JPH032623B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、実位置を検出してフイードツク制御
を行う位置制御装置に関し、例えば工作機械のテ
ーブル位置制御等に用いられる装置に関する。

〔背景技術とその問題点〕

従来、工作機械のテーブル等の被駆動部材を位
置制御する際には、フイードツク制御を行うため
に相対変位を検出する手段として増分型検出器が
用いられている。

例えば、第３図に示す装置においては、テーブ
ル２１をボールねじ２２を介して図中左右方向へ
移動させるモータ２３に増分型位置検出器２４が
連結されている。増分型位置検出器２４にはテー
ブル２１の現在位置を記憶する検出位置レジスタ
２５が接続され、電源投入時においては原点復帰
動作に伴なつて０等の原点位置が設定されるとと
もに、動作時にはテーブル２１の移動に伴なつて
位置検出器２４から逐次出力される変位量データ
が元の値に加算され、現在の実位置を示す検出位
置として再び記憶される。

一方、指令位置レジスタ２６には外部のNC装
置等によつて各動作時点での移動目標位置が設定
される。ここで、NC装置等から入力される指令
が位置データである場合には単純な置き換え更新
が行われることになるが、指令が相対的な移動量
である場合、送られた移動量は指令位置レジスタ
２６に記憶された元の値に加算され、新たな指令
位置として再び記憶される。そして、検出位置レ
ジスタ２５に保持された検出位置と、指出位置レ
ジスタ２６に保持された指令位置との差が減算部
２７で求められ、この差を減少させるように速度
制御装置２８を通じて前記モータ２３が動作さ
れ、テーブル２１の駆動が行われる。

ところで、前述した装置においては、フイード
バツク用のテーブル２１の位置検出がモータ２３
に設けた位置検出器２４により間接的に行われて
いる。このため、ボールねじ２２の機械的な誤差
や位置検出器２４の精度に起因する誤差によつ
て、テーブル２１の実際の位置と検出位置とが必
ずしも一致しないことがあり、テーブル２１を指
令位置が示す所期の位置に正確に移動させること
ができないという問題がある。

このような問題に対し、変換テーブルや関数と
して指令位置または検出位置に対応した補正値を
与える誤差補正装置２９が利用されている。各補
正値は別途高精度の測定器等によりテーブル２１
の実位置と検出位置との誤差を測定して設定され
ており、動作にあたつて現在の指令位置または検
出位置に対応する補正値を加えることでテーブル
２１の実位置と検出位置との誤差が相殺され、テ
ーブル２１は指令位置が示す位置に正確に移動さ
せることになる。

一方、増分型位置検出器を用いた従来の装置に
おいて、増分型検出器で検出されるのは相対的な
変位量データであり、絶対位置データを得るため
には基準となる絶対位置が必要である。ところ
が、各レジスタ２５，２６の内容は一旦電源を切
ると消えてしまい、電源投入直後においては基準
となる値が不定または未定となる。このため、電
源投入直後には、テーブル１を移動限度等の機械
的に定まる原点まで移動させる等の原点復帰動作
を行い、この状態で原点に対して所定の初期位置
（０等）を検出位置レジスタ２５および指令位置
レジスタ２６に設定するという初期化作業が行わ
れている。

しかし、テーブル２１等の機械的な移動を伴う
原点復帰動作は時間がかかるものであり、特に、
位置フイードバツクが使用できない状態での移動
となることから高速動作が難しく、電源投入時の
作業能率を向上できないという欠点があつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電源投入時の原点復帰動作を
省略するとともに、高い位置精度が得られる位置
制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明においては、位置検出に絶対位置検出器
を採用し、電源投入直後から絶対位置が直接得ら
れるようにすることで、従来の検出位置のような
基準となる値を確保する必要をなくし、これによ
り電源投入毎の原点復帰動作を省略する。

ここで、指令位置が指令位置レジスタに加算さ
れる相対移動量で加減更新されるものでは、指令
位置レジスタに基準となる値が設定されている必
要がある。この際、指令位置レジスタを不揮発メ
モリ等として電源切断時の指令位置を継続保持す
ることも考えられるが、電源切断状態の間に送り
機構等が人為的に移動された場合など、記憶され
た指令位置が実際の位置とが整合しなくなる可能
性がある。本発明では、これらの点を考慮し、電
源投入時に絶対位置検出器の検出位置によつて指
令位置レジスタの初期設定を行い、これにより実
位置に整合した指令位置を確保する。

さらに、指令位置レジスタの初期設定にあたつ
て、検出位置の続み取りが機構部分の任意の位置
で行われ、各位置毎の誤差等までが読み込まれる
可能性を考慮し、絶対位置検出器で得た検出位置
を誤差補正装置で補正することにより初期設定さ
れる指令位置の精度を確保する。

一方、検出器自体の位置精度を考慮すると、絶
対型位置検出器は増分型位置検出器に比べて十分
な精度のものが得られていないことが現状である
ため、被駆動部材の移動範囲をカバーする直線型
絶対位置検出器に分解能の高いレゾルバを併用す
ることにより、直線型で移動範囲に対応した絶対
位置を検出するとともに、レゾルバによつて微小
桁部分を精度的に補償できるようにし、これによ
り絶対位置を高精度に検出できるようにする。

本発明は、これらにより前記目的を達成しよう
とするものである。

〔実施例〕 本発明の一実施例として、NC工作機械のテー
ブル位置決め制御に適用した例を図面を用いて説
明する。

第１図において、駆動源であるモータ３に結ば
れた動力伝動力伝達装置としてのボールねじ２に
は、その回転に伴い図中左右方向へ移動可能に構
成された被駆動部材としてのテーブル１が螺合さ
れている。テーブル１の移動範囲に沿つてテーブ
ル１の位置を一意に測定可能な直線型位置検出器
１１が設けられているとともに、モータ３にその
モータ３の主軸の回転角すなわちボールねじ２の
回転角からテーブル１の移動範囲内での位置を一
意ではないが精密に測定可能なレゾルバ４が連結
されている。レゾルバ４および直線型位置検出器
１１で検出された検出データは、位置検出装置１
２へ送られ、そこでテーブル１の絶対位置が算出
される。位置演算装置１２で算出された絶対位置
は、検出位置レジスタ５に転送された後、加算部
１０において誤差補正装置９から与えられる補正
値で補正される。

誤差補正装置９には、予め前記テーブル１が移
動範囲内の任意の位置にあるときの前記検出位置
レジスタ５による検出位置と、別の高精度の測定
器による実測位置との比較により得られた誤差デ
ータとが、運転時の任意の検出位置に対応するテ
ーブル１の正確な位置に補正することが可能なよ
うに、変換テーブルあるいは関数による近似とし
て内蔵されている。そして前記検出位置レジスタ
５からの検出位置に対応する誤差データが前記加
算部１０へ送られ、そこで検出位置と加算され
る。加算部１０の結果は、減算部７において、指
令位置レジスタ６の指令位置と減算されるととも
に、電源投入時のみ指令位置レジスタ６に転送さ
れる。減算部７の結果、つまり指令位置と検出位
置との差は、速度制御置８へ送られ、モータ３を
駆動させる。なお、前述した検出位置レジスタ
５、指令位置レジスタ６、減算部７および速度制
御装置８によりモータ３を制御する動作制御手段
が構成されている。

以上のように構成された装置においては、電源
投入があると、初期状態のテーブル１の絶対位置
は、直線型位置検出器１１とレゾルバ４から検出
される検出データをもとに位置演算装置１２で算
出される。位置演算装置１２で算出された絶対検
出位置は、検出位置レジスタ５に転送された後、
加算部１０において、関数による近似を用いた関
数型の誤差補正装置９で補正され、指令位置レジ
スタ６に転送される。従つて、指令位置レジスタ
６には、電源投入時にテーブル１の実際の位置に
対応した正確な初期値が設定される。

ここで、NC装置から移動指令があると、その
移動指令により指令位置レジスタ６が書きかえら
れる。その結果、前記指令位置レジスタ６内の指
令位置と、検出位置レジスタ５内の現在位置に補
正を加えた値との差によつてモータ３が動作され
る。これにより、ボールねじ２を介してテーブル
１が駆動される。このとき、移動中のテーブル１
の位置は直線型位置検出器１１およびレゾルバ４
により検出され、位置演算位置５において絶対位
置として算出され、誤差補正装置９によりテーブ
ル１の正確な絶対位置に補正された後、前記指令
位置と比較されるので、テーブル１を指令位置へ
正確に駆動する。

以上のような動作を行う本実施例によれば、絶
対型位置検出器である直線型位置検出器１１に加
えて精度補償用のレゾルバ４を併用するため、検
出装置の上位桁を直線型位置検出器１１によるテ
ーブル１に対応した絶対型出力とし、かつ下位桁
をレゾルバ４の高分解能により補償することがで
き、絶対型出力でありながら精度の高い位置検出
を行うことができる。

また、絶対型位置検出を行うため、電源投入直
後のテーブル１の原点復帰動作を省略でき、従来
の増分型に比べて作業能率を大幅に向上すること
ができる。

さらに、電源投入直後にテーブル１の初期位置
を各レジスタ５，６に書き込むことで原点復帰動
作を省略しても所定の位置制御ないし送り動作を
何ら問題なく行うことができる。

特に、電源投入時に誤差補正装置９で補正した
検出位置を指令位置レジスタ６に初期設定するこ
とで、基準となる指令位置の精度を確保すること
ができ、制御にあたつての精度低下を未然に回避
できる。

そして、実際の動作にあたつては処理速度の速
い関数型の誤差補正装置９により補正を行うこと
ができる。従つて、本実施例によれば、高精度か
つ高速にテーブル１を指令位置へ駆動することが
できる。

なお、前記実施例では、検出位置を基準とする
誤差補正装置９を用いたが、第２図に示す本発明
の他の実施例においては、指令位置を基準とする
誤差補正装置９と逆変換装置９Ａを用いる。すな
わち誤差補正装置９は指令位置レジスタ６に接続
され、さらに前記実施例では直接指令位置レジス
タ６に接続されていた検出位置レジスタ５との接
続は前記誤差補正装置９に並設された逆変換装置
９Ａに接続されている。

このような構成において、電源投入があると前
記実施例と同様に、直線型位置検出器１１とレゾ
ルバ４とからの検出データをもとに位置演算装置
１２が絶対位置を算出するが、本実施例において
はこの値はそのまま検出位置レジスタ５に書き込
まれ、さらに指令位置レジスタ６および逆変換装
置９Ａへ転送される。このとき、逆変換装置９Ａ
は、ある値が誤差補正装置９による補正を受けた
場合に前記検出位置になるという前記ある値を求
めるものであり、電源投入時に指令位置レジスタ
６に転送される前記検出位置を補正する。ここ
で、NC装置からの移動指令があつた場合、移動
指令に基づき指令位置レジスタ６を書換えるとと
もに、指令位置レジスタ６の内容に基づき動作を
開始し、前記誤差補正装置９で補正した指令位置
と検出位置とが等しくなるまで検出および駆動を
繰り返しすることにより、テーブル１を指令位置
へ正確に駆動する。

本実施例においては、指令位置を基準に誤差補
正を行うため、電源投入時に、指令位置レジスタ
６の設定を行う際、逆変換装置９Ａにより誤差補
正装置９の逆変換を行い、通常動作時とは別の補
正をする必要があり、前記実施例に比較して構造
が複雑になる。しかし、テーブル１の原点復帰動
作の省略をはじめとする前記実施例の効果は全て
同様であるうえ、誤差補正装置９による補正動作
は間歇的に指令位置が与えられた際にその都度行
えばよいことになる。このため、テーブル１の位
置検出ループ内にある場合のようにテーブル１の
移動に伴なつて時々変化する検出位置に対して頻
繁に演算を行う必要がなく、位置検出ループにお
けるオーバーヘツドを低減でき、従つて前記実施
例よりもさらに高速に動作できるという効果があ
る。

前述の２つの実施例において、位置検出器とし
ては、直線型位置検出器１１とレゾルバ４の組み
合わせを用いたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、レゾルバ４に代えてインダクトシ
ン、マグネスケールあるいは絶対型エンコーダを
用いてもよく、要するに基本となる絶対型位置検
出器に補助的な高精度の検出器を組み合わせると
いうことである。

このような補助的な検出器としては、微小値を
高精度に検出できるように、なるべくテーブル１
の移動に対して変位量が大きくなる部分に配置す
ることが望ましく、前記実施例のように駆動用の
モータ３の主軸の回転角検出などを行うものとす
ることが望ましい。

また、基本となる絶対型検出器としては、必ず
しも直線型位置検出器１１に限られるものではな
く、高精度の絶対型エンコーダをモータ３に単独
で配してもよく、要するに絶対型の位置検出が可
能であればよいが、テーブル１等の被駆動部材の
位置に一対一で確実に対応できるように前記実施
例のような移動範囲全体をカバーする直線型であ
ることが望ましい。

一方、誤差補正装置９として関数により近似的
に補正を行う関数型を用いたが変換テーブル型を
用いれば、処理が複雑になるため処理速度が低下
するが、より高精度の補正が可能であり、さらに
両者を併用して関数型を基本に、関数による近似
では補正が及ばない特異点に関する誤差データの
みを変換テーブルとして補助的に用いれば高速か
つ高精度度の補正を行うことが可能となる。

〔発明の効果〕

前述のように、本発明によれば位置制御装置の
動作を高速かつ高精度にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図は本発明の他の実施例を示す構成図、第３図は
従来例を示す構成図である。 １…テーブル、２…ボールねじ、３…モータ、
４…レゾルバ、９…誤差補正装置、１１…直線型
位置検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定の移動範囲を移動される被駆動部材と、
   この被駆動部材を動力伝達装置を介して駆動する
   駆動源と、この駆動源または動力伝達装置に設け
   られて前記被駆動部材の位置を検出する位置検出
   器と、指令位置を保持しかつ外部入力された相対
   移動量が加算される指令位置レジスタと、この指
   令位置レジスタに保持された指令位置と前記位置
   検出器が出力する検出位置との差に基づいて前記
   駆動源を制御する動作制御手段と、前記動作制御
   手段に前記指令位置または検出位置の値に対応し
   た補正値を与える誤差補正装置と、を備えた位置
   制御装置において、 前記位置検出器として絶対型位置検出器を備え
   るとともに、 電源投入時に伴なつて、前記絶対型位置検出器
   から検出位置を求め、その値に対応する補正値を
   前記誤差補正装置から求め、この補正値で前記検
   出位置を補正した値を前記指令位置レジスタに設
   定するように構成されたことを特徴とする位置制
   御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記絶対型
   位置検出器は、前記被駆動部材の移動範囲に渡つ
   て設けられた直線型絶対位置検出器を備えるとと
   もに、精度補償用に前記駆動源に設けられたレゾ
   ルバを備えて構成されていることを特徴とする位
   置制御装置。