JPH05284719A - モータの原点位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 エンコーダを有する回転型または直線型のモ
ータを用いてワークを直線方向に動かし位置決め制御を
行う方法において、該ワークの原点位置決めを該ワーク
の取り付けられたベース上の定板に突き当てることによ
り該位置決め制御における該エンコーダからの信号の原
点とするモータの原点位置決め方法。 【効果】 リニアモータまたは回転型モータを複数台並
列に並べた場合でも、高価な原点位置検出センサを用い
ることなく精度の良い原点位置決めを行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は位置決め制御におけるモ
ータの原点位置決め方法に関するものであり特には横編
機など多数の回転型モータおよびリニアモータを並列に
配置し各モータの原点位置を揃えて使用する用途に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】モータによりワークを直線方向に動かし
位置決め制御する場合において、従来技術によるモータ
の原点位置決め制御方法はモータ内またはワーク側にエ
ンコーダをもたせそのエンコーダに内蔵する原点位置検
知センサかまたはそのエンコーダとは別に設けたホール
素子やリミットスイッチなどの原点位置検知センサが作
動するまでワークを動かし、該原点位置検知センサが作
動したときエンコーダの信号のカウンタをリセットし、
モータの位置決め制御における原点位置を決めていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来技術に
よる原点位置決めの方法では、エンコーダ内に原点位置
検知センサを内蔵させるため装置が複雑となり、高価と
なり、信頼性にも欠ける。エンコーダとは別にホール素
子やリミットスイッチなどの原点位置センサを設ける場
合、ワーク個々にセンサが必要になり、配線が複雑にな
り、価格も高くなる。

【０００４】特に、複数のワークをワーク毎に個々に取
り付けられたモータによりワークを直線上に原点位置を
揃えて動かし位置決めする場合、各ワークの取付位置の
ばらつきまたは各モータに対応したエンコーダの取り付
け位置のばらつき、または各ワークの原点位置検知セン
サの取り付け位置のばらつきなどにより各モータの原点
位置は各モータ毎に異なる位置で位置決めされるという
問題がある。

【０００５】本発明の目的は安価でシンプルなシステム
でかつ確実で信頼性が高く、特に複数のモータを用いて
並列に設置されたワークを原点位置を揃えて動かし位置
決め制御を行う場合でも、各モータの原点位置が揃って
正確に位置決めされるモータの原点位置決め方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の前述の目的は、
エンコーダを有する回転型または直線型のモータを用い
てワークを直線方向に動かし位置決め制御を行う方法に
おいて、該ワークの原点位置決めを該ワークの取り付け
られたベース上の定板に突き当てることにより該位置決
め制御における該エンコーダからの信号の原点とするモ
ータの原点位置決め方法により達成される。

【０００７】例えばリニアモータを並べて配置し各ワー
クを同期して位置決め制御を行う場合、各ワークの取付
位置を揃えることは難しい。各リニアモータのエンコー
ダの取付位置を揃えることは難しい。各ワークまたは各
可動子の原点位置検知センサの位置を正確に揃えること
は難しい。そこで各ワークまたは可動子には原点位置検
知センサを設けず各ワークおよび可動子を動かし、各ワ
ークおよび可動子が機械的に同じ位置に並んだ時に原点
位置を決定すればよい。この際各ワークおよび各可動子
は同期して動くとは限らない。各リニアモータの推力に
はばらつきがあり、摺動抵抗も可動子毎に異なる。

【０００８】従って各ワークおよび各可動子を所定の方
向に動かし、所定の位置に機械的に止めるようにし、各
ワークおよび可動子がすべて機械的に同じ位置に揃うに
十分な時間をとれば、モータの正確な原点位置決めが可
能になる。

【０００９】

【実施例】以下本発明によるモータの制御方法の一実施
例を示す添付図面を参照して本発明を詳述する。図１
は、従来技術によるリニアモータによるモータ制御方法
を示す概念図である。この実施例において、可動磁石型
ブラシレスリニアモータを２台並べて設置した場合を示
す。図において、１、２は各ブラシレスリニアモータを
示し、５はヨーク上にコイル７を配置した固定子、６は
ヨーク上に磁石８を設置した可動子を示す。可動子６は
図示していない軸受けにより固定子上に支持され摺動可
能になっている。９は可動子６上に設置されたワークを
示す。１０は例えば対向して設けられる一対のホールＩ
Ｃと点磁石で実現される原点位置検知センサを示す。

【００１０】図１により従来技術による１台のブラシレ
スリニアモータの原点位置決め方法を説明する。まずコ
イル７に可動子６およびワーク９が原点位置検知センサ
１０の方向に移動する様通電する。可動子６はコイル７
と磁石８の電磁力を受け原点検知センサ１０の方向へ移
動を開始する。一対の原点位置検知センサ１０が互いに
対向する位置まで可動子６およびワーク９が移動したと
き、原点位置検知センサ１０は原点位置を検出し、図に
示していないエンコーダ信号のカウンタをリセットし、
可動子６およびワーク９の原点位置がエンコーダに与え
られ、リニアブラシレスモータの原点位置が決定され
る。

【００１１】以上の動作はリニアブラシレスモータ１に
ついて述べたが、リニアブラシレスモータ２も同様の方
法で原点位置決めされる。各リニアブラシレスモータを
並べて配置した場合、各固定子５は取付け位置にばらつ
きを生じる。各リニアブラシレスモータの原点位置検知
センサ１０の取付位置もばらつく。従って、２台のブラ
シレスリニアモータの可動子６およびワーク９の各原点
位置は可動子６およびワーク９のストロークに対し垂直
方向に位置ずれ１１を生じる。

【００１２】図２により本発明によるリニアブラシレス
リニアモータの可動子およびワークの原点位置決め方法
について説明する。リニアブラシレスモータ３において
固定子５および可動子６は原点位置検知センサをもたな
い。可動子６のストロークの延長線上の図示していない
ベース上に定板１２を配置している。該可動子６および
ワーク９が該定板の方向に動くよう固定子５上のコイル
７に通電する。通電開始と同時に図では示していないタ
イマを作動させ、可動子６およびワーク９は定板１２に
接触し止まる。タイマは可動子６が定板１２まで移動す
るに十分な時間経過後、オフとなる。タイマがオフした
とき図示していないエンコーダ信号のカウンタをリセッ
トさせ、可動子６およびワーク９の原点位置を決定す
る。以上リニアブラシレスモータ３について、モータの
原点位置決め方法について述べたが、リニアブラシレス
モータ４についてもモータの原点位置方法は全く同じで
ある。

【００１３】本発明のモータの原点位置決め方法による
と、リニアブラシレスモータ３の可動子６およびワーク
９もリニアブラシレスモータ４の可動子６およびワーク
９も定板１２に接触した状態でモータの原点位置が決定
され、ストロークの垂直方向の位置ずれを生じない。磁
石８の幅を１２ｍｍ、コイル７の幅を１２ｍｍ、可動子
６のストロークを５０ｍｍ、エンコーダの分解能を５０
μｍ、ワーク９の重さを１００ｇとし、従来技術の原点
位置検知センサ１０として、ホールＩＣと直径０．５ｍ
ｍのサマリウムコバルト点磁石を用いて４００台のブラ
シレスリニアモータを並べて原点検出動作を行ったとこ
ろ、最大±０．５ｍｍの原点位置のずれを生じた。原点
位置検出センサ１０を取り除き本発明による可動子６お
よびワーク９の原点位置検出動作を４００台のブラシレ
スリニアモータについて行ったところ、可動子６および
ワーク９の原点位置の位置ずれは±５０μｍ以内となっ
た。

【００１４】図３は、従来技術による回転型モータによ
るモータ制御方法を示す概念図である。この実施例にお
いて、回転型ブラシレスモータを２台並べて設置した場
合を示す。図において、９はワーク、１０は一対の原点
位置検知センサ、１３、１４は回転型モータ、１７はエ
ンコーダ、１８はプーリー、１９は歯付きベルトを示
す。

【００１５】図３により従来技術による１台の回転型モ
ータにより駆動されるワーク９の原点位置決め方法を説
明する。まず回転型モータ１３をワーク９が原点位置検
知センサ１０の方向に移動するよう通電し回転させる。
ワーク９は原点検知センサ１０の方向へ移動を開始す
る。原点位置検知センサ１０が互いに対向する位置まで
ワーク９が移動したとき、原点位置検知センサ９は原点
位置を検出し、エンコーダ１３のカウンタをリセット
し、ワーク９の原点位置がエンコーダ１７に与えられ
る。ワーク９はエンコーダ１７の原点位置に保持される
よう回転型モータ１３のコイルに電流が通電され、モー
タの原点位置検出動作が終了する。以上の動作はモータ
１３について述べたが、モータ１４も同様の方法で原点
位置決めされる。各回転型モータを並べて配置した場
合、各原点位置検知センサ１０の取付位置はばらつく。
従って、２台の回転型モータにより駆動される各ワーク
９の原点位置はワーク９のストロークに対し垂直方向に
位置ずれ１１を生じる。

【００１６】図４により本発明による回転型モータによ
り駆動されるワーク９の原点位置決め方法について説明
する。回転型モータ１５においてエンコーダ１７および
ワーク９は原点位置検知センサをもたない。ワーク９の
ストロークの延長線上の図示していないベース上に定板
１２をストロークに対し垂直方向に配置している。ワー
ク９が定板１２の方向に動くよう回転型モータ１５のコ
イルに通電する。通電開始と同時に図では示していない
タイマを作動させ、ワーク９は定板１２に接触し止ま
る。タイマはワーク９が定板１２まで移動するに十分な
時間経過後、オフとなる。タイマがオフしたとき図示し
ていないエンコーダ信号のカウンタをリセットさせ、ワ
ーク９の原点位置を決定する。以上回転型モータ１５に
より駆動されるワーク９について、モータの原点位置決
め方法について述べたが、回転型モータ１６により駆動
されるワーク９の原点位置決め方法も全く同じである。
本発明のモータの原点位置決め方法によると、回転型モ
ータ１５により駆動されるワーク９も回転型モータ１６
により駆動されるワーク９も定板１２に接触した状態で
原点位置が決定され、ストロークの垂直方向の位置ずれ
を生じない。

【００１７】プーリー１９の径３０ｍｍ、ワーク９のス
トロークを１０００ｍｍ、ワーク９の重量を３００ｇ、
エンコーダの分解能を５０μｍとし、従来技術の原点位
置検知センサとして、ホールＩＣおよび直径０．５ｍｍ
のサマリウムコバルト点磁石を用いて１２台のブラシレ
スモータを並べて原点検出動作を行ったところ、最大±
１．０ｍｍの原点位置のずれを生じた。原点位置検知セ
ンサ１０を取り除き本発明によるワーク９の原点位置検
出動作を１２台のブラシレスリニアモータについて行っ
たところ、ワーク９の原点位置の位置ずれは±５０μｍ
以内となった。

【００１８】以上の実施例では、ワーク９の位置ずれ１
１は本発明によってエンコーダの分解能分だけに抑えら
れたが、更に高分解能のエンコーダと組み合わせること
によりワーク９の原点位置決め精度は向上する。本発明
の実施例として複数のモータの原点位置決めについて説
明したが、１台のモータにより原点位置決めを行う場
合、従来技術で原点位置検出精度をエンコーダの分解能
と同程度に行おうとすれば、原点位置検知センサとして
エンコーダ内蔵のものやホール素子やリミットスイッチ
などでは達成されず、更に高価で高精度のものが必要と
なる。

【００１９】本発明によれば原点位置検知センサなしに
エンコーダの分解能までワークの原点位置決めをおこな
うことができる。図５は本発明のモータの原点位置決め
方法をブロック図で示したものである。位置指令パルス
２８はマイクロコンピュータ２０からサーボ制御装置２
１へ与えられる。該サーボ制御装置２１はモータ２３に
直結されたエンコーダ２４から得られる位置信号パルス
３２をカウンタ回路２６へ取り込み、位置指令パルス２
８と位置信号パルス３２の偏差に応じてモータの方向信
号２９および電流指令信号３０を演算し、その結果をモ
ータドライバ回路２２へ与えると同時にタイマ２７を作
動させる。モータ２３により駆動される図に示していな
いワークが動くとエンコーダ２４は動いた位置に比例し
て位置信号パルス３２を発生し、該パルスはサーボ制御
装置２１のカウンタ２６にその値を返す。タイマ２７は
一定時間を計測後、終了信号を演算回路２５へ与える。
演算回路２５はタイマ２７の終了信号を受けたとき、カ
ウンタ２６をリセットし、ワークの原点位置決め動作が
終了し、モータの原点位置が決定される。

【００２０】本発明の実施例ではリニアモータでは１台
の固定子に対し１台の可動子の場合について説明した
が、１台の固定子に対し複数の可動子を有する場合につ
いても本発明は適用できる。本発明の実施例では可動磁
石型リニアモータについて述べたが可動コイル型のリニ
アモータについても本発明は適用できる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によるモータの原点位置決め方法
によると、リニアモータまたは回転型モータを複数台並
列に並べた場合でも、高価な原点位置検出センサを用い
ることなく精度の良い原点位置決めを行うことができ
る。横編機において針駆動用リニアモータ８００台を並
べて原点位置検出を行う場合、従来技術の原点位置検出
方法では実用となる精度が得られないが、本発明により
はじめて実用となる精度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術によるリニアブラシレスモータの原点
位置決め方法の一実施例の概念図を示す。

【図２】本発明によるリニアブラシレスモータの原点位
置決め方法の一実施例の概念図を示す。

【図３】従来技術の回転型モータによる位置決め方法の
一実施例の概念図を示す。

【図４】本発明による回転型モータの原点位置決め方法
の一実施例の概念図を示す。

【図５】本発明によるモータの原点位置決め方法の原理
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１、２ 従来技術のリニアブラシレスモータ ３、４ 本発明によるリニアブラシレスモータ ５ 固定子 ６ 可動子 ７ コイル ８ 磁石 ９ ワーク １０ 原点位置検知センサ １１ ワークの原点位置のずれ １２ 定板 １３、１４、１５、１６ 回転型モータ １７ エンコーダ １８ プーリー １９ 歯付きベルト ２０ マイクロコンピュータ ２１ サーボ制御装置 ２２ モータドライブ回路 ２３ モータ ２４ エンコーダ ２５ 演算回路 ２６ カウンタ回路 ２７ タイマ ２８ 位置指令信号 ２９ 方向信号 ３０ 電流指令信号 ３１ モータドライブ指令信号 ３２ 位置信号パルス ３３ カウンタ回路の入出力信号 ３４ タイマ回路の入出力信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンコーダを有する回転型または直線型
   のモータを用いてワークを直線方向に動かし位置決め制
   御を行う方法において、該ワークの原点位置決めを該ワ
   ークの取り付けられたベース上の定板に突き当てること
   により該位置決め制御における該エンコーダからの信号
   の原点とするモータの原点位置決め方法。