(57)【要約】【課題】  前後する第１の移動ブロックの移動途中に第２の移動ブロックを連続して指令するときにも重ね合わされた速度が連続となる位置指令を発生できる位置制御装置の指令生成方法を提供する。【解決手段】  前後する第１の移動ブロックの移動途中に第２の移動ブロックを連続して指令するとき、第１の移動ブロックの移動中の特定の時刻を第２の移動ブロックの移動開始時刻とし、移動開始時刻からその直後のサンプリング時刻までの区間の移動量を今回のサンプリング周期の第２の移動ブロックの移動量とし、今回のサンプリング周期の第１の移動ブロックの移動量と第２の移動ブロックの移動量の和を求め今回のサンプリング周期の移動量とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置制御装置全体を管理する主制御手段と、移動ブロックを読込む移動ブロック読込み手段と、前記移動ブロックから位置指令を生成する指令生成手段と、前記位置指令からパルスをサーボ制御手段に分配するパルス分配手段と、サーボ制御手段からなり、前記移動ブロックに対して、予め設定された所定のサンプリング周期における移動量を算出し、前記移動量を前記サンプリング周期毎の位置指令とする位置制御装置の指令生成方法において、
前後する第１の移動ブロックデータと、第２の移動データブロックデータと、第１と第２の移動ブロックデータの重ね合わせ条件データを読込むステップと、
前記第１の移動ブロックの第１の速度パターンと、前記第２の移動ブロックの第２の速度パターンと、重ね合わせ時刻を計算するステップと、
前記第１の速度パターンから第１の位置指令を生成するステップと、
重ね合わせ時刻がサンプリング時刻と一致していない場合でも第２の速度パターンから第２の位置指令を生成するステップと、
前記第１の位置指令と、前記第２の位置指令を加算し、位置指令とするステップと、
を備えたことを特徴とする位置制御装置の指令作成方法。
【請求項２】
移動ブロックに対し、予め設定された所定のサンプリング周期における移動量を算出し、前記移動量を前記サンプリング周期毎に指令値とする位置制御装置において、
各機能ブロック間のデータの流れとタイミングを制御する主制御手段と、
パートプログラムから移動ブロックデータを読込む移動ブロックデータ読込み手段と、
前記移動ブロックデータから位置指令を生成する指令生成手段と、
前記位置指令に基づいてパルスを各軸に分配するパルス分配手段と、
前記パルスに従ってモータを駆動するサーボ制御手段と、
を備え、
前記指令生成手段は、前後する第１の移動ブロックの移動途中に第２の移動ブロックを連続して指令するとき、第１の移動ブロックの移動中の特定の時刻を第２の移動ブロックの移動開始時刻とし、前記移動開始時刻からその直後のサンプリング時刻までの区間の移動量を今回のサンプリング周期の第２の移動ブロックの移動量とし、今回のサンプリング周期の第１の移動ブロックの移動量と第２の移動ブロックの移動量の和を求め今回のサンプリング周期の移動量とすることを特徴とする位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周期毎に移動量を計算し、アクチュエータを駆動する位置制御装置とその指令生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の位置制御装置の指令生成方法として、複数の移動ブロックの全移動区間を加速区間と一定速区間と減速区間とに分割し、前後する２つの移動ブロックがある場合に、手前の第１の移動ブロックの減速区間と後の第２の移動ブロックの加速区間を重ね合わせることで移動ブロック切り替わり位置に生じる移動軸毎の速度変動を抑えるものがある（特許文献１参照）。
従来技術では、位置制御装置のサンプリング周期毎に、その時の速度パターンより各移動ブロックのサンプリング周期当たりの移動量を計算しており、手前の移動ブロックの速度パターンが一定速度以下に減速してから後のブロックの加速を開始している。
本件に関して従来技術では、後の第２の移動ブロックの加速処理において、移動ブロックの速度を以下の式にて求めている。
Ｆａｉ（ｋ）＝Ｆａｉ（ｋ−１）＋Ｆｓ                      （１）
ただし、Ｆｓ；１サンプリング中に増速する量
ここで、式（１）にて得られる速度パターンでは、速度０から加速する場合、Ｆａｉ（ｋ−１）の初期値は０となり、加速初回のサンプリング周期にて到達する速度はＦｓとなる。加速初回の速度がＦｓであれば、サンプリング周期の開始時間を起点として加速していることとなり、加速開始時刻は、サンプリング周期に依存することとなる。
【特許文献１】特公平７−１１７６４号公報（第４頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図４は従来の位置制御装置における複数の移動ブロックを重ね合わせた場合の速度パターンであり、上から第１の移動ブロックの速度、第２の移動ブロックの速度、および第１の移動ブロックと第２の移動ブロックの速度を重ね合わせた合成速度を表す。図中破線は、サンプリング周期を表す。第１の移動ブロックの減速開始時刻が図４中の一点鎖線位置であり、サンプリング周期の途中の場合でも、第２の移動ブロックの加速開始時刻がサンプリング周期の開始時刻と一致するため、重ね合わされた合成速度は図４の通り第２のブロックの加速開始時刻および加速終了近辺で不連続となる。
以上の通り、従来技術では、前後する移動ブロックの速度パターンを重ね合わせる場合に、第２の移動ブロックの加速開始および終了時刻近辺の合成速度が不連続となる問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、前後する第１の移動ブロックの移動途中に第２の移動ブロックを連続して指令するときにも重ね合わされた速度が連続となる位置指令を発生できる位置制御装置とその指令生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項1記載の本発明は、位置制御装置全体を管理する主制御手段と、移動ブロックを読込む移動ブロック読込み手段と、前記移動ブロックから位置指令を生成する指令生成手段と、前記位置指令からパルスをサーボ制御手段に分配するパルス分配手段と、サーボ制御手段からなり、前記移動ブロックに対して、予め設定された所定のサンプリング周期における移動量を算出し、前記移動量を前記サンプリング周期毎の位置指令とする位置制御装置の指令生成方法において、前後する第１の移動ブロックデータと、第２の移動データブロックデータと、第１と第２の移動ブロックデータの重ね合わせ条件データを読込むステップと、前記第１の移動ブロックの第１の速度パターンと、前記第２の移動ブロックの第２の速度パターンと、重ね合わせ時刻を計算するステップと、前記第１の速度パターンから第１の位置指令を生成するステップと、重ね合わせ時刻がサンプリング時刻と一致していない場合でも第２の速度パターンから第２の位置指令を生成するステップと、前記第１の位置指令と、前記第２の位置指令を加算し、位置指令とするステップと、を備えたことを特徴とするものである。
請求項２記載の本発明は、移動ブロックに対し、予め設定された所定のサンプリング周期における移動量を算出し、移動量を前記サンプリング周期毎に指令値とする位置制御装置において、各機能ブロック間のデータの流れとタイミングを制御する主制御手段と、パートプログラムから移動ブロックデータを生成する移動ブロックデータ読込み手段と、移動ブロックデータから位置指令を生成する指令生成手段と、位置指令に基づいてパルスを各軸に分配するパルス分配手段と、パルスに従ってモータを駆動するサーボ制御手段とを備え、指令生成手段は、前後する第１の移動ブロックの移動途中に第２の移動ブロックを連続して指令するとき、第１の移動ブロックの移動中の特定の時刻を第２の移動ブロックの移動開始時刻とし、移動開始時刻からその直後のサンプリング時刻までの区間の移動量を今回のサンプリング周期の第２の移動ブロックの移動量とし、今回のサンプリング周期の第１の移動ブロックの移動量と第２の移動ブロックの移動量の和を求め今回のサンプリング周期の移動量とするようにしたものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、前後する第１の移動ブロックの移動途中に第２の移動ブロックを連続して指令するときにも重ね合わされた速度が連続となる位置指令を発生できる位置制御装置とその指令生成方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
実際のフィードバック制御装置には様々な機能や手段が内蔵されているが、図には本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。また、以下同一名称には極力同一符号を付け重複説明を省略する。
【０００７】
まず、本発明の基盤となる技術について説明する。
図１は、本発明の位置制御装置のブロック図である。図１において、２は主制御手段、５は移動ブロックデータ読込み手段、６は指令生成手段、７はパルス分配手段、８ａは第１軸サーボ制御手段、８ｂは第２軸サーボ制御手段、８ｎは第ｎ軸サーボ制御手段、９ａは第１軸モータ、９ｂは第２軸モータ、９ｎは第ｎ軸モータである。図１の位置制御装置では、任意の軸数であるｎ軸を備えているが、本発明はそのうちのどの軸にも適用できるものである。
主制御手段２は位置制御装置全体を管理し、位置制御装置内の各機能ブロック間のデータの流れとタイミングを制御する。図１中、実線の矢印はデータの流れを表し、破線の矢印は主制御手段２と各機能ブロックとの制御信号の流れを表している。
移動ブロックデータ読込み手段５は、パートプログラムを読込み、指令生成手段６へ移動ブロックデータを出力する。パートプログラムは、紙テープリーダ、フレキシブルディスクドライブや外部メモリなどに記憶されているデータでも、位置制御装置内の記憶装置に格納されているデータでもよい。
指令生成手段６は移動ブロックデータ読込み手段５から移動ブロックデータを入力し、位置指令をパルス分配手段７へ出力する。
パルス分配手段７は指令生成手段６から指令されたデータに基づいて各軸のサーボ制御手段８ａ〜８ｎへパルス分配を行う。
各軸のサーボ制御手段８ａ〜８ｎは各軸にパルス分配されたデータに従って各軸に対応した軸のモータ９ａ〜９ｎを駆動する。
【０００８】
図５は、図１において前後する移動ブロックを重ね合わせることを可能とする指令生成手段のブロック図である。図１における移動ブロックデータ読込み手段５にて読込まれた移動データは、前述の通り、指令生成手段にて位置指令に変換されるが、その際に複数の移動ブロックデータを並列に位置指令に変換することが可能な構成となっている。図５では、２つの移動ブロックデータを並列に処理することが可能な指令生成手段のブロック図を表しており、第１の移動ブロック処理手段６１と第２の移動ブロック処理手段６２からなり、それぞれの移動ブロック処理手段から出力される位置指令は、加算されてパルス分配手段へ出力される。この場合、第２の移動ブロックデータ処理手段６２で作成される位置指令の開始時刻は、第１の移動ブロック処理手段にて生成される位置指令にて決定される。
【実施例】
【０００９】
図２は、本発明の実施例の動作を説明するフローチャートである。図２において、先ず、ステップＳ１では、移動ブロックデータ読込み手段より第１の移動ブロックデータを読込む。さらに第１の移動ブロックの移動途中に第２の移動ブロックの移動を重ね合わせる場合には、第２の移動ブロックデータ、および第１の移動ブロックと第２の移動ブロックを重ね合わせる条件データの読込みも行う。条件データとしては、第１の移動ブロック内の特定の位置、または第１の移動ブロックの移動開始からの時刻、または第１の移動ブロックの減速開始に合わせること等が挙げられる。
【００１０】
次にステップ２では、読込んだ移動ブロックデータから、移動ブロックの移動開始から移動終了までの速度パターン（時間ｔの関数で表される速度）が作成される。速度パターンは移動ブロックの時々刻々の速度であり、その面積は移動ブロックの移動距離に一致する。これらの処理は、第１の移動ブロック、第２の移動ブロックそれぞれに実施される。前述の重ね合わせる条件データが第１の移動ブロックの減速開始位置に合わせることである場合は、ここで作成された第１の移動ブロックの速度パターンにおける減速開始時刻が第２の移動ブロックの移動開始時刻となる。この場合，第２の移動ブロックの移動開始時刻を位置制御装置のサンプリング時刻と一致させる必要はない。本実施例では、条件データとして第２の移動ブロックの移動開始時刻を第１の移動ブロックの減速開始位置に合わせることである場合について以下説明する。
【００１１】
例えばステップＳ２にて求めた第１の移動ブロックの速度パターンが図６の様な台形速度パターンである場合、第１ブロックの移動開始時刻をＴＳ１、移動距離をＳ１、加減速加速度をＡ１、最大速度をＶ１とすると、簡単のため移動距離Ｓ１が十分に大きい場合（Ｓ１＞Ａ１＊Ｖ１２の場合）を想定すると、加速時の速度パターンＶ１ａ（ｔ）、最大速度Ｖ１で移動時の速度パターンＶ１ｃ（ｔ）、減速時の速度パターンＶ１ｄ（ｔ）は、以下の式にて求められる。
Ｖ１ａ（ｔ）＝Ａ１×（ｔ−ＴＳ１）                          （２）
ただし、ＴＳ１≦ｔ≦Ｖ１／Ａ１＋ＴＳ１
Ｖ１ｃ（ｔ）＝Ｖ１                                          （３）
ただし、Ｖ１／Ａ１＋ＴＳ１≦ｔ≦Ｓ１／Ｖ１＋ＴＳ１
Ｖ１ｄ（ｔ）＝Ｖ１−Ａ１×（ｔ−Ｓ１／Ｖ１−ＴＳ１）        （４）
ただし、Ｓ１／Ｖ１＋ＴＳ１≦ｔ≦Ｖ１／Ａ１＋Ｓ１／Ｖ１＋ＴＳ１
【００１２】
第２の移動ブロックに対しても、第１の移動ブロック同様に条件が求まれば、式（２）、式（３）、式（４）の様に数式的に速度パターンを表すことができる。
ここで、前述の式（４）が適用される第１の移動ブロックの減速開始時刻がＴＤ１であった場合、第２の移動ブロックの開始時刻ＴＳ２はＴＤ１と同時刻としてステップＳ２で得られる。式（４）の場合、
ＴＳ２＝ＴＤ１＝  Ｓ１／Ｖ１＋ＴＳ１                        （５）
【００１３】
ステップＳ３からステップＳ６までの処理は、位置制御装置のサンプリング周期τ毎に実行される。ステップ３では第１の移動ブロックのサンプリング周期毎の位置指令を生成する。
例えば第１の移動ブロックの加速時の場合には、サンプリング周期τ毎に式（２）を計算し、Ｖ１ａ（ｔ）を求め、時刻ｔにおける位置指令値Ｐ１ａ（ｔ）は、時刻ｔと時刻ｔ−τの間の速度パターンＶ１ａ（ｔ）の面積にて求められ、その間に常時加速度Ａ１で加速中の場合には、位置指令値Ｐ１ａ（ｔ）は式（６）にて求められる。
Ｐ１ａ（ｔ）＝（Ｖ１ａ（ｔ）＋Ｖ１ａ（ｔ−τ））×τ／２    （６）
【００１４】
ステップＳ４では、第２の移動ブロックのサンプリング周期毎の位置指令を生成するにあたり、時刻ｔ≦ＴＤ１−τの間は第２の移動ブロックのサンプリング周期毎の位置指令を生成は行わない。時刻ｔ＞ＴＤ１−τ以降は、ステップＳ５へ移行する。
【００１５】
ステップ５では、第１の移動ブロックに重ね合わせて出力される第２の移動ブロックの位置指令が生成される。位置指令の生成方法は、第１のブロック同様である。このとき加速時の速度パターンＶ２ａ（ｔ）は、式（２）同様に式（７）にて表される。
Ｖ２ａ（ｔ）＝Ａ１×（ｔ−ＴＳ２）                          （７）
前述の通り、式（７）における開始時刻ＴＳ２は、サンプリング周期τに関係なくＴＤ１によって決まるため、加速初回付近の速度パターンは、図６の様に表され、つまり、加速開始時刻はサンプリング周期のタイミングとは一致しない。
【００１６】
ステップＳ６では、ステップ２にて生成された第１の移動ブロックの位置指令とステップ４にて生成された第２の移動ブロックの位置指令が加算され、パルス分配部へ出力される。
加算された結果、第１の移動ブロックの減速時の速度パターンと第２の移動ブロックの加速時の速度パターンは重ね合わされることとなるが、この場合は、図３のように重ね合わされた速度パターンは連続となる。
【００１７】
実施例によれば、サンプリング周期に関係なく速度パターンを生成することができるので、第１の移動ブロックと第２の移動ブロックを連続して指令できる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、工作機械や産業用ロボットを駆動する位置制御装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の位置制御装置のブロック図
【図２】本発明の実施例の動作を説明するフローチャート
【図３】本発明の速度パターンの概念図
【図４】従来技術の速度パターンの概念図
【図５】本発明の指令生成手段のブロック図
【図６】本発明の第２のブロックの加減速開始時の速度パターンの概念図
【符号の説明】
【００２０】
２  主制御手段
５  移動データ読込み手段
６  指令生成手段
７  パルス分配手段
８ａ〜８ｎ  サーボ制御手段
９ａ〜９ｎ  モータ
６１  第１の移動ブロック処理手段
６２  第２の移動ブロック処理手段
【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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