JP2996445B2

JP2996445B2 - 複数軸駆動装置

Info

Publication number: JP2996445B2
Application number: JP2126382A
Authority: JP
Inventors: 毅彦林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1999-12-27
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JPH0421104A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、複数の軸を制御する複数軸駆動装置に関
する。

〔従来の技術〕

第５図は、複数軸駆動装置、例えば、位置決め装置の
ハードウェア構成を示すブロック図である。同図におい
て、位置決め装置（１）はマイクロプロセッサ（11）
と、直線補間データとしての各軸の移動目標位置および
合成速度を記憶するデータメモリ（12）と、各軸の速度
基準等を記憶する制御メモリ（13）と、インタフェース
（14），（15），（16X），（16Y）〜（16N）とを備
え、これらが相互に接続されている。そして、動作を開
始するための指令を与える外部指令装置（２）がインタ
フェース（14）に、直線補間データを入力するための入
力手段、例えば周辺装置（３）がインタフェース（15）
にそれぞれ接続されている。また、モータドライブ装置
（4X），（4Y）〜（4N）がインタフェース（16X），（1
6Y）〜（16N）にそれぞれ接続され、これらのモータド
ライブ装置（4X），（4Y）〜（4N）が各軸のモータ（5
X），（5Y）〜（5N）を駆動するようになっている。

この位置決め装置（１）の従来の直線補間動作を第６
図のフローチャートに従って、第７図の入力データ例お
よび第８図の説明図をも参照して以下に説明する。

先ず、周辺装置（３）を用いてｎ（ｎ＝２以上の整
数）軸の直線補間に必要な各軸の移動目標位置および合
成速度を入力すると、これらの直線補間データが、イン
タフェース（15）を介して、マイクロプロセッサ（11）
に取込まれ、マイクロプロセッサ（11）はこれをデータ
メモリ（12）に記憶させる（ステップ111）。

次に、外部指令装置（２）を用いて動作を開始するた
めの指令を与えると、この指令がインタフェース（14）
を介して、マイクロプロセッサ（11）に入力される（ス
テップ（112）。そこで、マイクロプロセッサ（11）は
データメモリ（12）に記憶された各軸の移動目標位置お
よび合成速度に基いて軸毎の速度・基準を演算して制御
メモリ（13）に記憶させる（ステップ113）。

次に、マイクロプロセッサ（11）は各軸の速度基準に
見合った動作指令を、それぞれインタフェース（16
X），（16Y）〜（16N）を介して、駆動手段、例えば、
モータドライブ装置（4X），（4Y）〜（4N）に与え、こ
れによって各軸のモータ（5X），（5Y）〜（5N）は一斉
に駆動される（ステップ114）。また、マイクロプロセ
ッサ（11）はこれらの動作指令の出力処理を一定時間毎
に実行する（ステップ115）。

次に、マイクロプロセッサ（11）は移動目標位置（以
下、単に移動位置ともいう）に対応した回数だけ動作指
令を出力したか否かを判定し、出力しておれば直線補間
動作を終了する（ステップ116）。

因みに、周辺装置（３）から入力される直線補間デー
タは、第７図（ａ）に示すように、運転動作、合成速度
および各軸の移動位置からなっている。

第８図（ａ）および（ｂ）はワークに対して２軸の直
線補間データを入力したとき、移動位置がP₁（x₁,y₁）
である場合と、P₂（x₂,y₂）である場合の各動作軌跡を
示した図である。ここで、移動位置P₁が（x₁,y₁）であ
れば現在位置０と移動位置P₁との間の合成速度ｖが一定
になるようにｘ軸の速度基準v_x1と、ｙ軸の速度基準v_y1
とが決定される。また、移動位置P₂が（x₂,y₂）であっ
ても、やはり合成速度ｖが一定になるようにｘ軸の速度
基準v_x2と、ｙ軸の速度基準v_y2とが決定される。

この場合、y₁＝y₂,x₁＞x₂の関係にあったとしても、
合成速度ｖを一定にしたことにより、v_x1≠v_x2、v_y1≠v
_y2となり、各軸の速度基準は移動位置の変化に応じてそ
の度毎に変化する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した複数軸駆動装置は工作機械に限らず、これ以
外の種々の分野に応用される。このうち、工作機械に応
用した場合には、上述した直線補間動作を途中で停止す
ることなく、連続的に実行したとしても、合成速度が常
に一定であることから工作状態を一定に維持できる。

ところで、搬送装置としてのコンベアにおいては、合
成速度を一定にするよりも、基準軸に対して速度一定制
御をする必要性が高い。しかるに、上述した従来の直線
補間を採用した複数軸駆動装置にあっては、新たな移動
位置に対応した直線補間動作毎に各軸の速度が変化し、
コンベアに適用したときに基準軸の速度を一定に保持す
ることができないという問題点があった。

この発明は上記の問題点を解決するためになされたも
ので、基準軸速度を一定に保持することのできる複数軸
駆動装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る複数軸駆動装置は、複数軸の各々の移
動目標位置と、速度値と、定義情報と、が入力される入
力手段と、この入力手段により入力された入力内容にも
とづき、速度値および定義情報により示される速度条件
が満足されるとともに、複数軸の各々の軸について速度
が移動目標位置までの距離に比例する大きさになるよう
に、各々の軸の速度を算出する軸毎速度演算手段と、軸
毎速度演算手段により算出された各々の軸の速度にもと
づき複数軸を駆動する駆動手段と、を備え、定義情報に
より速度値が複数軸のうちのいずれかの軸の速度値であ
ると定義可能であるとともに、速度値が各々の軸の速度
の合成速度値であるとも定義可能にしたものである。

〔作用〕

この発明による複数軸駆動装置は、複数軸の各々の移
動目標位置と、速度値と、定義情報と、が入力手段によ
り入力され、この入力手段により入力された入力内容に
もとづき、速度値および定義情報により示される速度条
件が満足されるとともに、各々の軸について速度が移動
目標位置までの距離に比例する大きさになるように、軸
毎速度演算手段が各々の軸の速度を算出し、軸毎速度演
算手段により算出された各々の軸の速度にもとづき駆動
手段が複数軸を駆動し、定義情報により速度値が複数軸のうちのいずれかの軸
の速度値であると定義可能であるとともに、速度値が各
々の軸の速度の合成速度値であるとも定義可能である。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図
であり、外部から直線補間データを入力する補間データ
入力手段（101）と、入力された補間データを記憶する
補間データ記憶手段（102）と、外部から補間動作指令
を与える動作指令手段（103）と、補間動作指令が与え
られたとき、補間データ記憶手段（102）の補間データ
に基いて複数軸の速度基準をそれぞれ演算する軸毎速度
・演算手段（105）と、演算された速度基準を記憶する
速度データ記憶手段（106）と、記憶された速度基準に
従った動作指令をモータドライブ装置（5X）〜（5N）に
与える動作指令出力手段（106）とで構成されている。

ここで、補間データ入力手段（101）から合成速度を
一定にする指令および基準軸の速度を一定にする指令の
うちいずれか一方を随時選択して入力すると、軸毎速度
演算手段（104）はこの指令に応じて各軸の速度基準を
合成速度の成分に一致させたり、基準軸の速度基準を一
定にし、他の軸の速度基準を移動量に比例させたりす
る。

ところで、第１図にブロックで示した各機能は、第５
図に示したハードウェア（H/W）構成をそのまま採用す
ることができ、そのソフトウェアを変更することによっ
て実現できる。

そこで、本実施例のソフトウェアに対応する第２図の
フローチャートに従って具体的動作を以下に説明する。

先ず、ｎ軸の直線補間を行う場合には、周辺装置
（３）にて各軸の目標位置と、合成速度を一定にするか
あるいは基準軸速度を一定にするかの動作内容を入力す
ると、マイクロプロセッサ（11）はこれらの補間データ
および動作内容をデータメモリ（12）に記憶させる（ス
テップ121）。

次に、補間動作を開始する場合に、外部指令装置
（２）によって動作開始指令を入力すると、この指令が
マイクロプロセッサ（11）に加えられる（ステップ12
2）。

次に、マイクロプロセッサ（11）はこの動作指令を受
けたとき、データメモリ（12）の補間データに基いて各
軸の移動量を演算する（ステップ123）。

次に、データメモリ（12）の内容にもとづく動作が合
成速度一定か基準軸速度一定かを判定し（ステップ12
4）、合成速度一定の場合には前述したように直線速度
成分に対応する各軸の速度基準を演算して制御メモリ
（13）に記憶させ（ステップ125）、反対に、基準軸速
度一定の場合には基準軸の速度基準を一定とし、他の軸
の速度基準を移動量に比例させたものとして制御メモリ
（13）に記憶させる（ステップ126）。

次に、マイクロプロセッサ（11）は各軸の速度基準に
見合った動作指令をモータドライブ装置（4X），（4Y）
〜（4N）に与え、これによって各軸のモータ（5X），
（5Y）〜（5N）は一斉に動作を開始する（ステップ12
7）。また、マイクロプロセッサ（11）はこれらの動作
指令の出力処理を一定時間毎に実行する（ステップ12
8）。

次に、マイクロプロセッサ（11）は移動目標位置に対
応した回数だけ動作指令を出力したか否かを判定し、出
力しておれば直線補間動作を終了する（ステップ12
9）。

因みに、ｎ軸の直線補間について、Ｘ軸を基準軸と指
定する場合には、第７図（ｂ）に示すデータが周辺装置
（３）から位置決め装置（１）に入力される。なお、第
７図（ａ）および第７図（ｂ）において、「123456mm/m
in」とあるのは速度値である。また、第７図（ａ）にお
いて「合成速度」、第７図（ｂ）において「Ｘ軸速度」
とあるのは、それぞれ、速度値がいずれの速度を示すか
を定義する定義情報である。

第３図（ａ）および（ｂ）はワークに対して２軸の直
線補間動作をさせる際、Ｘ軸の速度が一定になるように
動作内容を指定すると共に、移動位置がP₁（x₁,y₁）で
ある場合と、P₂（x₂,y₂）である場合の移動軌跡を示し
た図である。

ここで、移動位置P₁（x₁,y₁）に対してＸ軸の速度基
準はv_x1はｖ（＝一定）となり、Ｙ軸の速度基準v_y1はのように決定される。また、移動位置P₂（x₂,y₂）に対
してＸ軸の速度基準v_x2はｖ（＝一定）に、Ｙ軸の速度
基準v_y2はのように決定される。

この場合、y₁＝y₂、x₁＞x₂の関係にある場合、Ｘ軸の
速度を一定にしたことにより、v₁≠V₂（合成速度）、v
_x1＝v_x2＝ｖ、v_y1≠v_y2となる。

しかして、ユーザが周辺装置（３）を用いて合成速度
を一定にする指令を入力すれば、合成速度一定の連続制
御ができ、基準軸の速度を一定にする指令を入力すれば
基準軸速度一定の連続制御ができる。

とりわけ、動作軸の速度を一定にし、かつ、この動作
軸に対して補間して動かす必要のある軸の動作軌跡の直
線性を必要とするコンベアの制御において、基準軸速度
一定の指令を与える制御方法が極めて有効である。

第４図（ａ）および（ｂ）は合成速度を一定にする指
令を与えて連続制御したとき、および基準軸の速度を一
定にする指令を与えて連続制御したときの軸速度の変化
を示した図である。

すなわち、例えば、第１軸をベルトコンベアの駆動軸
とし、この第１軸の速度を一定にしようとしても、合成
速度一定制御においては、同図（ａ）に示すように、Ａ
点からＢ点に向かうとき第１軸のみが駆動され、Ｂ点か
ら他の点に向かうときに第２軸も駆動されたとすれば、
第１軸の速度はＢ点の前後で変化する。すなわち、第２
軸が駆動された時点で第１軸の速度が変化しないように
合成速度を設定しなおさなければならず、プログラムの
作成に手間がかかるとともに、この設定変更により加工
精度の低下が起きやすい。一方、基準軸速度一定制御に
おいては、同図（ｂ）に示すように、Ｂ点から他の点に
向かうときに第２軸が駆動されても第１軸の速度は変化
しない。

このことから明らかなように、基準軸の速度一定制御
は駆動系統に対して所望のスタート条件を実現できるこ
とになり、さらに、一定速度を保ちながら動作して最終
目的位置に到達させるというストップ条件の実現も可能
となる。

また、３軸以上のｎ軸制御において、基準２軸の合成
速度を基準速度とすれば、平面上に限って見れば常に同
一の速度で動くｎ軸補間制御が実現できる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように本発明によれば、複数軸の各々
の移動目標位置と、速度値と、定義情報と、が入力手段
により入力され、この入力手段により入力された入力内
容にもとづき、速度値および定義情報により示される速
度条件が満足されるとともに、各々の軸について速度が
移動目標位置までの距離に比例する大きさになるよう
に、軸毎速度演算手段が各々の軸の速度を算出し、軸毎
速度演算手段により算出された各々の軸の速度にもとづ
き駆動手段が複数軸を駆動するようにし、定義情報によ
り速度値が複数軸のうちのいずれかの軸の速度値である
と定義可能であるとともに、速度値が各々の軸の速度の
合成速度値であるとも定義可能にしたので、所定の軸の速度を他の軸とは独立に所望の速度に設定
することが容易にできるとともに、各々の軸の速度の合
成速度を所望の速度に設定することも容易にでき、例え
ば、これを用いてベルトコンベア上の加工対象を加工す
る場合に、定義情報により速度値をベルトコンベアを駆
動する軸の速度と定義し、他の軸によりベルトコンベア
上の加工対象を加工するようにすれば、ベルトコンベア
の速度を容易に一定にすることができ加工精度の低下を
防止できる効果がある。

また、例えば、これを用いて複数軸により工具を移動
させて加工対象を加工する場合に、定義情報により速度
値を各軸の速度の合成速度と定義すれば、工具の速度を
容易に一定にすることができ、加工精度の不均一を防止
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の主要な機能をマイクロプロセッサに
持たせた場合の処理手順を示すフローチャート、第３図
（ａ），（ｂ）は同実施例の動作を説明するために、移
動位置に応じた移動軌跡を示した図、第４図（ａ），
（ｂ）は同実施例の動作を説明するために、合成速度一
定の指令と基準軸速度一定の指令を入力した場合の軸速
度変化の説明図、第５図は位置決め装置の一般的なハー
ドウェア構成を示すブロック図、第６図は従来の位置決
め装置の動作を説明するためのフローチャート、第７図
（ａ），（ｂ）は第５図に示した装置の主要素の入力デ
ータ例を示す図、第８図（ａ），（ｂ）は従来の位置決
め装置の動作を説明するために、移動位置に応じた移動
軌跡を示した図である。（１）……位置決め装置、（２）……外部指令装置、
（３）……周辺装置、（4X）〜（4N）……モータドライ
ブ装置、（5X）〜（5N）……モータ、（101）……補間
データ入力手段、（102）……補間データ記憶手段、（1
03）……動作指令手段、（104）……軸毎速度演算手
段、（105）……速度データ記憶手段、（106）……動作
指令出力手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−66003（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−14907（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−136209（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−205709（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−209741（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−67681（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G05B 19/407,19/415

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数軸の各々の移動目標位置と、速度値
と、定義情報と、が入力される入力手段と、上記入力手段により入力された入力内容にもとづき、上
記速度値および上記定義情報により示される速度条件が
満足されるとともに、上記複数軸の各々の軸について速
度が上記移動目標位置までの距離に比例する大きさにな
るように、上記各々の軸の速度を算出する軸毎速度演算
手段と、上記軸毎速度演算手段により算出された上記各々の軸の
速度にもとづき上記複数軸を駆動する駆動手段と、を備
え、上記定義情報により上記速度値が上記複数軸のうちのい
ずれかの軸の速度値であると定義可能であるとともに、
上記速度値が上記各々の軸の速度の合成速度値であると
も定義可能なことを特徴とする複数軸駆動装置。