JPS63140308A - 加減速制御装置 - 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、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Δ
Ｘ、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、Δχ＝Ｆ−Ｔ−ｘ／、７ｆ”ゴ］７ Δｙ＝Ｆ−Ｔ−ｙ／Ｊ１］コア 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Ｘ　ｓ　Ｈ）’　ｓをサーボ回路４
Ｘ、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、 ｘ、、（ｋ）　−γｘ　、　（ｋ−１）　＋　（１−ｒ
　）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、 Ｘ　ｓ　（ｋ）　　−ｘ　、、　（ｋ−１）　　＋　　
（Δ　ｘ　（ｋ）−Δｘ（ｋ−Ｎ））／ＮＮ　−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χｓ　＋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　　０減少量Δ
ｒ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、 Δ　ｒ　”、　　（ｒ　　Ｆ　）２／　（２４ｒ）から
求められる。ただし、ｒは指令用の半径である。

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Ｆ
３を求める。

補間器２では、送り速度Ｆ３に合わせて補間動作を行う
。ここで、Ｘｓ、）’ｓ　は、Ｘｓ　＝Ｆａ　　−Ｔ−
ｘ／　７１「７−「コ１−ｙｓ　＝Ｆｓ　　・Ｔ−ｙ／
　ｒ−下）１−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は経
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ブロツク毎
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Ｏ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シ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。

〔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−、。

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χ１．ｙ１を補間
器１４１へ、送り速度Ｆ１を加減速処理部１３、へそれ
ぞれ出力する。次に、第２の移動量Ｘｚ＋３’ｚを補間
器工４□へ、送り速度Ｆ２を加減速処理部１３□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１４．．１４□および加
減速処理部１３＋、１３□へ順次交互に出力する。ここ
では、加減速処理部１３．と補間器１４２、加減速処理
部１３□と補間器１４□は、それぞれサーボ指令生成部
１８８，１８□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１３□から与えられる加減速指令
値Ｆ　ａｉに従い、 ｘ、（ｋ）−Ｆａｔ（ｋ）　　−Ｔ　−Ｘｉ　／　Ｘｔ
　”　＋　ｙ、　２ｙｓ、（ｋ）＝Ｆａｉ（ｋ）　　・
Ｔ−ｙ、　／ｘ＝　”　＋　ｙ、　２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１３、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１４、への加減速指令値Ｆ
　ａｌ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．の内容である。

■において、補間器１４□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■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）かッＲ，（ｋ）　　≦５ＬＪ（ｋ）または、 Ｆｉ　（ｋ）　　＜Ｆｊ　（ｋ）かっＦｉ（ｋ）　　≧
Ｆ、、ｔ（ｋ）である。ただし、Ｒ；残移動量、Ｓｔｉ
加速時に移動する距離である。また、ｊ＝１．２．１−
４−＝ｊである。

■では、加減速処理開始前の初期設定を行う。

例えば、Ｆ　Ｒｉ　＋　　Ｓ　Ｌ　ｉ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０へ進む。

ここで、最後の減速条件は、Ｒｔ（ｋ）　≦Ｓ　ｔｉ　
（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。Ｆ　ｉｆ　（ｋ−１）　＜　Ｆ　＝　（
ｋ）であれば、加速処理として■へ進む。Ｆ、１（ｋ−
１）　＞Ｆｉ（ｋ）であれば、減速処理として［相］へ
進む。Ｆ、１（ｋ−１）　＝Ｆ、　（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
、 Ｆ、１（ｋ）　　−Ｆ、１（ｋ−１）　＋Ｆ。

である。ただし、Ｆｓ；１サンプリング中龜増速する量
である。

■では、加速終了条件をチェックする。Ｆ、、（ｋ）≧
Ｆｔ（ｋ）であれば■へ、Ｆ、１（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
、 Ｆ、１（ｋ）　　＝Ｆ、（ｋ） とした後、■へ進む。

■では、加速距離５ｔｔ（ｋ）を、 ５Ｌｔ（ｋ）　　＝　５Ｌｉ（ｋ−１）　＋　Ｔ−Ｆｌ
ｌ、□（ｋ）から求める。

［相］では、減速処理を行った後、■へ進む。減速処理
は、 Ｆ、１（ｋ）　　＝Ｆ、１（ｋ−１）−ＦＳである。

■では、加速終了条件をチェックする。ＦＢ。（ｋ）≦
Ｆｉ（ｋ）であれば＠へ、Ｆａｉ（ｋ）　　＞Ｆ、　（
ｋ）であれば［相］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、 Ｆ、１（ｋ）　　＝Ｆｉ　（ｋ） とした後、■へ進む。

■では、減速距離５Ｌ１（ｋ）を、 ５Ｌｉ（ｋ）　　＝　５ｔ１（ｋ−１）　　−’ｒ　−
Ｆ、、（ｋ）から求める。

■では、最後の減速終了条件をチェックする。

Ｒ４（ｋ）　≦０でなければ■へ、Ｒ，（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
、 Ｆ、１（ｋ）　＝Ｆ、Ｉ□（ｋ−１）　−Ｆ。

である。

［相］では、最低速度をチェックする。Ｆ、１（ｋ）　
　≦０であればＯへ進み、Ｆ、１（ｋ）　≦０でなけれ
ば［相］へ進む。

■では、最低値セットし、つまり、Ｆ−ｚ（ｋ）　　−
Ｆよとし、■へ進む。

［相］では、減速距離Ｓ口（ｋ）を、 Ｓ　Ｌｒ　（ｋ）　　＝　Ｓ　ｔｉ（ｋ−１）　　　Ｔ
−Ｆ−ｔ（ｋ）から求める。

■では、Ｆ、１（ｋ）　　−〇とする。ただし、Ｆ、、
（ｋ）≦０かつＲｉ（ｋ）＞０のときはＦ　、１（ｋ）
’　＝　Ｆ５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、Ｆ、
≦Ｆ２の場合を第３図に、Ｆ、≧Ｆ２の場合を第４図に
、それぞれ示す。また、第５図にはＦ＋＝Ｆｚ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１４１からはサーボ指令値Ｘ　
Ｂｉ　、　　ｙｓｉが出力される。それぞれのサーボ指
令値ｘｓ（＋　　３’ｔｉを加算回路１５Ｘ、１５Ｙに
より、 Ｘｓ　＝ｘｓ＋＋Ｘ５ｚ ）’ｓ　　＝　３’ｓ＋　＋　ｙｓｚ 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１７Ｘ、１７Ｙを駆動させる
。

従って、本実施例によれば、各軸協調して加減速処理を
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
がオーバーラツプしているため、プログラムの継き目で
機械系の速度がＯ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ツプをＯ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バタ一ン
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、１３
１．１３□・・・加減速処理部、１４．．１４２・・・
補間器、１５Ｘ、１５Ｙ・・・加算回路、１６Ｘ、１６
Ｙ・・・サーボ回路、１７Ｘ、１７Ｙ・・・モータ、１
８１．１８□・・・サーボ指令生成部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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。