(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータからなる演算処理手段を用いてモータなどの加減速制御を行う加減速制御方法であって、予め設定された減速時間を予め決まっているコンピュータの制御周期で割って段階的に減速を行う減速回数を求めると共に、その減速回数で計測可能な減速を行う開始時点の移動速度を割って前記制御周期毎に減速する減速速度を求め、前記制御周期と前記減速速度とを掛けて求まる単位移動量の何個分で、減速を開始する位置である減速開始点から最終到達位置までの移動量である減速移動量になるかを示す制御総数を前記減速回数に基づいて求め、前記単位移動量に前記制御総数を掛けて前記減速移動量を求め、その減速移動量を最終到達位置までの全体移動量から差し引いて減速開始点を決定して成り、前記モータにより移動される移動対象物の移動量を検出する移動量検出手段を備える加減速制御装置において、前記減速開始点に達した後に、前記演算処理手段が前記制御周期毎に前記移動対象物を移動すべき移動量である増加移動量を求め、その増加移動量を前回までの制御による移動量に加算し、その加算値に前記移動対象物の移動量が達したことを前記移動量検出手段の出力より判別し、前記加算値に前記移動対象物の移動量が達した時点で前記モータなどの速度を次の制御すべき速度に減速して成ることを特徴とする加減速制御方法。
【請求項２】
コンピュータからなる演算処理手段を用いてモータなどの加減速制御を行う加減速制御方法であって、予め設定された減速時間を予め決まっているコンピュータの制御周期で割って段階的に減速を行う減速回数を求めると共に、その減速回数で計測可能な減速を行う開始時点の移動速度を割って前記制御周期毎に減速する減速速度を求め、前記制御周期と前記減速速度とを掛けて求まる単位移動量の何個分で、減速を開始する位置である減速開始点から最終到達位置までの移動量である減速移動量になるかを示す制御総数を前記減速回数に基づいて求め、前記単位移動量に前記制御総数を掛けて前記減速移動量を求め、その減速移動量を最終到達位置までの全体移動量から差し引いて減速開始点を決定して成り、前記モータにより移動される移動対象物の移動量を検出する移動量検出手段を備える加減速制御装置において、前記減速開始点に達した後に、前記減速開始点を決定する演算を減速制御を行う毎に繰り返し、毎回演算される減速開始点に前記移動対象物の移動量が達したことを前記移動量検出手段の出力より判別し、夫々の減速開始点に前記移動対象物の移動量が達した時点で前記モータなどの速度を次の制御すべき速度に減速して成ることを特徴とする加減速制御方法。
【請求項３】
前記減速制御を行う毎に繰り返される前記減速開始点を決定する演算を、実際に前記減速制御する時点に関係なく、前記演算処理手段が一定の周期で行うことを特徴とする請求項２記載の加減速制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、モータなどの加減速を制御する方法、特に減速を制御する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
産業機器などにおいて位置決めを行う場合、例えばパルスモータなどのモータが用いられる。このようなモータで位置決めを行う場合、所望の速度で所定の位置まで移動対象物を移動させる場合、図７に示すように、移動開始時点から徐々に速度を加速させ、最終的に所望の速度（以下、この速度を移動速度Ｖと呼ぶ）まで加速させる。その後は上記移動速度Ｖで移動対象物を移動させる。そして、所定の位置、つまりは最終的に位置決めされる位置（以下、この位置を停止位置と呼ぶ）に達する時点の予め設定された所定時間前で減速を開始し、徐々に速度を減速させ、最終的に移動を停止させる。この状態で、移動対象物の位置決めが完了することになる。上記減速を行う時間は一般的に加速を行う時間と同じに設定されるので、以下上記加減速を行う時間を加減速時間Ｔと呼び、また減速を開始する位置を減速開始点Ｐと呼ぶ。
【０００３】
上記図７に示すようにモータの速度を制御する制御装置を図６に示す。この制御装置では、モータのドライバに対して制御信号を与える速度制御回路１と、モータの駆動状態から位置を検出する位置検出手段としてのカウンタ２と、カウンタ２で検出される位置情報に基づいて速度制御回路１に対してモータの加減速を制御する速度指令を与えるマイクロコンピュータからなる演算処理回路３とで構成してある。この制御装置ではパルスモータが制御対象であるので、速度制御回路１としては、パルス信号を発生する発振器で構成することができる。また、カウンタ２は、速度制御回路１から出力されるパルス出力をカウントし、そのカウント値を演算処理回路３が読み出して位置を判定する。つまりは、パルスモータでは速度制御回路１のパルス出力に応じてステップ動作するので、パルス数から位置を判別できる。
【０００４】
上記速度制御装置においては、演算制御回路３が減速開始点Ｐを演算して求める。従来では次に示す演算式により減速開始点Ｐを求めていた。
減速開始点＝全体移動量−（加減速時間＊移動速度／２）
上記演算式は、加減速時間Ｔと移動速度Ｖとに基づいて、具体的には加減速時間Ｔ＊移動速度Ｖ／２により、図７に斜線で示す減速移動量Ｘ’を求め、移動対象物の初期位置と最終到達位置（停止位置）との間の移動量を示す全体移動量から、上記減速移動量Ｘ’を差し引くことにより、減速開始点Ｐを決定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した図７の速度制御特性は言わば理想的なもので、実際のモータの速度制御は、例えば図１に示すようにステップ的に速度を加減速させて、図７に示す直線的な加減速特性に近似的した特性を得るようにしてある。ここで、速度が可変される周期は、通常マイクロコンピュータよりなる演算処理回路３の制御周期になっている。
【０００６】
従って、演算処理回路３が上記図７に示した直線的な減速特性に基づいて速度制御回路１に対して速度指令を与えると、上記数式で求められる減速移動量Ｘ’と実際の減速移動量（例えば、図１におけるＸ）とには誤差を生じる。このため、減速途中で突然にモータが停止したり、逆に加減速時間Ｔを終えても停止点に達しない場合がある。なお、加減速時間Ｔを終えても停止点に達しない場合、モータを低速で動作させるパルス出力が速度制御回路１から長時間出力されるという現象を起こす。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、良好な減速制御が行える加減速制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、コンピュータからなる演算処理手段を用いてモータなどの加減速制御を行う加減速制御方法であって、予め設定された減速時間を予め決まっているコンピュータの制御周期で割って段階的に減速を行う減速回数を求めると共に、その減速回数で計測可能な減速を行う開始時点の移動速度を割って前記制御周期毎に減速する減速速度を求め、前記制御周期と前記減速速度とを掛けて求まる単位移動量の何個分で、減速を開始する位置である減速開始点から最終到達位置までの移動量である減速移動量になるかを示す制御総数を前記減速回数に基づいて求め、前記単位移動量に前記制御総数を掛けて前記減速移動量を求め、その減速移動量を最終到達位置までの全体移動量から差し引いて減速開始点を決定し、前記モータにより移動される移動対象物の移動量を検出する移動量検出手段を備える加減速制御装置において、前記減速開始点に達した後に、前記演算処理手段が前記制御周期毎に前記移動対象物を移動すべき移動量である増加移動量を求め、その増加移動量を前回までの制御による移動量に加算し、その加算値に前記移動対象物の移動量が達したことを前記移動量検出手段の出力より判別し、前記加算値に前記移動対象物の移動量が達した時点で前記モータなどの速度を次の制御すべき速度に減速している。
【００１０】
請求項２の発明は、上記目的を達成するとともに、デジタル演算の丸め誤差の影響を少なくするために、コンピュータからなる演算処理手段を用いてモータなどの加減速制御を行う加減速制御方法であって、予め設定された減速時間を予め決まっているコンピュータの制御周期で割って段階的に減速を行う減速回数を求めると共に、その減速回数で計測可能な減速を行う開始時点の移動速度を割って前記制御周期毎に減速する減速速度を求め、前記制御周期と前記減速速度とを掛けて求まる単位移動量の何個分で、減速を開始する位置である減速開始点から最終到達位置までの移動量である減速移動量になるかを示す制御総数を前記減速回数に基づいて求め、前記単位移動量に前記制御総数を掛けて前記減速移動量を求め、その減速移動量を最終到達位置までの全体移動量から差し引いて減速開始点を決定し、前記モータにより移動される移動対象物の移動量を検出する移動量検出手段を備える加減速制御装置において、前記減速開始点に達した後に、前記減速開始点を決定する演算を減速制御を行う毎に繰り返し、毎回演算される減速開始点に前記移動対象物の移動量が達したことを前記移動量検出手段の出力より判別し、夫々の減速開始点に前記移動対象物の移動量が達した時点で前記モータなどの速度を次の制御すべき速度に減速している。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において複数軸の減速制御を良好に行うことを可能とするために、前記減速制御を行う毎に繰り返される前記減速開始点を決定する演算を、実際に前記減速制御する時点に関係なく、前記演算処理手段が一定の周期で行うようにしてある。
【００１２】
【作用】
請求項１の発明は、減速制御のために減速開始点を求める演算を、実際の減速制御に従って演算して求めることにより、少ない誤差で減速開始点を求め、良好に減速制御を行うことを可能とする。
また、実際の移動量に応じて減速制御する時点を決定することにより、ハード的な要因により誤差の影響を少なくして、良好に減速制御を行うことを可能とする。
【００１３】
請求項２の発明は、減速制御のために減速開始点を求める演算を、実際の減速制御に従って演算して求めることにより、少ない誤差で減速開始点を求め、良好に減速制御を行うことを可能とする。また、制御を行う毎に、減速開始点を決定し、デジタル演算による丸め誤差の影響が少なくなるようにし、良好に減速制御を行うことを可能とする。
請求項３の発明は、請求項２の発明の方法で、複数のモータの減速制御を行う場合に、極力速度制御を行う時点で既に次の制御点の演算が終了するようにし、複数のモータの減速制御も同時に行うことを可能とする。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
図１に基づいて本発明の一実施例について説明する。なお、本実施例においても、パルスモータを用いて位置決めを行う産業機器において、そのパルスモータの駆動制御を行う制御装置である場合を例として説明する。また、制御装置は、図６で説明したように、速度制御回路１、カウンタ２、及びマイクロコンピュータからなる演算処理回路３で構成してあるものとして以下の説明を行う。
【００１５】
本実施例では、演算処理回路３において、次に示す演算式に基づいて減速移動量Ｘを求める点に特徴がある。
加減速単位＝加減速時間／制御周期              …（１）
増減速度  ＝移動速度／加減速単位              …（２）
増減回数  ＝移動速度／増減速度                …（３）
制御箱数  ＝（増減回数＋１）＊増減回数／２    …（４）
単位移動量＝増減速度＊制御周期                …（５）
減速移動量＝単位移動量＊制御箱数              …（６）
まず、（１）式に示すように、マイクロコンピュータである演算処理回路３の制御周期と予め設定されている加減速時間Ｔより、加減速時間Ｔが演算処理回路３の制御周期の何周期に当たるかを求める。以下、この値を加減速単位と呼ぶ。次に、（２）式に示すように、移動速度Ｖを加減速単位で割ることにより、演算処理回路３の制御周期に同期して減速させる速度を求める。つまりは、１段減速するときの減速する速度を求める。この速度を増減速度ＶＤ  と呼ぶ。さらに、（３）式に示すように、移動速度Ｖを増減速度ＶＤ  で割ることにより、増減回数を求める。（４）式で図１における縦横の破線で仕切られた箱の数（これを制御箱数と呼ぶ）を求める。ここで、１つの制御箱の面積は移動量を示すので、（５）式に示すように、増減速度ＶＤ  と制御周期とをかけて、その移動量を求める。この移動量を単位移動量ＸＵ  と呼ぶ。そして、（６）式に示すように、単位移動量ＸＵ  に制御箱数をかけることにより、図１の減速期間を示す部分の面積、つまりは減速移動量Ｘが求まる。
【００１６】
ここで、（２）式を変形すると、加減速単位も移動速度を増減速度で割ったものとなり、（３）式も移動速度Ｖを増減速度ＶＤ  で割ったものであるから、増減回数と加減速単位とは等しいことになる。従って、（４）式では、加減速単位を用いて、制御箱数を求めてもよい。
本実施例の方法で減速移動量Ｘを求めれば、実際の制御に応じた減速移動量Ｘが求められる。つまりは、減速開始点Ｐを実際の制御装置の制御と同じ方法で求めている。このため、比較的に正確な減速移動量Ｘが求まり、減速途中で突然にモータが停止したり、逆に加減速時間Ｔを終えても停止点に達しないということが少なくなる。
【００１７】
（実施例２）
図３に基づいて本発明の他の実施例を説明する。本実施例では、上述した実施例１を改良したものである。従って、まずその改良点について説明する。上述の実施例１の方法においては、マイクロコンピュータからなる演算処理回路３の制御周期、つまりは一定周期毎に速度を減速するようにしていた。しかしながら、速度制御回路１の調整のずれや応答の遅れなどがあると、それによる誤差のために、減速途中で突然にモータが停止したり、逆に加減速時間Ｔを終えても停止点に達しないという現象が起こる場合がある。そこで、本実施例ではこの点を改善できるようにしたものである。
【００１８】
本実施例では、加減速制御の演算は上述した実施例１の場合と同様にマイクロコンピュータからなる演算処理回路３の制御周期、つまりは一定周期毎に行う。但し、本実施例の場合には、実際のモータの速度制御を次のように行う点が実施例１と異なる。即ち、本実施例では、演算処理回路３から速度制御回路１に速度指令を与える時点を、先の速度を減速した制御を行った後に、その減速速度に対応する移動量と、モータにより駆動される移動対象物の実際の移動量とが一致した時点で、次の段階に速度を減速する指令を演算処理回路３が速度制御回路１に与えるようにしてある。
【００１９】
まず、減速開始点Ｐに達した時点について説明する。この減速開始点Ｐは、実施例１で説明した方法により決定する。そして、減速開始点Ｐでは、制御周期と一致する時点で、演算処理回路３は１段階減速させる速度指令、つまりは増減速度ＶＤ  だけ減速する指令を速度制御回路１に対して与える。そして、そのときその速度指令に基づく速度（移動速度Ｖ−増減速度ＶＤ  ）に設定された場合に、制御周期において減速開始点から実際に移動対象物が移動する移動量（以下、この移動量を増加移動量と呼ぶ）を求め、その増加移動量を減速開始点に加算してカウンタ２に設定する。ここで、カウンタ２は、カウント値、つまりはそれまでのトータルの移動量が、上記設定値と一致したとき、その一致出力を割込み信号として演算処理回路３に与える。その割込みがかかった時点で、演算処理回路３は次に増減速度ＶＤ  だけ減速する指令を速度制御回路１に対して与える。以下、この処理を実施例１の（３）式で予め計算された増減回数だけ繰り返して停止する。ここで、上記増加移動量とは、１制御周期における移動量、例えば図３において、減速開始点Ｐで減速された速度で制御周期の間に移動する量を示す。その増加移動量は次の演算式に従って求めればよい。
【００２０】
増加移動量＝（増減回数−制御回数＋１）＊単位移動量  …（６）
ここで、制御回数とは、実際に速度指令を演算処理回路３から速度制御回路１に与えた回数を示す。なお、例えば、３回目の制御を行う場合には、２回目の制御の際の移動量の増加移動量を加算した値を、カウンタ２に設定することは言うでもない。このようにして加減速制御を行えば、位置精度を重視した制御が行え、ハード的な調整のずれや応答の遅れの影響を少なくすることができる。
【００２１】
（実施例３）
ところで、実施例２のように、次に制御する位置の設定において、今回の減速制御点に次の制御区間で移動すべき量（増加移動量）を加算することを繰り返すと、デジタル演算の丸め誤差により、減速途中で停止点に達したり、減速時間内に停止点に達しない現象が起こる場合がある。そこで、本実施例では、デジタル演算の丸め誤差による影響を無くすようにするものである。
【００２２】
本実施例では、減速制御をカウンタ２の割込みで行うとき、次の演算式（７）〜（９）に基づく演算を毎回行い、次の制御点の設定を行う。
残箱数    ＝（増減回数−制御回数＋１）＊増減回数／２  …（７）
残移動量  ＝単位移動量＊残箱数                        …（８）
制御点    ＝停止点−残移動量                          …（９）
上記（７）〜（９）式の意味は、演算処理回路１が制御を行う毎に、実施例１で説明した減速開始点の決定方法を用いて、次回に減速する点を演算しなおすようにしたものである。ここで、上述のようにして決定された制御点は、実施例２の場合と同様にカウンタ２に設定し、制御点と実際の移動対象物の移動量とが一致したときに、演算処理回路３に割込みをかけるようにしておけばよい。このように、減速制御を行う毎に停止点からの制御点を演算すれば、デジタル演算での累積誤差を少なくでき、減速途中で停止点に達したり、減速時間内に停止点に達しない現象が起こることがない。
【００２３】
（実施例４）
図５に本発明のさらに別の実施例を示す。なお、本実施例は以下に説明する点を除いて基本的には実施例３と同様に制御点を減速制御を行う毎に演算するものであり、本実施例は実施例３をさらに改善したものである。
まず、本実施例の改善する点から説明を行う。上述した実施例３の方法を用いて次の制御点を求める方法は、１軸当たりの位置決めのための加減速制御方法としては優れている。しかし、次の制御点を求める演算には時間がかかり、例えば複数軸の位置決めを各モータで行う場合、カウンタ２からの割込みが同時にかかることがある。
【００２４】
図４は２軸の位置決めを行う場合を示し、図中の上向きの矢印がカウンタ２から割込みがかかった時点を示す。また、横向きの実線の矢印が、１つの軸における処理を示し、矢印の左端が減速処理を行う時点、右端が次回の制御点の演算が終了した時点を示す。また、横向きの破線の矢印は、上記軸に優先して処理される他軸を示し、上記カウンタ２の割込みは、この他軸側の処理のための割込みがかかった時点を示す。
【００２５】
このような場合、マイクロコンピュータからなる演算処理回路３では同時に処理を行うことはできないため、いずれか一方の軸における制御点の演算は、他方の軸における制御点の演算が終了するまで行われない。この図４では、４回目の割込み時点で制御できなくなっていることを示す。ここで、その待ち時間が長いと、その待機状態にある軸では減速制御ができず、最悪の場合には次の制御点を設定したときには、既に制御点を過ぎている場合がある。この場合、カウンタ２が一周して同じ値になるまで、次の制御が行われなくなってしまう。
【００２６】
そこで、本実施例では次の制御点の演算は、図５に示す破線の上向き矢印で示すように、マイクロコンピュータからなる演算処理回路３の定時割込みの周期で行う。図５の場合には、例えば、定時割込みの発生時点で、優先処理される軸における次の制御点の演算の後に、当該軸における次の制御点の演算を行っている。このようにすれば、カウンタ２の割込みがかかる時点では既に次の制御点の演算が完了している。そして、カウンタ２からの割込み発生時には、演算処理回路３では減速させる速度指令を行うだけの単純な処理を行うだけでよく、カウンタ２からの割込み発生時の減速制御の遅れは生じない。従って、減速制御に遅れを生じることはない。なお、定時割込みでは、次の制御点の演算を行う必要があるか否かもチェックするようにしておき、次の制御点の演算を行う必要がないときには、演算を行わない。
【００２７】
ところで、上述の説明は制御の対象がモータである場合について説明するが、モータ以外のそれに類する位置決めを行う機器についても同様に本発明の減速方法を適用することができる。また、位置決め以外の制御、例えばシャッタなどの開閉制御などにも適用可能である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明は上述のように、コンピュータからなる演算処理手段を用いてモータなどの加減速制御を行う加減速制御方法であって、予め設定された減速時間を予め決まっているコンピュータの制御周期で割って段階的に減速を行う減速回数を求めると共に、その減速回数で計測可能な減速を行う開始時点の移動速度を割って前記制御周期毎に減速する減速速度を求め、前記制御周期と前記減速速度とを掛けて求まる単位移動量の何個分で、減速を開始する位置である減速開始点から最終到達位置までの移動量である減速移動量になるかを示す制御総数を前記減速回数に基づいて求め、前記単位移動量に前記制御総数を掛けて前記減速移動量を求め、その減速移動量を最終到達位置までの全体移動量から差し引いて減速開始点を決定し、前記モータにより移動される移動対象物の移動量を検出する移動量検出手段を備える加減速制御装置において、前記減速開始点に達した後に、前記演算処理手段が前記制御周期毎に前記移動対象物を移動すべき移動量である増加移動量を求め、その増加移動量を前回までの制御による移動量に加算し、その加算値に前記移動対象物の移動量が達したことを前記移動量検出手段の出力より判別し、前記加算値に前記移動対象物の移動量が達した時点で前記モータなどの速度を次の制御すべき速度に減速しているので、減速制御のために減速開始点を求める演算を、実際の減速制御に従って演算して求めることができ、このため少ない誤差で減速開始点を求めることができ、良好に減速制御を行うことができる。また、実際の移動量に応じて減速制御する時点を決定することができ、ハード的な要因による誤差の影響を少なくして、良好に減速制御を行うことができる。
【００３０】
請求項２の発明は、コンピュータからなる演算処理手段を用いてモータなどの加減速制御を行う加減速制御方法であって、予め設定された減速時間を予め決まっているコンピュータの制御周期で割って段階的に減速を行う減速回数を求めると共に、その減速回数で計測可能な減速を行う開始時点の移動速度を割って前記制御周期毎に減速する減速速度を求め、前記制御周期と前記減速速度とを掛けて求まる単位移動量の何個分で、減速を開始する位置である減速開始点から最終到達位置までの移動量である減速移動量になるかを示す制御総数を前記減速回数に基づいて求め、前記単位移動量に前記制御総数を掛けて前記減速移動量を求め、その減速移動量を最終到達位置までの全体移動量から差し引いて減速開始点を決定し、前記モータにより移動される移動対象物の移動量を検出する移動量検出手段を備える加減速制御装置において、前記減速開始点に達した後に、前記減速開始点を決定する演算を減速制御を行う毎に繰り返し、毎回演算される減速開始点に前記移動対象物の移動量が達したことを前記移動量検出手段の出力より判別し、夫々の減速開始点に前記移動対象物の移動量が達した時点で前記モータなどの速度を次の制御すべき速度に減速するようにしたものであり、減速制御のために減速開始点を求める演算を、実際の減速制御に従って演算して求めることができ、このため少ない誤差で減速開始点を求めることができ、良好に減速制御を行うことができる。また、制御を行う毎に、減速開始点を決定することにより、デジタル演算による丸め誤差の影響で累積誤差が大きくなることを防止でき、良好に減速制御を行うことができる。
【００３１】
請求項３の発明は、前記減速制御を行う毎に繰り返される前記減速開始点を決定する演算を、実際に前記減速制御する時点に関係なく、前記演算処理手段が一定の周期で行うようにしてあるので、請求項２の発明の方法で、複数のモータの減速制御を行う場合に、極力速度制御を行う時点で既に次の制御点の演算を終了させることができ、複数のモータの減速制御も同時に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の減速制御方法を示す説明図である。
【図２】同上において改良することが望ましい点についての説明図である。
【図３】実施例２の減速制御方法を示す説明図である。
【図４】実施例３で改良することが望ましい点についての説明図である。
【図５】実施例４の速度制御方法を示す説明図である。
【図６】速度制御装置の回路構成を示すブロック図である。
【図７】従来の速度制御方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  速度制御回路
２  カウンタ
３  演算処理回路
【図１】
0003586874.tif 000002
【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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