(57)【要約】 【課題】  エンコーダのバックアップ電源が消耗した際に、機構部を正確に原点に復帰させることなく、回転モータの原点を再設定する。【構成】  回転モータの原点再設定装置は、モータの軸の回転角をアブソリュートに検出すると共に、軸の回転数をカウントし、かつ軸の回転角と回転数とを記憶する記憶部を備えているエンコーダと、エンコーダをバックアップするバックアップ電源と、原点でエンコーダにより求めた軸の回転角を原点オフセットとして記憶する不揮発性のメモリ、とを備えている。【選択図】    図６
2014102179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転モータの軸の回転角をアブソリュートに検出すると共に、前記軸の回転数をカウントし、かつ前記軸の回転角と回転数とを記憶する記憶部を備えているエンコーダと、
前記エンコーダをバックアップするバックアップ電源と、
原点で前記エンコーダにより求めた前記軸の回転角を原点オフセットとして記憶する不揮発性のメモリ、とを備えている回転モータの原点再設定装置。
【請求項２】
請求項１の回転モータの原点再設定装置と、
前記原点再設定装置により軸の回転角を検出されると共に、軸の回転数をカウントされる回転モータと、
前記回転モータをサーボ制御するサーボドライバと、
前記回転モータの軸により駆動される機構部、
とを備えている移載装置。
【請求項３】
回転モータの軸の回転角をアブソリュートに検出すると共に、前記軸の回転数をカウントし、かつ前記軸の回転角と回転数とを記憶する記憶部を備えているエンコーダと、前記エンコーダをバックアップするバックアップ電源と、不揮発性のメモリ、とを備えている回転モータの原点再設定装置を用い、
原点で前記エンコーダにより求めた前記軸の回転角を原点オフセットとして、前記不揮発性のメモリに記憶するステップと、
前記バックアップ電源が消耗し、エンコーダの記憶が失われた際に、前記軸を原点付近まで回転させるステップと、
軸を原点付近まで回転させた際に、エンコーダに電力が供給されている状態で、エンコーダの記憶部から前記軸の回転数を０にリセットすると共に、エンコーダで検出した前記軸の回転角と、前記不揮発性メモリに記憶した原点オフセットとの差を現在位置とするステップ、とを実行する回転モータの原点再設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転モータの原点再設定装置と原点再設定方法、及び回転モータの原点再設定装置を備える移載装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転モータの回転数と回転角をエンコーダで監視し、サーボ制御することが行われている。例えば特許文献１（JP2006-290510A）は、搬送装置のサーボモータ（回転モータ）をエンコーダで監視することを開示している。またエンコーダとして、回転モータの軸の回転角をアブソリュートに検出すると共に、回転数をカウントして、回転角と回転数とを出力する多回転アブソリュート形のエンコーダが知られている。さらにエンコーダは回転角と回転数とを記憶し、サーボドライバ等にバックアップ用の電池を設けて、モータの電源をオフしている間も、モータの軸の回転をエンコーダで監視することが行われている。このようにすると、休止中に人手等でモータの軸が回転すると、エンコーダが記憶している回転数と回転角が変化するので、常時正しい回転数と回転角とが得られる。
【０００３】
回転モータをサーボ制御する場合、回転モータの原点設定を行う必要がある。また移載装置、及び工作機械での工具あるいは主軸台等の送り装置等の場合、正確な原点設定が要求される。そして原点設定は、移載装置、送り台等の機構部を原点にセットすることにより行われる。ところでバックアップ用の電池が消耗すると、エンコーダのデータ失われる。この場合に、原点に正確に再設定することは困難である。ここで前回と僅かでもずれた位置を原点として再設定すると、移載装置の場合、移載を行う位置に誤差が生じ、工具あるいは主軸の送り台等の場合、加工誤差が生じる。このため、機構部を正確に原点に復帰させることなく、原点を再設定できるようにする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】JP2006-290510A
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の課題は、エンコーダのバックアップ電源が消耗した際に、機構部を正確に原点に復帰させることなく、回転モータの原点を再設定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の回転モータの原点再設定装置は、回転モータの軸の回転角をアブソリュートに検出すると共に、前記軸の回転数をカウントし、かつ前記軸の回転角と回転数とを記憶する記憶部を備えているエンコーダと、
前記エンコーダをバックアップするバックアップ電源と、
原点で前記エンコーダにより求めた前記軸の回転角を原点オフセットとして記憶する不揮発性のメモリ、とを備えている。
【０００７】
この発明の移載装置は、前記の回転モータの原点再設定装置と、
前記原点再設定装置により軸の回転角を検出されると共に、軸の回転数をカウントされる回転モータと、
前記回転モータをサーボ制御するサーボドライバと、
前記回転モータの軸により駆動される機構部、
とを備えている。
なお回転モータの原点再設定装置は、回転モータの軸の回転角をアブソリュートに検出すると共に、前記軸の回転数をカウントし、かつ前記軸の回転角と回転数とを記憶する記憶部を備えているエンコーダと、前記エンコーダをバックアップするバックアップ電源と、原点で前記エンコーダにより求めた前記軸の回転角を原点オフセットとして記憶する不揮発性のメモリとを備えている。
【０００８】
この発明の回転モータの原点再設定方法では、
回転モータの軸の回転角をアブソリュートに検出すると共に、前記軸の回転数をカウントし、かつ前記軸の回転角と回転数とを記憶する記憶部を備えているエンコーダと、前記エンコーダをバックアップするバックアップ電源と、不揮発性のメモリ、とを備えている回転モータの原点再設定装置を用い、
原点で前記エンコーダにより求めた前記軸の回転角を原点オフセットとして、前記不揮発性のメモリに記憶するステップと、
前記バックアップ電源が消耗し、エンコーダの記憶が失われた際に、前記軸を原点付近まで回転させるステップと、
軸を原点付近まで回転させた際に、エンコーダに電力が供給されている状態で、エンコーダの記憶部から前記軸の回転数を０にリセットすると共に、エンコーダで検出した前記軸の回転角と、前記不揮発性メモリに記憶した原点オフセットとの差を現在位置とするステップ、とを実行する。
【０００９】
この発明では、バックアップ用の電源が消耗し、エンコーダの記憶部からデータが失われた際に、マニュアル等により回転モータが移動させる機構部を原点付近へ、即ち原点から所定の範囲内に移動させる。
【００１０】
エンコーダに電力を再供給すると、回転数に関しては信頼性の無いデータしか得られないが、回転角に関しては正しいデータが得られる。ここでマニュアル操作等で機構部を原点付近へ移動させると、回転数の正しいデータが０となるようにできる。そこでこの時のエンコーダからの回転角の現在値θと、不揮発性のメモリに記憶している回転角の原点オフセットＢとの差が、原点基準での現在の回転角で、回転数の正しい値は０なので、カウンタの値を０にリセットすると、正しいデータが得られる。以上のようにすると、機構部を正確に原点へ復帰させずに、回転モータの原点を正確に再設定できる。  
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例の移載装置を搭載した無人搬送車のブロック図
【図２】実施例の移載装置の制御系を示すブロック図
【図３】実施例で用いる多回転アブソリュートタイプのエンコーダを示す図
【図４】実施例の原点再設定装置の、初期原点設定時の処理を示すフローチャート
【図５】実施例の原点再設定装置の、通常動作時の処理を示すフローチャート
【図６】実施例の原点再設定装置の、原点再設定時の処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。
【実施例】
【００１３】
図１〜図６に実施例を示す。図１において、２は無人搬送車で、床面４上を走行して、処理装置６のロードポート８等と物品３０を移載する。無人搬送車２は例えば６軸のロボットから成る移載装置１０を搭載し、移載装置１０の各モータの原点再設定を例に実施例を説明する。移載装置１０は関節２０〜２５により向きが変化するアーム１２〜１５を備え、アーム１２〜１５の向きを制御することにより、先端のハンド２６の位置と姿勢を制御する。そしてハンド２６は図示しないチャック等を備えて、物品３０を把持する。関節２０〜２５にはそれぞれ回転形のサーボモータが設けられ、移載ドライバ３８によりサーボ制御される。またコントローラ３２は無人搬送車２の全体を制御し、走行ドライバ３４は図示しない走行モータをサーボ制御して、車輪３５，３６を回転させる。４０はリモートコントローラで、作業者が無人搬送車２をマニュアルで操作する際に用い、リモートコントローラ４０に代えて、無人搬送車２の車体にマニュアル操作用のパネルを設けても良い。機構部は、サーボモータにより駆動される関節２０〜２５と、関節２０〜２５により運動するアーム１２〜１５と、ハンド２６等から成り、関節２３の場合、アームの代わりに従動する関節２４を駆動する。実施例の移載装置１０は６軸なので、機構部はサーボモータ毎に合計で６個設けられている。なお移載装置の種類は、ロボットに限らず、スカラアーム、スライドフォーク、ホイスト等でも良い。
【００１４】
図２は移載装置の制御系を示し、モータＭ１〜Ｍ６は回転形のモータで、図１の関節２０〜２５を操作する。モータＭ１〜Ｍ６毎にエンコーダＥ１〜Ｅ６が設けられ、軸の回転を監視する。エンコーダＥ１〜Ｅ６は図３に示す多回転アブソリュート形で、モータの軸５２に取り付けられたディスク５４には、透明／不透明のパターンが形成されている。光源５６からの光をスリット５８で平行な数本のビームに整形し、ディスク５４のパターンの透明／不透明を検出する。ラインセンサ状の受光部６０がディスク５４からの透過光を検出し、ラッチ回路を備えた判別回路６２は透過光のパターンから回転角θを検出する。また透過光のパターンから例えばディスク５４が１回転、あるいは１／２回転したことを検出し、この信号をカウンタ６４で積算して回転数として出力する。なおカウンタ６４の回転数は例えば１ビットが１回転であるが、例えば１８０°、１２０°等の１回転以下の値を１ビットとしても良い。カウンタ６４の１ビット分の回転角を分解能と呼ぶ。
【００１５】
エンコーダＥ１〜Ｅ６は判別回路６２とカウンタ６４とに出力を記憶するので、記憶部４６を備えているものとして図２に示す。移載ドライバ３８は例えば個別のモータＭ１〜Ｍ６毎にサーボドライバＤ１〜Ｄ６を備え、エンコーダＥ１〜Ｅ６の信号とコントローラ３２からの指令とにより、モータＭ１〜Ｍ６をサーボ制御する。またエンコーダＥ１〜Ｅ６は、モータの作動時はモータからの電力で動作し、モータが停止している際には、サーボドライバＤ１〜Ｄ６に設けたバックアップ電池４８の電力で動作する。なお電池は１次電池でも２次電池でも良く、またキャパシタ等でも良い。さらに電池４８をサーボドライバＤ１〜Ｄ６ではなく、エンコーダＥ１〜Ｅ６、あるいはコントローラ３２等に設けても良い。
【００１６】
コントローラ３２はインターフェース基板４２とＣＰＵ基板４４とを備え、ＣＰＵ基板４４は指令を生成し、インターフェース基板４２はサーボドライバＤ１〜Ｄ６と通信する。例えばＣＰＵ基板４４に、フラッシュＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップ電池付きのメモリ等の不揮発性メモリ５０を設け、各モータＭ１〜Ｍ６の原点オフセット、即ち関節の向きを原点に復帰させた際の、エンコーダＥ１〜Ｅ６の回転角θを記憶させる。不揮発性メモリ５０はインターフェース基板４２あるいはサーボドライバＤ１〜Ｄ６等に設けても良い。
【００１７】
図４〜図６に実施例の動作を示す。初期の原点設定時（図４）には、リモートコントローラ４０等をマニュアルで操作し、各関節２０〜２５の向きを原点方向に一致させる。以下、関節２０〜２５の向きを原点方向に一致させることを、関節２０〜２５の向きを原点に揃えるという。なお関節２０〜２５の向きを検出するセンサ等を設けても良いが、実施例ではマニュアルでも設定と正確な再設定とができ、センサを設けるのは非効率である。各関節２０〜２５の向きを原点に揃えた状態で、エンコーダＥ１〜Ｅ６の回転数のカウンタ６４を０にリセットし、この時の回転角Ｂを原点オフセットとして、不揮発性メモリ５０に記憶する。
【００１８】
通常の動作を図５に示す。モータＭ１〜Ｍ６の電源がオンしている場合、エンコーダＥ１〜Ｅ６により各軸の回転を監視し、各軸毎に回転角θとカウンタ６４のカウント値Ｃとを出力する。そして回転角θと原点オフセットＢとの差（θ−Ｂ）と、カウント値Ｃと分解能Ｋとの積の和  （θ−Ｂ）＋Ｃ・Ｋ  を原点基準の積算の回転角として、移載装置１０を制御する。またモータＭ１〜Ｍ６の電源がオフすると、バックアップ電池４８によりエンコーダＥ１〜Ｅ６を動作させ、人手が触れた、あるいは予想外の力が加わった、こと等による軸の回転を監視し、回転角θと回転数のカウント値とを更新する。なおモータＭ１〜Ｍ６の電源に依存せずに、常時バックアップ電池によりエンコーダをＥ１〜Ｅ６を動作させても良い。
【００１９】
バックアップ電池４８が消耗し、エンコーダＥ１〜Ｅ６のデータが失われた際の処理を図６に示す。例えばバックアップ電池４８を交換すると共に、無人搬送車２を再起動し、マニュアル操作により各関節２０〜２５の向きを原点から所定の範囲内に揃える。この時の、関節２０〜２５の向きの原点からの許容誤差は、モータの軸５２の回転数に換算して、例えば±１／２回転以内、好ましくは±１／３回転以内等とし、これはカウンタ６４のカウント値として１ビット未満、好ましくは２／３ビット未満の誤差である。なおこの時の誤差は所定値以下であれば良く、許容誤差の絶対値自体が重要なわけではない。関節２０〜２５の向きを原点付近に揃えた状態で、カウンタ６４のカウント値を０にリセットし、エンコーダＥ１〜Ｅ６からの回転角θと原点オフセットＢとの差（θ−Ｂ）を、原点基準の回転角の現在値とする。以下、この現在値を更新しながら、無人搬送車２を動作させる。このため各関節の向きを正確に原点に揃えずに、原点の再設定ができる。従って原点再設定の誤差による、移載位置の誤差が生じない。  
【００２０】
実施例では、各関節の向きを原点付近に揃えると原点の再設定ができ、各関節の向きを正確に原点に揃える必要がない。なお無人搬送車の電源オフ時に、エンコーダからのデータをコントローラ３２でバックアップすると、バックアップ電池４８をさらにバックアップできる。しかしこのようにすると、無人搬送車２の再起動までの間に関節の向きが変化すると、現在値に誤差が生じる。また関節をマニュアルで原点付近に揃えるのではなく、関節が原点付近を向いていることをセンサで確認しても良いが、センサを設けると、そのためのスペースとコストとが必要である。
【００２１】
実施例では６軸の移載装置１０を例に説明したが、スカラアーム等の軸の数が少ない移載装置でも良い。また工作機械の工具あるいは主軸の送り台等でも良い。
【符号の説明】
【００２２】
２          無人搬送車
４          床面
６          処理装置
８          ロードポート
１０        移載装置
１２〜１５  アーム
２０〜２５  関節
２６        ハンド
３０        物品
３２        コントローラ
３４        走行ドライバ
３５，３６  車輪
３８        移載ドライバ
４０        リモートコントローラ
４２        インターフェース基板
４４        ＣＰＵ基板
４６        記憶部
４８        バックアップ電池
５０        不揮発性メモリ
５２        軸
５４        ディスク
５６        光源
５８        スリット
６０        受光部
６２        判別回路
６４        カウンタ  
Ｍ１〜Ｍ６  モータ
Ｅ１〜Ｅ６  エンコーダ
Ｄ１〜Ｄ６  サーボドライバ    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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