JPH0810410B2

JPH0810410B2 - 搬送用サーボモータシステム

Info

Publication number: JPH0810410B2
Application number: JP22132887A
Authority: JP
Inventors: 洋一柴田; 直人田附; 芳男篠原; 晶島
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-09-04
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPS6464019A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は搬送用サーボモータシステム、特に予め移
動量が決まっていて、しかも位置精度が0.1mm以上の比
較的粗い位置決めを目的とした搬送用サーボモータシス
テムに関するものである。

〔従来の技術〕

第５図（ａ），（ｂ）は従来の搬送用サーボモータシ
ステムをそれぞれ示すもので、図中、（１）は増分値系
の指令装置、（２）はカウンタ、（３）はアンプ、
（４）はサーボモータ、（５）はエンコーダに代表され
る増分値系の検出器、（６）は絶対値系の指令装置、
（７）は絶対値系の検出器、（８）は駆動部である。

すなわち、第５図（ａ）は増分値系（インクリメンタ
ル）の搬送用サーボモータシステムを示し、また第５図
（ｂ）は絶対値系（アブソリュート）の搬送用サーボモ
ータシステムを示す。そして従来は、いずれかの系の搬
送用サーボモータシステムを使用して目的を達成してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、増分値系サーボシステムと絶対値系サーボ
システムとの違いは以下の点にある。

すなわち、増分値系サーボシステムは、搬送物体の移
動距離のみを示す増分値を出力する検出器（５）が用い
られ、機械の特定点に設けた機械系の原点に復帰させた
後に、指令装置（１）に座標系が設定されるのに対し、
絶対値系サーボシステムは、サーボモータ（４）の可動
域の全域を記憶した絶対値位置のデータを出力できる検
出器（７）が用いられ、この検出器（７）からの出力を
読込むことにより、指令装置（６）に直ちに座標系が設
定されることである。

したがって、増分値系サーボシステムでは、電源投入
後、必ず原点復帰の動作を行なってからでないと運転で
きないのに対し、絶対値系サーボシステムでは、現在値
がどの位置でも読込み可能であるため、電源投入後、原
点復帰等の準備動作を行なうことなく直ちに本来の作業
に入ることができる。

しかしながら、絶対値系サーボシステムでは、検出器
（７）の構造が複雑であるとともに、信号処理の増加に
より指令装置（６）およびアンプ（３）のコストが増大
し、また配線が増加する等によりシステム全体として大
幅にコストアップするという問題がある。

一般に、サーボモータの制御における基本は、指令ど
おりにモータ（４）を動かし、しかも難しい指令でも追
従させることである。したがって、モータ（４）の動作
に直接影響を与える駆動部（８）には、位置（Ｐ），速
度（Ｖ），電流（Ｉ）のフィードバック情報が時々刻々
に与えられるが、指令装置（１），（６）へは、外部情
報を毎時刻フィードバックさせることはほとんど行なわ
れていない。例えば、NC工作機械等の金属加工機の制御
では、１パルス当りの送り量が1.0〜0.1μｍと極めて小
さく、高速でかつ微細なため、指令そのものを外部から
の信号でコントロールするのは一般的に困難である。な
お、第５図（ｂ）に示す絶対値系サーボシステムでは、
サーボモータ（４）からの絶対値位置データを指令装置
（６）にフィードバックさせているが、これは一般に、
電源投入後の座標設定時にのみ使われ、それ以後は用い
られないものである。したがって、NC工作機の制御は、
サーボモータ（４）を本質的には増分値系システムで指
令通りに動作させる技術の上に成立している。

一方、最近はサーボモータの適用範囲も、ACサーボモ
ータの登場後大幅に拡がり、物の搬送にも多く使われる
ようになってきている。これは、サーボモータの速くて
正確な駆動能力が注目されたためである。しかしなが
ら、製品の大きさがｍ単位のものの加工搬送では、その
送り精度は0.1mm以上、実質的な必要性の点からはmmの
単位で充分なものが多い。すなわち、同じ精度といって
も、NC工作機の精度とは10³〜10⁴の隔りがある。また、
安全性について考えると、これはどの分野でも全く同様
に最重要事項であるが、特に搬送用サーボシステムにお
いては、運ぶものが大きく、スピードがあって、さらに
遠くまで運ぶことになるため、搬送物体の現在位置を知
ることはより重要である。この点からすれば、電源投入
後、必ず１回は原点復帰動作をさせなければならない増
分値系サーボモータシステムよりは、絶対値系サーボモ
ータシステムの方がより強く要求されるところである。

このように、従来のサーボモータシステムは、予め移
動量が決まっていて、かつ位置精度が0.1mm以上の比較
的粗い位置決めを目的とした搬送システムとしては、増
分値系システムも絶対値系システムもいずれも適さない
という問題がある。

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、絶対値系サーボシステムと同等の機能を有し、
しかも増分値系サーボシステムと同等あるいはそれ以下
のコストで構成できる搬送用サーボモータシステムを得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る搬送用サーボモータシステムは、増分
値系位置指令装置、増分値系位置検出器、搬送物体の到
着点より所定距離だけ手前に設置され搬送物体の検出に
より必要時にサーボモータに対し低速度指令を与える第
１種外部信号器、および搬送物体の到着点に設置され搬
送物体の検出によりサーボモータに対し上記増分値系位
置指令装置からの指令に優先して停止指令を与える第２
種外部信号器をそれぞれ設けるようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、増分値系位置指令装置および増
分値系位置検出器が設けられ、基本的には増分値系サー
ボシステムとして搬送物体の制御がなされる。そして必
要な時点で、各外部信号器からの外部信号が取入れら
れ、増分値系指令に対して修正が加えられる。このた
め、絶対値系サーボシステムと同等の機能が得られ、し
かも増分値系サーボシステムと同等あるいはそれ以下の
コストでシステムを構成することが可能となる。

〔実施例〕

第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示すもので、
図中、第５図（ａ），（ｂ）と同一符号は同一又は相当
部分を示す。（９）は図示しない搬送物体の到着点
（Ｂ）から所定距離だけ手前の（Ａ）点に設置された第
１種外部信号器で、両点（Ａ），（Ｂ）間の距離は、搬
送物体が減速中に進む距離に第１種外部信号器（９）の
動作遅れ等を見込んだ距離を加えた値に設定されてい
る。（10）は搬送物体の到着点（Ｂ）に設置された第２
種外部信号器で、上記第１種外部信号器（９）とともに
その検出信号が第２図に示すシステムに入力されるよう
になっている。

すなわち、第２図において（11）は速度指示器で、上
記第１種外部信号器（９）が搬送物体の通過を検知する
と、指令装置（１）に対し搬送物体の速度を変更するよ
うに指示するようになっている。そしてこの指示がなさ
れると、指令装置（１）と速度指示器（11）との間のス
イッチ（SW₁）が切換えられ、サーボモータ（４）の駆
動部（８）に対し低速度指令が与えられるようになって
いる。また上記第２種外部信号器（10）が搬送物体の通
過を検知すると、サーボモータ（４）の駆動部（８）に
対しサーボモータ（４）が強制的に停止させるよう指示
するようになっている。具体的には、第２種外部信号器
（９）が搬送物体の通過を検知すると、指令装置（１）
と駆動部（８）との間のスイッチ（SW₂）が入力側から
クリア側に切換えられ、指令装置（１）からの指令が遮
断されるとともに、カウンタ（２）内に含まれる位置誤
差（ドループ又は溜りパルス等種々の表現あり）をクリ
アし、カウンタ（２）を強制的に「０」にセットしてサ
ーボモータ（４）に停止位置を与えるようになってい
る。

以上のように構成された搬送用サーボモータシステム
においては、第１図に示すように搬送物体は、本体のス
タート点Ｏから出発し、予め定められた加速時間でライ
ン速度に達する。そして第１種外部信号器（９）の設置
点（Ａ）に達すると、予め定めた低速度に向かって減速
を開始し、その後低速度で進行して到着点（Ｂ）に達す
る。この到着点（Ｂ）には、第２種外部信号器（10）が
設置されているので、搬送物体が到着点（Ｂ）に達する
と、第２種外部信号器（10）からの信号によりサーボモ
ータ（４）の停止位置が、指令装置（１）からの指令の
如何にかかわらず、強制的に（Ｂ）点にセットされる。
すなわち、位置誤差をクリアしてカウンタ（２）の値を
「０」とするため、（Ｂ）点を通過して行き過ぎると、
位置誤差が逆に増分され、逆戻りして（Ｂ）点に停止す
ることになる。

次に、実際のシステムにおける両外部信号器（９），
（10）の使用について説明する。

第３図（ａ）は、外部信号器（９），（10）の両方を
有効とした場合のサーボモータ（４）又は搬送物体の動
作を示す。このパターンは、原則としてスタート位置が
本来のスタート点Ｏからずれている場合、例えば電源投
入後の第１回目の運転時、あるいは非常停止を行なって
搬送物体の位置が全く判らなくなっている場合等に用い
られる。

いま、指令装置（１）に設定した位置データが所要移
動距離であるとして考えると、スタート位置が本来のス
タート点Ｏより到着点（Ｂ）に近い点（X₁）である場合
には、加速してライン速度に達した搬送物体は、（Ａ）
点に達して減速を開始し、低速度で進んで（Ｂ）点で停
止する。このときでも、指令装置（１）からは、スター
ト点のずれに相当する指令が出され続けていることにな
る。

また逆に、スタート位置が本来のスタート点Ｏより到
着点（Ｂ）から離れた点（X₂）である場合には、到着点
（Ｂ）の手前の点（X₃）に停止することになる（勿論、
指令装置（１）に設定された位置データが充分大きけれ
ば、点（X₁）からのスタートと同じになる）。搬送全体
のシステムとしては、この異常を例えば第２種外部信号
器（10）で検知すると、シーケンス機能で搬送物体を到
着点（Ｂ）まで運ぶことになる。

第３図（ｂ）は、搬送物体が本来のスタート点Ｏから
スタートする場合のパターンで、この場合には、指令装
置（１）は残量移動量を管理して減速点を算出し、設定
された位置データの位置で停止させる。したがって、こ
の場合には、第１種外部信号器（９）が不要であること
は勿論のこと、第２種外部信号器（10）も必要要素では
ない。第３図（ｂ）において第２種外部信号器（10）を
記してあるのは、到着確認のためや、到着毎に原点復帰
相当の動作を入れる等のために用いるためである。この
第２種外部信号器（10）をこの用途以外にも有効とする
場合は、指令装置（１）に設定する位置データを、所要
の送り量より少し大きめにすることになり、この大きさ
は、必要とする停止状態を勘案して決めることになる。

なお、第２種外部信号器（10）は、何等かの手違いで
暴走した場合の保護機能も兼ね備えているため、第２種
外部信号器（10）を無効にして使用する場合には、別の
保護機能を設置する必要がある。第３図（ｂ）では、ス
イッチ（SW₃）を設ける場合を示す。

ところで、加工工程が多くあって搬送ラインの長さが
構造上長くなり、気温差による延びが問題となったり、
あるいは容量の小さなサーボモータを複数に分けて用い
た方がまとまりがよい等の理由から、複数のサーボモー
タで１ラインを構成したい場合が比較的多い。第４図は
このような要請に基づいて構成されたシステムを示す。

第４図は、３台のサーボモータ（４）を用いる場合を
示す。３台のサーボモータ（４）の動作は同期性が必要
なため、各駆動部（８）は同一指令によってコントロー
ルされている。このように、１台の指令装置（１）で複
数台のサーボモータ（４）を制御することが可能なの
は、増分値系の指令装置（１）を用い、かつ２種類の外
部信号器（９），（10）で搬送物体を到着点（Ｂ）に導
くことができるようにしているからである。そして、指
令装置（１）の必要台数の減少は、信頼性の向上および
コストダウンとなり、サーボモータ（４）の台数増加に
より、より大きな効果が得られる。

しかして、増分値系サーボシステムと２種類の外部信
号器（９），（10）との組合わせにより、必要精度が0.
1mmもあれば充分な搬送用途においては、絶対値系サー
ボシステムと同等な性能が得られ、かつ増分値系サーボ
システムと同等のコストでシステムを構成できる。そし
て１ラインに複数台のサーボモータ（４）を使用するラ
インでは、増分値系の強味が発揮され、指令装置（１）
は１台のままで行なうことができる。これは、ラインの
性格上必要な同期性を高めることになり、指令装置間の
インターロックが不要となり、システムのシンプル化に
より信頼性を向上させ、かつ安価なシステムが得られ
る。

なおこの発明においては、説明の便宜上「増分値
系」，「絶対値系」という用語を用いたが、「絶対値
系」とは、サーボモータのカバーする全工程の長さを記
憶した絶対値検出器の出力データで座標系を設定するこ
とを意味する。また「増分値系」とは、主として原点復
帰を要するタイプを意味し、移動指令値の与え方として
の増分値系，絶対値系の２つの方法は、この「増分値
系」に包含される。

また上記実施例では、第１種外部信号器（９）を１個
設ける場合を示したが、複数個設けるようにしてもよ
い。また速度指令器（１）およびカウンタ（２）は、指
令装置（１）に組込むようにしてもよい。また位置指令
は、データでもパルス列でもよい。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、基本的には増分値系
サーボシステムとして搬送物の制御を行ない、必要な時
点で、外部信号器からの外部信号により増分値系指令に
対し修正を加えるようにしているので、位置精度が0.1m
m以上の比較的粗い位置決めを目的とした搬送システム
においては、絶対値系サーボシステムと同等の機能が得
られ、しかも増分値系サーボシステムと同等あるいはそ
れ以下のコストでシステムを構成することができる等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る搬送用サーボモータ
システムにおいて外部信号器の設置位置とサーボモータ
又は搬送物体の速度との関係を示す説明図、第２図は同
様のシステム構成を示すブロック図、第３図（ａ）はこ
の発明の一実施例において両外部信号器を有効とした本
来のスタート点以外からスタートした場合のサーボモー
タ又は搬送物体の速度変化を示す説明図、第３図（ｂ）
は第２種外部信号器のみを有効とし本来のスタート点か
らスタートした場合のサーボモータ又は搬送物体の速度
変化を示す説明図、第４図は１台の指令装置で複数台の
サーボモータを制御する場合の例を示すブロック図、第
５図（ａ）は従来の増分値系搬送用サーボモータシステ
ムを示すブロック図、第５図（ｂ）は従来の絶対値系搬
送用サーボモータシステムを示すブロック図である。（１）……指令装置、（２）……カウンタ、（３）……
アンプ、（４）……サーボモータ、（５）……検出器、
（８）……駆動部、（９）……第１種外部信号器、（1
0）……第２種外部信号器。なお各図中、同一符号は同一又は相当部分を示すものと
する。

フロントページの続き (72)発明者島晶愛知県名古屋市東区矢田南５丁目１番14号三菱電機株式会社名古屋製作所内 (56)参考文献特開昭59−99508（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−88239（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−131454（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−44248（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−158507（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】予め定められた機械の原点に復帰させるこ
とにより座標系が設定される方式の増分値系位置指令装
置と、搬送物体の移動距離のみを検出する増分値系位置
検出器と、搬送物体の到着点より所定距離だけ手前に設
置され、少なくとも電源投入後の第１回目の運転時およ
び何等かの理由で搬送物体が到着点以外で停止している
場合の第１回目の運転時において、搬送物体の検出によ
りサーボモータに対し低速度指令を与える第１種外部信
号器と、搬送物体の到着点に設置され、搬送物体の検出
によりサーボモータに対し上記増分値系位置指令装置か
らの指令に優先して停止指令を与える第２種外部信号器
とを具備することを特徴とする搬送用サーボモータシス
テム。
【請求項２】増分値系位置指令装置からの位置指令は、
複数のサーボモータに同一指令パルスとして与えられる
ようになっていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の搬送用サーボモータシステム。