(57)【要約】【課題】フルクローズド制御とセミクローズド制御の切替えを可能にした指示器および制御システムを提供する。【解決手段】指示器が、駆動機構の位置指令信号を出力する位置指令部を含み、機械端検出器から駆動機構の位置信号が入力され、モータ端検出器から駆動機構を駆動するモータの位置信号が入力され、さらに入力された駆動機構の位置信号およびモータの位置信号を用いて演算処理した結果を示す第１の補正信号を出力する第１の演算部と、基準電圧を示す第２の補正信号を供給する基準電圧部と、位置指令部から入力される駆動機構の位置指令信号および補正信号を用いて演算処理した信号を出力する第２の演算部とを含み、セミクローズド制御する場合は、補正信号として第２の補正信号を第２の演算部に入力し、フルクローズド制御する場合は、補正信号として第１の補正信号を第２の演算部に入力する。制御システムは、この指示器を含む。【選択図】図１
2020095492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機構のフルクローズド制御とセミクローズド制御とを切り替える指示器（１）であって、
駆動機構の位置指令信号（１０１）を出力する位置指令部（１０）を含み、
機械端検出器（５）から駆動機構の位置信号（３０１）が入力され、
モータ端検出器（４）から駆動機構を駆動するモータの位置信号（２０４）が入力され、さらに、
入力された前記駆動機構の位置信号（３０１）および前記モータの位置信号（２０４）を用いて演算処理した結果を示す第１の補正信号を出力する第１の演算部（１３）と、
基準電圧を示す第２の補正信号を供給する基準電圧部（１５）と、
前記位置指令部（１０）から入力される前記駆動機構の位置指令信号（１０１）および補正信号（１０２）を用いて演算処理した信号を出力する第２の演算部（１４）と、を含み、
前記モータ端検出器（４）からの前記モータの位置信号（２０４）を用いて前記駆動機構をセミクローズド制御する場合は、前記補正信号（１０２）として前記第２の補正信号を前記第２の演算部（１４）に入力し、
前記機械端検出器（５）からの前記駆動機構の位置信号（３０１）を用いて前記駆動機構をフルクローズド制御する場合は、前記補正信号（１０２）として前記第１の補正信号を前記第２の演算部（１４）に入力する、ことを特徴とする指示器。
【請求項２】
さらに、前記第２の演算部（１４）と、前記第１の演算部（１３）または前記基準電圧部（１５）のいずれかと、を切り替えて接続させる切替スイッチ（１２）を含むことを特徴とする請求項１に記載の指示器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の前記指示器（１）と、
前記指示器（１）に接続され、位置制御部（２０）を含む制御器（２）と、
前記制御器（２）に接続され、前記駆動機構を駆動するサーボモータ（３）と、
前記サーボモータ（３）の位置を検出し、前記モータの位置信号（２０４）を出力するモータ端検出器（４）と、
前記駆動機構の位置を検出し、前記駆動機構の位置信号（３０１）を出力する前記機械端検出器（５）と、を含み、
前記モータ端検出器（４）からの前記モータの位置信号（２０４）と、前記機械端検出器（５）からの前記駆動機構の位置信号（３０１）とが、それぞれ前記指示器（１）に入力されることを特徴とする制御システム。
【請求項４】
前記モータ端検出器（４）は、さらに、前記サーボモータ（３）の回転速度を示す速度信号（２０５）を出力し、
前記制御器（２）は、さらに、
前記サーボモータ（３）に供給される電力値を示す電力信号（２０６）を検出する電力検出部（２３）と、
前記位置制御部（２０）からの信号と、前記モータ端検出器（４）からの速度信号（２０５）と、を用いて演算処理した信号を入力する速度制御部（２１）と、
前記速度制御部（２１）からの信号と、前記電力検出部（２３）からの電流信号（２０６）と、を用いて演算処理した信号を入力する電力制御部（２２）と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械の制御に用いられる指示器および制御システムに関し、特に、フルクローズド制御とセミクローズド制御を切替えてサーボモータの駆動制御を行う指示器および制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータを制御する制御システムでは、位置制御部、速度制御部、および電力制御部を備えたサーボアンプを用い、サーボモータに設けられたモータ端検出器からの位置データをフィードバック信号として用いるセミクローズド制御と、機械端検出器で検出した、サーボモータで駆動される駆動機構の位置データをフィードバック信号として用いるフルクローズド制御とを切り換えることにより、駆動機構の正確な位置制御を行っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】横河電機株式会社  General Specifications GS 34M6H59-01 ”F3NC61-0N  位置決めモジュール（トルク制御用）”
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サーボアンプのインターフェイスが、使用する機械端検出器との接続に対応していない場合は、位置制御部を備えたコントローラを準備し、このコントローラに機械端検出器を接続し、機械端検出器からの位置データをコントローラに読み込んでフルクローズド制御を行う。このようなシステムでは、フルクローズド制御とセミクローズド制御との切り換えもコントローラで行う必要があり、セミクローズド制御を行う場合、モータ端検出器からの位置データをコントローラに伝送する必要があるが、コントローラとサーボアンプとは、通常、離れた位置に配置されるため、伝送距離が長くなる。また、信号はサーボアンプを経由する。この結果、セミクローズド制御時にサーボモータの制御が遅延し、サーボモータの振動が発生して正確な制御ができない等の問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、位置検出部を含むサーボモータに対して、機械端検出器が接続された指示器（コントローラ）を用いて、フルクローズド制御とセミクローズド制御の切替えを可能にした指示器および指示器を備えた制御システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一の態様は、
駆動機構のフルクローズド制御とセミクローズド制御とを切り替える指示器であって、
駆動機構の位置指令信号を出力する位置指令部を含み、
機械端検出器から駆動機構の位置信号が入力され、
モータ端検出器から駆動機構を駆動するモータの位置信号が入力され、さらに、
入力された駆動機構の位置信号およびモータの位置信号を用いて演算処理した結果を示す第１の補正信号を出力する第１の演算部と、
基準電圧を示す第２の補正信号を供給する基準電圧部と、
位置指令部から入力される駆動機構の位置指令信号および補正信号を用いて演算処理した信号を出力する第２の演算部と、を含み、
モータ端検出器からのモータの位置信号を用いて駆動機構をセミクローズド制御する場合は、補正信号として第２の補正信号を第２の演算部に入力し、
機械端検出器からの駆動機構の位置信号を用いて駆動機構をフルクローズド制御する場合は、補正信号として第１の補正信号を第２の演算部に入力する、ことを特徴とする指示器である。
【０００７】
本発明の他の態様は、
上述の指示器と、
指示器に接続され、位置制御部を含む制御器と、
制御器に接続され、駆動機構を駆動するサーボモータと、
サーボモータの位置を検出し、モータの位置信号を出力するモータ端検出器と、
駆動機構の位置を検出し、駆動機構の位置信号を出力する機械端検出器と、を含み、
モータ端検出器からのモータの位置信号と、機械端検出器からの駆動機構の位置信号とが、それぞれ指示器に入力されることを特徴とする制御システムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、セミクローズド制御における位置情報が、制御器（サーボアンプ）の位置制御部で処理されるため、データ転送の距離を短縮でき安定したセミクローズド制御が可能となる。この結果、フルクローズド制御とセミクローズド制御を切り替えて、高精度な駆動機構の駆動制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる制御システムの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるフルクローズド制御の説明図である。
【図３】従来の制御システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態にかかる制御システムの構成図である。制御システム１００は、指示器（コントローラ）１を有する。指示器１は、位置指令部１０と切替部１１とを含む。切替部１１では、切替スイッチ１２により、セミクローズド制御（ＳＣ）とフルクローズド制御（ＦＣ）の切替が行われる。位置指令部１０と切替スイッチ１２とは、位置指令減算部（第２の演算部）１４に接続されて、減算処理が行われる。切替スイッチ１２は、セミクローズド制御の場合は基準電圧部１５に接続され、例えば０Ｖに接続され、フルクローズド制御の場合は、機械・モータ位置減算部（第１の演算部）１３に接続される。
【００１１】
制御システム１００は、また、制御器（サーボアンプ）２を含む。制御器２では、位置減算部２４、位置制御部２０、速度減算部２５、速度制御部２１、電流減算部２６、電力制御部２２、電力検出部２３が、順に接続されている。
【００１２】
制御システム１００は、また、サーボモータ３を含む。サーボモータ３の位置や速度は、モータ端検出器４により検出される。
【００１３】
制御システム１００は、さらに、サーボモータ３により駆動される駆動機構（図示せず）の位置を直接検出する機械端検出器５を含む。
【００１４】
図１を参照しながら、制御システム１００の動作について説明する。
【００１５】
上述のように、指示部１を用いて、セミクローズド制御とフルクローズド制御の切替えが行われる。以下に、セミクローズド制御、フルクローズド制御のそれぞれについて説明する。
【００１６】
セミクローズド制御
セミクローズド制御の場合、指示器１の切替スイッチ１２はＳＣ側の基準電圧部１５に切り換えられ、基準電圧、例えば０Ｖが供給される。位置指令減算部（第２の演算部）１４では、位置指令部１０からの電圧信号１０１と、切替スイッチ１２からの補正信号（ここでは第２の補正信号）１０２との減算処理が行われる。この場合、切替スイッチ１２からの補正信号１０２は基準電圧（例えば０Ｖ）であるため、位置指令部１０からの位置指令１０１がそのまま制御器２に送られる。
【００１７】
制御器２では、指示器１からの位置指令信号２０１と、モータ端検出器４で検出されたモータの位置信号２０４とが、位置減算部２４で減算処理され、処理された電圧信号が位置制御部２０に送られる。
【００１８】
位置制御部２０では、位置減算部２４から送られた電圧信号に基づき、速度指令信号２０２を速度減算部２５に出力する。速度減算部２５では、速度指令信号２０２と、モータ端検出器４で得られたモータ速度信号２０５との減算処理を行い、その結果を電圧信号として速度制御部２１に送る。
【００１９】
速度制御部２１では、速度減算部２５から送られた電圧信号に基づき、電流指令信号２０３を電流減算部２６に出力する。電流減算部２６では、電流指令信号２０３と、電力制御部２２の出力側の電力を検出する電力検出部２３からの信号との減算処理を行い、その結果を電力制御部２２に送る。
【００２０】
電力制御部２２では、電流減算部２６から送られた電圧信号に基づき、サーボモータ３に所定の電力を供給し、サーボモータ３を駆動する。サーボモータ３の位置および速度は、サーボモータ３に設けられたモータ端検出器４により検出される。
【００２１】
このように、セミクローズド制御では、モータ端検出器４の検出結果（位置、速度）をモータの位置信号２０４としてフィードバックし、サーボモータ３で駆動される駆動機構（図示せず）の駆動制御が行われる。
【００２２】
なお、セミクローズド制御の場合、切替スイッチ１２は、ＳＣ側の基準電圧部１５に接続されているため、モータ端検出器４からのモータの位置信号２０４信号は、機械・モータ位置減算部１３には入らない。
【００２３】
フルクローズド制御
フルクローズド制御の場合、指示器１の切替スイッチ１２はＦＣ側、即ち、機械・モータ位置減算部（第１の演算部）１３に接続される。位置指令減算部（第２の演算部）１４では、位置指令部１０からの位置指令信号１０１と、切替スイッチ１２からの補正信号（ここでは第１の補正信号）１０２との減算処理が行われる。
【００２４】
この場合の減算処理について、図２を参照しながら説明する。図２中、図１と同一符合は、同一または相当箇所を示す。
【００２５】
図２（Ａ）は、上述のように、切替スイッチ１２により、機械・モータ位置減算部（第１の演算部）１３と位置指令減算部（第２の演算部）１４が接続された状態を示す。機械・モータ位置減算部１３では、機械端検出器５からのフィードバック信号である駆動機構の位置信号（電圧信号）３０１と、モータ端検出器４からのフィードバック信号であるモータの位置信号（電圧信号）２０４とが減算処理される。
【００２６】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の構成と等価になるように、機械・モータ位置減算部１３の位置を移動させたものである。図２（Ｂ）では、機械・モータ位置減算部１３を、位置指令減算部１４と位置減算部２４の間に配置するとともに、モータ端検出器４からのモータの位置信号（電圧信号）２０４が加算（＋）されるようになっている。即ち、図２（Ａ）では、モータ端検出器４からフィードバックされたモータの位置信号２０４は、機械・モータ位置減算部１３で減算（−）され、更に、処理された信号が、位置指令減算部１４で、コントローラ位置指令１０１から再度減算されるため、図２（Ｂ）のように、コントローラ位置指令１０１に機械・モータ位置減算部１３で直接加算（＋）するのと等価になる。
【００２７】
さらに、図２（Ｂ）では、モータ端検出器４からフィードバックされたモータの位置信号２０４が、機械・モータ位置減算部１３で加算（＋）され、次に、位置減算部２４で再度減算（−）されるため、それぞれの処理が相殺され、図２（Ｃ）の構成と等価となる。
【００２８】
このように、指示器１に含まれる切替スイッチ１２をフルクローズド（ＦＣ）側に切り替えることにより、図２（Ｃ）と等価な回路構成となり、位置指令部１０からの位置指令信号１０１に対して、機械端検出器５で検出された駆動機構の位置信号３０１がフィードバックされ、これが位置指令減算器１４で減算処理され、補正信号（ここでは第１の補正信号）１０２となるフルクローズド制御となる。
【００２９】
図３は、全体が５００で表される、従来の制御システムの構成図であり、図１、２と同一符合は、同一または相当箇所を示す。制御システム５００では、位置制御部２０が、制御器２ではなく、指示器１に設けられている。即ち、指示器１が、位置指令部１０、切替部１１に加えて、位置制御部２０を備えた構造となっている。
【００３０】
図３の制御システム５００では、フルクローズド制御の場合、切替部１１でＦＣ側が選択されて、機械端検出器５からのフィードバックされた駆動機構の位置信号３０１が、位置指令減算部１４で減算処理された後に、位置制御部２０に入る。一方、セミクローズド制御の場合、切替部１１でＳＣ側が選択されて、モータ端検出器４からのフィードバックされたモータの位置信号２０４が、同じく位置指令減算部１４で減算処理された後に、位置制御部２０に入る。
【００３１】
位置制御部２０から出た信号は、制御器２の速度減算部２５に送られて、上述の制御システム１００と同様の方法により、駆動機構（図示せず）の制御を行う。
【００３２】
このように、従来の制御システムでは、セミクローズド制御の場合の、モータ端検出器４からフィードバックされたモータの位置信号２０４は、指示器１に送られる。一般に、制御器２は、指示器１から離れて駆動機構（図示せず）の近傍に設置されるため、モータ端検出器４からのモータの位置信号２０４が、位置制御部２０に伝えられるまでの距離が長くなる。また、信号はサーボアンプを経由する。このため、セミクローズド制御時にサーボモータ３の制御が遅延し、サーボモータ３の振動が発生して正確な駆動機構の駆動制御ができない等の問題が発生する。
【００３３】
これに対して、図１に示す、本発明の実施の形態にかかる制御システム１００では、セミクローズ制御時の、モータ端検出器４からフィードバックされたモータの位置信号２０４信号は、制御器２に設けられた位置制御部２０に伝えられる。このため、制御器２が、指示器１から離れて配置されても、モータ端検出器４からのモータの位置信号２０４の伝送距離は大きくならず、サーボモータ３の制御の遅延を防止し、サーボモータ３の正確な制御が可能となる。なお、フルクローズド制御時の、機械端検出器５からの駆動機構の位置信号３０１の伝送距離は、どちらも同程度である。
【００３４】
図１では、１つの指示器１に対して１つの制御器２を接続して、位置制御を行う場合について述べたが、１つの指示器１に対して複数の制御器２を接続して位置制御を行っても構わない。このような場合、図３に示すような従来の制御システムでは、制御する制御器２の数だけ指示器１が位置制御部２０を備える必要があるが、本発明の実施の形態にかかる制御システム１００では、各制御器２が位置制御部２０を備えるため、位置制御部２０を増やす必要はなく、安価な制御システム１００を提供できる。また、各制御器２の位置制御部２０により位置制御を行うため、指示器１に含まれる位置制御部２０により位置制御を行う場合に比較して制御速度が向上する。
【符号の説明】
【００３５】
１  指示器、２  制御器、３  サーボモータ、４  モータ端検出器、５  機械端検出器、１０  位置指令部、１１  切替部、１２  切替スイッチ、１３  機械・モータ位置減算部、１４  位置指令減算部、２０  位置制御部、２１  速度制御部、２２  電力制御部、２３  電力検出部、２４  位置減算部、２５  速度減算部、２６  電流減算部、１００  制御システム。
【図１】
2020095492.tif 000003
【図２】
2020095492.tif 000004
【図３】
2020095492.tif 000005