JPH08263129A - パルス発生回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】加速度変化が小さく被制御対象の制御が可能
で、急激な速度変化をなくし、運動ショック（反動）を
なくすようなパルスを発生するパルス発生回路を提供す
る。 【構成】例えば、ＣＯＳ関数等の三角関数特性の時間変
化をする周波数をもつパルスを発生させて、被制御対象
を目標とする駆動速度に向かって駆動させるためのパル
スとして、加速度変化の小さい制御を可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパルス発生回路に関し、
特に物理的駆動対象の急峻な速度変化を除去するために
有益なパルスを発生するパルス発生回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ工作機械、搬送機、ロボット等の駆
動対象装置を高精度で駆動するためには、通常、パルス
モータが用いられることが多い。

【０００３】ところで、この種の駆動対象装置は、急激
な速度変化がない滑らかな変化、つまり、加速度変化の
小さい駆動が望ましい。例えば、搬送機をパルスモータ
で駆動する場合、急激な速度変化があると、角度慣性に
起因して反動となって現れ、搬送機運動にショックを伴
うことになる。このショックを低減したショックレス駆
動のためには、通常、目標速度まで徐々に速度を変化さ
せるようにパルス周波数を調整するパルス発生回路が用
いられる。

【０００４】従来のパルス発生回路としては、速度を一
次関数パターン状に変化させる直線加減速特性で変化さ
せるためのパルス発生回路と、二次関数パターンを組み
合わせたＳ字曲線加減速特性で変化させるためのパルス
発生回路（例えば、特開平２ー１０６７２号公報）が知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、直接加
減速特性によるパルス発生回路では、発生するパルスの
周波数を直線的に変化させることになるが、加速の開始
時や終了時に加速度の変化が発生する。例えば、図４
（Ａ）に示すような直線加速特性では、時間とともに発
生するパルスの目標周波数を直線的に増大させるが、図
４（Ｂ）に示すように、加速開始時点Ｔｓから瞬間的、
階段状に加速度が一定値に変化し、終了時点Ｔｅで再び
加速度零に変化し、加速度の急変が開始時点と終了時点
ＴｓとＴｅで発生し、運動ショックを生じてしまう。

【０００６】また、図５（Ａ）に示すようなＳ字曲線加
速特性では、加速開始時点Ｔｓと加速終了時点Ｔｅでは
加速度の変化は小さいものの、図５（Ｂ）に示すよう
に、加速度が最大となる中間時点Ｔｍでは加速度変化が
大きく、速度変化に起因する反動が発生してしまう。

【０００７】このように、従来のパルス発生回路では、
加速度の変化の大きい時点が必ずあり、モータを用いた
搬送を行う場合には、急激な速度変動に起因する反動の
発生は振動運動をも発生させてしまう。従って、従来は
この振動が収束するまで、次工程処理を待たなければな
らず、作業能率が低下し、作業時間が長くなってしまう
と言う問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、加速度変化が小
さく被制御対象の制御が可能なパルスを発生するパルス
発生回路を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、急激な速度変化をな
くし、運動ショック（反動）をなくすパルスを発生する
パルス発生回路を提供することにある。

【００１０】本発明の更に他の目的は、パルスモータの
駆動に用いて有益で運動ショックを少なくするパルスを
発生するパルス発生回路を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、パルスモータによる
搬送や駆動に用いて有益で運動ショックが少なく、作業
率の向上、作業時間の短縮が可能となるパルスを発生す
るパルス発生回路を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明によるパルス発生回路は、被制御対象を目標
とする駆動速度に向かって駆動するため所定の時間変化
特性の周波数をもつパルスとして出力するパルス発生回
路において、前記所定の時間変化特性を三角関数特性と
している。

【００１３】また、本発明の他の態様によるパルス発生
回路は、パルスモータの回転速度を制御するためのパル
スを発生するパルス発生回路において、前記パルスの周
波数の時間的変化を三角関数状変化としている。

【００１４】ここで、上記三角関数はＣＯＳ関数とする
ことができる。

【００１５】

【作用】本発明では、例えば、ＣＯＳ関数等の三角関数
特性の時間変化をする周波数をもつパルスを発生させ
て、被制御対象を目標とする駆動速度に向かって駆動さ
せるためのパルスとして、加速度変化の小さい制御を可
能としている。

【００１６】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１（Ａ）と（Ｂ）は、本発明の一実
施例によるパルス発生回路から発生されるパルスの周波
数の時間的変化を示す。

【００１７】本発明は、従来の二次関数パターンを用い
たＳ字曲線特性ではなく、三角関数パターンを用いたＳ
字曲線特性を採用している。例えば、図１（Ａ）に示す
ように、三角関数パターンとしてＣＯＳ関数カーブ状に
出力パルスの目標周波数を変化させて速度を変化させる
と、この速度を微分した加速度も図１（Ｂ）に示すよう
に、同様な三角関数であるＳＩＮ関数カーブとなる。従
って図１（Ｂ）からも明らかなように、加速度の変化
は、最大加速時においても滑らかとなり、急激な速度変
化に起因する運動ショックを低減できる。また、従来の
二次関数パターンのＳ字曲線加減速方式と同様に、加速
開始時点Ｔsおよび加速終了時点Ｔeにおいても滑らかな
変化となる。

【００１８】図２は、本発明によるパルス発生回路の一
実施例の構成ブロック図である。パルスモータの回転速
度を制御するための基準クロックが基準クロック生成回
路４から生成される。基準クロック生成回路４から生成
された基準クロックは、加減速制御回路１の加減速演算
回路１１に供給される。加減速制御回路１には、出力パ
ルスの周波数を変化させるための目標周波数データが供
給されている。加減速演算回路１１は、速度の加減速特
性の傾き（加減速の割合）を設定するとともに、データ
演算を行なう。つまり、基準クロックに基づいて目標周
波数データに対応する演算タイミングクロックを生成す
る。円弧パルス分配演算回路１２は、円弧補間等に使用
される円弧パルスのうちＸ軸成分パルスを出力する。ア
ップダウンカウンタ１３は、加減速演算回路１１からの
加減速の割合を示す信号と、円弧パルス分配演算回路１
２からの三角関数データとしてのＸ軸成分パルスを受
け、加速または減速時の周波数データを生成する。

【００１９】可変分周回路２は、加減速制御回路１を構
成するアップダウンカウンタ１３からの周波数データに
基づいて基準クロック４からの基準クロックを分周す
る。こうして分周されて得られるパルスは、パルス成形
回路６で被制御対象の制御に必要なパルスを得るための
後処理が施され、成形処理されて出力される。

【００２０】図３には、図２における基準クロック生成
器４から生成される基準クロック、円弧パルス分配演算
回路１２から出力されるＸ軸成分パルス、アップカウン
タ１３から出力される周波数データの一例が示されてい
る。

【００２１】図２と図３を参照しながら本実施例の動作
を説明する。目標周波数データが入力された加減速制御
回路１の加減速演算回路１１は、基準クロック生成器４
からの基準クロックに基づいて、目標周波数データに対
応するレート（割合）の演算タイミング信号を生成出力
する。この出力は、加減速特性の傾きに対応する加減速
の割合に相当する。円弧パルス分配演算回路１２では、
０゜から１８０゜分の円弧用Ｘ軸成分パルスおよびＹ軸
成分パルスを生成する。生成されたＸ軸成分パルスおよ
びＹ軸成分パルスのうち、Ｘ軸成分パルスがアップダウ
ンカウンタ１３に出力される。アップダウンカウンタ１
３は、加速時はアップカウント動作し、減速時はダウン
カウント動作して、周波数データを生成し、可変分周回
路２に出力する。可変分周回路２は、基準クロックを分
周して周波数データに対応するパルスを生成する。可変
分周回路２からの出力パルスは、パルス成形回路３によ
るパルス成形処理を経て制御対策に必要なモータ制御用
パルスが得られる。

【００２２】上述実施例において、円弧パルス分配演算
回路１２は、要するに、三角関数成分を生成する回路で
あり、従って、他の任意の三角関数発生回路（例えば、
三角関数データが格納されているＲＯＭ等）を使用する
ことができることは明らかである。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパルス発
生回路によれば、パルス周波数の時間的変化を三角関数
としているため、その微分値である加速度も三角関数と
なり、急激な速度変化が軽減でき、運動ショック（反
動）が低減され、パルスモータによる搬送時の反動がな
いので作業率の向上、作業時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパルス発生回路の一実施例におい
て発生されるパルスの周波数の時間的変化を示す図であ
る。

【図２】本発明によるパルス発生回路の一実施例の構成
ブロック図である。

【図３】図２における基準クロック生成器４から生成さ
れる基準クロック、円弧パルス分配演算回路１２から出
力されるＸ軸成分パルス、アップカウンタ１３から出力
される周波数データデータの一例を示すタイミングチャ
ートである。

【図４】従来の直接加減速特性によるパルス発生回路に
おけるパルス周波数の変化特性を示す図である。

【図５】従来のＳ字曲線加速特性によるパルス発生回路
におけるパルス周波数の変化特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 加減速制御回路 ２ 可変分周回路 ３ パルス成形回路 ４ 基準クロック生成器 １１ 加減速演算回路 １２ 円弧パルス分配演算回路 １３ アップダウンカウンタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被制御対象を目標とする駆動速度に向かっ
   て駆動するため所定の時間変化特性の周波数をもつパル
   スとして出力するパルス発生回路において、前記所定の
   時間変化特性を三角関数特性としたことを特徴とするパ
   ルス発生回路。
2. 【請求項２】前記三角関数はＣＯＳ関数である請求項１
   に記載のパルス発生回路。
3. 【請求項３】パルスモータの回転速度を制御するための
   パルスを発生するパルス発生回路において、前記パルス
   の周波数の時間的変化を三角関数状変化としたことを特
   徴とするパルス発生回路。
4. 【請求項４】前記三角関数はＣＯＳ関数である請求項３
   に記載のパルス発生回路。