JP5382419B2 - 原点サーチ支援装置及びプログラム - Google Patents

Description

この発明は、原点サーチ支援装置及びプログラムに関するものである。

ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）その他の制御装置が、制御対象機械・機器（制御対象物）を制御するに先立ち、制御の基準となる機械原点の位置を検出し、その場所を記憶する必要がある。制御対象物は、産業用ロボットや、ＮＣ工作機械等の各種の装置がある。制御装置は、実際には、それら制御対象物の動作を監視する各種センサ・スイッチ等の入力機器からの信号（ＩＯ入力）に基づいて演算処理をし、制御対象物の駆動源となるモータやアクチュエータ等の出力機器に対して制御信号（ＩＯ出力）を出力することをサイクリックに実行する。このように、制御装置は、出力機器の動作を制御するもので、その出力機器によって動作する装置の構成要素の位置（ロボットアームの先端位置，搬送装置の基準位置等）等を直接制御しているわけではない（制御信号・指令値はあくまでも駆動モータ等の出力機器に対する動作を決定するもの）。そこで、実際の制御開始前に、係る構成要素の位置と、出力機器との対応をつけるため、制御対象物が基準位置となる機械原点を決定する原点サーチを行い、制御装置は、記憶した原点位置を基準に、出力機器に対する制御信号を求めるとともに出力する。

この機械原点を探す原点サーチの一般的な方法は、高速で起動し、原点付近で低速に減速し、原点信号で停止するという動作になる。そして、具体的な方法としては、たとえば、外部の信号入力を検出しそこを原点としたり、あるいは装置の駆動部分を壁に接触させそこを原点としたりするなどの方法がある。このように、装置によって様々である原点サーチの方法に対応するため、制御装置の機械原点を探すための設定が多様化、複雑化している。この種の原点サーチについては、たとえば、特許文献１等に開示されている。

特開平７−２０００６４号公報

従来の原点サーチは、マニュアルなどに記載されている一部の動作を理解し、その理解を元に装置に最適な方法と考えられる設定の組み合わせを類推し、それを装置に設定し、実際に動作させて確認していた。ここで設定とは、たとえば、機械原点に達したことを規定する原点信号の決め方に始まり、始動開始時に原点から離反する方向と接近する方向のいずれに動作させるかと言った始動時の移動開始方向や、最終的に原点位置に対して正／負いずれの方向から近づけるか、増速／減速するタイミングをどうするか等の各種のパラメータを決めることである。そして、そのように決めたパラメータに基づいて、実際に装置を動作させ確認することで、設定の妥当性についての検証に時間を要する。また誤った組み合わせを指定すると制御対象物である装置等を損傷させてしまう可能性があるという課題がある。

上記の課題を解決するために、本発明は、（１）原点サーチをする際の基本的な動作並びに原点の特定条件を規定する「原点サーチ動作」と、原点サーチ開始時の移動方向を規定する「原点サーチ開始方向」と、原点を特定する際の移動方向を規定する「原点入力検出方向」を入力パラメータとして取得するパラメータ取得手段と、そのパラメータ取得手段にて取得した各入力パラメータの設定値に対応するパルス列からなる１または複数の仮想入力信号に基づき、その仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングにあわせて前記設定値に合わせた動作を行い、開始地点から原点までの移動軌跡を求め、その移動軌跡を表示装置に表示する演算手段と、を備える。そして、前記設定値に合わせた動作は、前記開始地点から、少なくとも前記「原点サーチ開始方向」により規定される開始方向に向けて移動を開始し、前記「原点サーチ動作」で規定する動作に従って移動をし、前記「原点入力検出方向」で規定される方向に移動中に前記原点の特定条件に合致した前記仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが検出された場合にそこを原点とするようにした。ここで、仮想入力信号は、実施形態では、原点近傍信号，原点信号に対応する。

この発明によれば、仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えに対し、入力パラメータの設定値に従って動作を適宜決定し、開始地点から原点までの移動軌跡を求め、それを表示装置に表示する。従って、実際のＰＬＣ等の制御装置に対して入力パラメータの設定値を設定し、実際に制御対象物である装置を動作させて原点サーチを実行させる前に、原点サーチ支援装置の表示装置に各入力パラメータの設定値の組み合わせからなる条件で原点サーチを行った場合の移動軌跡を確認することができる。そして、設定値を変えることで異なる条件での移動軌跡を見ることができる。概略としては、移動軌跡は、短いほど早く原点サーチを終了することができる。また、移動軌跡から、実際に装置がどのように移動するかを事前に確認することもできる。さらに、実際に装置を移動させるのではないので、異なる組み合わせの設定値の場合の移動軌跡を短時間で試すことができ、よりよいものを見つけることができる可能性が高い。よって、ユーザは、移動軌跡の動作パターンから、最適と思われる入力パラメータを決め、それを実際の装置における原点サーチに利用することで、最初から好ましい状態での実機における原点サーチが行える。さらに、実際に装置を動作させるわけではないので、装置を周辺の壁や他の装置・機器と衝突して損傷させてしまうおそれもない。

（２）前記移動軌跡は、横軸が位置で縦軸が移動速度とした二次元座標のグラフで表示するとよい。このようにすると、移動軌跡の理解がしやすく、直感的に認識できるので好ましい。

（３）前記移動軌跡は、前記「原点入力検出方向」で規定される方向に移動中であって、前記原点付近に位置する場合に、低速度で移動させるように動作させるとよい。このように速度の変更も自動的に行えると、実際の好ましい原点サーチの動作により近いものとなる。

（４）前記演算手段は、前記開始地点が、原点の周辺領域の場合と、前記原点の周辺領域の正方向外側の場合と、前記原点の周辺領域の負方向外側の３つのケースについてのそれぞれの前記移動軌跡を求め、求めた３つの移動軌跡を並べて表示するとよい。入力パラメータの設定値が同じ組み合わせでも、開始地点の位置が原点（原点付近）との相対的な位置関係によって、動作パターンとなる移動軌跡も異なる。そこで、それらを同時に表示し見比べることで、実際の装置の状態・位置に応じた適切な設定値を決定することができる。

（５）入力パラメータとして、正方向の移動の限界を通知する限界信号を検出したときの動作を規定する「正方向限界入力信号」と、負方向の限界信号を検出したときの動作を規定する「負方向限界入力信号」と、を備え、前記演算手段における前記設定値に合わせた動作は、それら「正方向限界入力信号」並びに「負方向限界入力信号」の設定値も加味し、前記限界信号を検出した場合には対応する正方向または負方向の限界入力信号の設定値の動作を行うようにするとよい。

（６）本発明のプログラムは、コンピュータを、原点サーチをする際の基本的な動作並びに原点の特定条件を規定する「原点サーチ動作」と、原点サーチ開始時の移動方向を規定する「原点サーチ開始方向」と、原点を特定する際の移動方向を規定する「原点入力検出方向」を入力パラメータとして取得するパラメータ取得手段、そのパラメータ取得手段にて取得した各入力パラメータの設定値に対応するパルス列からなる１または複数の仮想入力信号に基づき、その仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングにあわせて前記設定値に合わせた動作を行い、開始地点から原点までの移動軌跡を求め、その移動軌跡を表示装置に表示する演算手段、として機能させるためのプログラムであって、前記設定値に合わせた動作は、前記開始地点から、少なくとも前記「原点サーチ開始方向」により規定される開始方向に向けて移動を開始し、前記「原点サーチ動作」で規定する動作に従って移動をし、前記「原点入力検出方向」で規定される方向に移動中に前記原点の特定条件に合致した前記仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが検出された場合にそこを原点とするものとした。

本発明は、制御装置がどのように原点サーチ動作を実行するのか、実際に動作させることがなく知ることができるため、マニュアルを参照する手間や実際に動作させ検証する時間を短縮でき、原点サーチ関連パラメータ設定の時間短縮を図ることができる。

本発明に係る原点サーチ支援装置の一実施形態を示す図である。 表示画面の一例を示す図である。 表示画面の一例を示す図である。 表示画面の一例を示す図である。 表示画面の一例を示す図である。 表示画面の一例を示す図である。 表示画面の一例を示す図である。 演算部の機能を示すフローチャートである。

図１は、本実施形態の原点サーチ支援装置の一実施形態を示している。この原点サーチ支援装置１０は、ハードウェアの観点からは一般的なパーソナル・コンピュータであり、Windows（登録商標）などのオペレーティング・システム上で稼動するアプリケーション・プログラムによって、本装置の各機能が実現されている。従って、図１に示すように、原点サーチ支援装置１０は、ハードウェア構成としては、装置本体１０ａと、その装置本体１０ａに接続されるキーボード／マウス等の入力装置１２と、ディスプレイ等の表示装置１３と、を備える。装置本体１０ａは、各種の処理を実行する演算部１４と、演算部１４が処理を実行する際にワークエリアとして使用するメモリ（ＲＡＭ）１５と、各種のパラメータを記憶したり、設定した原点サーチ動作パラメータを格納したりするデータベースとしてのハードディスク（記憶装置）１６と、通信インタフェース１７と、を備える。通信インタフェース１７は、図示省略するＰＬＣ等の制御装置と接続され、原点サーチするための設定した原点サーチ動作のための入力パラメータを送り、実機を用いた実際の原点サーチを行う。もちろん、上記のようにパーソナル・コンピュータを用いるのではなく、専用の装置を用いて実現してもよい。

図２は、表示装置１３の表示画面の一例である。図２に示すように、表示画面内の上方にパラメータ入力領域Ｒ１を配置し、中央部分に演算結果表示領域Ｒ２を配置し、下方に詳細条件設定領域Ｒ３を配置した表示レイアウトとなっている。演算部１４は、係る表示レイアウトの表示画面を表示装置１３に出力する。そして、ユーザが、入力装置１２を操作してパラメータ入力領域Ｒ１から原点サーチする方法を決定するためのパラメータを指定すると、演算部１４は、指定されたパラメータに従って動作パターン（移動開始地点から原点に到達するまでの移動経路と移動速度）を求め、その結果を演算結果表示領域Ｒ２にグラフで出力する。このグラフは、横軸が位置（右方向を正方向）、縦軸が移動速度を示している。従って、移動軌跡が横軸と平行な場合には等速度（横軸から離れるほど高速で移動し、移動軌跡が斜めの場合には増速（横軸から離れる）あるいは減速（横軸に近づく）していることを表す。

さらに、原点位置との関係で、制御対象物がどの状態のときから原点サーチを開始するのかを考えると、大別して以下の（１）から（３）の３つのパターンが考えられる。（１）原点の信号あるいは原点の近傍にあたる信号がＯＮする区間（原点近傍領域）に対し、正方向側から原点サーチを開始する。（２）原点近傍領域内から原点サーチを開始する。（３）原点近傍領域に対し、負方向側から原点サーチを開始する。そこで、演算結果表示領域Ｒ２に表示するグラフは、同一のパラメータの組み合わせについて、上記の３つのパターンについての動作パターンである移動軌跡をそれぞれ求め、それら３つの動作パターンを上下に並べて描画する。各グラフを構成する動作パターンは、「原点近傍信号」，「原点信号表示」，「正方向限界入力信号」並びに「負方向限界入力信号」の４つの入力信号（実際に使用するのは３つ以下の場合もある）のＯＮ／ＯＦＦに対し、どのように動作させるかのパターンを示すものである。詳細については、後述する。

次に、パラメータ入力領域Ｒ１で指定・設定する各入力パラメータについて説明する。本実施形態では、「原点サーチ動作」，「原点サーチ開始方向」，「原点入力検出方向」，「負方向限界入力信号」，「負方向限界入力信号」の５つの入力パラメータを用意した。５つのそれぞれの入力パラメータは、プルダウンメニュー方式により、予めリストアップされたリストの中から該当する入力パラメータを指定する。

ここで、「原点サーチ動作」は、何に基づいて原点を特定するか（原点位置の定義・条件）と、原点サーチをする際の基本的な動作を特定するものである。この入力パラメータを設定することで、原点近傍信号と原点信号の両方を使用するか、原点信号のみを使用するか、原点近傍信号のみを使用するかが確定する。さらに、大まかな動きの方向も決定される。そして、入力装置１２であるポインティングデバイス等を操作して、パラメータ入力領域Ｒ１内の「原点サーチ動作」の領域をクリックすると、プルダウンメニューとして、「原点近傍入力ＯＦＦ指定」，「原点近傍入力ＯＮ指定」，「近傍退避・原点近傍入力ＯＦＦ指定」，「近傍退避・原点近傍入力ＯＮ指定」，「原点近傍入力なし」，「原点近傍入力のみ」などのメニュー項目が表示される。

原点近傍信号は、制御対象物である装置の所望の構成要素（たとえば、ロボットアームの先端等）が、決められた原点位置付近に位置している場合にＯＮとなる信号である。これは、たとえば、原点位置を含む一定の領域を監視領域とするセンサの出力信号であり、そのセンサの監視領域内に上記の所望の構成要素が存在している場合にＯＮを出力するものにより実現できる。このＯＮを出力している期間は、監視領域の広狭その他の要因から瞬間的あるいは比較的短時間の場合もあれば、比較的長い時間の場合もある。

原点信号表示は、原点位置を特定するための基準となる原点信号を表示するものである。図２に示すように、所定のパルス列であり、上記の装置の所望の構成要素が原点位置に来たときと、その原点信号表示の一のパルスとを関連づける。換言すると、制御装置は、当該一のパルスが出力されるときを原点と記憶し、実際の制御では、その記憶した原点を基準に、制御信号を出力する。この原点信号表示のパルス列は、たとえば、出力機器がサーボモータ等の回転角度が制御可能なものとすると、１つのパルスが出力されると、モータの出力軸が所定角度回転するものであり、当該所定角度が制御可能な最小角度となる。よって、その各パルス単位で、位置制御が可能となるので、いずれか一のパルスが原点（基準点）となる。また、このように所定角度単位で制御するものではなく、たとえば、モータであっても１回転に１つ基準信号が出力されるようなものの場合、当該基準信号が原点信号表示における各パルスとなる。

そして、標準的な原点の確定方法である原点近傍信号と原点信号を用いたものの場合、原点近傍信号がＯＮになっている区間の外で原点を確定する方式と、原点近傍信号がＯＮになっている区間内で原点を確定する方式がある。前者の場合、たとえば図２に示すように、原点近傍信号がＯＦＦになった直後の原点信号のパルスを原点に確定することができる。このような原点サーチの方法は、「原点サーチ動作」として、「原点近傍入力ＯＦＦ指定」等が選択された場合に行われる。

また、後者の場合、たとえば図３に示すように、原点近傍信号がＯＮになった後の所定の条件を満たした原点信号のパルスを原点に確定することができる。原点近傍信号がＯＮの期間が、装置の所望の構成要素が原点付近に位置していることを示しているので、ＯＦＦになったならばその直後を原点にするのがよいとともに、後述するように、原点近傍信号がＯＮの期間は、減速して低速度で移動させるので、原点近傍信号がＯＦＦになった直後の原点信号のパルスを原点に確定しても、当該位置を制御よく確定できる。一方、原点近傍信号がＯＮになっている区間（原点近傍領域）内で原点を確定する場合、当該区間内であれば原点の付近にいるので、ＯＮになった直後の原点信号のパルスを原点に確定する必然性は低いと共に、原点近傍信号がＯＦＦの間は、装置を高速で移動させているため、原点近傍信号がＯＮになるとともに減速させ、ゆっくりと原点に近づける制御をするようにしたので、図３に示すように、原点近傍信号がＯＮになった直後ではなく、減速処理が完了して低速度で移動開始した直後の原点信号のパルスを原点に確定するようにした。このような原点サーチの方法は、「原点サーチ動作」として、「原点近傍入力ＯＮ指定」等が選択された場合に行われる。

また、原点サーチの開始時にすでに原点近傍信号がＯＮになる区間（原点近傍領域）に存在していることがある。この場合の原点サーチとして、原点近傍領域内であることは問わず、原点近傍領域外にいる場合と同様に原点サーチをする場合と、一旦原点近傍領域の外に待避した後、係る原点近傍領域の外側から原点サーチを継続する方式がある。上記の「原点サーチ動作」として、「原点近傍入力ＯＦＦ指定」や「原点近傍入力ＯＮ指定」が選択された場合、原点サーチの開始時にすでに原点近傍信号がＯＮになる区間（原点近傍領域）に存在していたとしても、一旦原点近傍領域外に待避することなく、つまり、開始地点が原点近傍領域の内外に関係なく、他の入力パラメータによって指定される方法により、原点サーチが行われる。一方、「原点サーチ動作」として、「近傍退避・原点近傍入力ＯＦＦ指定」や「近傍退避・原点近傍入力ＯＮ指定」が選択された場合、原点サーチの開始時にすでに原点近傍信号がＯＮになる区間（原点近傍領域）に存在していた際には、一旦原点近傍領域外に待避する処理が行われる。一例を示すと、図４（「近傍退避・原点近傍入力ＯＦＦ指定」）や、図５（「近傍退避・原点近傍入力ＯＮ指定」）のようになる。

また、原点サーチの動作としては、上記のように、原点近傍信号と原点信号の両方を利用して原点を確定するのではなく、いずれか一方の信号に基づいて原点を確定するものがある。つまり、「原点サーチ動作」として、「原点近傍入力なし」が選択された場合、図６に示すように、原点信号表示の信号に基づいて原点が確定される。この例では、開始位置から他の入力パラメータで指定される原点サーチ動作を行い、最初の原点信号の立ち上がり（ＯＮ）を検出すると、その位置を原点として確定している。また、「原点サーチ動作」として、「原点近傍入力のみ」が選択された場合、図７に示すように原点近傍信号に基づいて原点が確定される。この例では、開始位置から他の入力パラメータで指定される原点サーチ動作を行い、原点近傍信号がＯＮになった位置を原点として確定している。もちろん、原点サーチ動作のメニュー項目は、上記の例示した６個以外にも用意され、様々な条件・サーチ動作に対応できるようにしている。

入力パラメータの一つである「原点サーチ開始方向」は、原点サーチ開始地点から正方向に動作するのか、負方向に動作するのかを確定するための入力パラメータである。この「原点サーチ開始方向」についてのメニュー項目は、「正方向」と「負方向」の２つが用意されている。本実施形態では、演算結果表示領域Ｒ２に表示されるグラフにおいて、右方向が正方向としている。よって、たとえば図２，図３等に示すように、「原点サーチ開始方向」の入力パラメータが「正方向」と指定されている場合には、演算結果表示領域Ｒ２内に描画される開始地点Ｓから、いずれも右方向にサーチを開始するようになる。

ただし、例外として、近傍待避する場合であって、原点の信号あるいは原点の近傍にあたる信号がＯＮする区間から原点サーチを開始する場合、次に示す「原点入力検出方向」により、原点サーチ開始地点から正方向に動作するのか、負方向に動作するのかが確定する。つまり、一旦原点から離れる方向（原点入力検出方向と逆）に移動を開始するように動作する。

入力パラメータの一つである「原点入力検出方向」は、正方向側に動作しているときに原点を示す信号が変化したタイミングで原点サーチが正常に完了するのか、負方向側に動作しているときに原点を示す信号が変化したタイミングで原点サーチが正常に完了するのかを確定するための入力パラメータである。この「原点入力検出方向」についてのメニュー項目は、「正方向」（前者の場合）と「負方向」（後者の場合）の２つが用意されている。つまり、「正方向」が選択されている場合、正方向側に動作の時の原点サーチ動作で指定される原点の確定の条件を満たす信号の変化があった場合に、その位置を原点に確定する。具体的には、図２に示す例では、原点サーチ動作が「原点近傍入力ＯＦＦ指定」であるので、原点の確定の条件は、原点近傍信号がＯＦＦになった後で原点信号がＯＮになったときとなり、原点入力検出方向が「正方向」であるため、左から右に移動中で、上記の条件を満たす地点Ｇが、原点に確定される。なお、具体的な図示は省略するが、図２に示す条件において原点入力検出方向が「負方向」とすると、左方向に移動中に条件を充足する地点Ｇ０が原点に確定されることになる。

入力パラメータの「正方向限界入力信号」は、正方向の限界信号を検出したときの動作を決定するための入力パラメータである。ここで、正方向限界入力信号は、正方向に移動中に、それ以上正方向に移動することを抑止するための信号であり、たとえば、係る信号が出力される位置の正方向のさらに先に、壁等の障害物があり制御対象物の装置等が衝突してしまうため、その手前で限界入力信号を発しそれ以上正方向に移動しないようにすることなどに用いられる。そして、その正方向限界入力信号を検出した場合の具体的な動作としては、折り返して原点サーチを続けるのか、異常終了とするのかを確定するための入力パラメータである。さらに、折り返す場合、急速に停止して折り返すのか、徐々に減速して折り返すのかも合わせて確定する。つまり、この「正方向限界入力信号」についてのメニュー項目は、「反転しない」（折り返しをしないで異常終了），「反転する（溜まりパルス停止）」（急速に停止して折り返し），「反転する（減速停止）」（徐々に減速して折り返し）の３つが用意されている。

入力パラメータの「負方向限界入力信号」は、負方向の限界信号を検出したときの動作を決定するための入力パラメータである。移動方向が上記の正方向限界入力信号の場合と逆になるだけで、用意されたメニュー項目も、「反転しない」，「反転する（溜まりパルス停止），「反転する（減速停止）」の３つである。

演算部１４は、図８に示すフローチャートを実行し、表示装置１３に原点サーチの動作パターンをグラフ表示する機能を備える。すなわち、演算部１４は、定義済みの設定値を読み込む（Ｓ１）。これは、パラメータ入力領域Ｒ１の各プルダウンメニューにて指定される５つの入力パラメータの具体的なメニュー項目を取得する。本実施形態では、５つの入力パラメータの各指定するエリアは、初期値としてそれぞれのメニューリストの最上位に用意されたメニュー項目を表示するようにしているため、それらの初期値の入力パラメータの組み合わせを取得する。もちろん、初期値は無指定とし、各入力パラメータに対するユーザから指定を待って演算実行を開始するようにしてもよい。

次に、演算部１４は、「原点サーチ動作」で指定される入力パラメータに従い、原点サーチ動作」で指定される入力パラメータで特定される動作を行うため、「原点近傍信号」，「原点信号」，「正方向限界入力信号」，「負方向限界入力信号」の４つの入力信号について、あらかじめ決められた信号パターン（記憶装置１６に格納されている）をそれぞれ選択する。すなわち、図２等に示すように、演算結果表示領域Ｒ２内の上方部位には、「原点近傍信号」，「原点信号」，「正方向限界入力信号」，「負方向限界入力信号」の４つの入力信号（パルス）を描画するようになっており、その４つの信号の変化に基づいて動作パターンが決定されるので、動作パターの決定のための基準となる仮想入力信号の信号パターンをここで決定する。

具体的には、原点近傍信号については、原点の確定に使用する場合、演算部１４は、中央部分の一定区間がＯＮになる信号パターンを選択し（図２〜図５，図７参照）、原点近傍を使用しない（「原点サーチ動作」で、「原点近傍入力なし」が指定された場合）は、演算部１４は、すべての期間でＯＦＦとなる信号パターンを選択する（図６参照）。

また、原点信号については、原点近傍信号と原点信号の両方を用いて原点を確定する場合（「原点近傍入力ＯＦＦ指定」，「原点近傍入力ＯＮ指定」，「近傍退避・原点近傍入力ＯＦＦ指定」，「近傍退避・原点近傍入力ＯＮ指定」が指定）には、図２〜図５に示すように、演算部１４は、比較的周期の短い連続したパルス列からなる信号パターンを選択する。「原点近傍入力なし」が指定された場合、演算部１４は、図６に示すように比較的周期の長い連続したパルス列からなる信号パターンを選択する。「原点近傍入力のみ」が指定された場合、演算部１４は、図７に示すように、すべての期間でＯＦＦとなる信号パターンを選択する。原点サーチ動作で指定される入力パラメータとそれに対応する信号パターン（同一の信号パターンを複数の入力パラメータで共有する場合もある）をあらかじめ対応づけたテーブル等にて記憶装置１６に格納しておき、演算部１４は、その対応付けから該当する信号パターンを読み出す。

正方向限界入力信号は、右端近傍に単発のパルス（ＯＮ信号）が発生するような信号パターンとなり、負方向限界入力信号は、左端近傍に単発のパルス（ＯＮ信号）が発生するような信号パターンとなるようにそれぞれ選択する。

次に演算部１４は、原点サーチの開始地点を決定する（Ｓ３）。原点近傍領域の負方向外側の任意の地点と、原点近傍領域内の任意の地点と、原点近傍領域の正方向の外側の任意の地点の３カ所をそれぞれ開始地点と決定する。なお、「原点サーチ動作」が「原点近傍入力なし」が指定されている場合には、図６に示すように、原点近傍はＯＦＦのままであるため、原点信号入力がＯＮになる前（負方向側）の任意の地点と、原点信号がＯＮの間の任意の地点と、原点信号入力がＯＦＦになった後（正方向側）の任意の地点の３つの地点を開始地点とする。これら各開始地点は、図２から図７の各図において、符号Ｓで示される地点である。

次に、演算部１４は、入力パラメータの「原点サーチ動作」，「原点サーチ開始方向」から、処理ステップＳ３で決定した開始地点から、原点サーチを開始する方向（最初の動作方向：正方向／負方向）を決定する（Ｓ４）。この開始方向は、原則としては、「原点サーチ開始方向」で指定される方向となる。ただし、上述した原点サーチ動作の各入力パラメータで説明したとおり、「原点サーチ動作」として「近傍退避・原点近傍入力ＯＦＦ指定」あるいは「近傍退避・原点近傍入力ＯＮ指定」が指定されている場合において、開始地点が原点近傍領域内の場合には、一旦待避させることから、「原点入力検出方向」で指定された方向と逆方向となる。これにより、図４，図５に示すように、「原点サーチ開始方向」が正方向と指定しているが、原点近傍信号がＯＮから開始の場合のみ、「原点入力検出方向」で指定された正方向とは逆向きの負方向に向けて移動を開始する現象が発生する。

演算部１４は、Ｓ３で決定した開始地点Ｓから、原点サーチを開始する（Ｓ５）。すなわち、演算部１４は、まず、移動速度を決定し、その決定した移動速度にてＳ４で決定した原点サーチの開始方向へ移動を開始する。ここで移動速度は、開始地点が原点近傍領域内（原点近傍信号がＯＮ）の場合と、原点近傍信号を使用しない場合（「原点近傍入力なし」を指定：図６参照）には、低速度に決定し、原点近傍信号がＯＦＦの場合には増速に決定する。増速する際の加速度は、あらかじめ決定した固定値を用いる。よって、グラフにした場合の移動軌跡の増速時の傾斜角度は等しくなる（図２〜図７参照）。また、増速により移動速度が設定された高速度に到達した場合には、それ以降は、その設定された高速度で移動する。

演算部１４は、上記の４つの信号のＯＮ／ＯＦＦの状態を監視し、各信号のＯＦＦからＯＮまたはＯＮからＯＦＦの変化を検出する（Ｓ６）。そして、変化があった場合、入力パラメータに従い、動作を変化させる必要の有無を判定する（Ｓ７）。ここで動作の変化とは、速度の変化や、移動方向の変化がある。そして、動作の変化が必要ない場合には、処理ステップＳ３に戻り、次の変化の検出を待つ。一方、変化させると判定された場合、原点サーチの動作を変化させる（Ｓ８）。

動作の変更は、たとえば、移動方向が、原点入力検出方向（原点に向かって移動している）の場合であって、原点近傍信号がＯＦＦからＯＮに変化した場合、演算部１４は、移動速度を減速し、設定した低速度になったならば当該低速度で等速移動させる制御を行う。たとえば図２を例にして説明すると、１番上のグラフである「原点近傍信号の負方向側から開始」の場合、まず、開始地点Ｓから原点サーチ方向である「正方向」に移動し、このとき、原点近傍信号はＯＦＦであるので増速後、高速移動する。そして、原点近傍信号がＯＦＦからＯＮに変化した場合、現在の移動方向は「正方向」で原点入力検出方向も「正方向」と同じであるため、原点検出のための原点近傍領域に進入したことになり、移動速度を減速後、低速移動させるように変化させる。なお、原点サーチを開始してから原点近傍信号がＯＮになる前のＯＦＦの区間にも、原点信号がＯＮ／ＯＦＦの切り替わりをするが、この信号は、原点を確定するためのものであるので、動作の変化は行わない。

一方、１番下に表示されているグラフである「原点近傍信号の正方向側から開始」の場合、まず、開始地点Ｓから原点サーチ方向である「正方向」に移動する。このとき、原点近傍信号はＯＦＦであるので増速後、高速移動する。そして、正方向限界入力信号がＯＦＦからＯＮに切り替わるので、「正方向限界入力信号」の入力パラメータの設定値（反転する（留まりパルス停止））に従い、移動方向を反転し、負方向に切り替える。また、このように負方向に移動中に、原点近傍信号がＯＦＦからＯＮに切り替わるが、原点入力検出方向の設定値が「正方向」と異なるので、原点に近づく動作ではなく、高速移動のまま（動作を変化させない）とする。その後、負方向限界入力信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったときに、移動方向を負方向から正方向に反転させて動作を切り替える。さらに、その後に原点近傍信号がＯＦＦからＯＮに切り替わると、移動方向（正方向）と原点入力検出方向の設定値（正方向）とが同じであるため、移動速度を減速後、低速移動させるように変化させる。

また、近傍待避を行う場合、たとえば図４，図５の真ん中に表示されているグラフである「原点近傍信号がＯＮから開始」のように、原点サーチの開始時は、「原点入力検出方向」の設定値（正方向）と逆向きの負方向に移動し、近傍待避をしたことを意味する原点近傍信号がＯＮからＯＦＦに切り替わったときに移動方向を切り替えて反転するように動作を切り替える。また、このように近傍待避が指定された場合、図４，図５の一番下に表示されているグラフのように、正方向限界入力信号がＯＮに切り替わることに伴い移動方向が負方向に反転され、さらにその後原点近傍信号がＯＮからＯＦＦに切り替わった場合も移動方向を反転する動作の切り替えを行う。

そして、演算部１４は、その動作の変化により、動作が終了（原点の確定／異常終了）したか否かを判定し（Ｓ９）、終了していない場合には、処理ステップＳ３に戻り、次の変化の検出を待つ。そして、動作が終了したならば、その結果を表示装置１３の演算結果表示領域Ｒ２内の該当する位置に、求めた開始地点Ｓから原点Ｇまでの原点サーチ動作の移動軌跡である動作パターンをグラフ化して表示する。

このように、本実施形態では、原点サーチ動作の設定に対して、パラメータの組み合わせと、パラメータに対応して生成した各信号の状態と、グラフを同一画面に表示することにより、パソコンのツール上で入力した設定に従い、自動的に動作パターンを表示することかできる。

ユーザは、表示されたグラフを見ることで、実際に装置を動作させることなく、設定した入力パラメータの組み合わせが、適切な原点サーチであるか否かを判断することができる。また、設定値である５つの入力パラメータのうち、任意のものを変更することができ、いずれかの設定値が変更されたことを演算部１４が認識すると（Ｓ１１）、処理ステップ．に戻り、変更された設定値に従って上述した処理を実行し、変更された設定値に基づく動作パターンを表示する。

また、本実施形態では、開始地点と、原点近傍領域（原点近傍信号を使用しない場合には原点信号がＯＮの領域）との関係で３つの場合に分け、それらを５つの入力パラメータの設定値でどのような動作パターンを採るかを並べて表示するようにした。これは、この原点サーチ支援装置を用いてシミュレーションを行うのは、ユーザが現場のロボットアーム等の実際の装置の状態・存在位置等を知る前であり、更に当該ロボットアーム等の制御対象物の構成要素の位置は毎回起動させる際（例：毎朝）には異なる位置で停止していると考えられることから、上記３つの条件下において動作軌跡の長さを総合的に判断した上で、５つの入力パラメータを選択するためである。

ユーザは、入力パラメータの設定値の組み合わせを変えてそれぞれ求めた動作パターンである移動軌跡の長さを見ることで、どの組み合わせが短時間で原点サーチを完了するかについて、実際の装置を動作させることなく事前に認識することができる。また、このようにして設定した入力パラメータの設定値は、記憶部にファイル保存をしたり、ＰＬＣ等の制御装置に対する設定ツール装置に転送したりすることができる。さらに、原点サーチ支援装置を構成するパソコンに制御装置に対する設定ツール装置の機能も組み込み、この原点サーチ支援装置１０で決定した入力パラメータの設定値を、通信インタフェース１７を介して制御装置に対して設定し、実際の装置において原点サーチ動作を実行させることができる。この場合において、実際に原点サーチをする際に必要となる速度等は、詳細条件設定領域Ｒ３を用いて入力し、それを制御装置に送る。換言すると、この詳細条件設定領域Ｒ３に各項目は、実際の装置を動作させるための条件の入力に用いるもので、仮に移動速度や加速度を変化させても、本実施形態ではグラフへの反映はしないようにしている。もちろん、グラフの縦軸となる速度の具体的な値をこの詳細条件設定領域Ｒ３にて指定される速度等に合わせて変更するようにしてもよい。

１０ 原点サーチ支援装置
１２ 入力装置
１３ 表示装置
１４ 演算部
１５ メモリ
１６ 記憶装置
１７ 通信インタフェース

Claims (6)

1. 原点サーチをする際の基本的な動作並びに原点の特定条件を規定する「原点サーチ動作」と、原点サーチ開始時の移動方向を規定する「原点サーチ開始方向」と、原点を特定する際の移動方向を規定する「原点入力検出方向」を入力パラメータとして取得するパラメータ取得手段と、
   そのパラメータ取得手段にて取得した各入力パラメータの設定値に対応するパルス列からなる１または複数の仮想入力信号に基づき、その仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングにあわせて前記設定値に合わせた動作を行い、開始地点から原点までの移動軌跡を求め、その移動軌跡を表示装置に表示する演算手段と、
   を備え、
   前記設定値に合わせた動作は、前記開始地点から、少なくとも前記「原点サーチ開始方向」により規定される開始方向に向けて移動を開始し、前記「原点サーチ動作」で規定する動作に従って移動をし、前記「原点入力検出方向」で規定される方向に移動中に前記原点の特定条件に合致した前記仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが検出された場合にそこを原点とする
   ことを特徴とする原点サーチ支援装置。
2. 前記移動軌跡は、横軸が位置で縦軸が移動速度とした二次元座標のグラフで表示するものであることを特徴とする請求項１に記載の原点サーチ支援装置。
3. 前記移動軌跡は、前記「原点入力検出方向」で規定される方向に移動中であって、前記原点付近に位置する場合に、低速度で移動させるように動作させることを特徴とする請求項１または２に記載の原点サーチ支援装置。
4. 前記演算手段は、前記開始地点が、原点の周辺領域の場合と、前記原点の周辺領域の正方向外側の場合と、前記原点の周辺領域の負方向外側の３つのケースについてのそれぞれの前記移動軌跡を求め、求めた３つの移動軌跡を並べて表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の原点サーチ支援装置。
5. 入力パラメータとして、正方向の移動の限界を通知する限界信号を検出したときの動作を規定する「正方向限界入力信号」と、負方向の限界信号を検出したときの動作を規定する「負方向限界入力信号」と、を備え、
   前記演算手段における前記設定値に合わせた動作は、それら「正方向限界入力信号」並びに「負方向限界入力信号」の設定値も加味し、前記限界信号を検出した場合には対応する正方向または負方向の限界入力信号の設定値の動作を行うことを特徴する請求項１〜４のいずれか１項に記載の原点サーチ支援装置。
6. コンピュータを、
   原点サーチをする際の基本的な動作並びに原点の特定条件を規定する「原点サーチ動作」と、原点サーチ開始時の移動方向を規定する「原点サーチ開始方向」と、原点を特定する際の移動方向を規定する「原点入力検出方向」を入力パラメータとして取得するパラメータ取得手段、
   そのパラメータ取得手段にて取得した各入力パラメータの設定値に対応するパルス列からなる１または複数の仮想入力信号に基づき、その仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えタイミングにあわせて前記設定値に合わせた動作を行い、開始地点から原点までの移動軌跡を求め、その移動軌跡を表示装置に表示する演算手段、
   として機能させるためのプログラムであって、
   前記設定値に合わせた動作は、前記開始地点から、少なくとも前記「原点サーチ開始方向」により規定される開始方向に向けて移動を開始し、前記「原点サーチ動作」で規定する動作に従って移動をし、前記「原点入力検出方向」で規定される方向に移動中に前記原点の特定条件に合致した前記仮想入力信号のＯＮ／ＯＦＦの切り替えが検出された場合にそこを原点とするものであるプログラム。