JP2004025294A - プレス機械のワーク搬送装置及びその制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】搬送方向に並設された一対のフィードバー1と、サーボモータを駆動源とし前記フィードバー1を駆動するフィード機構10とを備え、ワークを複数の加工ステーションに順次搬送するプレス機械のワーク搬送装置において、前記フィード機構10は、複数のサーボモータ11A,11Bの協動により駆動されされると共に、該複数のサーボモータ11A,11Bの駆動力の伝達経路に共通の伝達経路13を備える同一駆動系であり、前記複数のサーボモータ11A,11Bは個別制御可能である構成とする。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータにより搬送方向に並設された一対のフィードバーを駆動して、ワークを複数の加工ステーションに順次搬送するプレス機械のワーク搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数の加工ステーションを有するプレス機械(トランスファプレス)のクランク軸回転角度に同期して、自動的に複数の加工ステーションにワークを順次搬入搬出するワーク搬送装置(トランスファフィーダ)は、2次元または3次元方向に移動自在な一対のフィードバーを同時に制御してワークを把持し、搬送している。このクランク軸回転角度に対する同期制御は、エンコーダ等のセンサにより検出されるクランク軸回転角度に応じて2本のフィードバーの各軸(例えば3次元モーションの場合、フィード軸、リフト軸、クランプ軸)のモーションを、予め設定されたモーションカーブに従って移動するように、各軸に対応して設けられたサーボモータを制御する電気同期式が広く使用されている。
【0003】
一般的にフィード軸のストロークは、他のリフト軸及びクランプ軸のストロークに比べて数倍大きいので、容量の大きな大型のサーボモータが必要となるが、大型のサーボモータは高価であるので、容量の小さな小型のサーボモータを複数個用いてフィード機構を駆動する例が、実開平5−5240号公報に記載されている。
【0004】
すなわち、図7に示すように、図示しないリフト駆動系及びクランプ駆動系によりリフト駆動及びクランプ駆動されるフィードバー51は、クランプキャリア52の下面に下方に向かって突設されたガイドポスト53に上下摺動自在に連結されている。クランプキャリア52は、フィードキャリア54の下部にクランプ軸方向に移動自在に設けられており、フィードキャリア54には、フィード軸方向に配設されたボールスクリュー55に螺合するボールナット56が装着されている。ボールスクリュー55は、減速機57を介してサーボモータ58に連結されている。図8に示すように、減速機57のギヤ列57aは2つのサーボモータ58,58により駆動するように構成されている。
【0005】
2つのサーボモータ58,58を駆動することにより、減速機57を介してボールスクリュー55が回転され、フィードキャリア54がクランプキャリア52と共にフィード軸方向に沿って移動する。これに伴い、フィードバー51がフィード駆動され、リフト駆動及びクランプ駆動と共に前述のモーションカーブに従いフィードバー51が制御されワークの搬送が行なわれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては、以下に述べるような問題点がある。
サーボモータ及びこのサーボモータに駆動電流指令等を出力するサーボアンプは他の装置と比較して故障が発生しやすい。そして上記従来技術においては、フィード機構を駆動する複数のサーボモータを個別制御できないので、いずれかのサーボモータ又はサーボアンプに異常が発生した場合には、フィード機構の駆動が不能となり、プレス生産ラインが全停止となってしまう。
【0007】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、複数のサーボモータによりフィード機構を駆動する場合に、いずれかのサーボモータ又はサーボアンプに異常が発生した場合であってもワーク搬送装置を駆動して生産を続行することが可能なワーク搬送装置及びその制御装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第1の発明は、搬送方向に並設された一対のフィードバーと、サーボモータを駆動源とし前記フィードバーを駆動するフィード機構とを備え、ワークを複数の加工ステーションに順次搬送するプレス機械のワーク搬送装置において、前記フィード機構は、複数のサーボモータの協動により駆動されされると共に、該複数のサーボモータの駆動力の伝達経路に共通の伝達経路を備える同一駆動系であり、前記複数のサーボモータは個別制御可能であることを特徴としている。
【0009】
上記構成によれば、ワーク搬送装置のフィード機構を個別制御可能な複数のサーボモータにより駆動しているので、いずれかのサーボモータに異常が発生した場合には、異常が発生したサーボモータをサーボフリー状態にしてフィード機構から切り離すことにより、正常なサーボモータのみでワーク搬送装置を運転し、生産を再開することができる。これにより、切り離したサーボモータの分だけ駆動力が減少し運転速度は低下するが、一部のサーボモータのみの故障により生産が全面ストップすることを防止できるので、生産性を向上できる。
【0010】
本発明においては、さらに、前記複数のサーボモータは同一の駆動力伝達軸を駆動することにより前記一対のフィードバーを駆動するのが好ましい。
こうすることにより、フィード機構の複数のサーボモータは、それぞれ単独でも同一の駆動力伝達軸を介してバランスよくフィードバーを駆動するので、一部のサーボモータのみでの運転になっても、運転速度は低下するものの、全くバランスを崩すことなく安定してフィード機構を駆動することができる。
【0011】
第2の発明は、前記複数のサーボモータに対応して設けられ、それぞれ対応するサーボモータと共に個別の駆動回路系を形成し、それぞれ対応するサーボモータを制御する複数のモータ制御部と、複数のモータ制御部に対応して設けられ、それぞれの駆動回路系のモータ制御部及びサーボモータの異常を検出する複数の異常検出部と、前記複数のサーボモータのそれぞれの駆動回路系に対応して設けられ、各駆動回路系を他の駆動回路系に対してフリー状態とする複数の切断手段と、前記複数のモータ制御部に対して各サーボモータの位置指令を出力すると共に、前記異常検出部が異常を検出した場合、前記切断手段により異常が発生した駆動回路系を切り離す制御部とを備えたことを特徴としている。
【0012】
上記構成によれば、フィード機構の個別制御可能な複数の駆動回路系のうち、いずれかのサーボモータ又はモータ制御部に異常が発生した場合には、切断手段が異常が発生した駆動回路系のサーボモータをサーボフリー状態することにより、異常発生の駆動回路系はフィード機構から切り離されるので、正常な駆動回路系のみによりフィード機構を駆動して、ワーク搬送装置を運転し生産を再開することができる。すなわち、異常発生の駆動回路系を切り離した分だけ駆動力が減少し運転速度は低下するが、一部の駆動回路系のみの故障により生産が全面ストップすることを防止できるので、生産性を向上できる。
【0013】
本発明においては、さらに、前記制御部は、前記切断手段により異常が発生した駆動回路系を切り離したとき、切り離した駆動回路系に応じてプレス機械の最大運転速度を所定速度に自動的に再設定するするのが好ましい。
こうすることにより、異常発生によりいずれかの駆動回路系を切り離した場合、駆動可能な駆動回路系のみによる運転可能な運転速度よりも速いプレス機械の運転を制限するので、プレス機械とワーク搬送装置との同期制御を確実に行なえる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、実施形態を図面を参照して説明する。
図1は、ワーク搬送装置のフィードバー1の斜視図である。フィードバー1は対向する一対のバー1a,1bからなっており、バー1a,1bの対向する内側の面には、プレス機械に搬入出するワークをクランプするためのフィンガ2a,2b,2c等が装着されている。そして、このバー1a,1bは後述するサーボモータによって直交する3軸方向に移動可能となっており、この3軸方向は、バー1a,1bの長手方向でありワークの搬送方向であるフィード軸、バー1a,1bを開閉する方向であるクランプ軸、及び上下方向のリフト軸である。
【0015】
図1においては、フィード軸、クランプ軸及びリフト軸の各移動方向をそれぞれF,C,Lで表している。ここでは、3次元的にフィードバー1が移動する場合(3次元モーション)の一例を示しており、アドバンス動F1→ダウン動L1→アンクランプ動C1→リターン動F2→クランプ動C2→アップ動L2→アドバンス動F1のように順次移動するようになっている。この移動パターンは、予め設定された後述するモーションカーブに基づいている。
【0016】
フィードバー1は、図示しないプレス機械に設置された金型の例えば前後に(プレス機械の前部及び後部に)金型を挟んで配置され、プレス機械の動作と連動して駆動される。すなわち、プレス機械のクランク軸回転角度θと、上記各軸方向のフィードバー1の位置との関係が予め図2に示すようなモーションカーブとして設定されており(点線はリフト軸モーションカーブ、一点鎖線はクランプ軸モーションカーブ、二点鎖線はフィード軸モーションカーブ、実線はプレススライドモーションカーブ)、このモーションカーブに基づいて、フィードバー1は上記クランク軸回転角度θに同期して各軸方向に位置決め制御される。
【0017】
フィードバー1の搬送方向の下流側の上方には、フィードバー1をフィード軸方向に駆動するフィード機構10が、そしてフィードバー1の下方には、フィードバー1をクランプ軸方向に駆動するクランプ機構、及びフィードバー1をリフト軸方向に駆動するリフト機構が設けられている。
図3は、フィード機構10の概略斜視図を示している。フィード軸の駆動源として2つのサーボモータ11A,11Bが対向して設けられており、それぞれの回転軸11Aa,11Baは、先端部をピニオン12に固着することにより一体となって回転する。ピニオン12は、クランプ軸方向に設けられた駆動力伝達軸13の中間部に取着されたギア14に歯合している。駆動力伝達軸13の両端には、フィード軸方向と平行に設けられた一対のラック15,15にそれぞれ歯合するピニオン16,16が取着されている。
【0018】
上記各ラック15,15はフィードバー1の下流端側上方に設けられたフィードキャリヤ17に取着されていて、ピニオン16,16の回転に伴い、フィードキャリヤ17がフィード軸方向へ駆動されるようになっている。フィードキャリヤ17の下面には、クランプ軸方向に移動自在に一対のクランプキャリア18,18が設けられている。クランプキャリア18の下面には、下方に向けてガイドポスト18aが突設されており、これらガイドポスト18aの下端側は、フィードバー1の下流端側に穿設された孔1h内に、上方より摺動自在に嵌挿されており、フィードキャリヤ17の移動に伴い、フィードバー1がフィード軸方向へ駆動されるようになっている。
すなわち、フィード機構10は、サーボモータ11A,11Bの駆動力が共通の伝達経路(駆動力伝達軸13)を経てフィードキャリア17に伝達され、フィードバー1をフィード方向に移動する同一駆動系となっている。
【0019】
図4に示すように、コントローラ20には、フィード軸を制御するサーボアンプ21A,21B、リフト軸を制御するサーボアンプ21L及びクランプ軸を制御するサーボアンプ21Cが接続されており、各サーボアンプ21A,21B,21L,21Cには、フィード用サーボモータ11A,11B、リフト用サーボモータ11L及びクランプ用サーボモータ11Cがそれぞれ接続されている。
また、コントローラ20には、プレス機械のクランク軸回転角度θを検出するクランク軸回転角度検出器22及び操作盤23が接続されている。操作盤23には各種設定値を入力する入力キー、起動スイッチ及び非常停止スイッチ(いずれも図示せず)等が設けられており、各種信号をコントローラ20に出力する。さらに、コントローラ20には、プレス機械のコントローラ(図示せず)が接続されており、相互に非常停止信号等の各種信号の授受を行っている。
【0020】
各サーボアンプ21A,21B,21L,21Cには、それぞれのアンプ制御回路及び対応するサーボモータ11A,11B,11L,11Cの異常を検出する異常検出回路21Aa,21Ba,21La,21Caが設けられ,コントローラ20に異常検出信号を出力するように構成されている。
フィード軸の2つの駆動回路系A,B(Aはサーボアンプ21A及びサーボモータ11A、Bはサーボアンプ21B及びサーボモータ11B)に対応して,切断手段24A,24Bが設けられている。切断手段24A,24Bの切断回路24Aa,24Baは、コントローラ20からの指令により、サーボアンプ21Aからサーボモータ11Aへの出力回路、及びサーボアンプ21Bからサーボモータ11Bへの出力回路にそれぞれ介在する接点24Ab,24Bbの開閉を切り換えている。
【0021】
通常運転時にはコントローラ20は、クランク軸回転角度検出器22からのクランク軸回転角度信号θを入力して、コントローラ20内に記憶している図2に示すようなモーションカーブデータに基づくフィード、リフト及びクランプの各軸に対する制御指令を、サーボON指令(対応するサーボモータの制御を有効にする指令)と共に各サーボアンプ21A,21B,21L,21Cに出力する。各サーボアンプ21A,21B,21L,21Cは、図示しない動力供給電源から供給される電力を、前記制御指令に応じた駆動電力信号に変換してサーボモータ11A,11B,11L,11Cにそれぞれ出力する。また、各サーボアンプ21A,21B,21L,21Cは、サーボモータ11A,11B,11L,11Cにそれぞれ内蔵されるエンコーダ(図示せず)からのフィードバック信号により、前記制御指令との偏差が小さくなるようにサーボモータ11A,11B,11L,11Cをそれぞれ制御する。
なお、サーボON指令がオフとなると、対応するサーボモータはサーボフリー状態(トルクフリー状態)となる。
【0022】
操作盤23又はプレス機械コントローラからの非常停止信号、コントローラ20自身の異常信号又は異常検出回路21Aa,21Ba,21La,21Caからの異常検出信号が検出された場合、この異常発生に対応してコントローラ20はサーボモータ11A,11B,11L,11Cを停止する制御指令を出力し、各サーボモータに対応して設けられた図示しない制動手段(機械式ブレーキ又は発電ブレーキ)を作動して、ワーク搬送装置を停止する(このとき、プレス機械はプレス機械コントローラが非常停止制御することにより停止する)。
なお、非常停止時にフィードバー1と金型との干渉を避けるために、リフト軸はダウン動L1させ、クランプ軸はアンクランプ動C1(図1参照)させ停止するのが望ましい。
【0023】
上記異常発生において、異常信号がフィード軸の異常検出回路21Aa,21Baのいずれかのみから検出された場合について、異常検出回路21Aaから異常信号が検出された場合(すなわち、駆動回路系Aに異常が発生した場合)を例に挙げて説明する。
コントローラ20は、上述したようにワーク搬送装置を非常停止した後、異常の発生した駆動回路系Aに対応する切断回路24Aaに切断指令を出力する。これにより、接点24Abが開いて異常の発生した駆動回路系Aの出力回路が「断」状態となるので、サーボモータ11Aはサーボフリー状態となり、異常発生の駆動回路系Aはフィード機構10から切り離される。また、コントローラ20は、切り離される駆動回路系Aに応じてプレス機械の最大運転速度を所定速度に再設定し、この再設した所定速度をプレス機械コントローラに出力する。この所定速度は、フィード機構10の正常な駆動回路系Bのみで運転可能な運転速度である。
次に、コントローラ20は、オペレータがプレス機械及びワーク搬送装置を原点位置に復帰させた後に起動スイッチを操作した場合、異常発生の駆動回路系Aのサーボモータ11A以外のサーボモータを駆動して、前記所定速度にて運転を再開する。
【0024】
上記実施形態によると、フィード機構10の個別制御可能な2つの駆動回路系A,Bのうち、いずれかのサーボモータ又はサーボアンプに異常が発生した場合には、切断手段がサーボモータへの出力回路を遮断することにより、異常が発生した駆動回路系のサーボモータがサーボフリー状態となり、異常発生の駆動回路系はフィード機構10から切り離されるので、正常な駆動回路系のみを個別に制御してフィード機構10を駆動して、ワーク搬送装置を運転し生産を再開することができる。すなわち、異常発生の駆動回路系を切り離した分だけ運転速度は低下するが、片方の駆動回路系のみの故障により生産が全面ストップすることを防止できるので、生産性を向上できる。
【0025】
同一駆動系であるフィード機構10の2つの駆動回路系A,Bは、それぞれ単独でも駆動力伝達軸13を介してバランスよくピニオン16,16に駆動力を伝達するように構成しているので、上述のように、一方の駆動回路系のみでの運転になっても、運転速度は低下するものの、全くバランスを崩すことなく安定してフィード機構10を駆動することができる。
【0026】
また、フィード軸用のサーボモータを大容量のものではなく、小容量の2つのサーボモータ11A,11Bを採用している。大容量の場合にはモータ・アンプ共に特注となり高価となるが、小容量の2つのサーボモータ11A,11Bとすることにより、配置の自由度が増して装置をコンパクトにできると共に、標準仕様のサーボモータ及びサーボアンプを採用できるため安価であり、しかも補給性がよいので故障が発生しても修繕回復までの時間を短くできサービス性が向上する。
【0027】
異常の発生により切り離した駆動回路系に応じて、プレス機械の最大運転速度を自動的に再設定するので、駆動可能な駆動回路系のみによる運転可能な運転速度よりも速いプレス機械の運転を制限し、プレス機械とワーク搬送装置との同期制御を確実に行なえる。
【0028】
また、2つのサーボモータがそれぞれ別のピニオンを介して駆動力を伝達する構成の場合には、モータ間に若干の同期のずれが発生した場合、互いの駆動力により互いのピニオンに不要な力が作用し歯面を損傷することが考えられるが、上記実施形態においては、2つのサーボモータ11A,11Bの回転軸11Aa,11Baは、ピニオン12に固着され一体となって回転するので、モータ間に遊びがなく通常の駆動力のみしかピニオンには作用しないので、上記のように歯面を損傷することは発生しない。
【0029】
なお、本発明は上記実施形態に限定するものではなく、本発明の範囲内において変更や修正を加えることができるのは言うまでもない。
例えば、2つのサーボモータ11A,11Bを対向させ、それぞれの回転軸11Aa,11Baは一体となって回転する例にて説明したが、図5に示すように、サーボモータ11A,11Bそれぞれにピニオン12A,12Bを取着してギヤ14を駆動し、フィードキャリア17を移動するように構成してもよい。また、図6に示すように、サーボモータ11Aに取着したピニオン12Aで一方のラック15を駆動し、サーボモータ11Bに取着したピニオン12Bで他方のラック15を駆動すると共に、両端に各ラック15,15と歯合するピニオン16,16が設けられた駆動力伝達軸13Aにより両ラック15,15を連結する構成でフィードキャリア17を移動するように構成しても構わない。
【0030】
サーボアンプ21Aからサーボモータ11Aへの出力回路の接点24Abを開いてサーボモータ11Aをサーボフリー状態とする例にて説明したが、これに限定されず、例えば、コントローラ20とサーボアンプ21Aとの間に接点を介在させ、これを開いてコントローラ20からのサーボON指令を切断することにより、サーボモータ11Aをサーボフリー状態としてフィード機構10から切り離してもよい。
また、切断手段24Aを用いるのではなく、異常が発生した場合、装置停止後にコントローラ20が、サーボアンプ21AへのサーボON指令としてオフを出力することにより、サーボモータ11Aをフィード機構10から切り離すように構成してもよい。この場合、コントローラ20が内部に切断手段を備えることとなる。
【0031】
実施形態においては、駆動回路系Aが異常となった場合を例に挙げたが、駆動回路系Bが異常となった場合も、同様の作用効果が得られるのは勿論である。
また、2つのサーボモータ11A,11Bにてフィード機構10を駆動する例で説明したが、3つ以上のサーボモータ(つまり、3つ以上の駆動回路系)にてフィード軸を駆動するワーク搬送装置に本発明を適用しても構わない。この場合、例えば3つの駆動回路系のうち、同時に2つの駆動回路系に異常が発生してこれら2つの駆動回路系を切り離して、残り1つの駆動回路系でフィード機構を駆動することも可能である。
【0032】
ラック15とピニオン16との組み合わせによりフィードキャリア16をフィード軸方向へ移動する構成で説明したが、ボールスクリューとボールナットとの組み合わせを用いてもよい。
さらに、クランプ、リフト、フィードによる3次元モーションによる搬送を例にあげて説明したが、バキュームカップを用いたリフト、フィードによるバキューム搬送方式のフィード機構に本発明を適用しても構わない。
【0033】
以上説明したように、本発明によれば、ワーク搬送装置のフィード機構を個別制御可能な複数のサーボモータにより駆動しているので、いずれかのサーボモータ又はサーボアンプに異常が発生した場合には、異常が発生した駆動回路系のサーボモータをサーボフリー状態にすることにより、異常発生の駆動回路系はフィード機構から切り離されるので、正常な駆動回路系のみを個別に制御してワーク搬送装置を運転し、生産を再開することができる。これにより、生産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るフィードバーの斜視図である。
【図2】実施形態に係るフィードバーのモーションカーブを表す図である。
【図3】実施形態に係るフィード機構の概略斜視図である。
【図4】実施形態に係るワーク搬送装置の制御ブロック図である。
【図5】別態様に係るフィード機構の概略斜視図である。
【図6】別態様に係るフィード機構の概略斜視図である。
【図7】従来技術のフィード機構の正面図である。
【図8】図7の減速機の正面図である。
【符号の説明】
1…フィードバー、10…フィード機構、11A,11B,11C,11L…サーボモータ、12,16…ピニオン、13…駆動力伝達軸、14…ギア、15…ラック、17…フィードキャリア、18…クランプキャリア、20…コントローラ、21A,21B,21C,21L…サーボアンプ、21Aa,21Ba,21Ca,21La…異常検出回路、22…クランク軸回転角度検出器、23…操作盤、24A,24B…切断回路、24Aa,24Ba…接点。
Claims (4)
- 搬送方向に並設された一対のフィードバー(1)と、サーボモータを駆動源とし前記フィードバー(1)を駆動するフィード機構(10)とを備え、ワークを複数の加工ステーションに順次搬送するプレス機械のワーク搬送装置において、
前記フィード機構(10)は、複数のサーボモータ(11A,11B)の協動により駆動されされると共に、該複数のサーボモータ(11A,11B)の駆動力の伝達経路に共通の伝達経路(13)を備える同一駆動系であり、
前記複数のサーボモータ(11A,11B)は個別制御可能である
ことを特徴とするプレス機械のワーク搬送装置。 - 請求項1記載のプレス機械のワーク搬送装置において、
前記複数のサーボモータ(11A,11B)は同一の駆動力伝達軸(13)を駆動することにより前記一対のフィードバー(1)を駆動する
ことを特徴とするプレス機械のワーク搬送装置。 - 前記複数のサーボモータ(11A,11B)に対応して設けられ、対応するサーボモータ(11A,11B)と共に個別の駆動回路系(A,B)を形成し、対応するサーボモータ(11A,11B)をそれぞれ制御する複数のモータ制御部(21A,21B)と、
複数のモータ制御部(21A,21B)に対応して設けられ、それぞれの駆動回路系(A,B)のモータ制御部(21A,21B)及びサーボモータ(11A,11B)の異常を検出する複数の異常検出部(21Aa,21Ba)と、
前記複数のサーボモータ(11A,11B)のそれぞれの駆動回路系(A,B)に対応して設けられ、各駆動回路系(A,B)を他の駆動回路系(B,A)に対してフリー状態とする複数の切断手段(24A,24B)と、
前記複数のモータ制御部(21A,21B)に対して各サーボモータ(11A,11B)の位置指令を出力すると共に、前記異常検出部(21Aa,21Ba)が異常を検出した場合、前記切断手段(24A,24B)により異常が発生した駆動回路系を切り離す制御部(20)と
を備えたことを特徴とする請求項1又は2記載のワーク搬送装置の制御装置。 - 請求項3記載のワーク搬送装置の制御装置において、
前記制御部(20)は、前記切断手段(24A,24B)により異常が発生した駆動回路系を切り離したとき、切り離した駆動回路系に応じてプレス機械の最大運転速度を所定速度に自動的に再設定する
ことを特徴とするワーク搬送装置の制御装置。
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