JPS5829529B2 - Constant velocity control device for multi-axis moving objects - Google Patents

Constant velocity control device for multi-axis moving objects

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JPS5829529B2
JPS5829529B2 JP7134976A JP7134976A JPS5829529B2 JP S5829529 B2 JPS5829529 B2 JP S5829529B2 JP 7134976 A JP7134976 A JP 7134976A JP 7134976 A JP7134976 A JP 7134976A JP S5829529 B2 JPS5829529 B2 JP S5829529B2
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JP
Japan
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moving object
speed
output
differential amplifier
axis
Prior art date
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Expired
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JP7134976A
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Japanese (ja)
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JPS52154980A (en
Inventor
邦久 林
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Numerical Control (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は移動物体の多軸方向同時移動を数値制御する装
置1こ係り、特(こその移動速度を所定の設定値に制御
する装置に係る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an apparatus for numerically controlling the simultaneous movement of a moving object in multiple axes, and more particularly to an apparatus for controlling the moving speed of the object to a predetermined set value.

工業用ロボットに於て加工ヘッド或は被加工物の如き移
動物体をF T P(POINT TOPOINT)方
式Eこて移動させる場合、その間の軌跡及び線速度は制
御されていない。
When moving a moving object such as a processing head or a workpiece in an industrial robot using an FTP (POINT TOPOINT) method, the trajectory and linear velocity during the movement are not controlled.

又移動物体の多軸方向同時移動を数値制御するNC機械
に於ては、MIT方式、DDA方式、代数演算方式等の
パルス分配方式を用いて二点間の移動軌跡を直線近似す
ることが行なわれているが、これらいずれの方式に於て
も、移動速度はその移動方向をこ従って大きく変化する
In addition, in NC machines that numerically control the simultaneous movement of a moving object in multiple axes, a pulse distribution method such as the MIT method, DDA method, or algebraic calculation method is used to linearly approximate the movement trajectory between two points. However, in any of these methods, the speed of movement varies greatly depending on the direction of movement.

(尚業者には周知の如く、MIT、DDA方式に於ては
その速度は二次元では1〜v″2倍、三次元では1〜1
3倍の間で変化し、又代数演算方式に於てはその速度は
二次元では1〜1/V/′2倍、三次元では1〜1/v
′3倍の間で変化する。
(As is well known to those skilled in the art, in the MIT and DDA methods, the speed is 1 to v''2 times in two dimensions, and 1 to 1 times in three dimensions.
In the algebraic calculation method, the speed is 1 to 1/V/'2 times in two dimensions, and 1 to 1/v in three dimensions.
' varies between 3 times.

)従って、例えば三次元形状を有する物体に加工を施す
場合、それが切削等を行う工作機械であるときには、か
かる速度の変化は工具寿命の短縮、切削面のあれ等の問
題を提示するに留るが、NC機械がアーク溶接を施す爵
接機であるような場合には、アークによる供給エネルギ
ーを一定にするため溶接速度を空間的(こ一定にするこ
とが必要であり、上述の如くその速度が70係も変化す
る場合には溶接品質を一定に保つことが困難であると言
う問題があった。
) Therefore, for example, when machining an object with a three-dimensional shape, if the tool is a machine tool that performs cutting, etc., such changes in speed will not only cause problems such as shortened tool life and roughness on the cutting surface. However, if the NC machine is a welding machine that performs arc welding, it is necessary to keep the welding speed spatially constant in order to keep the energy supplied by the arc constant, and as mentioned above, it is necessary to keep the welding speed constant spatially. There is a problem in that it is difficult to maintain constant welding quality when the speed changes by a factor of 70.

従来、NC機械に於て加工ヘッド或は被加工物の如き移
動物体の移動速度を一定にするためには、例えばペンア
イクスの提案tこよる如き、2進レート乗算器(BRM
)を用いて速度数に比例した合速度パルス列を作り、か
かるパルス列を他の一つのBRMに加え、このBRMが
各軸方向に関するレジスター(こ於る各方向の方向余弦
の値によって制御を受けるようにし、その出力パルスに
よって幾動物体の各軸方向の移動を数値制御すること、
或は分配された各軸のパルスレートを二乗して平方根を
とったものが送り速度になることから、パルス分配器の
後をこそのような演算を行う回路を設け、その出力が設
定したり送り速度と一致するようにクロックパルスのレ
ートを調整する方法等が提案されている。
Conventionally, in order to keep the moving speed of a moving object such as a processing head or a workpiece constant in an NC machine, a binary rate multiplier (BRM), as proposed by Penn Ickes, has been used.
) to create a combined speed pulse train proportional to the speed number, add this pulse train to another BRM, and set this BRM so that it is controlled by the register for each axis direction (the value of the direction cosine of each direction). and numerically control the movement of the moving object in each axis direction using its output pulses.
Alternatively, since the feed rate is obtained by squaring the distributed pulse rate of each axis and taking the square root, a circuit that performs such calculations can be installed after the pulse distributor, and its output can be set. A method has been proposed in which the rate of clock pulses is adjusted to match the feed rate.

しかしかかる方法は、移動経路に沿う各点毎にベクトル
計算及び方向余弦を求める計算等を必要とし、その為高
速度の計算機が必要となり、経済的な観点から実用化が
促進されていない。
However, such a method requires vector calculations and calculations to obtain the direction cosine for each point along the travel route, and therefore requires a high-speed computer, and its practical use has not been promoted from an economical point of view.

本発明は、移動物体の多軸方向同時移動を数値制御する
装置に於る上述の如き問題(こ対処し、移動物体の定速
度制御を行うことのできる装置を簡単で且安価な構成に
より提供することを目的としている。
The present invention solves the above-mentioned problems in a device for numerically controlling the simultaneous movement of a moving object in multiple axes, and provides a device that can perform constant speed control of a moving object with a simple and inexpensive configuration. It is intended to.

かかる目的は、本発明1こよれば、移動物体の多軸方向
同時移動を数値制御する装置に於て、移動物体の二つの
位置の間の各軸に関する位置増分ディジタル値をアナロ
グ値に変換するD−A変換器と、実質的に無限大のゲイ
ンを有する差動増幅器と、前記差動増幅器の出力と前記
各D−A変換器の出力とを乗算する乗算器と、前記各乗
算器の出力のベクトル和を計算する演算器とを有し、前
記差動増幅器には移動物体の設定速度と前記ベクトル和
演算器の出力とが入力され、前記各乗算器の出力により
移動物体の各軸方向の駆動が制御されるよう構成されて
いる装置によって遠戚される。
According to the present invention, in an apparatus for numerically controlling the simultaneous movement of a moving object in multiple axes, the positional increment digital value for each axis between two positions of the moving object is converted into an analog value. a D-A converter, a differential amplifier having a substantially infinite gain, a multiplier for multiplying the output of the differential amplifier and the output of each of the D-A converters, and each of the multipliers. and an arithmetic unit that calculates a vector sum of outputs, the set speed of the moving object and the output of the vector sum arithmetic unit are input to the differential amplifier, and the output of each multiplier is used to calculate each axis of the moving object. The directional drive is closely related by a device configured to control the directional drive.

添付の第1図は本発明による多軸方向移動物体の定速度
制御装置の構成を示す概略図である。
FIG. 1 of the accompanying drawings is a schematic diagram showing the configuration of a constant velocity control device for a multi-axis moving object according to the present invention.

図に於て、1a、1b、lcはそれぞれ移動物体が移動
する三次元空間に於るある点Pnと次のPn+1の二点
間のX軸、Y軸、Z軸方向に於る位置増分のテ゛イジタ
ル値士JX1±JY、±l?IZやアナログ値に変換す
るD−A変換器である。
In the figure, 1a, 1b, and lc are the positional increments in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions between a certain point Pn and the next Pn+1 in the three-dimensional space in which the moving object moves, respectively. Digital Valuer JX1±JY,±l? This is a DA converter that converts into IZ and analog values.

これらD−A変換器のアナログ出力±EX 、±EY、
±EZはそれぞれ乗算器2a、2b、2cへ入力されて
いる。
Analog outputs of these D-A converters ±EX, ±EY,
±EZ are input to multipliers 2a, 2b, and 2c, respectively.

これらの乗算器には差動増幅器3の出力■1が同時に入
力されており、各乗算器に於てはが演算され出力される
The output (1) of the differential amplifier 3 is simultaneously input to these multipliers, and each multiplier calculates and outputs.

それらの乗算器出力はベクトル和演算器4へ入力され、
ここでベクトル和が計算・され′る。
The outputs of these multipliers are input to the vector sum calculator 4,
Here, the vector sum is calculated.

二差動増幅器3には移動物体の所要合成速度を設定する
合成速度設定用ポテンシオメータ5の出力■8が入力さ
れると同時に、前記ベクトル和■。
The two-differential amplifier 3 receives the output (8) of the composite speed setting potentiometer 5 for setting the required composite speed of the moving object, and at the same time inputs the vector sum (2).

が入力されている。差動増幅器3は実質的fこ無限大の
ゲインを有するものとされている。
is entered. The differential amplifier 3 is assumed to have a substantially infinite gain.

第1図(こ示す装置の作動を式で説明すると以下の如く
である。
FIG. 1 (The operation of the device shown in FIG. 1 is explained below using a formula.

差動増幅器3のゲインをGとすると である。If the gain of differential amplifier 3 is G, It is.

但し、Gは実質的に無限大であり、 従つ はそれぞれ移動物体の移動方向のX、Y、Z軸tこ対す
る方向余弦であるから、■X、■7.■2はそれぞれ設
定速度■sを得るための各軸方向の速度成分を表わす。
However, since G is substantially infinite, and the following are the cosines of the directions opposite to the X, Y, and Z axes t in the moving direction of the moving object, ■X, ■7. 2 represents the velocity component in each axis direction for obtaining the set speed s.

従って乗算器2a 、 2b 、 2cからの出力によ
って適当な作動機構を作動させ、移動物体を各軸方向に
同時に駆動すれば、移動物体は合成速度■8にて所定の
三次元的方向をこ駆動されることとなる。
Therefore, if the outputs from the multipliers 2a, 2b, and 2c actuate an appropriate actuating mechanism and simultaneously drive the moving object in each axis direction, the moving object will be driven in a predetermined three-dimensional direction at the combined speed 8. It will be done.

第2図は速度成分信号を■X(又はV、、V7.)にて
パルスモータを駆動する作動機構の例を示す線図である
FIG. 2 is a diagram showing an example of an operating mechanism for driving a pulse motor using a speed component signal of X (or V, V7.).

図に於て、6はV−F変換器であり、Vxに比例した周
波数出力を発生する。
In the figure, 6 is a V-F converter, which generates a frequency output proportional to Vx.

この周波数はパルスモータ駆動ユニット7)こ与えられ
、パルスモータ8を駆動する。
This frequency is applied to the pulse motor drive unit 7), which drives the pulse motor 8.

パルスモータ駆動ユニット7にはVxの極性を極性回路
9にて判定した極性信号が同時に入力されており、その
極性に応じてパルスモータの駆動方向が切り換えられる
A polarity signal obtained by determining the polarity of Vx by a polarity circuit 9 is simultaneously input to the pulse motor drive unit 7, and the driving direction of the pulse motor is switched in accordance with the polarity.

第3図は速度成分信号■XIこよって速度制御回路を経
τサーボモータを■、に比例した速度にて駆動するサー
ボ機構を示す線図である。
FIG. 3 is a diagram showing a servo mechanism in which the speed component signal (XI) passes through the speed control circuit and drives the τ servo motor at a speed proportional to (2).

尚、いずれの場合にも、連続的に定速度制御を行うtこ
は、ある点(Bn)へ来たとき、その点と次の点(Bn
+1)の速度計算を行い、各軸に速度指定を行うと共(
こ、動作中に遂次次の点(目標位置)へ到達したかどう
かを判定するための一致回路、即ち目標位置と現在位置
とを比較し、一致したとき出力信号を出す回路を付加し
て用いるのが好ましく、これによってアナログ演算誤差
による累積誤差を生ずることなく、どのような方向にも
定速度の直線動作を連続的に行なわせることができる。
In any case, when constant speed control is performed continuously, when a certain point (Bn) is reached, that point and the next point (Bn
+1), calculate the speed, specify the speed for each axis, and (
A matching circuit is added to determine whether or not the next point (target position) has been reached during operation, that is, a circuit that compares the target position and the current position and outputs an output signal when they match. It is preferable to use this method, which allows constant speed linear motion to be performed continuously in any direction without accumulating errors due to analog calculation errors.

第1図に示す如き構成1こ於て、移動物体の二点間の各
軸の座標値の差AX、lY、lZをそのままD−A変換
器の入力とした場合、これらの値が小さ過ぎると、アナ
ログ演算による誤差が大きくなる。
In configuration 1 as shown in Figure 1, if the differences AX, lY, lZ in the coordinate values of each axis between two points of the moving object are directly input to the D-A converter, these values are too small. This increases the error caused by analog calculation.

第4図はこのような場合に対処する為のシフト回路を例
示する線図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a shift circuit for dealing with such a case.

この場合、JX。lY、lZの値をD−A変換器とビッ
ト数(但し符号ビットは除く)のシフトレジスター12
a。
In this case, JX. The values of lY and lZ are transferred to a D-A converter and a shift register 12 of the number of bits (excluding the sign bit).
a.

12b、12cにセットし、これらの値(テ゛イジタル
値)を同時(こ最大桁の方へ、(X、lY#Zの少くと
もいずれか一つについて最大桁に1がたつまで一桁毎シ
フトさせ、最大桁に1がたったときの値をD−A変換器
1a、1b、1cの入力とするものである。
12b and 12c, and simultaneously shift these values (digital values) one digit at a time toward the largest digit until 1 is in the largest digit for at least one of (X, lY#Z). , the value when the maximum digit is 1 is input to the DA converters 1a, 1b, and 1c.

このように、(X、JY、JZの値を適当にシフトする
ことfこより、アナログ演算誤差を減少させることがで
きる。
In this way, analog calculation errors can be reduced by appropriately shifting the values of (X, JY, and JZ).

かくして、本発明によれば、簡単な構成を有する制御回
路装置によって、移動物体の多軸方向同時移動を数値制
御する場合に於るその移動速度を所定の定速度に制御す
ることができることが理解されよう。
Thus, it is understood that according to the present invention, the moving speed of a moving object can be controlled to a predetermined constant speed when the simultaneous movement of a moving object in multiple axes directions is numerically controlled by a control circuit device having a simple configuration. It will be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による多軸方向移動物体の定速度制御装
置の構成を示す線図、第2図は第1図に示す装置に接続
されてパルスモータを駆動する駆動構成の例を示す線図
、第3図は第1図に示す装置に接続されてサーボモータ
を駆動する構成を示す線図、第4図は位置差が小さい場
合にアナログ演算誤差が増大することを回避すべく第1
図に示す装置に付加される構成を示す線図である。 1 a 、 1 b 、 1 c・”−D−A変換器、
2a。 2b、2c・・・・・・乗算器、3・・・・・・差動増
幅器、4・・・・・・ベクトル和演算器、5・・・・・
・合成速度設定用ポテンシオメータ、6・・・・・・V
−F変換器、7・・・・・・パルスモータ駆動ユニット
、8・・・・・・パルスモータ、9・・・・・・極性回
路、10・・・・・・速度制御回路、11・・・・・・
サーボモータ、12 a 、 12b 、 12cmシ
フトレジスタ。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a constant speed control device for a multi-axis moving object according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a drive configuration connected to the device shown in FIG. 1 to drive a pulse motor. Fig. 3 is a diagram showing a configuration connected to the device shown in Fig. 1 to drive a servo motor, and Fig. 4 is a diagram showing a configuration in which the device shown in Fig. 1 is connected to drive a servo motor.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration added to the device shown in the figure. 1 a, 1 b, 1 c・”-D-A converter,
2a. 2b, 2c... Multiplier, 3... Differential amplifier, 4... Vector sum operator, 5...
・Potentiometer for setting the composite speed, 6...V
-F converter, 7... Pulse motor drive unit, 8... Pulse motor, 9... Polarity circuit, 10... Speed control circuit, 11...・・・・・・
Servo motor, 12a, 12b, 12cm shift register.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 移動物体の多軸方向同時移動を数値制御する装置に
於て、移動物体の二つの位置の間の各軸に関する位置増
分ア゛イジクル値をアナログ値に変換するD−A変換器
と、実質的に無限大のゲインを有する差動増幅器と、前
記差動増幅器の出力と前記各D−A変換器の出力とを乗
算する乗算器と、前記各乗算器の出力のベクトル和を計
算する演算器とを有し、前記差動増幅器には移動物体の
設定速度と前記ベクトル和演算器の出力とが入力され前
記各乗算器の出力tこより移動物体の各軸方向の駆動が
制御されるよう構成されていることを特徴とする装置。
1. In a device for numerically controlling the simultaneous movement of a moving object in multiple axes, a D-A converter that converts a position increment idicle value for each axis between two positions of the moving object into an analog value; a differential amplifier having an infinitely large gain; a multiplier that multiplies the output of the differential amplifier by the output of each of the DA converters; and an operation that calculates a vector sum of the outputs of each of the multipliers. The set speed of the moving object and the output of the vector sum calculator are input to the differential amplifier, and the drive of the moving object in each axis direction is controlled by the output t of each multiplier. A device comprising:
JP7134976A 1976-06-17 1976-06-17 Constant velocity control device for multi-axis moving objects Expired JPS5829529B2 (en)

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JPS52154980A JPS52154980A (en) 1977-12-23
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