JP4152970B2 - トランスファ装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、鍛造プレスで成形されるワークを下流側の金型に順次搬送するトランスファ装置の制御方法に関する。

鍛造プレスで成形されるワークを下流側の金型に順次搬送するトランスファ装置には、ワークの把持手段が設けられたワークの搬送方向に延びる左右一対の両端支持ビームを、サーボモータの駆動によりワークの搬送方向、左右方向および上下方向に間歇的に移動させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

このようなトランスファ装置では、ビームの左右方向または上下方向の間歇移動を停止させるときに、細長いビームが慣性力によってその固有振動数で撓み振動し、把持手段によるワークの把持が不安定になって、ワークの把持ミスや把持したワークの落下を誘発することがある。なお、搬送方向の間歇移動を停止させるときは、搬送方向にはビームの剛性が高いので、撓み振動は発生しない。

なお、板金プレスで成形されるワークを下流側の金型に順次搬送するトランスファ装置には、ワークの把持手段が設けられたワークの搬送方向と直角方向に延びるクロスバーの振動を抑制するために、クロスバーの振動を検出する振動センサを設け、その検出信号に基づいてサーボモータによるクロスバーの駆動をフィードバック制御するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−２９０８６８号公報 特開２００１−７１１９１号公報

上述した鍛造プレスで成形されるワークを搬送するトランスファ装置におけるビームの撓み振動を抑制するためには、ビームの撓み剛性を高めればよいが、ビームの重量が増加して、ビーム自身のコストのみでなく、その支持構造のコストも増加する問題がある。

なお、特許文献２に記載された板金プレス用のトランスファ装置のクロスバーのように、ビームの振動を検出する振動センサを設け、サーボモータによるクロスバーの駆動をフィードバック制御することも考えられるが、振動現象のフィードバック制御は、振動センサの出力からの加速度の演算時間や、アクチュエータの応答時間等による制御遅れで振動を増幅する恐れがあり、振動を確実に抑制するのが難しい問題がある。また、振動センサを必要とするのでコストが高くなり、ビームを取り替える毎に振動センサをセットする手間がかかる問題もある。さらに、熱間鍛造プレス用のものでは、ワークを把持するビームが高温になるので、振動センサの寿命や信頼性も問題となる。

そこで、本発明の課題は、ビームの撓み剛性を高めることなく、かつ、振動センサ等によるフィードバック制御も行なうことなく、トランスファ装置のビームの撓み振動を抑制することである。

上記の課題を解決するために、本発明は、鍛造プレスで成形されるワークの把持手段が設けられたワークの搬送方向に延びる左右一対の両端支持ビームを、サーボモータの駆動により前記ワークの搬送方向、左右方向および上下方向に間歇的に移動させて、前記ワークを下流側の金型に順次搬送するトランスファ装置の制御方法において、前記ビームの左右方向または上下方向の間歇移動を停止させるときに、前記ビームが慣性力によってその固有振動数で撓み振動するのに同調させて、このビームの撓み振動の半周期の時間、前記ビームの両端支持部を前記停止前の移動方向へ付加的に往復移動させる方法を採用した。

すなわち、ビームの左右方向または上下方向の間歇移動を停止させるときに、ビームが慣性力によってその固有振動数で撓み振動するのに同調させて、このビームの撓み振動の半周期の時間、ビームの両端支持部を停止前の移動方向へ付加的に往復移動させることにより、ビームの中央部の撓み振動変位とビームの両端部の支持位置を同調させ、ビームの撓み剛性を高めることなく、かつ、振動センサ等によるフィードバック制御も行なうことなく、トランスファ装置のビームの撓み振動を抑制できるようにした。

前記ビームの両端支持部の付加的な往復移動の片道移動量を、前記撓み振動によるビーム中央部の振幅と等しい値に制御することにより、ビームの撓み振動をより効果的に抑制することができる。

本発明のトランスファ装置の制御方法は、ビームの左右方向または上下方向の間歇移動を停止させるときに、ビームが慣性力によってその固有振動数で撓み振動するのに同調させて、このビームの撓み振動の半周期の時間、ビームの両端支持部を停止前の移動方向へ付加的に往復移動させるようにしたので、ビームの中央部の撓み振動変位とビームの両端部の支持位置を同調させて、ビームの撓み剛性を高めることなく、かつ、振動センサ等によるフィードバック制御も行なうことなく、トランスファ装置のビームの撓み振動を抑制することができる。

前記ビームの両端支持部の付加的な往復移動の片道移動量を、撓み振動によるビーム中央部の振幅と等しい値に制御することにより、ビームの撓み振動をより効果的に抑制することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１（ａ）、（ｂ）および図２は、本発明に係る制御方法を適用したトランスファ装置１を備えた熱間鍛造用のトランスファプレスを示す。このトランスファプレスは、ラム１１がクランク軸（図示省略）の回転で昇降するクランク式のものであり、ラム１１とベース１２とに５組の上下金型Ｑ１〜Ｑ５が上流側から下流側へ並べて配列されており、上流側から下流側へ延びるトランスファ装置１の左右一対のビーム２によって、供給台１３に供給されるワークＷ０が順次下流側の金型Ｑ１〜Ｑ５に搬送され、順にワークＷ１〜Ｗ５として鍛造成形される。

前記一対のビーム２には、各ワークＷ０〜Ｗ５の把持手段としての６対のフィンガ３が設けられており、最下流の上下金型Ｑ５で成形されたワークＷ５は、製品として排出台１４に排出される。図示は省略するが、鍛造成形された各ワークＷ１〜Ｗ５は、ノックアウトピンによって各下金型Ｑ１〜Ｑ５から浮かされたのち、一対のビーム２の各フィンガ３で把持されるようになっている。

前記トランスファ装置１は、図３に示すように、左右一対のビーム２をそれぞれ搬送方向、左右方向および上下方向へ移動させるように駆動するサーボモータ４ａ、４ｂ、４ｃを有し、これらの回転駆動力がそれぞれボールねじ５ａ、５ｂ、５ｃを介して、そのナット６ａ、６ｂ、６ｃの往復運動に変換され、各ビーム２に伝達される。また、各サーボモータ４ａ、４ｂ、４ｃの駆動は、ラム１１の駆動も制御するコントローラ１０で制御されるようになっている。

前記各ビーム２の両端部は、左右方向へ駆動する２台のサーボモータ４ｂにそれぞれ連結されたボールねじ５ｂのナット６ｂに支持されており、各ボールねじ５ｂは上流側と下流側の支持台７に取り付けられている。各支持台７は、上下方向へ駆動する２台のサーボモータ４ｃにそれぞれ連結されたボールねじ５ｃのナット６ｃに取り付けられた昇降台８上に設けられ、上流側の支持台７が、搬送方向へ駆動する１台のサーボモータ４ａに連結されたボールねじ５ａのナット６ａに連結されている。

前記各サーボモータ４ａ、４ｂ、４ｃはコントローラ１０によって駆動され、図４に示すように、前記ラム１１を昇降させるクランク軸の１回転の間に、一対のビーム２は、それぞれフィードストローク曲線Ｆ、クランプストローク曲線Ｃおよびリフトストローク曲線Ｌに沿って、搬送方向、左右方向および上下方向へ１サイクルずつ間歇的に移動する。

図５に模式的に示すように、前記一対のビーム２は、搬送方向の中間の上昇位置で左右に開けられた待機状態（Ｐ１）から、後退、下降するとともに左右方向へ接近するように移動して各ワークＷ０〜Ｗ５をフィンガ３で把持し（Ｐ２）、つぎに、搬送方向へ前進したのち（Ｐ３）、左右方向へ離反して把持した各ワークＷ０〜Ｗ５をフィンガ３から開放する（Ｐ４）。こののち、一対のビーム２は上昇、後退して待機状態（Ｐ１）に戻る。これらの動作を繰り返すことにより、各ワークＷ０〜Ｗ５が一段ずつ下流側の各金型Ｑ１〜Ｑ５と排出台１４に順次搬送される。なお、図４に示したストローク曲線のグラフには、これらの各状態Ｐ１〜Ｐ４がラム１１のストロークの位相に対応する位置を表示した。

図６（ａ）は、図４に示した各ビーム２を左右方向へ移動させるクランプストローク曲線Ｃの停止位置Ｃ１の近傍を拡大して示す。この停止位置Ｃ１には、各ビーム２の間歇移動を停止させるときに図７（ａ）に示すように慣性力で発生する撓み振動に同調させて、ビーム２の撓み振動の半周期（Ｔ／２）の時間、ビーム２の両端支持部を停止前の移動方向へ付加的に往復移動させる付加的往復移動が付与されている。この付加的往復移動の片道移動量Ｓは、ビーム２の中央部の振幅と等しい値に制御されるようになっている。したがって、図７（ｂ）に示すように、ビーム２の両端支持部が移動量Ｓだけ往路を移動したときに撓み振動が抑制され、図７（ｃ）に示すように、撓み振動が抑制された状態で復路を移動して、元のクランプストローク曲線Ｃ上に戻る。図示は省略するが、図４に示したクランプストローク曲線Ｃの２番目の停止位置Ｃ２、およびリフトストローク曲線Ｌの２つの停止位置Ｌ１、Ｌ２でも、同様の付加的往復移動が付与されている。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示したクランプストローク曲線Ｃの付加的往復移動の変形例を示す。この変形例では、前記停止位置Ｃ１から付加的往復移動の付与開始点までの間に、ビーム２の撓み振動の１周期Ｔの長さ分だけタイムラグが設けられている点のみが異なる。したがって、この変形例では、ビーム２の撓み振動が２回目の振動から抑制される。

上述した実施形態では、ビームの撓み振動を抑制する付加的往復移動の片道移動量Ｓを、ビーム中央部の振幅と等しい値に制御するようにしたが、片道移動量Ｓは振幅の値と異なってもよい。ただし、片道移動量Ｓをビーム中央部の振幅に制御することにより、最も効果的にビームの撓み振動を抑制することができる。

実施例として、図４に示したリフトストローク曲線Ｌの２つの停止位置Ｌ１、Ｌ２で片道移動量Ｓの付加的往復移動を付与したときのビーム２の撓み振動を測定した。比較例として、これらの付加的往復移動を付与しないときのビーム２の撓み振動も測定した。ビームの撓み振動の測定は、ビームの中央部に加速度計を取り付けることによって行なった。

図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ実施例と比較例におけるビームの撓み振動の測定結果を示す。図８（ａ）に示す実施例では、ビームの下降時および上昇時に発生する振動加速度αが、付加的往復移動を付与されたそれぞれの停止位置Ｌ１、Ｌ２で大きく減衰し、その後の停止状態で著しく撓み振動が抑制されている。これに対して、図８（ｂ）に示す比較例では、ビームの下降時および上昇時に発生する振動加速度αが各停止位置Ｌ１、Ｌ２でそのまま持続し、その後の停止状態で少しずつ自然減衰している。これらの振動測定結果より、ビームの左右方向や上下方向への移動停止時に付加的往復移動を付与するようにした本発明に係るトランスファ装置の制御方法は、ビームの撓み振動を効果的に抑制できることが分かる。

ａは、本発明に係るトランスファ装置の制御方法を適用したトランスファプレスを示す縦断正面図、ｂはａの金型の配列を拡大して示す縦断正面図 図１（ａ）の横断平面図 図１のトランスファ装置の外観斜視図 図３のトランスファ装置のビームのストローク曲線を示すグラフ 図４のストローク曲線の各位相におけるビームの状態を模式的に示す平面図 ａは図４のストローク曲線の要部を拡大して示すグラフ、ｂはａの変形例を示すグラフ ａ、ｂ、ｃは、それぞれ図６（ａ）の付加的往復移動を付与したときのビームの状態を模式的に示す平面図 ａ、ｂは、それぞれ実施例と比較例におけるビームの撓み振動の測定結果を示すグラフ

符号の説明

１ トランスファ装置
２ ビーム
３ フィンガ
４ａ、４ｂ、４ｃ サーボモータ
５ａ、５ｂ、５ｃ ボールねじ
６ａ、６ｂ、６ｃ ナット
７ 支持台
８ 昇降台
１０ コントローラ
１１ ラム
１２ ベース
１３ 供給台
１４ 排出台
Ｑ１〜Ｑ５ 金型
Ｗ０〜Ｗ５ ワーク

Claims (2)

1. 鍛造プレスで成形されるワークの把持手段が設けられたワークの搬送方向に延びる左右一対の両端支持ビームを、サーボモータの駆動により前記ワークの搬送方向、左右方向および上下方向に間歇的に移動させて、前記ワークを下流側の金型に順次搬送するトランスファ装置の制御方法において、前記ビームの左右方向または上下方向の間歇移動を停止させるときに、前記ビームが慣性力によってその固有振動数で撓み振動するのに同調させて、このビームの撓み振動の半周期の時間、前記ビームの両端支持部を前記停止前の移動方向へ付加的に往復移動させるようにしたことを特徴とするトランスファ装置の制御方法。
2. 前記ビームの両端支持部の付加的な往復移動の片道移動量を、前記撓み振動によるビーム中央部の振幅と等しい値に制御するようにした請求項１に記載のトランスファ装置の制御方法。

Images