JP3449237B2 - 多軸コントローラ - Google Patents
多軸コントローラInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットなどの多
軸のモータの制御に使用される多軸コントローラに関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】図３に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の
３軸による直線補間制御を行う場合、合成速度は、 Ｆ＝√（ＦX 2＋ＦY 2＋ＦZ 2） となる。この合成速度Ｆを維持するには、各軸の速度Ｆ
X，ＦY，ＦZを、サイクルタイム毎に各軸が移動する距
離をＸ，Ｙ，Ｚ（指令出力点の座標と現在位置の座標の
差により求められる）として、 ＦX＝Ｆ＊Ｘ／√（Ｘ2＋Ｙ2＋Ｚ2） ＦY＝Ｆ＊Ｙ／√（Ｘ2＋Ｙ2＋Ｚ2） ＦZ＝Ｆ＊Ｚ／√（Ｘ2＋Ｙ2＋Ｚ2） ・・・（１） を確保しなければならない。 【０００３】上記指令出力点は、図４に示すように、指
令された終点の座標と始点（現在位置）の座標を結ぶ軌
跡をサイクルタイムで分割して求める。従来、多軸コン
トローラは、位置（終点の座標）と速度（上記合成速度
Ｆ）が指令されると、計測している現在位置の座標から
上記指令出力点を求め、上記直線補間の式（１）によ
り、各軸の速度ＦX，ＦY，ＦZを演算している。この演
算処理はソフトウェアで行っており、演算処理時間が速
いほど合成速度Ｆが速くなっても対応できる軌跡精度を
確保することができる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記補間動作を達成す
るために、現在位置と速度を常に監視しているが、湿度
や温度やパラメータの誤差により左右される軌跡精度
（図４参照）を達成するには、各軸の速度を管理するし
かない。そのためには、一定のサイクルタイム毎にその
ときの現在位置を確認し、その位置を補正するために、
指令速度をパルス周波数で制御している。しかし、その
手法として位置検出にはカウンタが用いられているた
め、結局、実時間での速度は確認できず、一定サイクル
タイムでの一定時間時でしか速度を切り替えることしか
できない。したがって、軌跡精度が保てなくなり、他の
装置に接触するなどの問題が発生する恐れがある。 【０００５】そこで、本発明は、常に必要な軌跡精度を
維持できる多軸コントローラを提供することを目的とし
たものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、指令された終点位置の座標と速度に
応じて、各軸の速度を演算し、各軸のモータを駆動する
多軸コントローラであって、前記各軸のモータに連結さ
れたエンコーダより出力されるパルスをカウントして現
在位置を検出する現在位置検出手段と、前記終点位置の
座標と前記現在位置検出手段により検出された現在位置
の座標から各軸の移動距離を演算し、各軸の速度を、前
記指令された速度と、演算した各軸の移動距離より求め
る速度演算手段とを備え、各軸毎にそれぞれ、前記速度
演算手段より出力された軸の速度を指令パルスに変換
し、この指令パルスと前記エンコーダよりフィードバッ
クされた位置パルスをそれぞれアナログに変換し、これ
らアナログに変換された指令データとフィードバック位
置データとの偏差を演算し、この偏差を前記指令データ
に加算し、この加算したデータに応じて軸指令パルスを
前記モータへ出力するパルスコントロール手段を備え、
前記各パルスコントロール手段をハードウェアにより形
成したことを特徴とするものである。 【０００７】上記構成によれば、パルスコントロール手
段がハードウェアにより形成され、このパルスコントロ
ール手段において、速度演算手段より出力された軸の速
度が指令パルスに変換され、この指令パルスとエンコー
ダよりフィードバックされた位置パルスがそれぞれアナ
ログに変換され、これらアナログに変換された指令デー
タとフィードバック位置データとの偏差が演算され、こ
の偏差が前記指令データに加算され、この加算されたデ
ータに応じて軸指令パルスがモータへ出力される。この
ように、ハードウェアにより形成されるパルスコントロ
ール手段において、エンコーダからのモータの速度のフ
ィードバックが実時間で行われ、モータの軸指令パルス
が実時間で制御されることにより、速度演算手段による
各軸の速度の演算処理時間に左右されることなく、速度
が制御される。速度が実時間で制御されることによっ
て、軌跡の精度が維持される。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態におけ
る多軸コントローラのブロック図である。 【０００９】図１において、１は上位のコンピュータで
あり、このコンピュータ１より、多軸コントローラ２の
ＣＰＵ３へパラメータ（位置、速度）などが設定され
る。ＣＰＵ３は、予め設定された多軸コントローラ２の
精度に基づいて軌跡精度を維持するサイクルタイムＣを
演算し、このサイクルタイムＣと入力した上記パラメー
タをメモリ４へ記憶する。 【００１０】５は、各軸の速度を演算する速度演算部
（速度演算手段）であり、メモリ４に記憶されたパラメ
ータの位置（指令位置／終点の座標）と後述するカウン
タより入力する現在位置の座標から各軸のサイクルタイ
ムＣ毎の指令出力点を求め、現在位置と次に目指す指令
出力点間の移動距離Ｘ，Ｙ，Ｚを求め、この求めた移動
距離Ｘ，Ｙ，Ｚとパラメータの速度（指令速度／合成速
度Ｆ）を用いて、直線補間の式（１）により上記サイク
ルタイムＣ毎の指令出力点を目指す各軸の速度Ｆ X，
ＦY，ＦZを求めている。 【００１１】この速度演算部５において演算された各軸
の速度ＦX，ＦY，ＦZは、各軸毎に設けたパルスコント
ロール部（パルスコントロール手段）６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ
へ出力され、これらパルスコントロール部６Ｘ，６Ｙ，
６Ｚから入力した速度ＦX，ＦY，ＦZに応じた周波数の
パルスが各軸のモータドライバ７Ｘ，７Ｙ，７Ｚへ出力
され、これらモータドライバ７Ｘ，７Ｙ，７Ｚにより各
軸のモータ８Ｘ，８Ｙ，８Ｚが駆動される。 【００１２】またモータ８Ｘ，８Ｙ，８Ｚの回転軸にそ
れぞれ連結されているエンコーダ９Ｘ，９Ｙ，９Ｚから
モータ駆動に比例したパルスが出力され、パルスコント
ロール部６Ｘ，６Ｙ，６Ｚへフィードバックされ、また
カウンタ（現在位置検出手段の一例）10Ｘ，10Ｙ，10Ｚ
へ入力される。カウンタ10Ｘ，10Ｙ，10Ｚにおいて各エ
ンコーダ９Ｘ，９Ｙ，９Ｚから出力されるパルスがカウ
ントされ、各軸の現在位置の座標が計測され、計測され
た現在位置の座標は上記速度演算部５へ入力される。 【００１３】上記パルスコントロール部６は、ハードウ
ェアにより形成されている。Ｘ軸のパルスコントロール
部６Ｘを例にとって図２の機能ブロック図に基づいて詳
細に説明する。 【００１４】11は、速度演算部５より出力された速度Ｆ
Xを位置パルスに変換するパルス生成部、12Ａ，12Ｂは
それぞれ、パルス生成部11から出力された指令パルス
と、エンコーダ９Ｘよりフィードバックされた位置パル
スをアナログに変換するＤ／Ａ変換部、13は、Ｄ／Ａ変
換部12より出力された指令データとフィードバック位置
データとの偏差を演算し、この偏差を指令データに加算
する差動出力部、14は、差動出力部13から出力された出
力データに応じて軸指令パルスをドライバ７Ｘへ出力す
るパルス出力部である。 【００１５】このハードウェアのパルスコントロール部
６Ｘにより、サイクルタイム毎に変化する速度ＦXによ
り形成された位置データに、実時間でモータ８Ｘの速度
がフィードバックされて軸指令パルスがドライバ７Ｘへ
出力される。またパルスコントロール部６Ｘでは、位置
精度がハードウェアにより管理されていることから、ソ
フトウェア（速度演算部５）の演算処理時間に左右され
ることがなくなる。 【００１６】このように、ハードウェアのパルスコント
ロール部６Ｘ，６Ｙ，６Ｚを設け、速度のフィードバッ
クを実時間で行い、速度を実時間で制御することによ
り、ソフトウェアの演算処理時間に左右されることがな
くなり、サイクルタイムによる速度、位置誤差を解消す
ることができ、軌跡の精度を維持した多軸補間制御を行
うことができる。 【００１７】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ハー
ドウェアで形成されるパルスコントロール手段におい
て、モータの速度のフィードバックが実時間で行われ、
モータの軸指令パルスが実時間で制御されることによ
り、ソフトウェアの演算処理時間に左右されることがな
くなり、サイクルタイムによる速度、位置誤差を解消す
ることができ、軌跡の精度を維持した多軸補間制御を行
うことができる。
軸のモータの制御に使用される多軸コントローラに関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】図３に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の
３軸による直線補間制御を行う場合、合成速度は、 Ｆ＝√（ＦX 2＋ＦY 2＋ＦZ 2） となる。この合成速度Ｆを維持するには、各軸の速度Ｆ
X，ＦY，ＦZを、サイクルタイム毎に各軸が移動する距
離をＸ，Ｙ，Ｚ（指令出力点の座標と現在位置の座標の
差により求められる）として、 ＦX＝Ｆ＊Ｘ／√（Ｘ2＋Ｙ2＋Ｚ2） ＦY＝Ｆ＊Ｙ／√（Ｘ2＋Ｙ2＋Ｚ2） ＦZ＝Ｆ＊Ｚ／√（Ｘ2＋Ｙ2＋Ｚ2） ・・・（１） を確保しなければならない。 【０００３】上記指令出力点は、図４に示すように、指
令された終点の座標と始点（現在位置）の座標を結ぶ軌
跡をサイクルタイムで分割して求める。従来、多軸コン
トローラは、位置（終点の座標）と速度（上記合成速度
Ｆ）が指令されると、計測している現在位置の座標から
上記指令出力点を求め、上記直線補間の式（１）によ
り、各軸の速度ＦX，ＦY，ＦZを演算している。この演
算処理はソフトウェアで行っており、演算処理時間が速
いほど合成速度Ｆが速くなっても対応できる軌跡精度を
確保することができる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記補間動作を達成す
るために、現在位置と速度を常に監視しているが、湿度
や温度やパラメータの誤差により左右される軌跡精度
（図４参照）を達成するには、各軸の速度を管理するし
かない。そのためには、一定のサイクルタイム毎にその
ときの現在位置を確認し、その位置を補正するために、
指令速度をパルス周波数で制御している。しかし、その
手法として位置検出にはカウンタが用いられているた
め、結局、実時間での速度は確認できず、一定サイクル
タイムでの一定時間時でしか速度を切り替えることしか
できない。したがって、軌跡精度が保てなくなり、他の
装置に接触するなどの問題が発生する恐れがある。 【０００５】そこで、本発明は、常に必要な軌跡精度を
維持できる多軸コントローラを提供することを目的とし
たものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、指令された終点位置の座標と速度に
応じて、各軸の速度を演算し、各軸のモータを駆動する
多軸コントローラであって、前記各軸のモータに連結さ
れたエンコーダより出力されるパルスをカウントして現
在位置を検出する現在位置検出手段と、前記終点位置の
座標と前記現在位置検出手段により検出された現在位置
の座標から各軸の移動距離を演算し、各軸の速度を、前
記指令された速度と、演算した各軸の移動距離より求め
る速度演算手段とを備え、各軸毎にそれぞれ、前記速度
演算手段より出力された軸の速度を指令パルスに変換
し、この指令パルスと前記エンコーダよりフィードバッ
クされた位置パルスをそれぞれアナログに変換し、これ
らアナログに変換された指令データとフィードバック位
置データとの偏差を演算し、この偏差を前記指令データ
に加算し、この加算したデータに応じて軸指令パルスを
前記モータへ出力するパルスコントロール手段を備え、
前記各パルスコントロール手段をハードウェアにより形
成したことを特徴とするものである。 【０００７】上記構成によれば、パルスコントロール手
段がハードウェアにより形成され、このパルスコントロ
ール手段において、速度演算手段より出力された軸の速
度が指令パルスに変換され、この指令パルスとエンコー
ダよりフィードバックされた位置パルスがそれぞれアナ
ログに変換され、これらアナログに変換された指令デー
タとフィードバック位置データとの偏差が演算され、こ
の偏差が前記指令データに加算され、この加算されたデ
ータに応じて軸指令パルスがモータへ出力される。この
ように、ハードウェアにより形成されるパルスコントロ
ール手段において、エンコーダからのモータの速度のフ
ィードバックが実時間で行われ、モータの軸指令パルス
が実時間で制御されることにより、速度演算手段による
各軸の速度の演算処理時間に左右されることなく、速度
が制御される。速度が実時間で制御されることによっ
て、軌跡の精度が維持される。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態におけ
る多軸コントローラのブロック図である。 【０００９】図１において、１は上位のコンピュータで
あり、このコンピュータ１より、多軸コントローラ２の
ＣＰＵ３へパラメータ（位置、速度）などが設定され
る。ＣＰＵ３は、予め設定された多軸コントローラ２の
精度に基づいて軌跡精度を維持するサイクルタイムＣを
演算し、このサイクルタイムＣと入力した上記パラメー
タをメモリ４へ記憶する。 【００１０】５は、各軸の速度を演算する速度演算部
（速度演算手段）であり、メモリ４に記憶されたパラメ
ータの位置（指令位置／終点の座標）と後述するカウン
タより入力する現在位置の座標から各軸のサイクルタイ
ムＣ毎の指令出力点を求め、現在位置と次に目指す指令
出力点間の移動距離Ｘ，Ｙ，Ｚを求め、この求めた移動
距離Ｘ，Ｙ，Ｚとパラメータの速度（指令速度／合成速
度Ｆ）を用いて、直線補間の式（１）により上記サイク
ルタイムＣ毎の指令出力点を目指す各軸の速度Ｆ X，
ＦY，ＦZを求めている。 【００１１】この速度演算部５において演算された各軸
の速度ＦX，ＦY，ＦZは、各軸毎に設けたパルスコント
ロール部（パルスコントロール手段）６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ
へ出力され、これらパルスコントロール部６Ｘ，６Ｙ，
６Ｚから入力した速度ＦX，ＦY，ＦZに応じた周波数の
パルスが各軸のモータドライバ７Ｘ，７Ｙ，７Ｚへ出力
され、これらモータドライバ７Ｘ，７Ｙ，７Ｚにより各
軸のモータ８Ｘ，８Ｙ，８Ｚが駆動される。 【００１２】またモータ８Ｘ，８Ｙ，８Ｚの回転軸にそ
れぞれ連結されているエンコーダ９Ｘ，９Ｙ，９Ｚから
モータ駆動に比例したパルスが出力され、パルスコント
ロール部６Ｘ，６Ｙ，６Ｚへフィードバックされ、また
カウンタ（現在位置検出手段の一例）10Ｘ，10Ｙ，10Ｚ
へ入力される。カウンタ10Ｘ，10Ｙ，10Ｚにおいて各エ
ンコーダ９Ｘ，９Ｙ，９Ｚから出力されるパルスがカウ
ントされ、各軸の現在位置の座標が計測され、計測され
た現在位置の座標は上記速度演算部５へ入力される。 【００１３】上記パルスコントロール部６は、ハードウ
ェアにより形成されている。Ｘ軸のパルスコントロール
部６Ｘを例にとって図２の機能ブロック図に基づいて詳
細に説明する。 【００１４】11は、速度演算部５より出力された速度Ｆ
Xを位置パルスに変換するパルス生成部、12Ａ，12Ｂは
それぞれ、パルス生成部11から出力された指令パルス
と、エンコーダ９Ｘよりフィードバックされた位置パル
スをアナログに変換するＤ／Ａ変換部、13は、Ｄ／Ａ変
換部12より出力された指令データとフィードバック位置
データとの偏差を演算し、この偏差を指令データに加算
する差動出力部、14は、差動出力部13から出力された出
力データに応じて軸指令パルスをドライバ７Ｘへ出力す
るパルス出力部である。 【００１５】このハードウェアのパルスコントロール部
６Ｘにより、サイクルタイム毎に変化する速度ＦXによ
り形成された位置データに、実時間でモータ８Ｘの速度
がフィードバックされて軸指令パルスがドライバ７Ｘへ
出力される。またパルスコントロール部６Ｘでは、位置
精度がハードウェアにより管理されていることから、ソ
フトウェア（速度演算部５）の演算処理時間に左右され
ることがなくなる。 【００１６】このように、ハードウェアのパルスコント
ロール部６Ｘ，６Ｙ，６Ｚを設け、速度のフィードバッ
クを実時間で行い、速度を実時間で制御することによ
り、ソフトウェアの演算処理時間に左右されることがな
くなり、サイクルタイムによる速度、位置誤差を解消す
ることができ、軌跡の精度を維持した多軸補間制御を行
うことができる。 【００１７】 【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ハー
ドウェアで形成されるパルスコントロール手段におい
て、モータの速度のフィードバックが実時間で行われ、
モータの軸指令パルスが実時間で制御されることによ
り、ソフトウェアの演算処理時間に左右されることがな
くなり、サイクルタイムによる速度、位置誤差を解消す
ることができ、軌跡の精度を維持した多軸補間制御を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における多軸コントローラ
のブロック図である。 【図２】同多軸コントローラのパルスコントロール部の
ブロック図である。 【図３】多軸コントローラの説明図である。 【図４】多軸コントローラの説明図である。 【符号の説明】 １ 上位コンピュータ ２ 多軸コントローラ ３ ＣＰＵ ４ メモリ ５ 速度演算部（速度演算手段） ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ パルスコントロール部（パルスコ
ントロール手段） ７Ｘ，７Ｙ，７Ｚ ドライバ ８Ｘ，８Ｙ，８Ｚ モータ ９Ｘ，９Ｙ，９Ｚ エンコーダ 10Ｘ，10Ｙ，10Ｚ カウンタ（現在位置検出手段） 11 パルス生成部 12 Ｄ／Ａ変換部 13 差動出力部 14 パルス出力部
のブロック図である。 【図２】同多軸コントローラのパルスコントロール部の
ブロック図である。 【図３】多軸コントローラの説明図である。 【図４】多軸コントローラの説明図である。 【符号の説明】 １ 上位コンピュータ ２ 多軸コントローラ ３ ＣＰＵ ４ メモリ ５ 速度演算部（速度演算手段） ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚ パルスコントロール部（パルスコ
ントロール手段） ７Ｘ，７Ｙ，７Ｚ ドライバ ８Ｘ，８Ｙ，８Ｚ モータ ９Ｘ，９Ｙ，９Ｚ エンコーダ 10Ｘ，10Ｙ，10Ｚ カウンタ（現在位置検出手段） 11 パルス生成部 12 Ｄ／Ａ変換部 13 差動出力部 14 パルス出力部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B25J 9/10
G05B 19/18
G05D 3/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 指令された終点位置の座標と速度に応じ
て、各軸の速度を演算し、各軸のモータを駆動する多軸
コントローラであって、 前記各軸のモータに連結されたエンコーダより出力され
るパルスをカウントして現在位置を検出する現在位置検
出手段と、 前記終点位置の座標と前記現在位置検出手段により検出
された現在位置の座標から各軸の移動距離を演算し、各
軸の速度を、前記指令された速度と、演算した各軸の移
動距離より求める速度演算手段と、を備え、 各軸毎にそれぞれ、前記速度演算手段より出力された軸
の速度を指令パルスに変換し、この指令パルスと前記エ
ンコーダよりフィードバックされた位置パルスをそれぞ
れアナログに変換し、これらアナログに変換された指令
データとフィードバック位置データとの偏差を演算し、
この偏差を前記指令データに加算し、この加算したデー
タに応じて軸指令パルスを前記 モータへ出力するパルス
コントロール手段を備え、 前記各パルスコントロール手段をハードウェアにより形
成したこと を特徴とする多軸コントローラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25444898A JP3449237B2 (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | 多軸コントローラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25444898A JP3449237B2 (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | 多軸コントローラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000084875A JP2000084875A (ja) | 2000-03-28 |
| JP3449237B2 true JP3449237B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=17265160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25444898A Expired - Fee Related JP3449237B2 (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | 多軸コントローラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3449237B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111338399A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-06-26 | 珠海博杰电子股份有限公司 | 一种多轴运动控制结构及其控制方法 |
-
1998
- 1998-09-09 JP JP25444898A patent/JP3449237B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000084875A (ja) | 2000-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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