JP3925842B2 - プレス機械 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械に関する。
【0002】
【背景技術】
図8において、クランク軸12の回転によりスライド17を昇降させつつプレス加工する従来のプレス機械10Pは、フライホイール3に蓄積された回転エネルギーを、クラッチ・ブレーキ装置15CBを介してクランク機構11を構成するクランク軸12に選択的に伝達・分離し、プレス運転・停止をするものと構成されている。
【0003】
なお、図8中の2はボルスタ,14は軸受,16はコンロッド,18はウエイトバランス装置,20は金型(上型21,下型22)である。
【0004】
かくして、クランク軸12への回転動力は、モータ30Pで駆動されるフライホイール3に蓄積され、このフライホイール3とクランク軸12との間に介装されたクラッチ・ブレーキ装置15CBのブレーキOFF・クラッチON状態でフライホイール3から伝達される。クラッチOFF・ブレーキON状態では、クランク軸12への回転動力は遮断される。
【0005】
ところで、駆動機構がクランク機構11でかつフライホイール3,クラッチ・ブレーキ装置15CBを具備するプレス機械10Pでは、大きなスライド加圧力を得ることができるが、図9に示すスライドモーション[時間t―スライド位置PT(乃至クランク角θ―スライド位置PT)]カーブSMCがサイン波形状になるので、他の駆動機構(例えば、ナックル機構,リンク機構等)の場合と同様なスライドモーションカーブを採りえない。駆動機構が例えばトグル機構(やリンク機構)の場合も、他の駆動機構(例えば、クランク機構)の場合と同様なスライドモーションカーブを採り得ない。
【0006】
そこで、クランク機構11の利点(大加圧力発生,構造簡単,堅牢,低コスト等)を活用しつつ、クランク軸12をサーボモータで回転駆動するいわゆるサーボモータ駆動方式のプレス機械が提案(例えば、特願2001−388835号)されている。かかるプレス機械によれば、各種スライドモーションを切替使用可能であるからプレス加工態様に対する適応性を拡大できるとともに、従来クランク機構方式のプレス機械10Pの場合に比較してフライホイール3,クラッチ・ブレーキ装置15CBの一掃化ができるから設備経済上や小型軽量化等の点でも優位である。クラッチ・ブレーキ装置15BCの頻繁動作による短命化問題も生じることが無くなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サーボモータ駆動方式のプレス機械では、その長所(フライホイール3やクラッチ・ブレーキ装置15CBを一掃化できる。)との関係で、次のような安全性上の問題が内在する。
【0008】
すなわち、従来プレス機械10Pでは、クラッチ・ブレーキ装置15CBの切替状態により駆動源であるモータ30P(乃至フライホイール3)とクランク軸12とは、物理的(機械的)に完全に切り離すことができる。しかし、サーボモータ駆動方式のプレス機械の場合は、モータとクランク軸とが常に連結状態にある。したがって、万一、駆動源側(モータ)および被駆動側(クランク軸)のいずれかに電気的あるいは機械的な不具合や異常・変形・破損等が生じた場合には、安全で確実なプレス運転ができないばかりか、モータが制御困難となったり暴走したりすると金型破損等を引き起こす虞があり危険である。
【0009】
さらに、サーボモータ(回転型電動モータ)の容量を一定としてスライド加圧力を大きくするには、モータとクランク軸(クランク機構)との間に減速機構を設けるのが好ましいが、この減速機構を設けた場合には駆動源側(モータ)と被駆動側(クランク軸)との間における機械的な不具合発生の心配があるので、一段と問題が複雑化する。
【0010】
本発明の目的は、選択されたスライドモーションおよび荷重(加圧力)でのプレス運転を安全かつ確実に行えるクランク軸を用いたモータ駆動方式のプレス機械を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、駆動機構の一部を構成するクランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械において、前記クランク軸にギヤを介して連結されたモータの回転制御により前記クランク軸を回転駆動可能に構成し、モータの回転軸に連結された第1のロータリーエンコーダで検出された情報を利用して第1のスライド位置を検出可能な第1のスライド位置検出手段と,前記クランク軸に連結された第2のロータリーエンコーダで検出された情報から直接にまたは検出された情報を利用して間接的に第2のスライド位置を検出可能な第2のスライド位置検出手段とを設け、第1のスライド位置検出手段で検出された第1のスライド位置と第2のスライド位置検出手段で検出された第2のスライド位置との差分を算出する差分算出手段と,算出された差分と設定値とを比較して算出された差分が設定値以上であるか否かを判別する比較判別手段と,算出差分が設定値以上であると判別された場合にその旨の信号を出力する信号出力手段とが設けられたプレス機械である。
【0012】
この請求項1の発明に係るプレス機械では、モータを回転駆動制御すると、このモータにギヤを介して連結されたクランク軸が回転駆動され、スライドを昇降(プレス運転)させることができる。
【0013】
第1のスライド位置検出手段は、モータの回転軸に連結された第1のロータリーエンコーダで検出された情報(例えば、モータの回転角度)を利用してスライドの位置[つまり、ギヤ比を勘案しつつ換算したクランク角度(クランク軸の回転角度)、または、この換算クランク角度を利用して算出したスライド高さ]を検出する。また、第2のスライド位置検出手段が、クランク軸に連結された第2のロータリーエンコーダで検出された情報(例えば、クランク軸の回転角度θ…クランク角度)から直接に検出した第2のスライド位置(クランク角度)[または、検出された情報(クランク軸の回転角度θ)を利用して間接的に検出したスライド位置(検出クランク角度を利用して算出したスライド高さ)]を検出する。
【0014】
すると、差分算出手段が第1のスライド位置検出手段で検出された第1のスライド位置(クランク角度またはスライド高さ)と第2のスライド位置検出手段で検出された第2のスライド位置(クランク角度またはスライド高さ)との差分を算出する。比較判別手段は、この差分算出手段によって算出された差分と設定値とを比較して算出された差分が設定値以上であるか否かを判別する。
【0015】
かくして、信号出力手段は、比較判別手段によって算出差分が設定値以上であると判別された場合に、その旨の信号(例えば、両軸間同期異常信号やプレス強制停止信号)を出力する。
【0021】
また、請求項2の発明は、多重化された各比較判別手段に共通な各系結果比較判別手段が設けられ、この各系結果比較判別手段による各比較判別手段毎の当該各比較判別結果の整合性が確認された場合に前記信号出力手段が整合確認後信号出力手段として信号出力可能に形成されたプレス機械である。
【0022】
この請求項2の発明に係るプレス機械では、請求項1の発明の場合に比較して多重化方式とされている。すなわち、各系結果比較判別手段によって各比較判別手段毎の当該各比較判別結果の整合性が確認された場合に、信号出力手段(整合確認後信号出力手段)は信号出力を出力することができる。多重化ゆえ、請求項1の発明の場合とは異なり、いずれか一つの系統の比較判別手段による比較結果だけでは、信号出力手段は信号を出力しない。
【0023】
さらに、請求項3の発明は、前記信号出力手段が出力するその旨の信号が前記モータの回転を停止させてプレス運転を停止可能なプレス機械である。
【0024】
この請求項3の発明に係るプレス機械では、請求項1および請求項2の発明の場合に加え、さらに信号出力手段が出力するその旨の信号で、モータ回転停止させてプレス運転を停止させることができる。
【0025】
さらにまた、請求項4の発明は、前記モータの回転軸にブレーキ力を付与するブレーキ装置を設けたプレス機械である。
【0026】
この請求項4の発明に係るプレス機械では、請求項1から請求項3までの各発明の場合に加え、さらにプレス停止後にブレーキ装置を働かせることで、モータの回転軸に例えば直接係合することで当該回転軸にブレーキ力を付与することができるから、プレス停止状態をより確実に保持できる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0028】
本プレス機械は、図1〜図7に示すように、駆動機構(クランク機構11)の一部を構成するクランク軸12にギヤ(13,30G)を介して連結されたモータ30の回転制御によりクランク軸12を回転駆動可能に構成し、第1のスライド位置検出手段(81,82)で検出された第1のスライド位置PT1(hm)と第2のスライド位置検出手段(81,82)で検出された第2のスライド位置PT2(hk)との差分△PT(△hmk)を算出する差分算出手段(81,82)と,算出された差分△PT(△hmk)と設定値(△hmks)とを比較して算出された差分が設定値(△hmks)以上であるか否かを判別する比較判別手段(81,82)と,算出差分△PT(△hmk)が設定値(△hmks)以上であると判別された場合にその旨の信号を出力する信号出力手段(81,82)とを設け、安全かつ確実なプレス運転を実行可能に形成されている。
【0029】
なお、この実施形態では、設定値(△hmks)を両軸間同期異常信号(その旨の信号)を出力(図5のST22)させるための第1の設定値(△hmks1)とプレス強制停止信号(その旨の信号)を出力(ST20)させるための第2の設定値(△hmks2)とを設定可能に形成してある。
【0030】
さらに、この実施形態では、検出された第1のスライド位置PT1(hm)自体の妥当性欠如(図5のST12でNO)の場合にモータ側異常信号を出力(ST15)可能かつ検出された第2のスライド位置PT2(hk)自体の妥当性欠如(ST16でNO)の場合にスライド側異常信号を出力(ST18)可能に形成してある。
【0031】
さらに、制御部(CPU,ROM…CPU回路)を多重化し各系結果比較判別手段(86)によって相互監視により整合性確認後に信号出力手段(整合確認後信号出力手段)が信号出力可能に形成されている。
【0032】
図1において、プレス機械10の駆動機構は、クランク軸12等を含むクランク機構11から構成されている。このクランク軸12は、軸受14,14に回転自在に支持されかつモータ30にはギヤ(メインギヤ13,ピニオン30G…減速機構)を介して間接的に連結されている。かかるギヤ(減速機構30G,13)を介せば、モータ容量を一定としたまま一段と高いスライド加圧力(荷重)を得ることができる。
【0033】
なお、駆動機構はクランク機構に限定されず、モータ30で回転駆動されるクランク軸を含む限りにおいて他の機構(例えば、ナックル機構,リンク機構,トグル機構等)を採用した場合も、本発明は適応される。
【0034】
このモータ30は、回転型電動モータ(サーボモータ)駆動方式とするためのAC(交流)サーボモータから形成され、冷却ファン30Fが一体的に設けられている。モータ軸30Sは、停止状態保持ブレーキ19の働き(ON)で回転停止状態を保持(ロック)可能に形成されている。なお、モータ30は、回転型電動モータであるDC(直流)サーボモータや永久磁石もブラシも有しないレラクタンスモータ等から形成してもよい。
【0035】
駆動機構(11)の一部を構成するコンロッド16は、上端部がクランク軸12の偏心部に被嵌装着され、下端部はスライド17内の球面軸受部材(図示省略)に回転可能に嵌装されている。なお、従来クランク機構を具備するプレス機械10Pの場合のようにコンロッド16とスライド17との間に油圧放出型の過負荷防止装置を設けてはいない。
【0036】
なぜならば、この実施形態では、モータ30の駆動電流(Iu,Iv,Iw)を利用して算出したスライド加圧力を監視して加圧力過大に至る以前にプレス停止可能(図7のST54でYES,ST55)に形成してあるからである。過負荷防止装置の一掃化は、プレス機械10自体の機械軽量化,小型化およびコスト低減に大きく貢献できる。
【0037】
スライド17は、プレスフレーム1に上下方向に摺動自在に装着されている。必要によって、ウエイトバランス装置(18)に係合させてもよい。クランク軸12を回転駆動すれば、コンロッド16を介してスライド17を昇降駆動することができる。金型はスライド17側の上型とボルスタ2側の下型とからなる。
【0038】
ACサーボモータ(30)の図3に示す各相U,V,Wのモータ駆動電流Iu,Iv,Iwに対応する各相電流信号Ui,Vi,Wiは、電流検出部73によって検出される。また、モータ30には、図1,図2に示すロータリーエンコーダ(第1のロータリーエンコーダ)35が連結されている。
【0039】
このロータリーエンコーダ35は、原理的には多数の光学的スリットと光学式検出器とを有し、図3のモータ30(クランク軸12)の回転角度θmを出力するが、この実施形態では、モータ回転角度θm(パルス信号)をスライド17の上下方向位置信号PT(パルス信号)に変換して出力する信号変換器(図示省略)を含むものとされている。
【0040】
図1,図2に示すように、プレス機械10のクランク軸12には、モータ30とクランク軸12との間に減速機構(30G,13)が介装されていることから、これに対応させるために検出軸12Sを介してロータリーエンコーダ37を設けてある。このロータリーエンコーダ(第2のロータリーエンコーダ)37の基本的構成・機能は、第1のロータリーエンコーダ(35)の場合と同様である。
【0041】
そして、主に、第1のロータリーエンコーダ(35)はモータ回転駆動制御用として、第2のロータリーエンコーダエンコーダ(37)はスライド位置(スライド移動速度)検出用として使用される。
【0042】
図2,図3において、プレス機械10の設定選択指令駆動制御部は、設定選択指令部(50)と位置速度制御部60とモータ駆動制御部70とから形成されている。なお、位置速度制御部60とモータ駆動制御部70とを一体形成することもできる。
【0043】
図2において、コンピュータ80は、CPU(時計機能を含む)81,ROM82,RAM83,操作パネル(PNL)84,表示部(IND)85および複数のインターフェイス(I/F)88,89,91を含み、プレス機械10についての設定選択指令部(50)等を構成する。
【0044】
ここに、コンピュータ80は、各構成要素は多(2)重化構造とされている。つまり、一方系統(CPU81A、ROM82A、RAM83A、インターフェイス88Aおよび89A)と他方系統(CPU81B、ROM82B、RAM83B、インターフェイス88Bおよび89B)とが照会回路(CC)86を介してバス接続されている。
【0045】
照会回路(CC)86は、多重化された各比較判別手段に共通な各系結果比較判別手段を形成し、この各系結果比較判別手段による各比較判別手段毎の当該各比較判別結果の整合性が確認された場合に、信号出力手段が整合確認後信号出力手段として信号出力可能である。なお、照会回路(CC)86をCPU、ROM、RAM等を含むコンピュータから形成してもよい。
【0046】
コンピュータ80内の表示部(IND)85に、各種情報[例えば、クランク角度θk,スライド位置PT(h),スライド移動速度,加速度,荷重値等]の全てまたは操作パネル(PNL)84を用いて選択された一部を、表示出力可能に形成されている。
【0047】
クランク軸12の回転角度(クランク角度)θkはエンコーダ37で検出され、スライド位置PT(h)は詳細後記(クランク軸12の偏心量,コンロッド16の長さ,クランク角度θk等)を利用し算出される。また、スライド移動速度や加速度は、スライド位置(h)情報を利用して算出され、荷重値はモータ30の駆動電流Iを換算して求められる。なお、この荷重値はプレスフレーム1あるいはコンロッド16に設けた荷重計(例えば、ひずみ計)から直接検出するようにしてもよい。
【0048】
表示部85への表示出力態様は、デジタル数値やグラフィック曲線等として行える。かくして、プレス運転中の成形状況を迅速かつ正確に把握できるので、高品質製品を能率よく、しかも安全に生産することに大きく貢献できる。
【0049】
かかる各表示出力情報はメモリ(RAM83A,83B乃至いずれも図示省略したフラッシュメモリやハードディスク装置)に記憶保持しておくことができる。さらに、各値に対する閾値を設定しておき、警告やプレス停止させるように利用することができる。
【0050】
インターフェイス(I/F)87は図3に示す位置指令信号(PTs)出力用で、インターフェイス(I/F)88A,88Bはモータ30の回転角度θmの読み込み用で、インターフェイス(I/F)89A,89Bはクランク軸12の回転角度θkの読み込み用で、インターフェイス(I/F)91は停止状態保持ブレーキ19の制御信号用である。
【0051】
なお、以下では、各種の固定情報,制御プログラム,演算(算出)式等は、ROM82A,82Bに固定的に格納されているものとして説明するが、これらは書替え可能なフラッシュメモリやハードディスク装置(HDD)等に格納させておくように形成してもよい。
【0052】
ここに、設定選択指令部(50)は、速度設定器(51…図面上では符号省略),モーションパターン選択器(52…図面上では符号省略)およびモーション指令部(53…図面上では符号省略)を含み、位置速度制御部60に図3に示す設定スライド位置信号(設定選択モーション指令信号)PTsを出力可能に形成されている。
【0053】
操作パネル84,スライドモーションパターンやパターン選択制御プログラムを格納させたROM82(82A)およびCPU81(81A)から形成されたモーションパターン選択器(52)を用いて予め設定記憶された複数のモーションパターン(経過時間t−スライド位置PT)[または、クランク角度θ−スライド位置PT]の中から希望のモーションパターン(t−PTカーブSMC)を選択することができる。選択されたモーションパターン(t−PTカーブ)は、速度設定器(51)を用いて設定されたモータ回転速度[スライド速度(いわゆるスライドストローク数SPM)]とともにモーション指令部(53)に出力される。
【0054】
速度設定器(51)は、操作パネル84から形成され、モータ30の回転速度[例えば、100rpm(×減速比)]を“手動”で設定することができる。“自動”を選択した場合には、予め選択設定されていた最高回転速度[例えば、120rpm(×減速比)]が選択されたものとして取扱われる。なお、速度設定器(51)をSPM設定器としてSPMを直接設定するように形成してもよい。
【0055】
モーション指令プログラムを格納させたROM82AおよびCPU81Aから形成されたモーション指令部(53)は、位置パルスの払出し方式構造で、選択されたモーションパターン(t−PTカーブSMC)に則り位置指令パルスPTsを出力する。
【0056】
例えば、速度設定器(51)を用いて設定されたモータ回転速度が120rpmで、エンコーダ35から1回転(360度)当りに出力されるパルス数が100万パルスで、払出しサイクルタイムが5mSである場合は、1サイクル(5mS)毎に出力されるパルス数は、10000パルス[=(1000000×120)/(60×0.005)]となる。
【0057】
なお、速度設定器(51),モーションパターン選択器(52)およびモーション指令部(53)は、各コンピュータ80に接続可能なセッター,ロジック回路,シーケンサ等から構成してもよい。
【0058】
図3において、位置速度制御部60は、位置比較器61,位置制御部62,速度比較器63,速度制御部64を含み、電流制御部71に電流指令信号Siを出力可能に形成されている。なお、速度検出器36は、図示上の便宜性から位置速度制御部60に含めた形で表現した。
【0059】
まず、位置比較器61は、モーション指令部(53)[81A,82A]の位置指令信号出力用インターフェイス86から入力された設定スライド位置信号(目標値信号)PTsとエンコーダ37(減速比γを勘案すれば、エンコーダ35を利用しても実施することができる。)で検出された実際のスライド位置フィードバック信号FPT(θm)とを比較して、位置偏差信号△PTを生成出力する。
【0060】
位置制御部62は、入力された位置偏差信号△PTを累積し、それに位置ループゲインを乗じ、速度信号Spを生成出力する。速度比較器63は、この速度信号Spと速度検出器36からの速度信号(速度フィードバック信号)FSとを比較して、速度偏差信号△Sを生成出力する。
【0061】
速度制御部64は、入力された速度偏差信号△Sに速度ループゲインを乗じ電流指令信号Siを生成して電流制御部71に出力する。この電流指令信号Siは、実質的にはトルク信号であるが、スライド下降中はプレス負荷が加わらないのでモータトルクがほぼ一定で回転速度の増減をするために必要なものでよいから、加圧力制御中の場合に比較して信号レベルは小さい。
【0062】
モータ駆動制御部70は、電流制御部71とPWM制御部(ドライバー部)72と相信号生成部40とから構成されている。
【0063】
電流制御部71は、各相(U,V,W)用電流制御部からなる。例えばU相電流制御部は、電流指令信号(トルク信号相当)SiとU相信号Upとを乗算してU相目標電流信号Usiを生成し、引続きU相目標電流信号Usiと実際のU相電流信号Uiとを比較して電流偏差信号(U相電流偏差信号)Siuを生成出力する。他のV,W相電流制御部でも、V,W相電流偏差信号Siv,Siwが生成出力される。
【0064】
この電流制御部71に入力される相信号Up,Vp,Wpは、相信号生成部40で生成される。73は、相モータ電流検出器で、各相電流(値)信号Ui,Vi,Wiを検出して電流制御部71へフィードバックする。
【0065】
PWM制御部(ドライバー部)72は、パルス幅変調を行う回路とアイソレーション回路とドライバーとからなり、電流制御部71から出力される各相の電流偏差信号Siu,Siv,SiwからPWM変調され、PWM信号Spwmu,Spwmv,Spwmwを生成する。
【0066】
ドライバーは、各相用の各1対のトランジスタ,ダイオードを含むスイッチング回路からなり、各PWM信号Spwmでスイッチング(ON/OFF)制御され、各相モータ駆動電流Iu,Iv,Iwをモータ各相にそれぞれ出力することができる。
【0067】
ここにおいて、第1のスライド位置検出手段(CPU81A,ROM82A)[または、(CPU81B,ROM82B)]は、モータ30の回転軸30Sに連結された第1のロータリーエンコーダ35で検出された情報(この実施形態では、モータ30の回転角度θm)を利用してスライドの位置を検出する(図5のST10,ST11)。
【0068】
このスライドの位置は、減速機構(30G,13)のギヤ比(γ…例えば1/5)を勘案しつつ換算(γθm=θk)したクランク角度θkつまり間接的な値(θk)としても実施可能であるが、この実施形態ではこの換算クランク角度θk(=γθm)を利用して算出したスライド高さhmとしてある。
【0069】
すなわち、図4に示すようようにクランク角度θ[θk(=γθm)]とスライド位置PT(高さh)との関係は、クランク軸12の偏心量(クランク半径)をL1,コンロッド16の長さをL2,スライド移動方向の軸線Zと偏心量L1とのなす角(クランク角度)をθ,軸線Zとコンロッド16(の長さL2方向)とのなす角αおよびスライド17の軸心からの距離(高さ)をhとすると、
【数1】
が成立する。この(数1)を利用すれば、スライド位置hを算出することができる。
【0070】
また、第2のスライド位置検出手段(CPU81A,ROM82A)[または、(CPU81B,ROM82B)]は、クランク軸12(検出軸12S)に連結された第2のロータリーエンコーダ37で検出された情報(この実施形態では、クランク軸の回転角度θk)からスライドの位置を検出する(図5のST13,ST14)。
【0071】
スライドの位置は、検出された情報(回転角度θk)から直接に検出した第2のクランク角度θk(第2のスライド位置)としても実施可能であるが、この実施形態では検出された情報(回転角度θk)を利用して算出(間接検出)したスライド高さhkを検出する。(数1)に則る。スライド位置はクランク角度θkの2〜3度以下の範囲で監視することができる。
【0072】
差分算出手段(CPU81A,ROM82A)[または、(CPU81B,ROM82B)]は、第1のスライド位置検出手段(81A,82A)[または、(81B,82B)]で検出された第1のスライド位置(スライド高さhm)と第2のスライド位置検出手段(81A,82A)[または、(81B,82B)]で検出された第2のスライド位置(スライド高さhk)との差分△hmkを算出(△hmk=hm−hk)する(図5のST17)。
【0073】
比較判別手段(CPU81A,ROM82A)[または、(CPU81B,ROM82B)]は、この差分算出手段(81A,82A)[(81B,82B)]によって算出された差分と設定値とを比較して算出差分(△hmk)が設定値△hmks以上であるか否かを判別する(ST19,ST21)。
【0074】
かくして、信号出力手段(CPU81A,ROM82A)[または、(CPU81B,ROM82B)]は、比較判別手段による算出差分が設定値以上であると判別された場合(ST19でYES,ST21でYES)に、その旨の信号を出力(ST20,ST22)する。
【0075】
この実施形態では、信号出力手段は、設定値が2段階(△hmks1,△hmks2)にセットされているので、算出差分△hmkが設定値△hmks2以上であると判別された場合(ST19でYES)に、その旨の信号(プレス強制停止信号)を出力(ST20)する。
【0076】
また、算出差分△hmkが設定値△hmks2以上でない場合(ST19でNO)でも、算出差分△hmkが設定値△hmks1(<△hmks2)以上である場合(ST21でYES)には、その旨の信号(両軸間同期異常信号)を出力(ST22)する。いきなりのプレス強制停止にならないように注意喚起する趣旨である。
【0077】
さらに、この実施形態では、モータ側異常信号出力手段(CPU81A,ROM82A)[または、(CPU81B,ROM82B)]が、検出された第1のスライド位置(hm)が上死点位置相当高さhmu[例えば、0mm]と下死点位置相当高さhmd[例えば、20mm]との間にないと判定された場合つまり妥当性欠如の場合(図5のST12でNO)にモータ側異常信号を出力(ST15)する。作業者は、モータ側の異常発生を逸早く知ることができる。
【0078】
同様に、スライド側異常信号出力手段(CPU81A,ROM82A)[または、(CPU81B,ROM82B)]は、検出された第2のスライド位置(hk)が上死点位置相当高さhku(例えば、0mm)と下死点位置相当高さhkd(例えば、20mm)との間にないと判定された場合つまり妥当性欠如の場合(図4のST16でNO)にスライド側異常信号を出力(ST18)する。作業者は、スライド側の異常発生を逸早く知ることができる。
【0079】
以上、A系統(81A,82A)用の第1のスライド位置検出手段,第2のスライド位置検出手段,差分算出手段,比較判別手段および信号出力手段による両軸間同期異常信号およびプレス強制停止信号、並びにモータ側異常信号出力手段によるモータ側異常信号およびスライド側異常信号出力手段によるスライド側異常信号は、これ自体としては具体的に発現(図6のST31,ST33,ST35およびST37)されない(ただし、この実施形態では、発現可能に切替え使用可能に形成されている)。
【0080】
同様に、B系統(81B,82B)用の第1のスライド位置検出手段,第2のスライド位置検出手段,差分算出手段,比較判別手段および信号出力手段による両軸間同期異常信号およびプレス強制停止信号、並びにモータ側異常信号出力手段によるモータ側異常信号およびスライド側異常信号出力手段によるスライド側異常信号は、これ自体としては具体的に発現(図6のST31,ST33,ST35およびST37)されない(ただし、この実施形態では、発現可能に切替え使用可能に形成されている)。
【0081】
すなわち、この実施形態では、多(2)重化[A系統,B系統]された各比較判別手段等に共通な各(両)系結果比較判別手段(照合回路86)により各系(A系統,B系統)の比較判別結果の整合性が確認(例えば、照合)された場合(図6のST30でYES,ST32でYES,ST34でYES,ST36でYES)に、信号出力手段が整合確認後信号出力手段として各信号を出力(ST31,ST33,ST35,ST37)する。つまり、具体的に発現される。
【0082】
すると、信号発現内容表示制御手段(CPU81A,ROM82A)[(CPU81B,ROM82B)としてもよい。]が、生成出力(発現)された信号内容を表示部85に表示する(ST38)。作業者の取扱い性を容易化するものである。キー(84)操作によりクリア指令(ST39でYES)で表示クリアされる(ST40)。
【0083】
ここに、プレス運転・停止制御手段(CPU81A,ROM82A)[(CPU81B,ROM82B)としてもよい。]は、図7に示す如く、初期条件(スライド位置が上死点側設定点位置にあること。)を確認(ST50でYES)する。この実施形態では念の為にプレス強制停止信号が生成出力されていないことも確認する(ST51でYES)。
【0084】
その後に、ST52で停止状態保持ブレーキ19を解除(OFF)し、設定指令部(50)に位置指令PTsを出力させる。これにより、位置速度制御部60およびモータ駆動制御部70が働き、モータ30の回転駆動によりプレス運転(ST53)が開始される。
【0085】
しかし、プレス運転中にプレス強制停止信号が生成出力された場合(図6のST32でYES,ST33→図7のST54でYES)には、作業者の操作がなくても、モータ回転停止信号を回路(60,70)に出力してプレス運転を強制停止させる(図7のST56)。もとより、作業者の操作に基く手動プレス停止指令が発せられた場合(ST55でYES)にも、プレス停止される(ST56)。停止後に、停止状態保持ブレーキ19をONさせる(ST57)。
【0086】
なお、モータ30の駆動電流(Iu,Iv,Iw)を利用して算出したスライド加圧力を監視して加圧力過大に至る以前のプレス停止も図7のST54でYES,ST55で実行される。
【0087】
かかる実施形態によれば、モータ30の回転駆動制御によるスライド昇降(プレス運転)中に、各第1のスライド位置検出手段(81A,82A、81B,82B)は、モータ30の回転軸30Sに連結された第1のロータリーエンコーダ35で検出された情報[モータの回転角度θm(γθm=θk)]を利用してスライド位置(hm)を検出する(図5のST10,ST11)。
【0088】
また、第2のスライド位置検出手段(81A,82A、81B,82B)が、クランク軸12(12S)に連結された第2のロータリーエンコーダ37で検出された情報(クランク角度θk)を利用して間接的に検出したスライド位置(hk)を検出する(ST13,ST14)。
【0089】
すると、各差分算出手段(81A,82A、81B,82B)が、第1のスライド位置検出手段で検出された第1のスライド位置と第2のスライド位置検出手段で検出された第2のスライド位置との差分△hmk(=hm−hk)を算出(ST17)する。
【0090】
各比較判別手段(81A,82A、81B,82B)は、当該各差分算出手段によって算出された差分と設定値とを比較して算出された差分△hmkが設定値△hmks以上であるか否かを判別する(ST19,ST21)。
【0091】
かくして、各信号出力手段(81A,82A、81B,82B)が、当該各比較判別手段による算出差分が設定値以上であると判別された場合(ST19でYES,STR21でYES)に、その旨の信号(両軸間同期異常信号やプレス強制停止信号)を出力する(ST20,ST22)。
【0092】
すなわち、駆動源側(モータ30)と被駆動側(クランク軸12)との同期性監視機能を有するので、任意的なスライドモーションおよび荷重(加圧力)でのプレス運転を安全かつ確実に行える。
【0093】
また、整合性確認モードに切替えれば、各系結果比較判別手段(86)によって各比較判別手段(81A,82A、81B,82B)での各比較判別結果の整合性が確認された場合(図6のST32でYES等)に、信号出力手段が整合確認後信号出力手段(81A,82Aまたは81B,82B)として働き、当該各信号を出力(ST33等)する。いずれか一つの系統(AまたはB)の比較判別手段(81A,82Aまたは81B,82B)による比較結果だけでは、信号出力手段(81A,82Aまたは81B,82B)は信号出力を出力しない。したがって、信頼性を一段と向上できる。
【0094】
さらに、この信号出力手段が出力するその旨の信号がモータ30の回転を停止させてプレス運転を停止可能な信号(プレス強制停止信号)とされているので、安全性を一段と向上できる。
【0095】
さらにまた、モータ30の回転軸30Sにブレーキ力を付与するブレーキ装置(19)が設けられているので、プレス停止状態を確実に保持できる。
【0099】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、次のような優れた効果を奏することができる。
▲1▼ 駆動源側(モータ)と被駆動側(クランク軸)との同期性監視機能を有するので、任意的なスライドモーションおよび荷重(加圧力)でのプレス運転を安全かつ確実に行える。
▲2▼ 駆動源側(モータ)と被駆動側(クランク軸)とが常時連結状態であっても安全性を保障できるから、回転軸のモータ駆動方式のプレス機械の実用上の普及拡大に大きく貢献できる。
▲3▼ 駆動源側(モータ)と被駆動側(クランク軸)との間に任意減速比の減速機構を介在させられるので、モータ容量を一定としたまま一層大きな荷重(加圧力)を得られる。
▲4▼ フライホイール,クラッチ・ブレーキ装置の一掃化ができるから設備経済上や小型軽量化の点で有利であり、クラッチ・ブレーキ装置の頻繁動作による短命化問題も生じることが無くなる。
【0101】
また、請求項2の発明によれば、多重化方式とされているので、請求項1の発明の場合(いずれか一つの系統の比較判別手段による比較結果だけで信号出力手段が信号を出力する。)に比較して、同期性監視機能を具備するプレス機械全体としての信頼性を一段と向上できる。
【0102】
さらに、請求項3の発明によれば、請求項1および請求項2の各発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに安全性を一段と向上できるとともに作業者に緊急操作を強要しないから取扱いが容易である。
【0103】
さらにまた、請求項4の発明によれば、請求項1から請求項3までの各発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらにプレス停止状態を確実に保持できるとともに、モータ制動トルクを開放(モータ完全停止)することができるので節電も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態を説明するためのプレス機械の側面図である。
【図2】 同じく、設定選択指令部,位置速度制御部およびモータ駆動制御部を説明するためのブロック図である。
【図3】 同じく、位置速度制御部およびモータ駆動制御部の詳細を説明するための回路図である。
【図4】 同じく、クランク軸の回転角度θとスライド位置(高さh)との関係を説明するための図である。
【図5】 同じく、各CPUでの監視動作を説明するためのフローチャートである。
【図6】 同じく、照合回路(両系結果比較判別手段)による照合(整合性確認)動作を説明するためのフローチャートである。
【図7】 同じく、プレス運転動作を説明するためのフローチャートである。
【図8】 従来例(クランク機構を有するプレス機械)を説明するための図である。
【図9】 従来例(クランク機構を有するプレス機械)によるスライドモーションを説明するための図である。
【符号の説明】
10 プレス機械
11 クランク機構(駆動機構)
12 クランク軸
13 メインギヤ(ギヤ)
15CB クラッチ・ブレーキ装置
17 スライド
19 停止状態保持ブレーキ
30 ACサーボモータ(モータ)
30G ピニオン
35 第1のロータリーエンコーダ(モータ軸用)
37 第2のロータリーエンコーダ(クランク軸用)
40 相信号生成部
50 設定選択指令部
60 位置速度制御部
70 モータ駆動制御部
80 パソコン(設定選択指令部)
81 CPU(第1のスライド位置検出手段,第2のスライド位置検出手段,差分算出手段,比較判別手段,信号出力手段、各系結果比較判別手段,整合確認後信号出力手段)
82 ROM(第1のスライド位置検出手段,第2のスライド位置検出手段,差分算出手段,比較判別手段,信号出力手段、各系結果比較判別手段,整合確認後信号出力手段)
83 RAM
84 操作部(PNL)
85 表示部
86 照合回路(両系結果比較判別手段)
Claims (4)
- 駆動機構の一部を構成するクランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械において、
前記クランク軸にギヤを介して連結されたモータの回転制御により前記クランク軸を回転駆動可能に構成し、
モータの回転軸に連結された第1のロータリーエンコーダで検出された情報を利用して第1のスライド位置を検出可能な第1のスライド位置検出手段と,前記クランク軸に連結された第2のロータリーエンコーダで検出された情報から直接にまたは検出された情報を利用して間接的に第2のスライド位置を検出可能な第2のスライド位置検出手段とを設け、
第1のスライド位置検出手段で検出された第1のスライド位置と第2のスライド位置検出手段で検出された第2のスライド位置との差分を算出する差分算出手段と,算出された差分と設定値とを比較して算出された差分が設定値以上であるか否かを判別する比較判別手段と,算出差分が設定値以上であると判別された場
合にその旨の信号を出力する信号出力手段とを設けた、プレス機械。 - 多重化された各比較判別手段に共通な各系結果比較判別手段が設けられ、この各系結果比較判別手段による各比較判別手段毎の当該各比較判別結果の整合性が確認された場合に前記信号出力手段が整合確認後信号出力手段として信号出力可能に形成されている、請求項1に記載されたプレス機械。
- 前記信号出力手段が出力するその旨の信号が前記モータの回転を停止させてプレス運転を停止させるものである、請求項1または請求項2に記載されたプレス機械。
- 前記モータの回転軸にブレーキ力を付与するブレーキ装置が設けられている、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載されたプレス機械。
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