JPH0424178B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般産業機械の位置決め装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a positioning device for general industrial machinery.

従来の技術 近年、位置決め装置は工業用ロボツト、精密Ｘ
−Ｙテーブル、工作機械、三次元測定器等の産業
機械の需要が急増するにつれて、その位置決め装
置の位置決め後の無振動を要求する作業が増加し
ている。Conventional technology In recent years, positioning devices have been used in industrial robots, precision
- As the demand for industrial machines such as Y-tables, machine tools, and three-dimensional measuring instruments increases rapidly, the number of operations that require the positioning device to be vibration-free after positioning is increasing.

以下図面を参考にしながら、上述した従来の位
置決め装置の一例について説明する。 An example of the above-mentioned conventional positioning device will be described below with reference to the drawings.

第５図は従来の位置決め後の振動を減少させる
ための位置決め装置のブロツク図である。第５図
において、１はDCサーボモータである。２はボ
ールネジで、３のカツプリングを介してDCサー
ボモータ１の出力軸の回転によりボールネジ２の
ナツト部が移動し、ナツト部に取付けられた４の
テーブルが移動する。５はロータリーエンコーダ
で、DCサーボモータ１と同軸上にあり、現在値
を出力する。６はデータ入力部である。７はマイ
クロコンピユータでデータ入力部６からのデータ
の演算処理を行なう。８は偏差カウンタであり、
マイクロコンピユータ７によつて演算処理された
移動指令値とロータリーエンコーダ５からフイー
ドバツクされた現在値との差を出力する。９は
Ｄ／Ａ変換部であり、偏差カウンタ８の出力パタ
ーンをアナログ量に変換する。１０はＦ／Ｖ変換
部であり、ロータリーエンコーダ５からのフイー
ドバツクを変換し、速度のフイードバツクとす
る。１１は電流ループでＤ／Ａ変換部９とＦ／Ｖ
変換部１０によつて速度制御された入力が電流値
に関するループによつて加速度制御される。１２
はサーボドライバで１のDCサーボモータを制御
値によつて駆動させる。 FIG. 5 is a block diagram of a conventional positioning device for reducing vibration after positioning. In FIG. 5, 1 is a DC servo motor. 2 is a ball screw, and the nut of the ball screw 2 is moved by the rotation of the output shaft of the DC servo motor 1 via the coupling 3, and the table 4 attached to the nut is moved. 5 is a rotary encoder, which is located on the same axis as the DC servo motor 1 and outputs the current value. 6 is a data input section. A microcomputer 7 performs arithmetic processing on data from the data input section 6. 8 is a deviation counter,
The difference between the movement command value calculated by the microcomputer 7 and the current value fed back from the rotary encoder 5 is output. 9 is a D/A converter, which converts the output pattern of the deviation counter 8 into an analog quantity. Reference numeral 10 denotes an F/V converting section, which converts the feedback from the rotary encoder 5 into speed feedback. 11 is a current loop that connects the D/A converter 9 and F/V.
The input speed-controlled by the converter 10 is accelerated-controlled by a loop related to the current value. 12
is a servo driver that drives one DC servo motor according to a control value.

以上のように構成された位置決め装置ではデー
タ入力部６からのデータによりマイクロコンピユ
ータで処理された移動指令値をもとにロータリー
エンコーダ５からフイードバツクされた現在値に
よつて位置制御される。また、ロータリーエンコ
ーダ５からのフイードバツクは、Ｆ／Ｖ変換部１
０によつて速度のフイードバツクとなり、速度制
御される。さらに、電流ループ１１によつて加速
度制御される。つまり、加速度制御まで行なう電
流制御方式を採用することによつて、きめの細か
い制御が可能となり、高精度で位置決め後の振動
が少ない位置決めを行なう。 In the positioning device configured as described above, the position is controlled by the current value fed back from the rotary encoder 5 based on the movement command value processed by the microcomputer using data from the data input section 6. Further, the feedback from the rotary encoder 5 is transmitted to the F/V converter 1.
0 provides speed feedback and speed control. Furthermore, the acceleration is controlled by the current loop 11. In other words, by employing a current control method that includes acceleration control, fine-grained control becomes possible, and positioning is performed with high precision and less vibration after positioning.

発明が解決しようとする問題点 しなしながら上記のような構成では、高精度の
位置決めを行ない、位置決め後の無振動を達成す
るためには、第５図のロータリーエンコーダ５は
パルスあたりの移動量を小さくするために分解能
の高いものが必要である。また、加速度制御が必
要のため電流ループ１１を必要とし、電流制御型
制御装置となるため制御装置が高価なものとな
る。また、ボールネジ２を鉛直方向に運動させた
場合にはサーボロツク力のみでテーブル４を保持
するのは困難であり、ロータリーエンコーダ５の
１パルスに相当する距離の間で変動が発生し、微
振動となるという問題点を有していた。Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, in order to perform highly accurate positioning and achieve no vibration after positioning, the rotary encoder 5 shown in FIG. A high-resolution device is required to reduce the size of the image. Further, since acceleration control is required, the current loop 11 is required, and the control device becomes expensive because it is a current control type control device. Furthermore, when the ball screw 2 is moved in the vertical direction, it is difficult to hold the table 4 with only the servo locking force, and fluctuations occur over a distance corresponding to one pulse of the rotary encoder 5, resulting in slight vibrations and It had the problem of becoming.

本発明は上記問題点に鑑み、安価な制御装置に
て高精度の位置決めを行ない、位置決め後の無振
動を達成する位置決め装置を提供するものであ
る。 In view of the above problems, the present invention provides a positioning device that performs highly accurate positioning using an inexpensive control device and achieves no vibration after positioning.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の位置決め
装置はサーボモータエンコーダと前記サーボモー
タエンコーダによつて位置決めされる軸と前記軸
を一時的に固定するブレーキ手段と前記軸の位置
決め終了信号をもらつてブレーキを作動させるブ
レーキ制御手段を有しサーボスイツチにより電源
を遮断されるサーボ制御手段という構成を備えた
ものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the positioning device of the present invention includes a servo motor encoder, a shaft positioned by the servo motor encoder, a brake means for temporarily fixing the shaft, and a brake means for temporarily fixing the shaft. The apparatus is equipped with a brake control means that operates the brake upon receiving an axis positioning completion signal, and a servo control means whose power is cut off by a servo switch.

作 用 この技術的手段による作用は次のようになる。Effect The effect of this technical means is as follows.

すなわち、位置決め動作はサーボモータエンコ
ーダによるサーボ制御手段によつて正確に位置決
めされる。また、位置決め完了後はブレーキ制御
手段によつて位置決めされる軸が固定され、サー
ボスイツチによりサーボ制御手段の電源が遮断さ
れるため、位置決め後の無振動状態が可能とな
る。 That is, the positioning operation is performed accurately by servo control means using a servo motor encoder. Further, after the positioning is completed, the shaft to be positioned is fixed by the brake control means, and the power to the servo control means is cut off by the servo switch, so that a vibration-free state is possible after positioning.

この結果、安価な制御装置を用いて位置決めを
行ない、位置決め後の無振動を達成することがで
きる。 As a result, positioning can be performed using an inexpensive control device, and no vibration can be achieved after positioning.

実施例 以下本発明の一実施例の位置決め装置につい
て、図面を参照しながら説明する。Embodiment A positioning device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は本発明の第１の実施例における位置決
め装置のブロツク図を示すものである。第１図に
おいて、２１はDCサーボモータである。２２は
ボールネジで、２３のカップリングを介してDC
サーボ２１の出力軸の回転によりボールネジ２２
のナツト部が移動し、ナツト部に取付けられた２
４のテーブルが移動する。２５は電磁ブレーキで
あり、ボールネジ２２の軸を２６のブレーキスイ
ツチにより固定する。２７はロータリーエンコー
ダで、DCサーボモータ２１と同軸上にあり、現
在値を出力する。２８はデータ入力部である。２
９はマイクロコンピユータでデータ入力部２８か
らのデータ演算処理を行なう。３０は偏差カウン
タであり、マイクロコンピユータ２９によつて演
算処理された移動指令値とロータリーエンコーダ
２７からフイードバツクされた現在値との差を出
力する。３１はＤ／Ａ変換部であり、偏差カウン
タ３０の出力パターンをアナログ量に変換する。
３２はＦ／Ｖ変換部であり、ロータリーエンコー
ダ２７からのフイードバツクを変換し、速度のフ
イードバツクとする。３３はサーボドライバで２
１のDCサーボモータを制御値によつて駆動させ
る。３４はサーボスイツチであり、サーボドライ
バ３３のサーボアンプの電源を遮断できる。第２
図は第１図での機構部分の詳細である。第２図に
おいて３５はDCサーボモータである。３６はボ
ールネジの軸である。３７はカツプリングでDC
サーボモータ３５の出力軸とボールネジの軸３６
を３８のクサビを用いてクサビ止めしている。３
９は電磁ブレーキで電源が遮断された際に、スプ
リング機構によりボールネジの軸３６を固定し、
電源が投入されるとスプリングによる固定が解除
される。 FIG. 1 shows a block diagram of a positioning device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 21 is a DC servo motor. 22 is a ball screw, and DC is connected via the coupling 23.
The rotation of the output shaft of the servo 21 causes the ball screw 22 to
The nut part of 2 moves and the part 2 attached to the nut part
Table 4 moves. 25 is an electromagnetic brake, and the shaft of the ball screw 22 is fixed by a brake switch 26. 27 is a rotary encoder, which is coaxial with the DC servo motor 21 and outputs the current value. 28 is a data input section. 2
A microcomputer 9 performs arithmetic processing on data from the data input section 28. A deviation counter 30 outputs the difference between the movement command value calculated by the microcomputer 29 and the current value fed back from the rotary encoder 27. 31 is a D/A converter, which converts the output pattern of the deviation counter 30 into an analog quantity.
32 is an F/V conversion section which converts the feedback from the rotary encoder 27 and uses it as speed feedback. 33 is servo driver 2
The DC servo motor No. 1 is driven by the control value. 34 is a servo switch which can cut off the power to the servo amplifier of the servo driver 33. Second
The figure shows details of the mechanical part in FIG. 1. In FIG. 2, 35 is a DC servo motor. 36 is the shaft of the ball screw. 37 is DC with cup ring
The output shaft of the servo motor 35 and the shaft 36 of the ball screw
is secured using 38 wedges. 3
9 fixes the shaft 36 of the ball screw using a spring mechanism when the power is cut off by an electromagnetic brake;
When the power is turned on, the spring fixation is released.

以上のように構成された位置決め装置につい
て、以下第１図及び第３図を用いてその動作を説
明する。 The operation of the positioning device configured as described above will be explained below with reference to FIGS. 1 and 3.

第３図は位置決め装置の位置決め動作のフロー
チヤートである。４０の位置決め開始信号によつ
て第１図の構成によつてデータ入力部２８からマ
イクロコンピユータ２９にデータが送られ処理さ
れ先述の通り、DCサーボモータ２１の駆動によ
りテーブル２４は位置決めされる。４１の位置決
め動作はこの一連の位置決めをさし、ロータリー
エンコーダ２７により正確な位置決めがされる。
４２の位置決め終了にともない位置決め終了信号
が出力され、ブレーキスイツチ２６を４３のブレ
ーキスイツチOFF状態にし、４４のブレーキ作
動をさせ、電磁ブレーキ２５によりボールネジ２
２の軸を強力に固定する。この際、ボールネジ軸
は位置決め完了後の位置で固定される。そしてサ
ーボスイツチ３４を４５のサーボスイツチOFF
状態にし、サーボドライバ３３を４６のサーボア
ンプパワーOFFと、電源を遮断する。この際、
ロータリーエンコーダ２７の電源は遮断せず、常
に通電状態とする。ボールネジ２２の軸が固定さ
れ、サーボドライバ３３の電源が遮断されたた
め、テーブル２４上では、無振動状態が達成され
る。この状態で４７の作業開始信号が出力され、
４８の作業が行なわれる。無振動を要求する各種
計測器、高精度視覚認識装置（ビジヨンシステ
ム）等をテーブル２４に取り付けての作業が行え
る。４９の作業終了にともない、作業終了信号を
出力して、サーボスイツチ３４を５０のサーボス
イツチON状態にし、サーボドライバ３３を５１
のサーボスイツチON状態にする。また、ブレー
キスイツチ２６を５２のブレーキスイツチON状
態にし、電磁ブレーキ２５を５３のブレーキ解除
状態とする。この際、ロータリーエンコーダ２７
の電源は常に通電状態のため、位置情報は忘れず
にフイードバツクされる。そして５４の判別によ
つて次の位置決めステツプがあれば次の位置決め
動作を開始する。なお第１図の構成では電圧制御
型の制御装置で制御できるため、電流制御型の制
御装置にくらべ、きわめて安価で制御できる。ま
た、軸を機械的に固定するため、鉛直方向に荷重
がかかつた場合も変動がないため、ロータリーエ
ンコーダの分解能もあまり高精度のものを必要と
しない。 FIG. 3 is a flowchart of the positioning operation of the positioning device. In response to the positioning start signal 40, data is sent from the data input section 28 to the microcomputer 29 for processing using the configuration shown in FIG. 1, and as described above, the table 24 is positioned by driving the DC servo motor 21. The positioning operation 41 refers to this series of positioning, and the rotary encoder 27 performs accurate positioning.
As the positioning of 42 is completed, a positioning completion signal is output, the brake switch 26 is turned OFF, the brake switch 43 is turned OFF, the brake 44 is activated, and the electromagnetic brake 25 is applied to the ball screw 2.
Firmly fix the 2nd axis. At this time, the ball screw shaft is fixed at the position after the positioning is completed. Then turn off servo switch 34 and servo switch 45.
Then, turn off the power of the servo amplifier 46 to the servo driver 33 and cut off the power supply. On this occasion,
The power to the rotary encoder 27 is not cut off and is always kept energized. Since the axis of the ball screw 22 is fixed and the power to the servo driver 33 is cut off, a vibration-free state is achieved on the table 24. In this state, 47 work start signals are output,
48 operations are performed. Work can be carried out by attaching various measuring instruments that require no vibration, high-precision visual recognition devices (vision systems), etc. to the table 24. Upon completion of the work at 49, a work end signal is output, the servo switch 34 is turned on to the servo switch 50, and the servo driver 33 is turned on at 51.
Turn on the servo switch. Further, the brake switch 26 is turned on at 52, and the electromagnetic brake 25 is turned on at 53. At this time, the rotary encoder 27
Since the power supply is always on, location information is always fed back. Then, if there is a next positioning step as determined in step 54, the next positioning operation is started. In addition, since the configuration shown in FIG. 1 can be controlled by a voltage control type control device, it can be controlled at a much lower cost than a current control type control device. Furthermore, since the shaft is mechanically fixed, there is no fluctuation even when a load is applied in the vertical direction, so the resolution of the rotary encoder does not need to be very accurate.

以上のように本実施例によれば、サーボモータ
エンコーダとサーボモータエンコーダによつて位
置決めされる軸と軸を一時的に固定するブレーキ
手段と軸の位置決め終了信号をもらつてブレーキ
を作動させるブレーキ制御手段を有しサーボスイ
ツチにより電源を遮断されるサーボ制御手段を設
けることにより、安価な制御装置にて高精度の位
置決めを行ない、位置決め後にブレーキ手段によ
り軸を固定できるとともに、サーボ制御手段の電
源を遮断するため、軸を無振動状態で完全に固定
できる。 As described above, according to this embodiment, the servo motor encoder, the axis positioned by the servo motor encoder, the brake means for temporarily fixing the axis, and the brake control that operates the brake upon receiving an axis positioning end signal. By providing a servo control means that has a means and whose power is cut off by a servo switch, it is possible to perform high-precision positioning with an inexpensive control device, fix the shaft by means of a brake after positioning, and also turn off the power of the servo control means. Since it is isolated, the shaft can be completely fixed without vibration.

また、第１の実施例では位置決め機構をボール
ネジによるテーブルの位置決めとしたが、他の実
施例としてロボツト等に用いられる旋回軸の位置
決めとしてもよい。第４図の５５はDCサーボモ
ータエンコーダである。５６は減速機である。５
７は旋回軸で減速機によつて減速されている。５
８は電磁ブレーキであり、旋回軸を固定する。 Further, in the first embodiment, the positioning mechanism uses a ball screw to position the table, but in another embodiment, it may be used for positioning a pivot shaft used in a robot or the like. 55 in FIG. 4 is a DC servo motor encoder. 56 is a speed reducer. 5
7 is a rotating shaft which is decelerated by a speed reducer. 5
8 is an electromagnetic brake, which fixes the pivot axis.

第１図において２３のカツプリングのかわりに
５６の減速機を、２２のボールネジのかわりに５
７の旋回軸を、２５の電磁ブレーキを５８の電磁
ブレーキに、そして２４のテーブルを省略して、
第３図のフローチヤートの流れによつて位置決め
をさせても、第１の実施例と同様の効果が得られ
る。 In Fig. 1, 56 reduction gears are used instead of 23 couplings, and 56 ball screws are used instead of 22 ball screws.
7 rotation axis, 25 electromagnetic brake 58, and 24 table omitted,
Even if the positioning is performed according to the flowchart shown in FIG. 3, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

発明の効果 以上のように本発明はサーボモータエンコーダ
と前記サーボモータエンコーダによつて位置決め
される軸と前記軸を一時的に固定するブレーキ手
段と前記軸の位置決め終了信号をもらつてブレー
キを作動させるブレーキ制御手段を有しサーボス
イツチにより電源を遮断されるサーボ制御手段を
設けることにより、安価な制御装置にて高精度の
位置決めを行ない、位置決め後にブレーキ手段に
より軸を固定できるとともに、サーボ制御手段の
電源を遮断するため、軸を無振動状態で完全に固
定できる。Effects of the Invention As described above, the present invention includes a servo motor encoder, a shaft positioned by the servo motor encoder, a brake means for temporarily fixing the shaft, and a brake actuated upon receiving a positioning completion signal for the shaft. By providing a servo control means that has a brake control means and whose power is cut off by a servo switch, high-precision positioning can be performed using an inexpensive control device, and the shaft can be fixed by the brake means after positioning. Since the power is cut off, the shaft can be completely fixed without vibration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の第１の実施例における位置決
め装置のブロツク図、第２図は第１図の機構部分
の詳細図、第３図は位置決め装置の位置決め動作
のフローチヤート図、第４図は第２の実施例にお
ける位置決め装置の機構部分の詳細図、第５図は
従来の位置決め装置のブロツク図である。 ２１……DCサーボモータ、２２……ボールネ
ジ、２４……テーブル、２５……電磁ブレーキ、
２６……ブレーキスイツチ、２７……ロータリー
エンコーダ、２８……データ入力部、２９……マ
イクロコンピユータ、３０……偏差カウンタ、３
１……Ｄ／Ａ変換部、３１……Ｆ／Ｖ変換部、３
３……サーボドライバ、３４……サーボスイツ
チ。 FIG. 1 is a block diagram of the positioning device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed view of the mechanism shown in FIG. 1, FIG. 3 is a flowchart of the positioning operation of the positioning device, and FIG. 4 5 is a detailed view of the mechanical part of the positioning device in the second embodiment, and FIG. 5 is a block diagram of the conventional positioning device. 21...DC servo motor, 22...ball screw, 24...table, 25...electromagnetic brake,
26... Brake switch, 27... Rotary encoder, 28... Data input section, 29... Microcomputer, 30... Deviation counter, 3
1...D/A conversion section, 31...F/V conversion section, 3
3... Servo driver, 34... Servo switch.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ サーボモータエンコーダと前記サーボモータ
エンコーダによつて位置決めされる軸と、前記軸
を一時的に固定するブレーキ手段と、前記軸の位
置決め終了信号をもらつてブレーキを作動させる
ブレーキ制御手段を有しサーボスイツチにより電
源を遮断されるサーボ制御手段とを備えた位置決
め装置。1 A servo motor having a servo motor encoder, a shaft positioned by the servo motor encoder, a brake means for temporarily fixing the shaft, and a brake control means for operating the brake upon receiving a positioning completion signal for the shaft. A positioning device equipped with a servo control means whose power is cut off by a switch.