JP4465829B2 - 位置決め装置及び方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レゾルバ検出器をもつモータを用いて位置決め制御を行う位置決め装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のサーボモータで構成される位置決め制御装置においては、位置決め制御の原点を精度良く管理、すなわち精度良く原点復帰動作を行わせるため、一般的に、サーボモータの機械角度1回転に1パルス出力されるZ相信号を出力する位置検出器と、ユーザが定める装置原点位置付近に設置される近接センサとの2系統の原点検出器を用いて近接センサ直近のZ相信号を機械原点と定めていた。このような構成においては、近接センサ出力レベルを読み込む制御装置側の時間的読込遅れ、あるいは、近接センサ出力タイミングの再現性の不確定さのために近接センサの設置位置とZ相信号を出力させる位置との関係に厳しい制約が強いられる。
【0003】
ここで、図3を参照して、従来の位置決め装置における位置検出部の構成の一例について説明する。図3は、磁極位置の検出器としてサーボモータに一体に形成されているレゾルバ検出器を用いる場合の構成を示している。すなわち、図3に示す位置決め装置は、多極サーボモータ301と一体に形成されていて多極サーボモータ301の磁極位置を検出するレゾルバ検出器302によって磁極位置検出部が構成されている。
【0004】
レゾルバ検出器302では、その電気回路が、例えば、多極サーボモータ301と同軸で回転されるロータに巻かれているロータ巻線と、対向するステータに巻かれている1対の励磁巻線と、出力巻線とから構成されている。そして、各励磁巻線にサイン波形とコサイン波形の交流電圧が与えられた場合、出力巻線に回転軸の角度、すなわち磁極位置に比例した位相成分を有する交流電圧が発生される。このレゾルバ検出器302から出力されたアナログのレゾルバ信号は、アナログインターフェース回路303を介してA/D変換器304へと入力される。
【0005】
入力されたアナログのレゾルバ信号は、A/D変換器304によって、デジタル信号に変換される。位置決め装置が備えるCPU(中央処理装置)によってソフトウェア処理として実現される磁極位置検出処理305は、このデジタル信号に基づいて、多極モータ301の磁極検出位置を表す0〜360°の角度の値を算出し、算出したデジタル値を磁極検出位置信号aとして出力する。磁極位置検出処理305によって出力された磁極検出位置信号aは、Z相記号を発生するソフトウェア処理であるZ相出力処理306と、他の制御処理へと供給される。
【0006】
Z相出力処理306は、図4に示すように、レゾルバ信号によって算出された磁極検出位置信号aが示す磁極位置を入力として用いて、それが電気角度0°±θeの範囲内にあるとき、あるいは、電気角度0°を通過した際にある時間の間Z相記号をアクティブとして制御装置外部に出力する。ここで、θeは多極サーボモータ301のメーカ側が設定しているZ相出力幅である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにサーボモータを用いる位置決め装置では、原点の位置管理を行う際に用いる近接センサの設置位置とZ相信号を出力させる位置との関係に厳しい制約がある。
より詳細には、近接センサの出力に基づいて位置決めを行うに際し、実際に位置決めに用いる近接センサの出力信号の出力タイミングとZ相信号の出力タイミングとが近接している場合を想定する。この場合にには、近接センサの出力に基づいて位置決め動作を開始するサーボ装置側の近接センサの出力信号の読み込みタイミングの時間的ばらつきによりZ相信号の出力検知動作に移行する前に本来原点位置として検出すべきZ相信号が出力が完了してしまい、実際に原点位置として検出されるZ相信号は次に出力されたZ相信号となってしまう可能性があった。
一方、レゾルバ検出器を位置検出器として用いる場合、Z相信号が出力される磁極位置が電気角度0°±θeの範囲で固定されており、広範な位置検出を行うためには、近接センサを用いる必要がある。
【0008】
上述したように、Z相信号の発生位置と近接センサによる原点の検出位置との関係をサーボ装置側の近接センサの出力読み込みがばらつくタイミングでZ相信号が出力されないように近接センサの出力信号の出力タイミングとZ相信号の出力タイミングとを調整する必要がある。
このためには、近接センサの設置位置を調整する必要があり、通常、サーボモータの購入後、ユーザ側で近接センサの設置位置を調整する作業が必要となっていた。
より具体的には、以下のいずれかの方法により調整を行う必要があった。
▲1▼ ユーザは、ボールネジおよびサーボモータ(DDモータを除く)の位置をカップリングをゆるめて近接センサの出力信号の出力タイミングとZ相信号の出力タイミングの相対的な関係を調整する。
▲2▼ 近接センサ取り付け部にあらかじめ「あそび」を設けておき、近接センサの取り付け位置を調整することにより近接センサの出力信号の出力タイミングとZ相信号の出力タイミングの相対的な関係を調整する。
ところで、上述したような制約により、特に、磁極間距離が短いモータではより高い調整精度が要求されるため、ユーザ側での取扱いが困難となっていた。
そこで、本発明は、従来に比べ原点の位置管理を容易に行うことができる位置決め装置及び方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の構成は、レゾルバ検出器をもつモータを用いて位置決め制御を行う位置決め装置において、前記レゾルバ検出器の出力信号に基づいて前記モータの磁極位置を表す値の磁極検出位置信号を生成して出力する磁極位置検出手段と、ユーザがオフセット値を入力するための入力手段と、前記磁極位置検出手段によって出力された前記磁極検出位置信号の値と、前記入力手段によって入力されたオフセット値を加算した結果信号に基づいて、Z相信号を発生させるZ相信号発生手段と、原点の位置管理を行う際に用いる近接センサにより出力される信号を読み込んだ後に前記Z相信号発生手段によって発生させられた前記Z相信号を、原点位置を示す原点信号として出力する信号処理手段とを備えることを特徴としている。
【0010】
また、請求項2記載の構成は、請求項1記載の構成において、前記Z相信号発生手段は、前記結果信号が所定の範囲内の値である場合に前記Z相信号を発生させることを特徴としている。
【0011】
また、請求項3記載の構成は、レゾルバ検出器をもつモータを用いて位置決め制御を行う位置決め方法において、前記レゾルバ検出器の出力信号に基づいて前記モータの磁極位置を表す値の磁極検出位置信号を生成して出力し、出力された前記磁極検出位置信号の値と、予め入力されたオフセット値を加算した結果信号に基づいて、Z相信号を発生させ、原点の位置管理を行う際に用いる近接センサにより出力される信号を読み込んだ後に、発生させられた前記Z相信号を、原点位置を示す原点信号として出力することを特徴としている。
【0012】
また、請求項4記載の構成は、請求項3記載の構成において、前記結果信号が所定の範囲内の値である場合に、前記信号を発生させることを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による位置決め装置の実施の形態について説明する。図1は、本発明の位置決め装置における磁極位置の検出部に係る構成を示すブロック図であり、磁極位置の検出器としてサーボモータに一体に形成されているレゾルバ検出器を用いる場合の構成を示している。なお、図1において、理解を容易にするため、図3に示すものに対応する構成には同一の符号を付けている。
位置決め装置は、図1に示すように、多極サーボモータ301と一体に形成されていて多極サーボモータ301の磁極位置を検出するレゾルバ検出器302によって磁極位置検出部が構成されている。
【0014】
このレゾルバ検出器302から出力されたアナログのレゾルバ信号は、アナログインターフェース回路303を介してA/D変換器304へと入力され、A/D変換器304によって、デジタル信号に変換される。位置決め装置が備えるCPU(中央処理装置)によってソフトウェア処理として実現される磁極位置検出処理305は、このデジタル信号に基づいて、多極モータ301の磁極検出位置を表す0〜360°の角度の値を算出し、算出したデジタル値を磁極検出位置信号aとしてオフセット入力・加算部307に出力する。
【0015】
オフセット入力・加算部307は、0〜360°のZ相オフセット値をユーザによって入力可能にするとともに、磁極位置検出処理305から出力される磁極検出位置信号aと、入力されたオフセット値を加算(あるいは減算)した結果信号bを、磁極検出位置信号aに代わる電気角度の基準値としてZ相出力処理306に供給する。ただし、オフセット入力・加算部307における結果信号bは、0〜360°の値に変換されているものとする。
【0016】
オフセット入力・加算部307によって出力された結果信号bは、Z相記号を発生するソフトウェア処理であるZ相出力処理306と、他の制御処理へと供給される。
【0017】
図2は、Z相出力処理306が出力するZ相信号の波形の一例を示す図であり、磁極位置検出処理305が出力する磁極検出位置信号a、オフセット入力・加算部307で入力されたZ相出力オフセット値、およびZ相出力処理306が出力するZ相信号とを縦軸に示し、横軸に実際のモータ磁極位置を示している。Z相出力処理306は入力された値が0°±θeのときにZ相信号を出力するので、図4に示す従来の例では磁極検出位置信号aの値が0°±θeのときにZ相信号が発生されていたのに対して、図2に示す場合、各Z相信号は、磁極検出位置信号aの値がZ相出力オフセット値±θeと等しくなるときに繰り返し発生されるようになっている。
【0018】
なお、上記のオフセット入力・加算部307は、例えば、ユーザがZ相オフセット値を入力するための入力手段と、入力されたZ相オフセット値を磁極検出位置信号aに加算または減算する処理をソフトウェア処理によって行う処理手段として機能する。この場合、入力手段としては、複数の半固定スイッチを組み合わせたものや、ロータリスイッチによるもの、あるいはキーボード等を用いたものとして構成することが可能である。
【0019】
以上説明したように、本実施形態によれば、Z相信号の出力位置をユーザが任意に調整可能なので、ユーザが近接スイッチの取付位置を調整することなく確実な原点復帰動作等の原点管理が可能となる。また、この機能により、機械側原点とモータの電気的な原点とを一致させることも可能となる。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、ユーザが入力手段によりオフセット値を入力し、このオフセット値および磁極位置検出手段によって算出された磁極位置に基づいて、モータの磁極位置が所定位置であることを示す原点信号を出力するので、従来に比べ原点の確実な位置管理を容易に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による位置決め装置の実施形態を示すブロック図である。
【図2】 図1のZ相出力処理の動作を説明するための波形図である。
【図3】 従来の位置決め装置の実施形態を示すブロック図である。
【図4】 図3のZ相出力処理の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
301…多極モータ、
302…レゾルバ検出器、
303…アナログインターフェース回路、
304…A/D変換器、
305…磁極位置検出処理、
306…Z相出力処理、
307…オフセット入力・加算部、
a…磁極検出位置信号、
b…結果信号。
Claims (4)
- レゾルバ検出器をもつモータを用いて位置決め制御を行う位置決め装置において、
前記レゾルバ検出器の出力信号に基づいて前記モータの磁極位置を表す値の磁極検出位置信号を生成して出力する磁極位置検出手段と、
ユーザがオフセット値を入力するための入力手段と、
前記磁極位置検出手段によって出力された前記磁極検出位置信号と、前記入力手段によって入力されたオフセット値を加算した結果信号に基づいて、Z相信号を発生させるZ相信号発生手段と、
原点の位置管理を行う際に用いる近接センサにより出力される信号を読み込んだ後に前記Z相信号発生手段によって発生させられた前記Z相信号を、原点位置を示す原点信号として出力する信号処理手段と
を備えることを特徴とする位置決め装置。 - 請求項1記載の位置決め装置において、
前記Z相信号発生手段は、前記結果信号が所定の範囲内の値である場合に前記Z相信号を発生させる
ことを特徴とする位置決め装置。 - レゾルバ検出器をもつモータを用いて位置決め制御を行う位置決め方法において、
前記レゾルバ検出器の出力信号に基づいて前記モータの磁極位置を表す値の磁極検出位置信号を生成して出力し、
出力された前記磁極検出位置信号と、予め入力されたオフセット値を加算した結果信号に基づいて、Z相信号を発生させ、
原点の位置管理を行う際に用いる近接センサにより出力される信号を読み込んだ後に、発生させられた前記Z相信号を、原点位置を示す原点信号として出力する
ことを特徴とする位置決め方法。 - 請求項3記載の位置決め方法において、
前記結果信号が所定の範囲内の値である場合に、前記Z相信号を発生させる
ことを特徴とする位置決め方法。
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