JPH0371999A - 無段変速プレスの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、無段変速プレスの制御装置に関する。

［従来の技術］ プレス速度つまりスライドの毎分ストローク数を無段階
に変更ｆｉＩ整できるいわゆる無段変速プレスでは、プ
レス速度が変わるごとにプレスの停止信号や附属装置の
起動指令信号等々の制御信号の出力タイミングを変更調
整しなければならない。

出力タイミングはスライドの位置つまりスライド駆動用
のクランク軸の回転角度との関係によって規定される。

したがって、各制御信号のタイミングを変更するには、
クランク軸と同期回転する複数のロータリカムスイッチ
のそれぞれの動作角度をプレス速度によって人手作業に
よって切換えていた。しかし、この切換作業は煩雑であ
り、また、不正確である。

そこで、例えば、特公昭５９−３３０８０号公報で開示
される如く、クランク角度検出用のアブソリュートエン
コーダの角度信号を利用してプレス速度を検出する、と
ともに検出プレス速度に対応させて各制御信号のタイミ
ングを決定し、つまりクランク角度を特定することによ
り自動的にタイミングを切換えるように形成した制御装
置が利用されている。

上記特公昭５９−３３０８０号の制御装置は、アブソリ
ュートエンコーダｌと、このアブソリュートエンコーダ
の角度信号を利用してプレス速度を検出するプレス速度
検出手段（タイミング発生回路５、ナントゲート６、カ
ウンタ７、ラッチ回路８）とこのプレス速度検出手段で
検出したプレス速度に対応させて各制御信号の出力タイ
ミング相当角度を決定するとともにアブソリュートエン
コーダ１から出力された角度信号が各タイミング相当角
度と等しくなったときに当該制御信号Ｓ１゜３２、・・
・を外部に出力する制御信号発生手段（メモリ９．１０
、比較器３，４、増幅器１１．１２＞とから構成されて
いる。

すなわち、タイミング発生回路５から出力されるカウン
ト時間Ｔ内に、アブソリュートエンコーダｌから出力さ
れる角度信号の最下位ビット信号Ｄ　ＩｓＢが幾つある
かを計数することによりプレス速度を検出するように形
成されている。

したがって、アブソリュートエンコーダ１の最小分解能
の例えば１°の最下位ビットが０Ｎ−ＯＦＦ変化すると
、プレス速度が６Ｏ３ｐｍの場合で上記カウント時間′
ｒをＯ，１ｓｅｃとした場合には、カウンタ７の計数値
は ０．１ｓｅｃ ３６パルス（３６０ｘ　　　　　　　）となり、１　ｓ
ｅｃ ２Ｏ３ｐｍの場合には７２パルスとなるから、この計数
値の大小によってプレス速度の高速を自動検出できる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、−層の高速化が要請される現今では、実用に供
せることができない。

すなわち、例えばプレス速度が１２０Ｏ３ｐｍの場合に
は、１ストロークが０．０５ｓｅｃとなる。すると、上
記カウント時間Ｔ（０，１ｓｅｃ）を設定することかで
きない。そこで、カウント時間ＴをＯ，０Ｏ１ｓｅｃと
設定したとしてもカウンタ７の計数は約７パルスである
。

このように、さらに高速化し、また、高速化するごとに
各制御信号のタイミングを早くしなければならないこと
から、設定カウント時間Ｔを一段と短くしなければなら
ず実用的プレス速度の検出が不能となる。

これに対して、アブソリュートエンコーダ１の最小分解
能を例えばｏ、ｏｏｔ度とすることが考えられる。しか
し、かかる超高分解能のエンコーダｌは、製作すること
自体が至難であり、コスト的にも無謀である。また、プ
レス加工中の振動等により正確かつ安定に動作できるこ
とは不可能に近い。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、従来アブソ
リュートエンコータを用いながら極短時間に広範囲のプ
レス速度を自動検出でき、適時・迅速かつ正確に各制御
信号を出力できる無段変速プレスの制御装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、アブソリュートエンコーダと、このアブソリ
ュートエンコーダからの角度信号を利用してプレス速度
を検出するプレス速度検出手段と、このプレス速度検出
手段で検出したプレス速度に対応させて各制御信号の出
力タイミング相当角度を決定するとともに該アブソリュ
ートエンコーダから出力された角度信号が各タイミング
相当角度と等しくなったときに当該制御信号を外部に出
力する制御信号発生手段とからなる無段変速プレスの制
御装置において、 前記プレス速度検出手段を、基準信号発生器と、前記ア
ブソリュートエンコーダから出力された選択ビット信号
の１サイクル中に該基準信号発生器からの基準信号を計
数するサンプリングカウンタと、このカウンタの計数値
を用いて当該プレス速度を求める速度検出部とから構成
したことを特徴とする。

［作　用］ 上記構成の本発明によれば、プレス運転中には、クラン
ク軸の回転に伴ってアブソリュートエンコータからはそ
の絶対値を特定する複数ビット信号が出力される０例え
ば最下位ビット信号を選択したとすれば、カウンタは最
下位ビット信号の０Ｎ−ＯＦＦ−ＯＮする１サイクル内
に発生された基準信号を計数する。

計数値は、速度検出部においてラッチされ速度に変換・
記憶される。

したかって、基準信号発生器からの基準信号の周波数を
高くすればするほどに最適かつ正確な速度を検出できか
つプレス速度が超高速となっても追従できる。

よって、制御信号発生手段は、検出プレス速度に応じた
タイミング相当角度を決定し、各制御信号をタイミング
を変更して適時に出力できる。

［実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

（第１実施例） 第１実施例は、第１図に示される。

図において、無段変速プレスの制御装置は、アブソリュ
ートエンコーダ１とプレス速度検出手段ＩＯと制御信号
発生手段２０とから構成されている。

アブソリュートエンコーダ１は、クランク軸に連結され
クランク軸の回転角度を絶対値として出力するもので、
この実施例では光電検出方式で９ビツトの角度信号θを
出力する。最小分解能は１度であり、ＢＣＤ出力である
。

プレス速度検出手段１０は、アブソリュートエンコーダ
１からの角度信号θを利用して当該プレス速度を自動検
出するもので、基準信号発生器１１とサンプリングカウ
ンタ１２と速度検出部１３とから形成されている。

本発明の主なる技術的特徴は、アブソリュートエンコー
ダ１から出力される角度信号θの選択されたビット信号
θｂが０Ｎ−ＯＦＦ−ＯＮ　（ＯＦＦ−ＯＮ−ＯＦＦ）
する１サイクル中に高周波数の基１＃信号ＣＬＫをカウ
ントすることにより超高速度にも追従可能に形成したこ
とである。

このため基準信号発生器１１は、基準信号ＣＬＫとして
周波数変更調整可能なりロックパルスを出力する、とと
もにサンプリングカウンタ１２のクリア信号ＣＬＲおよ
び後記ラッチ回路１４のラッチ信号ＬＣＨを出力するも
のと形成されている。

そして、サンプリングカウンタ１２は、選択ビット信号
θｂの１サイクル中に基準信号ＣＬＫを計数し、クリア
信号ＣＬＲに基づいて零クリアされる。

ここに、選択ビットとは、上記９ビツト中のいずれでも
よいが、以後の説明ではアブソリュートエンコーダ１の
最小分解能を規定する最下位ビットに特定したものとす
る。また、■サイクル中とは、第２図に示す如く、選択
ビット信号θｂの立上りから立上りまで、あるいは立下
りから立下りまでとしてもよいが、この実施例では、サ
ンプリングカウンタ１２の簡素化のため立上りから立下
りまでつまり選択ビット信号θｂがハイレベル（ＯＮ）
において計数するものと形成されている。

したがって、例えばプレス速度が１２０Ｏ３ｐｍの場合
、１スライドストロークに要する時間が０．０５ｓｅｃ
であるから、選択ビット信号θｂの１サイクル時間゛ｒ
Ｓは約０．１３９ｍ５ｅｃ（０，０５／３６０）でハイ
レベルの時間Ｔｈは０．６９ｍ５ｅｃである。

よって、基準信号ＣＬＫをＩ　Ｍ　ＨＺとしておけば１
サイクル中に１３８パルスを計数できる。

このように、基準信号ＣＬＫの周波数を適宜に設定する
だけで超高速プレスにも適用でき、かつ１サイクル中に
計数する数を適宜とすれば一段と正確な速度検出ができ
る。上記場合において、６００Ｓｐｍの場合には、２７
７バルスを計数できる、つまり、ｌパルスが約２３ｐｍ
となる。よって、基準信号ＣＬＫの周波数を適宜に選定
することにより１パルスでＬＳｐｍの検出も容易となる
。

次に、速度検出部１３は、サンプリングカウンタ１２で
計数した基準信号ＣＬＫの数から具体的プレス速度Ｖを
求める手段であり、この実施例では、基本信号ＣＬＫの
計数値Ｎを一時記憶するラッチ回路１４と、このラッチ
回路１４にラッチされた計数（ａＮからプレス速度Ｖを
算出する演算器１５と、求めたプレス速度Ｖを記憶する
メモリ１６とから構成されている。演算器１５の演算式
は適宜に選定すればよいが、この実施例では計数値Ｎの
逆数（１／Ｎ）に定数を掛けてプレス速度Ｖ（Ｓｐｍ）
を求めるものとされている。

また、制御信号発生手段２０は、各制御信号Ｓ１　、　
Ｓ２　、・・・Ｓｎのタイミングをプレス速度に適応さ
せて出力するもので、タイミング決定額２１と出力部２
５とから形成されている。

すなわち、ある付属装置を第３図でハツチングして示し
た角度領域θａ〜θｂで動作させることを考えると、角
度θａにおいて動作開始させなければならない、そこで
、当該付属装置の遅れ時間Ｔｄつまり当該制御信号が入
力されてから実動作するまでの時間が一定とすれば、プ
レス速度がＶｊの場合には角度θｊにおいて当該制御信
号Ｓｊを出力しなければならない。

さらに、高速のＶｋの場合・には角度θｋにおいて出力
する必要がある。このように、制御信号Ｓは、プレス速
度Ｖによってそのタイミングが変わる。

一方において、遅れ時間Ｔｄは、各付属装置の応答性等
によりまちまちに異なり、また、遅れ時間′ｒｄが零の
場合もある。

さらに、例えばクラッチ・ブレーキ等は、プレー−１の
効き具合い等によりプレス速度Ｖの大小によって遅れ時
間Ｔｄそのものが変化する。

よって、各制御信号Ｓのタイミング、つまりＯＮ時とＯ
ＦＦ時はプレス速度■と時間遅れＴｄとの函数ＣＦ　（
Ｖ、Ｔｄ））となる、タイミングは角度θとして特定さ
れる。

ここに、タイミング決定額２１は、函数〔Ｆ（Ｖ、Ｔｄ
）］発生器から形成され、また、各制御信号Ｓに固有の
遅れ時間Ｔｄを記憶する機能を有するものとされている
。なお、第４図に示す如く各制御信号Ｓごとの出力タイ
ミング（θ）をプレス速度Ｖと遅れ時間′【ｄとの関連
において記憶したメモリテーブルと読出用のＣＰＵ等か
ら構成してもよい。

また、出力部２５は、アブソリュートエンコーダ１から
出力される角度信号θに対応する制御信号Ｓをタイミン
グ決定額２１から読出して、あるいは信号比較して、当
該制御信号Ｓを外部に出力するものと形成されている。

次に、作用を説明する。

アブソリュートエンコーダｌからの角度信号θは制御信
号発生手段２０に入力されかつ最下位ビット信号θｂは
サンプリングカウンタ１２に入力される。なお、信号θ
ｂを基準信号発生器１１に入力させているのは、基準信
号発生器１１の無駄動作を排除するためである。

すると、基準信号発生器１１からは、第２図に示す２口
くクロックパスルとされた基？、信号ＣＬＫが出力され
、サンプリングカウンタ１２は最下位ビット信号θｂが
ハイレベルの期間中に基準信子ＣＬＫを計数する。信号
θｂがローレベルと変化すると、カウンタ１２の計数値
Ｎはラッチ信号ＬＣＨによってラッチ回路１４に記憶さ
れる。その後、カウンタ１２は次回計数に備えてクリア
信号ＣＬＨによって零クリアされる。

そして、速度検出部１３では、ラッチ回路１４にラッチ
された計数ＩＮからプレス速度Ｖを演算し、求められた
プレス速度■はメモリ１６に記憶される。すなわち、プ
レス速度検出手段１０は、アブソリュートエンコーダ１
からの膚度信号θを利用、詳しくは選択ビット信号θｂ
のｌサイクル中に高周波数の基準信号ＣＬＫを計数する
ことによりプレス速度Ｖを検出するものと理解される。

一方、タイミング決定額２１は、メモリ１６からプレス
速度Ｖを読出すとともに内部設定された遅れ時間Ｔ　ｄ
から、各制御信号Ｓのタイミングを変更決定する。

ここにおいて、出力部２５は、アブソリュートエンコー
ダ１からの角度信号θに対応するタイミングの制御信号
Ｓを直ちに外部へ出力する。

なお、第２図では、左開がら右同にプレス速度の２倍速
（ＶＩＯ）、４ｆΔ速を併せて表示している。

しかして、この実施例によれば、アブソリュートエンコ
ーダ１とプレス速度検出手段１０と制御信号発生手段２
０とから構成され、かつプレス速度検出手段１０がアブ
ソリュートエンコーダ１がらの選択ビット信号θｂの１
サイクル中に計数した高周波数の基準信号ＣＬＫの数Ｎ
からプレス速度Ｖを求めるよう形成されているので、例
えは１２００〜１６００Ｓｐｍの如き超高速プレスにお
いても適時かつ正確に各制御信号Ｓを出力でき、高品質
製品を高能率かつ安全に生産できる、とともにアブソリ
ュートコンコーダｌを超高分解能としなくともよいので
コスト的にも実用価値の高いものとなる。

また、基準信号発生器１１は、基準信号ＣＬＫの周波数
を例えはスイッチを切換ることにより可変設定できるも
のとされているので、いかなるプレス速度にも適用でき
かつ取扱便宜な数値的選択か自由となる。

さらに、タイミング決定部２１は、函数〔Ｆ（Ｖ、Ｔｄ
）３発生器から形成されているので、多数の制御信号Ｓ
に対しても設備的負担が小さく、また、各制御信号Ｓご
との遅れ時間Ｔ　ｄが設定可能に形成されているから当
該プレス付属装置の特性にマツチさせた正確運転ができ
る。

（第２実施例） この第２実施例は、第１実施例がスライドが等速運動す
るプレスについて適用されていたのに対して、スライド
が上死点〜下死点間の速度より下死点〜上死点間の速度
が早く不等速運動するいわゆるリンクプレスに適用する
場合である。

このため、基本的構成を第１図に示す如く第１実施ρ１
の場合と同じとし、かつ第１図に２点鎖線で示す如く、
演算器１５に角度信号θを入力させかつモード切替器２
２が設けである。

演算器１５は、ラッチ回路１４に記憶された計数値Ｎが
同じでも角度範囲によってプレス速度Ｖを求める演算式
を切換えるものと形成され、かつタイミング決定部２１
は、例えば遅れ時間Ｔｄが同じでもある角度範囲内で出
力する制御信号と他の角度範囲内でとじ力する制御信号
とではタイミングを変更するように函数発生器の函数を
切換えるものと形成されている。

したがって、スライドが不等速運動する場合で、角度範
囲が異なっても、第１実施例の場合と同様に各制御信号
を正確かつ適時に出力することかできる。

なお、以上の各実施例では、選択ビット信号を最下位ビ
ットとして選択したが、選択ビット信号は基準信号ＣＬ
Ｋの周波数との関係等において、いずれの位のビット信
号としても実施できる。

［発明の効果］ 本発明は、アブソリュートエンコーダとプレス速度検出
手段と制御信号発生手段とを含み、プレス速度検出手段
がアブソリュートエンコーダがらの選択ビット信号の１
サイクル中に計数した高周波数の基準信号の数からプレ
ス速度を求めるように梢戒されているので、アブソリュ
ートエンコーダを従来と同じとしておきながら超高速プ
レスにおいても各制御信号を適時かつ正確に出力でき、
高品質製品を高能率に生産する焦段変速プレスの運転を
保障できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す全体構成図、第２図は動
作説明するためのタイミングチャート、第３図はプレス
速度によりタイミング変更を必要とする旨を説明するた
めの図および第４図はプレス速度・遅れ時間とタイミン
グとの関係を説明するための図である。 １・・・アブソリュートエンコーダ、 １０・・・プレス速度検出手段、 １１・・・基準信号発生器、 １２・・・サンプリングカウンタ、 １３・・・速度検出部、 ２０・・・制御信号発生手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アブソリュートエンコーダと、このアブソリュー
   トエンコーダからの角度信号を利用してプレス速度を検
   出するプレス速度検出手段と、このプレス速度検出手段
   で検出したプレス速度に対応させて各制御信号の出力タ
   イミング相当角度を決定するとともに該アブソリュート
   エンコーダから出力された角度信号が各タイミング相当
   角度と等しくなったときに当該制御信号を外部に出力す
   る制御信号発生手段とからなる無段変速プレスの制御装
   置において、 前記プレス速度検出手段を、基準信号発生器と、前記ア
   ブソリュートエンコーダから出力された選択ビット信号
   の１サイクル中に該基準信号発生器からの基準信号を計
   数するサンプリングカウンタと、このカウンタの計数値
   を用いて当該プレス速度を求める速度検出部とから構成
   したことを特徴とする無段変速プレスの制御装置。