JPH04294409A - 位置決め可能な駆動装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
記載の位置決め可能な駆動装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】制御される位置決め可能な駆動装置にお
いては、種々異なる位置決めタスクを実行可能にするた
めに、しばしばタスクに整合されている制御パラメータ
ー組が必要とされる。これは例えば、サーボ空圧式駆動
原理の駆動装置に言えることである。サーボ空圧式駆動
装置の制御の困難な点は、弁及びシリンダの非線形動作
と、圧力媒体の圧縮可能性とに因る。実際、これらの理
由により非線形で負荷に依存する制御区間が形成される
。

【０００３】対応する微分方程式から前もって定めるこ
とができる運動の量と、制御にとって重要である対応す
る調整量の検出値を整合させるために、いわゆる自動学
習による制御区間を形成することが公知である。この場
合、目標値と実際値との比較によりずれが制御により補
償されるだけでなく、対応する走行運動に割当られてい
る制御パラメーターは自動学習プロセスにおいて、より
短い走行時間になるように最適化されて記憶される。

【０００４】これは、制御パラメーターが、第１回の走
行の際に前もって定められ、再度の走行の際に目標点に
おける実際的な最適化により、最適化された制御パラメ
ーターとして求められ、そして次の走行のために記憶さ
れることを意味する。このようなシステムは通常は適応
形制御と称される。

【０００５】このような制御構成は、Ｒｕｓｔｅｒｈｏ
ｌｚ教授の論文（１９８６年３月の第７回アーヘン流体
技術コロキウム）から公知である。この公知の方法にお
いては制御パラメーターは実際の区間のパラメーターに
整合され、これは制御された適応と称される。次いで、
可能なピストン位置に依存して、対応する制御パラメー
ターがマイクロプロセッサの読出し専用メモリから読出
され、制御動作に取入られる。

【０００６】サーボ空圧式駆動装置においてはスタート
位置及び目標位置が適応形パラメーターの最適な量に重
要な影響を有する。何故ならば可動の駆動装置部分の位
置に依存して、シリンダ管の中における、弁により制御
される圧縮空気容量が大きく変化することがあるからで
ある。この位置依存性はこの公知の方法においても考慮
されている。すなわち、サーボ空圧式駆動装置の駆動部
分の各位置に対して適応形パラメーターの１組が、対応
する読出し専用メモリから読出されてタスクの終了後に
、必要ならば制御目標値からのずれを観察することによ
り補正され、次の同様のタスクのために提供される。

【０００７】異なる制御パラメーターの１組をアドレス
指定するために、公知の制御方式においては識別数とし
て異なる量が用いられる。記憶されている目標位置と、
機械サイクルの走行距離又はステップ番号にパラメータ
ー組を割当ることは公知である。

【０００８】この公知の方法における欠点は、最適なピ
ストン運動を実現するためには例えばピストン位置を考
慮するだけでは十分でないことにある。非周期的な位置
シーケンスを特別に考慮することは、前述の公知の方法
においては特に重視されてはいない。

【０００９】この公知の方法及びその他の公知の方法は
、異なる距離から目標位置に走行する場合、ストッパか
らの目標位置の距離が大きく変化する場合、又は例えば
マスターコンピュータにより位置をプリセットすること
に起因して又は画像評価からのデータに位置決めタスク
を整合することに起因して位置決めが非周期的に行われ
るか又は走行目標の位置の数を定めることができない場
合に困難となる。

【００１０】総括すると、従来の技術においては、異な
る制御パラメータの組をアドレス指定数するために異な
る識別数を異いるので、パラメータの要素を増すと、ア
ドレスが爆発的に増加する。したがってパラメータを多
くして細かい制御を行なわず、例えば公知の制御方式は
位置だけに依存するか、又は行程又は区間にだけ依存す
るか、又は組又は周期だけに依存するかのいずれかであ
る。この場合、位置に依存する制御は距離区間を考慮せ
ず、区間に依存する制御は例えば終ストッパ領域の中の
端縁位置を考慮せず、周期に依存する制御は非周期的な
位置タスクを考慮しない。これらの場合、１つのパラメ
ーター組をうかつに選択すると目標位置における過振動
により危険な作動状態が生じることがある。これらの状
態を回避するために高い制御減衰度がしばしばプログラ
ミングされるが、しかし、高い制御減衰度は、最適に適
応されていないとクロック時間の損失を惹起する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、クロ
ック時間を減少する際に目標位置における過振動が、非
周期的な位置決めシーケンスの場合でも回避されること
が可能である冒頭に記載の形式の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】上記課題は本発明により
請求項１の特徴部分に記載の特徴により解決される。本
発明の有利な実施例はその他の請求項に記載されている
。

【００１３】作動シーケンスのためにストッパ点の間の
基準となる走行区間を求め、計算され番号付けされた区
間又は角度ゾーンにこの走行区間を分割してデータメモ
リに記憶するという本発明の提案は、位置決め可能な駆
動装置の各作動開始の際に、多数のパラメータ、例えば
走行速度、走行加速度、圧縮空気量等の物理的制御量と
個々に計画された作動シーケンスの実際量を最適に整合
させることを可能とするという利点を有する。

【００１４】このようにして求められた区間又は角度ゾ
ーンに対応させて走行運動を表す量が求められ、それぞ
れの量が、番号付けされた１つのゾーンシステムに分割
されてデータメモリに記憶される。これは、区間ゾーン
又は角度ゾーンと、最適な制御パラメーター又は最終的
に出力される制御信号との間のアクセスを簡単な形で保
証するという利点を有する。

【００１５】第１のゾーンシステムの１つのゾーンの番
号と、少なくとも１つの別のゾーンシステムにおける１
つのゾーンの番号とからなる、制御パラメータのフィー
ルドの制御パラメータのためのデータアドレスを計算す
る際に、その都度に物理的に与えられている状態への最
適な整合が行なわれる。この方法の改善は、適切なパラ
メーター組を選択するために例えば機械周期の目的位置
又は組番号等の個々の基準が利用されるだけでなく、位
置決めタスクから２つ以上の互いに独立している識別数
が導出され、これらの識別数が１つの指標に結合され、
この指標により制御パラメーターメモリのフィールドへ
のアクセスが実現されることに基づく。

【００１６】有利な実施例においては、制御パラメータ
ーフィールドの中のデータアドレスを計算するために第
１のゾーンシステムとして駆動装置の可能なスタート位
置が用いられ、第２のゾーンシステムとして駆動装置の
可能な目標位置が用いられる。スタート位置と目標位置
の可能な組合せにそれぞれ１つの固有のパラメーター組
を対応させることは好適でなく、変動する適応形制御パ
ラメーター積分値を安定している平均値により迅速に近
似させるためには、むしろ類似の位置決めタスクをまと
める方が好適である。

【００１７】別の１つの有利な実施例においては、制御
パラメーターフィールドのデータアドレスを計算するた
めに、第１のゾーンシステムとして駆動装置の可能なス
タート位置又は目標位置が利用され、第２のゾーンシス
テムとして駆動装置の可能な走行区間又は走行角度が用
いられる。

【００１８】データアドレスを計算するためのゾーンシ
ステムが３つ以上の場合には、位置決めタスクの中で用
いられる走行速度が別の１つのゾーンシステムを形成し
、このゾーンシステムの番号が、制御パラメーターフィ
ールドの中のデータアドレスを計算するために付加的に
用いられる。

【００１９】別の１つの有利な実施例においては、別の
１つのゾーンシステムの中で質量負荷が考慮され、対応
する質量負荷ゾーンの番号がスタート加速度から求めら
れ、ゾーンの対応する番号が制御パラメーターフィール
ドのデータアドレスを計算するために一緒に用いられる
。

【００２０】質量負荷を考慮することにより有効負荷が
考慮され、有効負荷が考慮されることにより、各可能な
作動状態に整合される制御が実現される利点が得られる
。従ってこれらの方法により、スタート位置及び目標位
置のみでなく作動シーケンスに関与するすべての物理パ
ラメーターを考慮して、位置決め可能な駆動装置の作動
方法を最適にしかつクロック時間を減少することが可能
となる。

【００２１】スタート位置及び目標位置とその他の所与
の物理パラメーターへアクセスすることと、これの物理
パラメーターを対応するゾーンに分割してこれらのゾー
ンの指標から最適な制御パラメーターのデータアドレス
をサーチすることとを組合せることにより、非周期的な
位置決めタスクにおいてでも最小の走行時間すなわちク
ロック時間を得ることができ、同時に位置決め可能な駆
動装置が目標位置において過振動することを阻止するこ
とができる。

【００２２】

【実施例】次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳細
に説明する。図１は、シリンダ管Ａ１、シリンダヘッド
Ａ２，Ａ３及びキャリッジＡ４から成るサーボ空圧式線
形駆動装置を示す。シリンダ管Ａ１には、キャリッジ位
置の検出のために尺度装置Ｍ１が配置されている。

【００２３】この場合、キャリッジＡ４に接続されてい
る測定ヘッドＭ２はこの測定測定装置の中に係合してキ
ャリッジの位置を観測可能に検出する。この検出された
値から、運動に関与するすべてのパラメーターが求めら
れ導出される。

【００２４】従って、求められた位置値から時間に依存
して加速度、速度、スタート位置及び目標位置及び質量
負荷が求められることが可能である。

【００２５】質量負荷は、求められたスタート加速度か
ら導出され、動かすべき有効負荷もピストン及びこれに
接続されている手段例えば牽引ベルト等の質量の和をも
考慮し、必要な場合には摩擦も考慮する。

【００２６】シリンダヘッドＡ２，Ａ３はそれぞれ１つ
のサーボ弁Ｖ１，Ｖ２に接続されている。好適にはサー
ボ弁はシリンダヘッドの中に組込れて配置されており、
これにより一方では付加的な導管による損失が回避され
、他方では対応する短い応動時間でサーボ弁がシリンダ
管の中のシリンダ室に供給することが可能となる。

【００２７】サーボ弁Ｖ１，Ｖ２と、キャリッジにおけ
る測定装置の信号出力側とはデジタル制御器Ｄを介して
制御又は信号取出される。

【００２８】弁Ｖ１の制御端子はデジタル制御器Ｄの調
整信号出力インターフェースＤ３に接続されている。サ
ーボ弁Ｖ２の制御端子もこの調整信号出力インターフェ
ースＤ３に接続されている。

【００２９】キャリッジにおける測定装置の信号出力側
は電気的に実際値入力インターフェースＤ２に接続され
ている。実際値入力インターフェースＤ２は出力側を介
して調整信号出力インターフェースＤ３に接続され、目
標値入力及びコマンドインターフェースＤ１に接続され
ている。

【００３０】目標値入力及びコマンドインターフェース
Ｄ１と調整信号出力インターフェースＤ３とからデータ
線が出てマイクロプロセッサＤ４につながっており、マ
イクロプロセッサＤ４は出力側を介して目標値メモリＤ
５にも適応形制御パラメーターＤ７のためのメモリにも
接続されている。

【００３１】制御プログラムメモリＤ６は目標値メモリ
Ｄ５と、適応形制御パラメーターＤ７のためのメモリと
の間の接続を形成している。

【００３２】この場合、目標値入力及びコマンドインタ
ーフェースＤ１は計算機すなわちマスターシステムへの
直接の接続を有し、物理量が計算により求められ、制御
パラメーターが計算により物理的事象に整合される。

【００３３】その際に得られた結果は、対応する線を介
して再び目標値入力及びコマンドインターフェースＤ１
へ伝達され、目標値入力及びコマンドインターフェース
Ｄ１は制御をマイクロプロセッサＤ４と適応形制御パラ
メーターのためのメモリとを介して行い、次いで調整信
号出力インターフェースＤ３の出力側から弁Ｖ１及びＶ
２のための対応する制御信号が出力される。

【００３４】これによりマイクロプロセッサＤ４で事前
にすべての物理量が考慮され、最終的に、圧縮空気量を
決める、サーボ弁のための制御信号が計算され形成され
る。次いで調整信号出力インターフェースＤ３は、対応
する制御信号のみをサーボ弁Ｖ１及びＶ２へ伝達する。

【００３５】その際、キャリッジに接続されている有効
負荷Ｌは運動シーケンス全体に影響する。何故ならば無
負荷の場合に比して異なる加速度も測定システムにより
検出され、制御装置に対応して伝達されるからである。

【００３６】図２は、例えばスタート及び目標位置及び
キャリッジの行程が、対応するゾーンシステムを形成し
ている図式を示す。作動シーケンスの開始の際に導入さ
れる試運転において、作動シーケンスにとって基準とな
るストッパ点の間の走行区間で巡行運転が行われ、スト
ッパ点が求められ、ストッパ点が記憶され、走行区間が
ゾーンに分割され、計算機に記憶されることによりゾー
ンが求められる。

【００３７】この場合、図２に示されている例では、分
割はスタートゾーン、目標ゾーン及び行程ゾーンが導入
される。

【００３８】この場合、これらのゾーンが等間隔で配分
されていることは必要ではなく、計算機を用いて例えば
ゾーンの対数的配分を行うことができる可能性を利用す
ることが重要である。これは例えば、行程全長が非常に
長く、従って圧縮空気を供給される圧力容積が非常に大
きく変化する場合に利点を有する。

【００３９】この整合はその都度に一度だけ設置の完了
後にすなわち作業課題への駆動装置の整合の完了後に必
要である。

【００４０】ここにおいて、ＮＳ：スタートゾーンの数
、ＳＮ：スタートゾーンの指標、ＮＺ：目標ゾーンの数
、ＺＮ：目標ゾーンの指標、ＮＨ：行程ゾーンの数、Ｈ
Ｎ：行程ゾーンの指標、ＮＧ：速度ゾーンの数、ＧＮ：
速度ゾーンの指標、ＮＬ：負荷ゾーンの数、ＬＮ：負荷
ゾーンの指標。

【００４１】ＮＰ：パラメーター組の数。この量は次の
ように求める。 ＮＰ＝ＮＺ×（ＮＳ＋ＮＨ）×ＮＬ

【００４２】ＰＮ：選択されたパラメーター組の番号。 これは、長い行程に対して次のように求められる。 ＰＮ＝ＺＮ×（ＳＮ−１）×ＮＺ＋（ＬＮ−１）×ＮＺ
×ＮＳ 短い行程に対しては次のように求められる。 ＰＮ＝ＺＮ＋（ＨＮ−ｓ）×ＮＺ＋（ＬＮ−１）×ＮＺ
×ＮＨ＋ＮＺ×ＮＳ×ＮＬ

【００４３】１つの例として、ＮＨ＝４，ＮＺ＝６，Ｎ
Ｓ＝６，ＮＧ＝２の場合にパラメーター組の数ＮＰ＝１
２０が得られる。従って制御パラメーター領域Ｒの中に
おいては１２０のパラメーター組が使用可能であり、こ
れらのパラメーターはＫ０，Ｋ１，Ｋ２等により示され
る。

【００４４】制御パラメーターを求めることの利点は次
の例からはっきりと分かる。キャリッジが、線形駆動装
置のいずれか１つの終ストッパの領域の中に位置する場
合には、キャリッジはこのスタート位置から出発して可
能最長の運転距離の例えば３０％の区間を走行するため
には、時間的に制御されている所定の圧縮空気量を必要
とする。

【００４５】このためには、例えばキャリッジを線形駆
動装置の中央から可能最長の距離の約３０％だけ運転す
る場合とは別の１つのパラメーター組が必要である。そ
の理由は、第１の場合にキャリッジを運転するために供
給する圧縮空気の容積は、キャリッジが線形駆動装置の
例えば中心位置からスタートされる第２の場合の対応す
る容積とは異なるからである。これは、最終的に走行さ
れた距離、換言すれば行程の絶対値が同一であっても言
える。

【００４６】図３は、データアドレスを詳細に指定する
ための図２からの図式を示す。本実施例においては、Ｓ
Ｎ＝６，ＺＮ＝６及びＨＮ＝４と仮定されている。換言
すれば本発明の実施例ではスタート位置も目標位置もそ
れぞれ６つのゾーンに分割されていると仮定されている
。行程位置すなわち行程長は４つのゾーンに分割されて
いる。これから、図２に概念的に示され図３に詳細に示
されている図式が得られる。

【００４７】この場合に各場所換言すれば本表すなわち
フィールドの中の各方形は、２つの数が付与されており
、これらの２つの数を組合せることにより２つのゾーン
システムを互いに相関させることが可能になる。１つの
方形当り２つの数の意味を１つの例を用いて明らかにす
る。

【００４８】スタート点がスタートゾーン４に位置し目
標点が目標ゾーン４に位置する場合には本表の中で、数
の組合せ２２／５８を有する方形が得られる。付加的な
情報として、短い行程であるという情報が与えれると数
２２が基準となり、長い行程である場合には数５８が基
準となる。

【００４９】この例においては短い行程の場合にはパラ
メーター組２２が取込まれ、長い行程の場合にはパラメ
ーター組５８が取込まれる。前述のように所与の方法の
場合に全部で１２０のパラメーター組が存在する。本表
の中の１つの方形あたり２つの数からなる組合せの数字
を提供するのもこれらのパラメーター組である。

【００５０】別の例は、いわゆる行程に依存する制御で
ある。目標位置が目標ゾーン４の中にあり、行程が行程
ゾーン１の領域の中を動く場合にはゾーン表の中の数字
７７／１１０を有する方形が得られ、この数字が、対応
する方法で制御領域の中のデータアドレスを定める。

【００５１】この場合、これらの図示の数の背後には、
詳細に前述した物理パラメーターすなわち量を含んでい
る制御パラメーター組が隠されている。

【００５２】この例から、多数の量のゾーン分割により
、ひいてはそれぞれ指標を有する多数のゾーンを形成す
ることにより、より大幅に敏感であり前記の利点を有す
る、位置決め可能な駆動装置のための制御を可能にする
制御パラメーターのためのデータアドレスを計算するこ
とが可能であることが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御装置を有する線形駆動装置の概念図である
。

【図２】制御パラメーター表に対するアクセス図式であ
る。

【図３】図２の詳細図である。

【符号の説明】

Ａ　　線形駆動装置 Ａ１　　シリンダ管 Ａ２，Ａ３　　シリンダヘッド Ａ４　　キャリッジ Ｖ１，Ｖ２　　サーボ弁 Ｄ　　デジタル制御器 Ｄ１　　目標値入力及びコマンドインターフェースＤ２
　　実際値入力インターフェース Ｄ３　　調整信号出力インターフェースＤ４　　マイク
ロプロセッサ Ｄ７　　適応形制御パラメーター

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　走行運動から最適化されたパラメータ
   ーが求められ、データメモリに記憶されているパラメー
   ターから前記パラメーターがずれている場合には前記パ
   ラメーターが補正されて記憶される、位置決め可能な駆
   動装置の制御方法において、作動シーケンスのための基
   準となるストッパ点の間の走行区間が求められ、計算さ
   れ番号付けされた区間又は角度ゾーンに前記走行区間が
   分割されてデータメモリに記憶されることと、このよう
   にして求められた区間又は角度ゾーンに対応して、走行
   運動を表す量が求められ、それぞれの量が、番号付けさ
   れた１つのゾーンシステムに分割されてデータメモリに
   記憶されることと、第１のゾーンシステムの１つのゾー
   ンの番号と、少なくとも１つの別のゾーンシステムの１
   つのゾーンの番号とから１つのデータアドレスが計算さ
   れることと、データメモリに記憶されている、計算され
   たデータアドレスを有する走行運動のための制御パラメ
   ーターフィールドがアクセスされ、アクセスされたパラ
   メーターは、調整量を求めるために制御に取入られるこ
   ととを特徴とする位置決め可能な駆動装置の制御のため
   の方法。
2. 【請求項２】　　制御パラメーターフィールドの中のデ
   ータアドレスを計算するために第１のゾーンシステムと
   して駆動装置の可能なスタート位置が用いられ、第２の
   ゾーンシステムとして駆動装置の可能な目標位置が用い
   られることを特徴とする請求項１に記載の位置決め可能
   な駆動装置の制御方法。
3. 【請求項３】　　制御パラメーターフィールドのデータ
   アドレスを計算するために第１のゾーンシステムとして
   駆動装置の可能なスタート位置又は目標位置が利用され
   、第２のゾーンシステムとして駆動装置の可能な走行区
   間又は走行角度が用いられることを特徴とする請求項１
   に記載の位置決め可能な駆動装置の制御方法。
4. 【請求項４】　　位置決めタスクの中で用いられる走行
   速度が別の１つのゾーンシステムを形成し、このゾーン
   システムの番号が、制御パラメーターフィールドの中の
   データアドレスを計算するために一緒に用いられること
   を特徴とする請求項１から請求項３のうちの１つの請求
   項に記載の位置決め可能な駆動装置の制御方法。
5. 【請求項５】　　別の１つのゾーンシステムの中で質量
   負荷が考慮され、対応する質量負荷ゾーンの番号がスタ
   ート加速度から求められ、対応する、ゾーンの番号が、
   制御パラメーターフィールドのデータアドレスを計算す
   るために一緒に用いられることを特徴とする請求項１か
   ら請求項４のうちの１つの請求項に記載の位置決め可能
   な駆動装置の制御方法。