JP3789337B2

JP3789337B2 - トランスファ装置の制御・監視装置

Info

Publication number: JP3789337B2
Application number: JP2001283464A
Authority: JP
Inventors: 裕次木下; 正浩布野; 京治中谷
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003088926A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鍛造プレス装置で成形されるワークを自動搬送するトランスファ装置の三次元動作を制御し、監視するトランスファ装置の制御監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トランスファ装置を装備した自動鍛造プレス装置は、プレス装置基部に上下に並列に置かれた複数の金型に対し水平に架設される２本のビームを昇降（リスト）、開閉（クランプ）、及び一定方向へ移動（フィード）させ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の三次元の運動をワークに与えるトランスファ装置との協働作用によってワークへの自動プレス加工を行なうように構成されている。
【０００３】
この自動鍛造プレス装置によるプレス加工においては、各工程で成形されるワークは下部ノックアウトピンを突き上げた上限位置でトランスファ装置の２本のビームに互いに対に設けられている複数組のフインガでそれぞれのワークを把持し、次に上昇工程に入った後次工程に搬送し、下降工程でワークを下降させてフインガを開きワークを開放し、ワークが下金型に載置されると上金型が下降してワークが成形され、その後上金型が上昇して上死点で停止し、この間にトランスファ装置はワークの搬送を終えて元の位置に戻る。そして、上記のトランスファ装置の三次元動作とプレス作業が繰り返される。
【０００４】
このような動作をするトランスファ装置は、２本のビームを昇降させる手段、２本のビームのフインガを開閉する手段、及び一定方向へ移動させる手段から成り、開閉手段及び移動手段はサーボモータの出力軸の回転を軸継手、ボールねじ、ボールねじに係合するスライダなどを介してビームの動きに転換し、昇降手段はサーボモータの出力軸の回転を軸継手、ボールねじ、スライダなどを介して開閉手段、移動手段を載置した共通板を昇降させる動作に転換するよう構成され、ボールねじの回転により速い動作速度で、かつ高精度でワークの移動を可能としている。
【０００５】
上記のトランスファ装置の動作が鍛造プレスの動作と干渉しないようにそれぞれの動作を制御することによって安定した自動運転でワーク成形を行うことができるが、このような制御方式についてはトランスファマスタ方式とプレスマスタ方式の２通りがある。トランスファマスタ方式は、トランスファ装置の三次元動作にプレスを追従させ、トランスファ装置の各動作を最適な状態で動くよう制御する方式である。
【０００６】
このトランスファ装置の駆動部として用いられるサーボモータは、パルス制御式のモータが使用され、パルス発生器からのパルス信号に基づいてモータが回転されるが、トランスファマスタ方式ではトランスファ装置の三次元動作を主とし、プレス動作を従とするような動作であるため、プレス動作に追従して三次元動作を急激に起動させるというような制御を必要とせず、従ってサーボモータのトルク変動値が小さくて済み、各動作が安定したものとなる。
【０００７】
これに対して、プレスマスタ方式は鍛造プレスの動作を中心とし、プレス動作の各工程に対応してトランスファ装置の各動作を追従させる方式である。プレスを起動すると金型が下降して成形が行われ、その後金型が上昇に転じた後トランスファ装置のフインガが金型に干渉しない位置でプレスからの信号によりトランスファ装置が起動するとフインガでワークを把持し持ち上げて次の工程へ送り、フインガからワークが開放された位置でプレスが起動するというように制御が行われる。このため、タイムラグが少なく、１サイクルに無駄な時間がなく、作動効率がよいため生産性が向上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したトランスファマスタ方式もプレスマスタ方式もそれぞれに一長一短がある。トランスファマスタ方式では、フインガでワークを把持して持ち上げ、次の工程に送り込んでフインガからワークが開放され安定した動作位置でその動作位置信号によりプレスを起動させると、金型が下降して成形され、上昇して停止する上死点の位置でトランスファ装置が起動され、このような動作を繰り返す。
【０００９】
このため、前述したように三次元動作のそれぞれは安定した動作であるが、トランスファ装置の動作が遅く、プレスの起動も遅いため１サイクル当たりに時間が掛かり、生産性が劣る。この方式では、基本動作上トルクの変動が大きくならないよう抑えられているから、異常運転時に異常トルクを検出することが容易であるが、従来技術の多くが採用しているように、異常トルクの上限値を設定し、その上限値以上になると異常として検出する方式の場合は、機械装置の不良度合いが大きいとそれだけその損傷が大きくなるという傾向がある。
【００１０】
一方、プレスマスタ方式では、プレスの動作にトランスファ装置の動作を追従させる方式であるため、サーボモータに指令されるパルス信号が溜りパルスとして溜り、遅れて急激にトランスファ装置の三次元動作のそれぞれが動き出すため、サーボモータのトルクが大きく変動する。溜りパルスとは、サーボモータの制御に固有の現象として生じるものであり、パルス信号として出力される指令値に対し実行される実動作パルスとの間に時間的な差が生じることである。
【００１１】
この溜りパルスは、被駆動部の抵抗トルク又は変化量に関係し、抵抗トルクと変化量が多ければ指令値と動作値のパルス数の差が大きくなり、ギクシャクとした動作となる。又、サーボゲイン値の設定状態によっても溜りパルスは異なる。サーボゲイン値を低く設定すれば、指令パルスに対し動作は遅れ、溜りパルスは多くなるが急激な動作でないため滑らかに動作する。反対に、サーボゲイン値を高くすると指令パルスに対する動作の遅れ時間を短縮して応答性が向上し、溜りパルスも少なくなるが、急激に動作が行なわれるため動作が大きくばらつき、振動の発生原因ともなる。
【００１２】
鍛造プレスでワークを成形する場合、金型を下降させてワークを押圧した後、金型が上昇して上死点で停止するまでのプレスのワンサイクルの動作の間に負荷は軽負荷から定格負荷となった後再び軽負荷というように変動するため、プレスの速度はその負荷状態に応じて加減速しており、プレスの動作速度が変化するため、これに追従するようにトランスファ装置を制御する制御系には動作速度の変化に基づく溜りパルスが生じることとなる。
【００１３】
ところで、特開平７−２７５９７１号公報には、トランスファプレス装置の駆動機構とは独立に設けられたサーボ制御装置によってビームの位置を三次元的に移動制御する「トランスファ装置のトルク監視による異常検出装置」について開示している。この異常検出方法は、正常に動作しているサーボモータの実トルク値を予め実測して標準トルク値とし、この標準トルク値に偏差値を設定して上限トルク値、下限トルク値を上下限とする許容トルク範囲を演算により求めておき、その後の実トルク値がこの許容トルク範囲を外れると異常が生じているとして異常を検出するというものである。
【００１４】
この公報のトランスファプレス装置の制御がプレスマスタ方式であるかについては明確に記載されていないが、一般的には生産性の向上という観点からプレスマスタ方式の方が有利であるから、プレスマスタ方式を適用したとすると、前述のように、サーボモータの制御系では溜りパルスが溜るためサーボモータのトルク値が大きく変動し、そのバラツキが大きい。プレス動作速度が負荷変動により加減速するために、これに合せてサーボモータを発進停止させると、サーボトルクはより大きく変動し、バラツキが大きくなるからである。
【００１５】
従って、実際上は上限値の異常検出のみとならざるを得ない。しかも、上限値を小さ目に設定すると、この上限値を少しでも、又一回でも超えれば異常と判定するようにすると厳し過ぎるため、上限値を大き目に大略の値として設定せざるを得ない。このため、このような異常検出方法では、異常が検出された場合に、機械装置に不良の度合いが大きいと、その損傷が多大になる場合がある。
【００１６】
又、サーボトルク値の検出のみで異常を検出する方式であるため、サーボトルク値は正常範囲であるとしても、実際にはビームの動作がボールねじとスライダの係合摩擦の異常（隙間が極端に大きい場合）により必要以上に速くなってタイミングがずれるなどの作動不良があっても、このような機械的動作の不都合を検出することができない。これに対して、トランスファマスタ方式を適用したとすると、上下限トルク値の範囲外になったときの異常検出はできるが、高速運転ができないため生産性が低下するという不都合が残る。
【００１７】
上記公報のトランスファ装置では、フインガを備えたビームを駆動する左右の駆動手段について、フインガの開閉（クランプ）動作に対し左右１台ずつのサーボモータ、ビームの昇降（リフト）動作に対しても左右１台ずつのサーボモータがそれぞれ設けられ、送り動作については左右の駆動手段に対して１台のサーボモータにより駆動するように構成されている。従って、フインガによるワークの把持動作をスムースに行うためには、フインガの開閉動作とビームの昇降動作のためのそれぞれの左右のサーボモータの動作状態を同期させる必要がある。
【００１８】
上記左右のサーボモータの同期駆動が正常に行われているかを検出するため、それぞれの左右のサーボ制御装置（アンプ）に対し同期比較器を設けて、制御回路から指示したパルス指令信号によるパルスの消化量を比較するようにしている。サーボモータへのパルス駆動電力は数パルス程度左右でずれが生じたとしても直ちに左右のサーボモータの回転数の同期がずれるというものではないため、同期比較器による比較ではパルス駆動電力のパルス量の差がある程度大きくなってからでないと同期にずれが生じていることが検出できない。従って、パルス量の差がある程度大きくなった状態で同期のずれが検出されるため、その時のフインガやビームの機械的な動作レベルでは、例えば２ｍｍ程度の差となって初めて異常が検出される。
【００１９】
この発明は、上記の種々の問題に留意して、プレストランスファ装置におけるトランスファ装置の制御をプレスマスタ方式で制御することにより高い生産性を確保しつつトランスファ装置の各動作部の動作をより高い精度で検出し、トランスファ装置の動作の安全を確保できるように制御、監視するためのトランスファ装置の制御・監視装置を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、鍛造プレス装置で成形されるワークを、回転力をねじ機構により直線方向の移動力に変換する力変換機構を介してＸ、Ｙ、Ｚ方向へ三次元的にビームを移動させるビーム移動機構により把持、昇降、又は移動させて自動搬送するトランスファ装置において、力変換機構の直線方向への移動部材の移動変位を検出する変位センサと、プレス装置の動作を制御、監視する信号に基づいてトランスファ装置の最適動作を制御し、変位センサ及びビーム移動機構の駆動モータの電流又は電圧値、及び回転状態を検出する検出手段からの信号に基づいてトランスファ装置を監視する制御・監視部とを備え、上記変位センサ及び検出手段からの信号に基づいてモータトルク値、移動部材の変位量及び溜りパルス量を計算値又は基準値と比較して装置の動作が最適動作であるかを監視することを特徴とするトランスファ装置の制御・監視装置としたのである。
【００２１】
上記構成のこの発明のトランスファ装置の制御・監視装置では、制御・監視部によりビーム移動機構の駆動モータへ制御信号を送って所定のトランスファパターンに対応する動作・タイミングでビームを移動するように制御が行われる。このトランスファ装置の移動制御は、プレス装置の動作に追従してトランスファ装置のビームが移動するように行なわれ、左右一対のビーム移動機構へビームの開閉、昇降動作については左右で同期するように同一パターン、タイミングのパルス信号が送られる。
【００２２】
ビーム移動機構を駆動するモータの動作電流、電圧を表す信号及び変位部材の移動変位を表す変位センサの信号は、制御・監視部へ送られ、これらの信号に基づいて駆動モータのトルク値、変位量、パルス溜り量が演算して検出される。そして、同時にトルク値に対し演算により上、下限値が設定される。この上、下限値は、従来のように大略の値ではなく、実動作値を厳格に判断した正常範囲の上、下限の範囲内に設定される。
【００２３】
このようなサーボトルク値の設定限界値のみにより異常を判断する方法では、異常状態の検出は、駆動モータの負荷変動が、プレス追従方式であるために重負荷時と軽負荷時とで差が大きく、かつサーボゲインの設定状態によっても異なるため、わずかに限界値を外れるだけで異常と判断されて妥当でない場合が生じる。このため、この発明ではサーボトルク値による異常の判断を変位部材の移動変位量及びパルス溜り量の変動状態を参照して行なうようにすることにより、厳格なトルク限界値を設定しても正確に確実に異常の判断ができるようにしたのである。
【００２４】
上述したように、サーボトルク値はサーボゲインの設定によって負荷時の変動が大きく影響される。従って、上、下限値の設定はサーボゲイン値に比例して変化させるようにし、それぞれのゲイン値で設定された範囲内で、参照した変位量とパルス溜り量に異常があるかどうかにより異常の有無が判断される。トルク値は、ビーム移動機構のボールねじ、変位部材等の機械的な作動について、例えばねじの噛込や何らかの物体に変位部材が当っている場合に急激に増大する。
【００２５】
反対に、ボールねじの係合部の摩擦が異常に減少したような場合には、トルク値は急激に減少する。このような機械的な動作の異常は、変位部材の変位量及びパルス溜り量が急増減することを伴うから、変位量及びパルス溜り量にも同様に異常と思われる変化が伴う場合は、機械的動作の異常が生じていることを意味する。しかし、トルク値や変位量に異常がないのに、パルス溜り量だけが異常に増減している場合は、電気的な作動不良、故障に起因するものである。従って、上記サーボトルク値、変位量及びパルス溜り量を監視することによって、トランスファ装置の機構が正常動作しているか否かを正確に、確実に判断できるのである。
【００２６】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１はトランスファ装置の外観斜視図である。図示のトランスファ装置は、図示しないプレス本体の左右に設置される移動機構１、２を備え、両移動機構間に２本のビーム３、３を横架している。２本のビーム３、３には互いに対向する側面に所定の間隔で複数箇所に被加工物を挟むためのフインガが設けられているが、図示簡略化のため省略している。移動機構１、２は、ビーム３、３の昇降、開閉の動作をさせる機構は基本的に左右で同じであるが、ビーム３、３の進退動をさせる機構が異なるため、全体としては左右で異なる。
【００２７】
移動機構１には、ビーム３、３の昇降動を駆動する駆動部としてのサーボモータ１１ａが設けられ、その出力軸にカップリングを介して接続されたボールねじ１２ａを駆動し、このボールねじに係合するスライダ１３ａを上下移動台１４に取付け、従動部材であるスライダ１３ａをボールねじ１２ａの回転により昇降させて上下移動台１４を昇降自在に構成している。
【００２８】
サーボモータのカップリングは、摩擦締結形の公知の軸継手であり、サーボモータ１１ａから被駆動部材までの動力伝達経路上に機械的な不都合で抵抗力が生じた場合、その抵抗力が動力伝達機構やサーボモータ１１ａに損傷を与えないように一定以上の抵抗力を摩擦締結部で逃がすように構成されている。このカップリングは、サーボモータの出力軸とテーパ型金具（図示省略）で連結されている。なお、以下で説明するサーボモータにも同じ形式のカップリングが使用されている。
【００２９】
又、ビーム３、３の開閉を駆動する駆動部としてサーボモータ１１ｂが設けられ、その出力軸にカップリングを介して接続されたボールねじ１２ｂを回動し、このボールねじに係合するクランプ用のスライダ１３ｂは、上下移動台１４上に設けた支持台１５上の案内部材で左右に移動自在に設けられている。ボールねじ１２ｂは、ビーム３の中央を境に互いに逆ねじが刻設され、左右のスライダ１３ｂ、１３ｂを同期して互いに逆向きに移動させるように設けられている。
【００３０】
さらに、ビーム３、３の進退動を駆動する駆動部としてサーボモータ１１ｃが設けられ、その出力軸にカップリングを介して接続されたボールねじ１２ｃを回動し、このねじに螺合するスライダ１３ｃを支持台１５に取付け、従動部材であるスライダ１３ｃをボールねじ１２ｃの回転により進退動させて支持台１５を上下移動台１４上で進退動させ、これによりビーム３、３を進退動自在としている。なお、このビーム３、３の進退動を駆動するサーボモータ１１ｃは、移動機構１にだけ設けられている。
【００３１】
移動機構２には、ビーム３、３の昇降動、開閉動作用のサーボモータ２１ａ、２１ｂが移動機構１と同様に設けられ、これらにボールねじ２２ａ、２２ｂ、スライダ２３ａ、クランプ用のスライダ２３ｂが設けられているが、これら部材は、図示のように上下移動台１４に対し一体に設けられ、この移動台１４の下端の延長部の穴にビーム３、３の端３_E、３_Eが移動自在に挿通されている。
【００３２】
以上の移動機構１、２には、従って５つのサーボモータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、２１ａ、２１ｂが独立して設けられ、ビーム３、３を昇降、開閉、進退動の三次元的な立体運動を行なうようにトランスファ装置は構成されている。
【００３３】
図２に移動機構１の部分断面図を示す。この断面図には、代表例として昇降用のサーボモータ１１ａから下方へ延びるボールねじ１２ａに係合するスライダ１３ａが下部のボールねじの軸受台座に接近した状態が示されている。軸受台座上には原点位置を決定するための基準ゲージとしてスペーサ１６を準備して挿置し、このスペーサ１６にスライダ１３ａが当接した状態で停止し、スライダ１３ａが原点位置にある状態を示している。
【００３４】
スライダ１３ａにはブラケット１３Ｂが取付けられ、このブラケット１３Ｂに作用片の磁石３２ａが取付けられている。又、作用片の磁石に応動する変位センサ３１ａがボールねじ１２ａのカップリング１２ｋの下方に設けられた軸受１２Ｂの取付板の張出部に取付けられ、これら部材によりスライダ１３ａの移動を検出する検出手段３０ａが形成されている。
【００３５】
図示の変位センサ３１ａは磁歪式リニア変位センサと称される公知の形式のものであり、変位センサ３１ａから下方へ延びる直線ロッド３３ａに沿って磁石３２ａが非接触で昇降自在に移動する。上記磁歪式リニア変位センサ３１ａは、直線ロッド３３ａ内に設けた磁歪線（図示せず）に電流パルスを与えて磁歪線軸方向全域に生じる円周方向の磁場に対し、直線ロッド３３ａに沿って非接触で移動自在に磁石を配置したものである。
【００３６】
この磁石３２ａから磁場が軸方向磁場として与えられ、円周方向磁場との合成によって斜めの磁場が生じ、この部分にのみねじり歪が発生する。このねじりは機械振動の一種であり、磁歪線上を超音速で伝播する。変位センサ３１ａは、この超音波の伝播時間を計測し、磁石３２ａの直線ロッド３３ａ上の絶対位置を電気信号として出力するというものである。なお、図３にビーム３、３の開閉、進退動について変位センサ３１、磁石３２、直線ロッド３３を設けた配置構成例を示す。開閉動作はｂ、進退動についてはｃの添字を付している。変位センサの信号は昇降用の変位センサ３１ａと同様に処理される。
【００３７】
図４にトランスファ装置の各動作部を制御し、監視する制御回路の全体概略ブロック図を示す。図中、右側に移動機構１、左側に移動機構２のそれぞれのサーボモータ、スライダ、サーボ駆動部等について示している。上記移動機構１、２を制御する制御回路４０としてマイクロコンピュータが用いられ、図示のように、入力手段としてキーボード４１、トランスファパターンを特定するためのフレキシブルディスク４２の差込装置、動作線図を表示するためのＣＲＴ表示器４３などが接続されている。
【００３８】
制御回路４０は、移動機構１、２、ビーム３、３から成るトランスファ装置をプレス動作に追従して所定タイミング、トランスファパターンで動作させるように制御し、かつサーボモータ１１、２１、スライダ１３、２３、サーボ駆動部４５などの動作をセンサからの信号や電流、電圧値などを測定して監視し、動作の安全性を確保するように設けられている。なお、特に示さない限り上記サーボモータ、スライダ、サーボ駆動部などの符号はａ、ｂ、ｃの記号を省略しそれぞれを代表したものとしている。以下でも同様である。
【００３９】
このため、制御回路４０は、プレス装置を制御、監視するためのシーケンサ５０からプレス動作についてのタイミング信号や動作信号がこの制御回路４０へ入力できるように相互に接続され、これらの信号に基づいてパルス回路４４へ指令信号を出力し、発生したパルス信号をそれぞれのサーボ駆動部４５へ送り、サーボモータ１１、２１をそれぞれ駆動するように接続されている。
【００４０】
さらに、前述した各スライダ１３、２３に対して設けた変位センサ３１からの変位信号、及びサーボ駆動部４５からのトルクデータＴ、溜りパルスデータＰのそれぞれの信号はＡ／Ｄボード４７へ送られ、そこでディジタル信号に変換されて計測パソコン４８へ入力される。そして、変位信号、トルクＴ、溜りパルスＰの各信号が正常であるかを計測パソコン４８で判断し、異常と判断される事項が検出されると異常信号を制御回路４０、シーケンサ５０へ出力してプレス装置、トランスファ装置を停止させるようにそれぞれの接続がされている。４９Ｐ、４９Ｔはそれぞれプレス装置用、トランスファ装置用のエンコーダである。各サーボモータの回転数、回転位置はパルスジェネレータＰＧ４６からのパルス信号を各サーボ駆動部へ入力して検出される。
【００４１】
以上の構成とした実施形態のトランスファ装置の制御・監視装置は、次のように移動機構１、２を制御しながら同期駆動し、動作を監視する。制御・監視装置は、プレス装置でワークのプレス加工をする際にそれぞれのワークの加工種類に応じて予定されるプレス動作に対し追従してトランスファ装置を作動させるように制御する。トランスファ装置の移動機構１、２によるビーム３、３の昇降、開閉、進退動に必要なそれぞれのサーボモータによるスライダの変位曲線の計画値のデータを予めフレキシブルディスク４２から制御回路４０の一時記憶部（ＲＡＭ）４０ｂに記憶し、固定記憶部（ＲＯＭ）４０ｃに記憶されている制御プログラムに従って制御が行われる。
【００４２】
制御回路４０は、サーボモータを駆動するのに必要なパルス信号を送るため、パルス回路４４へ信号を送って所定パターン（パルス幅、間隔）のパルス信号を発生させ、それぞれのサーボモータのサーボ駆動部４５へそのパルス信号を送り、サーボ駆動部４５のそれぞれによりサーボモータを所定の変位、トルク状態に刻々と変動させる。これによりそれぞれのスライダが所定の変位パターンに従って移動し、ビーム３、３が昇降、開閉、進退動される。この時、スライダの変位は変位センサＳ₁（ａ、ｂ、ｃ）、Ｓ₂（ａ、ｂ）からの信号Ｓとして、サーボモータのトルク、パルス量の信号をサーボ駆動部４５からの信号Ｔ、Ｐとして（図４中にＰ、Ｔ、Ｓの信号で示す）Ａ／Ｄボード４７を経由してディジタル信号として計測パソコン４８へ送る。
【００４３】
但し、トルク値Ｔについては、プレス−トランスファ装置を稼動させる前に、予め基準となるプレス加工物のそれぞれについてプレス動作に追従してトランスファ装置を駆動し、プレス加工１サイクルにおける正常トルクの変動データを標準トルクデータとして計測し、そのデータを計測パソコン４８を経由して制御回路４０の一時記憶部４０ｂに記憶しておく。
【００４４】
なお、この装置ではビーム３、３の開閉、昇降動作については移動機構１、２は互いに原則として同期するように左右で同一のトランスファパターンの制御信号を送るようにしており、特に左右のサーボモータの回転数について同期させる同期機構は設けていない。しかし、同期機構を設けていないにも拘らずビーム３、３はほぼ平行に開閉、昇降される。その理由は後で説明する。
【００４５】
さて、プレス−トランスファ装置がプレス動作を始めると、まずビーム３、３を前進させてプレス装置の入口に供給されたワークを把持し、ビーム３、３を上昇させて後退した後プレス位置でビーム３、３を下降させ、その位置でビーム３、３を開放してワークを下金型に乗せる。その後、プレスのラムが下降して上金型との間でプレス加工が行われる。
【００４６】
プレス加工の後、ラムが上昇して上金型が持ち上げられている間にビーム３、３を再び前進させてワークの供給位置へ戻りビーム３、３を閉じると、次のワークと加工済のワークを一緒にビーム３、３の複数のフインガで把持する。その後、ビーム３、３を上昇させて後退させると、次のワークは第１の加工位置へ、加工済のワークは第２の加工位置へ送られ、その位置でビーム３、３を開放する。この状態でプレスのラムが加工位置へ下降して再びプレス加工が行われる。そして、これを繰り返すことにより複数の加工位置へワークが供給されてプレス加工が複数段において行われる。
【００４７】
このようなビーム３、３の開閉、昇降、進退動を行うトランスファ装置の１サイクル毎の変化の状態は、プレス加工動作、ビームの開閉、昇降、進退動の動作が、基準のワークに対する動作と殆ど同じ状態で行われる限り、スライダの変位量、サーボモータのトルク値は、計画値又は標準測定値の範囲内となり、又パルス指令値もサーボ駆動部で適正に消化され、パルス溜り量は、それぞれのサーボモータがスライダを駆動し重負荷が作用するときが大きく、その前後の軽負荷時には減少するというように変化する。
【００４８】
しかし、トランスファ装置の駆動において、ビーム３、３のフインガに何らかの要因で干渉物が当たる、あるいはボールねじとスライダとの係合の作動不良、故障、さらにはサーボ駆動部サーボモータなどの電気的な作動不良、故障など種々の原因でトランスファ装置の作動に異常が生じることがある。
【００４９】
例えば、スライダの変位量について見ると、図５の（ａ）図に示すように、正常な変位量（実線）の変化に対し、点線で示すように変位量が大きく、あるいは小さくなる場合が想定される。これはスライダとボールねじとの隙間が、摩耗あるいはねじ山の欠損などにより異常に大きくなったり、小さくなったりし、又、ビーム３、３のフインガが正常に閉じなかったり、スライダとボールねじとの隙間が小さくなり、摩擦抵抗の増大又は減少でスムースな作動をしていないことによる。
【００５０】
又、サーボモータのトルク値については、（ｂ）図に示すように、正常なトルクの変動値（実線）に対し、点線で示すように、ビーム３、３のフインガが正常に閉じないか、ボールねじの係合で噛込みが生じている、あるいはねじ隙間が大きくスライダがボールねじに干渉していないことによりトルクが異常に大きくなったり、あるいはトルク値が異常に小さくなることを示す。
【００５１】
そして、（ｃ）図に示すように、正常なパルス溜り量（実線）に対し点線で示すように溜り量が大となるのは上記フインガの閉動作異常、噛込みによる抵抗が生じたときであり、変位量、トルク値の変動は正常であるのにパルス溜り量だけが異常となるのはサーボモータの電気的な作動不良、又は故障を示す。
【００５２】
以上のような作動を表す信号として、スライダの変位量の信号Ｓ、サーボモータのトルク値の信号Ｔ、パルス溜り量の信号ＰはＡ／Ｄボードへ送られ、ディジタル信号に変換されて計測パソコン４８で測定され、この計測パソコン４８内で正常な動作値との比較が行われて常に作動の正常、異常が監視されている。このような動作の正常、異常の監視は次のように行なわれる。
【００５３】
サーボモータのトルク値については、前述した先の特許公報（特開平７−２７５９７１号公報）と同様に正常なトルク値として計測された１サイクルでの標準トルク変動値に対し、所定幅の上限値、下限値を計算によって設定する。このような設定は、計測パソコン４８の固定記憶部（図示せず）内のプログラムにより行なわれる。この場合、上、下限値は、従来のように大雑把な数値として設定するのではなく、正常なトルク変動の振れ幅を厳格に想定して設定する。
【００５４】
このようにトルク値の上、下限値を厳格に設定すると、ワークの種類、形状、大きさ等やボールねじとスライダの係合状態の摩耗による変化、噛込みなどの種々の要因によって、サーボモータのトルク値が瞬間的に上、下限値を越える場合がある。しかし、このような場合でも上、下限値を越えたことによって異常として検出信号を出すとすると、設定が厳格過ぎることとなる。そこで、このような場合に、スライダの変位値とパルス溜り量の変化の状態を参照して異常かどうかを判定する。
【００５５】
スライダの変位値とパルス溜り量の変化曲線（（ａ）図と（ｃ）図）についても、一定幅の上、下限値を計算により設定し、これにより変位値とパルス溜り量に対し、その上、下限値内にあるかをスライダの位置変位に対応して検出する。スライダの変位値とパルス溜り量の変化が、正常範囲内であれば、たとえトルク値が瞬間的に上、下限値を越えることがあっても、その状態は異常状態ではないことが分る。しかし、トルク値が瞬間的でなく、一定時間以上で上、下限値を越えるようになると、必ずスライダの変位量とパルス溜り量又はそのいずれかが上、下限値を越えることとなる。
【００５６】
従って、トルク値と、スライダの変位量及びパルス溜り量又はそのいずれかに異常が検出されると、サーボモータで駆動されるボールねじ、スライダについて何らかの機械的な作動不良、故障などが生じている。そこで、計測パソコン４８の検出回路では、上記のようにサーボモータのトルク値の変動と、スライダの変位量及びパルス溜り量を各サーボモータの系毎に常に検出し、トルク値の変動の検出の際にスライダの変位量及びパルス溜り量又はそのいずれかの変化の状態の検出を参照して異常の検出をする。上述したような各サーボモータ４５の動作値に異常が生じたと判断されると、計測パソコン４８は異常信号を発生し、この異常信号は制御回路４０へ送られると共にシーケンサ５０へも送られる。
【００５７】
制御回路４０は、異常信号を受けると、パルス回路４４への信号を停止させてトランスファ装置の作動を停止し、シーケンサ５０はプレス装置の作動を停止させる。そして、制御回路４０は、計測パソコン４８からの信号により上記作動不良、故障の異常がどのサーボモータの系に生じたのかを表示器４３に表示する。上記異常検出は、複数のサーボモータ１１、２１の各系毎に個別に行なわれるため、異常状態は各系別に知ることができるからである。
【００５８】
なお、サーボモータのトルク値、スライダの変位値に異常は検出されないが、パルス溜り量が異常であることを検出したときは、機械系の作動不良、故障ではなく、電気系の作動不良、故障に起因すると考えられる。この場合も、異常状態として制御回路４０は異常信号を送り出して、トランスファ装置、プレス装置の作動を停止させ、異常状態の発生を表示器４３に表示するが、その表示内容は機械系の作動不良、故障の内容と異なる電気系のものとするのが好ましい。
【００５９】
前述したビーム３、３の開閉、昇降の動作の左右の移動機構１、２による同期駆動は、移動機構１、２の開閉用のサーボモータ駆動部４５に対しそれぞれ同一パルス量を同一パターンで送ることにより基本的には行なわれている。左右のサーボモータ４５は機構的な動作機構がほぼ同程度の状態で動作する限り、同期駆動される。トルク値や、変位量、パルス溜り量のいずれかについて左右で差異が生じると、機械的な動作状態が左右で差異が生じるため、そのいずれかが異常状態となり、上述した異常検出作用により動作が停止される。従って、特に左右での同期機構は不要である。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明のトランスファ装置の制御・監視装置は、ビーム移動機構の移動部材の移動変位を検出する変位センサと、このセンサ及び駆動モータの電流、電圧値、及び回転状態を検出する検出手段からの信号に基づいてトランスファ装置を制御監視する制御、監視部とを備えてモータトルク値、移動部材の変位量、及び溜りパルス量を計算値又は基準値と比較し、装置の動作をプレスマスタ方式で監視するようにしたから、プレスマスタ方式で制御することにより高い生産性を確保しつつ、トランスファ装置の各動作部の機械的、電気的動作を高い精度で検出することができ、トランスファ装置の動作の安全を確保できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のトランスファ装置の外観斜視図
【図２】図１の矢視II−IIから見た部分断面図
【図３】他の変位センサの配置外観図
【図４】トランスファ装置の制御装置の全体ブロック図
【図５】作動の説明図
【符号の説明】
１、２移動機構
３ビーム
１１ａ〜１１ｃサーボモータ
１２ａ〜１２ｃボールねじ
１３ａ〜１３ｃスライダ
１４上下移動台
１５支持台
２１ａ、２１ｂサーボモータ
２２ａ、２２ｂボールねじ
２３ａ、２３ｂスライダ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ変位センサ
４０制御回路
４１キーボード
４２フレキシブルディスク
４３表示器
４４パルス回路
４５サーボ駆動部
４７Ａ／Ｄボード
４８計測パソコン
５０シーケンサ

Claims

鍛造プレス装置で成形されるワークを、回転力をねじ機構により直線方向の移動力に変換する力変換機構を介してＸ、Ｙ、Ｚ方向へ三次元的にビームを移動させるビーム移動機構により把持、昇降、又は移動させて自動搬送するトランスファ装置において、力変換機構の直線方向への移動部材の移動変位を検出する変位センサと、プレス装置の動作を制御、監視する信号に基づいてトランスファ装置の最適動作を制御し、変位センサ及びビーム移動機構の駆動モータの電流又は電圧値、及びパルス信号を検出する検出手段からの信号に基づいてトランスファ装置を監視する制御・監視部とを備え、上記検出手段からの信号に基づくモータトルク値が、設定された上、下限値を超え、かつ移動部材の変位量及び溜りパルス量の何れかが上、下限値を超えたときに異常と判定することを特徴とするトランスファ装置の制御・監視装置。
前記モータトルク値、移動部材の変位量、及び溜りパルス量の異常検出の組合せによって力変換機構の機械的作動不良、故障か、あるいは駆動モータの電気的作動不良、故障かを検出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のトランスファ装置の制御・監視装置。
前記変位センサを磁歪式リニア変位センサと、これに取付けられた直線ロッドと、センサが応動する作用片として移動部材に取り付けられる磁石とから構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のトランスファ装置の制御・監視装置。