株式会社 新興技術研究所 取締役会長

熊谷 卓

1955年03月 東京大学工学部精密工学科卒業
...もっと見る 1955年03月 東京大学工学部精密工学科卒業
1955年04月 マミヤ光機株式会社入社
1962年11月 技術士国家試験合格・機械部門技術士登録
1963年03月 株式会社 新興技術研究所設立　代表取締役就任、現在　同社取締役会長（業務内容：自動組立機をはじめ各種自動化設備機器等の開発・製作・技術指導）

【歴任】
米国・欧州自動化技術視察団コーディネータ　8 回
自動化推進協会　理事・副会長
精密工学会　自動組立専門委員会　常任幹事
日本技術士会　理事・機械部会長
中小企業大学校講師
日本産業用ロボット工業会　各種委員
神奈川大学講師
自動化推進協会理事
高度職業能力開発促進センター講師
等を歴任

【業績】
著書
自動化機構300選（日刊工業新聞社）、メカトロニクス技術認定試験教本（工業調査会）ほか多数
講演
アジア生産性機構講演で自動化システムを W・T・MACS で表示・解析を提示（世界初）ほか多数
論文
自動化システムのデバッギング理論「チェック機構と最適稼働率」が欧州年間論文大賞にノミネイトほか多数
発明
メカトロニクス技術実習モジュールの発明、地震予知システム「逆ラジオ」の発明ほか多数

株式会社新興技術研究所 熊谷会長様のご好意による「生産性向上とメカトロニクス技術講座」の 32 回目です。第 4 章「フレキシビリティが面白いインフォメーションカム」の 3 回目です。

当月は「世界で活躍するソフトウエアカム」について紹介します。

世界で活躍するソフトウエアカム

前回後半に紹介した今世界中で大活躍しているソフトウエア・カムシステムはどうなるのでしょうか？

ソフトウエアカムの基本構成は図 4-7A に一例を示すように、ステッピングモータまたはステッピング駆動のサーボモータなどで送りねじなどの均等変換メカニズムを駆動するのが標準的です。

この構成は「一軸のロボット」と言われるものになっています。図 4-7B はそのブロック図を示します。

ステッピングモータの場合はセンサを使わずオープンコントロールにすることが多いのですが、一般的には駆動特性・応答特性などを自由に設定できるサーボモータによる駆動が多く使われています。

センサは以前も述べた通りサーボモータの回転軸に直結したロータリエンコーダを用いるものがほとんどで、サーボモータの駆動量を常に検出しています。

これを以前の「図 2-50 カム駆動の深穴あけシステム」と同様の構成にしたのが図 4-8 です。

この場合、コンピュータの中には深穴あけ用のカム曲線を実現するソフトウエア・カムが何種類も入っていて、品種番号によって対応するソフトウエアカムを呼び出せばそのまま駆動できるわけで、品種切換えは大変容易です。

はじめに例として述べた図 4-1 のような場合には品種切換え信号一つで即座に次の品種のカム曲線が設定されることは当然です。もちろん品種によってドリルの直径を変えなければならないようなときはドリルの着脱・設定が必要ですが、メカニカルカムの交換を考えるといかに切換えが容易か想像できます。

つまり多品種生産のための品種切換えを容易にして、生産システムの柔軟性「フレキシビリティ」を持たせたシステムであることは十分理解されるでしょう。

ソフトウエアカムのカム曲線

上記図 4-8 に使われるカム曲線は、当然ベテラン作業員の動作から作った図 2-43 のタイミングチャートに一致するものでなければなりません。

しかし、このタイミングチャートのままではソフトウエアカムにはなりません。その理由は図 4-7A の動作内容を詳しく考えてみればわかります。

今、図 4-7A のシステムのパルス駆動のサーボモータ（またはステッピングモータ）を 1 パルス駆動すると送りねじによってツールが 0.1mm 駆動されると仮定します。言うまでもなく、送りねじは均等変換メカニズムなので、この「1 パルス当たり 0.1mm」という設定はシステムの駆動範囲全体に亘って一定です。

図 4-9 は図 2-43 のタイミングチャートのドリルが低速で下降する部分と高速で上昇する部分とを取り出してその動作を示したものです。

ここでカム曲線は緑の斜めの線ですが、実駆動はパルス対応なので駆動パルスを\(\Delta t\)ごとに与えることでツールは0.1mmずつ進むことになり、理論上は赤で示した階段のようになります（実際は慣性があるのでかなり曲線に近くなります）。

駆動速度はこのパルスを与える時間間隔で決まるわけで、\(\Delta t\)を大きくとれば低速駆動となり、\(\Delta t\)を小さくとれば高速駆動となります。

これらの図で、1パルス当たりの駆動量\(\Delta s\)は常に一定で、我々は\(\Delta t\)を変更することしかできません。

通常のカム曲線、あるいはタイミングチャートでは、「時間の進み方」はメカニカルカムの回転速度で決まりますが基本的に一定速度で、時間に対応するツールの移動量がいろいろに変化します。図 2-43 のタイミングチャートでも、X軸側の時間{t}は常に一定速度で進み、それに対応するY軸側のストローク{s}がいろいろに変化しているので関数的にはsがtの関数として表される

\(s=f (t)\)・・・・（カム曲線関数）

となるのは当然です。

しかし図 4-9 ではツールの移動量\(\Delta s\)の方が一定で、その移動に要する時間値\(\Delta t\)がいろいろ変化していることになります。これは関数的にみると、tがsの関数で表される「逆関数」で

\(t=f^{-1} (s)\)・・・・（カム曲線の逆関数）

となっているのです。

従ってストロークsの進行に伴って次々と時間値tを変化させなければなりません。

実はこの「変化する時間値の一覧表」がソフトウエアカムの実態なのです。

次回は最も単純な例として Sin カーブの動作特性を実現するソフトウエアカムについて解説します。

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