JPH071441B2

JPH071441B2 - 位置決め制御装置

Info

Publication number: JPH071441B2
Application number: JP59216210A
Authority: JP
Inventors: 洋一 ▲吉▼田; 一夫浅見; 公秀佐川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS6195402A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電動機によって移動駆動される操作端の位置
決め制御装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、原子炉の再循環流量を制御するには、流体継手
の結合度をスクープ管位置を調整して行っている。スク
ープ管は電動機によって直線移動駆動されている。この
ようなスクープ管などの操作端の位置決め制御装置は良
く知られている。

ところで、位置決め制御装置においては、操作端が移動
可能範囲を越えるのを防止するために電気的さらには機
械的に制限するようにしている。電気的方法としては、
移動可能範囲の制限位置にリミットスイッチ等の位置検
出器を配置し、位置検出器が操作端を検出すると、電動
機の運転を停止すると共に電磁ブレーキを作動させ、操
作端の移動を強制的に停止させている。位置決め装置に
おいて、位置検出器で操作端の保護を行うことについて
は、例えば、実開昭55−134005号公報に記載されてい
る。なお、通常の位置決め装置においては機械的なスト
ッパーを設けて操作端の移動を制限している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来は、リミットスイッチなどの位置検出器が動作する
と、電磁ブレーキを作動させ、操作端を停止させてい
る。操作端を制限位置以内の通常の位置制御範囲に戻す
には、電動機を逆転させて操作端を逆方向に移動させ、
リミットスイッチを不動作状態にし、リミットスイッチ
が不動作状態になったことを条件にして電磁ブレーキの
作動を解除している。これらは、電磁ブレーキによって
操作端を停止させた位置で電磁ブレーキを解除すると、
操作端が制限位置を越えて暴走するのを確実に防止する
ためである。

このように、従来は、電磁ブレーキを作動させた状態で
電動機を強制的に逆転させているので、電動機は電磁ブ
レーキのブレーキ力よりも大きなトルクを発生するもの
を用いる必要がある。このため、電磁ブレーキによる停
止操作を円滑に行えず、かつ電磁ブレーキ自体も機能低
下するのを免れない。

また、従来では、操作端をリミットスイッチに至る直前
で反転する場合、電動機に反転指令を発するが、電動機
の回転にはイナーシャがあるため、操作端がリミットス
イッチに接触してしまい、リミットスイッチを動作状態
にし、電磁ブレーキを作動させることがある。この電磁
ブレーキの作動は、不要のものであり、いたずらに電磁
ブレーキの作動回数を増やすことになり、好ましいこと
ではない。

さらに、電磁ブレーキでブレーキをかけているときに、
電動機が異常回転すると、操作端が移動するので、安全
性の点でも問題点を有する。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、その目的
とするところは、ブレーキ操作の確実性と信頼性の高い
位置決め制御装置を提供することにある。

〔課題を解決しようとするための手段〕

上記目的は、操作端の位置指令信号と実位置信号を比較
して得られる速度指令信号を用いて、位置検出器の位置
信号と共に論理回路に入力し、一方向の位置検出器が動
作したときに、操作端を一方向に移動させる速度指令信
号が出力していることによって、電磁ブレーキを作動さ
せ、電磁ブレーキが作動状態にあるときに、操作端を逆
方向に移動させる速度指令信号が与えられたことによっ
て、電磁ブレーキの作動を解除する保護診断手段を設け
てることによって、達成される。

〔作用〕

本発明では、電磁ブレーキの作動及びその解除を、操作
端の位置指令信号と実位置信号を比較して得られる速度
指令信号を用いて実行するので、操作端が制限位置に到
達したときのブレーキ力は小さくて済み、そして、作動
状態にある電磁ブレーキに対して、逆方向の速度指令信
号を与えるのみで、その作動を解除するため、停止操作
が確実になり、また、ブレーキ機能の低下を防止し、さ
らに、制限位置の直前の位置で操作端を反転するため、
逆方向の速度指令信号を与えたとき、操作端が電動機の
回転力によるイナーシャによって位置検出器に接触して
も、速度指令信号が逆方向の信号であることにより、電
磁ブレーキの不要な作動を防止するため、結果として、
ブレーキ操作の確実性と信頼性を向上させることができ
る。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。

第１図において、電動機４の回転は、減速装置10を介し
てボールスクリュー10に伝達される。電動機４には回転
数検出器５が連結されている。減速装置10は必要なトル
クを得るために設けられる。ボールスクリュー11には操
作端７が装架されている。操作端７は、ボールスクリュ
ー11が右回転（電動機４が正転）すると、上方向に移動
し、左回転（電動機４が逆転）すると、下方向に移動す
る。ボールスクリュー11の上端と下端には機械的ストッ
パ3A,3Bが設けられている。位置検出器９は減速装置10
の回転位置で操作端７の位置を検出する。機械的ストッ
パ3A,3Bの近傍の上方制限位置（上限位置）と下方制限
位置（下限位置）にリミットスイッチ１、２がそれぞれ
設けられている。また、機械的ストッパ3Bにはボールス
クリュー11の回転を停止させる電磁ブレーキ６が設けら
れている。電磁ブレーキ６は、電源PSを供給すると、作
動が解除され、電源PSの供給が断になると、作動してブ
レーキをかける。

位置制御装置8Aは、位置指令信号ａと位置検出器９で検
出した実位置信号ｂを入力し、両者の偏差に応じた速度
指令信号ｃを出力し、接点15を介して速度制御装置8Bに
加える。速度制御装置8Bは、速度指令信号ｃと回転数検
出器５で検出した実速度信号ｄを入力し、両者の偏差に
応じて制御電圧信号ｅを出力して電動機４の回転速度を
制御する。なお、速度制御装置8Bは、電力変換器などを
含むものとして示している。制御電圧信号ｅは、開閉器
16を介して電動機４に加えられる。保護診断装置12は、
位置指令信号ａ、速度指令信号ｃ、リミットスイッチ
１、２の動作信号（操作端７の検出信号）ｆ、ｇを入力
し、後述するような保護動作を実行する。

第２図に、保護診断装置12の一例を示す。

第２図は、リミットスイッチ１、２の動作信号ｆ、ｇと
速度制御信号ｃを用いて保護診断する例を示している。
第２図において、リミットスイッチ１の動作信号ｆはア
ンド回路22の一方の入力となり、また、リミットスイッ
チ２の動作信号ｇはアンド回路23の一方の入力となる。
比較器21は速度指令信号ｃと設定値24で設定される基準
値K₁を比較し、ｃ＞K₁のときに出力信号2aを"1"レベル
にする。本実施例において基準値K₁は零に設定されてい
る。比較器21の出力信号2aはアンド回路22の他方の入力
になると共に、反転回路23Nを介してアンド回路23の他
方の入力になる。アンド回路22、23の出力信号2b,2cは
オア回路25を介し、異常保護信号ｈとして出力される。

次に動作を説明する。

保護診断装置12が異常保護信号ｈを発生していないとき
には、開閉器16、17はオンしている。電磁ブレーキ６
は、電源PSから給電されているので、ブレーキを解除し
ている。この状態にあるときに位置指令信号ａが変化し
たとすると、位置制御装置8Aは、位置指令信号ａと実位
置信号ｂとの偏差に応じた速度指令信号ｃを出力する。
速度指令信号ｃは、電動機４を正転させ、操作端７を上
昇させるときには０〜＋10Vの電圧信号であり、電動機
４を逆転（操作端７を下降移動）させるときには０〜−
10Vの電圧信号となる。速度制御装置8Bは、速度指令信
号ｃと実速度信号ｄを比較して電動機４を速度指令信号
ｃと一致するような制御電圧信号ｅを加えて電動機４を
制御する。電動機４が交流機の場合には、制御電圧信号
は、大きさだけでなく、位相と周波数も制御される。操
作端７の実位置信号ｂが位置指令信号ａに近づくに従
い、速度指令信号ｃの大きさが減少し、電動機４の回転
速度も低下する。そして、操作端７の実位置信号ｂが位
置指令信号ａと一致すると、速度指令信号ｃが零とな
り、電動機４も停止する。このようにして、操作端７の
位置は、位置指令信号ａと一致する位置に制御される。

次に、電動機４を正転させ、操作端７を上昇移動させた
ときに、操作端７がリミットスイッチ１に接触したとす
る。リミットスイッチ１の動作信号ｆが“1"レベルにな
り、また、速度指令信号ｃは正転で正の電圧信号となっ
ているので、比較器21の出力信号2aも“1"レベルにな
る。このためアンド回路22の出力信号2bも“1"レベルに
なるので、保護診断装置12の異常保護信号ｈも“1"レベ
ルになる。異常保護信号ｈが“1"レベルになると、電動
機４に給電する開閉器16をオフすると同時に、電磁ブレ
ーキ６に給電する開閉器17をオフする。電磁ブレーキ６
は、電源PSの給電を断れると、作動し、、ボールスクリ
ュー11の回転を停止させ、操作端７の移動を阻止する。

操作端７が上限位置に停止している状態にあるときに、
位置指令信号ａが下降方向の値になると、位置制御信号
8Aの出力する速度指令信号ｃは負電圧となる。このため
比較器21の出力信号2aが“0"レベルとなり、異常保護信
号ｈも“0"レベルになる。異常保護信号ｈが“0"レベル
になると、開閉器16をオンすると共に開閉器17をオンす
る。電磁ブレーキ６は電磁PSから給電されるので、ブレ
ーキを解除する。その後、電動機４の逆転によって操作
端７は、下降移動し、位置指令信号ａと一致する位置に
制御される。

一方、操作端７が下限位置に到達し、リミットスイッチ
２に接触したとすると、比較器21の出力信号2aは“0"レ
ベルになるが、反転回路23Nを介してアンド回路23に入
力される。したがって、アンド回路23の出力信号2c、つ
まり異常保護信号ｈは“1"レベルになり、電磁ブレーキ
６が作動する。この状態にあるときに、速度指令信号ｃ
が正電圧信号になると、比較器21の出力信号2aが“1"レ
ベルになり、異常保護信号ｈは“0"レベルになる。これ
によって、電磁ブレーキ６は作動を解除される。

ここで、電動機４を正転させ、操作端７を上昇移動さ
せ、上限位置のリミットスイッチ１に達する直前の位置
で、瞬時に操作端７を下降移動させる場合の位置決め制
御について説明する。、まず、位置指令信号ａを上限位
置のリミットスイッチ１に達する直前の位置に設定す
る。このとき、速度指令信号ｃは正転で正の電圧信号と
なって電動機４を正転させ、操作端７を上限位置のリミ
ットスイッチ１の直前の位置に移動させる。ここで、操
作端７が上限位置のリミットスイッチ１の直前の位置に
到達しようとする瞬間に、位置指令信号ａを下降方向と
すると、減速指令信号ｃは逆転で負の電圧信号となって
電動機４を逆転させようとする。しかし、このとき既に
電動機４には回転力に伴う慣性があり、そのため操作端
７がリミットスイッチ１に接触してしまう。従来では、
ここで電磁ブレーキ６が作動して、不要なブレーキをか
けることになるが、本実施例では、操作端７がリミット
スイッチ１に接触してリミットスイッチ１の動作信号ｆ
が“1"レベルになるけれども、操作端７がリミットスイ
ッチ１に接触する以前に既に、速度指令信号ｃは逆転で
負の電圧信号となっているので、比較器21の出力信号2a
は“0"レベルである。このためアンド回路22の出力信号
2bも“0"レベルであるので、保護診断装置12の異常保護
信号ｈも“0"レベルである。このため開閉器16はオン、
開閉器17もオンを維持し、電磁ブレーキ６を作動させる
ことはない。これにより、電磁ブレーキ６の不要な作動
を回避する。

また、電動機４を逆転させ、操作端７を下降移動させ、
下限位置のリミットスイッチ２直前の位置で、瞬時に操
作端７を上昇移動させる場合の位置決め制御においても
同様である。

このようにして操作端７の位置決め制御を行うのである
が、操作端７が上下限位置に到達すると、操作端の位置
指令信号ａと実位置信号ｂの偏差値は小さく、電動機４
の回転速度は低くなっており、操作端７の移動を停止す
るための電磁ブレーキ６として要するブレーキ力は小さ
くて済み、そして、電磁ブレーキ６が作動状態にあると
き、この速度指令信号ｃを操作端７の逆方向又は一方向
への負又は正電圧とすることで、電磁ブレーキ６の作動
を解除することができるので、停止操作が確実になり、
また、ブレーキ機能の低下を防止することができる。さ
らに、電動機４を正転して、操作端７を上昇移動させ、
上限位置のリミットスイッチ１に達する直前の位置で、
瞬時に操作端７を下降移動させる場合、又は、電動機４
を逆転して、操作端７を下降移動させ、下限位置のリミ
ットスイッチ２に達する直前の位置で、瞬時に操作端７
を上昇移動させる場合の位置決め制御を行なうときは、
電動機４の回転力に伴う慣性によって、操作端７がリミ
ットスイッチ1,2に接触して、リミットスイッチ1,2が動
作してしまうが、速度指令信号ｃが逆方向又は一方向の
信号に反転しているため、電磁ブレーキの不要な作動を
防止することができる。この結果、ブレーキ操作の確実
性と信頼性を向上させることができる。

なお、第２図に示す保護診断装置12は、速度指令信号ｃ
によって操作端７を移動させようとする方向を判断して
いるが、第１図に示すように位置指令信号ａによっても
同様に判断できるのは明らかなことである。

第３図に、保護診断装置12の他の例の示す。

第３図は、電磁ブレーキが作動する機会を少なくするよ
うにした例で、上限位置におけるものだけを示してい
る。第３図において、第２図と同一記号のものは相当物
を示し、新たな付加物に添字Ａを付している。

第３図において、リミットスイッチ1Aは、操作端７の通
常制御範囲を越え、上限位置間に配置されており、ま
た、設定器21Aは設定値K₂が0.5Vになっている。

操作端７が通常制御範囲を越え、リミットスイッチ1Aに
接触すると、動作信号ｆ′が“1"レベルになる。このと
き、速度指令信号ｃも正電圧信号であり、比較器21Aの
出力信号2a′も“1"レベルになる。したがって、アンド
回路22Aの出力する電動機停止信号ｉが“1"レベルにな
る。信号ｉが“1"レベルになると、第１図の接点15がオ
フするので、速度制御装置8Bに与えられる速度指令信号
ｃが零となる。これによって、速度制御装置8Bは電動機
４の運転を停止する。

このように、操作端７が通常制御範囲を越えると、電動
機４の停止操作を行うようにしているので、操作端７が
上限位置に到達する機会を低減することが可能となる。
その結果、電磁ブレーキ６が作動する回数を低減するこ
とができる。

なお、第３図の保護診断装置12においても、操作端７が
上限位置に到達した場合には、第２図と同様に電磁ブレ
ーキ６の作動と解除が行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電磁ブレーキの
作動及びその解除を、操作端の位置指令信号と実位置信
号を比較して得られる速度指令信号を用いて実行するの
で操作端が制限位置に到達するときは、その偏差値は小
さく、電動機の回転速度は低くなっており、操作端の移
動を停止するための電磁ブレーキとして要するブレーキ
力は小さくて済み、そして、電磁ブレーキが作動状態に
あるとき、この速度指令信号を操作端の反転方向への移
動信号とするのみで、電磁ブレーキの作動を容易に解除
することができるので、停止操作が確実になり、また、
ブレーキ機能の低下を防止することができる。さらに、
操作端の位置決め制御を上下限位置のリミットスイッチ
に達する直前の位置で、瞬時に反転制御する場合は、電
動機の回転力に伴う慣性によって、操作端がリミットス
イッチに接触しても、速度指令信号が反転していること
により、電磁ブレーキの不要な作動を防止することがで
きる。この結果、ブレーキ操作の確実性と信頼性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す構成図、第２図、第
３図は、それぞれ保護診断装置の一例詳細図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐川公秀茨城県日立市幸町３丁目２番１号日立エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特公昭45−1982（ＪＰ，Ｂ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置制御される操作端を駆動する電動機
と、前記操作端の位置指令信号と実位置信号を比較して
得られる速度指令信号によって前記電動機を制御する制
御手段と、前記操作端が移動範囲の一方向又は逆方向の
限界位置に到達したことを検出して動作する位置検出器
と、前記操作端の移動を停止させる電磁ブレーキと、前
記位置検出器の位置信号と前記速度指令信号を入力する
論理回路を含み、前記一方向の位置検出器が動作したと
きに、前記操作端を前記一方向に移動させる前記速度指
令信号が出力していることによって、前記電磁ブレーキ
を作動させ、前記電磁ブレーキが作動状態にあるとき
に、前記操作端を逆方向に移動させる前記速度指令信号
が与えられたことによって、前記電磁ブレーキの作動を
解除する保護診断手段とを具備したことを特徴とする位
置決め制御装置。