(57)【要約】【課題】処理能力の高い高価なＣＰＵを必要とせずに、複数軸のサーボシステムを動作できるサーボドライバを提供する。【解決手段】コントローラ１から出力される最終目標位置データおよび経路を規定する補間形状データとを含む位置指令を入力して各サーボモータ４、５をそれぞれ制御する各サーボドライバ２、３において、自軸がサーボシステムの何軸かを示す軸設定パラメータを収納する軸設定パラメータ収納部６と、前記補間形状データを収納する補間形状データ収納部７と、前記最終目標位置データを収納する最終目標位置データ収納部８と、軸設定パラメータからのデータを基に前記補間形状データ収納部７からの補間形状データを各サーボドライバの目標位置及び目標速度に変換する補間形状データ演算処理部９と位置ずれを補正する位置ずれ補正処理部１０を設けた。【選択図】図２
2007316862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラ（１）から出力される位置指令を入力してサーボモータを制御するサーボドライバにおいて、
自軸がサーボシステムの何軸かを示す軸設定パラメータを収納する軸設定パラメータ収納部（６）と、前記位置指令に含まれる補間形状データを収納する補間形状データ収納部（７）と、前記位置指令に含まれる最終目標位置データを収納する最終目標位置データ収納部（８）と、
前記軸設定パラメータからのデータを基に前記補間形状データ収納部（７）からの補間形状データを前記各サーボドライバの目標位置及び目標速度に変換する補間形状データ演算処理部（９）と、
前記補間形状データで指定された位置決め動作を完了した後、前記最終目標位置データ収納部（８）からの最終目標位置データと前記補間形状データで指定された位置決め完了位置データとを比較して位置ずれがあるときその位置ずれを補正する位置ずれ補正処理部（１０）と、
を備えたことを特徴とするサーボドライバ。
【請求項２】
前記補間形状データは、その補間形状タイプとして、円弧軌道タイプ、直線軌道タイプ、楕円軌道タイプ、放物線軌道タイプ、双曲線軌道タイプ、正弦波軌道タイプ、ジグザグ軌道タイプのうち２つ以上の補間形状タイプから選択し、それぞれの補間形状タイプに対する補間データを持つものであり、
前記補間形状データ演算処理部（９）は前記補間形状データの補間形状タイプから対応する演算処理を判断し、かつその演算処理を行なうことを特徴とする請求項１記載のサーボドライバ。
【請求項３】
位置指令を出力するコントローラ（１）と、請求項１又は２記載のサーボドライバの複数個（２）、（３）とを備えたことを特徴とするサーボシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数軸のサーボシステムを構成するサーボドライバに関し、特に、形状データを指令として動作するコスト安のサーボドライバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数軸のサーボシステムに移動指令を行う場合、各軸毎の移動データ（目標位置、目標速度）を、コントローラから各サーボドライバに指令を与えている（特許文献１、第１図参照）。
【特許文献１】特開平８−０３０３１８号公報
【０００３】
図８は従来技術に係るサーボシステムの構成図である。
図８において、１’はコントローラ、２’、３’はそれぞれＸ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータの駆動用サーボドライバ、４、５はそれぞれＸ軸、Ｙ軸サーボモータ、１１はこのサーボシステムによる移動対象物である。
図９は、図８のサーボシステムにおける指令時に必要な指令データの説明図である。例として図８のＸ軸モータ４とＹ軸モータ５による２軸サーボシステムで円弧軌道に移動対象物を動作させる際の指令方法について説明する。
コントローラ１’（図８）は円弧軌道になるような移動データ［目標位置Ｘ，目標速度Ｖｘ］、［目標位置Ｙ，目標速度Ｖｙ］をサーボモータ４、５について図９のようにそれぞれ作成（図９においては第１軸と第２軸を使用）し、サーボドライバ２’、３’へ移動指令を与える。その結果、サーボシステム上の移動対象物１１（図８）は円弧軌道を描き目標位置へと位置決めを行うことができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように従来の方法では、複数軸のサーボシステムに移動指令を与える場合、図９に示すような各軸毎の移動データを通信周期ごとにコントローラが作成し、各サーボドライバへ指令することで実現している。
この場合、コントローラからサーボモータの軸数分の指令が必要であり、コントローラは軸数分の移動データを作成しなければならないため、処理能力の高い高価なＣＰＵを使用する必要があるといった問題点があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、処理能力の高い高価なＣＰＵを使用する必要のないサーボシステムを提供するもので、コントローラから形状指令をサーボドライバへ与えることで、複数軸のサーボシステムを動作させることを可能にするサーボシステム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】
【０００５】
上記問題点を解決するため、請求項１記載の発明は、サーボドライバに係り、コントローラから出力される位置指令を入力してサーボモータを制御するサーボドライバにおいて、自軸がサーボシステムの何軸かを示す軸設定パラメータを収納する軸設定パラメータ収納部と、前記位置指令に含まれる補間形状データを収納する補間形状データ収納部と、前記位置指令に含まれる最終目標位置データを収納する最終目標位置データ収納部と、前記軸設定パラメータからのデータを基に前記補間形状データ収納部からの補間形状データを前記各サーボドライバの目標位置及び目標速度に変換する補間形状データ演算処理部と、前記補間形状データで指定された位置決め動作を完了した後、前記最終目標位置データ収納部からの最終目標位置データと前記補間形状データで指定された位置決め完了位置データとを比較して位置ずれがあるときその位置ずれを補正する位置ずれ補正処理部と、を備えたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のサーボドライバにおいて、前記補間形状データが、その補間形状タイプとして、円弧軌道タイプ、直線軌道タイプ、楕円軌道タイプ、放物線軌道タイプ、双曲線軌道タイプ、正弦波軌道タイプ、ジグザグ軌道タイプのうち２つ以上の補間形状タイプから選択し、それぞれの補間形状タイプに対する補間データを持つものであり、前記補間形状データ演算処理部は前記補間形状データの補間形状タイプから対応する演算処理を判断し、かつその演算処理を行なうことを特徴とする。
さらに、請求項３記載の発明は、サーボシステムに係り、位置指令を出力するコントローラと、請求項１又は２記載のサーボドライバの複数個とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１記載の発明によると、コントローラから与えられた形状データを、サーボドライバ側でサーボモータの軸数分の移動データ（目標位置、速度）に変換するため、コントローラは形状指令をサーボドライバへ与えるだけでよい。このためコントローラは比較的処理能力の低い安価なＣＰＵで動作させることが可能となる。
また、請求項２記載の発明によると、コントローラから指令する補間形状データとして、円弧軌道、直線軌道、楕円軌道、放物線軌道、双曲線軌道、正弦波軌道タイプ、ジグザグ軌道タイプのうち２つ以上の補間形状タイプから選択でき、その補間形状データを指令することで、従来よりも容易に様々な動作を行うことが可能となる。
請求項３記載のサーボシステムの発明によると、請求項１又は２記載のサーボドライバを使用するので、高性能にもかかわらず安価なサーボシステムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、図に基づいて説明する。
【実施例】
【０００８】
図１は本発明を実施するサーボシステムである。
図１において、１はコントローラ、２はＸ軸サーボモータ駆動用サーボドライバ、３はＹ軸サーボモータ駆動用サーボドライバ、４はＸ軸サーボモータ、５はＹ軸サーボモータ、１１はＸ軸とＹ軸方向へ移動できるサーボシステムによる移動対象物である。
図２は本発明に係るサーボシステムのブロック図である。
図２において、コントローラ１は、Ｘ軸サーボモータ駆動用サーボドライバ２およびＹ軸サーボモータ駆動用サーボドライバ３に本発明に係る位置指令を出力する。本発明に係る位置指令とは、最終目標位置データ、および現在位置と前記最終目標位置の間の経路を規定する補間形状データである。
Ｘ軸サーボモータ駆動用サーボドライバ２には、自軸がサーボシステムの何軸かを示す軸設定パラメータを収納する軸設定パラメータ収納部６と、前記補間形状データを収納する補間形状データ収納部７と、前記最終目標位置データを収納する最終目標位置データ収納部８と、さらに、軸設定パラメータを基に補間形状データを各サーボドライバ２、３の目標位置及び目標速度に変換する補間形状データ演算処理部９と、補間形状データで指定された位置決め動作を完了した後、最終目標位置データと前記補間形状データで指定された位置決め完了位置データとを比較して位置ずれがあるときその位置ずれを補正する位置ずれ補正処理部１０とを備えている。
【０００９】
Ｙ軸サーボモータ駆動用サーボドライバ３も、同じく、自軸がサーボシステムの何軸かを示す軸設定パラメータを収納する軸設定パラメータ収納部６と、前記補間形状データを収納する補間形状データ収納部７と、前記最終目標位置データを収納する最終目標位置データ収納部８と、補間形状データ演算処理部９と、補正処理部１０とを備えている。
【００１０】
図３は、本発明に係る図１の複数軸のサーボシステムをある軌道に駆動するため、コントローラから出される補間形状指令のデータ構造の説明図である。
図３において、データ構造は、図の上から順に指令コマンド、補間タイプ、形状データ１、・・・形状データＭ、移動速度で構成される。
「補間タイプ」とは、移動対象物１１の動くべき軌道の形状を規定するもので、例えば、円弧軌道、直線軌道、楕円軌道、放物線軌道、双曲線軌道、正弦波軌道、ジグザグ軌道等が考えられるが、これに限定されるものではなく、他の任意の形状でもよい。
「形状データ」とは、円弧軌道であればその円弧の半径、指令開始角度、指令終了角度などがあり、直線軌道であれば移動量、移動方向などが該当する。
「移動速度」は移動対象物１１（図１）の移動する速度である。
【００１１】
図４は本発明で図１のシステムを「円弧」軌道に沿って動作させる場合のコントローラから出される補間形状データの例を示している。
図４において、指令コマンドは、補間タイプが「円弧」で、形状データ１は半径ｒ、形状データ２は指令開始角度θｓ、形状データ３は指令終了角度θｅ、移動対象速度はｖで指定されている。この指令コマンドがコントローラ１（図１）から各サーボドライバ２、３に入力されると、各サーボドライバ２、３は以下の数式１に従い、目標位置［ｘ，ｙ］、目標速度［ｖx，ｖy］を算出する。
【数１】
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ここでΔθは回転角θの補間量であり、コントローラ１は通信周期毎に補間量を更新し、各サーボドライバ２，３へ送信する。
数式１の演算結果により、サーボドライバ２は目標位置ｘ，目標速度Ｖｘをサーボモータ４へ、サーボドライバ３は目標位置ｙ，目標速度Ｖｙをサーボモータ５へ指令し、その結果、図１のサーボシステムにおける移動対象物１１を図５のような開始位置１１ｓから終了位置１１ｅへ円弧軌道で速度ｖで移動させることができる。
【００１２】
また、図６は本発明で図１のシステムを「直線」軌道に沿って動作させる場合のコントローラから出される補間形状データの例を示している。
図６において、指令コマンドは、補間タイプが「直線」で、形状データ１は移動量ｌ、形状データ２は移動方向θ、移動対象速度はｖで指定されている。
この指令コマンドがコントローラ１（図１）から各サーボドライバ２、３に入力されると、各サーボドライバ２、３は以下の数式２に従い、目標位置［ｘ，ｙ］、目標速度［ｖx，ｖy］を算出する。
【数２】
2007316862.tif 000004
ここでｘ’，ｙ’は指令入力前のモータのフィードバック位置であり、Δｌは移動量ｌの補間量であり、コントローラは通信周期毎に補間量を更新し、各サーボドライバへ送信する。
【００１３】
数式２の演算結果により、サーボドライバ２は目標位置ｘ，目標速度Ｖｘをサーボモータ４へ、サーボドライバ３は目標位置ｙ，目標速度Ｖｙをサーボモータ５へ指令し、その結果、図１のサーボシステムにおける移動対象物１１を図７のような開始位置１１ｓから終了位置１１ｅへ直線軌道で速度ｖで移動させることができる。
【００１４】
このように、サーボドライバに円弧軌道（回転半径、回転角、回転速度）及び、直線軌道（移動距離、移動方向、移動速度）の形状データを、それぞれの軸の移動データ（目標位置と速度）に変換する演算処理部を内蔵させることで、コントローラから形状指令を与えることによりサーボシステムを円弧軌道及び、直線軌道に動作させることができる。
また、円弧軌道や直線軌道の他にも、楕円軌道、放物線軌道、双曲線軌道、正弦波軌道、ジグザグ軌道等が考えられ、その場合、楕円軌道では長軸・短軸、焦点、放物線軌道や双曲線では漸近線、焦点、正弦波軌道では振幅と周期等がこれに該当し、ジグザグ軌道は直線軌道の組み合わせとなる。
また、本実施例ではサーボシステムとして２軸のＸ−Ｙテーブルの場合を例として説明したが、軸数は２軸に限らず、またテーブル以外の多軸ロボット等の用途にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施するサーボシステムの構成図である。
【図２】本発明を示すサーボシステムのブロック図である。
【図３】本発明を示す補間形状指令のデータ構造の説明図である。
【図４】本発明を示す補間形状指令の設定例（円弧軌道指令時）である。
【図５】本発明を示す補間形状指令の動作説明図（円弧軌道指令時）である。
【図６】本発明を示す補間形状指令の設定例（直線軌道指令時）である。
【図７】本発明を示す補間形状指令の動作説明図（直線軌道指令時）である。
【図８】従来技術に係るサーボシステムの構成図である。
【図９】従来技術によるコントローラからサーボドライバへの指令データの説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    コントローラ
２    サーボドライバ（ｘ軸）
３    サーボドライバ（ｙ軸）
４    サーボモータ（ｘ軸）
５    サーボモータ（ｙ軸）
６    自軸がサーボシステムの何軸かを示すパラメータの収納部
７    補間形状データの収納部
８    最終目標位置データの収納部
９    補間形状データ演算処理部
１０  最終目標位置への補正処理部
１１  移動対象物
【図１】
2007316862.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007316862.tif 000008
【図５】
2007316862.tif 000009
【図６】
2007316862.tif 000010
【図７】
2007316862.tif 000011
【図８】
2007316862.tif 000012
【図９】
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