JPS58182505A - サ−ボ位置決め装置 - 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】 本発明は記録計やプロッタやＸＹテーブルなどの位置を
制御する装置で、サーボモータを用い、制御対象の位置
検出をディジタル的に行うサーボ位置決め装置に関する
もので、特に原点設定を自動的に行うようにしたもので
ある。

従来、サーボを用いた位置決め装置の位置検出にはポテ
ンショメータが広く用いられてきた。これは装置の位置
決め精度をはゾ決定するものと言って良く、直線性、温
度特性、寿命のすぐれたものでなければならないが、一
定の限界を有している。そこで、これに代るものとして
非接点式の光学スケールや磁気スケールなどのような精
度、信頼性のすぐれたものを使って、これをサーボルー
プの中に用いる装置が提案されている。しかしながら、
どれらは、いずれも位置をインクリメンタＩＪ　７にパ
ルスとして出力するものであるから、このパルスを可逆
的に計数するカウンタ（これを位置カウンタと称する）
を用いることによって位置情報をディジタル的に得てい
る。記録計のようにアナログ電圧で入力が与えられるよ
うな装置の場合は、上記位置カウンタの内容をＤ／ム変
換器でいったんアナログ電圧に直してから入力のアナロ
グ電圧と比較して、その差分を取り出し、これに従って
サーボモータを駆動するような閉ループサーボ系を構成
する。プロッタのような場合は入力がディジタルで与え
られるので、上記位置カウンタの内容と直接ディジタル
的に差分を取り出し、しかる後に、これをＤ／ム変換器
でアナログ電圧に直して、これに従ってサーボモータを
駆動するような閉ループサーボ系を構成することが多い
。いずれにしても位置をパルスで検出しなければならな
いため１例えば電源投入時などは原点設定を行なわなけ
れば、実位置と認識位置を一致させることができない。

そのため電源投入時を含めて自動的に制御対象を原点に
復帰させるようにし、この原点に対応した認識位置を前
記位置カウンタにブリキットする必要がある。この“よ
うな方式とｊ〜て特公昭５４−３１９０１号公報に示さ
れているものがあるが、これには次のような幾つかの問
題がある。まず電源投入時後、一定時間Ｔの間は無条件
にサーボループが開かれ、この間に記録ペンを基準点（
原点）まで駆動するようＫしている。その時間Ｔの長さ
は、記録ペンがフルスパンを移動し、ストッパまで移動
しはねかえシ等を生じて落ち着くまでの時間を満してい
れば良いとなっている。しかしながら多くのサーボ位置
決め装置では可動部の動きを阻止するような外乱が加え
られる危険性は何時でもあると考えねばならない。例え
ば上記従来例の場合、電源投入時に手で記録ペンをロッ
クしたり、障害物に衝突して記録ペンが一定時間Ｔの間
に基準点（原点）に行き着けないような事態の発生は充
分考えられることである。このよう表場合、実位置と認
識位置を合致（原電設定）させることは不可能となる。

更に上記従来例での基準点（原点）は結果的にストッパ
で強制的に止められる位置であるが、一般的はこのよう
なメカニカルサイドエンドは粘弾性のある部材（たとえ
ばゴム）で構成し、制御対象（可動部材）の衝突を緩和
するように考えられているため、原点位置の認識があい
まいになシやすい。すなわちストッパが撓みゃすく原点
の再現性が悪くなる。

更にまた、電源投入時以外にも外部信号や、手動スイッ
チによって自動的に原点復帰１位置カウンタの再プリセ
ットを行う機能は非常に重要なものであって不可欠なも
のである。

本発明は外部信号や手動スイッチによっても電源投入時
と同様なシーケンスで原点設定を可能にすると共に上記
問題点をすべて除去しうる装置を提供するもので、以下
、図面を参照して説明する。

第１図は本発明の閉ループサーボ位置決め装置の一実施
例を示す要部ブロック図である。第１図において％　１
はリニア又はロータリ型のサーボモータ、２は可動部（
例えば記録ペン）の位置を検出するための光学スケール
、磁気スケールなどを用いたリニア又はロータリエンコ
ーダ、３はエンコーダ増幅器、４は分解能を高めたり、
方向弁別してアップカウントパルス６、ダウンカウント
パルス６を出力する内挿弁別器、７はインクリメンタル
に上記アップカウントパルス６、ダウンカウントパルス
６を可逆計数する位置カウンタ、８は位置カウンタ７の
内容（ディジタル位置情報）をアナログに変換するＤ／
ム変換器、９はＤ／ム変換器８の出力と入力端子１ｏか
ら与えられるアナログ入力信号との差を取り出す誤差増
幅回路で、これは位置決め閉ループサーボ系に安定性を
与えるようなダンピング付与回路などを含む。１１はス
イッチ要素で、通常はこのスイッチ要素は接点１１＆側
に閉じられている。１２はサーボモータ駆動回路、１３
はメモリ要素で、この出力で前記スイッチ要素１１が制
御される。１６は電源投入時にトリガパルスを作る電源
投入トリガパルス回路であり、これから出力されるトリ
ガパルスはメモリ要素１３に加えられて一時記憶される
。１６は手動スイッチであシ、原点復帰のマニュアル指
令を与える。この指令もメモリ要素１３に加えられて一
時記憶される。１７は原点復帰外部信号の入力端子であ
る。この信号も同様にメモリ要素１３に加えられて一時
記憶される。１８は原点検出センサであう、可動部が原
点に戻ったことを検出する。この検出出力が前記メモリ
要素１３に加えられることで一時記憶が解除される。ま
た、同時に上記検出出力は位置カウンタ７に加えられ、
原点に対応する位置情報がプリセットされる。１９はこ
のプリセット位置情報のプログラム回路であり、プログ
ラム値は自由に設定できる。２０は原点復帰時にサーボ
モータ１に所定の電圧又は電流を印加する目的で設けら
れた原点復帰駆動電圧の入力端子であり、これは前記ス
イッチ要素１１の接点１１ｂ側に接続されている。

次に第１図を参照して本発明の実施例の動作を更に詳し
く説明してゆく。スイッチ要素１１が接点１１ａ側に閉
じられているときは位置決めサーボループは閉じている
ので、可動部（例えば記録ペン）は入力端子１０に与え
られるアナログ入力信号に従ってその位置が制御される
。このときエンコーダ２はその位置を検出するが、従来
のボテ／ ンショメータの如きアナログ電圧で検出するのではなく
、パルス状あるいは正波波状などの繰シ返しの交番信号
としてインクリメンタルに位置を検出する。内挿弁別器
４の働きのひとつは位置認識の分解能を向上させるため
にインタポレーション（内挿）回路を用い、滑らかに位
置決め制御ができるようにすることと、可動部の動きの
方向を弁別することにある。この結果、方向によってイ
ンクリメンタルな位置のパルスが２つに分けられて、ア
ップカウントパルス６、ダウンカウントパルス６として
出力される。これらを累積的に可逆計数する位置カウン
タ７はいわゆるアップダウンカウンタである。但し、少
くともその初期状態（電源投入時など）には適切な値が
プリセットされなくてはいけない。電源投入時や、原点
復帰のマニュアル指令が手動スイッチ１６から与えられ
た時や、原点復帰外部信号入力が入力端子１７から入力
された時、メモリ回路１３は一時記憶（セット）され、
これによって前記スイッチ要素１１は接点１１ｂ側に閉
じるように制御される。すると位置決めサーボループは
切れて（開いて）サーボモータ１は入力端子２ｏに与え
られる原点復帰駆動電圧入力に従って原点の方向に向っ
て開ループで駆動される。この原点復帰駆動電圧入力の
大きさは。

小さすぎるとモータの動きが不充分であシ、大きすぎる
とスピードが速くなりすぎるので、システムに応じて適
切な量とする。サーボモータ１が駆動されて可動部（例
えば記録ペン）の位置が原点に到達すると、原点検出セ
ンサ１８はこれに感応して前記メモリ要素１３の一時記
憶を解除（リセット）する。従って、このメモリ要素１
３によって制御されるスイッチ要素１１は接点１１Ｌ側
に切り換えられる。このようにして位置決めの閉ループ
サーボ系が閉じる。

以後、再びメモリ要素１３に原点復帰の入力がない限り
、この状態は継続される。なお、原点検出センサ１８が
可動部の原点到達を検出した時、同時に位置カウンタ７
の内容（位置情報）をプリセットする。ここで実位置と
認識位置の合致、すなわち原点設定が行なわれる。

々お原点は通常は可動スパンの最端部に設定し、ふつう
はここに原点検出センサ１８及び機械的ストツバ−（図
示せず）を設ける。機械的ストッパーが無い場合、何ら
かの理由で可動部が原点の反対側に行ってしまうと、上
述の一連の原点復帰のシーケンスは行われなくなってし
１う。なお、原点検出センサ１８は可動部に搭載されて
いても良い。

第２図は同本発明の実施例の自動原点復帰１位置カウン
タプリセットの一連のシーケンスを説明するためのタイ
ムチャートである。同図の（ａ）はメモリ要素１３への
セット信号で、電源投入トリガパルス、手動スイッチ１
６による原点復帰マニュアル指令あるいは外部から与え
られる原点復帰外部信号である。いずれもトリガパルス
であり、図面では時刻ＴＯで与えられる。５（ｂｌはモ
ータが開ループで駆動されて原点に到達して（時刻Ｔ１
）、原点検出センサ１８から出力されるメモリ要素１３
へのリセット信号である。これは、いわゆるスタティッ
クな状態信号である。（０）は上記信号によってセット
、リセットされるメモリ要素１３の状態を示す。（ｄｌ
は位置カウンタ７のプリセットの状態を示す。

この図からも明らかなように原点復帰の際、可動部の動
きを阻止するような外乱を一時的に加えても従来例のよ
うに原点設定が出来なくなるような不都合は生じない。

また、電源投入時以外にも手動もしくは外部からの信号
によって原点復帰。

原点設定が可能である。

なお、また、原点検出センサ１８は有限の寸法を持って
いるので原点は一点ではなく、ある一定の巾を持って認
識されるように見えるが、実際はこの一定の巾の範囲で
は位置カウンタ７は原点検出センサ１８のスタティック
な出力でプリセットされ続けるように構成すれば、結局
、認識原点というのは、可動部が再び原点から離脱して
原点検出センサ１８が感応しなくなる切シ換り点になつ
ｘしまり。従って認識原点というのは常に定めら小、た
一点であシ、再現性も良好であり、従来例のごとき欠点
もない。

なお、このような原点は必ずしもひとつだけに限定され
るものではない。例えば可動スパンの両端部に２ケ所設
け、それぞれに原点検出センサと、それに応じた位置情
報のプリセットできるプログラム回路を備えておれば良
い。

以上の説明から明らかなように本発明のサーボ位置決め
装置は外部信号や手動スイッチによっても電源投入時と
同様なシーケンスで原点設定を可能にすると共に前述の
従来の問題をすべて解決し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るサーボ位置決め装置の一実施例を
示す要部ブロック図、第２図（ａｌ　、　（ｂｌ　、　
（Ｃ１。 （ｄｌは同実施例における自動原点復帰１位置カウンタ
プリセットの一連のシーケンスを説明するためのタイム
チャートである。 １・・・・・・サーボモータ、２・・・・・・エンコー
ダ、４・・・・・・内挿弁別器、７・・・・・・位置カ
ウンタ、８・・・・・・Ｄ／ム変換器、９・・・・・・
誤差増幅回路、１１・・・・・・スイッチ要素、１２・
・・・・・サーボモータ駆動回路、１３・・・・・・メ
モリ要素、１６・・・・・・電源投入トリガパルス回路
、１６・・・・・・手動スイッチ、１７・・・・・・原
点復帰外部信号の入力端子、１８・・・・・・原点検出
センサ、１９・・・・・−プリセット位置情報のプログ
ラム回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）制御対象の移動量を繰り返しの交番信号として検
   出するディジタル的位置検出手段と、そのディジタル的
   位置検出手段の出力又は更に高分解能化した出力を可逆
   的に計数して前記制御対象の位置をディジタル的に表現
   する位置カウンタと、その位置カウンタの内容もしくは
   、その位置カウンタの内容と入力信号との差分をアナロ
   グ量に変換するディジタル−アナログ変換器と、サーボ
   モータ駆動回路と、そのサーボモータ駆動回路によって
   駆動され前記制御対象を移動制御するサーボモータと、
   前記制御対象が原点に到達したことを検出する原点セン
   サと、電源投入時に発生されるパルス、手動スイッチに
   よって作られるパルス、外部から印加されるパルスのい
   ずれかのパルスによってセットされ、前記原点センサの
   出力によらてリセットされるメモリ要素と、そのメモリ
   要素によって制御され、前記メモリ要素がセットされて
   いる間はサーボループを開き前記サーボモ〜りを駆動し
   て制御対象を原点方向に移動せしめ、前記メモリ要素が
   リセットされている間は前記サーボループを閉じて位置
   決め制御を行なわしめるスイッチ要素と、前記原点セン
   サの出力によって前記位置カウンタに所定の位置データ
   をプリセットするためのプリセット手段を具備してなる
   ことを特徴とするサーボ位置決め装置。 （２１原点センサは、制御対象が原点に位置するのに感
   応して、スタテックな状態信号を出力する機能を持ち、
   プリセット手段は、前記原点センサからの前記スタティ
   ックな状態信号が出力されている間は位置データをプリ
   セットし続けるように構成されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のサーボ位置決め装置。 ＠）原点は制御対象の可動範囲の内側に設定され、かつ
   前記制御対象が原点を越えて反対側に位置することが許
   容されないようだ位置関係に設定されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のサーボ位置決め装置
   。