(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を駆動して第１の位置から移動させ目標位置である第２の位置に位置決めする位置決め制御装置において、
前記対象物が目標位置である第２の位置の許容範囲内に到達したら駆動方向を入れ替えて前記対象物の動きに制動を付与することにより駆動方向の動きが表れにくい状態になるように一定振幅のディザ制御をする
ことを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記ディザ制御が、短い一定の周期で駆動方向を変更して、駆動方向における摺動抵抗およびヒステリシスを低減する
ことを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記ディザ制御が、駆動方向の逆方向に駆動を開始して対象物の動きに制動を付与することを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記ディザ制御が、駆動時の加減速指令の振幅に比べて充分小さい振幅の加減速指令に従う
ことを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記ディザ制御における加減速指令の振幅および周期を、予め実験的に確認して決定する
ことを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記第２の位置の許容範囲が、目標位置決め精度範囲によって決定されていることを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記対象物が、前記第２の位置の許容範囲に到達したことを検出するセンサを備えている
ことを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記対象物が前記第２の位置の許容範囲に到達したことを検出するセンサから検出信号が出力されたら、ディザ制御信号を出力するコントローラと、該コントローラから出力されるディザ制御信号に基づき前記対象物を駆動制御するアクチュエータとを備えていることを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記アクチュエータが、歯車変速機のシフトレバーの位置を制御するシフトアクチュエータおよびセレクトアクチュエータによって構成されている
ことを特徴とする位置決め制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物を駆動して第１の位置から移動させ目標位置である第２の位置に位置決めする位置決め制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の位置決め制御装置は、対象物をマイコン制御などによりある位置から別のある位置へ移動させる位置制御をする場合に、安定した移動開始を実現するのを目的として、対象物を微妙に動かし、移動はさせないで、その場で微振動させておき、摺動抵抗とヒステリシスを減らすディザを例えば電流・電圧、動力と成りうる駆動動力にかける場合があった。
【０００３】
この上記ディザをかける手法としては、図１３に示されるように対象物の移動中常時上記ディザをかける第１手法と、図１４に示されるように対象物の移動中のみ上記ディザをカットする第２手法とがあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の第１手法においては、対象物が移動中にディザの影響を受ける。すなわちディザ自体が微妙に物を動かす為、図１５に示されるように物を移動させている最中にも若干影響を与える。したがって目標とする位置へ決められた許容精度で収束させる場合に、ディザの影響を考慮しなければならず、その結果移動速度を下げ、ディザによる影響度合を減らし、許容範囲に収束させなければならないため、目標位置への移動時間が延びてしまうという問題があった。
【０００５】
上記従来の第２手法においては、ディザを復活させる事が難しくなる。すなわちディザを復活させるタイミングが早すぎたり、遅すぎたりすると、図１６に示されるように飛び出したり、停滞してしまう可能性があり、更にその復活の状況すなわちディザの方向や時間により影響を受けてしまうという問題があった。
【０００６】
したがって上記従来の第１手法および第２手法においては、同様に影響度合を減らすため、移動速度を下げないといけなくなり、目標への移動時間が延びてしまうという問題があった。
【０００７】
そこで本発明者は、対象物を駆動して第１の位置から移動させ目標位置である第２の位置に位置決めする位置決め制御装置において、前記対象物が目標位置である第２の位置の許容範囲内に到達したら駆動方向の動きが表れにくい状態になるようにディザ制御をするという本発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、対象物の移動速度を下げずに許容範囲に収束させて位置決めすることを可能にするという目的を達成する本発明に到達した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１に記載の第１発明）の位置決め制御装置は、
対象物を駆動して第１の位置から移動させ目標位置である第２の位置に位置決めする位置決め制御装置において、
前記対象物が目標位置である第２の位置の許容範囲内に到達したら駆動方向を入れ替えて前記対象物の動きに制動を付与することにより駆動方向の動きが表れにくい状態になるように一定振幅のディザ制御をする
ものである。
【０００９】
本発明（請求項２に記載の第２発明）の位置決め制御装置は、
前記第１発明において、
前記ディザ制御が、短い一定の周期で駆動方向を変更して、駆動方向における摺動抵抗およびヒステリシスを低減する
ものである。
【００１０】
本発明（請求項３に記載の第３発明）の位置決め制御装置は、
前記第２発明において、
前記ディザ制御が、駆動方向の逆方向に駆動を開始して対象物の動きに制動を付与する
ものである。
【００１１】
本発明（請求項４に記載の第４発明）の位置決め制御装置は、
前記第３発明において、
前記ディザ制御が、駆動時の加減速指令の振幅に比べて充分小さい振幅の加減速指令に従う
ものである。
【００１２】
本発明（請求項５に記載の第５発明）の位置決め制御装置は、
前記第４発明において、
前記ディザ制御における加減速指令の振幅および周期を、予め実験的に確認して決定する
ものである。
【００１３】
本発明（請求項６に記載の第６発明）の位置決め制御装置は、
前記第５発明において、
前記第２の位置の許容範囲が、目標位置決め精度範囲によって決定されているものである。
【００１４】
本発明（請求項７に記載の第７発明）の位置決め制御装置は、
前記第６発明において、
前記対象物が、前記第２の位置の許容範囲に到達したことを検出するセンサを備えている
ものである。
【００１５】
本発明（請求項８に記載の第８発明）の位置決め制御装置は、
前記第７発明において、
前記対象物が前記第２の位置の許容範囲に到達したことを検出するセンサから検出信号が出力されたら、ディザ制御信号を出力するコントローラと、該コントローラから出力されるディザ制御信号に基づき前記対象物を駆動制御するアクチュエータとを備えている
ものである。
【００１６】
本発明（請求項９に記載の第９発明）の位置決め制御装置は、
前記第８発明において、
前記アクチュエータが、歯車変速機のシフトレバーの位置を制御するシフトアクチュエータおよびセレクトアクチュエータによって構成されている
ものである。
【００１７】
【発明の作用および効果】
上記構成より成る第１発明の位置決め制御装置は、対象物を駆動して第１の位置から移動させ目標位置である第２の位置に位置決めする位置決め制御装置において、前記対象物が目標位置である第２の位置の許容範囲内に到達したら駆動方向を入れ替えて前記対象物の動きに制動を付与することにより駆動方向の動きが表れにくい状態になるように一定振幅のディザ制御をするので、前記対象物の動きに制動を付与するとともに、前記対象物の移動速度を下げずに許容範囲に収束させて位置決めすることを可能にするという効果を奏する。
【００１８】
上記構成より成る第２発明の位置決め制御装置は、前記第１発明において、前記ディザ制御が、短い一定の周期で駆動方向を変更して、駆動方向における摺動抵抗およびヒステリシスを低減するので、前記対象物の動きを滑らかにして、前記対象物の移動速度を下げずに位置決めすることを可能にするという効果を奏する。
【００１９】
上記構成より成る第３発明の位置決め制御装置は、前記第２発明において、前記ディザ制御が、駆動方向の逆方向に駆動を開始して対象物の動きに制動を付与するので、オーバーシュート無く位置決めすることを可能にするという効果を奏する。
【００２０】
上記構成より成る第４発明の位置決め制御装置は、前記第３発明において、前記ディザ制御が、駆動時の加減速指令の振幅に比べて充分小さい振幅の加減速指令に従うので、微小な急減速を実現して、急変を回避して少しずつ確実に制動を付与するという効果を奏する。
【００２１】
上記構成より成る第５発明の位置決め制御装置は、前記第４発明において、前記ディザ制御における加減速指令の振幅および周期を、予め実験的に確認して決定するので、実験的に確認した最適な振幅および周期の加減速指令に従い前記ディザ制御を行うため、滑らかで確実な制動を付与して、前記対象物の移動速度を下げずに許容範囲に収束させて位置決めすることを可能にするという効果を奏する。
【００２２】
上記構成より成る第６発明の位置決め制御装置は、前記第５発明において、前記第２の位置の許容範囲が、目標位置決め精度範囲によって決定されているので、前記対象物を前記目標位置決め精度範囲に収束させて位置決めすることを可能にするという効果を奏する。
【００２３】
上記構成より成る第７発明の位置決め制御装置は、前記第６発明において、
前記対象物が、前記第２の位置の許容範囲に到達したことを検出するセンサを備えているので、前記センサによって前記対象物が前記第２の位置の許容範囲に到達したことが検出されたら、前記ディザ制御が開始されるため、前記対象物を許容範囲に収束させて確実に位置決めすることを実現するという効果を奏する。
【００２４】
上記構成より成る第８発明の位置決め制御装置は、前記第７発明において、前記対象物が前記第２の位置の許容範囲に到達したことを検出する前記センサから検出信号が出力されたら、前記コントローラがディザ制御信号を出力するとともに、前記アクチュエータが前記コントローラから出力されるディザ制御信号に基づき前記対象物を駆動制御するので、確実な制動を付与して、前記対象物の移動速度を下げずに許容範囲に収束させて位置決めすることを可能にするという効果を奏する。
【００２５】
上記構成より成る第９発明の位置決め制御装置は、前記第８発明において、前記アクチュエータを構成する前記シフトアクチュエータおよび前記セレクトアクチュエータによって、歯車変速機のシフトレバーの位置を制御するので、前記シフトレバーの移動速度を下げずに許容範囲に収束させて位置決めすることを可能にするという効果を奏する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００２７】
（実施形態）
本実施形態の位置決め制御装置は、図１および図２に示されるように対象物を駆動して第１の位置から移動させ目標位置である第２の位置に位置決めする位置決め制御装置において、前記対象物が目標位置である第２の位置の許容範囲内に到達したら駆動方向の逆方向に駆動を開始して対象物の動きに制動を付与するようにディザ制御をするものである。
【００２８】
本実施形態の位置決め制御装置は、図２に示されるように前記対象物Ｏが、前記第１または第２の位置の許容範囲に到達したことを検出するセンサＳと、前記対象物Ｏが前記第１または第２の位置の許容範囲に到達したことを検出するセンサＳから検出信号が出力されたらディザ制御信号を出力するコントローラＣと、該コントローラＣから出力されるディザ制御信号に基づき前記対象物Ｏを駆動制御するアクチュエータＡとから成るものである。
【００２９】
前記ディザ制御が、駆動時の加減速指令の振幅に比べて充分小さい振幅であって、短い周期で駆動方向が変化する加減速指令に基づくもので、駆動方向における摺動抵抗およびヒステリシスを低減するように設定されているものである。
【００３０】
前記ディザ制御における前記加減速指令の振幅および周期は、予め実験的に確認して決定されるものである。
【００３１】
前記第２の位置の許容範囲は、目標位置決め精度の範囲によって決定されているものである。
【００３２】
本実施形態において、図３に示されるように正の駆動力を与えると対象物がプラス方向に動く状態と図４に示されるように負の駆動力を与えると対象物がマイナス方向に動く状態とがある。
【００３３】
上記状態において、図５に示されるように常時プラスとマイナスを入れ替えることにより、対象物を微妙に微振動させて摺動抵抗を下げ動き出しを良くするディザ制御という技法がある。
【００３４】
上記微振動における周期Ｘと振幅Ｙは、実際に対象物の動きを見ながら実験的に確認しながら見つけることになる。
【００３５】
次にある対象物が、微振動している第１の位置から第２の位置である目標位置へ移動させた後に許容範囲内において微振動させる場合における加減速指令と対象物の動きとディザの例について、図６および図７を用いて説明する。
【００３６】
図６（Ａ）および図７（Ａ）に示されるように前記第１の位置において前記対象物がディザの微振動をしており、加速指令に従い前記対象物をかかる第１の位置から第２の位置である目標位置へ移動させた後に、減速指令が出され前記第２の位置への前記対象物の移動速度が減速され、前記対象物が第２の位置である目標位置の許容範囲内に到達したら前記対象物を周期Ｘと振幅Ｙで微妙にディザの微振動をさせ、前記対象物が第２の位置である目標位置の許容範囲内に位置決めするものである。
【００３７】
すなわち図６（Ｂ）および図７（Ｂ）に示されるように前記対象物が微振動している前記第１の位置から目標位置に向かって徐々に位置を変え、該対象物が第２の位置である目標位置の許容範囲内に到達したら前記対象物を周期Ｘと振幅Ｙで微妙にディザの微振動をさせて位置決めするものである。
【００３８】
本実施形態におけるディザの微振動の実施タイミングについて、以下に述べる。本実施形態ポイントは、不定であるディザの影響を明確にすることにより、飛び出し（オーバーシュート）防止や、応答時間短縮を狙うものであり、かかる観点による実施タイミングである。
【００３９】
前記実施タイミングとしては、制御する対象物が目標位置許容範囲である位置決め精度内に入った時や、制御する対象物が位置決め精度内に入ると思われる時すなわちセンサにより速度をモニタすることにより予測された時や、制御する対象物が停止した時等から適宜選択される。
【００４０】
制御する対象物が、図８（Ａ）に示されるように目標位置許容範囲である位置決め精度内に入ってディザを復活させた時の駆動量すなわち駆動電流の指定は、基本的には任意でよく、その制御する対象物の特性や目的に適合するように適用すれば良いが、推奨としては、図９（Ａ）に示されるように前記対象物が目標位置の許容範囲内に到達した時の進行方向とは逆の方向のパルス波形より始まるディザ出力値である。
【００４１】
ディザを復活させた時の駆動時間すなわち駆動電流の時間の指定は、基本的には任意でよく、その制御する対象物の特性や目的に適合するように適用すれは良いが、推奨としては、応答時間を短縮するとともに飛び出し（オーバーシュート）を防止する観点から図９（Ｂ）に示されるようにディザ半周期分（Ｔ／２）が望ましい。
【００４２】
本実施形態の位置決め制御装置は、図１に示されるようにステップ１０１において、第１の位置である現在位置と第２の位置である目標位置との相関に基づき換算して駆動量を算出する。
【００４３】
ステップ１０２において、ストローク動作中かどうか判断される。すなわち移動中かどうかが判断され、移動中の場合はステップ１０３において位置決め精度の範囲すなわち目標位置許容範囲内に到達したかどうかが判断される。
【００４４】
目標位置許容範囲内に到達したと判断される場合は、ステップ１０４において、駆動量と時間と向きが指定されたディザ出力値との和の加減速指令である制御量に基づき駆動される。
【００４５】
ステップ１０２において、移動中でない場合はステップ１０５において、駆動量と時間と向きが指定されたディザ出力値との和の加減速指令である制御量に基づき駆動される。
【００４６】
ステップ１０３において位置決め精度の範囲すなわち目標位置許容範囲内に到達していない場合は、ステップ１０６において駆動量に等しい加減速指令である制御量に基づき駆動される。
【００４７】
本実施形態の位置決め制御装置は、上記従来の第２手法を改良発展させるものであって、移動を終了させディザ制御を復活する際の条件を断定しかつ、その復活方法に工夫を凝らす事により、移動時間を延ばさずに許容範囲に収束させる事を可能にするという効果を奏するものである。
【００４８】
すなわち再び開始され復活する際に進行方向に対し、常にブレーキ成分のディザから時間を固定させ、復活させるものである。この事により、ブレーキ力を強くすると共に、常に安定したブレーキ力が得られるため、上述した従来の第１および第２の手法の様に移動速度を下げずに許容範囲に収束させることを可能にするものである。
【００４９】
【実施例】
以下本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
【００５０】
（実施例）
本実施例の位置決め制御装置は、本発明を自動変速装置に適用したもので、該自動変速装置の概略ハード構成の一例が、図１０に示されている。図１０に示される自動変速装置は、変速機ケース１に収納された歯車変速機構２と、該歯車変速機構２の噛合い歯車の組合せ（伝達状態）を切り換えて変速比を設定するシンクロメッシュ機構３０と、該シンクロメッシュ機構３０を電気式に駆動するセレクトアクチュエータ４０およびシフトアクチュエータ５０、該アクチュエータ４０、５０を制御する制御手段６とから構成されている。
【００５１】
前記制御手段６は、スイッチ、レバー等のマニュアル部材７の信号により前記アクチュエータ４０、５０を駆動するものであり、該アクチュエータ４０、５０を構成する電気モータを制御するＥＣＵ６２等によって構成されている。
【００５２】
検出手段としては、前記アクチュエータ４０および５０の位置検出として、ストロークセンサ４１および５１と、入力シャフト２１の回転数を検出する入力シャフト回転センサ２３と、出力シャフト２２の回転数を検出する出力シャフト回転センサ２４とがあり、それらの検出信号は、前記ＥＣＵ６２に入力されている。
【００５３】
図１０に示される自動操作変速装置は、マニュアルトランスミッション（以下、手動変速機）を想定しており、手動変速機の歯車変速機構２は、例えば入力シャフト２１、カウンタシャフトおよび出力シャフト２２（ドリブンシャフト）上に配列された常時噛合い式歯車列の伝達状態を同期装置３を構成する操作機構としてのシンクロメッシュ機構３０によって切り換えることにより所定の変速比が設定（シフト）される。
【００５４】
車速を検出する前記車速検出手段は、前記コントローラ６を構成する前記ＥＣＵ６２に接続された出力シャフト回転センサ２４によって構成されている。
【００５５】
前記対象物の位置を制御するアクチュエータは、本実施例においては、歯車変速機のシフトレバーの位置を制御するシフトアクチュエータおよびセレクトアクチュエータによって構成されている。
【００５６】
本実施例において、図１１に示されるようにセカンド（２ｎｄ）ギヤからサード（３ｒｄ）ギヤへシフトさせるときを例にとって、以下のステップを得る。
【００５７】
第１のステップにおいて、セカンド（２ｎｄ）のシフト位置からニュートラル（Ｎ）位置である１速および２速のゲート位置へシフト方向（図１１中上方向）に移動させる。
【００５８】
第２のステップにおいて、セレクト方向（図１１中横方向）におけるニュートラル（Ｎ）位置である１速および２速のゲート位置から３速および４速のゲート位置まで移動させる。
【００５９】
第３のステップにおいて、シフト方向（図１１中上方向）におけるニュートラル（Ｎ）位置である３速および４速のゲート位置からサード（３ｒｄ）位置まで移動させる。
【００６０】
上記各ステップにおける動きは、シフト方向およびセレクト方向に関する動きに関する図１２（Ａ）および（Ｂ）から明らかなように各ステップが終了しないと、次ぎのステップに移れないし、手動変速機（ＭＴ）の構成上ニュートラル（Ｎ）位置である１速および２速のゲート位置および３速および４速のゲート位置の各部の切り替え点における位置を、許容範囲内でキープする必要がある。これは他のシフト位置や図１２におけるその他の同期においても同じことが言える。
【００６１】
本実施例においては、各部の切り替え点における位置の位置決め精度が安定するとともに、早い目標位置への到達を可能にし、各ステップ時間を短縮して、早いシフト操作を可能にし、ドライバの意志が早く伝えられ、変速操作のフィーリングが良いという利点を有する。
【００６２】
上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００６３】
上記実施例においては、一例として本発明を自動変速装置に適用した例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、本発明は、位置制御、速度制御、荷重制御に適用することが可能であり、各項目は、その用途によって異なるが、以下の様に分類できる。すなわち位置制御、速度制御、荷重制御させる対象物自体例えばエレベータ、自動ドア、ベルトコンベアなどである。また位置制御、速度制御、荷重制御させるアクチュエータ等例えばロボット、ＮＣ施盤、チップマウンターなどである。
【００６４】
上記実施形態においては、一例としてはディザ制御波形の制御量をディザ制御波形の時間や量すなわち周期および振幅として説明したが、本発明としてはそれに限定されるものでは無く、前記対象物が目標位置の許容範囲内に到達した時の進行方向とは逆の方向のパルス波形より始まる制動を働かせるディザ出力値であるように前記対象物が目標位置の許容範囲内に到達した時の運動エネルギーを相殺するエネルギーを付与するとともにエネルギーとしては微小なエネルギーに抑制されるものであれば、各種実施形態が採用可能である。
【００６５】
上記実施形態においては、一例としてはディザ波形として矩形の波形を用いる例について説明したが、本発明としてはそれに限定されるものでは無く、図１７に示されるようにディザ波形として正弦状波形、三角状波形およびその他の波形も適宜利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の位置決め制御装置における位置決め制御手順を示すチャート図である。
【図２】本実施形態の位置決め制御装置の概略を示すブロック図である。
【図３】本実施形態における正の駆動力が付与された場合の駆動力の変化および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図４】本実施形態における負の駆動力が付与された場合の駆動力の変化および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図５】本実施形態におけるディザ制御時におけるディザ制御波形および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図６】本実施形態における対象物をある方向に動かす場合のディザ制御の開始およびディザ制御の加減速波形および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図７】本実施形態における対象物を逆の方向に動かす場合のディザ制御の開始およびディザ制御の加減速波形および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図８】本実施形態における対象物をある方向に動かす場合のディザ制御の加減速波形および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図９】本実施形態における図８におけるディザ制御の加減速波形の方向およひ周期について説明するための線図である。
【図１０】本発明を適用した実施例の自動変速装置の概略を示すブロック図である。
【図１１】本実施例におけるシフトレバーのシフトパターンにおける移動を説明するための説明図である。
【図１２】本実施例におけるシフトレバーのシフト方向およびセレクト方向における動きを説明するための線図である。
【図１３】従来の第１手法の位置決め制御装置における位置決め制御手順を示すチャート図である。
【図１４】従来の第２手法の位置決め制御装置における位置決め制御手順を示すチャート図である。
【図１５】従来の第１手法におけるディザ制御時におけるディザ制御波形および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図１６】従来の第２手法におけるディザ制御時におけるディザ制御波形および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図１７】本発明のその他の実施形態におけるディザ制御時におけるディザ制御波形および対象物の位置の変化を示す線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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