JP3668628B2 - ブランキングラインにおけるアンコイラのブレーキ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属帯板をブランキング加工するためのブランキングラインにおいて、アンコイラに回転自在に支持したコイルからデコイラで金属帯板を引き出す際に、制動手段でコイルの回転に制動力を加えることにより帯板の張力を制御する制御手段を備えたアンコイラのブレーキ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンコイラおよびデコイラを備えたブランキングラインにおいて、アンコイラがコイルから金属帯板を送り出すアンコイラ速度Ｖｕと、デコイラがコイルから金属帯板を引き出すデコイラ速度Ｖｄとが不一致になると、アンコイラおよびデコイラ間の金属帯板の張力が変動してしまう。例えば、デコイラ速度Ｖｄの増加により金属帯板の張力が増加すると、デコイラのピンチローラによって金属帯板に擦り傷が発生する場合があり、逆にデコイラ速度Ｖｄの減少により金属帯板の張力が減少すると、金属帯板が弛んで折れ傷が発生する場合がある。
【０００３】
そこで従来は、アンコイラに装着したコイルの回転に制動力を加える制動手段を設け、コイルの重量が大きいときに大きな制動力を発生させ、コイルの重量が小さいときに小さな制動力を発生させることにより、金属帯板の張力変動を抑えて前記擦り傷や折れ傷の発生の防止を図っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものでは、デコイラ速度が大きく変動したとき、例えば停止状態にあったデコイラが作動を始めたような場合や、デコイラ速度がピーク値まで増加した後に減少を始めたような場合に、金属帯板の張力変動を充分に抑えることができず、金属帯板の損傷を確実に防止することが困難であった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属帯板をブランキング加工するためのブランキングラインにおいて、デコイラ速度の変動に伴う帯板の張力変動を抑え、帯板の損傷を確実に防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、金属帯板をブランキング加工するためのブランキングラインにおいて、コイルを回転自在に支持したアンコイラと、コイルから金属帯板を連続的に引き出すデコイラと、そのデコイラから送り出される金属帯板の弛み部分を進入させるルーピングピットと、デコイラから連続的に送り出された金属帯板をルーピングピット内を経てプレス機側に間欠的に送り出すフィーダと、そのフィーダから供給される金属帯板を所定形状に加工するプレス機と、コイルからデコイラで金属帯板を引き出す際にコイルの回転に制動力を加えるための制動手段と、デコイラでコイルから引き出される金属帯板に作用する張力を制御する制御手段と、前記ルーピングピットに設けられて該ピット内の金属帯板の下端位置を検出し得るルーピングセンサとを備えてなり、前記制御手段は、デコイラがコイルから金属帯板を引き出すデコイラ速度を、ルーピングセンサで検出した金属帯板の下端位置が所定高さの範囲内に収まるようにフィードバック制御すると共に、アンコイラがコイルから金属帯板を送り出すアンコイラ速度と、デコイラ速度と、このデコイラ速度の時間変化率とに基づいて、前記制動手段が発生する制動力の大きさをフィードフォワード制御することを特徴とするアンコイラのブレーキ制御装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、デコイラによる金属帯板の送りは連続的に行われるのに対して、フィーダによる金属帯板の送りはプレス機の作動に同期して間欠的に行われるため、デコイラ及びフィーダ間の金属帯板の長さが周期的に変化するが、その変化はルーピングピット内での金属帯板の弛み部分で吸収されて、フィーダに加わる負荷を軽減できる。そして、このフィーダの送り速度に対してデコイラ速度が過大であると、ルーピングピット内での金属帯板の下端位置が下降してしまい、またその逆にデコイラ速度が過小であると、ルーピングピット内での金属帯板の下端位置が上昇してしまうが、制御手段は、ルーピングセンで検出した金属帯板の下端位置に基づいてデコイラ速度をフィードバック制御するので、その金属帯板の下端位置を所定の高さの範囲内に収めることができる。
【０００８】
また上記フィードバック制御に伴いデコイラ速度が変化したとき、アンコイラに自由回転可能に支持されたコイルは慣性により一定速度で回転を続けようとして、アンコイラ及びデコイラ間の金属帯板の張力が変動した場合、例えばデコイラ速度が増加して張力が増加した場合にはデコイラによって金属帯板に擦り傷が発生する可能性があり、またデコイラ速度が減少して張力が減少した場合には、金属帯板が大きく弛んで折れ傷が発生する可能性があるが、本発明では、アンコイラに回転自在に支持したコイルに加える制動力の大きさを、アンコイラがコイルから金属帯板を送り出すアンコイラ速度と、デコイラがコイルから金属帯板を引き出すデコイラ速度と、このデコイラ速度の時間変化率とに基づいてフィードフォワード制御することにより、デコイラ速度の変動に伴う金属帯板の張力変動を抑えて擦り傷や折れ傷の発生を確実に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１はブランキングラインの全体構成を示す図、図２はアンコイラのブレーキ制御系のブロック図、図３はデコイラ速度の程度を示す関数値を算出する手法を示す図、図４は適合度から制動力の推論結果を算出する手法を示す図、図５は複数の推論結果から適合度の重心位置を算出する手法を示す図、図６は適合度の重心位置から制動力の最終出力を算出する手法を示す図、図７は制動力の最終出力の一例を示す図である。
【００１０】
図１は、例えば自動車の車体外板をブランキング加工するためのブランキングラインを示すもので、そのラインにはアンコイラ１１、デコイラ１２、ルーピングピット１３、フィーダ１４およびプレス機１５が、素材である金属帯板Ｗの搬送方向に沿って上流側から下流側に直列に配置される。
【００１１】
アンコイラ１１は、金属帯板Ｗを巻回してなるコイルＣを自由回転可能に支持するもので、そのコイルＣの回転に制動力を付与すべく、制動手段としての空圧ブレーキ２１を備えている。デコイラ１２に金属帯板Ｗを引かれて回転するコイルＣの回転速度が、コイル回転速度センサＳ1 により検出される。支軸２２に揺動自在に枢支したアーム２３の先端に設けたローラ２４がコイルＣの外周面に当接しており、支軸２２回りのアーム２３の揺動角度を検出するコイル半径センサＳ2 により、金属帯板Ｗの引き出しに伴って変化するコイルＣの半径が検出される。
【００１２】
コイルＣから金属帯板Ｗを引き出すデコイラ１２は、金属帯板Ｗの上下面を挟持するピンチローラ２５，２５を備えており、これらピンチローラ２５，２５はモータ２６で駆動される。デコイラ１２によりコイルＣから金属帯板Ｗが引き出されるデコイラ速度Ｖｄが、デコイラ速度センサＳ3 で検出される。
【００１３】
床面に掘設したルーピングピット１３の内部には、光電管よりなる複数個のルーピングセンサＳ4 …が異なる高さに配置されている。ルーピングピット１３の内部に垂下した金属帯板Ｗの下端の高さに応じて、複数個のルーピングセンサＳ4 …のうち光源からの光を受光するものの数が変化するため、金属帯板Ｗの弛み量を検出することができる。
【００１４】
金属帯板Ｗをプレス機１５に高精度で供給するフィーダ１４は、金属帯板Ｗの上下面の挟持するピンチローラ２７…を備えており、これらピンチローラ２７…はモータ２８で駆動される。デコイラ１２による金属帯板Ｗの送りは連続的に行われるのに対して、フィーダ１４による金属帯板Ｗの送りはプレス機１５の作動に同期して間欠的に行われるため、デコイラ１２およびフィーダ１４間の金属帯板Ｗの長さが周期的に変化するが、その変化はルーピングピット１３内での金属帯板Ｗの弛み部分で吸収されてフィーダ１４に加わる負荷が軽減される。
【００１５】
プレス機１５は、フィーダ１４から間欠的に供給される金属帯板Ｗを下型２９および上型３０でプレスし、所定形状のブランク材を形成する。
【００１６】
シーケンサよりなる制御手段３１には、コイル回転速度センサＳ1 、コイル半径センサＳ2 、デコイラ速度センサＳ3 およびルーピングセンサＳ4 …からの信号が入力され、制御手段３１は前記各センサＳ1 〜Ｓ4 …からの信号に応じてデコイラ１２のモータ２６の駆動速度を制御するとともに、アンコイラ１１の空圧ブレーキ２１の制動量を電空レギュレータ３２を介して制御する。
【００１７】
即ち、予め設定されたフィーダ１４の送り速度（以下、フィーダ速度という）に対してデコイラ速度Ｖｄが過大であると、ルーピングピット１３内での金属帯板Ｗの下端位置が下降してしまい、逆にフィーダ速度に対してデコイラ速度Ｖｄが過小であると、ルーピングピット１３内での金属帯板Ｗの下端位置が上昇してしまう。そこで制御手段３１は、ルーピングセンサＳ4 …で検出した金属帯板Ｗの下端位置が下降したときには、モータ２６を減速してデコイラ速度Ｖｄを減少させ、逆に金属帯板Ｗの下端位置が上昇したときには、モータ２６を増速してデコイラ速度Ｖｄを増加させることにより、金属帯板Ｗの下端位置が所定の高さの範囲内に収まるようにフィードバック制御を行う。
【００１８】
上述のようにしてデコイラ速度Ｖｄが変化したとき、アンコイラ１１に自由回転可能に支持されたコイルＣは慣性により一定速度で回転を続けようとするため、アンコイラ１１およびデコイラ１２間の金属帯板Ｗの張力が変動する。その結果、デコイラ速度Ｖｄが増加したときに張力が増加し、デコイラ１２のピンチローラ２５，２５によって金属帯板Ｗに擦り傷が発生したり、デコイラ速度Ｖｄが減少したときに張力が減少し、金属帯板Ｗが大きく弛んで折れ傷が発生したりする可能性がある。
【００１９】
かかる金属帯板Ｗの張力変動に伴う損傷の発生を防止すべく、制御手段３１は、コイル回転速度センサＳ1 、コイル半径センサＳ2 およびデコイラ速度センサＳ3 からの信号に基づいてアンコイラ１１の空圧ブレーキ２１の制動量をファジー推論を用いてフィードフォワード制御する。以下、その制御内容について説明する。
【００２０】
図２には、アンコイラ１１の空圧ブレーキ２１の制御系のブロック図が示される。制御手段３１は、アンコイラ速度算出手段Ｍ１と、デコイラ加速度算出手段Ｍ２と、ファジーコントローラＭ３とを備える。アンコイラ速度算出手段Ｍ１は、コイル回転数センサＳ1 で検出したコイルＣの回転数と、コイル半径センサＳ2 で検出したコイルＣの半径とに基づいて、コイルＣから金属帯板Ｗを送り出すアンコイラ速度Ｖｕを算出する。デコイラ加速度算出手段Ｍ２は、デコイラ速度センサＳ3 で検出したデコイラ速度Ｖｄを時間微分してデコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔを算出する。
【００２１】
ファジーコントローラＭ３は、アンコイラ速度算出手段Ｍ１で算出したアンコイラ速度Ｖｕと、デコイラ加速度算出手段Ｍ２で算出したデコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔと、デコイラ速度センサＳ3 で検出したデコイラ速度Ｖｄとに基づいて、空圧ブレーキ２１に発生させるべき制動力の大きさをファジー推論により決定し、その最終出力を電圧として電空レギュレータ３２に出力する。そして電空レギュレータ３２は前記電圧を空気圧に変換して空圧ブレーキ２１を作動させ、コイルＣの回転に所定の制動力を加える。
【００２２】
次に、ファジーコントローラＭ３において実行されるファジー推論の内容について説明する。
【００２３】
先ず、ファジーコントローラＭ３に入力される各入力信号について、程度を表す関数を関数発生器により作成する。その一例として、図３には、ファジーコントローラＭ３に入力されるデコイラ速度Ｖｄ（０ボルト〜１０ボルトの速度電圧）の大小の程度を表す関数値を発生する関数発生器が示される。（Ａ）はデコイラ速度Ｚｅｒｏに対応する関数値、（Ｂ）はデコイラ速度Ｓｍａｌｌに対応する関数値、（Ｃ）はデコイラ速度Ｂｉｇに対応する関数値をそれぞれ示している。（Ａ）のデコイラ速度Ｚｅｒｏの関数値は、デコイラ速度Ｖｄが小さい領域で値が大きくなり、（Ｂ）のデコイラ速度Ｓｍａｌｌの関数値は、デコイラ速度Ｖｄが中程度の領域で値が大きくなり、（Ｃ）のデコイラ速度Ｂｉｇの関数値は、デコイラ速度Ｖｄが大きい領域で値が大きくなる。
【００２４】
次に、制御規則に基づいて各々の入力信号間の適合度を決定する。その例として、表１にはデコイラ速度Ｖｄおよびアンコイラ速度Ｖｕ間の適合度が、また表２にはコイル半径Ｒｃおよびデコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔ間の適合度が示される。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
例えば、表２における(1) の欄は、コイル半径ＲｃがＺｅｒｏで、デコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔが加速中である場合には、空圧ブレーキ２１の制動力をＺｅｒｏにすることを示しており、また(2) の欄は、コイル半径ＲｃがＢｉｇで、デコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔが減速中である場合には、空圧ブレーキ２１の制動力をＢｉｇにすることを示している。
【００２８】
次に、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す３つの関数に基づいて、適合度を種類別に纏めて出力の程度を推論する。（Ａ）にはＺｅｒｏに関する推論を行うための関数が、（Ｂ）にはＳｍａｌｌに関する推論を行うための関数が、（Ｃ）にはＢｉｇに関する推論を行うための関数がそれぞれ示される。続いて、図５に示すように前記３つの推論結果を合成して重心を求め、図６に示すように前記重心に相当する適合度から最終出力、即ち空圧ブレーキ２１に発生させるべき制動力の大きさを算出する。
【００２９】
而して、ファジーコントローラＭ３が前記最終出力を所定の電圧として電空レギュレータ３２に出力すると、電空レギュレータ３２が前記電圧を空気圧に変換して空圧ブレーキ２１を作動させることにより、コイルＣの回転に所定の制動力が加えられる。その結果、デコイラ速度Ｖｄが変化しても、その変化に応じてコイルＣの制動力が適切にフィードフォワード制御されるため、金属帯板Ｗの張力が過大になってデコイラ１２のピンチローラ２５，２５により擦り傷が発生したり、金属帯板Ｗの張力が過小になって折り傷が発生したりする不具合が未然に回避される。
【００３０】
図７は、上記制御の結果の一例を示すもので、デコイラ速度Ｖｄが０から略リニアに増加し、ピーク値に達した後に略リニアに減少して０に戻る場合を示している。同図におけるブレーキ圧は、上述したファジーコントローラＭ３によって決定された空圧ブレーキ２１の制動力に相当するもので、そのブレーキ圧はデコイラ速度Ｖｄが０から増加し始めた直後に大きく減少する（Ａ領域参照）。これにより、デコイラ１２の作動に追従してコイルＣが容易に回転できるようになり、金属帯板Ｗの張力が過大になるのを防止してデコイラ１２のピンチローラ２５，２５による擦り傷の発生を回避することができる。
【００３１】
またデコイラ速度Ｖｄがピーク値に達した直後に、ブレーキ圧が急激に立ち上がって高い値に保持され、コイルＣが大きな制動力で制動される（Ｂ領域参照）。これにより、デコイラ速度Ｖｄがピーク値に達して減少し始めた後に慣性でコイルＣが高速回転を継続するのを防止し、金属帯板Ｗの張力が過小になって折れ傷が発生するのを回避することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施例ではデコイラ速度Ｖｄとしてデコイラ速度センサＳ3 で検出した実測値を用いているが、その代わりにルーピングセンサＳ4 の出力に基づいて算出したデコイラ速度Ｖｄの指令値を用いることが可能であり、また実測値および指令値の両方を用いることも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、デコイラによる金属帯板の送りは連続的に行われるのに対して、フィーダによる金属帯板の送りはプレス機の作動に同期して間欠的に行われるため、デコイラ及びフィーダ間の金属帯板の長さが周期的に変化するが、その変化はルーピングピット内での金属帯板の弛み部分で吸収されるため、フィーダに加わる負荷を軽減することができる。そして、このフィーダの送り速度に対してデコイラ速度が過大であると、ルーピングピット内での金属帯板の下端位置が下降してしまい、またその逆にデコイラ速度が過小であると、ルーピングピット内での金属帯板の下端位置が上昇してしまうが、制御手段は、ルーピングセンで検出した金属帯板の下端位置に基づいてデコイラ速度をフィードバック制御して、その金属帯板の下端位置を所定の高さの範囲内に収めることができる。
【００３５】
また上記フィードバック制御に伴いデコイラ速度が変化したとき、アンコイラに自由回転可能に支持されたコイルは慣性により一定速度で回転を続けようとして、アンコイラ及びデコイラ間の金属帯板の張力が変動した場合、例えばデコイラ速度が増加して張力が増加した場合にはデコイラによって金属帯板に擦り傷が発生する可能性があり、またデコイラ速度が減少して張力が減少した場合には、金属帯板が大きく弛んで折れ傷が発生する可能性があるが、本発明では、アンコイラに回転自在に支持したコイルに加える制動力の大きさを、アンコイラがコイルから金属帯板を送り出すアンコイラ速度と、デコイラがコイルから金属帯板を引き出すデコイラ速度と、このデコイラ速度の時間変化率とに基づいてフィードフォワード制御することにより、デコイラ速度の変動に伴う金属帯板の張力変動を抑えて擦り傷や折れ傷の発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ブランキングラインの全体構成を示す図
【図２】 アンコイラのブレーキ制御系のブロック図
【図３】 デコイラ速度の程度を示す関数値を算出する手法を示す図
【図４】 適合度から制動力の推論結果を算出する手法を示す図
【図５】 複数の推論結果から適合度の重心位置を算出する手法を示す図
【図６】 適合度の重心位置から制動力の最終出力を算出する手法を示す図
【図７】 制動力の最終出力の一例を示す図
【符号の説明】
１１ アンコイラ
１２ デコイラ
１３ ルーピングピット
１４ フィーダ
１５ プレス機
２１ 空圧ブレーキ（制動手段）
３１ 制御手段
Ｃ コイル
ｄＶｄ／ｄｔ デコイラ加速度（デコイラ速度の時間変化率）
Ｓ 4 ルーピングセンサ
Ｖｄ デコイラ速度
Ｖｕ アンコイラ速度
Ｗ 金属帯板
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属帯板をブランキング加工するためのブランキングラインにおいて、アンコイラに回転自在に支持したコイルからデコイラで金属帯板を引き出す際に、制動手段でコイルの回転に制動力を加えることにより帯板の張力を制御する制御手段を備えたアンコイラのブレーキ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンコイラおよびデコイラを備えたブランキングラインにおいて、アンコイラがコイルから金属帯板を送り出すアンコイラ速度Ｖｕと、デコイラがコイルから金属帯板を引き出すデコイラ速度Ｖｄとが不一致になると、アンコイラおよびデコイラ間の金属帯板の張力が変動してしまう。例えば、デコイラ速度Ｖｄの増加により金属帯板の張力が増加すると、デコイラのピンチローラによって金属帯板に擦り傷が発生する場合があり、逆にデコイラ速度Ｖｄの減少により金属帯板の張力が減少すると、金属帯板が弛んで折れ傷が発生する場合がある。
【０００３】
そこで従来は、アンコイラに装着したコイルの回転に制動力を加える制動手段を設け、コイルの重量が大きいときに大きな制動力を発生させ、コイルの重量が小さいときに小さな制動力を発生させることにより、金属帯板の張力変動を抑えて前記擦り傷や折れ傷の発生の防止を図っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のものでは、デコイラ速度が大きく変動したとき、例えば停止状態にあったデコイラが作動を始めたような場合や、デコイラ速度がピーク値まで増加した後に減少を始めたような場合に、金属帯板の張力変動を充分に抑えることができず、金属帯板の損傷を確実に防止することが困難であった。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、金属帯板をブランキング加工するためのブランキングラインにおいて、デコイラ速度の変動に伴う帯板の張力変動を抑え、帯板の損傷を確実に防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、金属帯板をブランキング加工するためのブランキングラインにおいて、コイルを回転自在に支持したアンコイラと、コイルから金属帯板を連続的に引き出すデコイラと、そのデコイラから送り出される金属帯板の弛み部分を進入させるルーピングピットと、デコイラから連続的に送り出された金属帯板をルーピングピット内を経てプレス機側に間欠的に送り出すフィーダと、そのフィーダから供給される金属帯板を所定形状に加工するプレス機と、コイルからデコイラで金属帯板を引き出す際にコイルの回転に制動力を加えるための制動手段と、デコイラでコイルから引き出される金属帯板に作用する張力を制御する制御手段と、前記ルーピングピットに設けられて該ピット内の金属帯板の下端位置を検出し得るルーピングセンサとを備えてなり、前記制御手段は、デコイラがコイルから金属帯板を引き出すデコイラ速度を、ルーピングセンサで検出した金属帯板の下端位置が所定高さの範囲内に収まるようにフィードバック制御すると共に、アンコイラがコイルから金属帯板を送り出すアンコイラ速度と、デコイラ速度と、このデコイラ速度の時間変化率とに基づいて、前記制動手段が発生する制動力の大きさをフィードフォワード制御することを特徴とするアンコイラのブレーキ制御装置が提案される。
【０００７】
上記構成によれば、デコイラによる金属帯板の送りは連続的に行われるのに対して、フィーダによる金属帯板の送りはプレス機の作動に同期して間欠的に行われるため、デコイラ及びフィーダ間の金属帯板の長さが周期的に変化するが、その変化はルーピングピット内での金属帯板の弛み部分で吸収されて、フィーダに加わる負荷を軽減できる。そして、このフィーダの送り速度に対してデコイラ速度が過大であると、ルーピングピット内での金属帯板の下端位置が下降してしまい、またその逆にデコイラ速度が過小であると、ルーピングピット内での金属帯板の下端位置が上昇してしまうが、制御手段は、ルーピングセンで検出した金属帯板の下端位置に基づいてデコイラ速度をフィードバック制御するので、その金属帯板の下端位置を所定の高さの範囲内に収めることができる。
【０００８】
また上記フィードバック制御に伴いデコイラ速度が変化したとき、アンコイラに自由回転可能に支持されたコイルは慣性により一定速度で回転を続けようとして、アンコイラ及びデコイラ間の金属帯板の張力が変動した場合、例えばデコイラ速度が増加して張力が増加した場合にはデコイラによって金属帯板に擦り傷が発生する可能性があり、またデコイラ速度が減少して張力が減少した場合には、金属帯板が大きく弛んで折れ傷が発生する可能性があるが、本発明では、アンコイラに回転自在に支持したコイルに加える制動力の大きさを、アンコイラがコイルから金属帯板を送り出すアンコイラ速度と、デコイラがコイルから金属帯板を引き出すデコイラ速度と、このデコイラ速度の時間変化率とに基づいてフィードフォワード制御することにより、デコイラ速度の変動に伴う金属帯板の張力変動を抑えて擦り傷や折れ傷の発生を確実に防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
図１〜図７は本発明の一実施例を示すもので、図１はブランキングラインの全体構成を示す図、図２はアンコイラのブレーキ制御系のブロック図、図３はデコイラ速度の程度を示す関数値を算出する手法を示す図、図４は適合度から制動力の推論結果を算出する手法を示す図、図５は複数の推論結果から適合度の重心位置を算出する手法を示す図、図６は適合度の重心位置から制動力の最終出力を算出する手法を示す図、図７は制動力の最終出力の一例を示す図である。
【００１０】
図１は、例えば自動車の車体外板をブランキング加工するためのブランキングラインを示すもので、そのラインにはアンコイラ１１、デコイラ１２、ルーピングピット１３、フィーダ１４およびプレス機１５が、素材である金属帯板Ｗの搬送方向に沿って上流側から下流側に直列に配置される。
【００１１】
アンコイラ１１は、金属帯板Ｗを巻回してなるコイルＣを自由回転可能に支持するもので、そのコイルＣの回転に制動力を付与すべく、制動手段としての空圧ブレーキ２１を備えている。デコイラ１２に金属帯板Ｗを引かれて回転するコイルＣの回転速度が、コイル回転速度センサＳ1 により検出される。支軸２２に揺動自在に枢支したアーム２３の先端に設けたローラ２４がコイルＣの外周面に当接しており、支軸２２回りのアーム２３の揺動角度を検出するコイル半径センサＳ2 により、金属帯板Ｗの引き出しに伴って変化するコイルＣの半径が検出される。
【００１２】
コイルＣから金属帯板Ｗを引き出すデコイラ１２は、金属帯板Ｗの上下面を挟持するピンチローラ２５，２５を備えており、これらピンチローラ２５，２５はモータ２６で駆動される。デコイラ１２によりコイルＣから金属帯板Ｗが引き出されるデコイラ速度Ｖｄが、デコイラ速度センサＳ3 で検出される。
【００１３】
床面に掘設したルーピングピット１３の内部には、光電管よりなる複数個のルーピングセンサＳ4 …が異なる高さに配置されている。ルーピングピット１３の内部に垂下した金属帯板Ｗの下端の高さに応じて、複数個のルーピングセンサＳ4 …のうち光源からの光を受光するものの数が変化するため、金属帯板Ｗの弛み量を検出することができる。
【００１４】
金属帯板Ｗをプレス機１５に高精度で供給するフィーダ１４は、金属帯板Ｗの上下面の挟持するピンチローラ２７…を備えており、これらピンチローラ２７…はモータ２８で駆動される。デコイラ１２による金属帯板Ｗの送りは連続的に行われるのに対して、フィーダ１４による金属帯板Ｗの送りはプレス機１５の作動に同期して間欠的に行われるため、デコイラ１２およびフィーダ１４間の金属帯板Ｗの長さが周期的に変化するが、その変化はルーピングピット１３内での金属帯板Ｗの弛み部分で吸収されてフィーダ１４に加わる負荷が軽減される。
【００１５】
プレス機１５は、フィーダ１４から間欠的に供給される金属帯板Ｗを下型２９および上型３０でプレスし、所定形状のブランク材を形成する。
【００１６】
シーケンサよりなる制御手段３１には、コイル回転速度センサＳ1 、コイル半径センサＳ2 、デコイラ速度センサＳ3 およびルーピングセンサＳ4 …からの信号が入力され、制御手段３１は前記各センサＳ1 〜Ｓ4 …からの信号に応じてデコイラ１２のモータ２６の駆動速度を制御するとともに、アンコイラ１１の空圧ブレーキ２１の制動量を電空レギュレータ３２を介して制御する。
【００１７】
即ち、予め設定されたフィーダ１４の送り速度（以下、フィーダ速度という）に対してデコイラ速度Ｖｄが過大であると、ルーピングピット１３内での金属帯板Ｗの下端位置が下降してしまい、逆にフィーダ速度に対してデコイラ速度Ｖｄが過小であると、ルーピングピット１３内での金属帯板Ｗの下端位置が上昇してしまう。そこで制御手段３１は、ルーピングセンサＳ4 …で検出した金属帯板Ｗの下端位置が下降したときには、モータ２６を減速してデコイラ速度Ｖｄを減少させ、逆に金属帯板Ｗの下端位置が上昇したときには、モータ２６を増速してデコイラ速度Ｖｄを増加させることにより、金属帯板Ｗの下端位置が所定の高さの範囲内に収まるようにフィードバック制御を行う。
【００１８】
上述のようにしてデコイラ速度Ｖｄが変化したとき、アンコイラ１１に自由回転可能に支持されたコイルＣは慣性により一定速度で回転を続けようとするため、アンコイラ１１およびデコイラ１２間の金属帯板Ｗの張力が変動する。その結果、デコイラ速度Ｖｄが増加したときに張力が増加し、デコイラ１２のピンチローラ２５，２５によって金属帯板Ｗに擦り傷が発生したり、デコイラ速度Ｖｄが減少したときに張力が減少し、金属帯板Ｗが大きく弛んで折れ傷が発生したりする可能性がある。
【００１９】
かかる金属帯板Ｗの張力変動に伴う損傷の発生を防止すべく、制御手段３１は、コイル回転速度センサＳ1 、コイル半径センサＳ2 およびデコイラ速度センサＳ3 からの信号に基づいてアンコイラ１１の空圧ブレーキ２１の制動量をファジー推論を用いてフィードフォワード制御する。以下、その制御内容について説明する。
【００２０】
図２には、アンコイラ１１の空圧ブレーキ２１の制御系のブロック図が示される。制御手段３１は、アンコイラ速度算出手段Ｍ１と、デコイラ加速度算出手段Ｍ２と、ファジーコントローラＭ３とを備える。アンコイラ速度算出手段Ｍ１は、コイル回転数センサＳ1 で検出したコイルＣの回転数と、コイル半径センサＳ2 で検出したコイルＣの半径とに基づいて、コイルＣから金属帯板Ｗを送り出すアンコイラ速度Ｖｕを算出する。デコイラ加速度算出手段Ｍ２は、デコイラ速度センサＳ3 で検出したデコイラ速度Ｖｄを時間微分してデコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔを算出する。
【００２１】
ファジーコントローラＭ３は、アンコイラ速度算出手段Ｍ１で算出したアンコイラ速度Ｖｕと、デコイラ加速度算出手段Ｍ２で算出したデコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔと、デコイラ速度センサＳ3 で検出したデコイラ速度Ｖｄとに基づいて、空圧ブレーキ２１に発生させるべき制動力の大きさをファジー推論により決定し、その最終出力を電圧として電空レギュレータ３２に出力する。そして電空レギュレータ３２は前記電圧を空気圧に変換して空圧ブレーキ２１を作動させ、コイルＣの回転に所定の制動力を加える。
【００２２】
次に、ファジーコントローラＭ３において実行されるファジー推論の内容について説明する。
【００２３】
先ず、ファジーコントローラＭ３に入力される各入力信号について、程度を表す関数を関数発生器により作成する。その一例として、図３には、ファジーコントローラＭ３に入力されるデコイラ速度Ｖｄ（０ボルト〜１０ボルトの速度電圧）の大小の程度を表す関数値を発生する関数発生器が示される。（Ａ）はデコイラ速度Ｚｅｒｏに対応する関数値、（Ｂ）はデコイラ速度Ｓｍａｌｌに対応する関数値、（Ｃ）はデコイラ速度Ｂｉｇに対応する関数値をそれぞれ示している。（Ａ）のデコイラ速度Ｚｅｒｏの関数値は、デコイラ速度Ｖｄが小さい領域で値が大きくなり、（Ｂ）のデコイラ速度Ｓｍａｌｌの関数値は、デコイラ速度Ｖｄが中程度の領域で値が大きくなり、（Ｃ）のデコイラ速度Ｂｉｇの関数値は、デコイラ速度Ｖｄが大きい領域で値が大きくなる。
【００２４】
次に、制御規則に基づいて各々の入力信号間の適合度を決定する。その例として、表１にはデコイラ速度Ｖｄおよびアンコイラ速度Ｖｕ間の適合度が、また表２にはコイル半径Ｒｃおよびデコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔ間の適合度が示される。
【００２５】
【表１】
【表２】
例えば、表２における(1) の欄は、コイル半径ＲｃがＺｅｒｏで、デコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔが加速中である場合には、空圧ブレーキ２１の制動力をＺｅｒｏにすることを示しており、また(2) の欄は、コイル半径ＲｃがＢｉｇで、デコイラ加速度ｄＶｄ／ｄｔが減速中である場合には、空圧ブレーキ２１の制動力をＢｉｇにすることを示している。
【００２８】
次に、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す３つの関数に基づいて、適合度を種類別に纏めて出力の程度を推論する。（Ａ）にはＺｅｒｏに関する推論を行うための関数が、（Ｂ）にはＳｍａｌｌに関する推論を行うための関数が、（Ｃ）にはＢｉｇに関する推論を行うための関数がそれぞれ示される。続いて、図５に示すように前記３つの推論結果を合成して重心を求め、図６に示すように前記重心に相当する適合度から最終出力、即ち空圧ブレーキ２１に発生させるべき制動力の大きさを算出する。
【００２９】
而して、ファジーコントローラＭ３が前記最終出力を所定の電圧として電空レギュレータ３２に出力すると、電空レギュレータ３２が前記電圧を空気圧に変換して空圧ブレーキ２１を作動させることにより、コイルＣの回転に所定の制動力が加えられる。その結果、デコイラ速度Ｖｄが変化しても、その変化に応じてコイルＣの制動力が適切にフィードフォワード制御されるため、金属帯板Ｗの張力が過大になってデコイラ１２のピンチローラ２５，２５により擦り傷が発生したり、金属帯板Ｗの張力が過小になって折り傷が発生したりする不具合が未然に回避される。
【００３０】
図７は、上記制御の結果の一例を示すもので、デコイラ速度Ｖｄが０から略リニアに増加し、ピーク値に達した後に略リニアに減少して０に戻る場合を示している。同図におけるブレーキ圧は、上述したファジーコントローラＭ３によって決定された空圧ブレーキ２１の制動力に相当するもので、そのブレーキ圧はデコイラ速度Ｖｄが０から増加し始めた直後に大きく減少する（Ａ領域参照）。これにより、デコイラ１２の作動に追従してコイルＣが容易に回転できるようになり、金属帯板Ｗの張力が過大になるのを防止してデコイラ１２のピンチローラ２５，２５による擦り傷の発生を回避することができる。
【００３１】
またデコイラ速度Ｖｄがピーク値に達した直後に、ブレーキ圧が急激に立ち上がって高い値に保持され、コイルＣが大きな制動力で制動される（Ｂ領域参照）。これにより、デコイラ速度Ｖｄがピーク値に達して減少し始めた後に慣性でコイルＣが高速回転を継続するのを防止し、金属帯板Ｗの張力が過小になって折れ傷が発生するのを回避することができる。
【００３２】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３３】
例えば、実施例ではデコイラ速度Ｖｄとしてデコイラ速度センサＳ3 で検出した実測値を用いているが、その代わりにルーピングセンサＳ4 の出力に基づいて算出したデコイラ速度Ｖｄの指令値を用いることが可能であり、また実測値および指令値の両方を用いることも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、デコイラによる金属帯板の送りは連続的に行われるのに対して、フィーダによる金属帯板の送りはプレス機の作動に同期して間欠的に行われるため、デコイラ及びフィーダ間の金属帯板の長さが周期的に変化するが、その変化はルーピングピット内での金属帯板の弛み部分で吸収されるため、フィーダに加わる負荷を軽減することができる。そして、このフィーダの送り速度に対してデコイラ速度が過大であると、ルーピングピット内での金属帯板の下端位置が下降してしまい、またその逆にデコイラ速度が過小であると、ルーピングピット内での金属帯板の下端位置が上昇してしまうが、制御手段は、ルーピングセンで検出した金属帯板の下端位置に基づいてデコイラ速度をフィードバック制御して、その金属帯板の下端位置を所定の高さの範囲内に収めることができる。
【００３５】
また上記フィードバック制御に伴いデコイラ速度が変化したとき、アンコイラに自由回転可能に支持されたコイルは慣性により一定速度で回転を続けようとして、アンコイラ及びデコイラ間の金属帯板の張力が変動した場合、例えばデコイラ速度が増加して張力が増加した場合にはデコイラによって金属帯板に擦り傷が発生する可能性があり、またデコイラ速度が減少して張力が減少した場合には、金属帯板が大きく弛んで折れ傷が発生する可能性があるが、本発明では、アンコイラに回転自在に支持したコイルに加える制動力の大きさを、アンコイラがコイルから金属帯板を送り出すアンコイラ速度と、デコイラがコイルから金属帯板を引き出すデコイラ速度と、このデコイラ速度の時間変化率とに基づいてフィードフォワード制御することにより、デコイラ速度の変動に伴う金属帯板の張力変動を抑えて擦り傷や折れ傷の発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ブランキングラインの全体構成を示す図
【図２】 アンコイラのブレーキ制御系のブロック図
【図３】 デコイラ速度の程度を示す関数値を算出する手法を示す図
【図４】 適合度から制動力の推論結果を算出する手法を示す図
【図５】 複数の推論結果から適合度の重心位置を算出する手法を示す図
【図６】 適合度の重心位置から制動力の最終出力を算出する手法を示す図
【図７】 制動力の最終出力の一例を示す図
【符号の説明】
１１ アンコイラ
１２ デコイラ
１３ ルーピングピット
１４ フィーダ
１５ プレス機
２１ 空圧ブレーキ（制動手段）
３１ 制御手段
Ｃ コイル
ｄＶｄ／ｄｔ デコイラ加速度（デコイラ速度の時間変化率）
Ｓ 4 ルーピングセンサ
Ｖｄ デコイラ速度
Ｖｕ アンコイラ速度
Ｗ 金属帯板
Claims (1)
- 金属帯板（Ｗ）をブランキング加工するためのブランキングラインにおいて、
コイル（Ｃ）を回転自在に支持したアンコイラ（１１）と、コイル（Ｃ）から金属帯板（Ｗ）を連続的に引き出すデコイラ（１２）と、そのデコイラ（１２）から送り出される金属帯板（Ｗ）の弛み部分を進入させるルーピングピット（１３）と、デコイラ（１２）から連続的に送り出された金属帯板（Ｗ）をルーピングピット（１３）内を経てプレス機（１５）側に間欠的に送り出すフィーダ（１４）と、そのフィーダ（１４）から供給される金属帯板（Ｗ）を所定形状に加工するプレス機（１５）と、コイル（Ｃ）からデコイラ（１２）で金属帯板（Ｗ）を引き出す際にコイル（Ｃ）の回転に制動力を加えるための制動手段（２１）と、デコイラ（１２）でコイル（Ｃ）から引き出される金属帯板（Ｗ）に作用する張力を制御する制御手段（３１）と、前記ルーピングピット（１３）に設けられて該ピット（１３）内の金属帯板（Ｗ）の下端位置を検出し得るルーピングセンサ（Ｓ 4 ）とを備えてなり、
前記制御手段（３１）は、デコイラ（１２）がコイル（Ｃ）から金属帯板（Ｗ）を引き出すデコイラ速度（Ｖｄ）を、ルーピングセンサ（Ｓ 4 ）で検出した金属帯板（Ｗ）の下端位置が所定高さの範囲内に収まるようにフィードバック制御すると共に、アンコイラ（１１）がコイル（Ｃ）から金属帯板（Ｗ）を送り出すアンコイラ速度（Ｖｕ）と、デコイラ速度（Ｖｄ）と、このデコイラ速度（Ｖｄ）の時間変化率（ｄＶｄ／ｄｔ）とに基づいて、前記制動手段（２１）が発生する制動力の大きさをフィードフォワード制御することを特徴とする、ブランキングラインにおけるアンコイラのブレーキ制御装置。
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