JP5506456B2 - Electronic cam control device - Google Patents

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Description

本発明は、電子カム制御装置に関する。   The present invention relates to an electronic cam control device.

電子カム制御装置は、機械的なカム機構を実装することなく、ソフトウェアによって設定したカムパターンとカムストローク量とに基づき、サーボモータで位置決め制御を行う装置である。この種の電子カム制御装置ではカムパターンを決定するために、ストローク下死点と、ストローク量設定値と、一回転を等間隔に分割したカム角度に対応するストローク比率とを設定したカムパターンとなる電子カム指令プロファイルを作成する必要がある。   The electronic cam control device is a device that performs positioning control with a servo motor based on a cam pattern and a cam stroke amount set by software without mounting a mechanical cam mechanism. In this type of electronic cam control device, in order to determine the cam pattern, a cam pattern in which a stroke bottom dead center, a stroke amount setting value, and a stroke ratio corresponding to a cam angle obtained by dividing one rotation at equal intervals, It is necessary to create an electronic cam command profile.

電子カム制御装置は、設定された下死点と入力軸の位置情報とからカム角度を算出し、算出したカム角度に対応するストローク比率とストローク量設定値とを用いて位置決め量を求める。電子カム制御装置は、この位置決め量とストローク下死点とを加算し、サーボモータへの位置指令値を算出する。電子カム指令プロファイルにおけるストローク比率は、カム動作のストローク下死点では“０”であり、ストローク上死点では“１”である。カム動作の開始点及び終了点でのストローク比率を“０”、カム動作一回転内の任意の点でのストローク比率を“１”と設定することにより往復カム動作を行うことができ、カム動作の開始点でのストローク比率を“０”、終了点でのストローク比率を“１”と設定することにより、一方向への位置送りカム動作を行うことができる（例えば、特許文献１の実施例１６、１７参照。）。   The electronic cam control device calculates a cam angle from the set bottom dead center and the position information of the input shaft, and obtains a positioning amount using a stroke ratio and a stroke amount setting value corresponding to the calculated cam angle. The electronic cam control device adds the positioning amount and the stroke bottom dead center to calculate a position command value for the servo motor. The stroke ratio in the electronic cam command profile is “0” at the stroke bottom dead center of the cam operation and “1” at the stroke top dead center. The reciprocating cam operation can be performed by setting the stroke ratio at the start and end points of the cam operation to “0” and the stroke ratio at any point within one rotation of the cam operation to “1”. By setting the stroke ratio at the start point of “0” and the stroke ratio at the end point as “1”, a position feed cam operation in one direction can be performed (for example, the embodiment of Patent Document 1). 16 and 17).

電子カムを用いた同期制御では、複数の駆動軸を同期させて駆動させる必要がある。例えば、搬送コンベアを動かすことによって一定間隔に配置されたボトルをノズルの真下に持ってくるための動作を駆動する駆動軸と、ノズルを真下に置かれたボトルまで押し下げ、液体注入後に押し上げるための動作を駆動する駆動軸と、シリンジ内に蓄えた液体をノズルの先端から噴射し、シリンジ内に液体を補充する動作を駆動する駆動軸と、を有し、多数のボトルに順番に一本のノズルを用いて液体を注入する液体充填機においては、ノズルの上下動作を駆動する駆動軸や、液体の噴射／補充動作を駆動する駆動軸は、搬送コンベアを駆動する駆動軸の動作に同期した動きをとる必要がある。具体例としては、対応対象の駆動軸（マスタ駆動軸、上記の例ではボトルをノズルの真下に持ってくる動作の駆動軸）を入力軸に見立て、マスタ駆動軸に対応した動作を行う駆動軸（スレーブ駆動軸、上記の例ではノズルの上下動の駆動軸や液体の噴射／補充動作の駆動軸）を同期させて駆動する。   In synchronous control using an electronic cam, it is necessary to drive a plurality of drive shafts in synchronization. For example, a drive shaft that drives the operation to bring bottles arranged at regular intervals directly below the nozzles by moving the conveyor, and a nozzle that pushes down to the bottles that are placed directly under the nozzle, and pushes up after the liquid injection A drive shaft that drives the operation, and a drive shaft that drives the operation of injecting the liquid stored in the syringe from the tip of the nozzle and replenishing the liquid in the syringe, and in turn one bottle in each bottle In a liquid filling machine that injects liquid using a nozzle, the drive shaft that drives the vertical movement of the nozzle and the drive shaft that drives the liquid injection / replenishment operation are synchronized with the operation of the drive shaft that drives the conveyor. I need to take action. As a specific example, the drive axis (master drive axis, in the above example, the drive axis that moves the bottle directly under the nozzle) as the input axis, and the drive axis that performs the operation corresponding to the master drive axis (Slave drive shaft, in the above example, the drive shaft for the vertical movement of the nozzle and the drive shaft for the liquid ejection / replenishment operation) are driven in synchronization.

また、電子カム運転においては、非常遮断などによって電子カムによる同期運転中に駆動軸の位置が所定のストロークをオーバーした場合、最寄りのカムストロークの端まで移動させ、カムストローク端に対応したカム角度を求めて、同期すべき位置に移動させる方法がある（例えば、特許文献２の第１１の発明の実施例参照。）。   In electronic cam operation, if the drive shaft position exceeds the specified stroke during the synchronous operation by the electronic cam due to an emergency shut-off, etc., the cam angle corresponding to the cam stroke end is moved to the end of the nearest cam stroke. There is a method of obtaining the position and moving it to a position to be synchronized (for example, see the embodiment of the eleventh invention of Patent Document 2).

特許第２６９７３９９号公報Japanese Patent No. 2697399 特許第３４１３９５４号公報Japanese Patent No. 3413954

上記のように従来の電子カム制御方式では、電子カム運転による同期制御軸が電子カム指令プロファイルの範囲を超えている場合には、電子カムの最寄りのカムストロークの端まで駆動軸を移動させ、さらにカムストローク端に対応したカム角度を求めて、同期すべき位置に移動させる必要があった。一度、カムストロークの端まで駆動軸を移動させ、同期させるカム角度まで入力軸の位相を動かし、電子カム指令プロファイルに基づいた同期動作を行い、駆動軸を移動させて同期再開位置まで位置決めを実行させるようにしていたため、カムストロークの端までの駆動軸の移動と、電子カム指令プロファイルによる駆動軸の移動との二つに分かれており、電子カムによる同期運転開始までのプログラム作成の手間が増加するとともに、動作プログラムも複雑になるという問題があった。   As described above, in the conventional electronic cam control method, when the synchronous control axis by electronic cam operation exceeds the range of the electronic cam command profile, the drive axis is moved to the end of the nearest cam stroke of the electronic cam, Furthermore, the cam angle corresponding to the cam stroke end must be obtained and moved to a position to be synchronized. Once the drive shaft is moved to the end of the cam stroke, the phase of the input shaft is moved to the cam angle to be synchronized, the synchronization operation is performed based on the electronic cam command profile, and the drive shaft is moved to the position where synchronization is resumed Therefore, the drive shaft movement to the end of the cam stroke and the drive shaft movement based on the electronic cam command profile are divided into two. In addition, there is a problem that the operation program becomes complicated.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電子カム指令プロファイルで規定されたカムストローク範囲から外れて停止した駆動軸を容易に同期運転再開位置まで復帰させることができる電子カム制御装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an electronic cam control device capable of easily returning a drive shaft stopped outside the cam stroke range defined by an electronic cam command profile to a synchronous operation resuming position. The purpose is to obtain.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、上位装置からの指示に応じて、入力軸を含む複数の駆動軸の各々に対応する駆動制御装置に、入力軸のカム角度に対応するカムストローク位置を規定するカムプロファイルに基づいた各駆動軸の制御を実行させ、複数の駆動軸を同期制御する電子カム制御装置であって、カムプロファイルで規定されたカムストローク範囲から外れて停止した駆動軸の停止中の入力軸のカム角度に対応するカムストローク位置を、カムプロファイルに再適合させる電子カム同期位置として算出する電子カム同期位置算出手段と、カムプロファイルで規定されたカムストローク範囲から外れて停止している駆動軸を予め設定された同期位置復帰速度で電子カム同期位置へ移動させる移動手段と、駆動軸の電子カム同期位置への移動が完了したことを上位装置へ通知する手段とを有することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a drive control device corresponding to each of a plurality of drive shafts including the input shaft in response to an instruction from the host device. An electronic cam control device that executes control of each drive shaft based on a cam profile that defines a cam stroke position corresponding to the above, and synchronously controls a plurality of drive shafts, and deviates from the cam stroke range defined by the cam profile. Electronic cam synchronization position calculation means for calculating the cam stroke position corresponding to the cam angle of the input shaft during the stop of the stopped drive shaft as an electronic cam synchronization position that refits the cam profile, and a cam defined by the cam profile A moving means for moving the drive shaft stopped outside the stroke range to the electronic cam synchronous position at a preset synchronous position return speed; and the drive shaft And having a means for notifying that the movement to the electronic cam synchronization position has been completed to the host device.

本発明によれば、電子カム指令プロファイルで規定されたカムストローク範囲から外れて停止した駆動軸を一つの動作で復帰位置へ移動させるため、電子カムによる同期運転開始までのプログラム作成の手間が簡略化され、動作プログラムを単純化できるという効果を奏する。   According to the present invention, since the drive shaft stopped outside the cam stroke range defined by the electronic cam command profile is moved to the return position by one operation, it is easy to create a program until the synchronous operation is started by the electronic cam. The operation program can be simplified.

図１は、本発明の実施の形態にかかる電子カム制御装置が制御対象とする液体充填機の機構概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a mechanism of a liquid filling machine to be controlled by an electronic cam control device according to an embodiment of the present invention. 図２は、上位システム、電子カム制御装置、液体充填機を有する液体充填システムの全体構成図である。FIG. 2 is an overall configuration diagram of a liquid filling system having a host system, an electronic cam control device, and a liquid filling machine. 図３は、搬送コンベア、ノズル及び充填ポンプの電子カム指令プロファイルにおけるカムストロークを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating cam strokes in the electronic cam command profile of the transfer conveyor, the nozzle, and the filling pump. 図４は、電子カム制御に必要なデータメモリのデータ構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a data structure of a data memory necessary for electronic cam control. 図５は、電子カム制御中に非常遮断入力された際のカム角度とモータ位置の挙動を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the behavior of the cam angle and the motor position when an emergency shut-off is input during the electronic cam control. 図６は、非常遮断解除後に、フリーラン停止したモータ位置から、停止した際のカム角度に同期すべきカムストローク位置まで位置決めする挙動を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the behavior of positioning from the motor position where the free run is stopped to the cam stroke position which should be synchronized with the cam angle at the time of stop after the emergency cutoff is released. 図７は、同期位置復元処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the synchronization position restoration process. 図８は、同期位置復元動作の際のカムストロークの変化の様子を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing how the cam stroke changes during the synchronization position restoring operation.

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。   Embodiments of an electronic cam control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる電子カム制御装置が制御対象とする液体充填機の機構概要図である。搬送コンベア１は、ボトル２を順次搬送する。ノズル３は、搬送されてきたボトル２がノズル位置で停止した後に下降し、ボトル２内への液体の充填を開始する。液体の充填は、充填ポンプ４内でピストンが前進することによって実行される。充填ポンプ４内でピストンが後退することによって充填ポンプ４に液体タンク５から液体が補充される。 Embodiment.
FIG. 1 is a schematic diagram of a mechanism of a liquid filling machine to be controlled by an electronic cam control device according to an embodiment of the present invention. The conveyor 1 sequentially conveys the bottles 2. The nozzle 3 descends after the transported bottle 2 stops at the nozzle position, and starts filling the bottle 2 with liquid. Liquid filling is performed by advancing the piston within the filling pump 4. As the piston moves backward in the filling pump 4, the filling pump 4 is replenished with liquid from the liquid tank 5.

図２は、上位システム５１、電子カム制御装置５２、液体充填機を有する液体充填システムの全体構成図である。液体充填機は、駆動制御装置５３（５３ａ〜５３ｎ）、モータ５４（５４ａ〜５４ｎ）を有する。図示するように、駆動制御装置５３には非常遮断入力５５が入力されうるようになっている。電子カム制御装置５２は、内部にデータメモリ５６を備える。上位システム５１から電子カム制御装置５２へ電子カム同期位置復元要求及び電子カム同期位置移動要求が指令される。電子カム制御装置５２から上位システム５１へは電子カム同期位置復元完了及び電子カム同期位置算出完了が通知される。上位システム５１から電子カム制御装置５２内のデータメモリ５６へは、常時アクセス（リード／ライト）可能である。本構成により、電子カム制御による同期運転及び同期位置復元機能を実現する。   FIG. 2 is an overall configuration diagram of a liquid filling system having a host system 51, an electronic cam control device 52, and a liquid filling machine. The liquid filling machine includes a drive control device 53 (53a to 53n) and a motor 54 (54a to 54n). As shown in the figure, an emergency cutoff input 55 can be input to the drive control device 53. The electronic cam control device 52 includes a data memory 56 therein. An electronic cam synchronization position restoration request and an electronic cam synchronization position movement request are instructed from the host system 51 to the electronic cam control device 52. The electronic cam control device 52 is notified to the host system 51 of completion of electronic cam synchronization position restoration and completion of electronic cam synchronization position calculation. The host system 51 can always access (read / write) the data memory 56 in the electronic cam control device 52. With this configuration, a synchronized operation and synchronized position restoration function by electronic cam control is realized.

搬送コンベア１、ノズル３及び充填ポンプ４は、電子カム指令プロファイルに基づく電子カム制御装置５２の制御対象駆動軸による機械機構となっており、動作は電子カム制御による同期制御となっている。すなわち、搬送コンベア１の駆動系を入力軸と見立て、電子カム制御装置５２が駆動制御装置５３を駆動することによって、搬送コンベア１、ノズル３、充填ポンプ４が動作する。   The conveyor 1, the nozzle 3 and the filling pump 4 are a mechanical mechanism based on the control target drive shaft of the electronic cam control device 52 based on the electronic cam command profile, and the operation is synchronous control by electronic cam control. That is, assuming that the drive system of the conveyor 1 is an input shaft, the electronic cam controller 52 drives the drive controller 53, whereby the conveyor 1, nozzle 3, and filling pump 4 are operated.

図３は、搬送コンベア１、ノズル３及び充填ポンプ４の電子カム指令プロファイルにおけるカムストロークを示す図である。搬送コンベア１のカムストローク１１、ノズル３のカムストローク１２及び充填ポンプ４のカムストローク１３は、それぞれのカム角度を、入力軸と見立てる搬送コンベア１のカム角度と同一とすることで、カム角度を回転させることによる電子カム同期制御を行う。   FIG. 3 is a diagram showing cam strokes in the electronic cam command profile of the conveyor 1, nozzle 3 and filling pump 4. As shown in FIG. The cam stroke 11 of the conveyor 1, the cam stroke 12 of the nozzle 3, and the cam stroke 13 of the filling pump 4 have the same cam angle as the cam angle of the conveyor 1, which is regarded as an input shaft. Electronic cam synchronization control is performed by rotating.

図４は、データメモリ５６内のデータのうち通常時の電子カム制御に必要なデータを示す図である。電子カム指令プロファイル２１は、カム角度とストローク比率とのデータテーブルとなっている。カム角度θとカムストローク比率Ｓとの対がｎ個で構成されている。電子カムストローク量２２は、ストローク量設定値である。電子カムストローク下死点２３は、ストローク比率が“０”の場合のカムストローク位置である。θ１からθｎまでの間のカム角度θｍにおけるカムストロークは、下記式（１）のようになる。 FIG. 4 is a diagram showing data necessary for normal electronic cam control among the data in the data memory 56. The electronic cam command profile 21 is a data table of cam angles and stroke ratios. There are n pairs of cam angle θ and cam stroke ratio S. The electronic cam stroke amount 22 is a stroke amount setting value. The electronic cam stroke bottom dead center 23 is a cam stroke position when the stroke ratio is “0”. The cam stroke at the cam angle θ m between θ 1 and θ n is expressed by the following equation (1).

カムストローク＝電子カムストローク量×ストローク比率（Ｓｍ）＋電子カムストローク下死点 ・・・（１） Cam stroke = Electronic cam stroke amount x Stroke ratio ( Sm ) + Electronic cam stroke bottom dead center (1)

上記のような電子カム制御中に、非常遮断（駆動制御装置５３への動力遮断）が実行された場合に、モータフリーランによってカムストロークの範囲を逸脱したとする。なお、図３に示したように、搬送コンベア１、ノズル３、充填ポンプ４の電子カム指令プロファイルは各々異なるため、非常遮断入力後にはこれらのカムストロークは相関なく変化する。カムストローク範囲を逸脱しても、モータ５４はフリーランとなって制御無効であるため、駆動制御装置５３内での非常遮断中エラーのみに留め、電子カム制御装置５２内におけるエラーとは扱わないこととする。   It is assumed that when the emergency shut-off (power cut-off to the drive control device 53) is executed during the electronic cam control as described above, the cam stroke range is deviated by the motor free run. As shown in FIG. 3, since the electronic cam command profiles of the conveyor 1, nozzle 3, and filling pump 4 are different from each other, these cam strokes change without correlation after an emergency cutoff input. Even if the cam stroke range is deviated, the motor 54 is in a free run and the control is invalid. Therefore, only the error during emergency shut-off in the drive control device 53 is kept, and the error in the electronic cam control device 52 is not handled. I will do it.

図５は、電子カム制御中に非常遮断入力５５が入力された際のカム角度とモータ位置の挙動を示す図である。図中には、カム角度の軌跡３１、電子カム指令プロファイルに基づいて生成されたカムパターン３２、駆動制御装置５３への非常遮断入力５５の入力状態３３、非常遮断入力５５が駆動制御装置５３へ入力された後のモータ位置の軌跡３４を示している。   FIG. 5 is a diagram illustrating the behavior of the cam angle and the motor position when the emergency cutoff input 55 is input during the electronic cam control. In the figure, the cam angle locus 31, the cam pattern 32 generated based on the electronic cam command profile, the input state 33 of the emergency cutoff input 55 to the drive control device 53, and the emergency cutoff input 55 to the drive control device 53. A trajectory 34 of the motor position after being input is shown.

正常な電子カム制御中には、経過時間に応じてカム角度を推移させる。推移するカム角度に応じて、上記のようにカムストロークが算出され、カムパターン３２が生成される。この電子カム制御中に駆動制御装置５３への非常遮断入力５５があった場合、入力軸のカム角度の推移も減速停止させる。ここで、減速停止した入力軸のカム角度をθＥとする。また、フリーラン停止したモータ位置をＳＴとする。 During normal electronic cam control, the cam angle is changed according to the elapsed time. The cam stroke is calculated as described above according to the changing cam angle, and the cam pattern 32 is generated. If there is an emergency cutoff input 55 to the drive control device 53 during this electronic cam control, the transition of the cam angle of the input shaft is also decelerated and stopped. Here, the cam angle of the input shaft deceleration stop and theta E. In addition, the free-run stop the motor position and S T.

図６は、非常遮断解除後に、フリーラン停止したモータ位置ＳＴから、停止した際のカム角度θＥに同期すべきカムストローク位置ＳＥまで位置決めする挙動を示す図である。図中には、上位システム５１から電子カム制御装置５２への電子カム同期位置復元要求の信号波形４１、フリーラン停止したモータ位置ＳＴからカム角度θＥに同期すべきカムストローク位置ＳＥまで位置決めする軌跡４２、カム角度θＥ以降の同期すべきカムパターン４３、カムストローク位置ＳＥまでの位置決めが完了し、電子カム同期制御運転が再開可能状態であることを電子カム制御装置５２が上位システム５１に通知する電子カム同期位置復元完了信号の信号波形４４、モータ位置ＳＴからカムストローク位置ＳＥまで位置決めする際の速度波形４５を示している。モータ位置ＳＴからカムストローク位置ＳＥまで位置決めする際の速度、及びモータ位置ＳＴからカムストローク位置ＳＥまで位置決めする際の加減速時間は、それぞれデータメモリ５６に格納されているデータによって設定される。なお、加速時間と減速時間とは同じである必要はない。 6, after emergency shut-off release from motor position S T was coasting stop is a diagram showing the behavior of positioning to the cam stroke position S E to be synchronized with the cam angle theta E when stopped. In the figure, from the host system 51 a signal waveform 41 of electronic cam synchronization position restoration request to the electronic cam control device 52, the motor position S T was free-run stop to the cam stroke position S E to be synchronized with the cam angle theta E trajectory 42 for positioning the upper electronic cam control device 52 that the cam pattern 43 to be synchronous since the cam angle theta E, complete positioning until the cam stroke position S E, electronic cam synchronization control operation is restartable state signal waveform 44 of the electronic cam synchronization position restoration completion signal to notify the system 51 shows the velocity waveform 45 in positioning the motor position S T to the cam stroke position S E. Speed when positioning the motor position S T to the cam stroke position S E, and acceleration and deceleration time for positioning the motor position S T to the cam stroke position S E is set by the data that is respectively stored in the data memory 56 Is done. Note that the acceleration time and the deceleration time need not be the same.

次に、電子カム指令プロファイルで規定されたカムストローク範囲から外れて停止した駆動軸を、電子カム指令プロファイルに再適合させる電子カム同期位置に復元するまでの動作について説明する。非常遮断解除後に駆動制御装置５３が制御有効となった後、電子カム制御装置５２は、上位システム５１からの電子カム同期位置復元要求のオンにより、フリーラン停止したモータ位置ＳＴから、停止した際のカム角度θＥに同期すべきカムストローク位置ＳＥまで位置決めする。位置決めする際の速度及び加減速時間は、データメモリ５６に格納されている同期位置復帰速度４６及び同期位置復帰加減速時間４７によって決定される。カムストローク位置ＳＥまで位置決め完了後は、電子カム制御装置５２は、電子カム同期制御運転が再開可能状態であることを上位システム５１に通知する電子カム同期位置復元完了信号をオンさせる。電子カム同期位置復元完了信号は、電子カム同期位置復元要求のオフに応じてオフされる。上位システム５１は、通知された電子カム同期位置復元完了信号を認識すると電子カム制御装置５２へトリガを送り、電子カム同期制御運転を再開させる。 Next, the operation until the drive shaft stopped outside the cam stroke range defined by the electronic cam command profile is restored to the electronic cam synchronization position where it is reconforming to the electronic cam command profile will be described. After a very unblocking after the drive control device 53 controls the effective, electronic cam control device 52, by turning on the electronic cam synchronization position restoration request from the host system 51, the motor position S T was free run stop, and stopped Positioning is performed up to the cam stroke position S E to be synchronized with the cam angle θ E at that time. The positioning speed and acceleration / deceleration time are determined by the synchronous position return speed 46 and the synchronous position return acceleration / deceleration time 47 stored in the data memory 56. After completion of positioning to the cam stroke position S E is an electronic cam control device 52, electronic cam synchronization control operation to turn on the electronic cam synchronization position restoration completion signal to notify the host system 51 that it is resumable state. The electronic cam synchronization position restoration completion signal is turned off when the electronic cam synchronization position restoration request is turned off. When the host system 51 recognizes the notified electronic cam synchronization position restoration completion signal, it sends a trigger to the electronic cam control device 52 to resume the electronic cam synchronization control operation.

カム角度θＥに同期すべきカムストローク位置ＳＥは、図４に示した電子カム指令プロファイル２１からカム角度θＥに対応するストローク比率を導き出し、電子カムストローク量２２、電子カムストローク下死点２３によって上記式（１）から算出できる。 Cam stroke position S E to be synchronized with the cam angle theta E derives a stroke ratio corresponding to the cam angle theta E from electronic cam command profile 21 shown in FIG. 4, the electronic cam stroke 22, electronic cam stroke bottom dead center 23 from the above equation (1).

また、システムの初期起動時の場合も、非常遮断によってカムストロークの範囲を逸脱していた場合と同様に、電子カム制御装置５２は、上位システム５１からの電子カム同期位置復元要求信号のオンにより、初期モータ位置ＳＳから初期開始する際のカム角度θＩに同期すべきカムストローク位置Ｓ１まで位置決めする。位置決めする際の速度及び加減速時間は、データメモリ５６に格納されている同期位置復帰速度４６及び同期位置復帰加減速時間４７によって決定される。カムストローク位置ＳＩまでの位置決め完了後は、電子カム制御装置５２は、電子カム同期制御運転が再開可能状態であることを上位システム５１に通知する電子カム同期位置復元完了信号をオンさせる。電子カム同期位置復元完了信号４４は、電子カム同期位置復元要求信号のオフによってオフされる。上位システム５１は通知された電子カム同期位置復元完了信号を認識することで、電子カム同期制御運転を開始する。 Also, at the time of initial startup of the system, the electronic cam control device 52 is activated by turning on the electronic cam synchronization position restoration request signal from the host system 51, similarly to the case where the cam stroke range has been deviated due to the emergency interruption. Then, positioning is performed from the initial motor position S S to the cam stroke position S 1 that should be synchronized with the cam angle θ I at the initial start. The positioning speed and acceleration / deceleration time are determined by the synchronous position return speed 46 and the synchronous position return acceleration / deceleration time 47 stored in the data memory 56. After completion of positioning up to the cam stroke position S I is the electronic cam control device 52, electronic cam synchronization control operation to turn on the electronic cam synchronization position restoration completion signal to notify the host system 51 that it is resumable state. The electronic cam synchronization position restoration completion signal 44 is turned off when the electronic cam synchronization position restoration request signal is turned off. The host system 51 starts the electronic cam synchronization control operation by recognizing the notified electronic cam synchronization position restoration completion signal.

次に、上位システム５１からの電子カム同期位置復元要求を受けた電子カム制御装置５２が、非常遮断入力後に減速停止した際のカム角度θＥと同期すべきカムストローク位置ＳＥ及び初期開始する際のカム角度θＩと同期すべきカムストローク位置ＳＩを、上位システム５１へ通知後に、上位システム５１からの電子カム同期位置移動要求に応じて、電子カム同期位置への復元処理を実行する方法について説明する。 Next, the electronic cam control device 52 that has received the electronic cam synchronization position restoration request from the host system 51 starts the cam stroke position S E to be synchronized with the cam angle θ E at the time of deceleration stop after the emergency shutoff input and the initial start. the cam stroke position S I to be synchronized and the cam angle theta I when, after notification to the host system 51, according to the electronic cam synchronization position movement request from the host system 51, executes the restore processing to the electronic cam synchronization position A method will be described.

図７に、電子カム同期位置への復元処理の流れを示す。この図は、上位システム５１と電子カム制御装置５２との双方についての手順と、上位システム５１側及び電子カム制御装置５２側から通知する信号の流れを示している。   FIG. 7 shows the flow of restoration processing to the electronic cam synchronization position. This figure shows the procedure for both the host system 51 and the electronic cam control device 52 and the flow of signals notified from the host system 51 side and the electronic cam control device 52 side.

上位システム５１側から電子カム同期位置復元要求を電子カム制御装置５２へ通知する（ステップＳ１００１）。電子カム制御装置５２側では、電子カム同期位置復元要求の有無を確認し（ステップＳ１０１１）、要求ありの場合には（ステップＳ１０１１／有り）、各駆動軸に関して指定カム角度（θＥ又はθＩ）から同期すべきカムストローク位置（電子カム同期位置、ＳＥ又はＳＩ）を算出する（ステップＳ１０１２）。カムストローク位置の算出には上記式（１）を用いる。 The electronic cam synchronization position restoration request is notified from the host system 51 side to the electronic cam control device 52 (step S1001). On the electronic cam control device 52 side, the presence / absence of an electronic cam synchronization position restoration request is confirmed (step S1011). If there is a request (step S1011 / present), the designated cam angle (θ E or θ I for each drive shaft). ) To calculate the cam stroke position (electronic cam synchronization position, S E or S I ) to be synchronized (step S1012). The above formula (1) is used to calculate the cam stroke position.

次に、電子カム制御装置５２は、電子カム同期位置への復元の実施を、上位システム５１からの通知を受けた後に行う設定であるか否かを確認する（ステップＳ１０１３）。電子カム同期位置への復元の実施を、上位システム５１からの通知を受けた後に行う設定ではない場合は（ステップＳ１０１３／無し）、ステップＳ１０１２において算出した電子カム同期位置への位置決め（移動）を実行する（ステップＳ１０１６）。一方、通知後に行う設定の場合には（ステップＳ１０１３／有り）、電子カム制御装置５２は、電子カム同期位置算出完了を上位システム５１に通知する（ステップＳ１０１４）。上位システム５１側では、電子カム同期位置への復元の実施を、上位システム５１からの通知を受けた後に行う設定であるならば（ステップ１００２／有り）電子カム同期位置算出完了の通知の有無を確認し（ステップＳ１００３）、通知されている場合には（ステップＳ１００３／有り）電子カム制御装置５２内のデータメモリ５６から電子カム同期位置を読み出し、電子カム同期位置への位置決めの際の他の駆動軸の機構部分の干渉（例えば、図１に示した液体充填機において、ノズル３がボトル２を倒してしまう動作）をチェックし、各駆動軸の電子カム同期位置への復元のタイミングを決定する（ステップＳ１００４）。この場合、各駆動軸の電子カム同期位置への移動のタイミングを変えることで干渉が回避できるのであれば、干渉を回避するように各駆動軸を電子カム同期位置へ移動の移動タイミングを決定する。干渉の回避が不可の場合には、電子カム同期位置への移動処理ではなく、動作開始位置への移動処理を行うようにしても良い。各駆動軸の電子カム同期位置への移動タイミングを決定したのち、上位システム５１は、電子カム同期位置移動要求を電子カム制御装置５２へ通知する（ステップＳ１００５）。   Next, the electronic cam control device 52 confirms whether or not the setting for performing the restoration to the electronic cam synchronization position is performed after receiving the notification from the host system 51 (step S1013). If the setting to restore the electronic cam synchronization position is not performed after receiving the notification from the host system 51 (step S1013 / none), the positioning (movement) to the electronic cam synchronization position calculated in step S1012 is performed. It executes (step S1016). On the other hand, if the setting is made after notification (step S1013 / present), the electronic cam control device 52 notifies the host system 51 of completion of electronic cam synchronization position calculation (step S1014). If the host system 51 is set to perform the restoration to the electronic cam synchronization position after receiving the notification from the host system 51 (step 1002 / present), the presence or absence of notification of the completion of the electronic cam synchronization position calculation is determined. Confirm (step S1003), and if notified (step S1003 / Yes), read the electronic cam synchronization position from the data memory 56 in the electronic cam control device 52, and perform other positioning when positioning to the electronic cam synchronization position. Check the interference of the drive shaft mechanism (for example, the operation in which the nozzle 3 inclines the bottle 2 in the liquid filling machine shown in FIG. 1) and determine the timing for restoring the drive shaft to the electronic cam synchronization position. (Step S1004). In this case, if interference can be avoided by changing the timing of movement of each drive shaft to the electronic cam synchronization position, the movement timing of movement of each drive shaft to the electronic cam synchronization position is determined so as to avoid interference. . When it is impossible to avoid the interference, the movement process to the operation start position may be performed instead of the movement process to the electronic cam synchronization position. After determining the movement timing of each drive shaft to the electronic cam synchronization position, the host system 51 notifies the electronic cam control device 52 of an electronic cam synchronization position movement request (step S1005).

電子カム同期位置算出完了を上位システム５１に通知した後、電子カム制御装置５２では、電子カム同期位置移動要求の通知の有無を確認し（ステップＳ１０１５）、通知されている場合には（ステップＳ１０１５／有り）、ステップＳ１１２において算出した電子カム同期位置への位置決めを実行する（ステップＳ１０１６）。   After notifying the host system 51 of the completion of the electronic cam synchronization position calculation, the electronic cam control device 52 checks whether or not an electronic cam synchronization position movement request has been notified (step S1015), and if notified (step S1015). /), Positioning to the electronic cam synchronization position calculated in step S112 is executed (step S1016).

位置決め完了後に、電子カム制御装置５２は、電子カム同期位置復元完了を上位システム５１に通知する（ステップＳ１０１７）。上位システム５１側では、電子カム同期位置復元完了の通知の有無を確認し（ステップＳ１００６）、通知されている場合には（ステップＳ１００６／有り）、電子カム同期制御を開始、又は再開する（ステップＳ１００７）。   After the positioning is completed, the electronic cam control device 52 notifies the host system 51 of the completion of the electronic cam synchronization position restoration (step S1017). On the host system 51 side, the presence / absence of notification of completion of electronic cam synchronization position restoration is confirmed (step S1006). If notified (step S1006 / present), electronic cam synchronization control is started or restarted (step S1006). S1007).

図８は、同期位置復元動作の際のカムストロークの変化の様子を示す図である。電子カム制御装置５２は、非常遮断入力後にフリーラン停止したモータ位置ＳＴから非常遮断入力後に減速停止したカム角度θＥに同期すべきカムストローク位置ＳＥまでを一つの動作として、駆動軸を動かす。これに対し、従来の電子カム制御装置は、最寄りのカムストロークの端まで移動させる動作と、ストローク端から電子カム指令プロファイルに従って、同期すべきカムストローク位置まで移動させる動作とが別々であるため、制御が複雑となるとともに、図８に示すように電子カム指令プロファイルに従った場合の送り速度が低速である場合には、同期復元完了までに要する時間も長くなる。 FIG. 8 is a diagram showing how the cam stroke changes during the synchronization position restoring operation. Electronic cam control device 52, as one of the operation until the cam stroke position S E to be synchronized to the deceleration stop after emergency shut-off input from the free-run stop after emergency shut-off input motor position S T cam angle theta E, a drive shaft move. On the other hand, in the conventional electronic cam control device, the operation to move to the end of the nearest cam stroke and the operation to move to the cam stroke position to be synchronized according to the electronic cam command profile from the stroke end are separate. The control becomes complicated, and when the feed speed according to the electronic cam command profile is low as shown in FIG.

以上のように、本実施の形態においては、電子カム運転中における非常遮断により、電子カムによる同期運転中に駆動軸の位置がカムストロークの範囲を逸脱した場合でも、非常遮断解除後に、電子カム制御装置の上位システムからの電子カム同期位置復元要求があると、同期すべき電子カムストローク位置まで移動し、同期位置復元完了し、電子カムによる同期制御運転が速やかに再開可能である。これにより、電子カム制御装置の上位システムであるユーザプログラム部分で電子カムによる同期運転開始までのプログラム作成する必要が無い。また、上位システムからの要求に応じて駆動軸を電子カム同期位置へ移動させることにより、制御対象駆動軸が複数あった場合に電子カム同期位置まで移動の順序制御を実現できるため、複数の駆動軸の機構部分の干渉を回避することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, even when the position of the drive shaft deviates from the cam stroke range during the synchronous operation by the electronic cam due to the emergency cutoff during the electronic cam operation, When there is an electronic cam synchronization position restoration request from the host system of the control device, it moves to the electronic cam stroke position to be synchronized, the synchronization position restoration is completed, and the synchronous control operation by the electronic cam can be resumed promptly. Thereby, it is not necessary to create a program until the synchronous operation start by the electronic cam in the user program part which is the host system of the electronic cam control device. In addition, by moving the drive shaft to the electronic cam synchronization position in response to a request from the host system, when there are multiple drive shafts to be controlled, the order of movement to the electronic cam synchronization position can be realized. It becomes possible to avoid the interference of the mechanical part of the shaft.

このため、液体充填機としても、ノズル３や充填ポンプ４など機構部の制御対象である駆動制御装置５３に非常遮断が入力された後の復帰動作でも、同期すべき電子カムストローク位置まで移動し、装置の運転が速やかに再開可能となる。   For this reason, the liquid filling machine moves to the electronic cam stroke position to be synchronized even in the returning operation after the emergency shut-off is input to the drive control device 53 that is the control target of the mechanism unit such as the nozzle 3 and the filling pump 4. The operation of the apparatus can be resumed promptly.

なお、本実施の形態においては、制御対象が液体充填機である場合を例としたが、本発明は、様々な一般産業装置を制御対象として適用可能である。   In the present embodiment, the case where the control target is a liquid filling machine has been described as an example. However, the present invention can be applied to various general industrial apparatuses as control targets.

以上のように、本発明にかかる電子カム制御装置は、電子カム指令プロファイルに基づき、複数軸を同期制御する電子カム制御装置として用いるのに適している。   As described above, the electronic cam control device according to the present invention is suitable for use as an electronic cam control device that synchronously controls a plurality of axes based on the electronic cam command profile.

１ 搬送コンベア
２ ボトル
３ ノズル
４ 充填ポンプ
５ 液体タンク
１１ 搬送コンベアのカムストローク
１２ ノズルのカムストローク
１３ 充填ポンプのカムストローク
２１ 電子カム指令プロファイル
２２ 電子カムストローク量
２３ 電子カムストローク下死点
３１ カム角度の軌跡
３２ 電子カム指令プロファイルに基づいて生成されたカムパターン
３３ 駆動制御装置への非常遮断入力状態
３４ 非常遮断入力後のモータ位置の軌跡
４１ 電子カム同期位置復元要求の信号波形
４２ カムストローク位置ＳＥまで位置決めする軌跡
４３ 同期すべきカムパターン
４４ 電子カム同期位置復元完了信号の信号波形
４５ カムストローク位置ＳＥまで位置決め時の速度波形
４６ 同期位置復帰速度
４７ 同期位置復帰加減速時間
５１ 上位システム
５２ 電子カム制御装置
５３ 駆動制御装置
５４ モータ
５５ 非常遮断入力
５６ データメモリ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conveyor 2 Bottle 3 Nozzle 4 Filling pump 5 Liquid tank 11 Conveyor cam stroke 12 Nozzle cam stroke 13 Filling pump cam stroke 21 Electronic cam command profile 22 Electronic cam stroke amount 23 Electronic cam stroke bottom dead center 31 Cam angle 32 The cam pattern generated based on the electronic cam command profile 33 The emergency shutoff input state to the drive control device 34 The motor position trajectory after the emergency shutoff input 41 The signal waveform of the electronic cam synchronization position restoration request 42 The cam stroke position S locus 43 to be synchronized cam pattern 44 electronic cam synchronization position restoration completion signal signal waveform 45 cam stroke position S velocity waveform 46 synchronous position return speed 47 synchronous position return deceleration time 51 the upper system in positioning to E of positioning up E 52 electronic cam control device 53 drive control unit 54 motor 55 emergency shut-off input 56 data memory

Claims (5)

上位装置からの指示に応じて、入力軸及び複数の駆動軸の各々に対応する駆動制御装置に、前記入力軸のカム角度に対応するカムストローク位置を規定するカムプロファイルに基づいた前記各駆動軸の制御を実行させ、前記入力軸及び前記複数の駆動軸を同期制御する電子カム制御装置であって、
前記入力軸及び前記複数の駆動軸が停止した際に、前記複数の駆動軸の少なくとも一つが前記カムプロファイルで規定されたカムストローク範囲から外れた位置にフリーラン停止している場合は、前記入力軸が減速停止しているカム角度に対応する前記駆動軸のカムストローク位置を、電子カム同期位置として算出する電子カム同期位置算出手段と、
前記フリーラン停止している前記駆動軸を、前記入力軸のカム角度を移動させることなく、予め設定された同期位置復帰速度で、前記フリーラン停止している位置から前記電子カム同期位置まで移動させて、前記駆動軸を前記カムプロファイルに再適合させる移動手段と、
前記駆動軸が前記電子カム同期位置へ移動したことを前記上位装置へ通知する通知手段とを有することを特徴とする電子カム制御装置。 Each drive shaft based on a cam profile that defines a cam stroke position corresponding to a cam angle of the input shaft to a drive control device corresponding to each of the input shaft and the plurality of drive shafts according to an instruction from a host device An electronic cam control device that controls the input shaft and the plurality of drive shafts synchronously,
When the input shaft and the plurality of drive shafts stop, at least one of the plurality of drive shafts is free-run stopped at a position outside the cam stroke range defined by the cam profile. Electronic cam synchronization position calculation means for calculating the cam stroke position of the drive shaft corresponding to the cam angle at which the shaft is decelerated and stopped as an electronic cam synchronization position;
Moving said drive shaft to said being free run stop, without moving the cam angle of the input shaft, at a preset synchronous position return speed, until the electronic cam synchronization position from the position where the are coasting stop by a moving means for Ru is refitting the drive shaft to the cam profile,
An electronic cam control device comprising: a notification unit that notifies the host device that the drive shaft has moved to the electronic cam synchronization position. 前記電子カム同期位置算出手段は、前記駆動制御装置のいずれかが非常遮断されて、前記各駆動軸が停止した場合に、前記非常遮断解除後に前記電子カム同期位置を算出することを特徴とする請求項１記載の電子カム制御装置。   The electronic cam synchronization position calculating means calculates the electronic cam synchronization position after canceling the emergency shutdown when any of the drive control devices is emergency shut off and the drive shafts are stopped. The electronic cam control device according to claim 1. 前記各駆動軸の電子カムストロークの下死点及びカムストローク量を示すデータ並びに前記カムプロファイルを格納する格納手段をさらに有し、
前記電子カム同期位置算出手段は、前記格納手段に格納されている各データに基づいて前記電子カム同期位置を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の電子カム制御装置。 Storage means for storing data indicating the bottom dead center and cam stroke amount of the electronic cam stroke of each drive shaft and the cam profile;
3. The electronic cam control apparatus according to claim 1, wherein the electronic cam synchronization position calculation means calculates the electronic cam synchronization position based on each data stored in the storage means. 起動時に、前記電子カム同期位置算出手段は、前記入力軸が停止しているカム角度に対応する前記駆動軸のカムストローク位置の代わりに、前記上位装置から通知される予め設定された初期開始する際の前記入力軸のカム角度である初期カム角度に対応するカムストローク位置を前記電子カム同期位置として算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電子カム制御装置。 During start-up, the electronic cam synchronization position calculating means, before the place of the cam stroke position of the drive shaft fill force axis corresponds to the cam angle is stopped, the initial which is set Me notified Ru pre from the host device The electronic cam control according to any one of claims 1 to 3, wherein a cam stroke position corresponding to an initial cam angle that is a cam angle of the input shaft at the start is calculated as the electronic cam synchronization position. apparatus. 前記電子カム同期位置算出手段が前記電子カム同期位置を算出したことを前記上位装置に通知した後に、前記上位装置から同期位置移動要求を受信するのを待機し、前記同期位置移動要求を前記上位装置から受信した後に前記移動手段により前記駆動軸を前記電子カム同期位置へ移動させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電子カム制御装置。 After notifying the host device that the electronic cam synchronization position calculation means has calculated the electronic cam synchronization position, the electronic cam synchronization position calculation unit waits for reception of a synchronization position movement request from the host device, and sends the synchronization position movement request to the host device. 5. The electronic cam control device according to claim 1, wherein the drive shaft is moved to the electronic cam synchronization position by the moving means after being received from the device. 6.
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