JPS58501248A - 位置ぎめ装置に対する適応形パルス式電動機制御装置 - Google Patents

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】 位置ぎめ装置に対する適応形 パルス式電動機制御装置 発明の背景 この発明は装置を所望の位置まで動かす電動機を制御する適応形パルス駆動装置 に関する。この発明は、精密な位置の制御を希望する場合に何時でも有用であυ 、最終位置に常に同じ方向から接近することを要求される場合、％ＫＪ用である 。こういう条件は親ねじの回転を測定することによって位置情報を取出す装置に みられることでめる。これは、駆動機構の弛みが測定誤差に通ずる慣れがあるか らである。

１９７９年７月３１日に出願された発明の名称「位置ぎめ装置に対するディジタ ル電動機制御装置」と云うスイー二他の米国特許出願通し番号票６２．４１６号 には、目的位置に一方向から接近するという問題を解決する上で、重要な前進を もたらし九制御装置並びに方法が記載されている。この米国特許出願の装置蝶、 目的地に達するまで、目的地までの残シの距離の熾数を反復的に往復動する方法 を用いる。この装置は非常に艮い結果をもたらすことを実証したが、１９８０年 ７月２９日に出願された発明の名称「位置ぎめ装置に対する適応形パルス式電動 機制御装置」と云うスイー特表昭５８−５０１２４８　＜８） 二の米国特許出願通し番号票１７３．２７４号に記載され良別の方法により、更 によい精度を達成し得ることが判った。

米国特許出願通し番号票１７３．２７４号には１幅が変化する一連の短いパルス を電動機に送ることによシ、目的地に対する最後の接近を行なう方法が記載され ている。予定の幅（持続時間）を持つ初期パルスを電動機に送った後、短い遅延 時間をおく。その後、駆動される要素の位置を前の位置又は「目標」位置と比較 する。駆動される要素が目標位置を通越していなければ、電動機パルスの幅は予 定の増分だけ増加する。そして一層長いパルスを使って電動機を付勢する。この 手順を繰返し、駆動される要素が目標位置を通越すまで、パルス幅を徐々に増加 する。この方法が旧式機械に対する部分改造として取付けられた工業用ギロチン 形カッタに対するディジタル形位置ぎめ装置に用いられ九。

その適応形の性格により、甚だしい機械的な欠陥のある機械でも、例外的な位置 ぎめの精度を達成することが出来る。

今述べた装置は非常に有効で正確であるが、この出願に記載する装置を使うこと により、更に利□”点が得られる。

電動機をオンに転じた？Ｉｋ％持続時間が可変のパルス幅を使うこと、即ち可変 の長さの遅延時間を使う仁とは、多軸形制御装置に用いる時、欠陥がある。こう いう装置は、独立に目的位置に接近しり＼ある軸線の間で、中央処理装置を「時 分割」で利用することによって、構成されるのが普通である。１つの軸が不定期 間の間処理装置を独占し、その間別の軸が高速で接近しているとすると、後に述 べた方の軸がその標的をオーバシュートする慣れが起き、２つ又は更に多くの軸 が最終的な適応形接近過程にあって、夫々がそのノくルス・オン運蔦時間を他の パルス・オフ遅蔦時間に追加するとすると、別の摩擦が起り得る。各々の軸に対 するノ（ルス幅は、「デユーティ・サイクル」即ち、全体又はオン時間にオフ時 間を加えたものに対するオン時間の比を変更せずに、制限なしに増加することが 出来る。

米国特許出願通し番号票１７３．２７４号の装置は、時分割が出来る様に設計し 直すことが出来るが、その変更は複雑で費用がか＼る。

この米国特許出願の装置の別の欠点は、高速の移動に蝶、電動機に対して大きい 直流電圧を供給し、遅い移動には低い直流電圧を供給すると云う、電動機駆動回 路の２重電圧の設計によって、変化する）（ルス幅を使う方法に加わる拘束でめ る。

更に、この発明の制御装置韮びに方法は、従来の装置よりも一層正確であること が実証されると共に、目的位置に接近するのが一層高速であることが実証され友 。これは、パルス駆動区域が残る距離に基づいて「粗」及び「微細」の適応形応 答をし、駆動される要素の「滑シによる戻シ」が一層有効に打ち消されるからで ある。

この発明の装置の別の利点は、駆動される要素の相異なる位置で起り得る摩擦の 違いに対する適応能力が一層大きいことである。云い換えれば、各々の）（ルス ・サイクル中の成る点で動きが起ることが一層確実になる。

発明の要約 この発明は、予定の電動機「オン」期間の間、加えられるエネルギを変える同期 パルス駆動装置である。

云い換えれば、各サイクルの電動機「オン」部分は予定の時間の「窓」又は期間 であプ、各サイクルの電動機「オフｊ部分も予定の期間である。２つの期間は作 動する機械のｓ鶏に応じた比を持つ。「オン」の窓の中で、最終的な接近の間、 駆動されるｇｋ累を動かす為にし軽く突つく」方式を使う。この為、１つの「オ ン」の窓の期間の間は、少ない量のエネルギを与え、前向きの動きが検出される まで、相次ぐ各々の「オン」の窓の間、エネルギ量を徐々に増加する。この後、 サイクルは、少ないエネルギ量（これはオーバシュートが起らない様に選ばれた 僅を持つ）で再び開始される。

この為１作動期間（「オン」のｊｌ）の持続時間は一定であるが、「オン」の窓 の中で駆動エネルギを変える。この変更は、電動機のデユーティ・サイクルを変 えることによって行なうのが好ましい。デユーティ・サイクルを変える好ましい 方法は、電動機駆動パルスの幅を変えて、「オン」の窓の中で、オン時間とオフ 時間との比を変えることである。目的地への最終的な接近では、窓の中の電動機 駆動パルスは低いデユーティ・サイクルで開始し、前向きの動きが検出されるま で、デユーティ・サイクルを「オン」の窓部に増分的に増加し、動きが検出され た後、この順序を繰返す。

図面の簡単な説明 第１園は多軸形様械に対する制御装置を示す略図である。

第２図は第１図の装置の１つの軸に対する制御回路を示す回路図である。

第３図はマイクロプロセツサの制御による位置ぎめ装置の最終段の動作を要約し たフローチャート又は論理図である。

Ｂ４図は装置の駆動パルスの順序釜びに持続時間を示すパルス線図である。

好ましい実施例の詳しい説明 第１図は装置全体を示しており、これ紘マイクロコンピュータで制御することが 好ましい。中央処理装置（ＣＰＵ）　１２が、事象の所望の順序を発生する様に プログラムされていて、母線１４（ξれはデータ、アドレス及び制御信号を含む ）を介して、読出専用（又はプ■ダラム）記憶装置１６、読出／書込み記憶装置 １８、纂ｌの輪に対するインターフェイス／制御装置２Ｇ。

及びＢ２の軸に対するインターフェイス／制御装置２２と電気的な連絡が出来る 様になっている。ＣＰＵ１２ｔｉ母＠２４によって牟−ボード２ｓ及び表示装置 ２８にも接続されている。読出／書込み記憶装置がプログラム変数と位置の順序 を貯蔵している。中−〆−ドは目的位置を入力する為に使われる。ＣＰＵ　１２ のクロックで使う基本量波数は、水晶３０によって設定することが出来る。

装置の各軸は電動機速度を制御する可変デユーティ・す゛イクル回路と、方向差 θに回生制動を制御する２つの信号入力とを持っている。。ｔＪｘ１図では、　 ＣＰＵ　１２からＩＩＩの軸及び第２の軸に対する２つの信号入力は導線Ａ２及 びＢ２である。ＣＰＵからこれらの線に出る信号入力が、最終的な接近段階の間 のオンの窓の期間とオフの期間との比を設定する。

第２図は装置の各軸に対する制御回路の回路−である。最終結果は％３２に概略 的に示した被動要素の制御された動きと目的地への精密な位置ぎめを行なうこと である。このＩＩＪ累は、精密な位置ぎめを必要とする数多くの要素の何であっ てもよい。この発明の用途の中には、カメラのレンズ避びにフィルム平面の位置 ぎめ、歩進して繰返す機械のチェースの位置ぎめ、又はドリル盤又はフライス盤 のテーブルの位置ぎめがある。

この発明は多軸形装置に特に有用であるが、ｌ軸形装置にも使うことが出来る。

大抵の用途は、１つの方向にのみ、目的地に最終的に接近すること又は「定着す ること」が有利であるが、歩道して繰返す機械で望まれる様に、両方の方向から 最終的な接近をすることも十分実際に起夛得る。

一般的に被動要素３２を親ねじ３４によって動かすのが便利であると考えられる 。この親ねじは、ギヤｅベルト３８によって親ねじに作動的に接続された電動機 によって回転させることが出来る。勿論、この代シに他のいろいろな駆動装置を 使うことが出来る。電力以外のもので駆動されるモータを使うことも可能である 。然し、電動機、特に永久磁石形直流電動機が好ましい。

被動要素の位置を軸符号化器４０（好ましくは増分形符号化器）によって感知し 、制御回路に帰還するのが便利である。軸符号化器は、ギヤ・ベルト４２によっ て親ねじ３４に作動的に接続することが出来る。軸符号化器４０からの位置信号 が＠４４．４８を介して位置復号回路４８に伝えられ、これが被動要素３２の位 置を表わすカウントを累算する。この復号回路が母１１１４を介してＣＰＵ　１ ２と連絡する。

前に述べた様に、この装置の各軸の制御部分の基本的な考えは、←）オン時間と オフ時間の予定の時間比と、←）オン時間の間エネルギを変える手段との組合せ である。このエネルギの変更が、定着運動の最終段階で使われて、徐々に強まる 「軽くつくｊカを発生し、これは前向きの動きが検出される度に、その後手さい エネルギから一層大きいエネルギへそのサイクルを開始する。

オン時間の期間又は「窓」内でのエネルギの変化は、種々の方法で達成し得る。

こ＼で説明する好ましい方式は、相次ぐオンの窓の一定の周期の間、オン及びオ フ・パルスのパルス幅を変えることにより、デユーティ・サイクルを変えるもの である。（オンの窓の時間は一定であるから、オン・パルス幅を増加することは 、オフーパ、ルス幅を減少することを伴い、逆も真であも）オンの窓の期間の間 の実効エネルギを変える為にデユーティ・サイクルを変える代夛に、成るオンの 急から次のオンの窓へと、電圧レベルを変えてもよい。然し、この様な方式は一 層複雑であって、精密に制御するのが一層困離になる。更に、オンの窓の期間内 にデユーティ・サイクルを変えるこの他の方法、例えばパルス周波数の変更も利 用することが出来る。然し、この様な方式はコスト効果が少なく、こ＼で説明す る装置よりも一層多くの部品を必要とする。

オンの窓の期間の間、パルスの幅を変えることによってデユーティ・サイクルを 変えることは、こ＼で説明する以外の方法でも達成し得るが、以下説明する構成 が非常に満足に作用した。

装置の制御部分かＣＰＵ　１２がらの４本の制ａｍを含む。前に述ベア’ｈｌ［ Ａ及びＢの他に、リセットｓｓｏ及びクロック線５２が必要である。リセットｓ ｓｏが計数器及び７リクブフロツプ５４Ｋｍｌ続される。計数器Ｆｉ２つの４ビ ット計数器５６．５８を組合せて得られる８ビツト計数器であり、各々の計数器 が母４９１４を介してＣＰＵ　１２と連絡する。リセット＠ＳＯが各々の計数器 ５８．５８のプリセット付能入′力韮びにクリップフロップ５４のリセット信号 に接続される。クロック線５２が各々の計数器５６．５８のり１７２人力に接続 される。計数器５６の桁上げ入力を接地し、計数ａＳＳの桁上げ出力を計数１Ｗ ５８の桁上げ入力に接続する。

方向制御線入及びＢが夫々アンド−ゲート＠０，１１２に接続される。８ビツト 計数器の桁よけ出力が−６４を介してオア命ゲート６日に入力される。このゲー トの出力が線６８によってクリップ７ｗツブ５４のクロック入力ＩＣ＊続される 。クリップ７０ツブ５４のＱ出力がデータＣＤ）入力に結合される。フリップフ ロップ５４のＱ出力が＠ＴＧを介してアンド争ゲート６８゜６２に入力されると 共に、オア・ゲート６６にも入力される。２つのアンド・ゲート６０．６２が適 当な電動機駆動回路を介して、電動機３６に対する制御信号を供給する。電動機 駆動回路線機の真理表に従って勤Ｂ−１逆方向　制　動 第２図に示す様に、電動機３６は、ダーリントン回路Ｔ４を介して２４Ｖが導＄ ９７２に供給され、ダーリントン回路Ｔ８を介して導線１６が大地＆Ｃ接続され る場合、順方向に回転する。導ｌ１１１８がダーリントン回路８０から２４Ｖを 受取り、導ａＴ２がダーリントン回路８２を介して大地に接続される時、電動機 は逆方向に回転する。両方の導線がダーリントン回路７８゜８２を介して大地に 短絡される時、回生制動が行なわれる。全てのダーリントン回路がオフであれば 、電動機は一オフ状態にある。

トランジスタ８４乃至１０２がアンド−ゲート６０゜６２とダーリントン回路の イノターフェイスになる。

ム＝１．８−０で、フリップフロップ５４のＱ出力が１である場合を考える。ア ンド・ゲート６Ｇの出力が１であり、トランジスタ８４をオフに転じ、これによ ってトランジスタａｓ、ｓｓをオフに転する。トランジスタ８６をオフに転する と、トランジスタ９０が作動され、これによってダーリントン回路１８がオフに 転じ、電動機導＠Ｔ６が大地に接続される。トランジスタ９０がトランジスタ９ ２をもオンに転する。アンド・ゲート６２の出力がゼロでめシ、従ってトラ７ジ スタＳ４がオフであって、トランジスタｓｓ、ｓｓをオンにし、トランジスタ１ ００，１０２及びダーリントン回路８２をオフにする。両方のトランジスタ１１ ２゜９８がオンであるから、ダーリントン回路１４がオンに転じ、直流２４Ｖを 電動機導＠７２に供給し、こうして電動機３６を順方向に回転させる。

この回路の対称性から、ｓ＝ｉ及びＡ＝０である時、ダーリント／回路８０．８ ２がオンに転じ、電動機が逆方向に回転することが理解されよう。

＠Ａ及びＢの状態の関数としてトランジスタの状態を下の表に示す。

８４オフ　８４オフ　９４オフ　ｓ４オン８６オン　８６オフ　９６オン　９Ｂ オフ８８オン　８８オフ　９８オン　９８オフ９０オフ　９０オン　１００オフ 　１００オ／９２オフ　９２オン　１０２オフ　１０２オン１８オフ　７８オン 　８２オフ　８２オン１０２及び８８がオン（Ａ＝ｏ　、　Ｂ＝１　）であれば 、ダーリントン回路８０がオンで４，９，９２及びｓ８がオン（Ａ＝１　、８＝ ０　）であれば、ダーリントン回路Ｔ４がオンである。

電動＠ＳＳの動きを制御するのにこの他の電子回路を用いてもよいが、こ＼に示 した回路は、２４ボルトの範囲内で動作する１馬力未満の電動機にとって特に簡 単でコスト効果があって頑丈である。

オンの窓の期間中に印加されるエネルギ量を決定する回路も、いろいろな選択が ある。こ−に示した構成は比較的コスト効果があると考えられる。央験装置では 、計数ａｉＦｓｓ、ｓａは０ＭＯ８の４ビツトプリセツト可能な２進計数器であ り、クリップフロップ５４はＤ形フリップフロップである。この回路の目的は、 そのデエーテイ拳サイクルがＣＰＵ　１２から供給された８ビツトの［Ｋ比例す る様なパルス列を発生することである。

計数器は「増数」様式で動作し、この為、２５５の一杯のカウントまで計数する と、そのビンＣＯに桁上げ出力パルスを発生し、再びゼロから増数計数を開始す る。

図示の形式では、カウント杖りロック局波数で増数する。

図示の様に、フリップ７ａツブ５４の百出力がＤ入力に結合されているので、各 々のクロックの変化で、Ｑ出力が状態を変える。ゲート６６が計数器のＣＯ出力 及びフリップフロップのＱ出力をオアし、この為、一旦フリツプフａツブのＱ出 力が１にセットされると、リセットされるまで、　ＣＬＫ入力にはそれ以上の変 化が起り得ない。クロック信号は計算機によって＠ｈの目的の為に発生される。

これはＣＰｔＪを出る時は４００ＫＨｓであ夛、それを除算によって一層低い周 波数にする。

リセット信号は２５６個のクロック−サイクル毎に１回（表示装置更」速度の半 分）発生される。それが７リツプ７ｕツブ含リセツトし、計数器をデータ母御に ある８ビツトの僅にプリセットする。計算機はこれを、記憶装置の成る位置であ るかの様に、計数ｔｉＩＫ僅を「書込む」こと＼みなす０ ム及びＳ（＋！号が方向及びオン／オフ論理を定める。

ＡｙＬはＳＶＣ信号が存在して、フリップフロップのＱ出力が１でるると、２つ のアンド・ゲートの一方の出力Ｖｃｌが存在し、電動機に電流が流れる。電動機 のオンの窓の時間とオフ時間との全体的な関係を設定する際、即ち、オンの窓が 電動機を作動するエネルギを加えることが出来る橡にする合計時間に対する百分 率を決める際、ＣＰＵ　１２が電動機側＠回路に対する線Ａ又は纏３の真又は虚 像の信号を゛制御する。制御する軸が順方向に動いている場合、オンの窓の期間 中に真の信号即ち正の信号が現われる線は纏ムである。

動作馴序嬬次の通シである。リセット信号が７リツプフαツブをオフ状態（Ｑ＝ Ｏ、Ｑ＝１　）にリセットし、計数器を計算機から出力された値にプリセットす る。計数器がプ１ｊセットされた値から２５５まで計数し、その後衛上げ出力パ ルスを発生し、これがフリップフロップをオン状態（Ｑ＝１　）［）リガする。

ム（又はＢ）ＩＣＩが存在すれは、アンドーゲー）４１０（又は６２）の出力に １が存在し、電動機回路が動作する。

プリセットされ九値が２５５であれば、電動機は１つのクロック周期の間オフで ６９、その後、７リツプフロツプがトリガされ、（ム又はＢが存在すると仮定す ると）電動機がオフに転する。電動機鉱残〕の２５５個のクロック周期の間オン にと譬ま９、次のリセットでオフに転する。これによって９９．６１６のデユー ティ・サイクルになるが、これが達成し得る最大値である。

プリセットされた厘が１２８であれば、電動機は１２８個のクロック周期の間オ フでＴｏす、その後１２８個のクロック周期の間オフであり、デユーティ・サイ クルは５０９１になる。プリセットされた儂が６４であれば、電動機は１９２０ 間オフでめシ、６４の間オンでめシ、デユーティ・ブイクルは２５９ｋになる。

第２図の電子式位置制御装置は、鉤に述べ九様に、１つの軸に対するものだけで ある。各々の軸がそれ自身の制御装置、即ち、別の電動機、！ｌねじ、符号化器 。

位置復号回路、リセツ）ＩＩ、電動機駆動回路及び方向制御線を必要とする。ク ロック信号は全ての軸に共通であってよい。多軸形装置を使う場合、ＣＰＵ１２ ａ各軸の作動を調整し、競合する要求が発生しない様にする。

上に述べた制御装置は、被動要素３２を所望の位置又紘目的地まで移動させる為 に、電動機３６を動作させる点で高い融通性が得られる様にする。一般的に、被 動要素が目的地から成る距Ｓ以内の位置に達するまで、電動機及び被動ｌ！索を 最初は高速で連続的に移動させるのが望ましいことが判った。その後、オーバシ ュートの惧れを最小限にして、比較的高速で移動させる前掲米国特許出願通し番 号票６２．４１６号に記載されている形式の鴫数距ｍ接近装置を好便に用いて、 被動ｌ！累が最終的な接近の用意が出来るまで、電動機を制御することが出来る 。最終的な接近段階は、極腿の精度にすることが出来るが、この出願に記載した 制御装置によって行なわれる。これは係属中の米国特許出願通し番号＠１７３． ２７４号に記載されている最終的な接近段階の改良であると考えられる。全体的 な動作について以下説明する所で線、実験で成功を収め友数値例を用いる。勿論 、こういう数値は、所定の装置の動作条件内にとソまる限υ、大幅に変えること が出来る。被動要素が目的地を越えた場合、被動要素が逆方向に目的地を連部し て高速で駆動され、停止する様に制動される。その時、オーバシェードを起す惧 れなしに、高速段階を使うことが出来る位に、目的地から離れていれば、その状 態が成立しなくなるまで、被動要素を高速で順方向に動かし、その条件が成立し なくなった時、制動して非常に低い速度にする。デユーティ・サイクルを減少す ることにより、連続的な運動の中間段階として、一層遅い接近速度を容易に使う ことが出来る。然しこの段階は試験運転では必要ではないことが判つ九。

次に被動要素が、最終的な近辺に達するまで、係属中の米国特許出願通し番号票 ６２．４１６号の熾数距畷接近装置を使って、一層遅い速度で駆動される。この 発明を実施したひな形の機械では、最終的な近辺は約０．００４吋の距離である 。

最終段階では、被動要素の位置を最初に測定し、目標位置として記憶装置に貯蔵 する。最終的な目的地までの距離が０．００１吋よシ大きければ、６０％の初期 デユーティ・サイクルが選ばれる。この距離が０．００１吋よシ小さけれは、初 期デユーティ・サイクルは４０囁であり、これは大抵の場合、ひな形の装置で被 動要素を動か丁のに十分ではない。電動機は５ミリ秒の関順方向にオフに転じ、 その後オフに転ぜられる。

５０ミリ秒の期間の残りの間、中央処理装置が、別の軸（１つ又は複数）の制御 を含めて、他のタスクに携わる。その後、問題の軸に対するパルス駆動順序に戻 り、被動要素の位置の現在値を検査する。この位置が最後に到達した位置である 目標位置よ＃）ＩＩＩＩＩＩＩＩであれば、次のパルスに対して初期値を再び使 い、現在位置が目標になる。動きが感知されなければ、デユーティ・サイクルを ６．２５−増加するが、被動要素が逆方向に滑っていれば、１２．５％の増７＋ １１にする。順方向の動きが起るまで、このサイクルを繰返し、５ミリ秒の「オ ン」期間の間、デユーティ・サイクルを増加することにより、エネルギを増分的 に増加する。デユーティ−サイクルが１００％に達しても順方向の動きが起らな けれは、逆方向の滑りが起ったかもしれないので、新しい目標（到達位置）を選 択する。

ひな形の設備は２軸形ドリル盤であるが、位置感知回路の分鱗能は０．００００ ６２５吋である。上に述べ九手順を使って、計算機は、全ての試行の少なくとも 半分で。

検出し得る誤差又はオーバシュートなしに、位置ぎめすることが出来九。

ひな形では、１００ＫＨｚのクロック周波数及び３９０Ｈｚのリセット周波数を 使った。デユーティ・サイクルが９０−より低い時、電動機はリセット周波数で ハムを生ずる。最初は線５６２Ｈｉを選んだが、こうすると。

感じのよくない鼻を鳴らす様な音が感知された。その為、新しい周波数はもつと 許容し得る音になる様に選んだ。

次に第一３図及び第４図を参照して更に動作を説明する。第３１１は実験装置を 制御するのに使った論理的なフローチャートである。図示の様に、入口の記号か ら始まって、各軸の制御順序に於ける初期の論理工１！は入出カブロック１１０ であシ、これは、親ねじの動きが存在しないことが表示された時、そこから図示 の論理装装置に制御作用が戻るサブルーチンを表わす。

次に、入出カブロック１１２で、図示の論理装置の制御作用をやめて、他の軸で 利用される時分割周期に入る。制御作用が図示の軸に戻された時、被動ｌ！累の 現在位置を検査する。判定ブロック１１４で、被動要素が目的位置に到達したか どうかを決定する。答えがイエスであれは１通常の通路は「出口」である。然し 。

成る場合、破線をたどって７ｏ−チャートの一番上に戻るのが好ましいことがあ る。仁れ扛、位置を変えようとする外部の力があっても、装置がその位置を保つ 様にする効果がある。この様な自動位置保持ループは、ドリル盤の様な装置では 望ましくない。その場合、この効果により、穿孔作用が始１うていれば、ドリル が破損する慣れがある。

判定ブロック１１４で目的地に到達していなければ、判定ブロック１１６で、被 動要素が最終的な接近区域又紘パルス駆動区域ＫＪ）るかどうかを決定する。そ の区域になければ、ブロック１１８で示す様に、接近手順が実施される。被動要 素がパルス駆動区域ＫＴｏれば、プロセス・ブロック１２０で示す次の１椙は、 中間の目標位置を設定することでめり、これは被動要素の現在位置と同じである 。この手順は、最終的な接近が被動要素の順方向の動きを起すのに必要な最小限 の力を及ぼす様な、係属中の米国特許出願通し番号票１７３゜２７４号に記載さ れているｒｓ＜つく」手順と同様であることが認められよう。この手順は、極度 の精度で目的位置に到達する様な小さな増分の動きを許容しながら、オーバシュ ートを防止する。

判定ブロック１２２が被動要素が目的地にあるかどうかを再び決定する。目的地 にあれば、動作の流れはフローチャートの一番上に戻シ、「停止」ブロック１１ ０に達する。これによって装置は、目標設定ブロック１２Ｇから始まったパルス 駆動ループから出て行くことが出来る様になる。

ｆＩｉに述べた様に、目的地までの残シの距離に応じて、別のデユーティ・サイ クルの最小値を使うことによシ、この制御装置の大きな融通性を利用するのが望 ましいと思われる。判定ブロック１２４で示す様に、位置が外側区域内にあれば 、デユーティ・サイクルの順序は、プロセス−ブロック１２６で示す様に、６０ １６から始まる。位置が内側区域内にあれば、デユーティ・サイクルのＩＩ序は 、プロセス・ブロック１２８で示す様に、４０゛−から始まる。４０％のデユー ティ・サイクルの僅は、大体の値であると共に幾分は任意の値であるが、被動要 素の一顧方向の動きを生じさせるのに通常必要な値より若干小さい力を発生する 様に選ばれている。

プロセス・ブロック１３０で示す様に、デユーティ番サイクルが初期値（位置に 応じて４０％又拡６０％）に設定され、ブロック１３２で電動機がオンに転じら れる。ブロック１３４に従って、一定の遅延がオン時間の期間又は「窓」讐定め る。この遅延が約５ｍｓ又扛約５０ｒｎ−と云うオン及びオフの合計期間のｌＯ −として示されている。この合計期間は、１つのトリガ動作から次のトリガ動作 までの周期である。各々のオン／オフ期間中の合計時間に対するオン時間の百分 率は、位置ぎめする装置の条件に合う様に選はれる。然し、予定の比を最初に設 定し、それは同じま＼にする。

ブロック１３４で示す５ｍ−のオン期間の後、ブロック１３６で示す様に、電動 機がオフに転する。この点で、ブロック１３８で示す様に、ＣＰＵ　１２の「注 意」を装置の他の軸（１つ又は複数）に切換える。オフ期間の間、（図に示した 軸の）被動要素の現在位置を反復的に決定する。

成るトリガから次のトリガまでの一杯の期間（これは５０ｍ−に選んだ）が経過 した後、判定ブロック１４Ｇで示す様に、動作の流れは判定ブロック１４２に移 り、これは被動要素が目標（これは前に述べた様に、被動要素が到達した実際の 位置に設定することが好ましい）を連部したかどうかを決定する。目標を通過し ていれば、ブロック１２０に於ける新しい目標の設定から始まって、このループ が繰返される。（新しい目標は、前の位置よｐ＊＊の、被動要素が到達した新し い位置である。） 判定ブロック１４２が、被動要素が目標位置から前側に移動しなかったことを示 す場合、判定ブロック１４４で、目標位置から後に滑ｐが生じ友かどうかを判断 する。この場合も、その位置が後に滑ったかどうかと云う質問に対する答えに応 じて、デユーティ・サイクルを増加する相異なる増分が使われるから、この発明 の制御装置の普通とは違う融通性が働いて来る。

被動要素が後に滑っていれは、７０−チャートのブロック１４６Ｆ！、、デユー ティＣサイクルを１２．５１６増加することを示す。この為、前のオンの窓の期 間中に、４０−であったとすれば、デユーティ・サイクルは５２．５１６になる 。被動要素が後に滑ってもいなければ、前に移動してもいない場合、７０−チャ ートのブロック１４８は、デユーティ・サイクルを６．２５％増加することを示 している。これにより、前のオンの窓の期間中に４０９６であったとすれば、４ ６．２５ｇＩＩに、そして前のオンの窓の期間中に４６．２５９１であったとす れば、５２．５−という風にすることになる。

プロセス・ブロック１５０で示す様に、デユーティφサイクルの次の百分車線、 一番最近のデユーティ・サイクルの値を、増加する増分の値と加算することによ って決定される。デユーティ・サイクルを増加する百分率は、装置の条件に合う 様に選ばれ、８ビツト計数器で得られる２進値を選択する。増加した新しいデユ ーティ彎サイクルが、この後ループを介してブロック１３Ｇに戻され、そこで増 加したデユーティ・サイクルを設定し、その後電動機を５ｍｍの同じオン期間又 は「窓」の間再びオンに転する。５０ｍ５の゛合計期間が経過した時、ブロック １４２で、被動要素が目標位置から前に移動したかどうかを決定する。まだ前に 移動していなければ、ブロック１５０でデユーティ・サイクルを増加（６，２５ ％又は１２．５囁）するもう１つの増分を加算し、電動機のトリガ動作を繰返す 。

ブロック１５２は、デユーティ・サイクルが１００−に達しても、被動要素が目 標位置からＩＩＩＩＩＩＩＫ−移動しない場合、異なる方式を採用する必要があ ることを示している。１つの可能性は、ブロック１２０に戻る実線で示す様に、 その時の現在位置で目標をリセットすることである。別の可能性は、ブロック１ １０に戻る［１１で示す様に、パルス駆動ループから脱出することである。

第４ａ図、第４ｂ図及び第４ｃ図は、パルス彫成回路によって発生される電動機 駆動パルスにより、更に動作を説明している。これらの３つのパルス線図の各々 は、時間又は持続時間に対して示しであるが、３つの線図の尺度は大きさが大幅 に違っている。

第４１図はアンド・ゲー）８０が受取る信号のタイ２ングを示す。１番目の線に 示す様に、クリップ・パルスが２５６壕で計数される。クリップフロップ５４の リセット−パルスが％２番目の線に示す様に、２５６番目のりａツク・パルスと 一致する。ｉｌＡのパルス（これが順方向のオンの窓を発生する）及びフリップ ７０ツブ５４のＱ出力のパルスが共にアンド・ゲート６゜に現われる。ｉｌＡの 信号が正である期間はオンの窓の持続時間に関係するが、これは電動機の連続運 転中の１００−から最終的な接近に使われる適応形パルス駆動様式の間の所望の オン・オフ比として選ばれた値まで変化する。第４ａ図の３番目の線は％＠Ａの 任意に選ばれたパルスの長さを示す。４番目の線は、クリップ７０ツブのＱ出力 に出るパルス幅の１９％を示す。こ＼に選んだ例はデユーティ・サイクルの大き な値、約９６−であシ、これはこの場合、Ｑが１０番目のクロック・パルスから ２５６番目のクロック・パルスまで正にとソまるからである。前に説明した様に 、プリセットが行なわれるクロック・パルス・サイクルの数を変えることにより 、デユーティ・サイクルを変え、こうしてＱ出力が負から正になる点を変える。

１２８番目のりａツク・パルスでＱが負から正になる場合、各々の窓の期間の関 （プリセットされた値が続く関）の電動機のデユーティ・サイクルは５０９６で ある。

第４ａ図の最後のＩＩ！は、アンド・ゲート６０の出力パルスを示す。電動＠に 対する駆動エネルギが、Ｑ及びムの両方が正である時、その時だけ発生する正の パルスの間に供給される。この−の右の端近くに示す短い正のパルスは、＠Ａが 負になったことを示す。これは、電動機が連続的に動く動作段階の終シに発生し 、この後定着運動の次の段階が開始される。

第４ｂ図は電動機の連続運転中の同じパルス列を示す。最高速度を希望する場合 、１番目の線に示す駆動パルスが使われ、電動機の利用し得るエネルギの約９８ 囁が得られる。これよシ速度が幾分低いが連続的な電動機の付勢を希望する場合 、２番目の線に示した約６０−のデユーティ・サイクルの様に、一層小さいデユ ーティ・サイクルを使うことが出来る。第４ｂ図のぼり秒の尺度は、デユーティ ・サイクルが２．５６ｍ５の時間区分で同一であることを示している。

この発明の主な利点が第４１図に示されている。この図は最終的な接近で適応形 パルス駆動の考えがどの様に作用するかを示している。一般的に、その様な手を 加えることが必要ではないが、外側区域及び内側区域でデユーティ・サイクルを 違う値にすることが好ましい。例えば、外側パルス駆動区域鉱目的地から０．０ ０４乃至０．００１吋の間の距離をカバーするものであってよい。内側パルス駆 動区域は最後の０．００１吋をカバーするものであってよい。（０，００４吋の 所で適応形パルス駆動に入る様にし九のは、オーバシュートの慣れを伴わずに、 被動要素を−この点まで持って来る為に。

係属中の米国特許出願通し番号票６２．４１６号に記載される高速接近様式を使 うのが便利だからである。

第４Ｃ図の１番目の線は、外側区域に於ける適応形パルス駆動に使われる６０％ のデユーティ・サイクルを示す。オンの窓の期間は合計オン／オフ期間又はサイ クルの１０％と選ばれている。この値は変えることが出来るが、実験装置ではこ の僅がうまく成功し次。

勿論、オン時間の百分率は、他の軸との時分割条件の妨げとならない程度に低く なければならない。第４ｃ図の時間尺度から判る様に、オンの窓Ｔ’１５．１２ ｍｍで６９、合計期間又はサイクルは５１．２ｍｍである。電動機はサイクルの ９０囁の間、電気エネルギを受取ることが出来ない。

外側区域で被動要素を前向きに動かそりとする最初の力は、６０％のデユーティ ・サイクルである。前向きの動きが起らなけれは、図示の様に、次のデユーティ ・サイクルは６６．２５１！である。この２番目の「軽いつき」の結果として、 前向きの動きが起れば、デユーティ・サイクルは、図示の様に、６０％に戻る。

内側又は接近区域内では、最初は４０−のデユーティ・サイクルの「軽いつき」 が望ましいものであることが判る。これは畳通は前向きの動きが起らない様な値 として選ぶことが好ましい。この動きが起るまで、図示の様に、相次ぐ各々のオ ンの窓は、前の値よりも・６．２１５％の増分だけ大きいデユーティ・サイクル を受堆る。従って、相次ぐ各々のオンの窓で、デユーティ・サイクルは４０−か ら４６．２５１１へ、更に５２．５１１と云う様に、ｍ向きの動きが起るまで続 く。

容易に判る様に、検出し得る様な前向きの動きを起すのに十分なだけのエネルギ を使うと云うこの非常に「慎重な」手順は、被動要素の極めて正確な位置ぎめを 特徴する 請求の範囲の記載は、と＼に説明した実施例だけではなく、この発明の範囲内に 含まれるその他の全ての変更を包括するものと承知されたい。

手続補正書（方式） 昭和５８年５月１１目 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 （特許庁審査官　殿） １、事件の表示　ＰＣ？／Ｕ１８２１０１０．５０１−ｊ　、　、　７ ３、補正をする者 事件との関係　特　許　出願人 名称　ユニセン　インコーホレイテッド５、補正命令の日付　昭和５８年４　月 ２６日発送日。

６、補正の対象 （３）委任状の訳文　の変更はない・）７、補正の内容 別紙の通プ 補正壷の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 昭和５８年４月４日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、特許出願の表示 ｐ　ＣＴ　／　Ｕ　ｓ　８２　／　０１０５０２、発明の名称 位置ぎめ装置に対する適応形パルス式電動機制御装置３、特許出願人 住所　アメリカ合衆国　カリフォルニア州　９２７１４アーヴイン、スカイ　パ ーク　サークル　１７９５１−エヌ名称　ユニセン　インコーホレイテッド＋１ １　補正書の写しく翻訳文）　１通本し５省引↓皇・７掬印請求の範囲 １）被動要素を動かす電動機に対する目的地発見制御装置に於て、合計電動機オ ン−オフＯサイクルに対する、反復的な電動機オン−オフ＠サイクルの電動機が エネルギを受取る部分の略一定の比を設定する手段と、合計電動機オン−オフ・ サイクルの内、電ｆＪＪＪ機がエネルギを受取る部分の間、電動機が受取る駆動 エネルギ量を変える手段とを有する目的地発見制御装置。

２）被動要素を動かす電動機に対する目的地発見制御装置に於て、電動機がその 間に駆動エネルギを受取ることが出来る様なオンの窓の時間と合計時間との略一 定の比を設定する手段と、前記オンの窓の時間の間、電動機が受取る駆動エネル ギ量を変える手段とを有する目的地発見制御装置。

３）請求の範囲ｌ）又は２）に記載した目的地発見制御装置に於て、電動機が受 取る駆動エネルギ量を変える手段が、電動機のデユーティ・サイクルを変えるこ とによってこのエネルギを変えるオンーオフ形電動機付勢手段である目的地発見 制御装置。

４）請求の範囲３）に記載し丸目的地発見制御装置に於て、被動要素の前向きの 動きが起るまで、電動機のデユーティ・サイクルを相次ぐ増分だけ増加させる手 段により、目的地までの接近が制御される目的地発見制御装置。

５）逐次的なオンーオフ駆動僅号に応答して被動ｌ！累を動かすと共に、駆動信 号の持続時間に応じて、被動＊素に対して可変量の働かす力を及ばずことが出来 る電動機と組合さって被動要素を目的地まで精密に動かす位置ぎめ装置に用いら れる電動機の力を変える装置に於て、各々の電動機駆動サイクルの合計オン−オ フ期間の内の笑質的に一定の百分率であるオンの窓の期間を発生する手段を有し 、電動機はオフ期間の間は駆動力を受取ることが出来ず、更に、各々のオンの窓 の期間中に電動機が受取る電動機駆動力の大きさを変える手段を有する電動機の 力を変える装置。

６）請求の範囲５）に記載し几装置に於て、各々のオンの窓の期間中に電動機駆 動力の大きさを変える手段が。

電動機のデユーティ・サイクルを変えることによってこの変更を行なう装置。

７）請求の範囲６〕に記載した装置に於て、装置の目的地を発見する部分が、各 々のオンの窓の期間の前に目標を設定する手段と５次のオンの窓の期間中に作用 する最初の一層低いデユーティ・サイクルの値を設定する手段と、オンの窓の期 間の後に目標を通越す動きが起つ友かどうかを決定する手段と、Ｉ！ｌｌＩ記動 きが起らなかった時、オ／の窓の期間後に次のオンの窓の期間のデユーティ・サ イクルの厘を所定の増分だけ増加する手段と、前記働きが起った時、オンの窓の 期間の徐に、デユーティ・サイクルの僅を最初の一層小さい値に復帰させる手段 とで構成される装置。

８）駆動パルスに応答して被動要素を動かす電動機を持つと共に、駆動パルスの 持続時間に応じて被動要素に対して可変量の動かす力を加えることの出来る様な 、被動要素を目的地まで精密に動かす位置ぎめ装置に用いて、電動機の動きを制 御する方法に於て、被動要素の位置並びに目的地からのその距離を略連続的に測 定し、一層大きな大きさの動かす力を加えることにより、電動機によって被動要 素を目的地の近辺まで比較的急速に動かし、一旦被動要素が目的地の近辺に達し た時、オンの窓の期間とオフ期間との比を設定し、最初のオンの窓の期間中％最 初の小さい大きさの動かす力を発生し、前記力によって被動ｌ！累が目的地に向 って動いたかどうかを決足し、被動要素が目的地に向って動くまで、相次ぐオン の窓の期間中、夫々前の堰よりも増分だけ大きい値を持つ次第に増加する大きさ の勤かアカを発生し、被動要素が目的地に同って動かすことが測定される度に、 その恢、仄のオンの窓の期間中、前記最初の一層小さい大きさの動かす力から始 めて別の順序を開始する工程から成る方法。

９）　請求の範囲８）に記載した方法に於て、動かす力の大きさが、電動機のデ ユーティ−サイクルを変えることによって変えられる方法。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被動要素を動かす電動機に対する目的地発見制御装置に於て、合計電動機オ ン−オフ・サイクルに対する１反復的な電動機オン−オフ・サイクルの電動様が エネルギを受取る部分の略一定の比を設定する手段と、合計電動機オン−オフ・ サイクルの内、電動機がエネルギを受取る部分の間、電動機が受取る駆動エネル ギ量を変える手段とを有する目的地発見制御装置。 ２）°被験要素を動かす電動機に対する目的地発見制御装置に於て、電動機がそ の間に駆動エネルギを受取ることが出来る様なオンの窓の時間と合計時間との略 一定の比を設定する手段と、前記オンの窓の時間の間、電動機が受取る駆動エネ ルギ量を変える手段を有する目的地発見制御装置。 ３）請求の範囲ｌ）又は２）に記載した目的地発見制御装置に於て、電動機が受 取る駆動エネルギ量を変える手段が、電動機のデユーティ・サイクルを変えるこ とによってこのエネルギを変えるオンーオフ形電動機付勢手段である目的地発見 制御装置。 ４）請求の範囲３）Ｋ記載した目的地発見制御装置に於て、被動要素の前向きの 動きが起るまで、電動機のデユーティ・サイクルを相次ぐ増分だけ増加させる手 段により、目的地までの接近が制御される目的地発見制御装置。 ５）逐次的なオン−オフ駆動信号に応答して被動要素を動かすと共に、駆動信号 の接続時間に応じて、被動要素に対して可変量の動かす力を及はすことが出来る 電動機と相合さって、被動要素を目的地まで精密に動か丁位置ぎめ装置に用いら れる電動機の力を変える装置に於て、各々の電動機駆動サイクルの合計オン−オ フ期間の内の実質的に一定の百分率でるるオンの窓の期間を発生する手段を有し 、電動機はオフ期間の間は駆動力を受取ることが出来ず、更に各々のオンの窓の 期間中に電動機が受取る電動機駆動力の大きさを変える手段を有する電動機の力 を変える装置。 ６）請求の範囲５）に記載した装置に於て、前記装置が更に、前記被動要素の位 置を測定し、且つ、その目的地までの距離を標示するための手段を含む様になる 電動機の力を変える装置。 ７）請求の範囲６）に記載した装置に於て、前記装置が更に、モータ駆動周期の 連続的なオンの窓の期間で目的地の隣接地区まで被動要素を移動するための手段 を含む様になる電動機の力を変える装置。 ８）請求の範囲５）又は６）又は７）に記載した装置に於て、各々のオンの窓の 期間中に電動機駆動力の大きさを変える手段が、電動機のデユーティ・サイクル を変えることによって仁の変更を行なう装置。 ９）請求の範囲８）Ｋ記載した装置に於て、装置の目的地を発見する部分が、各 々のオンの窓の期間のｓＩに目標を設定する手段と、次のオンの窓の期間中に作 用する最初の一膚低いデユーティ・サイクルの値を設定する手段と、オンの窓の 期間の後に目標を通越す動きが起ったかどうかを決定する手段と、前記動きか起 らなかった時、オンの窓の期間後に次のオンの窓の期間のデユーティ・サイクル の値を所定の増分だけ増加する手段と、前記動きが起った時、オンの窓の期間の 後に、デユーティ・サイクルの値を最初の一層小さい僅に復帰させる手段とで構 成される装置。 １０）請求の範８９）に記載された装置に於て、前記装置が更に、次のオンの窓 の期間に作動するデユーティ・サイクルの値が、被動要素が目的地に最も近い内 側領域にある場合には、より小さな値であり、前記内側領域を趨えた外側領域に ある場合に鉱、より大きな僅であるように自動的にさせるための手段を含む様に なる装置。 １１）請求の範囲９）に記載された装置に於て、前記装置が更に、被動要素が静 止した１１の場合の増加分より大きい、被動要素が戻９移動した場合の増加分に よって、各々のデユーティ・サイクルの値を自動的に上げる丸めの手段を含む様 になる装置。 １２）請求の範囲１０）　Ｋ記載した装置に於て、＊紀装置が更に、被動要素が 静止したままの場合の増加分より大きい、被動要素が戻９移動した場合の増加分 によって、各々のデエーティ争サイクルの値を自動的に上けるための手段を含む 様になる装置。 １３）　請求の範囲８）に記載した装置に於て、モータのデユーティ・サイクル がモータ・オンの時間対モータ・オフの時間の百分率を変化することによって変 えられる様になる装置。 １４）請求の範囲９）に記載した装置に於て、モータのデユーティ会サイクルは モータ・オンの時間対モータ・オフの時間の百分率を変化することによって変え られる様になる装置。 １５）請求の範囲８）Ｋ記載した装置に於て、前記装置が合計時間のオンの窓の 期間の百分率とモータのデユーティ・サイクルの百分率の両方を調整するための 電気時計手段を含む様になる装置。 １６）請求の範囲９）に記載した装置に於て、前記装置が合計時間のオンの窓の 百分率とモータのデユーティ・サイクルの百分率の両方を調整するための電気時 計手段を含む様になる装置。 １７）請求の範囲５）又は６）又は７）の装置に於て、モータは直流電気モータ である装置。 １８）請求の範囲８）に記載の装置に於て、モータ拡直流電気モータである装置 。 １９）請求の範囲９）に記載した装置に於て、モータは直流電気モータである装 置。 ２０）駆動パルスに応答して被動要素を動かす電動機を持つと共に、駆動パルス の持続時間に応じて被動要素に対して可変量の動かす力を加えることの出来る様 な、被動要素を目的地まで精密に動かす位置ぎめ装置を用いて、電動槽の初きを 制御する方法に於て、被動要素の位置韮びに目的地からのその距離を略連続的に 測定し、一層大きな大きさの動かす力を加えることにより、電動機によって被動 要素を目的の近辺まで比較的急速に動かし、一旦被動要素が目的地の近辺に達し 九時、オンの窓の期間とオフ期間との比を設定し、最初のオンの窓の期間中、最 初の小さい大きさの動かす力を発生し１、前記力によって被動要素が目的地に向 って動いたかどうかを決定し、被動要素が目的地に向って動くまで、相次ぐオン の窓の期間中、夫々前の値よシも増分だけ大きい値を持つ次第に増加する大きさ の動かす力を発生し、被動要素が目的地に向って動かすことが測定される度に、 その後、次のオンの窓の期間中、前記最初の一層小さい大きさの動かす力から始 めて別の順序を開始する工程から成る方法。 ２１）請求の範囲２０）に記載した方法に於て、動かす力の大きさだけが、電動 機のデユーティ・サイクルを変えることによって変えられる方法。 ２２）　請求の範囲２０）又は２１）Ｋ記載された方法に於て、オンの窓の期間 対オフの愈の期間の比率がｌ：ｌよりは大きくない様になる方法。 ２３）請求の範囲２０）又は２１）に記載された方法に於て、前記方法が、被動 要素が目的地の近辺に到潰し九時、被動ｇＩ！累がその目的地に関して内−ｊ領 地におるか、外ａ領域にあるかを決定する工程と、被動要素が内側領域にある場 合には、オンの窓の期間に、より少ない第１の移動力の大きさをもたらし、外側 領域にある場合には大きい移動力の大きさをもたらす工程を含む様になる方法。 ２４）　請求の範囲２０）又は２１）に記載された方法に於て。 前記方法が、被動要素が前のオンの窓の期間に目的地の方へ動かされていない場 合、鋏被動要素が戻り移動し九かどうかを決定する工程と、被動要素が静止した ままの場合よシ、被動要素が戻り移動した場合、次のオンの窓の期間の移動力の 大きさよシ多い増加分をもたらす工程を含む様になる方法。 浄＆（内容に変更なし）