JPS62233812A - 多軸制御機構 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多軸制御機構に関し、特に回転角度制御を必要
とする装置を自動制御するための多軸制御機構に関する
。

〔従来の技術〕

近年のＬＳＩ　及びマイクロコンピュータの発展は高性
能で低価格のパーソナルコンピュータを土量している。

このパーソナルコンピータの導入によって、事務処理部
門でのオフィスオートメーション（以下、ＯＡと記す）
化や生産部門でのファクトリオートメーション（以下、
１゛Ａと記す）化、更に、研究機関でのラボラトリオー
トメーション（以下、ＬＡと記す）化が多く進められて
いる。

このよウナパーソナルコンピュータの利用目的の中で、
前者の（ＪＡ化では、他のパーソナルコンピュータとの
接続でのデータ通信及びデータの相互利用が重要である
が、後者のに’Ａ化やり、Ａ化では、パーソナルコンピ
ュータが制御装置となって、他の装置が：ｔｉｌＩ御さ
れる側になる場合が多い。

このようなＦＡ化あるいはｌ、Ａ化を行うには設備導入
の当初から、この制御を可能にする装置構成にしておけ
ば良く、このため使用する測定器にもマイクロコンビー
ータが実装されたＩＥＥＥ　−４８８等のデータバスの
標準化が行われたものが多く利用され、その他の制御系
も制御を可能とする機構及びそのためのインターフェー
スを持たせた装置として構成すれば良い。

しかし、このような最新の設備を導入するには。

装置自体の価格も非常に高価なものになり、簡単に導入
することができない。又、従来の手持ち１ｌｌ１１定装
置等がまったく利用できないむだな設備投資となってし
まい、ＦＡ化あるいはＬＡ化を進める上での阻害要件に
なっていた。

例えば、第３図に示すような手動設定を必要とする電力
測定用のＵ関数針ではチャネルＣＨ，の入力端子５１と
チャネルＣＨ２の入力端子５２へ０２つの入力信号のレ
ベルに対応してレンジ設定スイッチ５３及び５４があシ
、更に、２つの入力信号の位相差によってメータ５５の
指示の極性を切換える位相差切換えスイッチ５６がある
。

このＵ関数針を用いて電気部品の印加電圧に対する電力
損失を精度良く得ようとする場合、チャネルＣＩＨ，の
入力端子５１には測定される電気部品に印加される電圧
を与え、チャネルＣＨ２の入力端子５２には電流プロー
ブによって６１１］足した電流値に相当する電圧が与え
られる。このとき、レンジ設定スイッチ５３が印加電圧
の値に対応したレンジになっていないと過大入力あるい
は過小入力となって正確な測定ができない。このことは
、電流測定側のチャネルＣＨ２のレンジ設定においても
同様である。

従って、測定者はメータ５５の指示に注意しながら、こ
の入力レベルの範囲に応じた２つのレンジ設定スイッチ
５３及び５４の切換えが必要である。史に、入力端子５
１及び５２に与えられる電圧と電流の位相差によっては
、メータ５５の指示が反転し、負極性となってしまうこ
とがあるが、このときは位相差切換えスイッチ５６の切
換えが必要である。

上述の理由から、この種の測定器を用いた測定ではコン
ピュータ利用による自動化は望めず、入手による操作を
宮む手動測定の域から出ることが困難であった。

又、ＬＡ化の１つにガスや流体の制御のため多くの弁等
を制御したい場合があるが、この場合にも、装置開発段
階からであれば弁の部分に予めアクチーエータ等を取付
けておき弁制御を可能にすれば良いが、既設の装置にお
いて、その制御を可能にするには大幅な改造が必要とな
ってしまう。

従って、この種の自動化もなかなか進まないのが現状で
あり、人手による操作が必要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、生産部門でのＦＡ化や研究部門でのＬ
Ａ化を進めるためには、自動制御が可能なように新しく
装置を作り直したり、自動化に対応できるような機器導
入が必要となり、既設の装置及び機器がむだになり、高
額の設備投資が必要になるという問題点がある。

一方、既設の装置を用いての自動化は容易でなく、特に
、手動操作を必要とするレンジスイッチや調整制御部を
持つような測定器を用いた自動化は困難朋が大きく、人
手による装置の操作が必要になるという問題点がある。

本発明の目的は、既設の装置を用いて自動化を容易に可
能にする多軸制御機構を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の多軸制御機構は、回転動力発生部にて生じる回
転を複数の軸に伝達する伝達部と、前記複数の軸それぞ
れに設けられ対応する軸の回転を制御する電磁クラッチ
と、該電磁クラッチに連結しその軸の回転角間を検出し
回転角度データを出力する回転角度検出部と、軸選択信
号に応じて選択された軸に対応する前記回転角度データ
を選択する軸イぎ号選択回路と、制御すべき軸を選択し
該選択された軸に対応する前記軸選択信号と前記選択さ
れた軸に対応する前記電磁クラッチの制御信号とを出力
しかつ前記選択された軸に対応する前記回転角度データ
と予め設定された前記選択された軸に対応する角度制御
データとを比較し両データが一致するよう前記回転動力
発生部を制御する選択・比較回路とを含んで構成される
。

〔作用〕

モータ等の回転動力発生部からの動力を１本の主軸から
歯車等の回転動力伝達機構を介して複数の従動軸に伝達
し、複数の従動軸それぞれにその軸に連結される制御出
力軸の回転を駆動φ停止させる電磁クラッチを設け、更
に、電磁クラッチの出力軸に軸の回転角度を検出する回
転角度検出部を設け、この回転角度検出部から出力され
る回転角度データと外部の制御装置に予め設定するその
制御出力軸に対し指定された角度制御データとを比較し
、両データの差が零となるように回転動力発生部の回転
制御を行う選択・比較回路を設けることによって、複数
に分岐された従動軸に連結するＩ１１］御出力軸の回転
角度を自由に制御することが可能となる。

従って、この制御可能な制御出力軸と従来自動化ができ
なかつ比測定器及び制御機器等のレンジ設定スイッチ又
は設定つまみ等の軸をプーリとベルト又はたわみ継手、
たわみ軸等の伝達媒体を介して連結して駆動することで
、所望の回転角度の設定ができ自動化が可能となる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図である。

第１図に示すように、回転動力発生部としてのステップ
モータ１１の回転軸に結合する主軸１２は複数の歯車１
３によって複数の従動軸１４に分岐される。それぞれの
従動軸１４には、この軸の回転動力の伝達を接・断でき
るようにするための電磁クラッチ１５が連結され、電磁
クラッチ１５の出力軸１６には回転角度を読取る回転角
度検出部１７が固定されるとともに、外部へ動力を伝達
する制御出力軸１８が固定される。

選択・比較回路１９は回転角度を制御する制御出力軸１
８を選択し、選択された１本の制御出力軸１８に属する
電磁クラッチ１５を接続状態にするためのクラッチ制御
信号２３と、選択された制御出力軸１８に設けた回転角
度検出部１７からの回転角度データを選択して出力する
軸信号選択回路２１へ軸選択信号２４を出力する。

更に、選択・比較回路１９は軸信号選択回路２１で選択
され出力される選択された制御出力軸１８の回転角度デ
ータ２５と外部の制御装置２２から与えられる予め設定
された選択された制御出力軸１８に対する角度制御デー
タ２８とを比較し、両データの差が零になるようにステ
ップモータ１１を駆動するモータ駆動回路２０に回転信
号２６を出力する。

選択・比較回路１９の動作は、外部の制御回路２２から
出力される角度制御データ２８と制御開始指令から成る
制御信号２７で開始され、上記した両データの差が零に
なったとき、制御装置２２に制御終了信号２９を供給し
て終了する。

又、回転角度検出部１７には可変抵抗器が取付けられ、
この可変抵抗器は電磁クラッチの出力軸１６の回転に応
じて回転する可変抵抗器の軸の回転角度に相当した電位
の出力が得られるように電源に接続される。

この出力はアナログスイッチを介して演算増幅器により
インピーダンス変換された後、Ａ−Ｄ変換器でデジタル
値に変換されて制御出力軸１８の回転角度データ２５と
して出力される。

回転角度データ２５と角度制御データ２８は、選択・比
較回路１９のデジタルコンパレータに加えられ、角度制
御データ２８に対して回転角度データ２５が犬であるか
小であるかが判定され、判定結果が等しくなる方向への
ステップモータ１１の回転を制御する回転信号２６のパ
ルスが出力される。このパルス出力はＡ−Ｄ変換終了信
号によって得られるようになっ又いる。又、回転角度デ
ータ２５は外部の制御装置２２のメモリに記憶される。

次に、第２図は第１図に示す実施例を用いて構成した自
動計測システムのブロック図である。

第２図に示す自動計測システムは、測定器として前述し
た第３図のし関数針を用い電気部品の損失電力を計測す
るものである。

多軸制御機構３００制御出力軸１８にはたわみ軸３２を
取付け、たわみ軸３２の他端をＵ関数針３３の位相差切
換えスイッチ５６及び２つの入力のレンジ設定スイッチ
５３及び５４の軸に取付ける。又、多軸制御機構３０を
制御するために接続された制御装置３６と計測値をデジ
タル変換するＡ−Ｄ変換器３７がある。Ｕ関数針３３の
メータ５５の指示に対応し几アナログ出力信号３９の出
力信号線がＡ−Ｄ変換器３７の入力端子に接続され、Ｕ
関数針３３のメータ５５の指示状態が読取れるようにな
っている。

一方、Ｕ関数針３３の２つの入力として、被測定の電気
部品４００両端の電圧が入力端子５１に入力され、電気
部品４０に流れる電流が電流プローフ４１で検出され、
増幅器４２で電圧値に変換された信号として入力端子５
２に入力される。

電気部品４０に供給される電圧はシグナルゼネレータ４
３から出力されるが、このシグナルゼネレータ４３の出
力の、周波数、電圧及び信号波形は制御装置３６によっ
て制御される。

この自動計測システムでは、計測に先立って、まず制御
出力軸１８の制御したい点のすべての軸位置を制御装置
３６に記憶させる必要がある。

例えば、レンジ設定スイッチを始め手動で回転させるこ
とによって、その軸位置に対応した回転角度検出素子の
電位をデジタル変換し制御装置３６に読込む。このよう
にすることで、どのような設定位置に対しても制御が可
能となる。

従って、制御したい制御出力軸１８のすべての軸位置が
制御装置３６に得られているので、制御したい制御出力
軸１８に対する角度制御データとその制御出力軸１８に
対する制御開始指令を制御装置３６から与えれば選択さ
れた制御出力軸１８に連結する電磁クラッチが動作して
ステップモータの回転動力がｔｔｉ制御し友い軸に伝達
される。

この状態で、ステップモータがデジタルコンパレータで
の比較結果が等しくなる方向に回転し、等しくなったと
きに電磁クラッチが停止し、かつ、ステップモータが停
止するとともに制御終了状態となったことが制御装置３
６に通知される。

この結果、どのような回転角度の設定要求に対しても、
その制御に応じる動作をさせることができ、従来その自
動化が容易でなかった手動設定機器すべての自動制御が
可能となる。

なお、本実施例では、軸の回転角度検出に可変抵抗器を
用いたが、多回転の制御を行いたい場合は、可変抵抗器
を多回転型のものとするか、又はロータリエンコーダ等
を用いて回転角度をパルス数にして計数すれば同様の制
御が可能である。

又、本実施例の制御装置は汎用のパーソナルコンピュー
タを使用し、そのソフトウェアで処理できることは言う
１でもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の多軸制御機構は、手動操作
でなければならないレンジ設定スイッチやその他の手動
設定部を持つ測定器でも、制御装置から指定した角度制
御データに対応するレンジ設定値に自動制御が可能であ
り、又、この制御が制御出力軸と制御される測定器のレ
ンジ設定スイッチ等の軸を接続するだけで可能であるの
で、従来の測定器を何ら改造することなく容易にその自
動化が打える。

従って、自動制御が可能なように対応した最新の測定器
を購入する必要はなく、従来からの手持ち測定器を廃棄
するむだが発生しなくなるという効果がある。

更に、この多軸制御機構は、どのような角度への制御も
可能であるため、レンジ設定スイッチ以外の可変抵抗器
やその他の可変素子も自由に設定可能であるので、液体
、気体などの制御弁の制御も容易に可能となり、今まで
手動設定を必要としていたすべての機器に対して、その
自動制御が可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成ブ０７り図、第２図は
第１図に示す実施例を用いて構成した自動計測システム
のブロック図、第３図は一般的なし関数針の平面図であ
る。 １１・・・・・・ステンブモータ、１２・・・・・・主
軸、１４・・・・・・従動軸、１５・・・・・電磁クラ
ッチ、１６・・・・・・電磁クラッチの出力軸、１７・
・・・・・回転角度検出部、１８・・・・・・制御出力
軸、１９・・・・・・選択・比較回路、２０・・・・・
・モータ駆動回路、２１・・・・・・軸信号選択回路、
２２・・・・・・制御装置、２３・・・・クラッチ制御
信号、２４・・・・・・軸選択信号、２５・・・・・・
回転角度データ、２６・・・・・・回転信号、２７・・
・・・・制御信号、２８・・・・・・角度制御データ、
３０・・・・・・多軸制御機構、３２・・・・・・たわ
み軸、３３・・・・・・Ｕ関数針、３６・・・・・・制
御装置、３７・・・・・・Ａ−Ｄ変換器、４０・・・・
・・電気部品、４１・・・・・・電流プローブ、４２・
・・・・・増幅器、４３・・・・・・シグナルゼネレー
タ、５１・・・・・・チャネルＣＭｌ　の入力端子、５
２・・・・・・チャネルＣＨ２の入力端子、５３．５４
・・・・・・レンジ設定スイッチ、５５・・・・・メー
タ、５６・・・・・・位相差切換えスイッチ。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 芽１回

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転動力発生部にて生じる回転を複数の軸に伝達する伝
   達部と、前記複数の軸それぞれに設けられ対応する軸の
   回転を制御する電磁クラッチと、該電磁クラッチに連結
   しその軸の回転角度を検出し回転角度データを出力する
   回転角度検出部と、軸選択信号に応じて選択された軸に
   対応する前記回転角度データを選択する軸信号選択回路
   と、制御すべき軸を選択し該選択された軸に対応する前
   記軸選択信号と前記選択された軸に対応する前記電磁ク
   ラッチの制御信号とを出力しかつ前記選択された軸に対
   応する前記回転角度データと予め設定された前記選択さ
   れた軸に対応する角度制御データとを比較し両データが
   一致するよう前記回転動力発生部を制御する選択・比較
   回路とを含むことを特徴とする多軸制御機構。