JPS60169911A - 位置決め装置の検定法及び検定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は位置決め装置の検定法及び検定装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 位置決め装置は非常に重要な装置である。部品組立機械
では、この装置は部品が正しい位置に配置されることを
検出する。穴あけ機械では、ドリルが正しい位置に穴を
あけることを検出する。指向機械では、正しい位置が指
向されていることを検出する。製図機械では、ペンが正
しい位置にあることを検出する。

位置決め装置の中にある制御装置には、この装置内の位
置決め部品の実際の位置に関する情報が与えられなけれ
ばならない。この位置決め部品からの情報は、例えば、
光ビームが指向装置によって指向している位置に関する
情報である。この情報はある形式の変換器によってえら
れる。各種の変換器は、それぞれ、さまざまな欠点を有
する。

変換器のいろいろな性質はさまざまの基準に基づいて評
価することができる。これらの性質のいくつかが、角度
変換器の場合に対し、下記で考察される。ここで、角度
変換器はその捩れ角に比例する出力電圧を生ずる。第１
図から第５図までの図面に、評価のための前記基準が示
されている。これらの図面において、捩れ角Ａが横軸１
０１に示されていおり、そして出力信号電圧Ｕが縦軸１
０２に示されている。この種の変換器で、完全な変換器
の表す関数は第１図の直線１０３で与えられる。すなわ
ち Ｕ＝Ｋｔ　−Ａ　（１） である。ここで、Ｋｔは変換器の種数による定数である
。

［発明が解決しようとする問題点」 （イ）　ゼロ点誤差。ゼロ点誤差は第２図の直線１０４
によって示される。ゼロ点誤差がある以外は完全な変換
器は次の式に従う。　（ハ）％式％（２） ここで、Ｎｉはゼロ誤差である。この誤差は同じ種類の
変換器の中でも、変換器毎に異なる。この誤差は測定値
から定数Ｎｉを減算することによって容易に調整するこ
とができる。例えば、付随するトリミング・ポテンシオ
メータを調整することによって行なうことができる。

（ロ）　増幅誤差。増幅誤差は第３図の直線１０５によ
って示されている。この増幅誤差を有する以外は完全な
変換器は次の式に従う。

Ｕ−Ｆｉ　−Ｋｔ　−Ａ　（３） ここで、Ｆｌは着目して−いる変換器の個々の増幅誤差
である。この誤差は一定囚子１／Ｆｉによって測定値を
変更することによって容易に調整することができる。例
えば、付随するポテンシオメータを調整することによっ
て行なうことができる。

非線形性。非線形性は第４図の曲線 １０６によって示される。この非線形性を有する以外は
完全な変換器は次の式に従う。

％式％（４） ここで、Ｌｔ（Ａ）は一定の種類のすべての変換器に対
し共通の非線形項である。コンピユータ化された装置で
は、測定値と補正因子、例えば、１０グラムの中に組込
まれた表から得られる補正因子とを用いて入力値を計算
することにより、この非線形性を比較的容易に調整する
ことができる。よくあるこの場合の例は、温度測定に対
する熱雷対の場合である。

（ニ）　線形性誤差。線形性誤差は第５図の曲線１０７
によって示される。この線形性誤差を有する以外は完全
な変換器は次の式に従う。

Ｕ＝Ｋｔ　−Ａ＋Ｅｉ　（Ａ）　（５）ここで、Ｅｉ　
（Ａ）は着目する変換器に対する個々の線形性誤差であ
る。この誤差は、同じ種類の変換器でも、変換器毎に異
なる。

この誤差は着目する変換器に対して作成された検定表を
用いて除去することができる。

このことが実行されることはめったにない。

（ホ）　ドリフト誤差。ドリフト誤差は変換器の性質が
、時間と共に、または温度が変わった結果として、また
は電源電圧が変わった結果として、変わることを意味す
る。この種類の誤差は、変換器の性質に影響を与える環
境を一定に保つことによって、抑制するとができる。電
源電圧を一定に保つことは常態では簡単であるが、動作
温度を一定に保つことはしばしば複雑な設計を必要とし
、そして装置が安定化するまでに長い始動準備時間を必
要とする。

（へ）　反復性。反復性は変換器がどの位の大きさの範
囲の入力値に対して同じ出力値を与えるかを意味する。

デジタル角度変換器は一定数の異なる値だけを与えるこ
とができる。したがって、一定の角度範囲に対して同じ
出力数値を与える。例えば、もし変換器が１回転当り１
０００デジツトを有するならば、１回転の少なくとも１
０００分の１の角度範囲に対して、同じ出力データかえ
られる。アナログ角度変換器は無限に多くの値を与える
ことができるが、しかし、雑音、ヒステリシスおよびそ
の他の原因により、ある角度範囲に対して同じ出力デー
タを与えるであろう。

［発明の目的と問題点を解決するための手段］本発明の
主要な目的は、かなりの線形性誤差、温度ドリフトおよ
びゆっくりした時間的ドリフトを有する変換器を用いた
場合、良好な精度をもった方法と装置をうろことである
。本発明において、変換器に対する要請は、変換器が短
時間にわたって良好な反復性を有することと、その線形
性誤差が小さな角度範囲の中で小さいことだけである。

この目的は本発明による方法によって実現される。本発
明による方法を要約すれば次のようになる。検出器が動
作領域内の与えられた位置に配置され、位置決め装置の
作業状態が与えられた時間間隔で中断されて検定状態が
首かれ、この検定状態の間位置決め装置は少なくとも１
つの検出器と注意深く整合され、そしてこの検出器の出
力信号がｆ、ＩＩ御装置を作動し、実際値信号が測定さ
れ、この測定された実際値信号に対する位置決め装置の
検定が行なわれる。

本発明のよる装置の要点は、検出器が動作領域内の与え
られた位置に配置され、前記検出器が制御装置に接続可
能であり、そして与えられた時期に制御装置は物体を少
なくとも１つの検出器と整合させそして検出器からの出
力信号を受取り、そして検出器からの最良出力信号に対
して制御装置は物体の位置に対する実際値信号を検出器
の位置に関する情報と比較し、それで位置決め装置の検
定を行なうことである。

それに限られるわけではないが、本発明は、主として１
個または複数個のガルバノメータによつ−Ｃ位置決めが
制御される装置に関するものである。

ここで、ガルバノメータとは、限定された角度、例えば
、１５″′にわたってその軸を両方向に回転させること
ができる電動機のことである。多くの対立する要請を満
たさなければならない角度変換器とこのガルバノメータ
が統合してつくられる。

それは、ガルバノメータの軸の角度変位を速やかに行な
うためである。したがって、この送信装置の可動部分は
小さな質量をもたなければならなく、そしてまた大きな
速度に対する耐性がなければならない。全動作領域にわ
たって０．１％以上の精度をうるためには、従来は高級
な装置、したがつて、高価な装置が必要であった。もつ
と複雑な場合には、ガルバノメータが取イ］けられてい
る構造体全体の温度を一定に保つことが要求される。

ｃノれども、かなりの線形性誤差とドリフト誤差を有す
るが、高い反復性をもったガルバノメータ変換器を製造
することは比較的容易である。多くの応用の場面におい
て、本発明の方法と装置により、このような変換器を用
いて、ずっと高価な装置で現在えられている精度と同等
かまたはもつとよい精度をうることができる。

［実施例コ 第７図はただ１つのガルバノメータを有する装置に本発
明を応用した場合の図面であり、これは明らかにしよう
とする原理を明確に理解するためであって、このような
装置が実際に用いられるね（〕ではない。

光５２０１は鏡２０３に向けて光ビーム２０２を放射す
る。ガルバノメータ２０４はこの鏡２０３を回転させる
。この鏡の角変変化量は、変換器２０５によって検出さ
れる。光ビームは、鏡で反射された後、動作領域に向っ
て進む。この動作領域には多数の穴２０７があり、これ
らの穴の下にはそれぞれ光検出器２０８がある。これら
の穴は本発明による装置の１つの実施例の一部分である
が、本発明による装置において他の実施例もまた可能で
ある。制御用コンピュータ２０９はガルバノメータ２０
４に命令を送り、および変換器２０５から出力信号を受
取り、そしてまた検出器２０８に入射する光強度を解読
する。マルチプレクサ２１１によって、適当な検出器が
選定される。

鏡２０３から見たときの異なる検出器の間のなす角度２
１０は既知であると仮定する。したがって、処理可能な
データに基づいて、光ビームが検出器２０８を走査する
ことにより、制御用コンピュータは適当な間隔で変換器
２０５を検定することができる。これらは十分に密に配
置されていて、検出器の間の前記角度に対する変換器の
線形性誤差が十分に小さく、それで要求された精度かえ
られる。検定と次の検定との間に、変換器がドリフトし
て許容できない影響を精度に与えないように、検定は十
分頻繁に行なわれる。

この装置の機能原理図が第６図に示されている。

検出器の間の角度は既知であり、そしてこの角度が第６
図の点１０８でプロットされている。それぞれの検出器
に対し、変換器によって供給された値Ｕを決定した後、
正しい点１０９がプロットされる。ここで、この変換器
に対し検定された信号関数１１０が決定される。したが
って、制御用コンピュータが変換器２０５からの出力信
号１１１を評価する時、関数１１６を用いて、点１１２
を通して、角度１１３を翳１算することができる。

第８図は本発明による伯の実施例の図面であって、この
実施例は２つのガルバノメータを使用した指向装置に応
用されたものである。第８図において、光源２０１は鏡
２０３に向、けて光を放射する。ガルバノメータ２０４
はこの鏡２０３を回転させる。この鏡の角度位置は変換
器２０５によって検出される。次に、光ビームは鏡３０
３に入射する。ガルバノメータ３０４は鏡３０３を回転
させる。この鏡の角度位置は変換器３０５によって検出
される。光ビームは鏡３０３で反射された後、長方形の
フレーム５０１で示された作業領域に入射する。

本発明に従い、フレーム５０１の１つの側辺の外側に、
多数の穴２０７が列をなして配列され、これらの穴の下
には光検出器２０８が配置される。

これらの光検出器はガルバノメータ変換器２０５と共に
動作する。フレーム５０１の前記側辺に対して垂直な第
２側辺に、さらに別の穴３０７が列をなして配列され、
これらの穴の下に光検出器３０８が配置される。これら
の光検出器３０８はガルバノメータ変換器３０５と共に
動作する。これらの穴の２つの列の交点の位置に共通穴
５０７があり、この共通穴の下に光検出器５０８が配置
される。この光検出器５０８は変換器２０５と変換器３
０５の両方と共に動作する。これらのすべての検出器は
、マルチプレクサ２１１および３１１を通して、コンピ
ュータ２０９に接続される。

正常な動作のさい、光ビーム５０２は作業表面５０１に
進む。第８図の点線で示された作業状態の場合、この作
業状態は与えられた間隔で中断されて検定状態が置かれ
る。この検定状態での光ビーム５０３が第８図において
点線で示される。光ビームは、もちろん正常には、同じ
光源２０１から出てくる。ガルバノメータ２０４は、こ
の光ビームを、作業表面のすぐ外側であるが変換器３０
５の動作範囲内に向けて、進める。そこで、割切１川コ
ンピュータ２０９はガルバノメータ２０４および３０４
を調整し、選定された検出器３０８から最大出力信号か
えられるようにする。

このようにして、コンピュータは、変換器３０５から実
際の出力信号を読出して、変換器の角度設定を正しく行
なう。その後、この装置は作業状態に戻る。大抵の場合
には、このような検定状態を０．０３秒内に実行するこ
とができる。

第８図にお（）る２つのガルバノメータを使用した実施
例は１つのガルバノメータを使用した実施例とそれ程違
わない。違う点は約２倍の数の検出器を使用することと
、制御用コンピュータが検定しない、したがって、光ビ
ームが検出器に入射しない、ガルバノメータをまた調整
しな番ノればならないことである。これらの検出器から
得られる信号の利用方法は、第６図で説明したものと同
じであるが、ただし、同じ形の動作をそれぞれの変換器
に対して１度ずつ実行しなくてはならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は理想的な変換器の伝達関数の図、第２図はゼロ
点誤差を有する変換器の伝達関数の図、 第３図は増幅誤差を有する変換器の伝達関数の図、 第４図は非線形性を有する変換器の伝達関数の図、 第５図は線形性誤差を有する変換器の伝達関数の図、 第６図は線形性誤差とドリフト誤差を有する変換器を本
発明において使用した時の伝達関数の図、第７図はガル
バノメータ変換器を基本とする装置に本発明を応用した
場合の装置、 第８図は２つのガルバノ・メータを使用した指向装置に
本発明を応用した場合の装置。 ２０９・・・制御装置 ２０８・・・検出器 ２０３．３０３・・・反射器 ２０４．３０４・・・ガルバノメータ ２０５．３０５・・・変換器 代理人　浅　利　皓

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　作業状態の間物体を動作領域に対して配置する
   ための命令信号を位置決め部品に供給するための制御装
   置を有し、 前記位置決め部品の動作状態が検出されそして実際値信
   号に変換されて前記制御装置にフィードバックされ、そ
   のさい検出器が動作領域内の与えられた位置に配置され
   および前記位置決め部品の作業状態が与えられた間隔で
   中断されて検定状態が介在し、 前記位置決め装置が作業状態の間前記検出器のうちの少
   なくとも１つの検出器と正確に整合して配置され、 前記検出器の出力信号が前記制御装置を作動し、その後
   で前記実際値信号が決定されそして前記位置決め部品が
   決定された前記実際値信号に応答して検定されることを
   特徴とする位置決め装置の検定法。
2. （２）　位置決め部品を作動させて物体を動作領域に対
   して配置するための命令値信号を供給する制御装置と、 前記物体の状態を検出しそして前記制御装置によって使
   用されうる実際値信号を供給するための装置とを有し、 検出器が動作領域内の与えられた位置に配置されおよび
   前記制御装置に接続可能であることと、前記制御装置が
   与えられた時期に前記物体を少なくとも１つの前記検出
   器と整合して配置しそして前記検出器からの出力信号を
   受取ることと、前記検出器からの最良出力信号に対して
   前記制御装置が前記物体の位置に対する実際値信号と前
   記検出器の位置に関する情報とを比較して検定を行なう
   ことを特徴とする位置決め装置の検定装置。
3. （３）　特許請求の範囲第２項において、前記物体が１
   つの軸のまわりに回転することができおよび光源からの
   光ビームによって照射される少なくとも１つの反射器を
   有しそして前記反射器で反射された光ビームが動作領域
   を照射し、前記反射器を回転運動させるための装置と、
   前記反射器の回転軸の実際の角度位置を検出するための
   変換器とを有することを特徴とする検定装置。
4. （４）　特許請求の範囲第３項において、前記位置決め
   部品が２つの反射器を有し、それぞれの前記反射器がそ
   れぞれの回転軸のまわりで回転可能であることと、１つ
   の前記回転ＩＩＬが動作領域の主要面に事実上平行な面
   内にあるこ点と、他の前記回転軸が前記主要面に事実上
   垂直であることと、前記検出器が動作領域内であるが前
   記位置決め部品の作業表面の外側にあることを特徴とす
   る検定装置。