专利名称：位置控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制电动机操作的位置控制设备，这种电动机安装在以速度控制或者位置控制为基础的x-y金属加工机床、切割机以及类似的设备上。
例如，零伺服控制和定向控制，这是典型的用来控制电动机操作的控制模式。
在前者的模式中，当电动机的速度不超过零速值的等级时，同时在速度控制模式下监测到电动机的速度值以电动机的转速减小时，零伺服控制通过将速度控制模式转换成零速度指令的位置控制模式而停止电动机的操作。
例如，当由于停止电动机的操作而引起的降低电动机的运转使电动机的速度到达零速值等级时，同时在速度控制模式下监测到电动机的转速时，将速度控制模式转换成位置控制模式以便执行零伺服控制。这种零伺服控制能够控制使x-y金属加工机床10b的工作台通过位移一个所要求的距离而到达目标位置。
另一方面，定向控制通过接收一个从外部传输来的定向信号(作为外部信号)可以将电动机的速度降低到定向转换速度。当电动机的速度到达定向转换速度时，读出已设置的停止位置指令并且检测Z脉冲，速度控制模式因此被转换到位置控制模式。除此之外，根据检测到的Z脉冲计算出停止位置，并且操作模式进入伺服控制以便停止电动机。
然而，前者的模式，也就是，零伺服控制，在零速值的等级下转换到零伺服控制，于是进入停止处理，在停止处理过程中工作台移动了一个恒定距离并进入停止状态。因此，因为在转换控制模式过程中工作台的位置在两种模式下变得不同，在这两种模式下的电动机转速或者很低或者很高并且工作台或者停止在目标位置的后面或者停止在目标位置的前面。也就是说，在前者的速度控制模式下(即零伺服控制)，很可能在用户希望的目标位置与实际的停止位置之间产生偏差。此外，因为工作台以位置控制模式的起点为基础位移了一个恒定距离，所以很难对工作台的停止位置进行细调。
另一方面，后者的模式，即定向控制可以将工作台停止在一个希望的位置。然而，例如，它必须使用调整单元来检测Z脉冲。因此，定向控制需要一个复杂的控制程序。
此外，两种控制模式，零伺服控制和定向控制都必须在电动机完全停止之后将控制模式转换到位置控制而花费大量的时间这样一个缺点(即这需要一个复杂的控制程序)，因为为了对位置执行细调而在释放伺服系统的锁定之后执行速度控制。
除此之外，在一般的位置控制方法中，根据位置控制增量而改变控制响应。尽管一个定值被用作控制增量，然而响应速度也是固定的。因此一般的位置控制方法很难改变操作速度。
简要的说，本发明可概括为一个具有速度控制系统和位置控制系统的位置控制设备，该位置控制设备根据从速度控制系统和位置控制系统的一个系统中所获得的速度值产生相位信号并且通过将相位信号传送到能量变换单元以驱动电动机而位移一负载。更详细地，位置控制设备包括一个接收装置和一个转换装置。当由速度控制系统驱动的电动机的转速不大于由外部输入单元所设置的预定速度时，接收装置接收一个由外部提供的停止指令。转换装置在接收停止指令之前选择速度控制系统，并且当接收装置接收到停止指令时将速度控制系统转换到位置控制系统。
此外，上述的位置控制设备还包括一个位置控制增量产生装置，用于将通过外部输入单元所提供的增量强行设置到位置控制系统中。
另外，上述的位置控制设备还包括一个偏差计算装置和一个位置—速度转换装置。偏差计算装置根据执行转换到位置控制系统的转换指令来起动它的操作，并根据起始点输入一个反馈传送来的电动机的当前位置值，并将这个当前位置值设置为目标位置值，计算该目标位置值和在当前位置值之后反馈传送来的下一个当前位置值之间的偏差值。位置—速度转换装置根据所接收到的执行转换到位置控制系统的转换指令起动它的操作以便输入偏差值，并通过将偏差值乘以先前设置的增量而获得一个速度—升降的速度值。
此外，上述的位置控制设备还包括一个用于将从外部输入单元传送来的目标位置值转换成脉冲并输出所获得的位置指令脉冲的位置脉冲转换装置，以及当接收到一个释放指令并且当停止指令已经被接收时一个用于将从脉冲转换装置获得的位置指令脉冲输出到偏差计算装置的装置，释放指令是指释放一个位置指令停止指令以停止输入从外部输入单元传送来的目标位置值。
另外，在上述的位置控制设备中，位置控制增量产生装置存储多个互不相同的增量值并将通过外部输入单元所选择的多个增量值中的一个设置到位置控制系统中。
从对下面的描述以及附上的权利要求的分析中，并参考后面的用来说明本发明优选实施例的附图，本发明上述的和其他的特征与优点以及实现的模式将会变得显而易见，并且可以最好的理解发明。
上述的三相反向变流器3包括一个用来整流三相复位-置位触发器的整流电路5，一滤波电路6，以及一个通过转换多个晶体管而产生一个三相驱动功率UVW的驱动电路7。
控制电路4包括一个偏差计数器12，第一微处理机13，以及第二微处理机14。控制电路4与用户(外部)输入单元11相连，通过用户输入单元操作员输入各种类型的指令值。
编码器19与电动机1以及负载2相连。编码器19通过转换器20向第一和第二微处理机13和14输出一个控制信号。
用户输入单元11包括三个电键，停止指令键，零速键，增量输入键，速度键，以及其他的键。这些键从示意图中省略了。由用户(操作员)操作的停止指令键是被用来停止负载的移动。通过零速键，输入速度值VH以便判断速度是否为零。通过增量输入键，输入位置控制增量“Gi”以便将负载从当前位置移动到目标位置。通过速度键，输入目标速度值“Vi”。
偏差计数器12输入转换器20根据起始点所反馈的实际位置值“pf”，设置实际的位置值“pf”作为目标位置值“pi”，获得目标位置值“pi”与实际位置值“pf”之间的偏差(以脉冲的形式)“ei”，并向第一微处理机13输出所获得的偏差值“ei”。第二微处理机14与操作开关17相连。
第一微处理机13包括一个位置—速度转换装置22，一个转换装置23，一个PI控制装置25，一个加速/减速升降产生装置26(或者一个速度控制装置，该装置也装到第二微处理机14上)，以及一个零伺服完成判断装置21。
第二微处理机14包括一个速度指令设置装置27，转换信号产生装置28，零速度设置装置29，控制增量产生装置30，转换判断装置31，以及操作判断装置33。
也就是说，控制单元4包括一个用于执行高速运算操作的第一微处理机13和一个用于执行计算控制值的操作以提供给第一微处理机13的第二微处理机14。
在上述的结构中，那组偏差计数器12，零伺服完成判断装置21，位置—速度转换装置22被称为位置控制系统。那组速度指令设置装置27以及控制增量产生装置26被称为速度控制系统。
也就是说，当以预定的速度移动负载2时，位置控制设备输入当前速度值作为反馈信号，并且当当前速度不超过零速VH且在速度减小的情况下接收到停止指令时，位置控制设备将速度控制模式转换为位置控制模式，然后立即控制电动机1的操作以便电动机1以响应速度到达目标位置值“pi”(即表示接收停止指令的位置)，其中的响应速度是以在位置控制模式下预先由用户输入单元11所输入的控制增量“Gi”为基础的。因此，电动机1最后到达了由用户指定希望的位置。尽管用户没有输入任何位置指令，然而电动机1当在速度减小的情况下速度不超过预定的速度值时最后到达了该位置。在如
图1A和图1B所示的具体例子中，速度控制模式被转换到位置控制模式，并且位置控制模式控制在零位置的电动机1的位置，因为尽管用户没有以脉冲的形式输入任何位置指令然而偏差计数器12的初始值被设置为零。<第一微处理机中的各个装置的说明>
位置—速度转换装置22输入从偏差计数器12传送来的偏差值“ei”，并获得将偏差值“ei”乘以预定的增量“gi”所转换成的速度值“vp”，然后将速度值“vp”输出到转换装置23。
转换装置23位于位置—速度转换装置22和PI控制装置25之间，并在转换之前向PI控制装置25输出由速度控制系统所获得的指令速度值“vk”(或者速度控制信号“vk”)，并且在转换之后向PI控制装置25输出由位置控制系统所获得的速度值“vp”(或者位置控制信号“vp”)。也就是说，由速度控制系统所获得的速度值“vk”在操作上具有较高的优先权。
PI控制装置25输入由转换装置23传送来的输出信号“v”(即速度信号“vp”或“vk”)，并产生一个由执行PI控制(PI控制P控制是输出一个与输入值成比例的值；I控制是输出由累计全部输入值所获得值)而获得的相位信号，并且将产生的相位信号输出到驱动电路7，所指PI控制是指对上述输出信号“v”和从编码器20所传送来的电动机1的速度值“ve”之间的差值进行控制。
当偏差计数器12每次输出偏差值“ei”，偏差值“ei”超出了整体宽度时，当零伺服完成判断装置21从转换判断装置31(转换判断装置31的操作将在后面详细介绍)接收到要接收停止指令的信息时，零伺服完成判断装置21判断完成了零伺服。然后，零伺服完成判断装置21将判断结果通知外部单元。<第二微处理机中的各个装置的说明>
操作判断装置33监测操作开关17的状态。当用户将操作开关17键入为接通时，操作判断装置33通过使用三相反向变流器3并将操作开关17键为接通而激励电动机1，并且当伺服就绪状态信号变为接通状态时使速度控制系统运转。此外，操作判断装置33通过将操作开关键为断开状态而停止速度控制系统的运转。
此后，当转换判断装置31输出接收停止指令的信息时，操作判断装置33操作位置控制系统中的偏差计数器12，位置—速度转换装置22，以及转换装置31。
速度指令设置装置27转换来自用户输入单元11的目标速度值，并将所转换的一个目标速度值设置到加速/减速升降产生装置26。
加速/减速升降产生装置26对于目标速度值“Vi”加了一个升降值，并将所获得的值输出到转换装置23作为目标速度值“Vk”。
转换信号产生装置28在接收来自用户输入电路11的停止指令“po”之后立即向转换判断装置31输出停止指令标识符。
零速度设置装置29转换从用户输入电路11传送来的值，通过零速度设置装置29速度被设置为零，并将所获得的零速值“vh”存储到存储器35中。
控制增量产生装置30根据来自用户输入单元11的位置控制增量而产生加速/减速升降值(增量“gi”)，并将所产生的值设置到位置—速度转换装置22中。
转换判断装置31将反馈传送来的速度值“ve”存储到存储器34中，然后当在操作指令信号被设置为断开状态之后停止指令“po”被设置时，将预先存储在存储器35中的零速值“vh”与存储在存储器34中的当前速度值“ve”相比较，并当当前速度值“vi”(也指实际的速度值“vi”)不小于零速度值“vh”时输出停止指令“po”。根据输出的停止指令“po”，转换判断装置31通知转换装置23接收停止指令，并向转换装置23输出接通状态的转换信号，且操作偏差计数器12和并连的位置—速度转换装置22。
也就是说，位置控制系统中的位置—速度转换装置22与PI控制装置25相连以便通过来自位置—速度转换装置22的速度增量“gi”来移动负载2。<操作说明>
参考附图2A至2F给出具有上述结构的位置控制设备的操作说明。图2A至2F是根据本发明第一实施例的位置控制设备的操作波形的示意图；用户操作用户输入单元11以便输入可将速度的初始值设置为零的零速值“VH”，位置控制增量“Gi”，以及目标速度值“Pi”。也就是说，速度指令设置装置27将目标速度值“pi”设置到速度控制系统中的加速/减速升降产生装置26。
另外，零速设置装置29将零速值“vh”存储到存储器35中，控制增量产生装置30将增量“gi”设置到位置—速度转换装置22。
当用户键入操作开关17到接通状态时，操作判断装置33使速度控制系统进入接通状态(速度控制模式，见图2C)，并且加速/减速升降产生装置26通过转换装置23向PI控制装置25输出速度控制信号“vk”(即目标速度值“Vk”)。因此速度控制系统进入接通状态(见图2A)。
PI控制装置25向驱动电路7输出速度控制信号，以至电动机1在PI控制下被控制并且负载2以速度“vk”移动。编码器19检测电动机1的转速，并且转换器20将每固定时间周期内的脉冲数目转换成速度值以作为实际的速度值“ve”。实际的速度值“ve”被传送到存储器34和PI控制装置25。PI控制装置25当接收到实际速度值“ve”时执行速度恒定控制。也就是说，获得了如图2B所示的电动机1的速度值“ve”的波形。
当电动机1的速度值“ve”达到目标速度“Pi”时，用户键入操作开关17为断开状态。操作判断装置33将操作信号转换到断开状态。当操作信号被转换到断开状态(见图2A)时速度指令设置装置27停止输出速度控制信号“vk”。也就是说，电动机1的速度因此而减小。
在这时，例如，用户通过用户输入单元11输入停止指令“PO”以便停止负载2(即x-y金属加工机床)，转换判断装置31将反馈传送来的速度值“ve”与存储在存储器35中的零速值“vh”相比较。当当前的速度值“ve”不大于零速度值“vh”时，转换判断装置31接收停止指令“PO”(见图2D)并判断位置控制模式且向转换装置23输出转换信号以便根据位置控制系统将当前的控制模式转换到位置控制模式。
也就是说，位置控制系统中的位置—速度转换装置22与PI控制装置25相连以便执行伺服系统的锁定以驱动具有速度增量“gi”的电动机1，速度增量“gi”是由位置—速度转换装置22所获得的。
电动机1根据来自位置控制系统的速度增量“gi”而转动，偏差计数器12输入实际位置值“pf”(以脉冲的形式)并获得目标位置“pi”(在停止指令发生时的起始实际位置“pf”)和后一个实际位置“pf”之间的偏差“ei”(见图2E)。
偏差计数器12输出偏差脉冲直到偏差值“ei”转换成一定值，并且位置—速度转换装置22通过每次接收到偏差“ei”时而设置的增量“gi”来驱动电动机1(电动机1转动以使负载向右或者向左移动直到负载到达由停止指令所指示的目标位置“pi”并且直到偏差值完全的收敛)。也就是说，提供给PI控制装置25的速度值“vp”是通过将目标位置“pi”和实际位置“pf”之间的偏差乘以增量值而获得的值。其结果是，电动机1的速度被控制以便将负载2移动到目标位置“pi”。
另外一方面，零伺服完成判断装置21当接收到从转换判断装置31传送来的停止指令时检测偏差计数器12的输出，并且每次偏差计数器12的输出成为整体宽度的一部分时零伺服完成判断装置21向外部装置输出零伺服完成信号(见图2F)。也就是说，零伺服完成判断装置21输出零伺服完成信号以便通知负载2已经到达目标位置“pi”，在该位置负载2被停止。
因此，可以用一简单结构的程序而将负载停止在由用户指定的希望的位置上，这样x-y金属加工机床可以通过使用金属磨床在要求的位置上对作为负载的金属进行加工。
另外，可以通过键入操作信号到接通状态并从转换判断装置中释放停止模式而将操作判断装置33设置在速度控制系统中。这种模式可以减少工作时间因为在释放停止模式之后水磨工序立刻被再次执行。第二实施例<位置上的细调>
图3A和图3B是表示根据本发明第二实施例的位置控制设备的示意性结构的简图；如图3A和图3B所示的位置控制设备在速度控制的情况下在停止操作之后可以对负载2的位置执行细调。如图3A和图3B所示，门电路41安置在位置指令脉冲产生电路40和偏差计数器12之间。
位置指令脉冲产生电路40将目标位置值“pi”转换成一个脉冲信号并且向下一级输出所获得的脉冲信号。
用户输入单元45包括停止指令键，零速度键，增量输入键，以及速度键，这些键都装在根据如图1A和图1B所示的第一实施例的位置控制设备上，并且用户输入单元45还包括一个目标位置键(未给出)，一个位置指令停止释放键(未给出)，以及其他的键(未给出)。通过目标位置键，用户输入目标位置值“Pi”。通过位置指令停止释放键，用户释放停止状态以接收通过目标位置键而获得目标位置值“Pi”，并且用户暂时停下来而从目标位置键输入目标位置值“Pi”除了如图1A和图1B所示的第一实施例所披露的各种装置之外，第二微处理机42还包括如图3A和图3B所示的一个转换指令装置43以及一个转换判断装置44。
上述的门电路41阻止位置指令产生电路40和偏差计数器21之间的连接直到通过转换指令装置43输入转换指令。
转换指令装置43当接收到通过用户输入单元45输入的位置指令停止释放信号时判断是否接收到停止指令。当接收到停止指令时，转换指令装置43向门电路41输出一个转换信号以便门电路41向偏差计数器12输出目标位置值“pi”。
第二实施例的位置控制设备中的转换判断装置44执行下列操作将反馈传送来的速度值“ve”存储到存储器34；将预先存储在存储器35中的并用于零速度判断的零速度值“Vh”与存储在存储器34中的当前速度值“Vi”相比较；当当前速度值“Vi”不大于零速度值“vh”时接收停止指令“po”；
向转换装置23输出一个转换信号以便根据接收到的停止指令“po”将控制转换到位置控制系统。
操作偏差计数器12和位置—速度转换装置22；以及将有关接收到停止指令“po”的标识符设置到转换指令装置43。<操作说明>
参考附图4A至图4G给出具有上述结构的第二实施例的位置控制设备的操作说明。图4A至图4G是表示根据本发明第二实施例的位置控制设备的操作波形的示图；如图4A至图4G所示，当用户键入操作开关17时，速度控制系统进入操作状态(速度控制模式，见图4C)，加速/减速升降产生装置26通过转换装置23向PI控制装置25输出速度控制信号“vk”(作为目标速度“vk”)以便控制电动机1的操作(见图4A)。
此时，因为当操作信号处于接通状态时转换指令装置43处于操作停止状态，位置指令停止信号输出到门电路41，如图4E所示。也就是说，在速度控制模式下，这样的控制以至由位置脉冲产生电路30产生的位置指令没到达偏差计数器12。
此外，当PI控制装置25向驱动电路7输出相位控制信号，以控制电动机1的反向变流器并以速度值“vk”移动负载2。编码器19检测电动机1的转速，并且转换器20对每个固定时间内的转速的脉冲数进行计数并将所计数的数目转换成速度值，且向存储器34和PI控制装置25输出实际的速度值“ve”。PI控制装置25输入这实际的速度“ve”以便执行恒速控制。因此，可以获得如图4B所示的电动机1的速度的波形。
当用户键入操作开关17为断开状态时，速度指令设置装置27判断指令值是零并因此阻止从加速/减速升降产生装置26输出速度控制值“vk”(见图4A和图4B)。电动机1的转数因此减少。
例如，当用户通过用户输入单元11输入停止指令“po”以便立即停止负载2(即金属加工机床)时，转换判断装置44将速度值“ve”，也就是在反馈中传送的，与存储在存储器35中的零速度值“Vh”相比较，并当当前速度值“ve”不大于零速度值“Vh”时接收停止指令“po”(见图4D)，判断当前控制模式一定转换成位置控制模式，并向转换装置23输出转换信号以便将当前控制模式转换成为位置控制系统。
也就是说，位置控制系统中的位置—速度转换装置22与PI控制装置25相连接以便为了电动机1具有速度增量“gi”而执行伺服系统的锁定，速度增量“gi”来自位置—速度转换装置22。
电动机1通过来自位置控制系统的速度增量“gi”而转动，偏差计数器12输出实际位置脉冲“pf”，并因此而获得目标位置值“pi”(当出现停止指令时的起始位置值“pf”)和实际位置值“pf”之间的偏差值“ei”(见图4F中的“f1”)。
偏差计数器12输出偏差脉冲直到偏差值“ei”收敛到一个常数范围，并且位置—速度转换装置22通过增量“gi”驱动电动机1，增量“gi”是每次输出偏差“ei”时而设置的(也就是说，负载2向右或者向左移动直到偏差值“ei”收敛到一个常数范围并且负载2到达由停止指令所指示的目标位置“pi”)。
另外一个方面，零伺服完成判断装置21当接收到从转换判断装置44传送的停止指令时检测偏差计数器12的输出，并且每次偏差计数器12的输出成为整体宽度的一部分时零伺服完成判断装置21向外部设备输出零伺服完成信号(见图4G中的“g1”)。也就是说，零伺服完成判断装置21输出零伺服完成信号以便通知负载2已经到达目标位置“pi”，在该位置负载2被停止。
然而，当用户不满意负载2的当前位置“pi”，用户操作用户输入单元45的位置指令停止释放键以便设置负载2的新的目标位置，在该位置负载2被停止。
因此，转换指令装置43确认停止指令标识符已被设置，并如图4E中所示的将断开状态的转换信号输出至门电路41，以至位置指令脉冲产生电路40与偏差计数器12相连。也就是说，可以确认转换装置23选择了位置控制系统。
用户通过用户输入单元45输入一个新的目标位置值“Pi”。位置指令脉冲产生电路40将新的目标位置值“Pi”转换成以脉冲方式的新的目标位置值“pi”并且所转换成的脉冲方式的新的目标位置值“pi”通过门电路41被输出到偏差计数器12。
偏差计数器12计算新的目标位置值“pi”与反馈中传送的实际的位置值“pf”之间的偏差值，并且将偏差值“ei”输出到位置—速度转换装置22。
每次输入新的偏差指“ei”时，位置—速度转换装置22根据预先设置的速度增量“gi”来驱动电动机1(见图4B中的“ba”)。
电动机1在运转，偏差计数器12输入实际的位置值“pf”直到完成新的目标位置值“pi”与实际位置值“pf”之间的偏差值“ei”的换算(见图4F中的“f2”)。
另外一方面，零伺服完成判断装置21当接收到从转换判断装置44传送来的停止指令的信息时检测偏差计数器12的输出，并且每次偏差计数器12的输出成为完成整个宽度的一部分时零伺服完成判断装置21向外部设备输出零伺服完成信号(见图4G中的“g2”)。
因此，即使用户输入停止指令，也可以对负载2的位置执行细调。这可以减少加工时间。<第三实施例>
图5A和图5B是根据本发明第三实施例的位置控制设备的示意性结构的示图。
如图5A和图5B所示的位置控制设备的用户输入单元45包括停止指令键，零速度键，增量输入键，速度键，目标位置键，以及位置指令停止释放键，这些键都装在根据如图3A和图3B所示的第二实施例的位置控制设备上，并且用户输入单元45还包括两种类型的用于改变用作位置控制的增量“gi”的可变增量键(第一和第二可变增量键，未给出)，以及一个将工作台2的当前位置返回到起始位置的返回键(未给出)。
如图5A和5B所示的第三实施例的位置控制设备中的第二微处理机50除了如图3A和3B所示的第二实施例中所披露的各种装置之外，还包括一个增量选择键52。根据用户输入单元51中的两种可变增量键的组合，增量选择装置52选择存储在增量列表53中的增量值，并将所选择的增量值设置到位置控制增量产生装置30。
如图6A所示，增量列表53存储与通过可变增量键输入的信号相对应的增量值。
例如，第一可变增量键输出信号AD2并且第二可变增量键输出信号AD3，信号AD2和AD3的组合选择增量值，基准增量，两倍增量，四倍增量，以及八倍增量中的一个。
也就是说，用户可以通过操作位置指令停止释放键来选择下面两种运行当负载2的位置超过了目标位置，负载2的位置可以缓慢的向目标位置移动；以及当用户想要将负载2返回到最初位置(起始位置)，负载2的位置可以快速向最初位置移动。
另外，根据第三实施例的位置控制设备中的操作判断装置54监测操作开关17的状态。当操作开关17键入为接通状态，操作判断装置54向三相反向变流器3输出接通状态的操作信号以便激励电动机1并且以便当伺服就绪状态信号进入接通状态时而运行速度控制系统。此外，操作判断装置54向速度控制系统中的每个装置输出断开状态的操作信号以便停止整个速度控制系统的运行。
此后，转换判断装置44输出有关停止指令接收完成的信息以便运行位置控制系统中的偏差计数器12，位置—速度转换装置22，以及转换判断装置44。
另外，当用户键入操作开关17为接通状态并且返回键也为接通状态时，操作判断装置44向位置控制系统输出操作信号。也就是说，位置控制设备只通过位置控制系统就可以驱动电动机1。<操作说明>
参考附图6A至图6C给出具有上述结构的第三实施例的位置控制设备的操作说明。图6A至图6C是根据第三实施例的位置控制设备的操作过程中的波形示图；当用户键入操作开关17到接通状态并操作一个或多个返回键，以及第一和第二可变增量键时，操作判断装置54输出接通状态的操作信号。
当用户操作以便用户输入单元51输出位置指令停止释放信号时，转换指令装置43转换这个信号的电平并向门电路41输出这个断开状态的位置指令停止释放信号(这使门电路41进入接通状态)以便将位置指令脉冲产生电路40与偏差计数器12接通。因此，来自位置指令脉冲产生电路的目标位置值“pi”通过门电路41传送到偏差计数器12。
偏差计数器12获得新的目标位置值“pi”(最好是用起始位置作为新的目标位置值“pi”)与反馈传送的实际位置值“pf”之间的偏差“ei”，并向位置—速度转换装置22输出所获得的偏差值“ei”。每次输出新的偏差值“ei”时，位置—速度转换装置22通过利用所选择的增量值“gi”(增量值，基准增量，两倍增量，四倍增量，以及八倍增量中的一个)来驱动电动机1。
图6B给出了当选择基准增量时在第一次输出位置指令停止释放信号时的波形以及当选择两倍增量时在第二次输出位置指令停止释放信号时的波形。除此之外，图6C给出了当选择四倍增量时在第一次输出位置指令停止释放信号时的波形以及当选择八倍增量时在第二次输出位置指令停止释放信号时的波形。
也就是说，可变增量键的结合可以改变位置增量的值，以至加速/减速时间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)不增加任何振荡的情况下，可以快速或者慢速的移动作为负载2的金属加工机床。
也就是说，速度控制模式可以通过直接改变频率变化的升降来控制加速/减速响应，但是在现有技术中在位置控制模式下很难控制加速/减速响应，因为在位置控制模式下不存在频率和位置之间的关系。
相反，根据第三实施例的位置控制设备，加速/减速的响应特性可以在位置控制模式下被改变。
在系统的运行期间根据从外部传送来的输入很容易改变这种响应特性。
尽管上述每个实施例的说明使用金属加工机床作为负载2，但是本发明不受此限制，例如本发明可以使用各种被控制在x-y方向上操作的设备。另外，可以将本发明的原理运用到伺服系统锁定控制领域。
此外，除了第三实施例的说明中所描述的输入电压的方式之外，位置控制模式和速度控制模式之间的转换以及选择所希望的增益值可以根据外部计算机系统通过网络所提供的指令而被执行。
另外，在第三实施例中使用了基准增量，两倍增量，四倍增量，以及八倍增量，但是，本发明是不受这种方式的限制的，可以使用其它的增益值，例如，基准增量，1/4倍增量，…，以及其他值。
作为详细的阐明，根据本发明的位置控制设备，负载根据相位控制信号以及由速度控制系统所提供的转速使电机旋转而移动，并且当电动机的运转停止时电动机的转速被减小了。此时，当通过用户输入单元传送停止指令信号并且电动机的当前转速不大于预先设置的预定值时，停止指令信号被接收并且速度控制系统被转换到位置控制系统。因此，因为在速度控制系统的运行被停止之后用户很容易将负载停止在希望的位置上，所以即使在速度控制系统下的电动机的运转速度较高，本发明也具有可以阻止任何针对目标位置的错误的发生这样的效果。尤其是，本发明的控制方法可有效的用于需要很多经验和熟练技能的工作机。
除此之外，根据本发明的位置控制设备，由位置控制系统所获得的增量值被从外部设置，并且电动机根据这个增量值以加速/减速升降的速度转动。当速度控制系统停止操作之后停止指令被输入时，负载能以根据这个增量决定的速度而移动。本发明具有用户可选择负载是否缓慢移动或者快速停止这样的效果。
另外，根据本发明的位置控制设备，当恰好收到停止指令时偏差计数器设置当前的负载位置作为目标位置，并且在这之后，获得目标位置和当前位置之间的偏差值。通过将由位置—速度转换装置获得的偏差值乘以增量而得到的升降速度被计算出来并且产生了以所得到的速度为根据的相位控制信号，这个控制信号通过电源转换单元来驱动电动机。因此在恰好收到停止指令时相对于当前位置可对负载执行位置控制，然后根据用户设置的增益确定控制速度。也就是说，本发明具有这样一个效果，即可以利用简单的结构将负载精确的停止在希望的位置上。
此外，根据本发明的位置控制设备，在速度控制系统下的电动机的运转停止之后可根据接收到的由用户提供的释放指令来接收由用户指定的目标位置，释放指令是释放位置指令停止。根据接收到的释放指令，目标位置被传送到偏差计数器。因此，即使在速度控制系统下的停止操作被完成或者停止指令被输入以后负载位置和最终的目标位置分开，还可以很容易的对负载的位置进行细调，这是本发明具有的一个效果。
此外，根据本发明的位置控制设备，多个不同值的增量值存储在列表中，通过外部输入单元所选择的这些增量值中的一个被设置在位置控制系统中。因此，本发明所具有的效果是根据用户所选择的希望的速度将负载移动到最终的目标位置。
在众所周知的范围内本发明所解释的所有这些以及其他的改进和修改都意味着在上述公开中。因此本发明被概括的解释并在某种意义上与随后的权利要求书的清楚的含义或者适当的保护范围相一致，这均可以认为是合理的。
权利要求
1.一种具有速度控制系统和位置控系统的位置控制设备，可根据从各个速度控制系统和位置控制系统中获得的速度值而产生相位信号，并且通过将相位信号传送到电源变换器单元以便驱动电动机而移动负载，其特征在于，位置控制设备包括接收装置，当由速度控制系统驱动的电动机的转速不大于通过外部输入单元设置的预定速度时接收由外部提供的停止指令；以及转换装置，在接收到停止指令之前选择速度控制系统，并且当接收装置接收到停止指令时将速度控制系统转换到位置控制系统。
2.如权利要求1中所述的位置控制设备，其特征在于，进一步包括位置控制增量产生装置，用于将由外部输入单元提供的增量强迫设置到位置控制系统。
3.如权利要求1或2所述的位置控制设备，其特征在于，进一步包括偏差计算装置，根据执行转换到位置控制系统的转换指令来起动它的操作，并根据起始位置输出反馈中传送的电动机的当前位置值，设置这个当前位置值作为目标位置值，并且计算目标位置值与在这个当前位置值之后的在反馈中传送的下一个当前位置值之间的偏差值；以及位置—速度转换装置，根据接收到的执行转换到位置控制系统的转换指令而起动以便输入偏差值，并且通过将偏差值乘以预先设置的增量而获得速度—升降的速度值。
4.如权利要求1，2和3的中任何一个所述的位置控制设备，其特征在于，进一步包括位置脉冲转换装置，将从外部输入单元传送来的目标位置值转换成脉冲并输出所获得的位置指令脉冲；以及当接收到一个释放指令时并且当停止指令已被接收到时，用于将从脉冲转换装置获得的位置指令脉冲输出到偏差计算装置的装置，释放指令是释放一个位置指令停止指令以停止输入从外部输入单元传送来的目标位置值。
5.如权利要求2所述的位置控制设备，其特征在于，位置控制增益产生装置存储多个各是不同值的增量，并将由外部输入单元选择的多个增量中的一个设置到位置控制系统。
全文摘要
当通过将操作开关17键入为接通状态使负载2以从速度控制系统所获得的速度值移动时,输入负载2的速度值作为反馈信号,速度控制系统包括一个加速/减速升降产生装置26和一个速度指令装置27。当速度减小时,在操作开关17进入接通状态并且转换判断装置31通过用户(外部)输入单元11输入停止指令,且当前速度不大于预定速度“ph”之后,包括偏差计数器12以及位置－速度转换装置22的位置控制系统被选择作为运行控制系统。电动机1被控制以至负载2根据响应速度而到达目标位置“pi”,响应速度是以在所选择的位置控制系统下预先由用户输入单元11输入的控制增益“Gi”为基础的。
文档编号G05D13/00GK1362652SQ01144899
公开日2002年8月7日 申请日期2001年12月28日 优先权日2000年12月28日
发明者佐藤清市郎, 盐野勋 申请人:三垦电气株式会社