電子カムの構築方法(New)

電子カムの構築方法

以前NC装置では，XYZの３次元空間に対し基本３軸制御を行っていた。
でも，新たな工作機械では４軸以上となり，３次元空間では到底表現されない。
では，どうするか？
工作機械毎に，さらに各ツール軸毎に，制御方法を構築する必要があります
モーションシステムでは，以下の様な電子カム生成方式で構築しています。

各サーボ軸のカム曲線は，他の軸とは独立した，時間ｔの関数である
­ ­ ­ ­ １軸目カム曲線生成関数：Ｓ1＝ｆ1(t)
­ ­­ ­ ­ ２軸目カム曲線生成関数：Ｓ2＝ｆ2(t)
­ ­­ ­ ­ ３軸目カム曲線生成関数：Ｓ3＝ｆ3(t)
このように軸毎に時間ｔの関数で生成することにより，多軸の同期制御が容易に構築できる

 

円弧補間の構築方法

一般的な円弧補間においての電子カムの構築手法を例として示します。

XYテーブル上での円弧補間の作成です。

諸条件：
­ ­ ­ ­ 円の中心座標はX=0mm,Y=0mm
­ ­ ­ ­ 円の半径rを100mm
­ ­ ­ ­ 仮想主軸運転：ｔ＝０秒～２秒

時間を角度に変換
­ ­ ­ ­ θ＝ｔ／２×３６０°
カム曲線生成関数
­ ­ ­ ­ １軸目：Ｘ＝r×cos(t/2×360))
­ ­ ­ ­ ２軸目：Ｙ＝r×sin(t/2×360))

仮想主軸時間ｔに対して，X軸とY軸の軌跡による円弧描画できる

 

指令同期

各軸のカム曲線生成関数は，主時間軸ｔのみを参照して位置を発生します。
各軸毎に仮想時間から各サーボモータへの処理時間及び伝達遅れ時間(T1～T３)が完全に同じ値になるように設定すれば
各サーボ軸のカム曲線生成関数からそれぞれに生成されても，必然的に全軸同期されることになります。

 

主時間軸の加減速

現実的ＸＹテーブル上で機械を動かすには，運転開始時には加速が必要であり，運転終了時には減速停止が必要となります。
上図の円弧描画動画では，零度からの開始時にはＹ軸移動は零速からの開始となるため問題は発生しませんが，Ｘ軸は開始時から速度が発生するため，そのまま開始すると衝撃が大きくなります。
開始時及び終了時にスムーズに描くためには，仮想時間軸を運転開始時には加速，運転停止時には減速停止を行う必要があります。
下動画は４サイクル運転での仮想軸の例
運転開始時には加速開始して，運転中は定速，停止には減速停止する

 

各機械構成毎の軸構成

カム曲線生成関数は，その機械の運転方案毎に，また個々の機械ツール毎に作成する必要があります
下図は代表例です，特殊な機械仕様でも計算式さえ構築できれば電子カム化は可能です

 
→３.モーションシステムが考える電子カムの意義について。
 

電子カムは多種多様の考え方や制御方法があります，
ここでの説明は㈱モーションシステムでの代表的な考え方を示しめしています。
本説明は，あくまで㈱モーションシステムの販売促進用に作成されたものであることをご理解下さい。