JP2009223648A - 階層化されたソフトウエアによる汎用ネットワークを用いたモーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】制御デバイスの性能を十分に引き出し、複数メーカの制御デバイスをコントロールしても、モーション制御のためのアプリケーションソフトの作成、変更を容易にするような制御システムを構築する方法を提供する。
【解決手段】汎用の高速ネットワークを用い、階層化された構造のソフトウェアを用い、統一されたモーション言語を用いて多種類の制御デバイスの制御を可能ならしめる。
【選択図】図５

Description

製造装置においてサーボ制御技術を用いたモーションシステムのコントロールに関する。

従来、多種類のメーカの制御デバイスを混在してモーションコントロールする場合は、パルス列制御方式で行っており、モーションコントローラにサーボアンプを接続させている。例えばボンダー装置など多軸制御を行う機械では、同一メーカに統一するのは、機械の仕様、コスト等、の制約から困難である為、多種類のメーカの制御デバイスをパルス列制御方式で制御している。従って一般に多軸制御を行う機械ではパルス列制御方式を用いて適材適所に仕様、コストに見合う多種類のメーカの制御デバイスを選定している。

このような従来の制御構成で制御デバイスにサーボモータを用いてサーボモータをモーションコントロールする例を図１に示す。パルス出力ボード１−１からモータアンプまでの配線１−２、その後サーボモータへと接続される。サーボパラメータは、サーボ調整ＰＣ１０、各メーカ専用ソフトウェアで編集、パラメータ保存等の管理を行っている。サーボ調整ＰＣ１０とモータアンプを１軸づつ、ＮＣ軸数分、接続（例えばＲＳ２３２Ｃ接続やＵＳＢ接続）させて使用する。

特開平９−６９００４号公報

しかしながら、パルス列制御を行うとパルス出力ボードとサーボアンプの性能で位置分解能、および最高速度などに限界が出てしまう。これはパルス列制御を行なうと、本来のサーボモータの性能を十分に引き出すことができないからであり、性能上の低下となる。またパルス列制御を行うと配線数が多くなり、制御配線コストが軸数に比例してかさむという問題がある。

図１に示す通り、従来のシステムでは、パルス出力ボード１−１からモータアンプまでの配線１−２が多くなり、配線部品コスト、配線作業コストがかかる。またパルス出力ボード（ユニット）も軸数分必要となりハード部品コストがかかる。

また制御デバイスの動作を指定するサーボパラメータは各メーカによりパラメータ内容、構造が異なる。一般にサーボパラメータは、各メーカ専用のパソコンソフトウェアで編集、パラメータ保存等の管理を行っている。このため、サーボパラメータを編集管理する際は、サーボ調整ＰＣ１０と、サーボ調整ＰＣ１０上で動作するメーカ専用のソフトウェアとが必要である。サーボ調整ＰＣ１０、メーカ専用のソフトウェアが無いとサーボパラメータを編集、管理できない。このサーボ調整ＰＣ１０とモータアンプを接続させてサーボパラメータを編集、管理する。この場合、１軸づつ接続（具体的には２３２ＣやＵＳＢ接続）させて調整するため、メンテナンス性に問題がある。

一般にこれら問題点は、サーボモーターメーカのネットワークサーボボードを採用することにより一部解決されている。

図２はサーボモーターメーカのネットワークサーボボードを搭載した公知の実施例である。ＣＰＵボード１１からネットワークサーボボード１２に対し指令を出すと、ネットワークネーブル１３を経由してモーターアンプへ指令データが送信されモータが起動する。サーボパラメータの編集管理は、ＣＰＵは各アンプからの情報をネットワークネーブル１３からネットワークサーボボード１２経由で取得して行う。

図２のような公知の実施例のようにネットワーク化することにより、高速高精度性は向上し、配線コストも抑えられる。ただし、ネットワークケーブル１３は、一般的にメーカ専用のものを使用するためコストが高い。またメーカ専用のものは、メーカ独自のネットワーク、メーカ独自のプロトコルのため通信速度が遅いという問題がある。

また、このようなネットワークサーボボードを用いる方法では、複数メーカの制御デバイスが混載した場合、図３に示すように、各メーカのサーボドライバ１０２は各メーカで異なる。これにより、サーボコントロールするモーションプログラム１０１−１は、各メーカ毎にそれぞれ独自のインターフェースを使用しプログラミングする必要があるため、作成・変更の費用が膨大となる。

各メーカの制御デバイス毎に作成されたモーションプログラム１０１−１は、各メーカ毎のサーボドライバ１０２を経由して出力信号１０３−１がモーションボードに出力される。ここで各メーカの制御デバイスはそれぞれサーボパラメータの設定内容、項目が異なるため、メーカ専用ソフトウェアが必要となり、パラメータ管理が困難となる。各メーカのサーボパラメータは内容が異なりメーカ専用ソフトウェアでの管理が必要である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは制御デバイスの性能を十分に引き出し、複数メーカのネットワークサーボボードを同一のモーションコントローラに搭載して複数メーカの制御デバイスをコントロールしても、モーション制御のためのアプリケーションソフトの作成、変更を容易にするような制御システムを構築する方法を提供することにある。

本発明は、階層化されたモーションコントロールソフトウェアを用いることにより、多種類のメーカの制御デバイスを制御することを可能としたものである。

本発明の請求項１によると、モーションシステムにおいて階層化された構造のソフトウェアを用いることにより多種類の制御デバイスの制御を可能ならしめることを特徴とする制御方法であって、前記モーションシステムにおいて統一されたモーション言語を用いて多種類の前記制御デバイスの制御を可能ならしめることを特徴とするモーションシステムの制御方法である。

本発明の請求項２によると、前記モーションシステムにおいて汎用の高速ネットワークを用いることを特徴とする請求項１に記載されたモーションシステムの制御方法である。

本発明の請求項３によると、前記モーションシステムにおいて多種類の前記制御デバイスを制御するためのパラメータ編集、管理、調整を一括して行なうことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載されたモーションシステムの制御方法である。

本発明の請求項４によると、モーションシステムにおいて多種類の制御デバイスの制御をする階層化された構造のソフトウェアを導入したことを特徴とする制御装置であって、前記モーションシステムにおいて統一されたモーション言語を用いて多種類の前記制御デバイスの制御をするソフトウエアを導入したことを特徴とするモーションシステムの制御装置である。

本発明の請求項５によると、前記モーションシステムにおいて汎用の高速ネットワークを導入したことを特徴とする請求項４に記載されたモーションシステムの制御装置である。

本発明の請求項６によると、前記モーションシステムにおいて多種類の前記制御デバイスを制御するためのパラメータ編集、管理、調整を一括して行なうソフトウエアを導入したことを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載のモーションシステムの制御装置である。

本発明の方法を用いると、階層化されたモーションコントロールソフトウェアを用いることにより、多種類のメーカの制御デバイスを制御することが可能となる。すなわち階層化されたモーションコントロールソフトウェアを用いることにより、多種類のメーカの制御デバイスが統一されたモーション言語で制御可能となる。これによりモーションプログラムの作成費用は従来の方法と比較して１／３に削減された。また汎用の高速ネットワークを用いることにより、高速高精度性は従来のものと比較すると数値にして１桁向上する。汎用のネットワークを用いているため、配線コストは１／３程度に抑えられる。また、各メーカのサーボパラメータを一括で編集、管理する仕組みが可能となることにより、パラメータ変更、管理、調整する費用は従来の方法と比較して１／２に削減された。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図４は本発明におけるモーションコントローラのソフトウエアの構成の第１の実施形態である。この実施形態では３種類の制御デバイスを使用している。図４に示す通り、統一されたモーション言語により作成されたモーションプログラム１０１−２は、各メーカ共通のネットワークサーボドライバーミドルウェア１０６を経由して、さらにネットワークドライバ１０８を経由してネットワーク１０３−２に出力される。このように階層化されたモーションコントロールソフトウェアを用いることにより、多種類のメーカの制御デバイスを制御することが可能となる。

図４を用いて、本発明を実現するためのソフトウエアの動作を述べる。図４のアプリケーションプログラム１０４において、Ａ社のモータを駆動する場合のモーションプログラム１０１−２の内容を解析する。例えば１軸目をポイントツーポイント（以下ＰＴＰと表す）で動作させるといったプログラムである。統一されたモーション言語の一部であるＰＴＰ命令を記述されているモーションプログラム１０１−２はアプリケーションプログラム１０４内のモーションプログラムインタプリタエンジン１０５によって内容が解析される。この結果、モーションプログラムインタプリタエンジン１０５は例えば制御デバイスがサーボモータであった場合、サーボモータの軸Ｎｏ．指定、動作時間、動作タイミングなどの指令をミドルウエア１０６に出す。

具体的には、モーションプログラムインタプリタエンジン１０５はミドルウエア１０６においてＮＣドライバ１０９を呼び出す。次にミドルウエア１０６のＮＣドライバ１０９において、予め定義されている定義ファイルである設定表１０７よりＰＴＰ動作させる対称軸がどのメーカのネットワークサーボ軸か判定する。例えば１軸目はＡ社のネットワークサーボ軸の１軸目であるかどうかを判別する。

この割付は、アプリケーションプログラム１０４もしくはミドルウエア１０６からアクセス可能なモーションコントローラの記憶域に展開されている物理軸Ｎｏ．とメーカ名との設定表１０７により対応付けられている。ＮＣドライバ１０９は設定表１０７に基づいて各メーカに対応した軸番号を決定する。設定表１０７の具体的例を図６に示す。

次にＮＣドライバ１０９はミドルウエア１０６において例えばＡ社ネットワークサーボ軸の１軸目に対して予めＡ社から供給されているＡ社ネットワークサーボドライバ（Ａ社サーボドライバ）のＰＴＰ動作関数、もしくはＰＴＰ動作を実現するＡ社独自のインターフェースを呼び出す。

次にサーボドライバ１０８においてＡ社のサーボドライバ１０２からＰＴＰ動作関数、もしくはＰＴＰ動作を実現するＡ社独自のインターフェースが実行される。すなわちＡ社サーボアンプからサーボアンプの例えば１軸目に動作指令が伝わり、サーボモータが駆動される。

上記のように階層化されたモーションコントロールソフトウェアを用いることにより、多種類のメーカの制御デバイスが統一されたモーション言語で制御可能となる。これによりモーションプログラム１０４の作成費用は従来の方法と比較して１／３に削減可能となった。

次にさらなる本発明によると、汎用の高速ネットワークを組み合わせて用いることにより、高速高精度性は数値にして１桁向上する。ここでいう高速ネットワークとは例えば伝送速度が１００ＭＢＰＳ以上のものを指す。この場合汎用のネットワークを用いているため、配線コストは１／３程度に抑えられる。

これは、１０３−２に汎用的なイーサネット（登録商標）ベースのネットワークを用いることにより高速性を確保していることによる。一例として通常用いられる汎用的なＴＣＰ／ＩＰプロトコルを用いず、１００ＢＡＳＥ−ＴＸの物理層＋専用フレームの２層構造において、専用プロトコルを用いて、伝送効率向上、リアルタイム性を確保することが出来る。

さらに、ここでいう高速ネットワークは上記の例に限らず、将来転送速度が向上した汎用的なネットワークが登場した場合でも本発明を用いると対応することが出来る。

次にさらなる本発明によると、階層化されたモーションコントロールソフトウェアと汎用イーサーネット（登録商標）を用いることにより、多種類のメーカの制御デバイスのサーボパラメータの編集・管理、メンテナンスが効率よく出来るようになる。

図５は本発明における制御パソコン３００とモーションコントローラ２００におけるソフトウエアの構成の第２の実施形態である。パラメータ管理アプリケーションソフトを作成し、モーションコントローラ２００と制御パソコン３００を汎用イーサーネット（登録商標）ケーブル１１３で接続し、汎用のイーサーネット（登録商標）のソケット通信機能を用いて作成したイーサーネット（登録商標）ソケット通信で各メーカのサーボパラメータを取得するシステムを構築する。取得したサーボパラメータはユーザーインターフェース３０１のメーカ単位のサーボパラメータ編集画面３０３で表示、編集し、データベース３０２でデータベース化し、各メーカのサーボパラメータを一括で編集、管理する。

電源投入時にはモーションコントローラ２００のアプリケーションプログラム１０４からアクセス可能なモーションコントローラ２００の記憶域１１１に図示されていない不揮発性の記憶装置もしくは記憶域に記憶している各社のサーボパラメータが１軸単位で展開される。１軸あたりの大きさは固定されていて通常２５６バイトであるが、サーボパラメータの種別によって任意の大きさを持つ場合もある。各メーカのサーボパラメータは、モーションコントローラ２００内の記憶域１１１上にサーボパラメータ×ＮＣ軸数分、用意される。

モーションコントローラ２００のアプリケーションプログラム１０４と制御パソコン３００のユーザーインターフェイス３０１のサーボパラメータ編集画面３０３の間は、汎用イーサーネット（登録商標）を用い、制御パソコン３００側の通信ドライバ３０４とモーションコントローラ２００側の通信ドライバ１１０間で、ソケット通信を行う。モーションコントローラ２００のアプリケーションプログラム１０４からアクセス可能なモーションコントローラ２００の記憶域１１１に割付られた各メーカのサーボパラメータは、一般的なソケット通信のリードライト機能を用いて制御パソコン３００のユーザーインターフェイス３０１に受け渡される。

またモーションコントローラ２００の記憶域１１１を制御パソコン３００が上記のソケット通信を用いて読み出し、この軸はどのメーカの何軸目なのかを判断するため例えば図６で表示した対応表を記憶しておく。

ユーザーインターフェイス３０１では、読み取ったサーボパラメータ情報や予めサーボパラメータデータベース３０２に保存してあるサーボパラメータ情報を表示する際、上記で読み取った対応表を用いてこの軸はどのメーカの何軸目なのかを判断して、どのＮＣ軸に対応したサーボパラメータであるかを確認し、また、どのメーカのサーボパラメータかを判断し、その結果に応じた画面を表示する。

またこのようにして表示したサーボパラメータをユーザーインターフェース３０１で編集することが可能であり、ユーザーインターフェース３０１の保存機能を用いると、サーボパラメータデータベース３０２への各社サーボパラメータの保存が可能である。

さらにサーボパラメータデータベース３０２から各社サーボパラメータを読み出して上記で述べた方法と逆の手順でソケット通信を用いて、モーションコントローラ２００に対して記憶域１１１にサーボパラメータを展開できる。従って、新規のモーションコントローラ、もしくは追加されたモーションコントローラに対して一気に初期設定が可能となる。

上記のようにサーボパラメータ管理アプリケーションソフトを作成し、モーションコントローラと制御パソコンを専用に作成したイーサーネット（登録商標）ソケット通信で通信することにより、各メーカの専用ソフト無しでも編集、管理できるようになり、パラメータ変更、管理、調整する費用を従来の方法と比較して約１／２に削減することが可能となった。

半導体製造装置、ボンダー装置などサーボ制御技術を用いた分野に幅広く適応できる。

従来のパルス列制御サーボ構成図 従来のネットワークサーボボードを搭載した公知例 従来のネットワークサーボ モーションコントロールソフトウェア構成図 本発明のネットワークサーボ モーションコントロールソフトウェア構成図 本発明のネットワークサーボ パラメータ管理アプリケーションソフトウェア構成図 ＮＣドライバの対応表例

Claims (6)

1. モーションシステムにおいて階層化された構造のソフトウェアを用いることにより多種類の制御デバイスの制御を可能ならしめることを特徴とする制御方法であって、前記モーションシステムにおいて統一されたモーション言語を用いて多種類の前記制御デバイスの制御を可能ならしめることを特徴とするモーションシステムの制御方法。
2. 前記モーションシステムにおいて汎用の高速ネットワークを用いることを特徴とする請求項１に記載されたモーションシステムの制御方法。
3. 前記モーションシステムにおいて多種類の前記制御デバイスを制御するためのパラメータ編集、管理、調整を一括して行なうことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載されたモーションシステムの制御方法。
4. モーションシステムにおいて多種類の制御デバイスの制御をする階層化された構造のソフトウェアを導入したことを特徴とする制御装置であって、前記モーションシステムにおいて統一されたモーション言語を用いて多種類の前記制御デバイスの制御をするソフトウエアを導入したことを特徴とするモーションシステムの制御装置。
5. 前記モーションシステムにおいて汎用の高速ネットワークを導入したことを特徴とする請求項４に記載されたモーションシステムの制御装置。
6. 前記モーションシステムにおいて多種類の前記制御デバイスを制御するためのパラメータ編集、管理、調整を一括して行なうソフトウエアを導入したことを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記載されたモーションシステムの制御装置。

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