JPH06301421A - サーボ機構のオフセット調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御対象の移動が少ないため安全性が高く、
調整時間も短いサーボ機構のオフセット調整方法を提供
する。 【構成】 制御対象を駆動するモータ１１をＣＰＵ１か
ら出力される目標情報に基づくＰＷＭ信号で制御するサ
ーボ機構において、モータ１１の停止時にＣＰＵ１から
の目標情報を所定の範囲内で変化させながらＰＷＭ信号
をモニタし、ＰＷＭ信号が正しいパルス信号であると確
認できたときの目標情報をもってモータ１１を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ−Ｙプロッタ、ＮＣ
工作機械等の直流サーボ機構に関し、特にモータ停止時
の目標位置とのずれ（オフセット値）を調整する際のサ
ーボ機構のオフセット調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ−Ｙプロッタのヘッド等を駆動するた
めのアナログ直流サーボ機構では、ＣＰＵから出力され
る目標位置のデータをＤ／Ａ変換したのち、この目標位
置と現在位置との位置偏差を求め、更に位置偏差から現
在速度を減算してトルク情報とし、このトルク情報をモ
ータに供給する。トルク情報は、通常、ＰＷＭ（パルス
幅変調）手段によってＰＷＭ変換され、このＰＷＭ信号
がモータ駆動用のドライブ回路に供給される。ＰＷＭ信
号は、基準となる三角波やのこぎり波をトルク情報で２
値化することにより生成される。

【０００３】このようなサーボ系にアンプ等のオフセッ
トが存在すると、制御対象を正しい目標位置に位置決め
することができなかったり、オフセットのための不要な
制御が働いて常に電流が流れる等の不具合が発生する。
このため、通常、この種のアナログサーボ系では、オフ
セット調整が行われる。従来、このオフセット調整は、
サーボ系の可変抵抗器等を手操作によって調整するとい
った工数のかかる作業であった。そこで、モータ停止時
におけるＣＰＵの出力（オフセット値）εを記憶し、移
動体をＣＰＵの設定出力によって所定量移動するとき、
ＣＰＵの設定出力にオフセット値εを加算した位置デー
タを基準として移動体の停止位置を設定することもなさ
れている（特開平２−６２６０９号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のオフセット調整方法においては、前述したよ
うにＰＷＭ信号によってモータを制御する場合、オフセ
ット値εがＰＷＭ波生成のための三角波又はのこぎり波
の上ピーク値又は下ピーク値を超えた場合、正しい制御
が不可能になる。特に、この種のサーボ系で処理される
アナログ信号は、Ｄ／Ａ変換器１ビット当たりの重みが
非常に高く、僅かなディジタル信号レベルでも三角波又
はのこぎり波のピーク値を超えてしまうことが多い。

【０００５】そこで、従来、電源オン時等に、ヘッドや
作図ローラを所定範囲内で移動させることによって、サ
ーボ系のフィルタ出力が三角波又はのこぎり波の上ピー
ク値と下ピーク値との間のレベルに納まるように調整す
ることもなされている。しかし、この場合、ヘッドの予
期しない移動が安全性の面で問題となる。特にフラット
ベッドタイプのプロッタ装置においては、ヘッドが突然
移動することによる人的危険が高いという問題がある。
また、この調整方法はヘッドの物理的な移動を伴うため
に調整に時間がかかるという問題点もある。

【０００６】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、制御対象の移動が少ないため安全性
が高く、しかも調整時間も短いサーボ機構のオフセット
調整方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、制御対象を駆
動するモータをＣＰＵから出力される目標情報に基づく
パルス幅変調信号で制御するサーボ機構におけるオフセ
ット調整方法であって、前記モータ停止時に前記ＣＰＵ
からの目標情報を所定の範囲内で変化させながら前記パ
ルス幅変調信号をモニタし、前記パルス幅変調信号が正
しいパルス信号であると確認できたときの前記目標情報
をもって前記モータを制御することを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば、モータ停止時の目標情報を所
定の範囲内で変化させながら、モータ駆動用のパルス幅
変調信号をモニタし、このパルス幅変調信号が正しいパ
ルス信号であるかどうかを監視する。もし、パルス幅変
調信号が一定レベルの信号であれば、オフセット値に基
づく誤差がパルス幅変調のための三角波やのこぎり波の
ピーク値を超えているので、更に目標情報を変化させ
る。また、パルス幅変調信号が正しいパルス信号となっ
ている場合には、オフセット値に基づく誤差がパルス幅
変調のための三角波やのこぎり波のピーク・ツー・ピー
クの範囲内であるので、そのときの目標情報をもって前
記モータを制御する。このようなオフセット調整を行う
ことにより、制御対象自体を移動させることなく、オフ
セット値を考慮した正しい位置決めを行うことが可能に
なる。そして、本発明によれば、制御対象自体を大きく
移動させる必要がないため、安全性に優れ、全てＣＰＵ
内部の処理で済むため調整時間も大幅に短縮することが
できる。

【０００９】

【実施例】以下、添付の図面を参照してこの発明の実施
例について説明する。図１はこの発明の実施例に係るＸ
−Ｙプロッタの１つの軸のサーボ機構のブロック図であ
る。ＣＰＵ１は内部で生成される目標位置と後述するエ
ンコーダ１３からの現在位置との位置偏差を計算し、こ
の位置偏差を目標情報として出力する。ＣＰＵ１から出
力されるＤ／Ａコンバータ２でＤ／Ａ変換される。Ｄ／
Ａコンバータ２の出力は、加算器４の一方の入力端に供
給される。加算器４は、ＣＰＵ１からの位置偏差から現
在速度信号を減算する。この減算出力は、積分器５を介
してトルク信号となり加算器６の一方の入力端に供給さ
れる。加算器６は、トルク信号から現在トルク信号を減
算してトルク偏差信号を出力する。このトルク偏差信号
は、系を安定化させるためのフィルタ７を介して加算器
８の一方の入力端に供給される。加算器８は、基準三角
波発生回路９から出力される基準三角波からトルク信号
を減算し、その符号ビットをＰＷＭ信号として出力す
る。このＰＷＭ信号は、増幅器１０を介してモータ１１
の駆動回路１２に供給されている。モータ１１の駆動出
力は現在トルク信号として加算器６の他方の入力端に供
給されている。モータ１１には、エンコーダ１３が結合
されており、このエンコーダ１３の出力が現在位置信号
としてＣＰＵ１に供給されている。また、エンコーダ１
３の出力は、速度変換器１４を介して現在速度信号とな
り、この現在速度信号が加算器４の他方の入力端に供給
されている。これにより、フィードバックループが形成
されている。なお、積分器５及びフィルタ７としては、
系を安定化させるためにゲインの高いものを使用するた
め、オフセット調整時に積分器５及びフィルタ７を系か
ら外すためのスイッチ１６，１７がそれぞれ設けられて
いる。

【００１０】一方、増幅器１０から出力されるＰＷＭ信
号は、単安定マルチバイブレータ（ＭＭＢ）１５に供給
されている。このＭＭＢ１５は、入力されるＰＷＭ信号
が、所定のパルス信号であるときには“Ｌ”レベルを出
力し、入力されるＰＷＭ信号が、パルス信号でないと
き、即ち、“Ｌ”か“Ｈ”に固定された信号であるとき
には“Ｈ”レベルを出力する。なお、“Ｈ”レベルが出
力された場合には、ＰＷＭエラーであることを示してい
る。ＣＰＵ１は、このＭＭＢ１５の出力を監視して、Ｐ
ＷＭエラーであるかどうかを判定するものとなってい
る。

【００１１】次に、このように構成されたサーボ機構の
オフセット調整時の動作について説明する。このオフセ
ット調整は、トルク信号が三角波のピーク・ツー・ピー
クを超える可能性がある場合に行われ、具体的には、電
源オン時等に行われる。また、電子部品の温度特性によ
っては、装置の稼働中にオフセット値が変動することも
考えられるので、一定稼働時間毎に行うようにしてもよ
い。また、オフセット調整時には、応答速度を速めるた
めに、スイッチ１６，１７をオフにして積分器５及びフ
ィルタ７を系から外す。

【００１２】図２は、オフセット調整時のＣＰＵ１の処
理手順を示すフローチャートである。オフセット調整が
開始されると、まず、オフセット値ｎが初期値０に設定
される（Ｓ１）。次にＣＰＵ１は、Ｄ／Ａコンバータ２
に目標情報位置偏差として、８０００ｈ＋ｎを書き込む
（Ｓ２）。ここで、８０００ｈは、オフセットがない場
合の停止位置偏差、ｈは１６進数であることを示したも
のでＤ／Ａコンバータ２にセットした場合に、Ｄ／Ａ変
換出力が±０となる値である。続いて、ＣＰＵ１はＭＭ
Ｂ１５の出力からＰＷＭエラーであるかどうかを判断す
る（Ｓ３）。もし、ＰＷＭエラーであれば、オフセット
値ｎが大幅にずれていることを示しているので、ｎを更
新し（Ｓ４）、オフセット値ｎが±１０２４パルス以内
であるかどうかを判定する（Ｓ５）。もし、ｎが±１０
２４パルスを超えている場合には、エラーメッセージの
表示等のエラー処理（Ｓ６）を施して処理を終了する。
±１０２４パルス以内であれば、再度、Ｄ／Ａコンバー
タ２への書込（Ｓ２）とエラーチェックとを行う（Ｓ
３）。

【００１３】ＰＷＭエラーが解消されたら（Ｓ３）、そ
のときのオフセット値ｎを読み込み（Ｓ７）、８０００
ｈ＋ｎをＤ／Ａコンバータ２に書き込んで処理を終了す
る（Ｓ８）。

【００１４】このようなオフセット調整がなされたのち
は、図３に示すように、トルク信号を基準三角波のピー
ク・ツー・ピークの間に収めることができる。そして、
この範囲内での調整であれば、通常、１／１００mm以下
の移動量の範囲であり、ヘッド等の制御対象が殆ど移動
することがなく、極めて安全性が向上する。

【００１５】なお、上記実施例において、オフセット値
ｎを±１０２４パルスの範囲に限定したのは、以下の理
由による。即ち、Ｄ／Ａコンバータ２として１２ｂｉｔ
のものを想定したとき、極性ビットを除き、最高＋２０
４７パルスから−２０４８パルスまでが使用範囲となる
が、位置偏差信号をどれだけに想定するかにより、オフ
セット調整の範囲が限定される。この実施例の場合、ワ
ーストケースで｜±２０４８｜−｜±１０２４｜＝±１
０２４の位置偏差信号となる。実際には、位置偏差量＋
安全率＝±１０２４となり、実使用範囲をおよそ±９０
０パルス以下とする事により実現する。

【００１６】なお、オフセット値を算出するためのより
好ましい態様としては次の態様が挙げられる。即ち、図
４に示すように、オフセット値ｎを０から＋方向に順次
増加させ、ＰＷＭエラーが解消された点Ａのオフセット
値ｎ（この例ではｎ＝５）を記憶する。次にオフセット
値ｎを更に＋方向に増加させ、ＰＷＭエラーが再度発生
した点＋αの点Ｂから次はオフセット値ｎを一方向に順
次減算してＰＷＭエラーが解消された点Ｃのオフセット
値ｎ（この例ではｎ＝７）を記憶する。そして、求めら
れた２つの値の平均（この例ではｎ＝６）をオフセット
値とする。これにより、ＰＷＭ用の三角波の中心レベル
を適切なオフセットレベルに設定することができる。

【００１７】なお、オフセット値ｎの範囲は、Ｄ／Ａコ
ンバータ２のビット数や最高応答周波数等に応じて適宜
決定すればよい。また、目標情報の初期値８０００ｈも
この数値に限定されるものでないことはいうまでもな
い。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、モ
ータ停止時の目標情報を所定の範囲内で変化させなが
ら、モータ駆動用のパルス幅変調信号をモニタし、この
パルス幅変調信号が正しいパルス信号となったときの目
標情報をもってモータを制御するようにしているので、
制御対象自体を大きく移動させる必要がなく、安全性を
向上させることができると共に調整時間も大幅に短縮す
ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係るサーボ機構のブロック
図である。

【図２】 同サーボ機構のオフセット調整時の処理手順
を示すフローチャートである。

【図３】 同オフセット調整後のトルク信号と基準三角
波及びＰＷＭ信号の関係を示す波形図である。

【図４】 同オフセット調整時のオフセット値の更新範
囲の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…ＣＰＵ、２…Ｄ／Ａコンバータ、４，６，８…減算
器、５…積分器、７…フィルタ、９…基準三角波発生回
路、１０…増幅器、１１…モータ、１２…駆動回路、１
３…エンコーダ、１４…速度変換器、１５…単安定マル
チバイブレータ、１６，１７…スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象を駆動するモータをＣＰＵから
   出力される目標情報に基づくパルス幅変調信号で制御す
   るサーボ機構において、 前記モータ停止時に前記ＣＰＵからの目標情報を所定の
   範囲内で変化させながら前記パルス幅変調信号をモニタ
   し、 前記パルス幅変調信号が正しいパルス信号であると確認
   できたときの前記目標情報をもって前記モータを制御す
   ることを特徴とするサーボ機構のオフセット調整方法。