JPH01197813A - モータの位置制御装置 - 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］ この発明はモータの位置制御装置、特にモータの位置検
出にアブソリュート検出器を使用して制御座標位置の誤
差検出と補正とを行なうモータの位置制御装置に関する
ものである。

［従来の技術］ 第５図は従来のアブソリュート・エンコーダを使用した
モータの位置制御装置のブロック図である。図において
（１）は設定された情報によってコントローラ（２）に
絶対位置情報を指令する指令部、（２）は指令部（１）
からの指令入力とアブソリュート・エンコーダ（４）か
らのフィードバック信号入力とによりモータを駆動制御
するコントローラ、（３）はサーボモータ、（４）はア
ブソリュート・エンコーダである。

また第５Ａ図はコントローラ（２）の位置及び速度のル
ープ制御系を示す詳細なブロック図であり、＜１１）は
位置制御部、（１２）は速度制御部、（１３Ｂ）はアブ
ソリュート・エンコーダ（４）の出力信号より速度を算
出する速度算出器である。

第５図及び第５Ａ図のブロック図の動作について説明す
る。一般にサーボモータの位置決め制御を行うには、あ
らかじめ装置の特定位置を座標基準点として座標の設定
を行い、目的位置を基準点からの座標値で示される絶対
位置で指示するか、もしくはサーボモー°夕の現在位置
からの差分て示される相対位置で指示するかの２通りの
方式がある。第５図及び第５Ａ図はこの前者の目的位置
を絶対位置で指示する方式のブロック図で、ある。指令
部（１）は設定された情報によってコントローラ（２）
に絶対位置指令を出力する。コントローラ（２）が内蔵
する位置制御部（１１）は、指令部（１）からの位置指
令とアブソリュート・エンコーダ（４）から構成される
装置フィードバック信号とに基づき位置制御を行なう。

また速度制御部（１２）は、位置制御部（１１）から入
力される速度指令とアブソリュート・エンコーダ（４）
から構成される装置フィードバック信号を速度算出器（
１３Ｂ）を介して算出した速度フィードバック信号とに
基づき速度制御ヲ行なう。一般にコントローラは上記の
位置制御、速度制御のばか電流制御の各制御ループとモ
ータを駆動するモータ駆動部を内蔵する。従ってコント
ローラ（２）はサーボモータ（３）に所要電力を供給し
これを駆動して、指令された速度と電流により指令位置
への移動を行なう。そして指令位置への移動が完了する
とサーボモータ（３）への電力の供給を停止する。

また目的位置を現在位置からの差分て示される相対位置
で指示する方式の場合には、あらかじめ装置の特定位置
にリミットスイッチ等により機械的基準点を設け、電源
投入後−度サーボモータをこの基準点に移動させて座標
を設定する、いわゆる原点復帰と呼ばれる初期動作を必
要とする。

第６図は従来のアブソリュート・エンコーダとインクリ
メンタル争エンコーダを併用したモータの位置制御装置
のブロック図である。図において（１）〜（４）は第５
図のブロック図と全く同一のものである。（５）はイン
クリメンタル・エンコーダ、（１３Ａ）はインクリメン
タル・エンコーダ（５）の出力信号より速度を算出する
速度算出器である。

ま°た第６Ａ図は指令部（１）の詳細な部分ブロック図
であり、（７）は座標設定機能部、（８）は位置決めデ
ータ選定部である。

第６図及び第６Ａ図のブロック図の動作について説明す
る。先ず装置に電源投下後の起動信号によって、指令部
（１）はアブソリュート会エンコーダ（４）からの絶対
位置信号を読込み現在位置を座標原点として設定する。

即ち指令部（１）に内蔵される座標設定機能部（７）は
アブソリュート・エンコーダ（４）からの出力信号を電
源投入後の起動信号により読込んで、サーボモータの現
在位置を座標原点として設定を行ない、この設定された
座標信号を位置決めデータ選定部（８）に送出する。位
置決めデータ選定部（８）はこの座標原点を基準として
、内蔵するプログラムで指定された位置に実際に移動を
行なうための位置決めデータを選定し、この選定された
位置決めデータを出力してコントローラ（２）に供給す
る。このようにして設定された座標原点は、電源が断と
なるまで変更されることはないので、以後アブソリュー
ト・エンコーダ（４）からの出力信号は使用されない。

この場合サーボモータ制御用のフィードバック信号とし
てはインクリメント・エンコーダ（５）からの出力信号
が使用される。即ちインクリメンタル・エンコーダ（５
）から、回転位置の変化分を示す位置信号が直接コント
ローラ（２）に供給されるほか、速度算出器（１３Ａ）
を介して回転速度信号が同様にコントローラ（２）に供
給される。コントローラ（２）はこれらの位置及び速度
のフィードバック信号を用いて、位置及び速度の制御を
行なう。

［発明が解決しようとする課１］ 上記のような従来のモータの位置制御装置において、ア
ブソリュート・エンコーダ方式の場合では、制御位置の
精度は良い反面、絶対位置情報から差分を算出したり、
速度を算出するのに時間を要するため制御応答性が遅く
、さらに、高分解能で多回転型のアブソリュート・エン
コーダが少いことから移動距離に制限があった。またア
ブソリュート・エンコーダとインクリメンタル・エンコ
ーダの併用方式の場合では、電源投入時のみにアブソリ
ュート・エンコーダの出力信号で座標設定を行なうので
、ノイズの影響により座標位置が変ったり、シーケンサ
のバクにより移動量に過不足が発生しても判別できない
等の問題点があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、アブソリュート・エンコーダとインクリメンタル・
エンコーダとを併用して制御系のムダ時間を排除して応
答性の低下を防止するとともに、位置制御を行った停止
位置を許容誤差内に保持するようにした高精度のモータ
の位置制御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るモータの位置制御装置は、位置フィード
バック信号の検出器としてインクリメンタル検出器とア
ブソリュート検出器とを有し、前記インクリメンタル検
出器からの位置増加信号によりモータを駆動し回転位置
を制御する駆動制御部と、前記アブソリュート検出器か
らの絶対位置信号を基準として前記駆動制御部が駆動制
御を行った停止位置の誤差を検出する誤差検出器と、本
制御装置に電源が投入されたときと、前記誤差検出器が
許容限度を越える誤差を検出したときに、前記アブソリ
ュート検出器からの位置信号によって座標位置の設定を
行う座標設定器とを備えたものである。

また前記座標設定器による座標設定を行ったあと、前記
インクリメンタル検出器が基準位置信号を発生する基準
位置において、座標位置の補正を行なう座標補正器を備
えたものである。

また前記誤差検出器は各停止位置において毎回誤差検出
を行なう動作に代えて、前記駆動制御器が所定の回数駆
動制御を行った位置か、又は周期的に到来する特定の位
置において、停止位置の誤差を検出するようにした誤差
検出器を備えたものである。

さらに前記アブソリュート検出器を両軸端構造として、
該両軸端に前記モータとインクリメンタル検出器とがそ
れぞれ結合されるようにしたアブソリュート検出器を備
えたものである。

［作用］ この発明に係るモータの位置制御位置は、アブソリュー
ト・エンコーダとインクリメンタル争エンコーダを併用
し、インクリメンタル・エンコーダからの位置フィード
バック信号により位置制御並びに速度制御を行なうこと
により、制御系のムダ時間を除去して応答性を維持させ
るとともに、位置制御を行った停止位置が許容範囲内に
あるかをアブソリュート・エンコーダからの出力信号を
基準として判断し、もし許容範囲を越えるときには前記
アブソリュート・エンコーダからの絶対位置信号によっ
て座標位置の設定を更新するようにして制御位置の精度
を向上させたものである。

またアブソリュート・エンコーダの基準位置とインクリ
メンタル・エンコーダの基準位置の間に発生しやすい誤
差に対して、インクリメンタル・エンコーダの基準位置
において２つのエンコーダ間の誤差を算出して、この誤
差を零とするように先に設定された座標設定値の補正を
行ない制御位置の精度を向上させたものである。

また位置制御を行った各停止位置で毎回誤差検出を行う
代りに、所定の回数毎に、又は周期的に到来する特定の
位置において誤差検出をして制御時間の短縮を計ったも
のである。

さらに前記アブソリュート・エンコーダを両軸端構造と
して、該両軸端にモータとインクリメンタル・エンコー
ダとを結合するようにしたので、雨検出器の取付が容易
となったものである。

［実施例〕 第１図はこの発明の第１の実施例を示すモータの位置制
御装置のブロック図であり、（１）〜（５）及び（１３
Ａ）は上記第６図の従来装置と全く同一のものである。

また第１Ａ図は指令部（１）の詳細な部分ブロック図で
あり、（７）〜（８）は上記第６Ａ図の従来装置と全く
同一のものである。（９）は基準信号としてアブソリュ
ート・エンコーダ（４）からの絶対位置信号を入力し、
この基準信号と別に入力される到着位置フィードバック
入力信号とを比較し、到着位置の誤差が許容限度内の正
常位置であるかを確認する到着位置正常確認部である。

第２図は第１図及び第１Ａ図のモータの位置制御装置の
動作を説明するためのフローチャートである。

第２図のフローチャートを参照して第１図及び第１Ａ図
のブロック図の動作を説明する。先ず装置に電源が投入
されると第２図のステップ１において、電源投入後の第
１回目の制御動作であるかの判断が行われ、１回目の場
合に起動信号は指令部（１）に内蔵される座標設定機能
部（７）に供給される。座標設定機能部（７）はステッ
プ２においてアブソリュート・エンコーダ（４）から絶
対位置信号を読込み、ステップ３においてサーボモータ
の現在位置を座標原点として設定する。そしてこの設定
された座標信号を位置決めデータ選定部（８）に送出す
る。またステップ１において￥１源投入後の第１回目の
制御動作でない場合には直ちにステップ４にジャンプす
る。

位置決めデータ選定部（８）はステップ４において、先
に設定された座標原点を基準として、内蔵するプログラ
ムで指定された位置に実際に移動を′行なうための位置
決めデータの選定動作を行ない、位置決めデータの出力
を行なう。ステップ５ではステップ４で決められた移動
データにより実際に位置決めのための移動を開始する。

指令部（１）はステップ６において、ステップ５の移動
中にインクリメンタル・エンコー°ダ（５）の基準位置
（１回転に１箇所ある基準位置）からの基準信号（一般
にＺ信号と呼ばれる信号）が発生したときに、座標設定
後の１回目の基準信号であるかを判断し、１回目の場合
にはステップ７へ移行し、１回目でない場合にはステッ
プ８ヘジヤンプする。指令部（１）はステップ７におい
て、座標設定を補正するための座標補正信号を発生し、
座標設定機能部（７）に供給する。このステップ７の動
作目的はアブソリュート・エンコーダ（４）の基準位置
（通常は零位置）とインクリメンタル参エンコーダ（５
）の基準位置（通常はＺ信号発生位置）とに多少の差が
生じる可能性があるので、インクリメンタル・エンコー
ダ（５）の基準位置を制御基準位置とする誤差を算出し
、この算出された誤差が零となるように先に設定された
座標設定値の補正を行うことにある。従ってアブソリュ
ート・エンコーダ（４）からの座標設定後、最初のイン
クリメンタル・エンコーダ（５）の基準位置において上
記の補正を行えば、その後の補正は不要である。ステッ
プ７ての座標設定値の補正が終了すると次のステップ８
に移行する。ステップ８では移動動作が位置決めの□目
標位置に到着するまでこのステップで待機する。そして
目標位置に到着すると次のステップ９に移行する。ステ
ップ９において到着位置正常確認部（９）′は、基準信
号としてアブソリュート・エンコーダ（４）からの絶対
位置信号を入力し、この基準信号と別に入力される到着
位置フィードバック信号とを比較し、到着位置の誤差が
許容限度内の正常位置であるかの判定を行なう。そして
この判定結果が正常位置の場合にはステップ１０に移行
し、正常位置でない場合にはステップ２にジャンプし、
座標位置の再設定を行なう。指令部（１）はステップｌ
Ｏにおいて、プログラムのすべての移動動作が終了した
かの判定を行ない、終了の場合は終りとなり、終了でな
い場合はステップ４にジャンプして、次の移動動作に移
行する。

また第２図のフローチャートにおいては、ステップ８．
９において位置の移動制御を行って目標位置に到着する
度に到着位置が許容限度内であるかの判定を行なうよう
にしているが、これをあらかじめ設定した所定回数の移
動制御を行ったときに行なうか、もしくは例えばインク
リメンタル・エンコーダの基準位置のように、周期的に
到来する特定な位置において行なうようにしてもよい。

この後者の場合は制御時間の短縮を計りながら同時に制
御精度を維持しようとする方法である。

さらに第２図のステップ６．７、においてインクリメン
タル・エンコーダ（５）の基準位置によりり座標設定の
補正を行うように説明を行ったが、これらのステップを
省略してステップ５からステップ８にバイパスしたフロ
ーにより位置の移動制御を行うようにすることも可能で
ある。すなわち精度上２つのエンコーダ間の誤差が問題
とならないような場合には、当然ステップ６．７は省略
することができる。

第３図この発明の第２の実施例を示すモータの位置制御
装置のブロック図であり、（１）〜（５）は前記第１の
実施例の装置と全く同一のものである。

また（１４）はプログラマブル・コントローラ、（１５
）は操作部、（１Ｂ）はインタフェースである。

第３図のブロック図の動作を説明する。先ず操作部（１
５）はサーボモータの運転制御に必要とする起動や停止
等の手動操作を行ない、操作信号をプログラマブル・コ
ントローラ（１４）に供給する。プログラマブル・コン
トローラ（１４）は運転制御用プログラムデータの読込
み、記憶、変更の機能のほか、外部機器より供給される
データの入力、データ相互間の演算と大小関係の比較、
外部機器へデータの出力等の機能を有する。プログラマ
ブル・コントローラ（１４）は操作部（１５）から起動
操作の信号を入力すると内蔵するプログラムを逐次読出
し、同時にアブソリュート・エンコーダ（４）からの位
置フィードバック信号との差分を演算し、位置指令をイ
ンターフェース（１Ｂ）を介して指令部（１）に供給す
る。指示部（１）は入力された位置指令にもとずき所要
の位置データ、例えばパルス数のデータをコントローラ
（２）に供給する。コントローラ（２）は指令部（１）
から構成される装置データと、インクリメンタル・エン
コーダ（５）から構成される装置フィードバックデータ
とにより、サーボモータ（３）に対して位置及び速度の
制御を行なう。

第４図はこの発明の第３の実施例を示すモータの位置制
御装置のブロック図であり、（３）〜（５）及び（１５
）は第２の実施例の装置と全く同一のものである。（２
°）はコントローラであるが、上記説明のものと内容が
異なり、サーボモータの動作を直接制御するマイクロプ
ロセッサ（ｃｐｕ）と簡易位置決め用指令部を内蔵する
コントローラである。コントローラ（２°）に内蔵され
るマイクロプロセッサは記憶器を含み、この記憶器に運
転制御用プログラム串データを書込み、変更し、そして
読出すことにより、上記第２の実施例におけるプログラ
マブル・コントローラ（１４）と同様の機能を実現でき
る。

従って第４図においてコントローラ（２゛）は操作部（
１）からの操作信号とアブソリュート・エンコーダ（４
）及びインクリメンタル・エンコーダ（５）からの位置
フィードバック信号とをそれぞれ入力して所要の位置及
び速度の制御を実施することができる。

最後にアブソリュート・エンコーダ（４）とインクリメ
ンタル拳エンコーダ（５）の２つのエンコーダの装置へ
の取付は構造について説明する。第１．３．４図に示さ
れるように、アブソリュート・エンコーダ（４〉がサー
ボモータ（３）とインクリメンタル・エンコーダ（５）
の中間に配置して取付ける構造が便利である。一般のエ
ンコーダは片軸構造のものが多いが、アブソリュート−
エンコーダ（４）の軸を両軸構造となし、一方の軸によ
りサーボモータ（３）に取付け、他方の軸にインクリメ
ンタル・エンコーダ（５）を取付けるようにして本発明
を容易に実行することができる。

［発明の効果］ この発明は以上説明した通すモータの位置制御を行なう
のに、アブソリュート・エンコーダとインクリメンタル
・エンコーダを併用し、インクリメンタル・エンコーダ
からのフィードツク・ツク信号により位置及び速度制御
を行なうことにより、制御応答性の低下を防止し、移動
距離の制限を排除するとともに、アブソリュート・エン
コーダの出力信号を用いて、電源投入時と停止位置の精
度が許容範囲を超えるときに座標位置の設定を繰り返し
行うことにより、制御位置の精度を向上させるという効
果がある。

またアブソリュート・エンコーダの基準位置とインクリ
メンタル・エンコーダの基準位置の間に発生しやすい誤
差に対して、インクリメンタル・エンコー′の基準位置
において２つのエンコーダ間の誤差を算出して、この誤
差を零とするように先に設定された座標設定値の補正を
行うので、電源電圧や周囲温度等の変動等によるエンコ
ーダ出力信号のドリフトを補正できる効果を有する。

また位置制御を行った各停止位置で毎回誤差検出を行な
わずに、所定の回数毎に、又は周期的に到来する特定の
位置において誤差検出を行なうことができるので、モー
タの位置制御時間が短縮できる効果を有する。

さらに前記アブソリュート・エンコーダを両軸端構造と
して、該両輪端にモータとインクリメンタル・エンコー
ダとを結合するようにしたので、雨検出器の取付けが容
易となり構造の簡素化が可能となる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例を示すモータの位置制
御装置のブロック図、第１Ａ図は′！ａ１図の詳細な部
分ブロック図、第２図は第１図及び第１Ａ図の動作を説
明するためのフローチャート、第３図はこの発明の第２
の実施例を示すモータの位置制御装置のブロック図、第
４図は、この発明の第３の実施例を示すモータの位置制
御装置のブロック図、第５図は従来のアブソリュート・
エンコーダを使用したモータの位置制御装置のブロック
図、第５Ａ図は第５図の詳細な部分ブロック図、第６図
は従来のアブソリュート・エンコーダとインクリメンタ
ル・エンコーダを併用したモータの位置制御装置のブロ
ック図、第６Ａ図は第６図の詳細な部分ブロック図であ
る。 図において、（１）は指令部、（２）、（２°）はコン
トローラ、（３）はサーボモータ、（４）はアブソリュ
ート・エンコーダ、（５）はインクリメンタルΦエンコ
ーダ、（７）は座標設定機能部、（８）は位置決データ
選定部、（９）は到着位置正常確認部、（１１）は位置
制御部、（１２）は速度制御部、（１３Ａ）、（１３Ｂ
）は速度算出器、（１４）はプログラマブル・コントロ
ーラ、（１５）は操作部、（１Ｂ）はインタフェースで
ある。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転位置の増加分を検出するインクリメンタル検
   出器と回転位置の絶対値を検出するアブソリュート検出
   器とを有するモータの位置制御装置において、 前記インクリメンタル検出器からの位置増加信号によっ
   てモータを駆動し回転位置を制御する駆動制御器と、 前記アブソリュート検出器からの絶対位置信号を基準と
   して、前記駆動制御器が駆動制御を行った停止位置の誤
   差を検出する誤差検出器と、前記モータの位置制御装置
   に電源が投入されたときと、前記誤差検出器が許容限度
   を越える誤差を検出したときに、前記アブソリュート検
   出器からの絶対位置信号によって座標位置の設定を行な
   う座標設定器とを備えたモータの位置制御装置。
2. （２）前記座標設定器により座標設定を行ったあと、前
   記インクリメンタル検出器が基準位置信号を発生する基
   準位置において、座標位置の補正を行なう座標補正器を
   備えた請求項１記載のモータの位置制御装置。
3. （３）前記駆動制御器が所定の回数駆動制御を行った位
   置か、もしくは周期的に到来する特定な位置において、
   前記誤差検出器が許容限度を越えた誤差位置であるかど
   うかを検出する誤差検出器を備えた請求項１記載のモー
   タの位置制御装置。
4. （４）前記アブソリュート検出器を両軸端構造として、
   該両軸端に前記モータとインクリメンタル検出器とがそ
   れぞれ結合され得るようにしたアブソリュート検出器を
   備えた請求項１記載のモータの位置制御装置。