JP2001331222A - 多軸制御システム - Google Patents
多軸制御システムInfo
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- JP2001331222A JP2001331222A JP2001070678A JP2001070678A JP2001331222A JP 2001331222 A JP2001331222 A JP 2001331222A JP 2001070678 A JP2001070678 A JP 2001070678A JP 2001070678 A JP2001070678 A JP 2001070678A JP 2001331222 A JP2001331222 A JP 2001331222A
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Control Of Multiple Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 上位コントローラに対して複数のサーボモジ
ュールが接続される多軸制御システムにおいて、制御周
期の完全同期制御を達成できるようにする。 【解決手段】 複数のサーボモジュールの一つをマスタ
ー、残りをスレーブとする。マスターのサーボモジュー
ル＃１は、基準クロックで規定されるサーボモジュール
の制御周期の整数倍の周期を持つ同期パルス７を生成す
るパルス生成手段を有する。上位コントローラ１−１と
複数のサーボモジュール相互間を同期パルス専用の信号
線で接続し、スレーブのサーボモジュール＃２〜＃ｎに
おいては前記同期パルスを検出してマスターのサーボモ
ジュール＃１の制御周期と一致するような制御周期を算
出することで、算出された制御周期に基づいて制御を行
う。
ュールが接続される多軸制御システムにおいて、制御周
期の完全同期制御を達成できるようにする。 【解決手段】 複数のサーボモジュールの一つをマスタ
ー、残りをスレーブとする。マスターのサーボモジュー
ル＃１は、基準クロックで規定されるサーボモジュール
の制御周期の整数倍の周期を持つ同期パルス７を生成す
るパルス生成手段を有する。上位コントローラ１−１と
複数のサーボモジュール相互間を同期パルス専用の信号
線で接続し、スレーブのサーボモジュール＃２〜＃ｎに
おいては前記同期パルスを検出してマスターのサーボモ
ジュール＃１の制御周期と一致するような制御周期を算
出することで、算出された制御周期に基づいて制御を行
う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボット・ライン
制御装置等、複数台のモータと各モータを駆動するドラ
イバ及びこれらを統括制御する上位コントローラとの組
合わせによる多軸制御システムに関する。
制御装置等、複数台のモータと各モータを駆動するドラ
イバ及びこれらを統括制御する上位コントローラとの組
合わせによる多軸制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の多軸制御システムにおいては、
モータを駆動するドライバのコントローラはサーボモジ
ュールと呼ばれ、サーボモジュールと上位コントローラ
はある一定周期毎に制御を行う必要がある。サーボモジ
ュールにおいては、制御対象部に設置された検出器から
の検出信号を受け、その検出値と指令値との偏差よりＰ
Ｉ（比例・積分）等の制御演算を施し、ドライバに対す
る操作量を決定し、その操作量を出力する。これら一連
の処理をある一定周期毎に繰り返し行い、その周期毎に
ロボットやライン制御装置等の状態が更新される。
モータを駆動するドライバのコントローラはサーボモジ
ュールと呼ばれ、サーボモジュールと上位コントローラ
はある一定周期毎に制御を行う必要がある。サーボモジ
ュールにおいては、制御対象部に設置された検出器から
の検出信号を受け、その検出値と指令値との偏差よりＰ
Ｉ（比例・積分）等の制御演算を施し、ドライバに対す
る操作量を決定し、その操作量を出力する。これら一連
の処理をある一定周期毎に繰り返し行い、その周期毎に
ロボットやライン制御装置等の状態が更新される。
【０００３】一定周期の基準となるクロックφの発生源
がそれぞれのサーボモジュールと上位コントローラに実
装されているが、クロックφは誤差を持っているために
全サーボモジュールと上位コントローラ間において、各
々の一定周期間は位相ずれが発生する。また、クロック
φは温度変動の影響を受けるために位相ずれも変動す
る。全サーボモジュールと上位コントローラ間の一定周
期のタイミングがずれていると、同時性を持って制御を
行なうことができないためにシステムの高性能化が図れ
ない。
がそれぞれのサーボモジュールと上位コントローラに実
装されているが、クロックφは誤差を持っているために
全サーボモジュールと上位コントローラ間において、各
々の一定周期間は位相ずれが発生する。また、クロック
φは温度変動の影響を受けるために位相ずれも変動す
る。全サーボモジュールと上位コントローラ間の一定周
期のタイミングがずれていると、同時性を持って制御を
行なうことができないためにシステムの高性能化が図れ
ない。
【０００４】上記の点を図６〜図８を参照して説明す
る。図６は、従来の多軸制御システムの一例を示す。図
６において、バスボード上において上位コントローラ１
−１に複数のサーボモジュール＃１〜＃ｎ（ｎは正の整
数）が接続されている。上位コントローラ１−１は、Ｃ
ＰＵ１−２、メモリ１−３、バッファ１−５、基準クロ
ックφ０の発生源（図示せず）を有している。
る。図６は、従来の多軸制御システムの一例を示す。図
６において、バスボード上において上位コントローラ１
−１に複数のサーボモジュール＃１〜＃ｎ（ｎは正の整
数）が接続されている。上位コントローラ１−１は、Ｃ
ＰＵ１−２、メモリ１−３、バッファ１−５、基準クロ
ックφ０の発生源（図示せず）を有している。
【０００５】サーボモジュール＃１〜＃ｎは、例えば、
サーボモジュール＃１について言えば、ＣＰＵ２−２、
メモリ２−３、デュアルポートメモリ２−５、基準クロ
ックφ１の発生源（図示せず）を有する。残りのサーボ
モジュール＃２〜＃ｎについても同様である。上位コン
トローラ１−１からのサーボモジュール＃１〜＃ｎの選
択は、セレクト信号６により行われる。サーボモジュー
ル＃１〜＃ｎにはそれぞれ、ドライバを介してモータ
（いずれも図示せず）が接続されている。
サーボモジュール＃１について言えば、ＣＰＵ２−２、
メモリ２−３、デュアルポートメモリ２−５、基準クロ
ックφ１の発生源（図示せず）を有する。残りのサーボ
モジュール＃２〜＃ｎについても同様である。上位コン
トローラ１−１からのサーボモジュール＃１〜＃ｎの選
択は、セレクト信号６により行われる。サーボモジュー
ル＃１〜＃ｎにはそれぞれ、ドライバを介してモータ
（いずれも図示せず）が接続されている。
【０００６】図７は、上位コントローラ１−１のメモリ
１−３と各サーボモジュールにおけるデュアルポートメ
モリの対応関係を示したメモリマップである。メモリ１
−３のメモリ領域８は第１軸〜第ｎ軸のサーボモジュー
ルのデュアルポートメモリをカバーし得るデュアルポー
トメモリ領域９を有する。
１−３と各サーボモジュールにおけるデュアルポートメ
モリの対応関係を示したメモリマップである。メモリ１
−３のメモリ領域８は第１軸〜第ｎ軸のサーボモジュー
ルのデュアルポートメモリをカバーし得るデュアルポー
トメモリ領域９を有する。
【０００７】図７をも参照して、上位コントローラ１−
１は、初期パラメータや定期的に書き換えるパラメータ
等のパラメータ設定値１１−１を各サーボモジュール＃
１〜＃ｎにおけるデュアルポートメモリ２−５、３−
５、４−５に設定する。
１は、初期パラメータや定期的に書き換えるパラメータ
等のパラメータ設定値１１−１を各サーボモジュール＃
１〜＃ｎにおけるデュアルポートメモリ２−５、３−
５、４−５に設定する。
【０００８】サーボモジュール＃１〜＃ｎはそれぞれ、
対応するデュアルポートメモリ２−５、３−５、４−５
にアクセスすることにより、上位コントローラ１−１か
らのデータ（指令値）を受信してモータをコントロール
するものである。すなわち、サーボモジュール＃１〜＃
ｎはそれぞれ、アクセスして受信したデータを対応する
メモリ２−３、３−３、４−３に設定し、そのパラメー
タとサーボモジュール＃１〜＃ｎの内部変数１１−７を
基にモータの速度ループのコントロール及び電流ループ
のコントロールを行う。
対応するデュアルポートメモリ２−５、３−５、４−５
にアクセスすることにより、上位コントローラ１−１か
らのデータ（指令値）を受信してモータをコントロール
するものである。すなわち、サーボモジュール＃１〜＃
ｎはそれぞれ、アクセスして受信したデータを対応する
メモリ２−３、３−３、４−３に設定し、そのパラメー
タとサーボモジュール＃１〜＃ｎの内部変数１１−７を
基にモータの速度ループのコントロール及び電流ループ
のコントロールを行う。
【０００９】そして、サーボモジュール＃１〜＃ｎは、
ドライバからの出力であるモータのロータ位置やモータ
電流値・電圧値の検出値を受け、それらの検出値が指令
値に追従するようにある周期（以後、制御サイクルと呼
ぶ）でモータの制御を行う。
ドライバからの出力であるモータのロータ位置やモータ
電流値・電圧値の検出値を受け、それらの検出値が指令
値に追従するようにある周期（以後、制御サイクルと呼
ぶ）でモータの制御を行う。
【００１０】また、サーボモジュール＃１〜＃ｎはそれ
ぞれ、先の検出したロータ位置・モータ電流値・電圧値
のフィードバックデータや演算結果データであるフィー
ドバックパラメータ１１−４を定期的に上位コントロー
ラ１−１に送信するために、デュアルポートメモリ２−
５、３−５、４−５にデータを書き込む。これらのデュ
アルポートメモリ２−５、３−５、４−５を介して上位
コントローラ１−１のＣＰＵ１−２とサーボモジュール
＃１〜＃ｎのＣＰＵ２−２、３−２、４−２が接続され
るので、データ転送を高速に行なうことができる。
ぞれ、先の検出したロータ位置・モータ電流値・電圧値
のフィードバックデータや演算結果データであるフィー
ドバックパラメータ１１−４を定期的に上位コントロー
ラ１−１に送信するために、デュアルポートメモリ２−
５、３−５、４−５にデータを書き込む。これらのデュ
アルポートメモリ２−５、３−５、４−５を介して上位
コントローラ１−１のＣＰＵ１−２とサーボモジュール
＃１〜＃ｎのＣＰＵ２−２、３−２、４−２が接続され
るので、データ転送を高速に行なうことができる。
【００１１】上位コントローラ１−１と各サーボモジュ
ール＃１〜＃ｎ間のデータ転送を高速に行なうことでほ
ぼ同じタイミングでパラメータ・データの更新やフィー
ドバックデータのモニタ等を行なうことができる。
ール＃１〜＃ｎ間のデータ転送を高速に行なうことでほ
ぼ同じタイミングでパラメータ・データの更新やフィー
ドバックデータのモニタ等を行なうことができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、サーボモジュ
ール＃１〜＃ｎのそれぞれの基準クロックφ１〜φｎは
誤差や温度変動を持っており、サーボモジュール＃１〜
＃ｎ間では厳密な同時性は確保できない構成になってい
る。よって、制御サイクル分の時間誤差が発生してい
た。
ール＃１〜＃ｎのそれぞれの基準クロックφ１〜φｎは
誤差や温度変動を持っており、サーボモジュール＃１〜
＃ｎ間では厳密な同時性は確保できない構成になってい
る。よって、制御サイクル分の時間誤差が発生してい
た。
【００１３】これを解消するための簡単な対策として、
複数のサーボモジュール＃１〜＃ｎの基準クロックφ１
〜φｎを統一することにより対処することが考えられ
る。しかし、このような基準クロックφは超高速である
ため、サーボモジュール＃１〜＃ｎ間をパターンや電線
で共通にすると、インピーダンス成分の違いによって基
準クロックφ１〜φｎが正確に伝達されないので、実際
は不可能である。
複数のサーボモジュール＃１〜＃ｎの基準クロックφ１
〜φｎを統一することにより対処することが考えられ
る。しかし、このような基準クロックφは超高速である
ため、サーボモジュール＃１〜＃ｎ間をパターンや電線
で共通にすると、インピーダンス成分の違いによって基
準クロックφ１〜φｎが正確に伝達されないので、実際
は不可能である。
【００１４】加えて、基準クロックφ１〜φｎは誤差や
温度による変動も存在するので、基準クロックφ１〜φ
ｎ間の周波数の位相のずれは、制御サイクル分が最大の
ずれとして発生する。よって、上位コントローラ１−１
とサーボモジュール＃１〜＃ｎ間のデータ転送のタイミ
ングのずれ及び制御周期のずれは図８のようになってし
まう。
温度による変動も存在するので、基準クロックφ１〜φ
ｎ間の周波数の位相のずれは、制御サイクル分が最大の
ずれとして発生する。よって、上位コントローラ１−１
とサーボモジュール＃１〜＃ｎ間のデータ転送のタイミ
ングのずれ及び制御周期のずれは図８のようになってし
まう。
【００１５】上記のような問題点に鑑み、本発明の第１
の課題は、上位コントローラに対して複数のサーボモジ
ュールが接続される多軸制御システムにおいて、制御周
期の完全同期制御を達成できるようにすることにある。
の課題は、上位コントローラに対して複数のサーボモジ
ュールが接続される多軸制御システムにおいて、制御周
期の完全同期制御を達成できるようにすることにある。
【００１６】本発明の第２の課題は、複数のサーボモジ
ュールと上位コントローラの制御周期を高速に統一する
ことにより、システム全体の高性能化を達成できる多軸
制御システムを提供することにある。
ュールと上位コントローラの制御周期を高速に統一する
ことにより、システム全体の高性能化を達成できる多軸
制御システムを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、バスボード上
において上位コントローラに複数のサーボモジュールが
接続され、それぞれサーボモジュールが個別の基準クロ
ックで制御を行うように構成される多軸制御システムに
おいて、前記上位コントローラ及び各サーボモジュール
の制御周期を規定するための同期パルスを生成するパル
ス生成手段を有し、前記上位コントローラと複数のサー
ボモジュール間を同期パルス専用線で前記パルス生成手
段と接続して制御周期の同期を図るようしたことを特徴
とする。
において上位コントローラに複数のサーボモジュールが
接続され、それぞれサーボモジュールが個別の基準クロ
ックで制御を行うように構成される多軸制御システムに
おいて、前記上位コントローラ及び各サーボモジュール
の制御周期を規定するための同期パルスを生成するパル
ス生成手段を有し、前記上位コントローラと複数のサー
ボモジュール間を同期パルス専用線で前記パルス生成手
段と接続して制御周期の同期を図るようしたことを特徴
とする。
【００１８】本多軸制御システムにおいては、前記複数
のサーボモジュールの一つをマスター、残りをスレーブ
とし、マスターのサーボモジュールは、前記パルス生成
手段を有し、スレーブのサーボモジュールにおいては前
記同期パルスを検出してマスターのサーボモジュールの
制御周期と一致するような制御周期を算出することで、
算出された制御周期に基づいて制御を行うようにされ
る。
のサーボモジュールの一つをマスター、残りをスレーブ
とし、マスターのサーボモジュールは、前記パルス生成
手段を有し、スレーブのサーボモジュールにおいては前
記同期パルスを検出してマスターのサーボモジュールの
制御周期と一致するような制御周期を算出することで、
算出された制御周期に基づいて制御を行うようにされ
る。
【００１９】本多軸制御システムにおいてはまた、前記
上位コントローラは、前記マスターのサーボモジュール
からの同期パルスを検出して該同期パルスの周期で各サ
ーボモジュールに対する割り込みを行う。
上位コントローラは、前記マスターのサーボモジュール
からの同期パルスを検出して該同期パルスの周期で各サ
ーボモジュールに対する割り込みを行う。
【００２０】なお、前記同期パルスは前記制御周期の整
数倍の周期である。
数倍の周期である。
【００２１】本多軸制御システムにおいては、更に、各
サーボモジュールに受信した前記同期パルスの位相ずれ
を補間する補間手段を備えることにより、すべてのサー
ボモジュールと上位コントローラとの間で同時性を持っ
た制御を可能とし得る。この場合、前記各サーボモジュ
ールは割り込みカウンタを備え、前記同期パルスは各サ
ーボモジュールにおける割り込みタイミングを決めるた
めに使用され、前記補間手段は、受信した同期パルスの
ハイレベル時間をカウントし、カウントした値Ｔｄｅｔ
と理想値Ｔｒｅｆとを比較する手段と、比較の結果、前
記理想値Ｔｒｅｆの方が大きい場合には前記割り込みタ
イミングを規定する割り込みカウント基準値Ｔｎを１だ
けインクリメントする一方、前記理想値Ｔｒｅｆの方が
小さい場合には前記割り込みカウント基準値Ｔｎを１だ
けデクリメントして次回の前記割り込みカウント基準値
Ｔｎを調整する手段とを含み、前記割り込みカウンタ
は、前記補間手段で調整された前記割り込みカウント基
準値Ｔｎに達する毎にゼロクリアすると共に割り込みを
行わせる。
サーボモジュールに受信した前記同期パルスの位相ずれ
を補間する補間手段を備えることにより、すべてのサー
ボモジュールと上位コントローラとの間で同時性を持っ
た制御を可能とし得る。この場合、前記各サーボモジュ
ールは割り込みカウンタを備え、前記同期パルスは各サ
ーボモジュールにおける割り込みタイミングを決めるた
めに使用され、前記補間手段は、受信した同期パルスの
ハイレベル時間をカウントし、カウントした値Ｔｄｅｔ
と理想値Ｔｒｅｆとを比較する手段と、比較の結果、前
記理想値Ｔｒｅｆの方が大きい場合には前記割り込みタ
イミングを規定する割り込みカウント基準値Ｔｎを１だ
けインクリメントする一方、前記理想値Ｔｒｅｆの方が
小さい場合には前記割り込みカウント基準値Ｔｎを１だ
けデクリメントして次回の前記割り込みカウント基準値
Ｔｎを調整する手段とを含み、前記割り込みカウンタ
は、前記補間手段で調整された前記割り込みカウント基
準値Ｔｎに達する毎にゼロクリアすると共に割り込みを
行わせる。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
による多軸制御システムの構成を示した図であり、図６
と同じ部分には同じ番号を付している。
による多軸制御システムの構成を示した図であり、図６
と同じ部分には同じ番号を付している。
【００２３】図２をも参照して、本形態は、上位コント
ローラ１−１と複数のサーボモジュール＃１〜＃ｎ間の
データ転送タイミング及び各サーボモジュール＃１〜＃
ｎの制御演算タイミングの同時性を確保するために、各
ＣＰＵ２−２、３−２、４−２の基準クロックφ１〜φ
ｎより十分遅いパルス、すなわちインピーダンス成分の
影響を受けにくい、もしくは受けないパルスを生成し、
上位コントローラ１−１と各サーボモジュール＃１〜＃
ｎ間を、このパルス（以後、同期パルス７と呼ぶ）を制
御周期として統一した点に特徴を有する。
ローラ１−１と複数のサーボモジュール＃１〜＃ｎ間の
データ転送タイミング及び各サーボモジュール＃１〜＃
ｎの制御演算タイミングの同時性を確保するために、各
ＣＰＵ２−２、３−２、４−２の基準クロックφ１〜φ
ｎより十分遅いパルス、すなわちインピーダンス成分の
影響を受けにくい、もしくは受けないパルスを生成し、
上位コントローラ１−１と各サーボモジュール＃１〜＃
ｎ間を、このパルス（以後、同期パルス７と呼ぶ）を制
御周期として統一した点に特徴を有する。
【００２４】特に、同期パルス７は、ＣＰＵの演算能力
により制御周期も高速化しているため、これまでの制御
周期Ｔのｋ倍の周期ｋＴを持つようにしている。この同
期パルス７を出力するマスターは、上位コントローラ１
−１が軸番号１１−８（図４参照）に第１軸として指定
したサーボモジュール＃１とする。このサーボモジュー
ル＃１以外はスレーブとする。サーボモジュール＃１
は、その制御周期Ｔを規定している基準クロックφ１を
基に周期ｋＴの同期パルス７を生成する手段を持つが、
このような手段は周知の技術を利用して実現可能である
ので、詳細な説明は省略する。各スレーブは、マスター
のサーボモジュール＃１から出力される同期パルス７を
検出し、マスターの制御周期Ｔと一致するように制御周
期を算出する。制御周期Ｔは、一例を言えば１００μｓ
ｅｃであり、ｋは１０〜１５程度の値である。
により制御周期も高速化しているため、これまでの制御
周期Ｔのｋ倍の周期ｋＴを持つようにしている。この同
期パルス７を出力するマスターは、上位コントローラ１
−１が軸番号１１−８（図４参照）に第１軸として指定
したサーボモジュール＃１とする。このサーボモジュー
ル＃１以外はスレーブとする。サーボモジュール＃１
は、その制御周期Ｔを規定している基準クロックφ１を
基に周期ｋＴの同期パルス７を生成する手段を持つが、
このような手段は周知の技術を利用して実現可能である
ので、詳細な説明は省略する。各スレーブは、マスター
のサーボモジュール＃１から出力される同期パルス７を
検出し、マスターの制御周期Ｔと一致するように制御周
期を算出する。制御周期Ｔは、一例を言えば１００μｓ
ｅｃであり、ｋは１０〜１５程度の値である。
【００２５】上位コントローラ１−１は同期パルス７を
検出し、同期パルス７の周期ｋＴで割り込みを行なう。
そして、割り込みの開始でサーボモジュール＃１〜＃ｎ
のパラメータデータをサーボモジュール＃１〜＃ｎのデ
ュアルポートメモリ２−５、３−５、４−５に書き込
む。次に、サーボモジュール＃１〜＃ｎがデュアルポー
トメモリ２−５、３−５、４−５に書き込んでいるデー
タを用いてサーボモジュール＃１〜＃ｎへの指令値の演
算等を行い、サーボモジュール＃１〜＃ｎを統括制御す
る。
検出し、同期パルス７の周期ｋＴで割り込みを行なう。
そして、割り込みの開始でサーボモジュール＃１〜＃ｎ
のパラメータデータをサーボモジュール＃１〜＃ｎのデ
ュアルポートメモリ２−５、３−５、４−５に書き込
む。次に、サーボモジュール＃１〜＃ｎがデュアルポー
トメモリ２−５、３−５、４−５に書き込んでいるデー
タを用いてサーボモジュール＃１〜＃ｎへの指令値の演
算等を行い、サーボモジュール＃１〜＃ｎを統括制御す
る。
【００２６】各サーボモジュール＃１〜＃ｎは、制御周
期の最後にデュアルポートメモリ２−５、３−５、４−
５のデータを読込んで、対応するメモリ２−３、３−
３、４−３にデータを設定し、次の制御周期でそのデー
タを用いて速度パターンや電流ループの演算やモータの
データ検出を行なう。そして、必要なフィードバックデ
ータ１１−４を上位コントローラ１−１に転送するため
に、デュアルポートメモリ２−５、３−５、４−５にデ
ータを書き込む。
期の最後にデュアルポートメモリ２−５、３−５、４−
５のデータを読込んで、対応するメモリ２−３、３−
３、４−３にデータを設定し、次の制御周期でそのデー
タを用いて速度パターンや電流ループの演算やモータの
データ検出を行なう。そして、必要なフィードバックデ
ータ１１−４を上位コントローラ１−１に転送するため
に、デュアルポートメモリ２−５、３−５、４−５にデ
ータを書き込む。
【００２７】このようにして、マスターのサーボモジュ
ール＃１が生成した同期パルス７によって、スレーブの
サーボモジュール＃２〜＃ｎや上位コントローラ１−１
が同時性を持って制御演算を行なうことが実現できる。
ール＃１が生成した同期パルス７によって、スレーブの
サーボモジュール＃２〜＃ｎや上位コントローラ１−１
が同時性を持って制御演算を行なうことが実現できる。
【００２８】なお、上記の形態では、複数のサーボモジ
ュールのうちの１つをマスター、残りをスレーブとして
マスターのサーボモジュールにおいて制御周期Ｔの整数
倍の周期を持つ同期パルスを生成するようにしている
が、この同期パルスの生成手段は、サーボモジュール
外、すなわち複数のサーボモジュールに共通になるよう
に設けられても良い。この場合、上位コントローラと複
数のサーボモジュール相互間が同期パルス専用の信号線
でパルス生成手段と接続して制御が行われる。
ュールのうちの１つをマスター、残りをスレーブとして
マスターのサーボモジュールにおいて制御周期Ｔの整数
倍の周期を持つ同期パルスを生成するようにしている
が、この同期パルスの生成手段は、サーボモジュール
外、すなわち複数のサーボモジュールに共通になるよう
に設けられても良い。この場合、上位コントローラと複
数のサーボモジュール相互間が同期パルス専用の信号線
でパルス生成手段と接続して制御が行われる。
【００２９】ところで、同期パルス発生源をハードウエ
ア回路として用意する場合には、外的要因ノイズ等によ
り誤動作することがあってはならない。何故なら同期パ
ルスが外的要因ノイズの影響を受けていると、図３に示
すように、サーボモジュールの制御は予期しない時に割
り込みがかかる事態になる。よって、同期パルスを受信
するサーボモジュールの入力回路には大きい時定数を持
ったフィルタ回路によりノイズ耐量を向上させ、同期パ
ルスの周期を遅く（例えば１ｋＨｚ）せざるを得ないと
いう問題点がある。
ア回路として用意する場合には、外的要因ノイズ等によ
り誤動作することがあってはならない。何故なら同期パ
ルスが外的要因ノイズの影響を受けていると、図３に示
すように、サーボモジュールの制御は予期しない時に割
り込みがかかる事態になる。よって、同期パルスを受信
するサーボモジュールの入力回路には大きい時定数を持
ったフィルタ回路によりノイズ耐量を向上させ、同期パ
ルスの周期を遅く（例えば１ｋＨｚ）せざるを得ないと
いう問題点がある。
【００３０】図４は、上記の問題点を解消するための本
発明の第２の実施の形態による多軸制御システムの構成
を示した図であり、図１と同じ部分には同じ番号を付し
ている。
発明の第２の実施の形態による多軸制御システムの構成
を示した図であり、図１と同じ部分には同じ番号を付し
ている。
【００３１】本形態では、上位コントローラ１−１と複
数のサーボモジュール＃１〜＃ｎ間のデータ転送タイミ
ング及び各サーボモジュール＃１〜＃ｎの制御タイミン
グの同時性を確保するために、上位コントローラ１−１
のＣＰＵ１−２において同期パルス７を生成し、上位コ
ントローラ１−１と各サーボモジュール＃１〜＃ｎ間
を、この同期パルスを制御周期として統一するようにし
ている。上位コントローラ１−１と複数のサーボモジュ
ール＃１〜＃ｎはディジタル部として同じボード上に実
装される。ＣＰＵ１−２ではその基準クロックφ0 を基
に同期パルス７を生成するが、この同期パルス７は、Ｃ
ＰＵの演算能力により制御周期も高速化したいという要
求があるため、これまでの同期パルスよりも十分に速
い、例えば１０ｋＨｚ程度を可能にしている。なお、基
準クロックφ0 〜φn にはそれぞれ、同期パルスに比べ
れば非常に高速のパルスが使用されている。また、同期
パルス７の生成は、上位コントローラ１−１のＣＰＵ１
−２ではなく、複数のサーボモジュール＃１〜＃ｎのい
ずれかのＣＰＵで行うようにしても良い。
数のサーボモジュール＃１〜＃ｎ間のデータ転送タイミ
ング及び各サーボモジュール＃１〜＃ｎの制御タイミン
グの同時性を確保するために、上位コントローラ１−１
のＣＰＵ１−２において同期パルス７を生成し、上位コ
ントローラ１−１と各サーボモジュール＃１〜＃ｎ間
を、この同期パルスを制御周期として統一するようにし
ている。上位コントローラ１−１と複数のサーボモジュ
ール＃１〜＃ｎはディジタル部として同じボード上に実
装される。ＣＰＵ１−２ではその基準クロックφ0 を基
に同期パルス７を生成するが、この同期パルス７は、Ｃ
ＰＵの演算能力により制御周期も高速化したいという要
求があるため、これまでの同期パルスよりも十分に速
い、例えば１０ｋＨｚ程度を可能にしている。なお、基
準クロックφ0 〜φn にはそれぞれ、同期パルスに比べ
れば非常に高速のパルスが使用されている。また、同期
パルス７の生成は、上位コントローラ１−１のＣＰＵ１
−２ではなく、複数のサーボモジュール＃１〜＃ｎのい
ずれかのＣＰＵで行うようにしても良い。
【００３２】ここで、本多軸制御システムにおいては、
各サーボモジュール＃１〜＃ｎは割り込みカウンタを備
えており、同期パルス７は各サーボモジュール＃１〜＃
ｎにおける割り込みタイミングを決めるために使用され
る。
各サーボモジュール＃１〜＃ｎは割り込みカウンタを備
えており、同期パルス７は各サーボモジュール＃１〜＃
ｎにおける割り込みタイミングを決めるために使用され
る。
【００３３】特に、本形態では、各サーボモジュール＃
１〜＃ｎに、受信した同期パルス７の位相ずれを補間す
る補間手段を備えることにより、すべてのサーボモジュ
ール＃１〜＃ｎと上位コントローラ１−１との間で同時
性を持った制御を可能としている。
１〜＃ｎに、受信した同期パルス７の位相ずれを補間す
る補間手段を備えることにより、すべてのサーボモジュ
ール＃１〜＃ｎと上位コントローラ１−１との間で同時
性を持った制御を可能としている。
【００３４】補間手段は、各サーボモジュール＃１〜＃
ｎ内のＣＰＵで実現され、受信した同期パルス７のハイ
レベル時間をカウントし、カウントした値Ｔｄｅｔと理
想値Ｔｒｅｆとを比較する機能手段と、比較の結果、理
想値Ｔｒｅｆの方が大きい場合には割り込みタイミング
を規定する割り込みカウント基準値Ｔｎを１だけインク
リメントする一方、理想値Ｔｒｅｆの方が小さい場合に
は割り込みカウント基準値Ｔｎを１だけデクリメントし
て次回の割り込みカウント基準値Ｔｎを調整する機能手
段とを含む。割り込みカウンタは、このような補間手段
で調整された割り込みカウント基準値Ｔｎに達する毎に
ゼロクリアすると共に割り込みを行わせる。
ｎ内のＣＰＵで実現され、受信した同期パルス７のハイ
レベル時間をカウントし、カウントした値Ｔｄｅｔと理
想値Ｔｒｅｆとを比較する機能手段と、比較の結果、理
想値Ｔｒｅｆの方が大きい場合には割り込みタイミング
を規定する割り込みカウント基準値Ｔｎを１だけインク
リメントする一方、理想値Ｔｒｅｆの方が小さい場合に
は割り込みカウント基準値Ｔｎを１だけデクリメントし
て次回の割り込みカウント基準値Ｔｎを調整する機能手
段とを含む。割り込みカウンタは、このような補間手段
で調整された割り込みカウント基準値Ｔｎに達する毎に
ゼロクリアすると共に割り込みを行わせる。
【００３５】以下に、作用について説明する。
【００３６】同期パルス７を受信したサーボモジュール
＃１〜＃ｎはそれぞれ、内部のＣＰＵが高速なクロッ
ク、ここでは基準クロックφ１〜φｎにより同期パルス
７の“ハイ“レベル時間をカウントする。ハイレベルと
いうのは、一例をあげれば電圧が２Ｖ以上のレベルであ
る。同期パルス７に異常が無ければ、このカウント値Ｔ
ｄｅｔの２倍の値が同期パルス７の周期であり、同期パ
ルス７の周期に相当するカウント値を割り込みカウント
基準値Ｔｎとする。ＣＰＵではまた、”ハイ“レベル時
間のカウント値Ｔｄｅｔと理想値Ｔｒｅｆとの比較を行
う。なお、理想値Ｔｒｅｆというのは、同期パルス７に
異常の無い、すなわち外的要因ノイズの影響を受けない
同期パルス７の”ハイ“レベル時間に相当するカウント
値であり、既知である。
＃１〜＃ｎはそれぞれ、内部のＣＰＵが高速なクロッ
ク、ここでは基準クロックφ１〜φｎにより同期パルス
７の“ハイ“レベル時間をカウントする。ハイレベルと
いうのは、一例をあげれば電圧が２Ｖ以上のレベルであ
る。同期パルス７に異常が無ければ、このカウント値Ｔ
ｄｅｔの２倍の値が同期パルス７の周期であり、同期パ
ルス７の周期に相当するカウント値を割り込みカウント
基準値Ｔｎとする。ＣＰＵではまた、”ハイ“レベル時
間のカウント値Ｔｄｅｔと理想値Ｔｒｅｆとの比較を行
う。なお、理想値Ｔｒｅｆというのは、同期パルス７に
異常の無い、すなわち外的要因ノイズの影響を受けない
同期パルス７の”ハイ“レベル時間に相当するカウント
値であり、既知である。
【００３７】比較の結果、理想値Ｔｒｅｆの方が大きい
場合は、ＣＰＵは次回の割り込みカウント基準値Ｔｎを
１だけインクリメントする。一方、理想値Ｔｒｅｆの方
が小さい場合は、ＣＰＵは次回の割り込みカウント基準
値Ｔｎを１だけデクリメントする。
場合は、ＣＰＵは次回の割り込みカウント基準値Ｔｎを
１だけインクリメントする。一方、理想値Ｔｒｅｆの方
が小さい場合は、ＣＰＵは次回の割り込みカウント基準
値Ｔｎを１だけデクリメントする。
【００３８】よって、割り込みカウント基準値Ｔｎは理
想値Ｔｒｅｆに相当するカウント値へ常にフィードバッ
クがかかっていることになり、それぞれのサーボモジュ
ール＃１〜＃ｎで同期パルス７に位相ずれが発生しない
ように補間を常に行なっていることになる。
想値Ｔｒｅｆに相当するカウント値へ常にフィードバッ
クがかかっていることになり、それぞれのサーボモジュ
ール＃１〜＃ｎで同期パルス７に位相ずれが発生しない
ように補間を常に行なっていることになる。
【００３９】割り込みカウンタは、割り込みカウント基
準値Ｔｎに達する毎にゼロクリアし、そのたびに一連の
処理を繰り返し行なうことにより、全てのサーボモジュ
ール＃１〜＃ｎと上位コントローラ１−１との間で同時
性を持った制御が可能になる。また、図５に示されるよ
うに、同期パルス７が外的要因ノイズを受けた場合にも
割り込みカウント基準値Ｔｎを±１ずつ調整するのみで
あり、その次の調整で理想値Ｔｒｅｆへフィードバック
がかかるので影響を受けない。
準値Ｔｎに達する毎にゼロクリアし、そのたびに一連の
処理を繰り返し行なうことにより、全てのサーボモジュ
ール＃１〜＃ｎと上位コントローラ１−１との間で同時
性を持った制御が可能になる。また、図５に示されるよ
うに、同期パルス７が外的要因ノイズを受けた場合にも
割り込みカウント基準値Ｔｎを±１ずつ調整するのみで
あり、その次の調整で理想値Ｔｒｅｆへフィードバック
がかかるので影響を受けない。
【００４０】このようにして、上位コントローラ１−１
が生成した同期パルス７によって、上位コントローラ１
−１と各サーボモジュール＃１〜＃ｎが同時性を持って
制御を行なうことが実現できる。従って、悪環境下で高
精度を求められるロボット・ライン制御装置等の高速演
算が必要な場合においても外的要因ノイズの影響を受け
ずに同時性を持って制御を行うことが可能となる。
が生成した同期パルス７によって、上位コントローラ１
−１と各サーボモジュール＃１〜＃ｎが同時性を持って
制御を行なうことが実現できる。従って、悪環境下で高
精度を求められるロボット・ライン制御装置等の高速演
算が必要な場合においても外的要因ノイズの影響を受け
ずに同時性を持って制御を行うことが可能となる。
【００４１】本発明は、ロボット・ラインコントローラ
・電動射出成形機・スタッカクレーン等の搬送装置な
ど、複数のモータを利用したあらゆる制御システム、ま
た、制御周期の同期が必要な制御システムに適用可能で
ある。
・電動射出成形機・スタッカクレーン等の搬送装置な
ど、複数のモータを利用したあらゆる制御システム、ま
た、制御周期の同期が必要な制御システムに適用可能で
ある。
【００４２】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば上位コントローラに対して複数のサーボモジュールが
接続される多軸制御システムにおいて、制御演算のタイ
ミングの同時性を確保するために同期パルスを用い、更
に前記同期パルスをあるサーボモジュールの基準クロッ
クを基に生成し、その他のサーボモジュールは該同期パ
ルスを用いて制御することにより、制御周期の完全同期
制御を達成できる。
ば上位コントローラに対して複数のサーボモジュールが
接続される多軸制御システムにおいて、制御演算のタイ
ミングの同時性を確保するために同期パルスを用い、更
に前記同期パルスをあるサーボモジュールの基準クロッ
クを基に生成し、その他のサーボモジュールは該同期パ
ルスを用いて制御することにより、制御周期の完全同期
制御を達成できる。
【００４３】本発明によればまた、上位コントローラに
対して複数のサーボモジュールが接続される多軸制御シ
ステムにおいて、制御タイミングの同時性を確保するた
めに同期パルスを用い、しかもこの同期パルスの位相ず
れを補間する手段を備えたことにより、外的要因ノイズ
の影響を受けずに同時性を持って制御を行うことが可能
となり、上位コントローラと各サーボモジュールの制御
周期を高速に統一することにより、システム全体の高性
能化を実現することができる。
対して複数のサーボモジュールが接続される多軸制御シ
ステムにおいて、制御タイミングの同時性を確保するた
めに同期パルスを用い、しかもこの同期パルスの位相ず
れを補間する手段を備えたことにより、外的要因ノイズ
の影響を受けずに同時性を持って制御を行うことが可能
となり、上位コントローラと各サーボモジュールの制御
周期を高速に統一することにより、システム全体の高性
能化を実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態による多軸制御シス
テムの構成を示したブロック図である。
テムの構成を示したブロック図である。
【図２】図１の多軸制御システムの動作タイミングを示
したチャート図である。
したチャート図である。
【図３】外的要因ノイズによる問題点を説明するための
波形図である。
波形図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による多軸制御シス
テムの構成を示したブロック図である。
テムの構成を示したブロック図である。
【図５】図４に示した多軸制御システムの割り込みタイ
ミングを説明するための波形図である。
ミングを説明するための波形図である。
【図６】従来の多軸制御システムの構成を示したブロッ
ク図である。
ク図である。
【図７】図６の多軸制御システムのメモリマップを示し
た図である。
た図である。
【図８】図６の多軸制御システムの動作タイミングを示
した波形図である。
した波形図である。
＃１〜＃ｎ サーボモジュール １−１ 上位コントローラ １−２、２−２、３−２、４−２ ＣＰＵ １−３、２−３、３−３、４−３ メモリ １−５ バッファ ２−５、３−５、４−５ デュアルポートメモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 7/67 Ｈ０２Ｐ 7/67 Ａ
Claims (6)
- 【請求項１】 バスボード上において上位コントローラ
に複数のサーボモジュールが接続され、それぞれサーボ
モジュールが個別の基準クロックで制御を行うように構
成される多軸制御システムにおいて、 前記上位コントローラ及び各サーボモジュールの制御周
期を規定するための同期パルスを生成するパルス生成手
段を有し、 前記上位コントローラと複数のサーボモジュール間を同
期パルス専用線で前記パルス生成手段と接続して制御周
期の同期を図るようしたことを特徴とする多軸制御シス
テム。 - 【請求項２】 請求項１記載の多軸制御システムにおい
て、 前記複数のサーボモジュールの一つをマスター、残りを
スレーブとし、 マスターのサーボモジュールは、前記パルス生成手段を
有し、 スレーブのサーボモジュールにおいては前記同期パルス
を検出してマスターのサーボモジュールの制御周期と一
致するような制御周期を算出することで、算出された制
御周期に基づいて制御を行うようにしたことを特徴とす
る多軸制御システム。 - 【請求項３】 請求項２記載の多軸制御システムにおい
て、前記上位コントローラは、前記マスターのサーボモ
ジュールからの同期パルスを検出して該同期パルスの周
期で各サーボモジュールに対する割り込みを行うように
したことを特徴とする多軸制御システム。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の多軸制
御システムにおいて、前記同期パルスは前記制御周期の
整数倍の周期であることを特徴とする多軸制御システ
ム。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の多軸制
御システムにおいて、更に、各サーボモジュールには受
信した前記同期パルスの位相ずれを補間する補間手段を
備えることにより、すべてのサーボモジュールと上位コ
ントローラとの間で同時性を持った制御を可能としたこ
とを特徴とする多軸制御システム。 - 【請求項６】 請求項５記載の多軸制御システムにおい
て、 前記各サーボモジュールは割り込みカウンタを備えてお
り、 前記同期パルスは各サーボモジュールにおける割り込み
タイミングを決めるために使用され、 前記補間手段は、受信した同期パルスのハイレベル時間
をカウントし、カウントした値Ｔｄｅｔと理想値Ｔｒｅ
ｆとを比較する手段と、比較の結果、前記理想値Ｔｒｅ
ｆの方が大きい場合には前記割り込みタイミングを規定
する割り込みカウント基準値Ｔｎを１だけインクリメン
トする一方、前記理想値Ｔｒｅｆの方が小さい場合には
前記割り込みカウント基準値Ｔｎを１だけデクリメント
して次回の前記割り込みカウント基準値Ｔｎを調整する
手段とを含み、 前記割り込みカウンタは、前記補間手段で調整された前
記割り込みカウント基準値Ｔｎに達する毎にゼロクリア
すると共に割り込みを行わせることを特徴とする多軸制
御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001070678A JP3486774B2 (ja) | 2000-03-13 | 2001-03-13 | 多軸制御システム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068369 | 2000-03-13 | ||
| JP2000-68369 | 2000-03-13 | ||
| JP2001070678A JP3486774B2 (ja) | 2000-03-13 | 2001-03-13 | 多軸制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001331222A true JP2001331222A (ja) | 2001-11-30 |
| JP3486774B2 JP3486774B2 (ja) | 2004-01-13 |
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ID=26587297
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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