JP2850081B2 - カム運転制御装置 - Google Patents

カム運転制御装置

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JP2850081B2 JP3272693A JP3272693A JP2850081B2 JP 2850081 B2 JP2850081 B2 JP 2850081B2 JP 3272693 A JP3272693 A JP 3272693A JP 3272693 A JP3272693 A JP 3272693A JP 2850081 B2 JP2850081 B2 JP 2850081B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は回転機構を有する機械装
置の回転角度に対応した位置制御を行う装置に係り、特
に印刷機械の胴着脱運転やプレスのフィーダ運転,これ
らと同等の動作を行う運転を電動アクチュエータを用い
て達成したカム運転制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】印刷機械の胴着脱の運転等は、機械運転
位置に連動した機械カムにより任意の位置に制御するも
ので機械式によるものとなっている。すなわち、機械カ
ムは回転機構を有する機械装置が連動した動作をするよ
うな形状を有し、この形状の外周回転面に従動部を接触
させて機械的に運転を行わせ、一定の周期的な動作を行
い得るものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術の機械
カムによる動作は、機構に伴う騒音を生じるとともに、
つぎのような問題点を有する。 (イ) カムの磨耗などによりタイミングや動きのズレ
が生じてしまう。 (ロ) 一つのパターンでしか動作しないため、カム動
作の変更などのあった場合、取替に手間取るものとなっ
たいた。 (ハ) カムの製造過程において精度を出すことが難し
い。本発明は、これらの問題点を悉く解消し得る電動ア
クチュエータを用いた回転機構を有する機械装置の格別
な位置装置を行うカム運転制御装置を提供することを目
的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】つぎに、本発明の技術思
想の理解を容易にするため示した図1を参照して説明す
る。図1において、1は回転機構を有する機械装置、2
は速度パターンメモリ、3は回転角度検出回路、4は回
転角速度検出回路、5は速度演算回路、6は駆動パルス
発生回路である。機械装置1にあって、11は角度発信
器、12は電動アクチュエータである。ここで、駆動パル
ス発生回路6および電動アクチュエータは、説明の便宜
上、パルスモータの一例で示している。
【0005】すなわち、角度発信器11は機械装置1に取
り付けられて機械装置1の回転角度に比例する角度パル
ス信号Aを発信し、電動アクチュエータ12はカム運転を
行うよう設けられている。速度パターンメモリ2は、機
械装置1の回転角度に対する電動アクチュエータ12の位
置を、機械装置1の回転角度で微分して得た各回転角度
毎の基本速度データを格納してある。
【0006】回転角度検出回路3は角度パルス信号Aを
入力して機械装置1の回転角度Bを得るものであり、そ
の回転角度Bが速度パターンメモリ2にアドレス情報と
して与えるように接続してある。回転角速度検出回路4
は角度パルス信号Aを入力して機械装置1の回転角速度
Dを得るものであり、その回転角速度Dは乗数信号とし
て速度演算回路5に与えられている。
【0007】かような速度パターンメモリ2,回転角度
検出回路3,回転角速度検出回路4および速度演算回路
5の構成により、機械装置1の回転角度Bが変化する毎
に、速度パターンメモリ2の該当するアドレスから回転
角度Bに対する速度パターンデータCを読み出すととも
に、この速度パターンデータCを被乗数として機械装置
1の回転角速度Dを乗数とする乗算により、速度指令デ
ータEを得るものである。駆動パルス発生回路6は、速
度指令データEに基づいて駆動パルス信号Fを発生し、
電動アクチュエータ12を駆動するように設けてある。
【0008】
【作用】しかして従来用いられている機械カムの動作
を、電動アクチュエータで等価的に行うには、機械カム
の回転角度毎の位置変化における速度を求めることによ
って可能となる。さて、カムの回転角度に対する位置を
f(θ)で表わし、速度V(θ)は位置f(θ)の時間
微分によって次式のように表わせる。
【0009】 V(θ)=df(θ)/dt ={df(θ)/dθ}・(dθ/dt) ={df(θ)/d(θ)}・ω ‥‥‥‥‥‥‥(1)
【0010】式(1)より、機械カムによって変位する
点の速度V(θ)は、機械カムの回転角速度ωと、角回
転角度の基準速度パターン{df(θ)/dθ}とで表
わせる。さらに、これらの関係を図2および図3に示
す。
【0011】図2は回転機構を有する機械装置のカムで
の制御位置と回転角度の関係を示し、図3は電動アクチ
ュエータでの基準速度パターンと回転角度の関係の一例
を示している。図3においては、基準速度パターン{d
f(θ)/dθ}により、回転角度毎の制御速度が得ら
れるものである。
【0012】かようにして、機械装置1に配された角度
発信器11による角度パルス信号Aにより、回転角度検出
回路3にて機械装置の回転角度データを得、同様にして
回転角度検出回路4にて回転角速度データを得る。基準
速度パターン{df(θ)/dθ}をデータ化してメモ
リに格納した運転速度パターンメモリより、前述の回転
角データを運転速度パターンメモリのアドレスに入力す
ることで、機械装置の回転角度が変化する毎に運転速度
パターンメモリの該当するアドレスから、回転角度に対
する運転速度パターンメモリが読み出される。
【0013】この回転角速度データと運転速度パターン
データとを乗算することにより、速度指令データが得ら
れる。その速度指令データを、駆動パルス発生回路6に
て電動アクチュエータ12への駆動パルス周波数に変換す
る。よって、電動アクチュエータによるカム運転制御で
機械カムの位置動作を格別に実現し得るものである。以
下、本発明を実施例図面を参照し、さらに詳細説明す
る。
【0014】
【実施例】図4は本発明が適用されたカム運転制御装置
の一例の要部構成を示すもので、21は読み出し専用メモ
リ(ROM)、22はマイクロコンピュータ(CPU)、
23はカム運転設定器、24は運転速度パターンメモリ(R
AM)、61はバイナリレイトマルチ、62は分周器であ
る。図中、図1と同符号のものは同じ機能を有する部分
を示す。
【0015】図4においては、カム運転設定器23でカム
運転動作を選択することにより、CPU22は予め複数の
基準速度パターンを格納してあるROM21から、カム運
転設定器23で選択したカム運転パターンに該当する基準
速度パターンデータを読み出す。読み出した基準速度パ
ターンデータをRAM24に順次格納する。
【0016】機械装置1に取り付けられた角度発信器11
から角度パルス信号Aと角度原点信号A1を得ている。
回転角度検出回路3は、角度パルス信号Aをカウンタで
計数し、角度原点信号A1は検知するとそのカウンタを
リセットすることで、機械装置の回転角度データを得
る。角度パルス信号Aを角速度検出回路4も受けてお
り、一定時間のサンプリングを行うことによって、回転
角速度データを得る。
【0017】回転角度検出回路3より得た機械装置の回
転角度データはCPU22へは割り込み信号としてRAM
24に関してはその回転角度データがアドレスに送られて
アドレス情報として扱っている。機械装置1からのスタ
ート信号A2をCPU22が受けると、運転速度パターン
データのスタート角度から角度毎に対応する運転速度パ
ターンデータをCPU22が読み出す。
【0018】CPU22により、RAM24から読み出した
運転速度パターンデータを被乗数とし、回転角速度検出
回路4で得た回転角速度Dを乗数とした回転角度毎に乗
算を行うことで、速度指令データを得る。ここで、CP
U22は回転角度検出回路3から回転角度毎の割り込み信
号B1を受けている。その速度指令データは次式にな
る。
【0019】 V(θ)={df(θ)/dθ}・ω・K1 ‥‥‥‥‥(2) ただし、θは回転角度、V(θ)は制御速度、{df
(θ)/dθ}は運転速度パターンデータ、ωは回転角
速度データ、K1は係数である。
【0020】バイナリレイトマルチ61および分周器62を
駆動パルス発生回路として用いている。バイナリレイト
マルチ61の出力周波数F2は、次式となる。 F2={V(θ)・F1}/(2のn乗)・・・・・・・・(3) ただし、V(θ)は速度指令データ、F1はバイナリレ
イトマルチ61に入力されるクロック周波数、nはバイナ
リレイトマルチ61のビット数である。
【0021】バイナリレイトマルチ61は、速度指令デー
タV(θ)に比例したパルス周波数出力を与えるもので
ある。バイナリレイトマルチは周知の如く間引き回路で
構成されているため、出力周波数F2にジッタを発生す
る。ここで、このジッタを改善しデューティー比を50%
に近づけることを目的として、(1/N)の分周器62を
用いている。
【0022】分周器62を経由した駆動パルス信号Fは次
式になる。 F={V(θ)・F1}/(2のn乗・N) V(θ)=F・(2のn乗・N)/F1 ‥‥‥‥‥‥(4) ここで、F={df(θ)/dθ}・ωとならなければ
ならない。
【0023】よって、 V(θ)={df(θ)/d(θ)}・ω・K2 ‥‥‥‥(5) となり、速度指令データV(θ)は運転速度パターンデ
ータ{df(θ)/dθ}と回転角速度データωと係数
K2により求まる。
【0024】なお、係数K1は速度指令データを駆動パ
ルス信号Fに変換する際に関係してくるものであり、係
数K2は駆動パルス信号Fから最終目的である位置制御
において関係して係数K1に含め考慮しなければならな
い。また、この係数の演算もCPU22で行い得ることは
勿論である。また、本説明のオープンループ制御によれ
ば、従来装置の機械カムと同等の高速性が図れること
は、言うまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転機構を有する機械装置の回転角速度に同調し、機械装
置の回転角度毎に基準速度パターンに機械装置の角速度
を乗算し、電動アクチュエータの速度を制御させた簡便
な構成の装置を提供できる。
【0026】かくの如きカム運転制御装置は、従来装置
の機械カムと同等の動作を行い得るとともに、機械カム
がもつ欠点が除去されてつぎの利点を有するものであ
る。 (イ) カム動作パターンが変っても、メモリ内の速度
パターンを変えるだけでよい。 (ロ) 機械カムでは困難な複雑化した動作を行えるも
のとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の技術思想の理解を容易にするた
め示した簡略ブロック図である。
【図2】図2は本発明の作用を説明するため示した回転
角度と制御位置の関係を示す図である。
【図3】図3は図2とともに示した回転角度と基準速度
パターンの関係の一例を示す図である。
【図4】図4は本発明が適用された一実施例の要部構成
を示す系統図である。
【符号の説明】
1 機械装置 11 角度発信器 12 電動アクチュエータ 2 速度パターンメモリ 21 読み出し専用メモリ(ROM) 22 マイクロコンピュータ(CPU) 23 カム運転設定器 24 運転速度パターンメモリ(RAM) 3 回転角度検出回路 4 回転角速度検出回路 5 速度演算回路 6 駆動パルス発生回路 61 バイナリレイトマルチ 62 分周器 A 角度パルス信号 A1 角度原点信号 A2 スタート信号 B 回転角度 B1 割り込み信号 C 速度パターンデータ D 回転角速度 E 速度指令データ F 駆動パルス信号 F1 クロック周波数 F2 出力周波数

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機械装置の回転角度に対する電動アクチ
    ュエータの位置を回転角度で微分して得た各回転角度毎
    の基準速度パターンデータを格納するようにした速度パ
    ターンメモリと、前記機械装置に取り付けられている角
    度発信器の出力を入力して機械装置の回転角度を得るよ
    うにした回転角度検出回路と、前記角度発信器出力を入
    力して機械装置の回転角速度を得るようにした回転角速
    度検出回路と、該機械装置の回転角度が変化する毎に前
    記速度パターンメモリの該当するアドレスから回転角度
    に対する速度パターンデータを読み出しかつ該速度パタ
    ーンメモリを被乗数として前記機械装置の回転角速度を
    乗数とする乗算により速度指令データを得るようにした
    速度演算回路と、該速度指令データに基づいて電動アク
    チュエータを駆動する駆動手段とを備えてなることを特
    徴としたカム運転制御装置。
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