JPS5942326B2 - 回転位置制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は回転体の回転位置制御装置に関するものであ
る。

工作機械等の刃物軸などの回転体を所望の回転角度位置
に停止匍卿する装置として、従来シンクロを用いたサー
ボ制御装置が知られている。

第１図はこの種の制御装置の一例を示しており、１は制
御対象を駆動するモータ、２はモータ１の回転軸に連結
されたシンクロで、モータ１の回転角度に対応して、第
２図イに示すような正弦波形の信号を生じる。３はシン
クロ２の出力信号を同期整流する整流器、４，５はそれ
ぞれＶｈ．Ｖｌをしきい値とする比較回路、６は比較回
路４，５の出力に応じてモータ１を正転、逆転成いは停
止させる制御回路である。

この構成により、シンクロ２の信号が正側でｈより大き
くなると、比較回路４の出力は第２図口に示すように“
１”信号を生じ、モータ１をたとえば図上矢印Ｘ方向に
正転する。

一方シンクロ２の信号が負側でｌより大きくなると、比
較回路５の出力は第２図ハに示すように信号“１゛を生
じモータ１を逆転させる。そしてシンクロ２の出力信号
のゼロクロス域Ａでモータ１を定位置に停止する。

上述のような従来の制御装置はシンクロを使用している
ので高価であるとともに、モータ１がたとえば、所定の
位置から外れたゼロクロス域Ｂで誤まつて停止するとい
う不具合がある。

この発明は上述の欠点を除去するためになされたもので
、たとえばマグネツトと磁束検出器等を用いた安価な位
置検出器を用い、かつ正確な位置に停止制御できる制御
装置を提供することを目的とするものである。

以下にこの発明の一実施例を図面とともに説明する。

第３図において１は工作機械の所定の回転軸等の制御対
象を回転駆動するモータ、１１はモータ１の回転軸に装
着された被磁性体のロータで、このロータ１１の周縁部
には所定の停止位置に対応して、回転方向に異極となる
ようにしたマグネツト１２が固定されているとともに、
ロータ１１の回転軸に対して対称な位置には、ロータ１
１の回転方向に関して、マグネツト１２の磁極方向と反
対の磁性を有する（同極どうしが対向する）マグネツト
１３が固定されている。

１４は固定の磁束検出器で、その出力はマグネツト１２
（或いは１３）が、磁束検出器１４の検出範囲外にある
ときは、ゼロボルトの基準値となつているとともに、マ
グネツトが検出範囲内に入ると、ロータ２の回転角或い
は回転位置に対応して、基準値を中心として正負に変化
する正弦波状の信号ＶＭ（或いはｓ）を生じる。

磁束検出器１４の出力信号は第１図に示したものと同様
の判別回路４，５に印加され、磁束検出器１４の出力信
号ＶＭ或いはｓがしきい値ｈより大きくなると、第４図
口に示すように判別回路４の出力が″１”となり、また
磁束検出器１４の出力信号がしきい値Ｖｌよりも負方向
に大きくなると、第４図ハに示すように判別回路５の出
力が“゜１″となる。

第４図から明らかなように各判別回路４，５の出力信号
は、磁束検出器１４の出力信号のゼロクロス域Ａ，Ｂお
よび出力信号のレベルが基準値となつている領域Ｃでそ
れぞれ分離したパルス波形となつている。

１５は各判別回路４，５の出力信号をセツト入力（Ｓ）
、りセツト入力（（代）とするＲＳフリツプフロツプで
、そのセツト出力Ｑはアンドゲート２０−２の１つの入
力端子に印加され、またりセツト出力σはアンドゲート
２０−３の１つの入力端子に印加されるようになつてい
る。

フリツプフロツプ１５のセツト出力Ｑは第４図二に示す
ように、判別回路４の出力の立上りで“゜１”となり、
判別回路５の出力の立ち上りで“Ｏ゛となる。この動作
によつて、フリツプフロツプ１５がセツト或いはりセツ
トされる位相はロータ１１の回転方向に開連して変化し
て、Ａ，Ｂの範囲でヒステリシスＨＡ，ＨＢを有する出
力となる。なお第４図二において一重矢印はロータ１１
が正転の場合、二重矢印は逆転の場合を示す。１６は「
２」を計数したとき端子Ｑが“１”となるカウンタで、
その人力端子Ｔには判別回路４，５の出力信号がオアゲ
ート１７を介して計数信号として印加され、判別回路４
，５の出力信号の立上りで計数を行なうとともに、不図
示の制御系からりセツト端子Ｒに印加される停止指令に
よつてりセツトされるようになつている。

カウンタ１６のＱ出力が゜“１”のときは、ロータ１１
が停止域Ａを通過している状態を示す。

１８はＲＳフリツプフロツプで、カウンタ１６のＱ出力
がセツト入力端子Ｓに印加されるとともに、停止指令が
りセツト入力端子Ｒに印加され、またセツト出力Ｑはア
ンドゲート２０−１，２０４に印加され、またりセツト
出力Ｑはアンドゲート２０−２，２０−３に印加される
ようになつている。

アンドゲート２０−１，２０−４には判別回路４，５の
出力が印加され、また２０−２，２０３にはフリツプフ
ロツプ１５のＱ，Ｑ出力がそれぞれ各別に印加されるよ
うになつている。

また各アンドゲートには停止指令が印加されている。上
記したカウンタ１６、フリツプフロツプ１５，１８、ア
ンドゲート２０−１ないし２０−４にて構成される回路
によつて、カウンタ１６が計数を完了しておらず、フリ
ツプフロツプ１８がりセツトされているときは、アンド
ゲート２０−２，２０−３が有効となりフリツプフロツ
プ１５の出力がオアゲート２１或いは２２を介してモー
タ制御回路６に印加されモータ１を一定方向に駆動し、
またフリツプフロツプ１８がセツトされているときは、
アンドゲート２０−１，２０−４が有効となり、判別回
路４，５の出力がオアゲート２１或いは２２を介してモ
ータ制御回路６に印加され、ロータ１１を定位置に停止
するようになつている。なおモータ制御回路６は、停止
制御時には、ｆ端子に信号が加わつたときモータ１を正
転し、ｒ端子に信号が加わつたときモータ１を逆転する
とともに両方の端子に信号がないとき、モータ１を停止
する。次に上記のように構成した装置の動作について説
明する。

（ａ）定位置を通過前に停止指令が生じた場合いまモー
タ１が矢印Ｘ方向に正転している場合において、いま定
位置停止用のマグネツト１２が、第５図に示すように検
出器１４、即ち定位置よりも手前にある時点で、制御装
置から停止指令が生じたとする。

この停止指令はカウンタ１６、フリツプフロツプ１８を
りセツトするとともに各アンドゲート２０−１ないし２
０−４に印加される。

この停止指令によつて、制御回路６によつてモータ１は
緩速運転とされる。

一方マグネツト１３のＮ極が磁束検出器１４をすでに通
過しており、この通過時に磁束検出器１４からの信号Ｖ
ｓがしきい値Ｖｈを越えたとき、判別回路４の出力が“
１”とされている。（第４図口）この判別回路４の出力
はフリツプフロツプ１５に印加され、該フリツプフロツ
プ１５はセツトされており、そのセツト出力Ｑはアンド
ゲート２０−２に印加されている。

一方フリツプフロツプ１８のりセツト出力Ｑ４Ｃもアン
ドゲート２０−２に印加されている。

したがつて、停止指令がアンドゲート２０−２に印加さ
れると、このアンドゲート２０−２の出力ぱ“１゛とな
る。この“１゛゜出力はオアゲート２１を介してモータ
制御回路６のｆ入力端子に印加され、その結果モータ１
は緩速でさらに正転する。

そしてマグネツト１２が磁束検出器１４の検知範囲に入
ると信号Ｍが発生し、その値がＶｈを越えると、判別回
路４の出力は再び゛１”となる。このときの“１”出力
はオアゲート１７を介してカウンタ１６に印加され、そ
の内容が「１」となる。この間モータ１は正転を続けて
、マグネット１２のＳ極が極束検出器１４の検知範囲に
入り、その出力信号ＶＭが負側に大きくなつてしきい値
Ｖｌを越えると、判別回路５の出力は“１”となり、フ
リツプフロツプ１５がりセツトされる。

モータ１の回転位置は停止位置Ａより第４図上右側へず
れる。一方判別回路５の“１゛出力はオアゲート１７を
介してカウンタ１６に印加され、その内容が「２」とな
り、カウンタ１６のＱ出力が“ｒ゛となる。

このＱ出力はフリツプフロツプ１８に印加され、セツト
出力Ｑが“１” りセツト出力Ｑが“Ｏ゛となる。この
フリツプフロツプ１８のＱ出力によつてアンドゲート２
０−４が有効となり、判別回路５から生じた“１゛信号
がこのアンドゲート２０−４、オアゲート２２を介して
モータ制御回路６のｒ入力端子に印加され、モータ１を
逆転する。

そしてモータ１は停止位置Ａの方へ逆戻りして、Ａの範
囲に入ると、磁束検出器１４の出力はしきい値Ｖｌより
低くなり、判別回路５の出力が゜“０゛となり、モータ
１は定位置に停止する。

なお、もしモータ１が定位置停止に失敗して、停止位置
Ａより第４図の図上左側へずれたときは、信号ＶＭによ
つて判別回路４の出力が゜“ビとなる。

この“１゛出力はアンドゲート２０−１、オアゲート２
１を介してモータ制御回路６のｆ入力端子に印加され、
モータ１は正転し、再び停止位置Ａの方へ引き戻され、
位置Ａで判別回路４の出力がＯとなつて定位置停止を行
なう。

（ｂ）定位置通過後に停止指令が生じた場合いま第６図
に示すようにマグネツト１２が定位置を通過した後に停
止指令が生じた場合には、フリツプフロツプ１５はりセ
ツト状態となつている。一方、カウンタ１６、フリツプ
フロツプ１８はともに停止指令によつてりセツトされ、
フリツプフロツプ１８のりセツト出力Ｑがアンドゲート
２０−３に印加されているので、フリツプフロツプ１５
のりセツト出力によつて、アンドゲート２０−３の出力
が“１”となる。

この“１″出力はオアゲート２２を介してモータ制御回
路６のｒ入力端子に印加され、モータ１は逆転（反Ｘ方
向）する。そしてマグネツト１２のＳ極が磁束検出器１
４の検知範囲に入り、磁束検出器１４の出力信号Ｍが負
方向にしきい値Ｖ１を越えると判別回路５の出力が“１
゛゜となり、フリツプフロツプ１５がりセツトされる。

一方、判別回路５の出力はオアゲート１７を介してカウ
ンタ１６に印加され、その内容を「１］とする。

モータ１はさらに逆転をしてマグネツト１２のＮ極が磁
束検出器１４に対向してその出力信号ＶＭが正方向にし
きい値Ｖｈを越えると、判別回路４の出力が゜゜１゛と
なる。またカウンタ１６の内容は「２」となつて、フリ
ツプフロツプ１８がセツトされ、判別回路４の出力はア
ンドゲート２０−１を介して、モータ制御回路６に印加
され、モータ１を正転する。そしてモータ１が停止位置
Ａに人ると判別回路４の出力は“０゜゛となつて、モー
タ１は定位置停止する。なお、マグネツ口２が、磁束検
出器１４に対向して（・る時に停止指令が生じた場合に
も上述とほぼ同様の動作で定位置停止が行なわれる。

またモータ１が逆転している場合も同様である。以上詳
述したようにこの発明は磁束検出器や光電検出器などの
ような比較的簡単な構造の検出装置を用いて安価に定位
置制御装置が得られる。

また定位置停止用の被検出体が定位置の通過前であるか
通過後であるかを記憶手段（実施例ではフリツプフロツ
プ１５）によつて記憶しておき、停止指令が生じた時点
のモータの回転位置に応じて、モータを正逆いずれかの
方向に選択的に回転することにより、最短時間でモータ
を所定の回転位置に回動させることができるので、停止
に要する時間を短縮することができる。さらに定位置を
通過した場合にはモータを定位置側に戻す方向に制御す
る回路を備えているから定位置以外の不要領域でモータ
が停止することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はシンクロを用いた従来の定位置制御装置の一例
を示すプロツク回路図、第２図は第１図の装置の動作説
明図、第３図はこの発明の一実施例を示すプロツク回路
図、第４図は第３図の実施例の動作説明図、第５図と第
６図は第３図の実施例において、停止指令が生じた時の
マグネツトの位置を示す図である。 １・・・・・・モータ、４，５・・・・・・判別回路、
６・・・・・・モータ制御回路、１１・・・・・・ロー
タ、１２，１３・・・・・・マグネツト、１４・・・・
・・磁束検出器、１５・・・・・・フリツプフロツプ、
１６・・・・・・カウンタ、１８・・・・・・フリツプ
フロツプ、２０−１ないし２０−４・・・・・・アンド
ゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ モータにより駆動される回転体上の停止位置に設け
   た第１の被検出体と回転体の回転方向に第１被検出体か
   ら離隔した位置に設けた第２被検出体と、各被検出体の
   検出範囲内で回転角に対応して基準位置を中心として正
   負に変化する検出信号を生じる検出器とを備えた位置検
   出手段と、検出器の信号の正の極性に対応して、かつ設
   定レベル以上の信号に対応して位置信号を生じる第１判
   別回路４と、検出器の信号の負の極性に対応して、かつ
   設定レベル以上の信号に対応して位置信号を生じる第２
   判別回路５と、第１判別回路の出力と第２判別回路の出
   力によつて状態を反転し、回転体が定位置を通過する以
   前か以後であるかを記憶するとともに回転体の回転方向
   を表わす信号を出力する記憶手段１５と、上記判別回路
   の出力パルスを２個数えたとき出力を生じるカウンタ１
   ６と、停止指令によつて第１の状態となりカウンタの出
   力によつて第２の状態となる状態切換手段１８と、停止
   指令が出され、カウンタ出力がないとき記憶手段の出力
   を正転指令として出力する第１ゲートと、停止指令が出
   され、カウンタ出力がないとき記憶手段の出力を逆転指
   令として出力する第２ゲートと、停止指令が出され、カ
   ウンタ出力があるとき第１判別回路の出力を正転指令と
   して出力する第３ゲートと、停止指令が出され、カウン
   タ出力があるとき第２判別回路の出力を逆転指令として
   出力する第４ゲートと、第１ゲートの出力あるいは第３
   ゲートの出力でモータを正転し、第３ゲートの出力がな
   くなるとモータを停止する一方、第２ゲートの出力ある
   いは第４ゲートの出力でモータを逆転し第４ゲートの出
   力がなくなるとモータを停止するモータ制御回路６とを
   備えた回転位置制御装置。