JPH04340608A - 回転軸制御方法および装置 - Google Patents
回転軸制御方法および装置Info
- Publication number
- JPH04340608A JPH04340608A JP14063291A JP14063291A JPH04340608A JP H04340608 A JPH04340608 A JP H04340608A JP 14063291 A JP14063291 A JP 14063291A JP 14063291 A JP14063291 A JP 14063291A JP H04340608 A JPH04340608 A JP H04340608A
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- JP
- Japan
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- motor
- shaft
- rotation
- rotating shaft
- control device
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットなど回転軸を
有する機械の制御方法および制御装置に関し、さらに詳
しくは、回転軸の原点復帰方法とその装置に関する。
有する機械の制御方法および制御装置に関し、さらに詳
しくは、回転軸の原点復帰方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】軸を有する機械装置は、軸の運動によっ
て生成される固有の機械座標系を持っており、この座標
系の整合性を確保しなければならない。ところが、軸の
位置を保持しているものは、各軸や駆動モータの回転軸
に備えられたエンコーダであり、インクレメンタル形式
の場合は、エンコーダへの供給電源を遮断すると、位置
情報を失ってしまうため、電源投入時には、特別の手順
による各軸の位置出しが必要である。これを原点復帰と
呼んでいる。この原点復帰の手順を簡略化もしくは省略
するために、様々な技術が開発されている。
て生成される固有の機械座標系を持っており、この座標
系の整合性を確保しなければならない。ところが、軸の
位置を保持しているものは、各軸や駆動モータの回転軸
に備えられたエンコーダであり、インクレメンタル形式
の場合は、エンコーダへの供給電源を遮断すると、位置
情報を失ってしまうため、電源投入時には、特別の手順
による各軸の位置出しが必要である。これを原点復帰と
呼んでいる。この原点復帰の手順を簡略化もしくは省略
するために、様々な技術が開発されている。
【０００３】図７は、回転軸の制御装置である。回転軸
１０には、歯数Ｍの歯車Ａ（１２）が取り付けられ、モ
ータ１４の軸には、歯数Ｎの歯車Ｂ（１６）が取り付け
られており、ＭはＮの倍数となっている。さらにこれら
二つの歯車はベルト１８で連結されている。モータ１４
には、エンコーダ２４が取り付けられており、制御装置
２６によってモータ１４が駆動され、回転軸１２が回転
する。
１０には、歯数Ｍの歯車Ａ（１２）が取り付けられ、モ
ータ１４の軸には、歯数Ｎの歯車Ｂ（１６）が取り付け
られており、ＭはＮの倍数となっている。さらにこれら
二つの歯車はベルト１８で連結されている。モータ１４
には、エンコーダ２４が取り付けられており、制御装置
２６によってモータ１４が駆動され、回転軸１２が回転
する。
【０００４】回転軸１０の原点を検出するために、歯車
Ａ（１２）にはドグ２０が取り付けられており、外部に
設けられた近接センサ２２によってドグの接近が検出さ
れ、この近接センサ２２からの信号は制御装置２６に送
られる。モータ１４の軸端にはエンコーダ２４が取り付
けられている。エンコーダの種類にはインクレメンタル
型とアブソリュート型があるが、ここではインクレメン
タル型とする。
Ａ（１２）にはドグ２０が取り付けられており、外部に
設けられた近接センサ２２によってドグの接近が検出さ
れ、この近接センサ２２からの信号は制御装置２６に送
られる。モータ１４の軸端にはエンコーダ２４が取り付
けられている。エンコーダの種類にはインクレメンタル
型とアブソリュート型があるが、ここではインクレメン
タル型とする。
【０００５】このような装置での原点復帰の手順を、図
８を用いて説明する。 ステップ１：モータ軸に取り付けた歯車Ｂ（１６）がベ
ルト１８を介して歯車Ａ（１２）を回転させ、ドグ２０
が近接センサ２２に接近し、これをオンさせる。この信
号により制御装置はモータを停止させる。 ステップ２：モータによって歯車Ｂ（１６）が＋方向に
低速回転し、エンコーダのモータ原点４８が検出器５０
により検出されて原点パルスが発生する。（図３では、
簡単のためエンコーダのモータ原点４８を歯車Ｂ（１６
）上に描いてある。） ステップ３：モータを停止させる。この時、歯車Ａ（１
２）のドグ２０とセンサ２２は多少ずれた位置にあるが
、制御装置はこの状態を原点とする。
８を用いて説明する。 ステップ１：モータ軸に取り付けた歯車Ｂ（１６）がベ
ルト１８を介して歯車Ａ（１２）を回転させ、ドグ２０
が近接センサ２２に接近し、これをオンさせる。この信
号により制御装置はモータを停止させる。 ステップ２：モータによって歯車Ｂ（１６）が＋方向に
低速回転し、エンコーダのモータ原点４８が検出器５０
により検出されて原点パルスが発生する。（図３では、
簡単のためエンコーダのモータ原点４８を歯車Ｂ（１６
）上に描いてある。） ステップ３：モータを停止させる。この時、歯車Ａ（１
２）のドグ２０とセンサ２２は多少ずれた位置にあるが
、制御装置はこの状態を原点とする。
【０００６】この様な手順に従えば、回転軸の整数回転
分が不確定であることを除けば、回転軸を常に一定の位
相に復帰させることができる。これは、本質的には、歯
車Ａ（１２）の歯数Ｍが歯車Ｂ（１６）の歯数Ｎの倍数
であるということに依拠している。
分が不確定であることを除けば、回転軸を常に一定の位
相に復帰させることができる。これは、本質的には、歯
車Ａ（１２）の歯数Ｍが歯車Ｂ（１６）の歯数Ｎの倍数
であるということに依拠している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな回転軸をロボットのハンド部分などに用いようとす
る場合、回転軸先端部分に空気圧用配管や電気用の配線
が施される場合が多く、原点復帰によって回転軸がある
回転数以上回れば、これらの配線、配管が破壊されるこ
とになる。このような不都合は、エンコーダをアブソリ
ュート形に変えたとしても回避されるものではない。
うな回転軸をロボットのハンド部分などに用いようとす
る場合、回転軸先端部分に空気圧用配管や電気用の配線
が施される場合が多く、原点復帰によって回転軸がある
回転数以上回れば、これらの配線、配管が破壊されるこ
とになる。このような不都合は、エンコーダをアブソリ
ュート形に変えたとしても回避されるものではない。
【０００８】このような不都合を解決するために、本発
明の目的は、回転軸が複数回回転しても、原点復帰によ
って、複数回の回転も含めて元の位置に戻ることのでき
る回転軸制御方法およびその装置を提供することにある
。
明の目的は、回転軸が複数回回転しても、原点復帰によ
って、複数回の回転も含めて元の位置に戻ることのでき
る回転軸制御方法およびその装置を提供することにある
。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は回転軸に取り付けられた歯車Ａ（１２）の
歯数Ｍとモータ軸に取り付けられた歯車Ｂ（１６）の歯
数Ｎを、ＭがＮの倍数でないようにすることによって、
ドグが近接センサをオンさせてから、モータ原点が現わ
れるまでの回転角（これをモータ変位角θと呼ぶことに
する）が、回転軸の１回転毎に異なるようにし、これを
制御装置が認識することによって所要の回転数だけ逆回
転したり、現在位置の補正を行なったりするようにした
ものである。
に、本発明は回転軸に取り付けられた歯車Ａ（１２）の
歯数Ｍとモータ軸に取り付けられた歯車Ｂ（１６）の歯
数Ｎを、ＭがＮの倍数でないようにすることによって、
ドグが近接センサをオンさせてから、モータ原点が現わ
れるまでの回転角（これをモータ変位角θと呼ぶことに
する）が、回転軸の１回転毎に異なるようにし、これを
制御装置が認識することによって所要の回転数だけ逆回
転したり、現在位置の補正を行なったりするようにした
ものである。
【００１０】図１にて、もし歯車Ａ（１２）の歯数Ｍと
歯車Ｂ（１６）の歯数Ｎが１以外の共約数を持てば、あ
らかじめ整除しておき、ＭとＮが互いに素であるように
する。よく知られた定理により、任意の整数ｎに対して
、ｐＭ−ｑＮ＝ｎとなる整数ｐ、ｑが必ず存在する。 すなわち歯車Ａ（１２）がｐ回転する場合、歯車Ｂ（１
６）は、ｑ＋ｎ／Ｎ回転する。ｎは任意であるから、歯
車Ｂ（１６）の回転角は、整数部分を除くと、０／Ｎ、
１／Ｎ、．．．、（Ｎ−１）／Ｎ のＮ通り存在する
わけである。ここで、Δ＝２π／Ｎと定義しておく。ま
た、回転軸の歯車Ａ（１２）がＮ回転する間に、これら
Ｎ通りのパターンが、重複することなくすべて出現する
のは明らかである。
歯車Ｂ（１６）の歯数Ｎが１以外の共約数を持てば、あ
らかじめ整除しておき、ＭとＮが互いに素であるように
する。よく知られた定理により、任意の整数ｎに対して
、ｐＭ−ｑＮ＝ｎとなる整数ｐ、ｑが必ず存在する。 すなわち歯車Ａ（１２）がｐ回転する場合、歯車Ｂ（１
６）は、ｑ＋ｎ／Ｎ回転する。ｎは任意であるから、歯
車Ｂ（１６）の回転角は、整数部分を除くと、０／Ｎ、
１／Ｎ、．．．、（Ｎ−１）／Ｎ のＮ通り存在する
わけである。ここで、Δ＝２π／Ｎと定義しておく。ま
た、回転軸の歯車Ａ（１２）がＮ回転する間に、これら
Ｎ通りのパターンが、重複することなくすべて出現する
のは明らかである。
【００１１】図２を用いてさらに説明すると、前述の歯
車Ａ（１２）に取り付けられたドグが近接センサをオン
させてモータが停止し、モータのエンコーダ２４のモー
タ原点位置が８２にあって検出器５０とは角度β（０≦
β＜Δ）ずれているものとする。この場合、モータ変位
角θはθ＝βである。この状態から回転軸が何回転か回
転、すなわち回転軸に取り付けられた歯車Ａ（１２）が
何回転かして、モータ原点の位置が位置８４にきたとす
るとθ＝Δ＋βである。一般的に言うと、回転軸のｐ回
転に応じてモータ軸がｑ＋ｎ／Ｎ回転すれば、モータ変
位角θはθ＝ｎΔ＋βとなり、エンコーダ２４の原点位
置は図２の８２、．．、８８、．．．のごとくＮ通りに
分布する。従って回転軸の回転数ｐとモータ変位角のＮ
通りの関係を予め整理しておき、このモータ変位角を制
御装置が調べることによって、回転軸の回転数ｐをＮ回
の範囲内で知ることができる。
車Ａ（１２）に取り付けられたドグが近接センサをオン
させてモータが停止し、モータのエンコーダ２４のモー
タ原点位置が８２にあって検出器５０とは角度β（０≦
β＜Δ）ずれているものとする。この場合、モータ変位
角θはθ＝βである。この状態から回転軸が何回転か回
転、すなわち回転軸に取り付けられた歯車Ａ（１２）が
何回転かして、モータ原点の位置が位置８４にきたとす
るとθ＝Δ＋βである。一般的に言うと、回転軸のｐ回
転に応じてモータ軸がｑ＋ｎ／Ｎ回転すれば、モータ変
位角θはθ＝ｎΔ＋βとなり、エンコーダ２４の原点位
置は図２の８２、．．、８８、．．．のごとくＮ通りに
分布する。従って回転軸の回転数ｐとモータ変位角のＮ
通りの関係を予め整理しておき、このモータ変位角を制
御装置が調べることによって、回転軸の回転数ｐをＮ回
の範囲内で知ることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。ここで
は１０回転までの回転を判別するものとする。従って歯
車Ｂ（１６）の歯数Ｎ＝１０とし、歯車Ａ（１２）の歯
数Ｍをこれと素であるようにＭ＝３３とする。さらに両
者を整数倍してもよい（例えばＮ＝２０、Ｍ＝６６、あ
るいはＮ＝３０、Ｍ＝９９など）。さて、モータ変位角
は１０種類存在するから、表１の様に１回転を１０の領
域に分ける。前述した様にθ＝ｎΔ＋βの関係があるの
で、ｎ＝Ｘのとき、モータ変位角は領域Ｘ内に現われる
。表１では、ｎを０から９までとしているが、−４から
５などと正負に振り分けるようにしてもよい。また、θ
の検出精度は通常あまり高くないので、ドグを調整して
βをこの検出精度より十分大きくしておくことが肝要で
ある。
は１０回転までの回転を判別するものとする。従って歯
車Ｂ（１６）の歯数Ｎ＝１０とし、歯車Ａ（１２）の歯
数Ｍをこれと素であるようにＭ＝３３とする。さらに両
者を整数倍してもよい（例えばＮ＝２０、Ｍ＝６６、あ
るいはＮ＝３０、Ｍ＝９９など）。さて、モータ変位角
は１０種類存在するから、表１の様に１回転を１０の領
域に分ける。前述した様にθ＝ｎΔ＋βの関係があるの
で、ｎ＝Ｘのとき、モータ変位角は領域Ｘ内に現われる
。表１では、ｎを０から９までとしているが、−４から
５などと正負に振り分けるようにしてもよい。また、θ
の検出精度は通常あまり高くないので、ドグを調整して
βをこの検出精度より十分大きくしておくことが肝要で
ある。
【００１３】次に、モータ変位角が領域０内に発見され
る場合を基準としてｐ＝０とすると、各領域番号ｎと回
転軸回転数ｐの関係は、ｐＭ≡ｎ ｍｏｄ Ｎ（本
実施例の場合は３３ｐ≡ｎ ｍｏｄ １０）によっ
て定まる。ｐを−４から５までの範囲に割り振れば、ｎ
とｐの関係は表１のようになる。
る場合を基準としてｐ＝０とすると、各領域番号ｎと回
転軸回転数ｐの関係は、ｐＭ≡ｎ ｍｏｄ Ｎ（本
実施例の場合は３３ｐ≡ｎ ｍｏｄ １０）によっ
て定まる。ｐを−４から５までの範囲に割り振れば、ｎ
とｐの関係は表１のようになる。
【００１４】次に、原点復帰の手順を図３以下により説
明する。エンコーダはインクレメンタル型であるとする
。 ステップ１：モータすなわち歯車Ｂ（１６）が右回転し
、歯車Ａ（１２）のドグ２０が近接センサ２２をオンさ
せる。この信号によりモータを停止させる（図３）。 ステップ２：モータが左方向に低速回転し、エンコーダ
のモータ原点４８が検出器５０によって検出され、モー
タを停止させる（図４）。このときのモータ回転量は図
３に示すモータ変位角θに等しく、この角度θを記憶す
る。 ステップ３：モータ変位角θから、表１を参照して領域
番号ｎと回転軸回転数ｐを求める。 ステップ４：モータをｎΔだけ右回転させる。これによ
りモータ原点４８は図５の位置に来る。 ステップ５：モータを左回転して、歯車Ａ（１２）すな
わち回転軸を左にｐ回転させる。この点を原点とする（
図６）。
明する。エンコーダはインクレメンタル型であるとする
。 ステップ１：モータすなわち歯車Ｂ（１６）が右回転し
、歯車Ａ（１２）のドグ２０が近接センサ２２をオンさ
せる。この信号によりモータを停止させる（図３）。 ステップ２：モータが左方向に低速回転し、エンコーダ
のモータ原点４８が検出器５０によって検出され、モー
タを停止させる（図４）。このときのモータ回転量は図
３に示すモータ変位角θに等しく、この角度θを記憶す
る。 ステップ３：モータ変位角θから、表１を参照して領域
番号ｎと回転軸回転数ｐを求める。 ステップ４：モータをｎΔだけ右回転させる。これによ
りモータ原点４８は図５の位置に来る。 ステップ５：モータを左回転して、歯車Ａ（１２）すな
わち回転軸を左にｐ回転させる。この点を原点とする（
図６）。
【００１５】以上の実施例ではエンコーダがインクレメ
ンタル形であったが、アブソリュート形であれば手順は
さらに簡略化され、次のようになる。 ステップ１：前記ステップ１に同じ。 ステップ２：ステップ１で停止した位置をアブソリュー
トエンコーダから読み出し、これをモータ変位角θとす
る。 ステップ３：モータ変位角θから、表１によって領域番
号ｎと回転軸回転数ｐを求める。 ステップ４：ｐ×（Ｍ／Ｎ）×２π＋θをモータの回転
角とする。
ンタル形であったが、アブソリュート形であれば手順は
さらに簡略化され、次のようになる。 ステップ１：前記ステップ１に同じ。 ステップ２：ステップ１で停止した位置をアブソリュー
トエンコーダから読み出し、これをモータ変位角θとす
る。 ステップ３：モータ変位角θから、表１によって領域番
号ｎと回転軸回転数ｐを求める。 ステップ４：ｐ×（Ｍ／Ｎ）×２π＋θをモータの回転
角とする。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、回転軸が複数回回転し
ても、元の位置に原点復帰することができるため、機械
座標系の整合性が常に保証されることになる。産業用ロ
ボット先端の回転軸などに応用すれば、回転軸の先端に
配管、配線を施してもこれらがひきちぎられる恐れがな
い。また、この発明は、ギア比の選定と制御装置内のソ
フトウェアによって構成され、特別なハードウェアを必
要としないので、全くコストは増加しない。
ても、元の位置に原点復帰することができるため、機械
座標系の整合性が常に保証されることになる。産業用ロ
ボット先端の回転軸などに応用すれば、回転軸の先端に
配管、配線を施してもこれらがひきちぎられる恐れがな
い。また、この発明は、ギア比の選定と制御装置内のソ
フトウェアによって構成され、特別なハードウェアを必
要としないので、全くコストは増加しない。
【図１】本発明の原理を説明する図面である。
【図２】本発明の原理を説明する図面である。
【図３】本発明による原点復帰の手順を説明する図面で
ある。
ある。
【図４】本発明による原点復帰の手順を説明する図面で
ある。
ある。
【図５】本発明による原点復帰の手順を説明する図面で
ある。
ある。
【図６】本発明による原点復帰の手順を説明する図面で
ある。
ある。
【図７】モータ、回転軸、検出手段、制御装置の概念図
である。
である。
【図８】従来の方法による原点復帰の手順を説明する図
面である。
面である。
１２ 歯車Ａ
１４ モータ
１６ 歯車Ｂ
２４ エンコーダ
２６ 制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 モータ軸に取り付けた歯車と、回転軸
に取り付けた歯車と、これら両歯車を連結するベルトと
、前記モータ軸に結合された回転角度検出用のエンコー
ダと、前記回転軸の原点を検出するセンサ手段を備え、
前記エンコーダからの信号と前記センサ手段からの信号
が制御装置に入力され、該制御装置がこれらの信号を用
いてモータの回転を制御する回転軸制御方法において、
前記回転軸に取り付けた歯車の歯数が前記モータ軸に取
り付けた歯車の歯数の倍数にならないように両歯車の歯
数を定め、制御装置が前記回転軸の整数回の回転に伴う
前記モータ軸の非整数回の回転の非整数部分を認識する
ことにより、該制御装置が前記回転軸の回転数を識別し
て、前記回転軸および前記モータ軸の回転角度を制御す
ることを特徴とする回転軸制御方法。 - 【請求項２】 モータ軸に取り付けた歯車と、回転軸
に取り付けた歯車と、これら両歯車を連結するベルトと
、前記モータ軸に結合された回転角度検出用のエンコー
ダと、前記回転軸の原点を検出するセンサ手段を備え、
前記エンコーダからの信号と前記センサ手段からの信号
が制御装置に入力され、該制御装置がこれらの信号を用
いてモータの回転を制御する回転軸制御装置において、
前記回転軸に取り付けた歯車の歯数が前記モータ軸に取
り付けた歯車の歯数の倍数にならないように両歯車の歯
数を定め、制御装置が前記回転軸の整数回の回転に伴う
前記モータ軸の非整数回の回転の非整数部分を認識する
ことにより、該制御装置が前記回転軸の回転数を識別し
て、前記回転軸および前記モータ軸の回転角度を制御す
ることを特徴とする回転軸制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14063291A JPH04340608A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 回転軸制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14063291A JPH04340608A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 回転軸制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340608A true JPH04340608A (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=15273208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14063291A Pending JPH04340608A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 回転軸制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04340608A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0719853A (ja) * | 1993-05-06 | 1995-01-20 | Seishirou Munehira | 可搬式多関節３次元測定器 |
| JP2006322794A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Hitachi Cable Ltd | 操舵角センサ |
| JP2010266362A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | 回転位置検出装置およびレーザ加工機 |
| CN105242688A (zh) * | 2015-09-25 | 2016-01-13 | 长春通视光电技术有限公司 | 一种车载光电平台嵌套式交叉轴系结构 |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP14063291A patent/JPH04340608A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0719853A (ja) * | 1993-05-06 | 1995-01-20 | Seishirou Munehira | 可搬式多関節３次元測定器 |
| JP2006322794A (ja) * | 2005-05-18 | 2006-11-30 | Hitachi Cable Ltd | 操舵角センサ |
| JP2010266362A (ja) * | 2009-05-15 | 2010-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | 回転位置検出装置およびレーザ加工機 |
| CN105242688A (zh) * | 2015-09-25 | 2016-01-13 | 长春通视光电技术有限公司 | 一种车载光电平台嵌套式交叉轴系结构 |
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