JPH0498403A

JPH0498403A - 駆動制御装置

Info

Publication number: JPH0498403A
Application number: JP21333390A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ito; 彰啓伊藤
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1992-03-31
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JP2884537B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は産業用ロボットやＮＣ工作機械等の制御対象の
動作を制御する駆動制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、駆動制御装置においては、産業用ロボットやＮＣ
工作機械等の制御対象に所望の動作を実行させる動作指
令信号を動作指令信号作成手段にて作成しているが、こ
の動作指令信号作成手段は制御対象の目標位置、速度、
加減速時間が与えられてこれらより速度指令信号として
第８図に示すような台形状の指令パルス信号を作成して
いる。この指令パルス信号における加速部ａの時間ｔａ
及び減速部Ｃの時間ｔｄは制御対象の加減速時間により
設定され、指令パルス信号における加速部ａの時間ｔａ
、定速部すの時間及び減速部Ｃの時間ｔｄを合わせた時
間ｔｓは制御対象の１回当たりの位置決め指令時間であ
る。指令パルス信号における定速部すの振幅■は制御対
象の最高速度により設定され、指令パルス信号は所定の
サンプリング時間間隔で作成される。

動作指令信号作成手段は通常コンピュータを用いて構成
され、指令パルス信号を作成する際には。

まず、制御対象の目標位置までの距離を制御対象の速度
で割って制御対象の動作時間を出し、この時間に上記加
減速時間ｔａ、ｔｄを加味して加減速部ａ、Ｑと定速部
すによる制御対象の移動距離を計算し、関連パラメータ
を求めて指令パルス信号を作成するという手続きをソフ
トウェアにより実行している。ここで、指令パルス信号
にあまり急激な立上り、立下りをさせると、制御対象の
機構部が振動する場合があって制御対象の安定した制御
が行えなくなる。即ち、制御対象を目標位置付近までは
早く到達させるが、その後は制御対象の機構部が慣性及
び弾性により目標位置を行き過ぎてなかなか目標位置に
止まらなくなる。そこで、指令パルス信号の加減速時間
ｔａ、ｔｄをあまり短く設定しないようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕上記駆動制御装置では動作指令信号作成手段は通常コン
ピュータを用いて構成され、制御対象の目標位置までの
距離を制御対象の速度で割って制御対象の動作時間を出
し、この時間に上記加減速時間ｔａ、ｔｄを加味して加
減速部ａ、ｃと定速部すによる制御対象の移動距離を計
算し、関連パラメータを求めて指令パルス信号を作成す
るという面倒な手続きをソフトウェアにより実行してい
るので、指令パルス信号の作成速度が遅くてこれがネッ
クになっている。従って、サンプリング時間が長くなっ
たり、あるいは指令パルス信号の作成速度を速くするた
めに高価なスピードの速いコンピュータが必要になった
りするという欠点があった。

本発明は上記欠点を改善し、動作指令信号を簡単に、か
つ速く作成することができる駆動制御装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、請求項１の発明は制御対称に
所望の動作を実行させる動作指令信号を動作指令信号作
成手段にて作成し、この作成した動作指令信号を上記制
御対称に出力して上記制御対象の動作を制御する駆動制
御装置において、上記動作指令信号作成手段は非再帰型
フィルタを複数個直列に接続して構成したものであり、
請求項２の発明は請求項１記載の駆動制御装置において
、上記非再帰型フィルタは、順次に入力される入力信号
を順次に記憶する直列に複数段設けられた遅延素子と、
該複数段の遅延素子の各出力信号を制御信号に応じた数
だけ加算する加算器と、該加算器からのデータを上記制
御信号に基づいて割算する割算器とからなるものである
。

〔作　用〕

請求項１の発明では動作指令信号が複数個の非再帰型フ
ィルタにより作成される。

請求項２の発明では非再帰型フィルタにおいて、複数段
の遅延素子が順次に入力される入力信号を順次に記憶し
、該複数段の遅延素子の各出力信号が加算器により制御
信号に応じた数だけ加算されて該加算器からのデータが
上記制御信号に基づいて割算器により割算される。

〔実施例〕

第６図は本発明を応用した産業用ロボットの一例を示す
。

この産業用ロボットは水平関節型のものであり、ロボッ
ト本体１のアームなどの可動部からなる機構部２は直接
に（又は減速手段を介して）駆動手段としてのモータ３
によって駆動される。モータ３には位置検出手段として
の角度検出器４が連結され、角度検出器４により実際の
モータ３の位置が検出される。駆動制御装置としてのロ
ボット駆動制御装Ｎ５はコンピュータ等によって構成さ
れていて、モータ３及び機構部２からなる制御対象の運
動プログラムを内臓しており、モータ３の駆動制御（位
置制御）を行う機能を備えている。

第７図は上記ロボット駆動制御装置５の構成を示す。

ロボット駆動制御装置５は入力手段６．設定表示手段７
．記憶手段８．制御手段９．動作指令信号作成手段１０
及び駆動制御手段１１を有し、入力手段６は可動部２に
所望の動作を実行させるのに必要なデータ（可動部２の
目標位置、動作時間等のデータ）を入力する手段である
。設定表示手段７はＣＲＴ及びキーボードからなり、入
力手段６により入力されたデータの確認などに用いられ
る。

記憶手段８は入力手段６からのデータや、このデータを
制御手段９で演算して求めたデータ等を決められた場所
に記憶する。制御手段９はロボット駆動制御装置ｆ５の
全体を制御する。動作指令信号作成手段１０は制御対称
２，３に所望の動作を実行させる動作指令信号を入力手
段６からのデータを基にして作成するものであり、駆動
制御手段１１は動作指令信号作成手段１０により作成さ
れた動作指令信号に従って駆動手段３を駆動する。ここ
で。

制御対象が複数個ある場合には動作指令信号作成手段１
０が制御対象毎に動作指令信号を作成し、駆動制御手段
１１が各制御対象毎に動作指令信号作成手段１０からの
各動作指令信号により制御対象を制御する。

次に、この産業用ロボットの動作を説明する。

産業用ロボットのモータ３がロボット駆動制御装置Ｆ５
で動作指令信号（台形状の指令パルス信号）番こより制
御され、可動部２が上記動作指令信号に追従するようｌ
；制御される。ロボット駆動制御装置５においては、動
作指令信号作成手段１０が可動部２に所望の動作を実行
させる動作指令信号（可動部２の目標位置、速度、動作
時間、加減速度により決まる指令パルス信号）を入力手
段６からのデータを基にして作成し１Ｍ動制御手段１１
が動作指令信号作成手段】０からの動作指令信号により
駆動手段３を駆動して可動部２を制御する。このとき、
駆動手段３の実際の位置が位置検出手段４により検出さ
れてこの位置検出手段４の出力信号が駆動制御手段１１
に入力さ九１位置制御が行われる。

上記動作指令信号作成手段１０は複数個の非再帰型フィ
ルタを直列に接続して構成されており、その非再帰型フ
ィルタは第４図に示すような非再帰型フィルタが用いら
れている。

この非再帰型フィルタは一種の可変構造を有する非再帰
型フィルタであって複数段のバッファ（遅延メモリ）１
５１，１５２，１５３．・・・】５６．・・・１５６．
・・・、スイッチ］６１，１６□、　１６３．・・・】
６．、・・・１６５．・・・、加算器】７、割算器１８
及びバッファ１９により構成され、入力信号ＩＮ及び制
御信号ｄが入力されて出力信号ＯＵＴを出力する。入力
信号ＩＮは一定のサンプリング時間間隔で入力され、バ
ッファ１５１及びスイッチ１６□に送られる。また、制
御信号ｄはバッファ１９に入力されて記憶され、このバ
ッファ１９からの制御信号ｄ′によりスイッチ１６１，
１６２，１６．、・・・１６．、・・・１６ｋｌ・・・
が選択的にオン／オフされ、例えばスイッチ１６□〜１
６．がオンにされて他のスイッチがオフにされる。バッ
ファ１５１，１５□、１５．、・・・１５．、、・・・
１５３．・・・はそれぞれ入力信号をサンプリング時間
だけ記憶される。つまり、最初の入力信号が入力される
と、この入力信号は第１段のバッファ１５□に入力され
て記憶される。次に、サンプリング時間をおいて２番目
の入力信号が入力されると、第１段のバッファ１５１で
記憶されていた最初の入力信号が第２段のバッファ１５
□で記憶され、２番目の入力信号が第１段のバッファ１
５□で記憶される。次に、サンプリング時間をおいて３
番目の入力信号が入力されると、第２段のバッファ１５
□で記憶されていた最初の入力信号が３番目のバッファ
１５．で記憶され、第１段のバッファ１５□で記憶され
ていた２番目の入力信号が第２段のバッファ１５□で記
憶され、３番目の入力信号が第１段のバッファ１５１で
記憶される。更に、サンプリング時間をおいて入力信号
が入力されないと、３番目のバッファ１５゜で記憶され
ていた最初の入力信号が４段目のバッファ１５４で記憶
され、第２段のバッファ１５□で記憶されていた２番目
の入力信号が第３段のバッファ１５３で記憶され、第１
段のバッファ１５□で記憶されていた３番目の入力信号
が第２段のバッファ１５□で記憶される。このように、
入力信号ＩＮはバッファ１５０，１５□、１５．、・・
・１５．、・・・】５１．・・・で順次に記憶される。

入力信号ＩＮ及びバッファ１５１，１５□、１５．、・
・・１５４、・・・１５５．・・・の出力信号は加算器
１７で加算され、加算器Ｊ７の出力信号Ｘは割算器１８
にてバッファ１９からの制御信号ｄ′で割算される。こ
の割算器１８の出力信号ＯＵＴはｆ１ス（ｘ／ｄ’）と
なる９動作指令信号はパルス信号で整数値となるから、
割算器１８の出力信号ＯＵＴは小数点以下が切り捨てら
れる。

例えば入力手段６により入力信号ＩＮ＝Ｐ、制御信号ｄ
＝Ｔに設定されると、割算器１８から第５図に示すよう
な出力信号ＯＵＴが得られ、最終的には入力信号ＩＮが
定常値におちつくならば、必ず出力信号ＯＵＴが入力信
号ＩＮに収束する。

上記動作指令信号作成手段１０は第４図に示すように構
成された２個又は３個の非再帰型フィルタ１２．１３．
１４を第１図に示すように直列に接続して構成している
。

非再帰型フィルタ１２は目標位置のパルス信号ｅが入力
信号ＩＮとして入力されて指令時間ｉが制御信号ｄとし
て入力され、出力信号ｆを出力する。

非再帰型フィルタ１３は非再帰型フィルタ１２の出力信
号ｆが入力信号ＩＮとして入力されて加減速時間ｊが制
御信号ｄとして入力され、出力信号ｇを出力する。入力
信号ｅ、制御信号１ｐ　ｊ及び出力信号ｇの関係は第２
図に示すようになり、非再帰型フィルタ１３から台形の
動作指令信号（位置指令信号）ｇが得られる。したがっ
て、何ら複雑な前処理を行わずに台形の動作指令信号が
簡単に得られる。非再帰型フィルタ１３からの位置指令
信号ｇを微分回路で微分すれば速度指令信号ｇが得られ
、この速度指令信号ｇと制御信号１ｖ　ｊ−非再帰型フ
ィルタ１２の出力信号ｆを微分した信号ｆとの関係は第
３図に示すようになる。

また、３個の非再帰型フィルタ１２，１３，１４１直列
に接続した場合には非再帰型フィルタ１４は非再帰型フ
ィルタ１３の出力信号ｇが入力信号ＩＮとして入力され
て制御信号ｋが入力され、出力信号りを出力する。この
非再帰型フィルタ１４の出力信号りは第２図に示すよう
に台形の角が丸くなった波形となり、機械に対する動作
指令信号としてはより理想的なもの（機械を円滑に動か
すことができる動作指令信号）となる。つまり１機械は
急に動作できないのが、非再帰型フィルタ１４の角が丸
くなった動作指令信号りは機械を動作の初めにはゆっく
り動作させ、機械を動作の終わりで目標位置に停止させ
る際にはゆっくり動作させて機械の振動を防止すること
ができる。この場合にも、何ら複雑な前処理を行わずに
台形の動作指令信号りが簡単に得られる。また、非再帰
型フィルタ１４からの位置指令信号りを微分回路で微分
すれば第３図に示すような速度指令信号りが得られる。

なお、上記動作指令信号作成手段１ｏは４個以上の非再
帰型フィルタを直列に構成して各種の図形の動作指令信
号を作成するようにしてもよい。また、上記非再帰型フ
ィルタはハードウェアで構成しても、コンピュータを用
いてソフトウェアにより実現してもよく、いずれの場合
も動作指令信号を簡単に作成できてサンプリング時間を
短くでき、制御対象の高性能で滑らかな動作制御を低コ
ストで実現することができる。

〔発明の効果〕

以上のように請求項１の発明によれば、制御対称に所望
の動作を実行させる動作指令信号を動作指令信号作成手
段にて作成し、この作成した動作指令信号を上記制御対
称に出力して上記制御対象の動作を制御する駆動制御装
置において、上記動作指令信号作成手段は非再帰型フィ
ルタを複数個直列に接続して構成したので、動作指令信
号を簡単に、かつ速く作成することができ、制御対象の
高性能で滑らかな動作制御を低コストで実現することが
できる。

また、請求項２の発明によれば、請求項１記載の駆動制
御装置において、上記非再帰型フィルタは、順次に入力
される入力信号を順次に記憶する直列に複数段設けられ
た遅延素子と、該複数段の遅延素子の各出力信号を制御
信号に応じた数だけ加算する加算器と、該加算器からの
データを上記制＃信号に基づいて割算する割算器とから
なるので、請求項１の発明と同様な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における動作指令信号作成手
段を示すブロック図、第２図及び第３図は同動作指令信
号作成手段を説明するための波形図、第４図は同動作指
令信号作成手段で用いた非再帰型フィルタを示すブロッ
ク図、第５図は同非再帰型フィルタの動作を説明するた
めの波形図、第６図は本発明を応用した産業用ロボット
の一例を示す概略図、第７図は上記実施例を示すプロッ
り図、第８図は動作指令信号の例を示す波形図である。ｌＯ・・・動作指令信号作成手段、１２，１３，１４・
・・非再帰型フィルタ、１５□〜１５．・・・バッファ
、１６．〜１６．・・・スイッチ、１７・・・加算器、
１８・・・割算器、１９・・・バソファー

Claims

【特許請求の範囲】１、制御対称に所望の動作を実行させる動作指令信号を
動作指令信号作成手段にて作成し、この作成した動作指
令信号を上記制御対称に出力して上記制御対象の動作を
制御する駆動制御装置において、上記動作指令信号作成手段は非再帰型フィルタを複数個
直列に接続して構成したことを特徴とする駆動制御装置
。２、請求項１記載の駆動制御装置において、上記非再帰
型フィルタは、順次に入力される入力信号を順次に記憶
する直列に複数段設けられた遅延素子と、該複数段の遅
延素子の各出力信号を制御信号に応じた数だけ加算する
加算器と、該加算器からのデータを上記制御信号に基づ
いて割算する割算器とからなることを特徴とする駆動制
御装置。