JP2020157388A - 機械の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図9に示すように、検出器のデータ長が少ない場合、絶対位置検出で表現できる絶対位置(例えば、機械座標値)が狭くなり、適用できる機械が限定される。図9では、検出器のデータ長として、原点位置を中心とした±データ長/2を示す。
検出器のデータ長を超えた位置は、検出器で表現できないため、正しい絶対位置(例えば、機械座標値)を算出できない。
絶対位置=(検出器からの回転数データ+拡張回転数データ)−原点位置データ
・・・(1)
絶対位置=検出器からの回転数データ−シフト原点位置データ
=検出器からの回転数データ−(原点位置データ−拡張回転数データ)
・・・(2)
図1は、第1実施形態に係る工作機械の制御装置の構成を示す図である。図1に示す制御装置10は、例えば工作機械におけるボールねじを制御することにより、ボールねじのテーブル上の制御対象の位置を制御する数値制御装置である。制御装置10は、例えばボールねじを駆動するモータ20に設けられたエンコーダ等の検出器30を用いて制御対象の位置(例えば、機械座標:絶対位置)を検出し、検出した制御対象の位置に基づいてモータ20を制御する。以下では、制御対象を検出対象ともいう。
制御装置10における動作制御部11及び演算部12は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field‐Programmable Gate Array)等の演算プロセッサで構成される。制御装置10における動作制御部11及び演算部12の各種機能は、例えば記憶部に格納された所定のソフトウェア(プログラム、アプリケーション)を実行することで実現される。制御装置10における動作制御部11及び演算部12の各種機能は、ハードウェアとソフトウェアとの協働で実現されてもよい。
制御装置10における記憶部13は、例えばEEPROM等の書き換え可能なメモリ、又は例えばHDD(Hard Disk Drive)又はSSD(Solid State Drive)等の書き換え可能なディスクである。
絶対位置(機械座標)=(検出器からの回転数データ+拡張回転数データ)−原点位置データ
・・・(1)
具体的には、演算部12は、算出した回転数に1回転あたりの移動量を乗算することにより、検出対象の実位置(例えば、機械座標:絶対位置)を算出する。
1回転内の回転数データ=2−21
回転数データ=212
すなわち、検出器30は、モータ20の1回転内の位置を2,097,152等分した位置まで把握でき、モータ20の回転数を最大4,096回転まで把握できるとする。
拡張回転数データ=24
すなわち、制御装置10は、検出器30の回転数データ長である4,096回転が最大16回まで繰り返されること(ロールオーバ回数16)を把握できるとする(回転数データが216に拡張)。
1回転内の回転数データ=800
回転数データ=8
1回転内の回転数データ=33,536
回転数データ=338
ロールオーバ回数=1
以下の回数たけ、原点位置からモータが回転したと判定できる。
(33,536−800)×2−21+(338−8)+1×212≒4,426.016
絶対位置(例えば、機械座標)=回転数×1回転あたりの移動量
図3に示すように、制御装置10は、拡張回転数データのカウンタ値(ロールオーバ回数)が0であるか否かを判定する(S11)。
拡張回転数データのカウンタ値(ロールオーバ回数)が0でない場合、制御装置10の演算部12は、検出器30からの回転数データに、カウンタ値(ロールオーバ回数)及び回転数データ長に対応する拡張回転数データを加算し(S12)、検出対象の機械座標を算出し、確立する(S13)。
一方、拡張回転数データのカウンタ値(ロールオーバ回数)が0である場合、制御装置10の演算部12は、検出器30からの回転数データから検出対象の絶対位置(機械座標)を算出し、確率する(S13)。
図4に示すように、制御装置10は、軸を移動し(S21)、検出器30がロールオーバするか否かを検出する(S22)。
検出器30がロールオーバする場合、制御装置10は、ロールオーバ回数を、拡張回転数データのカウンタ値(ロールオーバ回数)に加減算し(S23)、記憶部13の拡張回転数データを更新する(S24)。このように、検出器30がロールオーバするタイミングで制御装置10の拡張回転数データを更新すると、制御装置10の処理負担を軽減することができる。
一方、検出器30がロールオーバしない場合、終了する。
第1実施形態では、検出器30が出力可能な回転数データ長を超える回転数データを拡張回転数データとして記憶し、検出器30から出力される回転数データに加えてこの拡張回転数データを用いて検出対象の絶対位置(例えば、機械座標)を算出した。
第2実施形態では、検出器30が出力可能な回転数データ長を超える回転数データを拡張回転数データとした場合に、原点位置データを拡張回転数データだけシフトし(シフト原点位置データ)、検出器30から出力される回転数データとこのシフト原点位置データとを用いて検出対象の絶対位置(例えば、機械座標)を算出する。
絶対位置(例えば、機械座標)=検出器からの回転数データ−シフト原点位置データ
=検出器からの回転数データ−(原点位置データ−拡張回転数データ)
・・・(2)
具体的には、演算部12は、算出した回転数に1回転あたりの移動量を乗算することにより、検出対象の実位置(例えば、機械座標:絶対位置)を算出する。
1回転内の回転数データ=2−21
回転数データ=212
すなわち、検出器30は、モータ20の1回転内の位置を2,097,152等分した位置まで把握でき、モータ20の回転数を最大4,096回転まで把握できるとする。
1回転内の回転数データ=800
回転数データ=8
制御装置10は、検出器30が回転数データ長を超えてロールオーバする場合に、ロールオーバ回数と回転数データ長に対応する回転数データとの乗算値(拡張回転数データ)だけ原点位置データをシフトするとする(シフト原点位置データ)。
1回転内の回転数データ=33,536
回転数データ=338
ロールオーバ回数=1
以下のように、原点位置データをシフトする(シフト原点位置データ)。
1回転内の回転数データ=800
回転数データ=8−(N×212)
(+方向にロールオーバしたので原点位置を−方向にシフト)
この場合、以下の回数たけ、原点位置からモータが回転したと判定できる。
(33,536−800)×2−21+(338−(8−(1×212)))≒4,426.016
絶対位置(例えば、機械座標)=回転数×1回転あたりの移動量
図6に示すように、制御装置10は、原点位置データがシフトされているか否かを判定する(S31)。
原点位置データがシフトされている場合、制御装置10の演算部12は、原点位置データに代えてシフト原点位置データを選択し(S32)、検出器30からの回転数データとシフト原点位置データとに基づいて、検出対象の機械座標を算出し、確立する(S33)。
一方、原点位置データがシフトされていない場合、制御装置10の演算部12は、検出器30からの回転数データと原点位置データとに基づいて、検出対象の絶対位置(機械座標)を算出し、確率する(S33)。
図7に示すように、制御装置10は、軸を移動し(S41)、検出器30がロールオーバするか否かを検出する(S42)。
検出器30がロールオーバする場合、制御装置10は、ロールオーバ回数と回転数データ長に対応する回転数データとの乗算値(拡張回転数データ)だけ原点位置データをシフトしたシフト原点位置データを算出し(S43)、記憶部13のシフト原点位置データを更新する(S44)。このように、検出器30がロールオーバするタイミングで制御装置10のシフト原点位置データを更新すると、制御装置10の処理負担を軽減することができる。
一方、検出器30がロールオーバしない場合、終了する。
11 動作制御部
12 演算部
13 記憶部
20 モータ
30 検出器
Claims (6)
- 検出対象の位置に対応する回転数データを出力する検出器を用いて前記検出対象の絶対位置を検出し、検出した前記検出対象の絶対位置に基づいて機械を制御する機械の制御装置であって、
前記絶対位置の原点位置に対応する前記検出器の回転数データを原点位置データとして記憶し、前記検出器が出力可能な回転数データ長を超える回転数データを拡張回転数データとして記憶する記憶部と、
前記検出器から出力される回転数データと、前記原点位置データと、前記拡張回転数データとに基づく下式(1)より、前記絶対位置を算出する演算部と、
を備える、機械の制御装置。
絶対位置=(検出器からの回転数データ+拡張回転数データ)−原点位置データ
・・・(1) - 前記拡張回転数データは、前記検出器が前記回転数データ長を超えてロールオーバする場合に、ロールオーバ回数と前記回転数データ長に対応する回転数データとの乗算値である、請求項1に記載の機械の制御装置。
- 前記記憶部は、前記検出器がロールオーバするときに、前記拡張回転数データを更新する、請求項2に記載の機械の制御装置。
- 検出対象の位置に対応する回転数データを出力する検出器を用いて前記検出対象の絶対位置を検出し、検出した前記検出対象の絶対位置に基づいて機械を制御する機械の制御装置であって、
前記絶対位置の原点位置に対応する前記検出器の回転数データを原点位置データとして記憶し、前記検出器が出力可能な回転数データ長を超える回転数データを拡張回転数データとした場合に、前記原点位置データを前記拡張回転数データだけシフトしたシフト原点位置データを記憶する記憶部と、
前記検出器から出力される回転数データと、前記シフト原点位置データとに基づく下式(2)より、前記絶対位置を算出する演算部と、
を備える、機械の制御装置。
絶対位置=検出器からの回転数データ−シフト原点位置データ
=検出器からの回転数データ−(原点位置データ−拡張回転数データ)
・・・(2) - 前記拡張回転数データは、前記検出器が前記回転数データ長を超えてロールオーバする場合に、ロールオーバ回数と前記回転数データ長に対応する回転数データとの乗算値である、請求項4に記載の機械の制御装置。
- 前記記憶部は、前記検出器がロールオーバするときに、前記原点位置データをシフトする、請求項5に記載の機械の制御装置。
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