JPS59188517A - サ−ボ制御系の絶対位置検出方式 - Google Patents

サ−ボ制御系の絶対位置検出方式

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JPS59188517A
JPS59188517A JP58063332A JP6333283A JPS59188517A JP S59188517 A JPS59188517 A JP S59188517A JP 58063332 A JP58063332 A JP 58063332A JP 6333283 A JP6333283 A JP 6333283A JP S59188517 A JPS59188517 A JP S59188517A
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JP
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resolver
absolute
encoder
pulse
output
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JP58063332A
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Seiichiro Nakajima
中島　清一郎
Kenichi Toyoda
豊田　賢一
Shinsuke Sakakibara
伸介 榊原
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業の利用分野） 本発明は、サーボモータをサーボ制御することにより位
置決めが行なわれる機械において、動作軸の絶対位置を
精度良く検出しうる絶対位置検出方式に関し、特に高精
度の位置決めと絶対位置検出が可能なサーボ制御系の絶
対位置検出方式に関する。
（従来技術） 工業用ロボット等の可動部を高精度に位置決めするのに
サーボモータが広く利用され、係るサーボモータは、サ
ーボ制御されている。
第１図は、係るサーボ制御を説明するためのブロック図
であり、ＮＣ（数値制御）装置により工業用ロボット等
の動作軸を位置制御する例のものである。同図において
、ｌＯｌはＮＣ指令データが穿孔されている紙テープで
あり、加工のための位置決め情報やＭ、Ｓ、Ｔ機能情報
等のＮＣ指令データを蓄積したもの、１０２はＮＣ装置
であり、紙テープ１０１から後述するテープリーグをし
てＮＣデータを読取らせるとともに、読取られたＮＣデ
ータを解読し、たとえばＭ、Ｓ、Ｔ機能命令等であれば
図示しない強電盤を介して機械側へ送出し、又、移動指
令Ｚｃであれば後段のパルス分配器に出力する。ＮＣ装
置１０２は、制御プログラムに従って演算処理を実行す
るプロセッサ１０２ａと、所定に制御プログラムを記憶
するプログラムメモリ１０２ｂと、データを記憶するデ
ータメモリ１０２ｃと、操作のための操作盤１０２ｄと
、テープリーダ／パンチャ１ｏ２ｅと、表示装置１０２
ｆと入出カポ−）１０２ｇと、現在位置カウンタ１０２
ｈと、これらを接続するアドレス、データバス１０２ｊ
とで構成される。
１０３はパルス分配器であり、移動指令Ｚｃに基ずいて
公知のパルス分配演算を実行して指令速度に応じた周波
数の分配パルスＰｓを発生するものである。１０４は分
配パルス列Ｐｓのパルス速度を該パルス列の発生時に直
線的に加速し、又該パルス列の終了時に直線的に減速し
てパルス列Ｐｉを発生する公知の加減速回路、１゛０５
は動作軸を駆動するモータ、１０６はモータ１０５が所
定量回転する毎に１個のフィードバックパルスＦＰを発
生するパルスコーグ、１０７は誤差演算記憶部であり、
たとえば可逆カウンタにより構成され、加減速回路１０
４から発生した入力パルスＰｉの数とフィードバックパ
ルスＦＰの差Ｅｒを記憶する。尚、この誤差演算記憶部
は図示の如くＰｉとＦＰの差Ｅｒを演算する演算回路１
０７ａとＥｒを記憶する誤差レジスタ１０７ｂとで構成
してもよい。すなわち、誤差演算記憶部１０７はモータ
１０５が正方向に回転するよう指令され、それにしたが
って回転しているものとすれば、入力パルスＰｉが発生
する毎に該パルスＰｉをカウントアツプし、又フィード
パ・ンクパルスＦＰが発生する毎にその内容をカウント
ダウンし、入力パルス数とフィードバックパルス数の差
Ｅｒを誤差レジスタ１０７ｂに記憶する。１０Ｂは誤差
レジスタ１０７ｂの内容に比例したアナログ電圧を発生
するデジタルアナログ（Ｄ　Ａ）変換器、１０９は速度
制御回路である。なお、誤差演算記憶部１０７、ＤＡ変
換器１０８でモータの位置制御回路を構成する。
次に第１図に示す従来装置の動作について説明する。
まず、加工に先立ち、紙テープ１０１のＮＣデータをテ
ープリーグパンチャ１０２ｅが読取り、バス１０２ｊを
介してデータメモリ１０２ｃに紙テープ１０１のＮＣデ
ータを格納する。次に操作盤１０２ｄの操作によりスタ
ート指令がバス１０２ｊを介してプロセッサ１０２ａに
入力されると、プロセッサ１０２ａはプログラムメモリ
１０２ｂの加工制御プログラムを順次読出し、実行する
。すなわち、データメモリ１０２ｃのＮＣデータを読出
すとともに、必要なパラメータ（ＮＣパラメータ、送り
込み速度、加工電圧など）を読み出し、図示しないテー
ブルＸ、Ｙ方向に移動させるためのＸ軸移動指令Ｘｃ、
Ｙ軸移動指令ＹＣを作成し１図示しない入出力ポートを
介しテーブル駆動部へ送りテーブルを位置決めする。な
お、第１図において図示していないが、入出力ボート１
０２ｇからサーボモータ１０５までのルートに存在する
構成がＸ軸、Ｙ軸にも設けられている。さらに同様にＺ
軸移動指令Ｚｃを作成し、またＭ　、、Ｓ　、　Ｔ機能
命令を入出力ポート１０２ｆを介し機械側に送り出す。
この移動指令Ｚｃはバス１０２ｊを介して入出カポ−）
１０２ｇに出力される。さて、入出力ボート１０２ｇか
ら移動指令がパルス分配器１０３に与えられると、パル
ス分配器１０３は移動指令Ｚｃにもとすいてパルス分配
演算を実行して分配パルスＰｓを出力する。加減速回路
１０４はこの分配パルスＰｓを入力され、そのパルス、
速度を加減速して指令パルス列Ｐｉを誤差演算記憶部１
０７に入力する。これにより誤差レジスタ１０７ｂの内
容は零でなくなるから、ＤＡ変換器１０８から電圧が出
力され、速度制御回路１０９によりモータ１０５が駆動
され動作軸が駆動される。モータ１０５が所定量回転す
れば、パルスコーグ１０６からフィードバックパルスＦ
Ｐが発生し誤差演算記憶部ＩＱ７に入力され、誤差レジ
スタ１０７ｂには指令パルスＰｉの数とフィードバック
パルスＦＰの数との差Ｅｒが記憶されることになる。そ
して、以後誤差Ｅｒが零となるようにモータ１０５がサ
ーボ制御され、動作軸は目標位置に駆動される。
この様に、サーボ位置決めにおいては、パルスコーグ１
０６からのフィードバックパルスＦＰを利用して現在位
置をカウンタ１０２ｈで把握し、しかも位置制御に利用
している。このパルスコーダ１０６は分解精度が高く、
高精度の位置制御が可能となり、位置制御用の検出器と
してはレゾルバ等の他の検出器より優れている。
しかしながら、パルスコーダは絶対位置検出機能を持た
ないことから、動作軸の絶対位置を失った時（サーボ系
の異常時や電源投入時）には、原点復帰動作を行う必要
がある。原点復帰動作を行うことは、それだけ制御が複
雑となり、また時間も掛ることから、原点復帰動作を行
わずに絶対位置検出ができる新方式が望まれる。
絶対位置を検出できる位置検出器としては、アブソリュ
ートエンコーダやレゾルバが知られている。アブソリュ
ートエンコーダは、動作軸の回転角に対応する絶対位置
を出力するものである。一方、レゾルバは第２図に示す
ように回転子２０２ａと、回転子巻線２０２ｂと、互い
に９０’の位相をもって配置された２つの固定子巻線２
０２ｃ、２０２ｄと、ｓｉｎωｔ　、Ｃｏｇ（１）　ｔ
の搬送波を各々発生する搬送波発生回路２０２ｅ、２０
２ｆを有している。今、回転子２０２ａが角度θの位置
にあるものとすれば、回転子巻線２０２ｂからは、次に
示す電圧ｅが出力される。
ｅ＝ｓｉｎ（ωｔ＋θ）−−−−−（１）この搬送波ｓ
ｉｎωｔとレゾルバ２０２の出力ｅの関係を示せば第３
図の如くなり、搬送波ｓｉｎωｔとの位相差０１〜θｎ
を求めれば、絶対位置が検出できる。
（従来技術の問題点） このような絶対位置検出の可能な位置検出器を係るサー
ボ系に用いても、位置検出すべき可動部のフルストロー
クは、一般にモータのｎ（例えば１００）回転により達
成されるから、分解能はモータの１回転に対しｌ　／　
ｎとなり、充分な位置精度が得られないばかりか、折角
パルスコーダが高い分解能を有していても、絶対位置の
検出精度がこれに伴わなければ、位置制御の精度向上は
望めないという問題点があった。
（発明の目的） 本発明の目的は、係るサーボ制御系に□おいて高い精度
の絶対位置検出が可能な絶対位置検出方式を提供するこ
とにある。
（発明の概要） 本発明では、動作軸を駆動するサーボモータをサーボ制
御するサーボ制御系の絶対位置検出方式において、該サ
ーボモータの回゛転に伴ない回転位置を検出するレゾル
バ及びアブソリュートエンコーダを１：ｍの割合で回転
する様に設け、該レゾルバで検出された位置を該アブソ
ユートエンコーダの単位グリッド値に換算し、該アブソ
リ旦−トエンコーダの検出出力と該換算値とによる絶対
位置を検出する様にしている。
すなわち、本発明では、レゾルバによって粗い位置検出
をい行ない、アブソリュートエンコーダのグリッド位置
を定め、アブソリュートエンコーダで精密な位置検出を
行なって絶対位置検出をしている。
（実施例） 以下本発明を実施例により詳細に説明する。
第４図は本発明の一実施例の構成図であり、第５図はそ
の説明図であり、図中、第１図と第２図と同一のものは
同一記号で示してあり、１１０はアブソリュートエンコ
ーダであり、モータ１０５の回転軸にパルスコーダ１０
６とともに直結され、回転位置に対応した符号（コード
）が円周上に設けられた円板と、特定の位置でこれを読
み取る光学的読み取り手段とで構成されており、パルス
コーダ１０６と一体になったものでもよい。１１１ａ、
１１１ｂはギアであり、各々モータｌＯ５の回転軸、レ
ゾルバ２０２の回転軸に設けられ、モータ１０５の回転
をレゾルバ２０２に伝えるものである。ここで、第５図
に示すようにモータ、１０５の回転によって駆動される
動作軸に沿う可動部のフルストロークをｐとし、これに
要するモータ１０５の回転をｍ（この回転数ｍは整数に
限るものではない）とすると、レゾルバ２０２はモータ
１０５のｍ回転で１回転するようにギア１１１ａ、１ｌ
ｌｂのギア比が決定される。したがって、フルストロー
クの移動に対し、レゾル八２０２は１回転することにな
る。ＦＣＣは位置制御回路であり、第１図に示した誤差
演算記憶部１０７、ＤＡ変換器１０８および現在位置カ
ウンタ１０２ｈである。ＲＰＣはレゾルバ検出回路であ
り、レゾルバ２０２の出力から位相差を検出し、グリッ
ド位置ｒｉを出力するもの、ＡＰＣは絶対位置検出回路
であり、グリッド位置ｒｉとアブソリュートエンコーダ
１１０の出力ａｈから絶対位置Ａを検出するものである
。
次に第５図の説明図に沿って第４図に示す装置の動作を
説明する。
サーボ系の異常により、現在位置カウンタ１０２ｈの内
容と実際の可動部の現在位置が一致しなくなった時（現
在位置を失った詩）には、レゾルバ２０２の出力からグ
リッド位置ｒｉを得る。即ち、検出回路ＲＰＣがレゾル
バ２０２の出力の電気角θからレゾルバ２０２の機械角
αを求め、グリッド位置ｒｉを算出する。前述の如くレ
ゾルバ２０２はモータ１０５のｍ回転（フルストローク
ｐの移動に対応）で１回転するから、その機械角ｌ αは点Ａの位置に対応する。レゾルバ２０２の分解能を
ｎとすれば、 ｒｉ　＝　ｉ　ｅ　Ｑ　／　Ｈｍ　１１　＠　＠　＊　
１＋　１１　　（２）となる。レゾルバ２０２の分解能
ｎは４０００といわれているが、誤差が大きく、実際の
分解能ｎは１０００程度である。
そこで、これをアブソリュートエンコーダ１１０のグリ
ッド位置に換算する。
即ち、アブソリュートエンコーダ１１０は、モータ１０
５のｌ／４回転毎に１／４回転の間を１６等分し、それ
に対応する絶対位置ａ１〜ａ１６を出力する。従って、
モータ１０５の１回転に対し、４回絶対位置ａ１〜ａｌ
Ｅｉが出力される。
そこで、グリッド位置ｒｉをモータ１０５のｉ回転目の
アブソリュートエンコータ゛１１０のグリッド位置Ｐｊ
ｋに換算する。これは、分解能ｎ。
モータ１０５の回転数ｍが既知であるから容易に求める
ことができる。即ち、アブソリュートエンコーダ１１０
のグリッド位置Ｐｊｋの幅に対し、レゾルバ２０２のグ
リッド位置ｒｉが−ｎ　７４　ｍ個２ 対応するから、レゾルバ２０２のｉ番目のグリッド位置
ｒｉはアブソリュートエンコーダ１１０のｉ・４　ｍ　
／　ｎ番目のグリッド位置Ｐｊｋに対応する。　この様
にして検出回路ＡＰＣがグリッド位、１Ｐｊｋを得、ア
ブソリュートエンコーダ１１０の検出出力ａｈを読取っ
て組合わせれば、点Ａの絶対位置が得られる。
この時、点Ａの絶対位置Ｘは次式で与えられる。
ｘ＝ｉｋｅ（９７４ｍ）＋ａｈ＊（９７４ｍ）　　＊１
６・・甲・・・・・・・・・・・・・・（３）従って、
レゾルバ２０２の分解能ｎに対し、分解能は６４ｍとな
り、ｎ＝４０００．ｍ＝１００とすれば、レゾルバ２０
２の分解能の１．６倍（＝６４００／４０００）のもの
が得られ、実際のレゾルバの分解能はｎ　７４程度であ
るから、６．４倍の分解能が得られる。これをフルスト
ロークに換算すると、約３．５ｍｍステップで位置が検
出できる。
このようにして、検出された絶対位置×は、現在位置カ
ウンタ１０２ｈにセットされる。
更に分解能を上げるためには、絶対位置を検出した後、
パルスを与えてモータ１０５を一定方向に低速回転せし
め、アブソリュートエンコーダ１１０の検出出力がａｈ
からａｈ＋１の立′上りで、モータ１０５へのパルス印
加を停止させ、前述のａｈの代りにａｈ＋１を絶対位置
とすればよい。
（発明の効果） 以上説明した様に、本発明によれば、サーボ制御系の絶
対位置検出方式において、該サーボモータの回転に伴な
い回転位置を検出するレゾルバ及びアブソリュートエン
コーダを１：ｍの割合で回転する様に設け、該レゾルバ
で検出された位置を該アブソリュートエンコーダの単位
グリッド値に換算し、該アブソリュートエンコーダの検
出出力と該換算値とによる絶対位置を検出するようにし
ているので、サーボ制御系おいて高精度の絶対位置検出
が可能となるという効果を奏し、サーボ制御系の位置精
度を頂なうことがない。特に、アブソリュートエンコー
ダはサーボモータが交流モータの場合にはサーボ制御の
ため設けられているので、レゾルバを設けるだけでよい
という効果も奏する。
尚、本発明な一実施例により説明したが、本発明の主旨
の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを本発明の
範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
第１図は、一般的なサーボ制御系のブロック図、第２図
、は本発明に用いられるレゾルバの構成図、第３図は第
２図構成の動作説明図、第４図は本発明の一実施例ブロ
ック図、第５図は第４図実施例の動作説明図である。 図中、１０５・・・サーボモータ、１０６・・・パルス
コーダ、１１０・・・アブソリュートエンコーダ、２０
２・・・レゾルバ、Ａｒｃ、ＲＰＣ・・・検出回路、Ｐ
ＣＣ・・・位置制御回路。 特許出願人　　ファナック株式会社 代　　理　　人　　　弁理士　　辻　　　　　實（外１
　名ン ５

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 動作軸を駆動するサーボモータをサーボ制御するサーボ
    制御系の絶対位置検出方式において、該サーボモータの
    回転に伴ない回転位置を検出するレゾルバ及びアブソリ
    ュートエンコーダをに２ｍの割合で回転する様に設け、
    該レゾルバで検出された位置を該アブソユートエンコー
    ダの単位グリッド値に換算し、該アブソリュートエンコ
    ーダの検出出力と該換算値とにより絶対位置を検出する
    ことを特徴とするサーボ制御系の絶対位置検出方式。
JP58063332A 1983-04-11 1983-04-11 サ−ボ制御系の絶対位置検出方式 Pending JPS59188517A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58063332A JPS59188517A (ja) 1983-04-11 1983-04-11 サ−ボ制御系の絶対位置検出方式
PCT/JP1984/000184 WO1984004161A1 (en) 1983-04-11 1984-04-11 Method of detecting absolute position of servo control system
DE8484901427T DE3483243D1 (de) 1983-04-11 1984-04-11 System zum aufspueren der absoluten position eines servosteuersystems.
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EP84901426A EP0139769B1 (en) 1983-04-11 1984-04-11 System of detecting absolute position of servo control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58063332A JPS59188517A (ja) 1983-04-11 1983-04-11 サ−ボ制御系の絶対位置検出方式

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ID=13226180

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58063332A Pending JPS59188517A (ja) 1983-04-11 1983-04-11 サ−ボ制御系の絶対位置検出方式

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US (1) US4647827A (ja)
EP (1) EP0139769B1 (ja)
JP (1) JPS59188517A (ja)
DE (1) DE3483243D1 (ja)
WO (1) WO1984004161A1 (ja)

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