JPH03255508A - 位置決めユニット - 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〕 この発明はボールネジ上に配置された可動部材をサーボ
モーターを用いて移動制御する際に使用する位置決めユ
ニットに関し、より詳細には、ボールネジ上のどの位置
からでも容易に原点復帰動作を実行できる位置決めユニ
ットに関する。

〔従来技術〕

位置決めユニットは、ボールネジ上に配設された可動部
材の位置を、サーボモーターの回転駆動によって位置決
め制御するものであり、従来の位置決めユニットとして
、プログラマブルコントローラー内に配設されたプログ
ラマブルコントローラー位置決めユニット（以下、ＰＣ
位置決めユニットと記す）がある。第３図は、このＰＣ
位置決めユニットを用いたサーボシステムの構成を示し
、予め設定された手順（例えば、プログラム等）に従っ
て所定の指令（例えば、原点復帰指令等）を出力するＣ
ＰＵユニット３０２．及び、ＣＰＵユニット３０２の出
力する指令に基づいて、位置速度指令を出力するＰＣ位
置決めユニッｌ−３０３とからなるプログラマブルコン
トローラー３０１と、ＰＣ位置決めユニッｌ−３０３の
位置速度指令に基づいて、後述するサーボモーター３０
５の電圧・電流を制御する電源電流指令を出力するサー
ボアンプ３０４と、サーボアンプ３０４の電源電流指令
に基づいて、回転駆動するサーボモーター３０５と、サ
ーボモーター３０５の回転を検知して、１回転に１パル
スの零点信号を出力するパルスジェネレータ３０６と、
サーボモーター３０５の回転に連動して回転するボール
ネジ３０７と、ボールネジ３０７の回転によって直線運
動を行うテーブル（位置決めの対象となる可動部材）３
０８と、ボールネジ３０７とサーボモーター３０５を連
結するカップリング３０９と、テーブル３０Ｂのプラス
側オーバーラン（サーボモーター３０５から離れる方向
の限界点を越えた移動）を検知するりξシトセンサ３１
０と、テーブル３０８の原点復帰時に使用する近点セン
サ３１１と、テーブル３０８のマイナス側オーバーラン
（サーボモーター３０５へ近づく方向の限界点を越えた
移動）を検知するリミットセンサ３１２とから構成され
る。尚、図示の如く、近点センサ３１１のオン・オフ信
号はＰＣ位置決めユニット３０３へ出力され、りくット
センサ３１０及びリミットセンサ３１２のオン・オフ信
号はサーボアンプ３０４に出力される。

以上の構成において、第４図（ａ）、（ロ）及び第５図
を参照して、従来の位置決めユニット（ここでは、ＰＣ
位置決めユニット３０３）の原点復帰動作を説明する。

通常、サーボモーターを使用して位置決めを行うシステ
ムの場合、絶対値検出が可能なユニットを使用していな
い限り、電源オン時には原点復帰動作が必要となる。従
って、第３図のシステムでは、ボールネジ３０７の回転
によって直線運動を行うテーブル３０８の原点復帰動作
を行うために、近点センサ３１１と、サーボモーター３
０５に直結されたパルスジェネレータ３０６の出力する
零点信号を使用する。

先ず、ＣＰＵユニッ）３０２がＰＣ位置決めユニット３
０３に対して原点復帰指令を出力すると、ＰＣ位置決め
ユニット３０３はサーボアンプ３０４に対して、テーブ
ルを−ＯＴ側（マイナス側）に向かって所定の原点復帰
速度で移動させるように位置速度指令を出力する。該位
置速度指令に基づいて、サーボアンプ３０４は対応する
電源電流指令をサーボモーター３０５に出力し、サーボ
モーター３０５の駆動制御を実行して、第４図（ａ）に
示すように、テーブル３０８を−ＯＴ側に移動させる。

第５図のタイミングチャートに示すように、テーブル３
０８が原点復帰速度で−ＯＴ側に移動中に近点センサ３
１１をオンすると、近点センサ３１１からオン信号がＰ
Ｃ位置決めユニット３０３へ出力される。ＰＣ位置決め
ユニット３０３は、近点センサ３１１のオン信号を入力
すると、サーボアンプ３０４に対して移動速度をクリー
プ速度に減速するように位置速度指令を出力し、テーブ
ル３０８がクリープ速度で継続して移動するように制御
する。

ＰＣ位置決めユニット３０３は、テーブル３０Ｂがクリ
ープ速度で移動している間、近点センサ３１１の出力が
オン信号からオフ信号になるのを監視し、第４図（ｂ）
に示すように、テーブル３０８が近点センサ３１１を通
過して、近点センサ３１１の出力がオフ信号になったら
、次にパルスジェネレータ３０６から零点信号が出力さ
れるのを監視する。その後、パルスジェネレータ３０６
から零点信号が出力されると、ＰＣ位置決めユニット３
０３はサーボアンプ３０４に対する位置速度指令（移動
指令）を中断する。これ番こより、サーボアンプ３０４
は電圧電流指令を中断するため、サーボモーター３０５
の駆動が停止される。換言すれば、テーブル３０８は移
動を停止し、原点復帰を完了する。

ところが、前述した構成の位置決めユニットでは、移動
するテーブルのドグ（近点センサをオンする部分）が近
点センサをオン・オフする方向が原点復帰精度を確保す
るため、換言すれば、近点センサをオン・オフする際の
テーブルの移動方向が原点復帰精度に関係するため、原
点復帰を行う際の移動方向（原点復帰方向）を一方向と
して、所定の方向から近点センサをオン・オフする必要
があった。このため、原点復帰方向を−ＯＴ側へ移動す
る方向とした場合、第４図（ａ）に示すように、テーブ
ル３０８が近点センサ３１１の左側にある時は、正常に
原点復帰が行えるが、第４図由）に示すように、近点セ
ンサ３１１の右側にあるときには原点復帰が行えないと
いう不都合があった。従って、テーブル３０８が近点セ
ンサ３１１の右側及び近点センサ３１１をオンしている
状態にある場合には、−度、手動操作でテーブル３０８
を近点センサ３１１の左側に移動した後、原点復帰を行
わなければならず、原点復帰動作が面倒であるという不
都合もあった。

これを解決するものとして、特開昭６３−２２８３０８
号公報には、近点センサとマイナス側のリミットセンサ
との間に原点検出領域を設定し、テーブルが該原点検出
領域にある場合には、常に近点センサをオンするように
テーブルのドグ長を設けることにより、原点復帰時にテ
ーブルが該原点検出領域にある場合（即ち、近点センサ
をオンしている場合）、近点センサとタイマーを用いて
強制的に原点検出領域外に移動させた後、通常の原点復
帰作業を行うものが開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、特開昭６３−２２８３０８号公報によれ
ば、テーブルのドグ長、近点センサ、及び、タイマーと
を組合せて制御を行うことにより、テーブルの位置に関
係なく原点復帰を行うことができるものの、既存で稼働
している装置に対して、この方法を適用するためにはテ
ーブルのドグ長及び近点センサを変更（或いは、交換）
する必要があるため、適用が容易でないという問題点が
あった。即ち、通常、サーボモータで動いている装置に
対しては、各センサの位置に基づいた膨大なティーチン
グデータがストアされており、そのデータを装置に人力
するために多大な時間と労力を費やしている。従って、
近点センサの位置を変更するとこれらのデータが全て無
効になることが多いため、近点センサの位置をずらした
り、交換したりする作業は好ましくなく、また、容易で
はない。

また、−船釣に原点復帰時間を短くするために原点領域
以外では高速で動作させることが多いため、例えば、原
点復帰動作時に近点センサが断線した場合、テーブルが
マイナス方向に高速で移動する恐れがあるという問題点
があった。ここで、更にマイナス側のリミットセンサも
断線していたり、或いは、リミットセンサとメカストッ
パーとの間の間隔が狭い場合には高速で衝突するため、
装置を破壊したり、人体に危害を加える恐れがあるとい
う問題点もあった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものであって、テーブルの位置に関係なく原点復帰を
行うことができ、且つ、既存の装置に対し容易に適用で
きる位置決めユニットを得ることを目的とする。

また、この発明は、安全性及び信頼性を向上させた位置
決めユニットを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記の目的を遠戚するために、サーボモータ
ーで駆動される可動部材と、該可動部材が移動する範囲
上のプラス側及びマイナス側にそれぞれ配置された２つ
のリミットセンサと、該２つのりくットセンサの間に位
置し、原点復帰時に使用する近点センサとを備えた機構
部に使用される位置決めユニットにおいて、プラス側或
いはマイナス側の何れか一方のリミットセンサと近点セ
ンサとの間に配設された第４のセンサのオン・オフ信号
を人力し、該オン・オフ信号に基づいて、原点復帰動作
を制御する制御手段を備えた位置決めユニットを提供す
るものである。

〔作用〕

この発明の位置決めユニットは、プラス側或いはマイナ
ス側の何れか一方のリミットセンサと近点センサとの間
に配設された第４のセンサのオン・オフ信号を入力し、
該オン・オフ信号に基づいて、可動部材（テーブル）が
近点センサに対してどのような位置にあるかを正確に判
断し、可動部材の原点復帰動作を制御する。

〔実施例〕

以下、この発明による位置決めユニットの−実施例を図
面に基づいて詳細に説明する。

第１図はこの発明の位置決めユニット（ここでは、ＰＣ
位置決めユニッ）１０３）を適用したサーボシステムの
構成を示し、予め設定された手順（例えば、プログラム
等）に従って所定の指令（例えば、原点復帰指令等）を
出力するＣＰＵユニット１０２．及び、ＣＰＵユニット
１０２の出力する指令に基づいて、位置速度指令を出力
するＰＣ位置決めユニット１０３とからなるプログラマ
ブルコントローラー１０１と、ＰＣ位置決めユニット１
０３の位置速度指令に基づいて、後述するサーボモータ
ー１０５の電圧・電流を制御する電源電流指令を出力す
るサーボアンプ１０４と、サーボアンプ１０４の電源電
流指令に基づいて、回転駆動するサーボモーター１０５
と、サーボモーター１０５の回転を検知して、１回転に
１パルスの零点信号を出力するパルスジェネレータ１０
６と、サーボモーター１０５の回転に連動して回転する
ボールネジ１０７と、ボールネジ１０７の回転によって
直線運動を行うテーブル（位置決めの対象となる可動部
材）１０８と、ボールネジ１０７とサーボモーター１０
５を連結するカップリング１０９と、テーブル１０８の
プラス側オーバーラン（サーボモーター１０５から離れ
る方向の限界点を越えた移動）を検知するリミットセン
サ１１０と、テーブル１０８の原点復帰時に使用する近
点センサ１１１と、テーブル１０８のマイナス側オーバ
ーラン（サーボモーター１０５へ近づく方向の限界点を
越えた移動）を検知するりξットセンサ１１２と、近点
センサ１１１とリミットセンサ１１２の間に配置され、
テーブル１０８が原点領域（詳細は後述）の位置か否か
を検知する原点領域センサ（第４のセンサ）１１３とか
ら構成される。

尚、図示の如く、近点センサ１１１及び原点領域センサ
１１３のオン・オフ信号はＰＣ位置決めユニット１０３
へ出力され、りくットセンサ１１０及びリミットセンサ
１１２のオン・オフ信号はサーボアンプ１０４に出力さ
れる。

ここで、近点センサ１１１とりＱ　”／トセンサ１１２
との間を原点領域として設定し、テーブル１０８が該原
点領域にある場合に、近点センサ１１１とリミットセン
サ１１２との間に配設された原点領域センサ１１３によ
って、テーブル１０８が検知できるように、テーブル１
０８の原点領域センサ用ドグ（原点領域センサ１１３を
オンする部分）を設けである。従って、原点領域センサ
１１３は、第１図中に示すタイミングチャートのように
、近点センサ１１１とリミットセンサ１１２にまたがっ
て動作するように構成されている。

以上の構成において、第２図のフローチャートを参照し
て、この実施例のＰＣ位置決めユニット１０３の原点復
帰動作を詳細に説明する。

先ず、ＣＰＵユニット１０２から原点復帰指令がＰＣ位
置決めユニット１０３に出力されると、ＰＣ位置決めユ
ニット１０３は原点領域センサ１１３の状態を確認する
（ステップ２０１）。ここで、原点領域センサ１１３が
オンの場合、原点領域センサ１１３がオフする方向（即
ち、＋ＯＴ側）ヘジョグ移動を開始する（ステップ２０
２）。

ジ５グ移動は、原点領域センサ１１３がオフするまで行
われる。

一方、原点領域センサ１１３がオフの場合（或いは、ジ
ゴグ移動によってオフした場合）、近点センサ１１１の
方向へ原点復帰速度で移動を開始する（ステップ２０３
）。原点復帰速度で移動開始後、近点センサ１１１がオ
ンになるのを待ち（ステップ２０４）、オンになったら
速度をクリープ速度に変更して移動を続ける（ステップ
２０５）。次に、クリープ速度で移動しながら近点セン
サ１１１がオフになるのを待ち（ステップ２０６）、オ
フになったら、続いてパルスジェネレータ１０６の零点
信号がオンになるのを待つ（ステップ２０７）。そこで
、パルスジェネレータ１０６の零点信号がオンになった
ら、Ｐ、　Ｃ位置決めユニット１０３はサーボアンプ１
０４への位置速度指令（移動指令）を停止しくステップ
２０Ｂ）、テーブル１０８の移動を停止して原点復帰完
了となる。

前述したように、本実施例のＰＣ位置決めユニット１０
３の原点復帰動作の制御では、ＰＣ位置決めユニット１
０３に原点領域センサ１１３の検知信号（オン・オフ信
号）を人力し、原点復帰を行うテーブル１０８が近点セ
ンサ１１１に対してどのような位置にあるかを確認でき
るようにしたため、例えば、ＣＰＵユニット１０２から
原点復帰指令が出力された時に原点領域センサ１１３が
オフであれば、換言すると、テーブル１０８が原点領域
以外にある場合には、直ぐに原点復帰速度で近点センサ
１１１の方向に移動を開始して、原点復帰を行うことが
でき、また、ＣＰＵユニット１０２から原点復帰指令が
出力された時に原点領域センサ１１３がオンであれば、
換言すると、テーブル１０Ｂが原点領域にある場合には
、−旦、テーブル１０Ｂを原点領域外に移動させた後、
原点復帰を行うことができる。

前述したように、本実施例の位置決めユニットでは、近
点センサ１１１及び近点センサ用ドクとは別に、新たに
原点領域センサ１１３及び原点領域センサ用ドグを設け
ることにより、既存で稼働している装置に対して、近点
センサ１１１及び近点センサ用ドクをずらしたり、交換
したりするとなく、テーブルの位置に関係なく原点復帰
を行う機能を容易に追加することができる。また、近点
センサ１１１と原点領域センサ１１３（及び、近点セン
サ用ドグと原点領域センサ用ドグ）を共通にする場合と
比較して、機械設計的自由度が大きくとれ、概して、テ
ーブルの位置に関係なく原点復帰を行う機能を安価に実
現することができる。

更に、近点センサ１１１の断線等のトラブルが発生した
場合でも原点領域センサ１１３が正常に機能している限
り、テーブルを低速状態に制御することができるため、
安全性及び信頼性を向上させることができる。

尚、本実施例では、ボールネジで直線運動するテーブル
を例にとり説明したが、サーボモーターで位置決め制御
を行うものであれば、特に、これに限定するものではな
く、この発明は全てに同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の位置決めユニットは、
サーボモーターで駆動される可動部材と、該可動部材が
移動する範囲上のプラス側及びマイナス側にそれぞれ配
置された２つのリミットセンサと、該２つのリミットセ
ンサの間に位置し、原点復帰時に使用する近点センサと
を備えた機構部に使用される位置決めユニットにおいて
、プラス側或いはマイナス側の何れか一方のリミットセ
ンサと近点センサとの間に配設された第４のセンサのオ
ン・オフ信号を入力し、該オン・オフ信号に基づいて、
原点復帰動作を制御する制御手段を備えたため、テーブ
ルの位置に関係なく原点復帰を行うことができ、且つ、
既存の装置に対し容易に通用することができる。また、
安全性及び信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるサーボモーターシス
テムのブロック図、第２図は原点復帰の動作を説明する
フローチャート、第３図は従来の位置決めユニットを示
す説明図、第４図は従来の問題点を説明する機構図、第
５図は原点復帰動作のタイくングチャートである。 図面において、 １０１−−−−−−−プログラマブルコントローラー１
０２−・・・・ＣＰＵユニット １０３−−−−−−　Ｐ　Ｃ位置決めユニット１０４−
−−−−−−サーボアンプ １０５−−−−−−−サーボモーター １０６−−−−−−−パルスジエネレータ１０７−・−
ボールネジ　１０８−・・・・・テーブル１０９・−・
−カップリング　１１１−　・・−近点センサ１１０．
１１２・−・−・−リミットセンサ１１３−・−原点領
域センサ なお、図中、同一符号は同一、又は、相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 サーボモーターで駆動される可動部材と、可動部材が移
   動する範囲上のプラス側及びマイナス側にそれぞれ配置
   された２つのリミットセンサと、２つのリミットセンサ
   の間に位置し、原点復帰時に使用する近点センサとを備
   えた機構部に使用される位置決めユニットにおいて、 前記プラス側或いはマイナス側の何れか一方のリミット
   センサと前記近点センサとの間に配設された第４のセン
   サのオン・オフ信号を入力し、前記オン・オフ信号に基
   づいて、原点復帰動作を制御する制御手段を備えたこと
   を特徴とする位置決めユニット。