KR20140102765A - 지령 생성 장치 및 지령 생성 방법 - Google Patents

Abstract

가동축의 운전 패턴을 변경하는 일 없이 간섭 회피 동작을 실현하기 위해서, 지령 생성 장치(100)는 제1 가동축과 제2 가동축 사이의 간섭 거리와, 상기 제1 가동축 및 상기 제2 가동축의 운전 패턴에 기초하여, 운전 중에 양쪽의 가동축 사이의 거리가 간섭 거리보다도 상시 크게 되도록 상기 제1 가동축의 운전 개시 타이밍을 지연시키는 대기 시간을 산출하는 기동 대기 시간 연산부(110)와, 상기 제2 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제2 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하고, 상기 제2 가동축에 관련된 지령의 출력 개시 후부터 상기 산출된 대기 시간이 경과했을 때, 상기 제1 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하는 지령 출력부로서의 기동 대기부(120) 및 지령 연산부(130)를 구비한다.

Description

지령 생성 장치 및 지령 생성 방법{COMMAND GENERATION DEVICE AND COMMAND GENERATION METHOD}

본 발명은 실장기, 공작 기계, XY 테이블, 로봇 암(robot arm) 등 복수의 가동축(可動軸)을 구비한 각종 산업 기계(피 제어 장치)를 구동하기 위한 지령을 생성하는 지령 생성 장치 및 지령 생성 방법에 관한 것이다.

복수의 가동축의 가동 영역이 서로 교차하고 있는 경우, 이들 가동축이 서로 간섭하지 않도록 위치 결정 운전을 행할 필요가 있다. 복수의 가동축이 간섭하지 않도록 위치 결정 운전을 행하기 위한 가장 단순한 기술로서는, 타축(他軸)을 간섭하지 않는 위치까지 이동시키고 나서 자축(自軸)의 위치 결정 운전을 개시하는 방법이 있다. 그렇지만, 이 방법에 의하면, 타축이 이동 완료할 때까지 자축은 대기할 필요가 있기 때문에, 피 제어 장치의 택트 타임(cycle time)이 길어져, 작업 효율이 저하된다고 하는 과제가 있다.

이것에 대해, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 타축이 간섭하지 않는 위치로 퇴피할 때까지는 자축의 이동 속도를 작게 하여 이동을 개시해둠으로써, 간섭을 회피하면서 대기 시간을 삭감하는 것을 가능하게 하는 기술이 개시되고 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특개평 9－251320호 공보

예를 들면 실장기가 구동 대상인 경우에는, 지령 생성 장치는, 진동 억제를 위해 속도·이동 장소·이동량에 따라 미리 최적화되어 설정된 모터 제어 게인을 이용하여, 가동축의 지령을 생성한다. 그렇지만, 특허 문헌 1에 기재된 기술에 의하면, 간섭을 회피하기 위해서 한쪽 축의 이동 속도가 작아지기 때문에, 미리 설정된 게인은 적절한 것이 아니게 된다. 그 때문에, 실장기에 의도하지 않는 진동이 발생할 우려가 있다. 또, 간섭하지 않는다고 판단할 수 있는 에어리어에서는 이동 도중에 재차 가속하기 때문에, 진동 발생의 요인이 된다. 그 결과, 위치 결정의 정정(整定) 시간이 길어져, 피 제어 장치의 택트 타임이 길어진다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 가동축의 운전 패턴을 변경하는 일 없이 간섭 회피 동작을 실현하는 지령 생성 장치 및 지령 생성 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 피 제어 장치가 구비하는 제1 가동축과 제2 가동축을 각각 구동하는 지령을 생성하는 지령 생성 장치로서, 상기 제1 가동축과 상기 제2 가동축 사이의 간섭 거리와, 상기 제1 가동축 및 상기 제2 가동축의 운전 패턴에 기초하여, 운전 중에 양쪽의 가동축 사이의 거리가 간섭 거리보다도 상시 크게 되도록 상기 제1 가동축의 운전 개시 타이밍을 지연시키는 대기 시간을 산출하는 대기 시간 연산부와, 상기 제2 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제2 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하고, 상기 제2 가동축에 관련된 지령의 출력 개시 후부터 상기 산출된 대기 시간이 경과했을 때, 상기 제1 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하는 지령 출력부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지령 생성 장치는, 자축(제1 가동축)의 운전 패턴에 기초한 지령의 출력을 지연시킴으로써 자축과 타축(제2 가동축)의 간섭을 회피할 수 있으므로, 가동축의 운전 패턴을 변경하는 일 없이 간섭 회피 동작을 실현할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시 형태 1의 지령 생성 장치에 의한 위치 결정 동작의 특징을 설명하는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 실시 형태 1의 지령 생성 장치에 의한 위치 결정 동작의 특징을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 지령 생성 장치의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3a은 실시 형태 1에 있어서 사용되는 안전 거리를 설명하는 도면이다.
도 3b는 실시 형태 1에 있어서 사용되는 안전 거리를 설명하는 도면이다.
도 4는 기동 대기 시간 Tw의 산출 방법의 개요와, 자축과 타축 사이의 간섭을 회피할 수 있는 것의 원리를 설명하는 도면이다.
도 5는 실시 형태 1의 지령 생성 장치의 하드웨어 구성예를 설명하는 도면이다.
도 6은 실시 형태 1의 지령 생성 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 실시 형태 1의 대기 시간 산출 처리를 설명하는 순서도이다.
도 8a은 실시 형태 2에 있어서 사용되는 안전 거리를 설명하는 도면이다.
도 8b는 실시 형태 2에 있어서 사용되는 안전 거리를 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 지령 생성 장치의 기능 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 실시 형태 2의 대기 시간 산출 처리를 설명하는 순서도이다.
도 11은 실시 형태 2의 지령 생성 장치에 의해 간섭이 회피되는 모습을 설명하는 도면이다.

이하에, 본 발명에 따른 지령 생성 장치 및 지령 생성 방법의 실시 형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시 형태 1.

도 1a 및 도 1b는, 본 발명의 실시 형태 1의 지령 생성 장치에 의한 위치 결정 동작의 특징을 설명하는 도면이다. 또한, 여기에서는, 설명을 간단하게 하기 위하여, 지령 생성 장치의 제어 대상으로 하는 기계(피 제어 장치)가 가지는 가동축(이하, 간단하게 축이라고 기술)은 2개(자축 및 타축)라고 한다.

도 1a는 자축(제1 가동축) 및 타축(제2 가동축)이 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 경우의 동작예를 나타내고 있다. 실시 형태 1의 지령 생성 장치에 의하면, 자축 및 타축이 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 경우로서, 양쪽의 목표 위치의 사이가 안전 거리 이상 떨어져 있는 경우에는, 간섭 회피의 제어를 실행하지 않는다. 안전 거리란 미리 설정되는 자축과 타축 사이의 거리로서, 간섭을 회피하기 위한 자축과 타축 사이의 거리를 말한다.

도 1b는 타축이 자축에 대해서 멀어지는 방향으로 이동하는 경우의 동작예를 나타내고 있다. 타축이 자축으로부터 멀어지는 방향으로 이동 중에 있어서는, 양쪽의 가동축의 현재 위치의 사이, 및 양쪽의 가동축의 목표 위치의 사이가 안전 거리 이상의 거리만큼 떨어져 있었다고 해도, 이동의 도중에 서로 간섭할 가능성이 있다. 실시 형태 1의 지령 생성 장치에 의하면, 타축이 자축에 대해서 멀어지는 방향으로 이동하는 경우에는, 간섭 회피의 제어를 실행한다. 즉, 실시 형태 1의 지령 생성 장치는, 정지 중 또는 동작 중의 타축에 자축이 간섭하는 것을 회피하기 위한 대기 시간을 산출하고, 대기 시간이 경과한 후에 자축의 목표 위치까지의 위치 결정을 개시한다.

도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 지령 생성 장치의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 도시된 바와 같이, 지령 생성 장치(100)는 기동 대기 시간 연산부(110), 기동 대기부(120), 지령 연산부(130) 및 위치 갱신부(140)를 구비하고 있다. 지령 생성 장치(100)는 목표 위치(자축 목표 위치 X1 및 타축 목표 위치 X2), 목표 속도(자축 목표 속도 V1 및 타축 목표 속도 V2), 및 안전 거리 Ds가 입력된다. 그리고 지령 생성 장치(100)는 각 축에 대한 지령 속도(출력 지령 속도 vo1,vo2)를 서보 앰프(servo amplifier) 등의 모터 구동 제어부(150)에 출력한다. 또한, 목표 위치(자축 목표 위치 X1 및 타축 목표 위치 X2) 및 목표 속도(자축 목표 속도 V1 및 타축 목표 속도 V2)는, NC 프로그램 등으로부터 주어진다.

또한, 실시 형태 1에 있어서는, 안전 거리란 유저의 정지 지령·에러 발생 등의 요인에 의해 타축이 정지를 개시해도 자축의 정지가 늦지 않을(간섭을 회피할 수 있을)만큼의 감속시의 이동량(이하, 감속 이동량)을 포함하는 것으로 한다. 감속 이동량이란, 바꾸어 말하면, 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 가동축의 이동량이다. 도 3a 및 도 3b는, 실시 형태 1에 있어서 사용되는 안전 거리를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 자축 및 타축이 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 경우여도, 타축이 자축에 대해서 멀어지는 방향으로 이동하는 경우여도, 안전 거리는, 축간의 오프셋(offset)에, 자축 및 타축의 감속 이동량의 절대값을 각각 가산한 것으로 되어 있다. 축간의 오프셋이란 축끼리를 물리적으로 가깝게 할 수 있는 최소의 거리를 말한다. 감속 이동량은 다음 식 1로 정의된다. 여기서, 안전 거리에는 감속 이동량의 최대값을 고려할 필요가 있기 때문에, 지령 속도는 운전 패턴 중의 최대값이 채용된다.

(감속 이동량)=(1/2)×(지령 속도)²/(감속도) (식 1)

기동 대기 시간 연산부(110)는 목표 위치 X1, X2와, 목표 속도 V1, V2와, 지령 생성 장치(100) 내부의 위치 갱신부(140)로 연산되는 각 축의 현재의 지령 위치 xo1, xo2와, 안전 거리를 입력으로 하여, 자축 및 타축의 운전 패턴에 기초하여, 운전 중에 양쪽의 가동축 사이의 거리가 안전 거리보다도 상시 크게 되도록 자축의 운전 개시 타이밍을 타축의 운전 개시 타이밍으로부터 지연시키는 지연량인 기동 대기 시간 Tw를 연산한다.

자축의 운전 패턴은 시각 t를 변수로 한 지령 위치 함수 p1[t] 또는/및 지령 위치 함수 p1[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 함수 w1[t]로 기술된다. 마찬가지로, 타축의 운전 패턴은 지령 위치 함수 p2[t] 또는/및 지령 위치 함수 p2[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 함수 w2[t]로 기술된다. 기동 대기 시간 연산부(110)는 운전 패턴이 지령 속도 함수 w1[t], w2[t]로 기술되는 경우에는, 지령 속도 함수 w1[t], w2[t]를 각각 적분하여 지령 위치 함수 p1[t], p2[t]를 얻을 수 있고, 운전 패턴이 지령 위치 함수 p1[t], p2[t]로 주어지는 경우에는, 지령 위치 함수 p1[t], p2[t]를 각각 미분하여 지령 속도 함수 w1[t], w2[t]를 얻을 수 있다. 각각의 가동축의 운전 패턴은, 예를 들면, 시간 t 이외의 변수를 포함하는 함수(예를 들면 사다리꼴 가감속을 실현하는 함수나 S자 가감속을 실현하는 함수)로 표현된다. 그리고 시간 t 이외의 변수는, 목표 위치 X1, X2, 목표 속도 V1, V2, 및 현재의 지령 위치 xo1, xo2에 기초하여 결정되어, 각 축의 운전 패턴을 기술하는 함수가 확정된다. 기동 대기 시간 연산부(110)는 자축 목표 위치 X1 및 지령 위치 함수 p2[t]에 기초하여 자축과 타축의 거리가 안전 거리 미만이 되는 시간 Tb를 연산한다. 그리고 지령 속도 함수 w1[t] 및 w2[t]에 기초하여 시간 Tb에 있어서의 타축의 지령 속도 w2[Tb]와 자축의 지령 속도가 일치하는 시간 Ta를 연산한다. 그리고 시간 Tb와 시간 Ta로부터 식 「T=Tb－Ta」에 의해 기동 대기 시간 Tw를 연산한다.

기동 대기부(120) 및 지령 연산부(130)는 협동하여, 실시 형태 1의 지령 출력부로서 기능한다. 지령 출력부는 타축의 운전 패턴에 기초하여 타축을 구동하는 지령의 출력을 개시하고, 타축을 구동하는 지령의 출력을 개시하고 나서 기동 대기 시간 Tw가 경과했을 때, 자축의 운전 패턴에 기초하여 자축을 구동하는 지령의 출력을 개시한다.

구체적으로는, 기동 대기부(120)는 기동 대기 시간 연산부(110)로 연산되는 자축에 대한 기동 대기 시간 Tw만큼 기동 지령의 출력을 늦춘다. 즉, 기동 대기부(120)는 타축의 기동 지령을 출력하고, 당해 타축의 기동 지령의 출력 후, 기동 대기 시간 Tw만큼 경과하면, 자축의 기동 지령을 출력한다. 또한, 산출된 기동 대기 시간 Tw가 제로값 이하의 값인 경우, 타축의 기동 지령을 출력하면, 즉시, 자축의 기동 지령을 출력한다. 지령 연산부(130)는 기동 지령, 목표 위치, 목표 속도를 입력으로 하고, 각 축의 기동 지령 입력 후는 해당 축의 목표 위치, 목표 속도로부터, 제어 주기마다 각 축 지령 속도를 연산한다. 산출된 자축의 지령 속도를 vo1, 타축의 지령 속도를 vo2라고 한다. 여기서, 지령 연산부(130)는 타축의 기동 지령을 수신하면, 타축의 연산 주기마다의 지령 속도 vo2의 출력을 개시하고, 자축의 기동 지령을 수신하면, 자축의 연산 주기마다의 지령 속도 vo1의 출력을 개시한다.

위치 갱신부(140)는 각 축에 출력되는 지령 속도 vo1,vo2를 각각 적분하여, 각 축의 현재 지령 위치 xo1, xo2를 산출한다.

또한, 모터 구동 제어부(150)은 예를 들면 서보 앰프로서, 지령 속도 vo1, vo2를 입력으로 하여, 모터의 구동의 제어를 행한다.

여기서, 기동 대기 시간 Tw의 산출 방법의 개요와, 자축의 위치 결정 개시를 기동 대기 시간 Tw만큼 늦춤으로써, 자축과 타축 사이의 간섭을 회피할 수 있는 것의 원리를, 도 4를 사용하여 설명한다. 또한, 여기에서는, 설명을 단순화하기 위하여 안전 거리가 제로값이라고 하여 설명한다.

우선, 기동 대기 시간 연산부(110)는 자축의 목표 위치 X1와 지령 위치 함수 p2[t]의 교점의 시간 Tb를 구함으로써, 지령 위치 함수 p2[t]에 있어서, 간섭의 고려가 필요한 시간 구분을 산출한다. 즉, 시각 Tb 이후의 시간은, 자축과 타축의 사이가 안전 거리 이상으로 떨어지기 때문에, 간섭은 발생하지 않는 시간 구분이며, 시각 0~시각 Tb는, 간섭의 고려가 필요한 시간 구분이다. 다음으로, 기동 대기 시간 연산부(110)는 자축의 지령 속도가 시각 Tb에서의 타축의 지령 속도(지령 위치의 미분) V에 일치하는 시각 Ta를 구한다. 그리고 기동 대기 시간 연산부(110)는 Tb－Ta의 값을 기동 대기 시간 Tw라고 한다. Tw=Tb－Ta만큼 자축의 지령 위치 함수를 지연시킬 수 있으면(p1[t－Tw]), 시각 Tb에서의 자축의 속도는 V와 같아진다. 자축의 지령 위치 함수는 단조 증가 함수이기 때문에, 시각 Tb에서의 자축의 지령 위치(p1[Tb－Tw]=p1[Ta])는 분명하게 자축의 목표 위치 X1 이하이다. 추가로 시각 Tb에서의 자축과 타축의 지령 위치 함수의 기울기(지령 속도)는 V로 같기 때문에, 시각 Tb에서 자축과 타축의 지령 위치 함수는 접하거나 또는 떨어져 있다(안전 거리 0이기 때문에, 접하는 경우도 간섭 없음이다). 따라서 2개의 지령 위치 함수는 교점을 가지지 않기 때문에, 간섭을 회피하기 위한 기동 대기 시간을 산출할 수 있다.

도 5는 실시 형태 1의 지령 생성 장치(100)의 하드웨어 구성예를 설명하는 도면이다. 지령 생성 장치(100)는 CPU(Central Processing Unit)(1), RAM(Random Access Memory)(2), 및 ROM(Read Only Memory)(3)을 구비하고 있다. CPU(1), RAM(2) 및 ROM(3)은, 버스 라인(bus line)을 통해서 각각 접속되어 있다.

ROM(3)은 실시 형태 1의 지령 생성 방법을 실행하는 지령 생성 프로그램(4)을 미리 기억하고 있는 기록 매체이다. CPU(1)는 ROM(3)으로부터 지령 생성 프로그램(4)을 버스 라인을 통해서 판독하여, RAM(2)으로 로드하고, RAM(2) 내에 로드된 지령 생성 프로그램(4)을 실행한다. 지령 생성 프로그램(4)이 RAM(2)에 로드됨으로써, RAM(2) 상에, 기동 대기 시간 연산부(110), 기동 대기부(120), 지령 연산부(130), 및 위치 갱신부(140)의 각각에 대응하는 프로그램 모듈이 생성된다. CPU(1)는 각각의 프로그램 모듈을 실행함으로써, 대응하는 기능 구성부로서 기능한다. 또한, 지령 생성 프로그램(4)을 인터넷 등의 네트워크 경유로 제공 또는 배포하도록 구성해도 좋다. 또, 지령 생성 프로그램(4)의 로드원(元)이 되는 기록 매체로서, 외부 기억 장치, 착탈 가능한 메모리 디바이스, 광디스크 장치를 채용하는 것이 가능하다.

또한, 기동 대기 시간 연산부(110), 기동 대기부(120), 지령 연산부(130), 및 위치 갱신부(140)는, CPU(1), 즉 소프트웨어에 의해 실현되는 것으로서 설명하지만, 이들 중 일부 혹은 전부는 하드웨어 및 소프트웨어 중 어느 것, 또는 양자의 조합(組合)으로서 실현하도록 해도 좋다.

도 6은 지령 생성 장치(100)에 의해서 실행되는, 실시 형태 1의 지령 생성 방법을 설명하는 순서도이다. 도시된 바와 같이, 우선, 기동 대기 시간 연산부(110)는 외부로부터 입력되는 목표 위치 X1, X2 및 목표 속도 V1, V2와, 위치 갱신부(140)로 연산되는 각 축의 현재의 지령 위치 xo1, xo2를 취득한다(스텝 S1). 그리고 기동 대기 시간 연산부(110)는 자축 및 타축의 목표 위치의 차를 계산하여, 목표 위치가 안전 거리 Ds 이내인지 여부를 판정한다(스텝 S2). 자축 및 타축의 목표 위치의 차가 안전 거리 Ds 미만인 경우(스텝 S2, Yes), 간섭을 회피하는 일 없이 자축의 이동을 실행하게 할 수 없으므로, 지령 생성 장치(100)는 자축의 운전 개시를 캔슬하고(스텝 S3), 지령 생성 장치(100)는 동작을 종료한다.

또한, 지령 생성 장치(100)가 자축의 운전 개시를 캔슬한다는 것은, 예를 들면, 지령 생성 장치(100)가 자축을 구동하는 지령의 출력을 금지하고, 지령 생성 장치(100)가 자축을 구동하는 지령의 출력을 금지하고 있는 경우에는, 지령 연산부(130)가 지령 속도 xo1을 출력하지 않도록 함으로써 실현된다. 자축 및 타축의 목표 위치의 차가 안전 거리 Ds 이상인 경우에는, 지령 생성 장치(100)는 자축을 구동하는 지령의 출력을 허가하고, 자축을 구동하는 지령의 출력이 허가되어 있는 경우에는, 지령 연산부(130)는 기동 대기부(120)로부터의 기동 지령을 수신했을 때에 자축을 구동하는 지령을 출력할 수 있다.

또한, 지령 생성 장치(100)는 자축의 운전 개시를 캔슬했을 경우에, 오퍼레이터에게 에러를 통지하는 등의 소정의 에러 처리를 실행하도록 해도 좋다. 또, 기동 대기 시간 연산부(110)는 스텝 S2의 처리와 함께, 타축과 자축이 교차하는지 여부를 판정하도록 하여, 타축과 자축이 교차하는 경우에도 스텝 S3의 처리가 실행되도록 해도 좋다.

자축 및 타축의 목표 위치의 차가 안전 거리 Ds 이상인 경우(스텝 S2, No), 지령 생성 장치(100)는 타축의 위치 결정을 개시한다(스텝 S4). 구체적으로는, 기동 대기 시간 연산부(110)는 기동 대기부(120)에 지령하여 타축을 기동하는 기동 지령을 지령 연산부(130)에 출력하게 하고, 상기 타축을 기동하는 기동 지령을 수신한 지령 연산부(130)는 목표 위치 X2 및 목표 속도 V2에 기초하여 제어 주기마다의 타축의 지령 속도 vo2를 산출하여 출력한다.

이어서, 기동 대기 시간 연산부(110)는 타축이 정지 중인지 여부에 대한 판정(스텝 S5)과, 타축이 자축으로부터 멀어지는 방향으로 이동 중인지 여부에 대한 판정(스텝 S6)을 실행한다. 기동 대기 시간 연산부(110)는 스텝 S5 및 스텝 S6의 판정을, 위치 갱신부(140)가 산출하는 현재의 지령 위치 xo2와 목표 위치 xo2의 차분에 기초하여 판정할 수 있다. 타축이 정지해 있는 경우(스텝 S5, Yes), 또는 타축이 자축에 가까워지는 방향으로 이동 중인 경우(스텝 S6, No), 기동 대기 시간 연산부(110)는 기동 대기 시간 Tw를 제로값으로 한다(스텝 S7).

타축이 이동 중이며(스텝 S5, No), 또한 타축의 이동 방향이 자축으로부터 멀어지는 방향인 경우(스텝 S6, Yes), 기동 대기 시간 연산부(110)는 간섭을 회피하기 위한 자축의 기동 대기 시간 Tw를 산출하는 대기 시간 산출 처리를 실행한다(스텝 S8).

도 7은 실시 형태 1의 대기 시간 산출 처리를 설명하는 순서도이다. 또한, 여기에서는, 편의상, 자축 및 타축의 동작 방향이 모두 플러스 방향인 경우에 대해 설명하지만, 자축 및 타축의 동작 방향이 모두 마이너스 방향인 경우여도 마찬가지의 동작이 가능하다. 우선, 기동 대기 시간 연산부(110)는 p2[t]=X1＋Ds가 되는 시간 Tb를 산출한다(스텝 S21). 또한, 기동 대기 시간 연산부(110)는 시각 Tb를 산출하기 위해서는, 예를 들면, 일정 시간 간격마다 t를 증감시켜 p2[t]=X1＋Ds가 되는 시간 Tb를 탐색할 수 있다. 다만, 반복 판단을 행하기 위하여, 계산 코스트(처리 시간)가 문제가 되는 경우, 기동 대기 시간 연산부(110)는 반복법(협격(挾擊)법·이분법 등)으로 대표되는 수치 해석에 기초하여 시각 Tb를 연산하도록 해도 좋다. 이어서, 기동 대기 시간 연산부(110)는 w1[t]=w2[Tb]가 되는 시간 Ta를 산출한다(스텝 S22). 또한, w1[t]의 감속 구간에 w2[t]가 포함되는 경우, 기동 대기 시간 연산부(110)는 w1[t]의 역함수에 기초하여 시각 Ta를 연산하도록 해도 좋다. 또, w1[t]＜w2[Tb]인 경우(Ta가 구해지지 않는 경우), 기동 대기 시간 연산부(110)는 감속 개시시의 시각을 Ta로 하도록 해도 좋다. 이어서, 기동 대기 시간 연산부(110)는 기동 대기 시간 Tw=Tb－Ta를 산출하고(스텝 S23), 대기 시간 산출 처리를 종료한다.

스텝 S7 또는 스텝 S8에서 산출된 기동 대기 시간 Tw는, 기동 대기부(120)에 입력된다. 스텝 S7 또는 스텝 S8의 처리 후, 기동 대기부(120)는 기동 대기 시간 Tw만큼 대기한다(스텝 S9). 즉, 기동 대기부(120)는 타축의 기동 지령을 출력하고 나서 기동 대기 시간 Tw가 경과할 때까지 대기한다. 기동 대기 시간 Tw가 경과한 후, 지령 생성 장치(100)는 자축의 위치 결정을 개시한다(스텝 S10). 구체적으로는, 기동 대기부(120)는 자축의 기동 지령을 지령 연산부(130)에 입력하고, 자축의 기동 지령이 입력된 지령 연산부(130)는 목표 속도 V1 및 목표 속도 V1에 기초하여 속도 지령 vo1을 산출하여, 출력한다. 자축 및 타축이 위치 결정에 의해 모두 목표 위치에 도달하면, 지령 생성 장치(100)는 동작을 종료한다.

또한, 이상의 설명에 있어서는, 타축이 1개밖에 없는 경우에 대해 설명했지만, 타축이 복수 개 존재하는 경우에는, 지령 생성 장치(100)는 스텝 S2~스텝 S8의 처리를 타축마다 실행하고, 스텝 S3의 처리를 실행하지 않는 경우에 있어서, 타축마다의 기동 대기 시간 Tw의 최대값을 이용하여 스텝 S9의 처리를 실행함으로써, 자축과 타축의 간섭을 회피할 수 있다.

이와 같이, 실시 형태 1에 의하면, 자축(제1 가동축)과 타축(제2 가동축) 사이의 안전 거리(간섭 거리)와, 자축 및 타축의 운전 패턴에 기초하여, 운전 중에 양쪽의 가동축 사이의 거리가 안전 거리보다도 상시 크게 되도록 자축의 운전 개시 타이밍을 지연시키는 대기 시간을 산출하는 기동 대기 시간 연산부(110)와, 타축의 운전 패턴에 기초하여 타축을 구동하는 지령의 출력을 개시하여, 타축에 관련된 지령의 출력 개시 후부터 상기 산출된 대기 시간이 경과했을 때, 자축의 운전 패턴에 기초하여 자축을 구동하는 지령의 출력을 개시하는 지령 출력부로서 기능하는, 기동 대기부(120) 및 지령 연산부(130)를 구비하도록 지령 생성 장치(100)를 구성했으므로, 지령 생성 장치(100)는 자축의 운전 패턴에 기초하여 지령의 출력을 지연시킴으로써 자축과 타축의 간섭을 회피할 수 있으므로, 가동축의 운전 패턴을 변경하는 일 없이 간섭 회피 동작을 실현할 수 있다.

또, 기동 대기 시간 연산부(110)는 자축 및 타축의 목표 위치 및 현재 지령 위치에 기초하여, 타축이 자축에 가까워지는 방향으로 이동하고 있는지, 타축이 자축으로부터 멀어지는 방향으로 이동하고 있는지, 또는 타축이 정지해 있는지를 판정하여, 타축이 자축에 가까워지는 방향으로 이동하고 있는 경우와, 타축이 정지해 있는 경우에는, 대기 시간을 제로값으로 하도록 했으므로, 양쪽의 가동축의 목표 위치만으로부터 간섭이 회피 불가능하다라고 판단할 수 있는 경우에는 기동 대기 시간 연산부(110)는 대기 시간의 연산을 생략할 수 있으므로, 지령 생성 장치(100)의 계산 코스트를 저감시킬 수 있게 된다.

또, 기동 대기 시간 연산부(110)는 지령 위치 p2[t]가 자축의 목표 위치와 안전 거리의 합산값과 일치하는 시각 Tb를 연산하고, 자축의 지령 속도 w1[t]가 타축의 지령 속도 w2[Tb]와 일치하는 시각 Ta를 연산하여, 시각 Tb로부터 시각 Ta를 감산하고, 당해 감산에 의해 얻어진 값을 상기 대기 시간으로 하도록 구성했으므로, 안전 거리가 양쪽의 가동축 사이의 정지 상태에서의 오프셋 거리와 양쪽의 가동축의 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량을 합산하여 얻어지는 값인 경우에, 가동축의 운전 패턴을 변경하는 일 없이 간섭 회피 동작을 실현할 수 있다.

또, 기동 대기 시간 연산부(110)는 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 안전 거리보다도 큰지 여부를 판정하고, 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 안전 거리보다도 큰 경우, 자축을 구동하는 지령의 출력을 허가하고, 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 안전 거리보다도 작은 경우, 자축을 구동하는 지령의 출력을 금지하는, 안전 확인부로서 기능하도록 했으므로, 양쪽의 가동축의 목표 위치만으로부터 간섭이 회피 불가능하다라고 판단할 수 있는 경우에는, 대기 시간을 산출하는 일 없이 자축의 운전을 캔슬할 수 있다.

또, 기동 대기 시간 연산부(110)는 양쪽의 가동축이 교차하는지 여부를 판정하여, 양쪽의 가동축이 교차하지 않는 경우, 자축을 구동하는 지령의 출력을 허가하고, 양쪽의 가동축이 교차하는 경우에는, 자축을 구동하는 지령의 출력을 금지하도록 구성했으므로, 양쪽의 가동축 사이의 거리가 안전 거리보다도 떨어져 있었다고 해도 양쪽의 가동축이 교차하는 경우에는 자축의 운전을 캔슬할 수 있다.

실시 형태 2.

실시 형태 2의 지령 생성 장치는, 안전 거리로서 감속 이동량을 포함하지 않는 값을 입력으로 할 수 있다. 도 8a 및 도 8b는, 실시 형태 2에 있어서 사용되는 안전 거리를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 자축 및 타축이 서로 가까워지는 방향으로 이동하는 경우여도, 타축이 자축에 대해서 멀어지는 방향으로 이동하는 경우여도, 축간의 오프셋이 안전 거리로서 사용된다.

도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 따른 지령 생성 장치의 기능 구성을 나타내는 블록도이다. 여기에서는, 실시 형태 1의 구성요소와 마찬가지의 구성요소에는, 실시 형태 1과 같은 명칭 및 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.

도시된 바와 같이, 지령 생성 장치(200)는 기동 대기 시간 연산부(210), 기동 대기부(120), 지령 연산부(130), 및 위치 갱신부(140)를 구비하고 있다.

기동 대기 시간 연산부(210)는 목표 위치 X1, X2와, 목표 속도 V1, V2와, 안전 거리와, 지령 생성 장치(100) 내부의 위치 갱신부(140)로 연산되는 각 축의 현재의 지령 위치 xo1, xo2에 기초하여, 실시 형태 2의 대기 시간 산출 처리를 실행한다.

실시 형태 2의 대기 시간 산출에 있어서는, 자축 및 타축에 대해, 지령 속도 w[t]에서부터 감속도 dcc에 따라서 감속 정지시켰을 경우의 감속량을 가산한 지령 위치 함수 pd[t]와, 지령 위치 함수 pd[t]의 미분으로부터 얻어지는, 지령 속도 함수 wd[t]가 사용된다. 즉, 지령 위치 함수 pd[t], 지령 속도 함수 wd[t]는, 각각 이하의 식 2 및 식 3에 의해 기술된다.

pd[t]=p[t]－w[t]2/(2×dcc) (식 2)

wd[t]=w[t]×(1－w'[t]/dcc) (식 3)

또한, w'[t]는 w[t]를 미분한 것을 나타낸다.

도 10은 실시 형태 2의 대기 시간 산출 처리를 설명하는 순서도이다. 도시된 바와 같이, 기동 대기 시간 연산부(210)는, 우선, p2[t]=X1＋Ds가 되는 시간 Tb를 산출한다(스텝 S31). 그리고 기동 대기 시간 연산부(210)는 wd1[t]=wd2[Tb]가 되는 시간 Ta를 산출한다(스텝 S32). 그리고 기동 대기 시간 연산부(210)는 기동 대기 시간 Tw=Tb－Ta를 산출하고(스텝 S33), 대기 시간 산출 처리를 종료한다.

도 11은 실시 형태 2의 지령 생성 장치(200)에 의해 간섭이 회피되는 모습을 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 지령 생성 장치(200)에 의하면, 감속 이동량을 포함하지 않는 안전 거리가 입력되어도, 타축의 지령 위치 함수와 자축의 지령 위치 함수가 교차하지 않도록, 감속 이동량을 고려하여 자축의 지령 위치 함수를 지연시킬 수 있으므로, 간섭이 회피된다.

이와 같이, 실시 형태 2에 의하면, 기동 대기 시간 연산부(210)는 지령 위치 p1[t]에 자축의 감속 이동량을 가산하여 얻어지는 함수 pd1[t]와, 함수 pd1[t]를 시간 미분하여 얻어지는 함수 wd1[t]와, 지령 위치 p2[t]에 타축의 감속 이동량을 가산하여 얻어지는 함수 pd2[t]와, 함수 pd2[t]를 시간 미분하여 얻어지는 함수 wd2[t]를 구하여, 함수 pd2[t]의 값이 자축의 목표 위치와 안전 거리의 합산값과 일치하는 시각 Tb를 연산하고, 함수 wd1[t]의 값이 함수 wd2[t]에 t=Tb를 대입한 값과 일치하는 시각 Ta를 연산하여, 시각 Tb로부터 시각 Ta를 감산해, 당해 감산에 의해 얻어진 값을 상기 대기 시간으로 하도록 구성했으므로, 유저는, 양쪽의 축의 감속 이동량을 고려하는 일 없이, 양쪽의 가동축 사이의 정지 상태에서의 오프셋 거리를 안전 거리로서 입력하는 것이 가능해지므로, 안전 거리의 설정값의 검토를 간략화하는 것이 가능해진다.

[산업상의 이용 가능성]

이상과 같이, 본 발명에 따른 지령 생성 장치 및 지령 생성 방법은, 복수의 가동축을 구비한 각종 산업 기계를 구동하기 위한 지령을 생성하는 지령 생성 장치 및 지령 생성 방법에 적용하기가 매우 적합하다.

1: CPU
2: RAM
3: ROM
4: 지령 생성 프로그램
100: 지령 생성 장치
110: 기동 대기 시간 연산부
120: 기동 대기부
130: 지령 연산부
140: 위치 갱신부
150: 모터 구동 제어부
200: 지령 생성 장치
210: 기동 대기 시간 연산부

Claims (13)

1. 피 제어 장치가 구비하는 제1 가동축과 제2 가동축을 각각 구동하는 지령을 생성하는 지령 생성 장치로서,
   상기 제1 가동축과 상기 제2 가동축 사이의 간섭 거리와, 상기 제1 가동축 및 상기 제2 가동축의 운전 패턴에 기초하여, 운전 중에 양쪽의 가동축 사이의 거리가 간섭 거리보다도 상시 크게 되도록 상기 제1 가동축의 운전 개시 타이밍을 지연시키는 대기 시간을 산출하는 대기 시간 연산부와,
   상기 제2 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제2 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하여, 상기 제2 가동축에 관련된 지령의 출력 개시 후부터 상기 산출된 대기 시간이 경과했을 때, 상기 제1 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하는 지령 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 대기 시간 연산부는 양쪽의 가동축의 목표 위치 및 현재 지령 위치에 기초하여, 상기 제2 가동축이 상기 제1 가동축에 가까워지는 방향으로 이동하고 있는지, 상기 제1 가동축으로부터 멀어지는 방향으로 이동하고 있는지, 또는 정지해 있는지를 판정하여, 상기 제2 가동축이 상기 제1 가동축에 가까워지는 방향으로 이동하고 있는 경우와, 상기 제2 가동축이 정지해 있는 경우에는, 상기 대기 시간을 제로값으로 하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 간섭 거리는, 양쪽의 가동축 사이의 정지 상태에서의 오프셋 거리와 양쪽의 가동축의 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량을 합산하여 얻어지는, 외부로부터 설정되는 값이고,
   상기 제1 가동축의 운전 패턴은, 시간 t의 함수인 지령 위치 p1[t] 또는 상기 지령 위치 p1[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 w1[t]로 기술되고, 상기 제2 가동축의 운전 패턴은, 지령 위치 p2[t] 또는 상기 지령 위치 p2[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 w2[t]로 기술되며,
   상기 대기 시간 연산부는, 상기 지령 위치 p2[t]가 상기 제1 가동축의 목표 위치와 상기 간섭 거리의 합산값과 일치하는 시각 Tb를 연산하고, 상기 제1 가동축의 지령 속도 w1[t]가 상기 제2 가동축의 지령 속도 w2[Tb]와 일치하는 시각 Ta를 연산하여, 시각 Tb로부터 시각 Ta를 감산해, 당해 감산에 의해 얻어진 값을 상기 대기 시간으로 하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 상기 간섭 거리보다도 큰지 여부를 판정하여, 상기 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 상기 간섭 거리보다도 큰 경우, 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 허가하고, 상기 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 상기 간섭 거리보다도 작은 경우, 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 금지하는 안전 확인부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 안전 확인부는 양쪽의 가동축이 교차하는지 여부를 판정하여, 양쪽의 가동축이 교차하지 않는 경우, 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 허가하고, 양쪽의 가동축이 교차하는 경우에는, 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 금지하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 간섭 거리는, 양쪽의 가동축의 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량과 외부로부터 설정되는 양쪽의 가동축 사이의 정지 상태에서의 오프셋 거리를 합산하여 얻어지는 값이고,
   상기 제1 가동축의 운전 패턴은, 시간 t의 함수인 지령 위치 p1[t] 또는 상기 지령 위치 p1[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 w1[t]로 기술되고, 상기 제2 가동축의 운전 패턴은, 지령 위치 p2[t] 또는 상기 지령 위치 p2[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 w2[t]로 기술되며,
   상기 대기 시간 연산부는, 상기 지령 위치 p1[t]에 상기 제1 가동축이 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량을 가산하여 얻어지는 함수 pd1[t]와, 상기 함수 pd1[t]를 시간 미분하여 얻어지는 함수 wd1[t]와, 상기 지령 위치 p2[t]에 상기 제2 가동축이 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량을 가산하여 얻어지는 함수 pd2[t]와, 상기 함수 pd2[t]를 시간 미분하여 얻어지는 함수 wd2[t]를 구하고,
   상기 지령 위치 pd2[t]가 상기 제1 가동축의 목표 위치와 상기 오프셋 거리의 합산값과 일치하는 시각 Tb를 연산하고, 상기 함수 wd1[t]가 상기 함수 wd2[t]에 t=Tb를 대입한 값과 일치하는 시각 Ta를 연산하여, 시각 Tb로부터 시각 Ta를 감산해, 당해 감산에 의해 얻어진 값을 상기 대기 시간으로 하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 상기 오프셋 거리보다도 큰지 여부를 판정하여, 상기 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 상기 오프셋 거리보다도 큰 경우, 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 허가하고, 상기 양쪽의 가동축의 목표 위치 사이의 거리가 상기 오프셋 거리보다도 작은 경우, 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 금지하는 안전 확인부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 안전 확인부는 양쪽의 가동축이 교차하는지 여부를 판정하여, 양쪽의 가동축이 교차하지 않는 경우, 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 허가하고, 양쪽의 가동축이 교차하는 경우에는, 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 금지하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지령 출력부는, 상기 산출된 대기 시간이 제로값보다도 작은 경우에는, 상기 제2 가동축에 관련된 지령의 출력 개시와 동시에 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하고, 상기 산출된 대기 시간이 제로값보다도 큰 경우에는, 상기 제2 가동축에 관련된 지령의 출력 개시 후부터 상기 산출된 대기 시간이 경과했을 때, 상기 제1 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피 제어 장치는 상기 제2 가동축을 복수 개 구비하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 장치.
11. 피 제어 장치가 구비하는 제1 가동축과 제2 가동축을 각각 구동하는 지령을 생성하는 지령 생성 방법으로서,
    상기 제1 가동축과 상기 제2 가동축 사이의 간섭 거리와, 상기 제1 가동축 및 상기 제2 가동축의 운전 패턴에 기초하여, 운전 중에 양쪽의 가동축 사이의 거리가 간섭 거리보다도 상시 크게 되도록 상기 제1 가동축의 운전 개시 타이밍을 지연시키는 대기 시간을 산출하는 대기 시간 연산 스텝과,
    상기 제2 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제2 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하는 제1 개시 스텝과,
    상기 제1 개시 스텝의 실행 후, 상기 산출된 대기 시간이 경과했을 때, 상기 제1 가동축의 운전 패턴에 기초하여 상기 제1 가동축을 구동하는 지령의 출력을 개시하는 제2 개시 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 간섭 거리는, 양쪽의 가동축 사이의 정지 상태에서의 오프셋 거리와 양쪽의 가동축의 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량을 합산하여 얻어지는, 외부로부터 설정되는 값이고,
    상기 제1 가동축의 운전 패턴은, 시간 t의 함수인 지령 위치 p1[t] 또는 상기 지령 위치 p1[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 w1[t]로 기술되고, 상기 제2 가동축의 운전 패턴은, 지령 위치 p2[t] 또는 상기 지령 위치 p2[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 w2[t]로 기술되며,
    상기 대기 시간 연산 스텝은,
    상기 지령 위치 p2[t]가 상기 제1 가동축의 목표 위치와 상기 간섭 거리의 합산값과 일치하는 시각 Tb를 연산하는 스텝과,
    상기 제1 가동축의 지령 속도 w1[t]가 상기 제2 가동축의 지령 속도 w2[Tb]와 일치하는 시각 Ta를 연산하는 스텝과,
    시각 Tb로부터 시각 Ta를 감산하여, 당해 감산에 의해 얻어진 값을 상기 대기 시간으로 하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 방법.
13. 청구항 11에 있어서,
    상기 간섭 거리는, 양쪽의 가동축의 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량과 외부로부터 설정되는 양쪽의 가동축 사이의 정지 상태에서의 오프셋 거리를 합산하여 얻어지는 값이고,
    상기 제1 가동축의 운전 패턴은, 시간 t의 함수인 지령 위치 p1[t] 또는 상기 지령 위치 p1[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 w1[t]로 기술되고, 상기 제2 가동축의 운전 패턴은, 지령 위치 p2[t] 또는 상기 지령 위치 p2[t]를 시간 미분하여 얻어지는 지령 속도 w2[t]로 기술되며,
    상기 대기 시간 연산 스텝은,
    상기 지령 위치 p1[t]에 상기 제1 가동축이 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량을 가산하여 얻어지는 함수 pd1[t]와, 상기 함수 pd1[t]를 시간 미분하여 얻어지는 함수 wd1[t]와, 상기 지령 위치 p2[t]에 상기 제2 가동축이 긴급 정지 개시에서부터 정지 완료할 때까지의 이동량을 가산하여 얻어지는 함수 pd2[t]와, 상기 함수 pd2[t]를 시간 미분하여 얻어지는 함수 wd2[t]를 구하는 스텝과,
    상기 지령 위치 pd2[t]가 상기 제1 가동축의 목표 위치와 상기 오프셋 거리의 합산값과 일치하는 시각 Tb를 연산하는 스텝과,
    상기 함수 wd1[t]가 상기 함수 wd2[t]에 t=Tb를 대입한 값과 일치하는 시각 Ta를 연산하는 스텝과,
    시각 Tb로부터 시각 Ta를 감산하여, 당해 감산에 의해 얻어진 값을 상기 대기 시간으로 하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 지령 생성 방법.

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