JP2008027246A - 位置決め制御装置とその位置決め制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 位置決め制御中に目的位置の変更指令を受付けた場合、特に、目的位置より手前に変更された場合、減速過程における移動体の円滑な動作をさせるとともに、位置決め時間を短縮することができる位置決め制御装置とその位置決め制御方法を提供する。
【解決手段】 位置決め加速度と前記残距離に基づいて、前記位置決め加速度の変更が必要か否かを判定し、その変更判定結果を出力する残距離判定部と、前記残距離と前記変更判定結果に基づいて、変更位置決め加速度を演算して出力する位置決め加速度演算部と、前記変更位置決め加速度と予め設定された位置決め加速度上限値とを比較し、その比較判定結果を出力する位置決め加速度判定部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、部品実装機等の移動体の位置決め制御装置とその位置決め制御方法、特に、位置決め指令変更時の位置決め時間の短縮における移動体の円滑な動作に関するものである。

従来の位置決め制御装置とその位置決め制御方法は、位置決め制御中に目的位置の変更指令を受付けた場合、特に目的位置より手前に変更された場合、一旦、指令変更時の現在位置から、機械に衝撃を与えずに最短時間かつ最短距離で停止することができるタイマ減速を行ない、速度０となった後、変更目的位置に対してあらためて位置決め制御を行なっている。しかしながら、これは、位置決め制御上の融通性がなく、かつ移動体の移動に際して時間的効率も低下するという問題点があったため、次のような改善を図っている。

位置決め制御中に目的位置の変更指令を受付けた場合、特に目的位置より手前に変更された場合、速度指令が、変更目的位置に対して、目的位置に精度良く位置決めさせるためのパターン減速を行なう際の速度指令になるまでタイマ減速を行ない、速度指令がパターン減速を行なう際の速度指令まで減速された後、パターン減速を行なっている。（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６３−０７５９０８号公報（第５−７頁、図９）

図３は、従来の位置決め制御装置の構成を示すブロック図である。また、図４は、目的位置の変更時の移動体の現在位置を示す説明図である。また、図５は、従来の位置決め制御方法における目的位置の変更時の速度変化を示す説明図である。また、図６は、他の従来の位置決め制御方法における目的位置の変更時の速度変化を示す説明図である。なお、各図における各符号は、特許文献１に付されたのものを使用して、以下に説明する。

図４において、移動体が目的位置Ｐ０に対して、位置決め制御進行中に変更指令により目的位置がＰ１に変更された場合の移動体の現在位置Ｐには３種類ある。すなわち、（ａ）目的位置Ｐ０に対して、変更目的位置Ｐ１に対する残距離Ｘが距離Ｌより大で、変更指令により現在の速度指令を維持しながら変更目的位置Ｐ１への位置決めができる場合、（ｂ）に残距離Ｘが距離Ｌより小であるが、現在速度指令を減速すれば変更目的位置Ｐ１に位置決めするための速度パターンに移行できる場合、（ｃ）移動体の現在位置Ｐが変更位置Ｐ１を通過した領域にある場合の３種類である。

図３において、７は現在位置判別手段であり、位置検出器２で検出した移動体の現在位置とメモリ３ｃに記憶されている現在速度指令値及びメモリ３ｃに入力された変更指令により指令された変更目的位置とから現在速度指令方向と目的位置方向の関係すなわち現在位置の領域を判別する。すなわち、現在位置Ｐが前述の３種類のどの場合かを判断するのである。
８はパターン残距離算出手段であり、変更指令時の移動体の現在位置Ｐから位置決め制御中の目的位置Ｐ０までの距離からブレーキで定まる停止距離ＸＳを減算した距離Ｌを算出する。この距離Ｌはパターン減速速度ＶＰの逆関数として算出される。すなわちメモリ３ｃに記憶されている移動体の最高速度ＶＭに応じたパターン距離ＸＰと移動体の現在速度指令値ｖより、Ｌ＝（ｖ／ＶＭ）^２×ＸＰで算出される。従って、この距離Ｌは現在位置Ｐと現在速度（方向を含む）からパターン減速すると仮定したとき、現在位置ＰからＶＰ＝０となるまでの距離であるということができ、距離Ｌは現在の状態から正常にパターン減速で停止するのに必要な距離である。
９は残距離算出手段であり、メモリ３ｃに入力された変更目的位置Ｐ１と移動体の現在位置Ｐとから残距離Ｘを算出する。１０は比較手段であり、残距離算出手段９で算出した残距離Ｘとパターン残距離算出手段８で算出したパターン残距離Ｌを比較し、残りの移動距離に余裕があるか否かを判断する。１１は速度指令手段、１２はタイマ減速速度算出手段である。

図５において、位置決め制御進行中のＰ点で目的位置Ｐ０を目的位置Ｐ１に変更する変更指令を受付けると、現在の位置決め状態を初期化するため、変更指令時の位置Ｐから減速指令値が零になるようにタイマ減速速度ＶＢで減速制御し、移動体が完全に止まった時点で新規目的位置Ｐ１に対する位置決めを開始するものである。

図６は、現在位置Ｐが前述の３種類のうちの（ｂ）の場合のものである。現在速度指令方向と変更目的位置方向は一致しているが、残距離Ｘがパターン残距離Ｌに比較して短い場合、残距離Ｘに対して現在速度指令値ＶＣが高すぎるため、この場合は現在速度指令値が位置決め可能な値となるまでタイマ減速速度ＶＢでタイマ減速を繰返し、残りの移動距離に余裕ができ、パターン減速速度ＶＰのパターン減速での位置決め可能となったら、パターン減速で変更後の目的位置Ｐ１に対する位置決め制御を行なうものである。

このように、前者の従来の位置決め制御装置とその位置決め制御方法は、位置決め制御中に目的位置の変更指令を受付けた場合、特に現在位置Ｐが前述の３種類のうちの（ｂ）の場合、すなわち目的位置より手前に変更された場合、一旦、最短時間かつ最短距離で減速停止し、停止後更に変更目的位置までの位置決め制御を再開するのである。
また、後者の他の従来の位置決め制御装置とその位置決め制御方法は、変更目的位置に対して精度よい位置決めができる速度まで最短時間かつ最短距離で減速し、その速度に至った後、変更目的位置に対して精度よい位置決め制御をする、すなわち段階を経て減速して位置決め制御をするのである。

従来の位置決め制御装置の位置決め制御方法は、位置決め制御中に目的位置の変更指令を受付けた場合、特に現在位置Ｐが前述の３種類のうちの（ｂ）の場合、すなわち目的位置より手前に変更された場合、一旦、最短時間かつ最短距離で減速停止し、停止後更に変更目的位置までの位置決め制御を再開するため、減速停止時に位置決め制御上オーバーシュートが出やすく、かつ移動体の移動に際して時間的効率も低下するという問題点があった。

また、他の従来の位置決め制御装置の位置決め制御方法は、変更目的位置に対して精度よい位置決めができる速度まで最短時間かつ最短距離で減速し、その速度に至った後、変更目的位置に対して精度よい位置決め制御をする、すなわち段階を経て減速して位置決め制御をするため、減速過程での速度を段階的に変更しなければならず、速度の段階的の変更に伴うトルク段差、トルク脈動等が発生し、減速過程における移動体の円滑な動作ができないという問題点があった。これにより、円滑な速度の変更ができず、位置決め時間が延びてしまうという問題点もあった。

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、位置決め制御中に目的位置の変更指令を受付けた場合、特に目的位置より手前に変更された場合、減速過程における移動体の円滑な動作をさせるとともに、位置決め時間を短縮することができる位置決め制御装置とその位置決め制御方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、位置決め速度指令を出力する位置決め位置制御部と、前記位置決め速度指令に応じた位置指令単位の移動量を出力する位置決め速度制御部と、目標位置の変更指令を受付けた場合、現在位置から変更目標位置までの残距離を演算する残距離演算部と、を備え、前記残距離に基づいて前記変更目標位置に位置決め制御する位置決め制御装置において、
位置決め加速度と前記残距離に基づいて、前記位置決め加速度の変更が必要か否かを判定し、その変更判定結果を出力する残距離判定部と、
前記残距離と前記変更判定結果に基づいて、変更位置決め加速度を演算して出力する位置決め加速度演算部と、
前記変更位置決め加速度と予め設定された位置決め加速度上限値とを比較し、その比較判定結果を出力する位置決め加速度判定部と、を備えるものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載における前記残距離判定部が、前記残距離が前記位置決め加速度での減速停止距離より長い場合、前記位置決め加速度の変更が必要なしと判断し、前記残距離が前記位置決め加速度での減速停止距離より短い場合、前記位置決め加速度の変更が必要と判断するものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載における前記位置決め加速度演算部が、前記残距離判定部が前記位置決め加速度の変更が必要と判断した場合のみ、前記変更位置決め加速度を演算して出力するものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載における前記位置決め加速度判定部が、前記変更位置決め加速度が前記位置決め加速度上限値未満の場合、前記変更位置決め加速度を用いた位置決め制御をすると判断し、前記変更位置決め加速度が位置決め加速度上限値以上の場合、前記位置決め加速度上限値を位置決め加速度とした位置決め制御をすると判断するものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１記載における前記位置決め加速度上限値が、前記位置決め制御装置の適用用途に応じて可変設定できるものである。

請求項６に記載の発明は、目標位置に対する位置決め制御中に前記目標位置の変更指令を受付けた場合、特に前記目的位置より手前に変更された場合、現在位置から変更された目標位置までの残距離を演算し、前記残距離に基づいて前記変更された目標位置に位置決め制御する位置決め制御装置の位置決め制御方法において、前記残距離と、前記目標位置に対する位置決め制御中の位置決め加速度での減速停止距離との長さを判断し、前記残距離が前記減速停止距離より短い場合、前記残距離と現在の指令速度に基づいて変更位置決め加速度を演算し、前記変更位置決め加速度と、予め設定された位置決め加速度上限値との大小を判断し、前記変更位置決め加速度が前記位置決め加速度上限値未満の場合、前記変更位置決め加速度を用いた位置決め制御をするのである。

請求項１または６に記載の発明によると、位置決め制御装置の適用用途に応じた、減速過程における移動体の円滑な動作ができると共に、位置決め時間を短縮でき、精度良い変更目的位置への位置決めができる。
また、請求項２乃至４に記載の発明によると、変更された目標位置に対して最適な減速停止を選択することができる。
また、請求項５に記載の発明によると、位置決め制御装置の汎用性を高めることができる。

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。

図１は、本発明の実施例の構成を示すブロック図である。図において、１は位置決め制御装置、２は電動機、３は位置検出器、１１は上位装置、１２は位置決め位置制御部、１３は位置決め速度制御部、１４は駆動部である。また、１０１は残距離演算部、１０２は残距離判定部、１０３は位置決め加速度演算部、１０４は位置決め加速度判定部である。
ここで、駆動部１４は、指令と現在位置に基づいて、位置検出器３を備えた電動機２を駆動する、いわゆる公知技術における位置制御する電動機制御装置であるため、詳細な説明は省略する。

本発明が特許文献１と異なる部分は、残距離判定部１０２と、位置決め加速度演算部１０３と、位置決め加速度判定部１０４と、を備えた点である。

位置決め位置制御部１２は、通常、上位装置１１からの目標位置を入力し、位置決め速度の速度指令を出力する。一方、目標位置が変更された場合、後述する位置決め加速度判定部１０４において決定された位置決め加速度入力し、変更された目標位置に応じて、位置決め速度の速度指令を出力する。
位置決め速度制御部１３は、通常、位置決め位置制御部１２からの速度指令を入力し、速度指令に応じた制御スキャン当たりの位置指令単位の移動量を出力する。また、後述する位置決め加速度判定部１０４からの変更位置決め加速度と、予め設定されている位置決め加速度上限値との比較結果を入力し、入力された変更位置決め加速度の計算結果に応じた減速度の制御スキャン当たりの位置指令単位の移動量を出力する。

残距離演算部１０１は、変更された目標位置と、目標位置に対して位置決め制御中の現在位置と、を入力して現在位置から変更位置までの残距離を演算し、その演算結果を残距離判定部１０２と、位置決め加速度演算部１０３に出力するものである。
残距離判定部１０２は、目標位置に対して位置決め制御中の位置決め加速度と、現在位置から変更位置までの残距離と現在の指令速度と、を入力して位置決め加速度の変更が必要かどうかを判断し、その判断結果を位置決め加速度演算部１０３に出力する。
位置決め加速度演算部１０３は、位置決め加速度の変更が必要であるという判定と、現在位置から変更位置までの残距離と現在の指令速度と、を入力して変更位置決め加速度を演算し、その演算結果を位置決め加速度判定部１０４に出力する。
位置決め加速度判定部１０４は、変更位置決め加速度を入力し、予め設定されている位置決め加速度上限値との比較を行ない、その比較結果を位置決め速度制御部１３に出力する。

通常、目標位置に対しての位置決めの場合、位置決め位置制御部１２または位置決め速度制御部１３は、上位装置１１からの目標位置指令に対して、現在設定されている減速加速度（位置決め加速度）で減速移動量を作成して、これで位置検出器３を備えた電動機２を駆動して、目標位置に対して位置決め制御を行なう。
一方、目標位置に対して位置決め制御中に目的位置の変更指令を受付けた場合、位置決め位置制御部１２または位置決め速度制御部１３は、位置決め加速度判定部１０４における比較結果に基づいて、位置検出器３を備えた電動機２を駆動して、変更された目標位置に対して、一定加速度（位置決め上限加速度または変更位置決め加速度）で位置決め制御を行なう。

次に、前述した位置決め制御装置１における位置決め制御方法の一連の処理の流れを説明する。図２は、本発明の実施例の動作を説明するフローチャートであり、目標位置に対する位置決め制御中に目標位置の変更指令を受付けた場合の処理を示すものである。
ここで、以下、最初に設定された目標位置を当初目標位置、当初目標位置から変更された目標位置を単に変更目標位置という。
（Ｓｔｅｐ１）残距離演算部１０１において、変更目標位置と、当初目標位置に対して位置決め制御中の現在位置と、から現在位置から変更目標位置までの残距離を演算し、（Ｓｔｅｐ２）の処理へ進む。
（Ｓｔｅｐ２）残距離判定部１０２において、当初目標位置に対して位置決め制御中の位置決め加速度と、現在位置から変更目標位置までの残距離と、現在の指令速度と、から位置決め加速度の変更が必要かどうかを判断する。すなわち、現在位置から変更目標位置までの残距離が、当初目標位置に対して位置決め制御中の位置決め加速度での減速停止による減速停止距離より長い場合、位置決め加速度の変更が必要なしと判断し、（Ｓｔｅｐ１０）の処理へ進む。一方、現在位置から変更目標位置までの残距離が、当初目標位置に対して位置決め制御中の位置決め加速度での減速停止による減速停止距離より短い場合、位置決め加速度の変更が必要と判断し、（Ｓｔｅｐ３）の処理へ進む。

（Ｓｔｅｐ３）位置決め加速度演算部１０３において、現在位置から変更目標位置までの残距離での現在の指令速度から減速停止が可能な変更位置決め加速度を演算し、（Ｓｔｅｐ４）の処理へ進む。
ここで演算する変更位置決め加速度は、機械に衝撃を与えずに最短時間かつ最短距離で停止することができる、モータのトルク特性と負荷の慣性に基づく予め設定されたトルク上限値で制限される、一定加速度である。
（Ｓｔｅｐ４）位置決め加速度判定部１０４において、予め設定されている位置決め加速度上限値と演算された変更位置決め加速度と、を比較する。変更位置決め加速度が位置決め加速度上限値未満の場合、（Ｓｔｅｐ１１）の処理へ進む。一方、変更位置決め加速度が位置決め加速度上限値以上の場合、（Ｓｔｅｐ１２）の処理へ進む。
ここで予め設定されている位置決め加速度上限値は、位置決め制御装置１の適用用途に応じて可変設定できるものである。

（Ｓｔｅｐ１０）通常位置決めを行なう場合であり、当初目標位置に対して位置決め制御中の位置決め加速度を用いて、変更目標位置に対して位置決め制御する。すなわち、位置決め制御中の現在位置が前述（段落０００５）の３種類のうちの（ａ）の場合（変更目標位置に対する残距離が、当初目標位置に対して位置決め制御中の位置決め加速度での減速停止による減速停止距離より大で、変更目標位置指令により現在の速度指令を維持しながら変更目標位置への位置決めができる場合）の位置決め制御である。

（Ｓｔｅｐ１１）変更位置決め加速度での位置決めを行う場合であり、変更位置決め加速度を用いて、変更目標位置に対して位置決め制御する。すなわち、位置決め制御中の現在位置が前述（段落０００５）の３種類のうちの（ｂ）の場合（変更目標位置に対する残距離が、当初目標位置に対して位置決め制御中の位置決め加速度での減速停止による減速停止距離より小であるが、現在速度指令を減速すれば変更目的位置に位置決めすることができる場合）の位置決め制御である。

この場合、他の従来の位置決め装置の位置決め制御方法は、一旦、減速過程においてタイマ減速を行った後、パターン減速での変更目的位置への位置決めを行なう、という段階的な速度指令の移行をする必要があった。
一方、本発明では、段階的な速度指令の移行を伴わない、変更位置決め加速度での位置決めであり、更に、変更位置決め加速度は、位置決め制御装置１の適用用途に応じて可変設定できる位置決め加速度上限値との比較によって決定されるものであるため、位置決め制御装置１の適用用途に応じた、減速過程における移動体の円滑な動作ができると共に、トルク変動が発生しないため位置決め時間を短縮でき、精度良い変更目的位置への位置決めができる。
また、位置決め加速度上限値を位置決め制御装置１の適用用途に応じて可変設定できるため、位置決め制御装置１の汎用性を高めることができる。

（Ｓｔｅｐ１２）一旦、減速停止後再位置決めを行なう場合であり、位置決め加速度上限値を位置決め加速度として減速停止後、その停止位置から変更目標位置に対して位置決めパターンを作成し、再度変更目標位置に対して位置決め制御する。（Ｓｔｅｐ１１）と同様に、位置決め制御中の現在位置が前述（段落０００５）の３種類のうちの（ｃ）の場合及び（ｂ）の場合のうち、（変更目標位置に対する残距離が、当初目標位置に対して位置決め制御中の位置決め加速度での減速停止による減速停止距離より小であり、減速加速度を変更しても設定された上限値を超える場合）の位置決め制御であるが、用いる加速度が変更位置決め加速度ではなく、位置決め加速度上限値を位置決め加速度とした、点で異なる。

この場合、従来の位置決め装置の位置決め制御方法は、一旦、タイマ減速での最短時間かつ最短距離で減速停止し、停止後更に変更目的位置までの位置決め制御を再開していた。タイマ減速は、機械に衝撃を与えずに最短時間かつ最短距離で停止することができる、モータのトルク特性と負荷の慣性に基づく予め設定されたトルク上限値で制限される位置決め加速度を用いるものである。
一方、本発明では、位置決め制御装置１の適用用途に応じて可変設定できる位置決め加速度上限値の一定した位置決め加速度を用いるものであり、位置決め制御装置１の適用用途に応じた、速やかな減速停止をすることができ、再位置決め制御に繋げることができる。

本発明の実施例の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例の動作を説明するフローチャートである。 従来の位置決め制御装置の構成を示すブロック図である。 目的位置の変更時の移動体の現在位置を示す説明図である。 従来の位置決め制御方法における目的位置の変更時の速度変化を示す説明図である。 他の従来の位置決め制御方法における目的位置の変更時の速度変化を示す説明図である。

符号の説明

１ 位置決め制御装置
２ 電動機
３ 位置検出器
１１ 上位装置
１２ 位置決め位置制御部
１３ 位置決め速度制御部
１４ 駆動部
１０１ 残距離演算部
１０２ 残距離判定部
１０３ 位置決め加速度演算部
１０４ 位置決め加速度判定部

Claims (6)

1. 位置決め速度指令を出力する位置決め位置制御部と、前記位置決め速度指令に応じた位置指令単位の移動量を出力する位置決め速度制御部と、目標位置の変更指令を受付けた場合、現在位置から変更目標位置までの残距離を演算する残距離演算部と、を備え、前記残距離に基づいて前記変更目標位置に位置決め制御する位置決め制御装置において、
   位置決め加速度と前記残距離に基づいて、前記位置決め加速度の変更が必要か否かを判定し、その変更判定結果を出力する残距離判定部と、
   前記残距離と前記変更判定結果に基づいて、変更位置決め加速度を演算して出力する位置決め加速度演算部と、
   前記変更位置決め加速度と予め設定された位置決め加速度上限値とを比較し、その比較判定結果を出力する位置決め加速度判定部と、を備えることを特徴とする位置決め制御装置。
2. 前記残距離判定部が、前記残距離が前記位置決め加速度での減速停止距離より長い場合、前記位置決め加速度の変更が必要なしと判断し、
   前記残距離が前記位置決め加速度での減速停止距離より短い場合、前記位置決め加速度の変更が必要と判断することを特徴とする請求項１記載の位置決め制御装置。
3. 前記位置決め加速度演算部が、前記残距離判定部が前記位置決め加速度の変更が必要と判断した場合のみ、前記変更位置決め加速度を演算して出力することを特徴とする請求項１記載の位置決め制御装置。
4. 前記位置決め加速度判定部が、前記変更位置決め加速度が前記位置決め加速度上限値未満の場合、前記変更位置決め加速度を用いた位置決め制御をすると判断し、
   前記変更位置決め加速度が位置決め加速度上限値以上の場合、前記位置決め加速度上限値を位置決め加速度とした位置決め制御をすると判断することを特徴とする請求項１記載の位置決め制御装置。
5. 前記位置決め加速度上限値が、前記位置決め制御装置の適用用途に応じて可変設定できるものであることを特徴とする請求項１記載の位置決め制御装置。
6. 目標位置に対する位置決め制御中に前記目標位置の変更指令を受付けた場合、特に、前記目標位置より手前に変更された場合、現在位置から変更された目標位置までの残距離を演算し、前記残距離に基づいて前記変更された目標位置に位置決め制御する位置決め制御装置の位置決め制御方法において、
   前記残距離と、前記目標位置に対する位置決め制御中の位置決め加速度での減速停止距離を比較し、
   前記残距離が前記減速停止距離より短い場合、前記残距離と現在の指令速度に基づいて変更位置決め加速度を演算し、
   前記変更位置決め加速度と、予め設定された位置決め加速度上限値との大小を判断し、
   前記変更位置決め加速度が前記位置決め加速度上限値未満の場合、前記変更位置決め加速度を用いた位置決め制御をすることを特徴とする位置決め制御装置の位置決め制御方法。

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