JPH10301630A - 検出位置データ送信出力装置 - Google Patents

検出位置データ送信出力装置

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JPH10301630A
JPH10301630A JP11163997A JP11163997A JPH10301630A JP H10301630 A JPH10301630 A JP H10301630A JP 11163997 A JP11163997 A JP 11163997A JP 11163997 A JP11163997 A JP 11163997A JP H10301630 A JPH10301630 A JP H10301630A
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JP
Japan
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JP11163997A
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Inventor
Koichi Hayashi
康一 林
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーボコントローラ等がモータの制御に必要
な時刻の位置データを高精度に得ることができ、またサ
ーボコントローラ側の処理負担も低減できる検出位置デ
ータ送信出力装置を提供することにある。 【解決手段】 タイミング発生器7から位置データ要求
指令に同期し位置データ要求指令の4倍の周期Tの割り
込み信号IFをマイクロプロセッサー11へ出力する。
マイクロプロセッサー11では、割り込み信号IFによ
り位置センサー1からの変位信号PSを位置データP1
に変換し、記憶器4と記憶器5から遅れ時間を示す数値
Dと位置検出周期T前の位置データP2を読みだしPC
=P1+(P1−P2)*D/Tを演算し、受信回路3
が受信したデータRRが位置データ要求指令であれば、
送信回路2により位置データPCをシリアルデータに変
換して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータ等の可動
軸に直結し、可動部の位置情報をサーボコントローラ等
へ定期的に、出力する検出位置データ送信出力装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、検出位置データ送信出力装置はサ
ーボモータ等に取り付けられ、サーボモータを制御する
サーボコントローラとシリアル通信により接続されてい
る。図6は従来の検出位置データ送信出力装置を示すブ
ロック図である。また、図7はその動作を説明するタイ
ミングチャートである。一定周期TCで入力されるサー
ボコントローラからの位置データ要求指令RQをシリア
ル信号RXとしてシリアル受信回路3が受信すると、シ
リアル受信回路3では位置データ要求指令RQを受けた
タイミングを示す信号RTと受信内容を示すパラレルデ
ータRCを、それぞれタイミング発生器8とマイクロプ
ロセッサー13へ出力する。タイミング発生器8では信
号RTを受けてから時間TD遅れたタイミングで割り込
み信号ITをマイクロプロッセサー13へ出力する。マ
イクロプロセッサー13では割り込み信号ITを受ける
と、位置検出処理がスタートし、まず位置センサー1か
らの位置の変化に関係して変化する信号PSを読み込み
位置データP1に変換する処理を行う。次にシリアル受
信回路3からデータRCを読み込みそれが位置データ要
求指令であれば位置データP1をシリアル送信回路2へ
出力する。シリアル送信回路2では、入力されたデータ
をシリアルデータ信号TXに変換してサーボコントロー
ラへ出力する。サーボコントローラ側では、この一定周
期で得られる位置データをもとにモータに流す電流量を
決定し、ローター軸の速度及び位置の制御を行ってい
た。
【0003】なお、時間TDは位置データ要求指令RQ
が繰り返される周期TCから位置検出装置が位置データ
を検出するために要する時間と余裕をもつためのマージ
ン時間を引いた時間としており、初期設定として予めサ
ーボコントローラ側からシリアル通信コマンドによりマ
イクロプロッセサー13へ指令を行い、マイクロプロセ
ッサー13によりタイミング発生器8に設定されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図6の検出位置データ
送信出力装置では位置データを出力する直前に検出した
位置データをそのまま出力するため、サーボコントロー
ラ側では位置センサーが位置検出に要した時間、位置デ
ータを受信するまでに要したシリアル通信時間、位置デ
ータを受信しその位置データを元に求めた電流指令量に
よりモータへ電流を流すまでの時間等の遅れ時間と受信
した位置データと前回の位置データとの差分から算出し
た速度データから、電流指令量によりモータへ電流を流
す時刻のモータ軸の回転位置を予測し、この予測位置デ
ータをもとに電流量を決定していた。しかし、近年モー
タの急速な進歩によりモータのトルク対ロータイナーシ
ャー比が大幅に改善されモータ単体の能力としては高い
加減速特性を得ることが可能となり、高加減速のモータ
制御を行う場合サーボコントローラ側で前回の位置デー
タをもとに速度等を求め位置を予測すると、位置データ
の情報が古すぎるために予測誤差が大きく適正な電流量
をモータに与えることができず、モータの十分な加減速
特性を引き出すことが困難であった。また、従来の検出
位置データ送信出力装置でサーボモータの十分な性能を
引き出そうとした場合、位置データのシリアル通信速度
とサーボコントローラ側の制御周期を高速にする必要が
あり、コスト及び技術的に問題があった。
【0005】本発明は、上述した問題点を解消するため
になされたもので、本発明の目的は検出位置データ送信
出力装置のシリアル通信速度やサーボコントローラ側の
処理性能を上げることなく、モータの高加減速特性を十
分に発揮させながら誤差の少ないモータ制御制御を可能
とする検出位置データ送信出力装置を提供することにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる検出位置
データ送信出力装置は、一定の送信周期で位置データを
外部へ出力する装置において、外部から遅れ時間を示す
数値Dを決定する情報を入力する受信手段と、前記送信
周期よりも速い周期Tで位置を検出する位置検出手段
と、位置データを外部へ出力する以前の2つ以上の位置
データから、位置データを外部へ出力する直前の位置デ
ータを検出した時刻から時間D経過後の位置データを予
測する位置予測手段と、予測した位置データを送信出力
する送信手段とを具備することを特徴とするものであ
る。
【0007】本発明の検出位置データ送信出力装置で
は、外部から従来例の遅れ時間を示す数値Dを設定する
ことができ、最新の位置データの検出時刻から時間D後
の位置データを従来例よりも時間差の少ない位置データ
にもとづき推定するため、正確な位置の推定が可能とな
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図1は、本発明の検出位置データ送
信出力装置の一例を示すブロック図で図6と同じ機能の
ものは同じ符号とし、その説明を省略する。また、図2
は図1の動作を説明するタイミングチャート、また図3
は本発明の作用効果を示すグラフで横軸の時間軸上で最
新の位置データP1を検出した時刻を0とし、縦軸を位
置(モータのロータ回転角)とし、モータ加速時のモー
タ軸の位置の変化を曲線PMで表現するグラフである。
【0009】図1の装置では、予めサーボコントローラ
側からシリアル通信コマンドによりマイクロプロッセサ
ー11へ指令を行い、マイクロプロセッサー11により
最新の位置検出時刻からサーボコントローラがモータへ
電流を流すまでの遅れ時間Dを記憶器4に設定してい
る。また、サーボコントローラからのシリアル通信コマ
ンドにより、位置検出データ要求周期の4倍の速さの周
期Tを位置検出周期とし、位置検出データ要求指令RQ
を受けてから位置検出処理を開始するまでの時間TP
も、タイミング発生器7へ予め初期設定している。これ
により、タイミング発生器7では、受信回路3からの位
置データ要求指令RQを受けたタイミングを示す信号R
Tに同期し、かつRTの変化に対して時間TP遅れた時
間に周期Tの間隔でマイクロプロセッサー11へ割り込
み信号IFを出力する。マイクロプロセッサー11では
割り込み信号IFを受けると位置検出処理がスタート
し、まず位置センサー1からの位置の変化に関係して変
化する信号PSを読み込み位置データP1に変換する処
理を行い。次に記憶器4と記憶器5から遅れ時間Dと読
み込み位置データP1を検出した時刻の位置検出周期T
前に検出した位置データP2を読み出し、下式(1)を
計算し位置データP1を検出した時刻から遅れ時間D後
の位置PCを推定する。
【数1】 PC=P1+(P1−P2)*D/T ・・・(1) 次にP1を記憶器5へ書き込んだ後、シリアル受信回路
3からのデータRCを読み込みそれが位置データ要求指
令であれば回転位置データPCをシリアル送信回路2へ
出力する。シリアル送信回路2では、入力されたデータ
をシリアルデータ信号TXに変換してサーボコントロー
ラへ出力する。
【0010】以上によって、図3のグラフをみて理解で
きるように、図1のマイクロプロセッサー11側で推定
したPCは従来PAとP1によりサーボコントローラ側
で推定していた時間D後のモータ軸回転位置PBつまり
PAとP1を通過する直線とt=Dが交わる点よりも誤
差が小さい値としてモータ軸回転位置を検出しているこ
とが理解できる。
【0011】図4は、本発明の検出位置データ送信出力
装置の一例を示すブロック図、また、図5はそのタイミ
ングチャートで、図4と図1の装置の違いは、マイクロ
プロッセサー12の位置検出処理だけであり、その他の
動作説明はこれを省略する。
【0012】図4の検出位置データ送信出力装置では、
マイクロプロセッサー12がタイミング発生器7から割
り込み信号ITを受け位置検出処理がスタートし、まず
位置センサー1からの位置の変化に関係して変化する信
号PSを読み込み位置データP1に変換する処理を行
う。次に記憶器4と記憶器5と記憶器6から遅れ時間D
と読み込み位置データP1を検出した時刻の位置検出周
期T前に検出した位置データP2とこの位置データP2
を検出した時刻のさらに位置検出周期T前に検出した位
置データP3を読み出し、下式(2)を計算しP1を検
出した時刻から遅れ時間D後の位置PDを推定する。
【数2】 PD=P1+(P1−2P2+P3)*(D/T)2 /2 +(3P1−4P2+P3)*(D/T) ・・・(2) 次にP2を記憶器6,P1を記憶器5へそれぞれ書き込
んだ後、シリアル受信回路3からのデータRCを読み込
みそれが位置データ要求指令であれば回転位置データP
Dをシリアル送信回路2へ出力する。シリアル送信回路
2では、入力されたデータをシリアルデータ信号TXに
変換してサーボコントローラへ出力する。
【0013】以上によって、図3のグラフをみて理解で
きるように図4の装置で推定した遅れ時間D後の位置P
Dは、曲線PM上の時間D後の点とほぼ一致できほとん
ど誤差がないことが理解できる。これは、サーボコント
ローラが前回指令したトルク量(電流量)でモータが加
速している間は2次関数曲線で位置が変化するため、ト
ルク量が一定にいる間の位置と時間のデータ(0,P
1),(−T,P2),(−2T,P3)を2次関数曲
線P=At2 +Bt+Cに代入して3元連立方程式
(3)を求め、
【数3】 式(3)を解くことにより、式(4)を求め
【数4】 P=(P1−2P2+P3)/(2T2 )・t2 +(3P1−4P2+P3)/2T+P1 ・・・(4) 式(2)は式(3)をt=Dとして位置を求めたもので
あるため、ほとんど誤差無く遅れ時間D後の位置を推定
することができる。なお、図1、図4に示した検出位置
データ送信出力装置では、最新の位置データの時刻から
位置を推定するまでの時間を遅れ時間Dとして利用した
が、この値は最新の位置データの時刻から位置を推定す
るまでの時間を位置検出周期Tで除算した値でもよく、
実際に式(1),(2)から理解できるようにその方が
計算も簡単である。また、外部から受信手段へ入力する
数値としては遅れ時間以外にも位置推定時刻情報等、検
出位置データ送信出力装置側で遅れ時間を演算により求
められる数値であれば、何でもよい。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の検出位置デ
ータ送信出力装置によれば、サーボコントローラ等がモ
ータの制御に必要な時刻の位置データを高精度に得るこ
とができ、またサーボコントローラ側の推定のため処理
負担も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の検出位置データ送信出力装置の実施
形態を示すブロック図。
【図2】 図1の検出位置データ送信出力装置の動作を
説明するタイミングチャート。
【図3】 本発明の検出位置データ送信出力装置の効果
を示すモータ加速中の位置と時間を示すグラフ。
【図4】 本発明の検出位置データ送信出力装置の別の
実施形態を示すブロック図。
【図5】 図4の検出位置データ送信出力装置の動作を
説明するタイミングチャート。
【図6】 従来の検出位置データ送信出力装置を示すブ
ロック図。
【図7】 従来の検出位置データ送信出力装置の動作を
説明するタイミングチャート。
【符号の説明】
1 位置センサー、2 送信回路、3 受信回路、4,
5,6 記憶器、7,8 タイミング発生器、11,1
2,13 マイクロプロセッサー。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定の送信周期で、検出された位置デー
    タを外部へ送信出力する検出位置データ送信出力装置に
    おいて、 外部から遅れ時間を示す数値Dを決定する情報を入力す
    る受信手段と、 前記送信周期よりも速い周期Tで位置を検出する位置検
    出手段と、 位置データを外部へ出力する以前の2つ以上の位置デー
    タから、位置データを外部へ出力する直前の位置データ
    を検出した時刻から時間D経過後の位置データを予測す
    る位置予測手段と、 予測した位置データを送信出力する送信手段とを具備す
    ることを特徴とする検出位置データ送信出力装置。
  2. 【請求項2】 前記位置予測手段が、位置データを外部
    へ出力する直前の位置データをP1、P1検出時刻の位
    置検出周期T前の位置データをP2とすると、P1+
    (P1−P2)*D/Tの演算により、P1検出時刻か
    ら時間D後の位置データを求めることを特徴とする請求
    項1記載の検出位置データ送信出力装置。
  3. 【請求項3】 前記位置予測手段が、位置データを出力
    する直前の位置データをP1、P1検出時刻の位置検出
    周期T前の位置データをP2、P2検出時刻の位置検出
    周期T前の位置データをP3とすると、P1,P2,P
    3の3箇所の位置と時間の関係から2次関数を求め、P
    1検出時刻から時間D後の位置データを前記2次関数上
    に存在する点として求めることを特徴とする請求項1記
    載の検出位置データ送信出力装置。
JP11163997A 1997-04-28 1997-04-28 検出位置データ送信出力装置 Pending JPH10301630A (ja)

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