JPS61208509A - 原点位置決め方式 - 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】 〔目次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段　（第１図）作用 実施例 （ａ）一実施例の構成の説明　（第２図、第３図）（ｂ
ｌ−実施例の動作の説明　（第４図、第５図）（Ｃ）他
の実施例の説明　　　（第６図）発明の効果 〔概要〕 可動部を駆動源によって移動せしめて機械的原点に位置
決めする原点位置決め方式において、駆動源に設けられ
たエンコーダの出力と、可動部が所定位置に達したこと
を検出する検出手段の出力により駆動源を速度制御から
位置制御に切換え制御する制御部を設けることによって
、エンコーダ出力のエツジを基準とする機械的原点に高
速、高精度で位置決めするものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は可動部を原点に復帰位置決めせしめる原点位置
決め方式に関し、原点の目標となる所定の位置に移動後
機械的原点に位置決めを行う原点位置決め方式に関する
。

可動部を指令位置に位置決めする装置においては、指令
位置は原点を基準として与えられるから、可動部をイニ
シャル時に正確に原点に位置決めしておくことが必要と
なる。

〔従来の技術〕

例えば第７図（Ａ）に示すボールネジ送り装置において
は、フレーム１６上の両端に設けられた支持フレーム１
１．１２間にガイド１３．１４とボールネジ１５が設け
られ、支持フレーム１１に駆動モータ２０及びロータリ
エンコーダ２１が設けられている。可動部１０は一対の
ガイド１３．１４にガイドされ且つボールネジ１５と係
合し、モータ２０の回転によってモータ２０と減速機構
、カップリングを介して連結されたボールネジ１５の回
転により、直進動作し、図の左右方向にスライドし、指
令位置に位置決めされる。

この可動部１０の設定された移動範囲の左右限界に応じ
てフレーム１６上にリミットセンサ２２．２３が設けら
れており、一方可動部１０には、このリミットセンサ２
２．２３の検出のためのインクラブタｔＯａが下部左端
に設けられ、リミットセンサ２２．２３がインクラブタ
１０ａを検出することによって可動部１０が左右限界に
達したことを検出するようにしている。

このような可動部１０の移動に応じたりミツトセンサ２
２．２３及びモータ２０に設けられたロータリエンコー
ダ２１の出力関係は、第７図（Ｂ）に示す如くリミット
センサ２２．２３は、可動部１０が左端、右端の位置に
ある時にインクラブタ１０ａによってオンとなり左端リ
ミット出力、右端リミット出力を発し、ロータリエンコ
ーダ２１は、モータ２０の単位角回転毎にＡ相、Ｂ相信
号（図示せず）と、１回転毎に基準信号としてＺ相信号
を発する。

一般に原点は、左端又は右端のいずれかに設定され、例
えば左端に設定する際には、リミットセンサ２２０位ｉ
ｓを機械的原点の目標位置として利用し、モータ２０の
基準回転位置であるＺ相信号のエツジの発生位置Ｏを機
械的原点として、位置決めする。

このため、イニシャル時に、可動部１０をモータ２０に
よってリミットセンサ２２の出力がオンとなる左端まで
移動せしめた後、これを基準としてモータ２０を回転せ
しめＺ相信号のエツジを検出し原点Ｏに位置決めするよ
うにしている。即ち、リミットセンサ２２の位置を目標
にして可動部１０を移動せしめ、目標位置への到達検出
後モータ２０の基準回転位置に位置決めを行い、制御系
の原点に可動部１０を位置決めするものである。

このような原点位置決めの方法として、位置制御による
ものと、速度制御によるものが知られている。位置制御
では、モータ２０を単位角づつ回転して可動部１０を１
ステップ（可動部の最小移動単位）づつ移動して、リミ
ットセンサ２２の出力がオンとなるまで移動し、その後
Ｚ相信号がオンとなるまで１ステップづつ移動するよう
に制御するものであり、速度制御においては、第７図（
Ｃ）の如くモータ２０を指令速度ｖ１で駆動し、可動部
１０を指令速度で移動せしめ、リミットセンサ２２の出
力がオンとなった時可動部１０を停止せしめた後、再び
指令速度ｖ２で駆動しＺ相信号のエツジを検出し、モー
タ２０を停止するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前者のものでは、１ステップづつ可動部
を送り、セン査信号、Ｚ相信号を確認することから、位
置決め精度は高いが、それに要する時間が長くなるとい
う問題があり、特にロボットの如く多軸のものでは、−
軸毎に原点位置決めを行うことから、軸分の時間を要し
、原点位置決めに要する時間か極めて大となる。

一方、後者のものでは、検出信号によってモータ２０を
停止制御することから、モータ２０は検出信号のエツジ
から徐々に速度が減少し、停止して、２相信号のエツジ
から大きくずれるおそれがあるという問題があり、又そ
の停止位置もＺ相信号のエツジから原点位置決め動作毎
にばらつき、安定した高精度な位置決めが困難であると
いう問題もあった。

本発明は、安定で且つ高精度な原点位置決めができ且つ
それに要する時間も短縮することのできる原点位置決め
方式を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図である。

第１図（Ａ）中、第７図で示したものと同一のものは同
一の記号で示してあり、３は制御部であり、エンコーダ
２１から基準信号（以下２相信号という）ＺＳ及びリミ
ットセンサ（検出手段）２２からの検出信号ＬＳとを受
け、モータ（駆動源）２０を速度制御と位置制御の切換
え制御をするものであり、速度制御の駆動信号ＶＳと位
置制御の駆動信号ＰＳをモータ２ｏへ与えるものである
。

〔作用〕

本発明では、制御部３が第１図（Ｂ）に示す如く検出信
号発生までは速度制御を行い目標位置までは高速駆動し
、基準信号ＺＳのエツジ検出の原点位置決めに際しては
１ステップづつの位置制御を行うことによって、高速で
且つ繰返し精度の高い位置決めを行うものである。

〔実施例〕

（ａｌ−実施例の構成の説明。

第２図は本発明の一実施例構成図、第３図はエンコーダ
出力波形図である。

図中、第１図及び第７図で示したものと同一のものは同
一の記号で示してあり、２１ａはロータリエンコーダ２
１のスリットディスクであり、円周上に多数のスリット
が形成された第１のトラック２１０と、１回転に１つの
Ｚ相スリットが形成された第２のトランク２１１とを有
し、モータ２００回転軸に取付けられ、回転するもの、
２１ｂはスリット検出器であり、例えばフォトセンサで
構成され、スリットディスク２１ａの回転によって第１
のトラック２１０より位相のずれた２相のＡ相信号Ａｓ
及びＢ相信号ＢＳを出力し、第２のトラック２１１より
１回転（ｌサイクル）に１つのＺ相信号ＺＳを出力する
ものであり、例えば、モータ２０が■方向に回転する場
合は第３図の如くの位相関係で出力される。

３０はプロセッサ（以下、ＭＰＵと称す）であり、マイ
クロプロセッサで構成され、位置及び速度制御をプログ
ラムの実行によって行うもの、３１はエンコーダ処理回
路であり、第３図に示す如くＡ相信号Ａｓ及びＢ相信号
ＢＳのエツジを用いて４倍の周波数の位置パルスＰＰを
発生し且つＡ相信号ＡｓとＢ相信号ＢＳとの位相関係か
ら回転方向判別信号ＤＳを発生するもの、３２はアップ
ダウンカウンタ（以下カウンタと称す）であり、方向判
別信号ＤＳに応して位置パルスＰＰをアップカウント（
■方向回転の時）、又はダウンカウント（○方向回転の
時）して、可動部１ｏの位置を表示するもの、３３はＺ
相検出回路であり、Ｚ相信号ＺＳを整形するもの、３４
はリミット検出回路であり、リミットセンサ２２．２３
のリミット出力ＬＳ、Ｒ３を整形するもの、３５はデジ
タル／アナログコンバータ（以下Ｄ／Ａコンバータと称
す）であり、ＭＰＵ３０からの電流指令値を対応するア
ナログ指令電圧に変換するもの、３６はパワーアンプで
あり、モータ２ｏに流れる実電流に対応する実電圧とア
ナログ指令電圧との差を増幅し、モータ２ｏに流れる電
流を指令電流値に従って制御するもの、３７はバスであ
り、ＭＰＵ３０とカウンタ３２、Ｚ相検出回路３３、リ
ミット検出回路３４及びＤ／Ａコンバータ３５とを接続
するものである。

山）一実施例構成の動作説明。

第４図は第２図実施例構成の処理フロー図、第５図は第
４図処理による動作説明図である。

■ＭＰＵ３０はイニシャル指令（例えば電源オン指令）
を受けると、原点位置決め動作を開始する。

先づ、ＭＰＵ３０はバス３７を介しリミット検出回路３
４より左（θ）リミットセンサ２２の出力ＬＳがオンか
を調べる。

オンであれば、可動部１０ａは目標位置Ｓにあるのでス
テップ■へ進む。

■一方、ＭＰＵ３０は、左リミットセンサ２２の出力Ｌ
Ｓがオフであれば、可動部１０は目標位置にないので、
目標位置Ｓに移動すべく速度ｖ１でＯ方向へ駆動するた
めの電流指令値■１をバス３７を介しＤ／Ａコンバータ
３５に与え、Ｄ／Ａコンバータ３５より対応するアナロ
グ指令電圧を発生して、パワーアンプ３６を介しモータ
２０を速度Ｖ１でＯ方向に駆動する。これによってモー
タ２０は回転を開始し速度ｖ１でボールネジ１５を介し
可動部１０をｅ方向に移動せしめる。

ここで、速度Ｖ１は、後述するりミツトセンサがオンを
検出して、モータ２０を停止させる際に、リミットセン
サがオンの範囲内で停止できる速度である。

■ＭＰＵ３０は、リミット検出回路３４の出力をバス３
７を介し所定周期で監視し、左リミットセンサ２２の出
力ＬＳがオンかを調べる。

ＭＰＵ３０は出力ＬＳがオンであることを検出すると、
可動部１０は８点に達しているから、電流指令値を零と
しＤ／Ａコンバータ３５、パワーアンプ３６を介しモー
タ２０を停止せしめる。モータ２０は電流指令値が零と
なると、徐々に速度が下降し、可動部１０は速度が零と
なるＳ′点で停止する。

■次に、ＭＰＵ３０は、次にカウンタ３２の値をバス３
７を介し周期的に複数回読出す。モータ２０の回転によ
り、エンコーダ２１よりＡ相、Ｂ相信号ＡＳ、ＢＳが出
力され、エンコーダ処理回路３１より４倍の位置パルス
ＰＰ及び方向判別信号ＤＳが出力され、カウンタ３２は
位置パルスＰＰを方向判別信号ＤＳによってアップ又は
ダウンカウントしているので、カウンタ３２の値に変化
がない時は停止と判断し、変化している時は停止と判断
せず、変化しなくなるまで待って停止と判断する。

０次に、ＭＰＵ３０は、Ｚ相信号ＺＳを探索すべく、■
方向に速度Ｖ２　　（Ｖ２　＜Ｖ　１）でモータ２０を
駆動する。即ち■方向で速度■２に対応する電流指令値
■２をバス３７を介しＤ／Ａコンバータ３５に与え、Ｄ
／Ａコンバータ３５より対応するアナログ指令電圧を発
生して、パワーアンプ３６を介しモータ２０を速度ｖ２
で■方向に駆動する。

更に、ＭＰＵ３０はバス３７を介し２相検出回路３３よ
りエンコーダ２１からの２相信号ＺＳがオンになったか
を周期的に調べる。

尚、速度ｖ２は、ＭＰＵ３０が一定の周期で２相信号を
調べるときに、Ｚ相信号がオンである状態を確実に検出
できるような遅い速度である。すなわち、速度ｖ２が速
いと２相信号がオンになっている時間が短く、ＭＰＵ３
０の周期より短かくなり、読みとばしてしまう可能性が
ある。

■ＭＰＵ３０は２相信号ＺＳがオンになったことを検出
すると、前述のカウンタ３２の計数値（即ち、可動部の
現在位置Ｐ１であり、モータ２０の基準回転位置）をバ
ス３７を介し読出し、内蔵するメモリに格納する。そし
て、ステップ■と同様、可動部１０が原点０に達したと
して、電流指令値を零とし、モータ２０を停止制御する
。モータ２０は徐々に速度が下降し、可動部１０は速度
が零となる２２点で停止する。

そして、ステップ■と同様にＭＰＵ３０はカウンタ３２
の値をバス３７を介し周期的に読出し、停止したことを
検出する。

■次に、ＭＰＵ３０は速度制御から位置制御に切換え、
先づ、可動部１０を前述の２１点まで位置制御により移
動せしめる。

即ち、ＭＰＵ３０ば初期速度ｖ２に対応する電流指令値
■２をバス３７を介しＤ／Ａコンバータ３５に与え、パ
ワーアンプ３６を介しモータ２０をＯ方向に起動する。

これによって可動部ＩＯはＯ方向に移動し始める。

これとともにＭＰＵ３０は、カウンタ３２の値とステッ
プ■で格納したカラ・ンタ３２の計数値との差を周期的
にとり、これに応じた電流指令値Ｉ３をハス３７を介し
Ｄ／Ａコンバータ３５に与え、パワーアンプ３６を介し
モータ２０を位置制御する。

■ＭＰＵ３０は可動部１０が点Ｐ１に達したことをカウ
ンタ３２の値から知ると、ＭＰＵ３０は１ステップ（可
動部の最小移動単位）づつの位置制御を行う。即ち、Ｍ
ＰＵ３０は再び電流指令値■４をバス３７を介しＤ／Ａ
コンバータ３５に与え、パワーアンプ３６を介しモータ
２０をＯ方向に駆動する。

ＭＰＵ３０は、バス３７を介しカウンタ３２の値を周期
的に読出し、１ステップ分移動したことを検知すると（
例えば位置パルスが４ヶ分）、電流指令値Ｉ４を零とし
、モータ２０を停止する。

■ステップ■と同様の方法でＭＰＵ３０はカウンタ３２
の値から停止したことを判断すると、バス３７を介しＺ
相検出回路３３よりＺ相信号ｚＳがオフになったかを言
周べる。

Ｚ相信号ＺＳがオフになっていなければ、ステップ■に
戻り、１ステップ送りを再び行い、Ｚ相信号ＺＳがオフ
になっていることを検知すると、可動部１０は原点０で
停止しており、原点位置決めを終了する。

このようにして、可動部１０はＺ相信号ＺＳの左エツジ
の原点Ｏに原点位置決めされる。

この方法は、リミットセンサ２２の出力ＬＳがオンとな
り、更にＺ相信号ＺＳを見付けるまで速度制御し、Ｚ相
信号ＺＳ内でエツジを見付けるのに位置制御して、必要
最小限な範囲の位置制御を行って高速の位置決めを可能
とするものである。

（Ｃ１他の実施例の説明 第６図は本発明の他の実施例の動作説明図である。

この実施例では、原点０をＺ相信号ＺＳの右エツジ側に
設定しており、このため、第４図及び第５図の実施例に
おいてステップ■〜■までは同一であるがステップ■に
おいてステップ送りを■方向に行い、ステップ■の判断
を行って右エツジの原点Ｏに原点位置決めするものであ
る。

又、別の実施例として、ステップ■■を省略し、ステッ
プ■の速度制御をステップ■の１ステップ位置制御にお
き代え、原点ＯをＺ相信号ＺＳの左エツジのオン側に設
定してもよい。同様に、このような原点位置決め後、一
定距離だけオフセット移動し、その位置を機械的原点と
してもよい。

更に別の実施例として、可動部にボールネジ送りによる
位置決めのみならず他の周知のベルト、ワイヤ等による
ものであってもよく、又直進動作に限らず回転動作であ
ってもよく、その上モータは直進モータ等の他のアクチ
ュエータであってもよい。

以上本発明を実施例により説明したが、本発明は本発明
の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明からこれ
らを排除するものではない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、機械的に設定され
た目標位置に到達後、制御対象である駆動源の基準位置
に同期した原点に位置決めするに際し、少なくとも目標
位置までは速度制御し、その後の原点位置決めを位置制
御によって行うので、第１に繰返し精度の高い原点位置
決めが可能となるという効果を奏し、ミクロン単位の誤
差の高精度の原点位置決めが実現でき、第２に位置決め
に要する時間が短縮され高速位置決めも可能となるとい
う効果を奏し、特に多軸のロボット等の原点位置決めに
適用してその効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例構成図、 第３図は第２図構成のエンコーダ出力波形図、第４ｒＩ
！Ｊは第２図構成の処理フロー図、第５図は第４図処理
による動作説明図、第６図は本発明の他の実施例の動作
説明図、第７図は従来技術の説明図である。 図中、１〇−可動部、 ２０−モータ（駆動源）、 ２１−・エンコーダ、 ２２−リミットセンサ（検出手段）、 ３−制御部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 可動部を駆動源によって移動せしめ所定の機械的原点に
   位置決めする原点位置決め方式において、該駆動源の単
   位サイクル駆動毎に基準信号を発生するエンコーダと、 該可動部の該機械的原点の目標となる所定の位置に該可
   動部が到達したことを検出して検出信号を発生する検出
   手段と、 該検出手段の出力信号と該エンコーダの出力信号とが入
   力されて該駆動源を速度制御及び位置制御とを切換えて
   制御する制御部とを有し、 該制御部は、少なくとも該検出信号が発生するまで該駆
   動部を速度制御した後該基準信号のエッジを検出して該
   機械的原点に位置決めする時は該駆動部を該エッジを検
   出するまで１ステップづつ位置制御することを特徴とす
   る原点位置決め方式。