JPH05337729A - モーションコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転刃を使用した走行中の加工物を定寸に切
断加工において、従来装置に比べ簡単な制御構成で、調
整が簡単で且つ高精度の切断装置を得ることを目的とす
る。 【構成】 走行中の加工物１５の速度、移動量を検出す
るパルスエンコーダ１の信号を受け取る回路２と、前記
信号を比率変換する電子ギヤ回路３と、第一のパルス分
配器４とで走行中の加工物１５と同じ速度の指令パルス
を作成し、且つ切断長を設定する設定器５と、回転刃の
周長と切断長から回転刃の位置補正量を求める指令デー
タ演算部６と補正データを元にプログラム制御を行う指
令制御部７と、第二のパルス分配器８によって回転刃の
位置を補正する指令パルスを作成し、上記の二つの指令
パルスを合成する合成回路９を設け合成した指令をサー
ボドライバーに出力することにより、回転刃の回転位置
の制御を行うようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサーボモータを使用した
産業機械のなかで、特に回転刃による定寸切断装置の制
御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の回転刃による定寸切断装置の制御
は、特公昭５９ー３３４８８号公報、ディジタルサーボ
走間切断装置、特公昭６１−４４６３９号公報ロータリ
カッタの制御装置、等で述べられている。 図７は従来
の回転刃による定寸切断装置の一例の構成を表す制御ブ
ロック図を示す。 図において、１は加工物の速度と移
動距離を検出するパルスエンコーダ、５は加工物の切断
寸法を設定する設定器、２０は切断完了信号Ｆを起点に
パルスエンコーダ１のパルスをカウントし加工物の移動
距離を逐次記憶するカウンタＡ、２１は上記パルスエン
コーダ１のパルス周期をアナログ電圧に変換するＦ／Ｖ
変換器、２２は回転刃側のパルスエンコーダパルスをカ
ウントし、回転刃の回転移動量（角度）を逐次記憶する
カウンタＢ、２３は設定器５、カウンタＡ２０、カウン
タＢ２２の出力を演算する演算器、２４は演算器２３の
出力をアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器、２５はＤ
／Ａ変換された出力を増幅するための関数発生器、２６
は関数発生器２５の出力Ｖ１とＦ／Ｖ変換器の出力Ｖ２
からＶ２−Ｖ１を求める加算器、２７は切換スイッチ、
２８は切断完了信号Ｆを起点に設定されたプリセット値
から回転刃のパルスエンコーダパルスを逐次マイナスカ
ウントするカウンタＣ、２９はカウンタＣ２８の出力を
アナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器、１０はサーボド
ライバ、１１は回転刃を駆動するサーボモータ、１８は
速度検出器、１２は回転刃の回転位置を検出するパルス
エンコーダ、１３は回転刃、１９は切断完了を検出する
センサー、１５は非切断物となる加工物である。

【０００３】次に従来方式の動作について説明する。設
定された切断寸法Ｌと、回転刃の回転長さ（周長）Ｃ
と、加工物の走行中の移動距離を検出するパルスエンコ
ーダ１からのパルスをカウントするカウンタの値Ａと、
回転刃の回転位置を検出するパルスエンコーダからのパ
ルスをカウントするカウンタの値Ｂとを、演算器によっ
てＲ＝（Ｌ−Ｃ−Ａ＋Ｂ）を逐次演算し、Ｒの値をＤ／
Ａ変換器によりアナログ電圧に変換した電圧Ｖ１と、加
工物の走行を検出するパルスエンコーダ１のパルス信号
をＦ／Ｖ変換器によりアナログ電圧に変換した電圧Ｖ２
とを加算したものをサーボドライバに速度電圧として供
給し、Ｒの値が零になるようにサーボモータを介して回
転刃の制御を行っている。加工物の切断位置と回転刃の
回転位置が一致したときＲの値が零になり、このときサ
ーボドライバに供給する速度電圧がＶ２となり、加工物
の走行速度と回転刃の周速度が同じになるこの時点で切
断が行えるよう制御するものである。また切断完了と同
時に切換スイッチはカウンタＣ側の出力に切換わり所定
の回転刃の移動後停止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転刃による定
寸切断装置では、加工物の走行速度、移動距離と回転刃
の回転位置の各カウンタ値をアナログ電圧に変換し、速
度指令（電圧）により回転刃の回転速度を制御し、その
結果を逐次各々の位置カウンタに戻しながら制御するも
ので制御部の構成が複雑になり、またＤ／Ａ変換器、Ｆ
／Ｖ変換器等アナログ電圧を扱う回路要素が多いため、
各要素において零調整などアナログ電圧を調整する必要
があり調整が難しくなる。また、アナログ電圧を取り扱
うためドリフト等による経時変動がおきやすく精度の維
持が難しい等の問題があった。本方式をディジタル制御
にするには、現在位置を見ながら逐次新しい指令を出す
という逐次性が要求される。このため高能力のＣＰＵ処
理が必要となり高価なものとなる。

【０００５】上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、従来方式に比べ簡単な制御構成で、調整が
簡単で且つ高精度の定寸切断装置を得ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、従来方式で
行われている回転刃の速度制御による駆動を、位置制御
にすることにより高速で且つ高精度の定寸切断を行おう
とするもので、加工物の速度を検出するパルスエンコー
ダからの信号により回転刃の回転周速を制御する手段
と、切断寸法と回転刃の周長の違いを補正する手段とし
て回転刃の回転位置を切断位置に合わせるために、プロ
グラムによる位置指令によって補正するようにしたたも
のである。

【０００７】

【作用】本発明による電子ギヤと第一のパルス分配器
は、加工物の走行位置を検出するパルスエンコーダのパ
ルス信号をもとに回転刃の周速を加工物の走行速度と同
速度になるように位置指令パルスを出力する。一方、位
置補正手段の第二のパルス分配器は回転刃の位置補正量
をもとに位置制御の為の位置指令パルスを出力する、両
者の指令パルスを合成しサーボドライバを駆動すること
により走行中の加工物の定寸切断が行える。

【０００８】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図１は本発明の制御ブロック図を表す。図におい
て、１は走行する加工物の速度と移動量を検出するパル
スエンコーダ、２はパルスエンコーダ１のパルス信号を
受け取る入力回路、３はパルス信号を任意の比率で変換
する電子ギヤ回路、４は電子ギヤで変換されたデータを
もとに指令パルスを創成する第一のパルス分配器、５は
加工物の切断長を入力する設定器、６は切断長と回転刃
の周長から回転刃の位置補正量を求める指令データ演算
部、７は位置補正量をもとに回転刃の位置を指令する指
令制御部、８は指令制御部７からの指令により指令パル
スを創成する第二のパルス分配器、９は両者の指令パル
スを合成する合成回路、１０はサーボドライバ、１１は
サーボモータ、１２はサーボモータに取り付けてある位
置検出器、１３は回転刃、１４は加工物の切断完了位置
を判定する現在値レジスタ、１５は非切断物となる加工
物を表している。また、１６は他の実施例である加工物
の走行速度を検出するパルスエンコーダからのパルス信
号をもとに回転刃の位置補正指令の速度を制御する同期
速度制御部を表す。

【０００９】次に本発明の実施例の動作について説明す
る。図１において、走行している加工物の速度、移動量
を検出するパルスエンコーダ１のパルス信号は、入力回
路２を経てパルスカウンタに逐次取り込まれる、電子ギ
ヤ３は前記パルスカウンタの値を微小単位時間毎に取り
込み、加工物の移動量が回転刃１回転の周長に相当する
指令パルス量となるよう比率変換を行う、比率は上記パ
ルスエンコーダ１回転のパルス量及び加工物１５の移動
量と、移動量と同一周長となる回転刃の指令パルス量か
ら求められるもので切断装置の機械系により決まる。第
一のパルス分配器４は電子ギヤで比率変換されたデータ
をもとに微小時間毎の指令パルスを創成する。この指令
パルスは加工物１５の移動量と同一の周長になるよう回
転刃を駆動する指令となる。以上により加工物１５が走
行すると加工物１５の速度と回転刃の周速が同一速度に
なるよう指令パルスにより位置制御される。例えば加工
物の切断長と回転刃の周長が同じ場合は上記制御のみで
連続切断が行える。

【００１０】次に設定した切断長を元に制御する場合に
ついて説明する、図２に示めすように切断長Ｌが設定さ
れた場合、あらかじめパラメータにセットされている回
転刃の周長Ｒとで指令データ演算部６は回転刃の位置補
正量ＤをＤ＝Ｒ−Ｌで求め指令プログラム量として指令
制御部７に転送される。指令制御部では予め組み込まれ
ている制御プログラムに前記位置補正量Ｄを取り込み、
現在値レジスタからの切断完了信号をうけてプログラム
を実行する、これにより回転刃の位置補正量と速度デー
タが第二のパルス分配器８に転送される。この場合、位
置補正量Ｄが正（Ｄ＞０）の場合プラスの指令に、負
（Ｄ＜０）の場合マイナスの指令となる。制御プログラ
ムは図２に示すようにＮＣプログラムを使用し位置と速
度をＧ０１Ｘ±ｘ１Ｆｆ；で表される、Ｍ０２；はプロ
グラム終了を表す指令である、指令プログラムは切断完
了位置を判定する現在値レジスタ１４の信号により毎回
起動され、切断と切断の間のタイミングで回転刃の補正
を行う。

【００１１】次に図３を元に説明する、図３（Ａ）は加
工物１５の速度ｖ１での走行状態を表している。ａが切
断点を示しており斜線で示した面積（時間×速度）が切
断長に相当する。図３（Ｂ）は回転刃の周速ｖ１での回
転を表している。これは走行中の加工物１５と同一速度
となるよう第一のパルス分配器４の指令パルスのみでの
制御を示している。ｂは回転刃の１回転のポイントを示
しており斜線で示した面積が回転刃１回転の周長に相当
する。これにより切断長と周長は一致しないことがわか
る。図３（Ｃ）は回転刃の位置補正の指令を表してい
る。切断完了信号で起動され切断点ａの区間内で指令が
終了するよう速度ｖ２で制御されるこれが第二のパルス
分配器８の指令パルスとして出力される。前記（Ｂ）と
（Ｃ）の指令が合成回路９によって合成され図３（Ｄ）
に示す指令としてサーボドライバに出力され回転刃を駆
動する。図において切断点ａの近傍では回転刃の周速は
加工物の速度ｖ１で制御され、回転位置の補正（切断長
と周長の差）では速度ｖ３＝ｖ１＋ｖ２で制御され斜線
で示した面積が回転刃１回転の周長に相当する、これに
より回転刃は切断点ａのタイミングで１回転の位置制御
が正確に行われる。図３（Ｅ）では補正の指令がマイナ
スの場合を示しており、合成回路９を経た指令は（Ｆ）
に示すように補正のために速度が減速されている。これ
は回転刃の回転方向と逆方向に補正指令が実行され回転
刃の位置を補正するためである。

【００１２】図４は合成回路９の処理フローチャートを
表している、合成回路９は微小時間間隔で毎回処理され
る。微小時間の処理タイミング毎に第一のパルス分配器
４と第二のパルス分配の出力を取り込み両者の指令を加
算して微小時間毎の位置指令として処理タイミング毎に
サーボドライバに出力する。

【００１３】さらに他の実施例として、同期速度制御部
１６を設けたものにおいて、同期速度制御部１６の動作
について説明する。これは回転刃の回転位置補正を加工
物１５の走行速度に同期させるもので加工物１５の走行
速度が変化した場合も、位置補正の速度も変化に追随さ
せることができる。図５では切断時間間隔（加工物の走
行速度に依存）ｔに対し０．６倍の時間で補正動作を行
う事例での処理フローチャートを表している。図におい
て、ステップ１では微小時間間隔毎に加工物の移動を検
出するパルスエンコーダのデータΔＰｉを取り込む、ス
テップ２では切断長の０．６倍として次の演算を行う、 ΔＰ＝ΔＰｉ×（Ｄ／Ｌ×０．６） Ｄは回転刃位置補正量、Ｌは切断長を示す。これにより
ΔＰは回転刃の位置補正指令の速度に相当する。すなわ
ち切断時間間隔の０．６倍の時間で補正動作を行うため
の微小時間間隔毎の微小位置データとなる。ステップ３
では位置補正量Ｄから前記ΔＰを減算する、微小時間間
隔で本処理が通過する毎に減算が行われＤの値がΔＰ毎
減少する。ステップ４では前記Ｄの残量（補正の残指
令）をチェックする。ステップ５では残量が正の場合Δ
Ｐを微小時間位置指令として第二のパルス分配器８に出
力される。これにより前記の残量が正の間は本処理毎に
ΔＰが出力される。一方ステップ６では前記残量が負と
判別した場合、残量を位置指令として第二のパルス分配
器８に出力する、これで１回の位置補正動作が終了す
る。

【００１４】本制御方式によれば、図６に示すように切
断完了信号による回転刃の位置補正の指令タイミングが
バラついたとしても、次回の切断点までの間に位置補正
の指令を終了させて置けば、図の斜線部分の面積が回転
刃の周長に相当するため誤差は発生しない。

【００１５】実施例２．上記実施例では回転刃による走
行中の加工物の切断制御について述べているが、これ以
外に包装機械等による走行する包装物の一定間隔のシー
リング加工、ミシン目加工やスタンピング加工にも適用
できる。

【００１６】

【発明の効果】以上のように、本発明においては連続す
る回転刃の制御を走行する加工物の速度、移動量を検出
するパルスエンコーダの信号を元にした位置指令と切断
長と回転刃の周長から求めた回転位置の補正量を元にし
た位置指令とを合成することにより、より高精度に行え
るものである。またサーボドライバへの出力までをすべ
てディジタル制御で行うためセットアップ時の複雑な調
整も不要となり、より安定した回転刃の制御が行える効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての回転刃制御の制御ブ
ロック図である。

【図２】本発明の一実施例における回転刃の位置補正量
を指令制御するための説明図である。

【図３】本発明の一実施例における回転刃の制御動作を
説明する速度パターン図である。

【図４】本発明の一実施例における合成回路の処理フロ
ーチャートである。

【図５】本発明の一実施例における同期速度制御部の処
理フローチャートである。

【図６】本発明の一実施例における補足説明図である。

【図７】従来装置での制御ブロック図である。

【符号の説明】

１ パルスエンコーダ ２ 入力回路 ３ 電子ギヤ回路 ４ 第一のパルス分配器 ５ 設定器 ６ 指令データ演算部 ７ 指令制御部 ８ 第二のパルス分配器 ９ 合成回路 １０ サーボドライバ １１ サーボモータ １２ 位置検出器 １３ 回転刃 １４ 現在値レジスタ １５ 加工物 １６ 同期速度制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モーションプログラムを順次解読し、プ
   ログラムで指示された位置、速度の指令を逐次サーボド
   ライバーに出力するモーションコントローラにより、回
   転する刃によって外部の移動物を切断する制御におい
   て、外部の移動物体（加工物）の位置、速度を検出する
   パルスエンコーダからのパルス信号を入力する手段と、
   入力されたパルス信号を任意の比率で変換する電子ギヤ
   ー回路と、外部の加工物の速度と同じ周速で回転刃を回
   転制御する第一のパルス分配器を設け、且つ加工物の切
   断寸法を入力する手段と、回転刃の周長と切断長から回
   転刃の回転位置の補正量を演算する手段と、補正量をプ
   ログラムとして実行する位置指令手段と、位置指令を出
   力する第二のパルス分配器と、上記第一、第二のパルス
   分配器の出力を合成する回路を設け、合成した指令とし
   てサーボドライバに出力することにより、移動する加工
   物を任意の寸法に切断することを可能にしたことを特徴
   とするモーションコントローラ。