(57)【要約】【課題】回転軸である追従軸が回転軸である被追従軸に同期する制御を行う同期制御装置を提供すること。【解決手段】追従軸ｘの速度Ｖｃが被追従軸ｙの速度Ｖｐ（目標速度）に到達した時、１回転の移動量で丸めた目標位置との遅れ量を挽回するために更に加速してから減速させる制御を行う。追従軸ｘの速度Ｖｃが被追従軸ｙの速度Ｖｐ（目標速度）に到達した時、追従軸ｘの１回転の移動量で丸めた被追従軸ｙに対する目標位置との遅れ量は面積Ｓ４で表され、追従軸ｘを時間ｔ５まで加速しその後時間ｔ６まで減速する。従来方式による追従軸ｘの加減速方法に比較し、同期完了までの時間が（ｔ４−ｔ６）の長さ短縮されている。また、追従軸ｘの最大速度Ｖｃｍａｘも従来方式に比べて遅い速度である。【選択図】図５
2010170408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸と同期させる同期制御装置において、
前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、追従軸が被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、
前記追従軸を目標速度まで指定された加減速度で加減速する手段と、
前記追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、追従軸の目標位置を１回転内の位置として求め、追従軸の該目標位置との遅れ量を繰り返し算出する遅れ量算出手段と、
該算出した遅れ量を０にする動作を行うために必要な加速時間と減速時間を繰り返し算出する加減速時間算出手段とを有し、
算出した加速時間と減速時間に従い追従軸の制御を行い、前記追従軸を目標速度以上に加速してから減速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させることを特徴とする同期制御装置。
【請求項２】
回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸に同期させる同期制御装置において、
前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、追従軸が被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、
前記追従軸を目標速度まで指定された加減速度で加減速する手段と、
前記追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、追従軸の目標位置を１回転内の位置として求め、追従軸の該目標位置との行き過ぎ量を繰り返し算出する行き過ぎ量算出手段と、
該算出した行き過ぎ量を０にする動作を行うために必要な減速時間と加速時間を繰り返し算出する加減速時間算出手段とを有し、
算出した減速時間と加速時間に従い追従軸の制御を行い、前記追従軸を目標速度を超えない速度に減速してから加速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させることを特徴とする同期制御装置。
【請求項３】
回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸に同期させる同期制御装置において、
前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、追従軸が被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、
追従軸を目標速度まで指定された加減速度で加減速する手段と、
前記追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、追従軸の目標位置を１回転内の位置として求め、追従軸の該目標位置との遅れ量あるいは行き過ぎ量を繰り返し算出する手段と、
算出した加速時間と減速時間に従い追従軸の制御を行う際に、目標速度以上に加速してから減速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させるモード、あるいは目標速度を超えない速度に減速してから加速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させるモードかを選択する同期モード選択手段とを有し、
該選択されたモードによって追従軸の制御を行うことを特徴とする同期制御装置。
【請求項４】
回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸に同期させる同期制御装置において、
前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、追従軸が被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、
追従軸を目標速度まで指定された加減速度で加減速する手段と、
追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、追従軸の目標位置を１回転内の位置として求め、追従軸の該目標位置との遅れ量を繰り返し算出する手段と、
前記追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、１回転の移動量で丸めた追従軸の目標位置との遅れ量が遅れ量＜行き過ぎ量、すなわち半回転以内であるか、遅れ量≧行き過ぎ量、すなわち半回転以上であるかを繰り返し判断する判断手段と、
算出した遅れ量が半回転以内であれば算出した遅れ量を０にする動作を行うために必要な加速時間と減速時間を繰り返し算出し、目標速度以上に加速してから減速させ、
算出した遅れ量が半回転以上であれば算出した遅れ量を０にする動作を行うために必要な減速時間と加速時間を繰り返し算出し、目標速度を超えない速度に減速してから加速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させることを特徴とする同期制御装置。
【請求項５】
回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸に同期させる同期制御装置において、
前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、前記追従軸が前記被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、
前記追従軸が指令した加速度で加速した場合に前記目標速度に到達する時点の追従軸の位置を起点として１回転以内に存在する目標位置を繰り返し算出する手段と、
前記目標位置までの移動距離と前記目標速度より加速度を繰り返し算出する手段を有し、
算出された前記加速度で加速することで、追従軸が前記目標速度に到達すると同時に前記目標位置へ到達することを特徴とする同期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸である追従軸が回転軸である被追従軸に同期する制御を行う同期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
包装用機械などの産業機械や工作機械などの移動する２つの対象物に対して一方を他方に追従させて同期制御させる技術がある。この同期制御により追従軸（追従物、追従移動体などの追従させるもの）を被追従軸（移動体などの追従対象とされているもの）に位置も速度も一致させることができる。
【０００３】
特許文献１には、被追従軸の位置と速度に追従軸を追従させる同期制御技術が開示されている。図１は、特許文献１に開示されている同期制御方法における加減速制御を説明する図であり、時間に対する速度変化を示す図である。ここで追従軸をｘ、被追従軸をｙで表す。また、追従軸ｘの速度をＶｘ、被追従軸ｙの速度をＶｙで表す。追従が開始する同期開始の時間であるｔ１＝０で被追従軸と追従軸とは位置の差がない状態で追従を開始し、追従軸ｘを被追従軸ｙの速度と同一にすると共に位置の差も零とするものである。
【０００４】
追従軸ｘは被追従軸ｙの速度Ｖｙを目指して加速度α（なお、加速度αは一定とは限らない）で加速される。時間ｔ２で追従軸ｘの速度Ｖｘは被追従軸ｙの速度Ｖｙに達する。追従軸ｘはなおも加速度αで時間ｔ３まで加速を続ける。時間ｔ３での追従軸の速度ＶｘはＶｘｍａｘである。そして追従軸ｘは時間ｔ３の時点から加速度α（αは一定とは限らない）で減速を開始し、被追従軸ｙの速度Ｖｙに達した時（時間ｔ４）、減速を停止し、追従軸ｘは被追従軸ｙに位置および速度の差も零として追従することができる。
【０００５】
図１に示されるように、被追従軸ｙの速度Ｖｙに達するまで（時間ｔ２）は、追従加減速なしの速度曲線（被追従軸ｙの速度曲線）に対して追従加減速を使用した速度曲線（追従軸ｘの速度曲線）で示される追従軸ｘの速度Ｖｘは遅いことから、図１に示される面積Ｓ１（Ｖｙ＊（ｔ２−ｔ１）＊１／２）だけ、追従軸ｘと被追従軸ｙとに位置の差が生じる。
【０００６】
そこで、追従軸ｘの速度Ｖｘが被追従軸ｙの速度Ｖｙを超えた後、加速を続け、その後、時間ｔ３で減速して被追従軸ｙの速度Ｖｙに達するように制御する。そして、追従軸ｘの速度Ｖｘがこの被追従軸ｙの速度Ｖｙを超えている区間で、この超えた分における移動量を示す面積Ｓ２が面積Ｓ１と等しくなるように、時間ｔ３を制御する。その結果、時間ｔ４（同期完了）における位置Ｐ４においてＳ１＝Ｓ２となり、加速開始直後の区間に生じる位置のずれは直ちに解消され、図１の時間ｔ４以降において、追従軸ｘは被追従軸ｙと位置も速度も同じとなる。図２は従来技術の同期制御における追従軸ｘと被追従軸ｙの時間に対する位置の関係を説明している。ｔ１の同期開始からｔ４の同期完了までの区間では追従軸ｘと被追従軸ｙとの位置には差が生じているものの、ｔ４の同期完了以降には追従軸ｘと被追従軸ｙとに位置の差は生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２３３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
背景技術で説明した同期制御装置では、追従軸ｘと被追従軸ｙとが回転軸の場合、同期状態となるまでに何度も指定した位置を追い越す動作を行う現象が生じる。このことを図３に示される印刷機械を例として説明する。
【０００９】
図３には、連続して送られる用紙５の決められた位置に印刷を行う印刷機の要部が示されている。用紙５を紙送りする用紙軸２は、ローラ３，４を介して連続した用紙５を図面の左から右へ一定速度で送り続ける。転写用の印刷軸１は停止状態から加速し、用紙軸２と印刷軸１とが位置も速度も同期する同期状態になるように制御する。同期状態になると印刷軸１を用紙軸２によって送られる用紙５に密着させ、印刷面１ａを用紙５の決められた位置６ａに印刷面５ａとして転写して印刷することができる。
【００１０】
ここで、図３に示される印刷軸１を追従軸ｘ、用紙軸２を被追従軸ｙとして考える。印刷機において連続して送られる用紙の決められた位置に印刷したい場合、印刷軸１と用紙軸とを速度および位置を同期させて制御する必要がある。そのため、追従軸ｘである印刷軸１を被追従軸ｙである用紙軸２に対して停止状態から位置および速度を同期させるためには、図４に示される追従軸ｘのように加速および減速を行う必要がある。
【００１１】
図４は、従来技術の同期制御を追従軸ｘと被追従軸ｙに適用した場合の加減速方法を説明する図である。図４に示される加減速方法は、図１，図２を用いて説明した従来技術である同期制御のための加減速制御と同じ加減速方法である。
【００１２】
図４において、印刷軸１（つまり追従軸ｘ）の速度をＶｃ、用紙軸２（つまり被追従軸ｙ）の速度をＶｐで表している。面積Ｓ１、面積Ｓ２の意味する内容は、図１で説明した内容と同じであるので説明を省略する。面積Ｓ３は被追従軸ｙである用紙軸２が１回転して移動する移動量を表している。
【００１３】
図１および図２を用いて背景技術で説明したように、追従軸ｘと被追従軸ｙとを同期させるため、面積Ｓ２と面積Ｓ１とが等しくなるように追従軸ｘを加減速制御する。図４から明らかなように、面積Ｓ２は面積Ｓ３の面積より大きい。そうすると、印刷軸１と用紙軸２との位置および速度を同期状態とするには、印刷軸１と用紙軸２が何回転もすることになる。このことは、同期状態になるまでに、印刷軸１（追従軸ｘ）が用紙軸２（被追従軸ｙ）の指定した位置を何度も追い越す動作を行うことを意味する。
【００１４】
このように、用紙軸２（被追従軸ｙ）の指定した位置を何度も追い越す動作は同期するまでの時間が長くなり、かつ、追従軸ｘである印刷軸１の速度Ｖｃが過大となる恐れがある課題がある。  
そこで本発明の目的は、上記課題を解決可能な回転軸である追従軸が回転軸である被追従軸に同期する制御を行う同期制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願の請求項１に係る発明は、回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸と同期させる同期制御装置において、前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、追従軸が被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、前記追従軸を目標速度まで指定された加減速度で加減速する手段と、前記追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、追従軸の目標位置を１回転内の位置として求め、追従軸の該目標位置との遅れ量を繰り返し算出する遅れ量算出手段と、該算出した遅れ量を０にする動作を行うために必要な加速時間と減速時間を繰り返し算出する加減速時間算出手段とを有し、算出した加速時間と減速時間に従い追従軸の制御を行い、前記追従軸を目標速度以上に加速してから減速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させることを特徴とする同期制御装置である。
【００１６】
請求項２に係る発明は、回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸に同期させる同期制御装置において、前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、追従軸が被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、前記追従軸を目標速度まで指定された加減速度で加減速する手段と、前記追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、追従軸の目標位置を１回転内の位置として求め、追従軸の該目標位置との行き過ぎ量を繰り返し算出する行き過ぎ量算出手段と、
該算出した行き過ぎ量を０にする動作を行うために必要な減速時間と加速時間を繰り返し算出する加減速時間算出手段とを有し、算出した減速時間と加速時間に従い追従軸の制御を行い、前記追従軸を目標速度を超えない速度に減速してから加速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させることを特徴とする同期制御装置である。
【００１７】
請求項３に係る発明は、回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸に同期させる同期制御装置において、前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、追従軸が被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、追従軸を目標速度まで指定された加減速度で加減速する手段と、前記追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、追従軸の目標位置を１回転内の位置として求め、追従軸の該目標位置との遅れ量あるいは行き過ぎ量を繰り返し算出する手段と、算出した加速時間と減速時間に従い追従軸の制御を行う際に、目標速度以上に加速してから減速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させるモード、あるいは目標速度を超えない速度に減速してから加速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させるモードかを選択する同期モード選択手段とを有し、該選択されたモードによって追従軸の制御を行うことを特徴とする同期制御装置である。
【００１８】
請求項４に係る発明は、回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸に同期させる同期制御装置において、前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、追従軸が被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、追従軸を目標速度まで指定された加減速度で加減速する手段と、追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、追従軸の目標位置を１回転内の位置として求め、追従軸の該目標位置との遅れ量を繰り返し算出する手段と、前記追従軸が前記目標速度に到達した時点以降に、１回転の移動量で丸めた追従軸の目標位置との遅れ量が遅れ量＜行き過ぎ量、すなわち半回転以内であるか、遅れ量≧行き過ぎ量、すなわち半回転以上であるかを繰り返し判断する判断手段と、算出した遅れ量が半回転以内であれば算出した遅れ量を０にする動作を行うために必要な加速時間と減速時間を繰り返し算出し、目標速度以上に加速してから減速させ、算出した遅れ量が半回転以上であれば算出した遅れ量を０にする動作を行うために必要な減速時間と加速時間を繰り返し算出し、目標速度を超えない速度に減速してから加速することにより目標速度と目標位置において被追従軸と追従軸を同期させることを特徴とする同期制御装置である。
【００１９】
請求項５に係る発明は、回転軸である追従軸を回転軸である被追従軸に同期させる同期制御装置において、前記追従軸を前記被追従軸に同期させる指令がなされた際に、前記追従軸が前記被追従軸と同期して動くための目標速度と目標位置を被追従軸の速度に応じて繰り返し算出する手段と、前記追従軸が指令した加速度で加速した場合に前記目標速度に到達する時点の追従軸の位置を起点として１回転以内に存在する目標位置を繰り返し算出する手段と、前記目標位置までの移動距離と前記目標速度より加速度を繰り返し算出する手段を有し、算出された前記加速度で加速することで、追従軸が前記目標速度に到達すると同時に前記目標位置へ到達することを特徴とする同期制御装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、回転軸である追従軸と回転軸である被追従軸とが同期状態となるまでに、指定された位置を何度も追い越す動作を回避することができ、同期するまでの時間を短縮することができ、また、追従軸の最大速度が過大となることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術の同期制御における加減速方法を説明する図である。
【図２】従来技術の同期制御における追従軸と被追従軸の時間に対する位置の関係を説明する図である。
【図３】回転軸である追従軸と回転軸である被追従軸を備えた印刷機の概略構成図である。
【図４】従来技術の同期制御を回転軸である追従軸と回転軸である被追従軸の形態に適用した場合の加減速方法を説明する図である。
【図５】追従軸の速度が被追従軸の速度（目標速度）に到達した時、１回転の移動量で丸めた目標位置との遅れ量を挽回するために更に加速してから減速させる方法の時間に対する速度の関係を示す図である。
【図６】追従軸の速度が被追従軸の速度（目標速度）に到達した時、１回転の移動量で丸めた目標位置との遅れ量を挽回するために更に加速してから減速させる方法の時間に対する位置の関係を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る追従軸の被追従軸に対する遅れ量を、追従軸が加速してから減速することにより同期させる処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】第１の実施形態における処理の内容を説明する図である。
【図９】追従軸の速度が被追従軸の速度（目標速度）に到達した時、１回の移動量で丸めた目標位置との行き過ぎ量を解消するために減速してから加速させる方法の時間に対する位置の関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る追従軸を被追従軸に対する行き過ぎ量を、追従軸が減速してから加速することにより同期させる処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態における処理の内容を説明する図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態であって、第１の実施形態の加減速制御の方法または第２の実施形態の加減速制御の方法とを、指令、変数、信号、パラメータにより選択し実行する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施形態であって、追従軸の遅れ量を１回転の移動量で丸めた結果が、半回転以内であれば追従軸は被追従軸より遅れていると判断し第１の実施形態の制御方法を選択し、半回転以上であれば行き過ぎていると判断し第２の実施形態の制御方法を選択し実行する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第５の実施形態であって、追従軸が指定した加速度を超えない範囲の最適な加速度で加速し、被追従軸の速度（目標速度）に到達した時点で、目標位置への同期も完了する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１５】第５の実施形態の最適な加速度による同期方法での時間に対する追従軸の速度の関係を示す図である。
【図１６】第５の実施形態における処理の内容を説明する図である。
【図１７】本発明の同期制御方法を採用したシステムの一実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。なお、以下の説明では、追従軸、被追従軸ともに回転軸として説明する。そして、追従軸を記号ｘで表し、被追従軸を記号ｙで表す。追従軸ｘの速度をＶｃで表し、被追従軸ｙの速度をＶｐで表す。追従軸ｘの速度Ｖｃを被追従軸ｙの速度Ｖｐに同期させようとする制御であるので、速度Ｖｐを以下目標速度Ｖｐという。
【００２３】
追従軸ｘと被追従軸ｙの速度が等しくなった時点で考えると、予め指定した位置は必ず１回転内の範囲内にあるため、１回転の移動量で位置を丸めることで追従軸ｘと被追従軸ｙとが同期するまでの移動量を少なくすることができ、無駄な動作を無くすことができる。前述した図３に示す印刷機械の例では、印刷を行いたい位置は、印刷軸１と用紙軸２の速度が等しくなった時点で考えると、必ず１回転の範囲内にあるため、１回転の移動量で印刷を行いたい位置を丸めることで、同期するまでの移動量を少なくすることができ、追従軸ｘの無駄な動作を少なくすることができる。
【００２４】
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。  
図５は、追従軸ｘの速度Ｖｃが被追従軸ｙの速度Ｖｐ（目標速度）に到達した時、１回転の移動量で丸めた目標位置との遅れ量を挽回するために更に加速してから減速させる方法の時間に対する速度の関係を示す図である。
【００２５】
追従軸ｘの速度Ｖｃが被追従軸ｙの速度Ｖｐ（目標速度）に到達した時、追従軸ｘの１回転の移動量で丸めた被追従軸ｙに対する目標位置との遅れ量は面積Ｓ４で表すことができる。この遅れ量Ｓ４を挽回するために、追従軸ｘを時間ｔ５まで加速しその後時間ｔ６まで減速する。図５に示される従来方式による追従軸ｘの加減速方法に比較し、同期完了までの時間が（ｔ４−ｔ６）の長さ短縮されている。また、追従軸ｘの最大速度Ｖｃｍａｘも従来方式に比べて遅い速度である。これにより、追従軸ｘが過大な速度となることを回避されている。
【００２６】
図６は、本発明の追従軸ｘの速度Ｖｃが被追従軸ｙの速度Ｖｐ（目標速度）に到達した時、１回転の移動量で丸めた目標位置との遅れ量を挽回するために更に加速してから減速させる方法の時間に対する位置の関係を示す図である。追従軸ｘの被追従軸ｙに対する１回転の移動量で丸めた目標位置との遅れ量Ｓ４（図５）を挽回することで、追従軸ｘと被追従軸ｙとの位置を同期させることができる。
【００２７】
図７は、本発明の第１の実施形態を説明する図である。第１の実施形態では、追従軸ｘの被追従軸ｙに対する遅れ量を１回転の移動量で丸めて追従軸ｘを加速することにより、１回転の移動量で丸めた遅れ量を解消する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。このフローチャートは追従軸ｘに関する制御について説明している。また、このフローチャートの処理は所定周期毎に繰り返し行われる。例えば、繰り返し行われる周期は、追従軸ｘへのパルス分配を行う制御周期である。以下、各ステップに従って説明する。なお、図８を参照すると理解し易い。
【００２８】
●［ステップＳＡ１］追従軸ｘは目標速度Ｖｐに到達したか否か判断し、到達していなければステップＳＡ２に移行し、到達したならステップＳＡ３へ移行する。
●［ステップＳＡ２］追従軸ｘを指令値で加速し、処理を終了する。
●［ステップＳＡ３］目標位置と追従軸ｘの現在位置との差分Ｄｔを算出し、ステップＳＡ４へ移行する。
●［ステップＳＡ４］Ｄｔを追従軸ｘの１回転の移動量で丸めた差分Ｄｔ１（目標位置との遅れ量）を算出し、ステップＳＡ５へ移行する。
●［ステップＳＡ５］今回加速し次回減速開始した場合、目標速度Ｖｐ到達時の遅れ量Ｄｔ２を算出しステップＳＡ６へ移行する。
●［ステップＳＡ６］Ｄｔ２＞０であるか否か判断し、Ｄｔ２が０より大きければステップＳＡ１０へ移行し、０より大きくなければステップＳＡ７へ移行する。
●［ステップＳＡ７］今回指令する減速度での移動量＞Ｄｔ１であるか否か判断し、今回指令する減速度での移動量がＤｔ１より大きければステップＳＡ９へ移行し、今回指令する減速度での移動量がＤｔ１より大きくなければステップＳＡ８へ移行する。
●［ステップＳＡ８］追従軸ｘを指令値で減速し、処理を終了する。
●［ステップＳＡ９］追従軸ｘを残りの遅れ量分減速し、処理を終了する。ここで、残りの遅れ量分とは、１処理周期内処理で指令する減速度での移動量より小さいＤｔ１の量である。指令値で減速させた場合Ｄｔ１以上の移動量が生じ、遅れ量の補正が大きくなりすぎる。そこで、Ｄｔ１として残っている量分だけ減速させる。
●［ステップＳＡ１０］追従軸ｘを指令値で加速し、処理を終了する。
【００２９】
上述のフローチャートの処理により、同期完了までの時間を短縮すると共に、追従軸ｘの最高速度を抑制することができる。また、追従軸ｘの速度が過大とならない制御であるので、同期制御を行うためのエネルギーも減らすことができる。
【００３０】
図８は、第１の実施形態における処理の内容を説明する図である。図８で追従軸ｘと被追従軸ｙの１回転の移動量が３６０度の場合、Ｄｔは５４０°であるとすると、目標位置との遅れ量であるＤｔ１はＤｔを３６０°で丸めた１８０°となる。この遅れ量１８０°を、追従軸ｘを加速することで解消すれば、追従軸ｘと被追従軸ｙとを同期することができる。なお、１回転の移動量で丸めるとは、整数演算で１回転の移動量で割った余りを求める演算である。
【００３１】
なお、時間ｔにおけるＤｔ、Ｄｔ１、Ｄｔ２は以下の数式により算出される。
Ｄｔ＝Ｓｐ−Ｓｃ
Ｄｔ１＝ＭＯＤ（Ｄｔ，Ｓ）
ｔｘ＝（Ｖｃ−Ｖｐ）／α
Ｓｘ＝ｔｘ・（Ｖｃ−Ｖｐ）／２＝（Ｖｃ−Ｖｐ）2／（２α）
Ｄｔ２＝Ｄｔ１−Ｓｘ＝Ｄｔ１−（Ｖｃ−Ｖｐ）2／（２α）
ここで、各変数の意味を説明する。
Ｓｐ：目標位置（被追従軸ｙの同期開始時からの総移動量）
Ｓｃ：追従軸ｘの現在位置（追従軸ｘの同期開始時からの総移動量）
Ｖｐ：目標速度（被追従軸ｙの速度）
Ｖｃ：追従軸ｘの速度
Ｓ：１回転移動量
α：追従軸ｘの加速度
Ｓｘ：減速してから目標速度Ｖｐになるまでの移動量
ｔｘ：減速してから目標速度Ｖｐになるまでの時間
ＭＯＤ（数値，除数）：数値を除数で割ったときの剰余を返す関数である。数値には割り算の分子となる数値を指定し、除数には割り算の分母となる数値を指定する。
【００３２】
次に本発明の第２の実施形態を説明する。  
図９は、追従軸ｘの速度Ｖｃが被追従軸ｙの速度Ｖｐ（目標速度）に到達した時、１回の移動量で丸めた目標位置との行き過ぎ量Ｓ５（図９）を解消するために、追従軸ｘを減速してから加速させる方法の時間に対する位置の関係を示す図である。
【００３３】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る追従軸ｘを被追従軸ｙに対する行き過ぎ量を、追従軸ｘを減速から加速することにより同期させる処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。このフローチャートは追従軸ｘに関する制御について説明している。また、このフローチャートの処理は所定周期毎に繰り返し行われる。例えば、繰り返し行われる周期は、追従軸ｘへのパルス分配を行う制御周期である。以下、各ステップに従って説明する。なお、図１１を参照すると理解し易い。
【００３４】
●［ステップＳＢ１］追従軸ｘは目標速度Ｖｐに到達したか否か判断し、到達していない場合にはステップＳＢ２に移行し、到達した場合にはステップＳＢ３へ移行する。
●［ステップＳＢ２］追従軸ｘを指令値で加速し、処理を終了する。
●［ステップＳＢ３］目標位置と追従軸ｘの現在位置との差分Ｄｔを算出し、ステップＳＢ４へ移行する。
●［ステップＳＢ４］ステップＳＢ３で算出したＤｔを追従軸ｘの１回転の移動量で丸めた差分Ｄｔ１（目標位置との遅れ量）を算出し、ステップＳＢ５へ移行する。
●［ステップＳＢ５］１回転の移動量からステップＳＢ４で算出した差分Ｄｔ１を減算することにより、追従軸ｘの目標位置との行き過ぎ量Ｄｔ１’を算出し、ステップＳＢ６へ移行する。
●［ステップＳＢ６］今回減速し次回加速開始した場合、目標速度Ｖｐ到達時の行き過ぎ量の残量Ｄｔ２’を算出し、ステップＳＢ７へ移行する。
●［ステップＳＢ７］Ｄｔ２’＞０であるか否か判断し、Ｄｔ２’が０より大きければステップＳＢ１１へ移行し、０より大きくなければステップＳＢ８へ移行する。
●［ステップＳＢ８］今回指令する加速度での移動量＞Ｄｔ１’であるか否か判断し、Ｄｔ１’より大きければステップＳＢ１０へ移行し、Ｄｔ１’より大きくなければステップＳＢ９へ移行する。
●［ステップＳＢ９］追従軸ｘを指令値で加速し、処理を終了する。
●［ステップＳＢ１０］追従軸ｘを残りの行き過ぎ量分加速し、処理を終了する。ここで、残りの行き過ぎ量とは、１処理周期内処理で指令する加速度での移動量より小さいＤｔ１’の量である。指令値で加速させた場合Ｄｔ１’以上の移動量が生じ、行き過ぎ量の補正が大きくなりすぎる。そこで、Ｄｔ１’として残っている量分だけ加速させる。
●［ステップＳＢ１１］追従軸ｘを指令値で減速し、処理を終了する。
【００３５】
上述のフローチャートの処理により、同期完了までの時間を短縮すると共に、追従軸ｘの最高速度を被追従軸ｙの速度Ｖｐ以上にならないように抑制することができる。  
図１１は、第２の実施形態における処理の内容を説明する図である。図１１で追従軸ｘと被追従軸ｙの１回転の移動量が３６０度の場合、Ｄｔは６３０°、目標位置との遅れ量であるＤｔ１はＤｔを３６０°で丸めた２７０°となる。この２７０°は−９０°遅れている、つまり、９０°追従軸ｘが被追従軸ｙに対して行き過ぎている解釈することもできる。この行き過ぎ量をＤｔ１’とすると、追従軸ｘを減速することで行き過ぎ量Ｄｔ１’を解消すれば同期できる。
【００３６】
なお、時間ｔにおけるＤｔ、Ｄｔ１、Ｄｔ１’、Ｄｔ２’は以下の数式により算出される。
Ｄｔ＝Ｓｐ−Ｓｃ
Ｄｔ１＝ＭＯＤ（Ｄｔ，Ｓ）
Ｄｔ１’＝Ｓ−Ｄｔ１＝Ｓ−ＭＯＤ（Ｄｔ，Ｓ）
ｔｘ＝（Ｖｐ−Ｖｃ）／α
Ｓｘ＝ｔｘ・（Ｖｐ−Ｖｃ）／２＝（Ｖｐ−Ｖｃ）2／（２α）
Ｄｔ２’＝Ｄｔ１’−Ｓｘ＝Ｄｔ１’−（Ｖｐ−Ｖｃ）2／（２α）
ここで、各変数の意味を説明する。
Ｓｐ：目標位置（被追従軸ｙの同期開始時からの総移動量）
Ｓｃ：追従軸ｘの現在位置（追従軸ｘの同期開始時からの総移動量）
Ｖｐ：目標速度（被追従軸ｙの速度）
Ｖｃ：追従軸ｘの速度
Ｓ：１回転移動量
α：追従軸ｘの加速度
Ｓｘ：加速してから目標速度Ｖｐになるまでの移動量
ｔｘ：加速してから目標速度Ｖｐになるまでの時間
ＭＯＤ（数値，除数）：数値を除数で割ったときの剰余を返す関数である。数値には割り算の分子となる数値を指定し、除数には割り算の分母となる数値を指定する。
【００３７】
図１２は、本発明の第３の実施形態であり、第１の実施形態の加減速制御の方法または第２の実施形態の加減速制御の方法とを、指令、変数、信号、またはパラメータにより選択し実行する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。指令、変数、信号、あるいはパラメータで指定された同期制御の方法は、追従軸ｘを加速し減速する形態（第１の実施形態の方法）であるか、追従軸ｘを減速し加速する形態（第２の実施形態の方法）であるか判断し（ステップＳＣ１）、それぞれの形態の同期制御（ステップＳＣ２またはステップＳＣ３）する。このフローチャートは追従軸ｘに関する制御について説明している。この第３の実施形態によれば、第１の実施形態または第２の実施形態のどちから一方の最適な制御方法を選択して実行することができる。第１の実施形態と第２の実施形態を選択する手段である同期モード選択手段は前述のとおり、指令、変数、信号、またはパラメータのうちの１つである。
【００３８】
図１３は、本発明の第４の実施形態であって、追従軸ｘの遅れ量を１回転の移動量で丸めた結果が、半回転以内であれば追従軸ｘは被追従軸ｙより遅れていると判断し第１の実施形態の制御方法を選択し、半回転以上であれば行き過ぎているとしと判断し第２の実施形態の制御方法を選択し実行する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。このフローチャートは追従軸ｘに関する制御について説明している。また、このフローチャートの処理は所定周期毎に繰り返し行われる。例えば、繰り返し行われる周期は、追従軸ｘへのパルス分配を行う制御周期である。以下、各ステップに従って説明する。
【００３９】
●［ステップＳＤ１］追従軸ｘは目標速度Ｖｐに到達したか否か判断し、到達していない場合にはステップＳＤ２へ移行し、到達している場合にはステップＳＤ３へ移行する。
●［ステップＳＤ２］追従軸ｘを指令値で加速し、処理を終了する。
●［ステップＳＤ３］目標位置と追従軸ｘの現在位置との差分Ｄｔを算出し、ステップＳＤ４へ移行する。
●［ステップＳＤ４］ステップＳＤ３で算出した差分Ｄｔを１回転の移動量で丸めた差分Ｄｔ１（目標位置との遅れ量）を算出し、ステップＳＤ５へ移行する。
●［ステップＳＤ５］ステップＳＤ４で算出した差分Ｄｔ１は半回転（１８０°）より小さいか否か判断し、半回転より小さい場合にはステップＳＤ１３へ移行し、半回転より小さくない場合にはステップＳＤ６へ移行する。なお、このステップＳＤ５は、初回のみの判定を行い、次回での判定処理は行わない。
●［ステップＳＤ６］（１回転の移動量−Ｄｔ１）により、追従軸ｘの目標位置との行き過ぎ量Ｄｔ１’を算出し、ステップＳＤ７へ移行する。
●［ステップＳＤ７］今回減速し次回加速開始した場合、目標速度Ｖｐ到達時の行き過ぎ量Ｄｔ２’を算出し、ステップＳＤ８へ移行する。
●［ステップＳＤ８］Ｄｔ２’＞０であるか否か判断し、Ｄｔ２’＞０である場合にはステップＳＤ１２へ移行し、Ｄｔ２’＞０ではない場合にはステップＳＤ９へ移行する。
●［ステップＳＤ９］今回指令する加速度での移動量＞Ｄｔ１’であるか否か判断し、Ｄｔ１’より大きければステップＳＤ１１へ移行し、Ｄｔ１’より大きくなければステップＳＤ１０へ移行する。
【００４０】
●［ステップＳＤ１０］追従軸ｘを指令値で加速し、処理を終了する。
●［ステップＳＤ１１］追従軸ｘを残りの行き過ぎ量分加速し、処理を終了する。
●［ステップＳＤ１２］追従軸ｘを指令値で減速し、処理を終了する。
●［ステップＳＤ１３］今回加速し次回減速開始した場合、目標速度到達時の遅れ量Ｄｔ２を算出し、ステップＳＤ１４へ移行する。
●［ステップＳＤ１４］Ｄｔ２＞０であるか否か判断し、Ｄｔ２が０より大きい場合にはステップＳＤ１８へ移行し、０より大きくない場合にはステップＳＤ１５へ移行する。
●［ステップＳＤ１５］今回指令する減速度での移動量＞Ｄｔ１であるか否か判断し、Ｄｔ１より大きい場合にはステップＳＤ１７へ移行し、大きくない場合にはステップＳＤ１６へ移行する。
●［ステップＳＤ１６］追従軸ｘを指令値で減速し、処理を終了する。
●［ステップＳＤ１７］残りの遅れ量分減速し、処理を終了する。
●［ステップＳＤ１８］追従軸ｘを指令値で加速し、処理を終了する。
【００４１】
第４の実施形態によれば、同期が完了するまでにかかる時間が短い方法（第１の実施形態の制御方法または第２の実施形態の制御方法）を自動選択することで、同期完了するまでの時間を常に最短にできる。
【００４２】
第１の実施形態から第４の実施形態の制御方法は、必ず指定した加速度により加減速を行う方法である。これに対し図１５には第５の実施形態として、最適加速度βによる同期方法での時間に対する追従軸ｘの速度の関係のグラフが示されている。
【００４３】
図１４は、本発明の第５の実施形態であって、追従軸ｘが指定した加速度を超えない範囲の最適な加速度で加速し、被追従軸ｙの速度（目標速度）に到達した時点で、目標位置への同期も完了する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。このフローチャートは追従軸ｘに関する制御について説明している。このフローチャートの処理は所定周期毎に繰り返し行われる。例えば、繰り返し行われる周期は、追従軸ｘへのパルス分配を行う制御周期である。以下、各ステップに従って説明する。なお、図１６を参照すると理解し易い。
【００４４】
●［ステップＳＥ１］目標速度到達時の目標位置と追従軸ｘの位置との差分Ｄｔを算出し、ステップＳＥ２へ移行する。
●［ステップＳＥ２］Ｄｔを追従軸ｘの１回転の移動量で丸めた差分Ｄｔ１（目標位置との遅れ量）を算出し、ステップＳＥ３へ移行する。
●［ステップＳＥ３］（１回転の移動量−Ｄｔ１）により、目標位置との行き過ぎ量Ｄｔ１’を算出し、ステップＳＥ４へ移行する。
●［ステップＳＥ４］目標速度到達時に（Ｄｔ＋Ｄｔ１’）移動するための最適加速度βを算出し、ステップＳＥ４へ移行する。
●［ステップＳＥ５］最適加速度βで加速し、処理を終了する。
【００４５】
このフローチャートの処理では、指令した加速度での加速ではなく、指令した加速度を超えない範囲での加速度で問題がない場合は、目標速度に到達した時に位置の同期も完了できる。そのため、目標速度到達後の速度のオーバーシュートやアンダーシュートがないスムーズな同期動作が実現できる。
【００４６】
図１６は、第５の実施形態における処理の内容を説明する図である。１回転の移動量が３６０°の場合、Ｄｔは６３０°であるとすると、目標位置との遅れ量であるＤｔ１はＤｔを３６０°で丸めた２７０°であり、行き過ぎ量Ｄｔ１’は９０°である。  
目標速度Ｖｐに到達時に、（Ｄｔ＋Ｄｔ１’）の距離である７２０°移動する加速度を以下の式で算出する。算出した加速度を最適加速度βという。
β＝Ｖｐ2／｛２＊（Ｄｔ＋Ｄｔ１’）｝
この最適加速度βで加速することで、速度のオーバーシュートや編んだシュートのない同期動作が実現できる。なお、「＊」は乗算を意味する。
【００４７】
図１７は、本発明の同期制御方法を採用したシステムの一実施形態を示す図である。この実施形態では制御装置として数値制御装置１０を用いた実施形態である。数値制御装置１０は既に公知であるから概略的に記載している。  
制御装置を構成する数値制御装置１０は、プロセッサ（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ、入出力回路、通信インタフェースなどで構成される。図１７に示される実施形態では、２つの軸を駆動する例を示している。数値制御装置１０は、サーボアンプ１１Ｘ，１１Ｙを介しサーボモータ１２Ｘ，１２Ｙを駆動する。数値制御装置１０は、サーボモータ１２Ｘ，１２Ｙあるいは該サーボモータによって駆動される被駆動体に取付けられた位置・速度検出器（図示せず）からのフィードバック信号により、位置・速度のフィードバック制御を行う。そして、数値制御装置１０は、追従軸ｘと被追従軸ｙを上述した実施形態を実行することにより同期制御することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
ｘ  追従軸
ｙ  被追従軸
１０  数値制御装置
１１Ｘ，１１Ｙ  サーボアンプ
１２Ｘ，１２Ｙ  サーボモータ
【図１】
2010170408.tif 000003
【図２】
2010170408.tif 000004
【図３】
2010170408.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010170408.tif 000008
【図７】
2010170408.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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