KR20190009348A

KR20190009348A - 위치 결정 제어 장치 및 몰드 체결 장치

Info

Publication number: KR20190009348A
Application number: KR1020187036705A
Authority: KR
Inventors: 하지메 사토; 아츠오 나가사와
Original assignee: 무라다기카이가부시끼가이샤
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2019-01-28
Also published as: EP3473403B1; WO2017217222A1; US10935956B2; JP6699729B2; CN109414860B; US20190155247A1; CN109414860A; EP3473403A4; TWI708474B; JPWO2017217222A1; TW201801467A; EP3473403A1; KR102201628B1

Abstract

모터를 포함하는 구동부와, 구동부에 의해 이동가능한 이동체와, 구동부의 구동량에 의거하여 이동체의 위치를 검출하는 제 1 검출부와, 제 1 검출부의 제 1 검출값에 의거하여 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 1 피드백 제어를 실행하는 서보 앰프와, 목표 위치에 대해서 일정 거리 이하까지 이동체가 근접했을 경우에 상기 이동체의 위치를 검출하는 제 2 검출부를 구비하는 산업 기계에 탑재되고, 이동체를 목표 위치에 위치 결정하는 위치 결정 제어 장치로서, 서보 앰프를 제어하는 컨트롤러를 구비한다. 컨트롤러는 제 1 피드백 제어를 실행시키는 제 1 제어 모드와, 제 1 피드백 제어를 무효화하고, 또한 제 2 검출부의 제 2 검출값에 의거하여 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 2 피드백 제어를 실행시키는 제 2 제어 모드 사이에서 제어 모드를 스위칭하는 스위칭부를 갖는다.

Description

위치 결정 제어 장치 및 몰드 체결 장치

본 발명은 위치 결정 제어 장치 및 몰드 체결 장치에 관한 것이다.

종래, 모터를 포함하는 구동부에 의해 이동체를 이동시키는 산업 기계에 있어서 이동체를 목표 위치에 위치 결정하는 위치 결정 제어 장치가 알려져 있다. 위치 결정 제어 장치에서는 이동체의 위치가 검출되고, 그 검출값이 서보 앰프에 입력된다. 서보 앰프는 이동체의 위치에 관한 상기 검출값에 의거하여 모터의 피드백 제어를 실행한다. 이러한 위치 결정 제어 장치에 관한 기술로서 예를 들면, 특허문헌 1에는 몰드 체결 장치에 있어서의 금형 위치의 위치 결정 제어가 기재되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 위치 결정 제어에서는 가동 금형(이동체)이 고정 금형으로부터 떨어져 있을 경우, 엔코더에 의해 모터의 회전수로부터 가동 금형의 위치를 검출하고, 그 검출값에 의거하여 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 1 피드백 제어(소위 세미 클로즈드 제어)를 실행한다. 한편, 가동 금형이 고정 금형에 근접해 있을 경우에는 가동 금형의 높은 위치 결정 정밀도가 요구되는 점에서 리니어 센서를 사용하여 가동 금형의 위치를 검출하고, 그 검출값에 의거하여 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 2 피드백 제어(소위 풀 클로즈드 제어)를 실행한다.

이것에 의하면, 가동 범위 전역에 걸쳐 가동 금형의 위치 검출이 가능한 리니어 센서가 불필요해진다. 가동 금형이 목표 위치에 근접했을 경우에는 리니어 센서의 검출값에 의거하는 제 2 피드백 제어를 실행하여 가동 금형이 목표 위치에 위치 결정된다. 따라서, 가동 금형을 저비용이며 또한 고정밀도로 위치 결정하는 것이 가능해진다.

일본특허공개 2014-121717호 공보

그러나, 상기 종래 기술에서는 제 1 피드백 제어로부터 제 2 피드백 제어로의 스위칭을 위해 특별히 설치된 서보 앰프가 요구된다. 널리 유통되어 있는 범용적인 서보 앰프에서는 대응하는 것이 곤란해질 가능성이 있다.

그래서, 본 발명의 다양한 측면은 서보 앰프에 의존하지 않고 이동체를 저비용이며 또한 고정밀도로 위치 결정할 수 있는 위치 결정 제어 장치 및 몰드 체결 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 의한 위치 결정 제어 장치는 모터를 포함하는 구동부와, 구동부에 의해 이동가능한 이동체와, 구동부의 구동량에 의거하여 이동체의 위치를 검출하는 제 1 검출부와, 제 1 검출부의 제 1 검출값에 의거하여 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 1 피드백 제어를 실행하는 서보 앰프와, 목표 위치에 대해서 일정 거리 이하까지 이동체가 근접했을 경우에 상기 이동체의 위치를 검출하는 제 2 검출부를 구비하는 산업 기계에 탑재되고, 이동체를 목표 위치에 위치 결정하는 위치 결정 제어 장치로서, 서보 앰프를 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 컨트롤러는 서보 앰프의 제 1 피드백 제어를 실행시키는 제 1 제어 모드와, 서보 앰프의 제 1 피드백 제어를 무효화하고, 또한 제 2 검출부의 제 2 검출값에 의거하여 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 2 피드백 제어를 실행시키는 제 2 제어 모드 사이에서 제어 모드를 스위칭하는 스위칭부를 갖는다.

이 위치 결정 제어 장치에서는 이동체가 목표 위치에 대해서 일정 거리보다 떨어져 있을 경우, 컨트롤러에 있어서 스위칭부에 의해 제어 모드를 제 1 제어 모드로 스위칭한 상태로 함으로써 서보 앰프의 제 1 피드백 제어가 그대로 실행된다. 그리고, 이동체가 목표 위치에 일정 거리 이하까지 근접했을 경우, 컨트롤러에 있어서 스위칭부에 의해 제어 모드를 제 2 제어 모드로 스위칭한 상태로 함으로써 상기 제 1 피드백 제어가 아니라 제 2 피드백 제어가 실행되어서 이동체가 목표 위치에 위치 결정된다.

따라서, 제 1 피드백 제어보다 높은 위치 결정 정밀도를 갖는 제 2 피드백 제어의 실행 하에서 최종적으로 이동체를 목표 위치에 위치 결정할 수 있다. 이동체의 가동 범위 전역에서 제 2 피드백 제어를 실행할 필요가 없어 상기 가동 범위 전역에서 이동체의 위치 검출이 가능한 제 2 검출부가 불필요해진다. 제 1 피드백 제어를 실행하는 서보 앰프는 그대로로 하고, 제 1 피드백 제어와 제 2 피드백 제어 사이의 스위칭 기능을 컨트롤러에 갖게 할 수 있다. 그 때문에 특별히 설치된 서보 앰프가 불필요해진다. 이상에 의해 서보 앰프에 의존하지 않고 이동체를 저비용이며 또한 고정밀도로 위치 결정가능해진다.

본 발명의 일측면에 의한 위치 결정 제어 장치에서는, 서보 앰프는 복수 설치되고, 컨트롤러는 복수의 서보 앰프를 통어해도 좋다. 이것에 의해 복수의 서보 앰프가 설치되어 있을 경우, 이들의 서보 앰프를 컨트롤러에 의해 개별적으로 및 연휴시켜서 제어가능해진다.

본 발명의 일측면에 의한 위치 결정 제어 장치에서는, 스위칭부는 제 2 검출부에서 검출된 제 2 검출값이 목표 위치에 대해서 설정 거리보다 떨어진 위치일 경우, 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 되고, 제 2 검출부에서 검출된 제 2 검출값이 목표 위치에 대해서 설정 거리 이하까지 근접한 위치일 경우, 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 되어도 좋다. 이것에 의해 제 2 검출값에 따라 제어 모드를 스위칭할 수 있다.

본 발명의 일측면에 의한 위치 결정 제어 장치에서는, 컨트롤러는 제 2 피드백 제어로 피드백되는 제 2 검출값의 고주파 성분을 필터링하는 필터부를 갖고 있어도 좋다. 이것에 의해 스위칭부에서 제어 모드를 제 2 제어 모드로 스위칭한 스위칭 시에 제 2 검출값이 급변하도록 제어 입력되는 것을 억제할 수 있고, 이동체의 거동이 진동적으로 되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 이동체의 이동 중이어도 스위칭부에 의한 제어 모드의 스위칭이 가능해진다. 스위칭부에 의한 제어 모드의 스위칭 시에 이동체를 정지시킬 필요성을 저감할 수 있다.

본 발명의 일측면에 의한 위치 결정 제어 장치에서는, 컨트롤러는 제어 지령을 생성하는 지령 생성부를 갖고, 스위칭부에 의해 제 1 제어 모드로 제어 모드가 스위칭된 상태에서는 지령 생성부에서 생성한 제어 지령을 서보 앰프에 입력하고, 스위칭부에 의해 제 2 제어 모드로 제어 모드가 스위칭된 상태에서는 제 1 검출값이 가산되고 또한 제 2 검출값이 감산된 제어 지령을 서보 앰프에 입력해도 좋다. 이 경우, 제 1 제어 모드로 제어 모드가 스위칭되면 서보 앰프의 제 1 피드백 제어가 그대로 실행된다. 제 2 제어 모드로 제어 모드가 스위칭되면 서보 앰프에 피드백되는 제 1 검출값이 캔슬되어 제 1 피드백 제어가 무효화됨과 아울러 제 2 피드백 제어가 실행되게 된다. 이것에 의해 서보 앰프에 의존하지 않는 이동체의 위치 결정을 구체적으로 실현할 수 있다.

본 발명의 일측면에 의한 위치 결정 제어 장치에 있어서, 제 2 피드백 제어에서는 제 1 검출값에 대한 검출 오차를 포함하는 제 2 검출값을 피드백 성분으로 해서 모터의 구동을 피드백 제어해도 좋다. 제 2 피드백 제어로 피드백되는 제 2 검출값이 제 1 피드백 제어로 피드백되는 제 1 검출값에 대해서 검출 오차를 포함하고 있으면 스위칭부에 의한 제어 모드의 스위칭 시에 이동체의 거동이 불안정해질 가능성이 있다. 이러한 스위칭 시에 있어서의 불안정한 거동을 억제하기 위해서 제 2 검출값을 보정 등 하는 것도 고려되지만, 이 경우, 제어계가 번잡해질 것이 우려된다. 한편, 위치 결정 제어 장치에서는 목표 위치에 정밀도 좋게 이동체를 위치 결정하는 것이 요구되지만, 상기 스위칭 시에 있어서의 이동체의 불안정한 거동은 특별히 문제가 안 되는 경우가 많다는 실정이 존재한다. 본 발명의 일측면에서는 제 1 검출값에 대한 검출 오차를 포함한 채의 제 2 검출값을 피드백하고 있고, 이것에 의해 상기 실정을 이용해서 제어계가 번잡해지는 것을 억제할 수 있다. 특히, 제 2 피드백 제어로 피드백되는 제 2 검출값의 고주파 성분을 필터링하는 필터부를 컨트롤러가 가질 경우에는 필터부에 의해 제어 모드의 스위칭 시에 피드백되는 제 2 검출값이 급변하는 것을 억제하면서 제어계의 번잡함을 억제할 수 있다.

본 발명의 일측면에 의한 몰드 체결 장치는 모터를 포함하는 구동부와, 고정 금형, 및 구동부에 의해 고정 금형에 대해서 상대 이동가능한 이동체로서의 가동 금형을 갖는 금형과, 구동부의 구동량에 의거하여 이동체의 위치를 검출하는 제 1 검출부와, 제 1 검출부의 검출값에 의거하여 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 1 피드백 제어를 실행하는 서보 앰프와, 목표 위치에 대해서 일정 거리 이하까지 가동 금형이 근접했을 경우에 상기 가동 금형의 위치를 측정하는 제 2 검출부와, 상기 위치 결정 제어 장치를 구비한다.

이 몰드 체결 장치는 상기 위치 결정 제어 장치를 구비하고 있는 점에서 상기 위치 결정 제어 장치와 동일한 효과, 즉 서보 앰프에 의존하지 않고 가동 금형을 저비용이며 또한 고정밀도로 위치 결정할 수 있다는 효과를 발휘한다.

(발명의 효과)

본 발명의 일측면에 의하면, 서보 앰프에 의존하지 않고 이동체를 저비용이며 또한 고정밀도로 위치 결정할 수 있는 위치 결정 제어 장치 및 몰드 체결 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태에 의한 위치 결정 제어 장치가 탑재된 몰드 체결 장치를 구비한 사출 성형기의 개략 정면도이다.
도 2는 제 1 제어 모드에 있어서의 컨트롤러 및 서보 앰프의 블록선도이다.
도 3은 제 2 제어 모드에 있어서의 컨트롤러 및 서보 앰프의 블록선도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 몰드 체결 장치의 리니어 센서의 단면도이다.
도 5(a)는 제 1 제어 모드에 있어서의 원리 블록선도이다. 도 5(b)는 제 2 제어 모드에 있어서의 원리 블록선도이다.
도 6(a)는 도 2에 나타내는 필터로 필터링되어 있지 않을 경우에 피드백되는 제 2 검출값의 시간 변화를 설명하는 그래프이다. 도 6(b)는 도 2에 나타내는 필터로 필터링되어 있을 경우에 피드백되는 제 2 검출값의 시간 변화를 설명하는 그래프이다.
도 7은 제 1 검출값 및 제 2 검출값의 시간 변화의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 8은 제 2 실시형태에 의한 위치 결정 제어 장치가 탑재된 몰드 체결 장치를 구비한 사출 성형기의 개략 정면도이다.
도 9는 제 3 실시형태에 의한 위치 결정 제어 장치가 탑재된 몰드 체결 장치를 구비한 사출 성형기의 개략 정면도이다.
도 10은 변형예에 의한 위치 결정 제어 장치가 탑재된 몰드 체결 장치를 구비한 프레스 브레이크의 개략 정면도이다.
도 11(a)는 밀어 넣기 전에 있어서의 도 10의 XI-XI선을 따른 개략 단면도이다. 도 11(b)는 밀어 넣기 후에 있어서의 도 10의 XI-XI선을 따른 개략 단면도이다.
도 12는 도 10에 나타내는 컨트롤러 및 서보 앰프의 블록선도이다.
도 13은 다른 변형예에 의한 컨트롤러 및 서보 앰프의 블록선도이다.

이하, 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙여 중복하는 설명을 생략한다. 「Z방향」은 연직방향에 대응한다. X방향은 Z방향에 대한 직교방향에 대응한다. Y방향은 Z방향 및 X방향에 대한 직교방향에 대응한다. 「상」 및 「하」의 용어는 연직방향의 「위」 및 「아래」에 대응한다.

[제 1 실시형태]

도 1에 나타내어지는 사출 성형기(100)는 수지 등의 재료를 사출 성형해서 성형품을 제조하는 장치이다. 사출 성형기(100)는 예를 들면, 모바일 단말의 도광판 등의 제조에 적용된다. 사출 성형기(100)는 몰드 체결 장치(20), 사출 장치(40), 및 NC(Numerical Control) 제어 장치(60)를 구비하고 있다.

몰드 체결 장치(20)는 구동부(21), 금형(22), 엔코더(제 1 검출부)(23), 서보 앰프(24), 리니어 센서(제 2 검출부)(25), 및 위치 결정 제어 장치(10)를 구비하고 있다. 몰드 체결 장치(20)는 금형(22)의 개폐 및 체결을 행하는 산업 기계이다.

구동부(21)는 금형(22)을 개폐하기 및 체결하기 위한 구동력을 공급한다. 구동부(21)는 모터(26)와 모터(26)에 연결된 볼 나사(27)를 갖고 있다. 모터(26)는 볼 나사(27)를 구동한다. 볼 나사(27)는 Z방향을 축방향으로 하는 나사축(27a)과, 나사축(27a)을 따라 Z방향으로 직선운동가능한 볼 나사 너트를 포함하는 슬라이더(27b)를 포함한다. 모터(26) 및 볼 나사(27)로서는 특별히 한정되지 않고 다양한 모터 및 볼 나사를 각각 사용할 수 있다. 또한, 구동부(21)에서는 모터(26)에 볼 나사(27)가 직결되어 있어도 좋고, 이들 간에 기어 등의 기구가 개재되어 있어도 좋다.

금형(22)은 재료를 성형하는 몰드이다. 금형(22)은 고정 금형(22a) 및 가동 금형(이동체)(22b)을 갖고 있다. 고정 금형(22a) 및 가동 금형(22b)은 Z방향으로 서로 대향해서 배치되어 있다. 고정 금형(22a) 및 가동 금형(22b) 사이에는 재료를 충전하는 공동 부분이 형성된다.

고정 금형(22a)은 부착대(28)에 고정되어 있다. 가동 금형(22b)은 구동부(21)에 의해 고정 금형(22a)에 대해서 Z방향을 따라 상대 이동가능하게 되어 있다. 구체적으로는, 가동 금형(22b)은 램축(29)을 통해 Z방향으로 이동가능하게 지지되어 있음과 아울러 볼 나사(27)의 슬라이더(27b)에 연결되어 있다. 도시하는 예에서는 고정 금형(22a)은 하부 금형이며 캐비티에 대응한다. 가동 금형(22b)은 상부 금형이며 코어에 대응한다.

엔코더(23)는 모터(26)의 구동량에 의거하여 가동 금형(22b)의 위치를 검출한다. 엔코더(23)는 모터(26)의 회전축에 부착되어 있다. 엔코더(23)는 모터(26)의 단위시간당 회전수, 회전 각도 및 회전 위치 중 적어도 어느 하나에 의거하여 Z방향에 있어서의 가동 금형(22b)의 위치를 검출한다. 엔코더(23)는 Z방향에 있어서의 가동 금형(22b)의 위치에 관한 검출값(이하, 「제 1 검출값」이라고 칭함)을 서보 앰프(24)에 출력한다. 엔코더(23)는 제 1 검출값을 컨트롤러(1)에도 출력한다. 제 1 검출값은 예를 들면, 펄스 신호이다. 또한, 엔코더(23)는 가동 금형(22b)의 위치를 직접 검출하는 것은 아니고 모터(26)의 구동량을 검출한다. 그 때문에 모터(26)와 가동 금형(22b) 사이에 존재하는 오차 요인(구동부(21) 또는 금형(22)의 열 팽창 또는 슬립 등)에 의해 엔코더(23)는 리니어 센서(25)와 비교해서 검출 오차가 생기기 쉽다.

서보 앰프(24)는 엔코더(23)의 제 1 검출값에 의거하여 모터(26)의 구동을 피드백 제어하는 제 1 피드백 제어를 실행한다. 제 1 피드백 제어에서는 후술의 컨트롤러(1)로부터 입력된 위치 지령(제어 지령)에 따라 모터(26)의 구동을 제어함과 아울러 상기 위치 지령에 엔코더(23)의 제 1 검출값을 피드백 성분으로 해서 피드백한다. 도 2 및 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 서보 앰프(24)는 차분기(24a), 위치 제어기(24b), 미분기(24c), 차분기(24d), 속도 제어기(24e) 및 전류 제어기(24f)를 갖고 있다.

차분기(24a)는 컨트롤러(1)에 의해 입력된 위치 지령으로부터 엔코더(23)의 제 1 검출값을 감산한다. 차분기(24a)의 플러스 입력에는 위치 지령이 입력된다. 차분기(24a)의 마이너스 입력에는 제 1 검출값이 입력된다. 차분기(24a)는 위치 지령과 제 1 검출값의 편차를 위치 편차로서 위치 제어기(24b)로 출력한다. 위치 제어기(24b)는 차분기(24a)로부터 입력된 위치 편차에 제어 게인을 곱해서 가동 금형(22b)의 속도 지령으로서 차분기(24d)의 플러스 입력으로 출력한다.

미분기(24c)는 엔코더(23)의 제 1 검출값을 시간 미분해서 엔코더(23)의 제 1 검출값의 단위시간당 변화량, 즉 가동 금형(22b)의 속도에 관한 속도 신호를 생성한다. 미분기(24c)는 상기 속도 신호를 차분기(24d)의 마이너스 입력으로 출력한다. 차분기(24d)는 위치 제어기(24b)에 의해 입력된 속도 지령으로부터 미분기(24c)에 의해 입력된 속도 신호를 감산한다. 차분기(24d)는 속도 지령과 속도 신호의 편차를 속도 편차로서 속도 제어기(24e)로 출력한다.

속도 제어기(24e)는 차분기(24d)로부터 입력된 속도 편차에 제어 게인을 곱해서 모터(16)에 인가하는 전류값에 관한 전류 지령으로서 전류 제어기(24f)로 출력한다. 전류 제어기(24f)는 속도 제어기(24e)로부터 입력된 전류 지령에 의거하여 모터(16)의 구동 전류를 제어한다.

리니어 센서(25)는 고정 금형(22a)에 대해서 가동 금형(22b)이 근접했을 경우에 상기 가동 금형(22b)의 위치를 측정하는 센서이다. 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 리니어 센서(25)는 고정 금형(22a)의 상부에 고정되어 있다. 리니어 센서(25)는 가동 금형(22b)의 하부에 고정된 기준판(30)과 대향해서 배치되어 있다. 또한, 기준판(30)을 설치하지 않고 리니어 센서(25)를 가동 금형(22b)의 일부와 대향해서 배치해도 좋다.

리니어 센서(25)에서는 가동 금형(22b)이 하강해서 고정 금형(22a)에 근접했을 경우, 자성체 로드(25a)의 상면이 기준판(30)과 접촉되고, 자성체 로드(25a)가 기준판(30)에 밀어 넣어진다. 자성체 로드(25a)는 스프링(25b)에 의해 바이어싱되어 있는 점에서 기준판(30)과 일체로 하강한다. 이 때, 자성체 로드(25a)에 설치된 자기 마크의 위상이 센서 헤드(25c)에서 판독되고, 기준판(30)의 Z방향의 위치, 즉 Z방향에 있어서의 고정 금형(22a)에 대한 가동 금형(22b)의 상대 위치가 검출된다. 이것에 의해 리니어 센서(25)에서는 자성체 로드(25a)의 스트로크의 범위 내에서 고정 금형(22a) 및 가동 금형(22b) 사이의 실제의 간격이 측정되어서 Z방향에 있어서의 가동 금형(22b)의 위치가 측정된다.

이렇게 리니어 센서(25)는 기준판(30)과 자성체 로드(25a)가 접촉할 때까지 가동 금형(22b)이 고정 금형(22a)에 근접했을 경우, 즉 위치 결정 제어 장치(10)가 위치 결정하는 목표 위치에 대해서 가동 금형(22b)이 일정 거리까지 근접했을 경우, Z방향에 있어서의 가동 금형(22b)의 위치를 측정한다. 리니어 센서(25)는 Z방향에 있어서의 가동 금형(22b)의 위치에 관한 검출값(이하, 「제 2 검출값」이라고 함)을 위치 결정 제어 장치(10)로 출력한다.

일정 거리는 리니어 센서(25)가 제 2 검출값의 검출을 개시할 때의 목표 위치에 대한 가동 금형(22b)의 거리이다. 여기서의 일정 거리는 리니어 센서(25)의 자성체 로드(25a)가 기준판(30)과 접촉하기 시작했을 때에 있어서의 가동 금형(22b)과 목표 위치 사이의 거리이다. 일정 거리는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 기준판(30) 및 리니어 센서(25)의 고정 위치를 적당히 변경함으로써 조정가능하다. 일정 거리는 가동 금형(22b)이 목표 위치에 근접하는 근접 구간에 대응한다. 일정 거리는 구동부(21)에 의해 가동 금형(22b)이 상대 이동가능한 가동 거리보다 짧다. 리니어 센서(25)로서는 특별히 한정되지 않고, 공지의 다양한 리니어 센서를 사용할 수 있다.

도 1 및 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 위치 결정 제어 장치(10)는 가동 금형(22b)을 목표 위치에 위치 결정하는 제어 장치이다. 위치 결정 제어 장치(10)는 ㎛ 오더의 정밀도로 가동 금형(22b)의 위치 결정을 실현한다. 목표 위치란 몰드 체결 장치(20)에 탑재된 위치 결정 제어 장치(10)에서는 금형(22)이 폐쇄 상태일 때의 가동 금형(22b)의 위치이다. 위치 결정 제어 장치(10)는 서보 앰프(24)를 제어하는 컨트롤러(1)를 구비하고 있다. 컨트롤러(1)에 대한 상세는 후술한다.

사출 장치(40)는 재료를 금형(22) 내(고정 금형(22a) 및 가동 금형(22b) 사이)에 주입하는 장치이다. 사출 장치(40)는 예를 들면, 노즐, 사출 실린더 및 호퍼 등을 구비하고 있다. 사출 장치(40)는 금형(22)에 대해서 재료를 주입가능하게 연결되어 있다. 사출 장치(40)로서는 특별히 한정되지 않고 인라인 스크류식 사출 장치 등의 다양한 공지 장치를 채용할 수 있다.

NC 제어 장치(60)는 몰드 체결 장치(20) 및 사출 장치(40)를 포함하는 사출 성형기(100)의 전체를 제어한다. NC 제어 장치(60)는 사출 속도, 압력 및 온도 등의 성형 조건을 제어한다. 특히 NC 제어 장치(60)는 위치 결정 제어 장치(10)의 컨트롤러(1)에 대해서 위치 결정 제어 장치(10)의 제어 조건(예를 들면, 위치 결정하는 목표 위치 등)을 출력해서 지정한다. 또한, NC 제어 장치(60)는 터치패널 등의 조작부를 갖고 있다. NC 제어 장치(60)에서는 작업자에 의해 조작부가 조작되고, 각종 성형 조건이 설정된다.

이어서, 위치 결정 제어 장치(10)가 구비하는 컨트롤러(1)에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1~도 3에 나타내어지는 바와 같이, 컨트롤러(1)는 서보 앰프(24)의 상위 제어계를 구성한다. 컨트롤러(1)는 서보 앰프(24)와는 구성으로서 별체로 설치되어 있다. 컨트롤러(1)는 서보 앰프(24)를 제어하고, 제 1 피드백 제어와, 리니어 센서(25)의 제 2 검출값에 의거하여 모터(26)의 구동을 피드백 제어하는 제 2 피드백 제어를 선택적으로 실행시킨다.

제 1 피드백 제어에서는 응답 지연이 작기 때문에 제어 게인을 높일 수 있다는 메리트가 얻어진다. 제 1 피드백 제어는 세미 클로즈드 제어라고도 칭해진다. 제 2 피드백 제어에서는 로버스트성이 높고, 구동부(21) 또는 금형(22)의 열 팽창 또는 슬립 등이 생겨도 위치 제어가능하며, 제 1 피드백 제어보다 위치 결정 정밀도가 높다는 메리트가 얻어진다. 제 2 피드백 제어는 풀 클로즈드 제어라고도 칭해진다.

컨트롤러(1)는 지령 생성기(지령 생성부)(2), 신호 변환기(3), 스위치(스위칭부)(4), 차분기(5), 필터(필터부)(6), 차분기(7) 및 신호 변환기(8)를 회로 구성으로서 구비하고 있다.

지령 생성기(2)는 NC 제어 장치(60)로부터 입력된 제어 조건에 따른 동작 패턴에 따라 가동 금형(22b)의 위치 지령을 생성한다. 지령 생성기(2)는 생성한 위치 지령을 차분기(7)의 플러스 입력으로 출력한다.

신호 변환기(3)는 단위 펄스에 대응하는 이동 거리의 정보를 참조하여 엔코더(23)에서 검출된 제 1 검출값의 신호 형태를 펄스 신호로부터 아날로그 신호로 변환한다. 신호 변환기(3)는 변환한 제 1 검출값을 차분기(5)의 마이너스 입력과 스위치(4)로 출력한다. 단위 펄스에 대응하는 이동 거리의 정보는 컨트롤러(1)에 미리 기억되어 있다. 또한, 여기서는 서보 앰프(24)에 있어서 엔코더(23)로부터 차분기(24a)로 피드백하는 제 1 검출값을 신호 변환기(3)에 입력하고 있지만, 엔코더(23)로부터 제 1 검출값을 신호 변환기(3)에 직접 입력해도 좋다.

스위치(4)는 차분기(5)의 플러스 입력에의 입력을 신호 변환기(3)로부터 입력되는 제 1 검출값과 리니어 센서(25)로부터 입력되는 제 2 검출값 사이에서 스위칭한다. 이것에 의해 스위치(4)는 제 1 피드백 제어를 실행시키는 제 1 제어 모드와, 제 1 피드백 제어를 무효화하고 또한 제 2 피드백 제어를 실행시키는 제 2 제어 모드 사이에서 제어 모드를 스위칭한다(상세하게는 후술). 여기서의 「무효화」는 제 1 피드백 제어를 완전하게 무효로 하는 경우뿐만 아니라 제 1 피드백 제어에 있어서의 적어도 일부의 주파수 영역을 무효로 하는 경우를 포함한다.

스위치(4)는 리니어 센서(25)의 제 2 검출값에 따라 그 스위치 상태를 스위칭한다. 구체적으로는 리니어 센서(25)에서 제 2 검출값이 검출되어 있지 않고 스위치(4)에 제 2 검출값이 입력되어 있지 않을 경우, 스위치(4)는 차분기(5)의 플러스 입력에의 입력을 제 1 검출값으로 한 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 한다. 바꿔 말하면, 제 2 검출값이 0, 즉 제 2 검출값이 목표 위치에 대해서 설정 거리(여기서는 상기 일정 거리)보다 떨어진 위치일 경우, 스위치(4)는 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 한다. 한편, 리니어 센서(25)에서 제 2 검출값이 검출되고, 스위치(4)에 제 2 검출값이 입력되었을 경우, 스위치(4)는 차분기(5)의 플러스 입력에의 입력을 제 2 검출값으로 한 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 한다. 바꿔 말하면, 제 2 검출값이 0보다 크고, 즉 목표 위치에 대해서 설정 거리(여기서는 상기 일정 거리) 이하까지 근접한 위치일 경우, 스위치(4)는 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 한다.

스위치(4)의 스위칭 타이밍은 컨트롤러(1) 내부의 스위칭 지시부(도시하지 않음)가 스위칭 지령을 스위치(4)에 송신하는 타이밍이다. 즉, 스위치(4)에 제 2 검출값이 입력되어 있는 것을 조건으로 상기 스위칭 지령부의 스위칭 지령을 받은 타이밍에서 스위치(4)는 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한다. 스위치(4)에 제 2 검출값이 입력되어 있지 않은 것을 조건으로 상기 스위칭 지령부의 스위칭 지령을 받은 타이밍에서 스위치(4)는 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한다. 스위치(4)로서는 소프트 스위치, 또는 공지의 회로 소자 등을 이용하여 구성할 수 있다.

차분기(5)는 그 플러스 입력에 제 1 검출값이 입력되도록 스위치(4)가 스위칭되어 있을 경우에는 스위치(4)를 통해 입력된 제 1 검출값으로부터 스위치(4)를 통하지 않고 입력된 제 1 검출값을 감산하여 검출값 편차를 구한다. 이 경우, 검출값 편차는 제 1 검출값으로부터 제 1 검출값을 감산해서 이루어지는 편차이며, 0이다. 차분기(5)는 0의 값을 검출값 편차로서 필터(6)로 출력한다. 한편, 차분기(5)는 그 플러스 입력에 제 2 검출값이 입력되도록 스위치(4)가 스위칭되어 있을 경우에는 스위치(4)를 통해 입력된 제 2 검출값으로부터 스위치(4)를 통하지 않고 입력된 제 1 검출값을 감산하여 검출값 편차를 구한다. 이 경우, 검출값 편차는 제 2 검출값으로부터 제 1 검출값을 감산해서 이루어지는 편차이다. 차분기(5)는 상기 검출값 편차를 필터(6)로 출력한다.

필터(6)는 차분기(5)로부터 입력된 검출값 편차의 고주파 성분을 필터링한다. 구체적으로는, 필터(6)는 차분기(5)의 플러스 입력에 제 2 검출값이 입력되도록 스위치(4)가 스위칭된 상태(도 3 참조)에 있어서 차분기(5)로부터 입력된 검출값 편차를 구성하는 제 1 검출값 및 제 2 검출값 각각에 있어서의 고주파 성분을 필터링한다. 필터(6)는 로우 패스 필터이며, 기준보다 낮은 주파수 성분을 통과시킴과 아울러 높은 주파수 성분을 커트한다. 필터(6)에서는 1차 지연계에 의한 필터링 처리, 2차 지연계에 의한 필터링 처리, 또는 이동 평균에 의한 필터링 처리가 행해진다.

필터(6)는 입력 데이터에 대해서 수학적인 처리를 가하는 디지털 필터이다. 필터(6)로서는 마이크로세서 등이 사용되고 있다. 필터(6)에서는 프로그램에 의해 필터링 처리가 실현된다. 필터(6)는 필터링한 검출값 편차를 차분기(7)의 마이너스 입력으로 출력한다. 또한, 필터(6)는 전기 회로 또는 전자 회로로 구성되어도 좋다.

차분기(7)는 지령 생성기(2)에 의해 입력된 위치 지령으로부터 필터(6)에 의해 입력된 검출값 편차를 감산한다. 차분기(7)는 검출값 편차를 감산한 위치 지령을 신호 변환기(8)로 출력한다.

신호 변환기(8)는 단위 펄스에 대응하는 이동 거리의 정보를 참조하여 차분기(7)로부터 입력된 위치 지령의 신호 형태를 아날로그 신호로부터 펄스 신호로 변환한다. 신호 변환기(8)는 변환한 위치 지령을 서보 앰프(24)의 차분기(24a)로 출력한다.

이어서, 위치 결정 제어 장치(10)에 의해 실행되는 처리의 일례에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서는 사출 성형기(100)의 몰드 체결 장치(20)에 있어서 몰드 체결을 행할 때에 위치 결정 제어 장치(10)에 의해 가동 금형(22b)을 위치 결정하는 경우를 예시한다.

개방 상태의 금형(22)에서는 고정 금형(22a)에 대해서 가동 금형(22b)이 떨어져서 리니어 센서(25)가 기준판(30)과 접촉하고 있지 않고 가동 금형(22b)이 목표 위치(금형(22)이 폐쇄 상태일 때의 가동 금형(22b)의 위치)에 대해서 일정 거리보다 상방으로 이간된 위치에 위치한다. 이 상태에 있어서, 위치 결정 제어 장치(10)에서는 NC 제어 장치(60)로부터 입력된 제어 조건 하에서 컨트롤러(1)에 의해 서보 앰프(24)를 제어하고, 모터(26)를 구동하여 볼 나사(27)를 작동시키고, 가동 금형(22b)을 하강시킨다.

여기서, 가동 금형(22b)이 고정 금형(22a)에 근접해서 리니어 센서(25)가 기준판(30)과 접촉하기 전까지는 리니어 센서(25)에서는 제 2 검출값이 아직 검출되지 않고 스위치(4)에 제 2 검출값이 입력되어 있지 않다. 따라서, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 스위치(4)는 차분기(5)의 플러스 입력에 제 1 검출값이 입력되도록 스위칭된 상태로 된다. 이 경우, 제 1 검출값은 차분기(5)에서 상쇄되어 0의 값이 필터(6)를 통해 차분기(7)에 입력되고, 지령 생성기(2)로부터의 위치 지령은 그대로 신호 변환기(8)를 통해 서보 앰프(24)에 입력된다. 그 결과, 도 5(a)에 나타내어지는 원리 블록선도가 실질적으로 구성되고, 서보 앰프(24)의 제 1 피드백 제어가 그대로 실행된다. 즉, 스위치(4)는 서보 앰프(24)의 제 1 피드백 제어를 실행시키는 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 된다.

계속해서 가동 금형(22b)을 하강시켜 가동 금형(22b)이 고정 금형(22a)에 근접해서 리니어 센서(25)가 기준판(30)과 접촉한 후에는 리니어 센서(25)에 의해 제 2 검출값이 검출되고, 스위치(4)에 제 2 검출값이 입력된다. 따라서, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 스위치(4)는 차분기(5)의 플러스 입력에 제 2 검출값이 입력되도록 스위칭된 상태로 된다. 이 경우, 차분기(5)에서 제 2 검출값으로부터 제 1 검출값을 감산해서 이루어지는 검출값 편차가 필터(6)를 통해 차분기(7)의 마이너스 입력에 입력된다. 상기 검출값 편차가 감산된 위치 지령이 신호 변환기(8)를 통해 서보 앰프(24)에 입력된다. 즉, 서보 앰프(24)에 입력되는 위치 지령은 제 1 검출값이 실질적으로 가산되고(감산된 제 1 검출값이 감산되고), 또한 제 2 검출값이 감산된다.

이것에 의해 서보 앰프(24)에서는 상기 서보 앰프(24)에 피드백되는 제 1 검출값이 위치 지령에 가산된 제 1 검출값으로 상쇄되어 캔슬되고, 제 1 피드백 제어가 무효화된다. 이것과 함께, 위치 지령에 제 2 검출값이 피드백된다. 그 결과, 도 5(b)에 나타내어지는 원리 블록선도가 실질적으로 구성되고, 제 2 피드백 제어가 실행된다. 즉, 스위치(4)는 서보 앰프(24)의 제 1 피드백 제어를 무효화하고, 또한 제 2 피드백 제어를 실행시키는 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 된다.

여기서의 제 2 제어 모드에서는 도시하는 원리 블록선도로 나타내어지는 바와 같이, 로우 패스 필터(6a)로서의 필터(6)에 의해 제 2 피드백 제어로 피드백되는 제 2 검출값(차분기(7)의 마이너스 입력에 입력되는 제 2 검출값)의 고주파 성분이 필터링된다. 이것에 의해 스위치(4)에 의한 제 2 제어 모드로의 스위칭 시에 있어서 피드백되는 제 2 검출값은 완만하게 상승하는 신호값(도 6(a) 참조)으로서 제어 입력된다. 바꿔 말하면, 제 2 검출값이 급준하게 상승하도록 급변해서 제어 입력되는 것(도 6(b) 참조)이 억제된다.

또한, 제 2 제어 모드에서는 위치 지령에 실질적으로 가산되는 제 1 검출값(차분기(7)의 마이너스 입력에 입력되는 제 1 검출값)의 고주파 성분이 필터(6)에 의해 필터링된다. 이것에 의해 서보 앰프(24)에 피드백되는 제 1 검출값의 저주파성분이 상쇄되어 캔슬되고, 결과적으로 제 1 검출값의 고주파 성분이 엔코더(23)로부터 위치 지령에 피드백된다. 즉, 도시하는 원리 블록선도로 나타내어지는 바와 같이 하이 패스 필터(6b)로서의 필터(6)에 의해 제 1 검출값의 고주파 성분이 엔코더(23)로부터 위치 지령에 피드백되게 된다. 이것에 의해 제어의 안정성을 높일 수 있다.

이상, 위치 결정 제어 장치(10)에서는 가동 금형(22b)이 고정 금형(22a)에 대해서 근접해 있지 않고 가동 금형(22b)이 목표 위치에 대해서 일정 거리보다 떨어져 있을 경우에 컨트롤러(1)에 있어서 스위치(4)에 의해 제어 모드를 제 1 제어 모드로 스위칭한 상태로 한다. 이것에 의해 서보 앰프(24)의 제 1 피드백 제어가 그대로 실행된다. 그리고, 가동 금형(22b)이 고정 금형(22a)에 대해서 근접하고 가동 금형(22b)이 목표 위치에 일정 거리 이하까지 근접했을 경우, 컨트롤러(1)에 있어서 스위치(4)에 의해 제어 모드를 제 2 제어 모드로 스위칭한 상태로 한다. 이것에 의해 상기 제 1 피드백 제어가 아니라 제 2 피드백 제어가 실행되어서 가동 금형(22b)이 목표 위치에 위치 결정된다.

따라서, 위치 결정 제어 장치(10)에 의하면 제 1 피드백 제어보다 높은 위치 결정 정밀도를 갖는 제 2 피드백 제어의 실행 하에서 최종적으로 가동 금형(22b)을 목표 위치에 위치 결정할 수 있다. 가동 금형(22b)의 가동 범위 전역에서 제 2 피드백 제어를 실행할 필요가 없어 상기 가동 범위 전역에서 가동 금형(22b)의 위치 검출이 가능한 센서를 리니어 센서(25)로서 사용할 필요가 없다. 제 1 피드백 제어를 실행하는 서보 앰프(24)는 그대로로 하고, 제 1 피드백 제어와 제 2 피드백 제어 사이의 스위칭 기능을 컨트롤러(1)에 갖게 할 수 있다. 그 때문에 범용적인 서보 앰프(24)에서 대응할 수 있어 특별히 설치된 서보 앰프가 불필요해진다. 이상에 의해 서보 앰프(24)에 의존하지 않고 가동 금형(22b)을 저비용이며 또한 고정밀도로 위치 결정가능해진다. 또한, 기존의 몰드 체결 장치에 대해서 위치 결정 제어 장치(10)를 후부착하여 탑재할 수 있다. 이 경우, 후부착의 위치 결정 제어 장치(10)에 의해 가동 금형(22b)을 저비용이며 또한 고정밀도로 위치 결정가능해진다.

위치 결정 제어 장치(10)에서는, 스위치(4)는 리니어 센서(25)에서 제 2 검출값이 검출되지 않을 경우, 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 된다. 스위치(4)는 리니어 센서(25)에서 제 2 검출값이 검출되었을 경우, 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 된다. 이것에 의해 제 2 검출값에 따라 제어 모드를 스위칭할 수 있다.

위치 결정 제어 장치(10)에서는, 컨트롤러(1)는 제 2 피드백 제어로 피드백되는 제 2 검출값의 고주파 성분을 필터링하는 필터(6)를 갖고 있다. 이것에 의해 스위치(4)에 의해 제어 모드를 제 2 제어 모드로 스위칭한 스위칭 시에 제 2 검출값이 급변하도록 입력되는 것을 억제할 수 있다. 상기 스위칭 시에 가동 금형(22b)의 거동이 진동적으로 되는 것을 억제할 수 있다. 정속으로 또는 가감속하면서 가동 금형(22b)이 이동하고 있는 경우이어도 스위치(4)에 의한 스무드한 제어 모드의 스위칭이 가능해진다. 그 때문에 스위치(4)에 의한 제어 모드의 스위칭 시에 가동 금형(22b)을 정지시칼 필요성을 저감할 수 있다.

위치 결정 제어 장치(10)에서는, 컨트롤러(1)는 위치 지령을 생성하는 지령 생성기(2)를 갖는다. 스위치(4)에 의해 제 1 제어 모드로 제어 모드가 스위칭된 상태에서는 지령 생성기(2)에서 생성한 위치 지령을 서보 앰프(24)에 입력한다(도 2 참조). 이것에 의해 서보 앰프(24)의 제 1 피드백 제어가 그대로 실행된다. 스위치(4)에 의해 제 2 제어 모드로 제어 모드가 스위칭된 상태에서는 제 1 검출값이 가산되고 또한 제 2 검출값이 감산된 제어 지령을 서보 앰프에 입력한다(도 3 참조). 이것에 의해 서보 앰프(24)에 피드백되는 제 1 검출값이 캔슬되어 제 1 피드백 제어가 무효화됨과 아울러 제 2 피드백 제어가 실행된다. 따라서, 서보 앰프(24)에 의존하지 않는 가동 금형(22b)의 위치 결정을 구체적으로 실현할 수 있다.

도 7은 몰드 체결 장치(20)의 몰드 체결 시에 있어서의 제 1 검출값(D1) 및 제 2 검출값(D2)의 시간 변화의 일례를 나타내는 그래프이다. 세로축은 가동 금형(22b)의 위치이며, 가로축은 시간이다. 도면 중의 일례에서는 시간(t0)의 시점에 있어서 스위치(4)에 의해 제어 모드가 스위칭되고, 실행되는 피드백 제어가 제 1 피드백 제어로부터 제 2 피드백 제어로 스위칭되어 있다.

동일한 검출 타이밍에 있어서, 제 2 검출값이 제 1 검출값에 대해서 검출 오차를 포함하고 있으면 스위치(4)에 의한 제어 모드의 스위칭 시에 피드백 성분이 갑자기 변화하게 되어 가동 금형(22b)의 거동이 불안정해질 가능성이 있다. 이러한 스위칭 시에 있어서의 불안정한 거동을 억제하기 위해서 제 2 검출값을 보정 등 하는 것도 고려되지만, 이 경우, 제어계가 번잡해질 것이 우려된다. 한편, 위치 결정 제어 장치(10)에서는 목표 위치에 정밀도 좋게 가동 금형(22b)을 위치 결정하는 것이 요구되지만, 상기 스위칭 시에 있어서의 가동 금형(22b)의 불안정한 거동은 특별히 문제가 안 되는 경우가 많다는 실정이 존재한다. 이 점, 도 7에 나타내어지는 바와 같이 제 2 검출값(D2)은 제 1 검출값(D1)에 대해서 검출 오차를 갖고 있다. 위치 결정 제어 장치(10)의 제 2 피드백 제어에서는 제 1 검출값(D1)에 대한 검출 오차를 포함한 채의 제 2 검출값(D2)을 피드백하고 있다. 이것에 의해 이러한 실정을 이용해서 제어계가 번잡해지는 것을 억제할 수 있다.

몰드 체결 장치(20) 및 사출 성형기(100)는 상기 위치 결정 제어 장치(10)를 구비하고 있는 점에서 상기 위치 결정 제어 장치(10)와 마찬가지로 서보 앰프(24)에 의존하지 않고 가동 금형(22b)을 저비용이며 또한 고정밀도로 위치 결정할 수 있다는 효과를 발휘한다.

또한, 위치 결정 제어 장치(10)에서는 컨트롤러(1)의 필터(6)에 의해 제 2 피드백 제어로 피드백되는 제 2 검출값뿐만 아니라 위치 지령에 실질적으로 가산되는 제 1 검출값에 대해서도 필터링한다. 이것에 의해 도 5(b)에 나타내어지는 바와 같이, 하이 패스 필터(6b)로서의 기능과 로우 패스 필터(6a)의 기능을 1개의 필터(6)로 표현할 수 있다. 본 실시형태에서는 몰드 체결 장치(20)의 몰드 체결 시에 위치 결정 제어 장치(10)에서 가동 금형(22b)을 위치 결정하는 경우를 예시했지만, 위치 결정 제어 장치(10)는 몰드 체결 장치(20)의 몰드 개방 시에 있어서 가동 금형(22b)을 위치 결정하는 것도 물론 가능하다.

[제 2 실시형태]

이어서, 제 2 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 설명에서는 제 1 실시형태와 다른 점에 대해서 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 8에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시형태의 위치 결정 제어 장치(10)는 사출 성형기(100B)의 몰드 체결 장치(20B)에 탑재되어 있다. 사출 성형기(100B)는 몰드 체결 장치(20B)를 구비하는 이외는 상기 사출 성형기(100)와 마찬가지로 구성되어 있다. 몰드 체결 장치(20B)는 복수의 구동부(70)와, 복수의 서보 앰프(24)와, 복수의 리니어 센서(25)를 구비하는 이외는 상기 몰드 체결 장치(20)와 마찬가지로 구성되어 있다. 구동부(70)는 모터 및 유압 실린더를 갖는 램축이다. 도시하는 예에서는 구동부(70)는 2개 설치되고, 서보 앰프(24)는 2개 설치되고, 리니어 센서(25)는 3개 설치되어 있다. 서보 앰프(24)는 유압 실린더를 구동하는 모터를 제어한다.

위치 결정 제어 장치(10)의 컨트롤러(1)는 2개의 서보 앰프(24)를 통어한다. 컨트롤러(1)는 2개의 서보 앰프(24)를 개별적으로 또는 연휴시켜서 제어한다. 컨트롤러(1)는 그 스위치(4)(도 2 참조)에 의해 2개의 서보 앰프(24)의 제 1 피드백 제어를 실행시키는 제 1 제어 모드와, 상기 제 1 피드백 제어를 무효화하고 또한 3개의 리니어 센서(25)의 제 2 검출값에 의거하는 제 2 피드백 제어를 실행하는 제 2 제어 모드를 스위칭한다.

본 실시형태의 위치 결정 제어 장치(10)에 있어서도 상기 제 1 실시형태와 마찬가지의 효과가 발휘된다. 또한, 위치 결정 제어 장치(10)에서는 컨트롤러(1)가 복수의 서보 앰프(24)를 통어한다. 이것에 의해 복수의 서보 앰프(24)가 설치되어 있을 경우이어도 이들의 서보 앰프(24)를 컨트롤러(1)에 의해 개별적으로 및 연휴시켜서 제어가능해진다. 가동 금형(22b)의 위치 결정에 추가하여, 가동 금형(22b)의 경사 등의 자세를 소망으로 제어하는 것이 가능해진다.

[제 3 실시형태]

이어서, 제 3 실시형태에 대해서 설명한다. 본 실시형태의 설명에서는 제 1 실시형태와 다른 점에 대해서 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 9에 나타내어지는 바와 같이, 본 실시형태의 위치 결정 제어 장치(10)는 사출 성형기(100C)의 몰드 체결 장치(20C)에 탑재되어 있다. 사출 성형기(100C)는 몰드 체결 장치(20C)를 구비하는 이외는 상기 사출 성형기(100)와 마찬가지로 구성되어 있다. 몰드 체결 장치(20C)는 복수의 구동부(80)와, 복수의 서보 앰프(24)를 구비하는 이외는 상기 몰드 체결 장치(20)와 마찬가지로 구성되어 있다. 구동부(80)는 유압 실린더, 볼 나사 및 모터를 갖는 램축이다. 도시하는 예에서는 구동부(80)는 2개 설치되고, 서보 앰프(24)는 4개 설치되고, 리니어 센서(25)는 1개 설치되어 있다. 여기서는 유압 실린더를 구동하는 모터를 제어하는 서보 앰프(24)와, 볼 나사를 구동하는 모터를 제어하는 서보 앰프(24)를 각각 2개 구비한다.

위치 결정 제어 장치(10)의 컨트롤러(1)는 4개의 서보 앰프(24)를 통어한다. 컨트롤러(1)는 4개의 서보 앰프(24)를 개별적으로 또는 연휴시켜서 제어한다. 컨트롤러(1)는 그 스위치(4)(도 2 참조)에 의해 4개의 서보 앰프(24)의 제 1 피드백 제어를 실행시키는 제 1 제어 모드와, 상기 제 1 피드백 제어를 무효화하고 또한 리니어 센서(25)의 제 2 검출값에 의거하는 제 2 피드백 제어를 실행하는 제 2 제어 모드를 스위칭한다.

본 실시형태의 위치 결정 제어 장치(10)에 있어서도 상기 제 1 실시형태와 마찬가지의 효과가 발휘된다. 또한, 위치 결정 제어 장치(10)에서는 컨트롤러(1)가 복수의 서보 앰프(24)를 통어한다. 이것에 의해 복수의 서보 앰프(24)가 설치되어 있을 경우이어도 이들의 서보 앰프(24)를 개별적으로 및 연휴시켜서 제어가능해진다. 가동 금형(22b)의 위치 결정에 추가하여, 가동 금형(22b)의 경사 등의 자세를 소망으로 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 컨트롤러(1)에 의해 구동부(80)에 있어서의 유압 실린더와 볼 나사를 선택적으로 스위칭해서 구동시킬 수 있다.

이상, 본 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않는다.

상기 실시형태에서는 사출 성형기(100, 100B, 100C)의 몰드 체결 장치(20, 20B, 20C)에 위치 결정 제어 장치(10)를 탑재했지만, 단조기, 프레스 성형기 또는 다이 캐스트 성형기 등의 몰드 체결 장치에 위치 결정 제어 장치(10)를 탑재해도 좋다. 위치 결정 제어 장치(10)를 탑재하는 산업 기계는 몰드 체결 장치에 한정되지 않고 반송차, 무궤도 대차, 유궤도 대차 또는 스태커 크레인 등의 반송 기계이어도 좋다. 이 경우, 차체, 대차 또는 짐받이 등이 이동체에 상당한다.

도 10은 변형예에 의한 위치 결정 제어 장치가 탑재된 몰드 체결 장치를 구비한 프레스 브레이크의 개략 정면도이다. 도 11은 도 10의 XI-XI선을 따른 개략 단면도이다. 도 12는 도 10에 나타내는 컨트롤러 및 서보 앰프의 블록선도이다. 본 발명의 일측면에 의한 위치 결정 제어 장치는 도 10 및 도 11에 나타내어지는 바와 같이 예를 들면, 프레스 브레이크(200)에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 프레스 브레이크(200)는 예를 들면, 워크인 평판 형상의 판재(W1)를 절곡 가공할 때에 사용된다.

프레스 브레이크(200)는 몰드 체결 장치(120)를 구비한다. 몰드 체결 장치(120)는 금형(122)과 한 쌍의 리니어 센서(125)와 위치 결정 제어 장치(110)를 구비하는 이외는 상기 몰드 체결 장치(20B)(도 8 참조)와 마찬가지로 구성되어 있다.

금형(122)은 고정 금형인 하측 몰드(122a)와, 가동 금형(이동체)인 상측 몰드(122b)를 갖고 있다. 하측 몰드(122a) 및 상측 몰드(122b)는 상하방향으로 서로 대향해서 배치되어 있다. 하측 몰드(122a)의 상면에는 판재(W1)가 적재된다. 하측 몰드(122a)의 상면에는 단면 V자 형상의 홈(129)이 형성되어 있다.

한 쌍의 리니어 센서(125)는 하측 몰드(122a)에 매립되도록 배치되어 있다. 구체적으로는 한 쌍의 리니어 센서(125)는 홈(129)을 따르는 방향에 있어서의 한쪽측과 다른쪽측의 위치에 매립되도록 배치되어 있다. 리니어 센서(125)는 상기 리니어 센서(25)(도 4 참조)와 마찬가지로 구성되어 있다. 리니어 센서(125)는 상기 자성체 로드(25a)(도 4 참조)를 구성하는 피스톤 로드(125a)가 홈(129)의 바닥으로부터 상방으로 돌출되도록 배치되어 있다. 피스톤 로드(125a)는 스프링 등의 바이어싱 부재에 의해 상방으로 바이어싱되어 있다. 피스톤 로드(125a)의 선단은 하측 몰드(122a)의 상면에 평판 형상의 판재(W1)를 적재한 가공 전의 상태에 있어서 상기 판재(W1)와 접촉하여 동일 높이에 위치한다.

몰드 체결 장치(120)에서는 도 11(a) 및 도 11(b)에 나타내어지는 바와 같이, 상측 몰드(122b)가 하측 몰드(122a)의 상면에 배치된 판재(W1)를 상기 상측 몰드(122b)의 하부가 홈(129) 내에 진입하도록 하측 몰드(122a)측으로 밀어 넣는다. 이것에 의해 판재(W1)의 절곡 가공이 행해짐과 아울러 판재(W1)를 통해 피스톤 로드(125a)가 하방으로 밀어 넣어진다. 리니어 센서(125)는 피스톤 로드(125a)의 상기 압입량(d)을 계측값(제 2 검출값)으로서 검출한다.

도 12에 나타내어지는 바와 같이, 위치 결정 제어 장치(110)는 컨트롤러(101)를 구비하고 있다. 컨트롤러(101)는 2개의 서보 앰프(24)를 통어한다. 컨트롤러(101)는 상기 컨트롤러(1)(도 2 참조)의 구성을 2개의 서보 앰프(24) 각각에 대응하도록 1쌍 포함하고 있다. 바꿔 말하면, 컨트롤러(101)는 각 서보 앰프(24)를 각각 제어하는 2개의 상기 컨트롤러(1)(도 2 참조)의 구성을 포함하고 있다.

컨트롤러(101)는 그 스위치(4)에 의해 2개의 서보 앰프(24)의 제 1 피드백 제어를 실행시키는 제 1 제어 모드와, 상기 제 1 피드백 제어를 무효화하고 또한 한 쌍의 리니어 센서(25)의 계측값에 의거하는 제 2 피드백 제어를 실행하는 제 2 제어 모드를 스위칭한다. 여기서의 컨트롤러(101)는 홈(129)을 따르는 방향에 있어서의 한쪽측의 위치에 매립된 리니어 센서(125)의 계측값에 의거하여 한 쌍의 구동부(70) 중 상기 한쪽측의 구동부(70)를 피드백 제어한다. 홈(129)을 따르는 방향에 있어서의 다른쪽측의 위치에 매립된 리니어 센서(125)의 계측값에 의거하여 한 쌍의 구동부(70) 중 상기 다른쪽측의 구동부(70)를 피드백 제어한다.

여기서, 판재(W1)를 절곡 가공할 때에 있어서의 상기 판재(W1)의 굽힘 각도는 리니어 센서(125)의 계측값인 압입량(d)(도 11 참조)과 하측 몰드(122a)의 홈(129)의 홈 폭인 규정값에 의거하여 기하학적으로 산출할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(101)는 압입량(d)과 홈 폭과 굽힘 각도의 관계에 의거하여 지정의 굽힘 각도로부터 목표 위치로서의 압입량(d)을 결정하고, 이 압입량(d)에 의거하여 위치 지령을 지령 생성기(2)에서 생성한다.

또한, 컨트롤러(101)에서는 2개의 서보 앰프(24)에 대해서 지령 생성기(2)가 개별적으로 (2개) 설치되어 있지만, 2개의 서보 앰프(24)에 공통의 1개의 지령 생성기(2)가 설치되어 있어도 좋다. 구동부(70)는 볼 나사 구동 및 유압 구동 중 적어도 어느 하나로 구동할 수 있으면 좋다. 피스톤 로드(125a)의 선단은 하측 몰드(122a)의 상면에 평판 형상의 판재(W1)를 적재한 가공 전의 상태(홈 포지션)에 있어서 상기 판재(W1)의 하면보다 하측에 위치해도 좋다. 한 쌍의 리니어 센서(125)의 각각이 한 쌍의 구동부(70)의 각각에 대응하도록 구성되어 있지 않아도 좋고, 예를 들면 1개의 리니어 센서를 한 쌍의 구동부(70)가 공용하여 동일 리니어 센서의 계측값에 의거하여 한 쌍의 구동부(70)의 각각을 피드백 제어해도 좋다.

상기 실시형태에서는 리니어 센서(25)로부터의 제 2 검출값의 입력을 조건으로 스위치(4)를 스위칭했지만, 도 13에 나타내어지는 바와 같이 AND 회로(44)를 설치하고, 리니어 센서(25)로부터의 제 2 검출값의 입력과 상위 컨트롤러로부터의 요구의 입력의 앤드 조건에서 스위치(4)를 스위칭해도 좋다. 구체적으로는 제 2 검출값 및 상위 컨트롤러로부터의 요구의 쌍방이 입력되어 있을 경우에 스위치(4)는 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭하고, 그 이외의 경우에는 스위치(4)는 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭해도 좋다.

상기 실시형태에서는 고정 금형(22a)과 가동 금형(22b)을 연직방향(Z방향)을 따라 대향하도록 배치하여 가동 금형(22b)을 연직방향을 따라 이동가능하게 했지만, 고정 금형(22a)과 가동 금형(22b)을 수평방향을 따라 대향하도록 배치하여 가동 금형(22b)을 수평방향을 따라 이동가능하게 해도 좋다.

상기 실시형태에 있어서, 서보 앰프(24)의 수, 모터(26)의 수, 엔코더(23)의 수 및 리니어 센서(25)의 수의 각각은 한정되지 않고, 1개이어도 좋고 복수이어도 좋다. 서보 앰프(24)의 수, 모터(26)의 수, 엔코더(23)의 수 및 리니어 센서(25)의 수는 서로 달라도 좋다. 서보 앰프(24)의 수, 모터(26)의 수, 엔코더(23)의 수 및 리니어 센서(25)의 수 중 적어도 어느 하나는 서로 동일해도 좋다. 서보 앰프(24)의 수는 리니어 센서(25)의 수보다 많아도 좋고, 리니어 센서(25)의 수 이상이어도 좋다. 서보 앰프(24)의 수는 리니어 센서(25)의 수 미만이어도 좋고, 리니어 센서(25)의 수 이하이어도 좋다.

상기 실시형태에서는 엔코더(23)가 모터(26)의 구동량에 의거하여 이동체의 위치를 검출했지만, 이동체의 위치를 검출할 때에 의거하는 구동량으로서는 모터(26)의 구동량이 아니어도 좋다. 구동부(21)에 있어서의 모터(26) 이외의 구동 요소(볼 나사 및 기어 등) 중 적어도 어느 하나에 대해서 그 구동량을 검출하고, 이동체의 위치를 검출해도 좋다. 상기 실시형태에서는 제 1 검출부로서 엔코더(23)를 사용했지만, 제 1 검출부는 특별히 한정되지 않고 구동부(21, 70, 80)의 구동량에 의거하여 이동체의 위치를 검출하는 다른 센서, 장치 또는 기기 등이어도 좋다. 상기 실시형태에서는 제 2 검출부로서 리니어 센서(25)를 사용했지만, 제 2 검출부는 특별히 한정되지 않고 하중 센서 등의 다른 센서, 장치 또는 기기 등이어도 좋다. 상기 실시형태에서는 컨트롤러(1)가 필터(6)를 갖고 있지 않아도 좋다.

상기 실시형태에서는 사출 성형기(100)(산업 기계)가 NC 제어 장치(60)를 구비했지만, NC 제어 장치(60)에 한정되지 않고 사출 성형기(100)(산업 기계)가 예를 들면, PLC(Programmable logic controller) 등의 제어 장치를 구비해도 좋다. 상기 실시형태에서는 컨트롤러(1)가 지령 생성기(2)를 구비했지만, 이에 한정되지 않고 NC 제어 장치(60), PLC 등의 제어 장치가 지령 생성기(2)를 구비하고 있어도 좋다. 또한, 컨트롤러(1)는 본 발명의 기능을 포함해서 각종 기능을 실현하기 위해 프로세서, ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory) 등의 하드웨어 구성에 의거하여 소프트웨어에 의해 구성되어도 좋고, 또는 각종 회로 소자를 조합한 전기 회로 또는 전자 회로로 구성되어도 좋다.

상기 실시형태에 있어서, 스위치(4)는 제 2 검출값이 입력되어 있지 않을 경우에 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 되고, 제 2 검출값이 입력되어 있을 경우에 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 되었지만, 이것에 한정되지 않는다. 스위치(4)는 제 2 검출값이 목표 위치에 대해서 설정 거리보다 떨어진 위치일 경우에 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 되어 있으면 좋다. 스위치(4)는 제 2 검출부에서 검출된 제 2 검출값이 목표 위치에 대해서 설정 거리 이하까지 근접한 위치일 경우에 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 되어 있으면 좋다. 설정 거리는 미리 설정된 값이다. 설정 거리는 상기 일정 거리 이하이다. 설정 거리는 특별히 한정되지 않고 작업자에 의해 적당히 설정할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 리니어 센서(25)는 일정 검출 범위를 갖는 센서이며, 목표 위치에 대해서 일정 거리 이하까지 이동체가 근접했을 경우에 상기 이동체의 위치를 검출한다. 따라서, 리니어 센서(25)가 제 2 검출값을 검출하는 경우란 제 2 검출값이 목표 위치에 대해서 설정 거리 이하까지 근접한 위치인 경우이다. 한편, 리니어 센서(25)가 제 2 검출값을 검출하지 않은 경우란 제 2 검출값이 목표 위치에 대해서 설정 거리보다 떨어진 위치인 경우이다. 즉, 제 2 검출부가 제 2 검출값을 검출했는지 아닌지는 제 2 검출값이 설정 거리보다 목표 위치로부터 떨어진 위치인지 아닌지로 바꿔 말할 수 있다.

상기 실시형태에 있어서, 스위치(4)는 제 1 제어 모드와 제 2 제어 모드 사이의 제어 모드의 스위칭 조건으로서 제 2 검출값이 아니라 제 1 검출값에 의거하여 스위칭해도 좋다. 이 경우, 스위치(4)는 제 1 검출값이 설정 거리보다 근접한 위치에 있는지 아닌지로 제어 모드를 스위칭한다.

상기 실시형태에서는 제 1 제어 모드로부터 제 2 제어 모드로 스위치(4)가 제어 모드를 스위칭하는 점(가동 금형(22b)이 고정 금형(22a)을 향해 이동하는 경우)에 대해서 언급했지만, 제 2 제어 모드로부터 제 1 제어 모드로 스위치(4)가 제어 모드를 스위칭하는 점(가동 금형(22b)이 고정 금형(22a)으로부터 퇴피하는 경우)에 있어서도 마찬가지로 스위치(4)가 적당한 타이밍에서 상기 스위칭을 실행할 수 있다. 이 경우, 몰드 체결 장치(20, 20B, 20C)에 있어서 가동 금형(22b)은 고정 금형(22a)으로부터 퇴피할 뿐이기 때문에 가동 금형(22b)의 가동 범위 전역에서 제 1 제어 모드가 실행되도록 스위치(4)가 퇴피 동작의 개시 전 또는 개시 시에 제 2 제어 모드로부터 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭해도 좋다. 이것에 의해 가동 금형(22b)의 이동 도중에 제어 모드를 스위칭할 필요가 없어 제어의 부하를 억제하고, 초기 위치로 신속하게 복귀가능하다.

상기 실시형태에서는 스위칭부로서 스위치(4)를 예시했지만, 이것에 한정되지 않고 실질적으로 제어 모드를 스위칭할 수 있는 스위칭부이면 좋다.

1, 101 컨트롤러 2 지령 생성기(지령 생성부)
4 스위치(스위칭부) 6 필터(필터부)
10, 110 위치 결정 제어 장치
20, 20B, 20C, 120 몰드 체결 장치(산업 기계)
21, 70, 80 구동부 22, 122 금형
22a 고정 금형 22b 가동 금형(이동체)
23 엔코더(제 1 검출부) 24 서보 앰프
25, 125 리니어 센서(제 2 검출부) 26 모터
122a 하측 몰드 122b 상측 몰드(이동체)

Claims

모터를 포함하는 구동부와, 상기 구동부에 의해 이동가능한 이동체와, 상기구동부의 구동량에 의거하여 상기 이동체의 위치를 검출하는 제 1 검출부와, 상기 제 1 검출부의 제 1 검출값에 의거하여 상기 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 1 피드백 제어를 실행하는 서보 앰프와, 목표 위치에 대해서 일정 거리 이하까지 상기 이동체가 근접했을 경우에 상기 이동체의 위치를 검출하는 제 2 검출부를 구비하는 산업 기계에 탑재되고, 상기 이동체를 상기 목표 위치에 위치 결정하는 위치 결정 제어 장치로서,
상기 서보 앰프를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
상기 컨트롤러는,
상기 서보 앰프의 상기 제 1 피드백 제어를 실행시키는 제 1 제어 모드와, 상기 서보 앰프의 상기 제 1 피드백 제어를 무효화하고, 또한 상기 제 2 검출부의 제 2 검출값에 의거하여 상기 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 2 피드백 제어를 실행시키는 제 2 제어 모드 사이에서 제어 모드를 스위칭하는 스위칭부를 갖는 위치 결정 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 서보 앰프는 복수 설치되고,
상기 컨트롤러는 복수의 상기 서보 앰프를 통어하는 위치 결정 제어 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 스위칭부는,
상기 제 2 검출값이 상기 목표 위치에 대해서 설정 거리보다 떨어진 위치일 경우, 상기 제 1 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 되고,
상기 제 2 검출값이 상기 목표 위치에 대해서 상기 설정 거리 이하까지 근접한 위치일 경우, 상기 제 2 제어 모드로 제어 모드를 스위칭한 상태로 되는 위치 결정 제어 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제 2 피드백 제어로 피드백되는 상기 제 2 검출값의 고주파 성분을 필터링하는 필터부를 갖는 위치 결정 제어 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컨트롤러는,
제어 지령을 생성하는 지령 생성부를 갖고,
상기 스위칭부에 의해 상기 제 1 제어 모드로 제어 모드가 스위칭된 상태에서는 상기 지령 생성부에서 생성한 상기 제어 지령을 상기 서보 앰프에 입력하고,
상기 스위칭부에 의해 상기 제 2 제어 모드로 제어 모드가 스위칭된 상태에서는 상기 제 1 검출값이 가산되고 또한 상기 제 2 검출값이 감산된 상기 제어 지령을 상기 서보 앰프에 입력하는 위치 결정 제어 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 피드백 제어에서는 상기 제 1 검출값에 대한 검출 오차를 포함하는 상기 제 2 검출값을 피드백 성분으로서 상기 모터의 구동을 피드백 제어하는 위치 결정 제어 장치.
모터를 포함하는 구동부와,
고정 금형, 및 상기 구동부에 의해 상기 고정 금형에 대해서 상대 이동가능한 이동체로서의 가동 금형을 갖는 금형과,
상기 구동부의 구동량에 의거하여 상기 이동체의 위치를 검출하는 제 1 검출부와,
상기 제 1 검출부의 검출값에 의거하여 상기 모터의 구동을 피드백 제어하는 제 1 피드백 제어를 실행하는 서보 앰프와,
목표 위치에 대해서 일정 거리 이하까지 상기 가동 금형이 근접했을 경우에 상기 가동 금형의 위치를 측정하는 제 2 검출부와,
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 위치 결정 제어 장치를 구비하는 몰드 체결 장치.