JPS6045441B2 - サ−ボモ−タ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、パルス分配機能の主要部分を計算機によつて
行わせるようにしたコンピュータＮＣに好適のサーボモ
ータ制御装置に関するものである。

本発明の目的とするところは、計算機の外部に設けた割
込要求信号発生用のカウンタを用いて逐次周期の変化す
るパルス送出時期を検出できるようにして、アナログ制
御の場合に問題となる不安定要素のない安定したスロー
アツプスローダウン制御を極めて簡単な回路で行い得る
ようにすることである。

従来の数値制御装置におけるスローアツプ・スローダウ
ン方式は抵抗、コンデンサにより周波数を段階的に変更
して行つていたが、かかるアナログ回路を用いたスロー
アツプ・スローダウン方式では、周囲温度の変化に伴う
コンデンサの容量変化、電源電圧変化等によつて発信周
波数が変動する等、アナログ要素による不安定要素が存
在し、脱調現象を起こしたり時間が長くなるなどの不具
合があり、理想的なスローアツプ・スローダウン制御は
困難であつた。

そこで、本発明はこのような従来の不具合を、割込要求
信号発生のカウンタを接続したデジタル計算機を用いる
ことによつて解決したもので、パルス発振周期を表す設
定値がセットされパルス発振機より送出されるクロック
パルスを計数してこの計数値が前記設定値となる毎に割
込要求信号を出力するカウンタを計算機に接続し、カウ
ンタから割込要求信号が出力される度にサーボモータ駆
動回路に送りパルスを送出するとともに、スローアツプ
・スローダウン時にはそれぞれ漸減および・漸増し、定
常状態では要求送り速度に応じた一定の値の前記設定値
を演算して前記カウンタにセットするよう計算機を作動
させるようにしたことを特徴とするものである。

以下本発明の実施例を図面に基ついて説明す・る。

第１図において、１（ＣＰＵ）は計算機（以下コンピュ
ータと称す）であり、このコンピュータ１の内部には通
常コアメモリ等の内部記憶装置が備えられ、記憶装置に
は後述するパルスモータ７の起動停止時におけるパルス
周波数（ＨＺ）と演算処理するプログラム情報が記憶さ
れている。

パルスモータ７の送り速度を数値設定する設定値Ｋｎは
カウンタ２にデータ転送され、コンピュータから送出さ
れるロード信号（１）に基いて設定値Ｋｎがカウンタ２
にセットされる。またこのロード信号（１）によつてフ
リップフロップＦＦｌがセットされる。フリップフロッ
プＦＦｌのセット側出力端子はアンド回路３に接続され
ており、アンド回路３はフリップフロップＦＦｌのセッ
ト状態におけるセット側出力端子から出力とパルス発振
器４から送出されるクロックパルスＰＰＳとに基いて所
定周波数のクロックパルスＰＰＳを前記カウンタ２に伝
達する。このクロックパルスＰＰＳに基いてカウンタ２
はセットされた設定値Ｋｎを減算するようになつている
。そしてこの減算動作の結果、計数内容が零になるとカ
ウンタ２からはコンピュータに対する割込要求信号とな
るボローパルスＢＰが生じる。このボローパルスＢＰに
よりインバータ５を介してフリップフロップＦＦｌはリ
セットされ、アンド回路３からのクロックパルスＰＰＳ
の送出が停止される。またボローパルスＢＰはコンピュ
ータにパルス要求信号ＰＲＳとして戻され、コンピュー
タ１はこのパルス要求信号ＰＲＳを前記ボローパルスＢ
Ｐが生じる毎に受入れその都度送りパルスＩＮＰをパル
スモータ駆動回路６に発振する。これによりパルスモー
タ７が回転制御され、テーブル、主軸ヘッド等の可動体
を送り駆動するようになつている。またコンピュータ１
は前記パルス要求信号ＰＲＳを入力する毎にロード信号
（１）を送出して設定値Ｋｎをカウンタ２に転送する。
よつて以下同様のことが繰返されてコンピュータ１から
は設定値Ｋｎにて指令された周波数の送りパルスＩＮＰ
が連続して得られる。例えばロックパルスＰＰＳの発振
周波数を１０００ＫＨＺ（周期１μＳｅｃ）とし、早送
り周波数１６ＫＨＺの場合の発振周期は約６２μＳｅｃ
となるので６２μＳｅｃ毎に送りパルスＩＮＰを発振す
ればよい。従つてカウンタ２に設定値Ｋｎとして６２を
セットすれば１６ＫＨＺの送りパルスＩＮＰが得られる
。上記の制御回路において、前記設定値Ｋｎをパルス要
求信号ＰＲＳが入力される毎に減少させていけば送りパ
ルスＩＮＰの発振周波数は漸増されスローアツプ制御が
可能となる。

また逆に設定値Ｋｎの数値を増加させていけばスローダ
ウン制御もできる。すなわち、前述したようにコンピュ
ータ１の内部で演算処理される設定値Ｋｎは、パルスモ
ータ７の起動停止を制御するために漸減漸増する数値と
なつており、この減増幅と時間とを計算する関数Ｆ，Ｔ
の設定の仕方で種々のスローアツプ・スローダウン制御
が得られる。理想的なスローアツプ●スローダウン制御
を考えてみると第２図に示すように等加速度カーブとな
る。今、例えばスローアツプの初期周波数は１００ＨＺ
とし、指定（スローアツプ完了）周波数１６ＫＨＺまで
の時定数Ｔｕを２００ｒｎｓｅｃとすると、起動後Ｔ時
間のときの周波数ＦはＦ＝（込αＴ）ＫＨＺとなり、そ
のときの周期ＫはＫ＝間＝（Ｄ？Ｎ）μＳｅｃとなる。

そこで起動からの累積時間をΣＫとすると、Ｋｎ，ΣＫ
ｎの演算式はとして逐次ＫおよびΣＫを演算する。

これにより等加速度直線に乗せたパルス発振が可能とな
る。Ｋｎは設定値Ｋ（１７）ｎ番に数値を示し、同様に
Ｋｎ一１はｎ−１番目の数値である。なお、初期周波数
は理論的には０ＨＺからスタートすることになるが、０
ＨＺでは無限大の周期でパルス発振することになり、コ
ントロール不能のため初期周波数は前記の如く１０併■
とし、現実的には十分低い周波数で起動する。初期周波
数を１００ＨＺとしたときのＫｎの初期値現はクロック
パルスＰＰＳの発振周波数が１０（１）Ｍ収であるのて
１００００となる。よつてΣＫｎの初期値ΣＫＯも１０
０００となる。スローアツプ直線の傾きは定数１２５０
０を変更することにより機械系に最適の数値を選択して
制御する。またスローダウンについては、指定周波数１
６ＫＨＺからのスローダウン時定数Ｔｄを２００ｒｎｓ
ｅｃとすると、ΣＫｎ，Ｋｎの演算式はとしてスローア
ツプの場合と逆に逐次演算を行う。

この場合スローダウン開始点（１６ＫＨＺ）における設
定値Ｋｍｉｎは約６２であるのでΣＫは（■×１０００
）＝約２０００００として演算を開始すればよい。上述
の演算式から明らかなように、パルスモータ起動時には
まずＫｎの初期値現をカウンタにセットし、パルス要求
信号ＰＲＳがきたら送りパルスＩＮＰを発振する。

そしてパルス要求信号ＰＲＳがくる時にＫｎ演算式、Σ
Ｋｎ演算式により徐々に周波数をアップし、指定周波数
（１６Ｋ？）になつた時点でスローアツプを完了し以後
の送りパルスＩＮＰは指定周波数て発振する。指定周波
数のときの設定値Ｋｎは最小設定値Ｋｍｉｎとする。ま
たスローダウン開始点は、最終位置決め位置から何パル
ス手前であるかを認識して指令する。すなわち指定周波
数からのスローダウン時定数Ｔｄを２００ｒｎｓｅｃと
すると、周波数ＦＫＨＺからのスローダウン時間Ｔはこ
のスローダウン時間Ｔｍｓｅｃ間に発振されるパルス数
Ｐｄはパルス発振周期Ｋと周波数Ｆの関係は 従つてパルス発振周期Ｋｐｓｅｃからのスローダウンを
開始して最終位置決め位置までの前記パルス数Ｐｄはよ
つて指定周波数から算出されるパルス発振周期（Ｋｍｉ
ｎ）からこの演算式によりスローダウン開始点から最終
位置決め位置までのパルス数Ｐｄを計算し、現在座標値
から最終位置決め位置までの残りパルス数Ｐｒを求めて
Ｐｒ≦Ｐｄの関係が成立したときスローダウンを開始す
る。

されに可動体の位置決め距離が小さいときには前述した
ような指定周波数に達したことによるスローアツプ完了
の認識ではオーバランの状態になるため、第３図に示す
ように指定周波数に達する以前にスローダウンを開始し
てオーバランを防止するようになつている。

すなわち位置決め距離に必要な全パルス数をＰｗ、スロ
ーアツプ時定数をＴＵｌスローダウン時定数をＴｄとす
ると、スローアツプ側パルス数Ｐｕはスローダウン側パ
ルス数Ｐｄは そしてスローアツプ中に発振されたパルス数がスローア
ツプ側パルス数Ｐｕ以上になることによつてスローアツ
プを完了し、その点はスローアツプ完了点となり同時に
スローダウン開始点になる。

以下前述したスローアツプ制御をコンピュータプログラ
ムにより処理する流れ図に基いて説明する。第４図にお
いて、プログラムスタートにより１ブロックＮＣデータ
の読込みが行われると、コンピュータ１の記憶装置にＫ
ｎ，ΣＫｎの初期値ＫＯ，ΣＫＯおよびＫｎの最小設定
値Ｋｍｉｎｌ送り量に必要な全パルス数ＰＷｌスローア
ツプ側パルス数ＰＵｌスローダウン側パルス数Ｐｄを同
時にセットする（１〜】１）。送り動作を開始すべく起
動信号が与えられるとコンピュータ１は初期値現をカウ
ンタ２に出力して割込み指令に待機する（Ｉｉｉ〜ＩＶ
）。初期値？がセットされたカウンタ２はクロックパル
スＰＰＳに基いて減算動作を開始し、計数内容が零にな
るとボローパルスＢＰを出力する。このボローパルスＢ
Ｐはパルス要求信号ＰＲＳとしてコンピュータ１に入力
される。コンピュータ１はパルス要求信号ＰＲＳが割込
指令として入力されると、スローアツプ指令に基いノて
Ｋｎ演算式、ΣＫ惰算式を行い、設定値Ｋｎが最小設定
値Ｋｍｉｎより大きいかどうかを判別する（Ｖ〜■Ｉｉ
ｉ）。

ＹＥＳであればカウンタ２にＫｎをセットする（ＩＸ）
。ＮＯであればカウンタ２にＫｍｉｎをセットする（Ｘ
）。カウンタ２にＫｎをセットした７後は起動開始から
の送りパルスＦｓＪＰの累積値Ｐｎがスローアツプ側パ
ルス数Ｐｕより大きいかあるいは等しいかを判別する（
Ｘｉ）。ＹＥＳであればスローアツプを中止しスローダ
ウンを指令し、送りパルスＩＮＰを発振する。ＮＯであ
ればスローアツプク指令のままで送りパルス１ＮＰを発
振する。そして送りパルスＩＮＰの累積値Ｐｎの演算が
行われる（Ｘｉｉ−Ｘｉｉｉ）。次に位置決め完了まで
の残りパルス数Ｐｒの演算が行われて割込待となる（Ｘ
ｉＶ）。また前記（Ｘ）においてカウンタ２にＫｍｉｎ
をセツトした後は残りパルス数Ｐｒがスローダウン側パ
ルス数Ｐｄより小さいかあるいは等しいかを判別する（
ＸＶ）。ＹＥＳであればスローアツプを中止しスローダ
ウンを指令して送りパルスＩＮＰを発振する（Ｘｉｉ−
Ｘｉｉｉ）。ＮＯであれば指定周波数のままで送りを続
行させるべく送りパルスＦＳＪＰを発振する（Ｘｉｉｉ
）。このようにしてスローダウン制御が行われ、前記累
積僅Ｐｎがスローアツプ側パルス数Ｐｕより大きいかあ
るいは等しくなつたことが判別され、あるいは残りパル
ス数Ｐｒがスローダウン側パルス数Ｐｄより小さいかあ
るいは等しくなつたことが判別されると、前述した如く
スローアツプが中止されてスローダウンが指令され、パ
ルス要求信号ＰＲＳが割込み指令として与えられる毎に
、スローダウン指令に基いてΣＫｎ，Ｋｎの演算式が行
われ、残りのパルス数Ｐｒがφかどうかを判別する（Ｘ
Ｖｉ−ＸＶｉｉｉ）。

ＹＥＳであれば位置決め完了となり送りパルスＩＮＰの
発振は停止され割込待となる（ＸｉＸ）。ＮＯであれば
設定値Ｋｎが最大設定値Ｋｍａｘ（＝ＫＯ）より小さい
かあるいは等しいかを判別する（ＸＸ）。ＹＥＳであれ
ばカウンタ２にＫｍａｘをセットする（ＸＸｉ）。ＮＯ
であればカウンタ２にＫｎをセットする（ＸＸｉｉ）。
このようにして残りパルス数Ｐｒがφになるまでスロー
ダウン制御が行われ、最終的には残りパルス数Ｐｒがφ
になつた判別でスローアツプ・スローダウン制御は終了
する。上記実施例においてはサーボモータとしてパルス
モータを使用しているが、これに代えて直流サ．ーポモ
ータを使用する場合には、その駆動回路を第５図のよう
にすればよい。

第１図のコンピュータ１から発振された送りパルスＩＮ
Ｐは偏差カウンタ８の加算端子に入力されて計数され、
Ｄ−Ａ変換回路９は偏差カウンタ８の内容に応じた電圧
を．送出する。Ｄ−Ａ変換回路９の出力電圧は電力増巾
回路１０において電力増巾され直流サーボモータ１１に
印加される。直流サーボモータ１１の回転速度はタコジ
ェネレータ１２によつて検出され、電力増巾回路１０に
フィードバックされて直・流サーボモータ１１の速度制
御がなされる。直流サーボモータの出力軸にはレゾルバ
１３が連結され、このレゾルバ１３の出力電圧は帰還パ
ルス発生回路１４によつてレゾルバの単位角度回転毎に
分割され、帰還パルス発生回路１４からはレゾルバ１３
延いては直流サーボモータ１１の単位角度回転毎に帰還
パルスが送出される。そしてこの帰還パルスは偏差カウ
ンタ８の減算端子に入力されてその内容を順次減する。
よつて直流サーボモータ１１は、偏差カウンタ８に投与
されるパルス数に応じた回転角度だけ、そのパルス列の
周波数に応じた速度で回転駆動されることとなる。上記
したように本発明は、設定値がセットされ）パルス発振
器より送出されるクロックパルスを計数してこの計数値
が前記設定値となる毎に割込み要求信号を出力するカウ
ンタを計算機に接続し、このカウンタから割込要求信号
が出力される度にサーボモータ駆動回路に送りパルスを
送出すると・ともに、スローアツプ・スローダウン時に
はそれぞれ漸減および漸増し、定常状態では要求送り速
度に応じた一定の値の前記設定値を演算して前記カウン
タにセットするよう計算機を作動させるようにしたもの
であるから、アナログ回路によつて゛スローアツプ・ス
ローダウン制御を行うもののように不安定要素がなく、
要求された加減速カーブに沿つたスローアツプ・スロー
ダウン制御を安定かつ正確に行うことができる利点があ
る。

また、計算機に割込信号発生用のカウンタを設けるだけ
でスローアツプ●スローダウン制御が行なえるので、計
算機を用いたコンピュータＮＣにおいて外部付加回路を
極めて少なくできる利点もある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は各制御機
器とコンピュータとの結線を示すブロック線図、第２図
は理想的なスローアツプ・スローダウン制御を示す説明
図、第３図は指定周波数に達しない場合のスローアツプ
●スローダウン制御を示す説明図、第４図はコンピュー
タプログラムとしての流れ図、第５図はサーボモータと
して直流サーボモータを使用した場合の駆動回路を示す
図である。 １・・・・・計算機、Ｋｎ・・・・・・設定値、２・・
・・・カウンタ、ＢＰｌＩＯｌボローパルス、ＩＮＰＩ
Ｉ４′送りパルス、４・・・・・・パルス発振器、ＰＰ
Ｓ・・・・・クロックパルス、６・・・・・・パルスモ
ータ駆動回路、７・・・・・・パルスモータ、１１・・
・・・・直流サーボモータ、Ｐｗ・・・・・・全パルス
数、Ｐｎ・・・・・・送りパルスの累積値、Ｐｒ・・・
・・・残りパルス数、ＰＵ−Ｉ−１●スローアツプ側パ
ルス数、Ｐｄスローダウン側パルス数。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 計算機を用いてサーボモータの回転を制御するサー
   ボモータ制御装置であつて、パルス発振周期を表す設定
   値がセットされパルス発振器より送出されるクロックパ
   ルスを計数してこの計数値が前記設定値となる毎に割込
   要求信号を出力するカウンタと、送りパルスを応答して
   サーボモータを回転制御するサーボモータ駆動回路と、
   前記カウンタおよびサーボモータ駆動回路に接続され、
   前記カウンタから割込要求信号が出力される度に前記サ
   ーボモータ駆動回路に前記送りパルスを送出するととも
   に、スローアツプ・スローダウン時にはそれぞれ漸減お
   よび漸増し、定常状態では要求送り速度に応じた一定の
   値の前記設定値を演算して前記カウンタにセットする計
   算機とを備えたことを特徴とするサーボモータ制御装置
   。