JP4494280B2 - 電子カム制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、入力軸の位置情報をカム角度に変換し、変換したカム角度に対応するカム位置決め量を求め、このカム位置決め量に前記設定されたストローク下死点位置を加算することにより出力軸に対する位置指令値を作成することにより、カム機構相当の動作を行う電子カム制御装置に関するものである。

従来の電子カム制御装置においては、カム形状データテーブルよりカムの動作量を算出し、ストローク量設定値およびカム動作量より位置決め量を算出し、この位置決め量に従ってサーボモータを駆動するようにしており、ストローク下死点とストローク上死点の範囲でカム往復動作または一方向送り動作を行うことができる（例えば、特許文献１参照）。

特許第３２２０５８８号明細書（実施例２）

特許文献１に記載の従来の電子カム制御装置では、ストローク下死点を変更するにはカム動作を止めてから位置決めモードに切換え、ストローク下限位置へ位置決めし、その位置をストローク下死点としていたため、カム動作を行いながらストローク下死点が変更できないという問題点があった。また、カム形状データテーブルからの動作量とストローク下死点とストローク量とから指令位置を算出しているため、予め設定されたストローク下死点からストローク量の範囲内でしかカム動作が行えないという欠点もあった。

図９に示す走行切断装置を例にとって説明する。この走行切断装置は、フィルムなどの巻き物４６を巻き出しながら、模様の位置にあわせて定尺に切断するものである。走行軸４０によって刃物台４３が駆動される。同期エンコーダ４４は、メジャーリングロール４５を介して巻き物４６の巻き出し量を検出する。走行軸４０は、同期エンコーダ４４に同期することにより巻き物４６の巻き出し速度にあわせて刃物台４３を動かし、巻き物４６の切断後、走行開始位置に戻る。この動作はカム動作により実現できる。４１ａはこのカム動作のストローク下死点(走行開始位置)、４２ａはストローク範囲である。このような走行切断装置においては、切断する巻き物４６を巻き出す動作を行いながら、模様の位置に刃物台４３の走行開始位置４１ａをあわせるティーチング操作がよく用いられる。

従来の電子カム制御装置では、カム動作を行いながらストローク下死点が変更できないので、模様にあわせて刃物台４３の位置を調節する場合、巻き物４６を巻き出す動作を行いながらフィルムの模様の位置にあわせて走行軸４０による刃物台４３の走行開始位置を決めるティーチング操作を行うことができないという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、カムの基準位置であるストローク下死点を電子カム動作を行いながら動的に変更させることができ、また、カム動作を行っている場合でも、ストローク下死点からストローク量の範囲外へ移動することができる電子カム制御装置を得ることを目的としている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電子カム制御装置は、ストローク下死点位置が設定されるストローク下死点設定部を備え、入力軸の位置情報をカム角度に変換し、変換したカム角度に対応するカム位置決め量を求め、このカム位置決め量に前記設定されたストローク下死点位置を加算することにより出力軸に対する位置指令値を作成する電子カム制御装置において、ストローク下死点位置を変更するための加算移動データを設定する加算移動量設定部と、ストローク下死点変更指令が入力されると、前記カム位置決め量に、前記ストローク下死点設定部に設定されたストローク下死点位置および前記加算移動量設定部に設定された加算移動データに対応する加算移動量を逐次加算し、この加算結果を前記出力軸に対する位置指令値として順次出力する位置指令算出部と、ストローク下死点変更指令が入力されると、前記ストローク下死点設定部に設定されたストローク下死点位置に前記加算移動量設定部に設定された加算移動データに対応する加算移動量を逐次加算し、この加算結果で前記ストローク下死点設定部に設定されたストローク下死点位置を順次更新するストローク下死点変更部とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、電子カムの動作の基準位置となるストローク下死点を、カム動作を継続したままで随時変更できるので、カム動作を行う機械のカム基準位置のティーチングを機械を止めずに行うことができ、調整が容易となる効果がある。

以下に、本発明にかかる電子カム制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、この発明の実施の形態に係る電子カム制御装置を示すもので、主要な入力である入力軸１と、補助的な入力である補助入力軸２、入力軸１および補助入力軸２の位置情報（位置アドレス）に基づき電子カム動作を行って出力軸に対する位置指令値を作成する電子カム制御部３と、電子カム制御部３からの位置指令値に従って駆動される出力軸４を備えている。

図２は、電子カム制御部３の内部構成を示すものである。電子カム制御部３は、カム形状データテーブル５、ストローク量設定部６、カム位置決め量演算部７、ストローク下死点設定部８、加算移動量設定部９および演算部１０を備えている。

カム形状データテーブル５には、カム角度とストローク比との対応が記憶されている。図３は、カム形状データテーブル５の一例を示すもので、この場合は複数パターンのカム形状データが記憶されており、各カム角度に対応してストローク比が設定されている。カム形状データテーブル５には、カム角度が入力され、入力されたカム角度に対応するストローク比が出力される。

ストローク量設定部６には、ストローク量設定値が設定される。カム位置決め量演算部７は、ストローク量設定部６からのストローク量設定値と、カム形状データテーブル５からのストローク比に基づいて、各カム角度に対応するカム位置決め量Ａを算出する。算出された各カム角度とカム位置決め量Ａとの対応が図２に示すカムテーブルとなる。

ストローク下死点設定部８には、電子カムの往復動作または一方向送り動作の基準位置となるストローク下死点位置が設定される。加算移動量設定部９には、ストローク下死点変更のための加減速パターンが設定される。図４は、加算移動データのデータ構成を示すもので、加算移動データは、移動量Ｍ、移動速度Ｖａ、加速時間Ｔａ、減速時間Ｔｂ、Ｓ字比率などの加減速パターンＰｔから構成されている。図５は、加算移動データで設定された加算移動量のパターンの一例であり、移動速度Ｖａ、加速時間Ｔａ、減速時間Ｔｂ、加減速パターンＰｔ、および台形面積としての移動量Ｍが示されている。

演算部１０は、ストローク下死点変更部１１および位置指令算出部１２を備えている。ストローク下死点変更部１１は、ストローク下死点変更指令が入力されると、ストローク下死点設定部８に設定されたストローク下死点位置に加算移動量設定部９に設定された加算移動データに対応する加算移動量を逐次加算し、この加算結果でストローク下死点設定部８に設定されたストローク下死点位置を順次更新する。位置指令算出部１２は、ストローク下死点変更指令が入力されると、カム位置決め量演算部７から出力されるカム位置決め量Ａに、ストローク下死点設定部８に設定されたストローク下死点位置および加算移動量設定部９に設定された加算移動データに対応する加算移動量を逐次加算し、この加算結果を出力軸に対する位置指令値として順次出力する。

つぎに、図６にしたがって、電子カム制御装置の動作を説明する。電子カム制御部３の図示しない制御部では、入力軸１と補助入力軸２より、位置アドレスを取り込み（ステップＳ１００）、その和をカム１サイクルの１回転量／３６０°で割り、カム角度を算出する（ステップＳ１０１）。そして、制御部は、ステップＳ１０１で算出したカム角度に対応するストローク比をカム形状データテーブル５より取り出してカム位置決め量演算部７に入力する（ステップＳ１０２）。カム位置決め量演算部７は、ストローク量設定部６に設定されたストローク設定値とストローク比により、そのカム角度でのカム位置決め量Ａを算出する（ステップＳ１０３）。算出されたカム位置決め量Ａは、演算部１０に入力される。

演算部１０の位置指令算出部１２は、ストローク下死点変更指令の入力がない場合は（ステップＳ１０４）、ストローク下死点設定部８に設定されたストローク下死点位置に、カム位置決め量演算部７から入力されたカム位置決め量Ａを足し、位置指令値を求め（ステップＳ１０５）、求められた位置指令値を、出力軸４に出力する（ステップＳ１０９）。これらの処理をリアルタイムの処理で繰り返すことによりカムの動作となる。

演算部１０の位置指令算出部１２は、ストローク下死点変更指令の入力がある場合は（ステップＳ１０４）、カム位置決め量演算部７から入力されたカム位置決め量Ａに、加算移動量設定部９に設定された図４に示す加算移動データより求めた加算移動量を加算し(ステップＳ１０６)、その加算結果をストローク下死点設定部８に設定されたストローク下死点位置に加算して位置指令値を求める（ステップＳ１０７）。すなわち、位置指令算出部１２では、カム位置決め量Ａに、ストローク下死点位置と、加算移動量設定部９の加算移動データから求めた指令周期毎の移動量Δを逐次加算し、その加算結果を位置指令値とする。

演算部１０のストローク下死点変更部１１は、ストローク下死点設定部８に設定されたストローク下死点位置に、加算移動量設定部９に設定された加算移動データより求めた加算移動量を加算し、その加算結果でストローク下死点設定部８の設定値を変更更新する(ステップＳ１０８)。すなわち、ストローク下死点変更部１１では、ストローク下死点設定部８に設定されたストローク下死点位置に、加算移動量設定部９の加算移動データから求めた指令周期毎の移動量Δを逐次加算し、その加算結果でストローク下死点設定部８の設定値を更新する。演算部１０の位置指令算出部１２は、ステップＳ１０７で求めた位置指令値を出力軸４に出力する（ステップＳ１０９）。

これらの一連の動作の一例を図７に示す。図７において、２０はストローク下死点変更指令、２４ａはストローク下死点変更指令前のストローク下死点、２４ｂはストローク下死点変更指令後のストローク下死点、２５ａはストローク下死点変更指令前のストローク上死点、２５ｂはストローク下死点変更指令後のストローク上死点、２７は加算移動データ、２８は加算移動量、２９ａは位置指令値、２９ｂはストローク下死点変更指令がない場合の位置指令値、３０はストローク量設定値である。

図７に示すように、最初、電子カム制御装置は、ストローク下死点２４ａとストローク上死点２５ｂとの範囲でカム動作を行っている。ストローク下死点変更指令２０が入ると、カム動作を行いながら加算移動データの指令周期毎の移動量Δを位置指令値及びストローク下死点に加算する。加算移動量分の足しこみが完了すると、移動後のストローク下死点２４ｂと、移動後のストローク上死点２５ｂとの範囲でカム動作を継続する。このような動作を行う電子カム制御装置によりカムの動作を行いながら、加算移動量の設定に基づき、正方向、負方向への移動が可能となり、移動量にあわせてストローク下死点が随時変更できる。また、移動前のストローク下死点２４ａからストローク量設定値３０の範囲外への移動が可能となる。

本電子カム制御装置を先の図９に示した走行切断装置に適用した場合、図８に示すように、ストローク下死点変更指令が入ると、走行軸４０はカム動作を行いながら、走行軸４０を、ストローク下死点４１ａ及びストローク範囲４２ａをもつ往復運動から、ストローク下死点４１ｂ及びストローク範囲４２ｂをもつ往復運動に、移動させることが可能である。これにより、機械立上げ時やワークの変更時に、フィルムを巻き出す動作を行いながら、フィルムの模様の位置にあわせて走行軸の刃物台の走行開始位置を決めるティーチングを実施することができる。

なお、上記においては、入力軸１、補助入力軸２から位置アドレスの入力がない場合は、カム動作を行う出力軸４は停止中となるが、ストローク下死点変更指令を入れることにより、加算移動量設定部９の加算移動データに基づき出力軸４の移動が可能であることは、いうまでもない。これにより、カム動作実行前や実行後の出力軸４の停止中でも、正方向、負方向への移動とストローク下死点の変更が可能である。

以上のように、本発明にかかる電子カム制御装置は、カム動作を行う機械において、機械立上げ時やワークを変更した場合にカム基準位置の動的調整時のティーチングに用いられるのに適している。

この発明の実施の形態の電子カム制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態の電子カム制御部にの構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態のカム形状データテーブルのメモリ構成を示す図である。 この発明の実施の形態の加算移動データのデータ構成を示す図である。 この発明の実施の形態の加算移動データで設定された加算移動量のパターンの一例を示す図である。 この発明の実施の形態の電子カム制御装置の動作を表すフローチャートである。 この発明の実施の形態の電子カム制御装置の一連の動作の一例を示すタイムチャートである。 この発明を適用する走行切断装置の構成を示す図である。 走行切断装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ 入力軸
２ 補助入力軸
３ 電子カム制御部
４ 出力軸
５ カム形状データテーブル
６ ストローク量設定部
７ カム位置決め量演算部
８ ストローク下死点設定部
９ 加算移動量設定部
１０ 演算部
１１ ストローク下死点変更部
１２ 位置指令算出部
２０ ストローク下死点変更指令
４０ 走行軸
４３ 刃物台
４４ 同期エンコーダ
４５ メジャーリングロール
４６ 巻き物

Claims (3)

1. ストローク下死点位置が設定されるストローク下死点設定部を備え、入力軸の位置情報をカム角度に変換し、変換したカム角度に対応するカム位置決め量を求め、このカム位置決め量に前記設定されたストローク下死点位置を加算することにより出力軸に対する位置指令値を作成する電子カム制御装置において、
   ストローク下死点位置を変更するための加算移動データとして、移動量、移動速度、加算時間、減速時間を含む加減速パターンを設定する加算移動量設定部と、
   ストローク下死点変更指令が入力されると、前記カム位置決め量に、前記ストローク下死点設定部に設定されたストローク下死点位置および前記加算移動量設定部に設定された加減速パターンに対応する加算移動量を逐次加算し、この加算結果を前記出力軸に対する位置指令値として順次出力する位置指令算出部と、
   ストローク下死点変更指令が入力されると、前記ストローク下死点設定部に設定されたストローク下死点位置に前記加算移動量設定部に設定された加減速パターンに対応する加算移動量を逐次加算し、この加算結果で前記ストローク下死点設定部に設定されたストローク下死点位置を順次更新するストローク下死点変更部と、
   を備えることを特徴とする電子カム制御装置。
2. ストローク量が設定されるストローク量設定部と、
   カム角度とストローク比との対応が記憶されたカム形状テーブルと、
   前記変換されたカム角度に対応するストローク比を前記カム形状テーブルから取り出し、該取り出したストローク比と、前記ストローク量設定部に設定されたストローク量とに基づいてカム角度に対応する前記カム位置決め量を算出するカム位置決め量算出部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子カム制御装置。
3. 前記加減速パターンは、加速領域、等速領域および減速領域を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電子カム制御装置。

Images