JPH01135447A - 絶対位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、モータにより駆動される機械等の絶対位置検
出装置に関する。

（従来の技術） コンピュータを用いた数値制御装置（ＣＮＣ）等におい
て、サーボモータで駆動される機械の位置制御方式とし
て、セミクローズトループ方式とフルクローズトループ
方式とが知られている。

第４図は、セミクローズトループ方式の構成を示すブロ
ック図である。

この方式は、モータ軸やボールねじ軸など、最終的な制
御対象であるテーブルよりも手前の部分で位置検出を行
なって制御する方式である。すなわち、モータ軸または
ボールねし軸までは正確に制御し、それからあとは機械
の精度に依存する方式である。この場合、使用されるボ
ールねじの精度は高いので、実用的にはこの方式で十分
な精度が得られている。

セミクローズトループ方式の利点は、位置検出器として
レゾルバやパルスエンコーダなどの比較的安く容易に人
手できるものが使用できるため経済的であること、また
、機械の特性が直接機械に影響を与えることがないため
、容易に安定な制御系を構成することができ、調整のわ
ずられしさがないことなど、とくに量産している機械に
対するメリットが大きい。

しかしながら、機械位置の検出精度は十′分でない場合
もあるので、第５図のブロック図に示すようなフルクロ
ーズトループ方式のものが開発されている。

この方式は、機械の最終制御対象であるテーブルの直線
運動の位置を検出して制御する方式である。この場合、
検出器として、インダクトシン、光学スケール、レーザ
測長器などのリニア測長器が用いられている。

この方式では、検出器の精度までつねに正確にテーブル
の位置が制御されるが、機械の特性が制御系に直接影響
を与えるために、機械系の剛性やバックラッシュなどは
、必要な精度に応じて厳密に管理する必要がある。

（発明が解決しようとする問題点） このようなフルクローズド方式においては、直線スケー
ル形のインダクトシン等の位置検出器を用いる場合があ
るが、この場合には、スケール上に機械の絶対位置の情
報を安価に負荷する手段がないという問題点があった。

即ち、直線形のインダクトシンは、回転形のインダクト
シンの回転子に相当するスケールは１つの櫛歯回路を有
し、固定子に相当するスライダには電気角が相互に９０
度ずれた２群の櫛歯回路か設けられている。そして、ス
ケールを固定し、スライダを移動してサインおよびコサ
インに比例した電圧を話起させている。この場合に、正
弦波の一波長内のどの位相位置に機械のり動部が存在す
るかは容易に検出できるが、スケール全体のどの部分に
機械の移動位置が存在するかは検出てきないという問題
があった。

そこで、本発明はこのような従来技術の問題点を解消し
、安価に絶対位置検出を可能にする絶対位置検出装置を
提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は次のように構成され
る。即ち、モータ回転軸の絶対位置を検出する第１の検
知器と、モータ回転軸に連結された機械の位置を検出す
る直線スケール形の第２の検知器とを具備する絶対位置
検出装置において、前記第１の検知器の出力を第２の検
知器から出力される正弦波の一周期毎に対応するパルス
信号として発生させるパルス形成手段と、前記パルス信
号のパルス数をカウントする計数手段と、前記第２の検
知器の正弦波出力と計数手段のカウント値とから機械の
絶対位置を直線スケールの精度で決定する制御手段、よ
り構成されることを特徴としている。

（作用） 上記構成とすることにより、本発明によれば、モータの
出力軸に連結された機械の絶対位置を、直線スケールの
精度で決定でき、サーボモータの制御を高精度で実行で
きる。

（実施例） 以下、図により本発明の一実施例について説明する。本
発明は、機械の位置を検出するスケール検出器と、モー
タ出力軸の絶対位置の検出器とを組合せたハイブリッド
制御により、スケール検出器による絶対位置検出を行な
うことを特徴としているが、本発明の原理であるハイブ
リッド制御について第３図のブロック図により説明する
。

この方式は、セミクローズトループ方式とフルクローズ
トループ方式の両方の回路を組合せたもので、モータは
、通常セミクローズトループの回路部分によって制御さ
れる。フルクローズトループの部分は、いわば、ダイナ
ミックピッチ誤差補正と考えることができる。すなわち
、セミクローズトループで動いた結果に誤差があれば、
その誤差をフルクローズトループで検出、補正しようと
するものであり、誤差の補正だけのために低いゲインで
十分に機能を果たすことができ、安定なサーボ系を構成
することができる。しかも、モータのサーボ剛性などの
特性は、セミクローズトループのゲインで決まるため高
い剛性を維持することができる。

この方式は、大形工作機械のように、機械の剛性を十分
高めることができないような機械に対して有効に適用す
ることができる。

第１図は、本発明の概略構成を示すブロック図であり、
第３図で説明したハイブリッド制御の構成を基本として
いる。図において、ｌａ、ｌｂは比較器、２はアンプ、
３はサーボモータ、４ａは絶対位置検出器である。この
絶対位置検出器４ａとしては、光学式のパルスコーダ等
を使用し、グリッド検出器４ｂにより得られるパルス数
をカウンタ８によりカウントして絶対位置を求めている
。、５は、サーボモータ３の出力軸に連結される機械で
、ボールねじ６に沿って８動する。７は、機械位置を検
出するアナログ形の検出器たとえばインダクトシンであ
り、直線スケール７ａ、スライダ７ｂにより構成される
ａ８はカウンタ、９は制御器である。

次に、本発明装置の動作について第２図の特性図により
説明する。

コンピュータ等の演算制御手段で形成された位置指令に
よりサーボモータ３が駆動され、サーボモータの回転軸
に連結された機械５が８動すると、インダクトシン７は
、第２図（ａ）に示すような周期Ｔの正弦波出力信号を
発生する。また、モータ回転軸の回転位置は、絶対位置
検出器４ａにより検出され、第２図（ｂ）に示されたＰ
ｌ。

Ｐｌ・・・のパルスをカウンタ８によりカウントしてい
く。このパルス検出位置をインダクトシン７で発生され
る正弦波の一周期毎に発生させるように両者を関係づけ
ておくと、機械は、インダクトシン７の発生波形のどの
一波長内に存在しているかが容易に判別できる。そして
、第２図（ａ）においてインダクトシン７の一周期内の
任意の位置、例えばｔ、の位置は、位置信号をフィード
バックして制御器９に人力することにより検出できる。

したがって、機械５の絶対位置はインダクトシン７のス
ケール７ａの精度で得られることになる。

例えば、第２図（ｂ）においてＳの位置は、絶対位置検
出器４ａのデータと、インダクトシン７のデータを制御
器９に入力することにより決定される。なお、第１図に
おいて絶対位置検出器４ａの信号は比較器１ｂに入力さ
れ、インダクトシン７の信号は、制御器９により絶対位
置信号に変換されて比較器１ａに人力され、それぞれの
信号に基づく位誼制御が行なわれる。

以上、本発明の一実施例につし１て説明したが、本発明
の精神から逸れ゛ないかぎりで、種々の異なる実施例は
容易に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲に
おいて記載した限定以外、特定の実施例に制約されるも
のではない。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、サーボモータで駆
動される機械の絶対位置を、直線スケールの精度で求め
ることができ、この絶対値位置検出信号により、サーボ
モータを精密に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成を示すブロック図、第２図は
特性図、第３図〜第５図はブロック図である。 ｌａ、ｌｂ・・・比較器、２・・・アンプ、３・・・サ
ーボモータ、４ａ・・・絶対位置検出器、４ｂ・・・グ
リッド検出器、５・・・機械、６・・・ボールねじ、７
・・・インダクトシン、７ａ・・・直線スケール、７ｂ
・・・スライダ、８・・・カウンタ、９・・・制御器。 特許出願人　　ファナック株式会社 代　理　人　　弁理士　辻　　　實 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータ回転軸の絶対位置を検出する第１の検知器と、モ
   ータ回転軸に連結された機械の位置を検出する直線スケ
   ール形の第２の検知器とを具備する絶対位置検出装置に
   おいて、前記第１の検知器の出力を第２の検知器から出
   力される正弦波の一周期毎に対応するパルス信号として
   発生させるパルス形成手段と、前記パルス信号のパルス
   数をカウントする計数手段と、前記第２の検知器の正弦
   波出力と計数手段のカウント値とから機械の絶対位置を
   直線スケールの精度で決定する制御手段とを設けたこと
   を特徴とする絶対位置検出装置。