(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナログ指令出力回路と、パルス入力カウンタ回路と、位置ループ制御量演算器と、目標値を出力する目標値出力部とを有し、通常サーボモータを接続する位置決め制御装置を１組以上制御するモーションコントロールモジュールであって、動作命令を逐次解析処理することにより、前記サーボモータの位置決め制御を行うモーションコントロールモジュール機能の切替装置であって、
目標値と前記パルス入力カウンタ回路から得られる現在値とを比較する比較部の比較結果を前記位置ループ制御量演算器に入力し、該位置ループ制御量演算器の出力を前記アナログ指令出力回路に入力する位置フィードバックループを備えたモーションコントロールモジュール機能の切替装置において、
前記比較部の前に切替スイッチを備え、前記目標値を、前記比較部と前記位置ループ制御量演算器を通さずに、前記アナログ指令出力回路に直接入力するルートに切替えることによって前記位置フィードバックループを無効とする機能切替手段を備え、該機能切替手段を使用することにより、
前記モーションコントロールモジュールが、自分に接続されたプログラミング装置による設定を基に、前記サーボモータの位置決めを行う位置決め機能と、
前記サーボモータに代えアナログ電圧による電圧指令機器を前記位置決め制御装置に接続し、前記位置フィードバックループを無効とし、前記アナログ指令出力回路を使用してアナログ電圧を出力するアナログ電圧出力機能と、
前記サーボモータに代えパルス入力機器を前記位置決め制御装置に接続し、前記位置フィードバックループを無効とし、前記パルス入力カウンタ回路を使用して外部から入力されるパルスをカウントする外部パルスカウンタ機能とを切替えることを特徴とするモーションコントロールモジュール機能の切替装置。
【請求項２】
前記位置決め機能と、前記アナログ電圧出力機能と、前記外部パルスカウンタ機能との切替は、前記プログラミング装置からのパラメータの設定で行うことを特徴とする請求項１記載のモーションコントロールモジュール機能の切替装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プログラマブルコントローラに使用する、１軸以上のアナログ指令出力タイプのモーションコントロールモジュールの機能切替装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のモーションコントロールモジュールには、特開平８−４４４１１号公報に示すようなものがあった。同公報に記載の発明によれば、位置決め制御装置をＮ個備えたモーションコントロールモジュールにあっては、それまで公知の装置では位置決め制御信号以外の信号、例えば原点センサやリミットセンサ等の入力や、ブレーキ等の出力といった軸制御専用の入出力信号をＩ／Ｏモジュールを用いて中央のプログラマブルコントーラに監視・制御させていたのであるが、その発明によれば、それぞれの位置決め制御装置１〜Ｎに中央のプログラマブルコントーラの役目を分担させるようにしたものである。
【０００３】
図３はプログラマブルコントローラの主要構成ブロックおよびこれと接続される周辺機器との関係を示すブロック図である。３０はプログラマブルコントローラであり、このプログラマブルコントローラ３０を構成する基本モジュールとして、電源モジュール３２、ＣＰＵモジュール３３、モーションコントロールモジュール３４、Ｉ／Ｏモジュール３５があり、これは互いに内部バス３１で接続されている。
電源モジュール３２は各モジュールに電源を供給するものである。
ＣＰＵモジュール３３は、プログラマブルコントローラ３０のスキャン処理を実行するためのものであり、ラダープログラムを格納していてそれを解読して処理する。このときＩ／Ｏモジュール３５から入力データを取り込み、処理して解読結果を出力モジュールに出力する。また、モーションコントロールモジュール３４と定期的にデータの受け渡しを行う。このデータの中には、ラダープログラムからモーションプログラムを制御するための情報や、モーションコントロールモジュール３４からの実行状態やアラーム等の情報が含まれる。
モーションコントロールモジュール３４は、モーションプログラムを格納していて、それを解読して軸用位置決め制御装置３７へ通信バス３８を介して位置制御の指令を行う。
Ｉ／Ｏモジュール３５は外部とのデータの受け渡しを行う。
プログラミング装置３６は、ＣＰＵモジュール３３のラダープログラム、モーションコントロールモジュール３４のモーションプログラム及びそれらに関する情報をＣＰＵモジュール３３の通信ポートを介して入出力する。
軸用位置決め制御装置３７はモーションコントロールモジュール３４より位置制御の指令を受けて、この指令に従って位置検出器４０からのフイードバックパルスをもとに、サーボモータ３９にアナログ指令を出力してこれを制御する。
軸用位置決め制御装置３７は多軸ロボットの軸数だけ設置されており、第Ｎ軸あるロボットであればＮ個の軸用位置決め制御装置３７が存在する。
【０００４】
図３のモーションコントロールモジュール３４の従来の構成図を示したのが図２である。図２において、１０１はモーションコントロールモジュール３４のメモリに格納されているプログラムファイルで、各種のモーションプログラム（命令１、命令２、命令３・・・命令Ｎ）が格納されており、このモーションプログラムをモーションコントロールモジュール３４の逐次解析部１０２で逐次解析してＮ個の軸用位置決め制御装置のうち所定の位置決め制御装置に対して目標値が与えられる。
【０００５】
その第１軸用位置決め制御装置について見ると、１０３は目標値出力部、１０５は位置ループ制御量演算器（以後、「Ｋｐ」と言う。）、１０６は現在値出力部、１０７はアナログ指令出力回路（以後、「Ｄ／Ａ」と言う。）、１０８はカウンタである。Ｄ／Ａ１０７からサーボモータ（サーボコントローラを含む。）３９へアナログ指令出力が与えられ、また、サーボモータ３９の回転情報を示すエンコーダ等の位置検出器４０からのパルスがカウンタ１０８に与えられる構成となっている。このように位置決め制御装置内のＤ／Ａ１０７とカウンタ１０８とで位置制御フイードバックを構成し、モーション命令（プログラム）により位置決めする方法をとっていた。
【０００６】
第２軸用位置決め制御装置も同様な構成で、２０３は目標値出力部、２０５はＫｐ、２０６は現在値出力部、２０７はＤ／Ａ、２０８はカウンタである。
第Ｎ軸用位置決め制御装置も同様な構成で、Ｎ０３は目標値出力部、Ｎ０５はＫｐ、Ｎ０６は現在値出力部、Ｎ０７はＤ／Ａ、Ｎ０８はカウンタである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例においては、図２に示すようなＮ個の位置決め制御装置を配置してＮ軸の制御が可能であっても、実際にはＮ軸より少ない軸数の制御ですむような多軸ロボットもあり、このような場合はＮ個の位置決め制御装置全てが使用されることはない。例えば図２のように、第１軸位置決め制御装置と第２軸位置決め制御装置は、Ｄ／Ａ１０７からサーボモータ３９へアナログ指令出力が与えられ、また、サーボモータ３９の回転情報を示す位置検出器４０からのパルスがカウンタ１０８に与えられているものの、第Ｎ軸位置決め制御装置は、Ｎ０７のＤ／ＡとＮ０８のカウンタとは利用されないままでいた。
【０００８】
一方、ロボットにはインバータや電圧指令機器の制御信号や単独のエンコーダのパルスといった本来軸制御専用でない入出力信号の入出力も必要であり、このために従来は別途専用のＤ／Ａやカウンタを用意していた。
【０００９】
このようにモーションコントローラモジュール３４の軸位置決め制御装置内にＤ／Ａとカウンタがせっかく未使用で残されていてもこれを使用しないのは、すべての軸の制御対象がサーボコントローラに限定されてしまっているためで、空き軸を利用してインバータや電圧指令機器の制御および単独の外部エンコーダのパルスを入出力するといったことができないためであった。
このために、システム構成上無駄が生じていた。
【００１０】
そこで、本発明はモジュール内のＤ／Ａとカウンタを用いてサーボコントローラ・インバータ・電圧指令機器・外部エンコーダなど多種な機器との接続および制御を可能にするモジュール機能の切替装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るモーションコントロールモジュール機能の切替装置は、アナログ指令出力回路と、パルス入力カウンタ回路と、位置ループ制御量演算器と、目標値を出力する目標値出力部とを有し、通常サーボモータを接続する位置決め制御装置を１組以上制御するモーションコントロールモジュールであって、動作命令を逐次解析処理することにより、前記サーボモータの位置決め制御を行うモーションコントロールモジュール機能の切替装置であって、目標値と前記パルス入力カウンタ回路から得られる現在値とを比較する比較部の比較結果を前記位置ループ制御量演算器に入力し、該位置ループ制御量演算器の出力を前記アナログ指令出力回路に入力する位置フィードバックループを備えたモーションコントロールモジュール機能の切替装置において、
前記比較部の前に切替スイッチを備え、前記目標値を、前記比較部と前記位置ループ制御量演算器を通さずに、前記アナログ指令出力回路に直接入力するルートに切替えることによって前記位置フィードバックループを無効とする機能切替手段を備え、該機能切替手段を使用することにより、前記モーションコントロールモジュールが、自分に接続されたプログラミング装置による設定を基に、前記サーボモータの位置決めを行う位置決め機能と、前記サーボモータに代えアナログ電圧による電圧指令機器を前記位置決め制御装置に接続し、前記位置フィードバックループを無効とし、前記アナログ指令出力回路を使用してアナログ電圧を出力するアナログ電圧出力機能と、前記サーボモータに代えパルス入力機器を前記位置決め制御装置に接続し、前記位置フィードバックループを無効とし、前記パルス入力カウンタ回路を使用して外部から入力されるパルスをカウントする外部パルスカウンタ機能とを切替えることを特徴とするものである。
【００１２】
このように、動作プログラムの設定手段によってプログラミング装置より、Ｄ／Ａおよびパルス入力カウンタを位置フィードバックループとして動作させる通常の位置決め動作プログラムの設定入力を行うと共に、開いている軸のＤ／Ａおよびパルス入力カウンタを単独で使用可能にするための設定として、Ｄ／Ａへの一定電圧出力命令、パルス入力カウンタへのパルス入力命令のパラメータ設定を行って、機能切替手段が上記パラメータの設定に基づきルートを切替え、位置決めフィードバックループを無効にすることによって、Ｄ／Ａおよびパルス入力カウンタの単独使用を可能にする。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１記載のモーションコントロールモジュール機能の切替装置において、前記位置決め機能と、前記アナログ電圧出力機能と、前記外部パルスカウンタ機能との切替は、前記プログラミング装置からのパラメータの設定で行うことを特徴するものである。
【００１５】
このように、一定電圧出力命令またはパルス入力命令をパラメータ管理機能を利用して、サブルーチン実行のパラメータとして受け渡すプログラム構造により、あたかも、モーションモジュール系に、位置決め機能とアナログ電圧出力機能および外部パルスカウンタ機能とを切替えるソフトウェアスイッチを設けて、これをプログラミング装置よりオン／オフすることにより、モジュール内の１軸以上分のＤ／Ａとパルス入力カウンタを、個々の要素に分解または結合させる如くに動作させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るモーションコントロールモジュールの制御ブロック図である。図１に示す実施の形態は、Ｎ軸分の制御ブロック図である。
図１において、１はプログラムファイルで、モーションコントロールモジュール３４のメモリ内に各種のモーションプログラム（ここでは、命令１、命令２、命令３・・・命令ＭのＭ個）が格納されている。例えば、ＭＯＶは「位置決め命令」であり、ＶＣＴは「一定電圧出力命令」であり、また、ＰＣＮは「プログラマブルコントローラＯＮ命令」である。
このモーションプログラムをモーションコントロールモジュール３４の逐次解析部２で逐次解析し、その結果、Ｍ個の位置決め制御装置のうち所定の位置決め制御装置に対して目標値が与えられる。
【００１７】
第１軸用位置決め制御装置について見ると、３は目標値出力部、４は本発明によって設けられるスイッチＳＷ−１でルートＡとルートＢとを切り換えるものである。５はＫｐ、６は現在値出力部、７はＤ／Ａ、８はカウンタである。Ｄ／Ａ７からサーボモータ（サーボコントローラを含む。）３９へアナログ指令出力が与えられ、サーボモータ３９の回転情報を示すエンコーダ等の位置検出器４０からのパルスがカウンタ８に与えられる構成となっている。このようにＤ／Ａ７とカウンタ８とで位置制御フイードバックを構成し、モーション命令（プログラム）により位置決めする方法をとっていた。
【００１８】
また、Ｄ／Ａ７とカウンタ８はハードウェアで構成され、その他の、プログラムファイル１、逐次解析手段２、目標値出力部３、スイッチ４、Ｋｐ５、現在値出力部６の系はソフトウェアで構成される。
【００１９】
第２軸用位置決め制御装置も同様な構成で、２３は目標値出力部、２４はスイッチＳＷ−２、２５はＫｐ、２６は現在値出力部、２７はＤ／Ａ、２８はカウンタである。第Ｎ軸用位置決め制御装置も同様な構成で、Ｎ３は目標値出力部、Ｎ４はスイッチＳＷ−Ｎ、Ｎ５はＫｐ、Ｎ６は現在値出力部、Ｎ７はＤ／Ａ、Ｎ８はカウンタである。
【００２０】
つぎに動作について説明する。
ソフトウェアスイッチを表す４のＳＷ−１は、前述のように、目標値出力部３を直接Ｄ／Ａ７に接続するルートＡかＫｐ５に接続するルートＢか、を選択する方向スイッチで、具体的な切替えはプログラマブルコントローラに接続されるプログラミング装置（図３の３６）による設定内容によるものである。例えば、プログラミング装置３６から入力されたプログラムファイル１の動作命令を逐次解析手段２によって解析した内容が、命令１（ＭＯＶ）の場合は従来通りのサーボコントローラとして、ＭＯＶ＝「位置決め命令」であるから、４のＳＷ−１は目標値出力部３をＫｐ５に接続し、Ｋｐ５を通して目標値をＤ／Ａ７に与えて、サーボモータ３９を駆動する。また、サーボモータ３９の位置検出器４０からのパルスをカウンタ８で入力して、現在値出力部６のデータを更新してフィードバックルートを形成する。
【００２１】
一方、プログラミング装置３６から入力されたプログラムファイル１の動作命令を逐次解析手段２で解析した内容が、サブルーチン構造でパラメータ設定が命令２のＶＣＴ「一定電圧出力命令」の場合は、４のＳＷ−１はＫｐ５を通さないルートＡ側に切替えて、Ｋｐ５の位置フィードバックループが無効となり、Ｄ／Ａ７とカウンタ８の各要素が単独に使用可能となる。この場合のプログラムファイル１の命令２は、４のＳＷ−１がルートＡ側に切替わった時点で有効であって、Ｄ／Ａ７からサーボモータ以外のインバータ、あるいは他の電圧指令機器等への接続が可能になる。同様に、カウンタ８も単独使用が可能になるので、外部エンコーダのパルス入力カウントなども可能になる。
【００２２】
また、２軸目のＳＷ−２の２４についても同様で、プログラミング装置３６からのプログラムファイル１の設定内容に基づいて、Ｋｐ２５の位置フィードバックループをオン／オフして、Ｋｐ２５を通すサーボ位置決め機能と、Ｄ／Ａ２７、カウンタ２８を単独使用するアナログ電圧出力機能、外部パルスカウンタ機能との切替え操作が可能になる。
【００２３】
図１では、第１軸用位置決め制御装置と第２軸用位置決め制御装置とはルートＢを選択し、第Ｎ軸用位置決め制御装置がルートＡを選択した状態を示している。このように、本実施の形態によれば、Ｄ／Ａの７とカウンタの８、Ｄ／Ａの２７とカウンタの２８、・・・、Ｄ／ＡのＮ７とカウンタのＮ８等をＣＰＵモジュルの制御を介した位置決め用途だけでなく、モーションモジュール独自の制御機能として、遊休軸を一定電圧の出力および単純なカウンタの用途にも転用できるので、モーションモジュールの機能を拡張し利用効率を一層改善することができる。
【００２４】
また、本発明の実施の形態ではここまで、ソフトウェアスイッチの構造については簡単でタイミング的に誤作動・誤操作が少ないパラメータ設定方式によって説明したが、特にこれに限定するものではなく、別の命令を使用するようなプログラム構造であっても、要は同様な動作が可能なソフトウェアスイッチを構成できればよい訳であるから、それらも適用範囲内である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、サーボコントローラーとしての位置決め機能のみであったモーションコントロールモジュールを、一定電圧出力機能および単純なカウンタ機能へも切替えができるように構成したので、一つのモーションモジュールでサーボコントローラ、インバータ、及びその他の電圧指令機器、外部エンコーダなど多種な機器との接続とそれらの制御が可能になり、位置決めモジュール、Ｄ／Ａモジュール、カウンターモジュールというようなシステム構成によって制御の簡素化、効率化とコストダウンを図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るモーションコントロールモジュールの制御ブロック図である。
【図２】従来のモーションコントロールモジュールの制御ブロック図である。
【図３】プログラマブルコントローラの主要構成ブロックおよびこれと接続される周辺機器との関係を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  プログラムファイル
２  逐次解析手段
３、２３、Ｎ３  目標値出力部
４、２４、Ｎ４  スイッチ
５、２５、Ｎ５  位置ループ制御量演算器（Ｋｐ）
６、２６、Ｎ６  現在値出力部
７、２７、Ｎ７  アナログ指令出力回路（Ｄ／Ａ）
８、２８、Ｎ８  カウンタ
３０  プログラマブルコントローラ
３１  内部バス
３２  電源モジュール
３３  ＣＰＵモジュール
３４  モーションコントロールモジュール
３５  Ｉ／Ｏモジュール
３６  プログラミング装置
３７  軸用位置決め制御装置
３８  通信バス
３９  サーボモータ
４０  位置検出器
【図１】
0004045379.tif 000002
【図２】
0004045379.tif 000003
【図３】
0004045379.tif 000004