JP4850228B2 - 成形品取出装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源により駆動される成形品取出し部を備えて成形機から成形品の取り出しを行う成形品取出装置に関し、特に成形品取出し部の振動を制振するものに関する。

成形品取出装置は、例えば、成形機に敷設され、金型が型開すると取出ヘッドを金型内に進入させて成形品を取出し、成形品を保持した取出ヘッドを成形機外の所定の回収位置へ移動させて成形品を開放した後、取出ヘッドを所定の待機位置へ移動復帰させるという動作が繰り返し行われる。この成形品取出装置は、取出ヘッドが移動停止される所定の各動作位置では慣性により取出ヘッドが振動することがある。

従来、このような取出ヘッドの振動を抑制する成形品取出装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。この成形品取出装置は、取出ヘッドの位置に取り付けた振動センサにより取出ヘッドの移動停止時における振動を検出して、制御手段により振動データを演算して、次の成形品取出しサイクル動作時における取出ヘッドを移動制御するというフィードバック制御を行うことで、取出ヘッドの移動停止時における振動を制振するようにしている。しかしながら、このようなフィードバック制御によると、振動センサからの検出信号を演算処理する必要があるため、制御システムが煩雑となり、その分コストが高く付くという問題がある。
特開２００７−１３６９７５号公報 特許第３０３０５５５号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、成形品取出し部の振動に対して簡易に制振制御を行うことができる成形品取出装置を提供することを課題とする。

本発明に係る成形品取出装置は、
駆動源により駆動される成形品取出し部を備えて成形機から成形品の取り出しを行う成形品取出装置において、
成形品取出し部の振動成分を入力したテーブルと、
前記テーブルを用いたフィードフォワード制御により駆動源を駆動して成形品取出し部の振動を抑制するように成形品取出し部の移動速度を制御する制御手段とを備えたものである。

これによれば、制御手段の制御により前記テーブルを用いたフィードフォワード制御を行って駆動源を駆動するので、振動センサの検出信号を演算処理して移動制御を決定してフィードバック制御する場合に比べて、制御手段の制御構成を簡易にすることができる。また、前記テーブルを用いたフィードフォワード制御により成形品取出し部の振動を抑制制御するので、初回の成形品取出しサイクル動作時から成形品取出し部の振動を抑制することができる。

前記成形品取出装置において、
前記テーブルに入力された成形品取出し部の振動成分を、前記成形品取出し部における、重量、移動ストローク、動作位置、移動速度のうちの１つ以上を考慮して補正する補正手段を設けることが望ましい。
これにより、制御手段は、補正手段により補正された前記テーブルを用いてフィードフォワード制御により駆動源を駆動して成形品取出し部の振動を抑制するように成形品取出し部の移動速度を制御する。従って、成形品取出し部の移動停止時における振動を確実に制振することができる。

前記成形品取出装置において、
前記制御手段は、前サイクルの動作時の振動成分を前記テーブルと対比させて前記テーブルの調整を行い、成形品取出し部の振動を抑制するように駆動源を制御する構成とすることが望ましい。
これにより、制御手段は、前サイクルの駆動時の振動成分を考慮して調整された前記テーブルを用いて駆動源を駆動して成形品取出し部の振動を抑制するように成形品取出し部の移動速度を制御する。従って、成形品取出し部の移動停止時における振動を確実に制振することができる。

前記成形品取出装置において、
前記テーブルが成形品取出装置の製造元からの出荷時に入力されていることが望ましい。
これにより、成形品取出装置の納入先である成形工場等においてはオペレータや保守サービスマン等が前記テーブルの設定や調整等を行わずに済む。従って、成形品取出装置の取扱いが容易で、成形品取出し部の制振制御を簡易に行うことができる。

以上のように、本発明に係る成形品取出装置によれば、成形品取出し部の振動を抑制させるための制御手段を簡易に且つ安価にシステム構成することができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示す成形品取出装置１は、トラバース型の取出装置１であって、射出成形機２上に設置されている。この成形品取出装置１は、図１、図２を参照して、アーム機構１０と、成形品を保持する取出ヘッド（成形品取出し部）１４と、アーム機構１０を移動させるサーボモータ（駆動源）１６と、取出装置１全体を動作制御する制御手段３とを備える。

アーム機構１０は、Ｘ軸方向に延びた横行アーム１２と、Ｙ軸方向に延びた引抜アーム１３と、Ｚ軸方向に延びた昇降アーム１１とを有する。取出ヘッド１４は、昇降アーム１１の先端に取り付けられている。この取出ヘッド１４は、吸着式又は挟持式に成形品を保持するものが用いられる。サーボモータ１６は、アーム機構１０の各アームに対応して設けられている。また、サーボモータ１６にはサーボアンプ１７とエンコーダ１８が接続され、サーボアンプ１７には制御手段３が接続されている。サーボアンプ１７は、エンコーダ１８より検出されるモータ回転数と比較して、制御手段３からの制御信号に基づいてサーボモータ１６が駆動されるようにサーボモータ１６に駆動信号を出力する。なお、アーム機構１０の駆動源としてサーボモータ１６に代えて、リニアモータを用いてもよい。

前記射出成形機２は、型締装置２１と射出装置２２とを有し、その基本動作としては、型締装置２１により可動盤２４を固定盤２５側へ移動させて金型２３を型締めした後に、射出装置２２により金型２３内に樹脂を射出して成形し、この樹脂が冷却すれば型締装置２１により可動盤２４を移動させて金型２３を型開する。そして、成形品取出装置１により成形品を取り出した後、再び型締めを行うという動作が繰り返される。

一方、成形品取出装置１の基本動作としては、図３に示すように、金型２３が型開されると、待機位置（Ａ）で待機していた取出ヘッド１４を下降位置（Ｂ）へ向けて移動させて下降位置（Ｂ）に達すると停止させて金型２３内に進入させる（（１）進入工程）。次いで、成形品の取出位置（Ｃ）まで移動させる。この取出位置（Ｃ）では、取出ヘッド１４によって金型２３から離間された成形品を保持する（（２）取出工程）。次いで、成形品を保持した取出ヘッド１４を金型２３外の上昇位置（Ｄ）まで移動させる（（３）退出工程）。そして、成形品を保持した状態の取出ヘッド１４を上昇位置（Ｄ）から成形品を開放する回収位置（Ｅ）へ向けて移動させ、回収位置（Ｅ）に達すると停止させる（（４）移送工程）。この回収位置（Ｅ）にて取出ヘッド１４から成形品の保持を開放し、成形品を回収させる（（５）開放工程）。この後、取出ヘッド１４を回収位置（Ｅ）から前記待機位置（Ａ）まで移動させ（（６）復帰工程）、次に成形品の取り出しを開始するまで待機位置（Ａ）で取出ヘッド１４を待機させる（（７）待機工程）。

ところで、成形品取出装置１は、取出ヘッド１４が移動停止される上記各動作位置（下降位置（Ｂ）、取出位置（Ｃ）、上昇位置（Ｄ）、回収位置（Ｅ）、待機位置（Ａ）等）では慣性力により取出ヘッド１４が振動することがある。そこで、図２に示すように、この成形品取出装置１には、取出ヘッド１４の振動を抑制するため取出ヘッド１４の振動成分（例えば、振動の周波数値、振動の振幅値）を入力したテーブル４を備えている。

テーブル４は、取出ヘッド１４における、重量、移動ストローク、動作位置、移動速度のうちの１つ以上を考慮して、取出ヘッド１４の振動成分としての周波数又は／及び振幅を入力したものである。なお、このテーブル４は、実験や経験則に基づいて事前に用意されており、成形品取出装置１の製造元からの出荷時には成形品取出装置１の記憶部（図示せず）に設定されている。これにより、成形品取出装置１の納入先である成形工場等においてはオペレータや保守サービスマン等が前記テーブル４の設定や調整等を行わずに済む。従って、成形品取出装置１の取扱いが容易で、取出ヘッド１４の制振制御を簡易に行うことができる。

テーブル４として、例えば、図４に示すように、取出ヘッド１４の重量と、ある動作位置（例えば、下降位置（Ｂ））への移動開始位置から移動停止位置までの取出ヘッド１４の移動ストロークとからなるマトリクス上に対応して、取出ヘッド１４の振動の周波数（振動数）を入力したものが用いられる。このテーブル４における取出ヘッド１４の重量と移動ストロークは、成形機２の段取り替えに伴う成形品取出装置１のティーチング時に設定される取出ヘッド１４の情報と各動作位置を指定したストローク値（ストローク量）に対応している。従って、このテーブル４を参照すれば、各動作位置で取出ヘッド１４が移動停止されるときの取出ヘッド１４の振動の周波数が直ちに把握される。

また、この成形品取出装置１には、前記テーブル４に入力された取出ヘッド１４の振動成分を補正する補正手段５が設けられている（図２参照）。すなわち、取出ヘッド１４の移動停止時の振動成分（振動の周波数及び振幅）は、その成形品取出装置１の機種等によって概ね決定されるため大きく変動する割合が少ないが、取出ヘッド１４における、重量、移動ストローク、動作位置、移動速度等の外乱要因が絡み合って、各動作位置毎に若干の違いが生じ得る。そこで、補正手段５により、ティーチング時に設定される取出ヘッド１４における、重量、移動ストローク、動作位置、移動速度のうちの１つ以上を考慮して、前記テーブル４に設定されている取出ヘッド１４の振動成分に一定の補正値が設定される。例えば、図４に示したテーブル４の場合、取出ヘッド１４の重量と移動ストロークの値に対応して取出ヘッド１４の振動の周波数が入力されたマトリクスとなっているので、補正手段５は、取出ヘッド１４の重量と移動ストローク以外の取出ヘッド１４の動作位置又は／及び取出ヘッド１４の移動速度を考慮して、動作位置毎に前記テーブル４に設定された振動の周波数に補正値が設定される。なお、取出ヘッド１４における、重量、移動ストローク、動作位置、移動速度等は、補正手段５によって成形品取出装置１のティーチング時の設定情報から取得される。

そして、制御手段３は、前記テーブル４を用いたフィードフォワード制御によりサーボモータ１６を駆動して取出ヘッド１４の振動を抑制するように取出ヘッド１４の移動速度を制御する。すなわち、制御手段３は、テーブル４に入力された取出ヘッド１４の振動数が低減（例えば、テーブル４入力値の５０％以下）される制振速度分布に従って取出ヘッド１４の移動速度が制御されるようにサーボモータ１６を駆動制御する。

この制振速度分布としては、例えば、各工程（（７）待機工程を除く。図３参照。）において取出ヘッド１４が移動開始してから移動停止されるまでの制振速度分布を図５のグラフに示す。図５を参照して、通常、設定された移動速度の速度分布は、図５中の点線で示すように、右上がりの加速域Ａ、平坦な等速域Ｂ、右下がりの減速域Ｃとからなる台形状曲線となっている。これに対して、前記制振速度分布としては、図５中の実線で示すように、減速域Ｃにおける初期段階と最終段階との減速勾配を、その中間段階よりもゆるやかにしたＳ字状曲線とする。すなわち、減速域Ｃにおいては、初期段階と最終段階を徐々に減速させるようにする。なお、加速域Ａにおいてもその初期段階と最終段階との加速勾配を、その中間段階よりもゆるやかにしたＳ字状曲線とし、加速域Ａでも初期段階と最終段階を徐々に加速させるようにしてもよい。

これにより、前記制振速度分布に従って取出ヘッド１４の移動速度が制御されることにより、取出ヘッド１４が移動停止される各動作位置での取出ヘッド１４の振動を抑制することができる。そして、前記制振速度分布として、減速域Ｃにおける初期段階と最終段階との減速勾配をその中間段階よりもゆるやかにしたＳ字状曲線とすることにより、減速域Ｃの初期段階と最終段階では徐々に減速される。このように、減速域Ｃの最終段階を徐々に減速させることにより停止時の振動を抑えることができ、しかも、減速域Ｃの初期段階を徐々に減速させることにより減速中に生じ得る振動を抑制できるから、停止時の振動をより一層抑えることができる。

また、制御手段３は、補正手段５により補正された前記テーブル４を用いてフィードフォワード制御によりサーボモータ１６を駆動して取出ヘッド１４の振動を抑制するように取出ヘッド１４の移動速度を制御するから、各動作位置毎、成形品取出装置１のティーチング毎等に対応して、取出ヘッド１４の移動停止時における振動を確実に制振することができる。

従って、下降位置（Ｂ）では、取出ヘッド１４の振動による接触によって金型２３にキズを付けること等も防止される。取出位置（Ｃ）では、成形品の取り出しをより正確かつ確実に行うことができる。上昇位置（Ｄ）、移送工程（４）及び回収位置（Ｅ）等では、取出ヘッド１４に保持した成形品を落下させる心配もない。また、回収位置（Ｅ）では、成形品の開放を正確かつ確実に行うことができ、成形品を段積みして回収する場合でも、うまく段積みさせることができる。さらに、待機位置（Ａ）では、取出ヘッド１４が振動し続けて金型２３内への進入時に金型２３に接触することもない。

そして、以上の実施の形態による成形品取出装置１によれば、制御手段３の制御により前記テーブル４を用いたフィードフォワード制御を行ってサーボモータ１６を駆動するので、従来のように振動センサの検出信号を演算処理して移動制御を決定してフィードバック制御する場合に比べて、制御手段３の制御構成を簡易にすることができる。また、前記テーブル４を用いたフィードフォワード制御により取出ヘッド１４の振動を抑制制御するので、初回の成形品取出しサイクル動作時から取出ヘッド１４の振動を抑制することができる。従って、取出ヘッド１４の振動を抑制させるための制御手段３を簡易に且つ安価にシステム構成することができる。

（他の実施の形態）
他の実施の形態による成形品取出装置１は、図６のブロック図に示すように、昇降アーム１１の先端部又は取出ヘッド１４の裏側等のように成形品の取り出しや取出ヘッド１４の反転移動等に支障のない箇所に加速度センサ等の振動センサ７を取り付ける。そして、前記制御手段３には、各動作位置へ取出ヘッド１４を駆動する際、前記振動センサ７により検出した前サイクル動作時の振動成分（例えば、振動の周波数、振動の振幅）を前記テーブル４と対比して、テーブル４に入力された振動成分の値に任意の調整値を加える調整手段６を備える。そして、制御手段３は、調整手段６による調整後の振動成分値を用いてフィードフォワード制御によりサーボモータ１６を駆動して取出ヘッド１４の移動速度を制御する。ここで、振動センサ７で検出する前サイクルの駆動時の振動成分は、成形品取出装置１の駆動開始時の初回のサイクル動作時の検出値、又は駆動開始時から数回のサイクル動作時の検出値における振動の最大値あるいは平均値を用いることができる。
これにより、制御手段３は、前サイクルの駆動時の振動成分を考慮して調整された前記テーブル４を用いて駆動源を駆動して取出ヘッド１４の振動を抑制するように取出ヘッド１４の移動速度を制御するから、取出ヘッド１４の移動停止時における振動を一層確実に制振することができる。なお、他の実施の形態における前記以外の構成及び作用効果は、上述の実施の形態と同様である。

（その他）
なお、本発明は、以上の実施の形態のみに限定されるものではない。
上記実施の形態では、サーボモータ１６（駆動源）により駆動される取出ヘッド１４の速度制御を行うことを記述しているが、この速度を制御することから、加速度も制御されることは勿論のことである。そして、本発明は、取出ヘッド１４が駆動源１６により駆動されることから、駆動源１６からの出力要素を制御することも含まれる。
また、振動を抑制する対象は、成形品を取り出す取出ヘッド１４に限らず、成形品のランナーを取り出すランナー側取出し部等の成形品取出し部を対象としてもよい。
また、成形品取出装置１としては、トラバース型に限らず、成形機２の金型２３の側方から成形品の取り出しを行うサイドエントリー型や、旋回型等、各種の成形品取出装置１でもよい。
さらに、成形機２においては、横型成形機に限らず、竪型成形機でもよいし、また、樹脂成形品の射出成形機、マグネシウムやアルミニウム等の成形品の成形機等のように型開後に成形品の取り出しが必要な各種の成形機すべてに適用することができる。

実施の形態による成形品取出装置の外観構成を示す斜視図である。 実施の形態による成形品取出装置の主要部分の構成を説明するためのブロック図である。 成形品取出装置における基本動作を示す工程図である。 マトリクスにより構成されて取出ヘッドの振動成分が入力されたテーブルを示す模式図である。 制御手段により移動制御される取出ヘッドの制振速度分布を示す移動速度グラフである。 他の実施の形態における成形品取出装置の主要部分の構成を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１ 成形品取出装置
２ 成形機
３ 制御手段
４ テーブル
５ 補正手段
６ 調整手段
１０ アーム機構
１１ 昇降アーム
１２ 横行アーム
１３ 引抜アーム
１４ 取出ヘッド
１６ サーボモータ

Claims (4)

1. 駆動源により駆動される成形品取出し部を備えて成形機から成形品の取り出しを行う成形品取出装置において、
   成形品取出し部の振動成分を入力したテーブルと、
   前記テーブルを用いたフィードフォワード制御により駆動源を駆動して成形品取出し部の振動を抑制するように成形品取出し部の移動速度を制御する制御手段とを備えた成形品取出装置。
2. 請求項１に記載の成形品取出装置において、
   前記テーブルに入力された成形品取出し部の振動成分を、前記成形品取出し部における、重量、移動ストローク、動作位置、移動速度のうちの１つ以上を考慮して補正する補正手段を設けた成形品取出装置。
3. 請求項１又は２に記載の成形品取出装置において、
   前記制御手段は、前サイクルの動作時の振動成分を前記テーブルと対比させて前記テーブルの調整を行い、成形品取出し部の振動を抑制するように駆動源を制御する構成とした成形品取出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の成形品取出装置において、
   前記テーブルが成形品取出装置の製造元からの出荷時に入力されている成形品取出装置。

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