JPH071465B2

JPH071465B2 - サ−ボモ−タの位置決め制御装置

Info

Publication number: JPH071465B2
Application number: JP22013686A
Authority: JP
Inventors: 成二戸田
Original assignee: Kyoto Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Kyoto Seisakusho Co Ltd
Priority date: 1986-09-17
Filing date: 1986-09-17
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2010-01-11
Also published as: JPS6373404A

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）産業上の利用分野この発明は、モータに連結された機械系の作動部を指定
された位置に早く，安定して移動させるための位置決め
制御を行うサーボモータの位置決め制御装置に関する。

（ｂ）従来の技術従来のサーボモータの位置決め制御装置の典型的なもの
として偏差カウンタ方式がある。第４図はこの偏差カウ
ンタ方式のブロック図を示している。CPU1において速度
パターンが形成されると、その速度パターンに応じた移
動指令パルスが偏差カウンタ２に出力される。偏差カウ
ンタ２はアップダウンカウンタで構成され、CPU1からの
移動指令パルスPiはUP端子に入力される。偏差カウンタ
２の計数値はD/A変換器３に出力され、ここで変換され
たアナログ量をサーボコントローラ４に出力する。サー
ボコントローラ４の出力はモータ５に導かれ、モータ５
の回転軸には回転速度を検出するタコジェネータ６およ
びモータ回転軸の回転量（モータの変位量）を検出する
パルスジェネレータが連結されている。タコジェネータ
６の出力はサーボコントローラに戻され、速度帰還が形
成されてサーボ系の安定化が図られている。パルスジェ
ネレータ７の出力P₀は偏差カウンタ２のdown端子に導か
れている。

上記の構成において、移動指令パルスが増加するに従い
偏差カウンタ２の計数値が増加していき、それに従って
速度指令が大きくなりモータ５の回転速度が上がるとと
もに、パルスジェネレータ７によってフィードバックさ
れる減算パルス（フィードバックパルス）の頻度も上が
り、指令パルス頻度とフィードバックパルス頻度がつり
合う状態で等速になる。CPU1から偏差カウンタ２に送ら
れる移動指令パルスの周期が長くなると入力パルス（加
算パルス）よりもフィードバックパルス（減算パルス）
の方が大きくなり、偏差カウンタ２の計数値が次第に少
なくなっていく。これによってモータ５の回転速度が低
下していき偏差カウンタ２の計数値が０になった時点で
モータが停止する。第５図下段はCPU1で設定される速度
パターンを示している。また同図上段はモータに連結さ
れている作動部が目標位置Ｐに到達するまでの変位を示
している。

（ｃ）発明が解決しようとする問題点従来の偏差カウンタ方式の制御装置では、位置に対する
フィードバック制御であるために遅れ量が本質的に存在
する。特に高速になる程この遅れ量が大きくなり、機械
要素間の位相遅れが無視できない程度に大きくなる問題
があった。

この発明の目的は上記の欠点を解消し、位置決めを高速
化する場合であっても機械要素間の位相遅れが非常に小
さいサーボモータの位置決め制御装置を提供することに
ある。

（ｄ）問題点を解決するための手段この発明は、入力される移動指令パルスを計数した移動
指令パルス数を出力するカウンタと、移動指令パルス数
に対応させてモータの回転速度を予め記憶し、前記カウ
ンタの出力を取り込んだ時にこの移動指令パルス数に対
応させて記憶しているモータの回転速度を出力する速度
データメモリと、移動指令パルス数に対応させて前記速
度データメモリに記憶している該当する回転速度でモー
タを回転させた時に変位させるモータの変位量を予め記
憶し、前記カウンタが出力した移動指令パルス数を取り
込んだ時にこの移動指令パルス数に対応させて記憶して
いるモータの変位量を出力する変位データメモリと、実
際のモータの変位量を検出する変位量検出手段と、前記
変位データメモリの出力と前記変位量検出手段で検出し
た実際のモータの変位量とを比較する比較手段と、前記
速度データメモリの出力を前記比較手段の比較結果で補
正する補正手段と、前記補正手段で補正した補正値をモ
ータに供給する手段とを備えてなることを特徴とする。

第１図はこの発明に係るサーボモータの位置決め制御装
置の構成図である。CPU1からは移動指令パルスｐおよび
移動速度データｖが出力される。移動指令パルスｐと移
動速度データｖは比例しており、ｖが大きくなればｐの
周期が短くなり、ｖが小さくなればｐの周期が長くな
る。移動速度データｖについては（ｇ）実施例で詳述す
る。移動指令パルスｐはカウンタ10に取り込まれ、その
パルス数を計数する。カウンタ10の出力は速度データメ
モリ11および変位データメモリ12のアドレスラインに出
力されている。即ちカウンタ10の計数値はアドレスとし
て速度データメモリ11および変位データメモリ12に出力
される。速度データメモリ11は、カウンタ10の計数値に
対応させてモータの回転速度を記憶している。すなわ
ち、縦軸をモータの速度、横軸をカウンタ10から入力さ
れる移動指令パルスの計数値とすると、例えば第１図の
速度データメモリ11内に図示した速度パターンが記憶さ
れる。変位データメモリ12は、カウンタ10の計数値に対
応させてモータの変位量を記憶している。すなわち、縦
軸をモータの変位量、横軸をカウンタ10から入力される
移動指令パルスの計数値とすると、例えば図１の変位デ
ータメモリ12内に図示した変位パターンが記憶される。
これらの速度データメモリ11、変位データメモリ12には
CPU1から予めデータが書き込まれる。速度データメモリ
11の出力はD/A変換器13でアナログ化され補正回路14に
出力される。D/A変換器13にはさらにCPU1から負荷全体
の移動速度データｖが入力する。D/A変換器13ではこの
移動速度データｖと速度データメモリ11からの出力であ
る速度データとを乗じる。移動速度データｖが大きい場
合にはD/A変換器13の出力も大きくなる。移動速度デー
タｖが小さい場合にはD/A変換器の出力も小さくなる。
補正回路14の出力はドライバ15に導かれ、ドライバ15に
よってモータ16が駆動される。モータ16の回転軸にはタ
コジェネータ17およびパルスジェネレータ18が取り付け
られている。タコジェネータ17の出力はドライバ15に加
えられパルスジェネレータ18の出力はカウンタ19に導か
れる。カウンタ19はパルスジェネレータ18から出力され
るパルス数を計数しその計数値をD/A変換器20でアナロ
グ化する。D/A変換器20の出力と前記変位データメモリ1
2のアナログ出力は比較器21にて比較される。この比較
器21では変位データメモリ12に記憶されている変位デー
タとD/A変換器20の出力である実際の変位量とを比較
し、その偏差を前記補正回路14に送る。補正回路14では
比較器21から送られてきた値をD/A変換器13の出力の補
正値として加え、その補正結果をドライバ15に対して出
力する。

（ｅ）作用以上の構成の制御装置では、まずCPU1から負荷全体の移
動速度データｖと移動指令パルスｐが送られると、カウ
ンタ10において移動指令パルスｐの計数を開始する。速
度データメモリ11と変位データメモリ12はカウンタ10の
計数値に対応した速度データおよび変位データをそれぞ
れD/A変換器13,22に対して出力する。

比較器21は変位データメモリ12から出力された変位デー
タとフィードバックされた実際の変位量とを比較し、そ
の偏差を補正回路14に補正値として与える。速度データ
メモリ11はカウンタ10の現在の計数値に対応する速度デ
ータをD/A変換器13を介して補正回路14に出力する。補
正回路14では速度データメモリ11の出力、すなわちモー
タ16の現在回転すべき速度を前記比較器21の出力値で補
正する。今、仮に位置の遅れが全くないとすると補正値
は０であり速度データメモリ11から出力される速度デー
タはそのまま（尚、負荷全体の移動速度データｖは理解
を容易にするためここでは１とする。）ドライバ15に出
力される。変位データメモリ12の出力とカウンタ19から
出力される実際の変位量との間に偏差があれば、即ち位
相遅れがあればその遅れ量が補正値として補正回路14に
加わる。補正回路14はその位相遅れが大きい場合にはプ
ラス方向に補正してドライバ15に出力される速度データ
が大きくなるようにする。速度データに対するこの補正
値の比率は具体的な装置によって変わってきます。この
ため、この補正値をどの程度の比率で加え合わせるか
は、装置毎に設定されるものになります。

以上の動作から、速度データメモリ11,D/A変換器13,補
正回路14,ドライバ15からなる制御系はフィードフォワ
ード制御となる。また変位データメモリ12,D/A変換器2
2,比較器21,カウンタ19,D/A変換器20はフィードバック
制御を行うことになる。即ちフィードバック制御は偏差
を利用して制御を行うために本質的に遅れ量が必ず存在
するが、フィードフォワード制御は遅れを本質的に必要
としない。このため位置決め制御を極めて高速に行うこ
とが可能になる。

尚、負荷全体の速度が変動するとCPU1からの移動速度デ
ータｖが変動するが、これによって補正回路14に出力さ
れる速度データの大きさも変わってくる。移動速度デー
タｖはカウンタ10に出力される移動指令パルスの周期に
比例している。すなわち、移動速度データｖが大きくな
れば移動指令パルスｐの周期が短くなり、移動速度デー
タｖが小さくなれば移動指令パルスの周期も長くなる。
従って、D/A変換器13ではその移動指令パルスの周期変
化率（移動速度データ変化率）を速度データメモリ11の
出力に乗じる。一方、移動速度データｖの変動すなわち
カウンタ10に出力される移動指令パルスの周期の移動は
そのままカウンタ10の計数値の変動として現れる。この
結果、負荷全体の速度が変動するとそれに応じて速度デ
ータメモリ11に記憶されているパターンが実質的に変化
することになり、又変位データメモリ12に記憶されてい
るパターンは横軸の長さが実質的に変化することにな
る。これによって目標値が固定している場合には、負荷
全体の速度が変わってもメモリ11,12の記憶状態を変え
ることなくCPU1から出力する移動速度データｖおよび移
動指令パルスｐの周期を変えるだけで制御できるように
なる。

（ｆ）発明の効果以上のようにこの発明によれば、カウンタの計数値に対
応するモータ速度を予め記憶する速度データメモリを設
け、このメモリの出力によってモータをフィードフォワ
ード制御するようにしているために、制御に偏差（遅れ
量）を必要とせず、さらに変位データメモリを設けてこ
のメモリの出力と実際の変位との偏差を上記速度メモリ
の出力の補正値としているため位置決め制御を正確に行
うことができる。即ちこの発明では位置偏差を小さくし
たまま高速に位置決めを行うことができる利点がある。

（ｇ）実施例第２図はこの発明の実施例である位置決め制御装置を用
いた包装装置の概略構成図を示している。

図において30は軸30aを中心に回転する回転体この周囲
に複数のマンドレル31が立設されている。各マンドレル
31には被包装物体32が支持されている。本実施例の包装
装置はこの被包装物体32の外面を透明な樹脂チューブで
自動に覆う動作をする。

樹脂チューブボックス33には帯状の樹脂チューブ34が集
積されていて、矢印Ｐ方向に搬送されていく。樹脂チュ
ーブ34はまず第１のローラ35a,35bで送り速度が制御さ
れ、さらにその下方に位置する第２のローラ36a,36bで
も送り速度の制御を受ける。第１ローラ35a,35bと第２
ローラ36a,36bの間には回転するカッタ37が配設されて
いる。このカッタ37は図のＱ点で樹脂チューブ34をカッ
トする。第１ローラ35a,35bの内ローラ35bが駆動ローラ
であり、第１のモータ38によって駆動される。また第２
ローラ36a,36bの内ローラ36bが駆動ローラを構成し、第
２のモータ39によって駆動される。

本実施例ではこの第１のモータ38及び第２のモータ39を
第１図に示す位置決め制御装置によってそれぞれ独立に
制御するようにしている。

前記第２ローラ36a,36bの下方には左右に搬送ベルト40,
41が配設されている。この搬送ベルト40,41はそれぞれ
４個のローラに掛けられており、図示しないモータによ
って矢印方向に駆動されている。尚この搬送ベルト40,4
1の搬送速度は上記回転板30を駆動する回転速度と同期
している。

前記第１ローラ35a,35bと第２ローラ36a,36bの間でカッ
タ37によって切断された樹脂チューブ34′は、搬送ベル
ト40,41によって下方に搬送されていく。搬送ベルト40,
41が掛けられているローラの内上方に位置する一対のロ
ーラ42a,42bと、その下方に位置する一対のローラ43a,4
3bとの間には第１の真空吸着部44a,44bが配設されてい
る。また上記一対のローラ43a,43bと更にその下方に位
置する一対のローラ45a,45b間には第２の真空吸着部46
a,46bが設けられている。これらの第１の真空吸着部44
a,44bおよび第２の真空吸着部46a,46bの作用によって、
カッタ37で切断された樹脂チューブ34′には徐々に開こ
うとする力が作用し、第２の真空吸着部46a,46bの位置
では図示するように底辺部が大きく開いた状態となる。
回転板30と搬送ベルト40,41は複数のマンドレル31のい
ずれか１つがローラ43a,43bの下方の位置に来た時、ち
ょうど樹脂チューブ34′の下方がマンドレル31の上方に
位置するように設定してある。このため第２の真空吸着
部46a,46bの作用によって下方がより広げられた円錐状
の真空チューブ34′はその下方に位置している被包装体
32の外面を自動的に覆う。

回転板30の回転軸30aおよび搬送ベルト40,41の搬送速度
は１つのモータによって駆動されているため、回転板30
の回転速度を遅くすると搬送ベルト40,41による搬送速
度も遅くなる。従って、搬送ベルト40,41による搬送速
度をどのような速度にしてもマンドレル31がローラ43a,
43bの丁度下方に位置した時、丁度その上方に樹脂チュ
ーブ34′の下部が位置するように制御することができ
る。

以上の構成の包装装置において、本実施例の位置決め制
御は第１のモータ38および第２のモータ39に対しておこ
なわれる。

第３図はモータ38,39の制御内容を説明するための図で
ある。

図に於いてv1の曲線は第１駆動ローラ35bの周速を表し
ている。v2は第２駆動ローラ36bの周速を表している。
またl1は第１ローラ35a,35bによって搬送される樹脂チ
ューブ34の移動量（変位量）を表し、l2は第２ローラ36
a,36bによって搬送される樹脂チューブ34の移動量（変
位量）を表している。第１の位置決め制御装置の速度デ
ータメモリには上記曲線v1をモータの回転軸の回転速度
に置き変えたものが記憶され、同じく第１の位置決め制
御装置の変位データメモリには上記曲線l1をモータの回
転軸の変位量に置き変えたものが記憶される。同様に第
２の位置決め制御装置の速度データメモリには上記曲線
v2をモータの回転軸の回転速度に置き変えたものが記憶
され、変位データメモリには上記曲線l2をモータの回転
軸の変位量に置き変えたものが記憶される。

第３図において駆動ローラ35b,36bの動作を説明する
と、まず上方から送られてきた樹脂チューブ34は第１駆
動ローラ35bによって速度v1により下方に搬送されてい
く。樹脂チューブ34の先端が第２ローラ36a,36bの接点
であるａ点に達すると点に於いて第１駆動ローラ35b
の周速と第２駆動ローラ36bの周速とが同じ大きさとな
る。この後カッタによってＱ点に於いて樹脂チューブ34
が切断され、切断された一定長さの樹脂チューブ34′が
形成される。

カッタによってＱ点において切断された樹脂チューブ3
4′は速度v2によって下方に搬送されていき、その先端
がローラ42a,42bの接点であるｂ点に達し時第２駆動ロ
ーラ36bの周速が搬送ベルト40,41による搬送速度と同じ
になるように設定される。第２駆動ローラ36bはこの時
が最高速度である。続いて次の樹脂チューブ34の先端が
第２ローラ36a,36bの接点であるａ点に達した時には再
び点でv1＝v2となるように速度制御される。

以上の動作を連続することによって、上方から搬送され
てくる樹脂チューブ34を連続的に切断して搬送ベルト4
0,41によって下方に送っていくことができる。第１駆動
ローラ35bおよび第２駆動ローラ36bの制御は図示するよ
うに間欠的に駆動されるわけであるが、その位置決め制
御を第１図に示す位置決め制御装置によって行っている
ため、全体の速度が高速であっても遅れを起こすことな
く正確に行うことができる。尚、包装装置全体の速度は
図示しないモータの回転速度を変えることによって行
う。このモータの回転速度を変えることにより回転板30
および搬送ベルト40,41の速度が変化し、更に第１図に
於いて説明したようにCPU1から出力される移動速度デー
タｖの大きさおよび移動指令パルスｐの周期が変化す
る。すなわち、CPU1は、上記した系全体の速度に基づい
て負荷全体の移動速度データｖおよび移動指令パルスｐ
の周期を変化させて出力する。したがって、速度データ
メモリ11の横軸および縦軸が、又変位データメモリ12の
横軸がスケール変換される。このようにすることによ
り、カウンタ10には、負荷全体の移動量に応じた計数値
が格納されることになる。よって、速度データメモリ11
および変位データメモリ12には、負荷全体の移動量に応
じた速度パターンと変位パターンを記憶させるこができ
る。このような動作によって系全体の速度がどのような
大きさに設定されても樹脂チューブの搬送制御を正確に
行うことが可能になる。

尚、第１図に示す構成において、カウンタ10の出力を速
度データメモリ11および変位データメモリ12のアドレス
ラインに乗せるようにしたが、このようにすると構成が
簡単になる利点ある。またCPU1からカウンタ10に対して
出力する移動指令パルスは従来と異なり等間隔パルスで
も全く問題がない。このパルスに係る位置決め制御装置
では、カウンタ10が従来のような偏差カウンタを構成す
るものではなく純粋に入力パルスを計数するだけの働き
をするからである。従って、CPU1での制御が極めて容易
になる利点がある。更に系全体の速度が変化した場合、
速度データメモリ11の縦軸をスケール変換する方法とし
てCPU1からの移動速度データｖをD/A変換器13に入力
し、ここで速度データメモリ11からの出力の変換（乗算
によって）を行うようにしたが、このようにすることに
よって簡単にスケール変換できるという利点がある。も
ちろん速度データメモリ11の記憶内容を変換する必要は
ない。更に速度パターンと変位パターンをそれぞれ速度
データメモリおよび変位データメモリに記憶しているた
めに、この記憶パターンを変えるだけで種々の装置に容
易に対応できる利点がある。

本実施例では位置決め制御装置を包装装置に適用した例
が示したが、もちろんNC装置や他の機械装置にも適用す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るサーボモータの位置決め制御装
置の構成を示す図である。第２図はこの発明に係る位置
決め制御装置の適用例である包装装置の概略構成図を示
し、第３図はその要部の動作を説明するための図であ
る。また第４図は従来の偏差カウンタ方式の位置決め制
御装置のブロック図、第５図はその動作を説明するため
の図である。 10……カウンタ、 11……速度データメモリ、 12……変位データメモリ、 16……モータ、 17……タコジェネータ、 18……パルスジェネレータ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力される移動指令パルスを計数した移動
指令パルス数を出力するカウンタと、移動指令パルス数
に対応させてモータの回転速度を予め記憶し、前記カウ
ンタの出力を取り込んだ時にこの移動指令パルス数に対
応させて記憶しているモータの回転速度を出力する速度
データメモリと、移動指令パルス数に対応させて前記速
度データメモリに記憶している回転速度でモータを回転
させた時に変位させるモータの変位量を予め記憶し、前
記カウンタが出力した移動指令パルス数を取り込んだ時
にこの移動指令パルス数に対応させて記憶しているモー
タの変位量を出力する変位データメモリと、実際のモー
タの変位量を検出する変位量検出手段と、前記変位デー
タメモリの出力と前記変位量検出手段で検出した実際の
モータの変位量とを比較する比較手段と、前記速度デー
タメモリの出力を前記比較手段の比較結果で補正する補
正手段と、前記補正手段で補正した補正値をモータに供
給する手段とを備えてなるサーボモータの位置決め制御
装置。
【請求項２】前記移動指令パルスが等間隔パルスである
特許請求の範囲第１項記載のサーボモータの位置決め制
御装置。
【請求項３】前記速度データメモリの出力を、前記移動
指令パルスの周期変化率だけ乗じた値に設定する特許請
求の範囲第１項または第２項記載のサーボモータの位置
決め制御装置。
【請求項４】前記変位量検出手段は、パルスジェネレー
タである特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記
載するサーボモータの位置決め制御装置。
【請求項５】前記比較手段は、変位データメモリの出力
値と前記パルスジェネレータから出力されたパルスの計
数値との偏差を検出する手段である特許請求の範囲第４
項記載のサーボモータの位置決め制御装置。
【請求項６】変位データメモリ及び速度データメモリの
アドレスラインにカウンタの計数値が出力される特許請
求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載するサーボモ
ータの位置決め制御装置。