JP5396786B2 - 位置決め装置 - Google Patents

Description

この発明は、起動信号が与えられると、設定された移動位置に到るまでサーボモータを回転させ、該移動位置に到達したことが確認されると、位置決め完了信号を発信する位置決め装置に関する。

図４は、この種の位置決め装置の従来例を示す回路構成図である。

この図において、１は機械設備やその駆動装置としての１台または複数台の位置決め装置に対し、主としてシーケンス制御を行う上位コントローラ、２は位置制御回路３とサーボモータ６とエンコーダ７とからなる位置決め装置である。

この位置制御回路３は位置指令生成部１１と、位置・速度・電流制御部１２と、位置決め完了処理部１３とから構成され、位置指令生成部１１が上位コントローラ１からの起動信号Ａを受信すると、この位置指令生成部１１では外部から設定される位置設定値に基づいた位置指令を生成し、この位置指令とサーボモータ６の出力軸に連結されたエンコーダ７からの位置フィードバック信号とに基づいて、位置・速度・電流制御部１２では内蔵するインバータを介し、周知のベクトル制御技術を用いて、サーボモータ６を可変速駆動する。

また、演算部３１，完了判別タイマ３２，最小ＯＦＦ時間タイマ３３からなる位置決め完了処理部１３では、位置・速度・電流制御部１２からの位置情報としての位置偏差が所定値以下になったとき、エンコーダ７からの位置フィードバック信号の単位時間当たりの発生パルス数が所定値以下になったとき、位置指令生成部１１からの位置指令が零またはほぼ零（≒０）になったときなどを条件に、後述の図５，６に示す波形図のような動作をして、位置決め完了信号を上位コントローラ１へ発信するようにしている。

図５は、図４に示した位置制御回路３の位置決め完了処理部１３の動作を説明する波形図であり、この図は前回の位置決め完了信号Ｂが発せられ、これを上位コントローラ１が認知した後に、外部から設定される位置設定値が「零」、すなわち、前回と同じ移動位置のままで、新たな起動信号Ａが上位コントローラ１から発せられたときの位置決め完了処理部１３の動作を説明する波形図である。

図５において、先ず、上位コントローラ１からのスキャン信号と同期して起動信号ＡがＯＦＦからＯＮに変化させることにより、位置指令生成部１１に起動信号Ａが発せられると、位置指令生成部１１を介した位置決め完了処理部１３の演算部３１では、この起動信号Ａを受けて、位置決め完了信号ＢをＯＮからＯＦＦに変化させるとともに、位置到達信号ＣもＯＮからＯＦＦに変化させる。

その後、図示の僅かの時間Ｔｋを経過しても、位置指令生成部１１からの位置指令が零のままである、すなわち、エンコーダ７からの位置フィードバック信号としてのサーボモータ６の速度が零であることから、位置決め完了処理部１３の演算部３１では前回と同じ移動位置のままで、再度、起動信号Ａが上位コントローラ１から発せられたと認知し、位置到達信号ＣをＯＦＦからＯＮに変化させる。

このように、位置到達信号ＣがＯＦＦからＯＮに変化すると、演算部３１では位置決め完了信号の継続を確認する時間が外部から設定された完了判別タイマ３２を起動させる。
この完了判別タイマ３２は、位置到達信号ＣのＯＮが所定時間継続していることを確認するための時間を設定するためのものである。この完了判別タイマが図示の設定時間Ｔｄを経過してから位置決め完了信号の出力する時間が外部から設定された最小OFF時間タイマ３３を起動させる。

この最小OFF時間タイマ３３が図示の設定時間Ｔｍを経過すると、演算部３１では位置決め完了信号ＢをＯＦＦからＯＮに変化させ、この変化を直近のスキャン信号で上位コントローラ１が取り込み、今回の位置決め完了信号Ｂと認知するとともに、次のスキャン信号で起動信号ＡをＯＮからＯＦＦに変化させる。

このように、起動信号ＡがＯＮからＯＦＦに変化すると、位置指令生成部１１を介した位置決め完了処理部１３の演算部３１は完了判別タイマ３２と最小OFF時間タイマ３３とをリセットして、一連の処理動作を終了し、次の起動信号Ａの入力を待つ状態に入る。

上述の図５に示した位置決め動作は、サーボモータ６を回転させること無く、上位コントローラ１と位置決め装置2との間の動作を確認するとき、また、機械設備のＸ軸，Ｙ軸の位置決め装置のうち、一方の軸のみが移動するときなどにおいてで行われる。

図６は、図４に示した位置制御回路３の位置決め完了処理部１３の動作を説明する波形図であり、この図は前回の位置決め完了信号Ｂが発せられ、これを上位コントローラ１が認知した後に、外部から設定される位置設定値が前回とは異なった移動位置に変更されたときの位置決め完了処理部１３の動作を説明する波形図である。

図６において、先ず、上位コントローラ１からのスキャン信号と同期して、起動信号ＡがＯＦＦからＯＮに変化させることにより起動信号Ａが位置指令生成部１１に発せられると、位置指令生成部１１を介した位置決め完了処理部１３の演算部３１ではこの起動信号Ａを受けて、位置決め完了信号ＢをＯＮからＯＦＦに変化させるとともに、位置到達信号ＣもＯＮからＯＦＦに変化させ、位置指令生成部１１からの位置指令に基づいて、位置・速度・電流制御部１２では、位置指令に対応した移動位置に到達するように、エンコーダ７からの位置フィードバック信号を監視しつつ、サーボモータ６を回転させる。

その後、位置決め完了処理部１３の演算部３１では、位置・速度・電流制御部１２からの位置情報としての位置偏差が所定値以下になったとき、エンコーダ７からの位置フィードバック信号の単位時間当たりの発生パルス数が所定値以下になったとき、位置指令生成部１１からの位置指令が零またはほぼ零（≒０）になったときなどを条件に、位置到達信号ＣをＯＦＦからＯＮに変化させる。

このように、位置到達信号ＣがＯＦＦからＯＮに変化すると、演算部３１では位置決め完了の完了判別時間が外部から設定された完了判別タイマ３２を起動させる。
この完了判別タイマ３２が図示の設定された完了判別時間Ｔｄを経過すると、最小ＯＦＦ時間の確認時限が外部から設定された最小ＯＦＦ時間タイマ３３を起動させる。

この最小ＯＦＦ時間タイマ３３が図示の設定時間Ｔｍを経過すると、演算部３１では位置決め完了信号ＢをＯＦＦからＯＮに変化させ、この変化を直近のスキャン信号で上位コントローラ１が取り込み、今回の位置決め完了信号Ｂと認知するとともに、次のスキャン信号で起動信号ＡをＯＮからＯＦＦに変化させる。

このように、起動信号ＡがＯＮからＯＦＦに変化すると、位置指令生成部１１を介した位置決め完了処理部１３の演算部３１では完了判別タイマ３２と最小ＯＦＦ時間タイマ３３とをリセットして、一連の処理動作を終了し、次の起動信号Ａの入力を待つ状態に入る。

従来の位置決め装置２の動作説明において、位置決め完了の判別時間Ｔｄは、近年のサーボモータの制御技術の進展に伴い、上位コントローラ１のスキャン信号の１周期（5〜１０ミリ秒）未満の値に設定できるようになり、その結果、図５に示した動作例で、上位コントローラ１のスキャン動作の１周期中に位置決め完了信号ＢがＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮに変化することが可能になるが、この変化を上位コントローラ１が検知できないので、その対策として、最小OFF時間タイマ３３の設定時限Ｔｍを上位コントローラ１の位置決め装置２に対するスキャン時間以上の長さに設定して、上位コントローラ１が位置決め装置２での位置決め完了を確実に認知させていた。

また、別の対策として、位置決め完了の判別時間Ｔｄを上位コントローラ１の位置決め装置２に対するスキャン時間以上の長さに設定するとともに、前記最小ＯＦＦ時間タイマ３３を省略することも行われている。

なお、前記位置決め完了を出力するための手段としては、下記特許文献１などが知られている。
特開平８−７６８４９号公報

この種の位置決め装置において、機械設備などの稼動効率，生産効率の改善を計る目的から、図５に示した動作例のとき、すなわち、前回の位置決め完了信号が発せられ、これを上位コントローラ１が認知した後に、前回と同じ移動位置のままで、新たな起動信号が上位コントローラ１から発せられたときに、位置決め装置２が位置決め完了するまでの時間をより短くすることが望まれている。

同様に、図６に示した動作例のとき、すなわち、前回の位置決め完了信号が発せられ、これを上位コントローラ１が認知した後に、前回とは異なった移動位置での新たな起動信号が上位コントローラ１から発せられたときに、位置決め装置２が位置決め完了するまでの時間をより短くすることも望まれている。

この発明の目的は、起動信号が上位コントローラから発せられ、これを受信した位置決め装置が位置決め完了信号を発信するまでの時間を、より短くすることのできる位置決め装置を提供することにある。

この第１の発明は、位置制御回路が上位コントローラからの起動信号を受信すると、該位置制御回路はサーボモータの出力軸に連結されたエンコーダからの位置フィードバック信号に基づいて、設定された移動位置に到るまで前記サーボモータを回転させ、該移動位置に到達したことが確認されると、位置決め完了信号を出力する位置決め装置において、
前記位置制御回路は、設定された移動位置に到達したことが確認された位置到達信号が所定時間継続していることを確認するための時間を設定した完了判別タイマと、前記起動信号が発せられてから位置決め完了信号を出力する時間を設定する最小ＯＦＦ時間タイマとを備え、前記位置決め完了信号を、前記完了判別タイマの設定時間が経過し、かつ、最小ＯＦＦ時間タイマの設定時間が経過した時点で出力し、前記上位コントローラへ発信するようにし、
前記最小ＯＦＦ時間タイマの設定時間は、前記上位コントローラの前記位置制御回路に対するスキャン時間以上の長さに設定したことを特徴とする。

この発明によれば、位置決め装置に前記起動信号が発せられる毎に動作を開始する最小ＯＦＦ時間タイマを備えたことにより、該起動信号が上位コントローラから発せられてから位置決め完了信号を発信するまでの時間をより短くできるので、この位置決め装置が用いられる機械設備などの稼動効率，生産効率の改善を計ることができる。

図１は、この発明の実施例を示す位置決め装置の回路構成図であり、この位置決め装置４は位置制御回路５とサーボモータ６とエンコーダ７とから形成されている。

この位置制御回路５が図４に示した従来の位置制御回路３と異なる点は、位置決め完了処理部１３が位置決め完了処理部１５になっていることである。

この演算部５１，完了判別タイマ５２，最小ＯＦＦ時間タイマ５３からなる位置決め完了処理部１５では、位置・速度・電流制御部１２からの位置情報としての位置偏差が所定値以下になったとき、エンコーダ７からの位置フィードバック信号の単位時間当たりの発生パルス数が所定値以下になったとき、位置指令生成部１１からの位置指令が零またはほぼ零（≒０）になったときなどに、後述の図２、３に示す波形図のような動作をして、位置決め完了信号を上位コントローラ１へ発信するようにしている。

図２は、図１に示した位置制御回路５の位置決め完了処理部１５の動作を説明する波形図であり、この図は前回の位置決め完了信号Ｂが発せられ、これを上位コントローラ１が認知した後に、外部から設定される位置設定値が「零」、すなわち、前回と同じ移動位置のままで、新たな起動信号Ａが上位コントローラ１から発せられたときの位置決め完了処理部１５の動作を説明する波形図である。

図２において、先ず、上位コントローラ１からのスキャン動作として、起動信号ＡがＯＦＦからＯＮに変化することにより、位置指令生成部１１に起動信号Ａが発せられると、位置指令生成部１１を介した位置決め完了処理部１５の演算部５１では、この起動信号Ａを受けて、位置決め完了信号ＢをＯＮからＯＦＦに変化させるとともに、位置到達信号ＣもＯＮからＯＦＦに変化させる。同時に、位置決め完了信号を出力する時間が外部から設定された最小ＯＦＦ時間タイマ５３を起動させる。

この最小ＯＦＦ時間タイマ５３は、上位コントローラ１のスキャン信号の１周期中に位置決め完了信号ＢがＯＮ→ＯＦＦ→ＯＮに変化すると、この変化を上位コントローラ１が検知できないので、上位コントローラ１が位置決め装置２での位置決め完了を確実に認知させるためのものであり、最小ＯＦＦ時間タイマ５３の設定時間Ｔｍは上位コントローラ１の位置決め装置２に対するスキャン時間以上の長さに設定している。

その後、図示の僅かの時間Ｔｋを経過しても、位置指令生成部１１からの位置指令が零のままである、すなわち、エンコーダ７からの位置フィードバック信号としてのサーボモータ６が零速度であることから、位置決め完了処理部１５の演算部５１では前回と同じ移動位置のままで、再度、起動信号Ａが上位コントローラ１から発せられたことを認知し、位置到達信号ＣをＯＦＦからＯＮに変化させる。

このように、位置到達信号ＣがＯＦＦからＯＮに変化すると、演算部５１では位置決め完了信号の継続を確認するための確認時間が外部から設定された完了判別タイマ５２を起動させる。この完了判別タイマ５２は、位置到達信号ＣのＯＮが所定時間継続していることを確認するための時間を設定するためのものである。

この完了判別タイマ５２が図示の設定時間Ｔｄを経過し、さらに、最小ＯＦＦ時間タイマ５３も図示の設定時間Ｔｍを経過したことで、位置決め完了信号ＢをＯＦＦからＯＮに変化させ、この変化を直近のスキャン動作で上位コントローラ１が取り込み、今回の位置決め完了信号Ｂと認知するとともに、次のスキャン動作で起動信号ＡをＯＮからＯＦＦに変化させる。

このように、起動信号ＡがＯＮからＯＦＦに変化すると、位置指令生成部１１を介した位置決め完了処理部１５の演算部５１では完了判別タイマ５２と最小OFF時間タイマ５３とをリセットして、一連の処理動作を終了し、次の起動信号Ａを待つ状態に入る。

すなわち、図２に示したこの発明の動作と図５に示した従来の動作とを比較すると、上位コントローラ１からのスキャン動作として、起動信号ＡがＯＦＦからＯＮに変化することにより起動信号Ａが発せられるときから、従来の位置決め装置２では（時間Ｔｋ）＋（設定時間Ｔｄ）＋（設定時間Ｔｍ）の時間が経過すると、位置決め完了信号Ｂが発せられるのに対して、この発明の位置決め装置４では、設定時間Ｔｍが経過すると、位置決め完了信号Ｂが発せられる。その結果、この発明の位置決め装置４では、（時間Ｔｋ）＋（設定時間Ｔｄ）の時間だけ短く処理することができる。

図３は、図１に示した位置制御回路５の位置決め完了処理部１５の動作を説明する波形図であり、この図は前回の位置決め完了信号Ｂが発せられ、これを上位コントローラ１が認知した後に、外部から設定される位置設定値に基づき前回とは異なった移動位置での新たな起動信号Ａが上位コントローラ１から発せられたときの位置決め完了処理部１５の動作を説明する波形図である。

図３において、先ず、上位コントローラ１からのスキャン動作として、起動信号ＡがＯＦＦからＯＮに変化することにより起動信号Ａが位置指令生成部１１に発せられると、位置指令生成部１１を介した位置決め完了処理部１５の演算部５１ではこの起動信号Ａを受けて、位置決め完了信号ＢをＯＮからＯＦＦに変化させるとともに、位置到達信号ＣもＯＮからＯＦＦに変化させる。同時に、最小ＯＦＦ時間の時間が外部から設定された最小ＯＦＦ時間タイマ５３を起動させる。

さらに、位置指令生成部１１からの位置指令に基づいて、位置・速度・電流制御部１２では、位置指令に対応した移動位置に到達するように、エンコーダ７からの位置フィードバック信号を監視しつつ、サーボモータ６を回転させる。

その後、位置決め完了処理部１５の演算部５１では、位置・速度・電流制御部１２からの位置情報としての位置偏差が所定値以下になったとき、エンコーダ７からの位置フィードバック信号の単位時間当たりの発生パルス数が所定値以下になったとき、位置指令生成部１１からの位置指令が零またはほぼ零（≒０）になったときなどを条件に、位置到達信号ＣをＯＦＦからＯＮに変化させる。

このように、位置到達信号ＣがＯＦＦからＯＮに変化すると、演算部５１では位置決め完了の完了判別時間が外部から設定された完了判別タイマ５２を起動させる。

この完了判別タイマ５２が図示の設定時間Ｔｄを経過し、さらに、最小ＯＦＦ時間タイマ５３も図示の設定時間Ｔｍを経過したことで、位置決め完了信号ＢをＯＦＦからＯＮに変化させ、この変化を直近のスキャン動作で上位コントローラ１が取り込み、今回の位置決め完了信号Ｂと認知するとともに、次のスキャン動作で起動信号ＡをＯＮからＯＦＦに変化させる。

このように、起動信号ＡがＯＮからＯＦＦに変化すると、位置指令生成部１１を介した位置決め完了処理部１５の演算部５１では完了判別タイマ５２と最小OFF時間タイマ５３とをリセットして、一連の処理動作を終了し、次の起動信号Ａを待つ状態に入る。

すなわち、図３に示したこの発明の動作と図６に示した従来の動作とを比較すると、上位コントローラ１からのスキャン動作として、起動信号ＡがＯＦＦからＯＮに変化することにより起動信号Ａが発せられ、位置到達信号ＣをＯＦＦからＯＮに変化したときから、従来の位置決め装置２では（設定時間Ｔｄ）＋（設定時間Ｔｍ）の時間が経過すると、位置決め完了信号Ｂが発せられるのに対して、この発明の位置決め装置４では、設定時間Ｔｄが経過すると、位置決め完了信号Ｂが発せられる。その結果、この発明の位置決め装置４では、設定時間Ｔｍの時間だけ短く処理することができる。

この発明の実施例を示す位置決め装置の回路構成図 図１の動作を説明する波形図 図１の動作を説明する波形図 従来例を示す位置決め装置の回路構成図 図４の動作を説明する波形図 図４の動作を説明する波形図

１…上位コントローラ、２…位置決め装置、３…位置制御回路、４…位置決め装置、５…位置制御回路、６…サーボモータ、７…エンコーダ、１１…位置指令生成部、１２…位置・速度・電流制御部、１３…位置決め完了処理部、１５…位置決め完了処理部。

Claims (1)

1. 位置制御回路が上位コントローラからの起動信号を受信すると、該位置制御回路はサーボモータの出力軸に連結されたエンコーダからの位置フィードバック信号に基づいて、設定された移動位置に到るまで前記サーボモータを回転させ、該移動位置に到達したことが確認されると、位置決め完了信号を出力する位置決め装置において、
   前記位置制御回路は、設定された移動位置に到達したことが確認された位置到達信号が所定時間継続していることを確認するための時間を設定した完了判別タイマと、前記起動信号が発せられてから位置決め完了信号を出力する時間を設定する最小ＯＦＦ時間タイマとを備え、前記位置決め完了信号を、前記完了判別タイマの設定時間が経過し、さらに、最小ＯＦＦ時間タイマの設定時間が経過した時点で出力し、前記上位コントローラへ発信するようにし、
   前記最小ＯＦＦ時間タイマの設定時間は、前記上位コントローラの前記位置制御回路に対するスキャン時間以上の長さに設定したことを特徴とする位置決め装置。

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