JP2649513B2

JP2649513B2 - 高精度位置決め装置

Info

Publication number: JP2649513B2
Application number: JP61162559A
Authority: JP
Inventors: 晴弘常田; 秀行小田切; 宏明永田; 真一後藤
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPS6318413A

Description

【発明の詳細な説明】発明の技術分野本発明は、ディジタルサーボ方式の高精度位置決め装
置に関する。

従来技術この種のディジタルサーボ方式では、制御対象のモー
タにロータリエンコーダが直結されており、CPUなどの
制御回路から指令速度パターンに応じた所定の周波数の
パルスが送り指令値として可逆カウンタに入力される。
この可逆カウンタは、指令パルスを入力とし、上記ロー
タリエンコーダの出力パルスをフィードバック信号と
し、その偏差をＤ−Ａ変換器を経て、上記モータの速度
サーボ増幅器に出力している。このようにして、速度サ
ーボ増幅器は、可逆カウンタのパルス数に比例した電圧
を速度信号として、モータを駆動していくことになる。

この間に、上記可逆カウンタの偏差が「０」になる
と、これに追従して速度信号も「０」となるため、モー
タは、目標の位置で、自動的に停止する。

ところで、上記制御対象のモータの停止精度は、ロー
タリエンコーダおよび制御回路の１パルス分に相当して
いる。したがって、停止位置の高精度化は、ロータリエ
ンコーダの分解能を高めることにより達成できる。しか
し、ロータリエンコーダの分解能が高くなると、これに
対応してモータの１回転当たりのパルス数が増加するた
め、可逆カウンタの容量を大きくしないと、適切な対応
ができなくなる。また、これに応じてＤ−Ａ変換器や速
度サーボ増幅器の分解能も高める必要があるため、制御
系やサーボ系自体の設計変更が必要となり、また各制御
要素が高価なものとなるため、組み込み対象との関係
で、実用化に限界がある。

発明の目的したがって、本発明の目的は、制御系の要素やフィー
ドバック系の構成要素について分解能を高くしないま
ま、制御対象の停止時の位置決め精度を高めることであ
る。

発明の解決手段そこで、本発明は、ロータリエンコーダの２相パルス
に着目し、その２相パルスの組み合わせ状態と、予め指
定したパルス位相とを比較し、これらの比較結果の一致
状態に応じて、制御対象の停止位置を決定するようにし
ている。

これの具体化のために、本発明は、第１の比較手段と
しての可逆カウンタとＤ−Ａ変換器との間に停止制御器
を介在させ、この停止制御器中の第２の比較手段で、設
定値とロータリエンコーダからの２相の信号の位相を比
較している。そして、停止制御器中の停止制御手段は、
可逆カウンタの計数値が「０」であり、しかも上記第２
の比較手段の比較結果が一致しているときにのみ、停止
のための制御信号を後段の制御系に送る。この結果、こ
のような制御系では、カウント値の１偏差に対応する停
止域が２相のパルス出力の組み合わせの数の分だけ分割
されるため、制御系やサーボ系が高精度化のものとして
構成されていなくても、停止時の位置決め精度が高めら
れることになる。

なお、可逆カウンタのカウント値が「０」以外であれ
ば、上記停止制御器は、可逆カウンタの位置偏差をその
まま次段のＤ−Ａ変換器に送り込んでいる。したがっ
て、停止時以外の制御は、従来のディジタルサーボ方式
と同様に動作する。

発明の構成第１図は、本発明のディジタルサーボ方式の高精度位
置決め装置１を示している。この高精度位置決め装置１
は、指令値Ａを１つの入力とする第１の比較手段として
の可逆カウンタ２、本発明の特徴的な部分としての停止
制御器３、Ｄ−Ａ変換器４、および速度サーボ増幅器５
および制御対象の回転部材としてモータ６を順次直列に
備えている。

そして、上記モータ６に速度サーボ系の速度検出器７
およびディジタルフィードバック系のロータリエンコー
ダ８がそれぞれ機械的に連結されている。この速度検出
器７は、タコジェネレータなどであり、速度サーボ増幅
器５の入力側の加え合わせ点９に接続されている。ま
た、ロータリエンコーダ８は、モータ６の回転方向を検
出するために、例えば90度の位相差で２相のパルス出力
B1、B2を発生し、これを上記停止制御器３およびエンコ
ーダインターフェイス10を経て、上記可逆カウンタ２の
他方の入力端に送り込む。

次に第２図は、上記停止制御器３の内部の構成を示し
ている。この停止制御器３は、停止制御手段としてのデ
ータセレクタ11および第２の比較手段としてのマグニチ
ュードコンパレータ12のほか、ゼロ検出回路13を備えて
いる。

上記データセレクタ11は、ROMなどによって構成され
ており、停止時の制御信号Ｇとして、予め複数例えば３
つの「０」パターン、「＋１」パターンおよび「−１」
パターンなどを記憶しており、上記マグニチュードコン
パレータ12の比較結果に応じて、上記パターンのうちい
ずれか１つを選択的に出力する。また、上記ゼロ検出回
路13は、可逆カウンタ２と、データセレクタ11との間に
介在し、モータ６の停止すべき位置、すなわちカウント
値「０」を検出している。また、マグニチュードコンパ
レータ12は、CPUなどで構成されており、予め入力され
た設定値Ｈと、ロータリエンコーダ８からのパルス出力
B1、B2との大小関係を比較し、その結果に応じて、デー
タセレクタ11の選択動作を指定するために設けられてい
る。なお、マグニチュードコンパレータ12の入力側のエ
クスクリューシブオアゲート14は、パルス出力B1、B2の
実際の位相の順番を揃えるために設けられている。

発明の作用最初に、オペレータによってマグニチュードコンパレ
ータ12の一方の入力端に、上記ロータリエンコーダ８か
らの複数のパルス出力の位相関係を予め規定した設定値
Ｈとして、例えば「１、０＝２」の定義が入力される。
またオペレータは、パルス出力B1、B2の４通りの組み合
わせについて後記の表に示すような大きさの数値Ｂを設
定するとともに、データセレクタ11に制御信号Ｇとして
「０」パターン、「−１」パターン、および「＋１」パ
ターンをそれぞれ記憶させる。

さて、最初に制御系に、制御回路側から指令値Ａが可
逆カウンタ２の一方の入力端に与えられる。この初期の
状態では、そのカウント値Ｃが「０」でないため、その
カウント値Ｃの値は、そのまま停止制御器３を通過し、
Ｄ−Ａ変換器４によりアナログ量の指令信号Ｄとなっ
て、速度サーボ増幅器５に送り込まれる。そこで、速度
サーボ増幅器５は、指令信号Ｄに比例する駆動信号Ｅを
発生し、これによって制御対象のモータ６の回転速度を
決定し、それを回転させる。このモータ６の回転速度
は、速度検出器７によって検出され、速度フィードバッ
ク信号Ｆとして加え合わせ点９に負帰還される。一方、
モータ６の回転量は、ロータリエンコーダ８によって、
第３図に示すようなパルス出力B1、B2のパルス数として
検出され、そのうちパルス出力B1は、エンコーダインタ
ーフェイス10を経て、可逆カウンタ２の他方の入力端に
減算値として帰還される。このようにして、可逆カウン
タ２のカウント値Ｃは、設定値Ａと実際の回転量との差
に対応する偏差値となるため、それ以降に、モータ６
は、その偏差値に比例した状態で制御されることにな
る。

ところで、可逆カウンタ２のカウント値Ｃが「０」と
なったとき、モータ６は、第３図に示す停止域にあり、
その停止域で不位置決めの状態になる。この状態のと
き、ゼロ検出器13は、「０」のカウント値Ｃを一致信号
として検出し、データセレクタ11に、停止制御のために
１つの条件を与える。

一方、マグニチュードコンパレータ12は、パルス出力
B1、B2の組み合わせに基づく大きさの数値Ｂと設定値Ｈ
とを比較し、その比較結果に応じて、一致時に一致信号
をデータセレクタ11に他の１つの選択条件として出力し
ている。

そこで、データセレクタ11は、（Ｈ−Ｂ）＞０のと
き、制御信号Ｇから「＋１」パターンを出力し、また
（Ｈ−Ｂ）＜０のとき、「−１」パターンを出力し、さ
らに一致信号の発生時つまり（Ｈ−Ｂ）＝０のときに
「０」パターンを高精度位置決め停止のための制御出力
として出力する。

この結果、第３図に示すように、制御対象のモータ６
の停止域すなわちカウント値Ｃ＝０の範囲が４分割さ
れ、その分割後の停止範囲（「０」のパターンの制御出
力の発生範囲）で、モータ６の停止位置が決定される。
このため、この制御系でのモータ６の位置決め精度は、
従来のものに比較して４倍に高められていることにな
る。しかも、この実際の停止位置は、設定値Ｈの数値設
定によって、カウント値Ｃ＝０の1/4の範囲で自由に設
定できる。

なお、既に述べたように、上記エクスクリューシブオ
アゲート14は、数値Ｂの設定との関係で、「０→１→３
→２」の変化を「０→１→２→３」の関係に直すために
設けられており、必要に応じて省略することもできる。

発明の変形例上記実施例は、ロータリエンコーダ８からの２相パル
スの出力B1、B2を利用しているが、この異なる位相のパ
ルス出力の数は、２相に限らず、３以上であってもよ
い。このように位相の数が多くなれば、それだけ停止域
の分割数が多くなるため、高い精度の停止位置が確保で
きる。また、上記データセレクタ11は、一般的な回路要
素として、ROMなどによって構成されるが、上記実施例
のように２相のパルス出力B1、B2に対しては、単なるエ
クスクリューシブオアゲートとパターン発生回路などの
組み合わせによっても実現できる。

発明の効果本発明では、ディジタル制御系や、フィードバック系
の制御要素の精度を高めることなく、制御対象の位置決
め精度が停止域の分割数に応じて高められ、またこのよ
うな効果が従来の制御系に停止制御器を追加するのみで
実用化できるため、高精度の位置決め精度が安価に、し
かも従来装置の一部改良のみで具体化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の高精度位置決め装置のブロック線図、
第２図は停止制御器のブロック線図、第３図は動作時の
波形図である。１……高精度位置決め装置、２……可逆カウンタ、３…
…停止制御器、４……Ｄ−Ａ変換器、５……速度サーボ
増幅器、６……モータ、８……ロータリエンコーダ、11
……データセレクタ、12……マグニチュードコンパレー
タ、13……ゼロ検出回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−100818（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−120968（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−208614（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−121108（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転部材に設けられ位相のずれた複数のパ
ルス出力を発生するロータリエンコーダと、指令値と上
記ロータリエンコーダのパルス出力の値とを比較して、
それらの一致時に一致信号を発生する第１の比較手段と
を備え、上記第１の比較手段の一致信号により上記回転
部材の停止制御をする位置決め装置において、予め上記ロータリエンコーダからの複数のパルス出力の
位相関係を規定した設定値と上記ロータリエンコーダか
らの複数のパルス出力の位相とを比較する第２の比較手
段と、上記第１の比較手段が上記一致信号を出力するまでは上
記第１の比較手段の出力をそのまま次段に送ると共に、
上記第２の比較手段の出力が入力するようになされてお
り、上記第１の比較手段が上記一致信号を出力し、か
つ、上記第２の比較手段が上記設定値と上記ロータリエ
ンコーダからの複数のパルス出力の位相とが一致した一
致信号を出力したとき、上記回転部材を停止させるため
の制御出力を出力する停止制御手段とを備え、上記第１の比較手段の一致信号と上記第２の比較手段の
一致信号とにより上記回転部材を停止させることを特徴
とする高精度位置決め装置。