JP4884277B2

JP4884277B2 - プレスラインの運転制御方法

Info

Publication number: JP4884277B2
Application number: JP2007090107A
Authority: JP
Inventors: 和広久保江; 外幸金子
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008246529A

Description

本発明は、複数のプレスと、複数のプレス間でワークを搬送するために設けられた複数の搬送装置とで構成されるプレスラインの運転制御方法に関する。

複数のプレスと、複数のプレス間でワークを搬送するために設けられた複数の搬送装置で構成されるプレスラインの運転制御方法として、従来から実施されている一般的な運転制御方法は、全てのプレスを上死点位置で停止させた状態で、搬送装置を１サイクル運転させて、前工程プレスからのワークの取り出しと、次工程プレスへのワークの投入を行い、搬送装置はプレスと干渉しない位置まで待機させる。全ての搬送装置が待機位置への移動が完了した時点で、搬送装置側から全てのプレスに運転指令を与えて、プレスは一行程運転を開始する。全てのプレスの一行程運転が完了して上死点位置に到達した時点で、再び搬送装置は一サイクル運転を開始する方法であった。すなわち、プレスと搬送装置は交互に起動と停止を繰り返す交互断続運転が行われることであった。

しかしながら、前記交互運転によるプレスラインの運転制御方法では、全体のプレスライン速度が上がらないため、近年のプレスラインにおいては、搬送装置単体をより高速化する手段とは別に、プレスラインの生産効率を向上させるための提案がされている。

その実例として、上流側プレスの動作に応じた信号に基づいて下流側プレスの動作を制御し、プレス近傍では近傍プレスの動作に応じた信号に基づいて搬送装置の動作を制御し、プレス間では搬送装置独自の信号に基づいて搬送装置を制御する方法が提案されている。（特許文献１）

またこれとは別に、複数ロボットの制御方法として、上位コントローラ側でロボットの１サイクル時間を基本とするシステムクロックを発信し、各ロボットはシステムクロックに同期して動作する方法も提案されている。（特許文献２）

またこれとは別に、複数のサーボプレス間で遅れや進みが生じても互いに同期させることができ、かつプレスラインの生産速度を良好に維持できるプレス間同期制御装置も提案されている。（特許文献３）

Ｗ０２００４／０９６５３３号公報特公平７−３６９９３号公報特開２００６−１３０５６０号公報

特許文献１の制御方法は、プレス間に設置されたワーク搬送装置だけに着眼された、部分的には適している運転制御方法ではあるが、一般的に複数のプレスと複数の搬送装置を並べて加工を行うプレスラインでは、各プレスが担う成形の内容が、上流側からドロー成形・リストライク成形・トリム成形等と異なり、更には、設置されるプレスの加圧能力や保有する作業エネルギー、スライドストローク長さ、そして、単位時間あたりに運転できるスライドストローク数等のプレス機械の仕様も異なっている。特許文献１の運転制御方法には複数のプレスと、複数のプレス間でワークを搬送するために設けられた複数の搬送装置とで構成されたプレスラインにおける、夫々の異なるプレスや夫々の異なる搬送装置を効率良く動作させるための具体的手段が無いために、プレスライン全体の生産効率を向上させるには適していないという問題がある。

また、特許文献２の制御方法では、上位コントローラのシステムクロックに同期して各ロボットが動作する方法が取られているが、プレスラインにおいては前記のように設置される各プレスの成形内容や仕様が異なるため、これら異なるプレス全てを完全に同期して運転することは現実的に不可能である。つまり、各ロボットを上位コントローラのシステムクロックに同期させたとしても、各プレスの運転サイクルが異なるため、この方法を取る限りでは、従来の交互断続運転以上に生産効率を上げることはできないという問題がある。

また、特許文献３の同期制御装置では、複数プレスの成形負荷の違いによる同期阻害要因を解決するための工夫がなされているが、現実的には成形負荷の違いによる影響ばかりでは無く、複数プレス間でワークを搬送する搬送装置の運転設定状態やワーク形状により大きく影響されるプレスや金型等との干渉も考慮しなければならないために、現実的にこの同期制御装置ではプレスライン全体の生産効率を向上させるためには適していないという問題がある。

以上のように、プレスラインの生産効率を向上させるための提案として、搬送装置だけ或いはプレスだけに着眼された部分的な最適化を行うための公知例は複数あるものの、プレス仕様や成形内容が異なる複数のプレスと、運転設定状態やワーク形状が異なる複数の搬送装置とを効率良く運転する全体的な最適化を行うことは非常に困難な課題であった。
全体的な最適化とは、プレス仕様や成形内容が異なる複数のプレスの夫々と、運転設定状態やワーク形状が異なる複数の搬送装置の夫々を、プレスラインが全体として高効率に運転されてアウトプット（生産速度）を高めることができるように、動作させることを言う。

本発明は前記課題に対してなされたもので、その目的とするところは、各装置で夫々の機械仕様が異なる場合や、そして複数からなる各プレス工程で対象ワークを最適に成形するために必要とされるプレス運転条件が夫々のプレス工程で異なる複雑なプレスラインにおいて、運転作業するオペレータの負担を軽減しながら、生産効率を大幅に高めることができるプレスラインの運転制御方法を提供することにある。

本発明の請求項１に係るプレスラインの運転制御方法は、
複数のプレスと、
複数のプレス間でワークを搬送するために設けられた複数の搬送装置と、
プレス加工域のスライド位置を特定できるパラメータとスライド速度を特定できるパラメータからなるプレスモーション設定（１０１）のデータを基にプレスがどのように動作するのかを演算して求めるプレスモーション演算部１０４と、フィード位置及びフィード速度を特定できるパラメータ並びにリフト位置及びリフト速度を特定できるパラメータ、またはフィード位置及びフィード速度を特定できるパラメータからなる搬送モーション設定（１０２）のデータを基に搬送装置がどのように動作するのかを演算して求める搬送モーション演算部（１０５）と、金型送り線高さ、金型形状寸法、ワーク形状寸法のうち少なくとも一つを含むワーク情報設定（１０３）と、前記プレスモーション演算部により演算された各プレスの動作と前記搬送モーション演算部により演算された各搬送装置の動作とワーク情報設定のデータとを基に各装置間、ワークと各装置、及びワーク間での干渉状態を仮想空間上で動的に監視する干渉チェック部（１０６）と、同期位相情報生成部（１０７ａ）で位相差（時間差）が付けられた情報と、同期信号生成用マスタクロック（１１０）とで決められた動作タイミングとなる位相信号（１１２）を作り出す位相信号出力部（１１１）と、前記位相信号に対応したプレス毎のプレスの各軸の目標位置情報であるプレス用モーションパラメータ及び前記位相信号に対応した搬送装置毎の搬送装置の各軸の目標位置情報である搬送用モーションパラメータを前記干渉チェック部（１０６）の情報を基に前記干渉状態を回避させつつ各装置の動作が最適になるように自動生成する前記同期位相情報生成部とから成り前記複数のプレスの夫々と前記複数の搬送装置の夫々である各装置を統括制御する上位コントローラ（１）と、前記同期位相情報生成部から入力された前記プレス用モーションパラメータと前記位相信号出力部から入力された前記位相信号（１１２）に基づいて前記位相信号に応じたプレス毎のプレスの各軸の位置指令情報を割出すプレスモーションデータ（３０４）と前記プレス毎のプレスの各軸の位置指令情報を基にプレスの各軸のモータを制御するプレスモーション制御部（３１）とからなる成るプレス用コントローラ（３）と、
前記同期位相情報生成部から入力された前記搬送用モーションパラメータと前記位相信号出力部から入力された前記位相信号（１１２）に基づいて前記位相信号に応じた搬送装置毎の搬送装置の各軸の位置指令情報を割出す搬送モーションデータ（２０４）と前記搬送装置毎の搬送装置の各軸の位置指令情報を基に搬送装置の各軸のモータを制御する搬送モーション制御部（２１）からなる成る搬送用コントローラ（２）から成る下位コントローラ群を有するプレスラインの運転制御方法であって、
前記プレスライン全体のアウトプット速度を下げるときは、プレス加工域のスライド位置を特定できるパラメータとスライド速度を特定できるパラメータの設定を変更せずに、前記プレス非加工域の動作時間を自動的に延ばしながらプレス用モーションパラメータを各装置の動作が最適になるように同期位相情報生成部で自動生成することを特徴とする。
最適な前記各装置の動作とは、プレス仕様や成形内容が異なる複数のプレスの夫々と、運転設定状態やワーク形状が異なる複数の搬送装置の夫々の動作が、プレスラインが全体として高効率に運転されてアウトプット（生産速度）を高めることができるような動作であることを言う。

請求項１の発明によれば、統括制御する前記上位コントローラが、複数のプレスの夫々と複数の搬送装置の夫々である各装置の動作が最適となる前記各装置のモーションパラメータと位相信号とを自動で生成することにより、前記各装置で夫々の機械仕様が異なり、また複数からなる各プレス工程で対象ワークを最適に成形するために必要とされるプレス運転条件が夫々のプレス工程で異なる複雑なプレスラインにおいても、オペレータの煩雑な設定入力作業や運転準備のために行う確認作業の負担を軽減するとともに、運転中のプレスラインの生産効率も高めることができる。

また、プレスモーション設定と搬送モーション設定で各装置を動作させるために必要なデータと、金型やワークに関するデータとを設定することで、前記各装置の動作を最適にすることができる。従来からオペレータが搬送装置とプレスや金型等が干渉しないように各装置の動作タイミングを夫々決める作業を行なってきたが、ワーク供給が行なわれる上流側から下流側に向けて順番に搬送装置とプレスが干渉せずにしかも生産の無駄時間が無いように動作タイミングを決めなければならないため、かなりの時間を要した。オペレータが決める動作タイミングは、各装置を実際に動かしながら人間の目で物理的な干渉具合を判断する作業であるため、安全を見た干渉マージンが取られる場合が多く、生産効率を高めることは困難であった。

また、プレス成形時におけるスライド速度は良品を成形する上で重要な要素であるが、本発明では前記プレスモーション設定で成形時のスライド速度を保障しつつ、プレスと搬送装置が干渉しない最適な動作タイミングが得られる。本発明によれば搬送装置とプレスや金型等が干渉しない動作タイミングを決める確認作業と、良品を作るためのプレススライドの動作モーションを決める作業との繰返しであるオペレータの煩雑な作業を大幅に軽減しながら、生産効率を高めることができる。以上により、本発明の目的を達成できる。

以下、本発明の実施の形態を図１から図４に基づいて説明する。

図1は、本発明が適用されるプレスラインを示す全体図と運転制御用のコントローラの関連を示すブロック図である。図2は、搬送用コントローラにおいて複数軸を駆動するモータを制御するための概念を示す制御ブロック図である。図３は、本発明の運転制御方法での実施例を示す制御ブロック図である。図4は、本発明の運転制御方法での第二の実施例を示す制御ブロック図である。

図1は、複数のプレスと、複数のプレス間でワークを搬送するために設けられた複数の搬送装置と、前記複数のプレスの夫々と前記複数の搬送装置の夫々である各装置を統括制御する上位コントローラで構成されたプレスラインの例である。ワークが夫々の搬送装置により右方向から左方向へプレス間ピッチと同一或いは任意に設定された送り長さ分だけの１ピッチ分だけ搬送され、プレスはワークがプレスの金型内に搬送装置によりセットされたことを確認してからプレス成形を１サイクル運転分だけ行い、搬送装置はプレス動作が完了したことを確認してから１ピッチ分だけ搬送を行なう、つまり、連続的にワークのプレス成形と搬送動作とを交互に行ない、ワークを順次後の工程に送りながら生産を行なうプレスラインである。

理解し易いようにワークが１枚だけの運転例を説明する。第１搬送装置５２は前工程からワークを取り出して第１プレス５３に供給し、第１プレス５３で第１段階の成形が行われる。第２搬送装置５４は第１プレス５３で成形されたワークを第１プレス５３から取り出して第２プレス５５に供給し、第２プレス５５で第２段階の成形が行われる。第３搬送装置５６は第２プレス５５で成形されたワークを第２プレス５５から取り出して第３プレス５７に供給し、第３プレス５７で第３段階の成形が行われる。第４搬送装置５８は第３プレス５７で成形されたワークを第３プレス５７から取り出して第４プレス５９に供給し、第４プレス５９で第４段階の成形が行われる。第５搬送装置６０は第４プレス５９で成形されたワークを第４プレス５９から取り出して次工程へ搬送する。以上が、ワークが１枚の時の運転パターンであるが、実際に生産を行うプレスラインでは、第１搬送装置５２が第１プレス５３にワークを供給する動作が完了すると、前工程から次のワークを取り出す準備に入る。

つまり、プレスラインで高効率な生産をするためには、プレスや搬送装置をできるだけ止めないで運転することが必要となる。しかしながら、プレス仕様や搬送装置仕様、そして運転するための諸条件が異なる複雑なプレスラインにおいて、プレスや搬送装置を止めないで、プレスや搬送装置そしてワークの各相互間で干渉を避けながら運転することは、現実には容易ではない。このため、プレス全体の中で最も遅い動作のプレスを基準に他のプレスの動作を合わせ込むような方法が取られているのが現状である。プレス成形時におけるスライド速度は良品を生産する成形加工を行う上で重要な要素であるにもかかわらず、前記方法ではプレス全体の中で最も遅い動作のプレスを基準に他のプレスの動作を合わせ込むため、他のプレスの成形時のスライド速度は必ずしも夫々の成形を行なうに適した速度にはならない。従って従来のプレスラインの運転制御方法は、プレスラインとして本来目指すべきプレス成形品の品質向上にはつながらないという問題がある。

また、図１には、プレスや搬送装置を運転制御するコントローラの関連を表すブロック図が記載されている。第１搬送装置５２を運転するための制御装置は搬送用コントローラ（Ｔ−１）２で、第１プレス５３を運転するための制御装置はプレス用コントローラ（Ｐ−１）３であるように、１台の搬送装置に１台の制御装置を持ち、１台のプレスに１台の制御装置を持っている。但し、必ずしも図１のように１台の装置に１台の制御装置を持つ必要は無く、複数台の装置を１台の制御装置で運転しても良い。複数プレスと複数搬送装置の全体を統括して制御するために上位コントローラ１を設けている。前記上位コントローラ１と各プレス用コントローラ間、前記上位コントローラ１と各搬送用コントローラ間は、通信線又は専用信号線で相互に接続されており、信号やデータの受渡しを相互にできるようになっている。

図２は、搬送用コントローラにおいて複数軸を駆動するモータを制御するための概念を示す制御ブロック図である。この例では、搬送用コントローラ（Ｔ−１）２の中で、Ｘ軸を動作させるための搬送モーション制御部（Ｘ）２１と、Ｙ軸を動作させるための搬送モーション制御部（Ｙ）２２とを含む２軸からなる搬送装置を制御する場合の制御ブロック図を示す。搬送用コントローラ（Ｔ−１）２は、Ｘ軸とＹ軸とで補間制御をするためにＸ軸の目標位置情報に対するＹ軸の目標位置情報が設定されている搬送用モーションパラメータ２０８の情報が搬送装置のＸ軸とＹ軸の夫々の運転に必要なモーションデータとして、搬送モーションデータ（Ｘ）２０４と、搬送モーションデータ（Ｙ）２０５とに展開される。搬送モーション制御部（Ｘ）２１と搬送モーション制御部（Ｙ）２２の内部構成は同一であるため、搬送モーション制御部（Ｘ）２１を対象に説明する。

搬送用コントローラ（Ｔ−１）２は内部に全体を動作する基準信号となる内部クロック２０６を持っている。位相信号出力部２０７は、前記内部クロック２０６により位相信号が０度から３５９度に進み、３５９度を過ぎると再び０度になる時計の角度と同様な特性を持っている。従って、前記内部クロック２０６をゆっくり変化させれば、位相信号の進みもゆっくりとなる。一方、Ｘ軸を制御するための基本モーションデータは前記搬送モーションデータ（Ｘ）２０４にあるが、この前記搬送モーションデータ（Ｘ）２０４の中には前記位相信号出力部２０７から出力される前記位相信号に対応する目標位置情報がデータテーブルとして記憶されている。この目標位置情報の更新時間は、通常は数ミリセコンドの微小時間単位で目標位置指令として位置制御２０９に送り込まれる。

前記位置制御２０９はモータ軸或いは対象制御軸に設けられた検出器２１３から位置情報を取り込み、前記目標位置指令から得られた目標位置と前記位置情報から得られた現在位置を比較し、“目標位置＞現在位置”の場合は位置を追従させるために＋側の速度指令を、“目標位置＜現在位置”の場合は位置を追従させるために−側の速度指令を、目標速度指令として速度制御２１０に送り込む。

前記速度制御２１０は前記検出器２１３から取り込んだ位置情報を微分処理して速度情報とするか或いは前記検出器２１３から直接に速度情報を取り込み、前記目標速度指令から得られた目標速度と前記速度情報から得られた現在速度とを比較し、“目標速度＞現在速度”の場合は速度を追従させるために＋側の電流指令を、“目標速度＜現在速度”の場合は速度を追従させるために−側の電流指令を、目標電流指令として電流制御２１１に送り込む。前記電流制御２１１によりモータ２１２への電流がコントロールされ、その結果モータは前記搬送モーションデータ（Ｘ）２０４の前記位相信号に対する前記目標位置情報の状態となるようにコントロールされる。

図３は、本発明の運転制御方法での実施例を示す制御ブロック図である。ここでは上位コントローラ１と、搬送用コントローラの（Ｔ−１）２、（Ｔ−２）４と、プレス用コントローラ（Ｐ−１）３、（Ｐ−２）５で構成された場合の実施例であるが、搬送用コントローラとプレス用コントローラは図１のようにさらに多数台あっても良い。上位コントローラ１は、複数のプレスの夫々と複数の搬送装置の夫々である各装置の動作を最適にするために、モーションパラメータと位相信号とを最適な状態に自動生成するための全体モーション演算部１１と、各装置への動作タイミングとなる位相信号を決めるための同期信号生成用マスタクロック１１０と、前記同期信号生成用マスタクロック１１０で決められたタイミングを基本に各装置へ位相信号１１２を出力する位相信号出力部１１１で構成される。前記モーションパラメータとは各装置の動作パターンを決めるためのデータ情報であり、前記位相信号とは各装置の起動／停止や起動時の動作速度からなる動作タイミングを決めるための指令信号である。

前記全体モーション演算部１１は、各装置間の位相をシフトしながら各装置の動作が最適となるモーションパラメータと位相信号とを自動生成する同期位相情報生成部１０７と、前記同期位相情報生成部１０７で搬送装置とプレス等が干渉しないように調整された搬送用モーションパラメータ１０８とプレス用モーションパラメータ１０９とで構成される。

前記上位コントローラ１の詳細について説明すると、前記全体モーション演算部１１では、プレスを運転するための基本的な設定情報であるプレスモーション設定と、搬送装置がワークを搬送するための基本的な設定情報である搬送モーション設定と、金型やワークの形状データであるワーク情報設定とから各装置のモーションパラメータと位相信号を自動生成する。前記プレスモーション設定と前記搬送モーション設定と前記ワーク情報設定を、前記全体モーション演算部１１側で記憶しているか或いは前記各装置側で記憶しているかはどちらでも良い。

前記各装置側で記憶している場合は、プレスラインの運転を始める前に前記プレスモーション設定と前記搬送モーション設定と前記ワーク情報設定の記憶情報が各装置側から前記全体モーション演算部１１側に記憶情報が転送されて、前記全体モーション演算部１１は転送された前記記憶情報を基に各装置のモーションパラメータと位相信号を自動生成する。

プレスラインを高効率に運転するためには、できるだけプレスや搬送装置を止めずに動かすことが必要であるが、その場合には必ず干渉の問題が起きてくる。簡単な例としては、プレスのスライドに取付けられた上型が搬送装置が進入するに十分な高さ以上の位置に無い状態で搬送装置がワークを取り出すためにプレス内に進入した場合、搬送装置と上型との干渉は当然であるが避けられない。この干渉を避けるためには、プレススライドが上昇するモーションと搬送装置が進入するモーションに位相差（時間差）を付けて、搬送装置の進入タイミングを遅らせることが必要になる。

前記同期位相情報生成部１０７には、プレススライドが上昇するモーションと搬送装置が進入するモーションに、干渉具合に応じて自動的に位相差（時間差）を付ける機能がある。前記同期位相情報生成部１０７では干渉を回避するために位相差（時間差）が付けられた情報を基に、各装置が運転するための基となるモーションデータを前記搬送用モーションパラメータ１０８と前記プレス用モーションパラメータ１０９として生成し、各装置に受け渡す。

前記位相信号出力部１１１では、前記同期位相情報生成部１０７で位相差（時間差）が付けられた情報と、前記同期信号生成用マスタクロック１１０で決められた動作タイミングとなる位相信号１１２を作り出して各装置に受け渡す。前記同期位相情報生成部１０７は、干渉を回避するために位相差（時間差）が付けられた情報を基に各装置のモーションパラメータと位相信号を自動生成するが、この位相差を前記モーションパラメータ側で付けるか、或いは前記位相信号側で付けるか、或いはそれらの両方で付けるか、いずれの方法でも良い。

前記搬送用コントローラ（Ｔ−１）２は、前記上位コントローラ１から受け渡された前記搬送用モーションパラメータ１０８の情報をモーションデータ展開部２０２で受け取り、ＸＹ２軸の合成で駆動される搬送装置の運転に必要なモーションデータとして、搬送モーションデータ（Ｘ）２０４と、搬送モーションデータ（Ｙ）２０５とに展開する。図３の実施例は、搬送装置が２軸制御の場合を想定しているために展開データが２箇所であるが、制御する軸数に応じて展開するデータも増やすのは当然である。また前記搬送用コントローラ（Ｔ−１）２は、前記上位コントローラ１から受け渡された前記位相信号１１２を位相信号入力部２０１で受取り、前記搬送モーションデータ（Ｘ）２０４と、前記搬送モーションデータ（Ｙ）２０５とに位相信号を送る。

前記搬送モーションデータ（Ｘ）２０４は、前記モーションデータ展開部２０２と前記位相信号１１２からＸ軸が動作すべき目的位置情報を割出し、搬送モーション制御部（Ｘ）２１へ位置指令情報を送り、前記搬送モーション制御部（Ｘ）２１は位置指令情報を基にモータを制御する。同様に、前記搬送モーションデータ（Ｙ）２０５は、前記モーションデータ展開部２０２と前記位相信号１１２からＹ軸が動作すべき目的位置情報を割出し、搬送モーション制御部（Ｙ）２２へ位置指令情報を送り、前記搬送モーション制御部（Ｙ）２２は位置指令情報を基にモータを制御する。各軸を駆動するモータの位置情報又は速度情報は、モーションデータ結合部２０３で合成結合され、前記上位コントローラ１の前記同期位相情報生成部１０７にフィードバックされる。

例として、各軸を駆動するモータから出力される情報が位置情報の場合には、前記モーションデータ結合部２０３で合成結合されたデータとは、Ｘ軸の位置情報とＹ軸の位置情報との組合せからなる目標位置の集合データとなる。一つ或いは複数の各装置のモーションが何らかの外乱等を受けてモーションデータの軌跡上から外れてしまった場合に起こりうる、各装置、金型、ワークの間の干渉を避けるため、前記集合データの情報である前記フィードバック信号を基に前記同期位相情報生成部１０７は、各装置の実際のモーションが自動生成されたモーション軌跡上にあるか否かを常に監視している。万が一、各装置の実際のモーションが自動生成されたモーション軌跡から外れた場合は、プレスライン全体を停止させるか、或いは前記フィードバック信号を基に前記同期位相情報生成部１０７で各装置のモーションデータを自動で再生成しても良い。

前記プレス用コントローラ（Ｐ−１）３は、前記上位コントローラ１から受け渡された前記プレス用モーションパラメータ１０９の情報をモーションデータ展開部３０２で受け取り、プレスの運転に必要なモーションデータとして、プレスモーションデータ３０４に展開する。また前記プレス用コントローラ（Ｐ−１）３は、前記上位コントローラ１から受け渡された前記位相信号出力部１１１の情報を位相信号入力部３０１で受取り、前記プレスモーションデータ３０４に位相信号を送る。

前記プレスモーションデータ３０４は、位相信号に応じた位置信号を割出し、プレスモーション制御部３１へ位置指令情報を送り、前記プレスモーション制御部３１は位置指令情報を基にモータを制御する。モータの位置情報は、モーションデータ結合部３０３を経由して、前記上位コントローラ１の前記同期位相情報生成部１０７にフィードバックされる。

搬送装置やプレスを動かすモーションデータを搬送用コントローラやプレス用コントローラで作成するため、前記上位コントローラ１と各装置のコントローラを結ぶ通信線の負荷が軽減できるだけでなく、前記上位コントローラ１でモーションデータを作成する演算量を少なくすることができる。図３の形態は、モーションデータの展開を各装置のコントローラ側で行ったものであるが、これとは別にモーションデータの展開を前記上位コントローラ１側で行い、各装置毎に展開されたモーションデータをモーション指令情報として前期上位コントローラ１から各装置のコントローラへ送るようにしても良い。

以上のようにして搬送モーションデータとプレスモーションデータが自動生成されるので、各装置で夫々の機械仕様が異なり、また複数からなる各プレス工程で対象ワークを最適に成形するために必要とされるプレス運転条件が夫々のプレス工程で異なる複雑なプレスラインにおいても、オペレータの煩雑な設定入力作業や運転準備のために行う確認作業の負担を軽減するとともに、運転中のプレスラインの生産効率も大幅に高めることができる。

図4は、本発明の運転制御方法での第二の実施例を示す制御ブロック図である。ここで、図3と同一番号の部分は同一物を表す。ここでは上位コントローラ１と、搬送用コントローラの（Ｔ−１）２、（Ｔ−２）４と、プレス用コントローラ（Ｐ−１）３、（Ｐ−２）５で構成された場合の実施例であるが、搬送用コントローラとプレス用コントローラは図１のようにさらに多数台あっても良い。

上位コントローラ１は、複数のプレスの夫々と複数の搬送装置の夫々である各装置の動作を最適にするために、モーションパラメータと位相信号とを最適な状態に自動生成するための全体モーション演算部１１ａと、各装置への動作タイミングとなる位相信号を決めるための同期信号生成用マスタクロック１１０と、前記同期信号生成用マスタクロック１１０で決められたタイミングを基本に各装置へ位相信号１１２を出力する位相信号出力部１１１と、自動生成された複数のプレスと複数の搬送装置のモーションデータ状態を表示するモニタ１１３とで構成される。前記モーションパラメータとは各装置の動作パターンを決めるためのデータ情報であり、前記位相信号とは各装置の起動／停止や起動時の動作速度からなる動作タイミングを決めるための指令信号である。

前記全体モーション演算部１１ａは、スライド位置を特定できるパラメータとスライド速度を特定できるパラメータからなるプレスモーション設定１０１のデータを基に、前記プレスモーション設定１０１のデータでプレスがどのように動作するのかを演算して求めるプレスモーション演算部１０４と、フィード位置及びフィード速度を特定できるパラメータ並びにリフト位置及びリフト速度を特定できるパラメータ、またはフィード位置及びフィード速度を特定できるパラメータからなる搬送モーション設定１０２のデータを基に、前記搬送モーション設定１０２のデータで搬送装置がどのように動作するのかを演算して求める搬送モーション演算部１０５と、金型送り線高さ、金型形状寸法、ワーク形状寸法のうち少なくとも一つを含むワーク情報設定１０３と、各装置間やワークと各装置、そしてワーク間での干渉状態を仮想空間上で動的に監視する干渉チェック部１０６と、前記干渉チェック部１０６の情報を基に干渉を回避させるために、各装置間の位相を自動的にシフトしながら各装置の動作を最適にするモーションパラメータと位相信号を自動生成する同期位相情報生成部１０７ａと、前記同期位相情報生成部１０７ａで搬送装置とプレス等が干渉しないように調整された搬送用モーションパラメータ１０８とプレス用モーションパラメータ１０９とで構成される。

前記上位コントローラ１の詳細について説明すると、前記全体モーション演算部１１ａでは、プレスを運転するための基本的な設定情報である前記プレスモーション設定１０１から演算された前記プレスモーション演算部１０４のデータと、ワークを搬送するための基本的な設定情報である前記搬送モーション設定１０２から演算された前記搬送モーション演算部１０５のデータと、前記ワーク情報設定１０３のデータとを基に、前記干渉チェック部１０６で干渉状態を仮想空間上で動的に監視する。プレスラインを高効率に運転するためには、できるだけプレスや搬送装置を止めずに動かすことが必要であるが、その場合には必ず干渉の問題が起きてくる。簡単な例としては、プレスのスライドに取付けられた上型が搬送装置が進入するに十分な高さ以上の位置に無い状態で搬送装置がワークを取り出すためにプレス内に進入した場合、搬送装置と上型との干渉は当然であるが避けられない。

この干渉を避けるためには、プレススライドが上昇するモーションと搬送装置が進入するモーションに位相差（時間差）を付けて、搬送装置の進入タイミングを遅らせることが必要になる。前記同期位相情報生成部１０７ａには、プレススライドが上昇するモーションと搬送装置が進入するモーションに、干渉具合に応じて自動的に位相差（時間差）を付ける機能がある。上記の如き搬送装置と上型との干渉を回避する他の方策として、プレススライドが上昇するモーションの速度をより早くしても良い。この場合前記プレスモーション設定１０１で予め設定されたプレスを運転するための基本的な設定情報を自動変更して干渉回避をしても良い。前記同期位相情報生成部１０７ａは、干渉を回避するために位相差（時間差）が付けられた情報を基に、各装置が運転するための基となるモーションデータを前記搬送用モーションパラメータ１０８と前記プレス用モーションパラメータ１０９として生成し、各装置に受け渡す。

前記位相信号出力部１１１では、前記同期位相情報生成部１０７ａで位相差（時間差）が付けられた情報と、前記同期信号生成用マスタクロック１１０で決められた動作タイミングとなる位相信号１１２を作り出して各装置に受け渡す。前記同期位相情報生成部１０７ａは、干渉を回避するために位相差（時間差）が付けられた情報を基に各装置のモーションパラメータと位相信号を自動生成するが、この位相差を前記モーションパラメータ側で付けるか、或いは前記位相信号側で付けるか、或いはそれらの両方で付けるか、いずれの方法でも良い。

前記搬送用コントローラ（Ｔ−１）２は、前記上位コントローラ１から受け渡された前記搬送用モーションパラメータ１０８の情報をモーションデータ展開部２０２で受け取り、ＸＹ２軸の合成で駆動される搬送装置の運転に必要なモーションデータとして、搬送モーションデータ（Ｘ）２０４と、搬送モーションデータ（Ｙ）２０５とに展開する。図４の実施例は、搬送装置が２軸制御の場合を想定しているために展開データが２箇所であるが、制御する軸数に応じて展開するデータも増やすのは当然である。また前記搬送用コントローラ（Ｔ−１）２は、前記上位コントローラ１から受け渡された前記位相信号１１２を位相信号入力部２０１で受取り、前記搬送モーションデータ（Ｘ）２０４と、前記搬送モーションデータ（Ｙ）２０５とに位相信号を送る。

前記搬送モーションデータ（Ｘ）２０４は、前記モーションデータ展開部２０２と前記位相信号１１２からＸ軸が動作すべき目的位置情報を割出し、搬送モーション制御部（Ｘ）２１へ位置指令情報を送り、前記搬送モーション制御部（Ｘ）２１は位置指令情報を基にモータを制御する。同様に、前記搬送モーションデータ（Ｙ）２０５は、前記モーションデータ展開部２０２と前記位相信号１１２からＹ軸が動作すべき目的位置情報を割出し、搬送モーション制御部（Ｙ）２２へ位置指令情報を送り、前記搬送モーション制御部（Ｙ）２２は位置指令情報を基にモータを制御する。各軸を駆動するモータの位置情報又は速度情報は、モーションデータ結合部２０３で合成結合され、前記上位コントローラ１の前記同期位相情報生成部１０７ａにフィードバックされる。例として、各軸を駆動するモータから出力される情報が位置情報の場合には、前記モーションデータ結合部２０３で合成結合されたデータとは、Ｘ軸の位置情報とＹ軸の位置情報との組合せからなる目標位置の集合データとなる。

一つ或いは複数の各装置のモーションが何らかの外乱等を受けてモーションデータの軌跡上から外れてしまった場合に起こりうる、各装置、金型、ワークの間の干渉を避けるため、前記集合データの情報である前記フィードバック信号を基に前記同期位相情報生成部１０７ａは、各装置の実際のモーションが自動生成されたモーション軌跡上であるか否かを常に監視している。万が一、各装置の実際のモーションが自動生成されたモーション軌跡から外れた場合は、プレスライン全体を停止させるか、或いは前記フィードバック信号を基に前記干渉チェック部１０６と前記同期位相情報生成部１０７ａで各装置のモーションデータを自動で再生成しても良い。

前記プレス用コントローラ（Ｐ−１）３は、前記上位コントローラ１から受け渡された前記プレス用モーションパラメータ１０９の情報をモーションデータ展開部３０２で受け取り、プレスの運転に必要なモーションデータとして、プレスモーションデータ３０４に展開する。また前記プレス用コントローラ（Ｐ−１）３は、前記上位コントローラ１から受け渡された前記位相信号出力部１１１の情報を位相信号入力部３０１で受取り、前記プレスモーションデータ３０４に位相信号を送る。前記プレスモーションデータ３０４は、位相信号に応じた位置信号を割出し、プレスモーション制御部３１へ位置指令情報を送り、前記プレスモーション制御部３１は位置指令情報を基にモータを制御する。モータの位置情報は、モーションデータ結合部３０３を経由して、前記上位コントローラ１の前記同期位相情報生成部１０７ａにフィードバックされる。

プレスに取り付けられた上金型が成形前のワークにタッチするスライド位置を加工開始位置とし、プレス成形過程を経て上金型と成形済みのワークが離れる位置を加工終了位置とすると、前記加工開始位置から前記加工終了位置までの間がプレス加工域であり、前記加工終了位置を過ぎた位置から前記加工開始位置の手前までの位置がプレス非加工域となる。前記プレスモーション設定１０１で設定されるスライド位置を特定できるパラメータとスライド速度を特定できるパラメータは、前記プレス加工域の範囲内のプレスモーションを決めるためのパラメータとして使用される。

従ってオペレータは、プレス成形に最低限必要となる前記プレス加工域内だけの、スライド位置を特定できるパラメータとスライド速度を特定できるパラメータの設定入力作業を行なえば良いので、前記プレス加工域と前記プレス非加工域の両方に亘った複数パラメータの設定入力作業と比較してオペレータの負荷を大幅に軽減できる。但し、本発明の実施方法として前記プレスモーション設定１０１で設定入力するパラメータを、前記プレス加工域と前記プレス非加工域の両方の範囲に設定入力し、プレス加工域の区間であることを特定できるパラメータを別に設けても構わない。

一方、複数のプレスと複数のプレス間でワークを搬送するために設けられた複数の搬送装置とからなるプレスラインを構成する上で、最終工程のプレスから搬出装置がワークを取り出した後に、取り出したワークを自動で整列するための製品整列装置を組合せて使用する場合がある。この前記製品整列装置の仕様によっては、最終工程のプレスから搬出装置がワークを取り出す１サイクルに要する時間よりも、ワークを自動で整列させる１サイクルに要する時間の方が長くなる場合もある。このような条件下では前記プレスライン全体のアウトプット速度を前記製品整列装置に合わせて下げる必要がある。

前記プレスライン全体のアウトプット速度を調整するライン制御機能は前記上位コントローラ１に含まれており、前記製品整列装置に合わせて前記プレスライン全体のアウトプット速度を下げる場合には、前記プレス加工域の設定条件は変更せずに、前記プレス非加工域の動作時間を自動的に延ばしながら調整される。前記プレス加工域の設定条件を変更しない理由は、プレス成形時におけるスライド速度が良品を生産する成形加工を行う上で重要な要素であるからである。

前記上位コントローラ１には、自動生成された複数のプレスと複数の搬送装置のモーションデータ状態を表示するモニタ１１３が設けられている。前記モーションデータ状態とは、前記上位コントローラ１から前記各装置へ送られる各装置の動作パターン状態及び各装置の動作タイミング状態、並びに前記各装置から前記上位コントローラ１へフィードバックされるＸ軸の位置情報とＹ軸の位置情報との組合せからなる目標位置の集合データの状態のことである。前記モニタ１１３の表示によって、前記各装置の動作が常に最適な状態で運転されているのか、前記各装置が何らかの外乱等を受けてモーションデータの軌跡上から外れる恐れが無いのかをオペレータが容易に確認することができる。

本発明で前記各装置の動作が最適になるプレスラインは実現できるものの、実際の製造現場ではワークの材料特性のバラツキや、各装置で使われている部品の寿命や故障等で、常に最適化された動作で生産し続けることができるとは限らない。このような場合でも前記モニタ１１３の表示によって、プレスラインの中で使用されているある搬送装置の、モーションデータの軌跡上から外れそうな異常の兆候をオペレータが確認できるので、プレスラインが生産稼動していない間に異常の兆候が出ている搬送装置の点検や不具合部品の交換をすることができる。つまり、プレスラインが異常で停止する前に、異常個所を事前に発見して対策を取ることができるため、プレスラインにおける生産停止という重大なトラブルを未然に防ぐことが可能となる。

搬送装置やプレスを動かすモーションデータを搬送用コントローラやプレス用コントローラで作成するため、前記上位コントローラ１と各装置のコントローラを結ぶ通信線の負荷が軽減できるだけでなく、前記上位コントローラ１の演算の負担を、モーションデータを作成する演算量分だけ少なくすることができる。図４の形態では、モーションデータの展開を各装置のコントローラ側で行っているが、モーションデータの展開を前記上位コントローラ１側で行い、各装置毎に展開されたモーションデータをモーション指令情報として前期上位コントローラ１から各装置のコントローラへ送るようにしても良い。

本発明が適用されるプレスラインを示す全体図と運転制御用のコントローラの関連を示すブロック図である。搬送用コントローラにおいて複数軸からなるモータを動かすための概念を示す制御ブロック図である。本発明の運転制御方法での実施例を示す制御ブロック図である。本発明の運転制御方法での第二の実施例を示す制御ブロック図である。

１上位コントローラ
２搬送用コントローラ（Ｔ−１）
３プレス用コントローラ（Ｐ−１）
４搬送用コントローラ（Ｔ−２）
５プレス用コントローラ（Ｐ−２）
６搬送用コントローラ（Ｔ−３）
７プレス用コントローラ（Ｐ−３）
８搬送用コントローラ（Ｔ−４）
９プレス用コントローラ（Ｐ−４）
１０搬送用コントローラ（Ｔ−５）
１１全体モーション演算部
１１a 全体モーション演算部
２１搬送モーション制御部（Ｘ）
２２搬送モーション制御部（Ｙ）
１０１プレスモーション設定
１０２搬送モーション設定
１０３ワーク情報設定
１０４プレスモーション演算部
１０５搬送モーション演算部
１０６干渉チェック部
１０７同期位相情報生成部
１０７a 同期位相情報生成部
１０８搬送用モーションデータ
１０９プレス用モーションパラメータ
１１０同期信号生成用マスタクロック
１１１位相信号出力部
１１２位相信号
１１３モニタ
２０１位相信号入力部
２０２モーションデータ演算部
２０３モーションデータ結合部
２０４搬送モーションデータ（Ｘ）
２０５搬送モーションデータ（Ｙ）
２０６内部クロック
２０７位相信号出力部
２０８搬送用モーションパラメータ
２０９位置制御
２１０速度制御
２１１電流制御
２１２モータ
２１３検出器
３０１位相信号入力部
３０２モーションデータ演算部
３０３モーションデータ結合部
３０４搬送モーションデータ

Claims

複数のプレスと、複数のプレス間でワークを搬送するために設けられた複数の搬送装置と、プレス加工域のスライド位置を特定できるパラメータとスライド速度を特定できるパラメータからなるプレスモーション設定（１０１）のデータを基にプレスがどのように動作するのかを演算して求めるプレスモーション演算部１０４と、フィード位置及びフィード速度を特定できるパラメータ並びにリフト位置及びリフト速度を特定できるパラメータ、またはフィード位置及びフィード速度を特定できるパラメータからなる搬送モーション設定（１０２）のデータを基に搬送装置がどのように動作するのかを演算して求める搬送モーション演算部（１０５）と、金型送り線高さ、金型形状寸法、ワーク形状寸法のうち少なくとも一つを含むワーク情報設定（１０３）と、前記プレスモーション演算部により演算された各プレスの動作と前記搬送モーション演算部により演算された各搬送装置の動作とワーク情報設定のデータとを基に各装置間、ワークと各装置、及びワーク間での干渉状態を仮想空間上で動的に監視する干渉チェック部（１０６）と、同期位相情報生成部（１０７ａ）で位相差（時間差）が付けられた情報と、同期信号生成用マスタクロック（１１０）とで決められた動作タイミングとなる位相信号（１１２）を作り出す位相信号出力部（１１１）と、前記位相信号に対応したプレス毎のプレスの各軸の目標位置情報であるプレス用モーションパラメータ及び前記位相信号に対応した搬送装置毎の搬送装置の各軸の目標位置情報である搬送用モーションパラメータを前記干渉チェック部（１０６）の情報を基に前記干渉状態を回避させつつ各装置の動作が最適になるように自動生成する前記同期位相情報生成部とから成り前記複数のプレスの夫々と前記複数の搬送装置の夫々である各装置を統括制御する上位コントローラ（１）と、前記同期位相情報生成部から入力された前記プレス用モーションパラメータと前記位相信号出力部から入力された前記位相信号（１１２）に基づいて前記位相信号に応じたプレス毎のプレスの各軸の位置指令情報を割出すプレスモーションデータ（３０４）と前記プレス毎のプレスの各軸の位置指令情報を基にプレスの各軸のモータを制御するプレスモーション制御部（３１）とからなる成るプレス用コントローラ（３）と、
前記同期位相情報生成部から入力された前記搬送用モーションパラメータと前記位相信号出力部から入力された前記位相信号（１１２）に基づいて前記位相信号に応じた搬送装置毎の搬送装置の各軸の位置指令情報を割出す搬送モーションデータ（２０４）と前記搬送装置毎の搬送装置の各軸の位置指令情報を基に搬送装置の各軸のモータを制御する搬送モーション制御部（２１）からなる成る搬送用コントローラ（２）から成る下位コントローラ群を有するプレスラインの運転制御方法であって、
前記プレスライン全体のアウトプット速度を下げるときは、プレス加工域のスライド位置を特定できるパラメータとスライド速度を特定できるパラメータの設定を変更せずに、前記プレス非加工域の動作時間を自動的に延ばしながらプレス用モーションパラメータを各装置の動作が最適になるように同期位相情報生成部で自動生成することを特徴とするプレスラインの運転制御方法。