JPH07504523A - ガラス製品形成機械に関する制御システム - Google Patents

ガラス製品形成機械に関する制御システム

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JPH07504523A JP5515470A JP51547093A JPH07504523A JP H07504523 A JPH07504523 A JP H07504523A JP 5515470 A JP5515470 A JP 5515470A JP 51547093 A JP51547093 A JP 51547093A JP H07504523 A JPH07504523 A JP H07504523A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ガラス製品形成機械に関する制御システム発明の分野 この発明は、ガラス製品形成機械での使用に適切な制御システムに関し、特に、 そのような機械での可動部材の動きを制御するための電子的に制御された空気弁 に関する。
ガラス製品形成機械の普通のタイプでは、溶融ガラスの塊は、ブランクステーシ ョンでパリソン(paris。
n)へと形成され、パリソンは、プローステーションに移され、そこでパリソン はコンテナに吹込まれ、吹込まれたコンテナは機械からとりのぞかれて冷却ステ ーションに移され、そこからコンベアに移される。
ブランクステーションからプローステーションに移されるときのパリソン、およ びプローステーションから冷却ステーションに動かされるときの吹込まれたコン テナは、比較的高温の状態にあり、それらが形成されているそのガラスは容易に 変形できる。結果として、パリソンおよび吹込まれたコンテナの移動は、歪みま たは破損を回避するために非常に注意深く制御されなければならず、それと同時 に、そのような移動は、機械から最大の出力を得るためにできるだけ早く実行さ れる必要がある。
ブランクステーションからプローステーションへパリソンを移動する場合、これ は通常、水平軸の周りを約1800回してブランクステーションからプローステ ーションに熱いガラスのパリソンを運ぶ、反転機構によって、実行される。プロ ーステーションから冷却ステーションへ吹込まれたコンテナを移動する場合、こ れは大抵ティクアウト機構によって実行され、それは吹込まれたコンテナをプロ ーステーションからピックアップし、かつ垂直な配向でアーチ状の経路を介して それらを冷却ステーションへ動かす。
まだ柔らかいガラスの歪みおよび突然の制御されない動きによる破損を回避する ためには、ガラスを動かすためのそれらの動作の間の、ティクアウト機構および 反転機構の動きを厳密に制御することが必要である。
ガラス製品形成機械において、他の理由のために、機械的部材の動きを厳密に制 御することが望まれる機構が他にもある。これの−例として、パリソン形成動作 でのプランジャの動きかあり、それはガラスへの過剰な圧力の発生を回避するた めに密に制御される必要がある。その他の機構・も、より速い、より正確な動作 およびより長い寿命がそれによって得られる点において、その動きの厳密な制御 から利益を受けるだろう。
この発明の1つの目的は前述の厳密な制御が達成されることを可能にする、制御 システムを提供することである。
■ 発明の1つの局面に従って、第1および第2の位置の間で空気ピストンおよびシ リンダ装置によって駆動されるように配列された被動部材の動きを制御するため の、以下を含む制御システムか提供される。すなわちピストンおよびシリンダ装 置への空気の供給を制御するようにされた、ソレノイドで駆動された比例空気弁 と、被動部材の位置を感知する変換器と、 運動プロファイルが記憶されるメモリを組入れる電子信号処理システムとを含み 、その処理システムは、各々のサイクルの間ずっと、変換器からのフィードバッ クとして被動部材の位置を受取り、かつそのシステムは、被動部材の運動プロフ ァイルからの変位のみならず被動部材の瞬間速度および加速を考慮する反復アル ゴリズムに従って、弁のだめの制御信号を生成し、その結果弁は空気をピストン およびシリンダ装置に与え、それにより運動プロファイルによって決定された聾 様で、部材か第1の位置の休止から第2の位置の休止に移動することを引きおこ し、被動部材の速度および加速は、その部材か加速の許容された最大値を超える ことなしに、その第1の位置の休止からその第2の位置の休止に動くように制御 される。
この発明はまた、別の局面において、ガラス製品形成機械のための、以下のもの を含む、動作機構を提供する。すなわち被動部材と、被動部材を動作するように 配列される空気ビスi・ンおよびシリンダ装置と、比例空気弁が圧力下でピスト ンおよびシリンダ装置への空気の供給を制御する、この前の段落で述べられたよ うな制御システムとを含む。
便宜的には、動作機構は、熱い形成されたコンテナがその中で形成されるところ の、ブロードモールドから、それらを取出し、かつそれらをデッドプレートに配 置するように動作する、ティクアウト機構であってもよい。この動作機構は、ガ ラス製品形成機械で従来使用される、いくつかの空気作用で動作される機構のう ちの1つでもあり得ることが理解されるだろう。
発明に従った制御システムに使用される、2つのアルゴリズムの例が、以下で与 えられている。
機構を制御するための出力信号OPを発生するために使用される、1つのアルゴ リズム(第1のアルゴリズム)が、次のように定義されている。
OP= Kp” (E”tABS(ATAN(E”KN113+KN213−( ICd貴v+Kdd★八)へこで、OPは弁のための出力信号であり、KPは比 例利得であり、 Eは、位置誤差であり、 KNIは、「シャープネス」パラメータであり、KH2は、「ベース値」パラメ ータであり、Kdは、第1の差動利得であり、 ■は速度評価であり、 Kddは第2の差動利得であり、 Aは加速評価である。
出力値は、弁を始動させるように使用される前に、システムの物理的限界に以下 のようにクリップされる(すなわち最大および最小値に制限される)。もし計算 された値OPがIOより大きければ、0P=10とされ、かつ計算値0Pが一1 Oより小さければ、○P=−10とされる。
すべての中間の値については、OPの実際の値か弁を始動するために使用される 。
OPの値10は、マルチボート比例弁が、ピストンの第1の側でシリンダ容積が 大気に出され、ピストンの他方の、第2の側が、供給圧力に対して開かれている ような第一の方向に、完全に動くことを引起こす。OPの値−10は、マルチボ ート比例弁がピストンの第1の側でシリンダ容積を完全に開放して接続しピスト ンの第2の側が大気に十分出されるような反対の方向に完全に動くことを引起こ す。
誤差は次のものによって定義される。
E=D−P ここで、Dは要求された位置であり、 Pは実際の位置である。
始動の際に、衝撃を回避するために、始動の位置(PZl)の■およびへの値は 、すべてゼロに等しくなければならず、すなわち、VZI、VZ2、AZIおよ びAZ2はすべてゼロに設定され、ここで、 PZIは前の位置であり、 VZI、VZ2は、2つの前の速度評価であり、AZI、AZ2は、2つの前の 加速評価であり、時間ゼロのとき=OP (0) =KP嚢(E”、(ABS  [AT朋(E”KH111十 KN2+1 これは機構が所望された位置の方に駆動されることを引起こす。
被動部材から、たとえばティクアウト機構からのフィードバックのために単一の 位置変換器を使用することが好ましい。
速度(V)および加速(A)評価を得るために選択される式た次のとおりである 。
V = [lNl”lTR1” (P−PZlll+(+Dl”VZl)++D 2☆VZ2)1.、、(1)A=ilN1★ITRI” (V−VZI)l+( lD1*AZll+(D2責AZ2)1.、、t21ここで、DIおよびD2は 、適当な差分係数であり、ITRは、反復頻度であり、Nは選択された整数であ る。
上記の式(1)および(2)は、平滑化された速度評価および加速評価を生み、 かつ位置信号にわずかな量のノイズが存在しても感知可能な値が得られることを 可能にする。
多量のノイズの影響は、弁制御信号をだいなしにしてしまうであろう。平滑化に よるノイズの減少は、時間遅延のペナルティを含む。パラメータlTR5Nl、 DiおよびD2は、ノイズと時間遅延との間に受容可能な妥協を与えるために調 整され得る。
速度評価および加速評価で時間遅延が増すことによる影響は、機構が安定せず、 堅固でなくなり、より振動しやすくなるということである。
速度評価および加速評価のそれぞれに関し式(1)および(2)を使用すること は、位置信号のノイズの問題の克服を可能にし、かつ単一の強固な変換器を備え るサーボ空気ティクアウト機構の製造を可能にした。
機構の振動およびオーバシュートとの問題を回避するためには、選択された変換 器からの信号を使用して得られるフィードバック補償の特性で、アルゴリズムの 誤差利得項を、低く保たれなければならないことかわかっている。これは機構の 動きの速度を制限する。
この問題に対する好ましい解決は、位置誤差の大きさに従って位置誤差の利得を 変更することである。
これは、次のようなアルゴリズムの駆動部によって達成される。すなわち、HP ” E★1ABs(ATAN (E”XNI)l + KH21である。
アルゴリズムの駆動部は、誤差が大きいとき、弁が十分に開かれて、機構を誤差 を少なくさせる方向へ素早く駆動することを、確実にする。
誤差が小さいとき、すなわち機構が所望された位置に近づくとき、位置誤差の利 得は減じられる。
好ましくは、誤差の利得は、差動フィードバックが振動およびオーバシュートを 回避するのに十分なレベルまで下げられる。
KNIは「シャープネス」パラメータと呼ばれる。この「シャープネス」パラメ ータの値を増加させると、位置誤差の利得は、誤差が増加するにつれより急激に 上がることを引起こす。
KH2は、誤差項の利得がそれ以下には決して下がらない、[ベース値jである 。
機構を制御するための出力信号OPを発生するために、アルゴリズムlの代わり に使用される代替の(第2の)アルゴリズムは次のとおりである。
OP −I−F+RKV☆D ここで、■は、位置誤差の積分であり、Fはフィードバック補償であり、 RKVはフィードフォワードまたはrキツカー」利得であり、 Dは、運動プロファイルからの要求位置である。
好ましくは、出力OPはアルゴリズムlについてと同様にクリップされる。
また第1のアルゴリズムと同様に、第2のアルゴリズムは、1秒の1/ITRご とに1同案行される。「キツカー」は、積分項を立てるため必要とされる時間に よるゆっくりした初期の応答を補償するために使用される。
項“F″は、フィードバック補償である。
F = RKP*P+RXd會V+RKdd”ARKPは、比例動作利得であり 、 RKdは、差動動作利得であり、 RKddは、第2の差動動作利得であって、■およびAは、速度評価および加速 評価であって、それらは、アルゴリズムlについてと同じ方法で得られる。ノイ ズと時間遅延との間の妥協を達成するための調整は、第1のアルゴリズムに関し て述べられたように適用されるだろう。
非−線形積分動作は次のように働(。
ニー エエ + (1/ITR)嚢■工自Eここで、■は、誤差過程の積分であ る。
RKIは積分動作利得であり、 Eは位置誤差であり、 E=D−Pであって、 Pは現在の位置である。
アルゴリズム1に関連して述べられたように、クリッピングは、この段階で、O Pの完全な値について好ましくは行なわれる。
アルゴリズムの別の重要な特徴は、積分器の調整である。
もしこの調整が行なわれなければ、「積分器ワインドアップ」として知られてい る問題が起こり得る。この場合、OP値のクリッピングが必要とされるならば、 なされる調整はIを■に等しく設定することである。
便宜的に、積分項は各々の反復のあと次のように更新される。
1 (N)=I[(N−1) この第2のアルゴリズムの大きな利益は、それは弁の中の漏れ、または機構の中 の漏れを補償することができることである。漏れによるどの位置誤差も、アルゴ リズムがそれを排除することができるまで、積分されるので、定常状態誤差は排 除される。機構が所望された位置を追うに従って、弁信号が形成され続ける。
両方のアルゴリズムの特徴はそれらが非線形性にうま(対処することができるこ とである。弁の有限容量に関連する非線形性は、問題ない。
制御弁の最大スルーブツトが大きすぎる加速をもたらさない所では、できるだけ 速い加速および速度を達成するように、弁は十分に開かれることができる。
運動プロファイルは、部材の所望された動きを示す。プロファイルの確立は、ゆ えに非常に重要である。
便宜的に、コンピュータ手段が運動プロファイルデータを表示しかつ修正するた めに使用され、後者への修正は、キーボード、もしくはマウスまたはジョイステ ィックまたはライトペンまたはハンドベルトターミナルのような、手動で作動で きるユニットのいずれかを介して入れられる。
発明を実施する装置は次のようなものを含む。
(1) 被動部材 (2) 被動部材を動作するように配列された、空気ピストンおよびシリンダ装 置 (3) 比例空気弁が圧力下でピストンおよびシリンダ装置への空気供給を制御 する、上で説明されたような制御(4) 運動プロファイルを示すデータが入れ られ、記憶され、かつ修正される、コンピュータシステム(5) 被動部材の動 きの観察に応答して記憶されたデータを修正するための手段であって、それによ って被動部材が所望された動きをより正確に行なうことを引起こす手段。
発明のこの局面は、ガラス製品形成機械のティクアウト機構の制御への特定的な アプリケーションであって、発明は、前述のような、装置を組入れて前記機構の 動きが制御されることを可能にするような機械のための、ティクアウト機構にあ り、さらにまた前述のようなティクアウト機構を含むガラス製品形成機械にある 。
発明は添付の図面を参照して、例を用いて説明される。
図1はガラス製品形成機械のためのガラス製品のための空気サーボティクアウト 機構の略図である。
図2は、図1で示された制御弁の構造を概略的に示す。
図3は、す、−水制御カードおよび関連の構成要素のブロック図である。
図4および図5はここでアルゴリズム1およびアルゴリズム2と特定されるアル ゴリズムを示す。
図6は、KNIの選択された値のための、誤差に対する利得のグラフ図である。
図1を参照して、例示されたティクアウト機構は、ブローモールドステーション で3つの形成されたコンテナを掴むようにされたトング12を備えた、ピボット アームlOの形の、被動部材を含む。アーム10は、空気ピストンおよびシリン ダ装置のピストン14によって、そのピボット軸の周りを回転して駆動可能であ り、その変位は、適切な制御信号を与えられるソレノイド18によって動作され る、比例空気弁16によって制御され、それによって、アームlOは上方に揺動 され、モールドステーションから冷却ステーションにガラス製品を移す。弁16 のボートの詳細は図2で与えられる。冷却ステーションでガラス製品を下ろした 後、空気制御のもとてトングが放され、かつアームが戻り、モールドステーショ ンで次の3つの形成されたコンテナのピックアップにそなえる。
機械のガラス製品の最大スルーブツトのために、ステーションの間のアームの移 動は、実施可能なかぎりできるだけ速く起こるべきである。
このことは、アームの戻り工程には何の問題ももたらさないが、フオアードスト ロークの間、アームがまだ柔らかい形成されたガラス製品を移すとき、もし動作 が注意深く制御されないならば、ガラス製品の歪みによって起こる破損または欠 陥が起こり得る。移動の動きはできるだけ速(、ガラス製品の歪み、破損および 欠陥の回避と両立して、起こる必要があり、この問題への解決を提供することが この発明の主要な目的である。
図1の説明を完成するために、空気圧による弁16への空気供給は、一般的に2 0と参照符号が付けられており、一方ピストンはそれと関連して、制御空気圧系 の故障の際に安全性を与える、調整可能な、エンドストップ22、およびバイパ スバルブ24を有する。
比例空気弁16を動作するソレノイド18は、処理電子装置から与えられる制御 信号を与えられ、それは、各々のサイクルの間中、ピストンと、ピストンによっ て回転して比例的に駆動されるピボットアーム10とに関連のピストン変換器2 6から、入力を受取る。
サーボ制御カード32(図3)は、信号処理システムを提供する。これは、弁コ ントローラ34に接続され、かつデジタル/アナログコンバータ36を介して弁 コントローラ34にスプール位置要求信号を与える、マイクロコントローラ28 を、含む。
マイクロコントローラ28は、アナログ/デジタルコンバータ40を介して、位 置変換器26に接続され、位置変換器26は、機構の実際の位置を示す信号を提 供し、マイクロコントローラ28は、EPROM42およびRAM48にまた接 続され、それらのうちのいずれかに機構の動きのためのプロファイルプログラム が記憶される。
機械は監視コンピュータ44を含み、監視コンピュータ44は、ネットワークイ ンタフェース46を介して、マイクロ−コントローラ28に、そしてRAM48 に接続され、RAM48に対してアルゴリズム情報が渡されかつ記憶され、かつ それは適切なときにマイクロコントローラ28によってアクセスされる。同期信 号が、デジタルインクフェース50を介して、マイクロ−コントローラ28に与 えられる。選択的に、マイクロ−コントローラ28は、内部で同期信号を与え得 る。
UART (万能非同期受信機送信機 UniversalAsynchron ous Receiver Transmitter) 52は、ハンドベルト ターミナル(HHT)30に接続され、かつRAM48に接続され、それにより アルゴリズムプログラムの定数ファクタが、従われるべき実際のプロファイルが 修正され得るように調整されることを可能する。これらのファクタは、マイクロ −コントローラ28に与えられる。このように、マイクロ−コントローラ28は 、プロファイルプログラムをEPROM42またはRAM48から取り、アルゴ リズムプログラムをEPROM42またはRAM48から取り、個々のファクタ をEPROM42、RAM48、UART52、または監視コンピュータ44か ら取り、かつそれらを組合わせてマイクロ−コントローラ28が、アルゴリズム プログラムおよびプロファイルプログラムを繰返し使用することを可能にし、か つそれが、必要な位置要求信号を弁コントローラ34に与えることを可能にする 。
オペレータインタフェースが提供される。実施例はHHT30または監視コンピ ュータ44を使用する。所望されるならば、HHT30は省かれて、必要な個々 のファクタは監視コンピュータ44から与えられ得る。
監視コンピュータ44は、運動プロファイルデータを表示するように配列される 、表示手段を含む。HHT30は、カード32に接続され、その動作によって、 動作プロファイルデータは修正され得る。
弁コントローラ34および弁16はサーボシステムを形成し、コントローラ34 は、センサ38から実際のスプール位置を表示するフィードバック信号を受取り 、かつマイクロコントローラ28によって与えられた弁スプール要求信号から実 際の弁制御信号を、およびセンサ38からフィードバック信号を発生する。
アルゴリズム1に関するフロー図が、図4で示され、アルゴリズム2に関するそ れは図5で示される。
図6は、「シャープネス」パラメータKNIの選択された値のための、位置誤差 に関する、利得のバリエーションを示す。
利得のベース値の値(それ以下には誤差項は決して下がらない)は1.5を超え る。
KNIO値を増加は、誤差が増えるにつれ、位置誤差の利得がより急激に上がる ことを引起こす。
゛甑I・す褪釧−■ 国際調査報告 bm、11−1−a−s*Me pc丁/GB 93100477フロントペー ジの続き (72)発明者 力ウンセル、ジョン イギリス、エル・489・エックス・シイマージイーサイド、ウィラル、ウェス ト・カービイ、ニュートン・クロス・レイン、81 (72)発明者 マン、フィリップ・エイイギリス、ダブリュ・エフ・83・エ イ・エイ ウェスト・ヨークシャー、ポンターフラクト、ダーリントン、アッシ ュ・グローブ、12・エイ (72)発明者 プレイター、ニール・ジェイイギリス、ディ・エフ・12・エ ル・ニー トンキャスター、キンゲス・ロード、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.空気ピストンおよびシリンダ装置によって第1の位置と第2の位置との間で 駆動されるように配列される被動部材の動きを制御するための制御システムであ って、ピストンおよびシリンダ装置(14)への空気の供給を制御するようにさ れた、ソレノイドで駆動される、比例空気弁(16)と、 被動部材の位置を感知する変換器(26)と、運動プロファイルが記憶される、 メモリを組入れる電子信号処理システム(32、34)とを含み、前記処理シス テムは、各々のサイクルの間中、変換器(26)からのフィードバックとして、 被動部材の位置を受取り、かつ運動プロファイルからの被動部材の変位のみなら ず、被動部材の瞬間速度および加速も考慮する反復アルゴリズムに従って弁(1 6)のための制御信号を生成し、そのため、弁(16)は空気をピストンおよび シリンダ装置に与え、部材が、運動プロファイルによって決定される態様で、第 1の位置の休止から第2の位置の休止に動くことを引起こし、被動部材の速度お よび加速は、加速の許容された最大値を超えることなしに、第1の位置の休止か ら第2の位置の休止に動くように制御される、制御システム。 2.運動プロファイルからの部材の変位が最小値を超えると、弁(16)への信 号は弁が適切に開かれることを要求するようにシステムが配列されていることを 特徴とする、請求項1に記載の制御システム。 3.反復アルゴリズムが、これまでに述べられかつ定義された、第1のアルゴリ ズムである、請求項1または請求項2に記載の制御システム。 4.被動部材の動きを制御するために使用されるアルゴリズムの出力値(OP) はそれぞれの予め定められた制限値を超えたり、それより少なくならないように クリップされる、請求項4に記載の制御システム。 5.フィードバックが、単一位置変換器(26)から得られる、請求項1から4 のいずれかに記載の制御システム。 6.前記第1のアルゴリズムで、速度(V)および加速(A)評価は、これまで に述べられかつ定義された式(1)および(2)を使用することで得られる、請 求項5に記載の制御システム。 7.反復アルゴリズムが、これまで述べられかつ定義された第2のアルゴリズム である、請求項1または請求項2に記載の制御システム。 8.被動部材の動きを制御するために使用されるアルゴリズムの出力値(OP) は、それぞれの予め定められた制限値を超えるかまたはそれより少なくならない ようにクリップされる、請求項7に記載の制御システム。 9.表示手段が、信号処理システムに接続されかつ運動プロファイルデータを表 示するように配列され、手動入力手段がシステムに接続され、それによって前記 運動プロファイルデータが修正され得る、請求項1ないし8のいずれかに記載の 制御システム。 10.表示手段が、信号処理システムに接続される監視コンピュータに含まれる 、請求項9に記載の制御システム。 11.手動入力手段が、ハンドヘルドターミナルによって与えられる、請求項9 および10のうちの1つに記載の制御システム。 12.駆動部材と、駆動部材を動作するように配列される空気ピストンおよびシ リンダ装置と、比例空気弁が圧力下でピストンおよびシリンダ装置への空気の供 給を制御する、請求項1から11のうちのいずれか1つで説明されたような制御 システムとを含む、ガラス製品形成機械のための動作機構。 13.(1)被動部材と、 (2)被動部材駆動手段を動作するように配列された空気ピストンおよびシリン ダ装置と、 (3)比例空気弁が圧力下で、ピストンおよびシリンダ装置への空気の供給を制 御する、請求項1から11のうちのいずれか1つに記載の、制御システムと、( 4)運動プロファイルを記載したデータが入れられ、記憶され、修正され得るコ ンピュータ手段と、(5)被動部材の動きの観察に応答して、記憶されたデータ を修正し、それによって被動部材がが所望された動きをより正確に行なうことを 引起こす、手段とを含む、装置。 14.機構がテイクアウト機構であり、かつ被動部材はテイクアウト機構のアー ムである、請求項13に記載の動作機構。 15.機構は反転一連反転機構である、請求項13に記載の動作機構。
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