WO2000068745A1

WO2000068745A1 - Regulateur programmable

Info

Publication number: WO2000068745A1
Application number: PCT/JP2000/002691
Authority: WO
Inventors: Youichi Hashimoto
Original assignee: Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
Priority date: 1999-05-06
Filing date: 2000-04-24
Publication date: 2000-11-16
Also published as: EP1182524A4; JP2000315106A; EP1182524A1; US6842651B1; DE60014070T2; KR100729403B1; EP1182524B1; DE60014070D1; KR20020012199A; CN1349622A; TW472179B

Description

明細書プログラマブ /レコントローラ

技術分野

本発明は、サ一ボモータへの速度指令を作成するプログラマブルコントローラに関するものである。背景技術

従来、プログラマブルコントローラによる速度パターンの作成は、図 4のコントローラのブロック図に示すように、移動量、速度、加速時間、減速時間を与える移動指令 4 1 (加工プログラム）に基づいて、加減速パターン（台形波パターン、非対称パターン等）を自動的に作成する速度パターン作成部 4 2において、例えば、台形波の加減速パターンを作成し、図 5に示すような、加速時間、指定速度、減速時間、台形面積が表す移動量、を含む速度指令 4 3を出力して、サ一ボ制御部 4 4に与え、サーボモーター 4 5を速度指令 4 3により制御するものである。

又、図 6に示すような、主軸（メイン軸）の動きに同期させて、従属軸（スレーブ軸 > を駆動するという主従関係にある 2軸（主従軸数は問わない）間の同期制御の場合も、同期関係を保持しながら主軸と従属軸それぞれに与えられる速度指令は、図 5のような 1軸（非同期制御）の速度指令の場合と同じで、上位からの指令に従って自動的に発生させている。

しかしながら、上記従来例において、速度パターン作成機能は、移動指令（又は加工プログラム）を解析して、それに基づいて自動的に速度パターンを発生させるので、速度パターンの発生は移動指令に指定された同期非同期のタィミングに固定されていて、ユーザーが自由なタイミングで起動 Z停止を行うことが不可能であった。

また、速度パターン作成機能によって速度パターンが作成されると、演算結果は直接サーボモータへ出力されるため、途中でこの速度パターンを加工して速度指令としてサ一ボモータへ出力することが不可能であった。

従って、上記の問題点からコントローラが提供している速度パターン以外は実現できないという問題があつた。

そこで、本発明は、速度パターン発生器を一つの関数として提供し、演算結果をサ一ボモータへの指令として出力せずユーザーに開放することによって、ユーザ一が任意の速度パターンを実現できる環境を提供することが可能なプログラマプルコントローラを提供することを目的としている。発明の開示

上記目的を達成するため、請求項 1記載の発明は、移動量 ·速度 ·加速時間および减速時間を入力して所望の速度パターンを算出し、サーボモータに出力する速度パターン作成部を有する速度パターン発生器を備えたプログラマブルコントローラにおいて、前記速度パターン発生器が、複数の前記速度パターン作成部を有し、かつ、当該複数の速度パターン作成部のうち任意の 1つ以上の速度パターン作成部を同時に実行することによって所望の速度パターンを発生させることを特徴としている。

また、請求項 2記載の発明は、前記プログラマブルコントローラがユーザ操作部を備え、前記速度パターン発生器が算出した速度パターンを当該ユーザ操作部に出力し、該ユーザ操作部からサーボモータに出力することを特徴としている。そして、請求項 3記載の発明は、前記ユーザ操作部はユーザが自由なタイミングで起動および停止することができることを特徴としている。

さらに、請求項 4記載の発明は、前記速度パターン作成部が任意の形状の台形波形を格納し、これらの台形波形の代数和により幾何学的に重ね合わせた合成パターンとして所望の速度パターンを発生させることを特徴としている。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態に係るプログラマブルコントローラのプロダラム実行処理のブロック図である。

図 2は、図 1に示す速度パターン発生部の出力例を示す図である。

図 3は、図 1に示すコントローラの速度指令を示す図である。

図 4は、従来のプログラマブルコントローラのブロック図である。

図 5は、従来の速度指令の出力例を示す図である。

図 6は、従来の同期制御の説明図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図 1において、 1 0は本発明によるプログラマプルコントローラ、 1 1はュ一ザが移動指令を速度パターン発生部 1 2へ入力するための移動指令部、 1 2 は速度パターン発生部で、いろいろな速度パターン作成部 1 2 a、 1 2 b、 1 2 c〜l 2 nを有し、算出された演算結果 (速度、残距離、今回の移動量を含んだ払出完了距離）を演算結果部へ出力する。 1 3はその演算結果を収納する演算結果部である。 1 4は本発明により設けられたユーザ操作部で、演算結果部 1 3の結果を用いて速度パターン発生部 1 2内のいろいろな速度パターン作成部 1 2 a、 1 2 b、 1 2 c〜l 2 nの台形形状を重ね合わせることにより所望の速度パターンを簡単に作成することができる。 1 5はユーザ操作部 1 4の出力を受けてサーボモータへ与える速度指令を作成する速度指令部である。 1 6はサーボ制御部、 1 7はサ一ボモータである。図 1に示すプログラマブルコントロ一ラのプログラム実行処理は、ユーザが移動指令 1 1を速度パターン発生部 1 2へ入力すると、速度パターン発生部 1 2はその移動指令に応じた速度パターンを算出して、演算結果部 1 3へ出力する。

ユーザは速度パターン発生部 1 2からの演算結果部 1 3の演算結果をユーザ操作部 1 4により自由に加工して、サーボモータ 1 7への所望の速度指令を速度指令 1 5に出力して、これをサーボ制御部 1 6に与える。

この場合の速度パターン作成部 1 2 a〜l 2 nは複数存在して、ユーザの所望のタイミングで起動 Z停止が可能になっている。

図 2に示す速度パターン発生部の出力例では、速度 ·加速時間 ·減速時間がユーザ一が指定する値であって、台形 A B C Dの面積はユーザーが指定した移動量を表す。

つぎに動作について説明する。

ユーザはサーボモータ 1 7をある移動量だけ動作させる場合、サーボモータ 1 7の速度波形を考えると図 2に示すような台形を基本とする多角形となる。この多角形の面積を移動量と考えると、任意の形状の台形を加算、あるいは減算することでこの面積と多角形の形状を実現する台形の組合わせが決定されるユーザは決定した台形の組合わせに基づいて、この多角形を実現するためのタイミングを計りながら、複数の速度パターン作成部 1 2 a ' 1 2 nへ移動指令 1 1を入力して、おのおのから演算結果を得る。これら複数の速度パターン作成部 1 2 a〜l 2 nからの演算結果 1 3 (台形）の代数和を時々刻々の速度指令 1 5として、サーボ制御部 1 6へ出力することで所望の速度波形を実現することが可能になる。

移動指令 1 1の入力については、従来方式では加工プログラムが C P Uモジユールからコントローラに与えられる形式であるが、この場合は、移動指令 1 1としてユーザからコントローラの速度パターン発生部 1 2に直接入力することが可能となる。また、速度パターン発生部 12の演算結果である演算結果部 13の値（台形 ) の代数和波形に対する加工 (各種フィルタ操作）が、ュ一ザ操作部 14において可能である。ユーザ操作部 14はユーザが表示装置（図示していない）上に表示される演算結果の多角形波形を見ながら対話形式でマウス等を用いて重ね合わせ等の加工ができるようになつている。

具体的に、図 3の速度指令の例を参照して、 ABEG J I HFCDという多角形状の速度波形を実現する場合を説明する。

(1) 先ず、図 3に示すように図 2に示した台形と同じ、 A BCDの速度パターン作成を実行し、このパターンを出力 1とする。

(2) 次に、時刻 t 1のタイミングで、台形 EGHFの速度パターン作成を実行し、この出力は減速方向なので、この出力を出力 1から減じ、これを出力 2 とする。

(3) 時刻 t 2のタイミングで台形 GH I Jの速度パターン作成を実行し、この出力は加速方向なので、この出力を出力 2に加えて、出力 3とする。

このような出力 1から出力 3までをサーボ制御部 16への速度指令とすることで、実線で示す AB EG J I HF CDという形状の速度波形を指令することが可能になり、ュ一ザ操作による自由な速度指令の実行が可能になる。

こうしたユーザ操作による自由な速度指令の実行は、同期/非同期を問わず可能であって、同期制御の簡単な 1例として、図 2の台形 A BCDに示すような、加速、定速、减速で 1工程の切削を行う主軸に対して、同期する従属軸が台形 AB CDをマイナス側（図 2の 0線から下側へ）へそのまま倒立反転させた速度指令で動作させるような同期制御が行なわれている場合に、ユーザが主軸の速度指令を図 3に示した出力 3のように、例えば、加速時問 A Bで工具端を工作物に接近させ、 EG J I HF問の加減速により 2段階 2工程の切削を行つて、減速時間 CDにより復帰させるように書換えた場合は、従属軸の速度指令も主軸の速度指令 AB EG J I HF CDの倒立台形に書換えられる。（又、主軸と従属軸の台形速度指令を別々に書換えることも、タイミングの移動等もケ —スによっては可能である）。

このように、プログラマブ^^コントローラ（あるいは、モーションコント口ーラ）は、 CPUモジュール等の上位装置からの指令に依らずに、速度指令の作成 ·書換実行が可能となり、複数プロックのモーションプロダラム先読み予測制御の場合の加速度補正等も、上位装置によるプログラム変更を待たずに実行できることになるので、分散システムとして効率的に機能することによって生産性を向上させるサイクルタイムの向上を図ることができる。以上説明したように、本発明によれば、プログラマブルコントローラ（あるいは、プログラマブルコントローラ）が提供する速度パターン発生器の出力をユーザが自由に加工することで、サーボモータへの任意の速度指令を出力することが可能となるので、ユーザはマシンのタクトタイムを向上させる効果がある。

また、本発明の速度パターン発生器はモーションプログラムの自動加減速等の移動命令に指令方法が似ているので、使用上での整合性が良く生産コストの低下が期待できる効果もある。産業上の利用可能性

ユーザ操作による速度指令パターンの作成 .加工が可能なプログラマブルコントローラを提供できるので、複雑な機械制御をする用途に最適である。

Claims

請求の範囲

1 . 移動量 ·速度 ·加速時間および減速時間を入力して所望の速度パターンを算出し、サーポモータに出力する速度パターン作成部を有する速度パターン発生器を備えたプログラマブルコントローラにおいて、

前記速度パターン発生器が、複数の前記速度パターン作成部を有し、かつ、当該複数の速度パターン作成部のうち任意の 1つ以上の速度パターン作成部を同時に実行することによって所望の速度パターンを発生させることを特徴とするプログラマブルコントローラ。

2 . 前記プログラマプルコントローラがユーザ操作部を備え、前記速度パターン発生器が算出した速度パターンを当該ユーザ操作部に出力し、該ュ一ザ操作部からサーボモータに出力することを特徴とする請求項 1記載のプログラマブノレコントロ一ラ。

3 . 前記ユーザ操作部はュ一ザが自由なタイミングで起動および停止することができることを特徴とする請求項 2記載のプログラマブルコントローラ。

4 . 前記速度パターン作成部は任意の形状の台形波形を格納し、これらの台形波形の代数和により幾何学的に重ね合わせた合成パターンとして所望の速度パターンを発生させることを特徴とする請求項 1記載のプログラマブルコント口ーラ。