WO2020189304A1 - 制御装置 - Google Patents

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shaft drive
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electronic cam
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勇人 安井
純児 島村
征彦 仲野
嵩史 大倉
知行 島村
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オムロン株式会社
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    • G05B2219/50218Synchronize groups of axis, spindles

Definitions

  • the present invention relates to a control device that performs so-called electronic cam control between a spindle and a slave shaft in a work device having a spindle drive device and a slave shaft drive device.
  • Control of the operation of machines, equipment, etc. includes motion control for controlling the movement of the motor, and electronic cams may be used in the motion control.
  • the electronic cam realizes the operation of the mechanical cam by electronic control, and synchronous control of the main shaft and the slave shaft is executed according to the electronic cam profile defined on the software.
  • such synchronous control is also referred to as electronic cam control. Therefore, by appropriately changing and selecting the electronic cam profile, it is possible to substantially freely realize the cam setup and fine adjustment of the cam shape.
  • Patent Document 1 discloses a technique capable of easily changing the operation of the slave shaft during the operation of the electronic cam.
  • Patent Document 2 describes a case where the correlation between the spindle and the slave axis deviates from the electronic cam profile when the synchronous control of the spindle and the slave axis by the electronic cam control is stopped in the control device that executes the electronic cam control.
  • a technique for eliminating the deviation is disclosed.
  • the original position of the slave axis with respect to the cam angle of the stopped spindle is calculated without moving the spindle.
  • the deviation of the correlation between the spindle and the slave axis is eliminated.
  • the electronic cam control can be restarted.
  • the correlation between the spindle and the slave axis may deviate from the electronic cam profile that is the basis of the electronic cam control. This is because the main shaft and the slave shaft drive devices are driven independently by the stop. If the correlation between the main axis and the slave axis remains out of the electronic cam profile in this way, it becomes difficult to start the electronic cam control again.
  • the slave shaft drive device intends the workpiece in the process of returning the slave shaft to the original position.
  • the slave shaft drive device intends the workpiece in the process of returning the slave shaft to the original position.
  • the predetermined work is performed in the process of returning the slave shaft after the synchronous control is stopped.
  • the slave shaft drive may interfere with the workpiece, resulting in some work.
  • Such unintended interference of the slave shaft drive device with the work is not preferable from the viewpoint of protecting the work device and the work.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and in a work apparatus that performs a predetermined work by electronic cam control, after the electronic cam control is stopped, the main axis and the slave axis are again correlated according to the electronic cam profile. It is an object of the present invention to provide a technique for returning to a suitable state.
  • the spindle and the slave axis are again correlated according to the electronic cam profile related to the electronic cam control.
  • a configuration was adopted in which the path for avoiding the interference section in which the slave shaft drive device interferes with the predetermined work is calculated as the return path.
  • the initial electronic cam control can be suitably restarted.
  • the present invention has a spindle drive device corresponding to a spindle and a slave shaft drive device corresponding to a slave shaft, and the slave shaft drive device is configured to perform a predetermined work on a work.
  • the working device it is a control device that synchronously controls the position of the slave shaft drive device based on the electronic cam profile corresponding to the cam angle of the main shaft, and the synchronous control of the main shaft drive device and the slave shaft drive device is performed.
  • an acquisition unit that acquires a predetermined position that is the position of the slave shaft drive device corresponding to the cam angle of the stopped spindle, and the slave shaft drive device that is stopped.
  • the slave shaft drive device interferes with the work due to the predetermined work set in the predetermined position and the cycle range of the slave shaft drive device.
  • a calculation unit that calculates a return path for the slave shaft drive device to avoid the interference section and reach the predetermined position based on the interference section, and a return path that drives the slave shaft drive device.
  • a return execution unit for moving the slave shaft drive device to the predetermined position according to the above is provided.
  • the above-mentioned control device is a device that synchronously controls a spindle drive device corresponding to a spindle and a slave shaft drive device corresponding to a slave shaft based on an electronic cam profile, and the synchronous control is so-called electronic cam control. It is a thing.
  • the correlation between the spindle and the slave axis is in a relationship according to the electronic cam profile, and the correlation causes the spindle drive device and the slave axis drive device to cooperate with each other to determine the work.
  • the work is realized.
  • the electronic cam profile can be appropriately adjusted in a range in which the spindle drive device and the slave shaft drive device can be driven, for example, according to the content of a desired predetermined work.
  • the control device realizes a suitable synchronous control return process by the acquisition unit, the calculation unit, and the return execution unit.
  • the acquisition unit calculates a predetermined position of the slave shaft drive device corresponding to the cam angle of the spindle in the stopped state.
  • the predetermined position is defined as the position where the slave shaft drive device should be based on the cam angle of the main shaft at the present time according to the electronic cam profile.
  • the acquisition unit can acquire a predetermined position based on the electronic cam profile. Then, if the current position of the slave axis drive device in the stopped state deviates from the acquired predetermined position, the slave axis drive device assumes that the synchronous control is restarted as it is. It means that you cannot do the prescribed work that is being done.
  • the slave shaft drive device avoids the interference section based on the acquired predetermined position and the interference section set in the cycle range of the slave shaft drive device.
  • a return path that can be moved to a predetermined position is calculated, and the return execution unit performs a return process to the predetermined position of the slave shaft drive device according to the return path.
  • the slave shaft drive device is a device that can rotate in both the positive direction and the negative direction, and the calculation unit avoids the interference section of the slave shaft drive device.
  • a path in either the positive direction or the negative direction that can be moved to the predetermined position may be calculated as the return path.
  • the slave shaft drive device may be a device other than such a rotatable device. Even in such a case, it is possible to calculate the return path by devising the slave shaft drive device.
  • the calculation unit when the position of the slave shaft drive device which is stopped is included in the interference section, or when the predetermined position is included in the interference section, the calculation unit performs the return path. It may be further provided with a notification unit for notifying that the calculation cannot be performed. When such a condition is satisfied, it is considered difficult to avoid interference with the work of the slave shaft drive device in the process of returning the slave shaft drive device to a predetermined position. Therefore, the user can take another measure by notifying the user that it is difficult to calculate the return route due to such a situation by the notification unit. For example, it is possible to resume synchronous control by arbitrarily adjusting the position of the slave shaft drive device by using a device generally called a manual pulse generator or the like.
  • the electronic cam profile, the predetermined position, and the current position of the driven shaft drive device are driven.
  • the main shaft and the slave shaft can be suitably restored to the correlation according to the electronic cam profile.
  • FIG. 5 It is a figure which shows the schematic structure of the control system including the standard PLC which is a control device, and the schematic structure of the cutting device which performs electronic cam control by a control system. It is a figure explaining the interference section in the cutting apparatus shown in FIG. It is a figure which mainly shows the control structure of the standard PLC of an embodiment. It is a figure which shows the electronic cam profile which is related to the electronic cam control. It is a flowchart of the process of returning a slave shaft drive device to a predetermined position according to an electronic cam profile after the electronic cam control is stopped. This is an example of a display screen that displays the transition of the position of the slave shaft drive device when the return processing shown in FIG. 5 is being performed.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a control system including the control device.
  • the control system includes a network 1, a servo driver 4, and a standard PLC (Programmable Logic Controller) 5.
  • the servo driver 4 is a servo control device for servo-controlling a cutting device 6 having two motors 2a and 2b corresponding to two control axes.
  • the control system shown in FIG. 1 is configured so that one servo driver 4 can drive two control shafts (motors). Instead of such a configuration, one control shaft is used for each control shaft.
  • electronic cam control is executed between the motor 2a and the motor 2b in the cutting device 6 by using the command sent from the standard PLC5.
  • the motor 2a and the motor 2b are synchronously controlled according to a predetermined electronic cam profile (see FIG. 4 described later).
  • the control shaft of the motor 2a is the main shaft, and the motor 2a is the main shaft drive device.
  • the control shaft of the motor 2b is used as a slave shaft, and the motor 2b is used as a slave shaft drive device. The details of the electronic cam control will be described later.
  • a command is issued from the standard PLC5 so that the wrapping paper is appropriately cut according to the position of the object to be packaged, and the servo driver so that the motors 2a and 2b follow the command. 4 feedback-controls each motor.
  • the servo driver 4 to which the command is supplied receives the feedback signal output from each encoder connected to the motors 2a and 2b, and causes the motor 2 to receive a drive current so that the output of each motor follows the command. Supply.
  • AC power sent from the AC power supply to the servo driver 4 is used.
  • the servo driver 4 is of a type that receives three-phase alternating current, but may be of a type that receives single-phase alternating current.
  • the form of feedback control by the servo driver 4 is not limited to a specific one. Further, since the configuration of the servo driver 4 is not the core of the present invention, detailed disclosure thereof will be omitted.
  • the schematic configuration of the cutting device 6 is disclosed in the lower part (b) of FIG.
  • the belt conveyor 6b is driven by using the motor 2a as the spindle driving device.
  • Objects to be packaged are arranged at regular intervals on the belt conveyor 6b, and continuous wrapping paper is placed on the objects to be packaged.
  • the cutting device 6 is a working device that cuts the continuous wrapping paper with the rotary cutter 6a according to the object to be packaged, and the continuous wrapping paper corresponds to the work.
  • each object to be packaged is configured to be sequentially fed toward the rotary cutter 6a.
  • the packaged material is fed from left to right in FIG.
  • the rotary cutter 6a is rotationally driven by the motor 2b.
  • the rotary cutter 6a Every time the rotary cutter 6a makes one rotation (in the present embodiment, the counterclockwise rotation is a forward rotation and one rotation in the positive direction), the blade of the rotary cutter 6a interferes with the wrapping paper, and the rotary cutter 6a interferes with the wrapping paper.
  • the wrapping paper is cut and the cut wrapping paper piece is placed on the corresponding object to be packaged. After that, the object to be packaged is wrapped by the wrapping paper piece by a wrapping device (not specified).
  • one object to be packaged is sent on the belt conveyor 6b at a distance suitable for the packaging by one rotation of the motor 2a. It is assumed that the rotary cutter 6a is driven by one rotation so as to cut the wrapping paper having a length corresponding to one package by one rotation of the motor 2b.
  • the rotation angle of the motor 2b that drives the rotary cutter 6a is within the range corresponding to the range indicated by R1
  • the packaging in which the blade of the rotary cutter 6a is a work It will interfere with the paper. Therefore, the range of R1 in one rotation, which is the cycle range of the motor 2b, corresponds to the interference section disclosed in the present application.
  • the standard PLC 5 generates a command regarding an operation (motion) for controlling the electronic cam of the cutting device 6 and supplies the command to the servo driver 4.
  • the standard PLC 5 has functional units of a synchronization control unit 50, an acquisition unit 51, a calculation unit 52, a return execution unit 53, a notification unit 54, and a display unit 55. Then, each process by these functional units is executed by the arithmetic processing unit mounted on the standard PLC5.
  • the standard PLC 5 also has a storage device (memory) (not shown), and for example, information on an electronic cam profile for electronic cam control shown in FIG. 4 is stored in the storage device.
  • the synchronous control unit 50 is a functional unit that controls electronic cam control, which is synchronous control executed by the cutting device 6.
  • the synchronous control unit 50 generates commands for the motor 2a, which is the main shaft drive device, and the motor 2b, which is the slave shaft drive device, according to the electronic cam profile shown in FIG. Specifically, in one cycle of the electronic cam profile, the motor 2a is controlled so that the position (rotation angle of the spindle) changes at a constant speed.
  • the position of the motor 2b is controlled in synchronization with the movement of the motor 2a.
  • the range of the position (rotation angle) of the slave shaft which is the cycle range of the motor 2b, is defined by the minimum position Y0 and the maximum position Y1.
  • the rotary cutter 6a is a device that is rotationally driven by the motor 2b, the rotary cutter 6a rotates once from the minimum position Y0 to the minimum position Y0 when the rotation angle of the slave shaft is at the maximum position Y1. It returns to the same state as it was at one time.
  • the rotation direction at this time is the positive direction of the rotary cutter 6a, and the opposite rotation direction is the negative direction.
  • the rotation angle range sandwiched between the first angle Y11 and the second angle Y12 corresponds to the interference section R1 shown in FIG. That is, in one cycle of electronic cam control, when the position of the motor 2a is in the range of X1 to X2, the position of the motor 2b becomes Y11 to Y12, and the packaged object moved by the drive of the motor 2a is on the belt conveyor 6b.
  • the rotary cutter 6a is in a predetermined position range, the blade of the rotary cutter 6a interferes with the wrapping paper which is a work, and the cutting is performed.
  • the electronic cam profile of the motor 2b is set so that when the position is between the first angle Y11 and the second angle Y12, the rotation speed of the slave shaft is lower than when the position is not between them. This is in consideration of cutting by the blade of the rotary cutter 6a.
  • the synchronous control unit 50 also performs a process of stopping the electronic cam control performed between the motor 2a and the motor 2b.
  • the stop processing also includes a stop processing based on an emergency stop request or the like issued from an emergency stop button (not shown) included in the control system.
  • the synchronous control unit 50 promptly stops the electronic cam control (synchronous control) that has been performed up to that point.
  • the motor 2a and the motor 2b are controlled to stop independently.
  • the acquisition unit 51 rotates the motor 2b corresponding to the rotation angle of the stopped motor 2a according to the electronic cam profile shown in FIG. It is a functional unit that acquires a predetermined position of the motor 2b, which is a corner. Since the predetermined position is acquired according to the electronic cam profile, it is assumed that the motor 2b should be the rotation angle on the assumption that the correlation between the main shaft and the slave shaft by the electronic cam control is maintained even after the stop. I can say.
  • the position of the motor 2a at time t2 is represented by the point P12 (the position of the motor 2a can be obtained from the encoder installed in the motor 2a), and the position of the motor 2b is the point P22 (the position of the motor 2b is It can be obtained from the encoder installed in the motor 2b). Then, the predetermined position acquired by the acquisition unit 51 is set to the point P23 on the electronic cam profile according to the definition.
  • the calculation unit 52 returns the motor 2b to follow in order to return the rotation angle of the motor 2b, which has actually deviated from the electronic cam profile as described above, to the predetermined position P23 on the electronic cam profile. It is a functional unit that calculates the route. Specifically, the calculation unit 52 calculates as a return path a path that avoids the interference section R1 in which the rotary cutter 6a driven by the motor 2b and the work interfere with each other in the cutting device 6.
  • the return execution unit 53 is a functional unit that drives the motor 2b in order to move the motor 2b to the predetermined position P23 according to the return path calculated by the calculation unit 52.
  • the notification unit 54 is a functional unit that notifies the user when the calculation unit 52 cannot calculate the return route avoiding the interference section R1 as described above. Examples of the case where the return path cannot be calculated include the case where the position P22 of the motor 2b when stopped is included in the interference section R1 and the case where the predetermined position P23 acquired by the acquisition unit 51 is included in the interference section R1.
  • the display unit 55 is a functional unit that superimposes on the electronic cam profile and displays the transition of the current position of the motor 2b toward the predetermined position P23 when the return processing of the motor 2b is being performed by the return execution unit 53.
  • the display by the display unit 55 can be performed on a display provided on the standard PLC 5 or on a display connected to the outside of the standard PLC 5.
  • the acquisition unit 51 acquires the predetermined position P23 of the motor 2b according to the electronic cam profile. Subsequently, in S103, it is determined whether or not the current position P22 of the stopped motor 2b deviates from the acquired predetermined position P23. In the form shown in FIG. 4, since the current position P22 deviates from the predetermined position P23, an affirmative determination is made in S103. If an affirmative determination is made in S103, the process proceeds to S104, and if a negative determination is made, the main return process is terminated.
  • the interference is executed by executing the return process. Therefore, when the current position P22 is included in the interference section R1 or when the predetermined position P23 is included in the interference section R1, it is determined that the return route cannot be calculated in S104, and a negative determination is made. Is done. In other cases, it is determined in S104 that the return route can be calculated, and an affirmative determination is made. If an affirmative determination is made in S104, the process proceeds to S105, and if a negative determination is made, the process proceeds to S108.
  • the calculation unit 52 calculates the return route based on the current position P22 and the predetermined position P23 of the stopped motor 2b and the interference section R1. That is, the calculation unit 52 calculates the path from the current position P22 to the predetermined position P23, which can avoid the interference section R1, as the return route.
  • the return path is a negative path indicated by a black arrow and a positive path indicated by a white arrow. There is a directional path.
  • the calculation unit 52 calculates the path in the positive direction (the path represented by the white arrow) as the return path. Which of the positive and negative directions is calculated as the return path depends on the correlation between the slave axis position P22 when stopped, the predetermined position P23, and the interference section R1.
  • the motor 2b is driven by the return execution unit 53 according to the return path calculated in S105 to return the current position P22 to the predetermined position P23.
  • the display unit 55 displays on the display the transition of the current position P22 of the motor 2b that has been subjected to the return processing to the predetermined position P23.
  • An example of the display is shown in FIG. In the form shown in FIG. 6, a profile substantially the same as the electronic cam profile shown in FIG. 4 is displayed on the lower side of the screen of the display, and the current position P12 of the motor 2a and the motor when stopped are displayed on the profile. The current position P22 of 2b is superimposed and displayed.
  • the transition in which the current position P22 of the motor 2b approaches the predetermined position P23 by the return process is displayed on the display.
  • the current position P22 that changes in the direction of the white arrow is displayed.
  • the display may show not only the transition of the current position P22 of the motor 2b, but also the parameters for controlling the transition. For example, as the parameters, the moving speed (Speed), acceleration (Acc.), Jerk (Dec.), And jerk (Jerk) of the current position P22 at the time of return processing can be displayed. Then, when the display is a touch panel, the user can input the values of these parameters by touching the display, and the values of the input parameters are reflected in the return process of the motor 2b.
  • a display and standard PLC5 may be configured.
  • the notification unit 54 notifies the user that the return route avoiding the interference section R1 cannot be calculated in S108.
  • the notification may be given on the display shown in FIG. 6 through characters or images, or as another method, the notification may be given by voice or the like.
  • the user who has received the notification can try to return the motor 2b to the predetermined position P23 by a method other than the above-mentioned return process. For example, the user presses the "MPG" button on the display shown in FIG. 6 to switch the drive of the motor 2b to a state that can be realized by a device generally called a manual pulse generator, thereby causing the manual pulse generator.
  • the position of the motor 2b can be manually adjusted by the user by operating the above, and the position can be returned to the predetermined position P23.
  • the rotary cutter 6a driven by the motor 2b can return the position of the motor 2b to the desired position without unnecessarily interfering with the work.
  • ⁇ Appendix 1> It has a spindle drive device (2a) corresponding to the spindle and a slave shaft drive device (2b) corresponding to the slave shaft, and the slave shaft drive device (2b) is configured to perform a predetermined work on the work.
  • a control device (5) that synchronously controls the position of the slave shaft drive device (2b) based on the electronic cam profile corresponding to the cam angle of the spindle in the work device (6).
  • the slave shaft drive device (corresponding to the cam angle of the stopped spindle according to the electronic cam profile)
  • the acquisition unit (51) that acquires a predetermined position (P23), which is the position of 2b), and When it is determined that the stopped slave shaft drive device (2b) is out of the predetermined position (P23), in the cycle range of the predetermined position (P23) and the slave shaft drive device (2b). Based on the interference section (R1) in which the slave shaft drive device (2b) interferes with the work for the predetermined work, the slave shaft drive device (2b) has the interference section (R1).
  • the calculation unit (52) that calculates the return route for reaching the predetermined position (P23) while avoiding A return execution unit (53) that drives the slave shaft drive device (2b) and moves the slave shaft drive device (2b) to the predetermined position (P23) according to the return path. (5).

Abstract

電子カム制御により所定仕事を行う作業装置において、電子カム制御の停止後に、再び主軸と従軸とを電子カムプロファイルに従った相関に好適に復帰させる。作業装置において行われていた主軸駆動装置と従軸駆動装置との同期制御が停止した際に、電子カムプロファイルに従い、停止している主軸のカム角度に対応する該従軸駆動装置の位置である所定位置を取得し、停止している従軸駆動装置が所定位置から外れていると判断される場合に、該所定位置と、該従軸駆動装置のサイクル範囲において設定されている、所定仕事のために該従軸駆動装置がワークに干渉する干渉区間とに基づいて、該従軸駆動装置が該干渉区間を避けて該所定位置に到達するための復帰経路を算出する。そして、その復帰経路に従って、従軸駆動装置を駆動させてその位置を所定位置まで移動させる。

Description

制御装置
 本発明は、主軸駆動装置と従軸駆動装置を有する作業装置において、主軸と従軸との間でいわゆる電子カム制御を行う制御装置に関する。
 機械、設備などの動作の制御としては、モータの運動を制御するためのモーション制御が含まれ、モーション制御においては電子カムが用いられることがある。電子カムは、機械式カムの動作を電子制御で実現するものであり、主軸と従軸の同期制御をソフトウェア上で定められた電子カムプロファイルに従って実行させる。本願では、このような同期制御を電子カム制御ともいう。そのため、電子カムプロファイルを適宜変更、選択することで、実質的にカムの段取りやカム形状の微調整などを自由に実現できる。例えば、特許文献1には、電子カム動作中における従軸の動作の変更を容易に実現可能な技術が開示されている。
 また、特許文献2には、電子カム制御を実行する制御装置において、電子カム制御による主軸と従軸の同期制御が停止されたときに、主軸と従軸の相関が電子カムプロファイルから外れた場合、そのずれを解消する技術が開示されている。当該技術では、同期制御が停止されたときに主軸と従軸の相関が電子カムプロファイルから外れると、停止している主軸のカム角度に対する従軸の本来の位置を算出し、主軸を動かすことなく従軸をその停止時の位置から本来あるべき位置に移動させることで、主軸と従軸の相関のずれが解消される。このようにずれが解消されることで、電子カム制御を再開することができる。
特許第4807475号公報 特許第5506456号公報
 作業装置において主軸駆動装置と従軸駆動装置の電子カム制御が何らかの理由で停止された場合、主軸と従軸の相関が、電子カム制御の基礎となる電子カムプロファイルから外れてしまう場合がある。これは、停止により、主軸と従軸の駆動装置の駆動がそれぞれ独立に行われるからである。このように主軸と従軸の相関が電子カムプロファイルから外れてしまった状態のままでは、再度電子カム制御を開始することが困難となる。
 そこで、従来技術に従って主軸と従軸の相関のずれの解消を図ることも可能であるが、その場合、従軸を本来あるべき位置に復帰させる過程で、従軸駆動装置がワークに対して意図しない形で干渉するおそれがある。例えば、主軸駆動装置と従軸駆動装置との電子カム制御により従軸駆動装置がワークに対して何らかの所定仕事を行っていた場合、同期制御の停止後における従軸の復帰過程において、所定仕事の実行は求められていないにもかかわらず従軸駆動装置がワークに対して干渉し、結果として何らかの仕事をしてしまうおそれがある。このような意図しない形での従軸駆動装置のワークへの干渉は、作業装置やワークの保護の観点から好ましくない。
 本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、電子カム制御により所定仕事を行う作業装置において、電子カム制御の停止後に、再び主軸と従軸とを電子カムプロファイルに従った相関に好適に復帰させる技術を提供することを目的とする。
 本発明においては、上記課題を解決するために、電子カム制御において主軸と従軸の同期制御を停止した後に、再び主軸と従軸とを電子カム制御に関連する電子カムプロファイルに従った相関に復帰させるときに、従軸駆動装置が所定作業に干渉する干渉区間を回避する経路をその復帰経路として算出する構成を採用した。これにより、当初の電子カム制御を好適に再開することができる。
 具体的に、本発明は、主軸に対応する主軸駆動装置と従軸に対応する従軸駆動装置とを有し、ワークに対して該従軸駆動装置が所定仕事を実行するように構成された作業装置において、該主軸のカム角度に対応する電子カムプロファイルに基づいて該従軸駆動装置の位置を同期制御する制御装置であって、前記主軸駆動装置と前記従軸駆動装置との同期制御が停止した際に、前記電子カムプロファイルに従い、停止している前記主軸のカム角度に対応する該従軸駆動装置の位置である所定位置を取得する取得部と、停止している前記従軸駆動装置が前記所定位置から外れていると判断される場合に、該所定位置と、該従軸駆動装置のサイクル範囲において設定されている、前記所定仕事のために該従軸駆動装置が前記ワークに干渉する干渉区間とに基づいて、該従軸駆動装置が該干渉区間を避けて該所定位置に到達するための復帰経路を算出する算出部と、前記従軸駆動装置を駆動させて、前記復帰経路に従って該従軸駆動装置を前記所定位置まで移動させる復帰実行部と、を備える。
 上記の制御装置は、電子カムプロファイルに基づいて主軸に対応する主軸駆動装置と従軸に対応する従軸駆動装置とを同期制御する装置であり、当該同期制御は、いわゆる電子カム制御と言われるものである。ここで、当該同期制御が行われている間は、主軸と従軸との相関が電子カムプロファイルに従った関係となり、その相関によって主軸駆動装置と従軸駆動装置との連携で、ワークに対する所定仕事が実現される。電子カムプロファイルは、主軸駆動装置及び従軸駆動装置が駆動可能な範囲において、例えば所望する所定仕事の内容に応じて適宜調整することができる。
 ここで、非常停止などの要求により、電子カムプロファイルに従って行われている主軸駆動装置と従軸駆動装置との同期制御が停止されると、その停止の結果、主軸と従軸の相関が電子カムプロファイルから外れる場合がある。このような停止が生じた後にそのまま同期制御を再開してしまうと、主軸と従軸の相関はずれたままであり従軸駆動装置によるワークに対する所定仕事が想定通りに行い得ない。そこで、上記制御装置は、取得部と算出部と復帰実行部とによって、好適な同期制御の復帰処理を実現する。
 先ず取得部は、停止した状態にある主軸のカム角度に対応する従軸駆動装置の所定位置を算出する。当該所定位置は、電子カムプロファイルに従ったときに、現時点での主軸のカム角度に基づき従軸駆動装置があるべき位置と定義される。取得部は、電子カムプロファイルに基づいて所定位置を取得することができる。そして、停止した状態にある従軸駆動装置の現在位置が、この取得された所定位置から外れている場合には、そのまま同期制御を再開してしまうと、ワークに対して従軸駆動装置が想定されている所定仕事を為し得ないことを意味する。
 そこで、そのような場合には、算出部が、取得された所定位置と、従軸駆動装置のサイクル範囲において設定されている干渉区間とに基づいて、従軸駆動装置がその干渉区間を避けて所定位置に移動可能な復帰経路を算出し、復帰実行部によりその復帰経路に従って従軸駆動装置の所定位置への復帰処理を行う。このように干渉区間を考慮して復帰経路を算出することで、従軸駆動装置が所定位置に復帰する過程で、意図しない形でワークに対して干渉してしまうことを回避でき、好適に主軸駆動装置と従軸駆動装置の同期制御である電子カム制御を再開できる。
 ここで、上記の制御装置において、前記従軸駆動装置は、正方向及び負方向のいずれにも回転可能な装置であって、前記算出部は、前記従軸駆動装置を前記干渉区間を避けて前記所定位置まで移動させることが可能な、正方向及び負方向の何れか一方の方向の経路を前記復帰経路として算出してもよい。このように従軸駆動装置を正負の両方向に回転可能な装置とすることで、所定位置と干渉区間との相対的な位置関係を考慮して、干渉区間を回避する復帰経路を算出することが可能となる。なお、従軸駆動装置は、このような回転可能な装置以外の形態の装置であってもよい。そのような場合でも従軸駆動装置の工夫により復帰経路の算出は可能である。
 また、上述までの制御装置において、停止している前記従軸駆動装置の位置が前記干渉区間に含まれる場合、又は、前記所定位置が該干渉区間に含まれる場合、前記算出部が前記復帰経路の算出を行うことができないことを通知する通知部を、更に備えてもよい。このような条件が成立してしまうときは、従軸駆動装置の所定位置への復帰の過程において従軸駆動装置のワークへの干渉を避けることは困難と考えられる。そこで、通知部によりそのような状況により上記復帰経路の算出が困難であることを通知してユーザに知らしめることで、ユーザは別の対策を取ることができる。例えば、一般には手動パルス発生器と言われる装置等を利用して従軸駆動装置の位置を任意に調整することで、同期制御の再開を目指すことができる。
 また、上述までの制御装置において、前記復帰実行部により前記従軸駆動装置が駆動されているときに、前記電子カムプロファイルとともに、前記所定位置と、駆動されている該従軸駆動装置の現在位置とを表示する表示部を、更に備えてもよい。このような構成により、従軸駆動装置が所定位置に復帰している過程での従軸駆動装置の位置の推移をユーザが視認できるため、ユーザが状況を把握しやすくなり利便性が高まる。
 電子カム制御により所定仕事を行う作業装置において、電子カム制御の停止後に、再び主軸と従軸とを電子カムプロファイルに従った相関に好適に復帰させることができる。
制御装置である標準PLCを含む制御システムの概略構成、及び制御システムによる電子カム制御が行われる切断装置の概略構成を示す図である。 図1に示す切断装置における干渉区間を説明する図である。 主に実施形態の標準PLCの制御構造を示す図である。 電子カム制御に関連する電子カムプロファイルを示す図である。 電子カム制御が停止された後に、従軸駆動装置を電子カムプロファイルに従った所定位置に復帰させる処理のフローチャートである。 図5に示す復帰処理が行われている際の従軸駆動装置の位置の推移を表示する表示画面の一例である。
<適用例>
 実施形態に係る制御装置の適用例について、図1及び図2に基づいて説明する。図1の上段(a)は、当該制御装置を含む制御システムの概略構成図である。当該制御システムは、ネットワーク1と、サーボドライバ4と、標準PLC(Programmable Logic Controller)5とを備える。サーボドライバ4は、2つの制御軸に対応する2台のモータ2a、2bを有する切断装置6をサーボ制御するためのサーボ制御装置である。なお、図1に示す制御システムは、1台のサーボドライバ4で2台の制御軸(モータ)を駆動可能に構成されているが、そのような構成に代えて、1つの制御軸毎に1台のサーボドライバ4が配置され、各サーボドライバ4がネットワーク1で接続される構成を採用することもできる。そして、サーボドライバ4に対して、切断装置6を駆動制御するための指令が標準PLC5から供給される。この標準PLC5が、本願開示の制御装置に相当する。
 上記制御システムでは、標準PLC5から送られてくる指令を用いて、切断装置6においてモータ2aとモータ2bとの間で電子カム制御が実行される。当該電子カム制御では、所定の電子カムプロファイル(後述の図4を参照)に従ってモータ2aとモータ2bとが同期制御される。本実施形態では、モータ2aの制御軸を主軸とし、当該モータ2aを主軸駆動装置とする。また、モータ2bの制御軸を従軸とし、当該モータ2bを従軸駆動装置とする。電子カム制御の詳細については、後述する。
 ここで、切断装置6においては、被包装物の位置に合わせて包装紙が適切に切断されるように標準PLC5から指令が出され、モータ2a、2bがその指令に追従するように、サーボドライバ4が各モータをフィードバック制御する。指令が供給されたサーボドライバ4は、モータ2a、2bに接続されている各エンコーダから出力されたフィードバック信号を受けることで、各モータの出力が指令に追従するように、モータ2に駆動電流を供給する。この供給電流は、交流電源からサーボドライバ4に対して送られる交流電力が利用される。本実施例では、サーボドライバ4は三相交流を受けるタイプのものであるが、単相交流を受けるタイプのものでもよい。なお、本願ではサーボドライバ4によるフィードバック制御の形態は特定のものに限定されない。また、サーボドライバ4の構成は、本願発明の核をなすものではないため、その詳細な開示は割愛する。
 ここで、図1の下段(b)に、切断装置6の概略構成が開示されている。切断装置6では、モータ2aを主軸駆動装置としてベルトコンベア6bが駆動される。ベルトコンベア6b上には、被包装物が一定間隔で配置されて、その上に連続した包装紙が被せられている。切断装置6は、この連続した包装紙を、被包装物に合わせてロータリカッタ6aで切断する作業装置であり、当該連続した包装紙がワークに相当する。切断装置6において、ロータリカッタ6aに向かって各被包装物が順に送られるように構成される。本実施形態では、図1の左から右に被包装物は送られる。また、ロータリカッタ6aはモータ2bによって回転駆動される。ロータリカッタ6aが一回転(本実施形態では、反時計回りの回転を正方向の回転とし、その正方向に一回転)する毎に、ロータリカッタ6aの刃が包装紙に対して干渉し、その包装紙を切断し対応する被包装物上に切断された包装紙片が置かれた状態となる。その後、明示しない包装装置によって当該包装紙片により被包装物が包装される。
 なお、本実施形態では、理解を容易とするために、モータ2aが一回転することで1個の被包装物が、その包装に適した分だけの距離をベルトコンベア6b上で送られるものとし、モータ2bが1回転することで1個の包装物に対応する長さの包装紙を切断するようにロータリカッタ6aを1回転分、駆動するものとする。そして、具体的には、図2に示すように、ロータリカッタ6aを駆動するモータ2bの回転角が、R1で示す範囲に対応する範囲にあるときに、ロータリカッタ6aの刃がワークである包装紙と干渉することになる。したがって、モータ2bのサイクル範囲である一回転におけるR1の範囲が、本願開示の干渉区間に相当する。
 ここで、図3に基づいて、標準PLC5の制御構造について説明する。標準PLC5は、切断装置6の電子カム制御のための動作(モーション)に関する指令を生成し、サーボドライバ4へ供給する。標準PLC5は、同期制御部50、取得部51、算出部52、復帰実行部53、通知部54、表示部55の機能部を有している。そして、これらの機能部による各処理は、標準PLC5に搭載されている演算処理装置によって演算実行される。また、標準PLC5は、図示しない記憶装置(メモリ)も有しており、例えば図4に示す電子カム制御のための電子カムプロファイルに関する情報が当該記憶装置に記憶されている。
 同期制御部50は、切断装置6において実行される同期制御である電子カム制御を司る機能部である。本実施形態では、同期制御部50は、図4に示す電子カムプロファイルに従って主軸駆動装置であるモータ2aと従軸駆動装置であるモータ2bのそれぞれの指令を生成する。具体的には、電子カムプロファイルの1サイクルにおいて、モータ2aは、一定速度で位置(主軸の回転角)が変化するように制御される。このようなモータ2aの動きに同期してモータ2bの位置が制御される。ここで、モータ2bのサイクル範囲である、従軸の位置(回転角)の範囲は、最小位置Y0と最大位置Y1で画定される。なお、上記の通りロータリカッタ6aは、モータ2bによって回転駆動される装置であるため、従軸の回転角が最大位置Y1にあるときロータリカッタ6aは最小位置Y0から一回転して最小位置Y0にあるときと同じ状態へと戻る。このときの回転方向をロータリカッタ6aの正方向とし、その逆の回転方向を負方向とする。
 また、モータ2bのサイクル範囲のうち、第1角度Y11と第2角度Y12(Y12>Y11)に挟まれた回転角範囲は、図2に示す干渉区間R1に相当する。すなわち、電子カム制御の1サイクルにおいて、モータ2aの位置がX1~X2の範囲にあるときにモータ2bの位置がY11~Y12となり、モータ2aの駆動により移動される被包装物がベルトコンベア6b上で所定の位置範囲にあるときに、ロータリカッタ6aの刃がワークである包装紙に干渉し、その切断が行われる。なお、モータ2bは、その位置が第1角度Y11~第2角度Y12の間にあるとき、その間にないときと比べて従軸の回転速度が低下するように電子カムプロファイルが設定されている。これはロータリカッタ6aの刃による切断を考慮したものである。
 また、同期制御部50は、モータ2aとモータ2bとの間で行われている電子カム制御を停止させる処理も行う。当該停止処理には、上記制御システムに含まれる非常停止ボタン(不図示)から発せられる非常停止要求等に基づく停止処理も含まれる。このような非常停止要求を同期制御部50が受け取ると、同期制御部50は、それまで行われていた電子カム制御(同期制御)を速やかに停止する。その結果、モータ2aとモータ2bは、それぞれ独立して停止するように制御される。
 そして、取得部51は、モータ2aとモータ2bとの間の電子カム制御が停止した際に、図4に示す電子カムプロファイルに従って、停止しているモータ2aの回転角に対応するモータ2bの回転角である、モータ2bの所定位置を取得する機能部である。当該所定位置は、電子カムプロファイルに従って取得されることから、停止後も仮に電子カム制御による主軸と従軸の相関が維持されていると仮定した場合の、モータ2bがあるべき回転角であると言える。
 ここで、図4に基づいて電子カム制御が停止された状態について説明する。時刻t1において電子カム制御に対して停止指令が出されたものとする。このときの主軸駆動装置であるモータ2aは点P11で表され、従軸駆動装置であるモータ2bは点P21で表される。時刻t1で電子カム制御の停止指令が出されると、主軸と従軸の同期性が失われた状態で各軸の停止制御が行われ、時刻t2でモータ2a、2bのそれぞれが停止する。このため、停止した状態において主軸を基準としたときに、従軸駆動装置であるモータ2bの回転角は、電子カムプロファイルから外れた位置にある。なお、時刻t2でのモータ2aの位置は点P12(モータ2aの位置は、モータ2aに設置されているエンコーダより取得できる)で表され、モータ2bの位置は点P22(モータ2bの位置は、モータ2bに設置されているエンコーダより取得できる)で表される。そして、取得部51によって取得された所定位置は、その定義に従って電子カムプロファイル上の点P23とされる。
 次に、算出部52は、上記のように実際には電子カムプロファイルから外れてしまっているモータ2bの回転角を、電子カムプロファイル上の所定位置P23に戻すために、モータ2bが辿るべき復帰経路を算出する機能部である。詳細には、算出部52は、切断装置6においてモータ2bで駆動されるロータリカッタ6aとワークとが干渉する干渉区間R1を避ける経路を復帰経路として算出する。
 復帰実行部53は、算出部52によって算出された復帰経路に従ってモータ2bを所定位置P23まで移動させるためにモータ2bを駆動する機能部である。通知部54は、算出部52によって、上記のように干渉区間R1を避けた復帰経路を算出できない場合に、ユーザに通知を行う機能部である。復帰経路を算出できない場合として、停止した際のモータ2bの位置P22が干渉区間R1に含まれる場合や、取得部51によって取得された所定位置P23が干渉区間R1に含まれる場合が挙げられる。表示部55は、復帰実行部53によりモータ2bの復帰処理が行われている際に、電子カムプロファイルに重ねて、所定位置P23に向かうモータ2bの現在位置の推移を表示する機能部である。当該表示部55による表示は、標準PLC5に設けられたディスプレイ上、又は標準PLC5の外部に接続されたディスプレイ上で行うことができる。
 <復帰処理>
 ここで、図5に基づいて、切断装置6において電子カム制御が停止されたときに、従軸駆動装置のモータ2bを所定位置P23に戻すための復帰処理の流れについて説明する。図5に示す復帰処理は、所定間隔で繰り返し実行される。先ずS101では、切断装置6において、同期制御部50によって同期制御である電子カム制御が停止されたか否かが判定される。S101で肯定判定されると処理はS102へ進み、否定判定されると本復帰処理を終了する。
 S102では、取得部51によって、電子カムプロファイルに従ってモータ2bの所定位置P23が取得される。続いてS103では、停止しているモータ2bの現在位置P22が、取得された所定位置P23から外れているか否かが判定される。図4に示す形態では、現在位置P22が所定位置P23から外れているため、S103では肯定判定されることになる。S103で肯定判定されると処理はS104へ進み、否定判定されると本復帰処理を終了する。
 S104では、電子カムプロファイルから外れているモータ2bの現在位置P22を所定位置P23に復帰させるための復帰経路の算出が可能か否かが判定される。具体的には、停止しているモータ2bの現在位置P22が干渉区間R1に含まれている場合、ロータリカッタ6aがワークに干渉している状態でモータ2bが停止していることになる。そのため、どのようにモータ2bを復帰させても、その復帰過程においてロータリカッタ6aとワークの干渉が進行してしまう。また、算出部52によって算出された所定位置P23が干渉区間R1に含まれている場合、ロータリカッタ6aがワークに干渉する状態に向かってモータ2bを復帰させることになるため、やはりその復帰過程においてロータリカッタ6aとワークの干渉が避けられない。このように復帰過程におけるロータリカッタ6aとワークとの干渉は意図せず不必要なものであるから、復帰処理の実行により当該干渉が実行されてしまうのは好ましくない。そこで、現在位置P22が干渉区間R1に含まれている場合、又は、所定位置P23が干渉区間R1に含まれている場合には、S104では復帰経路の算出が可能ではないと判断され、否定判定が行われる。それ以外の場合、S104では復帰経路の算出が可能であると判断され、肯定判定が行われる。S104で肯定判定されると処理はS105へ進み、否定判定されると処理はS108へ進む。
 S105では、算出部52によって、停止しているモータ2bの現在位置P22と所定位置P23、及び干渉区間R1とに基づいて復帰経路が算出される。すなわち、算出部52は、干渉区間R1を回避可能な、現在位置P22から所定位置P23に到達する経路を復帰経路として算出する。ここで、図4に示す例では、停止しているモータ2bの位置P22から所定位置P23に復帰する場合、復帰経路としては黒色矢印で示される負方向の経路と、白抜き矢印で示される正方向の経路が存在する。ただし、停止位置P22の従軸位置Y22は、干渉区間R1を正方向に越えて位置しているため、負方向の経路で復帰しようとすると、その復帰の過程において干渉区間R1を横切ることになる。このことは、復帰過程において、ロータリカッタ6aとワークが不必要に干渉することを意味する。そこで、算出部52は、このような不必要な干渉を避けるために、正方向の経路(白抜き矢印で表される経路)を復帰経路として算出することになる。正方向、負方向のいずれの経路を復帰経路として算出するかは、停止した際の従軸位置P22と所定位置P23、及び干渉区間R1との相関に依ることになる。S105の処理が終了すると、S106へ進む。
 S106では、S105で算出された復帰経路に従って、復帰実行部53によりモータ2bが駆動されその現在位置P22を所定位置P23へと復帰させる。そして、続くS107では、表示部55によって、所定位置P23への復帰処理が行われているモータ2bの現在位置P22の推移が、ディスプレイに表示される。当該ディスプレイの表示の一例を図6に示す。図6に示す形態では、ディスプレイの画面下側に、図4に示す電子カムプロファイルと実質的に同一のプロファイルが表示されるとともに、その上に、停止した際のモータ2aの現在位置P12とモータ2bの現在位置P22とが重ねて表示される。その上で、モータ2bの現在位置P22が復帰処理により所定位置P23へと近づいていく推移がディスプレイ上に表示される。本実施形態では、白抜き矢印の方向に推移していく現在位置P22が表示される。このように推移が表示されることで、ユーザは、モータ2bがどのように所定位置P23へ復帰していくかを把握することができる。
 なお、ディスプレイには、上記のモータ2bの現在位置P22の推移だけではなく、その推移を制御するためのパラメータも表示されてよい。例えば、当該パラメータとして、復帰処理時の現在位置P22の移動速度(Speed)、加速度(Acc.)、減速度(Dec.)、ジャーク(Jerk)を表示することができる。そして、当該ディスプレイがタッチパネルである場合には、ユーザはディスプレイを触ることで、これらのパラメータの値を入力でき、入力された各パラメータの値は、モータ2bの復帰処理に反映されるように、ディスプレイと標準PLC5が構成されてもよい。
 また、S104で否定判定され処理がS108へ進むと、S108では通知部54によって、干渉区間R1を避けた復帰経路を算出できない旨の通知がユーザに行われる。当該通知は、図6に示すディスプレイ上にその旨が文字や画像を通して行われてもよく、別法としては音声等を通して通知が行われてもよい。なお、当該通知を受けたユーザは、上記の復帰処理以外の手法により、モータ2bの所定位置P23への復帰を試みることができる。例えば、ユーザは、図6に示すディスプレイ上の「MPG」のボタンを押して、モータ2bの駆動を、一般には手動パルス発生器と言われる装置により実現できる状態に切り替えることで、その手動パルス発生器を操作してモータ2bの位置をユーザによる手動で調整し、その位置を所定位置P23へ復帰させることができる。
 このように図6に示す復帰処理によれば、電子カム制御によりワークの切断仕事を行う切断装置6において、電子カム制御の停止後に、再び主軸と従軸を構成するモータ2aとモータ2bとの位置関係を、電子カムプロファイルに従った相関に好適に復帰させることができる。すなわち、その復帰過程においてモータ2bで駆動されるロータリカッタ6aが不必要にワークに干渉することなく、モータ2bの位置をあるべき位置に復帰させることが可能となる。
 <付記1>
 主軸に対応する主軸駆動装置(2a)と従軸に対応する従軸駆動装置(2b)とを有し、ワークに対して該従軸駆動装置(2b)が所定仕事を実行するように構成された作業装置(6)において、該主軸のカム角度に対応する電子カムプロファイルに基づいて該従軸駆動装置(2b)の位置を同期制御する制御装置(5)であって、
 前記主軸駆動装置(2a)と前記従軸駆動装置(2b)との同期制御が停止した際に、前記電子カムプロファイルに従い、停止している前記主軸のカム角度に対応する該従軸駆動装置(2b)の位置である所定位置(P23)を取得する取得部(51)と、
 停止している前記従軸駆動装置(2b)が前記所定位置(P23)から外れていると判断される場合に、該所定位置(P23)と、該従軸駆動装置(2b)のサイクル範囲において設定されている、前記所定仕事のために該従軸駆動装置(2b)が前記ワークに干渉する干渉区間(R1)とに基づいて、該従軸駆動装置(2b)が該干渉区間(R1)を避けて該所定位置(P23)に到達するための復帰経路を算出する算出部(52)と、
 前記従軸駆動装置(2b)を駆動させて、前記復帰経路に従って該従軸駆動装置(2b)を前記所定位置(P23)まで移動させる復帰実行部(53)と、
 を備える制御装置(5)。
1: ネットワーク
2a、2b: モータ
5: 標準PLC
50: 同期制御部
51: 取得部
52: 算出部
53: 復帰実行部
54: 通知部
55: 表示部
6a: ロータリカッタ
6b: ベルトコンベア

Claims (4)

  1.  主軸に対応する主軸駆動装置と従軸に対応する従軸駆動装置とを有し、ワークに対して該従軸駆動装置が所定仕事を実行するように構成された作業装置において、該主軸のカム角度に対応する電子カムプロファイルに基づいて該従軸駆動装置の位置を同期制御する制御装置であって、
     前記主軸駆動装置と前記従軸駆動装置との同期制御が停止した際に、前記電子カムプロファイルに従い、停止している前記主軸のカム角度に対応する該従軸駆動装置の位置である所定位置を取得する取得部と、
     停止している前記従軸駆動装置が前記所定位置から外れていると判断される場合に、該所定位置と、該従軸駆動装置のサイクル範囲において設定されている、前記所定仕事のために該従軸駆動装置が前記ワークに干渉する干渉区間とに基づいて、該従軸駆動装置が該干渉区間を避けて該所定位置に到達するための復帰経路を算出する算出部と、
     前記従軸駆動装置を駆動させて、前記復帰経路に従って該従軸駆動装置を前記所定位置まで移動させる復帰実行部と、
     を備える制御装置。
  2.  前記従軸駆動装置は、正方向及び負方向のいずれにも回転可能な装置であって、
     前記算出部は、前記従軸駆動装置を前記干渉区間を避けて前記所定位置まで移動させることが可能な、正方向及び負方向の何れか一方の方向の経路を前記復帰経路として算出する、
     請求項1に記載の制御装置。
  3.  停止している前記従軸駆動装置の位置が前記干渉区間に含まれる場合、又は、前記所定位置が該干渉区間に含まれる場合、前記算出部が前記復帰経路の算出を行うことができないことを通知する通知部を、更に備える、
     請求項1又は請求項2に記載の制御装置。
  4.  前記復帰実行部により前記従軸駆動装置が駆動されているときに、前記電子カムプロファイルとともに、前記所定位置と、駆動されている該従軸駆動装置の現在位置とを表示する表示部を、更に備える、
     請求項1から請求項3の何れか1項に記載の制御装置。
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