位置控制設備的製作方法
2023-05-08 14:23:51 1
專利名稱：位置控制設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於控制電動機操作的位置控制設備，這種電動機安裝在以速度控制或者位置控制為基礎的x-y金屬加工工具機、切割機以及類似的設備上。
例如，零伺服控制和定向控制，這是典型的用來控制電動機操作的控制模式。
在前者的模式中，當電動機的速度不超過零速值的等級時，同時在速度控制模式下監測到電動機的速度值以電動機的轉速減小時，零伺服控制通過將速度控制模式轉換成零速度指令的位置控制模式而停止電動機的操作。
例如，當由於停止電動機的操作而引起的降低電動機的運轉使電動機的速度到達零速值等級時，同時在速度控制模式下監測到電動機的轉速時，將速度控制模式轉換成位置控制模式以便執行零伺服控制。這種零伺服控制能夠控制使x-y金屬加工工具機10b的工作檯通過位移一個所要求的距離而到達目標位置。
另一方面，定向控制通過接收一個從外部傳輸來的定向信號(作為外部信號)可以將電動機的速度降低到定向轉換速度。當電動機的速度到達定向轉換速度時，讀出已設置的停止位置指令並且檢測Z脈衝，速度控制模式因此被轉換到位置控制模式。除此之外，根據檢測到的Z脈衝計算出停止位置，並且操作模式進入伺服控制以便停止電動機。
然而，前者的模式，也就是，零伺服控制，在零速值的等級下轉換到零伺服控制，於是進入停止處理，在停止處理過程中工作檯移動了一個恆定距離並進入停止狀態。因此，因為在轉換控制模式過程中工作檯的位置在兩種模式下變得不同，在這兩種模式下的電動機轉速或者很低或者很高並且工作檯或者停止在目標位置的後面或者停止在目標位置的前面。也就是說，在前者的速度控制模式下(即零伺服控制)，很可能在用戶希望的目標位置與實際的停止位置之間產生偏差。此外，因為工作檯以位置控制模式的起點為基礎位移了一個恆定距離，所以很難對工作檯的停止位置進行細調。
另一方面，後者的模式，即定向控制可以將工作檯停止在一個希望的位置。然而，例如，它必須使用調整單元來檢測Z脈衝。因此，定向控制需要一個複雜的控制程序。
此外，兩種控制模式，零伺服控制和定向控制都必須在電動機完全停止之後將控制模式轉換到位置控制而花費大量的時間這樣一個缺點(即這需要一個複雜的控制程序)，因為為了對位置執行細調而在釋放伺服系統的鎖定之後執行速度控制。
除此之外，在一般的位置控制方法中，根據位置控制增量而改變控制響應。儘管一個定值被用作控制增量，然而響應速度也是固定的。因此一般的位置控制方法很難改變操作速度。
簡要的說，本發明可概括為一個具有速度控制系統和位置控制系統的位置控制設備，該位置控制設備根據從速度控制系統和位置控制系統的一個系統中所獲得的速度值產生相位信號並且通過將相位信號傳送到能量變換單元以驅動電動機而位移一負載。更詳細地，位置控制設備包括一個接收裝置和一個轉換裝置。當由速度控制系統驅動的電動機的轉速不大於由外部輸入單元所設置的預定速度時，接收裝置接收一個由外部提供的停止指令。轉換裝置在接收停止指令之前選擇速度控制系統，並且當接收裝置接收到停止指令時將速度控制系統轉換到位置控制系統。
此外，上述的位置控制設備還包括一個位置控制增量產生裝置，用於將通過外部輸入單元所提供的增量強行設置到位置控制系統中。
另外，上述的位置控制設備還包括一個偏差計算裝置和一個位置—速度轉換裝置。偏差計算裝置根據執行轉換到位置控制系統的轉換指令來起動它的操作，並根據起始點輸入一個反饋傳送來的電動機的當前位置值，並將這個當前位置值設置為目標位置值，計算該目標位置值和在當前位置值之後反饋傳送來的下一個當前位置值之間的偏差值。位置—速度轉換裝置根據所接收到的執行轉換到位置控制系統的轉換指令起動它的操作以便輸入偏差值，並通過將偏差值乘以先前設置的增量而獲得一個速度—升降的速度值。
此外，上述的位置控制設備還包括一個用於將從外部輸入單元傳送來的目標位置值轉換成脈衝並輸出所獲得的位置指令脈衝的位置脈衝轉換裝置，以及當接收到一個釋放指令並且當停止指令已經被接收時一個用於將從脈衝轉換裝置獲得的位置指令脈衝輸出到偏差計算裝置的裝置，釋放指令是指釋放一個位置指令停止指令以停止輸入從外部輸入單元傳送來的目標位置值。
另外，在上述的位置控制設備中，位置控制增量產生裝置存儲多個互不相同的增量值並將通過外部輸入單元所選擇的多個增量值中的一個設置到位置控制系統中。
從對下面的描述以及附上的權利要求的分析中，並參考後面的用來說明本發明優選實施例的附圖，本發明上述的和其他的特徵與優點以及實現的模式將會變得顯而易見，並且可以最好的理解發明。
上述的三相反向變流器3包括一個用來整流三相復位-置位觸發器的整流電路5，一濾波電路6，以及一個通過轉換多個電晶體而產生一個三相驅動功率UVW的驅動電路7。
控制電路4包括一個偏差計數器12，第一微處理機13，以及第二微處理機14。控制電路4與用戶(外部)輸入單元11相連，通過用戶輸入單元操作員輸入各種類型的指令值。
編碼器19與電動機1以及負載2相連。編碼器19通過轉換器20向第一和第二微處理機13和14輸出一個控制信號。
用戶輸入單元11包括三個電鍵，停止指令鍵，零速鍵，增量輸入鍵，速度鍵，以及其他的鍵。這些鍵從示意圖中省略了。由用戶(操作員)操作的停止指令鍵是被用來停止負載的移動。通過零速鍵，輸入速度值VH以便判斷速度是否為零。通過增量輸入鍵，輸入位置控制增量「Gi」以便將負載從當前位置移動到目標位置。通過速度鍵，輸入目標速度值「Vi」。
偏差計數器12輸入轉換器20根據起始點所反饋的實際位置值「pf」，設置實際的位置值「pf」作為目標位置值「pi」，獲得目標位置值「pi」與實際位置值「pf」之間的偏差(以脈衝的形式)「ei」，並向第一微處理機13輸出所獲得的偏差值「ei」。第二微處理機14與操作開關17相連。
第一微處理機13包括一個位置—速度轉換裝置22，一個轉換裝置23，一個PI控制裝置25，一個加速/減速升降產生裝置26(或者一個速度控制裝置，該裝置也裝到第二微處理機14上)，以及一個零伺服完成判斷裝置21。
第二微處理機14包括一個速度指令設置裝置27，轉換信號產生裝置28，零速度設置裝置29，控制增量產生裝置30，轉換判斷裝置31，以及操作判斷裝置33。
也就是說，控制單元4包括一個用於執行高速運算操作的第一微處理機13和一個用於執行計算控制值的操作以提供給第一微處理機13的第二微處理機14。
在上述的結構中，那組偏差計數器12，零伺服完成判斷裝置21，位置—速度轉換裝置22被稱為位置控制系統。那組速度指令設置裝置27以及控制增量產生裝置26被稱為速度控制系統。
也就是說，當以預定的速度移動負載2時，位置控制設備輸入當前速度值作為反饋信號，並且噹噹前速度不超過零速VH且在速度減小的情況下接收到停止指令時，位置控制設備將速度控制模式轉換為位置控制模式，然後立即控制電動機1的操作以便電動機1以響應速度到達目標位置值「pi」(即表示接收停止指令的位置)，其中的響應速度是以在位置控制模式下預先由用戶輸入單元11所輸入的控制增量「Gi」為基礎的。因此，電動機1最後到達了由用戶指定希望的位置。儘管用戶沒有輸入任何位置指令，然而電動機1當在速度減小的情況下速度不超過預定的速度值時最後到達了該位置。在如
圖1A和圖1B所示的具體例子中，速度控制模式被轉換到位置控制模式，並且位置控制模式控制在零位置的電動機1的位置，因為儘管用戶沒有以脈衝的形式輸入任何位置指令然而偏差計數器12的初始值被設置為零。第一微處理機中的各個裝置的說明
位置—速度轉換裝置22輸入從偏差計數器12傳送來的偏差值「ei」，並獲得將偏差值「ei」乘以預定的增量「gi」所轉換成的速度值「vp」，然後將速度值「vp」輸出到轉換裝置23。
轉換裝置23位於位置—速度轉換裝置22和PI控制裝置25之間，並在轉換之前向PI控制裝置25輸出由速度控制系統所獲得的指令速度值「vk」(或者速度控制信號「vk」)，並且在轉換之後向PI控制裝置25輸出由位置控制系統所獲得的速度值「vp」(或者位置控制信號「vp」)。也就是說，由速度控制系統所獲得的速度值「vk」在操作上具有較高的優先權。
PI控制裝置25輸入由轉換裝置23傳送來的輸出信號「v」(即速度信號「vp」或「vk」)，並產生一個由執行PI控制(PI控制P控制是輸出一個與輸入值成比例的值；I控制是輸出由累計全部輸入值所獲得值)而獲得的相位信號，並且將產生的相位信號輸出到驅動電路7，所指PI控制是指對上述輸出信號「v」和從編碼器20所傳送來的電動機1的速度值「ve」之間的差值進行控制。
當偏差計數器12每次輸出偏差值「ei」，偏差值「ei」超出了整體寬度時，當零伺服完成判斷裝置21從轉換判斷裝置31(轉換判斷裝置31的操作將在後面詳細介紹)接收到要接收停止指令的信息時，零伺服完成判斷裝置21判斷完成了零伺服。然後，零伺服完成判斷裝置21將判斷結果通知外部單元。第二微處理機中的各個裝置的說明
操作判斷裝置33監測操作開關17的狀態。當用戶將操作開關17鍵入為接通時，操作判斷裝置33通過使用三相反向變流器3並將操作開關17鍵為接通而激勵電動機1，並且當伺服就緒狀態信號變為接通狀態時使速度控制系統運轉。此外，操作判斷裝置33通過將操作開關鍵為斷開狀態而停止速度控制系統的運轉。
此後，當轉換判斷裝置31輸出接收停止指令的信息時，操作判斷裝置33操作位置控制系統中的偏差計數器12，位置—速度轉換裝置22，以及轉換裝置31。
速度指令設置裝置27轉換來自用戶輸入單元11的目標速度值，並將所轉換的一個目標速度值設置到加速/減速升降產生裝置26。
加速/減速升降產生裝置26對於目標速度值「Vi」加了一個升降值，並將所獲得的值輸出到轉換裝置23作為目標速度值「Vk」。
轉換信號產生裝置28在接收來自用戶輸入電路11的停止指令「po」之後立即向轉換判斷裝置31輸出停止指令標識符。
零速度設置裝置29轉換從用戶輸入電路11傳送來的值，通過零速度設置裝置29速度被設置為零，並將所獲得的零速值「vh」存儲到存儲器35中。
控制增量產生裝置30根據來自用戶輸入單元11的位置控制增量而產生加速/減速升降值(增量「gi」)，並將所產生的值設置到位置—速度轉換裝置22中。
轉換判斷裝置31將反饋傳送來的速度值「ve」存儲到存儲器34中，然後當在操作指令信號被設置為斷開狀態之後停止指令「po」被設置時，將預先存儲在存儲器35中的零速值「vh」與存儲在存儲器34中的當前速度值「ve」相比較，並噹噹前速度值「vi」(也指實際的速度值「vi」)不小於零速度值「vh」時輸出停止指令「po」。根據輸出的停止指令「po」，轉換判斷裝置31通知轉換裝置23接收停止指令，並向轉換裝置23輸出接通狀態的轉換信號，且操作偏差計數器12和並連的位置—速度轉換裝置22。
也就是說，位置控制系統中的位置—速度轉換裝置22與PI控制裝置25相連以便通過來自位置—速度轉換裝置22的速度增量「gi」來移動負載2。操作說明
參考附圖2A至2F給出具有上述結構的位置控制設備的操作說明。圖2A至2F是根據本發明第一實施例的位置控制設備的操作波形的示意圖；用戶操作用戶輸入單元11以便輸入可將速度的初始值設置為零的零速值「VH」，位置控制增量「Gi」，以及目標速度值「Pi」。也就是說，速度指令設置裝置27將目標速度值「pi」設置到速度控制系統中的加速/減速升降產生裝置26。
另外，零速設置裝置29將零速值「vh」存儲到存儲器35中，控制增量產生裝置30將增量「gi」設置到位置—速度轉換裝置22。
當用戶鍵入操作開關17到接通狀態時，操作判斷裝置33使速度控制系統進入接通狀態(速度控制模式，見圖2C)，並且加速/減速升降產生裝置26通過轉換裝置23向PI控制裝置25輸出速度控制信號「vk」(即目標速度值「Vk」)。因此速度控制系統進入接通狀態(見圖2A)。
PI控制裝置25向驅動電路7輸出速度控制信號，以至電動機1在PI控制下被控制並且負載2以速度「vk」移動。編碼器19檢測電動機1的轉速，並且轉換器20將每固定時間周期內的脈衝數目轉換成速度值以作為實際的速度值「ve」。實際的速度值「ve」被傳送到存儲器34和PI控制裝置25。PI控制裝置25當接收到實際速度值「ve」時執行速度恆定控制。也就是說，獲得了如圖2B所示的電動機1的速度值「ve」的波形。
當電動機1的速度值「ve」達到目標速度「Pi」時，用戶鍵入操作開關17為斷開狀態。操作判斷裝置33將操作信號轉換到斷開狀態。當操作信號被轉換到斷開狀態(見圖2A)時速度指令設置裝置27停止輸出速度控制信號「vk」。也就是說，電動機1的速度因此而減小。
在這時，例如，用戶通過用戶輸入單元11輸入停止指令「PO」以便停止負載2(即x-y金屬加工工具機)，轉換判斷裝置31將反饋傳送來的速度值「ve」與存儲在存儲器35中的零速值「vh」相比較。噹噹前的速度值「ve」不大於零速度值「vh」時，轉換判斷裝置31接收停止指令「PO」(見圖2D)並判斷位置控制模式且向轉換裝置23輸出轉換信號以便根據位置控制系統將當前的控制模式轉換到位置控制模式。
也就是說，位置控制系統中的位置—速度轉換裝置22與PI控制裝置25相連以便執行伺服系統的鎖定以驅動具有速度增量「gi」的電動機1，速度增量「gi」是由位置—速度轉換裝置22所獲得的。
電動機1根據來自位置控制系統的速度增量「gi」而轉動，偏差計數器12輸入實際位置值「pf」(以脈衝的形式)並獲得目標位置「pi」(在停止指令發生時的起始實際位置「pf」)和後一個實際位置「pf」之間的偏差「ei」(見圖2E)。
偏差計數器12輸出偏差脈衝直到偏差值「ei」轉換成一定值，並且位置—速度轉換裝置22通過每次接收到偏差「ei」時而設置的增量「gi」來驅動電動機1(電動機1轉動以使負載向右或者向左移動直到負載到達由停止指令所指示的目標位置「pi」並且直到偏差值完全的收斂)。也就是說，提供給PI控制裝置25的速度值「vp」是通過將目標位置「pi」和實際位置「pf」之間的偏差乘以增量值而獲得的值。其結果是，電動機1的速度被控制以便將負載2移動到目標位置「pi」。
另外一方面，零伺服完成判斷裝置21當接收到從轉換判斷裝置31傳送來的停止指令時檢測偏差計數器12的輸出，並且每次偏差計數器12的輸出成為整體寬度的一部分時零伺服完成判斷裝置21向外部裝置輸出零伺服完成信號(見圖2F)。也就是說，零伺服完成判斷裝置21輸出零伺服完成信號以便通知負載2已經到達目標位置「pi」，在該位置負載2被停止。
因此，可以用一簡單結構的程序而將負載停止在由用戶指定的希望的位置上，這樣x-y金屬加工工具機可以通過使用金屬磨床在要求的位置上對作為負載的金屬進行加工。
另外，可以通過鍵入操作信號到接通狀態並從轉換判斷裝置中釋放停止模式而將操作判斷裝置33設置在速度控制系統中。這種模式可以減少工作時間因為在釋放停止模式之後水磨工序立刻被再次執行。第二實施例位置上的細調
圖3A和圖3B是表示根據本發明第二實施例的位置控制設備的示意性結構的簡圖；如圖3A和圖3B所示的位置控制設備在速度控制的情況下在停止操作之後可以對負載2的位置執行細調。如圖3A和圖3B所示，門電路41安置在位置指令脈衝產生電路40和偏差計數器12之間。
位置指令脈衝產生電路40將目標位置值「pi」轉換成一個脈衝信號並且向下一級輸出所獲得的脈衝信號。
用戶輸入單元45包括停止指令鍵，零速度鍵，增量輸入鍵，以及速度鍵，這些鍵都裝在根據如圖1A和圖1B所示的第一實施例的位置控制設備上，並且用戶輸入單元45還包括一個目標位置鍵(未給出)，一個位置指令停止釋放鍵(未給出)，以及其他的鍵(未給出)。通過目標位置鍵，用戶輸入目標位置值「Pi」。通過位置指令停止釋放鍵，用戶釋放停止狀態以接收通過目標位置鍵而獲得目標位置值「Pi」，並且用戶暫時停下來而從目標位置鍵輸入目標位置值「Pi」除了如圖1A和圖1B所示的第一實施例所披露的各種裝置之外，第二微處理機42還包括如圖3A和圖3B所示的一個轉換指令裝置43以及一個轉換判斷裝置44。
上述的門電路41阻止位置指令產生電路40和偏差計數器21之間的連接直到通過轉換指令裝置43輸入轉換指令。
轉換指令裝置43當接收到通過用戶輸入單元45輸入的位置指令停止釋放信號時判斷是否接收到停止指令。當接收到停止指令時，轉換指令裝置43向門電路41輸出一個轉換信號以便門電路41向偏差計數器12輸出目標位置值「pi」。
第二實施例的位置控制設備中的轉換判斷裝置44執行下列操作將反饋傳送來的速度值「ve」存儲到存儲器34；將預先存儲在存儲器35中的並用於零速度判斷的零速度值「Vh」與存儲在存儲器34中的當前速度值「Vi」相比較；噹噹前速度值「Vi」不大於零速度值「vh」時接收停止指令「po」；
向轉換裝置23輸出一個轉換信號以便根據接收到的停止指令「po」將控制轉換到位置控制系統。
操作偏差計數器12和位置—速度轉換裝置22；以及將有關接收到停止指令「po」的標識符設置到轉換指令裝置43。操作說明
參考附圖4A至圖4G給出具有上述結構的第二實施例的位置控制設備的操作說明。圖4A至圖4G是表示根據本發明第二實施例的位置控制設備的操作波形的示圖；如圖4A至圖4G所示，當用戶鍵入操作開關17時，速度控制系統進入操作狀態(速度控制模式，見圖4C)，加速/減速升降產生裝置26通過轉換裝置23向PI控制裝置25輸出速度控制信號「vk」(作為目標速度「vk」)以便控制電動機1的操作(見圖4A)。
此時，因為當操作信號處於接通狀態時轉換指令裝置43處於操作停止狀態，位置指令停止信號輸出到門電路41，如圖4E所示。也就是說，在速度控制模式下，這樣的控制以至由位置脈衝產生電路30產生的位置指令沒到達偏差計數器12。
此外，當PI控制裝置25向驅動電路7輸出相位控制信號，以控制電動機1的反向變流器並以速度值「vk」移動負載2。編碼器19檢測電動機1的轉速，並且轉換器20對每個固定時間內的轉速的脈衝數進行計數並將所計數的數目轉換成速度值，且向存儲器34和PI控制裝置25輸出實際的速度值「ve」。PI控制裝置25輸入這實際的速度「ve」以便執行恆速控制。因此，可以獲得如圖4B所示的電動機1的速度的波形。
當用戶鍵入操作開關17為斷開狀態時，速度指令設置裝置27判斷指令值是零並因此阻止從加速/減速升降產生裝置26輸出速度控制值「vk」(見圖4A和圖4B)。電動機1的轉數因此減少。
例如，當用戶通過用戶輸入單元11輸入停止指令「po」以便立即停止負載2(即金屬加工工具機)時，轉換判斷裝置44將速度值「ve」，也就是在反饋中傳送的，與存儲在存儲器35中的零速度值「Vh」相比較，並噹噹前速度值「ve」不大於零速度值「Vh」時接收停止指令「po」(見圖4D)，判斷當前控制模式一定轉換成位置控制模式，並向轉換裝置23輸出轉換信號以便將當前控制模式轉換成為位置控制系統。
也就是說，位置控制系統中的位置—速度轉換裝置22與PI控制裝置25相連接以便為了電動機1具有速度增量「gi」而執行伺服系統的鎖定，速度增量「gi」來自位置—速度轉換裝置22。
電動機1通過來自位置控制系統的速度增量「gi」而轉動，偏差計數器12輸出實際位置脈衝「pf」，並因此而獲得目標位置值「pi」(當出現停止指令時的起始位置值「pf」)和實際位置值「pf」之間的偏差值「ei」(見圖4F中的「f1」)。
偏差計數器12輸出偏差脈衝直到偏差值「ei」收斂到一個常數範圍，並且位置—速度轉換裝置22通過增量「gi」驅動電動機1，增量「gi」是每次輸出偏差「ei」時而設置的(也就是說，負載2向右或者向左移動直到偏差值「ei」收斂到一個常數範圍並且負載2到達由停止指令所指示的目標位置「pi」)。
另外一個方面，零伺服完成判斷裝置21當接收到從轉換判斷裝置44傳送的停止指令時檢測偏差計數器12的輸出，並且每次偏差計數器12的輸出成為整體寬度的一部分時零伺服完成判斷裝置21向外部設備輸出零伺服完成信號(見圖4G中的「g1」)。也就是說，零伺服完成判斷裝置21輸出零伺服完成信號以便通知負載2已經到達目標位置「pi」，在該位置負載2被停止。
然而，當用戶不滿意負載2的當前位置「pi」，用戶操作用戶輸入單元45的位置指令停止釋放鍵以便設置負載2的新的目標位置，在該位置負載2被停止。
因此，轉換指令裝置43確認停止指令標識符已被設置，並如圖4E中所示的將斷開狀態的轉換信號輸出至門電路41，以至位置指令脈衝產生電路40與偏差計數器12相連。也就是說，可以確認轉換裝置23選擇了位置控制系統。
用戶通過用戶輸入單元45輸入一個新的目標位置值「Pi」。位置指令脈衝產生電路40將新的目標位置值「Pi」轉換成以脈衝方式的新的目標位置值「pi」並且所轉換成的脈衝方式的新的目標位置值「pi」通過門電路41被輸出到偏差計數器12。
偏差計數器12計算新的目標位置值「pi」與反饋中傳送的實際的位置值「pf」之間的偏差值，並且將偏差值「ei」輸出到位置—速度轉換裝置22。
每次輸入新的偏差指「ei」時，位置—速度轉換裝置22根據預先設置的速度增量「gi」來驅動電動機1(見圖4B中的「ba」)。
電動機1在運轉，偏差計數器12輸入實際的位置值「pf」直到完成新的目標位置值「pi」與實際位置值「pf」之間的偏差值「ei」的換算(見圖4F中的「f2」)。
另外一方面，零伺服完成判斷裝置21當接收到從轉換判斷裝置44傳送來的停止指令的信息時檢測偏差計數器12的輸出，並且每次偏差計數器12的輸出成為完成整個寬度的一部分時零伺服完成判斷裝置21向外部設備輸出零伺服完成信號(見圖4G中的「g2」)。
因此，即使用戶輸入停止指令，也可以對負載2的位置執行細調。這可以減少加工時間。第三實施例
圖5A和圖5B是根據本發明第三實施例的位置控制設備的示意性結構的示圖。
如圖5A和圖5B所示的位置控制設備的用戶輸入單元45包括停止指令鍵，零速度鍵，增量輸入鍵，速度鍵，目標位置鍵，以及位置指令停止釋放鍵，這些鍵都裝在根據如圖3A和圖3B所示的第二實施例的位置控制設備上，並且用戶輸入單元45還包括兩種類型的用於改變用作位置控制的增量「gi」的可變增量鍵(第一和第二可變增量鍵，未給出)，以及一個將工作檯2的當前位置返回到起始位置的返回鍵(未給出)。
如圖5A和5B所示的第三實施例的位置控制設備中的第二微處理機50除了如圖3A和3B所示的第二實施例中所披露的各種裝置之外，還包括一個增量選擇鍵52。根據用戶輸入單元51中的兩種可變增量鍵的組合，增量選擇裝置52選擇存儲在增量列表53中的增量值，並將所選擇的增量值設置到位置控制增量產生裝置30。
如圖6A所示，增量列表53存儲與通過可變增量鍵輸入的信號相對應的增量值。
例如，第一可變增量鍵輸出信號AD2並且第二可變增量鍵輸出信號AD3，信號AD2和AD3的組合選擇增量值，基準增量，兩倍增量，四倍增量，以及八倍增量中的一個。
也就是說，用戶可以通過操作位置指令停止釋放鍵來選擇下面兩種運行當負載2的位置超過了目標位置，負載2的位置可以緩慢的向目標位置移動；以及當用戶想要將負載2返回到最初位置(起始位置)，負載2的位置可以快速向最初位置移動。
另外，根據第三實施例的位置控制設備中的操作判斷裝置54監測操作開關17的狀態。當操作開關17鍵入為接通狀態，操作判斷裝置54向三相反向變流器3輸出接通狀態的操作信號以便激勵電動機1並且以便當伺服就緒狀態信號進入接通狀態時而運行速度控制系統。此外，操作判斷裝置54向速度控制系統中的每個裝置輸出斷開狀態的操作信號以便停止整個速度控制系統的運行。
此後，轉換判斷裝置44輸出有關停止指令接收完成的信息以便運行位置控制系統中的偏差計數器12，位置—速度轉換裝置22，以及轉換判斷裝置44。
另外，當用戶鍵入操作開關17為接通狀態並且返回鍵也為接通狀態時，操作判斷裝置44向位置控制系統輸出操作信號。也就是說，位置控制設備只通過位置控制系統就可以驅動電動機1。操作說明
參考附圖6A至圖6C給出具有上述結構的第三實施例的位置控制設備的操作說明。圖6A至圖6C是根據第三實施例的位置控制設備的操作過程中的波形示圖；當用戶鍵入操作開關17到接通狀態並操作一個或多個返回鍵，以及第一和第二可變增量鍵時，操作判斷裝置54輸出接通狀態的操作信號。
當用戶操作以便用戶輸入單元51輸出位置指令停止釋放信號時，轉換指令裝置43轉換這個信號的電平並向門電路41輸出這個斷開狀態的位置指令停止釋放信號(這使門電路41進入接通狀態)以便將位置指令脈衝產生電路40與偏差計數器12接通。因此，來自位置指令脈衝產生電路的目標位置值「pi」通過門電路41傳送到偏差計數器12。
偏差計數器12獲得新的目標位置值「pi」(最好是用起始位置作為新的目標位置值「pi」)與反饋傳送的實際位置值「pf」之間的偏差「ei」，並向位置—速度轉換裝置22輸出所獲得的偏差值「ei」。每次輸出新的偏差值「ei」時，位置—速度轉換裝置22通過利用所選擇的增量值「gi」(增量值，基準增量，兩倍增量，四倍增量，以及八倍增量中的一個)來驅動電動機1。
圖6B給出了當選擇基準增量時在第一次輸出位置指令停止釋放信號時的波形以及當選擇兩倍增量時在第二次輸出位置指令停止釋放信號時的波形。除此之外，圖6C給出了當選擇四倍增量時在第一次輸出位置指令停止釋放信號時的波形以及當選擇八倍增量時在第二次輸出位置指令停止釋放信號時的波形。
也就是說，可變增量鍵的結合可以改變位置增量的值，以至加速/減速時間可在位置控制模式下被控制。因此，如果在位置控制模式下在所希望的停止位置(起始位置)不增加任何振蕩的情況下，可以快速或者慢速的移動作為負載2的金屬加工工具機。
也就是說，速度控制模式可以通過直接改變頻率變化的升降來控制加速/減速響應，但是在現有技術中在位置控制模式下很難控制加速/減速響應，因為在位置控制模式下不存在頻率和位置之間的關係。
相反，根據第三實施例的位置控制設備，加速/減速的響應特性可以在位置控制模式下被改變。
在系統的運行期間根據從外部傳送來的輸入很容易改變這種響應特性。
儘管上述每個實施例的說明使用金屬加工工具機作為負載2，但是本發明不受此限制，例如本發明可以使用各種被控制在x-y方向上操作的設備。另外，可以將本發明的原理運用到伺服系統鎖定控制領域。
此外，除了第三實施例的說明中所描述的輸入電壓的方式之外，位置控制模式和速度控制模式之間的轉換以及選擇所希望的增益值可以根據外部計算機系統通過網絡所提供的指令而被執行。
另外，在第三實施例中使用了基準增量，兩倍增量，四倍增量，以及八倍增量，但是，本發明是不受這種方式的限制的，可以使用其它的增益值，例如，基準增量，1/4倍增量，…，以及其他值。
作為詳細的闡明，根據本發明的位置控制設備，負載根據相位控制信號以及由速度控制系統所提供的轉速使電機旋轉而移動，並且當電動機的運轉停止時電動機的轉速被減小了。此時，當通過用戶輸入單元傳送停止指令信號並且電動機的當前轉速不大於預先設置的預定值時，停止指令信號被接收並且速度控制系統被轉換到位置控制系統。因此，因為在速度控制系統的運行被停止之後用戶很容易將負載停止在希望的位置上，所以即使在速度控制系統下的電動機的運轉速度較高，本發明也具有可以阻止任何針對目標位置的錯誤的發生這樣的效果。尤其是，本發明的控制方法可有效的用於需要很多經驗和熟練技能的工作機。
除此之外，根據本發明的位置控制設備，由位置控制系統所獲得的增量值被從外部設置，並且電動機根據這個增量值以加速/減速升降的速度轉動。當速度控制系統停止操作之後停止指令被輸入時，負載能以根據這個增量決定的速度而移動。本發明具有用戶可選擇負載是否緩慢移動或者快速停止這樣的效果。
另外，根據本發明的位置控制設備，當恰好收到停止指令時偏差計數器設置當前的負載位置作為目標位置，並且在這之後，獲得目標位置和當前位置之間的偏差值。通過將由位置—速度轉換裝置獲得的偏差值乘以增量而得到的升降速度被計算出來並且產生了以所得到的速度為根據的相位控制信號，這個控制信號通過電源轉換單元來驅動電動機。因此在恰好收到停止指令時相對於當前位置可對負載執行位置控制，然後根據用戶設置的增益確定控制速度。也就是說，本發明具有這樣一個效果，即可以利用簡單的結構將負載精確的停止在希望的位置上。
此外，根據本發明的位置控制設備，在速度控制系統下的電動機的運轉停止之後可根據接收到的由用戶提供的釋放指令來接收由用戶指定的目標位置，釋放指令是釋放位置指令停止。根據接收到的釋放指令，目標位置被傳送到偏差計數器。因此，即使在速度控制系統下的停止操作被完成或者停止指令被輸入以後負載位置和最終的目標位置分開，還可以很容易的對負載的位置進行細調，這是本發明具有的一個效果。
此外，根據本發明的位置控制設備，多個不同值的增量值存儲在列表中，通過外部輸入單元所選擇的這些增量值中的一個被設置在位置控制系統中。因此，本發明所具有的效果是根據用戶所選擇的希望的速度將負載移動到最終的目標位置。
在眾所周知的範圍內本發明所解釋的所有這些以及其他的改進和修改都意味著在上述公開中。因此本發明被概括的解釋並在某種意義上與隨後的權利要求書的清楚的含義或者適當的保護範圍相一致，這均可以認為是合理的。
權利要求
1.一種具有速度控制系統和位置控系統的位置控制設備，可根據從各個速度控制系統和位置控制系統中獲得的速度值而產生相位信號，並且通過將相位信號傳送到電源變換器單元以便驅動電動機而移動負載，其特徵在於，位置控制設備包括接收裝置，當由速度控制系統驅動的電動機的轉速不大於通過外部輸入單元設置的預定速度時接收由外部提供的停止指令；以及轉換裝置，在接收到停止指令之前選擇速度控制系統，並且當接收裝置接收到停止指令時將速度控制系統轉換到位置控制系統。
2.如權利要求1中所述的位置控制設備，其特徵在於，進一步包括位置控制增量產生裝置，用於將由外部輸入單元提供的增量強迫設置到位置控制系統。
3.如權利要求1或2所述的位置控制設備，其特徵在於，進一步包括偏差計算裝置，根據執行轉換到位置控制系統的轉換指令來起動它的操作，並根據起始位置輸出反饋中傳送的電動機的當前位置值，設置這個當前位置值作為目標位置值，並且計算目標位置值與在這個當前位置值之後的在反饋中傳送的下一個當前位置值之間的偏差值；以及位置—速度轉換裝置，根據接收到的執行轉換到位置控制系統的轉換指令而起動以便輸入偏差值，並且通過將偏差值乘以預先設置的增量而獲得速度—升降的速度值。
4.如權利要求1，2和3的中任何一個所述的位置控制設備，其特徵在於，進一步包括位置脈衝轉換裝置，將從外部輸入單元傳送來的目標位置值轉換成脈衝並輸出所獲得的位置指令脈衝；以及當接收到一個釋放指令時並且當停止指令已被接收到時，用於將從脈衝轉換裝置獲得的位置指令脈衝輸出到偏差計算裝置的裝置，釋放指令是釋放一個位置指令停止指令以停止輸入從外部輸入單元傳送來的目標位置值。
5.如權利要求2所述的位置控制設備，其特徵在於，位置控制增益產生裝置存儲多個各是不同值的增量，並將由外部輸入單元選擇的多個增量中的一個設置到位置控制系統。
全文摘要
當通過將操作開關17鍵入為接通狀態使負載2以從速度控制系統所獲得的速度值移動時,輸入負載2的速度值作為反饋信號,速度控制系統包括一個加速/減速升降產生裝置26和一個速度指令裝置27。當速度減小時,在操作開關17進入接通狀態並且轉換判斷裝置31通過用戶(外部)輸入單元11輸入停止指令,且當前速度不大於預定速度「ph」之後,包括偏差計數器12以及位置－速度轉換裝置22的位置控制系統被選擇作為運行控制系統。電動機1被控制以至負載2根據響應速度而到達目標位置「pi」,響應速度是以在所選擇的位置控制系統下預先由用戶輸入單元11輸入的控制增益「Gi」為基礎的。
文檔編號G05D13/00GK1362652SQ01144899
公開日2002年8月7日 申請日期2001年12月28日 優先權日2000年12月28日
發明者佐藤清市郎, 鹽野勳 申請人:三墾電氣株式會社