JP2939763B2 - Position control device - Google Patents
Position control deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (1)発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は位置制御装置に係り、特にポテンショメータ
を位置検出要素として使用し、負荷端をストッパーに衝
突させ動作を機械的にロックして動作の原点と定める方
式のもので、医療機器等の遠隔制御装置に利用されるも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (1) Object of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a position control device, and in particular, uses a potentiometer as a position detection element, and collides a load end with a stopper to mechanically perform an operation. And is used as a remote control device such as a medical device.
[従来の技術] 第2図は従来より医療機器等の遠隔制御に使用されて
いる位置制御装置の構成の一例で、1は位置信号用の電
源、2はポテンショメータ、3は制御用電動機、4は制
御回路、5,6は負荷端の動作の上限と下限を定めるリミ
ットスイッチである。[Prior Art] FIG. 2 shows an example of the configuration of a position control device conventionally used for remote control of medical equipment and the like, 1 is a power supply for position signals, 2 is a potentiometer, 3 is a control motor, Is a control circuit, and 5 and 6 are limit switches for setting the upper and lower limits of the operation of the load terminal.
図示の位置制御装置は、負荷端の位置を制御する電動
機3と負荷端の位置を検出するポテンショメータ2と、
リミットスイッチ5,6とが負荷端の機構部に装着され、
制御回路4との間を電線で接続し、制御回路の位置指令
電圧とポテンショメータの出力電圧とを制御回路に設け
られた比較回路により比較し、比較回路の出力電圧が零
となる方向に電動機を回転させて、負荷端を指令した位
置に制御する構成と成っており、リミットスイッチ5,6
は負荷端が回転の上限又は下限に達したときに比較回路
の出力電圧とは関係無く電動機を停止させる様に構成さ
れ、比較回路の誤動作等により負荷端を回転限界を超え
て駆動しないように構成されており、リミットスイッチ
の動作点を動作の原点として定めるようになっている。The illustrated position control device includes a motor 3 for controlling the position of the load end and a potentiometer 2 for detecting the position of the load end;
The limit switches 5 and 6 are attached to the mechanism at the load end,
The control circuit 4 is connected to the control circuit 4 by an electric wire, and the position command voltage of the control circuit and the output voltage of the potentiometer are compared by a comparison circuit provided in the control circuit, and the motor is driven in a direction in which the output voltage of the comparison circuit becomes zero. By rotating, the load end is controlled to the commanded position.
Is configured to stop the motor regardless of the output voltage of the comparison circuit when the load end reaches the upper or lower limit of rotation, so that the load end is not driven beyond the rotation limit due to malfunction of the comparison circuit etc. The operation point of the limit switch is determined as the origin of the operation.
[発明が解決しようとする課題] ところが第2図に示した構成でリミットスイッチ5,6
は機構部に装着されており、機構部と制御回路との間に
多くの電線(図示の例では8本)が必要で、リミットス
イッチの動作点の設定は、負荷端の駆動軸とリミットス
イッチとの相対的位置を機械的に定めて行うようになっ
ており、動作点の設定には熟練した技術による調整が必
要で、簡単に変更出来ないという問題が有った。[Problems to be Solved by the Invention] However, the limit switches 5, 6 in the configuration shown in FIG.
Is mounted on the mechanism, and many wires (eight in the example shown) are required between the mechanism and the control circuit. The operating point of the limit switch is set by the drive shaft at the load end and the limit switch. The relative position of the operating point is mechanically determined, and the setting of the operating point requires adjustment by a skilled technique, and there is a problem that it cannot be easily changed.
そこで、リミットスイッチを設けることなく負荷端を
ストッパーに衝突させ動作を機械的にロックして、その
位置を動作原点とする位置制御装置が提案され、原点位
置を自由に設定できるようになったが、原点位置の信号
が制御装置に送られないので原点を基準とした制御が出
来ないという問題が有る。Therefore, a position control device has been proposed in which the load end collides with a stopper without providing a limit switch, and the operation is mechanically locked, and the position is set as the operation origin, and the origin position can be freely set. However, since the signal of the origin position is not sent to the control device, there is a problem that control based on the origin cannot be performed.
そこで前記制御装置に原点探査の命令を出し、電動機
に駆動指令を与えたときに、前記ポテンショメータの出
力電圧の経時的な変化を検出し、該経時的変化が無くな
った位置を原点と定め、そのときのポテンショメータの
出力電圧を前記制御回路に備えたメモリーに記憶させる
ように構成する。Therefore, a command for searching for the origin is issued to the control device, and when a drive command is given to the electric motor, a change with time of the output voltage of the potentiometer is detected, and a position at which the change with time has disappeared is determined as the origin. The output voltage of the potentiometer at that time is stored in a memory provided in the control circuit.
ところが、前記のような構成においては機構部の故障
の場合でもポテンショメータの出力電圧の経時的変化が
無くなることがあるので、このような故障の場合の診断
ができる構成を備えた制御装置を得るのが課題である。However, in the above-described configuration, the output voltage of the potentiometer may not change with time even in the case of a failure of the mechanical unit. Therefore, it is possible to obtain a control device having a configuration capable of diagnosing such a failure. Is the challenge.
(2)発明の構成 [課題を解決するための手段] 本発明においては、ポテンショメータの出力電圧の経
時的変化を検出し、負荷端の移動が停止し、出力電圧の
経時的変化が無くなったときを原点と定め、その時のポ
テンショメータの出力電圧を制御装置に設けたメモリー
に記憶させ、原点として設定する構成において、前記ポ
テンショメータの出力電圧の経時的変化が、ある基準値
以下となつた時に、電動機に逆方向の駆動指令を与え、
この時にポテンショメーターの出力電圧の経時的変化が
ある基準値以上であったときには、前記電動機の逆転直
前のポテンショメータの出力電圧を逆転前の方向の原点
位置と定め前記制御回路に備えたメモリーに記憶せし
め、又、電動機に逆方向の駆動指令を与えた時にポテン
ショメータの出力電圧の経時的変化の値が前記のある基
準値以下の場合は制御装置の故障と判断する自己診断機
能を備えるように構成する。(2) Configuration of the Invention [Means for Solving the Problems] In the present invention, when a change over time in the output voltage of the potentiometer is detected, the movement of the load end stops, and the change over time in the output voltage stops. Is defined as the origin, and the output voltage of the potentiometer at that time is stored in a memory provided in the control device, and is set as the origin. To the drive command in the opposite direction,
At this time, if the temporal change of the output voltage of the potentiometer is not less than a certain reference value, the output voltage of the potentiometer immediately before the reverse rotation of the electric motor is determined as the origin position in the direction before the reverse rotation, and stored in the memory provided in the control circuit. In addition, a configuration is provided in which a self-diagnosis function is provided for determining that the control device has failed if the value of the change over time in the output voltage of the potentiometer is less than or equal to the certain reference value when a reverse drive command is given to the motor. .
[作用] 前記のように構成することによりポテンシヨメータの
出力電圧の経時的変化が無くなった場合に制御装置が故
障の場合か否かを自己診断することができる。[Operation] With the above-described configuration, it is possible to perform a self-diagnosis as to whether or not the control device is faulty when the output voltage of the potentiometer has no change over time.
[実施例] 第1図は本発明を実施した位置制御装置の構成を示す
回路図で、第2図に示した従来技術と同じ部分は同じ符
号を付けてその説明を省略する。[Embodiment] FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a position control device embodying the present invention. The same parts as those of the prior art shown in FIG.
図において10はA/D変換器、12は比較器、11は時間軸
発生装置、13はマイクロコンピュータ、14は電動機の制
御回路で、ポテンショメータ2の検出電圧をA/D変換器1
0でデジタル信号に変換し、時間軸発生装置11より送ら
れるポテンショメータの出力電圧の経時変化に同期した
基準電圧と比較器12で比較し、比較器2の出力をマイク
ロコンピュータ13で判断し、マイクロコンピュータ13の
出力で電動機の制御回路14を制御して電動機13の動作を
制御する構成と成っている。In the figure, 10 is an A / D converter, 12 is a comparator, 11 is a time axis generator, 13 is a microcomputer, 14 is a control circuit of an electric motor, and detects a detection voltage of the potentiometer 2 by the A / D converter 1.
The digital signal is converted into a digital signal by 0, and the reference voltage synchronized with the time-dependent change of the output voltage of the potentiometer sent from the time axis generator 11 is compared by the comparator 12, and the output of the comparator 2 is judged by the microcomputer 13; The operation of the motor 13 is controlled by controlling the control circuit 14 of the motor with the output of the computer 13.
今負荷端がロックされていない状態でマイクロコンピ
ュータ13の指令で電動機がある方向に回転して負荷端を
指令された方向に駆動し、負荷端の移動量がポテンショ
メータ2で検出され、 A/D変換器10でデジタル信号に変換され、 時間軸発生装置11より送られるポテンショメータの出力
電圧の経時変化に同期した基準電圧と比較器12で比較さ
れ、両者が一致している場合は位置制御装置が正常に動
作していると判断して、 マイクロコンピュータ13の中で位置の指令値とポテン
ショメータ2の出力電圧と比較し、ポテンショメータの
出力電圧が指令値と一致するまで制御装置14より電動機
13に電流を流して動作を継続し、指令位置に達するとポ
テンショメータの出力電圧が指令値と一致してマイクロ
コンピュータ13より電動機を停止させる信号が制御装置
14に送られ電動機を停止させる。Now, in the state where the load end is not locked, the motor rotates in a certain direction by the command of the microcomputer 13 to drive the load end in the commanded direction, and the moving amount of the load end is detected by the potentiometer 2, and the A / D The signal is converted into a digital signal by the converter 10 and compared with the reference voltage synchronized with the temporal change of the output voltage of the potentiometer sent from the time axis generator 11 by the comparator 12. The microcomputer 13 determines that the operation is normal, compares the position command value with the output voltage of the potentiometer 2 in the microcomputer 13, and outputs the electric motor from the control device 14 until the output voltage of the potentiometer matches the command value.
When the current is passed to 13 and the operation is continued, when the output position of the potentiometer reaches the command value when the command position is reached, the microcomputer 13 sends a signal to the motor to stop the motor.
Sent to 14 to stop the motor.
次に負荷端がある位置で、それ以上回転出来ないよう
に機械的なストッパーが設けられ、このストッパーの設
けられた位置を動作原点と定める原点の探査の場合につ
いて説明する。Next, a description will be given of a case in which a mechanical stopper is provided at a position where the load end is present so that the stopper cannot be rotated any more, and the origin at which the stopper is provided is defined as an operation origin.
マイクロコンピュータ13に与えられた原点探査の命令
信号により、電動機が指令された方向に回転し、ポテン
ショメータ2の出力と時間軸発生装置11の出力とを比較
器12で比較し、比較器12の出力により制御装置が正常動
作とマイクロコンピュータ13が判断して電動機を同じ方
向に継続して回転させ、負荷端がストッパーに衝突する
と負荷端の移動が機械的に停止させられ、 ポテンショメータ2の出力電圧の経時的変化が止まり比
較器12で時間軸発生装置11の出力電圧との偏差が検出さ
れマイクロコンピュータ13でストッパーで停止したと判
断し、制御装置14に電動機13を停止させる信号を送ると
共に、ポテンショメータ2の出力電圧をメモリに記憶さ
せ、この位置をその時の指令方向における原点として定
めるように動作する。このようにして原点を定めると以
後はこの原点より更に同じ方向に回転させるような命令
は全て誤った命令として処理されるようになる。The motor rotates in the commanded direction according to the command signal for searching the origin given to the microcomputer 13, and the output of the potentiometer 2 and the output of the time axis generator 11 are compared by the comparator 12, and the output of the comparator 12 is The microcomputer 13 determines that the control device is operating normally and continuously rotates the motor in the same direction. When the load end collides with the stopper, the movement of the load end is mechanically stopped, and the output voltage of the potentiometer 2 is reduced. The change with time stops, the comparator 12 detects a deviation from the output voltage of the time axis generator 11, and the microcomputer 13 determines that the stopper has been stopped by the microcomputer 13, sends a signal to stop the motor 13 to the controller 14, and outputs a potentiometer. 2 is stored in the memory, and the operation is performed so as to determine this position as the origin in the command direction at that time. After the origin is determined in this manner, all commands that rotate the original in the same direction from the origin will be processed as erroneous commands.
更に先の場合と反対の方向の位置で原点を設定する場
合は同じように原点として設定したい位置にストッパー
を設定し原点探査の命令を与えると電動機がストッパー
に衝突するまでその方向に回転し前記と同様にメモリー
の中にその方向の原点が記憶される。Further, when setting the origin in a position in the opposite direction to the previous case, similarly set the stopper at the position to be set as the origin and give a command for searching for the origin, and the motor rotates in that direction until the motor collides with the stopper. Similarly, the origin of the direction is stored in the memory.
本発明になる位置制御装置は第1図でも判るように制
御装置と駆動部の間には電動機とポテンショメータの電
線だけが接続され、第2図に示した従来技術の構成に比
しリミツトスイッチの電線は不要となるから接続電線の
数が4本減少し、又、原点の設定は機械的ストッパーの
位置を設定するのみで簡単に設定でき、電気的な調整を
省くことが出来るから原点位置の設定変更が容易にでき
る。In the position control device according to the present invention, as can be seen from FIG. 1, only the electric motor and the electric wire of the potentiometer are connected between the control device and the drive unit, and the limit switch is different from that of the prior art shown in FIG. The number of connection wires is reduced by four because the electric wire is unnecessary, and the origin can be easily set only by setting the position of the mechanical stopper, and electrical adjustment can be omitted, so the origin position can be eliminated. Can be easily changed.
更に本発明においては、ポテンショメータの出力電圧
の経時的変化を検出して原点を検出する方法であるか
ら、故障により負荷端の移動が止まった場合でも原点と
誤認される恐れがあるので、原点の探査指令が制御装置
に入力されたときに、ポテンショメータの出力電圧の経
時的変化が、ある基準値(A/D変換器の変換誤差とその
許容値との和)より小さいときは、電動機に逆方向の駆
動指令を与え、ポテンショメータの出力電圧の経時的変
化が前記基準値より大きければその位置が電動機に逆方
向の駆動指令を与える直前の方向の原点であると判断し
ポテンショメータの出力電圧をメモリーに記憶させ、又
電動機を逆方向に回転させたときにポテンショメータの
出力電圧の経時的変化が基準値より小さいときは制御装
置の故障と判断する自己診断機能を備え、故障時の誤判
断を避けることが出来る。Further, in the present invention, since the origin is detected by detecting a temporal change of the output voltage of the potentiometer, even if the movement of the load end is stopped due to a failure, the origin may be erroneously recognized. When the search command is input to the control device and the change over time of the output voltage of the potentiometer is smaller than a certain reference value (the sum of the conversion error of the A / D converter and its permissible value), a reverse Direction is given, and if the temporal change of the output voltage of the potentiometer is greater than the reference value, it is determined that the position is the origin in the direction immediately before giving the reverse drive command to the electric motor, and the output voltage of the potentiometer is stored in the memory. If the time-dependent change in the output voltage of the potentiometer when the motor is rotated in the reverse direction is smaller than the reference value, it is determined that the control device has failed. With a cross-sectional function, it is possible to avoid a failure at the time of misjudgment.
[発明の効果] 本発明になる位置制御装置は前記のような構成である
から、機構部にリミットスイッチを設けること無く原点
を設定し、メモリに記憶させることが出来るから構造が
簡単で機構部と制御回路の間の電線の数を減少させ、そ
の設定操作が簡単であるから原点の設定位置の変更が容
易にできる構成において、機構部の故障を判断できる自
己診断機能を備えることにより、信頼度の高い位置制御
装置を得ることができる効果がある。[Effect of the Invention] Since the position control device according to the present invention has the above-described configuration, the origin can be set and stored in the memory without providing a limit switch in the mechanism, so that the structure is simple and the mechanism is simple. The self-diagnosis function that can judge the failure of the mechanical part in a configuration that reduces the number of wires between the There is an effect that a position control device with a high degree can be obtained.
第1図は本発明を実施した位置制御装置の構成を示す回
路図、第2図は従来技術による位置制御装置の回路図で
ある。 符号の説明 1……位置検出器の電源、2……ポテンショメータ、3
……電動機、4,14……制御装置、5,6……リミットスイ
ッチ、10……A/D変換器、11……時間軸発生装置、12…
…比較器、13……マイクロコンピュータ。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a position control device embodying the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram of a position control device according to the prior art. Description of reference numerals 1 ... power supply of position detector 2 ... potentiometer 3
…… Electric motor, 4,14 …… Control device, 5,6 …… Limit switch, 10 …… A / D converter, 11 …… Time axis generator, 12…
... Comparator, 13 ... Microcomputer.
Claims (1)
位置を検出するポテンショメータと、位置の指令値と前
記ポテンショメータの出力とを比較して前記電動機を制
御する制御回路とを備えた位置制御装置で、負荷端をス
トッパーに衝突させ機械的にロックして動作の原点を定
める方式のものにおいて、 前記制御装置よりある方向の原点位置の探査命令を出し
電動機に駆動指令を与えたとき、ポテンショメータの出
力電圧の経時的変化が、ある基準値以下となつた時に、
電動機に逆方向の駆動指令を与え、この時にポテンショ
メーターの出力電圧の経時的変化がある基準値以上であ
ったときには、前記電動機の逆転直前のポテンショメー
タの出力電圧を電動機の逆転前の方向の原点位置と定め
前記制御回路に備えたメモリーに記憶せしめ、又、電動
機に逆方向の駆動指令を与えた時にポテンショメータの
出力電圧の経時的変化の値が前記のある基準値以下の場
合は制御装置の故障と判断する自己診断機能を備えたこ
と、を特徴とする位置制御装置。(但しある基準値と
は、制御装置に内蔵したA/D変換装置の変換誤差と、そ
の許容誤差との和とする。)An electric motor, a potentiometer for detecting a position of a load end controlled by the electric motor, and a control circuit for controlling the electric motor by comparing a position command value with an output of the potentiometer. In the control device, in a system in which the load end collides with a stopper and mechanically locks to determine the origin of the operation, when the control device issues a search command for an origin position in a certain direction and gives a drive command to the motor, When the change over time of the output voltage of the potentiometer falls below a certain reference value,
A reverse drive command is given to the motor, and at this time, when the output voltage of the potentiometer changes with time over a certain reference value, the output voltage of the potentiometer immediately before the reverse rotation of the motor is returned to the origin position in the direction before the reverse rotation of the motor. If the value of the change over time in the output voltage of the potentiometer is less than the above-mentioned reference value when a reverse drive command is given to the electric motor, the control device fails. And a self-diagnosis function for judging the position. (However, the reference value is the sum of the conversion error of the A / D conversion device built in the control device and its allowable error.)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP15756490A JP2939763B2 (en) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Position control device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP15756490A JP2939763B2 (en) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Position control device |
Publications (2)
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JPH0448307A JPH0448307A (en) | 1992-02-18 |
JP2939763B2 true JP2939763B2 (en) | 1999-08-25 |
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Family Applications (1)
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JP15756490A Expired - Lifetime JP2939763B2 (en) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | Position control device |
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- 1990-06-18 JP JP15756490A patent/JP2939763B2/en not_active Expired - Lifetime
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