JP2001282360A - 動作物体の位置決め方法及び位置決め装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転している容器を停止させるときの位置決
めを、高精度で、しかも短時間で行えるようにする。 【解決手段】 停止信号が与えられた時点で、動作実行
手段２に与えられた初期動作パルス数と容器Ｗの実際の
動作パルス数とから偏差パルス数を求め、これによって
偏差パルス数を含まない実制動パルス数を求めて、この
実制動パルス数で動作実行手段２を制御するようにした
ので、物体の動作が加減速中であるか否かの影響は受け
ないことになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動作物体の位置決
め方法及び位置決め装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】飲料水や化粧品等を詰めた円筒形の容器
に対し、その外周面の決められた位置にステッカーを貼
り付けるうえで、容器を一旦、その筒軸を自転軸（中
心）として回転させ、そのうえでその周方向の所定位置
で停止させる場合を例に挙げて、この容器（即ち、物
体）の回転（即ち、動作）を位置決め停止させる方法を
説明する。図４は、この場合に用いられていた従来にお
ける位置決め装置１００の一例を示したブロック図であ
る。

【０００３】この位置決め装置１００は、容器Ｗを不動
状態に保持する物体保持部１０１及びその回転機構（モ
ータ駆動部）１０２より成る動作実行手段１０３と、こ
の動作実行手段１０３に向けて駆動用パルスを出力する
駆動制御部１０４と、容器Ｗの外周面に予め印刷等によ
って設けられた位置決めポイント（アイマーク）Ｍを検
出したときに上記駆動制御部１０４に向けて停止信号を
出力する光電センサ等の停止指示部１０５とを有したも
のとなっている。なお、図示した物体保持部１０１は、
容器Ｗを起立状態で載置する旋回台であるものとした
が、その他にも容器用ハンドリング装置等を含むもので
ある。

【０００４】一般に、このように物体を位置決めさせる
作用を含んだ装置類では、その駆動源として、与えるパ
ルス数によって回転量（回転角）の制御ができるステッ
ピングモータやサーボモータが用いられるところである
が、上記のような用途とされる位置決め装置１００に関
して言えば、殆どの場合、サーボモータが採用されるこ
とになる。なぜなら、この位置決め装置１００では、流
れ作業のライン中に組み込まれることになり、そのため
に動作実行手段１０３のうち、物体保持部１０１や回転
機構１０２で具備されるモータ１０８は、容器Ｗの受け
取りや放出のために高速移動が必要とされ、小型でなけ
ればならず、そのうえで物体保持部１０１に負荷する容
器荷重に対応するだけの十分な始動トルクが必要とされ
るためである。

【０００５】しかし、このために従来の位置決め装置１
００では次のような制御上の不具合があった。すなわ
ち、サーボモータであるモータ１０８にはエンコーダ１
１０が付設されおり、このエンコーダ１１０により実際
の回転量（回転角度）からそれに相当する動作パルスを
計数するようになっている。図５に示すように、この動
作パルスはモータ１０８に与えられる駆動用パルスに対
して常に遅れを生じるものとなっている。この遅れ量
は、その瞬間のパルス数として見れば駆動用パルス数よ
りも動作パルス数の方が少ない状態となっているもので
あり、この状態の両者の差を「偏差パルス」と言う。

【０００６】そこで、停止指示部１０５から停止信号Ｓ
が出力されたとき、上記駆動制御部１０４は、容器Ｗの
位置決めポイントＭを所定の停止目標位置に停止させる
ための目標制動パルス数（時間短縮を図るために可及的
に少なくして予め設定したもの）を、ドライバ１１１へ
与え、容器Ｗを減速させつつ所定回転後に停止させるよ
うにしていたが、この停止信号Ｓの出力時点でドライバ
１１１は既に、駆動用パルスとして偏差パルス分を受け
取ってしまっている。従って、実際に容器Ｗが回転を停
止するのは、位置決めポイントＭが停止目標位置を行き
過ぎた位置となる。

【０００７】上記偏差パルスは、容器Ｗの回転数が一定
（等速回転中）であるときにはこれと同じく一定（不
変）であり、従ってその回転停止位置も一定になること
から、このときに停止信号Ｓが出力されることが決まっ
ていると仮定するならば、この実際の回転停止位置を停
止目標位置として設定すればよいことになる。しかし、
実際上、停止信号Ｓは容器Ｗが加減速中にあるときにも
出力される可能性が当然にある。即ち、停止信号Ｓの出
力タイミングは全くの不特定なものである。上記偏差パ
ルスは、容器Ｗの回転数が加減速中にあるときにはこれ
と比例的に増減するが、その増減率は一定ではない。そ
のため、停止信号Ｓの出力されるタイミングが僅かでも
異なれば、位置決めポイントＭの実際の停止位置は、そ
の都度、バラバラになってしまうのである。

【０００８】そこで、従来は、このような不具合を払拭
して容器Ｗの回転停止時における位置決め精度を高める
ために、容器Ｗを回転させ始めた後、加速が終わるまで
の所定の時間帯Ｔ内では、停止指示部１０５から停止信
号Ｓが出力されてもこれを無視するようにして、物体保
持部１０１（サーボモータ）が等速回転に移るのを待つ
ような制御を行っていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、動作実
行手段１０３のモータ１０８としてサーボモータを用い
ざるを得ないという事情の中で、従来の位置決め方法で
は、容器Ｗの加速回転中に、停止指示部１０５からの停
止信号Ｓを無視する時間帯Ｔを設けるといった対策を採
っていたため、この時間帯Ｔが位置決め作業として全く
無駄になり、作業効率を高めようとするときに重大なネ
ックになっていた。本発明は、上記事情に鑑みてなされ
たものであって、回転等の動作をしている容器等の物体
についてその動作を停止させるときの位置決めを、高精
度で、しかも短時間で行えるようにした動作物体の位置
決め方法及び位置決め装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は次の手段を講じた。即ち、本発明に係る動
作物体の位置決め方法では、次のようにする。モータ駆
動方式による物体の動作実行手段に初期動作パルスを与
えて物体に所定動作を行わせつつ、同時に、この物体に
ついて動作開始時からの実際の動作量を動作パルスとし
て計数する。そして、その後に停止信号が与えられたと
きに、この時点の初期動作パルスの発振数から上記動作
パルスの計数値を減算して偏差パルス数を求める。

【００１１】そして、この偏差パルス数から、停止信号
の出力後に物体を停止目標位置に停止させるために予め
設定した目標制動パルス数を減算し、これによって実制
動パルス数を求める。このようにしたうえで、上記停止
信号が与えられた時点以降の初期動作パルスを無視させ
ると共に、これと入れ替え的に、この実制動パルス数を
動作実行手段に与え、上記動作実行手段に対するその後
の制御を行う。このようにして、物体の動作を停止させ
る。

【００１２】動作実行手段は、従来例として例示したよ
うに、物体に対してその自転軸を中心とした回転をさせ
るものとすることができ、またこの場合、停止信号は、
物体自体に設けられた位置決めポイントをセンサ検出し
たときに出力されるものとすればよい。このようにする
ことにより、回転している物体を停止させるときの周方
向における位置決めを行うものとすることができる。一
方、この位置決め方法の実施に用いる本発明に係る動作
物体の位置決め装置では、モータ駆動方式による物体の
動作実行手段と、この動作実行手段に向けて駆動用パル
スを出力する駆動制御部と、この駆動制御部に向けて停
止信号を出力する停止指示部とを有したものとしたうえ
で、次のようにする。

【００１３】すなわち、駆動制御部としては、複数のパ
ルス発振器と、これら各パルス発振器の出力端を上記停
止指示部からの停止信号に基づいて択一的に選択するパ
ルス切替部と、このパルス切替部において後順位的に選
択される方のパルス発振器に対して、その都度必要なパ
ルス数を算出し設定する中央処理部とを有したものとす
る。また駆動制御部として、その複数のパルス発振器
は、互いに同一のパルス間隔となる駆動用パルスを出力
可能となったものとする。

【００１４】この場合、パルス切替部によって最初に選
択されるパルス発振器は、動作実行手段をスタートさせ
てから１サイクル分の動作をさせることを見込んだ初期
動作パルスを発振することになる。また、パルス切替部
によって後順位的に選択されるパルス発振器は、動作実
行手段を所定パルス数で停止させるための実制動パルス
を発振することになる。駆動制御部として、その中央処
理部は、停止指示部から停止信号が出力された時点で、
その初期動作パルスの発振数と物体における実際の動作
パルスの計数値とを元に実制動パルス数を求めて、この
実制動パルス数を、パルス切替部で後順位的に選択され
るパルス発振器から出力させる構成のものとする。

【００１５】動作実行手段は、物体に対してその自転軸
を中心とした回転をさせるものとされていると共に、前
記停止指示部は、物体自体に設けられた位置決めポイン
トをセンサ検出したときに停止信号を出力するものとす
ればよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づき説明する。図１は、本発明に係る動作物体の
位置決め装置１の一実施形態を示すブロック構成図であ
る。本実施形態でも、物体が飲料水や化粧品等を詰めた
円筒形の容器Ｗであるものとし、またこの容器Ｗの外周
面の決められた位置にステッカーを貼り付けるに際して
容器Ｗを自転軸Ｐまわりで回転させ、そのうえで、その
周方向の位置決めをして停止させる場合を例に挙げて説
明する。

【００１７】この位置決め装置１は、動作実行手段２と
駆動制御部３と停止指示部４とを有している。このうち
動作実行手段２及び停止指示部４については従来と略同
じものを使用することができる。例えば動作実行手段２
としては、容器Ｗを不動状態に保持する物体保持部７
（図例では容器Ｗを起立状態で載置する旋回台とした）
と、これの回転機構（モータ駆動部）８とを有してい
る。

【００１８】この回転機構８で具備されるモータ９に
は、やはりサーボモータが採用されている。従って、こ
のモータ９にはエンコーダ１０が付設されたものとなっ
ており、このエンコーダ１０により実際の回転角度から
それに相当した動作パルスを計数し、これをドライバ１
１内で駆動用パルスの発振数と常に比較するといった機
能を当然に有している。また停止指示部４は、光電セン
サ等より成るものであって、容器Ｗの外周面に予め印刷
等によって設けられた位置決めポイント（アイマーク）
Ｍを検出したときに、この検出信号を停止信号として、
上記駆動制御部３に向けて出力するようになっている。

【００１９】駆動制御部３は、動作実行手段２に向けて
駆動用パルスを出力するところであって、少なくとも２
台のパルス発振器１５，１６（以下、説明の便宜上「第
１パルス発振器１５」及び「第２パルス発振器１６」と
言う）とパルス切替部１７と中央処理部１８とを有して
いる。また、本実施形態では、この駆動制御部３に対し
て更に、第１パルス発振器１５で出力したパルス数を計
数するための第１カウンタ２０と、動作実行手段２のエ
ンコーダ１０に同期してパルス数を計数する第２カウン
タ２１とが設けられたものを示している。

【００２０】第１パルス発振器１５及び第２パルス発振
器１６は、いずれも、中央処理部１８からの指令を受け
て起動を開始するように接続されており、それらの各起
動時には、互いに同一のパルス間隔で、駆動用パルスを
出力可能となったものである。そして、第１パルス発振
器１５では、その起動の開始後に、動作実行手段２の物
体保持部７を少なくとも１回転させるのに十分となるだ
けのパルス数を発振して停止し、その後、リセットする
ようにように設定されており、また第２パルス発振器１
６では、起動の都度、中央処理部１８から与えられる所
定のパルス数を発振して停止し、その後、リセットする
ように設定されている。

【００２１】パルス切替部１７は、第１パルス発振器１
５の出力端と第２パルス発振器１６の出力端とを、停止
指示部４からの停止信号に基づいて択一的に選択するよ
うになったもので、選択した方の出力端を動作実行手段
２のドライバ１１へ接続させるようになっている。この
パルス切替部１７では、最初に第１パルス発振器１５を
選択し、次に第２パルス発振器１６を選択するようにな
っている。従って、このパルス切替部１７によって最初
に選択されることとなる第１パルス発振器１５から出力
される駆動用パルスが、動作実行手段２をスタートさせ
てから１サイクル分動作させるための初期動作パルスと
なり、またこの後の順位としてパルス切替部１７によっ
て選択されることとなる第２パルス発振器１６から出力
される駆動用パルスが、動作実行手段２を減速させつつ
停止させるための実制動パルスとなる。

【００２２】中央処理部１８は、上記したように第１パ
ルス発振器１５や第２パルス発振器１６を起動させ、同
時にその起動時の駆動用パルスを所定パルス数に設定さ
せるところであるが、この他にも、第２パルス発振器１
６が出力する実制動パルスの設定数をその都度、算出す
るという作用を担っている。すなわち、いま、停止指示
部４から停止信号が出力されたものとすると、この時点
で、まず、第１カウンタ２０による計数値（即ち、第１
パルス発振器１５による初期動作パルスの発振数）か
ら、上記した第２カウンタ２１による計数値（即ち、動
作実行手段２の物体保持部７が実際に回転した量を示す
動作パルス）を減算する。その結果、これら両者の差と
して表される偏差パルス数を求める。

【００２３】そして、次に中央処理部１８は、停止信号
Ｓの出力後に容器Ｗを停止目標位置に停止させるために
予め設定した目標制動パルス数を、この偏差パルス数か
ら減算する。これによって実制動パルス数を求める。そ
して、この得られた実制動パルス数を、第２パルス発振
器１６に与える。なお、この中央処理部１８には、例え
ばＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）やそ
の他適宜コンピュータ等を用いることができる。図２
は、縦軸を容器Ｗの回転停止位置とし、横軸を時間とし
て示した動作図である。また図３は、上記位置決め装置
１の動作状況を示したフローチャートである。

【００２４】以下、これら図２及び図３を用いながら、
本発明に係る動作物体の位置決め方法を説明する。上記
したように、当初、中央処理部１８は第１パルス発振器
１５を選択している。そこで、ステップ８０において、
この中央処理部１８が第１パルス発振器１５を介して動
作実行手段２に初期動作パルスを与えることにより、こ
の動作実行手段２によって容器Ｗ（物体保持部７）が回
転を開始されるものとなる。次のステップ８１では、上
記により、停止指示部４が容器Ｗの位置決めポイントＭ
を検出し、停止信号を出力するのを待つ。

【００２５】停止指示部４において停止信号Ｓが出力さ
れると、ステップ８２へと進み、パルス切替部１７は第
１パルス発振器１５と動作実行手段２との接続を切断
し、これと入れ替わり的に第２パルス発振器１６と動作
実行手段２とを接続する。これによって停止信号Ｓが与
えられた時点以降、第１パルス発振器１５で発振される
初期動作パルスは無視されることになる。このステップ
８２が開始されるのと同時にステップ８３が開始され、
中央処理部１８は、第１カウンタ２０からこの時点（停
止信号Ｓが出力された瞬間）の初期動作パルスの発振数
を取り込むと共に、第２カウンタ２１から、容器Ｗが動
作開始時から実際に回転した分に相当する動作パルスの
計数値を取り込み、そのうえで初期動作パルス数から動
作パルス数を減算する。

【００２６】これによってこのステップ８３では偏差パ
ルス数が求められる。次のステップ８４では、容器Ｗを
停止目標位置に停止させるために予め設定した目標制動
パルス数を、ステップ８３で求めた偏差パルス数から減
算する。これによって実制動パルス数が求められる。そ
こで、中央処理部１８は、次のステップ８５においてこ
の実制動パルス数を第２パルス発振器１６に与える。言
うまでもなく、これらステップ８２〜ステップ８５は極
めて短時間のうちに実行されるものであり、この間のタ
イムロスは殆ど問題にはならない。

【００２７】このようにして動作実行手段２は、次のス
テップ８６及び８７で、第２パルス発振器１６から発振
される実制動パルス数に基づいて容器Ｗの回転を停止さ
せるようになるが、実制動パルス数は偏差パルス数を含
んでいないため、容器Ｗは、位置決めポイントＭが停止
目標位置に正確に一致した状態で停止することになる。
すなわち、動作実行手段２は、実質的に図２中にＡＢＣ
Ｄで示すようなパルス編成で制御されるものである。

【００２８】このような本発明に係る動作物体の位置決
め方法及び位置決め装置１に関して、その効果としての
具体例を挙げれば、容器Ｗに対するステッカー貼りの作
業が、１分間あたりの処理数を従来の１００本から、１
２０本にまで高められるものであった。ところで、本発
明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の
形態に応じて適宜変更可能である。例えば、パルス発振
器１５，１６の使用数は特に限定されるものではない。

【００２９】また、駆動制御部３（第１パルス発振器１
５、第２パルス発振器１６、パルス切替部１７、中央処
理部１８、第１カウンタ２０、第２カウンタ２１）は、
その全体又はその一部構成を一つのＣＰＵとして構成さ
せることもでき、これによって制御の更なる高速化が可
能となり、位置決め作業の高効率化が図れることにな
る。また装置全体としての小型化や低コスト化にも繋が
る。物体保持部７は、容器Ｗを磁力や吸引力などで吸着
したり機械的にハンドリングする装置等に置換すること
もできる。

【００３０】なお、そもそも物体は上記した容器Ｗに限
定されるものではなく、その形状、大きさ、用途等にお
いて種々の変更が可能である。物体の動作は、自転軸ま
わりの回転に限らず、円周移動や直線移動等に対しても
適用できる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る動作物体の位置決め方法及び位置決め装置では、
停止信号が与えられた時点で、動作実行手段に与えられ
た初期動作パルス数と物体の実際の動作パルス数とから
偏差パルス数を求め、これによって偏差パルス数を含ま
ない実制動パルス数を求めて、この実制動パルス数で動
作実行手段を制御しているので、物体の動作が加減速中
であるか否かに拘わらず、その動作を停止させるときの
位置決めが、高精度で、しかも短時間で行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置決め装置の一実施形態を示す
ブロック構成図である。

【図２】縦軸を容器（物体）の回転停止位置とし横軸を
時間として本発明の位置決め方法を説明した動作図であ
る。

【図３】本発明に係る位置決め装置の動作状況を示した
フローチャートである。

【図４】従来における位置決め装置の一例を示すブロッ
ク構成図である。

【図５】縦軸を容器（物体）の回転停止位置とし横軸を
時間として従来の位置決め方法を説明した動作図であ
る。

【符号の説明】

１ 位置決め装置 ２ 動作実行手段 ３ 駆動制御部 ４ 停止指示部 ７ 物体保持部 ９ モータ（サーボモータ） １５ パルス発振器（第１パルス発振器） １６ パルス発振器（第２パルス発振器） １７ パルス切替部 １８ 中央処理部 Ｗ 容器（物体） Ｐ 自転軸 Ｓ 停止信号 Ｍ 位置決めポイント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 高広 京都府綾部市井倉新町石風呂１番地 グン ゼ株式会社研究開発部内 (72)発明者 正岡 良典 京都府綾部市城山町８番地 グンゼ株式会 社機械事業部内 Ｆターム(参考） 3E095 AA08 EA03 EA09 EA13 EA24 EA26 EA34 FA13 5H303 AA04 BB01 BB06 BB14 CC01 DD01 EE03 EE07 FF01 FF09 FF20 GG02 GG20 HH01 HH09 KK02 KK35

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ駆動方式による物体の動作実行手
   段（２）に初期動作パルスを与えて物体に所定動作を行
   わせつつ、同時に、この物体について動作開始時からの
   実際の動作量を動作パルスとして計数し、 その後に停止信号が与えられたときに、この時点の初期
   動作パルスの発振数から上記動作パルスの計数値を減算
   して偏差パルス数を求めると共に、 該偏差パルス数から、停止信号の出力後に物体を停止目
   標位置に停止させるために予め設定した目標制動パルス
   数を減算して実制動パルス数を求め、 上記停止信号が与えられた時点以降の上記初期動作パル
   スを無視させると共に、これと入れ替え的に上記実制動
   パルス数を動作実行手段（２）に与えることにより、 該動作実行手段（２）による動作を停止させるものとす
   ることを特徴とする動作物体の位置決め方法。
2. 【請求項２】 前記動作実行手段（２）は、物体に対し
   てその自転軸（Ｐ）を中心とした回転をさせるものとさ
   れ、前記停止信号は、物体自体に設けられた位置決めポ
   イント（Ｍ）をセンサ検出したときに出力されるものと
   され、これによって回転を停止させるときの物体の周方
   向位置決めを行うものであることを特徴とする請求項１
   記載の動作物体の位置決め方法。
3. 【請求項３】 モータ駆動方式による物体の動作実行手
   段（２）と、該動作実行手段（２）に向けて駆動用パル
   スを出力する駆動制御部（３）と、該駆動制御部（３）
   に向けて停止信号を出力する停止指示部（４）とを有す
   る動作物体の位置決め装置において、 上記駆動制御部（３）は、複数のパルス発振器（１５，
   １６）と、これら各パルス発振器（１５，１６）の出力
   端を上記停止指示部（４）からの停止信号に基づいて択
   一的に選択するパルス切替部（１７）と、該パルス切替
   部（１７）において後順位的に選択される方のパルス発
   振器（１６）に対してその都度必要なパルス数を算出し
   設定する中央処理部（１８）とを有していることを特徴
   とする動作物体の位置決め装置。
4. 【請求項４】 前記駆動制御部（３）の複数のパルス発
   振器（１５，１６）は、互いに同一のパルス間隔となる
   駆動用パルスを出力可能となっており、パルス切替部
   （１７）によって最初に選択されるパルス発振器（１
   ５）から出力されるパルスは動作実行手段（２）をスタ
   ート時から１サイクル動作部分を見込んだ初期動作パル
   スであり、パルス切替部（１７）によって後順位的に選
   択されるパルス発振器（１６）から出力されるパルスは
   動作実行手段（２）を所定パルス数で停止させるための
   実制動パルスであることを特徴とする請求項３記載の動
   作物体の位置決め装置。
5. 【請求項５】 前記駆動制御部（３）の中央処理部（１
   ８）は、上記パルス切替部（１７）で後順位的に選択さ
   れるパルス発振器（１６）に対し、停止指示部（４）か
   ら停止信号が出力された時点の初期動作パルスの発振数
   と物体における実際の動作パルスの計数値とを元に求め
   た実制動パルス数を出力させるものであることを特徴と
   する請求項４記載の動作物体の位置決め装置。
6. 【請求項６】 前記動作実行手段（２）は、物体に対し
   てその自転軸（Ｐ）を中心とした回転をさせるものとさ
   れていると共に、前記停止指示部（４）は、物体自体に
   設けられた位置決めポイント（Ｍ）をセンサ検出したと
   きに停止信号を出力するものとされていることを特徴と
   する請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の動作物体
   の位置決め装置。