JPH0685136B2 - 複合偏心型精密位置決め制御装置 - Google Patents
複合偏心型精密位置決め制御装置Info
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- JPH0685136B2 JPH0685136B2 JP15568889A JP15568889A JPH0685136B2 JP H0685136 B2 JPH0685136 B2 JP H0685136B2 JP 15568889 A JP15568889 A JP 15568889A JP 15568889 A JP15568889 A JP 15568889A JP H0685136 B2 JPH0685136 B2 JP H0685136B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、偏心ロータを組み合わせて回転機構のみでＸ
−Ｙ−θの３軸位置決めができる複合偏心型精密位置決
め制御装置に関する。
−Ｙ−θの３軸位置決めができる複合偏心型精密位置決
め制御装置に関する。
（従来の技術） 従来、ワークテーブル等を２次元面内で移動させて位置
決めする装置としては、Ｘ、Ｙ軸に夫々油圧駆動等のシ
リンダ装置、パルスモータやサーボモータ駆動によるラ
ックピニオン機構、ボールネジ機構、ベルト機構等のリ
ニア送り機構を配置して二軸機構部とし、Ｘ軸、Ｙ軸ご
とに時系列で別々に線形制御を行って駆動させ、任意の
位置に移動させている。そのＸ−Ｙ面の位置決め制御
は、一軸に設けたボールネジ等の送り機構、AC、DCサー
ボモータ、又はパルスモータ等の組合せによって異なる
が、一般にはネジピッチ、バックラッシュ及びエンコー
ダ等の機構部による補正係数を予め制御回路に入力し、
位置決め精度を上げる方式の制御が行われている。
決めする装置としては、Ｘ、Ｙ軸に夫々油圧駆動等のシ
リンダ装置、パルスモータやサーボモータ駆動によるラ
ックピニオン機構、ボールネジ機構、ベルト機構等のリ
ニア送り機構を配置して二軸機構部とし、Ｘ軸、Ｙ軸ご
とに時系列で別々に線形制御を行って駆動させ、任意の
位置に移動させている。そのＸ−Ｙ面の位置決め制御
は、一軸に設けたボールネジ等の送り機構、AC、DCサー
ボモータ、又はパルスモータ等の組合せによって異なる
が、一般にはネジピッチ、バックラッシュ及びエンコー
ダ等の機構部による補正係数を予め制御回路に入力し、
位置決め精度を上げる方式の制御が行われている。
（発明が解決しようとする問題点） 従来の二次元面内の位置決め装置は、Ｘ−Ｙ軸に沿って
別々に線形制御を行っているために、非線形の動きを行
おうとするには、段階状の軌跡を描き、それを最小にす
るには、二軸機構部及び制御装置も複雑になり、高価に
なる欠点があった。また、従来の直交座標系の位置決め
装置は、位置決め精度に機構上の限界があり、また急激
な加速度変化を伴うので高速化にも限界があった。本発
明者は、上記従来の２軸別リニアー駆動による位置決め
装置の欠点を解消する位置決め装置として、先に電動直
接駆動される偏心ロータの組合せからなる偏心型電動直
接駆動位置決め装置を提案した。
別々に線形制御を行っているために、非線形の動きを行
おうとするには、段階状の軌跡を描き、それを最小にす
るには、二軸機構部及び制御装置も複雑になり、高価に
なる欠点があった。また、従来の直交座標系の位置決め
装置は、位置決め精度に機構上の限界があり、また急激
な加速度変化を伴うので高速化にも限界があった。本発
明者は、上記従来の２軸別リニアー駆動による位置決め
装置の欠点を解消する位置決め装置として、先に電動直
接駆動される偏心ロータの組合せからなる偏心型電動直
接駆動位置決め装置を提案した。
本発明は、上記複合偏心型精密位置決め装置の専用の制
御装置を提供するために創案されたものであり、偏心ロ
ータを組み合わせて回転機構のみで行うＸ−Ｙ−θの３
軸位置決めを、高効率、高速、高精度ででき、且つ出力
軸のＸ−Ｙ平面内で線形・非線形の複雑な位置決め制御
を行うことができる制御装置を提供することを目的とす
る。
御装置を提供するために創案されたものであり、偏心ロ
ータを組み合わせて回転機構のみで行うＸ−Ｙ−θの３
軸位置決めを、高効率、高速、高精度ででき、且つ出力
軸のＸ−Ｙ平面内で線形・非線形の複雑な位置決め制御
を行うことができる制御装置を提供することを目的とす
る。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を本発明の複合偏心型精密位置決め制御装置
は、固定基筒、該固定基筒に順次偏心して多段に設けら
れた複数の二次元面並進用偏心ロータ、該二次元面並進
用偏心ロータの最終段の偏心ロータの偏心位置に設けら
れた被位置決め物固定用出力軸ロータとを有し、前記各
ロータは、電動直接駆動モータにより各々独立して直接
回転駆動されて出力軸ロータを二次元面内の位置及び回
転角度の位置決めができる複合偏心型精密位置決め制御
装置であって、二次元面内の移動位置をＸ−Ｙ座標系で
入力し、出力軸ロータの回転角を角度で入力する入力手
段、該入力手段からの入力情報により二次元面並進用偏
心ロータの各回転角及び出力軸ロータの回転角度を演算
する演算手段、各電動直接駆動モータの回転角を検出す
る回転角検出手段、該回転角検出手段の検出値と前記演
算手段の演算値と比較する比較手段、該比較手段からの
信号を受け、各電動直接駆動モータを駆動するモータ駆
動回路からなることを特徴とする構成を採用することに
よって達成した。
は、固定基筒、該固定基筒に順次偏心して多段に設けら
れた複数の二次元面並進用偏心ロータ、該二次元面並進
用偏心ロータの最終段の偏心ロータの偏心位置に設けら
れた被位置決め物固定用出力軸ロータとを有し、前記各
ロータは、電動直接駆動モータにより各々独立して直接
回転駆動されて出力軸ロータを二次元面内の位置及び回
転角度の位置決めができる複合偏心型精密位置決め制御
装置であって、二次元面内の移動位置をＸ−Ｙ座標系で
入力し、出力軸ロータの回転角を角度で入力する入力手
段、該入力手段からの入力情報により二次元面並進用偏
心ロータの各回転角及び出力軸ロータの回転角度を演算
する演算手段、各電動直接駆動モータの回転角を検出す
る回転角検出手段、該回転角検出手段の検出値と前記演
算手段の演算値と比較する比較手段、該比較手段からの
信号を受け、各電動直接駆動モータを駆動するモータ駆
動回路からなることを特徴とする構成を採用することに
よって達成した。
（作用） 各偏心ロータの回転により各偏心ロータの偏心量が合成
され、例えば、第２偏心ロータＢの中心が第１偏心ロー
タＡの中心からr1だけ偏心し、且つ出力軸ロータＣの中
心が第２偏心ロータＢの中心からr2だけ偏心していると
き、r1≦r2であるとその出力軸ロータＣの軸心は、固定
基筒の中心点を中心とする半径r1＋r2の円内を範囲とし
て移動することができ、該範囲内で被位置決め物を二次
元面内の所望の位置に移動させることができる。r1＞r2
の場合は、半径r1＋r2の円内Ｓの中心部半径r1−r2の円
内を除く範囲内で移動が可能である。
され、例えば、第２偏心ロータＢの中心が第１偏心ロー
タＡの中心からr1だけ偏心し、且つ出力軸ロータＣの中
心が第２偏心ロータＢの中心からr2だけ偏心していると
き、r1≦r2であるとその出力軸ロータＣの軸心は、固定
基筒の中心点を中心とする半径r1＋r2の円内を範囲とし
て移動することができ、該範囲内で被位置決め物を二次
元面内の所望の位置に移動させることができる。r1＞r2
の場合は、半径r1＋r2の円内Ｓの中心部半径r1−r2の円
内を除く範囲内で移動が可能である。
上記位置決め装置において、Ｘ−Ｙ面内の並進移動を偏
心量が同じ（r1＝r2＝ｒ）２個の二次元面並進用偏心ロ
ータで行う場合の例について、本発明の位置決め制御則
を説明する。
心量が同じ（r1＝r2＝ｒ）２個の二次元面並進用偏心ロ
ータで行う場合の例について、本発明の位置決め制御則
を説明する。
位置決め入力の二次元面内位置をＸ−Ｙの座標系で行
い、出力軸の回転角度をθで入力する。座標入力から各
段の電動直接駆動モータの目標回転角を演算し、該演算
値で各段のモータの制御を行う。今、二次元面並進用偏
心ロータである第１段目のロータＡ及び第２段目のロー
タＢを駆動する直接駆動モータMa及びMb、出力軸ロータ
である第３段目のロータＣを駆動する直接駆動モータMc
の動きに対する各パラメーターの関係を第４図のように
おくと、次のような関係になる。なお、該図は固定基筒
中心点を座標原点としており、半径r1の円ｂ上を第２段
目のロータＢの中心が移動することができ、円ｂの円周
上を中心が移動する半径r2の円ｃ上を出力軸ロータＣの
中心が移動することができる。従って、半径r1＋r2の円
ｓ内の任意の位置に出力軸Ｃの中心は移動することがで
きる。
い、出力軸の回転角度をθで入力する。座標入力から各
段の電動直接駆動モータの目標回転角を演算し、該演算
値で各段のモータの制御を行う。今、二次元面並進用偏
心ロータである第１段目のロータＡ及び第２段目のロー
タＢを駆動する直接駆動モータMa及びMb、出力軸ロータ
である第３段目のロータＣを駆動する直接駆動モータMc
の動きに対する各パラメーターの関係を第４図のように
おくと、次のような関係になる。なお、該図は固定基筒
中心点を座標原点としており、半径r1の円ｂ上を第２段
目のロータＢの中心が移動することができ、円ｂの円周
上を中心が移動する半径r2の円ｃ上を出力軸ロータＣの
中心が移動することができる。従って、半径r1＋r2の円
ｓ内の任意の位置に出力軸Ｃの中心は移動することがで
きる。
基準座標軸（X,Y）に対する各電動直接駆動モータの見
掛けの回転角をθ1,θ2,θ３、実際に回転した角度を
α，β，γとすると、 α＝θ１、β＝θ２−θ１、γ＝θ３−θ２ となる。
掛けの回転角をθ1,θ2,θ３、実際に回転した角度を
α，β，γとすると、 α＝θ１、β＝θ２−θ１、γ＝θ３−θ２ となる。
今、r1＝r2＝ｒの場合、原点Ｏを中心とする半径2rの円
内に位置する任意の点Ｑ（x,y）に出力軸ロータＣの中
心を移動させ、且つ出力軸を角度θだけ回転させる場
合、各直接駆動モータMa〜Mcの回転角度は次のようにし
て求めることができる。第４図から ｘ＝rcosθ１＋rcosθ２ ｒ＝rsinθ１＋rsinθ２ であるから x2＋y2＝2r2＋2r2cos（θ１−θ２） ∴｜θ１−θ2|＝cos-1｛（x2＋y2−2r2）/2r2｝ ＝｜β｜ ・・・・・（１） 一方、tan（θ１＋α１）＝y/x であるから、 θ１＋α１＝tan-1（y/x） また、α１＝β/2であるから、 θ１＝tan-1（y/x）−（1/2）cos-1｛（x2 ＋y2−2r2）/2r｝＝α ・・・・・（２） となる。従って、式（１）及び（２）より出力軸ロータ
をＱ点（x,y）位置に移動させるための第１段目ロータ
Ａ及び第２段目ロータＢの原点からの回転角度が求ま
る。なお、式（１）及び（２）の解は、複数存在するの
で、プログラム内に ｙ＞0,x＞０⇒第１象限 ｙ＞0,x＜０⇒第２象限 ｙ＜0,x＜０⇒第３象限 ｙ＜0,x＞０⇒第４象限 ｘ＝0,y＝０⇒原点 と判断する判別式を設けることによって解を決定するこ
とができる。
内に位置する任意の点Ｑ（x,y）に出力軸ロータＣの中
心を移動させ、且つ出力軸を角度θだけ回転させる場
合、各直接駆動モータMa〜Mcの回転角度は次のようにし
て求めることができる。第４図から ｘ＝rcosθ１＋rcosθ２ ｒ＝rsinθ１＋rsinθ２ であるから x2＋y2＝2r2＋2r2cos（θ１−θ２） ∴｜θ１−θ2|＝cos-1｛（x2＋y2−2r2）/2r2｝ ＝｜β｜ ・・・・・（１） 一方、tan（θ１＋α１）＝y/x であるから、 θ１＋α１＝tan-1（y/x） また、α１＝β/2であるから、 θ１＝tan-1（y/x）−（1/2）cos-1｛（x2 ＋y2−2r2）/2r｝＝α ・・・・・（２） となる。従って、式（１）及び（２）より出力軸ロータ
をＱ点（x,y）位置に移動させるための第１段目ロータ
Ａ及び第２段目ロータＢの原点からの回転角度が求ま
る。なお、式（１）及び（２）の解は、複数存在するの
で、プログラム内に ｙ＞0,x＞０⇒第１象限 ｙ＞0,x＜０⇒第２象限 ｙ＜0,x＜０⇒第３象限 ｙ＜0,x＞０⇒第４象限 ｘ＝0,y＝０⇒原点 と判断する判別式を設けることによって解を決定するこ
とができる。
一方、出力軸ロータＣの回転角はロータＡ及びロータＢ
がα及びβ回転することにより、見掛け上（α＋β）回
転することになるから、出力ロータＣがθ３回転するた
めにはそのぶん補正しなければならず、出力軸ロータの
回転角γは γ＝θ３−（α＋β） ・・・・・（３） となる。
がα及びβ回転することにより、見掛け上（α＋β）回
転することになるから、出力ロータＣがθ３回転するた
めにはそのぶん補正しなければならず、出力軸ロータの
回転角γは γ＝θ３−（α＋β） ・・・・・（３） となる。
以上のようにして求まるα、β、γは、何れも基準点か
らの絶対角度であるから、回転開始時の出力軸ロータが
基準点にない場合はその分を減算して補正をしなければ
ならない。
らの絶対角度であるから、回転開始時の出力軸ロータが
基準点にない場合はその分を減算して補正をしなければ
ならない。
以上のようにして各モータの回転角度を求める演算機能
の制御プログラムをROM化して、メインコントローラに
組み込んでおき、メインコントローラに入力装置より、
位置決め位置x,y,θを与えれば各ロータの回転角が演算
される。
の制御プログラムをROM化して、メインコントローラに
組み込んでおき、メインコントローラに入力装置より、
位置決め位置x,y,θを与えれば各ロータの回転角が演算
される。
本制御装置が適用される複合偏心型精密位置決め装置で
は、各ロータがモータの回転子となって直接駆動される
ので、各モータの回転角が直接各ロータの回転角とな
る。従って、各モータの回転角検出手段であるエンコー
ダのα，β，γに対応する出力をEa,Eb,Ecとすると、 Ea＝α、Eb＝β、Ec＝γ＝θ−（Ea＋Eb） となる。従って、上記α，β，γを目標値としてメイン
コントローラから各モータのサーボ系コントローラに与
え、エンコーダの出力値がそれぞれα、β、γとなるま
でフィードバック制御を行って、各モータを駆動すれ
ば、分解能が高いモーター及びエンコーダを採用するこ
とによって、それらのモーターの複合回転による超精密
な位置決めができる。
は、各ロータがモータの回転子となって直接駆動される
ので、各モータの回転角が直接各ロータの回転角とな
る。従って、各モータの回転角検出手段であるエンコー
ダのα，β，γに対応する出力をEa,Eb,Ecとすると、 Ea＝α、Eb＝β、Ec＝γ＝θ−（Ea＋Eb） となる。従って、上記α，β，γを目標値としてメイン
コントローラから各モータのサーボ系コントローラに与
え、エンコーダの出力値がそれぞれα、β、γとなるま
でフィードバック制御を行って、各モータを駆動すれ
ば、分解能が高いモーター及びエンコーダを採用するこ
とによって、それらのモーターの複合回転による超精密
な位置決めができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
第３図は、本発明が適用される複合偏心型精密位置決め
装置の一実施例を示している。該複合偏心型精密位置決
め装置１は、機台２に固定される固定基筒３、該固定基
筒３に嵌合する円筒外壁４を有し、その軸心から偏心し
た位置に円筒内壁５が形成された第１段目偏心ロータ
Ａ、該第１段目偏心ロータＡの円筒内壁５に嵌合する円
筒外壁６を有し、その軸心と偏心した位置に円筒内壁７
が形成された第２段目偏心ロータＢ、該第２段目偏心ロ
ータＢの円筒内壁７に嵌合する円筒外壁８を有する中空
の出力軸ロータＣからなり、それらがボールベアリング
等の軸受10を介して順次嵌合して回転自在に組立られて
いる。そして、各嵌合部には固定基筒３に対して第１段
目偏心ロータＡを、第１段目偏心ロータＡに対して第２
段目偏心ロータＢを、第２段目偏心ロータＢに対して出
力軸ロータＣを夫々独立して正逆回転させる電動直接駆
動モータMa〜Mcが設けられている。本実施例では、電動
直接駆動モータとして、DCブラシレスモータを採用し、
11が該モータを構成するロータのフィールドマグネット
である永久磁石であり、12がアマチュアコイルである。
第１段目偏心ロータＡ及び第２段目偏心ロータＢは、そ
れぞれの回転角における偏心量に応じてその偏心は二次
元面内を並進し、二次元面並進ロータを構成する。
装置の一実施例を示している。該複合偏心型精密位置決
め装置１は、機台２に固定される固定基筒３、該固定基
筒３に嵌合する円筒外壁４を有し、その軸心から偏心し
た位置に円筒内壁５が形成された第１段目偏心ロータ
Ａ、該第１段目偏心ロータＡの円筒内壁５に嵌合する円
筒外壁６を有し、その軸心と偏心した位置に円筒内壁７
が形成された第２段目偏心ロータＢ、該第２段目偏心ロ
ータＢの円筒内壁７に嵌合する円筒外壁８を有する中空
の出力軸ロータＣからなり、それらがボールベアリング
等の軸受10を介して順次嵌合して回転自在に組立られて
いる。そして、各嵌合部には固定基筒３に対して第１段
目偏心ロータＡを、第１段目偏心ロータＡに対して第２
段目偏心ロータＢを、第２段目偏心ロータＢに対して出
力軸ロータＣを夫々独立して正逆回転させる電動直接駆
動モータMa〜Mcが設けられている。本実施例では、電動
直接駆動モータとして、DCブラシレスモータを採用し、
11が該モータを構成するロータのフィールドマグネット
である永久磁石であり、12がアマチュアコイルである。
第１段目偏心ロータＡ及び第２段目偏心ロータＢは、そ
れぞれの回転角における偏心量に応じてその偏心は二次
元面内を並進し、二次元面並進ロータを構成する。
従って、出力軸偏心ロータＣに被位置決め物を取り付け
ると、該被位置決め物は、第１段目偏心ロータＡ及び第
２段目偏心ロータＢを夫々の直接駆動モータで回転させ
ることにより、その偏心量に応じて二次元面内を移動
し、出力軸ロータＣを回転させることによりその軸心回
りの回転を行い、２軸平面内の並進移動と、回転の３自
由度の位置決めができる。各ロータは電動直接駆動され
るので、極めて高い分解能を有し、0.10ミクロンオーダ
ーの微細な動きを制御することができ、高精度の位置決
めができる。
ると、該被位置決め物は、第１段目偏心ロータＡ及び第
２段目偏心ロータＢを夫々の直接駆動モータで回転させ
ることにより、その偏心量に応じて二次元面内を移動
し、出力軸ロータＣを回転させることによりその軸心回
りの回転を行い、２軸平面内の並進移動と、回転の３自
由度の位置決めができる。各ロータは電動直接駆動され
るので、極めて高い分解能を有し、0.10ミクロンオーダ
ーの微細な動きを制御することができ、高精度の位置決
めができる。
第１図及び第２図は、以上のように構成される位置決め
装置の制御装置のブロック図を示す。
装置の制御装置のブロック図を示す。
本発明の制御装置は、メインコントローラ15、各段のモ
ータＭ毎にそのコントローラ25a、25b、25c、各段のモ
ータMa、Mb、Mcから構成されている。
ータＭ毎にそのコントローラ25a、25b、25c、各段のモ
ータMa、Mb、Mcから構成されている。
メインコントローラ15は、マイコン又はパソコンで構成
され、基本的にはキーボード16又はテープ等の入力手段
から入力される位置指定情報としてのx,y,θ情報及びエ
ンコーダーから与えられる各モータの回転角検出値θ
ａ、θｂ、θｃ（各ロータの現在値を示す）を受け渡す
入力インターフェース17、中央演算処理装置CPU18、x,
y,θ情報を各ロータの駆動角度に演算制御する制御プロ
グラムが格納されているROM19、データを一時的に記憶
するRAM20、及び出力インターフェース21から構成され
ている。
され、基本的にはキーボード16又はテープ等の入力手段
から入力される位置指定情報としてのx,y,θ情報及びエ
ンコーダーから与えられる各モータの回転角検出値θ
ａ、θｂ、θｃ（各ロータの現在値を示す）を受け渡す
入力インターフェース17、中央演算処理装置CPU18、x,
y,θ情報を各ロータの駆動角度に演算制御する制御プロ
グラムが格納されているROM19、データを一時的に記憶
するRAM20、及び出力インターフェース21から構成され
ている。
また、各モータのコントローラ25は、メインコントロー
ラから与えられる目標角度α、β、γとエンコーダから
与えられ各モーターの検出角度θｒとの差を比較する比
較器26、該比較器からの偏差信号θεを処理してサーボ
系を安定させて位置決め性能を改善させる補償回路27、
モータのアマチュアコイルへの通電タイミングを制御す
る駆動回路28、パワーアンプ29、各ロータの位置を検出
するエンコーダ30、及びエンコーダで検出信号を絶対角
度に変換する変位／角度変換回路31で構成されている。
該変位／角度変換回路は、エンコーダ30として、インク
リメンタルエンコーダを採用した場合に必要で、インク
リメンタル情報を絶対値に変換するカウンタ回路で構成
され、インクリメンタルエンコーダと組合せて等価的に
アブソリュートエンコーダと等しいものを実現すること
ができる。該カウンタ部分をＣ−MOS ICで構成して、
バッテリー・バックアップを行えば停電があっても、モ
ータの現在位置を記憶することができる。また、該カウ
ンターを２系列備えると、任意に原点リセットと元の角
度への復帰ができる。該変位／角度変換回路からの出力
は、フィードバックデーターとして比較器に与えられる
と共に、現在位置情報として入力インターフェースより
A/D変換されてメインコントローラに与えられる。
ラから与えられる目標角度α、β、γとエンコーダから
与えられ各モーターの検出角度θｒとの差を比較する比
較器26、該比較器からの偏差信号θεを処理してサーボ
系を安定させて位置決め性能を改善させる補償回路27、
モータのアマチュアコイルへの通電タイミングを制御す
る駆動回路28、パワーアンプ29、各ロータの位置を検出
するエンコーダ30、及びエンコーダで検出信号を絶対角
度に変換する変位／角度変換回路31で構成されている。
該変位／角度変換回路は、エンコーダ30として、インク
リメンタルエンコーダを採用した場合に必要で、インク
リメンタル情報を絶対値に変換するカウンタ回路で構成
され、インクリメンタルエンコーダと組合せて等価的に
アブソリュートエンコーダと等しいものを実現すること
ができる。該カウンタ部分をＣ−MOS ICで構成して、
バッテリー・バックアップを行えば停電があっても、モ
ータの現在位置を記憶することができる。また、該カウ
ンターを２系列備えると、任意に原点リセットと元の角
度への復帰ができる。該変位／角度変換回路からの出力
は、フィードバックデーターとして比較器に与えられる
と共に、現在位置情報として入力インターフェースより
A/D変換されてメインコントローラに与えられる。
以上のように構成された制御装置によって行なう位置決
め制御を第５図に示すフローチャートを基にして説明す
る。
め制御を第５図に示すフローチャートを基にして説明す
る。
キーボードより位置決め情報xyθが入力される（ステッ
プ）と、現在の各ロータの絶対回転角θａ、θｂ、θ
ｃを読み込む（ステップ）。各段モータの原点からの
駆動角度である第１段目ロータＡの回転角α及び第２段
目ロータＢの回転角βを演算し、それにより出力軸ロー
タＣの補正回転角γを演算し、さらに、現在の各ロータ
の絶対回転角θａ、θｂ、θｃで各ロータの駆動回転角
を補正する（ステップ）。各段コントローラに設定角
度を出力し各モータの駆動を開始させ（ステップ）、
各モータの現在角度が設定角度と一致するまで各モータ
を駆動する（ステップ）、一致すると移動完了信号を
メインコントローラに出力して終了する（ステップ
）。
プ）と、現在の各ロータの絶対回転角θａ、θｂ、θ
ｃを読み込む（ステップ）。各段モータの原点からの
駆動角度である第１段目ロータＡの回転角α及び第２段
目ロータＢの回転角βを演算し、それにより出力軸ロー
タＣの補正回転角γを演算し、さらに、現在の各ロータ
の絶対回転角θａ、θｂ、θｃで各ロータの駆動回転角
を補正する（ステップ）。各段コントローラに設定角
度を出力し各モータの駆動を開始させ（ステップ）、
各モータの現在角度が設定角度と一致するまで各モータ
を駆動する（ステップ）、一致すると移動完了信号を
メインコントローラに出力して終了する（ステップ
）。
なお、メインコントローラでは、必要により、変位／角
度変化器を通して入力される各モーターの検出回転角よ
り、現在の出力軸の位置を演算し、CRTに出力して出力
軸の現在位置を画面に表示する。また、現在位置から目
標位置への各ロータの回転は、行程の近い方へ回転させ
るように、プログラムすることによって、より高速化が
図れる。
度変化器を通して入力される各モーターの検出回転角よ
り、現在の出力軸の位置を演算し、CRTに出力して出力
軸の現在位置を画面に表示する。また、現在位置から目
標位置への各ロータの回転は、行程の近い方へ回転させ
るように、プログラムすることによって、より高速化が
図れる。
以上の実施例では、直接駆動モータとしてブラシレスDC
モータを使用したが、必ずしも該モータに限らず、パル
スモータ等も採用できる。
モータを使用したが、必ずしも該モータに限らず、パル
スモータ等も採用できる。
（効果） 以上のように、本発明の制御装置は、Ｘ−Ｙ−θを回転
角に換算する位置決め演算手段を有しているので、出力
が回転運動であっても、Ｘ−Ｙ座標で入力することがで
き、位置指定が容易であり、且つ制御が簡単である。ま
た、３軸機構部（モータ）を制御するコントローラと目
標角を演算しコントローラに指令を与えるメインコント
ローラ部を別々設けたので、各モータを同時に駆動させ
て高効率且つ高速に制御することができる。
角に換算する位置決め演算手段を有しているので、出力
が回転運動であっても、Ｘ−Ｙ座標で入力することがで
き、位置指定が容易であり、且つ制御が簡単である。ま
た、３軸機構部（モータ）を制御するコントローラと目
標角を演算しコントローラに指令を与えるメインコント
ローラ部を別々設けたので、各モータを同時に駆動させ
て高効率且つ高速に制御することができる。
また、偏心ロータの回転の組合せのみで２次元面の移動
を行なうので、サイクロイド曲線が比較的自由に描ける
等、非線形の複雑な移動をさせることができる。しか
も、エンコーダが直接各ロータの回転角を検出して位置
決めするから、従来のリニアー駆動による位置決めのよ
うに、バックラッシュ等もなく、超精密な位置決めがで
きる。
を行なうので、サイクロイド曲線が比較的自由に描ける
等、非線形の複雑な移動をさせることができる。しか
も、エンコーダが直接各ロータの回転角を検出して位置
決めするから、従来のリニアー駆動による位置決めのよ
うに、バックラッシュ等もなく、超精密な位置決めがで
きる。
さらに、位置指定情報x,y、θを各ロータの駆動角度に
換算する制御プログラムをROM化してあるので、制御が
容易であり、且つ偏心量が相違する場合でも制御プログ
ラムを変更することなく、拡大・縮小した運動が得られ
る。
換算する制御プログラムをROM化してあるので、制御が
容易であり、且つ偏心量が相違する場合でも制御プログ
ラムを変更することなく、拡大・縮小した運動が得られ
る。
第１図は本発明の制御装置のブロック線図、第２図はメ
インコントロール部のブロック線図、第３図は本発明が
適用される複合偏心型精密位置決め装置の一実施例の正
面断面図、第４図は位置指定入力値ｘ、ｙ、θと各ロー
タの回転角αβγとの関係を表す図表、第５図は本発明
の制御装置のフローチャートである。 A:第１偏心ロータ、B:第２偏心ロータ C:出力軸ロータ、M:電動直接駆動モータ 1:複合偏心型精密位置決め装置 3:固定基筒、15:メインコントローラ 16:入力インターフェース、18:CPU 19:ROM、21:出力インターフェース 25:コントローラ、26:比較器 27:補償回路、28:駆動回路、29:パワーアンプ、30:エン
コーダ、31:変位／角度変換回路
インコントロール部のブロック線図、第３図は本発明が
適用される複合偏心型精密位置決め装置の一実施例の正
面断面図、第４図は位置指定入力値ｘ、ｙ、θと各ロー
タの回転角αβγとの関係を表す図表、第５図は本発明
の制御装置のフローチャートである。 A:第１偏心ロータ、B:第２偏心ロータ C:出力軸ロータ、M:電動直接駆動モータ 1:複合偏心型精密位置決め装置 3:固定基筒、15:メインコントローラ 16:入力インターフェース、18:CPU 19:ROM、21:出力インターフェース 25:コントローラ、26:比較器 27:補償回路、28:駆動回路、29:パワーアンプ、30:エン
コーダ、31:変位／角度変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 誠三 東京都三鷹市新川３―８―４ (72)発明者 桑野 尚明 東京都調布市深大寺東町７―43―３ 航鷹 療 (72)発明者 坂井 義典 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 荻本 健二 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 谷口 泰明 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 川口 裕史 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 原 外満 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (72)発明者 浜田 真 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (72)発明者 伊庭 剛二 富山県富山市石金20番地 株式会社不二越 内 (56)参考文献 特開 昭63−92242（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−60615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−82779（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】固定基筒、該固定基筒に順次偏心して多段
に設けられた複数の二次元面並進用偏心ロータ、該二次
元面並進用偏心ロータの最終段の偏心ロータの偏心位置
に設けられた被位置決め物固定用出力軸ロータとを有
し、前記各ロータは、電動直接駆動モータにより各々独
立して直接回転駆動されて出力軸ロータを二次元面内の
位置及び回転角度の位置決めができる複合偏心型精密位
置決め制御装置であって、二次元面内の移動位置をＸ−
Ｙ座標系で入力し、出力軸ロータの回転角を角度で入力
する入力手段、該入力手段からの入力情報により二次元
面並進用偏心ロータの各回転角及び出力軸ロータの回転
角度を演算する演算手段、各電動直接駆動モータの回転
角を検出する回転角検出手段、該回転角検出手段の検出
値と前記演算手段の演算値とを比較する比較手段、該比
較手段からの信号を受け、各電動直接駆動モータを駆動
するモータ駆動回路からなることを特徴とする複合偏心
型精密位置決め制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15568889A JPH0685136B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 複合偏心型精密位置決め制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15568889A JPH0685136B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 複合偏心型精密位置決め制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0322007A JPH0322007A (ja) | 1991-01-30 |
| JPH0685136B2 true JPH0685136B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=15611380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15568889A Expired - Lifetime JPH0685136B2 (ja) | 1989-06-20 | 1989-06-20 | 複合偏心型精密位置決め制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0685136B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-20 JP JP15568889A patent/JPH0685136B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0322007A (ja) | 1991-01-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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|
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