JPH0895624A - アクチュエータコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のアクチュエータの動作を的確に判定し、
迅速な処理を遂行することができるアクチュエータコン
トローラを提供することを目的とする。 【構成】コントローラＯＳ部２８は、アクチュエータ３
０からの状態信号を監視し、前記状態信号を受信するま
での時間に基づき異常と判定した際、モータ駆動回路３
６を用いてアクチュエータ３０を所定状態に設定した
後、駆動電源リレー３４を動作させて前記アクチュエー
タ３０に対する電源の供給を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数のアクチュエータ
を制御し、その動作を監視することのできるアクチュエ
ータコントローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】モータ等の電動アクチュエータは、その
運用に際して、ドライバ（モータ駆動装置）とコントロ
ーラ（位置決め制御装置）が接続され、前記コントロー
ラ内部のプログラムにより自動運転される。自動運転状
況下では、故障等の異常の発生に対して安全且つ自動的
に対処する必要がある。

【０００３】従来より、多くの異常検出、安全処置の手
法が提案されてきた。例えば、過電流、過速度、過負
荷、モータ断線異常、エンコーダ異常等をドライバが常
時監視し、前記ドライバが異常を感知すると、モータを
停止して駆動回路を遮断するとともに、アラーム等の異
常発生信号を外部に出力するものがある。

【０００４】ところで、前記アクチュエータは、その多
点位置決め装置としての性格から、多くの他の装置と同
期して運用され、一単位の作業を実行する装置群を形成
する。近来の電子技術の発達に伴い、これらのアクチュ
エータと同期的に運用される装置（以下、周辺装置と称
する）の制御をコントローラが行うことが可能となって
いる。この場合、各周辺装置は、コントローラに設けら
れ、入出力動作をプログラマブルに決定できる汎用入出
力回路に接続され、制御される。

【０００５】ここで、複数の装置が同期して運用される
装置群での作業の安定性や安全性のためには、各構成装
置毎の異常発生に伴い然るべき措置が自動的に講じられ
る必要がある。

【０００６】図１１は、自己診断機能を備えた電動ドラ
イバ２をコントローラ４が汎用入出力回路６を介して制
御する例を示す。この場合、電動ドライバ２は、専用の
電動ドライバコントローラ８により制御されている。前
記電動ドライバコントローラ８は、コントローラ４から
動作開始信号を受信すると、電動ドライバ２を作動させ
る。なお、コントローラ４は電動ドライバコントローラ
８からの動作完了信号とアラーム信号を監視する。ねじ
締めが完了し電動ドライバコントローラ８からの動作完
了信号がコントローラ４に送られると、コントローラ４
は電動ドライバ２の運転ルーチンを完了し、次のルーチ
ン（例えば、電動アクチュエータの動作）等の実行に移
る。一方、ねじ閉め動作中に異常が発生し電動ドライバ
コントローラ８からアラーム信号が出力された場合、コ
ントローラ４はねじ締め中止に対応したルーチン（例え
ば、使用者に対するアラームの発生の表示、アクチュエ
ータの退避、停止、ワークの排出等）の実行を行う。こ
のように、周辺装置が自己診断機能を備えている場合、
周辺装置の異常に対応したルーチンの実行が可能とな
り、装置群全体の作業の安定性、安全性を確保すること
が可能となる。

【０００７】しかしながら、このような構成装置の自己
診断等の機能は構造やコストの問題により比較的大規模
且つ高度な機器に限られる。

【０００８】図１２は、周辺装置に自己診断機能が備わ
っていないエアチャック１０をコントローラ１２が汎用
入出力回路１４を介して制御する例を示す。汎用入力回
路１４は、コントローラ１２からの出力により電磁弁１
６のソレノイドを作動させる。電磁弁１６の作動に伴
い、圧力空気がエアチャック１０に供給され、エアチャ
ック１０の爪が閉じる。爪の閉動作に伴い、爪閉確認ス
イッチが作動し、コントローラ汎用入力回路１４に爪閉
を示す信号が送られる。コントローラ１２は爪閉信号を
確認すると、エアチャック１０の動作ルーチンの実行を
終了し、次のルーチン（例えば、アクチュエータ動作ル
ーチン）の実行に移る。この場合、電磁弁１６もしくは
確認スイッチに異常が発生し正常な動作が行われず、爪
閉信号が得られない場合、上記のエアチャック動作ルー
チンは途中で停滞する。当然、コントローラ１２は異常
を感知することはなく、コントローラ１２は爪閉信号を
待ち続けることになる。このように、周辺装置に自己診
断機能が備わっていない場合、コントローラ１２は異常
の発生に有効に対処することができない。また、周辺装
置の異常を感知するために、異常検出のための専用セン
サを設ける必要があり、直接的なコストアップが生じる
だけでなく、配線数の増加や新たな制御プログラムの作
成を必要とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記の不具合を解消す
るために、本発明は、汎用入出力回路を介して複数の周
辺機器の制御を行う場合において、前記周辺装置の異常
を検知し迅速に対処を講じることを可能とする安価なア
クチュエータコントローラを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、複数のアクチュエータの動作制御を行
うアクチュエータコントローラにおいて、前記各アクチ
ュエータからの所定の動作状態信号を受信する動作状態
信号受信手段と、前記動作状態信号を受信するまでの時
間を計測する計時手段と、前記動作状態信号を受信する
までの時間の許容時間を設定する許容時間設定手段と、
前記計時手段によって計測された時間が前記許容時間外
であるか否かを監視する監視手段と、前記計時手段によ
って計測された時間が前記監視手段により許容時間外で
あると判定された場合に所定のエラー処理を行うエラー
処理手段と、を備えることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、各アクチュエータからの所定
の動作状態信号を監視し、その信号の受信のタイミング
によって当該アクチュエータの動作の異常、正常を判定
し、異常と判定された場合には、迅速に適切な処置を施
すことが可能となる。

【００１２】

【実施例】一般に、コントローラにより周辺装置を電動
アクチュエータや他の装置と同期的に動作させる場合、
運転プログラム中に汎用入出力命令を記述する。プログ
ラム中に記述された当命令の実行により、汎用入出力回
路から周辺装置に動作命令が送られ、アクチュエータ並
びに他の周辺装置に同期した動作を実現している。一
方、周辺装置の動作完了に同期して、アクチュエータ並
びに他の周辺装置を動作させたい場合、運転プログラム
中に汎用入出力回路の入力条件判断命令を記述する。プ
ログラム中に記述された当命令の実行により、コントロ
ーラは汎用入出力回路の状態の監視を開始する。汎用入
出力回路の状態が命令中に示された条件を満たした場
合、コントローラは命令中に記述された条件成立時の処
理を実行する。

【００１３】このように、周辺装置の制御は、動作命令
→実行→完了信号の確認→次の動作命令といった制御ル
ープを構成する。ここで、周辺装置に異常が発生した場
合、実行、完了、完了信号の発信に弊害が生じるため、
コントローラは完了信号を得ることができないか、完了
信号を得るまでの時間が大きくなる。そこで、特定時間
内に完了信号が得られない場合、周辺装置の異常と考え
る。なお、周辺装置の異常が発生したと認められるまで
の完了信号の遅延時間は、場合により異なることは明ら
かであり、使用者により自由に設定可能としておく。

【００１４】図１Ａに示す本実施例のアクチュエータコ
ントローラは、ハードウエア、ソフトウエア的に互いに
独立した機能モジュールにより構成される。機能モジュ
ールは、電源、ドライバ、制御部、外部メモリ、インタ
フェース（通信、汎用入出力回路）、操作表示部に分類
され、互いに共通規格の通信・電源ラインにより接続さ
れている。これらは、自由に組み替え可能であり、多様
な仕様に低コストで対応できる。また、モジュールの交
換による部分的なシステムアップにより容易に能力の変
更が可能である。さらに、部分的に分割、分離し、その
間を上記の共通規格を満たすケーブルで接続して運用す
ることも可能である。

【００１５】例えば、図１Ｂに示すように、電源および
ドライバを制御部から分離し、アクチュエータのサーボ
モータに併設して強電回路の集中を図ることで安全上有
効とすることができる。また、図１Ｃに示すように、単
一の制御部に複数のドライバを接続し、容易にシステム
の多軸化も可能である。

【００１６】ユーザの要求する制御機能構成は、コント
ローラの使用される状況により異なる。単一のコントロ
ーラで根本的に制御機能構成が異なるシステムを実現す
ることが可能である。当コントローラは、従来ハードウ
エアにより構成されていた機能を大幅にソフトにより実
現し、全体機能のソフトウエア依存度を高めている。制
御部は、初期状態においてメモリ管理および通信機能の
みで構成されたＯＳを搭載しており、アクチュエータコ
ントローラとしての制御機能を備えていない。制御機能
の実現には、外部から制御システムのＯＳをインストー
ルする必要がある。インストールの方法には、以下の３
種がある。 １．直接ＲＯＭボードを接続する方法（工場出荷時）。 ２．外部メモリモジュールにＲＯＭカードを挿入する方
法。 ３．インタフェースモジュールの通信ポートを介して外
部のコンピュータより伝送する方法。

【００１７】上記２、３の方法の場合、制御部のＲＯＭ
にはフラッシュメモリを使用することにより（大規模な
システム構成で外部メモリモジュールにハードディスク
を備えている場合はその部分に記憶する）、ユーザ自ら
の制御構成の変更が容易に実現できる。

【００１８】当コントローラは６つの代表的な制御機能
構成を準備している。 システム１：コントローラをスタンドアローンで使用
し、コントローラによりアクチュエータ、周辺装置を制
御する場合、シーケンサ並の周辺装置制御能力と高度な
命令セットを有する（図２Ａ）。 システム２：コントローラを制御の主体とし、装置全体
の動作をコントローラプログラムにより記述したい場
合、ルーチン単位での周辺装置制御をシーケンサに行わ
せるために、汎用入出力をパラレルデータとして機能さ
せる（図２Ｂ）。 システム３：シーケンサによる統括的な制御を行う機器
構成下で、コントローラが複数のアクチュエータ動作ル
ーチンを実行する場合、シーケンサから特定プログラム
を実行可能とする（図２Ｃ）。 システム４：シーケンサによる統括的な制御を行う機器
構成下で、アクチュエータを多点位置決めシリンダとし
て運用したい場合、シーケンサからアクチュエータの停
止位置を出力デバイスとして扱うことができる（図２
Ｄ）。 システム５：多軸の制御を行う場合で特に軌道補完を行
わない場合、単軸構成のシステムハードウエアの連結で
実現することを可能とする。 システム６：多軸の制御を行う場合で軌道補完を必要と
する場合、専用の高速演算ユニットが必要となるため、
ユニットの能力により補完能力を選択できるようにす
る。

【００１９】この他にも、特殊機能モジュール、高機能
命令セット、増設メモリ、通信（ネットワーク）用ソフ
トが準備されており、必要に応じて機能の拡張を図るこ
とが可能である。また、大部分の機能をソフトウエアに
より実現したことにより、パラメータによる機能選択、
能力調整の自由度が大幅に増大し、従来、特注用途とし
て対応していた機能をユーザ自ら容易に構成することが
可能となる。

【００２０】一方で大幅に増大したパラメータの設定を
容易に行うために、当コントローラではパラメータ設定
用専用ソフトを準備している。当ソフトは汎用パソコン
から通信ポート（例えば、ＲＳ４２２）を介してパラメ
ータの設定を行うものである。大量のパラメータを予備
知識なしで容易に設定するために、パラメータデータを
代表的な使用環境毎に分類したマトリクスで提供してい
る。ユーザは、ソフトウエアが提供する幾つかのＹＥＳ
／ＮＯ形式の設問に回答してゆくだけで容易に必要なパ
ラメータマトリクスに到達することが可能で、パラメー
タの設定に予備知識を必要としない（図３）。

【００２１】このようにして得られたパラメータマトリ
クスの部分的な変更のために、パラメータマトリクスは
機能毎に分割されたブロックにより構成されている。各
機能ブロックは複数の互いに微妙に異なるが置換可能な
同種のパラメータマトリクスを有しており、同様な設問
に回答することにより容易に必要なパラメータマトリク
スに到達できる。

【００２２】このように、図３に示すように、樹系図状
に階層的に構成されたパラメータマトリクスは、深度を
深める毎に微細な変更が可能となるが同時に深い知識を
要求される。しかし、どの深度においても対話方式によ
り、必要なパラメータマトリクスに容易に到達すること
が可能である。このような方式により、膨大なパラメー
タを予備知識なしで設定、変更することが可能となる。
なお、ユーザが変更可能なパラメータマトリクスの樹系
の最深層は、個別のパラメータであるが、さらに深層に
はメーカのみが選択可能なシステムパラメータが存在す
る。システムパラメータは、安全上ユーザによる選択を
禁止しているパラメータや、点検、テスト、診断等のメ
ンテナンス機能を選択するパラメータ、システム構成の
根幹に位置するパラメータ等であり、コントローラ内部
のバッファメモリの特定の領域へのデータの直接書き込
みが必要である。

【００２３】以上、当コントローラの構造、構成的な概
要について説明した。当コントローラはモジュール構成
とソフトウエア変更により膨大なバリエーションを有す
る。

【００２４】次に、代表的な構成として、図４に示す単
軸電動アクチュエータコントローラを例に各部の説明を
行う。このコントローラはＡＣ電源モジュール、ＡＣサ
ーボモータドライバモジュール、単軸制御モジュール、
ＲＳ２３２Ｃシリアルインタフェースモジュール、汎用
入出力モジュールにより構成され、制御用ＯＳを搭載し
ている。

【００２５】ＡＣ電源モジュールは、２つの電源回路に
より構成されている。１つは制御モジュール、インタフ
ェースモジュール、汎用入出力モジュールおよびＡＣサ
ーボモータモジュールの制御回路等に弱ＤＣ電源を供給
する制御電源回路２０、もう１つはモータ駆動のために
高圧大電流を供給するモータ駆動電源回路２２である。
両者には、電源モジュールに設けられた供給電源端子２
４（図４ではＡＣ１００Ｖ．）より一括的に電源が供給
される。モータ駆動電源回路２２と供給電源端子２４と
の間には、電源スイッチ２５を介して駆動電源遮断リレ
ー２６が設けられており、後述するコントローラＯＳ部
２８（単軸制御モジュール）によりＯＮ／ＯＦＦが制御
されている。これは、 １） 異常発生時の最終措置として、モータの駆動電源
を遮断し高度な安全性を確保する。 ２） 遮断リレーおよび遮断ルーチンを内蔵することに
より、上記の措置に特別な外部装置を不要とする。特に
スタンドアローン等の単独使用時に有効となる。 ３） 遮断ルーチンと異常発生時の他の制御ルーチンと
の同期を取ることが可能となり、外部装置からの遮断措
置では実現不可能なタイミングで電源遮断を実行するこ
とができる。例えば、瞬時最大トルクによりモータを停
止させ、駆動電源遮断を実行する。 等のためである。

【００２６】さらに、当電源モジュールは電動アクチュ
エータ３０に備えられた電磁ブレーキ３２の解除電源を
供給する。この電磁ブレーキ３２は通電により解除され
るものである。解除電源（図例ではＡＣ１００）の制御
はコントローラＯＳ部２８により制御される電磁ブレー
キ解除リレー３４により行われるが、電源上流は駆動電
源遮断リレー２６の後方に接続されており、前記の駆動
電源の遮断に伴い自動的に解除電源は遮断され、電磁ブ
レーキ３２が作動しアクチュエータ３０が固定される。

【００２７】ＡＣサーボモータドライバモジュールはモ
ータ駆動回路３６とドライバ制御回路３８とにより構成
されている。モータ駆動回路３６は前記のモータ駆動電
源回路２２より得た電源によりモータ４０の駆動を行う
ものであり、モータ動力線（Ｕ、Ｖ、Ｗ）によりモータ
を駆動する。ドライバ制御回路３８はサーボループの演
算、モータ駆動回路３６の制御、モータ異常の監視を行
う。ドライバ制御回路３８はコントローラの構成によっ
ては制御モジュールに含まれることがある。例えば、小
規模構成の場合、コントローラ制御とドライバ制御を１
つの制御装置でまかなう。複軸の補完処理を行う場合、
複軸の高速サーボ演算を必要とするため、制御モジュー
ルにドライバ制御部を搭載する。

【００２８】汎用入出力モジュールは周辺機器の制御の
ため、複数の入出力端子を有しており、コントローラＯ
Ｓ部２８により制御される。汎用入出力端子４４は以下
の状況において、制御を受ける。 １） プログラム中の命令の実行 単独出力 ：ＯＮ／ＯＦＦ、反転、エア
機器制御命令。 Ｍコード出力 ：複数の端子によるパラレル
データ出力、シーケンサ等の周辺機器にデータ出力を行
うもの。 増設モジュール制御出力 ：汎用入出力回路出力をパラ
レルデータ出力ポートとして運用し、パラレルデータに
より制御されるモジュールを増設したもの。

【００２９】増設１／Ｏモジュール（汎用入出力端子８
ビット時、２５５点までの増設が可能）。

【００３０】Ｄ／Ａ変換モジュール（電圧指令型電空比
例弁によるエアバランサ制御）。 ２） 強制出力 ：周辺機器の動作、結線確認
のため、プログラムによらず手動操作による制御を行う
もの。 ３） 仮想入力 ：プログラムの動作確認のた
め、汎用入出力の入力データを無視し、仮想入力データ
によりプログラム実行を行うもの。 ４） 汎用入出力状態指定：周辺装置の安全性確保のた
めに、汎用入出力端子４４が初期状態および異常発生時
に、パラメータに予め定められた特定の状態をとる。

【００３１】単軸制御モジュールはコントローラ機能の
中枢をなし、コントローラＯＳ部２８、バッファメモリ
４６、制御用端子４８により構成されている。コントロ
ーラＯＳ部２８は周辺モジュール制御、メモリ管理、通
信制御、制御用端子管理、バッファメモリ管理、プログ
ラム実行、異常発生時ルーチンの実行を行う。制御用端
子４８は外部のシーケンサ、操作盤等からのコントロー
ラ運転のための端子である。制御用端子４８は以下に示
す基本的な動作入力端子とコントローラ状態の出力端子
を有している。 入力端子 １） 始動準備入力端子（ＳＥＴ−ＵＰ） アクチュエータの動作準備を行う端子、駆動電源ＯＮ、
サーボＯＮ、原点復帰等のアクチュエータがプログラム
実行を行うために必要な作業を自動的に行う。従来、個
別に存在していた前記動作のための端子を自動化、一本
化し端子数を減らすとともに外部装置（シーケンサ等）
の負担を減じたもの、プログラムやプログラム装置等に
よる同種の操作との論理矛盾（相反命令）を防止するこ
とができる。 ２） プログラム番号指定端子（Ｐｒｏ−Ｎｏ．） コントローラに内蔵された複数のプログラムの中、実行
するプログラムを指定する端子。 ３）ステップ番号指定端子（Ｓｔｐ−Ｎｏ．） 上記プログラム中、特定ステップ（行）のみを実行する
場合に指定する。 ４） 始動入力（ＲＵＮ） 指定プログラム（指定ステップ）の実行を開始する端
子。 ５） 一時停止入力（ＨＯＬＤ） プログラムの実行を一時的に停止する端子、即時または
ステップ実行後に停止する。停止方法はパラメータによ
り選択できる。 ６） 非常停止（ＳＴＯＰ） コントローラＯＳ部２８の異常発生時ルーチンに従い、
プログラムの実行を停止し、アクチュエータを迅速、安
全に停止させる。 出力端子 １） コントローラレディ出力（ＲＥＤＹ） コントローラの機能がアクティブであることを表す端
子。 ２） 始動準備完了出力（ＳＥＴ−ＵＰ） 始動準備が完了しプログラムの実行が可能であることを
示す端子。 ３） 動作中信号（ＢＵＳＹ） プログラムおよびアクチュエータが動作中であることを
示す端子。 ４） アラーム出力（ＡＬＭ） 異常の発生を示す端子。

【００３２】バッファメモリ４６（データ授受用メモ
リ）はインタフェースモジュール（またはコントローラ
共通バス）を介してコントローラに接続される外部装置
とコントローラＯＳ部２８とのデータ交換を行うための
専用メモリ空間である。

【００３３】バッファメモリ４６内には、特定のアドレ
スに特定の機能を持たせたレジスタが配置されており、
コントローラＯＳ部２８並びにインタフェースモジュー
ルを介して周辺装置より自由にアクセスすることが可能
である。

【００３４】バッファメモリ４６はその機能により以下
の４つの領域に大別できる。 １） 操作用データエリア 周辺装置からのコントローラ運転と管理、モニタを可能
とするデータエリア、制御用端子と同等の機能を備えた
プログラマ操作用データ、コントローラＯＳ部２８から
常に運転状況が書き込まれるモニタ用データに大別され
る。 ２）プログラムデータエリア アクチュエータ並びに周辺装置の運転プログラムを格納
する部分、コントローラのプログラミングはこのエリア
にプログラムデータを書き込むことにより行われる。 ３） パラメータエリア アクチュエータ運用上の機能選択、調整を行うパラメー
タを格納する部分、アクチュエータの種別（ストロー
ク、ボールねじリード、ブレーキの有無等）、運転条件
（負荷、速度制限、原点復帰方向等）の設定を行う。 ４） システム定数エリア 前記コントローラ制御機能の構成についての選択、調整
を行うパラメータを格納する部分。

【００３５】ＲＳ２３２Ｃシリアルインタフェースモジ
ュールは前記バッファメモリと外部装置との接続を行う
モジュールである。当コントローラは、インタフェース
５０を介して外部装置よりプログラムデータエリアにデ
ータを書き込むことによりプログラムを行う。

【００３６】次に、コントローラのプログラムを行うプ
ログラム装置について説明する。

【００３７】当コントローラは２種の専用プログラム装
置（プログラマ）を準備している。 １） ティーチングボックス 限定された機能を有し、手軽で低コストであることを特
徴とする専用プログラム装置。 ２） パソコン用ソフト 市販のパソコンのＯＳ上で作動する専用ソフトウエア、
豊富なメモリ、大電流の画面、多彩な出力装置等のパソ
コンの機能をフルに活用したプログラマ機能実現してい
る。

【００３８】プログラマは以下の機能を有する。 １） パラメータモード（コントローラの機能設定） パラメータの設定、変更を行う。大量のパラメータを予
備知識なしで容易に設定するため、パラメータデータを
代表的な使用環境毎に分類したマトリクスで提供してい
る。ユーザは、ソフトウエアが提供する幾つかのＹＥＳ
／ＮＯ形式の設問に回答してゆくだけで容易に必要なパ
ラメータマトリクスに到達するこことが可能であり、パ
ラメータの設問に予備知識を必要としない。 ２） アクチュエータ運転環境設計モード（アクチュエ
ータ選定） 特定の運転条件下での最適なアクチュエータ機能の選定
と、特定アクチュエータの特定運転条件下での期待でき
る性能を計算する機能、アクチュエータの能力はモータ
能力と直動ガイドの負荷荷重能力により決定される。つ
まり、積載荷重と運転姿勢（垂直、水平等）により実現
可能な最大加速度、到達速度（すなわち、最短移動時
間）が限定され、同様に積載荷重、重心位置、負荷モー
メント、運転姿勢、運転加速度により直動ガイドの寿命
が限られる。当モードはアクチュエータ固有の性能デー
タをもとにきめ細かな能力設計を手軽に提供するもので
ある。 ３） アクチュエータ運転調整モード アクチュエータの最適な運転を行うための各種の調整を
行うためのモード。 ゲインチューナ：アクチュエータ搭載のサーボモータの
ゲインを調整する。およその積載荷重の入力により各ゲ
イン値（位置、速度ループゲイン、速度ループ積分時
間）を概算し、概算ゲイン値設定状況での実運転下でコ
ントローラよりアクチュエータの速度、トルクの情報を
モニタしオーバーシュート、アンダーシュート、サーボ
振動を監視し、最適なループゲインを設定する。 タクトタイマ ：アクチュエータのタクトタイムの短縮
を目的とした調整を行う機能。プログラムの特定区間の
実行時間の実測とプログラム、パラメータ、各種条件
（速度、加速度、負荷、運転姿勢、外力）等からの計算
による実行時間の予測を行う。使用者は実行前にタクト
タイムのシミュレートを行い、各種調整（インポジショ
ン、ゲイン、加速方式、始動時バイアス等）の最適値を
設定することができる。

【００３９】これらのアクチュエータの調整項目は運転
パターンの特定区間毎に決定することが可能であり、刻
々と変化する運転環境（負荷変動、要求制度やタクトタ
イムの変化）に対応して運転中に自由に入れ換えること
が可能である。 ４） プログラミングモード コントローラへのデータ記述、読み出し、変更、プログ
ラムの作成、編集を行う。また、アクチュエータの実ア
ドレス（実際のテーブル位置）をプログラム中の位置デ
ータに取り込む、いわゆるＪＯＧティーチングを行う。

【００４０】なお、上記１）〜４）の各モードにおける
入力データは、バーコードもしくはＧコード等により入
力することで入力工数を大幅に軽減できる。パラメータ
マトリクス、アクチュエータ固有値、アクチュエータ運
転データのサンプル、サンプルプログラム、特殊命令等
である。これらは、取り扱い説明書やアプリケーション
事例集、特殊機能の小冊子等に記載されており、プログ
ラミングを含めた各種設定のベースとして活用できる。

【００４１】例えば、使用者が類似の使用例を上記の小
冊子から選択し、記載されているコードデータの入力を
行うことにより容易に設定を行うことができる。 ５） テストモード コントローラ、アクチュエータ、周辺装置により構成さ
れた装置群の運用テストを行う機能、プログラム、アク
チュエータ、周辺装置の運用テストの機能を有する。 シングルブロック運転：ステップ毎に実行を一時停止し
ながらプログラムを実行する機能。プログラム実行の流
れをテストすることができる。 プログラム中間始動 ：プログラムの中間からの実行を
行い、プログラムの特定部分のテストを行うことができ
る。 Ｉ／Ｏ命令キャンセル：汎用入出力の制御命令の実行を
キャンセルし、プログラム中のアクチュエータ動作に関
するものだけ実行する。

【００４２】周辺装置の運転不能時でのプログラムの部
分テストが可能。 オーバーライド指定 ：プログラム中のアクチュエータ
の速度をプログラムに指定された速度の何割かで運転す
る機能。アクチュエータを低速でテストできるため安全
であり、また、数種のアクチュエータの移動速度を容易
にテストすることが可能であるため、移動速度の決定に
有用である。 仮想入力指定 ：実際の汎用入力端子の状態によ
らず、仮想的に設定された入力端子状態に従ってプログ
ラムの実行を行う機能。

【００４３】周辺装置の不備や汎用入力端子の無結線、
特殊な入力状態下でのプログラムのテストを可能とす
る。 ステップ指定動作 ：特定プログラムの特定ステップ
（行）のみの実行を行う。 ＪＯＧ運転 ：アクチュエータの手動微進運転
を行う。 アクチュエータ状態操作：アクチュエータテーブルの位
置の手動調整のためのアクチュエータテーブルのロック
／フリーを行う機能。当コントローラでは安全のため、
アクチュエータのテーブル保持に関するサーボロック、
駆動震源、保持ブレーキ等の各種のＯＮ／ＯＦＦ手動操
作を廃止し、アクチュエータテーブルの状態指示により
自動的に前記保持に関する操作の状態を制御し、操作者
の要求するアクチュエータのテーブル状態を実現してい
る。 強制出力 ：周辺装置の結線、動作テストの
ために、汎用出力、制御用出力を強制的にＯＮ／ＯＦＦ
させる機能。 ６） 運転モード コントローラ中の特定のプログラムの実行を行う。 ７） モニタモード アクチュエータ、コントローラの各種の状態のモニタを
行う。ステータス（状態）モニタ、スクロールモニタ
（プログラム実行状態のモニタ）、Ｉ／Ｏモニタ（制御
用、汎用入出力の状態モニタ）、エラーモニタ（過去の
エラー履歴と内容、原因を表示）。

【００４４】なお、当コントローラのエラー状態のリセ
ットはプログラム装置の当モードの実行が必要である。
これは、異常発生を示すエラー状態の解除は自動的な手
段（エラーリセット端子等）で行わず、必ず使用者の立
ち会いと状況認識を必要とさせるためである（ある種の
フュエルセイフ）。

【００４５】次に、具体的な機能の実現方法であるプロ
グラム手法の説明を行う。

【００４６】当コントローラ附属の専用コントローラは
特殊なプログラミング言語によりプログラムを記述す
る。当プログラミング言語（以下、Ｇ−ＭＯＬＡ：Grap
hical-Motion-Language と称する）は以下の目的で開発
された。 １） プログラム内容を直観的に認識できること。 ２） 初心者がマニュアルレスで容易にプログラミング
できること。 ３） 初心者がプログラミングに対する苦手意識を起こ
さない環境であること。 ４） 現場環境で容易にプログラムが可能なこと。 ５） 専用プログラム装置であるティーチングボックス
の入力キーを大幅に削減すること。 ６） シーケンサ用ラダー言語とアクチュエータ用プロ
グラミング言語の融和を図ること。 ７） スクロールモニタ時の動作認識が容易であるこ
と。

【００４７】Ｇ−ＭＯＬＡは以下の特徴を有する。 １） アクチュエータ動作命令を多次元空間内での矢印
として表現する。 ２） 汎用入出力制御命令をラダー言語に準じた図形に
より表現する。 ３） プログラム全体を線（ルート）、回路により表現
する。 ４） プログラム制御命令をルート変更、接続等の機能
を表現したシンボルにより表現する。 ５） プログラミング機能をシンボルにより表現する。 ６） プログラミングをマウス操作入力のみで可能とす
る。 ７） Ｇ−ＭＯＬＡ表記のプログラムをニモニック表記
のプログラム表記に変換可能とする。 ８） スクロールモニタでは実行中のプログラム位置を
星（スター）により表現する。 ９） スクロールモニタでは入出力接点（端子）、プロ
グラム分岐、接点が作動表示される。

【００４８】さらにＧ−ＭＯＬＡを搭載するプログラム
装置はその機能を最大限発揮するために、以下の機能を
備える。 １） ウインドーオペレーションが可能であること（機
能操作のマウスオペレーションが可能である。 ２） 複数のプログラム機能を同時運用可能なこと（プ
ログラミングとテスト、モニタ機能の同時運用）。

【００４９】以下、Ｇ−ＭＯＬＡの例を図５、図６およ
び図７に示す。なお、図５はＧ−ＭＯＬＡの全体を表示
した図、図６は図５の左側の拡大図、図７は図５の右側
の拡大図である。

【００５０】表示部最上段には記号化されたプログラマ
機能選択スイッチが表示されている。プログラマ機能選
択スイッチをマウス等により選択すると、選択された機
能を実現するウインドーが開かれる。図例では、Ｇ−Ｍ
ＯＬＡプログラミング（スクロールモニタ）、Ｘ軸アク
チュエータステータスモニタ、Ｙ軸アクチュエータステ
ータスモニタ、Ｉ／Ｏモニタ、アクチュエータ運転調整
モード（ゲインチューナ）の各ウインドーが開かれてい
る。モニタ機能のウインドーは開かれた状態で常に情報
表示を行っている。各ウインドーの操作にはウインドー
をアクティブにしなければならない。現在Ｘ軸アクチュ
エータステータスモニタがアクティブになっている。

【００５１】Ｇ−ＭＯＬＡプログラミングウインドーは
プログラミングおよびスクロールモニタ時の実行状態表
示を行う。最上段はＧ−ＭＯＬＡプログラミングウイン
ドーのモードを表示している。２段目にはプログラミン
グに必要な記号化された機能スイッチが配置されてい
る。左から、 Ｇ−ＭＯＬＡ：プログラム表記をＧ−ＭＯＬＡにより行
う。 ニモニック ：プログラム表記をニモニックにより行
う。 ファイル ：プログラマ、コントローラメモリ内のプ
ログラムのファイル管理を行う。 印刷 ：プログラマに接続されたプリンタからの
出力（プリントアウト）。 編集 ：プログラムの編集。 データ ：Ｇ−ＭＯＬＡ表示時の位置、アドレス、
速度、加速度等の数値情報の表示。 サイズ ：Ｇ−ＭＯＬＡ表示時の表示サイズの選
択。

【００５２】ウインドー右手には記号化された命令セッ
トが表示されている。プログラム表記はこの命令セット
を選択し、プログラム中の必要位置にマウスにより移動
させて行う。移動後、プログラマは命令セットに必要な
情報を対話形式で入力する。命令セットは６つのカテゴ
リーに分類される。

【００５３】ＤＩＭＥＮＳＩＯＮはアクチュエータ作業
領域に関する命令セットを有する。 ＲＥＴ ＯＲＧ ：原点回帰。 Ｍ−ＯＲＧ ：プログラム実行上の原点位置の変
更。 ＳＩＺＥ ：アクチュエータ作業空間の設定
（ソフトウエアストロークリミット設定）。

【００５４】ＭＯＶＥはアクチュエータの移動に関する
命令セットを有する。

【００５５】最上段左手より、 アブソ直線移動 ：絶対座標上で直線補完移動を行
う。移動先の絶対座標の入力が必要。 アブソ円弧補完 ：絶対座標上で円弧補完移動を行
う。移動先と通過点の絶対座標の入力若しくは移動先と
円弧半径の入力が必要。 アブソＰＴＰ補完 ：絶対座標上で通過点を経由した補
完移動（ＰＴＰ）を行う。移動先と各通過点の絶対座標
の入力が必要。

【００５６】次段左手より インクリ直線移動：インクリメンタル直線補完移動を行
う。移動先の相対座標入力が必要。 インクリ円弧補完：インクリメンタル円弧補完移動を行
う。移動先の相対座標入力が必要。入力若しくは移動先
と円弧半径の入力が必要。 インクリＰＴＰ補完：インクリメンタルな通過点を経由
した補完移動（ＰＴＰ）を行う。移動先と各通過点の相
対座標の入力が必要。

【００５７】上記した移動命令の各点の入力はマウスに
よりカーソルを移動させて行う。その際、カーソルの座
標データが表示される。なお、テンキー（ソフトウエア
キー）入力も可能である。入力された各点に従い、アク
チュエータの移動軌跡を表現する矢印が自動生成され
る。また、速度、加速度は入力時に対話形式で入力可能
であり、矢印の幅が速度を表現し、先端角度が加速度を
表現し、アクチュエータ移動命令の直観的な認識を助け
ている。最下段には上記した速度、加速度の変更機能ス
イッチが配置されており、後の修正を可能にしている。
ＰＲＯＧＲＡＭはプログラム制御に関する命令セットが
配置されている。

【００５８】最上段左手より、 ＳＴＡＲＴ：プログラム先頭を示す。プログラム名称の
入力が必要。 ＥＮＤ ：プログラムルートの終端を示す。プログラ
ムおよび分岐ルートの終端に必要。 ＴＡＧ ：ラベルを示す。ラベル名の入力が必要。 ＪＭＰ ：無条件ジャンプ、ジャンプ先の入力が必
要。 ＦＯＲ ：ループ処理の先頭を示す。ループ処理回数
の入力が必要。 ＮＥＸＴ ：ループ処理の終端を示す。ループ処理の先
頭の入力が必要。 ＧＯＳＵＢ：サブルーチンの実行を示す。サブルーチン
の名称入力が必要。 ＳＵＢ ：サブルーチンの先頭を示す。サブルーチン
の名称入力が必要。 ＲＥＴ ：サブルーチンの終端を示す。

【００５９】ＩＮＰＵＴは汎用入力によるプログラム分
岐に関する命令セットが配置される。

【００６０】最上段左手より Ｎ．Ｏ ：入力条件の成立によりプログラムの実行を
継続する。 Ｎ．Ｃ ：入力条件の成立によりプログラムの実行を
一時停止する。 ＩＦ ：ＩＦ〜ＴＨＥＮ〜ＥＬＳＥ命令の実行。

【００６１】上記命令には以下に示す入力条件の記述が
必要である。 ＡＮＤ ：ＡＮＤ論理演算子。指定入力端子がＯＮの
とき条件が成立する。 ＡＮＩ ：ＮＡＮＤ論理演算子。指定入力端子がＯＮ
のとき条件が成立する。 ＡＮＢ ：隣り合う論理演算子のＡＮＤ結合を行う。 ＯＲ ：ＯＲ論理演算子。指定入力端子がＯＮのと
き条件が成立する。 ＯＲＩ ：ＮＯＲ論理演算子。指定入力端子がＯＦＦ
のとき条件が成立する。 ＯＲＢ ：上下に隣合う論理演算子のＯＲ結合を行
う。

【００６２】なお、入力条件は右端の入力子（三角記
号）と分岐命令が連結されると成立する。ＯＵＴＰＵＴ
は汎用出力による外部機器の制御に関する命令セットが
配置される。 ＯＵＴ ：出力命令。出力内容の記述が必要。 〈ＳＥＴ〉：指定出力端子をＯＮにする。 〈ＲＥＳ〉：指定出力端子をＯＦＦにする。 〈ＲＥＴ〉：指定出力端子の状態を論理反転する（ＯＮ
ならばＯＦＦ、ＯＦＦならばＯＮにする。

【００６３】以下は空気圧機器の専用制御命令である。
出力端子に接続された電磁弁の作動に伴い、入力端子に
接続された作動確認スイッチの入力を自動的に確認する
ものである。従来、プログラム中で具体的に表記したも
ので、動作出力と動作確認入力の自動制御を行い、プロ
グラムの手間を簡略にしている。 ＣＹＬ ＯＵＴ：シリンダ伸ルーチンを実行する。すな
わち、シリンダ縮側の電磁弁を停止し、シリンダ伸側の
電磁弁を作動させ、作動確認後プログラムルートに復帰
する。 ＣＹＬ ＩＮ ：シリンダ縮ルーチンを実行する。すな
わち、シリンダ伸側の電磁弁を停止し、シリンダ縮側の
電磁弁を作動させ、作動確認後プログラムルートに復帰
する。 ＥＪＣ ＶＡＣ：真空吸着動作ルーチンを実行する。真
空エジェクタ圧力空気供給弁を作動し、吸着確認スイッ
チの作動によりプログラムルートに復帰する。 ＥＪＣ ＲＥＬ：真空破壊ルーチンを実行する。圧力空
気供給弁の作動を停止し、真空破壊弁を一定時間作動さ
せる。

【００６４】なお、空気圧機器専用制御命令は一種のサ
ブルーチンとして表記されるが、サブルーチン分岐子は
自動生成される。

【００６５】ＳＰＥＣＩＡＬには上記以外のカテゴリー
の命令が配置される。 ＴＩＭ ：タイマ命令。一定時間プログラムの実行
を停止する。

【００６６】Ｇ−ＭＯＬＡウインドーの最下段にはウイ
ンドーの状況や操作案内が表示される。

【００６７】次に、Ｇ−ＭＯＬＡウインドー中の２軸制
御プログラム表示を例にプログラムの内容を説明する。
プログラムは３つの構造に分類される。

【００６８】先ず、図６のプログラム左手にはＡ．Ｍ．
Ｄ（Actyuetor-Motion-Diagram）が記述される。Ａ．
Ｍ．Ｄは複数次元の作動領域空間のモデルを有する。例
えば、１軸Ａ．Ｍ．Ｄならば直線、２軸ならば平面、３
軸ならば直方体の空間モデルを持つ。各空間モデルは前
述のアクチュエータのソフトウエアリミットに比例した
寸法比率を取る。アクチュエータ動作命令は空間モデル
内で矢印として表現される。矢印各点の座標と速度、加
速度の正確な数値データは前述のデータスイッチにより
表示させることができる。矢印はその幅で移動速度を表
現し、矢印先端の角度で加速度を表現する。アブソリュ
ート系の動作命令は矢印基部以外が空間内に固定された
形式で表現される。インクリメンタル系の動作命令は矢
印の占有する空間を浮動体（面）として表現される。な
お、アブソリュート系命令の矢印基部およびインクリメ
ンタル系命令の矢印占有空間はその直前に実行（記述）
される移動命令の矢印先端部を基に自動的に空間内に固
定される。また、サブルーチン内等で直前の移動命令終
端部が限定できない場合、空間モデルは提供されない。

【００６９】以上によりＡ．Ｍ．Ｄはアクチュエータの
動作表記の直観的な認識を可能にしている。

【００７０】プログラム表示の中央にはプログラムルー
トと呼ばれるプログラム実行の主幹となる直線が表示さ
れる。プログラムルートはプログラム実行の流れを構造
的に表現したものであり、使用者はプログラムルートを
たどることにより容易にプログラムの流れを理解するこ
とができる。Ａ．Ｍ．Ｄの各空間モデルの右端はプログ
ラムルートに連結されている。プログラムの実行がプロ
グラムルートの連結部に差しかかったとき、連結されて
いる空間モデルに記述されたアクチュエータ移動命令が
実行される。また、プログラムルートには前述の各種の
命令が配置されており、同様にして実行される。

【００７１】プログラム表示の右手には、分岐命令によ
る分岐ルートと入出命令による入出力ルート、各種命令
の機能表記（例えば、ラベル、タイマ表示、ループ回数
等）が表示される。

【００７２】図６に示されたプログラムのプログラムル
ートはＳＴＡＲＴ（プログラム先頭宣言）で始まり、Ｅ
ＮＤ（プログラム終端宣言）で終わる。この間、プログ
ラムはプログラムルートに沿って順次実行される。この
ようなプログラムを時間動作プログラムと呼び、動作開
始とともに一連の動作を時間と共に順次実行してゆく。
実行手順の決定しているシーケンスに向いたプログラム
手法である。また、プログラムルートを平行して複数本
設定すれば容易にマルチタスクが実現できる。

【００７３】一方、当Ｇ−ＭＯＬＡは特定の汎用入力条
件に伴い特定のシーケンスを実行する条件動作プログラ
ムを容易に記述することができる。この場合、プログラ
ムルートの先行は入力条件ルートにより始まり、ＥＮＤ
もしくは出力動作ルートで終わる。これは、Ｇ−ＭＯＬ
Ａの入出力演算子がシーケンスラダー言語に準じている
ためであるが、Ａ．Ｍ．Ｄの開発により、従来、図形表
記プログラミング言語であるラダー回路図にアクチュエ
ータ動作プログラムを併記することが可能となったため
である。

【００７４】さて、Ｇ−ＭＯＬＡにおいて、時間制限機
能付入力判断命名は複数の命令の集合として表現され
る。これは、Ｇ−ＭＯＬＡのプログラムルート表記が当
命令の機能を直観的に認識できるためである。しかしな
がら、プログラミング時においてはＩＦ記号の選択と同
時に時間制限機能付入力判断命令の選択記号が表示さ
れ、記述者の選択とともに自動的に命令セットが生成さ
れる（空気圧機器制御命令選択時のＧＯＳＵＢ命令セッ
トの自動生成と同様である）。

【００７５】図例では、ＩＦ演算子の実行と共に入力演
算子の成立が監視される。条件が成立していない場合、
分岐ルートに配置されたタイマが作動する。タイマ時間
内に条件が作動しない場合、無条件ジャンプ命令が実行
される。また、時間内に条件が成立すれば、プログラム
の実行はプログラムメインルートをたどることになる。
入力条件の監視時間はタイマ命令により規定され、タイ
ムアウト時の実行内容は分岐ルートに記述される。この
ようにＧ−ＭＯＬＡでは、時間制限機能付入力判断命令
はプログラムルートと命令セットにより命令の機能構造
を単位に分解して表現される。

【００７６】以上、プログラマの操作は全てマウスオペ
レーションにより行うことが可能であり、パソコンでト
ラックボールやペン入力、ティーチングボックスではＪ
ＯＧキー等により操作し、キーボード等を必要としな
い。操作が簡単であるだけでなく、工場環境等の現場に
おいての入力が容易になる。

【００７７】図５のＧ−ＭＯＬＡウインドーはスクロー
ルモニタを実行中である。スクロールモニタは運転中の
プログラムの実行行を表示するものである。プログラム
の実行位置はプログラムルート上を星（スター）と呼ば
れる記号が移動することにより表現される。アクチュエ
ータの速度、加速度はＡ．Ｍ．Ｄ上のアクチュエータ移
動軌跡を示す矢印上に簡易的に図形表示される。図例で
は、星は移動軌跡矢印の速度、加速度図形上を移動して
いる。入出力および分岐等の命令は各々状況に応じて自
動的に接点を切り換えて表示される。Ｇ−ＭＯＬＡによ
るプログラムの図形表記はプログラム実行モニタの表示
に極めて有効であり、使用者はプログラムの実行状態を
容易に認識できる。

【００７８】また、スクロールモニタの機能を停止すれ
ば、すぐにプログラムの変更、修正作業を行うことがで
きる。このように複数のプログラマ機能を同時に運用す
ることを可能としたことにより、テスト運転をモニタし
その状況を観察しながらプログラムやゲイン、タクトタ
イムの変更が可能となり、運転立ち上げが容易になる。

【００７９】次に、このように構成されたコントローラ
の実際の機能運用を、複数のコントローラ、アクチュエ
ータにより構成された装置群を例に説明する。

【００８０】図８は、押し出し成形構造体（アルミプロ
ファイル）の自動梱包装置の一部である。Ｘ軸アクチュ
エータ６０ａ、６０ｂはタイミングベルトによるアクチ
ュエータで、１つのサーボモータ６２により駆動されて
おり、これらのＸ軸アクチュエータ６０ａ、６０ｂのテ
ーブル６４ａ、６４ｂに跨がってＹ軸を構成する構造体
６６が接続されている。Ｙ軸構造体６６には１つのアク
チュエータ６８が設置されている。Ｙ軸アクチュエータ
６８はサーボモータ７０と図示しない送りねじによるア
クチュエータであり、その移動テーブル７２にＺ軸アク
チュエータ７４が配置されている。このＺ軸アクチュエ
ータ７４はサーボモータ７６と送りねじによりロッド７
８を移動させる電動シリンダである。Ｚ軸アクチュエー
タ７４は、エアシリンダ８０と併設され、ロッド７８の
先端において連結されている。Ｙ軸構造体６６には第２
のＺ軸アクチュエータ８２がＹ軸方向に移動不可に設置
されている。Ｚ軸アクチュエータ７４、８２の先端には
それぞれエアチャック８４、８６が設置されている。

【００８１】このように構成されたアクチュエータ構造
体の基部には、第１および第２のベルトコンベア８８、
９０が設置されている。

【００８２】この装置は、以下のように動作する。

【００８３】アルミプロファイルＡが第１のベルトコン
ベア８８により右手より運ばれてくる。Ｘ軸アクチュエ
ータ６０ａ、６０ｂがＹ軸構造体６６をプロファイルＡ
の上方に移動させる。Ｙ軸アクチュエータ６８がＺ軸ア
クチュエータ７４をプロファイルＡの中心部上方に移動
させる。第１および第２のＺ軸アクチュエータ７４、８
４が同期して下方に移動し、それぞれのエアチャックに
よりプロファイルＡを把持する。把持後、逆の手順でＺ
軸アクチュエータ７４、８４を上方に移動させ、Ｘ軸ア
クチュエータ６０ａ、６０ｂを第２のベルトコンベア９
０上に移動させてプロファイルＡを整列させて積み上げ
る。第２ベルトコンベア９０上のプロファイルＡの整列
が特定の単位をなすと、ベルトコンベア９０はプロファ
イルＡの整列を、図中、左手方向に移動させる。

【００８４】当該装置の構成には以下の特徴がある。 １） プロファイルＡの重量が大きいため、第１のＺ軸
アクチュエータ７４はエアシリンダ８０によるエアバラ
ンスを行っている。 ２） 第１のＺ軸アクチュエータ７４はプロファイルＡ
の重心近傍を把持する必要がある。Ｙ軸アクチュエータ
６８は第１のＺ軸アクチュエータ７４をプロファイルＡ
の重心近傍に移動するためにある。プロファイルＡは製
品の性質上、作業ロットにより全長が異なるため、第１
のＺ軸アクチュエータ７４の把持位置（Ｙ軸アクチュエ
ータ６８の移動位置）は作業ロットにより調整されなけ
ればならない。 ３） 第１および第２のＺ軸アクチュエータ７４、８２
はプロファイルＡを水平に上下させるために同期作動し
なければならない。 ４） 作業時間の短縮を図るために、Ｘ軸アクチュエー
タ６０ａ、６０ｂとＺ軸アクチュエータ７４、８２の補
完動作を行い、移動経路の最適化を図る。

【００８５】前記装置は、図９に示す２つのコントロー
ラ９２、９４を有する。

【００８６】第１のコントローラ９２はＸ軸、Ｚ軸のア
クチュエータ７４、８０、８２およびエアチャック８
４、８６の制御を行う。第２のコントローラ９４はＹ軸
アクチュエータ６８の制御を行う。第１のコントローラ
９２は３軸用制御モジュール９６を中心に構成される。
３軸制御モジュール９６はアクチュエータ用のモータド
ライバ９８、１００、１０２の制御を行い、アクチュエ
ータ６０ａ、６０ｂ、７４、８２の同期運転とアクチュ
エータ７４、８２の補完運転を行う。

【００８７】アクチュエータ７４に併設されるエアシリ
ンダ８０は汎用入出力モジュール１０４に増設されたＤ
／Ａ変換ボード１１６による電空比例圧力制御弁により
エアバランサとして機能する（図１０）。これらはエア
バランサモジュール１１８を構成する。汎用入出力モジ
ュール１０４は他にアクチュエータ７４、８２の先端の
エアチャックの開閉制御を行っている。なお、当コント
ローラは他にシリアルインタフェースモジュールと電源
モジュールを有するが、ここではそれらの図示を省略す
る。

【００８８】第２のコントローラ９４は１軸モジュール
１０６とＹ軸アクチュエータ用ドライバモジュール１０
８によりＹ軸アクチュエータ６８の制御を行う。この１
軸制御モジュール１０６は、Ｙ軸アクチュエータ６８の
位置決めポイントをプログラムによらずに、外部より直
接変更可能な外部教示機能（ＯＴ機能）を備えており、
そのための汎用入出力モジュール１１０を備えている。
汎用入出力には設定スイッチ盤（ＯＴ装置１１２）が接
続されている。

【００８９】第１および第２のコントローラ９２、９４
は、両者の同期的なプログラムの実行のために汎用入出
力モジュール１０４、１１０を互いに接続している。ま
た、これらのコントローラ９２、９４とベルトコンベア
８８、９０の統合的な制御のためにシーケンサ１１４が
用意され、同様に第１および第２のコントローラ９２、
９４の制御用端子に接続されている。

【００９０】次に、各コントローラ９２、９４の動作の
理解のために、以下に特殊な機能、モジュールの説明を
行う。

【００９１】ＡＩＲバランサモジュール１１８の場合、
当コントローラシステムにおいて広義のエアサーボ制御
を行うには大別して３種の方法がある。１つは専用のエ
アサーボモジュールを設ける方法である。このモジュー
ルは高度な制御を実現できる。反面、比較的高価であ
り、また、導入に当たって制御モジュールの大幅な変更
が要求される。もう１つは、エアバランサ専用制御モジ
ュールを使用する方法である。当モジュールはモータの
サーボループに関連して制御される空気圧調整用アナロ
グ出力を有しており、モータとエアのサーボを関連して
制御する場合に最適であるが、アクチュエータユニット
とエアバランサユニットの固有値がループに影響を与え
るため、エアバランサ付アクチュエータに使用が限定さ
れる。最後は汎用入出力モジュールにＤ／Ａ変換ボード
を増設し、エアバランサソフトにより制御を行うもので
ある。能力は低いが、一般的なアクチュエータ制御構成
をとるコントローラを小変更することにより容易に実現
することができ、電動アクチュエータに汎用のエアシリ
ンダを後付けしエアサポートを行う場合に最適である。

【００９２】本実施例では、増設されたＤ／Ａ変換ボー
ド１１６によるエアバランサ制御を行っている。コント
ローラの汎用入出力モジュール１０４は連続する各８点
の入出力をＤ／Ａ変換ボード１１６に接続している。Ｄ
／Ａ変換ボード１１６は８ビットパラレルデータをアナ
ログ出力に変換し、逆にアナログ入力を８ビットデータ
に変換して出力している。エアシリンダ１０６のバラン
スエア圧力は電空比例圧力調整弁１１８により調整され
る。電空指令圧力調整弁１１８は電圧入力に応じて二次
側の圧力を調整し、同時に二次側の圧力状態をモニタ出
力として電圧により出力している。コントローラの汎用
入出力からの８ビットデータはＤ／Ａ変換ボード１１６
によりアナログ出力され、その電圧値に応じて電空比例
圧力調整弁１１８によりモニタされ、そのアナログ出力
はＤ／Ａ変換ボード１１６により８ビットデータとして
コントローラ９２の汎用入出力モジュール１０４に入力
される。これにより、コントローラ９２はエアシリンダ
８０の供給圧力の設定とモニタが可能となる。

【００９３】エアバランサソフトはアクチュエータと並
列運転されるエアシリンダ８０をエアバランサとして運
転するための機能ソフトであり、以下の機能を有する。 バランス圧力オートチューニング：アクチュエータ負荷
をバランスさせるエア圧力を設定する機能。アクチュエ
ータの駆動電源を遮断した状態でエア圧を上下し負荷の
上下動をエンコーダ出力により感知し最適なバランスエ
ア圧力を算出する（エア圧を上げるとワークが上昇し、
下げると下降する両時点の圧力の平均値がバランスエア
圧となる）。 負荷変動補正（オートドリフト）：運転中の負荷や抵抗
の変動に伴うバランスエアの補正を行う機能。アクチュ
エータのモータトルクのモニタを行い同一運転状況下で
のトルクのドリフトを感知し、バランスエアの補正を行
う。 バランス圧ステップ設定 ：プログラム中の命令
によりバランス圧を指定されたバランス圧に調整する機
能。搬送等のアクチュエータの負荷変動が大きい場合、
数種のバランス圧を使い分ける。 エアアラーム ：バランスエアの異常
を感知する機能。バランス圧データ出力後、所定時間内
に所定水準（設定値の９０％とか）の二次圧モニタデー
タが得られない場合（すなわち、時間制限付の入力待
ち）アラームとなる。

【００９４】エアチャック制御については、汎用入出力
を介して空気圧機器制御命令により制御される。ここで
はエアチャックの作動確認スイッチの時間制限付入力待
ちを行っている。

【００９５】ＯＴ装置１１２において、作業の種類によ
りアクチュエータの作業位置を変更しなければならない
場合、一般的にプログラムの変更作業が必要とされる。
しかしながら、そのためにはプログラマの接続が必要で
あり、変更作業にも専門的な知識が必要とされる。当装
置は、運行上頻繁に必要とされる上記変更に対してプロ
グラマを介さずＪＯＧティーチングによる直接的なデー
タ変更を可能としたものである。当機能のため制御モジ
ュールは、ＪＯＧ（＋）、ＪＯＧ（−）運転入力端子、
ポイント番号指定入力端子、設定命令入力端子、設定完
了出力端子の専用端子を備える。ＪＯＧ運転によりアク
チュエータを希望の位置に移動させ、変更するポイント
番号を指定する。設定命令端子をＯＮにすると、指定さ
れたポイント番号の位置データがその状態のアクチュエ
ータのアドレスに変更される。変更後、設定完了信号が
出力される。

【００９６】本実施例では、第１および第２のコントロ
ーラ９２、９４のプログラムにより運転されるが、プロ
グラマはそれぞれのコントローラに接続され同時にプロ
グラミングが行われる。

【００９７】以下に２つのコントローラ９２、９４の基
本形式を示す。

【００９８】第１および第２のコントローラ９２、９４
は互いの汎用入出力モジュール１０４、１１０を介して
同期的に運転される。そのため、２つのプログラムはプ
ログラマ内部で汎用入出力ルートを向き合わせて表示さ
れる。第１のプログラムの特定ルーチンが完了し、第２
のプログラムの動作を実行したい場合、第１のプログラ
ムから汎用出力ルートを延ばし、第２のプログラムの対
応した汎用入力ルートを記述する。第２のプログラムの
実行が完了し、第１のプログラムの動作を再開したい場
合、上記とは逆に第２のプログラムから汎用出力ルート
を延ばし、第１のプログラムの汎用入力ルートを記述す
る。

【００９９】このように複数のコントローラを同期的に
運用したい場合、互いの異常発生に対応するには幾つか
の方法が考えられる。１つはコントローラのアラーム出
力を利用する場合、他方は汎用入力ルートに時間制限機
能を付加し、他方のコントローラのプログラム実行時間
を監視する方法である。アラーム出力を利用した場合、
コントローラの対応は異常発生時対処ルーチンに限られ
る。これは、異常発生時に停止による安全措置が取られ
ることを意味する。当事例では、コントローラのアラー
ム出力は機器群の統括的な制御装置であるシーケンサに
それぞれ接続されており、機器全体の安全な対応を可能
としている。

【０１００】一方、汎用入力の時間制限開始はこの第１
および第２のコントローラ９２、９４の同期的運用プロ
グラムの中に盛り込まれている。当例の場合、その役割
から第１のコントローラ９２が制御の中核となる。その
ため、第１のプログラムにより第２のコントローラ９４
の実行状態が監視されることになり、汎用入力ルートの
基部に時間制限機能付入力判断命令が記述されることに
なる。

【０１０１】このように、複数のアクチュエータとコン
トローラにより実現された機器群において時間制御機能
付入力判断命令が用いられている個所は３つ存在する。
第１はエアチャック８４、８６を制御する空気圧機器制
御命令である。第２はエアバランサ制御の圧力モニタ入
力の時間制限監視である。第３は第２コントローラ９４
の実行状態監視である。

【０１０２】以下に第２のコントローラ９４の運転に異
常が発生した場合について説明する。

【０１０３】以下の例では、機械的な不具合によりアク
チュエータの運転領域が機械的座標に対してドリフト
し、アクチュエータのリミットアウトが発生し、これに
より第２のコントローラが異常発生対処を施し、同時に
第１コントローラが第２コントローラの実行異常を感知
し退避ルーチンを実行する。

【０１０４】先ず、アクチュエータのリミットアウトの
シーケンスを説明する。通常、電動アクチュエータは、
ストロークの逸脱による機器の破損を防止するためにス
トローク逸脱検出手段を設けている。例えば、リミット
スイッチを配置し、リミットアウトに伴うスイッチ作動
により駆動力を遮断しアクチュエータの停止を行った
り、ストローク端に機械的なストッパを設け、テーブル
停止に伴うモータトルクの増大や偏差カウンタの増大に
より駆動力を遮断している。しかし、駆動力遮断による
停止は基本的にストッパ等の外力による停止を意味し、
それに伴う機械的な衝撃力はアクチュエータのみならず
アクチュエータに搭載される機器の破損の危険を伴う。
従って、理想的な停止とはモータの瞬間的な最大トルク
による能動的な停止が望ましい。ところが、このような
停止手段を取るためには十分な減速停止区間が必要であ
る。当然、この減衰停止区間はストローク領域外に隣設
して設けられることになり、この部分がそのままプログ
ラムによる利用不可能な、いわゆるデッドストロークと
なってしまう。当アクチュエータ、コントローラは上記
の問題解決のために特殊なリミットアウト管理を行って
いる。

【０１０５】ストローク端近傍にリミットスイッチが設
置されている。リミットスイッチの作動点後半はアクチ
ュエータ運転可能領域の端部に一致している。この作動
点後端と機械的なストローク限界までの距離は手動動作
や原点復帰動作等のプログラムによらない動作の最高速
度からの最大減速停止区間を取ってある。

【０１０６】上記のプログラムによらない運転モードの
場合、作動点後端がストロークリミット停止のトリガと
なる。しかし、通常のプログラム運転時の最高速度より
遙に低い速度からの停止区間であるため、従来のアクチ
ュエータよりも遙かに短い減速区間でよく、デッドスト
ロークを大幅に削減できる。リミットスイッチの作動点
前端はリミットルーチンの演算開始トリガ（プレリミッ
ト信号）である。リミットスイッチの作動点前端はリミ
ットルーチンの演算開始トリガ（プレリミット信号）で
ある。リミットルーチンとはコントローラＯＳ部２８に
設けられた高速演算によるリミットアウトの予測ルーチ
ンであり、移動中のアクチュエータの残り移動距離とリ
ミットスイッチの作動点前端と後端の距離を比較するも
のである。比較によりアクチュエータの残り移動距離の
方が大きければ、ストロークアウトが発生すると予測さ
れるため、コントローラはモータによる最大減速停止を
行う。

【０１０７】いま、このようにしてストロークアウトが
発生し、第２コントローラ９４のプログラム実行が停止
された。通常は同時にアラーム信号の授受により周辺の
装置（第１コントローラ９２、シーケンサ１１４）の停
止を行う。しかしながら、今回の事例においては、先に
も述べた時間制限機能付入力判断命令により、第１のコ
ントローラ９２のサブルーチンを実行し、Ｘ軸、Ｙ軸ア
クチュエータ６０ａ、６０ｂ、７４、８２とバランス圧
力、エアチャック８４、８６の退避措置を実行する。実
際の複数機器の装置群においては装置群の即時停止より
も退避ルーチンの実行の方が安全上望ましい場合があ
る。

【０１０８】さて、第２コントローラ９４の実行が停止
した場合、第２プログラムの汎用出力ルートは実行され
ず、第１コントローラ９２は汎用入力ルートの条件成立
を待ち続ける。このような場合、本実施例による機能命
令が存在しなければ、前記のようにアラーム信号により
停止措置を取らざるを得ない。しかし、本実施例による
時間制限機能付入力判断命令によって、第１コントロー
ラ９２は一定時間、汎用入力ルートの条件成立を監視
し、時間内に条件が成立しない場合、異常時の安全措置
を記述したサブルーチンに実行を移すことになる。

【０１０９】当然、このサブルーチンはプログラムによ
り記述されているため、使用者の意志を忠実に反映した
きめ細かな退避ルーチンを実行することができる。

【０１１０】また、異常の種別によってはプログラムの
実行をサブルーチンではなくプログラム中の他の文段に
移してもよい。例えば、作業の再開や再試行等を行いた
い場合に有効である。タイムアウト時の処置は使用者が
自由に選択、記述することが可能であるから、異常発生
に対処したプログラミングの自由度は非常に大きい。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のアクチュエータの動作を的確に判定し、迅速な処
理を遂行することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１Ａ〜図１Ｃは、アクチュエータコントロー
ラの概略構成図である。

【図２】図２Ａ〜図２Ｄは、アクチュエータコントロー
ラを含むシステム構成図である。

【図３】パラメータマトリックスの樹枝状構成図であ
る。

【図４】アクチュエータコントローラの構成ブロック図
である。

【図５】アクチュエータの動作プログラムを作成するた
めの操作画面の説明図である。

【図６】図５に示す操作画面の左側部分の拡大説明図で
ある。

【図７】図５に示す操作画面の右側部分の拡大説明図で
ある。

【図８】アクチュエータコントローラを適用したシステ
ムの構成図である。

【図９】図８のシステムに用いられるアクチュエータコ
ントローラの構成ブロック図である。

【図１０】図９に示すエアバランサモジュールを含む構
成の説明図である。

【図１１】従来のアクチュエータコントローラを用いた
システムの説明図である。

【図１２】従来のアクチュエータコントローラを用いた
システムの説明図である。

【符号の説明】

２０…制御電源回路 ２２…モータ駆動電
源回路 ２６、３４…リレー ２８…コントローラ
ＯＳ部 ３０…アクチュエータ ３６…モータ駆動回
路 ３８…ドライバ制御回路 ４４…汎用入出力端
子 ４６…バッファメモリ ４８…制御用端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/18 23/02 Ｘ 7618−3Ｈ ３０２ Ｙ 7618−3Ｈ Ｖ 7618−3Ｈ Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｘ 3/12 Ｐ Ｇ０５Ｂ 19/18 Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数のアクチュエータの動作制御を行うア
   クチュエータコントローラにおいて、 前記各アクチュエータからの所定の動作状態信号を受信
   する動作状態信号受信手段と、 前記動作状態信号を受信するまでの時間を計測する計時
   手段と、 前記動作状態信号を受信するまでの時間の許容時間を設
   定する許容時間設定手段と、 前記計時手段によって計測された時間が前記許容時間外
   であるか否かを監視する監視手段と、 前記計時手段によって計測された時間が前記監視手段に
   より許容時間外であると判定された場合に所定のエラー
   処理を行うエラー処理手段と、 を備えることを特徴とするアクチュエータコントロー
   ラ。