JP2000339036A - 位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 相前後する位置決め動作の間に必要以上の待
ち時間を設けることなく、正確に目的とする位置決め動
作の開始時点からサーボゲインパラメータ値の変更を可
能とすること。 【解決手段】 個々の位置決め動作命令を複数一連に記
述してなる制御プログラムの記憶手段から、個々の動作
命令を読み出して解読し、対応する位置決め動作パター
ンを生成するプログラム実行手段と、同手段にて生成さ
れる位置決め動作パターンを目標パターンとして所定の
サーボゲインパラメータを使用したサーボ演算により操
作出力を生成するサーボ制御装置で、サーボゲインパラ
メータ設定手段によりサーボゲインパラメータの値が、
それが適用開始されるべき位置決め動作と関連づけて設
定されている場合には、当関連付けられた位置決め動作
パターンの開始時点にてサーボゲインパラメータの値を
設定値に変更するパラメータ変更手段を具備してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プログラマブル
・コントローラ・システムの高機能ユニットの１つであ
る位置決め制御ユニット等として好適な位置決め制御装
置に係り、特に位置決め制御プログラムを構成する個々
の位置決め動作と同期を取りつつサーボゲインパラメー
タを任意に変更可能とした位置決め制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の位置決め制御装置は、プログラ
マブル・コントローラ・システムの高機能ユニットの１
つである位置決め制御ユニット等として従来より知られ
ている。その基本的な構成は、個々の位置決め動作に対
応する動作命令を複数一連に記述してなる位置決め制御
プログラムを記憶させたプログラム記憶手段と、このプ
ログラム記憶手段から個々の動作命令を読み出して解読
することにより、対応する位置決め動作パターンを生成
するプログラム実行手段と、このプログラム実行手段に
て生成される位置決め動作パターンを目標パターンとし
て所定のサーボゲインパラメータを使用したサーボ演算
により操作出力を生成するサーボ制御手段とを備えてい
る。

【０００３】斯かる位置決め制御装置において、シーリ
ング等のような軌跡の精度を要求されるアプリケーショ
ンを実施する場合、個々の位置決め動作毎にサーボゲイ
ンパラメータの値を適切に設定せねばならない。プログ
ラマブル・コントローラ・システムの高機能ユニットの
１つである位置決め制御ユニット（以下、ＭＣユニット
と称する）の場合、従来、このサーボゲインパラメータ
の変更処理は、ＣＰＵユニットに組み込まれるラダー図
プログラムにおいて、所定の命令語を使用することによ
り実現することができる。

【０００４】即ち、ユーザープログラム中にサーボゲイ
ンパラメータ変更命令を記述すればこれが解読されてそ
の旨の情報がＣＰＵユニットからＭＣユニットへとシス
テムバスを介して送られ、これを受けたＭＣユニットが
直ちにサーボゲインパラメータの値を変更する。つま
り、ＭＣユニットのサーボゲインパラメータは、個々の
位置決め動作とは非同期に変更されてしまう。

【０００５】そのため、正確に個々の位置決め動作の境
界でサーボゲインパラメータの値を変更したい場合に
は、ラダー図プログラム上において、サーボゲインパラ
メータ変更命令の前後に位置決め動作停止命令と位置決
め動作再開命令とを記述することによって、２つの位置
決め動作の間に待ち時間Ｔｗを設けねばならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のサーボゲインパラメータ変更手法にあって
は、ラダー図プログラム上において、サーボゲインパラ
メータ変更の都度に、動作停止命令と動作再開命令とを
記述せねばならないことから、その分だけプログラムが
煩雑となる。また、相前後する位置決め動作の間に待ち
時間Ｔｗを挿入せねばならないことからタクトタイムが
低下する。

【０００７】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたものであり、その目的とするところは、
相前後する位置決め動作の間に必要以上の待ち時間を設
けることなく、正確に目的とする位置決め動作の開始時
点からサーボゲインパラメータの値を変更することがで
きるようにした位置決め制御装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この出願の請求項１に記
載の発明は、個々の位置決め動作に対応する動作命令を
複数一連に記述してなる位置決め制御プログラムを記憶
させたプログラム記憶手段と、サーボゲインパラメータ
の値をそれが適用開始されるべき位置決め動作と関連づ
けて設定可能なサーボゲインパラメータ設定手段と、前
記プログラム記憶手段から、個々の動作命令を読み出し
て解読することにより、対応する位置決め動作パターン
を生成するプログラム実行手段と、前記プログラム実行
手段にて生成される位置決め動作パターンを目標パター
ンとして所定のサーボゲインパラメータを使用したサー
ボ演算により操作出力を生成するサーボ制御手段と、前
記サーボゲインパラメータ設定手段によりサーボゲイン
パラメータの値が設定されている場合には、それと関連
付けられた位置決め動作パターンの開始時点にてサーボ
ゲインパラメータの値を設定値に変更するパラメータ変
更手段と、を具備することを特徴とする位置決め制御装
置にある。

【０００９】このような構成によれば、サーボゲインパ
ラメータの値をそれが適用開始されるべき位置決め動作
と関連づけて設定しておきさえすれば、該当する位置決
め動作パターンの開始時点にてサーボゲインパラメータ
の値は設定値に自動的に変更される。そのため、相前後
する位置決め動作の間に、サーボゲインパラメータ変更
のために、必要以上の待ち時間を設ける必要がなくな
り、その分だけタクトタイムが向上する。

【００１０】この出願の請求項２に記載の発明は、位置
決め制御装置が、プログラマブル・コントローラ・シス
テムの高機能ユニットの１つである位置決め制御ユニッ
トであり、サーボゲインパラメータ設定手段は、位置決
め制御プログラムの解読結果に基づいて、サーボゲイン
パラメータの値をそれが適用開始されるべき位置決め動
作と関連付けて設定することを特徴とする請求項１に記
載の位置決め制御装置にある。

【００１１】このような構成によれば、位置決め制御ユ
ニットで使用される位置決め制御プログラム中に、適切
な命令語等を記述しておきさえすれば、目的とする位置
決め動作の到来と共に、サーボゲインパラメータの値は
自動的に設定値に変更されることとなる。

【００１２】ここで、位置決め制御プログラム中におい
て、サーボゲインパラメータの値をそれが適用開始され
るべき位置決め動作と関連づけて設定する手法として
は、様々なものが考えられる。最も簡単なものは、サー
ボゲインパラメータの変更を意味する特定の命令語並び
に変更後のサーボゲインパラメータの値を、それが適用
開始されるべき動作命令の直前に挿入するものである。
また、それ以外の例としては、位置決め制御プログラム
の先頭に、サーボゲインパラメータの変更を意味する命
令語並びに変更後のサーボゲインパラメータの値を記述
すると共に、それが適用開始されるべき位置決め動作に
対応する動作命令のステップ番号を記述することなどが
考えられる。いずれにしても、サーボゲインパラメータ
の値をそれが適用開始されるべき位置決め動作と関連づ
けて設定する手法は当業者において様々なものが考えら
れるはずである。

【００１３】この出願の請求項３に記載の発明は、位置
決め制御装置が、プログラマブル・コントローラ・シス
テムの高機能ユニットの１つである位置決め制御ユニッ
トであり、かつシステムバスを介してＣＰＵユニットと
の間でデータのやり取りを行うように仕組まれており、
サーボゲインパラメータ設定手段は、前記ＣＰＵユニッ
ト側にあって、ラダー図等のユーザプログラムの解読結
果に基づいて、サーボゲインパラメータの値並びにそれ
が適用開始されるべき位置決め動作を認識して、位置決
め制御ユニットへ送られるべきゲイン設定情報を生成す
る手段と、前記位置決め制御ユニット側にあって、前記
ＣＰＵユニットから送られてくるゲイン設定情報に基づ
いて、サーボゲインパラメータの値をそれが適用開始さ
れるべき位置決め動作と関連づけて設定する手段と、か
らなることを特徴とする請求項１に記載の位置決め制御
装置にある。

【００１４】このような構成によれば、ＣＰＵユニット
に組み込まれるラダー図等のユーザー命令上において、
特定の命令語を記述するだけで、位置決め制御ユニット
側における目的とする位置決め動作の到来と共に、サー
ボゲインパラメータの値は自動的に設定値に変更され
る。そのため、従前の手法のように、サーボゲインパラ
メータ変更希望時点の前後に動作停止命令や動作再開命
令を記述する煩雑さを回避することができる。また、そ
れに伴う必要以上の待ち時間を発生させることもない。

【００１５】この出願の請求項４に記載の発明は、サー
ボゲインパラメータの値をそれが適用開始されるべき位
置決め動作と関連づけて設定可能なサーボゲインパラメ
ータ設定手段と、個々の位置決め動作に対応する動作命
令を複数一連に記述してなる位置決め制御プログラムを
記憶させたプログラム記憶手段から、個々の動作命令を
読み出して解読することにより、対応する位置決め動作
パターンを生成するプログラム実行手段と、前記プログ
ラム実行手段にて生成される位置決め動作パターンを目
標パターンとして所定のサーボゲインパラメータを使用
したサーボ演算により操作出力を生成するサーボ制御手
段と、前記サーボゲインパラメータ設定手段によりサー
ボゲインパラメータの値が設定されている場合には、そ
れと関連付けられた位置決め動作パターンの開始時点に
てサーボゲインパラメータの値を設定値に変更するパラ
メータ変更手段と、を具備する位置決め制御装置を実施
するためのコンピュータプログラムを記録させた記録媒
体にある。

【００１６】ここで、記録媒体としては、位置決め制御
装置に組み込まれる各種のメモリデバイスが含まれる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の好適な一実施
形態を図１〜図１３を参照して詳細に説明する。

【００１８】本発明が適用されたＭＣユニットを含むプ
ログラマブル・コントローラ・システムの全体が図１の
システム構成図が概略的に示されている。よく知られて
いるように、この種のプログラマブル・コントローラ・
システム１は、マザーボード上にシステムバスを敷設し
てなるラック上に、それぞれコネクタを介して多数の制
御ユニットを接続して構成される。図では、それらの制
御ユニットのうちで、本発明が適用されたＭＣユニット
１００と、ＣＰＵユニット２００と、電源ユニット３０
０のみが明示されている。

【００１９】ＭＣユニット１００には、それぞれケーブ
ルを介して４個のサーボドライバ１１０ａ，１１０ｂ，
１１０ｃ，１１０ｄが接続される。また、それらサーボ
ドライバ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄのそ
れぞれには、サーボモータ１２０ａ，１２０ｂ，１２０
ｃ，１２０ｄが接続される。尚、１３０ａ，１３０ｂ，
１３０ｃ，１３０ｄは、サーボモータの軸に取り付けら
れたロータリエンコーダである。

【００２０】その他、１４０はティーチング時などの微
妙な位置合わせが必要なときに使用される手動式パルス
ゼネレータ、１５０はＣＣＷ限界入力、ＣＷ限界入力、
原点近傍入力、即停止入力等を与えるための専用端子
台、１６０は試運転・デバック・ティーチング等に使用
するティーチングボックスである。また２はデータ設定
の他、Ｇ言語のプログラミング等に使用するプログラミ
ングツールである。

【００２１】ＭＣユニット１００並びにＣＰＵユニット
２００の電気的なハードウェア構成が図２のブロック図
に概略的に示されている。

【００２２】同図に示されているように、ＭＣユニット
１００内には、ユニット全体を統括制御するＭＰＵ１０
０ａと、ユーザにより作成された位置決め制御プログラ
ムを格納するためのフラッシュメモリ１００ｂと、各種
の演算用エリア等として使用されるＲＡＭ１００ｃと、
エンコーダ１３０からのフィードバック情報を生成する
ためのカウンタ１００ｄと、サーボドライバ１１０に対
してアナログ電圧である操作出力を送り出すためのＤ／
Ａコンバータ１００ｅと、当該ユニットの制御仕様を規
定するシステムプログラムが格納されるＲＯＭ１００ｈ
と、ＣＰＵユニット２００との間でデータのやりとりを
行うための共有メモリ１００ｆとが内蔵されており、そ
れらはＭＰＵバス１００ｇを介して互いに結ばれてい
る。

【００２３】一方、ＣＰＵユニット２００内には、ユニ
ット全体を統括制御するＭＰＵ２００ａと、システムプ
ログラムを格納するためのＲＯＭ２００ｂと、ラダー図
プログラム等を格納するためのＰＲＯＭ２００ｃと、入
出力メモリや各種の演算エリアとして使用されるＲＡＭ
２００ｄと、システムバス３との接続を制御するバスＩ
／Ｆ回路２００ｅとが内蔵されており、それらはＭＰＵ
バス２００ｆを介して結ばれている。

【００２４】ＭＣユニット１００内のＲＯＭ１００ｈ並
びにＣＰＵユニット２００内のＲＯＭ２００ｂにそれぞ
れ格納されたシステムプログラムの構成が図３のゼネラ
ルフローチャートに示されている。同図に示されるよう
に、ＣＰＵユニット２００においては、電源投入直後の
イニシャライズ処理を経た後（ステップ３０１）、入力
リフレッシュ処理、プログラム実行処理、出力リフレッ
シュ処理、システムサービス処理を繰り返す（ステップ
３０２〜３０５）。

【００２５】ここで、入力リフレッシュ処理（ステップ
３０２）では、よく知られているように、図示しない入
力ユニットから取り込んだ入力データを、ＲＡＭ２００
ｄに割り当てた入力エリアに書き込む。また、これと同
時に、ＭＣユニット１００に関しては、各種のステータ
スの入力処理を同時に行う。ここで、ステータスの中に
は、例えばエラー識別情報、システムステータス、エラ
ーコード、Ｍコード、タスクステータス、現在位置など
が含まれる。

【００２６】続くプログラム実行処理（ステップ３０
３）では、よく知られているように、ＲＡＭ２００ｄに
割り付けられた入出力エリアの内容を読み込んで、ラダ
ー図プログラムなどを実行すると共に、その実行結果に
より再び出力エリアの内容を書き替える処理などを行
う。

【００２７】続く出力リフレッシュ処理（ステップ３０
４）では、よく知られているように、命令実行により書
き替えが完了した出力エリアの内容を図示しない出力ユ
ニットに転送して外部へと出力する。ここで、ＭＣユニ
ット１００に関しては、同時に運転に関する様々な指令
を行う。ここで運転に関する指令には、プログラム番号
指定、自動／手動、サイクルスタート、Ｍコードリセッ
ト、ＪＯＧ運転などが含まれる。

【００２８】一方、続くシステムサービス処理（ステッ
プ３０５）では、各種の応用命令あるいは特殊補助リレ
ーの実行結果を格納するデータ転送用エリアの内容を、
他の高機能ユニットとの間でやりとりする処理などを実
行する。ここで、ＭＣユニット１００に関しては、位置
データ、システムパラメータ（ユニットパラメータ、メ
モリ管理パラメータ、機械使用パラメータ、目標値パラ
メータ、送り速度パラメータ、ゾーンパラメータ、サー
ボパラメータ等）、モニタ情報（エラーコード、Ｉ／Ｏ
モニタ、タスクステータス、現在位置、偏差カウンタ
等）並びに特殊情報（フラッシュメモリ書き込み／読み
出し、位置データ書き込み／読み出し、自動ローディン
グ等）が含まれる。

【００２９】これに対して、ＭＣユニット１００側にお
いては、同様に電源投入直後のイニシャライズ処理を経
た後（ステップ３１１）、様々な処理を実行するわけで
あるが、図示例では本発明に関連するプログラム実行処
理（ステップ３１２）並びにシステムサービス処理（ス
テップ３１３）のみが示されている。

【００３０】プログラム実行処理（ステップ３１２）
は、Ｇ言語で記述されてフラッシュメモリ１００ｂに格
納された位置決め制御プログラムを実行するものであ
り、その詳細が図４のフローチャートに部分的に示され
ている。

【００３１】同図において、処理が開始されると、まず
後述するサーボ制御処理において１動作命令が完了した
ことを示す１動作命令実行完了フラグの内容が参照され
る（ステップ４０１）。今仮に、サーボ制御処理におい
て、１動作命令が実行完了した状態にあると（ステップ
４０１ＳＥＴ）、Ｇ言語で記述された位置決め制御プロ
グラムから次の命令を読み出して解読する処理が実行さ
れる（ステップ４０２，４０３）。

【００３２】ここで、解読されたものが本発明で新たに
定義されたサーボゲインパラメータ変更命令であれば
（ステップ４０４ＹＥＳ）、当該変更命令からサーボゲ
インパラメータ（Ｇ）を取り出して記憶する処理を実行
する（ステップ４０５）。ここで重要なことは、この処
理（ステップ４０５）では、単にサーボゲインパラメー
タ（Ｇ）を一次記憶するだけであって、この時点におい
ては演算用サーボゲインパラメータ（Ｇ´）の更新を行
わない点である。つまり、この時点でサーボゲインパラ
メータ（Ｇ）の値で演算用サーボゲインパラメータ（Ｇ
´）を更新してしまえば、新たなサーボゲインパラメー
タ（Ｇ）の値が直ちに後述するサーボ演算に反映されて
しまい、本発明の目的とする位置決め制御プログラムと
の同期がとれない。

【００３３】続いて、次の命令の読み出し処理（ステッ
プ４０２）並びに命令解読処理（ステップ４０３）が実
行されて、今度は動作命令が解読され（ステップ４０６
ＹＥＳ）、その動作命令で指令された位置決め動作パタ
ーンの生成処理が行われる（ステップ４０７）。この位
置決め動作パターンは、ステップ４０７のブロック中に
示されるように、横軸を時間、縦軸を速度とした場合に
おいて、所定の加速時間Ｔａ、減速時間Ｔｂ、低速時間
Ｔｃを有する台形状パターンとして表すことができる。

【００３４】以後、位置決め動作パターンが更新された
ことを示すために位置決め動作パターン更新フラグをセ
ットし（ステップ４０８）、また１動作命令の実行が開
始されたことを示すために１動作命令実行完了フラグを
リセットした後（ステップ４０９）、図５に示されるサ
ーボ制御処理へと処理を任せる。

【００３５】サーボ制御処理の詳細が図５のフローチャ
ートに示されている。このサーボ制御処理は、タイマ割
り込み処理によって時間Ｔ（例えば２ｍ／ｓｅｃ）周期
で実行される。同図において、処理が開始されると、位
置決め動作パターンの更新直後であることを示す位置決
め動作パターン更新フラグの状態が参照される。ここ
で、位置決め動作パターンの更新直後であると判定され
ると（ステップ５０１ＳＥＴ）、新たな位置決め動作パ
ターンの取得処理（ステップ５０２）並びに演算用サー
ボゲインパラメータ（Ｇ´）の更新処理（ステップ５０
３）が実行され、その後新たな位置決め動作パターンの
更新を禁止するために、位置決め動作パターン更新フラ
グのリセット処理が行われる（ステップ５０４）。ここ
で重要な点は、演算用サーボゲインパラメータ（Ｇ´）
の更新は、新たな位置決め動作パターンを取得する際に
のみ行われるのであって、図４のフローチャートに示し
たプログラム実行処理の段階においては、単に新しいサ
ーボゲインパラメータ（Ｇ）が記憶されるだけであっ
て、その時点では更新されない点にある。そして、この
ことが、位置決め制御プログラムとの同期を取りつつ、
個々位置決め動作単位でサーボゲインパラメータを変更
するという作用に結びつくのである。

【００３６】以後、図４のフローチャートにおけるステ
ップ４０７にて生成された位置決め動作パターン並びに
図５のフローチャートにおけるステップ５０３で更新さ
れた演算用サーボゲインパラメータ（Ｇ´）を少なくと
も用いて、サーボ演算処理が行われ、最終的に操作出力
が得られるのである（ステップ５０５〜５０８）。

【００３７】このとき行われるサーボ演算処理が、図１
０〜図１３に概念的に示されている。

【００３８】図１０（ａ）に示されるように、ＭＣユニ
ットで使用されるサーボ機構としては、セミクローズド
ループ方式等と称されるものが使用される。この方式の
サーボ機構は、指令値に対する機械の移動量をモータの
回転量で検出し、これをフィードバックする。指令値と
実際の移動量の偏差を算出し、これが零になるように制
御が行われる。現在の産業用位置決め装置に適用される
サーボ機構としては、このセミクローズドループ方式が
主流である。

【００３９】次に、ＭＣユニット１１の内部動作を、図
１０（ｂ），図１１，図１２，図１３を参照しながらわ
かりやすく説明する。

【００４０】まず、エンコーダ１４のパルスを単位とす
る一定の位置指令値（図１２（ａ）参照）が、偏差カウ
ンタ１１ａにセットされる。これをパルス分配と称す
る。偏差カウンタ１１ａはＤ／Ａコンバータ１１ｂに直
結されている。これにより、カウンタ１１ａのパルス数
がアナログ電圧に変換され、これがサーボドライバ１２
への速度指令電圧となる。

【００４１】図１１に示されるように、サーボドライバ
１２は速度指令電圧が与えられると、その電圧に応じた
速度でモータを回転させる。ここで、回転数は速度指令
電圧に比例させている。

【００４２】サーボモータ１３の軸に直結されているロ
ータリエンコーダ１４は、モータの回転に同期して回転
し、フィードバックパルスを発生する。

【００４３】すると、図１２（ｂ）に示されるように、
フィードバックパルスにより、偏差カウンタ値（溜まり
量）は零になるまで減算される。偏差カウンタ１１ａの
内容が零になると、ドライバ１２への速度指令電圧も零
になり、モータの回転も停止する（図１２（ｃ）参
照）。

【００４４】位置指令値がセットされない時は、偏差カ
ウンタ値を常に零の状態に保持しようとする。負荷変動
でモータの軸がわずかに変動すると、ロータリエンコー
ダ１４からのフィードバックパルスが偏差カウンタ１１
ａに取り込まれる。この偏差カウンタ値（溜まり量）に
より、モータ軸が回転した方向と逆の方向に速度指令電
圧が出力され、モータ軸を元の位置に戻す。このように
常に現在の位置を保持しようとする修正動作をサーボロ
ックまたはサーボクランプと称する。

【００４５】この原理から、加減速を伴った位置決め
は、図１３（ａ）に示されるように、１指令値を変化さ
せながら、連続的に偏差カウンタにセットしていくこと
で実現できることが分かる。

【００４６】偏差カウンタ１１ａにセットされた１指令
値は、図１３（ｂ）に示されるように、偏差カウンタの
溜まり量となり、最終的に図１３（ｃ）に示されるよう
に、サーボドライバ１２への速度指令電圧に変換され、
サーボモータ１３が制御される。

【００４７】以上から位置決め位置は、位置指令値の総
数（図の塗られた部分：パルス数）となり、速度は単位
時間あたりの位置指令値（パルス数）により決定される
ことが分かるであろう。

【００４８】次に、図５のフローチャートに戻って、指
令値生成処理（ステップ５０５）では、図１３（ａ）の
階段状位置指令値波形の１ステップ分に相当する指令値
の生成が行われる。この例では、２ｍ／ｓｅｃ分の指令
値生成が行われる。

【００４９】続くフィードバック値読み込み処理（ステ
ップ５０６）では、図２に示されるエンコーダ１３０の
フィードバックパルスをカウントするカウンタ１００ｄ
のカウント値を読み込むことで、フィードバック値の読
み込み処理が行われる。

【００５０】続く操作出力生成処理（ステップ５０７）
では、ステップ５０５で生成された指令値とステップ５
０６で読み込まれたフィードバック値との偏差に対し
て、図５のフローチャートのステップ５０３で更新され
た演算用サーボゲインパラメータ（Ｇ´）を乗ずること
によって、操作出力の値が生成される。

【００５１】続く操作出力外部送出処理（ステップ５０
８）では、ステップ５０７で生成された操作出力を、図
２に示されるＤ／Ａコンバータ１００ｅに出力する処理
が実行される。

【００５２】以後、タイマ割り込みが到来する度に、位
置指令値を変化させながら、指令値生成処理、フィード
バック値読み込み処理、操作出力生成処理、操作出力外
部送出処理（ステップ５０５〜５０８）が繰り返し実行
され、最後の位置指令値が送出された時点で（ステップ
５０９ＹＥＳ）、１動作命令実行完了フラグはセットさ
れる（ステップ５１０）。

【００５３】すると、図４のフローチャートに戻って、
１動作命令実行完了フラグがセットされていることを条
件として（ステップ４０１ＳＥＴ）、次の命令の読み出
し並びに解読などが再開される（ステップ４０２，４０
３）。

【００５４】次に、本発明の要部であるサーボゲインパ
ラメータ設定手段の構成を、図６〜図９を参照しながら
詳細に説明する。

【００５５】まず最初に、位置決め制御プログラム中に
新たに特別な命令を定義することによって、サーボゲイ
ンパラメータの値をそれが適用開始されるべき位置決め
動作と関連づけて設定する場合について説明する。位置
決め制御のためのプログラム言語としてＧ言語が使用さ
れる場合におけるゲイン変更命令の一例が図６に示され
ている。このゲイン変更命令は、ゲイン変更命令である
ことを示す命令コード「Ｇ６９」と、それに続く２つの
修飾語とから構成されている。第１の修飾語は＃システ
ムパラメータ種類を示す数値「１〜２」であり、第２の
修飾語は変更内容を示す種々のデータである。＃システ
ムパラメータ種類の「１」は、１ループゲインを示して
おり、そのレンジとしては１〜２５０［ｒａｄ／ｓ］が
許されている。また、＃システムパラメータ種類の
「２」は１ループＦＦ（フィードフォワードゲイン）を
示しており、そのレンジとしては０〜１００［％］が許
されている。

【００５６】一方、変更内容を示すデータとしては、軸
名（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ）と、変更値（数値である場合とレ
ジスタ名（Ａ００〜Ａ９９）である場合とが許されてい
る。

【００５７】図６に示されるゲイン変更命令を使用した
２つのプログラミング例が図７（ａ）並びに図７（ｂ）
に示されている。

【００５８】図７（ａ）に示されるものは、変更値を直
接に数値で指定するものであり、具体的にはステップ番
号「Ｎ００９」に対応して、ゲイン変更命令として「Ｇ
６９＃６／Ｘ５０ Ｙ５０」と記述することによって、
Ｘ／Ｙ軸それぞれのＦＦゲインを５０％に変更するよう
に指示している。また、このゲイン変更命令は、変更後
のゲインがサーボ制御において適用されるべき動作命令
「Ｇ０１ Ｘ５００Ｙ４００」の１ステップ手前に挿入
されている。従って、この記述方法によれば、図４のフ
ローチャートに示す命令解読処理（ステップ４０３）に
おいては、ステップ番号「Ｎ００９」に記述されたゲイ
ン変更命令「Ｇ６９ ＃６／Ｘ５０Ｙ５０」で指定され
るサーボゲインパラメータを、その次のステップ番号
「Ｎ０１０」に記述された直線補間動作命令「Ｇ０１
Ｘ５００ Ｙ４００」に関して適用すべきと解読するこ
とができる。

【００５９】図７（ｂ）に示される例にあっては、ステ
ップ番号「Ｎ００９」にゲイン変更命令として「Ｇ６９
＃６／ＸＡ０１ ＹＡ０１」と記述することによっ
て、速度の１／１００のＦＦゲインに変更すべきことを
指示している。これは、１ループＦＦゲインの最適値
が、速度の１／１００の数値である機械を想定した場合
であり、このようなプログラミング手法を採用すること
で、速度の変更があってもプログラムを書き替えること
なく、自動的に最適なゲインとすることが可能となる。

【００６０】次に、図８には、位置決め制御プログラム
中にゲイン変更命令を記述することによって、相前後す
る位置決め動作の境界で正確にサーボゲインパラメータ
を変更した場合の動作が示されている。同図（ａ）に示
されるのは非連続モードの場合であり、同図（ｂ）に示
されるものは連続モードの場合である。

【００６１】それらの図から明らかなように、いずれの
動作モードにおいても、後段の位置決め動作に関して
は、正確にその開始時点から変更後のサーボゲインパラ
メータが使用されている。殊に、同図（ａ）に示される
非連続モードにあっては、待ち時間Ｔｗの値を必要最小
限にとどめることができる。また、同図（ｂ）に示され
る連続モードの場合には、Ｇコードのゲイン変更命令が
先読み実行されても、次の動作開始時にしか変更されな
いため、スムーズな制御が可能となっている。

【００６２】次に、ＣＰＵユニットに格納されたラダー
図プログラム上において、ゲイン変更命令を定義するこ
とにより、ＣＰＵユニットからの指令によって、ＭＣユ
ニット側のサーボゲインパラメータを、位置決め動作単
位で変更する場合を説明する。

【００６３】図９（ａ）には、ラダー図プログラム上に
おいて使用されるサーボゲインパラメータ変更命令が図
式表示されている。このサーボゲインパラメータ変更命
令には、位置決め制御プログラム上の関連する動作命令
を示すステップ番号９０１と、変更後のパラメータ値９
０２，９０３とが含まれている。

【００６４】図９（ｂ）には、ラダー図プログラムの解
読処理の中で、サーボゲインパラメータ変更命令に関す
る部分だけを取り出して示されている。同図に示される
ように、次の命令の読み出し処理（ステップ９０４）及
び命令解読処理（ステップ９０５）の結果、サーボゲイ
ンパラメータ変更命令であると判定されると（ステップ
９０６）、当該変更命令に含まれる「Ｎ０１０，Ｘ５
０，Ｙ５０」は、ＭＣユニットへの送信情報を格納する
データエリアへと記憶される（ステップ９０７）。よく
知られているように、このデータエリアの内容は、周期
的にシステムサービス処理によって、ＭＣユニットの側
へと送信される。これを受けたＭＣユニットの側では、
受信情報を一時記憶し、図５のステップ５０３に示され
るタイミングで、サーボゲインパラメータ（Ｇ´）の更
新処理を行う。すると、新たな位置決め動作の開始時点
から変更後のサーボゲインパラメータ（Ｇ）を使用した
サーボ演算が実行される結果、本発明が目的とする位置
決め動作単位でのサーボゲインパラメータの変更が可能
となるのである。

【００６５】以上説明した実施形態によれば、位置決め
制御を実行するプログラムから、位置決め動作毎に最適
なサーボゲインパラメータを設定することができるた
め、タクトタイムを低下させることなく軌跡の精度を向
上させることができる。特に、直線補間と円弧補間が連
続する動作の場合に本発明は効果的である。円弧補間の
場合、ゲインが低いと機械系の遅れの原因等により、本
来の円より小さな円となってしまう。この問題は、速度
が早いほど顕著になる。しかし、ゲインを高く設定する
と、直線補間のときにオーバーシュートやアンダーシュ
ートが発生してしまい、軌跡精度が低くなってしまう。
本発明では、直線補間と円弧補間の正確なつなぎ目でゲ
インを変更できるため、スムーズな制御が可能となり、
直線補間及び円弧補間共に軌跡の精度を向上させること
ができる。また、サーボゲインパラメータの設定を、レ
ジスタを用いた間接指定とすることで、移動速度や負荷
条件を変更しても数値を設定し直す必要がなくなるとい
う利点もある。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、この種の位置決め制御
装置において、１つ１つの位置決め動作制御毎に、動作
を停止させることなく、最適なサーボゲインパラメータ
を設定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された位置決め制御ユニットを含
むプログラマブル・コントローラ・システム全体の構成
を示す構成図である。

【図２】同プログラマブル・コントローラ・システムに
含まれるＭＣユニット並びにＣＰＵユニットのハードウ
ェア構成を概略的に示すブロック図である。

【図３】ＣＰＵユニット並びにＭＣユニットの処理の全
体を概略的に示すゼネラルフローチャートである。

【図４】ＭＣユニットで実行されるプログラム実行処理
の詳細を示すフローチャートである。

【図５】ＭＣユニットで実行されるサーボ制御処理の詳
細を示すフローチャートである。

【図６】位置決め制御プログラム中で使用されるＧ言語
によるゲイン変更命令の一例を示す説明図である。

【図７】同ゲイン変更命令のプログラミング例を示す説
明図である。

【図８】本発明によるサーボゲインパラメータの変更処
理を採用した場合における実際の動作例を示す説明図で
ある。

【図９】ラダー図プログラム上においてゲイン変更命令
を記述してＭＣユニット側のサーボゲインパラメータを
変更する場合のプログラミング例並びにその解読処理を
概略的に示す説明図である。

【図１０】この種の位置決め制御装置に使用されるサー
ボ制御処理の理解を容易とするための説明図である。

【図１１】サーボドライバの速度特性を示すグラフであ
る。

【図１２】セミクローズドループ方式における位置決め
の基本動作を説明するための説明図である。

【図１３】この種のセミクローズドループ方式の加減速
を伴った位置決めの例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ プログラマブル・コントローラ・システム ２ プログラミングツール ３ システムバス １００ ＭＣユニット ２００ ＣＰＵユニット ３００ 電源ユニット １１０ａ〜１１０ｄ サーボドライバ １２０ａ〜１２０ｄ サーボモータ １３０ａ〜１３０ｃ ロータリエンコーダ １００ａ ＭＰＵ １００ｂ フラッシュメモリ １００ｃ ＲＡＭ １００ｄ カウンタ １００ｅ Ｄ／Ａコンバータ １００ｆ 共有メモリ １００ｇ ＭＰＵバス １００ｈ ＲＯＭ ２００ａ ＭＰＵ ２００ｂ ＲＯＭ ２００ｃ ＰＲＯＭ ２００ｄ ＲＡＭ ２００ｅ バスＩ／Ｆ回路 ２００ｆ ＭＰＵバス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H004 GA18 HA07 HB07 HB08 JA05 JA09 JB03 JB19 KB03 KB39 KC39 KC52 MA05 MA06 5H303 DD01 EE03 EE10 FF09 JJ02 KK02 KK18 KK22 KK24 LL03 LL09 MM05 9A001 HH19 JJ44 KK54

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 個々の位置決め動作に対応する動作命令
   を複数一連に記述してなる位置決め制御プログラムを記
   憶させたプログラム記憶手段と、 サーボゲインパラメータの値をそれが適用開始されるべ
   き位置決め動作と関連づけて設定可能なサーボゲインパ
   ラメータ設定手段と、 前記プログラム記憶手段から、個々の動作命令を読み出
   して解読することにより、対応する位置決め動作パター
   ンを生成するプログラム実行手段と、 前記プログラム実行手段にて生成される位置決め動作パ
   ターンを目標パターンとして所定のサーボゲインパラメ
   ータを使用したサーボ演算により操作出力を生成するサ
   ーボ制御手段と、 前記サーボゲインパラメータ設定手段によりサーボゲイ
   ンパラメータの値が設定されている場合には、それと関
   連付けられた位置決め動作パターンの開始時点にてサー
   ボゲインパラメータの値を設定値に変更するパラメータ
   変更手段と、 を具備することを特徴とする位置決め制御装置。
2. 【請求項２】 位置決め制御装置が、プログラマブル・
   コントローラ・システムの高機能ユニットの１つである
   位置決め制御ユニットであり、 サーボゲインパラメータ設定手段は、位置決め制御プロ
   グラムの解読結果に基づいて、サーボゲインパラメータ
   の値をそれが適用開始されるべき位置決め動作と関連付
   けて設定することを特徴とする請求項１に記載の位置決
   め制御装置。
3. 【請求項３】 位置決め制御装置が、プログラマブル・
   コントローラ・システムの高機能ユニットの１つである
   位置決め制御ユニットであり、かつシステムバスを介し
   てＣＰＵユニットとの間でデータのやり取りを行うよう
   に仕組まれており、 サーボゲインパラメータ設定手段は、 前記ＣＰＵユニット側にあって、ラダー図等のユーザプ
   ログラムの解読結果に基づいて、サーボゲインパラメー
   タの値並びにそれが適用開始されるべき位置決め動作を
   認識して、位置決め制御ユニットへ送られるべきゲイン
   設定情報を生成する手段と、 前記位置決め制御ユニット側にあって、前記ＣＰＵユニ
   ットから送られてくるゲイン設定情報に基づいて、サー
   ボゲインパラメータの値をそれが適用開始されるべき位
   置決め動作と関連づけて設定する手段と、 からなることを特徴とする請求項１に記載の位置決め制
   御装置。
4. 【請求項４】 サーボゲインパラメータの値をそれが適
   用開始されるべき位置決め動作と関連づけて設定可能な
   サーボゲインパラメータ設定手段と、 個々の位置決め動作に対応する動作命令を複数一連に記
   述してなる位置決め制御プログラムを記憶させたプログ
   ラム記憶手段から、個々の動作命令を読み出して解読す
   ることにより、対応する位置決め動作パターンを生成す
   るプログラム実行手段と、 前記プログラム実行手段にて生成される位置決め動作パ
   ターンを目標パターンとして所定のサーボゲインパラメ
   ータを使用したサーボ演算により操作出力を生成するサ
   ーボ制御手段と、 前記サーボゲインパラメータ設定手段によりサーボゲイ
   ンパラメータの値が設定されている場合には、それと関
   連付けられた位置決め動作パターンの開始時点にてサー
   ボゲインパラメータの値を設定値に変更するパラメータ
   変更手段と、 を具備する位置決め制御装置を実施するためのコンピュ
   ータプログラムを記録させた記録媒体。