JPH10171512A - マニピュレータ同期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数号機のマニピュレータを同期制御する場
合に、インターロックによる待ち時間が発生することを
なくし、かつ、インターロック設定も簡易にできるマニ
ピュレータ同期制御装置を提供する。 【解決手段】 コントローラ１０から複数のマニピュレ
ータに対する動作制御指令を出力し、複数のアンプで該
動作制御指令にしたがって、軸駆動用モータの駆動指令
を出力するに際して、号機セレクタ１２は前記コントロ
ーラ１０から各マニピュレータの対応する駆動軸を同時
に動作させる動作制御指令を受けた場合に、特定のアン
プにまとめて動作制御指令を送出し、軸セレクタ１４で
前記特定のアンプ出力の駆動指令を受信して、それぞれ
のマニピュレータの対応する駆動軸モータに駆動電流を
送出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のマニピュレ
ータを同期制御するマニピュレータ同期制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】工場において、加工や組みつけ等の各種
処理にマニピュレータ（１号機、２号機…）を複数用い
る場合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、互いに
近距離にあるマニピュレータを同方向に動かすために
は、干渉をさけるために１つずつ順番に動作させるため
のインターロック設定をしなければならない。

【０００４】また、複数号機のマニピュレータを動作さ
せる場合、サイクル通信を使用しているため、１号機モ
ータと２号機モータにたとえ同時に指令を出しても各々
の号機の動作開始に時間差が生じてしまうため、マニピ
ュレータ同士で干渉する恐れがある。

【０００５】したがって、従来の複数号機のマニピュレ
ータでは、インターロックによる待ち時間が発生し、サ
イクルタイムが遅れてしまっていた。また、マニピュレ
ータを数１０台備えて構成されるようなシステムの場
合、インターロック設定も複雑になり、作業者の負担が
大きくなっていた。

【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解決するた
めなされたものであって、複数号機のマニピュレータを
同期制御する場合に、インターロックによる待ち時間が
発生することをなくし、かつ、インターロック設定も簡
易にできるマニピュレータ同期制御装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、軸を
モータ駆動する複数のマニピュレータに対する動作制御
指令を出力するコントローラと、前記動作制御指令にし
たがって、軸駆動用モータの駆動指令を出力する複数の
アンプとを有しており、前記コントローラから各マニピ
ュレータの対応する駆動軸を同時に動作させる動作制御
指令を受けた場合に、特定のアンプにまとめて動作制御
指令を送出するための号機セレクタと、前記特定のアン
プ出力の駆動指令を受信して、それぞれのマニピュレー
タの対応する駆動軸モータに駆動電流を送出する軸セレ
クタとを備えることを特徴とするマニピュレータ同期制
御装置である。

【０００８】請求項２の発明は、アンプは、号機セレク
タ送出の動作制御指令を基に、駆動指令として電流と目
標位置情報を軸セレクタに出力するものであり、該軸セ
レクタは受信した駆動指令を解析してそれぞれのモータ
へ電流を供給することを特徴とする請求項１に記載のマ
ニピュレータ同期制御装置である。

【０００９】請求項３の発明は、各モータには、位置検
出センサが設けられ、軸セレクタは、該センサ検出の位
置データを複数のモータから一定時間ごと１軸ずつ取得
し現在位置データ格納エリアに保持するようになってい
ることを特徴とする請求項２に記載のマニピュレータ同
期制御装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図６は、第１の実施形態の
マニピュレータ同期制御装置の説明図である。図１はマ
ニピュレータ同期制御装置のシステム構成図である。図
１のように、マニピュレータ（１号機、２号機…）は各
軸に３つのモータ（１〜３、４〜６…）を有し、このモ
ータ駆動電力を出力するアンプ（ＡＭＰ１〜３、４〜６
…）が前記各モータに対応して設けられる。

【００１１】同期制御装置では、コントローラ１０、号
機セレクタ１２、軸セレクタ１４を有する。コントロー
ラ１０は、複数号機のマニピュレータを制御するための
全体的な演算を行い、制御指令を出力するコンピュータ
からなるものである。また、号機セレクタ１２はこのコ
ントローラ１０からの指令をモータが同時に動作させる
場合に変更を加える。すなわち、該号機セレクタ１２
は、図２に示すように、コントローラ１０からの指令デ
ータをデータ受信部１２ａで受信してこの指令データを
データ作成部１２ｂに送信する。また、メモリ１２ｃか
らマニピュレータの構成データが該データ作成部１２ｂ
に送信され、該データ作成部１２ｂでは、これらの構成
データと指令データを比較してアンプへデータを送信
（転送）する。

【００１２】図３に号機セレクタ１２のフローチャート
を示す。図３のように、号機セレクタ１２はまず、コン
トローラ１０からの指令データを受信する（ステップ
（Ｓ）１）。次いで、指令データから動作号機の確認を
し（Ｓ２）、動作方向の確認をする（Ｓ３）。それらの
指令データおよび動作方向に対してマニピュレータの構
成データとの比較を行う（Ｓ４）。これにより、同期の
必要性の確認をする。

【００１３】同期の必要性があるか否かを判定し（Ｓ
５）、必要性がなければ（Ｓ５：Ｎｏ）、最初に割り付
けたアンプが各モータを駆動する指令を作成する（Ｓ
６）。一方、必要性があるのであれば（Ｓ５：Ｙｅ
ｓ）、同期の必要があるモータを１つのアンプで駆動す
るように変更した指令を作成する（Ｓ７）。これら作成
された指令はアンプに転送する（Ｓ８）。

【００１４】したがって、号機セレクタ１２は、通常
は、ＡＭＰ１がモータ１〜３を、ＡＭＰ２がモータ４〜
６を駆動するというように各々のアンプにモータを割り
当てる。一方、モータ１とモータ４等を同時に動作させ
る場合は、号機セレクタ１２にて指示に変更を加え、Ａ
ＭＰ１でモータ１と４を駆動させる。

【００１５】このように、異なるマニピュレータの軸を
同時に動かす場合それぞれのモータに対して指令が同時
に到達するため、インターロックなしでも干渉する恐れ
がなくなる。

【００１６】図４は前記軸セレクタ１４のブロック図を
示す。図４に示すように、軸セレクタ１４は、号機セレ
クタ１２から転送された指令データ（構成データと指令
データを比較したデータ）を基にアンプが出力した指令
を解析しそれぞれのモータへ電流を供給するものであ
り、アンプからの指令である電流と目標値情報（位置デ
ータで示す）を受ける。また、各モータ付属のセンサか
ら現在の位置情報を受信する。このとき情報は複数のモ
ータから同時に受けるのではなく、一定時間ごとに１軸
ずつ取得し現在値データ格納エリアに保持しておくもの
である。

【００１７】すなわち、軸セレクタ１４は、目標値変換
部１４ａと位置偏差演算部１４ｂと電流スイッチング回
路１４ｃとセンサ信号スイッチング回路１４ｄとを有す
る。

【００１８】目標値変換部１４ａはアンプからの目標値
情報から分配指令を作成して、電流スイッチング回路１
４ｃに出力する。位置偏差演算部１４ｂは各軸の目標値
と現在位置との位置偏差を演算して、その位置偏差情報
を目標値変換部１４ａへ出力すると共に、データ（ＡＭ
Ｐが次回のループで供給する電流値を決定するためのデ
ータ）としてアンプへ出力する。

【００１９】電流スイッチング回路１４ｃは、スイッチ
素子によるスイッチングによりモータ駆動電流を出力す
るものであり、前記アンプからの電流情報と共に前記目
標値変換部１４ａからの前記分配指令により前記スイッ
チ素子を切り替え制御する。センサ信号スイッチング回
路１４ｄは、各モータ付属の位置センサからのモータの
現在位置信号を受けて、時間毎に各軸の位置信号を切り
替えて現在位置信号を偏差演算部１４ｃに入力する。

【００２０】図５は、目標値変換部１４ａと位置偏差演
算部１４ｂとの詳細ブロック図である。前記位置偏差演
算部１４ｂは、前記センサ信号スイッチ回路１４ｄの出
力するモータ付属センサの位置信号を伝達する通信ポー
ト１６と、該通信ポート１６からの位置信号を受けて、
一定時間ごとに１軸ずつ取得した現在位置データを格納
エリアに保持する格納メモリ１８と、アンプから通信ポ
ート２０を介して入力された目標値情報と前記格納メモ
リ１８から送られた現在位置情報からその時点での各モ
ータの位置偏差量を算出する位置偏差演算ＣＰＵ２２と
を有する。

【００２１】目標値変換部１４ａは、位置偏差演算ＣＰ
Ｕ２２で求められた位置偏差情報から各モータへ対して
どれだけ電流を供給すべきかの電流分配指令を算出する
と共に、各軸のセンサを時間毎に切り替えるセンサスイ
ッチ指令を出力するメインＣＰＵ２４と、該メインＣＰ
Ｕ２４出力の電流分配情報とセンサスイッチ指令をパラ
レルに出力するＩ／Ｏポート２６とを有する。

【００２２】上記のＩ／Ｏポート２６を介して出力され
た電流信号は、電流スイッチング回路１４ｃ中のそれぞ
れのスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御に用いる。なお、この
メインＣＰＵ２４には、図示しないがモータを駆動させ
るのに必要のデータが内蔵あるいは外部のメモリから供
給されることができ、このデータを使用して前記分配情
報を算出することができる。

【００２３】次に、各モータに電流を供給する手順を示
す。位置演算ＣＰＵ２２は、アンプから送られた目標値
情報とセンサから送られた現在位置情報から、その時点
での各モータの偏差量を算出する。

【００２４】求められた偏差情報からメインＣＰＵ２４
は各モータに対してどれだけの電流を供給すべきか算出
する。この電流値から電流スイッチング回路１４ｃに対
して、スイッチＯＮ／ＯＦＦの情報を出力し、的確な電
流値を供給する。

【００２５】このとき、スイッチング回路１４ｃはそれ
ぞれのスイッチ１つ１つに対してＯＮ／ＯＦＦ情報を供
給するためＩ／Ｏポート２６によりパラレル出力とす
る。また、アンプからの電流値は同時に駆動するのに必
要な電流とスイッチングに損失分を加えた値とする。こ
れは軸セレクタ１４からアンプに伝達する位置偏差情報
により求める。

【００２６】したがって、複数のモータを１つの制御系
でコントロールするため、精度が高い同期性を実現する
ことができる。また、上位のアンプは対象モータを軸セ
レクタに伝えること以外に特殊な機能を備える必要がな
い。

【００２７】次に、図６に示すような、互いに近距離に
存在する１号機、２号機を同時に矢印の方向（図６中で
右側）へ移動させるときにおいての条件は、下記の通り
とする。

【００２８】 システム構成は、前記図１に示すもの
で、アンプはＡＭＰ１からＡＭＰ２まで接続するものと
する。 右側へ移動するためのモータは１号機がモータ１、
２号機がモータ４とする。 モータ１とモータ４の動作精度は微小ながら異なる
ものと仮定する。

【００２９】上記の場合の本実施形態の動作手順は、以
下の（１）〜（７）のようになる。 （１）図１のコントローラからマニピュレータの１号
機、２号機に対してそれぞれモータ１、モータ４へ右側
へ移動するように目標値情報を出力する。 （２）これを受けた号機セレクタ１２がマニピュレータ
構成データより同期の必要ありと判断したならば、ＡＭ
Ｐ１に対してモータ１とモータ４を駆動するように指令
を出力する。 （３）ＡＭＰ１はモータ１とモータ４を動作させるため
の電流値とそれぞれのモータの目標値を軸セレクタへ出
力する。

【００３０】（４）軸セレクタ内でそれぞれのモータに
対してどれだけの電流値を出力すべきか算出し、各モー
タへ電流を供給する。 （５）センサからの現在値情報を軸セレクタが受け、目
標値に対してどれだけ偏差があったかを求める。この情
報をＡＭＰ１に転送する。 （６）ＡＭＰ１は通常（偏差がない場合）の電流値＋偏
差分の電流値を出力する。 （７）（４）〜（６）を繰り返す。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、マニピュレー
タ同期制御装置において、コントローラから複数のマニ
ピュレータに対する動作制御指令を出力し、複数のアン
プで該動作制御指令にしたがって、軸駆動用モータの駆
動指令を出力するに際して、号機セレクタは前記コント
ローラから各マニピュレータの対応する駆動軸を同時に
動作させる動作制御指令を受けた場合に、特定のアンプ
にまとめて動作制御指令を送出し、軸セレクタで前記特
定のアンプ出力の駆動指令を受信して、それぞれのマニ
ピュレータの対応する駆動軸モータに駆動電流を送出す
る。

【００３２】したがって、異なるマニピュレータの軸を
同時に動かす場合に軸セレクタによりそれぞれのモータ
に対して指令が同時に到達するため、インターロックな
しでも干渉する恐れがなくなる。

【００３３】請求項２の発明によれば、アンプは、号機
セレクタ送出の動作制御指令を基に、駆動指令として電
流と目標位置情報を軸セレクタに出力し、それと共に、
該軸セレクタは受信した駆動指令を解析してそれぞれの
モータへ電流を供給する。

【００３４】したがって、複数のモータを１つの制御系
でコントロールするため、精度の高い同期性を実現する
ことができる。

【００３５】請求項３の発明によれば、各モータには、
位置検出センサが設けられ、軸セレクタは、該センサ検
出の位置データを複数のモータから一定時間ごと１軸ず
つ取得し現在位置データ格納エリアに保持するようにな
っている。

【００３６】したがって、各軸の位置データを万遍なく
取得でき、各軸の位置を時間遅れなく精度良く制御でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 マニピュレータ同期制御装置のシステム構成
図である。

【図２】 号機セレクタの回路ブロック図である。

【図３】 号機セレクタのフローチャートを示す。

【図４】 軸セレクタのブロック図を示す。

【図５】 目標値変換部と位置偏差演算部との詳細ブロ
ック図である。

【図６】 互いに近距離に存在するマニピュレータの１
号機、２号機の説明図である。

【符号の説明】

１０…コントローラ、 １２…号機セレクタ、 １４…軸セレクタ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸をモータ駆動する複数のマニピュレー
   タに対する動作制御指令を出力するコントローラと、 前記動作制御指令にしたがって、軸駆動用モータの駆動
   指令を出力する複数のアンプとを有しており、 前記コントローラから各マニピュレータの対応する駆動
   軸を同時に動作させる動作制御指令を受けた場合に、特
   定のアンプにまとめて動作制御指令を送出するための号
   機セレクタと、 前記特定のアンプ出力の駆動指令を受信して、それぞれ
   のマニピュレータの対応する駆動軸モータに駆動電流を
   送出する軸セレクタとを備えることを特徴とするマニピ
   ュレータ同期制御装置。
2. 【請求項２】 アンプは、号機セレクタ送出の動作制御
   指令を基に、駆動指令として電流と目標位置情報を軸セ
   レクタに出力するものであり、該軸セレクタは受信した
   駆動指令を解析してそれぞれのモータへ電流を供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載のマニピュレータ同期
   制御装置。
3. 【請求項３】 各モータには、位置検出センサが設けら
   れ、軸セレクタは、該センサ検出の位置データを複数の
   モータから一定時間ごと１軸ずつ取得し現在位置データ
   格納エリアに保持するようになっていることを特徴とす
   る請求項２に記載のマニピュレータ同期制御装置。