JPH0726729Y2 - 位置制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、移動体の位置を高精度に制御する位置制御装
置に関する。

（従来の技術） 例えば、ロボットの腕の軸制御や、CD（コンパクトディ
スク）プレーヤ、ビデオディスクプレーヤ、ハードディ
スクメモリのヘッド位置等を制御する場合には、極めて
高精度な安定した位置制御が必要となる。又、コンパク
トディスクのカッテングマシンにおけるガラス原盤自動
搬送ロボットの軸制御等においても、高速、高精度な位
置制御が要求される。このような位置制御をするための
手法は、例えばオートメーション（1985年11月 vol.30,
No.13、第92頁）に紹介されている。ここには簡略化す
ると第３図に示すような位置制御装置が紹介されてい
る。

第３図において、この装置には移動体を搬送駆動するた
めのアクチュエータ21と、その移動速度を検出する速度
検出器22と、移動体の現在位置を検出する位置検出器23
とが設けられている。上記速度検出器22の検出出力は、
速度サーボ回路24に入力するよう結線され、速度サーボ
回路24は設定された速度で移動体を駆動するようアクチ
ュエータ21を制御する。

一方、位置検出器23の出力信号は、現在位置カウンタ28
に入力するよう結線されている。又、現在位置カウンタ
28の出力は、移動先位置情報25の出力信号と共に偏差カ
ウンタ26に入力する。この偏差カウンタ26は、現在位置
カウンタ28の出力する現在位置情報と、移動体の目的と
する移動先位置に相当する移動先位置情報25とを受け入
れ、両者の差を取ってD/Aコンバータ27に向けてディジ
タル信号出力する。D/Aコンバータ27において、アナロ
グ信号に変換されたその偏差は、速度サーボ回路24に入
力して移動制御信号を得てアクチュエータ21に送られ
る。即ち、この装置は、現在位置と移動先位置との差を
偏差カウンタ26が求め、D/Aコンバータ27を通じてその
偏差を速度サーボ制御回路24に供給することにより、常
にその偏差が０となるようにアクチュエータ21を駆動す
る。これによってアクチュエータ21は、図示しない移動
体を正確に目的位置に移動させる。

尚、速度検出器22と速度サーボ回路24とによって構成さ
れる、いわゆる速度サーボループをこの位置制御のため
のループに組込むことによって、目的位置に到達する場
合の到達速度や、目的位置に到達した場合の振動等を抑
制し、速やかな位置制御が行なわれる。これも従来よく
知られた技術である。

（考案が解決すべき問題点） ところで、以上ような装置においては、速度サーボ回路
24において、その回路の温度特性やその他各種の固有の
回路定数による影響によって、温度ドリフトやDCオフセ
ットが生じる場合がある。

このいずれの場合においても、例えば増幅率が変動し、
又、予め設定された零レベルが変動することになる。こ
の場合、目的位置に近づくにつれ偏差カウンタ26の出力
は減少してくるが、その出力が一定値以下になった場
合、ドリフトやオフセットにより発生した電圧と移動制
御信号電圧とが平衡して、実際には更に目的位置へ近づ
けるべく偏差カウンタ26からの出力があるにも関わら
ず、速度サーボ回路24自体はアクチュエータ21を駆動し
なくなってしまう。

その結果、目的位置へ移動体を到達させることができな
くなってしまうという問題があった。

又、上記のような回路においては、移動体が目的位置に
近づくにつれ偏差カウンタ26の出力が小さくなり、D/A
コンバータ27の出力も小さくなるため、速度サーボ回路
24においては、その十分なゲインを得るために大きな増
幅率の回路を必要とする。しかしこれは、温度ドリフト
やDCオフセットを考慮した場合、不利になるという欠点
があった。

本考案は以上の点に着目してなされたもので、温度ドリ
フトやDCオフセットが生じた場合においても、目的位置
へ移動体を高精度に移動させる制御が可能な位置制御装
置を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案の位置制御装置は、移動体を駆動する移動体駆動
手段と、前記移動体の現在位置情報を検出する位置検出
手段と、その移動体の移動先位置情報と前記現在位置情
報とを比較して、両者の差を縮めるよう前記移動体駆動
手段を制御する操作を所定周期で繰り返す移動制御手段
と、互いに連続する前記操作において使用した前記移動
先位置情報と前記現在位置情報とが不変の状態が発生し
た場合、その状態の連続する回数をカウントするカウン
タとを備え、前記移動制御手段は、前記カウンタのカウ
ント値が所定値を越えかつその状態が継続する場合、前
記移動先位置情報に所定のオフセット補正値を加算して
前記操作を実行することを特徴とするものである。

（作用） 以上の装置は、移動体の現在位置情報と移動先位置情報
との差が縮まって、温度ドリフトやDCオフセットによる
影響からそれ以上位置制御が不能になった場合に、これ
をカウンタで検出し、移動先位置情報に所定のオフセッ
ト補正値を加算して強制的に移動体を移動させるように
する。これによって、制御不能の状態を脱出し、より高
精度の移動体の位置制御を行なうことが可能になる。

（考案の実施例） 第１図は、本考案の実施例を示す位置制御装置のブロッ
ク図である。

この装置は、移動体１と、その移動体１を搬送駆動する
移動体駆動手段２と、その移動体の現在位置を検出する
位置検出手段３と、その位置検出手段３から出力された
現在位置情報４を処理する移動制御手段６とを有してい
る。この移動制御手段６には、現在位置情報４の他に移
動先位置情報５も入力する。

又、現在位置情報４と移動先位置情報５とが更新された
とき、移動制御手段６から所定の信号を受け入れて、所
定の処理を行なうカウンタ７が設けられている。そのカ
ウンタ７の出力は移動制御手段６に入力するよう結線さ
れている。移動制御手段６は、これにより位置制御信号
９を出力する。この移動制御手段６の出力は、D/Aコン
バータ８を介して移動体駆動手段２に入力するよう構成
されている。更に、移動体１の移動速度は速度検出器10
により検出され、速度サーボ信号11が移動体駆動手段２
に入力するよう構成されている。

ここで、移動体１は、直線的に駆動されるリニアモータ
やモータ等のアームを回転駆動するサーボモータ等から
構成されている。又、位置検出手段３は、直線的なもの
であればリニアースケール、回転的なものであればロー
タリエンコーダ等、周知の位置検出用のセンサから構成
される。例えば、ロータリエンコーダについては、光学
的にその軸の回転角を読取るようなものがよく知られて
いる。

現在位置情報４は、移動体の位置をディジタルデータで
表わした数ビットのディジタル信号である。移動先位置
情報５は、移動体１を所定位置に移動させるために、図
示しない上位装置から供給される移動先位置に相当する
ディジタル信号である。移動制御手段６は、現在位置情
報４等を読取って演算を行ない、移動制御信号９を出力
する回路で、マイクロプロセッサ等から構成される。

移動制御手段６には、現在位置情報４と移動先位置情報
５とについて、それぞれ今回のものと前回のものの両方
が蓄積されているが、カウンタ７はこれらを比較して、
連続する操作において使用した移動先位置情報と現在位
置情報とが不変の状態が発生した場合、１だけカウント
値をインクリメントする回路である。従って、この回路
は、ラッチ回路、比較回路、カウンタ等から構成されて
いる。

D/Aコンバータ８は、移動制御手段６の出力するディジ
タル位置制御信号９をアナログ位置制御信号に変換し
て、移動体駆動手段２に供給する回路である。移動体駆
動手段２は、速度検出器10の出力する速度サーボ信号11
を取り入れて、移動体１の速度制御を行なう速度サーボ
ループを構成する一方、移動制御手段６の出力する位置
制御信号９に基づいて移動体１の位置を制御する回路で
ある。これは、既知の位相制御素子等を使用した電圧及
び電流制御回路等から構成されている。

以上の構成の位置制御装置は次のように動作する。その
動作のためのフローチャートを第２図に示した。

本考案の装置の動作を、この第１図と第２図とに基づい
て説明する。

先ず、動作開始にあったて、移動制御手段６は現在位置
情報４と移動先位置情報５とを読取る。そして、移動制
御手段６の中に設けられた現在位置情報４を格納するレ
ジスタに、今読込んだ現在位置情報４を格納しておく
（ステップS1）。次に、もう一度現在位置情報４の読込
みを行なう（ステップS2）。次に、カウンタ７にて現在
位置情報４と移動先位置情報５とを比較する（ステップ
S3）。ここで、両者が等しければ位置制御が不要なの
で、再び現在アドレスの読込みへ戻る（ステップS2）。
又、移動先位置情報５と現在位置情報４とが等しくない
場合には、現在位置情報４が既にレジスタに読込んだ現
在位置情報と等しいか否かを判断する（ステップS4）。
両者が等しくない場合には、カウンタ７のカウント値を
０にし、レジスタに現在位置情報４を書込み更新する
（ステップS5）。そして、移動先位置情報５と現在位置
情報４との差を取り、これに所定の現Ｇを乗算し、更に
オフセット値を加算して移動制御信号９（第１図）を作
成する（ステップS6）。この位置制御信号９により移動
体駆動手段２は、移動体１を所定量移動させる。そし
て、移動制御手段６は、１回の操作を終える。その後、
再び移動制御手段６は、現在位置情報の読込みに移る
（ステップS2）。この装置においては、このような操作
が所定の周期で繰り返される。

ところで、移動制御手段６の出力する位置制御信号９の
値が非常に小さくなった場合、先に説明したように、温
度ドリフトやDCオフセット等によって、それ以上位置制
御が不可能になる場合がある。この場合、ステップS4に
おいて、現在読込んだ現在位置情報４と、先にレジスタ
に格納したおいた現在位置情報４とが、連続する操作に
おいて不変の状態が発生する。この場合、カウンタ７を
１だけインクリメントする（ステップS7）。次に、その
カウンタのカウント値が所定値Ｃと比較して大きいか否
か判断する（ステップS8）。例えば、このＣは５とか10
とか適当な定数に設定しておく。この定数Ｃよりもカウ
ント値が小さい場合には、単にカウンタ７をインクリメ
ントするだけで、再び現在位置情報４の読取りに向かう
（ステップS2）。しかし、もしこのカウント値が定数Ｃ
よりも大きくなった場合には、ステップS6において出力
に加算したオフセットに対し、更にオフセット補正値Ｋ
を加算する（ステップS9）。この場合、Ｋの符号は移動
制御手段６の出力と同符号である。即ち、移動体を例え
ば前進させるべきときにはより多く前進させるよう、移
動体を後退させるべきときはより多く後退させるよう
に、Ｋの値を設定する。

以上の処置によって、移動制御手段６の出力を求める場
合に、常時設定されている演算では温度ドリフト等に対
抗して移動体１を駆動できないような場合においても、
強制的に移動体を目的位置に近づけるよう駆動すること
が可能になる。

又、本考案の装置においては、単に現在位置情報４と移
動先位置情報５との差を取って位置制御信号９とするだ
けでなく、両者の差を所定のゲインＧ倍して出力してい
る。このような演算回路は、例えばリード・オンリ・メ
モリのアドレスに現在位置情報４と移動先位置情報５と
の差を入力し、その演算結果に相当するデータを出力す
るような回路構成とすれば、容易に得られる。

本考案においては、このようにディジタルデータの段階
で所定のゲインを設定することができるので、移動体駆
動手段２におけるアナログ処理の段階で大きな増幅率を
必要とせず、いわゆる温度ドリフトやDCオフセット等に
対してより安定な制御が行なえる。

（考案の効果） 以上説明した本考案の位置制御装置は、現在位置情報と
移動先位置情報との差が小さく、温度ドリフト等の影響
で移動体の位置制御が不能になった場合に、その状態を
検出し、より大きな駆動量を与えて移動体を移動させる
ので、精度の高い位置制御が可能である。又、位置制御
信号がディジタル信号の段階で所定のゲインを設定する
ようにしたので、移動体駆動手段において温度ドリフト
等に強い制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す位置制御装置のブロック
図、第２図はその動作を説明するフローチャート、第３
図は従来の位置制御装置の一例を示すブロック図であ
る。 １……移動体、２……移動体駆動手段、３……位置検出
手段、４……現在位置情報、５……移動先情報、６……
移動制御手段、７……カウンタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】移動体を駆動する移動体駆動手段と、前記
   移動体の現在位置情報を検出する位置検出手段と、その
   移動体の移動先位置情報と前記現在位置情報とを比較し
   て、両者の差を縮めるよう前記移動体駆動手段を制御す
   る操作を所定周期で繰り返す移動制御手段と、互いに連
   続する前記操作において使用した前記移動先位置情報と
   前記現在位置情報とが不変の状態が発生した場合、その
   状態の連続する回数をカウントするカウンタとを備え、
   前記移動制御手段は、前記カウンタのカウント値が所定
   値を超えかつその状態が継続する場合、前記移動先位置
   情報に所定のオフセット補正値を加算して前記操作を実
   行することを特徴とする位置制御装置。