JPS61131004A - 加減速制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加減速制御方式に係り、特に工作機械の可動
部やロボットのハンドなどの駆動に適用して好適な加減
速制御方式に関する。

（従来の技術） 従来、工作機械、ロボット等の軸移動の制御を行なう制
御方式においては、一般に軸移動の開始時及び減速時に
機械系にショックや振動を与えないような加速、減速が
行なわれる。かかる加減速制御方式としては、例えば、
軸移動距離に対応して発生するパルス信号の供給速度を
指数関数的に加速あるいは減速する方式がある。

この方式では、Ｘ軸、Ｙ軸の２軸の直線補間の場合、サ
ンプリング周期をＴ、与えられた送り速度をＦ、Ｘ軸の
移動量をｘ、Ｙ軸の移動量ｙ、接線方向の移動量をｓ　
（＝　７万７Ｂ）とすると、第２図に示す粗油量器ｌに
おいて、サンプリング周期Ｔ毎にΔｓ＝Ｆ＊Ｔの演算を
行なって接線方向の微小な移動量成分ΔＳを求め、ΔＳ
から次式によりＸ軸、Ｙ軸方向の移動量成分ΔＸ、Δｙ
を求め、 ΔＸ＝ΔＳ１１　ｘ／アλ　　　　　　　−（１）Δｙ
＝ΔＳ−ｙ／ｖ］さＴ７八　　　　　　　・・・　（２
）このΔＸ、Δｙに対して各軸独立に遅れを持たせて粗
油聞及び加減速を行なう。

第２図において、粗油量器ｌは送り速度Ｆ、Ｘ軸及びＹ
軸の移動量ｘ、ｙを用いて（１）。

（２）式から各種の相補間データΔＸ、Δｙを演算し、
それぞれパルス分配器２．６に入力する。

精補間器としてのパルス分配器２，６は相補間データΔ
Ｘ、Δｙに基づいてパルス分配演算を行なって１サンプ
リング時間の間にΔＸ、Δｙに相当する数の分配パルス
ｘｐ、ｙｐを発生し、それぞれ加減速匣路３．７に入力
する。各加減速回路３．７は立上り時、立下り時共に第
３図に示すように指数関数形の加減速を行なうものとす
れば、第４図に示す構成を有する。第４図において３ａ
はパルス分配器２．６から出力される分配パルスＸｐ、
Ｙｐと加減速回路３．７の出力パルスｘＣＰ　、ＹＣＰ
とを合成する合成回路、３ｂは合成回路３ａから出力さ
れるパルスを累積するレジスタ、３Ｃはアキュームレー
タ、３ｄはレジスタ３ｂの内容Ｅと７キユームレータ３
Ｃの内容を一定速度ＦｃのパルスＰが発生する毎に加算
し、その結果をアキュームレータ３Ｃにセットする加算
器である。今、分配パルスＸｐの速度をＦ、出力パルス
ｘＣＰの速度をＦ。とすれば次式が成立する。

ｄＥ／ｄ　ｔ　＝Ｆ−Ｆ、　　　　　　　　　・　（３
）Ｆｏ　＝Ｆｃ／２″’−Ｅ　　　　　　　　・（４）
ただし、アキュームレータ３Ｃのビット数はｎである。

さて、上式において、（３）式はレジスタ３ｂに累積さ
れるパルス数の単位時間当りの増分であり、（４）式は
アキュームレータ３Ｃかも単位時間当りに出力される桁
上げパルス（出力パルスＸＣＰ）の数である。この（３
）、（４）式より、パルスＦ。を求めれば。

−に太 ＦｏｘＦ　［１−ｅｘｐ　　　　］　　　　　−（５）
ただし、ｋ＝定数 となり、第３図の破線にて示すステップ入力に対応する
出力パルス速度Ｆ。は起動時指数関数的に加速され、停
止時指数関数的に減速される。加減速回路３．７により
指数関数的に加減速された出力パルスｘｃｐ、ｙａｐは
サーボ回路４．８に入力され、それぞれサーボモータ５
．９を駆動する。

このような指数関数形加減速制御方式においては、加減
速制御を補間と全く無関係に行なえばよく、単に補間を
開始すれば加速がかかり、補間を終了すれば減速がかか
ることになり、補間器や加減速回路自体の構成が簡単に
なるという利点を持っている。しかし、この方式は、各
軸独立な遅れを持っているため円弧補間の場合は、機械
系が正確に指令位置に停止せず、加減速後の経路′につ
いて誤差を生じる欠点を有している。

そこで、この欠点を解消するために１円弧補間での加減
速後の経路誤差をできるだけ少なくシ。

且つ与えられた時定数の時間で第５図に示すような直線
形の加速、減速を行なうようにする加減速制御方式が提
案されている（例えば特願昭５７−１７２８６３号参照
）。

第６図はこの直線形加減速回路のブロック図（Ｘ軸につ
いてのみ詳細に示している）である、粗油量器から出力
される各軸の相補間データΔＸｎ、ΔＹｎは加減速回路
１０．２０に入力される。

各加減速回路１０．２０はそれぞれ、ｎ個（ただし、ｎ
は時定数をτ、サンプリング時間をＴとするときて／Ｔ
に等しい）のバッファレジスタ＃１、＃２・９・・＃（
ｎ−１）、＃ｎと、加算回路ＡＤＤと、加算結果を一時
的に記憶するアキュームレータＡＣＣと、加算結果を転
送するレジスタＳＵＭと、加算結果を１　／　ｎする除
算器ＤＩＶを有している。各バッファレジスタ＃ｌ−＃
ｎは直列−的に接続され、１サンプリング毎に最新の粗
油ＦＪＩ　テークΔＸｎをバッファレジスタ＃１に記憶
すると共に各バッファレジスタの内容を次段のバッファ
レジスタに転送し、最終段のバッファレジスタ＃ｎの内
容Δｘｏを加算器ＡＤＤに入力する。

従って、あるサンプリング時点において、加算器ＡＤＤ
は、レジスタＳＵＭの内容をＳｔとすれば、 ΔＸ　ｎ−ΔＸ０＋　Ｓ　ｔ　＋Ｓ　ｔの演算を行ない
、演算結果をアキュームレータＡＣＣに格納する。アキ
ュームレータＡＣＣの内容は、除算器ＤＩＶによりｌ　
／　ｎされ、出力される。これと同時に各バッファレジ
スタ（＃１〜＃ｎ）の内容は次段のバッファレジスタに
シフトされ、また、ΔＸｎは先頭のバッファレジスタ＃
ｌに記憶され、更にアキュームレータＡＣＣｔ７）内容
ＳｔはレジスタＳＵＭに転送される。

このようにして、直線形加減速回路を構成し、第５図に
示されるような直線形の加減速を行なわせることができ
る。

この方式は、円弧経路誤差を従来の場合と比べるとはる
かに小さくすることができ、この加減速回路においては
補間と全く無関係に加減速制御できるから回路構成が簡
単である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような直線形の加減速を行なうと、
第５図から明らかなように、第３図の指数関数形態減速
制御□にくらべて角の部分が生じて、この角すなわち加
速度が急に変化する部分により機械系にショックや振動
が生じ、速度制御とともに位置決め制御を必要とするロ
ボットのハンドなどでは、機械系に剛性がないためハン
ドに生じた振動がなかなか吸収されないという問題があ
った・ （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、指令速度Ｆお
よび指令位置に従って送り速度を加速し且つ減速して機
械系を目標位置まで移動するようにした加減速制御方式
において、前記指令速度Ｆに応じて加速時間τｌを決定
する手段と、この加速時間でｌより長く減速時間で２を
決定する手段と、これら加、減速時間τ１、τ２および
前記指令位置から前記指令速度Ｆでの移動時間を決定す
る手段とからなり、直線形態減速制御であっても機械系
の駆動を円滑かつ的確になし得る加減速制御方式を提供
することを目的とする。

（作用） 上記構成の加減速制御方式においては、指令速度Ｆに到
達するまでの加速時間で１を、指令速度に応じて決定す
るとともに、指令位置に正しく停止させるために、減速
時間で２を加速時間で１より長く決定し、かつ必ず指令
速度Ｆでの移動時間を確保するようにして、合成のない
機械系での加減速制御時の振動を速やかに吸収して９円
滑な駆動を可能としている。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について説明すると、第１図は
直線形態減速制御の一例を示しており、縦軸ｆは駆動パ
ルス信号の供給速度、横軸は時間軸である。

時刻り。（＝０）で、Ｆで特定の指令位置まで機械系を
駆動するための指令が与えられると、第１図の破線の方
形波に対応するパルスが加減速回路に供給され、その移
動量ｄは、 ｄ＝ｆＦｄｔ　　　　　　・・−（６）で決る。

、指令速度Ｆの大きさに応じて、まず加速時間τｌが決
定される０次に、同様に指令速度Ｆの大きざに応じて、
加速時間で１より長く減速時間τ２が決定される。こう
して、加速時、減速時での移動量ｄ１は、 ｄｌ−−（τ１＋τ２）・Ｆ　　・１１争（７）で決る
から、（６）、（７）式からｄ−ｄ、を求めることによ
り、指令速度Ｆでの移動時間が決定される。

このようにして、第１図の台形で示されるような直線形
の加速、減速を行うことができ、目標とする指令位置に
機械系を正しく移動することかできる。しかも、第５図
、第６゛因に示す従来のものと比較した場合、加速時間
τ１、減速時間で２を、τＩくτ２とし、かつそれらを
任意に決定しているから、加速度の急激な変化を少くす
ることが容易である。又、たとえばロボットのハンドの
駆動に際して、ハンドが重量物を把持しているときには
、τ１、τ２をそれに応じて長く設定するなどして、ハ
ンドの一振動をすみやかに吸収し、安定した加減速制御
が可能である。

なお、上記実施例以外にも、指数関数型の加減速制御に
おいて、加速時間、減速時間および定速駆動時間を上述
のものと同様に決定するようにしてもよく、本発明が上
記実施例に限定されるものでないことは言うまでもない
。

第７図は、前述した実施例とは異なり、機械系の指令位
置までの距離が短い場合の加減速制御方式の一例を示し
ている。

指令速度Ｆに応じて決定される加速時間で【によって、
機械系の加速時の加速度がＦ／τｌと決定され、減速時
間によって減速時の加速度が−Ｆ／τ２に決定されるた
め、前記（６）、（７）式の移動量ｄ、ｄｔが、 ｄ＜ｄ、　　　　　　　　・Φ・（８）となるときには
、加速度Ｆ／τ１、−Ｆ／τ２を設定したうえで、前記
指令速度Ｆより小さい速度Ｆ°を決定するようにしてい
る。

そのうえで、ｄ、−ｄの大きさに応じてまず指令速度Ｆ
より小さいＦ゛を決定し、次にこの速度Ｆ°と加速度Ｆ
／τ１．−Ｆ／τ２とからτ１　。

τ２を決定する。こうして、加速時および減速時での移
動量ｄ２が、 ｄｚ　＝　−（τｌ＋で２）１１Ｆｌ　・・ｅ　（９）
で決まるから、前記（６）（９）式からｄ−ｄｚを求め
ることによって、速度Ｆ°での移動時間で３゛が決定で
きる。

このようにして、第７図の台形で示されるような直線形
の加速、減速を行なうことができ、しかも加速後に必ず
定速での移動時間で３′をはさん−で減速駆動に移るよ
うにしているので、指令位置に達するまでに機械系の振
動は確実に吸収される。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明の加減速制御方式によれば、
直線形態減速制御であっても機械系の駆動を円滑かつ的
確に行なえ、しかも誤って指令速度Ｆが指令位置までの
移動距離にくらべて大きな個で入力された場合でも、新
たな速度Ｆ°を決定して、加速、減速、定速での移動時
間を夫々設定できるようにしたので、工作機械とりわ（
ナロボット等のように剛性の小さい可動部の加減速制御
に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す速度制御系の特性説
明図、第２図は、従来の加減速制御方式を示すブロック
図、第３図は、指数関数型加減速制御を示す説明図、第
４図は、加減速回路の一例を示す構成図、第５図は、従
来の直線形態減速制御を示す説明図、第６図は、直線形
加減速回路の一例を示す構成図、第７図は、本発明の他
の実施例を示す速度制御系の特性説明図である。 ３ａ・会・合成回路、３ｂ・・−レジスタ、３ｃ・・・
アキュームレータ、３ｄ・・Φ加算器。 第１図 第７図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）指令速度Ｆおよび指令位置に従って送り速度を加
   速し且つ減速して機械系を目標位置まで移動するように
   した加減速制御方式において、前記指令速度Ｆに応じて
   加速時間τ＿１を決定する手段と、この加速時間τ＿１
   より長く減速時間τ＿２を決定する手段と、これら加、
   減速時間τ＿１、τ＿２および前記指令位置から前記指
   令速度Ｆでの移動時間を決定する手段とを具備してなる
   ことを特徴とする加減速制御方式。
2. （２）指令速度Ｆおよび指令位置に従って送り速度を加
   速し且つ減速して機械系を目標位置まで移動するように
   した加減速制御方式において、加速時の加速度をＦ／τ
   ＿１、減速時の加速度を−Ｆ／τ＿２に設定する手段と
   、前記指令速度Ｆより小さい速度Ｆ′を決定する手段と
   を具備し、送り速度を指令速度Ｆまで加速せずに、それ
   ぞれ加速、減速、定速での移動時間を決定するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の加減
   速制御方式。