JPS5829529B2 - 多軸方向移動物体の定速度制御装置 - Google Patents

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。

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。

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
。

（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。

）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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

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。

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■。

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。

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。

差動増幅器３のゲインをＧとすると である。

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。

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。

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
。

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。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。