JP6506155B2

JP6506155B2 - 制御装置

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Publication number: JP6506155B2
Application number: JP2015217252A
Authority: JP
Inventors: 宏和濱中
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2035-11-05
Also published as: JP2017093058A

Description

本発明は、サーボモータなどのモータ、及びこのモータに電力を供給する電力供給部を備えた駆動装置を制御する制御装置に関する。

前記モータは様々な駆動装置の動力源として使用されており、その中の一つに、ＮＣ工作機械に付設される工具交換装置の動力源として使用されるものがある。そして、この工具交換装置としては、従来、中心軸が前記主軸の軸線と平行に配設され、この中心軸を中心として回転可能、且つ前記主軸の軸線に沿った方向に移動可能に設けられた保持部材と、前記保持部材を、その前記中心軸を中心として正逆に回転させる回転機構と、前記保持部材を前記主軸軸線に沿った方向に進退させる進退機構と、前記保持部材の中心軸を中心とした半径方向にそれぞれ延出して一直線となるように該保持部材に配設されるとともに、該保持部材の正回転方向の一方の側面に開口した工具保持部をそれぞれ備え、前記工具をその軸線が前記保持部材の中心軸と平行になるように該工具保持部に保持するアーム部を二つ備えた工具交換アーム（所謂、Ｗアーム）と、前記回転機構及び進退機構を制御する制御装置とから構成されるものが知られている。

そして、特開２０００−１９３０６２号公報（下記特許文献１）や実公平８−４９９０号公報（下記特許文献２）に開示されるように、前記回転機構及び進退機構の動力源として上述したサーボモータが使用されている。

この回転機構を構成するサーボモータ（回転サーボモータ）及び進退機構を構成するサーボモータ（進退サーボモータ）はそれぞれ前記制御装置によって数値制御されるようになっており、前記工具交換アームの角度位置は、前記回転駆動用サーボモータに付設されたエンコーダ（回転エンコーダ）によって検出され、同様に、前記工具交換アームの進退位置は、前記進退サーボモータに付設されたエンコーダ（進退エンコーダ）によって検出されるようになっている。

また、前記制御装置は、所謂ＮＣプログラムに従って前記回転サーボモータ及び進退サーボモータを制御するもので、当該ＮＣプログラムに規定される動作指令を実行すべく、所定の時間間隔で回転サーボモータ及び進退サーボモータ用の制御信号を生成して、対応するサーボモータのサーボアンプ（電流供給部）、具体的には、回転サーボアンプ及び進退サーボアンプにそれぞれ送信し、制御信号に応じた電流を回転サーボアンプから回転サーボモータに供給させて当該回転サーボモータを動作させ、同様に、制御信号に応じた電流を進退サーボアンプから進退サーボモータに供給させて当該進退サーボモータを動作させる。

特開２０００−１９３０６２号公報実公平８−４９９０号公報

ところで、上述したように、前記制御装置は、制御信号を所定の時間間隔で生成して前記サーボアンプに送信するように構成されているが、この時間間隔は前記各サーボモータがスムーズに動作でき、また、所定の位置決め精度が実現されるように設定された、前記サーボアンプへの前記制御信号の通信間隔（通信周期）であり、この時間間隔内でサーボアンプに制御信号を送信できない場合には、サーボモータのスムーズな動作、及び所定精度での位置決めが保証されない。

そこで、従来、前記制御装置は、前記時間間隔における実際の通信タイミングよりも、一つ前の通信タイミングまでに送信すべき制御信号を順次生成して一時保持しておき、正規の通信タイミングのときに、保持した制御信号をサーボアンプに送信するように構成されていた。

そして、従来、制御装置が、実際の通信タイミングよりも、一つ前の通信タイミングまでに送信すべき制御信号を生成できない場合には、当該制御装置は、サーボモータがスムーズな動作を行い得ないとして（即ち、エラーとして）、前記サーボモータの動作を停止させるように構成されていた。

ところが、近年では、前記制御装置は他の装置（他の制御装置を含む）等とネットワークを形成することが多く、このため、当該制御装置は前記制御信号の生成のみならず、ネットワークの通信処理、他の制御装置との間のＩ／Ｏ処理やエラーチェックといった一連の処理を前記時間間隔内に実行する必要があり、ときにこの処理に時間を要することがあるため、前記制御信号の生成を含めた一連の処理を前記時間間隔内で完了できず、エラーによって動作を停止せざるを得ない事態が生じていた。

その一方、経験的な知見から言えば、前記一連の処理時間が前記時間間隔を超える事態は、さほど頻繁に起こり得るものではなく、また、超過時間もそれほど長くはないものである。したがって、このような場合においても、当該制御装置から前記サーボアンプに、前記時間間隔（通信周期）で途切れることなく制御信号を送信することができるのであれば、エラーとしてサーボモータの動作を停止させる必要はなく、継続してサーボモータを動作させることが可能であり、このようにすることで工作機械の稼働率を向上させることができて却って好ましい。

尚、処理時間が前記時間間隔を超える事態が頻繁に起こり、また、超過時間がかなり長くなるようでは、当該制御装置はそれ自体異常であり、安定したものではないので、そもそも使用に耐えないということができる。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、制御信号を生成する時間が、所定の時間間隔を越える場合でも、制御信号を極力途切れないように電力供給部に送信して、極力継続的にモータを動作させるように構成された制御装置の提供を、その目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、
モータ及び該モータに電力を供給する電力供給部を備えた駆動装置を制御する制御装置であって、
動作指令を基に、該動作指令に応じて前記モータを駆動するための、前記電力供給部に対する制御信号を順次生成する信号生成部と、
前記信号生成部により生成された制御信号を該信号生成部から順次受信して保持し、保持した制御信号を予め定められた通信周期で順次電力供給部に送信する信号送信部とを備えた制御装置において、
前記信号生成部における信号処理時間であって、前記制御信号を生成するための処理を開始してから、生成した制御信号を前記信号送信部に送信可能になるまでの信号処理時間が、前記信号送信部から前記電力供給部への前記通信周期での信号送信が可能となるように定められた制限時間を越えるかどうかを確認し、前記信号処理時間が前記制限時間を越えない場合には、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を継続させ、前記信号処理時間が前記制限時間を越える場合には、予め定められた異常対応処理を実行する監視処理部を設けて構成した制御装置に係る。

本発明に係る制御装置によれば、適宜動作指令を基に、該動作指令に応じて前記モータを駆動するための、前記電力供給部に対する制御信号が前記信号生成部によって順次生成され、生成された制御信号は、当該信号生成部から前記信号送信部に順次送信される。そして、信号送信部に送信された制御信号は、当該信号送信部において順次保持され、予め定められた通信周期で、この信号送信部から順次電力供給部に送信される。そして、電力供給部から制御信号に応じた電流がモータに供給され、この電流に応じてモータが動作（回転）する。

一方、前記監視処理部では、前記信号生成部における信号処理時間が、前記信号送信部から前記電力供給部への前記通信周期での信号送信が可能となるように定められた制限時間を越えるかどうかが確認され、前記信号処理時間が前記制限時間を越えない場合には、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を継続させ、前記信号処理時間が前記制限時間を越える場合には、予め定められた異常対応処理を実行する。尚、信号処理時間が制限時間を越えるかどうかの確認には、実際に制限時間を超えたことを確認する態様の他、信号処理時間が制限時間を越えることを予測する態様が含まれる。

斯くして、この制御装置によれば、信号生成部における信号処理時間にバラツキを生じ、予定された時間で信号生成処理が完了されなかった場合でも、当該信号処理時間が前記制限時間を越えない場合、即ち、前記通信周期での前記信号送信部から前記電力供給部への制御信号の送信が可能な場合には、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理が継続されるので、いたずらにモータを停止させることなく、スムーズに当該モータを動作させることができ、ひいてはこのモータを含む駆動装置の稼働率を向上させることができる。

また、前記信号生成部における信号処理時間が前記制限時間を越える場合には、予め定められた異常対応処理が、前記監視処理部によって実行され、異常時の適切な対応が採られる。

尚、本発明において、前記監視処理部は、前記異常対応処理として、前記信号生成部によって生成されるべき制御信号に代わるダミー信号を生成し、生成したダミー信号を前記信号送信部に送信して、該信号送信部から前記電力供給部にダミー信号を送信させる処理を実行するように構成されていても良い。

このようにすれば、前記信号送信部から前記電力供給部への制御信号の送信が、前記通信周期内でできない場合に、前記信号生成部によって生成されるべき制御信号に代わるダミー信号が前記監視処理部によって生成され、生成されたダミー信号が前記信号送信部から前記電力供給部に送信されるので、電力供給部は、ダミー信号に応じた電流をモータに供給してこれを動作させることができ、停止させることなく継続してモータを動作させることができる。

そして、この場合、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を停止させることなく継続して実行させることができる。尚、ダミー信号は、当該モータをスムーズに動作させるための制御信号であって、例えば、前回の制御信号に基づく動作量と同じ動作量となる値を採る、或いは前２回の制御信号に基づく動作量から適切な動作量（動作量が増加又は減少方向にあれば、前回の制御信号に基づく動作量から同程度増減した値であり、一定になっていれば、前回の制御信号に基づく動作量と同じ値。）となる値を採ることができるが、これに限られるものではない。

また、本発明では、前記監視処理部は、前記異常対応処理を予め定めた回数連続して実行した場合に、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を中止させるように構成されていても良い。異常対応処理を連続して行われる場合には、前記信号生成部における処理が、予定された正常な状態に戻る可能性が低いため、処理を中止するのが好ましい。

また、本発明では、前記監視処理部は、前記異常対応処理として、単に、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を中止させる処理を実行するように構成されていても良い。

また、本発明では、前記監視処理部は、前記信号生成部における信号処理時間が複数回連続して増大する場合には、上記と同様に、信号生成部における処理が予定された正常な状態に戻る可能性が低いため、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を中止させるように構成されているのが好ましい。

また、本発明において、前記制限時間は前記信号生成部における信号生成処理の開始時期に応じて適宜設定される。

また、本発明では、前記監視処理部において、前記信号生成部の信号処理時間が前記制限時間を越えることが確認された場合に、前記信号生成部は、次回の処理の内、優先度の低い処理を行わないか、又はその一部のみを行うように構成されているのが好ましい。

このようにすれば、次回の信号生成部における処理を確実に短縮することができ、信号生成部における処理を予定された正常な状態に戻すことができる可能性を高めることができ、その継続的な処理の可能性を高めることができる。

以上のように、本発明に係る制御装置によれば、信号生成部における信号処理時間にバラツキを生じ、予定された時間で信号生成処理が完了されなかった場合でも、当該信号処理時間が前記制限時間を越えない場合、即ち、前記通信周期での前記信号送信部から前記電力供給部への制御信号の送信が可能な場合には、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理が継続されるので、いたずらにモータを停止させることなく、スムーズに当該モータを動作させることができ、ひいてはこのモータを含む駆動装置の稼働率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る制御装置等の概略構成を示したブロック図である。本実施形態に係る監視処理部における処理を示したフローチャートである。本実施形態に係る信号生成部、信号送信部及び監視処理部における処理を示したタイミングチャートである。本発明の他の実施形態に係る信号生成部、信号送信部及び監視処理部における処理を示したタイミングチャートである。本実施形態における制御対象としての工具交換装置を示した斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る制御装置について、図面を参照しながら説明する。尚、本例の制御装置は、図５に示した工具交換装置２０を制御する制御装置である。

［工具交換装置の概要］
まず、制御対象である前記工具交換装置２０の概略について説明する。この工具交換装置２０は、工作機械に付設されるもので、図５に示すように、ハウジング２１、保持部材２２、工具交換アーム２３、進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５を備えている。

前記工具交換アーム２３は、板状の部材から構成されるもので、前記保持部材２２によって保持され、また、その両端部には、それぞれ工具を保持する工具保持部が形成されている。また、前記ハウジング２１及び保持部材２２内には、進退サーボモータ２４を動力源として前記保持部材２２及び工具交換アーム２３を矢示Ｍ−Ｎ方向に進退させる進退機構が内蔵されるとともに、回転サーボモータ２５を動力源として前記保持部材２２及び工具交換アーム２３を矢示Ｐ−Ｑ方向に回転させる回転機構が内蔵されている。

斯くして、この工具交換装置２０では、前記進退サーボモータ２４を駆動することによって、工具交換アーム２３が矢示Ｍ−Ｎ方向に進退し、回転サーボモータ２５を駆動することによって、当該工具交換アーム２３が矢示Ｐ−Ｑ方向に回転する。

そして、この工具交換装置２０では、以下の動作を行うことによって、工作機械の主軸に装着された現工具と、待機位置の、例えば適宜待機ポットに保持される次工具とが交換される。
１．回転サーボモータ２５を駆動し、工具交換アーム２３を矢示Ｐ方向（正回転方向）に回転させて、前記現工具及び次工具をそれぞれ工具交換アームの各工具保持部に保持させる工具保持動作。
２．進退サーボモータ２４を駆動し、工具交換アーム２３を矢示Ｍ方向に前進端まで進出させて、前記主軸から現工具を抜き取るとともに、次工具を待機ポットから抜き取る工具抜取動作。
３．回転サーボモータ２５を駆動し、工具交換アーム２３を矢示Ｐ方向に１８０°旋回させて、次工具を主軸の軸線と同軸上に配置するとともに、現工具を待機ポットの軸線と同軸上に配置する旋回動作。
４．進退サーボモータ２４を駆動し、工具交換アーム２３を矢示Ｎ方向に進退原点まで後退させて、次工具を主軸に装着するとともに、現工具を待機ポットに装着する工具装着動作。
５．回転サーボモータ２５を駆動し、工具交換アーム２３を矢示Ｑ方向（逆回転方向）に回転させて、現工具及び次工具を工具交換アーム２３の工具保持部から離脱させるとともに、当該工具交換アーム２３を回転原点に復帰させる回転原点復帰動作。

尚、この工具交換装置２０を適用し得る工作機械には、何ら制限はなく、所謂立形のマシニングセンタや横形のマシニングセンタの他、旋削加工及びミーリング加工が可能な複合型の旋盤など、工具交換を必要とする各種の工作機械に適用することができる。

［制御装置］
図１に示すように、本例の制御装置１は、交換動作指令部２、信号生成部３、信号送信部４及び監視処理部５を備えて構成される。

前記交換動作指令部２は、前記工具交換装置２０に前記工具交換動作を行わせるための動作指令を前記信号生成部３に送信する処理部であり、図１に示すＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）１１からＮＣプログラムに基づく交換動作実行指令を受信して、当該ＮＣプログラムを実行するにあたり、必要な動作指令を前記信号生成部３に送信する処理を行う。

尚、前記ＰＬＣ１１は、工作機械の周辺機器等の制御を行う制御装置であり、工作機械の制御を行うＮＣ装置１０と連係して、必要な制御を行う。

前記信号生成部３は、前記交換動作指令部２から受信した動作指令を基に、当該動作指令に応じて前記進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５を駆動するための制御信号であって、前記電力供給部６に対する制御信号を順次生成して、前記信号送信部４に転送する処理を行う。

また、前記信号送信部４は、前記信号生成部３から受信した制御信号を保持し、保持した制御信号を予め定められた通信周期で順次電力供給部６に送信する処理を行う。そして、電力供給部６は、受信した制御信号に応じた電力（具体的には電流）を、前記進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５の内、受信した制御信号に対応する方に供給して、当該サーボモータを駆動する。

前記信号生成部３における信号生成処理は、図３（ａ）に示すように、基本的には、一定の時間間隔（信号送信部４における通信周期と同じ）で実行され、生成された制御信号が前記信号送信部４に転送される。

例えば、図３（ａ）において、信号生成部３は、時刻Ｔ_１から信号送信部４への制御信号Ａの転送を開始して、転送時間Ａ_２を要してその処理を完了し、続いて、制御信号Ｂの生成を開始して、信号生成時間Ｂ_１を要してその処理を完了する。次に、時刻Ｔ_２から信号送信部４への制御信号Ｂの転送を開始して、転送時間Ｂ_２を要してその処理を完了し、続いて、制御信号Ｃの生成を開始して、信号生成時間Ｃ_１を要してその処理を完了する。ついで、時刻Ｔ_３から信号送信部４への制御信号Ｃの転送を開始して、転送時間Ｃ_２を要してその処理を完了し、続いて、制御信号Ｄの生成を開始して、信号生成時間Ｄ_１を要してその処理を完了する。そして、以後同様にして、順次、制御信号が生成される。

尚、信号生成部３における信号生成処理には、本来の制御信号の生成のみならず、ネットワークの通信処理、他の制御装置（例えば、前記ＰＬＣ）との間のＩ／Ｏ処理やエラーチェックといった処理が含まれ、前記信号生成時間Ｂ_１，Ｃ_１及びＤ_１では、これら一連の処理が実行される。

一方、前記信号送信部４では、前記信号生成部３から受信した制御信号を一定の通信周期で前記電力供給部６に送信する。例えば、図３（ａ）において、信号送信部４は、時刻Ｔ_２の前から、電力供給部６への制御信号Ａの送信を開始して、送信時間Ａ_３を要して時刻Ｔ_２でその処理を完了し、同様に、時刻Ｔ_３の前から、電力供給部６への制御信号Ｂの送信を開始して、送信時間Ｂ_３を要して時刻Ｔ_３でその処理を完了し、ついで、時刻Ｔ_４の前から、電力供給部６への制御信号Ｃの送信を開始して、送信時間Ｃ_３を要して時刻Ｔ_４でその処理を完了する。そして、以後同様にして、順次、制御信号を電力供給部６に送信する。

尚、信号送信部４から電力供給部６に制御信号を送信する通信周期は、前記進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５が、脈動的にならずにスムーズに動作でき、また、求められる精度で位置決めできるように設定された時間間隔である。そして、前記信号生成部３において、基本的には、この通信周期内で、前記信号生成処理と生成した制御信号の前記信号送信部４への転送処理を完了することができれば、途切れることなく、信号送信部４から電力供給部６に必要な制御信号を送信することができる。

前記監視処理部５は、前記信号生成部３における信号処理時間、即ち、前記信号生成処理を開始してから、生成した制御信号を前記信号送信部４に転送可能になるまでの信号処理時間が、前記信号送信部４から前記電力供給部６への前記通信周期での信号送信が可能となるように定められた制限時間を越えるかどうかを確認し、前記信号処理時間が前記制限時間を越えない場合には、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を継続させ、前記信号処理時間が前記制限時間を越える場合には、予め定められた異常対応処理を実行する処理部であり、具体的には図２に示した処理を実行する。

即ち、監視処理部５は、前記交換動作指令部２から工具交換動作を開始する信号を受信して処理を開始し、まず、カウンタｎを初期値の「０」に設定した後（ステップＳ１）、直近に前記信号送信部４から電力供給部６に送信された制御信号を保持し、合計で過去２回分の送信済み制御信号を保持する（ステップＳ２）。尚、当然のことながら過去２回分の送信済み制御信号の保持は、この処理ルーチンを２回以上実行することによって達成され、過去２回分より古い制御信号は順次破棄する。

次に、監視処理部５は、信号生成部３における前記信号処理時間を監視し、この信号処理時間が前記制限時間を超えるかどうかを確認し（ステップＳ３）、信号処理時間が制限時間を越えない場合には、直近の信号処理時間を保持し、合計で過去３回分の信号処理時間を保持する（ステップＳ４）。尚、この場合も当然のことであるが、過去３回分の信号処理時間の保持は、この処理ルーチンを３回以上実行することによって達成され、過去３回分より古い信号処理時間は順次破棄する。

次に、監視処理部５は保持した過去３回分の信号処理時間を解析して、当該信号処理時間が連続して増加（増大）しているかどうかを確認し（ステップＳ５）、連続して増加していない場合には、前記交換動作指令部２から工具交換動作を終了する信号を受信するまで、前記ステップＳ１以降の処理を繰り返す（ステップＳ６）。一方、当該信号処理時間が連続して増加している場合には、次の制御信号生成処理において、信号処理時間が制限時間を超えて、信号送信部４から電力供給部６に制御信号を送信できなくなる可能性が高いため、エラーを出力して、前記交換動作指令部２、信号生成部３及び信号送信部４における処理を中止させるとともに、当該処理を終了する（ステップＳ１２）。

以上の処理を図３（ａ）について確認すると、制御信号Ｂについての信号処理時間は、信号生成部３が制御信号Ｂの生成を開始してから、この制御信号Ｂを信号送信部４に転送可能になるまで、即ち、時刻Ｔ_２までの時間が該当する。一方、制御信号Ｂについての制限時間Ｂ_ａは、信号生成部３が制御信号Ｂの生成を開始してから、信号送信部４が所定の通信周期で制御信号Ｂの送信を開始する時刻よりも前の時刻であって、この開始時刻よりも所定の余裕時間だけ前に設定された時刻までの時間が該当する。制御信号Ｃについても同様である。

そして、図３（ａ）の場合には、制御信号Ｂについての信号処理時間は制限時間Ｂ_ａを越えず、また、制御信号Ｃについての信号処理時間は制限時間Ｃ_ａを越えないので、前記ステップＳ１〜Ｓ６の処理が繰り返される。尚、この図３（ａ）に示した状態、即ち、信号生成部３における、制御信号の信号送信部４への転送処理、及び制御信号の生成処理が前記通信周期内に完了するような状態が、正常な処理状態として予定されている。

また、図３（ｂ）に示した例では、制御信号Ｅについての信号処理時間は、信号生成部３が制御信号Ｅの生成を開始してから、この制御信号Ｅを信号送信部４に転送可能になるまでの時間、即ち、信号生成時間Ｅ_１が該当する。一方、制御信号Ｅについての制限時間Ｅ_ａは、信号生成部３が制御信号Ｅの生成を開始してから、信号送信部４が所定の通信周期で制御信号Ｅの送信を開始する時刻よりも、所定の余裕時間だけ前に設定された時刻までの時間が該当する。制御信号Ｆについても同様である。

この図３（ｂ）に示した例は、図３（ａ）の場合と異なり、信号生成部３における、制御信号の信号送信部４への転送時間Ｄ_２と、制御信号Ｅを生成する信号生成時間Ｅ_１との合計時間が前記通信周期を越えた異常な処理に属するが、この場合でも、制御信号Ｅについての信号処理時間（この場合、信号生成時間Ｅ_１に同じ）は制限時間Ｅ_ａを越えず、また、制御信号Ｆについての信号処理時間も制限時間Ｅ_ａを越えないので、前記ステップＳ１〜Ｓ６の処理が繰り返され、信号生成部３及び信号送信部４における処理が継続して実行される。

尚、前記制限時間Ｂ_ａ，Ｃ_ａ，Ｅ_ａ，Ｆ_ａ，は、それぞれの制御信号Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆの生成開始時刻から設定されるもので、前記監視処理部５は、信号生成部３における各制御信号の生成開始時刻と、信号送信部４における当該制御信号の送信時刻と、前記余裕時間を基に、前記制限時間を順次設定する。尚、余裕時間は、監視処理部５が、後述するダミー信号を生成して前記信号送信部４に送信する処理に要する時間を基に設定され、このような処理が確実に実行することができるように設定される。

一方、前記ステップＳ３において、信号処理時間が制限時間を超えることが確認されると、前記監視処理部５は、保持した過去２回分の送信済みの制御信号に基づく動作量から適切な動作量（動作量が増加又は減少方向にあれば、前回の制御信号に基づく動作量から同程度増減した値であり、一定になっていれば、前回の制御信号に基づく動作量と同じ値。）を示すダミー信号を生成し（ステップＳ７）、生成したダミー信号を前記信号送信部４に転送する（ステップＳ８）。そして、前記カウンタｎに「１」を加えて当該カウンタｎを更新し（ステップＳ９）、カウンタｎが所定回数ｋを超えると前記ステップＳ１２のエラー処理を実行し、カウンタｎが所定回数ｋを超えない場合には、前記ステップＳ２に戻って、これ以降の処理を繰り返す（ステップＳ１０）。

尚、このステップＳ７〜Ｓ９は異常対応処理であり、カウンタｎはその連続した実行回数を意味し、この異常対応処理を、所定の制限回数ｋを越えて実行した場合にエラーとする。制限回数ｋは任意の値であり、適宜設定される。異常対応処理が連続して行われる場合には、信号生成部３における処理が、予定された正常な状態に戻る可能性が低いため、エラーとして、前記交換動作指令部２、信号生成部３及び信号送信部４における処理を中止するのが好ましい。

このステップＳ７〜Ｓ９における処理を図３（ｃ）に示した例で確認する。この図３（ｃ）に示した例では、制御信号Ｈについての信号処理時間は信号生成時間Ｈ_１が該当するが、この信号生成時間Ｈ_１は制限時間Ｈ_ａを越えている。そこで、監視処理部５は、制限時間Ｈ_ａを越えたとき、生成時間Ｈ_２を要してダミー信号を生成し、生成したダミー信号を信号送信部４に転送し、信号送信部４は受信したダミー信号を電力供給部６に送信する。

尚、図３（ｃ）では、信号生成部３は、信号生成時間Ｈ_１（信号処理時間）が制限時間Ｈ_ａを越える制御信号Ｈについては、その生成を中断するか、又は生成を完了した後に生成した制御信号Ｈを破棄して、次の制御信号である制御信号Ｉの生成を開始する。また、次の制御信号である制御信号Ｉの生成については、制限時間Ｉ_ａ内にこれを完了しているので、これ以降は、前記ステップＳ４以降の処理が実行される。

斯くして、以上の構成を備えた本例の制御装置１によれば、前記ＰＬＣ１１から交換動作実行指令を受信すると、前記交換動作指令部２から必要な動作指令が前記信号生成部３に送信される。

そして、前記信号生成部３は、前記交換動作指令部２から受信した動作指令を基に、当該動作指令に応じて前記進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５を駆動するための制御信号を順次生成して前記信号送信部４に転送し、当該信号送信部４から前記電力供給部６に所定の通信周期で順次制御信号が送信される。そして、電力供給部６は、受信した制御信号に応じた電流を、前記進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５の内、受信した制御信号に対応する方に供給して、当該サーボモータを駆動する。

以上により、前記進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５が駆動され、前記工具交換装置２０は上述した工具交換動作を実行する。

そして、この制御装置１では、前記監視処理部５において、前記信号生成部３における信号処理時間が前記制限時間を越えるかどうかが確認され、信号処理時間が制限時間を越えない場合には、更に、信号処理時間が連続して増加（増大）しているかどうかが確認され、連続して増加していない場合には、信号生成部３及び信号送信部４における処理がそのまま継続され、信号処理時間が連続して増加する場合には、エラーとして、前記交換動作指令部２、信号生成部３及び信号送信部４における処理が中止される。

また、信号処理時間が制限時間を越える場合には、監視処理部５は異常対応処理として、ダミーの制御信号（ダミー信号）を生成し、生成したダミー信号を、前記信号送信部４を介して電力供給部６に送信する処理を行う。

以上のように、本例の制御装置１によれば、信号生成部３における信号処理時間にバラツキを生じ、予定された時間で信号生成処理が完了されなかった場合でも、当該信号処理時間が前記制限時間を越えない場合、即ち、所定の通信周期で信号送信部４から電力供給部６に制御信号を送信可能な場合には、信号生成部３及び信号送信部４における処理が継続されるので、いたずらに進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５を停止させることなく、スムーズにこれらを動作させることができ、ひいてはこれらを含む工具交換装置２０の稼働率を向上させることができる。

また、本例の制御装置１では、信号生成部３における信号処理時間が制限時間を越える場合には、監視処理部５は、異常対応処理としてダミー信号を生成し、生成したダミー信号を、前記信号送信部４を介して電力供給部６に送信するようにしているので、この処理においても、いたずらに進退サーボモータ２４及び回転サーボモータを停止させることなく、スムーズにこれらを動作させることができ、ひいてはこれらを含む工具交換装置２０の稼働率を向上させることができる。

以上、本発明の一具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、上例では、前記ステップＳ７におけるダミー信号を過去２回分の制御信号に基づく動作量から適切な動作量（動作量が増加又は減少方向にあれば、前回の制御信号に基づく動作量から同程度増減した値であり、一定になっていれば、前回の制御信号に基づく動作量と同じ値。）を示す信号としたが、これに限られるものではなく、当該ダミー信号は前記進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５をスムーズに動作させることができる制御信号であれば良く、上例の他に、例えば、過去３回分以上の制御信号に基づく動作量から、上記と同様に適切な動作量を示す信号とするなど、他の算出手法によって算出するようにしても良い。

また、上例では、前記監視処理部５を、前記信号生成部３における信号処理時間が制限時間を越えている場合には、ダミー信号を生成して信号送信部４に送信するように構成したが、これに限られるものではなく、信号処理時間が制限時間を越えている場合には、異常対応処理として、単に、信号生成部３及び信号送信部４における処理を中止させるように構成しても良い。この場合、上述したステップＳ７〜Ｓ１０の処理を省略し、ステップＳ３において、信号処理時間が制限時間を越えたと判断される場合には、ステップＳ１２のエラー処理が実行される。

また、この場合、前記制限時間の設定において、ダミー信号を生成して信号送信部４に転送するための余裕時間を設定する必要がないので、図４（ａ）に示すように、例えば、前記制御信号Ｂを生成するための制限時間Ｂ_ｂは、制御信号Ｂを生成するための処理を開始してから、信号送信部４において予定される制御信号Ｂの送信タイミングの少し手前までの時間に設定することができる。制限時間Ｃ_ｂについても同様である。

そして、図４（ｂ）に示すように、例えば、前記制御信号Ｂの信号処理時間Ｂ_１がこのようにして設定される制限時間Ｂ_ｂを超える場合には、監視処理部５はエラーを出力して信号生成部３及び信号送信部４における処理を中止させる。

また、上例では、監視処理部５におけるステップＳ３の処理において、信号処理時間が制限時間を超えたかどうかを確認して、それ以降の処理を行うようにしたが、信号処理時間が制限時間を超えことが予測されるかどうかの予測処理を行って、超えることが予測されない場合には、ステップＳ４以降の処理を行い、超えることが予測される場合には、ステップＳ７以降の処理を行うようにしても良い。

また、上例において、前記監視処理部５は、信号生成部３の信号処理時間が制限時間を越えることが確認された場合（実際に超える場合の他、超えることが予測される場合を含む）に、信号生成部３が実行する次回の処理の内、優先度の低い処理を行わないか、又はその一部のみを行うように構成されていても良い。

上述したように、信号生成部３における信号生成処理には、本来の制御信号の生成のみならず、ネットワークの通信処理、他の制御装置との間のＩ／Ｏ処理やエラーチェックといった処理が含まれるが、信号処理時間が制限時間を超えるような場合には、優先度の低い処理、例えば、ネットワークの通信処理を省略することで、信号生成部３における次回の処理を確実に短縮することができ、信号生成部３における処理を、予定された正常な状態に戻すことができる可能性を高めることができ、その継続的な処理の可能性を高めることができる。

また、上例では制御装置の制御対象をサーボモータ（進退サーボモータ２４及び回転サーボモータ２５）としたが、これに限られるものではなく、制御信号によって制御される他のモータ、例えば、パルスモータ等のモータも制御対象となる。

１制御装置
２交換動作指令部
３信号生成部
４信号送信部
５監視処理部
６電力供給部
１０ＮＣ装置
１１ＰＬＣ
２０工具交換装置
２３工具交換アーム
２４進退サーボモータ
２５回転サーボモータ

Claims

モータ及び該モータに電力を供給する電力供給部を備えた駆動装置を制御する制御装置であって、
動作指令を基に、該動作指令に応じて前記モータを駆動するための、前記電力供給部に対する制御信号を順次生成する信号生成部と、
前記信号生成部により生成された制御信号を該信号生成部から順次受信して保持し、保持した制御信号を予め定められた通信周期で順次電力供給部に送信する信号送信部とを備えた制御装置において、
前記信号生成部における信号処理時間であって、前記制御信号を生成するための処理を開始してから、生成した制御信号を前記信号送信部に送信可能になるまでの信号処理時間が、前記信号送信部から前記電力供給部への前記通信周期での信号送信が可能となるように定められた制限時間を越えるかどうかを確認し、前記信号処理時間が前記制限時間を越えない場合には、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を継続させ、前記信号処理時間が前記制限時間を越える場合には、予め定められた異常対応処理を実行する監視処理部を設けて構成したことを特徴とする制御装置。
前記監視処理部は、前記異常対応処理として、前記信号生成部によって生成されるべき制御信号に代わるダミー信号を生成し、生成したダミー信号を前記信号送信部に送信して、該信号送信部から前記電力供給部にダミー信号を送信させる処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記監視処理部は、前記異常対応処理を予め定めた回数連続して実行した場合に、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を中止させるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
前記監視処理部は、前記異常対応処理として、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を中止させる処理を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記監視処理部は、前記信号生成部における信号処理時間が複数回連続して増大する場合には、前記信号生成部及び前記信号送信部における処理を中止させるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの制御装置。
前記制限時間は、前記信号生成部における信号生成処理の開始時期に応じて設定されることを特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかの制御装置。
前記監視処理部において、前記信号生成部の信号処理時間が前記制限時間を越えることが確認された場合に、前記信号生成部は、次回の処理の内、優先度の低い処理を行わないか、又はその一部のみを行うように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６記載のいずれかの制御装置。