(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インデックステーブル上に複数の金型を設け、このインデックステーブルをインデックス動作させながら、金型内にゴブを投入し、このゴブをプレス成形し、テークアウトする構成を有したガラスプレス成形機のインデックステーブル駆動機構において、
上記インデックステーブルの回転軸に、減速機構又は減速機を介して、位置制御のサーボモータを連結し、
インデックス開始とインデックス終了の各時刻から現在時刻の無次元時間を求め、無次元時間−無次元変位テーブルを使って現在時刻の無次元変位を求め、無次元変位を用いて求めた現在時刻のインデックステーブルの目標位置をサーボモータに位置指令する制御装置を設け、
その位置指令を刻々変化させる制御によりインデックス動作を実現して、速度パターン、割出数を変更可能に構成したことを特徴とするガラスプレス成形機のインデックステーブル駆動機構。
【請求項２】
任意の速度パターンにてインデックステーブルの送り時間を生産速度に連動して変更可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のガラスプレス成形機のインデックステーブル駆動機構。
【請求項３】
インデックステーブル上の金型内にゴブが有る場合と、無い場合とで、インデックス動作におけるインデックステーブルの速度パターンを変更可能に構成したことを特徴とする請求項１または２記載のガラスプレス成形機のインデックステーブル駆動機構。
【請求項４】
生産速度が上昇し、インデックス時間が短くなった場合、上記サーボモータのトップスピードを増速し、このサーボモータが最高速度に到達した場合、速度パターンを変更し、さらにインデックス時間を短くして生産速度を上昇させる構成を有したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラスプレス成形機のインデックステーブル駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス製品の生産に用いられるガラスプレス成形機のインデックステーブル駆動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガラス食器（タンブラー、皿、鉢等）、灰皿、花瓶、ガラス製メータカバー、ガラス板等の多種多様なガラス製品の生産に用いられるガラスプレス成形機が知られている。この種のものでは、回転自在なインデックステーブルを備え、このインデックステーブルの同一円周上には、ガラス製品成形用の複数の金型を略等間隔で搭載して構成されている。
【０００３】
この種のインデックステーブルは、インデックステーブル駆動用モータ（インバータモータまたはサーボモータ。）の出力を、減速機構又は減速機を介して、ゼネバ機構等の機械的インデックス機構に伝達し、この機械的インデックス機構を介して回転駆動制御するのが一般的である。インバータモータを使用する場合、例えば角度センサを使用して、インデックステーブルの停止位置を割り出し、サーボモータを使用する場合、内蔵のエンコーダの位置データを呼び出して、インデックステーブルの停止位置を割り出す。
【０００４】
上記各駆動用モータの制御には、連続モード制御或いはクイックモード制御のいずれかの制御モードが採用されている。
【０００５】
連続モード制御では、図７ａに示すように、例えば駆動用モータを一定速度で連続駆動しながら、図７ｂに示すように、インデックステーブルの回転速度を制御する。しかし、この連続モード制御では、１サイクル時間（生産速度から算出される製品１個を成形するのに必要な時間。）に占めるインデックステーブルの送り時間の割合が、機械的インデックス機構によって決まるため、それを変更することができないという問題がある。なお、生産速度は単位時間内に成形される製品数で表される。ガラスプレス成形機では習慣的に１分間に成形される製品数で表される。この連続モード制御では、生産速度を変えないで、プレスシリンダによって製品を成形する時間（すなわち、インデックステーブルを停止させている時間。）を長くしようとしても不可能になる。
【０００６】
これを解消するため、図８ａ，ｂに示すような、クイックモード制御が提案される。このクイックモード制御では、生産速度から算出される一定の周期で駆動用モータを間欠運転させ、角度センサ或いは内蔵エンコーダからの角度情報に基づいて、インデックスが終了した時点で駆動用モータを停止させる。このクイックモード制御では、生産速度に関係なく、駆動用モータの回転速度を変更することができるので、１サイクル時間に占めるインデックスの送り時間の割合を変更することが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成では、下記▲１▼〜▲３▼の問題がある。
【０００８】
▲１▼上記連続モード制御では、生産速度を変えた場合、アンビルやキックアップ等のインデックステーブルに付随するシリンダのタイミング設定変更を行わなくても、これらがインデックステーブルと衝突することはないが、１サイクル時間に占めるインデックスの送り時間の割合を変更できない。
【０００９】
これに対し、上記クイックモード制御では、１サイクル時間に占めるインデックスの送り時間の割合を変更できるが、生産速度を変更した場合、インデックステーブルに付随するアンビルやキックアップ等のタイミング設定変更を行わないと、これらがインデックステーブルと衝突する。いずれの制御モードも一長一短があり、設定及び操作が困難である。
【００１０】
▲２▼製品によっては、金型及びそれに付随するホルダ等の部品が大きく、インデックステーブル上の金型数を標準より減らして生産する場合がある。この場合、金型を搭載していないセクションは、シャーの下やプレスシリンダの下に止める必要がない。しかし、従来の機械的インデックス機構では割出数を変更できないので、金型を次工程に送るときに無駄な停止が生じ、生産性を低下させる。
【００１１】
溶融ガラス塊であるゴブが金型内に有るときのインデックスにおいて、加速／減速による衝撃力や遠心力が大きいと、ゴブが変形したり金型内で移動したりすることにより、プレスシリンダによる成形がうまく行かない。
【００１２】
しかし、金型を標準より少なくして成形を行う場合は、金型内に成形が終わった製品のみ存在した状態でインデックスを行う場合がある。この場合は多少衝撃力や遠心力がかかっても品質に影響を及ぼさない。
【００１３】
従来の機械的インデックス機構では、速度パターンは一定であり変更することはできないので、加速／減速による衝撃力や遠心力が最小限となるような速度パターンが採用されており、金型内にゴブが無い場合でもこの速度パターンでしか運転できないので生産性を向上させるのが難しい。
【００１４】
▲３▼機械インデックス機構においては速度パターンは一定であるので、インデックステーブルの最大動作速度は、この速度パターンと駆動用モータのトップスピードとによって決定される。連続モード制御にしろクイックモード制御にしろ、駆動用モータをトップスピードで運転したときのインデックス時間が最も短く、さらにインデックス時間を短くするには、機械的インデックス機構か又は駆動用モータを交換しなければならない。
【００１５】
本発明は、ガラス製品の生産に用いられるガラスプレス成形機のインデックステーブル駆動機構に関する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、インデックステーブル上に複数の金型を設け、このインデックステーブルをインデックス動作させながら、金型内にゴブを投入し、このゴブをプレス成形し、テークアウトする構成を有したガラスプレス成形機のインデックステーブル駆動機構において、上記インデックステーブルの回転軸に、減速機構又は減速機を介して、位置制御のサーボモータを連結し、インデックス開始とインデックス終了の各時刻から現在時刻の無次元時間を求め、無次元時間−無次元変位テーブルを使って現在時刻の無次元変位を求め、無次元変位を用いて求めた現在時刻のインデックステーブルの目標位置をサーボモータに位置指令する制御装置を設け、その位置指令を刻々変化させる制御によりインデックス動作を実現して、速度パターン、割出数を変更可能に構成したことを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のものにおいて、任意の速度パターンにてインデックステーブルの送り時間を生産速度に連動して変更可能に構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のものにおいて、インデックステーブル上の金型内にゴブが有る場合と、無い場合とで、インデックス動作におけるインデックステーブルの速度パターンを変更可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のものにおいて、生産速度が上昇し、インデックス時間が短くなった場合、上記サーボモータのトップスピードを増速し、このサーボモータが最高速度に到達した場合、速度パターンを変更し、さらにインデックス時間を短くして生産速度を上昇させる構成を有したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、ガラスプレス成形機を示す。図１において、７はインデックステーブルを示し、このインデックステーブル７の上面には、同一円周上に略等間隔に１２個の金型を搭載可能に構成されている。ここでは３個の金型５が搭載されている。このインデックステーブル７の回転軸７Ａには、図２に示すように、減速機構又は減速機１３が連結され、この減速機構又は減速機１３には位置制御のサーボモータ（駆動用モータ）１４が連結されている。
【００２３】
この位置制御のサーボモータ１４には制御装置１５より刻々の現在位置指令が送られ、インデックス動作が実現される。
【００２４】
インデックステーブル７の上方には、ガラス溶融炉１（図１）が設けられ、このガラス溶融炉１から流れ出た溶融ガラスは、シャー（ガラス切断装置）２により切り出され、ゴブ３（溶融ガラス塊）が形成される。このゴブ３は落下して金型５に入る。ゴブ３が金型５に入ると、インデックステーブル７が駆動され、ゴブ３が入った金型５が、プレスシリンダ４の下へ移動される。
【００２５】
ゴブ３が入った金型５が、プレスシリンダ４の下へ移動すると、プレスシリンダ４が降下し、ゴブ３が押され、ガラス製品６が成形される。プレスシリンダ４が製品６を成形する際には、プレスシリンダ４の真下に配置されたアンビル１０が、図１ｃの状態から図１ｂの状態に至り、これによってアンビル１０が上昇して、インデックステーブル７が下方から支えられる。
【００２６】
上記ゴブ３がガラス製品６に成形されると同時に、このガラス製品６は、インデックステーブル７の回転によりテークアウト８に向けて搬送され、この間にガラス製品６は冷却される。テークアウト８に至ると、金型５内のガラス製品６は、キックアップ９によって突き上げられ、テークアウト８によって取り出されて、次工程へ搬送される。
【００２７】
ガラスプレス成形機は、ガラス食器（タンブラー、皿、鉢等）、灰皿、花瓶、ガラス製メーターカバー、ガラス板等、多種多様な製品の生産に用いられる。おのおの生産速度や使用する金型数も多種多様であり、これらの条件を踏まえた上で品質向上及び生産性向上の両立が図られる。
【００２８】
本実施形態では、インデックステーブル７を有するガラスプレス成形機において、インデックステーブル７の割出数と速度パターンをソフトウェアにより制御し、品質向上と生産性向上を両立させる。
【００２９】
上述したように、制御装置１５より刻々の現在位置指令をサーボモータ１４に送りインデックス動作を実現する。以下、制御装置１５のソフトウェアによりインデックス動作を実現するアルゴリズムを説明する。
【００３０】
図３に、このアルゴリズムの説明図を示す。
【００３１】
まず、▲１▼無次元時間が計算される（Ｓ１）。インデックス開始タイミングの時刻をｔ０、インデックス終了の時刻をｔ１、現在時刻をｔとおくと、無次元時間Ｔは以下のように定義される。ここで、無次元時間Ｔは、インデックス開始時は０でインデックス終了時には１となる単位のない数である。
【００３２】
【数１】
0004410906.tif 000002
【００３３】
ｔ０、ｔ１は基準となるタイミングからの経過時間であり、インデックススケジュール設定として与えられる。これを変更することにより１サイクル時間に対するインデックス時間の割合を自在に変更できる。
【００３４】
ついで、▲２▼無次元時間−無次元変位テーブルを使って無次元変位Ｓが求められる（Ｓ２）。この無次元変位Ｓは、インデックス開始時のインデックステーブル位置をτ０、インデックス終了時のインデックステーブル位置をτ１、インデックステーブルの現在位置をτと置くと、以下のように定義される。
【００３５】
【数２】
0004410906.tif 000003
【００３６】
無次元変位Ｓは、インデックス開始位置では０でインデックス終了位置では１となる単位のない数である。τ０、τ１はインデックス割出数設定として与えられ、これを変更することにより自在に割出数を変更できる。
【００３７】
無次元時間−無次元変位テーブルは、無次元時間に対応する無次元変位のデータであり、これにより速度パターンが与えられる。
【００３８】
図４は、無次元時間−無次元変位テーブルの概念図である。この無次元時間−無次元変位テーブルを変更することにより、速度パターンを自在に変更することができる。上記制御装置１５のソフトウエアによって、例えば工程により切り替え（Ｓ３）、無次元時間−無次元変位テーブル２１を参照し、折れ線近似を行うことにより、任意の無次元時間に対する無次元変位Ｓが求められる。
【００３９】
図４において、Ｘｎ、Ｘｎ＋１を無次元時間−無次元変位テーブル２１上の無次元時間データとし、Ｘｎ≦Ｔ≦Ｘｎ＋１が成り立っているとする。またＸｎ、Ｘｎ＋１に対応する無次元変位データをＹｎ、Ｙｎ＋１とする。
【００４０】
【数３】
0004410906.tif 000004
【００４１】
このようにして無次元時間−無次元変位テーブル２１を参照し折れ線近似により無次元変位Ｓを求めることができる。
【００４２】
つぎに、▲３▼無次元変位Ｓを用いて目標位置τが求められる（Ｓ４）。数２を変形することにより目標位置τが求められる。
【００４３】
τ＝（τｌ−τｏ）Ｓ＋τｏ      …（４）
数４に数３を代入する事により目標位置τが求められる。
【００４４】
▲４▼求めた目標位置τがサーボモータ１４ヘ送られ（Ｓ５）、サーボモータ１４の位置制御が実行される。
【００４５】
このアルゴリズムを用いることによって、上記制御装置１５のソフトウエアによる、インデックススケジュール設定、インデックス割出設定、或いは無次元時間−無次元変位テーブル２１の切り替えにより、インデックス割出数や速度パターンを自由に変更できる。
【００４６】
本実施形態では、第一に、従来の機械的インデックス機構を廃して、減速機構又は減速機１２を介し、直接、位置制御のサーボモータ１４によってインデックステーブル７を駆動する構成が採用される。
【００４７】
そして、制御装置１５より刻々の現在位置指令をサーボモータ１４に送り、インデックス動作が実現される。
【００４８】
これによれば、インデックス時間と１サイクル時間を比例させることにより、従来の課題▲１▼が解決される。
【００４９】
すなわち、この制御では１サイクル時間（生産速度）が変更されても、１サイクル時間に対しインデックス時間が占める割合は一定となるので、アンピル１０やキックアップ９等のインデックステーブル７に付随するシリンダのタイミング設定変更を行わなくても、これらがインデックステーブル７とぶつかることはない。さらに従来の連続モード制御と異なり、１サイクル時間に対するインデックス時間の割合は自由に変更可能である。
【００５０】
このように、連続モード制御とクイックモード制御の利点を併せ持つことが可能となり、上記課題▲１▼が解決される。
【００５１】
また、本実施形態では、第二に、ガラスプレス成形機の各工程で最適な割出数と速度パターンとを選択することにより、金型５を減らして生産を行った場合でも生産性と品質向上を両立させることができ、上記課題▲２▼を解決できる。
【００５２】
図５は、インデックステーブル７上に３個分の間隔をあけて、合計３個の金型５を載せた例を示している。
【００５３】
図５ａにおいて、ガラス溶融炉１から流れ出た溶融ガラスは、シャー２により切り出され、ゴブ３が形成され、このゴブ３は落下して金型５に入る。この場合、インデックステーブル７は停止である。
【００５４】
ゴブ３が金型５に入ると、図５ｂに示すように、インデックステーブル７が３００インデックス動作（＝割出数１２）を行い、ゴブ３が入った金型５をプレスシリンダ４の下へ移動させる。
【００５５】
この場合、ゴブ３は高温状態の溶融ガラス塊であり、インデックス動作の速度パターンが不適切であると、遠心力や衝撃力でゴブ３が変形又は移動し、品質低下の原因となる。そこで、このときの速度パターンは遠心力や衝撃力軽減優先の速度パターン（例えば、図３の無次元時間−無次元変位テーブル２１のパターンａに従う変形正弦曲線Ｍ等。）を採用する。
【００５６】
ゴブ３が入った金型５がプレスシリンダ４の真下へ移動すると、図５ｃに示すように、プレスシリンダ４がゴブ３を押し下げ、ガラス製品６を成形する。この場合、インデックステーブル７は停止である。
【００５７】
ガラス製品６の成形が終了すると、図５ｄに示すように、インデックステーブル７が９００インデックス動作（＝割出数４）を行い、空の金型５がシャー２の真下へ移動される。
【００５８】
このときの金型５は成形が終了した製品が入っているか、または空の状態であるので、少しくらい遠心力や衝撃力が加わっても品質低下の原因にならない。そこで、このときの速度パターンは速度優先の速度パターン（例えば、図３の無次元時間−無次元変位テーブル２１のパターンｂに従う曲線Ｎ等。）を採用し、回転を早くして生産性向上を図る。
【００５９】
このように１サイクルの間に割出数と速度パターンを変更することにより生産性向上と品質向上を両立させることができる。
【００６０】
更に、本実施形態では、第三に、課題▲３▼を解決するために、インデックス時間によって速度パターンを変更する。
【００６１】
図６を参照して説明すると、図６ａは、インデックス時間が十分長くインデックス時の最高速度がサーボモータ１４のトップスピードを超えない場合を示している。図６ｂは、インデックス時間が短いのでインデックス時の最高速度がサーボモータ１４のトップスピードに到達した場合を示している。
【００６２】
従来の制御では、速度パターンを変更できないので、これ以上インデックス時間を短くすることはできない。
【００６３】
図６ｃは、速度優先の速度パターンに変更しさらにインデックス時間を短くした場合を示している。本実施形態では、このようにインデックス時間に応じて、速度パターンを変更することにより、従来の制御よりインデックス時間を短くできるようになる。
【００６４】
以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものでないことは明らかである。
【００６５】
本発明では、機械的インデックス機構を廃止したことにより、機械的エネルギー損出を軽減するでき、従って、機械的インデックス機構を使用したときより高速のインデックスが可能になる。
【００６６】
【発明の効果】
このように、本発明によってガラスプレス成形機の品質向上と生産性向上の両立を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａはガラスプレス成形機の全体構成図、ｂはアンビルの動作後を示す斜視図、ｃはアンビルの動作前を示す斜視図である。
【図２】本発明のインデックステーブル駆動機構の説明図である。
【図３】インデックステーブルの目標位置を算出するアルゴリズム説明図である。
【図４】無次元時間−無次元変位テーブルの概念図である。
【図５】３個の金型を載せたガラスプレス成形機による生産過程を示す図である。
【図６】インデックス時間によって速度パターンを切り替える制御の説明図である。
【図７】従来の制御におけるインデックステーブル回転速度と駆動用モータの回転速度との関係を示す図である。
【図８】従来の制御におけるインデックステーブル回転速度と駆動用モータの回転速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  ガラス溶解炉
２  シャー
３  ゴブ（溶融ガラス塊）
４  プレスシリンダ
５  金型
６  ガラス製品
７  インデックステーブル
８  テークアウト
９  キックアップ
１０  アンビル
１４  サーボモータ
１５  制御装置
【図１】
0004410906.tif 000005
【図２】
0004410906.tif 000006
【図３】
0004410906.tif 000007
【図４】
0004410906.tif 000008
【図５】
0004410906.tif 000009
【図６】
0004410906.tif 000010
【図７】
0004410906.tif 000011
【図８】
0004410906.tif 000012