(57)【要約】【課題】機械装置の回転機構に回転ムラや速度変動が存在しても電動アクチュエータの位置に対する累積誤差が発生しないようなカム運転制御装置を提供する。【解決手段】機械装置１の回転角度Ｂが変化するごとに速度パターンメモリ２の該当するアドレスから回転角度Ｂに対する速度データＣを読出し、読み出した速度データＣと機械装置１の回転速度周波数Ｄとの乗算により速度指令データを得るとともに、速度データＣを積算して目標位置データを生成しかつ当該目標位置データより現在位置データを減じて得られる位置ズレ量を基に位置補正量を算出し、当該位置補正量を速度指令データに加算して新たな速度指令データＥを得るようにした速度演算回路５と現在位置データＨを得るために演算パルスＧを加算計数するようにした演算パルス計数回路７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械装置の回転角度に対する電動アクチュエータの位置を回転角度で微分して得た回転角度ごとの速度データを格納するようにした速度パターンメモリと、該機械装置に取り付けられている角度発信器の角度パルス信号を入力して前記機械装置の回転角度を得るようにした回転角度検出回路と、該角度パルス信号を入力して前記機械装置の回転速度周波数を得るようにした回転速度検出回路と、前記機械装置の該回転角度が変化するごとに該速度パターンメモリの該当するアドレスから前記回転角度に対する速度データを読出し、読み出した該速度データと前記機械装置の該回転速度周波数との乗算により速度指令データを得るとともに、前記速度データを積算して目標位置データを生成しかつ該目標位置データより現在位置データを減じて得られる位置ズレ量を基に位置補正量を算出し、該位置補正量を該速度指令データに加算して新たな速度指令データを得るようにした速度演算回路と、該新たな速度指令データに基づいて周波数変換を行った演算パルスを発生するとともに該演算パルスから該電動アクチュエータを駆動する駆動パルス信号を発生するようにした駆動パルス発生回路と、該現在位置データを得るために前記演算パルスを加算計数するようにした演算パルス計数回路とを具備することを特徴とするカム運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機構を有する機械装置の回転角度に対応した位置決め制御を電動アクチュエータにより行うようにしたカム運転制御装置であって、機械装置の回転角度ごとの電動アクチュエータの位置決め精度、すなわちカム軌跡の精度を改善するようにしたカム運転制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印刷機械におけるブランケット胴の着脱制御などのように回転機構を有する機械装置の回転角度に対応した位置決め制御を、電動アクチュエータを用いて行うようにしたカム運転制御装置が、例えば特許文献１に開示されている。
この種のカム運転制御装置は、機械装置の回転角度に対する電動アクチュエータの位置を回転角度で微分して得た回転角度ごとの速度データを格納するようにした速度パターンメモリと、前記機械装置に取り付けられている角度発信器の角度パルス信号を入力して機械装置の回転角度を得るようにした回転角度検出回路と、前記角度発信器出力を入力して機械装置の回転速度に比例した回転速度周波数を得るようにした回転速度検出回路と、機械装置の回転角度が変化するごとに前記速度パターンメモリの該当するアドレスから回転角度に対する速度データを読み出し、読み出した速度データと前記機械装置の回転速度周波数との乗算により速度指令データを得るようにした速度演算回路と、当該速度指令データに基づいて電動アクチュエータを駆動する駆動手段とを備えていることを特徴とし機械式カムでは実現困難な複雑なカム動作も可能にすることができる。
【０００３】
またあらかじめ設定しておいた電動アクチュエータの位置決めパターンに基づいて得た回転角度ごとの速度データに機械装置の回転速度に比例した回転速度周波数を乗じて電動アクチュエータの速度指令データを生成しており、このため電動アクチュエータに位置を検出する手段を設けなくても位置決め制御を行えるという特長も備えている。
【０００４】
しかし、機械装置の回転機構の回転速度に回転ムラや速度変動が存在する場合にはこれが角度発信器の角度パルス信号の周波数変動となり、これは回転角度が変化する周期の変動となるためこの種のカム運転制御装置では大きな問題となる。
すなわち速度パターンメモリに格納する回転角度ごとの速度データは、回転角度が変化する周期が一定であることを前提として機械装置の回転角度に対する電動アクチュエータの位置を回転角度で微分して得ているため、機械装置の回転機構の回転角度が変化する周期の変動は前記速度データに回転速度周波数を乗じて生成している速度指令データに誤差を与えることとなり電動アクチュエータの位置に対する累積誤差を生じさせる。
【０００５】
このような回転機構の回転ムラや回転変動にともなう電動アクチュエータの位置決め精度を改善する手段としては、電動アクチュエータに位置を検出する手段を設けておきフィードバック制御を行う方法が考えられるが、制御が煩雑になりかつ経済的にも有利ではない。
【特許文献１】特許第２８５００８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、機械装置の回転速度に比例した変数である回転速度周波数が正確に得られないと速度演算回路から得る速度指令データに誤差が生じることになり、これが電動アクチュエータ誤差の位置に対する累積誤差となって位置決めの精度を悪化させる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図１は本発明の実施の形態のカム運転制御装置の構成を示すブロック図であり本図により課題解決手段を説明する。
本発明は、機械装置１の回転角度ごとの電動アクチュエータ１２の位置決め精度を改善するために、機械装置１の回転角度に対する電動アクチュエータ１２の位置を回転角度で微分して得た回転角度ごとの速度データを格納するようにした速度パターンメモリ２と、前記機械装置に取り付けられている角度発信器１１の角度パルス信号Ａを入力して機械装置１の回転角度Ｂを得るようにした回転角度検出回路３と、前記角度パルス信号Ａを入力して機械装置１の回転速度周波数Ｄを得るようにした回転速度検出回路４と、機械装置１の回転角度Ｂが変化するごとに前記速度パターンメモリ２の該当するアドレスから回転角度Ｂに対する速度データＣを読出し、読み出した速度データＣと前記機械装置１の回転速度周波数Ｄとの乗算により速度指令データを得るとともに、前記速度データＣを積算して目標位置データを生成しかつ当該目標位置データより現在位置データを減じて得られる位置ズレ量を基に位置補正量を算出し、当該位置補正量を前記速度指令データに加算して新たな速度指令データＥを得るようにした速度演算回路５と、当該速度指令データＥに基づいて周波数変換を行った演算パルスＧを発生するとともに当該演算パルスＧから電動アクチュエータ１２を駆動する駆動パルス信号Ｆを発生するようにした駆動パルス発生回路６と、前記現在位置データＨを得るために前記演算パルスＧを加算計数するようにした演算パルス計数回路７とを備えたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のカム運転制御装置は、機械装置の回転角度が変化するごとに速度パターンメモリから読み出す速度データを積算して目標位置データとし、速度指令データに基づいて周波数変換を行った演算パルスを加算計数して現在位置データとして、目標位置データから現在位置データを減じて得られる位置ズレ量を基に位置補正量を算出するようにし、当該位置補正量を前記速度データと回転速度に比例した回転速度周波数との乗算で得た速度指令データに加算して新たな速度指令データを得て駆動パルス発生回路から電動アクチュエータの駆動パルス信号を出力している。
このため回転機構に回転ムラや速度変動があって電動アクチュエータの位置に対する累積誤差が一時的に発生した場合であっても、位置ズレ分を位置補正量として速度指令データを補正しながらカム運転を行うことができ電動アクチュエータの位置決め精度、すなわちカム軌跡の精度を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
マイクロコンピュータを用い、当該マイクロコンピュータのソフトウェアにより速度パターンメモリと速度演算回路の機能を実現した。
【実施例１】
【００１０】
図２は、本発明装置の１実施例の構成を示すブロック図であって、２１は読出し専用メモリ（以下ＲＯＭとする）、２２は処理装置（以下ＣＰＵとする）、２３はカム運転設定器、２４はランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭとする）、６１はバイナリーレートマルチプライヤ、６２は分周器である。またＡ１は角度原点信号、Ａ２はカム運転開始信号、Ｂ１は割り込み要求信号である。図１と同符号の１、３、４、７、１１、１２およびＡ〜Ｈは、図１と同じ機能を有する部分、信号である。
【００１１】
図２において、ＣＰＵ２２とＲＯＭ２１とＲＡＭ２３はいわゆるマイクロコンピュータを形成しておりソフトウェアにより速度パターンメモリ２と速度演算回路５の機能も実現している。
ＲＯＭ２１はカム運転制御のためにＣＰＵ２２が処理するべきプログラムを格納するとともに電動アクチュエータ１２の位置決めのための速度パターンを複数個格納する。
カム運転設定器２３は前記ＲＯＭ２１に格納されている複数個の速度パターンのいずれにより電動アクチュエータ１２の位置決め制御を行うかをＣＰＵ２２に選択させるための設定器であり、例えば印刷機械におけるブランケット胴の着脱制御の場合には印刷紙厚を設定して当該紙厚に応じた速度パターンをＣＰＵ２２に選択させる。
【００１２】
角度発信器１１は機械装置１の回転機構に組み込まれており、機械装置１の回転機構が回転すると角度パルス信号Ａと角度原点信号Ａ１とを発生して、角度パルス信号Ａを回転角度検出回路３と回転速度検出回路４に、角度原点信号Ａ１を回転角度検出回路３にそれぞれ出力する。
角度パルス信号Ａは１回転を等分した角度ごとに発生するパルス信号で、例えば１回転を３６０等分した場合には１度ごとに１パルスを発生する信号であり、角度原点信号Ａ１は１回転に１度発生するパルス信号で、例えば３５９度から０度に変化する時に発生する。
【００１３】
回転角度検出回路３は角度パルス信号Ａを入力して計数し、角度原点信号Ａ１を入力して角度原点をプリセットするカウンタ回路で構成しており機械装置１の回転機構の１回転の回転角度Ｂを保持するとともに、回転角度Ｂが変化するごとにＣＰＵ２２に割り込み要求信号Ｂ１を出力する。
回転速度検出回路４は角度パルス信号Ａの周波数を計測して機械装置１の回転機構の回転速度周波数Ｄを保持する
回転角度Ｂと回転速度周波数ＤはいずれもＣＰＵ２２から読み出すことができるようになっている。
【００１４】
バイナリーレートマルチプライヤ６１と分周器６２は駆動パルス発生回路６を構成する。
バイナリーレートマルチプライヤ６１はそのビット数をＮとすると２Ｎを分母、比率設定値を分子とする比率を基準クロック周波数（図示していない）に乗じて得られる周波数のパルス列を出力する比率乗算器であり、ＣＰＵ２２から速度指令データＥを入力して比率設定値とし演算パルスＧを発生する。
バイナリーレートマルチプライヤ６１で高い精度の比率演算を行おうとすると、ビット数を多くし基準クロック周波数を高くしなければならないが、その結果演算パルスＧの周波数も高くなってしまい直接電動アクチュエータ１２を駆動する駆動パルス周波数を得られない。
分周器６２は演算パルスＧと駆動パルス信号Ｆとの間で周波数の整合を行うようにしたバイナリーカウンタである。
【００１５】
演算パルス計数回路７はレートマルチプライヤ６１から演算パルスＧを入力して計数し現在位置データを保持する。
現在位置データはＣＰＵ２２から読み出すことができるようになっている。
【００１６】
つぎにＣＰＵ２２とＲＯＭ２１とＲＡＭ２４で実現している速度パターンメモリについて図３を用いて説明する。
図３は速度パターンメモリの構成例で、速度パターンメモリのアドレスと回転角度ごとの速度データとの関係を示すものである。
ひとつの速度パターンは回転角度ごとに１回転分の速度データが格納されており、図３では回転角度０度から回転角度３５９度まで回転角度１度ごとに速度データが格納されている。そしてその並びはひとつの速度パターンの先頭アドレスに回転角度０度における速度データｖ（θ０）が、（先頭アドレス＋１）のアドレスに回転角度１度における速度データｖ（θ１）が、（先頭アドレス＋２）のアドレスに回転角度２度における速度データｖ（θ２）が、というように回転角度の昇順になっており、最後の（先頭アドレス＋３５９）のアドレスに回転角度３５９度における速度データｖ（θ３５９）が格納されている。
【００１７】
本発明装置の１実施例ではＲＯＭ２１にこのような速度パターンが複数個格納されており、カム運転設定器２３の設定により電動アクチュエータ１２の位置決め制御を行う速度パターンをＣＰＵ２２に選択させるようにしているが、カム運転設定器２３の設定が変化する都度ＣＰＵ２２において設定に応じて電動アクチュエータ１２の位置を回転角度で微分する演算を行い、それにより得た速度パターンをＲＡＭ２４に格納するという方法でもよくこの場合も速度パターンメモリの構成は図３と同様である。
【００１８】
つぎにＣＰＵ２２とＲＯＭ２１とＲＡＭ２４で実現している速度演算回路について図４を用いて説明する。
図４は速度演算のフローチャートであり、機械装置１からカム運転開始信号Ａ２がＣＰＵ２２に入力された以降において回転角度検出回路３から入力される割り込み要求信号Ｂ１によりＣＰＵ２２が実行する割り込み処理のフローチャートを示すものである。
図４においてＳ１（またはＳ１−１〜Ｓ１−３）〜Ｓ７はそれぞれ割り込み処理内の処理ステップを示している。
【００１９】
機械装置１からカム運転開始信号Ａ２が入力されており、かつ回転角度検出回路３から入力される回転角度Ｂが０度の時の割り込み要求ならばカム運転開始とし処理ステップＳ１−１〜Ｓ１−３をカム運転初期化のために実行する。
（Ｓ１−１）
速度パターンメモリの選択された速度パターンのアドレスを指すための速度パターンアドレスポインタ（図示していない。ＣＰＵ２２のソフトウェア内に存在する）を速度パターンの先頭アドレスを指すために０にクリアする。
（Ｓ１−２）
演算パルス計数回路７をリセットして現在位置データＨを０にクリアするとともに、演算用現在位置データＰｎ（図示していない。ＣＰＵ２２のソフトウェア内に存在する）を０にする。
（Ｓ１−３）
速度データを積算して得るようにした目標位置データＰｔ（図示していない。ＣＰＵ２２のソフトウェア内に存在する）を０にクリアする。
【００２０】
カム運転開始の後、回転角度Ｂが１度から３５９度までの割り込み要求ならばカム運転中とし処理ステップＳ１〜Ｓ７を実行する。なお処理ステップＳ２〜Ｓ７はカム運転開始のフローでも実行される。
（Ｓ１）
速度パターンメモリの選択された速度パターンのアドレスを指すための速度パターンアドレスポインタに１を加えて次の回転角度における速度データのアドレスを指すようにする。
（Ｓ２）
速度パターンアドレスポインタが指すＲＯＭ２１のアドレスから速度データを読み出してｖ（θ）とする。
（Ｓ３）
回転速度検出回路４から回転速度周波数Ｄを読み出してωとする。
（Ｓ４）
演算パルス計数回路７から現在位置データＨを読出しスケーリング処理を行って演算用現在位置データをＰｎとする。
（Ｓ５）
ｖ（θ）×ω×Ｋ＋（Ｐｔ−Ｐｎ）×Ｇを演算し結果を速度指令データＥとする。
ここでＫおよびＧは係数である。
（Ｓ６）
前記速度指令データＥを比率設定値としてバイナリーレートマルチプライヤ６１に書き込む。
（Ｓ７）
目標位置データＰｔに速度データｖ（θ）を加え新しい目標位置データＰｔを得る。
【００２１】
以上説明したように回転角度Ｂが変化するごとに回転角度検出回路３から割り込み要求信号Ｂ１が発生し、割り込み処理においてＣＰＵ２２は処理ステップＳ２で速度パターンメモリ２を構成するＲＯＭ２１の該当するアドレスから回転角度Ｂに対する速度データｖ（θ）を読出し、ステップ５で前記速度データｖ（θ）と回転角度周波数ωとの乗算により速度指令データｖ（θ）×ω×Ｋを得るとともに、処理ステップＳ７で速度データｖ（θ）を積算して目標位置データＰｔを生成するようにし、処理ステップＳ５で前回割り込み処理時の目標位置データＰｔより演算用現在位置データＰｎを減じて得られる位置ズレ量（Ｐｔ−Ｐｎ）に係数Ｇを乗じて位置補正量（Ｐｔ−Ｐｎ）×Ｇを算出し、当該位置補正量を前記速度指令データｖ（θ）×ω×Ｋに加算して新たな速度指令データＥを得るようにして速度演算回路５の機能を実現している。
【００２２】
本発明装置では回転角度Ｂが変化するごとに位置ズレ量から算出される位置補正量を速度指令データに加算して新たな速度指令データＥを得るようにしているため、機械装置１の回転機構に回転ムラや速度変動が存在して回転速度周波数Ｄが変動し電動アクチュエータ１２
の位置に対する累積誤差が一時的に発生した場合であっても、位置ズレ分を位置補正量として速度指令データを補正しながらカム運転を行うことができ電動アクチュエータ１２の位置決め精度、すなわちカム軌跡の精度を改善するという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
あらかじめ電動アクチュエータの速度パターンを生成しておき、この速度パターンの速度データにより電動アクチュエータの位置決めを行うようにした位置決め装置について適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態のカム運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態のカム運転制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】速度パターンメモリの構成例
【図４】速度演算のフローチャート
【符号の説明】
【００２５】
１    機械装置
１１  角度発信器
１２  電動アクチュエータ
２    速度パターンメモリ
２１  読出し専用メモリ（ＲＯＭ）
２２  処理装置（ＣＰＵ）
２３  カム運転設定器
２４  ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
３    回転角度検出回路
４    回転速度検出回路
５    速度演算回路
６    駆動パルス発生回路
６１  バイナリーレートマルチプライヤ
６２  分周器
７    演算パルス計数回路
Ａ    角度パルス信号
Ａ１  角度原点信号
Ａ２  カム運転開始信号
Ｂ    回転角度
Ｂ１  割り込み要求信号
Ｃ    速度データ
Ｄ    回転速度周波数
Ｅ    速度指令データ
Ｆ    駆動パルス信号
Ｇ    演算パルス
Ｈ    現在位置データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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