JP4678120B2 - サーボ制御システム及びその制御方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のサーボコントローラを有するサーボ制御システムにおいて、サーボモータの各軸の補間制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボ制御システムを日本国特開平９−２６９８１１号公報に開示された第８図によって説明する。第８図において、サーボ制御システムは、上位制御部としての全体の制御指令を出力するホストＣＰＵ６と、同一の演算を実行すると共に、下位制御部としての複数のサーボＣＰＵ８，９と、サーボＣＰＵ８に接続されると共に、直交型のロボット１５のサーボモータＭ１〜Ｍ３に接続されたドライバーＤ１〜Ｄ３と、サーボＣＰＵ９に接続されると共に、関節型のロボット１７のサーボモータＭ４、Ｍ５に接続されたドライバーＤ４，Ｄ５とから成る。
ホストＣＰＵ６には、位置決め点の位置データ等が入力されるキーボード１０と、位置決め目標点の位置データを教示する教示装置１１と、外部装置との送受信を可能にする外部入出力回路１３とが接続されている。
【０００３】
上記のように構成されたサーボ制御システムの動作を第８図によって説明する。補間制御の開始によりホストＣＰＵ６は、次の目標点の動作指令等をサーボＣＰＵ８，９に送信する。サーボＣＰＵ８，９は、次の目標点を受信することにより同期制御のための同一の演算を実行する。
この演算の結果に基づいてサーボＣＰＵ８，９は、各サーボモータＭ１〜Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５の位置フィードバック制御演算を実行し、位置決め完了がホストＣＰＵ６に送信される。
【０００４】
このようなサーボ制御システムでは、ホストＣＰＵ６から動作指令を各サーボＣＰＵ８，９に送信して、各サーボＣＰＵ８，９が同一の演算を実行してロボット１５，１７を同期制御することができる。
したがって、制御軸数が比較的少ない同期制御では、有効な制御システムである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２６９８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００６】
しかしながら、各サーボＣＰＵ８，９間で、多数のモータを同期制御しながら補間制御を実行する、例えば、後述するような制御軸数を多数備えたタイヤの成型機を駆動するサーボ制御システムにおいて、各サーボＣＰＵ８，９が同一の演算を実行しなければならないとすると、同期対象のモータが増加するにしたがい演算時間も増加する。このため、補間制御時間が長くなる。
このような解決手段として各サーボＣＰＵ８，９を処理速度の速いものにすれば解決できるが、処理速度にも限界がある。
【０００７】
一方、モータどうしを補間制御する場合、第８図に示すように多数軸Ｍ１〜Ｍ５あるが、これを第９図に示すように簡略してＸ軸，Ｙ軸の２軸で示すこととして、第９図において、補間制御の演算は、補間線上の長さＬｔ１を演算する合成軌跡演算と、補間線上の長さＬｔ１に基づいて各軸の位置Ｘｔ１，Ｙｔ１を演算させる各軸演算とから成っており、合成軌跡演算は、各モータどうしで共通のため、各サーボＣＰＵ８，９が、同一の合成軌跡演算を実行しなければならない必然性がない。したがって、一方のサーボＣＰＵ８（９）が合成軌跡演算を実行してその結果を利用して各サーボＣＰＵ８，９が各軸演算を実行することが考えられる。
しかしながら、一方のサーボＣＰＵ８（９）が合成軌跡演算を実行している間、各サーボＣＰＵ８，９が各軸演算を実行できないので、合成軌跡演算と各軸演算時間との和となる補間制御時間は、さほど減少しないという問題点があった。
【発明が解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ＣＰＵの処理速度を速いものにすることなく、複数のコントローラ間で、モータの各軸を補間制御させるサーボ制御システムにおいて、該システム全体の補間制御処理時間を減少させるサーボ制御システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
第１の発明に係るサーボ制御システムは、第１及び第３の軸を管理する第１のコントローラと、第２及び第４の軸を管理する第２のコントローラと、を備え、前記第１のコントローラは第１の補間線上の長さを演算するための情報が記載された第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段から情報を読み出し前記第１の補間線上の長さを演算する第１の演算手段と、送信手段及び受信手段とを有し、前記第２のコントローラは第２の補間線上の長さを演算するための情報が記載された第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段から情報を読み出し前記第２の補間線上の長さを演算する第２の演算手段と、送信手段及び受信手段を有し、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラは、第１の演算手段による第１の補間線上の長さの演算と第２の演算手段による第２の補間線上の長さの演算とを同時に行い、前記送信手段及び受信手段により互いの前記第１の補間線上の長さ及び前記第２の補間線上の長さを送受信するとともに、前記第１の補間線上の長さから前記第１及び第２の各軸の位置を演算し、前記第２の補間線上の長さから前記第３及び第４の各軸の位置を演算することを特徴とするものである。
【００１０】
第２の発明に係るサーボ制御システムは、第１の発明において、第１のコントローラ及び第２のコントローラは夫々、第４の記憶手段を有し、前記第１のコントローラの第４の記憶手段には第１及び第２の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報が記憶され、前記第２のコントローラの第４の記憶手段には第３及び第４の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報が記憶され、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラは夫々、前記第４の記憶手段の情報をもとに、補間線上の長さから各軸の位置を演算する各軸演算を実行させる指令を他のコントローラに送信するための各軸演算用フレームを前記目標位置毎に作成し、前記目標位置の制御開始前に前記各軸演算用フレームを互いに送受信することを特徴とするものである。
【００１１】
第３の発明に係るサーボ制御システムは、第１の発明において、第１及び第２のコントローラは、前回の位置決め指令位置の一定範囲に達したことにより発生する到達指令としてのインポジション指令、制御完了指令を有する制御状態を示す指令種別を第１又は第２の補間線上の長さとともに互いに送受信することを特徴とするものである。
【００１２】
第４の発明に係るサーボ制御システムは、第１の発明において、第１のコントローラと第２のコントローラは上位コントローラを有し、この上位コントローラは、第１及び第２の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報、及び、第３及び第４の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報を有し、この情報を基に各軸演算用フレームを作成して第１及び第２のコントローラに送信することを特徴とするものである。
【００１３】
第５の発明に係るサーボ制御システムの制御方法は、第１の発明において、第１及び第３の軸を管理する第１のコントローラと、第２及び第４の軸を管理する第２のコントローラとを用い、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラとの間において制御を行うサーボ制御システムの制御方法であって、前記第１のコントローラにおいて前記第１の軸及び第２の軸の各軸演算に必要な合成軌跡演算を実行すると同時に、前記第２のコントローラにおいて前記第３の軸及び第４の軸の各軸演算に必要な合成軌跡演算を実行する工程と、前記第１のコントローラにおける合成軌跡演算の結果を前記第２のコントローラに送信する工程と、前記第２のコントローラにおける合成軌跡演算の結果を前記第１のコントローラに送信する工程と、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラによって、前記合成軌跡演算の結果に基づいて第１、第２、第３及び第４の軸の各軸演算を実行する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
かかるサーボ制御システム及びその制御方法によれば、第１のコントローラの第１の演算手段による第１の補間線上の長さの演算と、第２のコントローラの第２の演算手段による第２の補間線上の長さの演算とが同時に行われるので、第１のコントローラが、第１の補間線上の長さを演算した後、第２のコントローラが、第２の補間線上の長さを順に演算し、第１、第２の各軸の位置を演算するサーボ制御システムに比べて、補間制御時間を短縮できるという効果がある。なお、補間制御時間とは、補間線上の長さの演算時間と、各軸の演算時間との和をいう。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１５】
次に、本発明について、以下の通り、実施例を説明する。本発明の一実施例によるサーボ制御システムを第１図乃至第４図によって説明する。第１図は、一実施例によるサーボ制御システムによって駆動するタイヤ成型装置の正面図、第２図は第１図に示すタイヤ成型装置を駆動させるサーボ制御システムの全体構成図、第３図は第１図に示すシステムに用いる合成軌跡演算用フレーム（ａ），各軸演算用フレーム（ｂ）の構成図、第４図は第１図のサーボ制御システムにより実行される補間制御をＸ，Ｙ軸平面で、位置決めポイントＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１，Ｐ１２を示した曲線である。
【００１６】
第１図において、サーボ制御システムを用いてタイヤを成型する成型装置２０は、中央にタイヤを形成するドラム２１を回転させるサーボモータＭ１と、ドラム２１から左側で、タイヤを形成させる素材を供給する左側のＡ素材供給器２２と、ドラム２１から右側で、タイヤを形成させる素材を供給する右側のＢ素材供給部２４とから成っている。左側のＡ素材供給器２２には、素材ａを供給すると共に、サーボモータＭ２，Ｍ３により駆動されるベルトコンベアＢ２，Ｂ３と、ドラム２１の近傍に位置すると共に、サーボモータＭ６を有する案内用ベルトコンベアＢ６とを備えた第１の素材供給部と、素材ｂを供給すると共に、サーボモータＭ４，Ｍ５により駆動されるベルトコンベアＢ４，Ｂ５を有する第２の素材供給部とを備えている。
【００１７】
右側のＢ素材供給器２４には、素材ｃを供給すると共に、サーボモータＭ８，Ｍ９により駆動されるベルトコンベアＢ８，Ｂ９と、ドラム２１の近傍に位置する共に、サーボモータＭ７を有する案内用ベルトコンベアＢ７とを備えた第３の素材供給部と、素材ｄを供給すると共に、サーボモータＭ１０，Ｍ１１により駆動されるベルトコンベアＢ１０，Ｂ１１を有する第４の素材供給部とを備えている。
【００１８】
かかるタイヤ成形機２０は、タイヤ素材ａ〜ｄをドラム２１に供するためには、各素材供給部を成すサーボモータＭ２〜Ｍ６，Ｍ８〜Ｍ１１と、ドラム２１のサーボモータＭ１と、案内用ベルトコンベアＢ６（Ｂ７）のサーボモータＭ６（Ｍ７）とが適宜同期制御（補間制御）をしなければ成らないように構成されている。
なお、タイヤ成型装置２０は、一般に２０種類程度の素材が用いられ、制御対象軸数が１００軸程度になることが多く、第１図は簡略して図示したものである。
【００１９】
第２図において、サーボ制御システム２５は、バス３０に接続されると共に、サーボモータＭ１〜Ｍ１１を駆動するコントローラ＃１〜＃３を有しており、第１のコントローラとしてのコントローラ＃１には、サーボドライバ７１ａ〜７１ｄを介してサーボモータＭ１〜Ｍ４がそれぞれ接続されており、第２のコントローラとしてのコントローラ＃２には、サーボドライバ７２ａ〜７２ｄを介してサーボモータＭ５〜Ｍ８が接続されており、コントローラ＃３には、サーボドライバ７３ａ〜７３ｃを介してサーボモータＭ９〜Ｍ１１が接続されており、上記のように各素材供給部を成すサーボモータＭ２〜Ｍ５，Ｍ８〜Ｍ１１と、ドラム２１のサーボモータＭ１と、案内用ベルトコンベアＢ６（Ｂ７）のサーボモータＭ６（Ｍ７）との各軸が同期制御（補間制御）をするために、コントローラ＃１と、コントローラ＃２（＃３）間で所定の制御を実行するように構成されている。
【００２０】
各コントローラ＃１〜＃３には、バス３０に接続されたバス制御用Ｉ／Ｆ３１〜３３と、バス制御用Ｉ／Ｆ３１〜３３に接続された割り込み制御回路３５〜３７を介して接続されたＣＰＵ４１〜４３と、バス制御用Ｉ／Ｆ３１〜３３に接続された一定周期のクロック信号を発生するクロック発生手段としてのクロック同期回路４５〜４７と、ＣＰＵ４１〜４３に接続されたメモリ５１〜５３、通信用Ｉ／Ｆ６１〜６３とを有しており、通信用Ｉ／Ｆ６１〜６３に各サーボドライバ７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄ，７３ａ〜７３ｃが接続されている。
【００２１】
メモリ５１〜５３には、第１の記憶手段としての合成軌跡演算部５１ｂ、第２の記憶手段として合成軌跡演算部５２ｂ、合成軌跡演算部５３ｂ、第３の記憶手段としての各軸演算部５１ｃ〜５３ｃと、第４の記憶手段としての制御命令部５１ａ〜５３ａとを備えている。
【００２２】
ここで、第４図において、各軸の補間制御をするには、補間線上の長さＬｔ１，Ｌｔ１１を演算する合成軌跡演算と、補間線上の長さＬｔ１に基づいて第１の各軸（補間線上）の位置Ｘｔ１，Ｙｔ１と、補間線上の長さＬｔ１１に基づいて第２の各軸（補間線上）の位置Ｘｔ１，Ｙｔ１１とを演算させる各軸演算とから成っている。
【００２３】
制御命令部５１ａには、補間指令となる開始位置（現在値）Ｐ０、目標位置Ｐ１，Ｐ２、最高速度値、加速時間、減速時間が記憶され、制御命令部５２ａには、補間指令となる開始位置（現在値）Ｐ０、目標位置Ｐ１１，Ｐ１２、最高速度値、加速時間、減速時間が記憶され、制御命令部５２ａには、補間指令となる開始位置（現在値）Ｐ０、目標位置Ｐ２１，Ｐ２２（図示せず）、最高速度値、加速時間、減速時間が記憶されている。
【００２４】
合成軌跡演算部５１ｂには、開始位置Ｐ０と目標位置Ｐ１，Ｐ２との補間線上の情報としての合成軌跡演算を成すために全移動距離、速度、加速時間、減速時間等のパラメータが記憶されると共に、所定の補間演算式と、演算された合成軌跡演算値とが記憶され、合成軌跡演算部５２ｂ（５３ｂ）には、開始位置Ｐ０と目標位置Ｐ１１（Ｐ２１），Ｐ１２（Ｐ２２）の補間線上の情報としての合成軌跡演算を成すために全移動距離、速度、加速時間、減速時間等のパラメータが記憶されると共に、所定の補間演算式と、演算された合成軌跡演算値とが記憶されている。
【００２５】
各軸演算部５１ｃ〜５３ｃには、補間線上の位置を演算させる情報としての各軸演算を成す現在位置、全移動距離、各軸の全移動量が記憶されると共に、所定の補間演算式と、演算された各軸演算値とが記憶されるように形成されている。
【００２６】
第３図及び第４図において、第１のフレームとしての合成軌跡フレーム１００は、コントローラ＃１〜＃３で、例えばコントローラ＃１で演算された合成軌跡演算値を他のコントローラ＃２，３に送信するもので、コントローラ＃１〜＃３を識別するための識別番号を有するＩＤ１０１と、ポイントＰ０〜Ｐ１を番号１、ポイントＰ１〜Ｐ２を番号２として補間のステージを示すポイント番号１０３と、制御状態を示すもので、例えば、前回の位置決め指令位置の一定範囲に達したことにより発生する到達指令としてのインポジション指令１０５ａ、制御完了指令１０５ｂを有する制御状態を示す指令種別１０５と、演算された合成軌跡演算値１０７とから成っている。
【００２７】
第２のフレームとしての各軸演算用フレーム２００は、コントローラ＃１〜＃３で、例えばコントローラ＃１の制御命令部５１ａに記憶されている各軸演算を実行させるための指令を他のコントローラ＃２，＃３に送信するもので、コントローラ＃１〜＃３を識別するための識別番号を有するＩＤ２０１と、ポイント番号１０３と同様なポイント番号２０３と、直線補間、円弧補間等を示す制御種別２０５と、補間動作に使用する対象として例えばサーボモータＭ１，Ｍ６を指定する補間対象軸２０７と、各軸の位置決め位置のポイント間の距離となる全移動量２０９と、各Ｘ，Ｙ軸の全移動量２１１とから成っている。
【００２８】
コントローラ＃１の全移動量２０９には、各軸の位置決め位置の最初のポイントＰ０とポイントＰ１，Ｐ２との距離が生成され、サーボモータＭ１，Ｍ６を補間対象軸２０７とするように生成されており、コントローラ＃２の全移動量２０９には、各軸の位置決め位置の最初のポイントＰ０とポイントＰ１１，Ｐ１２との距離が生成され、サーボモータＭ４，Ｍ５を補間対象軸２０７とするように生成されている。
【００２９】
上記のように構成されたサーボ制御システムを用いてタイヤ成型機を駆動させる動作について第１図乃至第６図によって説明する。第５図は第１図に示すサーボ制御システムの動作を示すフローチャート、第６図は同様にタイムチャートである。
タイヤ成型装置２０は、ドラム１とベルトコンベアＢ４，Ｂ５，Ｂ６を同期して動作させ、この同期動作に加えて、ベルトコンベアＢ１０，Ｂ１１を同期動作させたり、ベルトコンベアＢ８，Ｂ９を同期動作させたりする。
【００３０】
したがって、簡易的に第１、第２のモータとしてのサーボモータＭ１，Ｍ６と、第３、第４のモータとしてのサーボモータＭ４，Ｍ５とを各コントローラ＃１，＃２間において同期制御させる例について説明する。
いま、ドラム２１とベルトコンベアＢ６とを駆動させるサーボモータＭ１，Ｍ６と、ベルトコンベアＢ４，Ｂ５を駆動させるサーボモータＭ４，Ｍ５とを各コントローラ＃１，＃２間において同期制御させる場合、サーボモータＭ１，Ｍ５の第１の各軸（Ｘ軸相当）をそれぞれ所定量回転させ、サーボモータＭ６，Ｍ４の第２の各軸（Ｙ軸相当）をそれぞれ所定量回転させることになるから、第４図に示すようにこのような同期制御を補間制御としても捉えることができる。したがって、サーボモータＭ１，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６を第４図に示すようにＸ，Ｙ軸の二軸平面で、位置決めポイントＰ０→Ｐ１→Ｐ２，Ｐ０→Ｐ１１→Ｐ２１を制御するものとして説明する。
【００３１】
上記のように構成されたサーボ制御システムの動作を第１図乃至第６図によって説明する。
いま、クロック同期回路４５〜４７により演算クロックがバス制御用Ｉ／Ｆ３１〜３３に入力されている。
時間ｔ１で、外部装置（図示せず）から補間の開始指令がコントローラ＃１，＃２に入力されると（ステップ２０１）、コントローラ＃１，＃２のＣＰＵ４１，４２は、制御命令部５１ａ，５２ａからの記憶情報に基づいてポイントＰ１，Ｐ１１の各軸指令を演算するための各軸演算用フレーム２００を作成し（各軸指令作成手段、ステップＳ２０３）、時間ｔ２で、ＣＰＵ４１（４２）は該演算用フレーム２００をバス制御用Ｉ／Ｆ３１（３２）→バス３０→バス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）に送信し（第２の送信手段、ステップＳ２０５）、コントローラ＃２，＃１のＣＰＵ４２（４１）はスレーブ処理として該演算用フレーム２００をバス制御用Ｉ／Ｆ３２，（３１）にて受信（第２の受信手段）してメモリ５２（５１）の各軸演算部５２ｃ（５１ｃ）に記憶する（ステップＳ２２１）。
【００３２】
時間ｔ３で、コントローラ＃１，＃２のＣＰＵ４１（４２）は、補間指令としての補間制御信号をオンして割り込み制御回路３５（３６）から割り込み信号を発生して該割り込み信号をバス制御用Ｉ／Ｆ３１（３２）→バス３０→バス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）に送信し（ステップＳ２０７）、コントローラ＃２（＃１）のＣＰＵ４２（４１）は、スレーブ処理としてバス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）にて受信し（ステップＳ２２３）、自局のコントローラ＃１，＃２の管理する軸かを各軸演算用フレーム２００の補間対象軸２０７によって判断し（ステップＳ２２５）、コントローラ＃１，＃２の管理する軸であるので、メモリ５１（５２）の各軸演算部５１ｃ（５１ｃ）の各軸演算用フレーム２００を有効するフラグを１にし（ステップＳ２０９，Ｓ２２７）、各軸演算用フレーム２００が有効か否かを判断し（ステップＳ２１１，Ｓ２２９）、有効であるので、時間ｔ４で、コントローラ＃１（＃２）のＣＰＵ４１（４２）は、クロック同期回路４５の演算クロック（クロック信号）に同期し、第１の演算手段として機能し、すなわち、現時点でのポイントＰ０−Ｐ１（Ｐ０−Ｐ１１）間の補間線上の長さとしての合成軌跡の移動距離Ｌｔ１，（Ｌｔ１１）を求めると共に、補間の制御状態に応じて、例えば前回の位置決め指令位置の一定範囲に達したことによりインポジション指令１０５ａ等を設定し、合成軌跡演算値を有する合成軌跡用フレーム１００を作成し（第１のステップ，ステップＳ２１３）、時間ｔ５で、コントローラ＃１（＃２）のＣＰＵ４１（４２）は、バス制御用Ｉ／Ｆ３１（３２）→バス３０→バス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）に送信（第１の送信手段，ステップＳ２１５）し、コントローラ＃２，＃１のＣＰＵ４２（４１）は、合成軌跡用フレーム１００をバス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）で受信（第１の受信手段）して第２のステップを実行し、合成軌跡用フレーム１００をバス制御用Ｉ／Ｆ３２から読み出してメモリ５２（５１）の合成軌跡演算部５２ｂ（５１ｂ）に記憶する（ステップＳ２３１）。
【００３３】
時間ｔ６で、コントローラ＃１，＃２のＣＰＵ４１，（４２）は、第２の演算手段として機能し、すなわち、合成軌跡演算データにおけるポイントＰ０−Ｐ１（Ｐ０−Ｐ１１）間の合成軌跡の移動距離Ｌｔ１（Ｌｔ１１）と、メモリ５２（５１）の各軸演算部５２ｂ（５２ｂ）に記憶されている各軸演算用指令を用いて、コントローラ＃１，＃２の管理するＸ，Ｙ軸の座標を各軸演算して求める（第３のステップ，ステップＳ２１７，Ｓ２３３）。
コントローラ＃１，＃２は前記ステップＳ２０１〜Ｓ２３７を補間制御終了まで繰り返し実行して補間終了し（ステップＳ２１９，Ｓ２３５）、メモリ５１（５２）の各軸演算部５１ｃ（５１ｃ）の各軸演算用フレーム２００を無効とするフラグを０にして（ステップＳ２２１，Ｓ２３７）終了する。
【００３４】
各軸演算用フレーム２００はコントローラ＃１，＃２がポイント毎に作成し、ポイントＰ２，Ｐ１２の各軸演算用フレーム２００はバックグランド処理されて、ポイントＰ２，Ｐ１２の制御開始までに演算されて、コントローラ＃１，＃２へ送信される。
また、減速停止時には、インポジション処理を実行させる到達指令としてのインポジション信号１０５ａを指令種別１０５に設定し、減速停止開始から各ポイントへ位置決めするまでの時間に合成軌跡用フレーム１００がコントローラ＃２に送信され、各コントローラ＃１，＃２は各軸演算に加え、減速停止時の処理を実行できる。
【００３５】
このような異なるコントローラ＃１，＃２間において、補間対象のサーボモータＭ１，Ｍ６と、サーボモータＭ４，Ｍ５とを有するサーボ制御システム２５によれば、コントローラ＃１では、ポイントＰ０→Ｐ１，に補間制御するための合成軌跡演算Ｌｔ１を実行している時、同時に、コントローラ＃２では、Ｐ０→Ｐ１１に補間制御するための合成軌跡演算Ｌｔ１１を実行して、コントローラ＃１の合成軌跡演算値Ｌｔ１をコントローラ＃２に送信し、コントローラ＃２の合成軌跡演算値Ｌｔ１１をコントローラ＃１に送信することにより、コントローラ＃１，＃２が合成軌跡演算Ｌｔ１，Ｌｔ１１に基づいて各軸演算を実行するので、サーボ制御システム２５としての補間制御の処理時間を短縮できるものである。
【００３６】
すなわち、従来技術のように同一の補間制御演算を各コントローラ＃１，＃２で実行させる場合の補間制御時間は、合成軌跡演算の実行時間を１５μｓｅｃ、各軸演算の実行時間を２．５μｓｅｃとすると、１５μｓｅｃ×２＋２．５μｓｅｃ＝３２．５μｓｅｃとなり、本実施例によるサーボ制御システム２５による補間制御時間は、１５μｓｅｃ＋２．５μｓｅｃ＝１７．５μｓｅｃとなる。
補間制御時間の比ｋは下記となる。
ｋ＝１７．５／３２．５＝０．５４
したがって、本実施例のサーボ制御システム２５では、従来に比べて補間制御時間が約半分に減少できるものである。
【００３７】
かかるサーボ制御システム及びその制御方法によれば、第１及び第２のコントローラが第１の演算手段により第１、第２の補間線上の長さを演算し、第１の送信手段により該演算値に基づく第１のフレームを第１のコントローラから第２のコントローラ、第２のコントローラから第１のコントローラに送信し、受信手段により第１及び第２のコントローラが前記補間線上の長さを受信した後、第２の演算手段により第１、第２の補間線上の長さに基づいて第１、第２の各軸の位置を演算する。
したがって、同時に、第１及び第２のコントローラが、第１の演算手段により第１、第２の補間線上の長さを演算した後、第２の演算手段により第１、第２の各軸の位置を演算するので、第１のコントローラが、第１の補間線上の長さを演算した後、第２のコントローラが、第２の補間線上の長さを順に演算し、第１、第２の各軸の位置を演算するサーボ制御システムに比べて、補間制御時間を短縮できるという効果がある。
【００３８】
また、各軸指令作成手段により各軸の位置を演算させる各軸指令を作成すると共に、他のコントローラに第２のフレームを送信して第１及び第２のコントローラが各軸指令を受信する。
したがって、補間指令ごとに各軸指令作成手段により各軸の位置を演算するので、上位コントローラからの各軸指令を受けることなく、コントローラのみで、サーボ制御システムを構築できるという効果がある。
【００３９】
また、第１、第２の各軸の演算値に基づく到達指令に基づく次の位置指令の生成等を円滑に実行できるという効果がある。
【実施例２】
【００４０】
この発明の他の実施例を第７図によって説明する。第７図に示すようにサーボ制御システム２５に上位コントローラ１０１を設け、上位コントローラには、第２図の各コントローラ＃１〜３に設けられたメモリ５１〜５３の制御命令部５１ａ〜５３ａ相当の機能と、コントローラ＃１〜３に補間指令を送信する機能と、が補間指令により各軸指令を作成すると共に、コントローラ＃１，＃２に送信する各軸指令作成手段の機能とを有するようにしても良い。
かかるサーボ制御システム２５によれば、第５図のステップＳ２０３，Ｓ２０５の処理内容を上位コントローラ１０１が代替できる。
【００４１】
かかるサーボ制御システム及びその制御方法によれば、上位コントローラが各軸指令作成手段により第１、第２の各軸の位置を演算させる各軸指令を作成すると共に、第１及び第２のコントローラに送信して第２のコントローラが各軸指令を受信する。
したがって、第１及び第２のコントローラが、第１、第２の各軸指令を作成する必要がないので、第１及び第２のコントローラの演算負荷が軽減されると共に、上位コントローラの演算負荷も、各軸指令を作成するのみであるので、比較的少ないという効果がある。
【００４２】
また、第１及び第２のコントローラが、各軸指令を作成する必要がないので、第１及び第２のコントローラの演算負荷が軽減されると共に、上位コントローラの演算負荷も、各軸指令を作成するのみであるので、比較的少ないという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明に係るサーボ制御システム及びその制御方法は、例えばタイヤの成型装置に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
第１図は、本発明の一実施例によるサーボ制御システムによって駆動制御させるタイヤ成型装置の正面図である。
第２図は、第１図に示すサーボ制御システムの全体構成図である。
第３図は、第２図のシステムに用いる合成軌跡演算フレーム（ａ），各軸演算用フレーム（ｂ）の構成図である。
第４図は、第１図のサーボ制御システムにより実行される補間制御をＸ，Ｙ軸平面で、位置決めポイントＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１，Ｐ１２を示した曲線である。
第５図は、第１図のサーボ制御システムにより第４図に示す位置決めポイントへの動作をさせるフローチャートである。
第６図は、第１図のサーボ制御システムにより第４図に示す位置決めポイントＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１，Ｐ１２への動作をさせるタイムチャートである。
第７図は、本発明の他の実施例によるサーボ制御システムの全体構成図である。
第８図は、従来のサーボ制御システムの全体構成図である。
第９図は、位置決めポイントＰ０，Ｐ１，Ｐ２を示す曲線である。
【０００１】
本発明は、複数のサーボコントローラを有するサーボ制御システムにおいて、サーボモータの各軸の補間制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボ制御システムを日本国特開平９−２６９８１１号公報に開示された第８図によって説明する。第８図において、サーボ制御システムは、上位制御部としての全体の制御指令を出力するホストＣＰＵ６と、同一の演算を実行すると共に、下位制御部としての複数のサーボＣＰＵ８，９と、サーボＣＰＵ８に接続されると共に、直交型のロボット１５のサーボモータＭ１〜Ｍ３に接続されたドライバーＤ１〜Ｄ３と、サーボＣＰＵ９に接続されると共に、関節型のロボット１７のサーボモータＭ４、Ｍ５に接続されたドライバーＤ４，Ｄ５とから成る。
ホストＣＰＵ６には、位置決め点の位置データ等が入力されるキーボード１０と、位置決め目標点の位置データを教示する教示装置１１と、外部装置との送受信を可能にする外部入出力回路１３とが接続されている。
【０００３】
上記のように構成されたサーボ制御システムの動作を第８図によって説明する。補間制御の開始によりホストＣＰＵ６は、次の目標点の動作指令等をサーボＣＰＵ８，９に送信する。サーボＣＰＵ８，９は、次の目標点を受信することにより同期制御のための同一の演算を実行する。
この演算の結果に基づいてサーボＣＰＵ８，９は、各サーボモータＭ１〜Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５の位置フィードバック制御演算を実行し、位置決め完了がホストＣＰＵ６に送信される。
【０００４】
このようなサーボ制御システムでは、ホストＣＰＵ６から動作指令を各サーボＣＰＵ８，９に送信して、各サーボＣＰＵ８，９が同一の演算を実行してロボット１５，１７を同期制御することができる。
したがって、制御軸数が比較的少ない同期制御では、有効な制御システムである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２６９８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００６】
しかしながら、各サーボＣＰＵ８，９間で、多数のモータを同期制御しながら補間制御を実行する、例えば、後述するような制御軸数を多数備えたタイヤの成型機を駆動するサーボ制御システムにおいて、各サーボＣＰＵ８，９が同一の演算を実行しなければならないとすると、同期対象のモータが増加するにしたがい演算時間も増加する。このため、補間制御時間が長くなる。
このような解決手段として各サーボＣＰＵ８，９を処理速度の速いものにすれば解決できるが、処理速度にも限界がある。
【０００７】
一方、モータどうしを補間制御する場合、第８図に示すように多数軸Ｍ１〜Ｍ５あるが、これを第９図に示すように簡略してＸ軸，Ｙ軸の２軸で示すこととして、第９図において、補間制御の演算は、補間線上の長さＬｔ１を演算する合成軌跡演算と、補間線上の長さＬｔ１に基づいて各軸の位置Ｘｔ１，Ｙｔ１を演算させる各軸演算とから成っており、合成軌跡演算は、各モータどうしで共通のため、各サーボＣＰＵ８，９が、同一の合成軌跡演算を実行しなければならない必然性がない。したがって、一方のサーボＣＰＵ８（９）が合成軌跡演算を実行してその結果を利用して各サーボＣＰＵ８，９が各軸演算を実行することが考えられる。
しかしながら、一方のサーボＣＰＵ８（９）が合成軌跡演算を実行している間、各サーボＣＰＵ８，９が各軸演算を実行できないので、合成軌跡演算と各軸演算時間との和となる補間制御時間は、さほど減少しないという問題点があった。
【発明が解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、ＣＰＵの処理速度を速いものにすることなく、複数のコントローラ間で、モータの各軸を補間制御させるサーボ制御システムにおいて、該システム全体の補間制御処理時間を減少させるサーボ制御システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００９】
第１の発明に係るサーボ制御システムは、第１及び第３の軸を管理する第１のコントローラと、第２及び第４の軸を管理する第２のコントローラと、を備え、前記第１のコントローラは第１の補間線上の長さを演算するための情報が記載された第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段から情報を読み出し前記第１の補間線上の長さを演算する第１の演算手段と、送信手段及び受信手段とを有し、前記第２のコントローラは第２の補間線上の長さを演算するための情報が記載された第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段から情報を読み出し前記第２の補間線上の長さを演算する第２の演算手段と、送信手段及び受信手段を有し、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラは、第１の演算手段による第１の補間線上の長さの演算と第２の演算手段による第２の補間線上の長さの演算とを同時に行い、前記送信手段及び受信手段により互いの前記第１の補間線上の長さ及び前記第２の補間線上の長さを送受信するとともに、前記第１の補間線上の長さから前記第１及び第２の各軸の位置を演算し、前記第２の補間線上の長さから前記第３及び第４の各軸の位置を演算することを特徴とするものである。
【００１０】
第２の発明に係るサーボ制御システムは、第１の発明において、第１のコントローラ及び第２のコントローラは夫々、第４の記憶手段を有し、前記第１のコントローラの第４の記憶手段には第１及び第２の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報が記憶され、前記第２のコントローラの第４の記憶手段には第３及び第４の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報が記憶され、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラは夫々、前記第４の記憶手段の情報をもとに、補間線上の長さから各軸の位置を演算する各軸演算を実行させる指令を他のコントローラに送信するための各軸演算用フレームを前記目標位置毎に作成し、前記目標位置の制御開始前に前記各軸演算用フレームを互いに送受信することを特徴とするものである。
【００１１】
第３の発明に係るサーボ制御システムは、第１の発明において、第１及び第２のコントローラは、前回の位置決め指令位置の一定範囲に達したことにより発生する到達指令としてのインポジション指令、制御完了指令を有する制御状態を示す指令種別を第１又は第２の補間線上の長さとともに互いに送受信することを特徴とするものである。
【００１２】
第４の発明に係るサーボ制御システムは、第１の発明において、第１のコントローラと第２のコントローラは上位コントローラを有し、この上位コントローラは、第１及び第２の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報、及び、第３及び第４の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報を有し、この情報を基に各軸演算用フレームを作成して第１及び第２のコントローラに送信することを特徴とするものである。
【００１３】
第５の発明に係るサーボ制御システムの制御方法は、第１の発明において、第１及び第３の軸を管理する第１のコントローラと、第２及び第４の軸を管理する第２のコントローラとを用い、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラとの間において制御を行うサーボ制御システムの制御方法であって、前記第１のコントローラにおいて前記第１の軸及び第２の軸の各軸演算に必要な合成軌跡演算を実行すると同時に、前記第２のコントローラにおいて前記第３の軸及び第４の軸の各軸演算に必要な合成軌跡演算を実行する工程と、前記第１のコントローラにおける合成軌跡演算の結果を前記第２のコントローラに送信する工程と、前記第２のコントローラにおける合成軌跡演算の結果を前記第１のコントローラに送信する工程と、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラによって、前記合成軌跡演算の結果に基づいて第１、第２、第３及び第４の軸の各軸演算を実行する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
かかるサーボ制御システム及びその制御方法によれば、第１のコントローラの第１の演算手段による第１の補間線上の長さの演算と、第２のコントローラの第２の演算手段による第２の補間線上の長さの演算とが同時に行われるので、第１のコントローラが、第１の補間線上の長さを演算した後、第２のコントローラが、第２の補間線上の長さを順に演算し、第１、第２の各軸の位置を演算するサーボ制御システムに比べて、補間制御時間を短縮できるという効果がある。なお、補間制御時間とは、補間線上の長さの演算時間と、各軸の演算時間との和をいう。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１５】
次に、本発明について、以下の通り、実施例を説明する。本発明の一実施例によるサーボ制御システムを第１図乃至第４図によって説明する。第１図は、一実施例によるサーボ制御システムによって駆動するタイヤ成型装置の正面図、第２図は第１図に示すタイヤ成型装置を駆動させるサーボ制御システムの全体構成図、第３図は第１図に示すシステムに用いる合成軌跡演算用フレーム（ａ），各軸演算用フレーム（ｂ）の構成図、第４図は第１図のサーボ制御システムにより実行される補間制御をＸ，Ｙ軸平面で、位置決めポイントＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１，Ｐ１２を示した曲線である。
【００１６】
第１図において、サーボ制御システムを用いてタイヤを成型する成型装置２０は、中央にタイヤを形成するドラム２１を回転させるサーボモータＭ１と、ドラム２１から左側で、タイヤを形成させる素材を供給する左側のＡ素材供給器２２と、ドラム２１から右側で、タイヤを形成させる素材を供給する右側のＢ素材供給部２４とから成っている。左側のＡ素材供給器２２には、素材ａを供給すると共に、サーボモータＭ２，Ｍ３により駆動されるベルトコンベアＢ２，Ｂ３と、ドラム２１の近傍に位置すると共に、サーボモータＭ６を有する案内用ベルトコンベアＢ６とを備えた第１の素材供給部と、素材ｂを供給すると共に、サーボモータＭ４，Ｍ５により駆動されるベルトコンベアＢ４，Ｂ５を有する第２の素材供給部とを備えている。
【００１７】
右側のＢ素材供給器２４には、素材ｃを供給すると共に、サーボモータＭ８，Ｍ９により駆動されるベルトコンベアＢ８，Ｂ９と、ドラム２１の近傍に位置する共に、サーボモータＭ７を有する案内用ベルトコンベアＢ７とを備えた第３の素材供給部と、素材ｄを供給すると共に、サーボモータＭ１０，Ｍ１１により駆動されるベルトコンベアＢ１０，Ｂ１１を有する第４の素材供給部とを備えている。
【００１８】
かかるタイヤ成形機２０は、タイヤ素材ａ〜ｄをドラム２１に供するためには、各素材供給部を成すサーボモータＭ２〜Ｍ６，Ｍ８〜Ｍ１１と、ドラム２１のサーボモータＭ１と、案内用ベルトコンベアＢ６（Ｂ７）のサーボモータＭ６（Ｍ７）とが適宜同期制御（補間制御）をしなければ成らないように構成されている。
なお、タイヤ成型装置２０は、一般に２０種類程度の素材が用いられ、制御対象軸数が１００軸程度になることが多く、第１図は簡略して図示したものである。
【００１９】
第２図において、サーボ制御システム２５は、バス３０に接続されると共に、サーボモータＭ１〜Ｍ１１を駆動するコントローラ＃１〜＃３を有しており、第１のコントローラとしてのコントローラ＃１には、サーボドライバ７１ａ〜７１ｄを介してサーボモータＭ１〜Ｍ４がそれぞれ接続されており、第２のコントローラとしてのコントローラ＃２には、サーボドライバ７２ａ〜７２ｄを介してサーボモータＭ５〜Ｍ８が接続されており、コントローラ＃３には、サーボドライバ７３ａ〜７３ｃを介してサーボモータＭ９〜Ｍ１１が接続されており、上記のように各素材供給部を成すサーボモータＭ２〜Ｍ５，Ｍ８〜Ｍ１１と、ドラム２１のサーボモータＭ１と、案内用ベルトコンベアＢ６（Ｂ７）のサーボモータＭ６（Ｍ７）との各軸が同期制御（補間制御）をするために、コントローラ＃１と、コントローラ＃２（＃３）間で所定の制御を実行するように構成されている。
【００２０】
各コントローラ＃１〜＃３には、バス３０に接続されたバス制御用Ｉ／Ｆ３１〜３３と、バス制御用Ｉ／Ｆ３１〜３３に接続された割り込み制御回路３５〜３７を介して接続されたＣＰＵ４１〜４３と、バス制御用Ｉ／Ｆ３１〜３３に接続された一定周期のクロック信号を発生するクロック発生手段としてのクロック同期回路４５〜４７と、ＣＰＵ４１〜４３に接続されたメモリ５１〜５３、通信用Ｉ／Ｆ６１〜６３とを有しており、通信用Ｉ／Ｆ６１〜６３に各サーボドライバ７１ａ〜７１ｄ，７２ａ〜７２ｄ，７３ａ〜７３ｃが接続されている。
【００２１】
メモリ５１〜５３には、第１の記憶手段としての合成軌跡演算部５１ｂ、第２の記憶手段として合成軌跡演算部５２ｂ、合成軌跡演算部５３ｂ、第３の記憶手段としての各軸演算部５１ｃ〜５３ｃと、第４の記憶手段としての制御命令部５１ａ〜５３ａとを備えている。
【００２２】
ここで、第４図において、各軸の補間制御をするには、補間線上の長さＬｔ１，Ｌｔ１１を演算する合成軌跡演算と、補間線上の長さＬｔ１に基づいて第１の各軸（補間線上）の位置Ｘｔ１，Ｙｔ１と、補間線上の長さＬｔ１１に基づいて第２の各軸（補間線上）の位置Ｘｔ１，Ｙｔ１１とを演算させる各軸演算とから成っている。
【００２３】
制御命令部５１ａには、補間指令となる開始位置（現在値）Ｐ０、目標位置Ｐ１，Ｐ２、最高速度値、加速時間、減速時間が記憶され、制御命令部５２ａには、補間指令となる開始位置（現在値）Ｐ０、目標位置Ｐ１１，Ｐ１２、最高速度値、加速時間、減速時間が記憶され、制御命令部５２ａには、補間指令となる開始位置（現在値）Ｐ０、目標位置Ｐ２１，Ｐ２２（図示せず）、最高速度値、加速時間、減速時間が記憶されている。
【００２４】
合成軌跡演算部５１ｂには、開始位置Ｐ０と目標位置Ｐ１，Ｐ２との補間線上の情報としての合成軌跡演算を成すために全移動距離、速度、加速時間、減速時間等のパラメータが記憶されると共に、所定の補間演算式と、演算された合成軌跡演算値とが記憶され、合成軌跡演算部５２ｂ（５３ｂ）には、開始位置Ｐ０と目標位置Ｐ１１（Ｐ２１），Ｐ１２（Ｐ２２）の補間線上の情報としての合成軌跡演算を成すために全移動距離、速度、加速時間、減速時間等のパラメータが記憶されると共に、所定の補間演算式と、演算された合成軌跡演算値とが記憶されている。
【００２５】
各軸演算部５１ｃ〜５３ｃには、補間線上の位置を演算させる情報としての各軸演算を成す現在位置、全移動距離、各軸の全移動量が記憶されると共に、所定の補間演算式と、演算された各軸演算値とが記憶されるように形成されている。
【００２６】
第３図及び第４図において、第１のフレームとしての合成軌跡フレーム１００は、コントローラ＃１〜＃３で、例えばコントローラ＃１で演算された合成軌跡演算値を他のコントローラ＃２，３に送信するもので、コントローラ＃１〜＃３を識別するための識別番号を有するＩＤ１０１と、ポイントＰ０〜Ｐ１を番号１、ポイントＰ１〜Ｐ２を番号２として補間のステージを示すポイント番号１０３と、制御状態を示すもので、例えば、前回の位置決め指令位置の一定範囲に達したことにより発生する到達指令としてのインポジション指令１０５ａ、制御完了指令１０５ｂを有する制御状態を示す指令種別１０５と、演算された合成軌跡演算値１０７とから成っている。
【００２７】
第２のフレームとしての各軸演算用フレーム２００は、コントローラ＃１〜＃３で、例えばコントローラ＃１の制御命令部５１ａに記憶されている各軸演算を実行させるための指令を他のコントローラ＃２，＃３に送信するもので、コントローラ＃１〜＃３を識別するための識別番号を有するＩＤ２０１と、ポイント番号１０３と同様なポイント番号２０３と、直線補間、円弧補間等を示す制御種別２０５と、補間動作に使用する対象として例えばサーボモータＭ１，Ｍ６を指定する補間対象軸２０７と、各軸の位置決め位置のポイント間の距離となる全移動量２０９と、各Ｘ，Ｙ軸の全移動量２１１とから成っている。
【００２８】
コントローラ＃１の全移動量２０９には、各軸の位置決め位置の最初のポイントＰ０とポイントＰ１，Ｐ２との距離が生成され、サーボモータＭ１，Ｍ６を補間対象軸２０７とするように生成されており、コントローラ＃２の全移動量２０９には、各軸の位置決め位置の最初のポイントＰ０とポイントＰ１１，Ｐ１２との距離が生成され、サーボモータＭ４，Ｍ５を補間対象軸２０７とするように生成されている。
【００２９】
上記のように構成されたサーボ制御システムを用いてタイヤ成型機を駆動させる動作について第１図乃至第６図によって説明する。第５図は第１図に示すサーボ制御システムの動作を示すフローチャート、第６図は同様にタイムチャートである。
タイヤ成型装置２０は、ドラム１とベルトコンベアＢ４，Ｂ５，Ｂ６を同期して動作させ、この同期動作に加えて、ベルトコンベアＢ１０，Ｂ１１を同期動作させたり、ベルトコンベアＢ８，Ｂ９を同期動作させたりする。
【００３０】
したがって、簡易的に第１、第２のモータとしてのサーボモータＭ１，Ｍ６と、第３、第４のモータとしてのサーボモータＭ４，Ｍ５とを各コントローラ＃１，＃２間において同期制御させる例について説明する。
いま、ドラム２１とベルトコンベアＢ６とを駆動させるサーボモータＭ１，Ｍ６と、ベルトコンベアＢ４，Ｂ５を駆動させるサーボモータＭ４，Ｍ５とを各コントローラ＃１，＃２間において同期制御させる場合、サーボモータＭ１，Ｍ５の第１の各軸（Ｘ軸相当）をそれぞれ所定量回転させ、サーボモータＭ６，Ｍ４の第２の各軸（Ｙ軸相当）をそれぞれ所定量回転させることになるから、第４図に示すようにこのような同期制御を補間制御としても捉えることができる。したがって、サーボモータＭ１，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６を第４図に示すようにＸ，Ｙ軸の二軸平面で、位置決めポイントＰ０→Ｐ１→Ｐ２，Ｐ０→Ｐ１１→Ｐ２１を制御するものとして説明する。
【００３１】
上記のように構成されたサーボ制御システムの動作を第１図乃至第６図によって説明する。
いま、クロック同期回路４５〜４７により演算クロックがバス制御用Ｉ／Ｆ３１〜３３に入力されている。
時間ｔ１で、外部装置（図示せず）から補間の開始指令がコントローラ＃１，＃２に入力されると（ステップ２０１）、コントローラ＃１，＃２のＣＰＵ４１，４２は、制御命令部５１ａ，５２ａからの記憶情報に基づいてポイントＰ１，Ｐ１１の各軸指令を演算するための各軸演算用フレーム２００を作成し（各軸指令作成手段、ステップＳ２０３）、時間ｔ２で、ＣＰＵ４１（４２）は該演算用フレーム２００をバス制御用Ｉ／Ｆ３１（３２）→バス３０→バス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）に送信し（第２の送信手段、ステップＳ２０５）、コントローラ＃２，＃１のＣＰＵ４２（４１）はスレーブ処理として該演算用フレーム２００をバス制御用Ｉ／Ｆ３２，（３１）にて受信（第２の受信手段）してメモリ５２（５１）の各軸演算部５２ｃ（５１ｃ）に記憶する（ステップＳ２２１）。
【００３２】
時間ｔ３で、コントローラ＃１，＃２のＣＰＵ４１（４２）は、補間指令としての補間制御信号をオンして割り込み制御回路３５（３６）から割り込み信号を発生して該割り込み信号をバス制御用Ｉ／Ｆ３１（３２）→バス３０→バス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）に送信し（ステップＳ２０７）、コントローラ＃２（＃１）のＣＰＵ４２（４１）は、スレーブ処理としてバス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）にて受信し（ステップＳ２２３）、自局のコントローラ＃１，＃２の管理する軸かを各軸演算用フレーム２００の補間対象軸２０７によって判断し（ステップＳ２２５）、コントローラ＃１，＃２の管理する軸であるので、メモリ５１（５２）の各軸演算部５１ｃ（５１ｃ）の各軸演算用フレーム２００を有効するフラグを１にし（ステップＳ２０９，Ｓ２２７）、各軸演算用フレーム２００が有効か否かを判断し（ステップＳ２１１，Ｓ２２９）、有効であるので、時間ｔ４で、コントローラ＃１（＃２）のＣＰＵ４１（４２）は、クロック同期回路４５の演算クロック（クロック信号）に同期し、第１の演算手段として機能し、すなわち、現時点でのポイントＰ０−Ｐ１（Ｐ０−Ｐ１１）間の補間線上の長さとしての合成軌跡の移動距離Ｌｔ１，（Ｌｔ１１）を求めると共に、補間の制御状態に応じて、例えば前回の位置決め指令位置の一定範囲に達したことによりインポジション指令１０５ａ等を設定し、合成軌跡演算値を有する合成軌跡用フレーム１００を作成し（第１のステップ，ステップＳ２１３）、時間ｔ５で、コントローラ＃１（＃２）のＣＰＵ４１（４２）は、バス制御用Ｉ／Ｆ３１（３２）→バス３０→バス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）に送信（第１の送信手段，ステップＳ２１５）し、コントローラ＃２，＃１のＣＰＵ４２（４１）は、合成軌跡用フレーム１００をバス制御用Ｉ／Ｆ３２（３１）で受信（第１の受信手段）して第２のステップを実行し、合成軌跡用フレーム１００をバス制御用Ｉ／Ｆ３２から読み出してメモリ５２（５１）の合成軌跡演算部５２ｂ（５１ｂ）に記憶する（ステップＳ２３１）。
【００３３】
時間ｔ６で、コントローラ＃１，＃２のＣＰＵ４１，（４２）は、第２の演算手段として機能し、すなわち、合成軌跡演算データにおけるポイントＰ０−Ｐ１（Ｐ０−Ｐ１１）間の合成軌跡の移動距離Ｌｔ１（Ｌｔ１１）と、メモリ５２（５１）の各軸演算部５２ｂ（５２ｂ）に記憶されている各軸演算用指令を用いて、コントローラ＃１，＃２の管理するＸ，Ｙ軸の座標を各軸演算して求める（第３のステップ，ステップＳ２１７，Ｓ２３３）。
コントローラ＃１，＃２は前記ステップＳ２０１〜Ｓ２３７を補間制御終了まで繰り返し実行して補間終了し（ステップＳ２１９，Ｓ２３５）、メモリ５１（５２）の各軸演算部５１ｃ（５１ｃ）の各軸演算用フレーム２００を無効とするフラグを０にして（ステップＳ２２１，Ｓ２３７）終了する。
【００３４】
各軸演算用フレーム２００はコントローラ＃１，＃２がポイント毎に作成し、ポイントＰ２，Ｐ１２の各軸演算用フレーム２００はバックグランド処理されて、ポイントＰ２，Ｐ１２の制御開始までに演算されて、コントローラ＃１，＃２へ送信される。
また、減速停止時には、インポジション処理を実行させる到達指令としてのインポジション信号１０５ａを指令種別１０５に設定し、減速停止開始から各ポイントへ位置決めするまでの時間に合成軌跡用フレーム１００がコントローラ＃２に送信され、各コントローラ＃１，＃２は各軸演算に加え、減速停止時の処理を実行できる。
【００３５】
このような異なるコントローラ＃１，＃２間において、補間対象のサーボモータＭ１，Ｍ６と、サーボモータＭ４，Ｍ５とを有するサーボ制御システム２５によれば、コントローラ＃１では、ポイントＰ０→Ｐ１，に補間制御するための合成軌跡演算Ｌｔ１を実行している時、同時に、コントローラ＃２では、Ｐ０→Ｐ１１に補間制御するための合成軌跡演算Ｌｔ１１を実行して、コントローラ＃１の合成軌跡演算値Ｌｔ１をコントローラ＃２に送信し、コントローラ＃２の合成軌跡演算値Ｌｔ１１をコントローラ＃１に送信することにより、コントローラ＃１，＃２が合成軌跡演算Ｌｔ１，Ｌｔ１１に基づいて各軸演算を実行するので、サーボ制御システム２５としての補間制御の処理時間を短縮できるものである。
【００３６】
すなわち、従来技術のように同一の補間制御演算を各コントローラ＃１，＃２で実行させる場合の補間制御時間は、合成軌跡演算の実行時間を１５μｓｅｃ、各軸演算の実行時間を２．５μｓｅｃとすると、１５μｓｅｃ×２＋２．５μｓｅｃ＝３２．５μｓｅｃとなり、本実施例によるサーボ制御システム２５による補間制御時間は、１５μｓｅｃ＋２．５μｓｅｃ＝１７．５μｓｅｃとなる。
補間制御時間の比ｋは下記となる。
ｋ＝１７．５／３２．５＝０．５４
したがって、本実施例のサーボ制御システム２５では、従来に比べて補間制御時間が約半分に減少できるものである。
【００３７】
かかるサーボ制御システム及びその制御方法によれば、第１及び第２のコントローラが第１の演算手段により第１、第２の補間線上の長さを演算し、第１の送信手段により該演算値に基づく第１のフレームを第１のコントローラから第２のコントローラ、第２のコントローラから第１のコントローラに送信し、受信手段により第１及び第２のコントローラが前記補間線上の長さを受信した後、第２の演算手段により第１、第２の補間線上の長さに基づいて第１、第２の各軸の位置を演算する。
したがって、同時に、第１及び第２のコントローラが、第１の演算手段により第１、第２の補間線上の長さを演算した後、第２の演算手段により第１、第２の各軸の位置を演算するので、第１のコントローラが、第１の補間線上の長さを演算した後、第２のコントローラが、第２の補間線上の長さを順に演算し、第１、第２の各軸の位置を演算するサーボ制御システムに比べて、補間制御時間を短縮できるという効果がある。
【００３８】
また、各軸指令作成手段により各軸の位置を演算させる各軸指令を作成すると共に、他のコントローラに第２のフレームを送信して第１及び第２のコントローラが各軸指令を受信する。
したがって、補間指令ごとに各軸指令作成手段により各軸の位置を演算するので、上位コントローラからの各軸指令を受けることなく、コントローラのみで、サーボ制御システムを構築できるという効果がある。
【００３９】
また、第１、第２の各軸の演算値に基づく到達指令に基づく次の位置指令の生成等を円滑に実行できるという効果がある。
【実施例２】
【００４０】
この発明の他の実施例を第７図によって説明する。第７図に示すようにサーボ制御システム２５に上位コントローラ１０１を設け、上位コントローラには、第２図の各コントローラ＃１〜３に設けられたメモリ５１〜５３の制御命令部５１ａ〜５３ａ相当の機能と、コントローラ＃１〜３に補間指令を送信する機能と、が補間指令により各軸指令を作成すると共に、コントローラ＃１，＃２に送信する各軸指令作成手段の機能とを有するようにしても良い。
かかるサーボ制御システム２５によれば、第５図のステップＳ２０３，Ｓ２０５の処理内容を上位コントローラ１０１が代替できる。
【００４１】
かかるサーボ制御システム及びその制御方法によれば、上位コントローラが各軸指令作成手段により第１、第２の各軸の位置を演算させる各軸指令を作成すると共に、第１及び第２のコントローラに送信して第２のコントローラが各軸指令を受信する。
したがって、第１及び第２のコントローラが、第１、第２の各軸指令を作成する必要がないので、第１及び第２のコントローラの演算負荷が軽減されると共に、上位コントローラの演算負荷も、各軸指令を作成するのみであるので、比較的少ないという効果がある。
【００４２】
また、第１及び第２のコントローラが、各軸指令を作成する必要がないので、第１及び第２のコントローラの演算負荷が軽減されると共に、上位コントローラの演算負荷も、各軸指令を作成するのみであるので、比較的少ないという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明に係るサーボ制御システム及びその制御方法は、例えばタイヤの成型装置に用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
第１図は、本発明の一実施例によるサーボ制御システムによって駆動制御させるタイヤ成型装置の正面図である。
第２図は、第１図に示すサーボ制御システムの全体構成図である。
第３図は、第２図のシステムに用いる合成軌跡演算フレーム（ａ），各軸演算用フレーム（ｂ）の構成図である。
第４図は、第１図のサーボ制御システムにより実行される補間制御をＸ，Ｙ軸平面で、位置決めポイントＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１，Ｐ１２を示した曲線である。
第５図は、第１図のサーボ制御システムにより第４図に示す位置決めポイントへの動作をさせるフローチャートである。
第６図は、第１図のサーボ制御システムにより第４図に示す位置決めポイントＰ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１，Ｐ１２への動作をさせるタイムチャートである。
第７図は、本発明の他の実施例によるサーボ制御システムの全体構成図である。
第８図は、従来のサーボ制御システムの全体構成図である。
第９図は、位置決めポイントＰ０，Ｐ１，Ｐ２を示す曲線である。
Claims (5)
- 第１及び第３の軸を管理する第１のコントローラと、
第２及び第４の軸を管理する第２のコントローラと、
を備え、
前記第１のコントローラは第１の補間線上の長さを演算するための情報が記載された第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段から情報を読み出し前記第１の補間線上の長さを演算する第１の演算手段と、送信手段及び受信手段とを有し、
前記第２のコントローラは第２ の補間線上の長さを演算するための情報が記載された第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段から情報を読み出し前記第２の補間線上の長さを演算する第２の演算手段と、送信手段及び受信手段を有し、
前記第１のコントローラと前記第２のコントローラは、第１の演算手段による第１の補間線上の長さの演算と第２の演算手段による第２の補間線上の長さの演算とを同時に行い、
前記送信手段及び受信手段により互いの前記第１の補間線上の長さ及び前記第２の補間線上の長さを送受信するとともに、前記第１の補間線上の長さから前記第１及び第２の各軸の位置を演算し、前記第２の補間線上の長さから前記第３及び第４の各軸の位置を演算することを特徴とするサーボ制御システム。 - 第１のコントローラ及び第２のコントローラは夫々、第４の記憶手段を有し、
前記第１のコントローラの第４の記憶手段には第１及び第２の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報が記憶され、
前記第２のコントローラの第４の記憶手段には第３及び第４の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報が記憶され、
前記第１のコントローラと前記第２のコントローラは夫々、前記第４の記憶手段の情報をもとに、補間線上の長さから各軸の位置を演算する各軸演算を実行させる指令を他のコントローラに送信するための各軸演算用フレームを前記目標位置毎に作成し、前記目標位置の制御開始前に前記各軸演算用フレームを互いに送受信することを特徴とした請求項１に記載のサーボ制御システム。 - 第１及び第２のコントローラは、前回の位置決め指令位置の一定範囲に達したことにより発生する到達指令としてのインポジション指令、制御完了指令を有する制御状態を示す指令種別を第１又は第２の補間線上の長さとともに互いに送受信することを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御システム。
- 第１のコントローラと第２のコントローラは上位コントローラを有し、この上位コントローラは、第１及び第２の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報、及び、第３及び第４の軸に関する補間指令に必要な現在位置、目標位置、最高速度値、加速時間及び減速時間についての情報
を有し、この情報を基に各軸演算用フレームを作成して第１及び第２のコントローラに送信することを特徴とする請求項１に記載のサーボ制御システム。 - 第１及び第３の軸を管理する第１のコントローラと、第２及び第４の軸を管理する第２のコントローラとを用い、前記第１のコントローラと前記第２のコントローラとの間において制御を行うサーボ制御システムの制御方法であって、
前記第１のコントローラにおいて前記第１の軸及び第２の軸の各軸演算に必要な合成軌跡演算を実行すると同時に、前記第２のコントローラにおいて前記第３の軸及び第４の軸の各軸演算に必要な合成軌跡演算を実行する工程と、
前記第１のコントローラにおける合成軌跡演算の結果を前記第２のコントローラに送信する工程と、
前記第２のコントローラにおける合成軌跡演算の結果を前記第１のコントローラに送信する工程と、
前記第１のコントローラと前記第２のコントローラによって、前記合成軌跡演算の結果に基づいて第１、第２、第３及び第４の軸の各軸演算を実行する工程とを備えたことを特徴とするサーボ制御システムの制御方法。
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