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ホーム > WEBマガジン SHINKAWA Times > メカトロニクス技術講座 > メカトロニクス技術講座 生産設備の構成要素(3)
掲載日:2015年03月10日

1 生産設備の構成要素(3)

フイードバック信号をどこから取ったかが問題

図 1-17(a)の中で「信号」とあるのがいわゆる「フィードバック信号」です。

ここで ①―④ は、センサがどこを検出してフィードバック信号を得たかを示すもので、自動化システム構成上大変重要な項目です。

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図 1-17(a) W・T・MACS の要素分類(再掲載)

図 1-17(a)の W と T は離れて見えますが、Tool「T」は、Work「W」を直接触って操作するので、操作中は W と T はつながっています。したがって、① の矢印からS → C → A → M → T → W → ・・・となって、大きなひとつの閉じたループになっています。これを「Closed Loop Control System」と呼びます。

これに対し、②③④ は、完全なループになっていないので「Semi-Closed Loop Control System」と呼ばれます。

またこれらの ①~④ のすべてが「フィードバック信号」を用いているので「Feed Back Control System」とも呼ばれます。

これに対して図 1-17(b)のようにセンサのないシステムも存在します。

 

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図 1-17(b) センサ「S」のない W・T・MAC の要素分類例

これはループになっていないので「Open Loop Control System」と呼ばれます。(日本では「オープンコントロール」で通じます)。

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図 1-15(a) クランクによる駆動(再掲載)

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図 1-16(a) サーボモータによる駆動(再掲載)

(図をクリックすると解説箇所「生産設備の構成要素(2)」をご覧になれます)

以上説明した二つのシステム図 1-15(a)図 1-16(a)について、これをブロック図に示すと図 1-18 のようになります。

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図 1-18(a) クランクを用いた場合

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図 1-18(b) サーボモータを用いた場合の(A)

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図 1-18(c) サーボモータを用いた場合の(B)

さて、ここで自動化システムに携わる技術者の方々に是非肝に銘じて覚えていただきたいことがあります。

 

それは:

「自動化システムは、フィードバック信号を得るためにセンサが検出した要素よりワーク側(ブロック図で左側)の状況は一切関知しない」

ということです。例えば図 1-18(a)の場合は、メカニズム(クランク)の状況を光電スイッチが検出してフィードバック信号を得ています。そのため、クランク機構がスタートして光電スイッチが一旦オフになり、再び光電スイッチがオンしたら、クランクアームが一回転したことは明らかです。

したがってメカニズムが動作したことはセンサの信号で確認できます。しかし、それに接続されている筈のツール(プッシャ)が外れていても、プッシャで押されている筈のワークが曲がっていてもその状況は全く検出方法がとられていません。これは図 1-17(a)③ の Semi-Closed Loop Control System です。

メカニズムの動作を検出してフィードバック信号を得ているので、そこまではどうにか保証できますが、それよりワーク側の要素、ツールとワークについては一切責任を持たないのです。

その意味では図 1-18(b)のシステムなら、ワークがストッパのところまで来たことをセンサが確認しています。

このシステムの目的はワークをストッパまで押すことなので、それを検出できるのは大変いいシステムと言えます。図 1-17(a)① の Closed Loop Control System になっています。

 

では図 1-18(c)のシステムはどうなっているでしょうか?

前述したとおり、速度特性を上手に設定してスタート時も停止時もショックなしの末端減速型にし、しかも早戻りにするなど速度特性も自由自在、必要なストローク長に応じて,移動量の変更も自由自在などの利点があります.ところがフィードバック信号の採り方を見ると、図 1-17(a)④ の「Semi-Closed Loop Control System」となっていて、「責任を持たない範囲」が ③ よりもさらに広がっているのです。

つまり、モータだけは予定どおりの速度特性と駆動量で動作したことは保証しますが、メカニズムの取付け機構が緩んでいたり、ツールが曲がっていたりしても全く関知しないのです。

 

このように自動化システムでどこからフィードバック信号を採ったかということは、その信頼性に重大な影響を与えるものなのです。

次回は、「巧妙性実現の手段群として『メカニズムの速度特性の活用と加速度』」について解説します。

本コラムに関するご意見、お問い合わせ:t-kikaku@shinkawa.co.jp

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株式会社新興技術研究所 熊谷 卓 による「生産性向上とメカトロニクス技術講座」は、クリエイティブ・コモンズ

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