JP3271684B2 - カム装置 - Google Patents
カム装置Info
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- JP3271684B2 JP3271684B2 JP23443094A JP23443094A JP3271684B2 JP 3271684 B2 JP3271684 B2 JP 3271684B2 JP 23443094 A JP23443094 A JP 23443094A JP 23443094 A JP23443094 A JP 23443094A JP 3271684 B2 JP3271684 B2 JP 3271684B2
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モータなどの回転運動
を周期的な運動に変換するカム装置に関し、とくに、既
存の機械的カムを利用して任意の変位曲線を得るカム装
置に関する。
を周期的な運動に変換するカム装置に関し、とくに、既
存の機械的カムを利用して任意の変位曲線を得るカム装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、モータなどによって駆動される主
軸の回転運動を、従動軸の周期的な直線運動に変換する
ための手段として古くからカム装置が使用されている
が、一つのカムの形状が決まれば周期的な変位曲線は１
種類しか得られない。異なった変位曲線を得るために
は、その変位曲線を実現する異なった形状のカムを作っ
て取り替えなければならず、製作、取り替え、調整のた
めに多くの段取り時間を要していた。これを解決する手
段として、機械的カム装置の代わりに、ボールねじなど
からなる従動軸をサーボモータによって駆動するように
し、変位曲線の位置データを記憶する変位曲線記憶部か
らの指令に基づいてサーボモータを駆動制御することに
よって、従動軸が所望の変位曲線で変位するようにした
電気的カム装置が開示されている（例えば、特開平４−
３７９１０号、特開平５−４９２７９号）。
軸の回転運動を、従動軸の周期的な直線運動に変換する
ための手段として古くからカム装置が使用されている
が、一つのカムの形状が決まれば周期的な変位曲線は１
種類しか得られない。異なった変位曲線を得るために
は、その変位曲線を実現する異なった形状のカムを作っ
て取り替えなければならず、製作、取り替え、調整のた
めに多くの段取り時間を要していた。これを解決する手
段として、機械的カム装置の代わりに、ボールねじなど
からなる従動軸をサーボモータによって駆動するように
し、変位曲線の位置データを記憶する変位曲線記憶部か
らの指令に基づいてサーボモータを駆動制御することに
よって、従動軸が所望の変位曲線で変位するようにした
電気的カム装置が開示されている（例えば、特開平４−
３７９１０号、特開平５−４９２７９号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、変位曲線記憶部の位置データを入れ替えるだけで、
即座に異なった変位曲線に対応できる長所を有してい
る。しかし、既設備がすでに機械的カム装置を使用して
いた場合、機械的カム装置の撤去、ボールねじなどの従
動軸の購入・設置、およびそれに伴う機械構造の再構築
が必要となり、多くの費用がかかるという欠点があっ
た。本発明は、機械的カム装置を取り外すことなく、ま
た高価なボールねじなどを用いることなく、構造が簡単
で、極めて安価なカム装置を提供することを目的とする
ものである。
は、変位曲線記憶部の位置データを入れ替えるだけで、
即座に異なった変位曲線に対応できる長所を有してい
る。しかし、既設備がすでに機械的カム装置を使用して
いた場合、機械的カム装置の撤去、ボールねじなどの従
動軸の購入・設置、およびそれに伴う機械構造の再構築
が必要となり、多くの費用がかかるという欠点があっ
た。本発明は、機械的カム装置を取り外すことなく、ま
た高価なボールねじなどを用いることなく、構造が簡単
で、極めて安価なカム装置を提供することを目的とする
ものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、回転し得る機械カムと、前記機械カムを
回転駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転
量に応じた信号を発生するパルスジェネレータと、速度
制御ループを有し前記サーボモータを駆動するサーボド
ライバと、前記サーボモータの回転角を制御する角度制
御装置とを備えたカム装置において、前記角度制御装置
は、角速度ωと時間ｔとの関数である位相指令をθ、前
記機械カムの回転角度をθ’、所望する変位曲線をＹ＝
ｆ（θ）、前記機械カムの変位曲線をＸ＝ｇ（θ’）と
したとき、前記機械カムの変位曲線Ｘ＝ｇ（θ’）上に
所望する変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を投影することによって
得られる前記機械カムの回転角度θ’と位相指令θとの
関係を位置パターンとして発生する位置パターン発生器
と、前記位相指令θを前記位置パターン発生器に入力し
て得られる前記回転角度θ’を位置指令とし、前記パル
スジェネレータの検出信号に応じた位置信号をフィード
バック信号とすることにより、前記サーボドライバに対
する速度指令Ｎref を演算する位置制御ループとからな
るものである。
め、本発明は、回転し得る機械カムと、前記機械カムを
回転駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転
量に応じた信号を発生するパルスジェネレータと、速度
制御ループを有し前記サーボモータを駆動するサーボド
ライバと、前記サーボモータの回転角を制御する角度制
御装置とを備えたカム装置において、前記角度制御装置
は、角速度ωと時間ｔとの関数である位相指令をθ、前
記機械カムの回転角度をθ’、所望する変位曲線をＹ＝
ｆ（θ）、前記機械カムの変位曲線をＸ＝ｇ（θ’）と
したとき、前記機械カムの変位曲線Ｘ＝ｇ（θ’）上に
所望する変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を投影することによって
得られる前記機械カムの回転角度θ’と位相指令θとの
関係を位置パターンとして発生する位置パターン発生器
と、前記位相指令θを前記位置パターン発生器に入力し
て得られる前記回転角度θ’を位置指令とし、前記パル
スジェネレータの検出信号に応じた位置信号をフィード
バック信号とすることにより、前記サーボドライバに対
する速度指令Ｎref を演算する位置制御ループとからな
るものである。
【０００５】
【作用】上記手段により、機械カムの変位曲線Ｘ＝ｇ
（θ’）上に、所望する変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を投影
し、機械カムの回転角度θ’と位相指令θとの関係を求
める。すなわち、ｇ（θ’）＝ｆ（θ）とし、ｇの逆関
数、θ’＝ｇ-1（ｆ（θ））から得られる値を位置パタ
ーンとして出力する位置パターン発生回路に位相指令θ
を入力し、位置パターン発生回路から機械カムの回転角
度θ’を出力して、それから演算される速度指令Ｎref
をサーボドライブに入力し、サーボモータを駆動する。
その結果、サーボモータによって駆動される機械カムは
所望の変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を実現する。したがって、
位置パターン発生回路に任意の変位曲線のデータを設定
することにより、１種類の機械カムを利用して任意の変
位曲線のカム動作を実現することができる。
（θ’）上に、所望する変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を投影
し、機械カムの回転角度θ’と位相指令θとの関係を求
める。すなわち、ｇ（θ’）＝ｆ（θ）とし、ｇの逆関
数、θ’＝ｇ-1（ｆ（θ））から得られる値を位置パタ
ーンとして出力する位置パターン発生回路に位相指令θ
を入力し、位置パターン発生回路から機械カムの回転角
度θ’を出力して、それから演算される速度指令Ｎref
をサーボドライブに入力し、サーボモータを駆動する。
その結果、サーボモータによって駆動される機械カムは
所望の変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を実現する。したがって、
位置パターン発生回路に任意の変位曲線のデータを設定
することにより、１種類の機械カムを利用して任意の変
位曲線のカム動作を実現することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１は本発明の実施例を示すブロック図である。
図において、１は所定の変位曲線を有する機械カム、２
は機械カム１を回転駆動するサーボモータ、３はサーボ
モータ２の回転角度を検出するパルスジェネレータ、４
はサーボモータ２を駆動するサーボドライバ、５はサー
ボモータ２の回転角を制御する角度制御装置である。５
１は角速度ωと時間ｔとの関数である位相指令θに対し
て機械カム１の回転角度θ’における変位の位置パター
ンを発生する位置パターン発生回路、５２は位置パター
ン発生回路５１から出力される位置指令とパルスジェネ
レータ３からの位置信号をカウンタ５３を介してフィー
ドバックする加算器、５４は加算器５２の出力に位置パ
ターン発生回路５１から出力される位置指令をフィード
フォワードする加算器、５５は加算器５４の出力をＤ／
Ａ変換するＤ／Ａ変換器である。したがって、機械カム
１の回転角度θ’を位置指令としたとき、上記構成によ
って位置制御ループを形成し、その出力はサーボモータ
２の速度指令Ｎref としてサーボドライバ４に入力され
る。
する。図１は本発明の実施例を示すブロック図である。
図において、１は所定の変位曲線を有する機械カム、２
は機械カム１を回転駆動するサーボモータ、３はサーボ
モータ２の回転角度を検出するパルスジェネレータ、４
はサーボモータ２を駆動するサーボドライバ、５はサー
ボモータ２の回転角を制御する角度制御装置である。５
１は角速度ωと時間ｔとの関数である位相指令θに対し
て機械カム１の回転角度θ’における変位の位置パター
ンを発生する位置パターン発生回路、５２は位置パター
ン発生回路５１から出力される位置指令とパルスジェネ
レータ３からの位置信号をカウンタ５３を介してフィー
ドバックする加算器、５４は加算器５２の出力に位置パ
ターン発生回路５１から出力される位置指令をフィード
フォワードする加算器、５５は加算器５４の出力をＤ／
Ａ変換するＤ／Ａ変換器である。したがって、機械カム
１の回転角度θ’を位置指令としたとき、上記構成によ
って位置制御ループを形成し、その出力はサーボモータ
２の速度指令Ｎref としてサーボドライバ４に入力され
る。
【０００７】ここで、位置パターン発生回路５１の動作
を説明する。いま、機械カム１が図２に示すような変位
曲線Ｘ＝ｇ（θ’）を持つとする。ただし、θ’は機械
カムの回転角度とする。これに対し、機械カム１によっ
て、図３に示すような変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）に変更する
ものとする。なお、位相指令θは角速度をω、時間をｔ
としたとき、θ＝ωｔとなるので、ωが一定の場合は、
θは時間ｔと考えてもよい。また、機械カム１の最大変
位量Ｘmax と変更したい変位曲線の最大変位量Ｙma x と
の関係は、Ｘmax ≧Ｙmax とする。これは、Ｘmax ＜Ｙ
max の範囲では、所望する変位が機械カム１の変位を越
えてしまうため、機械カム１を回転することによって所
望する変位を実現することはできないからである。図４
に示すように、求めたい変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）の各位相
（θ1 、θ2 、θ3 、θ4 、θ5 …）に対する変位曲線
Ｙ＝ｆ（θ）上の各変位点（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ…）を
求める。次に、各変位点（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ…）を機
械カム１の変位曲線Ｘ＝ｇ（θ’）の１辺ＭＮ上に投影
し、機械カム変位点（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’，ｅ…）
を求め、この機械カム変位点（ａ’，ｂ’，ｃ’，
ｄ’，ｅ…）の対応する機械カム１の回転角度（θ
1 ’、θ2 ’、θ3 ’、θ4 ’、θ5’…）を求める。
ここで、各位相（θ1 、θ2 、θ3 、θ4 、θ5 …）と
機械カム１の回転角度（θ1 ’、θ2 ’、θ3 ’、θ
4 ’、θ5 ’…）との関係が、ｇの逆関数として位置パ
ターンθ’＝ｇ-1（ｆ（θ））が求まる。
を説明する。いま、機械カム１が図２に示すような変位
曲線Ｘ＝ｇ（θ’）を持つとする。ただし、θ’は機械
カムの回転角度とする。これに対し、機械カム１によっ
て、図３に示すような変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）に変更する
ものとする。なお、位相指令θは角速度をω、時間をｔ
としたとき、θ＝ωｔとなるので、ωが一定の場合は、
θは時間ｔと考えてもよい。また、機械カム１の最大変
位量Ｘmax と変更したい変位曲線の最大変位量Ｙma x と
の関係は、Ｘmax ≧Ｙmax とする。これは、Ｘmax ＜Ｙ
max の範囲では、所望する変位が機械カム１の変位を越
えてしまうため、機械カム１を回転することによって所
望する変位を実現することはできないからである。図４
に示すように、求めたい変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）の各位相
（θ1 、θ2 、θ3 、θ4 、θ5 …）に対する変位曲線
Ｙ＝ｆ（θ）上の各変位点（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ…）を
求める。次に、各変位点（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ…）を機
械カム１の変位曲線Ｘ＝ｇ（θ’）の１辺ＭＮ上に投影
し、機械カム変位点（ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’，ｅ…）
を求め、この機械カム変位点（ａ’，ｂ’，ｃ’，
ｄ’，ｅ…）の対応する機械カム１の回転角度（θ
1 ’、θ2 ’、θ3 ’、θ4 ’、θ5’…）を求める。
ここで、各位相（θ1 、θ2 、θ3 、θ4 、θ5 …）と
機械カム１の回転角度（θ1 ’、θ2 ’、θ3 ’、θ
4 ’、θ5 ’…）との関係が、ｇの逆関数として位置パ
ターンθ’＝ｇ-1（ｆ（θ））が求まる。
【０００８】したがって、位置パターンθ’＝ｇ-1（ｆ
（θ））を発生する位置パターン発生回路５１に位相指
令θを入力して、位相指令θに対応する回転角度θ’を
出力し、回転角度θ’を位置指令として位置制御ループ
を組むことによって得られる速度指令Ｎref によりサー
ボモータ２を回転すると、機械カム１によって所望の変
位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を得ることができる。実際の機械カ
ム１の動作は、図５に示すように、最初はθ＝０°の
とき、機械カム１は変位Ｘ＝０で回転角度θ’＝０、次
に、θ＝θ1 のとき、機械カム１の変位Ｘ＝ａ’で回
転角度θ’＝θ’1 、θ＝θ2 のとき、機械カム１の
変位Ｘ＝ｂ’で回転角度θ’＝θ’2 、θ＝θ3 のと
き、機械カム１の変位Ｘ＝ｃ’で回転角度θ’＝θ’
3 、θ＝θ4 のとき、機械カム１の変位Ｘ＝ｄ’で機
械カムは逆転し、回転角度θ’＝θ’4 、θ＝θ5 の
とき、機械カム１の変位Ｘ＝ｅ’で、回転角度θ’＝
θ’5 、θ＝３６０°のとき、機械カム１は変位Ｘ＝
０で回転角度θ’＝０となる。なお、機械カム１の最大
変位量Ｘmax と変更したい変位曲線の最大変位量Ｙma x
とが等しい時は、機械カム１の全周に求めたい変位曲線
Ｙ＝ｆ（θ）の各位相（θ1 、θ2 、θ3 、θ4 、θ5
…）に対する変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）上の各変位点（ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ…）を投影することにより、機械カム１
の１回転を変位曲線の１サイクルとすることができる。
このように、位置パターン発生回路５１に任意の変位曲
線Ｙ＝ｆ（θ）を設定することにより、機械カムを取り
替えることなく、所望の変位曲線を得ることができ、１
種類の機械カムを利用して任意の変位曲線のカム動作を
即時実現することができる。
（θ））を発生する位置パターン発生回路５１に位相指
令θを入力して、位相指令θに対応する回転角度θ’を
出力し、回転角度θ’を位置指令として位置制御ループ
を組むことによって得られる速度指令Ｎref によりサー
ボモータ２を回転すると、機械カム１によって所望の変
位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を得ることができる。実際の機械カ
ム１の動作は、図５に示すように、最初はθ＝０°の
とき、機械カム１は変位Ｘ＝０で回転角度θ’＝０、次
に、θ＝θ1 のとき、機械カム１の変位Ｘ＝ａ’で回
転角度θ’＝θ’1 、θ＝θ2 のとき、機械カム１の
変位Ｘ＝ｂ’で回転角度θ’＝θ’2 、θ＝θ3 のと
き、機械カム１の変位Ｘ＝ｃ’で回転角度θ’＝θ’
3 、θ＝θ4 のとき、機械カム１の変位Ｘ＝ｄ’で機
械カムは逆転し、回転角度θ’＝θ’4 、θ＝θ5 の
とき、機械カム１の変位Ｘ＝ｅ’で、回転角度θ’＝
θ’5 、θ＝３６０°のとき、機械カム１は変位Ｘ＝
０で回転角度θ’＝０となる。なお、機械カム１の最大
変位量Ｘmax と変更したい変位曲線の最大変位量Ｙma x
とが等しい時は、機械カム１の全周に求めたい変位曲線
Ｙ＝ｆ（θ）の各位相（θ1 、θ2 、θ3 、θ4 、θ5
…）に対する変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）上の各変位点（ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ…）を投影することにより、機械カム１
の１回転を変位曲線の１サイクルとすることができる。
このように、位置パターン発生回路５１に任意の変位曲
線Ｙ＝ｆ（θ）を設定することにより、機械カムを取り
替えることなく、所望の変位曲線を得ることができ、１
種類の機械カムを利用して任意の変位曲線のカム動作を
即時実現することができる。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、位
置パターン発生回路に任意の変位曲線のデータを設定す
ることにより、機械カムを取り替えることなく、１種類
の機械カムを利用して任意の変位曲線を描くカム動作を
実現できるので、機械カムの撤去や高価なボールねじの
設置も不要となり、極めて安価なカム装置を提供できる
効果がある。
置パターン発生回路に任意の変位曲線のデータを設定す
ることにより、機械カムを取り替えることなく、１種類
の機械カムを利用して任意の変位曲線を描くカム動作を
実現できるので、機械カムの撤去や高価なボールねじの
設置も不要となり、極めて安価なカム装置を提供できる
効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施例の機械カムの変位曲線図であ
る。
る。
【図３】 本発明の実施例の所望の変位曲線図である。
【図４】 本発明の実施例の機械カムの変位曲線に所望
の変位曲線を投影する手順を示す説明図である。
の変位曲線を投影する手順を示す説明図である。
【図５】 本発明の実施例の機械カムの動作を示す説明
図である。
図である。
１ 機械カム、２ サーボドモータ、３ パルスジェネ
レータ、４サーボドライバ、５ 角度制御装置、５１
位置パターン発生回路、５２、５４ 加算器、５３ カ
ウンタ、５５ Ｄ／Ａ変換器
レータ、４サーボドライバ、５ 角度制御装置、５１
位置パターン発生回路、５２、５４ 加算器、５３ カ
ウンタ、５５ Ｄ／Ａ変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 11/00 - 13/04 G05B 19/06 G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28
Claims (1)
- 【請求項１】 回転し得る機械カムと、前記機械カムを
回転駆動するサーボモータと、前記サーボモータの回転
量に応じた信号を発生するパルスジェネレータと、速度
制御ループを有し前記サーボモータを駆動するサーボド
ライバと、前記サーボモータの回転角を制御する角度制
御装置とを備えたカム装置において、前記角度制御装置
は、角速度ωと時間ｔとの関数である位相指令をθ、前
記機械カムの回転角度をθ’、所望する変位曲線をＹ＝
ｆ（θ）、前記機械カムの変位曲線をＸ＝ｇ（θ’）と
したとき、前記機械カムの変位曲線Ｘ＝ｇ（θ’）上に
所望する変位曲線Ｙ＝ｆ（θ）を投影することによって
得られる前記機械カムの回転角度θ’と位相指令θとの
関係を位置パターンとして発生する位置パターン発生器
と、前記位相指令θを前記位置パターン発生器に入力し
て得られる前記回転角度θ’を位置指令とし、前記パル
スジェネレータの検出信号に応じた位置信号をフィード
バック信号とすることにより、前記サーボドライバに対
する速度指令Ｎref を演算する位置制御ループとからな
ることを特徴とするカム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23443094A JP3271684B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | カム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23443094A JP3271684B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | カム装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0876852A JPH0876852A (ja) | 1996-03-22 |
| JP3271684B2 true JP3271684B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=16970900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23443094A Expired - Fee Related JP3271684B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | カム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3271684B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103499927B (zh) * | 2013-09-14 | 2016-05-18 | 新乡学院 | 一种直流伺服电机位置控制系统 |
| CN113625657B (zh) * | 2021-08-18 | 2022-12-16 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 一种基于电子凸轮曲线的运动控制方法及装置 |
-
1994
- 1994-09-02 JP JP23443094A patent/JP3271684B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0876852A (ja) | 1996-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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