JP6395927B2 - 位置決め制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、制御対象を目標移動距離だけ移動させる位置決め制御装置に関する。

従来、電子部品実装機や半導体製造装置などの産業機械では、サーボモータの駆動により、実装ヘッドなどの制御対象を目標移動距離だけ移動させる位置決め制御が行われている。この種の位置決め制御では、位置決めに要する時間を短縮することで、産業機械における単位時間当たりの生産性の向上が要望されている。しかし、産業機械の剛性が低い場合には、位置決め制御の際に残留振動が発生するため、この残留振動が位置決めに要する時間の短縮化を阻害している。

このような課題を解決するための従来技術として、例えば特許文献１には、位置決め指令に対して、所定の周波数および近傍の周波数の利得を下げる特性と高域の利得を抑える特性を持つフィルタを作用させることで振動を抑制する技術が開示されている。また、特許文献２には、制御対象の固有振動数を求め、加減速パターンの加速時間および減速時間を固有振動数の逆数である固有振動周期の整数倍とすることで振動を抑制する技術が開示されている。

特開２００６−３１１４６号公報 特開２００７−２７２５９７号公報

しかしながら、前述した特許文献１に開示された技術では、フィルタにより位置決め指令から機械の振動周波数成分を除去しているが、フィルタを用いた場合、位置決めを開始してから位置決め指令が目標位置に到達するまでの時間である指令払出時間が、フィルタを用いない場合に比べて相対的に長くなり、その結果位置決め時間も長くなるという問題があった。また、前述した特許文献２に開示された技術では、振動抑制フィルタを使用しない振動抑制手法として、移動指令の加減速時間を制御対象の固有振動周期の整数倍に調整することで振動抑制を行ったが、加減速時間が延びることで指令払出時間が遅れる場合があり、結果位置決め時間が長くなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位置決め時間を短縮できる位置決め制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータを駆動させて制御対象を目標移動距離だけ移動させるための位置指令信号を、該位置指令信号の時間に対する波形の形状を決定するパラメータである位置指令信号パラメータに基づいて生成する位置指令信号生成部と、検出されたモータまたは制御対象の位置情報である検出位置信号と位置指令信号とに基づいて、検出位置信号が位置指令信号に追従するように位置決め制御を実行する駆動制御部と、位置指令信号パラメータが異なる複数の位置指令信号を用いて位置決め制御を行った際に発生したモータまたは制御対象の残留振動の大きさである残留振動振幅の値と該位置指令信号パラメータとを関連づけて残留振動情報として記憶する残留振動情報記録部と、制御対象を目標移動距離だけ移動させる際の目標位置と位置決め制御が終了した際のモータまたは制御対象の検出位置との差の許容値である許容位置決め誤差と、残留振動情報記録部に記憶された複数の残留振動情報と、に基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差以下となる位置指令信号を生成するための位置指令信号パラメータを決定する位置指令信号パラメータ決定部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、残留振動が許容位置決め誤差以下に収まるように抑制され、位置決め制御に要する時間を短縮できる。

本発明の実施の形態１にかかる位置決め制御装置のブロック図 本発明の実施の形態１にかかる指令信号の波形を示す図 本発明の実施の形態１の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態１にかかる位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態２にかかる位置決め制御装置のブロック図 本発明の実施の形態２にかかる指令信号の波形を示す図 本発明の実施の形態２の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態２にかかる位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態２にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと指令払出時間の関係を示す図 本発明の実施の形態２にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと指令払出時間の別の関係を示す図 本発明の実施の形態３にかかる位置決め制御装置のブロック図 本発明の実施の形態３にかかる指令信号の波形を示す図 本発明の実施の形態３の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態３にかかる位置指令信号の加速時間と等速時間の和と残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態３にかかる位置指令信号パラメータと指令払出時間の関係を示す図 本発明の実施の形態３にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと指令払出時間の別の関係を示す図 本発明の実施の形態４にかかる位置決め制御装置のブロック図 本発明の実施の形態４にかかる指令信号の波形を示す図 本発明の実施の形態４の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態４にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態５にかかる位置決め制御装置のブロック図 本発明の実施の形態５にかかる指令信号の波形を示す図 本発明の実施の形態５の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態５にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態５にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと指令払出時間の関係を示す図 本発明の実施の形態５にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと指令払出時間の別の関係を示す図 本発明の実施の形態６にかかる位置決め制御装置のブロック図 本発明の実施の形態６にかかる指令信号の波形を示す図 本発明の実施の形態６にかかる指令信号の別の波形を示す図 本発明の実施の形態６の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態６にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態６にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと指令払出時間の関係を示す図 本発明の実施の形態６にかかる指令信号の位置指令信号パラメータと指令払出時間の別の関係を示す図 本発明の実施の形態６にかかる指令信号の別の位置指令信号パラメータと指令払出時間の関係を示す図 本発明の実施の形態６にかかる指令信号の別の位置指令信号パラメータと指令払出時間の別の関係を示す図 本発明の実施の形態７にかかる位置決め制御装置のブロック図 本発明の実施の形態７の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態７における位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態７における位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態７における位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態７における位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を示す図 本発明の実施の形態７の位置決め制御装置の別の動作手順を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる位置決め制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる位置決め制御装置のブロック図である。位置決め制御装置１０は、モータ１を駆動させて制御対象である機械負荷２を目標移動距離離れた所望の位置に位置決めする。図１において、モータ１は、ボールねじ３などを介して制御対象である機械負荷２にトルクまたは推力を与え動作させる。モータ１としては、機械負荷２を移動できるものであればよく、例えば回転型サーボモータ、リニアモータ、ステッピングモータなどが挙げられる。ボールねじ３は、モータ１の回転運動を直線運動に変更する。機械負荷２は、ボールねじ３に組み付けられるボールねじナット（図示略）を備え、モータ１の回転により、ボールねじ３の軸方向に移動する。機械負荷２としては、例えば電子部品実装機または半導体製造装置の駆動部が考えられるが、位置決め制御が必要とされる駆動部分であれば何に適用しても良い。モータ１は、位置検出器４を備える。この位置検出器４は、モータ１または機械負荷２の位置を検出し、これらモータ１または機械負荷２の位置情報である検出位置信号２５を後述する駆動制御部１５に出力する。位置検出器４の具体例としては、例えばロータリエンコーダが挙げられる。実施の形態１では、位置検出器４は、モータ１の位置を検出するものとして説明するが、機械負荷２の位置を検出する構成としてもよい。

位置決め制御装置１０は、図１に示すように、機械負荷２を目標移動距離Ｄだけ移動させる位置指令信号２２を生成する位置指令信号生成部１１と、モータ１または機械負荷２の検出位置信号２５と位置指令信号２２とに基づいて、機械負荷２の位置決め制御を実行する駆動制御部１５とを備える。また、位置決め制御装置１０は、機械負荷２の目標移動距離Ｄと位置決め制御が終了した際の機械負荷２の検出位置との差の許容値である許容位置決め誤差２３が入力される許容位置決め誤差入力部１２と、複数の位置指令信号２２を用いて、位置決め制御を行う際に発生したモータ１または機械負荷２の残留振動の大きさである残留振動振幅を含む残留振動情報２４を記憶する残留振動情報記録部１３と、許容位置決め誤差２３と残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４とに基づいて、位置指令信号２２を生成するための位置指令信号パラメータ２１を決定する位置指令信号パラメータ決定部１４と、を備える。

位置指令信号生成部１１は、モータ１が機械負荷２を移動させる目標移動距離Ｄに基づいて、位置決め制御を行うための指令である位置指令信号２２を生成し、この位置指令信号２２を駆動制御部１５に出力する。目標移動距離Ｄは、操作者によって、外部から予め入力されている。

図２は、実施の形態１にかかる指令信号の波形を示す図である。具体的には、図２の上段は、実施の形態１で使用する位置指令信号２２の形状、中段は、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状、下段は、位置指令信号２２の二回微分である指令加速度信号２２ｂの形状を示している。実施の形態１では、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状が三角形状であり加速時間ｔａと減速時間ｔｂが等しく、指令速度信号２２ａは、加速動作時に直線的に増加し、減速動作時に直線的に減速する。ここで、加速時間とは指令速度信号２２ａが０から最大値に到達するまでの時間を指し、減速時間とは指令速度信号２２ａが最大値から０に到達するまでの時間を指す。また、位置指令信号２２は、位置指令信号２２の形状を決定するパラメータである位置指令信号パラメータ２１に基づいて生成される。実施の形態１では、図２中の加速時間ｔａを位置指令信号パラメータ２１とする。また、図２において、符号Ｄは、目標移動距離を表している。この場合、位置指令信号パラメータｔａを用いて、目標移動距離Ｄを移動させる際の加速度を表すと、加速時間の加速度はＤ／ｔａ^２となる。また、実施の形態１では、加速時間ｔａと減速時間ｔｂとが等しいため、減速時間の加速度は、−Ｄ／ｔａ^２と表わされる。なお、実施の形態１において、目標移動距離Ｄと指令速度信号２２ａの形状が、加速時間ｔａと減速時間ｔｂが等しい三角形状であるという情報だけから、位置決め制御を行うための指令である位置指令信号２２を一意に定めることができず、さらに位置指令信号パラメータ２１を指定することで一意に定めることができる。

許容位置決め誤差入力部１２には、機械負荷２を目標移動距離Ｄだけ移動した際の目標位置と、位置決め制御が終了した時点での機械負荷２の検出位置との誤差の許容値である許容位置決め誤差２３が予め指定して入力される。この許容位置決め誤差２３は、機械負荷２を有する機械の位置決め精度の仕様によって決まる値であり、位置決め精度をより向上させたい場合には小さく設定され、精度をそれほど必要としない時は大きく設定される。目標移動距離Ｄの位置決め動作を行う場合、モータ１または機械負荷２が、変動または振動しても、許容位置決め誤差２３以下の変動や振動であれば、位置決め制御に要求される位置決め精度は満たされていると判断される。このため、振動を完全に抑制しながら位置決め動作を行うのではなく、振動が許容位置決め誤差２３以下であれば許容し、位置決め制御を行うことで、位置決め時間が短縮される。

許容位置決め誤差２３は、操作者によって、外部から予め入力され、許容位置決め誤差入力部１２は、この入力された許容位置決め誤差２３を位置指令信号パラメータ決定部１４に出力する。なお、許容位置決め誤差２３として、モータ１または機械負荷２の残留振動の大きさである残留振動振幅の許容値を用いても良い。

残留振動情報記録部１３は、予め位置指令信号パラメータ２１が異なる複数の位置指令信号２２を用いて、位置決め制御を実行したときに発生した残留振動振幅と、そのときの位置指令信号パラメータ２１とを関連づけて残留振動情報２４として記憶する。残留振動情報２４は、複数の位置指令信号パラメータ２１に対応してそれぞれ記憶されている。

位置指令信号パラメータ決定部１４は、許容位置決め誤差入力部１２に入力された許容位置決め誤差２３と残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４に基づいて、位置指令信号パラメータ２１を算出する。具体的には、位置指令信号パラメータ決定部１４は、位置指令信号パラメータ２１と残留振動情報２４に含まれる残留振動振幅との関係を補間することにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下となる位置指令信号２２を生成するための位置指令信号パラメータ２１を算出し、該位置指令信号パラメータ２１を決定する。

駆動制御部１５は、位置指令信号生成部１１によって出力された位置指令信号２２と、位置検出器４より検出された検出位置信号２５とに基づいて、位置指令信号２２に検出位置信号２５が追従するように、モータ１に駆動電流２６を供給する。駆動制御部１５の具体例としては、位置指令信号２２と検出位置信号２５の偏差に、ＰＩＤ制御を行うことでモータ１に与えるべき電流値を計算し、これを駆動電流２６として供給することが挙げられる。また、駆動制御部１５は、この例に限られるものではなく、検出位置信号２５が位置指令信号２２に追従できるような構成であれば、どのようなものでも構わない。

次に、位置決め制御装置１０の動作について説明する。図３は、実施の形態１の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャートである。ここでは、特に、許容位置決め誤差入力部１２、残留振動情報記録部１３、位置指令信号パラメータ決定部１４の処理を詳細に説明する。

ステップＳ１１では、操作者は、予め定められた許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰを許容位置決め誤差入力部１２に入力する。また、操作者は、予め定められた目標移動距離Ｄを位置指令信号生成部１１に入力する。ここで、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰは、上記した許容位置決め誤差２３と同一のものである。また、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ及び目標移動距離Ｄを都度、入力するのではなく、許容位置決め誤差入力部１２に記憶可能な記憶部を備えた構成とし、予め許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ及び目標移動距離Ｄを記憶させておくと共に、ステップＳ１１の手順で記憶部に記憶された許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ及び目標移動距離Ｄを読み出す構成としてもよい。

ステップＳ１２からステップＳ１８では、残留振動情報記録部１３は、実際の位置決め制御を行う前に、残留振動情報２４を記憶するための予備動作を行う。

具体的には、ステップＳ１２では、位置決め制御を行うための第一の位置指令信号パラメータｔａ_１が決定される。第一の位置指令信号パラメータｔａ_１の例としては、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）より大きくなるような位置指令信号パラメータ２１が挙げられる。具体例としては、モータ１が出力できる最大トルクを用いて、モータ１および機械負荷２の合計イナーシャを加速および減速し目標移動距離Ｄまで移動するときの位置指令信号２２の加速時間にすること、または、位置指令信号パラメータ２１として設定可能な最短の値に設定することが好適な例として挙げられる。いずれにしろ位置指令信号パラメータ２１を短く設定して、振動を励起しやすくして位置決め制御を行なうことが望ましい。

ステップＳ１３では、駆動制御部１５は、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１に対応する位置指令信号２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´を測定する。ここで、残留振動振幅Ｇｔａ´は、残留振動振幅の最大値の実測値をいう。ステップＳ１４では、残留振動情報記録部１３は、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´とを関連付けて、第一の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ１５では、残留振動情報記録部１３は、第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´に対応する残留振動の周期Ｔｎ[ｓ]を記憶する。

ステップＳ１６では、位置決め制御を行うための第二の位置指令信号パラメータｔａ_２が決定される。第二の位置指令信号パラメータｔａ_２の例としては、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下になるような位置指令信号パラメータ２１が挙げられる。具体例としては、第二の位置指令信号パラメータｔａ_２を残留振動周期Ｔｎと同じ値に設定することが挙げられる。この場合、詳細は後述するが残留振動振幅は最小となる。

ステップＳ１７では、駆動制御部１５は、第二の位置指令信号パラメータｔａ_２に対応する位置指令信号２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´を測定する。ステップＳ１８では、残留振動情報記録部１３は、第二の位置指令信号パラメータｔａ_２と第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´を関連付けて、第二の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ１９では、位置指令信号パラメータ決定部１４は、残留振動情報記録部１３に記憶された第一の残留振動情報２４と、第二の残留振動情報２４とに基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下で、かつ、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを以下の数１の式により算出する。

以上、図３のフローチャートに示した処理により、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出することで、目標移動距離までの位置決め制御を行った時に発生する残留振動振幅を許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下に抑制することができる。残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下であれば、振動が残っていても位置決め制御に要求される位置決め精度は満たされるため、位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔ（２１）が得られる。

次に、実施の形態１の効果、すなわち、図１のブロック図の構成、及び、図３のフローチャートの処理によって、位置決め時間を短縮することができる位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔ（２１）を算出して決定できる理由について説明する。

はじめに、その準備として、実施の形態１で使用した位置指令信号パラメータｔａと残留振動振幅の関係性を明らかにする解析を行う。前述のとおり、実施の形態１で使用する位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状は、図２に示すように、加速時間ｔａと減速時間ｔｂとが同一の三角形状で表される。位置指令信号２２の時間ｔに対する信号ｘ^＊（ｔ）をラプラス変換表現したＸ^＊（ｓ）は位置指令信号パラメータｔａと目標移動距離Ｄに基づき以下の数２の式で表現される。ここで、ｓはラプラス演算子である。

一方で、残留振動の影響を受ける機械負荷２を位置決め制御する時に検出位置信号の時間ｔに対する応答をｘ（ｔ）とすると、ｘ（ｔ）のラプラス変換表現Ｘ（ｓ）は振動的な伝達特性を表す二次系の伝達特性と、位置指令信号ｘ^＊（ｔ）のラプラス変換表現Ｘ^＊（ｓ）を用いて以下の数３の式で近似できる。ζとω_ｎはそれぞれ減衰比と残留振動の周波数［ｒａｄ／ｓ］である。

数３に数２を代入して、逆ラプラス変換すると、検出位置信号ｘ（ｔ）は、位置指令信号が開始され、目標移動距離Ｄに到達してからの時間以降は、以下の数４の式で表される。

ただし、α、β、ω_ｄ、Ｚ_１、Ｚ_２、Ψなどは、位置指令信号パラメータｔａと、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数５に示す各式で表される。

この結果より、検出位置信号ｘ（ｔ）は、目標移動距離Ｄを中心に、数４の大括弧［］内で表される値を振幅として振動的な挙動を取る。位置決め制御を行った際の、検出位置信号ｘ（ｔ）の残留振動振幅の最大値の解析値Ｇｔａは、位置指令信号パラメータｔａ、目標移動距離Ｄ、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数６の式で表現される。残留振動振幅の最大値の解析値Ｇｔａを、以下、単に残留振動振幅Ｇｔａと称する。

残留振動振幅Ｇｔａと位置指令信号パラメータｔａとの関係を把握するために、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ[ｒａｄ／ｓ]）と減衰比ζ＝０．１と目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍを、それぞれ上記の数６の式に代入したときの、残留振動振幅Ｇｔａと位置指令信号パラメータｔａとの関係を図４に示す。

図４より、位置指令信号パラメータｔａが残留振動周期１００ｍｓと等しいとき、つまりｔａ＝Ｔｎのとき、残留振動が最小となっている。また、位置指令信号パラメータｔａ≦残留振動周期Ｔｎの範囲では位置指令信号パラメータｔａが大きくなると残留振動振幅が単調減少する性質がある。図４においては、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍとして例を示したが、位置指令信号パラメータと残留振動振幅との間の性質は、残留振動周期、減衰比、目標移動距離の値に依存せず、幅広く成立する性質である。理論上、残留振動振幅Ｇｔａは、数６の式で算出することが可能であるが、実際の位置決め制御装置においては、駆動制御部１５のゲイン値及びモータ１と機械との間の粘性摩擦など様々な要因による影響を受けるため、数６の式で計算される理論上の解析値である残留振動振幅Ｇｔａと、実際の位置決め制御を行った際の実測値である残留振動振幅Ｇｔａ´とでは、値が定量的に完全には一致しない。

しかし、上述の位置指令信号パラメータｔａに対する残留振動振幅の変化の傾向、すなわち、位置指令信号パラメータｔａが大きくなると残留振動振幅が単調減少するという性質は理論解析上だけではなく、実測値の残留振動振幅と位置指令信号パラメータ２１においても同様に成立する。

実施の形態１においては、位置指令信号パラメータ２１は、位置指令信号２２の加速時間ｔａに相当する。実施の形態１の位置指令信号２２は、加速時間ｔａと減速時間ｔｂが等しいため、位置指令信号パラメータｔａを小さくすると、位置指令信号２２の加速時間ｔａと減速時間ｔｂとが共に短縮され、位置決めを開始してから指令が目標位置に到達するまでの時間である指令払出時間ｔｍ（図２）が短縮される。よって、位置指令信号パラメータｔａを小さくして、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３を越えていないならば、位置決め時間を短縮することができる。

位置指令信号パラメータｔａを大きくすると、実測値においても残留振動振幅Ｇｔａ´が単調減少する。この性質を用いると、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ２１を求めることができる。このため、この位置指令信号パラメータ２１を用いて位置決め制御すれば、残留振動振幅を許容位置決め誤差２３以下にしつつ、位置決め時間が可能な限り短縮されるという目的を達成できる。

残留振動情報記録部１３は、位置指令信号パラメータｔａに基づいて位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅Ｇｔａ´と、対応する位置指令信号パラメータｔａとを互いに関連付けて複数の残留振動情報２４を記憶している。このため、位置指令信号パラメータｔａが大きくなると、残留振動振幅Ｇｔａ´が単調減少する性質を利用し、残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４から、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ２１を簡単に算出して決定できる。

具体的には、複数の残留振動情報２４から、位置指令信号パラメータｔａと残留振動振幅Ｇｔａ´の関係を表す補間式を求め、この補間式を利用して、残留振動振幅Ｇｔａ´が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ２１を算出する。補間式としては、位置指令信号パラメータ２１の増加に対し、残留振動振幅が単調減少する性質を表せるものであればよく、具体例としては、線形補間が挙げられる。

実施の形態１のように、複数の残留振動情報２４として、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´と、第二の位置指令信号パラメータｔａ_２で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´の２つの残留振動情報２４が利用できるとき、位置指令信号パラメータｔａと残留振動振幅Ｇｔａ´の関係を表す線形補間式は、以下の数７の式で表される。

これにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致する位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出するには、数７の式に対してＧｔａ´＝Ｇ_ＩＮＰを代入することで算出が可能であり、前述した数１の式で表される。

ここで、図３のフローチャートにおけるステップＳ１２からステップＳ１４の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ２１の算出に利用する第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´を得るための処理に相当する。

また、図３のフローチャートにおけるステップＳ１６からステップＳ１８の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ２１の算出に利用する第二の位置指令信号パラメータｔａ_２と第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´を得るための処理に相当する。

また、図３のフローチャートにおけるステップＳ１９の処理は、位置指令信号パラメータ決定部１４により残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出して決定する処理に相当する。

また、上記した線形補間の数１の式では、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出するために、２つの残留振動情報２４として、第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´が許容位置決め誤差２３よりも大きくなる第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と、第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´が許容位置決め誤差２３よりも小さくなる第二の位置指令信号パラメータｔａ_２とが用いられている。このような第一及び第二の位置指令信号パラメータｔａ_１，ｔａ_２を用いることで、より精度よく位置指令信号パラメータ２１を算出することができる。次に、その理由について説明する。

第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰよりも大きくなる時の第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と、第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰより小さくなる時の第二の位置指令信号パラメータｔａ_２が分かっている場合、位置指令信号パラメータ２１が大きくなると、残留振動振幅が単調減少する性質から、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰに一致するような位置指令信号パラメータ２１はｔａ_１とｔａ_２の間にあることになる。

このため、ｔａ_１とｔａ_２との間にある位置指令信号パラメータ２１を、線形補間式を用いて算出することにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ２１を、より精度よく算出することが可能となる。

実施の形態１では、図３のフローチャートにおけるステップＳ１４において、残留振動情報記録部１３は、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３よりも大きくなる位置指令信号パラメータ２１と該位置指令信号パラメータ２１に対応する残留振動振幅とを残留振動情報２４として記憶している。さらに、ステップＳ１８において、残留振動情報記録部１３は、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３よりも小さくなる位置指令信号パラメータ２１と該位置指令信号パラメータ２１に対応する残留振動振幅とを残留振動情報２４として記憶している。そして、これらの情報をもとに、ステップＳ１９で残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ２１を算出するので、位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータ２１を精度よく算出することができる。

以上、実施の形態１では、発生する残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下となる位置指令信号パラメータ２１を決定することで、位置決め時間を短縮することができる。また、実施の形態１では、残留振動情報記録部１３は、２つの残留振動情報２４として、第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´が許容位置決め誤差２３よりも大きくなる第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と、第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´が許容位置決め誤差２３よりも小さくなる第二の位置指令信号パラメータｔａ_２とを用いるため、より精度よく位置指令信号パラメータ２１を算出することができる。

また、実施の形態１では、残留振動情報記録部１３は、第二の残留振動情報２４として、残留振動振幅Ｇｔａが最小になるときの残留振動情報を含むため、より精度よく位置指令信号パラメータ２１を算出することができ、位置決め時間を短縮できる。

また、実施の形態１では、残留振動情報２４に基づいて位置指令信号パラメータｔａと発生する残留振動振幅Ｇｔａ´の関係を補間しているため、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ２１を簡単に算出することができる。ここで、実施の形態１では、位置指令信号パラメータｔａと残留振動振幅Ｇｔａ´の関係を補間する方法として線形補間を用いたが、単調減少する性質を利用した補間方法であればなんでもよく、例としては単調減少の性質を持つ多項式補間または三角関数などを利用して補間してもよい。

また、実施の形態１では、位置指令信号パラメータ２１として、位置指令信号２２の加速時間ｔａを用いた構成と効果を述べたが、図２に示す指令信号は加速時間ｔａと減速時間ｔｂが等しいことから、位置指令信号パラメータ２１として、位置指令信号２２の減速時間ｔｂを用いても、全く同じ効果を発揮することができる。

また、実施の形態１では、位置指令信号生成部１１は、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状が加速時間ｔａと減速時間ｔｂの等しい三角形状である位置指令信号２２を生成するため、位置指令信号パラメータｔａを小さくすると、位置指令信号２２の加速時間ｔａと減速時間ｔｂがともに短縮され、位置決めを開始してから指令が目標位置に到達するまでの時間である指令払出時間ｔｍが短縮される。よって、位置指令信号パラメータｔａを小さくして、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３を越えていないならば、位置決め時間を短縮することができる。

また、実施の形態１では、位置指令信号パラメータ２１が位置指令信号２２の加速時間ｔａであるため、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状が加速時間ｔａと減速時間ｔｂの等しい三角形状である位置指令信号を簡単に生成することができる。

また、実施の形態１では、位置指令信号２２の加速時間ｔａが、残留振動の周期である位置指令信号パラメータ２１を持つ残留振動情報２４を得るため、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３よりも小さくなる第二の残留振動情報２４を得ることが可能になる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状が三角形状であり、かつ加速時間ｔａと減速時間ｔｂが等しい指令形状を持つ位置指令信号２２を使用した形態について説明を行ったが、これ以外の指令信号を使用することもできる。実施の形態２では、他の形状の指令信号を使用した例について説明する。

図５は、本発明の実施の形態２にかかる位置決め制御装置を示すブロック図である。実施の形態２では、位置決め制御装置１０Ａは、位置指令信号生成部１１１の構成が異なる。実施の形態１の位置決め制御装置１０と重複する内容については、同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる点について説明する。

位置決め制御装置１０Ａは、図５に示すように、位置指令信号生成部１１１を備える。この位置指令信号生成部１１１は、外部より入力された目標移動距離Ｄと、位置指令信号１２２の二回微分である指令加速度信号１２２ｂ（図６）における加速動作時の加速度Ａとに基づいて位置指令信号１２２を生成し駆動制御部１５に出力する。

図６は、実施の形態２にかかる指令信号の波形を示す図である。具体的には、図６の上段は、実施の形態２で使用する位置指令信号１２２の形状、中段は、位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状、下段は、位置指令信号１２２の二回微分である指令加速度信号１２２ｂの形状を示している。実施の形態２では、位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状が三角形状であり加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持ち、指令速度信号１２２ａは、加速動作時に直線的に増加し、減速動作時に直線的に減速する。また、位置指令信号１２２は、位置指令信号１２２の形状を決定するパラメータである位置指令信号パラメータ１２１に基づいて生成される。実施の形態２では、図６中の減速時間ｔｄを位置指令信号パラメータ１２１とする。また、図６において、符号Ｄは、目標移動距離を表し、符号Ａは、加速動作時の加速度を表す。なお、実施の形態２において、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、指令速度信号１２２ａの形状が、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下である三角形状であるという情報だけから、位置決め制御を行うための指令である位置指令信号１２２を一意に定めることができず、さらに位置指令信号パラメータ１２１を指定することで一意に定めることができる。

図７は、実施の形態２の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ２１では、操作者は、予め定められた許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰを許容位置決め誤差入力部１２に入力する。また、操作者は、予め定められた目標移動距離Ｄと、指令加速度信号１２２ｂにおける加速動作時の加速度Ａを位置指令信号生成部１１１に入力する。

ステップＳ２２では、位置決め制御を行うための第一の位置指令信号パラメータｔｄ_１が決定される。第一の位置指令信号パラメータｔｄ_１の例としては、実施の形態１と同様に、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）より大きくなるような位置指令信号パラメータ１２１が挙げられる。具体例としては、加速時間ｔｃと減速時間ｔｄとを同じに設定したり、減速時間ｔｄをなるべく短く設定したときの位置指令信号の減速時間にすることが挙げられる。また、位置指令信号パラメータ１２１として設定可能な最短の値に設定することが好適な例として挙げられる。いずれにしろ位置指令信号パラメータ１２１を短く設定して、振動を励起しやすくして位置決め制御を行なうことが望ましい。

ステップＳ２３では、駆動制御部１５は、第一の位置指令信号パラメータｔｄ_１に対応する位置指令信号１２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第一の残留振動振幅Ｇｔｄ_１´を測定する。ここで、残留振動振幅Ｇｔｄ´は、残留振動振幅の最大値の実測値をいう。ステップＳ２４では、残留振動情報記録部１３は、第一の位置指令信号パラメータｔｄ_１と第一の残留振動振幅Ｇｔｄ_１´とを関連付けて、第一の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ２５では、残留振動情報記録部１３は、第一の残留振動振幅Ｇｔｄ_１´に対応する残留振動の周期Ｔｎ[ｓ]を記憶する。

ステップＳ２６では、位置決め制御を行うための第二の位置指令信号パラメータｔｄ_２が決定される。第二の位置指令信号パラメータｔｄ_２の例としては、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下になるような位置指令信号パラメータ１２１が挙げられる。具体例としては、第二の位置指令信号パラメータｔｄ_２を残留振動周期Ｔｎと同じ値に設定することが挙げられる。

ステップＳ２７では、駆動制御部１５は、第二の位置指令信号パラメータｔｄ_２に対応する位置指令信号１２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第二の残留振動振幅Ｇｔｄ_２´を測定する。ステップＳ２８では、残留振動情報記録部１３は、第二の位置指令信号パラメータｔｄ_２と第二の残留振動振幅Ｇｔｄ_２´を関連付けて、第二の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ２９では、位置指令信号パラメータ決定部１４は、残留振動情報記録部１３に記憶された第一の残留振動情報２４と、第二の残留振動情報２４とに基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下で、かつ、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータｔｄ_ｏｐｔを以下の数８の式により算出する。

以上、図７のフローチャートに示した処理により、位置指令信号パラメータｔｄ_ｏｐｔを算出することで、目標移動距離までの位置決め制御を行った時に発生する残留振動振幅を許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下に抑制することができる。残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下であれば、振動が残っていても位置決め制御に要求される位置決め精度は満たされるため、位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータｔｄ_ｏｐｔ（１２１）が得られる。

次に、実施の形態２の効果について説明する。まず、実施の形態２で使用する位置指令信号パラメータｔｄと残留振動振幅の関係性を明らかにする解析を行う。前述のとおり、実施の形態２で使用する位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状は、図６に示すように、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持つ三角形状で表される。位置指令信号１２２の時間ｔに対する信号ｘ^＊（ｔ）をラプラス変換表現したＸ^＊（ｓ）は位置指令信号パラメータｔｄと目標移動距離Ｄと加速動作時の加速度Ａに基づき、以下の数９の式で表現される。ここで、ｓはラプラス演算子である。

このときｐは、位置指令信号パラメータｔｄおよび、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａを用いて、以下の数１０の式で表される。

一方で、残留振動の影響を受ける機械負荷２を位置決め制御する時の検出位置信号ｘ（ｔ）と位置指令信号ｘ^＊（ｔ）の関係は、実施の形態１で説明したように数４の式により近似でき、数４に数９を代入して、逆ラプラス変換すると、検出位置信号ｘ（ｔ）は、位置指令信号が開始され、目標移動距離Ｄに到達してからの時間以降は、以下の数１１の式で表される。

ただし、α、β、ω_ｄ、Ｚ_１、Ｚ_２、Ψなどは、位置指令信号パラメータｔｄと、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数１２に示す各式で表される。

この結果より、検出位置信号ｘ（ｔ）は、目標移動距離Ｄを中心に、数１１の式の大括弧［］内で表される値と振幅として振動的な挙動を取る。位置決め制御を行った際の、検出位置信号ｘ（ｔ）の残留振動振幅の最大値の解析値Ｇｔｄは位置指令信号パラメータｔｄ、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数１３の式で表現される。残留振動振幅の最大値の解析値Ｇｔｄを、以下、単に残留振動振幅Ｇｔｄと称する。

残留振動振幅Ｇｔｄと位置指令信号パラメータｔｄとの関係を把握するために、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ[ｒａｄ／ｓ]）、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍ、加速動作時の加速度Ａ＝３．０Ｇを上記の数１３の式に代入したときの、残留振動振幅Ｇｔｄと位置指令信号パラメータｔｄとの関係を図８に示す。

図８に示すように、実施の形態２についても、位置指令信号パラメータｔｄが残留振動周期１００ｍｓと等しいとき、つまりｔｄ＝Ｔｎのとき、残留振動が最小となっている。また、位置指令信号パラメータｔｄ≦残留振動周期Ｔｎの範囲では位置指令信号パラメータｔｄが大きくなると残留振動振幅が単調減少している。図８においては、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ［ｒａｄ／ｓ］）、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍ、加速動作時の加速度Ａ＝３．０Ｇとして例を示したが、位置指令信号パラメータと残留振動振幅との間の性質は残留振動周期、減衰比、目標移動距離、加速動作時の加速度の値に依存せず、幅広く成立する性質である。以上の実施の形態２の位置指令信号１２２を用いた際に、位置指令信号パラメータｔｄが大きくなると、残留振動振幅が単調減少するという性質は、実施の形態１と同様な理由により実測値においても成立する。

実施の形態２においては、位置指令信号パラメータ１２１は、位置指令信号１２２の減速時間ｔｄに相当する。図９に、位置指令信号パラメータｔｄが大きい場合の指令速度信号の変化を示し、図１０に、位置指令信号パラメータｔｄが小さい場合の指令速度信号の変化を示す。これら図９及び図１０に示すように、位置指令信号パラメータｔｄを小さくすると、指令信号の減速時間が短縮されるため、指令払出時間ｔｍは短縮される。よって、位置指令信号パラメータｔｄを小さくして、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３を越えていないならば、位置決め時間を短縮することができる。

位置指令信号パラメータｔｄを大きくすると、実測値においても残留振動振幅が単調減少する。この性質を用いると、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ１２１を求めることができる。このため、この位置指令信号パラメータ１２１を用いて位置決め制御すれば、残留振動振幅を許容位置決め誤差２３以下にしつつ、位置決め時間が可能な限り短縮されるという目的を達成できる。

実施の形態１と同様に、残留振動情報記録部１３は、位置指令信号パラメータｔｄに基づいて位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅と、対応する位置指令信号パラメータｔｄとを互いに関連付けて複数の残留振動情報２４を記憶している。このため、位置指令信号パラメータｔｄが大きくなると、残留振動振幅が単調減少する性質を利用し、残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４から、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ１２１を簡単に算出して決定できる。

複数の残留振動情報２４として、第一の位置指令信号パラメータｔｄ_１で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第一の残留振動振幅Ｇｔｄ_１´と、第二の位置指令信号パラメータｔｄ_２で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第二の残留振動振幅Ｇｔｄ_２´の２つの残留振動情報２４が利用できるとき、位置指令信号パラメータｔｄと残留振動振幅Ｇｔｄ´の関係を表す線形補間式は、以下の数１４の式で表される。

これにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致する位置指令信号パラメータｔｄ_ｏｐｔを算出するには、数１４の式に対してＧｔｄ´＝Ｇ_ＩＮＰを代入することで算出が可能であり、前述した数８の式で表される。

ここで、図７のフローチャートにおけるステップＳ２２からステップＳ２４の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ１２１の算出に利用する第一の位置指令信号パラメータｔｄ_１と第一の残留振動振幅Ｇｔｄ_１´を得るための処理に相当する。

また、図７のフローチャートにおけるステップＳ２６からステップＳ２８の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ１２１の算出に利用する第二の位置指令信号パラメータｔｄ_２と第二の残留振動振幅Ｇｔｄ_２´を得るための処理に相当する。

また、図７のフローチャートにおけるステップＳ２９の処理は、位置指令信号パラメータ決定部１４により残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータｔｄ_ｏｐｔを算出して決定する処理に相当する。

実施の形態２では、位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状は実施の形態１と同様に三角形状であるが、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持つ。このため、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持つ位置指令信号１２２についても、発生する残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータ１２１を算出する効果が得られる。

また、実施の形態２では、位置指令信号生成部１１１は、位置指令信号パラメータ１２１が位置指令信号１２２の減速時間ｔｄであるため、位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状が三角形状であり、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下である位置指令信号１２２の形状を簡単に決定できる。

また、実施の形態２では、残留振動情報２４に基づいて位置指令信号パラメータｔｄと発生する残留振動振幅Ｇｔｄの関係を補間する方法として線形補間を用いたが、単調減少する性質を利用した補間方法であればなんでもよく、例としては単調減少の性質を持つ多項式補間または三角関数などを利用して補間してもよい。

加速動作時の加速度Ａが一定で、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持つ形状が三角形状の指令速度信号を、時間反転させれば、減速動作時の減速度Ａ(加速度-Ａ)が一定で、減速時間ｔｄが加速時間ｔｃ以下の値を持つ形状が三角形状の指令速度信号になる。それぞれの指令のフーリエ変換は共役倍しか異ならないため、周波数成分の大きさは同一となり、それぞれの指令が、振動の励起しやすさに与える影響も同一となる。よって、実施の形態２では、加速動作時の加速度Ａを一定にして、位置指令信号パラメータ１２１として、減速時間ｔｄを用いた構成と効果を述べたが、減速動作時の減速度Ａ(加速度-Ａ)を一定にして、位置指令信号パラメータ１２１として、加速時間ｔｃを用いても、同様の効果を発揮することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３について説明する。図１１は、本発明の実施の形態３の位置決め制御装置の構成を示すブロック図である。実施の形態３では、位置決め制御装置１０Ｂは、位置指令信号生成部２１１の構成が異なる。実施の形態１の位置決め制御装置１０と重複する内容については、同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる点について説明する。

位置決め制御装置１０Ｂは、図１１に示すように、位置指令信号生成部２１１を備え、この位置指令信号生成部２１１は、外部より入力された目標移動距離Ｄと、位置指令信号２２２の二回微分である指令加速度信号２２２ｂ（図１２）における加速動作時の加速度Ａとに基づいて位置指令信号２２２を生成し駆動制御部１５に出力する。

図１２は、実施の形態３にかかる指令信号の波形を示す図である。具体的には、図１２の上段は、実施の形態３で使用する位置指令信号２２２の形状、中段は、位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａの形状、下段は、位置指令信号２２２の二回微分である指令加速度信号２２２ｂの形状を示している。実施の形態３では、位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａの形状が等速時間ｔｆを持つ台形形状であり、加速時間ｔｅが減速時間ｔｇと等しく、指令速度信号２２２ａは加速動作時に直線的に増加し、等速動作時は変化せず、減速動作時に直線的に減速する。ここで、等速時間ｔｆとは指令速度信号が０から最大値に到達し、最大値から０に到達するまでの間にある、速度変化のない時間を指す。また、位置指令信号２２２は、位置指令信号２２２の形状を決定するパラメータである位置指令信号パラメータ２２１に基づいて生成される。実施の形態３では、図１２中の加速時間ｔｅと等速時間ｔｆとの和ｔｅｆを位置指令信号パラメータ２２１とする。また図１２において、符号Ｄは、目標移動距離を表し、符号Ａは、加速動作時の加速度を表す。なお、実施の形態３において、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、指令速度信号２２２ａの形状が、加速時間ｔｅと減速時間ｔｇが等しい台形形状であるという情報だけから、位置決め制御を行うための指令である位置指令信号２２２を一意に定めることができず、さらに位置指令信号パラメータ２２１を指定することで一意に定めることができる。

図１３は、実施の形態３の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ３１では、操作者は、予め定められた許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰを許容位置決め誤差入力部１２に入力する。また、操作者は、予め定められた目標移動距離Ｄと、指令加速度信号２２２ｂにおける加速動作時の加速度Ａを位置指令信号生成部２１１に入力する。

ステップＳ３２では、位置決め制御を行うための第一の位置指令信号パラメータｔｅｆ_１が決定される。第一の位置指令信号パラメータｔｅｆ_１の例としては、実施の形態１と同様に、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）より大きくなるような位置指令信号パラメータ２２１が挙げられる。具体例としては、等速時間ｔｆをなるべく短く設定するときの位置指令信号２２２の加速時間と等速時間の和にすることが挙げられる。位置指令信号パラメータ２２１である加速時間ｔｅと等速時間ｔｆの和ｔｅｆを短く設定して、振動を励起しやすくして位置決め制御を行わせることが望ましい。

ステップＳ３３では、駆動制御部１５は、第一の位置指令信号パラメータｔｅｆ_１に対応する位置指令信号２２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第一の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_１´を測定する。ここで、残留振動振幅Ｇｔｅｆ´は、残留振動振幅の最大値の実測値をいう。ステップＳ３４では、残留振動情報記録部１３は、第一の位置指令信号パラメータｔｅｆ_１と第一の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_１´とを関連付けて、第一の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ３５では、残留振動情報記録部１３は、第一の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_１´に対応する残留振動の周期Ｔｎ[ｓ]を記憶する。

ステップＳ３６では、位置決め制御を行うための第二の位置指令信号パラメータｔｅｆ_２が決定される。第二の位置指令信号パラメータｔｅｆ_２の例としては、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下になるような位置指令信号パラメータ２２１が挙げられる。具体例としては、第二の位置指令信号パラメータｔｅｆ_２を残留振動周期Ｔｎと同じ値に設定することが挙げられる。

ステップＳ３７では、駆動制御部１５は、第二の位置指令信号パラメータｔｅｆ_２に対応する位置指令信号２２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第二の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_２´を測定する。ステップＳ３８では、残留振動情報記録部１３は、第二の位置指令信号パラメータｔｅｆ_２と第二の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_２´とを関連付けて、第二の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ３９では、位置指令信号パラメータ決定部１４は、残留振動情報記録部１３に記憶された第一の残留振動情報２４と、第二の残留振動情報２４とに基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下で、かつ、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータｔｅｆ_ｏｐｔを以下の数１５の式により算出する。

以上、図１３のフローチャートに示した処理により、位置指令信号パラメータｔｅｆ_ｏｐｔを算出することで、目標移動距離までの位置決め制御を行った時に発生する残留振動振幅を許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下に抑制することができる。残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下であれば、振動が残っていても位置決め制御に要求される位置決め精度は満たされるため、位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータｔｅｆ_ｏｐｔ（１２１）が得られる。

次に、実施の形態３の効果について説明する。まず、実施の形態３で使用する位置指令信号パラメータｔｅｆと残留振動振幅の関係性を明らかにする解析を行う。前述のとおり、実施の形態３で使用する位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａの形状は、図１２に示すように、等速時間ｔｆを有し、加速時間ｔｅと減速時間ｔｇとが等しい台形形状で表される。位置指令信号２２２の時間ｔに対する信号ｘ^＊（ｔ）をラプラス変換表現したＸ^＊（ｓ）は位置指令信号パラメータｔｅｆと目標移動距離Ｄと加速動作時の加速度Ａに基づき、以下の数１６の式で表現される。ここで、ｓはラプラス演算子である。

このときｑは、位置指令信号パラメータｔｅｆおよび、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａを用いて、以下の数１７の式で表される。

一方で、残留振動の影響を受ける機械負荷２を位置決め制御する時の検出位置信号ｘ（ｔ）と位置指令信号ｘ^＊（ｔ）の関係は実施の形態１で説明したように数４の式により近似でき、数４に数１６を代入して、逆ラプラス変換すると、検出位置信号ｘ（ｔ）は、位置指令信号が開始され、目標移動距離Ｄに到達してからの時間以降は、以下の数１８の式で表される。

ただし、α、β、ω_ｄ、Ｚ_１、Ｚ_２、Ψなどは、位置指令信号パラメータｔｅｆと、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数１９に示す各式で表される。

この結果より、検出位置信号ｘ（ｔ）は、目標移動距離Ｄを中心に、数１８の式の大括弧［］内で表される値と振幅として振動的な挙動を取る。位置決め制御を行った際の、検出位置信号ｘ（ｔ）の残留振動振幅の最大値の解析値Ｇｔｅｆは位置指令信号パラメータｔｅｆ、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数２０の式で表現される。残留振動振幅の最大値の解析値Ｇｔｅｆを、以下、単に残留振動振幅Ｇｔｅｆと称する。

残留振動振幅Ｇｔｅｆと、位置指令信号パラメータｔｅｆとの関係を把握するために、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ［ｒａｄ／ｓ］）、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍ、加速動作時の加速度Ａ＝３．０Ｇを上記の数２０の式に代入したときの、残留振動振幅Ｇｔｅｆと位置指令信号パラメータｔｅｆとの関係を図１４に示す。

図１４に示すように、実施の形態３についても、位置指令信号パラメータｔｅｆが残留振動周期１００ｍｓと等しいとき、つまりｔｅｆ＝Ｔｎのとき、残留振動が最小となっている。また、位置指令信号パラメータｔｅｆ≦残留振動周期Ｔｎの範囲では位置指令信号パラメータｔｅｆが大きくなると残留振動振幅が単調減少している。図１４においては、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ［ｒａｄ／ｓ］）、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍ、加速動作時の加速度Ａ＝３．０Ｇとして例を示したが、位置指令信号パラメータと残留振動振幅との間の性質は残留振動周期、減衰比、目標移動距離、加速動作時の加速度の値に依存せず、幅広く成立する性質である。以上の実施の形態３の位置指令信号２２２を用いた際に、位置指令信号パラメータｔｅｆが大きくなると、残留振動振幅が単調減少するという性質は、実施の形態１と同様な理由により実測値においても成立する。

実施の形態３においては、位置指令信号パラメータ２２１は、位置指令信号２２２の加速時間ｔｅと等速時間ｔｆとの和ｔｅｆに相当する。図１５に、位置指令信号パラメータｔｅｆが大きい場合の指令速度信号の変化を示し、図１６に、位置指令信号パラメータｔｅｆが小さい場合の指令速度信号の変化を示す。これら図１５及び図１６に示すように、位置指令信号パラメータｔｅｆを小さくすると、指令信号の加速時間ｔｅと等速時間ｔｆとの和が短縮されるため、指令払出時間ｔｍは短縮される。よって、位置指令信号パラメータｔｅｆを小さくして、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３を越えていないならば、位置決め時間を短縮することができる。

位置指令信号パラメータｔｅｆを大きくすると、実測値においても残留振動振幅が単調減少する。この性質を用いると、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ２２１を求めることができる。このため、この位置指令信号パラメータ２２１を用いて位置決め制御すれば、残留振動振幅を許容位置決め誤差２３以下にしつつ、位置決め時間が可能な限り短縮されるという目的を達成できる。

実施の形態１と同様に、残留振動情報記録部１３は、位置指令信号パラメータｔｅｆに基づいて位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅と、対応する位置指令信号パラメータｔｅｆとを互いに関連付けて複数の残留振動情報２４を記憶している。このため、位置指令信号パラメータｔｅｆが大きくなると、残留振動振幅が単調減少する性質を利用し、残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４から、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ２２１を簡単に算出して決定できる。

複数の残留振動情報２４として、第一の位置指令信号パラメータｔｅｆ_１で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第一の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_１´と、第二の位置指令信号パラメータｔｅｆ_２で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第二の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_２´の２つの残留振動情報２４が利用できるとき、位置指令信号パラメータｔｅｆと残留振動振幅Ｇｔｅｆ´の関係を表す線形補間式は、以下の数２１の式で表される。

これより残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致する位置指令信号パラメータｔｅｆ_ｏｐｔを算出するには、数２１の式に対してＧｔｅｆ´＝Ｇ_ＩＮＰを代入することで算出が可能であり、前述した数１５の式で表される。

ここで、図１３のフローチャートにおけるステップＳ３２からステップＳ３４の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ２２１の算出に利用する第一の位置指令信号パラメータｔｅｆ_１と第一の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_１´を得るための処理に相当する。

また、図１３のフローチャートにおけるステップＳ３６からステップＳ３８の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ２２１の算出に利用する第二の位置指令信号パラメータｔｅｆ_２と第二の残留振動振幅Ｇｔｅｆ_２´を得るための処理に相当する。

また、図１３のフローチャートにおけるステップＳ３９の処理は、位置指令信号パラメータ決定部１４により残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータｔｅｆ_ｏｐｔを算出する処理に相当する。

実施の形態３では、位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａは等速時間ｔｆを有する台形形状であり、加速時間ｔｅが減速時間ｔｇと等しい値を持つ。このため、このような位置指令信号２２２についても、発生する残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータ２２１を算出する効果が得られる。

また、実施の形態３では、残留振動情報２４に基づいて位置指令信号パラメータｔｅｆと発生する残留振動振幅Ｇｔｅｆ´の関係を補間する方法として線形補間を用いたが、単調減少する性質を利用した補間方法であればなんでもよく、例としては単調減少の性質を持つ多項式補間または三角関数などを利用して補間してもよい。

また、実施の形態３では、位置指令信号パラメータ２２１として、位置指令信号２２２の加速時間ｔｅと等速時間ｔｆとの和ｔｅｆを用いた構成と効果を述べたが、図１２に示す指令信号は加速時間ｔｅと減速時間ｔｇが等しいことから、加速時間ｔｅと等速時間ｔｆとの和ｔｅｆおよび、減速時間ｔｇと等速時間ｔｆの和ｔｆｇも等しくなるため、位置指令信号パラメータ２２１として、減速時間ｔｇと等速時間ｔｆの和ｔｆｇを用いても、全く同じ効果を発揮することができる。

また、実施の形態１、２、３において、二組の残留振動の大きさである残留振動振幅と、該位置指令信号パラメータとを関連づけた残留振動情報２４を利用する例を説明したが、三組以上の残留振動情報２４を利用してもよい。この場合、数２１などに相当する位置指令信号パラメータと残留振動振幅の関係を表す補間式を、最小二乗法などを用いて算出すれば、同様に実施することができ、同様の効果を発揮することができる。

実施の形態４．
続いて、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態１では、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状が三角形状であり、かつ加速時間ｔａと減速時間ｔｂとが等しい指令形状をもつ位置指令信号２２を使用した。実施の形態１では、位置指令信号２２の形状を決定する位置指令信号パラメータ２１を位置指令信号２２の加速時間ｔａとした形態について説明を行ったが、これ以外の位置指令信号パラメータを使用することもできる。実施の形態４では、他の位置指令信号パラメータ３２１を使用した例について説明する。

図１７は、本発明の実施の形態４にかかる位置決め制御装置を示すブロック図である。実施の形態４では、位置決め制御装置１０Ｃは、位置指令信号生成部３１１の構成が異なる。実施の形態１の位置決め制御装置１０と重複する内容については、同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる点について説明する。

位置決め制御装置１０Ｃは、図１７に示すように、位置指令信号生成部３１１を備える。この位置指令信号生成部３１１は、外部より入力された目標移動距離Ｄに基づいて位置指令信号２２を生成し駆動制御部１５に出力する。

図１８は、実施の形態４にかかる指令信号の波形を示す図である。実施の形態４で使用する位置指令信号２２の形状は実施の形態１と同様であり、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状が三角形状であり加速時間ｔａと減速時間ｔｂが等しく、指令速度信号２２ａは、加速動作時に直線的に増加し、減速動作時に直線的に減速する。図１８において、符号Ａａは加速動作時の加速度、符号Ａｂは減速動作時の加速度を表す。加速動作時の加速度Ａａと減速動作時の加速度Ａｂとの間には、Ａｂ＝−Ａａの関係がある。また、位置指令信号２２は、位置指令信号２２の形状を決定するパラメータである位置指令信号パラメータ３２１に基づいて生成される。実施の形態４では、図１８中の加速動作時の加速度Ａａを位置指令信号パラメータ３２１とする。また図１８において、符号Ｄは、目標移動距離を表す。なお、実施の形態４において、目標移動距離Ｄと指令速度信号２２ａの形状が、加速時間ｔａと減速時間ｔｂとが等しい三角形状であるという情報だけから、位置決め制御を行うための指令である位置指令信号２２を一意に定めることができず、さらに位置指令信号パラメータ３２１を指定することで一意に定めることができる。具体的には、目標移動距離Ｄと、位置指令信号パラメータ３２１である加速動作時の加速度Ａａと、を用いることで、図１８中の加速時間ｔａ及び減速時間ｔｂは、それぞれｔａ＝ｔｂ＝√（Ｄ／Ａａ）＝（Ｄ／Ａａ）^１／２として算出できる。

図１９は、実施の形態４の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ４１では、操作者は、予め定められた許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰを許容位置決め誤差入力部１２に入力する。また、操作者は、予め定められた目標移動距離Ｄを位置指令信号生成部３１１に入力する。

ステップＳ４２では、位置決め制御を行うための第一の位置指令信号パラメータＡａ_１が決定される。第一の位置指令信号パラメータＡａ_１の例としては、実施の形態１と同様に、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）より大きくなるような位置指令信号パラメータ３２１が挙げられる。具体例としては、モータ１が出力できる最大トルクを用いて、モータ１および機械負荷２の合計イナーシャを加速および減速し目標移動距離Ｄまで移動するときの位置指令信号２２の加速動作時の加速度にすること、または、位置指令信号パラメータ３２１として設定可能な最大の値に設定することが好適な例として挙げられる。いずれにしろ位置指令信号パラメータ３２１を大きく設定して、振動を励起しやすくして位置決め制御を行なうことが望ましい。

ステップＳ４３では、駆動制御部１５は、第一の位置指令信号パラメータＡａ_１に対応する位置指令信号２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第一の残留振動振幅ＧＡａ_１´を測定する。ここで、残留振動振幅ＧＡａ´は、残留振動振幅の最大値の実測値をいう。ステップＳ４４では、残留振動情報記録部１３は、第一の位置指令信号パラメータＡａ_１と第一の残留振動振幅ＧＡａ_１´とを関連付けて、第一の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ４５では、残留振動情報記録部１３は、第一の残留振動振幅ＧＡａ_１´に対応する残留振動の周期Ｔｎ[ｓ]を記憶する。

ステップＳ４６では、位置決め制御を行うための第二の位置指令信号パラメータＡａ_２が決定される。第二の位置指令信号パラメータＡａ_２の例としては、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下になるような位置指令信号パラメータ３２１が挙げられる。具体例としては、第二の位置指令信号パラメータＡａ_２を、加速時間ｔａが残留振動周期Ｔｎと同じ値になるときの加速動作時の加速度（Ａａ_２＝Ｄ／Ｔｎ²）に設定することが挙げられる。

ステップＳ４７では、駆動制御部１５は、第二の位置指令信号パラメータＡａ_２に対応する位置指令信号２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第二の残留振動振幅ＧＡａ_２´を測定する。ステップＳ４８では、残留振動情報記録部１３は、第二の位置指令信号パラメータＡａ_２と第二の残留振動振幅ＧＡａ_２´を関連付けて、第二の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ４９では、位置指令信号パラメータ決定部１４は、残留振動情報記録部１３に記憶された第一の残留振動情報２４と、第二の残留振動情報２４とに基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下で、かつ、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータＡａ_ｏｐｔを以下の数２２の式により算出する。

以上、図１９のフローチャートに示した処理により、位置指令信号パラメータＡａ_ｏｐｔを算出することで、目標移動距離までの位置決め制御を行った時に発生する残留振動振幅を許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下に抑制することができる。残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下であれば、振動が残っていても位置決め制御に要求される位置決め精度は満たされるため、位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータＡａ_ｏｐｔ（３２１）が得られる。

次に、実施の形態４の効果について説明する。まず、実施の形態４で使用した位置指令信号パラメータＡａと残留振動振幅の関係性を明らかにする解析を行う。前述のとおり、実施の形態４で使用する位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状は、図１８に示すように、加速時間と減速時間とが同一の三角形状で表される。位置指令信号２２の時間ｔに対する信号ｘ^＊（ｔ）をラプラス変換表現したＸ^＊（ｓ）は位置指令信号パラメータＡａと目標移動距離Ｄに基づき以下の数２３の式で表現される。ここで、ｓはラプラス演算子である。

一方で、残留振動の影響を受ける機械負荷２を位置決め制御する時の検出位置信号ｘ（ｔ）と位置指令信号ｘ^＊（ｔ）の関係は、実施の形態１で説明したように数４の式により近似でき、数４に数２３を代入して、逆ラプラス変換すると、検出位置信号ｘ（ｔ）は、位置指令信号が開始され、目標移動距離Ｄに到達してからの時間以降は、以下の数２４の式で表される。

ただし、α、β、ω_ｄ、Ｚ_１、Ｚ_２、Ψなどは、位置指令信号パラメータＡａと、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数２５に示す各式で表される。

この結果より、検出位置信号ｘ（ｔ）は、目標移動距離Ｄを中心に、数２４の大括弧［］内で表される値を振幅として振動的な挙動を取る。位置決め制御を行った際の、検出位置信号ｘ（ｔ）の残留振動振幅の最大値の解析値ＧＡａは、位置指令信号パラメータＡａ、目標移動距離Ｄ、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数２６の式で表現される。残留振動振幅の最大値の解析値ＧＡａを、以下、単に残留振動振幅ＧＡａと称する。

残留振動振幅ＧＡａと位置指令信号パラメータＡａとの関係を把握するために、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ[ｒａｄ／ｓ]）と減衰比ζ＝０．１と目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍを、それぞれ上記の数６の式に代入したときの、残留振動振幅ＧＡａと位置指令信号パラメータＡａとの関係を図２０に示す。

図２０より、位置指令信号パラメータＡａが、加速時間ｔａが残留振動周期１００ｍｓと等しいときの加速度と同じ値を取るとき、つまりＡａ＝Ｄ／Ｔｎ^２のとき（図２０中では記号Ａの位置）、残留振動が最小となっている。また、位置指令信号パラメータＡａ≧Ｄ／Ｔｎ^２の範囲では位置指令信号パラメータＡａが大きくなると残留振動振幅が単調増加する性質がある。図２０においては、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍとして例を示したが、位置指令信号パラメータと残留振動振幅との間の性質は、残留振動周期、減衰比、目標移動距離の値に依存せず、幅広く成立する性質である。

以上の実施の形態４の位置指令信号２２を用いた際に、位置指令信号パラメータＡａが大きくなると、残留振動振幅が単調増加するという性質は、実施の形態１と同様な理由により実測値においても成立する。

実施の形態４においては、位置指令信号パラメータ３２１は、位置指令信号２２の加速動作時の加速度Ａａに相当する。実施の形態４の位置指令信号２２は、加速時間ｔａと減速時間ｔｂが等しく、また加速動作時の加速度Ａａと減速動作時の加速度Ａｂの間にはＡｂ＝−Ａａの関係があるため、位置指令信号パラメータＡａを大きくすると、位置指令信号２２の加速時間ｔａと減速時間ｔｂがともに短縮され、位置決めを開始してから指令が目標位置に到達するまでの時間である指令払出時間ｔｍ（図１８）が短縮される。よって、位置指令信号パラメータＡａを大きくして、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３を越えていないならば、位置決め時間を短縮することができる。

位置指令信号パラメータＡａを大きくすると、実測値においても残留振動振幅ＧＡａ´が単調増加する。この性質を用いると、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ３２１を求めることができる。このため、この位置指令信号パラメータ３２１を用いて位置決め制御すれば、残留振動振幅を許容位置決め誤差２３以下にしつつ、位置決め時間が可能な限り短縮されるという目的を達成できる。

実施の形態１と同様に、残留振動情報記録部１３は、位置指令信号パラメータＡａに基づいて位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅ＧＡａ´と、対応する位置指令信号パラメータＡａとを互いに関連付けて複数の残留振動情報２４を記憶している。このため、位置指令信号パラメータＡａが大きくなると、残留振動振幅が単調増加する性質を利用し、残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４から、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ３２１を簡単に算出して決定できる。

複数の残留振動情報２４として、第一の位置指令信号パラメータＡａ_１で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第一の残留振動振幅ＧＡａ_１´と、第二の位置指令信号パラメータＡａ_２で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第二の残留振動振幅ＧＡａ_２´の２つの残留振動情報２４が利用できるとき、位置指令信号パラメータＡａと残留振動振幅ＧＡａ´の関係を表す線形補間式は、以下の数２７の式で表される。

これにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致する位置指令信号パラメータＡａ_ｏｐｔを算出するには、数２７の式に対してＧＡａ´＝Ｇ_ＩＮＰを代入することで算出が可能であり、前述した数２２の式で表される。

ここで、図１９のフローチャートにおけるステップＳ４２からステップＳ４４の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ３２１の算出に利用する第一の位置指令信号パラメータＡａ_１と第一の残留振動振幅ＧＡａ_１´を得るための処理に相当する。

また、図１９のフローチャートにおけるステップＳ４６からステップＳ４８の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ３２１の算出に利用する第二の位置指令信号パラメータＡａ_２と第二の残留振動振幅ＧＡａ_２´を得るための処理に相当する。

また、図１９のフローチャートにおけるステップＳ４９の処理は、位置指令信号パラメータ決定部１４により残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータＡａ_ｏｐｔを算出して決定する処理に相当する。

実施の形態４では、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状は実施の形態１と同様に加速時間ｔａと減速時間ｔｂの等しい三角形状であるが、位置指令信号パラメータ３２１が位置指令信号２２の加速動作時の加速度Ａａである。この場合についても、発生する残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータ３２１を算出する効果が得られる。

また、実施の形態４では、残留振動情報２４に基づいて位置指令信号パラメータＡａと発生する残留振動振幅ＧＡａの関係を補間する方法として線形補間を用いたが、単調増加する性質を利用した補間方法であればなんでもよく、例としては単調増加の性質を持つ多項式補間または三角関数などを利用して補間してもよい。

また、実施の形態４では、位置指令信号パラメータ３２１として、位置指令信号２２の加速動作時の加速度Ａａを用いた構成と効果を述べたが、図１８に示す指令信号は、加速時間ｔａと減速時間ｔｂが等しく、また加速動作時の加速度Ａａと減速動作時の加速度Ａｂの間にＡｂ＝−Ａａの関係があることから、位置指令信号パラメータ３２１として、位置指令信号２２の減速動作時の加速度Ａｂを用いても、全く同じ効果を発揮することができる。

また、実施の形態４では、位置指令信号生成部３１１は、位置指令信号パラメータ３２１が位置指令信号２２の加速動作時の加速度Ａａであるため、位置指令信号２２の一回微分である指令速度信号２２ａの形状が加速時間ｔａと減速時間ｔｂの等しい三角形状である位置指令信号２２の形状を簡単に決定できる。

実施の形態５．
続いて、本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態２では、位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状が三角形状であり、かつ加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下である指令形状を持つ位置指令信号１２２を使用した。このとき実施の形態２では、位置指令信号１２２の形状を決定する位置指令信号パラメータを位置指令信号１２２の減速時間ｔｄとした形態について説明を行ったが、これ以外の指令信号パラメータを使用することもできる。実施の形態５では、他の位置指令信号パラメータ４２１を使用した例について説明する。

図２１は、本発明の実施の形態５にかかる位置決め制御装置を示すブロック図である。実施の形態５では、位置決め制御装置１０Ｄは、位置指令信号生成部４１１の構成が異なる。実施の形態２の位置決め制御装置１０Ａと重複する内容については、同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる点について説明する。

位置決め制御装置１０Ｄは、図２１に示すように、位置指令信号生成部４１１を備える。この位置指令信号生成部４１１は、外部より入力された目標移動距離Ｄと、位置指令信号１２２の二回微分である指令加速度信号１２２ｂ（図２２）における加速動作時の加速度Ａｃとに基づいて位置指令信号１２２を生成し駆動制御部１５に出力する。

図２２は、実施の形態５にかかる指令信号の波形を示す図である。実施の形態５で使用する位置指令信号１２２の形状は実施の形態２と同様であり、位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状が三角形状であり、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持ち、指令速度信号１２２ａは、加速動作時に直線的に増加し、減速動作時に直線的に減速する。また、位置指令信号１２２は、位置指令信号１２２の形状を決定するパラメータである位置指令信号パラメータ４２１に基づいて生成される。実施の形態５では、図２２中の減速動作時の加速度Ａｄを位置指令信号パラメータ４２１とする。また図２２において、符号Ｄは、目標移動距離を表し、符号Ａｃは、加速動作時の加速度を表す。なお、実施の形態５において、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａｃ、指令速度信号１２２ａの形状が、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下である三角形状であるという情報だけから、位置決め制御を行うための指令である位置指令信号１２２を一意に定めることができず、さらに位置指令信号パラメータ４２１を指定することで一意に定めることができる。具体的には、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａｃ、位置指令信号パラメータである減速動作時の加速度Ａｄを用いることで、図２２中の加速時間ｔｃ、減速時間ｔｄはそれぞれｔｃ＝√（２ＡｄＤ／（ＡｃＡｄ−Ａｃ^２））＝（２ＡｄＤ／（ＡｃＡｄ−Ａｃ^２））^１／２，ｔｄ＝√（２ＡｃＤ／（Ａｄ^２−ＡｃＡｄ））＝（２ＡｃＤ／（Ａｄ^２−ＡｃＡｄ））^１／２として算出できる。

図２３は、実施の形態５の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ５１では、操作者は、予め定められた許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰを許容位置決め誤差入力部１２に入力する。また、操作者は、予め定められた目標移動距離Ｄと、指令加速度信号１２２ｂにおける加速動作時の加速度Ａｃを位置指令信号生成部４１１に入力する。

ステップＳ５２では、位置決め制御を行うための第一の位置指令信号パラメータＡｄ_１が決定される。第一の位置指令信号パラメータＡｄ_１の例としては、実施の形態１と同様に、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）より大きくなるような位置指令信号パラメータ４２１が挙げられる。具体例としては、減速動作時の加速度Ａｄを加速動作時の加速度Ａｃと同じに設定したり、減速動作時の加速度Ａｄをなるべく大きく設定したときの位置指令信号の減速動作時の加速度の値にすることが挙げられる。また、位置指令信号パラメータ４２１として設定可能な最大の値に設定することが好適な例として挙げられる。いずれにしろ位置指令信号パラメータ４２１を大きく設定して、振動を励起しやすくして位置決め制御を行なうことが望ましい。

ステップＳ５３では、駆動制御部１５は、第一の位置指令信号パラメータＡｄ_１に対応する位置指令信号１２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第一の残留振動振幅ＧＡｄ_１´を測定する。ここで、残留振動振幅ＧＡｄ´は、残留振動振幅の最大値の実測値をいう。ステップＳ５４では、残留振動情報記録部１３は、第一の位置指令信号パラメータＡｄ_１と第一の残留振動振幅ＧＡｄ_１´とを関連付けて、第一の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ５５では、残留振動情報記録部１３は、第一の残留振動振幅ＧＡｄ_１´に対応する残留振動の周期Ｔｎ[ｓ]を記憶する。

ステップＳ５６では、位置決め制御を行うための第二の位置指令信号パラメータＡｄ_２が決定される。第二の位置指令信号パラメータＡｄ_２の例としては、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下になるような位置指令信号パラメータ４２１が挙げられる。具体例としては、第二の位置指令信号パラメータＡｄ_２を減速時間ｔｄが残留振動周期Ｔｎと等しいときの、減速動作時の加速度に設定することが挙げられる。

ステップＳ５７では、駆動制御部１５は、第二の位置指令信号パラメータＡｄ_２に対応する位置指令信号１２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第二の残留振動振幅ＧＡｄ_２´を測定する。ステップＳ５８では、残留振動情報記録部１３は、第二の位置指令信号パラメータＡｄ_２と第二の残留振動振幅ＧＡｄ_２´を関連付けて、第二の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ５９では、位置指令信号パラメータ決定部１４は、残留振動情報記録部１３に記憶された第一の残留振動情報２４と、第二の残留振動情報２４とに基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下で、かつ、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータＡｄ_ｏｐｔを以下の数２８の式により算出する。

以上、図２３のフローチャートに示した処理により、位置指令信号パラメータＡｄ_ｏｐｔを算出することで、目標移動距離までの位置決め制御を行った時に発生する残留振動振幅を許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下に抑制することができる。残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下であれば、振動が残っていても位置決め制御に要求される位置決め精度は満たされるため、位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータＡｄ_ｏｐｔ（４２１）が得られる。

次に、実施の形態５の効果について説明する。まず、実施の形態５で使用する位置指令信号パラメータＡｄと残留振動振幅の関係性を明らかにする解析を行う。前述のとおり、実施の形態５で使用する位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状は、図２２に示すように、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持つ三角形状で表される。位置指令信号１２２の時間ｔに対する信号ｘ^＊（ｔ）をラプラス変換表現したＸ^＊（ｓ）は位置指令信号パラメータＡｄと目標移動距離Ｄと加速動作時の加速度Ａｃに基づき、以下の数２９の式で表現される。ここで、ｓはラプラス演算子である。

一方で、残留振動の影響を受ける機械負荷２を位置決め制御する時の検出位置信号ｘ（ｔ）と位置指令信号ｘ^＊（ｔ）の関係は、実施の形態１で説明したように数４の式により近似でき、数４に数２９を代入して、逆ラプラス変換すると、検出位置信号ｘ（ｔ）は、位置指令信号が開始され、目標移動距離Ｄに到達してからの時間以降は、以下の数３０の式で表される。

ただし、α、β、ω_ｄ、Ｚ_１、Ｚ_２、Ψなどは、位置指令信号パラメータＡｄと、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数３１に示す各式で表される。

この結果より、検出位置信号ｘ（ｔ）は、目標移動距離Ｄを中心に、数３０の式の大括弧［］内で表される値と振幅として振動的な挙動を取る。位置決め制御を行った際の、検出位置信号ｘ（ｔ）の残留振動振幅の最大値の解析値ＧＡｄは位置指令信号パラメータＡｄ、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａｃ、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数３２の式で表現される。残留振動振幅の最大値の解析値ＧＡｄを、以下、単に残留振動振幅ＧＡｄと称する。

残留振動振幅ＧＡｄと位置指令信号パラメータＡｄとの関係を把握するために、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ[ｒａｄ／ｓ]）、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍ、加速動作時の加速度Ａｃ＝３．０Ｇを上記の数３２の式に代入したときの、残留振動振幅ＧＡｄと位置指令信号パラメータＡｄとの関係を図２４に示す。

図２４に示すように、実施の形態５についても、位置指令信号パラメータＡｄが、減速時間ｔｄが残留振動周期１００ｍｓと等しい時の加速度と同じ値を取るとき、つまりＡｄ＝（Ａｃ−√（Ａｃ^２＋８Ｄ・Ａｃ／Ｔｎ^２））／２のとき（図２４では記号Ｂの位置）、残留振動が最小となっている。また、位置指令信号パラメータＡｄが、残留振動が最小になるときの加速度より大きい範囲では、位置指令信号パラメータＡｄが大きくなると残留振動振幅が単調増加している。図２４においては、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ［ｒａｄ／ｓ］）、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍ、加速動作時の加速度Ａｃ＝３．０Ｇとして例を示したが、位置指令信号パラメータと残留振動振幅との間の性質は残留振動周期、減衰比、目標移動距離、加速動作時の加速度の値に依存せず、幅広く成立する性質である。以上の実施の形態５の位置指令信号１２２を用いた際に、位置指令信号パラメータＡｄが大きくなると、残留振動振幅が単調増加するという性質は、実施の形態１と同様な理由により実測値においても成立する。

実施の形態５においては、位置指令信号パラメータ４２１は、位置指令信号１２２の減速動作時の加速度Ａｄに相当する。図２５に、位置指令信号パラメータＡｄが小さい場合の指令速度信号の変化を示し、図２６に、位置指令信号パラメータＡｄが大きい場合の指令速度信号の変化を示す。これら図２５及び図２６に示すように、位置指令信号パラメータＡｄを大きくすると、指令信号の減速時間ｔｄが短縮されるため、指令払出時間ｔｍは短縮される。よって、位置指令信号パラメータＡｄを大きくして、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３を越えていないならば、位置決め時間を短縮することができる。

位置指令信号パラメータＡｄを大きくすると、実測値においても残留振動振幅が単調増加する。この性質を用いると、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ４２１を求めることができる。このため、この位置指令信号パラメータ４２１を用いて位置決め制御すれば、残留振動振幅を許容位置決め誤差２３以下にしつつ、位置決め時間が可能な限り短縮されるという目的を達成できる。

実施の形態１と同様に、残留振動情報記録部１３は、位置指令信号パラメータＡｄに基づいて位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅と、対応する位置指令信号パラメータＡｄとを互いに関連付けて複数の残留振動情報２４を記憶している。このため、位置指令信号パラメータＡｄが大きくなると、残留振動振幅が単調増加する性質を利用し、残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４から、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ４２１を簡単に算出して決定できる。

複数の残留振動情報２４として、第一の位置指令信号パラメータＡｄ_１で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第一の残留振動振幅ＧＡｄ_１´と、第二の位置指令信号パラメータＡｄ_２で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第二の残留振動振幅ＧＡｄ_２´の２つの残留振動情報２４が利用できるとき、位置指令信号パラメータＡｄと残留振動振幅ＧＡｄ´の関係を表す線形補間式は、以下の数３３の式で表される。

これにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致する位置指令信号パラメータＡｄ_ｏｐｔを算出するには、数３３の式に対してＧＡｄ´＝Ｇ_ＩＮＰを代入することで算出が可能であり、前述した数２８の式で表される。

ここで、図２３のフローチャートにおけるステップＳ５２からステップＳ５４の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ４２１の算出に利用する第一の位置指令信号パラメータＡｄ_１と第一の残留振動振幅ＧＡｄ_１´を得るための処理に相当する。

また、図２３のフローチャートにおけるステップＳ５６からステップＳ５８の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ４２１の算出に利用する第二の位置指令信号パラメータＡｄ_２と第二の残留振動振幅ＧＡｄ_２´を得るための処理に相当する。

また、図２３のフローチャートにおけるステップＳ５９の処理は、位置指令信号パラメータ決定部１４により残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータＡｄ_ｏｐｔを算出して決定する処理に相当する。

実施の形態５では、位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状は実施の形態２と同様に加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持つ三角形状であるが、位置指令信号パラメータ４２１が位置指令信号１２２の減速動作時の加速度Ａｄである。この場合についても、発生する残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータ４２１を算出する効果が得られる。

また、実施の形態５では、残留振動情報２４に基づいて位置指令信号パラメータＡｄと発生する残留振動振幅ＧＡｄの関係を補間する方法として線形補間を用いたが、単調増加する性質を利用した補間方法であればなんでもよく、例としては単調増加の性質を持つ多項式補間または三角関数などを利用して補間してもよい。

また、実施の形態５では、位置指令信号生成部４１１は、位置指令信号パラメータ４２１が位置指令信号１２２の減速動作時の加速度Ａｄであるため、位置指令信号１２２の一回微分である指令速度信号１２２ａの形状が三角形状であり、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下である位置指令信号１２２の形状を簡単に決定できる。

加速動作時の加速度Ａｃが一定で、加速時間ｔｃが減速時間ｔｄ以下の値を持ち、形状が三角形状の指令速度信号を、時間反転させれば、減速動作時の加速度Ａｄが一定で、減速時間ｔｄが加速時間ｔｃ以下の値を持ち、形状が三角形状の指令速度信号になる。それぞれの指令のフーリエ変換は共役倍しか異ならないため、周波数成分の大きさは同一となり、それぞれの指令が、振動の励起しやすさに与える影響も同一となる。よって、実施の形態５では、加速動作時の加速度Ａｃを一定にして、位置指令信号パラメータ４２１として、減速動作時の加速度Ａｄを用いた構成と効果を述べたが、減速動作時の加速度Ａｄを一定にして、位置指令信号パラメータ４２１として、加速動作時の加速度Ａｃを用いても、同様の効果を発揮することができる。

実施の形態６．
続いて、本発明の実施の形態６について説明する。実施の形態３では、位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａの形状が等速時間ｔｆを持つ台形形状であり、かつ加速時間ｔｅが減速時間ｔｇと等しい指令形状を持つ位置指令信号２２２を使用した。実施の形態３では、位置指令信号２２２の形状を決定する位置指令信号パラメータを位置指令信号の加速時間ｔｅと等速時間ｔｆの和とした形態について説明を行ったが、これ以外の位置指令信号パラメータを使用することもできる。実施の形態６では、他の位置指令信号パラメータ５２１を使用した例について説明する。

図２７は、本発明の実施の形態６にかかる位置決め制御装置を示すブロック図である。実施の形態６では、位置決め制御装置１０Ｅは、位置指令信号生成部５１１の構成が異なる。実施の形態１の位置決め制御装置１０と重複する内容については、同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる点について説明する。

位置決め制御装置１０Ｅは、図２７に示すように、位置指令信号生成部５１１を備える。この位置指令信号生成部５１１は、外部より入力された目標移動距離Ｄと、位置指令信号２２２の二回微分である指令加速度信号２２２ｂ（図２８）における加速動作時の加速度Ａとに基づいて位置指令信号２２２を生成し駆動制御部１５に出力する。

図２８は、実施の形態６にかかる指令信号の波形を示す図である。実施の形態６で使用する位置指令信号２２２の形状は実施の形態３と同様であり、位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａの形状が等速時間ｔｆを持つ台形形状であり、加速時間ｔｅが減速時間ｔｇと等しく、指令速度信号２２２ａは、加速動作時に直線的に増加し、等速動作時は変化せず、減速動作時に直線的に減速する。また、位置指令信号２２２は、位置指令信号２２２の形状を決定するパラメータである位置指令信号パラメータ５２１に基づいて生成される。実施の形態６では、図２８中の位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａの最大速度Ｖを位置指令信号パラメータ５２１とする。また図２８において、符号Ｄは、目標移動距離を表し、符号Ａは、加速動作時の加速度を表す。なお、実施の形態６において、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、指令速度信号２２２ａの形状が、加速時間ｔｅと減速時間ｔｇが等しい台形形状であるという情報だけから、位置決め制御を行うための指令である位置指令信号２２２を一意に定めることができず、さらに位置指令信号パラメータ５２１を指定することで一意に定めることができる。具体的には、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、位置指令信号パラメータである最大速度Ｖを用いることで、図２８中の加速時間ｔｅ、等速時間ｔｆ、減速時間ｔｇはそれぞれｔｅ＝Ｖ／Ａ、ｔｆ＝（ＡＤ−Ｖ^２）／ＡＶ、ｔｇ＝Ｖ／Ａとして算出できる。また加速時間ｔｅ＞０、等速時間ｔｆ≧０の値を取ることから、最大速度Ｖは目標移動距離Ｄと加速動作時の加速度Ａにより以下の数３４の式の値をとる。

最大速度Ｖ＝√（ＡＤ）＝（ＡＤ）^１／２の時の位置指令信号２２２の形状を図２９に示す。Ｖ＝√（ＡＤ）の時、等速時間ｔｆ＝０となるため、指令速度信号２２２ａの形状は台形形状ではなく、加速時間と等速時間が等しい三角形状となり、その最大速度は√（ＡＤ）となる。

図３０は、実施の形態６の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャートである。ステップＳ６１では、操作者は、予め定められた許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰを許容位置決め誤差入力部１２に入力する。また、操作者は、予め定められた目標移動距離Ｄと、指令加速度信号２２２ｂにおける加速動作時の加速度Ａを位置指令信号生成部５１１に入力する。

ステップＳ６２では、位置決め制御を行うための第一の位置指令信号パラメータＶ_１が決定される。第一の位置指令信号パラメータＶ_１の例としては、実施の形態１と同様に、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）より大きくなるような位置指令信号パラメータ５２１が挙げられる。具体例としては、等速時間ｔｆ＝０になるときの位置指令信号の最大速度の値に設定することが挙げられる。また、位置指令信号パラメータ５２１として設定可能な最大の値に設定することが好適な例として挙げられる。いずれにしろ位置指令信号パラメータ５２１を大きく設定して、振動を励起しやすくして位置決め制御を行なうことが望ましい。

ステップＳ６３では、駆動制御部１５は、第一の位置指令信号パラメータＶ_１に対応する位置指令信号２２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第一の残留振動振幅ＧＶ_１´を測定する。ここで、残留振動振幅ＧＶ´は、残留振動振幅の最大値の実測値をいう。ステップＳ６４では、残留振動情報記録部１３は、第一の位置指令信号パラメータＶ_１と第一の残留振動振幅ＧＶ_１´とを関連付けて、第一の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ６５では、残留振動情報記録部１３は、第一の残留振動振幅ＧＶ_１´に対応する残留振動の周期Ｔｎ[ｓ]を記憶する。

ステップＳ６６では、位置決め制御を行うための第二の位置指令信号パラメータＶ_２が決定される。第二の位置指令信号パラメータＶ_２の例としては、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下になるような位置指令信号パラメータ５２１が挙げられる。具体例としては、第二の位置指令信号パラメータＶ_２を加速時間ｔｅと等速時間ｔｆの和ｔｅｆが残留振動周期Ｔｎと等しいときの、位置指令信号の最大速度の値（Ｖ_２＝Ｄ／Ｔｎ）に設定することが挙げられる。

ステップＳ６７では、駆動制御部１５は、第二の位置指令信号パラメータＶ_２に対応する位置指令信号２２２を用いて位置決め制御を行う。また残留振動情報記録部１３は、この際に発生する第二の残留振動振幅ＧＶ_２´を測定する。ステップＳ６８では、残留振動情報記録部１３は、第二の位置指令信号パラメータＶ_２と第二の残留振動振幅ＧＶ_２´を関連付けて、第二の残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ６９では、位置指令信号パラメータ決定部１４は、残留振動情報記録部１３に記憶された第一の残留振動情報２４と、第二の残留振動情報２４とに基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下で、かつ、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータＶ_ｏｐｔを以下の数３５の式により算出する。

以上、図３０のフローチャートに示した処理により、位置指令信号パラメータＶ_ｏｐｔを算出することで、目標移動距離までの位置決め制御を行った時に発生する残留振動振幅を許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下に抑制することができる。残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ（２３）以下であれば、振動が残っていても位置決め制御に要求される位置決め精度は満たされるため、位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータＶ_ｏｐｔ（５２１）が得られる。

次に、実施の形態６の効果について説明する。まず、実施の形態６で使用する位置指令信号パラメータＶと残留振動振幅の関係性を明らかにする解析を行う。実施の形態６で使用する位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａの形状は、図２８に示すように、等速時間ｔｆを有し、加速時間ｔｅと減速時間ｔｇとが等しい台形形状で表される。位置指令信号２２２の時間ｔに対する信号ｘ^＊（ｔ）をラプラス変換表現したＸ^＊（ｓ）は位置指令信号パラメータＶと目標移動距離Ｄと加速動作時の加速度Ａに基づき、以下の数３６の式で表現される。ここで、ｓはラプラス演算子である。

このときｑは、位置指令信号パラメータＶおよび、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａを用いて、以下の数３７の式で表される。

一方で、残留振動の影響を受ける機械負荷２を位置決め制御する時の検出位置信号ｘ（ｔ）と位置指令信号ｘ^＊（ｔ）の関係は実施の形態１で説明したように数４の式により近似でき、数４に数３６を代入して、逆ラプラス変換すると、検出位置信号ｘ（ｔ）は、位置指令信号が開始され、目標移動距離Ｄに到達してからの時間以降は、以下の数３８の式で表される。

ただし、α、β、ω_ｄ、Ｚ_１、Ｚ_２、Ψなどは、位置指令信号パラメータＶと、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数３９に示す各式で表される。

この結果より、検出位置信号ｘ（ｔ）は、目標移動距離Ｄを中心に、数３８の式の大括弧［］内で表される値と振幅として振動的な挙動を取る。位置決め制御を行った際の、検出位置信号ｘ（ｔ）の残留振動振幅の最大値の解析値ＧＶは位置指令信号パラメータＶ、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、残留振動周波数ω_ｎ、減衰比ζを用いて、以下の数４０の式で表現される。残留振動振幅の最大値の解析値ＧＶを、以下、単に残留振動振幅ＧＶと称する。

残留振動振幅ＧＶと、位置指令信号パラメータＶとの関係を把握するために、残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ［ｒａｄ／ｓ］）、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍ、加速動作時の加速度Ａ＝３．０Ｇを上記の数４０の式に代入したときの、残留振動振幅ＧＶと位置指令信号パラメータＶとの関係を図３１に示す。

図３１に示すように、実施の形態６についても、位置指令信号パラメータＶが、加速時間と等速時間の和ｔｅｆが残留振動周期１００ｍｓと等しい時の位置指令信号の最大速度と同じ値、つまりＶ＝Ｄ／Ｔｎを取るとき（図３１では記号Ｃの位置）、残留振動が最小となっている。また、位置指令信号パラメータＶ＞Ｄ／Ｔｎの範囲では、位置指令信号パラメータＶが大きくなると残留振動振幅が単調増加している。図３１においては残留振動周期Ｔｎ＝１００ｍｓ（ω_ｎ＝２π／Ｔｎ［ｒａｄ／ｓ］）、減衰比ζ＝０．１、目標移動距離Ｄ＝１０ｍｍ、加速動作時の加速度Ａ＝３．０Ｇとして例を示したが、位置指令信号パラメータと残留振動振幅との間の性質は残留振動周期、減衰比、目標移動距離、加速動作時の加速度の値に依存せず、幅広く成立する性質である。以上の実施の形態６の位置指令信号２２２を用いた際に、位置指令信号パラメータＶが大きくなると、残留振動振幅が単調増加するという性質は、実施の形態１と同様な理由により実測値においても成立する。

実施の形態６においては、位置指令信号パラメータ５２１は、位置指令信号２２２の最大速度Ｖに相当する。図３２に、位置指令信号パラメータＶが小さい場合の指令速度信号の変化を示し、図３３に、位置指令信号パラメータＶが大きい場合の指令速度信号の変化を示す。これら図３２及び図３３に示すように、位置指令信号パラメータＶを大きくすると、指令信号の加速時間ｔｅと等速時間ｔｆとの和が短縮されるため、指令払出時間ｔｍは短縮される。よって、位置指令信号パラメータＶを大きくして、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３を越えていないならば、位置決め時間を短縮することができる。

位置指令信号パラメータＶを大きくすると、実測値においても残留振動振幅が単調増加する。この性質を用いると、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ５２１を求めることができる。このため、この位置指令信号パラメータ５２１を用いて位置決め制御すれば、残留振動振幅を許容位置決め誤差２３以下にしつつ、位置決め時間が可能な限り短縮されるという目的を達成できる。

実施の形態１と同様に、残留振動情報記録部１３は、位置指令信号パラメータＶに基づいて位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅と、対応する位置指令信号パラメータＶとを互いに関連付けて複数の残留振動情報２４を記憶している。このため、位置指令信号パラメータＶが大きくなると、残留振動振幅が単調増加する性質を利用し、残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４から、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ５２１を簡単に算出して決定できる。

複数の残留振動情報２４として、第一の位置指令信号パラメータＶ_１で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第一の残留振動振幅ＧＶ_１´と、第二の位置指令信号パラメータＶ_２で位置決め制御を行った時に測定した残留振動振幅の最大値である第二の残留振動振幅ＧＶ_２´の２つの残留振動情報２４が利用できるとき、位置指令信号パラメータＶと残留振動振幅ＧＶ´の関係を表す線形補間式は、以下の数４１の式で表される。

これより残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致する位置指令信号パラメータＶ_ｏｐｔを算出するには、数４１の式に対してＧＶ´＝Ｇ_ＩＮＰを代入することで算出が可能であり、前述した数３５の式で表される。

ここで、図３０のフローチャートにおけるステップＳ６２からステップＳ６４の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ５２１の算出に利用する第一の位置指令信号パラメータＶ_１と第一の残留振動振幅ＧＶ_１´を得るための処理に相当する。

また、図３０のフローチャートにおけるステップＳ６６からステップＳ６８の処理は、残留振動情報記録部１３により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致するような位置指令信号パラメータ５２１の算出に利用する第二の位置指令信号パラメータＶ_２と第二の残留振動振幅ＧＶ_２´を得るための処理に相当する。

また、図３０のフローチャートにおけるステップＳ６９の処理は、位置指令信号パラメータ決定部１４により残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータＶ_ｏｐｔを算出する処理に相当する。

実施の形態６では、位置指令信号２２２の一回微分である指令速度信号２２２ａは等速時間ｔｆを有し、加速時間ｔｅが減速時間ｔｇと等しい値を持つ台形形状であるが、位置指令信号パラメータ５２１は位置指令信号の最大速度Ｖである。この場合についても、発生する残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータ５２１を算出する効果が得られる。

また、実施の形態６は、残留振動情報２４に基づいて位置指令信号パラメータＶと発生する残留振動振幅ＧＶ´の関係を補間する方法として線形補間を用いたが、単調増加する性質を利用した補間方法であればなんでもよく、例としては単調増加の性質を持つ多項式補間または三角関数などを利用して補間してもよい。

実施の形態６においては、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、指令速度信号２２２ａの形状が、加速時間ｔｅと減速時間ｔｇが等しい台形形状であるという情報だけでなく、指令速度信号２２２ａの最大速度Ｖをそのまま位置指令信号パラメータ５２１として指定することで位置決め制御を行うための指令である位置指令信号２２２を一意に定めることができることを示したが、また、指令速度信号２２２ａの最大速度Ｖを間接的に表現できるパラメータを、位置指令信号パラメータ５２１として指定することで、同様に位置指令信号２２２を一意に定めることができる。

具体的には位置指令信号パラメータ５２１を、指令速度信号２２２ａの最大速度Ｖと、数３４式において前述した最大速度Ｖの最大値√（ＡＤ）との比、を表すパラメータとすることが挙げられる。以下、最大速度Ｖと最大速度の最大値√（ＡＤ）の比を表すパラメータを符号ｎで表す。この時、最大速度Ｖは以下の数４２の式で表現される。

最大速度Ｖは数３４の式の範囲の値を取るため、数３４の式に数４２の式を代入することで、位置指令信号パラメータｎは以下の数４３の式の範囲の値をとる。

位置指令信号パラメータｎ＝１のときの指令速度信号２２２ａの形状を図３４に、０＜ｎ＜1のときの指令速度信号２２２ａの形状を図３５に示す。図３４と図３５に示すように、目標移動距離Ｄ、加速動作時の加速度Ａ、指令速度信号２２２ａの形状が、加速時間ｔｅと減速時間ｔｇが等しい台形形状であるという情報に加え、指令速度信号２２２ａの最大速度Ｖと、最大速度Ｖの最大値√（ＡＤ）との比ｎを位置指令信号パラメータ５２１として指定することで、位置決め制御を行うための指令である位置指令信号２２２を一意に定めることができる。

また、数４２の式より、最大速度Ｖと位置指令信号パラメータｎは正比例の関係にあるため、位置指令信号パラメータｎが大きくなると、残留振動振幅が単調増加する性質が成り立つ。よって位置指令信号パラメータ５２１として、指令速度信号２２２ａの最大速度Ｖと、最大速度Ｖの最大値√（ＡＤ）との比ｎを使用した場合についても、発生する残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータ５２１を算出する効果が得られる。

実施の形態７．
続いて、本発明の実施の形態７について以下に説明する。前述した実施の形態１から実施の形態３の位置決め制御装置では、位置指令信号パラメータが大きくなると残留振動振幅は単調減少する性質から、線形補間の式を用いて残留振動振幅が許容位置決め誤差２３と一致する位置指令信号パラメータを算出することで、位置決め時間の短縮が実現される形態について説明した。実施の形態７は、より位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータ２１を求めるものである。

図３６は、本発明の実施の形態７の位置決め制御装置を示すブロック図である。実施の形態７では、位置決め制御装置１０Ｆは、残留振動振幅下限率入力部１６を備える点で実施の形態１の位置決め制御装置１０と異なる。実施の形態１の位置決め制御装置１０と重複する内容については、同じ符号を付して詳しい説明を省略し、異なる点について説明する。

図３６に示すように、実施の形態７による位置決め制御装置１０Ｆは、残留振動振幅下限率入力部１６を備える。この残留振動振幅下限率入力部１６には、残留振動振幅下限率２７が予め指定して入力される。残留振動振幅下限率２７は、前述した許容位置決め誤差２３に対して、位置決め制御が終了した際のモータ１または機械負荷２の目標位置と検出位置との誤差、または、位置決め制御を行う際に発生したモータ１または機械負荷２の残留振動振幅の下限値である残留振動振幅下限値を、どの程度の大きさ（例えば、誤差または残留振動振幅下限値を許容位置決め誤差２３の何割以上の大きさ）の値とするかを決定するための値である。

残留振動振幅下限率２７は、操作者によって、外部から予め入力され、残留振動振幅下限率入力部１６は、この入力された残留振動振幅下限率２７を位置指令信号パラメータ決定部１４に出力する。位置指令信号パラメータ決定部１４は、許容位置決め誤差２３と、残留振動振幅下限率２７と、残留振動情報記録部１３に記憶された複数の残留振動情報２４とに基づいて、位置指令信号パラメータ２１を算出する。

図３７は、実施の形態７の位置決め制御装置の動作手順を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、ステップＳ１２からステップＳ１９までの手順は、実施の形態１（図３）で説明したものと同一であるので、同一の符号を付して説明を省略する。

ステップＳ７０１では、操作者は、予め定められた許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰを許容位置決め誤差入力部１２に入力する。また、操作者は、予め定められた目標移動距離Ｄを位置指令信号生成部１１に入力する。また、操作者は、予め定められた残留振動振幅下限率γを残留振動振幅下限率入力部１６に入力する。前述のように、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰは、上記した許容位置決め誤差２３と同一のものである。また、残留振動振幅下限率γは、０＜γ＜１の範囲に設定され、残留振動振幅下限値は、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰに基づき、γ・Ｇ_ＩＮＰと表される。また、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ、残留振動振幅下限率γ及び目標移動距離Ｄを都度、入力するのではなく、許容位置決め誤差入力部１２及び残留振動振幅下限率入力部１６に記憶可能な記憶部を備えた構成とし、予め許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ、残留振動振幅下限率γ及び目標移動距離Ｄを記憶させておくと共に、ステップＳ７０１の手順で記憶部に記憶された許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ、残留振動振幅下限率γ及び目標移動距離Ｄを読み出す構成としてもよい。

また、詳細は後述するが、実施の形態７においては、位置指令信号パラメータｔａは、位置決め制御によって発生する残留振動振幅Ｇｔａ´と残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰとが以下の関係を満たすように決定される。
γ・Ｇ_ＩＮＰ≦Ｇｔａ´≦Ｇ_ＩＮＰ

前述のように、ステップＳ１９にて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ以下で、かつ、位置決め時間が短縮できる位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出している。これに続き、ステップＳ７１０では、駆動制御部１５は、算出した位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔに対応する位置指令信号２２を用いて位置決め制御を行い、残留振動情報記録部１３は、この際に発生する残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´を測定する。

ステップＳ７１１では、残留振動情報記録部１３は、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔと残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´とを関連付けて、新たな残留振動情報２４として記憶する。ステップＳ７１２では、位置指令信号パラメータ決定部１４は、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´と残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰの大きさの比較を行う。このステップＳ７１２において、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´が残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰよりも大きければ（ステップＳ７１２；Ｙｅｓ）、処理をステップＳ７１４へ移行する。また、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´が残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰよりも大きくなければ（ステップＳ７１２；Ｎｏ）、処理をステップＳ７１３へ移行する。

ステップＳ７１３では、残留振動情報記録部１３は、第二の残留振動情報を更新する。この場合、残留振動情報記録部１３は、第二の位置指令信号パラメータｔａ_２として、ステップＳ１９で算出した位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを利用し、第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´として、ステップＳ７１０で測定した残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´を利用する。

一方、ステップＳ７１４では、位置指令信号パラメータ決定部１４は、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´と許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰの大きさの比較を行う。このステップＳ７１４において、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰが残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´よりも大きければ（ステップＳ７１４；Ｙｅｓ）、処理を終了する。また、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰが残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´よりも大きくなければ（ステップＳ７１４；Ｎｏ）、処理をステップＳ７１５へ移行する。

ステップＳ７１５では、残留振動情報記録部１３は、第一の残留振動情報を更新する。この場合、残留振動情報記録部１３は、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１として、ステップＳ１９で算出した位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを利用し、第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´として、ステップＳ７１０で測定した残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´を利用する。

このように、図３７に示すフローチャートの動作手順に基づき、ステップＳ７１２とステップＳ７１４に記載した条件を同時に満足する、すなわち、γ・Ｇ_ＩＮＰ≦Ｇｔａ_ｏｐｔ´≦Ｇ_ＩＮＰとなる位置指令信号パラメータ２１を算出して決定できる。このため、位置指令信号パラメータ２１を用いて位置決め制御すれば、位置決め制御の際に発生する残留振動振幅を許容位置決め誤差２３以下に抑制しつつ、位置決め時間をより短縮可能な位置指令信号２２を得ることができる。

次に、実施の形態７の効果について説明する。特に、図３７のフローチャートの処理によって、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、かつ、より指令払出時間が短縮される位置指令信号２２を生成できる位置指令信号パラメータ２１が算出される理由について説明する。

前述の実施の形態１から実施の形態３では、位置決め時間を短縮するために、残留振動振幅Ｇｔａが許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出している。この場合に、複数の残留振動情報２４と、実測値において位置指令信号パラメータｔａが大きくなると残留振動振幅Ｇｔａが単調減少するという性質を利用して、位置指令信号パラメータｔａと残留振動振幅Ｇｔａ´との関係を補間している。

実施の形態１では、補間式により残留振動振幅が許容位置決め誤差２３に一致するような位置指令信号パラメータ２１を算出しているが、これは補間式による近似であるため、算出した位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔに対応する位置指令信号を用いて位置決め制御を行った際に、発生する残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´が許容位置決め誤差２３と完全には一致しないことが状況によっては発生する場合もある。

実施の形態１から実施の形態３では、位置指令信号パラメータ２１から２２１を大きくすると、残留振動振幅が単調減少するが位置決め時間は大きくなる。一方で、位置指令信号パラメータ２１から２２１を小さくすると、残留振動振幅は大きくなるものの、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下なら位置決め時間が短縮される性質があることを説明した。

この性質から、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰに一致しない場合、次の（１）、（２）がわかる。（１）残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´＜許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰの時、位置指令信号パラメータｔａを、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔよりも小さくすることで、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下とし、かつ、位置決め時間を短縮できる位置指令信号パラメータ２１を決定することができる。（２）仮に、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´＞許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰとなる場合でも、位置指令信号パラメータ２１を位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔよりも大きくすることで、許容位置決め誤差２３以下の位置決め制御を実現することができる。実施の形態７では、具体的な位置指令信号パラメータ２１を算出して決定する構成に特徴を有する。

実施の形態７では、残留振動振幅を許容位置決め誤差２３の何割以上の大きさの値とするかを表す残留振動振幅下限率γ（０＜γ＜１）が設定される。この場合、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´が、γ・Ｇ_ＩＮＰ≦Ｇｔａ_ｏｐｔ´≦Ｇ_ＩＮＰを満たす位置指令信号パラメータ２１を算出する。この位置指令信号パラメータ２１を求める際に、残留振動振幅が、単純に、許容位置決め誤差２３以下になるような位置指令信号パラメータ２１を算出すると、許容位置決め誤差２３以下にはなるが、位置決め時間が長くなる位置指令信号パラメータ２１が算出される可能性がある。

そこで、残留振動振幅下限率γを用いて残留振動振幅の下限を設け、位置指令信号パラメータ２１の算出を行うことにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下であり、かつ、位置決め時間を短縮することができる位置指令信号パラメータ２１を算出することが可能になる。

実施の形態７のフローチャートのステップＳ７０１からステップＳ１９までは、実施の形態１から実施の形態３までと同様に、複数の残留振動情報２４に基づいて、位置指令信号パラメータ２１を求めている。このステップＳ１９の後、ステップＳ７１２では、位置指令信号パラメータ２１に基づき位置決め制御を行った際に発生する残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´が、γ・Ｇ_ＩＮＰ≦Ｇｔａ_ｏｐｔ´を満足しているか、ステップＳ７１４では、Ｇｔａ_ｏｐｔ´≦Ｇ_ＩＮＰが満足されているかを判定している。

ステップＳ７１２またはステップＳ７１４の条件が満足されない場合、ステップＳ７１３とステップＳ７１５の処理を行い、位置指令信号パラメータ２１を更新する。続いて、図３８から図４１を参照して、位置指令信号パラメータ２１の更新について説明する。図３８から図４１は、いずれも、横軸に位置指令信号パラメータ、縦軸に残留振動振幅をとり、位置指令信号パラメータと残留振動振幅との関係を示している。

図３８は、図３７のステップＳ７１２において、γ・Ｇ_ＩＮＰ≦Ｇｔａ_ｏｐｔ´が満足されなかった場合の、第一及び第二の残留振動情報２４と、算出された位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔと、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´との関係を表している。図３８中のＰ点は、ステップＳ１４における、第一の残留振動情報２４に記憶された第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と第一の残留振動振幅Ｇｔａ_１´との関係を表す。また、Ｑ点は、ステップＳ１８における、第二の残留振動情報２４に記憶された第二の位置指令信号パラメータｔａ_２と第二の残留振動振幅Ｇｔａ_２´との関係を表す。Ｒ点は、ステップＳ１９における、第一の残留振動情報２４及び第二の残留振動情報２４に基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出した場合の、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔと許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰとの関係を表す。Ｓ点は、ステップＳ７１０において、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔで位置決め制御を行った際の、位置指令信号パラメータ２１と実測した残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´との関係を表す。この図３８では、ステップＳ７１２の条件が満足されていないため、実測した残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´は、残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰよりも小さくなっていることを表している。

また、図３８に示すように、Ｓ点がＧｔａ_ｏｐｔ´＜γ・Ｇ_ＩＮＰの範囲に存在する時、前述のように、位置指令信号パラメータ２１を小さくすると残留振動振幅は大きくなる。この場合、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下ならば位置決め時間が短縮される性質により、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔよりも小さな位置指令信号パラメータｔａを用いることにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、かつ、位置決め時間をより短縮できる位置指令信号パラメータ２１を算出することが可能である。Ｒ点の位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔは、Ｐ点及びＱ点における残留振動情報２４を補間することによって求めているため、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と第二の位置指令信号パラメータｔａ_２の間の値をとる。ここで、Ｒ点の位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔで位置決め制御を行うと、ステップＳ７１２により残留振動振幅は、残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰより小さいことが分かっており、上記したＳ点で表される。また、Ｐ点で位置決め制御を行うと、残留振動振幅は、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰより大きくなることが分かっている。このため、位置指令信号パラメータ２１が小さくなると残留振動振幅は大きくなる性質から、残留振動振幅が残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰと許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰの間にあるような位置指令信号パラメータ２１は、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔとの間にある。

そこで、Ｓ点を新たな第二の残留振動情報２４として、Ｐ点とＳ点の残留振動情報２４を補間することにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータ２１を求める。これは、ステップＳ７１３において、残留振動情報記録部１３が第二の残留振動情報２４を更新する処理と、ステップＳ１９において、位置指令信号パラメータ決定部１４が２つの残留振動情報２４に基づいて位置指令信号パラメータ２１を算出する処理に相当する。

図３９は、図３７のステップＳ７１３以降の処理における位置指令信号パラメータ２１と残留振動振幅との関係を表している。Ｔ点は、ステップＳ１９において、第一の残留振動情報２４（Ｐ点）と新たな第二の残留振動情報２４（Ｓ点）とに基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出したときの、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔと許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰとの関係を表す。

Ｒ点（図３８）は、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１から第二の位置指令信号パラメータｔａ_２の範囲にある位置指令信号パラメータ２１を算出するのに対し、Ｔ点は、それより狭い第一の位置指令信号パラメータｔａ_１から位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔの範囲で位置指令信号パラメータ２１を算出する。このため、より精度よく位置指令信号パラメータ２１を算出することができる。この新たに算出されたＴ点の位置指令信号パラメータ２１を用いて、位置決め制御を行うことにより、実測値においても残留振動振幅が、残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰと許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰの間になりやすく、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰに近い値をとるため、位置決め時間がより短縮される効果がある。

図４０は、図３７のステップＳ７１４において、Ｇｔａ_ｏｐｔ´≦Ｇ_ＩＮＰが満足されなかったときの、第一及び第二の残留振動情報２４と、算出された位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔと、残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´との関係を表している。図４０中のＰ点、Ｑ点、Ｒ点は、図３８のものと同じものである。Ｓ点は、ステップＳ７１０において、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔで位置決め制御を行った際の、位置指令信号パラメータ２１と実測した残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´との関係を表す。この図４０では、ステップＳ７１４の条件が満足されていないため、実測した残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´は、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰより大きい。

仮に、図４０のように、Ｓ点がＧ_ＩＮＰ＜Ｇｔａ_ｏｐｔ´に存在した場合であっても、位置指令信号パラメータ２１を大きくすると残留振動振幅は小さくなる。この性質によれば、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔよりも大きな位置指令信号パラメータｔａを用いることにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下の位置決め制御を実現する位置指令信号パラメータ２１を算出することが可能である。Ｒ点の位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔは、Ｐ点及びＱ点における残留振動情報２４を補間することによって求めているため、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１と第二の位置指令信号パラメータｔａ_２の間の値をとる。ここで、Ｒ点の位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔで位置決め制御を行うと、ステップＳ７１４により残留振動振幅は、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰより大きいことが分かっており、上記したＳ点で表される。また、Ｑ点で位置決め制御を行うと、残留振動振幅は、許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰより小さくなることが分かっている。このため、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ以下にあるような位置指令信号パラメータ２１は、位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔと第二の位置指令信号パラメータｔａ_２の間にある。

そこで、Ｓ点を新たな第一の残留振動情報２４として、Ｓ点とＱ点の残留振動情報２４を補間することにより、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータ２１を求める。これはステップＳ７１５において、残留振動情報記録部１３が第一の残留振動情報２４を更新する処理と、ステップＳ１９において、位置指令信号パラメータ決定部１４が２つの残留振動情報２４に基づいて位置指令信号パラメータ２１を算出する処理に相当する。

図４１は、図３７のステップＳ７１４以降の処理における位置指令信号パラメータ２１と残留振動振幅との関係を表している。Ｔ点は、ステップＳ１９において、新たな第一の残留振動情報２４（Ｓ点）と第二の残留振動情報２４（Ｑ点）とに基づいて、残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰと一致するような位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔを算出したときの、位置指令信号パラメータ２１（ｔａ_ｏｐｔ）と残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´との関係を表す。

Ｒ点（図４０）は、第一の位置指令信号パラメータｔａ_１から第二の位置指令信号パラメータｔａ_２の範囲にある位置指令信号パラメータ２１を算出するのに対し、Ｔ点は、それより狭い位置指令信号パラメータｔａ_ｏｐｔから第二の位置指令信号パラメータｔａ_２の範囲で位置指令信号パラメータ２１を算出する。このため、より精度よく位置指令信号パラメータ２１を算出することができる。この新たに算出されたＴ点の位置指令信号パラメータ２１を用いて、位置決め制御を行うことにより、実測値においても残留振動振幅が許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰ以下になりやすく、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下の位置決め制御を実現することができる効果がある。

以上、実施の形態７では、残留振動振幅が許容位置決め誤差２３以下で、より位置決め時間が短縮される位置指令信号２２が生成できる位置指令信号パラメータ２１を算出可能とする効果がある。また、実施の形態７によれば、ステップＳ７１２，ステップＳ７１４の処理に基づき、実際に残留振動振幅Ｇｔａ_ｏｐｔ´が、残留振動振幅下限値γ・Ｇ_ＩＮＰと許容位置決め誤差Ｇ_ＩＮＰとの間にあることを判定しながら、指令払出時間が短くなる位置指令信号パラメータ２１を算出するため、より確実に位置決め時間を短縮することができる位置指令信号パラメータ２１を算出できるという効果もある。

また、実施の形態７では、実施の形態１の位置決め制御装置１０における位置指令信号２２と位置指令信号パラメータｔａを用いた構成及び効果を述べたが、実施の形態２および実施の形態３の位置決め制御装置１０Ａ，１０Ｂにおける位置指令信号１２２，２２２と位置指令信号パラメータｔｄ，ｔｅｆを用いた場合も同様に、より指令払出時間が短縮される位置指令信号が生成できる位置指令信号パラメータを算出する効果を得られる。

また実施の形態１、実施の形態２、実施の形態３の位置指令信号パラメータ２１，１２１，２２１が大きくなると残留振動振幅が単調減少する性質を持つことに対して、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６の位置指令信号パラメータ３２１，４２１，５２１が大きくなると残留振動振幅が単調増加する性質を持つという違いがあるが、いずれも位置指令信号パラメータが大きくなると残留振動振幅が単調に変化する性質であることは同じである。よって、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６に合わせて、図３７に示す実施の形態７のフローチャートのステップＳ７１３，ステップＳ７１５の処理を入れ替えるだけで同様な効果が得られる。実施の形態４を例としたフローチャートを図４２に示す。

ステップＳ８１３では、残留振動情報記録部１３は、第一の残留振動情報を更新する。この場合、残留振動情報記録部１３は、第一の位置指令信号パラメータＡａ_１として、ステップＳ４９で算出した位置指令信号パラメータＡａ_ｏｐｔを利用し、第一の残留振動振幅ＧＡａ_１´として、ステップＳ８１０で測定した残留振動振幅ＧＡａ_ｏｐｔ´を利用する。

ステップＳ８１５では、残留振動情報記録部１３は、第二の残留振動情報を更新する。この場合、残留振動情報記録部１３は、第二の位置指令信号パラメータＡａ_２として、ステップＳ４９で算出した位置指令信号パラメータＡａ_ｏｐｔを利用し、第二の残留振動振幅ＧＡａ_２´として、ステップＳ８１０で測定した残留振動振幅ＧＡａ_ｏｐｔ´を利用する。

以上より、実施の形態４、実施の形態５、実施の形態６の位置決め制御装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅにおける位置指令信号２２，１２２，２２２と位置指令信号パラメータＡａ，Ａｄ，Ｖを用いた場合も同様に、より指令払出時間が短縮される位置指令信号が生成できる位置指令信号パラメータを算出する効果を得られる。

１ モータ、２ 機械負荷、３ ボールねじ、４ 位置検出器、１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１ 位置指令信号生成部、１２ 許容位置決め誤差入力部、１３ 残留振動情報記録部、１４ 位置指令信号パラメータ決定部、１５ 駆動制御部、１６ 残留振動振幅下限率入力部、２１，１２１，２２１，３２１，４２１，５２１ 位置指令信号パラメータ、２２，１２２，２２２ 位置指令信号、２３ 許容位置決め誤差、２４ 残留振動情報、２５ 検出位置信号、２６ 駆動電流、２７ 残留振動振幅下限率。

Claims (16)

1. モータを駆動させて制御対象を目標移動距離だけ移動させるための位置指令信号を、該位置指令信号の時間に対する波形の形状を決定する位置指令信号パラメータに基づいて生成する位置指令信号生成部と、
   検出された前記モータまたは前記制御対象の位置情報である検出位置信号と前記位置指令信号とに基づいて、前記検出位置信号が前記位置指令信号に追従するように位置決め制御を実行する駆動制御部と、
   前記位置指令信号パラメータが異なる複数の前記位置指令信号を用いて前記位置決め制御を行った際に発生した前記モータまたは前記制御対象の残留振動の大きさである残留振動振幅と該位置指令信号パラメータとを関連づけて残留振動情報として記憶する残留振動情報記録部と、
   前記制御対象を前記目標移動距離だけ移動させる際の目標位置と前記位置決め制御が終了した際の前記モータまたは前記制御対象の検出位置との差の許容値である許容位置決め誤差と、前記残留振動情報記録部に記憶された複数の前記残留振動情報と、に基づいて、前記残留振動振幅が前記許容位置決め誤差以下となる前記位置指令信号を生成するための前記位置指令信号パラメータを決定する位置指令信号パラメータ決定部と、
   を備えることを特徴とする位置決め制御装置。
2. 前記位置指令信号パラメータ決定部には、前記位置決め制御を行う際の前記残留振動振幅の下限値である残留振動振幅下限値を指定するための情報が入力され、
   前記位置指令信号パラメータ決定部は、前記許容位置決め誤差と、前記残留振動情報記録部に記憶された複数の前記残留振動情報と、に基づいて、前記残留振動振幅が前記残留振動振幅下限値以上、かつ、前記許容位置決め誤差以下となる前記位置指令信号を生成するための前記位置指令信号パラメータを決定することを特徴とする請求項１に記載の位置決め制御装置。
3. 前記残留振動情報記録部は、少なくとも前記残留振動振幅が前記許容位置決め誤差より大きいときの第一の残留振動情報と、前記残留振動振幅が前記許容位置決め誤差以下になるときの第二の残留振動情報と、を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置決め制御装置。
4. 前記残留振動情報記録部は、前記第二の残留振動情報として、前記残留振動振幅が最小になるときの前記残留振動情報を含むことを特徴とする請求項３に記載の位置決め制御装置。
5. 前記位置指令信号パラメータ決定部は、前記許容位置決め誤差と、前記残留振動情報記録部に記憶された複数の前記残留振動情報と、に基づいて、前記残留振動情報を補間することにより、前記残留振動振幅が前記許容位置決め誤差以下になる前記位置指令信号を生成するための前記位置指令信号パラメータを決定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
6. 前記残留振動情報記録部は、前記位置指令信号パラメータ決定部により決定された前記位置指令信号パラメータに対応する前記位置指令信号を用いて、前記位置決め制御を行った際の残留振動情報を、予め記憶していた残留振動情報に加えて新たに記憶し、
   前記位置指令信号パラメータ決定部は、前記許容位置決め誤差と、前記残留振動情報記録部に新たに記憶された前記残留振動情報を含む複数の前記残留振動情報に基づいて、前記残留振動振幅が前記許容位置決め誤差以下になる位置指令信号を生成するための前記位置指令信号パラメータを改めて決定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
7. 前記位置指令信号生成部は、前記位置指令信号の一回微分である指令速度信号の形状が加速時間と減速時間とで等しい三角形状である前記位置指令信号を生成すること、を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
8. 前記位置指令信号生成部は、前記位置指令信号の一回微分である指令速度信号の形状が三角形状であり、加速時間が減速時間以下である前記位置指令信号を生成すること、を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
9. 前記位置指令信号生成部は、前記位置指令信号の一回微分である指令速度信号の形状が等速時間を持つ台形形状であり、加速時間と減速時間とが等しい前記位置指令信号を生成すること、を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
10. 前記位置指令信号生成部は、前記位置指令信号パラメータが、前記位置指令信号の加速時間又は減速時間であること、を特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
11. 前記位置指令信号生成部は、前記位置指令信号パラメータが、加速時間と等速時間の和であるか又は減速時間と等速時間の和であること、を特徴とする請求項１から請求項６または請求項９のいずれか１項に記載の位置決め制御装置。
12. 前記位置指令信号生成部は、前記位置指令信号パラメータが、前記位置指令信号の加速度であること、を特徴とする請求項７に記載の位置決め制御装置。
13. 前記位置指令信号生成部は、前記位置指令信号パラメータが、前記位置指令信号の一回微分である指令速度信号の最大速度であること、を特徴とする請求項９に記載の位置決め制御装置。
14. 前記位置指令信号生成部は、前記位置指令信号パラメータが、前記位置指令信号の一回微分が台形形状である指令速度信号の最大速度と、前記目標移動距離、及び、加速度が台形形状である指令速度信号と同一であり、加速時間と減速時間が等しい三角形状である指令速度信号の最大速度と、の比であること、を特徴とする請求項９に記載の位置決め制御装置。
15. 前記位置指令信号パラメータ決定部は、前記位置指令信号の一回微分である指令速度信号の形状が三角形状をなす場合に、前記残留振動振幅が前記許容位置決め誤差以下である第二の残留振動情報として、前記位置指令信号の加速時間又は減速時間が残留振動の周期である位置指令信号パラメータを持つ残留振動情報を含むこと、を特徴とする請求項３に記載の位置決め制御装置。
16. 前記位置指令信号パラメータ決定部は、前記位置指令信号の一回微分である指令速度信号の形状が台形形状をなす場合に、前記残留振動振幅が前記許容位置決め誤差以下である第二の残留振動情報として、前記位置指令信号の加速時間又は減速時間と、等速時間との和が残留振動の周期である位置指令信号パラメータを持つ残留振動情報を含むこと、を特徴とする請求項３に記載の位置決め制御装置。

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