JPWO2013161085A1

JPWO2013161085A1 - 機械制御システム、モーションコントローラ及び接続機器

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Publication number: JPWO2013161085A1
Application number: JP2014512279A
Authority: JP
Inventors: 水野　直樹; 直樹水野
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2015-12-21
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: WO2013161085A1; JP5858152B2; US20150045931A1

Abstract

煩わしいインストール作業を軽減する。機械制御システムの各接続機器は、当該接続機器を制御するためにモーションコントローラにおいて実行されるべきモーションプログラムを記憶するモーションプログラム記憶手段と、前記モーションプログラム記憶手段に記憶される前記モーションプログラムを前記モーションコントローラに送信するモーションプログラム送信手段と、を含む。前記モーションコントローラは、当該モーションコントローラと通信接続される前記複数の接続機器のそれぞれを制御するための前記モーションプログラムを前記接続機器から取得するモーションプログラム取得手段と、前記モーションプログラム取得手段により取得される前記モーションプログラムを実行することにより、前記各接続機器を制御する制御手段と、を含む。

Description

本発明は機械制御システム、モーションコントローラ及び接続機器に関し、特にモーションコントローラがモーションプログラムを実行することによる接続機器を制御する機械制御システム、及びそれに用いるモーションコントローラ及び接続機器に関する。

モーションコントローラにおいてモーションプログラムを実行し、該モーションプログラムに従ってモーションコントローラに接続されたサーボアンプに動作指示を送信する機械制御システムが知られている。サーボアンプにはサーボモータ等の機械要素が接続されており、サーボアンプはモーションコントローラから受信した動作指示に従って機械要素を動作させる。モーションコントローラに複数のサーボアンプが接続される場合には、各サーボアンプ及び機械要素に適合したモーションプログラムがモーションコントローラにインストールされる。

従来、動作指示の対象であるサーボアンプ及び機械要素に適合したモーションプログラムは、機械制御システムを構築しようとする者が自ら作成したり、インターネット等の通信ネットワークを通じて事前にダウンロードしたりする必要があった。しかし、こうしたインストール作業はユーザにとって煩わしいし、誤ったモーションプログラムをモーションコントローラにインストールすると期待した動作が実現されないという問題がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、煩わしいインストール作業を軽減することができる機械制御システム、それに用いるモーションコントローラおよび接続機器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る機械制御システムは、モーションコントローラと、それぞれ制御可能な機械要素を備えるとともに前記モーションコントローラと通信接続される複数の接続機器と、を含む。

前記各接続機器は、当該接続機器を制御するために前記モーションコントローラにおいて実行されるべきモーションプログラムを記憶するモーションプログラム記憶手段と、前記モーションプログラム記憶手段に記憶される前記モーションプログラムを前記モーションコントローラに送信するモーションプログラム送信手段と、を含む。

また、前記モーションコントローラは、当該モーションコントローラと通信接続される前記複数の接続機器のそれぞれを制御するための前記モーションプログラムを前記接続機器から取得するモーションプログラム取得手段と、前記モーションプログラム取得手段により取得される前記モーションプログラムを実行することにより、前記各接続機器を制御する制御手段と、を含む。

本発明の一態様においては、前記各接続機器は、当該接続機器に備えられる機械要素の機能を特定する自機能情報を記憶する自機能情報記憶手段と、当該接続機器と組み合わせて用いられうる１又は複数の他の接続機器に備えられる機械要素の機能を特定する他機能情報を記憶する他機能情報記憶手段と、を含む。また、前記モーションプログラム記憶手段は、前記他機能情報により特定される機能の機械要素を備える１又は複数の他の接続機器と組み合わせて用いられる際に、当該接続機器を制御するために前記モーションコントローラにおいて実行されるべきモーションプログラムを記憶する。また、前記モーションコントローラは、当該モーションコントローラと通信接続される前記複数の接続機器のそれぞれから、前記自機能情報及び前記他機能情報を取得する情報取得手段を含む。そして、前記制御手段は、当該モーションコントローラと通信接続される前記各接続機器から取得される前記自機能情報及び前記他機能情報に応じて、前記モーションプログラムを実行する。

この態様においては、前記他機能情報記憶手段は、前記他機能情報を複数記憶してよい。また、前記モーションプログラム記憶手段は、前記各他機能情報に関連づけて、該他機能情報により特定される機能の機械要素を備える１又は複数の他の接続機器と組み合わせて用いられる際に、当該接続機器を制御するために前記モーションコントローラにおいて実行されるべきモーションプログラムを記憶してよい。また、前記制御手段は、前記モーションコントローラと通信接続される前記複数の接続機器から取得される前記自機能情報に基づいて、前記各接続機器から取得される複数の前記他機能情報から、それぞれ１つを選択し、選択される前記他機能情報に関連づけられた前記モーションプログラムを実行してよい。

また、本発明の一態様においては、前記モーションプログラム記憶手段は、前記モーションプログラムをそのバージョン情報とともに記憶する。また前記制御手段は、前記接続機器のいずれかに記憶される最新バージョンの前記モーションプログラムを実行する。

本発明の実施形態に係る機械制御システムの全体構成図である。モーションコントローラの機能ブロック図である。サーボアンプの機能ブロック図である。プロパティの一例を示す図である。第１の変形例に係るプロパティを示す図である。第１の変形例に係るモーションコントローラの動作フロー図である。第２の変形例に係るプロパティを示す図である。第２の変形例に係るモーションコントローラの動作フロー図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る機械制御システムの全体構成図である。同図に示される機械制御システム１０は、通信ネットワーク２０に接続されたモーションコントローラ１２及び複数の外部デバイス（接続機器）を備えている。各外部デバイスは、ここではサーボアンプ１４及びサーボモータ１６を備えている。各外部デバイスに備えられたサーボモータ１６は、例えば、互いに直行するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれかに沿って位置決め対象物を移動させる機械要素であり、この機械制御システム１０は、例えば３軸位置決めシステムである。モーションコントローラ１２は、モーションプログラムであるラダープログラムを実行することにより、通信ネットワーク２０に介して各サーボアンプ１４に動作指示を送信する。モーションコントローラ１２は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であり、マイクロプロセッサと揮発性及び不揮発性のメモリとを含んで構成されたコンピュータの一形態である。サーボアンプ１４も、マイクロプロセッサと揮発性及び不揮発性のメモリを含んで構成されたコンピュータの一形態であり、モーションコントローラ１２から受信する動作指示に従って、サーボモータ１６を指示通りに動作させる制御を実行する。

図２は、モーションコントローラ１２の機能ブロック図である。同図に示される各機能ブロックは、モーションコントローラ１２の不揮発性メモリに記憶されたシステムプログラムを実行することにより実現されるものである。同図に示すように、モーションコントローラ１２は、機能的にはラダープログラム実行部１２ａ、ラダープログラム記憶部１２ｂ及びラダープログラム登録部１２ｃを含んでいる。ラダープログラム記憶部１２ｂには機械制御システム１０を制御するためのラダープログラム及び後述するプロパティが記憶されており、ラダープログラム実行部１２ａは、記憶されたラダープログラムを実行することにより、各サーボアンプ１４に動作指示を送信する。

ラダープログラム登録部１２ｃは、通信ネットワーク２０に接続された各サーボアンプ１４からラダープログラム及びプロパティを受信し、それらをラダープログラム記憶部１２ｂに格納する。ラダープログラム登録部１２ｃは、一定時間ごとに通信ネットワーク２０に新たに外部デバイスが接続されていないかを調べており、新たに外部デバイスが接続された場合に、速やかにそこからラダープログラム及びプロパティを受信し、ラダープログラム記憶部１２ｂに格納する。モーションコントローラ１２に備えられた、ボタン等の図示しない操作部材が操作された場合に、通信ネットワーク２０に接続されている全ての外部デバイス、或いは新たに接続された外部デバイスからラダープログラム及びプロパティを受信し、ラダープログラム記憶部１２ｂに格納してもよい。

一方、図３は、サーボアンプ１４の機能ブロック図である。同図に示される各機能ブロックは、サーボアンプ１４の不揮発性メモリに記憶されたシステムプログラムを実行することにより実現されるものである。同図に示すように、サーボアンプ１４は、機能的には制御部１４ａ、ラダープログラム記憶部１４ｂ及びラダープログラム登録部１４ｃを含んでいる。ラダープログラム記憶部１４ｂは、不揮発性メモリにより構成されており、当該サーボアンプ１４に動作指示を送信するためにモーションコントローラ１２において実行されるべきラダープログラムと、当該ラダープログラムのプロパティと、を記憶している。図４は、このプロパティの一例を示しており、プログラムを識別するプログラムＩＤ、プログラムのバージョンを示すバージョン情報、及びＩ／Ｆ情報を含んでいる。Ｉ／Ｆ情報は、通信ネットワーク２０を介してモーションコントローラ１２とサーボアンプ１４とがデータ通信するのに用いられる情報であり、サーボアンプ１４の各通信ポートにおいて入出力されるデータのフォーマットを含んでいる。ラダープログラム及びプロパティは、外部のコンピュータからラダープログラム記憶部１４ｂに格納されてよい。或いは、サーボモータや、インターネット等の情報通信ネットワーク上のサーバからダウンロードされてもよい。ラダープログラム登録部１４ｃは、コントローラ１２に対してラダープログラム記憶部１４ｂに記憶されたラダープログラム及びプロパティを送信する。また、制御部１４ａは、ラダープログラムをモーションコントローラ１２で実行することにより当該サーボアンプ１４に送信される動作指示を、通信ネットワーク２０を介して受信し、指示通りの動作をサーボモータ１６に行わせるフィードバック制御その他の制御を実行する。

本実施形態によれば、サーボアンプ１４及びサーボモータ１６のペアその他の外部デバイスを通信ネットワーク２０に接続した場合や、モーションコントローラ１２の操作部材が操作された場合などに、サーボアンプ１４からモーションコントローラ１２に対し、当該サーボアンプ１４に動作指示を送信するためのラダープログラム及びそのプロパティが送信される。このため、煩雑なインストール作業をすることなく、各外部デバイスに所期の動作を行わせることができる。

また、サーボアンプ１４には、ラダープログラム記憶部１４ｂ及びラダープログラム登録部１４ｃが設けられており、サーボアンプ１４及びサーボモータ１６のペアを入手した者は、コンピュータによりラダープログラム記憶部１４ｂに任意のラダープログラム及びそのプロパティを格納しておくことができる。こうして任意のラダープログラム及びそのプロパティが格納されたサーボアンプ１４及びサーボモータ１６のペアを他人に譲渡すれば、譲受後も、譲渡人が意図した通りの動作を行わせることができる。これにより、特定の動作を行う外部デバイスを他人に提供できるようになる。

なお、図４に示されるプロパティにはプログラムＩＤ及びバージョン情報が含まれている。このため、モーションコントローラ１２のラダープログラム登録部１２ｃでは、既にラダープログラム記憶部１２ｂに記憶されているラダープログラムのプロパティと、新たに接続された外部デバイスから受信したプロパティと、を比較して、両者が同じプログラムＩＤを含んでいる場合には、新たに接続された外部デバイスから受信したプロパティに含まれるバージョン情報が、より新しいバージョンを示すものである場合にのみ、新たにラダープログラムを受信し、ラダープログラム記憶部１２ｂに上書きしてよい。こうすれば、モーションコントローラ１２において、同じプログラムＩＤのラダープログラムについては、最新バージョンのラダープログラムが優先的に実行されるようになる。

図５は、第１の変形例に係るプロパティを示す図である。同図に示すように、プロパティはプログラムＩＤ、バージョン情報及びＩ／Ｆ情報の他に、自機能情報及び他機能情報を含んでよい。自機能情報は、当該外部デバイスに備えられる機械要素であるサーボモータ１６の機能を特定する情報である。例えば、自機能情報はＸ、Ｙ又はＺ等の位置決め対象物を移動させる方向を示す情報であってよい。また、他機能情報は、当該外部デバイスと組み合わせて用いられうる１又は複数の他の外部デバイスに備えられる機械要素の機能を特定する情報である。他機能情報も、Ｘ、Ｙ又はＺ等の位置決め対象物を移動させる方向を示す情報であってよい。なお、自機能情報及び他機能情報として、外部デバイスの製品コード等、外部デバイス自体を特定する情報が用いられてもよい。

例えば、本実施形態において、機械制御システム１０は互いに直行するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って位置決め対象物を移動させるものであり、１番目の外部デバイスの自機能情報はＸ、他機能情報はＹ及びＺである。また、２番目の外部デバイスの自機能情報はＹ、他機能情報はＸ及びＺである。さらに、３番目の外部デバイスの自機能情報はＺ、他機能情報はＸ及びＹである。

図６は、第１の変形例に係るモーションコントローラ１２の動作フロー図である。同図に示すように、第１の変形例において、ラダープログラム登録部１２ｃは通信ネットワーク２０に接続された全ての外部デバイスからプロパティを受信する（Ｓ１０１）。次に、各外部デバイスに記憶されるラダープログラムの実行可否を判断する（Ｓ１０２）。具体的には、各外部デバイスから受信したプロパティに含まれる他機能情報の全要素が、他の全ての外部デバイスから受信したプロパティに含まれる自機能情報に含まれているか否かを判断する。含まれていれば、当該外部デバイスに記憶されたラダープログラムを受信し、ラダープログラム記憶部１２ｂに格納する（Ｓ１０３）。また、含まれていなければ、例えば図示しない表示器にエラーメッセージを表示する等のエラー処理を実行する（Ｓ１０４）。そして、Ｓ１０２乃至Ｓ１０４の処理を全ての外部デバイスについて行う（Ｓ１０５）。

第１の変形例によれば、次の利点がある。すなわち、機械制御システムは特定の機能の機械要素を組み合わせからなるが、本変形例によれば、機械要素の組み合わせが通信ネットワーク２０に正しく接続されている場合にのみ、モーションコントローラ１２にラダープログラムがインストールされ、実行される。このため、外部デバイスの接続誤りがあった場合に、不適切なラダープログラムがモーションコントローラ１２にインストールされ、実行されるという不具合を防止できる。

なお、複数の外部デバイスが協調動作する機械制御システムにおいては、１つのラダープログラムでそれら複数の外部デバイスが制御されることが一般的である。この場合、それら外部デバイスのラダープログラム記憶部１４ｂには同じラダープログラムが記憶されてよく、モーションコントローラ１２は、いずれか１つの外部デバイスからラダープログラムを受信してよい。

図７は、第２の変形例に係るプロパティを示す図である。同図に示すように、プロパティは自機能情報の他に、プログラムＩＤ、バージョン情報、Ｉ／Ｆ情報及び他機能情報からそれぞれ構成される複数の情報ペア３０−１，３０−２を含んでよい。この場合、情報ペアと同数のラダープログラムがラダープログラム記憶部１４ｂに記憶され、各ラダープログラムはいずれかの情報ペアに関連づけられる。

図８は、第２の変形例に係るモーションコントローラ１２の動作フロー図である。同図に示すように、第２の変形例において、ラダープログラム登録部１２ｃは通信ネットワーク２０に接続された全ての外部デバイスからプロパティを受信する（Ｓ２０１）。次に、各外部デバイスに記憶される複数のラダープログラムのうち、実行条件を満足する１つを選択する（Ｓ２０２）。具体的には、各外部デバイスから受信した各情報ペアに含まれる複数の他機能情報のうち、その全要素が、他の全ての外部デバイスから受信したプロパティに含まれる自機能情報に含まれているものがあるか否かを判断する。そして、そのような他機能情報があれば、当該他機能情報に関連づけられたラダープログラムを受信し、ラダープログラム記憶部１２ｂに格納する（Ｓ２０３）。また、含まれている他機能情報がなければ、例えば図示しない表示器にエラーメッセージを表示する等のエラー処理を実行する（Ｓ２０４）。そして、Ｓ２０２乃至Ｓ２０４の処理を全ての外部デバイスについて行う（Ｓ２０５）。

第２の変形例によれば、次の利点がある。すなわち、同じサーボアンプ１４及びサーボモータ１６であっても、ある外部デバイス群と組み合されて機械制御システムが構築される場合と、別の外部デバイス群と組み合わされて別の機械制御システムが構築される場合とでは、どのように動作制御されるべきかが当然に異なってくる。本変形例によれば、どのような外部デバイスと組み合され、どのような機械制御システムを構築されるかを踏まえて、適切なラダープログラムをモーションコントローラ１２にインストールすることができる。

Claims

モーションコントローラと、それぞれ制御可能な機械要素を備えるとともに前記モーションコントローラと通信接続される複数の接続機器と、を含む機械制御システムにおいて、
前記各接続機器は、
当該接続機器を制御するために前記モーションコントローラにおいて実行されるべきモーションプログラムを記憶するモーションプログラム記憶手段と、
前記モーションプログラム記憶手段に記憶される前記モーションプログラムを前記モーションコントローラに送信するモーションプログラム送信手段と、を含み、
前記モーションコントローラは、
当該モーションコントローラと通信接続される前記複数の接続機器のそれぞれを制御するための前記モーションプログラムを前記接続機器から取得するモーションプログラム取得手段と、
前記モーションプログラム取得手段により取得される前記モーションプログラムを実行することにより、前記各接続機器を制御する制御手段と、を含む、
ことを特徴とする機械制御システム。
請求項１に記載の機械制御システムにおいて、
前記各接続機器は、
当該接続機器に備えられる機械要素の機能を特定する自機能情報を記憶する自機能情報記憶手段と、
当該接続機器と組み合わせて用いられうる１又は複数の他の接続機器に備えられる機械要素の機能を特定する他機能情報を記憶する他機能情報記憶手段と、を含み、
前記モーションプログラム記憶手段は、前記他機能情報により特定される機能の機械要素を備える１又は複数の他の接続機器と組み合わせて用いられる際に、当該接続機器を制御するために前記モーションコントローラにおいて実行されるべきモーションプログラムを記憶し、
前記モーションコントローラは、
当該モーションコントローラと通信接続される前記複数の接続機器のそれぞれから、前記自機能情報及び前記他機能情報を取得する情報取得手段を含み、
前記制御手段は、当該モーションコントローラと通信接続される前記各接続機器から取得される前記自機能情報及び前記他機能情報に応じて、前記モーションプログラムを実行する、
ことを特徴とする機械制御システム。
請求項２に記載の機械制御システムにおいて、
前記他機能情報記憶手段は、前記他機能情報を複数記憶し、
前記モーションプログラム記憶手段は、前記各他機能情報に関連づけて、該他機能情報により特定される機能の機械要素を備える１又は複数の他の接続機器と組み合わせて用いられる際に、当該接続機器を制御するために前記モーションコントローラにおいて実行されるべきモーションプログラムを記憶し、
前記制御手段は、前記モーションコントローラと通信接続される前記複数の接続機器から取得される前記自機能情報に基づいて、前記各接続機器から取得される複数の前記他機能情報から、それぞれ１つを選択し、選択される前記他機能情報に関連づけられた前記モーションプログラムを実行する、
ことを特徴とする機械制御システム。
請求項１に記載の機械制御システムにおいて、
前記モーションプログラム記憶手段は、前記モーションプログラムをそのバージョン情報とともに記憶し、
前記制御手段は、前記接続機器のいずれかに記憶される最新バージョンの前記モーションプログラムを実行する、
ことを特徴とする機械制御システム。
機械制御システムに用いられるモーションコントローラにおいて、
当該モーションコントローラと通信接続される複数の接続機器のそれぞれを制御するためのモーションプログラムを前記接続機器から取得するモーションプログラム取得手段と、
前記モーションプログラム取得手段により取得される前記モーションプログラムを実行することにより、前記各接続機器を制御する制御手段と、
を含むことを特徴とするモーションコントローラ。
機械制御システムに用いられる接続機器において、
当該接続機器を制御するために、前記機械制御システムに含まれる前記モーションコントローラにおいて実行されるべきモーションプログラムを記憶するモーションプログラム記憶手段と、
前記モーションプログラム記憶手段に記憶される前記モーションプログラムを前記モーションコントローラに送信するモーションプログラム送信手段と、
を含むことを特徴とする接続機器。