JP2009034861A - コード貼付制御方法及び同貼付制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コード貼付用の多数軸同期制御を容易に行うと共に、その他数軸同期制御を従来と比して少ないプログラムで行う。
【解決手段】
コードＣをコード供給部２０から引き出し、引き出したコードＣを定長に切断し、切断したコードＣをコア５０上の被貼付体上に貼り付ける一連のコード貼付工程を行う。その際、前記一連のコード貼付工程の始動から終了までの期間を一周期として、当該一周期の位相内における前記一連の工程を実施するための駆動手段となる複数の軸の各々の作動位相を記憶し、記憶された前記作動位相に従って各軸を作動制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の軸を同期制御して行うコード貼付制御方法及び同貼付制御装置に関する。

例えば、生タイヤの製造時にコアにタイヤ構成用コード（単にコードという）を貼り付ける場合、コードの受け取りからコードの貼付までの一連の動作が連続して円滑に行えるよう、コードの取り扱いに係る各軸（モータ）を同期制御することが必要である。
そのため、従来は、各軸（モータ）間の同期を取るために、上記コードの貼付のための１サイクル動作を細切れに分割し、それらを組み合わせることで、多数軸を少数の軸グループに分割し、それらを順次組み合わせて制御していく方法を採っているが、この方法では、同期制御できるサーボ軸（モータ数）には制約があり、多軸の同期制御を行うことができない。
また、上記制御方法では、１サイクル動作を細切れに分割しかつ分割した動作を組み合わせるという手順を要するため、必要となる制御プログラムが多く、そのために多大な設計・試運転工数を要していた。
特開２００６−２８９３９８号公報

本発明は、上記従来のコード貼付における多数軸の同期制御おける上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来のコード貼付における同期制御方法に比して、必要なプログラム数を大幅に削減し、しかも多数軸の同期制御が容易にできると共に、各軸の動作変更も容易にできるようにすることである。

請求項１の発明は、コードを供給部から引き出し、引き出したコードを定長に切断し、切断したコードを被貼付体上に貼り付ける一連のコード貼付工程を、各工程における作動機構の軸制御を同期して行うためのコード貼付制御方法であって、前記一連のコード貼付工程の始動から終了までの１周期を仮想モータの１回転に対応させて前記各軸の作動タイミングを表す位相と作動量を取得する工程と、前記取得された作動位相及び作動量を各軸毎に記憶する工程と、記憶した前記作動位相及び移動量に基づき各軸を作動制御する工程と、を有することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたコード貼付制御方法において、前記取得された作動位相及び移動量に基づき電子カムパターンを作成する工程と、作成された電子カムパターンを記憶する工程を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載されたコード貼付制御方法において、前記記憶した前記作動位相に基づき各軸を作動制御する工程は、制御部内に形成される仮想モータの回転に基づく電子カムパターンを読み出す工程と、読み出した電子パターンに応じた作動制御信号を生成する工程と、を有することを特徴とする。
請求項４の発明は、コードを供給部から引き出し、引き出したコードを定長に切断し、切断したコードを被貼付体上に貼り付ける一連のコード貼付工程を、各工程における作動機構の軸制御を同期して行うためのコード貼付制御装置であって、前記一連のコード貼付工程の始動から終了までの１周期を仮想モータの１回転に対応させて前記各軸の作動タイミングを表す位相と作動量を取得する手段と、所得された前記作動位相及び作動量を各軸毎に記憶する手段と、記憶した前記作動位相及び移動量に基づき各軸を作動制御する手段と、を有することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載されたコード貼付制御装置において、前記取得した前記作動位相及び移動量に基づき各軸毎の電子カムパターンを作成する手段と、作成された電子カムパターンを記憶する手段とを有することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５に記載されたコード貼付制御装置において、前記記憶した前記作動位相に基づき各軸を作動制御する手段は、制御部内に形成される仮想モータの回転に基づく電子カムパターンを読み出す手段と、読み出した電子パターンに応じた作動制御信号を生成する手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、コード貼付における各軸毎の作動タイミングと移動量に基づきカムパターンを作成して電子カムとして記憶（登録）し、これを制御部内に形成する仮想モータで駆動する構成を採ることで、各軸の同期制御を容易かつ確実に行うことができる。また、電子カムを変更又は追加或いは削除することで動作変更が容易にでき、かつ設計工数も大幅に削減することができる。

本発明が対象とするコード貼付装置について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のコードの供給装置を概略的に示す図であり、図１Ａはコードを引き出すまでの状態を示し、図１Ｂは後端側把持部で引き出したコードを先端側把持部に引き渡した直後の状態を示す。また、図１Ｃは、引き出したコードを切断する直前の状態、及びその後のコードの移送及び貼り付けのための受け渡しの状態を示す。
図１Ａ〜１Ｃ中、コード供給装置１０は、例えば１本のスチールコードをゴムで被覆したコードを収容したコード供給部２０からコードＣを引き出して、次工程のコード貼付工程、即ち、例えば剛体コア上に成型されたタイヤ構成部材である被貼付体にコードＣを貼り付ける貼付工程に供給する。
コード供給装置１０には、コードＣの先端側ハンド１４ａ、後端側ハンド１４ｂ、コード切断部１８、コード移送部３０が備えられており、先端側ハンド１４ａ及び後端側ハンド１４ｂは、それぞれその下端に例えばフィンガーチャックから成る把持部１６ａ、１６ｂが設けられており、かつそれぞれ移動機構部１２によって往復動自在になっている。

移動機構部１２は図示しないモータ、そのモータにより駆動される、例えばネジ伝動機構などの周知の駆動手段を備えている。
コード引き出し方向後端側の把持部１６ｂは、コードＣの先端部を把持した状態でカッター１８と共にＸ方向に移動して、コード供給部２０からコードＣを引き出す。その際カッター１８を把持部１６ｂ側に移動させて、把持部１６ａのコードＣの掴み代を作る（図１Ａ参照）。他方、先端側の把持部１６ａは、図１Ｂに示すようにコード供給部２０側に移動し、コードＣの先端部を把持できる位置で停止し、後端側の把持部１６ｂからコードＣを受け取りＸ方向つまりコードＣの引き出し方向に移動する。後端側ハンド１４ｂは、先端側ハンド１４ａにコードＣを引き渡すと、その把持部１６ｂの把持を解いて引き出し方向と反対方向に所定距離だけ戻り再びコードＣを把持する（図１Ｃ参照）。

コード移送部３０は、上記一対のコード引出ハンド１４ａ、１４ｂからコードを受け取ってそれを次工程であるコード貼り付け又は植え付けを行うコードの貼付装置に受け渡す操作を行う。そのため、図１Ｃに示すように、コード移送部３０は、引き出されたコードＣを前記引き出しハンドの把持部１６ａ、１６ｂから受け取り、かつ受け取ったコードＣを貼付ハンド４２ａ、４２ｂに引き渡すための一対の移送ハンド３２ａ、３２ｂを備えている。移送ハンド３２ａ、３２ｂは、その先端に把持部３４ａ、３４ｂを備えており、コードＣを前記引出しハンド１４ａ、１４ｂの把持部１６ａ、１６ｂから受け取るため、上下向きに反転自在となっている。

上記移送ハンド３２ａ、３２ｂは、貼付動作の一サイクルがスタートすると、上記引出しハンド１２ａ、１２ｂがコードＣコードの引き出を開始するのに先立って、引き出し方向に移動する把持部１４ａ、１４ｂやコードＣと干渉しない位置まで上昇して待機する。この待機中に下向の上記移送ハンド３２ａ、３２ｂ及び把持部３４ａ、３４ｂを上向きに逆転旋回して、上昇時にコードＣを掴むための準備作業を行う。

コードＣが所定位置に引き出されると、把持部３４ａ、３４ｂを上記コードＣに向かって待機位置から更に上昇させ、上向きになった把持部３４ａ、３４ｂで定位置に引き出されたコードＣを把持する。その際、把持部３４ａ、３４ｂは、上記前後に所定距離開いた一対の引き出し把持部１４ａ、１４ｂの内側でコードＣを掴む（図１Ｃ参照）。

図中、１８で示すコード切断部は、モータ又は他のアクチュエータで駆動されるカッター（図示せず）を有し、カッターは４つの把持部１４ａ、１４ｂ、３４ａ、３４ｂで把持したコードＣを、図示左側の引出ハンドの把持部１４ｂと移送部ハンドの把持部３４ｂの間のコードＣが定長となる位置で切断する。

上記移送ハンド３２ａ、３２ｂ及び把持部３４ａ、３４ｂは、コードＣを切断した後、切断された定長コードＣを把持したまま下向きに旋回し、かつコードＣを貼付又は植込みハンド４２ａ、４２ｂに引き渡すためそれが待機する位置まで下降する。

引出しハンド１４ａ、１４ｂは、移送ハンド３２ａ、３２ｂに定長コードＣを受け渡した後に、線材送出方向（Ｘ方向）と反対方向に元って次の動作サイクルに備える。
図示左側の引出ハンド１４ａは、後端側ハンド１４ｂによって保持された次のコードＣの送出先端部を後端側ハンド１４ｂを介して受け取り、次のコードＣの送出先端部を把持した状態で再びコード送出方向（Ｘ方向）に移動する（即ち、次のコード貼付サイクルを開始する）。

図２は、コード貼付装置が、ここでは製品タイヤの内面形状と対応する外面形状を有するコア（剛性コア）５０上の被貼付体にコードＣを貼付ける動作を説明するための図であり、コア５０とコード貼付装置の一部を示す平面図である。
即ち、図２には、コア５０の断面と、図示しないコード貼付装置本体の貼り付けハンド４２ａ、４２ｂと、貼り付けハンド４２ａ、４２ｂの先端に設けた把持部４４ａ、４４ｂで把持されたコードＣとが示されている。
一対の貼付又は植込みハンド４２ａ、４２ｂは、上記移送ハンド３２ａ、３２ｂの下降に合わせて退却位置から水平移動してコード受取位置まで進出し、そこで、その先端に設けた把持部４４ａ、４４ｂでコードＣを把持する。

コード貼付装置は、図示しないモータ又は他のアクチュエータの作動により貼付（植え込み）ハンド４２ａ、４２ｂをコア５０に向かって移動させ、コードＣがコア５０上の被貼付体に接触した後、図２に示すように、コードＣをコア５０の赤道Ｅから子午線の方向に順次配置する。一対の貼付ハンド４２ａ、４２ｂ並びにコードＣの軌跡は、それぞれ図２のＤ１〜Ｄ７及びＦ１〜Ｆ７並びにＣ１〜Ｃ８のように変化する。このとき、コードＣはその表面を覆っている生ゴムの粘着性により、コア５０の外周面にトレッド成型部、サイドウォール成型部、ビード成型部の順で接着・保持される。

一対の貼付ハンド４２ａ、４２ｂが図２のＤ７及びＦ７の位置に到達したときに、コードＣの両端部をコア５０のビード部に押付けて貼付ける。
以上によりコードＣの１本の貼付けが完了する。１本の貼付けが完了したら、コード貼付け装置を最初の状態に戻し、コア５０をコードＣの貼付けピッチに相当する角度だけ回転させてコード貼付の１サイクルが終了し、コード貼付作業は全てのコードの貼付が終了するまで上記各工程を繰り返す。

図３は、以上で説明したコードＣの引き出しから貼り付けに至る一連の動作のための本発明の各軸（モータ又はアクチュエータ）の同期制御の原理を説明する図である。
即ち、この同期制御の原理は、図３に示すモータ（仮想モータ）Ｍの主軸Ｎに取り付けた複数の傘歯車Ｂ_１〜Ｂ_７（本実施形態では７軸であるが、軸数自体は任意である）に対して、これと噛み合う複数の傘歯車Ｂ_１１〜Ｂ_１７に取り付けた従動軸ｎ_１〜ｎ_７のカムのイメージで説明できる。

即ち、この同期制御では、一つのモータＭ（後述する制御部のコンピュータ上で働く仮想モータである）の主軸Ｎの回転により図３に示す全ての従動軸ｎ_１〜ｎ_７を同期して回転させ、各従動軸に取り付けたカムＣＡ_１〜ＣＡ_７により各軸の動作タイミングを制御する。この場合、仮想モータＭの主軸Ｎの１回転における動きを検知して、予め設定したカム形状の作動制御信号である出力パルスを出力することで従動軸（モータ）を制御する。このように各軸を設定することにより、仮に主軸の回転速度が変化しても各軸間の同期は崩れない。

図４は、以上の原理に従ってコードの貼り付けを行う各軸の動作のタイミングを示すタイミングチャートであり、貼り付け動作の１サイクルにおける各軸（モータ又はアクチュエータ）の動作タイミングを示す。
即ち、本実施形態では、上述のように、１軸（モータ）は、貼り付け動作の１サイクルがスタートすると、移送ハンド３２ａ、３２ｂの上下動を制御する３軸は、上述のようにコード受取のため移送ハンド３２ａ、３２ｂを待機位置まで一段上昇させる（ステップ１）。３軸の一段上昇のスタートに若干遅れて、１軸が作動し、既に述べた手順で供給部２０からコードＣを引き出し、かつ引き出したコードＣをコード引出ハンド１４ａ、１４ｂ（の把持部１６ａ、１６ｂ）で把持する（ステップ２）。

次に、移送ハンド３２ａ、３２ｂ及び把持部３４ａ、３４ｂを上又は下向きに回転する２軸を始動して、その移送ハンド３２ａ、３２ｂ及び把持部３４ａ、３４ｂを上向きに反転する（ステップ３）。
ここで、上記３軸は一定時間（つまり、コードＣが所定の引出し位置に達するまで）待機して、次に、コードＣ受取のために移送ハンド３２ａ、３２ｂを更に上昇させ（ステップ４）、既に述べたように把持部３４ａ、３４ｂでコードＣを把持する。その段階で、カッターを作動する４軸を始動して上述のように引き出したコードを定長で切断する（ステップ５）。

コードＣを切断した後、上記３軸を始動して移送ハンド３２ａ、３２ｂを、コードＣを貼り付けハンド４２ａ、４２ｂに引き渡すために下降させる（ステップ６）。この移送ハンド３２ａ、３２ｂの下降中に、１軸を再駆動して引き出しハンド１４ａ、１４ｂをスタート位置に戻すため、軸１を逆転始動する（ステップ８）。続いて、３軸による移送ハンド３２ａ、３２ｂの下降が終了すると、コードＣを貼り付けハンド４２ａ、４２ｂに引き渡すために、２軸を始動してその移送ハンド３２ａ、３２ｂ及び把持部３４ａ、３４ｂを下向きに反転する（ステップ９）。
以上の各ステップを１サイクルの周期内で行う。

また同一サイクル内において、前後が逆になるが、１サイクルのスタートと同時に、５軸を駆動して前サイクルにおいて貼り付けハンド４２ａ、４２ｂが移送ハンド３２ａ、３２ｂから受け取ったコードＣを貼付のためにコア５０に向けて前進させる（ステップ１０）。
ここで、上記５軸は例えばクランク機構により一定方向の回転に従い貼付ハンド４２ａ、４２ｂを進退するように構成されており、既に説明したようにコードがコア５０上の被貼付体に接触するタイミングで６軸が始動して、コードが剛体コアの子午線に沿って貼り付けられるようにその貼付ハンド４２ａ、４２ｂの把持部４４ａ、４４ｂを互いに内側に寄せるように駆動する（ステップ１１）。所定長のコードＣの被貼付体上への貼付が完了すると、貼り付けハンド４２ａ、４２ｂの把持部４４ａ，４４ｂはコードを離し、６軸を逆転して把持部４４ａ，４４ｂを元の位置まで外方に移動させる（ステップ１２）。この間５軸は回転を続け、コア５０上の被貼付体へのコードの貼付の終了後、貼付ハンド４２ａ，４２ｂを元の位置にまで戻す。
最後に軸７を回転させてコア５０を次のコード貼付のために１ピッチ回転させる（ステップ１３）。
コードの貼り付けは以上の各ステップに従って実行され、コードの貼り付け中に、次のサイクルが開始されて、引出しハンド１４ａ、１４ｂはコードＣを引き出す。

図５は、上記コードの貼付動作を行うための各軸の動作タイミング及び移動量を設定する電子カムパターンを例示したものである。図５Ａは３軸のカムパターン、即ち移送ハンド３２ａ、３２ｂを上下動させるための軸制御のためのカムパターンである。ここでは１サイクル３６０°を、例えば１０００分割してこれを横軸とし、各回転角における軸（従動軸）の移動量（上下動）を縦軸にして表したカム形状を示す。
図５Ｂは、５軸つまり、貼付ハンドをコア５０に対して接離方向に往復動させるための電子カムパターンである。図示のように５軸は貼付動作サイクル中は常に動作するが、その動作中常に同じ方向に回転する。その他の軸の電子カムパターもそれぞれの動作タイミング及び動作パターンに応じて制御部６０のコンピュータを用いて同様に形成される。

上記カムパターンは、上述のようにカムの一回転に対応する位相に応じたカム形状のパターンであり、ここでは、各軸の移動量を全体の一動作サイクル内における動作位相に応じて、後述する制御部６０のコンピュータで作成する。

図６は、本実施形態における多数軸の同期制御を行うためのコード貼付制御装置を構成する制御部を示す。
制御部６０はコンピュータを有し、コンピュータは貼付装置全体を制御するＣＰＵ６２と、ＣＰＵ６２の動作プログラム等を格納したＲＯＭ６６と、ＣＰＵ６２での処理に必要なデータ等を一時格納するＲＡＭ６４とからなっており、インターフェース６８を介して各軸Ｍ１〜Ｍ７を制御する。

上記コンピュータは、各軸の入力情報に基づき、前記一連のコード貼付工程の始動から終了までの１周期を仮想モータの１回転に対応させた前記各軸の作動タイミングを表す位相と作動量を演算し、その演算結果に基づき各軸毎に電子カムパターンを作成する。各軸毎に作成した電子カムパターンは、ここでは制御部６０のＲＡＭ６４に記憶しておき、ＲＡＭ６４から読み出したカムパターンをＣＰＵ６２内に形成した仮想モータの一回転に同期させる。ここでは上述のように、ＣＰＵ６２は仮想モータの回転に基づき、１サイクル３６０°を例えば１０００分割した各回転角度（位相）毎のタイミングで各カムパターンに応じた各カムの移動量をカムパターンから読み取り、読み出した電子パターンに応じた作動制御信号を生成して、この作動制御信号で各軸を作動制御する。
従って、ここではＣＰＵ内に構成した仮想モータの回転を制御することで全ての軸の動作タイミングを同期制御しつつ１サイクルの所要時間を自在に制御することができる。

各軸の動作を変更する場合は、当該軸のカムパターンを変更して、その変更したカムパターンで当該カムパターンを更新すればよく、各軸の動作を変更しても常に自動的に同期制御が可能である。

本実施形態においては、各軸の動作及びその動作タイミングは、全て電子カムの形状として制御部の記憶手段に登録しておくため、制御部のＣＰＵは、記憶された電子カム形状を読み出すことで、そのカム形状に従ってパルスを発生させて複数の軸（モータ又はアクチュエータ）の動作制御を行う。
従って、従来のように各軸毎に異なるプログラムで制御する場合のように各軸の同期制御の制限を考慮する必要が無く、また制御プログラムも、各軸が仮想モータの主軸一サイクルの回転内におけるに動作位相を考慮するだけで、個別の動作タイミングの調整作業を考慮する必要がないから、従来のプログラム数に比して大幅な削減を図ることができる。

また、動作の一部を変更する場合には、異なる電子カムを既存の制御システムの電子カムに代えたり或いは追加又は削除したりして、単に制御部６０に登録すれば足り、変更に伴う軸間の同期について考慮する必要がなく、一連の動作をＣＰＵのクロックに従って整然と実行することができる。

本実施形態は、以上のように構成したから、従来のように同期制御できるサーボ軸数（モータ数）の制約がなく、多数軸の同期制御が可能である。また、仮想モータの主軸の動きに対する従動軸となる各軸の移動量に応じたカム形状を作成して、これを制御部の記憶部に記憶させておくことで、いつでも他の軸と同期させて駆動することができる。

本発明のコード貼付装置を概略的に示す図であり、図１Ａはコードを引き出すまでの状態を示し、図１Ｂは後端側把持部で引き出したコードを先端側把持部に引き渡した直後の状態を示す。また、図１Ｃは、引き出したコードを切断する直前の状態、及びその後のコードの移送及び貼り付けのための受け渡しの状態を示す。 コード貼付装置によりコアにコードを貼付ける動作を説明する図である。 モータの同期制御システムの原理を説明する図である。 コード貼り付け工程における各動作のタイミングを示すタイミングチャート 各軸の動作タイミング及び移動量を設定する電子カムパターンを示した図である。 本発明の多数軸の同期制御を行うための制御部を示す。

符号の説明

１０・・・コード供給装置、１２・・・移動機構部、１４ａ、１４ｂ・・・引出ハンド、１６ａ、１６ｂ・・・把持部、２０・・・コード供給部、３０・・・（コード）移送部、３２ａ、３２ｂ・・・移送ハンド、３４ａ、３４ｂ・・・把持部、４２ａ、４２ｂ・・貼付ハンド、４４ａ、４４ｂ・・・把持部、５０・・・（剛体）コア。

Claims (6)

1. コードを供給部から引き出し、引き出したコードを定長に切断し、切断したコードを被貼付体上に貼り付ける一連のコード貼付工程を、各工程における作動機構の軸制御を同期して行うためのコード貼付制御方法であって、
   前記一連のコード貼付工程の始動から終了までの１周期を仮想モータの１回転に対応させて前記各軸の作動タイミングを表す位相と作動量を取得する工程と、前記取得された作動位相及び作動量を各軸毎に記憶する工程と、記憶した前記作動位相及び移動量に基づき各軸を作動制御する工程と、を有することを特徴とするコード貼付制御方法。
2. 請求項１に記載されたコード貼付制御方法において、
   前記取得された作動位相及び移動量に基づき電子カムパターンを作成する工程と、作成された電子カムパターンを記憶する工程を有することを特徴とするコード貼付制御方法。
3. 請求項２に記載されたコード貼付制御方法において、
   前記記憶した前記作動位相に基づき各軸を作動制御する工程は、制御部内に形成される仮想モータの回転に基づく電子カムパターンを読み出す工程と、読み出した電子パターンに応じた作動制御信号を生成する工程と、を有することを特徴とするコード貼付制御方法。
4. コードを供給部から引き出し、引き出したコードを定長に切断し、切断したコードを被貼付体上に貼り付ける一連のコード貼付工程を、各工程における作動機構の軸制御を同期して行うためのコード貼付制御装置であって、
   前記一連のコード貼付工程の始動から終了までの１周期を仮想モータの１回転に対応させて前記各軸の作動タイミングを表す位相と作動量を取得する手段と、所得された前記作動位相及び作動量を各軸毎に記憶する手段と、記憶した前記作動位相及び移動量に基づき各軸を作動制御する手段と、を有することを特徴とするコード貼付制御装置。
5. 請求項４に記載されたコード貼付制御装置において、
   前記取得した前記作動位相及び移動量に基づき各軸毎の電子カムパターンを作成する手段と、作成された電子カムパターンを記憶する手段とを有することを特徴とするコード貼付制御装置。
6. 請求項５に記載されたコード貼付制御装置において、
   前記記憶した前記作動位相に基づき各軸を作動制御する手段は、制御部内に形成される仮想モータの回転に基づく電子カムパターンを読み出す手段と、読み出した電子パターンに応じた作動制御信号を生成する手段とを有することを特徴とするコード貼付制御装置。

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