JPH086628A - Planning and generating method for movement command with limit of increased increased acceleration - Google Patents

Planning and generating method for movement command with limit of increased increased acceleration

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JPH086628A
JPH086628A JP16073894A JP16073894A JPH086628A JP H086628 A JPH086628 A JP H086628A JP 16073894 A JP16073894 A JP 16073894A JP 16073894 A JP16073894 A JP 16073894A JP H086628 A JPH086628 A JP H086628A
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JP
Japan
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acceleration
increased
movement command
speed
movement
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Application number
JP16073894A
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Japanese (ja)
Inventor
Tetsuro Kato
哲朗 加藤
Souichi Arita
創一 有田
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Abstract

PURPOSE:To perform smooth operation without generating an unplesant shock sound and vibration at start time and stop time by determining the value of a time parameter within limits previously set as to increased increased acceleration, increased acceleration, and acceleration, and further integrating the increased increased acceleration in four or three stages and obtaining the movement command. CONSTITUTION:In the memory of a CNC 10, operation patterns are prepared as to the increased increased acceleration regarding axis movement so that the time parameter is included. Then the limit values are set for the increased increased acceleration, increased acceleration, and acceleration. The value of the time parameter is determined within one of the limit values and further the increased increased acceleration is integrated in four or three stages to obtain the movement command. A signal of this movement command is sent to a common RAM 11. The CPU of a digital servo circuit 12 which drives respective axis motors 13, on the other hand, reads the movement command out of the common memory 11 in specific cycles to generate position command signal for the respective axes. Therefore, the unpleasant shock noise and vibration can be suppressed even at the start time and stop time.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願発明は、工作機械やロボット
のように数値制御装置によって制御される自動機械にお
ける移動指令の計画・作成方法に関し、更に詳しく言え
ば、加々々速度に制限を持つ移動指令を計画・作成する
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for planning / creating a movement command in an automatic machine controlled by a numerical controller such as a machine tool or a robot, and more specifically, it has a speed limit. It relates to a method for planning and creating movement commands.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械やロボットのような自動機械に
おいては、制御したい対象物(テーブル、アーム等)と
実際に制御されるもの(モータ)の間に減速機や低剛性
部材等によるたわみが介在している。通常、摩擦が無い
場合、モータに必要なトルクは負荷イナーシャと加速度
によって計算されるが、モータと制御対象の間にたわみ
が存在する場合には、更に加々々速度(加速度の時間に
関する2階微分)によるトルクが必要になる。
2. Description of the Related Art In an automatic machine such as a machine tool or a robot, a flexure caused by a speed reducer or a low rigidity member is provided between an object to be controlled (table, arm, etc.) and an actually controlled object (motor). Intervenes. Normally, when there is no friction, the torque required for the motor is calculated by the load inertia and the acceleration, but when there is a deflection between the motor and the controlled object, the speed is further increased (second floor related to acceleration time). Differentiation) requires torque.

【0003】特に、加速開始時及び減速開始時にあって
は加速度が小さい為に、ワークテーブル、ロボットアー
ム等の制御対象の運動状態がこの加々々速度によるトル
クによって支配されることになる。従って、これら自動
機械における移動指令の計画・作成に際して加速度や加
々速度(加速度の時間に関する1階微分)に制限を設け
たとしても、意図した通りの円滑な動きを実現する為に
十分であるとは限らない。
In particular, since the acceleration is small at the start of acceleration and the start of deceleration, the motion state of the controlled object such as the work table and the robot arm is governed by the torque due to the additional speed. Therefore, even if the acceleration and jerk (first differential with respect to time of acceleration) are limited when planning and creating movement commands in these automatic machines, it is sufficient to realize the intended smooth movement. Not necessarily.

【0004】即ち、従来の方式では、制御希望対象(ワ
ークテーブル、アーム先端等)の位置を表わす変数θ1
、モータ位置を表わす変数θm について次の(i)式
(モータ位置と制御希望対象の間にたわみが存在しな
い)の関係を仮定し、トルク入力から制御希望対象の加
速度までを、次式(ii)として、モータの出し得るト
ルクをイナーシャで除して加速度を制限した移動指令を
計画・作成していた。この場合、制御希望対象の最高速
度は当然モータの最高速度によって制限されることにな
る。なお、以後の各式中の記号は次の意味で使用される
ものとする。
That is, according to the conventional method, a variable θ1 representing the position of the object to be controlled (work table, arm tip, etc.).
, For the variable θm representing the motor position, assuming the relationship of the following expression (i) (there is no deflection between the motor position and the desired control object), the following equation (ii ), The torque that the motor can output is divided by the inertia to plan and create a movement command that limits the acceleration. In this case, the maximum speed to be controlled is naturally limited by the maximum speed of the motor. The symbols in the following formulas are used in the following meanings.

【0005】 θ1 :制御希望対象(ワーク、アーム先端等)の位置 [rad ] θm :モータの位置 [rad ] J1 :負荷イナーシャ [Kg・cm/(rad/s2)] Jm :モータイナーシャ [Kg・cm/(rad/s2)] u :トルク入力 [Kg・cm ] Θ1: Position of control target (workpiece, arm tip, etc.) [rad] θm: Motor position [rad] J1: Load inertia [Kg · cm / (rad / s 2 )] Jm: Motor inertia [Kg・ Cm / (rad / s 2 )] u: Torque input [Kg ・ cm]

【0006】[0006]

【数1】 しかし、既に述べた通り、実際には制御希望対象(テー
ブル、ロボットアーム等)と実際に制御されるモータの
間に減速機や低剛性部材等によるたわみが介在している
ので、上記(i)式の仮定は成り立たず、加速度につい
ても(ii)式のような単純な比例関係は成立しない。
[Equation 1] However, as described above, in reality, since the flexure due to the speed reducer, the low rigidity member, etc. is interposed between the control target (table, robot arm, etc.) and the actually controlled motor, the above (i) The assumption of the formula does not hold, and the acceleration does not hold the simple proportional relationship like the formula (ii).

【0007】今、減速機やテーブル、ロボットアーム等
の非剛性要素を含む系を振動系と考え、図1に示した如
きバネ−ダンパ系でモデリングしてみる。ここで、記号
K及びDの意味は、次の通りとする。 K:バネ定数 [Kg・cm/rad ] D:粘性係数 [Kg・cm/rad ] モータ側に着目して運動方程式を立てると、下記(1)
式が得られる一方、負荷側に着目すると、下記(2)式
が得られる。更に、(2)式より(3)式が得られ、加
減速時にモータ位置と制御希望対象の位置との間に生ま
れるたわみの存在が表現されていることが判る。また、
(3)式を変形すると、下記(4)式が得られる一方、
(1)式からは式(1’)が得られる。この(1’)式
を(4)式に代入すれば、(5)式を得る。そして、
(4)式を2階微分したものを(5)式に代入すると
(6)が得られる。
Now, a system including non-rigid elements such as a speed reducer, a table, and a robot arm is considered as a vibration system, and modeling is performed by a spring-damper system as shown in FIG. Here, the meanings of the symbols K and D are as follows. K: Spring constant [Kg · cm / rad] D: Viscosity coefficient [Kg · cm / rad] When the equation of motion is drawn focusing on the motor side, the following (1)
While the formula is obtained, focusing on the load side, the following formula (2) is obtained. Further, it is understood that the expression (3) is obtained from the expression (2), and the existence of the flexure generated between the motor position and the position of the control target object at the time of acceleration / deceleration is expressed. Also,
When the equation (3) is modified, the following equation (4) is obtained, while
Equation (1 ′) is obtained from equation (1). By substituting the equation (1 ′) into the equation (4), the equation (5) is obtained. And
Substituting the second-order derivative of equation (4) into equation (5) yields equation (6).

【0008】[0008]

【数2】 上記(6)式右辺に下線で示した項は、トルク入力に対
する加々々速度の寄与を表わしている。通常、自動機械
の始動時及び停止時には加速度が0に近い値になるの
で、この加々々速度によるトルクが機械に衝撃を与え、
円滑な始動/停止が出来なくなる。即ち、従来方式に従
い、加速度に厳しい制限を設けて移動指令を計画・作成
しても、加々々速度を抑制する条件が課せられていない
為に、始動直後あるいは停止直前のある時点で加々々速
度によるトルク指令がサーボ制御系内で急激に生成さ
れ、その衝撃が自動機械全体に伝播して不快な衝撃音や
振動を惹起する現象が避け難かった。
[Equation 2] The underlined term on the right side of the equation (6) represents the contribution of the incremental velocity to the torque input. Normally, when the automatic machine is started and stopped, the acceleration becomes a value close to 0, so the torque due to this additional speed gives a shock to the machine,
Smooth start / stop will not be possible. That is, according to the conventional method, even if a movement command is planned / created with a strict limitation on acceleration, no additional condition is imposed to suppress the speed. It was difficult to avoid a phenomenon in which a torque command due to various speeds was suddenly generated in the servo control system, and the shock propagated to the entire automatic machine to cause unpleasant shock noise and vibration.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明の目
的は、数値制御装置で計画・作成される移動指令を受け
て動作する工作機械やロボットのような自動機械におい
て、始動時や停止時にも不快な衝撃音や振動を伴わずに
円滑な動作を行なわせることが出来るような移動指令の
計画・作成方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide an automatic machine such as a machine tool or a robot which operates in response to a movement command planned / created by a numerical control device even at the time of starting or stopping. Another object of the present invention is to provide a method of planning / creating a movement command that enables a smooth operation without an unpleasant impact sound or vibration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記従来技
術の問題点を解決する為の手段として、「時間パラメー
タを含む形で軸移動に関する加々々速度ついての動作パ
ターンを数値制御装置内に用意しておき、加々々速度、
加々速度及び加速度について予め設定された制限の下
で、上記時間パラメータの値を定め、更に加々々速度を
4階積分または3階積分することによって移動指令を得
ることを特徴とする、数値制御装置によって制御される
自動機械における加々々速度に制限を持つ移動指令の計
画・作成方法」(請求項1;加々速度及び加速度につい
て制限値を設ける場合)及び、「時間パラメータを含む
形で軸移動に関する加々々速度ついての動作パターンを
数値制御装置内に用意しておき、加々々速度及び加速度
について予め設定された制限の下で、上記時間パラメー
タの値を定め、更に加々々速度を4階積分または3階積
分することによって移動指令を得ることを特徴とする、
数値制御装置によって制御される自動機械における加々
々速度に制限を持つ移動指令の計画・作成方法」(請求
項2;加速度については制限値を設けるが、加々速度に
ついては制限値を設けない場合)を提供したものであ
る。
As a means for solving the above-mentioned problems of the prior art, the invention of the present application is to provide an operation pattern in the numerical control device regarding an additional speed relating to axis movement in a form including a time parameter. Prepared in advance, speed gradually,
A numerical value characterized in that a movement command is obtained by determining the value of the above-mentioned time parameter under preset limits for jerk and acceleration and further integrating the jerk by four or three orders. A method for planning / creating a movement command having a limit to the incremental velocity in an automatic machine controlled by a controller "(Claim 1; when limiting values for the incremental velocity and acceleration are provided) and" a form including a time parameter. In the numerical control device, an operation pattern for increasing speed related to axis movement is prepared in advance, and the value of the above-mentioned time parameter is set under the preset limit for increasing speed and acceleration, and further It is characterized in that the movement command is obtained by integrating the speeds into the fourth or third order.
Method of planning / creating movement command having limit to additional speed in automatic machine controlled by numerical control device "(Claim 2; Limit value is provided for acceleration but no limit value is provided for additional speed) (If provided).

【0011】[0011]

【作用】本願発明では、先ず工作機械あるいはロボット
を制御する数値制御装置(CNC、ロボットコントロー
ラ等)のメモリ内に時間パラメータを含む形で軸移動に
関する加々々速度ついての動作パターンを用意する。そ
して、「加々々速度、加々速度及び加速度」あるいは
「加々々速度及び加速度」について予め制限値を設定さ
れる。
According to the invention of the present application, first, an operation pattern for an additional speed relating to axis movement is prepared in a memory of a numerical control device (CNC, robot controller, etc.) for controlling a machine tool or a robot including a time parameter. Then, a limit value is set in advance for the “increasing speed, the increasing speed and acceleration” or the “increasing speed and the acceleration”.

【0012】移動指令の計画・作成に際して、数値制御
装置内の演算装置(CPU)は、上記いずれかの制限条
件の下で、時間パラメータの値を定め、更に加々々速度
を4階積分または3階積分することによって移動指令を
得る。
When planning / creating a movement command, the arithmetic unit (CPU) in the numerical control device determines the value of the time parameter under any one of the above-mentioned limiting conditions, and further increases the speed by fourth integration or A movement command is obtained by integrating the third order.

【0013】この移動指令は、「加々速度及び加速度」
あるいは「加速度」だけでなく、加々々速度についても
一定の上限値を越えないように計画・作成されているの
で、移動指令に従って工作機械あるいはロボットを動作
させた時、モータとワークテーブル、ロボットアーム先
端等との間に機械伝達系(減速機、ボールネジ等)やワ
ークテーブル、ロボットアーム自身などの非剛性要素が
介在していても、上記説明した加々々速度によって惹起
されるトルク成分が抑えられるので、始動時あるいは停
止時にも、機械に衝撃音や振動が発生し難くなる。
This movement command is "acceleration and acceleration".
Alternatively, not only the "acceleration" but also the incremental speed is planned and created so that it does not exceed a certain upper limit, so when the machine tool or robot is operated according to the movement command, the motor and work table, the robot Even if a non-rigid element such as a mechanical transmission system (speed reducer, ball screw, etc.), a work table, or the robot arm itself is interposed between the arm tip and the like, the torque component caused by the above-mentioned additional speed is not generated. Since it is suppressed, impact noise and vibration are less likely to occur in the machine at the time of starting or stopping.

【0014】[0014]

【実施例】図2は、通常に使用されている工作機械制御
システムの基本構成を要部ブロック図で例示したもので
ある。また、図3は、図2に示したシステムにより実行
される各軸制御の制御ループをブロック図で簡潔に記し
たものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 is a block diagram showing the basic construction of a machine tool control system which is normally used. Further, FIG. 3 is a block diagram briefly showing a control loop of each axis control executed by the system shown in FIG.

【0015】図2中、符号10で表わされたCNCに内
蔵されたCPUは、CNC10内のメモリに格納された
プログラムデータを順次読み込み、各軸(例えば、X
軸、Y軸、C軸等、以下同様。)のデータに対して必要
な補間計算を行ない、所定周期毎に各軸の移動指令信号
を共有RAM11に送り出す。
In FIG. 2, the CPU incorporated in the CNC designated by the reference numeral 10 sequentially reads the program data stored in the memory in the CNC 10 and reads each axis (for example, X
The same applies to axes, Y-axis, C-axis, etc. The necessary interpolation calculation is performed on the data of 1) and the movement command signal of each axis is sent to the shared RAM 11 every predetermined period.

【0016】一方、各軸モータ13を駆動するデジタル
サーボ回路12のCPUは、この移動指令を共有メモリ
11から所定周期で読み出し、各軸についての位置指令
信号を生成する。各軸に関して、位置指令値と各軸のエ
ンコーダ14によって検出される現在位置との偏差が位
置ループ入力とされる。
On the other hand, the CPU of the digital servo circuit 12 that drives each axis motor 13 reads out this movement command from the shared memory 11 in a predetermined cycle and generates a position command signal for each axis. For each axis, the deviation between the position command value and the current position detected by the encoder 14 of each axis is used as the position loop input.

【0017】このような入力に基づく位置ループ処理P
Lによって生成された速度指令信号Vc に対して、エン
コーダ14の位置検出出力の微分値に相当する現在速度
Vcとの偏差を計算されて速度ループ処理VLの入力と
される。
Position loop processing P based on such an input
With respect to the speed command signal Vc generated by L, the deviation from the current speed Vc corresponding to the differential value of the position detection output of the encoder 14 is calculated and is input to the speed loop processing VL.

【0018】速度ループ処理VLではトルク指令Tc が
生成され、サーボアンプを介してモータMにトルク指令
Tc に対応した駆動電流が流されてモータが回転し、工
作機械の所要部分1(例えば、ワークテーブル)につい
て所期の位置制御が達成される。
In the speed loop processing VL, a torque command Tc is generated, a drive current corresponding to the torque command Tc is supplied to the motor M through the servo amplifier, the motor rotates, and a required portion 1 of the machine tool (for example, workpiece). The desired position control for the table) is achieved.

【0019】以下、本願発明の1つの実施例として、上
記システムにおける工作機械の所要部分1を1つの軸上
(θr 上とする。)で第1の位置θr1から始動させ、第
2の位置θr2まで移動させて停止させる動作(100%
の位置決め)を行なわせる場合の移動指令計画・作成方
法について説明する。
In the following, as one embodiment of the present invention, the required portion 1 of the machine tool in the above system is started from a first position θr1 on one axis (here, θr), and a second position θr2. Move to and stop (100%
A method of planning / creating a movement command in the case of performing (positioning) will be described.

【0020】先ず、図4(A)に示した形でθr に関す
る加々々速度(時間tに関する4階微分)についての動
作パターンをCNC10のメモリ内に用意する。このパ
ターンから出発して順次積分を行なえば、加々速度、加
速度、速度及び位置の各々について図4(B)〜(E)
のような動作パターンを得ることが出来る。図4(A)
に示したパターンに含まれるパラメータt1 〜t4 の値
及び各積分についての積分定数は、実現したい移動条件
に整合するように定められる。
First, in the form shown in FIG. 4A, an operation pattern for the incremental velocity with respect to θr (fourth derivative with respect to time t) is prepared in the memory of the CNC 10. If the integration is sequentially performed starting from this pattern, the jerk, the acceleration, the speed, and the position shown in FIGS.
It is possible to obtain an operation pattern such as FIG. 4 (A)
The values of the parameters t1 to t4 and the integration constants for each integration included in the pattern shown in (4) are determined so as to match the movement conditions desired to be realized.

【0021】図4(B)〜(E)では、実現したい移動
条件として、t=0(始動時)に次の条件が満たされる
ように積分定数が決めらるものとして、各動作パターン
が描かれている。 位置θr =θr1 速度θr(・)=加速度θr(・・) =加々速度θr(・・・)=0 ここで、記号(・)(・・・) は時間に関する1階微分〜3
階微分を表わす記号として使用した。
In FIGS. 4 (B) to 4 (E), each movement pattern is drawn assuming that an integration constant is determined so that the following condition is satisfied at t = 0 (at the time of starting) as a moving condition to be realized. Has been. Position θr = θr1 Velocity θr (・) = Acceleration θr (・ ・) = jerk θr (・ ・ ・) = 0 where symbols (・) to (・ ・ ・) are first-order derivatives with respect to time to 3
It was used as a symbol to express the differential.

【0022】また、図4(B)〜(E)の各パターンに
含まれるパラメータb(最大加々速度)、c(最大加速
度)、d(指令速度)及びe(移動距離、ここでは|θ
r2−θr1|)は、図4(A)のパターンに含まれるパラ
メータt1 〜t4 及びaによって次のように記述され
る。
Further, parameters b (maximum jerk), c (maximum acceleration), d (command speed) and e (moving distance, here | θ) included in each pattern of FIGS. 4B to 4E.
r2- [theta] r1 |) is described as follows by the parameters t1 to t4 and a included in the pattern of FIG.

【0023】 b=a*t1 c=b*(t1 +t2 )=a*t12+a*t1 *t2 d=c*(2*t1 +t2 +t3 ) =2*a*t13+2*a*t12*t2 +a*t12*t2 +a*t1 *t22 +a*t12*t3 +a*t1 *t2 *t3 =2*a*t13+3*a*t12*t2 +a*t1 *t22+a*t12*t3 +a*t1 *t2 *t3 e=d*(4*t1 +2*t2 +t3 *t4 ) =8*a*t14+12*a*t13*t2 +4*a*t12*t22 +4*t13*t3 +4*a*t12*t2 *t3 +4*a*t13*t2 +6*a*t12*t22+2*a*t1 *t23 +2*a*t12*t2 *t3 +2*a*t1 *t22*t3 +2*a*t13*t3 +3*a*t12*t2 *t3 +a*t1 *t22*t3 +a*t12*t32+a*t1 *t2 *t32 +2*a*t13*t4 +3*a*t12*t2 *t4 +a*t1 *t22*t4 +a*t12*t3 *t4 +a*t1 *t2 *t3 *t4 =8*a*t14 +16*a*t13*t2 +6*a*t13*t3 +2*a*t13*t4 +10*a*t12*t22+a*t12*t32+9*a*t12*t2 *t3 +3*a*t12*t2 *t4 +a*t12*t3 *t4 +2*a*t1 *t23+3*a*t1 *t22*t3 +a*t1 *t2 *t32+a*t1 *t22*t4 +a*t1 *t2 *t3 *t4 そして、移動指令計画・作成に際して課される諸条件に
応じ、次の1.〜4.のようにt1 〜t4 の値を定め
る。 1.加々々速度の最大値は予め与えておくものとする
(後述するように、良好な結果が得られない場合には調
整することが出来る)。即ち、a=amax とする。 2.指令速度dと移動距離eから、移動時間T1 が、T
1 =e/d=t1 +t2 +t3 +t4 で定められる。 3.従来方式でも行なわれていたように、加速度の最大
値cを予め設定しておくものとする。そうすると、動作
プログラムで指定される指令速度dとして、加速時間T
2 が、T2 =d/c=2*t1 +t2 +t3 で定められ
る。 4.加々速度に制限値を設ける場合には、最大加速度c
と最大加々速度の制限値bから、T3 =c/b=t1 +
t2 となる。また、加々速度に制限値を設けない場合に
は、t2 =0とすることが出来る。そして、前述の式c
=a*t12+a*t1 *t2 t2 でt2 =0とした結果
と併せて、 t1 =|(c/a)1/2 | t2 =0 を得る。
B = a * t1 c = b * (t1 + t2) = a * t1 2 + a * t1 * t2 d = c * (2 * t1 + t2 + t3) = 2 * a * t1 3 + 2 * a * t1 2 * T2 + a * t1 2 * t2 + a * t1 * t2 2 + a * t1 2 * t3 + a * t1 * t2 * t3 = 2 * a * t1 3 + 3 * a * t1 2 * t2 + a * t1 * t2 2 + a * t1 2 * t3 + a * t1 * t2 * t3 e = d * (4 * t1 + 2 * t2 + t3 * t4) = 8 * a * t1 4 + 12 * a * t1 3 * t2 + 4 * a * t1 2 * t2 2 + 4 * t1 3 * t3 + 4 * a * t1 2 * t2 * t3 + 4 * a * t1 3 * t2 + 6 * a * t1 2 * t2 2 + 2 * a * t1 * t2 3 + 2 * a * t1 2 * t2 * t3 + 2 * a * t1 * t2 2 * t3 + 2 * a * t1 3 * t3 + 3 * a * t1 2 * t2 * t3 + a * t1 * t2 2 * t3 + a * t1 2 * t3 2 + a * t1 * t2 * t3 2 + 2 * a * t1 3 * t4 + 3 * a * t1 2 * t2 * t4 + a * t1 * t2 2 * t4 + a * t1 2 * t3 * t4 + a * t1 * t2 * t3 * t4 = 8 * a * t1 4 + 16 * a * t1 3 * t2 + 6 * a * t1 3 * t3 + 2 * a * t1 3 * t4 + 10 * a * t1 2 * t2 2 + a * t1 2 * t3 2 + 9 * a * t1 2 * t2 * t3 + 3 * a * t1 2 * t2 * T4 + a * t1 2 * t3 * t4 + 2 * a * t1 * t2 3 + 3 * a * t1 * t2 2 * t3 + a * t1 * t2 * t3 2 + a * t1 * t2 2 * t4 + a * t1 * t2 * t3 * t4 Then, depending on various conditions imposed when planning / creating a movement command, the following 1. ~ 4. The values of t1 to t4 are determined as follows. 1. The maximum value of the incremental speed shall be given in advance (as will be described later, it can be adjusted if a good result is not obtained). That is, a = amax. 2. From the command speed d and the moving distance e, the moving time T1 is T
1 = e / d = t1 + t2 + t3 + t4. 3. It is assumed that the maximum value c of acceleration is set in advance, as is the case with the conventional method. Then, as the command speed d specified by the operation program, the acceleration time T
2 is defined by T2 = d / c = 2 * t1 + t2 + t3. 4. When setting a limit value for jerk, maximum acceleration c
From the maximum jerk limit value b, T3 = c / b = t1 +
It becomes t2. If no limit value is set for the jerk, t2 = 0 can be set. Then, the above equation c
= A * t1 2 + a * t1 * t2 t2 and t2 = 0, and t1 = | (c / a) 1/2 | t2 = 0.

【0024】従って、CNC10内において移動指令を
計画・作成する処理フローの概略をフローチャートで記
せば、図5のようになる。
Therefore, the outline of the processing flow for planning / creating a movement command in the CNC 10 is as shown in FIG.

【0025】[1]加々速度に制限値bがある場合(ス
テップM1でイエス) 先ず、ステップS1で最大加々々速度amax と最大加々
速度bから、パラメータt1 を次式によって計算する。 t1 [sec] =b[rad/s3]/amax [rad/s4] 続くステップS2で、最大加速度cと最大加々速度bか
ら、パラメータt2 を次式によって計算する。 t2 [sec] =(c[rad/s2]/b[rad/s3])−t1 更に、ステップS3で、指令速度dと最大加速度cか
ら、t3 を次式によって計算する。 t3 [sec] =(d[rad/s] /c[rad/s2])−2*t1 −t2 そして、ステップS4で移動距離e(=|θr2−θr1
|)と指令速度dから、t4 を次式によって計算する。 t4 [sec] =(e[rad ]/d[rad/s] )−4*t1 −2*t2 −t3 以上ステップS1〜ステップS4の処理によって、t1
〜t4 が求められたならば、加々々速度θr (・・・・)を4
階積分して移動指令θr が求められる(ステップS
5)。サンプルタイム毎の移動指令を作成する場合に
は、3階積分で十分である。なお、(・・・・)は時間に関す
る4階微分を表わす記号として使用した。
[1] When the jerk has a limit value b (Yes in step M1) First, in step S1, the parameter t1 is calculated from the maximum jerk amax and the maximum jerk b by the following equation. In t1 [sec] = b [rad / s 3] / amax [rad / s 4] the following step S2, the maximum acceleration c and maximum jerk b, calculates the parameters t2 by the following equation. t2 [sec] = (c [ rad / s 2] / b [rad / s 3]) - t1 Further, in step S3, the command speed d and the maximum acceleration c, calculates a t3 by the following equation. t3 [sec] = (d [ rad / s] / c [rad / s 2]) - 2 * t1 -t2 Then, the moving distance e (= at step S4 | θr2-θr1
|) And the commanded speed d, t4 is calculated by the following equation. t4 [sec] = (e [rad] / d [rad / s])-4 * t1 -2 * t2-t3 The above processing of steps S1 to S4 results in t1
When ~ t4 is obtained, the incremental velocity θr (...) is set to 4
The floor command is integrated to obtain the movement command θr (step S
5). When creating a movement command for each sample time, the third order integration is sufficient. Note that (...) Was used as a symbol representing the fourth derivative with respect to time.

【0026】その際には、次式(7)〜(9)の計算が
行なわれる。
At this time, the following equations (7) to (9) are calculated.

【0027】[0027]

【数3】 [2]加々速度に制限値がない場合(ステップM1でノ
ー) ステップS1に代えて、ステップS1’で、t2 =0と
し、最大加速度cと最大加々々速度amax から、パラメ
ータt1 を次式によって計算する。 t1 [sec] =|(c[rad/s2]/amax [rad/s4])1/2 | そして、ステップS3以下で、上記[1]の加々速度に
制限値がある場合と同様の処理を行なって移動指令θr
またはθr (・) を得る。なお、(・) は時間に関する1階
微分を表わす記号として使用した。
(Equation 3) [2] When there is no limit value for jerk (No in step M1) Instead of step S1, t2 = 0 is set in step S1 ′, and the parameter t1 is calculated from the maximum acceleration c and the maximum jerk amax. Calculate by formula. t1 [sec] = | (c [rad / s 2] / amax [rad / s 4]) 1/2 | Then, in step S3 below, as in the case where the jerk of [1] is limited value The movement command θr
Or get θ r (·) . In addition, (•) is used as a symbol representing the first derivative with respect to time.

【0028】以上、工作機械の1つの軸の移動に関し
て、移動指令の計画・作成過程について説明したが、工
作機械あるいはロボットの2以上の軸の移動について移
動指令を計画・作成する場合には、動作プログラムで教
示されている移動経路を補間して得られる各補間区間毎
に上記説明した手法を繰り返し適用すれば良い。
The process of planning / creating a movement command for the movement of one axis of the machine tool has been described above. However, when planning / creating a movement command for the movement of two or more axes of the machine tool or robot, The above-described method may be repeatedly applied to each interpolation section obtained by interpolating the movement route taught by the operation program.

【0029】また、最大加々々速度amax 、最大加々速
度b及び最大加速度cの最適な設定値を予め知ることは
事実上困難であるが、経験等に照らして適当と思われる
値を設定し、実際に工作機械やロボットを動作させてみ
て、良好な結果が得られないない場合には、各設定値を
調整する作業を行なえば、より好ましい移動指令が作成
される設定値を定めることが出来る。なお、これら設定
値の組合せによっては、上記計算結果で求められた時間
パラメータt2 〜t4 の中に負のものが混ざる可能性が
ある。このような事態に対処する手法として、例えば、
上記フローチャートのステップS5の後にt2 〜t4 が
負でないことをチェックするステップを加え、これらt
2 〜t4 の中に負のものが混ざっている場合にはアラー
ム信号を生成し、機械を停止させ、オペレータに設定値
の再設定を促すことが考えられる。
Although it is practically difficult to know in advance the optimum set values of the maximum jerk amax, the maximum jerk b, and the maximum acceleration c, it is necessary to set appropriate values in view of experience. However, if you try to actually operate the machine tool or robot and you do not get a good result, adjust each setting value and set a setting value that creates a more preferable movement command. Can be done. Depending on the combination of these set values, there is a possibility that negative ones may be mixed in the time parameters t2 to t4 obtained from the above calculation results. As a method for dealing with such a situation, for example,
After the step S5 of the above flow chart, a step of checking that t2 to t4 are not negative is added, and these t
It is conceivable to generate an alarm signal to stop the machine and prompt the operator to reset the set value when a negative one is mixed in 2 to t4.

【0030】[0030]

【発明の効果】本願発明によれば、数値制御装置で計画
・作成される移動指令を受けて動作する工作機械やロボ
ットのような自動機械において、モータと機械の位置制
御対象部分(移動テーブル、アーム先端部等)の間に非
剛性要素が介在していることによって発生する不快な衝
撃音や振動を抑制することが出来る。特に、始動時及び
停止時の動作の円滑化が容易に達成出来るようになった
ことは、従来の技術に見られない特徴である。
According to the present invention, in an automatic machine such as a machine tool or a robot which operates in response to a movement command planned / created by a numerical controller, a motor and a position control target portion (moving table, It is possible to suppress an unpleasant impact sound or vibration caused by the presence of the non-rigid element between the arm tips and the like). In particular, smoothing of the operation at the time of starting and stopping can be easily achieved, which is a characteristic not seen in the conventional technique.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】モータと減速機やテーブル、ロボットアーム等
の非剛性要素を含む系を振動系と考え、バネ−ダンパ系
でモデリングした状態を表わす図てある。
FIG. 1 is a diagram showing a state in which a system including a motor and a non-rigid element such as a reducer, a table, and a robot arm is considered as a vibration system and is modeled by a spring-damper system.

【図2】通常に使用されている工作機械制御システムの
基本構成を要部ブロック図で例示したものである。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a basic configuration of a machine tool control system that is normally used.

【図3】図2に示したシステムにより実行される各軸制
御の制御ループをブロック図で簡潔に記したものであ
る。
FIG. 3 is a block diagram briefly showing a control loop of each axis control executed by the system shown in FIG.

【図4】本願発明の1つの実施例において準備される工
作機械の動作モデルについて説明するタイムチャートで
ある。
FIG. 4 is a time chart explaining an operation model of a machine tool prepared in one embodiment of the present invention.

【図5】実施例における移動指令の計画・作成処理のフ
ローの概略を表わしたフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of a flow of a movement command planning / creating process in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 CNC 11 共有メモリ 12 デジタルサーボ回路 13 各軸駆動モータ 14 エンコーダ 10 CNC 11 Shared memory 12 Digital servo circuit 13 Each axis drive motor 14 Encoder

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 時間パラメータを含む形で軸移動に関す
る加々々速度ついての動作パターンを数値制御装置内に
用意しておき、加々々速度、加々速度及び加速度につい
て予め設定された制限の下で、上記時間パラメータの値
を定め、更に加々々速度を4階積分または3階積分する
ことによって移動指令を得ることを特徴とする、数値制
御装置によって制御される自動機械における加々々速度
に制限を持つ移動指令の計画・作成方法。
1. A numerical control device is provided with an operation pattern for an incremental velocity related to axis movement in a form including a time parameter, and a preset limit for the incremental velocity, the incremental velocity and the acceleration is set. In the automatic machine controlled by the numerical controller, the movement command is obtained by determining the value of the above-mentioned time parameter and further integrating the speed by fourth or third order integration. A method for planning and creating movement commands with speed restrictions.
【請求項2】 時間パラメータを含む形で軸移動に関す
る加々々速度ついての動作パターンを数値制御装置内に
用意しておき、加々々速度及び加速度について予め設定
された制限の下で、上記時間パラメータの値を定め、更
に加々々速度を4階積分または3階積分することによっ
て移動指令を得ることを特徴とする、数値制御装置によ
って制御される自動機械における加々々速度に制限を持
つ移動指令の計画・作成方法。
2. A numerical control device is provided with an operation pattern for an incremental velocity relating to axis movement in a form including a time parameter, and the above-mentioned pattern is provided under a preset limit for the incremental velocity and acceleration. Limiting the incremental speed in an automatic machine controlled by a numerical controller, characterized in that a movement command is obtained by defining a value of a time parameter and further integrating the incremental speed by fourth or third order integration. How to plan and create a move command you have.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003507783A (en) * 1999-08-18 2003-02-25 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング Apparatus and method for generating drive control target value for drive device
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