指令生成装置
【課題】目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行すること。
【解決手段】目標位置Ｘと可動軸の現在位置Ｃとの間を補間するように速度指令計算値ｖｒを可動軸毎に算出する指令速度演算部と、直前に出力された速度指令出力値ｖｏと速度指令計算値ｖｒとの差分である速度変更量Δｖを可動軸毎に算出する速度変更量演算部と、可動軸毎の速度変更量Δｖの全てが許容速度変更量Ｖｍを越えない値となるように速度変更量Δｖを制限する１つの補正ゲインＲを算出する補正ゲイン演算部と、速度変更量Δｖを補正ゲインＲで制限した値と直前に出力された速度指令出力値ｖｏとを加算して次に出力する速度指令出力値ｖｏを可動軸毎に算出する指令速度出力部を備える。
【解決手段】目標位置Ｘと可動軸の現在位置Ｃとの間を補間するように速度指令計算値ｖｒを可動軸毎に算出する指令速度演算部と、直前に出力された速度指令出力値ｖｏと速度指令計算値ｖｒとの差分である速度変更量Δｖを可動軸毎に算出する速度変更量演算部と、可動軸毎の速度変更量Δｖの全てが許容速度変更量Ｖｍを越えない値となるように速度変更量Δｖを制限する１つの補正ゲインＲを算出する補正ゲイン演算部と、速度変更量Δｖを補正ゲインＲで制限した値と直前に出力された速度指令出力値ｖｏとを加算して次に出力する速度指令出力値ｖｏを可動軸毎に算出する指令速度出力部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装機、工作機械、ＸＹテーブル、ロボットアームなど、複数の可動軸を備えた産業機械に適用され、前記複数の可動軸の位置決め運転を行う指令生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
指令生成装置は、上位装置から目標位置が指令されると、複数の可動軸が組み込まれた負荷機械を当該指令された目標位置まで動作すべく、可動軸を夫々駆動するモータに供給する速度指令を補完する。このような指令生成装置は、通常、ある目標位置まで位置決め運転を実行している最中に目標位置が変更されると、現在の指令位置から変更された目標位置まで位置決め運転を行うような指令速度を演算する。例えば、各軸の速度方向が反転するような場合、極めて急激な速度変化を伴うような指令速度を生成する。このような指令速度をそのまま負荷機械を駆動するモータに対する指令速度として出力すると、モータおよび負荷機械に大きな振動や衝撃を発生させ、結果として可動軸を損傷させてしまう場合があるという課題がある。
【０００３】
この課題に対し、各可動軸における一演算周期の間に指令速度を変更できる速度変更量に制限を設けたり、モータが発生するトルクに制限に設けることにより、上述した大きな振動や衝撃の発生を防止することが可能となる。しかしながら、目標位置が変更された後の各軸の指令速度の変更量の大きさや各軸で設定される速度変更量やモータが発生するトルクに対する制限値の違いから、制限を超える可動軸や制限を超えない可動軸が混在したり、制限を超える場合でも制限値を超過する量が各軸で異なるため、目標位置が変更された後の補間動作の実現が困難となり、変更された目標位置までの位置決め運転が各軸同時に完了しないといった課題がある。
【０００４】
特許文献１に開示されている技術によれば、入力された指令速度に対して演算周期毎の速度変更量に相当する加速度を各軸毎に算出し、各軸の加速度の中で最大となる加速度を求める。そして、この最大加速度が予め設定された許容最大加速度より小さい場合は入力された指令速度をそのまま出力し、この最大加速度が予め設定された許容最大加速度より大きい場合は最大加速度と許容最大加速度との比率に基づき各軸の指令速度を補正する。この技術によれば、各軸の加速度が許容最大加速度を超えないよう新たな指令速度を生成できるので可動軸に与える衝撃や励起する振動を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１３４７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の技術によれば、入力された指令速度の変更に対し、変更された速度方向に一致するような指令速度の生成は可能であるが、補間動作を行いながら位置決め運転を実行している最中に目標位置が変更される場合は考慮されていないため、変更された目標位置までの位置決め運転の実現ができないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上記のような課題を解決するためになされたものであり、目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行することができる指令生成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の可動軸を夫々動作させる速度指令出力値を可動軸毎に出力する指令生成装置であって、外部から入力される可動軸毎の目標位置および目標速度を受け付けて、前記受け付けた目標位置および目標速度と現在の位置指令とに基づいて、夫々の可動軸が補間動作を行うよう速度指令計算値を可動軸毎に算出する指令速度演算部と、直前に出力された速度指令出力値と前記速度指令計算値との差分である速度変更量を可動軸毎に算出する速度変更量演算部と、外部から入力される許容速度変更量を受け付けて、前記可動軸毎の速度変更量の全てが前記受け付けた許容速度変更量を越えない値となるように前記速度変更量を制限する１つの補正ゲインを算出する補正ゲイン演算部と、前記速度変更量に前記補正ゲインを乗じ、前記補正ゲインを乗じた速度変更量と前記直前に出力された速度指令出力値とを加算して次に出力する速度指令出力値を可動軸毎に算出する指令速度出力部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、目標位置と可動軸の現在位置との間を補間するように速度指令計算値を可動軸毎に算出し、可動軸毎の速度変更量の全てが許容速度変更量を越えない値となるように速度変更量を制限し、制限された速度変更量と直前に出力された速度指令出力値とを加算して次に出力する速度指令出力値を生成するので、目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１の指令生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１の補正ゲイン演算部の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、位置決め動作の概要を説明する図である。
【図４】図４は、実施の形態１の指令生成装置における演算周期毎の動作を説明する図である。
【図５】図５は、実施の形態２の指令生成装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態２の補正ゲイン演算部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる指令生成装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１にかかる指令生成装置の構成を示すブロック図である。ここでは説明を容易にするために、指令生成装置の制御対象とする負荷機械が有する可動軸（以下、単に軸と記述）の数は２つとし、この２つの軸に対する補間動作を行いながら負荷機械の目標位置までの位置決め動作をする場合について説明する。なお、以降の説明において、添え字ｉ（ｉ＝１、２）は軸番号を意味するものとする。
【００１３】
図示するように、指令生成装置１００は、各軸が位置決め運転を行うための目標位置Ｘ１、Ｘ２と、各軸による補間動作の移動方向に対する目標速度Ｖと、各軸に対して夫々予め設定される一演算周期で変更可能な最大の速度変更量である許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２とが外部（例えばプログラマブルコントローラ）から入力され、各軸に対する速度指令出力値ｖｏ１、ｖｏ２を出力する。出力された速度指令出力値ｖｏ１、ｖｏ２は、その後、例えばサーボアンプにＤ／Ａコンバータを通して入力され、当該サーボアンプは、可動軸を動作させるモータの速度が速度指令出力値ｖｏ１、ｖｏ２に一致するよう電流を夫々生成して、生成した電流を夫々対応するモータに供給する。
【００１４】
指令生成装置１００は、指令速度演算部１１０、補正ゲイン演算部１２０、速度変更量演算部１３１、速度変更量演算部１３２、指令速度出力部１４１、指令速度出力部１４２、指令位置更新部１５１、および指令位置更新部１５２を備えている。
【００１５】
指令速度演算部１１０は、目標位置Ｘ１、Ｘ２と目標速度Ｖと指令生成装置１００内部で演算される各軸の現在の指令位置ｘｏ１、ｘｏ２とを入力とし、各軸を補間動作させて目標位置Ｘ１、Ｘ２に到達させるための各軸に対する速度指令計算値ｖｒ１、ｖｒ２を演算する。言い換えると、指令速度演算部１１０は、目標位置Ｘ１、Ｘ２および目標速度Ｖと現在の位置指令ｘｏ１、ｘｏ２とに基づいて、夫々の可動軸が補間動作を行うよう速度指令計算値ｖｒ１、ｖｒ２を可動軸毎に算出する。
【００１６】
速度変更量演算部１３１は、指令速度演算部１１０にて演算された軸１に対する速度指令計算値ｖｒ１と、指令速度出力部１４１から軸１に出力された速度指令出力値ｖｏ１とを入力とし、速度指令計算値ｖｒ１の速度指令出力値ｖｏ１に対する差分である軸１に対する速度変更量Δｖ１を演算する。
【００１７】
指令速度出力部１４１は、速度変更量Δｖ１と、補正ゲイン演算部１２０が出力した補正ゲインＲとを入力とし、速度変更量Δｖ１が許容速度変更量Ｖｍ１を超えないような軸１に対する速度指令出力値ｖｏ１を生成して、当該生成した速度指令出力値ｖｏ１を軸１に対して出力する。
【００１８】
指令位置更新部１５１は、軸１に出力された速度指令出力値ｖｏ１を入力とし、軸１の指令位置ｘｏ１を更新する。
【００１９】
速度変更量演算部１３２は、上記指令速度演算部１１０で演算された軸２に対する速度指令計算値ｖｒ２と指令速度出力部１４２から軸２に出力された速度指令出力値ｖｏ２とを入力とし、速度指令計算値ｖｒ２の速度指令出力値ｖｏ２に対する差分である軸２に対する速度変更量Δｖ２を演算する。
【００２０】
指令速度出力部１４２は、速度変更量Δｖ２と補正ゲイン演算部１２０が出力した補正ゲインＲとを入力とし、速度変更量Δｖ２が許容速度変更量Ｖｍ２を超えないような速度指令出力値ｖｏ２を軸２に対して出力する。
【００２１】
指令位置更新部１５２は、軸２に出力された速度指令出力値ｖｏ２を入力とし、軸２の指令位置ｘｏ２を更新する。
【００２２】
補正ゲイン演算部１２０は、速度変更量演算部１３１、１３２で演算される軸１、軸２の速度変更量Δｖ１およびΔｖ２と、各軸に対して予め設定される許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２とを入力とし、各軸の速度変更量Δｖ１、Δｖ２が、各軸に対して設定される許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２より大きくならないように各軸の速度変更量Δｖ１、Δｖ２を補正する補正ゲインＲを出力する。
【００２３】
図２は、補正ゲイン演算部１２０の構成を示すブロック図である。図示するように、補正ゲイン演算部１２０は、第１の比率演算部１６１、第２の比率演算部１６２、比率選択部１７０およびクランプ部１８０を備えている。
【００２４】
第１の比率演算部１６１は、速度変更量Δｖ１の大きさと許容速度変更量Ｖｍ１との比率（第１の比率）を演算する。第２の比率演算部１６２は、速度変更量Δｖ２の大きさと許容速度変更量Ｖｍ２との比率（第２の比率）を演算する。
【００２５】
比率選択部１７０は、比率演算部１６１、１６２で演算された第１の比率および第２の比率を入力とし、これらの比率のうち最小となる比率を選択する。クランプ部１８０は、選択された比率の値を０から１までの範囲でクランプして、前記クランプした比率を補正ゲインＲとして出力する。
【００２６】
次に、図３および図４を参照して、軸１および軸２を位置決め運転している最中に目標位置が変更された場合における指令生成装置１００の演算周期毎の動作を説明する。なお、以降の説明において、演算周期毎に１ずつ増加するサンプリング数の概念を導入し、サンプリング数がｋとなっている時点を「現在」として説明する。
【００２７】
図３は、軸１および軸２により形成される平面上の位置決め運転時の動作概要を示す図である。点Ｓ、点Ｚは、予め設定される位置決め運転の開始位置と各軸の目標位置で表される位置決め完了位置である。位置決め開始点Ｓから位置決め完了点Ｚまでの位置決め動作を行う際には、軸１および軸２は、同時に動作が開始され、同時に位置決めを完了することが必要とされる。
【００２８】
ここで、軸１および軸２が開始点Ｓから位置決め完了点Ｚまで補間動作を行いながら位置決め運転を行っている最中のある点Ｃ［ｋ］において、目標位置が予め設定された点Ｚから別の位置決め完了点Ｘに変更された場合を考える。図４は、点Ｃ［ｋ］において目標位置がＺからＸに変更された瞬間の指令生成装置の動作を表す図である。
【００２９】
ｖｏｉ［ｋ−１］は、前回演算周期において指令速度出力部１４１、１４２から出力された速度指令出力値であり、Ｃ［ｋ］（ｘｏ１［ｋ］，ｘｏ２［ｋ］）はこの速度指令出力値ｖｏｉ［ｋ−１］によって指令位置更新部１５１、１５２で更新された現在の指令位置である。目標位置変更がなく、速度指令出力値ｖｏｉ［ｋ］が前回演算周期の速度指令出力値ｖｏｉ［ｋ］と同じであった場合の指令位置はＡ［ｋ］となる。
【００３０】
ｖｒｉ［ｋ］は、次式（１）に示すように、変更された目標位置Ｘ（＝（Ｘ１，Ｘ２））と現在の指令位置（前回の演算周期における指令位置）Ｃ［ｋ−１］と目標速度Ｖとを用いて演算される。なお、Ｂ［ｋ］は、指令速度演算部１１０で演算された速度指令計算値ｖｒｉ［ｋ］がそのまま各軸に出力されたと仮定した場合の指令位置である。
【数１】
【００３１】
現在各軸に出力されている速度指令出力値ｖｏｉ［ｋ］に対する式（１）で演算される速度指令計算値ｖｒｉ[ｋ]の差分が演算周期の間に変更される速度変更量Δｖｉ[ｋ]となるため、速度変更量Δｖｉ[ｋ]は、
【数２】
となる。
【００３２】
（２）式で演算される速度変更量Δｖｉ[ｋ]が、各軸に対して予め設定される許容速度変更量Ｖｍｉよりも小さければ、（１）式で演算される速度指令計算値ｖｒｉ[ｋ]をそのまま各軸に出力しても可動軸に大きな振動や衝撃を与えることなく、補間動作を行いつつ、変更された目標位置への位置決め動作が可能となる。しかしながら、図４に示すように、（２）式で演算される速度変更量Δｖｉ[ｋ]が許容速度変更量できまる速度変更可能な範囲を超える場合は、補間動作を行いつつ、変更された目標位置への位置決め動作が困難となる。
【００３３】
そこで、まず、補正ゲイン演算部１２０は、比率演算部１６１（および比率演算部１６２）が、次の式にしたがって、各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]に対する予め設定される各軸の許容速度変更量Ｖｍｉの比率ｒｉ[ｋ]を演算する。
【数３】
【００３４】
そして、比率選択部１７０は、次の式に示すように、（３）式で演算された各軸の比率のうち最小となる比率を選択する。そして、クランプ部１８０は、０から１までの範囲でクランプしたものを補正ゲインＲとする。言い換えると、クランプ部１８０は、出力するＲの上限値を１に制限する。
【数４】
【００３５】
（３）式で演算される比率は、（２）式で演算される各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]が各軸の許容速度変更量Ｖｍｉよりも大きい場合は１よりも小さな値となり、逆に速度変更量Δｖｉ[ｋ]が各軸の許容速度変更量Ｖｍｉよりも小さい場合は１よりも大きな値となる。すなわち、補正ゲイン演算部１２０の動作により、すべての軸の速度変更量が許容速度変更量以下の範囲であれば、出力される補正ゲインＲは１となる。一方、速度変更量が許容速度変更量よりも大きくなる軸が一つでもあれば、補正ゲインＲは１よりも小さな値となる。速度変更量が許容速度変更量よりも大きくなる軸が複数ある場合は、（４）式に示すように最小となる比率を選択することにより、各軸の速度変更量が許容速度変更量の範囲内で各軸速度変更量が最も大きくなるよう補正ゲインＲを演算することができる。
【００３６】
指令速度出力部１４１（および指令速度出力部１４２）では、次の式の演算により、各軸に出力する速度指令出力値ｖｏｉ[ｋ]を演算する。
【数５】
【００３７】
指令位置更新部１５１（および指令位置更新部１５２）では、次の式の演算により、各軸に出力する速度指令出力値ｖｏｉ[ｋ]に応じて指令位置Ｃ[ｋ]（＝（ｘｏ１[ｋ]，ｘｏ２[ｋ]））を更新する。
【数６】
【００３８】
なお、指令生成装置１００が備える夫々の構成要素（指令速度演算部１１０、補正ゲイン演算部１２０、速度変更量演算部１３１、速度変更量演算部１３２、指令速度出力部１４１、指令速度出力部１４２、指令位置更新部１５１、指令位置更新部１５２、第１の比率演算部１６１、第２の比率演算部１６２、比率選択部１７０およびクランプ部１８０）をハードウェア回路を用いて実現するようにしてもよい。また、指令生成装置１００に演算装置と記憶装置とを備えるコンピュータを具備させ、当該コンピュータ上で所定のプログラムを実行することにより指令生成装置１００が備える一部または全部の構成要素を実現するようにしてもよい。
【００３９】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、目標位置Ｘと可動軸の現在位置Ｃとの間を補間するように速度指令計算値ｖｒを可動軸毎に算出する指令速度演算部１１０と、直前に出力された速度指令出力値ｖｏと速度指令計算値ｖｒとの差分である速度変更量Δｖを可動軸毎に算出する速度変更量演算部１３１、１３２と、可動軸毎の速度変更量Δｖの全てが許容速度変更量Ｖｍを越えない値となるように速度変更量Δｖを制限する１つの補正ゲインＲを算出する補正ゲイン演算部１２０と、速度変更量Δｖを補正ゲインＲで制限した値と直前に出力された速度指令出力値ｖｏとを加算して次に出力する速度指令出力値ｖｏを可動軸毎に算出する指令速度出力部１４１、１４２を備えるように構成したので、目標位置の変更に伴う速度変更量が許容速度変更量Ｖｍの範囲内に収まるような速度指令出力値ｖｏを補間動作を停止することなく出力することができるので、目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行することができる。
【００４０】
また、指令速度出力部１４１、１４２が算出した速度指令出力値ｖｏを可動軸毎に積算して、指令速度演算部１１０が使用する現在位置Ｃを算出するようにした。また、目標速度Ｖを受け付けて、可動軸毎の速度指令計算値ｖｒを合成した値の大きさが目標速度Ｖに等しくなるように可動軸毎の速度指令計算値ｖｒを算出するようにした。
【００４１】
また、補正ゲイン演算部１２０は、速度変更量Δｖの大きさに対する許容速度変更量Ｖｍの比率ｒを可動軸毎に演算する比率演算部１６１、１６２と、可動軸毎の比率ｒのうち最小の比率を選択する比率選択部１７０と、選択した比率ｒの最大値を１でクランプし、得られた値を補正ゲインＲとするクランプ部１８０と、を備えるように構成した。
【００４２】
なお、モータによって駆動される可動軸を複数備え、前記可動軸が補間動作を行いつつ所定の位置に位置決め動作を行うための指令速度を生成する方法として、位置決め開始位置から目標位置までの目標移動距離から各可動軸の合成移動量を差し引いた残距離に基づいて各軸に対する指令速度を演算する方法（パルス分配方式）がある。通常は、パルス分配方式によって指令速度ｖｒを演算するようにし、（３）式で演算される比率ｒｉ[ｋ]、または（４）式で演算される補正ゲインＲが１より小さい場合に、本実施の形態１で示す指令生成装置１００を用いるよう切り替えて使用しても良い。
【００４３】
また、目標位置がＺからＸへ変更されたときから、（３）式で演算される比率ｒｉ[ｋ]、または（４）式で演算される補正ゲインＲが１になるまで、本実施の形態１で示す指令生成装置１００を用いるよう切り替えて使用しても良い。
【００４４】
また、本実施の形態１では、速度指令出力値を出力するよう構成した指令生成装置について説明したが、速度指令出力値ではなく速度指令出力値を累積加算した指令位置を出力するように構成しても良い。また、速度指令出力値を演算周期毎に差分した加速度に相当する指令加速度を出力するようにしても良い。
【００４５】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかる指令生成装置の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、実施の形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、実施の形態２の指令生成装置２００は、指令速度演算部１１０、補正ゲイン演算部２２０、速度変更量演算部１３１、速度変更量演算部１３２、指令速度出力部１４１、指令速度出力部１４２、指令位置更新部１５１、および指令位置更新部１５２を備えている。指令生成装置２００は、許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２の替わりに、各軸の許容速度変更量Ｖｍｉを合成した値に相当する、一演算周期で変更可能な最大の速度変更量である合成許容速度変更量Ｖｍが入力される。合成許容速度変更量Ｖｍは、軸１および軸２が直交している場合、例えば許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２の２乗和の平方根に対応する。
【００４７】
補正ゲイン演算部２２０は、速度変更量演算部１３１、１３２で演算された各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]と合成許容速度変更量Ｖｍとを入力として、補正ゲインＲを出力する。
【００４８】
図６は、補正ゲイン演算部２２０の構成を示すブロック図である。図示するように、補正ゲイン演算部２２０は、比率演算部２６０およびクランプ部２８０を備えている。
【００４９】
比率演算部２６０は、各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]（ｉ＝１，２）と合成許容速度変更量Ｖｍとを入力として、次式に示すような演算を施し、各軸の速度変更量の合成量に対する合成許容速度変更量Ｖｍの比率ｒ[ｋ]を演算する。
【数７】
【００５０】
（７）式で演算される比率ｒ[ｋ]は、各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]の合成量が合成許容速度変更量Ｖｍよりも大きい場合は１よりも小さな値となる。一方、各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]の合成量が各軸の合成許容速度変更量Ｖｍよりも小さい場合は１よりも大きな値となる。
【００５１】
クランプ部２８０は、次式に示すように（７）式で演算される比率ｒ[ｋ]の値を０から１までの範囲でクランプする。クランプ部２８０からの出力が補正ゲインＲとなる。
【数８】
【００５２】
指令生成装置２００内部の指令速度出力部１４１（１４２）では、実施の形態１で述べたのと同様、（５）式の演算により、各軸に出力する速度指令出力値voi[k]を演算する。また、指令位置更新部１５１（１５２）では、（６）式の演算により、各軸に出力する速度指令出力値ｖｏｉ[ｋ]に応じて指令位置Ｃ[ｋ]＝（ｘｏ１[ｋ]， ｘｏ２[ｋ]）を更新する。
【００５３】
このように、本発明の実施の形態２によれば、補正ゲイン演算部２２０は、可動軸毎の速度変更量Δｖを合成して合成速度変更量を算出し、算出した合成速度変更量と許容速度変更量Ｖｍの比率ｒを算出する比率演算部２６０と、算出した比率ｒの最大値を１でクランプし、得られた値を補正ゲインＲとするクランプ部２８０と、を備えるように構成したので、実施の形態１と同様に、目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行することができる。
【００５４】
なお、以上の説明においては、合成許容速度変更量Ｖｍを軸毎の許容速度変更量を合成したものに相当するとして説明したが、各軸の許容速度変更量Ｖｍｉ（ｉ＝１，２）のうちの最小値を合成許容速度変更量Ｖｍとして採用するように構成しても構わない。
【００５５】
また、指令生成装置２００が備える夫々の構成要素（指令速度演算部１１０、補正ゲイン演算部２２０、速度変更量演算部１３１、速度変更量演算部１３２、指令速度出力部１４１、指令速度出力部１４２、指令位置更新部１５１、指令位置更新部１５２、比率演算部２６０およびクランプ部２８０）をハードウェア回路を用いて実現するようにしてもよい。また、指令生成装置２００に演算装置と記憶装置とを備えるコンピュータを具備させ、当該コンピュータ上で所定のプログラムを実行することにより指令生成装置２００が備える一部または全部の構成要素を実現するようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態２では、速度指令出力値を出力するよう構成した指令生成装置について説明したが、速度指令出力値ではなく速度指令出力値を累積加算した指令位置を出力するように構成しても良い。また、速度指令出力値を演算周期毎に差分した加速度に相当する指令加速度を出力するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかる指令生成装置は、複数の可動軸の位置決め運転を行う指令生成装置に適用して好適である。
【符号の説明】
【００５８】
１００、２００ 指令生成装置
１１０ 指令速度演算部
１２０、２２０ 補正ゲイン演算部
１３１、１３２ 速度変更量演算部
１４１、１４２ 指令速度出力部
１５１、１５２ 指令位置更新部
１６１、１６２、２６０ 比率演算部
１７０ 比率選択部
１８０、２８０ クランプ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装機、工作機械、ＸＹテーブル、ロボットアームなど、複数の可動軸を備えた産業機械に適用され、前記複数の可動軸の位置決め運転を行う指令生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
指令生成装置は、上位装置から目標位置が指令されると、複数の可動軸が組み込まれた負荷機械を当該指令された目標位置まで動作すべく、可動軸を夫々駆動するモータに供給する速度指令を補完する。このような指令生成装置は、通常、ある目標位置まで位置決め運転を実行している最中に目標位置が変更されると、現在の指令位置から変更された目標位置まで位置決め運転を行うような指令速度を演算する。例えば、各軸の速度方向が反転するような場合、極めて急激な速度変化を伴うような指令速度を生成する。このような指令速度をそのまま負荷機械を駆動するモータに対する指令速度として出力すると、モータおよび負荷機械に大きな振動や衝撃を発生させ、結果として可動軸を損傷させてしまう場合があるという課題がある。
【０００３】
この課題に対し、各可動軸における一演算周期の間に指令速度を変更できる速度変更量に制限を設けたり、モータが発生するトルクに制限に設けることにより、上述した大きな振動や衝撃の発生を防止することが可能となる。しかしながら、目標位置が変更された後の各軸の指令速度の変更量の大きさや各軸で設定される速度変更量やモータが発生するトルクに対する制限値の違いから、制限を超える可動軸や制限を超えない可動軸が混在したり、制限を超える場合でも制限値を超過する量が各軸で異なるため、目標位置が変更された後の補間動作の実現が困難となり、変更された目標位置までの位置決め運転が各軸同時に完了しないといった課題がある。
【０００４】
特許文献１に開示されている技術によれば、入力された指令速度に対して演算周期毎の速度変更量に相当する加速度を各軸毎に算出し、各軸の加速度の中で最大となる加速度を求める。そして、この最大加速度が予め設定された許容最大加速度より小さい場合は入力された指令速度をそのまま出力し、この最大加速度が予め設定された許容最大加速度より大きい場合は最大加速度と許容最大加速度との比率に基づき各軸の指令速度を補正する。この技術によれば、各軸の加速度が許容最大加速度を超えないよう新たな指令速度を生成できるので可動軸に与える衝撃や励起する振動を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１３４７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の技術によれば、入力された指令速度の変更に対し、変更された速度方向に一致するような指令速度の生成は可能であるが、補間動作を行いながら位置決め運転を実行している最中に目標位置が変更される場合は考慮されていないため、変更された目標位置までの位置決め運転の実現ができないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、上記のような課題を解決するためになされたものであり、目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行することができる指令生成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の可動軸を夫々動作させる速度指令出力値を可動軸毎に出力する指令生成装置であって、外部から入力される可動軸毎の目標位置および目標速度を受け付けて、前記受け付けた目標位置および目標速度と現在の位置指令とに基づいて、夫々の可動軸が補間動作を行うよう速度指令計算値を可動軸毎に算出する指令速度演算部と、直前に出力された速度指令出力値と前記速度指令計算値との差分である速度変更量を可動軸毎に算出する速度変更量演算部と、外部から入力される許容速度変更量を受け付けて、前記可動軸毎の速度変更量の全てが前記受け付けた許容速度変更量を越えない値となるように前記速度変更量を制限する１つの補正ゲインを算出する補正ゲイン演算部と、前記速度変更量に前記補正ゲインを乗じ、前記補正ゲインを乗じた速度変更量と前記直前に出力された速度指令出力値とを加算して次に出力する速度指令出力値を可動軸毎に算出する指令速度出力部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、目標位置と可動軸の現在位置との間を補間するように速度指令計算値を可動軸毎に算出し、可動軸毎の速度変更量の全てが許容速度変更量を越えない値となるように速度変更量を制限し、制限された速度変更量と直前に出力された速度指令出力値とを加算して次に出力する速度指令出力値を生成するので、目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１の指令生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１の補正ゲイン演算部の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、位置決め動作の概要を説明する図である。
【図４】図４は、実施の形態１の指令生成装置における演算周期毎の動作を説明する図である。
【図５】図５は、実施の形態２の指令生成装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、実施の形態２の補正ゲイン演算部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる指令生成装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１にかかる指令生成装置の構成を示すブロック図である。ここでは説明を容易にするために、指令生成装置の制御対象とする負荷機械が有する可動軸（以下、単に軸と記述）の数は２つとし、この２つの軸に対する補間動作を行いながら負荷機械の目標位置までの位置決め動作をする場合について説明する。なお、以降の説明において、添え字ｉ（ｉ＝１、２）は軸番号を意味するものとする。
【００１３】
図示するように、指令生成装置１００は、各軸が位置決め運転を行うための目標位置Ｘ１、Ｘ２と、各軸による補間動作の移動方向に対する目標速度Ｖと、各軸に対して夫々予め設定される一演算周期で変更可能な最大の速度変更量である許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２とが外部（例えばプログラマブルコントローラ）から入力され、各軸に対する速度指令出力値ｖｏ１、ｖｏ２を出力する。出力された速度指令出力値ｖｏ１、ｖｏ２は、その後、例えばサーボアンプにＤ／Ａコンバータを通して入力され、当該サーボアンプは、可動軸を動作させるモータの速度が速度指令出力値ｖｏ１、ｖｏ２に一致するよう電流を夫々生成して、生成した電流を夫々対応するモータに供給する。
【００１４】
指令生成装置１００は、指令速度演算部１１０、補正ゲイン演算部１２０、速度変更量演算部１３１、速度変更量演算部１３２、指令速度出力部１４１、指令速度出力部１４２、指令位置更新部１５１、および指令位置更新部１５２を備えている。
【００１５】
指令速度演算部１１０は、目標位置Ｘ１、Ｘ２と目標速度Ｖと指令生成装置１００内部で演算される各軸の現在の指令位置ｘｏ１、ｘｏ２とを入力とし、各軸を補間動作させて目標位置Ｘ１、Ｘ２に到達させるための各軸に対する速度指令計算値ｖｒ１、ｖｒ２を演算する。言い換えると、指令速度演算部１１０は、目標位置Ｘ１、Ｘ２および目標速度Ｖと現在の位置指令ｘｏ１、ｘｏ２とに基づいて、夫々の可動軸が補間動作を行うよう速度指令計算値ｖｒ１、ｖｒ２を可動軸毎に算出する。
【００１６】
速度変更量演算部１３１は、指令速度演算部１１０にて演算された軸１に対する速度指令計算値ｖｒ１と、指令速度出力部１４１から軸１に出力された速度指令出力値ｖｏ１とを入力とし、速度指令計算値ｖｒ１の速度指令出力値ｖｏ１に対する差分である軸１に対する速度変更量Δｖ１を演算する。
【００１７】
指令速度出力部１４１は、速度変更量Δｖ１と、補正ゲイン演算部１２０が出力した補正ゲインＲとを入力とし、速度変更量Δｖ１が許容速度変更量Ｖｍ１を超えないような軸１に対する速度指令出力値ｖｏ１を生成して、当該生成した速度指令出力値ｖｏ１を軸１に対して出力する。
【００１８】
指令位置更新部１５１は、軸１に出力された速度指令出力値ｖｏ１を入力とし、軸１の指令位置ｘｏ１を更新する。
【００１９】
速度変更量演算部１３２は、上記指令速度演算部１１０で演算された軸２に対する速度指令計算値ｖｒ２と指令速度出力部１４２から軸２に出力された速度指令出力値ｖｏ２とを入力とし、速度指令計算値ｖｒ２の速度指令出力値ｖｏ２に対する差分である軸２に対する速度変更量Δｖ２を演算する。
【００２０】
指令速度出力部１４２は、速度変更量Δｖ２と補正ゲイン演算部１２０が出力した補正ゲインＲとを入力とし、速度変更量Δｖ２が許容速度変更量Ｖｍ２を超えないような速度指令出力値ｖｏ２を軸２に対して出力する。
【００２１】
指令位置更新部１５２は、軸２に出力された速度指令出力値ｖｏ２を入力とし、軸２の指令位置ｘｏ２を更新する。
【００２２】
補正ゲイン演算部１２０は、速度変更量演算部１３１、１３２で演算される軸１、軸２の速度変更量Δｖ１およびΔｖ２と、各軸に対して予め設定される許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２とを入力とし、各軸の速度変更量Δｖ１、Δｖ２が、各軸に対して設定される許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２より大きくならないように各軸の速度変更量Δｖ１、Δｖ２を補正する補正ゲインＲを出力する。
【００２３】
図２は、補正ゲイン演算部１２０の構成を示すブロック図である。図示するように、補正ゲイン演算部１２０は、第１の比率演算部１６１、第２の比率演算部１６２、比率選択部１７０およびクランプ部１８０を備えている。
【００２４】
第１の比率演算部１６１は、速度変更量Δｖ１の大きさと許容速度変更量Ｖｍ１との比率（第１の比率）を演算する。第２の比率演算部１６２は、速度変更量Δｖ２の大きさと許容速度変更量Ｖｍ２との比率（第２の比率）を演算する。
【００２５】
比率選択部１７０は、比率演算部１６１、１６２で演算された第１の比率および第２の比率を入力とし、これらの比率のうち最小となる比率を選択する。クランプ部１８０は、選択された比率の値を０から１までの範囲でクランプして、前記クランプした比率を補正ゲインＲとして出力する。
【００２６】
次に、図３および図４を参照して、軸１および軸２を位置決め運転している最中に目標位置が変更された場合における指令生成装置１００の演算周期毎の動作を説明する。なお、以降の説明において、演算周期毎に１ずつ増加するサンプリング数の概念を導入し、サンプリング数がｋとなっている時点を「現在」として説明する。
【００２７】
図３は、軸１および軸２により形成される平面上の位置決め運転時の動作概要を示す図である。点Ｓ、点Ｚは、予め設定される位置決め運転の開始位置と各軸の目標位置で表される位置決め完了位置である。位置決め開始点Ｓから位置決め完了点Ｚまでの位置決め動作を行う際には、軸１および軸２は、同時に動作が開始され、同時に位置決めを完了することが必要とされる。
【００２８】
ここで、軸１および軸２が開始点Ｓから位置決め完了点Ｚまで補間動作を行いながら位置決め運転を行っている最中のある点Ｃ［ｋ］において、目標位置が予め設定された点Ｚから別の位置決め完了点Ｘに変更された場合を考える。図４は、点Ｃ［ｋ］において目標位置がＺからＸに変更された瞬間の指令生成装置の動作を表す図である。
【００２９】
ｖｏｉ［ｋ−１］は、前回演算周期において指令速度出力部１４１、１４２から出力された速度指令出力値であり、Ｃ［ｋ］（ｘｏ１［ｋ］，ｘｏ２［ｋ］）はこの速度指令出力値ｖｏｉ［ｋ−１］によって指令位置更新部１５１、１５２で更新された現在の指令位置である。目標位置変更がなく、速度指令出力値ｖｏｉ［ｋ］が前回演算周期の速度指令出力値ｖｏｉ［ｋ］と同じであった場合の指令位置はＡ［ｋ］となる。
【００３０】
ｖｒｉ［ｋ］は、次式（１）に示すように、変更された目標位置Ｘ（＝（Ｘ１，Ｘ２））と現在の指令位置（前回の演算周期における指令位置）Ｃ［ｋ−１］と目標速度Ｖとを用いて演算される。なお、Ｂ［ｋ］は、指令速度演算部１１０で演算された速度指令計算値ｖｒｉ［ｋ］がそのまま各軸に出力されたと仮定した場合の指令位置である。
【数１】
【００３１】
現在各軸に出力されている速度指令出力値ｖｏｉ［ｋ］に対する式（１）で演算される速度指令計算値ｖｒｉ[ｋ]の差分が演算周期の間に変更される速度変更量Δｖｉ[ｋ]となるため、速度変更量Δｖｉ[ｋ]は、
【数２】
となる。
【００３２】
（２）式で演算される速度変更量Δｖｉ[ｋ]が、各軸に対して予め設定される許容速度変更量Ｖｍｉよりも小さければ、（１）式で演算される速度指令計算値ｖｒｉ[ｋ]をそのまま各軸に出力しても可動軸に大きな振動や衝撃を与えることなく、補間動作を行いつつ、変更された目標位置への位置決め動作が可能となる。しかしながら、図４に示すように、（２）式で演算される速度変更量Δｖｉ[ｋ]が許容速度変更量できまる速度変更可能な範囲を超える場合は、補間動作を行いつつ、変更された目標位置への位置決め動作が困難となる。
【００３３】
そこで、まず、補正ゲイン演算部１２０は、比率演算部１６１（および比率演算部１６２）が、次の式にしたがって、各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]に対する予め設定される各軸の許容速度変更量Ｖｍｉの比率ｒｉ[ｋ]を演算する。
【数３】
【００３４】
そして、比率選択部１７０は、次の式に示すように、（３）式で演算された各軸の比率のうち最小となる比率を選択する。そして、クランプ部１８０は、０から１までの範囲でクランプしたものを補正ゲインＲとする。言い換えると、クランプ部１８０は、出力するＲの上限値を１に制限する。
【数４】
【００３５】
（３）式で演算される比率は、（２）式で演算される各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]が各軸の許容速度変更量Ｖｍｉよりも大きい場合は１よりも小さな値となり、逆に速度変更量Δｖｉ[ｋ]が各軸の許容速度変更量Ｖｍｉよりも小さい場合は１よりも大きな値となる。すなわち、補正ゲイン演算部１２０の動作により、すべての軸の速度変更量が許容速度変更量以下の範囲であれば、出力される補正ゲインＲは１となる。一方、速度変更量が許容速度変更量よりも大きくなる軸が一つでもあれば、補正ゲインＲは１よりも小さな値となる。速度変更量が許容速度変更量よりも大きくなる軸が複数ある場合は、（４）式に示すように最小となる比率を選択することにより、各軸の速度変更量が許容速度変更量の範囲内で各軸速度変更量が最も大きくなるよう補正ゲインＲを演算することができる。
【００３６】
指令速度出力部１４１（および指令速度出力部１４２）では、次の式の演算により、各軸に出力する速度指令出力値ｖｏｉ[ｋ]を演算する。
【数５】
【００３７】
指令位置更新部１５１（および指令位置更新部１５２）では、次の式の演算により、各軸に出力する速度指令出力値ｖｏｉ[ｋ]に応じて指令位置Ｃ[ｋ]（＝（ｘｏ１[ｋ]，ｘｏ２[ｋ]））を更新する。
【数６】
【００３８】
なお、指令生成装置１００が備える夫々の構成要素（指令速度演算部１１０、補正ゲイン演算部１２０、速度変更量演算部１３１、速度変更量演算部１３２、指令速度出力部１４１、指令速度出力部１４２、指令位置更新部１５１、指令位置更新部１５２、第１の比率演算部１６１、第２の比率演算部１６２、比率選択部１７０およびクランプ部１８０）をハードウェア回路を用いて実現するようにしてもよい。また、指令生成装置１００に演算装置と記憶装置とを備えるコンピュータを具備させ、当該コンピュータ上で所定のプログラムを実行することにより指令生成装置１００が備える一部または全部の構成要素を実現するようにしてもよい。
【００３９】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、目標位置Ｘと可動軸の現在位置Ｃとの間を補間するように速度指令計算値ｖｒを可動軸毎に算出する指令速度演算部１１０と、直前に出力された速度指令出力値ｖｏと速度指令計算値ｖｒとの差分である速度変更量Δｖを可動軸毎に算出する速度変更量演算部１３１、１３２と、可動軸毎の速度変更量Δｖの全てが許容速度変更量Ｖｍを越えない値となるように速度変更量Δｖを制限する１つの補正ゲインＲを算出する補正ゲイン演算部１２０と、速度変更量Δｖを補正ゲインＲで制限した値と直前に出力された速度指令出力値ｖｏとを加算して次に出力する速度指令出力値ｖｏを可動軸毎に算出する指令速度出力部１４１、１４２を備えるように構成したので、目標位置の変更に伴う速度変更量が許容速度変更量Ｖｍの範囲内に収まるような速度指令出力値ｖｏを補間動作を停止することなく出力することができるので、目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行することができる。
【００４０】
また、指令速度出力部１４１、１４２が算出した速度指令出力値ｖｏを可動軸毎に積算して、指令速度演算部１１０が使用する現在位置Ｃを算出するようにした。また、目標速度Ｖを受け付けて、可動軸毎の速度指令計算値ｖｒを合成した値の大きさが目標速度Ｖに等しくなるように可動軸毎の速度指令計算値ｖｒを算出するようにした。
【００４１】
また、補正ゲイン演算部１２０は、速度変更量Δｖの大きさに対する許容速度変更量Ｖｍの比率ｒを可動軸毎に演算する比率演算部１６１、１６２と、可動軸毎の比率ｒのうち最小の比率を選択する比率選択部１７０と、選択した比率ｒの最大値を１でクランプし、得られた値を補正ゲインＲとするクランプ部１８０と、を備えるように構成した。
【００４２】
なお、モータによって駆動される可動軸を複数備え、前記可動軸が補間動作を行いつつ所定の位置に位置決め動作を行うための指令速度を生成する方法として、位置決め開始位置から目標位置までの目標移動距離から各可動軸の合成移動量を差し引いた残距離に基づいて各軸に対する指令速度を演算する方法（パルス分配方式）がある。通常は、パルス分配方式によって指令速度ｖｒを演算するようにし、（３）式で演算される比率ｒｉ[ｋ]、または（４）式で演算される補正ゲインＲが１より小さい場合に、本実施の形態１で示す指令生成装置１００を用いるよう切り替えて使用しても良い。
【００４３】
また、目標位置がＺからＸへ変更されたときから、（３）式で演算される比率ｒｉ[ｋ]、または（４）式で演算される補正ゲインＲが１になるまで、本実施の形態１で示す指令生成装置１００を用いるよう切り替えて使用しても良い。
【００４４】
また、本実施の形態１では、速度指令出力値を出力するよう構成した指令生成装置について説明したが、速度指令出力値ではなく速度指令出力値を累積加算した指令位置を出力するように構成しても良い。また、速度指令出力値を演算周期毎に差分した加速度に相当する指令加速度を出力するようにしても良い。
【００４５】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかる指令生成装置の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、実施の形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、実施の形態２の指令生成装置２００は、指令速度演算部１１０、補正ゲイン演算部２２０、速度変更量演算部１３１、速度変更量演算部１３２、指令速度出力部１４１、指令速度出力部１４２、指令位置更新部１５１、および指令位置更新部１５２を備えている。指令生成装置２００は、許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２の替わりに、各軸の許容速度変更量Ｖｍｉを合成した値に相当する、一演算周期で変更可能な最大の速度変更量である合成許容速度変更量Ｖｍが入力される。合成許容速度変更量Ｖｍは、軸１および軸２が直交している場合、例えば許容速度変更量Ｖｍ１、Ｖｍ２の２乗和の平方根に対応する。
【００４７】
補正ゲイン演算部２２０は、速度変更量演算部１３１、１３２で演算された各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]と合成許容速度変更量Ｖｍとを入力として、補正ゲインＲを出力する。
【００４８】
図６は、補正ゲイン演算部２２０の構成を示すブロック図である。図示するように、補正ゲイン演算部２２０は、比率演算部２６０およびクランプ部２８０を備えている。
【００４９】
比率演算部２６０は、各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]（ｉ＝１，２）と合成許容速度変更量Ｖｍとを入力として、次式に示すような演算を施し、各軸の速度変更量の合成量に対する合成許容速度変更量Ｖｍの比率ｒ[ｋ]を演算する。
【数７】
【００５０】
（７）式で演算される比率ｒ[ｋ]は、各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]の合成量が合成許容速度変更量Ｖｍよりも大きい場合は１よりも小さな値となる。一方、各軸の速度変更量Δｖｉ[ｋ]の合成量が各軸の合成許容速度変更量Ｖｍよりも小さい場合は１よりも大きな値となる。
【００５１】
クランプ部２８０は、次式に示すように（７）式で演算される比率ｒ[ｋ]の値を０から１までの範囲でクランプする。クランプ部２８０からの出力が補正ゲインＲとなる。
【数８】
【００５２】
指令生成装置２００内部の指令速度出力部１４１（１４２）では、実施の形態１で述べたのと同様、（５）式の演算により、各軸に出力する速度指令出力値voi[k]を演算する。また、指令位置更新部１５１（１５２）では、（６）式の演算により、各軸に出力する速度指令出力値ｖｏｉ[ｋ]に応じて指令位置Ｃ[ｋ]＝（ｘｏ１[ｋ]， ｘｏ２[ｋ]）を更新する。
【００５３】
このように、本発明の実施の形態２によれば、補正ゲイン演算部２２０は、可動軸毎の速度変更量Δｖを合成して合成速度変更量を算出し、算出した合成速度変更量と許容速度変更量Ｖｍの比率ｒを算出する比率演算部２６０と、算出した比率ｒの最大値を１でクランプし、得られた値を補正ゲインＲとするクランプ部２８０と、を備えるように構成したので、実施の形態１と同様に、目標位置が変更された場合であっても、可動軸に発生する衝撃や励起する振動を可及的に抑制しながら前記変更された目標位置までの補間動作を実行することができる。
【００５４】
なお、以上の説明においては、合成許容速度変更量Ｖｍを軸毎の許容速度変更量を合成したものに相当するとして説明したが、各軸の許容速度変更量Ｖｍｉ（ｉ＝１，２）のうちの最小値を合成許容速度変更量Ｖｍとして採用するように構成しても構わない。
【００５５】
また、指令生成装置２００が備える夫々の構成要素（指令速度演算部１１０、補正ゲイン演算部２２０、速度変更量演算部１３１、速度変更量演算部１３２、指令速度出力部１４１、指令速度出力部１４２、指令位置更新部１５１、指令位置更新部１５２、比率演算部２６０およびクランプ部２８０）をハードウェア回路を用いて実現するようにしてもよい。また、指令生成装置２００に演算装置と記憶装置とを備えるコンピュータを具備させ、当該コンピュータ上で所定のプログラムを実行することにより指令生成装置２００が備える一部または全部の構成要素を実現するようにしてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態２では、速度指令出力値を出力するよう構成した指令生成装置について説明したが、速度指令出力値ではなく速度指令出力値を累積加算した指令位置を出力するように構成しても良い。また、速度指令出力値を演算周期毎に差分した加速度に相当する指令加速度を出力するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかる指令生成装置は、複数の可動軸の位置決め運転を行う指令生成装置に適用して好適である。
【符号の説明】
【００５８】
１００、２００ 指令生成装置
１１０ 指令速度演算部
１２０、２２０ 補正ゲイン演算部
１３１、１３２ 速度変更量演算部
１４１、１４２ 指令速度出力部
１５１、１５２ 指令位置更新部
１６１、１６２、２６０ 比率演算部
１７０ 比率選択部
１８０、２８０ クランプ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の可動軸を夫々動作させる速度指令出力値を可動軸毎に出力する指令生成装置であって、
外部から入力される可動軸毎の目標位置および目標速度を受け付けて、前記受け付けた目標位置および目標速度と現在の指令位置とに基づいて、夫々の可動軸が補間動作を行うよう速度指令計算値を可動軸毎に算出する指令速度演算部と、
直前に出力された速度指令出力値と前記速度指令計算値との差分である速度変更量を可動軸毎に算出する速度変更量演算部と、
外部から入力される許容速度変更量を受け付けて、前記可動軸毎の速度変更量の全てが前記受け付けた許容速度変更量を越えない値となるように前記速度変更量を制限する１つの補正ゲインを算出する補正ゲイン演算部と、
前記速度変更量に前記補正ゲインを乗じ、前記補正ゲインを乗じた速度変更量と前記直前に出力された速度指令出力値とを加算して次に出力する速度指令出力値を可動軸毎に算出する指令速度出力部と、
を備えることを特徴とする指令生成装置。
【請求項２】
前記指令速度出力部が算出した速度指令出力値を現在の指令位置に加算して、前記指令速度演算部に供給する可動軸毎の指令位置を算出（更新）する指令位置更新部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の指令生成装置。
【請求項３】
前記指令速度演算部は、外部から入力される目標速度を受け付けて、可動軸毎の速度指令計算値を合成した値の大きさが前記受け付けた目標速度に等しくなるように速度指令計算値を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の指令生成装置。
【請求項４】
前記補正ゲイン演算部は、
前記速度変更量の大きさに対する前記受け付けた許容速度変更量の比率を可動軸毎に演算する比率演算部と、
前記可動軸毎の比率のうち最小の比率を選択する比率選択部と、
前記選択した比率の最大値を１でクランプし、得られた値を前記補正ゲインとするクランプ部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の指令生成装置。
【請求項５】
前記補正ゲイン演算部は、
前記可動軸毎の速度変更量を合成して合成速度変更量を算出し、前記算出した合成速度変更量と前記受け付けた許容速度変更量の比率を算出する比率演算部と、
前記算出した比率の最大値を１でクランプし、得られた値を前記補正ゲインとするクランプ部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の指令生成装置。
【請求項１】
複数の可動軸を夫々動作させる速度指令出力値を可動軸毎に出力する指令生成装置であって、
外部から入力される可動軸毎の目標位置および目標速度を受け付けて、前記受け付けた目標位置および目標速度と現在の指令位置とに基づいて、夫々の可動軸が補間動作を行うよう速度指令計算値を可動軸毎に算出する指令速度演算部と、
直前に出力された速度指令出力値と前記速度指令計算値との差分である速度変更量を可動軸毎に算出する速度変更量演算部と、
外部から入力される許容速度変更量を受け付けて、前記可動軸毎の速度変更量の全てが前記受け付けた許容速度変更量を越えない値となるように前記速度変更量を制限する１つの補正ゲインを算出する補正ゲイン演算部と、
前記速度変更量に前記補正ゲインを乗じ、前記補正ゲインを乗じた速度変更量と前記直前に出力された速度指令出力値とを加算して次に出力する速度指令出力値を可動軸毎に算出する指令速度出力部と、
を備えることを特徴とする指令生成装置。
【請求項２】
前記指令速度出力部が算出した速度指令出力値を現在の指令位置に加算して、前記指令速度演算部に供給する可動軸毎の指令位置を算出（更新）する指令位置更新部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の指令生成装置。
【請求項３】
前記指令速度演算部は、外部から入力される目標速度を受け付けて、可動軸毎の速度指令計算値を合成した値の大きさが前記受け付けた目標速度に等しくなるように速度指令計算値を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の指令生成装置。
【請求項４】
前記補正ゲイン演算部は、
前記速度変更量の大きさに対する前記受け付けた許容速度変更量の比率を可動軸毎に演算する比率演算部と、
前記可動軸毎の比率のうち最小の比率を選択する比率選択部と、
前記選択した比率の最大値を１でクランプし、得られた値を前記補正ゲインとするクランプ部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の指令生成装置。
【請求項５】
前記補正ゲイン演算部は、
前記可動軸毎の速度変更量を合成して合成速度変更量を算出し、前記算出した合成速度変更量と前記受け付けた許容速度変更量の比率を算出する比率演算部と、
前記算出した比率の最大値を１でクランプし、得られた値を前記補正ゲインとするクランプ部と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のうちの何れか一項に記載の指令生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２０８９０５（Ｐ２０１２−２０８９０５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７６０９１（Ｐ２０１１−７６０９１）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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