JPS63174585A - サ−ボモ−タの制御回路 - 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】 〔超業上の利用分野〕 この発明は、例えば数値制御装置の速度フィードパ・Ｉ
り系に使用される廿−ボモータの制御回路に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第５図は一般的な数値制御装置のサーボ系の構ａを示す
ブローＩり図で、（１）は紙テープ、キーボードおよび
カセ吋トテーブレコーダ等の指令上位置フィードバー・
り信号ＰＦとを入力して論理演算。

補間演算等を行なう演算処理回路、（２）はこの演算処
理回路（１）の出力と速度フィードパ・・・り信号ＶＰ
とを入力し、で、サーボモータ（３）を駆動する廿−ボ
モータドライブ回路、（４）はサーボモータ（３）に直
結されたロータリーエンコータ、（９）はこのロータリ
ーエンコーダ（４）からの信号を速度フィードパーｊり
信号Ｖｐおよび位置フィードバーＩり信号Ｐ？とに変換
し出力する変換装置である。

ｍ６因は上記第５図に示す数値制御装置の要部を示すブ
ローＩり図で、第５図と同一符号を付し１こものはそれ
ぞれ同一の要素を示している。（５）はロータリーエン
コータ（４）がサーボモータ（３）に直結され、このロ
ータリーエンコータ（４）の２相の出力パルス列を受信
」・で扱い易いレベルに変換し・で出力するインターフ
ェース回路（５）（以下、ｌ／Ｆ回路というＪ　、　（
６）はこのｌ／Ｆ回路（５）を介して得られろパルス信
号を計数して位置フィードバー・り信号Ｐｐと（、て演
算処理回路（１）に入力するカウンタ、（７）は同じく
上記１／Ｆ回路（５）を介して得られるパルス信号を入
力して、その周波数に比例１−Ｔこアナログ信号をサー
ボモータドライブ回路（２）に加える周波数・電圧変換
器（以下、Ｆ／Ｖ変換器というＪ　、（８）は演算処理
回路（１）に位置指令を出力するメモリである。

次に動作について説明する。

第６図において、図示しない紙テープおよびカヤ１．ト
テーブレコーダ等により、メモリ（８）に格納され７：
ｌＥ！＋作用プログラムが、演算処理回路（１）に動作
指令として出力され、その指令を演算処理回路（１）に
おいて論理演算、補間演算等を行ない、その演算結果を
廿−ボモータドライブ回路（２）に出力し、その出力信
号を電力増幅してサーボモータ（３）を上記動作プログ
ラムに従って回転制御する。ま１こ、ロータリーエンコ
ーダ（４）はサーボモータ（３）に直結され、この廿−
ボモータ（３）の回転速度に比例り、１こ　゛パルス列
を発生し、このパルス列をＩ／Ｆ回路（５）。

ニヨって扱い易イレベルに変換し・て後、カウンタ（６
）によってこのパルス信号を計数して位置フィードバー
・り信号Ｐｐ、し、て演算処理回路（１）に出力するも
のである。

一万、Ｆ／Ｖ変換器（７）には、上記と同様１／Ｆ回路
（５）からパルス列が入力され、このパルス列がＦ／Ｖ
変換器（７）によって周ＩＨＩ数に比例し・１こアナロ
グ信号に変換され、サーボモータドライブ回路（２）に
速度フィードパ・ｔり信号ＶＰとしてフィードパＮｌり
される。

かくして上述のごとく位置および速度フィードパーｌク
ループを有してなるサーボ系におけるサーボモータの制
御が行われる。

しかるに近年上記サーボ系においては高精度化が要末さ
れつつあり、そのための高速、高精度な特性を１する）
゛／Ｖ変換器が用いられる傾向にある。しかし、ながら
、上記高速、高精度なＦ７’Ｖ変換器は、一般的に高ｇ
反な特性を有するＴコめ、外乱による影響を受けやすい
ものである。

〔発明が解決し・ようとする問題点〕

従来の数値制御装置のサーボ系は以上のように構成され
ているので、高速、高精度なＦ／Ｖ変換器（７）を速度
ループ内に用いろときには、外乱等により廿−ボモータ
（３）の低速域においては回転速度が不安定になり、あ
るいは特に停止時においては上記外乱によってサーボモ
ータ（３）が停止しなけれはならないにもかかわらず、
ハンチング等の動作状態が発生するなどの問題点かあっ
γこ。

この発明は上記のような問題点を解消する１こめになさ
ｔ′１１こもので、高速、高精度のＦ／Ｖ変換器を便用
Ｌ−１ことしてもサーボモータの外乱等ニよる影響を極
力小さくし安定しＴこサーボモータの制御ができる制御
回路を得ることを目的とする。

〔問題点を解決する１こめの手段〕 この発明に係るサーボモータの制御回路は、位置および
速度ループを万し、ＮＯ装置からの指令により被制御体
を駆動制御する廿−ボモータの制御回路において、上記
速度ループの経路に上記サーボモータの回転数を検出し
、この検出信号を上記回転数に比例し１こパルス列信号
に変換し・で出力するパルス発生器と、このパルス発注
器からのパルス列信号をアナログ電圧に変換するととも
にこのアナログ電圧に対する増幅度を切換えることがで
きるＦ／Ｖ斐換装置と、上記パルス発生器から出力さｎ
ろパルス列信号の周波数を検出し１、この周Ｍ数以下に
おいて上記増幅度を小に、ま１ここの周波数以上におい
ては上記増幅度を大に切換える切換手段とを備え１こも
のである、 〔作用〕 この発明におけるサーボモータの制御回路は、ハルレス
発生器から出力されるパルス列信号の周波数を検出し、
この便出された周波数以下においてＦ／Ｖ変ｉ変型装置
の増幅度を小に、また上記検出された周波数以上におい
てはＦ／Ｖ変換装置からの増幅度を大にそれぞれ切換手
段によって切換えられる。

〔発明の実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す数値制御装置のサー
ボ系のｍ取を示−ｒプロ・・り図、ｆ：ｐ、２図。

第３図は上記第１図の数値制御装置の要部を示すプロ噌
り図である。第１図、第２図において、第５図、第６図
と同一符号は相当部分を示し説明ケ省ｗ１ｆろ。

第３図においでロータリーエンコータ（４）から出力さ
れ１こ２相は、それぞれ９０°の位相差を有し、排他的
論理和ゲート（以下、ＥＸ　−Ｏｊｉゲートという）１
０４を経てＦ／Ｖ変換器（７）に接続されている。１（
ｇは最終のゲインを決めるオペレージ１ナルアンプ（以
後、オペアンプという〕で、上記Ｆ／Ｖ変換器（７）に
抵抗１Ｌ３．凡４を介しこのオペアンプＩＣ３にｆｆｉ
　１６されている。几＄はフィードバーＩり抵抗で、オ
ペアンプｌＣ１の反転端子と出力端子に接続されている
。Ｂ−はオペアンプ１０３のバイアス電流のバランスを
とる抵抗であり、オペアンプ１０３の非反転端子と接地
間に接続されている。ｌＯ＋　　はロータリーエンコー
ダ（４）から出力されろ信号の周波数検出用のワンシ覆
・・・トマルチバイブレータであり、このワンシｇ　−
ｒ　トマルチバイブレータ１０＋　に接続されているに
＋、Ｒ＋は上記ロータリエンコータ 号の周波数の周期が上記（３＋、　凡１で表わされる時
定数以上になつ１ことき、上記ワンシｇ　＝ｒ　トマｉ
レチバイブレータｌｃ＋　をマクディプにする遅延用素
子である。１に２　はゲイン切換え手段となるアナログ
スイーＩチであり、上記ワンシ習・リドマルチバイブレ
ータｌｏ＋のＱ出力端子をブルア・・ノブ抵抗Ｒ２で、
ａｉｗ源にブルアーＩブするとともにアナログスイ、・
・チｌ　Ｕ　２のゲートに接続されており、ま１こアナ
ログスイ・・・チｌｅｔの入力と出力端子は上記抵抗凡
３の両端に接続されている。そして上述シ、１コ構成に
よって周波数・電圧変換器＋８００）が構成され、この
周波数・電圧変換器（８１１０）の構成よりＦ／“■変
換器（７）が除かれて速度ループゲイン切換器（２００
Ｊが構成されでいる。さらに上記周波数・電圧変換器（
８００）は第２図に示すごとく配置され、１７重回路（
５）、カウンタ（６）８周波数・電圧変換器（８００）
とによって変換装置（４００７が構成されている。

なお、ここでワンシｇ　−ｚ　）マルチバイブレータ１
０重は、抵抗１ｔ＋おまびコンデンサＣＩの積分時定数
（以下、Ｔ１と表わす）よりも大きな周期を有する周波
数が入力された時に上記Ｔ２経過後Ｑ出力か０＃から１
　ｌ′に反転する特性を有する。

さらにアナログスイ・・ＩＴ１（３ｚはケート入力が′
″０　＃のとき番では（ＪＮ、ま７．：’１’のときに
はＯＦＦになる特性を有する。

次に動作について説明する。

図 第４図は第ととよるタイムチャート図であり、第８図に
おいてロータリエンコータ（４）から出力されＡ、Ｈに
よって示される２相出力は、それぞれｋＡ−（ＪＥゲー
トｌｏ４に入力され、このＥＸ−０几ゲートｌ（ｌの出
力はＦ／Ｖ変換器（７）に入力されろととも、に上記Ｅ
Ｘ　−０）ＬゲートｌＣ４の出力ａ波数に比例した直流
重圧Ｖ１として出力される。次に上記血流重圧ｖ１は、
抵抗Ｒ３，剋４゜几５ 凡５の定数によって定まる増幅度（Ｒ３＋　）Ｌ　Ｊ）
によって増幅されることにより出力重圧■２となる。

れる。

ま１こ、上記ＥＸ−ＯＲゲートｌＣ４からの出力周波数
は、ワンシ冒−Ｉトマルチバイブレータｌｅ＋に同時に
入力される。ここで上記ＥＸ−（ＪＡＩＬゲートＩＣ４
の出力周波数（以下ｆと表わす〕の周期（以下、ＴＩと
表わす）は、ＴＩ＝７で表わすことができるので、ワン
シロ咋トマルチパイブレータｌＣ＋　の状態反転を決定
するＧ＋ｌＬ＋で表わされる積分時定数Ｔ２との関係で
第８因に示す回路は、以下の様に動作する。

すなわち第４図において、Ｔ　Ｉ＜　Ｔ　！で示される
区間においては、ワンシ、、Ｊトマルチバイブレータ１
ｃ＋は、上記周期Ｔ＋が上記積分時定数Ｔ２よりも短い
為動作せず、従ってそのＱ出力は′″０′のままであり
、よってアナログスイーｌチｌｏｚは０へのままである
ので抵抗凡３はバイパスされ１こままとなる。ま１こ、
８４図において、ＴＩ）Ｔｚで示される区間においては
ワンシ璽９トマルチバイブレータ１０＋　が動作するこ
とになるので、そのＱ出力が１１′になりアナログスイ
ッチ１０゜がＯＦＦとなって上記バイパスが解除され抵
抗助が抵抗孔４に直列に接続されろことになる。

以上述べ１こごと＜ＥＸ−Ｏ１ＬゲートｌＣ４の出力周
波数ｆの周期Ｔ＋がＴ＋＜Ｔ２のときは、上記抵抗孔１
が上記アナログスイ・・チｌ（ｆのＯＮによりバイパス
されて上記増幅度を決定する％Ｊ＝・・・・・・（２）
式で表わされる電圧が出力される。

またＥＸ−（Ｊ凡ゲート１（３４の出力周波数ｆの周期
Ｔ１がＴ＋）Ｔｚのときは上記抵抗ｈ３のバイパスが上
記アナログスイッチＩＣ！が（ＪＦＦになり、オペアン
プ１０３の入力抵抗である抵抗ハ４に直列に抵抗孔３か
接続されることになるので、上記（１）式よりオペアン
プ１０３の出力１１Ｆ圧Ｖ　！　＝の分母にＲ３が挿入
された分だけ減少する。

以上のように制御することにより、ノイズの影響を受は
易いＦ／Ｖ変換器を用い、かつ特にノイズの影響を受け
る低速域においてもループケインを低下させることによ
り上記ノイズに対するゲインも同時に低下させることが
できるので、よってノイズに対する影響は小さくなる。

なお、上記実施例ではゲインの切換えにアナログスイッ
チを用いた場合について説明し１こが、アナログスイッ
チ以外のＦ　Ｅ　Ｔカブラや他の切換え可能なスイ〜チ
であってもよく上記実施例と同様の効果を奏することは
言う菫でもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればゲイン切換手段によっ
て、ある周波数領域になったときゲインを切換えるよう
にしたので、高速高精度のＦ／Ｖ変換器を用いて、特に
ノイズの影響を受けやすい低速域においても、サーボモ
ータの停止時に外乱の影響を受けることなく安定し１こ
速度ループ制御ができるサーボモータの制御回路を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるプロ轡り図、ｍ２図
、第８図はこの発明の一実施例による第１図の要部を示
すプロ・・り図、第４図はこの発明の一実施例による第
１図のタイムチャート図、第５図は従来の一般的な数値
制御装置のサーボ系の構成を示すプロ・・り図、第６図
は従来の第５図の要部を示すプロ・Ｉり図である。 因において、（３）は廿−ボモータ、（７）はＦ／Ｖ変
換器、（２００）は速度ループゲイン切換器、ｔ８００
）は周ｆＩｊｌ数・電圧変換器、ｔ４００）は変換装置
、１０１はワンシ冒−ａトマルチバイブレー夕、１０ｓ
　ハｙナログスイーＩチ、１０３はオペアンプ、ＩＣ４
はＥＸ−ＯＲゲートである。 なお、各図中同一符号は同一ま１こは相当部分を示すＯ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位置および速度ループを有しＮＣ装置からの指令により
   被制御体を駆動制御するサーボモータの制御回路におい
   て、上記速度ループの経路に上記サーボモータの回転数
   を検出し、この検出信号を上記回転数に比例したパルス
   列信号に変換して出力するパルス発生器と、このパルス
   発生器からのパルス列信号をアナログ電圧に変換すると
   ともにこのアナログ電圧に対する増幅度を切換えること
   ができるＦ／Ｖ変換装置と、上記パルス発生器から出力
   されるパルス列信号の周波数を検出し、この周波数以下
   において上記増幅度を小に、またこの周波数以上におい
   ては上記増幅度を大に切換える切換手段とを備えたこと
   を特徴とするサーボモータの制御回路。