JP3477792B2 - モーション制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータの制御を
行う制御装置に関し、特に高速に動作させても残留振動
の少ない制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２０は例えば特開平２−７４８１５号
公報に示された従来のサーボモータ制御装置を示す構成
図であり、図において、２１０はモータの駆動対象物の
移動距離（ストローク）及び移動時間と後述するカム曲
線テーブルの種類のデータが入力されるキーボード、２
２０はキーボード２１０の入力を受け、この入力に応じ
たＮＣコマンドを出力するデータ入力部、２３０はデー
タ入力部２２０からのＮＣコマンドが格納される不揮発
性のメモリである。２４０はメモリ２３０からＮＣコマ
ンドを逐次取り出して実行するインタプリタである。２
５０は複数種類のカム曲線テーブル２５０₁〜２５０_nが
設けられ無次元化したデータを対応させたテーブルであ
る。２６０はカム曲線指令部であり、インタプリタ２４
０から与えられたカム曲線の種類のデータからカム曲線
テーブル２５０₁〜２５０_nの中の１つを選択し、選択し
たカム曲線テーブルを参照しながら、インタプリタ２４
０から与えられたストロークと移動時間を満足する指令
値を算出する。２７０はカム曲線指令部２６０が算出し
た指令値をもとに、モータ回転位置が指令値に一致する
ようにＤＤモータ２８０を制御する位置決めサーボ制御
装置である。

【０００３】次に動作について説明する。キーボード２
１０によりデータ入力部２２０を介してＮＣコマンドを
逐次取り出して実行する。モータの動作指令を行う場合
は、インタプリタ２４０はカム曲線指令部２６０に対し
てストローク、移動時間のデータを与え、カム曲線メモ
リからカム曲線テーブルの種類を選択し、サンプル時間
毎に指令値をサーボ制御装置２７０に与える。

【０００４】また、図２１は、例えば、機械設計第３３
巻第３号（１９８９年３月号）Ｐ６４〜６９に示された
従来のカム曲線の生成手法の説明図である。

【０００５】多くのカム曲線は、図２１に示すユニバー
サルカム曲線と呼ばれるカム曲線で表現することができ
る。ユニバーサルカム曲線の加速度ａは次式で表され
る。

【０００６】

【数１】

【０００７】ここで、ａ_mp及びａ_mmは加速度の正及び負
の最大値であるが、他のパラメータを与えることによっ
て、自動決定される。上式のａを時間ｔで順次積分した
ものをｖ，ｓとし、境界で連続になるようにし、ｔ＝ｔ
₀（初値）においてｖ＝ｖ₀，ｓ＝ｓ₀，また、ｔ＝ｔ
₇（終値）においてｖ＝ｖ₇，ｓ＝ｓ₇とおくと次式の関
係式を得る。 ｖ₇−ｖ₀＝−ａ_mm（ｃ₇＋ｃ₆＋ｃ₅）＋ａ_mp（ｃ₃＋ｃ₂＋ｃ₁） ｓ₇−ｓ₀＝ａ_mm｛−ｃ₇ ²−0.5ｃ₆ ²＋ｃ₅ ²−ｃ₆(ｔ₇−ｔ₆) −ｃ₅(ｔ₇−ｔ₄)｝ ＋ａ_mp｛ｃ₃ ²＋0.5ｃ₂ ²−ｃ₁ ²＋ｃ₃(ｔ₇−ｔ₃) ＋ｃ₂(ｔ₇−ｔ₂)＋ｃ₁(ｔ₇−ｔ₀)｝ ＋ｖ₀（ｔ₇−ｔ₀） (２) ただし、 ｃ₁ ＝ ２（ｔ₁−ｔ₀）／π， ｃ₂ ＝ ｔ₂−ｔ₁， ｃ₃ ＝ ２（ｔ₃−ｔ₂）／π， ｃ₄ ＝ ｔ₄−ｔ₃， ｃ₅ ＝ ２（ｔ₅−ｔ₄）／π， ｃ₆ ＝ ｔ₆−ｔ₅， ｃ₇ ＝ ２（ｔ₇−ｔ₆）／π (３) ここで、ｔ₀〜ｔ₇およびｖ₀，ｖ₇，ｓ₀，ｓ₇の合計１２
個のパラメータを与えると式(２)を解いて、ａ_mp，ａ_mm
の値が求まり、これを各区間の式に当てはめて、ｓ，
ｖ，ａ，ｊ（＝ｄａ／ｄｔ）の値を求めることができ
る。

【０００８】また、図２２は、例えば、特開平４−２９
９７１５号公報に示された従来のサーボモータ制御装置
を示す構成図であり、図において、３０１は制御対象で
あるモータ、３０２はモータ３０１の回転量を検出し、
検出した回転量に比例したパルス数のエンコーダパルス
を出力する回転センサである。３０３はモータ３０１を
制御するための指令値を作成して出力する指令値発生部
である。指令値発生部３０３において、３３１はＲＯＭ
であり、カム曲線や、カム曲線から位置指令値を算出す
るためのソフトウェアが格納されている。３３２はＲＡ
Ｍであり、演算に必要なデータや変数が格納されてい
る。３３３は位置指令コントローラであり、カム曲線テ
ーブルから位置指令値を求める演算を行う。３３４は位
置指令コントローラ３３３によって求めた位置指令値を
出力する位置指令値発生回路、３３５はエンコーダパル
スのパルス数をカウントするカウンタである。３０４は
ドライバ部であり、位置フィードバック制御部を内蔵し
ていて、位置指令信号とエンコーダパルスをもとに生成
した駆動電流をモータ３０１に与えて回転位置をフィー
ドバック制御する。また、ドライバ部３０４が受けたエ
ンコーダパルスはそのままカウンタ３３５へ与えられ
る。与えられたエンコーダパルスはモータの実回転位置
を確認するのに用いられる。

【０００９】３０５はカム曲線作成部であり、パソコン
などの汎用コンピュータのＣＡＤ機能を利用してカム曲
線を作成するものである。カム曲線作成部３０５におい
て、３５１は入出力部であり、作成するカム曲線の座標
空間を表示する表示部３５１１と、カム曲線の作成に必
要な各種データを入力するキーボード３５１２と、表示
画面上でカム曲線が通る点をプロットしたり、カム曲線
の作成に必要な作業を表示画面上で行うマウス３５１３
とからなる。３５２は表示画面上でプロットした点をも
とにカム曲線を作図する作図部、３５３は作図したカム
曲線を無次元化したカム曲線テーブルにするカム曲線テ
ーブル作成部、３５４は作成したカム曲線テーブルを格
納するメモリ、３５５はメモリ３５４に格納されたカム
曲線テーブルをＲＳ２３２Ｃ等の通信線３５６で転送し
てカム曲線記憶用バッファ３３６に一時格納するデータ
転送部である。一時格納されたカム曲線テーブルはＲＡ
Ｍ３３２のメモリ領域の一部に格納される。３５７はカ
ム曲線作成部３０５全体の制御を司るＣＰＵである。

【００１０】次に動作について説明する。表示部３５１
１の表示画面上で、マウス３５１３により例えば速度指
令値のカム曲線が通る点を入力する。作図部３５２は、
曲線モードになっている場合は、スプライン機能によ
り、プロットした点を曲線でつないで滑らかな速度指令
値のカム曲線を作成する。さらに作図部３５２は作成し
たカム曲線について積分と微分を行い、位置指令値と加
速度指令値のカム曲線を作る。これら３つのカム曲線は
表示画面に同時に表示され、これによってモータの制御
パターンを確認することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のモーション制御
装置及びカム曲線生成手法は以上のように構成されてい
るので、ストローク、移動時間、モータで駆動する負荷
などの動作条件を考慮して最適なカム曲線を多数のカム
曲線テーブルの中から選択するか、またはユニバーサル
カム曲線のパラメータを調整して生成する必要があり、
カム曲線の特性を熟知している人以外には、最適なカム
曲線を用いることが困難であり、また、複数のカム曲線
テーブルをメモリ上に持つためメモリを大量に必要とす
る等の問題点があった。

【００１２】また、曲線を生成する際にある一定速度に
加速する、あるいはある一定速度から減速するようなカ
ム曲線や、最高速度や最低速度を制限するようなカム曲
線をを生成できないという問題点があった。

【００１３】また、従来のモーション制御装置は以上の
ように構成されているので、実際にモータを駆動するサ
ーボ制御装置に対し、サンプリング時間ごとの位置指令
あるいはそれに相当する指令値のみしか出力することが
できず、サーボ制御装置において指令値に対する追従誤
差を小さくすることが困難であった。

【００１４】さらに、曲線を入力する際、カム曲線の通
る点の位置指令値、速度指令値または加速度指令値のい
ずれかを入力し、入力した点をもとにスプライン機能を
用いてカム曲線を生成するが、例えば 図２３(ａ)に示
すようなカム曲線を点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを指定してス
プライン機能を用いて入力しようとした場合、図２３
(ｂ)のような曲線になってしまい、所望の曲線が生成で
きないという問題があった。

【００１５】また、曲線を生成した後、曲線の図形のみ
を表示するため、生成したカム曲線の最高速度などの特
性を正確に把握するのが困難であり、モータを定格回転
以上のスピードで回転させてしまうおそれがある等の問
題点があった。

【００１６】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、カム曲線の特性を熟知していない
人でも容易にカム曲線を用いてサーボモータを制御で
き、また、少ないメモリでも動作が可能なモーション制
御装置を得ることを目的とする。また、指令値に対する
追従誤差が小さい制御装置を得ることを目的とし、さら
に容易にモータの運動曲線を入力、確認することが可能
なモーション制御装置を得ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
モーション制御装置は、サーボモータの動作時の位置、
速度及び加速度のうち少なくとも１つを時刻または同期
する駆動体の位置に対して入力する動作条件入力手段
と、この動作条件入力手段によって入力された位置、速
度及び加速度のうち少なくとも１つをもとに１個の曲線
生成パラメータを用いてカム曲線を生成するカム曲線生
成手段と、このカム曲線生成手段において生成されたカ
ム曲線を記憶するカム曲線記憶手段と、記憶されたカム
曲線からモータの指令値を生成、出力するモータ指令値
計算手段と、並びに上記指令値をサーボ制御装置に出力
するモータ指令出力手段とを備え、上記カム曲線生成手
段において１個の曲線生成パラメータを調整することに
よって多様な種類のカム曲線を生成するようにしたもの
である。

【００１８】本発明の請求項２に係るモーション制御装
置は、サーボモータの動作時の位置、速度及び加速度の
うち少なくとも１つを時刻または同期する駆動体の位置
に対して入力する動作条件入力手段と、この動作条件入
力手段によって入力された位置、速度及び加速度の少な
くとも１つをもとに１個の曲線生成パラメータを用いて
カム曲線を生成する際のパラメータを計算し、これらの
パラメータから生成されるカム曲線に応じたモータ指令
値を生成するカム曲線指令生成手段と、上記カム曲線指
令生成手段で計算されたパラメータを記憶するパラメー
タ記憶手段と、並びに上記指令値をサーボ制御装置に出
力するモータ指令出力手段とを備え、上記カム曲線指令
生成手段において１個の曲線生成パラメータを調整する
ことによって多様な種類のカム曲線を生成するようにし
たものである。

【００１９】また、上記カム曲線生成手段、カム曲線指
令生成手段で生成するカム曲線の曲線生成パラメータの
学習を行うカム曲線学習手段を設ける。

【００２０】そして、上記学習手段においてスプライン
曲線を用いて曲線生成パラメータの推定を行う。

【００２１】さらに、上記動作条件入力手段においてカ
ム曲線の最高速度または最低速度を指定できるようにし
た。

【００２２】 さらにまた、上記カム曲線生成手段、カ
ム曲線指令生成手段において、加速区間あるいは減速区
間の有無を判断し、両方とも存在する場合はユニバーサ
ルカム曲線を用いてカム曲線を生成し、少なくとも一方
がない場合はカム曲線の曲線生成条件を指定することに
よりカム曲線を生成できるようにした。

【００２３】本発明の請求項８、９に係るモーション制
御装置は、カム曲線の生成時に位置あるいは速度指令値
のみならず、加速度の指令値あるいは加速度指令値など
を用いて計算できる電流の指令値を生成し、サーボ制御
装置に出力するとともに、サーボ制御装置では、上記電
流指令値あるいは加速度指令値を従来の位置あるいは速
度指令値に加えてまたはそれらの代わりに入力できるよ
うにしたものである。

【００２４】また、上記動作条件入力手段において、時
刻または同期する駆動体の位置に対するモータの位置と
その位置における速度を入力する。

【００２５】さらに、上記動作条件入力手段に、生成し
たカム曲線の形状、最大速度、最大加速度を表示する表
示手段を設けた。

【００２６】

【作用】本発明の請求項１，２に係るモーション制御装
置は、カム曲線生成手段、カム曲線指令生成手段におい
て１個の曲線生成パラメータを調整することによって容
易に多様なカム曲線を生成し、複数のカム曲線テーブル
を必要としない。

【００２７】また、カム曲線学習手段において曲線生成
パラメータの学習によって振動を起こさないようなカム
曲線を生成するため、高速かつ低振動で動作する。例え
ばモータの電流値を観察することによって動作終了後の
残留振動を検知し、それをもとにカム曲線を学習して指
令値を生成する。

【００２８】また、スプライン曲線を用いて曲線生成パ
ラメータの推定を行うため、高速に学習する。

【００２９】さらに、動作条件入力手段においてカム曲
線の最高速度または最低速度を指定でき、指定した最高
速度または最低速度の曲線を生成し、所望の速度より速
いまたは遅い動作を防ぐ。

【００３０】さらにまた、上記カム曲線生成手段、カム
曲線指令生成手段において加速区間あるいは減速区間の
少なくとも一方がない場合でもカム曲線を生成できるよ
うにしたので、加速あるいは減速部分だけの曲線を生成
することにより、ある一定の速度に加速あるいは減速す
る。

【００３１】また、本発明の請求項８、９に係るモーシ
ョン制御装置は、カム曲線生成手段、カム曲線指令生成
手段において、カム曲線の位置指令を生成するのと並行
して滑らかな電流指令値あるいは加速度指令値を出力す
るとともに、サーボ制御装置において電流指令値あるい
は加速度指令値をフィードフォワート゛として用いる。

【００３２】また、動作条件入力手段において、位置に
おける速度を入力することにより、所望の動作を実現す
る。

【００３３】さらに、上記動作条件入力手段に表示手段
を設けており、曲線の特性を文字で表示することによ
り、入力者に注意を促す。

【００３４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図について説明する 実施例１． 図１は本発明の実施例１の請求項１に係るモーション制
御装置を示す構成図である。図において、１はサーボモ
ータの動作条件を入力する動作条件入力部、２は動作条
件に応じたカム曲線を生成するカム曲線生成部、３はカ
ム曲線生成部で生成されたカム曲線を記憶しておくカム
曲線記憶部、４はモータに与える指令値を計算するモー
タ指令計算部、５はモータ指令計算部４で計算された指
令値をもとに サーボ制御装置６に位置指令や速度指令
を出力するモータ指令出力部である。６はモータに電流
を流して駆動するサーボ制御装置、７は制御対象である
モータ、８はモータの軸の回転量を調べるエンコーダ、
９はモータで駆動する負荷であり、１００はモーション
制御装置全体を示す。

【００３５】次に動作について説明する。図１の動作条
件入力部１ではモータ７にさせたい動作の主要な動作条
件を入力する。例えば、図２の説明図に示すような時刻
ｔ₀のとき位置ｓ₀、速度ｖ₀の状態から 時刻ｔ₇のとき
位置ｓ₇、速度ｖ₇の状態に動かす場合を考えると、動作
条件入力部１は図２の波形図に示す点Ｐ₁ における時刻
ｔ₀、位置ｓ₀、速度ｖ₀、及び点Ｐ₂ における時刻ｔ₇、
位置ｓ₇、速度ｖ₇を入力する。カム曲線生成部２では動
作条件入力部で設定された条件をもとにカム曲線を次の
ようにして生成する。まず、曲線生成のパラメータとし
てｔ_v（０≦ｔ_v≦０.５）を考える。このｔ_v から次式
を用いて他の曲線生成のパラメータｔ₁〜ｔ₆を求める。 ｔ₁＝ｔ₂＝ｔ_v(ｔ₇−ｔ₀)＋ｔ₀, ｔ₃＝ｔ₄＝(ｔ₇−ｔ₀)／2＋ｔ₀, ｔ₅＝ｔ₆＝ｔ₇−ｔ₂＋ｔ₀ 但し 0≦ｔ_v＜0.125 ｔ₁＝(ｔ₇−ｔ₀)／8＋ｔ₀, ｔ₂＝ｔ_v(ｔ₇−ｔ₀)＋ｔ₀, ｔ₃＝ｔ₄＝ (ｔ₇−ｔ₀)／2＋ｔ₀, ｔ₅＝ｔ₇−ｔ₂＋ｔ₀, ｔ₆＝7(ｔ₇−ｔ₀)／8＋ｔ₀ 但し 0.125≦ｔ_v＜0.375 ｔ₁＝(0.5−ｔ_v)(ｔ₇−ｔ₀)＋ｔ₀, ｔ₂＝ ｔ_v(ｔ₇−ｔ₀)＋ｔ₀, ｔ₃＝ｔ₄＝(ｔ₇−ｔ₀)／2＋ｔ₀, ｔ₅＝ｔ₇−ｔ₂＋ｔ₀, ｔ₆＝ｔ₇−ｔ₁＋ｔ₀ 但し 0.375≦ｔ_v≦0.5 (４) 次に求めたｔ₁〜ｔ₆ 及び動作条件入力部１で入力した
ｔ₀，ｔ₇，ｓ₀，ｓ₇，ｖ₀，ｖ₇ を用いてａ_mp，ａ_mmに
ついて式(２)、(３)を解き、その値をユニバーサルカム
曲線の式(１)に代入し、カム曲線を生成する。このよう
にして生成したカム曲線は図３の波形図に示すように
ｔ_vの値によって従来から機械式のカム曲線としてよく
用いられてきたいくつかの曲線を生成することができ
る。例えば ｔ_v＝０のとき単弦曲線、ｔ_v＝０.１２５の
とき変形正弦曲線、ｔ_v＝０.３７５のとき変形台形曲
線、ｔ_v＝０.５のとき等加速度曲線を表すことができ
る。また、これら以外の値のｔ_v を使って生成すること
により、上記曲線の中間の特性を持つ曲線を生成するこ
とができる。

【００３６】カム曲線記憶部３では、上記のようにして
カム曲線生成部２で生成されたカム曲線をカム曲線デー
タとして記憶する。カム曲線データは、時刻とその時刻
における位置をテーブル形式で記憶されている。モータ
指令計算部４では、時刻ｔをもとにカム曲線記憶部に記
憶されたカム曲線データから指令値を計算する。時刻ｔ
のカム曲線データがカム曲線記憶部に無い場合は、時刻
ｔの前後のデータから直線近似などの内挿によって求め
る。モータ指令出力部５では、モータ指令計算部４で計
算した指令値から、位置指令値をサーボ制御装置に出力
する。サーボ制御装置６は受け取った位置指令値とエン
コーダ８から得たモータ軸の回転情報をもとにモータ７
に電流を流し、モータ７を駆動する。

【００３７】実施例２． 図４は本発明の実施例２の請求項２に係るモーション制
御装置の構成図である。図において、１、５〜９は上記
実施例１と同一である。１０は動作条件入力部１で入力
された条件をもとに時刻ｔにおけるモータの指令値を計
算するカム曲線指令生成部であり、１１はカム曲線のパ
ラメータを記憶しておくパラメータ記憶部である。

【００３８】カム曲線指令生成部１０では、動作条件入
力部１に動作条件および曲線生成パラメータｔ_vが設定
された時点で、式(２)(３)(４)からパラメータａ_mm，ａ
_mp，ｔ₁〜ｔ₆を計算し、それらの値と動作条件ｔ₀，
ｓ₀，ｖ₀，ｔ₇，ｓ₇，ｖ₇をパラメータ記憶部１１に記
憶する。そして、モータの動作を開始した後は、動作時
刻ｔとパラメータ記憶部１１に記憶されたパラメータと
動作条件から動作時刻ｔにおける指令値を計算し、モー
タ指令出力部５に指令値を渡す。動作条件入力部１、モ
ータ指令出力部５、サーボ制御装置６の動作は前記実施
例と同様である。

【００３９】実施例３． 図５は本発明の実施例３の請求項３、４に係るモーショ
ン制御装置の構成図である。図において、１〜９は上記
実施例と同一である。１２はカム曲線評価部であり、１
３はカム曲線学習部である。

【００４０】カム曲線評価部１２では、カム曲線生成部
１０で生成した曲線に従ってモータを動作させた直後に
モータに流れる電流値の絶対値を一定時間積分してカム
曲線の評価値Ｉ_c を求める。動作後に負荷に残留振動が
残っている場合、振動を止めるようにモータに大きな電
流が流れるため、Ｉ_cの値が大きくなるので、Ｉ_cによっ
て残留振動の検出ができる。カム曲線学習部１３では、
Ｉ_c の値をもとにカム曲線の曲線生成パラメータｔ_v の
学習を行う。図６のフローチャートに学習のアルゴリズ
ムを示す。まず、ステップＳＴ６１では、ｔ_v=０、０.
１２５、０.３７５の３通りの曲線を生成し、それらの
曲線で実際に負荷を動かし、モータに流れる電流の絶対
値の積分値Ｉ_c を求める。ステップＳＴ６２では、学習
回数ｎに３をセットする。

【００４１】ステップＳＴ６３では、実際にモータを動
かして得られた電流の積分値Ｉ_cとｔ_vの値の組(ｔ_v ⁱ,Ｉ
_c ⁱ)(i=1,2,...,n)からＩ_cが最小になると予想されるｔ_v
ⁿ⁺¹を推定する。ｔ _v の推定は、データ(ｔ_v ⁱ,Ｉ_c ⁱ)(i=1,
2,...,n)をもとにｔ_v−Ｉ_c平面上でスプライン補間を行
い、スプライン曲線上のＩ_cが最小となるｔ_vを推定値と
することによって行う。このとき、推定したｔ_vの値が
０.３７５かつステップＳＴ６４においてｔ_v＝０.５
で、まだモータを動作させていない場合は推定値ｔ_v ⁿ⁺¹
＝０.５とする。ステップＳＴ６４では、推定した値ｔ_v
ⁿ⁺¹を用いて カム曲線を生成し、モータを動かしてＩ_c
ⁿ⁺¹を求める。ＳＴ６５では、これが予め設定した許容
電流積分値Ｉ_c ^setより小さいかまたは試行回数ｎ＋１が
試行回数の上限Ｎより大きいかを判断し、これらの条件
を満たす場合、終了する。条件を満たさない場合は、試
行して得られたデータを元にｔ _v を推定し、試行するこ
とを繰り返す。

【００４２】図７の波形図を用いてｔ_vの学習の過程を
説明する。まず、ｔ_v=０，０.１２５，０.３７５の３回
動作させることによってｔ_vとＩ_cのデータの組Ｄ₁，
Ｄ₂，Ｄ₃が得られる。これらのデータをもとに図に示す
ようにスプライン曲線を求め、曲線上でＩ_cが最小にな
る点Ｄ₄’のｔ_vの値を Ｉ_cが最小になるｔ_vの推定値と
する。つぎにこのｔ_vの値を用いて動作させることによ
り、データＤ₄(ｔ_v ⁴，Ｉ_c ⁴)が得られ、これを前回まで
の試行で得られたデータに加え、再びＩ_cが最小となる
ｔ_vを推定し、点Ｄ₅’を推定値とする。以上の動作を繰
り返すことにより 動作後の残留振動の少ないｔ_vを得る
ことができる。上記実施例３のステップＳＴ６５では、
電流積分値があらかじめ設定した許容電流積分値Ｉ_c ^set
より小さいかまたは試行回数ｎ＋１が試行回数の上限Ｎ
より大きいかを判断し、学習を終了するか決定していた
が、推定値が数回連続して同じ値を取る場合に学習を終
了するようにしても良い。

【００４３】上記実施例では、モータに流れる電流の絶
対値の積分値Ｉ_c を用いて残留振動の検出をしていた
が、電流値の２乗積分値を用いたり、モータで駆動する
負荷の軸の回転量を計測するエンコーダを付加して残留
振動を検出しても良いことは言うまでもない。

【００４４】また、上記実施例３では、スプライン曲線
を用いてモータに流れる電流の絶対値の積分値の推定を
行ったが、他の曲線補間方式を用いても同様の効果が得
られる。

【００４５】また、上記実施例３では、曲線補間方式を
用いてパラメータの最適化を行ったが、最急降下法など
の最適化手法を用いても良い。

【００４６】また、上記実施例３では、ｔ_v＝０からｔ_v
＝０.５までの範囲で学習を行ったが、０≦ｔ_v≦０.３
７５など一部の範囲で学習を行っても良い。

【００４７】実施例４． 図８は本発明の実施例４の請求項５に係る制御方法、カ
ム曲線生成方式を示すフローチャートである。図８にお
いて、ステップＳＴ８１ではモータの動作時の制限速度
ｖ_l を設定する。ステップＳＴ８２では、カム曲線の他
の曲線生成のパラメータｔ₁〜ｔ₆を設定し、次式のｋ，
ｌを求める。 ｋ ＝（ｔ₁−ｔ₀）／（ｔ₃−ｔ₀）＝（ｔ₇−ｔ₆）／（ｔ₇−ｔ₄） ｌ ＝（ｔ₂−ｔ₀）／（ｔ₃−ｔ₀）＝（ｔ₇−ｔ₅）／（ｔ₇−ｔ₄） (５) ｋ＝ｌ＝０.１２５のとき上記実施例１で説明したカム
曲線生成方法においてｔ_v＝０.１２５のときに生成され
る曲線と同じ曲線となり、ｋ＝０.１２５，ｌ＝０.３７
５のときｔ_v＝０.３７５の曲線と同じ曲線になる。ステ
ップＳＴ８３では生成したい曲線の最高速度ｖ_mを次式
より計算する。 ｖ_m ＝ ２ａ_mp（ｔ₃−ｔ₂）／π＋ｖ₂ (６) ここで、 ｖ₂ ＝ ａ_mp（ｔ₂−ｔ₁）＋ｖ₁ ｖ₁ ＝ ２ａ_mp（ｔ₁−ｔ₀）／π＋ｖ₀ (７) である。ステップＳＴ８４では、ステップＳＴ８１で設
定したモータの動作の制限速度ｖ_lと ステップＳＴ８３
で計算した曲線の最高速度ｖ_mを比較し、制限速度ｖ_lの
方が曲線の最高速度ｖ_mより大きい場合、初めに設定し
た他の曲線生成のパラメータｔ₁〜ｔ₆を用いてカム曲線
を生成し、終了する。制限速度ｖ_lより 最高速度ｖ_mの
方が大きい場合、パラメータｋ，ｌの値を変えないよう
にｔ₁〜ｔ₆の値を調整しカム曲線を生成する。ｔ₁〜ｔ₆
は次式を用いて求める。 ｔ₁ ＝ ｋ（ｔ₃−ｔ₀）＋ｔ₀ ｔ₂ ＝ ｌ（ｔ₃−ｔ₀）＋ｔ₀ ｔ₃ ＝ （ｖ_l（ｔ₇−ｔ₀）−（ｓ₇−ｓ₀））／ｃ₄＋ｔ₀ ｔ₄ ＝ ｔ₇−ｔ₃＋ｔ₀ ｔ₅ ＝ ｔ₇−ｔ₂＋ｔ₀ ｔ₆ ＝ ｔ₇−ｔ₁＋ｔ₀ (８) ここで、 ｃ₄ ＝ ２ｃ₂（ｃ₁−ｃ₃）／ｃ₁ ｃ₃ ＝ ４（１.０−ｋ−ｌ）（１.０＋ｋ−ｌ）／π² ＋（ｌ−ｋ）（２−ｋ−ｌ）／２＋２ｌ／π (９) ｃ₂ ＝ ｖ_l−ｖ₀ ｃ₁ ＝ （１.０−２／π）（ｌ−ｋ）＋２／π である。上式で求めた他の曲線生成のパラメータｔ₁〜
ｔ₆及びｔ₀，ｔ₇，ｓ₀，ｓ₇，ｖ₀，ｖ₇から式(２)(３)
をａ_mm，ａ_mpについて解き、その値をを式(１)に代入す
ることによって、図９の波形図に示すような 最高また
は最低速度がｖ_lのカム曲線を生成することができる。

【００４８】実施例５． 図１０は本発明の実施例５の請求項６，７に係る制御方
法、カム曲線生成方式を示すフローチャートである。ス
テップＳＴ１００では、生成したいカム曲線の条件（ｔ
₀〜ｔ₇，ｓ₀，ｓ₇，ｖ₀，ｖ₇）を設定する。ステップＳ
Ｔ１０１では、ステップＳＴ１００で設定したパラメー
タの値がｔ₃−ｔ₀＝０かつｔ₇−ｔ₄＝０を満たすか否か
判定する。満たす場合はステップＳＴ１０２に進み、満
たさない場合はステップＳＴ１０３に進む。ステップＳ
Ｔ１０２では、次式に従いカム曲線を生成する。 Ｖ ＝ （ｓ₇−ｓ₀）／（ｔ₇−ｔ₀） ｓ(ｔ) ＝ Ｖ（ｔ−ｔ₀） (10) ここで、ｓ(ｔ)は時刻ｔにおける位置指令値を表す。図
１１(ａ)の波形図に生成されるカム曲線の速度の形状を
示す。ｔ₃−ｔ₀＝０かつｔ₇−ｔ₄＝０の場合、時刻ｔ₀
からｔ₇の間、速度Ｖの等速運動となる。この場合、ｔ
＝ｔ₀，ｔ＝ｔ₇において速度は不連続になる。ステップ
ＳＴ１０３では、ステップＳＴ１００で設定したパラメ
ータの値がｔ₃−ｔ₀＝０かまたはｔ₇−ｔ₄＝０を満たす
か否か判定する。満たす場合はステップＳＴ１０４に進
み、満たさない場合はステップＳＴ１０６に進む。ステ
ップＳＴ１０４では、ｔ₃−ｔ₀＝０の場合はａ_mm、ｔ₇
−ｔ₄＝０の場合はａ_mpを求める。以下では、ｔ₃−ｔ₀
＝０の場合に パラメータｔ₇，ｓ₀，ｓ₇，ｖ₀，ｖ₇及び
ｋ＝（ｔ₇−ｔ₆）／（ｔ₇−ｔ₄），ｌ＝（ｔ₇−ｔ₅）／
（ｔ₇−ｔ₄）を曲線生成の条件として設定し、ｔ₄，
ｔ₅，ｔ₆ 及びａ_mmを求める場合について説明する。ま
ず、ｔ₄は次式で求められる。 ｔ₄ ＝ ｔ₇−ｄ₁（(ｔ₇−ｔ₃)−(ｓ₇−ｓ₀)／(ｖ₀−ｖ₇)）／ｄ₂ (11) ここで、 ｄ₁ ＝ （１.０−２／π）（ｌ−ｋ）＋２／π ｄ₂ ＝ ４ｋ²／π²＋（ｌ−ｋ）（ｌ＋ｋ）／２ ＋４（１.０−ｌ）（ｌ＋π／２−１.０）／π² (12) である。次にａ_mmは次式で求められる。

【００４９】

【数２】

【００５０】また、ｔ₅，ｔ₆は、 ｔ₅ ＝ ｔ₇−ｌ（ｔ₇−ｔ₄） ｔ₆ ＝ ｔ₇−ｋ（ｔ₇−ｔ₄） (14) となる。ステップＳＴ１０５では、パラメータｔ₀〜
ｔ₇，ｓ₀，ｓ₇，ｖ₀，ｖ₇，ａ_mmと式(１)からカム曲線
を生成する。図１１(ｂ)の波形図にステップＳＴ１０５
で生成されるカム曲線の速度の形状を示す。ステップＳ
Ｔ１０６ではステップＳＴ１００で設定されたパラメー
タと式(１)からカム曲線を生成する。

【００５１】上記実施例では、ステップＳＴ１０４にお
いてｔ₃−ｔ₀＝０の場合について説明したが、ｔ₇−ｔ₄
＝０の場合も同様にｔ₁〜ｔ₃，ａ_mmを求めることができ
るのは言うまでもない。

【００５２】また、上記実施例では、ステップＳＴ１０
４においてｔ₃−ｔ₀＝０の場合にパラメータｔ₇，ｓ₀，
ｓ₇，ｖ₀，ｖ₇ 及びｋ＝（ｔ₇−ｔ₆）／（ｔ₇−ｔ₄），
ｌ＝（ｔ₇−ｔ₅）／（ｔ₇−ｔ₄）を曲線生成の条件とし
て設定した場合について説明したが、パラメータｔ₄〜
ｔ₇，ｓ₀，ｓ₇，ｖ₀，ｖ₇の８つのパラメータの中から
７つを条件として設定すれば、曲線が生成可能であるこ
とはいうまでもない。例えば、ｔ₄〜ｔ₆，ｓ₀，ｓ₇，ｖ
₀，ｖ₇ を設定し、ｔ₇，ａ_mmを求めることにより、条件
を満たす曲線を生成することが可能である。

【００５３】実施例６． 図１２は本発明の実施例６の請求項８，９に係るモーシ
ョン制御装置とサーボ制御装置の間の伝達信号の構成を
示すブロック図である。図において、１００はモーショ
ン制御装置、５はモーション制御装置の構成要素である
モータ指令出力部、６はサーボ制御装置、１０７はモー
ション制御装置１００の出力である加速度指令値、１０
８はモーション制御装置１００の出力である速度指令
値、１０２は速度指令値１０８を積分し位置指令値を生
成する積分器、１０３は位置制御部、１０４は速度制御
部、１０５ａは電流値計算部、１０６はモータ機械系
で、図１のモータ７、エンコーダ８、負荷９に相当し、
１０９は電流値計算部１０５ａにより計算された電流フ
ィードフォワード値、１１０はモータ機械系１０６から
検出される速度信号、１１１はモータ機械系１０６から
検出される位置信号である。

【００５４】動作について説明する。モータ指令出力部
５では、決定されたカム曲線をもとにサンプリング時間
ごとにモータが動く距離、すなわち速度指令値１０８を
生成するとともに、加速度指令値１０７を生成する。加
速度指令値１０７は、滑らかなカム曲線から直接計算す
るため、滑らかなものとなる。サーボ制御装置は、加速
度指令値１０７、速度指令値１０８をモーション制御部
から受け取る。位置制御部１０３では、速度指令値１０
８を積分器１０２で積分した位置指令値と位置検出値１
１１との誤差をもとにＰ制御を行う。速度制御部では位
置制御部１０３の出力と速度検出値１１０との誤差にフ
ィードフォワード値として速度指令値１０８を加えたも
のをもとにＰＩ制御を行う。電流値計算部１０５ａでは
決められたカム曲線どうりにモータ機械系が動作するた
めに必要な電流値をモータ機械系のモデルをもとに求め
る。モータ機械系のモデルとして、次式を用いる。 ｉ ＝ Ｊａ ＋ ｃｖ ＋ ｆsgn(v) (15) 式１５において、ｉは電流フィードフォワード値１０９
を示す値、ａは加速度指令値１０７を示す値、ｖは速度
指令値１０８を示す値、Ｊはモータ機械系の慣性モーメ
ントに相当する値、ｃはモータ機械系の粘性抵抗に相当
する値、ｆはモータ機械系のクーロン摩擦係数に相当す
る値、ｓｇｎ（・）は符号関数を示す。電流値計算部１
０５ａではモータ機械系のモデルのパラメータである
Ｊ，ｃ，ｆはあらかじめ与えられており、式１５により
電流フィードフォワード値１０９を計算する。最終的に
サーボ制御装置６からモータ機械系１０６への指令値は
速度制御部１０４の出力に電流フィードフォワード値１
０９を加えた値となる。

【００５５】電流値計算部１０５ａで用いたモデルが正
確であれば、モータ機械系１０６は、電流フィードフォ
ワード値１０９により誤差なくカム曲線通りに動作す
る。モーション制御装置１００からサーボ制御装置６へ
加速度指令値１０７が入力されない場合、同様の構成を
実現するためにはサーボ制御装置６内部で速度指令値１
０８を微分することにより加速度指令値１０７の値を求
める必要があるが、サンプリング時間や計算機上の量子
化の影響のため、滑らかな加速度指令値１０７を得るこ
とは困難である。このため、モーション制御装置１００
からサーボ制御装置６への加速度指令値１０７の入力を
行わずに生成した電流フィードフォワード値１０９は、
滑らかなものにならず、機械振動を励起するなどモータ
機械系１０６において負担の大きな動作を行わせるもの
となる。モーション制御装置１００内部で生成する加速
度指令値１０７は、カム曲線の計算中に正確に得ること
ができるため、滑らかなものを実現でき、それを用いて
求められた電流フィードフォワード値１０９はモータ機
械系１０６への負担の小さなものとなる。

【００５６】実施例７． 上記実施例では、電流値計算部５ａで用いるモータ機械
系１０６のモデルとして、式１５を用いたが、その他の
モデルを用いてもよい。たとえば、モータ機械系の粘性
抵抗ｃ、クーロン摩擦係数ｆが無視できる場合には次式
を用いてもよい。 ｉ = Ｊａ (16) このモデルを用いた場合、電流値計算部１０５ａでは速
度指令値１０８が不要になり、計算量が少なくなる。こ
の結果、サーボ制御装置６での計算の負担が軽減され
る。

【００５７】実施例８． 図１３は本発明の実施例８の請求項８，９に係るモーシ
ョン制御装置とサーボ制御装置の間の伝達信号の構成を
示すブロック図である。図において、１０５ｂはモーシ
ョン制御装置１００の構成要素である電流値計算部、１
０７ｂはモーション制御装置１００内部で用いられる加
速度指令値、１０９ｂはモーション制御装置１００の出
力である電流フィードフォワード値である。この実施例
では、モーション制御装置１００内部の電流値計算部１
０５ｂでモータ機械系１０６のモデルに基づく電流値の
計算を行い、その結果である電流フィードフォワード値
１０９ｂをモーション制御装置１００からサーボ制御装
置６へ伝える構成となっている。このような構成とする
ことにより、サーボ制御装置６での計算の負担をさらに
減らしながら、決められたカム曲線どうりにモータ機械
系１０６を動作させることができる。なお、この実施例
ではモーション制御装置の出力を電流フィードフォワー
ド値としたが、電流値の定数倍であるトルクを基準とし
たトルクフィードフォワード値などの等価な値を用いて
もよい。

【００５８】実施例９． 図１４は本発明の実施例９の請求項８，９に係るモーシ
ョン制御装置とサーボ制御装置の間の伝達信号の構成を
示すブロック図である。図において、１０８ｂはサーボ
制御装置６の内部で生成された速度指令値、１１２はサ
ーボ制御装置６の内部で速度指令値１０８ｂを生成する
ための積分器である。

【００５９】この実施例では、モーション制御装置１０
０からサーボ制御装置６へ伝える指令値が加速度指令値
１０７のみとなっており、１種類の信号を送るだけで決
められたカム曲線どうりにモータ機械系１０６を動作さ
せることができる。また、２つの積分器１０２，１１２
により、サーボ制御装置６内で速度指令値１０８ｂ、位
置指令値を生成するが、微分演算を行う場合と違い、サ
ンプリング時間や計算機上の量子化の影響は受けにく
い。

【００６０】実施例１０． 図１５は本発明の実施例１０の請求項１０に係る制御装
置を示す構成図であり、１はモータの動作条件を入力す
るパーソナルコンピュータ、１４はマウスなどの入力補
助装置、１００はモータの制御を行うモーション制御装
置である。

【００６１】次に動作について説明する。図１６は、モ
ータの動作条件として時刻に対する位置を入力する場合
の説明図である。モータの動作条件を入力する場合、マ
ウス１４を用いてモータの動作時に必ず満たさなければ
ならない主要な動作点 Ｐ₁〜Ｐ₈ を入力する。このと
き、各動作点や動作点間のモータの速度の指定が可能で
ある。例えば、図１６において点Ｐ₁，Ｐ₂は速度は指定
せず、時刻と位置だけが指定されており、点Ｐ₃，Ｐ₄で
は、時刻、位置、速度が指定されている。また、点
Ｐ₅，Ｐ₆の間の区間Ｑ₁、点Ｐ₇，Ｐ₈の間の区間Ｑ₂で
は、それぞれ速度ｖ_q1，ｖ_q2が指定されている。このよ
うにモータの動作条件として位置だけを入力するのでは
なく、速度も入力可能とすることにより、点Ｐ₃ のよう
な極大点においてオーバーシュートを防ぐことが可能に
なる。上記のように動作条件を入力した後、動作点間は
条件を満たすように多次曲線などを用いて図１６の破線
で示すような指令値を生成する。

【００６２】実施例１１． 図１７は本発明の実施例１１の請求項１１に係る表示画
面を示す模式説明図である。図１７はモータの動作条件
を入力するパーソナルコンピュータの表示部であり、１
５はカム曲線形状表示ウィンドウ、１６はカム曲線特性
値表示ウィンドウである。確認画面上のカム曲線形状表
示ウィンドウ１５は、生成したカム曲線の速度形状が示
されており、カム曲線特性値表示ウィンドウ１６には、
生成したカム曲線の最高速度、最低速度、最大加速度等
のカム曲線の特性が表示される。カム曲線形状表示ウィ
ンドウ１５には、表示１５１や１５２のように最高速度
や最低速度の点も表示される。このように、同一確認画
面上に生成したモータの動作曲線とその特性の値を表示
することにより、モータを定格回転数以上で回転させる
ことを防ぐことができる。また、あらかじめモータの定
格回転数などのモータの特性に関するデータやモータで
駆動する負荷の慣性モーメントなどの情報などをパーソ
ナルコンピュータに入力しておき、生成した曲線の特性
と比較し、モータが動作可能でない曲線を生成した場合
には自動的に警告メッセージを表示したり、カム曲線形
状表示ウィンドウ１５に表示されたカム曲線上の問題部
分の色を変えて表示する。

【００６３】参考例１． 図１８は本発明の参考例１に係るモーション制御装置を
示す構成図である。図において、１，４〜９は上記実施
例と同一である。１７は速度が台形状である台形速度曲
線を生成する台形速度曲線生成部、１８は台形速度曲線
記憶部、１９は台形速度曲線評価部、２０は台形速度曲
線学習部である。

【００６４】次に動作について説明する。本参考例１で
も実施例１と同様に図２に示すような時刻ｔ₁のときに
位置ｓ₀，速度ｖ₀の点から時刻ｔ₇のときに位置ｓ₇，速
度ｖ₇の点に移動するモータの指令値を生成する場合を
考える。動作条件入力部１で入力された条件をもとに次
のようにして台形速度曲線を生成する。まず、曲線生成
のパラメータとしてｔ_v（０≦ｔ_v≦０．５）を考え、ｔ
_vの値から 次式で表されるパラメータｔ₁、ｔ₂を求め
る。 ｔ₁ ＝ ｔ_v（ｔ₇−ｔ₀）＋ｔ₀ ｔ₂ ＝ ｔ₇−ｔ₁＋ｔ₀ (17) これらのパラメータｔ₁、ｔ₂をもちいて図１９の波形図
に示すような台形速度曲線を指令値として生成する。図
１９の台形速度曲線の速度ｖは次式で表される。 区間Ｉ （ｔ₀≦ｔ＜ｔ₁） ｖ ＝ ａ_mp（ｔ−ｔ₀）＋ｖ₀ 区間II （ｔ₁≦ｔ＜ｔ₂） ｖ ＝ ａ_mp（ｔ₁−ｔ₀）＋ｖ₀ (18) 区間III （ｔ₂≦ｔ≦ｔ₇） ｖ ＝ −ａ_mm（ｔ−ｔ₂）＋ａ_mp（ｔ₁−ｔ₀）＋ｖ₀ ここで、ａ_mp，ａ_mmはそれぞれ加速部分、減速部分の加
速度を表し、ｔ_v≠０のとき、次式で求められる。 ａ_mp ＝ （ｃ₂ｃ₄−ｃ₃）／（ｃ₂−ｃ₁） ａ_mm ＝ （ｃ₁ｃ₄−ｃ₃）／（ｃ₂−ｃ₁） (19) ここで、

【００６５】

【数３】

【００６６】である。ｔ_v＝０のとき、区間Ｉ、IIIは無
くなり、ｔ₀≦ｔ≦ｔ₇のときの台形速度曲線の速度ｖは
次式で表される。 ｖ ＝ （ｓ₇−ｓ₀）／（ｔ₇−ｔ₀） (21) 台形速度曲線記憶部１８は、上記実施例の３カム曲線記
憶部２と同様に台形速度曲線生成部１７で生成した指令
値をテーブル形式で記憶する。台形速度曲線評価部１
９、台形速度曲線学習部２０も上記実施例３に述べたカ
ム曲線評価部１２とカム曲線学習部１３と同様に曲線生
成部１７で生成した曲線の評価、パラメータｔ_vの学習
を行う。

【００６７】上記参考例１では、台形速度曲線をそのま
ま指令値として用いていたが、ローパスフィルタを通し
てから指令値として与えても良い。

【００６８】また、上記実施例１、参考例１では位置デ
ータをカム曲線データあるいは台形速度曲線データとし
てそれぞれカム曲線記憶部３あるいは台形速度曲線記憶
部１８に記憶する場合について説明したが、速度や加速
度データあるいはそれらの組み合わせでもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。

【００６９】また、上記実施例１〜１１では時刻に対し
てカム曲線を生成し、モータを制御する場合について説
明したが、同期する駆動体（モータ、エンジン等）があ
る場合、他のモータ軸、エンジンの出力軸などを主軸と
し、その位置に対してカム曲線を生成し、モータを制御
してもよく、同様の効果を奏する。

【００７０】また、上記実施例１〜１１では、点Ｐ₁か
らＰ₂に移動する場合について説明したが、同様の動作
を組み合わせることによって任意の運動が可能であるこ
とはいうまでもない。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に係る
モーション制御装置は、サーボモータの動作時の位置、
速度及び加速度の動作条件入力手段と、入力された位
置、速度及び加速度をもとに１個の曲線生成パラメータ
を用いてカム曲線を生成するカム曲線生成手段と、生成
されたカム曲線を記憶するカム曲線記憶手段と、記憶さ
れたカム曲線からモータの指令値を生成、出力するモー
タ指令値計算手段と、並びに上記指令値をサーボ制御装
置に出力するモータ指令出力手段とを備え、上記カム曲
線生成手段において１個の曲線生成パラメータを調整す
ることによって多様な種類のカム曲線を生成するように
し、少ないパラメータで多様なカム曲線を生成できるよ
うに構成したので、容易にカム曲線の選択ができるとい
う効果がある。

【００７２】また、本発明の請求項２に係るモーション
制御装置は、サーボモータの動作時の位置、速度及び加
速度のうち少なくとも１つを時刻または同期する駆動体
の位置に対して入力する動作条件入力手段と、この動作
条件入力手段によって入力された位置、速度及び加速度
の少なくとも１つをもとに１個の曲線生成パラメータを
用いてカム曲線を生成する際のパラメータを計算し、こ
れらのパラメータから生成されるカム曲線に応じたモー
タ指令値を生成するカム曲線指令生成手段と、上記カム
曲線指令生成手段で計算されたパラメータを記憶するパ
ラメータ記憶手段と、並びに上記指令値をサーボ制御装
置に出力するモータ指令出力手段とを備え、上記カム曲
線指令生成手段において１個の曲線生成パラメータを調
整することによって多様な種類のカム曲線を生成するよ
うにし、カム曲線のパラメータのみを記憶するように構
成したので、少ないメモリで構成することが可能であ
り、装置が安価にできるという効果がある。

【００７３】また、本発明の請求項３に係るモーション
制御装置は、生成するカム曲線の曲線生成パラメータの
学習を行うカム曲線学習手段を設け、モータで負荷を駆
動した結果から学習によりモータの指令値を生成するよ
うに構成したので低剛性負荷を持つサーボ系において
も、残留振動の少ない、高速で滑らかな動作が可能とな
るという効果がある。

【００７４】さらに、スプライン曲線を用いて曲線生成
パラメータの推定を行うため、高速に学習する。

【００７５】また、本発明の請求項５に係るモーション
制御装置は、動作条件入力手段において生成するカム曲
線の最高速度または最低速度を指定できるように構成し
たので、過負荷によるモータや装置の破損を防止できる
という効果がある。

【００７６】また、本発明の請求項６，７に係るモーシ
ョン制御装置は、カム曲線生成手段、カム曲線指令生成
手段において、カム曲線の加速区間あるいは減速区間の
少なくとも一方がない場合でも、カム曲線を生成するこ
とができるようにしたので、モータの停止時などにカム
曲線を利用することが可能となり、振動の少ない動作が
可能となるという効果がある。

【００７７】また、本発明の請求項８，９に係るモーシ
ョン制御装置は、モーション制御装置、モータ指令出力
手段においてカム曲線の滑らかな電流指令値あるいは加
速度指令値を出力するとともに、サーボ制御装置におい
て上記指令値を入力できるようにし、その電流指令値あ
るいは加速度指令値をフィードフォワードとして用いる
ので、生成したカム曲線に追従遅れのないサーボ系が実
現でき、高精度な動作が可能になる。

【００７８】また、本発明の請求項１０に係るモーショ
ン制御装置は、動作条件の設定時にモータの位置とその
位置における速度を指定できるように構成したので、誤
差の少ない精度の高い動作が可能になるという効果があ
る。

【００７９】また、本発明の請求項１１に係るモーショ
ン制御装置は、生成したカム曲線の形状、最高速度、最
大加速度などの曲線の特性を表示するように構成したの
で、過負荷によるモータや装置の破損を防止できるとい
う効果がある。

【００８０】そして本発明の参考例１に係るモーション
制御装置は、動作条件入力手段と、入力された位置、速
度及び加速度をもとに台形速度曲線を生成する台形速度
曲線生成手段と、生成された台形速度曲線を記憶する台
形速度曲線記憶手段と、記憶された台形速度曲線からモ
ータの指令値を生成、出力するモータ指令値計算手段
と、上記指令値をサーボ制御装置に出力するモータ指令
出力手段と、並びに上記台形速度曲線生成手段において
生成される曲線のパラメータの学習を行う台形速度曲線
学習手段とを備えるもので、モータで負荷を駆動した結
果から学習によりモータの指令値を生成するように構成
しており、低剛性負荷を持つサーボ系においても、残留
振動の少ない、高速で滑らかな動作が可能となるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による制御装置を示す構成図
である。

【図２】本発明の実施例１に係わる曲線生成方式を説明
する波形図である。

【図３】本発明の実施例１に係わる曲線生成方式を説明
する波形図である。

【図４】本発明の実施例２による制御装置を示す構成図
である。

【図５】本発明の実施例３による制御装置を示す構成図
である。

【図６】本発明の実施例３に係わる学習方式を示すフロ
ーチャートである。

【図７】本発明の実施例３に係わる学習方式を説明する
波形図である。

【図８】本発明の実施例４に係わる曲線生成方式を示す
フローチャートである。

【図９】本発明の実施例４に係わる曲線生成方式を説明
する波形図である。

【図１０】本発明の実施例５に係わる曲線生成方式を示
すフローチャートである。

【図１１】本発明の実施例５に係わる曲線生成方式を説
明する波形図である。

【図１２】本発明の実施例６のモーション制御装置とサ
ーボ制御装置の間の伝達信号の構成を示すブロック図で
ある。

【図１３】本発明の実施例８のモーション制御装置とサ
ーボ制御装置の間の伝達信号の構成を示すブロック図で
ある。

【図１４】本発明の実施例９のモーション制御装置とサ
ーボ制御装置の間の伝達信号の構成を示すブロック図で
ある。

【図１５】本発明の実施例１０の制御装置を示す構成図
である。

【図１６】本発明の実施例１０に係わる動作条件入力方
式の説明図である。

【図１７】本発明の実施例１１に係わる表示画面の模式
説明図である。

【図１８】本発明の参考例１における制御装置の構成図
である。

【図１９】本発明の参考例１に係わる曲線生成方式を説
明する波形図である。

【図２０】従来の制御装置の構成図である。

【図２１】従来の曲線生成方式の説明図である。

【図２２】従来の制御装置の構成図である。

【図２３】従来の曲線生成方式の問題点を説明する波形
図である。

【符号の説明】

１ 動作条件入力部 ２ カム曲線生成部 ３ カム曲線記憶部 ４ モータ指令計算部 ５ モータ指令出力部 ６ サーボ制御装置 １０ カム曲線指令生成部 １１ パラメータ記憶部 １２ カム曲線評価部 １３ カム曲線学習部 １４ 動作条件入力補助装置 １５ カム曲線形状表示画面 １６ カム曲線特性値表示画面 １７ 台形速度曲線生成部 １８ 台形速度曲線記憶部 １９ 台形速度曲線評価部 ２０ 台形速度曲線学習部 １００ モーション制御装置 １０５，１０５ａ，１０５ｂ 電流値計算部 １０７，１０７ｂ 加速度指令値 １０８，１０８ｂ 速度指令値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０６Ｐ Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｑ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 19/06,19/18 - 19/46 G05B 3/10 - 3/20 B23Q 15/00 - 15/28 H02P 5/00,7/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータの動作時の位置、速度及び
   加速度のうち少なくとも１つを時刻または同期する駆動
   体の位置に対して入力する動作条件入力手段と、この動
   作条件入力手段によって入力された位置、速度及び加速
   度の少なくとも１つをもとに１個の曲線生成パラメータ
   を用いてカム曲線を生成するカム曲線生成手段と、この
   カム曲線生成手段において生成されたカム曲線を記憶す
   るカム曲線記憶手段と、記憶されたカム曲線からモータ
   の指令値を生成、出力するモータ指令値計算手段と、並
   びに上記指令値をサーボ制御装置に出力するモータ指令
   出力手段とを備え、上記カム曲線生成手段において１個
   の曲線生成パラメータを調整することによって多様な種
   類のカム曲線を生成するようにしたモーション制御装
   置。
2. 【請求項２】 サーボモータの動作時の位置、速度及び
   加速度のうち少なくとも１つを時刻または同期する駆動
   体の位置に対して入力する動作条件入力手段と、この動
   作条件入力手段によって入力された位置、速度及び加速
   度の少なくとも１つをもとに１個の曲線生成パラメータ
   を用いてカム曲線を生成する際のパラメータを計算し、
   これらのパラメータから生成されるカム曲線に応じたモ
   ータ指令値を生成するカム曲線指令生成手段と、上記カ
   ム曲線指令生成手段で計算されたパラメータを記憶する
   パラメータ記憶手段と、並びに上記指令値をサーボ制御
   装置に出力するモータ指令出力手段とを備え、上記カム
   曲線指令生成手段において１個の曲線生成パラメータを
   調整することによって多様な種類のカム曲線を生成する
   ようにしたモーション制御装置。
3. 【請求項３】 生成するカム曲線の曲線生成パラメータ
   の学習を行うカム曲線学習手段を備えている請求項１ま
   たは２記載のモーション制御装置。
4. 【請求項４】 カム曲線学習手段においてスプライン曲
   線を用いて曲線生成パラメータの推定を行う請求項３記
   載のモーション制御装置。
5. 【請求項５】 動作条件入力手段においてカム曲線の最
   高速度または最低速度を指定できるようにした請求項１
   または２記載のモーション制御装置。
6. 【請求項６】 カム曲線生成手段において、加速区間あ
   るいは減速区間の有無を判断し、両方とも存在する場合
   はユニバーサルカム曲線を用いてカム曲線を生成し、少
   なくとも一方がない場合はカム曲線の曲線生成条件を指
   定することによりカム曲線を生成することを特徴とした
   請求項１記載のモーション制御装置。
7. 【請求項７】 カム曲線指令生成手段において、加速区
   間あるいは減速区間の有無を判断し、両方とも存在する
   場合はユニバーサルカム曲線を用いてカム曲線を生成
   し、少なくとも一方がない場合はカム曲線の曲線生成条
   件を指定することによりカム曲線を生成することを特徴
   とした請求項２記載のモーション制御装置。
8. 【請求項８】 サーボモータの動作時の位置、速度及び
   加速度のうち少なくとも１つを時刻または同期する駆動
   体の位置に対して入力する動作条件入力手段と、この動
   作条件入力手段によって入力された位置、速度及び加速
   度の少なくとも１つをもとにカム曲線を生成するカム曲
   線生成手段と、このカム曲線生成手段において生成され
   たカム曲線を記憶するカム曲線記憶手段と、記憶された
   カム曲線からモータの指令値を生成、出力するモータ指
   令値計算手段と、並びに前記モータ指令値計算手段にお
   いて生成、出力された指令値をサーボ制御装置に出力す
   るモータ指令出力手段とを備え、上記モータ指令出力手
   段において、上記サーボ制御装置への出力として少なく
   ともモータの電流指令値あるいは加速度指令値またはト
   ルクフィードフォワード値を生成し、上記サーボ制御装
   置において上記モータの電流指令値あるいは加速度指令
   値またはトルクフィードフォワード値を入力できるよう
   にしたモーション制御装置。
9. 【請求項９】 サーボモータの動作時の位置、速度及び
   加速度のうち少なくとも１つを時刻または同期する駆動
   体の位置に対して入力する動作条件入力手段と、この動
   作条件入力手段によって入力された位置、速度及び加速
   度の少なくとも１つをもとにカム曲線を生成する際のパ
   ラメータを計算し、これらのパラメータから生成される
   カム曲線に応じたモータ指令値を生成するカム曲線指令
   生成手段と、並びに前記モータ指令値計算手段において
   生成、出力された指令値をサーボ制御装置に出力するモ
   ータ指令出力手段とを備え、上記モータ指令出力手段に
   おいて、上記サーボ制御装置への出力として少なくとも
   モータの電流指令値あるいは加速度指令値またはトルク
   フィードフォワード値を生成し、上記サーボ制御装置に
   おいて上記モータの電流指令値あるいは加速度指令値ま
   たはトルクフィードフォワード値を入力できるようにし
   たモーション制御装置。
10. 【請求項１０】 動作条件入力手段において、時刻また
    は同期する駆動体の位置に対するモータの位置とその位
    置における速度を入力するようにした請求項８または９
    記載のモーション制御装置。
11. 【請求項１１】 動作条件入力手段は、生成したカム曲
    線の形状、最大速度、最大加速度を表示する表示手段を
    有する請求項８、９または１０の何れかに記載のモーシ
    ョン制御装置。