控制裝置及其控制方法、控制系統、控制程序及記錄介質的制作方法

控制裝置及其控制方法、控制系統、控制程序及記錄介質的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種能夠容易地設計控制算法的控制裝置。該控制裝置具有：取得部(21)，取得表示規定期間內的手動脈沖發生器(2)的操作量的操作量數據；位置確定部(22)，將操作量轉換為馬達(4)所移動的構件的移動量的單位，確定與操作量對應的構件的位置；輸出部(23)，輸出用于控制馬達(4)的控制信號，以使構件移動至確定出的位置。
【專利說明】
控制裝置及其控制方法、控制系統、控制程序及記錄介質
技術領域
[0001] 本發明涉及一種根據主軸的操作來控制從軸的控制裝置、控制系統、控制裝置的 控制方法、控制程序以及記錄介質。
【背景技術】
[0002] 以往，在工廠等導入了進行切削加工等的工作機械以及工業用機器人等工業機 械。有一種工業機械，能夠通過操作手動脈沖發生器來移動切削加工用的刀或者機器人等 的位置。如這樣的工業機械一般包含帶有搖把的手動脈沖發生器、對手動脈沖發生器所輸 出的脈沖信號進行計數的脈沖計數器和計算并輸出給馬達的控制指令值的控制裝置，脈沖 計數器與計算給馬達的控制指令值的控制裝置是一體式構成的。
[0003] 專利文獻1 :JP特開2000-222022號公報(2000年8月11日公開）
[0004] 專利文獻2: JP特開2002-351514號公報(2002年12月6日公開）
[0005] 工業機械制造商為了能夠容易地設計以及制造任意的工業機械，而希望有一種能 夠應用于任意的工業機械的控制裝置。
[0006] 此處，手動脈沖發生器等的主軸與馬達等的從軸之間的物理量單位有時會不同。 例如，有時，手動脈沖發生器旋轉一圈（360度)輸出100個脈沖信號，與此相對，馬達則用 17bit(位)定義旋轉一圈（360度）。在這種情況下，兩者每旋轉一圈的分辨率是不同的。另 外，通常，在馬達等的從軸的物理量與從軸使其位置移動的構件的移動量之間，由于從旋轉 動作開始經由各種齒輪或者滾珠絲杠等機構而轉變成平行移動動作，所以作為控制指令值 的單位是不同的。因此，很難直觀地掌握手動脈沖發生器的一個脈沖信號可以使構件進行 何種程度的移動。
[0007] 因此，存在著如下的問題：工業機械制造商的設計者無法容易地設計用于對任意 主軸與通過任意從軸而移動的任意構件之間的關系進行規定的控制算法。

【發明內容】

[0008] 本發明是鑒于上述的問題而提出的，其目的在于，實現一種能夠容易地設計控制 算法的控制裝置、控制系統、控制裝置的控制方法、控制程序以及記錄介質。
[0009] 為了解決所述的問題，本發明的控制裝置是基于主軸的操作來控制從軸的可編程 邏輯控制器，具有:取得部，取得表示規定期間內的所述主軸的操作量的操作量數據，位置 確定部，將所述主軸的操作量轉換為所述從軸所移動的構件的移動量的單位，確定與所述 操作量對應的所述構件的位置，輸出部，輸出用于控制所述從軸的控制信號，以使所述構件 移動至所述位置確定部所確定出的位置，程序模塊，當進行所述單位轉換時，向位置確定部 輸入必要的參數，使輸出部根據所述參數進行運算。
[0010]若采用所述的結構，則所述位置確定部轉換為所述構件的移動量的單位來進行處 理。因此，使用所述構件的移動量的單位，能夠設計所述控制裝置的控制算法。因此，起到能 夠容易地設計控制算法的效果。
[0011] 在本發明的控制裝置中，也可以是，所述位置確定部具有第一位置確定部;所述第 一位置確定部具有:單位轉換部，確定將所述操作量數據所表示的操作量轉換為所述構件 的移動量的單位的轉換量，第一計算部，計算所述轉換量在所述規定期間內的變化量，第二 計算部，將所述變化量乘以規定的倍率來計算倍率變化量，第三計算部，對所述倍率變化量 進行積分，計算與所述操作量對應的所述構件的位置。
[0012] 若采用所述的結構，則能夠容易地設計倍率運算的算法。
[0013] 在本發明的控制裝置中，所述第二計算部也可以根據所述變化量來變更所述倍 率。
[0014] 若采用所述的結構，則能夠不必使用低通濾波器等，就穩定地進行所述從軸的驅 動以及所述構件的移動。例如，變化量越小，就設定越低的倍率;變化量越大，就設定越高的 倍率。通過這樣，能夠抑制所述從軸以及所述構件的缺陷，并且不論所述主軸的操作速度如 何，都使所述從軸以與所述主軸同步的方式運動。
[0015] 在本發明的控制裝置中，就所述第三計算部而言，也可以是，在所述倍率變化量大 于上限變化量的情況下，對該上限變化量進行積分來計算所述構件的位置;在所述倍率變 化量在上限變化量以下的情況下，對該倍率變化量進行積分來計算所述構件的位置。
[0016] 若采用所述的結構，則能夠抑制過度地驅動所述從軸。
[0017] 本發明的控制裝置還可以具有設定部，該設定部基于過去的倍率變化量來設定所 述上限變化量。
[0018] 若采用所述的結構，則能夠設定與所述主軸的過去的操作內容對應的所述上限變 化量。
[0019] 在本發明的控制裝置中，所述設定部也可以對操作所述主軸的每一個操作者設定 所述上限變化量。
[0020] 若采用所述的結構，則能夠對每一個所述操作者都設定適合于操作者的所述上限 變化量。
[0021] 在本發明的控制裝置中，在所述第三計算部所計算出的位置在所述構件的可移動 范圍外的情況下，所述第一位置確定部也可以將所述構件可移動的極限位置確定為與所述 操作量對應的所述構件的位置。
[0022] 若采用所述的結構，則能夠防止所述構件向可移動范圍外移動。
[0023] 在本發明的控制裝置中，所述第一位置確定部也可以由以所述倍率以及所述上限 變化量中的至少任一者作為輸入參數的功能塊來實現。
[0024] 若采用所述的結構，則能夠僅通過輸入所述倍率以及所述上限變化量中的至少任 一者來設計所述控制裝置的控制算法。
[0025] 在本發明的控制裝置中，也可以是，所述位置確定部具有第二位置確定部;所述第 二位置確定部具有:第四計算部，計算所述操作量的累計值，決定部，基于表示所述累計值 與所述構件的位置的對應關系的主從關系信息，將與所述累計值對應的位置決定為與所述 操作量對應的所述構件的位置。
[0026] 若采用所述的結構，則能夠容易地設計由所述主從關系信息規定的算法。
[0027] 在本發明的控制裝置中，所述主從關系信息也可以是凸輪表或者凸輪運算式。
[0028] 在本發明的控制裝置中，所述第二位置確定部也可以由以所述凸輪表或者所述凸 輪運算式作為輸入參數的功能塊來實現。
[0029] 若采用所述的結構，則能夠僅通過輸入所述凸輪表或者所述凸輪運算式來設計所 述控制裝置的控制算法。
[0030] 在本發明的控制裝置中，也可以是，所述取得部取得表示所述主軸的操作速度的 操作速度數據，所述位置確定部具有第一位置確定部和進行與該第一位置確定部不同的位 置確定處理的第二位置確定部，在所述操作速度數據所表示的操作速度在規定值以下的情 況下，所述第一位置確定部確定與所述操作量對應的所述構件的位置;在所述操作速度數 據所表示的操作速度大于規定值的情況下，所述第二位置確定部確定與所述操作量對應的 所述構件的位置。
[0031] 若采用所述的結構，則能夠根據所述主軸的操作來改變位置確定處理。
[0032] 本發明的控制系統也可以具有:所述控制裝置，手動脈沖發生器，具有所述主軸， 根據操作者的操作來輸出脈沖信號，計數器單元，對所述手動脈沖發生器所輸出的脈沖信 號的個數進行計數，輸出所述操作量數據，從軸，改變所述構件的位置，驅動器，從所述控制 裝置接收所述控制信號，基于該控制信號來控制所述從軸；以使所述從軸與所述主軸同步 的方式控制所述從軸。
[0033] 若采用所述的結構，則能夠以使所述從軸與所述主軸同步的方式來控制所述從 軸。
[0034] 在本發明的控制系統中，所述控制裝置也可以通過串行通信、USB或者無線通信來 與所述計數器單元連接。
[0035] 本發明的控制系統也可以具有:手動脈沖發生器，具有主軸，根據操作者的操作來 輸出脈沖信號，計數器單元，對所述手動脈沖發生器所輸出的脈沖信號的個數進行計數來 輸出操作量數據，第一控制裝置，是如上所述的控制裝置，從所述計數器單元取得所述操作 量數據，第二控制裝置，是如上所述的控制裝置，從所述第一控制裝置取得所述操作量數 據，并輸出所述控制信號，從軸，改變所述構件的位置，驅動器，從所述第二控制裝置接收所 述控制信號，基于該控制信號來控制所述從軸。
[0036] 若采用所述的結構，則能夠根據工業機械的結構來分散地配置所述控制裝置。
[0037] 本發明的控制系統也可以是，還具有輸入裝置，該輸入裝置具有輸入部以及顯示 部，所述控制裝置的所述位置確定部由功能塊實現，所述輸入裝置以圖形用戶界面形式在 所述顯示部上顯示用于輸入所述功能塊的輸入參數的輸入畫面。
[0038] 若采用所述的結構，則能夠通過直觀的操作來容易地輸入所述功能塊的輸入參 數。
[0039] 本發明的控制系統也可以是，還具有顯示裝置，該顯示裝置具有顯示部，所述顯示 裝置在所述顯示部上顯示所述手動脈沖發生器的信號狀態和所述控制裝置的輸入參數以 及運算結果中的至少一個。
[0040] 若采用所述的結構，則主軸的操作者能夠在操作主軸的過程中等，確認所述手動 脈沖發生器的信號狀態和所述控制裝置的輸入參數以及運算結果中的至少一個。
[0041] 為了解決所述的問題，本發明的控制裝置是基于主軸的操作來控制從軸的可編程 邏輯控制器，所述控制裝置的控制方法包括:取得步驟，取得表示規定期間內的所述主軸的 操作量的操作量數據，位置確定步驟，將所述主軸的操作量轉換為所述從軸所移動的構件 的移動量的單位，確定與所述操作量對應的所述構件的位置，輸出步驟，輸出用于控制所述 從軸的控制信號，以使所述構件移動至在所述位置確定步驟中確定出的位置。
[0042] 若采用所述的結構，則起到與所述控制裝置同樣的效果。
[0043] 本發明的控制裝置可以由計算機實現，在這種情況下，使計算機作為所述控制裝 置所具有的各部分(軟件部分)來工作，利用計算機實現所述控制裝置的控制裝置的控制程 序以及記錄有該控制程序的計算機可讀取的記錄介質都落入本發明的范疇。
[0044] 本發明起到能夠容易地設計控制算法的效果。
【附圖說明】
[0045] 圖1是示出本發明的控制裝置的主要結構的框圖。
[0046] 圖2是示出本發明的第一實施方式的控制系統的結構的一個例子的圖。
[0047] 圖3是示出上述控制系統所進行的處理的一個例子的流程圖。
[0048] 圖4是示出上述控制裝置的第一位置確定部所進行的第一位置確定處理的一個例 子的流程圖。
[0049] 圖5是示出倍率信息的一個例子的圖。
[0050] 圖6是示出變化量隨著時間而變動的圖表。
[0051]圖7是示出倍率變化量以及指令變化量的圖表。
[0052]圖8是示出上述控制裝置的第二位置確定部所進行的第二位置確定處理的一個例 子的流程圖。
[0053]圖9是簡單地示出工業機械的結構例子的圖。
[0054] 圖10是示出規定脈沖信號的累計值與滾珠絲杠的移動距離的關系的凸輪曲線的 一個例子的圖。
[0055] 圖11是示出上述控制系統中包含的觸摸面板所顯示的畫面例子的圖。
[0056]圖12是示出上述控制系統中包含的觸摸面板所顯示的畫面例子的圖。
[0057]圖13是示出設計控制算法時的上述控制裝置的連接結構例子的圖。
[0058]圖14是示出與上述控制裝置連接的終端裝置所顯示的畫面例子的圖。
[0059]圖15是示出與上述控制裝置連接的終端裝置所顯示的畫面例子的圖。
[0060]圖16是示出本發明的第二實施方式的控制系統的結構的一個例子的圖。
[0061]圖17是示出本發明的第三實施方式的控制系統的結構的一個例子的圖。
[0062]圖18是示出上述控制系統中包含的觸摸面板所顯示的畫面例子的圖。
[0063] 其中，附圖標記說明如下：
[0064] 1控制裝置
[0065] 2手動脈沖發生器(主軸）
[0066] 3計數器單元
[0067] 4馬達(從軸）
[0068] 5驅動器
[0069] 6觸摸面板(輸入裝置、顯示裝置）
[0070] 7終端裝置(輸入裝置）
[0071] 8滾珠絲杠(構件）
[0072] 9工業機械
[0073] 10控制系統
[0074] 21取得部
[0075] 22位置確定部
[0076] 23輸出部
[0077] 31第一位置確定部
[0078] 32第二位置確定部
[0079] 41第一單位轉換部(單位轉換部）
[0080] 42第一計算部 [0081 ] 43第二計算部
[0082] 44第三計算部
[0083] 45第四計算部
[0084] 46決定部
【具體實施方式】
[0085] <第一實施方式>
[0086]基于圖1~圖15,針對本發明的一個實施方式進行如下的說明。
[0087]〔控制系統〕
[0088] 基于圖2,針對本實施方式的控制系統10進行說明。圖2是示出本實施方式的控制 系統10的結構的一個例子的圖。控制系統10被納入工業機械(未圖示）中，根據工業機械的 操作者的操作，控制工業機械所具有的構件(未圖示）的位置。例如，控制系統10調整切削加 工用的刀片的位置，或者當對工業用機器人進行教學時移動工業用機器人的位置，或者將 工業用機器人移動至待機位置。
[0089] 如圖2所示，控制系統10具有:控制裝置1、手動脈沖發生器2、計數器單元3、馬達4 以及驅動器5。控制裝置1與計數器單元3以及驅動器5以可通信的方式連接。另外，計數器單 元3與手動脈沖發生器2以可通信的方式連接，驅動器5與馬達4以可通信的方式連接。這些 設備通過任意的有線連接方式或者無線連接方式來以可通信的方式連接。在本實施方式 中，這些設備(特別是控制裝置1、計數器單元3以及驅動器5)通過例如EtherCAT(注冊商標） 來以可通信的方式連接。
[0090] 手動脈沖發生器2具有可旋轉的搖把(主軸）。如果操作者使手動脈沖發生器2的搖 把旋轉規定的角度，則輸出一個脈沖信號。此外，手動脈沖發生器2不限于具有可旋轉的搖 把，只要能夠根據主軸的操作量來輸出脈沖信號即可。
[0091] 計數器單元3接收手動脈沖發生器2所輸出的脈沖信號，并對脈沖信號的個數進行 計數。計數器單元3根據來自控制裝置1的要求，向控制裝置1發送含有操作量數據的主軸信 號，該操作量數據表示規定期間內的脈沖信號的個數。換言之，操作量數據是表示主軸的操 作量的數據。
[0092] 進一步地，計數器單元3也可以測量手動脈沖發生器2所輸出的脈沖信號的頻率。 換言之，計數器單元3也可以測量針對手動脈沖發生器2的操作速度。在這種情況下，向控制 裝置1發送含有操作量數據以及表示該操作速度的操作速度數據的主軸信號。
[0093]控制裝置1根據主軸的操作來控制作為從軸的馬達4。具體地，控制裝置1從計數器 單元3取得主軸信號。控制裝置1基于預先決定的控制算法，確定與主軸的操作量對應的工 業機械的構件的位置，向驅動器5輸出控制信號，該控制信號用于控制從軸以使構件移動至 該確定的位置。控制裝置1以使從軸與主軸同步的方式控制從軸。控制裝置1例如是PLC (Programmable Logic controller:可編程邏輯控制器）。針對控制裝置1的詳細內容后述。 [0094]驅動器5從控制裝置1接收控制信號，并基于接收到的控制信號來控制馬達4。具體 地，驅動器5基于控制信號來驅動馬達4,以使馬達4以規定的旋轉速度來旋轉規定量。
[0095]馬達4使工業機械的構件的位置移動。
[0096]另外，如圖2所示，控制系統10也可以是還具有觸摸面板6。觸摸面板6與控制裝置1 以可通信的方式連接，并用于操作者確認控制系統1〇(工業機械)的狀態等。觸摸面板6是具 有顯示部的顯示裝置，也是具有輸入部以及顯示部的輸入裝置。
[0097]〔控制裝置〕
[0098] 基于圖1，針對控制裝置1進行說明。圖1是示出控制裝置1的主要結構的一個例子 的框圖。如圖1所示，控制裝置1具有控制部11、存儲部12以及通信部13。
[0099] 通信部13利用無線通信單元或者有線通信單元，與計數器單元3、驅動器5以及觸 摸面板6等其他的裝置進行通信，按照控制部11的指示來交換數據。
[0100] 控制部11執行從存儲部12讀出至暫時存儲部（未圖示）的程序，由此進行各種運 算，并且總體上控制控制裝置1所具有的各部。在本實施方式中，控制部11具有取得部21、位 置確定部22、輸出部23、設定部24以及第二單位轉換部25。另外，在本實施方式中，位置確定 部22以及第二單位轉換部25是作為功能塊(詳細內容后述)來實現的。
[0101]取得部21經由通信部13從計數器單元3取得表示規定期間內的主軸的操作量的操 作量數據。取得部21將取得的操作量數據輸出至位置確定部22。另外，取得部21也可以經由 通信部13從計數器單元3取得表示規定期間內的主軸的操作速度的操作速度數據。取得部 21將取得的操作速度數據輸出至位置確定部22。另外，取得部21還可以經由通信部13從觸 摸面板6等外部的輸入裝置取得功能塊(詳細內容后述）的輸入參數。取得部21將取得的輸 入參數輸出至設定部24。
[0102] 位置確定部22從取得部21取得操作量數據，將取得的操作量數據所表示的主軸的 操作量轉換為從軸所移動的構件的移動量(移動距離)的單位，來確定與該操作量對應的該 構件的位置。位置確定部22將確定出的構件的位置通知給第二單位轉換部25。
[0103] 如圖1所示，位置確定部22具有第一位置確定部31以及第二位置確定部32和切換 部33,該第一位置確定部31和第二位置確定部32所進行的位置確定處理彼此不同。
[0104] 第一位置確定部31進行第一位置確定處理，并具有第一單位轉換部(單位轉換部） 41、第一計算部42、第二計算部43以及第三計算部44。
[0105] 第一單位轉換部41從取得部21取得操作量數據，確定轉換量，該轉換量是指，將取 得的操作量數據所表示的操作量轉換為構件的移動量的單位的轉換量。第一單位轉換部41 將確定出的轉換量輸出至第一計算部42。
[0106] 第一計算部42從第一單位轉換部41取得轉換量，并計算取得的轉換量在上述規定 期間內的變化量。第一計算部42將計算出的變化量輸出至第二計算部43。
[0107] 第二計算部43從第一計算部42取得變化量，從存儲部12讀出倍率信息51。第二計 算部43將取得的變化量乘以讀出的倍率信息51所表示的規定的倍率，來計算倍率變化量。 第二計算部43將計算出的倍率變化量輸出至第三計算部44。第二計算部43也可以根據從第 一計算部42取得的變化量來變更上述倍率。在這種情況下，在倍率信息51中含有與變化量 對應的多個倍率。
[0108] 第三計算部44從第二計算部43取得倍率變化量，對取得的倍率變化量進行積分來 計算與操作量對應的構件的位置。第三計算部44將計算出的構件的位置通知給第二單位轉 換部25。也可以是，第三計算部從存儲部12讀出上限變化量52,在取得的倍率變化量大于上 限變化量52的情況下，對上限變化量52進行積分來計算構件的位置;在取得的倍率變化量 在上限變化量52以下的情況下，對倍率變化量進行積分來計算構件的位置。
[0109] 此外，在第三計算部44所計算出的位置在構件的可移動范圍（構件能夠移動的范 圍）外的情況下，第一位置確定部31也可以將構件可移動的極限位置(邊界位置)確定為與 操作量對應的構件的位置，并將確定出的位置通知給第二單位轉換部25。
[0110] 另外，第一位置確定部31還可以利用將倍率信息51以及上限變化量52中的至少任 一者設置為輸入參數的功能塊來實現。 第二位置確定部32進行第二位置確定處理，并具有第四計算部45以及決定部46。
[0112] 第四計算部45從取得部21取得操作量數據，對取得的操作量數據所表示的操作量 進行累計，來計算從主軸原點開始的操作量的累計值。第四計算部45將計算出的累計值輸 出至決定部46。
[0113] 決定部46從第四計算部45取得累計值，從存儲部12讀出主從關系信息53,該主從 關系信息53表示從主軸原點開始的操作量的累計值與構件的位置的對應關系。決定部46基 于讀出的主從關系信息53,決定以與取得的累計值對應的位置作為與規定期間內的操作量 對應的構件的位置。此處，主從關系信息53是凸輪表54或者凸輪運算式55。
[0114] 第二位置確定部32也可以通過以凸輪表54或者凸輪運算式55作為輸入參數的功 能塊來實現。
[0115] 切換部33從取得部21取得操作速度數據，判斷取得的操作速度數據所表示的操作 速度是否在規定值以下。在操作速度數據所表示的操作速度在規定值以下的情況下，切換 部33使第一位置確定部31進行第一位置確定處理，在操作速度數據所表示的操作速度大于 規定值的情況下，切換部33使第二位置確定部進行第二位置確定處理。
[0116] 第二單位轉換部25將位置確定部22所確定出的構件的位置(移動量)轉換為從軸 (馬達4的旋轉量)的單位。第二單位轉換部25將轉換后的旋轉量輸出至輸出部23。
[0117] 輸出部23生成控制信號，經由通信部13將生成的控制信號輸出至驅動器5,該控制 信號用于控制從軸，以使構件移動至位置確定部22所確定出的位置。具體地，輸出部23基于 從第二單位轉換部25取得的旋轉量來生成控制信號。
[0118] 設定部24從取得部21取得輸入參數，將取得的輸入參數保存于存儲部12。另外，設 定部24也可以基于第二計算部43計算出的過去的倍率變化量來設定上限變化量52。具體 地，將過去的倍率變化量的平均值、中央值、上限值等設定為上限變化量52。另外，設定部24 還可以是每次操作者操作主軸，就設定上限變化量52。具體地，操作者在操作主軸之前操作 觸摸面板6,輸入用于識別自己的ID。第二計算部43將計算出的倍率變化量按照各個操作者 的ID分開來保存于存儲部12。設定部24基于存儲部12中保存的各個ID的過去的倍率變化 量，來設定各個ID的上限變化量52。
[0119]存儲部12保存控制部11所參照的程序和數據等，例如，存儲部12中保存有上述的 倍率信息51、上限變化量52、凸輪表54以及凸輪運算式55等。存儲部12也可以存儲有其他位 置確定部22以及第二單位轉換部25的運算結果等。
[0120]〔控制系統的處理〕
[0121] 基于圖3,針對本發明的控制系統10所進行的處理進行說明。圖3是示出本發明的 控制系統10所進行的處理的一個例子的流程圖。
[0122] 如圖3所示，當操作者旋轉搖把時，手動脈沖發生器2輸出與操作量對應的脈沖信 號(S1)。計數器單元3對手動脈沖發生器2所輸出的脈沖信號的個數進行計數(S2)。
[0123] 控制裝置1的取得部21分別在各個規定期間從計數器單元3取得操作量數據(S3: 取得步驟）。位置確定部22進行位置確定處理，根據操作量數據來確定構件的位置(S4:位置 確定步驟）。
[0124] 控制裝置1的第二單位轉換部25將位置確定部22所確定出的構件的位置(移動量） 轉換為馬達4的旋轉量的單位(S5)。例如，第二單位轉換部25基于下述的式（1)來進行單位 轉換。在式（1)中，Ps是用于使馬達旋轉以使構件移動至位置確定部22所確定出的位置的脈 沖信號的個數(旋轉量），D是構件從當前的位置到位置確定部22所確定出的位置的移動距 離。
[0125] 式1:
[0127] 第二單位轉換部25舍去根據式（1)計算出的Ps的值的小數部分來確定脈沖信號的 個數。此外，第二單位轉換部25保存被舍去了小數部分的值，并將該值與下一次的運算結果 的Ps相加，由此來抑制運算誤差。
[0128] 輸出部23基于第二單位轉換部25所確定出的旋轉量來生成控制信號。例如，輸出 部23也可以生成第二單位轉換部25所確定出的個數的脈沖信號作為控制信號。輸出部23經 由通信部13將生成的控制信號輸出至驅動器5(S6:輸出步驟）。驅動器5根據控制信號來控 制馬達4(S7)。然后，馬達4旋轉，由此將構件移動至與操作對應的位置。
[0129] 〔第一位置確定處理〕
[0130]基于圖4,針對在圖3的S4中進行的位置確定處理的一個例子進行說明。圖4是示出 第一位置確定部31所進行的第一位置確定處理的一個例子的流程圖。
[0131]如圖4所示，第一單位轉換部41確定將操作量數據所表示的操作量轉換為構件的 移動量的單位的轉換量(S11)。例如，第一單位轉換部41基于下述的式(2)來進行單位轉換。 在式(2)中，Pm是操作量數據所表示的脈沖信號的個數，d是上述轉換量。
[0132]式2:
[0134]第一計算部42計算第一單位轉換部41所確定出的轉換量在規定期間內的變化量 (S12)。
[0135] 第二計算部43從存儲部12讀出倍率信息51。例如，倍率信息51是圖5所示的表格。 第二計算部43參照倍率信息51，確定與第一計算部42所計算出的變化量對應的倍率(S13)。 第二計算部43將第一計算部42所計算出的變化量乘以確定出的倍率來計算倍率變化量 (S14)〇
[0136] 第三計算部44從存儲部12讀出上限變化量52,判斷第二計算部所計算出的倍率變 化量是否在上限變化量52以下。在倍率變化量在上限變化量52以下的情況下，第三計算部 44將第二計算部所計算出的倍率變化量確定為指令變化量。另一方面，在倍率變化量大于 上限變化量52的情況下，第三計算部44將上限變化量52確定為指令變化量(S15)。第三計算 部44對確定出的指令變化量進行積分，計算與操作量對應的構件的移動量(S16)。第三計算 部44計算從當前的構件的位置移動了計算出的移動量的位置，來作為指令位置(S17)。第三 計算部44將計算出的指令位置通知給第二單位轉換部25。
[0137] 通常，操作者操作手動脈沖發生器2的操作速度(旋轉速度)會變動。因此，與操作 速度對應的上述變化量也如圖6所示那樣變動。通常用戶輸入的旋轉速度發生波動，但若隨 著這種波動生成針對馬達的控制信號，則馬達的旋轉速度也會變動。因為這種變動，有時導 致馬達產生異響，或者通過馬達所移動的構件產生振動。為了抑制這些缺陷，以往利用低通 濾波器等進行信號平滑化處理。當進行這種信號平滑化處理時，存在手動脈沖發生器2的運 動與馬達的運動不聯動這樣的問題。在本發明中，在S13中，根據變化量來變更相乘的倍率。 例如，變化量（即操作速度)越小，就乘以越低的倍率;變化量越大，就乘以越高的倍率。通 常，用戶在想要使從軸大幅度移動的情況下，就增大變化量（即輸入速度）；在想要使從軸輕 微移動的情況下，就減小變化量(輸入速度）。如上所述，配合變化量來變更相乘的倍率，由 此能夠按照用戶的意圖來進行動作。通過這樣，抑制上述缺陷，并且無論操作速度是高還是 低，都能夠使從軸與主軸同步地運動。
[0138] 另外，第二計算部所計算出的倍率變化量有時會過大。例如，如圖7所示，在第二計 算部所計算出的倍率變化量（圖中的點劃線)變動的情況下，在本發明中，如上所述，在S15 中，第三計算部44將指令變化量設定為由圖7所示的粗線表示的值。通過這樣，能夠抑制過 度地驅動馬達4。
[0139] 〔第二位置確定處理〕
[0140]基于圖8,針對在圖3的S4中進行的位置確定處理的另一個例子進行說明。圖8是示 出第二位置確定部32所進行的第二位置確定處理的一個例子的流程圖。
[0141] 如圖8所示，第四計算部45對操作量數據所表示的操作量進行累計，來計算從主軸 原點開始的操作量的累計值(S21)。
[0142] 決定部46從存儲部12讀出主從關系信息53。決定部46基于讀出的主從關系信息 53,將與第四計算部45所計算出的累計值對應的位置，決定為與規定期間內的操作量對應 的構件的位置(指令位置)（S22)。決定部46將決定的指令位置通知給第二單位轉換部25。
[0143] 此處，以圖9所示的工業機械9為例進行說明。圖9是簡單地示出工業機械9的結構 例子的圖。在圖9中，為了便于說明，省略控制裝置1等結構。
[0144] 就圖9所示的工業機械9而言，操作者通過從初始位置順時針地旋轉手動脈沖發生 器2,能夠將作為工業機械9的構件的滾珠絲杠8從原點位置向右方移動。此外，在這種情況 下，第四計算部45所計算的累計值是手動脈沖發生器2從初始位置向正方向（順時針）的操 作量的累計值。即，第四計算部45通過將順時針的操作產生的脈沖信號的個數相加，然后減 去逆時針的操作產生的脈沖信號的個數，以此方式來計算累計值。
[0145] 例如，從圖9所示的手動脈沖發生器2的初始位置開始的脈沖信號的累計值與滾珠 絲杠8從原點開始的正方向（右方向）的移動距離之間的對應關系，能夠利用圖10所示的凸 輪曲線來定義。在圖10所示的凸輪曲線中，累計值為〇~100的區間(A區間）是3次函數或者 擺線，累計值為100~9000的區間（B區間）是一次函數，累計值為9000~10000的區間（C區 間）是3次函數或者擺線。
[0146] 能夠根據圖10所示的凸輪曲線，離散地提取累計值與移動距離的對應關系，來生 成凸輪表。另外，能夠分別求出表示A~C區間的函數，將表示A~C區間的函數組合，來生成 凸輪運算式。
[0147] 此外，不限于圖9所示的對應關系，也可以定義凸輪曲線，該凸輪曲線用于規定主 軸的位置(手動脈沖發生器2的搖把從初始位置開始的旋轉角度)與構件的移動距離之間的 對應關系。
[0148] 〔觸摸面板的顯示畫面例子〕
[0149] 基于圖11以及圖12,針對觸摸面板6所顯示的畫面例子進行說明。圖11以及圖12是 示出觸摸面板6所顯示的畫面例子的圖。
[0150] 如圖11以及圖12所示，在觸摸面板6的顯示部上顯示有表示工業機械的概略構成 以及主軸的操作量與構件的移動距離的關系的運算式。也可以使得操作者能夠操作觸摸面 板6來變更上述運算式的系數等。
[0151] 另外，觸摸面板6除了顯示工業機械的概略構成以及運算式以外，還可以顯示手動 脈沖發生器2所輸出的脈沖信號的信號狀態以及控制裝置1的輸入參數以及運算結果等。觸 摸面板6上顯示的上述信號狀態是指，手動脈沖發生器2是否根據操作而輸出有脈沖信號、 脈沖信號的個數(操作量)和脈沖信號的頻率(操作速度)等。控制裝置1的輸入參數是后述 的功能塊的輸入參數。另外，控制裝置1的運算結果是指，作為第一位置確定部的運算結果 的轉換量、變化量、倍率變化量、指令變化量、構件的移動量以及構件的位置，以及，作為第 二位置確定部的運算結果的累計值以及構件的位置等。
[0152] 〔功能塊〕
[0153] 如圖13所示，將控制裝置1與PC等終端裝置7連接，利用終端裝置7進行控制裝置1 的各種設定。終端裝置7具有用于設計者輸入各種設定的輸入部和顯示輸入畫面的顯示部。
[0154] 在本實施方式中，利用功能塊來實現控制裝置1的功能(特別是位置確定部22)。另 外，在本實施方式中，終端裝置7以圖形用戶界面(GUI)形式將用于輸入功能塊的輸入參數 的輸入畫面顯示于顯示部。
[0155] 基于圖14,針對顯示于終端裝置7的顯示部上的輸入畫面進行說明。圖14是示出利 用梯形圖（Ladder Diagram)描述的功能塊的輸入畫面的一個例子的圖。
[0156] 如圖14所示，功能塊（"MPGFILTER_instance"）60具有輸入輸出變量、輸入變量以 及輸出變量。具體地，作為輸入輸出變量，有"Master61"、"Slave62"、"Master66"以及 "Slave67"。"Master61"以及"Master66"是用于指定對控制裝置1進行輸入的主軸(手動脈 沖發生器2)的變量，"Slave62"以及"Slave67"是用于指定由控制裝置1控制的從軸（馬達4) 的變量。作為輸入變量，有 "sMPGSetRatios63"、"MaxVel64"、"MPG0prRatio65" 等。 "sMPGSetRatios63"是倍率信息51，"MaxVel64"是上限變化量52，"MPG0prRatio65"是用于 選擇位置確定處理中使用的倍率的變量。另外，作為輸出變量，有"Ca 1 cRs 1168"等。 "CalcRslt68"是示出利用功能塊計算出的構件的位置的變量。
[0157]設計者能夠選擇圖14所示的各變量來輸入輸入參數。另外，除了可以輸入圖14所 示的輸入參數以外，也可以輸入進行的位置確定處理方法(第一位置確定處理或者第二位 置確定處理）、切換操作速度的閾值、主從關系信息53(凸輪表54以及凸輪運算式55)等，來 作為功能塊的輸入參數。
[0158] 另外，如圖15所示，也可以利用結構化文本(structured text)來描述功能塊。
[0159] 此外，控制裝置1的各種設定在多數情況下都是事先進行的，但是也可以在工業機 械的操作過程中等進行。因此，控制系統10也可以具有終端裝置7。另外，觸摸面板6也可以 是能夠以圖形用戶界面形式顯示用于輸入功能塊的輸入參數的輸入畫面，通過操作觸摸面 板6來輸入輸入參數。
[0160] <第二實施方式>
[0161] 基于圖16,針對本發明的第二實施方式進行說明。圖16是示出第二實施方式的控 制系統l〇a的結構的一個例子圖。此外，為了便于說明，對于與上述的第一實施方式中示出 的構件具有相同功能的構件標記上相同的附圖標記，并省略其說明。
[0162] 如圖16所示，控制系統10a具有4個手動脈沖發生器2~2c，控制裝置1分別通過不 同的通信方式從4個手動脈沖發生器2~2c取得主軸信號。
[0163] 具體地，控制裝置1具有通信端口 13a、USB(Universal Serial Bus，通用串行總 線)端口 13b以及無線通信部13c作為通信部13。通信端口 13a經由串行通信單元3a通過串行 通信方式從手動脈沖發生器2a取得主軸信號。另外，控制裝置1與手動脈沖發生器2b通過 USB連接，USB端口 13b從手動脈沖發生器2b取得主軸信號。另外，控制裝置1與手動脈沖發生 器2c通過Bluetooth(藍牙，注冊商標)無線連接，無線通信部13c從手動脈沖發生器2c取得 主軸信號。
[0164] 此外，雖然在圖16中未示出，但是手動脈沖發生器2a~2c具有計數器單元3。
[0165] 如此，控制裝置1能夠使用任意的有線通信單元或者無線通信單元，從手動脈沖發 生器2(計數器單元3)取得主軸信號。即，在本實施方式的控制系統10a中，控制裝置1能夠從 具有任意的接口的手動脈沖發生器2~2c取得主軸信號。
[0166] <第三實施方式>
[0167] 基于圖17以及圖18,針對本發明的第三實施方式進行說明。圖17是示出第三實施 方式的控制系統l〇b的結構的一個例子的圖。此外，為了便于說明，對于與上述的第一實施 方式中示出的構件具有相同的功能的構件標記上相同的附圖標記，并省略其說明。
[0168] 如圖17所示，控制系統10b具有兩個控制裝置(第一控制裝置）1以及控制裝置(第 二控制裝置）la、手動脈沖發生器2、計數器單元3、馬達4以及驅動器5以及觸摸面板6a。控制 裝置1以可通信的方式與計數器單元3以及控制裝置la連接。另外，控制裝置la以可通信的 方式與控制裝置1、驅動器5以及觸摸面板6a連接。計數器單元3以可通信的方式與手動脈沖 發生器2連接，驅動器5以可通信的方式與馬達4連接。這些設備通過任意的有線連接方式或 者無線連接方式來以可通信的方式連接。在本實施方式中，控制裝置1與計數器單元以及控 制裝置la與驅動器5都是利用EtherCAT(注冊商標）以可通信的方式連接起來的。另外，控制 裝置1與控制裝置la利用Ethernet(注冊商標）以可通信的方式連接。
[0169]在大型的工業機械等的手動脈沖發生器2與馬達4(移動的構件)分離的情況下，如 圖17所示，也可以分散地配置多個控制裝置1以及la。在這種情況下，控制裝置1從計數器單 元取得主軸信號，將取得的主軸信號輸出至控制裝置la。控制裝置la基于從控制裝置1取得 的主軸信號來生成控制信號，將控制信號輸出至驅動器5。
[0170]基于圖18,針對與控制裝置la連接的觸摸面板6a上顯示的畫面進行說明。圖18是 示出觸摸面板6a上顯示的畫面例子的圖。
[0171] 如圖18所示，觸摸面板6a還可以顯示分散型的控制系統10b的概略結構、手動脈沖 發生器2所輸出的脈沖數、利用馬達4移動的構件的位置等。通過這樣進行顯示，操作者等即 使在遠離手動脈沖發生器2或者馬達4(構件)的地點，也能夠確認控制系統10b的狀態。
[0172] 此外，也可以是，在控制裝置1上連接有觸摸面板6,觸摸面板6顯示圖18所示的畫 面等。
[0173] <利用軟件實現的例子>
[0174]控制裝置1的控制塊(特別是控制部11)可以由形成于集成電路(1C芯片)等的邏輯 電路(硬件)實現，也可以使用CPU(Central Processing Unit:中央處理器）由軟件來實現。
[0175] 在后者的情況下，控制裝置1具有如下構件等:CPU，用于執行作為實現各功能的軟 件的程序的命令;R〇M(Read Only Memory，只讀存儲器)或者存儲裝置(將它們稱為"記錄介 質"），用于以計算機(或者CPU)可讀取的方式記錄有上述程序以及各種數據;RAM(Random Access Memory，隨機訪問存儲器），用于展開上述程序。而且，計算機(或者CPU)從上述記錄 介質讀取并執行上述程序，由此來達到本發明的目的。能夠使用"非暫時的有形的介質"，例 如磁帶、光盤、存儲卡、半導體存儲器、可編程的邏輯電路等來作為上述記錄介質。另外，上 述程序也可以經由可傳輸該程序的任意的傳輸介質(通信網絡或者廣播電波等)供給至上 述計算機。此外，本發明的上述程序也可以以嵌入載波的數據信號的方式來實現，該嵌入載 波的數據信號是通過電子傳輸來實現的。
[0176] 本發明并不限定于上述的各實施方式，而是能夠在權利要求所表示的范圍內進行 各種各樣的變更，將不同的實施方式中分別披露的技術手段適當組合而得到的實施方式也 包含于本發明的技術范圍中。
[0177] 本發明能夠用于根據主軸的操作來控制從軸的控制裝置中。
【主權項】
1. 一種控制裝置，該控制裝置是基于主軸的操作來控制從軸的可編程邏輯控制器，其 特征在于，具有： 取得部，取得表示規定期間內的所述主軸的操作量的操作量數據， 位置確定部，將所述主軸的操作量轉換為由所述從軸移動的構件的移動量的單位，確 定與所述操作量對應的所述構件的位置， 輸出部，輸出用于控制所述從軸的控制信號，以使所述構件移動至所述位置確定部所 確定出的位置， 程序模塊，當進行所述單位的轉換時，向位置確定部輸入必要的參數，使輸出部根據所 述參數進行運算。2. 如權利要求1所述的控制裝置，其特征在于， 所述位置確定部具有第一位置確定部； 所述第一位置確定部具有： 單位轉換部，確定將所述操作量數據所表示的操作量轉換為所述構件的移動量的單位 的轉換量， 第一計算部，計算所述轉換量在所述規定期間內的變化量， 第二計算部，將所述變化量乘以規定的倍率來計算倍率變化量， 第三計算部，對所述倍率變化量進行積分，計算與所述操作量對應的所述構件的位置。3. 如權利要求2所述的控制裝置，其特征在于， 所述第二計算部根據所述變化量來變更所述倍率。4. 如權利要求2或者3所述的控制裝置，其特征在于， 所述第三計算部，在所述倍率變化量大于上限變化量的情況下，對該上限變化量進行 積分來計算所述構件的位置;在所述倍率變化量在上限變化量以下的情況下，對該倍率變 化量進行積分來計算所述構件的位置。5. 如權利要求4所述的控制裝置，其特征在于， 還具有設定部，該設定部基于過去的倍率變化量來設定所述上限變化量。6. 如權利要求5所述的控制裝置，其特征在于， 所述設定部，對操作所述主軸的每一個操作者設定所述上限變化量。7. 如權利要求2~6中的任一項所述的控制裝置，其特征在于， 在所述第三計算部所計算出的位置在所述構件的可移動范圍外的情況下，所述第一位 置確定部將所述構件可移動的極限位置確定為與所述操作量對應的所述構件的位置。8. 如權利要求4所述的控制裝置，其特征在于， 所述第一位置確定部，由以所述倍率以及所述上限變化量中的至少任一者作為輸入參 數的功能塊來實現。9. 如權利要求1~8中的任一項所述的控制裝置，其特征在于， 所述位置確定部具有第二位置確定部； 所述第二位置確定部具有： 第四計算部，計算所述操作量的累計值， 決定部，基于表示所述累計值與所述構件的位置的對應關系的主從關系信息，將與所 述累計值對應的位置決定為與所述操作量對應的所述構件的位置。10. 如權利要求9所述的控制裝置，其特征在于， 所述主從關系信息是凸輪表或者凸輪運算式。11. 如權利要求10所述的控制裝置，其特征在于， 所述第二位置確定部，由以所述凸輪表或者所述凸輪運算式作為輸入參數的功能塊來 實現。12. 如權利要求1所述的控制裝置，其特征在于， 所述取得部，取得操作速度數據，所述操作速度數據表示根據所述主軸的操作而輸出 的信號的操作速度， 所述位置確定部具有第一位置確定部和進行與該第一位置確定部不同的位置確定處 理的第二位置確定部， 在所述操作速度數據所表示的操作速度在規定值以下的情況下，所述第一位置確定部 確定與所述操作量對應的所述構件的位置;在所述操作速度數據所表示的操作速度大于規 定值的情況下，所述第二位置確定部確定與所述操作量對應的所述構件的位置。13. -種控制系統，具有： 如權利要求1~12中的任一項所述的控制裝置， 手動脈沖發生器，具有所述主軸，根據操作者的操作來輸出脈沖信號， 計數器單元，對所述手動脈沖發生器所輸出的脈沖信號的個數進行計數，輸出所述操 作量數據， 從軸，改變所述構件的位置， 驅動器，從所述控制裝置接收所述控制信號，基于該控制信號來控制所述從軸； 所述控制系統的特征在于， 以使所述從軸與所述主軸同步的方式控制所述從軸。14. 如權利要求13所述的控制系統，其特征在于， 所述控制裝置通過串行通信、USB或者無線通信來與所述計數器單元連接。15. -種控制系統，其特征在于，具有： 手動脈沖發生器，具有主軸，根據操作者的操作來輸出脈沖信號， 計數器單元，對所述手動脈沖發生器所輸出的脈沖信號的個數進行計數來輸出操作量 數據， 第一控制裝置，是如權利要求1~12中的任一項所述的控制裝置，從所述計數器單元取 得所述操作量數據， 第二控制裝置，是如權利要求1~12中的任一項所述的控制裝置，從所述第一控制裝置 取得所述操作量數據，并輸出所述控制信號， 從軸，改變所述構件的位置， 驅動器，從所述第二控制裝置接收所述控制信號，基于該控制信號來控制所述從軸。16. 如權利要求13~15中的任一項所述的控制系統，其特征在于， 還具有輸入裝置，該輸入裝置具有輸入部以及顯示部， 所述控制裝置的所述位置確定部由功能塊實現， 所述輸入裝置以圖形用戶界面形式在所述顯示部上顯示用于輸入所述功能塊的輸入 參數的輸入畫面。17. 如權利要求13~16中的任一項所述的控制系統，其特征在于， 還具有顯示裝置，該顯示裝置具有顯示部， 所述顯示裝置在所述顯示部上顯示所述手動脈沖發生器的信號狀態和所述控制裝置 的輸入參數以及運算結果中的至少一個。18. -種控制裝置的控制方法，該控制裝置是基于主軸的操作來控制從軸的可編程邏 輯控制器，其特征在于，所述控制裝置的控制方法包括： 取得步驟，取得表示規定期間內的所述主軸的操作量的操作量數據， 位置確定步驟，將所述主軸的操作量轉換為由所述從軸移動的構件的移動量的單位， 確定與所述操作量對應的所述構件的位置， 輸出步驟，輸出用于控制所述從軸的控制信號，以使所述構件移動至在所述位置確定 步驟中確定出的位置。19. 一種用于使計算機發揮如權利要求1所述的控制裝置的功能的控制程序，其特征在 于， 用于使計算機發揮所述取得部、所述位置確定部以及所述輸出部的功能。20. -種計算機可讀取的記錄介質，記錄有如權利要求19所述的控制程序。
【文檔編號】G05B19/05GK106094701SQ201610251053
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月21日 公開號201610251053.X, CN 106094701 A, CN 106094701A, CN 201610251053, CN-A-106094701, CN106094701 A, CN106094701A, CN201610251053, CN201610251053.X
【發明人】島村純兒, 巖井洋介
【申請人】歐姆龍株式會社