JPH0310742A - 絶対位置決め方式 - 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、ＮＣ工作機械等のサーボ制御において、フル
クロード・ループ制御を行うときの絶対位置決め方式に
関する。

従来の技術 ＮＣ工作機械等で使用されるサーボ機構の駆動方式には
セミ・クローズド・ループ方式とフルクロードφループ
方式、さらにはハイブリッドサーボ方式等がある。セミ
・クローズド・ループ方式はサーボモータに位置検出器
及び速度検出器を取り付け、該位置検出器及び速度検出
器からのフィードバック信号によって位置、速度制御を
行うものであり、フルクロード・ループ方式はサーボモ
ータに速度検出器を取り付け、該速度検出器からのフィ
ードバック信号によって速度制御を行うと共に、サーボ
モータで駆動されるテーブル等の被駆動体にリニアスケ
ール等の位置検出器を取り付け、該位置検出器からのフ
ィードバック信号によって位置制御を行うものである。

セミ・クロード・ループ方式ではサーボモータの回転位
置を検出するものであるから、該サーボモータでボール
ネジ等の伝動機構を介して駆動されるテーブル等の被駆
動体の位置は、ボールネジ等の伝動機構のピッチ誤差、
バックラッシ誤差の影響で正確な位置を検出できず、そ
のため、通常、ピッチ誤差補正、バックラッシ補正等を
行って被駆動体の位置を検出するようにしている。

一方、サーボモータに絶対値エンコーダを取付けてサー
ボモータの速度及び絶対位置を検出するものはすでに公
知である。しかし、テーブル等の被駆動体に取付けるリ
ニアスケール等の位置検出器には絶対位置を検出するも
のはなく、インクリメンタル形のエンコーダしかない。

そのため、フルクロードφループ方式においては、セミ
・クロード・ループ方式のようにピッチ誤差補正やバッ
クラッシ補正を必要としないが、被駆動体の絶対位置を
検出するために、機械に電源を投入したとき、毎回、原
点復帰動作処理を行う必要があった。

発明が解決しようとする課題 原点復帰動作処理は面倒で時間を要する処理である。

そこで、本発明の目的は、フルクロード・ループ方式に
おいて、簡単でかつ自動的に絶対位置を検出し位置決め
できる絶対位置決め方式を提供することにある。

課題が解決するための手段 本発明は、上記サーボモータに取付けるエンコーダを絶
対値エンコーダとし、上記被駆動体に取付けるエンコー
ダをインクリメンタルエンコーダとし、電源投入時、伝
動機構のバックラッシ分以上一方向にサーボモータを駆
動した後、上記絶対値エンコーダで検出される位置に、
原点から該位置までのピッチ誤差補正値を加算して被駆
動体の絶対位置を検出し設定するようにすることにより
上記課題を解決した。

作用 電源投入時に絶対値エンコーダから構成される装置はサ
ーボモータの回転位置であり、該サーボモータで駆動さ
れる被駆動体の位置は、この絶対値エンコーダで検出さ
れる位置にボールネジ等の伝動機構のピッチ誤差、バッ
クラッシ誤差を補正したものが被駆動体の位置である。

そのため、サーボモータをバックラッシ分以上移動させ
、バックラッシを補正した後得られる絶対値エンコーダ
の値に、原点から該値までの間のピッチ誤差補正量を加
算すれば、被駆動体の絶対位置が得られる。

この絶対位置を現在位置として設定し、以後、被駆動体
に取付けられたインクリメンタルエンコーダからのフィ
ードバック信号によって位置を検出すれば、ピッチ誤差
やバックラッシに関係なく常に被駆動体の現在位置が検
出されることとなる。

実施例 第２図は本発明を実施する一実施例の要部ブロック図で
ある。

図中、１０は制御装置としての数値制御装置（以下、Ｎ
Ｃ装置という）、２１は該ＮＣ装置で制御されるサーボ
モータ、２２は該サーボモータ２１のロータ軸に取付け
られた絶対値エンコーダ、２３はサーボモータ２↓のロ
ータ軸にカップリング手段で固着されたボールネジで、
該ボールネジ２３と螺合するポールナツトを介して、被
駆動体としてのテーブル２０がサーボモータ２１で駆動
されるようになっており、上記テーブル２０には、イン
クリメンタル位置検出器としてのリニアスケール２４が
取付けられている。

ＮＣ装置１０はプロセッサ（以下、ＣＰＵという）１１
を有する、いわゆるＣＮＣ装置であり、該ＣＰＵＩＩに
はバス１８で、ＲＯＭ１２．ＲＡＭ１３．不揮発性メモ
リ１４．プログラムメモリ１５、ＣＲ７表示装置付手動
データ入力装置（ＣＲＴ／ＭＤ　Ｉ）１６及びサーボイ
ンターフェイス１７が結合されている。サーボインター
フェイス１７にはサーボモータ２１を駆動するサーボ回
路１９が接続され、該サーボ回路１９はサーボインター
フェイス１７を介して出力される移動指令に対し、リニ
アスケール２４からの位置フィードバック信号によって
位置ループ制御を行い、絶対値エンコーダ２２からのフ
ィードバック信号によって速度ループ制御を行ってサー
ボモータ２１を駆動制御するように構成されている。

ＲＯＭＩ　２には、ＣＰＵＩ　１が処理する管理制御プ
ログラムが格納されており、プログラムメモリ１５には
図示しないテープリーダまたはディスクコントローラ等
の入力装置から入力された動作プログラムが格納されて
いる。また、ＲＡＭ１３はＣＰＵＩ　１が行う演算処理
結果やデータの一時記憶に利用され、後述するテーブル
の現在位置を記憶する現在値レジスタをも有している。

更に、不揮発性メモリ１４には後述するボールネジ２３
のピッチ誤差補正データが記憶されている。

なお、上記構成は、サーボモータ２１のロータ軸に取付
けたエンコーダが絶対値エンコーダである点以外は従来
のフルクロード・ループのサーボ系のサーボ制御方式と
同一である。

第３図は、不揮発性メモリ１４に記憶されたピッチ誤差
補正値と絶対値エンコーダ２２の値、及び現在値レジス
タに記憶される絶対位置の関係を説明した説明図であり
、例えば、絶対値エンコーダ２２の値がｒｌ　Ｏ００Ｊ
になると、ピッチ誤差補正値１が加算され現在値レジス
タの絶対位置はｒｌ　００１Ｊとなり、絶対値エンコー
ダ２２の値がｒ２０００Ｊになると、ピッチ誤差補正値
１が加算され現在値レジスタの絶対位置はｒ２００２Ｊ
となる。以下、絶対値エンコーダがピッチ誤差補正を行
う値に達する毎に、その絶対値エンコーダの値に対応す
るピッチ誤差補正量が加算または減算され、ボールネジ
２３のピッチ誤差が補正され、テーブル２０の絶対位置
が求められるようになっている。

そこで、本実施例における絶対位置決め処理について第
１図に示すフローチャートと共に説明する。

ＮＣ装置１０に電源が投入されると、ＣＰＵ１１は第１
図に示す処理を実行し、絶対位置決めを行う、 まず、電源が投入されると、ＣＰＵ１１はどちらか一方
向に、本実施例ではプラス方向に、ボールネジ２３のバ
ックラッシ分の移動量以上に設定された所定量、サーボ
モータ２１を移動させる（ステップ８１）。これにより
バックラッシ補正が行われ、次に、絶対値エンコーダ２
２からの現在値Ｐを読み込む（ステップＳ２）。そして
、原点「０」から該絶対値エンコーダ２２から読み込ん
だ値までにピッチ誤差補正値として補正された量を積算
し、ピッチ誤差積算量εを算出する（ステップＳ３）。

そして、絶対値エンコーダ２２から読込んだ現在値Ｐに
ピッチ誤差積算量εを加算しくＰ＋ε）、この値を現在
値レジスタに設定しくステップＳ４）、絶対位置決め処
理は終了する。

例えば、第３図に示す例で、絶対値エンコーダ２２から
ｒ３５００Ｊが読み込まれると、原点「０」からこの値
ｒ３５００Ｊまでピッチ誤差補正値として補正された量
は「３」であるから、ピッチ誤差積算量εは「３」とな
り、現在値レジスタに設定される値はｒ３５０３Ｊとな
り、テーブル２０の絶対位置が設定されることとなる。

なお、上記実施例では絶対値エンコーダ２２の値がある
値に達する毎に設定されたピッチ誤差補正量を加算また
は減算する値をピッチ誤差補正値として不揮発性メモリ
１４に記憶させたが、従来のセミ・クロード・ループ方
式におけるピッチ誤差補正のように、絶対値エンコーダ
の値が変わる毎にその時のピッチ誤差補正を加算してテ
ーブルの絶対位置を求める場合と異なり、本発明におい
ては、電源投入時のみピッチ誤差補正を行えばよいもの
であるから、不揮発性メモリＭ１４には絶対値エンコー
ダの値に応じてピッチ誤差補正値の積算値εを記憶して
おいて電源投入時に読み込んだ絶対値エンコーダ２２の
値にこの積算値を加算するようにしてもよい。例えば、
第３図の例で、絶対値エンコーダの値が０〜９９９のと
きは積算値εを「０」、１０００〜１９９９のときはε
＝１．２０００〜２９９９のときはε＝２・・・・・・
と不揮発性ＲＡＭ１４に記憶しておき、電源投入時に読
み込んだ絶対値エンコーダ２２の値が、例えばｒ２３０
０Ｊでれあれば積算値ε＝２を加算し、現在の絶対位置
をｒ２３０２Ｊとすればよい。

こうして、現在値レジスタに絶対位置が設定されると、
以後は、リニアスケール２４がらのインクリメンタル信
号によって順次現在位置を更新すれば、リニアスケール
２４は実際のテーブル２０の移動に応じてインクリメン
タル信号を出力するものであるから、ボールネジ２３の
ピッチ誤差及びバックラッシには何ら関係なく常にテー
ブル２０の現在の絶対位置が検出されることとなる。

発明の効果 本発明は、電源投入時に自動的に絶対位置設定処理を一
度行うだけで、以後は、常に被駆動体の絶対位置が検出
されることとなるから、従来のように面倒な原点復帰の
処理を行う必要がなく、簡単に位置決めができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の絶対位置検出処理のフロ
ーチャート、第２図は、同一実施例のブロック図、第３
図は、絶対値エンコーダとピッチ誤差補正値及び絶対位
置との関係説明図である。 １０・・・数値制御装置（ＮＣ装置）、２０・・・テー
ブル、２１・・・サーボモータ、２２・・・絶対値エン
コーダ、２３・・・ボールネジ、２４・・・リニアスケ
ール。 ＃！対−＊ｆ ００２ 刃Ｏ３ ００４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サーボモータに取付けられたエンコーダからの帰還信号
   により速度制御を行い、該サーボモータで駆動される被
   駆動体に取付けられたエンコーダからの帰還信号により
   位置制御を行うフルクロード・ループ制御方式において
   、上記サーボモータに取付けるエンコーダを絶対値エン
   コーダとし、上記被駆動体に取付けるエンコーダをイン
   クリメンタルエンコーダとし、電源投入時、伝動機構の
   バックラッシ分以上一方向にサーボモータを駆動した後
   、上記絶対値エンコーダで検出される位置に原点から該
   位置までのピッチ誤差補正値を加算して被駆動体の絶対
   位置を検出し設定するようにした絶対位置決め方式。