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スピンドルの角度割出

  • 質問No.9473223
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現在サーボモータでスピンドルを回転させたり、角度割出が出来る装置を作成しようと考えています。
サーボモータとスピンドルはベルトを介して回転させ、サーボモータ側プーリ径19,スピンドル側プーリ径40です。
モータの角度は、サーボアンプのエンコーダパルス出力を3600pls/revに設定し、高速カウンタでカウントして算出しています。
スピンドルの角度は(19 / 40) * 3600 = 1710pls/rev に設定して角度の算出を行おうと思いテストしましたが、スピンドルを何回も回転していると、角度位置がずれてしまいます。
上記のような場合でスピンドルの角度を算出するためにはどのようにすればよいでしょうか? スピンドル側にエンコーダを追加すれば可能であると思いますが、それ以外で案はありませんでしょうか?
以上、何卒ご助言よろしくお願い致します。

皆様、アドバイスいただきありがとうございます.
ベルトはタイミングベルトを使用し、モータはACサーボを使用しています.
高速カウンタの設定や機械的な部分を見直して問題なく動作するようになりました.
いろいろなアドバイスをいただきありがとうございました.

質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.8
  • ベストアンサー
回答(1)さんの言われるように
>サーボモータ側プーリ「歯数」19,スピンドル側プーリ「歯数」40
>と書くべきところを書き間違えたダケと言う憶測が成り立つ

だとすると、話はまた別ですね。
その場合、考えられるのは
(1)カウンタがカウントミスしている。
(2)カウンタに設定しているプリロードかコンペア値が間違っていてどんどんずれる。
(3)エンコーダーのパルスが、適切でななくなる場合がある。
くらいでしょうか。
(4)ベルトが歯を乗り越えて滑っている。

う~ん、でも(4)は正直考えにくいんですよねえ。

その他の回答 (全12件)

  • 回答No.13
回答(12)さんへ
念のためマニュアルを再確認してみました
http://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/products/drv/servo/index.html
三菱電機サーボモータ マニュアル
MR-J3A 技術資料集 sh030037r <一つ前の古い形ですが、それほど古くは無い
155/652ページ
-------抜粋-------------------------
5.1.8 電子ギア
インデックステーブルなどで無限に一方向回転するような場合,四捨五入分の
誤差が累積し,インデックス位置はずれます。
例えば,前例で指令を36000pulse入力してもテーブルは
(うっとおしいので途中式省略)
360.00018°になり,テーブル上では同一位置に位置決めできません。
-----------------------------------
と、記載されてます

これのサーボモータ内蔵エンコーダ分解能 262144パルス(約26万パルス)

私の記憶違いも少し有ったけれど
MRJ3はサーボアンプ単体では端数処理してなかった
位置決め装置側で端数処理してる
回転テーブルのインデックス制御は、それ用に設計された機器を使用しないとハマる

本件がサーボのエンコーダパルスと総減速比が整数で割り切れるなら良いのですが
仮に割り切れたとしても末尾に小数点以下があればいつかはズレる

サーボアンプに端数処理機能があれば別ですが

現在の型番はMRJ4 エンコーダ分解能は約400万パルス
こちらのマニュアルにはMR-J3のような注意事項は見つかりません
他のメーカの調査してみます

安川電機 MECHATROLINK-III通信指令形Σ-7シリーズ
ACサーボドライブ 製品マニュアル sijps80000128c_2_0
エンコーダ分解能約1千7百万パルス
235/525ページ
6.12.8 マルチターンリミット設定
「一方向にしか回転しないため,絶対値エンコーダが計数できる回転数の上限をいつかは超えてしまいます。」
「このときに,モータの回転数とターンテーブルの回転数が,整数比の関係において端数が生じないようにする」
「ためにマルチターンリミットを使用します。」

ちょっと意味合いが違うような気がしなくもないが
少なくともターンテーブル制御の注意事項には違いない


富士電機
富士サーボシステム ALPHA5 SXタイプ/E-SXタイプ
ユーザーズマニュアル 24C7-J-0050a
エンコーダ分解能 約100万パルス
インデックステーブル、ターンテーブルについての記載は見つかりません
  • 回答No.12
回答(11)さんへ
>基本的に整数演算なので小数点以下は切り捨てられる

外部出力的にはそう見えますが、内部処理では切り捨てていないはずです。
ただし速度検出を重視していると逆転動作切り替え時には
小数点以下をリセットしている可能性はありますね。
 
  • 回答No.11
回答(10)さんへ
>>実はサーボモータじゃ無い可能性、つまりブラシレスDCモータ
>さすがにそれは無いでしょう。

ACサーボモータの場合では割り切れないスケーリングしたとしても正確な現在位置を把握できてる

モータ内蔵エンコーダが1000パルスだとして <現在はこのようなパルスは無いが分かりやすい例として
1/3にスケーリングしたとする
333.333・・・ですが
基本的に整数演算なので小数点以下は切り捨てられる

ACサーボの場合で同一回転方向に回した場合
1回転目 333パルス出力
2回転目 333パルス出力
3回転目 334パルス出力 <割切れない誤差を内部カウントして1以上になったら1+する
4回転目 333パルス出力
5回転目 333パルス出力
6回転目 334パルス出力 <割切れない誤差を内部カウントして1以上になったら1+する
7回転目 333パルス出力


と、言う内部処理をしてます
でも、安価なブラシレスDCモータでそれをやっているのかな?
と、言う疑問

20年以上昔のACサーボはそのような割切れない場合の処理をしていなかった
なので、ユーザー側でそのような計算をしなければならなかった
現在の日本製ACサーボモータはどこのメーカでもそのような内部処理してます
(全メーカ確認したわけでは無いが)
  • 回答No.10
回答(1)さんへ

>実はサーボモータじゃ無い可能性、つまりブラシレスDCモータ

さすがにそれは無いでしょう。
有ったとしてもモーター本体のエンコーダが変なら
もっと顕著な症状が出そうな感じがします。

>端的に言えばZ相パルスが必ず360.000度でONするのか?
>そしてA相B相パルスもZ相とピッタリ同期してるのか?

速度検出のためだけだとしても、この条件はクリアしてると思います。

>何故これが問題なのか?ですが
>現代の日本製サーボやブラシレスDCのアンプからのパルス出力はスケーリングされてる
>つまり、モータのお尻に付いてるエンコーダ出力がそのまま直接出てるのでは無いから

まあ速度検出のためならある平均化したほうが扱いやすいしね
でも回転方向を切り替えなければ誤差蓄積にはならないんじゃないかな。
  • 回答No.9
回答(4)は、蛇足。

回答(2)が、真のアドバイス内容。  また、…か?
  • 回答No.7
タイミングベルトのプーリーは、ピッチ一定かつ歯数は整数なので径は端数なのが普通。

>サーボモータ側プーリ径19,スピンドル側プーリ径40

そのままなら(1)のまさかのVベルト。小径なのであるいは丸ベルト。
タイミングベルトはデジタル。他はアナログ的誤差があって当然です。

1回転ごとに誤差を無くすなら回答(5)の光電管によるカウントリセットの追加でいけます。

(2)(4)(9)は酔っ払い徘徊者。

  天を味方に付けると失われた十年は半導体バブル時代で銀行や株より金で、2千万円程購入し、
  半導体バブルが弾けて独立、金を簿価と実勢価格で調整し、自社の営業外利益決算処理、
  不労所得が得られるようにマンション投資し、無借金&不労所得で、悠悠自適。
  先日も、一週間余りで、蟹ツアーを。

技術サイトなのに自慢げに虚構投資話。詐欺師とみなすべき。
一見もっともらしい回答を装うことあるが、突詰めるとオノレが自慢話したいだけで虚妄入乱れ。
専門技術者の真摯な質疑提起に対応不能に陥る

  小生(黒猫さん)には(徘徊者は)質問の回答を求め、小生は丁寧に回答したにもかかわらず、
  小生の質問には全く回答しませんでした。つまり回答するだけの、「技術資料」や「設計資料」
  レベルの知識が持っていないとしか考えられません。そのかわりに、「技術資料」「設計資料」
  レベルの知識の裏付けのない、持論の「設計基準」を振り回しました。

徘徊マダラ呆けのトドのツマリは幼児返り。

  ベビーカーに乗って ピーポー ピーポー ウーン (´ε`;)ウーン…

此処はこんなの放置する無管理サイトです。
  • 回答No.6
荒れ気味なので、素人が回答を書き込むとバッシングをうけるかもしれませんが・・・・・・・・・・・・、

“サーボモータでスピンドルを回転”させ、多数回 回転させた際の累積
誤差を防ぐならば、前の回答者さんがお示しのように、タイミングベルト
又はチェーンを使って駆動すれば回避できそうです。

それに対して、“角度割出が出来る装置”を作りたいのであれば、タイミ
ングベルト又はチェーンをつかってもバックラッシによる遊びで、
所要の角度割り出し精度が得られない可能性があるので、スピンドル側に
ロータリーエンコーダを付けてフィードバック制御することが良さそうに
思います。

角度割出にどの程度の精度を期待なさっているのでしょうか?
スピンドル側のエンコーダによるフィードバック制御なしであれば、
バックラッシによる遊び分の割り出し誤差が生じることを想定した方が
よいと思います。


なお、ロータリーエンコーダを使う場合は、累積誤差はフィードバック制御
系で除去できますが、バックラッシは制御系の安定性を損ねる可能性がある
ので、多少スリップが生じる可能性があっても、バックラッシが生じにくい
駆動系を採用する方が総合性能を向上できるかもしれません。
  • 回答No.5
>>高速カウンタでカウント
ここがわからん


initしてる時期は?
初回だけ?
あて決め?
お勧めは光電管を使った位置決め
  • 回答No.4
蛇足です、

“チェーン”も、初期伸び等で伸びます。

ですから、歯付きのタイミングベルトや、チェーン&スプロケット伝達の如く、

歯や爪等で機械的スリップが回避できる物を使用するが、正しい記載方法です。

“チェーン”の初期伸び等も、チェーン溝&スプロケット爪のガタに吸収され、

機械的スリップが回避できる物となっています。

ですが、停止時にはそのガタ分が動き、バックラッシと同様に、角度位置に影響します。

そのガタが、分解能力より大きいと問題になり、その面ではタイミング(歯付き)ベルトが

今回の仕様には向いております。

以上を、質問者さんが勘違いすると、問題なので、記載します。
  • 回答No.3
通常のベルトだと伸びがあるので
回転による累積によるズレは原理的に生じるはずです。

スピンドル側の精密な角度制御が必要でなければ
コグドベルトで駆動するか、チェーンで駆動すれば
回転による誤差累積を回避できます。
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