JP3976401B2 - 連続素材送り装置の制御装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス機に装着される連続素材送り装置の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プレス機に装着される連続素材送り装置(本明細書において、トランスファー装置は除く。)は、連続素材(本明細書において、一連の線材、コイル材又は帯材からなり、二次加工素材としての線材、コイル材又は帯材を含む。)を間欠的にプレス機に送るよう構成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような連続素材送り装置にリニアモータを組み込む新規な連続素材送り装置が案出されつつある。
【0004】
また、連続素材送り装置にサーボモータを組み込んだものが知られている。
【0005】
本発明は、このようなリニアモータ又はサーボモータを組み込む連続素材送り装置において、送り精度の向上を図ることを目的としてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続素材フィード機構と、該連続素材フィード機構を駆動するモータと、該連続素材フィード機構の位置を検出するための位置検出器とを備え、連続素材を間欠的にプレス機内に搬送する連続素材送り装置の制御装置であって、制御回路を備え、該制御回路は、前記連続素材フィード機構の挙動の最適パターン指令値を予め固定して記憶しておくとともに、連続素材フィード機構駆動開始から所定期間の間、前記位置検出器からの実位置データと前記最適パターンの固定指令値との誤差を算出し、当該誤差を無くすために、出力すべき指令値を補正し、該補正後の指令値を出力して前記モータを制御することを特徴とする。
【0007】
ここで、前記制御回路は、前記所定期間経過後、前記実位置データと前記最適パターンの固定指令値との誤差がミスフィードに基づく許容値を超えたとき、前記モータを停止させるよう構成されることが望ましい。
【0008】
また、前記制御回路は、前記所定期間内に補正後の指令値又は誤差を記憶するよう構成されることが望ましい。
【0009】
前記モータはリニアモータ又はサーボモータである。
【0010】
さらに、本発明は、連続素材フィード機構を駆動するモータを制御する制御回路を備える連続素材送り装置の制御装置であって、前記制御回路は、当該連続素材送り装置自体又は当該連続素材送り装置と同一機種の連続素材送り装置に、連続素材フィード機構の位置を検出するための位置検出器を取り付けて構成される連続素材送り装置、の制御装置であって、前記連続素材フィード機構の挙動の最適パターン指令値を予め固定して記憶しておくとともに、連続素材フィード機構駆動開始から所定期間の間、前記位置検出器からの実位置データと前記最適パターンの固定指令値との誤差を算出し、当該誤差を無くすために、出力すべき指令値を補正し、該補正後の指令値を出力して前記モータを制御する制御回路とを備える制御装置、によって得られた前記所定期間内における補正後の指令値又は誤差に基づき前記モータを制御することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されるシステム図を示す。
【0012】
図1において、プレス機Pの連続素材Wの入口側に連続素材送り装置Mが装着される。連続素材送り装置Mは、連続素材フィード機構の駆動源として一部、モータ1を備える。また、連続素材フィード機構の位置を検出するための位置検出器2を備える。一方、プレス機Pには、クランク角を検出するクランク角検出器3が配設される。モータ1、位置検出器2及びクランク角検出器3は制御装置4に電気的に接続される。制御装置4は、クランク角検出器3からの信号によりクランク角によりタイミングをとりながら位置検出器2からの実位置信号に基づいてモータ1を制御する。
【0013】
図2は、連続素材送り装置Mの一例であるグリッパフィードの動作説明図を示す。
【0014】
図2において、グリッパフィードは、固定グリッパ5と送りグリッパ6とからなり、固定グリッパ5は、上側に位置する固定ジョー7と、下側に位置し上下動可能な移動ジョー8とからなり、一方、送りグリッパ6は、上側に位置し送り方向に往復動可能な移動ジョー9と、下側に位置し上記移動ジョー9とともに送り方向に往復動可能であるとともに単独で上下動可能な移動ジョー10とからなる。固定グリッパ5及び送りグリッパ6は、図2図示▲1▼〜▲6▼の一連の動作、すなわち、送りグリッパ6がリリース状態、固定グリッパ5がクランプ状態での送りグリッパ6の戻り動作、送りグリッパ6がクランプ状態、固定グリッパ5がリリース状態での送りグリッパ6の送り動作を繰り返し行ない、連続素材Wを間欠的にプレス機Pに送る。このような固定グリッパ5及び送りグリッパ6の一連の動作は、図3のタイミング線図として表わすこともできる。
【0015】
図4は、上記送りグリッパ6の駆動系の縦断面図を示す。
【0016】
図4において、送りグリッパ6の上側移動ジョー9は、シリンダ部11によって弾性的に上下動可能に保持されている。シリンダ部11は、送り方向(図面前後方向)に伸びる第1ガイド軸12に対し摺動可能に装着されたシリンダホルダ13に固定されている。シリンダホルダ13には、保持部材14が延設され、保持部材14は、第1ガイド軸12と平行に配された第2ガイド軸15に対し摺動可能に装着されている。このように、上側移動ジョー9は、シリンダホルダ13と一体となって送り方向への往復動可能とされている。
【0017】
一方、送りグリッパ6の下側移動ジョー10は、シリンダホルダ13に固着されたピン(図示せず)に結合されたアーム16の上面に固定されている。ピンは、送り方向と直交する水平面上に位置し、アーム16は、ピンを揺動中心として上下方向(図面上下方向)へ揺動可能に結合されているとともに、その先端部がばね(図示せず)の付勢力により常時下方へ押圧されている。アーム16は、滑り子17によって送り方向へ往復動可能に支持されている。滑り子17は、軸18を中心として揺動可能な揺動アーム19の一端に配設され、上下動可能とされている。揺動アーム19の他端にはカムフォロア20が配設され、カムフォロア20は、プレス機Pのクランク軸を駆動源とするカム21と当接している。
【0018】
このように、送りグリッパ6の下側移動ジョー10は、シリンダホルダ13と一体となって送り方向へ往復動可能とされるとともに、上下動可能とされている。
【0019】
シリンダホルダ13には、リニアモータ1の可動部1Aが固定されている。リニアモータ1の固定部1Bは機枠22に固定されている。また、シリンダホルダ13には、位置検出器としてのリニアスケール2の可動部2Aが固定されている。リニアスケール2の固定部2Bは、ブラケット23を介して機枠22に固定されている。
【0020】
リニアモータ1は、一般に市販されている公知のものが使用される。
【0021】
図4、図5及び図6に示すリニアモータ1は、永久磁石1aが内面に固着される断面E字形状の固定部1Bと、コイル体1bが永久磁石1aと対向するよう設けられる断面略コ字形状の可動部1Aとを備えて構成される。
【0022】
なお、リニアモータ1は、図4、図5及び図6に示すものに限定されるものではなく、例えば図7に示されるように、固定部1Bの片面には、複数のコイル1cが長手方向に配列され、これらのコイル1c上に基板1dが配設され、可動部1Aは、コイル1cと基板1dとを囲むように断面コ字形に形成され、その内面に、基板1dと対向するよう多極界磁の永久磁石1eが取り付けられるよう構成されるものでもよい。
【0023】
図8は、送りグリッパ6の制御装置4の制御盤(制御回路)50とそこに接続されるリニアモータ1等との接続状態を示している。
【0024】
制御回路50は、CPU51を主要部にして構成され、予め固定メモリに記憶されたプログラムデータに基づき、送りグリッパ6の動作を制御する。制御回路50には随時読み出し書き込み可能な一時メモリ52、ディスプレー53、各種設定値の入力用或は操作用のスイッチ類54が設けられる。メモリ52には、送りグリッパ6の動作パターンを決めるプログラムデータ、例えば、送りグリッパ6の送り量、戻り量、その送り、戻りの開始位置及び終了位置、送りグリッパ6の移動速度(時間)などを記憶するためのメモリ領域が設けられる。
【0025】
上記リニアスケール2は、制御回路50内のインターフェース回路に接続され、リニアスケール2の読み、つまり送りグリッパ6の位置検出データ(実位置データ)を制御回路50に送る。リニアモータ1にはドライバ55が接続され、ドライバ55は制御回路50内のインターフェース回路に接続される。運転時、リニアモータ1には、例えば推力の大きいACサーボモータ(三相同期モータ)方式のものが使用され、ドライバ55は、例えばサーボアンプを有し、制御回路50から出力された指令値に応じてリニアモータ1を駆動する。
【0026】
次に、上記制御回路50において実行される本発明に係る処理を図9に示したフローチャートに基づいて説明する。
【0027】
制御回路50は、リニアモータ1を駆動開始すると、リニアスケール2から送りグリッパ6の前後方向における実位置データを取り込む(ステップ101)。次に、予め固定記憶されている送りグリッパ6の挙動の最適パターンから次に出力すべき指令値を読み出し、この最適パターンの固定指令値と実位置データとの誤差を算出する(ステップ102)。次に、リニアモータ1の駆動開始から所定期間が経過したか否かを判断する(ステップ103)。ここで、所定期間は、当該学習制御の実行により送りグリッパ6の実際の挙動が最適パターンに収束するまでの時間に設定してある。リニアモータ1の駆動開始直後にはステップ103の判定結果が「YES」となり、次に、誤差が無いか否かを判断する(ステップ104)。誤差が有ると判定した場合、誤差を無くすように最適パターンの固定指令値に誤差分を加算して出力すべき指令値を補正し(ステップ105)、この補正後の指令値をドライバ55に出力する(ステップ106)。
【0028】
このような出力すべき指令値の補正は繰り返し行なわれ、その結果として送りグリッパ6の挙動は最適パターンに近づいてゆく。そして、送りグリッパ6の挙動が最適パターンと一致するようになると、誤差が無くなるためステップ104の判定結果が「YES」に反転し、最適パターンの固定指令値が出力指令値として出力されるようになる(ステップ107)。
【0029】
その後、リニアモータ1の駆動開始から所定期間が経過すると、ステップ103の判定結果が「YES」に反転し、誤差が許容値を超えているかどうか判断される(ステップ108)。ここで、許容値は、ミスフィード、例えば、連続素材のクランプ不良、メカ駆動系の破損、金型破損などの発生により生じる誤差に基づいて設定されている。そして、誤差が許容値を超えていると判定した場合、実位置データに基づく実挙動パターンと、各ミスフィード毎に予め固定して記憶されている各ミスフィード毎の挙動パターンとを比較し、一致する挙動パターンに該当するミスフィードの種類をディスプレー53に表示し(ステップ109)、リニアモータ1を駆動停止する(ステップ110)。
【0030】
また、制御回路50は、上記所定期間内における学習制御の結果、換言すると、補正後の指令値又は誤差を記憶する。この記憶された補正後の指令値又は誤差は、当該送りグリッパ6の挙動の最適パターンと同一の最適パターンによって送りグリッパ6を挙動させる別のグリッパフィードの制御に利用することができる。この場合、特に、後述するように、リニアスケール2を具備していないグリッパフィードの制御に有効なものとなる。
【0031】
ところで、連続素材送り装置Mとしては、上記グリッパフィード以外にロールフィードやロールグリッパがある。
【0032】
図10はロールフィードの構成例を示す。図10において、ロールフィードは、サーボモータ1により駆動される下ロール31と、この下ロール31の回転軸31aに取着されたギヤ機構32を介して駆動される上ロール33とを備え、サーボモータ1を間欠駆動することにより連続素材Wを間欠的にプレス機Pに送るよう構成される。そして、このロールフィードには、ロールの回転位置を検出する位置検出器2が設けられ、この位置検出器2は図8図示の制御回路50と同様な制御回路に接続される。
【0033】
このロールフィードの制御装置においても、上述したグリッパフィードの制御装置と同様な内容の学習制御が行なわれ、上下ロール31、33の挙動を最適パターンに一致させるようサーボモータ1が制御される。この場合、上下ロール31、33の挙動としては、ロールの回転量、その回転開始位置、回転終了位置、回転速度などが挙げられる。
【0034】
図11はロールグリッパの構成例を示す。図11において、ロールグリッパは、固定ジョー41と上下動可能な移動ジョー42とからなる固定グリッパ43と、揺動可能かつ上下動可能な上ロール44と揺動可能な下ロール45とからなる送りロール46とからなる。下ロール45はサーボモータ1により揺動駆動され、上ロール44は下ロール45の回転軸45aに固着されたギヤ機構47を介して揺動駆動される。ロールグリッパは、図12図示▲1▼〜▲6▼の一連の動作、すなわち、固定グリッパ43がリリース状態、送りロール46がクランプ状態での送りロール46の送り動作、固定グリッパ43がクランプ状態、送りロール46がリリース状態での送りロール46の戻り動作を繰り返し行ない、連続素材Wを間欠的にプレス機Pに送る。そして、このロールグリッパには、ロールの回転位置を検出する位置検出器2が設けられ、この位置検出器2は図8図示の制御回路50と同様な制御回路に接続される。
【0035】
このロールグリッパの制御装置においても、上述したグリッパフィードの制御装置と同様な内容の学習制御が行なわれ、上下ロール44、45の挙動を最適パターンに一致させるようサーボモータ1が制御される。この場合、上下ロール44、45の挙動としては、ロールの送り回転量、戻り回転量、それらの回転開始位置、回転終了位置、回転速度などが挙げられる。
【0036】
図13は、本発明の他の実施形態に係る制御装置が組み込まれる連続素材送り装置Mとしてのグリッパフィードにおける送りグリッパ6の駆動系の概略断面図を示し、上述した図4に対応するものである。
【0037】
図13において、グリッパフィードは、図4のグリッパフィード自体から位置検出器2及びブラケット23を取り除いたもの、あるいは、図4のグリッパフィードと同一機種のグリッパフィードであって位置検出器2及びブラケット23を有していないものである。
【0038】
そして、このグリッパフィードの制御装置は、上記グリッパフィードの制御装置によって得られた学習結果、すなわち、所定期間内における補正後の指令値又は誤差を利用することにより、位置検出器2を設けなくても送りグリッパ6の挙動を最適パターンに一致させることができるよう制御するものである。
【0039】
すなわち、図14に示すように、制御装置は、上述したグリッパフィードを用いて学習制御した結果である学習データをグリッパフィードの制御装置のメモリから当該制御装置に取り込み(ステップ201)、この学習データの指令値又は誤差を当該制御装置のメモリに書き込む(ステップ202)。その後、当該グリッパフィードを作動させる際、メモリから指令値又は誤差を読み出し、読み出された指令値、又は、読み出された誤差から算出された指令値を出力する(ステップ203)。
【0040】
【発明の効果】
本発明による連続素材送り装置の制御装置は、連続素材フィード機構の位置を検出するための位置検出器と、連続素材フィード機構の挙動の最適パターン指令値を予め固定して記憶しておくとともに、連続素材フィード機構駆動開始から所定期間の間、位置検出器からの実位置データと最適パターンの固定指令値との誤差を算出し、当該誤差を無くすために、出力すべき指令値を補正し、該補正後の指令値を出力して連続素材フィード機構駆動用モータを制御する制御回路とを備えることを特徴としており、モータとしてリニアモータ又はサーボモータを用いたときの連続素材フィード機構の送り精度の向上を図ることができる。
【0041】
また、制御回路に、上記所定期間経過後、実位置データと最適パターンの固定指令値との誤差がミスフィードに基づく許容値を超えたとき、モータを停止させる機能を付加することにより、ミスフィード発生に伴う不具合を防止できる。
【0042】
また、制御回路に、上記所定期間内に補正後の指令値又は誤差を記憶する機能を付加することにより、この記憶された補正後の指令値又は誤差を、当該連続素材フィード機構の挙動の最適パターンと同一の最適パターンによって連続素材フィード機構を挙動させる別の連続素材送り装置の制御に利用することができる。この場合、特にリニアスケールを具備していない連続素材送り装置の制御に有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る制御装置が適用されるシステム図を示す。
【図2】連続素材送り装置の一例であるグリッパフィードの動作説明図を示す。
【図3】タイミング線図を示す。
【図4】送りグリッパの駆動系の縦断面図を示す。
【図5】リニアモータの一例の斜視図を示す。
【図6】同リニアモータの断面図を示す。
【図7】リニアモータの他の例の斜視図を示す。
【図8】送りグリッパの制御装置の制御盤(制御回路)とそこに接続されるリニアモータ等との接続状態を示す。
【図9】制御回路の処理内容を示すフローチャートを示す。
【図10】ロールフィードの構成例を示す。
【図11】ロールグリッパの構成例を示す。
【図12】ロールグリッパの動作説明図を示す。
【図13】本発明の他の実施形態に係る制御装置が組み込まれる連続素材送り装置としてのグリッパフィードにおける送りグリッパの駆動系の概略断面図を示す。
【図14】同制御装置の処理内容を示すフローチャートを示す。
【符号の説明】
M…連続素材送り装置(グリッパフィード、ロールフィード、ロールグリッパ)
1…モータ(リニアモータ、サーボモータ)
2…位置検出器(リニアセンサ)
4…制御装置
6…送りグリッパ(連続素材フィード機構)
31、33…上下ロール(連続素材フィード機構)
46…送りロール(連続素材フィード機構)
50…制御回路

Claims (6)

  1. 連続素材フィード機構と、該連続素材フィード機構を駆動するモータと、該連続素材フィード機構の位置を検出するための位置検出器とを備え、連続素材を間欠的にプレス機内に搬送する連続素材送り装置の制御装置であって、
    制御回路を備え、
    該制御回路は、前記連続素材フィード機構の挙動の最適パターン指令値を予め固定して記憶しておくとともに、連続素材フィード機構駆動開始から所定期間の間、前記位置検出器からの実位置データと前記最適パターンの固定指令値との誤差を算出し、当該誤差を無くすために、出力すべき指令値を補正し、該補正後の指令値を出力して前記モータを制御することを特徴とする連続素材送り装置の制御装置。
  2. 請求項1において、前記制御回路は、前記所定期間経過後、前記実位置データと前記最適パターンの固定指令値との誤差がミスフィードに基づく許容値を超えたとき、前記モータを停止させることを特徴とする連続素材送り装置の制御装置。
  3. 請求項1において、前記制御回路は、前記所定期間内に補正後の指令値又は誤差を記憶することを特徴とする連続素材送り装置の制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記モータはリニアモータであることを特徴とする連続素材送り装置の制御装置。
  5. 請求項1〜3のいずれかにおいて、前記モータはサーボモータであることを特徴とする連続素材送り装置の制御装置。
  6. 連続素材フィード機構を駆動するモータを制御する制御回路を備える連続素材送り装置の制御装置であって、
    前記制御回路は、
    当該連続素材送り装置自体又は当該連続素材送り装置と同一機種の連続素材送り装置に、連続素材フィード機構の位置を検出するための位置検出器を取り付けて構成される連続素材送り装置、の制御装置であって、前記連続素材フィード機構の挙動の最適パターン指令値を予め固定して記憶しておくとともに、連続素材フィード機構駆動開始から所定期間の間、前記位置検出器からの実位置データと前記最適パターンの固定指令値との誤差を算出し、当該誤差を無くすために、出力すべき指令値を補正し、該補正後の指令値を出力して前記モータを制御する制御回路とを備える制御装置、によって得られた前記所定期間内における補正後の指令値又は誤差に基づき前記モータを制御する
    ことを特徴とする連続素材送り装置の制御装置。
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