JPS5969815A - デイジタル位置決め制御装置 - Google Patents
デイジタル位置決め制御装置Info
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- JPS5969815A JPS5969815A JP18020582A JP18020582A JPS5969815A JP S5969815 A JPS5969815 A JP S5969815A JP 18020582 A JP18020582 A JP 18020582A JP 18020582 A JP18020582 A JP 18020582A JP S5969815 A JPS5969815 A JP S5969815A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41022—Small gain for small movements, large gain for large movements
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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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。
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
本発明は、精密工作機械あるいは半導体製造に関する精
＠機器等において、移動体を速やかに所定の位置まで移
動せしめる位置決め制御装置に関する。
＠機器等において、移動体を速やかに所定の位置まで移
動せしめる位置決め制御装置に関する。
従来例の構成とその問題点
例えば、モータネジを駆動し、工作機械等のテーブルを
駆動し、所定の位置に位置決め制御する場合に使用され
る従来のＤＣサーボモータを用いた完全クローズトルー
プと称されるディジタル位置決め制御のプΩツク図を第
１図にて示す。
駆動し、所定の位置に位置決め制御する場合に使用され
る従来のＤＣサーボモータを用いた完全クローズトルー
プと称されるディジタル位置決め制御のプΩツク図を第
１図にて示す。
第１図において、１は図示しないが上位の指令回路より
テーブル２の送り量の指令情報、すなわち位置指令信号
３を受けて演算処理し、位置指令信号３に見合うパルス
列信号、すなわち送り指令信号４を出力する演算処理回
路である。５はテーブル２に固定されたリニアスケール
で、６はリニアスケール５の目盛を検出し、テーブル２
の移動量に見合う信号７を出力するヘッドである。一般
にリニアスケール５の目盛は粗いので１０μｍ〜０．１
βｍの分解能を得るために分割器８は信号７を分割し、
所要の分解能の信号９を出力する。信号７が互いに９ｏ
０の位相差を有する正弦波である場合は一般に分割手段
に抵抗分割法が用いられる。
テーブル２の送り量の指令情報、すなわち位置指令信号
３を受けて演算処理し、位置指令信号３に見合うパルス
列信号、すなわち送り指令信号４を出力する演算処理回
路である。５はテーブル２に固定されたリニアスケール
で、６はリニアスケール５の目盛を検出し、テーブル２
の移動量に見合う信号７を出力するヘッドである。一般
にリニアスケール５の目盛は粗いので１０μｍ〜０．１
βｍの分解能を得るために分割器８は信号７を分割し、
所要の分解能の信号９を出力する。信号７が互いに９ｏ
０の位相差を有する正弦波である場合は一般に分割手段
に抵抗分割法が用いられる。
１０は信号９を波形成形し、パルス列信号１１を出力す
る波形成形回路である。
る波形成形回路である。
すなわち、信号１１はテーブル２の移動量に見合う位置
フィードバンク信号となる。
フィードバンク信号となる。
１２は信号４と１１を比較し、両者の偏差（一般にパリ
スのた捷り量とも称する）すなわち目標位置捷での駆動
量に見合う位置偏差信号１３をディジタル信号と゛して
出力する偏差出力器である。１４は信号１３をアナログ
電圧信号１６にＤ／Ａ変換するＤ／Ａ コンバータで
ある。
スのた捷り量とも称する）すなわち目標位置捷での駆動
量に見合う位置偏差信号１３をディジタル信号と゛して
出力する偏差出力器である。１４は信号１３をアナログ
電圧信号１６にＤ／Ａ変換するＤ／Ａ コンバータで
ある。
１６は信号１５をあらかじめ設定された系に最適な位置
ループゲインにて速度指令電圧信号１７に変換する位置
ループゲイン設定器である。
ループゲインにて速度指令電圧信号１７に変換する位置
ループゲイン設定器である。
１８はテーブル２を移動せしめるネジ１９を駆動するＤ
Ｃサーボモータ（以下モータと略す）である。
Ｃサーボモータ（以下モータと略す）である。
２０はモータ１８の回転速度を検出し、速度フィードバ
ック信号２１を電圧信号として出力する速度発電機であ
る。２２は速度指令電圧信号１７と速度フィードバンク
信号２１を比較し、系に最適な速度ループゲインにてそ
の差か零となるようモータ１８の回転速度を制御すべく
モータ１８に電力２３を供給する駆動回路である。
ック信号２１を電圧信号として出力する速度発電機であ
る。２２は速度指令電圧信号１７と速度フィードバンク
信号２１を比較し、系に最適な速度ループゲインにてそ
の差か零となるようモータ１８の回転速度を制御すべく
モータ１８に電力２３を供給する駆動回路である。
したがって、この系は位置指令信号３が入力されると前
記位置偏差信号１３が零になるまで、また位置偏差信号
１３に基づく速度指令電圧信号１７と、速度フィードバ
ック電圧信号２１の差が零になるまで動作を続ける。す
なわち、位置偏差、速度指令電圧、速度偏差が共に零と
なったとき、テーブル２は位置指令信号３に見合う距離
送られて停止し、位置決め動作が完了する。
記位置偏差信号１３が零になるまで、また位置偏差信号
１３に基づく速度指令電圧信号１７と、速度フィードバ
ック電圧信号２１の差が零になるまで動作を続ける。す
なわち、位置偏差、速度指令電圧、速度偏差が共に零と
なったとき、テーブル２は位置指令信号３に見合う距離
送られて停止し、位置決め動作が完了する。
以上の系にて位置決め時間を短縮するためには、テーブ
ル２の加減速時間を短縮すると共にテーブル２の走行速
度を上げる必要がある。
ル２の加減速時間を短縮すると共にテーブル２の走行速
度を上げる必要がある。
テーブル２の加減速時間はモータ１８及び駆動回路２２
の性能、負荷の大きさ、取り得る位置ループゲイン及び
速度制御系の速度ループゲイン等により決定され、系固
有の値となる。したがって比較的長い距離を短時間に位
置決めするためＫはテ−プル２の移動速度すなわち、モ
ータ１８の回転速度を上る必要がある。一方分解能はリ
ニアスケール６、分割器８を含む位置検出手段に適切な
ものを選べば、また必要であれはレーザ測長器に代表さ
れる光波干渉式位置検出器を用いれば容易にサブミクロ
ンの分解能を得ることができる。
の性能、負荷の大きさ、取り得る位置ループゲイン及び
速度制御系の速度ループゲイン等により決定され、系固
有の値となる。したがって比較的長い距離を短時間に位
置決めするためＫはテ−プル２の移動速度すなわち、モ
ータ１８の回転速度を上る必要がある。一方分解能はリ
ニアスケール６、分割器８を含む位置検出手段に適切な
ものを選べば、また必要であれはレーザ測長器に代表さ
れる光波干渉式位置検出器を用いれば容易にサブミクロ
ンの分解能を得ることができる。
近年半導体産業に代表される精密産業等において位置決
めの高分解能駆動による高精度化と共に高速化の要求が
強い状況にある。
めの高分解能駆動による高精度化と共に高速化の要求が
強い状況にある。
前記従来の系に、おいて高分解能と高速化を両立させよ
うとすると、前記信号４，１１の動作周波数が非常に高
くなり、偏差出力器１２及びＤ／Ａコンバータ１４等に
非常に高速の信号処理が要求されるばかりでなく、信号
に混入したノイズの除去が困難となり誤動作を起しやす
くなり、信頼性に欠けるため現在実用に供されている動
作周波数はｓ ｏ ｏ ｋｆｌｚ程度である。
うとすると、前記信号４，１１の動作周波数が非常に高
くなり、偏差出力器１２及びＤ／Ａコンバータ１４等に
非常に高速の信号処理が要求されるばかりでなく、信号
に混入したノイズの除去が困難となり誤動作を起しやす
くなり、信頼性に欠けるため現在実用に供されている動
作周波数はｓ ｏ ｏ ｋｆｌｚ程度である。
例えば０．１μｍ分解能にてテーブル速度１５０ｍｍ／
ｓｅＣを得るには動作周波数は１．５庫になり、実用動
作周波数の３倍に達し、このような要求を信頼性と共に
満足させることは従来の系においては非常に困難であり
、分解能あるいは速度のいずれか一方を犠牲にせざるを
得なかった。
ｓｅＣを得るには動作周波数は１．５庫になり、実用動
作周波数の３倍に達し、このような要求を信頼性と共に
満足させることは従来の系においては非常に困難であり
、分解能あるいは速度のいずれか一方を犠牲にせざるを
得なかった。
発明の目的
本発明は、高分解能と高速性を高い信頼性にて容易に両
立させ得るディジタル位置決め制＠妥■を提供すること
を目的とする。
立させ得るディジタル位置決め制＠妥■を提供すること
を目的とする。
発明の構成
本発明は、負荷の位置検出器から低分解能のディジタル
位置信号と高分解能のディジタル位置信号を取り出し、
負荷が目標位置近傍の所定位置に達するまでは低分解能
の位置信号によシフイードバック制御して動作周波数を
低く抑へ、前記所定位置から目標位置までは高分解能の
位置信号によりフィードバック制御して高い分解能を待
て負荷を駆動してなるディジタル位置決め制御ｆｉｇで
ある。
位置信号と高分解能のディジタル位置信号を取り出し、
負荷が目標位置近傍の所定位置に達するまでは低分解能
の位置信号によシフイードバック制御して動作周波数を
低く抑へ、前記所定位置から目標位置までは高分解能の
位置信号によりフィードバック制御して高い分解能を待
て負荷を駆動してなるディジタル位置決め制御ｆｉｇで
ある。
実施例の説明
第２図に本発明のディジタル位置決め制御方法の１実施
例のブロック図を示す。
例のブロック図を示す。
従来例と同一構成要素は同一番号で示す。
３０は従来例と同様に位置指令信号３を受けて、送り指
令信号４を出力する演算処理回路である。
令信号４を出力する演算処理回路である。
３１は前記分割器と同様に信号７を分割し、所要の分解
能の信号３２を出力する。例えば信号７の分解能を１０
μｍとし、３１にて２に分割し、分解能２．５μｍの信
号３２を出力するものとする。
能の信号３２を出力する。例えば信号７の分解能を１０
μｍとし、３１にて２に分割し、分解能２．５μｍの信
号３２を出力するものとする。
３３は前記波形成形回路１０と同様にパルス列信号３４
を出力する波形成形回路である。また３５は信号３２を
さらに分割し所要の分解能の信号３６を出力する。例え
ば、分解能２．５μｍの信号３２を１／２５に分割し、
０．１μｍの分解能の信号３６を出力するものとする。
を出力する波形成形回路である。また３５は信号３２を
さらに分割し所要の分解能の信号３６を出力する。例え
ば、分解能２．５μｍの信号３２を１／２５に分割し、
０．１μｍの分解能の信号３６を出力するものとする。
３７は前記と同様にパルス列信号３８を出力する波形成
形回路である。
形回路である。
したがって信号３４．３８はそれぞれ低分解能及び高分
解能の位置フィードバック信号となる。３９は位置信号
切換器で信号３４と３８を演算処理回路３０の指令信号
４０により制御されて選択的に偏差出力器４１へ出力す
る。
解能の位置フィードバック信号となる。３９は位置信号
切換器で信号３４と３８を演算処理回路３０の指令信号
４０により制御されて選択的に偏差出力器４１へ出力す
る。
偏差出力器４１は前記偏差出力器１２と同様に前記信号
３４あるいは３８と送り指令信号４を比較し、両者の位
置偏差信号４２を出力すると共に、その位置偏差が所定
値になった時位置決め完了信号４３を前記演算処理回路
３０へ出力する。Ｄ／Ａコンバータ１４は前記信号４２
をアナログ電圧信号１５に変換する。４４は前記演算処
理回路３０からの信号４５により制御される可変位置ル
ープゲイン設定器で低分解能あるいは高分解能位置フィ
ードバック信号３４．３８が偏差出力器４１に入力され
た時、それぞれの分解能の信号に見合う見かけ上の位置
ループゲインをかえて信号１５を速度指令電圧信号１７
に変換する。次に見かけの位置ループゲインを変える理
由を説明する。
３４あるいは３８と送り指令信号４を比較し、両者の位
置偏差信号４２を出力すると共に、その位置偏差が所定
値になった時位置決め完了信号４３を前記演算処理回路
３０へ出力する。Ｄ／Ａコンバータ１４は前記信号４２
をアナログ電圧信号１５に変換する。４４は前記演算処
理回路３０からの信号４５により制御される可変位置ル
ープゲイン設定器で低分解能あるいは高分解能位置フィ
ードバック信号３４．３８が偏差出力器４１に入力され
た時、それぞれの分解能の信号に見合う見かけ上の位置
ループゲインをかえて信号１５を速度指令電圧信号１７
に変換する。次に見かけの位置ループゲインを変える理
由を説明する。
一般に位置ループゲインをＫｐ（ｒａｄ／ｓ ）位置偏
差信号４２が意味する位置偏差をε（ｍｍ）、位置偏差
がεであるときの速度指令電圧信号１７が意味するテー
ブル速度をＶ （ｍｍ／Ｓ）としたときＫｐ＝■／ε
で表わされる。
差信号４２が意味する位置偏差をε（ｍｍ）、位置偏差
がεであるときの速度指令電圧信号１７が意味するテー
ブル速度をＶ （ｍｍ／Ｓ）としたときＫｐ＝■／ε
で表わされる。
Ｋｐを大きくすればするほど系の応答は早くなるが系が
きまれば系の安定条件からとり得る最大値が決まり、ネ
ジ１９．テーブル２等を含む機械系の剛性が十分高けれ
ばモータの立上シ時定数をＴＭ（ＳｅＣ）とすると、と
り得る最大値Ｋｐ（ｍａＸ）−１／ＴＭで表わされる。
きまれば系の安定条件からとり得る最大値が決まり、ネ
ジ１９．テーブル２等を含む機械系の剛性が十分高けれ
ばモータの立上シ時定数をＴＭ（ＳｅＣ）とすると、と
り得る最大値Ｋｐ（ｍａＸ）−１／ＴＭで表わされる。
今Ｋｐ−１００において系は十分安定に動作するものと
する。低分解能（２，５μｍ）及び高分解能（０，１７
１７７１、）位置フィルドバンク信号３４．３８のそれ
ぞれの１パルス描りの偏差信号４２の意味する偏差はそ
れぞれ２．６μ７７１，０．１μｍ であり、またそれ
ぞれの１パルス偏差当りの指令速度をそれぞれＫｐ ｘ
Ｏ，００２５（ｍｍ／ｓ ）＝０．２５ （ｍｍ／ｓ
） ＋ Ｋｐ×０．０００１（ｍｍ／Ｓ）−〇、０１（
ｍｍ／Ｓ）とする必要がある。
する。低分解能（２，５μｍ）及び高分解能（０，１７
１７７１、）位置フィルドバンク信号３４．３８のそれ
ぞれの１パルス描りの偏差信号４２の意味する偏差はそ
れぞれ２．６μ７７１，０．１μｍ であり、またそれ
ぞれの１パルス偏差当りの指令速度をそれぞれＫｐ ｘ
Ｏ，００２５（ｍｍ／ｓ ）＝０．２５ （ｍｍ／ｓ
） ＋ Ｋｐ×０．０００１（ｍｍ／Ｓ）−〇、０１（
ｍｍ／Ｓ）とする必要がある。
しグζがって見かけ上２．５μｍ分解能の場合に対して
０．１μｍ分解能の場合は１／２５ の位置ループゲイ
ンにて速度指令電圧信号１７に変換せねばならないこと
がわかる。
０．１μｍ分解能の場合は１／２５ の位置ループゲイ
ンにて速度指令電圧信号１７に変換せねばならないこと
がわかる。
駆動回路２２は前記と同様速度指令電圧信号１７及び速
度フィードバック信号２１を受けてモータ１８を駆動す
る。
度フィードバック信号２１を受けてモータ１８を駆動す
る。
４６は常時高分解能位置フィードバック信号３８を受け
て負荷の位置をモニタし、負荷の位置信号４７を演算処
理回路３０にフィードバックするｆヶ置モニタ回路であ
る。
て負荷の位置をモニタし、負荷の位置信号４７を演算処
理回路３０にフィードバックするｆヶ置モニタ回路であ
る。
次に動作を説明する。
位置指令信号３が久カされると演算処理回路３゜は位置
信号切換器３９を低分解能信号３４が偏差出力器４１に
入力されるよう切換えると共に可変位置ループゲイン設
定器４４のゲインを低分解能信号に見合う値に設定し、
例えば位置指令信号３の意味する送り量が１２３．４６
６７ｍｍであり、テーブル駆動速度がｉ ５０ｍｍ／
Ｂ であれば１２３．４５６７ｍｍ１０．０００２５
ｍｍ中４９３８２パルスを送り指令信号４として周波数
１５０ｍｍ／８ ニー０．００２５ ｍｍ ＝ ６０
ｋＨ２にて出力する。
信号切換器３９を低分解能信号３４が偏差出力器４１に
入力されるよう切換えると共に可変位置ループゲイン設
定器４４のゲインを低分解能信号に見合う値に設定し、
例えば位置指令信号３の意味する送り量が１２３．４６
６７ｍｍであり、テーブル駆動速度がｉ ５０ｍｍ／
Ｂ であれば１２３．４５６７ｍｍ１０．０００２５
ｍｍ中４９３８２パルスを送り指令信号４として周波数
１５０ｍｍ／８ ニー０．００２５ ｍｍ ＝ ６０
ｋＨ２にて出力する。
すると低分解能位置フィードバック信号３４により系は
動作し、テーブル２は分解能２１ｔｍにて速度１５０ｍ
ｍ／ｓ で駆動される。モータ１８が定常速度まで立
上った時信号３４の周波数は信号４と同じ６０曲である
。信号３４による位置決め動作が終了した時、すなわち
信号４と３４の偏差があらかじめ設定された値（零ある
いは±１〜±２パルス）になった時、偏差出力器４１は
位置決め完了信号４３を演算処理回路３ｏへ出力する。
動作し、テーブル２は分解能２１ｔｍにて速度１５０ｍ
ｍ／ｓ で駆動される。モータ１８が定常速度まで立
上った時信号３４の周波数は信号４と同じ６０曲である
。信号３４による位置決め動作が終了した時、すなわち
信号４と３４の偏差があらかじめ設定された値（零ある
いは±１〜±２パルス）になった時、偏差出力器４１は
位置決め完了信号４３を演算処理回路３ｏへ出力する。
演算処理回路３０はテーブル２の移動量を高分解能位置
フィードバック信号３８により常時モニタしている位置
モニタ回路４６から位置信号４９を受はテーブル２の正
確な移動量を検出する。
フィードバック信号３８により常時モニタしている位置
モニタ回路４６から位置信号４９を受はテーブル２の正
確な移動量を検出する。
例えば前記偏差が零の時位置決め完了信号４３が出力さ
れたとするとテーブル２の実移動量はの範囲にある。
れたとするとテーブル２の実移動量はの範囲にある。
今位置信号４７が意味する移動量が１２３ 、４５４１
ｍｍであれば演算処理回路３０は目標値１２３．４５６
７ｍｍとの差２．６μｍを算出する。
ｍｍであれば演算処理回路３０は目標値１２３．４５６
７ｍｍとの差２．６μｍを算出する。
次に、演算処理回路３ｏは位置信号切換器３９を高分解
能位置フィードバック信号３８が偏差出力器４１へ入力
されるよう切換えると共に、可変位置ループゲイン設定
器４４のゲインを高分解能信号に見合うように設定する
。
能位置フィードバック信号３８が偏差出力器４１へ入力
されるよう切換えると共に、可変位置ループゲイン設定
器４４のゲインを高分解能信号に見合うように設定する
。
目標値１での送り量が２．６μｍ であるから２．６μ
ｍ１０．１μｍ−２６パルスを送り指令信号４として出
力する。
ｍ１０．１μｍ−２６パルスを送り指令信号４として出
力する。
この時の送り指令信号４の周波数は次のように決められ
る。Ｋｐ−■／εであるからε＝送り量／２＝１゜３μ
ｍの時にＶ ＝ １３０ｐｔｎ／ｓとなる。■−１３０
μｍ／ Ｂを０．１μｍ分解能で周波数換算すると１．
３ｋＨｚとなり、周波数が１．３ｋＨ１，以上であれば
速度カーブは最高速度を１３０μｍ ／ Ｂとする三角
波状となり、前記と同様に６０ｋｌｂにて出力して支障
はないが場合によっては１．３ ｋＨｚよりも若干低い
周波数にした方がＲいこともある。
る。Ｋｐ−■／εであるからε＝送り量／２＝１゜３μ
ｍの時にＶ ＝ １３０ｐｔｎ／ｓとなる。■−１３０
μｍ／ Ｂを０．１μｍ分解能で周波数換算すると１．
３ｋＨｚとなり、周波数が１．３ｋＨ１，以上であれば
速度カーブは最高速度を１３０μｍ ／ Ｂとする三角
波状となり、前記と同様に６０ｋｌｂにて出力して支障
はないが場合によっては１．３ ｋＨｚよりも若干低い
周波数にした方がＲいこともある。
速度カーブが三角波状であれば４ε／■＝４０ｍ ｓｅ
ｃにて位置決めはほぼ終了する。送り指令信号４が出力
されると高分解能位置フィードバンク信号３８により系
は動作する。
ｃにて位置決めはほぼ終了する。送り指令信号４が出力
されると高分解能位置フィードバンク信号３８により系
は動作する。
動作が終了した時位置指令信号３と位置信号４７間にま
だ偏差があれば同様に送り指令信号４を出力し、信号３
８により制御して偏差を修正すればよい。
だ偏差があれば同様に送り指令信号４を出力し、信号３
８により制御して偏差を修正すればよい。
以上すべて送り指令信号４の周波数を単一周波数で偏差
出力器４１に入力する場合について説明したが、ランプ
入力すなわちスロープ・ノブタ゛ウンする周波数で入力
するとネジ１９．テーフ゛ル２等を含む機械系の剛性が
十分高ければ位置ル−フ“ゲインをさらに上ることがで
き応答を早めること力玉できる。
出力器４１に入力する場合について説明したが、ランプ
入力すなわちスロープ・ノブタ゛ウンする周波数で入力
するとネジ１９．テーフ゛ル２等を含む機械系の剛性が
十分高ければ位置ル−フ“ゲインをさらに上ることがで
き応答を早めること力玉できる。
寸だ第３図のように構成してもよい。
５０はモータ１８の回転量を検出するロータ１）エンコ
ーダ（以下ＲＥと略す）である。ＲＥ５０の位置信号５
１は前記と同様な分割器６２に分書Ｕされ波形成形回路
３３を通して低分解能位置フィードバック信号３４が作
られる。ＲＥ６０の分解能が十分にあれば分割器６２は
不要である。
ーダ（以下ＲＥと略す）である。ＲＥ５０の位置信号５
１は前記と同様な分割器６２に分書Ｕされ波形成形回路
３３を通して低分解能位置フィードバック信号３４が作
られる。ＲＥ６０の分解能が十分にあれば分割器６２は
不要である。
一方リニアエンコーダの信号了は前記と同様な分割器５
３を通して高分解能位置フィードツク・ツク信号３８が
作られる。他は第２図と同一である。
３を通して高分解能位置フィードツク・ツク信号３８が
作られる。他は第２図と同一である。
このようにすると少なくとも低分解能位置フィードバッ
ク信号により制御する間はネジ１９．テーブル２等の機
械系が位置制御ループの外に出るので機械系の剛性不足
による不安定要因が除かれ、位置ループゲインを高めて
応答を早くすることができる。したがって高性能の駆動
回路２２とモータ１８を用い、位置指令信号４をランプ
入力とすれば高い位置ループゲインにて短時間に位置決
ぬが可能となる。高分解能位置フィードバック信号で制
御する間は機械系がループ内に入るので位置ループゲイ
ンを高くするには限界があり位置決ぬ時間の短縮はさほ
ど期待できないが送り量が少なく位置決め所要世間はわ
ずかであるから全体としてかなりの時間短縮が可能とな
る。
ク信号により制御する間はネジ１９．テーブル２等の機
械系が位置制御ループの外に出るので機械系の剛性不足
による不安定要因が除かれ、位置ループゲインを高めて
応答を早くすることができる。したがって高性能の駆動
回路２２とモータ１８を用い、位置指令信号４をランプ
入力とすれば高い位置ループゲインにて短時間に位置決
ぬが可能となる。高分解能位置フィードバック信号で制
御する間は機械系がループ内に入るので位置ループゲイ
ンを高くするには限界があり位置決ぬ時間の短縮はさほ
ど期待できないが送り量が少なく位置決め所要世間はわ
ずかであるから全体としてかなりの時間短縮が可能とな
る。
以上ナベで駆動源に回転式のＤＣモータを用いた例で説
明したが、ＡＣモータであってもリニアモータであって
も寸だ油圧等を用いたものであってもよい。すなわちデ
ィジタル位置フィードバック制御であれば本発明は適用
が可能である。
明したが、ＡＣモータであってもリニアモータであって
も寸だ油圧等を用いたものであってもよい。すなわちデ
ィジタル位置フィードバック制御であれば本発明は適用
が可能である。
また低分解能と高分解能の位置フィードバック信号を作
る方法は前記方法に限るものでなく、まず高分解能の信
号を作り、その信号を分周して低分解能の信号を作って
もよい。
る方法は前記方法に限るものでなく、まず高分解能の信
号を作り、その信号を分周して低分解能の信号を作って
もよい。
寸だ駆動源にＤＣモータを用いる場合は通常電源を小型
にするだめに効率の良いＰＷＭ方式の電源が用いられる
が、ＰＷＭの周波数を上るにも限度があり、モータに流
れる電流は波形率の劣る脈動電流となり、トルり１ルブ
ルを生じるので微細分解能位置決めにおいては停止安定
性カニ悪くなる可能性がある。
にするだめに効率の良いＰＷＭ方式の電源が用いられる
が、ＰＷＭの周波数を上るにも限度があり、モータに流
れる電流は波形率の劣る脈動電流となり、トルり１ルブ
ルを生じるので微細分解能位置決めにおいては停止安定
性カニ悪くなる可能性がある。
したがって低分解能位置フィード、＜ 、ツク信号にて
駆動する場合は電流の立上りの早いし７５１も高効率の
ＰＷＭ方式の第１の電源にて駆動し、高分解能位置フィ
ードバック信号にて駆動する場合は第１の電源よりも波
形率の良いすなわち系中直流に近い第２の電源にて駆動
すれば高速でし力１も停止安定性に優れた位置決めが可
能となる。
駆動する場合は電流の立上りの早いし７５１も高効率の
ＰＷＭ方式の第１の電源にて駆動し、高分解能位置フィ
ードバック信号にて駆動する場合は第１の電源よりも波
形率の良いすなわち系中直流に近い第２の電源にて駆動
すれば高速でし力１も停止安定性に優れた位置決めが可
能となる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、負荷の位置検出器から低
分解能及び高分解能のディジタル位置イ言号を取り出し
、負荷が目標位置近傍の所定位置に達するまでは低分解
能の位置信号によりフィードバック制御し、前記所定位
置から目標位置までは高分解能の位置信号によりフィー
トノ（・ツク制御することにより、動作周波数を低く抑
えながら高速度でしかも高分解能で位置決めすることが
できる。
分解能及び高分解能のディジタル位置イ言号を取り出し
、負荷が目標位置近傍の所定位置に達するまでは低分解
能の位置信号によりフィードバック制御し、前記所定位
置から目標位置までは高分解能の位置信号によりフィー
トノ（・ツク制御することにより、動作周波数を低く抑
えながら高速度でしかも高分解能で位置決めすることが
できる。
動作周波数を低く抑えることにより、信号に混入したノ
イズの除去が容易となり、信頼性を高めることができる
ばかりでなく、高速信号処理が不要となるので回路構成
が簡単になると共に高価な高速信号処理に必要な素子が
不要となり安価に構成することができる。
イズの除去が容易となり、信頼性を高めることができる
ばかりでなく、高速信号処理が不要となるので回路構成
が簡単になると共に高価な高速信号処理に必要な素子が
不要となり安価に構成することができる。
本実施例でいえば０．１μｍ分解能で動作速度１５０ｍ
ｍ／Ｓ とするには従来１．６Ｎｈの動作周波数であ
ったものが２゜５μｍ分解能とｏ、１μｍ分解能のフィ
ードバック信号を併用すればわずか６０ ｋＨｚの動作
周波数に抑乏ることができる。
ｍ／Ｓ とするには従来１．６Ｎｈの動作周波数であ
ったものが２゜５μｍ分解能とｏ、１μｍ分解能のフィ
ードバック信号を併用すればわずか６０ ｋＨｚの動作
周波数に抑乏ることができる。
第１図は従来のＤＣサーボモータを用いたクローズトル
ープディジタル位置決め制御方式のブロック図、第２図
は本発明のＤＣサーボモータを用いたクローズトループ
ディジタル位置決ぬ制御装置の一実施例を示すプロ・ツ
ク図、第３図は本発明の他の実施例のプロ・ツク図であ
る。 ２・・・・・テーブル、６・・・・・・リニアスケール
、１８３２．・・・ＤＣサーボモータ、１９・・・・・
・ネジ、３ｏ・・・・・・演算処理回路、３１．３６，
５２．５３・・・・・・分割器、３３．３７・・・・・
・波形成形回路、３９・・・・・・切換器、４１・・・
・・・偏差出力器、１４・・・・・・Ｄ／Ａコンノ（−
タ、４４・・・・・・位置ループゲイン設定器、２２・
・・・・・駆動回路、２０・・・・・・速度発電機、４
６・・・・・・位置モニタ回路＝ ５０・・・・・・ロ
ータリエンコータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 ５
ープディジタル位置決め制御方式のブロック図、第２図
は本発明のＤＣサーボモータを用いたクローズトループ
ディジタル位置決ぬ制御装置の一実施例を示すプロ・ツ
ク図、第３図は本発明の他の実施例のプロ・ツク図であ
る。 ２・・・・・テーブル、６・・・・・・リニアスケール
、１８３２．・・・ＤＣサーボモータ、１９・・・・・
・ネジ、３ｏ・・・・・・演算処理回路、３１．３６，
５２．５３・・・・・・分割器、３３．３７・・・・・
・波形成形回路、３９・・・・・・切換器、４１・・・
・・・偏差出力器、１４・・・・・・Ｄ／Ａコンノ（−
タ、４４・・・・・・位置ループゲイン設定器、２２・
・・・・・駆動回路、２０・・・・・・速度発電機、４
６・・・・・・位置モニタ回路＝ ５０・・・・・・ロ
ータリエンコータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 ５
Claims (3)
- （１）負荷の移動位置を検出する位置検出手段と、その
位置検出手段からの信号に基づき、低分解能のディジタ
ル位置信号と高分解能のディジタル位置信号を発生せし
める位置信号発生手段と、前記負荷が目標位置近傍の所
定位置に達するまでは低分解能ディジタル位置信号によ
りフィードバック制御する第１の制御系と、前記負荷が
前記所定位置に達した後は前記高分解能ディジタル位置
信号により目標位置までフィードバック制御する第２の
制御系の２つの制御系よりなる駆動手段とにより前記負
荷を駆動することを特徴とするディジタル位置決め制御
装置。 - （２）駆動手段を、位置指令信号を受けて演算処理し、
送シ指令信号を出力する演算処理手段と、前記送シ指令
信号とディジタル位置信号を比較して両者の偏差信号を
出力すると共に前記偏差が所定値になった時位置決め完
了信号を演算処理手段へ出力する偏差出力手段と、前記
偏差信号を定められた位置ループゲインにて変換し、駆
動指令信号を出力するゲイン設定手段と、前記駆動指令
信号を受けて駆動源に動力を供給する動力供給手段と、
前記演算処理手段からの信号により、制御されて選択的
に前記低分解能及び高分解能のディジタル位置信号を偏
差出力手段へ入力する位置信号切換手段と、常時高分解
能位置フィードバック信号を受けて負荷の位置をモニタ
し、負荷の位置信号を前記演算処理手段にフィードバッ
クするモニタ手段とにより構成し、第１の制御系を低分
解能のディジタル位置信号を偏差出力手段にフィードバ
ックする系により構成し、第１の制御系による動作が偏
差出力手段からの位置決め完了信号の発生と共に終了し
た後動作する第２の制御系を、モニタ手段からの負荷の
位置信号と前記位置指令信号を比較し、その偏差を送り
指令信号として出力する演算処理手段を含み、前記高分
解能のディジタル位置信号を偏差出力手段にフィードバ
ンクする系によシ構成してなる特許請求の範囲第１項記
載のディジタル位置決め制御装置。 - （３） ゲイン設定手段を、演算処理手段からの信号
により制御されて見かけの位置ループゲインの設定を可
変ならしめる手段により構成してなる特許請求の範囲第
２項に記載のディジタル位置決め制御装置。 （４〕 位置検出手段を、駆動源の変位を検出する第
１の位置検出手段と、負荷の変位を検出する第２の位置
検出手段とにより構成し、位置信号発生手段を、前記第
１の位置検出手段からの信号に基づき、低分解能のディ
ジタル位置信号を発生する手段と、前記第２の位置検出
手段からの信号に基づき高分解能のディジタル位置信号
を発生する手段とにより構成してなる特許請求の範囲第
１項記載のディジタル位置決め制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18020582A JPS5969815A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | デイジタル位置決め制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18020582A JPS5969815A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | デイジタル位置決め制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5969815A true JPS5969815A (ja) | 1984-04-20 |
Family
ID=16079231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18020582A Pending JPS5969815A (ja) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | デイジタル位置決め制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5969815A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147302A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-05 | Fujitsu Ltd | デイジタルサ−ボ制御方式 |
| JPS6235921A (ja) * | 1985-08-10 | 1987-02-16 | Shinko Electric Co Ltd | サ−ボ系の停止位置制御方法 |
| JPS62128303A (ja) * | 1985-11-30 | 1987-06-10 | San Esu Shoko Co Ltd | デジタルサ−ボ制御法 |
| JPS6386002A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-16 | Shimadzu Corp | 負荷制御装置 |
| JPS63201803A (ja) * | 1987-02-18 | 1988-08-19 | Hitachi Seiki Co Ltd | 工作機械のデ−タ伝送装置 |
| JP2003099128A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-04 | Ricoh Co Ltd | 移動物体位置決め装置 |
| WO2008019275A2 (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-14 | Hurco Companies, Inc. | System and method for surface finish management |
-
1982
- 1982-10-13 JP JP18020582A patent/JPS5969815A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147302A (ja) * | 1984-12-20 | 1986-07-05 | Fujitsu Ltd | デイジタルサ−ボ制御方式 |
| JPS6235921A (ja) * | 1985-08-10 | 1987-02-16 | Shinko Electric Co Ltd | サ−ボ系の停止位置制御方法 |
| JPS62128303A (ja) * | 1985-11-30 | 1987-06-10 | San Esu Shoko Co Ltd | デジタルサ−ボ制御法 |
| JPS6386002A (ja) * | 1986-09-30 | 1988-04-16 | Shimadzu Corp | 負荷制御装置 |
| JPS63201803A (ja) * | 1987-02-18 | 1988-08-19 | Hitachi Seiki Co Ltd | 工作機械のデ−タ伝送装置 |
| JP2003099128A (ja) * | 2001-09-21 | 2003-04-04 | Ricoh Co Ltd | 移動物体位置決め装置 |
| WO2008019275A2 (en) * | 2006-08-04 | 2008-02-14 | Hurco Companies, Inc. | System and method for surface finish management |
| WO2008019275A3 (en) * | 2006-08-04 | 2008-10-16 | Hurco Co Inc | System and method for surface finish management |
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