-
[Technisches Gebiet]
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein einen Prozess bestätigendes
Verfahren bei dem Prüfen
eines gegenwärtigen
Prozesswegs eines industriellen Mechanismus, der mit einer Mehrzahl
von Wellen versehen ist, die durch Servomotoren in Übereinstimmung
mit Prozessprogrammen betrieben werden, und eine Steuereinrichtung,
die für
Ausführungsbeispiele
des oben beschriebenen Prozessbestätigungsverfahrens geeignet
ist.
-
[Stand der Technik]
-
Im
Allgemeinen werden dort, wo eine Aufgabe (Schweißen und Schneiden) von einem
industriellen Mechanismus (beispielsweise, industrielle Roboter,
Bearbeitungszentren) mit einer Mehrzahl von Wellen ausgeführt wird,
Prozessprogramme zuvor erstellt und der industrielle Mechanismus
wird zum Ausführen
der Prozesse anhand der Befehle durch Auslesen der Prozessbefehle,
die in die Programme eingeschrieben sind, veranlasst.
-
13 ist
eine strukturmäßige Ansicht,
die den Aufbau einer Steuereinheit für einen vorbekannten industriellen
Mechanismus zeigt. In der Zeichnung gibt 1 eine Steuereinheit
für einen
industriellen Mechanismus an, die Steuereinheit 1 besteht
aus einem Befehlsspeicherdatenspeicherabschnitt 2, einem
Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt 3 und einem
Servocontroller 4. Weiter gibt 5 einen Servomotor
an, der eine industrielle Maschine antreibt.
-
Der
Prozessbefehlsdatensteuerabschnitt 2 ist eine Einheit,
die Prozessprogramme, die zuvor erstellt worden sind, speichert
und diese reproduziert. Bei dem Ausführen von Prozessprogrammen
werden Befehlsdaten nacheinander aus dem Prozessbefehlsdatenspeicherabschnitt 2 in
den Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt 3 gelesen.
Befehlsdaten sind Steuerpunkte einer industriellen Maschine, d.
h., End-Effektoren aufnehmende Abschnitte in dem Fall von industriellen
Robotern oder eine Position oder eine Geschwindigkeit an einem Punkt,
der als eine Werkzeugbefestigungsreferenz in dem Fall eines Bearbeitungszentrums
verwendet wird, wobei eine Position Pi (i = 0 bis N – 1, N:
Anzahl der Betätigungspunkte)
und eine Geschwindigkeit Vti (Prozessgeschwindigkeit von Pi bis
Pi + 1) nacheinander in den Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt 3 gelesen
werden.
-
In
dem Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt 3 werden
die Befehlsdaten in Prozessbefehle (Menge der Operationen pro Zeiteinheit) ωj (j = 1
... M: M gibt die Anzahl der Wellen ab) für Servomotoren 5 für die jeweiligen
Wellen gewandelt.
-
Der
Prozess wird bei allgemeinen industriellen Mechanismen als „invertierte
Konversion" und
in einer NC (Numerical Control) Vorrichtung, die in einem Bearbeitungszentrum
usw. verwendet wird, als „Impulsdistribution" bezeichnet. Die
jeweiligen Wellenprozessbefehle ωj,
die hier aufbereitet werden, werden an die Servosteuereinheit 4 übertragen
und die Servosteuereinheit 4 steuert einen Servomotor 5, so
dass die jeweiligen Wellen des Servomotors 5 den Befehlen ωj entsprechend
arbeiten.
-
Bei
einem industriellen Mechanismus mit einem derartigen Aufbau ist
es vor der Ausführung
einer tatsächlichen
Aufgabe (Schweißen,
Schneiden usw.) erforderlich zu prüfen, ob die Prozessprogramme
so bereitgestellt sind, wie es gewünscht ist. Das heißt, es wird
geprüft,
ob Steuerpunkte des industriellen Mechanismus arbeiten, während ein
gewünschter
Weg abgefahren wird oder nicht. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn irgendein
Teil des Programms unzureichend ist, bei einem Betätigen des
industriellen Mechanismus mit einer Geschwindigkeit, die von dem
Prozessprogramm vorgegeben ist (im Folgenden als gegenwärtige Prozessbefehlsgeschwindigkeit)
betätigt
wird, kann nicht nur das jeweilige Werkstück und/oder das Befestigungsorgan
zerstört
werden, auch der Operator kann gefährdet werden. Es ist daher üblich, dass
der industrielle Mechanismus nicht mit der tatsächlichen Prozessgeschwindigkeit betrieben
wird, sondern mit einer geringeren Geschwindigkeit als der tatsächlichen
Prozessgeschwindigkeit.
-
Um
den industriellen Mechanismus mit einer geringeren Geschwindigkeit
zu betreiben, wie dies in 14 gezeigt
ist, wird die jeweilige Prozessbefehlsgeschwindigkeit Vti, die aus
dem Prozessbefehlsdatenspeicherabschnitt 2 ausgelesen wird,
durch einen Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 6 geführt, bevor
diese zu dem Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt 3 übertragen
wird. In dem Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 6 wird die
Geschwindigkeit um ein Verhältnis α(0 < α < 1) vermindert,
das zuvor bestimmt worden ist. Das heißt, Via = Vti·α wird an
den Wellenbetätigungsbetätigungsaufbereitungsabschnitt 3 als
neue Befehlsgeschwindigkeit übertragen.
-
Ein
derartiges System nach dem Oberbegriff der Erfindung ist aus der
US 4,629,860 bekannt.
-
Es
gibt jedoch die nachfolgenden Probleme, wenn eine Prozessprüfung dieser
Art bei der vorbekannten Steuereinheit ausgeführt wird. 15 ist eine
Ansicht, die einen Vergleich der Betriebswege zeigt, um die Probleme
bei einem Prozessbestätigungsverfahren
für industrielle
Mechanismen, die von einer vorbekannten Steuereinheit verwendet wird,
zu beschreiben. In der Zeichnung ist P0 eine Ausgangsposition des
Steuerpunkts eines industriellen Mechanismus. Wenn ein Prozessprogramm
aufbereitet wird, das einen Kanal in Form eines umgekehrten L bewirkt,
der der Steuerpunkt ist, von dem Punkt P0 zu dem Punkt P1 mit konstanter
Geschwindigkeit fortschreitet und sodann von dem Punkt P1 zu dem
Punkt P2 mit einer konstanten Geschwindigkeit fortschreitet, beschreibt
der Prozessweg bei einer gegebenen Aufgabe ohne Überbrücken des Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt
eine innere Kurve unter Übergehen
des Punkten P1, wie von C0 gezeigt. Dieses Phänomen wird als „innere Abkürzung" bezeichnet, die
sich aus einer sogenannten Servoverzögerung ergibt. Je schneller
die Geschwindigkeit wird, umso größer wird die Kurve. Wenn, andererseits,
die Geschwindigkeit unter Überbrücken des
Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitts geringer gemacht wird,
beschreibt der Prozessweg eine kleine Kurve außerhalb des Prozesswegs C0.
der durch C1 gezeigt ist. Das heißt, es besteht ein Problem
darin, dass dann, wenn Prozesse mit einer geringen Geschwindigkeit
bestätigt
werden, der Prozessweg nicht den tatsächlichen Prozessweg, der tatsächlichen
Prozessgeschwindigkeit abgefahren wird, reproduzieren kann.
-
[OFFENBARUNG DER ERFINDUNG]
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Prozessbestätigungsverfahren
zu schaffen, das dazu in der Lage ist, zur Vergrößerung der Effizienz einer
Prozessprogrammkorrektur einen Prozessweg zu einer Prozessbestätigungszeit
(teaching mode) zu schaffen, der so nahe wie möglich derjenigen eines tatsächlichen
Betriebs (plag mode) entspricht sowie eine Steuereinheit dafür.
-
Um
die oben beschriebenen und weitere Probleme zu lösen weist ein Prozessbestätigungsverfahren
für industrielle
Mechanismen, durch die der Prozessweg durch Betätigen des industriellen Mechanismus
bestätigt
wird, der mit einer Mehrzahl von Wellenantrieben versehen ist, die
von einem Servomotor durch eine Servosteuereinheit mit einer geringen
Geschwindigkeit als der tatsächlichen
Prozessgeschwindigkeit gesteuert werden nach einem ersten Aspekt
der Erfindung die folgenden Schritte auf: Eingeben der jeweiligen
Wellenprozessbefehlswerte ωj basierend
auf der oben beschriebenen tatsächlichen Betriebsgeschwindigkeit
in einen Simulator, der eine Servosteuerschleife mit der tatsächlichen
Betriebsgeschwindigkeit in dem oben beschriebenen industriellen
Mechanismus reproduziert und Anweisen einer Menge ωsj/P, die
gewonnen worden ist durch Dividieren eines Ausgangs ωsj von dem
oben beschriebenen Simulator durch eine zugewiesene positive reale Zahl
P an die oben beschriebene Servosteuereinheit N mal (wobei N ist
jedoch eine maximale natürliche Zahl,
die die oben beschriebene reale Zahl P nicht übersteigt) als jeweilige Wellenbefehlswerte.
-
Ein
Prozessbestätigungsverfahren
nach dem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Schritte des Eingebens
einer Menge ωj/P
auf, die erhalten wird durch Dividieren der jeweiligen Wellenprozessbefehlswerte ωj basierend
auf der oben beschriebenen tatsächlichen
Betriebsgeschwindigkeit durch eine positive reale Zahl P in einem
Simulator, der eine Servosteuerschleife mit einer tatsächlichen
Betriebsgeschwindigkeit des oben beschriebenen industriellen Mechanismus
reproduziert, N mal (wobei N jedoch die maximale natürliche Zahl
ist, die die oben beschriebene Zahl P nicht übersteigt) und Eingeben eines
Ausgangs ωsij
von dem oben beschriebenen Simulator in die oben beschriebene Servosteuereinheit
als entsprechende Wellenbetriebsbefehlswerte.
-
Bei
dem Prozessbestätigungsverfahren nach
dem dritten Aspekt der Erfindung ist, wenn die oben beschriebene
gegenwärtige
Prozessgeschwindigkeit kleiner ist als ein zugegebener Wert, ein
Wert der oben beschriebenen realen Zahl auf 1,0 bestimmt.
-
Bei
dem Betriebsbestätigungsverfahren nach
dem vierten Aspekt der Erfindung wird dann, wenn die jeweiligen
Wellenbefehlswerte ωsj
von dem oben beschriebenen Simulator kleiner sind als die Werte,
die zuvor Welle nach Welle bestimmt worden ist, ein Wert der oben
beschriebenen realen Zahl P auf 1,0 bestimmt.
-
Bei
dem Verfahren zur Bestätigung
des Prozesses nach dem fünften
Aspekt der Erfindung wird dann, wenn die oben beschriebenen jeweiligen
Wellenprozessinstruktionswerte ωj
kleiner sind als die Werte, die zuvor Welle um Welle bestimmt worden sind,
der Wert der oben beschriebenen realen Zahl P mit 1,0 bestimmt.
-
Ein
Prozessbestätigungsverfahren
nach dem sechsten Aspekt der Erfindung weist die Schritte des Speicherns
von Prozesspfaden des oben beschriebenen industriellen Mechanismus
durch Betätigen
des industriellen Mechanismus mit einer gegenwärtigen Prozessgeschwindigkeit,
d. h., Positionen des oben beschriebenen industriellen Mechanismus auf,
die zu den jeweiligen zugewiesenen Abtastzeiten abgetastet worden
sind als Reihe von Punkten bestehend aus n + 1, (wobei n jedoch
eine natürliche Zahl
ist); Wandeln der oben beschriebenen Prozesspfade in einer Reihe
von Punkten bestehend aus N·(n +
1) durch Interpolieren einer Zone zwischen jeweils benachbarten
Punkten der oben beschriebenen Reihe von Punkten durch Dividieren
der Zone durch eine natürliche
Zahl N, die zuvor bestimmt ist; und sequentielles Zuweisen von Positionsbefehlen
der jeweiligen Wellen entsprechend der oben beschriebenen Reihe
von Punkten N·(n
+ 1) zu der oben beschriebenen Servosteuereinheit.
-
Bei
dem Prozessbestätigungsverfahren nach
dem siebten Aspekt der Erfindung wird ein Statusinterferenzbeobachter
mit einer Steuereinheit des oben beschriebenen industriellen Mechanismus
verbunden und ein Prozessweg wird von dem oben beschriebenen Statusinterferenzbeobachter
wird überlagert
von dem oben beschriebenen Statusinterferenzbeobachter, um tatsächliches
Betreiben des oben beschriebenen industriellen Mechanismus bei einer
tatsächlichen
Prozessgeschwindigkeit.
-
Das
Prozessbestätigungsverfahren
nach dem achten Aspekt der Erfindung weist weiter die Schritte des
Eingebens eines gegenwärtigen
Befehlswerts ein, der dem oben beschriebenen Servomotor zugeführt wird;
Anschließen
eines mechanischen Simulators, der Prozesse des oben beschriebenen
industriellen Mechanismus verlangt, an die Servosteuereinheit des
oben beschriebenen industriellen Mechanismus und Aufbereiten eines
Betriebswegs für
den oben beschriebenen industriellen Mechanismus zum Betreiben bei
einer tatsächlichen Prozessgeschwindigkeit
durch den oben beschriebenen mechanischen Simulator.
-
Das
Prozessbestätigungsverfahren
nach dem neunten Aspekt der Erfindung weist weiter die folgenden
Schritte au: Eingeben eines Drehwinkelbefehls einer Welle, die von
dem oben beschriebenen Servomotor angetrieben wird, in die Servosteuereinheit
des oben beschriebenen industriellen Mechanismus; Verbinden eines
servomechanischen Simulators, der einen Betrieb des oben beschriebenen
industriellen Mechanismus verlangt, und Bereiten eines Prozesswegs
für den
oben beschriebenen industriellen Mechanismus zum Betreiben bei einer
jeweiligen Betriebsgeschwindigkeit des oben beschriebenen Servomechanismussimulators.
-
Weiter
weist eine Steuereinheit für
einen industriellen Mechanismus nach einem zehnten Aspekt der Erfindung
einen Prozessbefehlsdatensteuerabschnitt auf, der Prozessprogramme
speichert und reproduziert für
einen industriellen Mechanismus, der mit einer Mehrzahl von von
einem Servomotor angetriebenen Wellen aufweist, sowie einen Schaftprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt,
der Prozessbefehle für
die jeweiligen Wellen der oben beschriebenen Mehrzahl von Wellen
liefert bei dem Empfang von Befehlen des oben beschriebenen Prozessbefehlsdatenspeicherabschnitts,
eine Servocontrollereinheit, die einen Antriebsstrom für die oben
beschriebenen Servomotoren bei dem Empfang von jeweiligen Wellenprozessbefehlen
des oben beschriebenen Prozessbefehlsaufbereitungsabschnitts liefert,
wobei dieselbe Steuereinheit weiter aufweist zwischen den oben beschriebenen Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt
und der Servocontrollereinheit einen Simulator, der eine Servokontrollschleife
reproduziert bei einer tatsächlichen
Prozessgeschwindigkeit des oben genannten industriellen Mechanismus
bei Empfang der oben beschriebenen jeweiligen Wellenprozessbefehle;
und einen Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt, der einen
Ausgang ωsj
des oben beschriebenen Simulators durch eine zugewiesene positive
reale Zahl P dividiert und diese der Servosteuereinheit N mal zuführt (wobei
N jedoch die maximale natürliche
Zahl ist, die die oben beschriebene reale Zahl P nicht übersteigt).
-
Die
Steuereinheit nach dem elften Aspekt der Erfindung weist weiter
zwischen dem oben beschriebenen Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt
und der Steuercontrollereinheit auf: einen Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt,
der einen Wert ausgibt, der erhalten wird durch Dividieren der oben
beschriebenen jeweiligen Wellenprozessbefehle durch eine zugewiesene
positive reelle Zahl P, N mal (N ist jedoch eine maximale natürliche Zahl, die
die oben beschriebene reale Zahl P nicht übersteigt) und ein Simulator,
der eine Servosteuerschleife bei einer tatsächlichen Betriebsgeschwindigkeit des
oben beschriebenen industriellen Mechanismus bei Empfang eines Ausgangs
des oben beschriebenen Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitts reproduziert.
-
Die
Steuereinheit nach einem zwölften
Aspekt der Erfindung weist weiter auf: einen Statusbeeinflussungsbeobachter,
der mit der oben beschriebenen Servosteuereinheit verbunden ist
und Positionen des oben beschriebenen industriellen Mechanismus
beeinflusst; einen Prozessergebnisspeicherabschnitt, der die Positionen
des oben beschriebenen industriellen Mechanismus speichert, die
von dem oben beschriebenen Statusbeeinflussungsbeobachter überlagert
worden sind bei einem festen Zyklus und den Betriebspfad des oben
beschriebenen industriellen Mechanismus als eine Reihe von Punkten bestehend
aus n + 1 speichert; und einen Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt,
der den oben beschriebenen Prozessweg in einer Reihe von Punkten
von N·(n
+ 1) durch Interpolieren einer Zone zwischen benachbarten Punkten
der oben beschriebenen Reihe von Punkten wandelt, die von dem oben
beschriebenen Prozessergebnisspeicherabschnitt durch Dividieren
der Zone durch eine natürliche
Zahl N, die zuvor ersetzt worden ist, und nachfolgend die Positionsbefehle
der jeweiligen Wellen entsprechend der oben beschriebenen Reihe
von Punkten von N·(n
+ 1) an die oben beschriebene Servosteuereinheit liefert.
-
Die
Steuereinheit nach einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung
weist auf: einen mechanischen Simulator, der mit der oben beschriebenen
Servosteuereinheit verbunden ist und einen Prozess des oben beschriebenen
industriellen Mechanismus anfordert durch Eingeben eines Strombefehlswerts,
der an den oben beschriebenen Servomotor angelegt wird, einen Prozessergebnisspeicherabschnitt,
der Positionen des oben beschriebenen industriellen Mechanismus
speichert, der von dem oben beschriebenen mechanischen Simulator beeinflusst
wird bei einem festen Zyklus und einen Prozessweg des oben beschriebenen
industriellen Mechanismus als eine Reihe von Punkten von n + 1 speichert,
und einen Tiefgeschwindigkeitswandelabschnitt, der den oben beschriebenen
Prozessweg in einer Reihe von Punkten von N·(n + 1) durch Interpolieren
einer Zone zwischen benachbarten Punkten der oben beschriebenen
Reihe von Punkten, die durch den oben beschriebenen Prozessergebnisspeicherabschnitt
durch Dividieren der Zone durch eine natürliche Zahn N, die zuvor gespeichert
worden ist, und anschließendes
Befehlen der Positionsbefehle der jeweiligen Wellen entsprechend
der oben beschriebenen Reihe von Punkten von N·(n + 1) an die oben beschriebene
Steuerservoeinheit gewandelt ist.
-
Die
Steuereinheit nach dem vierzehnten Aspekt der Erfindung weist weiter
auf: einen servomechanischen Simulator, der einen Prozess des oben beschriebenen
industriellen Mechanismus verlangt durch Eingaben eines Drehwinkelbefehls
einer Welle, die durch den oben beschriebenen Servomotor angetrieben
wird; einen Prozessergebnisspeicherabschnitt, der die Positionen
des oben beschriebenen industriellen Mechanismus speichert, der
von dem oben beschriebenen servomechanischen Simulator bei einem
festen Zyklus beeinflusst ist und einen Prozessweg des oben beschriebenen
industriellen Mechanismus als eine Reihe von Punkten von n + 1 speichert
und einen Tiefgeschwindigkeitsbefehlwandelabschnitt, der den oben
beschriebenen Prozessweg in einer Reihe von Punkten von N(n + 1)
durch Interpolieren einer Zone zwischen benachbarten Punkten der
oben beschriebenen Reihe von Punkten, die von dem oben beschriebenen
Prozessbefehlsspeicherabschnitt durch Dividieren der Zone durch
eine natürliche
Zahl N, die zuvor bestimmt worden ist und anschließendes Befehlen
der Positionbefehle der jeweiligen Wellen entsprechend der oben beschrieben
Reihe von Punkten von N·(n
+ 1) an die oben beschriebene Servosteuereinheit wandelt.
-
[Kurze Erläuterung der Zeichnungen]
-
1 ist
eine strukturmäßige Ansicht
einer Steuereinheit, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt.
-
2 ist
ein Flussdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt.
-
3 ist
eine strukturmäßige Ansicht
eines mechanischen Simulators, der das erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
-
4 ist
eine weitere strukturmäßige Ansicht
eines mechanischen Simulators, die das erste Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
-
5 sind
zeitliche Darstellungen, die das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt, wobei (a) einen gegenwärtigen
Betriebsgeschwindigkeitsbefehl zeigt und (b) einen Betriebsgeschwindigkeitsbefehl
nach der Wandlung in einen Tiefgeschwindigkeitsbefehl zeigt.
-
6 ist
eine Vergleichsansicht eines Prozesspfads, der ein erstes Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung zeigt.
-
7 ist
ein Flussdiagramm, das das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt.
-
8 ist
eine strukturmäßige Ansicht
einer Steuereinheit, die ein drittes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
zeigt.
-
9 sind
Diagramme von Statusinterferencebeobachtern, die ein drittes Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigen, wobei (a) ein Diagramm der Verbindung mit einem
Peripheriegerät
und (b) ein Blockdiagramm einer internen Steuerung zeigt.
-
10 ist
ein Flussdiagramm nach dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
11 ist
eine strukturmäßige Ansicht
einer Steuereinheit, die ein viertes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
zeigt.
-
12 ist
eine strukturmäßige Ansicht
einer Steuereinheit, die ein fünftes
Ausführungsbeispiel der
Erfindung zeigt.
-
13 ist
eine strukturmäßige Ansicht
einer Steuereinheit, die ein Beispiel nach dem Stand der Technik
zeigt.
-
14 ist
eine strukturmäßige Ansicht
einer Steuereinheit, die ein weiteres vorbekanntes Ausführungsbeispiel
zeigt, und
-
15 ist
eine Vergleichsansicht von Prozessfaden nach dem Stand der Technik.
-
[Beste Art und Weise zum Ausführen der
Erfindung]
-
Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung auf der Grundlage der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Bauteile,
die solchen der Beispiele nach dem Stand der Technik gemeinsam sind, haben
dieselben Bezugsziffern, auf eine überlappende Beschreibung wird
insoweit verzichtet.
-
1 ist
eine strukturmäßige Ansicht
eines Steuergerätes
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. In der Zeichnung gibt die Ziffer 7 einen
Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt einschließlich eines
mechanischen Simulators an, er ist zwischen einen Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt 3 und
einer Servosteuereinheit 4 eingesetzt.
-
Hier
erfolgt eine Beschreibung der Prozesse des Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 7 mit
einem mechanischen Simulator unter Bezugnahme auf 2.
-
In 2 wird,
wenn der Befehl von dem Wellenprozessbefehlsaufbereitungsabschnitt 3 ausgegeben
wird, der Prozess zu dem Schritt S100 weitergehen, wobei der Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 7 mit
einem mechanischen Simulator seinen Betrieb beginnt.
-
In
S101 werden die jeweiligen Wellenbetriebsbefehlswerte ωj, die von
dem Wellenprozessinstruktionsaufbereitungsabschnitt erzeugt werden,
gelesen. S102 ist ein Schritt, der einen mechanischen Simulator
des Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitts 7 mit einem
mechanischen Simulator entspricht und wirkt zum Simulieren von Prozessen
einer Servosteuereinheit und einem industriellen Mechanismus mit
mehreren Wellen. Es gibt verschiedene Arten dieser Konstruktion.
Beispielsweise ist das einfachste Beispiel ein primäres Verzögerungsfilter,
wie in 3 gezeigt. Kp ist eine Positionsschleifenverstärkung. Bei
einem Typ mit einem Controller zur Positions-P-Steuerung und Geschwindigkeits-P-Steuerung in einem
2-Trägheits-Federsystem
kann eine Konstruktion, wie sie in 4 gezeigt
ist, verwendet werden. In 4 gibt Kv eine
Geschwindigkeitsschleifenverstärkung
und Jm gibt eine Motorträgheit
an, JL gibt eine Lastträgheit und
Ks eine Federkonstante an. Zusätzlich
dazu kann dann, wenn das Objekt ein Mechanismus wie ein Mehrgelenkroboter
vom Vertikaltyp ist, ein Mehrwellenmodell verwendet werden, bei
dem Interferenzen der jeweiligen Wellen berücksichtigt werden. Ein Ausgang
des mechanischen Simulators wird zu ωsj.
-
In
S103 wird die Anzahl N von Divisionen, die in den nachfolgenden
Schritten verwendet wird, bestimmt. Es gibt verschiedene Verfahren
zum Bestimmen der Anzahl N von Divisionen. Das erste Verfahren zu
deren Bestimmung ist der Art, dass eine gegenwärtige Prozessbefehlsgeschwindigkeit
Vi mit einer Geschwindigkeit Vc verglichen wird, die zuvor bestimmt
wird und N = 1 wird verwendet, wenn die erste kleiner ist als die
letztere, da kein Erfordernis besteht, die Geschwindigkeit geringer
zu machen, wenn die tatsächliche
Prozessbefehlsgeschwindigkeit kleiner ist. Wenn Vi größer ist
als Vc, wird der Wert von N größer gemacht
als 1. Weiter ist ein anderes Verfahren zum Bestimmen der N Anzahl
von Divisionen so, dass die jeweiligen Wellenbefehle ωsj verglichen werden
mit ωjc,
die zuvor für
jede Welle bestimmt werden, N1 wird verwendet, wenn ωsj kleiner
ist als ωjc
für alle
Wellen, während
der Wert N größer als
1 gemacht wird, wenn ωsj
größer ist
als ωjc
in jeder der Wellen.
-
S104
ist ein Schritt entsprechend dem Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt
des unteren Geschwindigkeitsbefehlswandelabschnitts 7 mit
einem mechanischen Simulator. ωsj
wird durch N dividiert, das in S103 bestimmt worden ist, wobei die jeweiligen
Wellentiefgeschwindigkeitsprozessbefehle mit ωij = ωsj/N aufbereitet werden.
-
In
dem Schritt S105 wird das System auf der Grundlage von i = 0 initialisiert.
-
In
Schritt S106 wird inkrementiert.
-
In
S107 wird ωij,
das in S104 aufbereitet worden ist, an die Servosteuereinheit geliefert.
Das gelieferte ωij
wird als normaler Befehl interpretiert und wird in der Servosteuereinheit
verwendet.
-
In
S108 wird i mit N verglichen und derselbe Wert ωij wird kontinuierlich geliefert,
bis i N erreicht. Wenn i N erreicht, wird der Prozess bei S109 beendet.
Wenn ein Befehl wieder von dem Wellenprozessbefehlaufbereitungsabschnitt
ausgegeben wird, geht der Prozess in den Schritt S100 über und
das Lesen der jeweiligen Wellenprozessbefehlswerte ωj wird eingeleitet.
Wenn kein Befehl ausgegeben wird, ruht das System, bis ein neuer
Befehl ausgegeben wird.
-
Ergebnisse
des oben beschriebenen Prozesses werden in 5 gezeigt. 5(a) ist ein Zeitdiagramm, das einen gegenwärtigen Prozessgeschwindigkeitsbefehl
zeigt und 5(b) ist ein Zeitdiagramm, das
eine Prozessbefehlsgeschwindigkeit nach der Wandlung in einen Tiefgeschwindigkeitsbefehl
zeigt. Der Tiefgeschwindigkeitsprozessbefehl ωij (j = x, y) wird in die Servosteuereinheit 4 eingegeben, um
den industriellen Mechanismus zu betätigen. Das Prozessergebnis
ist ωj(j
= x, y). Wie in 5(b) gezeigt, ist der Fehlerbereich
zwischen dem Tiefgeschwindigkeitsprozessbefehl ωij und dem Prozessergebnis ωj klein.
In der vorliegenden Erfindung ist, weil die Geschwindigkeit ωj klein
ist, der Fehlerbetrag des Weges in erster Näherung proportional zu (ωij(Kp)2, wie dies bekannt war. Auch in einem Fall,
in dem der Mechanismus mit einem nachgiebigen Element versehen ist,
werden bei der niedrigen Geschwindigkeit fasst keine Vibrationen
erzeugt, wo durch einen Prozess, der sich in dem mechanischen Simulator
ergeben hat, erreicht werden kann.
-
6 zeigt
Vergleiche zwischen dem Prozessweg C2 entsprechend einem Ausführungsbeispiel
und dem Prozessweg C0 bei einer tatsächlichen Prozessgeschwindigkeit.
Der Prozessweg C2 ist so fast übereinstimmend
mit dem Prozessweg C0.
-
Eine
Beschreibung erfolgt bezüglich
der Prozesse des Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitts 7 mit
einem mechanischen Simulator, der in einem zweiten Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf 7 gezeigt ist.
-
In 7 wird
dann, wenn ein Befehl von dem Wellenbetriebsgeschwindigkeitsaufbereitungsabschnitt 3 ausgegeben
wird, der Prozess zu dem Schritt S140 übergehen, in dem der Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 7 mit
einem mechanischen Simulator seinen Prozess beginnt.
-
S141
und S142 sind dieselben wie der Schritt S101 und der Schritt S103
in dem ersten Ausführungsbeispiel.
In Schritt S143 ωj,
das in S141 gelesen worden ist, wird durch N dividiert, das in S142 bestimmt
worden ist und die jeweiligen Wellentiefgeschwindigkeitsprozessbefehle,
die auf der Basis von ωij
= ωi/N
erstellt worden sind. S144 bzw. S145 sind dieselben wie S105 und
S106 in dem ersten Ausführungsbeispiel.
In S146 werden die Befehlswerte ωij, die
in S143 dividiert sind, durch den mechanischen Simulator geführt. Das
Ergebnis wird zu ωsij
gemacht.
-
In
S147 wird ωsij
an die Servosteuereinheit geliefert wie in S107.
-
S148
bzw. S149 sind dieselben wie S108 bzw. S109 in dem ersten Ausführungsbeispiel.
-
Durch
das Verfahren nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ist es möglich, den
Prozessweg zu erreichen mit einer niedrigeren Prozessgeschwindigkeit
mit dem Prozessweg bei einer Betriebsgeschwindigkeit als bei dem
ersten Ausführungsbeispiel.
-
Auch
wird in dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel der Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 7 mit
einem mechanischen Simulator, der in den 2 und 7 gezeigt
ist, allgemein bezüglich
der Software versehen, die von einem Prozessor CPU in der Steuereinheit 1 ausgeführt wird.
Eine Beschreibung wurde für
den Fall gegeben, in dem N eine natürliche Zahl ist. Es ist jedoch nicht
erforderlich zu sagen, dass N einfach ausgedehnt werden kann auf
einen solchen Vorgang, bei dem der Überschuss gespeichert wird
und für
den nächsten
Befehl gespeichert werden kann in einem Fall, in dem N nicht eine
natürliche
Zahl ist, sondern eine positive reale Zahl.
-
Als
nächstes
erfolgt eine Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels nach der Erfindung. 8 ist
eine prinzipielle Ansicht einer Steuereinheit, die das dritte Ausführungsbeispiel
zeigt. In der Zeichnung gibt 11 einen Statusinterferenzbeobachter
an. 12 gibt eine Prozessergebnisspeichereinheit und 13 einen
Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt an. Eine Beschreibung
der Funktionen der Steuereinheit 1 erfolgt unter Bezugnahme
auf 8.
-
Zunächst wird
ein Umschalter auf A eingestellt und ein Umschalter SW1 wird auf
C eingestellt, wodurch der Mechanismus mit einer Prozessgeschwindigkeit
betrieben wird durch Auslesen der Befehlsdaten aus seinem Prozessbefehlsdatenspeicherfeld 2 (hier
bezeichnet als „Prozessspeicherbetrieb". Zu diesem Zeitpunkt
ist der Prozess ein normaler Prozess und der Aktuator (beispielsweise
ein Motor) und der Mechanismus werden bei einer tatsächlichen
Prozessgeschwindigkeit betrieben. Zu diesem Zeitpunkt basiert die
Servosteuereinheit 4 allgemein auf einer halbgeschlossenen
Steuerung. Das heißt,
Signale des Motors werden zurückgeführt und der
vordere Endabschnitt θL,
die an der jeweiligen Aufgabe ausgeführt wird, wird nicht beobachtet.
Entsprechend wird θL
hier von einem Statusinterferenzbeobachter 11 betroffen,
was bereits bekannt war. Der Statusinterferenzbeobachter 11 wird
verschiedenen Formen unterworfen, eine Erläuterung davon erfolgt beispielsweise
in [Design Theory of Linear Control System], die von Ithoh, Kimura
und Hosoe verfasst worden ist. Hier wird ein Verfahren eines all-dimensionalen
Beobachters mit einem linearen Blockdiagramm, das in 9 gezeigt
ist, erläutert.
Dabei ist eine Welle eines Mechanismus in einem Zwei-Trägheitssystem
moduliert. JL gibt eine Modellmechanismuslasträgheit an, Jm gibt die primäre Seitenträgheit an,
Kc gibt eine Federkonstante an und E gibt einen Parameter an, der
geeignet ausgewählt
ist, um einen Eigenwert des Beobachters zu bestimmen.
-
Wenn
die beobachtete Statusinterferenz mit dem oben gezeigten Aufbau
verwendet wird, wird θLobs
als ein Interferenzwert der Position θL beobachtet.
-
Die
Position θLobs
an der mechanischen Seite, die von dem Beobachter beobachtet wird,
wird einmal zu jedem Abtastzeitpunkt Ts abgespeichert, der zuvor
bestimmt wird durch den Prozessergebnisspeicherabschnitt 2 bestehend
aus einer Speichereinheit, die einem RAM, einer Festspeicherplatte,
einem Floppydisk usw. Positionen, die zu diesem Zeitpunkt gespeichert
werden, werden bestimmt als P0, P1, P2, ... Pi ,,, PN (die Prozesszeit
ist N·Ts),
wobei Pk = Pk(θk1, θk2, θk3 ... θkM) (M ist
die Anzahl von Wellen des Mechanismus), was eine Position bedeutet,
die bezüglich
der Motorwelle geändert
wird. Oder aber die Positionen können
gespeichert werden als V0, V1, V2 ... Vi ... VN (die Prozesszeit
ist N·Ts),
die die Inkremente der Positionen ist (jedoch ist VK = Vk(ωk1, ωk2, ωk3 ... ωkM (M ist
die Anzahl von Wellen des Mechanismus).
-
Die
Prozessspeicherart wird hier abgeschlossen. Nachfolgend erfolgt
eine Beschreibung des Bestätigungsvorgangs.
-
Um
den tatsächlich
bewegten Weg bei einer Tiefgeschwindigkeit zu überprüfen, werden die Daten, die
in dem Prozessspeichervorgang gespeichert worden sind, unabhängig von
den jeweiligen Motorpositionen gespeichert und die Geschwindigkeit
wird abgesenkt und die Daten werden zu dem Servosystem geliefert.
Zunächst
wird ein Umschalter SW1 auf B eingestellt und der Umschalter SW2
wird auf OPEN (OFF) eingestellt. Und die Positionen, die in dem
Prozessergebnisspeicherabschnitt 12 eingespeichert sind,
werden nacheinander dem Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 13 geliefert.
-
Mit
einer Idee, die ähnlich
zu dem in dem Stand der Technik gezeigten Verfahren ist, wird die Geschwindigkeit
auf ein Verhältnis α(0 < α < 1) abgesenkt, die
zuvor in dem Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 12 gesetzt
worden ist. Hier erfolgt eine Beschreibung auf der Basis eines in 10 gezeigten
Flussdiagramms eines Beispiels von Prozessen des Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitts 12 in
einem Fall, in dem α =
1/3 ist und die Abtastzeit TS in dem Prozessspeichervorgang dieselbe
ist wie ein Zyklus Tseg zum Liefern der Servosteuereinheit, d. h.,
in einem Fall, in dem eine Zone zwischen benachbarten Punkten in
einer Reihe von Punkten von N + 1, die in dem Betriebsspeichervorgang
erhalten wird, in drei Abschnitte geteilt wird und die Punkte in
der Zone interpoliert werden. Auch kann jede mögliche natürliche Zahl als die Anzahl von
Divisionen bezüglich
der Zone zwischen den oben beschriebenen benachbarten Punkten gewählt werden.
Das heißt,
die Werte wie 1/2, 1/3, 1/4, 1/5 usw. können als das für oben beschriebene
Verhältnis α ausgewählt werden.
-
In
der Zeichnung gibt S801 den Beginn des Tiefgeschwindigkeitsinstruktionswandelabschnitt
an. Das Verfahren wird begonnen, wenn der Vorgang in der Steuereinheit
der Prozessbestätigungsvorgang wird.
-
In
S802 wird das System initialisiert als k = 0.
-
In
S803 wird 1 auf k addiert.
-
In
S804 wird k mit N + 1 verglichen, wobei dann, wenn k kleiner ist
als N + 1 beurteilt wird, dass der Endpunkt des gespeicherten Punkts
nicht erreicht ist und der Prozess zu S805 übergeht. Falls nicht wird festgestellt,
dass der Endpunkt bereits erreicht ist und der Prozess geht zu S814.
Das heißt, der
Prozess ist abgeschlossen. In S805 wird Pk, das in dem Prozessspeicherabschnitt
gespeichert ist, ausgelesen.
-
In
S806 wird das System auf i = 0 initialisiert.
-
In
S807 wird 1 zu i addiert.
-
In
S808 wird das System auf j = 0 initialisiert.
-
In
S809 wird 1 zu j addiert.
-
In
S810 wird der Wert θij
eines Positionsbefehls, der geliefert worden ist, zu dem Zeitpunkt
der Lieferung berechnet, wobei α =
1/3 eingestellt ist, θij durch
die Gleichung (1) angegeben wird. θij = (1/3)·i·(θej – θsj) + θsj Gleichung (1)
-
Hier
werden θsj
= θkj und θej = Ok
+ 1j gebildet.
-
In
S811 wird der Positionsbefehl θij
an die Servosteuereinheit 4 geliefert. Oder der Befehl
ist nicht der Positionsbefehl, sondern ein Positionsinkrementwert ωij einer
Einheitzeit Tseg wird in Form der Gleichung (2) geliefert. ωij
= (1/3)·i·(θej – θsj) Gleichung (2)
-
Oder
aber es wird dann, wenn der Prozessspeicherabschnitt einen Positionsbefehl
bezüglich
eines Positionsinkrements speichert, die folgende Gleichung (3)
verwendet, wie sie ist. ωij = (1/3)·1·ωkj Gleichung (3)
-
Welche
der Gleichungen (1) bis (3) verwendet wird, wird basierend auf Spezifikationen
der Servosteuereinheit bestimmt. Dies beeinflusst die vorliegende
Erfindung nicht. In der nachfolgenden Beschreibung wird angenommen,
dass Gleichung (2) verwendet wird. Auch die Lieferung wird durch
einen Zeitgeber verwaltet, so dass es einmal für jede feste Zeit Tseg ausgeführt wird.
Dies entspricht dem Stand der Technik.
-
In
S812 wird j verglichen mit der Anzahl M von Wellen. Wenn j nicht
M erreicht, kehrt der Prozess zu S809 zurück. Wenn j M erreicht und ein
Positionsbefehl an die Servosteuereinheit entsprechend aller Wellen,
geht der Prozess zu S813 über.
-
In
S813 wird i mit 3 verglichen. Der Prozess führt zu S807 zurück, es sei
denn i erreicht 3. Wenn i = 3 wird, kehrt der Prozess zu S803 zurück, wo der Punkt,
der in dem Prozessspeicherabschnitt abgespeichert worden ist, gelesen
wird. Da α =
1/3 gewählt
ist, wird θij
= θej drei
Mal ausgeführt.
Die 3 ändert
sich entsprechend α.
-
Im
Folgenden wird eine Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels
der Erfindung wiedergegeben.
-
11 ist
eine schematische Ansicht einer Steuereinheit, die das Ausführungsbeispiel
zeigt. In der Zeichnung gibt 21 einen mechanischen Simulator an.
Der mechanische Simulator 21 gibt einen Prozessweg des
industriellen Mechanismus durch Eingeben eines jeweiligen Befehlswerts,
der dem Servomotor zugeführt
ist, an. In dem Prozessspeichervorgang ist der Umschalter SW1 auf
A eingestellt und der Umschalter SW3 ist auf D eingestellt, wobei
die Wellen mit einer tatsächlichen
Arbeitsgeschwindigkeit durch Lesen von Befehlsdaten von dem Prozessbefehlsdatenspeicherabschnitt 2 betätigt werden.
Zu diesem Zeitpunkt arbeitet der Servomotor nicht, obwohl die Servosteuereinheit 4 einen
normalen Prozess ausführt.
Stattdessen arbeitet der mechanische Simulator 21. Der
mechanische Simulator 21 simuliert einen Prozess von dem
Motorstromfluss in mechanische Prozesse. Ein Prozessweg des industriellen
Mechanismus, der infolgedessen erhalten wird, wird einmal zu jedem
Abtastzeitpunkt Ts gespeichert, der zuvor bestimmt ist. Dies schließt den Prozessspeichervorgang
ab.
-
In
dem Prozessbestätigungsvorgang
wird der Umschalter SW1 auf B eingestellt und der Umschalter SW3
wird auf E eingestellt. Das Verfahren zum aufeinanderfolgenden Liefern
der in dem Prozessergebnisspeicherabschnitt 12 gespeicherten
Positionen in den Tiefgeschwindigkeitsbefehlswandelabschnitt 13 ist
vollständig
derselbe wie bei dem Verfahren nach dem dritten Ausführungsbeispiel.
Da kein tatsächlicher
Maschinenprozess bei dem Prozessspeichervorgang erforderlich ist,
wird eine sichere Prozessprüfung
ermöglicht.
-
Im
Nachfolgenden wird eine Beschreibung eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung
gegeben.
-
12 ist
eine Ansicht der Konfiguration eines Steuergerätes, das ein fünftes Ausführungsbeispiel
zeigt. In der Zeichnung gibt 31 einen servo/mechanischen
Simulator an. Der servo/mechanische Simulator 31 gibt einen
Prozessweg einer industriellen Maschine durch Eingeben eines Drehwinkelbefehls einer
Welle aus, die durch einen Servomotor der industriellen Maschine
angetrieben wird.
-
Bei
dem Speichern des Prozesses wird der Umschalter SW1 auf A gesetzt
und der Umschalter SW4 wird auf S gesetzt. Eine Welle wird auf eine
tatsächliche
Betriebsgeschwindigkeit eingestellt durch Auslesen von Befehlsdaten
von dem Prozessbefehlsdatenspeicherabschnitt 2. Die Servosteuereinheit 4 und
der Servomotor 5 arbeiten jedoch nicht. Stattdessen arbeitet
der servo/mechanische Simulator 31. Der servo/mechanische
Simulator 31 simuliert Prozesse aus den jeweiligen Wellenbefehlen
an den mechanischen Prozess. Der Prozessweg der industriellen Maschine,
die infolgedessen ermittelt wird, wird zu jeder Abtastzeit Ts abgespeichert,
die zuvor bestimmt worden ist. Dies komplettiert die Prozessspeicherung.
Bei der Betriebsweise der Prozessbestätigung wird der Umschalter
SW1 auf B eingestellt und der Umschalter SW4 wird auf G eingestellt.
Und das Verfahren zum sequentiellen Liefern der Positionen, die
in dem Prozessergebnisspeicherabschnitt 12 gespeichert
sind, an den Tiefgeschwindigkeitsinstruktionswandelabschnitt ist
vollständig
derselbe wie das Verfahren nach dem dritten Ausführungsbeispiel. Wie bei dem
dritten Ausführungsbeispiel
kann ein Weg, der dem tatsächlichen
Betrieb gleichwertig ist, geprüft
werden, wodurch die Arbeitseffizienz erhöht werden kann. Da der Servoabschnitt
und der mechanische Abschnitt nicht in dem Betriebsspeicherbetrieb
betätigt
werden, ist es sicherer.
-
Nach
der Erfindung wird, wie oben beschrieben, da ein Tiefgeschwindigkeitsbefehlwandelabschnitt
mit einem mechanischen Simulator vorgesehen ist, solch ein Effekt
hervorgebracht werden, in dem ein tatsächlicher Prozessweg fast derselbe
wird wie ein Weg bei dem Bestätigen
des Prozesses, die Betriebsbestätigungsarbeit
kann daher effizient gemacht werden.
-
[Industrielle Anwendbarkeit]
-
Die
vorliegende Erfindung ist sehr wirksam als ein Prozessbestätigungsverfahren
in einem Fall, wo der tatsächliche
Prozessweg einer industriellen Maschine mit einer Mehrzahl von Wellen,
die durch Servomotoren angetrieben werden, mit einer niedrigen Geschwindigkeit
bestätigt
wird und als eine Kontrolleinrichtung, die geeignet ist für Ausfürungsbeispiele
des oben beschriebenen Verfahrens.