JP6022991B2 - プレス - Google Patents

Description

本発明は、光線式などの安全装置（エリアセンサ）を備えたプレスにおいて、ミューティング時の危険領域における作業の安全が確保できるよう改良を加えたプレス装置に関する。

プレス装置には、安全のために、所定の危険領域に操作者の身体の一部が進入したことを検知して昇降スライドの停止信号を発するエリアセンサが備えられている。このようなエリアセンサとしては、一般に光線式安全装置が使用される。光線式安全装置は、危険領域の手前に配置される投光器と受光器とからなり、投光器から発せられる複数の光線が受光器で受光される。この光線が外部からの進入により遮光されることを検知することで、危険領域への進入を検知し、非常停止が作動する。

このようなプレス装置においては、ワークの交換や金型の調整等のために、操作者の手が危険領域に進入する必要がある場合がある。このような場合、プレス装置の電源は切らずにエリアセンサをミューティング状態（無効状態）として、非常停止を無効化している。つまり、光線式安全装置において光線が遮光されても非常停止が作動しないようになっている。このような状況においては、プレス装置のＰＬＣ（シーケンサ）の暴走や電源電圧の異常等が発生すると、光線が遮光されていても非常停止が作動しない事態となるおそれがある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、エリアセンサのミューティング状態下で装置が作動すると、自動的に非常停止させるプレス装置を提供することを目的とする。

本発明のプレスは、 所定の危険領域に人体・物体が進入したことを検知して昇降スライドの停止又は上昇信号を発するエリアセンサを備えるプレスであって、 前記エリアセンサを無効化する無効スイッチと、 前記昇降スライドの動きを検知してスライド動作信号を発する動作センサと、 各部を制御する制御部と、を有し、 前記無効スイッチ入りの状態で前記スライド動作信号が発せられているときに、前記エリアセンサが停止又は上昇信号を発すると前記昇降スライドを停止又は上昇させることを特徴とする。

本発明によれば、エリアセンサが無効化されている状態において、昇降スライドの動きが検知されて、さらに、エリアセンサが人体・物体の進入を検知すれば、昇降スライドを停止又は上昇させるので、エリアセンサ無効状態における駆動制御系統の異常による暴走事故を防止できる。

エリアセンサは光線遮断式（光線式安全装置）やＰＳＤＩ式（制御機能付き光線式安全装置）などを使用できる。動作センサはスライドの動きを直接あるいは間接的にキャッチするものであり、例えば、スライドを駆動するモータの回転を検知するものとすることができる。

プレスは、シャー（切断機・せん断機）、ベンダー（曲げ加工機）、射出成形機など、スライドを動かしてものを加工する機械全てを含む。「昇降」は、上下方向の動きのみならず、横方向の動きも含む。駆動方式は、電動式・油圧式・機械式等あらゆる駆動方式を含む。

本発明のサーボプレスは、 昇降スライド、それを駆動するサーボモータ、及び、所定の危険領域に人体・物体が進入したことを検知して前記昇降スライドの停止又は上昇信号を発するエリアセンサを備えるサーボプレスであって、 前記エリアセンサを無効化する無効スイッチと、 前記サーボモータの回転を検知してモータ回転信号を発する回転センサと、 各部を制御する制御部と、を有し、 前記無効スイッチ入りの状態で前記モータ回転信号が発せられているときに、前記エリアセンサが停止又は上昇信号を発すると前記サーボモータを停止させることを特徴とする。

この場合、動作センサとして、スライドを駆動するサーボモータの回転、すなわち、サーボモータへの通電により作動するリレー（コイル）とこのコイルにより開閉される接点とすることができる。

本発明においては、 前記制御部が、 前記エリアセンサの無効状態時に導通する接点Ａ、 前記動作センサとして、該接点Ａと直列に接続された、前記サーボモータが回転すると導通が遮断される接点Ｂ、 前記エリアセンサの検知範囲への進入時に遮断される接点Ｃ、を有することとできる。

本発明においては、エリアセンサがミューティング状態（接点Ａ（後述の例におけるリレーＲ７の接点）が導通している）であって、かつ、サーボモータが回転したことが検出（接点Ｂ（後述の例におけるリレーＲ３の接点（ｂ接点））がＯＮ、導通が遮断されている）された場合、光線式安全装置の光軸が遮光された（接点Ｃ（後述の例におけるリレーＲ８、Ｒ９の接点のいずれか）が開放し導通を遮断）ときに、非常停止が作動するように構成される。これにより、ミューティング状態において誤作動によってサーボモータが回転すると、非常停止を作動させることができる。

本発明の油圧プレスは、 昇降スライド、それを駆動する油圧システム、及び、所定の危険領域に人体・物体が進入したことを検知して前記昇降スライドの停止又は上昇信号を発するエリアセンサを備える油圧プレスであって、 前記エリアセンサを無効化する無効スイッチと、 前記油圧システムによる前記昇降スライドの駆動を検知してスライド駆動信号を発する油圧駆動センサと、 各部を制御する制御部と、を有し、 前記無効スイッチ入りの状態で前記スライド駆動信号が発せられているときに、前記エリアセンサが停止又は上昇信号を発すると前記油圧システムにより前記昇降スライドを停止又は上昇させることを特徴とする。

この場合、油圧駆動を検知するセンサとして、流量センサ等を使用できる。また、駆動停止の具体的方法としては、油圧バルブのオールポートブロックなどを操作することとできる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、エリアセンサが無効化されている状態において、昇降スライドの動きが検知されて、さらに、エリアセンサが人体・物体の進入を検知すれば、昇降スライドを停止又は上昇させるので、無効状態における駆動制御系統の異常による事故を防止することができる。

サーボプレスの構造の一例を示す図である。 図１のサーボプレスの斜視図である。 本発明の実施の形態に係るサーボプレスの制御回路の主要部を示す図である。 サーボプレスの光線式安全装置を無効としたときの作業の流れを説明するフローチャートである。

発明を実施するための良好な形態

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、図１を参照してプレス装置の構造の一例を簡単に説明する。この例では、サーボモータを使用したサーボプレスについて説明する。
サーボプレス１の本体ケーシング３の上部には、サーボモータ１０と、同モータ１０の回転運動を伝達されて直線運動に変換する運動変換機構２０が備えられている。サーボモータ１０としては、例えばＡＣサーボモータを使用できる。サーボモータ１０の駆動電流は、同モータ１０と電気的に接続されたサーボアンプ１１（図３参照）によって制御される。

運動変換機構２０は、ナット２１が螺合するボールネジ２３を有する（クランク機構などにより回転運動−直線運動変換することも当然できる）。ボールネジ２３は、軸受２７によって、本体３に固定されたベアリングサポート２５に支持されている。ボールネジ２３の上部にはプーリ２９が固定されている。このプーリ２９は、サーボモータ１０の出力軸１０ａに固定されたプーリ３１と、ベルト３３を介して回転伝達される。サーボモータ１０が回転駆動すると、ベルト３３によりボールネジ２３が回転駆動し、同ネジ２３に螺合しているナット２１が上下方向に直線上をスライドする。

ボールネジ２３のナット２１にはスライド４０が固定されている。スライド４０の下面には上型４３が装着保持される。

本体ケーシング３の下部の、スライド４０の下面に対向する位置には、ボルスタ４５が配置されている。このボルスタ４５には下型４７が設置される。
また、本体ケーシング３の下部には、両手で操作される２つの作業用押しボタンや非常停止用押しボタンなどの複数の押しボタン５１が配置された操作部５０が設けられている。操作部５０と、スライド４０の作動領域との間には、光線式安全装置６０が付設されている。

光線式安全装置６０は、図２に示すように、複数の発光素子が縦に配置された投光器６１、各発光素子から発せられた光線を受光する受光素子が縦に配置された受光器６２、コントローラ（図示されず）からなる。この光線が外部からの進入物により遮光されたことを検知することで、スライド４０の作動領域（危険領域）への進入が検知されて、非常停止が作動する。

スライド４０がサーボモータ１０の回転駆動により上下に昇降し、スライド４０に保持された上型４３と、ボルスタ４５上に設置された下型４７によって、ワークが加工される。
なお、スライド４０は、通常、暴走停止用ストッパー間の常用最高位置と常用最低位置間を昇降する。

このサーボプレス１には、非常停止時にサーボモータ１０の回転を制動する機械ブレーキと電気ブレーキが設けられている。非常停止ボタンが押された場合や光線式安全装置６０が作動した場合は、電気ブレーキ作動後に機械ブレーキが作動する。

図３を参照して、図１のサーボプレスの制御ボックスの主な構成を説明する。
制御ボックス７０には、ＣＰＵや、サーボアンプ、サーボアンプに接続する主電源回路、サーボモータコントローラ、各リレーのシーケンスを制御するＰＬＣ、タッチパネル等が搭載されており、サーボモータ１０やサーボアンプ等を制御するとともに、光線式安全装置６０の受光器６２からの検出信号が入力されて処理される。

制御ボックス７０には、ＡＣ２００Ｖ電源から延びる端子Ｅ（接地）、Ｒ、Ｓ、Ｔが設けられており、これらの端子から延びる動力線Ｅ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３がサーボアンプ１１に接続している。動力線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３には、各々２つの電磁接触器の接点が介されている。また、サーボアンプ１１の端子Ｅ、Ｕ、Ｖ、Ｗは、それぞれサーボモータ１０の接地、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に接続している。さらに、サーボアンプ１１は、サーボモータコントローラと接続している。さらに、本発明においては、サーボアンプ１１と電源との間にリレーＲ３のコイル８１が接続している。サーボモータ１０が回転すると、リレーＲ３の接点８２が開放し遮断される。リレーＲ３の接点８２はｂ接点であるので常時導通状態であり、リレーＲ３のコイル８１に通電されると導通が遮断される。つまり、サーボアンプ１１に通電されるとリレーＲ３の接点８２が遮断される。
また、制御ボックス７０ではサーボモータ１０のブレーキを制御する。

制御ボックス７０内において、光線式安全装置６０の受光器６２を構成する複数の受光素子にはリレーＲ８、Ｒ９のコイル８５、８７が接続されている。受光素子が発光素子からの光を受けて導通すると各コイルが通電される。リレーＲ８、Ｒ９の接点８４、８６は、コイルに通電されている間、すなわち、受光器６２が受光している間は導通している。光線の一部が遮光されると受光素子の導通がなくなって各コイル８５、８６が通電されなくなり、リレーＲ８、Ｒ９の接点８４、８６が遮断される。

各リレーのシーケンス回路はリレーＲ１のコイル８９とリレーＲ２のコイル９１を有する。リレーＲ１のコイル８９は、通電されるとプレス装置１の非常停止を作動させる。リレーＲ２のコイル９１は、通電されるとリレーＲ２の接点９２が導通し、サーボアンプ１１に電源が投入される。
非常停止押しボタンスイッチ９５及び両手操作式非常停止押しボタンスイッチ９７はｂ接点であり常時導通状態となっており、ボタンが押されると導通が遮断され、サーボアンプ１１への電源投入が停止する。運転準備スイッチ９７が押され、ＰＬＣ準備完了時に導通する接点９９がＯＮとなると、リレーＲ２のコイル９１が通電されてリレーＲ２の接点９２Ｒ２´が導通する。

ＰＬＣ準備完了時に導通する接点９９と、サーボアンプに電源を投入するリレーＲ２のコイル９１との間には、直列に接続されたリレーＲ８の接点８４とリレーＲ９の接点８６、及び、直列に接続された光線式安全装置を無効化するリレーの接点１０２とリレーＲ３の接点８２とが並列に接続されている。
リレーＲ８、Ｒ９の接点８４、８６は、光線式安全装置６０の光軸の遮光によりリレーＲ８、Ｒ９のコイル８５、８７への通電が遮断されると導通が遮断される接点である。
リレーＲ３の接点８２は、電源とサーボアンプ１１との間に接続されているリレーＲ３のコイル８１に通電されると導通が遮断される。

次に、図４のフローチャートと図３を参照して、光線式安全装置を無効としたときの作業の流れを説明する。
光線式安全装置を無効とするときは、まず、光線式安全装置のコントローラのキースイッチを「無効」に切り替える（ミューティング状態とする）。Ｓ１で、コントローラからＰＬＣに「無効」が出力されると、Ｓ２で、ＰＬＣは光線式安全装置を無効化する信号を出力する。これにより、Ｓ３で、光線式安全装置を無効化するリレーＲ７の接点１０２が導通する。この状態（ミューティング状態）で、誤作動によりサーボモータが回転すると、Ｓ４でリレーＲ３のコイル８１に通電され、Ｓ５で、リレーＲ３の接点８２がＯＮとなる。接点８２は上記のようにｂ接点であるので、導通が遮断される。

この状況下で、Ｓ６で、光線式安全装置６０の光軸が遮光されたか、すなわち、リレーＲ８、Ｒ９の接点８４、８６が遮断されたかを判定し、各接点が遮断されると、Ｓ７で、リレーＲ１のコイル８９に通電されて非常停止が作動する。なお、Ｓ６で、光線式安全装置６０の光軸が遮光されていない場合に、Ｓ８において、サーボモータが回転していることを警告するようにしてもよい。

このように、光線式安全装置６０がミューティング状態（リレーＲ７の接点１０２が導通している）であって、かつ、サーボモータが回転したことが検出（リレーＲ３の接点（ｂ接点）Ｒ８２がＯＮ、導通が遮断されている）された場合、光線式安全装置６０の光軸が遮光された（リレーＲ８、Ｒ９の接点８４、８６のいずれかがＯＦＦ）ときに、非常停止が作動する。このため、ミューティング状態において誤作動によってサーボモータが回転すると、非常停止を作動させることができるので、安全性を高めることができる。

なお、本発明のプレス装置はシャー（切断機・せん断機）、ベンダー（曲げ加工機）、射出成形機など、スライドを動かしてものを加工する機械全てに適用できる。
また、昇降スライドをサーボモータでなく油圧システムで駆動する油圧プレスにも適用できる。この場合、油圧駆動を検知するセンサとしては、油量センサ等を使用できる。また、駆動停止の具体的方法としては、油圧バルブのオールポートブロックなどを操作することとできる。

１ サーボプレス ３ 本体ケーシング
１０ サーボモータ １１ サーボアンプ
２０ 運動変換機構 ２１ ナット
２３ ボールネジ ２５ ベアリングサポート
２７ 軸受 ２９、３１ プーリ
３３ ベルト ４０ スライド
４３ 上型 ４５ ボルスタ
４７ 下型 ５０ 操作部
５１ 押しボタン
６０ 光線式安全装置 ６１ 投光器
６２ 受光器 ７０ 制御ボックス
８１、８５、８７、８９、９１ コイル
８２、８４、８６、９２、１０２ 接点
９５、９７、９９ スイッチ

Claims (4)

1. 所定の危険領域に人体・物体が進入したことを検知して昇降スライドの停止又は上昇信号を発するエリアセンサを備えるプレスであって、
   前記エリアセンサを無効化する無効スイッチと、
   前記昇降スライドの動きを検知してスライド動作信号を発する動作センサと、
   各部を制御する制御部と、を有し、
   前記無効スイッチ入りの状態で前記スライド動作信号が発せられているときに、前記エリアセンサが停止又は上昇信号を発すると前記昇降スライドを停止又は上昇させることを特徴とするプレス。
2. 昇降スライド、それを駆動するサーボモータ、及び、所定の危険領域に人体・物体が進入したことを検知して前記昇降スライドの停止又は上昇信号を発するエリアセンサを備えるサーボプレスであって、
   前記エリアセンサを無効化する無効スイッチと、
   前記サーボモータの回転を検知してモータ回転信号を発する回転センサと、
   各部を制御する制御部と、を有し、
   前記無効スイッチ入りの状態で前記モータ回転信号が発せられているときに、前記エリアセンサが停止又は上昇信号を発すると前記サーボモータを停止させることを特徴とするサーボプレス。
3. 前記制御部が、
   前記エリアセンサの無効状態時に導通する接点Ａ、
   前記動作センサとして、該接点Ａと直列に接続された、前記サーボモータが回転すると導通が遮断される接点Ｂ、
   前記エリアセンサの検知範囲への進入時に遮断される接点Ｃ、を有することを特徴とする請求項２に記載のサーボプレス。
4. 昇降スライド、それを駆動する油圧システム、及び、所定の危険領域に人体・物体が進入したことを検知して前記昇降スライドの停止又は上昇信号を発するエリアセンサを備える油圧プレスであって、
   前記エリアセンサを無効化する無効スイッチと、
   前記油圧システムによる前記昇降スライドの駆動を検知してスライド駆動信号を発する油圧駆動センサと、
   各部を制御する制御部と、を有し、
   前記無効スイッチ入りの状態で前記スライド駆動信号が発せられているときに、前記エリアセンサが停止又は上昇信号を発すると前記油圧システムにより前記昇降スライドを停止又は上昇させることを特徴とする油圧プレス。

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