JPH0711764B2 - 加減速制御装置 - Google Patents

加減速制御装置

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JPH0711764B2
JPH0711764B2 JP61288072A JP28807286A JPH0711764B2 JP H0711764 B2 JPH0711764 B2 JP H0711764B2 JP 61288072 A JP61288072 A JP 61288072A JP 28807286 A JP28807286 A JP 28807286A JP H0711764 B2 JPH0711764 B2 JP H0711764B2
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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、数値制御装置における加減速制御装置に関す
る。特に、可動部を有する工作機械やロボットなどの駆
動に適応し、円滑な動きを実現させる加減速制御装置に
関する。
〔背景技術とその問題点〕
従来、工作機械やロボットなどの軸移動制御において、
軸移動開始時および停止時に機械系への衝撃をやわらげ
るために、数値制御装置により速度曲線を指数関数形、
直線形などに加減速処理することが行われてきた。
この加減速制御を、ここでは2軸(X,Y軸)の構成とし
て第7図および第8図について説明する。
第7図に示す方式では、まず、プログラム解析部1から
送り速度F、X軸の移動量x、Y軸の移動量yが補間器
2に与えられる。補間器2では、サンプリング周期T毎
の各軸の移動量Δx,Δyを求め、この各軸の移動量Δx,
Δyをそれぞれ加減速処理部3X,3Yへ出力する。ここ
で、サンプリング周期T毎の各軸の移動量Δx,Δyは、 で求められる。
各加減速処理部3X,3Yでは、加減速処理を行い、これに
よって得られたxS,ySをサーボ回路4X,4Yへそれぞれ出力
する。加減速処理のうち、指数関数形加減速は、 xs(k)=γxs(k−1)+(1−γ)Δx(k) γ=exp(−T/τ) により実現される。ただし、kはサンプリング回数、τ
は加減速時定数である。また、直線形加減速は、 xs(k)=xs(k−1)+{Δx(k)−Δx(k−
N)}/N N=τ/T により実現される。第9図に速度曲線の加減速(指数関
数形加減速と直線形加減速)パターンを示す。
各サーボ回路4X,4Yでは、加減速処理部3X,3Yから与えら
れる指令値xs,ysに基づきモータ5X,5Yを駆動させる。
このような加減速制御方式は、補間器2の処理とは無関
係に加減速処理を行え、かつ処理が単純であるという利
点がある。しかし、この方式では、各軸独立に遅れをも
っているため、円弧補間の場合、半径減少という形で経
路誤差が生じてしまう(第10図参照)。
半径減少量ΔRは、次の式により近似的に求められる。
つまり、指数関数形加減速における半径減少量ΔRは、 ΔR≒(τF)2/(2R) から求められる。また、直線形加減速における半径減少
量ΔRは、 ΔR≒(τF)2/(24R) から求められる。ただし、Rは指令円の半径である。
また、この方式で加減速時の速度パターンを指令数関数
形、直線形のほかに高次の曲線により実現した場合も同
様な理由により経路誤差が生じる。
一方、第8図に示す方式では、プログラム解析部1から
送り速度Fを加減速処理部3へ、各軸の移動量x,yを補
間器2へそれぞれ出力する。加減速処理部3では、補間
器2の残移動量Rを監視しながらプログラム解析部1か
ら指令された送り速度Fを指数関数形または直線形の速
度パターンに合わせて補間器2へ出力する送り速度Faを
求める。
補間器2では、送り速度Faに合わせて補間動作を行う。
ここで、xs,ysは、 で与えられる。従って、起動時にはxs,ysが増加し、停
止時にはxs,ysが減少していく。
このような加減速制御方式は、加減速制御において経路
誤差を全く生じないという利点がある反面、第7図に示
す方式に比べ、時々刻々の送り速度Fに対応した減速距
離および移動の終点までの残移動量Rを把握しておかな
ければならず、処理が多少複雑になる欠点をもつ。
また、もう1つの欠点として、加減速処理を送り速度F
の大きさについてだけ行っているため、送り速度を2軸
に分解し1軸毎にみた場合、第11図に示されるように、
Fx,Fyがステップ状の変化をしてしまい機械系への大き
な衝撃となる。これを解消するために、NCプログラムの
1ブロック毎に加速、減速の処理を行った場合、第12図
に示されるように、プログラムの継ぎ目で速度が0とな
るため、機械系の動きが連続的でなくなるという欠点が
生じる。
〔発明の目的〕 ここに、本発明の目的は、円弧補間の場合の経路誤差を
なくし、かつ、常に機械系への衝撃が小さい加減速制御
を実現する加減速制御装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
そのため、本発明では、第8図に示す加減速処理部およ
び補間器からなるサーボ指令生成部を複数組並列に設
け、これらサーボ指令生成部にプログラム指令値を順次
割り振っていくとともに、前ブロックの減速処理状況を
チェックし、適当なタイミングで次ブロックの加速処
理、補間動作を開始して前ブロックの減速処理と次ブロ
ックの加速処理とをオーバーラップさせることにより、
円弧補間指令時の経路誤差をなくし、さらに、機械系の
円滑な動きを得るようにしたものである。
具体的には、プログラムを順次解析して各軸の移動量お
よび送り速度に関する位置指令情報を出力するプログラ
ム解析部と、このプログラム解析部からの送り速度を加
減速処理する加減速処理部と、この加減速処理部からの
加減速指令値および前記各軸の移動量を基に補間動作を
行いサーボ指令値を出力する補間器と、この補間器から
のサーボ指令値を基に各軸のモータを駆動させるサーボ
回路と、を含む加減速制御装置において、前記加減速処
理部および補間器からなるサーボ指令生成部を複数組並
列に設け、これらのサーボ指令生成部に前記プログラム
解析部からの位置指令情報を順に分配する分配器を設け
るとともに、各サーボ指令生成部の補間器からのサーボ
指令値を各軸毎に加算処理し前記サーボ回路へ出力する
加算回路を設け、前記サーボ指令生成部を、他のサーボ
指令生成部が減速処理開始または減速処理中であること
を条件に加速処理、補間動作を開始するよう構成した、
ことを特徴とする。
いま、プログラム解析部から各軸の移動量および送り速
度に関する位置指令情報分配器に出力されると、分配器
は、移動量および送り速度に関する位置指令情報をサー
ボ指令生成部に順に分配する。たとえば、最初の位置指
令情報ブロックを第1のサーボ指令生成部に、次の位置
指令情報ブロックを第2のサーボ指令生成部にそれぞれ
分配する。
第1のサーボ指令生成部では、加減速処理部において、
補間器の残移動量を監視しながら、最初の位置指令情報
ブロックのうちの送り速度F1を基に指数関数形または直
線形の速度パターンに合わせて加減速指令値Fa1を作
り、それを補間器へ出力する。補間器では、加減速指令
値Fa1に合わせて補間動作を行い、サーボ指令値xS1,yS1
を出力する。
第2のサーボ指令生成部では、第1のサーボ指令生成部
が最初の位置指令情報ブロックに関して減速処理開始ま
たは減速処理中であることを条件に、加速処理および補
間動作を開始する。例えば、最初の位置指令情報ブロッ
クの送り速度F1よりも次の位置指令情報の送り速度F2
大きい場合には、最初の位置指令情報ブロックの減速処
理開始時に、また、最初の位置指令情報ブロックの送り
速度F1よりも次の位置指令情報ブロックの送り速度F2
小さい場合には、最初の位置指令情報ブロックの減速時
の加減速指令値Fa1が次の位置指令情報ブロックの送り
速度F2以下になった時に、次の位置指令情報ブロックの
加速処理および補間動作を開始する。この場合の加速処
理および補間動作は、第1のサーボ指令生成部での処理
と同じである。
加算回路では、第1のサーボ指令生成部から出力される
サーボ指令値xS1,yS1と第2のサーボ指令生成部から出
力されるサーボ指令値xS2,yS2とを各軸毎に加算処理(x
S=xS1+xS2,yS=yS2+yS1)し、その結果をサーボ回路
へ出力する。従って、最初の位置指令情報ブロックの減
速処理と次の位置指令情報ブロックの加速処理とがオー
バーラップされるため、プログラムの継ぎ目で機械系の
速度が0とならず円滑な動きが得られる。もとより、第
8図の方式を利用しているため、円滑補間指令の場合の
経路誤差は生じない。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図について説明する。こ
こでは、加減速を直線形加減速とし、さらに加減速時の
直線の傾きは指令速度Fi(i 1,2)の大きさによらず
常に一定(一定加速度)とする。
第1図において、プログラム解析部11では、プログラム
を順次解析し、移動量および送り速度に関する位置指令
情報を分配器12へ出力する。
分配器12では、まず、第1の移動量x1,y1を補間器14
1へ、送り速度F1を加減速処理部131へそれぞれ出力す
る。次に、第2の移動量x2,y2を補間器142へ、送り速度
F2を加減速処理部132へそれぞれ出力する。このように
して、移動量および送り速度に関する位置指令情報を補
間器141,142および加減速処理部131,132へ順次交互に出
力する。ここでは、加減速処理部131と補間器141、加減
速処理部132と補間器142は、それぞれサーボ指令生成部
181,182を構成する。
補間器14i(以後、iは1または2の意味である。)で
は、加減速処理部13iから与えられる加減速指令値Faiに
従い、 の補間処理を行う。ただし、k;サンプリング回数、T;サ
ンプリング周期である。
加減速処理部13iでは、次の処理(第2図のフローチャ
ート参照)を行い、補間器14iへの加減速指令値Faiをつ
くる。以下、第2図のフローチャートを説明するが、同
図中の添字jについては、iとは異なる加減速処理部13
jの内容である。
において、補間器14iで新データ分配開始であれば
へ進み、新データ分配開始でなければへ進む。
では、最初の加速条件をチェックする。この加速条件
を満たさなければへ、加速条件を満たせばへ進む。
ここで、最初の加速条件は、 Fi(k)≧Fj(k)かつRj(k)≦SLj(k) または、 Fi(k)<Fj(k)かつFi(k)≧Sai(k) である。ただし、R;残移動量、SL;加速時に移動する距
離である。また、j=1,2、i≠jである。
例えば、最初の位置指令情報ブロックの送り速度F1より
も次の位置指令情報の送り速度F2が大きい場合には、最
初の位置指令情報ブロックの残移動量R1が加速時の移動
距離SL1以下になったとき、つまり、最初の位置指令情
報ブロックの減速処理開始時に次の位置指令情報ブロッ
クの加速処理および補間動作が開始される。また、最初
の位置指令情報ブロックの送り速度F1よりも次の位置指
令情報ブロックの送り速度F2が小さい場合には、最初の
位置指令情報ブロックの減速時の加減速指令値Faiが次
の位置指令情報ブロックの送り速度F2以下になったと
き、次の位置指令情報ブロックの加速処理および補間動
作が開始される。
では、加減速処理開始前の初期設定を行う。例えば、
Fai,SLiをクリア処理する。
では、最後の減速条件をチェックする。この減速条件
を満たさなければへ、減速条件を満たせばへ進む。
ここで、最後の減速条件は、 Ri(k)≦SLi(k) である。
では、途中のオーバライド変化による加減速の条件を
チェックする。Fai(k−1)<Fi(k)であれば、加
速処理としてへ進む。Fai(k−1)>Fi(k)であ
れば、加速処理としてへ進む。Fai(k−1)=Fi
(k)であれば終りへ進む。
では、加速処理を行った後、へ進む。加減速処理
は、 Fai(k)=Fai(k−1)+Fs である。ただし、Fs;1サンプリング中に増速する量であ
る。
では、加速終了条件をチェックする。Fai(k)≧Fi
(k)であればへ、Fai(k)<Fi(k)であれば
へそれぞれ進む。
では、終了処理として最高値クリップした後、つま
り、 Fai(k)=Fi(k) とした後、へ進む。
では、加速距離SLi(k)を、 SLi(k)=SLi(k−1)+T・Fai(k) から求める。
では、減速処理を行った後、へ進む。減速処理は、 Fai(k)=Fai(k−1)−Fs である。
では、加速終了条件をチェックする。Fai(k)≦Fi
(k)であればへ、Fai(k)>Fi(k)であれば
へ、それぞれ進む。
では、終了処理として下限値セットした後、つまり、 Fai(k)=Fi(k) とした後、へ進む。
では、減速距離SLi(k)を、 SLi(k)=SLi(k−1)−T・Fai(k) から求める。
では、最後の減速終了条件をチェックする。Ri(k)
≦0でなければへ、Ri(k)≦0であればへそれぞ
れ進む。
では、減速処理を行った後、へ進む。減速処理は、 Fai(k)=Fai(k−1)−Fs である。
では、最低速度をチェックする。Fai(k)≦0であ
ればへ進み、Fai(k)≦0でなければへ進む。
では、最低値セットし、つまりFai(k)=Fsとし、
へ進む。
では、減速距離SLi(k)を、 SLi(k)=SLi(k−1)−T・Fai(k) から求める。
では、Fai(k)=0とする。ただし、Fai(k)≦0
かつRi(k)>0のときはFai(k)=Fsとする。
これらの加減速処理による速度パターン例として、F1
F2の場合を第3図に、F1≧F2の場合を第4図に、それぞ
れ示す。また、第5図にはF1=F2でかつ第1のブロック
と第2のブロックとの指令軸が異なる場合の例を示す。
以上の処理により補間器14iからはサーボ指令値xsi,ysi
が出力される。それぞれのサーボ指令値xsi,ysiを加算
回路15X,15Yにより、 xs=xs1+xs2 ys=ys1+ys2 の処理を行い、サーボ回路16X,16Yへ出力する。各サー
ボ回路16X,16Yでは、指令された値xs,ysによりモータ17
X,17Yを駆動させる。
従って、本実施例によれば、図8の方式を利用して加減
速処理を行っているため、円弧補間指令の場合の経路誤
差は全く生じることがない。また、プログラムのブロッ
ク毎に加減速処理を行うため、機械系への衝撃は非常に
小さく、かつ、前ブロックの減速処理と次ブロックの加
速処理とがオーバーラップしているため、プログラムの
継ぎ目で機械系の速度が0とならず、円滑な動きが得ら
れる。
なお、この加減速処理を行っている場合、コーナ部の移
動軌跡は第6図に示すように丸みを生じるが、減速時と
加速時のオーバーラップを0とすることにより、容易に
丸みをとることができる。
以上の説明では、2軸(X、Y軸)制御の場合である
が、本発明はこれに限られるものでなく、3軸以上の制
御にも適用できる。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、円弧補間の場合の経路誤
差がなく、かつ、常に機械系への衝撃が小さい加減速制
御を実現可能な加減速制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第6図は本発明の一実施例を示すもので、第
1図は全体のブロック図、第2図は加減速処理部におけ
る加減速処理を示すフローチャート、第3図から第5図
は速度パターン例を示す図、第6図はコーナ部の移動軌
跡を示す図である。第7図から第12図は従来の加減速処
理方法を示すもので、第7図は従来の加減速処理方式を
示すブロック図、第8図は従来の他の加減速処理方式を
示すブロック図、第9図は速度曲線の加減速パターンを
示す図、第10図は第7図の方式により生じる半径減少を
説明するための図、第11図および第12図は第8図の方式
における加減速パターンの問題点を説明するための図で
ある。 11……プログラム解析部、12……分配器、131,132……
加減速処理部、141,142……補間器、15X,15Y……加算回
路、16X,16Y……サーボ回路、17X,17Y……モータ、181,
182……サーボ指令生成部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プログラムを順次解析して各軸の移動量お
    よび送り速度に関する位置指令情報を出力するプログラ
    ム解析部と、このプログラム解析部からの送り速度を加
    減速処理する加減速処理部と、この加減速処理部からの
    加減速指令値および前記各軸の移動量を基に補間動作を
    行いサーボ指令値を出力する補間器と、この補間器から
    のサーボ指令値を基に各軸のモータを駆動させるサーボ
    回路と、を含む加減速制御装置において、 前記加減速処理部および補間器からなるサーボ指令生成
    部を複数組並列に設け、 これらのサーボ指令生成部に前記プログラム解析部から
    の位置指令情報を順に分配する分配器を設けるととも
    に、 各サーボ指令生成部の補間器からのサーボ指令値を各軸
    毎に加算処理し前記サーボ回路へ出力する加算回路を設
    け、 前記サーボ指令生成部を、他のサーボ指令生成部が減速
    処理開始または減速処理中であることを条件に加速処
    理、補間動作を開始するよう構成した、 ことを特徴とする加減速処理装置。
JP61288072A 1986-12-02 1986-12-02 加減速制御装置 Expired - Fee Related JPH0711764B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS599707A (ja) * 1982-07-09 1984-01-19 Honda Motor Co Ltd ロボツトの速度制御装置
JPS5962909A (ja) * 1982-10-01 1984-04-10 Fanuc Ltd 加減速装置
JPS61156309A (ja) * 1984-12-27 1986-07-16 Toshiba Mach Co Ltd 速度段差平滑機能を備えた数値制御装置

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