JP2022025311A - 移動体の制御方法及び移動体制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】被位置情報読取部が設置されていない非設置区間においても移動体の位置に基づく制御が実行できる移動体の制御方法及び移動体制御システムを提供すること。
【解決手段】本開示の移動体の制御方法は、第１設置区間において、被位置情報読取部から位置情報読取部により読み取った位置情報が示す読取位置に基づいて移動体の移動を制御する第１制御工程と、非設置区間において、移動体の位置を推定した推定位置に基づいて移動体の移動をセンサレスベクトル制御する第２制御工程と、第２設置区間において、読取位置に基づく移動体の制御と、推定位置に基づく移動体の制御との両方の制御を実行しつつ、第１制御工程と第２制御工程の切り替えを実行する切替工程と、を含む。
【選択図】図７

Description

本開示は、被位置情報読取部の位置情報に基づいて移動体の移動を制御する移動体の制御方法及び移動体制御システムに関するものである。

従来、被位置情報読取部の位置情報に基づいて移動体の移動を制御する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１など）。特許文献１に記載のリニアモータの位置決め装置は、可動子の位置決めを行う位置決め領域と、可動子が常に通過するだけの走行領域とを設けている。また、位置情報を読取り可能なリニアスケールを、位置決め領域だけに設置している。そして、位置決め装置は、走行領域において、リニアスケールを用いないセンサレスベクトル制御を実行している。

特開２００４－２３９３６号公報（段落００１１）

上記した特許文献１の位置決め装置では、走行領域において、可動子を常に定速で移動させることで、リニアスケールを用いないセンサレスベクトル制御を実行している。このため、可動子を定速で走行させる走行領域であればリニアスケールをなくすことが可能であるが、可動子の位置や速度を変更等したい走行領域では、リニアスケールを設置する必要が生じる。換言すれば、可動子の位置や速度の制御等を実行したいものの、リニアスケールが設置できないような走行領域では、可動子の移動を適切に制御等できない虞があった。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、被位置情報読取部が設置されていない非設置区間においても移動体の位置に基づく制御が実行できる移動体の制御方法及び移動体制御システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本開示は、レールに沿って移動する移動体の制御方法であって、前記レールは、固定子と、被位置情報読取部が設置された第１設置区間と、前記被位置情報読取部が設置されていない非設置区間と、前記第１設置区間と前記非設置区間との間に設置され、前記被位置情報読取部が設置された第２設置区間と、を備え、前記移動体は、前記固定子により生じる磁力を利用して推力を発生させる可動子と、前記被位置情報読取部から位置情報を読み取る位置情報読取部と、を備え、前記第１設置区間において、前記被位置情報読取部から前記位置情報読取部により読み取った前記位置情報が示す読取位置に基づいて前記移動体の移動を制御する第１制御工程と、前記非設置区間において、前記移動体の位置を推定した推定位置に基づいて前記移動体の移動をセンサレスベクトル制御する第２制御工程と、前記第２設置区間において、前記読取位置に基づく前記移動体の制御と、前記推定位置に基づく前記移動体の制御との両方の制御を実行しつつ、前記第１制御工程と前記第２制御工程の切り替えを実行する切替工程と、を含む、移動体の制御方法を開示する。
また、本開示の内容は、移動体の制御方法としての実施だけでなく、レール及び移動体を備える移動体制御システムとして実施しても有益である。

本開示の移動体の制御方法、移動体制御システムによれば、被位置情報読取部が設置されていない非設置区間では、移動体の位置を推定した推定位置に基づくセンサレスベクトル制御を実行する。これにより、非設置区間においても、推定位置に基づいて、移動体の位置や速度制御が可能となる。被位置情報読取部が設置できないような走行路においても、移動体の移動を適切に制御できる。

本実施例の搬送システムが備えるレール装置及びキャリアの斜視図である。 図１の内部を示した斜視図である。 Ｙ方向及びＺ方向に平行な平面で切断したレール装置の断面図である。 キャリアの側面図である。 搬送システムの電気的な構成を示す図である。 搬送システムの概要を示す模式図である。 第１制御と第２制御の切り替えの状態を示す図である。 別例の第１制御と第２制御の切り替えの状態を示す図である。

以下、本開示の移動体制御システムを具体化した一実施例である搬送システムについて説明する。図１は、後述する搬送システム１０（図６参照）が備えるレール装置１１及びキャリア１３の斜視図を示している。図１は、直線形状のレール装置１１に、キャリア１３を配置した状態を示している。図６に示すように、搬送システム１０は、直線、曲線、分岐形状等のレール装置１１を互いに組み合わせた走行路において、リニアモータの駆動によってキャリア１３を移動させるシステムである。直線、曲線、分岐形状等のレール装置１１は、同様の構成となっている。このため、以下の説明では、図１に示す直線の走行路を有するレール装置１１とキャリア１３について説明し、曲線、分岐形状等のレール装置１１の説明を省略する。また、以下の説明では、図１におけるキャリア１３をスライド移動させる方向をＸ方向、Ｘ方向に垂直でレール装置１１を載置する面に平行な方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向をＺ方向と称して説明する。

図１～図３に示すように、レール装置１１は、Ｘ方向に延設され、Ｚ方向の上部を開口した略Ｕ字形状をなしている。レール装置１１は、底部２１と、第１側壁２２と、第２側壁２３を備えている。底部２１には、非接触給電の制御などを実行するレール制御部２５（図３参照）が設けられている。第１及び第２側壁２２，２３は、底部２１の上面に設けられ、Ｙ方向で互いに対向し、Ｘ方向に沿って延設されている。レール装置１１は、底部２１、第１及び第２側壁２２，２３によって、Ｘ方向に延びる溝を構成している。この溝は、キャリア１３が移動する走行路である。

キャリア１３は、底部２１、第１側壁２２、及び第２側壁２３に囲まれた溝内に収納されている。第１及び第２側壁２２，２３の各々の内壁には、複数の永久磁石２６が取り付けられている。複数の永久磁石２６は、例えば、Ｚ方向に延びる長方形の板状をなし、第１及び第２側壁２２，２３の各々の内壁において、Ｘ方向に沿って、即ち、キャリア１３の移動方向に沿って所定の磁極ピッチで配列されている。永久磁石２６の各々は、例えば、キャリア１３とＹ方向で対向する内側の面においてＮ極、Ｓ極が交互に現れるように、Ｘ方向において隣り合うものが互いに異なる極性（Ｎ極及びＳ極）となっている。尚、図２及び図３は、永久磁石２６のキャリア１３側を覆うカバー２７（図１参照）を取り外した状態を示している。また、図２は、Ｙ方向の手前側の第２側壁２３を取り外した状態を示している。

また、第１及び第２側壁２２，２３の各々の上部には、レール部２８が設けられている。レール部２８は、例えば、スライド面をＶ字に形成されたＶレールであり、後述するキャリア１３の溝ローラ４３を取り付けられる。また、第１及び第２側壁２２，２３の各々の内壁には、リニアスケール２９が取り付けられている。図４に示すように、キャリア１３には、レール装置１１のリニアスケール２９の各々とＹ方向で対向する位置にリニアヘッド４０が取り付けられている。リニアヘッド４０は、キャリア１３のＸ方向への移動にともなって、Ｘ方向におけるキャリア１３の位置を示す位置情報ＰＩ（図５参照）をリニアスケール２９から読み取る。リニアヘッド４０は、読み取った位置情報ＰＩをキャリア１３の制御装置５０に出力する（図５参照）。以下、位置情報ＰＩが示す位置を、読取位置と言う場合がある。尚、図３及び図４に示すリニアスケール２９及びリニアヘッド４０の取り付け位置や数は、一例である。例えば、第１側壁２２の上面にリニアスケール２９を設けても良い。また、キャリア１３は、Ｙ方向の一方側にリニアヘッド４０を備える構成でも良い。また、Ｙ方向の両側にリニアスケール２９やリニアヘッド４０を備えた場合、キャリア１３の制御において、どちらか一方の読取位置を採用したり、それぞれで読み取った読取位置の比較を行うことができる。

また、底部２１の上面には、Ｘ方向に延設され、上部を開口した略Ｕ字形状をなす走行レール３０が設けられている。また、底部２１の上部には、非接触給電を行う送電コイル部３１が設けられている。送電コイル部３１は、Ｘ方向に延びるコイル保持部３３と、送電コイル３５とを備えている。尚、図１及び図２は、送電コイル３５を取り外した状態を示している。送電コイル３５は、Ｘ方向に延びるコイル保持部３３に巻回されている。

一方、図１及び図２に示すように、キャリア１３は、本体部４１と、作業台４２とを備えている。本体部４１は、略箱型形状をなし、内部に様々な機器が内蔵されている。作業台４２は、Ｘ方向に長い略板状をなし、本体部４１の上部に固定されている。図４は、キャリア１３をＸ方向から見た側面図であり、本体部４１の一部を取り除いた状態を示している。図２及び図４に示すように、作業台４２の下面には、複数の溝ローラ４３が取り付けられている。また、溝ローラ４３の下方には、上記したリニアヘッド４０が取り付けられている。

また、本体部４１の下面には、複数の走行ローラ４５が取り付けられている。複数の走行ローラ４５の各々は、走行レール３０に内側から接触して回転する。キャリア１３は、作業台４２をレール装置１１の上方に配置した状態で、略Ｕ字状をなすレール装置１１の溝内に本体部４１を挿入している。複数の溝ローラ４３の各々は、第１及び第２側壁２２，２３の上部に設けられたレール部２８に対して回転可能に取り付けられている。キャリア１３は、溝ローラ４３及び走行ローラ４５をレール装置１１に対して回転可能に取り付けられることでＸ方向へ移動可能となり、作業台４２に物品（部品など）を載置して移動する。本実施例では、例えば、後述する図６の搬送システム１０に示すように、複数のレール装置１１を連結して構成した走行路８７上で複数のキャリア１３が移動する。複数のキャリア１３は、作業工程位置９３等において停止し、物品８９の供給や組み立て後の物品８９の移動などを実行する。

また、図４に示すように、本体部４１の下面には、非接触給電を行う受電コイル部４７が設けられている。受電コイル部４７は、コイル保持部４８と、受電コイル４９とを備えている。受電コイル４９は、Ｘ方向に延びるコイル保持部４８に巻回されている。キャリア１３をレール装置１１内に配置した状態では、受電コイル部４７は、Ｚ方向において送電コイル部３１と所定の間隔を間に設けて対向して配置されている。

図５に示すように、レール装置１１のレール制御部２５は、送電コイル３５と接続され、送電コイル３５に供給する交流電圧を変更する。レール制御部２５は、送電コイル３５に供給する交流電圧を変更することで、送電コイル３５からキャリア１３の受電コイル４９へ非接触による電力供給を行う。尚、キャリア１３への電力の供給は、非接触給電に限らず、接触型の給電方法を用いても良い。

また、図２及び図４に示すように、本体部４１内には、制御装置５０と、巻線部５３と、が内蔵されている。従って、本実施例の搬送システム１０は、レール装置１１に永久磁石２６を配置し、キャリア１３に巻線部５３を配置した、所謂、ムービングコイル方式のリニアモータである。尚、搬送システム１０は、所謂、ムービングマグネット方式のリニアモータでも良い。

また、本実施例のキャリア１３は、搬送システム１０の管理装置７３から受信した制御データＣＴに基づいて移動する。また、後述するリニアスケール２９が設置されていない区間に応じて、キャリア１３は、推定位置に基づいたセンサレスベクトル制御を実行する。詳述すると、図５に示すように、制御装置５０は、電圧制御部５１、指令生成部５２、位置速度制御部５４、位置推定部５５、切替部５６を備えている。電圧制御部５１、指令生成部５２、位置速度制御部５４、位置推定部５５、切替部５６を、例えば、ＩＣやＦＰＧＡなどのハードウェアによる処理で実現しても良く、ＣＰＵでプログラムを実行したソフトウェア処理で実現しても良く、ハードウェア処理とソフトウェア処理を組み合わせて実現しても良い。

管理装置７３は、指令生成部５２を介してキャリア１３との間で無線通信が可能となっている。例えば、指令生成部５２は、後述するキャリア１３の位置を示す切替部５６の使用位置情報ＰＩ３を管理装置７３へ送信する。管理装置７３は、例えば、搬送システム１０の作業に合わせて各キャリア１３の移動先を適宜決定する。管理装置７３は、キャリア１３から受信した使用位置情報ＰＩ３等に基づいてキャリア１３の現在位置を判断し、次の移動先を決定する。管理装置７３は、移動先を決定すると、キャリア１３の現在位置の情報や移動先を示す目標位置の情報等を制御データＣＴに含めて指令生成部５２へ送信する。指令生成部５２は、管理装置７３から受信した現在位置と、目標位置に基づいて、例えば、目標位置までの移動における目標速度や目標加速度等を設定する。指令生成部５２は、設定した目標速度や目標加速度の情報を位置速度制御部５４へ出力する。尚、キャリア１３は、ＧＰＳ装置等を備え、自装置において現在位置の情報を検出しても良い。

また、制御装置５０の位置速度制御部５４は、切替部５６から入力した使用位置情報ＰＩ３に基づいて、電圧制御部５１のトルク制御に対するトルク指令を変更する。使用位置情報ＰＩ３は、キャリア１３の位置を示す情報であり、位置情報ＰＩと、後述する位置推定部５５の推定位置情報ＰＩ２に基づいて切替部５６が決定した位置情報である。位置速度制御部５４は、使用位置情報ＰＩ３に基づいてキャリア１３の速度や加速度を検出し、指令生成部５２から入力した目標速度、目標加速度となるように、電圧制御部５１に出力するトルク指令の内容（例えば、目標トルクやトルク（推力）定数など）を変更する。

電圧制御部５１は、巻線部５３へ電圧指令値ＣＶを出力し、巻線部５３に通電する電圧や電流を制御する。図２及び図４に示すように、巻線部５３は、Ｙ方向における本体部４１の両側にそれぞれ設けられ、永久磁石２６と対向する位置に設けられている。巻線部５３は、複数のヨーク５３Ａのそれぞれにコイル５３Ｂが巻回されている（図２参照）。図５に示すように、巻線部５３には、コイル５３Ｂに流れる電流値Ａ１を検出する検出部５７が取り付けられている。検出部５７は、検出した電流値Ａ１を電圧制御部５１へ出力する。電圧制御部５１は、位置速度制御部５４から入力したトルク指令と、検出部５７から入力した電流値Ａ１に基づいた電圧指令値ＣＶを巻線部５３へ出力し、巻線部５３へ通電する交流電流をフィードバック制御する。また、電圧制御部５１は、切替部５６から入力した使用位置情報ＰＩ３に基づいて、永久磁石２６の位置を検出する。電圧制御部５１は、検出した永久磁石２６の位置（極性の位置）と、巻線部５３の磁極の位置に基づいて巻線部５３の電流を制御し、巻線部５３の磁極を切り替える。

巻線部５３は、電圧制御部５１から入力した電圧指令値ＣＶに基づいてコイル５３Ｂに印加する電圧やコイル５３Ｂに流れる交流電流を変更し磁界を発生させ（Ｎ極及びＳ極を誘起させ）、レール装置１１の永久磁石２６との間に推力（磁気吸引力や磁気反発力）を発生させる。これにより、制御装置５０は、キャリア１３を移動させる方向や速度を制御する。

また、管理装置７３は、各レール装置１１のレール制御部２５と接続されており、キャリア１３から受信した使用位置情報ＰＩ３等に基づいてレール制御部２５を制御する。管理装置７３は、キャリア１３の移動に合わせて、レール装置１１の送電コイル３５からキャリア１３の受電コイル４９へ非接触給電を制御する。

また、位置推定部５５は、キャリア１３の現在位置の推定を実行する。位置推定部５５は、例えば、電圧制御部５１から入力した電圧指令値ＣＶと、検出部５７から入力した電流値Ａ１とに基づいて、キャリア１３の現在位置を推定する。位置推定部５５は、推定した推定値を示す推定位置情報ＰＩ２を切替部５６に出力する。また、切替部５６は、リニアヘッド４０から位置情報ＰＩを入力する。切替部５６は、後述するように、リニアスケール２９が設置されていない区間に応じて、使用位置情報ＰＩ３として、位置情報ＰＩを使用するか、推定位置情報ＰＩ２を使用するのか、あるいは両方を使用するのかを切り替える。これにより、リニアスケール２９が設置されていない区間では、リニアヘッド４０を用いずに、推定位置情報ＰＩ２に基づいてキャリア１３の移動を制御するセンサレスベクトル制御を実行できる。尚、キャリア１３の位置を推定する方法は、特に限定されない。例えば、位置推定部５５は、巻線部５３に印加する電圧や巻線部５３に流れる電流からコイル５３Ｂに発生する磁界の変化を検出し、磁界の変化に基づいて位置を推定しても良い。

また、位置推定部５５は、リニアヘッド４０から位置情報ＰＩを入力する。位置推定部５５は、位置情報ＰＩに基づいて推定位置情報ＰＩ２の推定における誤差を補正する。位置情報ＰＩの読取位置は、リニアヘッド４０によってリニアスケール２９を読み取った、いわば、実際のキャリア１３の位置を示す情報である。位置推定部５５は、この読取位置に、推定位置情報ＰＩ２が示す推定位置を一致させる又は近似させるように、推定処理における変数・係数・処理内容等を補正する。位置推定部５５は、リニアヘッド４０によってリニアスケール２９を読取り可能な区間において、補正処理を定期的に実行する。これにより、推定の精度を高めることができる。

図６は、搬送システム１０の概要を模式的に示している。図６に示すように、搬送システム１０は、例えば、複数のレール装置１１を互いに連結して走行路８７を構成している。キャリア１３は、管理装置７３からの指令に基づいて走行路８７を走行する。搬送システム１０の走行路８７には、複数の作業ロボット９１が配置されている。作業ロボット９１は、例えば、多関節ロボットであり、各種の作業を行う。キャリア１３は、例えば、各作業ロボット９１の作業工程位置９３で停止する。作業ロボット９１は、作業台４２に載置された物品８９に対する作業を行う。

ここで、本実施例のレール装置１１には、図２に示すように、キャリア１３の移動方向であるＸ方向に沿ってリニアスケール２９が設けられている。また、上記したように、搬送システム１０は、複数のレール装置１１を互いに連結して走行路８７を構成している。この場合、隣接するレール装置１１の境界部分（接続部分）には、リニアスケール２９が設けられていない区間が発生する場合がある。例えば、図６に示すように、レール装置１１は、リニアスケール２９が設置された第１設置区間ＳＣ１と、リニアスケール２９が設置されていない区間を有する非設置区間ＳＣ３とを有する。また、本実施例では、第１設置区間ＳＣ１と非設置区間ＳＣ３との間であってリニアスケール２９が設置された区間を、制御の切り替えを実行する第２設置区間ＳＣ２として設定している。以下の説明では、位置情報ＰＩの読取位置に基づいて位置速度制御部５４や電圧制御部５１が実行する制御を、第１制御と称し、推定位置情報ＰＩ２の推定位置に基づいて位置速度制御部５４や電圧制御部５１が実行するセンサレスベクトル制御を、第２制御と称して説明する。

図７は、第１制御と第２制御の切り替えの状態を示している。図７の縦軸は、第１制御と第２制御のそれぞれについて、キャリア１３の移動の制御に用いている割合（度合い）を重みとして示している。縦軸における１００は、１００％の重み（割合）でどちらか一方の制御を実行していることを示している。この場合、他方の制御は、縦軸における０％となり、その制御を実行していない状態となる。横軸は、キャリア１３の位置を示している。実線で示す波形Ｌ１は、第１制御の重みを示している。また、破線で示す波形Ｌ２は、第２制御の重みを示している。

以下の説明では、説明の便宜上、図６に示すように、一例として、移動元のレール装置１１を第１レール装置１１Ａと、移動先のレール装置１１を第２レール装置１１Ｂと称して説明する。図７は、例えば、キャリア１３が、左から右へ向かって第１レール装置１１Ａから第２レール装置１１Ｂへ移動する状態を示している。

位置Ｐ１は、移動元の第１レール装置１１Ａにおける第１設置区間ＳＣ１と第２設置区間ＳＣ２の境界の位置ある。キャリア１３の制御装置５０は、位置Ｐ１に到達するまでの第１設置区間ＳＣ１において、第１制御のみで移動を制御する。即ち、位置Ｐ１までの間は、リニアスケール２９が読み取れるため、読取位置に基づく制御のみで移動を制御する。また、制御装置５０は、第１設置区間ＳＣ１において、位置推定部５５による推定も実行し、推定位置情報ＰＩ２の推定における誤差を補正する処理を、第１制御による移動制御と並列に実行する。これにより、第１設置区間ＳＣ１において、推定位置を読取位置にできるだけ一致させることができる。

また、位置Ｐ２は、第２設置区間ＳＣ２と非設置区間ＳＣ３の境界の位置である。制御装置５０は、位置Ｐ１に到達し第２設置区間ＳＣ２に進入すると、第１制御と第２制御の切替を開始し、位置Ｐ２までに切り替えを完了させる。また、終点Ｐ３は、第１レール装置１１Ａのリニアスケール２９の終端を示している。制御装置５０は、例えば、第１設置区間ＳＣ１における使用位置情報ＰＩ３（位置情報ＰＩ）に基づいて、リニアスケール２９の終点Ｐ３から所定の距離６１だけ手前の位置Ｐ１に到達したことを検出すると、切り替えを開始する。距離６１は、全てのレール装置１１で統一の値でも良く、レール装置１１のリニアスケール２９の設置状況などに応じて異なる値でも良い。

また、切り替えを開始するタイミングを決定する方法は、上記した終点Ｐ３からの距離６１を用いる方法に限らない。例えば、制御装置５０は、リニアスケール２９の開始点や中点などから所定の距離の位置に基づいて、切り替えタイミングを決定しても良い。また、制御装置５０は、例えば、レール装置１１や管理装置７３など、他の装置から切り替えを開始するタイミングを取得しても良い。例えば、キャリア１３は、新たなレール装置１１に進入するごとに、そのレール装置１１から切り替えを開始する位置Ｐ１の情報を取得しても良い。

制御装置５０は、第２設置区間ＳＣ２において、第１制御と第２制御とを段階的に切り替える。例えば、切替部５６は、位置速度制御部５４や電圧制御部５１へ使用位置情報ＰＩ３を所定回数だけ出力するごとに、使用位置情報ＰＩ３を演算して出力する。切替部５６は、例えば、次式により使用位置情報ＰＩ３が示す位置の値を演算する。
使用位置情報ＰＩ３の値＝Ｋ１＊位置情報ＰＩの読取位置の値＋Ｋ２＊推定位置情報ＰＩ２の推定位置の値
上記式において、Ｋ１は、位置情報ＰＩの読取位置に対する第１重み係数である。Ｋ２は、推定位置情報ＰＩ２の推定位置に対する第２重み係数である。

切替部５６は、例えば、使用位置情報ＰＩ３を所定回数だけ出力するごとに、第１重み係数Ｋ１を１、０．９、０．８、０．７・・・・・・０．１、０と、０．１ずつ減らしていく。また、切替部５６は、使用位置情報ＰＩ３を出力するごとに、第２重み係数Ｋ２を、０、０．１、０．２・・・・０．８、０．９、１と、０．１ずつ増やしていく。重み係数は、位置Ｐ１において第１重み係数Ｋ１＝１、第２重み係数Ｋ２＝０、位置Ｐ２において第１重み係数Ｋ１＝０、第２重み係数Ｋ２＝１となる。これにより、使用位置情報ＰＩ３に対する読取位置と推定位置との割合が相対的に（反比例して）変化する。位置速度制御部５４及び電圧制御部５１が、使用位置情報ＰＩ３を使用して制御を実行することで、巻線部５３に対する制御における第１及び第２制御の重みを段階的に変更することができる。尚、制御装置５０は、第２設置区間ＳＣ２において、切り替えを実行しつつ、上記した位置情報ＰＩに基づく推定位置情報ＰＩ２の補正処理を実行しても良い。

第２設置区間ＳＣ２において重み係数を変更するタイミングは特に限定されない。例えば、切替部５６は、使用位置情報ＰＩ３を１回出力するごとに、重み係数を変更しても良い。この場合、第２設置区間ＳＣ２において１１回だけ重み係数の変更が行なわれる。あるいは、切替部５６は、例えば、第２設置区間ＳＣ２に進入した初期段階では第１及び第２重み係数Ｋ１，Ｋ２の変化量を少なくし、徐々に増やしても良い。具体的には、切替部５６は、第１重み係数Ｋ１を１、０．９９、０．９８、０．９７・・・０．９１、０．９、０．８５、０．８、０．７・・・・・・０．１、０と、第２重み係数Ｋ２を、０、０．０１、０．０２、０．０３・・・・０．０９、０．１、０．１５、０．２、０．３・・・・０．９、１と、変化させても良い。また、位置速度制御部５４や電圧制御部５１の使用位置情報ＰＩ３を用いたフィードバック制御の周期に基づいて、第１及び第２重み係数Ｋ１，Ｋ２を変更する回数や第２設置区間ＳＣ２の長さを設定しても良い。

図７に示すように、制御装置５０は、位置Ｐ２において第１重み係数Ｋ１＝０、第２重み係数Ｋ２＝１とし、第１制御から第２制御への切り替えを完了させる。制御装置５０は、位置Ｐ２から位置Ｐ５までの非設置区間ＳＣ３において、推定位置に基づくセンサレスベクトル制御（第２制御）を実行する。

また、図７のＰ７は、第１レール装置１１Ａと第２レール装置１１Ｂの境界を示している。例えば、境界Ｐ７は、非設置区間ＳＣ３の中点となる。本実施例では、リニアスケール２９の終点Ｐ３が、位置Ｐ２（第２設置区間ＳＣ２の終点）よりも外側（境界Ｐ７側）となっている。換言すれば、非設置区間ＳＣ３の一部には、リニアスケール２９が設けられた区間が存在する。これにより、切り替えを完了する位置Ｐ２まで、リニアスケール２９の読み取りを確実に実行できる。尚、終点Ｐ３と位置Ｐ２とを一致させても良い。この場合、非設置区間ＳＣ３の全区間を、リニアスケール２９が設置されていない区間としても良い。

キャリア１３は、非設置区間ＳＣ３を移動し、境界Ｐ７において、移動元の第１レール装置１１Ａから移動先の第２レール装置１１Ｂへ乗り移る。制御装置５０は、第２レール装置１１Ｂの第２設置区間ＳＣ２の開始点である位置Ｐ５に到達すると、第２制御から第１制御への切り替えを開始する。制御装置５０は、例えば、位置Ｐ１と同様に、使用位置情報ＰＩ３に基づいて、第２レール装置１１Ｂのリニアスケール２９の開始点Ｐ４から所定の距離６２だけ通過した位置Ｐ５に到達したことを検出すると、切り替えを開始する。尚、制御装置５０は、距離６２以外の方法で位置Ｐ５の位置を検出しても良い。例えば、制御装置５０は、終点Ｐ３から所定の距離だけ離れた位置を位置Ｐ５として検出し、切り替えを開始しても良い。また、開始点Ｐ４と位置Ｐ５とを一致させても良い。例えば、制御装置５０は、第２レール装置１１Ｂのリニアスケール２９の読み取りが可能なった時点、即ち、リニアスケール２９の開始点Ｐ４を検出した時点で、切り替えを開始しても良い。

制御装置５０は、第２設置区間ＳＣ２の第１制御から第２制御への切り替えと同様に、第２重み係数Ｋ２を減らしながら第１重み係数Ｋ１を増やし、段階的に第２制御から第１制御へ切り替える。制御装置５０は、第２レール装置１１Ｂの第２設置区間ＳＣ２の終点である位置Ｐ６において、第１重み係数Ｋ１＝１、第２重み係数Ｋ２＝０とし、第２制御から第１制御への切り替えを完了させる。同様に、制御装置５０は、走行路８７を構成するレール装置１１間を移動するごとに、上記した切り替え制御を実行する。

ここで、レール装置１１の境界Ｐ７に発生するリニアスケール２９のない区間（図７の終点Ｐ３と開始点Ｐ４の間の区間）は、キャリア１３の移動時間が１秒にも満たない短い区間であるかもしれない。しかしながら、このような短い区間であっても、位置情報を失うことで、制御が不安定となり、キャリア１３に振動が発生する可能性がある。これに対し、本実施例のキャリア１３では、リニアスケール２９のない非設置区間ＳＣ３に応じて、リニアスケール２９を用いないセンサレスベクトル制御に切り替えることで、キャリア１３の振動を抑制し、安定してキャリア１３を走行させることができる。

また、本実施例の制御装置５０は、第２設置区間ＳＣ２における切り替え制御（本開示の切替工程の一例）において、読取位置に基づく第１制御と、推定位置に基づく第２制御を段階的に切り替える。推定位置は、推定処理の精度によっては、リニアスケール２９から読み取った読取位置との間で誤差が生じる可能性がある。推定位置と読取位置とに誤差が生じた場合、読取位置に基づく第１制御と、推定位置に基づく第２制御を排他的に切り替えると、キャリア１３に振動が生じる可能性がある。そこで、第１制御と第２制御を段階的に切り替えることで、制御に用いる使用位置情報ＰＩ３の変動を抑制し、キャリア１３の振動の発生を抑制できる。

尚、制御装置５０は、第１制御と第２制御とを段階的に切り替えなくとも良い。例えば、図８に示すように、制御装置５０は、位置Ｐ２において、第１制御を停止し、推定位置に基づく第２制御を開始しても良い。具体的には、第１重み係数Ｋ１を１から０に切り替え、第２重み係数Ｋ２を０から１に切り替えても良い。上記したように、制御装置５０は、第１設置区間ＳＣ１において、推定位置の補正を実行している。このため、推定位置は、読取位置と一致または近似している可能性が高い。そこで、第１制御から第２制御への切り替えを一気に実行する。一方、第２制御から第１制御への切り替えは、第２制御中（非設置区間ＳＣ３中）において推定位置と読取位置との間で誤差が生じる可能性がある。このため、図８に示すように、移動先の第２レール装置１１Ｂの第２設置区間ＳＣ２においては、第２制御から第１制御への切り替えを、段階的に切り替える。尚、第２制御から第１制御への切り替えにおいても、段階的に切り替えずに、一気に切り替えても良い。

また、上記したように、制御装置５０は、読取位置の値に第１重み係数Ｋ１を乗算した値と、推定位置の値に第２重み係数Ｋ２を乗算した値を加算した合計値を用いてキャリア１３の移動を制御する。制御装置５０は、第１及び第２重み係数Ｋ１，Ｋ２の一方を段階的に増加させ、他方を段階的に減少させることで、第１及び第２制御を段階的に切り替えている。これによれば、読取位置の値と推定位置の値のそれぞれに乗算する重み係数を相対的に変更することで、キャリア１３の制御に用いる使用位置情報ＰＩ３における読取位置と推定位置の比率を段階的に変更できる。

また、制御装置５０は、図７に示すように、第１制御から第２制御へ切り替える場合と、第２制御から第１制御へ切り替える場合の両方の場合において、第１及び第２制御を段階的に切り替えている。これによれば、非設置区間ＳＣ３へ入る場合と、非設置区間ＳＣ３から出る場合の両方において、制御の切り替えを段階的に実行し、キャリア１３の振動の発生を抑制できる。

また、リニアスケール２９は、第１設置区間ＳＣ１及び第２設置区間ＳＣ２において、キャリア１３の移動方向（本実施例ではＸ方向）に沿って設置されている。制御装置５０はリニアスケール２９の終点Ｐ３から所定の距離６１だけ離れた位置Ｐ１にキャリア１３が到達すると、第１制御から第２制御への切り替えを開始する。また、制御装置５０は、リニアスケール２９の開始点Ｐ４から所定の距離６２だけ離れた位置Ｐ５にキャリア１３が到達すると、第２制御から第１制御への切り替えを開始する。

これによれば、例えば、終点Ｐ３や開始点Ｐ４から所定の距離６１，６２だけ離れた位置Ｐ１，Ｐ５にキャリア１３が到達すると、切り替えを開始する。これにより、切り替えの開始位置を統一でき、切り替えに必要な制御内容の簡素化を図ることができる。

また、制御装置５０は、第１設置区間ＳＣ１において、読取位置と、推定位置に基づいて、推定位置の推定における誤差を補正する。これによれば、リニアスケール２９が設置された第１設置区間ＳＣ１においても推定位置の推定を実行し、読取位置と推定とに基づいて推定位置の推定における誤差を補正する。読取位置に対する推定位置の誤差を小さくし、切り替えを実行できる。尚、制御装置５０は、第１設置区間ＳＣ１及び第２設置区間ＳＣ２の少なくとも一方の区間で上記した補正処理を実行しても良い。

また、本実施例のレール装置１１は、キャリア１３の移動方向に沿ってリニアスケール２９が設置され、移動方向におけるリニアスケール２９の終点Ｐ３の外側が非設置区間ＳＣ３となっており（非設置区間ＳＣ３に含まれ）、非設置区間ＳＣ３を他のレール装置１１に接続してキャリア１３の走行路８７を形成する。

例えば、複数のレール装置１１を互いに接続して１つの走行路８７を形成する場合、繋ぎ目となる接続部分には、リニアスケール２９を設置することが構造上、難しくなる場合がある。繋ぎ目の僅かな距離であっても位置情報が途絶えた場合、繋ぎ目の通過中や通過後においてキャリア１３の振動が発生する可能性がある。従って、このような複数のレール装置１１を互いに接続するような構成において、推定位置に基づくセンサレスベクトル制御に切り替えることで、キャリア１３をレール間で安定して移動させることができる。その結果、様々な形状のレール装置１１を容易に接続でき、走行路８７の形状の自由度を向上できる。

また、本実施例のキャリア１３は、可動子としてのコイル５３Ｂと、コイル５３Ｂに供給する電力を制御する電圧制御部５１と、コイル５３Ｂに発生する電流値Ａ１（本開示の電力値の一例）を検出する検出部５７と、電圧制御部５１がコイル５３Ｂに供給する電力を制御する電圧指令値ＣＶと検出部５７により検出した電流値Ａ１とに基づいて推定位置を推定する位置推定部５５と、を備える。これによれば、ムービングコイル方式のキャリア１３において、電圧制御部５１の電圧指令値ＣＶと、検出部５７の電流値Ａ１に基づいて推定位置を推定する。従って、キャリア１３側で制御の切り替えを実行できる。尚、制御の切り替え判断を、レール制御部２５や管理装置７３等の他の装置が実行しても良い。例えば、管理装置７３が、図５から受信した使用位置情報ＰＩ３に基づいて、切り替えのタイミングや第１及び第２重み係数Ｋ１，Ｋ２をキャリア１３に指示しても良い。

因みに、搬送システム１０は、本開示の移動体制御システムの一例である。レール装置１１、第１レール装置１１Ａ、第２レール装置１１Ｂは、レールの一例である。キャリア１３は、移動体の一例である。永久磁石２６は、固定子の一例である。リニアスケール２９は、被位置情報読取部の一例である。リニアヘッド４０は、位置情報読取部の一例である。コイル５３Ｂは、可動子の一例である。終点Ｐ３、開始点Ｐ４は、被位置情報読取部の端点の一例である。電圧指令値ＣＶは、制御値の一例である。電流値Ａ１は、電力値の一例である。

以上、上記した本実施例によれば以下の効果を奏する。
本実施例の一態様では、キャリア１３の制御装置５０は、第１設置区間ＳＣ１において、リニアスケール２９からリニアヘッド４０により読み取った位置情報ＰＩが示す読取位置に基づいてキャリア１３の移動を制御する（本開示の第１制御工程、第１制御処理の一例）。また、制御装置５０は、非設置区間ＳＣ３において、キャリア１３の位置を推定した推定位置に基づいてキャリア１３の移動をセンサレスベクトル制御する（本開示の第２制御工程、第２制御処理の一例）。そして、制御装置５０は、第２設置区間ＳＣ２において、読取位置に基づく第１制御と、推定位置に基づく第２制御の両方の制御を実行しつつ、第１及び第２制御の切り替えを実行する（本開示の切替工程、切替処理の一例）。

これによれば、第１設置区間ＳＣ１と非設置区間ＳＣ３との間の第２設置区間ＳＣ２において、読取位置に基づく第１制御と、推定位置に基づく第２制御を実行しながら、２つの制御の切り替えを実行する。そして、リニアスケール２９が設置されていない非設置区間ＳＣ３では、推定位置に基づくセンサレスベクトル制御を実行する。これにより、非設置区間ＳＣ３においても、推定位置に基づいて、キャリア１３の位置や速度制御が可能となる。リニアスケール２９が設置できないような走行路８７においても、キャリア１３の移動を適切に制御できる。

尚、本願は、上記実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。
例えば、上記実施例では、リニアモータの構造として、所謂、ムービングコイル方式の構造を採用したが、これに限らない。リニアモータの構造として、ムービングマグネット方式を採用しても良い。この場合、本開示の固定子として、コイルを採用でき、可動子として永久磁石を採用できる。また、例えば、レール装置１１のレール制御部２５が、上記実施例の制御装置５０と同様に、レール装置１１に設けられた巻線部５３の制御において、読取位置と推定位置に基づく第１及び第２制御の切り替えを実行しても良い。
また、上記実施例では、センサレスベクトル制御を、レール装置１１の境界Ｐ７の僅かな区間だけに適用したが、これに限らない。例えば、キャリア１３の移動の制御において、カーブ、分岐点の移動など、制御により高い精度が求められる区間を第１設置区間ＳＣ１とし、第１制御を実行しても良い。また、等速移動、一定の加減速の移動など高い精度が要求されない区間を、非設置区間ＳＣ３として第２制御を実行しても良い。

上記実施例では、第１及び第２重み係数Ｋ１，Ｋ２を用いて、第１及び第２制御を段階的に切り替えたが、他の方法を用いても良い。例えば、制御装置５０は、１：９、４：５、６：３、１０：０などの数種類の比率の組み合わせを用いて、第１及び第２制御を段階的に切り替えても良い。
また、制御装置５０は、第１設置区間ＳＣ１や第２設置区間ＳＣ２において、推定位置の補正処理を実行しなくとも良い。
また、レール装置１１は、複数のレール装置１１を組み合わせて走行路８７を形成する構成に限らない。レール装置１１は、１つのレール装置１１内に、複数の第１設置区間ＳＣ１、第２設置区間ＳＣ２、非設置区間ＳＣ３（リニアスケール２９のある区間とない区間）を備える構成でも良い。

電圧制御部５１は、電圧指令値ＣＶによって巻線部５３の電圧を制御し、コイル５３Ｂに印加される電圧値やコイル５３Ｂに流れる電流値を制御したが、巻線部５３に対して電流指令値を出力し、電流値に基づいてコイル５３Ｂの電圧値や電流値を制御しても良い。
検出部５７は、コイル５３Ｂの電圧値を検出して電圧制御部５１や位置推定部５５に出力しても良い。
本開示の移動体として、レール装置１１の走行路８７で物品８９を搬送するキャリア１３を採用したが、これに限らない。本開示の移動体は、例えば、ＸＹロボットにおいて、作業ヘッドをＸ軸方向やＹ軸方向に移動させるスライダ装置の移動体でも良い。従って、移動体は、物品８９などを搬送しない移動物でも良い。

１０ 搬送システム（移動体制御システム）、１１ レール装置（レール）、１１Ａ 第１レール装置（レール）、１１Ｂ 第２レール装置（レール）、１３ キャリア（移動体）、２６ 永久磁石（固定子）、２９ リニアスケール（被位置情報読取部）、４０ リニアヘッド（位置情報読取部）、５０ 制御装置、５１ 電圧制御部、５３Ｂ コイル（可動子）、５５ 位置推定部、５７ 検出部、６１，６２ 距離、ＳＣ１ 第１設置区間と、ＳＣ２ 第２設置区間、ＳＣ３ 非設置区間、Ｐ１ 位置、Ｐ５ 位置、ＰＩ 位置情報、Ｋ１ 第１重み係数、Ｋ２ 第２重み係数、Ｐ３ 終点（端点）、Ｐ４ 開始点（端点）。

Claims (9)

1. レールに沿って移動する移動体の制御方法であって、
   前記レールは、
   固定子と、
   被位置情報読取部が設置された第１設置区間と、
   前記被位置情報読取部が設置されていない区間を有する非設置区間と、
   前記第１設置区間と前記非設置区間との間に設置され、前記被位置情報読取部が設置された第２設置区間と、
   を備え、
   前記移動体は、
   前記固定子により生じる磁力を利用して推力を発生させる可動子と、
   前記被位置情報読取部から位置情報を読み取る位置情報読取部と、
   を備え、
   前記第１設置区間において、前記被位置情報読取部から前記位置情報読取部により読み取った前記位置情報が示す読取位置に基づいて前記移動体の移動を制御する第１制御工程と、
   前記非設置区間において、前記移動体の位置を推定した推定位置に基づいて前記移動体の移動をセンサレスベクトル制御する第２制御工程と、
   前記第２設置区間において、前記読取位置に基づく前記移動体の制御と、前記推定位置に基づく前記移動体の制御との両方の制御を実行しつつ、前記第１制御工程と前記第２制御工程の切り替えを実行する切替工程と、
   を含む、移動体の制御方法。
2. 前記切替工程は、
   前記第２設置区間において、前記読取位置に基づく制御と、前記推定位置に基づくセンサレスベクトル制御を段階的に切り替える制御を実行する、請求項１に記載の移動体の制御方法。
3. 前記切替工程は、
   前記読取位置の値に第１重み係数を乗算した値と、前記推定位置の値に第２重み係数を乗算した値を加算した合計値を用いて前記移動体の移動を制御し、前記第１重み係数及び前記第２重み係数の一方を段階的に増加させ、他方を段階的に減少させることで、前記読取位置に基づく制御と、前記推定位置に基づくセンサレスベクトル制御を段階的に切り替える、請求項２に記載の移動体の制御方法。
4. 前記切替工程は、
   前記第１設置区間から前記第２設置区間を介して前記非設置区間へ前記移動体を移動させる際に、前記第１制御工程から前記第２制御工程へ切り替える場合と、前記非設置区間から前記第２設置区間を介して前記第１設置区間へ前記移動体を移動させる際に、前記第２制御工程から前記第１制御工程へ切り替える場合の両方の場合において、前記読取位置に基づく制御と、前記推定位置に基づくセンサレスベクトル制御を段階的に切り替える、請求項２又は請求項３に記載の移動体の制御方法。
5. 前記被位置情報読取部は、
   前記第１設置区間及び前記第２設置区間において、前記移動体の移動方向に沿って設置され、
   前記切替工程は、
   前記被位置情報読取部の端点から所定の距離だけ離れた位置に前記移動体が到達すると、前記第２設置区間に到達したとして、前記第１制御工程と前記第２制御工程の切り替えを開始する、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の移動体の制御方法。
6. 前記第１設置区間及び前記第２設置区間の少なくとも一方の区間において、前記推定位置の推定を実行し、前記被位置情報読取部から前記位置情報読取部により読み取った前記読取位置と、推定した前記推定位置に基づいて、前記推定位置の推定における誤差を補正する補正工程を、含む、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の移動体の制御方法。
7. 前記レールは、
   前記移動体の移動方向に沿って前記被位置情報読取部が設置され、前記移動方向における前記被位置情報読取部の端点の外側が前記非設置区間となっており、前記非設置区間を他のレールに接続して前記移動体の走行路を形成する、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の移動体の制御方法。
8. 前記移動体は、
   前記可動子としてのコイルと、
   前記コイルに供給する電力を制御する電力制御部と、
   前記コイルに発生する電力値を検出する検出部と、
   前記電力制御部が前記コイルに供給する電力を制御する制御値と、前記検出部により検出した電力値とに基づいて前記推定位置を推定する位置推定部と、
   を備える、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の移動体の制御方法。
9. レールと、
   前記レールに沿って移動する移動体と、
   制御装置と、
   を備え、
   前記レールは、
   固定子と、
   被位置情報読取部が設置された第１設置区間と、
   前記被位置情報読取部が設置されていない区間を有する非設置区間と、
   前記第１設置区間と前記非設置区間との間に設置され、前記被位置情報読取部が設置された第２設置区間と、
   を備え、
   前記移動体は、
   前記固定子により生じる磁力を利用して推力を発生させる可動子と、
   前記被位置情報読取部から位置情報を読み取る位置情報読取部と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１設置区間において、前記被位置情報読取部から前記位置情報読取部により読み取った前記位置情報が示す読取位置に基づいて前記移動体の移動を制御する第１制御処理と、
   前記非設置区間において、前記移動体の位置を推定した推定位置に基づいて前記移動体の移動をセンサレスベクトル制御する第２制御処理と、
   前記第２設置区間において、前記読取位置に基づく前記移動体の制御と、前記推定位置に基づく前記移動体の制御との両方の制御を実行しつつ、前記第１制御処理と前記第２制御処理の切り替えを実行する切替処理と、
   を実行する、移動体制御システム。

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