(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
与えられた目標位置、設定速度及び設定加速度をもとに、モータの駆動対象物が滑らかな軌道を描いて移動するための速度指令パターンを生成し、生成した速度指令パターンから読み出した速度指令値を発生する軌道生成手段と、
モータの特性に応じた速度指令リミット値が設定され、速度指令値が前記速度指令リミット値を越えるときは速度リミッタで速度指令値を速度指令リミット値に制限する速度リミッタと、
前記速度リミッタを経由した速度指令値を受け、受けた速度指令値、モータが目標位置に到達するまでの残りの移動距離及び設定減速加速度をもとに、現在のモータの回転速度から前記設定減速加速度で減速停止したときの減速停止距離と前記残りの移動距離を比較し、残りの移動距離が前記減速停止距離以下のときは減速開始信号を発生する減速開始検出手段と、
この減速開始検出手段が減速開始信号を発生しているときは、前記設定減速加速度に従って減速していく速度指令値をモータの制御部へ与えてモータを減速停止させ、減速開始信号を発生していないときは速度リミッタを経由した速度指令値をそのままモータの制御部へ与える減速停止手段と、
を具備したことを特徴とするモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの特性に応じた速度指令リミット値が設定された速度リミッタを備え、速度指令値が速度指令リミット値を越えるときは速度リミッタで速度指令値を速度指令リミット値に制限し、速度リミッタを経由した速度指令値でモータを制御するモータの制御装置に関するものである。更に詳しくは、速度リミッタで速度指令値が制限されていてもモータを滑らかに減速停止させるための改良を施したモータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットアームの駆動用モータ等を制御するモータの制御装置には速度リミッタを備えたものがある。従来における速度リミッタを備えたモータの制御装置では、速度指令リミット値を超える速度指令値が上位コントローラから与えられたときは、速度指令値を速度指令リミット値に頭打ちにして、モータに無理な高速回転をさせない構成になっていた。速度指令リミット値は、例えばモータの定格速度、最大速度等で決められる。
【０００３】
図６及び図７は速度指令パターンを示した図であり、縦軸に速度指令値、横軸に時間をとっている。図６は速度リミッタで制限をかける前の速度指令パターン、図７は制限をかけた後の速度指令パターンである。速度指令パターンの面積Ｓ１とＳ２は等しい。
図６の速度指令パターンに基づく速度指令値が上位コントローラから与えられる。ロボットアームの各関節軸の駆動用モータの制御装置には速度リミッタとＣＰＵが設けられ、上位コントローラから与えられた速度指令値がリミット値を越えているときは速度リミッタで速度指令値を制限し、ＣＰＵは制限した速度指令値になった速度指令パターンでモータを制御する。従って、ロボットアームの各関節軸の駆動用モータは図７の速度指令パターンに基づく速度指令値で制御される。
図６の速度指令パターンでは滑らかに減速をして停止に至っている。図７の破線は図６の速度指令パターンである。図７の速度指令パターンでは、制限をかけなかった場合に停止していた時刻になっても目標位置に到達しないため、さらに速度指令値を与え続け、目標位置に到達したところでモータを直ちに停止させている。このため、モータは滑らかに停止しない。これは次の理由による。
ロボットアームにある複数の関節軸を協調して動作させる補間動作を行うときに、各関節軸を動かすモータの回転速度がリミット値を越えてしまうことがある。このため、各関節軸の駆動用モータ毎に速度リミッタを設けていた。しかし、各関節軸の駆動用モータ毎に設けられたモータの制御装置では、リミットをかけた速度指令値に応じた減速パターンを作成していなかった。このことから、速度リミッタで制限をかけた場合は速度指令パターンは図７に示すようになり、モータが滑らかに停止しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、モータの現在速度と、目標位置までの残りの移動距離と、設定された減速加速度とをもとにモータが減速停止可能かどうかを判断し、可能である場合は設定された減速加速度で減速停止することによって、速度リミッタで速度指令値が制限されていてもモータを滑らかに減速停止させるモータの制御装置を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
与えられた目標位置、設定速度及び設定加速度をもとに、モータの駆動対象物が滑らかな軌道を描いて移動するための速度指令パターンを生成し、生成した速度指令パターンから読み出した速度指令値を発生する軌道生成手段と、
モータの特性に応じた速度指令リミット値が設定され、速度指令値が前記速度指令リミット値を越えるときは速度リミッタで速度指令値を速度指令リミット値に制限する速度リミッタと、
前記速度リミッタを経由した速度指令値を受け、受けた速度指令値、モータが目標位置に到達するまでの残りの移動距離及び設定減速加速度をもとに、現在のモータの回転速度から前記設定減速加速度で減速停止したときの減速停止距離と前記残りの移動距離を比較し、残りの移動距離が前記減速停止距離以下のときは減速開始信号を発生する減速開始検出手段と、
この減速開始検出手段が減速開始信号を発生しているときは、前記設定減速加速度に従って減速していく速度指令値をモータの制御部へ与えてモータを減速停止させ、減速開始信号を発生していないときは速度リミッタを経由した速度指令値をそのままモータの制御部へ与える減速停止手段と、
を具備したことを特徴とするモータの制御装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を説明する。
図１は本発明の一実施例を示した構成図である。
図１で、１は制御対象のモータ、２は与えられた速度指令値に従ってモータ１をフィードバック制御する制御部である。
３は軌道生成手段で、与えられた目標位置、設定速度及び設定加速度をもとに、モータの駆動対象物（ロボットアーム等）が滑らかな軌道を描いて移動するための速度指令パターンを生成し、生成した速度指令パターンから読み出した速度指令値を発生する。生成する速度指令パターンは、例えば台形の速度指令パターン等である。
４は速度リミッタで、モータの特性に応じた速度指令リミット値が設定され、軌道生成手段３から与えられた速度指令値と設定された速度指令リミット値を比較し、速度指令値が速度指令リミット値よりも大きいときは速度指令値を速度指令リミット値に制限し、制限した速度指令値を出力する。速度指令値が速度指令リミット値よりも小さいときは、速度リミッタ４は軌道生成手段３から与えられた速度指令値をそのまま出力する。
５は減速開始検出手段で、速度リミッタ４から与えられた速度指令値を受け、受けた速度指令値、モータが目標位置に到達するまでの残りの移動距離及び設定減速加速度をもとに、現在のモータの回転速度から設定減速加速度で減速停止したときの減速停止距離と残りの移動距離を比較し、残りの移動距離が減速停止距離以下のときは減速開始信号を発生する。現在のモータの回転速度は速度リミッタ４から与えられた速度指令値である。
６は減速停止手段で、減速開始検出手段５が減速開始信号を発生しているときは、設定減速加速度に従って減速していく速度指令値を制御部２へ与えてモータ１を減速停止させ、減速開始信号を発生していないときは速度リミッタ４が発生する速度指令値をそのまま制御部２へ与える。
【０００７】
図１の装置の動作を説明する。
図２に示すような台形の速度指令パターンに従ってモータを加減速する場合について説明する。
図３は図２の台形の速度指令パターンの一部を示した図である。
図３で、Ｖ1は現在速度、Ｔ1は減速時間である。現在速度Ｖ1から減速時間Ｔ1で停止したときの減速停止距離Ｌ1は次式で与えられる。
Ｌ1＝Ｖ1・Ｔ1／２
ここで、減速時間Ｔ1＝Ｖ1／α1（ただし、α1は減速加速度）となるため、
Ｌ1＝Ｖ12／２α1                                                  ▲１▼
となる。
また、目標位置までの残りの移動距離Ｌ2は次式から求められる。
Ｌ2＝（目標位置までの全移動距離）−（現在までの移動距離）          ▲２▼
減速開始検出手段５は、▲１▼及び▲２▼式を用いて減速停止距離Ｌ1及び目標位置までの残りの移動距離Ｌ2を求める。減速開始検出手段５は、減速停止距離Ｌ1と残りの移動距離Ｌ2を比較し、残りの移動距離が減速停止距離以下のときは、これ以上等速動作または加速動作を続けた場合に、減速停止に必要な減速停止距離を確保できないため、減速開始信号を発生する。
減速停止手段６は、減速開始検出手段５から減速開始信号与えられたら減速加速度で減速し停止する。このとき、目標位置を越えないように目標位置で停止する。
【０００８】
なお、実施例では速度指令パターンが台形である場合について説明したが、速度指令パターンはこれに限らない。例えば、図４に示すような３段加減速パターンであっても、図５に示すような０でない始動速度をもった速度指令パターンであってもよい。図５に示すような０でない始動速度をもたせることにより、モータの共振速度が０〜始動速度にあるときにモータの共振による脱腸を防止できる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、モータの現在速度と、目標位置までの残りの移動距離と、設定された減速加速度とをもとに、現在速度から設定減速加速度で減速して、残りの移動距離内で停止可能かどうかを判断し、可能である場合は設定された減速加速度で減速停止する。これによって、速度リミッタで速度指令値が制限されていてもモータを滑らかに減速停止させることができる。例えば、ロボットアームをモータで駆動している場合に、ロボットアームが急停止することによって、ロボットアームが破損したり振動したりして周囲にある物を壊すことがなく、滑らかに停止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の動作説明図である。
【図３】本発明の動作説明図である。
【図４】速度指令パターンの例を示した図である。
【図５】速度指令パターンの例を示した図である。
【図６】速度指令パターンの例を示した図である。
【図７】速度指令パターンの例を示した図である。
【符号の説明】
１  モータ
２  制御部
３  軌道生成手段
４  速度リミッタ
５  減速開始検出手段
６  減速停止手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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