WO1984004161A1 - Method of detecting absolute position of servo control system - Google Patents

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WO1984004161A1
WO1984004161A1 PCT/JP1984/000184 JP8400184W WO8404161A1 WO 1984004161 A1 WO1984004161 A1 WO 1984004161A1 JP 8400184 W JP8400184 W JP 8400184W WO 8404161 A1 WO8404161 A1 WO 8404161A1
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absolute
output
circuit
resolver
absolute position
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PCT/JP1984/000184
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Inventor
Kenichi Toyoda
Hideo Miyashita
Shinsuke Sakakibara
Hatsumi Naruo
Original Assignee
Fanuc Ltd
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
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    • 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
    • G05B19/39—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 using a combination of the means covered by at least two of the preceding sub-groups G05B19/21, G05B19/27, and G05B19/33
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    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37471—Resolver, synchro

Definitions

  • This method relates to a method of detecting the absolute positions of a plurality of operating axes by servo-controlling a servo motor. Also, the absolute position of the operation unit is detected based on the detection output of the resolver and absolute encoder that rotate at a constant speed ratio.
  • the present invention relates to a method of detecting an absolute position of a servo control system in which the detection of the absolute position can be selectively performed for each operation.
  • Servo motors are widely used to position movable parts such as industrial robots with high accuracy, and the servo motors involved are controlled by servo control. Yes.
  • Fig. 1 is a block circuit diagram for explaining the servo control involved.
  • the operation of an industrial robot and the like is controlled by an NC (numerical control) device. This is an example of position control.
  • reference numeral 101 denotes a paper tape on which numerical control (NC) command data is perforated, and positioning information, M, S, and so on for processing.
  • Numeral 102 is a numerical control (NC) device that stores NC command data such as T function information, and is described in the following from the paper tape 101 to the tape tape described later. And read the NC data, decode the read NC data, and, for example, do not show a power board not shown if it is an M, S, T function instruction, etc. To the machine side via, and if the moving finger is now Zc
  • the NC unit 102 is a processor 1 that executes a mining process in accordance with a control program.
  • a program memory 10 2 for storing a predetermined control program
  • a data memory 10 2 c for storing data
  • an operation Operation panel 102 d tape reader / puncher 102 e
  • display device 102 f input / output port 102 g
  • current position It is composed of a counter 102 h and an address / data bus 102 j connecting these.
  • a pulse distribution device that performs a known pulse distribution operation based on the moving finger Zc and distributes a pulse P at a frequency corresponding to the finger velocity.
  • s. 104 indicates that the pulse speed of the distribution pulse system P s is linearly accelerated at the time of the pulse train of the pulse train, and is linearly decelerated at the end of the pulse train.
  • a well-known acceleration / deceleration circuit that generates P i, 105 is a motor that drives the operating force, and 106 is a motor that drives one motor every time the motor 105 performs a certain amount of tillage.
  • a pulse coder 107 that generates a debug pulse FP is composed of an error calculation memory part 107, which is constituted by a reversible counter, for example.
  • SL ⁇ 3 is composed of a function circuit 107a for performing the difference Er between Pi and FP and an error register 107b for storing Er. That is, the error calculation storage unit 107 is connected to the motor 1
  • 0 5 is pointed to rotate in the forward direction, and rotates accordingly.
  • Luanalog (DA) conversion I, 109 is a speed control circuit.
  • the motor position control device is composed of i07 and i08.
  • the NC data of the paper tape 101 is read out from the tape taper punch 102, and the noise is read out.
  • the NC data is stored in data memory 102c via j. Then, by operating the operation panel 102d, the start finger is input to the processor 102a via the current finger 102 ".
  • the processor 102a sequentially reads out and executes the machining control program of the ⁇ -program memory i02b. Immediately, the NC data of the data memory 102c is read, and the necessary parameters (NC parameter, transfer speed, processing speed, etc.) are read.
  • a moving command Zc is created, and the M, S, T function command is sent to the machine via the input / output port 102g.
  • This movement command Zc is input to the input / output board 102g via the path 102].
  • the pulse divider 103 is based on the moving finger Z c. Then, the execution of the pulse portion S is performed and the distribution pulse Ps is output.
  • the g pulse Ps is input to the acceleration / deceleration circuit 104, and the pulse speed is accelerated / decelerated and the command pulse train Pi is input to the error calculation storage unit 107.
  • the content of the error register 107 b becomes non-zero, so that the voltage is output from the DA converter 108 and the speed is controlled by the speed control circuit 109.
  • Motor 105 is activated, and the operation is disabled. If the motor 105 rotates a predetermined amount, a feedback pulse FP is generated from the pulse coder 106 and input to the error storage unit 107, and the error is output.
  • the difference Er between the number of fingers Pi and the number of feeds and pack pulses FP is stored in the register 107b. Then, the motor 105 is servo-controlled so that the error Er becomes zero, and the motor 105 is driven to the operation target position.
  • the current position is counted using the feed knock FP from the pulse coder 106 for 1J. It is grasped with the data 102h, which is also useful for position control.
  • This pulse coder 106 has a high disassembly accuracy and enables high-accuracy position control, and a position control detector.
  • the pulse coder loses the absolute position of the operation because it does not have the absolute position detection function (abnormal operation of servo system or power supply). ), It is necessary to perform home return operation. Performing the homing operation complicates control and takes time, so the absolute position detection is performed without performing the homing operation. It is hoped that the method will be obtained.
  • an absolute encoder encoder is known as a position detector capable of detecting an absolute position.
  • the absolute encoder outputs the absolute position corresponding to the rotation angle of the operation (1).
  • the resolver was provided with a rotor 20.2a and a rotor winding 202b with 90 ° phase with each other. It has two stator windings 202c, 202d, and a transmission wave generating circuit 202e, 202f that generates carrier waves of sin ⁇ t and cos ⁇ t, respectively. ing .
  • the rotor 202a is at the position of the angle 0, the following voltage e is output from the rotor winding 202b.
  • the resolution is IZ n relative to the rotation of motor i. Therefore, even if the position accuracy cannot be obtained, or even if the angled pulse coder has a high resolution, if the absolute position detection accuracy is not accompanied by this, the position control is performed.
  • detecting the absolute position of each of a plurality of operating axes requires a detection circuit for each axis, and has the disadvantage of being expensive.
  • the servo control system can detect the absolute position of the operation at a high angle and can detect the absolute position of each vehicle with a detection circuit that can be shared. 'The aim is to provide an absolute position detection method
  • each servomotor of a plurality of operations is used.
  • a detection circuit of the resolver and a switching circuit for switching and connecting the absolute tones and the above-mentioned detection circuit are provided, and the detection circuit is provided with a plurality of operation circuits. It is characterized by being shared by
  • the detection circuit of the absolute position concerned is shared by a plurality of circuits, so that the configuration is simple and inexpensive.
  • FIG. 1 is a diagram of a general servo control system
  • FIG. 2 is a diagram of a resolver used in the present invention
  • FIG. 3 is an operation of a diagram of FIG. Fig. 4 is a block diagram of one embodiment of the present invention
  • Fig. 5 is an operation explanatory diagram of Fig. 4
  • Fig. 6 is a block diagram of Fig. 4. is there .
  • FIG. 4 is a block diagram of one embodiment of the invention *
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the embodiment.
  • Reference numerals 1, 10 denote absolute encoders, which are directly connected to the rotation of the motor 105, together with the NORS coder 106, and rotate the encoder.
  • a code (code) corresponding to the above is composed of a disk provided on the circumference and optical reading means for reading this at a specific position. It may be one that is integrated with 106.
  • 1 1 1 1 a and 1 1 1 b are gears, which are provided on the rotating shaft of the motor 105 and the tillage of the resolver 202, respectively, and rotate the motor 105. It is transmitted to resolver 202.
  • the full stroke of the movable portion along the operation line driven by the rotation of the motor 105 is denoted by ⁇ .
  • the number of rotations of motor 105 required for m is m (this rotation number m is limited to In this case, the resolver 202 rotates one revolution every m times of the motor 105, so that the gear ratio of the gears 11 1a and 11 1 is increased. Therefore, the resolver 202 will be tilled once for the movement of the full ⁇ -clk.
  • PCC a to PCC n are position control circuits, each of which has an error calculation memory 107, a DA converter 108, and a current position counter 102 li shown in FIG. It is the one that holds RP
  • APC is an absolute position detection circuit, which is selected from the following: ari, guri, 'not position-position ri' and output aah ⁇ anh of absolute solution ii 0
  • the absolute position A is detected from one object.
  • SW 1 and SW 2 are switching circuits, and the switching circuit SW 1 switches the output aah to a ith of each of the absolute converters to output to the detection circuit APC.
  • the switching circuit SW2 switches the outputs RVa to RVn of the respective resolvers and outputs them to the detection circuit RPC.
  • the grid position ri is obtained from the output RV of the resolver 202. That is, the detection circuit RPC obtains the mechanical angle ⁇ of the resolver 202 from the electrical angle 0 of the output RV of the resolver 202 and finds the grid position ri. Since the resolver 202 rotates one revolution every m rotations of the motor 105 (corresponding to the movement of the full stroke £), the mechanical angle is. Corresponding to position A. If the resolution of resolver 202 is n and the number of rotations is i,
  • the resolution ri of the resolver 202 is said to be 400, the error is large, and the actual resolution n is about 100,000.
  • the i-th grid position r of 2022 is absolute unit. This corresponds to the i ⁇ 4 ⁇ / n-th grid position P jk of the encoder i10.
  • the detection circuit APC obtains the grid 'position P jk and reads and combines the detection output aah of the absolute encoder The absolute position of A is obtained.
  • the absolute position X of the point A can be obtained by the following equation.
  • the absolute position X detected in this way is cut by the current position counter 10Zh.
  • the motor 105 After a long time, the motor 105 is rotated at a low speed in a fixed direction, and the absolute output of the absolute encoder 110 is detected. At the edge of aa li +1, which changes to +1, the pulse pressure B on the motor 105 is stopped, and aah +1 can be used instead of aah.
  • FIG. 6 is a block diagram of a main part of the configuration of FIG. 4, and shows details of the resolver detection circuit RPC and the absolute position detection circuit APC.
  • reference numeral 120 denotes an edge detection circuit which detects the edge of each bit at the absolute positions aah to anh of the absolute encoder 110.
  • Reference numeral 122 denotes an OR circuit, which outputs an OR (logical OR) of the edge output of the edge detection circuit 120, and 122 denotes an AND circuit.
  • Reference numeral 130 denotes a synchronous rectifier circuit which synchronously rectifies the error voltages RVa to RVn output from the resolver 202 and outputs the phase difference as a detection pulse PDS.
  • Reference numeral 131 denotes an excitation signal generation circuit that counts the number of detection pulses PDS, detects the grid position ri, and responds to this by a resolver excitation signal.
  • 132a to 132 ⁇ are excitation circuits, respectively, and the resolver excitation signals RMa to RMn are applied to the resolvers 202 of each ⁇ .
  • the transience signal AXS is generated, and the output RV of the resolver 202 of ⁇ # s a to n and the absolute encoder coder 1 i
  • An absolute position output of 0 is selected by the switching circuits SW 1 and SW 2. For example, if a is selected, the output RVa is input from the switching circuit SW2, and the output aah is input from the switching circuit SW1.
  • the resolver output a from the switching circuit SW2 is synchronously rectified by the synchronous signal SYS in the synchronous adjusting circuit 130, and the detection pulse PDS corresponding to the phase difference is output.
  • This detection pulse FDS is counted by the counter of the excitation signal cryogenic circuit 131, and the electric pulse sine wave SIN and cosine wave COS of the electric angle corresponding to the count value are used.
  • the excitation signal RM a is generated and is applied to a new resolver 202 via an excitation circuit 132 a.
  • the output RVa of the resolver 202 in response to the excitation signal RMa is similarly input to the switching circuit SW2 again, and the count value of the counter sequentially increases, and the electrical angle also increases.
  • the detection pulse PDS is not output from the rectifier circuit 130. In this state, the mechanical angle and the electrical angle of the resorno 202 match, and the content of the counter indicates the grid position r i.
  • the output aah of the absolute unit encoder 110 is sent to the edge detection circuit 120 via the switching circuit SW1. Then, edge detection of each bit of the output aah is performed. While edge detection is being performed, the motor 106 is rotated by the position control circuit PCCa of a, as described above, and edge detection is performed by the edge detection circuit 120. When a force (immediately transitions from ail to ail + i and the edge of the rise or fall of aA + l) is generated, the OR circuit 121 and the AND gate Set flip-flops 1 2 3 via 1 2 2.
  • This edge output is output as the rotation signal EF1 of the a-axis in the distribution circuit 125, sent to the position control circuit PCCa, and stops the rotation of the motor 105.
  • You The absolute position output aah of the absolute encoder 110 at this time is latched by the latch circuit 124.
  • Absolute circuit 1 2 6 absolutely assigns the grid position allocation r I described above. Aligns the latch at the grid position P jk of the encoder 110 and latches it. From the output aah of the circuit 124, the absolute position X is calculated according to the equation (3), and this is set in the current position counter of the position control circuit PCCa. .
  • the embodiment adopts such an absolute position detection method, so the resolution of the actual resolver can be increased by 6.4 times, and this can be operated.
  • the advantage is that the detection can be performed in 1.5 mm steps, and the entire numerical control system can be controlled by the high-precision position control of the servomotor.
  • the function can be improved.
  • a detection circuit for obtaining an absolute position from a detection output of a resolver and a detection output of an absolute sensor, a plurality of resolvers and an absolute solution -Since a switching circuit for selectively disconnecting the toencoder and the above detection circuit is provided separately, and the detection circuit is shared by a plurality of operation axes, operation is possible.
  • Takishiaki rotates the resolver and the absolute encoder that rotate with the servomotor at a fixed rate, and these Since the absolute position of the operation is detected with high accuracy from both outputs, and the circuit for this detection is shared for each operation, it can be used for control of machine tools by NC. It is also effective and can be implemented easily and low cost.

Description

明 細 書
サ - ボ制御系の絶対位置検出方式
技 術 分 野
こ の 癸明 は サ ー ボ モ ー タ を サ ー ボ制御す る こ と に よ つ て複数 の動作軸の絶対位置を検出す る方式 に 係 り 、 特 に 、 サ 一 ボ モ ー タ と と も に一定速度比で回転す る レ ゾ ル バ お よ び ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダの各検 出 出 力 に基づ い て動作轴の絶対位置 を検出 し 、 かか る 絶対位置 の 検 出 を 動作铀 ご と に 選択 し て行え る よ う に し て な る サ 一 ボ制 御 系 の絶対位置検 出 方 式 に関す る 。
景 技 術
工業用 ロ ボ ッ 卜 等 の 可動部を高精度 に 位置決 め す る の に サ ー ボ モ ー タ が広 く 利用 され、 係 る サ - ボ モ ー タ は 、 サ ー ボ 制御 さ れ て い る 。
第 1 図 は 、 係 る サ ー ボ制御 を 説明 す る た め の ブ ロ ッ ク 回路図 で あ り 、 N C (数値制镯） 装置 に よ り 工 業用 ロ ボ ッ ト 等 の動作铀 を 位 置制御す る 例の も の で あ る 。
第 1 図 に お い て 、 1 0 1 は数値制御 （ N C ) 指令 デ - タ が穿孔 され て い る 紙テ - プで あ り 、 加 工 の た め の位 置 決め情報や M , S , T機能情報等の N C 指令デ ー タ を 蓄 積 し た も の 、 1 0 2 は 数値制襌 （ N C ) 装置 で あ り 、 紙 テ ー プ 1 0 1 か ら後述す る テ - プ リ - ダ を し て N C デ - タ を 読取 ら せ る と 共 に 、 読取 られた N C デ ー タ を 解読 し 、 た と え ば M ， S ， T機能命令等で あれ ば 図示 し な い 強 電盤 を 介 し て機械側 へ送出 し 、 又移動指今 Z c で あ れ ば
O PI 後段の パル ス 分 S器 に 出力する 。 N C装置 1 0 2 は、 制 御 プ ロ グ ラ ム に従 っ て演箕処理を実行す る プ ロ セ ッ サ 1
0 2 と 、 所定の制御 プ ロ グ ラ ム を記億す る プ ロ グ ラ ム メ モ リ 1 0 2 と 、 デ ー タ を記億する デ ー タ メ モ リ 1 0 2 c と 、 操作 のため の操作盤 1 0 2 d と 、 テ ー プ リ ー ダ /パ ン チ ヤ 1 0 2 e と 、 表示装置 1 0 2 f と 、 入出力 ポ - ト 1 0 2 g と 、 現在位置カ ウ ン タ 1 0 2 h と 、 これ ら を接続する ア ド レ ス · デ ー タ バ ス 1 0 2 j と で構成 さ れ る 。
1 0 3 ほパ ル ス 分配器 であ り 、 移動指今 Z c に基づ い て公知の パ ル ス分配演箕を実行 し て指今速度に 応 じ た周 波数の分配パ ル ス P s を発生する も ので あ る 。 1 0 4 は 分配パル ス 歹 Ϊ P s の ル ス速度を該パル ス 列 の癸生時 に 直線的 に加速 し 、 又該パル ス列の終了睁 に直線的 に減速 し てパル ス歹 II P i を 発生する 公知の加減速回路、 1 0 5 は動作铀 を ¾動す る モ ー タ 、 1 0 6 は モ — タ 1 0 5 が所 定量回耘する 毎 に 1 個の フ ィ — ドバ ッ ク パ ル ス F P を 発 生する パル ス コ ー ダ、 1 0 7 は誤差演算記億部 で ぁ リ 、 た と え ば可逆 カ ウ ン タ に よ リ 構成され、 加減速回路 1 0
4 か ら 発生 し た入力パル ス P i の数 と フ ィ ― 卜 バ ッ ク ル ス F P の数 と の差 E r を記億する 。 尚 、 こ の誤差演算
SL ί εϊϊ3 は図示の 如 く P i と F P の差 E r を演 する 演箕 回路 1 0 7 a と E r を記億す る 誤差 レ ジ ス タ 1 0 7 b と で 成 ざれ る 。 即 ち 、 誤差演算記憶部 1 0 7 は モ ー タ 1
0 5 が正方向 に 回転す る様指今 され、 そ れ に従 っ て 回転
CHPI
、 i .ifO し て い る も の と すれ ば、 入力パルス P i が発生 す る 毎 に
該 ノ、 ' ス P i を カ ウ ン ト ア ッ プ し 、 又 7 ィ ー ド バ ッ ク パ
ル ス F P が発生す る 毎 に その内容を カ ウ ン ト ダ ウ ン し 、 入力パ ル ス数 と フ ィ 一 ドバ ッ ク パル ス数 の差 E で を誤差 レ ジ ス タ 1 0 7 b に 記億する 。 1 0 8 は誤差 レ ジ ス タ 1
0 7 b の内容 に比例 し た アナ ロ グ電圧を 発生す る デ ジ タ
ル ア ナ ロ グ （ D A ) 変換萆、 1 0 9 は速度制御回路で あ る 。 尚 、 i 0 7 ， 1 0 8 で モ ー タ の位置制御装置 を 構成 す る 。
次 に 、 第 1 図 の従来例構成の動作に つ い て説 Sす る 。
先ず 、 加工 に先立 ち 、 紙テ ー プ 1 0 1 の N C デ ー タ を テ ー プ リ ー ダノ パ ン チ ヤ 1 0 2 e 力 S読取 り 、 ノく ス 1 0 2
j を 介 し デ ー タ メ モ リ 1 0 2 c に そ の N C デ ー タ を格納 す る 。 つ ぎ に 操作盤 1 0 2 d の操作 に よ り ス タ ー ト 指今 がノく ス 1 0 2 』· を 介 し て プ ロ セ ッ サ 1 0 2 a に 入力 さ れ
る と 、 プ ロ セ ッ サ 1 0 2 a は プ π グ ラ ム メ モ リ i 0 2 b の加工制御 プ ロ グ ラ ム を順次読出 し 、 実行す る 。 即 ち 、 デ ー タ メ モ リ 1 0 2 c の N C デ ー タ を読 出 す と と も に 、 必要 な パ ラ メ ー タ （ N C パ ラ メ ー タ 、 送 り 込 み速度、 加
ェ電圧等） を 読出 し 、 図示 し ないテ ー ブル Χ , Υ 方向 に 機械 の可動部 を 移動 さ せる た めの X軸移動指令 X c 、 Y 軸移動指令 Y c を 作成 し 、 図示 し ない入 出 力 ボ ー ト を 介
し テ - ブル驅動部へ送 り 、 テ - ブル を位置決め す る 。 尚
、 第 1 図 に お い て 図示 し てい ないが入出 力 ポ ー ト i 0 2
カ ら サ ー ボ モ ー タ 1 0 5 ま で のル — 卜 に 存在 す る 構成
O PI
、/ 、 WIPO . が X轴、 Y 轴 に も 設け られてい る。 更に 同様 に Ζ 铀移勖 指令 Z c を作成 し 、 又、 M , S ， T機能命令を入出力 ボ - ト 1 0 2 g を介 し 機弒側に送 リ 出す。 こ の移動指令 Z c はパ ス 1 0 2 ] を 介 し て入出力ボー ト 1 0 2 g に 力 され る 。 さ て 、 入出 力 ボ ー ト 1 0 2 g 力 ら移動指令が パ ル ス分記器 1 0 3 に年え られ る と 、 パル ス分 g器 1 0 3 は移動指今 Z c に基 い てパル ス分 S演箕を実行 し て分配 パル ス P s を 出力す る 。 加減速回路 1 0 4 に は こ の分 g パ ル ス P s が入力 さ れ、 そ の パル ス速度を加減速 し て 指 令パ ル ス列 P i を誤差演算記憶部 1 0 7 に入力する 。 こ れ に よ り 誤差 レ ジ ス タ 1 0 7 b の内容は零で な く な る か ら 、 D A変換器 1 0 8 か ら電圧が岀力され、 速度制御回 路 1 0 9 に よ リ モ ー タ 1 0 5 が ¾動 され、 動作轴が還動 ざれ る 。 モ ー タ 1 0 5 が所定量回転すれ ばパ ル ス コ ー ダ 1 0 6 か ら フ ィ ー ド バ ッ ク パル ス F P カ 発生 し 誤差演箕 記憶部 1 0 7 に入力 さ れ、 誤差 レ ジ ス タ 1 0 7 b に は指 今パ ル ス P i の数 と フ ィ - ド、 パ ッ ク パル ス F P の数 と の 差 E r が記憶 され る こ と にな る 。 そ し て 、 以後誤差 E r が零 と な る よ う に モ ー タ 1 0 5 がサ - ボ制御 ざ れ、 動作 铀ほ 目 標位置 に駆動 され る。
こ の様に 、 サ ー ボ位置決め に おいては、 パ ル ス コ - ダ 1 0 6 か ら の フ ィ 一 ド ノく ッ ク ノ ル ス F P を禾 1J用 し て現在 位置 を カ ウ ン タ 1 0 2 h で把握 し、 しか も 位置制御 に利 招 し て い る 。 こ の パ ル ス コ ― ダ 1 0 6 は分解精度が高 く 、 高精度の位置制御が可能 と な リ 、 位置制镩用 の検出 器
C PI と し て は 、 レ ゾルバ等の他の検出器 よ り 優れて い る 。
し か し な が ら 、 パ ル ス コ ー ダは絶対位置検出 璣能 ¾ 持 た な い こ と か ら 、 勖作轴の絶対位置を失 っ た時 （ サ — ボ 系 の異 常時や電源投入時） に は、 原点復帰動作 を行 な う 必要が あ る 。 原点復帰動作を行な う こ と は 、 そ れだ け 制 御が複雑 と な り 、 又 時間 も かか る こ と か ら 、 原 点復帰動 作 を行 な わ ず に絶対位置検出 を行ない得 る 方式が望 ま れ る 。
こ れ に対 し 、 絶対位置を検出 でき る位置検 出 器 と し て は 、 ア ブ ソ リ ユ ー ト エ ン コ ー ダゃ レ ゾル バが知 ら れ て い る 。 ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダは、 動作铀の 回転角 に 対 応す る 絶対位置 を 出 力す る も の であ る 。 一方、 レ ゾ ル バ は第 2 図 に示 す よ う に 回転子 2 0.2 a と 、 回転子巻線 2 0 2 b と 、 互 い に 9 0 ° の位相 を も っ て S設 さ れた 2 つ の 固定子巻線 2 0 2 c , 2 0 2 d と 、 s i n ω t , c o s ω t の搬送波 を 各 々 発生す る掇送波発生回路 2 0 2 e , 2 0 2 f を 有 し て い る 。 今、 回転子 2 0 2 a が角度 0 の位 置 に あ る も の と すれ ば、 回転子巻線 2 0 2 b か ら は 、 次 に示す電圧 e が出 力 される。
e = s i n C ω t + 0 ) ( 1 ) こ の 搬送波 s i n ω t と レ ゾルバ 2 0 2 の出力 e の関係 を 示せ ば第 3 図 の如 く な り 、 镲送波 s i n t と の位相差 S i 〜 θ n を 求 めれ ば、 絶対位置が検出で き る 。
し か し なが ら 、 こ の様な絶対位置検出 の可能 な位置検 出器 を 係 る サ - ボ系 に 用 いて も 、 位置検 出 すべ き 可動部
Ο ΡΙ の フ レ ス ト 口 - ク は 、 一般にモ ー タ の n (例 え ば、 1 0 0 ) 回転に よ り 達成 されるか ら 、 分.解能 はモ ー タ i 回転 に対 し I Z n と な り 、 充分な位置精度が得 られ な いばか リ か、 折角パル ス コ - ダが高い分解能を有 し て い て も 、 絶対位置の検 出精度が これに伴なわ なければ、 位置制御 の癀度向上は望め な い と い う 問題点があ つ た。 し か ち 、 複数の動作軸 の各 々 の絶対位置を検出す る に は各軸毎 に 検出 回路を要 し 、 高価 に なる と い う 欠点 も あ っ た。
発 明 の 開 示
术癸明は 、 係 る サ ー ボ制御系 において高い辏度での動 作轴の絶対位置検出 が可能で且つ各轴ご と の絶対位置検 出 を共用可能 な検出 回路にて実施でき る サ '一 ポ制擁系 <n 絶対位置検出 方式を提供する こ と を 目 的 と す る
*発明 では 、 勖作铀を駆動す る サ ー ポ モ ー タ を サ ー ボ 制御す る サ - ポ制御系 の絶対位置検出方式 に おい て 、 複 数の動作铀の各サ ー ボ モ ー タ に該サ ー ボ モ ー タ の 回転に 伴ない 回転位置 を検 出する レ ゾルバ及び ア ブ ソ リ ュ ー ト ェ ン ； n - ダ を 1 ： m の割合で回転する様 に設け る と と も に、 該 レ ゾルバの検出 出力と該ア ブ ソ リ ュ 一 ト ヱ ン ： 3 — · ダ と 上記検出 回路 と を切替接铳する切替回路 と を設け 、 該検出 回路を 複数の動作铀で共用 した こ と を特徴 と し て い る 。
す な わ ち 、 末癸明 では レ ゾルバに よ っ て粗い 位置検 出 を行 な い 、 ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダに よ っ て密 な位置 検出 を行な つ て高精度の絶対位置検出 を可能 と す る と と
C iPI も に 、 係 る 絶対位置 の検出回路を複数轴 で共用 し て構成 を 簡単且つ安価 に し て い る。
図面 の簡単な説明
第 1 図は一般的 な サ - ボ制御系の プ ロ 、、/. ク 図 、 第 2 図 は本発明 に用 い ら れ る レ ゾルバの構成図 、 第 3 図 は第 2 図構成 の動作説明 図 、 第 4 図は末発明の一実施例 ブ ロ ッ ク 図、 第 5 図 は第 4 図構成の動作説明図 、 第 6 図は第 4 図構成 の.要都 プ ロ ッ ク 図であ る 。
発明 を実施す る ため の最良の 形態 本発明 を よ り 詳細 に 説述する ため に 、 以下 図面 に従 つ て説明 す る 。
第 4 図 は *発明 の一実施例構成図、 第 5 図は そ の動作説 明 図 で あ り 、 図 中 、 第 1 図、 第 2 図 と 同一の も の は同一 記号 で示 し て あ る 。 1, 1 0 は ア ブ ソ リ ュ — ト エ ン コ ー ダ で あ り 、 モ ー タ 1 0 5 の回転铀 に ノ ル ス コ ー ダ 1 0 6 と と も に直結 さ れ、 回転位置に対応 し た符号 （ コ - ド） が 円周上 に 設け ら れた 円板 と 、 特定の位置 で こ れ を読取 る 光学的読取 り 手段 と で構成されて お リ 、 パ ル スコ - ダ 1 0 6 と 一体 に な つ た も の で も よ い。 1 1 1 a , 1 1 1 b は ギア で あ り 各 々 モ ― タ 1 0 5 の回転軸 、 レ ゾ ルバ 2 0 2 の 回 耘轴 に設け ら れ、 モ ー タ 1 0 5 の 回転 を レ ゾルバ 2 0 2 に伝え る も の で あ る。 こ こ で、 .第 5 図 に 示す様 に モ - タ 1 0 5 の 回転 に よ っ て駆動される 動作轴 に沿 う 可 動部の フ ル ス ト ロ ー ク を ζί と し 、 こ れ に 要す る モ ー タ 1 0 5 の 回転数 を m ( こ の 回転数 mは整数 に 限 る も の で は な い） と する と 、 レ ゾルバ 2 0 2 はモ ー タ 1 0 5 の m 回 で 1 回転す る 你 に ギア 1 1 1 a , 1 1 1 の ギア比が 块め ら れ る 。 従 っ て 、 フ ル ス ト π — ク の移動 に 対 し、 レ ゾルバ 2 0 2 は 1 回耘する こ と に な る 。 こ れ ら は 、 動作 铀数 を n と す る と 、 第 4 図に おい て A X a 〜 A X li に て 示す よ ラ に 、 各動作轴 の サ - ボモ ー タ に対 し て設け ら れ る 。 P C C a 〜 ： P C C n は位置制御回路 であ リ 、 各 々 第 1 図 に 示 し た誤差演算記億部 1 0 7 , D A変换器 1 0 8 及び現在位置 カ ウ ン タ 1 0 2 li を舍む も の であ る 。 R P
C は レ ゾルパ検出 回路であ り レ ゾ Jレバ 2 0 2 の 出 力 R V a 〜 R V n の う ち の選択された 1 つの も の か ら 位相差 を 検出 し 、 グ リ 卜 置 r i を 出力する も の、 A P C は絶 対位置検出回路で あ リ 、 グ リ 、'ノ 卜 位-置 r i と ア ブ ソ リ ュ ー ト ェ ダ i i 0 の出力 a a h ~ a n h の ラ ち の 選 択 された 1 つ の も の か ら それぞれの絶対位置 A を検出 す る も の であ る 。 S W 1 , S W 2 は、 切替回路で あ り 、 切 替回路 S W 1 は各轴 の ア ブ ソ リ ュ ー ト ェ ン ー ダ の 出 力 a a h 〜 a it h を切替えて検出回路 A P C に 出 力す る も の 、 切替回路 S W 2 ほ各轴の レ ゾルパの 出 力 R V a 〜 R V n を 切替え て検出 回路 R P C に出力す る も の で あ る 。 次に 第 5 図 の動作説明図に ¾ つ て第 4 図 に 示す装置 の 検出動作を説明 す る 。 なお、 第 5 図 におい て は 、 説明 を 簡単 に す る た め 1 軸分のみ示 し てい る 。
サ ー ボ系 の異常 に ょ リ 、 現在位置カ ウ ン タ i 0 2 h の
QMPr
WIPO 内容 と 実際 の可動部の現在位置が-一致 し な く な っ た 時 （ 現在位置 を失 っ た時） に は、 レ ゾルバ 2 0 2 の 出力 R V か ら グ リ ツ ド位置 r i を得る 。 即ち 、 検 出 回路 R P C が レ ゾル バ 2 0 2 の 出 力 R V の電気角 0 か ら レ ゾルバ 2 0 2 の機械角 α を 求 め 、 グ リ ッ ド位置 r i を 箕 出 す る b 前 述 の 如 く レ ゾ ル バ 2 0 2 は モ - タ 1 0 5 の m 回転 （ フ ル ス ト ロ ー ク £ の移動 に対応） で 1 回転す る か ら 、 そ の機 械角 は.点 A の位置 に対応する 。 レ ゾル バ 2 0 2 の分解 能 を n 、 回転数 を i と すれば、
r i = i » A / n ( 2 )
と な る 。 レ ゾ ル バ 2 0 2 の分解能 ri は 4 0 0 0 と い わ れ て い る が、 誤差が大 き く 、 実際の分解能 n は 1 0 0 0 程 度 で あ る 。
そ こ で、 こ れ を ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダ 1 1 0 の グ リ ツ ド位置 に 換算す る 。
す な わ ち ア ブ ソ リ ユ ー ト エ ン コ ー ダ 1 1 0 は'、 モ ー タ
1 0 5 の 1 ノ 4 回転毎 に 1 / 4 回転の間 を 1 6 等分 し 、 そ れ に 対応す る 4 ビ ッ ト の絶対位置 a t 〜 & 1 s を 出 力 す る 。 従 っ て 、 モ ー タ 1 0 5 の 1 回転に 対 し、 4 回絶対 位 置 a ί 〜 a i s が 出 力 される 。 そ こ で 、 グ リ ツ ド位置 r i を モ ー タ 1 0 5 の i 回転 目 の ァ プ ソ リ ュ ー ト ェ ン コ ー ダ 1 1 0 の グ リ ツ ド'位置 P j k に換箕 す る 。 こ れは 、 分解能 n 、 モ - タ i 0 5 の回転数 mが既知で あ る か ら 容 易 に求 め る こ と がで き る 。 即 ち 、 ア ブ ソ リ ュ ー ト ェ ン コ ー ダ 1 1 0 の グ リ ッ ド位置 P j k の幅に 対 し 、 レ ； ノレ ノく
CMPI 2 0 2 の グ リ ッ ド位置 r i が n ノ 4 m個対応す る か ら 、 レ ゾ レ ノく 2 0 2 の i 番 目 のグ リ ッ ド位置 r ϊ は ア ブ ソ ΰ ユ ー ト ェ ン コ ー ダ i 1 0 の i · 4 πι / n 番 目 の グ リ ッ ド 位置 P j k に 対応す る 。
こ の様に し て検出 回路 A P C がグ リ ッ ド'位置 P j k を 得、 ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダ 1 1 0 の検出 出 力 a a h を読取 つ て組合わせれば、 点 A の絶对位置が得 られ る 。
こ の 時 、 点 A の絶対位置 X は次式で年え られ る 。
X = i k · ( £ /4m) + aah♦ C i /4π) ♦ 16
♦♦ (3)
従 っ て 、 レ ソ レ ノく 2 0 2 の分解能 ri に 対 し 、 分解能は S 4 m と な り 、 n = 4 0 0 0 ， πι = 1 0 0 と すれぼ、 レ ゾ レ く 2 0 2 の 分解能の 1 . 6 倍 （ = 6 4 0 0 Ζ 4 0 0 0 ) の も のが得 られ 、 実際の レ ゾルバの分解能 ほ II ノ 4 程度で あ る 力ゝ ら 、 6 - 4 倍の分解能が得 られ る 。 こ れ を フ リレ ス ト ロ ー ク に換箕する と 、 約 1 . 5 m m ス テ ッ プ で 位置が検出 で き る 。
こ の様 に し て検出 された絶対位置 X は 、 現在位置 カ ウ ン タ 1 0 Z h で ッ 卜 される 。
更 に 分解能 を上げ る ために は、 絶対位置 を検 出 した後
、 ノヽ" リレ ス を年え て モ ー タ 1 0 5 を一定方 向 に低速回転せ し め 、 ァ ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダ 1 1 0 の検出 出力力 S a a h 力 ら a a h + 1 に変ィ匕する a a li + 1 の エ ッ ジ で 、 モ ー タ 1 0 5 への パル ス印力 Bを停 it させ、 前述 の a a h の代 り に a a h + 1 と すれば良い。
c>-:?r
、ん '. 1 一 こ れ を切替 回路 S W 1 , S W 2 の切替 えで 、 各動作轴 A X b 〜 A X II に つ い て行な えば、 それ ぞれ一 つの検 出 回路 A P C ， R P C で各動作軸の絶対位置検出 を行 な う こ と が で き る 。
第 6 図 は 、 第 4 図構成の要部 ブロ ッ ク 図 で あ り 、 レ ゾ ルバ検 出 回路 R P C 及び絶対位置検出回路 A P C の 詳細 を示す。 図中 、 1 2 0 はエ ッ ジ検出 回路 で ぁ リ 、 ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダ 1 1 0 の絶対位置 a a h〜 a n h の 各 ビ ッ ト の エ ッ ジ を 検出 する も の、 1 2 1 は オ ア 回路 で あ り 、 エ ッ ジ検 出 回路 1 2 0 の エ ッ ジ出 力 の オ ア （論理 和） を 出力す る も の 、 1 2 2 は ア ン ドゲ ― ト で あ り 、 ィ ン ヒ ビ ッ ト 信号 I N H に よ り ゲ — ト 制御 され る も の 、 1 2 3 は フ リ ッ プ フ ロ ッ プ であ リ 、 オア 回路 1 2 1 か ら の エ ッ ジ 出 力 を 保持す る も の、 1 2 4 は ラ ッ チ 回路で ぁ リ 、 オ ア 回路 1 2 i の エ ッ ジ出 力で絶対位置信号 a a h 〜 a n h を ラ ッ チす る も の、 1 2 5 は分配 回路 で あ り 、 铀 選択信号 A X S に応 じ て フ リ ッ プ フ ロ ッ プ i 2 3 の 出 力 を 回転信号 E P l 〜 E P n に選択的 に分 Sす る も の で あ る 。 i 2 S は演算 回路 であ り 、 絶対位置 X を 演算す る も の で あ る 。
1 3 0 は同期整流 回路であ り 、 レ ゾル バ 2 0 2 の 出 力 で あ る エ ラ - 電圧 R V a〜 R V n を 同期整流 し 、 位相 差 を検出 パル ス P D S と し て出力する も の 、 1 3 1 は励磁 信号発生回路 で あ り 、 検出パル ス P D S を 計数 し 、 グ リ ッ ド位置 r i を検出 し 、 これに応 じ た レ ゾ ル バ励磁信号
ΟΙνίΡΙ 4 ^'ΙΡΟ 2
R Mを癸生する も の 、 1 3 2 a 〜 1 3 2 η は各 々励磁回 路 で あ リ 、 レ ゾルバ励磁信号 R M a 〜 R M n を各轴の レ ゾル バ 2 0 2 に芋え る も の で あ る &
次に第 6 図耩成の動作を説明する 。
先ず絶対位置を検出するため、 轴遷枳信号 A X S が癸 生 し、 <# す る a 〜 n の レ ゾルバ 2 0 2 の出 力 R V 、 ア ブ ソ リ ュ ー ト ェ ン コ - ダ 1 i 0 の絶対位置出力が切巷 回路 S W 1 ， S W 2 に よ り 選択される。 例えば a 铀が違 択 さ れ る と 、 切替回路 S W 2 よ り 出力 R V a が、 切巷回 路 S W 1 よ り 出力 a a hが入力 される。 切替回路 S W 2 か ら の レ ゾル バ出力 a は同期整琉回路 1 3 0 で同期 信号 S Y S で同期整流され、 位相差に応 じた検出パル ス P D S が出力 され る 。 こ の検出パル ス F D S は励磁信号 癸生回路 1 3 1 の カ ウ ン タ で計数される と と も 計数値 に応 じた電気角の サ イ ン波 S I N、 コ サ イ ン波 C O S か ら成る 励磁信号 R M a が癸生 され、 励磁回路 1 3 2 a を 介 し a 新 の レ ゾ ル バ 2 0 2 に芋え られる 。 こ の励磁信号 R M a に応 じた レ ゾルバ 2 0 2 の ¾力 R V a は再び切替 回路 S W 2 に同様に 入力され、 順次カ ウ ン タ の計数値が 増加 し 、 電気角 も増加 し、 遂には同斯整流回路 1 3 0 か ら検出パ ル ス P D S が出力されな 〈 なる 。 こ の状態に お い て レ ゾル ノ 2 0 2 の機械角 と電気角が一致 し 、 カ ウ ン タ の内容ほ グ リ ッ ド位置 r i を示すこ と に な る 。
—方、 ア ブ ソ リ ユ ー ト ヱ ンコ ー ダ 1 1 0 の出力 a a h は切替回路 S W 1 を介 しエ ッ ジ検出回路 1 2 0 に送 られ 、 出 力 a a h の各 ビ ッ ト のエ ッ ジ検出が行 われ る 。 エ ツ ジ検出 が行 われ る 間 、 前述の如 く a轴の 位置制御回路 P C C a ほ モ ー タ 1 0 6 を 回転せ しめ、 エ ッ ジ検 出 回路 1 2 0 よ り エ ッ ジ検出 出 力 （即 ち a il か ら a il + i へ移行 し 、 a A + l の立上 り 又は立下 り の エ ッ ジ） が生 じ る と オ ア 回路 1 2 1 、 ア ン ドゲ ー 卜 1 2 2 を 介 し フ リ ッ プ フ ロ ッ プ 1 2 3 を セ ッ ト す る 。 こ のエ ッ ジ 出 力 は 分配 回 路 1 2 5 で a 軸 の 回転信号 E F 1 と し て出 力 され 、 位置制 御回路 P C C a へ送 ら れ、 モ ― タ 1 0 5 の 回転 を停止 す る 。 こ の時 の ア ブ ソ リ ュ - ト エ ン コ ー ダ 1 1 0 の絶対位 置出力 a a h は ラ ッ チ 回路 1 2 4 で ラ ッ チ さ れ る 。 演箕 回路 1 2 6 ほ 前述の グ リ ッ ド位蠹 r I を ア ブ ソ リ ュ ー. ト エ ン コ ー ダ 1 1 0 の グ リ ツ ド位置 P j k に 换箕 し 、 ラ ッ チ 回路 1 2 4 の 出 力 a a h と か ら第 （ 3 ) 式 に ょ リ 絶対 位 置 X を演箕 し 、 こ れ を位置制御回路 P C C a の現在位 置 カ ウ ン タ に セ ッ ト す る 。
同様 に 轴選択信号 A X S に よ り b , c … ！！ 轴 の 出 力 R V b - R V n , a b h a n h を選択すれ ば、 各轴の絶 対位置力 S求 ま る 。
*実施例 は こ の よ う な絶対位置検出方式 を 採用 し た の で 、 実際の レ ゾ ル バ の分解能を 6 . 4倍 に で き 、 こ れ を 動作.軸 の フ ル ス ト ロ ー ク に換箕 し て 1 . 5 m m ス テ ッ プ で検 出 で き る と い う 利点が得 られ、 サー ボ モ ー タ の高精 度の位置制御 に よ る 数値制御 シ ステ ム全体の機能向上 を 図 る こ と がで き る 。 ま た 、 *実施例で は、 レ ソ レバの検出 出力 と ア ブ ソ リ ェ ン 二 一 ダの検出出力 と か ら絶対位置 を 出す る 検出 回路、 複数の レ ゾルバお よび ア ブ ソ リ ュ ー ト ェ ン コ ー ダ と 上記検出 回路 と を選択的に切巷接続す る 切替回路 を それぞれ設 け て、 検出回路を ¾数の勖作軸 ご と に共用 し て い る の で、 動作铀 ご と に検出回路を 設け る 必要が な く な リ 、 構成 の簡素化、 π — π ス ト 化を 図る こ と がで き る 。 し か も 、 サ一 ボ制御系の位置制御精度を 劣化 し な い か ら 、 高精度の位置块めが可能 と な り 、 サ一ボ モ ー タ に A C サ ー ボ モ ー タ を 利 し / 合に はァ ブ ソ リ ユ ー ト ェ ン ー ダは元 々設け られてい る の で、 レ リレ ノくの追加 の みで達成で き る
産業上 の利用可能性
以上 の よ ラ に 、 太癸明はサー ボモ ー タ と と も に 回転 す る レ ゾ ルバお よび ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダ を 一定割合 で回転 ざ せ 、 こ れ ら の両出力か ら勖作铀の絶対位置を 高 精度に検出 し 、 し か も こ の検出 のための 回路 を動作铀 ご と に共用 し た の で、 N C に よる工作機械等の制御 に利用 し て有効で あ り 、 し か も こ れを 容易かつ ロ ー コ ス ト に 実 施で き る も の で あ る 。
、Ζι

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 動作軸 を 駆動す る サ ー ボモ タ を サ - ボ制御す る サ - ボ制御系 の絶対位 置検出方式 に おい て 、 複数 の動作軸 の各 サ ー ボ モ ー タ に 該 サ ー ボモ - タ の 回転 に伴 な い 回転 位置 を 検出 す る レ ゾ ルバ及びア ブ ソ リ ュ — ト エ ン コ ー ダ を 1 ： m の割合 で回転す る様に設け る と と も に 、 該 レ ゾ ル バ の検出 出 力 お よ び該ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダ の 検 出 出 力 と か ら 絶対位置 を検出 す る検出 回路 と 、 上記各動 作軸 ご と の複数 の レ ゾルバお よ びア ブ ソ リ ュ ー ト ェ ン コ - ダ と 上 記 検 出 回 路 と を 切 替接 铳 す る 切替回路 と を 設 け 、 上記検出 回路 を 複数の動作軸で共用 し た こ と を特徵 と す る ザ - ボ制御系 の絶対位置検出方式。
2 . m > 1 と な る よ う に レ ゾルバお よ び ア ブ ソ リ ュ ー ト エ ン コ ー ダ の 回転比 1 : m を選択す る 請求の範 囲第 1 項 に 記載 の サ ー ポ制御系 の絶対位置検出方式。
3 . ア ブ ソ リ ユ ー 卜 エ ン コ ー ダの検出 出 力 の エ ッ ジ検 出 出 力 を セ ッ 卜 す る 記億 回路を設け、 該記億 回路 の 出 力 に よ リ サ 一 ボ モ ー タ を 停止せ し め る こ と を 特徴 と す る 請求 の 範 囲 1 又 は 2 記載 の サ 一 ボ 制御 系 の絶対位置検 出 方 式。
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