JP6038015B2 - Servo control device - Google Patents
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Description
本発明は、長尺の被加工物を搬送しながら加工する加工装置に適用されるサーボ制御装置に関する。 The present invention relates to a servo control device applied to a processing apparatus that processes a long workpiece while conveying it.
従来、長尺の被加工物(例えば紙またはフィルム)に対して印刷、圧着、切断、またはミシン目の加工を行う作業を自動化するために、被加工物を搬送しながら被加工物に対して所定間隔で加工する加工装置が用いられる。被加工物には、所定間隔にマークが印刷されており、加工装置は、マークが印刷されている位置(マーク位置)を目標位置として、工具(例えば刃)を用いて加工を行う。工具は、加工ロールに装着されている。加工装置は、被加工物を搬送しながら加工ロールを回転させることによって、被加工物に対して周期的な加工を行うことができる。以降、このような加工装置によって搬送される被加工物を、搬送材と表記することもある。 Traditionally, to automate the work of printing, crimping, cutting, or perforating a long workpiece (eg paper or film), A processing apparatus that processes at a predetermined interval is used. Marks are printed on the workpiece at predetermined intervals, and the processing apparatus performs processing using a tool (for example, a blade) with a position (mark position) where the mark is printed as a target position. The tool is mounted on the processing roll. The processing apparatus can perform periodic processing on the workpiece by rotating the processing roll while conveying the workpiece. Hereinafter, a workpiece conveyed by such a processing apparatus may be referred to as a conveyance material.
マーク位置を工具が加工するように加工ロールを駆動するために、サーボ制御装置が用いられる。工具によって実際に加工された、搬送材上の位置を、加工位置と表記する。ここで、種々の要因により、マーク位置と加工位置とがずれる場合がある。マーク位置と加工位置とがずれる要因としては、例えば、マークの印刷誤差、搬送材の伸縮によるマーク位置の変動、搬送材を搬送する搬送ロールの径の誤差による搬送速度の誤差、搬送ロールまたは加工ロールの偏心、搬送ロールまたは加工ロールを駆動するモータの速度の変動(速度リップル、コギングトルク)、搬送材に付与する張力の変動による、搬送速度またはマーク位置の変動、などが挙げられる。 A servo control device is used to drive the processing roll so that the tool processes the mark position. The position on the conveying material actually processed by the tool is referred to as a processing position. Here, the mark position and the processing position may be shifted due to various factors. Factors that cause the mark position to deviate from the processing position include, for example, mark printing errors, mark position fluctuations due to the expansion and contraction of the transport material, transport speed errors due to the diameter error of the transport roll that transports the transport material, transport roll or processing Examples include roll eccentricity, fluctuations in the speed of a motor that drives the conveyance roll or processing roll (speed ripple, cogging torque), fluctuations in conveyance speed or mark position due to fluctuations in tension applied to the conveyance material, and the like.
これに関し、特許文献1には、ビデオテープレコーダの磁気ヘッドドラムの回転位相を制御する技術が開示されている。この技術によれば、基準パルスと帰還位相制御パルスとから計算される位相誤差に基づいてドラムモータの位相制御が実行される。そして、位相誤差を平滑して得られる直流位相誤差に基づいてドラムモータの回転速度が補正されることで、定常状態で発生する位相誤差の補正が実現する。
In this regard,
また、特許文献2には、マークにより逸脱状態を検出して、これに基づいて修正関数による補正を行う技術が開示されている。修正関数は、時間的に逐次変化する補正量を基本関数に加算する関数である。
しかしながら、上記特許文献1、2の技術が適用された場合、搬送速度と加工の瞬間における加工ロールの周速とが異なる場合や、あるいは搬送ロールと加工ロールとの間に同期ずれにより、様々な問題が生じる。例えば、工具が刃である場合には、刃に搬送材が引っかかったり、搬送材が持ち上げられたりする。これにより、加工面の乱れまたは搬送材の破断が発生する。また、搬送材と刃とが分離する際の反動により、搬送材に付与される張力が変動し、その結果、その後の加工品質または操業安定性に対して悪影響が及ぶ。
However, when the techniques of
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長尺の被加工物に対して出来るだけ高品質な加工と操業安定性とを実現するサーボ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 object of the present invention is to obtain a servo control device that realizes as high-quality processing and operational stability as possible on a long workpiece.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加工の目標位置であるマークが予め決められた間隔で施された長尺の搬送材を搬送する搬送ロールと、前記搬送材を加工する工具を具備する加工ロールと、前記搬送材の搬送路上に配設され、前記マークの通過を検出するセンサと、を備える工作機械に適用されるサーボ制御装置であって、搬送ロールを主軸動作に同期して回転させる搬送ロール制御部と、前記主軸動作と、前記主軸動作と前記加工ロールの動作との関係を規定する動作関数と、に基づいて前記加工ロールを回転させる加工ロール制御部と、を備え、前記加工ロール制御部は、前記センサの検出信号に基づいてマーク間の間隔の誤差を計算する第1計算部と、前記加工ロールの1回転のうちの前記工具による加工の瞬間を含む第1区間において前記搬送ロールの周速と前記加工ロールの周速とが等しくなるように、かつ、前記加工ロールを前記間隔の誤差に応じて前記第1区間とは異なる第2区間において加減速することによって前記マーク間の間隔の距離だけ搬送される間に前記加工ロールが1回転するように、前記動作関数を変更する第1補正部と、を備え、前記加工ロール制御部は、前記間隔の誤差がしきい値よりも大きいか否かを判定する判定部と、前記間隔の誤差に応じた量だけ前記動作関数への入力値を補正する第2補正部と、をさらに備え、前記間隔の誤差が前記しきい値よりも大きいと判定された場合に前記第1補正部が前記動作関数を変更し、前記間隔の誤差が前記しきい値よりも小さいと判定される場合に前記第2補正部が前記入力値を補正する、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 transport roll for transporting a long transport material in which marks that are target positions for processing are applied at predetermined intervals, and the transport material A servo control device applied to a machine tool comprising: a processing roll including a tool for processing a workpiece; and a sensor disposed on a transport path of the transport material and detecting the passage of the mark. A processing roll control for rotating the processing roll based on a transport roll control unit that rotates in synchronization with the main shaft operation, an operation function that defines a relationship between the main shaft operation and the main shaft operation and the operation of the processing roll. And a processing roll control unit that calculates a distance error between the marks based on a detection signal of the sensor, and a tool for processing by the tool in one rotation of the processing roll. A second section that is different from the first section in accordance with an error in the interval so that the peripheral speed of the transport roll and the peripheral speed of the processing roll are equal in a first section including a gap. A first correction unit that changes the operation function so that the processing roll makes one rotation while being conveyed by a distance of an interval between the marks by accelerating and decelerating, and the processing roll control unit includes: A determination unit that determines whether the error in the interval is larger than a threshold value, and a second correction unit that corrects an input value to the operation function by an amount corresponding to the error in the interval. When it is determined that the error in the interval is larger than the threshold, the first correction unit changes the operation function, and when it is determined that the error in the interval is smaller than the threshold. The second correction unit inputs the input Correcting the, characterized in that.
本発明によれば、加工の瞬間において搬送ロールの周速と加工ロールの周速とが等しくなるように制御が実行されるので、長尺の被加工物に対して高品質な加工を行うことができる。 According to the present invention, since control is executed so that the peripheral speed of the transport roll and the peripheral speed of the processing roll are equal at the moment of processing, high-quality processing can be performed on a long workpiece. Can do.
以下に、本発明にかかる実施の形態のサーボ制御装置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。 Hereinafter, a servo control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1のサーボ制御装置が用いられる加工装置の構成を示す図である。加工装置100は、マークセンサ4、加工ロール5、加工モータ7、搬送ロール8、搬送モータ9、およびサーボ制御装置1を備えている。加工装置100は、所定の間隔でマーク3が印刷された搬送材2を、図面右方向に搬送しながら工具である刃6によって切断する。搬送モータ9は、搬送材2を搬送するための搬送ロール8を駆動する。加工モータ7は、刃6が取り付けられた加工ロール5を回転させる。刃6は、加工ロール5によって回転せしめられ、搬送材2上の接触位置に対して加工を施すことができる。なお、搬送ロール8は、搬送路に沿って複数配設されていてもよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a machining apparatus in which the servo control apparatus according to the first embodiment is used. The
マークセンサ4は、搬送材2の搬送路上に配設されている。マークセンサ4は、搬送材2に印刷されたマーク3の検出を実行し、マーク3を検出したか否かを示すマーク検出信号S(k)をサーボ制御装置1に送信する。例えば、マークセンサ4は、マークセンサ4が配設された位置をマーク3が通過開始してから通過終了するまでの間、マーク検出信号S(k)として「On」を意味する通知を送信し、マーク3が通過終了した後、マーク検出信号S(k)として「Off」を意味する通知を送信する。
The mark sensor 4 is disposed on the conveyance path of the
なお、kは、以降の説明のために設けたパラメータである。kは、マークセンサ4がマーク3を検出する毎にインクリメントされる。以降、マークセンサ4がマーク3を検出する周期を、検出周期と表記する。また、マーク3の間隔を、マーク長と表記する。
Note that k is a parameter provided for the following explanation. k is incremented every time the mark sensor 4 detects the
サーボ制御装置1は、加工モータ7と搬送モータ9とを駆動する。ここで、サーボ制御装置1は、マーク位置と加工位置とが一致するように、マーク検出信号S(k)に基づいて加工モータ7の駆動を制御する。
The
図2は、サーボ制御装置1の構成を示す図である。図示するように、サーボ制御装置1は、基準指令生成手段11、ゲイン手段12、カム演算手段13、変換手段14、駆動制御手段15、ゲイン手段16、減算手段17、カム演算手段18、変換手段19、駆動制御手段20、およびカム補正手段21を備えている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
ゲイン手段12、カム演算手段13、変換手段14、および駆動制御手段15は、協働して、搬送ロールを主軸動作に同期して回転させる搬送ロール制御部として機能する。また、ゲイン手段16、減算手段17、カム演算手段18、変換手段19、駆動制御手段20、およびカム補正手段21は、主軸動作と、主軸動作と加工ロール5の動作との関係を規定する動作関数と、に基づいて加工ロール5を回転させる加工ロール制御部として機能する。
The
基準指令生成手段11は、基準指令xr(t)を生成する。基準指令xr(t)は、加工モータ7と搬送モータ9とを同期させるための基準となる、主軸の位置を表す。主軸は仮想的なものであってよい。基準指令xr(t)は、例えば、主軸の位置を示すエンコーダパルスの形式で生成されてもよい。なお、サーボ制御装置1は、基準指令xr(t)が外部から供給されてもよい。また、基準指令xr(t)は、主軸動作を示すものであれば、位置を表すものだけに限定されない。
The
ゲイン手段12は、基準指令xr(t)に対してゲインG2を乗じて搬送軸基準指令xr2(t)を出力する。搬送軸基準指令xr2(t)は、搬送軸カム入力x2(t)としてカム演算手段13に入力される。
The
カム演算手段13は、カムデータに基づき、搬送軸カム入力x2(t)を搬送軸カム出力y2(t)に変換する。カム演算手段13が使用するカムデータは、主軸動作と搬送ロール8の動作との関係を規定する動作関数である。ここでは、具体的には、カムデータは、カム入力長X2、カム出力長Y2、および、カムパターンf2(x)を含む。カムパターンf2(x)は、搬送軸カム入力x2(t)と搬送軸カム出力y2(t)との関係を規定する動作関数である。カムパターンf2(x)は、例えばテーブルまたは数式を用いて表記される情報である。
The cam calculation means 13 converts the conveyance axis cam input x2 (t) into a conveyance axis cam output y2 (t) based on the cam data. The cam data used by the cam calculation means 13 is an operation function that defines the relationship between the spindle operation and the operation of the
変換手段14は、搬送軸カム出力y2(t)を搬送モータ9に対する位置指令である搬送軸位置指令yr2(t)に変換する。
The converting means 14 converts the transport shaft cam output y2 (t) into a transport shaft position command yr2 (t) that is a position command for the
駆動制御手段15は、搬送モータ9の検出位置である搬送軸位置ym2(t)が搬送モータ9から入力される。駆動制御手段15は、搬送軸位置指令yr2(t)と搬送軸位置ym2(t)とが一致するように搬送モータ9のトルクを制御する。
The
ゲイン手段16は、基準指令xr(t)に対してゲインG1を乗じて加工軸基準指令xr1(t)を出力する。 The gain means 16 multiplies the reference command xr (t) by the gain G1 and outputs the machining axis reference command xr1 (t).
減算手段17は、カム補正手段21によって演算されるカム入力補正dX1(k)を加工軸基準指令xr1(t)から減算する。減算手段17による減算の結果は、加工軸カム入力x1(t)としてカム演算手段18に入力される。 The subtracting means 17 subtracts the cam input correction dX1 (k) calculated by the cam correcting means 21 from the machining axis reference command xr1 (t). The result of subtraction by the subtracting means 17 is input to the cam calculating means 18 as a machining axis cam input x1 (t).
カム演算手段18は、カムデータに基づき、加工軸カム入力x1(t)を加工軸カム出力y1(t)に変換する。カム演算手段18が使用するカムデータは、主軸動作と加工ロール5の動作との関係を規定する動作関数である。具体的には、カムデータは、カム入力長X1、カム出力長Y1、および、カムパターンf1(x)を含む。カムパターンf1(x)は、例えばテーブルまたは数式を用いて表記される情報である。ここで、カム演算手段18は、カムデータの設定が変更可能に構成される。カムデータの変更は、カム補正手段21によって実行される。
The cam calculation means 18 converts the machining axis cam input x1 (t) into the machining axis cam output y1 (t) based on the cam data. The cam data used by the cam calculation means 18 is an operation function that defines the relationship between the spindle operation and the operation of the
変換手段19は、加工軸カム出力y1(t)を加工モータ7に対する位置指令である搬送軸位置指令yr1(t)に変換する。 The conversion means 19 converts the machining axis cam output y1 (t) into a conveyance axis position command yr1 (t) that is a position command for the machining motor 7.
駆動制御手段20は、加工モータ7の検出位置である加工軸位置ym1(t)が加工モータ7から入力される。駆動制御手段20は、加工軸位置指令yr1(t)と加工軸位置ym1(t)とが一致するように加工モータ7のトルクを制御する。 The drive control means 20 receives a machining axis position ym1 (t), which is a detection position of the machining motor 7, from the machining motor 7. The drive control means 20 controls the torque of the machining motor 7 so that the machining axis position command yr1 (t) matches the machining axis position ym1 (t).
カム補正手段21は、マーク検出信号S(k)とモニタデータU(t)とが入力される。カム補正手段21は、マーク3の通過が検出されたタイミングでモニタデータU(t)を保持(ラッチ)する。カム補正手段21は、保持したモニタデータU(t)に基づき、マーク位置と加工位置とが一致するように加工軸カム入力x1(t)の補正量を計算する。カム補正手段21は、計算した加工軸カム入力x1(t)の補正量をカム入力補正dX1(k)として出力する。また、カム補正手段21は、カム演算手段18に設定されたカムデータのうち、カムパターンf1(x)およびカム入力長X1を変更することができる。
The cam correction means 21 receives the mark detection signal S (k) and the monitor data U (t). The cam correction means 21 holds (latches) the monitor data U (t) at the timing when the passage of the
なお、モニタデータU(t)としては、搬送材2の移動量が導出可能なデータであれば任意のデータが採用可能である。例えば、基準指令xr(t)、搬送軸カム入力x2(t)、搬送軸カム出力y2(t)、搬送軸位置指令yr2(t)、または搬送軸位置ym2(t)がモニタデータU(t)として採用可能である。ここでは一例として、基準指令xr(t)がモニタデータU(t)として使用されるものとする。
Note that any data can be adopted as the monitor data U (t) as long as the amount of movement of the conveying
図3は、実施の形態1のカム補正手段21の構成を示す図である。カム補正手段21は、マーク長誤差計算手段(第1計算部)22、補正値計算手段23、保持手段24、カム入力補正手段25、およびカムデータ変更手段26を備えている。補正値計算手段23とカムデータ変更手段26とは、協働して、カムデータを変更する第1補正部として機能する。また、補正値計算手段23とカム入力補正手段25とは、協働して、加工軸カム入力x1(t)を補正する第2補正部として機能する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
保持手段24は、マーク検出信号S(k)をラッチ信号として用いてモニタデータU(t)を保持して、保持したモニタデータU(t)をラッチデータU(k)として出力する。
The holding
マーク長誤差計算手段22は、マーク検出信号S(k)に基づいてマーク長の誤差を計算する。具体的には、マーク長誤差計算手段22は、遅れ手段27、減算手段28、減算手段29、遅れ手段30、および誤差記憶手段31を備えている。遅れ手段27は、前回の検出周期において保持手段24から出力されたラッチデータU(k−1)を出力する。減算手段28は、現在の検出周期において保持手段24から出力されたラッチデータU(k)から、遅れ手段27から出力された前回の検出周期のラッチデータU(k−1)を減算する。減算手段28は、減算によって得られた値dU(k)を、マーク長の計算値であるマーク長計算値L(k)として出力する。
The mark length error calculation means 22 calculates the mark length error based on the mark detection signal S (k). Specifically, the mark length
遅れ手段30は、後述する加算手段35から出力される前回の検出周期のカム入力長変更値X1(k−1)を、マーク長の基準値であるマーク長基準値LP(k)として出力する。減算手段29は、マーク長計算値L(k)からマーク長基準値LP(k−1)を減算し、減算によって得られた値をマーク長誤差dL(k)として出力する。誤差記憶手段31は、マーク長誤差dL(k)を保持し、出力する。 The delay means 30 outputs the cam input length change value X1 (k-1) of the previous detection cycle output from the adding means 35 described later as a mark length reference value LP (k) which is a mark length reference value. . The subtracting means 29 subtracts the mark length reference value LP (k−1) from the mark length calculated value L (k) and outputs the value obtained by the subtraction as the mark length error dL (k). The error storage means 31 holds and outputs the mark length error dL (k).
補正値計算手段23は、切替手段32、判定手段33、ゲイン手段34、および加算手段35を備えている。判定手段33は、マーク長誤差dL(k)の絶対値と予め設定されたしきい値dXsとを比較し、判定結果を選択信号として切替手段32に入力する。切替手段32は、マーク長誤差dL(k)の出力先をゲイン手段34と加算手段35との間で選択信号に基づいて切り替える。
The correction
マーク長誤差dL(k)の絶対値がしきい値dXsよりも小さいとき、判定手段33は、ゲイン手段34をマーク長誤差dL(k)の出力先として選択する。ゲイン手段34は、マーク長誤差dL(k)にゲインQを乗算し、乗算により得られた値をカム入力補正dX1(k)として出力する。カム入力補正手段25は、加工ロール5の1回転のうちの非同期区間において、カム入力補正dX1(k)を減算手段17に入力する。カム入力補正dX1(k)の減算手段17への入力は、非同期区間における任意のタイミングで実行可能である。
When the absolute value of the mark length error dL (k) is smaller than the threshold value dXs, the
実施の形態1では、刃6が搬送材2を加工する瞬間を含む予め定められた区間においては、加工ロール5の周速と搬送ロール8の周速とが一致せしめられる。加工ロール5の周速と搬送ロール8の周速とが一致せしめられる区間を同期区間(第1区間)と表記する。非同期区間は、同期区間を除く区間(第2区間)をいう。即ち、非同期区間とは、刃6が搬送材2に接触しない、予め定められた区間である。現時点が同期区間か非同期区間かは、例えばその時点の加工ロール5の回転角度によって判断可能である。
In the first embodiment, the peripheral speed of the
マーク長誤差dL(k)の絶対値がしきい値dXsよりも大きいとき、判定手段33は、加算手段35を出力先として選択する。加算手段35は、カム演算手段に設定されているカム入力長Xnにマーク長誤差dL(k)を加算し、加算により得られた値をカム入力長変更値X1(k)として出力する。カムデータ変更手段26は、カム入力長変更値X1(k)に適したカムパターンf1(x)を計算する。カム入力長変更値X1は、マーク長計算値L(k)と等しい。従って、カムデータ変更手段26は、マーク長計算値L(k)に等しい距離だけ搬送材2が搬送される間に加工ロール5が1回転するように、新しいカムパターンf1(x)を計算する。カムデータ変更手段26は、カム演算手段18に設定されているカムパターンf1(x)およびカム入力長X1を、新しく計算されたカムパターンf1(x)およびカム入力長変更値X1(k)で更新する。カムデータ変更手段26は、カムパターンf1(x)およびカム入力長X1の変更を、同期区間において実行する。カム入力長変更値X1(k)の変更は、同期区間内の任意のタイミングで実行可能である。
When the absolute value of the mark length error dL (k) is larger than the threshold value dXs, the
ここで、カムデータ変更手段26によるカムデータの変更動作について詳しく説明する。説明を簡単にするために、搬送軸のカム演算手段13には、搬送軸カム入力x2(t)と搬送軸カム出力y2(t)との関係が線形の関係であることを示す直線カムが設定され、その結果、搬送材2の搬送速度は一定となることとする。また、加工ロール5と加工モータ7とのギア比、および、搬送ロール8と搬送モータ9とのギア比は、ともに「1」であるものとする。また、ゲイン手段12のゲインG2およびゲイン手段16のゲインG1はともに「1」であるものとする。
Here, the cam data changing operation by the cam
前述のように、カム演算手段18では、カムパターンf1(x)、カム入力長X1、カム出力長Y1で規定されるカムデータに基づき、加工軸カム入力x1(t)に対する加工軸カム出力y1(t)を計算する。例えば、加工軸カム入力x1(t)の単位はdegであり、カム出力長Y1は360degに設定され、カム入力長X1はマーク長Lmに応じた値に設定される。具体的には、加工軸カム入力x1(t)の単位が例えばmmのように長さの単位である場合には、Xb=Lmに設定されてもよい。また、加工軸カム入力x1(t)の単位がパルスであり、1パルスの加工軸カム入力x1(t)の長さが基準指令xr(t)における10000パルスに相当する場合には、Xb=10000*Lmに設定されてもよい。ここでは、Xb=Lmであるものとする。また、加工軸カム入力x1(t)がLmだけ移動したときに加工モータ7は360degだけ移動し(即ち1回転し)、加工ロール5も1回転するものとする。また、搬送軸カム入力x2(t)、搬送モータ9、および搬送ロール8も、加工軸カム入力x1(t)、加工モータ7、および加工ロール5と同様の関係を有するものとする。
As described above, in the cam calculation means 18, based on the cam data defined by the cam pattern f1 (x), the cam input length X1, and the cam output length Y1, the machining axis cam output y1 with respect to the machining axis cam input x1 (t). (T) is calculated. For example, the unit of the machining axis cam input x1 (t) is deg, the cam output length Y1 is set to 360 deg, and the cam input length X1 is set to a value corresponding to the mark length Lm. Specifically, when the unit of the machining axis cam input x1 (t) is a unit of length such as mm, Xb = Lm may be set. Further, when the unit of the machining axis cam input x1 (t) is a pulse and the length of one pulse machining axis cam input x1 (t) corresponds to 10,000 pulses in the reference command xr (t), Xb = It may be set to 10000 * Lm. Here, it is assumed that Xb = Lm. Further, when the machining shaft cam input x1 (t) is moved by Lm, the machining motor 7 is moved by 360 degrees (that is, rotated once), and the
図4は、カムデータ変更手段26によって計算されるカムパターンを示す図である。図5は、図4に示す3つのカムパターンに夫々対応する加工ロール5の周速を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a cam pattern calculated by the cam
定常状態においては搬送材2が一定速度で搬送されるが、前述した様々な要因によりマーク長Lmは変動する。マーク長Lmが加工ロール5の周長L1と等しい場合(Lm=L1)、加工ロール5を回転させるためのカムパターンは、搬送ロール8を回転させるためのカムパターンと同様に、搬送ロール8の周速と同じ周速でかつ常に一定の周速で加工ロール5を回転させるための直線カムが適用される(ケースb参照)。X1bは、ケースbの場合の加工軸カム入力長である。
In the steady state, the conveying
マーク長Lmが加工ロール5の周長L1よりも小さい場合(Lm<L1)、加工ロール5を搬送ロール8の周速と同じ周速でかつ常に一定の周速で回転させると、加工位置とマーク位置とが一致しない。加工位置とマーク位置とを一致させるために、加工ロール5の周速を非同期期間において速めるカムパターンが、設定される(ケースa参照)。即ち、加減速によって加工ロール5の周速がケースaの場合に比べて速められる。同期期間においては、加工ロール5の周速と搬送ロール8の周速とが一致するように新しいカムデータが計算される。X1aは、ケースaの場合の加工軸カム入力長である。
When the mark length Lm is smaller than the peripheral length L1 of the processing roll 5 (Lm <L1), when the
マーク長Lmが加工ロール5の周長L1よりも大きい場合(Lm>L1)、加工位置とマーク位置とを一致させるために、加工ロール5の周速をケースbのカムパターンに比べて非同期期間において遅くするカムパターンが計算される(ケースc参照)。X1cは、ケースcの場合の加工軸カム入力長である。
When the mark length Lm is larger than the peripheral length L1 of the processing roll 5 (Lm> L1), the peripheral speed of the
なお、搬送路において、マークセンサ4の配設されている位置と刃6が搬送材2を加工する位置とは、およそマーク長の整数倍だけ離れている。マークセンサ4の配設されている位置と刃6が搬送材2を加工する位置とマーク長の整数倍とが厳密に一致しない場合があるのは、前述のように、例えばマーク長に誤差がある場合があるからである。
In the transport path, the position where the mark sensor 4 is disposed and the position where the
図6および図7は、搬送路上における、マークセンサ4、マーク位置、および加工位置の位置関係を説明するための図である。k番目の検出周期におけるマーク位置をA〔k〕と表記する。図6は、A〔k〕の検出タイミングにおける位置関係を、図7は、A〔k〕の加工タイミングにおける位置関係を夫々示している。なお、ここでは、マークセンサ4の配設されている位置と刃6が搬送材2を加工する位置とは、マーク長におよそ等しい距離だけ離れているものとする。図6および図7に示すように、A〔k〕の加工タイミングは、A〔k〕の検出タイミングよりも検出周期におよそ等しい時間だけ遅れる。マークセンサ4の配設されている位置と刃6が搬送材2を加工する位置とが、およそマーク長の整数倍だけ離れている場合には、A〔k〕の加工タイミングは、A〔k〕の検出タイミングよりも検出周期の整数倍におよそ等しい時間だけ遅れる。なお、図7においては、例えばマーク長の誤差のために、マークが印刷されている位置、即ち本来的に加工されるべき位置であるA〔k〕と実際の加工位置B〔k〕とが一致していない。
6 and 7 are diagrams for explaining the positional relationship among the mark sensor 4, the mark position, and the processing position on the conveyance path. The mark position in the kth detection cycle is denoted as A [k]. FIG. 6 shows the positional relationship at the detection timing of A [k], and FIG. 7 shows the positional relationship at the processing timing of A [k]. Here, it is assumed that the position where the mark sensor 4 is disposed and the position where the
図8は、加工軸カム入力x1(t)の補正もカムデータの変更も行われない場合の各種タイミングを示す図である。横軸は経過時間〔s〕を示しており、縦軸は加工ロール5の回転位置〔deg〕を示している。なお、加工ロール5の回転位置が360degの整数倍に達したときに刃6が搬送材2を加工するものとする。また、マークセンサ4で検出されたマークA〔k−1〕が加工ロール5の位置に到達した時点から、次に検出されるマークA〔k〕が加工ロール5の位置に到達する時点までの時間的な区間を、区間〔k〕と表記する。なお、区間〔k〕の時間は、k番目の検出周期と等しい。
FIG. 8 is a diagram showing various timings when neither the machining axis cam input x1 (t) is corrected nor the cam data is changed. The horizontal axis indicates the elapsed time [s], and the vertical axis indicates the rotational position [deg] of the
区間〔k−1〕において加工ロール5の回転周期と検出周期とが一致していることにより、A〔k−1〕とB〔k−1〕とが一致している。区間〔k〕のマーク長が区間〔k−1〕のマーク長よりも増加したとすると、区間〔k〕における検出周期が区間〔k−1〕における検出周期よりもdTだけ増加する。区間〔k〕においては加工ロール5の回転周期と検出周期とが一致しないために、A〔k〕とB〔k〕との位置がずれることになる。また、区間〔k+1〕におけるマーク長が区間〔k〕におけるマーク長よりもさらに増加したことにより、区間〔k+1〕における検出周期が区間〔k〕における検出周期よりもdTだけさらに増加している。よって、A〔k+1〕とB〔k+1〕とのずれ量は、A〔k〕とB〔k〕とのずれ量よりも大きくなっている。
In the section [k-1], the rotation period of the
図9は、加工軸カム入力x1(t)の補正が行われた場合の各種タイミングを示す図である。なお、一点鎖線は、図8において説明した関係を示している。区間〔k〕においては、A〔k−1〕の検出タイミングにおいて計算したマーク長L(k−1)と、A〔k〕の検出タイミングにおいて計算したマーク長L(k)との差分に相当する量だけカム入力が遅れるように補正され、加工位置がB〔k〕からB’〔k〕へと変化する。その結果、区間〔k〕において加工ロール5の回転周期と検出周期とが一致し、A〔k〕が加工ロール5を通過するタイミングと加工タイミングとが一致している。なお、A〔k〕が加工ロール5を通過するタイミングと加工タイミングとが一致することは、マーク位置A〔k〕と加工位置とが一致することと同義である。また、C〔k〕は、カム入力が補正されるタイミングを示している。ここでは、加工ロール5の回転位置が非同期区間に至ったタイミングでカム入力が補正されている。B’〔k〕は、補正後の加工位置を示している。同様に、区間〔k+1〕においてもカム入力がタイミングC〔k+1〕において補正され、その結果、A〔k+1〕と加工位置B’〔k+1〕とが一致している。
FIG. 9 is a diagram showing various timings when the machining axis cam input x1 (t) is corrected. In addition, the dashed-dotted line has shown the relationship demonstrated in FIG. In the interval [k], it corresponds to the difference between the mark length L (k−1) calculated at the detection timing of A [k−1] and the mark length L (k) calculated at the detection timing of A [k]. The cam input is corrected to be delayed by the amount to be changed, and the machining position is changed from B [k] to B ′ [k]. As a result, the rotation period and the detection period of the
図10は、カムデータの変更が行われた場合の各種タイミングを示す図である。図示するように、区間〔k〕においては、A〔k−1〕の検出タイミングにおいて計算したマーク長L(k−1)とA〔k〕の検出タイミングにおいて計算したマーク長L(k)との差分に相当する量だけカム入力が遅れるようにカムパターンfn(x)およびカム入力長Xnが生成され、タイミングC〔k〕において適用される。これにより、区間〔k〕において加工ロール5の回転周期と検出周期とが一致し、その結果、マーク位置A〔k〕と加工位置B’〔k〕とが一致する。区間〔k+1〕においては、カムパターンfn(x)およびカム入力長Xnの変更が行われることなくA〔k+1〕と加工位置B’〔k+1〕とを一致させることができる。
FIG. 10 is a diagram illustrating various timings when the cam data is changed. As shown in the figure, in the interval [k], the mark length L (k−1) calculated at the detection timing of A [k−1] and the mark length L (k) calculated at the detection timing of A [k] The cam pattern fn (x) and the cam input length Xn are generated so that the cam input is delayed by an amount corresponding to the difference between them, and applied at the timing C [k]. Thereby, in the section [k], the rotation cycle of the
このように、実施の形態1によれば、サーボ制御装置1は、加工ロール5の1回転のうちの加工の瞬間を含む同期区間において搬送ロール8の周速と加工ロール5の周速とが等しくなるように、かつ、加工ロール5をマーク長の誤差に応じて非同期区間において加減速することによってマーク長の分だけ搬送されたときに加工ロール5が1回転するように、加工ロール5のカムデータを変更する。同期区間において搬送ロール8の周速と加工ロール5の周速とが等しくなるように制御が実行されるので、同期区間において搬送ロール8の周速と加工ロール5の周速とが異なる場合に比べて搬送材2の加工面を高品質に保つことができる。即ち、長尺の被加工物に対して出来るだけ高品質な加工を行うことができる。また、搬送材2と刃6とが分離する際の反動を低減することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、サーボ制御装置1は、マーク長の誤差がしきい値dXsよりも大きい場合、カムデータを変更し、マーク長がしきい値dXsよりも小さい場合、加工軸カム入力x1(t)を補正する。
The
図11は、加工軸カム入力x1(t)の補正のみが実行可能な場合(比較例)と、加工軸カム入力x1(t)の補正とカムデータの変更とを切り替えて実行する実施の形態1とにおいて、マーク長誤差の推移の例を示す図である。比較例によれば、マーク長誤差dL(k)がしきい値dXsを越えるに至ったとき、カム入力補正による補正量が大きく、かつマーク長誤差dL(k)がしきい値dXsを越える毎にその大きな補正量の補正が実行される。カム入力補正による補正量が大きい場合、補正によるモータの挙動が大きいため、補正のばらつきが大きくなったり、加工装置100に発生する音および衝撃が大きくなったりする。これに対し、実施の形態1によれば、マーク長誤差dL(k)がしきい値dXsを越えるに至ったとき、カムデータが変更される。カムデータの変更後、カム入力補正による補正量は、カムデータの更新が行われない場合に比べて低減される。よって、実施の形態1によれば、カムデータの変更が行われない場合に比べて、補正のばらつきを低減したり、音および衝撃を小さくしたりすることができる。
FIG. 11 shows an embodiment in which only the correction of the machining axis cam input x1 (t) can be executed (comparative example) and the correction of the machining axis cam input x1 (t) and the change of the cam data are executed. 1 is a diagram illustrating an example of a transition of a mark length error. According to the comparative example, when the mark length error dL (k) exceeds the threshold value dXs, the correction amount by the cam input correction is large, and every time the mark length error dL (k) exceeds the threshold value dXs. Then, the correction of the large correction amount is executed. When the correction amount by the cam input correction is large, the behavior of the motor by the correction is large, so that the variation in correction becomes large, and the sound and impact generated in the
なお、以上の説明においては、カム演算手段13に直線カムが設定されていることにより搬送材2が一定の速度で搬送されるものとして説明した。カムデータ変更手段26は、同期区間において搬送ロール8の周速と加工ロール5の周速とが等しくなるように、かつ、加工ロール5をマーク長の誤差に応じて非同期区間において加減速することによってマーク長の分だけ搬送されたときに加工ロール5が1回転するように、加工ロール5のカムデータを変更する、という動作が可能である限り、カム演算手段13に直線カム以外のカムパターンが設定されている場合であっても実施の形態1は適用可能である。
In the above description, the linear cam is set in the cam calculation means 13 so that the conveying
実施の形態2.
図12は、カム補正手段の別の構成例を示す図である。実施の形態1と同じ構成要素には、実施の形態1と同じ符号および名称を付して、重複する説明を省略する。
FIG. 12 is a diagram showing another configuration example of the cam correction unit. The same constituent elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and names as those of the first embodiment, and redundant description is omitted.
実施の形態2のカム補正手段21aは、マーク長誤差計算手段22、補正値計算手段23a、保持手段24、カム入力補正手段25、およびカムデータ変更手段26を備えている。マーク長誤差計算手段22は、遅れ手段27、減算手段28、減算手段29、遅れ手段30、および誤差記憶手段31を備えている。
The
補正値計算手段23aは、切替手段32a、判定手段33a、ゲイン手段34a、加算手段35、および減算手段36を備えている。判定手段33aは、マーク長誤差dL(k)の絶対値と予め設定されたしきい値dXsとを比較し、判定結果を選択信号として切替手段32aに入力する。切替手段32aは、加算手段35に入力するカム入力長補正値dX(k)として、マーク長誤差dL(k)とゼロ値との間で選択信号に基づいて切り替える。
The correction
マーク長誤差dL(k)の絶対値がしきい値dXsよりも小さいとき、判定手段33aは、ゼロ値をカム入力長補正値dX(k)として選択する。加算手段35は、カム演算手段に設定されているカム入力長X1にゼロ値を加算した値をカム入力長変更値X1(k)として出力する。即ち、マーク長誤差dL(k)の絶対値がしきい値dXsよりも小さいとき、カム入力長変更値X1(k)は変更されないので、カムデータの変更は行われない。一方、ゲイン手段34aは、マーク長誤差dL(k)にゲインQを乗算する。減算手段36は、ゲインQが乗算されたマーク長誤差dL(k)から、切替手段32から出力されたゼロ値を減算し、減算により得られた値をカム入力補正値dX1(k)として出力する。
When the absolute value of the mark length error dL (k) is smaller than the threshold value dXs, the
即ち、マーク長誤差dL(k)の絶対値がしきい値dXsよりも小さいとき、実施の形態1と同様に、加工軸カム入力x1(t)の補正が行われ、カムデータの変更が行われない。 That is, when the absolute value of the mark length error dL (k) is smaller than the threshold value dXs, the machining axis cam input x1 (t) is corrected and the cam data is changed as in the first embodiment. I will not.
マーク長誤差dL(k)の絶対値がしきい値dXsよりも大きいとき、判定手段33aは、マーク長誤差dL(k)をカム入力長補正値dX(k)として選択する。加算手段35は、カム演算手段に設定されているカム入力長X1にカム入力長補正値dX(k)としてのマーク長誤差dL(k)を加算し、加算によって得られた値をカム入力長変更値X1(k)として出力する。一方、ゲイン手段34aは、マーク長誤差dL(k)にゲインQを乗算する。減算手段36は、ゲインQが乗算されたマーク長誤差dL(k)から、切替手段32aから出力されたマーク長誤差dL(k)を減算する。減算手段36は、減算により得られた値をカム入力補正値dX1(k)として出力する。
When the absolute value of the mark length error dL (k) is larger than the threshold value dXs, the
ここで、ゲインQが「1」である場合、実施の形態1と同様に、加工軸カム入力x1(t)の補正が行われず、カムデータの変更が行われる。ゲインQが「1」とは異なる場合、加工軸カム入力x1(t)の補正とカムデータの変更との両方が行われる。この場合、必要な補正量のうちの一部をカムデータの変更で対応することが可能となるので、加工軸カム入力x1(t)の補正量を低減することが可能となる。 Here, when the gain Q is “1”, as in the first embodiment, the machining axis cam input x1 (t) is not corrected and the cam data is changed. When the gain Q is different from “1”, both the machining axis cam input x1 (t) is corrected and the cam data is changed. In this case, a part of the necessary correction amount can be dealt with by changing the cam data, so that the correction amount of the machining axis cam input x1 (t) can be reduced.
なお、実施の形態1、2のサーボ制御装置1の構成要素(基準指令生成手段11、ゲイン手段12、カム演算手段13、変換手段14、駆動制御手段15、ゲイン手段16、減算手段17、カム演算手段18、変換手段19、駆動制御手段20、保持手段24、カム入力補正手段25、カムデータ変更手段26、遅れ手段27、減算手段28、減算手段29、遅れ手段30、および誤差記憶手段31、切替手段32、切替手段32a、判定手段33、判定手段33a、ゲイン手段34、ゲイン手段34a、加算手段35、および減算手段36)のうちの一部または全部は、ソフトウェア、ハードウェア、または両者の組み合わせによって実現できる。ソフトウェアによって構成要素が実現されるとは、予め記憶装置に内蔵されるプログラムがプロセッサによって実行されることによって当該構成要素の機能を実現されることをいう。また、ハードウェアによって構成要素が実現されるとは、ハードウェア回路によって当該構成要素の機能が実現されることをいう。
The constituent elements of the
1 サーボ制御装置、2 搬送材、3 マーク、4 マークセンサ、5 加工ロール、6 刃、7 加工モータ、8 搬送ロール、9 搬送モータ、11 基準指令生成手段、12,16 ゲイン手段、13 カム演算手段、14 変換手段、15 駆動制御手段、17,28,29,36 減算手段、18 カム演算手段、19 変換手段、20 駆動制御手段、21 カム補正手段、21a カム補正手段、22 マーク長誤差計算手段、23 補正値計算手段、23a 補正値計算手段、24 保持手段、25 カム入力補正手段、26 カムデータ変更手段、27,30 遅れ手段、31 誤差記憶手段、32,32a 切替手段、33,33a 判定手段、34,34a ゲイン手段、35 加算手段、100 加工装置。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記搬送ロールを主軸動作に同期して回転させる搬送ロール制御部と、
前記主軸動作と、前記主軸動作と前記加工ロールの動作との関係を規定する動作関数と、に基づいて前記加工ロールを回転させる加工ロール制御部と、
を備え、
前記加工ロール制御部は、
前記センサの検出信号に基づいてマーク間の間隔の誤差を計算する第1計算部と、
前記加工ロールの1回転のうちの前記工具による加工の瞬間を含む第1区間において前記搬送ロールの周速と前記加工ロールの周速とが等しくなるように、かつ、前記加工ロールを前記間隔の誤差に応じて前記第1区間とは異なる第2区間において加減速することによって前記マーク間の間隔の距離だけ搬送される間に前記加工ロールが1回転するように、前記動作関数を変更する第1補正部と、
を備え、
前記加工ロール制御部は、
前記間隔の誤差がしきい値よりも大きいか否かを判定する判定部と、
前記間隔の誤差に応じた量だけ前記動作関数への入力値を補正する第2補正部と、
をさらに備え、
前記間隔の誤差が前記しきい値よりも大きいと判定された場合に前記第1補正部が前記動作関数を変更し、
前記間隔の誤差が前記しきい値よりも小さいと判定される場合に前記第2補正部が前記入力値を補正する、
ことを特徴とするサーボ制御装置。 A transport roll for transporting a long transport material in which marks as processing target positions are given at predetermined intervals, a processing roll having a tool for processing the transport material, and a transport path for the transport material A servo control device applied to a machine tool provided with a sensor for detecting the passage of the mark,
A transport roll controller that rotates the transport roll in synchronization with the spindle operation;
A processing roll control unit that rotates the processing roll based on the main shaft operation, and an operation function that defines a relationship between the main shaft operation and the operation of the processing roll;
With
The processing roll control unit
A first calculator that calculates an error in the interval between marks based on the detection signal of the sensor;
The circumferential speed of the transport roll and the circumferential speed of the processing roll are equal to each other in the interval in the first section including the moment of processing by the tool in one rotation of the processing roll. The operation function is changed so that the processing roll makes one rotation while being conveyed by the distance of the interval between the marks by accelerating / decelerating in a second section different from the first section according to an error. 1 correction unit;
Equipped with a,
The processing roll control unit
A determination unit that determines whether an error in the interval is larger than a threshold;
A second correction unit that corrects an input value to the motion function by an amount corresponding to the error in the interval;
Further comprising
When it is determined that the error in the interval is larger than the threshold, the first correction unit changes the operation function,
The second correction unit corrects the input value when it is determined that an error in the interval is smaller than the threshold value;
A servo control device characterized by that.
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