JP2009187521A - 位置指令作成方法及び位置指令作成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加加速度を小さくして、モータやモータに接続された機械に対して衝撃の少ない位置指令作成方法および装置を提供する。
【解決手段】 指令周期毎に指定加速度に従って、位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、位置指令差分速度を加速させると減速度で指定位置に減速停止できない場合は、減速度で指令位置に減速停止する位置指令差分速度となるように位置指令を作成し、さらに位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度がプログラムにより予め与えられた加加速度制限値より大きくなる場合は、加加速度が加加速度制限値以下となるように位置指令を作成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、モーションコントローラの位置指令作成方法および装置に関し、詳しくは、ショートピッチ作業による短い距離の位置決め作業の位置指令方法及び位置指令作成装置に関するものである。

産業ロボットや工作機械の位置決め制御を行う場合、最も一般的な形態は、よく知られた正の一定加速度値をもつ加速区間、加速度がゼロの一定速度区間、負の一定加速度値をもつ減速区間で構成させる台形パターンの速度指令である。こうした位置決め制御の例としては、例えば、特許文献１などが挙げられる。
しかし、スポット溶接などのショートピッチ作業による短い距離の位置決め作業については、台形パターンと異なり、その動作に適合した速度パターンが用いられる。図７は、通常、ショートピッチ作業の場合などに指令される加速度がゼロとなる一定速度区間が存在しない三角パターンの指令の例である。
従来の位置指令作成方法は、図８のように、指令周期Ｔ１〜Ｔ６［単位ｍｓ］、位置決め位置［単位ｐｕｌｓｅ］、送り速度［単位ｐｕｌｓｅ／ｍｓ］、加速度［単位ｐｕｌｓｅ／ｍｓ^２］で、与えられた制御パラメータに従って、図７のような三角パターンを実現するように指令周期毎の位置指令を作成すると、図９に示す指令周期毎の速度と時間の関係図において、今回指令周期の時刻Ｔ１［ｍｓ］で、現在速度ゼロから加速度に従って加速する位置指令を作成する。次回指令周期の時刻Ｔ２で再び時刻Ｔ１の速度から加速する位置指令［ｐｕｌｓｅ］を作成する。
特許２８６２０５２号公報（第４、５頁、図３）

しかしながら、特許文献１の場合は、時刻Ｔ２での速度が与えられた加速度に従って減速停止が不可能と判断された場合は、前回指令周期の時刻Ｔ１での速度［ｐｕｌｓｅ／ｍｓ］を保持した位置指令を作成するアルゴリズムとなっている。次回指令周期の時刻Ｔ３についても図９に示す位置指令（ｐｕｌｓｅ）の数値のように、同様の方法で位置指令を作成するので、期待した図７のような三角パターンに対して図９のような台形パターンとなってしまい、また、それによって位置決め作業時間が長くなるといった問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、指令周期毎に今回値と前回値の差である位置指令差分速度が指定された速度に到達するまで加速させる位置指令を作成する過程で、これ以上の加速をさせると指定された加速度に従って位置決め位置に減速停止できないと判断した場合は、位置決め位置に減速停止可能な最大の速度となる位置指令差分速度から位置指令を作成してショートピッチ作業に適合した一定速度期間の無い三角パターンが実現できると共に、その三角パターンの頂点における加速度の時間変化、すなわち加加速度を小さくして、モータやモータに接続された機械に対して衝撃の少ない三角パターンとする位置指令作成方法および装置を提供することを目的としている。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。

請求項１に記載の発明は、プログラムにより与えられた指定位置と指定速度と指定加速度に従って、一定の指令周期で位置指令を作成する位置指令作成方法において、前記指令周期毎に前記指定加速度に従って、前記位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、前記位置指令差分速度を加速させると減速度で前記指定位置に減速停止できない場合は、前記減速度で前記指令位置に減速停止位置指令差分速度となるように前記位置指令を作成し、さらに前記位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度がプログラムにより予め与えられた加加速度制限値より大きくなる場合は、前記加加速度が前記加加速度制限値以下となるように前記位置指令を作成することを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の位置指令作成方法において、前記速度パターンの頂点における前記加加速度が予め与えられた前記加加速度制限値より大きくなる場合は、残移動距離を加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より大きくなるか否かを判定し、前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より大きくなる場合は、前回位置指令速度に前記加加速度制限値を２で除算した値を加算し、また次回指令周期において前記前回位置指令速度に前記加加速度制限値を２で除算した値を減算し、前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より小さくなる場合は、前記前回位置指令速度に前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を加算し、また次回指令周期において前記前回位置指令速度に前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を減算することで、前記速度パターンの頂点で加速度の時間変化量を等しくして前記加加速度制限値以下となるように前記位置指令を作成することを特徴とするものである。
また、請求項３に記載の発明は、プログラムにより与えられた指定位置と指定速度と指定加速度に従って、一定の指令周期で位置指令を作成する位置指令作成方法において、
前記指令周期毎に前記指定加速度に従って、前記位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、前記位置指令差分速度を加速させると減速度で前記指定位置に減速停止できない場合は、前記減速度で前記指令位置に減速停止する位置指令差分速度となるように前記位置指令を作成し、さらに前記位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度および位置決め時間が最小となるように前記位置指令を作成することを特徴とするものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３記載の位置指令作成方法において、前記速度パターンの頂点において、これ以上の加速が不可能と判断した場合、前記減速度で前記指令位置に減速停止可能な最大の前記位置指令差分速度から前記指令位置に減速停止するまでの減速停止時間を求め、前記減速停止時間と前記減速度から前記位置指令差分速度を求めることで、前記速度パターンの頂点での前記加加速度が最小となるように前記位置指令を作成することを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、プログラムを記憶するプログラム記憶部と、前記プログラムを解読し指定位置、指定速度、指定加速度を生成するデータ生成部と、前記指定位置、前記指定速度前記指定加速度から位置指令を生成する位置指令生成部と、を備える位置指令作成装置において、前記位置指令生成部は、指令周期毎に前記指定加速度に従って、前記位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、前記位置指令差分速度を加速させると減速度で前記指定位置に減速停止できない場合は、前記減速度で前記指令位置に減速停止する位置指令差分速度となるように前記位置指令を作成し、さらに前記位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度がプログラムにより予め与えられた加加速度制限値より大きくなる場合は、前記加加速度が前記加加速度制限値以下となるように前記位置指令を作成することを特徴とするものである。
また、請求項６に記載の発明は、請求項５記載の位置指令作成装置において、前記位置指令生成部が、前記速度パターンの頂点における前記加加速度が予め与えられた前記加加速度制限値より大きくなる場合は、残移動距離を加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より大きくなるか否かを判定し、前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より大きくなる場合は、前回位置指令速度に前記加加速度制限値を２で除算した値を加算し、また次回指令周期において前記前回位置指令速度に前記加加速度制限値を２で除算した値を減算し、前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より小さくなる場合は、前記前回位置指令速度に前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を加算し、また次回指令周期において前記前回位置指令速度に前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を減算することで、前記速度パターンの頂点で加速度の時間変化量を等しくして前記加加速度制限値以下となるように前記位置指令を作成することを特徴とするものである。
また、請求項７に記載の発明は、プログラムを記憶するプログラム記憶部と、前記プログラムを解読し指定位置、指定速度、指定加速度を生成する制御データ生成部と、前記指定位置、前記指定速度、前記指定加速度から位置指令を生成する位置指令生成部と、を備える位置指令作成装置において、前記位置指令生成部が、指令周期毎に前記指定加速度に従って、前記位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、前記位置指令差分速度を加速させると減速度で前記指定位置に減速停止できない場合は、前記減速度で前記指令位置に減速停止する位置指令差分速度となるように前記位置指令を作成し、さらに前記位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度および位置決め時間が最小となるように前記位置指令を作成することを特徴とするものである。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７記載の位置指令作成装置において、前記位置指令生成部が、前記速度パターンの頂点において、これ以上の加速が不可能と判断した場合、前記減速度で前記指令位置に減速停止可能な最大の前記位置指令差分速度から前記指令位置に減速停止するまでの減速停止時間を求め、前記減速停止時間と前記減速度から前記位置指令差分速度を求めることで、前記速度パターンの頂点での前記加加速度が最小となるように前記位置指令を作成することを特徴とするものである。

本発明によると、指令周期毎に今回値と前回値の差である位置指令差分速度が、指定された速度に到達するまで加速させる位置指令を作成する過程で、これ以上の加速をさせると指定された加速度に従って位置決め位置に減速停止できないと判断した場合は、位置決め位置に減速停止可能な最大の速度となる位置指令差分速度から位置指令を作成し、さらに速度と時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加速度の時間変化を小さくすることができるので、位置決め作業時間の短縮と同時に、モータやモータに接続された機器に対して衝撃の少ない位置指令を作成する位置指令作成方法と位置指令作成装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明を備えたモーションコントローラの構成図である。図１において、１は接続された制御機器をコントロールするモーションコントローラ、２ｎ（ｎ＝１、２、・・・）はコントローラ１から出力される指令に従って、接続されるサーボモータの回転駆動を制御するサーボドライブ、３ｎはサーボモータ、４はコントローラとサーボドライブ、サーボドライブとサーボモータを接続するモーションネットワーク、５は各種演算結果を出力するＣＰＵと設定された周期で定周期信号を出力する定周期発生回路と定周期信号を入力としてＣＰＵに割り込み信号を出力する割り込み回路を備えたＣＰＵユニット、６はユーザによって記述されたユーザアプリケーションプログラム７と位置指令作成処理が記述された位置指令作成プログラム８や各種制御パラメータ等を記憶したＲＡＭ、９はオペレータ等が各種制御パラメータ等を入力する為の入力装置である。
図２は、本発明の位置指令作成装置の構成を示すブロック図である。図２において、４１はプログラム記憶部、４２は制御データ生成部、４３は位置指令生成部である。制御データ生成部４２はプログラム記憶部４１のプログラムを解読し指定位置、指定速度、指定加速度を生成し、位置指令生成部は、指定位置、指定速度、指定加速度から位置指令を生成する。

図３は、図１に示すモーションコントローラの指令周期（Ｎ）毎に発生するソフトウェア割り込みによって起動する位置指令作成プログラム８の処理手順を示すフローチャートである。
以降に記述する位置指令差分速度ＶＣとは、今回と前回の指令周期で作成した位置指令の差分値を示す。

図４と図５は、図３に示すフローチャートで作成される位置指令によって得る、速度と時間の関係を表す速度パターンである。
図４と図５は、グラフ横軸が時間Ｔ１〜Ｔ６［単位ｍｓ］を、縦軸が速度０〜５００［単位ｐｕｌｓｅ／ｍｓ］、加速度-２００〜２００［単位ｐｕｌｓｅ／ｍｓ２］、加加速度-２００〜２００［単位ｐｕｌｓｅ／ｍｓ３］を表している。また、各パラメータ表については、上から、時間［ｍｓ］、位置指令差分速度［ｐｕｌｓｅ／ｍｓ］、位置指令［ｐｕｌｓｅ］、を示す。

次に、各図を用いて本発明の処理について詳細に説明する。
はじめに、ソフトウェア割り込みによって起動する図３の位置指令作成プログラム８の説明をする。なお、このプログラムの初回起動時は減速要求フラグと加加速度リミットフラグはＯＦＦ、前回指令周期の位置指令差分速度ＶＰは０に初期化された状態でスタートするものとする。
まず、Ｓ１において、減速領域に入ったことを示す減速要求フラグがＯＮであるかどうかを判断する。
減速要求フラグがＯＮである場合はＳ３で減速時ＶＣ設定処理を行う。（Ｓ２の処理については後述する。）Ｓ３では、式（１）のように
ＶＣ＝ＶＰ−ＡＣ （１）
前回位置指令差分速度ＶＰから加速度ＡＣを減算した値を今回位置指令差分速度ＶＣとする。但し、保存してある前回指令周期の位置指令差分速度ＶＰと比較し、ＶＰ＜ＡＣである場合はこれ以上の減速ができないことから、所定の例外処理にてＶＣを決定する。
なお、ここでＶＰは速度でＡＣは加速度であるので、単位が異なるが、本式は指令周期ごとの単位時間あたりの速度を求めるものであるため式が成立する。なお、以下の式も同様の考え方で記載する場合がある。
さらに求めたＶＣで走行する距離より、位置決め位置ＴＰまでの残移動距離ＴＤが小さい場合（ＶＣ＞ＴＤ）、今回指令周期の位置指令によって十分位置決め位置ＴＰに到達可能であることを意味するので、位置決め位置ＴＰまでの残移動量距離ＴＤを今回位置指令差分速度ＶＣによるものとし（ＶＣ＝ＴＤ）、次ステップであるＳ３に遷移する。
一方、Ｓ１で減速要求フラグがＯＮでないと判断された場合は加速領域として、Ｓ１１で保存しておいた前回指令周期の位置指令差分速度ＶＰを取得し、式（２）のように、
ＶＣ＝ＶＰ＋ＡＣ （２）
予め設定されている加速度ＡＣを加算して、暫定的に今回指令周期の位置指令差分速度ＶＣとする。
次にＳ１２において、今回位置指令差分速度ＶＣと予め設定されている送り速度ＦＣとの値の大小を比較して、ＶＣ＞＝ＦＣであれば、今回位置指令差分速度ＶＣで送り速度ＦＣに到達すると判断し、Ｓ１３で式（３）のように送り速度ＦＣを今回位置指令差分速度ＶＣとする。
ＶＣ＝ＦＣ （３）

次に、Ｓ２１において、加速度ＡＣに従って位置決め位置ＴＰに減速停止可能な最大の速度ＶＭを算出する。最大減速停止可能速度ＶＭは、位置決め位置ＴＰまでの残移動距離ＴＤと加速度ＡＣを用いて式（４）から算出することができる。なお、次式中のＮは指令周期である。
ＶＭ＝√（２・ＡＣ・ＴＤ）−ＡＣ／２・Ｎ （４）

次にＳ２２においてＳ２１で算出した最大減速停止可能速度ＶＭと今回位置指令差分速度ＶＣとの値の大小を比較して、ＶＭ＝＜ＶＣである場合は、加速度ＡＣに従って位置決め位置ＴＰに減速停止できないので、これ以上の加速は不可能と判断し、Ｓ２３において式（５）のように最大減速停止可能速度ＶＭを今回位置指令差分速度ＶＣとし、
ＶＣ＝ＶＭ （５）
Ｓ２９にて減速要求フラグをＯＮにして、Ｓ４のステップに遷移する。なお、Ｓ２４〜Ｓ２８については、後述の本実施例に追加する処理であるため、ここではＳ２３からＳ２９へ移行する。
また、Ｓ２２で、ＶＭ＞ＶＣである場合は、加速することが可能と判断して、今回位置指令差分速度ＶＣは更新せずにそのままＳ４のステップに遷移する。
最終的に各分岐処理は、Ｓ４において合流し、今回でＴＰに到達可能か（ＴＤ＝＜ＶＣ）を判断して、Ｓ５にて減速要求フラグをＯＦＦに戻し、Ｓ６において各ステップで更新された今回位置指令差分速度ＶＣは、前回周期の位置指令に加算して、今回指令周期の位置指令として下位サーボドライブに出力する。最後にＳ７にて今回位置指令差分速度ＶＣを次回指令周期で参照するためにＶＰとして保存しておく。

図４、図５は、図３に示す位置指令作成方法と図８で与えられた制御パラメータに従って、本発明をシミュレーションしたものである。図４の時刻Ｔ３において、与えられた加速度に従って位置決め位置に減速停止できないと判断し、減速停止可能な最大速度を今回位置指令差分速度としているので、加速度がゼロとなる一定速度区間が存在しない三角パターンとなり、位置決め時間が最小となる位置指令となっている。

しかし、図４に示す速度パターンは、三角パターンの頂点の前後で加速度の時間変化、すなわち加加速度が急激に大きなり、大きな衝撃が発生する指令となってしまう。
これを解消するために、本実施例に追加する位置指令作成方法は、図５のＴ３の時刻、つまり図３のＳ２２において、これ以上の加速は不可能と判断した場合、Ｓ２４にて予め設定された加加速度限度値ＪＬと、Ｔ２、Ｔ３、次回指令周期Ｔ４の時刻の位置指令差分速度から式（６）のように求められる加加速度ＪＣの大小を比較して、

ＪＣ＞ＪＬである場合は、前回位置指令差分速度ＶＰに残移距離ＴＤを加速度ＡＣで除算した余り値を暫定的に今回指令周期の時刻、つまり図５のＴ３の時刻で加算する加速度ＡＣ’とする。
この加速度ＡＣ’を２倍した値が、図５のＴ３、Ｔ４の間での加加速度となる。ここで、Ｓ２５にて加速度ＡＣ’を２倍した値が加加速度制限値ＪＬ以上となる場合、つまり２・ＡＣ’＞＝ＪＬとなる場合は、Ｓ２６において式（７）のように加加速度制限値ＪＬを２で除した値を加速度ＡＣ’として今回位置指令差分速度ＶＣとする。
ＶＣ＝ＶＰ＋ＡＣ’＝ＶＰ+ＪＬ/２ （７）
また、加速度ＡＣ’を２倍した値が加加速度制限値ＪＬより小さくなる場合、つまり２・ＡＣ’＜ＪＬとなる場合は、Ｔ３、Ｔ４の間での加加速度が加加速度制限値ＪＬを超えることがないので、Ｓ２７において式（８）のように加速度ＡＣ’をそのまま加速度として使用して今回位置指令差分速度ＶＣを求める。
ＶＣ＝ＶＰ＋ＡＣ’ （８）
Ｓ２８にて加加速度リミットフラグをＯＮ、Ｓ２９にて減速要求フラグをＯＮにして、Ｓ４のステップに遷移する。この場合、次回指令周期Ｔ４の時刻のＳ２にて加加速度リミットフラグがＯＮであるため、Ｓ３１に遷移して、式（９）のように前回指令周期での加速度ＡＣ’の値を前回指令周期ＶＰから減算して今回位置指令差分速度ＶＣとする。また、Ｓ３２にて加加速度リミットフラグをＯＦＦにする。
ＶＣ＝ＶＰ−ＡＣ’ （９）
これにより、図５に示す三角パターンは、図４の三角パターンと異なり、三角パターンの頂点で加加速度が予め設定された制限値に抑えられ、衝撃の少ない速度パターンになる。

本発明が従来技術と異なる部分は、指令周期における今回の位置指令差分速度が、予め設定された送り速度に到達していない加速中の過程で、これ以上の加速をすると設定された加速度で位置決め位置に減速停止できないと判断した場合は、設定された加速度で減速停止可能な最大の速度となる位置指令を作成し、且つ、三角パターンの頂点で加速度の時間変化を制限することでモータやモータに接続された機器に対して衝撃の少ない位置指令を作成する方法としている部分である。

このように、指令周期毎に今回値と前回値の差である位置指令差分速度が、指定された速度に到達するまで加速させる位置指令を作成する過程で、これ以上の加速をさせると指定された加速度に従って位置決め位置に減速停止できないと判断した場合は、位置決め位置に減速停止可能な最大の速度となる位置指令差分速度から位置指令を作成し、さらに速度と時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加速度の時間変化を制限することができるので、位置決め作業時間の短縮と同時に、モータやモータに接続された機器に対して衝撃の少ない位置指令を作成することができる。

以下に実施例２として、実施例１とは異なる位置指令作成方法を説明する。なお、実施例２では図１のモーションシステム構成図、図２の位置指令作成装置の構成は実施例１と同一である。また、図４、図５に示す速度パターンも実施例１と同一のものを使用して説明する。実施例２が実施例１と異なる点は、位置指令作成プログラム８の処理内容である。
図６は実施例２の位置指令作成プログラム８の処理手順を示すフローチャートである。図６の各ステップで図３の実施例１の場合と同一の処理は同一の番号を付してある。図３と図６の違いは、図３のＳ２４〜Ｓ２８に代わり図６ではＳ６１〜Ｓ６３の処理が入り、図３のＳ２、Ｓ３１、Ｓ３２の処理が図６では省かれる点である。
図６において、まず、Ｓ１において、減速領域に入ったことを示す減速要求フラグがＯＮであるかどうかを判断する。
減速要求フラグがＯＮである場合はＳ３で減速時ＶＣ設定処理を行う。Ｓ３では、前述した（１）式により前回位置指令差分速度ＶＰから加速度ＡＣを減算した値を今回位置指令差分速度ＶＣとする。
但し、保存してある前回指令周期の位置指令差分速度ＶＰと比較し、ＶＰ＜ＡＣである場合はこれ以上の減速ができないことから、所定の例外処理にてＶＣを決定する。
さらに求めたＶＣで走行する距離より、位置決め位置ＴＰまでの残移動距離ＴＤが小さい場合（ＶＣ＞ＴＤ）、今回指令周期の位置指令によって十分位置決め位置ＴＰに到達可能であることを意味するので、位置決め位置ＴＰまでの残移動量距離ＴＤを今回位置指令差分速度ＶＣによるものとし（ＶＣ＝ＴＤ）、次ステップであるＳ３に遷移する。
一方、Ｓ１で減速要求フラグがＯＮでないと判断された場合は加速領域として、Ｓ１１で保存しておいた前回指令周期の位置指令差分速度ＶＰを取得し、前述した(２)式により予め設定されている加速度ＡＣを加算して、暫定的に今回指令周期の位置指令差分速度ＶＣとする。
次にＳ１２において、今回位置指令差分速度ＶＣと予め設定されている送り速度ＦＣとの値の大小を比較して、ＶＣ＞＝ＦＣであれば、今回位置指令差分速度ＶＣで送り速度ＦＣに到達すると判断し、Ｓ１３で前述した（３）式により送り速度ＦＣを今回位置指令差分速度ＶＣとする。

次にＳ２１において、加速度ＡＣに従って位置決め位置ＴＰに減速停止可能な最大の速度ＶＭを算出する。最大減速停止可能速度ＶＭは、位置決め位置ＴＰまでの残移動距離ＴＤと加速度ＡＣを用いて前述した(４)式から算出できる。

次にＳ２２においてＳ２１で算出した最大減速停止可能速度ＶＭと今回位置指令差分速度ＶＣとの値の大小を比較して、ＶＭ＝＜ＶＣである場合は、加速度ＡＣに従って位置決め位置ＴＰに減速停止できないので、これ以上の加速は不可能と判断し、Ｓ２３において前述した（５）式により最大減速停止可能速度ＶＭを今回位置指令差分速度ＶＣとし、
Ｓ２９にて減速要求フラグをＯＮにして、Ｓ４のステップに遷移する。なお、Ｓ６１〜Ｓ６３については、後述の本実施例に追加する処理であるため、ここではＳ２３からＳ２９へ移行する。
また、Ｓ２２で、ＶＭ＞ＶＣである場合は、加速することが可能と判断して、今回位置指令差分速度ＶＣは更新せずにそのままＳ４のステップに遷移する。
最終的に各分岐処理は、Ｓ４において合流し、今回でＴＰに到達可能か（ＴＤ＝＜ＶＣ）を判断して、Ｓ５にて減速要求フラグをＯＦＦに戻し、Ｓ６において各ステップで更新された今回位置指令差分速度ＶＣは、前回周期の位置指令に加算して、今回指令周期の位置指令として下位サーボドライブに出力する。最後にＳ７にて今回位置指令差分速度ＶＣを次回指令周期で参照するためにＶＰとして保存しておく。

図４、図５は、図６に示す位置指令作成方法と図８で与えられた制御パラメータに従って、本発明をシミュレーションしたものである。図４の時刻Ｔ３において、与えられた加速度に従って位置決め位置に減速停止できないと判断し、減速停止可能な最大速度を今回位置指令差分速度としているので、加速度がゼロとなる一定速度区間が存在しない三角パターンとなり、位置決め時間が最小となる位置指令となっている。

しかし、図４に示す速度パターンは、三角パターンの頂点の前後で加速度の時間変化、すなわち加加速度が急激に大きなり、大きな衝撃が発生する指令となってしまう。
また、三角パターンの頂点の後は設定された加速度で減速できない。
これを解消するために、本実施例に追加する位置指令作成方法は、図５のＴ３の時刻、つまり図６のＳ２２において、これ以上の加速は不可能と判断した場合、Ｓ６１にて次式（１０）のように減速停止可能速度ＶＭから減速停止するまでの停止時間ＴＥを算出する。また、Ｓ６２で停止時間ＴＥの小数点以下は切り上げして、整数の指令回数Ｍとする。
ＴＥ＝ＶＭ／ＡＣ （１０）
次にＳ６３にて次式（１１）のように残移動距離ＴＤからＴ４の時刻以降の移動距離を減算し、今回位置指令差分速度ＶＣとする。Ｔ４の時刻以降の移動距離は、加速度ＡＣとｋを乗算した値の総和である。（ｋは1からＭ−１までの整数）

式（１１）で算出した位置指令差分速度ＶＣは、設定された加速度で減速停止できる最大の速度であり、また時刻Ｔ２からＴ４までの加速度の時間変化は最小となる。
Ｓ２９にて減速要求フラグをＯＮにして、Ｓ４のステップに遷移する。
これにより、図５に示す三角パターンは、図４の三角パターンと同じ最短の位置決め時間で設定された加速度に従って減速停止し、且つ、三角パターンの頂点において加加速度が最小となる衝撃の少ない速度パターンになる。

本発明が従来技術と異なる部分は、指令周期における今回の位置指令差分速度が、予め設定された送り速度に到達していない加速中の過程で、これ以上の加速をすると設定された加速度で位置決め位置に減速停止できないと判断した場合は、設定された加速度で減速停止可能な最大の速度に基づき、位置決め時間が最短、且つ、三角パターンの頂点で加速度の時間変化が最小となる位置指令を作成することで、位置決め作業時間の短縮と同時に、モータやモータに接続された機器に対して衝撃の少ない位置指令を作成する方法としている部分である。

このように、指令周期毎に今回値と前回値の差である位置指令差分速度が、指定された速度に到達するまで加速させる位置指令を作成する過程で、これ以上の加速をさせると指定された加速度に従って位置決め位置に減速停止できないと判断した場合は、位置決め位置に減速停止可能な最大の速度に基づき、位置決め時間を最短、且つ、三角パターンの頂点で加速度の時間変化を最小にすることができるので、位置決め作業時間の短縮と同時に、モータやモータに接続された機器に対して衝撃の少ない位置指令を作成することができる。

本発明の位置指令作成方法と位置指令作成装置は、ロボットや工作機械をはじめとする用途だけではなく、一般産業機械にも幅広く適用できる。

本発明の実施例を示すモーションシステム構成図 本発明の位置指令作成装置の構成を示すブロック図 本発明の実施例１の位置指令作成プログラムの処理手順を示すフローチャート 本発明で得られる速度パターン１ 本発明で得られる速度パターン２ 本発明の実施例２の位置指令作成プログラムの処理手順を示すフローチャート ショートピッチ作業での速度パターン 制御パラメータ 従来技術で得られる速度パターン

符号の説明

１ コントローラ
２ｎ（ｎ＝１、２、・・・） サーボドライブ
３ｎ（ｎ＝１、２、・・・） サーボモータ
４ モーションネットワーク
５ ＣＰＵユニット
６ ＲＡＭ
７ ユーザアプリケーションプログラム
８ 位置指令作成プログラム
９ 入力装置
４１ プログラム記憶部
４２ 制御データ生成部
４３ 位置指令生成部

Claims (8)

1. プログラムにより与えられた指定位置と指定速度と指定加速度に従って、一定の指令周期で位置指令を作成する位置指令作成方法において、
   前記指令周期毎に前記指定加速度に従って、前記位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、前記位置指令差分速度を加速させると減速度で前記指定位置に減速停止できない場合は、前記減速度で前記指令位置に減速停止する位置指令差分速度となるように前記位置指令を作成し、さらに前記位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度がプログラムにより予め与えられた加加速度制限値より大きくなる場合は、前記加加速度が前記加加速度制限値以下となるように前記位置指令を作成することを特徴とするの位置指令作成方法。
2. 前記速度パターンの頂点における前記加加速度が予め与えられた前記加加速度制限値より大きくなる場合は、残移動距離を加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より大きくなるか否かを判定し、前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より大きくなる場合は、前回位置指令速度に前記加加速度制限値を２で除算した値を加算し、また次回指令周期において前記前回位置指令速度に前記加加速度制限値を２で除算した値を減算し、前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より小さくなる場合は、前記前回位置指令速度に前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を加算し、また次回指令周期において前記前回位置指令速度に前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を減算することで、前記速度パターンの頂点で加速度の時間変化量を等しくして前記加加速度制限値以下となるように前記位置指令を作成することを特徴とする請求項１記載の位置指令作成方法。
3. プログラムにより与えられた指定位置と指定速度と指定加速度に従って、一定の指令周期で位置指令を作成する位置指令作成方法において、
   前記指令周期毎に前記指定加速度に従って、前記位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、前記位置指令差分速度を加速させると減速度で前記指定位置に減速停止できない場合は、前記減速度で前記指令位置に減速停止する位置指令差分速度となるように前記位置指令を作成し、さらに前記位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度および位置決め時間が最小となるように前記位置指令を作成することを特徴とする位置指令作成方法。
4. 前記速度パターンの頂点において、これ以上の加速が不可能と判断した場合、前記減速度で前記指令位置に減速停止可能な最大の前記位置指令差分速度から前記指令位置に減速停止するまでの減速停止時間を求め、前記減速停止時間と前記減速度から前記位置指令差分速度を求めることで、前記速度パターンの頂点での前記加加速度が最小となるように前記位置指令を作成することを特徴とする請求項３記載の位置指令作成方法。
5. プログラムを記憶するプログラム記憶部と、前記プログラムを解読し指定位置、指定速度、指定加速度を生成する制御データ生成部と、前記指定位置、前記指定速度、前記指定加速度から位置指令を生成する位置指令生成部と、を備える位置指令作成装置において、
   前記位置指令生成部が、指令周期毎に前記指定加速度に従って、前記位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、前記位置指令差分速度を加速させると減速度で前記指定位置に減速停止できない場合は、前記減速度で前記指令位置に減速停止する位置指令差分速度となるように前記位置指令を作成し、さらに前記位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度がプログラムにより予め与えられた加加速度制限値より大きくなる場合は、前記加加速度が前記加加速度制限値以下となるように前記位置指令を作成することを特徴とする位置指令作成装置。
6. 前記位置指令生成部が、前記速度パターンの頂点における前記加加速度が予め与えられた前記加加速度制限値より大きくなる場合は、残移動距離を加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より大きくなるか否かを判定し、前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より大きくなる場合は、前回位置指令速度に前記加加速度制限値を２で除算した値を加算し、また次回指令周期において前記前回位置指令速度に前記加加速度制限値を２で除算した値を減算し、前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を２倍した値が前記加加速度制限値より小さくなる場合は、前記前回位置指令速度に前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を加算し、また次回指令周期において前記前回位置指令速度に前記残移動距離を前記加速度で除算した余り値を減算することで、前記速度パターンの頂点で加速度の時間変化量を等しくして前記加加速度制限値以下となるように前記位置指令を作成することを特徴とする請求項５記載の位置指令作成装置。
7. プログラムを記憶するプログラム記憶部と、前記プログラムを解読し指定位置、指定速度、指定加速度を生成する制御データ生成部と、前記指定位置、前記指定速度、前記指定加速度から位置指令を生成する位置指令生成部と、を備える位置指令作成装置において、
   前記位置指令生成部が、指令周期毎に前記指定加速度に従って、前記位置指令の今回値と前回値の差である位置指令差分速度が前記指定速度に到達するまで加速する前記位置指令を作成する過程で、これ以上、前記位置指令差分速度を加速させると減速度で前記指定位置に減速停止できない場合は、前記減速度で前記指令位置に減速停止する位置指令差分速度となるように前記位置指令を作成し、さらに前記位置指令差分速度と位置決め時間の関係から形成される速度パターンの頂点における加加速度および位置決め時間が最小となるように前記位置指令を作成することを特徴とする位置指令作成装置。
8. 前記位置指令生成部が、前記速度パターンの頂点において、これ以上の加速が不可能と判断した場合、前記減速度で前記指令位置に減速停止可能な最大の前記位置指令差分速度から前記指令位置に減速停止するまでの減速停止時間を求め、前記減速停止時間と前記減速度から前記位置指令差分速度を求めることで、前記速度パターンの頂点での前記加加速度が最小となるように前記位置指令を作成することを特徴とする請求項７記載の位置指令作成装置。