JP2011243153A - 同期制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同期位置信号に基づいてスレーブ軸を制御する同期制御装置において、スレーブ軸をマスタ軸の動作に同期するように制御する定常動作時から機械を強制停止させる場合、強制停止時用の動作プログラムを用いることなく、マスタ軸とスレーブ軸の同期は解除し、かつ、スレーブ軸同士の同期を維持したまま機械を停止させることができる同期制御装置を得る。
【解決手段】 機械の定常動作時は、マスタ軸位置信号を同期位置信号とすることで、スレーブ軸をマスタ軸の動作に同期するように制御し、強制停止動作時は、マスタ軸位置信号の値から求めた位置及び速度をそれぞれ初期位置及び初期速度とする基準位置信号を生成し、基準位置信号を同期位置信号とすることで、スレーブ軸を基準位置信号に同期動作して停止するように制御する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、複数のモータ軸によって駆動される機械において、マスタ軸の動作に同期させてスレーブ軸の動作を制御する同期制御装置に関するものである。

マスタ軸の動きに同期させてスレーブ軸を動かす方法として、同期エンコーダを用いる方法が知られている。この方法は、マスタ軸に同期エンコーダを取り付け、この同期エンコーダで検出されるマスタ軸の位置に基いてスレーブ軸の位置指令を生成することで、マスタ軸とスレーブ軸の同期動作およびスレーブ軸間の同期動作を実現するものである。

複数のモータ軸が同期動作を行う機械において、スレーブ軸がマスタ軸の動作に同期して動作する時（定常動作時）では、マスタ軸に取り付けられた同期エンコーダを用いてマスタ軸とスレーブ軸の同期動作を実現するが、非常時などの何らかの理由で定常動作の途中に機械を強制的に停止させる時（強制停止動作時）においては、マスタ軸とスレーブ軸の同期状態を維持したままこれらを同時に停止させると機械的負担が大きくなる場合がある。この様な場合は、強制停止動作時にマスタ軸とスレーブ軸の同期を解消して個別に制御し、それぞれの軸において最も機械的負担が少ない位置に別々に停止させるようにしている。（特許文献１参照）

特開２００４−５８１２５号公報（［００３９］〜［００４６］、図４、図５）

従来の制御方式では、機械の定常動作時はマスタ軸に取り付けた同期エンコーダによりマスタ軸とスレーブ軸の同期動作を行い、強制停止動作時はマスタ軸との同期を解除しマスタ軸とスレーブ軸を個別に制御して別々に停止させるようにしていたので、定常動作用の動作プログラムと強制停止動作用の動作プログラムの両方を作成しなければならないという問題があった。

特に、定常動作時にはマスタ軸に対して複数のスレーブ軸を同期動作させ、かつスレーブ軸同士でも同期動作させ、強制停止動作時にはマスタ軸とスレーブ軸を個別に動作させるもののスレーブ軸同士の同期動作は維持させなければならない場合には、定常動作時用としてマスタ軸とスレーブ軸の全てを同期動作させる動作プログラムを作成するとともに、強制停止動作時用としてマスタ軸とスレーブ軸は同期させないで、スレーブ軸同士のみを同期動作させる動作プログラムを作成する必要がある。このような場合、プログラム作成の手間が増加するとともに、動作プログラムも複雑になるという問題があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、強制停止動作時用の特別な動作プログラムを作成することなく、定常動作時にはマスタ軸とスレーブ軸の全てを同期動作させ、強制停止動作時にはマスタ軸とスレーブ軸との同期を解除し、かつ、スレーブ軸同士間の同期は維持したまま、機械を停止させることができる同期制御装置を得るものである。

この発明に係る同期制御装置は、マスタ軸とスレーブ軸とを備えた機械において、同期位置信号に基づいてスレーブ軸を制御する同期制御装置であって、スレーブ軸がマスタ軸に同期して動作する定常動作時は、マスタ軸の位置を示すマスタ軸位置信号を同期位置信号とすることで、スレーブ軸をマスタ軸の動作に同期するように制御し、定常動作している機械を強制的に停止させる強制停止動作時は、マスタ軸位置信号の値から求めた位置及び速度をそれぞれ初期位置及び初期速度とする基準位置信号を生成し、基準位置信号を同期位置信号とすることで、スレーブ軸を基準位置信号に同期動作して停止するように制御する。

この発明によれば、機械の定常動作時は、マスタ位置信号に対してスレーブ軸を同期動作させ、機械の強制停止動作時は、同期の基準となる信号である同期位置信号をマスタ軸位置信号からマスタ軸位置信号に基づき生成した基準位置信号に切り換え、基準位置信号に対してスレーブ軸を同期動作させて停止させることにより、定常動作時にはマスタ軸とスレーブ軸のすべてを同期動作させ、強制停止動作時にはマスタ軸とスレーブ軸の同期は解除し、かつ、スレーブ軸同士間の同期を維持したまま機械を停止させることができる。従って、強制停止動作時も定常動作用の動作プログラムを用いて同期動作させることができるため、強制停止動作用の特別な動作プログラムが不要となる。

この発明の実施の形態１に係る同期制御装置によって制御される機械を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る同期制御装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る機械における同期位置信号とスレーブ軸の同期関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る機械のマスタ軸位置信号と基準位置信号を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る基準位置信号生成手段の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る速度指令演算手段の構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る同期制御装置によって制御される機械を示す図であり、機械の一例としてプレス機械を示している。図１において、プレス動作をさせるプレスモータ１には回転運動を上下運動に変換するためのクランク軸２が接続され、プレスモータ１の回転駆動によりクランク軸２を回転駆動させる。クランク軸２のクランク部分にクランク軸２の回転運動に伴い上下運動を行うコンロッド３が接続される。コンロッド３のクランク軸２と反対側の端部にはワークと接触するプレス加工面を備えるスライド４が接続されている。プレスモータ１の回転駆動によりクランク軸２が回転しコンロッド３を介してスライド４が上下運動してプレス加工を行う。クランク軸２にはその回転位置を検出するための同期エンコーダ５が接続されている。プレス加工されるワークを搬送するためのワーク搬送装置６はＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸で構成され、ＸＹＺ方向の３次元動作を行うことでワークをプレス機械へ出し入れする。

同期エンコーダ５はクランク軸２の回転位置を検出し、検出した回転位置情報を同期制御装置７に出力する。この回転位置情報は、機械の定常動作時における同期位置信号となる。ここで、機械の定常動作時とは、スレーブ軸がマスタ軸の動作に同期して動作している時のことをいう。また、同期位置信号とは、同期動作において同期の基準となる信号である。同期制御装置７はクランク軸２の回転動作（すなわち回転位置）に同期してワーク搬送装置６が動作するための位置指令を、ワーク搬送装置６に与える。上位コントローラ２０は、プレスモータ１の動作を制御する図示しないモータ制御装置と、同期制御装置７をコントロールする。
本実施の形態では、クランク軸２がマスタ軸となり、クランク軸２の動作に同期して動作するワーク搬送装置６の各軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）がスレーブ軸となる。

図２は本実施の形態に係る同期制御装置の構成を示す図である。図２において、同期エンコーダ５は、マスタ軸であるクランク軸２の回転位置を検出し、それをマスタ軸位置信号として出力する。マスタ軸位置信号は、機械の定常動作時の同期位置信号となる。マスタ軸位置信号入出力手段１０は、同期エンコーダ５からマスタ軸位置信号を入力するとともに、これを後述する切換手段１３と基準位置信号生成手段１１へ出力する。基準位置信号生成手段１１は、マスタ軸位置信号を入力するとともに、非常時などの何らかの理由で定常動作の途中で機械を強制的に停止させる時（強制停止動作時）において、マスタ軸位置信号に代わる同期位置信号として基準位置信号を生成し、これを切換手段１３へ出力する。基準位置信号生成手段１１の動作については後に詳述する。切換要求手段１２は、上位コントローラ２０からの指示を受けて、定常動作から強制停止動作への切換を要求する切換要求を基準位置生成手段１１及び切換手段１３へ出力する。切換手段１３は切換要求手段１２の要求に基づき、同期位置信号としてマスタ軸位置信号もしくは基準位置信号のいずれか一つを選択して、ワーク搬送装置６のＸ軸モータ１７、Ｙ軸モータ１８、Ｚ軸モータ１９の位置指令を生成する指令生成手段１４〜１６へ出力する。

機械の定常動作時における同期制御装置７の動作について説明する。
機械の定常動作時は、上位コントローラ２０は切換要求手段１２へ指示を出さないため、切換要求手段１２から切換要求は出力されない。従って、切換手段１３は同期位置信号としてマスタ軸位置信号入出力手段１０から出力されるマスタ軸位置信号を選択し、指令生成手段１４〜１６のそれぞれに出力する。これによって、定常動作時は同期エンコーダ５で検出されるクランク軸２（マスタ軸）の位置が指令生成手段１４〜１６に出力されることになる。指令生成手段１４〜１６は、マスタ軸位置信号に基づきクランク軸２（マスタ軸）の動き（回転位置）に同期した位置指令を生成して、スレーブ軸であるワーク搬送装置６のＸ軸モータ１７、Ｙ軸モータ１８、Ｚ軸モータ１９に出力する。従って、これらのスレーブ軸はマスタ軸に同期して動作することになる。

図３は本実施の形態に係る機械における同期位置信号とスレーブ軸の同期関係を示す図である。図３(ａ)、図３(ｂ)、図３(ｃ)はそれぞれスレーブ軸であるワーク搬送装置６のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の同期関係を示している。横軸は同期位置信号であり、横軸の数値は本実施の形態の場合、角度となる。縦軸は同期位置信号に対応したワーク搬送装置６のＸ軸〜Ｚ軸の位置である。定常動作時の場合は、横軸の数値はクランク軸２の位置（角度）として、縦軸がクランク軸２の位置（角度）に対応して同期動作するワーク搬送装置６のＸ軸〜Ｚ軸の位置となる。

ここで、スレーブ軸の動作は、同期位置信号との同期関係に従ってその動作が制御されるが、機械の定常動作時においては、ワーク搬送装置６のＸ軸〜Ｚ軸の同期動作の基準となるのはクランク軸２の位置であり、この場合の同期位置信号はクランク軸２の位置を示すマスタ軸位置信号となる。よって、スレーブ軸であるワーク搬送装置６のＸ軸〜Ｚ軸の動作は、クランク軸２の位置との同期関係、すなわちマスタ軸位置信号との同期関係に従って制御される。

指令生成手段１４は、図３(ａ)に示される同期関係に基づいてワーク搬送装置６のＸ軸の位置指令を生成し、指令生成手段１５は、図３(ｂ)に示される同期関係に基づいてワーク搬送装置６のＹ軸の位置指令を生成し、指令生成手段１６は、図３(ｃ)に示される同期関係に基づいてワーク搬送装置６のＺ軸の位置指令を生成する。指令生成手段１４〜１６が生成した位置指令は、Ｘ軸モータ１７、Ｙ軸モータ１８、Ｚ軸モータ１９にそれぞれ出力される。このようにすることで、ワーク搬送装置６はクランク軸２に同期して動作する。

参考として、図３(ｄ)に同期位置信号とスライド４の上下位置との対応関係を示す。機械の定常動作時では、クランク軸２の位置が０度（３６０度）のときスライド４が上死点となり、クランク軸２の位置が１８０度のときスライド４が下死点となることを示している。

次に、機械の強制停止動作時における同期制御装置７の動作について説明する。
強制停止動作の一例として、クランク軸２を０度の位置（スライド４が上死点となる位置）で停止させ、ワーク搬送装置６は、図３において６０度の同期位置信号に対応する位置で停止させる場合を以下説明する。

このようなマスタ軸とスレーブ軸とを定常動作時とは異なる位置関係で停止させる動作は、定常動作時のマスタ軸とスレーブ軸との同期関係を維持したままでは実現することが出来ない。
本実施の形態では、強制停止動作時においても、図３に示す同期位置信号とワーク搬送装置６のＸ軸〜Ｚ軸との同期関係は保持する。そこで、機械の定常動作時にはマスタ軸位置信号を同期位置信号として用いていたのに対し、強制停止動作時においては、マスタ軸位置信号の代わりに、基準位置信号生成手段１１から出力される基準位置信号を同期位置信号として用いる。そして、基準位置信号を指令生成手段１４〜１６に入力し、指令生成手段１４〜１６は基準位置信号に基いてワーク搬送装置６への位置指令を生成する。

ここで、図４(ａ)は、機械の強制停止動作開始前後のマスタ軸位置信号と基準位置信号を示したものである。また、図４(ｂ)は、強制停止動作開始前後のマスタ軸位置信号と基準位置信号をそれぞれ微分して算出したマスタ軸速度信号と基準速度信号を示したものである。

操作者が定常動作している機械を強制的に停止させるための操作を行うと、これを受けて上位コントローラ２０は同期制御装置７に機械を強制的に停止させるための停止指令を出力する。この停止指令は切換要求手段１２に入力され、切換要求手段１２は切換手段１３に指令生成手段１４〜１６への入力信号を切換るための切換要求を出力する。上位コントローラ２０から停止指令が出力された時点から、クランク軸２は図４(ｂ)に示すマスタ軸速度信号（実線）のように減速して、図４(ａ)に示すマスタ軸位置信号（実線）のように３６０度の位置（すなわち０度の位置）で停止することになる。

切換要求手段１２から切換手段１３へ切換要求が出力されると、切換手段１３はそれまでマスタ軸位置信号を選択して指令生成手段１４〜１６へ出力していたのを、基準位置信号に切換えて出力する。基準位置信号生成手段１１には、基準位置信号の停止位置と、停止位置に至るまでの基準位置信号の減速度が予め設定してある。一例としては、機械を強制的に停止させるときに、定常動作時におけるマスタ軸との同期関係を維持してスレーブ軸を停止させる場合よりも機械的負担が小さくなるような位置にスレーブ軸を停止させることができるように設定する。機械的負担が小さくなるような位置とは、例えば、定常動作中のスレーブ軸の速度がゼロになる位置であるとか、定常動作中のスレーブ軸の慣性が小さくなる位置であるとか、さらには、スレーブ軸が停止する位置により機械全体における重心位置が過度に変動しない位置であるとか、機械の中で機械的強度が比較的弱いところを避けた位置などのことである。他の例としては、定常動作時におけるマスタ軸との同期関係を維持してスレーブ軸を停止させる場合よりも、停止後に行う作業例えば機械の復旧作業等がしやすい位置にスレーブ軸を停止させることができるように設定する。

基準位置信号生成手段１１は、切換要求が入力されると、切換要求が入力される時点でのマスタ軸位置信号の値（すなわち、位置）とその値の微分値（すなわち、速度）とを求め、これを初期位置、初期速度とし、上述の目的で予め設定された減速度で減速して予め設定された停止位置に停止する位置動作パターンを生成して、これを基準位置信号として出力する。本実施の形態の強制停止動作では、クランク軸２の位置が６０度に相当する位置に対応する定常動作時での同期位置にワーク搬送装置６の各軸を停止させるので、基準位置信号は図４(ａ)に破線で示した６０度で停止する位置動作パターンとなる。

切換手段１３で選択された基準位置信号は指令生成手段１４〜１６に出力され、指令生成手段１４〜１６は入力した基準位置信号を同期位置信号として（すなわち、仮想的にマスタ軸の位置と見なして）、図３に示した同期関係に基いて、ワーク搬送装置６の各軸への位置指令を生成する。

このように、強制停止動作時は、同期位置信号としての信号をマスタ軸位置信号から基準位置信号に切換ることで、マスタ軸であるクランク軸２の実際の位置とスレーブ軸であるワーク搬送装置６の各軸の位置の同期関係を切り離し、仮想的なマスタ軸の位置を示す基準位置信号とスレーブ軸であるワーク搬送装置６の各軸との間で図３に示す同期関係を持たせる。

すなわち、定常動作時は、マスタ軸の位置を示すマスタ軸位置信号に対してスレーブ軸を同期動作させ、強制停止動作時は、同期位置信号をマスタ軸位置信号から停止動作開始時のマスタ軸位置信号と予め設定された停止位置と減速度に基づき生成した基準位置信号に切り換え、基準位置信号に対してスレーブ軸を同期動作させ、同期位置信号に対する同期関係は定常動作時も強制停止動作時も変更しない。
また、同期位置信号に対する同期関係は定常動作時も強制停止動作時も変更しないので、強制停止動作時には、各スレーブ軸はマスタ軸との同期は解除するが、同期位置信号となる基準位置信号に個々に同期することで、結果的に各スレーブ軸間の同期動作、すなわちワーク搬送装置６の各軸間の同期動作を維持することが可能となる。さらに、機械の強制停止動作時も、定常動作時用の動作プログラムを使用でき、強制停止動作時用の動作プログラムが不要となる。

次に、基準位置信号生成手段について詳細に説明する。
図５は基準位置信号生成手段１１の構成を示すブロック図である。切換要求手段１２から切換要求が出力されると、切換要求は基準位置信号の初期位置を記憶する初期位置記憶手段２２と、基準位置信号の初期速度を記憶する初期速度記憶手段２３に入力される。初期位置記憶手段２２は切換要求が入力されると、マスタ軸位置信号入出力手段１０から切換要求入力時のマスタ軸位置信号の値を初期位置として記憶する。また初期速度記憶手段２３は切換要求が入力されると、切換要求入力時のマスタ軸位置信号を微分器２１で微分した値を初期速度として記憶する。

基準位置信号を生成するための速度指令を演算する速度指令演算手段２６は、停止位置記憶手段２５に予め設定してある基準位置信号の停止位置、減速度記憶手段２４に予め設定してある基準位置信号の減速度、および、初期速度記憶手段２３に記憶した基準位置信号の初期速度を入力して速度指令を演算し出力する。速度指令演算手段２６から出力された速度指令を積分器２７で積分し、加算器２８へ出力する。加算器２８は初期位置記憶手段２２に記憶された初期位置と積分器２７から出力された速度指令の積分値を加算して、基準位置信号として出力する。

次に速度指令演算手段について詳細に説明する。
図６は速度指令演算手段２６の構成を示すブロック図である。図６において、基準位置信号が減速を開始する位置である減速開始位置を演算する減速開始位置演算手段３０では、切換要求入力時のマスタ軸位置信号を微分器２１で微分した値である基準位置信号の初期速度と、予め設けられた基準位置信号の停止位置及び減速度とを用いて、次式により基準位置信号の減速開始位置θｄを求める。
θｄ＝θｆ−０．５×Ｖｏ×Ｖｏ／α ・・・（１）
ここで、θｆは停止位置記憶手段２５に予め設定された基準位置信号の停止位置、αは減速度記憶手段２４に予め設定された基準位置信号の減速度、Ｖｏはマスタ軸位置信号が微分されて初期速度記憶手段２３に記憶された基準位置信号の初期速度である。（１）式の右辺第２項は、初期速度Ｖｏから減速度αで減速した場合に速度がゼロとなるまでに移動する距離を示している。停止位置θｆからこの距離を減じた位置から減速を開始すると、ちょうど停止位置θｆで速度がゼロとなり、停止位置θｆで停止することができる。

減速判定手段３１は、基準位置信号生成手段１１の出力である基準位置信号と減速位置演算手段３０の出力である減速開始位置θｄとを比較判定して、その結果をスイッチ３２へ出力する。具体的には、基準位置信号が減速開始位置θｄに達するとスイッチ３２が接続する信号をゼロ信号から減速度へと切換える指示を出力する。スイッチ３２は減速判定手段３１の出力に基づき、ゼロ信号もしくは減速度記憶手段２４からの出力である減速度と接続し、接続した信号を積分器３３へ出力する。積分器３３はスイッチ３２によって選択された信号を入力し、これを積分して減算器３４へ出力する。減算器３４は、初期速度記憶手段２３から出力された初期速度から、積分器３３からの出力値を減算し、速度指令として出力する。停止判定手段３５は、減算器３４から出力された速度信号を入力し、この速度信号がゼロになるとスイッチ３２を切換る。

基準位置信号が減速開始位置θｄに達するまでは、図６のようにスイッチ３２はゼロ信号と接続されており、ゼロの値が積分器３３に入力される。積分器３３は、初期値がゼロであり入力信号を積分した値を出力するため、入力信号としてゼロが入力されると、積分値は変化しないので、そのときの積分値が出力されることになる。よって、このときはゼロの値を減算器３４に出力し、減算器３４は初期速度記憶手段２３に記憶された初期速度を速度指令として出力する。

基準位置信号が減速開始位置θｄに達すると、スイッチ３２は減速判定手段３１の出力に基づき、選択する信号をゼロ信号から減速度へ切換る。従って、減速度が積分器３３に入力されるようになる。積分器３３で減速度が積分され減算器３４へ出力される。減算器３４では初期速度記憶手段２３の出力である初期速度から減速度の積分が減算されることで、減速度記憶手段２４に設定された減速度で減速する速度指令が出力される。

停止判定手段３５は減算器３４の出力である速度指令を入力して、速度指令がゼロになるとスイッチ３２へ指示を出力する。この指示によりスイッチ３２は再度ゼロ信号を選択しゼロ信号を積分器３３へ出力する。減算器３４の出力である速度指令がゼロであるときの積分器３３の出力は初期速度と同値となっているため、積分器３３はこのときにゼロが入力されると、積分値は変化しないためそのときの積分値、すなわち初期速度と同じ値を出力し続けることになる。このため、減算器３４から出力される速度指令はゼロに固定される。

速度指令がゼロで固定されれば、速度指令の積分値と初期位置とを加算して得られる基準位置信号も固定されることになる。従って、基準位置信号を同期位置信号として（言い換えると、仮想的にマスタ軸の位置と見なして）同期動作をしていたワーク搬送装置６の各軸は停止することになる。

本実施の形態に係る同期制御装置によれば、定常動作時は、マスタ軸の位置を示すマスタ軸位置信号に対してスレーブ軸を同期動作させ、強制停止動作時は、同期位置信号をマスタ軸位置信号から強制停止動作開始時のマスタ軸位置信号と予め設定された停止位置と減速度に基づき生成した基準位置信号に切り換え、基準位置信号に対してスレーブ軸を同期動作させて停止させる。定常動作時も強制停止動作時も、同期位置信号との同期関係を変更せずにスレーブ軸の動作を制御することにより、強制停止動作時用の特別な動作プログラムを作成することなく、定常動作時用の動作プログラムを強制停止動作時の動作プログラムとして用いることができ、定常動作時にはマスタ軸とスレーブ軸のすべてを同期動作させ、強制停止動作時には同期制御装置に停止指令を出力するだけで、マスタ軸とスレーブ軸の同期は解除しつつ、スレーブ軸間の同期を維持したまま停止させることが可能となる。

本実施の形態では、基準位置信号の停止位置を予め設定しておく例を示したが、停止位置の代わりに切換要求手段１２が切換要求を出力した時点からの基準位置信号の変位量を予め設定してもよい。その場合も、本発明と同様の動作を実現でき、同様の効果を得る事ができる。

また、基準位置信号生成手段１１で基準位置信号を生成する際、切換要求が出力された時点でのマスタ軸位置信号の微分を初期速度としたが、マスタ軸位置信号を微分して得られる速度信号にはノイズ成分が含まれる場合があるため、マスタ軸位置信号の微分値を移動平均した値を初期速度としてもよい。その場合、安定した初期速度を得る事ができるとともに、本発明と同様の動作を実現でき、同様の効果を得る事ができる。

また、本実施の形態の基準位置生成手段１１では、切換要求が初期位置記憶手段２２と初期速度記憶手段２３にそれぞれ入力され、切換要求が入力された時点のマスタ軸位置信号から求められた初期位置と初期速度が、それぞれ初期位置記憶手段２２と初期速度記憶手段２３へ記憶されて、基準位置信号を生成するとしたが、この場合の切換要求が、上位コントローラ２０からの停止指令であってもよい。その場合も、本発明と同様の動作を実現でき、同様の効果を得る事ができる。

この発明は、マスタ軸の動きに同期してスレーブ軸が動作する機械を制御する同期制御装置に適している。

１ プレスモータ、２ クランク軸、３ コンロッド、４ スライド、
５ 同期エンコーダ、６ ワーク搬送装置、７ 同期制御装置、
１０ マスタ軸位置信号入出力手段、１１ 基準位置信号生成手段、
１２ 切換要求手段、１３ 切換手段、１４、１５、１６ 指令生成手段、
１７ Ｘ軸モータ、１８ Ｙ軸モータ、１９ Ｚ軸モータ、
２０ 上位コントローラ、２１ 微分器、２２ 初期位置記憶手段、
２３ 初期速度記憶手段、２４ 減速度記憶手段、２５ 停止位置記憶手段、
２６ 速度指令演算手段、２７ 積分器、２８ 加算器、
３０ 減速開始位置演算手段、３１ 減速判定手段、３２ スイッチ、
３３ 積分器、３４ 減算器、３５ 停止判定手段。

Claims (7)

1. マスタ軸とスレーブ軸とを備えた機械において、同期位置信号に基づいてスレーブ軸を制御する同期制御装置であって、
   スレーブ軸がマスタ軸に同期して動作する定常動作時は、マスタ軸の位置を示すマスタ軸位置信号を同期位置信号とすることで、前記スレーブ軸を前記マスタ軸の動作に同期するように制御し、
   定常動作している前記機械を強制的に停止させる強制停止動作時は、前記マスタ軸位置信号の値から求めた位置及び速度をそれぞれ初期位置及び初期速度とする基準位置信号を生成し、該基準位置信号を同期位置信号とすることで、前記スレーブ軸を前記基準位置信号に同期動作して停止するように制御すること、
   を特徴とする同期制御装置。
2. 同期位置信号に基づいてスレーブ軸を同期動作させる位置指令を生成して、スレーブ軸へ出力する指令生成手段と、
   強制停止動作開始時に前記指令生成手段が入力する信号を切り換えるための切換要求を出力する切換要求手段と、
   前記マスタ軸位置信号を入力し、前記基準位置信号を生成する基準位置信号生成手段と、
   前記切換要求を受けて前記マスタ軸位置信号あるいは前記基準位置信号を選択して前記指令生成手段へ出力する切換手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の同期制御装置。
3. 複数のスレーブ軸に前記位置指令を出力するために、複数の指令生成手段を備え、
   それぞれの指令生成手段は、同期位置信号として、それぞれ同じ信号を入力するとともに、
   それぞれ対応する各スレーブ軸の位置指令を生成して、各スレーブ軸へ出力すること、
   を特徴とする請求項２に記載の同期制御装置。
4. 前記基準位置信号生成手段は、
   強制停止動作開始時に入力した前記マスタ軸位置信号の値を前記基準位置信号の初期位置として、該初期位置を微分して生成される前記基準位置信号の初期速度と、予め設定した前記基準位置信号の停止位置と減速度から、前記基準位置信号を生成するための速度指令を演算して求める速度指令演算手段と、
   前記速度指令を積分する積分器と、
   前記速度指令を積分した値と前記初期位置とを加算し前記基準位置信号として出力する加算器と、
   を備えることを特徴とする請求項２または３のいずれか一つに記載の同期制御装置。
5. 前記基準位置信号生成手段は、
   強制停止動作開始時に入力した前記マスタ軸位置信号の値を前記基準位置信号の初期位置として、該初期位置を微分した値を移動平均して生成される前記基準位置信号の初期速度と、予め設定した前記基準位置信号の停止位置と減速度から、前記基準位置信号を生成するための速度指令を演算して求める速度指令演算手段と、
   前記速度指令を積分する積分器と、
   前記速度指令を積分した値と前記初期位置とを加算し前記基準位置信号として出力する加算器と、
   を備えることを特徴とする請求項２または３のいずれか一つに記載の同期制御装置。
6. 前記速度指令演算手段は、
   前記初期速度と前記停止位置と前記減速度に基づき、前記基準位置信号が前記初期速度から減速を開始すべき位置となる減速開始位置を演算して求める減速開始位置演算手段と、
   前記減速開始位置と前記基準位置信号とを入力し、前記基準位置信号が前記減速開始位置に到達したか否かを判定する減速判定手段と、
   ゼロもしくは前記減速度の値を入力し、入力した値を積分し停止速度として出力する積分器と、
   前記初期速度から前記停止速度を減算し前記速度指令として出力する減算器と、
   前記速度指令がゼロか否かを判定する停止判定手段と、を備え、
   前記積分器は、前記減速判定手段と前記停止判定手段の判定結果により、前記基準位置信号が前記減速開始位置に到達してから前記速度指令がゼロになるまでは前記停止減速度を入力し、それ以外のときはゼロを入力すること、
   を特徴とする請求項４または５のいずれか一つに記載の同期制御装置。
7. 前記減速開始位置演算手段は、
   前記初期速度をＶｏ、前記停止位置をθｆ、前記減速度をα、前記減速開始位置をθｄとしたときに、前記減速開始位置θｄを、
   θｄ＝θｆ−０．５×Ｖｏ×Ｖｏ／α
   の関係から演算して求めること、
   を特徴とする請求項６に記載の同期制御装置。

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