WO1999001927A1

WO1999001927A1 - Systeme de commande de positionnement

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Publication number: WO1999001927A1
Application number: PCT/JP1998/002965
Authority: WO
Inventors: Keiji Sakamoto; Kanemasa Okuda; Mitsuyuki Taniguchi; Takahiro Akiyama; Hiroshi Tokuoka; Tadashi Inoue
Original assignee: Fanuc Ltd.
Priority date: 1997-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 1999-01-14
Also published as: US6320344B1; JPH1127973A; EP0935335A4; JP3234177B2; EP0935335A1

Description

明細書

位置制御装置

技術分野

本発明は、回転軸の回転位置を検出し、該回転軸の位置や回転軸に連結された可動部の移動位置をフィードバック制御する位置制御装置に関する。特に、工作機械の主軸の回転位置を制御するのに適した位置制御装置に関する。

背景技術

回転軸の回転位置および速度を検出する位置検出器としては、光学的、磁気的、電気的に位置，速度を検出する各種位置検出器が知られている。これらの位置検出器は回転軸に位置検出器の被検出体を取り付け、回転軸と共に該被検出体が回転し、この回転位置を光学的、磁気的、電気的に検出し回転軸の回転位置を検出するものである。

位置検出器の被検出体が偏心している場合や、該被検出体を回転軸に取り付ける際の取り付け誤差による偏心誤差があると、回転軸の回転位置と位置検出器で検出される回転位置が異なることになリ、検出される回転軸の回転位置の検出精度が低下する。そこで従来は、この偏心誤差が生じないように、被検出体を回転軸に正確に精度良く取り付けるようにしていた。また、精度良く取り付けても生じていた偏心誤差による位置検出の誤差は無視していた。高精度に位置を制御しょうとすると、上記偏心誤差による位置検出の検出誤差が、位置制御に現れ高精度に位置を制御できないという不具合が生じる。また、検出器の被検出体を回転軸に偏心が生じないように精度良く取リ付けるとしても限界があり、非常に困難である。

発明の開示

本発明の目的は、上記偏心誤差による位置検出誤差を補正して正確な位置制御ができる位置制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明による位置制御装置の一形態は、回転軸に取り付けられ該回転軸の回転位置を検出する位置検出器からの位置フィ一ドバック信号に基づいて位置を制御する位置制御装置において、上記回転軸に取り付けられる位置検出器内の被検出体の偏心や取り付け誤差に起因する検出誤差データを回転軸に取り付けられた上記位置検出器からの出力信号に基づいて算出し位置制御装置内に記憶しておき、上記回転軸を駆動するモータへの回転指令位置に対して上記検出誤差データを補正してモータへの回転指令位置とすることを特徴とする。

さらに、本発明による位置制御装置の別形態は、回転軸に取り付けられ該回転軸の回転位置を検出する位置検出器からの位置フィードバック信号に基づいて位置を制御する位置制御装置において、上記回転軸に取り付けられる位置検出器内の被検出体の偏心や取り付け誤差に起因する検出誤差データを求めるプログラムを上記位置制御装置に記憶しておき、回転速度が設定された速度以上になったとき、上記プログラムを実行し、上記位置検出器からの出力信号に基づいて自動的に検出誤差データを求め位置制御装置内のメモリに記憶し、該記憶した検出誤差データに基づいて回転指令位置を補正してモータへの回転指令位置とすることを特徴とする。

本発明の位置制御装置によれば、位置検出器の被検出体の偏心ゃ該被検出体を回転軸に取り付ける際の取り付け誤差により回転軸中心に対する被検出体の回転中心が偏心していても、この偏心に伴う、位置検出器で検出される回転位置の誤差を補正して回転軸を駆動するモータへの指令が出力されるから、正確な位置制御が可能になる。

図面の簡単な説明

図 1 は、本発明の一実施形態における高精度位置検出器を利用して検出誤差データを求めるときの説明図である。

図 2は、本発明の第 2の実施形態における検出誤差データを求めるときの説明図である。

図 3 A及び図 3 Bは、位置検出器の被検出体の回転中心の偏心に伴う検出位置誤差及び速度誤差のうねりを説明する説明図である。

図 4は、サンプリング周期毎に得られる移動量より偏心量を求める原理説明図である。図 5は、同じく原理説明図である。

図 6 は、サンプリング周期毎に検出された移動量を表示しているディスプレイ画面を示す。さらに、

図 7 は、本発明の一実施形態における検出誤差データ取得プログラムのフローチヤ一卜である。

発明を実施するための最良の形態

(本発明の第 1 の実施形態）

図 1 は本発明の第 1 の実施形態における偏心誤差による検出誤差データを得る方法のブロック図である。

図 1 において、 1 は工作機械の主軸もしくはモータの回転軸である。回転軸 1 には位置挨出器 2の被検出体

2 aが取り付けられており、該被検出体 2 a に接近して位置検出器 2のセンサ 2 bが配置され、光学的、電気的または磁気的に被検出体 2 aの回転位置、すなわち主軸やモータ軸等の回転軸 1 の回転位置をセンサ 2 b によつて検出し、回転軸 1 の回転位置を制御する位置制御装置 3に検出信号がフィードバックされるようになっている _c なお、この回転軸 1 の回転位置を検出する方法は従来と同様である。

本実施形態においては、検出誤差データ取得のために回転軸 1 に高精度の位置検出器、例えば、センサを複数備え被検出体の偏心の影響を除去して回転位置を検出できるような高価な高精度位置検出器 4 を取り付け、この高精度位置検出器 4によって位置を検出表示できるようにする。そして、位置制御装置 3からある位置への移動指令を出力し、回転軸 1 を駆動するモータに出力し、回転軸 1 を指令位置に位置決めする。その時、高精度位置検出器 4で検出される位置と指令位置との差を被検出体 2 aの偏心等による検出誤差データとして検出する。回転軸 1 の 1 回転内を数分割して各分割点の位置において、上記検出位置誤差データの検出作業を行い、それぞれ上記検出誤差データを検出し、位置制御装置 3のメモリ内に設定記憶させる。例えば、回転軸 1 の 1 回転を 1 2分割し、位置検出器 2で 1 回転信号が得られる回転角 0度の位置、 3 0度の位置、 6 0度の位置… 3 3 0度の位置に夫々位置決めして、上述のように検出誤差データを求め位置制御装置 3内のメモリに設定記憶させる。

位置制御装置 3の通常運転を行う場合には、高精度位置検出器 4 を回転軸から取り外す。そして、回転軸 1 を駆動するモータを駆動制御し位置を制御する際には、指令位置に対してメモリに記憶した検出誤差データよリ指令位置を補正し、補正した指令位置を主軸やモータへの移動指令値として出力し回転軸 1 の位置を制御する。

上記高精度位置検出器 4で検出された位置から回転軸 1 を駆動するモータに指令した位置を減算した値が正の値であれば、正の検出誤差データとして、負の値であれば負の検出誤差データとして、回転軸 1 の 1 回転内の所定回転角度毎に記憶しておき、移動指令がこの回転角度に達する毎に検出補正データを指令位置から減算する。そして、回転軸 1 への位置ぎめ位置が記憶した位置の中間部であれば、内挿補間してその指令位置に対する検出誤差データを求め、求めた検出誤差データを指令位置から減算する補正を行って補正後の移動指令位置として回転軸 1 を駆動するモータに出力する。

例えば、上述した例で、指令位置が回転角 0度と 3 0 度の間の位置であれば、 0度と 3 0度の位置に対して記憶されている検出誤差データを内挿補間して指令位置における検出誤差データを求め、指令位置からこの求めた検出誤差データを減算して出力する。この検出誤差データが正の場合、補正せずに指令位置を出力すると高精度位置検出器 4で検出された位置に回転軸 1 は移動することになる。この場合、指令した位置より検出誤差データ分回転しすぎていることを意味する。しかし、指令位置から検出誤差データを減じて指令位置とすることによつて、実際の回転位置は検出誤差データ分相殺され正確な位置に移動することになる。逆に、検出誤差データが負の場合には、指令した位置より検出誤差データ分回転量が足りないことを意味するので、指令位置にこの負の検出誤差データが減算され、指令位置が増加することになリ検出誤差データ分相殺され、正確な指令位置に移動することになる。

この検出誤差データの指令位置に対する補正方法は、従来、モータによって送りねじを駆動して、回転運動を直線運動に変換して工作機械等の可動部を移動させ位置制御を行うときに、送りねじのピッチ誤差補正を行っているが、このピッチ誤差補正の方式と同一である。

(本発明の第 2の実施形態）

第 2の実施形態では、図 2に示すように、第 1 の実施形態で使用した高精度の位置検出器 4を使用することなく、取り付けられている自己の位置検出器 2によって検出誤差データを求め記憶するものである。

この第 2の実施形態では、回転軸 1 を一定速度で回転させたとき、偏心誤差によって検出される 1 サンプリング周期内での移動量（一定時間内に移動した量であるので、速度に対応する）がうねりを生じることから、このうねりによって検出誤差データを求めるものである。図 3 Aはこのうねり発生を説明する説明図である。回転軸 1 の回転中心 O と該回転軸 1 に取り付けられている位置検出器 2の被検出体 2 a の回転中心 O ' が回転軸の回転中心 Oより回転角 0度の方向に距離 dだけ偏心していたとする。回転角 0度の位置では、この偏心にょリ検出誤差は生じない。しかし、回転軸 1 が 9 0度回転したときには、センサ 2 b は、位置 P 1 ではなく、位置

P 1 ' の位置を検出することになる。この回転軸 1 の回転中心 Oと位置検出器 2の被検出体 2 a の回転中心 O ' との偏心により、検出誤差は P 1 — P 1 ' となり、ブラスの最大値である。また、回転軸 1 が 1 8 0度回転した位置では、センサ 2 b は位置 P 2 を検出し検出誤差は生じない。 2 7 0度回転したときには、センサ 2 b は、位置 P 3ではなく、位置 P 3 ' の位置を検出する。この回転軸 1 の回転中心 Οと位置検出器 2の被検出体 2 aの回転中心 O ' との偏心により、検出誤差は P 3 — P 3 ' となり、マイナスの最大値である。以上のように、回転軸 1 回転（ 0 ° から 3 6 0 ° ) における検出誤差（位置誤差）は、図 3 Bの正弦波状にうねることになる。

一方、位置検出器 2は、 1 サンプリング周期内の移動量を検出するので、すなわち、一定時間当たりの移動量を出力するので、速度を検出していると言える。回転角 0度の位置では回転半径が最大であることから、速度は最大となり（すなわち、最大の速度誤差が生じ）、回転角が 1 8 0度の位置では回転半径が最小であるから速度は最小となる（すなわち、最小の速度誤差が生じる）。また、回転角が 9 0度、及び 2 7 0度の位置では、速度誤差のない状態となる。その結果、図 3 Bに示すように, 速度誤差は位置誤差の正弦波状のうねりに対して 9 0度位相のずれた余弦波状のうねりとなる。

本実施形態では、検出した速度誤差（すなわち、 1 サンプリング周期（一定時間）内の移動量）のうねリ振幅より偏心量 d を求めることを特徴とする。

まず、回転軸 1 を駆動する制御系の速度ループの応答の影響を受けない周波数で、回転軸 1 を駆動するモータを駆動する。この実施形態では、回転軸の回転数を例えば 3 7 5 0 ( m i n " ¹ ) で回転させる。すなわち回転軸 1 を 1 6 msで 1 回転させる。そして、位置検出器 2によつて位置を検出するサンプリング周期を 2 msとする。そうすると、回転軸 1 が 1 回転するうちに 8回の（すなわち、回転軸 1 が 4 5度回転する毎に）位置検出が行われることになる。

図 4は、偏心量 d を求める原理を説明するための図である。 Oは回転軸 1 の回転中心である。 O ' は位置検出器 2の被検出体の回転中心であり、 O— O ' 間には偏心量 dが存在する。

図 4 において、サンプリング周期 2 ms毎に検出される移動量をし 1、 L 2、 · · · ·、 L 8 とする。また、被検出体 2 aの信号検出部における全周の長さをしとし（ L = L 1 + L 2+■ · '■ + L 8) 、さらに、円弧 q (偏心量に対応する信号検出部における周上の長さ）を偏心量 d と等しいと近似する。すると、図 4 より、

L 7+ L 8+ L 1+ L 2- 2 d = L / 2 ( 1 )

L 3+ L 4+ L 5+ L 6+ 2 d = L 2 ( 2 ) よって、（ 1 ) 式、（ 2 ) 式より、

d = { ( L 7+ L 8+ L 1+ L 2)

一 C L 3+ L 4+ L 5+ L 6) } / 4

( 3 ) となる。

ここで、回転軸 1 の回転中心 O と位置検出器 2の被検出体 2 aの回転中心 O ' との偏心がないときの、 1 サンプリング周期 2 ms内の移動量（一定値） L m (図 5参照）と、各サンプリング周期ごとの移動量し 1、し 2、 · · · ·、 8 と L m との差を移動量誤差 2' 、

8' とする。

すなわち、

L 1 ' = L 1 一 L m

L 2' = L 2 - L m

し 8' = し 8 — L m

( ) なお、 L mZ 2 (ms) は指令速度を意味する。

図 5及び（ 4 ) 式から、

α = L 1 一 L m = L 1

= し m — し 5 = — し 5

よって、 L Γ = - L 5'

β = L 2 ― ( L m — or ) = L 2' + a

β = L m — ( L 6 ― ) = — L 6' +

よって、 L 2' = 一 L 6'

= し 8 — L m = L 8'

γ ― し m — し 4 = 一し 4'

よって、 L 8' = 一し 4'

β = し 7 — ( し m — r ) = し 7' + y

β = L m - ( L 3— r ) = - L 3' + r

よって、 L 7' = 一 L 3'

( 5 )

( 3 ) 式及び（ 5 ) 式から、 d = ( し 7' + L 8' + L 1 ' + L 2' ) 2

. · · · ( 6 ) また、（ 5 ) 式より、

L 7' + L 8' + L 1 ' + L 2'

= - ( L 3' + L 4' + L 5' + L 6' )

であるから、（ L 7' + L 8' + L Γ + L 2' ) ( = 2 d ) は、位置検出器 2の被検出体 2 aの信号検出部の半周分における移動量誤差の合計を意味する。

上の（ 4 ) 式の L 1' 、 L 2' 、 ——、 L 8' をサンプリング周期 2 msで割った値（ Ι_ Γ 2 ms、 L 2' / 2 ms ——、 L 8' / 2 ms) が速度誤差である。

この速度誤差は 3 6 0 を 1 周期としてうねりを生じるので、一般式として、

速度誤差 = A s i n ( 2 f t ) —— （ 7 ) で近似することができる。なお、 f は 1 秒当たりの回転数である。（ 7 ) 式の振幅 Aは速度誤差の最大値（ピーク値）を意味する。

そして、（ 7 ) 式の速度誤差関数を半周期分積分すれば、信号検出部の半周分の移動量誤差の合計、すなわち、 ( L 7' + L 8' + L Γ + L 2' ) が得られるはずである。ところで、（ 7 ) 式において、 0 = 2 π f t とおくと、 d 0 = 2 7r f d t であるから、

J A s i n ( 2 7Γ f t ) d t

= ( Α / 2 π ί ) J s i n ( Θ ) · d Θ

·■■■ ( 8 ) となる。

この（ 8 ) 式を 0 = π から 0 = 0 まで（すなわち、半周期分）積分すると A Ζ 7Γ f が得られる。

したがって、（ 6 ) 式より、

A / π f = ( L 7' + L 8' + L 1 ' + L 2' )

= 2 d

よって、

d = A / 2 7Γ f —— （ 9 ) ここで、 Aは、（ 7 ) 式の関数の振幅であるから、速度誤差の最大値（ピーク値）であり、したがって、

L 1 ' / 2 ms、 L 2' / 2 ms, ■ ·■■、 L 8' 2 ms のうちの最大値である。

上の説明ではサンプリング周期を 2 msとしたが、このサンプリング周期を一般化して T とおくと、速度誤差は L 1 ' / T, L 2' Z T、、 L 8' / Τ で表すことができる。そのうちの最大値を L max' / T ( = A ) とすると、

d = ( L max' / T ) / 2 ττ f

= L max' / ( 2 π f ■ T ) —— ( 1 0 ) となる。

この偏心量 d を求めるには次の 4項目が分かればよい。 ( I ) サンプリング周期 T内の検出移動量誤差 Ι_ Γ 、

L 2' 、、 L 8' のうちの最大値（ L max' )

( II ) 1 回転信号の時刻から移動量誤差最大値 L max' 発生の時刻までの時間 t p ( sec) ( III ) 位置検出器 2の信号検出部 1 周分の長さ（円の周長） P x d p (mm) (ここで、 Pはセンサによつて検出する単位の数であり、 d p はこの検出単位間の弧の長さ）

( IV ) 回転軸 1 の回転数 N ( min一¹)

上記（ III ) の信号検出部の 1 周分の長さは位置検出器 2が決まれば一義的に決まる値である。また（ IV ) の回転軸 1 の回転数は指令回転数である。（ 1 ) 、（ II ) の値は、回転軸を指令速度 Nで回転させ、位置検出器 2からの信号をパソコン等に入力し簡単に求めることができる。すなわち、 1 回転信号をが入力されるとタイマ一を作動させ、移動量の最大値が検出されたときのタイマー値より、（ II ) の 1 回転信号の時刻から移動量誤差最大値 L max' 発生時刻までの時間 t p (sec) を求める。さらに、検出された移動量の最大値から検出された移動量の最小値を引いた値を 2 で割ることによって移動量誤差の最大値 L max' を求めることができる。なお、移動量の平均値をサンプリング周期 Tで割ると指令速度になるので、移動量誤差の最大値 L max' は、検出移動量の最大値からサンプリング周期 T内を指令速度で移動したときの移動量（ = L m ) を差し引いても求めることができる。

図 6 は、回転軸 1 を回転数 N = 4 6 8 8 ( min—¹) で回転させ、サンプリング周期 T = 2 ms毎に検出された移動量（ L 1、 L 2、 ) をパソコンのディスプレイ画面を表示したことを表す。なお、移動量から、平均移動量 (すなわち、回転軸 1 の回転中心 Oと位置検出器 2の被検出体 2 aの回転中心 O ' との偏心がないときの、サンプリング周期 T内の移動量である L m ) を引いた値が移動量誤差（ L 1 ' 、 L 2' 、 —— ； ( 4 ) 式参照）であるから、図 6の画面は実質的に移動量誤差を表している _£ 図 6 において、横軸は時間、縦軸は移動量（移動量誤差量）を表す。縦軸の 1 目盛りは、位置検出器 2の信号検出部の検出単位間の長さ d p = 1 . 2 6 mmの 1 Z 8 0 に対応する。

図 6の画面から、検出された移動量の最大値（移動量誤差の最大値 L max' に対応）から検出された移動量の最小値（移動量誤差の最小値 L mi n' に対応）を差し引いて 2 で割ると移動量誤差の最大値 L max' が得られる。その結果、図 6では移動量誤差の最大値 L max' は 1 、 3 目盛り分という結果が得られる。すなわち、

L max' = 1 、 3 x 1 、 2 6 / 8 0

= 0. 0 2 0 4 7 5 ( mm)

したがって、偏心量 d は、（ 1 0 ) 式より、

d = L max' Z 2 π f ■ Τ

= 0. 0 2 0 4 7 5 / [ 2 π x ( 4 6 8 8 / 6 0 )

X 0. 0 0 2 ]

= 0. 0 2 1 ( mm)

となる。

次に、測定した 1 回転信号発生の時刻から移動量誤差の最大値 L max' の発生時刻までの時間 t p を画面から求めると、 3. 6 msである。なお、図 6 では、 1 回転信号発生の時刻は検出された移動量が平均移動量 L m に等しい時点である。ただし、 1 回転信号発生位置は、回転軸 1 に位置検出器 2の被検出体 2 a を取り付けたときに決まるものであるから、必ずしも 1 回転信号発生の時刻は検出された移動量が平均移動量 L m に等しい時点とはならない。

さらに、画面より、移動量誤差の最大値 L max' が発生する角度 s d を求める。図 5では、 1 回転信号の位置を回転軸 1 の回転角 0 ° の位置としておリ、また、位置検出器 2の検出遅れ時間 t d をあらかじめ測定しバソコンに設定してあるとする。角度は角速度 ω ( = 2 π Ν , 6 0 ) に時間を掛けたものであるから、

s d ( rad) = ( t p - t d) Χ 2 π Ν / 6 0

· ■ · · ( 1 1 ) となる。ただし、 Νは回転軸 1 の回転数 N ( mi n"¹ ) であ。

次に、移動量誤差の最大値 L max' を角度に変換した値 c a を求める。この値 c a は、図 4に示す円弧 q (偏心量 d に対応する信号検出部における周上の長さ）に対応する角度である。位置検出器 2の信号検出部の長さ

(円の周長） P x d p ( mm) が角度で 2 πであるから、円弧 qの角度は、 2 X q Z P X d p

となる。ここで、 q = d とおくと、 c a ( rad) = 2 π Χ ά / Ρ Χ ά ρ ·■■■ ( 1 2 ) となる。

そうすると、指令角度 0 に対する偏心誤差は次の ( 1 3 ) 式で近似できる。

A 0 = c a X s i n ( Θ — s d ) ■ ·■ · ( 1 3 ) ここで、回転軸 1 の 1 回転 2 π ( rad ) を n等分し、角度が 2 π n進む毎に偏心誤差△ 0 0、 Δ 0 1、 Δ 0 2、 △ 0 3、 ·■ ·■ Δ 0 n-1が生じるとする。指令角度 0 i のときの偏心誤差を A 0 i とすると、その角度 0 i から 2 π η進んだ指令角度 0 i+1 の偏心誤差を Δ 0 ί+1 は、前の指令角度 0 i の偏心誤差 Δ 0 ί に増分としての

( Δ Θ i+1 - Δ Θ i) を加えた値となる。

すなわち、この増分、すなわち、偏心誤差の差分 (厶 - Δ Θ i ) は（ 1 3 ) 式より、

c a { s i n ( Θ i +1 — s d ) — s i n v. Θ i — s d }

· · · · ( 1 4 ) となる。ただし、 i = 0 〜 n — 1 の値である。

そこで、回転軸 1 は回転数 N = 4 6 8 8 ( m i n— ¹ ) で回転し、その回転軸 1 が 1 回転するうちに 8回の（すなわち、回転軸 1 が 4 5 ° 回転する毎に）サンプリング

(位置検出）が行われ、位置検出器 2は検出遅れ時間が t d = 2. 1 msであり、その信号検出部の長さ（円の周長） P x d p = 2 5 6 x 1 . 2 6 mmであって、図 6のようなデータを得たとする。すなわち、 L max' =

0. 0 2 0 4 7 5 ( mm) であり、測定した 1 回転信号発生の時刻から移動量誤差の最大値 L max' の発生時刻までの時間 t p は 3 · 6 msである。その結果、（ 1 0 ) 式から d = 0. 0 2 1 (_mm) を得たとすると、移動量誤差の最大値 L max' を角度に変換した値 c a は、（ 1 2 ) 式より、

c a ( r ad )

= 2 π x 0. 0 2 1 （ 2 5 6 X 1 . 2 6 )

= 0. 1 3 2 rad ( = 0. 0 2 3 ° )

となる。また、移動量誤差の最大値 L max' が発生する位置（角度 s d ) は、（ 1 1 ) 式より、

s d ( rad)

= ( 3. 6 一 2. 1 ) χ 2 π Χ 4 6 8 8ノ 6 0 = 7 3 6. 3 9 ( = 4 2. 2。）

そこで、 4 5 ° 毎の偏心誤差の差分（ Δ 0 ί+1 —

Α Θ i ) は（ 1 4 ) 式より、

0. 0 2 3 { s i n ( 4 5。 x ( i +1 ) — 4 2. 2 ° ) 一 s i n ( 4 5 ° x i ) — 4 2. 2 ° )

で表されるので、 ί = 0 ~ 7 までを求めると、以下のようになる。

I Θ 偏心誤差の差分

0 0 0. 0 0 8 °

1 4 5 0. 0 1 7 °

2 9 0 0. 0 1 6 °

3 1 3 5 0. 0 0 6 °

4 1 8 0 - 0. 0 0 8 ° 5 2 2 5 一 0 . 0 1 7

6 2 7 0 一 0 . 0 1 6

3 1 5 一 0 . 0 0 6 こうして求めた偏心誤差の差分を位置制御装置 3 のメモリに設定記憶されておき、従来のモータによって送りねじを駆動して可動部の位置を制御しながらモータを駆動する際に行われている送りねじのピッチ誤差補正と同様の手法により、モータへの移動指令に対して、記憶した偏心誤差の差分を補正して（差し引いて）モータへの指令として回転軸を駆動すれば、位置検出器の取り付け誤差等による偏心による位置検出誤差を補正して正確な位置制御ができる。

上述した、第 2の実施形態では、パソコンによって上記検出誤差データを算出するようにしたが、パソコンを用いずに、この位置検出器が取り付けられ該位置検出器に基づいて回転軸の位置を制御する位置制御装置 3 自体に、上記検出誤差データ取得プログラムを記憶させておき、位置検出器 2 を回転軸 1 に取り付け、位置制御装置のセッ卜アップ時にこのプログラムを実行させて、検出誤差データを自動的に求め位置制御装置 3内のメモリに記憶するようにしてもよい。

図 7 は、上記パソコン若しくは位置制御装置 3が実行する検出誤差データ取得処理のプログラムのフロ一チヤ一卜である。この図 7 で示す処理は位置制御装置 3 で実行する場合を中心に記載している。位置制御装置 3 に検出誤差データ取得指令を入力すると、位置制御装置 3のプロセッサは、図 7 に示す処理を開始する。

まず、サンプリング周期内の移動量 L i の最大値を記憶するレジスタ R 1 に第 1 の設定値（例えば、予測平均移動量 L m かそれよりもやや低い値）をセットし、最小値を記憶するレジスタ R 2 に第 2の設定値（例えば、予測平均移動量 L m かそれよりもやや大きい値）をセッ卜する（ステップ S 1 ) 。次に、予め設定されている回転軸 1 の回転速度を制御する速度ループが効かない高速の設定回転数 N を出力し、回転軸 1 を駆動するモータを該速度で回転させ、タイマ T Mに設定時間をセットする (ステップ S 2 ) 。なお、パソコンでこの検出誤差データ取得処理を実行する場合には、パソコンからこの設定回転数 N を位置制御装置 3 に出力し、該位置制御装置 3 で回転軸 1 を駆動するモータを駆動させることになる。この設定時間は、設定回転数 N を指令して回転軸 1 がこの設定回転数 Nに達し速度が一定なるまで要する時間以上の時間である。

そして、該タイマ T i1がタイムアップしたか否か判断し（ステップ S 3 ) 、タイムアップすると位置検出器 2 から 1 回転信号が入力されたか監視し（ステップ S 4 ) , 1 回転信号が入力されて来ると、タイマ T i2をスタートさせ（ステップ S 5 ) 、サンプリング周期 T (ms)毎に検出される移動量 L i ( L 1、 L 2、 —— ) を検出する処理 TJP

20 を開始する（ステップ S 6 ) 。検出されたサンプリング周期 T内の移動量 L i とレジスタ R 1 に記憶する値とを比較し（ステップ S 7 ) 、検出移動量 L i の方が大きいと、この検出移動量 L i を該レジスタ R 1 に格納すると共に、 1 回転信号発生の時刻から移動量誤差の最大値

L max' の発生時刻までの時間 t p を記憶するレジスタ R tpにタイマ T i2の値を格納する（ステップ S 8 ) 。また、検出移動量 L i がレジスタ R 1 に記憶する値以下であると、ステップ S 8の処理は行わずステップ S 9に移行する。

ステップ S 9では、検出した移動量 L i とレジスタ R 2に記憶する値を比較し、検出移動量 L i の方が小さいと、レジスタ R 2に検出移動量 L i を格納する（ステツプ S 1 0 ) 。また、レジスタ R 2 に記憶する値が検出移動量 L i 以下であれば、ステップ S 1 0の処理を行わずステップ S 9からステップ S 1 1 に進む。ステップ S 1 1 では、 1 回転信号が入力されたか判断し、入力されてなければ、ステップ S 6 に移行し、前述したステップ S 6 〜 S 1 1 の処理を繰り返す。そして、ステップ S 1 2 で 1 回転信号を検出するとステップ S 1 2に進む。その結果、レジスタ R 1 には、 1 回転信号から 1 回転信号までの区間、すなわち回転軸 1 の 1 回転内において、移動量 L i の最大値し max が記憶されることになリ、レジスタ R 2 には移動量の最小値 L m i n が記憶されることになる。また、レジスタ R tpには、 1 回転信号発生の時刻から移動量 L i の最大値 L max が検出された時刻までの時間が記憶される。なお、移動量 L i の最大値 L max が検出されことは、移動量誤差の最大値 L max' が検出されたことであるから（上の（ 4 ) 式参照）、レジスタ R tp には、 1 回転信号発生時刻から移動量誤差の最大値

L max' が検出された時刻までの時間 t p が記憶されることになる。

そこで、レジスタ R 1 に記憶する移動量 L i の最大値 L max からレジスタ R 2 に記憶する移動量の最小値

L min を減じて 2で割り、移動量誤差の最大値 L max' を求める（ステップ S 1 2 ) 。すなわち、

L max = 、 l_ max — L m ι n / 2. の

計算をする。そして、求められた移動量誤差の最大値

L max' 、 1 回転信号発生の時刻から移動量 L i の最大値 L max が検出された時刻までの時間 t p 、及び予め設定されている回転数 N、サンプリング時間丁、位置検出器 2の検出遅れ時間 t d 、位置検出器 2の信号検出部の 1 周分の長さ P x d p より、前述した（ 1 0 ) 、（ 1 1 ) 式及び（ 1 2 ) 式の演算を行って、偏心量 d、移動量誤差の最大値 L max' が発生する角度位置 s d、移動量誤差の最大値 L max' を角度に変換した値 c a を求める (ステップ S 1 3 ) 。

そして、指標 i を「 0 J にセットし（ステップ S 1 4 ) 、求められた移動量誤差の最大値 L max' を角度に変換した値 c a、移動量誤差の最大値 L max' が発生する角度 s d、及び設定されている 1 回転の分割数（検出誤差データの取得数） n に基づいて（ 1 4 ) 式の演算を行って、角度 0 i ( = ( 2 πノ _n ) x i ) に対応する偏心誤差 Δ 0 の差分（ A 0 i+1 - Δ θ ί) を求め、メモリに記憶する（ステップ S 1 5, S 1 6 ) 。

次に、指標 i を 1 インクリメントし（ステップ S 1 7 ) , 該指標 i が設定分割数 n に達したか判断し（ステップ S 1 8 ) 、達してなければステップ S 1 5 以下の処理を繰リ返し実行し、指標 i が設定値 n に達すると、この処理を終了する。その結果、位置制御装置 3 のメモリ（パソコンの場合にはパソコンのメモリ）には、回転軸 1 を n 等分した各回転角度に対する検出誤差データが記憶されることになる。

なお、上記処理をパソコンで実行した場合には、パソコンのメモリに記憶された各回転角度毎の検出誤差データを表示装置等に表示させ、この表示されたデータを位置制御装置 3 のメモリに設定すればよい。

なお、上記第 2 の実施形態では、回転軸を駆動するモータを速度ループの効かない回転数の一定速度で駆動して上記検出誤差データを求めたが、モータが誘導電動機の場合には、速度ループをオーブにして該誘導電動機を一定周波数で励磁して回転させて、上記検出誤差データを求めるようにしてもよい。この場合においても、パソコンを利用して検出誤差データを求めても、または、位置制御装置 3 自体に検出誤差データ取得プログラムを記憶させておき、自動的に求めるようにしてもよい。この場合の検出誤差データ取得プログラムは、図 7 のステツプ S 2の設定回転数 Nの出力処理の代わりに、設定された一定周波数の励磁指令出力に代わる。また、ステップ S 3 とステップ S 4の間に、回転軸 1 の回転数 Nの算出処理を必要とする。すなわち、一定周波数の励磁指令出力して、回転数が一定になるまで待った後、その回転数 Nの値を位置検出器 2からの信号に基づいて算出する必要がある。その他の処理は図 7 と同一である

また、上述した各実施形態では、検出誤差データ取得指令をパソコンや位置制御装置 3 に入力して、位置制御装置 3が通常の運転を開始する前に検出誤差つタ ¾：予め取得するようにしたが、位置制御装置 3 に検出誤差データ取得プログラムを記憶しておき、回転軸 1 が設定されている回転数以上の回転数 Nになったとき、上記検出誤差データ取得プログラムを実行させるようにしてもよい。この場合には、図 7 に示す処理において、ステップ S 2、 S 3の処理は必要がなくなる。

Claims

請求の範囲

回転軸に取り付けられ該回転軸の回転位置を検出する位置検出器からの位置フィードバック信号に基づいて位置を制御する位置制御装置において、上記回転軸に取り付けられる位置検出器内の被検出体の偏心や取リ付け誤差に起因する検出誤差データを回転軸に取り付けられた上記位置検出器からの出力信号に基づいて算出し位置制御装置内に記憶しておき、上記回転軸を駆動するモータへの回転指令位置に対して上記検出誤差データを補正してモータへの回転指令位置とすることを特徴とする位置制御装置。

. 上記検出誤差データは、予め上記位置制御装置に記憶させた検出誤差データ取得プログラムを実行させることによって、上記位置検出器からの出力信号に基づいて自動的に求め位置制御装置内のメモリに記憶するようにした請求の範囲第 1 項記載の位置制御装置。

. 上記検出誤差データは、モータを駆動制御する速度ループが追従しない十分な速度で回転軸を一定速度回転させ、位置検出器の出力信号の 1 回転に 1 回のうねリ量と、位置検出器から出力される 1 回転信号から上記うねりのピークまでの時間に基づいて算出する請求の範囲第 1 項または第 2項記載の位置制御装置。

. 上記モータは誘導電動機であり、上記検出誤差データは、速度ループをオープンにして、誘導電動機を一定周波数で励磁することによリー定速度で回転させ、位置検出器の出力信号の 1 回転に 1 回のうねり量と、位置検出器から出力される 1 回転信号から上記うねりのピークまでの時間に基づいて算出する請求の範囲第 1 項または第 2項記載の位置制御装置。

回転軸に取り付けられ該回転軸の回転位置を検出する位置検出器からの位置フィードバック信号に基づいて位置を制御する位置制御装置において、上記回転軸に取り付けられる位置検出器内の被検出体の偏心や取リ付け誤差に起因する検出誤差データを求めるプログラムを上記位置制御装置に記憶しておき、回転速度が設定された速度以上になったとき、上記プログラムを実行し、上記位置検出器からの出力信号に基づいて自動的に検出誤差データを求め位置制御装置内のメモリに記憶し、該記憶した検出誤差データに基づいて回転指令位置を補正してモータへの回転指令位置とすることを特徴とする位置制御装置。

. (a ) 位置検出器の被検出部が固定されている回転軸を所定回転数で回転して、上記被検出部の信号検出部を所定サンプリング周期ごとに検出することにより、サンプリング周期内での移動量を求め、

(b ) 上記被検出部が 1 回転する内の上記移動量の内の最大値及び及び最小値を求め、

(c ) 上記被検出部から 1 回転信号を受け取つてから上記移動量の最大値を検出するまでの時間を得て、

( d ) 上記（a ) で設定した回転数及びサンプリング周期と、上記（b)及び（C)で得たデータとに基づき、指令角度に対する誤差を求め、

(e) 上記回転軸を n ( n ： 1 以上の整数）等分して角度を 2 ττ Ζ η進めるごとに上記回転軸を駆動するモ一夕の移動指令に加えるべき、上記（の誤差を相殺するための補正分を求める、

位置制御方法。

7. 上記（e) の補正分とは、上記（で求めたある指令角度における誤差に、その指令角度からさらに 2 π η進んだ角度における上記誤差との差に対応した値である、請求の範囲第 6項記載の位置制御方法。