本发明涉及生成使装置移动时的位置指令的指令生成装置。
背景技术:
根据由控制器向驱动器输出的位置命令,控制通过电动机等动力产生部驱动的工业机器人、输送装置等各种机械。驱动器基于该位置指令,计算出电动机应输出的转矩和应向电动机输入的电流值等,并驱动电动机。其中,位置指令是表示电动机或由该电动机驱动的部件的从当前时刻至经过了规定时间后的位置的指令。
近年来,正在研究通过满足不激励由机械固有振动频率引起振动的条件(下文称为减振条件),来抑制机械中产生振动的减振技术。当应用减振技术时,控制器向驱动器输出满足减振条件的位置指令。驱动器基于该位置指令来驱动电动机。由此,能够抑制机械的振动。例如,当机械为输送装置时,能够抑减振动的同时输送输送物。
多篇文献公开了满足减振条件的条件式。专利文献1公开了一种生成位置指令的条件式,该位置指令在满足最大加速度的极限值的同时满足减振条件。非专利文献1也公开了满足减振条件的条件式。
现有技术文献
专利文献1:日本专利4601659号(2009年6月4日公开)
非专利文献1:岩崎诚、松井信行,“考虑减振效果的机械臂的最佳位置指令设计方法(振動抑制効果を考慮したロボットアームの最適位置指令設計法)”、电子学会论文杂志C、电子·信息·系统部杂志、Vol.1 17-C,No.1,p50-p56,1997年
在此,在应用减振技术时,需要考虑使用者想要的机械的控制目标(例如,表示在移动距离、移动时间、电动机的有效负荷率和最大加速度等中应该优先哪个的目标)来进行运用。
然而,满足减振条件的位置指令存在多个时,使用者很难适当地选择符合控制目标的条件式。因此,不能按照机械所希望的控制目标有效地操作机械。或者,为了适当地选择条件式,若对机械进行调整、验证,则导致工作量增大。
技术实现要素:
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的是,即使在满足减振条件的位置指令存在多个的情况下,也能够生成符合使用者的要求的控制目标的位置指令。
为了解决所述问题,本发明的位置指令装置是生成位置指令的指令生成装置,所述位置指令是用于驱动机械的指示信息,该位置指令装置的特征在于,具有:接收部,接收机械性能指标的输入,该接收机械性能指标至少包括目标移动距离、目标移动时间和成为减振对象的振动共振频率;存储部,存储有多个减振条件式,所述多个减震条件式基于所述机械性能指标计算出抑制所述振动的位置指令的参数;条件式选择部,基于控制性能指标,从所述多个减振条件式中选择应该生成位置指令的减振条件式,所述控制性能指标表示所述机械的驱动控制时应优先的项目;参数计算部,基于所述机械性能指标和所选择的所述减振条件式,计算出所述参数;以及,位置指令生成部,基于由所述参数计算部计算出的所述参数,计算出所述位置指令。
根据所述构成,所述条件式选择部基于表示所述机械的驱动控制时应优先的项目的控制性能指标,从基于所述机械性能指标计算出抑制所述振动的位置指令的参数的多个减振条件式中,选择应该生成位置指令的减振条件式。因此,所述条件式选择部能够选择满足控制性能指标的最佳减振条件,其中,所述控制性能指标表示所述机械的驱动控制时应优先的项目。
另外,所述参数计算部基于所述机械性能指标和所选择的所述减振条件式来计算所述参数。所述位置指令生成部基于由所述参数计算部计算出的所述参数,来计算所述位置指令。由此,能够根据控制性能指标,生成满足所述机械性能指标或者接近该机械性能指标的位置指令,其中,所述控制性能指标表示所述机械的驱动控制时应优先的项目
因此,即使在满足减振条件的位置指令存在多个的情况下,也能够生成符合使用者的要求的控制目标的位置指令。
另外,优选的是,所述接收部接收所述控制性能指标的输入,所述条件式选择部基于所述接收部接收的所述控制性能指标进行所述减振条件式的选择。由此,使用者能够根据情况创建变更了指标的控制性能指标,并向所述接收部输入,因此,能够得到便利性高的指令生成装置。
另外,优选的是,所述控制性能指标包括第一控制性能指标、第二控制性能指标和第三控制性能指标中的至少一种,所述第一控制性能指标以目标移动时间为优先,所述第二控制性能指标以产生用于驱动所述机械的动力的动力产生部的负荷降低为优先,所述第三控制性能指标以所述动力产生部的负荷降低和目标移动时间为优先。
根据所述构成,由于所述控制性能指标包括使用者要求的可能性高的控制目标,因此,位置指令生成部能够生成更能满足使用者要求的指标的位置指令。
另外,优选的是,所述存储部存储有对应于每一所述控制性能指标分别设定在所述减振条件式中的优先级,所述条件式选择部在所述多个减振条件式中选择与输入的控制性能指标对应的优先级最高的减振条件式,所述参数计算部计算满足所述机械性能指标且满足优先级最高的减振条件式所述参数。根据所述构成,即使在满足减振条件的位置指令存在多个的情况下,也能够生成符合使用者的要求的控制目标的位置指令。
另外,在所述接收部接收所述第一控制性能指标的输入,所述参数计算部不能计算出满足所述机械性能指标且满足所选择的减振条件式的所述参数的情况下,优选反复进行所述条件式选择部在所述多个减振条件式中选择优先级次高的减振条件式,所述参数计算部计算满足所述机械性能指标且满足该减振条件式的所述参数的处理。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标即目标移动时间优先的位置指令。
另外,对于全部减振条件式,所述参数计算部不能计算出满足所述机械性能指标且满足减振条件式的所述参数的情况下,优选针对各个减振条件,计算满足该减振条件式且满足除目标移动时间以外的机械性能指标的参数,并进行从所计算的参数中提取最接近目标移动时间的参数的提取处理。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标即目标移动时间优先的位置指令。
另外,优选的是,根据加速开始至减速结束为止的时间,对各个减振条件式设定与所述第一控制性能指标对应的优先级,其中,所述加速开始至减速结束为止的时间,是从对各个减振条件式分别采用同一频率计算出的解求得。这样能够确定与所述第一控制性能指标对应的优先级。
另外,在所述接收部接收所述第二控制性能指标的输入,所述参数计算部不能计算出满足所述机械性能指标且满足所选择的减振条件式的所述参数的情况下,优选所述参数计算部计算满足所选择的减振条件且满足除目标移动时间以外的机械性能指标的参数,并进行从计算出的参数中提取最接近目标移动时间的参数的提取处理。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标,即产生用于驱动所述机械的动力的动力产生部的负荷降低优先的位置指令。
另外,所述参数计算部在所述提取处理中不能提取参数的情况下,优选反复进行所述条件式选择部选择优先级次高的减振条件式,所述参数计算部基于该减振条件式计算所述参数的处理。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标,即产生用于驱动所述机械的动力的动力产生部的负荷降低优先的位置指令。
另外,优选的是,根据所述动力产生部的负荷率,对各个减振条件式设定与所述第二控制性能指标对应的优先级,其中,所述动力产生部的负荷率,是从对各个减振条件分别采用同一频率计算出的解求得。这样能够确定与所述第二控制性能指标对应的优先级。
另外,在所述接收部接收所述第三控制性能指标的输入,所述参数计算部不能计算出满足所述机械性能指标且满足所选择的减振条件式的所述参数的情况下,优选反复进行所述条件式选择部在所述多个减振条件式中选择优先级次高的减振条件式,所述参数计算部计算满足所述机械性能指标且满足该减振条件式的所述参数的处理。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标,即产生用于驱动所述机械的动力的动力产生部的负荷降低和目标移动时间优先的位置指令。
另外,对于全部减振条件式,所述参数计算部不能计算出满足所述机械性能指标且满足减振条件式的所述参数的情况下,优选所述条件式选择部针对各个减振条件式计算满足该减振条件式且满足除目标移动时间以外的机械性能指标的参数,并进行从计算出的参数中提取最接近目标移动时间的参数的提取处理。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标,即所述动力产生部的负荷降低和目标移动时间优先的位置指令。
另外,为了解决所述问题,本发明的位置指令装置是生成位置指令的指令生成装置,所述位置指令是用于驱动机械的指示信息,该指令生成装置的特征在于,具有:接收部,接收机械性能指标的输入,该机械性能指标至少包括目标移动距离、目标移动时间和作为减振对象的振动的共振频率;参数计算部,对于基于所述机械性能指标计算出抑制所述振动的位置指令的参数的多个减振条件式,分别基于所述机械性能指标和该减振条件式,计算出所述参数;参数评价部,基于表示所述机械的驱动控制时应优先的项目的控制性能指标,评价计算出的所述参数;以及位置指令生成部,根据所述参数评价部的评价,基于评价最高的所述参数,生成所述位置指令。
根据所述构成,所述参数计算部针对用于基于所述机械性能指标计算抑制所述振动的位置指令参数的多个减振条件式,分别基于所述机械性能指标和该减振条件式计算所述参数。所述参数评价部基于表示所述机械的驱动控制时应优先的项目的控制性能指标,评价所计算的所述参数。而且,所述位置指令生成部根据所述参数评价部的评价,基于评价最高的所述参数,生成所述位置指令。
由此,能够根据表示所述机械的驱动控制时应优先的项目的控制性能指标,生成满足所述机械性能指标或者接近该机械性能指标的位置指令。
因此,即使在满足减振条件的位置指令存在多个的情况下,也能够生成符合使用者要求的控制目标的位置指令。
另外,优选的是,所述参数计算部针对多个减振条件,分别计算满足所述机械性能指标且满足该减振条件的所述参数。根据所述构成,所述位置指令生成部基于由所述参数计算部计算出的所述参数,计算所述位置指令。由此,能够根据表示所述机械的驱动控制时应优先的项目的控制性能指标,生成满足所述机械性能指标的位置指令。因此,即使在满足减振条件的位置指令存在多个的情况下,也能够生成符合使用者要求的控制目标的位置指令。
另外,对于多个减振条件式,所述参数计算部不能分别计算出满足所述机械性能指标且满足该减振条件式的所述参数的情况下,对于该减振条件式,计算出满足该减振条件式且满足除目标移动时间以外的机械性能指标的参数,并进行从计算出的参数中提取最接近目标移动时间的参数的提取处理。
根据所述构成,所述位置指令生成部基于由所述参数计算部计算出的所述参数,计算所述位置指令。由此,能够根据表示所述机械的驱动控制时应优先的项目的控制性能指标,生成满足除目标移动时间以外的机械性能指标且接近目标移动时间的位置指令。因此,即使在满足减振条件的位置指令存在多个的情况下,也能够生成符合使用者要求的控制目标的位置指令。
另外,所述接收部接收所述控制性能指标的输入,所述参数评价部基于所述接收部接收的控制性能指标,评价计算出的所述参数。由此,使用者能够根据情况创建变更了指标的控制性能指标,并向所述接收部输入,因此,能够得到便利性高的指令生成装置。
另外,优选的是,所述控制性能指标包括第一控制性能指标、第二控制性能指标和第三控制性能指标中的至少一种,所述第一控制性能指标以目标移动时间为优先,所述第二控制性能指标以产生用于驱动所述机械的动力的动力产生部的负荷降低为优先,所述第三控制性能指标以所述动力产生部的负荷降低和目标移动时间为优先。根据所述构成,由于所述控制性能指标包括使用者要求的可能性高的控制目标,因此,位置指令生成部能够生成更能满足使用者所希望的指标的位置指令。
另外,在所述接收部接收所述第一控制性能指标的输入的情况下,优选所述参数评价部在由所述参数计算部计算出的参数中,将成为与所述目标移动时间最接近的移动时间的参数评价为最高。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标即目标移动时间优先的位置指令。
另外,当所述接收部接收了所述第二控制性能指标的输入时,优选所述参数评价部在由所述参数计算部计算出的参数中,将所述动力产生部的负荷率最小的参数评价为最高。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标,即产生用于驱动所述机械的动力的动力产生部的负荷降低优先的位置指令。
另外,当所述接收部接收了所述第三控制性能指标的输入时,优选所述参数评价部在由所述参数计算部计算出的参数中,将成为与所述目标移动时间最接近的移动时间的参数评价为最高。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者所希望的控制目标,即所述动力产生部的负荷降低和目标移动时间优先的位置指令。
在成为与所述目标移动时间最接近的移动时间的参数存在多个的情况下,优选所述参数评价部在所述多个参数中,将所述动力产生部的负荷率最小的参数,评价为最高。根据所述构成,所述位置指令生成部能够生成使使用者要求的控制目标,即所述动力产生部的负荷降低和目标移动时间优先的位置指令。
本发明的有益效果为:即使在满足减振条件的位置指令存在多个的条件下,也能够生成符合使用者要求的优先级的位置指令。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的输送装置构成的图。
图2是表示本发明第一实施方式的输送装置的各个条件式附有优先级的情况的图。
图3是表示由第一条件式生成的位置指令的轮廓(profile)的图。
图4是表示由第二条件式生成的位置指令的轮廓(profile)的图。
图5是表示由本发明第一实施方式的输送装置生成的位置指令的图。
图6是表示本发明第一实施方式的输送装置具有的指令生成部的处理流程的图。
图7是表示本发明第一实施方式的输送装置具有的指令生成部所生成的位置指令的具体例的图。
图8是表示针对图7所示的位置指令的各个轮廓,采用频率解析加速度分量的结果的图。
图9是表示本发明第二实施方式的输送装置构成的图。
图10是表示本发明第二实施方式的指令生成部的处理流程的图。
图11是表示以目标移动时间为优先的控制性能条件被输入时指令生成部的处理流程的图。
图12是表示使电动机负荷降低优先的控制性能条件被输入时指令生成部的处理流程的图。
附图标记说明
1、1A 输送装置
2、2A 控制器(指令生成装置)
3 驱动器
4 电动机(动力产生部)
5 输送装置(移动装置)
6 输送物
10、10A 指令生成部
11 接收部
12 存储部
13 条件式选择部
14、14A 参数计算部
15、15A 位置指令生成部
17 参数评价部
具体实施方式
第一实施方式
采用图1~图8、图11及图12,对本发明的第一实施方式进行说明。需要说明的是,在下面,对作为减振对象的机械是用于输送输送物的输送装置的情况进行说明,但是,作为减振对象的机械并不限定于此。
(输送系统1的构成)
图1是表示本发明第一实施方式的输送装置构成的图。如图1所示,输送装置1具有控制器(指令生成装置)2、驱动器3、电动机(动力产生部)4和输送装置5。输送装置5中装有作为输送对象的输送物6。控制器2具有指令生成部10。控制器2生成用于驱动电动机4的位置指令(用于指定规定的移动时间后的位置的指令),并向驱动器3输出,控制输送装置1的各种动作。
驱动器3基于控制器2每隔规定的周期输入的位置指令,计算电动机应该输出的转矩或电流,并基于该计算结果驱动电动机4。
基于驱动器3的输入来驱动电动机4,从而使输送装置5以规定的距离和速度移动。电动机4具有编码器,将使输送装置5移动的距离依次反馈给驱动器3。输送装置5基于电动机4的输出输送输送物6。
控制器2具有的指令生成部10基于使用者输入的信息生成位置指令,并向驱动器3输出该生成的位置指令。此时,指令生成部10从条件式求得各种参数的解,并生成位置指令。所述条件式满足电动机4或输送装置5的移动距离、移动时间等工作条件、电动机4的性能条件(可输出转矩)和减振条件。然后,指令生成部10每隔规定的周期向驱动器3输出该位置指令。
指令生成部10具有接收部11、存储部12、条件式选择部13、参数计算部14和位置指令生成部15。
接收部11接收使用者向控制器2输入的机械性能条件(机械性能指标)和控制性能条件(控制性能指标)。机械性能条件和控制性能条件是生成位置指令所需的输入值。
机械性能条件是基于输送系统1中的要求动作而设定的条件。作为机械性能条件,可以举出输出位置指令的周期(目标移动时间)、该目标移动时间内电动机4或输送装置5的目标移动距离、在输送装置5中想要抑制的振动(成为减振对象的振动)的共振频率等。
控制性能条件是在输送系统1的设计之后表示控制电动机4或输送装置5时应优先的项目(指标)的条件。即,控制性能条件包括表示使用者在控制时想要优先的项目(指标)的信息。作为控制性能条件的代表,可列举下面第一~第三控制性能条件。
第一控制性能条件(第一减振性能指标),是在作为机械性能条件被设定的抑制共振频率振动的位置指令中,使尽可能接近作为机械性能条件被设定的目标移动时间的位置指令优先的条件,是以目标移动时间为优先的条件。第二控制性能条件(第二减振性能指标),是在作为机械性能条件被设定的抑制共振频率的振动的位置指令中,使尽可能抑制电动机4的负荷率升高的位置指令优先的条件,是使电动机4的负荷率降低优先的条件。第三控制性能条件(第三减振性能指标),是第一和第二控制性能条件的结合,是使尽可能降低电动机电荷率的同时尽可能接近目标移动时间的位置指令优先的条件。
在本实施方式中,对作为控制性能条件采取第一~第三的控制性能条件的情况进行说明。由于第一~第三控制性能条件包括使用者要求的可能性高的指标,因此,位置指令生成部15能够生成更加满足使用者要求的指标的位置指令。
需要说明的是,第一~第三控制性能条件是控制性能条件的一例,本发明并不限定于此。除了包括第一~第三控制性能条件以外,控制性能条件还可以包括在输送系统1的设计之后控制电动机4或输送装置5时应该优先的项目的条件。
在本实施方式中,接收部11接收使用者输入的控制性能条件。为此,使用者在输送系统1的设计中创建包括应该优先项目的控制性能条件,只要向接收部11输入即可。由此,能够得到便利性高的位置指令生成装置。需要说明的是,使用者可以不用每次都输入控制性能条件,可以将控制性能条件预先存储在控制器中。
在存储部12中存储有由机械性能条件和控制性能条件生成位置指令的多个条件式。存储部12所存储的条件式是用于抑制共振频率的振动的条件式(减振条件式)。各条件式被附加有与使用者输入的控制性能条件对应的优先级并存储在存储部12中。关于条件式的详细情况,将在后面叙述。
条件式选择部13通过参照存储部12选择与使用者输入的控制性能条件对应的优先级最高的条件式。因此,条件式选择部13基于使用者输入的控制性能条件,能够选择满足机械性能条件的最佳条件式。
参数计算部14基于使用者输入的机械性能指标和条件式选择部13所选择的条件式,计算出用于唯一地计算位置指令的参数。作为参数,可以举出加速度、速度等。
位置指令生成部15基于由参数计算部14计算出的参数生成位置指令,并在每一规定的周期,将该生成的位置指令作为指令值向驱动器3输出。因此,位置指令生成部15能够根据第一~第三控制性能条件,生成满足机械性能指标或者接近该机械性能指标的位置指令。由此,即使在满足减振条件的位置指令存在多个的情况下,也能够生成符合使用者要求的控制目标的位置指令。
(减振条件式)
图2是表示存储部12的一个存储例子的图。如图2所示,存储部12对于多个条件式中的每一条件式,分别存储与控制性能条件对应的优先级。
此处,在各条件式中附有与第一控制性能条件(优先目标移动时间)对应的优先级和与第二控制性能条件(优先电动机的负荷降低)对应的优先级。需要说明的是,由于与第三控制性能条件(使电动机的负荷降低和目标移动时间两者优先)对应的优先级和与第二控制性能条件对应的优先级相同,因此在图2中省略图示。
例如,在条件式1中,对控制输送系统1时应优先的项目为“目标移动时间”的第一控制性能条件附有优先级“2”,而对应优先项目为“电动机的负荷降低”的第二控制性能条件附有优先级“1”。在条件式2中,对第一控制性能条件附有优先级“1”,对第二控制性能条件附有优先级“2”。
因此,当使用者将第一控制性能条件(优先目标移动时间)作为控制性能条件输入时,与第一控制性能条件对应的优先级高的条件式2被选择。另一方面,当使用者将第二控制性能条件(优先电动机的负荷降低)作为控制性能条件输入时,与第二控制性能条件对应的优先级高的条件式1被选择。同样地,将第三控制性能条件(使电动机的负荷降低和目标移动时间两者优先)作为控制性能条件输入时,与第三控制性能条件对应的优先级高的条件式1被选择。
如此地,由于在各条件式中分别附有对应于每一控制性能条件的优先级,因此,条件式选择部13能够根据输入的控制性能条件选择最佳条件式。需要说明的是,关于条件式的选择和位置指令的生成方法的详细情况,将在后面叙述。
下面,参照图3和图4,对作为条件式示例的条件式1和条件式2进行说明。图3是表示由条件式1生成的位置指令轮廓(profile)的图。图4是表示由条件式2生成的位置指令轮廓的图。在图3和图4中,横轴均表示移动时间,纵轴均表示加速度。
存储部12存储有例如下述<条件式1>和<条件式2>。
<条件式1>
T1=n/f 式1
<条件式2>
T1+T2=n/f 式2
其中,f为减振频率(共振频率),n为自然数。另外,图中Ta=1/f。
在图3和图4所示的由条件式1生成的轮廓和由条件式2生成的轮廓中,第一个T1均为加速期,接下来的T2均为等速期,第二个T1均为减速期。
在图3和图4所示的由条件式1生成的轮廓和由条件式2生成的轮廓中,中间夹着等速期(T2)的前后加速期(T1)和减速期(T1)均被设定为相同的时间(对称)。
图3所示的条件式1的减振条件中,将T1设定为想要抑制的振动的频率即减振频率f的倒数Ta(或它的倍数)。由此,能够创建抑制了由减振频率f引起的振动的位置指令。
图4所示的条件式2的减振条件中,将T1+T2设定为Ta(或它的倍数)。由此,能够创建抑制了由减振频率f引起的振动的位置指令。
如图3和图4所示,当指定了相同的减振频率f时,图4所示的由条件式2生成的轮廓与图3所示的由条件式1生成的轮廓相比,从加速开始到减速结束为止的总移动时间短。因此,对创建成为给予使用者的目标移动时间的位置指令,采用由条件式2生成的位置指令的情况,相比采用由条件式1生成的位置指令的情况更容易。
另一方面,图4所示的由条件式2生成的轮廓与图3所示的由条件式1生成的轮廓相比,加速期的加速度和减速期的减速度都大。因此,与采用由条件式2生成的位置指令的情况相比,采用由条件式1生成的位置指令时更能得到降低电动机负荷的效果。
此处,进一步说明采用条件式1比采用条件式2更能得到降低电动机负荷的效果的情况。
图5是表示位置指令的图。图5的横轴表示时间[s],纵轴表示加速度[m/s2]。为了判定电动机负荷的大小,例如只要判定电动机有效转矩的大小即可。有效转矩可以表示为如下:
其中,T:转矩,J:电动机轴换算总负荷惯量,ω:电动机角速度,此时,转矩表示如下:
T=J·dω/dT
=J×电动机各加速度
=J×由位置指令单位到电动机角度的变换系数×位置指令加速度
如此地,转矩和位置指令加速度之间具有比例关系。因此,通过确认位置指令加速度的有效值(有效加速度),能够判定有效转矩的大小关系。即,有效加速度表示电动机的负荷率。
有效加速度的计算公式可以表示如下:
基于该有效加速度的计算公式可知,条件式1比条件式2更能得到降低电动机负荷的效果。
如此地,虽然各条件式是计算出用于生成可抑制同一减振频率f的振动的位置指令的参数的公式,但是,计算出的参数却不同。随着该计算出的参数的不同,适合各控制性能条件的程度不同。因此,根据各控制性能条件,按照与该控制性能条件的适合度来预定各条件式的优先级。
具体而言,从满足条件式时的加速开始至减速结束为止的总最短移动时间越短,越适合以目标移动时间为优先的控制性能条件。因此,针对以目标移动时间为优先的控制性能条件,按照该最短移动时间由小到大的顺序设定优先级。
另一方面,所述有效加速度越小,越容易适合使电动机负荷率降低优先的控制性能条件。因此,按照该有效加速度由小到大的顺序,对使电动机负荷率降低优先的控制性能条件设定优先级。需要说明的是,由使用者一输入控制性能条件,从多个条件式中就选定一个。然后,由使用者作为机械性能条件一输入例如目标移动距离、目标移动时间、共振频率,为了生成满足各机械性能条件或者数值尽可能接近的位置指令,就可以计算出作为所选择的条件式的各参数的T1、T2和加速度。基于所述参数生成位置指令。
在L:移动距离、T:移动时间、f:减振频率、A:加速度的情况下,根据所述式1或式2及下式,能够计算出参数T1、T2和A。
V×(T1)+V×(T2)=L
A=V/T1
V=L/T
2×(T1)+(T2)=T
需要说明的是,作为条件式,不限于所述条件式1和2,也可以是在专利文献1中记载的由下述式3表示的条件式和由式5表示的条件式。需要说明的是,式3中的“r”为参数,通过式4表示。
Ap=D/t02×1/(1-r) (式5)
对于条件式1和条件式2以外的条件式,根据某一减振频率f满足该条件式时的加速开始至减速结束为止的总最短移动时间,可设定以目标移动时间为优先的控制性能条件的优先级。
另外,根据某一减振频率f满足该条件式时的有效加速度,可设定使电动机负荷率降低优先的控制性能条件的优先级。
(指令生成部10的处理流程概要)
图6是表示本发明第一实施方式的指令生成部10的处理流程图。如图6所示,当使用者向控制器2输入机械性能条件和控制性能条件时,指令生成部10的接收部11接收机械性能条件和控制性能条件(步骤S11)。
接着,条件式选择部13参照存储部12,选择与所输入的控制性能条件对应的优先级最高的条件式(步骤S12)。
然后,参数计算部14确定满足条件式选择部13所选择的条件式的参数(步骤S13)。
然后,位置指令生成部15基于由步骤S13确定的该参数,生成位置指令模式(pattern)(步骤S14)。然后,位置指令生成部15向驱动器输出所生成的位置指令。
(以目标移动时间为优先的处理流程)
下面,对输入了以目标移动时间为优先的控制性能条件时的指令生成部10的具体处理流程进行说明。
图11是表示输入了以目标移动时间为优先的控制性能条件时的指令生成部10的处理流程图。在图11中,步骤S131~S137表示图6中的步骤S13的详细处理。
此时,在步骤S12中,条件式选择部13参照存储部12,选择以目标移动时间为优先的控制性能条件对应的优先级最高的条件式。例如,当存储部12存储有图2所示的条件式和优先级时,条件式选择部13选择以目标移动时间为优先的控制性能条件对应的优先级“1”的条件式2。
然后,参数计算部14确认能否计算出满足条件式选择部13所选择的条件式且满足机械性能条件的参数(步骤S131)。其中,参数为所述T1、T2、A和n。
当参数计算部14能够计算出满足条件式和机械性能条件的参数时(步骤S131中“是”的情况),结束步骤S13的处理,转移至步骤S14。
另一方面,在步骤S131中,当参数计算部14不能计算出满足条件式和机械性能条件的参数时(步骤S131中“否”的情况),参数计算部14在预先设定的上限速度和加减速度以下的范围内,计算出满足所选择的条件式和机械性能条件(其中,除目标移动时间)且最接近目标移动时间的参数(步骤S132)。另外,当不能计算出满足所选择的条件式和机械性能条件(其中,目标移动时间除外)的参数时,直接转移至下一步骤。
接着,条件式选择部13参照存储部12,判定是否存储了与已选的条件式不同的条件式(步骤S133)。
当条件式选择部13判定存储部12存储有与已选的条件式不同的条件式(步骤S133中“是”的情况)时,选择该不同的选择式(步骤S134)。在此,当存储部12中存储有多个与所选择的条件式不同的条件式时,条件式选择部13在该多个条件式中,选择与所输入的控制性能条件对应的优先级级别仅次于所选择的条件式的条件式。然后,再进行步骤S131之后的处理。
例如,存储部12中存储有图2所示的条件式和优先级,并且当只有条件式2已被选择时,条件式选择部13选择与以目标移动时间为优先的控制性能条件对应的优先级“2”的条件式1。
在步骤S133中,当条件式选择部13判定存储部12中未存储有与已选的条件式不同的条件式(步骤S133中“否”的情况)时,参数计算部14针对已选的条件式确认是否存在由步骤S132计算的参数(步骤S135)。
在步骤S135中,当不存在参数时(步骤S135中“否”的情况),指令生成部10通知错误(步骤S137),并结束处理。
在步骤S135中,当存在参数时(步骤S135中“是”的情况),参数计算部14从由步骤S132计算的参数中提取最接近目标移动时间的参数(步骤S136)。然后,基于提取的参数进行步骤S14的处理。
(使电动机负荷降低优先的处理流程)
下面,对输入了使电动机负荷降低优先的控制性能条件时的指令生成部10的具体处理流程进行说明。
图12是表示输入了使电动机负荷降低优先的控制性能条件时的指令生成部10的处理流程图。在图12中,步骤S131、S134、S137、S142和S143示出了图6中步骤S13的详细处理。
此时,在S12中,条件式选择部13参照存储部12,选择与使电动机负荷降低优先的控制性能条件对应的优先级最高的条件式(步骤S12)。例如,当存储部12中存储了图2所示的条件式和优先级时,条件式选择部13选择与使电动机负荷降低优先的控制性能条件对应的优先级“1”的条件式。
然后,参数计算部14确认能否计算出满足条件式选择部13所选择的条件式且满足机械性能条件的参数(所述T1、T2、A和n)(步骤S131)。
当参数计算部14能够计算出满足条件式和机械性能条件的参数时(步骤S131中“是”的情况),结束步骤S13的处理,并转移至基于该参数的步骤S14的处理。
另一方面,在步骤S131中,当不能计算出满足条件式和机械性能条件的参数时(步骤S131中“否”的情况),参数计算部14确认能否计算出在预先设定的上限速度和加减速度以下的范围内,满足所选择的条件式和机械性能条件(其中,目标移动时间除外)且最接近目标移动时间的参数(步骤S142)。
在步骤S142中,当能够计算出参数时(步骤S142中“是”的情况),结束步骤S13的处理,并转移至基于该参数的步骤S14的处理。
在步骤S142中,当不能计算出参数时(步骤S142中“否”的情况),条件式选择部13参照存储部12,判定是否存储了与已选的条件式不同的条件式(步骤S143)。
当条件选择部13判定存储部12中存储了与已选的条件式不同的条件式(步骤S143中“是”的情况)时,选择该不同的选择式(步骤S134)。其中,当存储部12中存储了多个与所选择的条件式不同的条件式时,条件选择部13在该多个条件式中,选择与所输入的控制性能条件对应的优先级高度仅次于所选择的条件式的条件式。然后,再进行步骤S131之后的处理。
例如,当存储部12中存储有图2所示的条件式和优先级,且只有条件式2已被选择时,条件选择部13选择与以目标移动时间为优先的控制性能条件对应的优先级“2”的条件式2。
在步骤S143中,当条件选择部13判定存储部12中未存储与已选的条件式不同的条件式(步骤S143中“否”的情况)时,指令生成部10通知错误(步骤S137),并结束处理。
(使电动机负荷降低和目标移动时间优先的处理流程)
下面,说明输入了使尽可能降低电动机负荷率且尽可能接近目标移动时间的位置指令优先的控制性能条件时的指令生成部10的具体处理流程。即,输入了将以目标移动时间为优先的第一控制性能条件和使电动机负荷降低优先的第二控制性能条件结合的第三控制性能条件的情况。这种情况下,进行与图11相同的处理,因此,参照图11进行说明。
首先,条件式选择部13参照存储部12,选择与使电动机负荷降低优先的控制性能条件对应的优先级最高的条件式(步骤S12)。
然后,参数计算部14确认能否计算出满足条件式选择部13所选择的条件式且满足机械性能条件的参数(步骤S131)。
当参数计算部14能够计算出满足条件式和机械性能条件的参数时(步骤S131中“是”的情况),结束步骤S13的处理,转移至步骤S14。
另一方面,在步骤S131中,当参数计算部14不能计算出满足条件式和机械性能条件的参数时(步骤S131中“否”的情况),参数计算部14计算出在预先设定的上限速度和加减速度以下的范围内,满足所选择的条件式和机械性能条件(但是,除目标移动时间外)且最接近目标移动时间的参数(步骤S132)。需要说明的是,当不能计算出满足所选择的条件式和机械性能条件(其中,目标移动时间除外)的参数时,直接转移至下一步骤。
然后,条件选择部13参照存储部12,判定是否存储了与已选的条件式不同的条件式(步骤S133)。
当条件选择部13判定存储部12存储了与已选的条件式不同的条件式(步骤S133)时,选择该不同的选择式(步骤S134)。其中,当存储部12存储了多个与所选择的条件式不同的条件式时,条件选择部13在该多个条件式中,选择与使电动机负荷降低优先的控制性能条件对应的优先级级别仅次于所选择的条件式的条件式。然后,再进行步骤S131之后的处理。
在步骤S134中,当条件选择部13判定存储部12中未存储与已选的条件式不同的条件式(步骤S133中“否”的情况)时,参数计算部14确认针对已选的条件式是否存在由步骤S132计算出的参数。
在步骤S135中,当不存在参数时(步骤S135中“否”的情况),指令生成部10通知错误(步骤S137),并结束处理。
在步骤S135中,当存在参数时(步骤S135中“是”的情况),参数计算部14从由步骤S132计算出的参数中提取最接近目标移动时间的参数(步骤S136)。然后,基于提取的参数进行步骤S14的处理。
(位置指令的具体例)
图7是表示控制器2的指令生成部10生成位置指令的具体例的图。在图7中,横轴表示时间[s],纵轴表示加速度[m/s2]。
<生成以目标移动时间为优先的位置指令的情况>
如上所述,首先,查找满足与以目标移动时间为优先的控制性能条件对应的优先级最高的条件式和机械性能条件的参数,如果不能确定参数,则查找满足优先级次高的条件式和机械性能条件的参数。
例1:作为机械性能条件,输入目标移动时间T=0.05[s]、移动距离L=100[m]、减振频率f=50[Hz],且存储部12中存储了图2所示的条件式1、2时,作为位置指令,生成由条件式2生成的轮廓PR2。
具体而言,由于目标移动时间T=0.05[s]、减振频率f=50[Hz],若采用所述式2,根据T1+T2=n/f,则需要T1+T2=0.02[s]×n。
作为轮廓PR2的参数,通过计算出T1=0.01[s]、T2=0.03[s]、n=2,得到T1+T2=0.04。
需要说明的是,n=1不能作为参数计算。这是因为,满足减振条件的前提是,中间夹着等速期(T2)的加速期(T1)和减速期(T1)的时间必须相同,而在n=1时,即在T1+T2=0.02[s]、T=0.05[s],且中间夹着T2的前后中,不存在加速期和减速期相同(对称)的T1和T2的缘故。
例2:作为机械性能条件,输入目标移动时间T=0.03[s]、移动距离L=100[m]、减振频率f=50[Hz],且存储部12中存储了图2所示的条件式1、2时,作为位置指令,生成基于条件式2的轮廓PR3。
作为轮廓PR3的参数,通过计算出T1=0.01[s]、T2=0.01[s]、n=1,得到T1+T2=0.02。
需要说明的是,当选择条件式1时,不能计算出满足例2所示的全部机械性能条件的参数。这是因为,根据所述式1,T1=n/f=0.02,则条件式1的最短移动时间为0.04(T1×2、T2=0),而T=0.03时,不能满足给出的机械性能条件。
<生成使电动机电荷降低优先的位置指令的情况>
如上所述,查找满足与使电动机电荷降低优先的控制性能条件对应的优先级最高的条件式和机械性能条件的参数,如果不能确定参数,则查找满足优先级最高的条件式和机械性能条件(其中,目标移动时间除外)的参数。如果这样还是不能确定参数,则查找满足优先级次高的条件式的参数。
例3:作为机械性能条件,输入目标移动时间T=0.05[s]、移动距离L=100[m]、减振频率f=50[Hz],且存储部12中存储了图2所示的条件式1、2时,作为位置指令,生成基于条件式1的轮廓PR2。
作为轮廓PR1的参数,计算出T1=0.02[s]、等速期(T2)=0.01[s]、n=1。
例4:作为机械性能条件,输入目标移动时间T=0.03[s]、移动距离L=100[m]、减振频率f=50[Hz],且存储部12中存储了图2所示的条件式1、2时,作为位置指令,生成基于条件式1的轮廓PR4。
作为轮廓PR4的参数,计算出T1=0.02[s]、T2=0[s]、n=1。其中,在轮廓PR4中,加速期加上减速期的移动时间(T1×2)为0.04[s],超出了T=0.03。然而,根据条件式1,虽然牺牲一些移动时间,但能够生成既满足减振条件,还降低了电动机负荷率的位置指令。
综上所述,即使参数计算部14不能计算出满足机械性能条件且满足目标移动时间的条件式1的参数,也可计算出在上限速度和加减速度以下且最接近目标移动时间的参数。
<生成使电动机负荷降低和目标移动时间优先的位置指令的情况>
如上所述,查找满足与使电动机负荷降低优先的控制性能条件对应的优先级最高的条件式和机械性能条件的参数,如果不能确定参数,则查找满足优先级次高的条件式和机械性能条件的参数。
例5:作为机械性能条件,输入目标移动时间T=0.05[s]、移动距离L=100[m]、减振频率f=50[Hz]时,作为位置指令,生成基于条件式1的轮廓PR1。
例6:作为机械性能条件,输入目标移动时间T=0.03[s]、移动距离L=100[m]、减振频率f=50[Hz]时,作为位置指令,生成基于条件式2的轮廓PR3。
如此地,在例6中,不是通过条件式1而是通过条件式2生成轮廓PR2。这是因为,如上所述,条件式1的最短移动时间为0.04[s],不满足目标移动时间T=0.03[s]。
如此地,通过选择最佳条件式,能够生成满足使用者所希望的控制性能条件的同时更接近机械性能条件的位置指令。
图8是表示针对图7所示的各位置指令轮廓,采用频率解析加速度分量的结果的图。在图8中,横轴表示频率[Hz],纵轴表示振幅[m]。
图8的轮廓PR11~PR14分别与图7所示的轮廓PR1~4相对应。在图8中,由于当减振频率为50[Hz]时,各轮廓PR11~14的振幅均下降,因此,可以期待频率为50[Hz]的振动的振幅降低。
第二实施方式
基于图9和图10,对本发明第二实施方式的说明如下。需要说明的是,为了便于说明,对于具有与第一实施方式说明的部件相同的功能的部件,附上相同的附图标记,并省略该说明。
图9是表示本发明第二实施方式的输送装置1A构成的图。输送装置1A与输送装置1的不同之处是,输送装置1A用控制器(指令生成装置)2A代替了输送装置1所具有的控制器2。控制器2A与控制器2的不同之处是,控制器2A用指令生成部10A代替指令生成部10。输送装置1A的其他结构与输送装置1相同。
指令生成部10A具有接收部11、存储部12、参数评价部17、参数计算部14和位置指令生成部15A。
在存储部12中存储了多个条件式,例如,所述式1和式2、下述式3表示的条件式,式5表示的条件式。需要说明的是,式3中的“r”是参数,以式4表示。
Ap=D/t02×1/(1-r) (式5)
需要说明的是,在本实施方式中,没有像采用图2说明时那样,在存储部12存储的各条件式中附有与控制性能条件对应的优先级。
在本实施方式中,指令生成部10A通过查找存储部12中存储的全部条件式的参数,得到候选解(位置指令的候选)。然后,根据所输入的控制性能条件的指标,从该全部候选解中选择满足机械性能条件或数值最接近的参数,从而生成位置指令。
(指令生成部10A的处理流程概要)
图10是表示本发明第二实施方式的指令生成部10A的处理流程的图。如图10所示,当使用者向控制器2输入机械性能条件和控制性能条件时,指令生成部10A的接收部11接收机械性能条件和控制性能条件(步骤S31)。
接着,作为步骤S32~S35,参数计算部14A针对存储部12中存储的全部条件式,查找唯一确定位置指令所需的参数(T1、T2、A),并将查找到的条件式的计算结果作为候选解(位置指令的候选)加以保持。
具体而言,首先,参数计算部14A判定i(i为变量)是否为n(n为存储部12中存储的条件式的个数)以下(步骤S32)。
当在步骤S32中i为n以下时(步骤S32中“是”的情况),参数计算部14接着在存储部12存储的条件式中选择未进行参数查找的条件式(步骤S33)。然后,参数计算部14查找步骤S33中选择的条件式的参数,将得到的计算结果作为候选解(步骤S34)。参数计算部14增大变量i(步骤S35)。然后,返回到步骤S32的处理。
在步骤S32中,当i比n大时,(步骤S32中“否”的情况),即,当参数计算部14结束全部条件式参数的查找时,根据作为控制性能条件输入了第一~第三控制性能条件中的哪一个,分下一步处理。
当作为控制性能条件输入第一控制性能条件(以目标移动时间为优先)时,在步骤S32中“否”的处理后,参数评价部17从参数计算部14A保持的多个候选解中选择满足目标移动时间的参数。当没有满足目标移动时间的参数时,选择最接近目标移动时间的参数(步骤S37)。
另外,当满足目标移动时间的参数存在多个时,参数评价部17选择其中任意一个参数。
当参数计算部14A选择参数时,位置指令生成部15基于该参数生成位置指令模式(步骤S38)。然后,位置指令生成部15向驱动器输出所生成的位置指令。
另外,当作为控制性能条件输入第二控制性能条件(使电动机负荷降低优先)时,在步骤S32中“否”的处理后,参数评价部17从参数计算部14保持的多个候选解中选择电动机负荷率最低的参数(步骤S40)。具体而言,参数评价部17针对参数计算部14保持的多个候选解,分别计算所述有效加速度。有效加速度是表示所述电动机负荷率的值。然后。参数评价部17选择有效加速度最低的参数。然后,进行步骤S38的处理。
另外,当作为控制性能条件输入第三控制性能条件(使电动机负荷降低和目标移动时间优先)时,在步骤S32中“否”的处理后,参数评价部17从参数计算部14保持的多个候选解中选择最接近目标移动时间的参数(步骤S41)。当候选解不能锁定为1个时,参数评价部17针对多个候选解,分别计算所述有效加速度。然后,参数评价部17在多个候选解中选择有效加速度最低的参数(步骤S42)。然后,进行步骤S38的处理。
如此地,根据指令生成部10A,在存储部12中存储有基于机械性能条件来计算用于抑制输送装置5的振动的位置指令参数的多个条件式。
然后,参数评价部17基于指定的控制性能条件评价参数计算部14A计算的参数。然后,位置指令生成部15根据参数评价部17的评价,基于评价最高的参数来生成位置指令。
由此,根据指定的控制性能条件(第一~第三控制性能条件),能够生成满足机械性能指标或者接近该机械性能指标的位置指令。
因此,即使在满足减振条件的位置指令存在多个的情况下,也能够生成符合使用者所希望的控制目标的位置指令。
〔通过软件的实现例〕
控制器2的控制块(特别是指令生成部10)可以通过由集成电路(IC芯片)等形成的逻辑电路(硬件)实现,也可以采用中央处理单元(CPU,Central Processing Unit)通过软件来实现。
在后一种情况下,控制器2具有:执行实现各功能的软件的程序命令的CPU;以计算机(或CPU)可读形式存储有所述程序和各种数据的只读存储器(ROM,Read Only Memory)或存储装置(将这些称为“存储介质”);以及展开所述程序的随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)等。通过计算机(或CPU)从所述存储介质读取所述程序并执行,达成本发明的目的。作为所述存储介质,可采用“非临时性有形介质”,例如,磁带、磁盘、卡、半导体存储器、可编程逻辑电路等。另外,所述程序也可通过能够传输该程序的任何传输介质(通信网络或无线电波等)提供给所述计算机。另外,以通过电子传输体现所述程序的方式,即以嵌入载波的数据信号的方式,也能够实现本发明。
本发明并不限于上述各实施方式,在权利要求书的范围内可以进行各种变更,适当组合不同实施方式分别公开的技术手段而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
例如,在本实施方式中,说明了控制器2、2A作为指令生成装置构成的例子,但也可以将指令生成部10、10A编入驱动器3后使驱动器3构成为作为指令生成装置发挥作用。还可以将指令生成部10、10A中的位置指令生成部15存储在第一框体(例如,驱动器3)中,将其他功能部(11、12、13、14)存储在第二框体(例如,控制器)中,并且由该第一框体和第二框体实现指令生成装置。