電子カムの考え方

電子カム制御と言っても一般的には色々な制御方法あると思います。
ここでご紹介する考え方は工作機械を精度良く、かつ理想的に、わかりやすく制御する一つの方法です。
個々のアクチュエーターの動作関係が簡単であればどのような制御言語を使用しても難しくはありませんが、複数軸のサーボモータの同期運転と電磁弁等の複合的な制御行うには、ＮＣ命令を組み合わせて設計するのが一般的です。

例えば、①ＰＬＣを使用してラダー回路にて動作パターンを設計する、②ＮＣ命令（Ｇコードを含む）を使用する、等が汎用的にあります。
汎用的な手法で満足できる結果が十分表現されているのであれば、あえて電子カム化の必要性はないと思います。

ここでご提案する電子カム制御の意義

1. 前もって動作パターンのタイムチャートをおこし、そのタイムチャート通り機械が動作すれば正確な生産計画が立てられます。
2. 当社入力方式では、工程表を作成するようにサーボモータの動作及び電磁弁動作を時系列的に展開するため、複雑な多軸の同期制御の知識を必用としておりません。
3. 時間軸制御をおこなうため、全サーボ軸の同期状態での同一状態での一時停止が容易である。

入力設定の概念図

下図は、電子カム入力方法の概念図です。

一番上段の①グラフ目盛りが主時間軸であり、この主時間目盛りに対して②～⑥のサーボ軸の動作及び⑥～⑦の電磁弁動作を割当ます。

XYテーブルへの応用

下図は電子カムでの運転例です。

1. 一番上段のグラフ目盛りが主時間軸、この時間軸に対してＸ軸・Ｙ軸の位置を割当ます。
2. 「Ｘ軸速度」グラフは、時間軸に対する　Ｘ軸の速度。
3. 「Ｘ軸位置」グラフは、Ｘ軸速度を時間積分したグラフ、つまりＸ軸速度グラフの面積が位置となります。
4. 左図右上の黄色枠内にある関数Ｘ（ｔ）は時間ｔに対する位置Ｘを示します。
5. Ｙ軸もＸ軸同様に「Ｙ軸速度」「Ｙ軸位置」グラフを作成して、右側のＸ－Ｙテーブルに直線を描きます。

電子カムの一時停止

ここまでは一般的な位置決め動作とあまり変わりませんが、下図は電子カムだからこそ可能な制御です。

時間軸の1.5sec付近と4.5sec付近では時間軸を一時停止させています。Ｘ軸位置はＸ（ｔ）の関数で表され、Ｙ軸位置はＹ（ｔ）の関数で表されるため、時間（ｔ）が止まれば必然的にＸ－Ｙ位置はその位置を維持します。

この様に電子カム制御では時間軸を制御することにより次の様なメリットがあります。

1. エラー発生時には時間軸を一時停止することにより、全軸の同期位置を保持したまま停止することができます。
   この機能は複雑に絡み合う機械構成では非常に有効です。
2. 時間軸をゆっくり進めてもサーボ軸相互の同期位置は変わらないため、機械動作の検証が容易に行えます。
   等色々な制御が可能となります。

電子カム化の必要条件

設計されたタイムチャートを現場で厳格に運転するには、

①サーボモータの位置偏差量を少なくする、②位置決め整定時間の短縮、③電磁弁動作のシリンダーセンサーの動作時間の一元化が等が必用になります。
つまりこれらの作業をきちっと行うことにより、運転中の機械エラー検出が更に容易になります。

本説明は弊社システムの拡販を目的として一般論を記載作成しているため、技術参考書としては抜けている部分及び曖昧な表現のみで完結している部分もあります。

入力設定方法

電子カム生成にあたり、弊社では２種類のシステム構成があります。
①タッチパネルを使用した、機械式カムの置き換え構成。
②Ｐｃ＋１９インチタッチモニターを使用した、高機能な構成。
どちらも制御装置のベースシステムは同じです。
本説明は機械カム式よりの置き換えを想定した説明となりますので、上記①方式の説明を致します。

詳細な動画版は、「新規開発した電子カム同期制御」をご覧ください。