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JPS5820049B2 - Actuyuetano Ichigi Mesei Giyohouhou - Google Patents
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JPS5820049B2 - Actuyuetano Ichigi Mesei Giyohouhou - Google Patents

Actuyuetano Ichigi Mesei Giyohouhou

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Publication number
JPS5820049B2
JPS5820049B2 JP3394575A JP3394575A JPS5820049B2 JP S5820049 B2 JPS5820049 B2 JP S5820049B2 JP 3394575 A JP3394575 A JP 3394575A JP 3394575 A JP3394575 A JP 3394575A JP S5820049 B2 JPS5820049 B2 JP S5820049B2
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JP
Japan
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output
actuator
control
threshold
positioning
Prior art date
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Expired
Application number
JP3394575A
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Japanese (ja)
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Inventor
名倉国広
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Kogyo Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daikin Kogyo Co Ltd filed Critical Daikin Kogyo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は産業用ロボットなどアクチュエータを目標値に
近い至近距離において高速下で位置決めができ、しかも
目標値に対し可成り離隔したところからの連続的なサー
ボ制御を行うことが可能なアクチュエータの位置決め制
御方法に関し、特に一般の高感度非接触方式センサを用
いて簡略化された増幅回路により、高利得の位置決めを
行わせる新規な制御方法を提供することを目的とする。
[Detailed Description of the Invention] The present invention is capable of positioning an actuator such as an industrial robot at high speed at a close distance close to a target value, and also performs continuous servo control from a location quite far away from the target value. The present invention relates to a positioning control method for an actuator that can perform high-gain positioning, particularly by using a general high-sensitivity non-contact type sensor and a simplified amplifier circuit.

ハンドリングマシン等のアクチュエータ動作端を位置決
め制御する場合に、目標値に近い至近距離のところで高
出力利得が得られる如き高感度センサを制御入力要素に
利用することが、目標値に正しく、かつ速やかに合致さ
せるための手段として最重要であり、か\る観点から従
来は第1図に示すように、背圧検出ノズル機構の如き反
射形フルディクスセンサ1′を位置検出要素として使用
し、その直線的高利得特性によって得られた空圧信号を
空電変換器2′で電気信号に変換し、さらに増幅回路を
有する制御装置3′によって制御出力を発せしめ、駆動
装置4′を作動させてアクチュエータ5の変位を制御し
得る如きサーボ制御系が専ら多用されている。
When positioning and controlling the operating end of an actuator in a handling machine, etc., it is recommended to use a high-sensitivity sensor as a control input element that can obtain a high output gain at a close distance close to the target value. From this point of view, conventionally, as shown in Fig. 1, a reflective full-disc sensor 1' such as a back pressure detection nozzle mechanism is used as a position detection element, and the straight line The pneumatic signal obtained by the high gain characteristic is converted into an electric signal by the pneumatic converter 2', and a control output is generated by the control device 3' having an amplifier circuit, and the drive device 4' is actuated to drive the actuator. A servo control system capable of controlling the displacement of 5 is often used.

ところが反射形フルディクスセンサ1は目標点に至近距
離にある場合において、実際値と目標値の誤差に比例し
た高感度の空圧信号をとり出し得る利点を有するものの
、目標点から可成り離隔したところでは誤差に比例した
空圧信号が得られないので、か5るセンサ1を用いて遠
隔地点からフィードバック制御を円滑に行わせようとす
るのは極めて困難であり、しかもアクチュエータ位置決
めのために、移動の間に速度制御を行わせようとすれば
制御系に所要段数のしきい値(THRESHOLD)を
設定しなければならないので回路が複雑となる問題があ
った。
However, although the reflective full disk sensor 1 has the advantage of being able to extract a highly sensitive pneumatic signal proportional to the error between the actual value and the target value when the sensor is close to the target point, However, since a pneumatic signal proportional to the error cannot be obtained, it is extremely difficult to perform feedback control smoothly from a remote location using the sensor 1, and furthermore, for actuator positioning, If speed control is to be performed during movement, a threshold value (THRESHOLD) for the required number of stages must be set in the control system, resulting in a problem that the circuit becomes complicated.

一方、汎用されている光量−電気量変換形、磁気量或は
空気量−電気量変換形の如き非接触センサを位置検出要
素として使用した場合には、目標値に接近した零近辺で
出力特性が高く、しかも可成り離隔した地点からの検出
機能を有しているので、遠隔地点からのフィードバック
制御に適しており、前記例の欠点を解決し得るが、この
種のセンサは距離に対する出力変化が目標点近傍で反転
する非線形特性を有するものが多く、従って一般の出力
増幅機構と組み合わせたのでは、目標点に近接したとこ
ろで連続的な速度制御を行わせるのが困難であり、特殊
な増幅回路との結合をはからねばならないことから、装
置が複雑化する問題が生じて高感度の位置決め制御を必
要とする場合には専ら敬遠される傾向にあった。
On the other hand, when a general-purpose non-contact sensor such as a light-to-electricity conversion type, magnetic quantity, or air quantity-to-electricity conversion type is used as a position detection element, the output characteristics change near zero, which is close to the target value. Since it has a high detection function and a detection function from a fairly distant point, it is suitable for feedback control from a remote point and can solve the drawbacks of the above example. Many of them have non-linear characteristics where the output speed is reversed near the target point. Therefore, when combined with a general output amplification mechanism, it is difficult to perform continuous speed control near the target point, so a special amplification mechanism is required. Since it must be coupled to a circuit, it has tended to be avoided in cases where the problem of complicating the device arises and requires highly sensitive positioning control.

本発明は従来の各種センサが、その特性に一長一短を有
していて、利用者側の要望に応え得なかった点に着目し
、非線形特性を有するセンサの特有な機能をむしろ有効
に活用し、一点のしきい値。
The present invention focuses on the fact that various conventional sensors have advantages and disadvantages in their characteristics and cannot meet the demands of users, and rather effectively utilizes the unique functions of sensors with nonlinear characteristics. One point threshold.

で遠隔した個所からのアクチュエータ制御が可能となり
、しかも目標値に最接近したところで高速位置決めを行
うことができる新規な位置決め制御方法を提供しようと
することをその特徴とするものであって、これを添附図
面を参照しつつ以下詳細に説明すると、 本発明方法は前述せる如く、磁気非接触スイッチ等の非
線形出カー距離特性を持つ位置検出センサ1をアクチュ
エータ5の制御入力要素として例えばアクチュエータ5
作動端に一体的に係着させる。
This method is characterized by providing a new positioning control method that enables actuator control from a remote location and also enables high-speed positioning when the target value is closest to the target value. The method of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. As mentioned above, the method of the present invention uses a position detection sensor 1 having a non-linear output distance characteristic such as a magnetic non-contact switch as a control input element for an actuator 5.
It is integrally attached to the working end.

上記センサ1は第3図に出力−距離特性が図示されるよ
うに、目標点Pに接近する過程における出力変(t4ま
、出力増加の第1出力領域S1、出力低下の第2出力領
域S2、出力増加の第3出力領域S3の順序に出力変化
が成される非線形特性を有し、目標点Pからの距離Xが
Xlの場合に距離減少につれて出力が増加し、X2の場
合に出力が減少し、さらにX3の場合に出力が増加する
As shown in the output-distance characteristic of the sensor 1 in FIG. , has a nonlinear characteristic in which the output changes in the order of the third output region S3 of increasing output, and when the distance X from the target point P is Xl, the output increases as the distance decreases, and when X2, the output increases. In the case of X3, the output increases.

そして目標点Pに至近の領域S3では高出力利得の検出
特性が得られるのである。
In the region S3 close to the target point P, a high output gain detection characteristic is obtained.

か5る特性を有するセンサ1に電気的連繋を持たせる制
御装置3は、センサ1の各出力領域S1+S2.S3に
対して、共に点a + b + cで交叉し得る一つの
出力しきい値を有するよう回路設計され、例えば1回目
のしきい値即ち点aでは出力増加方向の微分値に基いて
中出力レベルの出力を発した後、点すに至るまでこの出
力レベルを保持し、次いで2回目のしきい値即ち点すに
おいて出力減少方向の微分値に基き、低出力レベルの出
力に変換させた後、点Cに至るまでこの出力レベルを保
持し、さらに3回目のしきい値即ち点Cにおいては出力
増加方向の微分値によって高出力レベルの出力に変換し
た後、第3領域S3の増幅度に比例した高出力を連続的
に出させるように予め設定されている。
The control device 3 electrically connects the sensor 1 having the following characteristics to each output region S1+S2 . For S3, the circuit is designed to have one output threshold value that can be crossed at points a + b + c, and for example, at the first threshold value, that is, point a, the intermediate value is set based on the differential value in the direction of output increase. After emitting an output at the output level, this output level is held until the point of firing, and then, at the second threshold, that is, at the point of firing, the output is converted to a lower output level based on the differential value in the direction of decreasing the output. After that, this output level is held until reaching point C, and at the third threshold value, that is, point C, the output is converted to a high output level by the differential value in the output increasing direction, and then the amplification degree of the third region S3 is changed. It is preset to continuously output a high output proportional to .

そしてこの3段階の出力を駆動装置4に与えて。Then, these three levels of output are given to the drive device 4.

アクチュエータ5に該出力に対応した変位を行わせ、ア
クチュエータ5作用端の位置決めを制御するようにして
いる。
The actuator 5 is caused to perform a displacement corresponding to the output, and the positioning of the working end of the actuator 5 is controlled.

なお、上述の如き作動をなす制御装置3の具体的構造例
としては、周知慣用の2つの回路、すなわちしきい値設
定のためのコンパレーク6(CQ出出版社昭和4作 プ回路の設計]岡村辿夫著、195頁参照)および遷移
検出/周波数2倍回路7(株式会社シンキー発行「トラ
ンジスタ技術1974年2月号」155〜156頁参照
)と、制御機器において周知慣用のリレーであるステッ
ピングリレー8(実教出版株式会社1974年2月28
日第4刷発行「自動制御の基礎と応用」高井宏幸、長谷
用健介共著.67乃至69頁参照)とを単純に直列的に
連結してなる装置が挙げられるものであって、第4図に
概略示される通りの簡易回路である。
As a specific structural example of the control device 3 that operates as described above, there are two well-known and commonly used circuits, namely, a comparator 6 for threshold setting (design of a circuit made by CQ Publishing Company in 1927) by Okamura. ), transition detection/frequency doubling circuit 7 (see "Transistor Technology, February 1974 issue," published by Thinky Co., Ltd., pages 155-156), and stepping relays, which are well-known and commonly used relays in control equipment. 8 (Jikkyo Publishing Co., Ltd. February 28, 1974)
``Fundamentals and Applications of Automatic Control'', co-authored by Hiroyuki Takai and Kensuke Haseyo, published in the 4th edition. 67 to 69) simply connected in series, and is a simple circuit as schematically shown in FIG.

この装置は前記センサ1の出力信号e1 としきい値に
対応する基準電圧とをコンパレータ6が比較することに
より、立上りと立下りとを交互に持つ出力e2を出力し
て、このコンパレーク6の出力e2を遷移検出/周波数
2倍回路7が受けて立上り時と立下り時とに夫々パルス
出力e3を発し、さらにこのパルス出力e3によってス
テッピングリレー8が電磁コイルの励磁毎に接点を1駒
づつ移動せしめることにより、予じめ設定した順序にも
とづいてパルス出力に応じ制御指令を出すよう作動する
ものである。
In this device, a comparator 6 compares the output signal e1 of the sensor 1 with a reference voltage corresponding to a threshold value, and outputs an output e2 having rising and falling edges alternately. is received by the transition detection/frequency doubling circuit 7, which generates a pulse output e3 at the time of rising and falling, respectively.Furthermore, this pulse output e3 causes the stepping relay 8 to move the contact one frame at a time each time the electromagnetic coil is excited. Accordingly, it operates to issue control commands in response to pulse outputs based on a preset order.

斯く構成したサーボ制御装置によって本発明方法の実施
に係る位置決め制御の例を以下説明すると、目標点Pか
ら離隔したX0以遠の距離においては、アクチュエータ
5を通常速度域で駆動させ、目標点Pに対し一定速度で
接近動させる。
An example of positioning control according to the method of the present invention using the servo control device configured in this way will be described below.At a distance beyond X0 away from the target point P, the actuator 5 is driven in the normal speed range to reach the target point P. On the other hand, move it closer at a constant speed.

そして離隔距離がX,に達すると、制御装置3は、前述
の説明から明らかなように1回目のしきい値に至るので
、出力レベルを転じさせ通常速度域よりも稍々速い中速
度でアクチュエータ5を移動させるように、駆動装置4
への圧力上昇指令を発する。
When the separation distance reaches X, as is clear from the above explanation, the control device 3 reaches the first threshold, so it changes the output level and operates the actuator at a medium speed that is slightly faster than the normal speed range. 5, the drive device 4
Issues a command to increase pressure.

かくしてアクチュエータ5は2回目のしきい値に達する
距離X2になる迄中速で移動し、しきい値に達したとこ
ろで制御装置3は出力レベルが転じることから、低速度
域でアクチュエータ5を移動させるように、駆動装置4
への圧力下降指令を発する。
In this way, the actuator 5 moves at a medium speed until the distance X2 reaches the second threshold, and when the threshold is reached, the control device 3 changes the output level, so the actuator 5 is moved at a low speed range. As in, drive device 4
Issues a pressure reduction command to.

そこでアクチュエータ5は3回目のしきい値に達する距
離X,になる迄低速で移動し、この移動の間にアクチュ
エータ5が保有する慣性の消去が成され、次いでしきい
値に達したところで制御装置3は再び出力が転じること
から、高速度域でアクチュエータ5を移動させるように
、駆動装置4への圧力上昇指令を発し、該アクチュエー
タ5を高速度で目標点Pに接近動させ、かくして速度制
御を段階的に行わせた精密な位置決めが成されるのであ
る。
Therefore, the actuator 5 moves at a low speed until the distance X reaches the threshold for the third time, and during this movement, the inertia possessed by the actuator 5 is eliminated, and then when the threshold is reached, the control device 3, since the output changes again, a pressure increase command is issued to the drive device 4 to move the actuator 5 in a high speed range, and the actuator 5 is moved close to the target point P at high speed, thus controlling the speed. This allows precise positioning to be performed step by step.

本発明は以上述べた如く、目標点pに接近動する過程に
おいて出力が第1乃至第3出力領域の順に非線形出カー
距離特性を有する位置検出センサ1をアクチュエータ5
の制御入力要素として使用し、前記各出力領域と交叉す
る一つのしきい値を有し、かつ各領域毎のしきい値で出
力を夫々発せしめる制御装置3を介してアクチュエータ
5に制御出力を付与させる位置決め制御方法を特徴とす
るものであるから、制御装置が一点のしきい値で回路設
計できるために簡略化された機構であって良く、シかも
一つのしきい値で3段の出力信号を得ることができるの
で、従来、位置形めに際して特異な検出特性を有してい
たがために、兎角敬遠され勝ちであったこの種センサ1
を使用して、速度制御を伴った位置決めが却って精確に
成される利点を有し、汎用形位置検出センサ1の利用度
を更に高め得る効果を奏する。
As described above, in the present invention, the actuator 5 moves the position detection sensor 1 having the non-linear output distance characteristic in the order of the first to third output ranges in the process of approaching the target point p.
A control output is sent to the actuator 5 via a control device 3 which is used as a control input element and has one threshold that intersects each of the output regions, and which causes an output to be generated at the threshold for each region. Since it is characterized by a positioning control method in which the control device is applied, it may be a simplified mechanism because the control device can design a circuit with one threshold value, and it may be possible to have three stages of output with one threshold value. Since it is possible to obtain a signal, this type of sensor has traditionally been avoided because it has unique detection characteristics when determining position.
This has the advantage that positioning accompanied by speed control can be performed more accurately, and the utility of the general-purpose position detection sensor 1 can be further increased.

さらに本発明は零近辺において出力利得の高いセンサ1
を使用し、目標値に至近の距離において高速で位置決め
ができるので、精密位置決めを行うに最も好適であり、
産業用ロボット等に実施して極めて有用な位置決め制御
方法である。
Furthermore, the present invention provides a sensor 1 with high output gain near zero.
It is most suitable for precision positioning because it can perform high-speed positioning at a close distance to the target value.
This is an extremely useful positioning control method when applied to industrial robots, etc.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のアクチュエータに係る制御系の系統図、
第2図は本発明方法を実施したアクチュエータの制御系
統図、第3図は第2図における位置検出センサの出力特
性線図である。 また、第4図は第2図における制御装置の具体的回路図
である0 1・・・−・・位置検出センサ、3・・・・・・制御装
置、5・・・・・・アクチュエータ。
Figure 1 is a system diagram of a control system related to a conventional actuator.
FIG. 2 is a control system diagram of an actuator implementing the method of the present invention, and FIG. 3 is an output characteristic diagram of the position detection sensor in FIG. 2. Moreover, FIG. 4 is a specific circuit diagram of the control device in FIG. 2.0 1...Position detection sensor, 3...Control device, 5...Actuator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 目標点に接近する過程において、出力が増加する第
1出力領域、出力が減少する第2出力領域、出力が増加
する第3出力領域の順序の非線形出カー距離特性を有す
る光量−電気量変換形センサの如き位置検出センサ1を
、アクチュエータ5の制御入力要素として使用し、前記
第1乃至第3出力領域と交叉する一つのしきい値を有し
、かつ各領域毎のしきい値で出力を夫々発せしめる制御
装置3を介してアクチュエータ5に制御出力を付与させ
ることを特徴とするアクチュエータの位置決め制御方法
1 Light quantity-electricity quantity conversion having a nonlinear output distance characteristic in the order of a first output region where the output increases, a second output region where the output decreases, and a third output region where the output increases in the process of approaching the target point. A position detection sensor 1 such as a shape sensor is used as a control input element for an actuator 5, and has one threshold that intersects the first to third output regions, and outputs at the threshold for each region. A method for controlling the positioning of an actuator, characterized in that a control output is applied to the actuator 5 via a control device 3 that causes the actuator 5 to issue a control output, respectively.
JP3394575A 1975-03-19 1975-03-19 Actuyuetano Ichigi Mesei Giyohouhou Expired JPS5820049B2 (en)

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JPS51108183A JPS51108183A (en) 1976-09-25
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