電子カムコントローラ
【課題】 サーボモータ等を使用することなく従軸制御の位置決め精度の向上を図る。
【解決手段】 エンコーダ３の主軸パルスａ，ｂに基づいてクロック信号ｃ等を生成する信号生成部１０と、クロック信号ｃを方向信号ｄが示す方向に計数して分周比可変可能に分周して従軸パルスｆとして出力する従軸パルス生成部２０と、クロック信号ｃ及び方向信号ｄに基づき従軸パルス生成部２０の分周比を制御する分周比制御部３０とを備える。分周比制御部３０は、メモリ部３２に予め記録されたカム曲線データＫに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づき従軸パルス生成部２０の分周比を制御している。
【解決手段】 エンコーダ３の主軸パルスａ，ｂに基づいてクロック信号ｃ等を生成する信号生成部１０と、クロック信号ｃを方向信号ｄが示す方向に計数して分周比可変可能に分周して従軸パルスｆとして出力する従軸パルス生成部２０と、クロック信号ｃ及び方向信号ｄに基づき従軸パルス生成部２０の分周比を制御する分周比制御部３０とを備える。分周比制御部３０は、メモリ部３２に予め記録されたカム曲線データＫに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づき従軸パルス生成部２０の分周比を制御している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め設定されたカム曲線データに基づいて駆動対象部を駆動して電気的にカム動作を実現する電子カムコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子カムコントローラについては、主軸に取り付けられたエンコーダの出力信号を予め設定されたカム曲線データに従って分周して従軸パルスを生成し、従軸のステッピングモータ等の駆動を制御する構成となっており、カム曲線データの設定を変更すれば異なったカム動作が実現されることから、カム機構を有した各種機械に多用されている（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−０７３００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例による場合、主軸が様々な要因でハンチングすると、実際の主軸の進み量に対して従軸の進み量に誤差が発生し、これに伴って従軸制御の位置決め精度が低下する。もっとも、サーボモータ等を使用して最適制御を行ったときは、ハンチングが少なくなり上記問題が緩和されるが、制御装置全体の構成が複雑化してコスト高になるという別の問題を招来する。
【０００５】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その主たる目的とするところは、サーボモータ等を使用することなく従軸制御の位置決め精度の向上を図ることが可能な電子カムコントローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の電子カムコントローラは、主軸用エンコーダの主軸パルスに基づいて少なくともクロック信号を生成する信号生成部と、当該クロック信号を方向信号が示す方向に計数して分周比可変可能に分周し少なくとも当該信号を当該主軸パルスに同期した従軸パルスとして出力する従軸パルス生成部と、クロック信号及び方向信号に基づいて従軸パルス生成部の分周比を制御する分周比制御部とを備えている。特に分周比制御部は、クロック信号及び方向信号に基づいてデータ切替信号及びデータ切替方向信号を生成するタイミング制御部と、カム曲線を主軸移動量と従軸移動量との関係を用いて表したカム曲線データが予め記憶されたメモリ部と、前記メモリ部上のカム曲線データを前記データ切替方向信号が示す方向を切り替えつつ前記データ切替信号が示すタイミングで順次選択して出力する切替部と、前記切替部から出力されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて前記従軸パルス生成部の分周比を変化させる分周比調節部とを有している。タイミング制御部は、前記データ切替信号がアクティブになると以後の前記クロック信号を前記方向信号が示す方向に計数するアップダウンカウンタと、当該計数値が切替部から出力された主軸移動量の分だけ変化したタイミングをデータ切替信号として出力する一方、方向信号が変化した直後にデータ切替信号が最初にアクティブになったタイミングで方向が反転するデータ切替方向信号を出力する信号出力部とを有している。
【０００７】
この発明によると、主軸用エンコーダの主軸パルスが入力されると、信号生成部にて主軸パルスに基づきクロック信号が生成され、従軸パルス生成部にて方向信号が示す方向にクロック信号が計数され分周され、この信号が従軸パルスとして生成される。従軸パルス生成部の分周比については、分周比制御部にて予め用意されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて制御される。
【０００８】
よって、主軸の回転量を示す主軸パルスと主軸の回転方向を示す方向信号を用いて従軸パルスが生成され、予め用意されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて制御されることから、主軸が様々な要因でハンチングしたとしても、実際の主軸の進み量に対して従軸の進み量に誤差が発生せず、これに伴って従軸制御の位置決め精度が低くなることがなくなる。しかもサーボモータ等を使用しないことから、低コスト化と高性能化との双方を図ることが可能になるという効果がある。
【０００９】
好ましくは、複数種のカム曲線データが予め記憶されたカム曲線データ記憶部と、カム形状の種類を切り替えるためのカム切替情報が入力される入力部と、カム曲線データ記憶部上のカム曲線データを入力部を通じて入力されたカム切替情報の通りに読み出してカムデータ要求信号が示すタイミングで前記メモリ部に転送し、前記メモリ部上のカム曲線データを更新させるカムデータ管理部とを備えた構成にすると良い。この場合、切替部について、メモリ部からカム曲線データの最終データが選択されたことを示すカムデータ要求信号を出力する機能を有する構成のものを用いる。
【００１０】
この下位概念の発明によると、入力部を通じてカム切替情報が入力されると、カム曲線
データ記憶部からカム切替情報に従ってカム曲線データが読み出され、メモリ部上の記録内容がカムデータ要求信号が示すタイミングで上記カム曲線データに更新される。
【００１１】
よって、カム動作を停止することなくカム形状を連続して変更することができ、作業効率が向上するだけでなく、利用範囲の拡大化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子カムコントローラのブロック図である。
【図２】同コントローラのメモリ部に記録されたカム曲線データを示すグラフである。
【図３】同コントローラの信号生成部及び従軸パルス生成部等の基本動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図４】同コントローラの分周比制御部の主軸正転時の基本動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図５】同コントローラの分周比制御部の主軸の逆転時の基本動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図６】同コントローラの分周比制御部の主軸が逆転から正転に移行する際の基本動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図７】同コントローラの変形例を説明するための分周比制御部の一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る電子カムコントローラを図１乃至図６を参照して説明する。なお、特許請求の範囲に記載された発明特定事項と同電子カムコントローラの構成要素との間で対応関係が不明なものについては後記する符合の説明の欄において併せて示すものとする。
【００１４】
ここに例として挙げる電子カムコントローラＡは、図１に示すように主軸駆動用のステッピングモータ３に連結された光学式２相パルス出力型のエンコーダ４から出力された主軸パルスａ，ｂを入力として従軸パルスｆ等を生成し、従軸駆動用のステッピングモータ５をドライバBを通じて駆動させ、従軸２を主軸１に同期して回転させる構成となっている。図中１０は信号生成部、２０は従軸パルス生成部、３０は分周比制御部であり、各部により電子カムコントローラＡが構成されている。以下、各部の構成を詳細に説明する。
【００１５】
信号生成部１０については、主軸パルスａ（又は主軸パルスｂ）を所定逓倍してクロック信号ｃ（図３等参照）を生成するとともに、主軸パルスａと主軸パルスｂとの間の位相差を検出して方向信号ｄ（図３等参照）を生成する回路構成となっている。なお、方向信号ｄがＨレベルであるときには主軸１が正転、Ｌレベルであるときには主軸１が逆転していることを各々示している。
【００１６】
従軸パルス生成部２０については、クロック信号cを方向信号ｄが示す方向に計数して分周比可変可能に分周する可変分周器を主とした回路構成であり、従軸パルスｆ及び方向信号ｋを生成して出力するようになっている。クロック信号cを分周する分周比については分周比制御部３０にて生成された信号ｏに基づいて制御される。
【００１７】
従軸パルスｆは従軸駆動用ステッピングモータ５の回転角度を制御するための信号であって、主軸パルスａに同期した信号（図３等参照）となっている。方向信号ｋはステッピングモータ５の回転方向を制御するための信号である。従軸パルスｆ及び方向信号ｋの生成方法については後述する。
【００１８】
分周比制御部３０については、クロック信号ｃ及び方向信号ｄに基づいて信号ｏを生成して従軸パルス生成部２０の分周比を制御する回路である。本実施形態においては、タイミング制御部３１、メモリ部３２、切替部３４及び分周比調節部３５から構成されている。
【００１９】
タイミング制御部３１については、後記するデータ切替信号ｉがアクティブになると以後のクロック信号ｃを方向信号ｄが示す正負の方向に計数を開始するアップダウンカウンタ３１１と、アップダウンカウンタ３１１の計数値が切替部３４から出力された主軸移動量MAIN（n）の分だけ変化するとこのタイミングをデータ切替信号ｉとして出力する一方、方向信号dが変化した直後にデータ切替信号iが最初にアクティブになったタイミングで方向が反転するデータ切替方向信号ｊを出力する信号出力部３１２とを有している。
【００２０】
アップダウンカウンタ３１１については、信号生成部１０から出力されたクロック信号ｃ及び方向信号ｄが入力される一方、切替部３４から出力された主軸移動量MAIN（n）に係る信号である主軸移動量データｈが入力され、リセット／セット入力にはデータ切替信号ｉが入力されている。アップダウンカウンタ３１１の計数値はカウントデータｇとして信号出力部３１２に出力されている。アップダウンカウンタ３１１の具体的な動作を図４乃至図６を参照して説明する。
【００２１】
方向信号ｄがＨレベルであるときにはクロック信号ｃの入力毎にカウントアップし、データ切替信号ｉがアクティブになる度にリセットされる。その後、図５に示すように方向信号ｄがＨレベルからＬレベルに変化したときは、その時点でカウントアップからカウントダウンに変化し、データ切替信号ｉがアクティブになるタイミングで主軸移動量データｈがセットされる。そして、図６に示すように方向信号ｄがＬレベルからＨレベルに変化したときは、その時点でカウントダウンからカウントアップに変化する。以後は上記した動作の繰り返しである。
【００２２】
信号出力部３１２については、アップダウンカウンタ３１１から出力されたカウントデータｇと切替部３４から出力された主軸移動量データｈとを比較する比較器を主とした回路であり、その比較結果及び方向信号ｄに基づいてデータ切替信号ｉ及びデータ切替方向信号ｊを生成する構成となっている。信号出力部３１２の具体的な動作を図４乃至図６を参照して説明する。
【００２３】
データ切替信号ｉが所定期間アクティブ（本実施形態ではＨレベル）になるのは、方向信号ｄがＨレベルである状態では、カウントデータｇが主軸移動量MAIN（n）に等しくなった時点（例えば、図４で示すｔ０、ｔ１、ｔ２、図６で示されたｔ８等）であり、方向信号がＬレベルである状態では、カウントデータｇの値が０に等しくなった時点（例えば、図５で示すｔ４、ｔ５等）である。方向信号dがＨレベルからＬレベルに反転するのは、方向信号ｄがＨレベルからＬレベルに変化した直後にデータ切替信号iが最初にアクティブになった時点（例えば、図５で示すｔ４等）であり、方向信号dがＬレベルからＨレベルに反転するのは、方向信号ｄがＬレベルからＨレベルに変化した直後にデータ切替信号iが最初にアクティブになった時点（例えば，図６で示すｔ８等）である。このようなデータ切替信号ｉ及びデータ切替方向信号ｊがアップダウンカウンタ３１１の他、切替部３４のデータ制御部３４１に導かれている。
【００２４】
メモリ部３２については、カム曲線を主軸移動量と従軸移動量との関係を用いて表したカム曲線データＫが予め記録された記憶部である。本実施形態においては、複数のレジスタを用いている。カム曲線データＫについては、主軸移動量MAIN（n）と従軸移動量SUB(n)（ｎ＝１，２・・・α・・β: 1≦α＜β）とのβ個のデータ対の集合であり、各データ対が後述するマルチプレクサ３４２により選択出力可能になっている。主軸移動量MAIN（n）及び従軸移動量SUB(n)については、主軸上、従軸上の各所定区間毎に始点と終点の変位量を正負の数値で各々表されている。図２にはカム曲線の一例を示している。メモリ部３２に記録されたカム曲線データＫは、主軸移動量MAIN（１） と従軸移動量SUB（１）、主軸移動量MAIN（２） と従軸移動量SUB（２），・・・・，主軸移動量MAIN（β）と従軸移動量SUB(β)の各データ対がカム曲線に沿って順番に配列されたデータ群となっている。
【００２５】
切替部３４については、データ制御部３４１及びマルチプレクサ３４２を有し、メモリ部３２上のカム曲線データＫに含まれる上記データ対をデータ切替方向信号ｊが示す方向に順次切り替えつつデータ切替信号ｉが示すタイミングで順次選択して出力するようになっている。
【００２６】
例えば、メモリ部３２上のカム曲線データＫのうち切替部３４により現在選択されているデータ対が主軸移動量MAIN（１）及び従軸移動量SUB（１）であるとする。データ切替方向信号ｊがＨレベルである状態では、データ切替信号ｉがアクティブとなる毎にメモリ部３２から主軸移動量MAIN（２）及び従軸移動量SUB（２）、主軸移動量MAIN（３）及び従軸移動量SUB（３）・・・が順次的に選択され出力される。データ切替信号ｉがアクティブにならなくてもデータ切替方向信号ｊがＬレベルからＨレベルに変化すると、このタイミングでメモリ部３２上のカム曲線データＫに含まれるデータ対の選択出力が上記と全く同様に切り替わる。なお、カム曲線データＫの最終データである主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB（β）が選択出力されると、その後は、再び元に戻り主軸移動量MAIN（１）及び従軸移動量SUB（１）が選択出力可能となっている。
【００２７】
また、メモリ部３２上のカム曲線データＫのうち切替部３４により現在選択されているデータ対が主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB（β）であるとする。データ切替方向信号ｊがＬレベルである状態では、データ切替信号ｉがアクティブとなる毎にメモリ部３２から主軸移動量MAIN（β−１）及び従軸移動量SUB（β−１）、主軸移動量MAIN（β−２）及び従軸移動量SUB（β−２）・・・が順次的に選択され出力される。データ切替信号ｉがアクティブにならなくてもデータ切替方向信号ｊがＨレベルからＬレベルに変化すると、このタイミングでメモリ部３２上のカム曲線データＫに含まれるデータ対の選択出力が上記と全く同様に切り替わる。なお、カム曲線データＫの最終データである主軸移動量MAIN（１）及び従軸移動量SUB（１）が選択出力されると、その後は、再び元に戻り主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB（β）が選択出力可能となっている。
【００２８】
データ制御部３４１については、データ切替信号ｉ及びデータ切替方向信号ｊを入力としたｎ（メモリ部３２に記録されたカム曲線データＫに含まれるデータ対の個数に等しい値に設定）進カウンタである。即ち、データ切替方向信号ｊがＨレベルである状態でデータ切替信号ｉがアクティブになると、その度にカウントアップされる。一方、データ切替方向信号ｊがＬレベルである状態でデータ切替信号ｉがアクティブになると、その度にカウントダウンされる。このようなカウント値がデータ選択信号ｑとしてマルチプレクサ３４２の選択入力に出力されている。
【００２９】
マルチプレクサ３４２については、メモリ部３２上のカム曲線データＫをデータ選択信号ｑに従って選択する選択器であり、選択されたカム曲線データＫを従軸パルス生成部２０及び信号出力部３１２に出力している。例えば、データ選択信号ｑがカウント値１を示しているときには、マルチプレクサ３４２によりメモリ部３２上のカム曲線データＫから主軸移動量MAIN（１）及び従軸移動量SUB(１)が選択して出力される。また、データ選択信号ｑがカウント値２を示しているときには、マルチプレクサ３４２によりメモリ部３２上のカム曲線データＫから主軸移動量MAIN（２）及び従軸移動量SUB(２)が選択して出力される。
【００３０】
マルチプレクサ３４２から出力された主軸移動量MAIN（ｎ）に係る信号を主軸移動量データｈとして表し、従軸移動量SUB（ｎ）に係る信号を従軸移動量データｅとして表している。主軸移動量データｈについては信号出力部３１２に出力され、主軸移動量データｈと従軸移動量データｅの双方については分周比調節部３５に出力される。
【００３１】
分周比調節部３５については、切替部３４から出力されたカム曲線データＫに含まれる主軸移動量MAIN（ｎ）と従軸移動量SUB（ｎ）との比率（SUB（ｎ）／MAIN（ｎ）を演算し、この比率に基づいて従軸パルス生成部２０の分周比を変化させるための信号ｏを生成する構成となっている。
【００３２】
従軸パルス生成部２０については、上記したように主軸パルスｆを生成する他に、方向信号ｃ及び従軸移動量SUB（ｎ）に基づいて方向信号ｋを生成している。即ち、方向信号ｃが正転を示す状態で、従軸移動量SUB（ｎ）が正値を示すときには方向信号ｋをＨレベル(正転)とし、従軸移動量SUB（n）が負値を示すときには方向信号ｋをＬレベル（逆転）としている。一方、方向信号ｃが逆転を示す状態で、従軸移動量SUB（n）が正値を示すときには方向信号ｋをＬレベル(逆転)とし、従軸移動量SUB（n）が負値を示すときには方向信号ｋをＨレベル（正転）としている。
【００３３】
このようにして生成された主軸パルスｆ及び方向信号ｋがドライバＢに出力され、ドライバＢにて従軸駆動用のステッピングモータ５の各相励磁信号が生成される。
【００３４】
上記のように構成された電子カムコントローラＡの動作を図３乃至図６を参照して説明する。
【００３５】
主軸１がステッピングモータ３により回転し、これに応じてエンコーダ４から主軸パルスａ，ｂが入力される。主軸パルスａ，ｂの入力に従って図３に示すようにクロック信号ｃ及び方向信号ｄが作成されクロック信号ｃが分周され、その結果、従軸パルスｆが生成される。クロック信号cの分周比はメモリ部３２上のカム曲線データＫに含まれる主軸移動量MAIN（n）と従軸移動量SUB（n）との比率に比例し、これに応じて従軸パルスｆのパルス幅が変化する。このような従軸パルスｆ等がドライバＢに出力され、ドライバＢにて各相励磁信号が作成され、これに伴ってステッピングモータ５が駆動する。その結果、従軸２が主軸１に同期して回転する。従軸パルスｆの作成に不可欠な主軸移動量MAIN（n）と従軸移動量SUB（n）については以下のようにして作成される。
【００３６】
まず、図４に示すように方向信号ｄがＨレベルである状態において、アップダウンカウンタ３１１が時間ｔ０からクロック信号ｃの入力の度にカウントアップする。このカウントアップされている間、メモリ部３２上のカム曲線データＫのうちマルチプレクサ３４２にて選択出力されているデータ対は、主軸移動量MAIN（α）及び従軸移動量SUB （α）である。その後、アップダウンカウンタ３１１のカウント値がマルチプレクサ３４２から出力されている主軸移動量MAIN（α）の値‘ｌ’に一致すると、時間ｔ１でデータ切替信号ｉがアクティブとなる。これに伴ってアップダウンカウンタ３１１がリセットされ、マルチプレクサ３４２にて選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（α）及び従軸移動量SUB （α）から主軸移動量MAIN（α＋1 ）及び従軸移動量SUB （α＋1 ）に変化する。
【００３７】
アップダウンカウンタ３１１が時間ｔ１からクロック信号ｃの入力の度にカウントアップされ、アップダウンカウンタ３１１のカウント値がマルチプレクサ３４２から出力されている主軸移動量MAIN（α＋１）の値‘ｍ’に一致すると、時間ｔ２でデータ切替信号ｉがアクティブとなる。これに伴ってアップダウンカウンタ３１１がリセットされ、マルチプレクサ３４２から出力される選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（α＋１）及び従軸移動量SUB （α＋１）から主軸移動量MAIN（α＋２）及び従軸移動量SUB （α＋２）に変化する。
【００３８】
その後、図５に示すように時間ｔ３にて方向信号ｄがＨレベルからＬレベルに変化すると、アップダウンカウンタ３１１がクロック信号ｃの入力の度にカウントダウンする。このときのマルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB （β）であると仮定する。アップダウンカウンタ３１１が時間ｔ４にてアンダーフローすると、データ切替方向信号ｊがＨレベルからＬレベルに変化し、マルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB （β）から主軸移動量MAIN（β−１）及び従軸移動量SUB （β−１）に変化する。と同時に、アップダウンカウンタ３１１が主軸移動量MAIN（β−１）の値‘ｌ’にセットされる。
【００３９】
アップダウンカウンタ３１１が時間ｔ４からクロック信号ｃの入力の度にカウントダウンされ、時間ｔ５で各々アンダーフローすると、データ切替信号ｉがアクティブとなり、マルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（β−１）及び従軸移動量SUB （β−１）から主軸移動量MAIN（β−２）及び従軸移動量SUB （β−２）に変化する。図６に示す時間ｔ６でも全く同様である。マルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（β−２）及び従軸移動量SUB （β−２）から主軸移動量MAIN（β−３）及び従軸移動量SUB （β−３）に変化する。
【００４０】
その後、時間ｔ７にて方向信号ｄがＬレベルからＨレベルに変化すると、アップダウンカウンタ３１１がクロック信号ｃの入力の度にカウントアップし、アップダウンカウンタ３１１がオーバーフローすると、データ切替方向信号ｊがＬレベルからＨレベルに変化する。マルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（β−３）及び従軸移動量SUB （β−３）から主軸移動量MAIN（β−２）及び従軸移動量SUB （β−２）に変化する。これ以後の動作については上記と全く同様である。
【００４１】
このような電子カムコントローラＡを用いた場合、主軸１の回転停止等の際に主軸１がハンチングしたとしても、主軸１の進み量に対して従軸２の進み量に誤差が発生せず、これに伴って従軸制御の位置決め精度が低くなることがなくなる。しかも非常にシンプルな構成となっているので、低コスト化及び高性能化を図ることが可能になる。
【００４２】
次に、電子カムコントローラＡの変形例を図７を参照して説明する。この変形例は、図１に示す分周比制御部３０の構成に図７に示す入力部３６、カム曲線データメモリ部３７及びカム曲線データ管理部３８が追加された内容になっている。
【００４３】
ただ、分周比制御部３０のデータ制御部３４１については上記と若干異なっている。即ち、データ制御部３４１は、上記したデータ切替信号ｉ及びデータ切替方向信号ｊに基づいてデータ選択信号ｑを作成する機能に加えて、メモリ部３２からカム曲線データＫの最終データが選択されたことを示すカムデータ要求信号ｍを出力する機能を有している。ここで言うカム曲線データＫの最終データとは、データ切替え方向信号ｊがＨレベルであるときには主軸移動量MAIN（β）と従軸移動量SUB(β）のデータ対であり、データ切替方向信号ｊがＬレベルであるときには主軸移動量MAIN（１）と従軸移動量SUB(１）のデータ対を指している。
【００４４】
カム曲線データメモリ部３７については、ｎ種類のカム曲線データＫ１，Ｋ２・・・Ｋｎが予め記憶されている。カム曲線データＫ１は、カム形状を示す主軸移動量MAIN（n)と従軸移動量SUB(n)のデータ対の他、当該カム形状の特定情報、当該データ対の個数、当該データ対のメモリアドレス等の情報を含んでいる。カム曲線データＫ２・・・Ｋｎについても全く同様である。
【００４５】
入力部３６については、カム動作を切り替えるための外部信号入力端子又はスイッチ等である。具体的には、当該カム動作に係るカム形状の特定情報（カム曲線データＫ１，Ｋ２・・・Ｋｎの一を特定する情報）、順番（特定されたカム曲線データＫ１等を読み出す順番）及び回数（実現される基本カム動作の繰り返し回数）等を示すシーケンスデータが入力可能であり、入力されたシーケンスデータをカム切替信号ｐとして出力するようになっている。
【００４６】
カム曲線データ管理部３８については、カム曲線データメモリ部３７に対するデータ再生回路とメモリ部３２に対するデータ記録回路とを併有した回路部である。即ち、カム曲線データ記憶部３７上のカム曲線データＫ１，Ｋ２・・・Ｋｎを入力部３６を通じて入力されたカム切替信号ｐに係るシーケンスデータが示す通りに読み出し、カム曲線データＫ１等をカムデータ要求信号ｍが示すタイミングでメモリ部３２にデータバスｎを通じて転送し、メモリ部３２上の記録内容を更新させるようになっている。
【００４７】
この変形例による場合、入力部３６を通じてシーケンスデータが入力されると、メモリ部３２の記録内容が上記シーケンスデータが示す通り随時更新されることから、実現されるカム動作を停止することなく連続して変更することができる。よって、作業効率が向上するだけでなく、利用範囲の拡大化を図ることが可能になる。
【００４８】
なお、本発明に係る電子カムコントローラは、主軸及び従軸の機構としての種類、従軸
の数、駆動モータの種類、主軸用エンコーダの種類等が上記実施形態に限定されない。主
軸用エンコーダの出力信号に方向信号が含まれているときは、この方向信号を利用すれば良い。また、分周比制御部等の機能をマイクロコンピュータを用いて実現してもかまわない。
【００４９】
特に、信号生成部については、従軸パルスの生成に必要な少なくともクロック信号を生成する機能を有する限り、出力形態や逓倍比等が限定されず、主軸用エンコーダから出力された主軸パルスをそのままクロック信号として活用する形態であっても良い。
【００５０】
メモリ部については、一般的なメモリを使用しても良く、切替部又はデータ制御部に応じてカム曲線データが読み出される形態でもかまわない。カム曲線データについては、主軸移動量と従軸移動量との関係が直接的又は間接的に示される形態であればどのような内容でも良く、例えば、主軸移動量と主軸速度に対する従軸速度の速度割合とのデータ対である場合、従軸移動量（主軸移動量×主軸速度に対する従軸速度の速度割合）の演算を行うようにすると、主軸移動量と従軸移動量とのデータ対に変換することが可能である。また、各区間（主軸／従軸の各移動量の区間）、当該区間で使用するカム曲線（正弦、サイクロイド、カム曲線等）の種類とのデータ対である場合、カム曲線を表す演算式を用いた演算により主軸移動量と従軸移動量とのデータ対に変換することも可能である。これは、カム曲線データメモリ部についても全く同様である。即ち、カム曲線データメモリ部に記録されたカム曲線データをカム曲線データ管理部にて読み出し、主軸移動量と従軸移動量とのデータ対に変換する形態であっても良い。
【００５１】
切替部については、メモリ部上のカム曲線データをデータ切替方向信号が示す方向を切り替えつつデータ切替信号が示すタイミングで順次選択して出力する機能を有する限り、メモリ部や切替部に応じて適宜設計変更すれば良い。
【００５２】
タイミング制御部については、データ切替信号がアクティブになると以後のクロック信号を方向信号が示す方向に計数するとともに、この計数値が切替部から出力された主軸移動量の分だけ変化したタイミングをデータ切替信号として出力する一方、方向信号が変化した直後にデータ切替信号が最初にアクティブになったタイミングで方向が反転するデータ切替方向信号を生成する機能を有する限り、適宜設計変更してもかまわない。
【００５３】
分周比調節部については、切替部から出力されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて従軸パルス生成部の分周比を変化させる機能を有する限り、適宜設計変更してもかまわない。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ 電子カムコントローラ
１０ 信号生成部
２０ 従軸パルス生成部
３０ 分周比制御部
３１ タイミング制御部
３１１ アップダウンカウンタ
３１２ 信号出力部
３２ メモリ部
Ｋ カム曲線データ
３４ 切替部
３５ 分周比調節部
３６ 入力部
３７ カム曲線データメモリ部
３８ カム曲線データ管理部
Ｂ ドライバ
１ 主軸
２ 従軸
３ ステッピングモータ（主軸用のステッピングモータ）
４ エンコーダ（主軸用エンコーダ）
５ ステッピングモータ（従軸用のステッピングモータ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め設定されたカム曲線データに基づいて駆動対象部を駆動して電気的にカム動作を実現する電子カムコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子カムコントローラについては、主軸に取り付けられたエンコーダの出力信号を予め設定されたカム曲線データに従って分周して従軸パルスを生成し、従軸のステッピングモータ等の駆動を制御する構成となっており、カム曲線データの設定を変更すれば異なったカム動作が実現されることから、カム機構を有した各種機械に多用されている（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−０７３００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例による場合、主軸が様々な要因でハンチングすると、実際の主軸の進み量に対して従軸の進み量に誤差が発生し、これに伴って従軸制御の位置決め精度が低下する。もっとも、サーボモータ等を使用して最適制御を行ったときは、ハンチングが少なくなり上記問題が緩和されるが、制御装置全体の構成が複雑化してコスト高になるという別の問題を招来する。
【０００５】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであって、その主たる目的とするところは、サーボモータ等を使用することなく従軸制御の位置決め精度の向上を図ることが可能な電子カムコントローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の電子カムコントローラは、主軸用エンコーダの主軸パルスに基づいて少なくともクロック信号を生成する信号生成部と、当該クロック信号を方向信号が示す方向に計数して分周比可変可能に分周し少なくとも当該信号を当該主軸パルスに同期した従軸パルスとして出力する従軸パルス生成部と、クロック信号及び方向信号に基づいて従軸パルス生成部の分周比を制御する分周比制御部とを備えている。特に分周比制御部は、クロック信号及び方向信号に基づいてデータ切替信号及びデータ切替方向信号を生成するタイミング制御部と、カム曲線を主軸移動量と従軸移動量との関係を用いて表したカム曲線データが予め記憶されたメモリ部と、前記メモリ部上のカム曲線データを前記データ切替方向信号が示す方向を切り替えつつ前記データ切替信号が示すタイミングで順次選択して出力する切替部と、前記切替部から出力されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて前記従軸パルス生成部の分周比を変化させる分周比調節部とを有している。タイミング制御部は、前記データ切替信号がアクティブになると以後の前記クロック信号を前記方向信号が示す方向に計数するアップダウンカウンタと、当該計数値が切替部から出力された主軸移動量の分だけ変化したタイミングをデータ切替信号として出力する一方、方向信号が変化した直後にデータ切替信号が最初にアクティブになったタイミングで方向が反転するデータ切替方向信号を出力する信号出力部とを有している。
【０００７】
この発明によると、主軸用エンコーダの主軸パルスが入力されると、信号生成部にて主軸パルスに基づきクロック信号が生成され、従軸パルス生成部にて方向信号が示す方向にクロック信号が計数され分周され、この信号が従軸パルスとして生成される。従軸パルス生成部の分周比については、分周比制御部にて予め用意されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて制御される。
【０００８】
よって、主軸の回転量を示す主軸パルスと主軸の回転方向を示す方向信号を用いて従軸パルスが生成され、予め用意されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて制御されることから、主軸が様々な要因でハンチングしたとしても、実際の主軸の進み量に対して従軸の進み量に誤差が発生せず、これに伴って従軸制御の位置決め精度が低くなることがなくなる。しかもサーボモータ等を使用しないことから、低コスト化と高性能化との双方を図ることが可能になるという効果がある。
【０００９】
好ましくは、複数種のカム曲線データが予め記憶されたカム曲線データ記憶部と、カム形状の種類を切り替えるためのカム切替情報が入力される入力部と、カム曲線データ記憶部上のカム曲線データを入力部を通じて入力されたカム切替情報の通りに読み出してカムデータ要求信号が示すタイミングで前記メモリ部に転送し、前記メモリ部上のカム曲線データを更新させるカムデータ管理部とを備えた構成にすると良い。この場合、切替部について、メモリ部からカム曲線データの最終データが選択されたことを示すカムデータ要求信号を出力する機能を有する構成のものを用いる。
【００１０】
この下位概念の発明によると、入力部を通じてカム切替情報が入力されると、カム曲線
データ記憶部からカム切替情報に従ってカム曲線データが読み出され、メモリ部上の記録内容がカムデータ要求信号が示すタイミングで上記カム曲線データに更新される。
【００１１】
よって、カム動作を停止することなくカム形状を連続して変更することができ、作業効率が向上するだけでなく、利用範囲の拡大化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子カムコントローラのブロック図である。
【図２】同コントローラのメモリ部に記録されたカム曲線データを示すグラフである。
【図３】同コントローラの信号生成部及び従軸パルス生成部等の基本動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図４】同コントローラの分周比制御部の主軸正転時の基本動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図５】同コントローラの分周比制御部の主軸の逆転時の基本動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図６】同コントローラの分周比制御部の主軸が逆転から正転に移行する際の基本動作を説明するための主要信号のタイミングチャートである。
【図７】同コントローラの変形例を説明するための分周比制御部の一部を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る電子カムコントローラを図１乃至図６を参照して説明する。なお、特許請求の範囲に記載された発明特定事項と同電子カムコントローラの構成要素との間で対応関係が不明なものについては後記する符合の説明の欄において併せて示すものとする。
【００１４】
ここに例として挙げる電子カムコントローラＡは、図１に示すように主軸駆動用のステッピングモータ３に連結された光学式２相パルス出力型のエンコーダ４から出力された主軸パルスａ，ｂを入力として従軸パルスｆ等を生成し、従軸駆動用のステッピングモータ５をドライバBを通じて駆動させ、従軸２を主軸１に同期して回転させる構成となっている。図中１０は信号生成部、２０は従軸パルス生成部、３０は分周比制御部であり、各部により電子カムコントローラＡが構成されている。以下、各部の構成を詳細に説明する。
【００１５】
信号生成部１０については、主軸パルスａ（又は主軸パルスｂ）を所定逓倍してクロック信号ｃ（図３等参照）を生成するとともに、主軸パルスａと主軸パルスｂとの間の位相差を検出して方向信号ｄ（図３等参照）を生成する回路構成となっている。なお、方向信号ｄがＨレベルであるときには主軸１が正転、Ｌレベルであるときには主軸１が逆転していることを各々示している。
【００１６】
従軸パルス生成部２０については、クロック信号cを方向信号ｄが示す方向に計数して分周比可変可能に分周する可変分周器を主とした回路構成であり、従軸パルスｆ及び方向信号ｋを生成して出力するようになっている。クロック信号cを分周する分周比については分周比制御部３０にて生成された信号ｏに基づいて制御される。
【００１７】
従軸パルスｆは従軸駆動用ステッピングモータ５の回転角度を制御するための信号であって、主軸パルスａに同期した信号（図３等参照）となっている。方向信号ｋはステッピングモータ５の回転方向を制御するための信号である。従軸パルスｆ及び方向信号ｋの生成方法については後述する。
【００１８】
分周比制御部３０については、クロック信号ｃ及び方向信号ｄに基づいて信号ｏを生成して従軸パルス生成部２０の分周比を制御する回路である。本実施形態においては、タイミング制御部３１、メモリ部３２、切替部３４及び分周比調節部３５から構成されている。
【００１９】
タイミング制御部３１については、後記するデータ切替信号ｉがアクティブになると以後のクロック信号ｃを方向信号ｄが示す正負の方向に計数を開始するアップダウンカウンタ３１１と、アップダウンカウンタ３１１の計数値が切替部３４から出力された主軸移動量MAIN（n）の分だけ変化するとこのタイミングをデータ切替信号ｉとして出力する一方、方向信号dが変化した直後にデータ切替信号iが最初にアクティブになったタイミングで方向が反転するデータ切替方向信号ｊを出力する信号出力部３１２とを有している。
【００２０】
アップダウンカウンタ３１１については、信号生成部１０から出力されたクロック信号ｃ及び方向信号ｄが入力される一方、切替部３４から出力された主軸移動量MAIN（n）に係る信号である主軸移動量データｈが入力され、リセット／セット入力にはデータ切替信号ｉが入力されている。アップダウンカウンタ３１１の計数値はカウントデータｇとして信号出力部３１２に出力されている。アップダウンカウンタ３１１の具体的な動作を図４乃至図６を参照して説明する。
【００２１】
方向信号ｄがＨレベルであるときにはクロック信号ｃの入力毎にカウントアップし、データ切替信号ｉがアクティブになる度にリセットされる。その後、図５に示すように方向信号ｄがＨレベルからＬレベルに変化したときは、その時点でカウントアップからカウントダウンに変化し、データ切替信号ｉがアクティブになるタイミングで主軸移動量データｈがセットされる。そして、図６に示すように方向信号ｄがＬレベルからＨレベルに変化したときは、その時点でカウントダウンからカウントアップに変化する。以後は上記した動作の繰り返しである。
【００２２】
信号出力部３１２については、アップダウンカウンタ３１１から出力されたカウントデータｇと切替部３４から出力された主軸移動量データｈとを比較する比較器を主とした回路であり、その比較結果及び方向信号ｄに基づいてデータ切替信号ｉ及びデータ切替方向信号ｊを生成する構成となっている。信号出力部３１２の具体的な動作を図４乃至図６を参照して説明する。
【００２３】
データ切替信号ｉが所定期間アクティブ（本実施形態ではＨレベル）になるのは、方向信号ｄがＨレベルである状態では、カウントデータｇが主軸移動量MAIN（n）に等しくなった時点（例えば、図４で示すｔ０、ｔ１、ｔ２、図６で示されたｔ８等）であり、方向信号がＬレベルである状態では、カウントデータｇの値が０に等しくなった時点（例えば、図５で示すｔ４、ｔ５等）である。方向信号dがＨレベルからＬレベルに反転するのは、方向信号ｄがＨレベルからＬレベルに変化した直後にデータ切替信号iが最初にアクティブになった時点（例えば、図５で示すｔ４等）であり、方向信号dがＬレベルからＨレベルに反転するのは、方向信号ｄがＬレベルからＨレベルに変化した直後にデータ切替信号iが最初にアクティブになった時点（例えば，図６で示すｔ８等）である。このようなデータ切替信号ｉ及びデータ切替方向信号ｊがアップダウンカウンタ３１１の他、切替部３４のデータ制御部３４１に導かれている。
【００２４】
メモリ部３２については、カム曲線を主軸移動量と従軸移動量との関係を用いて表したカム曲線データＫが予め記録された記憶部である。本実施形態においては、複数のレジスタを用いている。カム曲線データＫについては、主軸移動量MAIN（n）と従軸移動量SUB(n)（ｎ＝１，２・・・α・・β: 1≦α＜β）とのβ個のデータ対の集合であり、各データ対が後述するマルチプレクサ３４２により選択出力可能になっている。主軸移動量MAIN（n）及び従軸移動量SUB(n)については、主軸上、従軸上の各所定区間毎に始点と終点の変位量を正負の数値で各々表されている。図２にはカム曲線の一例を示している。メモリ部３２に記録されたカム曲線データＫは、主軸移動量MAIN（１） と従軸移動量SUB（１）、主軸移動量MAIN（２） と従軸移動量SUB（２），・・・・，主軸移動量MAIN（β）と従軸移動量SUB(β)の各データ対がカム曲線に沿って順番に配列されたデータ群となっている。
【００２５】
切替部３４については、データ制御部３４１及びマルチプレクサ３４２を有し、メモリ部３２上のカム曲線データＫに含まれる上記データ対をデータ切替方向信号ｊが示す方向に順次切り替えつつデータ切替信号ｉが示すタイミングで順次選択して出力するようになっている。
【００２６】
例えば、メモリ部３２上のカム曲線データＫのうち切替部３４により現在選択されているデータ対が主軸移動量MAIN（１）及び従軸移動量SUB（１）であるとする。データ切替方向信号ｊがＨレベルである状態では、データ切替信号ｉがアクティブとなる毎にメモリ部３２から主軸移動量MAIN（２）及び従軸移動量SUB（２）、主軸移動量MAIN（３）及び従軸移動量SUB（３）・・・が順次的に選択され出力される。データ切替信号ｉがアクティブにならなくてもデータ切替方向信号ｊがＬレベルからＨレベルに変化すると、このタイミングでメモリ部３２上のカム曲線データＫに含まれるデータ対の選択出力が上記と全く同様に切り替わる。なお、カム曲線データＫの最終データである主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB（β）が選択出力されると、その後は、再び元に戻り主軸移動量MAIN（１）及び従軸移動量SUB（１）が選択出力可能となっている。
【００２７】
また、メモリ部３２上のカム曲線データＫのうち切替部３４により現在選択されているデータ対が主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB（β）であるとする。データ切替方向信号ｊがＬレベルである状態では、データ切替信号ｉがアクティブとなる毎にメモリ部３２から主軸移動量MAIN（β−１）及び従軸移動量SUB（β−１）、主軸移動量MAIN（β−２）及び従軸移動量SUB（β−２）・・・が順次的に選択され出力される。データ切替信号ｉがアクティブにならなくてもデータ切替方向信号ｊがＨレベルからＬレベルに変化すると、このタイミングでメモリ部３２上のカム曲線データＫに含まれるデータ対の選択出力が上記と全く同様に切り替わる。なお、カム曲線データＫの最終データである主軸移動量MAIN（１）及び従軸移動量SUB（１）が選択出力されると、その後は、再び元に戻り主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB（β）が選択出力可能となっている。
【００２８】
データ制御部３４１については、データ切替信号ｉ及びデータ切替方向信号ｊを入力としたｎ（メモリ部３２に記録されたカム曲線データＫに含まれるデータ対の個数に等しい値に設定）進カウンタである。即ち、データ切替方向信号ｊがＨレベルである状態でデータ切替信号ｉがアクティブになると、その度にカウントアップされる。一方、データ切替方向信号ｊがＬレベルである状態でデータ切替信号ｉがアクティブになると、その度にカウントダウンされる。このようなカウント値がデータ選択信号ｑとしてマルチプレクサ３４２の選択入力に出力されている。
【００２９】
マルチプレクサ３４２については、メモリ部３２上のカム曲線データＫをデータ選択信号ｑに従って選択する選択器であり、選択されたカム曲線データＫを従軸パルス生成部２０及び信号出力部３１２に出力している。例えば、データ選択信号ｑがカウント値１を示しているときには、マルチプレクサ３４２によりメモリ部３２上のカム曲線データＫから主軸移動量MAIN（１）及び従軸移動量SUB(１)が選択して出力される。また、データ選択信号ｑがカウント値２を示しているときには、マルチプレクサ３４２によりメモリ部３２上のカム曲線データＫから主軸移動量MAIN（２）及び従軸移動量SUB(２)が選択して出力される。
【００３０】
マルチプレクサ３４２から出力された主軸移動量MAIN（ｎ）に係る信号を主軸移動量データｈとして表し、従軸移動量SUB（ｎ）に係る信号を従軸移動量データｅとして表している。主軸移動量データｈについては信号出力部３１２に出力され、主軸移動量データｈと従軸移動量データｅの双方については分周比調節部３５に出力される。
【００３１】
分周比調節部３５については、切替部３４から出力されたカム曲線データＫに含まれる主軸移動量MAIN（ｎ）と従軸移動量SUB（ｎ）との比率（SUB（ｎ）／MAIN（ｎ）を演算し、この比率に基づいて従軸パルス生成部２０の分周比を変化させるための信号ｏを生成する構成となっている。
【００３２】
従軸パルス生成部２０については、上記したように主軸パルスｆを生成する他に、方向信号ｃ及び従軸移動量SUB（ｎ）に基づいて方向信号ｋを生成している。即ち、方向信号ｃが正転を示す状態で、従軸移動量SUB（ｎ）が正値を示すときには方向信号ｋをＨレベル(正転)とし、従軸移動量SUB（n）が負値を示すときには方向信号ｋをＬレベル（逆転）としている。一方、方向信号ｃが逆転を示す状態で、従軸移動量SUB（n）が正値を示すときには方向信号ｋをＬレベル(逆転)とし、従軸移動量SUB（n）が負値を示すときには方向信号ｋをＨレベル（正転）としている。
【００３３】
このようにして生成された主軸パルスｆ及び方向信号ｋがドライバＢに出力され、ドライバＢにて従軸駆動用のステッピングモータ５の各相励磁信号が生成される。
【００３４】
上記のように構成された電子カムコントローラＡの動作を図３乃至図６を参照して説明する。
【００３５】
主軸１がステッピングモータ３により回転し、これに応じてエンコーダ４から主軸パルスａ，ｂが入力される。主軸パルスａ，ｂの入力に従って図３に示すようにクロック信号ｃ及び方向信号ｄが作成されクロック信号ｃが分周され、その結果、従軸パルスｆが生成される。クロック信号cの分周比はメモリ部３２上のカム曲線データＫに含まれる主軸移動量MAIN（n）と従軸移動量SUB（n）との比率に比例し、これに応じて従軸パルスｆのパルス幅が変化する。このような従軸パルスｆ等がドライバＢに出力され、ドライバＢにて各相励磁信号が作成され、これに伴ってステッピングモータ５が駆動する。その結果、従軸２が主軸１に同期して回転する。従軸パルスｆの作成に不可欠な主軸移動量MAIN（n）と従軸移動量SUB（n）については以下のようにして作成される。
【００３６】
まず、図４に示すように方向信号ｄがＨレベルである状態において、アップダウンカウンタ３１１が時間ｔ０からクロック信号ｃの入力の度にカウントアップする。このカウントアップされている間、メモリ部３２上のカム曲線データＫのうちマルチプレクサ３４２にて選択出力されているデータ対は、主軸移動量MAIN（α）及び従軸移動量SUB （α）である。その後、アップダウンカウンタ３１１のカウント値がマルチプレクサ３４２から出力されている主軸移動量MAIN（α）の値‘ｌ’に一致すると、時間ｔ１でデータ切替信号ｉがアクティブとなる。これに伴ってアップダウンカウンタ３１１がリセットされ、マルチプレクサ３４２にて選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（α）及び従軸移動量SUB （α）から主軸移動量MAIN（α＋1 ）及び従軸移動量SUB （α＋1 ）に変化する。
【００３７】
アップダウンカウンタ３１１が時間ｔ１からクロック信号ｃの入力の度にカウントアップされ、アップダウンカウンタ３１１のカウント値がマルチプレクサ３４２から出力されている主軸移動量MAIN（α＋１）の値‘ｍ’に一致すると、時間ｔ２でデータ切替信号ｉがアクティブとなる。これに伴ってアップダウンカウンタ３１１がリセットされ、マルチプレクサ３４２から出力される選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（α＋１）及び従軸移動量SUB （α＋１）から主軸移動量MAIN（α＋２）及び従軸移動量SUB （α＋２）に変化する。
【００３８】
その後、図５に示すように時間ｔ３にて方向信号ｄがＨレベルからＬレベルに変化すると、アップダウンカウンタ３１１がクロック信号ｃの入力の度にカウントダウンする。このときのマルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB （β）であると仮定する。アップダウンカウンタ３１１が時間ｔ４にてアンダーフローすると、データ切替方向信号ｊがＨレベルからＬレベルに変化し、マルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（β）及び従軸移動量SUB （β）から主軸移動量MAIN（β−１）及び従軸移動量SUB （β−１）に変化する。と同時に、アップダウンカウンタ３１１が主軸移動量MAIN（β−１）の値‘ｌ’にセットされる。
【００３９】
アップダウンカウンタ３１１が時間ｔ４からクロック信号ｃの入力の度にカウントダウンされ、時間ｔ５で各々アンダーフローすると、データ切替信号ｉがアクティブとなり、マルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（β−１）及び従軸移動量SUB （β−１）から主軸移動量MAIN（β−２）及び従軸移動量SUB （β−２）に変化する。図６に示す時間ｔ６でも全く同様である。マルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（β−２）及び従軸移動量SUB （β−２）から主軸移動量MAIN（β−３）及び従軸移動量SUB （β−３）に変化する。
【００４０】
その後、時間ｔ７にて方向信号ｄがＬレベルからＨレベルに変化すると、アップダウンカウンタ３１１がクロック信号ｃの入力の度にカウントアップし、アップダウンカウンタ３１１がオーバーフローすると、データ切替方向信号ｊがＬレベルからＨレベルに変化する。マルチプレクサ３４２から選択出力されるデータ対が、主軸移動量MAIN（β−３）及び従軸移動量SUB （β−３）から主軸移動量MAIN（β−２）及び従軸移動量SUB （β−２）に変化する。これ以後の動作については上記と全く同様である。
【００４１】
このような電子カムコントローラＡを用いた場合、主軸１の回転停止等の際に主軸１がハンチングしたとしても、主軸１の進み量に対して従軸２の進み量に誤差が発生せず、これに伴って従軸制御の位置決め精度が低くなることがなくなる。しかも非常にシンプルな構成となっているので、低コスト化及び高性能化を図ることが可能になる。
【００４２】
次に、電子カムコントローラＡの変形例を図７を参照して説明する。この変形例は、図１に示す分周比制御部３０の構成に図７に示す入力部３６、カム曲線データメモリ部３７及びカム曲線データ管理部３８が追加された内容になっている。
【００４３】
ただ、分周比制御部３０のデータ制御部３４１については上記と若干異なっている。即ち、データ制御部３４１は、上記したデータ切替信号ｉ及びデータ切替方向信号ｊに基づいてデータ選択信号ｑを作成する機能に加えて、メモリ部３２からカム曲線データＫの最終データが選択されたことを示すカムデータ要求信号ｍを出力する機能を有している。ここで言うカム曲線データＫの最終データとは、データ切替え方向信号ｊがＨレベルであるときには主軸移動量MAIN（β）と従軸移動量SUB(β）のデータ対であり、データ切替方向信号ｊがＬレベルであるときには主軸移動量MAIN（１）と従軸移動量SUB(１）のデータ対を指している。
【００４４】
カム曲線データメモリ部３７については、ｎ種類のカム曲線データＫ１，Ｋ２・・・Ｋｎが予め記憶されている。カム曲線データＫ１は、カム形状を示す主軸移動量MAIN（n)と従軸移動量SUB(n)のデータ対の他、当該カム形状の特定情報、当該データ対の個数、当該データ対のメモリアドレス等の情報を含んでいる。カム曲線データＫ２・・・Ｋｎについても全く同様である。
【００４５】
入力部３６については、カム動作を切り替えるための外部信号入力端子又はスイッチ等である。具体的には、当該カム動作に係るカム形状の特定情報（カム曲線データＫ１，Ｋ２・・・Ｋｎの一を特定する情報）、順番（特定されたカム曲線データＫ１等を読み出す順番）及び回数（実現される基本カム動作の繰り返し回数）等を示すシーケンスデータが入力可能であり、入力されたシーケンスデータをカム切替信号ｐとして出力するようになっている。
【００４６】
カム曲線データ管理部３８については、カム曲線データメモリ部３７に対するデータ再生回路とメモリ部３２に対するデータ記録回路とを併有した回路部である。即ち、カム曲線データ記憶部３７上のカム曲線データＫ１，Ｋ２・・・Ｋｎを入力部３６を通じて入力されたカム切替信号ｐに係るシーケンスデータが示す通りに読み出し、カム曲線データＫ１等をカムデータ要求信号ｍが示すタイミングでメモリ部３２にデータバスｎを通じて転送し、メモリ部３２上の記録内容を更新させるようになっている。
【００４７】
この変形例による場合、入力部３６を通じてシーケンスデータが入力されると、メモリ部３２の記録内容が上記シーケンスデータが示す通り随時更新されることから、実現されるカム動作を停止することなく連続して変更することができる。よって、作業効率が向上するだけでなく、利用範囲の拡大化を図ることが可能になる。
【００４８】
なお、本発明に係る電子カムコントローラは、主軸及び従軸の機構としての種類、従軸
の数、駆動モータの種類、主軸用エンコーダの種類等が上記実施形態に限定されない。主
軸用エンコーダの出力信号に方向信号が含まれているときは、この方向信号を利用すれば良い。また、分周比制御部等の機能をマイクロコンピュータを用いて実現してもかまわない。
【００４９】
特に、信号生成部については、従軸パルスの生成に必要な少なくともクロック信号を生成する機能を有する限り、出力形態や逓倍比等が限定されず、主軸用エンコーダから出力された主軸パルスをそのままクロック信号として活用する形態であっても良い。
【００５０】
メモリ部については、一般的なメモリを使用しても良く、切替部又はデータ制御部に応じてカム曲線データが読み出される形態でもかまわない。カム曲線データについては、主軸移動量と従軸移動量との関係が直接的又は間接的に示される形態であればどのような内容でも良く、例えば、主軸移動量と主軸速度に対する従軸速度の速度割合とのデータ対である場合、従軸移動量（主軸移動量×主軸速度に対する従軸速度の速度割合）の演算を行うようにすると、主軸移動量と従軸移動量とのデータ対に変換することが可能である。また、各区間（主軸／従軸の各移動量の区間）、当該区間で使用するカム曲線（正弦、サイクロイド、カム曲線等）の種類とのデータ対である場合、カム曲線を表す演算式を用いた演算により主軸移動量と従軸移動量とのデータ対に変換することも可能である。これは、カム曲線データメモリ部についても全く同様である。即ち、カム曲線データメモリ部に記録されたカム曲線データをカム曲線データ管理部にて読み出し、主軸移動量と従軸移動量とのデータ対に変換する形態であっても良い。
【００５１】
切替部については、メモリ部上のカム曲線データをデータ切替方向信号が示す方向を切り替えつつデータ切替信号が示すタイミングで順次選択して出力する機能を有する限り、メモリ部や切替部に応じて適宜設計変更すれば良い。
【００５２】
タイミング制御部については、データ切替信号がアクティブになると以後のクロック信号を方向信号が示す方向に計数するとともに、この計数値が切替部から出力された主軸移動量の分だけ変化したタイミングをデータ切替信号として出力する一方、方向信号が変化した直後にデータ切替信号が最初にアクティブになったタイミングで方向が反転するデータ切替方向信号を生成する機能を有する限り、適宜設計変更してもかまわない。
【００５３】
分周比調節部については、切替部から出力されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて従軸パルス生成部の分周比を変化させる機能を有する限り、適宜設計変更してもかまわない。
【符号の説明】
【００５４】
Ａ 電子カムコントローラ
１０ 信号生成部
２０ 従軸パルス生成部
３０ 分周比制御部
３１ タイミング制御部
３１１ アップダウンカウンタ
３１２ 信号出力部
３２ メモリ部
Ｋ カム曲線データ
３４ 切替部
３５ 分周比調節部
３６ 入力部
３７ カム曲線データメモリ部
３８ カム曲線データ管理部
Ｂ ドライバ
１ 主軸
２ 従軸
３ ステッピングモータ（主軸用のステッピングモータ）
４ エンコーダ（主軸用エンコーダ）
５ ステッピングモータ（従軸用のステッピングモータ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸用エンコーダの主軸パルスに基づいて少なくともクロック信号を生成する信号生成部と、当該クロック信号を方向信号が示す方向に計数して分周比可変制御可能に分周し少なくとも当該信号を当該主軸パルスに同期した従軸パルスとして出力する従軸パルス生成部と、前記クロック信号及び方向信号に基づいて従軸パルス生成部の分周比を制御する分周比制御部とを備え、分周比制御部は、前記クロック信号及び方向信号に基づいてデータ切替信号及びデータ切替方向信号を生成するタイミング制御部と、カム曲線を主軸移動量と従軸移動量との関係を用いて表したカム曲線データが予め記憶されたメモリ部と、前記メモリ部上のカム曲線データを前記データ切替方向信号が示す方向を切り替えつつ前記データ切替信号が示すタイミングで順次選択して出力する切替部と、前記切替部から出力されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて前記従軸パルス生成部の分周比を変化させる分周比調節部とを有し、前記タイミング制御部は、前記データ切替信号がアクティブになると以後の前記クロック信号を前記方向信号が示す方向に計数するアップダウンカウンタと、当該計数値が前記切替部から出力された主軸移動量の分だけ変化したタイミングをデータ切替信号として出力する一方、前記方向信号が変化した直後に前記データ切替信号が最初にアクティブになったタイミングで方向が反転するデータ切替方向信号を出力する信号出力部とを有していることを特徴とする電子カムコントローラ。
【請求項２】
前記切替部は、前記メモリ部からカム曲線データに含まれる最終データが選択して出力されたことを示すカムデータ要求信号を生成する機能を有した場合の請求項１記載の電子カムコントローラにおいて、複数種のカム曲線データが予め記憶されたカム曲線データ記憶部と、カム曲線の種類を切り替えるためのカム切替情報が入力される入力部と、カム曲線データ記憶部上のカム曲線データのうち前記入力部を通じて入力されたカム切替情報に対応したカム曲線データを読み出してカムデータ要求信号が示すタイミングで前記メモリ部に転送するとともに前記メモリ部の記憶内容を更新させるカムデータ管理部とを備えることを特徴とする電子カムコントローラ。
【請求項１】
主軸用エンコーダの主軸パルスに基づいて少なくともクロック信号を生成する信号生成部と、当該クロック信号を方向信号が示す方向に計数して分周比可変制御可能に分周し少なくとも当該信号を当該主軸パルスに同期した従軸パルスとして出力する従軸パルス生成部と、前記クロック信号及び方向信号に基づいて従軸パルス生成部の分周比を制御する分周比制御部とを備え、分周比制御部は、前記クロック信号及び方向信号に基づいてデータ切替信号及びデータ切替方向信号を生成するタイミング制御部と、カム曲線を主軸移動量と従軸移動量との関係を用いて表したカム曲線データが予め記憶されたメモリ部と、前記メモリ部上のカム曲線データを前記データ切替方向信号が示す方向を切り替えつつ前記データ切替信号が示すタイミングで順次選択して出力する切替部と、前記切替部から出力されたカム曲線データに含まれる主軸移動量と従軸移動量との比率に基づいて前記従軸パルス生成部の分周比を変化させる分周比調節部とを有し、前記タイミング制御部は、前記データ切替信号がアクティブになると以後の前記クロック信号を前記方向信号が示す方向に計数するアップダウンカウンタと、当該計数値が前記切替部から出力された主軸移動量の分だけ変化したタイミングをデータ切替信号として出力する一方、前記方向信号が変化した直後に前記データ切替信号が最初にアクティブになったタイミングで方向が反転するデータ切替方向信号を出力する信号出力部とを有していることを特徴とする電子カムコントローラ。
【請求項２】
前記切替部は、前記メモリ部からカム曲線データに含まれる最終データが選択して出力されたことを示すカムデータ要求信号を生成する機能を有した場合の請求項１記載の電子カムコントローラにおいて、複数種のカム曲線データが予め記憶されたカム曲線データ記憶部と、カム曲線の種類を切り替えるためのカム切替情報が入力される入力部と、カム曲線データ記憶部上のカム曲線データのうち前記入力部を通じて入力されたカム切替情報に対応したカム曲線データを読み出してカムデータ要求信号が示すタイミングで前記メモリ部に転送するとともに前記メモリ部の記憶内容を更新させるカムデータ管理部とを備えることを特徴とする電子カムコントローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２１８５０（Ｐ２０１１−２２１８５０Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９１４１５（Ｐ２０１０−９１４１５）
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（５９１１２４３３０）マイコム株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１２日（２０１０．４．１２）
【出願人】（５９１１２４３３０）マイコム株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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