JPH0869326A - 位置決め制御器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動体を短時間で正確に原点位置に復帰させ
るように位置決め装置を制御することができる位置決め
制御器を提供することである。 【構成】 位置決め制御器は、原点復帰指令信号が与え
られると、移動体を原点位置Ｘ０への復帰方向に加速し
た後等速で移動させ、原点センサがオンすると、移動体
を減速させて停止させる。そして、上記の復帰方向とは
逆の方向に移動体を加速移動させた後、減速移動させて
原点センサがオフした時点で移動体を停止させる。さら
に、移動体を再び上記の復帰方向へ低速で等速移動さ
せ、原点センサがオンした時点で停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は移動体の位置決めを行う
位置決め装置を制御する位置決め制御器に関し、特に移
動体の原点復帰動作の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】ファクトリオートメーション（ＦＡ）に
おいては、移動体の位置決めを高い精度で行う必要があ
る。移動体の位置決めを行うためには、ステッピングモ
ータ、サーボモータ等のモータにより移動体を移動させ
る位置決め装置が用いられ、位置決め装置を制御するた
めに位置決め制御器が用いられる。

【０００３】位置決め制御器は、移動体の移動速度およ
び移動距離に対応するパルス信号を発生し、そのパルス
信号を位置決め装置に与える。それにより、モータが移
動体をパルス信号の周波数に対応する移動速度でパルス
信号のパルス数に対応する移動距離だけ移動させる。

【０００４】このような位置決め装置の動作開始時に
は、移動体を予め定められた原点位置に復帰させる原点
復帰動作を行う必要がある。原点復帰動作を行うため
に、従来より主として２つの方法が提案されている。

【０００５】第１の方法は、原点位置の近傍に配置され
た原点前センサおよび原点位置に配置された原点センサ
を用いて原点復帰動作を制御するものである。このよう
な２つのセンサを用いた原点復帰方法は、例えば特開昭
５９−１４４３９７号公報に開示されている。

【０００６】図４は原点前センサおよび原点センサを用
いた原点復帰方法における移動体の位置と速度の関係を
示す図である。図４において、原点前センサが位置ＸＤ
に配置され、原点センサが位置Ｘ０に配置されているも
のとする。また、原点復帰指令が与えられたときに移動
体が位置Ｘ１にあるものとする。

【０００７】原点復帰指令が与えられると、移動体を原
点復帰方向（原点位置Ｘ０に近づく方向）に加速しつつ
移動させ、移動体の速度が所定の速度に達すると、移動
体を等速で同方向に移動させる。そして、移動体が位置
ＸＤに達した時点で原点前センサがオンすると、移動体
を所定の低速まで減速させた後、等速で同方向に移動さ
せ、原点センサがオンすると、移動体を停止させる。こ
のようにして、移動体が原点位置Ｘ０で停止する。

【０００８】第２の方法は、原点位置に配置された原点
センサのみを用いて原点復帰動作を制御するものであ
る。このように１つのセンサのみを用いた原点復帰方法
は、例えば特開平２−７１３１３号公報および特開平２
−２４６７９６号公報に開示されている。

【０００９】図５は原点センサのみを用いた原点復帰方
法における移動体の位置と速度との関係を示す図であ
る。図５において、原点センサは原点位置Ｘ０に配置さ
れているものとする。また、原点復帰指令が与えられた
ときに移動体が位置Ｘ１にあるものとする。

【００１０】原点復帰指令が与えられると、移動体を原
点復帰方向に加速しつつ移動させ、移動体の速度が所定
の速度に達すると、移動体を等速で同方向に移動させ
る。そして、原点センサがオンすると、移動体を減速し
て停止させる。この間、原点センサは一定時間オンした
後オフする。この場合、移動体は原点位置を行き過ぎた
位置で停止する。そこで、移動体を上記の原点復帰方向
とは逆方向に低速で等速移動させ、原点センサがオンし
た後オフした時点で停止させる。

【００１１】通常、原点センサはヒステリシス特性を有
しており、あるいは移動体を移動させる機械的部分がバ
ックラッシュを有することがあるので、移動体が原点復
帰方向に移動中に原点センサがオン状態からオフ状態に
変化するときの移動体の位置と移動体が原点復帰方向と
逆方向に移動中に原点センサがオフ状態からオン状態に
変化するときの移動体の位置とは、ずれている。そのた
め、移動体の停止位置は原点位置Ｘ０を少し通過した位
置となる。したがって、移動体を所定の低速で上記の原
点復帰方向に再び移動させ、原点センサがオンした時点
で停止させる。このようにして、移動体が原点位置Ｘ０
で停止する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】原点前センサおよび原
点センサを用いた原点復帰方法においては、移動体の復
帰速度を高くすると、原点前センサがオンしてから移動
体の速度が十分に低くなる前に原点センサがオンするこ
とになる。その場合、移動体が原点位置で停止すること
ができずに原点位置を通過して停止することになる。そ
の結果、移動体の停止位置が原点位置からずれることに
なる。

【００１３】そこで、原点前センサを原点センサから十
分に離れた位置に配置すると、移動体の復帰速度を高く
しても、原点センサがオンする時点で移動体の速度は十
分に低くなる。しかしながら、原点前センサがオンして
から原点センサがオンするまで移動体が低速で移動する
時間が長くなるため、移動体が原点位置に復帰するまで
に時間がかかるという問題が生じる。また、移動体の速
度のパターンを変更するたびに、原点センサがオンした
時点で移動体の速度が十分に低くなるように、原点前セ
ンサの位置を変更する必要がある。

【００１４】一方、原点センサのみを用いた原点復帰方
法においては、移動体の原点復帰方向への減速時間が長
い場合、移動体の等速での復帰速度が高い場合等に移動
体が原点位置を行き過ぎる距離が長くなる。その場合
に、行き過ぎた距離だけ低速で移動体を戻さなければな
らないので、移動体が原点位置に復帰するまでに時間が
かかるという問題がある。また、行き過ぎた距離が短く
ても、より低速で移動体を戻さなければならない場合に
は、移動体が原点位置に復帰するまでに時間がかかる。

【００１５】本発明の目的は、移動体を短時間で正確に
原点位置に復帰させるように位置決め装置を制御するこ
とができる位置決め制御器を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

（１）第１の発明 第１の発明に係る位置決め制御器は、移動体が予め定め
られた原点位置にあることを検知する原点検知手段を備
えかつ移動体の位置決めを行う位置決め装置を制御する
位置決め制御器であって、移動体の移動方向および移動
速度を指令する指令手段と、指令手段からの指令に応答
して位置決め装置へ移動体を駆動するためのパルス信号
を与えるパルス発生手段とを備える。指令手段は、原点
復帰指令が与えられると移動体を原点位置への復帰方向
に移動させるようにパルス発生手段に指令し、原点検知
手段による移動体の検知に応答して移動体を減速して停
止させるようにパルス発生手段に指令し、移動体の停止
後、移動体を原点位置に戻すために移動体を復帰方向と
は逆方向に加速移動させた後減速移動させて停止させる
ようにパルス発生手段に指令する。

【００１７】（２）第２の発明 第２の発明に係る位置決め制御器は、第１の発明に係る
位置決め制御器の構成において、指令手段が、原点検知
手段による移動体の検知時から移動体の停止時までにパ
ルス発生手段により発生されたパルス信号のパルス数に
基づいて、復帰方向とは逆方向への加速移動と減速移動
との切換えタイミングを算出するものである。

【００１８】（３）第３の発明 第３の発明に係る位置決め制御器は、第１または第２の
発明に係る位置決め制御器の構成において、移動体が復
帰方向とは逆方向への減速移動により原点位置を通過し
て停止した後、移動体を原点位置への復帰方向に所定の
低速で移動させ、原点検知手段による移動体の検知時に
移動体を停止させるように、指令手段がパルス発生手段
に指令するものである。

【００１９】

【作用】第１〜第３の発明に係る位置決め制御器におい
ては、原点復帰指令が与えられると、移動体が原点位置
への復帰方向に移動され、原点検知手段による移動体の
検知に応答して移動体が減速され、停止される。この場
合、移動体の停止位置は原点位置を行き過ぎた位置とな
るので、移動体は上記の復帰方向とは逆の方向に戻され
る。逆方向への移動の際には、移動体が加速された後、
減速されて停止される。したがって、移動体を原点位置
から行き過ぎた距離だけ短時間でかつ正確に戻すことが
できる。

【００２０】特に、第２の発明に係る位置決め制御器に
おいては、指令手段が原点検知手段による移動体の検知
時から移動体の停止時までに発生されたパルス数に基づ
いて逆方向への加速移動と減速移動との切換えタイミン
グを算出することにより、行き過ぎた距離に応じて加速
移動と減速移動との切換えを適切なタイミングで行うこ
とが可能となる。

【００２１】また、第３の発明に係る位置決め制御器に
おいては、復帰方向とは逆方向への減速移動により移動
体が原点位置を通過して停止した後に移動体を原点位置
への復帰方向に所定の低速で移動させ、原点検知手段に
よる移動体の検知時に移動体を停止させることにより、
原点検知手段がヒステリシス特性を有する場合でも、あ
るいは移動体を移動させる機械的部分がバックラッシュ
を有する場合でも、移動体を正確に原点位置で停止させ
ることができる。

【００２２】

【実施例】図１は本発明の一実施例による位置決め制御
器を用いた位置決めシステムの構成を示す図である。図
１の位置決めシステムは、位置決め装置１０、位置決め
制御器２０、モータドライバ３０およびプログラマブル
コントローラ（以下、ＰＣと呼ぶ）４０を含む。

【００２３】位置決め装置１０において、ステッピング
モータ１１の回転によりボールねじ１２が回転する。そ
れにより、ボールねじ１２に嵌め込まれた移動体１３が
ガイド１４に沿って矢印Ｘで示す方向に移動する。ここ
では、ステッピングモータ１１が時計回り（ＣＷ方向）
に回転したときに移動体１３が紙面の右方向に移動し、
ステッピングモータ１１が反時計回り（ＣＣＷ方向）に
回転したときに移動体１３が紙面の左方向に移動するも
のとする。

【００２４】移動体１３の移動範囲内の予め定められた
原点位置には原点センサ１５が配置されている。また、
ステッピングモータ１１が時計回りに回転して移動体１
３が紙面の右方向に移動した場合の限界位置にリミット
センサ１６が配置され、ステッピングモータ１１が反時
計回りに回転して移動体１３が紙面の左方向に移動した
場合の限界位置にリミットセンサ１７が配置されてい
る。原点センサ１５は移動体１３を検知するとオンし、
検知信号ＯＬＳを発生する。また、リミットセンサ１
６，１７は、移動体１３を検知するとオンし、それぞれ
リミット信号ＣＷＬ，ＣＣＷＬを発生する。

【００２５】ステッピングモータ１１には、基準位置か
らの一回転ごとにＺ相パルス（零相パルス）ＺＥＲを発
生するロータリエンコーダ１８が設けられている。位置
決め制御器２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２１お
よびパルス発生回路２２を含む。ＣＰＵ２１は、原点セ
ンサ１５からの検知信号ＯＬＳ、リミットセンサ１６，
１７からのリミット信号ＣＷＬ，ＣＣＷＬ、ロータリエ
ンコーダ１８からのＺ相パルスＺＥＲ、ＰＣ４０からの
原点復帰指令信号ＲＥＴおよび動作指令信号ＯＰに応答
して、パルス発生回路２２に指令を与える。パルス発生
回路２２は、ＣＰＵ２１からの指令に応答して、ステッ
ピングモータ１１を時計回りに回転させるためのパルス
信号ＣＷまたはステッピングモータ１１を反時計回りに
回転させるためのパルス信号ＣＣＷを発生し、それらを
モータドライバ３０に与える。モータドライバ３０は、
パルス発生回路２２からのパルス信号ＣＷ，ＣＣＷに応
答して、ステッピングモータ１１を駆動する。

【００２６】次に、図１の位置決め制御器２０における
原点復帰動作を説明する。図２は原点復帰動作における
移動体１３の位置と速度の関係および原点センサ１５か
らの検知信号ＯＬＳの状態を示す図である。また、図３
は位置決め制御器２０の原点復帰動作を示すフローチャ
ートである。

【００２７】図２において、原点センサ１５は原点位置
Ｘ０に配置されているものとする。また、原点復帰指令
が与えられたときに移動体１３が位置Ｘ１にあるものと
する。

【００２８】ＰＣ４０から原点復帰指令信号ＲＥＴが与
えられると（ステップＳ１）、ＣＰＵ２１は、移動体１
３を原点復帰方向に加速するようにパルス発生回路２２
に指令する。ここで、原点復帰方向を、図２においてス
テッピングモータ１１を時計回りに回転させて移動体１
３を紙面の右に移動させる方向とする。

【００２９】パルス発生回路２２は、パルス信号ＣＷを
発生するとともにその周波数を徐々に増加させて移動体
１３を低速Ｐ１の起動速度から高速Ｐ２まで加速させる
（ステップＳ２）。その後、パルス発生回路２２は、パ
ルス信号ＣＷの周波数を一定にし、原点センサ１５がオ
ンするまで移動体１３を同方向に等速移動させる（ステ
ップＳ３）。

【００３０】原点センサ１５がオンして検知信号ＯＬＳ
がハイレベルに立ち上がると（ステップＳ４）、ＣＰＵ
２１は、移動体１３を減速させるようにパルス発生回路
２２に指令する。それにより、パルス発生回路２２は、
パルス信号ＣＷの周波数を徐々に低下させて移動体１３
を高速Ｐ２から減速させる（ステップＳ５）。この間、
原点センサ１５は一定時間オンした後オフする。移動体
の速度が低速Ｐ１に達した時点で（ステップＳ６）、パ
ルス信号ＣＷの発生を停止して移動体１３を停止させる
（ステップＳ７）。この時点での移動体１３の停止位置
をＸ２とする。この場合、移動体１３は原点位置Ｘ０か
ら停止位置Ｘ２までの距離だけ行き過ぎたことになる。
この間、ＣＰＵ２１は、原点センサ１５がオンした時点
から移動体１３が停止した時点までパルス発生回路２２
により発生されたパルス信号ＣＷのパルス数をカウント
する。

【００３１】次に、ＣＰＵ２１は、上記の復帰方向とは
逆方向に移動体１３を移動させるようにパルス発生回路
２２に指令する（ステップＳ８）。それにより、パルス
発生回路２２は、パルス信号ＣＣＷを発生するとともに
その周波数を徐々に増加させて移動体１３を上記の原点
復帰方向とは逆方向に低速−Ｐ３から高速−Ｐ４まで加
速移動させる（ステップＳ９）。

【００３２】ＣＰＵ２１は、ステップＳ５の減速移動で
原点センサ１５がオンした時点から移動体１３が停止し
た時点までのパルス数に基づいて、移動体１３が停止位
置Ｘ２と原点位置Ｘ０との間の中間位置Ｘ３に戻るまで
に必要なパルス信号ＣＣＷのパルス数を算出する。そし
て、ＣＰＵ２１は、原点復帰方向とは逆方向への移動体
１３の移動開始後にパルス発生回路２２により発生され
たパルス信号ＣＣＷのパルス数が上記の必要なパルス数
に達した時点で、移動体１３を減速させるようにパルス
発生回路２２に指令する（ステップＳ１０）。それによ
り、パルス発生回路２２は、パルス信号ＣＣＷの周波数
を徐々に減少させ、原点センサ１５がオンした後オフす
るまで移動体１３を減速移動させる（ステップＳ１
１）。

【００３３】原点センサ１５がオフすると（ステップＳ
１２）、ＣＰＵ２１は、移動体１３を停止させるように
パルス発生回路２２に指令する。それにより、ＣＰＵ２
１は、パルス信号ＣＣＷの発生を停止して移動体１３を
停止させる（ステップＳ１３）。この場合、原点スイッ
チ１５がヒステリシス特性を有していると、あるいはボ
ールねじ１２と移動体１３との嵌合部分がバックラッシ
ュを有していると、移動体１３が原点復帰方向に移動中
に原点スイッチ１５がオフ状態からオン状態に変化する
ときの移動体１３の位置と移動体１３が原点復帰方向と
逆方向に移動中に原点スイッチ１５がオン状態からオフ
状態に変化するときの移動体１３の位置とがずれてい
る。そのため、移動体１３は原点位置Ｘ０を少し通過し
た位置Ｘ４で停止する。

【００３４】次に、ＣＰＵ２１は、移動体１３を再び上
記の原点復帰方向に移動させるようにパルス発生回路２
２に指令する（ステップＳ１４）。それにより、パルス
発生回路２２は、パルス信号ＣＷを発生するとともにそ
の周波数を一定に保ち、原点センサ１５がオンするまで
移動体１３を上記の原点復帰方向に低速Ｐ１で等速移動
させる（ステップＳ１５）。

【００３５】原点センサ１５がオンして検知信号ＯＬＳ
がハイレベルに立ち上がると（ステップＳ１６）、ＣＰ
Ｕ２１は、移動体１３を停止させるようにパルス発生回
路２２に指令する。それにより、パルス発生回路２２
は、パルス信号ＣＷの発生を停止して移動体１３を停止
させる（ステップＳ１７）。このようにして、移動体１
３が原点位置Ｘ０に復帰する。

【００３６】上記実施例の位置決め制御器２０において
は、移動体１３を停止位置Ｘ２から原点位置Ｘ０に戻す
際に、移動体１３を一旦加速移動させた後減速移動させ
ているので、移動体１３を停止位置Ｘ０から行き過ぎた
距離だけ戻すための時間が短くなる。

【００３７】また、移動体１３が原点位置Ｘ０を通過し
て停止するまでに発生されたパルス数に基づいて停止位
置Ｘ２から原点位置Ｘ０に戻す際の加速移動と減速移動
との切換えタイミングを算出しているので、原点位置Ｘ
０から停止位置Ｘ２までの距離が一定でない場合でも、
加速移動と減速移動とを適切なタイミングで切換えて原
点位置Ｘ０に戻った時点での移動体１３の速度を正確に
所定の低速−Ｐ３に制御することが可能となる。したが
って、移動体１３を正確にかつ短時間で原点位置Ｘ０に
戻すことができる。

【００３８】なお、上記実施例では、ステップＳ９にお
ける速度の傾きをステップＳ２における速度の傾きと同
じにし、ステップＳ１１における速度の傾きをステップ
Ｓ５における速度の傾きと同じにしているが、ステップ
Ｓ９における速度の傾きおよびステップＳ１１における
速度の傾きをそれぞれステップＳ２における速度の傾き
およびステップＳ５における速度の傾きと別に設定して
もよい。

【００３９】また、上記実施例では、ステップＳ９にお
ける速度の傾きとステップＳ１１における速度の傾きと
を中間位置Ｘ０に関して対称にしているが、ステップＳ
９における速度の傾きとステップＳ１１における速度の
傾きとが対称でなくてもよく、それらの切換え位置も原
点位置Ｘ０と停止位置Ｘ２との中間位置Ｘ３でなくても
よい。

【００４０】これらの場合、ステップＳ９およびステッ
プＳ１１における速度の傾きは、位置決め装置のモータ
が速度の変化に追従できる範囲でそれぞれ任意に設定す
ることができ、ステップＳ９の加速移動とステップＳ１
１の減速移動との切換えタイミングはステップＳ５にお
いて発生されたパルス数に基づいて算出される。

【００４１】また、速度Ｐ１，Ｐ２およびステップＳ５
における速度の傾きから、速度−Ｐ４を算出してもよ
く、ステップＳ９における速度の傾きを算出してもよ
い。

【００４２】

【発明の効果】以上のように第１〜第３の発明によれ
ば、移動体を原点位置への復帰方向に移動させ、原点位
置から行き過ぎた距離だけ移動体を戻す際に移動体を加
速移動させた後減速移動させているので、移動体を短時
間で正確に原点位置に復帰させることができる。

【００４３】特に、第２の発明によれば、原点位置から
行き過ぎた距離が異なる場合でも、加速移動と減速移動
との切換えを適切なタイミングで行うことができる。ま
た、第３の発明によれば、原点検知手段がヒステリシス
特性を有する場合または移動体を移動させる機械的部分
がバックラッシュを有する場合でも、移動体を正確に原
点位置で停止させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による位置決め制御器を用い
た位置決めシステムの構成を示す図である。

【図２】図１の位置決め制御器による原点復帰動作にお
ける移動体の位置と速度の関係および原点センサによる
検知信号の状態を示す図である。

【図３】図１の位置決め制御器における原点復帰動作を
示すフローチャートである。

【図４】原点前センサおよび原点センサを用いた従来の
原点復帰方法における移動体の位置と速度の関係を示す
図である。

【図５】原点センサのみを用いた従来の原点復帰方法に
おける移動体の位置と速度の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ 位置決め装置 １１ ステッピングモータ １３ 移動体 １５ 原点センサ ２０ 位置決め制御器 ２１ ＣＰＵ ２２ パルス発生回路 ３０ モータドライバ ４０ ＰＣ なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体が予め定められた原点位置にある
   ことを検知する原点検知手段を備えかつ前記移動体の位
   置決めを行う位置決め装置を制御する位置決め制御器で
   あって、 前記移動体の移動方向および移動速度を指令する指令手
   段と、 前記指令手段からの指令が与えられると前記位置決め装
   置へ前記移動体を駆動するためのパルス信号を与えるパ
   ルス発生手段とを備え、 前記指令手段は、原点復帰指令が与えられると前記移動
   体を前記原点位置への復帰方向に移動させるように前記
   パルス発生手段に指令し、前記原点検知手段による前記
   移動体の検知に応答して前記移動体を減速して停止させ
   るように前記パルス発生手段に指令し、前記移動体の停
   止後、前記移動体を前記原点位置に戻すために前記移動
   体を前記復帰方向とは逆方向に加速移動させた後減速移
   動させて停止させるように前記パルス発生手段に指令す
   ることを特徴とする位置決め制御器。
2. 【請求項２】 前記指令手段は、前記原点検知手段によ
   る前記移動体の検知時から前記移動体の停止時までに前
   記パルス発生手段により発生されたパルス信号のパルス
   数に基づいて、前記復帰方向とは逆方向への加速移動と
   減速移動との切換えタイミングを算出することを特徴と
   する請求項１記載の位置決め制御器。
3. 【請求項３】 前記指令手段は、前記移動体が前記復帰
   方向とは逆方向への減速移動により前記原点位置を通過
   して停止した後、前記移動体を前記原点位置への復帰方
   向に所定の低速で移動させ、前記原点検知手段による前
   記移動体の検知時に前記移動体を停止させるように前記
   パルス発生手段に指令することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の位置決め制御器。