JPS5829527B2 - 位置決め方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は数値制御装置によって両方向制御されるサーボ
モータを駆動源とする工作機械の刃物台のような走行又
は回転するものを制御対象とする位置決め方法に関する
ものである。

数値制御による位置決め制御に於て、制御対象を迅速且
つ正確に位置決めするには、制御対象の移動速度を高め
る一方、減速して停止する時間を短かくすればよいとこ
ろから、駆動モータを大型化したり、サーボモータの減
速に両方向制御法を導入したりしているが、一方では高
速移動に際して生じる慣性に耐えるように機械側の剛性
を高くする必要がある。

ところが実際には高速移動をする制御対象を急速に減速
停止させるような位置決めをすると制御対象や機械に歪
を生じて、実用上無祝できない問題の起ることが多い。

例えば、数値制御法により駆動される高速ターレットパ
ンチプレスで板金に連続的に穴明は加工を施す場合、制
御対象が高速移動から急減速、停止の動作を繰返される
ので、その間の動作によって制御対象に生じた歪が復元
しないままプレスされて、結局機械は高速位置決めのた
めの動作をしていても、穴明は加工精度が低下し、位置
決め精度の低い場合の穴明は加工と同等の結果しか得る
ことができないという欠点があるのである。

また、旋盤の刃物台の早送り等に於て、迅速な位置決め
を行なうには、刃物台を高速度で送り急減速させてやれ
ばよい訳であるが、かかる動作には先に述べたように慣
性による歪によって精確な位置決めが困難になるという
難点があり、この難点を避けるため、従来公知の減速方
法による位置決めをしたのでは迅速な位置決めができな
いのである。

本発明は上記のように特に高速で移動するものの位置決
めに際し、急減速をしつつその減速時に生じる歪を除去
して、迅速且つ正確な位置決めをする方法を提供するこ
とを目的として考えられたもので、その方法は、両方向
制御のサーボモータの−の方向の回転によって適宜速度
で目標点に向って移動されている制御対象を、前記目標
点の手前で前記サーボモータに逆方向回転エネルギを供
給して減速させることにより、一定の加速度で減速移動
させた後、所定の指令移動速度で目標点に向って移動せ
てめる位置決め方法に於て、前記制御対象の減速走行時
、その減速終期にひきつづいて移動対象を逆方行に微小
時間移動させるようにしておき、該移動対象の移動方向
の逆転を検出したら直ちに前記制御対象を次の指令移動
速度で目標点に向って移動せしめるエネルギを前記モー
タに供給することを特徴とするものである。

次に本発明方法を実施する場合の一例を説明する０ １は本発明方法によって制御されるべき制御対象、２は
該制御対象を往復動させる両方向制御の直流サーボモー
タ、３は前記制御対象の走行量Ｌ１走行速度■或は走行
方向子、−などを指令する数値制御装置、４はこの装置
３の中で、制御対象１の走行速度、スローアップ指令な
どを出力する速度指令回路、５は前記指令回路４からの
出力を受けてモータ２の回転速度を設定する速度設定器
で、モータの駆動信号を供給するサーボアンプの中に形
成されている。

６は前記制御対象１の走行方向、走行量などに応じたパ
ルス信号を出力する測長器で、この測長器６から検出さ
れるパルスは前記数値制御装置３にフィードバックされ
、制御対象１のための各種指令信号と比較される被比較
信号として取扱われ、制御対象１はクローズトループ方
式の数値制御によってその作動が制御されるようになっ
ている。

従って、制御対象１の走行速度■と走行距離りが予めわ
かれば、制御対象１を減速させ始めルヘき点（原点から
の距離）ｅｌ並びに減速時の加速度を予め算出すること
ができるので、ここでは速度指令回路４から指令走行速
度■及び減速開始点１１などの数値に基づいて減速時の
加速度ａを設定するための加速度設定回路７が設けられ
る。

この加速度設定回路７の出力は機械側の特性に応じて加
速度値に固有の係数を調整する調整回路８を経て、指令
加速度値をプリセットする加速度設定カウンタ９に人力
し、該カウンタ９で適宜の単位時間Ｔ当りに制御対象１
が走行すべき距離を表わすパルスを指令加速度ａとして
計数するようになっている。

一方、測長器６から出力されるパルス信号は加速度検出
器１０及び方向判別回路１１にも供給される。

即ち、加速度検出器１０は、ある時刻ｔ１からｔ２まで
の適宜単位時間Ｔの間に制御対象１が減速され乍ら走行
した際に測長器６から供給されるパルスを計数する前速
度カウンタ１０ａと、前記一定時間Ｔの経過後の時刻ｔ
２からｔ３までの時間Ｔの間に制御対象１が減速され乍
ら走行する際、測長器６から供給されるパルスを計数す
る現速度カウンタ１０ｂと、両カウンタ１０ａ、１０ｂ
の計数値ａ１．ａ２を比較演算し、ａ １− ａ ２
＝ ａ ’のパルスを出力する演算カウンタ１０ｃとか
ら構成されており、また方向判別回路１１には減算カウ
ンタが用いられ、制御対象１の減速され始める点（原点
からの距離）／ｈと、一定の加速度で減速されて走行す
る制御対象１が目標点の手前側又は向う側に到達して速
度が零になる点（原点からの距離）ｅ２とを予めプリセ
ットしておき、このプリセット値から測長器６からのパ
ルスを減算し減算値が零になった時に後述する比較回路
１２のオン、オフ信号を出力するようになっている。

１２は前記指令加速度値設定カウンタ９からの出力と加
速度検出器１０の演算カウンタ１０ｃからの出力を受け
ると共に、方向判別回路１１からのオン、オフ信号によ
って、前記カウンタ９と同カウンク１０ｃとからの人力
を比較演算し、この演算結果に基づいた信号を速度設定
器５に供給する比較回路で、制御対象１が指令加速度値
で減速されているか否かを監視し、制御対象１の減速時
の加速度を一定に保持するために速度設定器５の出力を
制御する。

１３は前記方向判別回路１１からオフ信号が出力される
時オンされて作動するタイマー回路で、制御対象１が減
速時一定の加速度に保持されたまま走行を続けると、駆
動源は両方向制御モータであるから、制御対象１の走行
速度が零になってモータ２が逆転し始め、当該対象１は
走行して来た方向とは逆の方向に走行し始めるので、こ
の逆走行の時間Ａｔを制御するためのものである。

従って、このタイマー回路１３は制御対象１が走行して
来た方向とは逆方向に適宜の微小量走行すること確保す
ると共に、時間Ｊｔが経過すれば、最終速度指令回路１
４にその作動信号を出力するようになっている。

而して、最終速度指令回路１４は制御対象１が目標点の
直前で走行する速度を速度設定器５に指令するもので、
上記で微小時間逆方向に走行された制御対象１はこの速
度で目標点に向は走行され、数値制御装置３からの指令
で減速停止されるようになっている。

１５はモータ２の回転軸に装設したタコジェネレータで
、モータ２が速度設定器５を含むサーボアンフニよって
回転制御されている際にその出力がフィードバックされ
、モータ２の回転状態を制御するために利用される。

尚、以上に於て、測長器６或はタコジェネレータ１５の
代わりに、モータ２の回転軸にレゾルバ或はエンコーダ
のように回転当りのパルスを出力する装置（図示せず）
を設けることもできる。

以上により本発明方法を実施するための制御系の→りを
構成するので、これにより実際に制御対象１を成る距離
の目標点へ走行させる場合の例を説明する。

いま、制御対象１が目標点までの走行距離りを原点から
６００ｙｔｍ、走行速度■を３００ ｙｙｍ、Ａｅｃ１
減速開始点ｅ１は原点から５００藺などの指令値により
走行するように数値制御装置３に指令値が設定されてい
るものとする。

この場合、制御対象１が減速され始めてから目標点に到
達するまでの距離はｉｏｏｍであるから、従来の位置決
め方法ではこの区間内で単に走行速共を３００ｙｙｍ
／ｓｅｃからＯｙｔｍ／ｓｅｃに降下させてやればよか
ったが、本発明では目標点の手前又は向う側で走行方向
を反転させ、それまでの減速時の走行により生じていた
制御対象１による慣性を無くすために、走行方向の反転
すべき点ｅ２を目標点の手前１０聰（原点から５９０ｍ
）の点に設定する。

この点は方向判別回路１１の減算カウンタに原点からの
距離５９０Ｒに相当するパルスでプリセットされる。

尚、減速開始点（原点から５００８） １１も該減算カ
ウンタにプリセットされる。

一方、本発明方法による減速区間は上記により９０Ｍで
あるから、この間で３００ｗｔｔ／ ｓｅｃで走行して
いる制御対象１の走行を加速度を一定に保って減速する
には、適宜の単位時間Ｔ当りに制御対象１の減速走行時
に測長器６から供給されるパルスが一定の比率で減少す
るように制御対象１の加速度を制御すればよい。

即ち、成る単位時間Ｔに測長器６から供給されるパルス
と次の単位時間Ｔに測長器６から供給されるパルスの差
が一定であるようにすれば良いのである。

そこで、加速度設定回路７には指令速度３００７１ｇ１
／ＳｅＣと減速区間９０７１ｇｌ１を表わすパルスを入
力して、制御対象１の減速走行の際に単位時間Ｔ当りに
測長器６から供給されるべきパルスの差を算出し、その
値が指令加速度としてその設定カウンタ９に設定される
。

ここでは、減速時間即ち走行方向が反転するまでの時間
を３秒、走行距離１７１ｇ１１当りのパルスを１００に
とれば、前記減速時の加速度ａは単位時間Ｔ＝１秒当り
１０００のパルスで前記設定カウンタ９にプリセットさ
れる。

実際には、加速度設定回路７で算出された加速度は、加
速度値の調整回路８で制御対象１の質量や大きさ等の諸
条件に基づいて適宜の許容範囲が与えられる。

例えば、設定回路７で毎秒１ｏｏｏパルスの値が得られ
ても、この回路８で許容される誤差ノハルスが前記１０
００パルスに加減されるのである。

而して、このように設定する加速度値に幅があっても一
定の範囲内であれば、本発明の加速度を一定に保持し乍
ら減速し、慣性による歪を押える趣旨は損なわれること
はないからであるが、ここでは以下の説明を明確にする
ため設定回路７で得られた加速度値を表わすパルスは許
容誤差を設定されることなく設定カウンタ９にそのまま
プリセットされるものとする。

他方、制御対象１が数値制御装置３の指令によって走行
し減速開始点１１に到達して減速指令に基づき減速走行
に入ると、方向判別回路１１に入力している測長器６か
らのパルスは５００′ＩＩｇＩｌ相当分であるから、該
回路１１から比較回路１２のオン信号が出力されて比較
回路１２が作動状態になると共に、該回路１２には先の
設定カウンタ９にプリセットした加速度値を表わす指令
パルスａと、加速度検出回路１０からの現在加速度を表
わすパルスとが人力する。

即ち、加速度検出器１０は、制御対象１が減速され始め
て１秒間に走行した距離に相当するパルスをａｌとして
前速度カウンタ１０ａで計数し、その直後の１秒間に走
行する距離に相当したパルスをａ２として現速度カウン
タ１０ｂで計数して、演算カウンタ１０ｃによる両針数
値の差をａ′として比較回路１２に出力するようになっ
ており、比較回路１２は、そこに人力して来る２種のパ
ルスａ 、 ａ’を比較しその大小の差に基づいた信号
を速度設定器１０を含むサーボアンプに供給するように
なっているのである。

このようにして制御対象１の減速時の加速度が一定に保
持制御され乍ら、当該対象は徐々に減速され走行方向の
反転すべき点（原点から５９０７１ｍ）に到ると、方向
判別回路１１の減算カウンタの内容がゼロになって比較
回路１２のオフ信号を出力すると共に、タイマー回路１
３に作動信号を出力する。

即ち、両方向制御モータ２は前記加速度一定の減速回転
を前記タイマー回路１３にセットした微小時間Ａｔ保持
されるので、制御対象１の速度が零になってモータ２が
反転し始め制御対象１は微小時間Ａｔそれまで走行して
来た方向とは逆方向に走行するが、当該微小時間、ｄｉ
が過ぎると、最終速度指令回路１４の指令が速度設定器
５を含むサーボアンプに供給されるので、モータ２は最
終走行速度で回転されて制御対象１を目標点に到達せし
め、停止されるのである。

このように、適宜の速度で走行される制御対象を減速し
て停止させる位置決めに於て、減速時の加速度を一定に
保持するのは、高速走行の際の急減速によって生じる機
械の歪を小さく押えるためであり、また目標点の手前又
は向う側で減速時の走行方向を反転させるのは、機械に
生じている慣性による歪を瞬時に復元せしめるためのも
のである。

本発明方法は、上述のような制御を経てから制御対象を
最終走行速度で目標点まで送り停止させるので、高速走
行する制御対象の位置決めを機械に無視させることなく
然も迅速且つ高精度で行なうことができるのみならず、
急減速のために必要であった大型の両方向制御モータも
比較的小型のものにでき、更に、機械の剛性をそれに見
合ったものにづきるなどの効果を奏するものである。

尚、以上の実施例は測長器６から供給されるパルスに基
づいて説明したが、本発明方法の実施に当っては前記測
長器６の代わりにエンコーダやレゾルバのようなパルス
供給装置を用いても可能である。

而して、エンコーダやレゾルバを用いる場合には、指令
値を表わすパルスもこれらと同じ単位であること勿論で
ある。

また本発明方法では、制御対象を減速して走行方向を反
転させる点を目標点の向う側に設定してもよい。

例えばターレットパンチプレスのような機械では、最終
停止位置の精度を確保できれば、走行（回転）時の経過
は問題にならないからである。

更に、本発明方法の実施に際しては、制御対象を減速開
始点の手前から減速させ始め、その後減速時の加速度を
一定に保持するように制御して、減速開始時のオーバシ
ュート変動を防止するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための制御系統図、第２
図は本発明方法により制御される制御対象の走行軌跡を
表わす図である。 １・・・・・・制御対象、２・・・・・・両方向制御モ
ータ、３・・・・・・数値制御装置、４・・・・・・速
度指令回路、５・・・・・・速度設定器、６・・・・・
・測長器、７・・・・・・加速度設定回路、８・・・・
・・調整回路、９・・・・・・加速度設定カウンタ、１
０・・・・・・加速度検出器、１１・・・・・・方向判
別回路、１２・・・・・・比較回路、１３・・・・・・
タイマー回路、１４・・・・・・最終速度指令回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 両方向制御のサーボモータの−の方向の回転によっ
   て適宜速度で目標点に向って移動されている制御対象を
   前記目標点の手前で前記サーボモータに逆方向回転エネ
   ルギを供給して減速させることにより、一定の加速度で
   減速移動させた後、所定の指令移動速度で目標点に向っ
   て移動せしめる位置決め方法に於て、前記制御対象の減
   速移動時その減速終期に引きつづき該制御対象を逆方向
   に微小時間移動させるようにしておき、該制御対象の移
   動方向の逆転を検出したら直ちに前記制御対象を次の指
   令移動速度で目標点に向って移動せしめるエネルギを前
   記モータに供給することを特徴とする位置決め方法。