(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の制御対象と同期して動作すべき第２の制御対象を駆動するモータを駆動制御する、電子カムの機能を有する制御手段を備えたサーボ制御システムであって、
前記制御手段は、
前記第１の制御対象からの第１の位置検出信号に基いて電子カムの一回転内の位相指令信号を発生する位相指令発生手段と、
前記モータの回転位置を検出することにより第２の位置検出信号を発生する位置検出手段と、
前記第１の制御対象に設けられた基準部を検出することにより基準検出信号を発生する基準部検出手段と、
前記基準検出信号が発生した際の前記第２の位置検出信号に基いて前記電子カムの一回転における位相検出信号に変換して発生する変換手段と、
前記基準部を検出する際の位相基準信号を発生する基準位相発生手段と、
前記位相基準信号と前記位相検出信号との差となる位相偏差信号を求める減算手段と、  前記位相指令信号と前記位相偏差信号を加算して第１の位相補正指令信号を発生する第１の加算手段と、
前記第１の位相補正指令信号に対応して前記モータの第１の位置指令信号を発生する第１の電子カム手段と、
を備えたことを特徴とするサーボ制御システム。
【請求項２】
第１の制御対象と同期して動作すべき第２の制御対象を駆動するモータを駆動制御する、電子カムの機能を有する制御手段を備えたサーボ制御システムであって、
前記制御手段は、
前記第１の制御対象からの第１の位置検出信号に基いて電子カムの一回転内の位相指令信号を発生する位相指令発生手段と、
前記モータの回転位置を検出することにより第２の位置検出信号を発生する位置検出手段と、
前記第１の制御対象に設けられた基準部を検出することにより基準検出信号を発生する基準部検出手段と、
前記基準検出信号が発生した際の前記第２の位置検出信号に基いて前記電子カムの一回転における位相検出信号に変換して発生する変換手段と、
前記基準部を検出する際の位相基準信号を発生する基準位相発生手段と、
前記位相基準信号と前記位相検出信号との差となる位相偏差信号を求める減算手段と、
前記位相偏差信号を入力し、前記位相偏差信号から遅れた位相遅延信号を発生するフィルタ手段と、
前記位相指令信号と前記位相遅延信号を加算して第２の位相補正指令信号を発生する第２の加算手段と、
前記第２の位相補正指令信号に対応して前記モータの第２の位置指令信号を発生する第２の電子カム手段と、
を備えたことを特徴とするサーボ制御システム。
【請求項３】
前記基準部は、前記第１の制御対象としてのシートに所定の間隔で設けられたマークであり、
前記第２の制御対象は、ローラに固定されたカッターを有し、
前記制御手段によって前記ローラを駆動するモータを駆動して前記カッターにより、所定の速度で送られる前記シートを所定の幅で切断するもので、
あることを特徴とする請求項１又は２に記載のサーボ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カムを用いながら一定の繰り返し運動のバラツキを補正し得るサーボ制御システムに関する。
【０００２】
【従来技術】
従来のサーボ制御システムを特開平８−３０３１３号公報によって説明する。かかる公報に開示されたサーボ制御システムは、カムシャフトの回転角度に応じてカム動作を行うモータのストローク量だけではなく、カムシャフトの回転角度、回転速度に応じたモータの速度、トルク（モータ電流）を計算によって求め、速度制御、電流制御においてカム動作に最適な値のフィードフォワード制御による補正を実施している。かかるサーボ制御システムを、一定の周期的な運動をする制御対象に用いることで、電子カムの位置指令テーブルに対する追従性が向上されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一定の繰り返し周期が僅かにバラックことがある制御対象に上記サーボ制御システムを適用すると、制御対象が一定の繰り返しではないので、予め定められた繰り返し運動を予定する電子カムでは、所望の位置にモータを制御できないという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、一定の繰り返し運動のバラツキを、カム制御機構を用いてモータを制御し得るサーボ制御システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、第１の制御対象と同期して動作すべき第２の制御対象を駆動するモータを駆動制御する、電子カムの機能を有する制御手段を備えたサーボ制御システムであって、前記制御手段は、前記第１の制御対象からの第１の位置検出信号に基いて電子カムの一回転内の位相指令信号を発生する位相指令発生手段と、前記モータの回転位置を検出することにより第２の位置検出信号を発生する位置検出手段と、前記第１の制御対象に設けられた基準部を検出することにより基準検出信号を発生する基準部検出手段と、前記基準検出信号が発生した際の前記第２の位置検出信号に基いて前記電子カムの一回転における位相検出信号に変換して発生する変換手段と、前記基準部を検出する際の位相基準信号を発生する基準位相発生手段と、前記位相基準信号と前記位相検出信号との差となる位相偏差信号を求める減算手段と、前記位相指令信号と前記位相偏差信号を加算して第１の位相補正指令信号を発生する第１の加算手段と、前記第１の位相補正指令信号に対応して前記モータの第１の位置指令信号を発生する第１の電子カム手段とを備えたことを特徴とする。
かかるサーボ制御システムによれば、電子カムのような周期的な動きの軌跡を変更することなく、位相指令信号のずれを基準部の検出に基いて補正できる。したがって、制御対象が一定の繰り返し運動しており、該繰り返し運動にバラツキが生じても、制御対象のバラツキに合わせてモータの制御を補正できるという効果がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１及び図２によって説明する。図１は一実施の形態による電子カムの制御機能を有するサーボ制御システムの全体構成図、図２は図１に示すサーボ制御システムのカム制御部を中心としたブロック図、図３は図１に示す逆変換器におけるカムの動作量と電子カムの一回転内角度との位相テーブル図である。
図１において、サーボ制御システム１は、電子カムの機能を有する制御手段としての制御装置１００を有しており、制御対象としてのシート３が矢印Ａ方向に所定の定速度で移動しているとすると、シート用位置検出器９からの第１の位置検出信号としてのシート位置信号Ｓtに基いてマーク３ａとマーク３ａとの間隔毎にモータ１５が回転してローラ１３を一回転し、カッター１１によりシート３をマーク３ａの位置で切断する繰り返し運動をするもので、シート用位置検出器９からのシート位置信号Ｓtに基いてローラ１３をシート３の送り速度と同一になるように回転してカッター１１によりシート３を移動方向に直角に実線３ｙで切断する。ローラ１３をシート３の送り速度を同一にしたのは、シート３がカットされる時にシート３に傷つくことを防ぐためである。
【０００９】
すなわち、制御装置１００に有する電子カムが一回転で、カット線３ｃ(マーク３ａ)とカット線３ｃ(マーク３ａ)との間隔をシート３が移動するのに同期してローラ１３が一回転するように形成されている。
しかしながら、シート３はロール５の芯部５ａに何回も重ねて巻かれており、巻締りを防ぐためにシート３の巻回位置が芯部５ａと、外周部５ｆとでは、巻回された状態で、シート３の張力が異なっている。したがって、シート３のロール５の巻回された位置によって、シート３の張力が異なるので、シート３の伸び量が異なりマーク３ａとマーク３ａとの間隔が一定ではなくなる。すなわち、電子カムの制御対象は、一定の周期的運動であるにも拘わらず、一定の周期的な運動が僅かにバラックのである。したがって、単にシート３がマーク３ａ間に相当する一定距離を矢印Ａ方向に移動したことに同期してモータ１５を制御しても、ローラ１３のカッター１１がカット線３ｃに沿ってシート３を切断できなくなる。
そこで、マーク３ａ間隔のずれに対応し精度を確保する手段として、切断前にシート３のマーク３ａの位置を検出して位相指令信号を補正する補正部１５０を有する制御装置１００を備えたものである。
【００１０】
図１において、サーボ制御システム１は、シート３の一端部が巻き取られるようにシート３が巻き回された円柱状のロール５を有しており、シート３には、一定間隔毎に円形マーク３ａが形成されると共に、シート３の横端面と交差するようにシート３をカットする位置を示すカット線３ｃが形成されている。
シート３の円形マーク３ａに対向して設けられると共に、基準部としての円形マーク３ａを検出することによりパルス状のマーク検出信号ｍs(基準検出信号)を発生する基準部検出手段としてのマーク用センサ７と、シート３の上面３ｕに接触して、シート３が移動した位置を連続して検出することにより第１の位置検出信号としてのシート位置信号Ｓtを発生するシート用位置検出器(第１の位置検出手段)９と、シート３を交差するように、すなわち、シート３の移動方向に直角に切断するカッター１１を有する円柱状のローラ１３と、ローラ１３を回転させるためのモータ１５と、モータ１５の回転角度を検出して位置検出信号Ｓs(第２の位置検出信号)を発生するモータ位置検出器(第２の位置検出手段)１７と、シート用位置検出器９からのシート位置信号Ｓt、マーク用センサ７からのマーク検出信号ｍs、モータ位置検出器１７からの位置検出信号Ｓmを入力すると共に、モータ１５を駆動する制御装置１００とを備えている。
【００１１】
図２において、制御装置１００は、位相指令信号θ1rを発生する指令発生部と、電子カムの一回転における補正位置指令信号θ1hに対応したモータ１５の移動する第２の位置指令信号Ｓrを発生する第２の電子カム手段としてのカムテーブル１１３と、位相指令信号θ1rの補正部１５０と、位置指令信号Ｓrと位置検出信号Ｓｓとの偏差に基いてモータ１５を制御する調節部とを備えている。
【００１２】
指令発生部は、シート用位置検出器９からの連続したシート位置信号Ｓtを、電子カムの一回転内の角度(位相)となる０°〜３６０°の範囲で位相指令信号θ1rに変換して発生する位相指令発生手段としての位相指令発生器１０３を有している。
補正部１５０は、円形マーク３ａが検出された電子カムの一回転の角度(位相)となる０°〜３６０°の範囲で、位相基準信号θ1fを発生する基準位相発生手段としての基準位相発生器１５７と、マーク用センサ７が円形マーク３ａを検出した際に発生するマーク検出信号ｍsによりモータ位置検出信号Ｓmをラッチするラッチ回路１５１と、ラッチ回路１５１に記憶されたラッチ位置信号Ｓrmを電子カムの一回転における角度(位相) となる０°〜３６０°範囲で、図３に示す位相テーブル１５３ｔに基いて位相検出信号θ1mに変換する変換手段としての逆変換器１５３と、位相基準信号θ1fと位相検出信号θ1mとの差となる位相偏差信号θ1eを発生する減算器１５８と、位相偏差信号θ1eを入力して位相遅延信号θ1tを発生すると共に、一次遅れの要素を有する一次フィルタ１５９と、位相遅延信号θ1tと位相指令信号θ1rとを加算して電子カムの一回転における第２の位相補正指令信号θ1hを発生する第２の加算手段としての加算器１１１とを備えている。カムテーブル１１３は、電子カムの一回転の角度(位相)となる０°〜３６０°の範囲で位相補正指令信号θ1hを入力して、位相補正指令信号θ1hに対応したモータ１５の回転量を定める第２の位置指令信号Ｓrを発生するように形成されている。
【００１３】
調節部は、モータ１５の位置検出した位置検出信号Ｓsと位置指令信号Ｓrとの差を求めて位置偏差信号Ｓeを発生する減算器(減算手段)１１５と、位置偏差信号Ｓeを入力して速度指令信号Ｖrを発生する位置制御部１１７と、位置検出信号Ｓsを微分して速度検出信号Ｖsを発生する微分器１２３と、速度検出信号Ｖsと速度指令信号Ｖrとの差となる速度偏差信号Ｖeを発生する減算器１１９と、速度偏差信号Ｖeを入力することにより電流Ｉrを発生する速度・電流制御部１２１とを備えている。
【００１４】
上記のように構成されたサーボ制御システムの動作を図１乃至図５によって説明する。図４は図１に示す位相補正指令信号θ1h、累積位相補正指令信号Σθ1h対モータの回転量Ｓr，切断用ローラの移動量を示す曲線図、図５は逆変換器の動作を示すフローチャートである。なお、累積位相補正指令信号Σθ1hとは、位相補正指令信号θ1hを単に積算したものである。
いま、シート３が所定の速度で図１に示す矢印Ａ方向に移動しているとすると、シート用位置検出器９から発生したシート位置信号θtを位相指令発生器１０３に入力し、位相指令発生器１０３から位相指令信号θ1rを発生してカムテーブル１１３等を介してモータ１５がカム制御されている。ここで、モータ用位置検出器１７がモータ位置検出信号Ｓmを検出している。
【００１５】
シート３が矢印Ａ方向に所定量移動すると、マーク用センサ７に対向した位置にマーク３ａが移動すると、マーク用センサ７はマーク３ａを検出してマーク検出信号ｍsをラッチ回路１３１に入力する。ラッチ回路１１３は、マーク検出信号ｍsが入力された時のモータ位置検出信号Ｓmすなわち、ラッチ位置信号Ｓrmをラッチする。変換器１３３は、ラッチ位置信号Ｓrmから電子カムの一回転における位相検出信号θ1mを以下のようにして求める。
【００１６】
まず、予め変数領域に格納されたストローク量設定値Ｓ1、ストローク下限位置設定値Ｓ0と得られたラッチ位置信号Ｓrmよりモータ１５の回転量(カムの動作量)Ｓrは下式により求める。
Ｓr＝Ｓrm−Ｓ0           ・・・・(1)
求めたモータの回転量Ｓrから図３に示す位相テーブルからＳr1≧Ｓr＜Ｓr2という関係を満足するモータの回転量Ｓr1，Ｓr2を得る。モータの回転量Ｓr1，Ｓr2に対応する一回転内の位置アドレスＡ1，Ａ2を得て、モータ１５の回転量Ｓr1，Ｓr2に対応するカムの位相検出信号θ1x(θ1m)を下式により求める。
θ1x＝Ａ1＋(Ａ1−Ａ2){(Ｓr−Ｓr1)／(Ｓr2−Ｓr1)}  ・・・・(2)
【００１７】
次に、減算器１２７は、基準位相発生器１２５からの位相基準信号θ1fと位相検出信号θ1mとの差となる位相偏差信号θ1eを求めて一次フィルタ１２９に入力して、位相遅延信号θ1tを出力する。
一方、指令発生器１０３はシート用位置検出器９から発生した連続したシート位置検出信号Ｓtを、電子カムの一回転における位相指令信号θ1rに変換して発生し、加算器１１１は、位相指令信号θ1rと位相遅延信号θ1tとを加算した位相補正指令信号θ1hを発生してカムテーブル１１３に入力し、カムテーブル１１３が位相補正指令信号θ1hに対応する位置指令信号Ｓrを出力する。
【００１８】
減算器１１５は、位置指令信号Ｓrと位置検出信号Ｓsとの差となる位置偏差信号Ｓeを求めて、位置偏差信号Ｓeを位置制御部１１７に入力して、位置制御部１１７が速度指令信号Ｖrを発生する。減算器１１９は、速度指令信号Ｖrと速度検出信号Ｖsとの差となる速度偏差信号Ｖeを求めて、速度・電流制御部１２１に入力し、速度・電流制御部１２１が電流指令Ｉrをモータ１５に与えてモータ１５を駆動する。
【００１９】
上記のようなサーボ制御システム１では、シート３のマーク３ａを検出した際の位置検出信号Ｓmをラッチ回路１５によりラッチしたラッチ位置信号Ｓrmを記憶する。逆変換器１５３は、該ラッチ位置信号Ｓrmをカムの一回転における位相検出信号θ1mを発生し、同様に基準位相発生器１５７は、位相基準信号θ1fを発生し、減算器１５８が位相基準信号θ1fと位相検出信号θ1mとの差となる位相偏差信号θ1eを発生する。加算器１１は位相指令信号θ1rと位相偏差信号θ1eとを加算して位相補正指令信号θ1hに基いてカムデータテーブル１１３を介して位置指令信号Ｓrを発生する。
したがって、シート３のマーク３ａとマーク３ａとの間隔が僅かにずれて一定でなくても、補正部１５０によりこれを補正したので、シート３の切断線に沿ってカッター１１が切断できるものである。
【００２０】
実施の形態２．
本発明の他の実施の形態を図６によって説明する。図６はカム制御部を中心としたブロック図である。
上記実施の形態１では、図２に示すように位相偏差信号θ1eを入力して位相遅延信号θ1tを発生する一次フィルタ１５９を備えたが、本実施の形態では、図６に示すように第１の加算手段としての加算器１１１に位相偏差信号θ1eを直接入力して、加算器１１１から第１の位相補正指令信号θ1h'を発生して位相補正指令信号θ1h'に基いて第１の電子カム手段としてのカムテーブル１１１３により電子カムの一回転における補正位置指令信号θ1h'に対応したモータ１５の移動する第１の位置指令信号Ｓr'を発生して上記のようにモータ１５を駆動しても良い。かかるサーボ制御システムによれば、一次フィルタ１５９を有していないので、構成が簡易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態によるサーボ制御システムの全体構成図である。
【図２】  図１に示すサーボ制御システムのカム制御部を中心としたブロック図である。
【図３】  図１に示す逆変換器におけるカムの動作量と電子カムの一回転内角度とのテーブル図である。
【図４】  図１に示す位相補正指令信号θ１h、Σθ１h対モータの回転量Ｓr，切断用ローラの移動量を示す曲線図である。
【図５】  本発明の一実施例による逆変換器の動作を示すフローチャートである。
【図６】  他の実施の形態によるカム制御部を中心としたブロック図である。
【符号の説明】
１ サーボ制御システム、３ シート、７ マーク用センサ、９ シート用位置検出器、１３ ローラ、１５ モータ、１０３ 位相指令発生器、１１１ 加算器、１１３ カムテーブル、１５１ ラッチ回路、１５３ 逆変換器、１５７ 基準位相発生器、１５８ 減算器、１５９ 一次フィルタ。
【図１】
0004330896.tif 000002
【図２】
0004330896.tif 000003
【図３】
0004330896.tif 000004
【図４】
0004330896.tif 000005
【図５】
0004330896.tif 000006
【図６】
0004330896.tif 000007