JP2530493B2 - 軸制御装置 - Google Patents

軸制御装置

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JP2530493B2 JP1091194A JP9119489A JP2530493B2 JP 2530493 B2 JP2530493 B2 JP 2530493B2 JP 1091194 A JP1091194 A JP 1091194A JP 9119489 A JP9119489 A JP 9119489A JP 2530493 B2 JP2530493 B2 JP 2530493B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、多軸機械装置等の制御を行う制御装置に係
り、より詳細には、記憶部に記憶させたデータにより軸
駆動部の速度の制御を行う軸制御装置に関する。
<従来の技術> 多軸旋盤の動作の制御、あるいは魚網織機の動作の制
御等のように、空間的に複雑な軌跡を、実時間において
走査する必要がある場合には、多数の制御軸の動作の制
御を同時に行わなければならないため、高速の演算が要
求される。そのため従来においては、複数のマイクロプ
ロセッサによって軌跡の演算を行う構成となっていた。
そしてさらに複雑かつ高速の演算が必要となる制御軸
の制御には、マイクロプロセッサではその演算速度が間
にあわないことから、高速演算を専門に行う補間用ICを
併用する方法、あるいは形状が工夫されたカムを使用す
る方法が採用されていた。
<発明が解決しようとする課題> 上記の装置においては、制御軸の数が増加した場合、
それらの実時間制御には、幾何学的に増加する演算の複
雑さ、および演算の高速性が要求されるため、制御装置
が極めて大掛かりな装置になるという問題が生じてい
た。
一方、形状が工夫されたカムを使用する場合には、カ
ムの形状の変更が困難であることから、異なる種類の製
品を生産することは極めて難しくなり、1種の製品に対
して1種の装置が必要になるという問題があった。
本発明は上記課題を解決するため着想されたものであ
り、その目的は、簡単な構成により、制御の容易な変更
と、実時間での複雑な制御とを行うことのできる軸制御
装置を提供することにある。
<課題を解決するための手段> 本発明に係る軸制御装置は、制御対象をn台の駆動機
器を用いて多軸制御する基本構成となっており、制御対
象を多軸制御する上での基準となる基準クロックを生成
するクロック信号発生回路と、基準クロックを分周する
ことにより入力パルス信号を夫々生成するn個の可変分
周器と、入力パルス信号に基づいて前記駆動機器を夫々
駆動させるn個のドライバと、基準クロックを計数する
カウンタと、前記駆動機器の速度の逆数の値として表し
た速度指令値と時間との関係を与える速度指令パターン
が駆動機器毎に予め記録されており、前記カウンタの計
数値が示す時間に対応する速度指令値を駆動機器毎に逐
次読み出し、当該速度指令値に基づいて前記n個の可変
分周器の分周比を夫々調節させる記憶部とを具備したこ
とを特徴としている。
<作用> 装置の運転を開始させると、クロック信号発生回路か
ら基準クロックが出力され、カウンタ及びn個の可変分
周器に導かれる。n個の可変分周器にて基準クロックが
夫々分周され、これにより駆動機器毎の入力パルス信号
が夫々生成される。各入力パルス信号はn個のドライバ
に夫々出力され、その結果、n台の駆動機器が同信号に
基づいて夫々駆動される。
一方、カウンタにて基準クロックが計数され、この計
数結果により記憶部が検索され、その結果、駆動機器毎
の速度指令値が逐次出力され、n個の可変分周器に夫々
導かれる。即ち、記憶部には、駆動機器の速度の逆数の
値として表した速度指令値と時間との関係を与える速度
指令パターンが駆動機器毎に予め記録されており、カウ
ンタの計数値が示す時間に対応する速度指令値が駆動機
器毎に逐次読み出される。このような速度指令値により
n個の可変分周器の分周比が夫々調節される。この結
果、各入力パルス信号の周波数が各速度指令パターンに
従って夫々変化し、n台の駆動機器が同時に制御され
る。
<実施例> 第1図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロッ
ク線図である。
図において、最も基準となるクロック信号を生成する
クロック信号発生回路11の出力は、時間軸の基準スケー
ルの設定を行う分周器12に送出されており、この分周器
12の出力は、クロック信号12aとして、カウンタ13のク
ロック入力に接続されている。そしてカウント結果を示
すカウンタ13からの出力は、アドレスマルチプレクサ14
の一方の入力に導かれている。
アドレスマルチプレクサ14の出力は、RAMを記憶素子
とする5つの記憶部15a〜15eのアドレス入力151a〜151e
のそれぞれに接続されており、これらの記憶部15a〜15e
の出力は、それぞれに対応して設けられた分周器16a〜1
6eの、分周比の設定を行う入力に導かれている。またこ
れらの分周器16a〜16eのクロック入力には、クロック信
号発生回路11の出力が、クロック信号11aとして導かれ
ている。
分周器16a〜16eの出力は、分周出力161a〜161eとし
て、パルスモータ、およびパルスモータの駆動回路等か
らなる軸駆動部17a〜17eに送出されており、軸駆動部17
a〜17eを構成するパルスモータの出力は制御軸18a〜18e
に与えられている。またハードディスクによって構成さ
れた記憶装置20の出力が導かれたデータ制御部19から
は、アドレスマルチプレクサ14に対するアドレス出力
と、記憶部15a〜15eに対するデータ出力とが送出されて
いる。
以上の構成からなる本発明の一実施例の動作について
以下に説明する。
制御の動作に先立って、データ制御部19は、記憶装置
20より、制御の種類に対応するデータの読み出しを行
う。そして読み出したデータを、アドレスマルチプレク
サ14を介してアドレスの指定を行いつつ、記憶部15a〜1
5e内のRAMに記憶させる。この記憶を行わせる動作が終
了したときには、アドレスマルチプレクサ14の切り換え
を行い、カウンタ13の出力が記憶部15a〜15eに導かれる
ようにする。
本実施例は、5軸の同時制御を行う構成となっている
が、以下の説明においては、動作説明を分かり易いもの
とするため、制御軸18a、18bの2軸の制御を行う場合の
動作について、第2図を参照しつつ説明を進める。
いま制御軸18aにはY軸方向の制御を行わせ、制御軸1
8bにはX軸方向の制御を行わせると共に、これらの制御
軸18a、18bによって半円の軌跡91を走査させるとする。
またカウンタ13の出力値が0のときには位置P1が走査位
置であり、100のときには位置P2、200のときには位置P3
を走査させるとする。
そのため、記憶部15aのアドレス0には、位置P1にお
ける移動速度を示すベクトルV1のY軸方向の成分を示す
ベクトル(ベクトルV1に等しい)の長さに比例するパル
スレートを示す値が格納されており、記憶部15bのアド
レス0には、ベクトルV1のX軸方向の成分を示すベクト
ル(0ベクトル)に対応するパルスレートを示す値(こ
の値は分周出力161bの送出を停止させるビットをHレベ
ルとすることにより実現されている)が格納されてい
る。
また記憶部15a、15bのそれぞれのアドレス100には、
ベクトルV2のY軸方向の成分を示すベクトルV2Yに対応
するパルスレート値、X軸方向の成分を示すベクトルV2
Xに対応するパルスレート値が格納されている。アドレ
ス200についても、ベクトルV3に関して同様となってい
る。以下に続くアドレスについても同様となっており、
0〜100の途中のアドレス、およびその他のアドレスに
ついても、そのアドレスに対応する位置のベクトルに対
応する値が格納されている。
カウンタ13がリセット状態、制御軸18a、18bによる制
御位置が位置P1においては、ベクトルV1に対応する値が
記憶部15a、15bから分周器16a、16bに出力されることと
なる。その結果、分周出力161aには、ベクトルV1を示す
周期の短いパルス出力が現れ、軸駆動部17a内のパルス
モータは、このパルス周期に対応する速い速度で回転
し、制御軸18aを回転させる。
一方、分周器16bの分周出力161bにはパルスが現れな
いため、軸駆動部17b内のパルスモータは停止状態にあ
る。
以下、カウンタ13のカウントが進むに従って、制御軸
18aの回転は遅くなり、制御軸18bは徐々に速くなる回転
を開始する。
そしてカウンタ13の出力値が100となったとき、記憶
部15aからはベクトルV2Yに対応する値、記憶部15bから
はベクトルV2Xに対応する値が出力されるため、制御軸1
8aはベクトルV2Yの長さに対応する速度、制御軸18bはベ
クトルV2Xの長さに対応する速度で回転する。
以下同様の動作が繰り返され、走査位置がP4に達した
ときには、分周器16aからのパルスの送出が停止する。
また記憶部15bからはベクトルV4に対応する値が送出さ
れるため、制御軸18bは速い速度で逆転を開始する。そ
のため走査は直線Lに沿って行われ、ついには位置P1に
達する。そしてカウンタ13のリセットが行われ、上記動
作が再び繰り返される。
以上に説明した原理と同様の原理により、記憶部15a
〜15eには、それぞれの制御軸18a〜18eに対応するデー
タが格納されることから、制御軸18a〜18eは、記憶部15
a〜15e内のデータに従った速度で回転を行う。
第3図はクロック信号発生回路11の第2の実施例の電
気的構成を示すブロック線図である。
この実施例におけるモータ31は、質量のある原材料が
積載されたテーブル(図示されていない)等を移動させ
るためのモータであり、回転速度の素早い変更ができな
いことから、このモータ31の回転位置を全ての動作の基
準とする構成となっている。
そのため、モータ31の回転軸311にはロータリーエン
コーダ32が取り付けられており、ロータリーエンコーダ
32からのパルス出力32aは、PLL回路等によって構成され
たクロック信号発生回路33に導かれている。そしてクロ
ック信号発生回路33の出力は、クロック信号33aとし
て、分周器16a〜16eのクロック入力と分周器12とに送出
されている。
以下に第3図に示す実施例の動作について説明する。
クロック信号発生回路33は、ロータリーエンコーダ32
より送出されるパルス出力32aから、その周期が1/100と
なるクロック信号33a(クロック信号32aの100倍の周波
数のクロック信号)を生成し、外部に送出する。そのた
め、モータ31が回転し、テーブルが移動するに従って、
そのテーブル上の原材料を加工するための器具を移動さ
せる制御軸18a〜18eは、テーブルの移動に対応して出力
される記憶部15a〜15eからのデータに従って回転する。
第4図は軸駆動部17a〜17eの第2の実施例の電気的構
成を示すブロック線図である。
第1図に示す構成においては軸駆動部17a〜17eにパル
スモータを用いた構成について説明したが、この実施例
においては回転軸411にロータリーエンコーダ42が取り
付けられたサーボモータ41が使用されており、このサー
ボモータ41は、ロータリーエンコーダ42の出力と分周出
力161aとが導かれたドライバ回路43により駆動される構
成となっている。
そしてドライバ回路43は、分周出力161aにパルスが1
つ送出される毎に、ロータリーエンコーダ42からパルス
が1つ送出されるまでサーボモータ41を回転させる制御
を行う。そのため、サーボモータ41は、パルスモータと
同様の回転を行う。
なお本発明は上記実施例に限定されず、制御軸18a〜1
8eの数については5軸の場合について説明したが、その
他の軸数として、例えば2軸、あるいは6軸等の装置に
適用することが可能である。
また記憶部15a〜15eに対する、データ制御部19からの
アクセスとカウンタ13の出力によるアクセスとを時分割
とすることにより、その制御動作中において、記憶部15
a〜15e内のデータの変更を可能な構成としても良い。
また記憶部15a〜15eにはRAMを用いた構成について説
明したが、予めデータを格納したROMを用いた構成とす
ることが可能である(このときには、アドレスマルチプ
レクサ14、データ制御部19、記憶装置20は不要であ
る)。
また制御動作が数学モデルに基づかず、経験則に基づ
く場合には、その経験則に対応するデータを記憶部に格
納することにより、経験則に沿った動作をさせることが
可能である。
<発明の効果> 以上、本発明に係る軸制御装置による場合、予め記録
された駆動機器毎の速度指令パターンに基づいてn台の
駆動機器を同時に制御する構成となっているので、多軸
制御のパターンの変更を容易に行うことができる。ま
た、たとえ複雑な多軸制御を行うときであっても、特別
な軌跡演算用のプロセッサ等を必要としない。加えて、
速度指令パターンの速度指令値により可変分周器の分周
比を調節し、可変分周器での分周によりドライバを駆動
させるに必要な入力パルス信号を生成する構成となって
いるので、全体の構成が非常に簡単となり、低コスト化
及び高信頼性を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の電気的構成を示すブロック
線図、第2図は制御時における走査の軌跡を示す説明
図、第3図はクロック信号発生回路の第2の実施例の電
気的構成を示すブロック線図、第4図は軸駆動部の第2
の実施例の電気的構成を示すブロック線図である。 11a……クロック信号 12a……クロック信号 13……カウンタ 15a〜15e……記憶部 151a〜151e……アドレス入力 16a〜16e……分周器 161a〜161e……分周出力 17a〜17e……軸駆動部 18a〜18e……制御軸。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】nを2以上の自然数とするとき、制御対象
    をn台の駆動機器を用いて多軸制御する軸制御装置にお
    いて、制御対象を多軸制御する上での基準となる基準ク
    ロックを生成するクロック信号発生回路と、基準クロッ
    クを分周することにより入力パルス信号を夫々生成する
    n個の可変分周器と、入力パルス信号に基づいて前記駆
    動機器を夫々駆動させるn個のドライバと、基準クロッ
    クを計数するカウンタと、前記駆動機器の速度の逆数の
    値として表した速度指令値と時間との関係を与える速度
    指令パターンが駆動機器毎に予め記録されており、前記
    カウンタの計数値が示す時間に対応する速度指令値を駆
    動機器毎に逐次読み出し、当該速度指令値に基づいて前
    記n個の可変分周器の分周比を夫々調節させる記憶部と
    を具備したことを特徴とする軸制御装置。
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