JPH08190419A - ２軸補間制御装置の加減速制御法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補間終了位置までの総移動量を求める必要が
なく、簡単な方法で減速開始位置を決定できるようにす
ることである。 【構成】 ２個のモータ７を介して例えばカッタヘッド
等の被移動体を移動させるものにおいて、マイコン１か
らの制御信号に対応した周波数の速度指令パルスＦＰを
発生する速度指令パルス発生手段３と、該速度指令パル
スＦＰを受け、補間形状に対応して前記各モータ７に駆
動パルスＸ＋パルス、Ｘ−パルス及びＹ＋パルス、Ｙ−
パルスを供給するとともにこれら駆動パルスをカウント
して被移動体の現在位置データを作成する補間演算手段
２と、該補間演算手段２に補間形状、補間終了位置デー
タを送るとともに補間演算手段２の現在位置データから
現在位置を演算するマイコン１とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】本発明は２軸補間制御装置の加減速
制御法に関するもので、例えば木材加工機等のカッタヘ
ッドを、少なくとも２個のモータによって所定の移動経
路に沿って移動させるものにおいて、簡単な方法で減速
開始位置を決定するようにしたものである。以下、説明
の便宜上被移動体をカッタヘッドとして説明する。

【０００２】

【従来の技術】補間制御装置の一例を図４に示し、その
動作の一例及び他の例をそれぞれ図５及び図６に示す。
ＯＳＣ１１は一定周波数のクロックを出力する。プログ
ラマブル乗算器１２は、該ＯＳＣ１１のクロックとアッ
プダウンカウンタ１３のカウント出力Ｑを掛け合わせた
周波数の速度指令パルスＦＰを出力する。補間演算部２
はマイコン１によって指定された補間形状に従って内部
演算を行い、速度指令パルスＦＰに同期して、Ｘ軸を正
方向及び負方向に駆動するためのＸ＋パルス及びＸ−パ
ルス、同じくＹ軸を駆動するためのＹ＋パルス及びＹ−
パルスを必要に応じて同時に出力する機能をもつ。な
お、このような機能を持つ専用ＬＳＩが市販されている
ので、それらを使用することができる。

【０００３】これらのＸ軸、Ｙ軸駆動パルスによって、
Ｘ軸サーボ制御系９及びＹ軸サーボ制御系１０は各々の
軸の位置を制御する。また、これらのパルスはオアゲー
ト１４によって総和が取られ、アップダウンカウンタ１
３のカウント入力Ｔとなり、マイコン１がアップダウン
カウンタ１３のカウント値Ｑをモニタして、そのＥＮ端
子によりカウントの許可を、Ｕ／Ｄ端子によりアップカ
ウント／ダウンカウントの切り替えを制御する。

【０００４】次に、図５により動作の一例を説明する。
同図（ａ）に示すような直線移動の補間を行う場合は、
マイコン１により補間演算部２に、開始位置Ｓと終了位
置Ｅの相対座標（Ｅｘ−Ｓｘ），（Ｅｙ−Ｓｙ）が設定
され、直線補間が指定されることにより、補間演算部２
は内部演算を行い、その結果として、移動量の多いＸ軸
と移動量の少ないＹ軸に対して同図（ｂ）のように、
（Ｅｘ−Ｓｘ）の数のＸ＋パルスに対し、（Ｅｙ−Ｓ
ｙ）の数のＹ＋パルスの時間軸上の発生比率を変えて出
力する。これによって、Ｘ軸の移動量とＹ軸の移動量の
合成として、カッタヘッドの移動軌跡は直線となる。

【０００５】次に、加減速処理について説明する。ま
ず、補間の開始前にマイコン１は、同図（ｃ）のように
アップダウンカウンタ１３のＵ／Ｄ端子を論理値１とし
てアップダウンカウンタ１３をアップカウントに設定
し、また、ＥＮ端子を論理値１としてカウントを許可す
る。補間が開始されると、オアゲート１４による補間パ
ルスの総和により、アップダウンカウンタ１３のカウン
ト値Ｑが進み、それによって、速度指令パルスＦＰの周
波数が大きくなって、カッタヘッド移動の加速が行われ
る。マイコン１はアップダウンカウンタ１３のカウント
値Ｑが所定の加速終了位置Ａに達するまでの所定のカウ
ント値ＳＡとなったところで、ＥＮ端子を論理値０とし
てカウントを禁止するとともにＵ／Ｄ端子を論理値０と
してダウンカウントに切り替える。カウントが禁止され
ることにより、そのあと、カッタヘッドは一定速度で移
動する。マイコン１は残りの移動量がＳＡとなった減速
開始位置ＤでＥＮ端子を論理値１としてダウンカウント
を許可する。これにより、カウント値Ｑは減少し、速度
指令パルスＦＰの周波数が下がるため、カッタヘッドは
減速される。

【０００６】以上のようにして、補間移動時の加減速の
制御を行えるが、そのためには、予め補間のための総移
動量を計算して知っておかなければならない。図５のよ
うな直線補間ではそれは容易なことである。同図（ｂ）
に示すが、Ｘ＋パルスが毎回出力されて、それに対して
Ｙ＋パルスの発生比率が変化するように、必ずＸ軸パル
ス又はＹ軸パルスのいずれかが支配的となり毎回出力さ
れるので、その支配的な軸、上記の例ではＸ軸の移動量
を総移動量とみなすことができるからである。

【０００７】次に、他の例として円弧補間の場合を図６
に示す。この場合では、マイコン１が終了位置Ｅ、円弧
中心位置Ｏの座標の設定、円弧補間の指定をすることに
より補間演算部２は内部演算を行い、その結果、同図
（ｂ）に示すようにＸ＋パルス、Ｙ＋パルス、Ｙ−パル
スを出力する。しかし、この場合は上記の直線補間の例
のようにＸ＋パルスが常に支配的であることはなく、補
間軌跡上の位置によって、Ｙ＋パルスが支配的であった
り、Ｙ−パルスが支配的であったりもする。また、補間
終了位置Ｅがどこにあるかによって、同図（ｂ）のＹ軸
のように同一軸上での往復移動が起き、Ｙ＋パルス、Ｙ
−パルスの切り替わりが起きたりもする。このように円
弧補間の場合、補間終了位置までの総移動量を予め求め
ることは、計算が複雑となって容易ではない。また、こ
のようなことは円弧以外の曲線の場合でも起こりうる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術で
は、円弧補間等の曲線補間の場合、予め補間終了位置ま
での総移動量を計算することが複雑となる不具合がある
とともに外部に各軸の駆動パルス量をカウントするため
の構成が必要となる等の問題があった。

【０００９】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
をなくし、補間終了位置までの総移動量を求める必要が
ない簡単な方法で減速開始位置を決定できるようにする
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、円周上の２
点間の距離がその２点の座標から簡単に計算できること
に着目し、現在位置から補間終了位置までの距離が補間
開始位置から加速終了位置までの距離以下となった位置
を減速開始位置と決定することにより達成される。

【００１１】

【作用】上記した加減速制御法によれば、従来のように
総移動量を計算することなく減速開始位置を簡単に決定
できるようになり、構成を簡単にすることができる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例について図１〜図３を用い
て説明する。図１は補間制御装置を示すブロック図であ
る。速度指令パルス発生部３は、速度指令パルスＦＰを
発生するもので、図示を省略したＯＳＣと分周器等から
構成される。マイコン１は該分周器の分周比データを大
小順に並べた加減速テーブルとして予め記憶しており、
マイコン１が該分周比データを順次読み出して分周器に
設定することにより、速度指令パルス発生部３は、設定
された分周比に対応した周波数の速度指令パルスＦＰを
発生する。該速度指令パルスＦＰ及び補間形状に対応し
た駆動パルスとなるＸ＋パルス、Ｘ−パルス及びＹ＋パ
ルス、Ｙ−パルスを発生する補間演算部２は、マイコン
１からの補間開始位置からの補間終了位置の相対座標、
同じく円弧中心位置の相対座標及び補間形状を指定する
ためのレジスタ等を有するとともに補間終了位置の相対
座標を初期値としてロードされ、駆動パルスとしてのＸ
＋パルス、Ｘ−パルスでそれぞれカウントダウン、カウ
ントアップされるＸ座標カウンタ、及び駆動パルスとし
てのＹ＋パルス、Ｙ−パルスでそれぞれカウントダウ
ン、カウントアップされるＹ座標カウンタを有する。該
Ｘ座標カウンタ及びＹ座標カウンタのカウント値が０に
なったとき、補間演算部２は補間終了割込信号をマイコ
ン１に送る。また、これらＸ座標カウンタ及びＹ座標カ
ウンタのカウント値はマイコン１に送られ、マイコン１
はこれらカウント値によりカッタヘッドの現在位置を演
算決定する。

【００１３】前記駆動パルスＸ＋パルス、Ｘ−パルスを
受ける位置制御部４は、Ｄ／Ａコンバータ５、ドライバ
６を介してサーボモータ７を所定方向に所定量駆動し、
エンコーダ８からのエンコーダパルスＥＸ＋パルス、Ｅ
Ｘ−パルスは位置制御部４にフィードバックされる。位
置制御部４は、前記駆動パルスＸ＋パルス及びエンコー
ダパルスＥＸ−をカウントアップし、駆動パルスＸ−パ
ルス及びエンコーダパルスＥＸ＋をカウントダウンする
誤差カウンタを有し、該誤差カウンタのカウント値が０
となるようにサーボモータ７を駆動する。これら位置制
御部４〜エンコーダ８は、Ｘ軸サーボ制御系９を構成し
ている。Ｙ軸サーボ制御系１０もＸ軸サーボ制御系９と
同一構成とされている。これらＸ軸及びＹ軸サーボモー
タ７を駆動することにより前記カッタヘッドをＸ及びＹ
方向へ移動させる。該カッタヘッドの移動軌跡は前記補
間形状により決定される。サーボモータ７は加減速動作
が必要であるが、補間動作は速度指令パルスＦＰに同期
するため、速度指令パルスＦＰの周波数を変えることに
よって、加減速等の制御を行うことができる。なお、補
間演算部２、位置制御部４等は、専用ＬＳＩが市販され
ているのでそれらを使用することが可能である。

【００１４】次に、図２は制御法を示すフローチャー
ト、図３は移動線図で、これらの図を用いて加減速処理
について説明する。まず、補間開始位置Ｓにおいて、マ
イコン１は補間終了位置Ｅの座標等を補間演算部２のレ
ジスタに設定し、次に速度指令パルスＦＰを発生するこ
とにより補間処理を開始する（Ｓ５１）。最初マイコン
１は前記加減速テーブルから初期設定値より１レベル小
さい分周比データを読み出して分周器に設定することに
より、速度指令パルス発生部３は速度指令パルスＦＰの
周波数を１レベル上げる（Ｓ５２）。さらに、マイコン
１は加減速テーブルのデータ列が終了するまですなわち
Ｓ５３の加速終了処理が済むまで、所定時間ごとに加減
速テーブルから、その降順に分周比データを読み出し、
上記を繰り返すことにより、速度指令パルスＦＰの周波
数を所定時間ごとに増加する処理を行う。この間に例え
ば図３のようにカッタヘッドは円弧を描き、加速処理が
終了した時点で位置Ａに達する。

【００１５】Ｓ５４においてマイコン１は補間開始位置
Ｓと加速終了位置Ａ間の距離ＡＦＰを計算し、該計算結
果をＳ５５において記憶する。Ｓ５４の計算はよく知ら
れるように、次式により計算される。 （ＡＦＰ）²＝（Ａｘ−Ｓｘ）²＋（Ａｙ−Ｓｙ）²…（１）

【００１６】そのあと、カッタヘッドの移動中にマイコ
ン１はＳ５６において、目的地の補間終了位置Ｅと現在
位置Ｃとの距離ＤＦＰを上記（１）式と同様に計算し、
Ｓ５７において先に計算記憶したＡＦＰとの大小比較を
行う。

【００１７】上記において、加速終了位置Ａの座標（Ａ
ｘ，Ａｙ）及び現在位置Ｃの座標（Ｃｘ，Ｃｙ）は、補
間演算部２内のＸ座標カウンタ、Ｙ座標カウンタの値を
各ステップにおいて読み出すことによって知ることがで
きる。なお、このＤＦＰの計算及びＡＦＰとの比較処理
はタイマによる割込処理で一定時間ごとに行っている。
タイマ時間はカッタヘッドの移動速度に比べ十分に小さ
くできるため、間欠処理による誤差は問題とならない。

【００１８】以上の計算、比較を繰り返し、ＤＦＰ≦Ａ
ＦＰとなったときの位置Ｄが減速を開始すべき位置であ
り、この時点でマイコン１は減速処理に入り、前記加減
速テーブルから分周比データを所定時間ごとにその昇順
に読み出して上記加速処理と同等の動作を行うことによ
って速度指令パルスＦＰの周波数を下げる（Ｓ５８〜６
０）。

【００１９】その間にカッタヘッドが所定の移動を終
え、補間演算部２が前記補間終了割込信号を発生する
と、マイコン１は、補間終了位置Ｅに到達したと判断し
て補間処理を終了する（Ｓ５９）。また、Ｓ６０におい
て終了位置Ｅに到達する前に加減速テーブルが終了して
減速処理が終了となった場合には、マイコン１は、予め
所定の分周比によって速度指令パルス発生部３から最低
速度指令パルスＦＰを発生し、これにより、カッタヘッ
ドは該最低速度指令パルスＦＰにより決定される最低速
度で移動する（Ｓ６１）。

【００２０】そのあと、マイコン１は上記同様補間演算
部２からの補間終了割込信号を待ち、該信号が発生して
補間終了位置Ｅに到達したと判断したなら、補間処理を
終了する（Ｓ６２）。

【００２１】上記実施例においては、所定の加速が終了
したあと、補間開始位置と加速終了位置までの距離を演
算記憶し、現在位置と補間終了位置までの距離が前記演
算記憶した距離以下となった位置を減速開始位置と決定
するようにしたので、複雑な計算によって予め総移動距
離を計算する必要がなくなり、減速開始位置を容易に決
定できるようになる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、複雑な計算によって予
め総移動距離を計算する必要がなく、減速開始位置を容
易に決定できる。また、制御部回路部品の削減をするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補間制御装置の一実施例を示すブロッ
ク図。

【図２】制御法を示すフローチャート。

【図３】制御法を説明するための移動線図。

【図４】従来の補間制御装置の一例を示すブロック図。

【図５】従来装置の動作の一例を示す説明図。

【図６】従来装置の動作の他の例を示す説明図。

【符号の説明】

１はマイコン、２は補間演算部、３は速度指令パルス発
生部、４は位置制御部、５はＤ／Ａコンバータ、６はド
ライバ、７はサーボモータ、８はエンコーダ、９はＸ軸
サーボ制御系、１０はＹ軸サーボ制御系、１１はＯＳ
Ｃ、１２はプログラマブル乗算器、１３はアップダウン
カウンタ、１４はオアゲートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大瀬 孝夫 福島県原町市北長野字南原田70番地 株式 会社日立工機原町内 (72)発明者 若松 茂 福島県原町市北長野字南原田70番地 株式 会社日立工機原町内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交する２軸を個別のモータで回転制御
   し、各々の軸の回転移動量に応じて被移動体を直線移動
   又は円弧移動を可能にしたものにおいて、予め設定され
   たプログラムによって動作するマイコンからの制御信号
   に対応した周波数の速度指令パルスを発生する速度指令
   パルス発生手段と、該速度指令パルス発生手段からの出
   力パルスを受け、補間形状に対応して前記各モータへ駆
   動パルスを供給する駆動パルス発生手段を備え、これよ
   り出力される駆動パルスをカウントして被移動体の現在
   位置データを作成する補間演算手段と、該補間演算手段
   に補間形状、補間終了位置データを送るとともに補間演
   算手段の現在位置データから現在位置を演算し、かつ現
   在位置Ｃと補間終了位置Ｅ間の距離ＤＦＰを演算し、該
   距離ＤＦＰが補間開始位置Ｓと加速終了位置Ａまでの距
   離ＡＦＰ以下となった現在位置を減速開始位置と決定
   し、前記速度指令パルスの発生周波数を小さくして減速
   させるようにしたことを特徴とする２軸補間制御装置の
   加減速制御法。