特許 7127594 制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-22

(45)【発行日】2022-08-30

(54)【発明の名称】制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 3/00 20060101AFI20220823BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20220823BHJP

【ＦＩ】

G05D3/00 Q

G05B19/404 K

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019066586

(22)【出願日】2019-03-29

(65)【公開番号】P2020166569

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2020-12-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】特許業務法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安井 勇人

(72)【発明者】

【氏名】島村 純児

(72)【発明者】

【氏名】仲野 征彦

(72)【発明者】

【氏名】大倉 嵩史

(72)【発明者】

【氏名】島村 知行

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６７２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１１９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００４４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３３３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２６３１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１５３８８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ ３／００－３／２０

Ｇ０５Ｂ １９／１８－１９／４１６；１９／４２－１９／４６

Ｂ２１Ｂ １／００－１１／００；４７／００－９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸に対応する主軸駆動装置に、従軸に対応する従軸駆動装置を同期制御させる制御装置であって、
前記制御装置から指令位置を前記従軸駆動装置に対して出力する工程における、該制御装置から該従軸駆動装置への該指令位置の伝送による伝送遅れと該従軸駆動装置での制御遅れとに基づいて該指令位置の補正量を算出する算出部と、
前記主軸駆動装置の位置情報を用いて算出される前記従軸駆動装置の基準指令位置に、前記補正量を反映させて補正後の前記指令位置を生成する生成部と、
前記主軸駆動装置の速度変化が生じてからの所定期間において前記従軸駆動装置の位置が前記主軸駆動装置の位置を超えないように、前記補正量を、前記算出部によって算出された値よりも少なく調整する調整部と、
を備える、制御装置。

【請求項2】

前記調整部は、前記主軸駆動装置の速度変化時において前記従軸駆動装置の位置が前記主軸駆動装置の位置と一致するように、前記補正量を調整する、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記調整部は、前記所定期間において、時間の経過とともに、前記基準指令位置に反映させる補正量を前記算出部によって算出された値にまで徐々に近付ける、
請求項１又は請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記調整部は、前記所定期間において、前記従軸駆動装置の加速度が許容加速度を超えない範囲で、前記基準指令位置に反映させる補正量を調整する、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記主軸駆動装置と前記従軸駆動装置とを対の駆動装置としたときに、前記制御装置は、該対の駆動装置を複数有する作業装置において、該対の駆動装置における該主軸駆動装置と該従軸駆動装置との間の同期制御を実行するとともに、該対の駆動装置同士の同期制
御を実行するように構成される、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の制御装置。

【請求項6】

主軸に対応する主軸駆動装置に、従軸に対応する従軸駆動装置を同期制御させる制御方法であって、
指令位置を前記従軸駆動装置に対して出力する工程における、該従軸駆動装置への該指令位置の伝送による伝送遅れと該従軸駆動装置での制御遅れとに基づいて該指令位置の補正量を算出し、
前記主軸駆動装置の位置情報を用いて算出される前記従軸駆動装置の基準指令位置に、前記補正量を反映させて補正後の前記指令位置を生成し、
前記主軸駆動装置の速度変化が生じてからの所定期間において前記従軸駆動装置の位置が前記主軸駆動装置の位置を超えないように、前記補正量を、前記算出された値よりも少なく調整する、
制御方法。

【請求項7】

前記主軸駆動装置と前記従軸駆動装置とを対の駆動装置としたときに、該対の駆動装置を複数有する作業装置において、該対の駆動装置における該主軸駆動装置と該従軸駆動装置との間の同期制御を実行するとともに、該対の駆動装置同士の同期制御を実行する、
請求項６に記載の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主軸駆動装置と従軸駆動装置を同期制御する制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

機械、設備などの動作の制御として、モータの運動を制御するためのモーション制御があり、そのモーション制御には電子カムや電子ギア等の同期制御に関する各種制御が含まれる。このような同期制御では、主軸と従軸の同期が図られることで、主軸に対応する主軸駆動装置と従軸に対応する従軸駆動装置を含む作業装置に所望の作業を実行させることができる。一方で、同期制御では、主軸で測定された情報が処理されて従軸へ伝送されるまでの伝送遅れによって主軸および従軸間に同期ずれが生じうる。例えば、特許文献１には、この同期ずれに関して、測定された主軸位置をフィルタによりシフトさせる技術が開示されている。

【0003】

また、特許文献２には、同期制御を行う制御装置が、主軸の位置を用いて従軸の指令位置を算出し、従軸に対してその指令位置に応じた出力を行うプロセッサを備えるとともに、従軸への指令位置の伝送による遅れおよび従軸での制御遅れに起因する同期ずれを、指令位置の補正によって補償する技術が開示されている。すなわち、当該技術は、従軸側の遅れによる同期ずれの解消を図るものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－１１９９０４号公報

【文献】特開２０１６－１６７２５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

モーション制御として主軸駆動装置と従軸駆動装置との同期制御を行おうとする場合、その制御装置で従軸駆動装置の指令位置を生成し、それを従軸駆動装置に出力する。このとき、生成した指令位置を従軸駆動装置に届けるとともに、従軸駆動装置でサーボ制御が行われる必要がある。そのため、同期制御により従軸駆動装置を実際に駆動する際には、制御装置から従軸駆動装置への伝送のための時間（伝送時間）や従軸駆動装置内でのサーボ制御における応答時間を要することとなり、これらの時間が従軸駆動装置に関連する、主軸と従軸の同期ずれの要因となる。そこで、上記の従来技術は、これらの同期ずれの影響を解消するために、従軸駆動装置への指令位置の補正を行っている。

【0006】

しかし、従来技術による指令位置の補正では、上記伝送時間や応答時間等から算出される補正量をそのまま従軸駆動装置への指令値に加算している。そのため、主軸駆動装置が一定速度で駆動している定常状態では主軸駆動装置と従軸駆動装置は概ね同期制御されるが、主軸駆動装置の速度が変化した直後では補正量が過大となってしまい、従軸駆動装置の位置が主軸駆動装置の位置を超えてしまい同期制御が好適に実現されない状態となるおそれがある。このような同期制御の乱れは、主軸駆動装置と従軸駆動装置を有する作業装置の作業内容に好ましくない影響を及ぼし得る。

【0007】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、主軸駆動装置と従軸駆動装置との同期制御について、主軸と従軸の同期ずれを解消し好適な同期制御を実現する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明においては、上記課題を解決するために、主軸駆動装置の速度変化が生じてからの所定期間では、伝送遅れと制御遅れに基づいて算出された補正量を少なくなるように調整した上で、従軸駆動装置への指令位置を生成する構成を採用した。これにより、速度変化時の主軸と従軸の同期ずれを好適に解消することができる。

【0009】

具体的に、本発明は、主軸に対応する主軸駆動装置に、従軸に対応する従軸駆動装置を同期制御させる制御装置であって、前記制御装置から指令位置を前記従軸駆動装置に対して出力する工程における、該制御装置から該従軸駆動装置への該指令位置の伝送による伝送遅れと該従軸駆動装置での制御遅れとに基づいて該指令位置の補正量を算出する算出部と、前記主軸駆動装置の位置情報を用いて算出される前記従軸駆動装置の基準指令位置に、前記補正量を反映させて補正後の前記指令位置を生成する生成部と、前記主軸駆動装置の速度変化が生じてからの所定期間において前記従軸駆動装置の位置が前記主軸駆動装置の位置を超えないように、前記補正量を、前記算出部によって算出された値よりも少なく調整する調整部と、を備える。

【0010】

上記の制御装置は、主軸に対応する主軸駆動装置と従軸に対応する従軸駆動装置とを同期制御する装置である。当該同期制御の一例としては、電子カムプロファイルに基づいて行われる電子カム制御や、主軸と従軸との間を所定の比例関係に従って制御する電子ギア制御等が例示できる。当該同期制御が行われている間は、主軸と従軸との相関が想定された関係となり、その相関によって主軸駆動装置と従軸駆動装置との連携で、両駆動装置を有する作業装置により所定仕事が実現され得る。

【0011】

ここで、制御装置から従軸駆動装置に対して指令位置を出力する工程において、指令位置が制御装置から従軸駆動装置に届くまでに要する時間である伝送遅れと、その指令位置に従って従軸駆動装置で行われる位置制御（例えば、位置に関するサーボ制御等）の応答時間である制御遅れが、実際には生じる。これらの従軸駆動装置側での遅れは、主軸と従軸間の同期制御に乱れを生じさせる要因となる。そこで、算出部は、これらの遅れに基づいて、同期制御の乱れを解消するための指令位置の補正量を算出する。例えば、主軸駆動装置の速度と遅れ時間の積を、指令位置の補正量とすることができる。

【0012】

そして、生成部が、上記の補正量を基準指令位置に反映させることで、最終的に従軸駆動装置へ出力される補正後の指令位置が生成される。なお、当該基準指令位置は、従軸駆動装置側での上記遅れを考慮せずに、主軸駆動装置の位置情報を用いて算出される従軸駆動装置の指令位置である。換言すれば、仮に従軸駆動装置側での上記遅れが無ければ、主軸と従軸との間の同期ずれを生じさせることなく従軸駆動装置を駆動可能な指令位置である。

【0013】

しかし、このように補正量を基準指令位置に反映させると、主軸駆動装置の速度が変化したタイミングでは、基準指令位置に対して補正量が急に反映されることになり、従軸駆動装置の位置が主軸駆動装置の位置を超えてしまい、かえって同期制御が乱れるおそれがある。そこで、上記の制御装置では、調整部が、主軸駆動装置の速度変化が生じてからの所定期間において、基準指令位置に反映される補正量を、算出部により算出された値よりも少なく調整する。当該所定期間は、主軸駆動装置の速度が変化したタイミングを含む期間であり、その期間の長さは、上記の伝送遅れと制御遅れを反映するものである。このような調整処理を経ることで、従軸駆動装置への指令位置が急に変動することを抑制でき、以て速度変化時の主軸と従軸との間の同期制御の乱れを抑制できる。

【0014】

なお、調整部による補正量の調整は、上記の所定期間において行われる。そのため、主軸駆動装置の速度が変化してから所定期間経過した後は、調整部による調整が行われない
補正量、すなわち、算出部によって算出された補正量が基準指令位置に反映されてもよい。

【0015】

ここで、上記の制御装置において、前記調整部は、前記主軸駆動装置の速度変化時において前記従軸駆動装置の位置が前記主軸駆動装置の位置と一致するように、前記補正量を調整してもよい。このように補正量の調整が行われることで、主軸と従軸との間の同期制御の乱れをより好ましく抑制できる。

【0016】

また、上述までの制御装置において、前記調整部は、前記所定期間において、時間の経過とともに、前記基準指令位置に反映させる補正量を前記算出部によって算出された値にまで徐々に近付けてもよい。このように当該補正量を、算出部によって算出された値にまで近づけていくことで、所定期間が経過した後に基準指令位置に調整されない補正量をそのまま反映させるときに、従軸駆動装置への指令位置の変化を小さくでき、以て、同期制御中の従軸駆動装置の振動を抑制することができる。

【0017】

なお、前記調整部は、前記所定期間において、前記従軸駆動装置の加速度が許容加速度を超えない範囲で、前記基準指令位置に反映させる補正量を調整してもよい。従軸駆動装置においては、所定の目的、例えば、装置やユーザの保護、装置により実行される所定作業の精度確保等の目的で、従軸駆動装置で許容される加速度に上限が設定される場合がある。その上限となる加速度が、上記許容加速度である。上記のように所定期間は、主軸駆動装置の速度変化に対応する期間であり、基準指令位置に補正量が反映されることで従軸駆動装置に対して外力が加えられやすい状況となっている。そこで、所定期間での従軸駆動装置の加速度に上限を設定することで、従軸駆動装置に関する所定の目的を果たしつつ主軸と従軸との同期ずれを可及的に抑制することができる。

【0018】

ここで、上述までの制御装置において、前記主軸駆動装置と前記従軸駆動装置とを対の駆動装置としたときに、前記制御装置は、該対の駆動装置を複数有する作業装置において、該対の駆動装置における該主軸駆動装置と該従軸駆動装置との間の同期制御を実行するとともに、該対の駆動装置同士の同期制御を実行するように構成されてもよい。このように制御装置が、複数の対の駆動装置を多段階に制御する場合には、上流側の対の駆動装置において生じた同期ずれは、下流側の対の駆動装置に大きな影響を及ぼし得る。しかし、本願の制御装置によれば、主軸駆動装置の速度変化時においても主軸と従軸の同期ずれを好適に抑制できるため、制御装置が複数の対の駆動装置を多段階に制御する場合でも装置全体を好適に同期制御することが可能となる。

【発明の効果】

【0019】

主軸駆動装置と従軸駆動装置との同期制御について、主軸と従軸の同期ずれを解消し好適な同期制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】制御装置である標準ＰＬＣを含む制御システムの概略構成を示す図である。

【図2】実施形態の標準ＰＬＣの制御構造を示す図である。

【図3】同期制御を行う主軸と従軸の動きを説明する第１の図である。

【図4】同期制御を行う主軸と従軸の動きを説明する第２の図である。

【図5】主軸と従軸の同期制御に関する処理のフローチャートである。

【図6】同期制御を行う主軸と従軸の動きを説明する第３の図である。

【図7】制御装置である標準ＰＬＣにより多段階の同期制御が実行される圧延装置の概略を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

＜適用例＞
実施形態に係る制御装置の適用例について、図１～図４に基づいて説明する。図１の上段（ａ）は、当該制御装置を含む制御システムの概略構成図である。当該制御システムは、ネットワーク１と、サーボドライバ４と、標準ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)５とを備える。サーボドライバ４は、２つの制御軸に対応する２台のモータ２ａ、２ｂ
を有する装置６をサーボ制御するためのサーボ制御装置である。なお、図１に示す制御システムは、１台のサーボドライバ４で２台の制御軸（モータ）が駆動可能に構成されているが、そのような構成に代えて、１つの制御軸毎に１台のサーボドライバ４が配置され、各サーボドライバ４がネットワーク１で接続される構成を採用することもできる。そして、サーボドライバ４に対して、装置６に含まれる２台のモータを同期制御するための指令が標準ＰＬＣ５から供給される。この標準ＰＬＣ５が、本願開示の制御装置に相当する。

【0022】

上記制御システムでは、標準ＰＬＣ５から送られてくる指令を用いて、装置６においてモータ２ａとモータ２ｂとの間で同期制御が実行される。当該同期制御として、電子カム制御や電子ギア制御等が例示できる。本実施形態では、モータ２ａの制御軸を主軸とし、当該モータ２ａを主軸駆動装置とする。また、モータ２ｂの制御軸を従軸とし、当該モータ２ｂを従軸駆動装置とする。この同期制御のために、標準ＰＬＣ５は、モータ２ａの位置情報を用いてモータ２ｂの指令位置を制御周期ごとに算出し、モータ２ｂへ出力する。

【0023】

ここで、装置６においては所定の作業が実行されるように標準ＰＬＣ５から指令が出され、モータ２ａ、２ｂがその指令に追従するように、サーボドライバ４が各モータをフィードバック制御する。指令が供給されたサーボドライバ４は、モータ２ａ、２ｂに接続されている各エンコーダから出力されたフィードバック信号を受けることで、各モータの出力が指令に追従するように、モータ２に駆動電流を供給する。この供給電流は、交流電源からサーボドライバ４に対して送られる交流電力が利用される。本実施例では、サーボドライバ４は三相交流を受けるタイプのものであるが、単相交流を受けるタイプのものでもよい。なお、本願ではサーボドライバ４によるフィードバック制御の形態は特定のものに限定されない。また、サーボドライバ４の構成は、本願発明の核をなすものではないため、その詳細な開示は割愛する。

【0024】

ここで、図１の下段（ｂ）に基づいて、制御システムにおける同期ずれについて説明する。制御システムでは、主軸位置（主軸駆動装置であるモータ２ａの位置）が特定され、主軸位置がネットワーク１を介して標準ＰＬＣ５に入力されるのに要する時間Ｔ１、標準ＰＬＣ５のプロセッサが主軸位置を受けてから指令位置に応じた出力（例えば、従軸駆動装置であるモータ２ｂの位置信号の送信）を行うまでに要する時間Ｔ２、前記出力がネットワーク１を介してモータ２ｂに入力されるのに要する時間Ｔ３（本願の伝送遅れに相当する）、およびモータ２ｂでのサーボ制御に関連する遅れ時間Ｔ４（本願の制御遅れに相当する）のそれぞれによって同期ずれが生じる。従軸の遅れ時間Ｔ４は、従軸のサーボドライバ４の処理時間、モータ２ｂに関連する装置６内での摩擦等に起因した応答遅れ等によって生じるもので、例えば、ネットワーク１経由で従軸位置信号がモータ２ｂに受信されてから、これが電気的信号に変換されてモータ２ｂに取り付けられたエンコーダの値が変化するまでの時間で表すことができる。

【0025】

ここで、時間Ｔ１＋時間Ｔ２を主軸側の遅れ、時間Ｔ３＋時間Ｔ４を従軸側の遅れとする。そして、標準ＰＬＣ５では、主軸側の遅れ（Ｔ１＋Ｔ２）による同期ずれと、従軸側の遅れ（Ｔ３＋Ｔ４）による同期ずれを別々に補償する。ここで、図２に基づいて、標準ＰＬＣ５の制御構造について説明する。標準ＰＬＣ５は、同期制御の対象であるモータ２ａ、２ｂの動作（モーション）に関する指令（指令位置）を生成し、サーボドライバ４へ供給する。標準ＰＬＣ５は、従軸指令位置算出部５０、従軸補正量算出部５１、生成部５２、調整部５３、主軸シフト部５５の機能部を有している。そして、これらの機能部によ
る各処理は、標準ＰＬＣ５に搭載されている演算処理装置によって演算実行される。また、標準ＰＬＣ５は、図示しない記憶装置（メモリ）も有しており、同期制御に必要な情報が当該記憶装置に記憶されている。

【0026】

主軸シフト部５５は、主軸位置情報と、制御周期Ｎにおける遅れ時間Ｔ１［Ｎ］および遅れ時間Ｔ２［Ｎ］とを用いて、例えば式１に示すように制御周期Ｎにおける主軸速度Ｖｍ［Ｎ］を用いて、制御周期Ｎにおける主軸シフト量（Ｔ１＋Ｔ２間の主軸の移動量）を算出することができる。
主軸シフト量［Ｎ］=Ｖｍ［Ｎ］×（Ｔ１［Ｎ］＋Ｔ２［Ｎ］）・・・（式１）
本実施形態では、主軸位置を主軸シフト量だけ進める方向にシフトさせてシフト後主軸位置とする。なお、主軸シフト量［Ｎ］とは制御周期Ｎにおける主軸シフト量のことを意味しており、Ｖｍ［Ｎ］、Ｔ１［Ｎ］およびＴ２［Ｎ］はすべて制御周期Ｎにおける値である。

【0027】

従軸指令位置算出部５０は、シフト後主軸位置と、主軸位置情報とを用いて従軸指令位置（本願の基準指令位置に相当する）を算出する。例えば、電子ギア制御による同期演算方式の場合、ギア比Ｇにより制御周期Ｎにおける従軸指令位置は式２により求めることができる。
従軸指令位置［Ｎ］＝従軸指令位置［Ｎ－１］＋Ｇ×（シフト後主軸位置［Ｎ］－シフト後主軸位置［Ｎ－１］）・・・（式２）
このようにシフト後主軸位置を用いることで、制御周期Ｎにおける主軸側の遅れ（Ｔ１＋Ｔ２）による同期ずれが補償される。

【0028】

従軸補正量算出部５１は、従軸指令位置から算出される制御周期Ｎにおける従軸指令速度Ｖｓ［Ｎ］と、遅れ時間Ｔ３［Ｎ］および遅れ時間Ｔ４［Ｎ］と、例えば式３の方法により制御周期Ｎにおける補正量（Ｔ３［Ｎ］＋Ｔ４［Ｎ］の間の従軸移動量）を算出する。
従軸補正量［Ｎ］=Ｖｓ［Ｎ］×（Ｔ３［Ｎ］＋Ｔ４［Ｎ］）・・・式３

【0029】

生成部５２は、従軸指令位置算出部５０により算出された従軸指令位置に、従軸補正量算出部５１によって算出された従軸補正量を反映させて、補正後の指令位置を生成する。生成された補正後の指令位置は、従軸駆動装置であるモータ２ｂのサーボドライバ４へ出力される。出力された指令位置は、サーボドライバ４への入力から遅れ時間Ｔ４後にモータ２ｂの動作に反映されることになる。このように従軸補正量を従軸指令位置に反映させることで、従軸側の遅れ（Ｔ３＋Ｔ４）による同期ずれを補償することができる。

【0030】

しかし、このような指令位置の補正が行われる場合でも、主軸駆動装置であるモータ２ａの速度が変化した際には同期制御の乱れが生じるおそれがある。そこで、当該同期制御の乱れを抑制するために従軸補正量の調整を行う機能部が、調整部５３である。先ず、図３に基づいて当該同期制御の乱れについて説明する。図３の上段に示すグラフは、同期制御が行われている際の、モータ２ａ、２ｂの位置の推移を表し、下段に示すグラフは、従軸補正量算出部５１によって算出された従軸補正量の推移である。なお、両グラフとも横軸は時間であり、その時間の経過は、標準ＰＬＣ５での制御周期の進行を意味する。

【0031】

図３の上段に示す線Ｌ１は、主軸駆動装置であるモータ２ａの位置推移を表す。また、線Ｌ２は、上記の指令位置の補正が行われない場合の、従軸駆動装置であるモータ２ｂの位置推移である。線Ｌ１は同期制御が開始された時間ｔ０から始まり線Ｌ２はそれより遅れた時間ｔ１から始まっている。この時間差ｔ１－ｔ０は、従軸側での遅れ時間Ｔ３及びＴ４に起因するものである。また、図３の下段のグラフは、上記の通り従軸補正量の推移を表す。従軸補正量は、上記の式３に示すように従軸指令速度Ｖｓに基づいて算出され、
更に従軸指令速度Ｖｓは従軸指令位置から算出されるとともに、その従軸指令位置は、上記の式２に示すようにシフト後主軸位置から算出される。したがって、主軸位置の推移が開始されると同時に、従軸補正量も時間ｔ０から所定量ΔＸ１で推移することになる。

【0032】

このような従軸補正量の推移が得られるとき、生成部５２によってその従軸補正量をそのまま従軸指令位置に反映させて生成された、補正後の指令位置がモータ２ｂに入力されたときの位置推移が、図３の上段に線Ｌ３で示されている。線Ｌ１と線Ｌ３を比較して分かるように、モータ２ａの速度変化が生じてからの所定期間、すなわち、遅れ時間Ｔ３及びＴ４に関連する時間ｔ０～ｔ１の期間において、モータ２ｂの位置がモータ２ａの位置を超えてしまい同期制御が乱れた状態となっている。なお、時間ｔ１以降においては、両モータの位置ずれは解消している。

【0033】

そこで、調整部５３が、このような同期制御の乱れを抑制するために、生成部５２によって従軸指令位置に反映される従軸補正量の調整を行う。調整部５３による調整について、図４に基づいて説明する。図４の上段に示す線Ｌ１は、主軸駆動装置であるモータ２ａの位置推移を表し、図３に示す線Ｌ１と同じ推移を辿っている。また、図４に示す線Ｌ２は、上記の指令位置の補正が行われない場合の、従軸駆動装置であるモータ２ｂの位置推移を表し、図３に示す線Ｌ２と同じ推移を辿っている。

【0034】

ここで、図４の下段のグラフは、式３に従って算出された従軸補正量に対して、調整部５３による調整が行われたときの従軸補正量の推移を表している。詳細には、時間ｔ０～ｔ１の所定期間において、従軸補正量が初期値０から始まって、式３に従って算出されたΔＸ１になるように徐々に増加し、時間ｔ１以降は、従軸補正量が当初の算出値ΔＸ１に維持されるように、当該調整が行われる。換言すれば、調整部５３は、時間ｔ０～ｔ１の所定期間においては、当初の算出値ΔＸ１よりも少なくなるように調整される。この結果、生成部５２によって生成された、補正後の指令位置がモータ２ｂに入力されたときの位置推移は、図４で線Ｌ３で示すように、線Ｌ１で示すモータ２ａの位置推移と一致する。したがって、調整部５３によって、時間ｔ０～ｔ１の所定期間において、従属駆動装置であるモータ２ｂの位置が主軸駆動装置であるモータ２ａの位置を超えないように、従軸補正量の調整が行われたことになる。

【0035】

このように調整部５３により従軸補正量が調整され、その調整された従軸補正量が生成部５２によって従軸指令位置に反映されて、モータ２ｂへの補正後の指令位置が生成される。モータ２ｂは、ネットワーク１を経てこの補正後の指令位置をサーボドライバ４を介して受け取り、そこでサーボ制御されることで、図４の上段に示すように、遅れ時間Ｔ３及びＴ４にかかわらず、モータ２ａに対して好適に同期制御されることになる。

【0036】

＜同期制御＞
ここで、図５に基づいて、装置６においてモータ２ａとモータ２ｂとの同期制御が行われるときの処理の流れについて説明する。図５に示す処理は、標準ＰＬＣ５により同期制御が行われている際に、その制御周期ごとに繰り返し実行される。先ず、Ｓ１０１では、従軸指令位置算出部５０により基準指令位置に相当する従軸指令位置の算出が行われる。続いて、従軸補正量算出部５１により、上記の式３に従って従軸補正量が算出される。この算出された従軸補正量は、調整部５３による調整は施されていない。

【0037】

次に、Ｓ１０３では、現時点が、主軸駆動装置であるモータ２ａの速度変化が生じてからの所定期間に属しているか否かが判定される。当該所定期間は、上記の通り、遅れ時間Ｔ３及びＴ４に関連する期間であり、標準ＰＬＣ５の記憶領域に予め記憶されている。そして、Ｓ１０３で肯定判定されると処理はＳ１０４へ進み、否定判定されると処理はＳ１０５へ進む。Ｓ１０４では、調整部５３による調整が行われる。図４に示す形態では、調
整部５３は、従軸補正量が、同期制御の開始時間ｔ０からｔ１までの所定期間において時間経過とともに０（零）からＳ１０２で算出された算出値ΔＸ１まで線形増加するように調整を行う。なお、調整部５３による調整は、このような線形増加の形態に限られない。

【0038】

また、調整部５３は、所定期間ｔ０～ｔ１におけるモータ２ｂの加速度を考慮して、従軸補正量の調整を行ってもよい。例えば、調整部５３は、モータ２ｂの加速度が許容加速度を超えない範囲で従軸補正量の調整を行ってもよい。ここで言う許容加速度は、モータ２ｂや装置６の保護や、装置６における所定作業の精度低下の回避等の様々な観点から適宜設定することができる。設定された許容加速度は、標準ＰＬＣ５の記憶領域に記憶されている。所定期間ｔ０～ｔ１は、モータ２ａの速度変化が生じた直後の期間であり、従軸指令位置に従軸補正量の反映が行われるとモータ２ｂに外力や衝撃が加えられやすい。そこで、上記のように、モータ２ｂの加速度が許容加速度を超えないように従軸補正量の調整を行うことで、同期制御時のモータ２ｂの振動等を好適に抑制しつつ主軸と従軸との同期ずれを可及的に抑制することができる。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。

【0039】

Ｓ１０５では、生成部５２による、補正後の指令位置の生成が行われる。すなわち、Ｓ１０３で肯定判定されるとＳ１０４で調整された従軸補正量が反映された、補正後の指令位置が生成される。また、Ｓ１０３で否定判定されるとＳ１０２で算出された従軸補正量がそのまま反映された、補正後の指令位置が生成される。そして、続くＳ１０６では、補正後の指令位置がネットワーク１を経てサーボドライバ４を介してモータ２ｂへ出力される。

【0040】

このようにＳ１０１～Ｓ１０６の処理が周期制御ごとに繰り返されることで、モータ２ａの速度変化が生じたときであっても、遅れ時間Ｔ３及びＴ４にかかわらず、モータ２ａに対して好適に同期制御されることになる。

【0041】

＜その他の実施形態＞
ここで、図５に示す処理が適用された別の例を、図６に示す。図６の上段に示す線Ｌ１１は、主軸駆動装置であるモータ２ａの位置推移を表している。また、図６に示す線Ｌ１２は、上記の指令位置の補正が行われない場合の、従軸駆動装置であるモータ２ｂの位置推移を表している。これらの位置推移から分かるように、時間ｔ０で同期制御が始まり時間ｔ１１（ｔ１１＞ｔ１）までは図４に示す推移と同じであるが、時間ｔ１１においてモータ２ａの速度が更に上昇し、それにモータ２ｂを同期させている。すなわち、時間ｔ１１において、同期制御において２度目の速度変化が生じており、当該２度目の速度変化に対応する所定期間は、時間ｔ１１～ｔ１２の期間である。

【0042】

時間ｔ１１で同期制御におけるモータ２ａ、２ｂの速度はそれ以前の速度より上昇しているため、時間ｔ１１以降において従軸補正量算出部５１により算出される従軸補正量ΔＸ２は、上記のΔＸ１よりも大きくなる。そして、所定期間ｔ１１～ｔ１２の期間において、調整部５３は、従軸補正量がΔＸ１からΔＸ２に線形増加するように調整を行う。この調整により、図６の上段で線Ｌ１３で示すように、生成部５２によって生成された、補正後の指令位置が入力されたときのモータ２ｂの位置推移は線Ｌ１１で示すモータ２ａの位置推移と一致する。

【0043】

＜装置６の例＞
ここで、装置６の一例として、図７に示す圧延装置が挙げられる。当該圧延装置は、圧延加工を行う２つの圧延ローラを有するスタンドを５台（スタンド１～５）有し、各スタンドは直列に配置されている。スタンド１～５のそれぞれに含まれる一方の圧延ローラにはモータが接続されており、当該モータは標準ＰＬＣ５からの指令に従って駆動制御され
る。そして、スタンド１のモータとスタンド２のモータは、前者を主軸、後者を従軸として同期制御され、スタンド２のモータとスタンド３のモータは、前者を主軸、後者を従軸として同期制御され、スタンド３のモータとスタンド４のモータは、前者を主軸、後者を従軸として同期制御され、スタンド４のモータとスタンド５のモータは、前者を主軸、後者を従軸として同期制御される。すなわち、図７に示す圧延装置では、スタンド１とスタンド２、スタンド２とスタンド３、スタンド３とスタンド４、スタンド４とスタンド５のそれぞれの組合せにおけるモータ同士が同期制御されるとともに、これらのスタンドの組合せ同士の同期制御も行われている。このように同期制御が多段階で形成されている圧延装置では、上流側での同期制御の乱れが下流側に増幅して伝わっていき、圧延加工の精度低下を招きやすい。しかし、本願の標準ＰＬＣによれば主軸駆動装置の速度変化が生じた場合でも同期制御の乱れを好適に抑制でき、以て、圧延加工の精度低下を十分に回避することができる。

【0044】

＜付記１＞
主軸に対応する主軸駆動装置（２ａ）に、従軸に対応する従軸駆動装置（２ｂ）を同期制御させる制御装置（５）であって、
前記制御装置（５）から指令位置を前記従軸駆動装置（２ｂ）に対して出力する工程における、該制御装置（５）から該従軸駆動装置（２ｂ）への該指令位置の伝送による伝送遅れと該従軸駆動装置（２ｂ）での制御遅れとに基づいて該指令位置の補正量を算出する算出部（５１）と、
前記主軸駆動装置（２ａ）の位置情報を用いて算出される前記従軸駆動装置（２ｂ）の基準指令位置に、前記補正量を反映させて補正後の前記指令位置を生成する生成部（５２）と、
前記主軸駆動装置（２ａ）の速度変化が生じてからの所定期間において前記従軸駆動装置（２ｂ）の位置が前記主軸駆動装置（２ａ）の位置を超えないように、前記補正量を、前記算出部（５１）によって算出された値よりも少なく調整する調整部（５３）と、
を備える、制御装置（５）。

【符号の説明】

【0045】

１: ネットワーク
２ａ、２ｂ: モータ
５: 標準ＰＬＣ
５０: 従軸指令位置算出部
５１: 従軸補正量算出部
５２: 生成部
５３: 調整部
５５: 主軸シフト部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】