(57)【要約】【課題】加工ユニットの数に処理能力が影響されず、また加工ユニットを簡単に追加することのできるモーション制御装置およびその指令方法を提供する。【解決手段】機械の複数の駆動軸をそれぞれ制御する複数のサーボドライブ１３，１４，２３，２４と、これら複数のサーボドライブへ動作指令を出力する複数のモーションコントローラ１０，２０と、サーボドライブ１３，１４，２３，２４とモーションコントローラ１０，２０とを結合するマルチマスタ方式のネットワーク４０と、モーションコントローラ１０，２０から同一タイミングで出力された複数の動作指令をサーボドライブ１３，１４，２３，２４側で同期して合成し、サーボドライブ１３，１４，２３，２４へ出力する指令合成部３０とを備えたモーション制御装置。指令合成部３０では、動作指令を、モーションコントローラ１０，２０から同一タイミングで出力する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械の複数の駆動軸をそれぞれ制御する複数のサーボドライブと、
前記複数のサーボドライブへ動作指令を出力する複数のモーションコントローラと、
前記複数のサーボドライブと前記複数のモーションコントローラとを結合するマルチマスタ方式のネットワークと、
前記複数のモーションコントローラから同一タイミングで出力された複数の動作指令を前記サーボドライブ側で同期して合成し、前記サーボドライブへ出力する指令合成部と
を備えたことを特徴とするモーション制御装置。
【請求項２】
機械の複数の駆動軸をそれぞれ制御する複数のサーボドライブと、前記複数のサーボドライブへ動作指令を出力する複数のモーションコントローラと、前記複数のサーボドライブと前記複数のモーションコントローラとを結合するマルチマスタ方式のネットワークとを備えたモーション制御装置の指令方法であって、
前記複数のモーションコントローラから同一タイミングで出力された動作指令を前記サーボドライブ側で同期して合成し、前記サーボドライブへ出力することを特徴とするモーション制御装置の指令方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のモーションコントローラが出力する動作指令を合成して出力するモーション制御装置およびその指令方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の加工ユニットを有する機械を制御する従来のモーション制御装置は、加工ユニットの独立制御や加工ユニット間の高精度な同期制御を自在に制御するため、１つのモーション制御装置で加工ユニットの統括制御をしている（例えば、特許文献１参照）。
図５は従来のモーション制御装置の構成を示すものである。図５において、１０はモーションコントローラであり、それぞれが動作指令プログラム１１と２１に基づき、独立した動作指令生成部１２と２２により加工ユニット５１、５６に対する動作指令を生成し、動作指令合成部３０において動作指令を合成して、ネットワーク４０を介して各サーボドライブ１３，１４，２３，２４に出力する。
各サーボドライブ１３，１４，２３，２４は、駆動軸毎の動作指令を入力として、機械５０の加工ユニット５１，５６を駆動するサーボモータ１５，１６，２５，２６を制御する。
【０００３】
図５の構成においては、一台のモーションコントローラ１０にて動作指令を生成し同時に動作指令を合成しているため、加工ユニット５１，５６を独立制御することも、動作指令を重畳して同期制御することも可能である。一方で、操作性を向上するために加工ユニット５１，５６と同数の入力操作部と入力部を備えるなどしている。
このように、従来のモーション制御装置では、複数の加工ユニット５１，５６を制御するために、一台のモーションコントローラ１０で制御する、という手順が一般的にとられていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６２９１３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の、複数の加工ユニットを有し加工ユニット間の高精度な同期が必要な機械においては、加工ユニット間の同期やダイナミックな制御軸切り替えのために、一台のモーションコントローラで制御せざるを得ない。この場合、モーションコントローラの処理負荷増大、加工ユニットの数に応じた適切なモーションコントローラの提供が難しく拡張性も低いという問題があった。また、一台のモーションコントローラで複数の加工ユニットを制御する場合、加工ユニットの数に応じてモーションコントローラに要求される処理能力が異なり、適切な処理能力のモーションコントローラを提供することが難しいという問題があった。
さらに、従来のモーション制御装置では、加工ユニットを簡単に追加することができず、異なる機能の加工ユニットを組み合わせるためには、複合機能を専用設計したコントローラが必要になるという問題もあった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、加工ユニットの数に処理能力が影響されず、また加工ユニットを簡単に追加することのできるモーション制御装置およびその指令方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のモーション制御装置は、機械の複数の駆動軸をそれぞれ制御する複数のサーボドライブと、前記複数のサーボドライブへ動作指令を出力する複数のモーションコントローラと、前記複数のサーボドライブと前記複数のモーションコントローラとを結合するマルチマスタ方式のネットワークと、前記複数のモーションコントローラから同一タイミングで出力された複数の動作指令を前記サーボドライブ側で同期して合成し、前記サーボドライブへ出力する指令合成部とを備えたものである。
また、本発明のモーション制御装置の指令方法は、機械の複数の駆動軸をそれぞれ制御する複数のサーボドライブと、前記複数のサーボドライブへ動作指令を出力する複数のモーションコントローラと、前記複数のサーボドライブと前記複数のモーションコントローラとを結合するマルチマスタ方式のネットワークとを備えたモーション制御装置の指令方法であって、前記複数のモーションコントローラから同一タイミングで出力された動作指令を前記サーボドライブ側で同期して合成し、前記サーボドライブへ出力するようにしたものである。
【０００７】
本発明においては、複数のモーションコントローラから同一タイミングで出力された動作指令は、指令合成部によりサーボドライブ側で同期して合成され、サーボドライブへ出力される。これにより、モーションコントローラ側の処理能力は、加工ユニットの数に影響されず、また加工ユニットを簡単に追加することが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加工ユニット毎にモーションコントローラを準備し、加工ユニットの数や種類に応じて、これら独立したモーションコントローラを組み合わせることにより、モーションの複合動作指令を生成することができ、モーションコントローラの処理負荷分散と、システムの拡張性が向上し、しかも省配線でモーション制御装置を構成することができる。また、加工ユニットが部分的に故障しても、その加工ユニットを切り離してモーションコントローラによる運転ができ、運転の信頼性が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るモーション制御装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本実施の形態においては、機械５０の複数の加工ユニット５１，５６の駆動軸をそれぞれ駆動するサーボモータ１５，１６，２５，２６と、これらのサーボモータを制御する複数のサーボドライブ１３，１４，２３，２４と、これらの複数のサーボドライブへ動作指令を出力する複数のモーションコントローラ１０，２０と、複数のサーボドライブ１３，１４，２３，２４と複数のモーションコントローラ１０，２０とを結合するマルチマスタ方式のネットワーク４０とを有している。各モーションコントローラ１０，２０は、それぞれ動作指令プログラム１１，２１に基づいて動作指令を生成する動作指令生成部１２，２２を有しており、独立したモーションコントローラ１０，２０から同一タイミングで出力された動作指令をサーボドライブ１３，１４，２３，２４側で合成する動作指令合成部３０を備えている。これらの動作指令合成部３０は、その機械構成で決まるサーボドライブ１３，１４，２３，２４に関してのみ、機能をオンして使用することになる。
図１の構成において、動作指令合成部３０は、モーションコントローラ１０，２０からの指令により、指定されたチャネルの動作指令を加減算する機能を持っており、モーションコントローラ１０，２０は必要に応じて、サーボドライブ１３，１４，２３，２４へコマンドチャネル指定と加減算の有効／無効指令を出力する、加減算が有効である場合、動作指令合成部３０は、自信のチャネルの動作指令と指定され、チャネルの動作指令を加算あるいは減算する。
【００１０】
図２は、本発明の指令方法を実施するモーション制御装置の構成例を示すシステム構成図である。図において、モーションコントローラ１０と２０は独立したコントローラであり、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）６０を介した入出力信号で運転を同期させている。すなわち、ＰＬＣ６０は、モーションコントローラ１０と２０のプログラム運転の起動や停止などの動作シーケンスを制御する。モーションコントローラ１０および２０とサーボドライブ１３，１４，２３，２４は、本例ではバスアーキテクチャのＩＥＥＥ１３９４からなるネットワーク４０にて結合している。モーションコントローラ１０、２０は動作指令をＩＥＥＥ１３９４の同期通信にてサーボドライブ１３，１４，２３，２４へ送信することにより、各サーボドライブへ動作指令を同期させて全サーボドライブ１３，１４，２３，２４へ通知することができる。そして、サーボドライブ１３，１４，２３，２４は、モーションコントローラ１０，２０から予め設定された条件で、サーボドライブ１３，１４，２３，２４内のコマンドレジスタ１３ａ，２４ａ（一部のみ示す）に受信された動作指令を動作指令合成部３０で合成し、遅れなしに、機械５０の各軸のサーボ制御をすることができる。
なお、本例では、ネットワーク４０としてＩＥＥＥ１３９４を用いたが、同期通信機能とマルチマスタ方式の機能を有するネットワークであれば、同様の方式が実現できる。
【００１１】
図３は、本発明の応用例を示す機械構成図である。図において機械５０は、加工物５３を加工するＸ１とＺ１軸から構成される加工ユニット５１と、加工物５８を加工するＸ２とＺ２軸から構成される加工ユニット５６からなる。加工ユニット５１は加工物５３の表側を加工し、加工ユニット５６は加工物５８（本例では加工物５３と同じ物）の裏側を加工するものとする。ここで、加工物５３を受け渡すために、Ｚ２軸は加工物５３を把持するチャックを移動させる構造となっている。通常、それぞれの加工ユニット５１，５５は独立して動作しているが、加工工程のバランスをとるために工具５２と工具５７で同時に加工物５８を加工することができる。この時、Ｚ２軸の動きで加工物５８が移動するため、工具５２のＺ１軸はＺ２軸の移動を加味して動作する必要がある。つまり、Ｚ１軸の動作指令にＺ２軸の動作指令と完全に同期してＺ２軸の動作指令を重畳させる必要がある。本発明においては、独立したモーションコントローラ１０，２０を組み合わせた構成においても、前述のように動作指令を完全に同期させた重畳ができるとともに、モーションコントローラ１０，２０からの動作指令を、どのサーボドライブ１３，１４，２３，２４へ出力するかを、自在に切り替えることができる。
【００１２】
図４は本発明の実施の形態において、Ｚ２軸の動作指令をＺ１軸の動作指令に重畳する方式を示した模式図である。ＩＥＥＥ１３９４からなるネットワーク４０は、同期通信にてチャネルデータを接続された全機器へ送信できるバスアーキテクチャを有しており、これを利用して全軸へ動作指令を同時に共有する。図において、チャネル１はＸ１軸、チャネル２はＺ１軸、チャネル３はＸ２軸、チャネル４はＺ２軸のコマンドをそれぞれ受信するコマンドレジスタ１３ａ，２４ａを有している。モーションコントローラ１０はチャネル１及び２に動作指令を出力し、モーションコントローラ２０はチャネル３及び４に動作指令を出力する。Ｚ２軸の動作指令をＺ１の動作指令に重畳する場合、チャネル２の動作指令とチャネル４の動作指令を重畳することで、Ｚ２軸の動作指令と完全に同期したタイミングで重畳した動作指令を、サーボドライブ１３，２４が処理することができる。
なお、図４におけるサーボドライブ１３内の指令合成部３０は、モーションコントローラ１０，２０からの指令によりチャネル２とチャネル４のコマンド（動作指令）を重畳（加減算）する構成を、スイッチと加減算器のシンボルで表現している。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明は、複数の独立したモーションコントローラを組合せて、サーボ軸間の高精度な同期制御や制御するサーボ軸を自在に切り替えられるという方法をとるため、工作機械や加工ユニットだけでなく、分散処理を必要とするようなモーションコントローラ一般用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係るモーション制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の指令方法を実施するモーション制御装置の構成例を示すシステム構成図である。
【図３】本発明の適用例を示す機械構成図である。
【図４】本発明の実施の形態の動作を説明する模式図である。
【図５】従来のモーション制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０，２０  モーションコントローラ
１１，２１  動作指令プログラム
１２，２２  動作指令生成部
１３，１４，２３，２４  サーボドライブ
１５，１６，２５，２６  サーボモータ
３０  動作指令合成部
４０  ネットワーク（ＩＥＥＥ１３９４）
５０  機械
５１，５６  加工ユニット
５２，５７  工具
５３，５８  加工物
６０  プログラマブルロジックコントローラ
【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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