JPH06168021A

JPH06168021A - サーボモータの加減速制御方法

Info

Publication number: JPH06168021A
Application number: JP33956292A
Authority: JP
Inventors: Takashi Idei; 敬出射
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1992-11-27
Publication date: 1994-06-14
Also published as: WO1994012916A1

Abstract

(57)【要約】【目的】加減速に必要とされる所要時間を無闇に増長
することなくサーボモータや機械各部に生じる衝撃を緩
和する。【構成】加速度を台形状に変化させ、加減速制御の開
始時点および完了時点の近傍で加速度を徐々に変化させ
ることによりサーボモータおよび機械各部に作用する駆
動力の変化を滑らかにして衝撃の発生を抑制し、また、
加減速制御の中間区域で一定の最大加速度を保持して加
減速制御を行うことにより、加減速に必要とされる時間
を短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータの加減速
制御方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械や産業用ロボットのサーボモー
タに適用される加減速制御方法としては、現在速度から
目標速度まで一定の加速度で加減速制御を行う直線形加
減速制御（図９参照）、および、加速度を徐々に減少さ
せてゆく指数関数形加減速制御（図１０参照）が公知で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、直線形加減速
制御では加減速中における加速度が常に一定となるた
め、加速度零で維持されている現在速度から目標速度に
向けて加減速制御を開始する時点（図９のＰ１点）、お
よび、速度が目標に達して加速度零となる加減速制御の
完了時点（図９のＰ２点）の各々において加速度、即
ち、サーボモータに作用する駆動力が著しく変動し、サ
ーボモータや機械の各部に大きな衝撃を与えるといった
問題がある。加減速時の加速度を徐々に減少させてゆく
指数関数形加減速制御によれば加減速制御の完了時点
（図１０のＰ２′点）における加速度の変化が比較的小
さな値となるので、加減速完了時点で生じる衝撃を或る
程度緩和することができるが、加減速制御開始時点（図
１０のＰ１′）で生じる衝撃は緩和することができず、
また、加減速制御開始時点から加速度を徐々に減少させ
てゆく必要上、目標速度に到達するまでに必要とされる
所要時間が長くなるといった弊害が生じる。

【０００４】そこで、本発明の目的は、これら従来技術
の欠点を解消し、加減速に必要とされる所要時間を無闇
に増長することなく、サーボモータや機械各部に生じる
衝撃を確実に抑制することのできるサーボモータの加減
速制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の加減速制御方法
は、加速度を台形状に変化させて加減速制御を行うこと
により前記目的を達成した。

【０００６】また、最大加速度を任意に設定できるよう
にし、加減速制御中にサーボモータや機械各部に定常的
に作用する駆動力をサーボモータや機械各部の特性に合
わせて規制できるようにした。

【０００７】更に、加速度零から最大加速度までの加速
度の変化率を任意に設定できるようにし、加減速開始時
点および加減速完了時点における駆動力の変化率をサー
ボモータや機械各部の特性に合わせて規制できるように
した。

【０００８】

【作用】図７および図８は本発明の作用原理を示す図で
ある。図７に示されるように、時間軸ｔ上の加速度増加
区間Ａ，加速度一定区間Ｂ，加速度減少区間Ｃより成る
加減速制御区間Ｑ１−Ｑ４を下底とする台形状の関数Ｑ
１−Ｑ２−Ｑ３−Ｑ４に沿ってサーボモータの加減速制
御を行う。台形の第１斜辺Ｑ１−Ｑ２の傾き、即ち、加
速度零の加減速制御開始点Ｑ１から最大加速度α０まで
の加速度の変化率βと、台形の第２斜辺Ｑ３−Ｑ４の傾
き、即ち、加速度零の加減速制御完了点Ｑ４から最大加
速度α０までの加速度の変化率γ、および、台形の高さ
によって示される最大加速度α０は任意に設定する。

【０００９】加速度増加区間Ａにおける加速度ａの関数
はａ＝βｔであり、また、速度Ｖは加速度ａ＝βｔを時
間ｔで積分した値に加減速制御開始点Ｑ１における初速
度Ｖ１を加算した値、即ち、Ｖ＝（１／２）βｔ²＋Ｖ
１となる。ここで、Ｖ＝（１／２）βｔ²＋Ｖ１は、図
８に示されるように、加減速制御開始点Ｑ１′での初速
度Ｖ１（縦軸方向）およびｔ＝０（横軸方向）を極値と
する下に凸の２次関数であり、また、加減速制御開始点
Ｑ１′におけるＶ＝（１／２）βｔ²＋Ｖ１の微分係
数、即ち、図７の加減速制御開始点Ｑ１における加速度
ａの値は零であるから、サーボモータは初速度Ｖ１を速
度Ｖの初期値として徐々に加速度ａを増しながら速度Ｖ
を滑らかに増大させてゆく。加速度増加区間Ａにおける
速度Ｖの増大傾向は、定性的に見ると、下に凸の２次関
数の右半分、例えば、ｙ＝（１／２）βｘ²のｘ≧０の
部分に等しく、その速度変化が極めて滑らかであるた
め、サーボモータや機械各部に無理な衝撃を与えること
がない。

【００１０】そして、図７に示されるように、サーボモ
ータの加速度ａが加速度一定区間Ｂに対応する最大加速
度α０上の点Ｑ２に到達すると、加速度ａ＝最大加速度
α０の加速度一定制御が開始される。ここで、加速度ａ
が最大加速度α０に移行する直前のａ＝βｔの値、即
ち、関数Ｑ１−Ｑ２−Ｑ３−Ｑ４におけるＱ２点の左方
極限と最大加速度α０とが同値であって、図８に示され
る加速度増加区間Ａにおける最終的な微分係数ａ＝βｔ
の値と加速度一定区間Ｂの開始点Ｑ２′における速度Ｖ
の微分係数α０とが等しいから、加速度増加区間Ａから
加速度一定区間Ｂへの速度Ｖの移行は極めて滑らかであ
り、サーボモータや機械各部に無理な衝撃を与えること
がない。加速度一定区間Ｂでは速度Ｖの値が線形的に増
大する。

【００１１】また、図８における加速度一定区間Ｂから
加速度減少区間Ｃへの移行点Ｑ３′においても前記と同
様であり、図８に示される加速度一定区間Ｂにおける最
終的な微分係数、即ち、図７におけるα０と加速度減少
区間Ｃにおける速度Ｖの微分係数とが等しいから、加速
度一定区間Ｂから加速度減少区間Ｃへの速度Ｖの移行は
極めて滑らかである。

【００１２】そして、図８における加速度減少区間Ｃに
おける速度Ｖの微分係数は図７における台形の第２斜辺
Ｑ３−Ｑ４の傾きγであるから、図８における加速度減
少区間Ｃにおける速度Ｖの関数は加速度増加区間Ａとは
逆に上に凸の２次関数の左半分であり、これを定性的に
見ると、例えば、ｙ＝−（１／２）γｘ²のｘ≦０の部
分に等しく、その速度変化が極めて滑らかであるため、
サーボモータや機械各部に無理な衝撃を与えることがな
い。

【００１３】また、図７における台形状の関数Ｑ１−Ｑ
２−Ｑ３−Ｑ４を時間軸ｔにより加速度増加区間Ａ，加
速度一定区間Ｂ，加速度減少区間Ｃに亘って積分した値
が初速度Ｖ１と目標速度Ｖ２との差｜Ｖ２−Ｖ１｜と一
致するように台形の第１斜辺Ｑ１−Ｑ２の傾きβおよび
台形の第２斜辺Ｑ３−Ｑ４の傾きγならびに台形の高さ
α０を設定しているので、図８における加速度減少区間
Ｃにおける速度Ｖの関数は、加減速制御完了点Ｑ４′
で、目標速度Ｖ２（縦軸方向）および加減速制御の所要
時間Ａ＋Ｂ＋Ｃ（横軸方向）を極値とする上に凸の２次
関数となる。図７からも明らかなように、図８の加減速
制御完了点Ｑ４′における速度関数の微分係数は零であ
り、Ｖ＝目標速度Ｖ２の微分係数の値である零と一致す
るので、加速度減少区間Ｃから目標速度Ｖ２への移行点
である加減速制御完了点Ｑ４′においても速度Ｖの変化
は極めて滑らかであり、サーボモータや機械各部に無理
な衝撃を与えることがない。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は本発明によるサーボモータの加減速制御
方法を適用して工作機械や産業用ロボット等を制御する
数値制御装置のサーボ制御系の要部を示す機能ブロック
図である。数値制御装置は、送り等に関するＮＣ指令の
移動データにより工作機械や産業用ロボット等の各軸の
サーボモータＭ１，Ｍ２，・・・を協調動作させて該移
動データで示される位置に工具，テーブルやハンドを直
線補間または円弧補間等で移動させるパルス分配機能、
および、各分配周期における補間開始前にＮＣ指令によ
る送り速度に基いて各軸の加減速制御のための速度指令
を算出するための加減速制御機能とを備え、ＮＣ指令に
よる移動データおよび加減速制御機能により算出された
速度指令とにより、各分配周期（以下、ＩＴＰ周期とい
う）毎に、各軸のサーボモータＭ１，Ｍ２，・・・を駆
動制御するサーボ制御回路に単位時間当りの移動指令、
即ち、速度指令を出力するようになっている。パルス分
配機能と加減速制御機能との関係に関しては従来の数値
制御装置の場合と同様であるが、加減速制御機能によっ
て直線形加減速制御や指数関数形加減速制御を行う代り
に、図７に示されるように加速度を台形状に変化させる
加減速制御を行うようにした点が従来のものとは異な
る。

【００１５】パルス分配で加減速制御を行う数値制御装
置による加減速制御では、加減速制御のための速度指令
の値がＩＴＰ周期毎に算出および出力されるので、台形
状の関数の斜辺部分、即ち、図７における加速度増加区
間Ａおよび加速度減少区間Ｃで、加速度ａの値が厳密に
いえば図５に示されるようにステップ状に変化すること
となる。

【００１６】そこで、次に、パルス分配によってステッ
プ状に加減速制御を行う数値制御装置に対して台形状の
関数による加減速制御を適用するための原理について説
明する。ここでは、一例として、図７における加速度増
加区間Ａおよび加速度減少区間Ｃに対応する時間と最大
加速度α０とを選択することにより加速度零から最大加
速度α０までの加速度の変化率βおよびγを任意に設定
するようにしたものについて説明するが、加速度の変化
率βおよびγと最大加速度α０とを直接指定することに
より加速度増加区間Ａおよび加速度減少区間Ｃに対応す
る時間を割り出して加減速制御を行うようにすることも
可能である。また、加減速制御開始時における加速度零
から最大加速度α０までの加速度の変化率βおよび加減
速制御完了時における加速度零から最大加速度α０まで
の加速度の変化率γを個別に設定するようにすることも
可能であるが、以下の実施例では、加減速制御開始時の
加速度の変化率｜β｜および加減速制御完了時の加速度
の変化率｜γ｜の傾きの大きさが等しくなるようにして
加減速制御を行うようしたものについて説明する。

【００１７】まず、加速度増加区間Ａに対応する時間を
ＩＴＰ周期を基準とした処理回数ｎで設定するものとす
ると、図５に示されるように、数値制御装置はｎ回のパ
ルス分配によって加速度零の状態から最大加速度α０の
状態まで加速度を増大させる必要があるので、ＩＴＰ周
期を基準とする加速度の増加化率は加速度増加区間Ａに
おいてα０／ｎとなる。先に述べたように、加速度の変
化率βおよびγの傾きの大きさを等しくしているので、
加速度減少区間Ｃに対応するＩＴＰ周期数もｎである。

【００１８】ここで、加速度増加区間Ａにおける第１回
目のＩＴＰ周期で加速度の増大を開始し、加速度増加区
間Ａにおける第ｎ回目のＩＴＰ周期で最大加速度α０を
出力して加速度一定区間Ｂの最大加速度α０に一致させ
るものとすれば、この間に出力される加速度指令によっ
て増大する速度Ｖａの大きさは、図６に示されるよう
に、加速度増加区間Ａにおけるｉ＝１〜ｎの各時点の加
速度指令（α０／ｎ）・ｉをＩＴＰ周期ｉで積分した
値、即ち、

【００１９】

【数１】となる。

【００２０】また、加速度減少区間Ｃにおける第１回目
のＩＴＰ周期で加速度の減少を開始し、加速度減少区間
Ｃにおける第ｎ回目のＩＴＰ周期で加速度零を出力して
加速度零の等速度状態にするものとすれば、この間に出
力される加速度指令によって増大する速度Ｖｃの大きさ
は、図６に示されるように、加速度減少区間Ｃにおける
ｉ＝１〜ｎの各時点の加速度指令（α０／ｎ）・（ｎ−
ｉ）をＩＴＰ周期ｉで積分した値、即ち、

【００２１】

【数２】となる。

【００２２】従って、現時点で指令されている指令速度
と次の速度指令で指令される指令速度との差をΔＶとす
れば、加減速制御完了時点での速度Ｖを目標速度と一致
させるためには、最大加速度α０で一定加速を続ける加
速度一定区間Ｂにおける速度の増大量をＶｂ＝｜ΔＶ｜
−（｜Ｖａ｜＋｜Ｖｃ｜）とすれば良く、加速度一定区
間Ｂの時間に対応するＩＴＰ周期数Ｎの値は、数１およ
び数２におけるＶａ，Ｖｃの値に基いて数３により求め
られる。

【００２３】

【数３】よって、数値制御装置は、加減速制御の開始時点を第１
回目とするＩＴＰ周期から第ｎ回目のＩＴＰ周期まで
（図７の加速度増大区間Ａに対応）の間に加速度ａをａ
＝（α０／ｎ）・ｉに基いて増大させると共に、これに
続くＮ回のＩＴＰ周期（図７の加速度一定区間Ｂに対
応）では加速度ａを最大加速度α０に保持し、また、こ
れに続くｎ回のＩＴＰ周期の間（図７の加速度減少区間
Ｃに対応）では加速度ａをａ＝（α０／ｎ）・（ｎ−
ｉ）に基いて減少させれば良いことになる。

【００２４】図２〜図４は斯る処理を実施するために採
用した「加減速制御処理」の概略を示すフローチャート
であり、パルス分配機能および加減速制御機能を実現す
る数値制御装置のマイクロプロセッサ（以下、単にＣＰ
Ｕという）により、ＩＴＰ周期毎に繰り返し実行され
る。

【００２５】ＩＴＰ周期における「加減速制御処理」を
開始したＣＰＵは、まず、前処理完了フラグＦ１が数値
制御装置のメモリにセットされているか否か、即ち、新
たに読込まれた１ブロック分のＮＣ指令に関する前処理
が完了しているか否かを判別する（ステップＳ１）。そ
して、前処理が完了しているブロックがあればＣＰＵは
ステップＳ２の処理へと移行して新たに読込まれた１ブ
ロックで指令された目標速度に向けて加減速制御を開始
する一方、前処理が完了していなければステップＳ１２
の処理へと移行して現在実行中のブロック、即ち、前処
理が完了したブロックに対して、その前処理完了時点で
開始された加減速制御を継続して行うこととなる。

【００２６】新たに読込まれた１ブロック分の移動デー
タに関する前処理が完了している場合、ＣＰＵは、ま
ず、前処理完了フラグＦ１をリセットして新たな１ブロ
ックに対する加減速制御が開始されたことを記憶すると
共に（ステップＳ２）、台形状の加減速制御を禁止する
通常処理実行フラグＦ２をリセットし（ステップＳ
３）、新たに読込まれたＮＣ指令で指令された指令速度
と前ブロックで指令されていた指令速度との差ΔＶを求
め、この速度差ΔＶの値が零であるか否かを判別する
（ステップＳ４）。

【００２７】ここで、新たに読込まれたＮＣ指令で指令
された指令速度と前ブロックで指令されていた指令速度
との差ΔＶが零であった場合には加減速制御を行う必要
がないので、ＣＰＵは、加減速制御実行フラグＦ３をリ
セットし（ステップＳ１３）、直前の速度指令値、即
ち、前ブロックで指令された速度指令値を記憶したレジ
スタＲ（Ｖ）に格納されている速度指令Ｖの値をそのま
ま出力して（ステップＳ１１）、当該ＩＴＰ周期におけ
る「加減速制御処理」を終了する。この場合、当該ＩＴ
Ｐ周期における「加減速制御処理」において前処理完了
フラグＦ１および加減速制御実行フラグＦ３がリセット
される結果、次周期以降のＩＴＰ周期における「加減速
制御処理」ではステップＳ１，ステップＳ１２，ステッ
プＳ１９，ステップＳ１１の処理のみが繰り返し実行さ
れ、加速度零の等速度制御が行われることとなる。

【００２８】一方、前ブロックの速度指令と当該ブロッ
クの速度指令との間に差があってステップＳ４の判別結
果が偽となった場合には、ＣＰＵは、まず、加減速制御
が必要であることを示す加減速制御実行フラグＦ３をセ
ットし（ステップＳ５）、最大加速度α０（設定値）お
よび加速度増加区間Ａと加速度減少区間Ｃに対応する時
間を特定するために決められたＩＴＰ周期数の値ｎ（設
定値）を数値制御装置のメモリから読込んで数３の演算
式を実行し、加速度一定区間Ｂに対応するＩＴＰ周期数
の値Ｎを算出すると共に（ステップＳ６）、加速度一定
区間Ｂに対応するＩＴＰ周期数の値Ｎが零以上であるか
否かを判別することとなる（ステップＳ７）。

【００２９】ここで、加速度一定区間Ｂに対応するＩＴ
Ｐ周期数の値Ｎが零以上であれば、加速度増加区間Ａお
よび加速度減少区間Ｃにおける加速度ａの積分値の総和
が指令速度の差｜ΔＶ｜よりも小さいことを意味し、サ
ーボモータを最大加速度α０まで加速しても加減速制御
完了時点での速度Ｖが目標速度を上回ることがないの
で、台形状の加減速制御（Ｎの値が零の場合には三角形
状の加減速制御となる）を行うことができる。これに対
し、ＩＴＰ周期数の値Ｎが零を下回っている場合には、
加速度増加区間Ａおよび加速度減少区間Ｃにおける加速
度ａの積分値の総和が指令速度の差｜ΔＶ｜を上回って
いることを意味し、サーボモータを最大加速度α０まで
加速することができないので、本発明が要旨とする適切
な加減速制御を行うことはできない。

【００３０】そこで、加速度一定区間Ｂに対応するＩＴ
Ｐ周期数の値Ｎが零を下回った場合、ＣＰＵは通常処理
実行フラグＦ２をセットし（ステップＳ８）、従来から
実施されている直線形加減速制御や指数関数形加減速制
御を実施してＩＴＰ周期当りの移動指令、即ち、速度指
令Ｖを算出し（ステップＳ９）、速度指令値を記憶する
レジスタＲ（Ｖ）にこの時点における速度指令Ｖの値を
記憶した後（ステップＳ１０）、該速度指令値Ｖを出力
して（ステップＳ１１）、当該ＩＴＰ周期における「加
減速制御処理」を終了する。この場合、当該ＩＴＰ周期
における「加減速制御処理」において前処理完了フラグ
Ｆ１がリセットされ、かつ、通常処理実行フラグＦ２が
セットされる結果、次周期以降のＩＴＰ周期における
「加減速制御処理」ではステップＳ１，ステップＳ１
２，ステップＳ９〜ステップＳ１１の処理のみが繰り返
し実行され、従来と同様の直線形加減速制御や指数関数
形加減速制御が実施されることとなる。

【００３１】また、前述したステップＳ７の判別結果が
真となった場合、即ち、加速度一定区間Ｂに対応するＩ
ＴＰ周期数の値Ｎが零以上であって台形状の加減速制御
が可能である場合には、ＣＰＵは、次いで、前ブロック
の速度指令と当該ブロックの速度指令との間の差ΔＶの
値が正であるか負であるか、即ち、加速のための加減速
制御を行うべきであるのか減速のための加減速制御を行
うべきであるのかを判別する（ステップＳ１４）。そし
て、ΔＶの値が正であって加速のための加減速制御を行
う必要があれば、ＣＰＵは最大加速度記憶レジスタαに
最大加速度α０の値（但し、α０＞０）を格納する一方
（ステップＳ１５）、ΔＶの値が負であって減速のため
の加減速制御を行う必要があれば、最大加速度記憶レジ
スタαに最大加速度α０の値を符号を反転して格納する
（ステップＳ１６）。

【００３２】次いで、ＣＰＵは、加減速制御開始後のＩ
ＴＰ周期数を数えるカウンタｉに初期値１をセットし
（ステップＳ１７）、最大加速度αを加速度増加区間Ａ
に対応するＩＴＰ周期数ｎで除したＩＴＰ周期毎の加速
度の増加率α／ｎにカウンタｉの値を乗じて当該ＩＴＰ
周期における加速度ａの値を求め、直前の速度指令値を
記憶したレジスタＲ（Ｖ）に該加速度ａの値を加算して
当該ＩＴＰ周期で出力すべき速度指令の値Ｖを算出して
レジスタＲ（Ｖ）に更新記憶し（ステップＳ１８）、速
度指令値Ｖを出力して（ステップＳ１１）、当該ＩＴＰ
周期における「加減速制御処理」を終了する。

【００３３】次周期のＩＴＰ周期では、前処理完了フラ
グＦ１および通常処理実行フラグＦ２が既にリセットさ
れており、かつ、加減速制御実行フラグＦ３がセットさ
れているので、ＣＰＵは、ステップＳ１，ステップＳ１
２，ステップＳ１９の判別処理を実行した後、ステップ
Ｓ２０の処理へと移行することとなる。ステップＳ２０
へと移行したＣＰＵは加減速制御開始後のＩＴＰ周期数
を数えるカウンタｉの値をインクリメントした後、該カ
ウンタｉの値が加速度増加区間Ａに対応するＩＴＰ周期
数ｎの値よりも小さいか否か、即ち、当該ＩＴＰ周期が
加速度増加区間Ａのものであるか否かを判別し（ステッ
プＳ２１）、加速度増加区間Ａのものであれば、直前の
ＩＴＰ周期と同様、ステップＳ１８の処理により、当該
ＩＴＰ周期における加速度ａの値を求め、直前の速度指
令値を記憶したレジスタＲ（Ｖ）に該加速度ａの値を加
算して当該ＩＴＰ周期で出力すべき速度指令の値Ｖを算
出して更新記憶し、速度指令値Ｖを出力して当該ＩＴＰ
周期における「加減速制御処理」を終了する（ステップ
Ｓ１１）。

【００３４】以下、ＣＰＵは、カウンタｉの値が加速度
増加区間Ａに対応するＩＴＰ周期数ｎの値を越えるまで
の間、ＩＴＰ周期毎に、ステップＳ１，ステップＳ１
２，ステップＳ１９〜ステップＳ２１，ステップＳ１
８，ステップＳ１１の処理を繰り返し実行し、レジスタ
Ｒ（Ｖ）に各ＩＴＰ周期毎の加速度ａの値を積算的に記
憶して加速度ａを積分することによりその時点で出力す
べき速度指令値Ｖを求め、加速度増加区間Ａの加減速制
御を行うこととなる。

【００３５】このような処理を繰り返し実行する間に、
カウンタｉの値が加速度増加区間Ａに対応するＩＴＰ周
期数ｎの値を越えてステップＳ２１の判別結果が偽とな
り、加速度ａの値が最大加速度αに到達することによっ
て加速度増加区間Ａの加減速制御が完了すると、ＣＰＵ
は、加速度増加区間Ａに対応するＩＴＰ周期数ｎと加速
度一定区間Ｂに対応するＩＴＰ周期数Ｎとを加算した値
よりもカウンタｉの値が小さいか否か、即ち、当該ＩＴ
Ｐ周期が加速度一定区間Ｂのものであるか否かを判別す
る（ステップＳ２２）。そして、当該ＩＴＰ周期が加速
度一定区間Ｂのものであれば、ＣＰＵは、直前の速度指
令値を記憶したレジスタＲ（Ｖ）に最大加速度αの値を
加算して当該ＩＴＰ周期で出力すべき速度指令の値Ｖを
算出して更新記憶し（ステップＳ２３）、速度指令値Ｖ
を出力して当該ＩＴＰ周期における「加減速制御処理」
を終了する（ステップＳ１１）。

【００３６】以下、ＣＰＵは、カウンタｉの値が、加速
度増加区間Ａに対応するＩＴＰ周期数ｎと加速度一定区
間Ｂに対応するＩＴＰ周期数Ｎとを加算した値を越える
までの間、ＩＴＰ周期毎に、ステップＳ１，ステップＳ
１２，ステップＳ１９〜ステップＳ２３，ステップＳ１
１の処理を繰り返し実行し、レジスタＲ（Ｖ）に加速度
ａ＝最大加速度α０の値を積算的に記憶して加速度ａを
積分することによりその時点で出力すべき速度指令値Ｖ
を求め、加速度一定区間Ｂの加減速制御を行うこととな
る。

【００３７】このような処理を繰り返し実行する間に、
カウンタｉの値が、加速度増加区間Ａに対応するＩＴＰ
周期数ｎと加速度一定区間Ｂに対応するＩＴＰ周期数Ｎ
とを加算した値を越えてステップＳ２２の判別結果が偽
となり、加速度一定区間Ｂの加減速制御が完了すると、
ＣＰＵは、加速度増加区間Ａに対応するＩＴＰ周期数ｎ
と加速度一定区間Ｂに対応するＩＴＰ周期数Ｎおよび加
速度減少区間Ｃに対応するＩＴＰ周期数ｎとを加算した
値よりもカウンタｉの値が小さいか否か、即ち、当該Ｉ
ＴＰ周期が加速度減少区間Ｃのものであるか否かを判別
する（ステップＳ２４）。そして、当該ＩＴＰ周期が加
速度減少区間Ｃのものであれば、ＣＰＵは、加速度増加
区間Ａに対応するＩＴＰ周期数ｎの値と加速度一定区間
Ｂに対応するＩＴＰ周期数Ｎの値とを加算した値をカウ
ンタｉの現在値から減じて加速度減少制御開始後のＩＴ
Ｐ周期数の値を求め、更に、該ＩＴＰ周期数の値にＩＴ
Ｐ周期毎の加速度の減少率α／ｎの値を乗じて得た値を
最大加速度αから減じて当該ＩＴＰ周期における加速度
ａの値を求め、直前の速度指令値を記憶したレジスタＲ
（Ｖ）に該加速度ａの値を加算して当該ＩＴＰ周期で出
力すべき速度指令の値Ｖを算出してレジスタＲ（Ｖ）に
更新記憶し（ステップＳ２５）、速度指令値Ｖを出力し
て（ステップＳ１１）、当該ＩＴＰ周期における「加減
速制御処理」を終了する。

【００３８】以下、ＣＰＵは、カウンタｉの値が、加速
度増加区間Ａに対応するＩＴＰ周期数ｎと加速度一定区
間Ｂに対応するＩＴＰ周期数Ｎおよび加速度減少区間Ｃ
に対応するＩＴＰ周期数ｎとを加算した値を越えるまで
の間、ＩＴＰ周期毎に、ステップＳ１，ステップＳ１
２，ステップＳ１９〜ステップＳ２２，ステップＳ２４
〜ステップＳ２５，ステップＳ１１の処理を繰り返し実
行し、レジスタＲ（Ｖ）に各ＩＴＰ周期毎の加速度ａの
値を積算的に記憶して加速度ａを積分することによりそ
の時点で出力すべき速度指令値Ｖを求め、加速度減少区
間Ｃの加減速制御を行うこととなる。

【００３９】このような処理を繰り返し実行する間に、
カウンタｉの値が、加速度増加区間Ａに対応するＩＴＰ
周期数ｎと加速度一定区間Ｂに対応するＩＴＰ周期数Ｎ
および加速度減少区間Ｃに対応するＩＴＰ周期数ｎとを
加算した値を越えてステップＳ２４の判別結果が偽とな
ると、加速度ａの値が零となると共に指令速度Ｖが目標
速度と一致する。

【００４０】以下、１ブロック分のＮＣ指令が新たに読
込まれて１ブロック分の前処理が完了することにより再
び前処理完了フラグＦ１がセットされるまでの間、ＣＰ
Ｕは、ＩＴＰ周期毎に、ステップＳ１，ステップＳ１
２，ステップＳ１９〜ステップＳ２２，ステップＳ２
４，ステップＳ１１の処理を繰り返し実行し、レジスタ
Ｒ（Ｖ）に現時点で記憶されている指令速度Ｖ、即ち、
目標速度をＩＴＰ周期毎に出力してサーボモータの速度
を目標速度に維持する（ステッＳ１１）。そして、次ブ
ロック分の前処理が完了して前処理完了フラグＦ１がセ
ットされる毎に、ＣＰＵは前記と同様にして「加減速制
御処理」を繰り返し実行し、サーボモータの速度を現在
の指令速度から次ブロックで指令される指令速度へと滑
らかに加速して変化させる。

【００４１】加減速制御を実行する間に出力される速度
指令Ｖの値はＩＴＰ周期毎に変化するため、厳密にいえ
ば図６に示すようなステップ状の関数となるが、ＩＴＰ
周期の刻みが十分に小さいので、実質上、図６に一点鎖
線で示すような連続関数と同値である。

【００４２】図５からも明らかなように、加速度増加区
間Ａおよび加速度減少区間Ｃに対応するＩＴＰ周期数ｎ
の値を一定として最大加速度α０の値を大きく設定すれ
ば最大加速度α０および加速度変化率α０／ｎとも大き
な値となってサーボモータは滑らかではあるが急激に加
速され、また、ＩＴＰ周期数ｎの値を一定として最大加
速度α０の値を小さく設定すれば最大加速度α０および
加速度変化率α０／ｎとも小さな値となってサーボモー
タは緩慢に加速される。一方、最大加速度α０の値を一
定として加速度増加区間Ａおよび加速度減少区間Ｃに対
応するＩＴＰ周期数ｎの値を大きく設定すれば加速度変
化率α０／ｎが小さな値となって加速度増加区間Ａおよ
び加速度減少区間Ｃにおいてサーボモータに作用する駆
動力が緩慢に変化し、また、最大加速度α０の値を一定
として加速度増加区間Ａおよび加速度減少区間Ｃに対応
するＩＴＰ周期数ｎの値を小さく設定すれば加速度変化
率α０／ｎが大きな値とっなて加速度増加区間Ａおよび
加速度減少区間Ｃにおいてサーボモータに作用する駆動
力は滑らかではあるが急激に変化する。

【００４３】

【発明の効果】本発明の加減速制御方法は、加減速制御
の開始時点で加速度を零として一定の加速度変化率で徐
々に加速度を上昇させて滑らかに最大加速度にまで上昇
させると共に、最大加速度から一定の加速度変化率で徐
々に加速度を減少させ、加速度が零となった時点で指令
速度が目標速度と一致するようにしているので、サーボ
モータに作用する駆動力の変化が滑らかになり、従来の
直線形加減速制御や指数関数形加減速制御に比べてサー
ボモータおよび機械各部に作用する衝撃が緩和される。
しかも、加減速制御の中間区域である加速度一定区間で
は予め設定された最大加速度を維持して加減速制御が行
われるので、指数関数形加減速制御に比べ、目標速度に
到達するまでの加減速時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】工作機械や産業用ロボット等を制御する数値制
御装置のサーボ制御系の要部を示す機能ブロック図であ
る。

【図２】本発明の方法を実施する一実施例の「加減速制
御処理」の概略を示すフローチャートである。

【図３】同実施例の「加減速制御処理」の概略を示すフ
ローチャートの続きである。

【図４】同実施例の「加減速制御処理」の概略を示すフ
ローチャートの続きである。

【図５】同実施例の「加減速制御処理」による加速度の
変化を一例で示す図である。

【図６】同実施例の「加減速制御処理」による速度の変
化を一例で示す図である。

【図７】本発明の方法を概略で説明する作用原理図であ
る。

【図８】本発明の方法を概略で説明する作用原理図であ
る。

【図９】直線形加減速制御方法（従来例）を示す図であ
る。

【図１０】指数関数形加減速制御方法（従来例）を示す
図である。

【符号の説明】

Ｍ１サーボモータＭ２サーボモータａ加速度Ｖ速度 α０最大加速度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボモータの加減速制御方法におい
て、加速度を台形状に変化させて加減速制御を行うこと
を特徴とするサーボモータの加減速制御方法。
【請求項２】最大加速度を任意に設定できるようにし
た請求項１記載のサーボモータの加減速制御方法。
【請求項３】加速度零から最大加速度までの加速度の
変化率を任意に設定できるようにした請求項１または請
求項２記載のサーボモータの加減速制御方法。