JPH08234823A

JPH08234823A - 数値制御装置およびその方法

Info

Publication number: JPH08234823A
Application number: JP4007195A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Yamada; 浩貴山田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】目標位置に対しての高速な位置決めを可能と
する数値制御装置を提供する。【構成】目標位置発生パラメータ生成回路２０２で
は、目標位置発生条件入力回路２０１から入力した目標
位置発生条件に基づいて生成した変曲点情報およびパラ
メータを目標位置発生総合回路２０５に出力する。目標
位置変更回路２０３は、目標位置変更情報に基づいて生
成した目標位置変更パターンに応じた変曲点情報および
パラメータを目標位置発生総合回路２０５に出力する。
目標位置発生総合回路２０５では、目標位置変更回路２
０３で求めた目標位置変更パターンに従って、所定の４
つのケースを用いて目標位置情報を制御し、通常の目標
位置および目標位置変更に対応した時々刻々の目標位置
などを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロボットや実装機の目
標位置を演算して出力するための数値制御装置およびそ
の方法に関し、特に、ロボットなどが目標位置に移動中
に、目標位置変更の指示があった場合に、変更された目
標位置に最適な軌道で移動制御できる数値制御装置およ
びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロボットや実装機は、移動距離、最大速
度、最大加速度、ジャーク率（加速度の微分値）および
加速度比（移動開始時の加速度と移動終了時の加速度と
の比）などの諸条件を入力することにより、目標位置が
演算され、この演算された目標位置に基づいて、動作す
る。

【０００３】従来、この種の数値制御を行う数値制御装
置は、図２１に示すように、移動距離・最大速度・最大
加速度などのように目標位置を発生させるための諸条件
を入力するための条件入力回路１０１と、この入力回路
に入力された諸条件を時々刻々の目標位置として演算展
開する目標位置発生回路１０２を有していた。そして、
この目標位置発生回路によって展開された時々刻々の目
標位置情報は全て目標位置記憶回路１０３に記憶し、タ
イマ１０５による所定の時間間隔の信号に従って、目標
位置出力回路１０４が目標位置記憶回路１０３から時々
刻々の目標位置情報を取り出すようになっている。

【０００４】図２２は、図２１に示す数値制御装置を用
いたＦＡ機器として用いられる電子部品実装ロボットの
動作を説明するためのフローチャートである。図２２に
示すように、ロボットが所定の位置に移動する場合に、
移動命令が発行され（ＳＰ１０１）、移動のための準備
が行われ（ＳＰ１０２）、移動が開始され（ＳＰ１０
３）、所定の移動が行われると（ＳＰ１０４）、移動が
終了する（ＳＰ１０５）。そして、移動終了後、次の所
定の位置に移動する場合には、ＳＰ１０１〜１０５まで
の動作が再び繰り返される。

【０００５】このようなロボットなどは、所定の位置に
電子部品を実装する場合に、かかる実装を高精度に行う
ために、画像認識などの技術を利用して補正位置を算出
し、かかる補正位置に応じた補正移動を行って電子部品
を実装している。この際に、予め設定された目標位置に
移動しならが補正位置を算出し、目標位置に移動終了後
に補正位置に移動するようにすることで、目標位置に移
動後に補正位置の算出を行う場合と比較して、高速化を
図っている。

【０００６】図２３は、電子部品実装ロボットの補正移
動を含めた一連の動作を説明するための図であり、横軸
は時間を示し、縦軸は移動速度を示す。図２３に示すよ
うに、電子部品実装ロボットは、設定された目標位置へ
の移動命令が発行されると（ａ）、目標軌道が発生し、
その目標軌道に従って移動する。そして、設定された目
標位置への移動が終了すると（ｂ）、次に、移動命令発
行から移動終了までの間に算出された補正位置を目標位
置として移動命令が再び発行され（ｃ）、補正位置を含
めた最終的な目標位置に移動終了する（ｄ）。尚、図２
３は、実際の軌道と目標軌道が一致した場合について示
している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の数値制御装置を用いた電子部品実装ロボットで
は、予め設定した目標位置に移動して停止した後に、改
めて算出された補正位置に移動するため、位置決めを高
速に行うことができなかった。すなわち、この電子部品
実装ロボットでは、補正動作を行うために、図２３に示
すｂ点における移動終了の確認のための時間、及び、ｃ
点における移動命令の発行および移動準備の時間が必要
であることから、最終位置に移動するまでの時間が長期
化する。従って、補正量が少ない場合には、全体の移動
時間に対して、補正移動に伴う時間の割合が大きくな
る。

【０００８】本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑
みてなされ、目標位置に対しての高速な位置決めを可能
とする数値制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の問題
点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の
数値制御装置は、目標位置発生情報から、第１の変曲点
情報および第１のパラメータを生成する第１の生成手段
と、目標位置変更情報から、第２の変曲点情報および第
２のパラメータを生成する第２の生成手段と、前記第１
の変曲点情報、前記第２の変曲点情報、前記第１のパラ
メータおよび前記第２のパラメータを用いた所定の制御
関数に基づいて、時々刻々の目標位置を生成する目標位
置生成手段とを有する。

【００１０】また、本発明の数値制御装置は、好ましく
は、前記第１の生成手段は、前記目標位置発生条件に応
じて決定される所定の関数に基づいて、前記第１の変曲
点情報および前記第１のパラメータを生成する。

【００１１】また、本発明の数値制御装置は、好ましく
は、前記第２の生成手段は、前記目標位置生成手段にお
ける目標位置生成状態を判別する判別手段と、前記判別
手段の判別結果に応じて最悪移動距離を算出する算出手
段と、前記最悪移動距離に応じた所定のパターンで、前
記第２の変曲点情報および前記第２のパラメータを生成
する。

【００１２】また、本発明の数値制御装置は、好ましく
は、一定時間だけ一定の目標位置移動速度を得るための
パラメータおよび変曲点情報を生成する第３の生成手段
を有する。

【００１３】さらに、本発明の数値制御装置は、好まし
くは、前記目標位置生成手段は、前記第１の変曲点情報
および第１のパラメータを用いて第１の目標位置を生成
する第１の目標位置生成手段と、前記第２の変曲点情報
および第２のパラメータを用いて第２の目標位置を生成
する第２の目標位置生成手段と、前記第１の目標位置と
前記第２の目標位置とを所定のパターンで加算して時々
刻々の目標位置を生成する加算手段とを有する。

【００１４】

【作用】本発明の数値制御装置では、例えば所定の目標
位置情報に基づいて目標位置への位置決め制御が行われ
ているときに、第１の生成手段において、前記目標位置
情報から第１の変曲点情報および第１のパラメータが生
成される。そして、目標位置変更情報が入力あるいは生
成されると、第２の生成手段において、前記目標位置変
更情報から第２の変曲点情報および第２のパラメータが
生成される。前記第１の変曲点情報、前記第１のパラメ
ータ、前記第２の変曲点情報および前記第２のパラメー
タは目標位置生成手段に入力され、目標位置生成手段の
第１の目標位置生成手段によって第１の目標位置が生成
され、第２の目標位置生成手段によって第２の目標位置
が生成される。そして、前記目標位置生成手段の加算手
段において、前記第１の目標位置と前記第２の目標位置
とを所定のパターンで加算して時々刻々の目標位置が生
成される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例に係わる数値制御装置
および数値制御方法について説明する。本実施例に係わ
る数値制御装置および数値制御方法は、ロボットや実装
機などにおいて行われる目標位置制御に用いられる。図
１は、本実施例に係わる数値制御装置２００の構成図で
ある。図１に示すように、数値制御装置２００は、目標
位置発生条件入力回路２０１、目標位置発生パラメータ
生成回路２０２、目標位置変更回路２０３、長方形型目
標位置発生パラメータ生成回路２０４、目標位置発生総
合回路２０５およびタイマ２０６で構成される。

【００１６】目標位置発生条件入力回路２０１目標位置発生条件入力回路２０１は、移動距離θｄ、最
大速度ｖ、最大加速度ａ、ジャーク率（加速度を時間微
分したもの）ｊおよび加速度比（立ち上がり時と立ち下
がり時の加速時間の比）αなどの目標位置発生条件を入
力し、これらを目標位置発生パラメータ生成回路２０２
および目標位置変更回路２０３に出力する。また、目標
位置発生条件入力回路２０１は、変更移動距離θｄｎを
も入力し、これを目標位置変更回路２０３に出力する。

【００１７】目標位置発生パラメータ生成回路２０２目標位置発生パラメータ生成回路２０２は、パターン判
別回路２０７、変曲点時刻生成回路２０８およびパラメ
ータ生成回路２０９で構成され、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ
およびＲＡＭなどを用いて実現される。パターン判別回
路２０７は、目標位置発生条件入力回路２０１から入力
した目標位置発生条件が、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す制
御関数パターンのどれに該当するかを判別し、その判別
結果Ｓ２０７を変曲点時刻生成回路２０８に出力する。

【００１８】ここで、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す制御関
数パターンは、それぞれ以下に示すことを意味する。Ｓｍａｌｌ：加速度が最大加速度に到達せず、かつ、速
度が最大速度に到達しない場合Ｍｅｄｉｕｍ：加速度が最大加速度に到達し、かつ、速
度が最大速度に到達しない場合Ｓ＿Ｌａｒｇｅ：加速度が最大加速度に到達し、かつ、
速度が最大速度に到達する場合Ｌａｒｇｅ：加速度が最大加速度に到達し、かつ、速度
が最大速度に達する場合

【００１９】パターン判別回路２０７では、下記（１）
〜（７）に示す演算を行うことで、目標位置発生条件
が、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す制御関数パターンのどれ
に該当するかを判別する。下記式（１）の関係が成り立
つとき、

【００２０】

【数１】

【００２１】

【数２】

【００２２】ならば、Ｓｍａｌｌとなる。

【数３】

【００２３】ならば、Ｍｅｄｉｕｍとなる。

【００２４】

【数４】

【００２５】ならば、Ｌａｒｇｅとなる。

【００２６】また、下記式（５）の関係が成り立つと
き、

【数５】

【００２７】

【数６】

【００２８】ならば、Ｓｍａｌｌとなる。

【００２９】

【数７】

【００３０】ならば、Ｓ＿Ｌａｒｇｅとなる。

【００３１】変曲点時刻生成回路２０８は、判別結果Ｓ
２０７に応じて、目標位置発生条件を用いて、下記表１
に示す所定の演算を行って図２に示す変曲点の時刻ｔ１
〜ｔ７を求め、この変曲点の時刻に関するデータを目標
位置発生総合回路２０５に出力する。

【００３２】

【表１】

【００３３】パラメータ生成回路２０９は、正負を付与
するために、Ｊ＝ｓｇｎ（θｄ）ｊ、Ａ＝ｓｇｎ（θ
ｄ）ａ、Ｖ＝ｓｇｎ（θｄ）ｖとおくと、判別結果Ｓ２
０７に応じて、目標位置条件を用いて、下記表２に示す
所定の演算を行い後述する制御関するの一般式において
用いられるパラメータＰ１〜Ｐ１７を求め、このパラメ
ータを目標位置発生総合回路２０５に出力する。

【００３４】

【表２】

【００３５】目標位置変更回路２０３目標位置変更回路２０３は、目標位置発生状態判別回路
２１０、最悪移動距離算出回路２１１および目標位置変
更パターン生成回路２１２で構成され、例えばＣＰＵ、
ＲＯＭおよびＲＡＭなどを用いて実現される。目標位置
発生状態判別回路２１０は、目標位置発生総合回路２０
５が後述する９個の目標位置発生状態（ｓｔａｔｅ
（ｔ）＝０〜８）のうちいずれの状態に該当するかを判
別する。また、目標位置発生状態判別回路２１０は、目
標位置変更時刻Ｔｃを保持する。

【００３６】最悪移動距離算出回路２１１は、目標位置
発生状態判別回路２１０において判別した目標位置発生
状態に応じて、後述する最悪移動距離θｄｃを算出す
る。目標位置変更要求がされた場合に、目標位置発生状
態ｓｔａｔｅ＝０，８の場合には、特別な処理を行う必
要はないことは明らかである。次に、目標位置発生状態
ｓｔａｔｅ＝１〜４の場合、すなわちｓｔａｔｅが加速
状態の場合に、目標位置変更要求がされ、その時点から
ジャーク率、最大加速度および最大速度を満たしながら
減速を始めたときの移動距離を最悪移動距離θｄｃとす
る。

【００３７】最悪移動距離θｄｃは、ｓｔａｔｅ＝１〜
４において、目標位置変更要求がされた時刻をＴｃとす
るとそれぞれ下記式（８）〜（１１）で与えられる。

【００３８】ｓｔａｔｅ＝１のとき、

【数８】

【００３９】ｓｔａｔｅ＝２のとき、

【数９】

【００４０】ｓｔａｔｅ＝３のとき、

【数１０】

【００４１】ｓｔａｔｅ＝４のとき、

【数１１】

【００４２】目標位置変更パターン生成回路２１２は、
目標位置発生条件入力回路２０１から入力した移動距離
θｄ、変更移動距離θｄｎから、目標位置変更が後述す
る５個のパターン（変更パターン１〜５）のいずれのパ
ターンに該当するかを判別し、その判別したパターンに
応じて、目標位置発生パラメータ生成回路２０２および
長方形型目標位置発生パラメータ生成回路２０４を用い
てパラメータを生成する。

【００４３】目標位置変更パターン生成回路２１２で
は、目標位置発生状態ｓｔａｔｅおよび最悪移動距離θ
ｄｃから、目標位置変更について、次の５個の変更パタ
ーンが用いられる。これらのパターンは、後述する目標
位置発生統合回路２１８での４個のケースに対応してい
る。（Ａ）加速状態（１）変更パターン１ θｄｎ≧θｄｃ≧０またはθｄｎ≦θｄｃ≦０の場合、
θｄをθｄｎに置き換えて目標位置発生パラメータ生成
回路２０２を用いて、改めて変曲点時刻およびパラメー
タを演算し直し、その変曲点時刻およびパラメータを目
標位置発生回路２１５に出力する。

【００４４】（２）変更パターン２変更パターン１でない場合に、θｄをθｄｃに置き換え
て目標位置発生パラメータ生成回路２０２を用いて、改
めて変曲点時刻およびパラメータを演算し直し、その変
曲点時刻およびパラメータを目標位置発生回路２１５に
出力する。一方で、反転移動距離θｄｒ＝θｄｎ−θｄ
ｃを求め、θｄをθｄｒに置き換えて目標位置発生パラ
メータ生成回路２０２を用いて、改めて変曲点時刻およ
びパラメータを演算し直し、その変曲点時刻およびパラ
メータを目標位置発生回路２１６に出力する。

【００４５】（Ｂ）減速状態（ここで、ｓｔａｔｅ＝５
〜７を減速状態としている）（３）変更パターン３ θｄｎ≧θｄ≧０またはθｄｎ≦θｄ≦０の場合におい
て、追加移動距離θｄａ＝θｄｎ−θｄを求め、θｄを
θｄａに置き換えて、パターン判別回路２０７および変
曲点時刻生成回路２０８を用いて変曲点時刻を求める。
ここで、求めて変曲点時刻を目標位置変更の要求前の目
標位置移動の際に求めた変曲点時刻ｔ１〜７と区別する
ため、変曲点時刻ｔｃ１〜ｔｃ７とする。ｔｃ３≧ｔ７
−Ｔｃの時に、変曲点時刻を求めたのに続き、パラメー
タ生成回路２０９を用いて、パラメータを求め、変曲点
時刻およびパラメータを目標位置発生統合回路２１６に
出力する。

【００４６】（４）変更パターン４ θｄｎ≧θｄ≧０またはθｄｎ≦θｄ≦０の場合におい
て、追加移動距離θｄａ＝θｄｎ−θｄを求め、θｄを
θｄａに置き換えて、パターン判別回路２０７および変
曲点時刻生成回路２０８を用いて、変曲点時刻を求め
る。ここで、求めた変曲点時刻を目標位置変更の要求前
の目標位置移動の際に求めた変曲点時刻ｔ１〜ｔ７と区
別するため、変曲点時刻ｔｃ１〜ｔｃ７とする。ｔｃ３
＜ｔ７−Ｔｃの時、追加移動距離θｄａを長方形型目標
位置発生パラメータ生成回路２０４に出力する。そし
て、長方形型目標位置発生パラメータ生成回路２０４に
おいて、長方形型目標位置制御数式に必要なパラメータ
および変曲点時刻を求め、長方形型目標位置発生回路２
１７に出力する。

【００４７】（５）変更パターン５変更パターン３，４でない場合に、反転移動距離θｄｒ
＝θｄｎ−θｄを求め、θｄをθｄｒに置き換えて目標
位置発生パラメータ生成回路２０２を用いて、変曲点時
刻およびパラメータを演算し、その変曲点時刻およびパ
ラメータを目標位置発生統合回路２１６に出力する。

【００４８】長方形型目標位置発生パラメータ生成回路
２０４長方形型目標位置発生パラメータ生成回路２０４は、長
方形型パラメータ生成回路２１３および長方形型変曲点
時刻生成回路２１４で構成され、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ
およびＲＡＭを用いて実現される。

【００４９】長方形型パラメータ生成回路２１３では、
下記式（１２），（１３）を用いて、長方形型制御関数
におけるパラメータＰｗ１，Ｐｗ２を演算し、これらを
目標位置発生総合回路２０５に出力する。

【００５０】

【数１２】

【００５１】

【数１３】

【００５２】長方形型変曲点時刻生成回路２１４では、
下記式（１４）を用いて、長方形型制御関数における変
曲点ｔｗ１を演算し、これを目標位置発生総合回路２０
５に出力する。

【００５３】

【数１４】

【００５４】目標位置発生総合回路２０５目標位置発生総合回路２０５は、目標位置発生回路２１
５，２１６、長方形型目標位置発生回路２１７および目
標位置発生統合回路２１８で構成され、例えばＣＰＵ、
ＲＯＭおよびＲＡＭなどを用いて実現される。目標位置
発生回路２１５は、下記式（１５）〜（２３）に示す制
御関数の一般式に目標位置発生パラメータ生成回路２０
２で求めた変曲点の時刻ｔ１〜ｔ７およびパラメータＰ
１〜Ｐ７を代入して、時々刻々の目標位置θ（ｔ）、目
標速度ｄθ（ｔ）／ｄｔ、目標加速度ｄ²θ（ｔ）／ｄ
ｔ²および目標位置発生状態（関数発生状態）ｓｔａｔ
ｅ（ｔ）を求める。

【００５５】

【数１５】

【００５６】上記式（１５）においてｓｔａｔｅ（ｔ）
＝０は、目標位置が発生していない状態を示し、図３に
示す時間領域「０」に対応している。

【数１６】

【００５７】上記式（１６）においてｓｔａｔｅ（ｔ）
＝１は、加速度が増加中の加速状態を示し、図３に示す
時間領域「１」に対応している。

【数１７】上記式（１７）においてｓｔａｔｅ（ｔ）＝２は、加速
度が一定である加速状態を示し、図３に示す時間領域
「２」に対応している。

【００５８】

【数１８】上記式（１８）においてｓｔａｔｅ（ｔ）＝３は、加速
度が減少中の加速状態を示し、図３に示す時間領域
「３」に対応している。

【００５９】

【数１９】上記式（１９）においてｓｔａｔｅ（ｔ）＝４は、速度
が一定である状態を示し、図３に示す時間領域「４」に
対応している。

【００６０】

【数２０】上記式（２０）においてｓｔａｔｅ（ｔ）＝５は、加速
度が増加中の減速状態を示し、図３に示す時間領域
「５」に対応している。

【００６１】

【数２１】上記式（２１）においてｓｔａｔｅ（ｔ）＝６は、加速
度が一定である減速状態を示し、図３に示す時間領域
「６」に対応している。

【００６２】

【数２２】上記式（２２）においてｓｔａｔｅ（ｔ）＝７は、加速
度が減少中である減速状態を示し、図３に示す時間領域
「７」に対応している。

【００６３】

【数２３】上記式（２３）においてｓｔａｔｅ（ｔ）＝８は、目標
位置の発生が終了した状態を示し、図３に示す時間領域
「８」に対応している。

【００６４】目標位置発生統合回路２１６は、目標位置
発生回路２１５と同じ構成である。

【００６５】長方形型目標位置発生回路２１７は、下記
式（２４）〜（２６）に示す長方形型制御関数に変曲点
時刻ｔｗ１およびパラメータＰｗ１，Ｐｗ２を代入し、
時々刻々の目標位置θ（ｔ）、目標速度ｄθ（ｔ）／ｄ
ｔ、目標加速度ｄ²θ（ｔ）／ｄｔ²および関数発生状
態ｓｔａｔｅ（ｔ）を求める。

【００６６】

【数２４】

【００６７】

【数２５】

【００６８】

【数２６】

【００６９】目標位置発生統合回路２１８は、図４に示
すように、目標位置変更回路２０３で求めた目標位置変
更パターンに従って、４つのケースに分かれて目標位置
発生回路２１５、目標位置発生統合回路２１６および長
方形型目標位置発生回路２１７から得られる目標位置情
報を制御し、時々刻々の通常の目標位置および目標位置
変更に対応した時々刻々の目標位置等を生成する。

【００７０】以下に、目標位置発生統合回路２１８にお
いて用いられる４つのケースについて説明する。（１）ケース１目標位置変更の要求後、目標位置発生回路２１５におい
て変曲点時刻の変更およびパラメータの変更により、目
標位置変更に対応した（通常の目標位置移動にも対応で
きる）時々刻々の目標位置を発生する。ケース１は、目
標位置変更パターン生成回路２１２における変更パター
ン１に対応している。

【００７１】（２）ケース２目標位置変更の要求後、目標位置発生回路２１５におい
て変曲点時刻の変更およびパラメータの変更を行い（こ
の場合に変更する必要がない場合も考えられる）、目標
位置発生回路２１５による時々刻々の目標位置発生が終
了後、続いて反転移動距離分の目標位置を目標位置発生
統合回路２１６によって発生する。こうして、目標位置
変更に対応した時々刻々の目標位置を発生する。ケース
２は、目標位置変更パターン生成回路２１２における変
更パターン２および変更パターン５に対応している。

【００７２】（３）ケース３目標位置変更の要求後、目標位置発生回路２１５におい
て、そのまま時々刻々の目標位置を発生し、同時に目標
位置発生統合回路２１６において、追加移動距離分の目
標位置を発生する。そして、目標位置発生回路２１５で
発生した時々刻々の目標位置と目標位置発生統合回路２
１６で発生した時々刻々の目標位置を足し合わせること
により、目標位置変更に対応した時々刻々の目標位置を
発生する。ケース３は、目標位置変更パターン生成回路
２１２における変更パターン３に対応している。

【００７３】（４）ケース４目標位置の変更要求後、目標位置発生回路２１５におい
て、時々刻々の目標位置の発生を一旦停止し、続いて長
方形型目標位置発生回路２１７において、時々刻々の目
標位置を発生し、その目標位置発生終了後に目標位置発
生回路２１５における目標位置の発生を再開する。こう
して、目標位置変更に対応した時々刻々の目標位置を発
生する。ケース４は、目標位置変更パターン生成回路２
１２における変更パターン５に対応している。

【００７４】タイマ２０６タイマ２０６は、所定時間間隔の信号を目標位置発生総
合回路２０５に出力し、これにより目標位置発生総合回
路２０５からその時間間隔で、目標位置、目標速度およ
び目標加速度などの目的とする演算結果が得られる。

【００７５】以下、上述した本実施例に係わる数値制御
装置２００の動作について説明する。先ず、図５を参照
しながら説明する。図１に示す目標位置発生条件入力回
路２０１に目標位置発生条件である移動距離θｄ、最大
速度ｖ、最大加速度ａ、ジャーク率ｊおよび加速度比α
が入力されると（ＳＰ２０１）、目標位置発生パラメー
タ生成回路２０２において、目標位置発生条件に基づい
て、目標位置発生に必要な変曲点時刻およびパラメータ
が生成される（ＳＰ２０２）。次に、目標位置発生フラ
グがリセットされていることを条件に（ＳＰ２０３）、
目標位置発生回路２１５の時刻ｔａを「０」にセットし
（ＳＰ２０４）、目標位置変更フラグをリセットする
（ＳＰ２０５）。次に、目標位置発生統合回路２１８に
おけるケースをケース１とし（ＳＰ２０６）、目標位置
発生フラグをセットする（ＳＰ２０７）。

【００７６】次に、図６を参照しながら説明する。タイ
マ２０６によって定期的に図６に示すＳＰ３００に続く
指令が起動され、目標位置発生フラグがセットされてい
るかどうかを確認する（ＳＰ３０１）。目標位置発生フ
ラグがセットされている場合には、目標位置変更（ＳＰ
３０２）が行われる。その後、、目標位置発生統合回路
２１８におけるケースが何であるかが判別され（ＳＰ３
０３）、この判別結果に応じて各ケースに対応した処理
（ＳＰ３０４Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が行われる。そして、目
標位置変更も含めた目標位置発生が終了すると（ＳＰ３
０５）、目標位置発生フラグをリセットした（ＳＰ３０
６）後に処理を終了する（ＳＰ３０７）。一方、目標位
置発生が終了していない場合には、そのまま処理を終了
する（ＳＰ３０７）。

【００７７】次に、図７を参照しながら説明する。目標
位置発生条件入力回路２０１に変更移動距離θｄｎが入
力されると（ＳＰ４０１）、目標位置発生フラグがセッ
トされ（ＳＰ４０２）かつ目標位置変更フラグがリセッ
トされている（ＳＰ４０３）ことを条件に、変更済みフ
ラグがリセットされ（ＳＰ４０４）、続いて目標位置変
更フラグがセットされる（ＳＰ４０５）。

【００７８】次に、図８を参照しながら、図６に示す目
標位置変更処理（ＳＰ３０２）について詳細に説明す
る。図６に示す目標位置変更処理（ＳＰ３０２）は、目
標位置発生状態判別回路２１０において、目標位置変更
フラグがセットされていること（ＳＰ５０１）および変
更済みフラグがリセットされていること（ＳＰ５０２）
を条件に、ＳＰ５０３以下の処理を行う。この処理で
は、変更済みフラグをセットし（ＳＰ５０３）、目標位
置発生状態判別回路２１０で目標位置発生状態を判別し
（ＳＰ５０４）、この判別の結果、目標位置発生状態が
「１」〜「４」の場合には（ＳＰ５０５）、最悪移動距
離算出回路２１１において、最悪移動距離θｄｃを算出
する（ＳＰ５０６）。次に、目標位置変更パターン生成
回路２１２において、目標位置変更が前述した５つの変
更パターンのいずれに該当するかを判別する（ＳＰ５０
７）。そして、この判別に結果に応じて、制御が分岐さ
れ（ＳＰ５０８）、各変更パターンの処理ＳＰ５０９
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが行われる。尚、ＳＰ５０８におけ
る変更パターンの分岐処理において、変更パターン３と
変更パターン４とは、分岐する位置が後述する図１１に
おける場合と異なるが、理解を容易にするために、簡略
化して記載した。

【００７９】次に、図８に示すパターン１の処理ＳＰ５
０９Ａについて、図９を参照しながら説明する。図９に
示すように、図８に示すパターン１の処理ＳＰ５０９Ａ
は、移動距離θｄを変更移動距離θｄｎに置き換え（Ｓ
Ｐ６０１）、目標位置発生パラメータ生成回路２０２に
おいて、変曲点時刻およびパラメータを生成し（ＳＰ６
０２）、この変曲点時刻およびパラメータを目標位置発
生回路２１５に出力し（ＳＰ６０３）、ケース１とする
（ＳＰ６０４）。

【００８０】次に、図８に示すパターン２の処理ＳＰ５
０９Ｂについて、図１０を参照しながら説明する。図１
０に示すように、図８に示すパターン２の処理ＳＰ５０
９Ｂは、移動距離θｄを変更移動距離θｄｎに置き換え
（ＳＰ７０１）、目標位置発生パラメータ生成回路２０
２において、変曲点時刻およびパラメータを生成し（Ｓ
Ｐ７０２）、この変曲点時刻およびパラメータを目標位
置発生回路２１５に出力し（ＳＰ７０３）する。次に、
移動距離θｄを反転移動距離θｄｒ＝θｄｎ−θｄｃに
置き換え（ＳＰ７０４）、目標位置発生パラメータ生成
回路２０２で、変曲点時刻およびパラメータを生成し
（ＳＰ７０５）、この変曲点時刻およびパラメータを目
標位置発生統合回路２１６に出力し（ＳＰ７０６）、目
標位置発生統合回路２１６の時刻ｔｂを「０」にし（Ｓ
Ｐ７０７）、ケース２とする（ＳＰ７０８）。

【００８１】次に、図８に示すパターン３の処理ＳＰ５
０９Ｃおよびパターン４の処理ＳＰ５０９Ｄついて、図
１１を参照しながら説明する。図１１に示すように、図
８に示すパターン３の処理ＳＰ５０９Ｃおよびパターン
４の処理ＳＰ５０９Ｄは、移動処理θｄを追加移動距離
θｄａ＝θｄｎ−θｄに置き換え（ＳＰ８０１）、パタ
ーン判別回路２０７でパラーン判別を行い（ＳＰ８０
２）、変曲点時刻生成回路２０８で変曲点時刻を生成す
る（ＳＰ８０３）。そして、ｔｃ２≧ｔ７−Ｔｃである
場合にはＳＰ８０５〜８０８（変更パターン３に応じた
処理）を実行し、そうでない場合にはＳＰ８０９〜８１
２（変更パターン４に応じた処理）を実行する（ＳＰ８
０４）。図１１に示すＳＰ８０４では、図１２に示すよ
うに、長方形型パラメータ生成回路２１３で長方形型パ
ラメータを生成し（ＳＰ８０９ｂ）、長方形型変曲点時
刻生成回路２１４で長方形型変曲点時刻を生成する（Ｓ
Ｐ８０９ｃ）。

【００８２】変更パターン３に応じた処理では、図１１
に示すように、パラメータ生成回路２０９でパラメータ
を生成し（ＳＰ８０５）、変曲点時刻およびパラメータ
を目標位置発生統合回路２１６に出力する（ＳＰ８０
６）。次に、目標位置発生統合回路２１６の時刻ｔｂを
「０」とし（ＳＰ８０７）、ケース３とする（ＳＰ８０
８）。一方、変更パターン３に応じた処理では、図１１
に示すように、長方形型目標位置発生パラメータ生成回
路２０４で、長方形型パラメータおよび長方形型変曲点
を生成し（ＳＰ８０９）、長方形型パラメータおよび長
方形型変曲点時刻を長方形型目標位置発生回路２１７に
出力する（ＳＰ８１０）。次に、長方形型目標位置発生
回路２１７の時刻ｔｃを「０」にし（ＳＰ８１１）、ケ
ース４とする（ＳＰ８１２）。

【００８３】次に、図８に示すパターン５の処理ＳＰ５
０９Ｅについて、図１３を参照しながら説明する。図１
３に示すように、図８に示すパターン５の処理ＳＰ５０
９Ｅは、移動距離θｄを反転移動距離θｄｒ＝θｄｎ−
θｄに置き換え（ＳＰ９０１）、目標位置発生パラメー
タ生成回路２０２で変曲点時刻およびパラメータを生成
する（ＳＰ９０２）。次に、変曲点時刻およびパラメー
タを目標位置発生統合回路２１６に出力し（ＳＰ９０
３）、目標位置発生統合回路２１６の時刻ｔｂを「０」
にし（ＳＰ９０４）、ケース２とする（ＳＰ９０５）。

【００８４】次に、図６に示すケース１，２，３，４の
処理ＳＰ３０４Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて説明する。ケー
ス１の処理ＳＰ３０４Ａは、図１４に示すように、目標
位置発生回路２１５において、時刻ｔａを増分し（ＳＰ
１００２）、目標位置を発生する（ＳＰ１００３）。

【００８５】ケース２の処理ＳＰ３０４Ｂは、図１５に
示すように、まず、目標位置発生回路２１５の目標位置
発生状態が「８」かどうかで分岐する（ＳＰ１１０
１）。目標位置発生状態が「８」でない場合、時刻ｔａ
を増分し（ＳＰ１１０２）、目標位置発生回路２１５で
目標位置を発生する（ＳＰ１１０３）。一方、目標位置
発生状態が「８」である場合、時刻ｔｂを増分し（ＳＰ
１１０４）、目標位置発生統合回路２１６で目標位置を
発生する（ＳＰ１１０５）。

【００８６】ケース３の処理ＳＰ３０４Ｃは、図１６に
示すように、目標位置発生回路２１５において、時刻ｔ
ａを増分し（ＳＰ１２０１）、目標位置を発生する（Ｓ
Ｐ１２０２）。続いて、目標位置発生統合回路２１６に
おいて、時刻ｔｂを増分し（ＳＰ１２０３）、目標位置
を発生する（ＳＰ１２０４）。そして、目標位置発生回
路２１５で発生した目標位置と目標位置発生統合回路２
１６で発生した目標位置とを足し合わせて目的とする目
標位置を得る（ＳＰ１２０５）。

【００８７】ケース４の処理ＳＰ３０４Ｄは、図１７に
示すように、長方形型目標位置発生回路２１７の目標位
置発生状態が「３」かどうかで分岐する（ＳＰ１３０
１）。目標位置発生状態が「３」でない場合には、時刻
ｔｃを増分し（ＳＰ１３０２）、長方形型目標位置発生
回路２１７で目標位置を発生する（ＳＰ１３０３）。一
方、目標位置発生状態が「３」である場合には、時刻ｔ
ａを増分し（ＳＰ１３０４）、目標位置発生回路２１５
において目標位置を発生する（ＳＰ１３０５）。尚、上
述した図５〜１７に示した目標位置発生パラメータ生成
処理は、図１８に示すように、パターン判別回路２０７
でパターンを判別し（ＳＰ１４０１）、変曲点時刻生成
回路２０８で変曲点時刻を生成し（ＳＰ１４０２）、パ
ラメータ生成回路２０９でパタメータを生成する（ＳＰ
１４０３）。

【００８８】以上説明したように、数値制御装置２００
は、目標位置移動中に目標位置変更の要求を受けた場合
に、停止することなく、最適な軌道で、変更された目標
位置に移動する制御を行う。そのため、数値制御装置１
によれば、制御対象を目標位置に高速に移動させること
ができる。特に、補正量が少ない場合には、目標位置変
更後の軌道は、目標位置変更の要求がない場合の軌道か
らの変化量が小さく、補正に伴う時間的ロスは殆ど無視
できる。

【００８９】図１９は、数値制御装置２００による制御
対象の補正移動を含めた一連の動作を説明するための図
であり、横軸は時間を示し、縦軸は速度を示す。図１９
に示すように、制御対象を設定された目標位置に移動さ
せる移動命令が発行されると（ａ）、目標軌道が発生
し、その目標軌道に従って、制御対象が移動する。そし
て、この移動の間に算出された補正位置に応じて目標位
置変更命令が発行され（ｂ）、補正位置を含めた最終的
な目標位置に移動し、移動が終了する（ｄ）。尚、図１
９に示す「ｃ」は、目標位置変更命令がなかった場合の
本来の軌道を示す。

【００９０】図２０は、上述した数値制御装置２００に
よる動作を簡単にまとめたフローチャートである。制御
対象を設定された目標位置へ移動させる移動命令が発行
され（ＳＰ１５０１）、移動の準備が行われた（ＳＰ１
５０２）後、制御対象の移動が開始する（ＳＰ１５０
３）。そして、制御対象の移動が行われ（ＳＰ１５０
４）、その移動が行われている間に、補正位置による目
標位置変更命令を受付け（ＳＰ１５０５）、目標位置変
更動作を行い（ＳＰ１５０６）、補正位置を含めた最終
的な目標位置で移動が停止する（ＳＰ１５０７）。

【００９１】

【発明の効果】本発明の数値制御装置によれば、目標位
置移動中に目標位置変更を受け、停止することなく、最
適な軌道で、変更された目標位置に移動することによっ
て、従来技術における時間のロスを無くすことができ
る。特に、補正量が少なく場合に、本来の目標軌道と比
較して目標位置変更後の軌道の変化量は少ないので、補
正量による時間の増加は殆ど無視できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる数値制御装置の構成図
である。

【図２】図１に示すパターン判別回路における判別処理
を説明するための図である。

【図３】図１に示す目標位置発生回路において求められ
る目標位置発生状態（関数発生状態）ｓｔａｔｅ（ｔ）
を説明するための図である。

【図４】図１に示す目標位置発生統合回路における時々
刻々の目標位置生成を説明するための図である。

【図５】図１に示す数値制御装置における処理を説明す
るためのフローチャートである。

【図６】図１に示す数値制御装置における処理を説明す
るためのフローチャートである。

【図７】図１に示す数値制御装置における処理を説明す
るためのフローチャートである。

【図８】図６に示すＳＰ３０２における処理を説明する
ためのフローチャートである。

【図９】図８に示すＳＰ５０９Ａにおける処理を説明す
るためのフローチャートである。

【図１０】図８に示すＳＰ５０９Ｂにおける処理を説明
するためのフローチャートである。

【図１１】図８に示すＳＰ５０９Ｃ，ＳＰ５０９Ｄにお
ける処理を説明するためのフローチャートである。

【図１２】図１１に示すＳＰ８０４における処理を説明
するためのフローチャートである。

【図１３】図８に示すＳＰ５０９Ｅにおける処理を説明
するためのフローチャートである。

【図１４】図６に示すＳＰ３０４Ａにおける処理を説明
するためのフローチャートである。

【図１５】図６に示すＳＰ３０４Ｂにおける処理を説明
するためのフローチャートである。

【図１６】図６に示すＳＰ３０４Ｃにおける処理を説明
するためのフローチャートである。

【図１７】図６に示すＳＰ３０４Ｄにおける処理を説明
するためのフローチャートである。

【図１８】図５〜１７に示した目標位置発生パラメータ
生成処理の概略を示すフローチャートである。

【図１９】本実施例に係わる数値制御装置による制御対
象の補正移動を含めた一連の動作を説明するための図で
あり、横軸は時間を示し、縦軸は速度を示す。

【図２０】本実施例に係わる数値制御装置による動作を
簡単にまとめたフローチャートである。

【図２１】従来の数値制御装置の構成図である。

【図２２】図２１に示す数値制御装置の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図２３】図１に示す数値制御装置による位置制御パタ
ーンを説明するための図である。

【符号の説明】

２００・・・数値制御装置２０１・・・目標位置発生条件入力回路２０２・・・目標位置発生パラメータ生成回路２０３・・・目標位置変更回路２０４・・・長方形型目標位置発生パラメータ生成回路２０５・・・目標位置発生総合回路２０６・・・タイマ２０７・・・パターン判別回路２０８・・・変曲点時刻生成回路２０９・・・パラメータ生成回路２１０・・・目標位置発生状態判別回路２１１・・・最悪移動距離算出回路２１２・・・目標位置変更パターン生成回路２１３・・・長方形型パラメータ生成回路２１４・・・長方形型変曲点時刻生成回路２１５・・・目標位置発生回路２１６・・・目標位置発生統合回路２１７・・・長方形型目標位置発生回路２１８・・・目標位置発生統合回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標位置発生条件に基づいて、変曲点情報
およびパラメータによって決定される所定の制御関数を
用いて、時々刻々の目標位置を生成する数値制御装置に
おいて、前記目標位置発生情報から、第１の変曲点情報および第
１のパラメータを生成する第１の生成手段と、目標位置変更情報から、第２の変曲点情報および第２の
パラメータを生成する第２の生成手段と、前記第１の変曲点情報、前記第２の変曲点情報、前記第
１のパラメータおよび前記第２のパラメータを用いた所
定の制御関数に基づいて、時々刻々の目標位置を生成す
る目標位置生成手段とを有する数値制御装置。
【請求項２】前記第１の生成手段は、前記目標位置発生
条件に応じて決定される所定の関数に基づいて、前記第１の変曲点情報および前記第１のパラメータを生
成する請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】前記第２の生成手段は、前記目標位置生成
手段における目標位置生成状態を判別する判別手段と、前記判別手段の判別結果に応じて最悪移動距離を算出す
る算出手段と、前記最悪移動距離に応じた所定のパターンで、前記第２
の変曲点情報および前記第２のパラメータを生成する請
求項１または２に記載の数値制御装置。
【請求項４】一定時間だけ一定の目標位置移動速度を得
るためのパラメータおよび変曲点情報を生成する第３の
生成手段を有する請求項１〜３のいずれかに記載の数値
制御装置。
【請求項５】前記目標位置生成手段は、前記第１の変曲
点情報および第１のパラメータを用いて第１の目標位置
を生成する第１の目標位置生成手段と、前記第２の変曲点情報および第２のパラメータを用いて
第２の目標位置を生成する第２の目標位置生成手段と、前記第１の目標位置と前記第２の目標位置とを所定のパ
ターンで加算して時々刻々の目標位置を生成する加算手
段とを有する請求項１〜４のいずれかに記載の数値制御
装置。