JP4226629B2 - 複数の軸を制御する数値制御装置及び数値制御装置を用いた同期制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、同期時に被追従軸となる軸と追従軸となる軸を含む複数の軸を制御する数値制御装置、並びに、数値制御装置を用いて追従軸が被追従軸に追従する形で同期制御を行う制御方法に関する。

例えば、ある軸で駆動されるコンベアにより移動中のワークに対して、工具を止まっている状態から始動させて加工を行うといったアプリケーションにおいては、コンベアを駆動する軸（被追従軸）に工具の移動手段（例えばスライダ）の駆動軸（追従軸）を同期させるといった態様で同期制御が行われる。

その場合、工具による実際の加工が開始されるのは、同期完了後（追従軸による工具の移動速度が追従軸によるワーク移動速度に追いついて一致した後）とされる訳であるが、加工を開始するためにその準備として工具の位置決め、コンベアの移動方向と直交する方向の接近動作等（以下、「先行動作」と云う）が必要とされる場合が多い。

このような軸同士の同期が不要な準備動作は、追従軸と被追従軸の同期が完了した状態で行われる必要はないにもかかわらず、従来は、追従軸上にある工具が被追従軸上にあるワークと同期状態（ある方向に同じ速度で移動）になるまで待ち（同期完了後）、準備動作を行い、その後に追従軸上の工具を用いて加工を実行するといったプロセスが採用されていた。

即ち、従来は、追従軸上の物体（上記の例では工具）の動作を同期に関係ない動作と関係のある動作（上記の例では工具による加工）に分けることができ、且つ、同期に関係ある動作の前に実行されるべき「同期に関係のない動作（上記の例では加工の先行動作）」が存在するケースにおいても、同期状態になるまでの時間（同期開始から同期完了までに経過する時間）の情報がなく、同期完了後（同期状態になってから）、同期に関係ない動作のための処理（同期に無関係の先行動作のための処理）を行っていた（下記特許文献１参照）。

そのために、同期に無関係な先行動作の処理とそれに基づく動作実行に要する時間が同期完了後に経過し、その分だけ同期に関係ある動作の処理とそれに基づく動作実行が遅れるという状況が生じていた。これは一種のロスタイム発生に相当し、同期制御を行うアプリケーションにおけるサイクルタイム短縮を妨げる一因となっていた。

特開平４−２２３５０６号公報

本発明は、上述の如く追従軸を被追従軸に追いつかせて同期させる同期制御において生じる上記問題、即ち、同期に無関係な先行動作とそのための処理が同期完了後に行われる故に発生するロスタイムの問題を解決し、同期制御を行うアプリケーションにおけるサイクルタイム短縮を可能にする数値制御装置及び同装置を用いた制御方法を提供することを企図している。

本発明は、追従軸が被追従軸に同期するための動作を開始（同期開始）から同期完了（追従軸が被追従軸に追いつき同期状態となること）に至るまでに要する時間情報が得られるようにして、上記課題を解決したものである。より具体的に云えば、本発明に従った数値制御装置は、第１の軸と第２の軸とを含む複数の軸を制御する数値制御装置であり、前記第１の軸を被追従軸とし、前記第２の軸を追従軸として、前記第１の軸と前記第２の軸を同期制御する同期制御手段を有する。

そして、数値制御装置は更に、前記第１の軸の速度と現在位置を繰り返し検出する第１の検出手段と、前記第１の軸が現在位置から同期開始位置に到達するまでの第１の時間を繰り返し算出する第１の時間算出手段と、前記第２の軸の速度と現在位置を繰り返し検出する第２の検出手段と、前記第２の軸の速度、前記第２の軸の現在位置、同期完了時において前記第２の軸に要求される速度である目標速度、及び、前記第２の軸について設定されている加速度に基づいて、前記第２の軸が同期開始位置通過前は同期開始位置から、同期開始位置通過後は現在位置から同期完了になる位置に至るまでの第２の時間を繰り返し算出する第２の時間算出手段と、前記第１の時間算出手段及び前記第２の時間算出手段の計算結果を加算することにより、前記第２の軸が同期完了になるまでの経過時間を繰り返し予測する予測手段を備えるとともに、前記複数の軸には、前記同期完了までに実行されるべき同期に無関係の先行動作を行う非同期軸となる第３の軸が含まれており、前記予測手段によって繰り返し予測された前記経過が、予め指定された時間になった時点で、前記第３の軸の制御を開始するための信号を出力する手段を更に有する（請求項１）。

ここで、上記数値制御装置に、前記第２の時間算出手段によって繰り返し算出された前記第２の時間を、前記数値制御装置の外部にある別の装置に出力する手段を設けることもできる（請求項２）。

更に、本発明は、同期時に被追従軸となる第１の軸と追従軸となる第２の軸、並びに前記同期時に前記第１の軸及び前記第２の軸と非同期軸となる第３の軸を含む複数の軸を制御する数値制御装置を用いて、前記第２の軸が第１の軸に追従して同期し、前記第３の軸は前記同期時に前記第１の軸及び前記第２の軸と非同期で動作して前記同期完了までに実行されるべき同期に無関係の先行動作が行われるように制御する制御方法を提供する。
同方法においては、前記第１の軸の速度と現在位置を繰り返し検出し、前記第１の軸が現在位置から同期開始位置に到達するまでに経過する第１の時間を繰り返し算出し、前記第２の軸の同期開始位置、同期完了時において前記第２の軸に要求される速度である目標速度、及び、前記第２の軸について設定されている加速度に基づいて、前記第２の軸が同期開始位置通過前は同期開始位置から、同期開始位置通過後は現在位置から同期完了になる位置に至るまでの第２の時間を繰り返し算出し、前記第１の時間と前記第２の時間の算出結果を加算することにより、前記第２の軸が同期完了になる位置までの経過時間を繰り返し予測し、繰り返し予測された前記第２の軸が同期完了になるまでの時間が、予め指定された時間になった時点で、前記第３の軸の制御を開始するための信号を出力する（請求項３）。

本発明によれば、追従軸が被追従軸に同期するための動作を開始（同期開始）から同期完了（追従軸が被追従軸に追いつき同期状態となること）に至るまでに要する時間情報が得られる。そして、この時間と、同期に関係のない先行動作（同期完了前に行われる動作に先行して行われるべき動作）の処理時間が分れば、同期状態になるまでの所要時間（同期開始後漸減し、同期完了時にゼロとなることに注意）が同期に関係ない動作の処理に要する時間になったら、その時点から先行動作の処理を開始することで、先行動作の処理完了時点が、同期完了時点と一致することになる。

従って、その直後から直ちに同期状態で行う動作の処理とそれに基づく動作を開始することができるようになる。即ち、同期に無関係な先行動作とそのための処理が同期完了後に行われる故に発生するロスタイムが削減され、同期制御を行うアプリケーションにおけるサイクルタイム短縮が容易になる。

追従軸を被追従軸に追いつかせて同期させる同期制御に本発明が適用されるアプリケーションの例として、ここでは図１に示したケースを考える。同図に示したように、このアプリケーションは、コンベア１により移動中の箱（移動中の物体の例）２に対して、ビン（移動中の物体と同速度で移動すべき物体の一例）１を差し込むという作業を、同期する２つの軸ＡＸ１、ＡＸ２と、非同期軸であるＡＸ３の動作によって行うというものである。

第１軸ＡＸ１はコンベア１を図中左方から右方へ移動させる軸であり、本同期時（同期開始の時点から同期状態解消までの間；以下、同様）には、「被追従軸」となる。一方、第２軸ＡＸ２はコンベア２をコンベア１と同方向に移動させる軸であり、同期時には「被追従軸」となる。箱２には、コンベア２に面する側にビン１を受け入れる開口が設けられている。コンベア１の移動は、起動のための加速時と停止のための減速時を除けば、定速で行われ、箱２は所定の時間間隔で１つずつ図示した姿勢（開口をコンベア進行方向と垂直でコンベア２に面する側へ向けた姿勢）でコンベア１上に供給される（供給機構等は図示と詳細説明を省略）。

これに対して、第２の軸ＡＸ２で駆動されるコンベア２の移動は、静止状態から起動され（同期開始）、コンベア１の移動速度ｖ1まで加速する。移動速度ｖ1に到達した時点（同期完了時点）からは所定の時間同期状態を継続し、次いで減速して停止し、再度の起動に備える。ビン１は、コンベア２が静止状態にある時に（停止する毎に）１つずつ図示した姿勢（箱２の開口への挿入に適した姿勢；長手方向がコンベア１、２の移動方向と垂直となる姿勢）でコンベア１上の定位置（コンベア１、２の移動方向及びそれに垂直な方向に関して一定の位置）に所定の姿勢で供給される。

同期開始（コンベア２の始動）のタイミングは、ビン１と箱２が、コンベア１、２の移動方向に関して同位置（箱２の開口の正面にビン１の先端が存在している状態）に来るように決定される。今、コンベア２の速度は単調増加でｖ1までの一定加速であるとして、ビン１と同ビン１が挿入される箱２の位置関係に注目すると、同期開始時点において、当然、箱２は後方（図中左方）にあり、コンベア２の加速中に徐々にビン１に接近し、加速完了時（定速ｖ1での移動に移行した時点；即ち、同期完了時点）でビン１と箱２が、コンベア１、２の移動方向位置について整列する（箱２の開口の正面にビン１の先端が存在している状態）。

このような軸ＡＸ１（被追従軸）と軸ＡＸ２（追従軸）との同期を行うこと自体は、同期開始のタイミングを正しく決定する方法等を含めて周知の技法に属するので詳細は省略するが、例えば視覚センサ等で、箱２が既知の定位置をＴ通過した時点が判れば、簡単に計算できる。今、コンベア２の加速を一定値α1とすれば、ｖ1／α1が「同期開始時点から同期完了時点までに経過する時間」となり、この間のコンベア１の移動量Ｄ１とコンベア２の移動量Ｄ２の移動量Ｄ２は次式（１）、（２）で与えられる。

Ｄ１＝ｖ1×（ｖ1／α1） ・・・（１）
Ｄ２＝（１／２）×α1（ｖ1／α1）2 ・・・（２）
今、Ｄ３＝Ｄ１−Ｄ３とした時、箱２がＤ３だけビン１より後方（図１中左方）に来る時点を視覚センサでの検出結果に基づいて決めれば、それが同期開始時点（コンベア２の始動時点）となる。

さて、ビン１を箱２に開口から挿入する動作は、上記のような同期制御により同期が完了し、ビン１と箱２が整列した状態で同期移動している間に、行なう訳であるが、実際に挿入が開始される（ビン１の先端が箱２内に進入する）前に、「ビン１を箱２に接近させる」という先行動作が行われる。この先行動作と、それに続く挿入動作には、第３の軸ＡＸ３で駆動される接近／挿入手段３が用いられる。

接近／挿入手段３の具体的な態様は種々あり得る。例えば接近動作と挿入動作が行われる範囲を余裕をもってカバーする、コンベア１、２の移動方向に沿って幅広いプッシュ板を接近・挿入の方向（コンベア１、２の移動方向と直交）に軸ＡＸ３を用いて動かすことで実行できる。接近動作及び挿入動作に必要なプッシュ板の移動量は予め制御装置（３つの軸ＡＸ１〜ＡＸ３を制御する数値制御装置；図３参照）内のメモリに記憶させておけば良い。なお、図中に（ＡＸ２）で示したように、接近／挿入手段３をコンベア２上に搭載するなどしてビン１と整列した状態で移動させることもあり得る。

このような先行動作（接近動作）を含めた全過程は下記［１］〜［５］のようにまとめられる。
［１］ビンを準備する（静止しているコンベア２上の定位置にビン１を定姿勢で置く）。
［２］コンベア２を始動させ（同期開始）、加速し、同期させる（同期完了後は定速度移動に移行）。
［３］ビン１を箱２に近づける（軸ＡＸ３を用いた先行動作）。
［４］ビン１を箱２に挿入する（軸ＡＸ３を用いた挿入動作）。
［５］挿入完了後にコンベア２を減速し、停止させる（次回サイクルの［１］に備える）。

ここで、問題となるのは上記［３］のビン１を箱２に近づける動作である。この接近動作は、軸ＡＸ１と軸ＡＸ２の同期とは直接関係はない動作であるが、従来は上記［２］の同期完了後に行っていた。図２（ａ）はこれを説明するタイムチャートで、既出の通り、ｖ1はコンベア１の移動速度（定速）、ｖ2はコンベア２の移動速度（変化する）である。縦軸はコンベア速度ｖcを表わす軸、横軸は時間軸である。また、符号ａ〜ｄの意味は下記の通りである。
ａ；同期開始時点（コンベア２の始動時点）
ｂ；同期完了時点（接近動作開始時点）
ｃ；接近動作完了時点（挿入動作開始時点）
ｄ；挿入動作完了時点

この図２（ａ）の描示から判るように、従来技術では、ｂの同期完了時点の直後から接近動作を行い、接近動作完了時点ｃを待ってから挿入動作を開始している。本実施形態では、この時点ｂｃ間の時間を一種のロスタイムと考え、このようなロスタイムの削減乃至抹消できる制御を行う。そのために、上記［３］のビン１を箱２に近づける動作を上記［２］の同期が行われている間に行ってしまうという手法を採用する。

図２（ｂ）はこれを説明するタイムチャートで、図２（ａ）の場合と同じく、ｖ1はコンベア１の移動速度（定速）、ｖ2はコンベア２の移動速度（変化する）であり、縦軸はコンベア速度ｖcを表わす軸、横軸は時間軸である。また、符号ａ、ｂ、ｅ、ｆの意味は下記の通りである。
ａ；同期開始時点（コンベア２の始動時点）
ｂ；同期完了時点（接近動作開始時点）
ｅ；接近動作開始時点
ｆ；挿入動作完了時点

図２（ｂ）を図２（ａ）と比較すると理解されるように、本実施形態では、ｂの同期完了時点の直後から挿入動作を開始できる。これは、同期に関係の無い先行動作（ここでは接近動作）を同期完了時点ｂまでに完了されているからである。但し、実際の作業にあたっては、ビン１を箱２に近づける動作とビン１を箱２に挿入する動作とは連続して行われることが強く望まれるところである。即ち、接近動作を早く起動し過ぎると、箱２にビン１をうまく挿入できなくなる。

その一方、遅すぎるとサイクルタイムの削減効果が落ちてしまうことになる。そこで、上記［３］の接近動作に要する時間から逆算して、その時間分だけ時点ｂに先行させて時点ｆを定めればベストの結果が得られることになる。実際のアプリケーションにおいて、この接近動作の例を含め、「同期に無関係の先行動作」の所要時間は、「固定時間」に設定できるケースが非常に多く、本実施形態ではそのようなケースを考える。図２（ｂ）のケースで云えば、時点ｅと時点ｂの間の経過時間が「挿入動作に必要な時間」（既知値で数値制御装置内に設定・記憶）に一致するように時点ｅが決定される。

そのための計算は、軸ＡＸ１〜ＡＸ３を制御する数値制御装置内でソフトウェア処理によって行われる。計算内容の例を示せば次のようになる。この計算の要点は、処理周期毎に、現在時点から追従軸ＡＸ２が同期完了となる時点（図２（ｂ）における時点ｂに対応）までの残り時間を計算する点にある。

T2=(V3-V2)/A1 ・・・（３）
T=T1+T2=(P2-P1)/V1+(V3-V2)/A1 ・・・（４）
なお、ここで使用されている符号の意味は下記の通りである。
P1:被追従軸ＡＸ１の現在位置（指令位置または実位置）
P2:被追従軸ＡＸ１の同期開始位置＝図２（ｂ）における時点ａに対応
V1:被追従軸ＡＸ１の現在速度（指令速度または実速度）＝（図２（ｂ）におけるｖ1に対応）
V2:追従軸ＡＸ２の現在速度（指令速度または実速度）＝（図２（ｂ）におけるｖ2に対応）
V3:追従軸ＡＸ２の目標速度＝追従軸が同期完了状態において持つべき軸の速度で、図２（ｂ）においては、ｖ2＝ｖ1となる軸ＡＸ２の速度に対応
A1:追従軸ＡＸ２の加速度
T1:被追従軸ＡＸ１が現在位置から同期開始位置に到達するまでの時間
T2:追従軸ＡＸ２が同期開始位置を通過する前は、追従軸ＡＸ２が同期開始位置から同期完了になるまでの時間＝図２（ｂ）において、時点ａから時点ｂまでの経過時間に対応。追従軸ＡＸ２が同期開始位置を通過した後は、追従軸ＡＸ２が現在位置から同期完了になるまでの時間。
T:現在時点から追従軸ＡＸ２が同期完了になるまでの時間

そして、上記の計算で求められるT（同期完了までの残り時間）が、上記の固定時間（先行動作所要時間）に一致した時点を先行動作の開始時点（図２（ｂ）における時点ｅに対応）とすれば、先行動作（ここでは接近動作）の完了時点が同期完了時点と一致するので、直ちに同期状態で行うべき動作（ここでは挿入動作）に移行することが可能となる。その結果、サイクルタイムが短縮される。

図３は、上記計算を含む処理を行う数値制御装置の要部のブロック構成を例示した図である。また、図４は同装置内で行われる処理の概要を記したフローチャートである。
先ず、図３に示したように、数値制御装置は、被追従軸ＡＸ１、追従軸ＡＸ２、非同期軸ＡＸ３をサーボ制御するブロックを有する。プログラム１は、被追従軸ＡＸ１の制御のプログラムで、パラメータ１は、同プログラムに付随して設定される諸パラメータのブロック（メモリ）である。被追従軸ＡＸ１は、プログラム１が与える位置指令に基づいて、周知の態様でサーボ制御される。その一方、被追従軸ＡＸ１の実位置更新手段（メモリ）は、その時点での最新の被追従軸ＡＸ１の実位置を周知の位置検出器（軸ＡＸ１用）から取得し、保持する（次処理周期で更新）。また、それに基づいて被追従軸ＡＸ１の実速度取得手段は、最新の実速度を計算し、保持する（次処理周期で更新）。

一方、指令位置更新手段は、軸ＡＸ１の位置指令の最新データを保持し、それに基づいて、指令速度取得手段が指令速度（プログラム１で指定）の最新データを取得する。これらデータは、軸ＡＸ１の最新位置P1、最新速度V1として、時間T1の計算処理のブロックに与えられる。時間T1の計算式は前述の通りである。

次に、プログラム２は、追従軸ＡＸ２の制御のプログラムで、前述した態様で追従軸ＡＸ２を静止状態から加速し、被追従軸ＡＸ１に追いつくように同期制御するための処理を行う。パラメータ２は、同プログラムに付随して設定される諸パラメータのブロック（メモリ）である。追従軸ＡＸ２は、プログラム２が与える位置指令に基づいて、周知の態様でサーボ制御される。その一方、被追従軸ＡＸ２の実位置更新手段（メモリ）は、その時点での最新の被追従軸ＡＸ２の実位置を周知の位置検出器（軸ＡＸ２用）から取得し、保持する（次処理周期で更新）。また、それに基づいて被追従軸ＡＸ２の実速度取得手段は、最新の実速度を計算し、保持する（次処理周期で更新）。

一方、軸ＡＸ２用の指令位置更新手段は、軸ＡＸ２の位置指令の最新データを保持し、それに基づいて、指令速度取得手段が指令速度（プログラム２で指定）の最新データを取得する。指令速度データは、軸ＡＸ２の最新の指令速度（現在速度）V2として、時間T2の計算処理のブロックに与えられる。時間T2の計算処理のブロックに与えられるデータには、この他に、目標速度V3と同期時に開始される加速制御時の加速度値A1がある。目標速度V3はプログラム２で指定されており、前述の例で云えば、コンベア２をコンベア１と同速度で移動させるために必要な軸ＡＸ２の速度に対応する。加速度値A1は、パラメータ２の一部として予め設定される。これらデータを用いた時間T2の計算式は前述の通りである。

時間T1,T2の計算処理は処理周期（ＩＴＰ）毎に繰り返され、その都度計算結果が信号出力処理のブロックに送られる。信号出力処理のブロックは、T1＋T2と予め設定された指定時間の大小関係をチェックし、T1＋T2が予め設定された指定時間以下になったら直ちにプログラム３を起動する信号を出力する。プログラム３は非同期軸ＡＸ３を制御するプログラムで、パラメータ３は同プログラムに付随するパラメータである。

ここで、「指定時間」は前述した固定時間で、非同期軸の動作によって行われる「同期に無関係の先行動作」（前述の例ではビン１を箱２に接近させる動作）に要する時間のことである。プログラム３が起動されると、同プログラム３に基づき、周知の態様で位置指令が作成され、サーボ制御のブロックを介して非同期軸ＡＸ３の制御が行われる。前述の例では、ビン１を箱２に接近させる動作と挿入動作が連続的に実行される。前述した理由により、接近動作の完了時点は、軸ＡＸ１と軸ＡＸ２の同期が完了する時点と一致する。従って、挿入動作は指摘のタイミングで支障なく遂行されることになる。なお、図示は省略したが、時間T2の計算処理ブロックには、第２の軸ＡＸ２の同期開始位置通過前においては「第２の軸ＡＸ２が同期開始位置から同期完了になる位置に至るまでの時間」、第２の軸ＡＸ２の同期開始位置通過後について「第２の軸ＡＸ２が現在位置から同期完了になる位置に至るまでの時間」T2（計算結果）を数値制御装置の外部（例えば数値制御装置に接続された表示装置）に出力するブロックを付設しても良い。

上記説明したブロック構成と機能を前提に、数値制御装置がＣＰＵを使って行なう処理の概要をまとめれば、図４のフローチャートの如くである。各ステップの要点を以下に記す。なお、各ステップ説明における「被追従軸」（符号表記省略）は、図３における被追従軸ＡＸ１のことであり、図１、図２で説明した例においては、コンベア１を駆動する軸ＡＸ１に対応する。同様に、「追従軸」（符号表記省略）は、図３における追従軸ＡＸ２のことであり、図１、図２で説明した例においては、コンベア２を駆動する軸ＡＸ２に対応する。また、「非同期軸」（符号表記省略）は、図３における非同期軸ＡＸ３のことであり、図１、図２で説明した例においては、接近／挿入手弾３を駆動する軸ＡＸ３に対応する。

●ステップＳ１；T1,T2を初期化し、T1=0,T2=0とする。T1,T2は夫々時間T1,T2を表わすレジスタ値である。
●ステップＳ２；追従軸は既に同期完了状態にあるかチェックする。このチェックは、追従軸Ｘ２の目標速度（即ち、追従軸の同期完了時の速度）V3と、現在速度V2を比較することによって行うことができる。所定の誤差の範囲内でV2=V3となっていれば、判断はイエスでステップＳ１２へ進む。同期未完了であればV2<V3であり、その場合はステップＳ３へ進む。

●ステップＳ３；被追従軸が同期開始位置を越えたか否かチェックする。同期開始位置のデータは、図３中の同期開始位置P2のブロックで得られるもので、図３中に示したプログラム２により計算される。なお、被追従軸の同期開始位置は、前述したように、同期完了時に実現すべき物体同士の位置関係（前述した例では、ビン１と箱２の整列状態）が実現できるように決定される同期開始時点における被追従軸の位置のことである。その求め方は既述の通り周知なので詳細は省略するが、前述した例で云えば、箱２がＤ３だけビン１より後方（図１中左方）に来る時点（例えば視覚センサの検出結果に基づいて求められる）が同期開始時点（コンベア２の始動時点）となり、この同期開始時点に対応する被追従軸の位置が「被追従軸の同期開始位置」となる。もし、被追従軸が同期開始位置を越えていればステップＳ８へ進む。越えていなければ、ステップＳ４へ進む。

●ステップＳ４；被追従軸の現在速度V1を読み出す。V1のデータは、図３中（左上部）に示した現在速度V1のブロックで得られる。
●ステップＳ５；被追従軸の現在位置P1を読み出す。P1のデータは、図３中（左上部）に示した現在位置P1のブロックで得られる。
●ステップＳ６；被追従軸の同期開始位置P2を読み出す。P2のデータは、前述した通り、図３中の同期開始位置P2のブロックで得られる。

●ステップＳ７；被追従軸が現在位置から同期開始位置に到達するまでの時間T1を計算し、T1のレジスタ値を更新する。計算式は、T1=(P2-P1)/V1である。
●ステップＳ８；追従軸の現在速度V2を読み出す。V2のデータは、図３中に示した現在速度V2のブロックで得られる。
●ステップＳ９；追従軸の目標速度V3を読み出す。V3のデータは、図３中に示した目標速度V3ブロックで得られる。

●ステップＳ１０；追従軸の加速度A1を読み出す。A1のデータは、図３中に示した加速度A1のブロックで得られる。
●ステップＳ１１；時間T2を計算し、T2のレジスタ値を更新する。計算式は、T2=(V3-V2)/A1である。この計算式が表しているように、時間T2は、追従軸が同期開始位置を通過する前は、「追従軸が、同期開始位置から同期完了位置に到達するまでの時間」となり、追従軸が同期開始位置を通過した後は、「追従軸が、現在位置から同期完了位置に到達するまでの時間」となる。
●ステップＳ１２；現在から、追従軸が同期完了状態となるまでの時間Tを計算する。計算式は、T=T1+T2である。

以上の処理は処理周期毎に繰り返され、その都度時間かTが求められる。当然のことながら計算されるTの値は徐々に小さくなる。各計算毎に得られたTの値は、図３中の信号出力処理のブロックで、予め設定された指定時間と比較され、T1＋T2が予め設定された指定時間以下になったら直ちにプログラム３を起動する信号が出力される（そうでなければ次回のT値が入力されるまで待機）。

既述の通り、「指定時間」は、非同期軸の動作によって行われる「同期に無関係の先行動作」（前述の例ではビン１を箱２に接近させる動作）に要する時間のことである。プログラム３が起動されると、同プログラム３に基づき、周知の態様で位置指令が作成され、サーボ制御のブロックを介して非同期軸ＡＸ３の制御が行われる。前述の例では、ビン１を箱２に接近させる動作と挿入動作が連続的に実行される。

実施形態で想定される同期制御を行うアプリケーションの例を示した図である。 図１に示した例について、（ａ）従来技術に係る同期制御を行った場合のタイムチャートと、（ｂ）本発明に係る同期制御を行った場合のタイムチャートを例示したものである。 本発明の実施形態で採用される数値制御装置の要部のブロック構成を説明する図である。 本発明の実施形態で実行される処理の概要を記したフローチャートである。

符号の説明

１ ビン
２ 箱
３ 接近／挿入手段

Claims (3)

1. 少なくとも第１の軸と第２の軸とを含む複数の軸を制御する数値制御装置において、
   前記第１の軸を被追従軸とし、前記第２の軸を追従軸として、前記第１の軸と前記第２の軸を同期制御する同期制御手段と、
   前記第１の軸の速度と現在位置を繰り返し検出する第１の検出手段と、
   前記第１の軸が現在位置から同期開始位置に到達するまでの第１の時間を繰り返し算出する第１の時間算出手段と、
   前記第２の軸の速度と現在位置を繰り返し検出する第２の検出手段と、
   前記第２の軸の速度、前記第２の軸の現在位置、同期完了時において前記第２の軸に要求される速度である目標速度、及び、前記第２の軸について設定されている加速度に基づいて、前記第２の軸が同期開始位置通過前は同期開始位置から、同期開始位置通過後は現在位置から同期完了になる位置に至るまでの第２の時間を繰り返し算出する第２の時間算出手段と、
   前記第１の時間算出手段及び前記第２の時間算出手段の計算結果を加算することにより、前記第２の軸が同期完了になるまでの経過時間を繰り返し予測する予測手段を備えるとともに、
   前記複数の軸には、前記同期完了までに実行されるべき同期に無関係の先行動作を行う非同期軸となる第３の軸が含まれており、
   前記予測手段によって繰り返し予測された前記経過時間が、予め指定された時間になった時点で、前記第３の軸の制御を開始するための信号を出力する手段を更に有することを特徴とする数値制御装置。
2. 前記第２の時間算出手段によって繰り返し算出された前記第２の時間を、前記数値制御装置の外部にある別の装置に出力する手段を有する、請求項１に記載の数値制御装置。
3. 同期時に被追従軸となる第１の軸と追従軸となる第２の軸、並びに前記同期時に前記第１の軸及び前記第２の軸と非同期軸となる第３の軸を含む複数の軸を制御する数値制御装置を用いて、前記第１の軸が第２の軸に追従して同期し、前記第３の軸は前記同期時に前記第１の軸及び前記第２の軸と非同期で動作して前記同期完了までに実行されるべき同期に無関係の先行動作が行われるように制御する制御方法において、
   前記第１の軸の速度と現在位置を繰り返し検出し、
   前記第１の軸が現在位置から同期開始位置に到達するまでに経過する第１の時間を繰り返し算出し、前記第２の軸の同期開始位置、同期完了時において前記第２の軸に要求される速度である目標速度、及び、前記第２の軸について設定されている加速度に基づいて、前記第２の軸が同期開始位置通過前は同期開始位置から、同期開始位置通過後は現在位置から同期完了になる位置に至るまでの第２の時間を繰り返し算出し、前記第１の時間と前記第２の時間の算出結果を加算することにより、前記第２の軸が同期完了になる位置までの経過時間を繰り返し予測し、
   繰り返し予測された前記経過時間が、予め指定された時間になった時点で、前記第３の軸の制御を開始するための信号を出力することを特徴とする、制御方法。

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