位置フィードバックパルスよ
り割り出されたインチング運転中速度が設定速度に対し
てあるレベル以上になった後に外部から与えられた停止
指令信号が使われる。また、惰走距離のカウントストッ
プ信号は、カウントスタート信号からのタイマー設定に
よるタイムアップ信号または位置フィードバックパルス
から割り出したフィードバック速度の零速検出信号が使
われる。惰走距離カウンタ１１で求められた惰走距離
は、惰走距離記憶部１２へ送られる。惰走距離記憶部１
２では、インチング運転時の移動方向、速度選択信号に
より、選択ゲートを介して該当する格納エリアへ惰走距
離を格納する。自己診断１３は、制御部１が行うメモリ
チェックやウォッチドッグなどの自己診断によりアラー
ムを出す。

【００１１】上述の実施例では、２段変速の極数変換カ
ゴ形モータについて説明したが、単速カゴ形モータ、３
段変速以上の極数変換カゴ形モータ、一次側に直列抵抗
器やリアクトルを入れ電磁接触器２段以上でソフトスタ
ートを行う大容量カゴ形モータや二次抵抗始動方式で電
磁接触器によるタイマー加速で駆動される巻線形モータ
などの場合にも適用できる。また、ソフトスタートスト
ップと多段速運転が可能な汎用インバータドライブやＤ
Ｃモータドライブなどの場合にも適用できる。この場合
は、直線指令器による減速停止が可能であることより、
ブレーキ制動停止の場合に比べて停止時のショックが小
さく、また定速運転中の速度変動も小さいことより、上
述の商用電源で直入始動されるドライブに比べて停止精
度はさらに良くなる。図６は、本発明により、１台のコ
ンピュータで複数台の位置決め装置を制御する構成例を
示すものである。

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、下
記の効果を奏する。 複数台の位置決め制御プログラムをコンピュータか
らモータ毎の位置決め装置に移したことにより、コンピ
ュータの処理時間が位置決め精度に影響しなくなると共
に、コンピュータ自体の処理負荷が軽くなって処理時間
が速くなり、何台ものモータを接続できるようになった
ため、システムとしてのコンピュータ台数が減って建設
費が少なくなり、システムがシンプルになるという効果
がある。 惰走距離測定値を次回位置決め運転時の停止点まで
の移動距離算出に使用するため、インチング運転などで
惰走距離を一度測定すれば、同一負荷での繰り返し位置
決め精度は、位置決め運転の前後に負荷が変わっても、
常に高精度で一定に保たれる。 負荷毎の惰走距離測定値を上位コンピュータがデー
タベースとして記憶しておき、負荷が変わるたびにその
データベースよりコンピュータが惰走距離初期値として
与えれば、初回から停止精度の良い位置決め運転が可能
となる。 位置フィードバック現在値が停止時のショックで振
動しても、上述の惰走距離測定機能により、精度の高い
惰走距離が測定できる。 モータ毎に本位置決め装置を準備することにより、
位置決め処理時間を高速にすることができ、高速度運転
時でも高精度の停止精度を得ることができる。 模擬パルス発生器による位置決めの模擬運転機能を
使うことにより、位置検出用エンコーダを実際に接続し
なくても、位置決め運転のプログラムチェックが容易に
できるため、ユーザすなわち現地における試運転調整時
間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の位置決め装置の基本構成を示すブロ
ック図である。

【図２】 図１における惰走距離カウンタ１１に送られ
る位置フィードバック現在値が、バネ系の要素で振動し
た場合の位置フィードバック現在値の時間変化の一例を
示すグラフである。

【図３】 ２段変速の極数変換カゴ形モータを位置決め
する一実施例を示すブロック図である。

【図４】 図３における制御部１で位置決めのための停
止指令点までの移動距離を求め、一致点プリセット値格
納部３にセットする部分と、惰走距離記憶部１２で停止
時惰走距離測定値を記憶する部分の一実施例を示すブロ
ック図である。

【図５】 ２段変速の極数変換カゴ形モータをインチン
グ運転して惰走距離を記憶する一実施例を示すブロック
図である。

【図６】 本発明の位置決め装置の複数台を１台の上位
コンピュータにより制御する構成を示すブロック図であ
る。

【図７】 従来の位置決め制御を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１：制御部、２：入出力部、３：一致点プリセット値格
納部、４：比較カウンタ、５：一致信号出力部、６：フ
ィードバック現在値、７：エンコーダインタフェース、
８：分周回路、９：模擬パルス発生器、１０：選択ゲー
ト、１１：惰走距離カウンタ、１２：惰走距離記憶部、
１３：自己診断、１４：モータ駆動用ドライバ、１５：
ＳＥＮ信号出力部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部の上位コンピュータから与えられる
   移動距離、移動方向、速度選択信号などのパラメータと
   停止時惰走距離のパラメータにより、位置決めのための
   停止指令点までの移動距離を求め、一致点プリセット値
   として格納する手段と、 前記停止時惰走距離のパラメータとして、外部の上位コ
   ンピュータから与えられる停止時惰走距離初期値または
   前回運転時に記憶している惰走距離測定値のどちらかを
   選択する手段と、 モータ軸または機械に取り付けられた位置検出用パルス
   発生器より送られる位置フィードバックパルスを与えら
   れた比率により分周する手段と、 その位置フィードバックパルスのカウント値と前記の一
   致点プリセット値を比較して一致を検出し、外部に出力
   する手段と、 位置フィードバックパルスをカウントして惰走距離を生
   成する手段と、 その惰走距離を正転、逆転、高速、低速などの各運転モ
   ードにおける惰走距離格納エリアに振り分けて記憶する
   手段と、からなる位置決め装置。
2. 【請求項２】 さらに、外部の上位コンピュータから与
   えられた移動距離に相当する位置フィードバックパルス
   を試験用に出力する模擬パルス発生手段と、その模擬パ
   ルス信号と前記の分周された後の位置フィードバックパ
   ルス信号の２つの信号から比較カウンタへの位置フィー
   ドバックパルスを選択する手段とを備えたことを特徴と
   する請求項１記載の位置決め装置。
3. 【請求項３】 さらに、メモリチェックやウォッチドッ
   グなどの自己診断により異常を検出する手段を備えたこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の位置決め装置。