JP3296735B2 - 工作機械の制御対象回転位置制御装置 - Google Patents
工作機械の制御対象回転位置制御装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のＡＴＣ
マガジン等の制御対象回転軸の回転位置制御に関する。
マガジン等の制御対象回転軸の回転位置制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、従来の回転位置制御装置の概略
の構成を示すブロック図である。この回転位置制御装置
は、工作機械のＡＴＣマガジン６とギヤ５を介してマガ
ジン回転数Ｎ：モータ回転数Ｍの変速比で結合したモー
タ４を有する。前記モータ４の回転位置は回転位置検出
値Ｓ２を出力する位置検出器７によって検出されてい
る。前記位置検出値Ｓ２は位置変換部８において、変速
比Ｎ／Ｍが乗じられ、ＡＴＣマガジン６の現在位置Ｓ３
が算出される。また、前記位置検出値Ｓ２は速度算出部
９において、差分演算されモータの速度Ｓ８が算出され
る。前記現在位置Ｓ３と図示しない上位コントローラの
出力する位置指令Ｓ１は減算器１０において減算され位
置誤差Ｓ４が算出され、この位置誤差Ｓ４に応じて位置
制御器１にて速度指令Ｓ５が算出される。前記速度指令
Ｓ５と前記速度Ｓ８とは減算器１１において減算され、
速度誤差Ｓ６が算出される。そして、前記速度誤差Ｓ６
に応じて速度制御器２において電流指令Ｓ７が算出さ
れ、この電流指令Ｓ７に応じた電流をアンプ３が出力し
てモータ４を駆動する。
の構成を示すブロック図である。この回転位置制御装置
は、工作機械のＡＴＣマガジン６とギヤ５を介してマガ
ジン回転数Ｎ：モータ回転数Ｍの変速比で結合したモー
タ４を有する。前記モータ４の回転位置は回転位置検出
値Ｓ２を出力する位置検出器７によって検出されてい
る。前記位置検出値Ｓ２は位置変換部８において、変速
比Ｎ／Ｍが乗じられ、ＡＴＣマガジン６の現在位置Ｓ３
が算出される。また、前記位置検出値Ｓ２は速度算出部
９において、差分演算されモータの速度Ｓ８が算出され
る。前記現在位置Ｓ３と図示しない上位コントローラの
出力する位置指令Ｓ１は減算器１０において減算され位
置誤差Ｓ４が算出され、この位置誤差Ｓ４に応じて位置
制御器１にて速度指令Ｓ５が算出される。前記速度指令
Ｓ５と前記速度Ｓ８とは減算器１１において減算され、
速度誤差Ｓ６が算出される。そして、前記速度誤差Ｓ６
に応じて速度制御器２において電流指令Ｓ７が算出さ
れ、この電流指令Ｓ７に応じた電流をアンプ３が出力し
てモータ４を駆動する。
【０００３】一般にインクレメンタルタイプの位置検出
器を使用する場合、電源投入時に必ず原点復帰が必要に
なり手間がかかる。この問題を避けるために、位置検出
器７に絶対位置検出器を使用することが好ましい。
器を使用する場合、電源投入時に必ず原点復帰が必要に
なり手間がかかる。この問題を避けるために、位置検出
器７に絶対位置検出器を使用することが好ましい。
【０００４】絶対位置検出器の絶対位置検出範囲（以降
絶対位置ストロークと呼ぶ）は有限であり、この有限範
囲を越えると位置検出値は図６に示すように絶対位置ス
トロークを繰り返す。
絶対位置ストロークと呼ぶ）は有限であり、この有限範
囲を越えると位置検出値は図６に示すように絶対位置ス
トロークを繰り返す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＡＴＣマガジンの回転
位置制御に絶対位置検出器を使用する際には、一般にＡ
ＴＣマガジンとモータの回転比が制約を受け、図７に示
すように絶対位置ストローク内でちょうどＡＴＣマガジ
ンが１回転あるいは、図８のように２回転となることが
要求され、これに対して、図９で示すように、絶対位置
ストロークがモータ軸で２０００回転であり、一方、Ａ
ＴＣマガジン１回転でモータ１５００回転となるような
変速比は適用できない。
位置制御に絶対位置検出器を使用する際には、一般にＡ
ＴＣマガジンとモータの回転比が制約を受け、図７に示
すように絶対位置ストローク内でちょうどＡＴＣマガジ
ンが１回転あるいは、図８のように２回転となることが
要求され、これに対して、図９で示すように、絶対位置
ストロークがモータ軸で２０００回転であり、一方、Ａ
ＴＣマガジン１回転でモータ１５００回転となるような
変速比は適用できない。
【０００６】つまり、位置検出値から一意にＡＴＣマガ
ジンの絶対位置を求めるには、位置検出器が絶対位置ス
トローク１周分回転すると丁度ＡＴＣマガジンが整数回
転することが条件になる。これは、ギヤ４の変速比Ｎ：
Ｍが絶対位置ストロークによる制限を受けるということ
である。具体的には、数１のマガジン回転数が自然数で
なくてはならない。
ジンの絶対位置を求めるには、位置検出器が絶対位置ス
トローク１周分回転すると丁度ＡＴＣマガジンが整数回
転することが条件になる。これは、ギヤ４の変速比Ｎ：
Ｍが絶対位置ストロークによる制限を受けるということ
である。具体的には、数１のマガジン回転数が自然数で
なくてはならない。
【数１】 マガジン回転数＝絶対位置ストローク＊Ｎ÷Ｍ たとえば、絶対位置ストロークが２０００回転であり、
変速比Ｎ：Ｍ＝１：１００は可能であるが、変速比Ｎ：
Ｍ＝１：１２０や変速比Ｎ：Ｍ＝１：１５０は不可とな
る。
変速比Ｎ：Ｍ＝１：１００は可能であるが、変速比Ｎ：
Ｍ＝１：１２０や変速比Ｎ：Ｍ＝１：１５０は不可とな
る。
【０００７】このように変速比が制限されると、ギヤや
モータなどの駆動系設計および部品選定で最適なものが
使用できず、形状が大きくなったりコスト高になる問題
がある。また、数１を満たす変速比Ｎ：Ｍを使用する
と、ギヤの同じ歯同士が繰り返しかみ合うため歯面当た
りが平均化せず、振動や騒音の原因となる恐れがある。
モータなどの駆動系設計および部品選定で最適なものが
使用できず、形状が大きくなったりコスト高になる問題
がある。また、数１を満たす変速比Ｎ：Ｍを使用する
と、ギヤの同じ歯同士が繰り返しかみ合うため歯面当た
りが平均化せず、振動や騒音の原因となる恐れがある。
【０００８】そこで、本発明の目的は、回転軸における
モータと制御対象との変速比の制約を解消し、かつ絶対
位置制御を可能とする回転位置制御装置を提供すること
である。
モータと制御対象との変速比の制約を解消し、かつ絶対
位置制御を可能とする回転位置制御装置を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は絶対位置ストロークを拡張することを特徴
とし、以下にその原理を説明する。まず、絶対位置スト
ロークをＭ倍した拡張ストロークを想定する。拡張スト
ローク１周で、丁度ＡＴＣマガジンが整数回転する条件
は、数１の絶対位置ストロークを拡張ストロークにおき
かえた数２で、マガジン回転数が自然数であることであ
る。
に、本発明は絶対位置ストロークを拡張することを特徴
とし、以下にその原理を説明する。まず、絶対位置スト
ロークをＭ倍した拡張ストロークを想定する。拡張スト
ローク１周で、丁度ＡＴＣマガジンが整数回転する条件
は、数１の絶対位置ストロークを拡張ストロークにおき
かえた数２で、マガジン回転数が自然数であることであ
る。
【数２】マガジン回転数＝拡張ストローク＊Ｎ÷Ｍ 拡張ストローク＝絶対位置ストローク＊Ｍで置換すると
数３となり、整理すると数４となる。
数３となり、整理すると数４となる。
【数３】 マガジン回転数＝絶対位置ストローク＊Ｍ＊Ｎ÷Ｍ
【数４】マガジン回転数＝絶対位置ストローク＊Ｎ 数４の右辺は自然数であるから、モータが拡張ストロー
ク（絶対位置ストローク＊Ｍ）１周分回転するとマガジ
ンは丁度絶対位置ストローク＊Ｎ回転する。よって、拡
張ストローク内では、マガジンの絶対位置を求めること
ができる。
ク（絶対位置ストローク＊Ｍ）１周分回転するとマガジ
ンは丁度絶対位置ストローク＊Ｎ回転する。よって、拡
張ストローク内では、マガジンの絶対位置を求めること
ができる。
【００１０】たとえば、絶対位置ストロークが２０００
回転であり、変速比Ｎ：Ｍ＝１：１５００の場合は マガジン回転数＝２０００ 拡張ストローク＝２０００＊１５００ 拡張ストロークとマガジン回転数を公約数５００で割る
事ができるので、 マガジン回転数＝４ 拡張ストローク＝２０００＊３ 図４にこの場合の拡張ストロークとマガジン回転数の関
係を示す。
回転であり、変速比Ｎ：Ｍ＝１：１５００の場合は マガジン回転数＝２０００ 拡張ストローク＝２０００＊１５００ 拡張ストロークとマガジン回転数を公約数５００で割る
事ができるので、 マガジン回転数＝４ 拡張ストローク＝２０００＊３ 図４にこの場合の拡張ストロークとマガジン回転数の関
係を示す。
【００１１】数５を用いて拡張ストローク内での位置
（以降は、拡張位置とよぶ）を算出できる。
（以降は、拡張位置とよぶ）を算出できる。
【数５】拡張位置＝位置検出値＋絶対位置ストローク＊
拡張カウント 拡張位置に変速比Ｎ／Ｍを乗じれば現在位置となる。
拡張カウント 拡張位置に変速比Ｎ／Ｍを乗じれば現在位置となる。
【００１２】拡張カウントは、０≦拡張カウント≦Ｍ−
１の範囲とし、位置検出値が絶対位置ストロークをオー
バーフローしたら＋１、アンダーフローなら−１する。
拡張カウントがオーバーフローしたら０とし、アンダー
フローならＭ−１とおく。
１の範囲とし、位置検出値が絶対位置ストロークをオー
バーフローしたら＋１、アンダーフローなら−１する。
拡張カウントがオーバーフローしたら０とし、アンダー
フローならＭ−１とおく。
【００１３】拡張カウントと位置検出値は、常時バック
アップしておき、電源投入時に初期値として与える。こ
のようにすれば、あらゆる変速比Ｎ：Ｍで絶対位置検出
が可能であり、しかも、電源停止中にマガジンが絶対位
置ストローク／２を越えない範囲で回転しても、絶対位
置を算出できる。以上の原理に基づき、本発明は、拡張
カウントを保持するレジスタＡと、位置検出値を保持す
るレジスタＢとを備え、位置検出値とレジスタＢに保持
された値より絶対位置ストロークのオーバーフローおよ
びアンダーフローを判定し、この結果に応じてレジスタ
Ａに保持された拡張カウントを更新し、さらに拡張カウ
ントと前記位置検出値とにより拡張位置を算出し、拡張
位置より現在位置を算出するようにし、前記レジスタＡ
と前記レジスタＢとを上位コントローラに常にバックア
ップし、電源投入時に上位コントローラから、バックア
ップされた値を初期値として与えることを特徴とする。
アップしておき、電源投入時に初期値として与える。こ
のようにすれば、あらゆる変速比Ｎ：Ｍで絶対位置検出
が可能であり、しかも、電源停止中にマガジンが絶対位
置ストローク／２を越えない範囲で回転しても、絶対位
置を算出できる。以上の原理に基づき、本発明は、拡張
カウントを保持するレジスタＡと、位置検出値を保持す
るレジスタＢとを備え、位置検出値とレジスタＢに保持
された値より絶対位置ストロークのオーバーフローおよ
びアンダーフローを判定し、この結果に応じてレジスタ
Ａに保持された拡張カウントを更新し、さらに拡張カウ
ントと前記位置検出値とにより拡張位置を算出し、拡張
位置より現在位置を算出するようにし、前記レジスタＡ
と前記レジスタＢとを上位コントローラに常にバックア
ップし、電源投入時に上位コントローラから、バックア
ップされた値を初期値として与えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明を利用した回転位置
制御装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図
１において、図５と同じ構成要素、信号については、図
５と同じ符号を付し、説明を省略する。
制御装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図
１において、図５と同じ構成要素、信号については、図
５と同じ符号を付し、説明を省略する。
【００１５】レジスタＢ２１は、前回の位置検出値Ｓ
２’を保持しており、ストローク判定部２３はレジスタ
Ｂ２１に保持されていた値と位置検出値Ｓ２とにより絶
対位置ストロークのオーバーフローおよびアンダーフロ
ーを検出し、その結果をアップダウン信号Ｓ２２として
出力する。その後、レジスタＢ２１は位置検出値Ｓ２を
新たに保持する。レジスタＡ２２は、拡張カウントＳ２
１を保持している。カウント判定部２４は、前記アップ
ダウン信号に応じて拡張カウントＳ２１の値を更新して
拡張カウントＳ２１’を出力する。レジスタＡ２２は、
拡張カウントＳ２１’を新たに保持する。拡張位置算出
部２０は、拡張位置＝位置検出値Ｓ２＋絶対位置ストロ
ーク＊拡張カウントＳ２１’を計算して出力する。
２’を保持しており、ストローク判定部２３はレジスタ
Ｂ２１に保持されていた値と位置検出値Ｓ２とにより絶
対位置ストロークのオーバーフローおよびアンダーフロ
ーを検出し、その結果をアップダウン信号Ｓ２２として
出力する。その後、レジスタＢ２１は位置検出値Ｓ２を
新たに保持する。レジスタＡ２２は、拡張カウントＳ２
１を保持している。カウント判定部２４は、前記アップ
ダウン信号に応じて拡張カウントＳ２１の値を更新して
拡張カウントＳ２１’を出力する。レジスタＡ２２は、
拡張カウントＳ２１’を新たに保持する。拡張位置算出
部２０は、拡張位置＝位置検出値Ｓ２＋絶対位置ストロ
ーク＊拡張カウントＳ２１’を計算して出力する。
【００１６】ストローク判定部２３の動作を図２にフロ
ーチャートを示して説明する。まず、位置検出値Ｓ２と
レジスタＢ２１に保持されている位置検出値Ｓ２’の差
分を算出する。そして、差分が絶対位置ストローク／２
より大なら、絶対位置ストロークをアンダーフローした
と判断してアップダウン信号Ｓ２２の値を−１とおく。
差分が、絶対位置ストローク／２より小なら、絶対位置
ストロークをオーバーフローしたと判断してアップダウ
ン信号Ｓ２２の値を＋１とおく。それ以外は、アップダ
ウン信号Ｓ２２の値を０とおく。最後にレジスタＢ２１
を、今回の位置検出値Ｓ２で更新する。
ーチャートを示して説明する。まず、位置検出値Ｓ２と
レジスタＢ２１に保持されている位置検出値Ｓ２’の差
分を算出する。そして、差分が絶対位置ストローク／２
より大なら、絶対位置ストロークをアンダーフローした
と判断してアップダウン信号Ｓ２２の値を−１とおく。
差分が、絶対位置ストローク／２より小なら、絶対位置
ストロークをオーバーフローしたと判断してアップダウ
ン信号Ｓ２２の値を＋１とおく。それ以外は、アップダ
ウン信号Ｓ２２の値を０とおく。最後にレジスタＢ２１
を、今回の位置検出値Ｓ２で更新する。
【００１７】カウント判定部２４の動作を図３にフロー
チャートを示して説明する。まず、拡張カウントＳ２１
を汎用レジスタＲ０に読み込む。そしてアップダウン信
号Ｓ２２の値が−１ならばＲ０に１を加える。アップダ
ウン信号Ｓ２２の値が＋１ならばＲ０から１を減ずる。
その後、Ｒ０の値を評価し、Ｒ０が負になれば、Ｒ０の
値をＭ−１とする。Ｒ０がＭ−１を越えれば０とする。
最後に、Ｒ０の値を拡張カウントＳ２１’として出力す
る。
チャートを示して説明する。まず、拡張カウントＳ２１
を汎用レジスタＲ０に読み込む。そしてアップダウン信
号Ｓ２２の値が−１ならばＲ０に１を加える。アップダ
ウン信号Ｓ２２の値が＋１ならばＲ０から１を減ずる。
その後、Ｒ０の値を評価し、Ｒ０が負になれば、Ｒ０の
値をＭ−１とする。Ｒ０がＭ−１を越えれば０とする。
最後に、Ｒ０の値を拡張カウントＳ２１’として出力す
る。
【００１８】レジスタＡ２２およびレジスタＢ２１は上
位コントローラが常にバックアップし、電源投入時に上
位コントローラから、バックアップしてレジスタＡ２２
およびレジスタＢ２１の値を初期値として設定する。
位コントローラが常にバックアップし、電源投入時に上
位コントローラから、バックアップしてレジスタＡ２２
およびレジスタＢ２１の値を初期値として設定する。
【００１９】以上の様に構成することで、位置変換部８
にて拡張位置Ｓ２０に変速比Ｎ／Ｍを乗じれば、絶対位
置として現在位置Ｓ３を得ることができる。
にて拡張位置Ｓ２０に変速比Ｎ／Ｍを乗じれば、絶対位
置として現在位置Ｓ３を得ることができる。
【００２０】また、書き換え可能な不揮発性メモリを備
えて、レジスタＡおよびレジスタＢのバックアップおよ
び電源投入時の初期値設定を前記書き換え可能な不揮発
性メモリとの間で行なってもよい。さらに、レジスタＡ
およびレジスタＢを書き換え可能な不揮発性メモリで構
成すれば、特にバックアップおよび電源投入時の初期値
設定動作は省略できる。
えて、レジスタＡおよびレジスタＢのバックアップおよ
び電源投入時の初期値設定を前記書き換え可能な不揮発
性メモリとの間で行なってもよい。さらに、レジスタＡ
およびレジスタＢを書き換え可能な不揮発性メモリで構
成すれば、特にバックアップおよび電源投入時の初期値
設定動作は省略できる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転物の絶対位置検出による回転位置制御が可能であり、
かつ変速比の制約をうけることがないためギヤやモータ
などの駆動系設計および部品選定で最適なものが使用で
き、形状の大型化やコスト高を抑えることが可能であ
る。さらに、ギヤのかみ合いの偏りが原因となる振動や
騒音を防止できる。
転物の絶対位置検出による回転位置制御が可能であり、
かつ変速比の制約をうけることがないためギヤやモータ
などの駆動系設計および部品選定で最適なものが使用で
き、形状の大型化やコスト高を抑えることが可能であ
る。さらに、ギヤのかみ合いの偏りが原因となる振動や
騒音を防止できる。
【図１】 本発明の実施形態の回転位置制御装置の構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施形態のストローク判定部動作を
説明するフローチャートである。
説明するフローチャートである。
【図３】 本発明の実施形態のカウント判定部動作を説
明するフローチャートである。
明するフローチャートである。
【図４】 本発明の原理に係る拡張ストロークの説明図
である。
である。
【図５】 従来の位置制御装置の構成を示すブロック図
である。
である。
【図６】 絶対位置ストロークの説明図である。
【図７】 絶対位置ストロークとＡＴＣマガジン位置と
の説明図である。
の説明図である。
【図８】 絶対位置ストロークとＡＴＣマガジン位置と
の説明図である。
の説明図である。
【図９】 絶対位置ストロークとＡＴＣマガジン位置と
の説明図である。
の説明図である。
１ 位置制御器、２ 速度制御器、３ アンプ、４ モ
ータ、５ ギヤ、６ＡＴＣマガジン、７ 位置検出器、
８ 位置変換部、９ 速度算出部、１０，１１ 減算
器、２０ 拡張位置算出部、２１ レジスタＢ、２２
レジスタＡ、２３ ストローク判定部、２４ カウント
判定部、Ｓ１ 位置指令、Ｓ２ 位置検出値、Ｓ２’
前回の位置検出値、Ｓ３ 現在位置、Ｓ４ 位置誤差、
Ｓ５ 速度指令、Ｓ６ 速度誤差、Ｓ７ 電流指令、Ｓ
２０ 拡張位置、Ｓ２１拡張カウント、Ｓ２１’ 更新
後の拡張カウント、Ｓ２２ アップダウン信号。
ータ、５ ギヤ、６ＡＴＣマガジン、７ 位置検出器、
８ 位置変換部、９ 速度算出部、１０，１１ 減算
器、２０ 拡張位置算出部、２１ レジスタＢ、２２
レジスタＡ、２３ ストローク判定部、２４ カウント
判定部、Ｓ１ 位置指令、Ｓ２ 位置検出値、Ｓ２’
前回の位置検出値、Ｓ３ 現在位置、Ｓ４ 位置誤差、
Ｓ５ 速度指令、Ｓ６ 速度誤差、Ｓ７ 電流指令、Ｓ
２０ 拡張位置、Ｓ２１拡張カウント、Ｓ２１’ 更新
後の拡張カウント、Ｓ２２ アップダウン信号。
Claims (2)
- 【請求項１】 上位コントローラからの位置指令と現
在位置とによりモータの電流指令を算出し、変速比
Ｎ：Ｍ（＝制御対象回転数：モータ回転数、Ｎ、Ｍは自
然数）の変速機構を介して結合した前記モータにより制
御対象の位置制御を行なう回転位置制御装置において、 前記モータに結合し絶対位置ストローク内での位置を検
出し位置検出値を出力する絶対位置検出器と、 拡張カウントを保持するレジスタＡと、 前記絶対位置検出器から出力される前記位置検出値に対
する前回の位置検出値を保持するレジスタＢと、 前記位置検出値と前記レジスタＢに保持された前記前回
の位置検出値より絶対位置ストロークのオーバーフロー
およびアンダーフローを判定するストローク判定部と、 この結果に応じてレジスタＡに保持された拡張カウント
を更新するカウント判定部と、 を備え、前記絶対位置ストロークと前記制御対象回転数
との積を前記モータ回転数で割った値が自然数でなくて
も、前記拡張カウントと前記位置検出値とにより前記現
在位置を算出する事を特徴とする工作機械の制御対象回
転位置制御装置。 - 【請求項２】 前記レジスタＡと前記レジスタＢとを上
位コントローラに常にバックアップし、電源投入時に上
位コントローラから、バックアップされた値を初期値と
して与える事を特徴とする請求項１記載の工作機械の制
御対象回転位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33407896A JP3296735B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 工作機械の制御対象回転位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33407896A JP3296735B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 工作機械の制御対象回転位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10171537A JPH10171537A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3296735B2 true JP3296735B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=18273277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33407896A Expired - Fee Related JP3296735B2 (ja) | 1996-12-13 | 1996-12-13 | 工作機械の制御対象回転位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3296735B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5213788B2 (ja) * | 2009-04-20 | 2013-06-19 | 三菱電機株式会社 | 位置決め制御システムおよび位置決め制御装置 |
-
1996
- 1996-12-13 JP JP33407896A patent/JP3296735B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10171537A (ja) | 1998-06-26 |
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