JP5873140B2

JP5873140B2 - 同期制御装置

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Publication number: JP5873140B2
Application number: JP2014130043A
Authority: JP
Inventors: 敬出射
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
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Description

本発明は、同期制御装置に関し、特に工作機械、産業用機械、ロボット等の作動部分を有する機械類の制御において用いられる同期制御装置に関する。

工作機械、産業用機械、ロボット等の作動部分を有する機械類の制御において、複数の作動部材を同期させて制御する場合がある。このような同期制御において、複数の作動部材を駆動側と従動側に区分して、従動側の部材の位置制御を駆動側の部材の位置データに対応させて行う同期制御が知られている。このような同期制御は、電子カムを用いることが多く、従動側部材はサーボモータ等の駆動機構を備え、該駆動機構を駆動側部材の位置データに応じて位置制御する。この同期制御によって、従動側部材は駆動側部材に同期した動作を行う。

図８は従来の同期制御を説明するための概略構成図である。図８において、従動側２は制御装置６の移動指令に基づいてサーボモータ４によって駆動される。制御装置６は、内部に変位テーブルＴ_Dとして、駆動側１と従動側２の各部材が同期して作動する時の各部材間の位置関係を記憶して、所定間隔で駆動側１の部材位置に対する従動側２の部材位置の位置データを変位テーブルＴ_Dとして記憶された位置関係から求め、この位置関係に基づいて移動指令を従動側２の部材駆動用のサーボモータ４に与えて、従動側２の部材の位置制御を行う。これによって、駆動側１と従動側２との同期を取ることが可能となる。

図９は、従来の同期制御装置における従動軸の同期の様子を示した図である。縦軸は従動軸の変位Ｐ_Aであり、横軸は駆動軸の位相Ｐ_Hである。図中の曲線は変位テーブルＴ_Dであり、駆動軸の位相ごとに、駆動軸の位相と従動軸の変位の関係を示している。Ｐ_Wは従動軸待機位置を示しており、同期する前の従動軸はこの位置において待機している。また、Ｄ_Aは許容移動量を示しており、従動軸待機位置Ｐ_Wから同期可能な範囲を示している。このように設定された同期制御装置において、従動軸待機位置Ｐ_Wで停止中の従動軸を途中から駆動軸に同期させる場合には、従動軸の移動量が許容移動量Ｄ_Aとなった時点で同期を開始して、変位テーブルＴ_Dに基づいて同期を行っている。

特許文献１には、従動側部材の駆動を開始して駆動側部材の動作に同期させる際に、同期した動作を開始する同期開始位置より前の時点において従動側部材の移動を開始し、加減速制御により同期開始位置において駆動側部材と従動側部材の同期を合わせ、同期開始位相以降は変位テーブルに基づいて位置制御を行う技術が開示されている。

図１０は、特許文献１に開示されている同期制御装置における従動軸の同期の様子を示した図である。図９と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略している。図１０においては、同期開始位相Ｐ_HS2よりも前の時点の移動開始位相Ｐ_HS1において、従動軸の移動を開始して、移動開始位相Ｐ_HS1から同期開始位相Ｐ_HS2までの期間を加減速制御を行い、同期開始位相Ｐ_HS2において同期を行っている。

特開２００２−２０２８１８号公報

従来技術の同期手法においては、従動軸の移動量が許容移動量Ｄ_A以下となった時点で同期を開始することとなっている。一方、駆動軸の移動は監視周期ごとに読み取るため、駆動軸が高速で移動する場合に、監視する時点においては従動軸の移動量が許容移動量Ｄ_Aに入らずに同期が行えなくなってしまうおそれがある。これを避けるためには、許容移動量Ｄ_Aを駆動軸の最高速度に合わせて大きく設定する方法があるが、許容移動量Ｄ_Aを大きく設定すると、それに伴い同期時の従動軸の移動量も大きくなるため、同期時の機械へのショックが大きくなってしまうおそれがある。

また、図１０に示されている特許文献１に開示されている技術では、移動開始位相Ｐ_HS1から同期開始位相Ｐ_HS2までの加減速制御を行っている期間は、変位テーブルＴ_Dに基づいた動きとは異なった動きを行っているため、他の従動軸と干渉するおそれがあった。

そこで本発明は、駆動軸の位相に対する従動軸の変位を求めて位置決めする同期制御において、他の従動軸と干渉することなく、また、同期時のショックを低減して確実に従動軸の同期を行うことが可能な同期制御装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に係る発明では、駆動軸の位相の各々に対して従動軸の変位を対応付けた変位テーブルが予め登録されており、前記変位テーブルに基づき駆動軸の位相に対する従動軸の変位を求めて位置決めする同期制御装置において、前記変位テーブルに基づき、現在の前記駆動軸の位相における、前記従動軸の同期位置への移動量である指令移動量を算出する指令移動量算出手段と、前記変位テーブルに基づき、現在以降の前記駆動軸の位相における、前記従動軸の同期位置への移動量である予測指令移動量を算出する予測指令移動量算出手段と、前記指令移動量と前記予測指令移動量とを比較する移動量比較手段と、を備え、前記移動量比較手段による比較結果が、前記予測指令移動量が前記指令移動量未満であるときは前記従動軸の同期を開始せず、前記予測指令移動量が前記指令移動量以上であるときは同期を開始することを特徴とする同期制御装置が提供される。

請求項１に係る発明では、現在の駆動軸の位相における従動軸の同期位置への移動量である指令移動量と、現在以降の駆動軸の位相における従動軸の同期位置への移動量である予測指令移動量とを比較して、予測指令移動量が指令移動量以上であるときに同期を開始するため、移動量が最小のときに同期を開始することができるため、同期時のショックを低減して確実に従動軸の同期を行うことが可能となり、他の従動軸と干渉することもない。

本願の請求項２に係る発明では、前記従動軸の同期位置への移動量の最大値である許容移動量を設定し、前記指令移動量が前記許容移動量以下であり、前記予測指令移動量が前記指令移動量以上である時に同期を開始することを特徴とする請求項１記載の同期制御装置が提供される。
請求項２に係る発明では、従動軸の同期位置への移動量の最大値である許容移動量を設定して、指令移動量が許容移動量以下であるときに同期を行うようにしているため、従動軸の変位の範囲が大きく変動するような場合であっても、設定された許容移動量以下のときのみに同期を行うようにでき、過大な移動量で同期を行うことを防ぐことが可能となる。

本願の請求項３に係る発明では、前記予測指令移動量算出手段が算出する前記予測指令移動量は、次回の演算周期における予測指令移動量、次回以降複数回の各演算周期における予測指令移動量、次回から前記駆動軸が１回転する期間の複数回の各演算周期における予測指令移動量のいずれかから選択可能とし、前記移動量比較手段は、選択された予測指令移動量と前記指令移動量を比較して、前記指令移動量が最小となった時点で同期を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の同期制御装置が提供される。

請求項３に係る発明では、予測指令移動量として、次回の演算周期における１回の予測指令移動量、次回以降複数回の演算周期における予測指令移動量、駆動軸が１回転する期間の複数回の演算周期における予測指令移動量の中から選択可能として、それらの中で指令移動量が最小となった時点で同期を開始するようにしているため、選択状況によっては、増加減少がいろいろ変化するような変位テーブルの場合であっても、現在から次回以降の複数回の演算周期における予測指令移動量との比較を行って、指令移動量が最小となる点で同期を開始するため、より正確に従動軸の移動量が最小となる点を算出することが可能となる。

本願の請求項４に係る発明では、前記指令移動量算出手段により算出された前記指令移動量に基づく移動の方向と、前記予測指令移動量算出手段により算出された前記予測指令移動量に基づく移動の方向が同一で、前記予測指令移動量が前記指令移動量以上であるときに同期動作を開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の同期制御装置が提供される。
請求項４に係る発明では、指令移動量に基づく移動の方向と、予測指令移動量に基づく移動の方向が異なる場合には同期を行わず、方向が同一となる場合に同期を行うようにしているため、移動の方向が安定したときに同期を行うようにすることが可能となり、より安定した同期動作を行うことが可能となる。

本願の請求項５に係る発明では、駆動軸の位相の各々に対して従動軸の変位を対応付けた変位テーブルが予め登録されており、前記変位テーブルに基づき駆動軸の位相に対する従動軸の変位を求めて位置決めする同期制御装置において、前記変位テーブルに基づき、現在の前記駆動軸の位相における、前記従動軸の同期位置への移動速度である指令速度を算出する指令速度算出手段と、前記変位テーブルに基づき、現在以降の前記駆動軸の位相における、前記従動軸の同期位置への移動速度である予測指令速度を算出する予測指令速度算出手段と、前記指令速度と前記予測指令速度とを比較する速度比較手段と、を備え、前記速度比較手段による比較結果が、前記予測指令速度が前記指令速度未満であるときは前記従動軸の同期を開始せず、前記予測指令速度が前記指令速度以上であるときは同期を開始することを特徴とする同期制御装置が提供される。

請求項５に係る発明では、現在の駆動軸の位相における従動軸の同期位置への移動速度である指令速度と、現在以降の駆動軸の位相における従動軸の同期位置への移動速度である予測指令速度とを比較して、予測指令速度が指令速度以上であるときに同期を開始するため、移動速度が最小のときに同期を開始することができるため、同期時のショックを低減して確実に従動軸の同期を行うことが可能となり、他の従動軸と干渉することもない。

本願の請求項６に係る発明では、前記従動軸の同期位置への移動速度の最大値である許容移動速度を設定し、前記指令速度が前記許容移動速度以下であり、前記予測指令速度が前記指令速度以上である時に同期を開始することを特徴とする請求項５記載の同期制御装置が提供される。
請求項６に係る発明では、従動軸の同期位置への移動速度の最大値である許容移動速度を設定して、指令速度が許容移動速度以下であるときに同期を行うようにしているため、従動軸の変位の範囲が大きく変動するような場合で、同期時の移動速度が大きくなってしまう場合であっても、設定された許容移動速度以下のときのみに同期を行うようにでき、過大な移動速度で同期を行うことを防ぐことが可能となる。

本願の請求項７に係る発明では、前記予測指令速度算出手段が算出する前記予測指令速度は、次回の演算周期における予測指令速度、次回以降複数回の各演算周期における予測指令速度、次回から前記駆動軸が１回転する期間の複数回の各演算周期における予測指令速度のいずれかから選択可能とし、前記速度比較手段は、選択された予測指令速度と前記指令速度を比較して、前記指令速度が最小となった時点で同期を開始することを特徴とする請求項５又は６記載の同期制御装置が提供される。

請求項７に係る発明では、予測指令速度として、次回の演算周期における１回の予測指令速度、次回以降複数回の演算周期における予測指令速度、駆動軸が１回転する期間の複数回の演算周期における予測指令速度の中から選択可能として、それらの中で指令速度が最小となった時点で同期を開始するようにしているため、選択状況によっては、増加減少がいろいろ変化するような変位テーブルの場合であっても、現在から次回以降の複数回の演算周期における予測指令速度との比較を行って、指令速度が最小となる点で同期を開始するため、より正確に従動軸の移動速度が最小となる点を算出することが可能となる。

本願の請求項８に係る発明では、前記指令速度算出手段により算出された前記指令速度に基づく移動の方向と、前記予測指令速度算出手段により算出された前記予測指令速度に基づく移動の方向が同一で、前記予測指令速度が前記指令速度以上であるときに同期動作を開始することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の同期制御装置が提供される。
請求項８に係る発明では、指令速度に基づく移動の方向と、予測指令速度に基づく移動の方向が異なる場合には同期を行わず、方向が同一となる場合に同期を行うようにしているため、移動の方向が安定したときに同期を行うようにすることが可能となり、より安定した同期動作を行うことが可能となる。

本発明により、駆動軸の位相に対する従動軸の変位を求めて位置決めする同期制御において、他の従動軸と干渉することなく、また、同期時のショックを低減して確実に従動軸の同期を行うことが可能な同期制御装置を提供することが可能となる。

本発明の同期制御装置を適用した数値制御装置のブロック図である。第１の実施形態における従動軸の同期の様子を示した図である。第１の実施形態における従動軸の同期位置の決定と同期動作の流れを示すフローチャートである。第２の実施形態における従動軸の同期位置の決定と同期動作の流れを示すフローチャートである。第３の実施形態における従動軸の同期の様子を示した図である。第３の実施形態における従動軸の同期位置の決定と同期動作の流れを示すフローチャートである。第４の実施形態における従動軸の同期位置の決定と同期動作の流れを示すフローチャートである。従来の同期制御の概略構成図である。従来の同期制御装置における従動軸の同期の様子を示した図である。従来の同期制御装置における従動軸の同期の様子を示した図である。

図１は、本発明の同期制御装置を適用した数値制御装置のブロック図である。１００は数値制御装置であり、内部にＣＰＵ１０、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１４、ＣＭＯＳ１６、インターフェイス１８、ＰＭＣ２０、Ｉ／Ｏユニット２２、インターフェイス２４、軸制御回路（２６，２８）を有しており、それぞれはバスで接続されている。ＣＰＵ１０は、数値制御装置１００を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムをバスを介して読み出し、システムプログラムに従って数値制御装置１００全体を制御する。ＲＡＭ１４には一時的な計算データや表示データ及び表示器／ＭＤＩユニット６０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。

ＣＭＯＳ１６は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳ１６中には、インターフェイス１８を介して読み込まれた加工プログラムや、表示器／ＭＤＩユニット６０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種システムプログラムがあらかじめ書き込まれている。

本発明を実行する変位テーブルはインターフェイス１８やＣＲＴ／ＭＤＩユニット６０を介して入力し、ＣＭＯＳ１６に格納することができる。変位テーブルの具体的な内容については後述する。
ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）２０は、数値制御装置１００に内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械の補助装置（例えば、工具交換用のロボットハンドといったアクチュエータ）にＩ／Ｏユニット２２を介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１０に渡す。

表示器／ＭＤＩユニット６０はディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インターフェイス２４は表示器／ＭＤＩユニットのキーボードからの指令，データを受けてＣＰＵに渡す。
各軸の軸制御回路（２６，２８）はＣＰＵ１０からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプに出力する。サーボアンプ（４２，４４）はこの指令を受けて、駆動軸モータ５２、従動軸モータ５４を駆動する。駆動軸モータ５２、従動軸モータ５４は、それぞれ図示しない位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路（２６，２８）にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、ブロック図では、位置・速度のフィードバックについての記載は省略している。

（第１の実施形態）
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて、図１において説明した変位テーブルと従動軸の同期手法について説明する。
図２は、本実施形態の同期制御装置における従動軸の同期の様子を示した図である。従来技術の図９と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、駆動軸が同一方向に一定速度で動いているものとする。Ｄ１〜Ｄ４は制御装置の分配（分配１〜分配４）であり、分配１（Ｄ１）、分配２（Ｄ２）、分配３（Ｄ３）、分配４（Ｄ４）における、待機位置Ｐ_Wで待機している従動軸との差分が許容移動量Ｄ_A以下になっているものとする。このとき、分配１（Ｄ１）、分配２（Ｄ２）、分配３（Ｄ３）、分配４（Ｄ４）における駆動軸の位相をそれぞれｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３とし、それぞれの位相における変位テーブルに基づく従動軸の変位を、それぞれＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅとする。

それぞれの位相における従動軸の変位の値を比較する。現在の駆動軸の位相がｎであるとき（分配１（Ｄ１））、待機位置Ｐ_Wで待機中の従動軸を駆動軸に同期させるための移動量は（Ｂ−Ａ）となる。次に、現在の駆動軸の位相以降の駆動軸の位相において、予測移動量を予測する。本実施形態においては、現在の駆動軸の位相がｎであるとき（分配１（Ｄ１））において、次の分配２（Ｄ２）での駆動軸の位相ｎ＋１において、従動軸を駆動軸に同期させるための移動量を予測する。本実施形態における分配２（Ｄ２）での移動量は（Ｃ−Ａ）となる。ここで、移動量のＢ−ＡとＣ−Ａとを比較すると、Ｃ−Ａの方が移動量が短くなるため、分配１（Ｄ１）においては従動軸の同期を見送り、従動軸は待機状態を継続する。

次に、駆動軸の位相がｎ＋１となったとき（分配２（Ｄ２））を考える。このとき、待機位置Ｐ_Wにおいて待機中の従動軸を駆動軸に同期させるための移動量は（Ｃ−Ａ）となる。そして、次の分配３（Ｄ３）での駆動軸の位相ｎ＋２において、従動軸を駆動軸に同期させるための移動量を予測する。本実施形態における分配３（Ｄ３）での移動量は（Ｄ−Ａ）となる。ここで、移動量のＣ−ＡとＤ−Ａとを比較すると、Ｄ−Ａの方が移動量が短くなるため、分配２（Ｄ２）においても従動軸の同期を見送り、従動軸は待機状態を継続する。

次に、駆動軸の位相がｎ＋２となったとき（分配３（Ｄ３））を考える。このとき、待機位置Ｐ_Wにおいて待機中の従動軸を駆動軸に同期させるための移動量は（Ｄ−Ａ）となる。そして、次の分配４（Ｄ４）での駆動軸の位相ｎ＋３において、従動軸を駆動軸に同期させるための移動量を予測する。本実施形態における分配４（Ｄ４）での移動量は（Ｅ−Ａ）となる。ここで、移動量のＤ−ＡとＥ−Ａとを比較すると、Ｅ−Ａの方が移動量が長くなるため、分配３（Ｄ３）において従動軸の位置決めを行い、駆動軸に同期する。

分配４（Ｄ４）においては、分配３（Ｄ３）において従動軸が駆動軸に同期しているため、従動軸は同期を継続して変位Ｅへの位置決めを行う。
このようにして、変位テーブルに基づいた従動軸の同期位置の決定と、実際の同期動作を行う。

図３は本実施形態における従動軸の同期位置の決定と同期動作の流れを示すフローチャートである。以下、ステップ毎に説明する。
・（ステップＳＡ１）従動軸の許容移動量Ｄ_Aを設定する。
・（ステップＳＡ２）現在の駆動軸の位置における、駆動軸の位相（ｎ）を取得する。
・（ステップＳＡ３）変位テーブルに基づき、駆動軸の位相（ｎ）に対する従動軸の変位（Ｂ）を取得する。

・（ステップＳＡ４）従動軸の待機位置Ａからの同期移動量Ｄ_S1（Ｂ−Ａ）を取得する。
・（ステップＳＡ５）同期移動量Ｄ_S1が許容移動量Ｄ_A以下であるかどうかを判定する。同期移動量Ｄ_S1が許容移動量Ｄ_A以下である場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ６に進み、同期移動量Ｄ_S1が許容移動量Ｄ_Aより大きい場合（ＮＯ）はステップＳＡ１１に進む。

・（ステップＳＡ６）次の分配周期での駆動軸の位相（ｎ＋１）を予測する。
・（ステップＳＡ７）変位テーブルに基づき、駆動軸の位相（ｎ＋１）に対する従動軸の変位（Ｃ）を取得する。
・（ステップＳＡ８）従動軸の待機位置Ａからの同期移動量Ｄ_S2（Ｃ−Ａ）を取得する。

・（ステップＳＡ９）同期移動量Ｄ_S1が同期移動量Ｄ_S2以下であるかどうかを判定する。同期移動量Ｄ_S1が同期移動量Ｄ_S2以下である場合（ＹＥＳ）はステップＳＡ１０に進み、同期移動量Ｄ_S1が同期移動量Ｄ_S2より大きい場合（ＮＯ）はステップＳＡ１１に進む。
・（ステップＳＡ１０）従動軸の移動量を（Ｂ−Ａ）として同期を開始する。
・（ステップＳＡ１１）待機状態を継続する。

なお、本実施形態においては、現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1と、次の分配周期での同期移動量Ｄ_S2とを比較する前に、同期移動量Ｄ_S1と許容移動量Ｄ_Aとを比較しているが、従動軸があまり変位をしない場合などにおいては、同期移動量Ｄ_S1と許容移動量Ｄ_Aとの比較を省略して、現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1と、次の分配周期での同期移動量Ｄ_S2との比較のみで、従動軸の同期開始位置を決定することも可能である。

また、本実施形態においては、現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1に対して、次の分配周期での同期移動量Ｄ_S2との比較のみで同期するための移動量を比較して従動軸の同期開始位置を決定したが、比較対象として、次回の演算周期における予測指令移動量、次回以降複数回の各演算周期における予測指令移動量、次回から前記駆動軸が１回転する期間の複数回の各演算周期における予測指令移動量のいずれかから選択可能とし、その中で現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1が最小であると判断したときに同期を開始するようにすることも可能である。

この例を図２に基づいて説明する。図２の例において、次回以降２回の各演算周期における予測指令移動量を比較するものとすると、現在の駆動軸の位相がｎであるとき（分配１（Ｄ１））、待機位置Ｐ_Wで待機中の従動軸を駆動軸に同期させるための移動量は（Ｂ−Ａ）となる。ここで、次の分配２（Ｄ２）での駆動軸の位相ｎ＋１において、従動軸を駆動軸に同期させるための移動量は（Ｃ−Ａ）となる。また、さらに次の分配３（Ｄ３）での駆動軸の位相ｎ＋２において、従動軸を駆動軸に同期させるための移動量は（Ｄ−Ａ）となる。ここで、移動量のＢ−Ａ，Ｃ−Ａ，Ｄ−Ａとを比較すると、Ｄ−Ａが最小であって、Ｂ−Ａが最小ではないため、分配１（Ｄ１）においては従動軸の同期を見送り、従動軸は待機状態を継続する。以下、同様に繰り返し、現在の位置における移動量が最小となる時点において同期を開始する。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、従動軸を駆動軸に同期するための移動量を比較して同期開始位置を決定したが、現在のポイントにおける同期するための速度と、現在以降の地点における同期するための速度とを比較して、現在のポイントにおける同期するための速度が最小であるときに同期を開始するようにすることもできる。

図４は本実施形態における従動軸の同期位置の決定と同期動作の流れを示すフローチャートである。以下、ステップ毎に説明する。
・（ステップＳＢ１）従動軸の許容移動速度Ｓ_Aを設定する。
・（ステップＳＢ２）現在の駆動軸の位置における、駆動軸の位相（ｎ）を取得する。
・（ステップＳＢ３）変位テーブルに基づき、駆動軸の位相（ｎ）に対する従動軸の変位（Ｂ）を取得する。

・（ステップＳＢ４）従動軸の待機位置Ａからの同期速度Ｓ_S1を取得する。
・（ステップＳＢ５）同期速度Ｓ_S1が許容移動速度Ｓ_A以下であるかどうかを判定する。同期速度Ｓ_S1が許容移動速度Ｓ_A以下である場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ６に進み、同期速度Ｓ_S1が許容移動速度Ｓ_Aより大きい場合（ＮＯ）はステップＳＢ１１に進む。

・（ステップＳＢ６）次の分配周期での駆動軸の位相（ｎ＋１）を予測する。
・（ステップＳＢ７）変位テーブルに基づき、駆動軸の位相（ｎ＋１）に対する従動軸の変位（Ｃ）を取得する。
・（ステップＳＢ８）従動軸の待機位置Ａからの同期速度Ｓ_S2を取得する。

・（ステップＳＢ９）同期速度Ｓ_S1が同期速度Ｓ_S2以下であるかどうかを判定する。同期速度Ｓ_S1が同期速度Ｓ_S2以下である場合（ＹＥＳ）はステップＳＢ１０に進み、同期速度Ｓ_S1が同期速度Ｓ_S2より大きい場合（ＮＯ）はステップＳＢ１１に進む。
・（ステップＳＢ１０）従動軸の同期速度をＳ_S1として同期を開始する。
・（ステップＳＢ１１）待機状態を継続する。

（第３の実施形態）
第１の実施形態においては、従動軸を駆動軸に同期するための移動量を比較して同期開始位置を決定したが、本実施形態においては、移動量との比較に加えて、移動する方向についても考慮して同期開始位置を決定している。以下、図５に基づいて説明する。

図５は、本実施形態の同期制御装置における従動軸の同期の様子を示した図である。本実施形態においては、駆動軸が同一方向に一定速度で動いているものとする。Ｄ１〜Ｄ４は制御装置の分配（分配１〜分配４）であり、分配１（Ｄ１）、分配２（Ｄ２）、分配３（Ｄ３）、分配４（Ｄ４）における、待機位置Ｐ_Wで待機している従動軸との差分が許容移動量Ｄ_Ａ以下になっているものとする。このとき、分配１（Ｄ１）、分配２（Ｄ２）、分配３（Ｄ３）、分配４（Ｄ４）における駆動軸の位相をそれぞれｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３とし、それぞれの位相における変位テーブルに基づく従動軸の変位を、それぞれＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅとする。

それぞれの位相における従動軸の変位の値を比較する。現在の駆動軸の位相がｎであるとき（分配１（Ｄ１））、待機位置Ｐ_Wで待機中の従動軸を駆動軸に同期させるための移動量は（Ｂ−Ａ）となる。次に、現在の駆動軸の位相以降の駆動軸の位相において、予測移動量を予測する。本実施形態においては、現在の駆動軸の位相がｎであるとき（分配１（Ｄ１））において、次の分配２（Ｄ２）での駆動軸の位相ｎ＋１において、従動軸を駆動軸に同期させるための移動量を予測する。本実施形態における分配２（Ｄ２）での移動量は（Ｃ−Ａ）となる。ここで、移動量のＢ−ＡとＣ−Ａとを比較すると、Ｂ−Ａの方が移動量が短くなる。しかし、次の分配２（Ｄ２）における駆動軸の位相ｎ＋１では、従動軸を同期させるための軸の移動の方向が分配１（Ｄ１）と逆となるため、分配１（Ｄ１）においては従動軸の同期を見送り、従動軸は待機状態を継続する。

次に、駆動軸の位相がｎ＋１となったとき（分配２（Ｄ２））を考える。このとき、待機位置Ｐ_Wにおいて待機中の従動軸を駆動軸に同期させるための移動量は（Ｃ−Ａ）となる。そして、次の分配３（Ｄ３）での駆動軸の位相ｎ＋２において、従動軸を駆動軸に同期させるための移動量を予測する。本実施形態における分配３（Ｄ３）での移動量は（Ｄ−Ａ）となる。ここで、移動量のＣ−ＡとＤ−Ａとを比較すると、Ｃ−Ａの方が移動量が短くなる。また、分配２（Ｄ２）と分配３（Ｄ３）とでは、従動軸を同期させるための軸の移動の方向が同一となるため、分配２（Ｄ２）において従動軸の位置決めを行い、駆動軸に同期する。

分配３（Ｄ３）、分配４（Ｄ４）においては、分配２（Ｄ２）において従動軸が駆動軸に同期しているため、従動軸は同期を継続して変位Ｄ及び変位Ｅへの位置決めを行う。
このようにして、変位テーブルに基づいた従動軸の同期位置の決定と、実際の同期動作を行う。

図６は本実施形態における従動軸の同期位置の決定と同期動作の流れを示すフローチャートである。以下、ステップ毎に説明する。
・（ステップＳＣ１）従動軸の許容移動量Ｄ_Aを設定する。
・（ステップＳＣ２）現在の駆動軸の位置における、駆動軸の位相（ｎ）を取得する。
・（ステップＳＣ３）変位テーブルに基づき、駆動軸の位相（ｎ）に対する従動軸の変位（Ｂ）を取得する。

・（ステップＳＣ４）従動軸の待機位置Ａからの同期移動量Ｄ_S1（Ｂ−Ａ）を取得する。
・（ステップＳＣ５）同期移動量Ｄ_S1の絶対値が許容移動量Ｄ_A以下であるかどうかを判定する。同期移動量Ｄ_S1の絶対値が許容移動量Ｄ_A以下である場合（ＹＥＳ）はステップＳＣ６に進み、同期移動量Ｄ_S1の絶対値が許容移動量Ｄ_Aより大きい場合（ＮＯ）はステップＳＣ１２に進む。

・（ステップＳＣ６）次の分配周期での駆動軸の位相（ｎ＋１）を予測する。
・（ステップＳＣ７）変位テーブルに基づき、駆動軸の位相（ｎ＋１）に対する従動軸の変位（Ｃ）を取得する。
・（ステップＳＣ８）従動軸の待機位置Ａからの同期移動量Ｄ_S2（Ｃ−Ａ）を取得する。
・（ステップＳＣ９）同期移動量Ｄ_S1による移動方向と、同期移動量Ｄ_S2による移動方向とが同じであるかどうかを判定する。同じである場合（ＹＥＳ）はステップＳＣ１０に進み、同じでない場合（ＮＯ）はステップＳＣ１２に進む。

・（ステップＳＣ１０）同期移動量Ｄ_S1の絶対値が同期移動量Ｄ_S2の絶対値以下であるかどうかを判定する。同期移動量Ｄ_S1の絶対値が同期移動量Ｄ_S2の絶対値以下である場合（ＹＥＳ）はステップＳＣ１１に進み、同期移動量Ｄ_S1の絶対値が同期移動量Ｄ_S2の絶対値より大きい場合（ＮＯ）はステップＳＣ１２に進む。
・（ステップＳＣ１１）従動軸の移動量を（Ｂ−Ａ）として同期を開始する。
・（ステップＳＣ１２）待機状態を継続する。

なお、本実施形態においても、現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1と、次の分配周期での同期移動量Ｄ_S2とを比較する前に、同期移動量Ｄ_S1と許容移動量Ｄ_Aとを比較しているが、従動軸があまり変位をしない場合などにおいては、同期移動量Ｄ_S1と許容移動量Ｄ_Aとの比較を省略して、現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1と、次の分配周期での同期移動量Ｄ_S2との比較のみで、従動軸の同期開始位置を決定することも可能である。

また、本実施形態においても、現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1に対して、次の分配周期での同期移動量Ｄ_S2との比較のみで同期するための移動量を比較して従動軸の同期開始位置を決定したが、比較対象として、次回の演算周期における予測指令移動量、次回以降複数回の各演算周期における予測指令移動量、次回から前記駆動軸が１回転する期間の複数回の各演算周期における予測指令移動量のいずれかから選択可能とし、現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1に基づく移動の方向と、複数回の各演算周期における予測指令移動量に基づく移動の方向が同じ方向である移動量の中で現在の駆動軸の位置における従動軸の同期移動量Ｄ_S1が最小になると判断したときに同期を開始するようにすることも可能である。

（第４の実施形態）
第３の実施形態においては、従動軸を駆動軸に同期するための移動量を比較して同期開始位置を決定したが、現在のポイントにおける同期するための速度と、現在以降の地点における同期するための速度とを比較して、現在のポイントにおける同期するための速度が最小であるときに同期を開始するようにすることもできる。

図７は本実施形態における従動軸の同期位置の決定と同期動作の流れを示すフローチャートである。以下、ステップ毎に説明する。
・（ステップＳＤ１）従動軸の許容移動速度Ｓ_Aを設定する。
・（ステップＳＤ２）現在の駆動軸の位置における、駆動軸の位相（ｎ）を取得する。
・（ステップＳＤ３）変位テーブルに基づき、駆動軸の位相（ｎ）に対する従動軸の変位（Ｂ）を取得する。

・（ステップＳＤ４）従動軸の待機位置Ａからの同期速度Ｓ_S1を取得する。
・（ステップＳＤ５）同期速度Ｓ_S1が許容移動速度Ｓ_A以下であるかどうかを判定する。同期速度Ｓ_S1が許容移動速度Ｓ_A以下である場合（ＹＥＳ）はステップＳＤ６に進み、同期速度Ｓ_S1が許容移動速度Ｓ_Aより大きい場合（ＮＯ）はステップＳＤ１２に進む。

・（ステップＳＤ６）次の分配周期での駆動軸の位相（ｎ＋１）を予測する。
・（ステップＳＤ７）変位テーブルに基づき、駆動軸の位相（ｎ＋１）に対する従動軸の変位（Ｃ）を取得する。
・（ステップＳＤ８）従動軸の待機位置Ａからの同期速度Ｓ_S2を取得する。
・（ステップＳＤ９）同期速度Ｓ_S1による移動方向と同期速度Ｓ_S2による移動方向が同じであるかどうかを判定する。同じである場合（ＹＥＳ）はステップＳＤ１０に進み、同じでない場合（ＮＯ）はステップＳＤ１２に進む。

・（ステップＳＤ１０）同期速度Ｓ_S1が同期速度Ｓ_S2以下であるかどうかを判定する。同期速度Ｓ_S1が同期速度Ｓ_S2以下である場合（ＹＥＳ）はステップＳＤ１１に進み、同期速度Ｓ_S1が同期速度Ｓ_S2より大きい場合（ＮＯ）はステップＳＤ１２に進む。
・（ステップＳＤ１１）従動軸の同期速度をＳ_S1として同期を開始する。
・（ステップＳＤ１２）待機状態を継続する。

１駆動側
２従動側
４サーボモータ
６制御装置
１０ＣＰＵ
１２ＲＯＭ
１４ＲＡＭ
１６ＣＭＯＳ
１８インターフェイス
２０ＰＭＣ
２２Ｉ／Ｏユニット
２４インターフェイス
２６軸制御回路（駆動側）
２８軸制御回路（従動側）
４２サーボアンプ（駆動側）
４４サーボアンプ（従動側）
５２駆動軸モータ
５４従動軸モータ
６０表示器／ＭＤＩユニット
１００数値制御装置

Claims

駆動軸の位相の各々に対して従動軸の変位を対応付けた変位テーブルが予め登録されており、前記変位テーブルに基づき駆動軸の位相に対する従動軸の変位を求めて位置決めする同期制御装置において、
前記変位テーブルに基づき、現在の前記駆動軸の位相における、前記従動軸の同期位置への移動量である指令移動量を算出する指令移動量算出手段と、
前記変位テーブルに基づき、現在以降の前記駆動軸の位相における、前記従動軸の同期位置への移動量である予測指令移動量を算出する予測指令移動量算出手段と、
前記指令移動量と前記予測指令移動量とを比較する移動量比較手段と、を備え、
前記移動量比較手段による比較結果が、前記予測指令移動量が前記指令移動量未満であるときは前記従動軸の同期を開始せず、前記予測指令移動量が前記指令移動量以上であるときは同期を開始することを特徴とする同期制御装置。
前記従動軸の同期位置への移動量の最大値である許容移動量を設定し、
前記指令移動量が前記許容移動量以下であり、前記予測指令移動量が前記指令移動量以上である時に同期を開始することを特徴とする請求項１記載の同期制御装置。
前記予測指令移動量算出手段が算出する前記予測指令移動量は、
次回の演算周期における予測指令移動量、次回以降複数回の各演算周期における予測指令移動量、次回から前記駆動軸が１回転する期間の複数回の各演算周期における予測指令移動量のいずれかから選択可能とし、
前記移動量比較手段は、選択された予測指令移動量と前記指令移動量を比較して、前記指令移動量が最小となった時点で同期を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の同期制御装置。
前記指令移動量算出手段により算出された前記指令移動量に基づく移動の方向と、前記予測指令移動量算出手段により算出された前記予測指令移動量に基づく移動の方向が同一で、前記予測指令移動量が前記指令移動量以上であるときに同期動作を開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の同期制御装置。
駆動軸の位相の各々に対して従動軸の変位を対応付けた変位テーブルが予め登録されており、前記変位テーブルに基づき駆動軸の位相に対する従動軸の変位を求めて位置決めする同期制御装置において、
前記変位テーブルに基づき、現在の前記駆動軸の位相における、前記従動軸の同期位置への移動速度である指令速度を算出する指令速度算出手段と、
前記変位テーブルに基づき、現在以降の前記駆動軸の位相における、前記従動軸の同期位置への移動速度である予測指令速度を算出する予測指令速度算出手段と、
前記指令速度と前記予測指令速度とを比較する速度比較手段と、を備え、
前記速度比較手段による比較結果が、前記予測指令速度が前記指令速度未満であるときは前記従動軸の同期を開始せず、前記予測指令速度が前記指令速度以上であるときは同期を開始することを特徴とする同期制御装置。
前記従動軸の同期位置への移動速度の最大値である許容移動速度を設定し、
前記指令速度が前記許容移動速度以下であり、前記予測指令速度が前記指令速度以上である時に同期を開始することを特徴とする請求項５記載の同期制御装置。
前記予測指令速度算出手段が算出する前記予測指令速度は、
次回の演算周期における予測指令速度、次回以降複数回の各演算周期における予測指令速度、次回から前記駆動軸が１回転する期間の複数回の各演算周期における予測指令速度のいずれかから選択可能とし、
前記速度比較手段は、選択された予測指令速度と前記指令速度を比較して、前記指令速度が最小となった時点で同期を開始することを特徴とする請求項５又は６記載の同期制御装置。
前記指令速度算出手段により算出された前記指令速度に基づく移動の方向と、前記予測指令速度算出手段により算出された前記予測指令速度に基づく移動の方向が同一で、前記予測指令速度が前記指令速度以上であるときに同期動作を開始することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の同期制御装置。