(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧シリンダが、ピストンロッドを制動するブレーキ機構と、該ピストンロッドの位置を検出する位置センサを具え、制御装置から出力される電気信号に応じた圧縮空気を出力する駆動弁によって該ピストンロッドの移動を制御して指定位置に停止させる空気圧シリンダの停止制御装置において、最初の指定位置停止動作を予測制御によって制御し、２回目以後の指定位置停止動作を学習制御によって制御し、該予測制御を、ピストンロッドの移動すべき指定距離に応じて２以上の領域に分け、第１領域では予め定められた距離だけ指定位置の手前でブレーキ機構を作動させ、第２領域以降の各領域では、ピストンロッドの移動速度及びピストンロッドの負荷の大きさと停止に要する移動距離との関係を示す速度データテーブルを用意し、予め定められた距離だけ指定位置の手前で移動速度を検出し、速度データテーブルを用いて前記移動速度と負荷から移動距離を求め、指定位置から移動距離だけ手前でブレーキ機構を作動させることを特徴とする空気圧シリンダの停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、繰り返し動作する空気圧シリンダを、予測制御および学習制御することによって指定位置に停止させる空気圧シリンダの停止制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られている空気圧シリンダの停止制御装置においては、周辺インターフェース・アダプタ（ＰＩＡ）、Ａ／Ｄ変換器を通してピストンロッドの位置を位置センサによって、例えば１ｍｓｅｃ程度の、一定時間ごとに検出し、位置情報として制御装置に入力し、制御装置においてピストンロッドの位置情報と停止設定位置との誤差を演算し、その演算結果によって比例制御弁（駆動弁）の制御量を決定し、サーボアンプを介して比例制御弁の弁開口面積を制御してピストンロッドの移動を制御し、同様に、その演算結果によって制御弁（ブレーキ弁）の制御量を決定し、サーボアンプを介して制御弁の開閉を制御してピストンロッドのブレーキ機構（ロックアップ機構）を作動することによって、ピストンロッドの位置決め停止制御を行っていた。
【０００３】
そして、この場合、始動時には、空気圧シリンダに作用する摩擦、負荷などが予測困難であるため、空気圧シリンダのピストンロッドが指定位置を通り過ぎてトラブルを生じるおそれがある。
この指定位置を通り過ぎることによるトラブルの発生を防止するために、最初の動作時には、指定位置の所定距離手前、例えば約２ｍｍだけ手前でブレーキ機構を作動してピストンロッドを一旦停止させ、２回目以降の動作において、最初の動作時のブレーキ機構を作動した位置と実際の停止位置の結果に基づいて、停止位置と指定位置を一致させるように、ブレーキ機構を作動する位置を修正し、更に学習制御を導入して、停止位置の精度を高めている（実公平３−４１１２４号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気圧シリンダの停止制御装置においては、前記のように始動時に指定位置の２ｍｍ程度手前でピストンロッドを一旦停止させていた。しかし、停止すべき指定位置によって、ブレーキ機構を作動させるときのピストンロッドの速度が異なるため、指定位置と実際の停止位置との間に相当の誤差があり、そのため２回目以降の学習制御が正常に行われるまでに、かなりの時間を要するという問題があった。
本発明は、始動時に予測制御を行って、始動時の指定位置と実際の停止位置との間の誤差を少なくして、２回目以降の動作の学習制御を行い易くすることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空気圧シリンダが、ピストンロッドを制動するブレーキ機構と、該ピストンロッドの位置を検出する位置センサを具え、制御装置から出力される電気信号に応じた圧縮空気を出力する駆動弁によって該ピストンロッドの移動を制御して指定位置に停止させる空気圧シリンダの停止制御装置において、最初の指定位置停止動作を予測制御によって制御し、２回目以後の指定位置停止動作を学習制御によって制御し、該予測制御を、ピストンロッドの移動すべき指定距離に応じて２以上の領域に分け、第１領域では予め定められた距離だけ指定位置の手前でブレーキ機構を作動させ、第２領域以降の各領域では、ピストンロッドの移動速度及びピストンロッドの負荷の大きさと停止に要する移動距離との関係を示す速度データテーブルを用意し、予め定められた距離だけ指定位置の手前で移動速度を検出し、速度データテーブルを用いて前記移動速度と負荷から移動距離を求め、指定位置から移動距離だけ手前でブレーキ機構を作動させることを技術的手段とする。
【０００６】
【作用】
本発明の空気圧シリンダの停止制御装置においては、最初の指定位置停止動作を予測制御により制御し、２回以後の指定位置停止動作は学習制御により制御する際、この予測制御をピストンロッドの移動すべき指定距離に応じて２以上の領域に分けて行い、第１領域では指定位置の所定距離手前でブレーキ機構を作動させ、第２領域以降の各領域では、ピストンロッドの速度と停止移動距離の関係が定められたデータを用い、このデータから得られた距離だけ指定位置より手前でブレーキ機構を作動させる。
このようにすると、始動時の指定位置と実際の停止位置との間の誤差を少なくして、２回目以降の学習制御を行い易くすることができる。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の実施例の空気シリンダ及び空気圧回路図を示す。
図１における符号の１は空気圧シリンダ、２はブレーキ機構、３はピストンロッド、４は位置センサ、５１，５２、５３は圧力調整弁、６は５ポート３位置の
駆動弁、７は３ポート２位置のブレーキ弁、８はコントローラ、９は空気圧源である。
【０００８】
図１によって本発明の実施例の空気シリンダ及び空気圧回路を説明する。
圧縮空気は、空気圧源９から圧力調整弁５１，５２を通り、５ポート３位置の
駆動弁６によって方向を制御されて空気圧シリンダ１のヘッド側又はロッド側に流入し、空気圧シリンダ１のピストンロッド３が前方又は後方に移動する。空気圧シリンダ１内にブレーキ機構２が配設され、空気圧源９からの圧縮空気が圧力調整弁５３  を通り、３ポート２位置のブレーキ弁７によって制御されてブレーキ機構２に流入するとブレーキ機構が作動してピストンロッド３が停止する。また、ピストンロッド３に位置センサ４が対向して配置され、位置センサ４の出力信号はコントローラ８に入力される。そして、駆動弁６及びブレーキ弁７はコントローラ８からの信号によって制御される。
【０００９】
図２は、本発明の実施例のコントローラソフトのフローチャートである。
このフローチャートの通信処理においてはコントローラが立ち上がるまでの通信処理を行い、具体的には、メインＣＰＵでディップスイッチ等の設定条件を確認し、その情報をサブＣＰＵに転送し、転送された情報をサブＣＰＵによって処理し、表示部（ＬＣＤ，ＬＥＤ）に表示命令を出力する。
【００１０】
さらに具体的に説明すると、このディップスイッチはコントローラ初期（出荷時の状態）においては全てＯＦＦに設定されており、ディップスイッチＮｏ．１は原点リミットの有無を設定するもので、ＯＦＦ設定時は、コントローラに０．８秒間パルスが入力されない時、シリンダ停止と判断し、そこを原点とする（表示：０．０）。ＯＮ設定時は、パルスが０．８秒間入力されないことと、原点側に取りつけたスイッチ（オートスイッチ等）がＯＮしたとき原点と判断する。スイッチの信号はコントローラＩＮＰＵＴ側端子のＮｏ．１０（原点入力）に接続する。
【００１１】
ディップスイッチＮｏ．２はブレーキ論理切り換えを設定するもので、ブレーキ用バルブの論理切り換えスイッチである。コントローラのブレーキ用バルブ出力（ＢＲ）ＯＮでロック状態とするか、ＯＦＦでロック状態とするかのどちらかである。
【００１２】
ディップスイッチＮｏ．３はカウント方向切り換え（原点の取り方によって設定する）を設定するものであり、ＯＦＦ設定時は、シリンダ出側をプラスカウント、ＯＮ設定時は、シリンダ戻側をプラスカウントする。
【００１３】
ディップスイッチＮｏ．４はメモリクリアを設定するものであり、コントローラにメモリされたデータが全て消去される。ＯＮに設定して電源再投入又はリセットでメモリをクリアする。
【００１４】
また、このフローチャートの〔受信データチェック〕においては通信処理で行うメインＣＰＵからサブＣＰＵ、さらにサブＣＰＵから表示までのデータ転送に誤り又は異常が発生していないかをチェックする。
【００１５】
また、〔キースイッチ処理〕においては、コントローラに取りつけてあるキーシートボタン（ＵＰ，ＤＯＷＮ等のスイッチ）の信号を、サブＣＰＵで取込み処理を行う。
【００１６】
また、このフローチャートの〔モード切り換え処理〕においては、コントローラに取りつけられているキースイッチを付属のキーによってプリセットモードからプログラムモード、さらにＲＵＮモードへと切り換えることができ、切り換え信号はサブＣＰＵに伝えられ、各モード表示に切り換える処理が行われる。
【００１７】
また、各モードを説明すると、プリセットモードでは初期データの入力・処理を行い、プログラムモードでは位置決めデータの入力・処理を行い、ＲＵＮモードでは制御開始状態となり、シーケンサ（ＰＣ）から送られてくる信号の処理を行う。このＲＵＮモードが本発明の要部であり、空気圧シリンダの予測制御と学習制御を行う。
【００１８】
図３は、本発明の実施例の空気圧シリンダの予測制御及び学習制御のフローチャートである。
このフローチャートによって本発明の実施例の空気圧シリンダ制御装置の動作を説明する。
この空気圧シリンダ制御装置は、空気圧シリンダ１（図１参照、以降の符号も同じ）を同じ位置に繰り返し指定位置に停止させる場合に適しており、ピストンロッドの最初の指定位置停止動作は予測制御によって指定位置に停止させ、２回目以降の指定位置停止動作は学習制御によって指定位置に停止させる。
【００１９】
スタートさせると、学習データの有無が判断されるが、最初の動作であって学習データがない場合は〔学習データ無？〕がＹＥＳと判断されて、予測制御に進み、２回目以降の動作で学習データがある場合には〔学習データ無？〕がＮＯと判断されて学習制御に進む。
【００２０】
図３に示されているように、この予測制御では、ピストンロッド３の移動すべき指定距離別に、Ｓ１からＳ２までの第１領域▲１▼、Ｓ２からＳ３までの第２領域
▲２▼、Ｓ３を超える第３領域▲３▼の３つの領域に分けている。
ここで、移動すべき指定距離別に分けた理由は、ピストンロッド３の移動距離によってピストンロッド３の移動速度や加速度が変化し、ブレーキ機構２を作動させてからピストンロッド３が停止するまでの時間が異なるからである。
【００２１】
第１領域▲１▼は移動距離（Ｓ１〜Ｓ２）が短く、ピストンロッド３の加速の初期
段階であって、ピストンロッド３の移動速度幅が広くないため、ピストンロッド３の停止すべき指定位置よりＬ１手前の位置でブレーキ弁７を操作してブレーキ機構２を作動させ、ピストンロッド３を停止させる。
例えば、移動距離５０ｍｍの指定位置で停止させたいときは、位置センサ４からの情報により現在位置を確認し、指定位置よりも２ｍｍ手前の４８ｍｍの位置でブレーキ機構２を作動する。このように、指定位置より所定距離だけ手前の位置でブレーキ機構２を作動させるため、ソフトウェアが簡単になる。
【００２２】
第２領域▲２▼は移動距離が（Ｓ２〜Ｓ３）であって、ピストンロッド３の加速の
中後期段階であって、第１領域▲１▼に較べるとピストンロッド３の移動速度幅が広くなるため、移動速度の大きさによって、ブレーキ機構２の作動後の停止に要する移動距離が相当異なる。
そこで、ピストンロッド３の移動速度及びピストンロッド３に作用する負荷の大きさと、停止に要する移動距離との関係を実験によって求め、負荷を考慮した速度と移動距離との関係を表す速度データテーブルを作成し、コントローラ８のメモリに記憶させる。
【００２３】
そして、指定距離よりＬ２手前の位置でピストンロッド３の移動速度を検出し、速度データテーブルを用いて検出された移動速度と負荷から選択されたデータをブレーキ機構２を作動させるべき位置とし、その位置でブレーキ機構２を作動させる。
例えば、移動距離８０ｍｍの指定位置で停止させたいときは、位置センサ４からの情報により現在位置を確認し、指定位置よりも４０ｍｍ手前の位置のとき（移動距離４０ｍｍのとき）にピストンロッド３の移動速度を検出し、速度データテーブルを用いて得られたデータをブレーキ機構２を作動させるべき位置とし、その位置でブレーキ機構２を作動させて停止させる。
【００２４】
第３領域▲３▼は移動距離がＳ３を超える領域であって、ピストンロッド３は定速度で移動しているため、検出時の速度が第２領域▲２▼の時と同様になった場合でも、ピストンロッド３の停止に要する移動距離は第２領域▲２▼のときとは異なる。
そこで、第２領域▲２▼のときとは若干異なる別の速度データを作成し、コントローラ８のメモリに記憶させ、第２領域▲２▼のときと同様にして作動させる。
以上のようにして、学習値を持たない最初の位置決め動作の制御が行われ、このときに得られたデータが学習データとして記憶される。
【００２５】
２回目以降の動作は学習制御により制御され、ピストンロッド３の位置決め時に発生したエラーによって現在のブレーキデータを補正して次回のブレーキデータとする。
このように補正するのは、空気圧シリンダ１の使用による摩耗等の影響により停止位置がずれるからである。
【００２６】
学習制御について説明する。
前記のように、ＲＵＮモードが開始されたとき、その動作が２回目以降であって学習データがある場合には〔学習データ無？〕がＮＯと判断されて、そのデータを〔学習ブレーキデータセット〕によってセットして学習制御に進む。
【００２７】
しかし、その動作が最初の動作であって学習データがなく、〔学習データ無？〕がＹＥＳと判断されたときは、前記のように予測制御によって、短距離の第１領域▲１▼、中距離の第２領域▲２▼、長距離の第３領域▲３▼に応じて、高精度の指定位置とブレーキ機構を作動させる位置の間の距離を決定する。
この高精度の指定位置とブレーキ機構２を作動させる位置の間の距離が入力されて２回目以降のピストンロッド３の移動と指定位置停止動作が学習制御によって開始される。
【００２８】
２回目以降のピストンロッド３の稼働中に、ピストンロッド３を停止制御してから実際に停止するまでの位置をチェックする時間間隔をセットする（停止チェックタイマーセット）。
【００２９】
ピストンロッド３を停止制御してから実際に停止するまでの位置をチェックするために、ピストンロッド３が停止したときは（運転完了（停止）？ＹＥＳ）、その結果によって学習データを更新する（学習データ更新）。
この場合の更新は、前段の動作において生じる設定位置から実際に停止した位置までの距離（誤差）に基づいて、次のブレーキ機構２を作動させる位置を補正することを意味している。
【００３０】
先の学習データの更新によっても位置停止誤差が設定範囲内におさまらない場合（位置停止誤差≦設定範囲？ＮＯ）は、再び上記のピストンロッド３の停止制御から実際に停止するまでの位置をチェックし、その結果によって学習データを更新する（再トライ処理）。
これらの結果はディスプレイ上に表示され（位置表示）メイン処理される（メイン処理）。
【００３１】
ピストンロッド３が停止していないときは（運転完了（停止）？ＮＯ）、その結果をディスプレイ上に表示し（位置表示）メイン処理される（メイン処理）。
【００３２】
先の学習データの更新によっても位置停止誤差が設定範囲内におさまっている場合（位置停止誤差≦設定範囲？ＹＥＳ）は、次の停止位置をセットする（次の位置セット）。
【００３３】
この実施例において、Ｓ１＝５ｍｍ、Ｓ２＝６５ｍｍ、Ｓ３＝１００ｍｍとし
、Ｌ１＝２ｍｍ、Ｌ２＝４０ｍｍとしたとき満足すべき結果が得られた。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によると、空気圧シリンダの停止制御の最初の指定位置制御動作を複数の速度領域に分けた高精度の予測制御で行い、２回目以後の指定位置制御動作をそのデータに基づいて学習制御を行うため、学習制御への移行が順調に行われ、空気圧シリンダの停止制御を精度高く、かつ、迅速化することができる。
また、予測制御を、ピストンロッドの移動すべき指定距離に応じて２以上の領域に分け、第１領域では予め定められた距離だけ指定位置の手前でブレーキ機構を作動させ、第２領域以降の各領域では、ピストンロッドの移動速度及びピストンロッドの負荷の大きさと停止に要する移動距離との関係を示す速度データテーブルを用意し、予め定められた距離だけ指定位置の手前で移動速度を検出し、速度データテーブルを用いて前記移動速度と負荷から移動距離を求め、指定位置から移動距離だけ手前でブレーキ機構を作動させる。このように、移動すべき指定距離が短いときは、第１領域の制御により簡単に行う。そして、移動距離が短くないときは、第２領域以降の制御により行われ、予め用意された速度データテーブルを用いて移動距離を求めるので、非常に精度の高い制御が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の空気シリンダ及び空気圧回路図である。
【図２】本発明の実施例のコントローラソフトのフローチャートである。
【図３】本発明の実施例の空気圧シリンダの予測制御及び学習制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１  空気圧シリンダ
２  ブレーキ機構
３  ピストンロッド
４  位置センサ
５１，５２、５３    圧力調整弁
６    ５ポート３位置の駆動弁
７  ３ポート２位置のブレーキ弁
８  コントローラ
９  空気圧源
【図１】
0003626220.tif 000002
【図２】
0003626220.tif 000003
【図３】
0003626220.tif 000004