JP4984351B2 - Position detection control device for moving body - Google Patents

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    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34746—Linear encoders

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  • Machine Tool Units (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、工作機械等における移動体の位置を検出して制御する移動体の位置検出制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械における刃物台やその他の送り台は、ボールねじ等の駆動機構を介してサーボモータの駆動により移動させる。このような移動体の位置を検出してフィードバック制御する手法として、サーボモータの有するエンコーダの回転数検出値で制御するセミクローズド方式と、移動体の位置を直接にリニアスケールで検出して制御するフルクローズド方式とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
セミクローズド方式は、サーボモータの有するエンコーダを用いるため、構成が簡単であり、一般に多く採用されているが、工作機械では切削熱等によるボールねじやベッドの熱伸縮等があって、精度の良い制御が難しい。
フルクローズド方式は、移動体の位置を直接に検出するため、精度の良い制御が可能であるが、位置検出のためのリニアスケールが高価なものとなる。近年、工作機械における加工の高精度化に伴い、リニアスケールにおいても、絶対位置検出が可能でかつ、より分解能の高いものが求められる。しかし、絶対位置検出を行う分解能の高い高精度のリニアスケールにおいて、検出可能なストローク範囲の長いものを製作すると、高価なものとなる。そのため、精度が高くてストローク範囲の長いリニアスケールを用いると、工作機械自体の原価が高くなる大きな要因となる。
【０００４】
この発明の目的は、低コストで、高分解能，高精度の絶対位置検出が行える移動体の位置検出制御装置を提供することである。
この発明の他の目的は、より一層の原価低減と、制御の容易とを図ることである。
この発明のさらに他の目的は、検出手段を余分に設けることなく、高精度な位置検出が、安価なリニアスケールで行えるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明を実施形態に対応する図１と共に説明する。この移動体の位置検出制御装置は、移動体（１）をサーボモータ（２）の駆動により所定の移動経路（Ｒ）に沿って移動させる駆動機構（３）と、上記サーボモータ（２）に備えられてこのサーボモータ（２）の回転数を検出するエンコーダ（４）と、アブソリュート式のリニアスケールからなる複数の部分スケール（７）を上記移動経路（Ｒ）に沿って直列に連続配置してなり、上記移動体（１）の位置を検出する全体リニアスケール（６）と、所定の制御開始時に、上記エンコーダ（４）より得られる絶対位置情報によって、上記部分スケール（７）の出力が、全体リニアスケール（６）におけるどの部分スケール（７）の出力であるかを判別し、この判別結果を用い、以後、任意の部分スケール（６）の出力から、全体リニアスケール（６）の全ストロークにおける絶対位置を認識する位置演算手段（１０）とを備え、上記所定の移動経路（Ｒ）は直線経路であり、上記駆動機構（３）は、上記移動体（１）を上記移動経路（Ｒ）に沿って進退自在に案内する案内手段（５）と、上記サーボモータ（２）の駆動力を移動体（１）に伝えるボールねじ（３ａ）とで構成され、これら案内手段（５）とボールねじ（３ａ）と上記全体リニアスケール（６）とが上記直線経路である移動経路（Ｒ）に沿って配置されたものである。なおこの明細書で言う「リニアスケール」は、直線型の位置検出器であって、スケールとそのスケールを読み取る検出ヘッドとを有するものである。
この構成によると、全体リニアスケール（６）は、部分スケール（７）を直列に並べたものであるため、初期状態では、全ストロークに渡って移動体（１）を移動させたときの検出値は、各部分スケール（７）毎の零からストローク端までの位置情報が繰り返して出力されることになる。そこで、位置演算手段（１０）により、所定の制御開始時、例えば電源オン時に、エンコーダ（４）より得られる絶対位置情報によって、部分スケール（７）の出力が、全体リニアスケール（６）におけるどの部分スケール（７）の出力であるかを判別し、この判別結果を用いて、部分スケール（７）の出力から、全体リニアスケール（６）の全ストロークにおける絶対位置を認識するものとしている。つまり、位置演算手段（１０）は、所定の制御開始時に部分スケール（７）の判別を行うことによって、部分スケール（７）の出力を全体リニアスケール（６）における全ストロークに対応付け、この対応関係を記憶しておいて、以後、任意の部分スケール（７）の出力から、全体リニアスケール（６）の全ストロークにおける絶対位置の認識を可能としている。このように、全ストロークにわたる一体のリニアスケールを用いることなく、複数の部分スケール（６）の配列によって全ストロークの絶対位置検出を可能にしている。
リニアスケールは、アブソリュート式で高分解能，高精度のものであっても、検出ストロークが短いものは比較的製作が容易で、検出ストロークの長さに対する単価に換算して安価に製作できる。そのため、短ストロークの部分スケール（７）を直列に並べて全体リニアスケール（６）とすると、その全体リニアスケール（６）の検出ストロークの全体に対応する単独のリニアスケールに比べて、安価なものとなる。
【０００６】
この発明において、前記全体リニアスケール（６）は、これを構成する全ての部分スケール（７）、または一部を除く他の複数の部分スケール（７）が、互いに同じ分解能および長さのものであることが好ましい。
同じ構成の部分スケール（７）を複数使用することにより、量産化によるコスト低下が図れ、また位置演算手段（１０）による演算が簡単となる。
また、前記全体リニアスケール（６）から位置演算（１０）に出力される位置検出値は、零から各部分スケールの区間に対応する区間最大値（Ｌ0 ）までであり、前記位置演算手段（１０）は、前記所定の制御開始時に、上記エンコーダ（４）より得られる絶対位置情報によって、上記部分スケール（７）の出力が、全体リニアスケール（６）におけるどの部分スケール（７）の出力であるかを判別した後、全体リニアスケール（６）の原点側端の部分スケール（７）から前記の判別した部分スケール（７）の一つ手前の部分スケール（７）までの各部分スケール（７）の区間最大値（Ｌ0 ）と、前記の判別した部分スケール（７）の出力とを積算した積算値を演算して全体リニアスケール（６）における絶対位置として認識するようにしても良い。
【０００７】
この発明において、前記エンコーダ（４）の出力によって移動体（１）の速度を制御する機能を有する制御手段（８）を設けても良い。
この構成の場合、速度フィードバックに用いられるエンコーダ（４）の出力を利用して部分スケール（７）の識別を行うため、部分スケール（７）の識別のための専用の検出器を設ける必要がなく、要求される機能に対して、より一層安価なものとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。この移動体の位置検出制御装置は、移動体１をサーボモータ２の駆動により所定の移動経路Ｒに沿って移動させる駆動機構３を備えた移動体進退装置おいて、サーボモータ２の回転数を検出するエンコーダ４と、全体リニアスケール６と、サーボコントローラとなる制御手段８とを設けたものである。移動体１は、例えば工作機械における刃物台または送り台となるものである。駆動機構３は、移動体１を上記移動経路Ｒに沿って進退自在に案内する案内手段５と、サーボモータ２の駆動力を移動体１に伝えるボールねじからなる駆動伝達部３ａとで構成される。移動経路Ｒは直線経路とされ、案内手段５は直動軸受または滑り案内等からなる。
【０００９】
全体リニアスケール６は、それぞれアブソリュート式のリニアスケールからなる複数の部分スケール７を、上記移動経路Ｒに沿って直列に配列したものである。部分スケール７はサーボモータ２のエンコーダ４よりも分解能の高いものであり、移動体１を目的の停止位置に停止させることができる分解能を有するものである。部分スケール７の配列個数は任意であり、各部分スケール７は隣の部分スケール７との間に検出可能なストローク範囲が開かないように連続して配置される。
全体リニアスケール６は、各部分スケール７の配列からなるスケール部に対して、共通の１つの検出ヘッド６ａを有し、検出ヘッド６ａは移動体１に取付けられる。全体リニアスケール６のスケール部は、移動体１の案内手段５を設けたベッドやその他のフレーム（図示せず）等に取付けられる。
【００１０】
部分スケール７は、リニアスケールからなるものであるが、光学式のものであっても、磁気式のものや、電磁式のものであっても良い。例えば、部分スケール７は、光学式の直線型のエンコーダであるリニアエンコーダや、磁気スケール、インダクトシン等が採用できる。各部分スケール７は、必ずしも個別に製作されたものでなくても良く、例えば、全体リニアスケール６の全ストロークを複数の区間に区切り、全ストロークに続く共通の基材に、各区間毎の絶対位置検出が可能なリニアスケールとして構成したものであっても良い。
【００１１】
サーボモータ２の回転数を検出するエンコーダ４は、サーボモータ２に備えられたものである。このエンコーダ４は、アブソリュート式のものを用いる。
【００１２】
制御手段８は、その上位制御手段となる移動指令値出力手段９に指令に従ってサーボモータ２を制御する手段である。移動指令値出力手段９は、この移動体の位置検出制御装置を備えた工作機械等の機械の全体を数値制御するＮＣ装置等からなる。
制御手段８は、全体リニアスケール６の出力により移動体１の絶対位置を認識する位置演算手段１０を有し、その認識された位置検出値によって位置フィードバック制御を行う位置制御部１１を有する。また、制御手段８は、エンコーダ４の出力によってサーボモータ２の速度フィードバック制御を行う速度制御部１２を有している。速度制御部１２は、トルク制御または電流制御をフィードバック制御で行う機能を有するものであっても良い。
【００１３】
位置演算手段１０は、所定の制御開始時に、エンコーダ４より得られる絶対位置情報によって、部分スケール７の出力が、全体リニアスケール６におけるどの部分スケール７の出力であるかを判別し、この判別結果を用い、以後、任意の部分スケール７の出力から、全体リニアスケール６の全ストロークにおける絶対位置を認識する手段である。所定の制御開始時は、例えばこの位置検出制御装置の電源オン時とされる。
【００１４】
上記構成の動作を説明する。制御手段８は、全体リニアスケール６の出力により、移動体１の絶対位置を位置演算手段１０により演算して認識し、その認識した位置検出値に応じて、位置制御部１１により、サーボモータ２に対する出力を行い、移動体１の位置フィードバック制御を行う。また制御手段８は、エンコーダ４の出力に応じて、速度制御部１２によりサーボモータ２への出力を調整し、速度フィードバック制御を行う。
【００１５】
位置演算手段１０による位置演算の具体例を図２と共に説明する。この例は、全体リニアスケール６における各部分スケール７が、互いに同じ分解能および長さのものである場合の例である。
全体リニアスケール６から位置演算手段１０に出力される位置検出値は、図２に各曲線ａで示すように、零から各部分スケール７の区間に対応する区間最大値（Ｌ0 ）までであり、移動体１が移動すると、零からＬ0 まで上昇して零に戻り、再度Ｌ0 まで上昇する出力を繰り返す。このため、電源オフ状態から電源オン状態に切り換わったときは、どの部分スケール７から出力された位置検出値かが判別できない。
そこで、位置演算手段１０は、所定の制御開始時、例えば電源オン時に、エンコーダ４より得られる絶対位置情報によって、部分スケール７の出力が、全体リニアスケール６におけるどの部分スケール７の出力であるか、つまり何番目の部分スケール７の出力であるかを判別する。位置演算手段１０は、何番目の部分スケール７に対応する位置であるかを判別すると、上記曲線ａのように繰り返し出力される全体リニアスケール６の検出値を積算する。そのため、位置演算手段１０から出力される検出位置は、曲線Ａで示すように、あたかも一つの長ストロークのリニアスケールであるように取り扱い可能な値となる。例えば、電源オン時に、図２に点Ｐで示すように、部分スケール７の検出値がＬ1 であって、エンコーダ４の絶対位置情報によって第３番目の部分スケール７であることが判別された場合、位置演算手段１０から出力される絶対位置の認識値である演算値Ｌは、２×Ｌ0 ＋Ｌ1 となる。
【００１６】
このようにして、一度、部分スケール７の判別情報が設定され、全体リニアスケール６の絶対位置データが設定されると、それ以降は、エンコーダ４の検出値を用いることなく、全体リニアスケール６の出力によって絶対位置が検出される。この場合に、位置演算手段１０は、全体リニアスケール６の出力と、図２の曲線Ａのように積算される絶対位置データとの関係を記憶するものとしても良く、また上記の電源オン時の部分スケール７の判別結果を、そのまま判別結果として記憶しておいて、以後の全体リニアスケール６の出力から絶対位置を認識するものとしても良い。
【００１７】
電源オン時等の位置演算手段１０の処理は、次のように行っても良い。すなわち、電源オン時等の所定の制御開始時に、エンコーダ４の出力から得られる何番目の部分スケール７であるかの値を、位置検出値の上位桁の値とし、部分スケール７の出力を位置検出値の下位桁の値として演算する。具体例を説明する。移動体１の移動量を１０００とし、全体リニアスケール６は、その１／１０の長さの部分スケール７を１０個並べて配置したとする。移動体１が移動することより、１〜１００、１〜１００という出力が全体リニアスケール６から出力される。位置演算手段１０は、何個目の部分スケール７の出力であるかをサーボモータ２のエンコーダ４の出力により検出する。５個目の部分スケール７であれば、位置検出値は３桁の「５××」で示され、下位桁の値「××」は部分スケール７の値をそのまま採用する。
【００１８】
この移動体の位置検出制御装置は、このように複数の部分スケール７を直列に配置し、電源オン時にサーボモータ２のエンコーダ４の出力により部分スケール７を判別して、その後は全体リニアスケール６の出力によって絶対位置を認識する位置演算手段１０を設けたため、リニアスケールとして短い安価な部分スケール７を用いて精度の良い絶対位置の検出を行い、高精度の位置決め制御が行える。また、サーボモータ２のエンコーダ４は速度検出に用い、この速度検出用のエンコーダ４を部分スケール７の識別に利用するため、部分スケール７の識別専用の検出器を設ける必要がなく、要求される機能に対して、より一層安価なものとなる。
【００１９】
図３は、この移動体の位置検出制御装置を応用した工作機械の一例を示す。この工作機械は、ベッド２１に案内２２を介して進退自在に移動体である送り台２３を設置し、送り台２３にタレットからなる刃物台２４を、送り台２３の進退方向と直交する方向に進退自在で、かつ割出回転自在に搭載したものである。送り台２３は、サーボモータ２５により、ボールねじからなる駆動機構２６を介して進退駆動される。この送り台２３の位置決め制御に、上記実施形態の移動体の位置検出制御装置が採用される。部分スケール７を連ねた全体リニアスケール６は、ベッド２７に設けられ、その検出ヘッド６ａが送り台２３に設けられる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明の移動体の位置検出制御装置は、移動体をサーボモータの駆動により所定の移動経路に沿って移動させる駆動機構と、上記サーボモータに備えられてこのサーボモータの回転数を検出するエンコーダと、アブソリュート式のリニアスケールからなる複数の部分スケールを上記移動経路に沿って直列に連続配置してなり、上記移動体の位置を検出する全体リニアスケールと、所定の制御開始時に、上記エンコーダより得られる絶対位置情報によって、上記部分スケールの出力が、全体リニアスケールにおけるどの部分スケールの出力であるかを判別し、この判別結果を用い、以後、任意の部分スケールの出力から、全体リニアスケールの全ストロークにおける絶対位置を認識する位置演算手段とを備え、上記所定の移動経路は直線経路であり、上記駆動機構は、上記移動体を上記移動経路に沿って進退自在に案内する案内手段と、上記サーボモータの駆動力を移動体に伝えるボールねじとで構成され、これら案内手段とボールねじと上記全体リニアスケールとが上記直線経路である上記移動経路に沿って配置されたものであるため、低コストで、高分解能、高精度の絶対検出を行い、位置決めすることができる。
前記全体リニアスケールにおける、全ての部分スケール、または一部を除く他の複数の部分スケールが、互いに同じ分解能および長さのものである場合は、位置決め演算手段の演算が容易で、かつ同一部分スケールの複数使用によるコスト低下が図れる。
前記エンコーダの出力によって移動体の速度を制御する機能を備えた制御手段を設けた場合は、速度検出用のエンコーダを部分スケールの識別に利用できて、識別専用の検出器を設ける必要がなく、要求される機能に対して、より一層安価なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる移動体の位置検出制御装置の概念構成を示すブロック図である。
【図２】その位置演算手段による演算例を示すグラフである。
【図３】同移動体の位置検出制御装置を応用した工作機械の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１…移動体
２…サーボモータ
３…駆動機構
４…エンコーダ
５…案内手段
６…全体リニアスケール
６ａ…検出ヘッド
７…部分スケール
８…制御手段
１０…位置演算手段
１１…位置制御部
１２…速度制御部
Ｒ…移動経路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a position detection control device for a moving body that detects and controls the position of the moving body in a machine tool or the like.
[0002]
[Prior art]
A tool post and other feed bases in a machine tool are moved by driving a servo motor via a drive mechanism such as a ball screw. As a method for detecting the position of the moving body and performing feedback control, a semi-closed method in which control is performed using a rotation speed detection value of an encoder included in the servo motor, and the position of the moving body is directly detected and controlled by a linear scale. There is a fully closed system.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The semi-closed method uses a servo motor encoder and has a simple structure and is generally widely used. However, in machine tools, there are ball screws and thermal expansion / contraction of the bed due to cutting heat, etc., and high accuracy. It is difficult to control.
Since the fully closed system directly detects the position of the moving body, accurate control is possible, but a linear scale for position detection becomes expensive. In recent years, with higher precision of machining in machine tools, a linear scale that can detect an absolute position and has higher resolution is required. However, if a high-precision linear scale with high resolution for performing absolute position detection with a long detectable stroke range is manufactured, it becomes expensive. Therefore, using a linear scale with high accuracy and a long stroke range is a major factor in increasing the cost of the machine tool itself.
[0004]
An object of the present invention is to provide a position detection control device for a moving body that can perform absolute position detection with high resolution and high accuracy at low cost.
Another object of the present invention is to further reduce cost and facilitate control.
Still another object of the present invention is to enable highly accurate position detection with an inexpensive linear scale without providing an extra detection means.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described with reference to FIG. 1 corresponding to the embodiment. The moving body position detection control device includes a driving mechanism (3) that moves the moving body (1) along a predetermined movement path (R) by driving the servo motor (2 ), and the servo motor (2 ). An encoder (4) for detecting the rotation speed of the servo motor (2) and a plurality of partial scales (7) composed of an absolute linear scale are continuously arranged in series along the movement path (R). Thus, the output of the partial scale (7) is based on the overall linear scale (6) for detecting the position of the moving body (1) and the absolute position information obtained from the encoder (4) at the start of predetermined control. The partial scale (7) in the overall linear scale (6) is discriminated, and the discrimination result is used. Thereafter, the overall linear scale is determined from the output of the arbitrary partial scale (6). Bei give a recognizing position calculating means the absolute position (10) in the full stroke of (6), the predetermined movement path (R) is a straight path, the drive mechanism (3), said moving body (1 ) Along the moving path (R), and a ball screw (3a) that transmits the driving force of the servo motor (2) to the moving body (1). The guide means (5), the ball screw (3a), and the entire linear scale (6) are arranged along the movement path (R) that is the linear path . The “linear scale” referred to in this specification is a linear position detector having a scale and a detection head for reading the scale.
According to this configuration, since the entire linear scale (6) is obtained by arranging the partial scales (7) in series, in the initial state, the detected value when the moving body (1) is moved over the entire stroke. The position information from zero to the stroke end for each partial scale (7) is repeatedly output. Therefore, when the position calculation means (10) starts predetermined control, for example, when the power is turned on, the absolute position information obtained from the encoder (4) outputs the output of the partial scale (7) to which of the overall linear scale (6). It is determined whether the output is a partial scale (7), and the determination result is used to recognize the absolute position of the entire linear scale (6) in the entire stroke from the output of the partial scale (7). That is, the position calculation means (10) determines the partial scale (7) at the start of predetermined control, thereby associating the output of the partial scale (7) with the entire stroke of the entire linear scale (6). The relationship is stored, and thereafter the absolute position in the entire stroke of the entire linear scale (6) can be recognized from the output of an arbitrary partial scale (7). In this way, the absolute position of the entire stroke can be detected by the arrangement of the plurality of partial scales (6) without using an integral linear scale over the entire stroke.
Even if the linear scale is an absolute type with high resolution and high accuracy, one with a short detection stroke is relatively easy to manufacture, and can be manufactured at a low cost in terms of the unit price for the length of the detection stroke. Therefore, if the partial scales (7) with short strokes are arranged in series to form the entire linear scale (6), it is less expensive than a single linear scale corresponding to the entire detection stroke of the entire linear scale (6). Become.
[0006]
In the present invention, the entire linear scale (6) is configured such that all the partial scales (7) constituting the entire linear scale (7) or a plurality of other partial scales (7) except for a part thereof have the same resolution and length. Preferably there is.
By using multiple partial scale (7) of the same configuration, Hakare cost reduction due to mass production, also operations that Do simplified by the position calculating means (10).
The position detection value output from the overall linear scale (6) to the position calculation (10) is from zero to the section maximum value (L0) corresponding to the section of each partial scale, and the position calculation means (10 ) Is the output of which partial scale (7) in the overall linear scale (6) the output of the partial scale (7) according to the absolute position information obtained from the encoder (4) at the start of the predetermined control. After the determination, each partial scale (7) from the partial scale (7) at the origin side end of the entire linear scale (6) to the partial scale (7) immediately before the determined partial scale (7). An integrated value obtained by integrating the section maximum value (L0) and the output of the determined partial scale (7) is calculated and recognized as an absolute position in the entire linear scale (6). good.
[0007]
In this invention, you may provide the control means (8) which has a function which controls the speed of a moving body (1) by the output of the said encoder (4).
In this configuration, since the partial scale (7) is identified using the output of the encoder (4) used for speed feedback, there is no need to provide a dedicated detector for identifying the partial scale (7). Therefore, the required function is much cheaper.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This position detection control device for a moving body is a moving body advancing / retreating device having a drive mechanism 3 that moves the moving body 1 along a predetermined movement path R by driving the servo motor 2. The encoder 4 to detect, the whole linear scale 6, and the control means 8 used as a servo controller are provided. The moving body 1 serves as a tool rest or a feed base in a machine tool, for example. Driving mechanism 3, the moving body 1 and the guiding means 5 for guiding retractably along said path of travel R, is composed of a drive transmission section 3a made of a ball screw for transmitting the driving force of the servo motor 2 to the mobile 1 The Movement path R is a straight-line path, the guiding means 5 is composed of a linear bearing or sliding guides or the like.
[0009]
The entire linear scale 6 is formed by arranging a plurality of partial scales 7 each made of an absolute linear scale in series along the movement path R. The partial scale 7 has a resolution higher than that of the encoder 4 of the servo motor 2 and has a resolution capable of stopping the moving body 1 at a target stop position. The arrangement number of the partial scales 7 is arbitrary, and each partial scale 7 is continuously arranged so as not to open a detectable stroke range between the adjacent partial scales 7.
The entire linear scale 6 has one common detection head 6 a for the scale portion composed of the arrangement of the partial scales 7, and the detection head 6 a is attached to the moving body 1. The scale portion of the entire linear scale 6 is attached to a bed or other frame (not shown) provided with the guide means 5 of the moving body 1.
[0010]
The partial scale 7 is a linear scale, but may be an optical type, a magnetic type, or an electromagnetic type. For example, the partial scale 7 can employ a linear encoder that is an optical linear encoder, a magnetic scale, an induct thin, or the like. Each partial scale 7 does not necessarily have to be manufactured individually. For example, the entire stroke of the entire linear scale 6 is divided into a plurality of sections, and a common base material following all the strokes is divided into absolute parts for each section. It may be configured as a linear scale capable of position detection.
[0011]
Encoder 4 for detecting the rotational speed of the servo motor 2 has been provided to the servo motor 2. The encoder 4 is an absolute type.
[0012]
The control means 8 is means for controlling the servo motor 2 in accordance with a command to the movement command value output means 9 serving as the higher-order control means. The movement command value output means 9 is composed of an NC device or the like that numerically controls the entire machine such as a machine tool provided with the moving body position detection control device.
The control unit 8 includes a position calculation unit 10 that recognizes the absolute position of the moving body 1 based on the output of the entire linear scale 6, and a position control unit 11 that performs position feedback control based on the recognized position detection value. Further, the control means 8 has a speed control unit 12 that performs speed feedback control of the servo motor 2 by the output of the encoder 4. The speed control unit 12 may have a function of performing torque control or current control by feedback control.
[0013]
The position calculation means 10 determines which partial scale 7 output in the overall linear scale 6 is the output of the partial scale 7 based on the absolute position information obtained from the encoder 4 at the start of predetermined control. Thereafter, the absolute position in the entire stroke of the entire linear scale 6 is recognized from the output of an arbitrary partial scale 7. The predetermined control start time is, for example, when the position detection control device is powered on.
[0014]
The operation of the above configuration will be described. The control unit 8 calculates and recognizes the absolute position of the moving body 1 by the position calculation unit 10 based on the output of the entire linear scale 6, and the servo motor 2 by the position control unit 11 according to the recognized position detection value. And the position feedback control of the moving body 1 is performed. Further, the control means 8 adjusts the output to the servo motor 2 by the speed control unit 12 in accordance with the output of the encoder 4 and performs speed feedback control.
[0015]
A specific example of position calculation by the position calculation means 10 will be described with reference to FIG. This example is an example in which each partial scale 7 in the entire linear scale 6 has the same resolution and length.
The position detection value output from the entire linear scale 6 to the position calculating means 10 is from zero to the section maximum value (L0) corresponding to the section of each partial scale 7, as shown by each curve a in FIG. When the moving body 1 moves, it rises from zero to L0, returns to zero, and repeats the output that rises again to L0. For this reason, when the power-off state is switched to the power-on state, it is impossible to determine which partial scale 7 outputs the position detection value.
Therefore, the position calculation means 10 determines which partial scale 7 output in the overall linear scale 6 is the output of the partial scale 7 based on the absolute position information obtained from the encoder 4 at the start of predetermined control, for example, when the power is turned on. That is, it is determined what number the partial scale 7 output is. When determining the position corresponding to the partial scale 7, the position calculation means 10 integrates the detection values of the entire linear scale 6 that are repeatedly output as in the curve a. Therefore, as shown by the curve A, the detected position output from the position calculation means 10 is a value that can be handled as if it were a single long stroke linear scale. For example, when the power is turned on, as indicated by a point P in FIG. 2, when the detected value of the partial scale 7 is L1, and the absolute position information of the encoder 4 determines that it is the third partial scale 7. The calculation value L, which is the absolute position recognition value output from the position calculation means 10, is 2 × L0 + L1.
[0016]
In this way, once the discrimination information of the partial scale 7 is set and the absolute position data of the entire linear scale 6 is set, thereafter, the detection value of the encoder 4 is not used, and the detection value of the entire linear scale 6 is used. The absolute position is detected by the output. In this case, the position calculation means 10 may store the relationship between the output of the entire linear scale 6 and the absolute position data integrated as shown by the curve A in FIG. The determination result of the partial scale 7 may be stored as the determination result as it is, and the absolute position may be recognized from the output of the entire linear scale 6 thereafter.
[0017]
The processing of the position calculation means 10 when the power is turned on may be performed as follows. That is, at the start of predetermined control such as when the power is turned on, the value of the partial scale 7 obtained from the output of the encoder 4 is set as the upper digit value of the position detection value, and the output of the partial scale 7 is set to the position. Calculated as the lower digit value of the detected value. A specific example will be described. It is assumed that the moving amount of the moving body 1 is 1000, and the entire linear scale 6 is arranged by arranging ten partial scales 7 having a length of 1/10. As the moving body 1 moves, outputs 1 to 100 and 1 to 100 are output from the entire linear scale 6. The position calculation means 10 detects the output of the partial scale 7 by the output of the encoder 4 of the servo motor 2. In the case of the fifth partial scale 7, the position detection value is indicated by three digits “5xx”, and the value of the partial scale 7 is adopted as it is as the lower digit value “xx”.
[0018]
In this moving body position detection control device, a plurality of partial scales 7 are arranged in series as described above, and when the power is turned on, the partial scale 7 is discriminated by the output of the encoder 4 of the servo motor 2. Since the position calculation means 10 for recognizing the absolute position is provided by the output of, the absolute position can be detected with high accuracy by using a short inexpensive partial scale 7 as a linear scale, and highly accurate positioning control can be performed. Further, since the encoder 4 of the servo motor 2 is used for speed detection and this speed detection encoder 4 is used for identification of the partial scale 7, it is not necessary to provide a detector dedicated to identification of the partial scale 7, and is required. It becomes much cheaper with respect to the function.
[0019]
FIG. 3 shows an example of a machine tool to which this moving body position detection control device is applied. In this machine tool, a feed base 23 which is a movable body is installed on a bed 21 through a guide 22 so as to be movable forward and backward, and a tool post 24 made of a turret is placed on the feed base 23 in a direction perpendicular to the forward / backward direction of the feed base 23. It can be moved forward and backward, and can be rotated freely. The feed base 23 is driven forward and backward by a servo motor 25 via a drive mechanism 26 made of a ball screw. For the positioning control of the feed base 23, the position detection control device for the moving body of the above embodiment is employed. The entire linear scale 6 including the partial scales 7 is provided on the bed 27, and the detection head 6 a is provided on the feed base 23.
[0020]
【Effect of the invention】
Position detecting control device for a mobile body of the present invention, a drive mechanism for moving along a predetermined path of movement by driving the moving body of the servo motor, provided in the servo motor for detecting the number of rotation the servomotor An encoder and a plurality of partial scales composed of an absolute linear scale are continuously arranged in series along the movement path, and an entire linear scale for detecting the position of the moving body, and at the start of predetermined control, the encoder Based on the absolute position information obtained, it is determined which partial scale output of the entire linear scale is the output of the partial linear scale, and this determination result is used. absolute position Bei give a recognizing position calculating means, the predetermined movement path is a linear path in the full stroke of the And the drive mechanism includes guide means for guiding the moving body along the movement path so as to advance and retreat, and a ball screw for transmitting the driving force of the servo motor to the moving body. And the entire linear scale are arranged along the moving path which is the linear path, and therefore, absolute detection with high resolution and high accuracy can be performed and positioned at low cost.
In the overall linear scale, when all the partial scales or a plurality of other partial scales excluding a part have the same resolution and length, the calculation of the positioning calculation means is easy and the same partial scale Cost reduction due to multiple use of
When the control means having the function of controlling the speed of the moving body by the output of the encoder is provided, the speed detection encoder can be used for identification of the partial scale, and it is not necessary to provide a detector dedicated to identification. It will be even cheaper for the required functions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a conceptual configuration of a moving body position detection control apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a graph showing a calculation example by the position calculation means.
FIG. 3 is a front view showing an example of a machine tool to which the position detection control device for the moving body is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Moving body 2 ... Servo motor 3 ... Drive mechanism 4 ... Encoder 5 ... Guide means 6 ... Whole linear scale 6a ... Detection head 7 ... Partial scale 8 ... Control means 10 ... Position calculating means 11 ... Position control part 12 ... Speed control Part R ... Movement route

Claims (3)

移動体をサーボモータの駆動により所定の移動経路に沿って移動させる駆動機構と、上記サーボモータに備えられてこのサーボモータの回転数を検出するエンコーダと、アブソリュート式のリニアスケールからなる複数の部分スケールを上記移動経路に沿って直列に連続配置してなり、上記移動体の位置を検出する全体リニアスケールと、所定の制御開始時に、上記エンコーダより得られる絶対位置情報によって、上記部分スケールの出力が、全体リニアスケールにおけるどの部分スケールの出力であるかを判別し、この判別結果を用い、以後、任意の部分スケールの出力から、全体リニアスケールの全ストロークにおける絶対位置を認識する位置演算手段とを備え、上記所定の移動経路は直線経路であり、上記駆動機構は、上記移動体を上記移動経路に沿って進退自在に案内する案内手段と、上記サーボモータの駆動力を移動体に伝えるボールねじとで構成され、これら案内手段とボールねじと上記全体リニアスケールとが上記直線経路である上記移動経路に沿って配置された移動体の位置検出制御装置。A drive mechanism for moving the moving body along a predetermined movement path by the driving of the servo motor, an encoder for detecting the rotation speed of the servo motor provided with the servo motor, a plurality of parts consisting of the absolute-type linear scale The scale is continuously arranged in series along the moving path, and the partial scale is output based on the entire linear scale for detecting the position of the moving body and the absolute position information obtained from the encoder at the start of predetermined control. Is a position calculation means for recognizing the absolute position in the entire stroke of the entire linear scale from the output of an arbitrary partial scale. Bei give a, the predetermined movement path is a linear path, the drive mechanism on the mobile The guide means is configured to guide the movement along the movement path so as to freely move back and forth, and a ball screw that transmits the driving force of the servo motor to the moving body. The guide means, the ball screw, and the entire linear scale are the linear path. A position detection control device for a moving body arranged along the movement path . 前記全体リニアスケールは、全ての部分スケール、または一部を除く他の複数の部分スケールが、互いに同じ分解能および長さのものであり、前記全体リニアスケールから位置演算に出力される位置検出値は、零から各部分スケールの区間に対応する区間最大値までであり、前記位置演算手段は、前記所定の制御開始時に、上記エンコーダより得られる絶対位置情報によって、上記部分スケールの出力が、全体リニアスケールにおけるどの部分スケールの出力であるかを判別した後、全体リニアスケールの原点側端の部分スケールから前記の判別した部分スケールの一つ手前の部分スケールまでの各部分スケールの区間最大値と、前記の判別した部分スケールの出力とを積算した積算値を演算して全体リニアスケールにおける絶対位置として認識する請求項１記載の移動体の位置検出制御装置。  The entire linear scale has all the partial scales or a plurality of other partial scales except for a part having the same resolution and length, and the position detection value output from the entire linear scale to the position calculation is , From zero to a section maximum value corresponding to each section scale, and the position calculating means outputs the output of the section scale based on the absolute position information obtained from the encoder at the start of the predetermined control. After determining which partial scale in the scale is the output, the section maximum value of each partial scale from the partial scale at the origin side end of the entire linear scale to the partial scale immediately before the determined partial scale, The integrated value obtained by integrating the output of the determined partial scale is calculated as an absolute position on the entire linear scale. Position detecting control device for a mobile body according to claim 1 wherein the identification. 前記エンコーダの出力によって移動体の速度を制御する機能を有する制御手段を設けた請求項１または請求項２記載の移動体の位置検出制御装置。  The position detection control apparatus of the moving body of Claim 1 or Claim 2 which provided the control means which has a function which controls the speed of a moving body by the output of the said encoder.
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