CN105278464A - 包括对具备多个轴的机械进行控制的控制装置的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包括对具备多个轴的机械进行控制的控制装置的控制系统。该控制系统包括：控制装置；识别信息存储部，其设置在多个伺服放大器中，存储分别识别多个伺服放大器的识别信息；通信部，其在控制装置和多个伺服放大器之间进行通信；自动设定部，其根据识别信息、与控制装置的软件所识别的多个控制轴分别对应的伺服放大器的种类，自动设定分配多个控制轴和多个伺服放大器的轴之间的对应关系的轴结构参数。

Description

包括对具备多个轴的机械进行控制的控制装置的控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，其包括控制装置，该控制装置对具备通过多个伺服电动机分别驱动的多个轴的机械进行控制。
背景技术
控制具备有多个轴的机械的控制装置经由伺服控制电路和多个伺服放大器与多个伺服电动机连接。这些伺服电动机分别驱动机械的多个轴。
控制装置将与多个伺服电动机中的一个伺服电动机对应的轴与控制装置的软件所识别的一个控制轴关联，并且驱动该轴。因此，为了分别驱动多个伺服电动机，需要正确设定分配了多个控制轴和机械的多个轴之间的对应关系的轴结构参数。
在现有技术中，轴结构参数的设定需要操作者手动进行。因此，启动控制系统的操作者需要正确理解多个控制轴和多个轴之间的对应关系，操作者需要有一定的知识和经验。另外，当操作者错误地设定了轴结构参数的情况下，会有以下危险，即与所要求的伺服电动机不同的伺服电动机会进行动作。
为了解决这样的问题，在日本特开平9-62323号公报中公开以下技术，即通过读取与数值控制装置连接的伺服放大器和/或存储在伺服电动机的存储器中的固有信息，自动设定进行轴控制所需要的系统参数。
另外，在日本特开2006-15420号公报中公开了一种能够容易地调换机器人本体中的轴顺序和驱动装置中的轴顺序的机器人控制装置。这时候，也能够对应控制轴编号和伺服放大器的连接顺序不一致的轴结构。
但是，在日本特开平9-62323号公报中，前提是预先正确地设定了软件所识别的控制轴和伺服放大器的多个轴之间的对应关系。因此，在对应关系不正确的情况下，不能够应用日本特开平9-62323号公报的技术。
另外，在日本特开2006-15420号公报中，需要预先生成轴调换的设定值，并作为排列数据而读入。因此，在日本特开2006-15420号公报中，不能够自动地变更轴置换的设定值。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而做出的，其目的为提供一种控制系统，能够自动地设定轴结构参数，该轴结构参数分配软件所识别的控制轴和机械的控制轴之间的对应关系。
为了达成上述目的，第一方式提供一种控制系统，具备：控制装置，其对具备通过多个伺服电动机分别驱动的多个轴的机械进行控制；识别信息存储部，其设置在与该控制装置连接的多个伺服放大器中，存储分别识别上述多个伺服放大器的识别信息；通信部，其在上述控制装置和上述多个伺服放大器之间进行通信；自动设定部，其根据通过上述通信部从上述识别信息存储部得到的上述识别信息、分别与上述控制装置的软件所认识的多个控制轴对应的伺服放大器的种类，对分配上述多个控制轴和上述多个伺服放大器的轴之间的对应关系的轴结构参数进行自动设定。
第二方式提供一种控制系统，具备：控制装置，其对具备通过多个伺服电动机分别驱动的多个轴的机械进行控制；识别信息存储部，其分别设置在通过与该控制装置连接的多个伺服放大器驱动的多个伺服电动机中，存储分别识别上述多个伺服电动机的识别信息；通信部，其在上述控制装置和上述多个伺服放大器之间以及上述多个伺服放大器和上述多个伺服电动机之间进行通信；自动设定部，其根据通过上述通信部从上述识别信息存储部得到的上述识别信息、与上述控制装置的软件所识别的各个控制轴对应的伺服电动机的种类，对分配上述多个控制轴和上述多个伺服电动机的轴之间的对应关系的轴结构参数进行自动设定。
通过详细说明附图所示的本发明的典型实施方式，明确本发明的这些目的、特征以及优点和其他目的、特征以及优点。
附图说明
图1是包括本发明第一实施例的控制装置以及伺服电动机的控制系统的控制系统的主要部分框图。
图2是表示本发明的第一实施例的控制装置的轴结构的框图。
图3是本发明的第一实施例的识别信息取得处理和识别信息核对处理的流程图。
图4是表示本发明的第一实施例的控制装置的轴结构的其他的框图。
图5是表示本发明的第一实施例的控制装置的轴结构的又一框图。
图6是包括本发明第二实施例的控制装置以及伺服电动机的控制系统的控制系统的主要部分框图。
图7是本发明的第二实施例的识别信息取得处理和识别信息核对处理的流程图。
符号说明
1：控制系统、10：控制装置、11：CPU(自动设定部)、12：ROM、13：RAM、14：ROM、15：总线、20：伺服控制电路、21：共享RAM(通信部)、22：CPU、23：RAM、24：伺服电动机控制指令输出电路、25：伺服放大器反馈信号检测电路、26：总线、30a～30f：伺服放大器、31a～31f：伺服电动机动力信号输出电路、32a～32f：通信电路(通信部)、33a～33f：ROM(识别信息存储部)、34a～34f：脉冲编码器反馈信号检测电路、40a～40f：伺服电动机、50a～50f：脉冲编码器、51a～51f：通信电路(通信部)、52a～52f：ROM(识别信息存储部)、53a～53f：旋转信号检测电路、60：轴结构参数。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下附图中对相同的部件标注相同参照符号。为了便于理解，适当变更这些附图的比例尺。另外，本发明不限定于以下的实施例。
[第一实施例]
图1是包括本发明第一实施例的控制装置以及伺服电动机的控制系统的控制系统的主要部分框图。图1所示的控制系统1具有控制装置10、与控制装置10连接的伺服控制电路20、与伺服控制电路20连接的多个伺服放大器30a～30f、与这些伺服放大器30a～30f分别连接的多个伺服电动机40a～40f以及分别包括在这些伺服电动机40a～40f中的脉冲编码器50a～50f。
多个伺服电动机40a～40f根据后述的从伺服放大器30a～30f接收到的动力信号进行动作。并且，多个伺服电动机40a～40f用于驱动机械(未图示)的多个轴1～6的某一个。这样的机械例如是机床或工业用机器人等。以下，在本申请说明书中，说明这样的机械为六轴结构的情况。但是，这样的机械也可以是其他数量的轴结构。
在图1所示的控制装置10中，存储对控制装置10进行控制的控制程序的ROM12、用于数据的临时存储的RAM13、存储伺服放大器30a～30f的识别信息和轴结构参数的ROM14分别通过总线15与CPU11连接。并且，为了成为通过控制程序所设定的位置和速度，经由共享RAM21将伺服电动机40a～40f的动作指令发送给伺服控制电路20。共享RAM21能够由控制装置10和伺服控制电路20的双方读写，控制装置10和伺服控制电路20经由共享RAM21进行通信。
在图1所示的伺服控制电路20中，保持为了控制伺服放大器30a～30f以及伺服电动机40a～40f而需要的参数的RAM23、将控制伺服电动机40a～40f的指令信号输出到伺服放大器30a～30f的伺服电动机控制指令输出电路24、接收从伺服放大器30a～30f发送来的反馈信号的伺服放大器反馈信号检测电路25分别通过总线26与CPU22连接。伺服控制电路20经由共享RAM21接收从控制装置10发送来的动作指令，对伺服放大器30a～30f输出指令信号。
这里，从伺服放大器30a～30f发送来的反馈信号除了包括伺服放大器30a～30f所具有的识别信息，还包括通过脉冲编码器50a～50f检测出的伺服电动机40a～40f的位置/速度信息以及表示脉冲编码器50a～50f自身的异常等的状态信息等。这些反馈信号全部通过相同的信号线进行发送。
图1所示的伺服放大器30a具有：接收从设置在伺服控制电路20内的伺服电动机控制指令输出电路24发送的指令信号，并向伺服电动机40a输出动力信号的伺服电动机动力信号输出电路31a；接收从脉冲编码器50a发送的脉冲编码器反馈信号的脉冲编码器反馈信号检测电路34a；存储伺服放大器30a的识别信息的ROM33a；将脉冲编码器50a以及伺服放大器30a的反馈信号输出到伺服控制电路20内的伺服放大器反馈信号检测电路25的通信电路32a。另外，其他的伺服放大器30b～30f也大体为同样的结构。
这里，从脉冲编码器50a～50f发送的反馈信号包括通过脉冲编码器50a～50f检测出的伺服电动机40a～40f的位置/速度信息以及表示脉冲编码器50a～50f自身的异常等的状态信息等，它们全部通过相同的信号线进行发送。
图1所示的脉冲编码器50a与伺服电动机40a连接，具有检测伺服电动机40a的位置/速度的旋转信号检测电路53a、将伺服电动机40a的识别信息和脉冲编码器反馈信号输出到伺服放大器30a的通信电路51a。另外，其他的脉冲编码器50b～50f也大体为同样的结构。
在图1中，伺服放大器30a～30f的识别信息是伺服放大器30a～30f的可控制轴数和电流容量值等表示伺服放大器30a～30f自身的种类的数据。这样的识别信息在工厂出货时被写入到伺服放大器30a～30f的ROM33a～33f中并保存。
图2是表示本发明的第一实施例的控制装置的轴结构的框图。图2中，控制装置10的轴1～轴6分别表示控制装置10的软件所识别的多个控制轴。并且，在安装控制装置10的软件时，按照轴编号从小到大的顺序与伺服控制电路20的轴1～6对应地决定控制装置10的轴1～6。
另外，图2中，通过基于硬件的布线预先决定了伺服放大器30a～30f和伺服电动机40a～40f之间的各个轴的对应关系。因此，如图2所示，伺服放大器30a～30f和伺服电动机40a～40f的轴1～轴6不一定必须按照轴的编号顺序排列。
进而，在图2中，分配伺服控制电路20和伺服放大器30a～30f之间的各个轴之间的对应关系的轴结构参数60是初始状态，未进行设定。因此，在图2所示的状态中，无法驱动伺服电动机40a～40f。以往，启动该控制系统的操作者需要通过手动设定轴结构参数60。
这里，图3是本发明的第一实施例的识别信息取得处理和识别信息核对处理的流程图。图3中，表示作为识别信息而使用伺服放大器30a～30f的识别信息的情况。以下，一边参照图3所示的流程图，一边说明本发明的第一实施例。
首先，在步骤S10中，接通控制装置10的电源。接着，在步骤S11中，控制装置10对于多个伺服放大器30a～30f的所有轴按照轴编号从小到大的顺序进行通信，读取各自的识别信息。
即，控制装置10通过伺服控制电路20的共享RAM21、伺服放大器反馈信号检测电路25以及伺服放大器30a～30f的通信电路32a～32f，按顺序访问伺服放大器30a～30f各自的ROM33a～33f。并且，控制装置10按顺读取存储在ROM33a～33f中的识别信息。另外，所读取的识别信息被存储在控制装置10内的ROM14中(步骤S12)。
因此，在第一实施例中，伺服控制电路20的共享RAM21、伺服放大器反馈信号检测电路25以及伺服放大器30a～30f的通信电路32a～32f发挥作为通信部的作用。图1中，用虚线表示伺服放大器30a～30f的识别信息的传输路径。另外，多个伺服放大器30a～30f可以是单系统串联地连接的结构，或者可以是多系统并联地连接的结构。
接着，在步骤S13中，判定是否存在没有取得识别信息的伺服放大器30的轴。并且，重复步骤S11和步骤S12的操作直到取得伺服放大器30的所有轴的识别信息为止。从步骤S11到步骤S13的处理是识别信息取得处理。如果确认了取得了伺服放大器30的所有轴的识别信息，则转移到步骤S14的处理。
在步骤S14中，核对应该连接各自的控制轴的伺服放大器30a～30f的类别和存储在ROM14中的伺服放大器30a～30f的各个轴的识别信息。按照轴编号从小到大的顺序对于控制装置10的软件所识别的所有控制轴进行这样的核对。另外，在控制装置10的软件安装时在控制装置10所具备的ROM14中存储应该连接各个控制轴的伺服放大器30a～30f的类别的信息。
然后，在步骤S15中，判定为找到了具有与控制装置10的软件所识别的控制轴的类别信息一致的识别信息的一个伺服放大器30的轴的情况下，进入步骤S16。在步骤S16中，控制装置10的CPU11自动设定轴结构参数60，使得将控制装置10的软件所识别的控制轴分配给该伺服放大器30的轴。
图4是表示本发明的第一实施例的控制装置的轴结构的其他框图。图4中，对于控制装置10的软件所识别的各个控制轴检索识别信息一致的伺服放大器30a～30f的轴，其结果为检索到伺服放大器30c的轴1。这时候，如图4所述，分配对应关系，使得控制装置10的轴1和伺服放大器30c的轴1一对一地进行对应。图4中表示正常地自动设定了只是轴1的轴结构参数60的状态。但是，图4中，轴2到轴6未处理。
再次参照图3，在步骤S17中判定是否存在未核对的控制轴，在存在未核对的控制轴的情况下，返回步骤S14。另外，在步骤S15中判定为没有找到识别信息与在控制装置10所识别的控制轴一致的伺服放大器30的轴的情况下，直接进入到步骤S17。从步骤S14到步骤S17的处理是识别信息核对处理。
并且，重复步骤S14到步骤S17的处理，直到对于所有的控制轴的核对结束为止。在对所有的控制轴的核对以及轴结构参数60的自动设定结束的情况下，结束处理。
图5是表示本发明的第一实施例的控制装置的轴结构的又一框图。图5中，是表示对所有的轴正常地自动设定轴结构参数60后的状态的一个例子。
在图5所示的例子中，通过控制装置10的软件所识别的轴1控制伺服放大器30c的轴，通过控制装置10的软件所识别的轴2控制伺服放大器30d的轴。同样，通过控制装置10的软件所识别的轴3控制伺服放大器30a的轴，通过控制装置10的软件所识别的轴4控制伺服放大器30b的轴，通过控制装置10的软件所识别的轴5控制伺服放大器30f的轴，通过控制装置10的软件所识别的轴6控制伺服放大器30e的轴。
这样，在本发明中，能够不由操作者手动操作，自动设定分配控制装置10的软件所识别的控制轴和伺服放大器30a～30f的轴之间的各个轴之间的对应关系的轴结构参数60。
另外，当控制装置10所控制的机械是机器人时，还能够将多个轴的伺服放大器识别信息的组合作为单一的数据组进行核对。例如在六轴结构的机器人的情况下，将六轴的伺服放大器30的识别信息的组合作为一个数据组来核对，自动设定轴结构参数60，使得将六轴的识别信息一致的伺服放大器30的轴分配给六轴机器人的控制轴。
[第二实施例]
在上述第一实施例中使用伺服放大器30a～30f的识别信息。在第二实施例中，代替伺服放大器30a～30f的识别信息，使用伺服电动机40a～40f的识别信息。
图6是包括本发明的第二实施例的控制装置以及伺服电动机的控制系统的控制系统的主要部分框图。图6所示的控制系统1也具有控制装置10、与控制装置10连接的伺服控制电路20、与伺服控制电路20连接的多个伺服放大器30a～30f、分别与这些伺服放大器30a～30f连接的多个伺服电动机40a～40f以及这些伺服电动机40a～40f中分别包括的脉冲编码器50a～50f。以下，一边参照图6，一边说明本发明的第二实施例。另外，对于和第一实施例重复的地方，适当省略说明。
在图6所示的控制装置10中，存储对控制装置10进行控制的控制程序的ROM12、用于数据的临时存储的RAM13、存储伺服电动机40a～40f的识别信息和轴结构参数60的ROM14分别通过总线15与CPU11连接。并且，经由共享RAM21将伺服电动机40a～40f的动作指令发送给伺服控制电路20，使得成为通过控制程序所设定的位置和速度。
这里，从伺服放大器30a～30f发送的反馈信号除了脉冲编码器50a～50f所具有的伺服电动机40a～40f的识别信息，还包括通过脉冲编码器50a～50f检测出的伺服电动机40a～40f的位置/速度信息以及表示脉冲编码器50a～50f自身的异常等的状态信息等，它们全部通过相同的信号线进行发送。
图6所示的伺服放大器30a具有：接收从设置在伺服控制电路20内的伺服电动机控制指令输出电路24发送的指令信号，并向伺服电动机40a输出动力信号的伺服电动机动力信号输出电路31a；接收从脉冲编码器50a发送的脉冲编码器反馈信号的脉冲编码器反馈信号检测电路34a；将脉冲编码器50a和伺服放大器30a的反馈信号输出到伺服控制电路20内的伺服放大器反馈信号检测电路25的通信电路32a。另外，其他的伺服放大器30b～30f也大体为相同的结构。
这里，从脉冲编码器50a～50f发送的反馈信号除了脉冲编码器50a～50f所具有的伺服电动机40a～40f的识别信息，还包括通过脉冲编码器50a～50f检测出的伺服电动机40a～40f的位置/速度信息以及表示脉冲编码器50a～50f自身的异常等的状态信息等，它们全部通过相同的信号线进行发送。
图6所示的脉冲编码器50a与伺服电动机40a连接，具有检测伺服电动机40a的位置/速度的旋转信号检测电路53a、存储伺服电动机40a的识别信息的ROM52a、将脉冲编码器反馈信号输出到伺服放大器30a的通信电路51a。另外，其他的脉冲编码器50b～50f也大体为相同的结构。
图6中，伺服电动机40a～40f的识别信息是伺服电动机40a～40f的额定电流值等表示伺服电动机40a～40f自身的种类的数据。在工厂出货时，将这样的识别信息写入到脉冲编码器50a～50f的ROM52a～52f中。
图7是本发明的第二实施例的识别信息取得处理和识别信息核对处理的流程图。图7中表示作为识别信息使用伺服电动机40a～40f的识别信息的情况。以下，一边参照图7所示的流程图，一边说明本发明的第二实施例。
首先，在步骤S20中，接通控制装置10的电源。接着，在步骤S21中，控制装置10按照轴编号从小到大的顺序对多个脉冲编码器50a～50f的所有轴进行通信，读取各自的识别信息。
即，控制装置10通过伺服控制电路20的共享RAM21、伺服放大器反馈信号检测电路25、伺服放大器30a～30f的通信电路32a～32f、伺服放大器30a～30f的脉冲编码器反馈信号检测电路34a～34f以及脉冲编码器50a～50f的通信电路51a～51f，按照顺序对脉冲编码器50a～50f各自的ROM52a～52f进行访问。并且，控制装置10按顺序读取存储在ROM52a～52f中的识别信息。另外，将所读取的识别信息存储在控制装置10内的ROM14中(步骤S22)。
因此，在第二实施例中，伺服控制电路20的共享RAM21、伺服放大器反馈信号检测电路25、伺服放大器30a～30f的通信电路32a～32f、伺服放大器30a～30f的脉冲编码器反馈信号检测电路34a～34f以及脉冲编码器50a～50f的通信电路51a～51f作为通信部发挥作用。图6中，用虚线表示伺服电动机40a～40f的识别信息的传输路径。
接着，在步骤S23中，判定是否存在没有取得识别信息的伺服电动机40的轴。并且，重复步骤S21和步骤S22的操作直到能够取得伺服电动机40的所有轴的识别信息为止。从步骤S21到步骤S23的处理是识别信息取得处理。如果确认取得了伺服电动机40的所有轴的识别信息，则转移到步骤S24的处理。
在步骤S24中，核对应该连接各自的控制轴的伺服电动机40a～40f的类别和存储在ROM14中的伺服电动机40a～40f的各个轴的识别信息。按照轴编号从小到大的顺序对于控制装置10的软件所识别的所有控制轴进行这样的核对。另外，在控制装置10的软件安装时在控制装置10所具备的ROM14中存储应该连接各个控制轴的伺服电动机40a～40f的类别的信息。
并且，在步骤S25中，判定为找到了具有与控制装置10的软件所识别的控制轴的类别信息一致的识别信息的一个伺服电动机40的轴的情况下，进入步骤S26。在步骤S26中，控制装置10的CPU11自动设定轴结构参数60，使得将控制装置10的软件所识别的控制轴分配给该伺服电动机40的轴(参照图4)。
接着，在步骤S27中判定是否存在未核对的控制轴，在存在未核对的控制轴的情况下，返回步骤S24。另外，在步骤S25中判定为没有找到识别信息与通过控制装置10所识别的控制轴一致的伺服电动机40的轴的情况下，直接进入到步骤S27。从步骤S24到步骤S27的处理是识别信息核对处理。
并且，重复步骤S24到步骤S27的处理，直到对于所有的控制轴的核对结束为止。在对所有的控制轴的核对以及轴结构参数60的自动设定结束的情况下，结束处理(参照图5)。
这样，即使在使用了伺服电动机40a～40f的识别信息的情况下，也能够不需要操作者通过手动介入，而自动设定轴结构参数60，其分配控制装置10的软件所识别的控制轴和伺服电动机40a～40f的轴之间的各个轴之间的对应关系。
另外，在第一实施例和第二实施例中即使自动设定完轴结构参数60之后，控制装置10的软件也可以定期地取得伺服放大器30a～30f或者伺服电动机40a～40f的识别信息。并且，检查控制装置10的软件所识别的控制轴的轴结构以及伺服放大器30a～30f或者伺服电动机40a～40f的轴结构中是否没有变更。在轴结构发生了变化的情况下，实施图3或者图7所示的流程图的所有步骤。这样，能够再次自动设定轴结构参数60。
这样，在本发明中，能够自动设定轴结构参数60，其分配控制装置10的软件所识别的控制轴和伺服放大器30a～30f或者伺服电动机40a～40f的轴之间的各个轴之间的对应关系。因此，在本发明中能够实现防止操作者进行的错误设定、启动操作的简化以及启动时间的缩短。
发明的效果
在第一个方式中，能够自动地设定控制装置的软件所识别的多个控制轴和多个伺服放大器的轴之间的轴结构参数。因此，能够实现防止操作者进行的错误设定、启动操作的简化以及启动时间的缩短。
在第二个方式中，能够自动地设定控制装置的软件所识别的多个控制轴和由多个伺服放大器驱动的多个伺服电动机的轴之间的轴结构参数。因此，能够实现防止操作者进行的错误设定、启动操作的简化以及启动时间的缩短。
使用典型的实施方式说明了本发明，但如果是本领域技术人员，则能够理解能够不脱离本发明的范围而进行上述变更和各种其他的变更、省略、追加。

Claims (2)

1.一种控制系统，其特征在于，具备：
控制装置，其控制机械，该机械具备通过多个伺服电动机分别驱动的多个轴；
识别信息存储部，其设置在与该控制装置连接的多个伺服放大器中，存储分别识别上述多个伺服放大器的识别信息；
通信部，其在上述控制装置和上述多个伺服放大器之间进行通信；以及
自动设定部，其根据通过上述通信部从上述识别信息存储部得到的上述识别信息、与上述控制装置的软件所识别的多个控制轴分别对应的伺服放大器的种类，自动设定分配上述多个控制轴和上述多个伺服放大器的轴之间的对应关系的轴结构参数。
2.一种控制系统，其特征在于，具备：
控制装置，其控制机械，该机械具备通过多个伺服电动机分别驱动的多个轴；
识别信息存储部，其分别设置在通过与该控制装置连接的多个伺服放大器驱动的多个伺服电动机中，存储分别识别上述多个伺服电动机的识别信息；
通信部，其在上述控制装置和上述多个伺服放大器之间以及上述多个伺服放大器和上述多个伺服电动机之间进行通信；以及
自动设定部，其根据通过上述通信部从上述识别信息存储部得到的上述识别信息、与上述控制装置的软件所识别的各个控制轴对应的伺服电动机的种类，自动设定分配上述多个控制轴和上述多个伺服电动机的轴之间的对应关系的轴结构参数。
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