JP5016633B2

JP5016633B2 - Positioning device

Info

Publication number: JP5016633B2
Application number: JP2009116242A
Authority: JP
Inventors: 直養湯場崎; 暢一畝村; 淳志渡邉
Original assignee: マイコム株式会社
Priority date: 2009-05-13
Filing date: 2009-05-13
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2029-05-13
Also published as: JP2010268554A

Description

本発明はステッピングモータを用いて可動部を位置決め可能に移動させる位置決め装置に関する。 The present invention relates to a positioning device that uses a stepping motor to move a movable part in a positionable manner.

位置決めステージ等においては電源投入や停電回復等の際の初期設定として可動部を原点位置に復帰させることが必要不可欠になる。この場合、可動部が原点位置に復帰したか否かを検出するのに原点位置センサを使用するのが一般的であり、原点位置センサとして、例えば、ステージ等に配置された近接センサやスイッチの他、モータに取り付けられたエンコーダやポテションメータ等がある（例えば、特許文献１等）。この原点位置センサを用いた原点復帰方法を第１の従来例と称する。 In the positioning stage or the like, it is indispensable to return the movable part to the origin position as an initial setting at the time of power-on or power failure recovery. In this case, it is common to use an origin position sensor to detect whether or not the movable part has returned to the origin position. As the origin position sensor, for example, a proximity sensor or a switch arranged on a stage or the like is used. In addition, there are an encoder and a potentiometer attached to a motor (for example, Patent Document 1). The origin return method using this origin position sensor is referred to as a first conventional example.

また、可動部をステッピングモータを用いて移動する場合、原点位置センサを使用することなく原点位置に復帰したことを検出することができる方法が提案されている。即ち、原点復帰の際に同モータを脱調させるようにし、モータ電圧の変化を監視して脱調が検出されると、同モータを所定の励磁状態で停止させるようになっている（例えば、特許文献２等）。この脱調検出を利用した原点復帰方法を第２の従来例と称する。 Moreover, when moving a movable part using a stepping motor, the method which can detect having returned to the origin position, without using an origin position sensor is proposed. That is, the motor is stepped out when returning to the origin, and when the step-out is detected by monitoring a change in the motor voltage, the motor is stopped in a predetermined excitation state (for example, Patent Document 2). The origin return method using this step-out detection is referred to as a second conventional example.

特開２００３−３０９９９０号公報JP 2003-309990 A 特開平９−９６８８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-9688

しかしながら、第１の従来例による場合、機器の小型化及び配線省力化を図ることが困難であり、コスト高を招来するという問題がある。また、第２の従来例による場合、ステッピングモータを脱調させることから、機械的なダメージが大きく、低騒音化や低振動化を図ることも困難である。 However, in the case of the first conventional example, it is difficult to reduce the size of the device and save wiring, resulting in high costs. Further, in the case of the second conventional example, since the stepping motor is stepped out, mechanical damage is great, and it is difficult to reduce noise and vibration.

本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その目的とするところは、原点位置センサを使用せず原点位置を検出することが可能であり、また、ステッピングモータを使用した構成でありながら、脱調を起こすことなく可動部を原点位置に速やかに復帰させることが可能な位置決め装置を提供することにある。 The present invention was created under the background described above, and the object of the present invention is to detect the origin position without using the origin position sensor, and to use a stepping motor. However, an object of the present invention is to provide a positioning device capable of quickly returning the movable portion to the origin position without causing step-out.

上記課題を解決するために、本発明の位置決め装置は、ステッピングモータを用いて可動部を位置決め可能に移動させる装置であって、可動部に接触可能に設けられた原点ブロックと、原点ブロックに対する可動部の接触時の衝撃を吸収して同モータの脱調を回避する弾性部材と、同モータの脱調の兆候を検出して脱調兆候信号として出力する脱調兆候検出部と、入力位置指令に従って同モータの駆動を制御する制御部とを備えている。制御部は、同モータに関する脱調兆候信号及び励磁原点信号が入力され、原点復帰時には同モータを原点復帰方向に駆動させ、その後、脱調兆候信号が同モータの脱調兆候を示したときは同モータを逆転又は正転方向に微細駆動させ、この状態で励磁原点信号がアクティブとなった時点で同モータの駆動を停止させる構成となっており、脱調兆候検出部は、同モータの各相コイルの結線上の中点の電圧のレベル、周波数又は波形に現れる変化を監視し、当該監視結果に基づいて同モータの脱調の兆候の有無を検出する構成となっている。 In order to solve the above-described problems, a positioning device of the present invention is a device that moves a movable part so that the movable part can be positioned using a stepping motor, and an origin block provided so as to be able to contact the movable part, and a movable with respect to the origin block An elastic member that absorbs the impact of contact of the motor to avoid stepping out of the motor, a stepout sign detection unit that detects the stepping out of the motor and outputs it as a stepping out sign signal, and an input position command And a control unit for controlling the driving of the motor. When the control unit receives the step-out indication signal and the excitation origin signal related to the motor and drives the motor in the direction of home return when returning to the origin, and then the step-out indication signal indicates the step-out indication of the motor. is finely driven in the reverse or forward direction to the motor, the excitation origin signal in this state has a structure for stopping the driving of the motor when it becomes active, the synchronism loss symptom detecting unit, each of the motor Changes in the voltage level, frequency, or waveform at the midpoint on the phase coil connection are monitored, and the presence or absence of signs of step-out of the motor is detected based on the monitoring results.

この発明によると、原点復帰時において、ステッピングモータを原点復帰方向に駆動させると、可動部が移動し、その後、原点ブロックに接触する。可動部が原点ブロックに接触したときの衝撃が弾性部材により吸収されることから、同モータの脱調が回避され、脱調に近い状態になる。一方、脱調兆候信号が同モータの脱調の兆候を示すと、同モータを微細駆動させ、励磁原点信号がアクティブとなった時点で同モータの駆動を停止させることから、モータが脱調することなく可動部が原点位置に速やかに復帰する。 According to this invention, when the stepping motor is driven in the direction of returning to the origin when returning to the origin, the movable portion moves and then contacts the origin block. Since the impact when the movable part comes into contact with the origin block is absorbed by the elastic member, step-out of the motor is avoided, and the state close to step-out is obtained. On the other hand, if the out-of-step indication signal indicates an out-of-step indication of the motor, the motor will be finely driven, and when the excitation origin signal becomes active, the motor will stop driving, causing the motor to step out. The moving part quickly returns to the origin position without any problems.

よって、原点位置センサを使用せず原点位置を検出することが可能であり、機器の小型化及び配線省力化を容易に図ることが可能である。また、ステッピングモータを使用した構成でありながら、脱調を起こすことなく可動部を原点位置に復帰させることが可能であり、低騒音化及び低振動化を容易に図ることが可能である。さらに、可動部が原点ブロックに接触したときの衝撃が弾性部材により吸収されることから、機械的なダメージが非常に小さい。即ち、従来装置に内在する欠点を全て解消されることから、装置の小型化、高性能化及び低コスト化を図る上で大きなメリットがある。 Therefore, it is possible to detect the origin position without using the origin position sensor, and it is possible to easily reduce the size of the device and save wiring. In addition, although the configuration uses a stepping motor, it is possible to return the movable portion to the origin position without causing a step-out, and noise and vibration can be easily reduced. Further, since the impact when the movable part comes into contact with the origin block is absorbed by the elastic member, mechanical damage is very small. That is, since all the disadvantages inherent in the conventional apparatus are eliminated, there is a great merit in reducing the size, performance and cost of the apparatus.

脱調兆候検出部の脱調兆候検出方法は次のような新しい知見に基づいている。即ち、ステッピングモータが脱調に近い状態になると、同モータの各相コイルの結線上の中点の電圧のレベル、周波数又は波形等に特有の変化が現れる。よって、同モータの各相コイルの結線上の中点の電圧を検出して、中点の電圧のレベル、周波数又は波形に現れる変化を監視するようにすると同モータの脱調の兆候を検出することが可能になる。それ故、ステッピングモータの各相コイルの結線上の中点に脱調兆候検出部を接続しても同部に大きな電流が流れないことから、損失が非常に小さく、この点でモータ又はドライバ等の高効率化を図ることが可能になる。 The step-out sign detection method of the step-out sign detection unit is based on the following new knowledge. In other words, when the stepping motor is almost out of step, a characteristic change appears in the voltage level, frequency, waveform, or the like at the midpoint on the connection of each phase coil of the motor. Therefore, if the voltage at the midpoint on the connection of each phase coil of the same motor is detected and the change appearing in the level, frequency or waveform of the voltage at the midpoint is monitored, the sign of step-out of the motor is detected. It becomes possible. Therefore, even if a step-out sign detection unit is connected to the middle point on the connection of each phase coil of the stepping motor, a large current does not flow through the same part, so the loss is very small. It becomes possible to achieve higher efficiency.

本発明の実施の形態に係る位置決め装置のブロック図である。It is a block diagram of a positioning device concerning an embodiment of the invention. 同装置の脱調兆候検出器の構成図である。It is a block diagram of the step-out sign detector of the same apparatus. 同装置のコントローラにおいて原点復帰時に処理されるソフトウェアのフローチャートである。It is a flowchart of the software processed at the time of origin return in the controller of the same apparatus. ステッピングモータの原点復帰時の各相コイルの結線上の中点の電圧を前置処理した後の信号の波形図である。It is a wave form diagram of a signal after pre-processing the voltage of the middle point on the connection of each phase coil at the time of origin return of a stepping motor. ステッピングモータの脱調直前の各相コイルの結線上の中点の電圧を前置処理した後の信号の波形図である。It is a wave form diagram of a signal after pre-processing the voltage of the middle point on the connection of each phase coil just before a stepping motor step-out. ステッピングモータの脱調時の各相コイルの結線上の中点の電圧を前置処理した後の信号の波形図である。It is a wave form diagram of a signal after pre-processing the voltage of the middle point on the connection of each phase coil at the time of a stepping motor stepping out. ３相スター型ステッピングモータの巻線構造図である。It is a winding structure figure of a three phase star type stepping motor. 新４相型ステッピングモータの巻線構造図である。It is a winding structure figure of a new 4-phase type stepping motor. ５相スター型ステッピングモータの巻線構造図である。It is a winding structure figure of a 5-phase star type stepping motor. ３相デルタ型ステッピングモータの巻線構造図である。It is a winding structure figure of a three phase delta type stepping motor. ５相ペンタゴン型ステッピングモータの巻線構造図である。It is a winding structure figure of a 5-phase pentagon type stepping motor.

以下、本発明の実施の形態に係る位置決め装置を図１乃至図１１を参照して説明する。なお、特許請求の範囲に記載された発明特定事項と同装置の構成要素との間で対応関係が不明なものについては後記する符合の説明の欄において併せて示すものとする。 Hereinafter, a positioning device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the thing whose correspondence is unknown between the invention specific matter described in the claim, and the component of the apparatus, it shall show together in the column of the description of the postscript.

ここに例として挙げる位置決め装置Ａは、図１に示すようにステッピングモータ２及び位置決めステージ３を用いて可動部８を図示矢印方向に位置決め可能に移動させる装置である。図中１は脱調兆候検出器、４はドライバ、５はコントローラ、６は原点ブロック、７はショックアブゾーバである。これらの各部により位置決め装置Ａが構成される。 As shown in FIG. 1, the positioning device A exemplified here is a device that moves the movable portion 8 in a direction indicated by an arrow using a stepping motor 2 and a positioning stage 3. In the figure, 1 is a step-out sign detector, 4 is a driver, 5 is a controller, 6 is an origin block, and 7 is a shock absorber. These parts constitute a positioning device A.

位置決めステージ３については、可動部８を水平方向且つ直線移動可能に支持するテーブルであって、フレーム３１外には可動部８を移動させるステッピングモータ２が取り付けられている一方、フレーム３１内には同モータ２の回転運動を可動部８の直線運動に変換する変換機構３２等が取り付けられている。なお、変換機構３２はボールネジ機構、ラック・ピニオン機構又はタイミングベルトを用いた機構等である。 The positioning stage 3 is a table that supports the movable part 8 so as to be movable in a horizontal direction and linearly. The stepping motor 2 that moves the movable part 8 is attached to the outside of the frame 31, while the frame 31 has the stepping motor 2. A conversion mechanism 32 that converts the rotational motion of the motor 2 into a linear motion of the movable portion 8 is attached. The conversion mechanism 32 is a ball screw mechanism, a rack and pinion mechanism, a mechanism using a timing belt, or the like.

原点ブロック６については、可動部８の一面に接触可能に位置決めステージ３のストローク端に配設された板状の位置決めブロックであって、ショックアブゾーバ７を介して位置決めステージ３のフレーム３１に固定されている。 The origin block 6 is a plate-like positioning block disposed at the stroke end of the positioning stage 3 so as to be able to come into contact with one surface of the movable portion 8, and is fixed to the frame 31 of the positioning stage 3 via the shock absorber 7. Has been.

ショックアブゾーバ７については、原点ブロック６に対する可動部８の接触時の衝撃を吸収するためのスプリング又はゴム等の弾性体であって、可動部８が原点ブロック６に接触した際にステッピングモータ２に作用する高負荷によっても同モータ２の脱調が回避される程度の弾性力に設定されている。 The shock absorber 7 is an elastic body such as a spring or rubber for absorbing an impact when the movable part 8 contacts the origin block 6, and the stepping motor 2 when the movable part 8 contacts the origin block 6. The elastic force is set to such an extent that the step-out of the motor 2 is avoided even by a high load acting on the motor.

コントローラ５については、入力位置指令ａを受けてステッピングモータ２を同指令ａが示すパターンで駆動させるための指令パルスｄを生成する装置であり、入力位置指令ａ以外に脱調兆候検出器１から導かれた脱調兆候信号ｂ及びドライバ４から導かれた励磁原点信号ｃ等が入力されている。本実施形態においてはマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）が使用されており、原点復帰時に処理されるソフトウェアとして図３に示すものが使用されている。詳しいことは後述する。 The controller 5 is a device that receives the input position command a and generates a command pulse d for driving the stepping motor 2 in the pattern indicated by the command a. In addition to the input position command a, the step-out sign detector 1 The derived step-out sign signal b and the excitation origin signal c derived from the driver 4 are input. In this embodiment, a microprocessor (CPU) is used, and the software shown in FIG. 3 is used as software that is processed when returning to the origin. Details will be described later.

ドライバ４については、コントローラ５の後段に接続されており、フルステップ、ハーフステップ又はマイクロステップ等の駆動方式で指令パルスｄに従ってステッピングモータ２を実際に駆動させるための各相励磁信号ｅの他、励磁タイミング上の原点を示す励磁原点信号ｃを生成する装置である。 The driver 4 is connected to the subsequent stage of the controller 5, and in addition to each phase excitation signal e for actually driving the stepping motor 2 in accordance with the command pulse d by a drive method such as full step, half step or micro step, This is an apparatus for generating an excitation origin signal c indicating the origin on the excitation timing.

ステッピングモータ２については、図２に示すようにロータ２１、Ａ相コイル２２及びＢ相コイル２３を有し、Ａ相コイル２２とＢ相コイル２３との各中間部が中点αとして共通に接続された巻線構造となっている。即ち、ステッピングモータ２は、本実施形態においては、新２相型ステッピングモータを使用している。 As shown in FIG. 2, the stepping motor 2 has a rotor 21, an A-phase coil 22, and a B-phase coil 23, and each intermediate portion of the A-phase coil 22 and the B-phase coil 23 is commonly connected as a middle point α. The winding structure is made. That is, the stepping motor 2 uses a new two-phase stepping motor in the present embodiment.

脱調兆候検出器１については、原点復帰時のステッピングモータ２の脱調の兆候を検出して脱調兆候信号ｂとして出力する回路であって、同モータ２の中点αに電気的に接続されたリード線１１と、リード線１１を通じて導かれた中点αの電圧を前置処理して中点電圧信号ｆとして出力する出力部１２と、中点電圧信号ａに基づいてステッピングモータ２の脱調の兆候の有無を検出する検出部１３とを有した構成となっている。 The out-of-step indication detector 1 is a circuit that detects an out-of-step indication of the stepping motor 2 at the time of return to origin and outputs it as a out-of-step indication signal b, and is electrically connected to the middle point α of the motor 2. Of the stepping motor 2 based on the midpoint voltage signal “a”, the output section 12 that preprocesses the voltage of the midpoint α guided through the leadwire 11 and outputs it as a midpoint voltage signal “f”. It has a configuration including a detection unit 13 that detects the presence or absence of a sign of step-out.

リード線１１については、一端がステッピングモータ２内の中点αに電気接続されている一方、他端が同モータ２外に取り出されている。ただ、同モータ２のリード端子の構造によっては、外部に取り出す必要がない場合もある。これは後述する中点回路部１４、１４’（図１０及び図１１参照）についても同様である。 One end of the lead wire 11 is electrically connected to the middle point α in the stepping motor 2, while the other end is taken out of the motor 2. However, depending on the structure of the lead terminal of the motor 2, it may not be necessary to take it out. The same applies to the midpoint circuit portions 14 and 14 '(see FIGS. 10 and 11) described later.

出力部１２については、中点αの電圧を分圧するとともに直流成分の阻止等を行う分圧回路１２１と、同回路１２１の後段に接続された振幅制限回路１２２と、同回路１２２の後段に接続されたオペアンプ増幅回路１２３とを有した構成となっている。オペアンプ増幅回路１２３から出力される中点電圧信号ｆは、中点αの電圧を検出部１３の処理に適した形に前置処理された信号であるが、中点αの電圧のレベル、周波数、波形等の情報が含まれた内容になっている。 As for the output unit 12, a voltage dividing circuit 121 that divides the voltage at the middle point α and blocks a DC component, an amplitude limiting circuit 122 that is connected to the subsequent stage of the circuit 121, and a subsequent stage of the circuit 122. The operational amplifier amplifier circuit 123 is configured. The midpoint voltage signal f output from the operational amplifier amplifier circuit 123 is a signal obtained by preprocessing the voltage at the midpoint α into a form suitable for the processing of the detection unit 13, but the level and frequency of the voltage at the midpoint α The content includes information such as a waveform.

検出部１３については、アナログ形式の中点電圧信号ｆに基づいてステッピングモータ２の中点αの電圧のレベル、周波数又は波形に現れる変化を監視し、この監視結果に基づいて同モータ２の脱調の兆候の有無を検出し、その検出結果を脱調兆候信号ｂとして出力する構成となっており、本実施形態ではマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を用いている。 The detection unit 13 monitors changes in the voltage level, frequency or waveform of the midpoint α of the stepping motor 2 based on the analog form midpoint voltage signal f, and the motor 2 is removed based on the monitoring result. In this embodiment, a microprocessor (CPU) is used to detect the presence or absence of a tone sign and output the detection result as a step-out sign signal b.

図４乃至図６に示すグラフの縦軸は中点電圧信号ｆのＡ／Ｄ変換値、横軸はサンプリング時間を表している。ステッピングモータ２を原点復帰時の速度で駆動させた場合（入力周波数が１．５ＫＨｚ）において、図４はモータ正常回転時、図５はモータ脱調直前時、図６はモータ脱調時を各々示している。 4 to 6, the vertical axis represents the A / D conversion value of the midpoint voltage signal f, and the horizontal axis represents the sampling time. When the stepping motor 2 is driven at the speed at the time of returning to the origin (input frequency is 1.5 KHz), FIG. 4 shows the normal rotation of the motor, FIG. 5 shows the case just before the motor step-out, and FIG. Show.

即ち、ステッピングモータ２が図４に示す正常回転から図５に示す脱調直前に至ると、同モータ２の中点αの電圧のレベル、周波数又は波形等に特有の変化が現れる。また、同モータ２が脱調直前から図６に示す脱調に至った場合も同様であるが、同モータ２の中点αの電圧のレベル等の変化は脱調直前のものとは全く異なる。この現象は同モータ２の種類や駆動電流等のレベルに大きく左右されないことが実験により確かめられている。よって、同モータ２の原点復帰の過程で中点αの電圧のレベル、周波数又は波形等を常時監視することで同モータ２の脱調の兆候の有無を効果的に検出することが可能になる。 That is, when the stepping motor 2 reaches from the normal rotation shown in FIG. 4 to just before the step-out shown in FIG. 5, a characteristic change appears in the voltage level, frequency, waveform or the like of the middle point α of the motor 2. The same applies to the case where the motor 2 reaches the step-out state shown in FIG. 6 immediately before the step-out, but the change in the voltage level of the middle point α of the motor 2 is completely different from that immediately before the step-out. . It has been confirmed by experiments that this phenomenon is not greatly affected by the type of the motor 2 and the level of the drive current. Therefore, by constantly monitoring the voltage level, frequency, waveform, etc. of the middle point α during the process of returning to the origin of the motor 2, it is possible to effectively detect the presence or absence of signs of step-out of the motor 2. .

このような原理でもって検出部１３により同モータ２の脱調の兆候を検出している。本実施形態では、検出部１３での処理を簡単化にするために、中点αの電圧のレベルが基準値を超えたか否かを判定し、超えたときは、同モータ２の脱調の兆候が検出されたとして、脱調兆候信号ｂをアクティブにするようにしている。 Based on this principle, the detection unit 13 detects a sign of step-out of the motor 2. In the present embodiment, in order to simplify the processing in the detection unit 13, it is determined whether or not the voltage level of the middle point α exceeds the reference value. When a sign is detected, the step-out sign signal b is activated.

なお、ステッピングモータ２の種類、駆動電流値及び入力周波数等により、脱調や高負荷状態を示す電圧が異なることから、脱調の兆候の有無を検出するのに必要な上記基準値については実験等を通じて適宜調整すれば良い。 Since the voltage indicating the step-out or high load state varies depending on the type of the stepping motor 2, the drive current value, the input frequency, etc., the above-described reference value required for detecting the presence or absence of a step-out sign is an experiment. It may be adjusted appropriately through the above.

脱調徴候検出器１の適用対象となるステッピングモータの相数及び巻線構造等については図２に示す新２相型ステッピングモータだけに止まらない。例えば、各相コイルの一端が中点として共通に接続されている第１タイプのステッピングモータ（例えば、図７、図８、図９に各々示された３相スター型、新４相型、５相スター型のステッピングモータ）の他、各相コイルが環状に接続された第２のタイプのステッピングモータ（例えば、図１０、図１１に各々示された３相デルタ型、５相ペンタゴン型のステッピングモータ）にも適用可能である。 The number of phases and the winding structure of the stepping motor to which the step-out indication detector 1 is applied are not limited to the new two-phase stepping motor shown in FIG. For example, a first type stepping motor in which one end of each phase coil is commonly connected as a midpoint (for example, a three-phase star type, a new four-phase type, a five-phase type shown in FIGS. 7, 8, and 9 respectively) In addition to the phase star type stepping motor, a second type stepping motor in which each phase coil is annularly connected (for example, the three-phase delta type and the five-phase pentagon type stepping shown in FIGS. 10 and 11, respectively) It can also be applied to motors.

ただ、第２のタイプのステッピングモータの場合、各相コイルの結線上の中点が存在しないことから、例えば、図１０に示す３相デルタ型のステッピングモータについては、高抵抗で同一抵抗値の３つの抵抗器Ｒを各相コイルに対応して互いに星状に接続された中央回路部１４を設け、中央回路部１４の一端を各相コイルの各接続点に接続し、共通接続側の他端を中点αとし、リード部１１を電気的に接続するようにする。図１１に示す５相ペンタゴン型のステッピングモータについても全く同様であり、高抵抗で同一抵抗値の５つの抵抗器Ｒを各相コイルに対応して互いに星状に接続された中央回路部１４’を設け、中央回路部１４’の一端を各相コイルの各接続点に接続し、共通接続側の他端を中点αとし、リード部１１を電気的に接続するようにする。 However, in the case of the second type stepping motor, there is no midpoint on the connection of each phase coil. For example, the three-phase delta stepping motor shown in FIG. A central circuit section 14 is provided in which three resistors R are connected to each other in a star shape corresponding to each phase coil, one end of the central circuit section 14 is connected to each connection point of each phase coil, The end is a middle point α, and the lead portion 11 is electrically connected. The same applies to the five-phase pentagon type stepping motor shown in FIG. 11, and a central circuit section 14 'in which five resistors R having the same resistance and high resistance are connected to each other in a star shape corresponding to each phase coil. The one end of the central circuit portion 14 'is connected to each connection point of each phase coil, and the other end on the common connection side is set as a middle point α, so that the lead portion 11 is electrically connected.

次にコントローラ５にて処理される原点復帰用のソフトウェアについて図３を参照して説明する。 Next, the origin return software processed by the controller 5 will be described with reference to FIG.

電源投入や停電回復時の初期設定として図３に示す原点復帰用のソフトウエアが処理される。まず、ステッピングモータ２を駆動させ、可動部８を原点復帰方向に所定速度で移動させる（ｓ１）。この動作を脱調兆候信号ａがアクティブになるまで継続して行う（ｓ２，ｓ３）。 The software for returning to the origin shown in FIG. 3 is processed as an initial setting upon power-on or power recovery. First, the stepping motor 2 is driven, and the movable part 8 is moved at a predetermined speed in the origin return direction (s1). This operation is continued until the step-out indication signal a becomes active (s2, s3).

その後、可動部８が原点ブロック６に接触して同モータ２が脱調直前になると、その時点で脱調兆候信号ｂがアクティブとなる。すると、コントローラ５内の原点用一時メモリをＯＮにして（ｓ４）、ステッピングモータ２を微細駆動させ、可動部８を逆転又は正転方向に自起動速度で移動させる（ｓ５）。この動作を励磁原点信号ｂがアクティブになるまで継続して行う（ｓ６，ｓ７）。 Thereafter, when the movable portion 8 comes into contact with the origin block 6 and the motor 2 is about to step out, the step out sign signal b becomes active at that point. Then, the origin temporary memory in the controller 5 is turned on (s4), the stepping motor 2 is finely driven, and the movable part 8 is moved in the reverse or forward direction at the self-starting speed (s5). This operation is continued until the excitation origin signal b becomes active (s6, s7).

ステッピングモータ２の回転角が励磁原点に達すると、励磁原点信号ｂがアクティブとなる。すると、原点用一時メモリをＯＦＦにして（ｓ８）、ステッピングモータ２を停止させる（ｓ９）。これで可動部８が原点位置に復帰し、図３に示す原点復帰用のソフトウエアの処理が終了となる。なお、上記原点用一時メモリについては、論理積を取るシーケンスの場合に必要となるもので、シーケンスによっては原点用一時メモリを省略してもかまわない。 When the rotation angle of the stepping motor 2 reaches the excitation origin, the excitation origin signal b becomes active. Then, the temporary memory for origin is turned off (s8), and the stepping motor 2 is stopped (s9). Thus, the movable portion 8 returns to the origin position, and the processing of the origin return software shown in FIG. 3 ends. Note that the origin temporary memory is necessary in the case of a sequence that takes a logical product, and the origin temporary memory may be omitted depending on the sequence.

上記のように構成された脱調徴候検出器１によると、原点位置センサを使用せず原点位置を検出することが可能であり、機器の小型化及び配線省力化を容易に図ることが可能である。しかも、ステッピングモータ２を使用した構成でありながら、脱調を起こすことなく可動部８を原点位置に復帰させることが可能である。これは、原点復帰時においてショックアブゾーバ７の弾性力により同モータ２の脱調が回避されるとともに可動部８の原点ブロック６に対する力を打ち消すことから、同モータ２の脱調直前の安定した位置で脱調の徴候が検出され、これに伴って可動部８を停止させることが可能だからである。さらに、可動部８が原点ブロック６に接触したときの衝撃がショックアブゾーバ７により吸収されることから、機械的なダメージが非常に小さく、同モータ２が脱調しないことも含めて低騒音化及び低振動化を容易に図ることが可能である。要するに、従来装置に比べて装置の小型化、高性能化及び低コスト化を図ることが可能になる。 According to the step-out symptom detector 1 configured as described above, it is possible to detect the origin position without using the origin position sensor, and it is possible to easily achieve downsizing of the device and labor saving of wiring. is there. Moreover, although the stepping motor 2 is used, the movable portion 8 can be returned to the origin position without causing a step-out. This is because the step-out of the motor 2 is avoided by the elastic force of the shock absorber 7 when returning to the origin, and the force of the movable part 8 against the origin block 6 is canceled out. This is because a sign of step-out is detected at the position, and the movable portion 8 can be stopped accordingly. Furthermore, since the shock when the movable part 8 comes into contact with the origin block 6 is absorbed by the shock absorber 7, the mechanical damage is very small and the motor 2 does not step out. In addition, it is possible to easily reduce the vibration. In short, it is possible to reduce the size, performance, and cost of the device as compared with the conventional device.

なお、本発明に係る位置決め装置は、ステッピングモータを用いて可動部を位置決め可能に移動させる基本構成となっている限り、同モータの種類や数、同モータと可動部との間に介在された移動機構の種類等が問われず、ロボットハンド等にも適用可能である。 In addition, as long as the positioning device according to the present invention has a basic configuration that moves the movable part so that the movable part can be positioned using a stepping motor, the type and number of the motor, and the motor and the movable part are interposed. It is applicable to a robot hand or the like regardless of the type of movement mechanism.

原点ブロックについては、可動部の機械的な原点位置決めに使用可能である限り、その形状や配置位置が問われず、可動部に間接的に接触する形態であっても良い。 As long as the origin block can be used for mechanical origin positioning of the movable part, the shape and the arrangement position are not limited, and the origin block may be in an indirect contact with the movable part.

弾性部材については、原点ブロックに対する可動部の接触時の衝撃を吸収してステッピングモータの脱調を回避する限り、種類や数が問われず、ステッピングモータと可動部との間に介在される機構に設ける形態であっても良い。 As for the elastic member, as long as it absorbs the impact when the movable part contacts the origin block and avoids the stepping motor step-out, the type of the elastic member is not limited, and the mechanism is interposed between the stepping motor and the movable part. The form which provides may be sufficient.

脱調徴候検出部については、ステッピングモータの各部の電圧又は電流に基づいて同モータの脱調の兆候を検出して脱調兆候信号として出力する機能を有している限り、その構成等が問われない。例えば、同モータの各相コイルの結線上の中点の電圧のレベル、周波数又は波形に現れる変化を監視し、当該監視結果に基づいて同モータの脱調の兆候の有無を検出する構成としたり、各相コイルの電圧や電流の変化を直接的又は間接的に監視し、この監視結果に基づいて同モータの脱調の徴候の有無を検出しても良い。また、ドライバやコントローラと一体化された形態であっても良い。 As long as it has a function of detecting a step-out sign of the stepping motor based on the voltage or current of each part of the stepping motor and outputting it as a step-out sign signal, the configuration etc. I will not. For example, the voltage level, frequency or waveform at the midpoint on the connection of each phase coil of the same motor is monitored, and the presence or absence of signs of step-out of the motor is detected based on the monitoring result. The change in the voltage and current of each phase coil may be monitored directly or indirectly, and the presence / absence of a sign of step-out of the motor may be detected based on the monitoring result. Moreover, the form integrated with the driver and the controller may be sufficient.

制御部については、入力位置指令に従ってステッピングモータの駆動を制御し、原点復帰時に同モータを原点復帰方向に駆動させ、その後、脱調兆候信号が同モータの脱調兆候を示したときは同モータを逆転又は正転方向に微細駆動させ、この状態で励磁原点信号がアクティブとなった時点で同モータの駆動を停止させる機能を有する限り、ステッピングモータの制御方式やハードウエアや使用するソフトウェアの内容が問われない。 The control unit controls the driving of the stepping motor in accordance with the input position command, drives the motor in the direction of return to origin when returning to the origin, and then when the out-of-step indication signal indicates the out of step indication As long as it has a function to finely drive the motor in the reverse or forward direction and stop the motor drive when the excitation origin signal becomes active in this state, the control method of the stepping motor, the contents of the hardware and software used Is not questioned.

Ａ位置決め装置
１脱調兆候検出器（脱調兆候検出部）
２ステッピングモータ
３位置決めステージ
４ドライバ
５コントローラ（制御部）
６原点ブロック
７ショックアブゾーバ（弾性部材）
８可動部
α 中点（各相コイルの結線上の中点）
ａ入力位置指令
ｂ脱調兆候信号
ｃ励磁原点信号 A Positioning device 1 Out-of-step sign detector (out-of-step sign detector)
2 Stepping motor 3 Positioning stage 4 Driver 5 Controller (control unit)
6 Origin block 7 Shock absorber (elastic member)
8 Movable part α Midpoint (midpoint on the connection of each phase coil)
a Input position command b Step-out indication signal c Excitation origin signal

Claims

ステッピングモータを用いて可動部を位置決め可能に移動させる位置決め装置において、原点ブロックと、原点ブロックに対する可動部の接触時の衝撃を吸収して同モータの脱調を回避する弾性部材と、同モータの脱調の兆候を検出して脱調兆候信号として出力する脱調兆候検出部と、入力位置指令に従って同モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、同モータに関する脱調兆候信号及び励磁原点信号が入力され、原点復帰時には同モータを原点復帰方向に駆動させ、その後、脱調兆候信号が同モータの脱調兆候を示したときは同モータを逆転又は正転方向に微細駆動させ、この状態で励磁原点信号がアクティブとなった時点で同モータの駆動を停止させる構成となっており、前記脱調兆候検出部は、同モータの各相コイルの結線上の中点の電圧のレベル、周波数又は波形に現れる変化を監視し、当該監視結果に基づいて同モータの脱調の兆候の有無を検出する構成となっていることを特徴とする位置決め装置。 In a positioning device that moves a movable part so that the movable part can be positioned using a stepping motor, an origin block, an elastic member that absorbs an impact when the movable part contacts the origin block and avoids step-out of the motor, and the motor A step-out sign detection unit that detects a step-out sign and outputs it as a step-out sign signal, and a control unit that controls driving of the motor in accordance with an input position command, the control unit including a step-out sign related to the motor Signal and excitation origin signal are input, the motor is driven in the origin return direction at the time of return to origin, and then the motor is finely rotated in the reverse or forward direction when the out-of-step indication signal indicates the out-of-step indication of the motor. was driven, the excitation origin signal in this state has a structure for stopping the driving of the motor when it becomes active, the step-out sign detection unit of each phase coil of the motor Level of the voltage on the line midpoint, monitor changes appearing in frequency or waveform, positioning device, characterized in that it is configured to detect the presence or absence of signs of out-of the motor on the basis of the monitoring result.

各相コイルが環状に接続されたステッピングモータを用いて可動部を位置決め可能に移動させる位置決め装置において、原点ブロックと、原点ブロックに対する可動部の接触時の衝撃を吸収して同モータの脱調を回避する弾性部材と、前記各相コイルに対応して互いに星状に接続された抵抗体群であって前記各相コイルの各接続点に一端が接続された中点回路部と、同モータの脱調の兆候を検出して脱調兆候信号として出力する脱調兆候検出部と、入力位置指令に従って同モータの駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、同モータに関する脱調兆候信号及び励磁原点信号が入力され、原点復帰時には同モータを原点復帰方向に駆動させ、その後、脱調兆候信号が同モータの脱調兆候を示したときは同モータを逆転又は正転方向に微細駆動させ、この状態で励磁原点信号がアクティブとなった時点で同モータの駆動を停止させる構成となっており、前記脱調兆候検出部は、前記中点回路部の共通接続側の他端を同モータの各相コイルの結線上の中点とし当該中点の電圧のレベル、周波数又は波形に現れる変化を監視し、当該監視結果に基づいて同モータの脱調の兆候の有無を検出する構成となっていることを特徴とする位置決め装置。 In a positioning device that moves the movable part so that the movable part can be positioned using a stepping motor in which each phase coil is connected in an annular shape, the shock at the contact of the movable part with the origin block and the origin block is absorbed and the motor is stepped out. An elastic member to be avoided, a resistor group connected to each other in a star shape corresponding to each phase coil, and a midpoint circuit portion having one end connected to each connection point of each phase coil ; A step-out sign detection unit that detects a step-out sign and outputs it as a step-out sign signal, and a control unit that controls driving of the motor in accordance with an input position command, the control unit including a step-out sign related to the motor Signal and excitation origin signal are input, the motor is driven in the origin return direction at the time of return to origin, and then the motor is finely rotated in the reverse or forward direction when the out-of-step indication signal indicates the out-of-step indication of the motor. Is moving has become excited origin signal in this state and configuration for stopping the driving of the motor when it becomes active, the step-out sign detector, the other end of the common connection side of the middle point circuit Configuration that monitors the change in voltage level, frequency, or waveform at the midpoint as the midpoint on the connection of each phase coil of the motor, and detects the presence or absence of signs of step-out of the motor based on the monitoring results A positioning device characterized by that.