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JP2003131740A - 同期制御方法及び同期制御装置 - Google Patents

同期制御方法及び同期制御装置

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JP2003131740A
JP2003131740A JP2001327315A JP2001327315A JP2003131740A JP 2003131740 A JP2003131740 A JP 2003131740A JP 2001327315 A JP2001327315 A JP 2001327315A JP 2001327315 A JP2001327315 A JP 2001327315A JP 2003131740 A JP2003131740 A JP 2003131740A
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JP
Japan
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axis
slave
section
reference variable
displacement
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Kentaro Fujibayashi
謙太郎 藤林
Tetsuo Hishikawa
哲夫 菱川
Takashi Idei
敬 出射
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Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスタ軸に対してスレーブ軸を任意のパター
ンで同期させて移動させることができ、かつ、繰り返し
も容易にできるようにした。 【解決手段】 前記スレーブ軸の変位データyを基準変
数x登録しておく。モーションプログラムまたはシーケ
ンスプログラムにより、前記変位データyの任意の一部
あるいは全部を実行区間(区間1,区間2、…)として
基準変数xで指定し、該基準変数xとマスタ軸の位置の
関係を指定する。さらに、指定した実行区間を一つない
し複数個を任意の順序で指定する。マスタ軸の位置に対
する基準変数xを求め該基準変数xに対するスレーブ軸
の変位データyを読み出し,その変位データyに基づい
てスレーブ軸をマスタ軸の位置に対応させて位置決めす
る。マスタ軸の位置に対する基準変数の関係を選択設定
することにより、マスタ軸に対して任意のスレーブ軸の
同期動作パターンを容易に選択できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】同期制御を行う産業機械、工
作機械等の2以上の可動軸を同期運転するための同期制
御方法お呼び同期制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の同期制御方法では、1つの可動軸
をマスタ軸とし、該マスタ軸に同期して他の可動軸をス
レーブ軸として駆動制御している。この場合、マスタ軸
の位相0°から始まり1回転するまでのマスタ軸の位相
に対応してスレーブ軸の変位が決まっている。そのた
め、スレーブ軸は同じ動作の繰り返ししかできず、機械
の状態に合わせて途中からスレーブ軸の動作を変えた
り、特定の動作を繰り返したりすることができない。図
1は、このマスタ軸が360°で1回転する場合のマス
タ軸1回転の各位相θに対応したスレーブ軸の変位yを
表した例である。また、図2は、このマスタ軸の位相θ
に対応するスレーブ軸の変位yを記憶するデータテーブ
ルの説明図である。この図1、図2に示すように、時々
刻々変化するマスタ軸の位相θに対応してスレーブ軸の
位置yを対応する位置に位置決めするようにしている。
マスタ軸は通常回転軸で構成され、その回転角が360
°を越えると0°に戻ることから、まったく同じ動作を
繰り返し行うことができる。
【0003】また、スレーブ軸の動作がマスタ軸の各回
転毎に異なる場合、複数回転の全てのデータを入れる必
要があり、データが膨大になる。さらに、別の変位デー
タを呼び出すサブプログラム方式という方法も公知であ
るが、この方法は、呼び出しのための処理が必要なた
め、変位データのつなぎ目でパルスが途切れてしまい、
変位データのつなぎ目での加工や動作が滑らかにならな
い欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の同期制御方法では、マスタ軸の0度の角度からマスタ
軸1回転に合わせてスレーブ軸の位置を同期させるもの
であることから、マスタ軸の途中、すなわち、機械の状
態に合わせて途中からスレーブ軸の動作を変えたり、特
定の動作を繰り返したりすることができないという欠点
がある。また、繰り返し部分も指定しなければならずデ
ータが膨大になるという問題点もある。
【0005】なお、繰り返しデータはサブプログラムに
して呼び出す方式、あるいは、データを複数に分割する
方式はあるが、データが固定化されてしまい、運転状態
を変化させる場合、対応できず融通が効かない。そこ
で、本発明は、マスタ軸に対してスレーブ軸を任意のパ
ターンで同期させて移動させることができ、かつ、繰り
返しも容易にできるようにした同期制御方法お呼び装置
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、マスタ軸と、
該マスタ軸の位置に対応する位置に位置決めすべきスレ
ーブ軸とを有する機械に対する同期制御方法及び装置に
おいて、前記スレーブ軸の変位データを記憶手段に登録
しておき、モーションプログラムまたはシーケンスプロ
グラムにより、前記変位データの任意の一部あるいは全
部を実行区間として指定するとともに、前記指定した実
行区間を一つないし複数個を任意の順序で指定し、指定
された実行区間の変位データに基づいて、位置決め手段
でスレーブ軸を時々刻々変化するマスタ軸の位置に対応
させて位置決めするようにした同期制御方法及び装置で
ある。実行区間の繰り返し回数を指定することにより、
ある実行区間を複数回繰り返すことができるようにす
る。さらに、実行区間および繰り返し回数のパターンは
複数指定できる。これにより、アプローチ−加工・作業
動作−退避の工程によるスレーブ軸の動作パターンの切
り換えや、加工物の変更にともない途中からスレーブ軸
の動作を変えるアプリケーションにも適用可能とした。
【0007】さらに、実行区間および繰り返し回数のパ
ターンを複数指定した場合、パターンの切り換え時にス
レーブ軸の変位差がある場合は、次のパターンを変位差
がなくなるように上下にシフトし、滑らかに次のパター
ンへ切り換えるようにした。また、パターンの切り換え
時に次のパターンの実行区間が連続していない場合は、
次のパターンまで直線的に移動するようにもした。特
に、前記スレーブ軸の変位データは、基準変数の関数と
して登録しておき、マスタ軸の位置と基準変数の関係を
設定することにより、マスタ軸とスレーブ軸の同期関係
を取るようにした。その一態様として、基準変数の各値
に対してスレーブ軸の変位データを設定登録しておき、
マスタ軸の位置と基準変数の値との関係を設定すること
により、マスタ軸とスレーブ軸の同期関係を取るように
した。また、マスタ軸の位置と基準変数の値との関係
は、モーションプログラムまたはシーケンスプログラム
により、前記実行区間の基準変数領域とマスタ軸の位置
領域を関係付けるようにした。または、前記実行区間の
基準変数領域とマスタ軸の実行開始位置とマスタ軸の単
位移動量に対する基準変数の変化量により関係付けるこ
とにより実行区間の基準変数領域とマスタ軸の位置領域
を関係付けるようにした。
【0008】
【発明の実施の形態】図3は、本発明の一実施形態にお
けるスレーブ軸の変位状態を表す図である。本発明にお
いては、マスタ軸の位置とスレーブ軸変位を関係付ける
基準変数xを設け、スレーブ軸変位yはこの基準変数x
の関数として設定登録される。図3に示すような基準変
数xに対するスレーブ軸の変位yは、図4に示すような
データテーブルDTに格納記憶される。
【0009】また、マスタ軸の位置θ(マスタ軸の位置
は0度から360=0度までの角度としており,以下位
相という)と基準変数xは、リニアな関係に設定するも
ので、例えば、マスタ軸位相θが0度のとき基準変数x
は0、マスタ軸位相θが50度のとき基準変数xは50
として対応させる。すなわち、マスタ軸位相θと基準変
数xは対応関係を持たせる。これによって、マスタ軸位
相θとこのマスタ軸位相に対応するスレーブ軸変位y
は、基準変数xを媒介して得られることになる。
【0010】また、基準変数xが「0」から「108
3」まで変化する間に、スレーブ軸変位yが、図3、図
4に示すように変化するように設定登録したとき、マス
タ軸に同期してスレーブ軸を駆動する場合、基準変数x
とマスタ軸位相θを対応付けて、基準変数xが「0」か
ら「1082」まで、1回、またはこれを繰り返して、
実行すれば、図1、図2に示した従来の同期制御と同様
に、マスタ軸の移動に同期してスレーブ軸が1つのパタ
ーンで移動するものとなる。
【0011】しかし、本発明においては、図3、図4に
示すように、この設定登録された基準変数xに対するス
レーブ軸変位yのパターンを区間わけして、各区間毎の
同期制御、各区間の組み合わせによる同期制御、任意に
指定された区間の繰り返し同期制御等を実行できるもの
である。
【0012】例えば、マスタ軸とスレーブ軸を同期して
加工・作業等を行う場合、アプローチ区間に続いて加
工、作業区間があり、最後に退避区間があるような場
合、図3、図4に示すように、区間1、区間2、区間3
と三つの区間に分け、基準変数xが0から150までの
区間1をアプローチ区間とし、基準変数xが150から
872までの区間2を加工、作業動作の区間とし、基準
変数xが872から1083までの区間3を退避の区間
とし、アプローチ区間の区間1と退避区間の区間3は最
初と終わりに夫々1回行い、加工、作業区間の区間2を
複数回(例えば10回)行うような場合で、マスタ軸が
360°で1回転し、マスタ軸が1回転する間にスレー
ブ軸の変位データを361点使用する場合、つまりマス
タ軸1°おきのデータを使用する場合、次のように同期
制御のモーションプログラム指令またはシーケンスプロ
グラムの指令で行う。なお、このプログラムをモーショ
ンプログラム1という。
【0013】 G05 P23010 Q0 R150 S0 T1 L1 G05 P23010 Q150 R872 S150 T2 L10 G05 P23010 Q872 R1083 S150 T1 L1 このプログラム指令において、「G05 P2301
0」は、同期制御コマンドを意味し、「Q」は同期制御
実行区間の開始基準変数番号、「R」は同期制御実行区
間の終了基準変数番号、「S」は同期制御開始位置(マ
スタ軸の位相)、「T」は変位データのピッチ、「L」
は繰り返し回数を指定するものである。
【0014】このように実行区間の指定は開始基準変数
番号と終了基準変数番号をそれぞれQ,Rのアドレスで
指定し、またマスタ軸との対応づけとして開始位置(区
間の切り換え位置)をマスタ軸の位相で指定する。さら
に、同期を開始するマスタ軸の位置(マスタ軸位相)を示
すアドレスはSを使用する。またマスタ軸1回転あたり
に使用するスレーブ軸の変位データ点数(この例では3
61点)と、図4に示すデータテーブルDTのスレーブ
軸変位データの点数を関連付けるためにスレーブ軸変位
データのピッチをTで指定する。例えばT1であればス
レーブ軸変位データyのピッチは1となるので基準変数
xとマスタ軸位相θは1対1に対応する。また、T2で
あればスレーブ軸変位データyのピッチは2となり基準
変数xの1つおきのスレーブ軸変位データyとマスタ軸
の位相θが対応させられることを意味する。
【0015】このモーションプログラムの起動により、
マスタ軸が位相0°から+方向に任意の速度で回転する
場合、スレーブ軸は次のように動作する。 ・アプローチ工程 区間1(0〜150)をマスタ軸位相0°〜150°に
対するスレーブ軸の変位データとみなして同期制御を1
サイクル行う。すなわち、「S0」であるので、このア
プローチ工程の開始のマスタ軸位相は「0°」であり、
かつ、「Q0」であることから、このアプローチ工程の
開始基準変数が「0」となり、アプローチ工程の開始
は、マスタ軸位相は「0°」であり、開始基準変数xが
「0」のスレーブ軸変位データyが対応することを意味
する。さらに、「T1」であるから、マスタ軸位相が
「1°」変化する毎に基準変数xは「1」変化し、スレ
ーブ軸の変位もそれに対応して変化することになる。そ
して、「R150」で「L1」であるから、このアプロ
ーチ工程の終了は基準変数xが「150」となったとき
であり、しかも、このアプローチ工程の区間1の処理は
1回のみ行われることとなる。よって、マスタ軸の位相
が0度から150度に変化する間に、基準変数xは0か
ら150まで変化し、それに応じて読み出され指令され
るスレーブ軸の変位yは図4のデータテーブルDTに示
すように、0から7000まで変化することになる。 ・加工・作業動作工程 区間2は、「Q150」、「R872」であることか
ら、基準変数xが150から872までの区間であり、
「T2」と指令されピッチが2であることから、マスタ
軸位相が1度変化する毎に基準変数xが1つとび毎に指
定され、それに対応するスレーブ軸の変位データyが読
み出され指令されることになる。従って、マスタ軸位相
が150°、151°、152°…と変化したとき、基
準変数xは、150、152、154…と一つおきに指
定され、それに対応するスレーブ軸変位yが指令される
ことになる。よって、マスタ軸位相150°〜360°
〜150°のマスタ軸の1回転で、基準変数は150か
ら872まで変化して、夫々のスレーブ軸変位データy
が出力される。そして、「L10」とプログラムされて
いるから、マスタ軸が駆動され、このマスタ軸位相15
0°〜360°〜150°、対応する基準変数xの15
0〜872が指定され、この基準変数xに対して設定さ
れているスレーブ軸変位データyの7000〜7000
の位置にスレーブ軸が夫々駆動されて区間2の処理の同
期制御が10サイクル行われることになる。 ・退避工程 区間3では、マスタ軸位相θが150°から基準変数x
の872スレーブ軸変位データyが読み出され、マスタ
軸位相θが1°増加する毎に基準変数xも1増加して、
スレーブ軸変位データyが読み出される。この動作処理
を1回だけ実施する。
【0016】ここでは説明の簡略上、マスタ軸が位相0
°から+方向に回転するとしたが、スタート位置は36
0°内のどこからでもよい。マスタ軸の位相が開始位置
に達するまでは、スレーブ軸は停止したままとなる。ま
た上述した例では、+方向を前提にアプローチ−加工・
作業動作−退避という工程の動作を行うようにしたもの
であるが、マスタ軸を−方向に回転しても同期制御は行
わせることができる。この場合には、−方向に回転する
ことを考慮した変位データテーブルDTを作成しておく
必要がある。
【0017】以上のように、マスタ軸位相θに対する基
準変数xに対応させて区間を設定できることから、図4
に示すようなデータテーブルDTがある場合、このデー
タテーブルDTを利用して、任意の区間を指定して、マ
スタ軸に同期されてスレーブ軸をこのデータテーブルD
Tで設定された変位に移動させることができるものとな
る。
【0018】図5は、図3で区間2の一部分を区間4と
して、これを加工工程2としたときの説明図であり、図
6は、図4に示したデータテーブルDTにおいて、各区
間1〜4を示す図である。そこで、区間1のアプローチ
処理を実行した後、区間2の加工処理1をピッチ2で1
0回行い、次に区間4の加工処理2をピッチ1で5回行
い、その後、区間3の退避工程を実行するものとする
と、同期制御のモーションプログラム指令またシーケン
スプログラム指令は次のようになる。なお、このプログ
ラムをモーションプログラム2という。 G05 P23010 Q0 R150 S0 T1 L1 …… 区間1を1回実行 G05 P23010 Q150 R872 S150 T2 L10 …… 区間2を10回繰り返し実行 G05 P23010 Q200 R561 S150 T1 L5 …… 区間4を5回繰り返し実行 G05 P23010 Q872 R1083 S200 T1 L1 … 区間3を1回実行 このモーションプログラムの起動により、マスタ軸が位
相0°から+方向に任意の速度で回転する場合、スレー
ブ軸は次のように動作する。 ・アプローチ工程 区間1の基準変数xが0〜150に対して設定されてい
るスレーブ軸変位データyをマスタ軸位相0°〜150
°に対するスレーブ軸の変位データとみなして同期制御
を1サイクル行う。 ・加工工程1 区間2の基準変数xが150〜872に対して設定され
ているスレーブ軸変位データyをマスタ軸位相150°
〜360°〜150°に対するスレーブ軸の変位データ
とみなして同期制御を10サイクル行う。ただし変位デ
ータはピッチが2なので一つおきに読み取られる。 ・加工工程2 区間4の基準変数xが200〜561に対して設定され
ているスレーブ軸変位データyをマスタ軸位相150°
〜360°〜150°に対するスレーブ軸の変位データ
とみなして同期制御を5サイクル行う。このときのピッ
チは1なのでマスタ軸の位相に1対1対応する。
【0019】ここで、区間2の終点と区間4の始点は段
差が生じており変位データが連続していない。この場合
は区間4の始点での変位データが区間2の終点での変位
データと等しくなるように区間4すべての変位データを
負の方向にシフトする。
【0020】さらに区間4の終点は始点と一致していな
いので、区間4を繰り返し実行するときは、終点までき
たらさらに区間4のスレーブ軸の変位yを負の方向へシ
フトして終点と始点を一致させる。従って加工する度に
スレーブ軸の変位は負の方向へと落ち込んでいく。
【0021】退避工程 区間3の基準変数xが872〜1083に対して設定さ
れているスレーブ軸変位データyをマスタ軸位相200
°〜360°〜50°に対するスレーブ軸の変位データ
とみなして同期制御を1サイクル行う。ここで、区間4
の終点は150°で区間3の始点は200°なので15
0°〜200°までの変位データが存在しない。この場
合は、マスタ軸位相θが区間3の始点に達するまで、ス
レーブ軸を停止して待つか、マスタ軸位相θが区間3の
始点に達するまでの間に区間4の終点(150°のスレ
ーブ軸変位)と区間3の始点(200°のスレーブ軸変
位)を結ぶ直線上を移動するようにする。
【0022】図7は複数のスレーブ軸を制御する制御装
置の一構成例を説明するブロック図である。第1スレー
ブ軸、第2スレーブ軸、第3スレーブ軸は、別個のスレ
ーブ軸とすることも、あるいは、同一のスレーブ軸とす
ることもできる。
【0023】各スレーブ軸について同期制御を適用する
か否かの制御は、同期信号によって選択できる。図7に
おいて、マスタ軸側は、マスタ軸分配処理部10bと加
減速制御部10cとディジタルサーボ回路10dとサー
ボモータ10eとを備える。加減速制御部10cは、制
御部10aが備えるマスタ軸分配処理部10bから出力
される信号を受けてサーボモータ10eを駆動し、マス
タ軸を駆動する。
【0024】一方、スレーブ側は、第1,2,3スレー
ブ分配処理部21b,22b,23bと加減速制御部2
1c,22c,23cとディジタルサーボ回路21d,
22d,23dとサーボモータ21e,22e,23e
とを備える。第1,2,3スレーブ分配処理部21b,
22b,23bは、マスタ分配処理部10bから出力さ
れる信号を受け、各マスタ軸に応じた信号を形成し加減
速制御部21c,22c,23cに送る。
【0025】第1,2,3スレーブ軸の同期制御の切り
替えは、マスタ分配処理部10bと第1,2,3スレー
ブ分配処理部21b,22b,23bとの間に設けた切
り替え手段により行うことができ、該切り替えは同期信
号のオン,オフで行うことができる。なお、図7の例で
は、複数のスレーブ軸として3つの場合を示している
が、該例に限らず任意の複数個とすることができる。
【0026】また、本発明の同期制御方法は数値制御装
置に適用することができる。図8は本発明の同期制御方
法及び装置を適用する数値制御装置100のブロック図
である。CPU11は数値制御装置100を全体的に制
御するプロセッサである。CPU11は、ROM12に
格納されたシステムプログラムをバス20を介して読み
出し、該システムプログラムに従って数値制御装置全体
を制御する。RAM13には一時的な計算データや表示
データ及び表示器/MDIユニット70を介してオペレ
ータが入力した各種データが格納される。CMOSメモ
リ14は図示しないバッテリでバックアップされ、数値
制御装置100の電源がオフされても記憶状態が保持さ
れる不揮発性メモリとして構成される。CMOSメモリ
14中には、インターフェイス15を介して読み込まれ
た加工プログラムや表示器/MDIユニット70を介し
て入力された加工プログラム等が記憶される。また、R
OM12には、加工プログラムの作成及び編集のために
必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理
を実施するための各種システムプログラムがあらかじめ
書き込まれている。
【0027】本発明の同期制御を行うためのデータテー
ブルDTは不揮発性メモリ14に予め書き込み設定して
おく。なお、このデータテーブルDTは、各スレーブ軸
毎に設定されるものであるが、2つ以上のスレーブ軸が
同一動作を行うものであれば、データテーブルDTは、
これらに対して1つ設ければよい。
【0028】インターフェイス15は、数値制御装置1
00とアダプタ等の外部機器72との接続を可能とする
ものである。外部機器72側からは加工プログラムが読
み込まれる。また、数値制御装置100内で編集した加
工プログラムは、外部機器72を介して外部記憶手段に
記憶させることができる。PMC(プログラマブル・マ
シン・コントローラ)16は、数値制御装置100に内
蔵されたシーケンスプログラムで工作機械の補助装置
(例えば、工具交換用のロボットハンドといったアクチ
ュエータ)にI/Oユニット17を介して信号を出力し
制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の
各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした
後、CPU11に渡す。なお、機械側からの信号を、本
発明の同期信号として用いることができる。
【0029】表示器/MDIユニット70はディスプレ
イやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、
インターフェイス18は表示器/MDIユニット70の
キーボードからの指令,データを受けてCPU11に渡
す。インターフェイス19は手動パルス発生器等が設け
られた操作盤71に接続されている。
【0030】各軸の軸制御回路30〜33はCPU11
からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボ
アンプ40〜43に出力する。サーボアンプ40〜43
はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ50〜53を
駆動する。各軸のサーボモータ50〜53は位置・速度
検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置。速
度フィードバック信号を軸制御回路30〜33にフィー
ドバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。
なお、図8では、位置・速度のフィードバックについて
は省略している。
【0031】また、スピンドル制御回路60は主軸回転
指令を受け、スピンドルアンプ61にスピンドル速度信
号を出力する。スピンドルアンプ61はスピンドル速度
信号を受けて、主軸モータ62を指令された回転速度で
回転させる。ポジションコーダ63は、主軸モータ62
の回転に同期して帰還パルスをスピンドル制御回路60
にフィードバックし、速度制御を行う。
【0032】マスタ軸をスピンドル軸(スピンドル制御
回路60、スピンドルアンプ61、スピンドルモータ6
2)としても、また、他の軸(軸制御回路30〜33,
サーボアンプ40〜43,及びサーボモータ50〜53
で駆動される軸)で構成することができ、何れをマスタ
軸とし何れをスレーブ軸とするかは、設定により定める
ことができる。
【0033】図9は、上述した数値制御装置が実行する
同期制御のフローチャートである。例えば、スピンドル
軸をマスタ軸として、他の軸を1以上をスレーブ軸とし
て、同期制御するものとする。この場合、スレーブ軸が
2以上ある場合で、各スレーブ軸が異なった動きに同期
制御されるときは、図4、図6に示すようなデータテー
ブルDTは、その動きの異なるスレーブ軸分設けられる
ことになる。以下に説明する例では、説明を簡単にする
ために、スレーブ軸は1つであるとして説明する。
【0034】プロセッサ11は、プログラムの1ブロッ
クを読み(ステップA1)、該ブロックで指令されている
指令が「G05 P23010」の同期制御指令かを判
断し、(ステップA2)、この同期制御指令でなければ、
フラグFを「0」にセットし(ステップA21)、このブ
ロックで指令された処理を実行する。
【0035】一方、同期制御指令であると、該ブロック
で指令されているアドレスQ,R,S,T,Lの指令値
を読み出し、アドレスQの同期実行の開始基準変数番号
xを開始基準変数Stxとして、アドレスSの同期開始
するマスタ軸の位相θを開始位相Stθとして、アドレ
スRで指令された当該区間の終了基準変数を終了基準変
数番号Exとして、アドレスTで指定された値をピッチ
Pとして、さらに、アドレスLに指定された値を繰り返
し回数Nとして記憶する。また、レジスタR(θ)に開
始位相Stθを格納し、レジスタR(x)に開始基準変
数Stxを格納する。
【0036】一例として、図5、図6で示すモーション
プログラム2を参照して説明する。この例であると、最
初のブロックでStx=0、Stθ=0、Ex=15
0、P=1、N=1が記憶される。レジスタR(θ)に
は、Stθ=0が格納され、レジスタR(x)にはSt
x=0が格納されることになる。なお、マスタ軸のスピ
ンドル軸は、所定の任意の速度で回転させられているも
のとする。
【0037】そして、フラグFが「1」か判断し、最初
は、初期設定またはステップA21の処理で「0」が設
定されているから、ステップA5に移行し、シフト量H
を「0」にセットし、フラグFを「1」にセットする
(ステップA6)。
【0038】次に、マスタ軸の位相θを読み(ステップ
A7)、該マスタ軸位相θがレジスタR(θ)に記憶す
る同期区間の開始位相(Stθ)に達したか判断し(ステ
ップA8)、達するまでステップA7、A8の処理を繰
り返し実行する。モーションプログラム2の最初のブロ
ック(区間1)ではStθ=0であるから、マスタ軸の位
相θが「0」に達するまで待ち、達すると、レジスタR
(x)に記憶する開始基準変数番号Stxに対して設定
されているスレーブ軸変位yを読み取り、該読み出した
スレーブ軸変位yから記憶するシフト量H(最初はステ
ップA5で「0」が設定されている)を減じて、スレー
ブ軸の変位を出力する(ステップA9)。モーションプロ
グラム2の最初のブロック(区間1)では、基準変数St
x=0で、対応するスレーブ軸変位y=0であり、スレ
ーブ軸への出力y0=0−0=0が出力される。
【0039】次に、レジスタR(x)に記憶する値がこ
の区間の終了基準変数番号Exに達したか判断し(ステ
ップA10)、達してなければ、基準変数を記憶するレ
ジスタR(x)にピッチPを加算し、マスタ軸位相を記
憶するレジスタR(θ)に1°を加算する(ステップA
11)。そして、マスタ軸位相を記憶するレジスタR
(θ)が360°でなければそのまま、また360°と
なっていれば、該レジスタR(θ)を「0」にセットし
たあと、ステップA8に戻り前述したステップA7以下
の処理を実行する。レジスタR(x)にP=1が加算さ
れ、レジスタR(θ)に記憶する位相θは1°進められ
るから、ステップA8では1°マスタ軸位相θが1°進
んだときYESとなり、ステップA9では、1進んだ基
準変数xに対するスレーブ軸変位yが読み出されること
になり、シフト量H=0を減じてスレーブ軸変位y0=
yが出力される。
【0040】以下、レジスタR(θ)の記憶値は、0、
1、2、3…と進み、これに同期してレジスタR(x)
も0、1、2、3…と進み、このレジスタR(x)に記
憶する基準変数xに対応したスレーブ軸変位yが読み出
され、シフト量Hを減じたあとスレーブ軸変位として出
力される。そして、レジスタR(x)=150、レジス
タR(θ)=150となって、ステップA10で、R
(x)=Ex=150と判断されたとき、すなわち区間
1が終了したときには、ステップA10からステップA
14に移行し、回数Nを記憶するレジスタから1を減じ
て(ステップA14)、該レジスタに記憶する回数Nが
「0」か判断する(ステップA15)。モーションプログ
ラム2の最初のブロック(区間1)では、回数は1回であ
るから、N=0となりステップA15からステップA1
に戻り、次のブロックを読む、モーションプログラム2
の次のブロックも同期制御指令であり、図5に示す区間
2のパターンを10回繰り返す指令である。ステップA
3では、Stx=150、Stθ=150、Ex=87
2、P=2、N=10が記憶される。レジスタR(θ)
には、Stθ=150が格納され、レジスタR(x)に
はStx=150が格納されることになる。
【0041】また、フラグFは「1」にセットされてい
るから、ステップA4からステップA19に移行して、
開始基準変数番号Stx(=150)として記憶する基準
変数に対するスレーブ軸変位yを読み出す。この変位を
ys(=7000)とする。この当該区間(区間2)の開
始スレーブ変位ysから、ステップA9で求めた1つ前
のブロック(区間1)の終了時のスレーブ軸の変位y0
(=7000)を減じて差を求め、この差をシフト量H
とする(ステップA20)。図5の区間1から区間2に移
行する際のシフト量Hは、H=ys−y0=7000−
7000=0である。そして、前述したステップA7以
下の処理を行うが、この区間2では、P=2がセットさ
れているので、ステップA11では、レジスタR(x)
にはP=2が加算されることになる。よって、マスタ軸
変位θが1°進む毎に基準変数xは2つ進むことにな
り、マスタ軸変位θが150°、151°、152°…
…0°……150°と変化すると、基準変数xを記憶す
るレジスタR(x)の値は、150、152、154…
510……872と1つとびに変化し、その基準変数x
に対応するスレーブ軸変位yが読み出されシフト量H=
0が減算されてスレーブ軸の変位y0として出力され
る。
【0042】こうして区間2の1回の処理動作が終了
し、レジスタR(x)の記憶値が終了基準変数番号Ex
=872に達すると、ステップA10からステップA1
4に移行し、回数Nを記憶するレジスタから「1」減じ
る。この場合N=9となる。回数Nが「0」でないこと
からステップA15からステップA16に移行し、ステ
ップA3で記憶した開始基準変数番号Stxに対応する
スレーブ変位ysを読みとり、該スレーブ変位ysか
ら、ステップA9で求めたスレーブ変位y0を減じてシ
フト量Hを求める(ステップA17)。区間2の場合、図
5、図6に示すように、区間2の開始基準変数番号St
xに対するスレーブ軸変位ysは「7000」で、区間
2の終了時におけるスレーブ軸変位y0も「7000」
でありシフト量Hは「0」となる。
【0043】次に、レジスタR(θ)にステップA3で
記憶したマスタ軸の区間2の開始位相Stθを格納し、
レジスタR(x)に区間2の開始基準変数Stxを格納
し(ステップA18)、ステップA7に移行する。以下、
回数Nを記憶するレジスタの値が「0」となるまで、ス
テップA7からステップA18の処理を繰り返し実行す
ることになる。このときシフト量Hは「0」である。
【0044】ステップA7からステップA18の区間2
の処理を10回行い、回数Nが「0」となると、ステッ
プA1に戻り、次のブロックを読む。モーションプログ
ラム2の次のブロックは区間4の処理動作であり、Q=
200、R=561,S=150,T=1,L=5であ
るから、基準変数xが200〜561までの区間をマス
タ軸位相θが150°からピッチ1で実行開始し、この
区間を5回実行する指令である。この指令が読まれてス
テップA3の処理がなされ、P=1、Stθ=150
°、Stx=200,Ex=561,N=5,R(θ)
=150°,R(x)=200として記憶される。フラ
グFは「1」であるからステップA4からステップA1
9に移行する。
【0045】区間1の処理、区間2の10回の処理では
シフト量Hは「0」であるから、この時点でのスレーブ
軸変位y0は、区間2の終わり基準変数x=「872」
に対応する「7000」であり、区間4の開始基準変数
番号Stxは「200」で、対応するスレーブ軸変位y
は「10000」でys=10000となり、ステップ
A20でシフト量Hが、H=ys−y0=10000−
7000=3000として求められる。
【0046】次にステップA7以下の処理により、区間
4の処理が繰り返し5回実行することになるが、最初の
区間処理では、前述したようにシフト量Hが「300
0」であり、区間4の開始のマスタ軸位相θは、区間2
の終了時のマスタ軸位相150と同一であるから、ステ
ップA7の読みで直ちにθ=150°が読み出され、レ
ジスタR(θ)に記憶する値と一致するから、ステップ
A8からステップA9に進み、R(x)に記憶する基準
変数x=200のスレーブ軸変位yの「10000」が
読み出されるが、これからシフト量H=3000が減じ
られることにより、スレーブ軸変位y0は、「700
0」となり、区間2の終了時のスレーブ軸変位と等しく
なり、区間2と区間4は連続するものとなる。そして、
前述したステップA7からステップA13の処理が実行
され、区間4の1サイクルが実行される。このとき、ス
テップA9でシフト量Hが基準変数に対して読み出され
たスレーブ軸変位yに対して補正されるから、図5にお
いて、区間4のスレーブ軸変位のパターンは「300
0」だけ下方向にシフトした形となる。
【0047】かくして、区間4の1サイクルが終了し、
ステップA14でN=4となり、ステップA16に移行
し、当該区間4の開始基準変数番号Stxのスレーブ軸
変位ys=「10000」が読み出され、該変位ys=
「10000」からステップA9で求めたスレーブ軸こ
の時点の変位y0が減算されて、シフト量Hが求められ
る(ステップA17)。すなわち、区間4の1サイクルの
終了時におけるスレーブ軸変位yの値が該区間4の2サ
イクル目の開始スレーブ軸変位の値となるようにシフト
量Hが求められるものである。次に、レジスタR
(θ),R(x)に区間4のマスタ軸の開始位相St
θ、開始基準変数Stxを格納し(ステップA18)、ス
テップA7以下の処理を実行する。
【0048】ステップA7からステップA18の処理を
繰り返し実行し、区間4の処理を5回実行すると、N=
0となり、ステップA15からステップA1に移行して
次のブロックを読む。モーションプログラム2の次のブ
ロックは、区間3の処理を1回実行する処理であり、Q
=872,R=1083,S=200,T=1,L=1
であるから、Stθ=200,Stx=872,Ex=
1083,P=1,N=1が記憶され、レジスタR
(θ),R(x)には、Stθ=200、Stx=87
2が格納される。そして、ステップA19、A20で、
当該区間3の開始スレーブ軸変位ysから前区間4の終
了スレーブ軸変位y0を減じてシフト量Hを求め、ステ
ップA7以下の処理を実行するが、前区間の区間4の終
了時のマスタ軸位相は150°であり、当該区間3の開
始マスタ軸位相は200°であるから、該マスタ軸位相
θが200°になるまで、ステップA7からステップA
8の処理が実行され、その間スレーブ軸の移動は停止し
た状態となる。
【0049】マスタ軸位相θが200°となり、レジス
タR(θ)に記憶する開始位相200°と一致すると
(ステップA8)、前述したステップA9以下の処理を実
行する。以下、ステップA7からステップA13の処理
を繰り返し実行し、レジスタR(x)の値が当該区間3
の終了基準変数番号Exに達すると、ステップA10か
らステップA14に移行し、回数Nを記憶するレジスタ
から「1」減算され、該回数が「0」となったことがス
テップA15で確認されるので、ステップA1に戻り次
のブロックを読むが、次のブロックが同期制御指令では
ない場合には、同期制御は終了し、フラグFを「0」に
セットして(ステップA21)、このブロックで指令さ
れた処理を実行する(ステップA22)。
【0050】図5、図6で示した実施形態では、区間2
の中に区間4を設定してこの区間4を実行するようにし
たが、さらに異なったスレーブ軸のマスタ軸に対する同
期動作を行われるような場合、そのスレーブ軸の異なっ
た同期パターン部分を異なった基準変数で設定してお
き、この基準変数を選択することによって、マスタ軸に
対してスレーブ軸を同期制御することができる。例え
ば、区間1,区間3のアプローチ動作や退避動作は同一
でも、加工、作業動作が区間2や区間4のパターンとは
異なるパターンを選択して実施するような場合には、さ
らに異なった基準変数領域に対してスレーブ軸変位のパ
ターンをデータテーブルDTに格納しておき、この基準
変数領域を選択することによって、さらに別なパターン
の区間の加工、作業動作をさせることができる。
【0051】なお、上記実施形態では、区間から区間に
移行するさい、当該区間の開始時のスレーブ軸変位を前
区間の終了時のスレーブ軸変位と一致するようにシフト
量Hを求めるようにしたが、前区間の終了時のスレーブ
軸変位から該区間の開始時のスレーブ軸変位まで直線状
に移動させるようにしてもよい。この場合、前区間の終
了時のマスタ軸位相と当該区間のマスタ軸開始位相とに
差Δθがある場合には、この差分Δθで、前区間の終了
時のスレーブ軸変位から該区間の開始時のスレーブ軸変
位の差を割り、マスタ軸が1°変化する毎にスレーブ軸
の移動量Δyを求め、前区間の終了時からマスタ軸が1
°増加する毎にスレーブ軸の増加移動量Δyを前区間の
終了時のスレーブ軸変位に加算した値をスレーブ軸へ指
令とすればよい。また、前区間の終了時のマスタ軸位相
と当該区間のマスタ軸開始位相とに差Δθが「0」で、
スレーブ軸変位yに差Δyがある場合には、マスタ軸が
360°回転する間に、この差Δyだけスレーブ軸を直
線的に移動させるようにすればよい。また、上記実施形
態ではマスタ軸変位θが1°ずつ進むような速度でマス
タ軸が回転している場合について説明したが、マスタ軸
の回転速度は任意で,変動してもよい。その場合はマス
タ軸の位相に対応した基準変数xに対応するスレーブ軸
変位に位置決めされる。
【0052】
【発明の効果】スレーブ軸の変位データに基づいて、ス
レーブ軸を時々刻々変化するマスタ軸の位相に対応する
変位に位置決めする同期制御において、モーションプロ
グラムまたはシーケンスプログラムにより実行区間およ
び繰り返し回数を指定することにより、アプローチ−加
工・作業動作−退避の工程によるスレーブ軸の動作パタ
ーンの切り換えや、加工物の変更にともない途中からス
レーブ軸の動作を変えたり、また特定の部分を繰り返す
ようなアプリケーションにも適用できる。また、区間を
繰り返し実行できるため、同じ動作を繰り返す部分を含
む場合はデータ量を削減できる。別の変位データを呼び
出すサブプログラム方式と比較して、同一の変位データ
内での動作のため、呼び出しのための処理が不要なた
め、変位データのつなぎ目でパルスが途切れない処理に
することが容易である。(通常、メインプログラムとサ
ブプログラムの切り替え時にパルスが途切れないように
するのは難しく、工夫が必要である。)繰り返しや任意
の指定区間の運転を可能とすることにより、同じ動作の
部分を1ヶ所にまとめられるので、変位データのサイズ
を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の同期制御におけるマスタ軸1回転の各位
相に対応したスレーブ軸の変位を表した例である。
【図2】図1に示した従来の同期制御におけるこのマス
タ軸の位相に対応するスレーブ軸の変位を記憶するデー
タテーブルの説明図である。
【図3】本発明の一実施形態における基準変数に対する
スレーブ軸の変位状態を表す図である。
【図4】図3に示す基準変数に対するスレーブ軸の変位
状態を格納したデータテーブルの説明図である。
【図5】図3で区間2の一部分を区間4として、これを
加工工程2としたときの説明図である。
【図6】図4に示したデータテーブルにおいて、区間1
〜4を示す図である。
【図7】本発明の同期制御方法を実施する制御装置の一
実施形態である。
【図8】本発明の同期制御方法一実施形態を実施する数
値制御装置の要部ブロック図である。
【図9】本発明の同期制御方法の一実施形態のフローチ
ャートである。
【符号の説明】
100 数値制御装置 DT データテーブル
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年9月12日(2002.9.1
2)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項11
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0001
【補正方法】変更
【補正内容】
【0001】
【発明の属する技術分野】同期制御を行う産業機械、工
作機械等の2以上の可動軸を同期運転するための同期制
御方法および同期制御装置に関する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、マスタ軸と、
該マスタ軸の位置に対応して位置決めされるスレーブ
有する機械同期制御方法及び装置において、前記ス
レーブ軸の変位データを記憶手段に登録しておき、モー
ションプログラムまたはシーケンスプログラムにより、
前記変位データの任意の一部あるいは全部を実行区間と
して指定するとともに、前記指定した実行区間を一つな
いし複数個を任意の順序で指定し、指定された実行区間
の変位データに基づいて、位置決め手段でスレーブ軸を
時々刻々変化するマスタ軸の位置に対応させて位置決め
するようにした同期制御方法及び装置である。実行区間
の繰り返し回数を指定することにより、ある実行区間を
複数回繰り返すことができるようにする。さらに、実行
区間および繰り返し回数のパターンは複数指定できる。
これにより、アプローチ−加工・作業動作−退避の工程
によるスレーブ軸の動作パターンの切り換えや、加工物
の変更にともない途中からスレーブ軸の動作を変えるア
プリケーションにも適用可能とした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出射 敬 山梨県南都留郡忍野村忍草字古馬場3580番 地 ファナック株式会社内 Fターム(参考) 5H303 AA01 BB03 BB09 BB12 BB14 CC10 DD01 EE01 EE03 EE07 EE10 FF10 HH02 HH05 HH07 JJ01 KK18 LL03

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスタ軸と、該マスタ軸の位置に対応す
    る位置に位置決めすべきスレーブ軸とを有する機械に対
    する同期制御方法において、前記スレーブ軸の変位デー
    タを登録しておき、モーションプログラムまたはシーケ
    ンスプログラムにより、前記変位データの任意の一部あ
    るいは全部を実行区間として指定するとともに、前記指
    定した実行区間を一つないし複数個を任意の順序で指定
    し、指定された実行区間の変位データに基づいて、スレ
    ーブ軸を時々刻々変化するマスタ軸の位置に対応させて
    位置決めする同期制御方法。
  2. 【請求項2】 モーションプログラムまたはシーケンス
    プログラムにより実行区間と合わせて繰り返し回数を指
    定することにより、ある実行区間を複数回繰り返すこと
    を特徴とする請求項1記載の同期制御方法。
  3. 【請求項3】 モーションプログラムまたはシーケンス
    プログラムによる実行区間および繰り返し回数のパター
    ンは複数指定できることを特徴とする請求項1または請
    求項2記載の同期制御方法。
  4. 【請求項4】 モーションプログラムまたはシーケンス
    プログラムにより実行区間および繰り返し回数を指定す
    ることにより、アプローチ−加工・作業動作−退避の工
    程によるスレーブ軸の動作パターンの切り換えや、加工
    物の変更にともない途中からスレーブ軸の動作を変える
    アプリケーションにも適用可能としたことを特徴とする
    請求項1または請求項2記載の同期制御方法。
  5. 【請求項5】 モーションプログラムまたはシーケンス
    プログラムによる実行区間および繰り返し回数のパター
    ンを複数指定した場合、パターンの切り換え時にスレー
    ブ軸の変位差がある場合は、次のパターンを変位差がな
    くなるように上下にシフトし、滑らかに次のパターンへ
    切り換えることを特徴とする請求項1乃至4の内いずれ
    か1項に記載の同期制御方法。
  6. 【請求項6】 モーションプログラムまたはシーケンス
    プログラムによる実行区間および繰り返し回数のパター
    ンを複数指定した場合で、パターンの切り換え時に次の
    パターンの実行区間が連続していない場合は、次のパタ
    ーンまで直線的に移動することを特徴とする請求項1乃
    至4の内いずれか1項に記載の同期制御方法。
  7. 【請求項7】 前記スレーブ軸の変位データは、基準変
    数の関数として登録しておき、マスタ軸の位置と基準変
    数の関係を設定することにより、マスタ軸とスレーブ軸
    の同期関係を取るようにしたことを特徴とする請求項1
    乃至6の内いずれか1項に記載の同期制御方法。
  8. 【請求項8】 前記スレーブ軸の変位データは、基準変
    数の各値に対してスレーブ軸の変位データを設定登録し
    ておき、マスタ軸の位置と基準変数の値との関係を設定
    することにより、マスタ軸とスレーブ軸の同期関係を取
    るようにしたことを特徴とする請求項1乃至6の内いず
    れか1項に記載の同期制御方法。
  9. 【請求項9】 マスタ軸の位置と基準変数の値との関係
    は、モーションプログラムまたはシーケンスプログラム
    により、前記実行区間の基準変数領域とマスタ軸の位置
    領域を関係付けることにより行われる請求項8記載の同
    期制御方法。
  10. 【請求項10】 マスタ軸の位置と基準変数の値との関
    係は、モーションプログラムまたはシーケンスプログラ
    ムにより、前記実行区間の基準変数領域とマスタ軸の実
    行開始位置とマスタ軸の単位移動量に対する基準変数の
    変化量により関係付けることにより行われる請求項8記
    載の同期制御方法。
  11. 【請求項11】 マスタ軸と、該マスタ軸の位置に対応
    する位置に位置決めすべきスレーブ軸とを有する機械に
    対する同期制御装置において、前記スレーブ軸の変位デ
    ータを登録しておく記憶手段と、前記変位データの任意
    の一部あるいは全部を実行区間として指定するととも
    に、前記指定した実行区間を一つないし複数個を任意の
    順序で指定するモーションプログラムまたはシーケンス
    プログラムと、前記指定された実行区間の変位データに
    基づいて、スレーブ軸を時々刻々変化するマスタ軸の位
    置に対応させて位置決めする手段と、を備えたことを特
    徴とする同期制御装置。
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