(57)【要約】【課題】  位置決め完了後のフィードバック位置の微小変動を抑制するとともに、位置検出器から出力されたＡ相、Ｂ相のアナログ信号による位置決め精度の悪化を抑えることができる位置決め制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】  カウンタ１１１での計数間隔を複数の領域に分割し、制御対象１０２の現在位置が前記複数の領域のいずれに属しているかを出力する領域判定部１１２と、領域判定部１１２の出力を記憶する領域記憶部１１５と、領域判定部１１２の出力と領域記憶部１１５に記憶された前回の値とから制御対象１０２に与える補償トルク値１１８を決定するトルク判定部１１７とを備え、カウンタ１１１の出力値１１３と指令位置１００との差が０となったとき、制御対象１０２に補償トルクを与える。【選択図】  図１
2005141343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象の現在位置に対応して出力が変化する位置検出器と、
前記位置検出器から出力された正弦波状の第１のアナログ信号および前記第１のアナログ信号と位相の異なる第２のアナログ信号をもとにパルス信号を生成する方形波発生器と、前記パルス信号を計数するカウンタと、
前記カウンタの出力値および指令位置をもとに対象を制御する制御部とからなる位置決め制御装置において、
前記カウンタでの計数間隔を複数の領域に分割し、前記制御対象の現在位置が前記複数の領域のいずれに属しているかを出力する領域判定部と、
前記領域判定部の出力を記憶する領域記憶部と、
前記領域判定部の出力と前記領域記憶部に記憶された前回の値とから前記制御対象に与える補償トルクを決定するトルク判定部とを備え、
前記カウンタの出力値と前記指令位置との差が０となったとき、前記制御対象に前記補償トルクを与えることを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項２】
制御対象の現在位置に対応して出力が変化する位置検出器と、
前記位置検出器から出力された正弦波状の第１のアナログ信号および前記第１のアナログ信号と位相の異なる第２のアナログ信号をもとにパルス信号を生成する方形波発生器と、前記パルス信号を計数するカウンタと、
前記カウンタの出力値および指令位置をもとに対象を制御する制御部とからなる位置決め制御装置において、
前記カウンタの出力を記憶する位置記憶部と、
前記カウンタでの計数間隔を複数の領域に分割し、前記制御対象の現在位置が前記複数の領域のいずれに属しているかを出力する領域判定部と、
前記領域判定部の出力を記憶する領域記憶部と、
前記領域判定部の出力と前記領域記憶部に記憶された前回の値とから前記制御対象に与える補償トルクを決定するトルク判定部とを備え、
前記カウンタの出力値と前記位置記憶部に記憶された値との差が０となったとき、前記制御対象に前記補償トルクを与えることを特徴とする位置決め制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダなどの位置検出器からのフィードバック信号を検出して位置決めを行う位置決め制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に位置決め制御装置は、エンコーダなどの位置検出器から出力される位相の異なる２種類（Ａ相、Ｂ相）の正弦波状のアナログ信号からパルス状のデジタル信号を生成し、さらにこのＡ相、Ｂ相のデジタル信号から生成した４逓倍デジタル信号をカウントした値をフィードバック信号として用いて現在位置を判断する。
しかし、４逓倍デジタル信号のカウント間隔内の変動については位置を計測できないため、正確な位置決め制御を行うことができない。その場合はＡ相、Ｂ相の正弦波状のアナログ信号を用いる。
例えば、特許文献１においては、指令値とフィードバック信号との偏差が０となったとき、直前のパルス偏差の符号と、Ａ相のアナログ信号とＢ相のアナログ信号を加算した加算信号の符号と、Ａ相のアナログ信号からＢ相のアナログ信号を減算した減算信号の符号とによって、前記加算信号と、前記減算信号と、前記加算信号の逆相信号と、前記減算信号の逆相信号のうち、４逓倍デジタル信号のカウント間隔の中心において０を中心とした値をとる信号をフィードバック信号として選択する位置決め装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２６５５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の位置決め制御装置では、位置決め完了後のフィードバック位置が微小に変動してしまうという問題があった。また、Ａ相、Ｂ相のアナログ信号を利用しているためノイズの影響などにより位置決め精度が悪化するという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、位置決め完了後のフィードバック位置の微小変動を抑制するとともに、位置検出器から出力されたＡ相、Ｂ相のアナログ信号による位置決め精度の悪化を抑えることができる位置決め制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、
請求項１に記載の発明は、制御対象の現在位置に対応して出力が変化する位置検出器と、前記位置検出器から出力された正弦波状の第１のアナログ信号および前記第１のアナログ信号と位相の異なる第２のアナログ信号をもとにパルス信号を生成する方形波発生器と、前記パルス信号を計数するカウンタと、前記カウンタの出力値および指令位置をもとに対象を制御する制御部とからなる位置決め制御装置において、前記カウンタでの計数間隔を複数の領域に分割し、前記制御対象の現在位置が前記複数の領域のいずれに属しているかを出力する領域判定部と、前記領域判定部の出力を記憶する領域記憶部と、前記領域判定部の出力と前記領域記憶部に記憶された前回の値とから前記制御対象に与える補償トルクを決定するトルク判定部とを備え、前記カウンタの出力値と前記指令位置との差が０となったとき、前記制御対象に前記補償トルクを与えることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、制御対象の現在位置に対応して出力が変化する位置検出器と、前記位置検出器から出力された正弦波状の第１のアナログ信号および前記第１のアナログ信号と位相の異なる第２のアナログ信号をもとにパルス信号を生成する方形波発生器と、前記パルス信号を計数するカウンタと、前記カウンタの出力値および指令位置をもとに対象を制御する制御部とからなる位置決め制御装置において、前記カウンタの出力を記憶する位置記憶部と、前記カウンタでの計数間隔を複数の領域に分割し、前記制御対象の現在位置が前記複数の領域のいずれに属しているかを出力する領域判定部と、前記領域判定部の出力を記憶する領域記憶部と、前記領域判定部の出力と前記領域記憶部に記憶された前回の値とから前記制御対象に与える補償トルクを決定するトルク判定部とを備え、  前記カウンタの出力値と前記位置記憶部に記憶された値との差が０となったとき、前記制御対象に前記補償トルクを与えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、位置決め完了後のフィードバック位置の微小振動を抑制し精度の高い位置決め制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は本発明の第１の実施例の位置決め制御装置のブロック図である。
位置決め制御装置は、制御対象を駆動する制御装置１０１、制御対象（本実施例においてはサーボモータ１０２）、制御対象の位置を検出し、制御装置１０１へフィードバックする検出器１０３を主な構成要素とする。
サーボモータ１０２にはエンコーダなどの位置検出器１０５が取り付けられている。位置検出器１０５は正弦波状のＡ相アナログ信号１０６と、Ａ相アナログ信号１０６から９０°位相のずれたＢ相アナログ信号１０７を出力する。方形波発生器１０８はＡ相、Ｂ相のアナログ信号をそれぞれ波形整形してパルス状のＡ相のデジタル信号１０９およびＢ相のデジタル信号１１０を出力する。カウンタ１１１は方形波発生器１０８から出力されたデジタル信号１０９、１１０を入力とし、デジタル信号１０９、１１０の立ち上がり、立ち下りをカウントすることにより、現在位置のフィードバック信号１１３を生成する。
【０００９】
図３は位置検出器１０５から出力されるＡ相アナログ信号１０６およびＢ相アナログ信号１０７をそれぞれ方形波発生器１０８で波形整形してＡ相デジタル信号１０９、Ｂ相デジタル信号１１０を生成し、さらにカウンタ１１１にてＡ相またはＢ相のデジタル信号の値の変化により生成される４逓倍デジタル信号２０１を得る過程を示している。２０２は４逓倍デジタル信号２０１のカウント間隔を示す。
【００１０】
領域判定部１１２はＡ相アナログ信号１０６とＢ相アナログ信号１０７とを入力とし、現在位置がカウント間隔２０２をさらに分割した領域のいずれに属するかを判定する部分であり、その領域を表す値１１４を出力する。以下に領域判定部１１２での処理を説明する。
Ａ相アナログ信号１０６をＡａ、Ｂ相アナログ信号１０７をＢａとすると、それぞれ次のように表せる。
【００１１】
Aa = Vm*sin(x)  ・・・（１）
Ba = -Vm*cos(x) ・・・（２）
ここでVm：振幅、x：回転角である。
また、Ａ相アナログ信号とＢ相アナログ信号とを加算した加算信号およびＡ相アナログ信号からＢ相アナログ信号を減算した減算信号はそれぞれ次のように表せる。
【００１２】
Aa + Ba = 21/2 * Vm*sin(x - π/4)  ・・・（３）
Aa - Ba = 21/2 * Vm*sin(x + π/4)  ・・・（４）
【００１３】
領域判定部１１２はＡ相アナログ信号１０６およびＢ相アナログ信号１０７から式（３）の加算信号と式（４）の減算信号を生成、さらに加算信号の逆相信号および減算信号の逆相信号も生成する。
【００１４】
図４にＡ相アナログ信号１０６、Ｂ相アナログ信号１０７、加算信号２０３、減算信号２０４、さらに加算信号の逆相信号２０５、減算信号の逆相信号２０６および４逓倍デジタル信号２０１の波形を示す。
ここで減算信号２０４の振幅に着目し、Aa - Ba >= Vm となる場合（図４において点線で囲まれた部分）のＡ相アナログ信号１０６、加算信号２０３、４逓倍デジタル信号２０１を抜き出したのが図５である。この間の加算信号２０３の波形は線形性が強く直線に近いため、-Vm <= Aa + Ba < -Vm/2となる領域３０１を領域（１）、-Vm/2 <= Aa + Ba <0  となる領域３０２を領域（２）、0 <= Aa + Ba < V/2m  となる領域３０３を領域（３）、Vm/2 <= Aa + Ba < Vm  となる領域３０４を領域（４）とすると４逓倍デジタル信号２０１のカウント間隔２０２をほぼ４等分することができる。
【００１５】
同様の手法を用いて、Aa + Ba >= Vm の場合 は減算信号の逆相信号２０６を利用し、 Aa - Ba < -Vm の場合 は加算信号の逆相信号２０５を利用し、 Aa + Ba < -Vm の場合 は減算信号２０４を利用することで４逓倍デジタル信号２０１のカウント間隔２０２をほぼ４等分することができる。領域判定部１１２は、このようにして現在位置が４逓倍デジタル信号２０１のカウント間隔２０２内のどの領域に属するかを求める。現在の領域を表す値１１４は制御装置１０１内の領域記憶部１１５およびトルク判定部１１７へと出力される。
領域記憶部１１５は、新たな入力があるまで領域を表す値１１４を保持しておき、新たに領域を表す値１１４が入力される度に、それまで保持していた値を、前回の領域を表す値１１６としてトルク判定部１１７へ出力し、新たな値を保持するという動作を繰り返す。
【００１６】
図６に示すように４逓倍デジタル信号２０１がカウンタ１１１にてカウントされる場合、Ｐ１において４逓倍デジタル信号２０１をカウントアップした時に指令値１００とフィードバック信号１１３が一致し、その差が０となる。この差はサーボモータ１０２の位置が４０１で示す範囲内にあるときは０のままであるが、Ｐ１もしくはＰ２を越えた場合はそれぞれカウントダウン、カウントアップされてフィードバック信号１１３に変化が生じ、指令値１００との差が０ではなくなる。よって制御部１０４がサーボモータ１０２を動作させる。例えばＡからカウントダウンするとカウントアップ方向にサーボモータ１０２を動かす。この動作は４０２で示す範囲を動くものとなり、Ｂを越えてカウントアップする。すると制御部１０４は再度カウントダウン方向へとサーボモータ１０２を動かす。この繰り返しによりフィードバック信号１１３は指令値１００から±１カウントの範囲（４０３で示す範囲）で振動することとなる。
そこで、サーボモータ１０２の位置が４０１の範囲内にあるときにその中心である４０４で示す位置に留まるよう補償トルクを与えると４０１の範囲を越えることなく、フィードバック信号１１３と指令値１００とが一致した状態に保つことができる。
【００１７】
トルク判定部１１７は領域判定部１１２から出力される領域を表す値１１４と、領域記憶部１１５内に記憶された前回の領域を表す値１１６とを入力とし、それらの入力値をもとに予め設定されたテーブルに従い補償トルク値１１８を決定し制御部１０４に出力する。
図７は補償トルク値１１８を決定するテーブルの一例である。前回の領域を表す値１１６と今回の領域を表す値１１４との差が大きい場合は絶対値の大きい補償トルクを与え、差が小さい場合は絶対値の小さい補償トルクを与える。例えば、前回の領域が領域（１）３０１であり、今回の領域が領域（２）３０２であった場合、補償トルクは０.１[Ｎ・ｍ]となる。
制御部１０４は、カウンタ１１１から出力される現在位置のフィードバック信号１１３と指令値１００との差が０となると、トルク判定部１１７の出力する補償トルク値１１８をサーボモータ１０２に与える。
【実施例２】
【００１８】
図２は本発明の第２の実施例の位置決め制御装置のブロック図である。図２において図１と同じ符号のものは同一のものを指すので説明は省略する。図２に示す制御装置１０１は、図１のそれに加え、カウンタ１１１から出力されるフィードバック信号１１３を記憶する位置記憶部１１９を備える。また制御部１０４´は図１の制御部１０４に加え、位置記憶部１１９からの信号１２０を入力とする。
位置記憶部１１９は、新たな入力があるまでフィードバック信号１１３を保持しておき、新たにフィードバック信号１１３が入力される度に、それまで保持していた値を、前回の位置を表す値１２０として制御部１０４´へ出力し、新たな値を保持するという動作を繰り返す。
【００１９】
本実施例では、実施例１での「カウンタ１１１から出力される現在位置のフィードバック信号１１３と指令値１００との差が０となった場合」に代わり、制御部１０４´は、カウンタ１１１から出力される現在位置のフィードバック信号１１３と前回位置１２０との差が０となると、サーボモータ１０２が指令値１００の位置へ到達したとしてトルク判定部１１７の出力する補償トルク値１１８をサーボモータ１０２に与える。
【００２０】
なお、以上で説明した実施例ではカウント間隔２０２を４つの領域に分割し、補償トルク値１１８を決定する４×４のテーブルを作成したが、カウント間隔２０２をさらに分割して補償トルク値１１８を決定してもよい。例えばカウント間隔２０２を８つの領域に分割すると、補償トルク値１１８のテーブルは８×８となる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は高精度の位置決め制御装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例を示す位置決め制御装置のブロック図
【図２】本発明の第２の実施例を示す位置決め制御装置のブロック図
【図３】位置検出器から出力されたアナログ信号と、それらから生成されるデジタル信号を表す図
【図４】Ａ相アナログ信号、Ｂ相アナログ信号、加算信号、減算信号、加算信号の逆相      信号、減算信号の逆相信号および４逓倍デジタル信号の波形を示す図
【図５】カウント間隔を４分割する過程を表す図
【図６】フィードバック位置が振動する過程を表す図
【図７】補償トルク値を決定するテーブルの例
【符号の説明】
【００２３】
１００  指令値
１０１  制御装置
１０２  サーボモータ
１０３  検出器
１０４  制御部
１０４´  制御部
１０５  位置検出器
１０６  Ａ相アナログ信号
１０７  Ｂ相アナログ信号
１０８  方形波発生器
１０９  Ａ相デジタル信号
１１０  Ｂ相デジタル信号
１１１  カウンタ
１１２  領域判定部
１１３  現在位置のフィードバック信号
１１４  現在の領域を表す値
１１５  領域記憶部
１１６  前回の領域を表す値
１１７  トルク判定部
１１８  補償トルク値
１１９  位置記憶部
１２０  前回の位置を表す値
２０１  ４逓倍デジタル信号
２０２  カウント間隔
２０３  Ａ相アナログ信号とＢ相アナログ信号を加算した加算信号
２０４  Ａ相アナログ信号からＢ相アナログ信号を減算した減算信号
２０５  加算信号の逆相信号
２０６  減算信号の逆相信号
３０１  領域（１）
３０２  領域（２）
３０３  領域（３）
３０４  領域（４）
４０１  フィードバック信号が一定となる範囲
４０２  フィードバック信号の変化によりサーボモータが動作する範囲
４０３  フィードバック位置が変動する範囲
４０４  ４０１で示す範囲の中心
【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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【図７】
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