JPS58154009A - 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】 本発明は加減速制御方式に係り、特にロボットの可動部
を駆動するに好適な加減速制御方式に関する０ 数値制御装置或いはロボット制御装置においては指令移
動量を用いてパルス分配演算を行表い、該パルス分配演
算により得られた分配ノくルスをサーボ系に与えてサー
ボモータを駆動し、これにより工作機械のテーブル、工
具、或いはロボットの腕などの可動部の位置制御、通路
制御を行なうＯ同、サーボモータの起動特性、停止特性
を良好に−するために、換菖すれはサーボモータを清め
らかに起動し、且つ停止させるために通常、分配／＜ル
スに加減速特性を付与している。第１図、第２図は共に
か＼るパルス列の立上り時、立下り時にそれぞれ加速、
減速特性を付与した周波数特性図であり、第１図は直線
形加減速特性図、第２図は指数関数形加減速特性図であ
る。

第１図の直線形加減速特性は一定速度迄に到達する時間
が早く剛性のある工作機械の制御に特に有効である・し
かし、Ｐｌ、　Ｐ、　、　Ｐ、に示すポイントにおいて
周波数が急変するため振動が生じゃすく、特に剛性のな
いロボットの駆動に際してはが＼る振動が生じ好ましく
なかった。そこで、振動を除去するために第２図に示す
指数関数形加減速特性を付与することが考えられるが、
この指数関数形加減連特性では位置決めに要する時間が
大きくなり、又ポイントＰ４　　において振動が生じる
。

以上から、本発明はロボットなど剛性の小さい対象物を
、振動を生ずることなく短時間で円滑に、：１ 起動停止させる仁とができる新規な加減速制御方式を提
供することを目的とする。

以下、本発明の実施例を図面に従って祥細に説明する。

第３図、第４図、第５図は共に本発明に係る加減速制御
方式を説明するための周波数特性図である０ 本発明においては加速特性及び減速特性を共に正弦波関
数或いは三次関数となるようにし１．ポイントＱｌ　、
Ｑｔ　、Ｑｓ　、Ｑ４　（第３図参照）（でおいて周波
数ｆが急変しないようにしている。このために、本発明
においては加速特性或いは減速特性を示す周波数関数ｇ
（ｔｌ　（第５図参照）を予めＲＯＭなどのメモリに記
憶させておき、所定時間△を毎に該メモリよりｇ　（ｔ
）を読み出して現時刻ｔｉ　　における周波数ｆ　（ｔ
ｉ）を求め、△を時間の間にｆ（ｔｉ）・△ｔに相当す
るパルスを発生するようにしている＠第５図は周波終関
数ｇ（ｔｌを示す図であり、ｇ（ｔｌ＝　、　　ｓ＋ｎ
　　（π（ｔ　−Ｔ　）ｌ　モア　　　　　　　　　　
　（１）１１ である。同、周波数関数ｇ　（ｔ）及び時間ｔは共に正
規化して最大１として示しである。今、時定数がたとえ
ば２５６　ｍ５ｅｃ　（この２５６　ｍ５ｅｃが正規化
して１になる）であるものとすれば、８　ｍ８６ｃ　　
毎に・即ち基準時刻より始まってｔ、　（＝８ｍｓｅｃ
　）　、　ｔ＠（＝１６ｍｓｅｃ　）　−曲ｔｇ　（＝
２４８ｍｓｅｃ　）　＋　１３２　（＝２５６　ｍ５ｅ
ｃ）ｉｃオケルｇ（ｔｉ／２５４　）　（ｉ＝１．２．
・５２　”）　−ｔｌｉＲＯＭの１番地から５２誉池迄
に順次記憶される。そして、周波数ｆ（ｔｉ）は指令周
波数をｆｃとすればｆｃ−ｇ（ｔｉ／２５５　）となる
。従って第５図及び（１）式より明らかなように、ポイ
ントＱｉ　、Ｑｔにおける微傷数ｇ’（０１，ｇｆｆｌ
）は共に零となり、周波数ｆ（ｔｉ）は急変しない・ ところで、本発明においてはｆｃ　　を指令周波数、Ｌ
を指令移動距離、Ｔを時定数とするとき、Ｌ　２　ｆｃ
・τ　　　　　　　　　　　（２）であれば第５図に示
す周波数特性に従って加減速制御を行ない、 Ｌ、＜ｆ（−ｒ　　　　’　　　　　　　　（３）であ
れば、第４図に示す周波数特性に従って加減速制御を行
なう。伺、ｆｃ・τは第６図の斜線に示す加減速距離の
和である０又、第４図中のｆ　ｍａｗは Ｌ　　＝　　ｆ　ｍａｘ　φ　τ を満足するように決定される。即ち、ｆ　ｍａｘはｆｍ
ａｘ　＝　Ｌ／ｒ　　　　　　　　　　　（４）より演
算される。

第６図は本発明を実現するためのブロック図である０図
中、１０１は周ｔＩＬ数特性記憶メモリであり、時定数
を２５６　ｍ５ｅｃとするとき、Ｂ　ｍ５ｅｃ　　毎に
生じる時系列１１．１！、・・・ｔａｇの３２＠のポイ
ントにおけるｇ　（ｔｉ／２５６）（ｉ＝１．２．・・
・３２）を記憶する◎１０２は周期Ｂ　ｍ５ｅｃのパル
スＰ３を発生するパルス発生器、１０５は加速時（第３
図、第４図参照）にパルス発生器１０２から発生するパ
ルスＰｓをカウントアツプし、一定速度時（第６図）に
は計数値を一定に維持し、減速時（第３図、第４図参照
）にはパルスＰｓが発生する毎にその自答をカウントア
ツプするカウンタであり、その計数値が周波数特性記憶
メモリ１０１の番地を指示する・１０４はカウンタ１０
５の計数値が指示する番地よりｇ　（ｔｌを読み出す続
出制御回路であり、Δｔ　（ｗ８ｍｓｅｃ　）毎にｇ　
（ｔｉ／２５６　）を周波数記憶メモリ１０１より読み
出す０１０５は第１演算部であり、指令周波数ｆｃ、移
動距離り及び時定数ｉを入力され、Ｌとｆｃ−ｒの大小
判別管行ない、Ｌ≧ｆ（−ｒならば最大周波数ｆ　ｍａ
ｘとしてｆｃを出力し、又Ｌ＜ｆｃ−ｒ　　ならば（４
）式に示すＬ／τをｆｍａｘとして出力する。　１０６
は Δｐ−＝　ｆｍａｘ　−ｇ　（ｔｉ／　２５６）　・△
ｔ（５）及び １、ｄ　ｗ　ｆｍａｘ　−ｔｉ２　　　　　　　　　（
６＋を演算する第２演算部である０同、（５）式におい
て、ｆｍａｘ−ｇ（ｔｉ／２５６）ハ１ｉｌｌＪＱｌｔ
ｉ　　ｉｔオＩｒｆル８ｒＩＬ数ｆ　（ｔｉ）であり、
従って△ｐは△４（＝８ｍｓｅｃ）の間に発生させるパ
ルス数である。又、（６）式のｌ、ｄは減速を開始する
ためのｔｊＲ迷開始Ｖｉ４移動量である〇１０７はパル
ス発生回路であり、公知のディジタル・ディファレンシ
ャル・アナライザ（ＤＤＡという）としての構成を有し
ているＯ即ち、・（ルス発生回路１０７は△ｐがセット
されるレジスタ１０７１と、アキニームレータ１０７ｂ
と、一定の周波数Ｆ・を有するパルスＰが発生する毎に
レジスタ１０７ｍとアキニームレータ１０７ｂの内容を
加算してその加算結果をアキニームレータ１０７ｂに格
納し、且つアキニームレータ１０７ｂからのオー／くフ
ローノ（ルスを出力パルスＰ０として出力する加算器１
０７Ｃを有している。今、アキュームレータ１０７ｂの
ビット数をｎとすれば出力パルスＰＯの−くルス速度ｆ
０は ｆｏ＝△ｐ−Ｆｏ／２ｎ　　　　　　　　（７）で表税
される０従りて、パルスＰの周波数をＦ＠　＝＋　１２
５　・Ｎ　　（ｐｕｌｓｅ／ｓｅｃ　）　　　　（８Ｉ
とすれば ｆ０＝１２５−Δｐ　（ｐｕｌｓｅ／ｓｅｅ　）　　　
　（ｙｙとなり、Δｔ　（ｍ８ｍｓｅｃ　）の闇には’
０　’　１０００−一のパルス、換言すれば６９個の出
力パルスＰｏが発生する０１０８は残移動量監視部であ
り、指令移動量りがセットされると共に、出力パルスＰ
ｏが発生する毎にその内容を１づつカウントダウンし、
残移動量Ｌｒを出力する。１０９は比較回路であり、減
速開始残移動量ＬｄとＬｒの大小を比較し、Ｌｄ＝Ｌｒ
　となった時、カウントダウンスタート信号ＣＤ８を出
力する０伺、カウンター０５に入力されている信号ＣＵ
８Ｔはカウントアツプ停止信号であり、加速開始後時定
数Ｔに相当する時間経過後に発生し、カウンター０３に
よる計数動作を停止さぜる。

次に、第６図の動作を説明するＯ ＮＬ”テープから移動距１ｌｌＬ及び指令周波数ｆｃが
読みとられると、Ｌ、ｆｃは共に第１演算部１０５に入
力され、又りは残移動量監視部１０Ｂに入力されてセッ
トされる。これと四時にカウンタ−０５ハ局期Δｔ（＝
８ｍｓｅｃ）のパルスｌ’ｓ　　のカウントを開始する
〇 第１演算部１０５はＬとｆｃ　−ｒ、の大小を比較し、
Ｌ≧ｆｃ・τであればｆｃを、Ｌ＜１ｃ−ｔ　　であれ
ばＬ／τを最大周波数ｆｍａｘとして出力するＯ　これ
と併行してカウンタ１０３はノくルスｐｓをカウントし
、その内容が１となれば続出制御回路１０４は周波数特
性記憶メモリ１０１の１番地より時刻ｔ、における正規
化した周波数ｇ　（ｔ１／　２５６　）　（但し、ｔ１
＝８）を読み出し第２演算部に出力する。第２演算部１
０６は（６１、（６１式の演算を行なって時間Δｔの間
に発生するパルス数ΔｐをＩくルス発庄回路１０７に、
減速開始残移動量Ｌｄを比較回路１０９にそれぞれ出力
する０パルス発生回路１０７はＤＤＡによるパルス発生
演算を行ない、Δｔの間にΔｐＨの出力パルスＰｏを発
生するＯこの出力Ｉ（ルスＰ、が発生する毎に、該出力
パルスＰ・は残移動量監視部１０８に印加され、その内
容を１づつカウントアツプする０比Ｉ２回路１０９は常
時残移動量１．ｒと減速開始残移動ｔＬｄとの大小比較
を行なっているＯ さて、Δｔ　（＝　８ｍ５ｅｃ　）経過する前に／くル
ス発生ｉ路１０７から△ｐＨの出力パルスｐｏが出力す
る０そして、２番目のパルスＰｓが発生するとカウンタ
１０５の計数値は２となり、周波数特性記憶メモリ１０
１の２番地からｇ（を意／２５６）（但し、ｔ！＝１６
）を読み出し、第２演算部に出力する・以後、前述と同
様なめ塊が行われる。そして、△ｔ（＝８ｍｓｅｃ　）
毎の時系列１ｍ＋ｊ４＋・・・ｔｓｖにおける各々の時
刻において上記の処理が繰返えされ、Ｌ　２：　ｆｃ　
−’ｔ　　の場合には第３図の加速特性に従って、又Ｌ
　＜　’ｆｃ　−ｖの場合には第４図の加速特性に従っ
て出力パルスＰｏの周波数は加速され、時定数！経過後
にｆｃ或いはｆｍａｘに到達する。

時定数τ経過後にはカウントアツプ停止信号ＣＵ８’ｆ
が発生し、Ｌ≧ｆｃ・τの場合にはカウンタ１０３の内
容は３２に維持され、以後第２演算部１０６４とはｇ（
１１（−１）が入力されつづける。　同、ｌ＜ｆｃｏ・
ｒの場合には時定数Ｔに相中する時間が経過したとき Ｌｒ　−Ｌｄ となっているから、カウントダウン開始信号ＣＤ８か発
生し、以後減速処理が開始される。

さて、Ｌ≧ｆｃ　−ｒの場合には、第２演算部１０６は
△ｔ（＝Ｂｍｓｅｃ　）毎に Δｐ　＄　ｆｍａｘ　−ｇ（１）−△ｔ＝　ｆｃ・Δｔ の演算を行ない、△ｔ　（＝８ｍｓｅｃ　）の間に発生
するパルス数Δｐをパルス発生回路１０７に入力し、該
パルス発生回路１０７をしてΔｔの間にΔｐＨの出力パ
ルスｐｏを発生せしめ、周波数を一定に維持する０この
出力パルス１）Ｏは残移動量監視部１０８に入力され、
残移動量Ｌｒを１づつカウントダウンする０以後、同様
な処理を繰返え丁と、ある時点において Ｌｒ　＝　Ｌｄ となり、カウントダウン開始信号ＣＤ８が発生する。こ
れにより、以後カウンタ１０５はパルスＰｇが発生する
毎゛にその内容を１づつカウントダウンし、貌出制＠回
路１０４よりΔｔ（−８ｍｓｅｃ）　　毎に順次 ｇ（２４８／２５６）、ｇ（２番０／２５６　）・・・
　ｇ（１６／２５６）。

ｇ　（８／２５６　）　　が読み出され、６１秒間に発
生するパルス数Δｐが第５図の減速物性に示す曲締に従
って減少する。換言すれば周波数は第３図の減速特性に
従って減速することになる。

以上の処゛理により得られた出力パルスＰｏｔＮ（’装
置或いはロボット装置のパルス分配回路に入力し、該出
力パルスＰ、が発生する毎にパルス分配演算処理を実行
させれば該パルス分配回路からは第３ＷＪ或いは第４図
に示す加減速時性を有するパルス列が得られる。

以上、本発明によれば周波数変化が急変することがない
から剛性の小さな対象物であっても円滑に短時間で起動
、停止をさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はバルス列の立上り時、立下り時にそ
れぞれ直線形成いは指数関数形の加減速特性を付与した
場合の従来の加減速特性図、第６図、第４図及び第５図
は本発明に係る加減速制御方式を説明するための周波数
特性図、第６図は本発明の詳細な説明図である。 １０１　・・・周波数特性記憶メモリ、１０３・・・カ
ウンタ、１０５・・第１演算部、１０６・・・第２演算
部、１０７・・・パルス発生回路、１０Ｂ・・・残移動
監視部、１０９・・・比較回路 特許出願人　　富士通ファナソク株式会社代　理　人　
弁理士　辻　　　　　　實外２名 −Ｆ％蟇 □盲眞嬶％

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　パルス列の立上り時にパルス周波数を加速し
   、パルス列の立下り時にパルス周波数を減速する加減速
   制御方式において、加速特性或いは減速特性を示す周波
   数関数ｇ　（１１を予めメモリに記憶させておき、所定
   時間Δを毎に該メモリより周波数関数ｇ　（ｔ）を読み
   出して埃時刻ｔｓ　における周波数ｆ（ｔｉ）を求め、
   Δを時間の間にｆ　（ｔｉ）・Δｔに相当（２）　　前
   記メモリに記憶する周波数関数ｇ　（ｔｌを三次関数と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
   加減速制御方式。 （３）　　前記メモリに記憶する周波数関数ｇ（ｔｌを
   正弦波ｍＷ＆としたことを特許請求の範囲第（１１項記
   載の加減速制御方式◎ （４）　　前記周波数関数ｇ（ｔ）をその敵大僅か１と
   なるように正規化してメモリに記憶すると共に、指令周
   波数をｆｃ　とするとき時刻ｔ１　における周波数関数
   値ｇ（ｔｓ）とｆｃ　　を用いて、ｆ　（ｔｉ）　＝　
   ｆｃ　＠ｇ（ｔｉ）より周波数ｆ　（ｆｉ）を演算する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の加減
   速制御方式。