JPH03273402A - 同期運転方法 - Google Patents

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、複数の軸が同期動作を行なうＮＣ機械、ロボ
ット等の同期運転方式に関する。

〔従来の技術〕

第３図は目標指令をシリアルパルス列で与え、第１軸に
同期させて第２軸を運転するサーボ系の従来例のブロッ
ク図である。このように目標指令をシリアルパルス列で
与え同期運転を行なう方式では、本出願人も特開昭６０
−２００３１１号公報において、第１軸のエンコーダパ
ルスの処理方式を提案している。第３図を簡単に説明す
る。パルス処理回路５１には第１軸のエンコーダからの
Ａ、Ｂ、Ｃ相パルスが入力され、第２軸が動くべき目標
指令をシリアルパルス列の形で出力する。

目標値および現在値カウンタ５２，５６は入力されたシ
リアルパルスを累積し目標値および現在値を算出する。

減算器５３は目標値と現在値との差を算出しＤ／Ａ変換
器５４に出力することにより位置ループが組まれる。速
度制御器５５は第２軸モータ５７の速度を制御する。エ
ンコーダ５８は第２軸モータの位置を検出する。

しかし、このような目標指令をシリアルパルス列で与え
るサーボ系では、目標指令が一定速度であってもパルス
処理回路５１の出力パルスが均等でなく、また、位置ル
ープはすべて論理回路で組まれているため部品点数が多
く、制御方式を変更しづらいなどの問題があった。そこ
で現在のサーボ系では、位置ループの計算をＣＰＵ上で
一定のサンプリング周期で行ない、目標指令は１サンプ
リング周期間に移動すべきパルス数を数ビットのデータ
としてＣＰＵに与えているものが多い。

第４図はこのようなサンプリング制御による同期運転方
法を適用したサーボ系の従来例のブロック図である。

ここで、メモリ７１は、１サンプリング周期間に移動す
べきパルス数を数ビットのデータとして記憶する。サン
プラ７２．７５はサンプリング周期Ｔ、で閉じる。目標
値カウンタ７３は、受は取ったデータを累積し目標値を
算出する。現在値カウンタ８１は、入力されたシリアル
パルスを累積し現在値を算出する。減算器７４は目標値
カウンタ７４の出力から現在値カウンタの出力を減算す
る。割り込みタイマ７６は予め設定された一定サンプリ
ング周期で割り込み信号を発生する。Ｃ相処理回路７７
は第１軸エンコーダのＣ相パルスを受は取り、同期開始
用の割り込み信号を発生する。Ｄ／Ａ変換器７９紘減算
器７４の出力をＤ／Ａ変換する。速度制御器８０はＤ／
Ａ変換器７９の出力に応答して第２軸モータ８２の速度
を制御し、エンコーダ８３は第２軸モータの回転位置を
検出する。ここで、サンプラ７２，７５、目標値カウン
タ７３、減算器７４、および割り込みタイマ７６は、Ｃ
ＰＵ７８の内部で構成される。

ＣＰＵ７Ｂは、パルス処理回路７７からの割り込み信号
によって同期運転を開始し、その後は割り込みタイマ７
６からのサンプリング周期ごとの割り込みによって、目
標値と現在値との差を求め、Ｄ／Ａ変換器７９へ出力す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記第４図の同期運転方式では、第１軸に対して同期を
とるタイミングは同期動作の開始時のみで、その後の位
置制御ループのサンプリングはＣＰＵ独自の一定周期の
割り込み信号に同期して行なわれているため、第１軸の
速度が変化した場合に問題が生じる。この様子を第５図
に示す。第５図（ａ）は、第１軸が一定速度で回転して
いる場合における。第２軸の各サンプリング時の目標指
令値の一例を示し、第５図（ｂ）は、第１軸の回転速度
が１７２になった場合の第２軸の各サンプリング時の目
標指令値を示し、第５図（Ｃ）は第１軸の回転速度が１
／２になった場合の第２軸の各サンプリング時の補間さ
れた目標指令値を示している。

いま一定速度で回転している第１軸に同期して、第２軸
を第５図（ａ）に示す目標指令で運転しているとする。

ここで、第１軸の回転速度を１／２にした場合には、与
えられた目標値をそのまま利用すると、第５図（ｂ）に
示すように各サンプリング時において、２度同じ目標値
を用いなければならず、目標値が階段状になってしまう
ため、第５図（Ｃ）に示すような、目標値の補間が必要
となる。しかしこの補間には、第１軸の速度と第２軸の
サンプリング周期との正確な比率が必要であり、しかも
、第１軸の位置と第２軸のサンプリング周期との位相関
係も厳密に管理しなければならない。さらに、第１軸の
速度が一時的に変化する場合にはこの方式では対処でき
なくなる。

（問題点を解決するための手段） 本発明の第１の同期運転方法は、第１軸の回転位置およ
び回転方向に対応する第１および第２の信号と、第１軸
の回転位置原点に対応する第３の信号を生成し、第２軸
以降の同期運転開始のタイミングを少くとも第３の信号
によって決定し、第１軸の回転位置に対応して設定され
ている第２軸以降の各軸の目標指令をそれぞれの制御ル
ープに与えることにより、第１軸の回転に同期して第２
軸以降の各軸の運転をサンプリング制御する同期運転方
法であって、第２軸以降の各軸の制御ループのサンプリ
ングを第１および第２の信号によって決定されるタイミ
ングで行う。

本発明の第２の同期運転方法は、第１の同期運転方法の
第１．第２．第３の信号をエンコーダで生成してこれら
をＡ、Ｂ、Ｃ相信号とし、Ｃ相信号の出力に引続いて出
力されたＡ相、Ｂ相信号の数が、第２軸以降の各軸につ
いて設定された数値に一致したとき、当該軸の同期運転
を開始させる。

（作　　　用〕 本発明の第１の同期運転方法は、制御ループのサンプリ
ング（第１軸の位置に対応して設定されている第２軸以
降の各軸の目標指令のサンプリング、および第２軸以降
の各軸の位置検出信号のサンプリング）が第１軸の位置
に対応するタイミングで行われるので、第１軸の速度に
関係なく第１軸の位置を検出したタイミングでその位置
に対応する目標指令をサンプリングすることができる。

したがって、第１軸の速度変化によって追従誤差を生ず
ることなく、第２軸以時の各軸の同期運転をすることが
できる。

その結果、第２軸以降の各軸の目標指令を１度設定すれ
ば第１軸の速度が変わった場合でも、サンプリング周期
の変更や目標指令の補間を必要とせず、また、第１．第
２．第３の信号間の位相関係が一定である限り、正確な
同期運転が実現される。

本発明の第２の同期運転方法においては、第１軸の位置
原点に対応するＣ相パルス検出後、Ａ。

Ｂ相パルスを第２軸以降の各軸毎に定まる設定値だけ計
数した後、対応する軸の同期運転を開始するので、第２
軸以降の各軸は相互に、または第１軸に対して所定の位
相角だけ位相をずらせて同期運転する。

（実　施　例〕 以下、本発明の具体的実施例を第１図、第２図に示して
説明する。

第１図は本発明の同期運転方法を適用する多軸ＮＣシス
テムの第１の実施例の構成図である。

本実施例の多軸ＮＣシステムは、主軸（第１軸）に同期
して第２．３．４軸が動作する。主軸モータ１は、主軸
用ＮＣ装ｆｉｌｌによって制御される。主軸用エンコー
ダ５は主軸の位置および回転方向に対応するＡ、Ｂ相信
号（第１．第２の信号）、および主軸の位置原点に対応
するＣ相信号（第３の信号）を生成する。ＮＣ装置１２
゜１３．１４はそれぞれメモリ（図示せず）を備え、そ
のメモリは、主軸が１回転する間に、第２軸以降の対応
する軸が動くべき位置指令を、主軸用エンコーダ５のＡ
、Ｂ、Ｃ相信号に対応して、すなわち主軸の位置に対応
した形で記憶している。ＮＣ装置１２．１３．１４はＣ
相信号の人力タイミングに同期してそれぞれ対応するモ
ータ２．３．４の同期運転を開始させ、かつ、Ａ、　Ｂ
相信号によって決定されるサンプリングタイミングでＡ
、・Ｂ相信号に対応する目標指令を読出すと共に各軸の
位置検出器（図示せず）が出力する位置検出信号をサン
プリングして位置偏差を生成する。ＮＣ装置１２〜１４
それぞれの機能および動作は同様である。各軸モータ２
，３．４は、それぞれ対応するＮＣ装置の制御によりポ
ールねじ２２．２３．２４を介して刃具２６．２７．２
８を移動させる。

第２図は第１図のＮＣ装置１２のブロック図である。

第２図において、パルス処理回路３６は、第１軸用エン
コーダのＡ、Ｂ相信号またはＡ、Ｂ相信号を逓倍した信
号によって、第２軸のサンプリング制御用の割り込み信
号を生成する。パルス処理回路３７は第１軸用エンコー
ダのＣ相パルスを受は取り、同期開始用の割り込み信号
を発生る。メモリ３１はパルス処理回路３６で出力され
る割り込み信号間、すなわち、１サンプリング間に移動
すべきパルス数を、第１軸の位置に対応した形で数ビッ
トのデータとして記憶する。サンプラ３２．３５はパル
ス処理回路３６からの割り込みによって閉じる。カウン
タ３３は、受は取ったデータを累積し目標値を算出する
。カウンタ４１は、入力されたシリアルパルスを累積し
現在値を算出する。減算器３４、Ｄ／Ａ変換器３９、速
度制御器４０、第２軸モータ４２およびエンコーダ４３
の機能および動作は第３図の対応する部品と同様である
。ここで、サンプラ３２，３５、目標値カウンタ３３、
減算器３４は、ＣＰ０３Ｂの内部で構成される゛。

ＣＰＯ３８は、パルス処理回路３７からの割り込み込み
信号によ７て同期運転を開始し、その後はパルス処理回
路３６からのサンプリング制御用の割り込みによって、
目標値と現在値との差を求め、Ｄ／Ａ変換器３９へ出力
する。その結果、第２．３．４の各軸の位置制御ループ
のサンプリングタイミングはＡ、Ｂ相信号により決定さ
れる。

その他の動作は、従来の多軸ＮＣシステムと同様である
。

次に、本発明の同期運転方法の第２の実施例を説明する
。

木実流側の多軸ＮＣシステムにおいては、第２軸以降の
第２図のパルス処理回路３７に相当する回路内にカウン
タが設けられ、該カウンタは第１軸用エンコーダからの
Ａ、Ｂ相信号をカウントし、Ｃ相信号によってカウント
クリアされる。第２軸以降の各パルス処理回路は、それ
ぞれのカウント値が、各軸毎に予め定められた設定値と
一致すると、同期開始用割り込み信号を発生し、同期運
転が開始される。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明に、次の効果がある。

１）第１軸の位置検出器の出力によって決定されるタイ
ミングで第２軸以降の制御ループのサンプリングを行っ
て、第２軸以降を第１軸に同期させることにより、第１
軸の速度が変化しても第２軸以降のサンプリング周期を
変更し、または目標指令を補間する必要がなく、しかも
第１軸の一時的な速度変動にも対処することができる。

２）第１軸の位置検出器としてＡ、Ｂ、Ｃ相信号を発生
するエンコーダを用い、第２軸以降のＮＣ装置がＣ相信
号を受信した後、各軸毎に定めた数のＡ相、Ｂ相信号を
受信したとき、当該軸の同期運転を開始させることによ
り、各軸相互、または各軸と第１軸との間の位相差を任
意に設定して同期運転することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の同期運転方法を適用する多軸ＮＣシス
テムの第１の実施例の構成図、第２図は第１図のＮＣ装
置１２の構成図、第３図は目標指令をシリアルパルス列
で与え、第１軸に同期させて第２軸を運転するサーボ系
の従来例のブロック図、第４図はサンプリング制御によ
る同期運転方法を適用したサーボ系の従来例のブロック
図、第５図は、主軸の速度が変化したとき、第２軸以降
の各軸の追従誤差が生ずることを説明するための図で、
第５図（ａ）は、主軸が正常に回転している場合におい
て、各サンプリング時に制御ループに与えられるべき目
標指令値の一例を示し、第５図（ｂ）は主軸の回転速度
が１／２に なった場合の各サンプリング時における目標指令値を示
す図、第５図（ｃ）は、主軸の回転速度が１７２になっ
たとき、各サンプリング時における補間された目標指令
値を示す図である。 １・・・主軸（第１軸）モータ、 ２・・・第２軸モータ、３・・・第３軸モータ、４・・
・第４軸モータ、５・・・主軸用エンコーダ、１１・・
・主軸用ＮＣ装置、 １２．１３．１４−・・ＮＣ装置、 ２２．２３．２４−・・ボールねし、 ２６．２７．２８−・・刃具、３１・・・メモリ、３２
．３５−・・サンプラ、３３．４１・・・カウンタ、３
４−・・減算器、　３６．３７−・・パルス処理回路、
３８−ＣＰ　Ｕ、　　　　３９−Ｄ／Ａ変換器、４０−
・・速度制御器、　　４２・・・第２軸モータ、４３−
・・エンコーダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１軸の回転位置および回転方向に対応する第１
   および第２の信号と、第１軸の回転位置原点に対応する
   第３の信号を生成し、第２軸以降の同期運転開始のタイ
   ミングを少なくとも第３の信号によって決定し、第１軸
   の回転位置に対応して設定されている第２軸以降の各軸
   の目標指令をそれぞれの制御ループに与えることにより
   、第１軸の回転に同期して第２軸以降の各軸の運転をサ
   ンプリング制御する同期運転方法において、第２軸以降
   の各軸の制御ループのサンプリングを第１および第２の
   信号によって決定されるタイミングで行うことを特徴と
   する同期運転方法。
2. （２）第１、第２、第３の信号をエンコーダで生成して
   これらをＡ、Ｂ、Ｃ相信号とし、Ｃ相信号の出力に引続
   いて出力されたＡ、Ｂ相信号の数が、第２軸以降の各軸
   について設定された数値に一致したとき、当該軸の同期
   運転を開始させる請求項１に記載の同期運転方法。