JP2010055470A - 機械制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 先端に重量物が取り付けられた長尺のアームを移動させる場合でも、振動を伴うこともなく目標位置に停止させる機械制御装置を提供する。
【解決手段】 機械制御装置４０には、調節動作の際の比例ゲインが可変構造の位置調節器４１を備え、さらに、この機械制御装置４０には位置指令ブロック２４の出力である位置指令値に基づいて、位置調節器４１の比例ゲインを可変する指令を送出する比例ゲイン設定手段４２を備えている。
この比例ゲイン設定手段４２では、位置指令ブロック２４からの位置指令値に基づく移動速度が遅いとき、すなわち、移動距離が短い位置指令値のときには位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定し、前記位置指令値に基づく前記移動速度が速いとき、すなわち、移動距離が長い位置指令値のときには前記比例ゲインを小さく設定するようにしている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、この発明は、制御対象機械を目標位置へ移動させて停止させるための機械制御装置に関し、停止時の慣性力による制御対象機械の振動を抑制するようにした機械制御装置に関する。

図２０は、この種の制御対象機械の模式的概念構成図である。

この対象機械１０には、重量物１１と、アーム１２と、スライド移動部１３と、スライドレール部１４と、送りねじ１５と、カップリング１６と、モータ１７と、機械制御装置２０，４０，４３〜４８，５０〜５４の何れか１台とを備えている。このうち、重量物１１，アーム１２，スライド移動部１３，スライドレール部１４，送りねじ１５，カップリング１６は、制御対象機械として包括されるものである。

図２０において、スライドレール部１４は、スライド移動部１３が図示の左右の移動方向のみ移動するように拘束する。さらに、スライドレール部１４とスライド移動部１３の接触部は低摩擦であり、スライド移動部１３がスライドレール部１４上を滑らかに移動できるようにされている。また、モータ１７の出力軸はカップリング１６を介して送りねじ１５と連結され、この送りねじ１５はスライド移動部１３に取り付けられた図示しないねじ部内に螺挿されている。すなわち、前記機械制御装置からの位置制御動作に従って、モータ１７が送りねじ１５を回転駆動することにより、スライド移動部１３が図示の左右方向に移動する。

このような位置制御がなされるスライド移動部１３には、長尺のアーム１２が取り付けられており、このアーム１２の先端には重量物１１が取り付けられている。従って、スライド移動部１３の位置制御により、アーム１２の先端の重量物１１も位置制御されることとなる。

図２０に示した構成においては、スライド移動部１３が目標位置で停止した場合でも、アーム１２の先端にある重量物１１は自らの慣性力によりアーム１２をたわませて指令位置より先に進み、スライド移動部１３が目標位置で停止した後も、即座に停止せず振動する場合があることが知られている。

図２１は、上述の振動現象を抑制する機能を備えた従来の機械制御装置２０の回路構成図であり、下記特許文献１に開示されている回路構成である。

この機械制御装置２０には、位置調節器２１と、速度調節器２２と、トルク調節器２３と、位置指令ブロック２４と、補正ブロック２５と、加算器２６とを備えている。

図２１において、位置調節器２１では、モータ１７に取り付けられたモータエンコーダ１７ａからの位置検出値が指令される位置指令値に一致するように調節動作が行われ、その出力が速度指令値として速度調節器２２に送られる。速度調節器２２では、モータエンコーダ１７ａからの速度検出値が速度指令値に一致するように調節動作が行われ、その出力がトルク指令値としてトルク調節器２３に送られる。

トルク調節器２３では、トルク指令値に従い、このトルク調節器２３に内蔵するインバータを介してモータ１７を駆動し、対象機械１０のスライド移動部１３を所定位置に移動させて停止させるような制御が実行される。

位置指令ブロック２４では、スライド移動部１３が目標位置に移動するための位置指令値を出力し、補正ブロック２５では、位置指令値の２階微分値（加速度指令値）に所定のゲインを乗じて補正量を求め、この補正量に元の位置指令値を加算器２６により加算し、この加算値を新たな位置指令値として位置調節器２１に送っている。

すなわち図２１に示した機械制御装置２０では、上述の補正ブロック２５と加算器２６とに基づく伝達関数が、アーム１２のバネ定数と重量物１１の重さとから導出される伝達関数が有する振動要素成分を打ち消すように作用して、先述の制御対象機械の振動現象を抑制するようにしている。
特開２００３−７６４２６号公報

図２１に示した従来の機械制御装置２０において、位置指令値に対する応答を速くするには、位置調節器２１での調節動作の際の比例ゲインをより大きくする必要があるが、制御対象機械で急峻な外乱トルクが発生するときなどには、前記比例ゲインを大きくし過ぎると該制御対象機械の振動現象を十分に抑制することができないという問題点があった。

また、制御対象機械のアームが長くその剛性が低い場合、または重量物が重くその位置が高い場合にも、従来の機械制御装置２０の回路構成では、該制御対象機械の振動現象を十分に抑制することができないという問題点もあった。

この発明の目的は、上記問題点を解消した機械制御装置を提供することにある。

この第１の発明は、制御対象機械を目標位置へ移動させて停止させるために、位置、速度、トルクのいずれか１つの指令値に基づいて当該指令値のｎ（ｎは２以上の自然数）階微分値から補正量を求める補正手段と、前記補正量を位置、速度、トルクのいずれか１つの指令値に加算する加算手段と、この加算手段の出力に従って前記制御対象機械を駆動制御する制御手段とを備えた機械制御装置において、位置調節動作の際の比例ゲインを設定する比例ゲイン設定手段を備えたことを特徴とする。

第２の発明は前記第1の発明の機械制御装置において、
前記比例ゲイン設定手段では、前記位置指令値に基づく移動速度が遅いときには前記比例ゲインを大きく設定し、前記位置指令値に基づく移動速度が速いときには前記比例ゲインを小さく設定することを特徴とする。

第３の発明は前記第1の発明の機械制御装置において、
前記比例ゲイン設定手段では、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件のときには前記比例ゲインを小さく設定し、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生しない条件のときには前記比例ゲインを大きく設定することを特徴とする。

また第4の発明は、制御対象機械を目標位置へ移動させて停止させるために、位置、速度、トルクのいずれか１つの指令値に基づいて当該指令値のｎ（ｎは２以上の自然数）階微分値から補正量を求める補正手段と、前記補正量を位置、速度、トルクのいずれか１つの指令値に加算する加算手段と、この加算手段の出力に従って前記制御対象機械を駆動制御する制御手段とを備えた機械制御装置において、前記位置指令値に対するフィルタ処理を行うフィルタを設け、このフィルタの出力値を新たな位置指令値とし、前記フィルタの時定数および前記補正手段の補正ゲインを設定する定数設定手段を備えたことを特徴とする。

第５の発明は前記第４の発明の機械制御装置において、
前記定数設定手段では、前記制御対象機械に搭載される重量物の重さが所定値より重く、且つ前記重量物を支えるアームの長さが所定値より長いか又は該重量物が高い位置にあるときには、前記フィルタの時定数を大きく設定し、前記重量物の重さが前記所定値より軽く、且つ前記重量物を支えるアームの長さが前記所定値より短いか又は該重量物が低い位置にあるときには、前記フィルタの時定数を小さく設定することを特徴とする。

第６の発明は前記第４の発明の機械制御装置において、
前記定数設定手段では、前記制御対象機械に搭載される重量物の重さが所定値より重く、且つ前記重量物を支えるアームの長さが所定値より長いか又は該重量物が高い位置にあるときには、前記補正手段の補正ゲインを大きく設定し、前記重量物の重さが前記所定値より軽く、且つ前記重量物を支えるアームの長さが前記所定値より短いか又は該重量物が低い位置にあるときには、前記補正手段の補正ゲインを小さく設定することを特徴とする機械制御装置。

この発明によれば、前記機械制御装置における位置調節動作の比例ゲインを可変できる構成にしたことにより、その応答を速くしつつ、制御対象機械の振動現象を抑制することができる。また、前記位置指令値にフィルタ処理を行い、この処理の際の時定数と前記補正手段の補正ゲインとを可変できる構成にしたことにより、制御対象機械の振動現象を効果的に抑制することができる。

図１は、この発明の第1の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図２１に示した従来の機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。

すなわち、図１に示した機械制御装置４０が従来の機械制御装置２０と異なる点は、調節動作の際の比例ゲインが固定構造の位置調節器２１に代えて、調節動作の際の比例ゲインが可変構造の位置調節器４１を備え、さらに、この機械制御装置４０には位置指令ブロック２４の出力である位置指令値に基づいて、位置調節器４１の比例ゲインを可変する指令を送出する比例ゲイン設定手段４２を備えている。

この比例ゲイン設定手段４２では、位置指令ブロック２４からの位置指令値に基づくスライド移動部１３（図２０参照）の移動速度が遅いとき、すなわち、移動距離が短い位置指令値のときには位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定し、前記位置指令値に基づく前記移動速度が速いとき、すなわち、移動距離が長い位置指令値のときには前記比例ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４０を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、前記比例ゲインが大きいことに起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図２は、この発明の第２の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図２に示した機械制御装置４３が機械制御装置４０と異なる点は、補正ブロック２５に代えて、補正ブロック２７を備え、さらに、加算器２８を備えるとともに、加算器２６を削除している。

この補正ブロック２７では、位置指令値の３階微分値（加加速度指令値）に所定のゲインを乗じて補正量を求め、この補正量に位置調節器４１の出力である速度指令値を加算器２８により加算し、この加算値を新たな速度指令値として速度調節器２２に送っている。

すなわち図２に示した機械制御装置４３では、上述の補正ブロック２７と加算器２８とに基づく伝達関数が、アーム１２のバネ定数と重量物１１の重さとから導出される伝達関数が有する振動要素成分を打ち消すように作用して、先述の制御対象機械の振動現象を抑制するようにしている。

さらに、比例ゲイン設定手段４２では、位置指令ブロック２４からの位置指令値に基づくスライド移動部１３（図２０参照）の移動速度が遅いとき、すなわち、移動距離が短い位置指令値のときには位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定し、前記位置指令値に基づく前記移動速度が速いとき、すなわち、移動距離が長い位置指令値のときには前記比例ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４３を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、前記比例ゲインが大きいことに起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図３は、この発明の第３の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図３に示した機械制御装置４４が機械制御装置４０と異なる点は、補正ブロック２５に代えて、補正ブロック２９を備え、さらに、加算器３０を備えるとともに、加算器２６を削除している。

この補正ブロック２９では、位置指令値の４階微分値に所定のゲインを乗じて補正量を求め、この補正量に速度調節器２２の出力であるトルク指令値を加算器３０により加算し、この加算値を新たなトルク指令値としてトルク調節器２３に送っている。

すなわち図２に示した機械制御装置４４では、上述の補正ブロック２９と加算器３０とに基づく伝達関数が、アーム１２のバネ定数と重量物１１の重さとから導出される伝達関数が有する振動要素成分を打ち消すように作用して、先述の制御対象機械の振動現象を抑制するようにしている。

さらに、比例ゲイン設定手段４２では、位置指令ブロック２４からの位置指令値に基づくスライド移動部１３（図２０参照）の移動速度が遅いとき、すなわち、移動距離が短い位置指令値のときには位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定し、前記位置指令値に基づく前記移動速度が速いとき、すなわち、移動距離が長い位置指令値のときには前記比例ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４４を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、前記比例ゲインが大きいことに起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図４は、この発明の第４の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図４に示した機械制御装置４５が機械制御装置４０と異なる点は、補正ブロック２５に代えて、補正ブロック２３１を備え、さらに、加算器３２を備えるとともに、加算器２６を削除している。

この補正ブロック３１では、位置調節器４１の出力である速度指令値の２階微分値（加加速度指令値）に所定のゲインを乗じて補正量を求め、この補正量に速度指令値を加算器３２により加算し、この加算値を新たな速度指令値として速度調節器２２に送っている。

すなわち図２に示した機械制御装置４５では、上述の補正ブロック３１と加算器３２とに基づく伝達関数が、アーム１２のバネ定数と重量物１１の重さとから導出される伝達関数が有する振動要素成分を打ち消すように作用して、先述の制御対象機械の振動現象を抑制するようにしている。

さらに、比例ゲイン設定手段４２では、位置指令ブロック２４からの位置指令値に基づくスライド移動部１３（図２０参照）の移動速度が遅いとき、すなわち、移動距離が短い位置指令値のときには位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定し、前記位置指令値に基づく前記移動速度が速いとき、すなわち、移動距離が長い位置指令値のときには前記比例ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４５を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、前記比例ゲインが大きいことに起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図５は、この発明の第５の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図５に示した機械制御装置４６が機械制御装置４０と異なる点は、補正ブロック２５に代えて、補正ブロック３３を備え、さらに、加算器３４を備えるとともに、加算器２６を削除している。

この補正ブロック３３では、位置調節器４１の出力である速度指令値の３階微分値に所定のゲインを乗じて補正量を求め、この補正量に速度調節器４１の出力であるトルク指令値を加算器３４により加算し、この加算値を新たなトルク指令値としてトルク調節器２３に送っている。

すなわち図５に示した機械制御装置４６では、上述の補正ブロック３３と加算器３４とに基づく伝達関数が、アーム１２のバネ定数と重量物１１の重さとから導出される伝達関数が有する振動要素成分を打ち消すように作用して、先述の制御対象機械の振動現象を抑制するようにしている。

さらに、比例ゲイン設定手段４２では、位置指令ブロック２４からの位置指令値に基づくスライド移動部１３（図２０参照）の移動速度が遅いとき、すなわち、移動距離が短い位置指令値のときには位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定し、前記位置指令値に基づく前記移動速度が速いとき、すなわち、移動距離が長い位置指令値のときには前記比例ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４６を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、前記比例ゲインが大きいことに起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図６は、この発明の第６の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図６に示した機械制御装置４７が機械制御装置４０と異なる点は、補正ブロック２５に代えて、補正ブロック３５を備え、さらに、加算器３４を備えるとともに、加算器２６を削除している。

この補正ブロック３５では、速度調節器２２の出力であるトルク指令値の２階微分値に所定のゲインを乗じて補正量を求め、この補正量に前記トルク指令値を加算器３４により加算し、この加算値を新たなトルク指令値としてトルク調節器２３に送っている。

すなわち図６に示した機械制御装置４７では、上述の補正ブロック３５と加算器３４とに基づく伝達関数が、アーム１２のバネ定数と重量物１１の重さとから導出される伝達関数が有する振動要素成分を打ち消すように作用して、先述の制御対象機械の振動現象を抑制するようにしている。

さらに、比例ゲイン設定手段４２では、位置指令ブロック２４からの位置指令値に基づくスライド移動部１３（図２０参照）の移動速度が遅いとき、すなわち、移動距離が短い位置指令値のときには位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定し、前記位置指令値に基づく前記移動速度が速いとき、すなわち、移動距離が長い位置指令値のときには前記比例ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４７を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、前記比例ゲインが大きいことに起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図７は、この発明の第７の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図７に示した機械制御装置４８が機械制御装置４０と異なる点は、比例ゲイン設定手段４２に代えて、比例ゲイン設定手段４９を備えていることである。

この比例ゲイン設定手段４９では、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件のときには位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定し、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生しない条件のときには前記比例ゲインを大きく設定するようにしている。

例えば、制御対象機械が急峻な外乱トルクを発生するような場合には、比例ゲイン設定手段４９への対象機械の条件として「１」を外部から入力して、位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定し、逆に、制御対象機械が急峻な外乱トルクを発生しないような場合には、比例ゲイン設定手段４９への対象機械の条件として「０」を外部から入力して、位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定する。

その結果、この機械制御装置４８を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、該制御対象機械の急峻な外乱トルクの発生に起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図８は、この発明の第８の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図２に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図８に示した機械制御装置５０が機械制御装置４３と異なる点は、比例ゲイン設定手段４２に代えて、比例ゲイン設定手段４９を備えていることである。

この比例ゲイン設定手段４９では、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件のときには位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定し、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生しない条件のときには前記比例ゲインを大きく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置５０を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、該制御対象機械の急峻な外乱トルクの発生に起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図９は、この発明の第９の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図３に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図７に示した機械制御装置５１が機械制御装置４４と異なる点は、比例ゲイン設定手段４２に代えて、比例ゲイン設定手段４９を備えていることである。

この比例ゲイン設定手段４９では、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件のときには位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定し、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生しない条件のときには前記比例ゲインを大きく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置５１を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、該制御対象機械の急峻な外乱トルクの発生に起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図１０は、この発明の第１０の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図４に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１０に示した機械制御装置５２が機械制御装置４５と異なる点は、比例ゲイン設定手段４２に代えて、比例ゲイン設定手段４９を備えていることである。

この比例ゲイン設定手段４９では、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件のときには位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定し、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生しない条件のときには前記比例ゲインを大きく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置５２を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、該制御対象機械の急峻な外乱トルクの発生に起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図１１は、この発明の第１１の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図５に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１１に示した機械制御装置５３が機械制御装置４６と異なる点は、比例ゲイン設定手段４２に代えて、比例ゲイン設定手段４９を備えていることである。

この比例ゲイン設定手段４９では、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件のときには位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定し、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生しない条件のときには前記比例ゲインを大きく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置５３を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、該制御対象機械の急峻な外乱トルクの発生に起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図１２は、この発明の第１２の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図６に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１２に示した機械制御装置５４が機械制御装置４７と異なる点は、比例ゲイン設定手段４２に代えて、比例ゲイン設定手段４９を備えていることである。

この比例ゲイン設定手段４９では、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件のときには位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定し、前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生しない条件のときには前記比例ゲインを大きく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置５４を用いた制御対象機械では、位置制御の性能を高めつつ、該制御対象機械の急峻な外乱トルクの発生に起因するアームの振動現象を抑制することができる。

図１３は、先述の図２０とは異なった制御対象機械の模式的概念構成図である。

この対象機械６０には、重量物６１と、門形アーム６２と、台車６３と、車輪６４と、レール６５と、カップリング６６と、モータ６７と、機械制御装置７０，７４，７６，７８，８０，８２の何れか１台とを備えている。このうち、重量物６１，門形アーム６２，台車６３，車輪６４，レール６５，カップリング６６は制御対象機械として包括されるものであり、この制御対象機械は立体倉庫における部品の搬送装置などに供される。

図１３において、台車６３は車輪６４を介してレール６５上を、図示の左右の移動方向に、滑らかに移動できるようにされている。また、モータ６７の出力軸はカップリング６６を介して車輪６４と連結されている。すなわち、前記機械制御装置からの位置制御動作に従って、モータ６７がカップリング６６を介して車輪６４を回転駆動することにより、台車６３が図示の左右方向に移動する。

このような位置制御がなされる台車部６３には、門形アーム６２が取り付けられており、この門形アーム６２には、図示のようにレール６５上からの高さ位置が可変される重量物６１が載置されている。従って、台車６３の位置制御により、門形アーム６２に支持された重量物６１も位置制御されることとなる。

図１３に示した構成においては、台車６３が目標位置で停止した場合でも、門形アーム６２に載置された重量物６１は自らの慣性力により門形アーム６２をたわませて指令位置より先に進み、台車６３が目標位置で停止した後も、即座に停止せず振動する場合があることが知られている。

なお、図１〜１２に示した機械制御装置におけるモータ１７および対象機械１０を、図１３に示した構成におけるモータ６７および対象機械６０とすることも可能である。

また、上記図７〜図１２に示した実施例を図１３に示す制御対象機械に適用する場合において、制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件とは、例えば、継ぎ目を有するレール６５上を台車６３が走行する際に、レール６５の継ぎ目を台車６３が通過するときの衝撃により急峻な外乱トルクが制御対象機械に発生する場合である。

このような場合、例えば、レール６５に継ぎ目があるような場合には、比例ゲイン設定手段４９への対象機械の条件として「１」を外部から入力して、位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定し、逆に、レール６５に継ぎ目がないような場合には、比例ゲイン設定手段４９への対象機械の条件として「０」を外部から入力して、位置調節器４１の比例ゲインを大きく設定する。

あるいは、レール６５の継ぎ目の位置情報を予め設定しておき、モータエンコーダ１７ａからの位置情報に基づいて、台車６３がレール６５の継ぎ目を通過するときに位置調節器４１の比例ゲインを小さく設定するようにしてもよい。

図１４は、上述の振動現象を抑制する機能を備えたこの発明の第１３の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図２１に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１４に示した機械制御装置７０が従来の機械制御装置２０と異なる点は、
位置指令ブロック２４が出力する位置指令値に対するフィルタ処理を行うフィルタ７１を付加され、このフィルタ７１の出力値を新たな位置指令値とし、補正ゲインが固定構造の補正ブロック２５に代えて、補正量の導出方法が補正ブロック２５と同様ながらも、その補正ゲインが可変構造の補正ブロック７２を備え、さらに、フィルタ７１におけるフィルタの時定数および補正ブロック７２における補正ゲインを指令する定数設定手段７３を備えている。

この定数設定手段７３では、前記制御対象機械に搭載される重量物６１の重さが所定値より重く、且つ重量物６１が高い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を大きく設定するとともに補正手段７２の補正ゲインを大きく設定し、また、重量物６１の重さが前記所定値より軽いか、又は重量物６１が低い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を小さく設定するとともに補正手段７２の補正ゲインを小さく設定するようにしている。

補正手段７２の補正ゲインは振動周波数の２乗の逆数に比例することから、アームが長いか、または重量物が高い位置にあるときには、振動周波数が低くなるので、補正手段７２の補正ゲインを大きくすることになる。

その結果、この機械制御装置４０を用いた制御対象機械では、フィルタ７１が位置指令ブロック２４が出力する位置指令値に対するフィルタ処理を行い、これを新たな位置指令値とすることで、上述の振動現象が起こりやすい条件では、新たな位置指令値が緩やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段７２の補正ゲインを大きく設定して、前記振動現象を抑制している。

逆に前記振動現象が起こりにくい条件では、新たな位置指令値が速やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段７２の補正ゲインを小さく設定して、前記振動現象を抑制している。

図１５は、この発明の第１４の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１４に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１５に示した機械制御装置７４が機械制御装置７０と異なる点は、補正ブロック７２に代えて、補正量の導出方法が補正ブロック２７と同様ながらも、その補正ゲインが可変構造の補正ブロック７５を備え、さらに、加算器２８を備えるとともに、加算器２６を削除している。

図１５に示した定数設定手段７３では、前記制御対象機械に搭載される重量物６１の重さが所定値より重く、且つ重量物６１が高い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を大きく設定するとともに補正手段７５の補正ゲインを大きく設定し、また、重量物６１の重さが前記所定値より軽いか、又は重量物６１が低い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を小さく設定するとともに補正手段７５の補正ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４０を用いた制御対象機械では、フィルタ７１が位置指令ブロック２４が出力する位置指令値に対するフィルタ処理を行い、これを新たな位置指令値とすることで、上述の振動現象が起こりやすい条件では、新たな位置指令値が緩やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段７５の補正ゲインを大きく設定して、前記振動現象を抑制している。

逆に前記振動現象が起こりにくい条件では、新たな位置指令値が速やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段７５の補正ゲインを小さく設定して、前記振動現象を抑制している。

図１６は、この発明の第１５の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１４に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１５に示した機械制御装置７６が機械制御装置７０と異なる点は、補正ブロック７２に代えて、補正量の導出方法が補正ブロック２９と同様ながらも、その補正ゲインが可変構造の補正ブロック７７を備え、さらに、加算器３０を備えるとともに、加算器２６を削除している。

図１６に示した定数設定手段７３では、前記制御対象機械に搭載される重量物６１の重さが所定値より重く、且つ重量物６１が高い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を大きく設定するとともに補正手段７７の補正ゲインを大きく設定し、また、重量物６１の重さが前記所定値より軽いか、又は重量物６１が低い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を小さく設定するとともに補正手段７７の補正ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置７６を用いた制御対象機械では、フィルタ７１が位置指令ブロック２４が出力する位置指令値に対するフィルタ処理を行い、これを新たな位置指令値とすることで、上述の振動現象が起こりやすい条件では、新たな位置指令値が緩やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段７７の補正ゲインを大きく設定して、前記振動現象を抑制している。

逆に前記振動現象が起こりにくい条件では、新たな位置指令値が速やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段７７の補正ゲインを小さく設定して、前記振動現象を抑制している。

図１７は、この発明の第１６の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１４に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１７に示した機械制御装置７８が機械制御装置７０と異なる点は、補正ブロック７２に代えて、補正量の導出方法が補正ブロック３１と同様ながらも、その補正ゲインが可変構造の補正ブロック７９を備え、さらに、加算器３２を備えるとともに、加算器２６を削除している。

図１７に示した定数設定手段７３では、前記制御対象機械に搭載される重量物６１の重さが所定値より重く、且つ重量物６１が高い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を大きく設定するとともに補正手段７９の補正ゲインを大きく設定し、また、重量物６１の重さが前記所定値より軽いか、又は重量物６１が低い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を小さく設定するとともに補正手段７９の補正ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置７８を用いた制御対象機械では、フィルタ７１が位置指令ブロック２４が出力する位置指令値に対するフィルタ処理を行い、これを新たな位置指令値とすることで、上述の振動現象が起こりやすい条件では、新たな位置指令値が緩やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段７９の補正ゲインを大きく設定して、前記振動現象を抑制している。

逆に前記振動現象が起こりにくい条件では、新たな位置指令値が速やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段７９の補正ゲインを小さく設定して、前記振動現象を抑制している。

図１８は、この発明の第１７の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１４に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１８に示した機械制御装置８０が機械制御装置７０と異なる点は、補正ブロック７２に代えて、補正量の導出方法が補正ブロック３３と同様ながらも、その補正ゲインが可変構造の補正ブロック８１を備え、さらに、加算器３４を備えるとともに、加算器２６を削除している。

図１８に示した定数設定手段７３では、前記制御対象機械に搭載される重量物６１の重さが所定値より重く、且つ重量物６１が高い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を大きく設定するとともに補正手段８１の補正ゲインを大きく設定し、また、重量物６１の重さが前記所定値より軽いか、又は重量物６１が低い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を小さく設定するとともに補正手段８１の補正ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４０を用いた制御対象機械では、フィルタ７１が位置指令ブロック２４が出力する位置指令値に対するフィルタ処理を行い、これを新たな位置指令値とすることで、上述の振動現象が起こりやすい条件では、新たな位置指令値が緩やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段８１の補正ゲインを大きく設定して、前記振動現象を抑制している。

逆に前記振動現象が起こりにくい条件では、新たな位置指令値が速やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段８１の補正ゲインを小さく設定して、前記振動現象を抑制している。

図１９は、この発明の第１８の実施例を示す機械制御装置の回路構成図であり、図１４に示した機械制御装置と同一機能を有するものには同一符号を付している。

すなわち、図１９に示した機械制御装置８２が機械制御装置７０と異なる点は、補正ブロック７２に代えて、補正量の導出方法が補正ブロック３５と同様ながらも、その補正ゲインが可変構造の補正ブロック８２を備え、さらに、加算器３４を備えるとともに、加算器２６を削除している。

図１９に示した定数設定手段７３では、前記制御対象機械に搭載される重量物６１の重さが所定値より重く、且つ重量物６１が高い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を大きく設定するとともに補正手段８３の補正ゲインを大きく設定し、また、重量物６１の重さが前記所定値より軽いか、又は重量物６１が低い位置にあるときには、フィルタ７１の時定数を小さく設定するとともに補正手段８３の補正ゲインを小さく設定するようにしている。

その結果、この機械制御装置４０を用いた制御対象機械では、フィルタ７１が位置指令ブロック２４が出力する位置指令値に対するフィルタ処理を行い、これを新たな位置指令値とすることで、上述の振動現象が起こりやすい条件では、新たな位置指令値が緩やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段８３の補正ゲインを大きく設定して、前記振動現象を抑制している。

逆に前記振動現象が起こりにくい条件では、新たな位置指令値が速やかに増加または減少するように配慮するとともに、補正手段８３の補正ゲインを小さく設定して、前記振動現象を抑制している。

なお、図１４〜１９に示した機械制御装置では、図１３に示した構成におけるモータ６７と対象機械６０とについて説明を行っているが、図１４〜１９に示した機械制御装置に
おけるモータ６７および対象機械６０を、図２０に示した構成におけるモータ１７および対象機械１０とすることができる。

この場合には、定数設定手段７３では、前記制御対象機械に搭載される重量物１１の重さが所定値より重く、且つアーム１２の長さが長いときには、フィルタ７１の時定数を大きく設定するとともにそれぞれの補正手段の補正ゲインを大きく設定し、また、アームの長さが短いときには、フィルタ７１の時定数を小さく設定するとともに前記補正手段の補正ゲインを小さく設定すればよい。

この発明の第1の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第２の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第３の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第４の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第５の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第６の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第７の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第８の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第９の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第1０の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第1１の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第1２の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 制御対象機械の模式的概念構成図 この発明の第1３の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第1４の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第1５の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第1６の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第1７の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 この発明の第1８の実施例を示す機械制御装置の回路構成図 制御対象機械の模式的概念構成図 従来例を示す機械制御装置の回路構成図

符号の説明

１０…対象機械、１１…重量物、１２…アーム、１３…スライド移動部、１４…スライドレール部、１５…送りねじ、１６…カップリング、１７…モータ、２０，４０，４３〜４８，５０〜５４…機械制御装置、２１…位置調節器、２２…速度調節器、２３…トルク調節器、２４…位置指令ブロック、２５，２７，２９，３１，３３，３５，７２，７５，７７，７９，８１，８３…補正ブロック、２６，２８，３０，３２，３４…加算器、４２，４９…比例ゲイン設定手段、６０…対象機械、６１…重量物、６２…門形アーム、６３…台車、６４…車輪、６５…レール、６６…カップリング、６７…モータ、７０，７４，７６，７８，８０，８２…機械制御装置、７１…フィルタ、７３…定数補正手段。

Claims (6)

1. 制御対象機械を目標位置へ移動させて停止させるために、
   位置、速度、トルクのいずれか１つの指令値に基づいて当該指令値のｎ（ｎは２以上の自然数）階微分値から補正量を求める補正手段と、前記補正量を位置、速度、トルクのいずれか１つの指令値に加算する加算手段と、この加算手段の出力に従って前記制御対象機械を駆動制御する制御手段とを備えた機械制御装置において、
   位置調節動作の際の比例ゲインを設定する比例ゲイン設定手段を備えたことを特徴とする機械制御装置。
2. 請求項１に記載の機械制御装置において、
   前記比例ゲイン設定手段では、
   前記位置指令値に基づく移動速度が遅いときには前記比例ゲインを大きく設定し、
   前記位置指令値に基づく移動速度が速いときには前記比例ゲインを小さく設定することを特徴とする機械制御装置。
3. 請求項１に記載の機械制御装置において、
   前記比例ゲイン設定手段では、
   前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生する条件のときには前記比例ゲインを小さく設定し、
   前記制御対象機械に急峻な外乱トルクが発生しない条件のときには前記比例ゲインを大きく設定することを特徴とする機械制御装置。
4. 制御対象機械を目標位置へ移動させて停止させるために、
   位置、速度、トルクのいずれか１つの指令値に基づいて当該指令値のｎ（ｎは２以上の自然数）階微分値から補正量を求める補正手段と、前記補正量を位置、速度、トルクのいずれか１つの指令値に加算する加算手段と、この加算手段の出力に従って前記制御対象機械を駆動制御する制御手段とを備えた機械制御装置において、
   前記位置指令値に対するフィルタ処理を行うフィルタを設け、このフィルタの出力値を新たな位置指令値とし、
   前記フィルタの時定数および前記補正手段の補正ゲインを設定する定数設定手段を備えたことを特徴とする機械制御装置。
5. 請求項４に記載の機械制御装置において、
   前記定数設定手段では、
   前記制御対象機械に搭載される重量物の重さが所定値より重く、且つ前記重量物を支えるアームの長さが所定値より長いか又は該重量物が高い位置にあるときには、前記フィルタの時定数を大きく設定し、
   前記重量物の重さが前記所定値より軽く、且つ前記重量物を支えるアームの長さが前記所定値より短いか又は該重量物が低い位置にあるときには、前記フィルタの時定数を小さく設定することを特徴とする機械制御装置。
6. 請求項４に記載の機械制御装置において、
   前記定数設定手段では、
   前記制御対象機械に搭載される重量物の重さが所定値より重く、且つ前記重量物を支えるアームの長さが所定値より長いか又は該重量物が高い位置にあるときには、前記補正手段の補正ゲインを大きく設定し、
   前記重量物の重さが前記所定値より軽く、且つ前記重量物を支えるアームの長さが前記所定値より短いか又は該重量物が低い位置にあるときには、前記補正手段の補正ゲインを小さく設定することを特徴とする機械制御装置。

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