JPH09167021A - スキャナポジショナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続の変更やソフトウエアの切替えが不要な
スキャナポジショナを提供する。 【解決手段】 アクチュエータ１と、アクチュエータ１
により駆動され、試料４を移動する移動機構２と、移動
機構２の移動方向を検出する検出手段３、５Ａと、検出
手段３、５Ａの検出方向を反転する反転手段と、移動機
構２を一定方向に駆動し、そのときに検出手段３、５Ａ
により検出される移動方向がその方向と異なる場合には
反転手段により検出手段３、５Ａの出力を反転して検出
される移動方向を実際の移動方向と一致させ、一致させ
た状態で検出手段３、５Ａの情報に応じてアクチュエー
タ１を制御する制御手段５Ｂとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の移動、位置
決めに用いられるスキャナポジショナに関する。

【０００２】

【従来の技術】物体の移動、搬送、位置決めなどに用い
られるスキャナポジショナは産業、民政の各種分野で使
用されている。スキャナポジショナは、モータなどの駆
動装置と、ベルト、ボールねじ、あるいはリニアスクエ
アなどの伝達装置と、パルスエンコーダ、あるいはリニ
アエンコーダなどの位置検出装置と、位置検出装置から
の信号を受けて駆動装置を制御する制御装置とを備え、
これらの装置により物体を所望位置へ移動することがで
きる。

【０００３】図３（ａ）に示すスキャナポジショナは、
駆動装置としてモータ１を、伝達装置としてボールねじ
２を、位置検出装置としてパルスエンコーダ３を、それ
ぞれ用いたものであり、モータ１およびパルスエンコー
ダ３がボールねじ２を挟んで互いに対向して取り付けら
れ、同軸に配置されたモータ１の回転軸、ボールねじ２
およびパルスエンコーダ３の回転軸が一体で回転するよ
うに構成されている。パルスエンコーダ３の信号は制御
装置１０５のカウンタ１０５Ａに入力され、制御装置１
０５の制御部１０５Ｂはカウンタ１０５Ａのカウント数
に基づいて物体４の位置を認識し、モータ１の回転を制
御する。

【０００４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、パルスエ
ンコーダ３の２つの出力信号ＳＡ、ＳＢの波形を示す。
正方向（ｃｗ）回転時の波形を示す図４（ａ）において
は、信号ＳＢの位相が信号ＳＡの位相よりも９０゜進ん
でおり、逆方向（ｃｃｗ）回転時の波形を示す図４
（ｂ）においては、信号ＳＢの位相が信号ＳＡの位相よ
りも９０゜進んでいる。このようにパルスエンコーダ３
の回転方向に応じてパルスエンコーダ３の信号ＳＡ、Ｓ
Ｂの位相関係が逆転するので、この位相関係に応じてカ
ウンタ１０５Ａのカウントの増減（アップカウント、ダ
ウンカウント）を切換える。また、信号ＳＡ、ＳＢのい
ずれかの信号の立上がり、あるいは立ち下がりをカウン
トすることにより、パルスエンコーダ３の回転量を算出
する。このように、パルスエンコーダ３の回転量に応じ
てカウンタ１０５Ａのカウント数が変化するので、カウ
ンタ１０５Ａのカウント数からボールねじ２の回転量
（回転角度）が求まり、物体４の位置を算出することが
できる。したがって、カウンタ１０５Ａのカウント数に
基づいてモータ１を制御することにより物体４を任意の
位置に移動することが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、図３
（ｂ）に示すようにパルスエンコーダ３をモータ１に隣
接して設けた場合には、パルスエンコーダ３の取り付け
方向が図３（ａ）の場合と逆向きになるので、パルスエ
ンコーダ３の回転軸およびモータ１の回転軸の回転方向
の対応関係が図３（ａ）の場合と逆転する。したがっ
て、モータ１を同一方向に回転させたときのパルスエン
コーダ３の回転軸の回転方向が逆向きとなるので、図３
（ａ）のパルスエンコーダ３の信号と図３（ｂ）のパル
スエンコーダ３の信号とでは、物体４の移動方向を示す
情報が互いに反転したものとなる。

【０００６】したがって、図３（ａ）のパルスエンコー
ダ３のみを付け替えて図３（ｂ）の状態とすると、プロ
グラムなどの命令に従って、例えば図３におけるＰ方向
への物体の移動が開始された場合、物体４がＱ方向へ移
動したものと認識されてしまう。そして、エンコーダ３
およびカウンタ１０５Ａを介して認識される物体４の位
置を目標地点に近付けようとして、制御装置５はいつま
でも物体４をＰ方向へ移動し続けることになる。

【０００７】このように、制御装置１０５により認識さ
れる物体４の移動方向が物体４の実際の移動方向と逆向
きの場合には、スキャナポジショナは制御不能に陥るの
で、従来は、制御装置１０５に入力する信号ＳＡおよ
びＳＢを入替えるようにパルスエンコーダ３と制御装置
１０５間の接続を変更する、制御装置１０５とモータ
１との間の配線を入替える、制御装置１０５のソフト
ウエアを改造する、複数のソフトウエアを用意する、
といった方法によりパルスエンコーダ３の取り付け向き
に適合させている。しかし、これらの方法では誤った設
定がされるおそれがある、あるいはソフトウエアのコス
トが上昇するという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、接続の変更やソフトウエ
アの切替えが不要なスキャナポジショナを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
に対応づけて説明すると、請求項１に記載の発明による
スキャナポジショナは、アクチュエータ１と、アクチュ
エータ１により駆動され、物体４を移動する移動機構２
と、移動機構２の移動方向を所定の検出座標に基づいて
検出する検出手段３、５Ａと、移動機構２を一定方向に
駆動し、そのときに検出手段３、５Ａにより検出される
移動方向が一定方向と異なる場合には検出座標を反転し
て検出手段３、５Ａにより検出される移動方向を実際の
移動方向と一致させ、一致させた状態で検出手段３、５
Ａの情報に応じてアクチュエータ１を制御する制御手段
５Ｂとを備えることにより上述の目的が達成される。請
求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスキャナポジ
ショナにおいて、検出手段３、５Ａは、移動機構２の移
動量に応じた信号を出力する信号出力手段３、および信
号に応じてカウント動作をするカウンタ５Ａを有し、反
転手段は、カウンタ５Ａのカウント動作の方向を切換え
るものである。

【００１０】請求項１および２に記載の発明では、移動
機構２を一定方向に駆動し、そのときに検出手段３、５
Ａにより検出される移動方向が実際の方向と異なる場合
には、検出手段３、５Ａの検出座標を反転して検出され
る移動方向を実際の移動方向と一致させる。

【００１１】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図２および図４を用
いて本発明によるスキャナポジショナの一実施の形態に
ついて説明する。図１（ａ）に示すように、本実施の形
態のスキャナポジショナはモータ１と、ボールねじ２
と、パルスエンコーダ３と、カウンタ５Ａおよび制御部
５Ｂを有する制御装置５とを備える。モータ１の回転軸
と、ボールねじ２、およびパルスエンコーダ３の回転軸
は互いに同軸に配置され、モータ１の駆動力により一体
に回転する。物体４はボールねじ２に螺合して取り付け
られ、ボールねじ２の回転に伴ってＰＱ方向に移動す
る。

【００１３】図４において説明したように、パルスエン
コーダ３は２つの信号ＳＡおよびＳＢを出力し、これら
の信号ＳＡ、ＳＢは制御装置５のカウンタ５Ａに入力さ
れる。カウンタ５Ａは信号ＳＡ、ＳＢに基づいてボール
ねじ２の回転量（回転角度）をカウントして制御部５Ｂ
にその結果を出力する。制御部５Ｂはカウンタ５Ａから
送られるカウント数に基づいてモータ１を制御し、物体
４を所望の位置に駆動する。このように、パルスエンコ
ーダ３、制御装置５、およびモータ１は制御ループを構
成し、物体４の位置を制御する。

【００１４】制御装置５のカウンタ５Ａは信号ＳＡの立
上がりを捉えてカウントを行なうが、カウンタ５Ａに設
けられたカウント極性切換回路によりカウンタ５Ａの極
性が選択される。すなわち、カウンタ５Ａの極性が「プ
ラス」の場合、カウンタ５Ａは信号ＳＡが信号ＳＢより
も９０゜進むときにはアップカウント、信号ＳＢが信号
ＳＡよりも９０゜進むときにはダウンカウントする。ま
た、カウンタ５Ａの極性が「マイナス」の場合、カウン
タ５Ａは信号ＳＡが信号ＳＢよりも９０゜進むときには
ダウンカウント、信号ＳＢが信号ＳＡよりも９０゜進む
ときにはアップカウントする。

【００１５】制御装置５の制御部５Ｂは、予め定められ
たアルゴリズムによりモータ１の制御を行なう。このア
ルゴリズムでは、図１（ａ）のＰ方向に物体４が移動し
たときにカウンタ５Ａのカウントがアップカウントとな
るようにカウンタ５Ａの極性が設定されていれば、物体
４の位置決めが正常に行なわれる。

【００１６】次に、以上のように構成された本実施の形
態のスキャナポジショナにおけるカウンタ５Ａのカウン
ト極性の設定手順について図２を用いて説明する。図２
に示すシーケンスはスキャナポジショナの電源オンによ
りスタートする。スキャナポジショナの作業終了処理に
おいて、物体４は図１（ａ）に示すＰ１位置に移動され
るので、電源オンの時点では物体４はＰ１位置に設定さ
れた状態、すなわち図１（ａ）に示す状態にある。ステ
ップＳ１では、モータ１を所定方向に駆動して物体４を
Ｐ１からＰ０へ移動させる。またこの時のカウンタ５Ａ
のカウント数の変化を記憶する。ステップＳ２におい
て、不図示のリミットスイッチによって物体４がＰ０位
置に到達したか否か判断し、到達したと判定されればス
テップＳ３へ進み、到達していないと判定されればステ
ップＳ１へ戻りモータ１の回転を継続する。ステップＳ
３ではモータ１を停止する。図１（ｂ）に示すように、
ステップＳ３では物体４はＰ０位置で停止する。

【００１７】ステップＳ４において、ステップＳ１で記
憶したカウンタ５Ａのカウント数の増減を判断し、Ｐ１
位置からＰ０位置への移動によりカウント数が増加して
いると判定されればステップＳ７へ進み、そうでないと
判定されればステップＳ５へ進む。ステップＳ５におい
てステップＳ１で記憶したカウンタ５Ａのカウント数の
増減を判断し、カウント数が減少していると判定されれ
ばステップＳ８へ進み、そうでないと判定されればステ
ップＳ６へ進む。ステップＳ６では不図示の表示装置に
エラー表示を行ない、シーケンスを終了する。ステップ
Ｓ７ではカウンタ５の極性を反転する。すなわちカウン
タ５Ａの極性が「プラス」であれば「マイナス」に、
「マイナス」であれば「プラス」に、それぞれ切換え、
ステップＳ８へ進む。ステップＳ８ではカウンタ５Ａの
極性をその時点の状態の極性に設定して記憶し、シーケ
ンスを終了する。

【００１８】以上のように、本実施の形態では、物体４
を所定方向に移動させた際にカウンタ５Ａのカウントが
アップカウントであるかダウンカウントであるかを判断
することにより、制御部５Ｂが物体４の移動方向を正し
く認識できているか否かを判断するようにしている（ス
テップＳ４、ステップＳ５）。そして、正しく認識でき
ていない場合には、カウンタ５Ａの極性を反転し（ステ
ップＳ７、ステップＳ８）、正しく認識できている場合
には、その状態にカウンタ５Ａの極性を設定する（ステ
ップＳ８）ことによって、常に正常な制御が可能となる
ようにカウンタ５Ａの極性が選択される。ステップＳ１
〜ステップＳ８のシーケンスによりカウンタ５Ａの極性
が適切な極性に設定された後、その極性により所定のプ
ログラム動作あるいはマニュアル動作に従い物体４の位
置決め制御が行なわれる。

【００１９】以上述べたように、本実施の形態のスキャ
ナポジショナによれば、スキャナポジショナを立上げた
後にカウンタ５Ａの極性を選択し、物体４の移動方向を
正しく認識するので、パルスエンコーダ３の付け替えな
どによりパルスエンコーダ３の出力パターンが反転した
場合や、プログラムを変更した場合でも、配線の接続の
変更やソフトウエアの取り替え、改造など作業が不要で
ある。また、作業の誤り、ソフトウエアの選択などに起
因する誤動作を回避することができる。

【００２０】本実施の形態と請求項は以下の対応関係を
有する。すなわち、モータ１はアクチュエータに、ボー
ルねじ２は移動機構に、パルスエンコーダ３およびカウ
ンタ５Ａは検出手段に、カウンタ５Ａの極性は検出座標
に、パルスエンコーダ３は信号出力手段に、それぞれ対
応する。

【００２１】本実施の形態では、カウンタ５Ａのカウン
ト方向を反転することにより正常な制御を可能としてい
るが、カウンタ５Ａを設ける代りにカウント動作をソフ
トウエア上で行ない、ソフトウエアによりカウント数の
増減方向を反転するようにしてもよい。本実施の形態で
は、１軸のスキャナポジショナについて説明したが、本
発明は多軸のスキャナポジショナについても適用でき
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
移動機構を一定方向に駆動したときに検出手段で移動方
向を検出し、実際の移動方向と検出された移動方向との
関係に応じてアクチュエータの駆動方向を制御するよう
にしたので、接続の変更やソフトウエアの切替えをする
ことなく、正常なスキャナポジショナの動作が確保でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスキャナポジショナの一実施の形
態を概念的に示す図であり、（ａ）は物体がＰ１位置に
ある場合を示す図、（ｂ）は物体がＰ０位置にある場合
を示す図。

【図２】図１に示すスキャナポジショナの動作を示すフ
ローチャート。

【図３】従来のスキャナポジショナを概念的に示す図で
あり、（ａ）および（ｂ）はパルスエンコーダの取り付
け向きが互いに異なる反転した場合を示す図。

【図４】パルスエンコーダの動作を示す図。

【符号の説明】

１ モータ ２ ボールねじ ３ パルスエンコーダ ４ 物体 ５ 制御装置 ５Ａ カウンタ ５Ｂ 制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータと、 前記アクチュエータにより駆動され、物体を移動する移
   動機構と、 前記移動機構の移動方向を所定の検出座標に基づいて検
   出する検出手段と、 前記移動機構を一定方向に駆動し、そのときに前記検出
   手段により検出される移動方向が前記一定方向と異なる
   場合には前記検出座標を反転して前記検出手段により検
   出される移動方向を実際の移動方向と一致させ、一致さ
   せた状態で前記検出手段の情報に応じて前記アクチュエ
   ータを制御する制御手段と、を備えることを特徴とする
   スキャナポジショナ。
2. 【請求項２】 前記検出手段は、前記移動機構の移動量
   に応じた信号を出力する信号出力手段、および前記信号
   に応じてカウント動作をするカウンタを有し、 前記反転手段は、前記カウンタのカウント動作の方向を
   切換えるものであることを特徴とする請求項１に記載の
   スキャナポジショナ。