(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動される少なくとも１つの回転駆動系を備えたプロセスラインにおいて、
前記回転駆動系の回転部を目標位置に位置決め停止させるに際し、減速開始時に、該減速開始速度Ｖａを検出してラッチすると共に、前記目標位置に停止するまでの前記回転部の初期残り距離Ｌｉｎを算出してラッチし、
減速中は、制御周期毎に、減速中の残り距離Ｌｃｓを前記初期残り距離Ｌｉｎで除算すると共に、その演算結果の平方根を算出し、更に該平方根を前記減速開始速度Ｖａに乗算して減速中の速度指令値Ｖｒを算出し、
前記速度指令値Ｖｒにより前記回転駆動系を前記目標位置に停止させる回転駆動系の位置決め停止制御方法であって、
前記初期残り距離Ｌｉｎを算出するためにあらかじめ複数の式が設定されており、
位置決め停止指令による減速開始時の初期処理として、
減速開始から停止までの基準移動量ＬｘをＶａ２／（２×Ｇｄ）（但し、Ｇｄは位置決め停止指令が出されてから停止位置まで減速する既定の減速レート）に基づいて算出し、
次に、現在位置から停止目標位置までの距離Ｐｒｆと現在位置から減速開始時の回転部の位置までの距離Ｐｉｎと差（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）を算出し、
前記差（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）と前記基準移動量Ｌｘとを比較し、その比較結果に応じて前記複数の式の中から式を選択して前記初期残り距離Ｌｉｎの算出を行うことを特徴とする回転駆動系の位置決め停止制御方法。
【請求項２】
前記回転部には原点マークが付されており、
前記比較結果に応じた前記初期残り距離Ｌｉｎの算出を、
前記比較結果が（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）≧Ｌｘの場合には、前記初期残り距離Ｌｉｎを、あらかじめ設定されている式（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）を用いて算出し、
前記比較結果が（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）＜Ｌｘの場合には、
１）前記現在位置から減速開始時の回転部の位置までの距離Ｐｉｎを回転部１回転分の既知の距離Ｌｐｈから減算して原点マークまでの距離Ｌａを算出し、該距離Ｌａに前記停止目標位置までの距離Ｐｒｆを加算した値（Ｌａ＋Ｐｒｆ）が前記基準移動量Ｌｘ以上であれば、前記初期残り距離Ｌｉｎを、あらかじめ設定されている式（Ｌａ＋Ｐｒｆ）を用いて算出し、
２）前記値（Ｌａ＋Ｐｒｆ）が前記基準移動量Ｌｘより小さい場合は、該基準移動量Ｌｘより前記値（Ｌａ＋Ｐｒｆ）を減算し、この減算結果を前記距離Ｌｐｈで除算し、除算結果の小数部を繰り上げた値をＮとし、Ｌｐｈ×Ｎに前記原点マークまでの距離Ｌａと前記停止目標位置までの距離Ｐｒｆを加算した、あらかじめ設定されている式｛（Ｌｐｈ×Ｎ）＋Ｌａ＋Ｐｒｆ｝を用いて前記初期残り距離Ｌｉｎを算出して実行することを特徴とする請求項１に記載の回転駆動系の位置決め停止制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転駆動系の位置決め停止制御方法に関し、例えば同期制御方式が適用される複数の回転駆動系を持つ印刷機や搬送装置における回転駆動系の停止制御に適した位置決め停止制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０を参照して、同期制御方式が適用されるプロセスラインの一部について説明する。ここでは、わかり易くするために駆動系、つまり機械軸が２つの場合について示し、その一方をマスター系、他方をスレーブ系として説明するが、実際の同期制御方式では機械軸は２つ以上であり、マスター系とスレーブ系の関係も固定的に設定されるものではない。
【０００３】
図１０において、マスター系においては速度指令器１００からの速度指令値がドライバ６０に与えられ、ドライバ６０は速度指令値に基づいてモータ６１を回転させる。そして、モータ６１の動力を動力伝達機構６２を介して伝達することで第１のローラ６３を回転駆動する。モータ６１の回転量はエンコーダ６５により検出され、パルス信号が速度フィードバック値として出力される。第１のローラ６３には第２のローラ６４が圧接され、第１のローラ６３との間の被搬送物２００を搬送する。第１のローラ６３には原点マークが付され、これは原点マークセンサ６６により検出される。位置検出カウンタ６７はエンコーダ６５からのパルスをカウントし続け、原点マークセンサ６６からの信号でリセットされる。エンコーダ６５には、インクリメンタル、またはアブソリュートエンコーダが使用される。インクリメンタルエンコーダの場合は、位置検出カウンタ６７のカウント値は、モータ６１の回転量、言い換えればマスター系の基準位置を示す信号として扱われる。一方、アブソリュートエンコーダの場合は、検出値がそのまま基準位置として扱われる。尚、この基準位置はマスター系の機械軸の基準位置と見なすことができ、機械軸の位相の基準と見なすことができる。
【０００４】
一方、スレーブ系においてはモータ７１の動力を動力伝達機構７２を介して伝達することで第１のローラ７３を回転駆動する。モータ７１の回転量はエンコーダ７５により検出され、パルス信号が速度フィードバック値として出力される。第１のローラ７３には第２のローラ７４が圧接され、第１のローラ７３との間の被搬送物２００を搬送する。第１のローラ７３にも原点マークが付され、これは原点マークセンサ７６により検出される。位置検出カウンタ７７は、エンコーダ７５がインクリメンタルエンコーダの場合はパルスをカウントし続け、原点マークセンサ７６からの信号でリセットされる。エンコーダ７５がインクリメンタルエンコーダの場合はまた、位置検出カウンタ７７のカウント値は、モータ７１の回転量、言い換えれば位置のフィードバックを示す信号として扱われる。一方、アブソリュートエンコーダの場合は検出値がそのまま位置のフィードバックとして扱われる。このフィードバック位置はスレーブ系の機械軸の位置のフィードバックと見なすことができ、基準位置との差を位相のフィードバックと見なすことができる。
【０００５】
マスター系の位置検出カウンタ６７からの基準位置とスレーブ系の位置検出カウンタ７７からのフィードバック位置とを演算器８１でサミングすることで相対位置、すなわち位相が算出され、これを更に図示しない位相設定器からの設定信号が演算器８１でサミングされて位相誤差が算出される。この算出結果は積分器８２で積分され、この積分値は演算器８３で速度指令値に補正量として加算されてスレーブ系のドライバ７０に与えられる。
【０００６】
図１１は、図１０におけるマスター系の構成を示し、ここではエンコーダ６５も第１のローラ６３に設置した場合を示している。上記のようにエンコーダ６５としてインクリメンタルエンコーダを使用する場合には、位置検出カウンタ６７にはリングカウンタが使用される。リングカウンタは入力したパルスをカウントして原点検出でクリアされる。従って、リングカウンタの出力は、図１１の位置検出カウンタ６７の出力ラインに付して示したように、回転角度の増加につれてカウント値が増加し、１回転して原点が検出されるとクリアされて０になり、次の回転により再びカウント値が増加し、次の原点検出で再びクリアされる。その結果、リングカウンタの出力波形は鋸歯状波のようになる。
【０００７】
上記のような構成は、例えばセクショナルドライブ型と呼ばれる印刷機や、加工機、搬送装置等の様々なプロセスラインに適用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種のプロセスラインにおいては、運転状態にある回転駆動系の回転部、つまり図１０で言えば第１あるいは第２のローラ６３、７３があらかじめ決められた位置に停止するように、位置決め停止制御を行うことを要求される場合がある。
【０００９】
図１２を参照して、運転状態にある回転駆動系に対して位置決め停止させる方法には、一般的には減速してからクリープ停止を行う方法（図ａ）と、一旦停止させた後に速度制御から位置制御に切り換えて原点復帰動作を行う方法（図ｂ）とが知られている。
【００１０】
しかし、クリープによる停止方法では時間的ロスに加えて位置決め精度上に問題があり、停止後の再起動方法では時間的ロスが発生する。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、短時間でしかも高い精度で位置決め停止を実現できる回転駆動系の位置決め停止制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、モータにより駆動される少なくとも１つの回転駆動系を備えたプロセスラインにおいて、前記回転駆動系の回転部を目標位置に位置決め停止させるに際し、減速開始時に、該減速開始速度Ｖａを検出してラッチすると共に、前記目標位置に停止するまでの前記回転部の初期残り距離Ｌｉｎを算出してラッチし、減速中は、制御周期毎に、減速中の残り距離Ｌｃｓを前記初期残り距離Ｌｉｎで除算すると共に、その演算結果の平方根を算出し、更に該平方根を前記減速開始速度Ｖａに乗算して減速中の速度指令値Ｖｒを算出し、前記速度指令値Ｖｒにより前記回転駆動系を前記目標位置に停止させる回転駆動系の位置決め停止制御方法であって、前記初期残り距離Ｌｉｎを算出するためにあらかじめ複数の式が設定されており、位置決め停止指令による減速開始時の初期処理として、減速開始から停止までの基準移動量ＬｘをＶａ２／（２×Ｇｄ）（但し、Ｇｄは位置決め停止指令が出されてから停止位置まで減速する既定の減速レート）に基づいて算出し、次に、現在位置から停止目標位置までの距離Ｐｒｆと現在位置から減速開始時の回転部の位置までの距離Ｐｉｎと差（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）を算出し、前記差（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）と前記基準移動量Ｌｘとを比較し、その比較結果に応じて前記複数の式の中から式を選択して前記初期残り距離Ｌｉｎの算出を行うことを特徴とする回転駆動系の位置決め停止制御方法が提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図２を参照して、本発明による位置決め停止制御方法を簡単に説明する。図２（ａ）は定速度で運転中の回転駆動系を停止目標位置に位置決め停止させる場合であり、図２（ｂ）は減速中の回転駆動系を停止目標位置に位置決め停止させる場合を示している。いずれの場合においても、運転状態から停止目標位置に向かって現在位置のフィードバック値から残り距離を演算して、位置決め減速開始時と現在の残り距離との比率の平方根を演算し、更にこの平方根に減速開始時の減速開始速度を乗算して得られる速度指令値によりランプ状に減速させるようにしている。
【００１４】
本位置決め停止制御方法は、減速動作自体が位置決め動作なので、クリープ動作や停止後に再起動することなく最短時間で位置決めできる。
【００１５】
本発明による位置決め停止制御方法は、以下のような制御手段により実現される。図１０で説明したように、回転駆動系にはモータによる駆動源が備えられている。各駆動源においては、回転部の回転角度を検出するためにインクリメンタル、またはアブソリュートエンコーダが設置されている。インクリメンタルエンコーダの場合はリングカウンタを組合わせて位置検出部を構成する。リングカウンタは、図１１で説明したように、入力パルスをカウントしてカウント値を出力し、原点検出でクリアされる。各駆動源においてはまた、制御装置が位置検出部からの位置検出信号をフィードバック信号として受けると共に速度指令器からの速度指令信号を受ける。制御装置は、これらの両信号から速度指令値を算出して出力しモータの速度制御を行う。制御装置は、内蔵あるいは外部から与えられるクロック周波数で規定される制御周期で制御動作を実行する。制御装置にはまた、速度指令器から位置決め停止を指示すると共に、停止目標位置を示す位置決め停止指令信号が入力される。
【００１６】
以下に、本位置決め停止制御方法を詳細に説明する。
【００１７】
［基本減速レート］
位置決め停止指令信号が入力されてから、停止目標位置まで減速するレート（減速度）は、複数の回転駆動系が同期運転、つまり連動運転している時の減速レート、あるいは複数の回転駆動系が非同期、つまり単独運転している時の減速レート、もしくは複数の回転駆動系が個別の任意の減速レートでもかまわないが、いずれにしても規定値のＧｄとする。制御装置は、この既定の減速レートＧｄを越えず、しかも最も短い時間で停止目標位置に停止させるための速度指令値を算出する。
【００１８】
［減速開始時（位置決め停止指令信号入力時）の処理］
制御装置は、運転中に位置決め停止指令信号を入力した時点で、運転速度をラッチして減速開始速度Ｖａを位置決め停止完了までホールドする。同時に現在速度Ｖａから停止までの回転部の移動量の目安となる基準移動量Ｌｘを既定の減速レートＧｄより以下の式に基づいて演算する。
【００１９】
Ｌｘ＝Ｖａ2 ／（２×Ｇｄ）
これは、図３を参照して説明すると、以下の理由による。減速開始速度Ｖａ、減速レートＧｄで時間Ｔ（＝Ｖａ／Ｇｄ）後に停止目標位置に停止させるために必要な移動距離、つまり基準移動量Ｌｘは図３に斜線で示す面積で与えられる。このことから、Ｌｘ＝（Ｖａ／Ｇｄ）×Ｖａ×１／２が導出される。
【００２０】
次に、現在位置から停止目標位置までの距離をＰｒｆ、現在位置から位置決め減速開始時の回転部の位置までの距離をＰｉｎとし、停止目標位置までの距離から減速開始時の位置までの距離を差し引いた（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）を算出する。
【００２１】
Ａ．（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）≧基準移動量Ｌｘの場合
図４を参照して、現在位置から位置決め減速開始時の回転部の位置までの距離をＰｉｎとし、停止目標位置までの距離Ｐｒｆから距離Ｐｉｎを差し引いた値（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）が基準移動量Ｌｘ以上の正の値であれば、初期残り距離Ｌｉｎはそのまま（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）とし、また停止までの残り周回数Ｒｃを０、残り原点通過回数Ｂｃも０とする。
【００２２】
なお、位置決め減速開始時の位置までの距離Ｐｉｎは位置検出信号から知ることができ、停止目標位置までの距離Ｐｒｆは前に述べた停止位置を示す位置決め停止指令信号から知ることができる。また、図４及び以降で参照される図５〜図９は、残り距離が位相周期毎に減少してゆく変化状態を示している。原点信号の検出で位置検出はクリアされるが、周期毎の残り距離は原点検出で位相一周期分の距離Ｌｐｈ（既知の値）にプリセットされる。つまり、この変化は図１１で示したリングカウンタの出力波形とは逆になる。
【００２３】
Ｂ．（Ｐｒｆ−Ｐｉｎ）＜基準移動量Ｌｘの場合
Ｂ−１．図５を参照して、位置決め減速開始時の位置までの距離Ｐｉｎを位相一周期分の距離Ｌｐｈ（既知の値）から差し引いて、原点までの距離Ｌａを算出する。距離Ｌａに停止目標位置までの距離Ｐｒｆを加算した値が減速距離の目安である基準移動量Ｌｘ以上であれば、初期残り距離Ｌｉｎは（Ｌａ＋Ｐｒｆ）とし、停止までの残り周回数Ｒｃは０、原点通過回数Ｂｃを１とする。
【００２４】
Ｂ−２．図６を参照して、（Ｌａ＋Ｐｒｆ）が基準移動量Ｌｘより小さい場合は、Ｌｘより（Ｌａ＋Ｐｒｆ）を差し引き、この減算結果を位相一周期分の距離Ｌｐｈで除算する。除算結果の小数部を繰り上げた値をＮとする。ここで、Ｌｐｈ×Ｎに原点までの距離Ｌａと停止目標位置までの距離Ｐｒｆを加算した値を初期残り距離Ｌｉｎとする。つまり、初期残り距離Ｌｉｎは次式で表される。
【００２５】
Ｌｉｎ＝（Ｌｐｈ×Ｎ）＋Ｌａ＋Ｐｒｆ
また、残り周回数ＲｃはＮ（図６では３）、残りの原点通過回数Ｂｃを（Ｎ＋１）とする。
【００２６】
以上の処理は減速開始時の初期処理であり、以下に減速中の処理について説明する。
【００２７】
［減速中の残り距離の算出］
制御装置は、減速中は以下の計算を制御周期毎に行って速度指令値を算出する。また、原点を通過する毎に残り周回数Ｒｃと原点通過回数Ｂｃを１ずつ減算していく。
【００２８】
Ａ．位相周回数Ｒｃ≧１の時
図７を参照して、減速を開始してから減速中の現在位置までの距離をＰｓｔとおき、位相一周期分の距離Ｌｐｈから差し引いた値を減速中の原点までの距離Ｌｂとする。（Ｌｐｈ×Ｒｃ）に距離Ｌｂと停止目標位置までの距離Ｐｒｆを加算した値を、減速中の残り距離Ｌｃｓとする。つまり、残り距離Ｌｃｓは以下の式で与えられる。
【００２９】
Ｌｃｓ＝（Ｌｐｈ×Ｒｃ）＋Ｌｂ＋Ｐｒｆ
【００３０】
Ｂ．位相周回数Ｒｃ＝０の時
図８を参照して、Ｒｃ＝０になった時点で位相周回は無くなるので、停止目標位置までの距離Ｐｒｆに原点までの残り距離Ｌｂを加算した値が残り距離Ｌｃｓとなる。
【００３１】
つまり、Ｒｃ＝０、Ｂｃ＝１の時、残り距離Ｌｃｓは以下の式で与えられる。
【００３２】
Ｌｃｓ＝Ｌｂ＋Ｐｒｆ
【００３３】
Ｃ．位相周回数Ｒｃ＝０、かつ原点通過回数Ｂｃ＝０の時
図９を参照して、更に原点通過回数Ｂｃが０になった時点で、停止目標位置までの距離Ｐｒｆから減速中の現在位置までの距離Ｐｓｔを差し引いた値を残り距離Ｌｃｓとする。
【００３４】
つまり、Ｒｃ＝０、かつＢｃ＝０の時、残り距離Ｌｃｓは以下の式で与えられる。
【００３５】
Ｌｃｓ＝Ｐｒｆ−Ｐｓｔ
【００３６】
［減速中の速度指令値の演算］
減速中の速度指令値Ｖｒは、減速中の残り距離Ｌｃｓを減速開始時の初期残り距離Ｌｉｎで除算し、その演算結果の平方根を減速開始時にラッチした減速開始速度Ｖａを乗算して算出される。
【００３７】
つまり、制御装置は、制御周期毎に以下の式により速度指令値Ｖｒを算出する。
【００３８】
Ｖｒ＝Ｖａ×（Ｌｃｓ／Ｌｉｎ）1/2 
【００３９】
図１は、上記の減速中の速度指令値の演算動作を実行するために制御装置で実現される機能ブロック図を示す。図１において、減速開始速度Ｖａをラッチするラッチ部１０−１と、減速開始時の初期残り距離Ｌｉｎをラッチするためのラッチ部１０−２と、減速中に制御周期毎に算出される残り距離Ｌｃｓをラッチされている初期残り距離Ｌｉｎで除算するための演算器１０−３と、演算器１０−３の除算結果の平方根を計算する演算器１０−４と、ラッチされている減速開始速度Ｖａと演算器１０−４からの平方根とを乗算する演算器１０−５とで実現され、演算器１０−５の出力が速度指令値Ｖｒとなる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の位置決め停止制御方法では、運転状態から停止目標位置に向かって現在位置のフィードバック値から残り距離を演算して、位置決め減速開始時と現在の残り距離との比率の平方根を演算し、更にこの平方根に減速開始時の減速開始速度を乗算して得られる速度指令値によりランプ状に減速させるようにしている。そして、減速動作自体が位置決め動作なので、クリープ動作や停止後に再起動することなく最短時間で位置決めできる。その結果、本発明による位置決め停止制御方法は、短時間でしかも高い精度で位置決め停止を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により減速中に実行される速度指令値の演算動作を実現するための制御装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明による位置決め停止制御方法を簡単に説明するための図である。
【図３】本発明により減速開始時における基準移動量算出のための演算式の導出を説明するための図である。
【図４】本発明により減速開始時における残り距離の算出方法を、残り周回数０、原点通過回数０の場合について説明するための図である。
【図５】本発明により減速開始時における残り距離の算出方法を、残り周回数０、原点通過回数１の場合について説明するための図である。
【図６】本発明により減速開始時における残り距離の算出方法を、残り周回数Ｎ、原点通過回数（Ｎ＋１）の場合について説明するための図である。
【図７】本発明により減速中における残り距離の算出方法を、位相周回数≧１の場合について説明するための図である。
【図８】本発明により減速中における残り距離の算出方法を、位相周回数０、原点通過回数１の場合について説明するための図である。
【図９】本発明により減速中における残り距離の算出方法を、位相周回数０、原点通過回数０の場合について説明するための図である。
【図１０】従来の同期制御方式のプロセスラインの一部を示した図である。
【図１１】図１０におけるマスター系の構成の一部を示した図である。
【図１２】従来の位置決め停止制御方法を説明するための図である。
【符号の説明】
６１、７１    モータ
６２、７２    動力伝達機構
６３、７３    第１のローラ
６４、７４    第２のローラ
６５、７５    エンコーダ
６６、７６    原点マークセンサ
６７、７７    位置検出カウンタ
８２    積分器
１００    速度指令器
【図１】
0004694063.tif 000002
【図２】
0004694063.tif 000003
【図３】
0004694063.tif 000004
【図４】
0004694063.tif 000005
【図５】
0004694063.tif 000006
【図６】
0004694063.tif 000007
【図７】
0004694063.tif 000008
【図８】
0004694063.tif 000009
【図９】
0004694063.tif 000010
【図１０】
0004694063.tif 000011
【図１１】
0004694063.tif 000012
【図１２】
0004694063.tif 000013