JP6898779B2 - 成形品取出機 - Google Patents
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Description
図1は本実施の形態の成形品取出機1の全体構成を示す図である。図2は電動アクチュエータの装着状態の一例を説明するための部分概略斜視図である。成形品取出機1は、トラバース型の成形品取出機であり、図示されていない成形機の固定プラテンに基部が支持される。図1に示す成形品取出機1は、横行フレーム3と、制御ボックス5と、第1の走行体6と、引き抜きフレーム7と、ランナ用昇降ユニット8と、成形品吸着用昇降ユニット9とを備えている。横行フレーム3は、図示しない成形機の長手方向に水平に直交したX方向に延設される片持ビーム構造を有している。第1の走行体6は、横行フレーム3に支持されており、サーボ機構に含まれるACサーボモータ11を駆動源として横行フレーム3に沿ってX方向に進退する。引き抜きフレーム7は、第1の走行体6に設けられており、成形機の長手方向と平行なY方向に延びている。引き抜きフレーム7には、成形品吸着用昇降ユニット9がサーボ機構に含まれるサーボモータ13(本実施の形態ではACサーボモータ)を駆動源としてY方向に移動可能に支持されている。本実施の形態では、サーボモータ13によりベルト15が回転駆動されて、成形品吸着用昇降ユニット9に含まれて引き抜きフレーム7に支持されたベースとしての第2の走行体17がY方向に移動する。本実施の形態では、ベルト15を用いたベルト伝達機構により第2の走行体17を移動させているが、ベルト伝達機構に代えてロープを力の伝達手段とするロープ伝達機構を用いてもよい。
本実施の形態の成形品取出機1は、図1には示していない制御部に図3に示すアクティブ制御装置31を具備する。アクティブ制御装置31は、変位振動検出部33と、位相補正部34と、取出ヘッド23の水平方向または上下方向への振動を抑制するために取出ヘッド23に装着される電動アクチュエータ25と、付加振動検出部35と、駆動信号生成部37を備えている。
本実施の形態では、軽量且つ小型の電動アクチュエータを用いる場合においても、その制振能力を最大限活用できるようにするために、サーボモータによる位置決め制御、制振制御及びジャーク制御と、アクティブ制御を併用する。本実施の形態では、サーボモータによる位置決め制御機能とアクティブ制御とを併用している。図5は、図3の位相補正部34、付加振動検出部35及び駆動信号生成部37の基本構成と動作を説明するために用いる図である。なお図5においては、理解を容易にするために、サーボモータによる位置決め制御機能は実施せずに、アクティブ制御だけを実施している。サーボモータによる位置決め制御とアクティブ制御の併用については、後に説明する。
本実施の形態では、サーボモータの位置決め制御とアクティブ制御とを併用する。サーボモータの位置決め制御とアクティブ制御の併用は、電動アクチュエータの出力があまり大きくなければ、サーボモータの位置決め制御の開始と同時にまたはその前からアクティブ制御を行ってもよい。しかし電動アクチュエータの出力が大きくなると、制振の初期段階からサーボモータの位置決め制御とアクティブ制御の同時併用をすることが、問題となる場合がある。そこで本実施の形態では、アクティブ制御装置31は、サーボモータ13による位置決め制御によって取出ヘッド23の変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰した後または減衰したとみなせる状態になったときから、アクティブ制御を積極的に行う。サーボモータの位置決め制御は、市販のサーボアンプ39に一般的に搭載されている制御機能であり、停止指令が出力されるとサーボモータの駆動フレームの振動を抑制しながら位置決めする制御である。なお市販のサーボアンプ39には、特定の周波数の振動を制振する制振制御の機能と、加速度変化率を所定の範囲内に抑えるジャーク制御の機能が一般的に実装されている。そしてサーボアンプ39は、位置決めが完了すると、完了指令を出力するように構成されている。
以下本実施の形態で用いるアクティブ制御装置におけるフィードバック制御の効果を確認した結果について図7乃至図10に基づいて説明する。まず図7は、比較例であり、アクティブ制御を行わずに、サーボモータによる位置決め制御に加えて、サーボモータの位置決めサーボ装置が有する制振制御を用いた場合(ON)と制振制御を用いなかった場合(OFF)における、成形品の引抜動作開始位置から制振動作が完了するまでの複数種類の波形及び一部拡大波形を示す図である。図7において、「サーボモータ帰還速度」の波形は、サーボモータによる位置決め制御をフィードバック制御で行う場合に使用するフィードバック速度信号である。そして「サーボモータ指令トルク」の波形は、フィードバック制御に使用するトルク指令である。また「ヘッドの変位量」の波形は、レーザ変位計の出力から検出した取出ヘッド23の変位量である。さらに「昇降フレームの加速度」の波形は、昇降フレーム19に確認用に設けた水平方向の加速度を検出する第3の加速度センサ(図示せず)の出力波形である。そして図7において「区間A」は、引抜動作開始位置から引抜完了までの時間である。また「X1」は、サーボモータの位置決めサーボ装置による制振制御を行っていない場合(OFF)の波形であり、「X2」は、サーボモータの位置決めサーボ装置により制振制御を行っている場合(ON)の波形である。拡大図に付随して記載のように、サーボモータの位置決めサーボ装置により制振制御を行うと、目標位置到達時の振動の振幅が低減される。しかしながら、引抜動作完了後においても、サーボモータの位置決めサーボ装置による制振制御では、残留振動を確実に低減することができていない。
上記実施の形態では、サーボモータの位置決め制御とアクティブ制御を一緒に行っている。しかし市販のサーボモータ用のサーボ装置は、位置決め制御機能、所定の周波数の振動を制振する制振機能の他に、加速度変化率を所定の範囲内に抑えるジャーク制御機能を有している。本発明は、位置決めサーボ装置が位置決め制御と一緒に制振制御を行うように構成されているとき、位置決めサーボ装置が位置決め制御と一緒にジャーク制御を行うように構成されているとき、位置決めサーボ装置が位置決め制御と一緒に制振制御及びジャーク制御を行うように構成されている場合にも当然にして適用が可能である。
3 横行フレーム
5 走行体
8 ランナ用昇降ユニット
9 成形品吸着用昇降ユニット
11 ACサーボモータ
13 サーボモータ
15 ベルト
17 走行体
18 駆動源
19 昇降フレーム
21 反転ユニット
23 取出ヘッド
24 取出機構
25 電動アクチュエータ
26 変位センサ
27 加速度センサ
31 アクティブ制御装置
33 変位振動検出部
34 位相補正部
35 付加振動検出部
37 駆動信号生成部
37A 第1ゲイン調整部
37B 第2ゲイン調整部
37C 演算部
38 加速度センサ
39 サーボアンプ
Claims (15)
- サーボモータを用いる位置決めサーボ装置によって制御される進入フレームにアタッチメントを備えた成形品取出機であって、
前記アタッチメントの変位振動を検出する変位振動検出部と、
前記変位振動検出部が検出した前記変位振動と逆位相の振動を電動アクチュエータから前記アタッチメントに加えて前記アタッチメントの前記変位振動を抑制するアクティブ制御を行うアクティブ制御装置を備えた成形品取出機であって、
前記アクティブ制御装置は、前記位置決めサーボ装置の少なくとも位置決め制御と一緒に前記アクティブ制御を開始するが、前記変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰するまでまたは減衰したとみなせる状態になるまでは、前記電動アクチュエータの最大出力よりも低い出力で制限されたアクティブ制御を行うことを特徴とする成形品取出機。 - 前記位置決めサーボ装置は前記位置決め制御と一緒に制振制御を行うように構成されている請求項1に記載の成形品取出機。
- 前記位置決めサーボ装置は前記位置決め制御と一緒にジャーク制御を行うように構成されている請求項1に記載の成形品取出機。
- 前記位置決めサーボ装置は前記位置決め制御と一緒に制振制御及びジャーク制御を行うように構成されている請求項1に記載の成形品取出機。
- 前記進入フレームは、引き抜きフレームに設けられた昇降フレームであり、
前記アタッチメントは前記昇降フレームの先端に設けられた取出ヘッドであり、
前記アクティブ制御は前記引き抜きフレームを駆動して引き抜き動作を行うときに実行される請求項1乃至4のいずれか1項に記載の成形品取出機。 - 前記アクティブ制御装置は、前記変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰したことを、前記変位振動検出部の出力を閾値と比較して定めることを特徴とする請求項1に記載の成形品取出機。
- 前記アクティブ制御装置は、前記変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰したとみなせる状態になったときを、前記サーボモータによる位置決め制御における所定の動作時期から予め定めたタイマ時限が経過したことにより決定することを特徴とする請求項1に記載の成形品取出機。
- 前記所定の動作時期が、前記サーボモータによる位置決め制御の開始時期、完了指令が出力されたとき、または前記完了指令が出力される前後のいずれかであり、
前記タイマ時限を調整するタイマ時限調整部を備えている請求項7に記載の成形品取出機。 - 前記アクティブ制御装置は、前記変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰したとみなせる状態になったときを、成形機からのエジェクタ後退限信号、エジェクタ前進限信号、金型開閉中信号、金型開限信号または金型閉限信号が出されたときとすることを特徴とする請求項1に記載の成形品取出機。
- 前記アクティブ制御装置は、前記取出ヘッドが成形品を成形機の金型から取出した後で前記取出ヘッドの位置決めが必要なときは、前記変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰したとみなせる状態になったときを、成形品取出機の周辺機器から出力される信号に基づいて定める請求項5に記載の成形品取出機。
- 前記変位振動検出部として、前記サーボモータのモータ電流信号若しくは前記モータのトルク信号または前記モータ電流信号若しくは前記モータのトルク信号に比例する信号を前記変位振動を検出する変位振動検出信号として出力するものを用い、
前記アクティブ制御装置は、前記変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰したことを前記変位振動検出信号に基づいて決定することを特徴とする請求項1に記載の成形品取出機。 - 前記アクティブ制御装置は、前記変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰したとみなせる状態になったときを、前記変位振動検出部が検出した前記変位振動をA/D変換したときに得られるデジタル信号の数または前記デジタル信号の信号幅の変化に基づいて決定することを特徴とする請求項1に記載の成形品取出機。
- サーボモータによって駆動されるベルト伝達機構またロープ伝達機構を介して移動自在に引き抜きフレームに設けられた移動ベースに取り付けられた昇降フレームの先端に、取出ヘッドが装着され、
前記取出ヘッドの変位振動を検出する変位振動検出部と、
前記変位振動検出部が検出した前記変位振動と逆位相の振動を電動アクチュエータから前記取出ヘッドに加えて前記取出ヘッドの前記変位振動を抑制するアクティブ制御を行うアクティブ制御装置を備えた成形品取出機であって、
前記アクティブ制御装置は、前記サーボモータによる位置決め制御と一緒に前記アクティブ制御を開始するが、前記サーボモータによる位置決め制御機能と前記アクティブ制御により前記取出ヘッドの前記変位振動の振幅が予め定めた大きさまで減衰するまでまたは減衰したとみなせる状態になるまでは、前記電動アクチュエータの最大出力よりも低い出力で前記アクティブ制御を行うことを特徴とする成形品取出機。 - 前記低い出力は、前記サーボモータによる位置決め制御に影響を与えないように定められている請求項13に記載の成形品取出機。
- 前記アクティブ制御装置は、前記低い出力から徐々にまたは段階的に前記電動アクチュエータの出力を増大させる請求項13または14に記載の成形品取出機。
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