JP6463518B2 - コントローラおよび搬送システム - Google Patents
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Description
後述する実施の形態1〜7におけるコントローラは、たとえば、工場の生産装置の制御に用いられるFA(Factory Automation)用途のものである。この用途の場合、コントローラは、生産装置を流れるワークの動きを模擬する。そしてコントローラは、模擬されたワークの動きに基づいて、ワークの位置を検出するセンサからの入力信号を模擬する。このような動作を行うための設定を、生産装置の作業者(ユーザ)が容易に行うことができる。具体的には、生産装置の構成に合わせたワークの動きのシミュレーション方法を、作業者が、手探りで設計するのではなく、一定の手順に従った汎用的手法により設定することができる。
(構成)
図1は、本実施の形態における搬送システムの構成を概略的に示すブロック図である。本実施の形態における搬送システム700Aは、アクチュエータ610と、センサ620と、コントローラ500Aとを有する。アクチュエータ610はワークを搬送する。センサ620は、ワークを検出するものを含む。コントローラ500Aは、センサ620からのセンサ信号を参照しながら、アクチュエータ610へ駆動信号を出力するためのものである。駆動信号は、コントローラ500A内において生成される駆動情報に従って、コントローラ500Aから出力される。本実施の形態においては、説明を簡単にするために、主に、この駆動情報が、アクチュエータのサーボモータの絶対位置の指令信号を表すものである場合について説明する。駆動情報に従ってコントローラ500Aから出力される駆動信号も、アクチュエータのサーボモータの絶対位置の指令信号を表すものであってよい。駆動信号は、アクチュエータのサーボモータへ電力を供給するサーボアンプに入力される動作指定値を表す指令信号であってもよい。
まずワークシミュレーション部550によるシミュレーション動作について説明する。まず、ユーザは設定入力部520を介して、制御プログラムと、ワーク、アクチュエータ610およびセンサ620の各々の設定情報と、外部入力信号切換情報とを入力する。制御プログラムは、制御プログラム実行部530へ送られ、そこで保持される。ワーク、アクチュエータ610およびセンサ620の各々の設定情報は、ワークシミュレーション部550へ送られ、そこで保持される。外部入力信号切換情報は、入出力切換部570へ送られ、そこで保持される。センサ620の設定情報は、外部入力シミュレーション部560のセンサシミュレーション部561へ送られ、そこで保持される。なおワークの設定情報として設定された情報の一部は、拘束条件変更部540へ送られ、そこで保持される。
本実施の形態によれば、センサ情報を模擬したセンサシミュレーション情報が、ワークの推定された現在位置の情報を用いて生成される。ワークの現在位置は、ワークの推定された移動量をワークの前回位置に加算することにより推定される。ワークの移動量は、少なくとも1つのアクチュエータ610のうち、拘束条件においてワークに拘束されるとされているものに関して制御プログラム実行部530によって生成された駆動情報により推測される。拘束条件は拘束条件設定情報に基づいて管理される。拘束条件設定情報は、搬送システムの制御プログラムを参照することにより、搬送システムの種類に大きく依存することなくユーザが容易に作成し得る。これにより、センサ情報のシミュレーションを、搬送システムの種類に大きく依存せずに容易に行うことができる。得られたセンサシミュレーション情報は、センサ情報が欠如した状態での搬送システムの試験における代替情報として、または、搬送システムの実働における参考情報として利用することができる。
上記では、アクチュエータ610として、サーボモータで駆動する直動軸を有するアクチュエータ611について詳しく説明した。しかしながら、アクチュエータ610の構成は、このようなものに限定されるわけではない。たとえば、アクチュエータ610が、コンベアおよびストッパを含んでいてもよい。ここでのストッパは、コンベア上を流れるワークの移動を制限するものである。たとえば、コンベアの末端に設置される固定のストッパ、および、I/Oによって開閉する、スライド方式のストッパが知られている。
ワークの位置変更だけでなく、姿勢変更がワークシミュレーション部550で扱われてもよい。3次元空間内で、物体の姿勢変更が扱われる場合には、その回転中心をどのように定めるかといった問題が発生する。ワークシミュレーション部550の計算負荷を抑えるため、および、設定情報を減らすためには、回転中心はワークの中心とすることが望ましい。これにより、ワークの姿勢が変化しても、ワークの位置情報が変化しない。
(2(x・cosα+y・sinα),2(x・sinα+y・cosα))
によって算出される。このように、ワークの姿勢変更を、ワークを内包する最小の直方体のサイズの変更として扱うことができる。なおこの方法は一例に過ぎず、ワークの姿勢変更は、他の様々な方法によって扱われ得る。
(構成)
上記実施の形態1においては、アクチュエータ610の、ワークへ作用する部分(作用部)の位置が、制御プログラム実行部530によって生成される駆動情報を比較的単純に用いることで、正確にまたは近似的に把握できることが想定されている。しかしながら、駆動情報と作用部の位置との関係がより複雑となるようなアクチュエータも存在する。この場合、作用部の位置の算出がワークシミュレーション部において行われてもよい。言い換えれば、アクチュエータのキネマティクスを解く算術処理がワークシミュレーション部において行われてもよい。本実施の形態においては、このようなワークシミュレーション部が用いられる場合について説明する。
本実施の形態によれば、アクチュエータ軌跡生成部551は、アクチュエータ612の把持部612hが動作する軌跡を算出する。これにより、制御プログラム実行部530によって生成される駆動情報としての角度量だけではアクチュエータ612の把持部612h(作用部)の位置が算出できない場合においても、上述した軌跡の算出により、把持部612hの位置を算出することができる。より一般的にいえば、制御プログラム実行部530によって生成される駆動情報だけではワークに対するアクチュエータ610の作用が判別できない場合においても、ワークに対するアクチュエータ610の作用を判別することができる。よってこのような場合においても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
アクチュエータ軌跡生成部551によってその作用部の位置が算出されるアクチュエータは、アクチュエータ612のように回動するものに限定されるものではない。たとえば、エアシリンダを制御する駆動情報は、その電磁弁の動作のON/OFF情報のみであり得る。この場合、たとえば、シリンダの動作方向、スピード、およびストロークのような情報が、アクチュエータの機械構成情報である。ON/OFF情報に加えて、この機械構成情報を用いることで、アクチュエータ軌跡生成部551は、エアシリンダの先端部(作用部)の位置を算出し得る。
上記実施の形態1または2においては、拘束条件においてワークに拘束されるとされているアクチュエータの変位量(実施の形態2においては、その作用部の変位量)のすべてまたはほぼすべてがワークの移動量に反映されることが想定されている。しかしながら、搬送システムの構成によっては、アクチュエータの変位量の一部がワークの移動量に反映されない場合もあり得る。このように反映されない量が無視できない程度に大きい場合、シミュレーションの精度が低下し得る。本実施の形態は、このような場合においてもシミュレーションの精度を確保することが意図されたものである。
上記実施の形態1〜3においては、外部機器600からコントローラへの入力信号情報のシミュレーションとして、ワークまたはアクチュエータ610の位置を検出する在荷センサであるセンサ620からの入力信号情報のシミュレーションが行われる。一方で、コントローラへの入力信号を発生する機器は、在荷センサだけに限られるわけではない。在荷センサ以外の何らかのセンサ、または、このコントローラと互いに通信する他のコントローラ、管理コンピュータ、サーバもしくはユーザインターフェースなどからも、コントローラへの入力信号が発生され得る。このため、本実施の形態においては、入力信号情報のシミュレーションが、在荷センサであるセンサ620に関してだけでなく、上述したような他機器630の少なくとも1つに関しても行われる場合について説明する。他機器630からコントローラへの入力信号としては、たとえば、何らかのトリガ信号を受けてすぐにまたは一定時間経過後に発生するものなどがある。トリガ信号としては、たとえば、コントローラの外部インターフェースからの出力信号、または時刻情報信号などがある。また、コントローラによる制御の開始も、一種のトリガ信号として作用し得る。
コントローラの動作目的によっては、その外部インターフェース510からアクチュエータ610の少なくとも1つへの出力信号が無効化されることが望まれる場合がある。たとえば、アクチュエータ610の一部もしくは全部が準備されていない場合、または、アクチュエータ610の一部もしくは全部を動作させずにコントローラの制御プログラムを確認することが望まれる場合があり得る。本実施の形態においては、このような場合に対応することができる搬送システムについて説明する。
図18は、本実施の形態における搬送システム700Fの構成を概略的に示すブロック図である。搬送システム700Fはコントローラ500Fを有する。コントローラ500Fは外部シナリオ実行部580を有する。外部シナリオ実行部580は、コントローラ500F内の各種機能ブロックと接続しており、外部シナリオに記述された内容に従って、各機能ブロックに対して各種データの強制変更指令を発令する。具体的には、外部シナリオ実行部580は、制御プログラム実行部530、拘束条件変更部540、ワークシミュレーション部550、センサシミュレーション部561、および入出力切換部570の少なくともいずれかの内部データを強制的に変更する命令を発行する。たとえば、制御プログラム実行部530に格納された制御プログラム内の内部変数が変更される。あるいは、拘束条件変更部540に保持された拘束条件が変更される。あるいは、ワークシミュレーション部550によるシミュレーションにおいてワークが強制的に移動される。あるいは、センサシミュレーション部561へワークシミュレーション部550から入力される情報が変更される。あるいは、入出力切換部570における入出力信号が強制的に変更される。
図19は、本実施の形態における搬送システム700Gの構成を概略的に示すブロック図である。搬送システム700Gはコントローラ500Gを有する。コントローラ500Gにおいて、入出力切換部570は、動作モードとして併用モードを有する。入出力切換部570は併用モードにおいて、センサ入力部512によって生成されたセンサ情報を制御プログラム実行部530および信号比較部590の各々へ送り、かつ、センサシミュレーション部561によって生成されたセンサシミュレーション情報を信号比較部590に送る。
図20は、上述したコントローラ500A〜500Gのいずれかとして用い得るコントローラ800のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。コントローラ800は、プロセッサ(処理回路)801と、メモリ802と、ストレージ803と、入出力装置804と、可搬式記憶媒体駆動装置805と、通信インターフェース806と、内部バス807とを有している。たとえばコントローラ500A(図1)との対応について説明すると、外部インターフェース510は通信インターフェース806に対応し得る。設定入力部520は、入出力装置804における入力部、可搬式記憶媒体駆動装置805、または通信インターフェース806に対応し得る。制御プログラム実行部530、拘束条件変更部540、ワークシミュレーション部550、外部入力シミュレーション部560、および入出力切換部570の機能は、プロセッサ801がストレージ803に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより実現され得る。コントローラ500A以外のコントローラ500B〜500Gにおいても同様である。
Claims (10)
- ワークを検出する少なくとも1つのセンサからのセンサ信号を参照しながら、ワークを搬送する少なくとも1つのアクチュエータへ駆動信号を出力する搬送システムのためのコントローラにおいて、
前記アクチュエータを制御するための駆動情報を受け付けて前記駆動情報に基づいて前記アクチュエータへ前記駆動信号を送るアクチュエータ出力部と、前記センサから前記センサ信号を受け付けて前記センサ信号に基づいてセンサ情報を生成するセンサ入力部と、を有する外部インターフェースと、
前記センサ情報を参照しながら前記駆動情報を生成するための制御プログラムと、前記ワークと前記アクチュエータとの間で想定される拘束条件を変更するために前記制御プログラムに関連付けられる命令情報である拘束条件設定情報と、をユーザから受け付ける設定入力部と、
前記制御プログラムを処理するものであって、かつ、前記拘束条件設定情報に基づいて拘束条件変更命令を発行する拘束条件変更命令処理部を有するものである、制御プログラム実行部と、
前記拘束条件変更命令処理部によって発行された前記拘束条件変更命令に基づいて前記拘束条件を管理する拘束条件変更部と、
前記少なくとも1つのアクチュエータのうち、前記拘束条件変更部によって管理されている前記拘束条件において前記ワークに拘束されるとされているものに関して前記制御プログラム実行部によって生成された前記駆動情報により、前記ワークの移動量を推定し、前記移動量を前記ワークの前回位置に加算することにより前記ワークの現在位置を推定するワークシミュレーション部と、
前記ワークシミュレーション部によって推定された前記ワークの前記現在位置の情報を用いることで、前記センサ情報を模擬したセンサシミュレーション情報を生成するセンサシミュレーション部と、
動作モードとして少なくともセンサシミュレーションモードを有する入出力切換部と、
を備え、
前記入出力切換部は前記センサシミュレーションモードにおいて、前記制御プログラム実行部によって生成された前記駆動情報を少なくとも前記ワークシミュレーション部へ送り、かつ、前記センサ情報の代替情報として、前記センサシミュレーション部によって生成された前記センサシミュレーション情報を前記制御プログラム実行部へ送る、
コントローラ。 - 前記入出力切換部は前記センサシミュレーションモードにおいて、前記制御プログラム実行部によって生成された前記駆動情報を前記アクチュエータ出力部へ送る、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記入出力切換部は、前記アクチュエータ出力部への前記駆動情報の出力を一時的に無効化することができる出力抑制部を有する、請求項2に記載のコントローラ。
- 前記入出力切換部はさらにセンサ稼働モードを有し、前記入出力切換部は前記センサ稼働モードにおいて、前記センサ入力部によって生成された前記センサ情報を前記制御プログラム実行部へ送る、請求項1から3のいずれか1項に記載のコントローラ。
- 信号比較部をさらに備え、
前記入出力切換部はさらに併用モードを有し、前記入出力切換部は前記併用モードにおいて、前記センサ入力部によって生成された前記センサ情報を前記制御プログラム実行部および前記信号比較部の各々へ送り、かつ、前記センサシミュレーション部によって生成された前記センサシミュレーション情報を前記信号比較部に送り、
前記信号比較部は、前記センサ情報と前記センサシミュレーション情報とを比較する、
請求項1から4のいずれか1項に記載のコントローラ。 - 前記アクチュエータは、前記ワークへ作用する作用部を有し、
前記設定入力部は、前記アクチュエータの機械構成情報を受け付け、
前記ワークシミュレーション部は、前記アクチュエータの前記機械構成情報と、制御プログラム実行部によって生成された駆動情報とから、前記アクチュエータの前記作用部が動作する軌跡を算出するアクチュエータ軌跡生成部を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載のコントローラ。 - 前記ワークシミュレーション部は、前記駆動情報によって表された前記アクチュエータの変位量のうち、前記ワークの前記移動量への寄与が無効となる部分を設定する作用無効区間判定部を有する、請求項1から6のいずれか1項に記載のコントローラ。
- 前記外部インターフェースは、前記センサおよび前記アクチュエータに加えて他機器に接続可能であり、
前記他機器のシミュレーションを行う他機器シミュレーション部をさらに備える、請求項1から7のいずれか1項に記載のコントローラ。 - 前記制御プログラム実行部、前記拘束条件変更部、前記ワークシミュレーション部、前記センサシミュレーション部、および前記入出力切換部の少なくともいずれかの内部データを変更する命令を発行する外部シナリオ実行部をさらに備える、請求項1から8のいずれか1項に記載のコントローラ。
- ワークを搬送する少なくとも1つのアクチュエータと、
前記ワークを検出するセンサと、
前記センサからのセンサ信号を参照しながら、前記アクチュエータへ駆動信号を出力するためのコントローラと、
を備え、前記コントローラは、
前記アクチュエータを制御するための駆動情報を受け付けて前記駆動情報に基づいて前記アクチュエータへ前記駆動信号を送るアクチュエータ出力部と、前記センサから前記センサ信号を受け付けて前記センサ信号に基づいてセンサ情報を生成するセンサ入力部と、を有する外部インターフェースと、
前記センサ情報を参照しながら前記駆動情報を生成するための制御プログラムと、前記ワークと前記アクチュエータとの間で想定される拘束条件を変更するために前記制御プログラムに関連付けられる命令情報である拘束条件設定情報と、をユーザから受け付ける設定入力部と、
前記制御プログラムを処理するものであって、かつ、前記拘束条件設定情報に基づいて拘束条件変更命令を発行する拘束条件変更命令処理部を有するものである、制御プログラム実行部と、
前記拘束条件変更命令処理部によって発行された前記拘束条件変更命令に基づいて前記拘束条件を管理する拘束条件変更部と、
前記少なくとも1つのアクチュエータのうち、前記拘束条件変更部によって管理されている前記拘束条件において前記ワークに拘束されるとされているものに関して前記制御プログラム実行部によって生成された前記駆動情報により、前記ワークの移動量を推定し、前記移動量を前記ワークの前回位置に加算することにより前記ワークの現在位置を推定するワークシミュレーション部と、
前記ワークシミュレーション部によって推定された前記ワークの前記現在位置の情報を用いることで、前記センサ情報を模擬したセンサシミュレーション情報を生成するセンサシミュレーション部と、
動作モードとして少なくともセンサシミュレーションモードを有する入出力切換部と、
を含み、
前記入出力切換部は前記センサシミュレーションモードにおいて、前記制御プログラム実行部によって生成された前記駆動情報を少なくとも前記ワークシミュレーション部へ送り、かつ、前記センサ情報の代替情報として、前記センサシミュレーション部によって生成された前記センサシミュレーション情報を前記制御プログラム実行部へ送る、
搬送システム。
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