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公開番号2025127556
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2024024320
出願日2024-02-21
発明の名称プログラマブルロジックコントローラおよびそれを設定する設定支援装置
出願人株式会社キーエンス
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類G05B 19/18 20060101AFI20250826BHJP(制御;調整)
要約【課題】カム曲線が所望の特性となるようにユーザがカム曲線を調整する際のユーザの負担を軽減する。
【解決手段】カム曲線決定部は第一点と第二点との間の一または複数の通過点の位置の指定を受け付けて、当該第一点と当該一または複数の通過点と当該第二点とを通る変位がなめらかな曲線からなるカム曲線であって、入力軸の変位に対する出力軸の変位を表すカム曲線を決定する。生成部は、決定されたカム曲線と、入力軸の変位を示す入力位相信号とに基づいて当該カム曲線に従う出力軸の変位を示す出力信号を生成する。カム曲線決定部は、一または複数の通過点のいずれかの通過点の指定と、指定された当該通過点における速度と加速度とのうちの少なくとも一方の指定と、を受け付けて、当該指定された通過点における速度または加速度が指定された速度または加速度を満たすように、なめらかな曲線からなるカム曲線を決定する。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
第一点と第二点との間の一または複数の通過点の位置の指定を受け付けて、当該第一点と当該一または複数の通過点と当該第二点とを通る変位がなめらかな曲線からなるカム曲線であって、入力軸の変位に対する出力軸の変位を表すカム曲線を決定するカム曲線決定部と、
前記カム曲線決定部により決定されたカム曲線と、前記入力軸の変位を示す入力位相信号とに基づいて当該カム曲線に従う前記出力軸の変位を示す出力信号を生成する生成部と、を有し、
前記カム曲線決定部は、前記一または複数の通過点のいずれかの通過点の指定と、指定された当該通過点における速度と加速度とのうちの少なくとも一方の指定と、を受け付けて、当該指定された通過点における速度または加速度が指定された速度または加速度を満たすように、前記なめらかな曲線からなるカム曲線を決定する、ことを特徴とするプログラマブルロジックコントローラ。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記通過点は、入力軸の変位と、出力軸の変位とにより指定される、ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項３】
前記カム曲線決定部は、前記カム曲線における前記第一点と前記第二点との間に複数の通過点が存在する場合、前記複数の通過点のそれぞれについて、速度または加速度の指定を行うか否かの指定を受け付ける、ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項４】
前記カム曲線決定部は、前記カム曲線において隣接する二つの通過点からなる区間を５次関数で補間し、隣接する二つの区間のうち先行する区間における５次関数と後続の区間における５次関数とを、当該先行する区間と当該後続の区間との境界において１階微分から４階微分までが連続するという制約にしたがって、決定し、速度または加速度が指定された通過点においては前記指定された通過点における速度または加速度が前記指定された速度または加速度を満たすように前記カム曲線を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項５】
前記カム曲線決定部は、前記指定された通過点において速度が指定された場合、４階微分が連続するという制約を解除し、前記指定された通過点を終点とする先行区間と、前記指定された通過点を始点とする後続区間とが当該指定された通過点において１階微分から３階微分までが連続するという制約と、前記１階微分が前記指定された速度に一致するように、前記カム曲線を決定する、ことを特徴とする請求項４に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項６】
前記カム曲線決定部は、前記指定された通過点において速度と加速度が指定された場合、３階微分と４階微分とが連続するという制約を解除し、前記指定された通過点を終点とする先行区間と、前記指定された通過点を始点とする後続区間とが当該指定された通過点において１階微分から２階微分までが連続するという制約と、前記１階微分が前記指定された速度に一致し、前記２階微分が前記指定された加速度に一致するように、前記カム曲線を決定する、ことを特徴とする請求項４に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項７】
前記指定された通過点における速度または加速度は、数値により指定される、ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項８】
前記指定された通過点における速度または加速度は、当該通過点における前記カム曲線の接線の傾きをポインティングデバイスを操作すること、により指定される、ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項９】
前記生成部は、
前記カム曲線から電子カムの入力軸の変位と出力軸の変位とを示すカムテーブルを作成するテーブル作成部と、
前記カムテーブルを記憶するテーブル記憶部と、を有し、
前記カムテーブルを参照し、前記入力位相信号に対応する前記出力信号を生成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
【請求項１０】
制御プログラムを実行するプログラム実行部をさらに有し、
前記プログラム実行部は、前記制御プログラムから前記カムテーブルを参照し、前記電子カムを実現するモータ駆動装置に前記出力信号を出力する、ことを特徴とする請求項９に記載のプログラマブルロジックコントローラ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プログラマブルロジックコントローラおよびそれを設定する設定支援装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ファクトリーオートメーションにおいてプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）は、産業機械を制御する中核的なコントローラである。産業機械のほとんどはモータを駆動源として様々な負荷を駆動する。従来、モータにより機械的にカムを駆動することでカム機構を制御することが主流であったが、近年は、カムを電子的に実現する電子カムが提案されている（特許文献１）。特許文献１によれば、ＰＬＣにおける電子カムの位置制御に５次関数を使用し、電子カムの速度制御に４次関数を使用し、電子カムの加速度制御に３次関数を使用することで、変化点付近の電子カムの動作をなめらかにすることが提案されている。より具体的には、なめらかなスプライン曲線を使用することで、メカの振動や負荷が抑えられるという。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００６－１７２４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、スプライン曲線を使用したからといって、必ずしもユーザが所望する動作が実現されるとは限らない。特に、ユーザが複数の通過点を指定し、指定された複数の通過点を通過するようにスプライン曲線によるカム曲線が引かれた場合、各通過点での動作がユーザの所望する通りにならないことがある。たとえば、ある通過点から次の通過点までの区間において、電子カムの変位が電子カムの移動可能範囲を超えてしまうようなカム曲線が生成されてしまうことがある。
【０００５】
そこで、本発明は、カム曲線が所望の特性となるようにユーザがカム曲線を調整する際のユーザの負担を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、たとえば、
第一点と第二点との間の一または複数の通過点の位置の指定を受け付けて、当該第一点と当該一または複数の通過点と当該第二点とを通る変位がなめらかな曲線からなるカム曲線であって、入力軸の変位に対する出力軸の変位を表すカム曲線を決定するカム曲線決定部と、
前記カム曲線決定部により決定されたカム曲線と、前記入力軸の変位を示す入力位相信号とに基づいて当該カム曲線に従う前記出力軸の変位を示す出力信号を生成する生成部と、を有し、
前記カム曲線決定部は、前記一または複数の通過点のいずれかの通過点の指定と、指定された当該通過点における速度と加速度とのうちの少なくとも一方の指定と、を受け付けて、当該指定された通過点における速度または加速度が指定された速度または加速度を満たすように、前記なめらかな曲線からなるカム曲線を決定する、ことを特徴とするプログラマブルロジックコントローラを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、カム曲線が所望の特性となるようにユーザがカム曲線を調整する際のユーザの負担を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
ＰＬＣシステムを説明する図
設定支援装置を説明する図
ＰＬＣの基本ユニット（ＣＰＵユニット）を説明する図
電子カムを実現するモータドライバ（モーションユニット）を説明する図
ＰＣまたは基本ユニットのＣＰＵにより実現される機能を説明する図
ユーザインタフェースを説明する図
ユーザインタフェースを説明する図
カム曲線とその微分曲線を説明する図
ユーザインタフェースを説明する図
微分値の指定による拘束条件の緩和を説明する図
カム曲線の決定方法を示すフローチャート
詳細なカム曲線の決定方法を示すフローチャート
ファンクションブロックを説明する図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
＜ＰＬＣシステム＞
図１は、本発明の実施の形態によるプログラマブル・ロジック・コントローラシステム（以下、ＰＬＣシステム１と称す。）の一構成例を示す。図１が示すように、このＰＬＣシステム１は、ラダープログラムなどのユーザプログラムの編集を行うための設定支援装置であるＰＣと、工場等に設置される各種制御装置を統括的に制御するためのＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）である基本ユニット３と、複数のモータドライバ４ａ～４ｃと、を備えている。複数のモータドライバ４ａ～４ｃは、それぞれモータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを駆動する。モータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃがサーボモータの場合、モータドライバ４ａ～４ｃはサーボアンプと呼ばれてもよい。モータ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、電子カムを実現する。基本ユニット３がカムテーブルに従って演算を実行して指令を発行し、モータドライバ４が指令通りにモータ１０を駆動することで物理カムの動作が電子的に模倣される。これは「電子カム」と呼ばれる。なお、モーションユニットを制御するための制御機能は、基本ユニット３に内蔵されていてもよいし、基本ユニット３に電気的に接続された拡張ユニットに内蔵されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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