JP2004259214A

JP2004259214A - 位置決めユニット及びコンピュータプログラム

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Publication number: JP2004259214A
Application number: JP2003052037A
Authority: JP
Inventors: Tomonobu Kitagawa; 知伸北川
Original assignee: Keyence Corp
Current assignee: Keyence Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】主軸速度と従軸位置との同期を位置決めユニットの内部で実現する。
【解決手段】位置決めユニット２は、主軸位置と従軸位置との関係を規定する第１の同期曲線２６ａを記憶しておき、入力された主軸位置情報を第１の同期曲線２６ａにしたがって従軸位置情報に変換して出力する同期演算部２６と、同期演算部２６の出力である従軸位置情報にしたがって従軸位置を制御するための従軸位置信号を出力する位置出力部２７とを備えている。位置決めユニット２は、入力された主軸位置情報の時間差分から主軸速度情報を算出する速度算出部２５を更に備え、同期演算部２６は、主軸速度と従軸位置との関係を規定する第２の同期曲線２６ｂを記憶しておき、速度算出部２５から与えられた主軸速度情報を第２の同期曲線２６ｂにしたがって従軸位置情報に変換して出力する機能を更に有する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置決めユニット及びコンピュータプログラムに関する。特に、主軸の速度に対して従軸の位置を一定の関係で同期させる位置決めユニットと、その同期曲線設定用のコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの制御によって物体をある位置から目的の位置まで正確に移動させるシステムを位置決めシステムという。クラッチ、ギア、カム等の機械的要素を使用せずに、例えばロータリーエンコーダで入力軸の位相を検出し、それに応じたパルス数の信号によって出力軸のモータの駆動を制御する（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
位置決めシステムは通常、サーボモータと、その回転角度に応じたパルス数のパルス列信号を出力するエンコーダと、エンコーダからのパルス列信号をフィードバック信号としてサーボモータを駆動するサーボドライバと、サーボモータに対して速度制御用のパルス列指令を出力する位置決めユニットとを備えている。
【０００４】
このような位置決めシステム又はそれを構成する位置決めユニットにおける同期とは、一般的には、入力の変位量（位相）に対する出力の変位量（位相）を所定の関係にしたがって制御することを意味する。入力軸は主軸と呼称され、出力軸は従軸と呼称される。
【０００５】
図１は、従来の位置決めシステムにおける同期の構成を例示するブロック図である。この例では、同期機能を司る同期演算部１０４を有する位置決めユニット１０１が使用されている。位置決めユニット１０１は、同期演算部１０４の他に、一定周期の制御タイミング信号を発生する制御タイミング発生部１０２、入力パルス列信号のパルス数をカウントするカウンタ１０３、及び従軸位置信号に相当する出力パルス列信号を出力する位置出力部１０５を有する。
【０００６】
主軸の位置を求めるための信号である主軸位置信号（例えばロータリーエンコーダから出力されるパルス列信号）がカウンタ１０３に入力されると、カウンタ１０３は制御タイミング発生部１０２からの制御タイミング信号にしたがって、一定周期でカウント値を出力する。このカウント値が主軸位置に相当する情報として同期演算部１０４に入力される。
【０００７】
同期演算部１０４は、あらかじめユーザが設定した同期曲線にしたがって、入力（主軸位置情報）に対応する従軸位置情報を出力する。この従軸位置情報にしたがって、位置出力部１０５が従軸位置信号である出力パルス列信号を出力する。この出力パルス列信号は、位置決めユニット１０１の位置指令パルスとして例えばサーボドライバに与えられる。なお、同期曲線は通常、主軸の変位量（位置）に対する従軸の変位量（位置）を示す曲線である。
【０００８】
変則的な同期の態様として、主軸の変位量（位置）ではなく、その速度（変化率）に従軸の変位量を同期させたい場合がある。例えば、一定の膜厚で吹き付け塗装を行う場合の塗料供給用の開閉弁の制御である。この場合に、吹き付けノズルと塗装面との相対速度に比例するように開閉弁の開度を制御する必要がある。
【０００９】
図２は、主軸の速度に従軸の変位量を同期させる従来の方法を示すブロック図である。図２（ａ）に示す構成では、主軸の位相（回転角）を検出するためのエンコーダから出力されるパルス列信号が回転計１１２で主軸速度に比例するアナログ信号に変換されてＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１１３に入力される。ＰＬＣ１１３は、Ａ／Ｄ変換器１１５、速度・位置演算器１１６及びＤ／Ａ変換器１１７を有する。
【００１０】
ＰＬＣ１１３に入力されたアナログ信号の主軸速度は、Ａ／Ｄ変換器１１５でディジタル値に変換され、速度・位置演算器１１６で主軸速度に対応する従軸位置が算出される。速度・位置演算器１１６の出力は、Ｄ／Ａ変換器１１７でアナログ信号に変換された後に、ＰＬＣ１１３から出力され、電空比例弁１１４に与えられる。電空比例弁１１４は、入力された電圧に比例して弁の開度が調節可能な弁である。
【００１１】
図２（ｂ）に示す構成は、図２（ａ）の構成における電空比例弁１１４を通常の開閉弁とその開度を調節するサーボモータ１１９に置き換え、それに伴ってＰＬＣ１１３の出力段をＤ／Ａ変換器１１７から位置決めユニット１１８に変更したものである。この位置決めユニット１１８は、同期機能を有する必要が無く、指定された移動量（角度）でサーボモータ１１９を駆動するためのパルス列指令を出力するだけの機能で足りる。
【００１２】
図２（ｃ）に示す構成は、図２（ａ）の構成における回転計１１２を省略し、高速カウンタ１２０を内蔵したＰＬＣ１１３を用いたものである。この場合は、エンコーダ１１１から出力されたパルス列信号が高速カウンタ１２０に入力され、その出力である主軸位置情報が位置・速度演算器１２１で主軸速度情報に変換される。この主軸速度情報は速度・位置演算器１１６に入力され、主軸速度に対応する従軸位置が速度・位置演算器１１６で算出される。この後の動作は図２（ａ）の構成と同じである。
【００１３】
【特許文献１】
特許第２６９７３９９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図２（ａ）〜（ｃ）に示した従来の各構成において、ＰＬＣ１１３の内部の各ブロックは互いに独立したユニットである。また、速度・位置演算器１１６による速度情報から位置情報への変換は、ラダープログラム（ラダーダイアグラムともいう）によって実現される。したがって、入力である速度を出力である位置に変換するための機能部分をラダープログラムで記述する必要がある。長いラダープログラムを作成するのは手間の掛かる作業である。また、ＰＬＣ１１３の内部の独立したブロック（ユニット）間をバス接続して情報の授受を行う必要があるので、応答速度に制限が生じてしまう問題もある。
【００１５】
更に、個別の課題として、図２（ａ）及び（ｃ）の構成で使用する電空比例弁１１４は一般に応答速度が遅い。高速応答が可能なものは高価である。他方、図２（ｂ）の構成では、ＰＬＣ１１３の出力段として位置決めユニット１１８を使用しているが、この位置決めユニット１１８は連続的に指定位置を受け取る機能を有していない。つまり、位置決めが完了した時点で初めて次の位置指令を受け取ることができる。したがって、位置決め動作を連続して行う場合に、位置決めが完了するたびに停止が発生するので、全体としての応答速度が遅くなると共に滑らかな動きを実現することが困難になる。
【００１６】
そこで、本発明は、主軸速度と従軸位置との同期を位置決めユニットの内部で実現することによって、上記のような課題を解決することを目的とする。また、主軸速度と従軸位置との関係を規定する同期曲線を主軸位置と従軸位置との関係を規定する同期曲線と同様にして容易に設定できるようにすることも本発明の目的である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による位置決めユニットは、主軸位置と従軸位置との関係を規定する第１の同期曲線を記憶しておき、入力された主軸位置情報を第１の同期曲線にしたがって従軸位置情報に変換して出力する同期演算部と、同期演算部の出力である従軸位置情報にしたがって従軸位置を制御するための従軸位置信号を出力する位置出力部とを備えた位置決めユニットであって、入力された主軸位置情報の時間差分から主軸速度情報を算出する速度算出部を更に備え、同期演算部は、主軸速度と従軸位置との関係を規定する第２の同期曲線を記憶しておき、速度算出部から与えられた主軸速度情報を第２の同期曲線にしたがって従軸位置情報に変換して出力する機能を更に有することを特徴とする。
【００１８】
このような構成の位置決めユニットを使用することにより、主軸速度と従軸位置との同期を位置決めユニットの内部で実現することができる。その結果、従来のＰＬＣでラダープログラムによって速度情報から位置情報への変換を実現する構成に比べて、変換のための同期曲線を設定し記憶させるだけでよいので、ユーザの手間が軽減される。また、連続的でスムーズな従軸の動きを実現することができる。更に、ＰＬＣの内部動作に起因する応答速度の制限が無くなる。
【００１９】
好ましい実施形態において、主軸位置情報は入力されたパルス列信号のパルス数であり、該パルス数をカウントするカウンタを更に備え、速度算出部は、カウンタの一定時間ごとの出力から主軸速度情報を単位時間当たりのパルス数として算出する。これにより、例えば主軸の回転角度に応じたパルス数のパルス列信号を出力するロータリーエンコーダの出力を主軸位置情報として入力し、その主軸位置情報から簡単に主軸速度情報を得ることができる。
【００２０】
更に好ましい実施形態において、位置出力部は、従軸位置情報に相当するパルス数のパルス列信号を従軸位置信号として出力する。これにより、サーボモータを駆動するサーボドライバの制御信号として従軸位置信号を出力することができる。したがって、従来技術の説明で述べた電空比例弁を通常の開閉弁とその開度を調節するサーボモータで置き換えた構成を簡単に実現することができる。
【００２１】
また、本発明によるコンピュータプログラムは、主軸位置又は主軸速度と従軸位置との関係を規定する同期曲線を記憶しておき、入力された主軸位置情報又はそれから得られた主軸速度情報を同期曲線にしたがって従軸位置情報に変換して出力する位置決めユニットにおいて、同期曲線を設定するために、位置決めユニットに接続されたコンピュータに実行させるプログラムであって、主軸デバイスとして主軸位置及び主軸速度を含む複数の選択肢の中の１つを選択するためのステップと、主軸位置又は主軸速度をＸ軸にとり、従軸位置をＹ軸にとったときのＸＹ平面において、複数の制御点をＸＹ座標で設定するためのステップと、Ｘ軸方向に沿って複数の制御点を順番に直線で接続することによって得られる折れ線グラフを同期曲線として設定するステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
このようなコンピュータプログラムをインストールしたコンピュータを位置決めユニットに接続することにより、コンピュータの画面上で容易に同期曲線を設定することができる。そして、主軸位置と従軸位置との関係を規定する同期曲線だけでなく、主軸速度と従軸位置との関係を規定する同期曲線をも同様の画面インターフェイスを用いて設定することができる。
【００２３】
また、本発明の記憶媒体は、上記のようなプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。このような記憶媒体を用いて当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールし、実行させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態に係る位置決めユニットを含む位置決めシステムの構成図である。このシステムは、工場の製造ラインや倉庫等の設備で使用され、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の駆動用のモータ４，６とそれぞれのドライバ（サーボドライバ）５，７、そしてそれらの制御ユニットである位置決めユニット２を備えている。
【００２６】
位置決めユニット２のコネクタ２ａには、ティーチングユニットと呼称されるコンソール１がケーブル３で接続され、別のコネクタ２ｂ，２ｃにＸ軸ドライバ５とＹ軸ドライバ７がそれぞれ接続されている。また、コネクタ２ｄには複数のリミットスイッチ又は原点センサーからなる位置センサー８が接続されている。位置決めユニット２は、隣に配置されたＣＰＵユニット９に接続され、ＣＰＵユニット９にはパーソナルコンピュータ１０が接続されている。接続用インターフェイスとして、ＲＳ２３２Ｃ、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢ等の通信インターフェイスが使用される。
【００２７】
Ｘ軸駆動用モータ４及びＹ軸駆動用モータ６には、サーボモータ又はステッピングモータが使用される。サーボモータを使用するときはそのドライバ５，７としてパルス列入力タイプのサーボアンプが使用される。
【００２８】
位置決めユニット２は、内蔵メモリに記憶されている制御用パラメータにしたがってモータ４，６のドライバ５，７を制御する。制御用パラメータには、位置決めポイントごとに設定されるポイントパラメータ、移動速度を設定する速度パラメータ、位置決めユニット２の全体動作に関するシステムパラメータが含まれる。
【００２９】
制御用パラメータはコンソール１を用いて設定することができる。また、ＣＰＵユニット９には、メモリカードのリード・ライター９ａが備えられており、メモリカードから読み込んだパラメータを位置決めユニット２に転送することもできる。
【００３０】
あるいは、パーソナルコンピュータ１０を用いてＣＤ−ＲＯＭやフレキシブルディスク等の記憶媒体から読み込んだ制御用パラメータをＣＰＵユニット９経由で位置決めユニット２に転送することもできる。パーソナルコンピュータ１０にインストールした専用ソフトウェアを用いて設定した制御用パラメータをＣＰＵユニット９経由で位置決めユニット２に転送することもできる。このようにして設定された制御用パラメータの値は位置決めユニット２の内蔵メモリに書き込まれる。
【００３１】
位置決めユニット２の動作状態、すなわち、パルス出力中、原点復帰中、エラー発生中のような動作状態は、位置決めユニット２に割り当てられた入力リレーで確認できる。例えば、パルス出力中は移動中リレーがオンになり、停止中は移動中リレーがオフになる。
【００３２】
また、ＣＰＵユニット９のシーケンスプログラムで出力リレーを操作することにより、運転開始、原点復帰、エラーのリセット等の動作が位置決めユニット２に指示される。例えば、運転開始リレーをオンにすれば位置決めユニット２の運転が開始する。必要な場合は、ＣＰＵユニット９のシーケンスプログラムで位置決めユニット２の内蔵メモリから制御パラメータを読み出したり、その値を書き換えたりすることができる。
【００３３】
図３に示すように、本実施形態の位置決めシステムでは、主軸ドライバ１３で駆動される主軸モータ１２の位相（主軸の変位）がロータリーエンコーダ１１で検出され、そのパルス列信号出力が位置決めユニット２に入力されている。位置決めユニット２の高速カウンタ機能によって、入力されたパルス列信号のパルスがカウントされる。そして、あらかじめ設定された同期曲線に沿って、Ｘ軸モータ４及びＹ軸モータ６の変位量を主軸（入力軸）の変位量に同期させる同期機能を実行することができる。この場合、Ｘ軸モータ４及びＹ軸モータ６の変位量が従軸の変位量（位相）に相当する。以下、この同期機能について説明する。
【００３４】
図４は、本発明の実施形態に係る位置決めユニットの同期機能のブロック図である。主軸デバイス選択部１６によって８個の主軸デバイス１５のうちの１つが選択される。すなわち、高速カウンタＸ、高速カウンタＹ、位置決め軸Ｘ、位置決め軸Ｙ、高速カウンタＸ速度、高速カウンタＹ速度、位置決め軸Ｘ速度、及び位置決め軸Ｙ速度を含む８個の主軸デバイス１５が用意されている。
【００３５】
このうち、後半の４個の主軸デバイス１５はいずれも主軸の変位量そのものではなく、その変化率（すなわち速度）を使用する。つまり、本実施形態の位置決めシステムは、位置決めユニット２の内部に主軸の速度と従軸の変位量との同期を実行するための構成を備えている。したがって、これら４個の主軸デバイス１５は、変位量から速度を算出する速度算出部（図５参照）の機能をそれぞれ含んでいる。なお、図３に示した例では、主軸の変位量を検出するロータリーエンコーダ１１の出力信号がＹ軸コネクタ２ｃから位置決めユニット２に入力されているので、主軸デバイス１５として「高速カウンタＹ」又は「高速カウンタＹ速度」を選択することができる。
【００３６】
主軸クラッチ（制御用リレー）１７のオン・オフ制御により、必要なタイミングで主軸の変位量の検出信号（例えば高速カウンタＹの出力）が取り込まれる。そして、同期微調整部１８によってタイミングの微調整が行われた検出信号が同期曲線による変換部１９に与えられる。同期曲線による変換部１９では、あらかじめ設定された同期曲線にしたがって、主軸（入力軸）の変位量（又は速度）が従軸（出力軸）の変位量に変換される。求められた従軸の変位量は、出力フィルタ２０を介して出力軸（従軸）２１に与えられる。図３に示した構成では、従軸の変位量に対応するパルス列信号がＸ軸ドライバ５及びＹ軸ドライバ７に与えられ、Ｘ軸モータ４及びＹ軸モータ６が所定の変位量だけ駆動される。
【００３７】
図５は、位置決めユニットにおける主軸速度と従軸位置との同期を実行するための構成を示すブロック図である。位置決めユニット２は、制御タイミング発生部２３、カウンタ２４、速度算出部２５、同期演算部２６、及び位置出力部２７を有する。同期演算部２６は、主軸位置と従軸位置との関係を規定する第１の同期曲線２６ａに加えて、主軸速度と従軸位置との関係を規定する第２の同期曲線２６ｂを記憶している。
【００３８】
ロータリーエンコーダ１１から出力されるパルス列信号のような主軸位置信号がカウンタ２４に入力されると、カウンタ２４はそのパル数を積算し、制御タイミング発生部２３からの制御タイミング信号にしたがって、一定周期でカウント値を出力する。このカウント値（主軸位置情報）が速度算出部２５に入力され、速度算出部２５が主軸速度を算出する。すなわち、制御タイミング信号の周期をΔｔとし、前回の主軸位置をＰ（ｎ−１）、今回の主軸位置をＰ（ｎ）とすれば、主軸速度Ｖ（ｎ）は、Ｖ（ｎ）＝（Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１））／Δｔなる式から算出される。
【００３９】
速度算出部２５から出力される主軸速度Ｖ（ｎ）の情報は同期演算部２６に与えられる。同期演算部２６は前述のように、クラッチ動作の制御の後に、同期曲線にしたがって主軸速度から従軸位置への変換処理を行う。この変換には第２の同期曲線２６ｂを使用する。その結果である従軸位置情報は位置出力部２７に与えられる。位置出力部２７は従軸位置情報に対応する出力パルス列（指令）を出力し、これが位置決めユニット２から出力されるパルス列指令（従軸位置信号）となる。
【００４０】
なお、主軸デバイス１５として主軸速度ではなく主軸位置が選択されたときは、従来と同様に、主軸位置情報が同期演算部２６に直接入力される。そして、同期演算部２６は、第１の同期曲線２６ａを使用して主軸位置情報を従軸位置情報に変換する。
【００４１】
また、図５に示した構成では、位置決めユニット２の入力信号及び出力信号が共にパルス列の信号であるが、例えばシリアル通信によって主軸位置情報が入力され、生成された従軸位置情報を同じくシリアル通信によって出力するような構成としてもよい。
【００４２】
次に、同期曲線の設定方法について説明する。本実施形態において、同期曲線は主軸の変位量又は速度に対する従軸の変位量を示す曲線である。例えば、主軸の変位量又は速度をＸ軸にとり、従軸の変位量をＹ軸にとったときのＸＹ平面において折れ線グラフとして同期曲線が設定される。同期曲線は、位置決めシステムのＣＰＵユニット９に接続されたパーソナルコンピュータ１０を用いて、その表示画面上で設定することができる。
【００４３】
図６は、ＣＰＵユニットを介して位置決めユニットに接続されたパーソナルコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。パーソナルコンピュータ１０は、ＣＲＴ又はＬＣＤ等の表示装置５１、キーボード５２、マウス（又は他のポインティングデバイス）５３、ＲＳ２３２Ｃ、イーサネット（登録商標）、ＵＳＢ等の通信インターフェイス５４、処理装置（ＣＰＵ）５５、半導体記憶媒体である主メモリ５６、補助記憶装置である固定ディスク装置５７及びリムーバブルディスク装置５８を備えている。
【００４４】
同期曲線の設定を含む各種処理をパーソナルコンピュータ１０で実行するための専用ソフトウェア（コンピュータプログラム）は、ＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体５９に記憶された状態で供給され、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置のようなリムーバブルディスク装置５８によって記憶媒体５９から読み出され、固定ディスク装置５７にインストールされる。固定ディスク装置５７にインストールされた専用ソフトウェアは、主メモリ５６にロードされ、処理装置５５によって実行される。
【００４５】
このような専用ソフトウェアによって実行される処理には、同期曲線の設定の他に、各種制御用パラメータの設定、動作の実行・停止の指令、動作状態のモニター等が含まれる。ここでは、同期曲線の設定について説明する。
【００４６】
図７は、主軸位置と従軸位置との同期曲線の設定のための画面表示例を示す図である。ユーザは、パーソナルコンピュータ１０の表示装置５１に表示される同期曲線の設定のための画面を用いて同期曲線の設定を行うことができる。図７において、制御点等を数値入力するための入力ウィンドウ３１と、入力された制御点等の値にしたがって生成された同期曲線を表示する表示ウィンドウ３２とが、左右に並ぶように表示されている。
【００４７】
入力ウィンドウ３１に示されているように、本実施形態の同期曲線設定方法では、同期曲線加速幅、主軸周期、従軸送り量、及び複数の制御点を数値入力することによって同期曲線が設定される。本実施形態の同期曲線設定方法では制御点１から制御点８まで合計８個の制御点を設定することができ、図示の例では制御点１から制御点６まで合計６個の制御点が設定されている。主軸の変位量をＸ軸にとり、従軸の変位量をＹ軸にとったときのＸＹ平面において、複数の制御点をＸＹ座標で設定する。図示の例では、主軸及び従軸の変位量がパルス数（ＰＬＳ）で入力されている。
【００４８】
入力ウィンドウ３１で入力された制御点１〜６の主軸及び従軸の値に対応するＸＹ平面上の座標は、表示ウィンドウ３２において点Ｐ１〜Ｐ６で示すようになる。また、入力ウィンドウ３１で入力された主軸周期及び従軸送り量の値に対応するＸＹ平面上の座標は、表示ウィンドウ３２において点Ｐｅで示すようになる。
【００４９】
原点Ｐ０から制御点１〜６（Ｐ１〜Ｐ６）を順番に経て最終点Ｐｅまでを直線で結んだ折れ線グラフが表示ウィンドウ３２に表示されている。この折れ線グラフが同期曲線の基礎となる。後述する同期曲線加速幅による加速・減速要素を考慮しなければ、この折れ線グラフに沿って、従軸の変位量が主軸の変位量に同期するように制御される。
【００５０】
つまり、主軸の変位量が制御点１（Ｐ１）の値３００ＰＬＳに達するまで従軸の変位量は０のままであり、更に主軸の変位量が制御点２（Ｐ２）の値６００ＰＬＳに達すれば従軸の変位量は値５００ＰＬＳになる。制御点１（Ｐ１）と制御点２（Ｐ２）との間は、直線的に（比例関係で）移動する。以下同様にして、制御点３〜６（Ｐ３〜Ｐ６）を経由し、最終的に主軸の変位量が最終点Ｐｅの値２１００ＰＬＳ（主軸周期）に達すれば従軸の変位量は値５００ＰＬＳ（従軸送り量）になる。主軸がさらに移動する場合は、最終点Ｐｅを原点Ｐ０として同期曲線に沿う制御が繰り返される。
【００５１】
なお、入力ウィンドウ３１で各制御点の入力項目として、主軸及び従軸に加えてＭコードがある。これは、同期曲線を構成する各直線に対応する区間を特定するための識別コードである。この例では、従軸の速度がゼロの区間（停止区間）に対して５５〜５８のＭコードが入力されている。また、表示ウィンドウ３２において、同期曲線を表示する座標平面の下側に表示された横バーグラフ３３を用いて各区間とＭコードとの対応が表示されている。
【００５２】
本実施形態の位置決めシステムでは、各制御点のＸ座標（主軸の変位量）を中心とするＸ軸方向の加速区間を設定し、この加速区間については折れ線を曲線で置き換えることによって鈍らせる処理を行う。この加速区間の幅が入力ウィンドウ３１における同期曲線加速幅によって設定される。図７の例では同期曲線加速幅として５０ＰＬＳが設定されている。つまり、各制御点において、そのＸ座標（主軸の変位量）の前後に５０ＰＬＳずつ、合計１００ＰＬＳの区間が加速区間として設定される。表示ウィンドウ３２の同期曲線を示す折れ線グラフとその下の横バーグラフ３３において、加速区間の帯状表示３４が設けられている。
【００５３】
本実施形態では、すべて（最大８個）の制御点について、同期曲線加速幅は等しい。なお、隣り合う制御点（例えばＰ３とＰ４）のＸ座標間隔の最小値をＤとすれば、設定可能な同期曲線加速幅の最大値はＤ／２である。それ以上の値を入力した場合は、Ｄ／２が同期曲線加速幅として設定される。図７の例では、Ｘ座標間隔の最小値は３００であり、設定可能な同期曲線加速幅の最大値は１５０である。
【００５４】
各制御点において、そのＸ座標を中心とする加速区間については、折れ線グラフを構成する直線の一部を削除すると共に、両側の直線の端点をそれぞれの直線に接する曲線で接続する。このように、各制御点の近傍の折れ線を曲線で置き換えることによって、従軸用モータの速度の急激な変化が無くなり、同期曲線にほぼ忠実な従軸用モータの制御が可能になる。この加速区間における曲線を求めるアルゴリズムについての詳細な説明は省略するが、簡単に言えば、加速区間における任意のＸ座標に対応する曲線上のＹ座標をＸの二次式として表すことができる。つまり、Ｘ座標を中心とする加速区間と同じ幅の区間における折れ線上のＹ座標の平均値を求めると、それが曲線上のＹ座標となる。
【００５５】
加速区間における曲線を求める処理、すなわち、主軸の変位量に対応する従軸の変位量を求める処理は、実際には位置決めユニット２側で実行される。すなわち、同期曲線設定時にはパーソナルコンピュータ１０を用いて折れ線グラフを規定する複数の制御点と同期曲線加速幅を設定しておき、実際に従軸の駆動制御を実行する際に、位置決めユニット２が加速区間における従軸の変位量を主軸の変位量から計算する。また、コンピュータの代わりに簡便なコンソール等を用いて制御点と同期曲線加速幅を設定することも可能である。
【００５６】
図８は、主軸速度と従軸位置との同期曲線の設定のための画面表示例を示す図である。図７に示した主軸位置と従軸位置との同期曲線の設定のための画面表示例と同様に、制御点等を数値入力するための入力ウィンドウ３１と、入力された制御点等の値にしたがって生成された同期曲線を表示する表示ウィンドウ３２とが、左右に並ぶように表示されている。
【００５７】
この表示例では、入力ウィンドウ３１の中にデバイス設定の欄があり、その先頭に主軸デバイスの設定項目がある。図示の例は、入力ボックス３４の右端の三角マークをマウス５３でクリックして表示されたプルダウンメニュー３５の中から高速カウンタＸ速度を選択した状態を示している。このプルダウンメニュー３５に表示されている８個の主軸デバイスは、図４に示した８個の主軸デバイス１５に対応している。このうち、下側４個の主軸デバイスが速度に関するものである。
【００５８】
入力ウィンドウ３１の同期曲線設定の欄における制御点の設定は、図７に示した主軸位置と従軸位置との同期曲線の設定のための画面表示例と同様に行われる。また、設定された制御点に対応する座標と、それらを結ぶ折れ線グラフが表示ウィンドウ３２に表示されるのも図７に示した例と同様である。但し、横軸（Ｘ軸）座標が位置（変位量）ではなく速度を表し、その単位がＰＬＳ／ｓ（パルス数／秒）である点が異なる。
【００５９】
図８に示す例は、従来技術の説明で述べたように、主軸速度に応じて弁の開度を調節する実施例を想定している。主軸周期として５０００００ＰＬＳ／ｓが設定されており、これは主軸の速度が０Ｈｚから５００，０００Ｈｚまで変化することを意味する。また、制御点１の主軸速度及び従軸位置として１０００及び０が設定されており、主軸が１，０００Ｈｚ未満のときは従軸位置（弁の開度）がゼロであることを意味する。
【００６０】
更に、制御点２の主軸速度及び従軸位置として２５１０００及び２５００００が設定されている。したがって、主軸速度が１，０００Ｈｚから２５１，０００Ｈｚまで変化するときに、それに比例して従軸位置（弁の開度）がゼロから２５０，０００ＰＬＳまで変化することを意味している。つまり、主軸速度１Ｈｚ当たり１ＰＬＳの割合で従軸位置（弁の開度）が増加し、従軸送り量の設定値に対応する２５０，０００ＰＬＳに達すれば弁の開度が飽和する。
【００６１】
なお、本発明は上記の実施形態に限らず種々の形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では位置決めシステムに接続されたコンピュータ１０を用いて、その表示装置５１の画面上で複数の制御点の座標等を入力して同期曲線を設定する例を説明したが、位置決めシステムに接続されたコンソール１から複数の制御点の座標等を数値入力することにより同期曲線を設定してもよい。
【００６２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の位置決めシステム及びコンピュータプログラムによれば、主軸速度と従軸位置との同期を位置決めユニットの内部で実現することができる。その結果、従来のＰＬＣでラダープログラムによって速度情報から位置情報への変換を実現する構成に比べて、変換のための同期曲線を設定し記憶させるだけでよいので、ユーザの手間が軽減される。また、連続的でスムーズな従軸の動きを実現することができる。更に、ＰＬＣの内部動作に起因する応答速度の制限が無くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の位置決めシステムにおける同期の構成を例示するブロック図である。
【図２】主軸の速度に従軸の変位量を同期させる従来の方法を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る位置決めユニットを含む位置決めシステムの構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る位置決めユニットの同期機能のブロック図である。
【図５】位置決めユニットにおける主軸速度と従軸位置との同期を実行するための構成を示すブロック図である。
【図６】ＣＰＵユニットを介して位置決めユニットに接続されたパーソナルコンピュータのハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図７】主軸位置と従軸位置との同期曲線の設定のための画面表示例を示す図である。
【図８】主軸速度と従軸位置との同期曲線の設定のための画面表示例を示す図である。
【符号の説明】
２位置決めユニット
２３制御タイミング発生部
２４カウンタ
２５速度算出部
２６同期演算部
２６ａ第１の同期曲線
２６ｂ第２の同期曲線
２７位置出力部

Claims

主軸位置と従軸位置との関係を規定する第１の同期曲線を記憶しておき、入力された主軸位置情報を前記第１の同期曲線にしたがって従軸位置情報に変換して出力する同期演算部と、前記同期演算部の出力である従軸位置情報にしたがって従軸位置を制御するための従軸位置信号を出力する位置出力部とを備えた位置決めユニットであって、
前記入力された主軸位置情報の時間差分から主軸速度情報を算出する速度算出部を更に備え、
前記同期演算部は、主軸速度と従軸位置との関係を規定する第２の同期曲線を記憶しておき、前記速度算出部から与えられた主軸速度情報を前記第２の同期曲線にしたがって従軸位置情報に変換して出力する機能を更に有することを特徴とする位置決めユニット。
前記主軸位置情報は入力されたパルス列信号のパルス数であり、該パルス数をカウントするカウンタを更に備え、前記速度算出部は、前記カウンタの一定時間ごとの出力から前記主軸速度情報を単位時間当たりのパルス数として算出することを特徴とする
請求項１記載の位置決めユニット。
前記位置出力部は、前記従軸位置情報に相当するパルス数のパルス列信号を前記従軸位置信号として出力することを特徴とする
請求項１又は２記載の位置決めユニット。
主軸位置又は主軸速度と従軸位置との関係を規定する同期曲線を記憶しておき、入力された主軸位置情報又はそれから得られた主軸速度情報を前記同期曲線にしたがって従軸位置情報に変換して出力する位置決めユニットにおいて、前記同期曲線を設定するために、前記位置決めユニットに接続されたコンピュータに実行させるプログラムであって、
主軸デバイスとして主軸位置及び主軸速度を含む複数の選択肢の中の１つを選択するためのステップと、
前記主軸位置又は主軸速度をＸ軸にとり、前記従軸位置をＹ軸にとったときのＸＹ平面において、複数の制御点をＸＹ座標で設定するためのステップと、
前記Ｘ軸方向に沿って前記複数の制御点を順番に直線で接続することによって得られる折れ線グラフを前記同期曲線として設定するステップと
を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
主軸位置又は主軸速度と従軸位置との関係を規定する同期曲線を記憶しておき、入力された主軸位置情報又はそれから得られた主軸速度情報を前記同期曲線にしたがって従軸位置情報に変換して出力する位置決めユニットにおいて、前記同期曲線を設定するために、前記位置決めユニットに接続されたコンピュータに実行させるプログラムが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であって、
主軸デバイスとして主軸位置及び主軸速度を含む複数の選択肢の中の１つを選択するためのステップと、
前記主軸位置又は主軸速度をＸ軸にとり、前記従軸位置をＹ軸にとったときのＸＹ平面において、複数の制御点をＸＹ座標で設定するためのステップと、
前記Ｘ軸方向に沿って前記複数の制御点を順番に直線で接続することによって得られる折れ線グラフを前記同期曲線として設定するステップと
を有するコンピュータプログラムが記憶されていることを特徴とする記憶媒体。