控制装置及其控制方法、控制系统、控制程序及记录介质的制作方法

控制装置及其控制方法、控制系统、控制程序及记录介质的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够容易地设计控制算法的控制装置。该控制装置具有：取得部(21)，取得表示规定期间内的手动脉冲发生器(2)的操作量的操作量数据；位置确定部(22)，将操作量转换为马达(4)所移动的构件的移动量的单位，确定与操作量对应的构件的位置；输出部(23)，输出用于控制马达(4)的控制信号，以使构件移动至确定出的位置。
【专利说明】
控制装置及其控制方法、控制系统、控制程序及记录介质
技术领域
[0001] 本发明涉及一种根据主轴的操作来控制从轴的控制装置、控制系统、控制装置的 控制方法、控制程序以及记录介质。
【背景技术】
[0002] 以往，在工厂等导入了进行切削加工等的工作机械以及工业用机器人等工业机 械。有一种工业机械，能够通过操作手动脉冲发生器来移动切削加工用的刀或者机器人等 的位置。如这样的工业机械一般包含带有摇把的手动脉冲发生器、对手动脉冲发生器所输 出的脉冲信号进行计数的脉冲计数器和计算并输出给马达的控制指令值的控制装置，脉冲 计数器与计算给马达的控制指令值的控制装置是一体式构成的。
[0003] 专利文献1 :JP特开2000-222022号公报(2000年8月11日公开）
[0004] 专利文献2: JP特开2002-351514号公报(2002年12月6日公开）
[0005] 工业机械制造商为了能够容易地设计以及制造任意的工业机械，而希望有一种能 够应用于任意的工业机械的控制装置。
[0006] 此处，手动脉冲发生器等的主轴与马达等的从轴之间的物理量单位有时会不同。 例如，有时，手动脉冲发生器旋转一圈（360度)输出100个脉冲信号，与此相对，马达则用 17bit(位)定义旋转一圈（360度）。在这种情况下，两者每旋转一圈的分辨率是不同的。另 外，通常，在马达等的从轴的物理量与从轴使其位置移动的构件的移动量之间，由于从旋转 动作开始经由各种齿轮或者滚珠丝杠等机构而转变成平行移动动作，所以作为控制指令值 的单位是不同的。因此，很难直观地掌握手动脉冲发生器的一个脉冲信号可以使构件进行 何种程度的移动。
[0007] 因此，存在着如下的问题：工业机械制造商的设计者无法容易地设计用于对任意 主轴与通过任意从轴而移动的任意构件之间的关系进行规定的控制算法。

【发明内容】

[0008] 本发明是鉴于上述的问题而提出的，其目的在于，实现一种能够容易地设计控制 算法的控制装置、控制系统、控制装置的控制方法、控制程序以及记录介质。
[0009] 为了解决所述的问题，本发明的控制装置是基于主轴的操作来控制从轴的可编程 逻辑控制器，具有:取得部，取得表示规定期间内的所述主轴的操作量的操作量数据，位置 确定部，将所述主轴的操作量转换为所述从轴所移动的构件的移动量的单位，确定与所述 操作量对应的所述构件的位置，输出部，输出用于控制所述从轴的控制信号，以使所述构件 移动至所述位置确定部所确定出的位置，程序模块，当进行所述单位转换时，向位置确定部 输入必要的参数，使输出部根据所述参数进行运算。
[0010]若采用所述的结构，则所述位置确定部转换为所述构件的移动量的单位来进行处 理。因此，使用所述构件的移动量的单位，能够设计所述控制装置的控制算法。因此，起到能 够容易地设计控制算法的效果。
[0011] 在本发明的控制装置中，也可以是，所述位置确定部具有第一位置确定部;所述第 一位置确定部具有:单位转换部，确定将所述操作量数据所表示的操作量转换为所述构件 的移动量的单位的转换量，第一计算部，计算所述转换量在所述规定期间内的变化量，第二 计算部，将所述变化量乘以规定的倍率来计算倍率变化量，第三计算部，对所述倍率变化量 进行积分，计算与所述操作量对应的所述构件的位置。
[0012] 若采用所述的结构，则能够容易地设计倍率运算的算法。
[0013] 在本发明的控制装置中，所述第二计算部也可以根据所述变化量来变更所述倍 率。
[0014] 若采用所述的结构，则能够不必使用低通滤波器等，就稳定地进行所述从轴的驱 动以及所述构件的移动。例如，变化量越小，就设定越低的倍率;变化量越大，就设定越高的 倍率。通过这样，能够抑制所述从轴以及所述构件的缺陷，并且不论所述主轴的操作速度如 何，都使所述从轴以与所述主轴同步的方式运动。
[0015] 在本发明的控制装置中，就所述第三计算部而言，也可以是，在所述倍率变化量大 于上限变化量的情况下，对该上限变化量进行积分来计算所述构件的位置;在所述倍率变 化量在上限变化量以下的情况下，对该倍率变化量进行积分来计算所述构件的位置。
[0016] 若采用所述的结构，则能够抑制过度地驱动所述从轴。
[0017] 本发明的控制装置还可以具有设定部，该设定部基于过去的倍率变化量来设定所 述上限变化量。
[0018] 若采用所述的结构，则能够设定与所述主轴的过去的操作内容对应的所述上限变 化量。
[0019] 在本发明的控制装置中，所述设定部也可以对操作所述主轴的每一个操作者设定 所述上限变化量。
[0020] 若采用所述的结构，则能够对每一个所述操作者都设定适合于操作者的所述上限 变化量。
[0021] 在本发明的控制装置中，在所述第三计算部所计算出的位置在所述构件的可移动 范围外的情况下，所述第一位置确定部也可以将所述构件可移动的极限位置确定为与所述 操作量对应的所述构件的位置。
[0022] 若采用所述的结构，则能够防止所述构件向可移动范围外移动。
[0023] 在本发明的控制装置中，所述第一位置确定部也可以由以所述倍率以及所述上限 变化量中的至少任一者作为输入参数的功能块来实现。
[0024] 若采用所述的结构，则能够仅通过输入所述倍率以及所述上限变化量中的至少任 一者来设计所述控制装置的控制算法。
[0025] 在本发明的控制装置中，也可以是，所述位置确定部具有第二位置确定部;所述第 二位置确定部具有:第四计算部，计算所述操作量的累计值，决定部，基于表示所述累计值 与所述构件的位置的对应关系的主从关系信息，将与所述累计值对应的位置决定为与所述 操作量对应的所述构件的位置。
[0026] 若采用所述的结构，则能够容易地设计由所述主从关系信息规定的算法。
[0027] 在本发明的控制装置中，所述主从关系信息也可以是凸轮表或者凸轮运算式。
[0028] 在本发明的控制装置中，所述第二位置确定部也可以由以所述凸轮表或者所述凸 轮运算式作为输入参数的功能块来实现。
[0029] 若采用所述的结构，则能够仅通过输入所述凸轮表或者所述凸轮运算式来设计所 述控制装置的控制算法。
[0030] 在本发明的控制装置中，也可以是，所述取得部取得表示所述主轴的操作速度的 操作速度数据，所述位置确定部具有第一位置确定部和进行与该第一位置确定部不同的位 置确定处理的第二位置确定部，在所述操作速度数据所表示的操作速度在规定值以下的情 况下，所述第一位置确定部确定与所述操作量对应的所述构件的位置;在所述操作速度数 据所表示的操作速度大于规定值的情况下，所述第二位置确定部确定与所述操作量对应的 所述构件的位置。
[0031] 若采用所述的结构，则能够根据所述主轴的操作来改变位置确定处理。
[0032] 本发明的控制系统也可以具有:所述控制装置，手动脉冲发生器，具有所述主轴， 根据操作者的操作来输出脉冲信号，计数器单元，对所述手动脉冲发生器所输出的脉冲信 号的个数进行计数，输出所述操作量数据，从轴，改变所述构件的位置，驱动器，从所述控制 装置接收所述控制信号，基于该控制信号来控制所述从轴；以使所述从轴与所述主轴同步 的方式控制所述从轴。
[0033] 若采用所述的结构，则能够以使所述从轴与所述主轴同步的方式来控制所述从 轴。
[0034] 在本发明的控制系统中，所述控制装置也可以通过串行通信、USB或者无线通信来 与所述计数器单元连接。
[0035] 本发明的控制系统也可以具有:手动脉冲发生器，具有主轴，根据操作者的操作来 输出脉冲信号，计数器单元，对所述手动脉冲发生器所输出的脉冲信号的个数进行计数来 输出操作量数据，第一控制装置，是如上所述的控制装置，从所述计数器单元取得所述操作 量数据，第二控制装置，是如上所述的控制装置，从所述第一控制装置取得所述操作量数 据，并输出所述控制信号，从轴，改变所述构件的位置，驱动器，从所述第二控制装置接收所 述控制信号，基于该控制信号来控制所述从轴。
[0036] 若采用所述的结构，则能够根据工业机械的结构来分散地配置所述控制装置。
[0037] 本发明的控制系统也可以是，还具有输入装置，该输入装置具有输入部以及显示 部，所述控制装置的所述位置确定部由功能块实现，所述输入装置以图形用户界面形式在 所述显示部上显示用于输入所述功能块的输入参数的输入画面。
[0038] 若采用所述的结构，则能够通过直观的操作来容易地输入所述功能块的输入参 数。
[0039] 本发明的控制系统也可以是，还具有显示装置，该显示装置具有显示部，所述显示 装置在所述显示部上显示所述手动脉冲发生器的信号状态和所述控制装置的输入参数以 及运算结果中的至少一个。
[0040] 若采用所述的结构，则主轴的操作者能够在操作主轴的过程中等，确认所述手动 脉冲发生器的信号状态和所述控制装置的输入参数以及运算结果中的至少一个。
[0041] 为了解决所述的问题，本发明的控制装置是基于主轴的操作来控制从轴的可编程 逻辑控制器，所述控制装置的控制方法包括:取得步骤，取得表示规定期间内的所述主轴的 操作量的操作量数据，位置确定步骤，将所述主轴的操作量转换为所述从轴所移动的构件 的移动量的单位，确定与所述操作量对应的所述构件的位置，输出步骤，输出用于控制所述 从轴的控制信号，以使所述构件移动至在所述位置确定步骤中确定出的位置。
[0042] 若采用所述的结构，则起到与所述控制装置同样的效果。
[0043] 本发明的控制装置可以由计算机实现，在这种情况下，使计算机作为所述控制装 置所具有的各部分(软件部分)来工作，利用计算机实现所述控制装置的控制装置的控制程 序以及记录有该控制程序的计算机可读取的记录介质都落入本发明的范畴。
[0044] 本发明起到能够容易地设计控制算法的效果。
【附图说明】
[0045] 图1是示出本发明的控制装置的主要结构的框图。
[0046] 图2是示出本发明的第一实施方式的控制系统的结构的一个例子的图。
[0047] 图3是示出上述控制系统所进行的处理的一个例子的流程图。
[0048] 图4是示出上述控制装置的第一位置确定部所进行的第一位置确定处理的一个例 子的流程图。
[0049] 图5是示出倍率信息的一个例子的图。
[0050] 图6是示出变化量随着时间而变动的图表。
[0051]图7是示出倍率变化量以及指令变化量的图表。
[0052]图8是示出上述控制装置的第二位置确定部所进行的第二位置确定处理的一个例 子的流程图。
[0053]图9是简单地示出工业机械的结构例子的图。
[0054] 图10是示出规定脉冲信号的累计值与滚珠丝杠的移动距离的关系的凸轮曲线的 一个例子的图。
[0055] 图11是示出上述控制系统中包含的触摸面板所显示的画面例子的图。
[0056]图12是示出上述控制系统中包含的触摸面板所显示的画面例子的图。
[0057]图13是示出设计控制算法时的上述控制装置的连接结构例子的图。
[0058]图14是示出与上述控制装置连接的终端装置所显示的画面例子的图。
[0059]图15是示出与上述控制装置连接的终端装置所显示的画面例子的图。
[0060]图16是示出本发明的第二实施方式的控制系统的结构的一个例子的图。
[0061]图17是示出本发明的第三实施方式的控制系统的结构的一个例子的图。
[0062]图18是示出上述控制系统中包含的触摸面板所显示的画面例子的图。
[0063] 其中，附图标记说明如下：
[0064] 1控制装置
[0065] 2手动脉冲发生器(主轴）
[0066] 3计数器单元
[0067] 4马达(从轴）
[0068] 5驱动器
[0069] 6触摸面板(输入装置、显示装置）
[0070] 7终端装置(输入装置）
[0071] 8滚珠丝杠(构件）
[0072] 9工业机械
[0073] 10控制系统
[0074] 21取得部
[0075] 22位置确定部
[0076] 23输出部
[0077] 31第一位置确定部
[0078] 32第二位置确定部
[0079] 41第一单位转换部(单位转换部）
[0080] 42第一计算部 [0081 ] 43第二计算部
[0082] 44第三计算部
[0083] 45第四计算部
[0084] 46决定部
【具体实施方式】
[0085] <第一实施方式>
[0086]基于图1~图15,针对本发明的一个实施方式进行如下的说明。
[0087]〔控制系统〕
[0088] 基于图2,针对本实施方式的控制系统10进行说明。图2是示出本实施方式的控制 系统10的结构的一个例子的图。控制系统10被纳入工业机械(未图示）中，根据工业机械的 操作者的操作，控制工业机械所具有的构件(未图示）的位置。例如，控制系统10调整切削加 工用的刀片的位置，或者当对工业用机器人进行教学时移动工业用机器人的位置，或者将 工业用机器人移动至待机位置。
[0089] 如图2所示，控制系统10具有:控制装置1、手动脉冲发生器2、计数器单元3、马达4 以及驱动器5。控制装置1与计数器单元3以及驱动器5以可通信的方式连接。另外，计数器单 元3与手动脉冲发生器2以可通信的方式连接，驱动器5与马达4以可通信的方式连接。这些 设备通过任意的有线连接方式或者无线连接方式来以可通信的方式连接。在本实施方式 中，这些设备(特别是控制装置1、计数器单元3以及驱动器5)通过例如EtherCAT(注册商标） 来以可通信的方式连接。
[0090] 手动脉冲发生器2具有可旋转的摇把(主轴）。如果操作者使手动脉冲发生器2的摇 把旋转规定的角度，则输出一个脉冲信号。此外，手动脉冲发生器2不限于具有可旋转的摇 把，只要能够根据主轴的操作量来输出脉冲信号即可。
[0091] 计数器单元3接收手动脉冲发生器2所输出的脉冲信号，并对脉冲信号的个数进行 计数。计数器单元3根据来自控制装置1的要求，向控制装置1发送含有操作量数据的主轴信 号，该操作量数据表示规定期间内的脉冲信号的个数。换言之，操作量数据是表示主轴的操 作量的数据。
[0092] 进一步地，计数器单元3也可以测量手动脉冲发生器2所输出的脉冲信号的频率。 换言之，计数器单元3也可以测量针对手动脉冲发生器2的操作速度。在这种情况下，向控制 装置1发送含有操作量数据以及表示该操作速度的操作速度数据的主轴信号。
[0093]控制装置1根据主轴的操作来控制作为从轴的马达4。具体地，控制装置1从计数器 单元3取得主轴信号。控制装置1基于预先决定的控制算法，确定与主轴的操作量对应的工 业机械的构件的位置，向驱动器5输出控制信号，该控制信号用于控制从轴以使构件移动至 该确定的位置。控制装置1以使从轴与主轴同步的方式控制从轴。控制装置1例如是PLC (Programmable Logic controller:可编程逻辑控制器）。针对控制装置1的详细内容后述。 [0094]驱动器5从控制装置1接收控制信号，并基于接收到的控制信号来控制马达4。具体 地，驱动器5基于控制信号来驱动马达4,以使马达4以规定的旋转速度来旋转规定量。
[0095]马达4使工业机械的构件的位置移动。
[0096]另外，如图2所示，控制系统10也可以是还具有触摸面板6。触摸面板6与控制装置1 以可通信的方式连接，并用于操作者确认控制系统1〇(工业机械)的状态等。触摸面板6是具 有显示部的显示装置，也是具有输入部以及显示部的输入装置。
[0097]〔控制装置〕
[0098] 基于图1，针对控制装置1进行说明。图1是示出控制装置1的主要结构的一个例子 的框图。如图1所示，控制装置1具有控制部11、存储部12以及通信部13。
[0099] 通信部13利用无线通信单元或者有线通信单元，与计数器单元3、驱动器5以及触 摸面板6等其他的装置进行通信，按照控制部11的指示来交换数据。
[0100] 控制部11执行从存储部12读出至暂时存储部（未图示）的程序，由此进行各种运 算，并且总体上控制控制装置1所具有的各部。在本实施方式中，控制部11具有取得部21、位 置确定部22、输出部23、设定部24以及第二单位转换部25。另外，在本实施方式中，位置确定 部22以及第二单位转换部25是作为功能块(详细内容后述)来实现的。
[0101]取得部21经由通信部13从计数器单元3取得表示规定期间内的主轴的操作量的操 作量数据。取得部21将取得的操作量数据输出至位置确定部22。另外，取得部21也可以经由 通信部13从计数器单元3取得表示规定期间内的主轴的操作速度的操作速度数据。取得部 21将取得的操作速度数据输出至位置确定部22。另外，取得部21还可以经由通信部13从触 摸面板6等外部的输入装置取得功能块(详细内容后述）的输入参数。取得部21将取得的输 入参数输出至设定部24。
[0102] 位置确定部22从取得部21取得操作量数据，将取得的操作量数据所表示的主轴的 操作量转换为从轴所移动的构件的移动量(移动距离)的单位，来确定与该操作量对应的该 构件的位置。位置确定部22将确定出的构件的位置通知给第二单位转换部25。
[0103] 如图1所示，位置确定部22具有第一位置确定部31以及第二位置确定部32和切换 部33,该第一位置确定部31和第二位置确定部32所进行的位置确定处理彼此不同。
[0104] 第一位置确定部31进行第一位置确定处理，并具有第一单位转换部(单位转换部） 41、第一计算部42、第二计算部43以及第三计算部44。
[0105] 第一单位转换部41从取得部21取得操作量数据，确定转换量，该转换量是指，将取 得的操作量数据所表示的操作量转换为构件的移动量的单位的转换量。第一单位转换部41 将确定出的转换量输出至第一计算部42。
[0106] 第一计算部42从第一单位转换部41取得转换量，并计算取得的转换量在上述规定 期间内的变化量。第一计算部42将计算出的变化量输出至第二计算部43。
[0107] 第二计算部43从第一计算部42取得变化量，从存储部12读出倍率信息51。第二计 算部43将取得的变化量乘以读出的倍率信息51所表示的规定的倍率，来计算倍率变化量。 第二计算部43将计算出的倍率变化量输出至第三计算部44。第二计算部43也可以根据从第 一计算部42取得的变化量来变更上述倍率。在这种情况下，在倍率信息51中含有与变化量 对应的多个倍率。
[0108] 第三计算部44从第二计算部43取得倍率变化量，对取得的倍率变化量进行积分来 计算与操作量对应的构件的位置。第三计算部44将计算出的构件的位置通知给第二单位转 换部25。也可以是，第三计算部从存储部12读出上限变化量52,在取得的倍率变化量大于上 限变化量52的情况下，对上限变化量52进行积分来计算构件的位置;在取得的倍率变化量 在上限变化量52以下的情况下，对倍率变化量进行积分来计算构件的位置。
[0109] 此外，在第三计算部44所计算出的位置在构件的可移动范围（构件能够移动的范 围）外的情况下，第一位置确定部31也可以将构件可移动的极限位置(边界位置)确定为与 操作量对应的构件的位置，并将确定出的位置通知给第二单位转换部25。
[0110] 另外，第一位置确定部31还可以利用将倍率信息51以及上限变化量52中的至少任 一者设置为输入参数的功能块来实现。 第二位置确定部32进行第二位置确定处理，并具有第四计算部45以及决定部46。
[0112] 第四计算部45从取得部21取得操作量数据，对取得的操作量数据所表示的操作量 进行累计，来计算从主轴原点开始的操作量的累计值。第四计算部45将计算出的累计值输 出至决定部46。
[0113] 决定部46从第四计算部45取得累计值，从存储部12读出主从关系信息53,该主从 关系信息53表示从主轴原点开始的操作量的累计值与构件的位置的对应关系。决定部46基 于读出的主从关系信息53,决定以与取得的累计值对应的位置作为与规定期间内的操作量 对应的构件的位置。此处，主从关系信息53是凸轮表54或者凸轮运算式55。
[0114] 第二位置确定部32也可以通过以凸轮表54或者凸轮运算式55作为输入参数的功 能块来实现。
[0115] 切换部33从取得部21取得操作速度数据，判断取得的操作速度数据所表示的操作 速度是否在规定值以下。在操作速度数据所表示的操作速度在规定值以下的情况下，切换 部33使第一位置确定部31进行第一位置确定处理，在操作速度数据所表示的操作速度大于 规定值的情况下，切换部33使第二位置确定部进行第二位置确定处理。
[0116] 第二单位转换部25将位置确定部22所确定出的构件的位置(移动量)转换为从轴 (马达4的旋转量)的单位。第二单位转换部25将转换后的旋转量输出至输出部23。
[0117] 输出部23生成控制信号，经由通信部13将生成的控制信号输出至驱动器5,该控制 信号用于控制从轴，以使构件移动至位置确定部22所确定出的位置。具体地，输出部23基于 从第二单位转换部25取得的旋转量来生成控制信号。
[0118] 设定部24从取得部21取得输入参数，将取得的输入参数保存于存储部12。另外，设 定部24也可以基于第二计算部43计算出的过去的倍率变化量来设定上限变化量52。具体 地，将过去的倍率变化量的平均值、中央值、上限值等设定为上限变化量52。另外，设定部24 还可以是每次操作者操作主轴，就设定上限变化量52。具体地，操作者在操作主轴之前操作 触摸面板6,输入用于识别自己的ID。第二计算部43将计算出的倍率变化量按照各个操作者 的ID分开来保存于存储部12。设定部24基于存储部12中保存的各个ID的过去的倍率变化 量，来设定各个ID的上限变化量52。
[0119]存储部12保存控制部11所参照的程序和数据等，例如，存储部12中保存有上述的 倍率信息51、上限变化量52、凸轮表54以及凸轮运算式55等。存储部12也可以存储有其他位 置确定部22以及第二单位转换部25的运算结果等。
[0120]〔控制系统的处理〕
[0121] 基于图3,针对本发明的控制系统10所进行的处理进行说明。图3是示出本发明的 控制系统10所进行的处理的一个例子的流程图。
[0122] 如图3所示，当操作者旋转摇把时，手动脉冲发生器2输出与操作量对应的脉冲信 号(S1)。计数器单元3对手动脉冲发生器2所输出的脉冲信号的个数进行计数(S2)。
[0123] 控制装置1的取得部21分别在各个规定期间从计数器单元3取得操作量数据(S3: 取得步骤）。位置确定部22进行位置确定处理，根据操作量数据来确定构件的位置(S4:位置 确定步骤）。
[0124] 控制装置1的第二单位转换部25将位置确定部22所确定出的构件的位置(移动量） 转换为马达4的旋转量的单位(S5)。例如，第二单位转换部25基于下述的式（1)来进行单位 转换。在式（1)中，Ps是用于使马达旋转以使构件移动至位置确定部22所确定出的位置的脉 冲信号的个数(旋转量），D是构件从当前的位置到位置确定部22所确定出的位置的移动距 离。
[0125] 式1:
[0127] 第二单位转换部25舍去根据式（1)计算出的Ps的值的小数部分来确定脉冲信号的 个数。此外，第二单位转换部25保存被舍去了小数部分的值，并将该值与下一次的运算结果 的Ps相加，由此来抑制运算误差。
[0128] 输出部23基于第二单位转换部25所确定出的旋转量来生成控制信号。例如，输出 部23也可以生成第二单位转换部25所确定出的个数的脉冲信号作为控制信号。输出部23经 由通信部13将生成的控制信号输出至驱动器5(S6:输出步骤）。驱动器5根据控制信号来控 制马达4(S7)。然后，马达4旋转，由此将构件移动至与操作对应的位置。
[0129] 〔第一位置确定处理〕
[0130]基于图4,针对在图3的S4中进行的位置确定处理的一个例子进行说明。图4是示出 第一位置确定部31所进行的第一位置确定处理的一个例子的流程图。
[0131]如图4所示，第一单位转换部41确定将操作量数据所表示的操作量转换为构件的 移动量的单位的转换量(S11)。例如，第一单位转换部41基于下述的式(2)来进行单位转换。 在式(2)中，Pm是操作量数据所表示的脉冲信号的个数，d是上述转换量。
[0132]式2:
[0134]第一计算部42计算第一单位转换部41所确定出的转换量在规定期间内的变化量 (S12)。
[0135] 第二计算部43从存储部12读出倍率信息51。例如，倍率信息51是图5所示的表格。 第二计算部43参照倍率信息51，确定与第一计算部42所计算出的变化量对应的倍率(S13)。 第二计算部43将第一计算部42所计算出的变化量乘以确定出的倍率来计算倍率变化量 (S14)〇
[0136] 第三计算部44从存储部12读出上限变化量52,判断第二计算部所计算出的倍率变 化量是否在上限变化量52以下。在倍率变化量在上限变化量52以下的情况下，第三计算部 44将第二计算部所计算出的倍率变化量确定为指令变化量。另一方面，在倍率变化量大于 上限变化量52的情况下，第三计算部44将上限变化量52确定为指令变化量(S15)。第三计算 部44对确定出的指令变化量进行积分，计算与操作量对应的构件的移动量(S16)。第三计算 部44计算从当前的构件的位置移动了计算出的移动量的位置，来作为指令位置(S17)。第三 计算部44将计算出的指令位置通知给第二单位转换部25。
[0137] 通常，操作者操作手动脉冲发生器2的操作速度(旋转速度)会变动。因此，与操作 速度对应的上述变化量也如图6所示那样变动。通常用户输入的旋转速度发生波动，但若随 着这种波动生成针对马达的控制信号，则马达的旋转速度也会变动。因为这种变动，有时导 致马达产生异响，或者通过马达所移动的构件产生振动。为了抑制这些缺陷，以往利用低通 滤波器等进行信号平滑化处理。当进行这种信号平滑化处理时，存在手动脉冲发生器2的运 动与马达的运动不联动这样的问题。在本发明中，在S13中，根据变化量来变更相乘的倍率。 例如，变化量（即操作速度)越小，就乘以越低的倍率;变化量越大，就乘以越高的倍率。通 常，用户在想要使从轴大幅度移动的情况下，就增大变化量（即输入速度）；在想要使从轴轻 微移动的情况下，就减小变化量(输入速度）。如上所述，配合变化量来变更相乘的倍率，由 此能够按照用户的意图来进行动作。通过这样，抑制上述缺陷，并且无论操作速度是高还是 低，都能够使从轴与主轴同步地运动。
[0138] 另外，第二计算部所计算出的倍率变化量有时会过大。例如，如图7所示，在第二计 算部所计算出的倍率变化量（图中的点划线)变动的情况下，在本发明中，如上所述，在S15 中，第三计算部44将指令变化量设定为由图7所示的粗线表示的值。通过这样，能够抑制过 度地驱动马达4。
[0139] 〔第二位置确定处理〕
[0140]基于图8,针对在图3的S4中进行的位置确定处理的另一个例子进行说明。图8是示 出第二位置确定部32所进行的第二位置确定处理的一个例子的流程图。
[0141] 如图8所示，第四计算部45对操作量数据所表示的操作量进行累计，来计算从主轴 原点开始的操作量的累计值(S21)。
[0142] 决定部46从存储部12读出主从关系信息53。决定部46基于读出的主从关系信息 53,将与第四计算部45所计算出的累计值对应的位置，决定为与规定期间内的操作量对应 的构件的位置(指令位置)（S22)。决定部46将决定的指令位置通知给第二单位转换部25。
[0143] 此处，以图9所示的工业机械9为例进行说明。图9是简单地示出工业机械9的结构 例子的图。在图9中，为了便于说明，省略控制装置1等结构。
[0144] 就图9所示的工业机械9而言，操作者通过从初始位置顺时针地旋转手动脉冲发生 器2,能够将作为工业机械9的构件的滚珠丝杠8从原点位置向右方移动。此外，在这种情况 下，第四计算部45所计算的累计值是手动脉冲发生器2从初始位置向正方向（顺时针）的操 作量的累计值。即，第四计算部45通过将顺时针的操作产生的脉冲信号的个数相加，然后减 去逆时针的操作产生的脉冲信号的个数，以此方式来计算累计值。
[0145] 例如，从图9所示的手动脉冲发生器2的初始位置开始的脉冲信号的累计值与滚珠 丝杠8从原点开始的正方向（右方向）的移动距离之间的对应关系，能够利用图10所示的凸 轮曲线来定义。在图10所示的凸轮曲线中，累计值为〇~100的区间(A区间）是3次函数或者 摆线，累计值为100~9000的区间（B区间）是一次函数，累计值为9000~10000的区间（C区 间）是3次函数或者摆线。
[0146] 能够根据图10所示的凸轮曲线，离散地提取累计值与移动距离的对应关系，来生 成凸轮表。另外，能够分别求出表示A~C区间的函数，将表示A~C区间的函数组合，来生成 凸轮运算式。
[0147] 此外，不限于图9所示的对应关系，也可以定义凸轮曲线，该凸轮曲线用于规定主 轴的位置(手动脉冲发生器2的摇把从初始位置开始的旋转角度)与构件的移动距离之间的 对应关系。
[0148] 〔触摸面板的显示画面例子〕
[0149] 基于图11以及图12,针对触摸面板6所显示的画面例子进行说明。图11以及图12是 示出触摸面板6所显示的画面例子的图。
[0150] 如图11以及图12所示，在触摸面板6的显示部上显示有表示工业机械的概略构成 以及主轴的操作量与构件的移动距离的关系的运算式。也可以使得操作者能够操作触摸面 板6来变更上述运算式的系数等。
[0151] 另外，触摸面板6除了显示工业机械的概略构成以及运算式以外，还可以显示手动 脉冲发生器2所输出的脉冲信号的信号状态以及控制装置1的输入参数以及运算结果等。触 摸面板6上显示的上述信号状态是指，手动脉冲发生器2是否根据操作而输出有脉冲信号、 脉冲信号的个数(操作量)和脉冲信号的频率(操作速度)等。控制装置1的输入参数是后述 的功能块的输入参数。另外，控制装置1的运算结果是指，作为第一位置确定部的运算结果 的转换量、变化量、倍率变化量、指令变化量、构件的移动量以及构件的位置，以及，作为第 二位置确定部的运算结果的累计值以及构件的位置等。
[0152] 〔功能块〕
[0153] 如图13所示，将控制装置1与PC等终端装置7连接，利用终端装置7进行控制装置1 的各种设定。终端装置7具有用于设计者输入各种设定的输入部和显示输入画面的显示部。
[0154] 在本实施方式中，利用功能块来实现控制装置1的功能(特别是位置确定部22)。另 外，在本实施方式中，终端装置7以图形用户界面(GUI)形式将用于输入功能块的输入参数 的输入画面显示于显示部。
[0155] 基于图14,针对显示于终端装置7的显示部上的输入画面进行说明。图14是示出利 用梯形图（Ladder Diagram)描述的功能块的输入画面的一个例子的图。
[0156] 如图14所示，功能块（"MPGFILTER_instance"）60具有输入输出变量、输入变量以 及输出变量。具体地，作为输入输出变量，有"Master61"、"Slave62"、"Master66"以及 "Slave67"。"Master61"以及"Master66"是用于指定对控制装置1进行输入的主轴(手动脉 冲发生器2)的变量，"Slave62"以及"Slave67"是用于指定由控制装置1控制的从轴（马达4) 的变量。作为输入变量，有 "sMPGSetRatios63"、"MaxVel64"、"MPG0prRatio65" 等。 "sMPGSetRatios63"是倍率信息51，"MaxVel64"是上限变化量52，"MPG0prRatio65"是用于 选择位置确定处理中使用的倍率的变量。另外，作为输出变量，有"Ca 1 cRs 1168"等。 "CalcRslt68"是示出利用功能块计算出的构件的位置的变量。
[0157]设计者能够选择图14所示的各变量来输入输入参数。另外，除了可以输入图14所 示的输入参数以外，也可以输入进行的位置确定处理方法(第一位置确定处理或者第二位 置确定处理）、切换操作速度的阈值、主从关系信息53(凸轮表54以及凸轮运算式55)等，来 作为功能块的输入参数。
[0158] 另外，如图15所示，也可以利用结构化文本(structured text)来描述功能块。
[0159] 此外，控制装置1的各种设定在多数情况下都是事先进行的，但是也可以在工业机 械的操作过程中等进行。因此，控制系统10也可以具有终端装置7。另外，触摸面板6也可以 是能够以图形用户界面形式显示用于输入功能块的输入参数的输入画面，通过操作触摸面 板6来输入输入参数。
[0160] <第二实施方式>
[0161] 基于图16,针对本发明的第二实施方式进行说明。图16是示出第二实施方式的控 制系统l〇a的结构的一个例子图。此外，为了便于说明，对于与上述的第一实施方式中示出 的构件具有相同功能的构件标记上相同的附图标记，并省略其说明。
[0162] 如图16所示，控制系统10a具有4个手动脉冲发生器2~2c，控制装置1分别通过不 同的通信方式从4个手动脉冲发生器2~2c取得主轴信号。
[0163] 具体地，控制装置1具有通信端口 13a、USB(Universal Serial Bus，通用串行总 线)端口 13b以及无线通信部13c作为通信部13。通信端口 13a经由串行通信单元3a通过串行 通信方式从手动脉冲发生器2a取得主轴信号。另外，控制装置1与手动脉冲发生器2b通过 USB连接，USB端口 13b从手动脉冲发生器2b取得主轴信号。另外，控制装置1与手动脉冲发生 器2c通过Bluetooth(蓝牙，注册商标)无线连接，无线通信部13c从手动脉冲发生器2c取得 主轴信号。
[0164] 此外，虽然在图16中未示出，但是手动脉冲发生器2a~2c具有计数器单元3。
[0165] 如此，控制装置1能够使用任意的有线通信单元或者无线通信单元，从手动脉冲发 生器2(计数器单元3)取得主轴信号。即，在本实施方式的控制系统10a中，控制装置1能够从 具有任意的接口的手动脉冲发生器2~2c取得主轴信号。
[0166] <第三实施方式>
[0167] 基于图17以及图18,针对本发明的第三实施方式进行说明。图17是示出第三实施 方式的控制系统l〇b的结构的一个例子的图。此外，为了便于说明，对于与上述的第一实施 方式中示出的构件具有相同的功能的构件标记上相同的附图标记，并省略其说明。
[0168] 如图17所示，控制系统10b具有两个控制装置(第一控制装置）1以及控制装置(第 二控制装置）la、手动脉冲发生器2、计数器单元3、马达4以及驱动器5以及触摸面板6a。控制 装置1以可通信的方式与计数器单元3以及控制装置la连接。另外，控制装置la以可通信的 方式与控制装置1、驱动器5以及触摸面板6a连接。计数器单元3以可通信的方式与手动脉冲 发生器2连接，驱动器5以可通信的方式与马达4连接。这些设备通过任意的有线连接方式或 者无线连接方式来以可通信的方式连接。在本实施方式中，控制装置1与计数器单元以及控 制装置la与驱动器5都是利用EtherCAT(注册商标）以可通信的方式连接起来的。另外，控制 装置1与控制装置la利用Ethernet(注册商标）以可通信的方式连接。
[0169]在大型的工业机械等的手动脉冲发生器2与马达4(移动的构件)分离的情况下，如 图17所示，也可以分散地配置多个控制装置1以及la。在这种情况下，控制装置1从计数器单 元取得主轴信号，将取得的主轴信号输出至控制装置la。控制装置la基于从控制装置1取得 的主轴信号来生成控制信号，将控制信号输出至驱动器5。
[0170]基于图18,针对与控制装置la连接的触摸面板6a上显示的画面进行说明。图18是 示出触摸面板6a上显示的画面例子的图。
[0171] 如图18所示，触摸面板6a还可以显示分散型的控制系统10b的概略结构、手动脉冲 发生器2所输出的脉冲数、利用马达4移动的构件的位置等。通过这样进行显示，操作者等即 使在远离手动脉冲发生器2或者马达4(构件)的地点，也能够确认控制系统10b的状态。
[0172] 此外，也可以是，在控制装置1上连接有触摸面板6,触摸面板6显示图18所示的画 面等。
[0173] <利用软件实现的例子>
[0174]控制装置1的控制块(特别是控制部11)可以由形成于集成电路(1C芯片)等的逻辑 电路(硬件)实现，也可以使用CPU(Central Processing Unit:中央处理器）由软件来实现。
[0175] 在后者的情况下，控制装置1具有如下构件等:CPU，用于执行作为实现各功能的软 件的程序的命令;R〇M(Read Only Memory，只读存储器)或者存储装置(将它们称为"记录介 质"），用于以计算机(或者CPU)可读取的方式记录有上述程序以及各种数据;RAM(Random Access Memory，随机访问存储器），用于展开上述程序。而且，计算机(或者CPU)从上述记录 介质读取并执行上述程序，由此来达到本发明的目的。能够使用"非暂时的有形的介质"，例 如磁带、光盘、存储卡、半导体存储器、可编程的逻辑电路等来作为上述记录介质。另外，上 述程序也可以经由可传输该程序的任意的传输介质(通信网络或者广播电波等)供给至上 述计算机。此外，本发明的上述程序也可以以嵌入载波的数据信号的方式来实现，该嵌入载 波的数据信号是通过电子传输来实现的。
[0176] 本发明并不限定于上述的各实施方式，而是能够在权利要求所表示的范围内进行 各种各样的变更，将不同的实施方式中分别披露的技术手段适当组合而得到的实施方式也 包含于本发明的技术范围中。
[0177] 本发明能够用于根据主轴的操作来控制从轴的控制装置中。
【主权项】
1. 一种控制装置，该控制装置是基于主轴的操作来控制从轴的可编程逻辑控制器，其 特征在于，具有： 取得部，取得表示规定期间内的所述主轴的操作量的操作量数据， 位置确定部，将所述主轴的操作量转换为由所述从轴移动的构件的移动量的单位，确 定与所述操作量对应的所述构件的位置， 输出部，输出用于控制所述从轴的控制信号，以使所述构件移动至所述位置确定部所 确定出的位置， 程序模块，当进行所述单位的转换时，向位置确定部输入必要的参数，使输出部根据所 述参数进行运算。2. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于， 所述位置确定部具有第一位置确定部； 所述第一位置确定部具有： 单位转换部，确定将所述操作量数据所表示的操作量转换为所述构件的移动量的单位 的转换量， 第一计算部，计算所述转换量在所述规定期间内的变化量， 第二计算部，将所述变化量乘以规定的倍率来计算倍率变化量， 第三计算部，对所述倍率变化量进行积分，计算与所述操作量对应的所述构件的位置。3. 如权利要求2所述的控制装置，其特征在于， 所述第二计算部根据所述变化量来变更所述倍率。4. 如权利要求2或者3所述的控制装置，其特征在于， 所述第三计算部，在所述倍率变化量大于上限变化量的情况下，对该上限变化量进行 积分来计算所述构件的位置;在所述倍率变化量在上限变化量以下的情况下，对该倍率变 化量进行积分来计算所述构件的位置。5. 如权利要求4所述的控制装置，其特征在于， 还具有设定部，该设定部基于过去的倍率变化量来设定所述上限变化量。6. 如权利要求5所述的控制装置，其特征在于， 所述设定部，对操作所述主轴的每一个操作者设定所述上限变化量。7. 如权利要求2~6中的任一项所述的控制装置，其特征在于， 在所述第三计算部所计算出的位置在所述构件的可移动范围外的情况下，所述第一位 置确定部将所述构件可移动的极限位置确定为与所述操作量对应的所述构件的位置。8. 如权利要求4所述的控制装置，其特征在于， 所述第一位置确定部，由以所述倍率以及所述上限变化量中的至少任一者作为输入参 数的功能块来实现。9. 如权利要求1~8中的任一项所述的控制装置，其特征在于， 所述位置确定部具有第二位置确定部； 所述第二位置确定部具有： 第四计算部，计算所述操作量的累计值， 决定部，基于表示所述累计值与所述构件的位置的对应关系的主从关系信息，将与所 述累计值对应的位置决定为与所述操作量对应的所述构件的位置。10. 如权利要求9所述的控制装置，其特征在于， 所述主从关系信息是凸轮表或者凸轮运算式。11. 如权利要求10所述的控制装置，其特征在于， 所述第二位置确定部，由以所述凸轮表或者所述凸轮运算式作为输入参数的功能块来 实现。12. 如权利要求1所述的控制装置，其特征在于， 所述取得部，取得操作速度数据，所述操作速度数据表示根据所述主轴的操作而输出 的信号的操作速度， 所述位置确定部具有第一位置确定部和进行与该第一位置确定部不同的位置确定处 理的第二位置确定部， 在所述操作速度数据所表示的操作速度在规定值以下的情况下，所述第一位置确定部 确定与所述操作量对应的所述构件的位置;在所述操作速度数据所表示的操作速度大于规 定值的情况下，所述第二位置确定部确定与所述操作量对应的所述构件的位置。13. -种控制系统，具有： 如权利要求1~12中的任一项所述的控制装置， 手动脉冲发生器，具有所述主轴，根据操作者的操作来输出脉冲信号， 计数器单元，对所述手动脉冲发生器所输出的脉冲信号的个数进行计数，输出所述操 作量数据， 从轴，改变所述构件的位置， 驱动器，从所述控制装置接收所述控制信号，基于该控制信号来控制所述从轴； 所述控制系统的特征在于， 以使所述从轴与所述主轴同步的方式控制所述从轴。14. 如权利要求13所述的控制系统，其特征在于， 所述控制装置通过串行通信、USB或者无线通信来与所述计数器单元连接。15. -种控制系统，其特征在于，具有： 手动脉冲发生器，具有主轴，根据操作者的操作来输出脉冲信号， 计数器单元，对所述手动脉冲发生器所输出的脉冲信号的个数进行计数来输出操作量 数据， 第一控制装置，是如权利要求1~12中的任一项所述的控制装置，从所述计数器单元取 得所述操作量数据， 第二控制装置，是如权利要求1~12中的任一项所述的控制装置，从所述第一控制装置 取得所述操作量数据，并输出所述控制信号， 从轴，改变所述构件的位置， 驱动器，从所述第二控制装置接收所述控制信号，基于该控制信号来控制所述从轴。16. 如权利要求13~15中的任一项所述的控制系统，其特征在于， 还具有输入装置，该输入装置具有输入部以及显示部， 所述控制装置的所述位置确定部由功能块实现， 所述输入装置以图形用户界面形式在所述显示部上显示用于输入所述功能块的输入 参数的输入画面。17. 如权利要求13~16中的任一项所述的控制系统，其特征在于， 还具有显示装置，该显示装置具有显示部， 所述显示装置在所述显示部上显示所述手动脉冲发生器的信号状态和所述控制装置 的输入参数以及运算结果中的至少一个。18. -种控制装置的控制方法，该控制装置是基于主轴的操作来控制从轴的可编程逻 辑控制器，其特征在于，所述控制装置的控制方法包括： 取得步骤，取得表示规定期间内的所述主轴的操作量的操作量数据， 位置确定步骤，将所述主轴的操作量转换为由所述从轴移动的构件的移动量的单位， 确定与所述操作量对应的所述构件的位置， 输出步骤，输出用于控制所述从轴的控制信号，以使所述构件移动至在所述位置确定 步骤中确定出的位置。19. 一种用于使计算机发挥如权利要求1所述的控制装置的功能的控制程序，其特征在 于， 用于使计算机发挥所述取得部、所述位置确定部以及所述输出部的功能。20. -种计算机可读取的记录介质，记录有如权利要求19所述的控制程序。
【文档编号】G05B19/05GK106094701SQ201610251053
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月21日 公开号201610251053.X, CN 106094701 A, CN 106094701A, CN 201610251053, CN-A-106094701, CN106094701 A, CN106094701A, CN201610251053, CN201610251053.X
【发明人】岛村纯儿, 岩井洋介
【申请人】欧姆龙株式会社