JP5295467B1 - 多軸制御システム設定・調整機能支援装置 - Google Patents

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Abstract

実施の形態の多軸制御システム設定・調整機能支援装置は、1つのサーボアンプ(13a〜13h)と1つのサーボモータ(14a〜14h)の組み合わせである軸を複数有し、モーションコントローラ(12)の指令で複数の前記軸を同期して位置決め制御を実行する多軸制御システム(11)に対して入力手段および出力手段を介して設定・調整機能を有し、リスト形式で前記出力手段上に表示した順番が付与された複数の前記軸のシステム構成に対して、それぞれの前記軸にグループの属性を前記入力手段により設定し、複数の前記軸のシステム構成をリスト形式で前記出力手段上に表示するに際して、前記入力手段からの指示により前記順番あるいは前記グループごとに並べ替える。

Description

本発明は、多軸制御システムにおける設定・調整機能に関するものであり、多軸制御システムに対するシステム構成設定機能、パラメータ設定機能、モニタ機能、およびテスト機能を実現することを支援する多軸制御システム設定・調整機能支援装置に関するものである。
特許文献1では、複数の軸を論理的にグループ化して定義する内容を記載している。また、特許文献2では、複数の軸をグループ化し、軸グループごとにパラメータを設定する内容を記載している。
特許文献3では、1つの軸の調整結果であるサーボパラメータを他の軸に展開することで、複数の軸に同じサーボパラメータを設定する内容を記載している。
特許文献4では、特定の軸グループ、複数の軸グループ、および全ての軸で情報を切り換えて表示する内容を記載している。
特許文献5では、同期制御を実行する軸を設定し、その中の任意の軸に与える指令を他の軸にコピーして与えることで、設定した全ての軸に同じ指令を与える内容を記載している。
特開平11−231915号公報 特開平10−187210号公報 特開2007−172156号公報 特開2000−330615号公報 特開2005−50096号公報
特許文献1および特許文献2を含め、従来のシステム構成設定機能では、複数の軸をグループ化することで軸間の関連性を確認することはできるが、多くの軸を設定した場合には全体のシステム構成を把握しにくく、設定・調整にかかる時間や手間がかかるという問題がある。
従来のパラメータ設定機能では、複数の軸に同じ動作の同期制御を設定する場合でも、軸ごとにサーボデータ、サーボパラメータ、および同期パラメータを設定し、軸数分だけ繰り返す必要がある。
従来のモニタ機能では、モニタ情報を全ての軸、任意の軸、または任意の軸グループに切り換えて表示することはできるが、全ての軸のモニタ情報を表示する場合には全体のシステム構成を把握しにくく、設定・調整にかかる時間や手間がかかるという問題がある。
従来のテスト機能では、同時にテスト運転を実行する複数の軸を指定する場合、軸ごとに指定する必要があり、テスト運転を実行する前にサーボデータおよびサーボパラメータを軸間で適正であるかをチェックしておく必要がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の軸を同期して位置決め制御を実行する多軸制御システムにおいて、システム構成設定機能、パラメータ設定機能、モニタ機能、およびテスト機能を支援する装置を備え、設定・調整にかかる時間や手間を削減することが可能な多軸制御システム設定・調整機能支援装置を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、1つのサーボアンプと1つのサーボモータの組み合わせである軸を複数有し、モーションコントローラの指令で複数の前記軸を同期して位置決め制御を実行する多軸制御システムに対して入力手段および出力手段を介して設定・調整機能を有し、リスト形式で前記出力手段上に表示した順番が付与された複数の前記軸のシステム構成に対して、それぞれの前記軸にグループの属性を前記入力手段により設定し、複数の前記軸のシステム構成をリスト形式で前記出力手段上に表示するに際して、前記入力手段からの指示により前記順番あるいは前記グループごとに並べ替えることを特徴とする。
本発明に係る多軸制御システム設定・調整機能支援装置によれば、軸のシステム構成をリスト形式で表示し、軸グループごとに並べ替えることで、全体のシステム構成を把握しやすくなり、複数の軸グループをさらにグループ化して軸グループを階層化することで、多くの軸を設定した場合でもシステム構成を把握しやすくなるという効果を奏する。
図1は、本実施の形態における多軸制御システムおよび多軸制御システム設定・調整機能支援装置のシステム構成図の一例を示す図である。 図2は、本実施の形態における軸グループを設定し、さらに軸グループを階層化したシステム構成設定画面の一例を示す図である。 図3は、本実施の形態における軸グループごとにパラメータを設定するための処理を示すフローチャートである。 図4は、本実施の形態における軸グループを設定したモニタ機能画面の一例を示す図である。 図5は、本実施の形態における複数の軸を実行軸に指定した「JOG運転」画面の一例を示す図である。 図6は、本実施の形態における複数の軸を実行軸に指定した「動パルサ運転」画面の一例を示す図である。 図7は、本実施の形態における複数の軸を実行軸に指定した「原点復帰」画面の一例を示す図である。 図8は、本実施の形態におけるテスト運転を実行する軸を「軸No.」で指定する画面の一例を示す図である。 図9は、本実施の形態におけるテスト運転を実行する軸を「グループNo.」で指定する画面の一例を示す図である。 図10は、本実施の形態におけるサーボデータおよびサーボパラメータをチェックした上でJOG運転を実行するための処理を示すフローチャートである。
以下に、本発明にかかる多軸制御システム設定・調整機能支援装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
図1は、この発明の実施の形態にかかる充填機、包装機、工作機械などの複数の軸が同期して位置決め制御を実行する多軸制御システムおよび多軸制御システム設定・調整機能支援装置の構成図の一例を示している。多軸制御システム11は、モーションコントローラ12とサーボアンプ13a〜13h、サーボモータ14a〜14h、および機械機構15a〜15cを備えた構成を有している。モーションコントローラ12に汎用パソコン16は接続されており、汎用パソコン16で設定したシステム構成およびパラメータをモーションコントローラ12に書き込む。汎用パソコン16でモニタ機能を使用し、モーションコントローラ12からモニタ情報を読み出す。汎用パソコン16でテスト機能を使用し、モーションコントローラ12に指令を送る。本実施の形態においては、このような機能および以下で説明するような機能を入力手段(キーボード、マウスなど)および出力手段(ディスプレイなど)を介して実行する多軸制御システム設定・調整機能支援装置(エンジニアリングツール)として汎用パソコン16は機能する。
図2は、本実施の形態における複数の軸を含む軸グループを設定し、複数の軸グループをさらにグループ化し、軸グループを階層化したシステム構成設定画面の一例を示す図である。システム構成設定画面は、例えば汎用パソコン16のディスプレイ(出力手段)に表示される。システム構成設定画面では、汎用パソコン16の入力手段を介した操作により、軸のシステム構成をリスト形式で表示し、「軸No.」という表示欄をクリックすることで軸No.順に並べ替えることができ、「グループNo.」という表示欄をクリックすることでグループNo.順に並べ替えることができる。「軸No.」はその軸に付与された順番である。各軸に対し、「軸No.」、「サーボアンプ形名」、「グループNo.」、および「グループ名」を入力手段を介して設定する。図2の例では、軸1〜4に対し、「グループNo.」を「1」、「グループ名」を「Aグループ」に設定してグループ化し、軸5、6に対し、「グループNo.」を「2」、「グループ名」を「Bグループ」に設定してグループ化している。「グループNo.」および「グループ名」はグループ(以下では軸グループとも呼ぶ)の属性である。複数の軸に同じ「グループNo.」および「グループ名」を設定することでグループ化することができる。グループ1(「グループNo.」が「1」の軸グループ、即ちAグループ)とグループ2(「グループNo.」が「2」の軸グループ、即ちBグループ)の軸グループをさらにグループ化し、その階層化した軸グループに上位の属性である「システムA」という名称を設定している。同様に、グループ3とグループ4の軸グループをさらにグループ化して上位の属性「システムB」を設定し、グループ5とグループ6の軸グループをさらにグループ化して上位の属性「システムC」を設定する。このように階層化したグループに対して、複数の軸グループを含んだ上位の属性であるシステムごとに折りたたみ方式で表示/非表示を切り換えることができる。
図3は、本実施の形態における軸グループごとにパラメータを設定するための処理を示すフローチャートである。以下に各ステップの内容を詳細に示す。
位置決め制御を実行する上で必要なサーボの設定値をサーボデータ、サーボ動作に必要なサーボアンプの特性値をサーボパラメータ、ギア、シャフト、変速機、カムなどの機械機構をソフトウェアに置き換えた同期制御を実現する上で必要な設定値を同期パラメータと称する。まず(ステップS31)では、任意の軸にサーボデータ、サーボパラメータ、または同期パラメータとして所定の値を設定する。
次に(ステップS32)では、(ステップS31)でパラメータを設定した軸と同じ軸グループに含まれる軸があるかを判断する。そのような軸がある場合(ステップS32:Yes)には(ステップS33)に進み、そのような軸がない場合(ステップS32:No)には処理を終了する。
最後に(ステップS33)では、(ステップS31)でパラメータ(サーボデータ、サーボパラメータ、または同期パラメータ)を設定した軸と同じ軸グループに含まれる全ての軸に対してサーボデータ、サーボパラメータ、または同期パラメータとして(ステップS31)で設定した所定の値を反映する(ただし、操作は不要であり、自動的に反映される)。即ち、同じ軸グループの軸に対しては同じパラメータ(サーボデータ、サーボパラメータ、または同期パラメータ)の設定値となるようにする。
このように、同じ動作の同期制御を設定する複数の軸をグループ化し、その軸グループに含まれる任意の軸のサーボデータ、サーボパラメータおよび同期パラメータを設定し、その軸と同じ軸グループに含まれる全ての軸に同じパラメータを同時に反映することを可能とすることで、軸グループごとにパラメータを設定し、軸数分だけパラメータの設定を繰り返す手間を省くことができる。
図4は、図2のシステム構成設定画面の例と同様に軸グループを設定した場合のモニタ機能画面の一例を示す図である。モニタ機能画面では、全ての軸、任意の軸、または任意の軸グループに切り換えてモニタ情報を表示することができ、図4の例では、グループ1〜3(軸1〜8)を表示している。全ての軸のモニタ情報を表示する場合、「軸No.」表示欄または「グループNo.」表示欄をドラッグ&ドロップすることで並べ替えることができる。各モニタ項目のデータ表示欄を選択し、当該モニタ項目がビットデバイスについてのものである場合には右クリックのメニューから軸または軸グループごとにON、OFF、またはON/OFF反転することができ、当該モニタ項目がワードデバイスについてのものである場合にはデータ表示欄に任意のデータを書き込むことができる。各モニタ項目のデータ表示欄を選択し、右クリックのメニューから所望の軸または軸グループごとに各モニタ項目をデジタルオシロスコープのプローブに設定できる。
このように、システム構成に合わせて軸グループを設定し、モニタ情報を全ての軸、任意の軸、または任意の軸グループに切り換えて表示し、全ての軸のモニタ情報を軸グループごとに並べ替えて表示することで、全体のシステム構成を把握しやすくなり、軸または軸グループごとに各モニタ項目のビットデバイスをON、OFF、またはON/OFF反転すること、各モニタ項目のワードデバイスに任意のデータを書き込むこと、軸または軸グループごとに各モニタ項目をデジタルオシロのプローブに設定することを可能とすることで、調整の作業効率を上げることができる。
図5は、本実施の形態における複数の軸を実行軸に指定した「JOG運転」画面の一例を示す図である。「JOG運転」画面では、入力手段(キーボード、マウスなど)により「軸No.指定」ボタン51を押して図8の「軸No.指定」画面、または「グループNo.指定」ボタン52を押して図9の「グループNo.指定」画面を起動し、JOG運転を実行する軸を指定する。指定した軸を実行軸一覧53に表示する。JOG速度設定欄54にJOG運転を実行する速度を入力する(ただし、実行する全ての軸に共通のものとする)。JOG正転ボタン55を押している間に正転方向、またはJOG逆転ボタン56を押している間に逆転方向にJOG運転を実行する。モニタ表示ボタン57を押し、図4のモニタ機能画面を起動する。終了ボタン58を押し、「JOG運転」画面を終了する。
図6は、本実施の形態における複数の軸を実行軸に指定した「手動パルサ運転」画面の一例を示す図である。「手動パルサ運転」画面では、入力手段により「軸No.指定」ボタン61を押して図8の「軸No.指定」画面、または「グループNo.指定」ボタン62を押して図9の「グループNo.指定」画面を起動し、手動パルサ運転を実行する軸を指定する。指定した軸を実行軸一覧63に表示する。手動パルサの設定として、スムージング倍率設定欄64a、1パルス入力倍率設定欄64b、手動パルサ1パルス当たりの移動量設定欄64cに値を入力する(ただし、実行する全ての軸に共通のものとする)。手動パルサ許可ボタン65を押し、手動パルサ運転を実行許可状態にする。手動パルサ不許可ボタン66を押し、手動パルサ運転を実行不許可状態にする。モニタ表示ボタン67を押し、図4のモニタ機能画面を起動する。終了ボタン68を押し、「手動パルサ運転」画面を終了する。
図7は、本実施の形態における複数の軸を実行軸に指定した「原点復帰」画面の一例を示す図である。「原点復帰」画面では、入力手段により「軸No.指定」ボタン71を押して図8の「軸No.指定」画面、または「グループNo.指定」ボタン72を押して図9の「グループNo.指定」画面を起動し、原点復帰を実行する軸を指定する。指定した軸を実行軸一覧73に表示する。原点復帰始動ボタン74を押し、原点復帰を実行する。モニタ表示ボタン75を押し、図4のモニタ機能画面を起動する。終了ボタン76を押し、「原点復帰」画面を終了する。
図8は、本実施の形態におけるJOG運転、手動パルサ運転、および原点復帰といったテスト運転を実行する軸を「軸No.」で指定する「軸No.指定」画面の一例を示す図である。テスト運転を実行する軸を軸選択欄81から選択し、追加ボタン82を押して実行軸欄84に登録する。登録した軸を実行軸欄84から選択し、削除ボタン83を押して解除する。OKボタン85を押し、実行軸欄84の設定内容を確定する。キャンセルボタン86を押し、実行軸欄84の設定内容を破棄する。
図9は、JOG運転、手動パルサ運転、および原点復帰といったテスト運転を実行する軸を「グループNo.」で指定する「グループNo.指定」画面の一例を示す図である。テスト運転を実行する軸グループを軸グループ選択欄91から選択し、追加ボタン92を押して実行軸グループ欄94に登録する。実行軸グループに含まれる全ての軸を実行軸欄95に表示する。登録した軸グループを実行軸欄94から選択し、削除ボタン93を押して解除する。OKボタン96を押し、実行軸グループ欄94の設定内容を確定する。キャンセルボタン97を押し、実行軸グループ欄94の設定内容を破棄する。
テスト運転を実行するための処理の一例として、図10に、本実施の形態におけるサーボデータおよびサーボパラメータをチェックした上でJOG運転を実行するための処理を示すフローチャートを示す。以下に各ステップの内容を詳細に示す。
まず(ステップS101)では、図8または図9のテスト運転を実行する軸を指定する画面において、JOG運転を実行する軸を指定する。
次に(ステップS102)では、テスト運転を実行する全ての軸のサーボデータおよびサーボパラメータが軸間で適正であるかをチェックする。
次に(ステップS103)では、(ステップS102)でチェックした結果にエラーがないかを判断する。エラーがない場合(ステップS103:Yes)には(ステップS106)に進み、エラーがある場合(ステップS103:No)には(ステップS104)に進む。
(ステップS104)では、サーボデータおよびサーボパラメータをチェックした結果のエラー内容を表示する。
次に(ステップS105)では、(ステップS104)で表示するエラー内容に応じて、サーボデータおよびサーボパラメータ、またはJOG運転を実行する軸を変更する。ここまでの処理は、手動パルサ運転および原点復帰でも同様である。その後、再度(ステップS102)に進む。
(ステップS106)では、図5の「JOG運転」画面において、JOG速度を設定する。
次に(ステップS107)では、図5の「JOG運転」画面において、JOG正転ボタンまたはJOG逆転ボタンを押してJOG運転を実行する。このようにしてテスト運転された軸のモニタ情報は図4に示したモニタ機能画面に表示される。
このように、同じ機械機構に使用する複数の軸をグループ化し、テスト運転を実行する軸に指定することで、その機械機構のテスト運転を実行することができる。そして、テスト運転の実行前にサーボデータおよびサーボパラメータが軸間で適正であるかをチェックすることで、機械機構が想定しない動作とならないように確認することができ、テスト運転を実行する軸のモニタ情報を多軸制御システム設定・調整機能支援装置の出力手段、即ち汎用パソコン16のディスプレイで表示することで、モニタ機能を連携し、調整の作業効率を上げることができる。
以上説明したように、本実施の形態にかかる多軸制御システム設定・調整機能支援装置においては、システム構成設定機能に関しては、モーションコントローラで制御するサーボアンプおよびサーボモータの種類ならびに軸数を表示する。パラメータ設定機能では、サーボデータ、サーボパラメータ、および同期パラメータを軸ごとに設定する。モニタ機能では、全ての軸または選択した軸のモニタ情報を一覧表示する。テスト機能では、JOG運転や手動パルサ運転、原点復帰といったテスト運転を軸ごとに実行する。さらに本実施の形態にかかる多軸制御システム設定・調整機能支援装置においては、複数の軸グループをさらにグループ化することで、軸グループを階層化する内容を記載している。
また、本実施の形態にかかる多軸制御システム設定・調整機能支援装置においては、軸のシステム構成をリスト表示し、軸グループごとに並べ替える内容を記載している。また、本実施の形態にかかる多軸制御システム設定・調整機能支援装置においては、サーボパラメータだけでなく、サーボデータおよび同期パラメータを含め、軸グループに含まれる任意の軸にパラメータを設定することで、その軸と同じ軸グループに含まれる全ての軸に同じパラメータを反映する内容を記載している。
また、本実施の形態にかかる多軸制御システム設定・調整機能支援装置においては、全ての軸のモニタ情報を軸グループごとに並べ替えて表示する内容を記載している。また、本実施の形態にかかる多軸制御システム設定・調整機能支援装置においては、テスト運転を実行する軸を軸または軸グループごとに指定することで、複数の軸のテスト運転を同時に実行し、テスト運転を実行する前にサーボデータおよびサーボパラメータが軸間で適正であるかをチェックする内容を記載している。
即ち、多軸制御システムにおいて、複数の軸を含む軸グループを設定し、複数の軸グループをさらにグループ化して軸グループを階層化することで、多くの軸を設定した場合でもシステム構成を把握しやすくなり、軸グループごとにパラメータを設定することで、軸数分だけパラメータの設定を繰り返す手間を省き、モニタ項目のデバイス操作、モニタ機能とデジタルオシロスコープ機能の連携、軸グループごとのテスト運転、テスト機能とモニタ機能の連携などを可能とすることで、調整の作業効率を上げることができる。
さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以上のように、本発明にかかる多軸制御システム設定・調整機能支援装置は、充填機、包装機、工作機械などの複数の軸が同期して位置決め制御を実行する多軸制御システムに対してシステム構成設定機能、パラメータ設定機能、モニタ機能、およびテスト機能を実現することを支援するのに有用であり、特に、多軸制御システムに対する設定・調整作業の効率化を図るのに適している。
11 多軸制御システム、12 モーションコントローラ、13a〜13h サーボアンプ、14a〜14h サーボモータ、15a,15b,15c 機械機構、16 汎用パソコン、51,61,71 「軸No.指定」ボタン、52,62,72 「グループNo.指定」ボタン、53,63,73 実行軸一覧、54 JOG速度設定欄、55 JOG正転ボタン、56 JOG逆転ボタン、57,67,75 モニタ表示ボタン、58,68,76 終了ボタン、64a スムージング倍率設定欄、64b 1パルス入力倍率設定欄、64c 手動パルサ1パルス当たりの移動量設定欄、65 手動パルサ許可ボタン、66 手動パルサ不許可ボタン、74 原点復帰始動ボタン、81 軸選択欄、82,92 追加ボタン、83,93 削除ボタン、84,95 実行軸欄、85,96 OKボタン、86,97 キャンセルボタン、91 軸グループ選択欄、94 実行軸グループ欄。

Claims (6)

  1. 1つのサーボアンプと1つのサーボモータの組み合わせである軸を複数有し、モーションコントローラの指令で複数の前記軸を同期して位置決め制御を実行する多軸制御システムに対して入力手段および出力手段を介して設定・調整機能を有し、
    リスト形式で前記出力手段上に表示した順番が付与された複数の前記軸のシステム構成に対して、それぞれの前記軸にグループの属性を前記入力手段により設定し、
    複数の前記軸のシステム構成をリスト形式で前記出力手段上に表示するに際して、前記入力手段からの指示により前記順番あるいは前記グループごとに並べ替える
    ことを特徴とする多軸制御システム設定・調整機能支援装置。
  2. 複数の前記グループに上位属性を前記入力手段により設定し、
    前記入力手段からの指示により、前記出力手段上で複数の前記グループを前記上位属性ごとに折りたたみ方式で表示/非表示を切り換える
    ことを特徴とする請求項1に記載の多軸制御システム設定・調整機能支援装置。
  3. 前記入力手段から任意の前記軸のサーボデータ、サーボパラメータ、または同期パラメータの設定値を設定すると、当該軸に設定された前記属性が設定された他の全ての軸のサーボデータ、サーボパラメータ、または同期パラメータに同一の設定値が設定される
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の多軸制御システム設定・調整機能支援装置。
  4. 全ての前記軸、任意の前記軸、または任意の前記グループごとに前記入力手段からの指示により切り換えてモニタ情報を前記出力手段上に表示し、
    全ての前記軸の前記モニタ情報を前記出力手段上に表示する場合には、前記入力手段からの指示により前記軸または前記グループごとに並べ替え、
    前記モニタ情報がビットデバイスについてのものである場合は、前記入力手段からの指示により前記軸または前記グループごとに当該モニタ情報をONまたはOFFに設定し、
    前記モニタ情報がワードデバイスについてのものである場合は、前記入力手段からの指示により当該モニタ情報に任意のデータを書き込み、
    前記入力手段からの指示により、所望の前記軸または前記グループごとに前記モニタ情報をデジタルオシロスコープのプローブに設定する
    ことを特徴とする請求項1、2または3に記載の多軸制御システム設定・調整機能支援装置。
  5. 前記入力手段からの指示により、テスト運転を実行する前記軸が属するグループを指定し、当該グループに属する複数の前記軸の間でサーボデータおよびサーボパラメータが適正であるかチェックし、エラーが生ずる場合は前記サーボデータ、前記サーボパラメータ、または前記軸を変更し、
    前記エラーが無くなってから複数の前記軸の前記テスト運転を同時に実行する
    ことを特徴とする請求項1、2または4に記載の多軸制御システム設定・調整機能支援装置。
  6. 前記テスト運転は、JOG運転、手動パルサ運転、または原点復帰である
    ことを特徴とする請求項5に記載の多軸制御システム設定・調整機能支援装置。
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