(57)【要約】【課題】動作モードに対し適合する制御機能をパラメータに登録し、動作モードの変更に応じパラメータを参照することにより制御機能そのものを切替え、各動作モードで最適なサーボ制御を行うことができるサーボ制御装置を提供する。【解決手段】モータ２７を駆動する駆動部２６と、位置制御部２４ａと速度制御部２５ａを有するサーボ制御装置２１ａにおいて、位置決めや輪郭制御のような動作モード毎に適用すべき制御機能のパラメータ定義を記憶する制御切替えパラメータ記憶部２２と、前記動作モードと、パラメータ定義から制御機能を設定する制御機能設定部２３を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラムを解析、実行するモーションコントローラに接続され、
モータを駆動する駆動部と、
前記モーションコントローラの位置指令と前記モータの位置から速度指令を作成する位置制御部と、
前記モータの速度からトルク指令を作成する速度制御部とを有するサーボ制御装置において、
位置決めや輪郭制御のような動作モード毎に適用すべき制御機能のパラメータ定義を記憶する制御切替えパラメータ記憶部と、
前記動作モードと前記パラメータ定義から制御機能を設定する制御機能設定部を備えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
プログラムを解析、実行するモーションコントローラに接続され、
モータを駆動する駆動部と、
前記モーションコントローラの位置指令と前記モータの位置から速度指令を作成する位置制御部と、
前記モータの速度からトルク指令を作成する速度制御部とを有するサーボ制御装置のサーボ制御切替え方法において、
モーションコントローラにより選択された動作モードにおけるひとつの制御機能の制御切替え有効設定パラメータが有効かどうかを判別し、
該制御切替え有効設定パラメータが有効でなければ制御機能を有効に設定し、
該制御切替え有効設定パラメータが有効なら、さらに適用制御機能設定パラメータが有効かどうか判別し、
該適用制御機能設定パラメータが有効ならば制御機能を有効に設定し、
該適用制御機能設定パラメータが有効でないなら、制御機能を無効に設定することを前記動作モードの全ての制御機能に対し行うことを特徴とするサーボ制御切替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーションコントローラにより制御されるサーボ制御装置、およびサーボ制御切替え方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
位置決め動作や輪郭制御など複数の動作モードを有するモーションコントローラにおいて制御内容を切替える方法としては、位置ループゲインや速度ループゲイン等のサーボ制御ゲインのパラメータを、円弧の半径や速度等の加工条件毎に最適なものに切替える方法がある。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
以下の説明で、図面中の符号が同一番号で、番号に続く文字のみが異なる符号（例えば１ａと１ｂ）は、本発明に関する部分のみ異なり、それ以外は同一の機能を持つことを表す。
図７は、従来のモーションコントローラおよびサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。
図７において、１１ｂはプログラムを解析し、サーボ制御装置に位置指令を出力するモーションコントローラ、１２ｂはプログラムを解析、実行させる解析実行部、１３は加工条件毎に最適なパラメータの組み合わせをあらかじめ記憶しておくサーボ制御パラメータ記憶部、２１ｂは位置指令に従いモータを制御するサーボ制御装置、２７はモータ、２８はモータの現在位置を検出する位置検出器、２４ｂはモーションコントローラの位置指令と位置検出器にて検出されたモータ位置から速度指令を作成する位置制御部、２５ｂは速度指令と位置検出器にて検出されたモータ位置を微分することによって求められたモータ速度からトルク指令を作成する速度制御部、２６はトルク指令に従いモータを駆動する駆動部である。
【０００４】
従来の技術では、モーションコントローラ１１ｂの解析部にてＮＣプログラムに記述されたパラメータ切替え指令を解析すると、サーボ制御パラメータ記憶部１３にあらかじめ記憶された円弧の半径や速度等の加工条件毎のパラメータの組み合わせにより、位置制御部２４ｂや速度制御部２５ｂのサーボゲイン、時定数等の制御パラメータを切替え、モータ２７を制御する。
このように、加工条件にしたがってサーボゲイン、時定数等を切替えて制御することによって、加工条件に最適なサーボゲインにて運転する。
【特許文献１】特開平１１−２３１９１４（第６−８頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の制御内容の切替え方法では、サーボゲインを切替えることはできるが速度フィードフォワード機能とか位置指令フィルタ機能のようなサーボ制御の機能そのものを切替えることができなかった。そのため、モーションコントローラで位置決め動作や輪郭制御やタッピングなど異なる動作モードを制御する場合、サーボ制御装置が有している動作モード固有の最適な制御機能を利用することができず、各動作モードでサーボ制御装置の性能、機能を十分に発揮できなかった。
本発明はこのような問題に対し、動作モードに対し適合する制御機能をパラメータに登録し、動作モードの変更に応じパラメータを参照することにより制御機能そのものを切替え、各動作モードで最適なサーボ制御を行うことができるサーボ制御装置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】
上記問題を解決するため、本発明のサーボ制御装置は、プログラムを解析、実行するモーションコントローラに接続され、モータを駆動する駆動部と、前記モーションコントローラの位置指令と前記モータの位置から速度指令を作成する位置制御部と、前記モータの速度からトルク指令を作成する速度制御部とを有するサーボ制御装置において、位置決めや輪郭制御のような動作モード毎に適用すべき制御機能のパラメータ定義を記憶する制御切替えパラメータ記憶部と、前記動作モードと前記パラメータ定義から制御機能を設定する制御機能設定部を備えることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明のサーボ制御切替え方法は、プログラムを解析、実行するモーションコントローラに接続され、モータを駆動する駆動部と、前記モーションコントローラの位置指令と前記モータの位置から速度指令を作成する位置制御部と、前記モータの速度からトルク指令を作成する速度制御部とを有するサーボ制御装置のサーボ制御切替え方法において、モーションコントローラにより選択された動作モードにおけるひとつの制御機能の制御切替え有効設定パラメータが有効かどうかを判別し、該制御切替え有効設定パラメータが有効でなければ制御機能を有効に設定し、該制御切替え有効設定パラメータが有効なら、さらに適用制御機能設定パラメータが有効かどうか判別し、該適用制御機能設定パラメータが有効ならば制御機能を有効に設定し、該適用制御機能設定パラメータが有効でないなら、制御機能を無効に設定することを前記動作モードの全ての制御機能に対し行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パラメータにより動作モード毎に適用する制御機能を選択できるため、動作モードに対して最適な制御機能を使用しサーボ制御を行うことができ、サーボ制御の性能、機能を最大限に発揮する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明を実施するモーションコントローラおよびサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。１１ａはプログラムを解析し、サーボ制御装置に位置指令を出力するモーションコントローラ、１２ａはプログラムを解析、実行させる解析実行部、２１ａは位置指令に従いモータを制御するサーボ制御装置、１５は操作パネル、１４は操作パネル１５とやり取りを行い、シーケンス制御を行うＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）、２７はモータ、２８はモータの現在位置を検出する位置検出器、２４ａはモーションコントローラの位置指令と位置検出器にて検出されたモータ位置から速度指令を作成する位置制御部、２５ａは速度指令と位置検出器にて検出されたモータ位置を微分することによって求められたモータ速度からトルク指令を作成する速度制御部、２６はトルク指令に従いモータを駆動する駆動部、２２はあらかじめ設定された制御切替え有効設定パラメータと、適用機能制御パラメータを記憶する制御切替えパラメータ記憶部、２３はパラメータと動作モードに基づき、制御機能を設定する制御機能設定部である。
【００１１】
解析実行部１２ａは、加工プログラムを解析し、サーボ制御装置２１ａに対し目標位置指令を出力するとともに、加工動作に従って、例えば位置決め動作、軌跡制御、タッピング動作等の動作モードをサーボ制御装置２１ａに出力する。また、ＰＬＣ１４は作業者が操作パネル１５を操作したことを基に作られる動作モードをサーボ制御装置に出力する。このように動作モードは、モーションコントローラ１１ａとＰＬＣ１４の両者から出力される。
【００１２】
また位置制御部２４ａおよび速度制御部２５ａには、位置決め用途の制御機能や軌跡制御用途等の制御機能を有しており、制御切替えパラメータ記憶部２２に記憶されている、適用する制御機能を登録する適用制御機能設定パラメータと、動作モードによって制御機能切替えを行うか否かを設定する制御切替え有効設定パラメータにより、適用するか否かを設定する。
【００１３】
図２は本発明のパラメータを説明する図である。ここで、図２の（ａ）の制御切替え有効設定パラメータは、その機能が動作モードに依存するかどうかを決定する。図２の（ｂ）の適用制御機能設定パラメータは、その機能が有効かどうかを決定する。制御切替え有効設定パラメータと適用制御機能設定パラメータは同じ構造を持ち、ビット０〜ビットｎまでの各ビットに対し、１つの制御機能を割り当てる。
例えば、図２の例では、ビット０を制御機能Ａ、ビットｌを制御機能Ｂ、ビットｍを制御機能Ｃに割り当てた場合、制御機能Ｂと制御機能Ｃを実行するか否かは動作モードに従うが、制御機能Ａに対する制御切替え有効設定パラメータは０（無効）であるので制御機能Ａは動作モードに関係なく実行される。
したがって、図２（ｃ）に示すように、動作モード０では制御機能Ａが実行され、動作モード３では制御機能Ａと制御機能Ｃが実行される。
【００１４】
ここで、動作モードと適用される制御機能の関係について説明する。動作モードの例としては、「位置決め制御」、「軌跡制御」、「タッピング」などがある。例えば動作モード０を「位置決め制御」、動作モード１を「輪郭制御」、動作モード２を「タッピング」として、各動作モードの制御機能を適用するかどうかをサーボ制御装置２１ａの制御切替えパラメータ記憶部２２に設定する。
モーションコントローラ１１ａは解析実行部１２ａにてプログラムを解析し、「位置決め指令」「輪郭制御指令」、「タッピング指令」を判別する。「位置決め指令」と判別されたら、動作モード０をサーボ制御装置に出力する。同様に「輪郭制御指令」と判別されたら、動作モード１を、「タッピング指令」と判別されたら動作モード２をサーボ制御装置に出力する。
【００１５】
また、モーションコントローラとは別に、操作パネルからＰＬＣ１４を通して動作モードを出力できる。
例えば、プログラム指令は「タッピング指令」であるが、現在だけタッピング用の制御機能を使用したくない場合などにＰＬＣからの動作モードを優先にして、ＰＬＣからタッピング以外のモードを出力する。
【００１６】
図３は、位置制御部および速度制御部での本発明における制御切替えの概要図である。図３（ａ）は同時に使用できない場合の制御機能切替え方法を示し、図３（ｂ）は同時に使用できる場合の制御機能切替えを示している。
図４と図５に動作モードによる制御機能選択例を示す。図４は位置決め制御時の制御機能選択例を、図５は軌跡制御時の制御機能選択例を示す。
【００１７】
「位置決め制御」時は、位置決め位置でのオーバーシュートや残留振動を抑制し、位置決め時間を短縮することが要求され、移動中の経路によらない。位置決め制御では、位置決め時間短縮のため一般的に指令加速度を高く設定するが、その場合オーバーシュートや機械の固有振動による揺れが発生する場合がある。このオーバーシュートや機械の固有振動による揺れを抑制するため、位置指令を滑らかにするフィルタ機能を追加する。また、位置決め時（位置決め動作完了直前）に速度制御部を比例制御に切替えることによって、オーバーシュートを抑制し、位置決め時間を短縮する。すなわち、位置決め制御の場合、位置指令制御部では位置指令フィルタを、速度制御部では比例制御機能を選択する。
【００１８】
一方、「軌跡制御」の場合は、多軸間の補間および同期制御であり、移動中の経路が最も重視される。そのため、位置決め制御で適用したフィルタ機能や比例制御切替え機能を使用すると、他の同期軸と応答特性が異なるため軌跡ズレが発生する。しかし、指令加速度は位置決め制御ほど高くないので、フィードフォワード機能を全軸使用し、軌跡精度を向上する。すなわち、軌跡制御の場合は、位置制御部では速度フィードフォワード機能を選択し、速度制御部では比例制御切替えは行わない。
さらに、「タッピング」では主軸との同期精度が最も重要となるため、同期に特化したタッピング用の特殊な制御機能を使用する。（図示せず）
【００１９】
次に、本発明のサーボ制御切替え方法について説明する。
図６はサーボ制御切替え方法の処理手順を示すフローチャートである。なお、説明を簡単にするために動作モード０におけるフローチャートで説明するが、他の動作モードにおいても同様の処理を行う。
【００２０】
図６（ａ）に示すように、プログラム実行前にあらかじめ、動作モードに従って制御機能切替えを行うか否かを制御切替え有効設定パラメータに、各動作モードで適用する制御機能を適用制御機能設定パラメータに設定しておく（ステップＳＴ１１、ＳＴ１２）。
図６（ｂ）に示すフローチャートは、動作モードが電源投入後最初に選択されたときと、動作モードに変更があったときに起動される。
【００２１】
まず、ステップＳＴ２１で動作モードを判別する。以降のステップでは、動作モードに対応したパラメータを使用する。次に、ステップＳＴ２２でパラメータのビットをチェックするためのカウンタｉを０にイニシャルセットする。ステップＳＴ２３では、パラメータの全てのビットがチェックし終えたかどうかを、カウンタｉとビット数ｎ（ｎは制御切替えを行なうことのできる制御機能の総数）を比較して調べ、全てのビットをチェックし終えたら処理を終了する。ステップＳＴ２４で制御機能ｉの制御切替え有効設定パラメータが有効かどうかチェックし、有効でなければ、ステップＳＴ２７に分岐し、制御機能ｉを有効に設定する。制御切替え有効設定パラメータが有効の場合は、ステップＳＴ２５で、制御機能ｉの適用制御機能設定パラメータが有効かどうかをチェックする。有効であれば、ステップＳＴ２７で制御機能ｉを有効に設定し、有効でなければ、ステップＳＴ２６へ分岐し、制御機能ｉを無効に設定する。ステップＳＴ２６、ＳＴ２７実施後ステップＳＴ２８にて、カウンタｉに１加算し、ステップＳＴ２３に戻る。
【００２２】
本実施例では、制御切替え有効設定パラメータが無効設定であれば、動作モードによらず、常に制御機能が有効としているが、別途制御機能の機能有効パラメータを設け、制御切替え有効設定パラメータと比較し内部有効フラグを設定することによって動作モードによらず、制御機能を有効／無効としても良い。そして、内部制御フラグに従い、制御機能を適用し、モータを制御する。
本発明によれば、パラメータにより動作モード毎に適用する制御機能を選択できるため、動作モードに対して最適な制御機能に切替えてサーボ制御を行うことにより、サーボ制御の性能、機能を最大限に発揮する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のモーションコントローラおよびサーボ制御装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明のパラメータを説明する図
【図３】本発明の位置制御部および速度制御部での制御切替えの概要図
【図４】本発明の位置決め制御時の制御機能選択例
【図５】本発明の輪郭制御時の制御機能選択例
【図６】本発明のサーボ制御切替え方法の処理手順を示すフローチャート
【図７】従来のモーションコントローラおよびサーボ制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２４】
１１ａ、１１ｂ  モーションコントローラ
１２ａ、１２ｂ  解析実行部
１３  サーボ制御パラメータ記憶部
１４  ＰＬＣ
１５  操作パネル
２１ａ、２１ｂ  サーボ制御装置
２２  制御切替えパラメータ記憶部
２３  制御機能設定部
２４ａ、２４ｂ  位置制御部
２５ａ、２５ｂ  速度制御部
２６  駆動部
２７  モータ
２８  位置検出器
【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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