專利名稱：電子凸輪的控制方法及伺服電機控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子凸輪的控制方法及伺服電機控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
包裝機械等各種產(chǎn)業(yè)機械使用伺服電機等可控制速度的電機作為驅(qū)動源。包裝機械包括連續(xù)抽出帶狀的包裝薄膜并供給到包裝機本體的薄膜供給部件；每隔規(guī)定間隔對包裝機本體供給被包裝物的被包裝物供給部件；以及包裝機本體。包裝機本體被適當加工(例如，筒狀制袋、袋成型)為可以用供給的包裝薄膜包裹包裝物的形態(tài)，同時將被包裝物收納到該加工好的包裝薄膜內(nèi)。然后，以收納到包裝薄膜中的狀態(tài)運送被包裝物，在該運送途中，通過將包裝薄膜的適當位置進行封閉(seal)、切割從而制造出各個包裝體。
對于沿行進方向的薄膜側(cè)緣(縱封閉、中央封閉)和與行進方向正交的方向(橫封閉、末端封閉)進行對于通常包裝薄膜的封閉處理。各封閉部位分別使用不同類型的封閉裝置進行封閉處理。
而且，在包裝機械的情況下，例如，作為在薄膜供給部件中連續(xù)抽出帶狀的薄膜的處理，或由被包裝物供給部件運送被包裝物的同時對包裝機本體供給的處理，或包裝機中的各封閉裝置的驅(qū)動源，分別使用伺服電機或其它的電機。
用于對包裝薄膜向與行進方向正交的方向進行封閉的末端封閉裝置包括上下一對的末端封閉器(內(nèi)置加熱器)，使該末端封閉器以規(guī)定的軌跡移動，由末端封閉器的前端的封閉面之間從上下以規(guī)定的壓力夾住包裝薄膜，從而使包裝薄膜的接觸部位熔融，并熱封閉。末端封閉器的封閉面的移動軌跡如大致區(qū)別，則有圓形、以大致矩形為代表的非圓形的兩種。采用前者的圓形的軌跡的稱為轉(zhuǎn)動式，在上下一對旋轉(zhuǎn)軸上分別安裝末端封閉器。而且，將旋轉(zhuǎn)軸向一定方向旋轉(zhuǎn)，則末端封閉器也旋轉(zhuǎn)移動。此時，末端封閉器的封閉面形成圓弧狀，同時該圓弧的曲率半徑與圓形的軌跡曲率半徑大致一致。由此，從封閉器面的行進方向側(cè)緩慢線接觸，作為結(jié)果，形成相當于封閉面的寬度的末端封閉部位。
采用大致矩形等非圓形的軌跡的末端封閉裝置有方形運動(box motion)式和曲柄運動式。兩種方法都以由上下一對末端封閉器夾住薄膜的狀態(tài)水平移動，從而封閉面與包裝薄膜的末端封閉部位接觸的時間延長。該方式由于可以延長對于薄膜的加熱時間，所以適用于包裝薄膜難以熔融、軟化，難以熱封閉的薄膜材料的情況。
另外，在末端封閉裝置中，在末端封閉器的封閉面上內(nèi)置切割器，通過將包裝薄膜向橫向末端封閉同時切斷，從而從包裝薄膜的前端依次將收納了被包裝物的包裝體一一分離制造。
進而，末端封閉裝置在末端封閉器每一次旋轉(zhuǎn)(一次公轉(zhuǎn))移動時，將包裝薄膜的規(guī)定部位(前后的被包裝物之間的薄膜部位)向橫向封閉。從而，需要進行控制，以使一對末端封閉器配合實施包裝薄膜的末端封閉的規(guī)定部位到達末端封閉裝置的設(shè)置位置的定時來夾住包裝薄膜。換言之，在控制使包裝薄膜以一定速度運送的情況下，在包裝同一制品時，由于包裝間距(包裝薄膜的末端封閉部位的間隔)也相等，因此末端封閉器之間需要以一定的時間(運送速度×包裝間距)間隔進行夾住薄膜的動作。
另一方面，在末端封閉器夾住包裝薄膜的期間，需要使包裝薄膜的運送速度和末端封閉器的封閉面的移動速度相等。而且，在多數(shù)情況下，在使末端封閉器一次旋轉(zhuǎn)(一次公轉(zhuǎn))的全期間中的末端封閉器的封閉面的移動速度為一定時，不能由一對末端封閉器夾住要求的末端封閉部位。
因此，通常末端封閉器的封閉面之間夾住包裝薄膜的期間控制為末端封閉器的封閉面與包裝薄膜的傳送速度同步，以與傳送速度同一速度移動，在封閉面離開包裝薄膜期間，適當控制封閉面的移動速度，接著在封閉面之間夾住包裝薄膜時，與包裝薄膜中的正確的末端封閉部位接觸，并可以熱封閉。
最近使用伺服電機作為末端封閉裝置用的驅(qū)動源，通過使用伺服電機的電子凸輪控制，使末端封閉器進行如上述的動作(速度變化)。這里，將與薄膜的傳送速度同步的期間稱作同步控制區(qū)間，將與薄膜的傳送速度不同步的期間稱作非同步控制區(qū)間。在同步控制區(qū)間中，電子凸輪控制根據(jù)薄膜的傳送速度而被唯一地指定。具體來說，在轉(zhuǎn)動式的情況下，伺服電機的轉(zhuǎn)速為等速，在方形運動式或曲柄運動式的情況下，通過規(guī)定的模式對伺服電機的轉(zhuǎn)速進行增減速控制。
如上所述，同步控制區(qū)間中的伺服電機的轉(zhuǎn)速根據(jù)包裝薄膜的傳送速度而被唯一地指定，根據(jù)實施末端封閉的包裝間距(包裝間隔)和包裝薄膜的傳送速度，一次的同步控制區(qū)間的時間和一次的非同步控制區(qū)間的時間分別被唯一地求解。從而，如單純地考慮，則通過將在非同步控制區(qū)間中末端封閉器要移動的距離(電機的轉(zhuǎn)角)除以分配給該非同步控制區(qū)間的時間，從而可以通過使非同步控制區(qū)間等速運動而使末端封閉器的封閉面在要求的定時位于下一個同步控制區(qū)間開始位置。
作為使用該伺服電機的電子凸輪控制，現(xiàn)有專利文獻1中公開的技術(shù)。該專利文獻1中公開的控制方法是使用對于橫向切割薄膜的旋轉(zhuǎn)切割裝置或橫向封閉薄膜的封閉裝置的伺服電機的電子凸輪控制的一例，其目的在于，對于電子凸輪的位置和速度，使從非同步控制區(qū)間向同步控制區(qū)間的變化點附近的控制平滑。
具體來說，專利文獻1中公開的技術(shù)由于是應(yīng)用于轉(zhuǎn)動式的技術(shù)，因此電子凸輪的速度被控制成在同步控制區(qū)間為直線(等速)，在非同步控制區(qū)間為三次曲線。
特開2000-198094號公報在上述專利文獻1中公開的發(fā)明中，對于電子凸輪的加速度，不能使從非同步控制區(qū)間到同步控制區(qū)間的變化點附近的控制平滑。這樣，如果加速度波形在非同步控制區(qū)間和同步控制區(qū)間之間不連續(xù)，則恐怕在此產(chǎn)生振動。特別，隨著一單位時間的制造個數(shù)增加，高速動作的要求提高，在從非同步控制區(qū)間切換為同步控制區(qū)間的變化點附近容易引起振動，成為高速控制的障礙。
進而，在脫機(offline)生成電子凸輪控制用的凸輪表的方法中，關(guān)于脫機中的同步曲線的同步開始位置、同步范圍、同步比率的變更、或為了防止機械干涉而通過特定點等的變更指示，不能實時生成非同步凸輪曲線并進行，需要再次生成凸輪表，效率性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電子凸輪的控制方法以及伺服電機控制系統(tǒng)，在同步控制區(qū)間和非同步控制區(qū)間的變位點，電子凸輪的加速度等可以平滑地連接，不發(fā)生振動等。
本發(fā)明的電子凸輪的控制方法是使用了伺服電機的電子凸輪的控制方法，具有進行用于使控制對象物對于主軸位置在相同的時期移動到相同的位置的控制的同步控制區(qū)間；以及進行用于使所述控制對象物從該同步控制區(qū)間的結(jié)束位置移動到下一個同步控制區(qū)間的開始位置的控制的非同步控制區(qū)間。而且，所述非同步控制區(qū)間中的控制，通過對電子凸輪的位置控制使用五次函數(shù)，對電子凸輪的速度控制使用四次函數(shù)，對電子凸輪的加速度控制使用三次函數(shù)，可以平滑地控制所述非同步控制區(qū)間和所述同步控制區(qū)間被切換的變化點附近的電子凸輪的動作。
此外，優(yōu)選可以作為各函數(shù)的輸入?yún)?shù)而隨時接受作為非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置信息的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值。
進而，優(yōu)選作為所述非同步控制區(qū)間的開始位置信息，對于每個控制循環(huán)，將上一次的控制循環(huán)中求出的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值作為各函數(shù)的輸入?yún)?shù)。
進而，優(yōu)選求所述五次函數(shù)，使其通過作為所述非同步控制區(qū)間的途中特定通過點而設(shè)定的對于主軸位置的凸輪位置，并求所述三次函數(shù)，以使該途中特定通過點的凸輪加速度為0。
另一方面，本發(fā)明的伺服電機控制系統(tǒng)是具有進行用于使控制對象物對于主軸位置在相同的時期移動到相同的位置的控制的同步控制區(qū)間，以及進行用于使所述控制對象物從該同步控制區(qū)間的結(jié)束位置移動到下一個同步控制區(qū)間的開始位置的控制的非同步控制區(qū)間的伺服電機控制系統(tǒng)，包括臨界點條件設(shè)定部件，設(shè)定對于非同步控制區(qū)間的開始位置以及結(jié)束位置的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度；判斷部件，基于取得的主軸位置判斷是同步控制區(qū)間內(nèi)還是非同步控制區(qū)間內(nèi)；控制曲線生成部件，該判斷部件的判斷結(jié)果，在非同步控制區(qū)間的情況下，基于所述非同步控制區(qū)間的開始位置以及結(jié)束位置的凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度，求由五次函數(shù)構(gòu)成的對于主軸位置的凸輪位置的非同步曲線、由四次函數(shù)構(gòu)成的對于主軸位置的凸輪速度的非同步曲線、通過三次函數(shù)的對于主軸位置的加速度的非同步曲線；以及基于由該控制曲線生成部件求出的各非同步曲線和所述取得的主軸位置，生成并輸出用于使伺服電機動作的輸出信息的部件。
而且，優(yōu)選即使是非同步控制區(qū)間中，也可以輸入該非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值，所述控制曲線生成部件基于該輸入的各值逐次生成所述各非同步曲線。
所述控制曲線生成部件優(yōu)選包括對非同步控制區(qū)間中的每個控制循環(huán)，將前一個循環(huán)的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度作為非同步曲線的開始位置，生成本次的控制循環(huán)中的非同步曲線的功能。
進而，優(yōu)選包括設(shè)定所述非同步控制區(qū)間的途中特定通過點的部件，所述控制曲線生成部件在非同步控制區(qū)間中生成非同步曲線時，進行求所述五次函數(shù)，使其通過所述設(shè)定的對于途中特定通過點的主軸位置的凸輪位置，并求三次函數(shù)，以使該途中特定通過點的凸輪加速度為0的處理。
進而，所述控制曲線生成部件可以包括在所述同步控制區(qū)間中，生成基于方形運動曲線或曲柄運動曲線設(shè)定的同步曲線的功能。
根據(jù)本發(fā)明，通過非同步曲線中對于主軸位置的凸輪位置的特性使用五次曲線，可以在非同步控制區(qū)間和同步控制區(qū)間之間平滑地連接加速度等。此外，在非同步控制區(qū)間中也以控制循環(huán)逐次計算非同步曲線，從而即使目標位置變更也可以對應(yīng)。此外，通過將在前一個控制循環(huán)中求出的各值設(shè)定為下一個控制循環(huán)的非同步控制區(qū)間的開始位置的信息，假設(shè)目標值變更，也可以平滑地對應(yīng)。
這里，主軸是指用于取得系統(tǒng)的整體的時間基準的軸。例如，通過在該軸上安裝編碼器來取得該主軸的信號，可以求出主軸的位置(主軸位置)。此外，由于用來取得時間基準，所以可以將控制系統(tǒng)的控制器的內(nèi)部定時器用作主軸。此外，從動軸是對于主軸的動作，通過某種函數(shù)、變量、系數(shù)、常數(shù)而動作的軸。
同步控制是指對于與主軸連接的部件(work)，從動軸的機構(gòu)的特定指定部分在相同時期位于相同位置地進行控制。從而，必然指定同步控制時的主軸和從動軸的關(guān)系的函數(shù)被決定。由該函數(shù)表示的是同步曲線。
此外，凸輪位置表示主軸和從動軸的位置關(guān)系。例如，實施方式中，角度θ為從動軸的位置，x為主軸的位置，因此凸輪的位置可以表現(xiàn)為θ＝f(x)。從而，將上述算式以x微分，則成為凸輪速度(dθ/dx)。具體來說，成為dθ/dx＝df(x)/dx。進而，將上述算式以x微分，則成為凸輪加速度(d2θ/dx2)。
d2θ/dx2＝d2f(x)/dx2非同步控制是不進行上述同步控制的區(qū)間中的控制。換言之，在同步控制結(jié)束后到下一個同步控制開始之前，對凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度進行控制，在本發(fā)明中，在非同步控制結(jié)束時、即下一個同步控制開始的時刻，連接(不切斷地連接)地控制凸輪速度、凸輪加速度。
在本發(fā)明中，在同步控制區(qū)間和非同步控制區(qū)間的變位點，可以平滑地連接加速度等，并不發(fā)生振動等。


圖1是表示本發(fā)明的應(yīng)用了優(yōu)選的一實施方式的包裝系統(tǒng)的一例的圖。
圖2是表示本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一實施方式的圖。
圖3是表示動作控制單元的功能的流程圖。
圖4是表示非同步控制區(qū)間內(nèi)的非同步曲線(相位-位置特性)的圖。
圖5是表示非同步控制區(qū)間內(nèi)的非同步曲線(相位-速度特性)的圖。
圖6是表示非同步控制區(qū)間內(nèi)的非同步曲線(相位-加速度特性)的圖。
圖7是表示變更了非同步控制區(qū)間內(nèi)的目標值的情況下的非同步曲線(相位-位置特性)的圖。
圖8是表示變更了非同步控制區(qū)間內(nèi)的目標值的情況下的非同步曲線(相位-速度特性)的圖。
圖9是表示變更了非同步控制區(qū)間內(nèi)的目標值的情況下的非同步曲線(相位-加速度特性)的圖。
圖10是表示指定了非同步控制區(qū)間內(nèi)的要通過的特定點的情況下的非同步曲線(相位-位置特性)的圖。
圖11是表示指定了非同步控制區(qū)間內(nèi)的要通過的特定點的情況下的非同步曲線(相位-速度特性)的圖。
圖12是表示指定了非同步控制區(qū)間內(nèi)的要通過的特定點的情況下的非同步曲線(相位-加速度特性)的圖。
圖13是表示方形運動式的末端封閉裝置的一例的示意圖。
圖14是將方形運動的機構(gòu)抽象化，表示電子凸輪和包裝薄膜的關(guān)系的圖。
圖15是表示方形運動式的同步控制區(qū)間內(nèi)的同步曲線(相位-位置特性)的圖。
圖16是表示方形運動式的同步控制區(qū)間內(nèi)的同步曲線(相位-速度特性)的圖。
圖17是表示方形運動式的同步控制區(qū)間內(nèi)的同步曲線(相位-加速度特性)的圖。
圖18是表示方形運動式的末端封閉裝置中的相位-位置特性中的同步曲線和非同步曲線的圖。
圖19是表示方形運動式的末端封閉裝置中的相位-速度特性中的同步曲線和非同步曲線的圖。
圖20是表示方形運動式的末端封閉裝置中的相位-加速度特性中的同步曲線和非同步曲線的圖。
圖21是表示方形運動式的末端封閉裝置中的相位-加速度特性中的同步曲線和非同步曲線的放大圖。
圖22是表示曲柄運動式的末端封閉裝置的一例的示意圖。
圖23是將曲柄運動的機構(gòu)抽象化，表示電子凸輪和包裝薄膜的關(guān)系的圖。
圖24是表示曲柄運動式的同步控制區(qū)間內(nèi)的同步曲線(相位-位置特性)的圖。
圖25是表示曲柄運動式的同步控制區(qū)間內(nèi)的同步曲線(相位-速度特性)的圖。
圖26是表示曲柄運動式的同步控制區(qū)間內(nèi)的同步曲線(相位-加速度特性)的圖。
圖27是表示曲柄運動式的末端封閉裝置中的相位-位置特性中的同步曲線和非同步曲線的圖。
圖28是表示曲柄運動式的末端封閉裝置中的相位-速度特性中的同步曲線和非同步曲線的圖。
圖29是表示曲柄運動式的末端封閉裝置中的相位-加速度特性中的同步曲線和非同步曲線的圖。
具體實施例方式
圖1作為應(yīng)用本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一例，表示了對于包裝裝置的控制系統(tǒng)。首先，說明控制對象的包裝裝置。包裝薄膜1由一對送料輥2夾住，隨該送料輥2的旋轉(zhuǎn)而連續(xù)地以一定速度被抽出。這樣抽出的包裝薄膜1通過制袋器3而被筒狀地制袋。此外，同設(shè)置在制袋器3的上游側(cè)的被包裝物運送供給裝置(手指式運送機(finger conveyer))4每隔一定間隔傳送的被包裝物5在規(guī)定的定時被供給到制袋器3內(nèi)。由此，成為在被筒狀地制袋的包裝薄膜1內(nèi)每隔規(guī)定間隔包含被包裝物5的狀態(tài)，并以該狀態(tài)被傳送。在制袋器3的下游側(cè)配置中央封閉裝置6、末端封閉裝置7。中央封閉裝置6由一對加熱輥構(gòu)成，夾住被筒狀地制袋的包裝薄膜內(nèi)的兩側(cè)緣1a的重合部位，該兩側(cè)緣1a通過中央封閉裝置6，從而被熱封閉。末端封閉裝置7將被筒狀地制袋的包裝薄膜1的規(guī)定位置(前后的被包裝物之間)橫向封閉同時切割，如后所述，有方形運動式、曲柄運動式等各種類型。所有類型都具有上下一對末端封閉器，該末端封閉器的前端相對面為封閉面。末端封閉器的封閉面以無接頭狀的規(guī)定的軌跡移動，該一對末端封閉器的封閉面在末端封閉器每一次旋轉(zhuǎn)則從上下夾住一次包裝薄膜，進行加熱、加壓從而熱封閉。此外，該末端封閉器的封閉面上內(nèi)置有切割器，將包裝薄膜進行熱封閉的同時進行切割而制造出包裝體8。
送料輥2、中央封閉裝置6以及末端封閉裝置7分別與驅(qū)動電機M1～M3聯(lián)動。各驅(qū)動電機M1～M3從控制器10接受指令值，以規(guī)定的轉(zhuǎn)速進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。該控制器10組裝(安裝)在包裝裝置中，作為該包裝裝置用的控制器起作用。
在本實施方式中，由于以等速度使包裝薄膜1移動，因此第一驅(qū)動電機M1也以一定速度等速旋轉(zhuǎn)。此外，第二驅(qū)動電機M2以一定速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，以便中央封閉裝置6的加熱輥的周緣(與包裝薄膜1的兩側(cè)緣1a接觸的部位)的移動速度與包裝薄膜1的移動速度相等或以稍快的速度動作。另外，在第一驅(qū)動電機M1的速度由于各種原因而增減速，包裝薄膜的運送速度變動了的情況下，第二驅(qū)動電機M2的轉(zhuǎn)速也與之隨動地進行增減速控制。
第三驅(qū)動電機M3使用伺服電機構(gòu)成，根據(jù)包裝薄膜1的運送狀態(tài)對轉(zhuǎn)速進行增減速控制。即，包裝薄膜1在其一個側(cè)緣每隔一定間隔印刷標記。該標記被印刷在對于末端封閉部位偏離了規(guī)定距離(包含0的情況)的位置。從而，由于知道從標記傳感器S1到末端封閉裝置7的包裝薄膜1的移動距離以及包裝薄膜1的傳送速度，因此通過標記傳感器S1檢測標記之后，求對應(yīng)于該標記的末端封閉部位到達末端封閉裝置7的定時。因此，在末端封閉器離開包裝薄膜1的期間進行非同步控制，以便不進行規(guī)定的速度控制的包裝薄膜1的末端封閉部位到達末端封閉裝置7時，一對末端封閉器夾住包裝薄膜，為了在該夾住的期間進行與包裝薄膜1的傳送速度一致的同步控制而對第三驅(qū)動電機M3進行控制。
該包裝裝置基于控制器10的控制信號進行動作?？刂破?0包括電源單元11、動作控制單元(動作控制器)14、對該動作控制單元14進行數(shù)據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)設(shè)定控制單元(數(shù)據(jù)設(shè)定控制器)15。這些各單元通過背板總線及其它方式被電、機械連接。當然，也可以連接除此以外的單元。另外，在本實施方式中，是進行使用伺服電機的電子凸輪控制的專用的控制器，但也可以將動作控制單元14和數(shù)據(jù)設(shè)定控制單元15作為構(gòu)成可編程控制器(PLC)的單元，與CPU單元或IO單元等一起連接，與PLC一體化。
由于基于包裝薄膜1的移動來控制末端封閉裝置7的動作，因此包裝薄膜的運送為主軸，末端封閉裝置7側(cè)的動作(第三驅(qū)動電機M3)為從動軸。主軸的動作(包裝薄膜1的運送)基于主軸編碼器PG1的輸出進行求解。該主軸編碼器PG1例如可以使主軸編碼器PG1的旋轉(zhuǎn)軸與包裝薄膜1接觸，主軸編碼器PG1隨著包裝薄膜1的移動而旋轉(zhuǎn)，也可以與送料輥2的旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)結(jié)，可以取各種方式。將該主軸編碼器PG1的檢測信號提供到動作控制單元14。此外，標記傳感器S1的檢測信號也被輸入該動作控制單元14。而且，在動作控制單元14內(nèi)進行運算處理，將基于該運算結(jié)果的指令值(或脈沖串)向伺服驅(qū)動器20輸出。伺服驅(qū)動器20基于從動作控制單元14提供的指令值和與作為從動軸伺服電機的第三驅(qū)動電機M3聯(lián)合的從動軸編碼器PG2的輸出信號，控制(同步控制、非同步控制)第三驅(qū)動電機M3的旋轉(zhuǎn)動作。
接著，說明作為本發(fā)明的主要部分的數(shù)據(jù)設(shè)定控制單元15以及動作控制單元14的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖2為了說明的方便而示意地記載了包裝裝置側(cè)。作為控制對象的末端封閉裝置7使用圓來示意地表示作為從動軸的電子凸輪。該電子凸輪每轉(zhuǎn)一周，末端封閉器以規(guī)定的軌跡進行一個循環(huán)移動，在其途中從上下夾住一次包裝薄膜1，并進行封閉、切割。
基于來自主軸編碼器PG1的輸出求包裝薄膜從基準位置(重置的位置)移動的距離。在本實施方式中，不是在每次制造一個包裝體時重置移動距離(變位)，而是逐次累計地處理。伴隨于此，從動軸(電子凸輪)的相位(凸輪位置角度θ)也進行累計。換言之，假設(shè)在圖2中，在將上方作為0度的從動軸的基準位置的情況下，第一次凸輪位置從0度變化到360度，但第二次凸輪位置從360度開始變化到720度。以下，繼續(xù)進行累計，直到被重置。
如圖2所示，數(shù)據(jù)設(shè)定控制單元15包括條件設(shè)定部15a、凸輪臨界點生成部15b。條件設(shè)定部15a接受動作開始位置、同步開始位置、同步范圍、同步比率、非同步區(qū)間指定通過點、動作結(jié)束位置的輸入。接受的各條件被提供給凸輪臨界點生成部15b。
這里，動作開始位置、動作結(jié)束位置用于進行一系列的包裝等動作從何處開始到何處結(jié)束的設(shè)定。一般，從動軸的相位(角度θ)從0度開始，成為360度×n(n為正整數(shù))。
同步開始位置用于指定電子凸輪的同步控制區(qū)間的開始位置，由從動軸的相位(角度θs)設(shè)定。
同步范圍設(shè)定從同步開始位置起同步多長來進行封閉等動作。通過求同步開始位置+同步范圍，可以計算同步結(jié)束位置。
同步比率通過對主軸位置進行乘法運算、除法運算，設(shè)定用于一邊進行同步一邊改變從動軸的速度比率的條件。通過該同步比率決定與同步控制區(qū)間中的主軸的移動距離(位置)對應(yīng)的從動軸的位置(凸輪位置角度θ)，也指定從動軸的角速度等。換言之，同步控制區(qū)間中的同步曲線被指定。
非同步區(qū)間指定通過點在非同步控制區(qū)間中有要通過的位置的情況下進行指定。例如，指定對于主軸位置的從動軸的位置等。
這些各條件的設(shè)定(數(shù)據(jù)輸入)例如使用安裝在包裝裝置中的操作面板(可編程顯示器、觸摸面板等)由操作者初始輸入。此外，人看到實際的包裝處理等的狀況而進行再設(shè)定，或基于傳感器輸出自動地進行再設(shè)定。
凸輪臨界點生成部15b基于由條件設(shè)定部15a設(shè)定的成為基準的各條件和經(jīng)由動作控制單元14取得的當前的主軸位置x，求同步曲線和非同步曲線的臨界點的凸輪位置、凸輪速度以及凸輪加速度。同步曲線根據(jù)控制對象的末端封閉裝置的機構(gòu)以及薄膜傳送速度而被唯一地決定，具體由同步比率決定。因此，在從同步控制區(qū)間切換到非同步控制區(qū)間的臨界點的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度以及凸輪加速度，和從非同步控制區(qū)間切換到同步控制區(qū)間的臨界點的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、以及凸輪加速度分別基于同步曲線求出。換言之，非同步曲線結(jié)束位置表示同步曲線開始位置，求作為該臨界點的四個值的xe＝主軸位置θe＝凸輪位置ωe＝凸輪速度αe＝凸輪加速度。
同樣，非同步曲線開始位置表示同步曲線結(jié)束位置，求作為該臨界點的四個值的xs＝主軸位置θs＝凸輪位置ωs＝凸輪速度αs＝凸輪加速度。
具體來說，第一次包裝處理中的各變位點的主軸位置xe、xs由條件設(shè)定部15a提供，同步曲線也預(yù)先提供給凸輪臨界點生成部15b，從而通過運算各主軸位置的凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度而可以求出。進而，如上所述，由于主軸位置和凸輪位置被累計，因此進行第二次以后的包裝處理時的各臨界點的主軸位置xe、xs僅通過依次加上包裝間距(末端封閉間隔)的距離而可以求出。此外，各臨界點的凸輪位置θe、θs通過加上360度而可以求出。另外，如果沒有條件設(shè)定的變更，則各臨界點的凸輪速度和凸輪加速度在第二次以后的包裝處理中也取相同值。由于從動作控制單元14取得主軸位置信息，因此當前在進行第幾次包裝處理可以根據(jù)該值識別，根據(jù)需要而計算新的臨界點的各值，并設(shè)定在動作控制單元14。
另一方面，在設(shè)定了非同步區(qū)間指定通過點的情況下，基于非同步曲線計算基于非同步曲線指定的通過點(特定點)中的四個值xm＝主軸位置θm＝凸輪位置ωm＝凸輪速度αm＝凸輪加速度。
這里，非同步曲線對于凸輪位置為五次曲線，對于凸輪速度為四次曲線，對于凸輪加速度為三次曲線。換言之，凸輪位置在非同步控制區(qū)間中通過非同步曲線開始位置(同步曲線結(jié)束位置)和非同步曲線結(jié)束位置(同步曲線開始位置)的五次曲線成為基本的非同步控制區(qū)間中的控制曲線。而且，在指定了該非同步區(qū)間指定通過點的情況下，求通過該指定的通過點(特定點)的五次曲線，并將其設(shè)為非同步控制區(qū)間的控制曲線(非同步曲線)。
如圖2所示，動作控制單元14包括取得主軸的當前的位置信息等的當前信息取得部14a、控制曲線生成部14b、凸輪設(shè)定部14c、命令設(shè)定部14d、當前位置重置部14e。
當前信息取得部14a包括環(huán)形計數(shù)器，通過由該環(huán)形計數(shù)器對來自主軸編碼器PG1的脈沖輸出進行計數(shù)，從而求當前的主軸位置(離基準位置的距離)，進而，根據(jù)單位時間從主軸位置移動的距離運算當前的主軸速度，進而根據(jù)該主軸速度的變化部分運算主軸加速度而進行求解。計算出的當前的主軸位置、主軸速度、主軸加速度被提供給凸輪臨界點生成部15b、控制曲線生成部14b、命令設(shè)定部14d。
當前位置重置部14e用于對當前信息取得部14a的環(huán)形計數(shù)器進行重置，并使基準位置從0重新開始。例如，基于來自標記傳感器S1的檢測信號，可以隨時發(fā)出。例如，另外準備的重置開關(guān)(機械式開關(guān)、基于操作面板(可編程顯示器、觸摸面板等)的觸摸的電子開關(guān)等)被按下之后，以從標記傳感器S1收到標記的檢測信號為條件，對當前信息取得部14a發(fā)出重置命令。這樣，不限于通過用戶的輸入，例如，在正常運轉(zhuǎn)開始后從標記傳感器S1輸入了標記檢測信號時，或通過標記傳感器S1的標記檢測達到一定數(shù)時等與預(yù)先決定的條件一致的情況下，也可以重置環(huán)形計數(shù)器。
控制曲線生成部14b用于生成同步曲線以及非同步曲線。即，控制曲線生成部14b從數(shù)據(jù)設(shè)定控制器15的凸輪臨界點生成部15b取得非同步曲線結(jié)束位置(同步曲線開始位置)的四個值(xe＝主軸位置、θe＝凸輪位置、ωe＝凸輪速度、αe＝凸輪加速度)、非同步曲線開始位置(同步曲線結(jié)束位置)的四個值(xs＝主軸位置、θs＝凸輪位置、ωs＝凸輪速度、αs＝凸輪加速度)、同步比率。而且，從當前信息取得部14a接受當前的主軸位置x。
而且，判斷取得的當前的主軸位置是否在同步控制區(qū)間內(nèi)，如果在同步控制區(qū)間內(nèi)，則生成同步曲線，如果在非同步控制區(qū)間內(nèi)，則生成非同步控制曲線。具體來說，同步曲線基于同步比率生成同步位置曲線、同步速度曲線、同步加速度曲線。
另一方面，非同步曲線將取得的主軸位置(x)的值代入下述算式，分別計算規(guī)定凸輪位置的五次曲線、規(guī)定凸輪速度的四次曲線、規(guī)定凸輪加速度的三次曲線。
系數(shù)A5＝6(θe-θs)/(xe-xs)5-3(ωe+ωs)/(xe-xs)4+0.5(αe-αs)/(xe-xs)3A4＝-15(θe-θs)/(xe-xs)4+(7ωe+8ωs)/(xe-xs)3+(1.5αs-αe)/(xe-xs)2A3＝10(θe-θs)/(xe-xs)3-2(2ωe+3ωs)/(xe-xs)2+0.5(αe-3αs)/(xe-xs)五次曲線θ(deg)＝A5(x-xs)5+A4(x-xs)4+A3(x-xs)3+0.5αs(x-xs)2+ωs(x-xs)+θs四次曲線dθ/dx(deg/mm)＝5A5(x-xs)4+4A4(x-xs)3+3A3(x-xs)2+αs(x-xs)+ωs三次曲線d2θ/dx2(deg/mm2)＝20A5(x-xs)3+12A4(x-xs)2+6A3(x-xs)+αs在上述算式中，與非同步曲線結(jié)束位置有關(guān)的四個值使用從數(shù)據(jù)設(shè)定控制單元15的凸輪臨界點生成部15b取得的數(shù)據(jù)。但是，關(guān)于非同步曲線開始位置，在進入非同步控制區(qū)間內(nèi)的第一次非同步曲線生成處理時，從使用從凸輪臨界點生成部15b取得的數(shù)據(jù)的循環(huán)的下一個控制循環(huán)，將前一個循環(huán)的主軸位置xs、凸輪位置θs、凸輪速度ωs、凸輪加速度αs設(shè)定為非同步曲線開始位置。這些各值使用由下級的凸輪設(shè)定部14計算出的值來設(shè)定。
通過這樣，可以進行對于伺服系統(tǒng)中的五次曲線的同步曲線的實時插補控制。換言之，在一次包裝處理中有目標值的變更的情況下，通常將前一次的控制循環(huán)中求出的各值作為非同步曲線開始位置，并求通過該非同步曲線開始位置和目標值之間的五次曲線及其它曲線，從而可以抑制指令值離散地急劇變化。當然，在不需要該實時插補控制的情況下，非同步曲線開始位置也可以使用從凸輪臨界點生成部15b取得的數(shù)據(jù)。
凸輪設(shè)定部14c取得由控制曲線生成部14b生成的各曲線(同步曲線、非同步曲線)，同時取得由當前信息取得部14a取得的主軸的當前位置x，設(shè)定對于當前的主軸位置的凸輪位置、凸輪速度以及凸輪加速度。
即，控制曲線生成部14b根據(jù)當前的主軸位置生成同步曲線或非同步曲線的其中一個，并將該生成的曲線提供給凸輪設(shè)定部14c。從而，凸輪設(shè)定部14c通過將當前的主軸位置的值代入表示提供的曲線的函數(shù)中的變量x，分別求凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度。
這樣求出的凸輪位置θ、凸輪速度dθ/dx以及凸輪加速度d2θ/dx2為了下一個控制循環(huán)而傳送到控制曲線生成部14b，同時傳送到命令設(shè)定部14d。命令設(shè)定部14d從當前信息取得部14a取得主軸速度dx/dt(mm/sec)、主軸加速度d2x/dt2(mm/sec2)。基于這些取得的信息，并基于下述算式，求從動軸位置、從動軸速度、從動軸加速度，提供給伺服驅(qū)動器20。
從動軸位置＝凸輪位置θ從動軸速度dθ/dt(deg/sec)＝(dθ/dx)*(dx/dt)從動軸加速度d2θ/dt2(deg/sec2)＝(d2θ/dx2)*(dx/dt)2+(dθ/dx)*(d2x/dt2)圖3表示動作控制單元14的動作流程圖。該動作流程圖在每個控制循環(huán)執(zhí)行。即，首先當前信息取得部14a由主軸編碼器PG1取得主軸的當前位置x(S1)。然后，控制曲線生成部14b基于取得的當前位置x判斷主軸位置是否在同步控制區(qū)內(nèi)(S2)，在同步控制區(qū)間的情況下，生成同步曲線(S3)，不在同步控制區(qū)間內(nèi)(在非同步控制區(qū)內(nèi))的情況下，生成非同步曲線(五次曲線、四次曲線、三次曲線)(S4)。另外，各曲線的具體的處理如上述。
接著，凸輪設(shè)定部14c基于執(zhí)行處理步驟S3或S4而生成的曲線(同步曲線/非同步曲線)設(shè)定電子凸輪的當前的值(凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度)(S5)。然后，該設(shè)定的值作為下一個控制循環(huán)時的非同步曲線開始位置被傳送到控制曲線生成部14b(S6)。
基于執(zhí)行處理步驟S5而求出的凸輪的各值，求對于伺服驅(qū)動器20的指令值，并輸出(S7)。然后，判斷是否繼續(xù)(S8)，在繼續(xù)的情況下，返回處理步驟S1并進入下一個控制循環(huán)。是否繼續(xù)的判斷，例如根據(jù)是否輸入包裝處理的結(jié)束命令、停止命令，或是否與預(yù)先設(shè)定的條件(包裝個數(shù)、結(jié)束時間)一致等而求出。
如表示上述非同步控制區(qū)間內(nèi)的控制曲線(非同步曲線)的一例，則如圖4至圖6所示。圖4表示對于相位(主軸位置)的變位(從動軸的凸輪位置)的相關(guān)關(guān)系，圖5表示對于相位(主軸位置)的速度的相位關(guān)系，圖6表示對于相位(主軸位置)的加速度的相關(guān)關(guān)系。假設(shè)沒有同步目標位置(非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置或開始位置等臨界點)的變更，則非同步控制區(qū)間內(nèi)的凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度根據(jù)各圖所示的曲線而反復執(zhí)行。通過處理步驟S6，將基于當前的主軸位置設(shè)定的各值作為下一個控制循環(huán)時的非同步曲線開始位置來生成非同步曲線的情況也同樣。而且，在任何的情況下，臨界點的速度以及加速度成為0(大致0)，因此可以平滑地與同步控制區(qū)間中的同步曲線連接，在臨界點不產(chǎn)生振動、沖擊等。
這里，如圖7至圖9所示，設(shè)定為非同步曲線開始位置的主軸位置xs＝200mm、從動軸位置θs＝225deg、速度ωs＝0.382deg/mm、加速度αs＝-0.00509deg/mm2。并設(shè)定為當初非同步曲線結(jié)束位置(同步曲線開始位置)的主軸位置xe＝271mm、從動軸位置θe＝495deg、速度ωe＝0.267deg/mm、加速度αe＝0.00250deg/mm2。
在該狀態(tài)下，在主軸位置為255mm時，變更為非同步曲線結(jié)束位置(同步曲線開始位置)的主軸位置xe＝271mm、從動軸位置θe＝600deg、速度ωe＝0.763deg/mm、加速度αe＝0.02012deg/mm2。于是，由于再設(shè)定連接該主軸位置為255mm的前一個位置、速度、加速度和變更了的各值的非同步曲線，因此可以防止機械的沖擊、振動。
另外，假設(shè)在主軸位置為255mm時如上所述有各目標值的變更的情況下，如再設(shè)定連接作為這次的非同步控制區(qū)間的開始位置的主軸位置xs＝200mm和新目標值的控制曲線(非同步曲線)，則有時與當前的255mm時的各值相比，255mm時的各值(位置、速度、加速度)大不相同，這樣，如圖所示，不由連續(xù)的曲線連接，在該非連續(xù)點恐怕產(chǎn)生機械的沖擊、振動。
這樣，對于同步控制區(qū)間內(nèi)的速度不一定、加速度在兩端發(fā)生的同步曲線，也可以連接位置、速度、加速度，同時即使下一個同步曲線的開始位置、速度、加速度在途中改變，也可以連接位置、速度、加速度并驅(qū)動伺服系統(tǒng)。由此，可以減少給予機械系統(tǒng)的沖擊、振動，進而對于同步曲線的開始位置、速度、加速度的變更也可以進行平滑的動作。
接著，說明指定了非同步控制區(qū)間內(nèi)的途中點的情況的對應(yīng)。即，在通過數(shù)據(jù)設(shè)定控制單元15的條件設(shè)定部15a設(shè)定了非同步區(qū)間指定通過點(非同步控制區(qū)間內(nèi)的途中點)的情況下，關(guān)于該途中點的信息(xm＝主軸位置、θm＝凸輪速度、ωm＝凸輪速度、αm＝凸輪加速度)經(jīng)由凸輪臨界點生成部15b被提供給控制曲線生成部14b。
因此，在當前的主軸位置在非同步控制區(qū)間內(nèi)的情況下，控制曲線生成部14b生成非同步曲線，但此時，在當前的主軸的位置x為xs≤x≤xm的情況下，求在上述各非同步曲線時的運算式中，設(shè)定為xe＝xm、θe＝θm。而且，在主軸當前位置x超過xm的時刻，在求上述各非同步曲線時的運算式中，設(shè)定為xs＝xm、θs＝θm。
換言之，通過指定了的中間點，在五次曲線之間連接。由此，在中間點，由于速度以及加速度成為0(大致0)。
如表示一例，則如圖10至圖12所示，非同步曲線的五次曲線從非同步曲線開始位置(同步曲線結(jié)束位置)通過途中特定通過點，如圖所示，對通向非同步曲線結(jié)束位置(同步曲線開始位置)的曲線指定途中點并連接五次曲線和五次曲線。設(shè)定為非同步曲線開始位置的主軸位置xs＝200mm、從動軸位置θs＝225deg、速度ωs＝0.382deg/mm、加速度αs＝-0.00509deg/mm2。設(shè)定為非同步曲線結(jié)束位置(同步曲線開始位置)的主軸位置xe＝271mm、從動軸位置θe＝495deg、速度ωe＝0.267deg/mm、加速度αe＝-0.00250deg/mm2。途中特定通過點設(shè)定為主軸位置xm＝250mm、從動軸位置θm＝400deg、速度ωm＝(θe-θm)/(xe-xm)＝4.524deg/mm、加速度αm＝0(deg/mm2)。于是，不會如表示相位和速度的關(guān)系的圖11所示，停止速度，而且如表示相位和速度的關(guān)系的圖12所示，可以連接加速度并進行平滑的動作。
接著，說明末端封閉裝置7為方形運動類型的情況。圖13是示意地表示方形運動式的末端封閉裝置的圖。如該圖13所示，將由伺服電機構(gòu)成的第三電機M3的旋轉(zhuǎn)力經(jīng)由帶、鏈條等的傳動部件7a傳遞給旋轉(zhuǎn)板7b。旋轉(zhuǎn)板7b上沿徑向具有可往復移動的滑塊7c。該滑塊7c隨旋轉(zhuǎn)板7b的旋轉(zhuǎn)而進行公轉(zhuǎn)移動，同時在該公轉(zhuǎn)移動時可向徑向移動。進而，滑塊7c與方形的導槽7d連接。由此，伴隨旋轉(zhuǎn)板7b的旋轉(zhuǎn)，滑塊7c進行公轉(zhuǎn)，但該移動軌跡沿著由導槽7d規(guī)定的無接頭狀的軌跡。從而，通過生成沿導槽7d的包裝薄膜1水平移動的區(qū)間7d’，滑塊7c沿包裝薄膜1在一定期間保持同一距離進行前進移動，然后，進行動作，以便到達經(jīng)過上升移動→后退移動→下降移動而沿基準的水平移動的區(qū)間7d。另外，在圖中，為了方便起見，僅記載了上側(cè)，但下側(cè)也有同樣的機構(gòu)。
而且，通過將該滑塊7c連接到末端封閉器而一體化，末端封閉器也沿滑塊7c的移動軌跡移動。此時，在上述沿水平移動的區(qū)間7d’移動中的末端封閉器的封閉面可以接觸到包裝薄膜1，并從上下夾住，通過使旋轉(zhuǎn)板7b旋轉(zhuǎn)而使末端封閉器的移動速度和包裝薄膜1的傳送速度一致，可以進行同步控制。此外，除此以外的區(qū)間為非同步控制區(qū)間。
另外，圖13中表示大致矩形(各角為圓弧)的軌跡(二點劃線)，但非同步控制區(qū)間的軌跡為任意的。進而，用于以該規(guī)定的軌跡移動的機構(gòu)也采用各種方式，可以沒有旋轉(zhuǎn)板7b等，也可以末端封閉器自身為滑塊7c。重要的是，伴隨第三驅(qū)動電機M3的旋轉(zhuǎn)，末端封閉器以規(guī)定的無接頭狀的軌跡移動，只要在該移動途中與包裝薄膜1平行地具有移動(此時，夾住包裝薄膜進行封閉)區(qū)間即可，用于以該軌跡移動的機構(gòu)為任意的。此外，第三驅(qū)動電機M3每一次旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)板7b進行一次旋轉(zhuǎn)也可以，不同也可以。上述電子凸輪的角度在圖13中與旋轉(zhuǎn)板7b的旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)。
圖14將方形運動的機構(gòu)抽象化，表示電子凸輪和包裝薄膜1。如圖14所示，在主軸的包裝薄膜1被從基準位置(0mm)運送到x1時同步開始，主軸位置到達x2時同步結(jié)束。從而，同步控制區(qū)間中的包裝薄膜1的移動距離為x2-x1。另一方面，在從動軸上從電子凸輪的位置為0度的基準位置起開始包裝處理，但在第一次的包裝處理中，從θ1時同步開始，在θ2時之前進行同步控制。從而，同步控制區(qū)間為θ2-θ1的角度范圍。
然后，成為非同步控制區(qū)間，該非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置(下一個同步控制區(qū)間的開始位置)的主軸位置為x3、從動軸的凸輪位置為θ3，該同步控制區(qū)間的結(jié)束位置(下一個非同步控制區(qū)間的開始位置)的主軸位置為x4、從動軸位置為θ4。
包裝機械中的方形移動的凸輪曲線如下。主軸x、從動軸θ分別在x1≤x≤x2、θ1≤θ≤θ2時為同步控制區(qū)間。該同步控制區(qū)間中的凸輪位置θ、凸輪速度d θ/dx、凸輪加速度d2θ/dt2的各個同步曲線如下述算式[算式3]。

將同步開始點向前后移動的系數(shù)xa 變更同步比率的系數(shù)b作為z＝b(x-xa)凸輪位置θ＝180[1-1/π*tan-1{(x2+x1-2z)/(x2-x1)*tan(π(θ2-θ1)/360)}]凸輪速度dθdx=360b(x2-x1)tan{π(θ2-θ1)/360}π(x2-x1)2+tan2{π(θ2-θ1)/360}*(x2+x1-2z)2]]>凸輪加速度d2θdx2=1440b2(x2-x1)(x2+x1-2z)tan3{π(θ2-θ1)/360}π[(x2-x1)2+tan2{π(θ2-θ1)/360}*(x2+x1-2z)2]2]]>根據(jù)上述算式，在以下的同步控制區(qū)間中，基于主軸的位置，對以下的位置、速度、加速度，對控制器的每個控制訊號進行設(shè)定并移動。
主軸的速度dx/dt(mm/sec)主軸的加速度d2x/dt2(mm/sec2)從動軸位置＝凸輪位置θ從動軸速度dθ/dt(deg/sec)＝(dθ/dx)*(dx/dt)從動軸加速度d2θ/dt2(deg/sec2)＝(d2θ/dx2)*(dx/dt)2+(dθ/dx)*(d2x/dt2)而且，基于上述算式的方形運動的同步控制區(qū)間中的動作曲線例如圖15到圖17所示，在各圖中，輸入實際單位進行表示。x0＝0mm，x1＝50mm，x2＝200mm，θ0＝0deg，θ1＝135deg，θ2＝225deg，R＝106mm，y＝75mm。
接著，說明非同步控制區(qū)間的控制曲線的計算。首先，在非同步曲線開始位置(方形運動同步曲線結(jié)束位置)為主軸x＝x2(mm)。如沒有同步開始點的變動，則指定上述同步曲線的各算式如以下[算式4]所示，通過對該[算式4]代入x＝x2，如[算式5]所示，可以求出同步結(jié)束位置中的各凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值。
方形運動凸輪曲線(最初的凸輪)
凸輪位置0＝180[1-1/π*tan-1{(x2+x1-2x)/(x2-x1)*tan(π(θ2-θ1)/360)}]凸輪速度dθdx=360π*(x2-x1)tan{π(θ2-θ1)/360}(x2-x1)2+tan2{π(θ2-θ1)/360}*(x2+x1-2x)2]]>凸輪加速度d2θdx2=1440π*(x2-x1)(x2+x1-2x)tan3{π(θ2-θ1)/360}[(x2-x1)2+tan2{π(θ2-θ1)/360}*(x2+x1-2x)2]2]]>[算式5]凸輪位置θ＝θ2(deg)＝180+(θ2-θ1)/2凸輪速度ω=ω2(deg/mm)]]>=dθdx=360π*tan{π(θ2-θ1)/360}(x2-x1)[1+tan2{π(θ2-θ1)/360}]]]>凸輪加速度α=α2(deg/mm2)]]>=d2θdx2=1440π*tan3{π(θ2-θ1)/360}(x2-x1)2[1+tan2{π(θ2-θ1)/360}]2]]>由此，取入xs＝x2，θs＝θ2，ωs＝ω2，αs＝α2作為求出非同步曲線時之前的凸輪的值。
此外，在沒有目標值的變更的情況下，下一個同步控制區(qū)間從成為主軸位置x＝x3時開始，在主軸位置為x3≤x≤x4之間，根據(jù)同步曲線進行控制。而且，該下一個同步控制區(qū)間中的凸輪位置θ、凸輪速度dθ/dx、凸輪加速度d2θ/dx2分別根據(jù)下述算式[算式6]所示的同步曲線被控制。
方形運動凸輪曲線(下一個凸輪)凸輪位置θ＝180[1-1/π*tan-1{(x4+x3-2x)/(x4-x3)*tan(π(θ4-θ3)/360)}]凸輪速度
dθdx=360π*(x4-x3)tan{π(θ4-θ3)/360}(x4-x3)2+tan2{π(θ4-θ3)/360}(x4+x3-2x)2]]>凸輪加速度d2θdx2=1440π*(x4-x3)(x4+x3-2x)tan3{π(θ4-θ3)/360}[(x4-x3)2+tan2{π(θ4-θ3)/360}*(x4+x3-2x)2]2]]>而且，該同步控制區(qū)間的開始位置(x＝x3)的各凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值可以執(zhí)行[算式7]并求出。而且，該求出的各值成為主軸x的位置位于x2≤x≤x3的區(qū)間的非同步控制區(qū)間中的結(jié)束位置的各值、即該非同步控制區(qū)間中的各個目標值。換言之，作為xe＝x3，θe＝θ3，ωe＝ω3，αe＝α3，對非同步曲線隨時設(shè)定。
凸輪位置θ＝θ3(deg)＝180+(θ4-θ3)/2凸輪速度dθ/dx=ω3(deg/mm)]]>=dθdx=360π*tan{π(θ4-θ3)/360}(x4-x3)[1+tan2{π(θ4-θ3)/360}]]]>凸輪加速度d2θ/dx2=α3(deg/mm2)]]>=d2θdx2=1440π*tan3{π(θ4-θ3)/360}(x4-x3)2[1+tan2{π(θ4-θ3)/360}]2]]>而且，由于主軸位置x＝x2時的目標值(非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置的主軸位置)xe為x3，因此生成通過兩點的五次曲線。而且，主軸當前位置x(mm)為xs≤x≤xe、即x2≤x≤x3時，對每控制循環(huán)求五次曲線并移動。此外，一次進入非同步控制區(qū)間內(nèi)，如果求出各設(shè)定值(凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度)，則隨圖3的流程圖的處理步驟S6的執(zhí)行，設(shè)定為下一個控制循環(huán)中的非同步曲線開始位置。這樣，逐次更新非同步曲線開始位置，同時進行基于五次曲線的非同步控制，直到主軸位置x＝x3為止。
以后，交替執(zhí)行控制動作區(qū)間和非控制動作區(qū)間，在途中變更了目標值的情況下，每次進行運算處理，非同步曲線為五次曲線，與同步曲線連接。
表示一例如圖18到圖21所示。換言之，如圖18所示，如相位和變位，即使改變開始方形曲線的同步的位置或同步比率，如圖19所示的相位和速度的特性所示，在臨界點平滑地連接速度。同樣，在圖20所示的相位和加速度的特性中，如圖21的放大圖中可確認的，加速度也在臨界點連接。從而，難以發(fā)生沖擊和振動。而且，由于對各控制循環(huán)設(shè)定從動軸的伺服的目標位置、目標速度、目標加速度，所以在聯(lián)機開始同步的情況下，即使改變比率也可以對應(yīng)。
接著，說明末端封閉裝置7為曲柄運動類型的情況。圖22是示意地表示曲柄運動式的末端封閉裝置的圖。如該圖22所示，將由伺服電機構(gòu)成的第三電機M3的旋轉(zhuǎn)力經(jīng)由帶、鏈條等傳動部件7a傳遞到旋轉(zhuǎn)板(具有如曲臂的功能)7b。在旋轉(zhuǎn)板7b的周緣附近設(shè)置曲柄銷7f，連接棒7g的一端可旋轉(zhuǎn)地與該曲柄銷7f連接。該連接棒7g的另一端上連接滑塊7h，該滑塊7h可在導軌7i內(nèi)往復直線運動。由此，如旋轉(zhuǎn)板7b隨第三驅(qū)動電機M3的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，則伴隨于此，滑塊7h通過曲柄機構(gòu)重復進行往復直線運動。而且，將末端封閉器可上下移動地連接到該滑塊7h。
當然，圖22中，僅記載了包裝薄膜1的上側(cè)機構(gòu)，但下側(cè)也設(shè)置同樣的機構(gòu)。而且，在規(guī)定的定時上下移動末端封閉器，在來到同步開始點時，從上下夾住包裝薄膜，并以該狀態(tài)前進移動，如到達同步結(jié)束點，則末端封閉器離開。然后，封閉器以規(guī)定的軌跡前后進移動，并到達基礎(chǔ)的同步開始點。
這樣，在末端封閉器夾住包裝薄膜時，控制(同步控制)旋轉(zhuǎn)板7b的轉(zhuǎn)速，以使末端封閉器即滑塊7h的前進移動速度與包裝薄膜1的傳送速度一致，在除此以外的非同步控制區(qū)間中，包裝薄膜的下一個末端封閉部位到達同步開始點時，進行控制，以便末端封閉器到達該同步開始點。
圖23將曲柄運動的機構(gòu)抽象化，表示曲柄機構(gòu)和包裝薄膜1。如圖23所示，在主軸的包裝薄膜1從基準位置(0mm)被傳送到x1時，同步開始，在主軸位置到達x2時，同步結(jié)束。從而，同步控制區(qū)間中的包裝薄膜1的移動距離為x2-x1。另一方面，在從動軸上，從電子凸輪的位置為0度的基準位置開始包裝處理，在第一次的包裝處理中，從θ1時開始同步，到θ2之前進行同步控制。從而，同步控制區(qū)間為θ2-θ1的角度范圍。
然后，成為非同步控制區(qū)間，該非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置(下一個同步控制區(qū)間的開始位置)的主軸位置為x3、從動軸的凸輪位置為θ3，該同步控制區(qū)間的結(jié)束位置(下一個非同步控制區(qū)間的開始位置)的主軸位置為x4、從動軸位置為θ4。
曲柄運動的凸輪曲線如下。主軸x、從動軸θ分別為x1≤x≤x2、θ1≤θ≤θ2時為同步控制區(qū)間。該同步控制區(qū)間中的凸輪位置θ、凸輪速度dθ/dx、凸輪加速度d2θ/dx2的各個同步曲線如下述算式[算式8]。
同步開始點前后移動的系數(shù)xa變更同步比率的系數(shù)by、R、L為常數(shù)。
z＝b(x-xa)β=180πtan-1yz]]>dβdx=-180byπ(z2+y2)]]>d2βdx2=360b2yzπ(z2+y2)2]]>凸輪位置順時針θ=180π[sin-1L2-R2-z2-y22Rz2+y2]-β]]>逆時針θ=180π[π-sin-1L2-R2-z2-y22Rz2+y2]-β]]>凸輪速度dθdx=90b(R2-L2-y2)z-z3πRz2+y2(z2+y2)cos{π180(θ+β)}-dβdx]]>凸輪加速度d2θdx2=90b2{(L2-R2)(2z2-y2)-y2(z2+y2)}πRz2+y2(z2+y2)2cos{π180(θ+β)}+π180(dθdx+dβdx)2tan(θ+β)}-d2βdx2]]>
根據(jù)上述算式，以下的同步控制區(qū)間中，基于主軸的位置對于以下的位置、速度、加速度在控制器的每個控制循環(huán)進行設(shè)定并移動。
主軸的加速度d2x/dt2(mm/sec2)從動軸位置＝凸輪位置θ從動軸速度dθ/dt(deg/sec)＝(dθ/dx)*(dx/dt)從動軸加速度d2θ/dt2(deg/sec2)＝(d2θ/dx2)*(dx/dt)2+(dθ/dx)*(d2x/dt2)而且，基于上述算式的曲柄運動的同步控制區(qū)間中的動作曲線例如圖24到圖26所示，在各圖中，輸入實際單位進行表示。x0＝44.2mm，x1＝200mm，θ0＝135度，θ1＝225度，R＝70mm，y＝70mm，L＝200mm。
接著，說明非同步控制區(qū)間的控制曲線的計算。首先，在非同步曲線開始位置(曲柄運動凸輪同步曲線結(jié)束位置)為主軸x＝x2(mm)。如沒有同步開始點的變動，則指定上述同步曲線的各算式如以下[算式9]所示，通過對該[算式4]代入x＝x2，如[算式10]所示，可以求出同步結(jié)束位置中的各凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值。
y、R、L為常數(shù)。
z＝b(x-xa)β=180πtan-1yx]]>dβdx=-180yπ(x2+y2)]]>d2βdx2=360ydxπ(x2+y2)2]]>凸輪位置順時針θ=180π[sin-1L2-R2-x2-y22Rx2+y2]-β]]>逆時針
θ=180π[π-sin-1L2-R2-x2-y22Rx2+y2]-β]]>凸輪速度dθdx=90(R2-L2-y2)x-x3πRx2+y2(x2+y2)cos{π180(θ+β)}-dβdx]]>凸輪加速度d2θdx2=90{(L2-R2)(2x2-y2)-y2(x2+y2)}πRx2+y2(x2+y2)2cos{π180(θ+β)}+π180(dθdx+dβdx)2tan{π180(θ+β)}-d2βdx2]]>[算式10]曲柄運動凸輪曲線(最初的凸輪)y、R、L為常數(shù)。
z＝b(x-xa)β=180πtan-1yx2]]>dβdx=-180yπ(x22+y2)]]>d2βdx2=360yx2π(x22+y2)2]]>凸輪位置順時針θ2(deg)=180π[sin-1L2-R2-x22-y22Rx22+y2]-β]]>逆時針θ2(deg)=180π[π-sin-1L2-R2-x22-y22Rx22+y2]-β]]>凸輪速度ω=ω2(deg/mm)=dθdx=-90(R2-L2-y2)x2-x23πRx22+y2(x22+y2)cos{π180(θ2+β)}-dβdx]]>凸輪加速度
a=a2(deg/mm2)=d2θdx2]]>=90{(L2-R2)(2x22-y2)-y2(x22+y2)}πRx22+y2(x2+y2)2cos{π180(θ2+β)}+π180(dθdx+dβdx)2tan{π180(θ2+β)}-d2βdx2]]>由此，取入xs＝x2，θs＝θ2，ωs＝ω3，αs＝α2作為求出非同步曲線時之前的凸輪的值。此外，在沒有目標值的變更的情況下，下一個同步控制區(qū)間從成為主軸位置x＝x3時開始，在主軸位置為x3≤x≤x4之間，根據(jù)同步曲線進行控制。而且，該下一個同步控制區(qū)間中的凸輪位置θ、凸輪速度dθ/dx、凸輪加速度d2θ/dx2分別根據(jù)下述算式[算式11]所示的同步曲線被控制。
曲柄運動凸輪曲線(下一個凸輪)y、R、L為常數(shù)。
β=180πtan-1yx3]]>dβdx=-180yπ(x32+y2)]]>d2βdx2=360yx3π(x32+y2)2]]>凸輪位置順時針θ3(deg)=180π[sin-1L2-R2-x32-y22Rx32+y2]-β]]>逆時針θ3(deg)=180π[π-sin-1L2-R2-x32-y22Rx32+y2]-β]]>凸輪速度ω=ω3(deg/mm)=dθdx=90(R2-L2-y2)x3-x33πRx32+y2(x32+y2)cos{π180(θ3+β)}-dβdx]]>凸輪加速度
a=a3(deg/mm2)d2θdx2]]>=90{(L2-R2)(2x32-y2)-y2(x32+y2)}πRx32+y2(x32+y2)2cos{π180(θ3+β)}+π180(dθdx+dβdx)2tan{π180(θ3+β)}-d2βdx2]]>而且，該同步控制區(qū)間的開始位置(x＝x3)的各凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值可以執(zhí)行[算式12]并求出。而且，該求出的各值成為主軸x的位置位于x2≤x≤x3之間的非同步控制區(qū)間中的結(jié)束位置的各值、即該非同步控制區(qū)間中的各個目標值。換言之，作為xe＝x3，θe＝θ3，ωe＝ω3，αe＝α3，對非同步曲線隨時設(shè)定。
凸輪位置θ(deg)＝A5(x-xs)5+A4(x-xs)4+A3(x-xs)3+0.5αs(x-xs)2+ωs(x-xs)+θs凸輪速度dθ/dx(deg/mm)＝5*A5(x-xs)4+4*A4(x-xs)3+3*A3(x-xs)2+αs(x-xs)+ωs凸輪加速度d2θ/dx2(deg/mm2)＝20*A5(x-xs)3+12*A4(x-xs)2+6*A3(x-xs)+αs系數(shù)A5＝6(θe-θs)/(xe-xs)5-3(ωe+ωs)/(xe-xs)4+0.5(αe-αs)/(xe-xs)3A4＝-15(θe-θs)/(xe-xs)4+(7ωe+8ωs)/(xe-xs)3+(1.5αs-αe)/(xe-xs)2A3＝10(θe-θs)/(xe-xs)3-2(2ωe+3ωs)/(xe-xs)2+0.5(αe-3αs)/(xe-xs)而且，由于主軸位置x＝x2時的目標值(非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置的主軸位置)xe為x3，因此生成通過兩點的五次曲線。而且，主軸當前位置x(mm)為xs≤x≤xe、即x2≤x≤x3時，對每控制循環(huán)求五次曲線并移動。此外，一次進入非同步控制區(qū)間內(nèi)，如果求出各設(shè)定值(凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度)，則隨圖3的流程圖的處理步驟S6的執(zhí)行，設(shè)定為下一個控制循環(huán)中的非同步曲線開始位置。這樣，逐次更新非同步曲線開始位置，同時進行基于五次曲線的非同步控制，直到主軸位置x＝x3為止。
以后，交替執(zhí)行控制動作區(qū)間和非控制動作區(qū)間，在途中變更了目標值的情況下，每次進行運算處理，非同步曲線為五次曲線，與同步曲線連接。
表示一例如圖27到圖29所示。換言之，如圖27所示，如相位和變位，即使改變開始方形曲線的同步的位置或同步比率，如圖28所示的相位和速度的特性所示，在臨界點平滑地連接速度。同樣，在圖29所示的相位和加速度的特性中，加速度也在臨界點連接。從而，難以發(fā)生沖擊和振動。而且，由于對各控制循環(huán)設(shè)定從動軸的伺服的目標位置、目標速度、目標加速度，所以在聯(lián)機開始同步的情況下，即使改變比率也可以對應(yīng)。
在上述各實施方式中，都表示了應(yīng)用于包裝機械的末端封閉裝置用的驅(qū)動電機(伺服電機)的控制的例子，但本發(fā)明不限定于此，例如也可以利用于對于對包裝薄膜供給被包裝物的被包裝物運送供給部件的驅(qū)動電機(伺服電機)的控制。即，由于被包裝物的傳送速度和包裝薄膜的傳送速度通常不同，所以例如在以一定的速度傳送包裝薄膜的情況下，僅在對包裝薄膜供給被包裝物期間，使被包裝物的傳送速度與包裝薄膜的傳送速度同步，除此以外的期間，與包裝薄膜的傳送速度進行非同步控制，可以通過規(guī)定的非同步曲線(五次曲線等)控制。
作為末端封閉裝置7的一方式，除了上述方形運動式或曲柄運動式以外，也有稱為轉(zhuǎn)動的類型。該轉(zhuǎn)動類型的末端封閉裝置7分別將末端封閉器直接或間接地安裝在上下一對旋轉(zhuǎn)軸上。而且，隨著旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，末端封閉器也旋轉(zhuǎn)，在規(guī)定的定時上下的末端封閉器從上下夾住包裝薄膜并進行封閉、切割。
這里，與上述各類型的末端封閉裝置同樣，最初的同步控制區(qū)間開始位置的主軸位置為x1且從動軸位置為θ1，同步控制區(qū)間結(jié)束位置(非同步控制區(qū)間內(nèi)開始位置)的主軸位置為x2且從動軸位置為θ2。而且，下一個同步控制區(qū)間開始位置的主軸位置為x3且從動軸位置為θ3，同步控制區(qū)間結(jié)束位置(非同步控制區(qū)間開始位置)的主軸位置為x4且從動軸位置為θ4。于是，產(chǎn)生θ1≤θ2≤θ3≤θ4，x1≤x2≤x3≤x4的關(guān)系。
而且，同步曲線由(θ-θ1)＝(θ2-θ1)/(x2-x1)*(x-x1)表示。這里，θ是從動軸的位置，x是主軸的位置。
以x對上述算式進行微分，則成為dθ/dx＝(θ2-θ1)/(x2-x1)。
即凸輪速度為
ω1＝ω2＝(θ2-θ1)/(x2-x1)。
進而以x對上述算式進行微分，則成為d2θ/dx2＝0。凸輪加速度為0。
同樣，下一個同步曲線表示為(θ-θ3)＝(θ4-θ3)/(x4-x3)*(x-x3)。
將上述算式以x微分，則成為dθ/dx＝(θ4-θ3)/(x4-x3)。
凸輪速度為ω3＝ω4＝(θ4-θ3)/(x4-x3)。進而，以x微分，則成為d2θ/dx2＝0，凸輪加速度為0。
上述各值，即，將xs＝x2，xe＝x3，θs＝θ2，θe＝θ3代入[算式12]的算式，則ωs＝ω2＝(θ2-θ1)/(x2-x1)ωe＝ω3＝(θ4-θ3)/(x4-x3)作為αs＝0 αe＝0代入，從而生成連接同步曲線間的非同步曲線。
由此，可以為平滑的波形。而且，根據(jù)上述實施方式，由于對xs、θs、ωs、αs代入前面的凸輪的值，因此即使下一個同步曲線被變更，也可以連接凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度。
考慮應(yīng)用于滾珠絲杠、齒輪齒條副的同步動作的情況。將從動軸的伺服電機安裝到滾珠絲杠或者齒輪齒條副的機械系統(tǒng)。滾珠絲杠或者齒輪齒條副與主軸的部件平行地放置。該情況下的動作如下。
y＝p×θ這里，y是滾珠絲杠或者齒輪齒條副的移動量，一般以mm表示。而且，在滾珠絲杠的情況下，成為P＝滾珠絲杠的螺距/360(度)，在齒輪齒條副的情況下，成為P＝小齒輪直徑π/360(度)。
x是主軸的位置，由于有y2＝p×θ2，y1＝p×θ1的關(guān)系，所以同步曲線從(y-y1)＝(y2-y1)/(x2-X1)*(x-x1)，表示為(θ-θ1)＝(θ2-θ1)/(x2-X1)*(x-x1)。
這里，θ是從動軸的位置，x是主軸的位置，θ2是從動軸的同步曲線結(jié)束位置，θ1是從動軸的同步曲線開始位置，x2是主軸的同步曲線結(jié)束位置，x1是主軸的同步曲線開始位置。
將上述算式以x微分，則成為dθ/dx＝(θ2-θ1)/(x2-x1)。
即凸輪速度為ω1＝(θ2-θ1)/(x2-x1)。
如進一步以x微分，則成為d2θ/dx2＝0，凸輪加速度為0。
從動軸移動出的位置即非同步曲線開始位置是主軸的位置為x0，從動軸的位置為0，凸輪位置ω0＝0，凸輪加速度α0＝0，非同步曲線結(jié)束位置(同步曲線開始位置)是主軸的位置為x1，從動軸的位置為θ1。
而且，凸輪速度為ω1＝(θ2-θ1)/(x2-x1)，凸輪加速度為α1＝0。
而且，通過對上述[算式12]的算式代入xs＝x0，xe＝x1，θs＝θ0，θe＝θ1，ωs＝ω0＝0，ωe＝ω1＝(θ2-θ1)/(x2-x1)，αs＝0，αe＝0，生成連接同步曲線間的非同步曲線。
同步曲線結(jié)束位置(非同步曲線開始位置)是主軸的位置x2，從動軸的位置為θ2。凸輪速度ω2＝(θ2-θ1)/(x2-x1)，凸輪加速度為0。從動軸停止的位置、即非同步曲線結(jié)束位置是主軸的位置為x3，從動軸的位置為θ3。而且，凸輪速度、凸輪加速度α0為0。
同樣，對[算式12]代入xs＝x2，xe＝x3，θs＝θ2，θe＝θ3，ωs＝ω2＝(θ2-θ1)/(x2-x1)，ωe＝0，αs＝0，αe＝0，可以生成連接同步曲線間的非同步曲線。
作為包裝機械以外的同步控制的應(yīng)用，印刷機械也有效。印刷機械中紙等被印刷物和有印刷面的輥部分同步動作。該動作中，有時要對開始印刷的位置向前后校正。該校正動作通過使用本發(fā)明的五次曲線的非同步控制，可以平滑地進行校正動作。
滾珠絲杠或齒輪齒條副由于兩端有界限，因此需要停止。因此，通過使用本發(fā)明，可以為平滑的波形。進而，通過應(yīng)用上述實施方式，由于對xs、θs、ωs、αs輸入前面的凸輪的值，因此即使同步曲線被變更，也可以連接凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度。
進而，也可以應(yīng)用于單獨的切割裝置而不是封閉裝置。此外，封閉或切割的對象不限于包裝薄膜，也可以應(yīng)用于各種薄片形狀的東西。進而，不限于這樣的封閉裝置或切割裝置，當然可以應(yīng)用于使用了伺服電機的電子凸輪的控制方法、控制系統(tǒng)。
例如，關(guān)于建材的同步切斷，對于通過同步輸送來的電子部件或底座的加工或部件的插入，對玻璃的同步切斷或加工，對沿流水線輸送來的汽車同步加工或插入部件等的同步控制，本發(fā)明的非同步控制通過使用非同步區(qū)間可以為平滑的波形。進而，通過應(yīng)用上述實施方式，即使同步曲線變更，也可以連接凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度。
進而，關(guān)于直行類的機器人、水平、圓筒、垂直機器人的多個軸的同步控制，通過對非同步區(qū)間中的機器人的各軸的動作使用本發(fā)明的非同步控制，可以為平滑的波形。進而，通過應(yīng)用上述實施方式，即使同步曲線變更，也可以連接凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度。
權(quán)利要求
1.一種電子凸輪的控制方法，該電子凸輪使用伺服電機，其特征在于，具有進行使作為控制對象物的從動軸對于主軸位置同步動作的控制的同步控制區(qū)間；以及進行用于使所述控制對象物從該同步控制區(qū)間的結(jié)束位置移動到下一個同步控制區(qū)間的開始位置為止的控制的非同步控制區(qū)間，所述非同步控制區(qū)間中的控制，通過對電子凸輪的位置控制使用五次函數(shù)、對電子凸輪的速度控制使用四次函數(shù)、對電子凸輪的加速度控制使用三次函數(shù)，可以平滑地控制所述非同步控制區(qū)間和所述同步控制區(qū)間被切換的變化點附近的電子凸輪的動作。
2.如權(quán)利要求1所述的電子凸輪的控制方法，其特征在于，可以作為各函數(shù)的輸入?yún)?shù)而隨時接受作為非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置信息的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子凸輪的控制方法，其特征在于，作為所述非同步控制區(qū)間的開始位置信息，在每個控制循環(huán)，將上一次的控制循環(huán)中求出的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值作為各函數(shù)的輸入?yún)?shù)。
4.如權(quán)利要求1至3的任何一項所述的電子凸輪的控制方法，其特征在于，求所述五次函數(shù)，使其通過作為所述非同步控制區(qū)間的途中特定通過點而設(shè)定的相對于主軸位置的凸輪位置，并求所述三次函數(shù)，以使該途中特定通過點的凸輪加速度接近0。
5.一種伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于，具有進行使作為控制對象物的從動軸對于主軸位置同步動作的控制的同步控制區(qū)間，以及進行用于使所述控制對象物從該同步控制區(qū)間的結(jié)束位置移動到下一個同步控制區(qū)間的開始位置的控制的非同步控制區(qū)間，該系統(tǒng)包括臨界點條件設(shè)定部件，設(shè)定有關(guān)非同步控制區(qū)間的開始位置以及結(jié)束位置的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度；判斷部件，基于取得的主軸位置，判斷在同步控制區(qū)間內(nèi)還是在非同步控制區(qū)間內(nèi)；控制曲線生成部件，在該判斷部件的判斷結(jié)果為非同步控制區(qū)間的情況下，基于所述非同步控制區(qū)間的開始位置以及結(jié)束位置的凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度，求由五次函數(shù)構(gòu)成的相對于主軸位置的凸輪位置的非同步曲線、由四次函數(shù)構(gòu)成的相對于主軸位置的凸輪速度的非同步曲線、三次函數(shù)的相對于主軸位置的加速度的非同步曲線；以及基于由該控制曲線生成部件求出的各非同步曲線和所述取得的主軸位置，生成并輸出用于使伺服電機動作的輸出信息的部件。
6.如權(quán)利要求5所述的伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于，即使是非同步控制區(qū)間中，也可以輸入該非同步控制區(qū)間的結(jié)束位置的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度的值，所述控制曲線生成部件基于該輸入的各值逐次生成所述各非同步曲線。
7.如權(quán)利要求5或6所述的伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制曲線生成部件包括在非同步控制區(qū)間中的每個控制循環(huán)中，將前一個循環(huán)的主軸位置、凸輪位置、凸輪速度、凸輪加速度作為非同步曲線的開始位置而生成本次的控制循環(huán)中的非同步曲線的功能。
8.如權(quán)利要求5至7的任何一項所述的伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于，包括設(shè)定所述非同步控制區(qū)間的途中特定通過點的部件，所述控制曲線生成部件在非同步控制區(qū)間中生成非同步曲線時，進行求所述五次函數(shù)，使其通過所述設(shè)定的途中特定通過點的對于主軸位置的凸輪位置，并求三次函數(shù)，以使該途中特定通過點的凸輪加速度為0的處理。
9.如權(quán)利要求5至8的任何一項所述的伺服電機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制曲線生成部件包括在所述同步控制區(qū)間中，生成基于方形運動曲線或曲柄運動曲線設(shè)定的同步曲線的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在同步控制區(qū)間和非同步控制區(qū)間的變位點，加速度等可以平滑地連接、不發(fā)生振動等的電子凸輪控制方法。這是一種使用伺服電機的電子凸輪的控制方法。具有進行以一定速度使控制對象物移動的控制的同步控制區(qū)間，以及具有進行使所述控制對象物從該同步控制區(qū)間的結(jié)束位置移動到下一個同步控制區(qū)間的開始位置的控制的非同步控制區(qū)間，所述非同步控制區(qū)間中的控制對電子凸輪的位置控制使用五次函數(shù)，對電子凸輪的速度控制使用四次函數(shù)，對電子凸輪的加速度控制使用三次函數(shù)，從而控制使所述非同步控制區(qū)間和所述同步控制區(qū)間切換的變化點附近的電子凸輪的動作平滑。
文檔編號B65B51/10GK1782935SQ200510125440
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者前田浩之 申請人:歐姆龍株式會社