WO2022102068A1 - 移動システム、及び、位置推定方法 - Google Patents

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翼 原川
博史 元丸
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三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work

Definitions

  • This disclosure relates to a mobile system and a position estimation method.
  • a system In the production line of a factory, a system is known in which machines such as robots and machine tools move according to a work process to process and convey the work to be processed. In such a system, it is important to accurately detect the position of a moving object such as a moving machine in order to prevent the machine from coming into contact with workers, equipment and the like.
  • Various techniques are known as techniques for detecting the position of a moving object such as a moving machine.
  • Patent Document 1 discloses a technique for detecting the position of a moving object such as a machine tool using a linear scale. Further, there is also known a technique of detecting the position of a moving object by a detection sensor provided at a predetermined position.
  • Patent Document 1 Although the method described in Patent Document 1 can detect a position with relatively high accuracy, it is necessary to arrange a linear scale over the entire movement path of the machine, so that the entire system becomes large and the cost increases. Will end up.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides a moving system capable of accurately estimating the position of a moving object to be moved at a lower cost than before, and a position estimation method.
  • the purpose is to estimate the position of a moving object to be moved at a lower cost than before, and a position estimation method.
  • the mobile system is A driving means for moving an object to be moved by driving, A first detecting means for detecting the presence or absence of the moving object at the first reference position whose position is recognized in advance, and A state detecting means for detecting the state of the driving means and A mobile system including the first detecting means and a control device for inputting information from the state detecting means.
  • the control device is A reference state storage means that stores the state of the drive means detected by the state detection means as reference state information when the first detection means detects the moving object, and a reference state storage means.
  • a position estimating means for estimating the position of the moving object based on the state of the driving means detected by the state detecting means and the reference state information is provided.
  • the figure which shows the structure of the mobile system which concerns on Embodiment 1 of this disclosure A block diagram showing the configuration of the control device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the figure which shows the information stored in the secondary storage device of the control device which concerns on Embodiment 1 of this disclosure The figure which shows the example of the information stored in the sensor information storage part which concerns on Embodiment 1 of this disclosure.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a mobile system 100 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the mobile system 100 is, for example, a system arranged on a production line of a factory for moving a machine 10 which is a moving object such as a robot or a machine tool.
  • the mobile system 100 includes a servomotor 20, a servo amplifier 21, a servo driver 22, a ball screw 30, an encoder 40, a first detection sensor 50, a control device 60, a display device 70, and an audio output device 80. And.
  • the servomotor 20 is driven based on the control signal received from the control device 60 via the servo driver 22 and the servo amplifier 21. By driving the servomotor 20, the machine 10 moves via the ball screw 30, which will be described later.
  • the servomotor 20 is an example of the driving means of the present disclosure.
  • the ball screw 30 is composed of a screw shaft, a nut, a ball, etc. (not shown).
  • the screw shaft of the ball screw 30 is connected to the shaft of the servomotor 20 via a coupling (not shown).
  • the machine 10 is fixed to a stage (not shown) provided on the nut of the ball screw 30.
  • the screw shaft of the ball screw 30 rotates, and the machine 10 moves in the range from the start end A to the end B of the ball screw 30 in the direction along the screw shaft, that is, in the left-right direction in FIG. Be made to.
  • the ball screw 30 is an example of the transportation means of the present disclosure.
  • the encoder 40 is a rotary encoder attached to the servo motor 20.
  • the encoder 40 detects the state of the servomotor 20 every second and outputs it to the control device together with the detection date and time. Specifically, the encoder 40 detects the amount of rotation of the servomotor 20 as the state of the servomotor 20. As described above, since the machine 10 is moved by driving the servomotor 20, the amount of rotation of the servomotor 20 corresponds to the displacement of the machine 10. The displacement amount of the machine 10 per unit rotation amount is calculated in advance.
  • the encoder 40 is an example of the state detecting means of the present disclosure. When the machine 10 moves to the right in FIG. 1, the rotation amount of the servomotor 20 is indicated by a positive numerical value, and when the machine 10 moves to the left, the rotation amount of the servomotor 20 is indicated by a negative numerical value.
  • the first detection sensor 50 is a photoelectric switch, a proximity switch, or the like.
  • the first detection sensor 50 detects the presence or absence of the machine 10 at the first reference position P every second, and outputs the detection result and the detection time to the control device 60.
  • the position of the first reference position P is recognized on the system by a preliminary setting process.
  • the first detection sensor 50 is an example of the first detection means of the present disclosure.
  • the encoder 40 and the first detection sensor 50 are time-synchronized, detection is performed at the same time timing, and the detection result is output to the control device 60.
  • the means for synchronizing the time there is a method of carrying out based on a standardized standard such as IEEE 802.1AS and IEEE 1588. In this method, the first detection sensor 50 and the encoder 40 receive a signal for time synchronization from an external server to synchronize the clock held inside. This enables highly accurate position estimation.
  • the control device 60 is connected to the first detection sensor 50, the encoder 40, the display device 70, the audio output device 80, and the servo driver 22 by wire or wirelessly.
  • the control device 60 transmits a control signal to the servomotor 20 via the servo driver 22 to drive the servomotor 20 to move the machine 10, a position estimation process to estimate the position of the moving machine 10, and the like. It is a computer to do.
  • the control device 60 includes an interface 61, a CPU 62, a ROM 63, a RAM 64, and a secondary storage device 65. These components are connected to each other via a bus 66.
  • the interface 61 is an interface for the control device 60 to connect to the first detection sensor 50, the encoder 40, the servo driver 22, the display device 70, and the audio output device 80.
  • the CPU 62 comprehensively controls the control device 60.
  • the CPU 62 estimates the position of the machine 10 based on the rotation amount indicated by the reference state information and the rotation amount of the servomotor 20 acquired by the encoder 40, and the estimated position is a specific area. It is determined whether or not it is within the area, and if it is within the area, the process corresponding to the area is executed.
  • the CPU 62 is an example of the position estimation means, the area determination means, and the area processing means of the present disclosure.
  • the ROM (Read Only Memory) 63 stores a plurality of firmwares, data used when executing these firmwares, a control program for the CPU 62 to execute each process described later, and the like.
  • the RAM (RandomAccessMemory) 64 is used as a work area of the CPU 62.
  • the secondary storage device 65 includes a readable / writable non-volatile semiconductor memory such as an EEPROM and a flash memory, or an HDD. As shown in FIG. 3, the secondary storage device 65 includes a sensor information storage unit 651, an encoder information storage unit 652, a reference state storage unit 653, and an area information storage unit 654.
  • the sensor information storage unit 651 stores the detection result indicating the presence or absence of the machine 10 received from the first detection sensor 50 every second in chronological order in association with the detection date and time. That is, information from the first detection sensor 50 is input to the control device 60.
  • the encoder information storage unit 652 stores information indicating the rotation amount of the servomotor 20 received from the encoder 40 every second in chronological order in association with the detection date and time. That is, information from the encoder 40 is input to the control device 60.
  • Reference state information is stored in the reference state storage unit 653.
  • the reference state information indicates the state of the servomotor 20 when the machine 10 is located at the first reference position P.
  • the reference state information is represented by the rotation amount of the servomotor 20.
  • the reference state storage unit 653 is an example of the reference state storage means of the present disclosure.
  • the area information storage unit 654 stores area information that defines a specific area provided within the movable range of the machine 10.
  • the area information is composed of an area name, coordinate values of the start point and the end point of the area, and an execution process.
  • the coordinate values of the start point and the end point in this figure are values in a one-dimensional coordinate system in which the start end A of the ball screw 30 is 0 and the end point B is 100. From the coordinate values shown in FIG. 6, it can be seen that the range of the area a is the area surrounded by the dotted line shown in FIG.
  • the in-area processing indicates the processing executed when the machine 10 is located in this area. Although only one area is defined in the area information shown in FIG. 6, a plurality of areas may be defined as the area information.
  • the area information storage unit 654 is an example of the area information storage means of the present disclosure.
  • the display device 70 is, for example, an LCD (Liquid Crystal Display).
  • the display device 70 displays various information based on the instruction from the control device 60. For example, the display device 70 displays the position of the machine 10 estimated by the position estimation process described later.
  • the audio output device 80 is, for example, a speaker.
  • the voice output device 80 outputs various sounds such as a notification sound and an alarm sound based on an instruction from the control device 60.
  • control device 60 of the mobile system 100 First, the standard state registration process will be described.
  • the control device 60 is shown in FIG. 7 when the power of the control device 60 is turned on for the first time, or when the setting of the control device 60 is reset and the reference state information stored in the reference state storage unit 653 is erased. Executes the indicated standard state registration process.
  • the CPU 62 of the control device 60 transmits a control signal for moving the machine 10 to the first reference position P to the servomotor 20 via the servo driver 22 and the servo amplifier 21 (step S101).
  • the servomotor 20 is driven based on the received control signal, and the screw shaft of the ball screw 30 rotates. As a result, the machine is moved to the first reference position P.
  • the CPU 62 acquires the rotation amount of the servomotor 20 detected by the encoder 40 at the same time as the detection time (). Step S102). Then, the CPU 62 stores the rotation amount acquired in step S102 as reference state information in the reference state storage unit 653 (step S103). This completes the standard state registration process.
  • the position estimation process executed by the control device 60 will be described with reference to the flowchart of FIG. For example, while the production line of the factory is operating and the machine 10 is moving according to the work process, the position estimation process is repeatedly executed every second.
  • the CPU 62 of the control device 60 refers to the encoder information storage unit 652 and acquires the current rotation amount of the servomotor 20 (step S201).
  • the CPU 62 determines the current position of the machine 10 based on the rotation amount acquired in step S201 and the rotation amount indicated by the reference state information stored in the reference state storage unit 653 of the secondary storage device 65. Estimate (step S202). Specifically, the CPU 62 obtains the difference between the two rotation amounts, and estimates that the machine 10 is located at a point away from the first reference position P by the distance corresponding to the difference.
  • the CPU 62 refers to the area information stored in the area information storage unit 654, and determines whether or not the machine 10 is located in the area (step S203). Specifically, the CPU 62 may determine whether or not the position of the machine 10 estimated in step S202 is included in the range from the start point to the end point of the area indicated by the area information.
  • step S203 If the machine 10 is not located in the area (step S203; No), the process proceeds to step S205.
  • the CPU 62 executes the process corresponding to this area. Specifically, the CPU 62 executes the process specified in the area process of the corresponding area information. For example, when the machine 10 is located in the area a shown in FIG. 6, the CPU 62 outputs an alarm sound from the voice output device 80. Then, the process proceeds to step S205.
  • step S205 the CPU 62 displays the position of the machine 10 estimated in step S202 on the display device 70.
  • the position estimation process is repeatedly executed every second, the estimated position of the current machine 10 is displayed on the display device 70 in almost real time. This completes the position estimation process.
  • the encoder 40 for detecting the state of the servomotor 20 and the first detection sensor 50 for detecting the presence / absence of the machine 10 at the first reference position P are time-synchronized. 1
  • the state of the encoder 40 when the detection sensor 50 detects the machine 10 that has moved to the first reference position P is stored as reference state information, and then when the servomotor 20 is driven and the machine 10 moves, the encoder 40 is stored.
  • the position of the machine 10 can be estimated based on the state of the encoder 40 included in the reference state information and the state of the encoder 40 acquired again. That is, since a large-sized device such as a linear scale or a plurality of detection sensors is not required, it is possible to accurately estimate the position of a moving object at a lower cost than before.
  • FIG. 9 is a diagram showing the overall configuration of the mobile system 200 according to the second embodiment. Compared with the mobile system 100 according to the first embodiment, the mobile system 200 newly includes a second detection sensor 90.
  • the second detection sensor 90 detects the presence or absence of the machine 10 at the second reference position Q every second, and outputs the detection result and the detection time to the control device 60.
  • the second detection sensor 90 is an example of the second detection means of the present disclosure.
  • the position of the second reference position Q is recognized on the system by a preliminary setting process.
  • the second detection sensor 90 is time-synchronized with the first detection sensor 50, and outputs the detection result to the control device 60 at the same timing.
  • the sensor information storage unit 651 of the control device 60 stores the detection result of the first detection sensor 50 and the detection result of the second detection sensor 90 separately.
  • the same position as the first reference position P may be set as the second reference position Q.
  • the second detection sensor 90 since it is possible to detect the machine 10 at the first reference position P and the machine 10 at the second reference position Q only by the first detection sensor 50, the second detection sensor 90 is not provided. May be good.
  • the CPU 62 of the control device 60 acquires the rotation amount of the servomotor 20 (step S201) and estimates the current position of the machine 10 (S202).
  • the CPU 62 determines whether or not the position estimated in step S202 matches the position of the second reference position Q (step S206).
  • step S206 When the estimated position matches the position of the second reference position Q (step S206; Yes), the CPU 62 determines whether or not the machine 10 is detected by the second detection sensor 90 at this time (step S207).
  • step S208 the CPU 62 executes a predetermined process in this case. For example, the CPU 62 executes, as predetermined processes, a process for outputting an alarm sound from the voice output device 80, a process for stopping or decelerating the movement of the machine 10, and the like. Then, the process proceeds to step S203. If the movement of the machine 10 is stopped by a predetermined process, the position estimation process may be forcibly terminated.
  • step S207 when the machine 10 is detected by the second detection sensor 90 (step S207; Yes), it is unlikely that an error has occurred in the position estimated in step S202, and the process moves to step S203.
  • step S206 when the estimated position does not match the position of the second reference position Q (step S206; No), the CPU 62 determines whether or not the machine 10 is detected by the second detection sensor 90 at this time. (Step S209).
  • step S210 When the machine is detected by the second detection sensor 90 (step S209; Yes), there is a possibility that an error has occurred in the position estimated in step S202. Therefore, the CPU 62 executes a predetermined process (step S210).
  • the predetermined process here may be the same process as the predetermined process executed in step S208, or a different process may be executed. Then, the process proceeds to step S203.
  • step S209 when the machine 10 is not detected by the second detection sensor 90 (step S209; No), it is unlikely that an error has occurred in the position estimated in step S202, and the process proceeds to step S203.
  • step S203 and subsequent steps are the same as the position estimation process of the first embodiment, the following description will be omitted.
  • the machine 10 is not in the second reference position Q even though the machine 10 moved to the second reference position Q is detected by the second detection sensor 90.
  • a predetermined process such as a warning process is performed.
  • the first detection sensor 50 detects the machine 10 in the position estimation process
  • the reference position information stored in the reference state storage unit 653 is updated with the rotation amount acquired by the encoder 40 at the same time. good. That is, even when the mobile systems 100 and 200 are in operation, when the moving machine 10 is detected by the first detection sensor 50, the same processing as in steps S102 and S103 of the reference state registration process is sequentially performed.
  • the reference state information stored in the reference state storage unit 653 may be updated. As a result, every time the machine 10 passes through the first reference position P, the latest reference position information is updated, so that errors in the moving position due to the mechanical mechanism such as bending of the ball screw 30 and loosening of each member are accumulated. It is possible to further improve the accuracy of position estimation without this.
  • the moving object is described as the machine 10, but the present disclosure does not limit the moving object to the machine 10.
  • the servomotor 20 is exemplified as the driving means for moving the machine 10, but the driving means is not limited to the servomotor 20, and other types of motors, driving devices other than motors, and the like are used. Is also included in this disclosure.
  • the position of the machine 10 is estimated using the rotation amount of the servomotor 20 detected by the encoder 40, but the position of the machine 10 is estimated by using the information indicating the state of the servomotor 20 other than the rotation amount. May be estimated.
  • the position of the machine 10 may be estimated using information corresponding to the displacement of the machine 10 such as the rotation speed of the servomotor 20 detected by the encoder 40, the number of counts, and the like.
  • the position of the machine 10 may be estimated based on the value obtained by multiplying the count number detected by the encoder 40 by the resolution of the encoder 40.
  • the encoder 40 is used to detect the state of the servomotor 20, but another device capable of detecting the state of the servomotor 20 may be used.
  • the rotation amount of the servomotor 20 may be detected by a resolver, a gyroscope, or the like.
  • This disclosure can be suitably adopted for a mobile system installed on a production line of a factory.

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Abstract

サーボモータ（２０）は、駆動することによりボールねじ（３０）を介して機械（１０）を移動させる。第１検知センサ（５０）は、予め位置が認識されている第１基準位置（Ｐ）における機械（１０）の有無を検知する。制御装置（６０）は、第１検知センサ（５０）が機械（１０）を検知したときにエンコーダ（４０）が検出したサーボモータ（２０）の状態を基準状態情報として記憶する。制御装置（６０）は、エンコーダ（４０）が検出したサーボモータ（２０）の状態と基準状態情報とに基づいて、機械（１０）の位置を推定する。

Description

移動システム、及び、位置推定方法
　本開示は、移動システム、及び、位置推定方法に関する。
　工場の生産ラインにおいて、ロボット、工作機器等の機械が作業工程に従って移動して加工対象であるワークの加工や搬送を行うシステムが知られている。このようなシステムでは、機械が作業員、機器等と接触するのを避けるために、移動する機械等の移動対象物の位置を正確に検出することが重要である。移動する機械等の移動対象物の位置を検出する技術としては、種々の技術が知られている。
　例えば、特許文献１には、リニアスケールによって工作機械等の移動対象物の位置を検出する技術が開示されている。また、予め定めた位置に設けられた検知センサによって移動対象物の位置を検出する技術も知られている。
特開２００２－３３７０３７号公報
　特許文献１に記載されている手法では、比較的精度のよい位置検出ができるものの、機械の移動経路全般に渡ってリニアスケールを配置する必要があるため、システム全体が大型化してコストが増大してしまう。
　一方、検知センサを用いる場合は、精度のよい位置検出を実現するために機械の移動経路に満遍なく多数の検知センサを配置する必要があるため、コストが増大してしまう。
　本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、従来よりもコストをかけずに移動する移動対象物の位置を正確に推定することができる移動システム、及び、位置推定方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本開示に係る移動システムは、
　駆動することにより移動対象物を移動させる駆動手段と、
　予め位置が認識されている第１基準位置における前記移動対象物の有無を検知する第１検知手段と、
　前記駆動手段の状態を検出する状態検出手段と、
　前記第１検知手段及び前記状態検出手段から情報が入力される制御装置と、を備えた移動システムであって、
　前記制御装置は、
　前記第１検知手段が前記移動対象物を検知したときに前記状態検出手段が検出した前記駆動手段の状態を基準状態情報として記憶する基準状態記憶手段と、
　前記状態検出手段が検出した前記駆動手段の状態と前記基準状態情報とに基づいて、前記移動対象物の位置を推定する位置推定手段と、を備える。
　本開示によれば、従来よりもコストをかけずに、移動する移動対象物の位置を正確に推定することができる。
本開示の実施形態１に係る移動システムの構成を示す図 本開示の実施形態１に係る制御装置の構成を示すブロック図 本開示の実施形態１に係る制御装置の２次記憶装置に記憶されている情報を示す図 本開示の実施形態１に係るセンサ情報記憶部に記憶されている情報の例を示す図 本開示の実施形態１に係るエンコーダ情報記憶部に記憶されている情報の例を示す図 本開示の実施形態１に係るエリア情報記憶部に記憶されている情報の例を示す図 本開示の実施形態１に係る基準状態登録処理のフローチャート 本開示の実施形態１に係る位置推定処理のフローチャート 本開示の実施形態２に係る移動システムの構成を示す図 本開示の実施形態２に係る位置推定処理のフローチャート
　以下、本開示の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。
＜実施形態１＞
　図１は、本開示の実施形態１に係る移動システム１００の全体構成を示す図である。移動システム１００は、例えば、工場の生産ラインに配置され、ロボット、工作機器等といった移動対象物である機械１０を移動させるためのシステムである。移動システム１００は、サーボモータ２０と、サーボアンプ２１と、サーボドライバ２２と、ボールねじ３０と、エンコーダ４０と、第１検知センサ５０と、制御装置６０と、表示装置７０と、音声出力装置８０と、を備える。
　サーボモータ２０は、サーボドライバ２２とサーボアンプ２１を介して制御装置６０から受信した制御信号に基づいて駆動される。サーボモータ２０が駆動することにより、後述するボールねじ３０を介して機械１０は移動を行う。サーボモータ２０は、本開示の駆動手段の一例である。
　ボールねじ３０は、図示せぬねじ軸、ナット、ボールなどから構成されている。ボールねじ３０のねじ軸は図示せぬカップリングを介してサーボモータ２０のシャフトに連結されている。機械１０はボールねじ３０のナットに設けられた図示せぬステージに固定されている。サーボモータ２０が駆動することでボールねじ３０のねじ軸が回転し、ねじ軸に沿った方向、即ち、図１における左右方向に、ボールねじ３０の始端Ａから終端Ｂの範囲で機械１０は移動させられる。ボールねじ３０は、本開示の移動手段の一例である。
　エンコーダ４０はサーボモータ２０に取り付けられているロータリエンコーダである。エンコーダ４０は、１秒毎にサーボモータ２０の状態を検出し、検出日時とともに制御装置に出力する。具体的には、エンコーダ４０は、サーボモータ２０の状態として、サーボモータ２０の回転量を検出する。上述したように、サーボモータ２０の駆動によって機械１０は移動させられるため、サーボモータ２０の回転量は機械１０の変位に対応している。予め、単位回転量当たりの機械１０の変位量は算出されている。エンコーダ４０は、本開示の状態検出手段の一例である。機械１０が図１において右方向に移動する場合はサーボモータ２０の回転量は正の数値で示され、左方向に移動する場合はサーボモータ２０の回転量は負の数値で示される。
　第１検知センサ５０は、光電スイッチ、近接スイッチなどである。第１検知センサ５０は、１秒毎に、第１基準位置Ｐにおける機械１０の有無を検知し、検知結果と検知時刻を制御装置６０に出力する。なお、第１基準位置Ｐは、事前の設定処理により、システム上で位置が認識されている。第１検知センサ５０は、本開示の第１検知手段の一例である。
　なお、エンコーダ４０と第１検知センサ５０とは、時刻同期が取れており、同じ時刻タイミングで検出を行い、検出結果を制御装置６０に出力している。時刻同期させる手段の一例としてはＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ、ＩＥＥＥ１５８８などの標準化された規格に基づき、実施する方法が挙げられる。この方法では第１検知センサ５０とエンコーダ４０とが時刻同期用の信号を外部のサーバから受信することで内部に保持する時計を同期させる。これにより、高精度な位置推定が可能となる。
　制御装置６０は、第１検知センサ５０、エンコーダ４０、表示装置７０、音声出力装置８０、及び、サーボドライバ２２に有線又は無線により接続される。制御装置６０は、サーボドライバ２２を介してサーボモータ２０に制御信号を送信してサーボモータ２０を駆動させて機械１０を移動させる処理、移動中の機械１０の位置を推定する位置推定処理などを行うコンピュータである。制御装置６０は、図２に示すように、インタフェース６１と、ＣＰＵ６２と、ＲＯＭ６３と、ＲＡＭ６４と、２次記憶装置６５とを備える。これらの構成部は、バス６６を介して相互に接続される。
　インタフェース６１は、制御装置６０が第１検知センサ５０、エンコーダ４０、サーボドライバ２２、表示装置７０、及び、音声出力装置８０と接続するためのインタフェースである。
　ＣＰＵ６２は、制御装置６０を統括的に制御する。ＣＰＵ６２は、後述する位置推定処理において、基準状態情報が示す回転量とエンコーダ４０によって取得されたサーボモータ２０の回転量とに基づいて、機械１０の位置を推定し、推定した位置が特定のエリア内であるか否かを判定し、エリア内にある場合は、当該エリアに対応した処理を実行する。ＣＰＵ６２は、本開示の位置推定手段、エリア判定手段、エリア処理手段の一例である。
　ＲＯＭ（Read Only Memory）６３は、複数のファームウェア及びこれらのファームウェアの実行時に使用されるデータ、ＣＰＵ６２が後述する各処理を実行するための制御プログラムなどを記憶する。ＲＡＭ（Random Access Memory）６４は、ＣＰＵ６２の作業領域として使用される。
　２次記憶装置６５は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ又はＨＤＤを含んで構成される。図３に示すように、２次記憶装置６５は、センサ情報記憶部６５１と、エンコーダ情報記憶部６５２と、基準状態記憶部６５３と、エリア情報記憶部６５４と、を有する。
　センサ情報記憶部６５１には、図４に示すように、第１検知センサ５０から１秒毎に受信した機械１０の有無を示す検知結果が検知日時と対応付けられて時系列で格納される。つまり制御装置６０には、第１検知センサ５０からの情報が入力されている。
　エンコーダ情報記憶部６５２には、図５に示すように、エンコーダ４０から１秒毎に受信したサーボモータ２０の回転量を示す情報が検出日時と対応付けられて時系列で格納される。つまり制御装置６０には、エンコーダ４０からの情報が入力されている。
　基準状態記憶部６５３には、基準状態情報が格納される。基準状態情報は、機械１０が第１基準位置Ｐに位置したときのサーボモータ２０の状態を示す。本実施形態では、基準状態情報はサーボモータ２０の回転量で表される。基準状態記憶部６５３は、本開示の基準状態記憶手段の一例である。
　エリア情報記憶部６５４には、機械１０の移動可能範囲内に設けられている特定のエリアを定義するエリア情報が記憶される。例えば、図６に示すように、エリア情報は、エリア名と、エリアの始点と終点の座標値と、実行処理とにより構成される。なお、この図における始点と終点の座標値は、ボールねじ３０の始端Ａを０、終端Ｂを１００とする１次元の座標系の値である。図６に示す座標値から、エリアａの範囲は図１に示す点線で囲まれた領域であることがわかる。エリア内処理は、このエリアに機械１０が位置するときに実行される処理を示す。なお、図６に示すエリア情報では１つのエリアしか定義されていないが、エリア情報として複数のエリアが定義されていてもよい。エリア情報記憶部６５４は、本開示のエリア情報記憶手段の一例である。
　図１に戻り、表示装置７０は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）である。表示装置７０は、制御装置６０からの指示に基づいて各種の情報を表示する。例えば、表示装置７０には、後述する位置推定処理で推定された機械１０の位置が表示される。
　音声出力装置８０は、例えば、スピーカである。音声出力装置８０は、制御装置６０からの指示に基づいて報知音、警報音などの各種の音を出力する。
　続いて、移動システム１００の制御装置６０が実行する処理について説明する。始めに、基準状態登録処理について説明する。制御装置６０に初めて電源が投入された場合、若しくは制御装置６０の設定がリセットされて基準状態記憶部６５３に格納されている基準状態情報が消去された場合等に制御装置６０は、図７に示す基準状態登録処理を実行する。
　まず、制御装置６０のＣＰＵ６２は、機械１０を第１基準位置Ｐまで移動させるための制御信号を、サーボドライバ２２、サーボアンプ２１を介してサーボモータ２０に送信する（ステップＳ１０１）。サーボモータ２０は、受信した制御信号に基づいて駆動し、ボールねじ３０のねじ軸は回転する。これにより、機械は第１基準位置Ｐまで移動させられる。
　続いて、第１基準位置Ｐに移動した機械１０が第１検知センサ５０によって検知されると、ＣＰＵ６２は、検知時刻と同じ時刻にエンコーダ４０によって検出されたサーボモータ２０の回転量を取得する（ステップＳ１０２）。そして、ＣＰＵ６２は、ステップＳ１０２で取得した回転量を基準状態情報として基準状態記憶部６５３に記憶する（ステップＳ１０３）。以上で基準状態登録処理は終了する。
　続いて、制御装置６０が実行する位置推定処理について図８のフローチャートを用いて説明する。例えば、工場の生産ラインが稼働して作業工程に従って機械１０が移動している間、１秒毎に位置推定処理は繰り返し実行される。
　まず、制御装置６０のＣＰＵ６２は、エンコーダ情報記憶部６５２を参照して、現在のサーボモータ２０の回転量を取得する（ステップＳ２０１）。
　続いて、ＣＰＵ６２は、ステップＳ２０１で取得した回転量と、２次記憶装置６５の基準状態記憶部６５３に記憶されている基準状態情報が示す回転量とに基づいて、現在の機械１０の位置を推定する（ステップＳ２０２）。具体的には、ＣＰＵ６２は、２つの回転量の差分を求め、当該差分に対応する距離だけ第１基準位置Ｐから離れた地点に機械１０が位置すると推定する。
　続いて、ＣＰＵ６２は、エリア情報記憶部６５４に記憶されているエリア情報を参照して、エリア内に機械１０が位置するか否かを判別する（ステップＳ２０３）。具体的には、ＣＰＵ６２は、ステップＳ２０２で推定した機械１０の位置が、エリア情報が示すエリアの始点から終点までの範囲内に含まれるか否かを判別すればよい。
　機械１０がエリア内に位置しない場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０５に移る。一方、機械１０がエリア内に位置する場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ６２は、このエリアに対応する処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ６２は、対応するエリア情報のエリア内処理で規定されている処理を実行する。例えば、図６に示すエリアａ内に機械１０が位置する場合、ＣＰＵ６２は、警報音を音声出力装置８０から出力させる。そして、処理はステップＳ２０５に移る。
　ステップＳ２０５において、ＣＰＵ６２は、ステップＳ２０２で推定した機械１０の位置を表示装置７０に表示する。上述したように、位置推定処理は１秒毎に繰り返し実行されるため、ほぼリアルタイムで、現在の機械１０の推定位置が表示装置７０に表示されることになる。以上で位置推定処理は終了する。
　このように、本実施形態によれば、サーボモータ２０の状態を検出するエンコーダ４０と第１基準位置Ｐにおける機械１０の有無を検知する第１検知センサ５０とは時刻同期がとれており、第１検知センサ５０で第１基準位置Ｐに移動した機械１０を検知したときのエンコーダ４０の状態を基準状態情報として記憶し、その後、サーボモータ２０を駆動させ機械１０が移動した際に、エンコーダ４０の状態を再度取得して、基準状態情報に含まれるエンコーダ４０の状態と再度取得したエンコーダ４０の状態とに基づいて、機械１０の位置を推定することができる。即ち、リニアスケールのようなサイズの大きい装置、若しくは複数の検知センサなどを必要としないため、従来よりもコストをかけずに移動する移動対象物の位置を正確に推定することが可能となる。
＜実施形態２＞
　続いて、本開示の実施形態２について説明する。図９は、実施形態２に係る移動システム２００の全体構成を示す図である。実施形態１に係る移動システム１００と比較して、移動システム２００は、新たに第２検知センサ９０を備える。
　第２検知センサ９０は、第１検知センサ５０と同様に、１秒毎に、第２基準位置Ｑにおける機械１０の有無を検知し、検知結果と検知時刻を制御装置６０に出力する。第２検知センサ９０は、本開示の第２検知手段の一例である。なお、第２基準位置Ｑは、事前の設定処理により、システム上で位置が認識されている。第２検知センサ９０は、第１検知センサ５０と時刻同期が取れており、同じタイミングで検知結果を制御装置６０に出力している。制御装置６０のセンサ情報記憶部６５１には、第１検知センサ５０の検知結果と、第２検知センサ９０の検知結果と、が区別されて記憶される。
　なお、第１基準位置Ｐと同じ位置を第２基準位置Ｑにしてもよい。この場合は、第１検知センサ５０のみで、第１基準位置Ｐにおける機械１０の検知と、第２基準位置Ｑにおける機械１０の検知とが可能になるため、第２検知センサ９０を設けなくてもよい。
　続いて、本実施形態で実行される位置推定処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。なお、実施形態１の位置推定処理と共通するステップについては、同じステップ番号を付し、適宜説明を簡略化、若しくは省略する。
　まず、制御装置６０のＣＰＵ６２は、サーボモータ２０の回転量を取得して（ステップＳ２０１）、機械１０の現在の位置を推定する（Ｓ２０２）。
　続いて、ＣＰＵ６２は、ステップＳ２０２で推定した位置が、第２基準位置Ｑの位置と一致するか否かを判別する（ステップＳ２０６）。
　推定した位置が第２基準位置Ｑの位置と一致する場合（ステップＳ２０６；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ６２は、このとき第２検知センサ９０で機械１０を検知しているか否かを判別する（ステップＳ２０７）。
　第２検知センサ９０で機械１０を検知していない場合（ステップＳ２０７；Ｎｏ）、ステップＳ２０２で推定した位置に誤差が生じている可能性がある。そのため、ＣＰＵ６２は、この場合に予め定めた処理を実行する（ステップＳ２０８）。例えば、ＣＰＵ６２は、予め定めた処理として、音声出力装置８０から警報音を出力させるための処理、機械１０の移動を停止若しくは減速させるための処理などを実行する。そして処理はステップＳ２０３に移る。なお、予め定めた処理により機械１０の移動が停止した場合は、位置推定処理を強制終了してもよい。
　一方、第２検知センサ９０で機械１０を検知している場合（ステップＳ２０７；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２で推定した位置に誤差が生じている可能性は低く、処理はステップＳ２０３に移る。
　ステップＳ２０６に戻り、推定した位置が第２基準位置Ｑの位置と一致しない場合（ステップＳ２０６；Ｎｏ）、ＣＰＵ６２は、このとき第２検知センサ９０で機械１０を検知しているか否かを判別する（ステップＳ２０９）。
　第２検知センサ９０で機械を検知している場合（ステップＳ２０９；Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２で推定した位置に誤差が生じている可能性がある。そのため、ＣＰＵ６２は、予め定めた処理を実行する（ステップＳ２１０）。ここでの予め定めた処理は、ステップＳ２０８で実行する予め定めた処理と同一の処理を実行してもよいし、異なる処理を実行してもよい。そして処理はステップＳ２０３に移る。
　一方、第２検知センサ９０で機械１０を検知していない場合（ステップＳ２０９；Ｎｏ）、ステップＳ２０２で推定した位置に誤差が生じている可能性は低く、処理はステップＳ２０３に移る。
　ステップＳ２０３以降は、実施形態１の位置推定処理と同様であるため、以降の説明は省略する。
　このように、本実施形態によれば、第２基準位置Ｑに移動した機械１０が第２検知センサ９０で検知されたのにもかかわらず、機械１０が第２基準位置Ｑにないと推定した場合、若しくは、第２検知センサ９０で機械１０が検知されていないにもかかわらず、機械１０が第２基準位置にあると推定した場合、警告処理などの予め定めた処理が実施される。これにより、ボールねじ３０の経年劣化や、ボールねじ３０とサーボモータ２０とを接続するカップリングの緩みなどにより、位置推定の精度が低下している場合は、そのことをユーザに早期に知らせることができるため、不具合を防止することが可能となる。
＜変形例＞
　なお、本開示は、上記各実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
　例えば、位置推定処理において、第１検知センサ５０が機械１０を検知したときは、同時刻にエンコーダ４０が取得した回転量で基準状態記憶部６５３に記憶されている基準位置情報を更新してもよい。つまり、移動システム１００、２００の稼働中であっても、移動する機械１０が第１検知センサ５０で検知されると基準状態登録処理のステップＳ１０２、ステップＳ１０３と同様の処理を順次実施して、基準状態記憶部６５３に記憶された基準状態情報を更新してもよい。これにより、機械１０が第１基準位置Ｐを通過する度に、最新の基準位置情報に更新されるため、ボールねじ３０の撓みや各部材の緩みなどの機械機構による移動位置の誤差は累積することなく、位置推定の精度をより向上させることが可能となる。
　上記各実施形態では、移動対象物を機械１０として説明したが、本開示は、移動対象物を機械１０に限定するものではない。また、上記各実施形態では、機械１０を移動させる駆動手段としてサーボモータ２０を例示したが、駆動手段はサーボモータ２０に限定されるものではなく、他の種類のモータ、モータ以外の駆動装置なども本開示に含まれる。
　上記各実施形態では、エンコーダ４０が検出したサーボモータ２０の回転量を用いて機械１０の位置を推定したが、回転量以外の他のサーボモータ２０の状態を示す情報を用いて機械１０の位置を推定してもよい。例えば、エンコーダ４０によって検出したサーボモータ２０の回転速度、カウント数等といった機械１０の変位に対応する情報を用いて機械１０の位置を推定してもよい。若しくは、エンコーダ４０が検出したカウント数にエンコーダ４０の分解能を乗算した値に基づいて機械１０の位置を推定してもよい。
　上記各実施形態では、サーボモータ２０の状態を検出するためにエンコーダ４０を用いたが、サーボモータ２０の状態を検出可能な他の装置を用いてもよい。例えば、エンコーダ４０の代わりに、レゾルバ、ジャイロスコープ等でサーボモータ２０の回転量を検出してもよい。
　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
　本開示は、工場の生産ラインに設置される移動システムに好適に採用され得る。
　１００，２００　移動システム、１０　機械、２０　サーボモータ、２１　サーボアンプ、２２　サーボドライバ、３０　ボールねじ、４０　エンコーダ、５０　第１検知センサ、６０　制御装置、７０　表示装置、８０　音声出力装置、９０　第２検知センサ、Ｐ　第１基準位置、Ｑ　第２基準位置、６１　インタフェース、６２　ＣＰＵ、６３　ＲＯＭ、６４　ＲＡＭ、６５　２次記憶装置、６５１　センサ情報記憶部、６５２　エンコーダ情報記憶部、６５３　基準状態記憶部、６５４　エリア情報記憶部、６６　バス

Claims (7)

  1. 　駆動することにより移動対象物を移動させる駆動手段と、
    　予め位置が認識されている第１基準位置における前記移動対象物の有無を検知する第１検知手段と、
    　前記駆動手段の状態を検出する状態検出手段と、
    　前記第１検知手段及び前記状態検出手段から情報が入力される制御装置と、を備えた移動システムであって、
    　前記制御装置は、
    　前記第１検知手段が前記移動対象物を検知したときに前記状態検出手段が検出した前記駆動手段の状態を基準状態情報として記憶する基準状態記憶手段と、
    　前記状態検出手段が検出した前記駆動手段の状態と前記基準状態情報とに基づいて、前記移動対象物の位置を推定する位置推定手段と、を備える、
    　移動システム。
  2. 　前記制御装置は、
    　前記移動対象物が移動可能な範囲内に設けられた特定のエリアを示すエリア情報を記憶するエリア情報記憶手段と、
    　前記位置推定手段が推定した位置と前記エリア情報とに基づいて、前記移動対象物が前記特定のエリアにいるか否かを判定するエリア判定手段と、を備える、
    　請求項１に記載の移動システム。
  3. 　前記制御装置は、前記エリア判定手段が前記移動対象物が前記特定のエリアにあると判定した場合に、前記特定のエリアに対応した処理を実行するエリア処理手段を備える、
    　請求項２に記載の移動システム。
  4. 　予め位置が認識されている第２基準位置における前記移動対象物の有無を検知する第２検知手段を備え、
    　前記制御装置は、前記第２検知手段が前記移動対象物を検知したときに前記位置推定手段が推定した前記移動対象物の位置が前記第２基準位置と異なる場合に予め定めた処理を実行する、
    　請求項１から３の何れか１項に記載の移動システム。
  5. 　予め位置が認識されている第２基準位置における前記移動対象物の有無を検知する第２検知手段を備え、
    　前記制御装置は、前記第２検知手段が前記移動対象物を検知していないときに前記位置推定手段が推定した前記移動対象物の位置が前記第２基準位置と一致する場合に予め定めた処理を実行する、
    　請求項１から３の何れか１項に記載の移動システム。
  6. 　前記制御装置は、前記第１検知手段が前記移動対象物を検知する毎に、当該検知時に前記状態検出手段が検出した前記駆動手段の状態を新たな基準状態情報として前記基準状態記憶手段を更新する
    　請求項１から５の何れか１項に記載の移動システム。
  7. 　駆動手段が駆動することにより移動する移動対象物の位置推定方法であって、
    　予め位置が認識されている第１基準位置において前記移動対象物が検知されたときの前記駆動手段の状態を基準状態情報として記憶し、
    　前記駆動手段の状態と前記基準状態情報とに基づいて、前記移動対象物の位置を推定する、
    　位置推定方法。
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