(57)【要約】【課題】制御対象物に振動や衝撃を与えずに、制御対象物の全体移動時間を短縮しつつ、適切な余裕距離を残すことを可能にする位置決め停止装置を提供する。【解決手段】減速パターンには、停止準備速度到達時における制御対象物の位置から目標位置Ｘｇまでの固定余裕距離ｘｏ（０）と、制御対象物が目標位置Ｘｇに到達する到達時点と、が設定されている。速度調節値Ｖａは、固定余裕距離ｘｏ（０）を越えない大きさの余裕距離減少量Δｘｏを、調節時点ｔから前記到達時点までの時間である残り時間で割った距離減少用調節値αを含む。余裕距離減少量Δｘｏは、先の調節時点ｔよりも後の調節時点ｔのほうが大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動中の制御対象物の検出位置Ｘが予め定められた減速開始位置Ｘ１となった時点から制御対象物の速度が停止準備速度Ｖ０になるまでの減速期間において制御対象物の減速制御を行い、その後、制御対象物の検出位置Ｘが予め定められた目標位置Ｘｇとなった時点で制御対象物の停止制御を実行するための位置決め停止装置であって、
予め定められた減速パターンに従って、前記減速期間の複数の調節時点ｔにおいて指令速度値Ｖｃを出力する速度指令装置と、
前記複数の調節時点ｔにおいて、指令速度値Ｖｃに対する調節値Ｖａを演算する調節値演算装置と、
前記調節値Ｖａを前記指令速度値Ｖｃに加算することで指令速度値Ｖｃを補正する加算装置と、
前記補正された指令速度値Ｖに基づいて制御対象物の速度を制御する速度制御装置と、を備え、
前記減速パターンには、停止準備速度到達時における制御対象物の位置から目標位置Ｘｇまでの固定余裕距離ｘｏ（０）と、制御対象物が目標位置Ｘｇに到達する到達時点と、が設定されており、
前記調節値Ｖａは、固定余裕距離ｘｏ（０）を越えない大きさの余裕距離減少量Δｘｏを、調節時点ｔから前記到達時点までの時間である残り時間で割った距離減少用調節値αを含み、
余裕距離減少量Δｘｏは、先の調節時点ｔよりも後の調節時点ｔのほうが大きい、ことを特徴とする位置決め停止装置。
【請求項２】
制御対象物の位置を検出する位置検出装置を備え、
前記調節値Ｖａは、減速パターンに設定された調節時点ｔにおける制御対象物の予定位置から、調節時点ｔにおける位置検出装置による検出位置Ｘを引いた位置ずれ量を、前記残り時間で割った位置ずれ用調節値βを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の位置決め停止装置。
【請求項３】
前記調節値Ｖａは、距離減少用調節値αと位置ずれ用調節値βとの和を、（｜Ｘｇ−Ｘ｜−ｘｄｘ（ｔ）−ｘｏ（ｔ））／（Ｔ−ｔ＋ｔ０）として演算し、
ｔは、減速開始時点からの経過時間であり、
Ｔは、減速パターンに設定された前記減速期間の長さを示し、
ｔ０は、減速パターンに設定された、減速期間の終了時点から前記到達時点までの長さである余裕時間を示し、
Ｘｇは、目標位置を示し、
Ｘは、位置検出装置による検出位置を示し、
ｘｄｘ（ｔ）は、減速パターンに設定された、時刻ｔから減速期間終了時までの間に制御対象物が移動する制動距離であり、
ｘｏ（０）は、前記固定余裕距離であり、
ｘｏ（ｔ）は、ｔ＝０の時はｘｏ（０）であり、時間ｔの経過と伴に減少していく、ことを特徴とする請求項２に記載の位置決め停止装置。
【請求項４】
移動中の制御対象物の検出位置Ｘが予め定められた減速開始位置Ｘ１となった時点から制御対象物の速度が停止準備速度Ｖ０になるまでの減速期間において制御対象物の減速制御を行い、その後、制御対象物の検出位置Ｘが予め定められた目標位置Ｘｇとなった時点で制御対象物の停止制御を実行するための位置決め停止方法であって、
予め定められた減速パターンに従って指令速度値Ｖｃを出力するステップと、
指令速度値Ｖｃに対する調節値Ｖａを演算するステップと、
前記調節値Ｖａを前記指令速度値Ｖｃに加算して補正した指令速度値Ｖを出力するステップと、
前記補正された指令速度値Ｖに基づいて制御対象物の速度を制御するステップと、を有し、
前記指令速度値Ｖｃおよび調節値Ｖａは、前記減速期間内の複数の調節時点ｔにおいて出力され、
前記減速パターンには、停止準備速度到達時における制御対象物の位置から目標位置Ｘｇまでの固定余裕距離ｘｏ（０）と、制御対象物が目標位置Ｘｇに到達する到達時点と、が設定されており、
前記調節値Ｖａは、固定余裕距離ｘｏ（０）を越えない大きさの余裕距離減少量Δｘｏを、調節時点ｔから前記到達時点までの時間である残り時間で割った距離減少用調節値αを含み、
余裕距離減少量Δｘｏは、先の調節時点ｔよりも後の調節時点ｔのほうが大きい、ことを特徴とする位置決め停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動中の制御対象物の検出位置が減速開始位置Ｘ１となった時点から制御対象物の速度が停止準備速度になるまでの減速期間において制御対象物の減速制御を行い、検出位置が目標位置となった時点で制御対象物の停止制御を実行するための位置決め停止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御対象物の速度制御は予め設定された速度パターンに基づいて行うことができる。速度パターンは、図１５に示すように、加速、等速、減速の３つのパターンを含む。
減速パターンは、制御対象物によって異なり、例えば、図１６に示すように、より早く停止させたい場合には直線減速を用い、減速の衝撃を和らげたい場合には、二段階減速やカム曲線減速を用いることができる。
【０００３】
図１７は、上記のような速度制御を行うための位置決め停止装置の構成例を示している。図１７に示すように、位置決め停止装置は、速度指令装置５、速度制御装置１１、ブレーキ１ｂ、位置検出装置３を備える。
【０００４】
速度指令装置５は、例えばＰＬＣ（programmable logic controller）であってよく、予め設定された速度パターンに従って指令速度値Ｖcを出力する。
速度制御装置１１は、速度指令装置５からの指令速度値Ｖｃに基づいて制御対象物１の速度を制御する。図１７の例では、制御対象物１の駆動モータ１ａの回転速度を制御することで、制御対象物１の速度制御を行う。速度制御装置１１は、例えば、インバータであってよく、その発振周波数を変化させて負荷となるインバータモータ１ａの回転速度を制御する。
位置検出装置は、制御対象物１の位置を検出する装置であって、例えば、リニアスケールやエンコーダでなどの制御対象物１の位置情報を検出する検出器と、この位置情報から制御対象物１の現在位置を演算する演算部とからなる。
【０００５】
上記の構成を有する位置決め停止装置では、速度指令装置５は、予め設定された速度パターンに従う指令速度値Ｖｃを出力する。
例えば、速度指令装置５は、タイマー（図示せず）に従って、時間間隔をおいて指令速度値Ｖｃを出力する。加速パターンから等速パターンへの切り換えは、例えば、速度検出器（図示せず）により制御対象物１の速度を検出し検出速度が等速度の値になった時に行われる。等速パターンから減速パターンへの切り換えは、位置検出装置からの現在位置Ｘが減速パターンに設定された減速開始位置Ｘ１となった時に行われる。
【０００６】
上述した速度制御の場合、次の問題点（１）、（２）がある。（１）指令速度値Ｖｃと制御対象物１の速度とは実際にはずれているため、減速期間内の所定の時点において、減速パターンに設定された制御対象物１の位置と、制御対象物１の実際の位置とは一致しない。（２）また、位置検出装置からの検出位置Ｘも信号受信サイクルや制御サイクルなどに起因する遅れがあり、減速パターンに遷移するタイミングにずれが生じる。特に、等速期間における等速度が大きい場合には、このタイミングのずれによる影響が大きくなる。
【０００７】
上記（１）、（２）の結果、減速終了時において位置ずれが生じる。減速終了時の位置を制御対象物１の目標停止位置とすると、速度が十分に低下していない時に制御対象物１が目標位置に到達する場合が生じ、その結果、急ブレーキをかけることになる。これを回避するため、図１８に示すように、余裕距離ｘｏを予め減速パターンに設定しておく。即ち、減速終了時における制御対象物１の位置を、目標位置から余裕距離ｘｏだけ手前になるように、減速パターンを定めておく。これにより、制御対象物１の速度を、等速度から停止準備速度（微速度）Ｖ０まで減速させ、その後、この停止準備速度Ｖ０で余裕距離ｘｏを移動させ、制御対象物１の検出位置Ｘが目標位置Ｘｇとなったら、速度指令装置５からのブレーキ指令により停止制御を実行する。図１９は、上述の余裕距離ｘｏを速度パターンに設定した速度制御の流れを示している。なお、図１８において、ｘｄは、減速開始位置Ｘ１から減速終了位置Ｘ２まで距離であり、予め減速パターンに設定された固定値である。
【０００８】
しかし、余裕距離を設定した場合、上記（１）、（２）と同じ理由により、次の問題点（３）が生じる。
【０００９】
（３）運転条件によっては、実際の移動距離が減速パターンに設定した移動距離より小さくなり、微速度Ｖ０まで減速した時に目標位置Ｘｇまでかなりの距離が残る場合がある。その場合、微小速度Ｖ０で長距離を移動するため目標位置到着まで時間がかかってしまう。微小速度Ｖ０での移動時間は、全体の移動時間と比べても無視できない長さである。例えば最大速度Ｖｓ＝１８０ｍ／ｍｉｎ、加速度０．５ｍ/ｓ２の直線加減速で40mを搬送するのに、ｘｏ＝０であれば１９．３ｓｅｃで搬送できる。しかしｘｏ＝１．５ｍ、Ｖ０＝１８ｍ／ｍｉｎとすると２３．８ｓｅｃとなり、全体の移動時間が２０％以上長くなる。このように、微速度Ｖ０まで減速した時に目標位置Xgまでかなりの距離が残る場合があり、全体の移動時間がかなり大きくなってしまう問題がある。
【００１０】
この問題点（３）を解決するために、例えば、制御対象物の位置精度を向上させることで、全体移動時間を短縮させることが考えられる。
制御対象物の位置精度を向上させるための先行技術は、下記特許文献１、２に記載されている。
【００１１】
特許文献１では、制御対象物の現在位置を検出し、現在位置の検出値と位置指令値との偏差に基づいて指令速度値を順次演算するクローズドループ方式の位置制御を行うと共に、制御対象物の現在速度を検出し、現在速度の検出値と上記指令速度値との偏差に基づいてインバータの出力電流指令値を順次演算するクローズドループ方式の位置制御を行っている。これにより、制御対象物の位置精度向上を図っている。
しかし、クローズド方式の制御を行うことで、減速パターンと異なる運動を制御対象物に行わせることになり、その結果、制御対象物に振動を発生させたり、制御対象物が搬送装置である場合には、搬送物に衝撃を与える可能性がある。
【００１２】
特許文献２では、目標位置にモータの停止位置が一致しない場合に、停止時位置ずれ量を求め、その停止時位置ずれ量に基づき停止に要する距離に対する補正の要否を判断し、補正必要時には、位置ずれ補正量を求め、この距離を補正し、補正した距離を次回の位置決めにおける距離として使用している。
しかし、運転条件が毎回変わることで減速から停止に要する距離が一定とならないことが多く、そのため、この方法を採用した場合、余裕距離を大きめに設定せざるを得ない。
【特許文献１】特開２００１−１７５３３４  「負荷の位置制御装置」
【特許文献２】特開平５−４６２５２  「インバータ装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明の目的は、制御対象物に振動や衝撃を与えずに、しかも、余裕距離を予め大きめに設定せずに、全体移動時間を短縮できるようにすることにある。
即ち、本発明の目的は、制御対象物に振動や衝撃を与えずに、制御対象物の全体移動時間を短縮しつつ、適切な余裕距離を残すことを可能にする位置決め停止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明によると、移動中の制御対象物の検出位置Ｘが予め定められた減速開始位置Ｘ１となった時点から制御対象物の速度が停止準備速度Ｖ０になるまでの減速期間において制御対象物の減速制御を行い、その後、制御対象物の検出位置Ｘが予め定められた目標位置Ｘｇとなった時点で制御対象物の停止制御を実行するための位置決め停止装置であって、
予め定められた減速パターンに従って、前記減速期間の複数の調節時点ｔにおいて指令速度値Ｖｃを出力する速度指令装置と、
前記複数の調節時点ｔにおいて、指令速度値Ｖｃに対する調節値Ｖａを演算する調節値演算装置と、
前記調節値Ｖａを前記指令速度値Ｖｃに加算することで指令速度値Ｖｃを補正する加算装置と、
前記補正された指令速度値Ｖに基づいて制御対象物の速度を制御する速度制御装置と、を備え、
前記減速パターンには、停止準備速度到達時における制御対象物の位置から目標位置Ｘｇまでの固定余裕距離ｘｏ（０）と、制御対象物が目標位置Ｘｇに到達する到達時点と、が設定されており、
前記調節値Ｖａは、固定余裕距離ｘｏ（０）を越えない大きさの余裕距離減少量Δｘｏを、調節時点ｔから前記到達時点までの時間である残り時間で割った距離減少用調節値αを含み、
余裕距離減少量Δｘｏは、先の調節時点ｔよりも後の調節時点ｔのほうが大きい、ことを特徴とする位置決め停止装置が提供される。
【００１５】
上記構成では、前記指令速度値Ｖｃに加算される調節値Ｖａは、固定余裕距離ｘｏ（０）を越えない大きさの余裕距離減少量Δｘｏを、調節時点ｔから前記到達時点までの時間である残り時間で割った距離減少用調節値αを含み、余裕距離減少量Δｘｏは、先の調節時点ｔよりも後の調節時点ｔのほうが大きい。従って、速度が大きいため信号受信サイクルや制御サイクルの影響によって位置誤差が生じやすい減速開始時に近い調節時点ｔでは、より大きい余裕距離ｘｏ（ｔ）を残すことができ、速度が小さいため位置誤差が生じにくい減速終了時に近い調節時点ｔでは、より小さい余裕距離ｘｏ（ｔ）が残ることになる。よって、無理なく、適切に余裕距離を短縮できるとともに、制御対象物の全体移動時間も短縮できる。
また、上記構成は、クローズド方式の位置ループ、クローズド方式の速度ループを採用しなくても実現できるので、制御対象物に振動や衝撃を与えずに済む。しかも、無理なく全体移動時間を短縮できるので、必要以上に大きな余裕距離を予め設定しなくて済む。
【００１６】
よって、上記本発明により、制御対象物に振動や衝撃を与えずに、制御対象物の全体移動時間を短縮しつつ、適切な余裕距離を残すことが可能になる。
【００１７】
さらに、距離減少用調節値αは余裕距離減少量Δｘｏを残り時間で割った値であるので、余裕距離減少量Δｘｏを残り時間で進む場合の平均速度（距離減少用調節値α）が、指令速度値Ｖｃに加算させることになる。従って、小さい値（この値は、停止準備速度Ｖ０が一定とすると停止準備速度Ｖ０より小さい）が指令速度値Ｖｃに加算されることになるので、減速パターンの設計意図を損なうことなく、制御対象物の全体移動時間を短縮できる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によると、制御対象物の位置を検出する位置検出装置を備え、
前記調節値Ｖａは、減速パターンに設定された調節時点ｔにおける制御対象物の予定位置から、調節時点ｔにおける位置検出装置による検出位置Ｘを引いた位置ずれ量を、前記残り時間で割った位置ずれ用調節値βを含む。
【００１９】
このように、予定位置から検出位置Ｘを引いた位置ずれ量を残り時間で割った位置ずれ用調節値βも、指令速度値Ｖｃに加算するので、制御対象物が予定位置よりも遅れている場合には、この遅れ距離を残り時間で進む場合の平均速度（位置ずれ用調節値β）も、指令速度値Ｖｃに加算される。従って、位置ずれ用調節値βは比較的小さくなり、指令速度値Ｖｃを急激に補正することなく、制御対象物の位置遅れを補正できる。
一方、制御対象物が予定位置よりも進んでいる場合には、位置ずれ用調節値βは負の値になる。従って、この行き過ぎの距離の分だけ残り時間で遅らせる平均速度（｜β｜）が、指令速度値Ｖｃから減算されることになる。従って、位置ずれ用調節値βの大きさは比較的小さくなり、指令速度値Ｖｃを急激に補正することなく、制御対象物の行き過ぎを補正できる。
【００２０】
なお、距離減少用調節値αは、（ｘｏ（０）−ｘｏ（ｔ））／（Ｔ−ｔ＋ｔ０）であってよく、位置ずれ用調節値βは、（｜Ｘ−Ｘｇ｜−ｘｏ（０）−ｘｄｘ（ｔ））／（Ｔ−ｔ＋ｔ０）であってよい。
ｔは、減速開始時点からの経過時間であり、
Ｔは、減速パターンに設定された前記減速期間の長さを示し、
ｔ０は、減速パターンに設定された、減速期間の終了時点から前記到達時点までの長さである余裕時間を示し、
Ｘｇは、目標位置を示し、
Ｘは、位置検出装置による検出位置を示し、
ｘｄｘ（ｔ）は、減速パターンに設定された、時刻ｔから減速期間終了時までの間に制御対象物が移動する制動距離であり、
ｘｏ（０）は、前記固定余裕距離であり、
ｘｏ（ｔ）は、ｔ＝０の時はｘｏ（０）であり、時間ｔの経過と伴に減少していく。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態によると、調節値Ｖａは、距離減少用調節値αと位置ずれ用調節値βとの和を、（｜Ｘｇ−Ｘ｜−ｘｄｘ（ｔ）―ｘｏ（ｔ））／（Ｔ−ｔ＋ｔ０）として演算する。
【００２２】
また、上記目的を達成するため、本発明によると、移動中の制御対象物の検出位置Ｘが予め定められた減速開始位置Ｘ１となった時点から制御対象物の速度が停止準備速度Ｖ０になるまでの減速期間において制御対象物の減速制御を行い、その後、制御対象物の検出位置Ｘが予め定められた目標位置Ｘｇとなった時点で制御対象物の停止制御を実行するための位置決め停止方法であって、
予め定められた減速パターンに従って指令速度値Ｖｃを出力するステップと、
指令速度値Ｖｃに対する調節値Ｖａを演算するステップと、
前記調節値Ｖａを前記指令速度値Ｖｃに加算して補正した指令速度値Ｖを出力するステップと、
前記補正された指令速度値Ｖに基づいて制御対象物の速度を制御するステップと、を有し、
前記指令速度値Ｖｃおよび調節値Ｖａは、前記減速期間内の複数の調節時点ｔにおいて出力され、
前記減速パターンには、停止準備速度到達時における制御対象物の位置から目標位置Ｘｇまでの固定余裕距離ｘｏ（０）と、制御対象物が目標位置Ｘｇに到達する到達時点と、が設定されており、
前記調節値Ｖａは、固定余裕距離ｘｏ（０）を越えない大きさの余裕距離減少量Δｘｏを、調節時点ｔから前記到達時点までの時間である残り時間で割った距離減少用調節値αを含み、
余裕距離減少量Δｘｏは、先の調節時点ｔよりも後の調節時点ｔのほうが大きい、ことを特徴とする位置決め停止方法が提供される。
【００２３】
この位置決め停止方法によれば、上述した本発明の位置決め停止装置と同様の効果が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
上述した本発明によると、制御対象物に振動や衝撃を与えずに、制御対象物の全体移動時間を短縮しつつ、適切な余裕距離を残すことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２６】
本発明の実施形態による、位置決め停止装置１０は、移動中の制御対象物１の検出位置Ｘが減速開始位置Ｘ１となった減速開始時点から制御対象物１の速度が停止準備速度Ｖ０になるまでの減速期間において制御対象物１の減速制御を行い、その後、停止準備速度Ｖ０で移動する制御対象物１の検出位置Ｘが目標位置Ｘｇとなった時点で制御対象物１の停止制御を実行する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態による位置決め停止装置１０の構成図である。図１に示すように、位置決め停止装置１０は、位置検出装置３、速度指令装置５、調節値演算装置７、加算装置（加算回路）９および速度制御装置１１を備える。
【００２８】
位置検出装置３は、例えば、リニアスケールやエンコーダなどの制御対象物１の位置情報を検出する検出器と、この位置情報から制御対象物１の現在位置を示す検出位置Ｘ（座標）を演算する演算部とからなっていてよい。なお、演算部は、調節値演算装置７に組み込まれていてもよい。
【００２９】
速度指令装置５は、例えばＰＬＣ（programmable logic controller）であってよく、所定の速度パターン従って、減速期間において指令速度値Ｖｃを出力する。
速度パターンは、例えば図２に示すものであってよく、加速パターン、等速パターン、減速パターンを含む。この速度パターンには、加速開始時点から停止時点までの各時点において、制御対象物１の速度および位置、加速開始時点からの制御対象物１の移動距離などが設定されている。特に、本実施形態によると、減速パターンには、停止準備速度Ｖ０、停止準備速度Ｖ０に到達する時の制御対象物１の位置、この位置から目標位置Ｘｇまでの固定余裕距離ｘｏ（０）、および、制御対象物１が目標位置Ｘｇに到達する到達時点などが設定されている。
速度指令装置５は、タイマー（図示せず）による計測時間と速度パターンとに従って、減速期間内の複数の調節時点ｔにおいて、即ち、時間間隔をおいて間欠的に指令速度値Ｖｃを出力する。これにより、調節値演算装置７および加算装置９が無い場合における制御対象物１の速度が、図２の速度パターンとなるようにする。加速パターンから等速パターンへの切り換えは、速度検出器（図示せず）により制御対象物１の速度を検出し検出速度が等速度の値になったと速度指令装置５が判断した時に行われる。等速パターンから減速パターンへの切り換えは、位置検出装置３からの検出位置Ｘが減速パターンに設定された減速開始位置Ｘ１となったと速度指令装置５が判断した時に行われる。なお、等速パターンから減速パターンへの切り換えは、位置検出装置３からの検出位置Ｘが減速パターンに設定された等速開始位置となったと速度指令装置５が判断した時に行われてもよい。
また、速度指令装置５は、位置検出装置３からの検出位置Ｘが目標位置Ｘｇになったと判断した時に、制御対象物１のブレーキ１ｂにブレーキ指令を出力し、停止制御を実行する。
【００３０】
調節値演算装置７は、減速期間内の複数の調節時点ｔにおいて、指令速度値Ｖｃに対する後述の調節値Ｖａを演算する。
【００３１】
加算装置９は、調節値Ｖａを指令速度値Ｖｃに加算して指令速度値Ｖｃを補正する。即ち、加算装置９は、調節値Ｖａと指令速度値Ｖｃとの和を補正した指令速度値Ｖとして出力する。
【００３２】
速度制御装置１１は、加算装置９から補正された指令速度値Ｖを受け、この補正された指令速度値Ｖに基づいて制御対象物１の速度を制御する。例えば、制御対象物１に設けられた移動用モータ１ａの回転速度を制御する。速度制御装置１１は、例えば、インバータであってよく、その発振周波数を変化させて負荷となるインバータモータ１ａの回転速度を制御する。
【００３３】
本実施形態によると、調節値Ｖａは、固定余裕距離ｘｏ（０）を越えない大きさの余裕距離減少量Δｘｏ（図３を参照）を、調節時点ｔから到達時点までの時間である残り時間で割った距離減少用調節値αを含む。余裕距離減少量Δｘｏは、先の調節時点ｔよりも後の調節時点ｔのほうが大きい。
【００３４】
距離減少用調節値αは、（ｘｏ（０）−ｘｏ（ｔ））／（Ｔ−ｔ＋ｔ０）であってよい。
ｔ：減速開始時点からの経過時間。
Ｔ：減速パターンに設定された減速期間の長さ（図２参照）。
ｔ０：減速パターンに設定された、減速期間の終了時点から到達時点までの長さである余裕時間（図２参照）。
Ｘｇ：目標位置。
Ｘ：位置検出装置３による検出位置。
ｘｏ（０）：固定余裕距離。
ｘｏ（ｔ）：ｔ＝０の時はｘｏ（０）であり、時間ｔの経過と伴に減少していく。
【００３５】
本実施形態によると、調節値Ｖａは、減速パターンに設定された調節時点ｔにおける制御対象物１の予定位置（座標）から、調節時点ｔにおける位置検出装置３による検出位置Ｘを引いた位置ずれ量ΔＸ（図３を参照）を、残り時間で割った位置ずれ用調節値βを含む。
【００３６】
位置ずれ用調節値βは、（｜Ｘ−Ｘｇ｜−ｘｏ（０）−ｘｄｘ（ｔ））／（Ｔ−ｔ＋ｔ０）であってよい。
ｘｄｘ（ｔ）：減速パターンに設定された、時刻ｔから減速期間終了時までの間に制御対象物１が移動する制動距離。
即ち、ｘｄｘ（ｔ）は、図２の斜線部分の面積である。
【００３７】
本実施形態によると、調節値演算装置７は、距離減少用調節値αと位置ずれ用調節値βとの和である調節値Ｖａを、（｜Ｘｇ−Ｘ｜−ｘｄｘ（ｔ）―ｘｏ（ｔ））／（Ｔ−ｔ＋ｔ０）として演算し出力する。
【００３８】
図１の例では、調節値演算装置７は、余裕距離計算回路７ａ、調節値計算回路７ｂから構成される。
【００３９】
余裕距離計算回路７ａは、上記タイマーによる計測時間ｔとに基づいて、上述の余裕距離ｘｏ（ｔ）を演算して出力する。なお、このタイマーによる時間計測は、制御対象物１が減速パターンに設定された減速開始位置Ｘ１になった時に（即ち、Ｘ＝Ｘｇ−ｘｄ−ｘｏ(０)になった時に）開始される。なお、ｘｄは、減速開始位置Ｘ１から減速終了位置Ｘ２まで距離であり、予め減速パターンに設定された固定値である（図２を参照）。
この余裕距離ｘｏ（ｔ）は、時間の経過と伴に減少していき、好ましくは、
ｘｏ（ｔ）＝ｘｏ（０）×（１−ｔ／Ｔ）２  （ｔ＜Ｔの場合）
ｘｏ（ｔ）＝０                            （ｔ≧Ｔの場合）
であってよい。
この余裕距離ｘｏ（ｔ）は、速度が単調に減少したときに制動距離ｘｄｘ（ｔ）が速度に２乗に比例することから設定されたものである。
しかし、本発明はこれに限定されず、減速パターンによっては、より適切な式（線形多項式や指令速度値Ｖｃの２乗を用いた式など）に差し替えることが好ましい。
【００４０】
調節値計算回路７ｂは、目標位置Ｘｇと、位置検出装置３からの検出位置Ｘと、余裕距離計算回路７ａからの余裕距離ｘｏ（ｔ）と、上記タイマーによる計測時間ｔとに基づいて、調節値Ｖａを演算する。この際、調節値計算回路７ｂは、Ｖａの演算に使用される制動距離ｘｄｘ（ｔ）も演算する。
【００４１】
従って、加算装置９は、調節値計算回路７ｂからの調節値Ｖａを、速度指令装置５からの指令速度値Ｖｃに加算して指令速度値を補正する。このように補正された指令速度値Ｖ（＝Ｖｃ＋Ｖａ）が、加算装置９から出力される。速度制御装置１１は、加算装置９からの補正された指令速度値Ｖに基づいて、制御対象物１の速度（例えば、インバータモータ１ａの回転速度）を制御する。
【００４２】
次に、上述の構成を有する位置決め停止装置１０による位置決め停止方法について説明する。
【００４３】
位置決め停止方法は、図４に示すように、予め定められた減速パターンに従って指令速度値Ｖｃを出力するステップＳ１と、指令速度値Ｖｃに対する調節値Ｖａを演算するステップＳ２と、調節値Ｖａを指令速度値Ｖｃに加算して補正した指令速度値Ｖを出力するステップＳ３と、補正された指令速度値Ｖに基づいて制御対象物１の速度を制御するステップＳ４と、を有する。指令速度値Ｖｃおよび調節値Ｖａは、減速期間内の複数の調節時点ｔにおいて出力される。
【００４４】
余裕距離計算回路７ａによる余裕距離ｘｏ（ｔ）の演算方法を説明する。図５は、この演算方法を示すフローチャートである。
【００４５】
図５に示すように、ステップＳ１１において、上述のＴ、ｘｄを予め求めておく。
次に、ステップＳ１２において、検出位置ＸがＸｇ−ｘｄ−ｘｏ（０）に達したかを判断する。即ち、制御対象物１が減速開始位置Ｘ１に達したかを判断する。達したと判断しない場合には、ステップＳ１３に進み、達したと判断した場合には、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１３において、余裕距離計算回路７ａはｘｏ（０）を出力し、ステップＳ１２に戻る。
一方、ステップＳ１４において、上記タイマーによる計測時間ｔがＴに達したかを判断する。なお、このタイマーによる時間計測は、ステップＳ１２において検出位置ＸがＸｇ−ｘｄ−ｘｏ（０）に達した時に開始される。計測時間ｔがＴに達してないと判断した場合には、ステップＳ１５に進み、達したと判断した場合には、ステップＳ１６に進む。  
ステップＳ１５において、余裕距離計算回路７ａは、ｘｏ（ｔ）を演算して出力する。ｘｏ（ｔ）を出力したら、ステップＳ１４に戻る。
一方、ステップＳ１６においては、余裕距離計算回路７ａは、ｔ＝Ｔ以降において、ｘｏ（ｔ）＝０としてｘｏ（ｔ）を出力する。
【００４６】
調節値計算回路７ｂによる調節値Ｖａの演算方法を説明する。図６は、この演算方法を示すフローチャートである。
【００４７】
図６に示すように、ステップＳ２１において、上述のＴ、ｔ０、ｘｄ、Ｘｇ、を予め求めておく。
次に、ステップ２２において、検出位置ＸがＸｇ−ｘｄ−ｘｏ（０）に達したかを判断する。即ち、制御対象物１が減速開始位置Ｘ１に達したかを判断する。達したと判断しない場合には、Ｓ２３ステップに進み、達したと判断した場合には、ステップＳ２４に進む。
Ｓ２３ステップにおいて、調節値計算回路７ｂは、Ｖａ＝０としてＶａを出力し、ステップＳ２２に戻る。
一方、ステップＳ２４において、調節値計算回路７ｂは、上述のｘｄｘ（ｔ）を演算する。ｘｄｘ（ｔ）は、図２の斜線部分の面積であり、上記タイマーによる計測時間ｔと、減速パターンに設定されている、計測時間ｔに対応する指令速度値Ｖｃとに基づいて算出される。ｘｄｘ（ｔ）を演算したら、ステップＳ２５に進む。
続いて、ステップＳ２５において、タイマーによる計測時間ｔがＴに達したかを判断する。計測時間ｔがＴに達していないと判断した場合には、ステップＳ２６に進み、達したと判断した場合には、ステップＳ２７に進む。
ステップＳ２６において、調節値計算回路７ｂは、Ｖａ＝（｜Ｘｇ−Ｘ｜−ｘｄｘ（ｔ）―ｘｏ（ｔ））／（Ｔ−ｔ＋ｔ０）を演算して出力する。この演算は、Ｔ、ｔ０、Ｘｇ、位置検出装置３からの検出位置（現在位置）Ｘ、余裕距離計算回路７ａからの余裕距離ｘｏ（ｔ）、タイマーによる計測時間ｔ、ステップにおいて演算したｘｄｘ（ｔ）とに基づいて行う。Ｖａを出力したらステップＳ２４に戻る。
一方、ステップＳ２７においては、調節値計算回路７ｂは、Ｖａ＝（Ｘｇ−Ｘ）／ｔ０−Ｖ０を演算して出力する。ただし、Ｖａ＜０となる場合には、調節値計算回路７ｂは、Ｖａ＝０としてＶａを出力する。
【００４８】
上述した位置決め制御方法による処理（速度指令装置５、余裕距離計算回路７ａ、調節値演算回路７ｂ、加算装置９、速度制御装置１１の各処理）は、時間間隔をおいて間欠的行ってもよく、時々刻々と連続的に行ってもよい。なお、上記複数の時点ｔでの制御は、時間間隔をおいた間欠的な制御と、時々刻々と行う連続的な制御との両方を含む。
【００４９】
次に、位置決め停止装置１０および位置決め停止方法の実施例について説明する。
【実施例１】
【００５０】
制御対象物１が、図７に示すように、荷物を積載して目標位置まで搬送するステージである場合を想定する。
速度パターンとして、図７に示すものを用いてシミュレーションを行った。具体的な速度パターンの設定条件は次のようにした。等速速度Ｖｓを１８０ｍ／ｍｉｎ、直線減速加速度αを０．５ｍ/ｓ２とする。この場合、減速期間の長さＴは約６ｓｅｃとなる。また、ｘｏ（０）を１．５ｍ（減速タイミングが０．５ｓｅｃ遅れた場合に相当）、Ｖ０を１８ｍ／ｍｉｎ（Ｖｓの１０％）程度に設定する。この場合、減速期間の長さＴは約６ｓｅｃとなる。以下の従来動作例、本発明動作例は、この設定条件で行われた。
【００５１】
［従来動作例１］
図１７の従来技術によれば、減速期間開始時点において、制御対象物１が遅れずに図３のΔＸ（＝｜Ｘ−Ｘｇ｜−ｘｏ（０）−ｘｄｘ（ｔ））がゼロである場合には、微小速度Ｖ０による位置合わせ時間に５ｓｅｃ程度かかる。
【００５２】
［従来動作例２］
また、同様に従来技術によれば、減速期間開始時点において、制御対象物１の位置が遅れ、図３のΔＸが０．５ｍである場合には、Ｖ０まで減速したときの残り距離が２ｍとなるため、微小速度による位置合わせ時間に６．７秒かかってしまう。
【００５３】
［従来動作例３］
さらに、同様に従来技術によれば、減速期間開始時点において、制御対象物１の位置が行き過ぎ図３のΔＸが−２ｍである場合には、４２ｍ／ｍｉｎまで減速した状態で目標位置に到着するため、行き過ぎや急激なブレーキングによる制御対象機器および搬送物への衝撃力が発生する。
【００５４】
［本発明動作例１］
一方、本発明の実施例では、制動距離ｘｄｘ（ｔ）は、次のように幾何学的に求めることができる。
ｘｄｘ（ｔ）＝（６−ｔ）２／４  （０≦ｔ＜６の場合）
ｘｄｘ（ｔ）＝０                   （６≦ｔの場合）
速度パターンの設定条件を上記と同じにすると、図８に示すような結果となる。補正された速度指令Vは、直線減速パターンによる指令速度値Ｖｃに調節値Ｖａを加えたものである。また、ｔ≧ＴではＶｃ＝０、Ｖａ＝（Ｘｇ−Ｘ）／ｔ０とし、Ｖに下限リミットVoをかけた。
Ｖｃが０となるｔ＝Tには目標位置の０．６ｍ手前まで達しており、その後の微小速度Ｖ０による位置合わせ時間は２秒に短縮された。
【００５５】
［本発明動作例２］
また、減速期間開始時点において、制御対象物１の位置が遅れ、図３のΔＸが０．５ｍである場合には、Ｖａが大きくなりＴ秒後には目標位置の０．８ｍ手前まで達している。図９に示すようにＴ秒後の位置合わせに必要な時間は２．５ｓｅｃに短縮された。
【００５６】
［本発明動作例３］
さらに、減速期間開始時点において、制御対象物１の位置が行き過ぎ、図３のΔＸが−2ｍである場合には、Ｖａが負にはたらくため、図１０に示すようにＴ秒後にはまだ目標位置に達しておらず、設計どおりのＶ０で停止する。
【実施例２】
【００５７】
制御対象物１が、図１１に示すように、荷物を吊るしながら目標位置まで搬送する天井クレーンである場合を想定する。
速度パターンとして、図１１に示すように、荷を吊るクレーンの代表的な二段階減速の減速パターンを含むものを用いた。これは半分の速度まで直線減速した後、減速開始から荷の固有周期Ｔｐの半分だけ等速運転し、振れた荷が戻ってきたときに再度直線減速して振れを相殺する停止方法である。具体的な速度パターンの設定条件は次のようにした。等速速度Ｖｓを１８０ｍ/ｍｉｎ、Ｔｐを４ｓｅｃ、直線減速加速度αを０．５ｍ／ｓ２とする。この場合、減速期間の長さＴは約８ｓｅｃとなる。また、ｘｏ（０）を１．５ｍ（減速タイミングが０．５ｓｅｃ遅れた場合に相当）、Ｖ０を１８ｍ／ｍｉｎ（Ｖｓの１０％）程度に設定する。以下の従来動作例、本発明動作例のシミュレーションは、この設定条件で行われた。
【００５８】
［従来動作例１］
図１７の従来技術によれば、減速期間開始時点において、制御対象物１が遅れずに図３のΔＸ（＝｜Ｘ−Ｘｇ｜−ｘｏ（０）−ｘｄｘ（ｔ））がゼロである場合には、微小速度Ｖ０による位置合わせ時間に５ｓｅｃ程度かかる。
【００５９】
［従来動作例２］
また、同様に従来技術によれば、減速期間開始時点において、制御対象物１の位置が遅れ、図３のΔＸが０．５ｍである場合には、Ｖ０まで減速したときの残り距離が２ｍとなるため、微小速度による位置合わせ時間に６．７秒かかってしまう。
【００６０】
［従来動作例３］
さらに、同様に従来技術によれば、減速期間開始時点において、制御対象物１の位置が行き過ぎ、図３のΔＸが−２ｍである場合には、４２ｍ／ｍｉｎまで減速した状態で目標位置に到着するため、行き過ぎや急激なブレーキングによる荷の振動が発生する。
【００６１】
［本発明動作例１］
一方、本発明の実施例では、制動距離ｘｄｘ（ｔ）は、次のように幾何学的に求めることができる。
ｘｄｘ（ｔ）＝３＋（６−ｔ）２／４          （０≦ｔ＜３の場合）
ｘｄｘ（ｔ）＝９．７５−１．５×ｔ          （３≦ｔ＜５の場合）
ｘｄｘ（ｔ）＝（８−ｔ）２／４     （５≦ｔ＜８の場合）
ｘｄｘ（ｔ）＝0                             （８≦ｔの場合）
速度パターンの設定条件を上記と同じにすると、図１２に示すような結果となる。補正された指令速度値Vは、２段階直線減速パターンの指令速度値Ｖｃに調節値Ｖａを加えたものである。また、ｔ≧ＴではＶｃ=0、Ｖａ＝（Ｘｇ−Ｘ）／ｔ０とし、Ｖに下限リミットVoをかけた。
Ｖｃが０となるＴ秒後には目標位置の０．５ｍ手前まで達しており、その後の微小速度による位置合わせ時間は１．６秒に短縮された。
また、ＶとＶｃは減速パターンが類似しており、速度補正によって本来の振止機能を損なうことが無い。  
【００６２】
［本発明動作例２］
また、減速期間開始時点において、制御対象物１の位置が遅れ、図３のΔＸが０．５ｍである場合には、Ｖａが大きくなりＴ秒後には目標位置の０．６ｍ手前まで達している。図１３に示すようにＴ秒後の位置合わせに必要な時間は２ｓｅｃに短縮された。
【００６３】
［本発明動作例３］
さらに、減速期間開始時点において、制御対象物１の位置が行き過ぎ図３のΔＸが−２ｍである場合にはＶａが負にはたらくため、図１４に示すようにＴ秒後にはまだ目標位置に達しておらず、設計どおりのＶ０で停止する。
【００６４】
上述した本発明の実施形態による位置決め停止装置１０および位置決め停止方法によると、指令速度値Ｖｃに加算される調節値Ｖａは、固定余裕距離ｘｏ（０）を越えない大きさの余裕距離減少量Δｘｏを、調節時点ｔから到達時点までの時間である残り時間で割った距離減少用調節値αを含み、余裕距離減少量Δｘｏは、先の調節時点ｔよりも後の調節時点ｔのほうが大きい。従って、速度が大きいため信号受信サイクルや制御サイクルの影響によって位置誤差が生じやすい減速開始時に近い調節時点ｔでは、より大きい余裕距離ｘｏ（ｔ）を残すことができ、速度が小さいため位置誤差が生じにくい減速終了時に近い調節時点ｔでは、より小さい余裕距離ｘｏ（ｔ）が残ることになる。よって、無理なく、適切に余裕距離を短縮できるとともに、制御対象物１の全体移動時間も短縮できる。
また、上記構成は、クローズド方式の位置ループ、クローズド方式の速度ループを採用しなくても実現できるので、制御対象物１に振動や衝撃を与えずに済む。しかも、無理なく全体移動時間を短縮できるので、必要以上に大きな余裕距離を予め設定しなくて済む。
よって、上記本発明により、制御対象物１に振動や衝撃を与えずに、制御対象物１の全体移動時間を短縮しつつ、適切な余裕距離を残すことが可能になる。
【００６５】
さらに、距離減少用調節値αは余裕距離減少量Δｘｏを残り時間で割った値であるので、余裕距離減少量Δｘｏを残り時間で進む場合の平均速度（距離減少用調節値α）が、指令速度値Ｖｃに加算させることになる。従って、小さい値（この値は、停止準備速度Ｖ０が一定とすると停止準備速度Ｖ０より小さい）が指令速度値Ｖｃに加算されることになるので、減速パターンの設計意図を損なうことなく、制御対象物１の全体移動時間を短縮できる。
【００６６】
また、予定位置から検出位置Ｘを引いた位置ずれ量を残り時間で割った位置ずれ用調節値βも、指令速度値Ｖｃに加算するので、制御対象物１が予定位置よりも遅れている場合には、この遅れ距離を残り時間で進む場合の平均速度（位置ずれ用調節値β）も、指令速度値Ｖｃに加算される。従って、位置ずれ用調節値βは比較的小さくなり、指令速度値Ｖｃを急激に補正することなく、制御対象物１の位置遅れを補正できる。
一方、制御対象物１が予定位置よりも進んでいる場合には、位置ずれ用調節値βは負の値になる。従って、この行き過ぎの距離の分だけ残り時間で遅らせる平均速度（｜β｜）が、指令速度値Ｖｃから減算されることになる。従って、位置ずれ用調節値βの大きさは比較的小さくなり、指令速度値Ｖｃを急激に補正することなく、制御対象物１の行き過ぎを補正できる。
【００６７】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上述の実施例では、制御対象物１は、荷物を搬送する移動ステージや天井クレーンであったが、本発明はこれに限定されない。即ち、他の搬送機、昇降機など、目標位置に停止させるあらゆる移動機を制御対象物１として本発明を適用することができる。
また、制御対象物１がモータ１ａで移動させられる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御対象物１が油圧で移動させる場合にも本発明を適用できる。例えば、制御対象物１が油圧シリンダーにより移動させられる場合には、速度制御装置１１の制御対象は、油圧シリンダへの圧油供給量を制御する制御弁の開度であってよい。
さらに、本発明によると、距離減少用調節値αおよび位置ずれ用調節値βのうち、距離減少用調節値αだけを指令速度値Ｖｃに加算するようにしてもよい。この場合、制御対象物の位置遅れや行き過ぎのための補正値は、位置ずれ用調節値β以外の補正値であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態による位置決め停止装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態に使用される減速パターンを示す図である。
【図３】目標位置Ｘｇ，検出位置Ｘ、固定余裕距離ｘｏ（０）、余裕距離ｘｏ（ｔ）、制動距離ｘｄｘ（ｔ）などを示す図である。
【図４】本発明の実施形態による位置決め停止方法のフローチャートである。
【図５】余裕距離計算回路の処理を示すフローチャートである。
【図６】調節値演算回路の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１で使用された制御対象物、速度パターンを示す図である。
【図８】本発明の実施例１による動作例１を示す図である。
【図９】本発明の実施例１による動作例３を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１による動作例３を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２で使用された制御対象物、速度パターンを示す図である。
【図１２】本発明の実施例２による動作例１を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２による動作例２を示す図である。
【図１４】本発明の実施例２による動作例３を示す図である。
【図１５】速度パターンを示す図である。
【図１６】減速パターンの種類を示す図である。
【図１７】従来の位置決め停止装置の構成図である。
【図１８】余裕距離を設けた場合に速度パターンを示す図である。
【図１９】従来の速度制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１  制御対象物
１ａ  モータ
１ｂ  ブレーキ
３  位置検出装置
５  速度指令装置
７  調節値演算装置
７ａ  余裕距離計算回路
７ｂ  調節値計算回路
９  加算装置
１０  位置決め停止装置
１１  速度制御装置
【図１】
2008269457.tif 000003
【図２】
2008269457.tif 000004
【図３】
2008269457.tif 000005
【図４】
2008269457.tif 000006
【図５】
2008269457.tif 000007
【図６】
2008269457.tif 000008
【図７】
2008269457.tif 000009
【図８】
2008269457.tif 000010
【図９】
2008269457.tif 000011
【図１０】
2008269457.tif 000012
【図１１】
2008269457.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2008269457.tif 000015
【図１４】
2008269457.tif 000016
【図１５】
2008269457.tif 000017
【図１６】
2008269457.tif 000018
【図１７】
2008269457.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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