JPH086628A - 加々々速度に制限を持つ移動指令の計画・作成方法 - Google Patents
加々々速度に制限を持つ移動指令の計画・作成方法Info
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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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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】工作機械やロボットにおける始動／停止時等の
動作の円滑化。 【構成】時間パラメータｔ1 〜ｔ4 を含む形でθr に関
する加々々速度ついての動作パターンを制御装置に用意
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、速度及び位置について、の動作パタ
ーンを得る。加々速度に制限値ｂを設ける場合は、最大
加々々速度ａmax 、最大加々速度ｂ、最大加速度ｃ、指
令速度ｄ及び移動距離ｅを用いて、ｔ1 [sec] ＝ｂ[rad
/s3]／ａmax [rad/s4]、ｔ2 [sec] ＝（ｃ[rad/s2]／ｂ
[rad/s3]）−ｔ1 、ｔ3 [sec] ＝（ｄ[rad/s] ／ｃ[rad
/s2]）−２＊ｔ1 −ｔ2 及びｔ4 [sec] ＝（ｅ[rad ]／
ｄ[rad/s] ）−４＊ｔ1 −２＊ｔ2 −ｔ3 を計算する。
次いで、加々々速度θr (・・・・)を４階積分または３階積
分して移動指令θr を求める。加々速度に制限値を設け
ない場合には、ｔ2 ＝０とし、ｔ1 を次式によって計算
する。また、ｔ3 ，ｔ4 を上記各式と同様に求め、加々
々速度θr (・・・・)を４階積分または３階積分して移動指
令θr を求める。
動作の円滑化。 【構成】時間パラメータｔ1 〜ｔ4 を含む形でθr に関
する加々々速度ついての動作パターンを制御装置に用意
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、速度及び位置について、の動作パタ
ーンを得る。加々速度に制限値ｂを設ける場合は、最大
加々々速度ａmax 、最大加々速度ｂ、最大加速度ｃ、指
令速度ｄ及び移動距離ｅを用いて、ｔ1 [sec] ＝ｂ[rad
/s3]／ａmax [rad/s4]、ｔ2 [sec] ＝（ｃ[rad/s2]／ｂ
[rad/s3]）−ｔ1 、ｔ3 [sec] ＝（ｄ[rad/s] ／ｃ[rad
/s2]）−２＊ｔ1 −ｔ2 及びｔ4 [sec] ＝（ｅ[rad ]／
ｄ[rad/s] ）−４＊ｔ1 −２＊ｔ2 −ｔ3 を計算する。
次いで、加々々速度θr (・・・・)を４階積分または３階積
分して移動指令θr を求める。加々速度に制限値を設け
ない場合には、ｔ2 ＝０とし、ｔ1 を次式によって計算
する。また、ｔ3 ，ｔ4 を上記各式と同様に求め、加々
々速度θr (・・・・)を４階積分または３階積分して移動指
令θr を求める。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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 ］
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２６】その際には、次式（７）〜（９）の計算が
行なわれる。
行なわれる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
・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。
【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。
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。
【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。
基本構成を要部ブロック図で例示したものである。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ローの概略を表わしたフローチャートである。
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
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16073894A JPH086628A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 加々々速度に制限を持つ移動指令の計画・作成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16073894A JPH086628A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 加々々速度に制限を持つ移動指令の計画・作成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH086628A true JPH086628A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15721392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16073894A Withdrawn JPH086628A (ja) | 1994-06-21 | 1994-06-21 | 加々々速度に制限を持つ移動指令の計画・作成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH086628A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003507783A (ja) * | 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 | 駆動装置の駆動制御用目標値の生成装置および方法 |
| JP2008030539A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両の運転支援装置 |
| JP2008120183A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Toyota Motor Corp | 車両の加速制御装置 |
| JP2011501292A (ja) * | 2007-10-21 | 2011-01-06 | ジーイー・インテリジェント・プラットフォームズ・インコーポレイテッド | 経路計画器用の加加速度制限軌道計画システムおよび方法 |
| JP2012175768A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Hitachi High-Tech Instruments Co Ltd | モータ制御装置およびモータ制御方法 |
| JP2018157046A (ja) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | ファスフォードテクノロジ株式会社 | ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-06-21 JP JP16073894A patent/JPH086628A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003507783A (ja) * | 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 | 駆動装置の駆動制御用目標値の生成装置および方法 |
| JP2008030539A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両の運転支援装置 |
| JP2008120183A (ja) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Toyota Motor Corp | 車両の加速制御装置 |
| JP2011501292A (ja) * | 2007-10-21 | 2011-01-06 | ジーイー・インテリジェント・プラットフォームズ・インコーポレイテッド | 経路計画器用の加加速度制限軌道計画システムおよび方法 |
| JP2012175768A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Hitachi High-Tech Instruments Co Ltd | モータ制御装置およびモータ制御方法 |
| JP2018157046A (ja) * | 2017-03-17 | 2018-10-04 | ファスフォードテクノロジ株式会社 | ダイボンディング装置および半導体装置の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010904 |