JPS63273114A - 定位置停止制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、たとえば加工工具或いは被加工物を回転さ
せる工作機械の主軸を予め決められた位置に停止させる
制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第９図は従来の定位置停止装置を示す図で、（１）はモ
ータ、（２）はモータ（１）に取付けられた速度検出器
、（３Ａ）はモータ（１）のコントローラ、（４）はモ
ータ（１）への電力線、（５）はモータ速度検出器（２
）の信号線である。（８）　、　（７）はギヤ、（８）
は定位置停止を行う回転軸である主軸である。（９）は
主軸（８）の位置検出器であるエンコーダで、位相の９
０°ずれた２相信号Ａ、Ｂ及び１回転１パルスの信号Ｃ
を出力する。（ｌＯ）はエンコーダ（９）のケーブルで
ある。

第１０図はコントローラ（３Ａ）内のエンコーダ（９）
の信号処理回路で、（１１）は４てい倍回路、（１２）
は信号Ｃの立上りでリセットされるアップダウンカウン
タ、（１３）はマイクロコンピュータである。ここでは
、エンコーダ（９）の出力Ａ、Ｂが４てい倍回路（首）
で４でい倍された後アップダウンカウンタ（１２）で計
数され、マイクロコンピュータ（１３）に入力して所定
の演算処理が行われて回転速度等が得られ、その回転速
度と基準速度との差に基づいて駆動回路（図示せず）に
よりモータ（１）が制御される。

第１１図はエンコーダ（９）の出力信号Ａ、Ｂ。

Ｃ１てい倍回路（１１）の出力であるＰＬＳＳＭＮＳ及
びアップダウンカウンタ（１１）のカウンタ値の波形を
それぞれ示しており、出力信号Ｃが１回転に１回送出さ
れて入力する度にアップダウンカウンタ（１１）がリセ
ットされる。

第１２図は従来の定位置停止動作時の速度の波形を示す
特性図、第１３図は回転の様子を表す図、そして第１４
図はマイクロコンピュータ（１３）の演算動作を示した
フローチャートである。

第１５図はマイクロコンピュータ（１３）の演算動作を
概念的に示した位置制御処理部のブロック図で、（１４
）は微分器、（１５）は積分器、（１６）は位置ループ
ゲインである。第１６図は４てい倍回路（１１）の詳細
図である。

次に、従来の定位置停止制御装置の動作を第１４図のフ
ローチャートに従って説明する。定位置停止起動信号が
入力すると（Ｓ２１）、第１２図において主軸の速度Ｖ
が第一目標速度Ｖｔより高い場合は、速度ループにて第
一目標速度Ｖｌまで減速し、逆に、第一目標速度Ｖｌに
満たない場合は第一目標まで加速する（Ｓ２２〜Ｓ２５
，５２９）。回転速度が第一目標速度Ｖｌに達すると主
軸位置のチェック動作を始め、第１３図に示す２点まで
達すると（Ｓ２７）、速度指令を第二目標速度■２に切
換えて速度制御する（８２８，５２９）。同様に、主軸
の位置のチェックを続けてＱ点に達すると（Ｓ３０）、
目標点とＱ点との差を位置偏差として第１５図に示す積
分器（１５）に初期値を設定し、位置制御処理を行う（
Ｓ３１，５３２）。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の定位置停止装置は以上のように構成されているの
で、例えば高速の場合は減速し、低速の場合は加速しな
ければならず、必ず第−目標速度及び第二目標速度を経
て停止するため、低速、特に停止からの定位置停止動作
では所要時間が長い等の問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、定位置停止動作時間を短縮すること可能に
した定位置停止制御装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る定位置停止装置は、エンコーダからの信
号Ａ、Ｂをてい倍するてい倍回路と、該てい倍回路の出
力が計数入力として入力されると共に、前記信号Ｃでリ
セットされるアップダウンカウンタと、該アップダウン
カウンタの出力に基づいて回転軸の回転速度を求めると
共にその回転位置を求める演算手段とを備えている。

更に、この発明に係る定位置停止装置は、停止指令の入
力時の回転速度と所定の基準速度とを比較する比較手段
と、該比較手段の回転速度が所定の基準速度より大きい
ときに基準速度設定をゼロとして回転軸の速度を制御さ
せる速度指令手段と、該比較手段の回転速度が所定の基
準速度より小さいときに、回転軸の回転速度とその回転
位置に基づいて、位置制御用位置偏差と目標点までの位
置量とを傾き一定の直線スムージングを行うことを前提
に演算して求め、これらを傾き一定の直線スムージング
処理を行ってそれを基準値として回転軸の位置を制御さ
せる位置指令手段とを備えている。

［作用］ この発明においては、回転速度が所定の基準値より小に
なると速度ループから位置ループへ切換るが、その際に
速度指令が滑らかに連続するように、速度及び回転位置
から位置制御用位置偏差と傾き一定直線スムージングに
必要な位置指令値とを算出してから切換える。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

ｍ１図はこの発明に一実施例に係る定位置停止制御装置
の要部を示すブロック図で、第２図は第１図の位置制御
処理部の回路図である。図において、（３）はモータの
コントローラで、（１Ｂ）はマイクロコンピュータであ
る。（１４）は駆動回路である。

（２０）はマイクロコンピュータによって構成される演
算手段である。（２１）は比較手段で、停止指令時の回
転速度と所定の基準速度とを比較する。（２２）は位置
制御処理部であり、その詳細は第２図に示すとおりであ
る。第２図において、（２３）は傾き一定直線スムージ
ング処理部、（２４）　、　（２５）は切替え接点で、
比較手段（２２）の出力により切替えられる。

第３図は定位置停止動作を行った時の速度波形図、１４
図は上記装置の動作を示すフローチャート、第５図は停
止動作を行った時の速度波形、第６図及び第７図は目標
点までの位置を算出する部分の一部を表す説明図である
。第８図は位置指令を傾き一定直線スムージング回路（
２３）に入力した時の入力と出力の図である。

第４図のフローチャートに示すように、定位置停止動作
の起動信号が入力すると（Ｓｌ）、その時の制御が速度
ループであるか否かを判断した後（Ｓ２）、第３図に示
すように定位置停止動作の起動信号が入った時点での速
度Ｖが第−０樟速度Ｖｔより高い場合は、接点（２４）
を閉じて速度指令Ｖ＊ゼロにして減速制御する（Ｓ３〜
Ｓ５）。速度が第一目標速度以下になると（Ｓ３）、以
下に詳細に説明するがその時点の速度及び位置から位置
偏差量（以下ドループ）ｅｏと、目標停止点までの位置
量Ｓｏを計算する。次に、速度ループ中フラグをリセッ
トし、位置ループ中フラグをセットしくＳ６）、第２図
に示す位置制御処理を行う（Ｓ７）。

以下ドループｅｏ及び目標停止点までの位置量Ｓｏの算
出方法について説明する。

アップタダウンカウンタ（１２）は、信号Ｃのパルスの
立上りでリセットされるので（第１１図参照）、その点
をゼロとした相対位置を示している。速度ループから位
置ループへ切替わる瞬間にカウンタ（１２）をの計数値
を読み、この値をＸとする。目標を簡単化のためにゼロ
とすると、目標点までの位置Ｘｏは、 Ｘｏ　−２ｗ　（１−ｘ／４Ｎｏ　）　　　　［ｒａｄ
ｌ（Ｎｏ　；エンコーダ１回転のパルス数）で求められ
る。

次に、傾き一定直線スムージング処理部（２３）は速度
ループから位置ループへ切換えた時の目標まで位置量を
傾き一定の直線加減束パターンで算出する。簡単のため
目標点はＯ［ｒａｄｌとする。第５図及び第６図におい
て、 減速度；　ａ　　［ｒａｄ／ｓｌ 切換点速度；　Ｖ　ｏ［ｒａｄ／ｓ］ 切換点位置；　Ｘｏ［ｒａｄｌ であり、停止までの時間ｔｏとすると、Ｖｏ−ａ＊ｔｏ
ａＯ 、°、　ｔ　ｏ　−Ｖｏ　／ａ 従って、停止するまでの位置Ｓは Ｓｍｌ／２　・Ｖｏ　ｅ　ｔｏｍＶｏ　２／２ａ一方、
目標点までの位置量Ｓｏを求めると、まず目標点と切換
点との差がｘｏで、目標点は回転体だから２π毎に繰返
すので、 Ｓｏ−ｍ２πｌ＋Ｘｏ　　ｉ：整数 となる。次に、速度指令を滑らかに切換るために位置ル
ープの偏差量ドループを算出する。ドループをｅとし、
位置ループのゲインをｋｐとするとｅ　Ｘ　ｋ　ｐ＝Ｖ
　” 滑らかに速度指令が切換るためのドループｅｏはｅｏ　
Ｘｋｐ　ｍＶ。

、′、ｅｏ　−Ｖｏ／ｋｐ と表され、ドループｅｏは目標位置量Ｓｏの一部になる
。

従って、第７図で示すように単純に停止するまでの位置
Ｓに比べてＳｏは等しいか、それ以上必要である。それ
以下であれば行き過ぎて戻るので好ましくない。

Ｓ　≦　Ｓ　ｏ−ｅ　ｏ＝２　　ｙｒ　　ｉ　　＋　　
Ｘｏ−ｅ　　。

、°、ｉ≧１／　２　ｙｒ　番（Ｓ　＋　ｅｏ−Ｘｏ）
この式を満たす最小値ｉをｉｏとし、切上げをＩＮＴで
表すと ｔｏ　−ＩＮＴ　［（Ｓ＋ｅｏ−Ｘｏ　）／２π］−Ｉ
ＮＴ　［（Ｖｏ　　／２ａ＋Ｖｏ／ｋｐ−Ｘｏ）Ｘｉ／
２π］ ５ｏ＝２πｉｏ＋Ｘ。

従って、速度ループから位置ループへ切換る時に ドループ：Ｖｏ／ｋＪ） 位置指令：　５ｏ−ｅｏ−Ｘｏ　−Ｖｏ　／に＋２πＸ
ＩＮＴ　［（ＶＯ２／２ａ ＋Ｖｏ　　／ｋｐ　　−Ｘｏ）Ｘ　１／２π］を設定し
、切換った後は位置指令を傾き一定直線スムージング回
路（２３）に入れ、第８図に示すようにスムージング処
理される。この傾き一定直線スムージング回路（２３）
の出力は基準信号として送出され、演算手段（２０）で
求められた位置信号が微分器（１４）を介して帰還して
それ等の差が求められる。

そして、その差は積分器（１５）及び位置ループゲイン
（１６）及び接点（２５）を介して制御信号として送出
され、その制御信号の基づいて駆動回路（１４）がモー
タ（１）を駆動◆制御する。

なお、上記実施例では、ギヤで連結された場合について
説明したが、ベルトでもよく又主軸位置の検出器は直結
の場合出説明したが、ギヤ、タイミングベルト等で整数
分の１に減速して接続してもよい。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、所定の目標速度以下で
は最短の位置量で位置制御するようにしたので、むだな
加減速の時間がなく、非常に短時間で、定位置停止制御
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る定位置停止制御装置
の要部を示すブロック図、第２図は第１図の位置制御処
理部のブロック図、第３図は定位置停止動作時の速度波
形図、第４図は第１図の装置の動作を示すフローチャー
ト、第５図は減速時の速度波形図、第６図及び第７図は
目標点までの位置量算出図、第８図はスムージング波形
図である。 第９図は従来の位置停止装置のブロック図、第１０図は
エンコーダの信号処理回路のブロック図、１１図は第１
０図の回路の信号処理波形図、第１２図は従来例の定位
置停止動作時の速度波形図、第１３図は定位置停止動作
時の位置状態を示す図、第１４図は第９図の装置の動作
を示すフローチャート、第１５図は従来の制御処理部の
ブロック図、第１６図は４てい倍回路の回路図線図であ
る。 図において、（９）はエンコーダ、（１１）は４てい倍
回路、（１２）はアップダウンカウンタ、（Ｈ）はマイ
クロコンピュータ、（１４）は駆動回路、（２０）は演
算手段、（２１）は比較手段、（２２）は指令手段であ
る。 なお、図中同一符号は同−又は相等部分を示す。 第８図 第９図 Ｌ−一一−−、−−−−−−−，−−，−一−−＝Ｊ第
１０図 第１１図 第１２図 第１３図 第１４図 第１５図 イｍｌイ１１琶シ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モータとギヤ又はベルト等で連結された回転軸と、回転
   軸に連結され、位相の９０°ずれた２相信号Ａ、Ｂ及び
   １回転１パルスの信号Ｃを出力するエンコーダとを備え
   、前記モータを制御して前記回転軸に直結又はギヤ等で
   連結した装置を定位置に停止させる制御装置において、 前記信号Ａ、Ｂをてい倍するてい倍回路と、該てい倍回
   路の出力が計数入力として入力されると共に、前記信号
   Ｃでリセットされるアップダウンカウンタと、該アップ
   ダウンカウンタの出力に基づいて回転軸の回転速度を求
   めると共にその回転位置を求める演算手段と、停止指令
   の入力時の回転速度と所定の基準速度とを比較する比較
   手段と、該比較手段により回転速度が所定の基準速度よ
   り大きいと判断されたときに基準速度設定をゼロとして
   回転軸の速度を制御させる速度指令手段と、該比較手段
   により回転速度が所定の基準速度より小さいと判断され
   たときに、回転軸の回転速度とその回転位置に基づいて
   、位置制御用位置偏差と目標点までの位置量を傾き一定
   の直線スムージングを行うことを前提に演算して求め、
   これらを傾き一定の直線スムージング処理を行ってそれ
   を基準値として回転軸の位置を制御させる位置指令手段
   と、を備えたことを特徴とする定位置停止制御装置。