(57)【要約】  ラダー言語を用いて別途作成されたプログラムを用いることなく、サーボモータの電子カム制御とＩＯ制御とを統合して同期制御可能なモーション制御装置を得ることを目的とし、駆動機器（１２０）及び出力機器（１５）が接続されたモーション制御装置（１３０）であって、入力データに応じた出力パターンで出力機器（１５）の出力制御を行うと同時に駆動機器（１２０）の電子カム制御を行い、駆動機器（１２０）の電子カム制御を記述する制御ブロックと、出力機器（１５）の出力制御を記述する制御ブロックとが同一形式のブロックで表現されるモーション制御装置とする。
2018179185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機器及び出力機器が接続されたモーション制御装置であって、
入力データに応じた出力パターンで前記出力機器の出力制御を行うと同時に前記駆動機器の電子カム制御を行い、
前記駆動機器の電子カム制御を記述する制御ブロックと、前記出力機器の出力制御を記述する制御ブロックとが同一形式のブロックで表現されることを特徴とするモーション制御装置。
【請求項２】
接続された入力機器の入力データを用いて前記駆動機器及び前記出力機器を制御可能であることを特徴とする請求項１に記載のモーション制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモーション制御装置に接続される外部表示装置であって、
前記電子カム制御のカムパターンのパラメータを設定する画面と、前記出力機器の制御パラメータを設定する画面とを１画面に表示することを特徴とする外部表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置を有する機械又は装置の動作を制御するモーション制御装置及び外部表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボモータの同期制御として、同期制御の基準となる回転体に同期エンコーダを取り付け、その信号に従い対象となるサーボモータを駆動する方式において、同期制御のタイミングを決定するエンコーダ(マスタ軸)の位相（１回転内の位置）と制御対象となるサーボモータ（スレーブ軸）の位置とを対応付けるカムデータを用いて同期制御を実現する電子カム制御が広く知られている。【０００３】
従来例である特許文献１には、電子カム制御の設定手段として一つの駆動ソフトウェアモジュールに対して複数の出力ソフトウェアモジュールを有する同期制御プログラムを１画面に表示し、この画面に、パラメータの設定画面、各ソフトウェアモジュールのステータス情報又は駆動ソフトウェアモジュール若しくは出力ソフトウェアモジュールの波形グラフを表示してこの表示を切り替えることにより、電子カム制御の設定を行う多軸同期制御装置が開示されている。【０００４】
また、他の従来例である特許文献２には、サーボモータの同期制御のタイミングに合わせて周辺装置のＩＯ（Input  Output）制御を行う場合、電子カム制御のカムデータに加えてＩＯ信号の状態データも合わせて記憶し、異常発生時又は調整時に再度出力することで制御対称軸を逆方向に動作させ、更には繰り返し正逆動作させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１７４９９２号公報
【特許文献２】特開２００４−２４６４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来例の一つである特許文献１に開示された技術によれば、パラメータの設定のみでソフトウェア設計からデバッグまでの作業を行うことはできるものの、電子カム制御の対象はサーボモータの位置に限定されており、速度又はトルクを制御する、あるいはサーボモータの位置以外の信号、例えばデジタル信号のＯＮ／ＯＦＦやアナログ操作量のような出力を対象としていないため、デジタル信号のＯＮ／ＯＦＦやアナログ操作量などのＩＯ制御についてはラダー言語を用いて別途プログラムを作成する必要がある、という問題があった。また、電子カム制御がＩＯ制御を対象としていないため、電子カム制御とＩＯ制御との同期性が保証できず、電子カム制御とＩＯ制御とのタイミングの調整が容易でない、という問題があった。【０００７】
一方で、上記の従来例の一つである特許文献２に開示された技術によれば、サーボモータの電子カム制御と連動したＩＯ制御を実現可能である。特許文献２に開示された技術によれば、マスタスレーブ軸間のカムデータに、ラダー言語を用いて作成されたプログラムにより生成されたＩＯ信号の状態を同時に記録し、再度呼び出すため、動作の再現又は正逆動作において、ラダー言語を用いて、プログラムを別途作成する必要がない。しかしながら、電子カム制御及びＩＯ制御の位相の調整時、又は１サイクルの周期の一方の制御のみの変更時には、依然としてラダー言語を用いて、プログラムを別途作成する必要がある。また、特許文献２には、複数の軸間又は複数のＩＯ機器間の全体の制御タイミングの調整を効率よく行うことは考慮されていない。また、特許文献２に開示された技術では、スレーブ軸はマスタ軸の位置に追従することのみが開示されており、スレーブ軸が、軸の速度、ＩＯ機器であるセンサのアナログ入力値又は時間といったマスタ軸の位置以外の制御量に追従することは開示されておらず、電子カム制御とＩＯ制御とを関連付けるプログラムを別途作成する必要がある、という問題があった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ラダー言語を用いて別途作成されたプログラムを用いることなく、サーボモータの電子カム制御とＩＯ制御とを統合して同期制御可能なモーション制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駆動機器及び出力機器が接続されたモーション制御装置であって、入力データに応じた出力パターンで前記出力機器の出力制御を行うと同時に前記駆動機器の電子カム制御を行い、前記駆動機器の電子カム制御を記述する制御ブロックと、前記出力機器の出力制御を記述する制御ブロックとが同一形式のブロックで表現されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るモーション制御装置は、ラダー言語を用いて別途作成されたプログラムを用いることなく、サーボモータの電子カム制御とＩＯ制御とを統合して同期制御可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係るモーション制御装置の機能を示すブロック図
【図２】実施の形態に係るモーション制御装置の同期設定における出力モジュールの設定画面を示す図
【図３】実施の形態に係るモーション制御装置を含むモーション制御システムを示す機能ブロック図
【図４】図３に示すモーション制御システムを実現するハードウェアの構成を示すブロック図
【図５】図６に示す画面によって動作する、実施の形態に係るモーション制御装置を含むモーション制御システムの実装置構成例を示す図
【図６】図５に示すモーション制御装置の実装置構成例における同期設定の画面を示す図
【図７】実施の形態に係る、他のモーション制御装置の同期設定後の画面を示す図
【図８】実施の形態に係るモーション制御装置の動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態に係るモーション制御装置及び外部表示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。
【００１３】
実施の形態．
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機能を示すブロック図である。図１に示すモーション制御装置は、入力機器からデータが入力される入力部１１と、入力部１１からのデータをもとに、電子カム制御を行いつつユーザが作成したライブラリに基づく演算であるライブラリ演算を行う演算部１２と、出力機器へデータを出力する出力部１３とを備える。なお、入力部１１に与えられるデータとしては、同期エンコーダの位相、温度などを例示することができ、出力部１３が出力するデータにはサーボモータへの位置指令及びレーザ制御装置の出力強度を例示することができる。
【００１４】
演算部１２は、入力部１１からのデータに基づき出力部１３へ出力するサーボモータの位置などの演算と、出力機器へ出力する制御量の演算を行う。すなわち、図１に示すモーション制御装置は、モーション制御とＩＯ制御とを同一の演算部にて実行する。この演算は、カムデータを用いた電子カム制御又はユーザが数式により動作を記述する演算ライブラリによって実行される。
【００１５】
なお、図１に示す入力部１１及び出力部１３には、実在の機器のみならず、その入出力を模擬した仮想機器が接続されてもよい。なお、仮想機器とは、センサ又はサーボモータの入出力状態を模擬し、この模擬した入出力状態に基づくデータを入力部１１及び出力部１３へ入出力可能なモーション制御装置内部の仮想的な機器をいう。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態に係るモーション制御装置の同期設定における出力モジュール２５の設定画面を示す図である。図２に示す設定画面は、モーション制御装置に接続される表示装置に表示されており、装置構成のパラメータ、カムパターン及び数式ライブラリが、モジュール選択画面２０−２から選択され、設定画面２０−１へ配置された後、モーション制御装置へ転送される。図２には、第１の入力モジュール２１−１と、第１の入力モジュール２１−１に接続された装置を設定する第１の入力設定画面２１−１ａと、第１の入力モジュール２１−１に接続された第１のライブラリ演算モジュール２２−１と、ライブラリの演算を設定する第１のライブラリ設定読み出し画面２２−１ａと、第１のライブラリ演算モジュール２２−１に接続された第１のスイッチモジュール２３−１と、第ｎの入力モジュール２１−ｎと、第ｎの入力モジュール２１−ｎに接続された第ｎのライブラリ演算モジュール２２−ｎと、第ｎのライブラリ演算モジュール２２−ｎに接続された第ｎのスイッチ２３−ｎと、第１のスイッチモジュール２３−１から第ｎのスイッチモジュール２３−ｎに接続された合成モジュール２４と、合成モジュール２４の設定画面である合成設定画面２４−ａと、合成モジュール２４で演算された結果をカムパターンモジュール２７により入力の位相に応じた出力に変換した結果を出力する出力モジュール２５と、出力モジュール２５に接続された装置を設定する出力設定画面２６とが示されている。なお、ここでｎは１より大きい自然数であり、図示していないが、入力モジュールはｎ個設けられている。図２に示す設定画面は、出力モジュール２５の設定画面であるので、出力は１個である。図２においては、駆動機器のモーション制御を記述する制御ブロックと、入力機器の入力制御と、出力機器の出力制御とが同一形式のブロックであるモジュールで表現されており、１サイクルあたりの入力データに応じた出力パターンで駆動機器を制御しつつ、電子カム制御が可能である。
【００１７】
図２における第１の入力モジュール２１−１から第ｎの入力モジュール２１−ｎの各々は、本実施の形態に係るモーション制御装置の機能を示すブロック図である図１における入力部１１と関係付けられる。ここで、入力部１１は、デジタル入力ユニット、アナログ入力ユニット、サーボアンプ、エンコーダなどの機器から構成される。図２における出力モジュール２５は図１における出力部１３に該当する。ここで、出力部１３はデジタル出力ユニット、アナログ出力ユニット、サーボアンプなどの機器から構成される。図２において、第１の入力モジュール２１−１に接続された装置を設定する第１の入力設定画面２１−１ａのデジタル入力ユニットの項目及びアナログ入力ユニットの項目は、入力機器を選択して設定するためのものである。
【００１８】
図２におけるライブラリ演算モジュール２２−ｎ、スイッチモジュール２３−ｎ、合成モジュール２４及びカムパターンモジュール２７は、図１における演算部１２に関連付けられる。第１のライブラリ演算モジュール２２−１から第ｎのライブラリ演算モジュール２２−ｎは、Ｃ言語などのプログラミング言語で構築した数式ライブラリをライブラリ設定読み出し画面２２−１ａで割り付け、第１の入力モジュール２１−１から第ｎの入力モジュール２１−ｎの入力データに対して演算を行う。この演算には、ＰＩＤ演算式、グレイコード変換式及び平滑平均化式による演算と、整数の四則演算とを例示することができる。また、図２には、出力モジュール２５のカムパターン２７と、カムパターン２７の作成を行うカムパターン設定画面２７−ａが示されている。カムパターン２７は、カムパターン設定画面２７−ａにおける電子カム曲線のユーザによる描画で作成され、又は外部の電子カムファイルから取り込まれる運転パターンである。図２においては、カムパターン２７のｘ軸のデータ（主軸の位相データ）を元に、カムパターン２７に従いｙ軸を演算し、出力モジュール２５の出力として出力設定画面２６で選択した出力機器へモーション制御装置から出力値が出力される。
【００１９】
第１のスイッチ２３−１は、第１の入力モジュール２１−１からの入力データに基づいたライブラリ演算モジュール２２−１の出力を用いるか否かを切り換えるために設けられ、第ｎのスイッチ２３−ｎは、第ｎの入力モジュール２１−ｎからの入力データに基づいたライブラリ演算モジュール２２−ｎの出力を用いるか否かを切り換えるために設けられている。合成モジュール２４は、第１のライブラリ演算モジュール２２−１から第ｎのライブラリ演算モジュール２３−ｎの演算結果のうち、第１のスイッチ２３−１から第ｎのスイッチ２３−ｎのオンオフの状態に対応して入力される複数の入力を加減算する。演算モジュール２８は、第１のライブラリ演算モジュール２２−１から第ｎのライブラリ演算モジュール２２−ｎと、第１のスイッチ２３−１から第ｎのスイッチ２３−ｎと、合成モジュール２４と、カムパターン２７とを含み、図１の演算部１２と対応する。
【００２０】
図３は、実施の形態に係るモーション制御装置を含むモーション制御システム１０を示す機能ブロック図である。図３に示すモーション制御システム１０は、入力機器１４と、駆動装置である駆動機器１２０と、モーション制御装置１３０と、出力機器１５と、設定装置１５０とを備える。
【００２１】
入力機器１４は、デジタルデータ入力部１１１と、アナログデータ入力部１１２と、ネットワーク入力部１１３と、バス同期通信部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃとを備える。デジタルデータ入力部１１１は、モーション制御装置１３０に入力されるデジタルデータを出力する。アナログデータ入力部１１２は、モーション制御装置１３０に入力されるアナログデータを出力する。ネットワーク入力部１１３は、モーション制御装置１３０に入力されるネットワーク機器のデータを出力する。バス同期通信部１１４ａは、デジタルデータ入力部１１１に接続され、バス同期通信部１１４ｂは、アナログデータ入力部１１２に接続され、バス同期通信部１１４ｃは、ネットワーク入力部１１３に接続されている。バス同期通信部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの各々は、モーション制御装置１３０内のバス同期通信部１３１とともに、ハードウェア間の入力タイミングのばらつきを修正しつつ各入力機器の入力タイミングの同期をとる。入力機器１４で取得したデータは、モーション制御装置１３０内の入力部１３３を通って演算部１３４に転送される。
【００２２】
駆動機器１２０は、駆動軸の現在位置及び速度を取得する現在位置及び速度取得部１２１と、駆動機器１２０内の内部ステータス情報を取得する内部ステータス情報取得部１２２と、駆動軸を制御するサーボ駆動制御部１２３と、モーション制御装置１３０内のサーボ通信同期通信部１３２と同期をとるサーボ通信同期通信部１２４とを備える。サーボ通信同期通信部１２４は、モーション制御装置１３０内のサーボ通信同期通信部１３２とともに、ハードウェア間の入力タイミングのばらつきを修正しつつ駆動機器１２０からの入力タイミングの同期をとる。駆動機器１２０で取得したデータは入力部１３３を通って演算部１３４に転送される。駆動機器１２０は、上記の通りモーション制御装置１３０に対して制御を実行するためのデータを入力する入力機器として動作するとともに、モーション制御装置１３０で演算された結果に基づきモータを制御する出力機器としても動作する。
【００２３】
モーション制御装置１３０は、バス同期通信部１３１，１３１ａと、サーボ通信同期通信部１３２と、入力部１３３と、演算部１３４と、出力部１３５と、仮想軸実現部１３６と、ライブラリ実行部１３７と、同期パラメータ記憶部１３８ａと、電子カムパターン記憶部１３８ｂと、ライブラリ記憶部１３８ｃと、非同期制御演算部１３９と、内部タイマ１１５とを備える。モーション制御装置１３０は、入力部１３３から取得した入力データと、設定装置１５０で設定されて同期パラメータ記憶部１３８ａに記憶された同期パラメータと、ライブラリ記憶部１３８ｃに記憶された計算式とをもとに、電子カムパターン記憶部１３８ｂに記憶されているカムパターンのｘ軸とする入力データを参照する。そして、モーション制御装置１３０は、ｘ軸のデータ（主軸の位相データ）を元に、カムパターンに従いｙ軸を演算する。演算値は、サーボ通信同期通信部１３２を通って駆動機器１２０へ出力され、又はバス同期通信部１３１ａを通って出力機器１５へ出力される。
【００２４】
バス同期通信部１３１は、ハードウェア間の入出力タイミングのばらつきを抑えることを目的として特定の同時刻タイミングにおける各々の入力データをバス同期通信部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから取得し、入力部１３３へ転送する。また、サーボ通信同期通信部１３２は、サーボ通信同期通信部１２４と同期をとる。
【００２５】
入力部１３３は、バス同期通信部１３１を経由してモーション制御装置１３０の処理に同期した入力機器１４からの入力データと、サーボ通信同期通信部１２４を経由してモーション制御装置１３０の処理に同期した駆動機器１２０からの入力データとを演算部１３４に入力可能なデータに変換する。
【００２６】
演算部１３４は、入力部１３３から渡されたデータと、電子カムパターン記憶部１３８ｂに記憶されているカムパターンデータと、ライブラリ実行部１３７から渡された数式ライブラリの計算式と、内部タイマ１１５から渡されたデータとに基づき、出力部１３５へ渡す出力データを演算する。
【００２７】
ライブラリ実行部１３７は、ライブラリ記憶部１３８ｃに記憶された数式ライブラリを展開し、ユーザによって作成された数式ライブラリの計算式を演算部１３４に対して提供する。
【００２８】
仮想軸実現部１３６は、実際の機器が存在しない、例えばテスト用の動作指令などの任意のデータを駆動機器１２０と同様の形式で演算部１３４に対して提供するための機能モジュールである。
【００２９】
内部タイマ１１５は、モーション制御装置１３０内に設けられたタイマであり、時刻情報を演算部１３４に提供する。演算部１３４は、内部タイマ１１５から提供される時刻情報に基づき演算を行うことで横軸を時間とする運転パターンにより電子カム制御を実現することも可能である。
【００３０】
同期パラメータ記憶部１３８ａは、設定装置１５０内の同期パラメータ設定部１５１が出力する、図２に示す表示画面における各モジュールの組み合わせ状態の同期パラメータを記憶する。電子カムパターン記憶部１３８ｂは、設定装置１５０内の電子カム構築部１５５にて構築された電子カムパターンを記憶する。ライブラリ記憶部１３８ｃは、設定装置１５０内のライブラリ読み取り部１５２にて読み取られた数式ライブラリを記憶する。      
【００３１】
非同期制御演算部１３９は、モーション制御装置１３０内の同期制御が不要な１つ又は複数の機器を制御する演算を行う制御演算部を示し、ユーザにより作成された同期の必要のないプログラムである。
【００３２】
出力部１３５は、演算部１３４からの出力データをもとに、出力機器１５又は駆動機器１２０へ出力可能なデータに変換する。
【００３３】
出力機器１５は、バス同期通信部１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃと、デジタルデータ出力部１４２と、アナログデータ出力部１４３と、ネットワーク出力部１４４とを備える。バス同期通信部１４１ａはデジタルデータ出力部１４２に接続され、バス同期通信部１４１ｂはアナログデータ出力部１４３に接続され、バス同期通信部１４１ｃはネットワーク出力部１４４に接続されている。バス同期通信部１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃの各々は、モーション制御装置１３０内の出力部１３５からの出力が、出力機器１５内のデジタルデータ出力部１４２、アナログデータ出力部１４３及びネットワーク出力部１４４へ同じタイミングで出力されるようタイミングの同期をとる。デジタルデータ出力部１４２は、モーション制御装置１３０からのデータに応じてデジタルデータを出力する。アナログデータ出力部１４３は、モーション制御装置１３０からのデータに応じてアナログデータを出力する。ネットワーク出力部１４４は、モーション制御装置１３０からの計算結果のデータを外部のネットワークに出力する。
【００３４】
設定装置１５０は、設定時にモーション制御装置１３０に接続可能であり、モーション制御装置１３０の動作時にはモーション制御装置１３０から切り離すことも可能な装置であり、一例としてコンピュータによって実現される。設定装置１５０は、同期パラメータ設定部１５１と、ライブラリ読み取り部１５２と、同期設定画面表示部１５３と、ＩＦ部１５４と、電子カム構築部１５５とを備える。
【００３５】
同期パラメータ設定部１５１は、同期設定画面表示部１５３で構築された入力機器１４と出力機器１５との同期パラメータの設定、スイッチ設定及び演算モジュールといった各モジュールの同期パラメータの設定と、組み合わせ状態の情報とをモーション制御装置１３０が参照できるよう、同期パラメータ記憶部１３８ａへ記憶させる。
【００３６】
ライブラリ読み取り部１５２は、ライブラリ構築装置１６０で構築した数式ライブラリを設定装置１５０に読み取り、モーション制御装置１３０内のライブラリ記憶部１３８ｃに記憶させる。
【００３７】
同期設定画面表示部１５３は、図２に示す各出力の設定画面及び後述する図６，７に示す画面を表示させる表示部である。同期設定画面表示部１５３は、モーション制御システム１０に含まれるモーション制御装置１３０に接続されて切り離し可能な表示装置に搭載されていてもよい。
【００３８】
ＩＦ部１５４は、ユーザが操作可能な入力機器であり、設定入力時に操作内容を同期設定画面表示部１５３に出力し、表示画面に操作内容を反映させる。
【００３９】
電子カム構築部１５５は、同期設定画面表示部１５３及びＩＦ部１５４を用いた電子カム曲線の設定手段を提供し、モーション制御装置１３０が参照できるよう電子カムパターン記憶部１３８ｂに記憶させる。
【００４０】
ライブラリ構築装置１６０は、例えば数式ライブラリがＣ言語で記述されるものであった場合、Ｃ言語を編集し、モーション制御装置１３０が実行できる形式に変換（コンパイル）するものである。この数式ライブラリは、ライブラリ読み取り部１５２によって読み取られ、モーション制御装置１３０のライブラリ記憶部１３８ｃに記憶させる。
【００４１】
図４は、図３に示すモーション制御システム１０を実現するハードウェアの構成を示すブロック図である。図４に示すモーション制御システム１０は、入力機器１４と、駆動機器１２０と、モーション制御装置１３０と、出力機器１５と、設定装置１５０とを備える。
【００４２】
入力機器１４は、センサ２１１と、センサ２１１に接続されてアナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換ユニット２１２と、スイッチ２１３と、スイッチ２１３に接続されてオンオフ信号が入力されるデジタルデータ入力ユニット２１４と、ネットワーク機器２１５と、ネットワーク機器２１５に接続されてデータが入力されるネットワーク２１６とを備える。
【００４３】
駆動機器１２０は、サーボアンプ２２１と、サーボアンプ２２１によって駆動されるモータ２２２とを備える。
【００４４】
モーション制御装置１３０は、データ転送可能なバス２３１と、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２３２と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）２３３と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）２３４と、サーボ通信回路２３５とを備える。図３に示すバス同期通信部１３１は、図４に示すバス２３１によって実現される。図３に示すサーボ通信同期通信部１３２は、図４に示すサーボ通信回路２３５によって実現される。図３に示す入力部１３３、演算部１３４、出力部１３５、仮想軸実現部１３６及びライブラリ実行部１３７を実現するプログラムは図４に示すＲＯＭ２３３に記憶されており、図４に示すＣＰＵ２３２と図４に示すＲＡＭ２３４とを用いて演算処理を行うことでこれらの構成が実現される。図３に示す同期パラメータ記憶部１３８ａと、電子カムパターン記憶部１３８ｂと、ライブラリ記憶部１３８ｃと、内部タイマ及び仮想軸とは、図４に示すＲＯＭ２３３に記憶されている。なお、非同期制御演算部１３９は、図４に示すＲＯＭ２３３に記憶され、ＣＰＵ２３２及びＲＡＭ２３４によって実行されればよい。
【００４５】
出力機器１５は、モーション制御装置１３０からのデータが入力されるアナログ変換ユニット２４１と、アナログ変換ユニット２４１が出力するアナログデータによって制御されるレーザ２４２と、モーション制御装置１３０からのデータが入力されるデジタルデータ出力ユニット２４３と、デジタルデータ出力ユニット２４３が出力するデータによって制御されるステッピングモータ２４４と、モーション制御装置１３０からのデータが入力されるネットワーク２４５と、ネットワーク２４５からのデータによって制御されるネットワーク機器２４６とを備える。
【００４６】
設定装置１５０は、ディスプレイ２５１と、ＣＰＵ２５２と、ＲＯＭ２５３と、ＲＡＭ２５４とを備える。図３に示す同期設定画面表示部１５３は、図４に示すディスプレイ２５１によって実現される。図３に示す同期パラメータ設定部１５１、ライブラリ読み取り部１５２及び電子カム構築部１５５を実現するプログラムは、図４に示すＲＯＭ２５３に記憶されており、図４に示すＣＰＵ２５２とＲＡＭ２５４とを用いて演算処理を行うことでこれらの構成が実現される。図３に示すＩＦ部１５４は図示していないが、ユーザが操作可能な入力機器であればよく、入力機器にはマウス及びキーボードを例示することができる。
【００４７】
なお、ライブラリ構築装置１６０のハードウェア構成は図示していないが、設定装置１５０と同様である。
【００４８】
ＡＤ変換ユニット２１２に接続するセンサ２１１には、圧力センサ、加速度センサ、温度センサ、電流センサ、電圧センサ及び照度センサを例示することができる。デジタルデータ入力ユニット２１４に接続するスイッチ２１３には、画像センサを例示することができる。ネットワーク２１６に接続するネットワーク機器２１５には、タッチパネル及びインターネットを介した大規模データベースを例示することができる。サーボアンプ２２１から入力されるデータには、現在回転速度、現在位置、加速度アラーム状態及び磁極位置を例示することができる。
【００４９】
ネットワーク２４５に接続されるネットワーク機器２４６には、タッチパネル及びインターネットを介した大規模データベースを例示することができる。サーボアンプ２２１に出力されるデータには、指令回転速度、指令位置及び指令加速度を例示することができる。
【００５０】
以上説明したように、図４に示すモーション制御システム１０のハードウェアによって図３に示すモーション制御システム１０を実現することができる。
【００５１】
図５は、後述する図６に示す画面によって動作する、実施の形態に係るモーション制御装置を含むモーション制御システムの実装置構成例を示す図である。この実装置構成例では、部材を左右に搬送する位置に合わせて、部材をカットするレーザの出力を最適となるパターンで変化させるものである。図５には、モーション制御装置が外部からの信号により動作するのではなく、内部のプログラムに従って動作する例を示している。
【００５２】
図５には、各出力の同期タイミングのマスタの役割を持つ仮想軸であるマスタ入力部４０１、部材を搬送するアナログ出力モータであるサーボモータ４０２、アナログ出力のレーザを出力するレーザ出力装置４０３、ネットワーク出力が接続されているモーション制御装置４０４及びレーザカット中の部材温度を計測する温度センサ４０５が示されている。仮想軸４０１はユーザの設定した速度などで動作する仮想サーボモータである。仮想軸４０１の速度及び位相に合わせて、サーボモータ４０２及びレーザ出力装置４０３が同期動作する。温度センサ４０５は、部材温度を計測する。なお、スレーブカム４１２は、サーボモータ４０２であり、スレーブカム４１３は、レーザ出力装置４０３である。
【００５３】
電子カムパターン４１２ａは、サーボモータ４０２の動作を記述する。電子カムパターン４１２ａは、仮想軸である横軸の位相に合わせて往復運動を行う運転パターンである。カムパターン４１３ａは、レーザビームの出力強度を記述する。カムパターン４１３ａは、仮想軸である横軸の位相の中心近傍で最大の強度となるパターンである。
【００５４】
また、サーボモータ４０２及びレーザ出力装置４０３の動作時の部材の温度は温度センサ４０５で計測される。レーザ出力装置４０３の出力は、スレーブカム４１３によって仮想主軸の位相に従った出力強度と、温度センサ４０５から取得した温度データにより演算モジュール５０３で演算される値と合算されて出力される。このため、部材の位置に同期した強度でレーザビームを照射するとともに実際の温度からなるフィードバック制御を同期して実行することで最適な強度でレーザ切断を実行することができる。
【００５５】
また、スレーブカム４１２の位相とスレーブカム４１３の位相とをずらすことで、レーザ出力の強さと搬送軸の位置であるカット位置を調整することができ、ラダー言語で作成されるプログラムを必要とせず、パラメータの設定及び調整のみでサーボモータのモーション制御とＩＯ制御とを統合し、カムの動作及び温度に連動してレーザ出力を変化させる、といった制御を実現することが可能である。
【００５６】
図６は、図５に示すモーション制御装置の実装置構成例における同期設定の画面を示す図である。入力モジュール５０１は、図５に示すマスタ入力部４０１のプログラム中に存在する仮想サーボモータからの入力を表す。入力モジュール５０２は、図５に示す温度センサ４０５からの入力を表す。演算モジュール５０３は、温度センサ４０５からの温度データをもとに演算を行う。スイッチモジュール５０４は、演算モジュール５０３の演算結果を出力に伝達するかを選択する。合成モジュール５０５は、入力モジュール５０２からの入力とスイッチモジュール５０４のデータとを合成する。カムパターン５０６は、図５に示すスレーブカム４１２で示されたモータの動作を記述する。カムパターン５０７は、図５に示すスレーブカム４１３で示されたレーザ出力の強度を記述する。出力モジュール５０８は、サーボモータ４０２を表す。出力モジュール５０９は、レーザ出力装置４０３を表す。
【００５７】
同期設定画面１において、出力モジュール５０８はカムデータ５０６を経由して同期設定画面２の入力モジュール５０１に接続されている。
【００５８】
同期設定画面２において、入力モジュール５０１は合成モジュール５０５に接続され、入力モジュール５０２は演算モジュール５０３に接続され、演算モジュール５０３はスイッチ５０４に接続されている。合成モジュール５０５は、カムパターン５０７を経由して出力モジュール５０９に接続されている。
【００５９】
図７は、実施の形態に係る、他のモーション制御装置の同期設定の画面を示す図である。図７に示す画面が表示されるモーション制御装置は、モータで部材を搬送しつつ搬送位置と温度に応じたレーザの強さでカットし、ネットワーク経由で部材の温度をモニタリングする装置である。図７に示す画面には、図２で設定した同期設定画面の３つを設定後、同一の出力設定であるものをまとめて１画面に表示している。
【００６０】
同期設定画面１において、出力モジュール３０１はカムデータ３５１を経由して同期設定画面２の入力モジュール３１１に接続されている。出力モジュール３０１は搬送軸である。
【００６１】
同期設定画面２において、入力モジュール３１１は演算モジュール３２１に接続され、演算モジュール３２１はスイッチ３３１に接続され、スイッチ３３１は合成モジュール３４１に接続されている。入力モジュール３１１は搬送軸である出力モジュール３０１とレーザ出力である出力モジュール３０２を連動して電子カム制御するため共通のマスタ軸となる仮想軸である。入力モジュール３１２はスイッチ３３２に接続され、スイッチ３３２は合成モジュール３４１に接続されている。入力モジュール３１２はＡＤユニット温度センサであり部材の温度を監視する。合成モジュール３４１の出力側はカムデータ３５２を経由して出力モジュール３０２に接続されている。出力モジュール３０２はＤＡユニットに接続されたレーザ出力である。
【００６２】
同期設定画面３において、通信モジュール３０３はカムデータ３５３を経由して演算モジュール３２２に接続され、演算モジュール３２２は同期設定画面２の入力モジュール３１２に接続されている。なお、演算モジュール３２２は、入力モジュール３１２から入力されたデータを通信モジュール３０３から送信する形式に変換する演算ライブラリモジュールである。
【００６３】
なお、出力モジュール３０１ではカムデータ３５１のカムパターンが用いられ、出力モジュール３０２ではカムデータ３５２のカムパターンが用いられ、通信モジュール３０３ではカムデータ３５３のカムパターンが用いられる。通信モジュール３０３は通信温度データモニタ用の通信機能モジュールである。
【００６４】
図７において、モーション制御装置の運転の一例として、入力モジュール３１１からの仮想軸の移動量の入力値が１００であり、入力モジュール３１２からの温度センサの温度が５３であり、演算モジュール３２１における演算では１を加算する演算が選択され、スイッチ３３１及びスイッチ３３２の双方が繋がっている場合には合成モジュール３４１からの出力値は１５４であり、すなわち出力モジュール３０２のレーザ出力値は入力モジュール３１１の入力値と連結した搬送軸の位置と、温度センサである入力モジュール３１２の温度と、演算モジュール３２１の補正値とに連動し、カムデータ３５２に基づいてレーザの強さが増減する制御となる。スイッチ３３１及びスイッチ３３２の双方が繋がっていない場合には搬送軸である出力モジュール３０１は搬送を行うが、合成モジュール３４１からの出力値は０であるため、出力モジュール３０２のレーザは停止している制御となる。スイッチ３３１が繋がっており、スイッチ３３２が繋がっていない場合には合成モジュール３４１からの出力値は１０１であり、入力モジュール３１１の入力にのみ応じ、温度センサである入力モジュール３１２には影響されないレーザ出力の制御となる。スイッチ３３１が繋がっておらず、スイッチ３３２が繋がっている場合には合成モジュール３４１からの出力値は５３であり、温度センサである入力モジュール３１２の値にのみレーザ出力が左右される制御となる。
【００６５】
出力モジュール３０２は、カムデータ３５２のカムパターンのｘ軸から、合成モジュール３４１からの出力値を探索し、ｘ軸の値に対応するｙ軸の値を出力モジュール３０２の出力値として出力する。出力モジュール３０２は、この出力値に基づくレーザ光を出力する。出力モジュール３０１は、カムデータ３５１のｘ軸に入力モジュール３１１からの入力値である１００をとり、このときのｙ軸の値を出力モジュール３０１の出力値として出力し、搬送軸のモータを駆動する。同様に、通信モジュール３０３は、カムデータ３５３のｘ軸に入力モジュール３１２からの入力値である５３を参照し、このときのｙ軸の値を通信モジュール３０３の出力値としてモーション制御装置に接続されたネットワークユニットへ出力し、ネットワーク上のデータベースへ温度情報を送信する。
【００６６】
図８は、実施の形態に係るモーション制御装置の動作を示すフローチャートである。まず、処理をスタートし、入力部１３３は、同期パラメータ記憶部１３８ａから入力された同期パラメータを読み出し、演算部１３４へ渡す（Ｓ１１）。すなわち、Ｓ１１によって、入力機器１４のどの入力データを読むのかが決められる。次に、演算部１３４は、ライブラリ実行部１３７を経由してライブラリ記憶部１３８ｃからライブラリを読み出す（Ｓ１２）。なお、このライブラリに代えて既存の計算関数が用いられてもよい。これにより、演算の準備が行われる。次に、演算部１３４は、入力部１３３から取得した入力データと、同期設定画面表示部１５３で構築した組み合わせとをもとに演算を行う（Ｓ１３）。この同期設定画面表示部１５３で構築した組み合わせは、図２に示す表示画面における各モジュールの組み合わせ状態であり、同期パラメータ記憶部１３８ａに記憶されている。そして、演算部１３４は、モーション制御装置内部の現在のスイッチ状態判定を行い（Ｓ１４）、別の入力部の入力結果との合成演算を行い（Ｓ１５）、Ｓ１２で読み出したライブラリをもとにライブラリ演算を行う（Ｓ１６）。そして、演算部１３４は、ここまでの演算結果をカムパターンのｘ軸とし、ｙ軸のデータを出力部１３５へ出力する（Ｓ１７）。最後に、出力部１３５は、同期パラメータ記憶部１３８ａのデータと演算部１３４から渡されたデータとをもとに、設定された出力機器１５又は駆動機器１２０へデータを出力し（Ｓ１８）、処理をエンドする。このように、モーション制御装置が同期タイミングを取りつつ入出力を繰り返し実行することで、ラダー言語によって作成されたプログラムを必要とすることなく、ＩＯ制御とモーション制御とを統合した複雑な制御をカムパターン及びパラメータの設定のみで実現することができる。
【００６７】
以上説明した実施の形態によれば、プログラム言語を用いることなくパラメータの設定及びカムパターンの作成によりモーション制御とＩＯ制御とを統合して制御することができる。
【００６８】
以上説明した実施の形態に係るモーション制御装置は、駆動機器１２０及び出力機器１５が接続された構成であり、１サイクルあたりの入力データに応じた出力パターンで出力機器１５の出力制御を行うと同時に駆動機器１２０の電子カム制御を行い、駆動機器１２０の電子カム制御を記述する制御ブロックと、出力機器１５の出力制御を記述する制御ブロックとが図２に示すように同一形式のブロックで表現される。また、実施の形態に係るモーション制御装置に入力機器１４が接続されている場合には、接続された入力機器１４の入力データを用いて駆動機器１２０及び出力機器１５を制御可能である。更には、実施の形態に係るモーション制御装置に接続される外部表示装置である同期設定画面表示部１５３では、駆動機器１２０の電子カム制御のカムパターンのパラメータを設定する画面と、出力機器１５の制御パラメータを設定する画面とを１画面に表示する。
【００６９】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  モーション制御システム、１１  入力部、１２  演算部、１３  出力部、１４  入力機器、１５  出力機器、２０−１  設定画面、２０−２  モジュール選択画面、２１−１  第１の入力モジュール、２１−１ａ  第１の入力設定画面、２１−ｎ  第ｎの入力モジュール、２２−１  第１の演算モジュール、２２−１ａ  第１のライブラリ設定読み出し画面、２２−ｎ  第ｎの演算モジュール、２３−１  第１のスイッチ、２３−ｎ  第ｎのスイッチ、２４  合成モジュール、２４−ａ  合成設定画面、２５  出力モジュール、２６  出力設定画面、２７  カムパターン、２７−ａ  カムパターン設定画面、２８  演算モジュール、１１１  デジタルデータ入力部、１１２  アナログデータ入力部、１１３  ネットワーク入力部、１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ  バス同期通信部、１１５  内部タイマ、１２０  駆動機器、１２１  現在位置及び速度取得部、１２２  内部ステータス情報取得部、１２３  サーボ駆動制御部、１２４  サーボ通信同期通信部、１３０  モーション制御装置、１３１，１３１ａ  バス同期通信部、１３２  サーボ通信同期通信部、１３３  入力部、１３４  演算部、１３５  出力部、１３６  仮想軸実現部、１３７  ライブラリ実行部、１３８ａ  同期パラメータ記憶部、１３８ｂ  電子カムパターン記憶部、１３８ｃ  ライブラリ記憶部、１３９  非同期制御演算部、１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ  バス同期通信部、１４２  デジタルデータ出力部、１４３  アナログデータ出力部、１４４  ネットワーク出力部、１５０  設定装置、１５１  同期パラメータ設定部、１５２  ライブラリ読み取り部、１５３  同期設定画面表示部、１５４  ＩＦ部、１５５  電子カム構築部、１６０  ライブラリ構築装置、２１１  センサ、２１２  ＡＤ変換ユニット、２１３  スイッチ、２１４  デジタルデータ入力ユニット、２１５，２４６  ネットワーク機器、２１６，２４５  ネットワーク、２２１  サーボアンプ、２２２  モータ、２３１  バス、２３２，２５２  ＣＰＵ、２３３，２５３  ＲＯＭ、２３４，２５４  ＲＡＭ、２３５  サーボ通信回路、２４１  アナログ変換ユニット、２４２  レーザ、２４３  デジタルデータ出力ユニット、２４４  ステッピングモータ、２５１  ディスプレイ、３０１，３０２  出力モジュール、３０３  通信モジュール、３１１，３１２  入力モジュール、３２１，３２２  演算モジュール、３３１，３３２  スイッチ、３４１  合成モジュール、３５１，３５２，３５３  カムデータ、４０１  マスタ入力部、４０２  サーボモータ、４０３  レーザ出力装置、４０４  モーション制御装置、４０５  温度センサ、４１２，４１３  スレーブカム、４１２ａ  電子カムパターン、４１３ａ  カムパターン、５０１，５０２  入力モジュール、５０３  演算モジュール、５０４  スイッチモジュール、５０５  合成モジュール、５０６，５０７  カムパターン、５０８，５０９  出力モジュール。
【図１】
2018179185.tif 000003
【図２】
2018179185.tif 000004
【図３】
2018179185.tif 000005
【図４】
2018179185.tif 000006
【図５】
2018179185.tif 000007
【図６】
2018179185.tif 000008
【図７】
2018179185.tif 000009
【図８】
2018179185.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月7日(2018.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動機器及び出力機器が接続されたモーション制御装置であって、
入力データに応じた出力パターンで前記出力機器の出力制御を行うと同時に前記駆動機器の電子カム制御を行い、
前記駆動機器の電子カム制御を記述する制御ブロックと、前記出力機器の出力制御を記述する制御ブロックとが同一形式のブロックで表現され、
前記出力機器は、アナログデータ出力部又はネットワーク出力部を備えることを特徴とするモーション制御装置。
【請求項２】
接続された入力機器の入力データを用いて前記駆動機器及び前記出力機器を制御可能であり、
前記入力機器は、デジタルデータ入力部、アナログデータ入力部又はネットワーク入力部を備えることを特徴とする請求項１に記載のモーション制御装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のモーション制御装置に接続される外部表示装置であって、
前記電子カム制御のカムパターンのパラメータを設定する画面と、前記出力機器の制御パラメータを設定する画面とを同一構成の画面に表示することを特徴とする外部表示装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駆動機器及び出力機器が接続されたモーション制御装置であって、入力データに応じた出力パターンで前記出力機器の出力制御を行うと同時に前記駆動機器の電子カム制御を行い、前記駆動機器の電子カム制御を記述する制御ブロックと、前記出力機器の出力制御を記述する制御ブロックとが同一形式のブロックで表現され、前記出力機器は、アナログデータ出力部又はネットワーク出力部を備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
2018179185.tif 000011
2018179185.tif 000012
2018179185.tif 000013
2018179185.tif 000014