JPH04361900A - プレス機械のブレーキ制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス機械のブレーキ
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス機械は、フライホイールに蓄積さ
れた回転エネルギーをブレーキをＯＦＦ作動させかつク
ラッチをＯＮ作動させることにより、駆動軸，ギヤトレ
イン，クランク軸，コンロッドを介してスライドを上下
動させる動力源としている。このスライドを上死点等の
所定位置に停止させるつまりクランク軸を所定クランク
角度で停止させるには、クラッチをＯＦＦ作動しかつブ
レーキをＯＮ作動させて行うこと周知である。

【０００３】このブレーキは、セパレート型の場合、図
６に示す構造とされている。図６において、１はクラン
ク軸でベアリング２を介して本体３に回転支持され、そ
の一端（図６では左側）には平歯車４を介してブレーキ
ハブ５が軸線Ｚ方向に移動自在に装着されている。

【０００４】ここに、ブレーキ装置は、大別してブレー
キ部１０（受圧部材６，摩擦板７，押圧部材８，摩擦板
９）と、ブレーキ作動手段２０（ケース２１に固定され
たバネ受２２，押圧部材８と一体の軸８Ａに嵌装された
バネ２３）と、ブレーキ解放手段３０（シリンダ３１，
ピストン３２，電磁弁３５等）とからなる。ピストン３
２は、ピストンロッド３３を介して軸線Ｚ方向にストロ
ークＳだけ移動可能な押圧部材８と一体的に連結されて
いる。また、ソレノイド３５Ｓを励磁して電磁弁３５を
ＡポートからＢポートに切替えると、ピストン３２は通
路３４を通してシリンダ３１内に供給された空気圧によ
って図６で左方向に移動する。

【０００５】すなわち、バネ２３の付勢力に抗して押圧
部材８，摩擦板９を左方向に移動させブレーキ部１０を
ＯＦＦ作動できる。一方、電磁弁３５を図示の通りＡポ
ートに切替えると、ピストン３２が自由状態となるので
バネ２３の付勢力によってＯＮ作動できる。つまり、エ
アーフェイルでブレーキＯＮ作動するフェイルセイフ構
造とされている。

【０００６】したがって、クランク軸１を図７に示すク
ランク角度θｓｔで停止させるには、ブレーキ部１０の
すべりを考慮して、それより手前のクランク角度θｓで
ソレノイド３５Ｓを励磁して電磁弁３５をＢポートに切
替え、ブレーキをＯＮ作動させればよい。すると、クラ
ンク軸１は、ほぼ実線で示す角速度変化率θａｓで減速
され、クランク角度θｓｔで停止する。ＳＰＭが遅い場
合には、角速度変化率が２点鎖線で示すように大きいか
ら、クランク角度θｓ１でブレーキＯＮ作動させればよ
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来構
造では、ブレーキＯＦＦ作動タイミングを規定する上記
クランク角度θｓｔ（θｓ１等）をいかに慎重に設定し
ても、ブレーキ部１０（摩擦板９，ブレーキハブ５，摩
擦板７）のいわゆるあたりの違いや温度上昇に伴う摩擦
係数のバラツキ等によって、クランク軸１の停止位置（
クランク角度θｓｔ）が変化してしまうという問題があ
る。

【０００８】すなわち、図７に示す如く、角速度変化率
が１点鎖線で示す小さな値θａｈとなれば行過ぎた位置
（θｓｔｈ）、点線で示す大きな値θａｌとなれば手前
の位置（θｓｔｌ）で停止することになる。この位置ず
れは、設定停止位置（θｓｔ）に対して±５〜１０度も
ずれているのが実状である。

【０００９】しかしながら、益々の自動化，省力化の強
化要請や多機能化に伴い、例えばプレス機械への材料供
給装置をクランク軸と連関をもって駆動するようになる
と、材料供給位置決め精度の点から上記±５〜１０度の
位置ずれは許され難くなって来た。また、絶対値はもと
より、運転時間に伴う温度上昇等によるバラツキ自体が
認められないとの指摘がある。

【００１０】本発明の目的は、クランク軸を所定の停止
位置にバラツキなく正確に停止させることのできるプレ
ス機械のブレーキ制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、設定されたク
ランク角度でＯＮ作動される主ブレーキのブレーキ力を
増減調整可能に形成された副ブレーキと、時々刻々変化
するクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
検出されたクランク角度データから角速度の変化率を求
める角速度変化率算出手段と、主ブレーキがＯＮ作動さ
れる設定ＯＮクランク角度からクランク軸を停止させる
クランク角度までの希望角速度変化率を設定する角速度
変化率設定手段と、算出された角速度変化率を入力とし
て実際角速度変化率が設定された角速度変化率となるよ
うに該副ブレーキを駆動制御するブレーキ力制御手段と
、を備えてなるプレス機械のブレーキ制御装置である。

【００１２】

【作用】本発明では、角速度変化率設定手段に無理のな
い範囲で適当と思われる角速度変化率を予め設定してお
く。プレス運転に入ると、主ブレーキは設定ＯＮクラン
ク角度でＯＮ作動されクランク軸を制動し始める。これ
と同時に、角速度変化率算出手段は、クランク角度検出
手段で検出したクランク角度から時々刻々変化するクラ
ンク軸の角速度変化率を算出する。すると、ブレーキ力
制御手段は、実際の角速度変化率が設定角速度変化率と
なるように、副ブレーキを駆動制御して主ブレーキのブ
レーキ力を増減調整する。よって、温度変化による摩擦
係数の変化等があったとしても、クランク軸を所定の停
止位置に常に安定してバラツキなく正確に停止できる。

【００１３】

【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）本プレス機械のブレーキ制御装置は、図
１，図２に示す如く、基本的構成（１０，２０，３０）
が前出図６に示す従来例と同一とされ、かつ副ブレーキ
４０とクランク角度検出手段（６１）と角速度変化率算
出手段（５１，５２）と角速度変化率設定手段（５８）
とブレーキ力制御手段（５１，５２）とを設け、主ブレ
ーキ（１０，２０）のブレーキ力を増減調整してクラン
ク軸１を設定角速度変化率（θａｓ）で減速しつつ、所
定位置（θｓｔ）にバラツキなく正確に停止できる構成
とされている。

【００１４】なお、従来例（１０，２０，３０）と同一
または共通する部分については、同一の符号を付しその
説明を簡略または省略する。また、図１では、副ブレー
キ４０とブレーキ解放手段３０のピストン３２とを、説
明便宜上、同一断面上にあるものとして図示したが、こ
れらは円周方向に適宜に離隔配設する方が主に加工上有
利であり、このようにしても実施できる。

【００１５】まず、副ブレーキ４０を、図１に基づいて
説明する。この副ブレーキ４０は、主ブレーキ（１０，
２０）のブレーキ力を増減調整する手段で、この実施例
の場合、バネ２３の付勢力を強弱化させることが可能に
ブレーキ作動手段２０と一体的に形成している。

【００１６】すなわち、可動型バネ受４１を、従来例の
固定型バネ受２２と異なり、本体３とボルト固定された
ケース２１に軸線Ｚ方向に変位可能と装着し、このバネ
受４１の変位量によってバネ２３の実質的付勢力を加減
するように形成している。ケース２１には、軸線Ｚ方向
に幅Ｃのガイド溝４３を設け、このガイド溝４３内にバ
ネ受４１と一体の鍔部４２を軸線Ｚ方向に変位可能に装
着している。ガイド溝４３を含むケース２１と、鍔部４
２を含むバネ受４１とは、油密シールされている。

【００１７】また、ガイド溝４３の鍔部４２を挟む一方
（左側）室に増圧路４５，他方（右側）室に減圧路４６
が接続されている。つまり、電磁弁４７のソレノイド４
７Ｓ２を励磁してＢポートに切替えると、一方室に油圧
を供給できバネ２３の実質的付勢力を増大できる。これ
とは反対に、ソレノイド４７Ｓ１を励磁してＡポートに
切替えれば、バネ受４１を左方向に移動しバネ２３の実
質的付勢力を減少できる。つまり、ブレーキ力の増減調
整が可能となる。この電磁弁４７（４７Ｓ１，４７Ｓ２
）の切替えは、詳細後記のブレーキ力制御手段（５１，
５２）によって適時に実行される。

【００１８】次に、クランク角度検出手段は、クランク
軸の回転に伴って時々刻々に変化する図４のクランク角
度θｉを検出する手段で、この実施例では図２に示す分
解能が０．０５〜０．１度のアブソリュートエンコーダ
６１から形成されている。なお、６２はクランク軸１の
回転速度検出器である。

【００１９】また、５０は、角速度変化率算出手段，角
速度変化率設定手段，ブレーキ力制御手段を一体的、有
機的に構成する制御盤で、演算，比較，命令，実行等を
司るＣＰＵ５１，各種プログラムや固定データを格納す
るＲＯＭ５２，各種データを一時記憶するＲＡＭ５３，
各種設定データ等を入力するキーボード５８，入力ポー
ト５４，出力ポート５５・５６等からなる。なお、図１
中の６５は、当該時における実際のクランク角度θｉを
表示するクランク角度表示器である。

【００２０】ここに、角速度変化率算出手段は、エンコ
ーダ６１で検出されたクランク角度データ（θｉ）から
、角速度変化率θａｉ＝θｉ／△Ｔ２　〔ここで、θｉ
＝｛（θｉ＋１）−（θｉ）｝−｛（θｉ）−（θｉ−
１）｝である。〕を求める手段で、演算式を記憶したＲ
ＯＭ５２とこれを実行するＣＰＵ５１とからなる。

【００２１】すなわち、エンコーダ６１で検出されたク
ランク角度θｉは、ＣＰＵ５１のコントロール下、ＲＡ
Ｍ５３に一時記憶される。少なくとも、経時的に前後の
３つのクランク角度データ（θｉ−１，θｉ，θｉ＋１
）が記憶される。すると、ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に
記憶された演算式に基づき、角速度変化率θａｉを算出
する。具体的には、図３のＳＴ２３で実行される。演算
された角速度変化率θａｉは、ＲＡＭ５３に一時記憶さ
れる。

【００２２】また、角速度変化率設定手段は、図４に示
す如く、主ブレーキ（１０，２０）をＯＮ作動させる設
定ＯＮクランク角度θｓからクランク軸１を停止させる
クランク角度θｓｔまでの希望角速度変化率θａｓを設
定する手段で、この実施例の場合、キーボード５８から
形成されている。このキーボード５８で設定入力された
設定角速度変化率θａｓは、ＲＡＭ５３に一時記憶され
る。

【００２３】但し、この角速度変化率設定手段は、全域
を一律の角速度変化率として設定するものに限定されず
、折線，曲線カーブ函数等として設定することができる
よう形成してもよい。また、キーボード５８等に限定さ
れず、例えばマトリックスデータ，カーブデータ等と表
現された設定すべき角速度変化率θａｓを記憶する例え
ばＲＯＭ５２から形成してもよい。

【００２４】なお、このキーボード５８は、ブレーキ（
１０，２０）をＯＮ作動させるＯＮクランク角度θｓの
設定入力手段等も形成するものである。

【００２５】次に、ブレーキ力制御手段は、角速度変化
率算出手段（５１，５２）で算出された角速度変化率θ
ａｉを入力として、実際角速度変化率θａｓａ（図４参
照）が角速度変化率設定手段（５８）で設定された設定
角速度変化率θａｓとなるように副ブレーキ４０（４７
Ｓ２，４７Ｓ１）を駆動制御する手段で、図３のプログ
ラムを格納するＲＯＭ５２とこれを実行するＣＰＵ５１
とからなる。すなわち、図３のＳＴ１４でＹＥＳ（θａ
ｉ＞θａｓ）の場合には、ソレノイド４７Ｓ１を励磁し
て電磁弁４７をＡポートに切替えバネ２３の実質的付勢
力を減少させ、ＳＴ１５でＹＥＳ（θａｉ＜θａｓ）の
場合には、ソレノイド４７Ｓ２を励磁してＢポートに切
替え増大させる。

【００２６】次に、この第１実施例の作用を説明する。 まず、クランク角度設定入力手段および角速度変化率設
定手段としての図２のキーボード５８で、図４に実線で
示す如く、主ブレーキ（１０，２０）をＯＮ作動させる
クランク角度θｓと角速度変化率θａｓとを予め設定す
る。

【００２７】ここで、プレス運転に入ると、ＣＰＵ５１
はクランク角度検出手段（エンコーダ６１）からの検出
クランク角度θｉを一定サンプリングタイムごとに読取
り（図３のＳＴ１０）、ＲＡＭ５３に記憶させる。この
読取・記憶は、連続して行われる。検出クランク角度θ
ｉは、クランク角度表示器６５に表示される。

【００２８】そして、ＣＰＵ５１は、検出クランク角度
θｉが設定ＯＮクランク角度θｓと等しくなる（ＳＴ１
１のＹＥＳ）と、電磁弁３５（ソレノイド３５Ｓ）をＯ
Ｎしてブレーキ作動手段３０を駆動し、主ブレーキ（１
０）をＯＮさせる。すると、クランク軸１はブレーキ部
１０のあたり具合や摩擦係数に応じた角速度変化率で減
速される。

【００２９】したがって、このままでは図７に示す従来
例の如く実際の角速度変化率がθａｈやθａｌとなるこ
とがあるから、停止位置のずれ（θｓｔｌ，θｓｔｈ）
が生じ得る。

【００３０】ここに、本発明では、停止位置θｓｔに正
確に停止できる。すなわち、角速度変化率算出手段を形
成するＣＰＵ５１は、ＳＴ１３でＲＡＭ５３に記憶され
ていた検出クランク角度データ（θｉ−１，θｉ，θｉ
＋１）とサンプリングタイム△Ｔとから実際の角速度変
化率θａｉ〔＝θｉ／△Ｔ２　〕を求める。

【００３１】すると、ブレーキ力制御手段としてのＣＰ
Ｕ５１は、算出した実際角速度変化率θａｉと設定角速
度変化率θａｓとを比較してθａｉ＞θａｓの場合（Ｓ
Ｔ１４）には副ブレーキ４０を減力制御して主ブレーキ
（１０，２０）のブレーキ力を緩め（ＳＴ１６）、一方
、θａｉ＜θａｓの場合（ＳＴ１５）には増力制御して
ブレーキ力を強め（ＳＴ１７）て、図４に示すように、
クランク軸１の実際の角速度変化率θａｓａを設定角速
度変化率θａｓに追従するように制御する。これは、ク
ランク軸１が停止されるまでサンプリングタイム△Ｔご
とに繰返し行われる（ＳＴ１３〜ＳＴ１８）。

【００３２】したがって、温度変化による主ブレーキ（
１０）の摩擦係数の増減変化等が発生したとしても、ク
ランク角度θｉを所定の停止位置（θｓｔ）にバラツキ
なく正確に停止できる。

【００３３】しかして、この第１実施例によれば、副ブ
レーキ４０とクランク角度検出手段（６１）と角速度変
化率算出手段（５１，５２）と角速度変化率設定手段（
５８）とブレーキ力制御手段（５１，５２）とを設け、
クランク軸１の実際の角速度変化率θａｉを理想的な設
定角速度変化率θａｓに追従するように主ブレーキ（１
０，２０）のブレーキ力を増減調整する構成であるから
、主ブレーキ（１０）のあたり具合や温度変化による摩
擦係数の変化が生じたとしても、クランク軸１を所定の
停止位置θｓｔにバラツキなく正確に停止できる。

【００３４】また、副ブレーキ４０は、主ブレーキのブ
レーキ作動手段２０の構成を巧みに利用して、バネ２３
の実質的付勢力を加減する構成とされているので、確実
動作による安全を保障しつつ実質的ブレーキ力を連続的
に増減調整できる。

【００３５】また、設定ＯＮクランク角度θｓにおいて
ブレーキ（１０）ＯＮ作動させる従来のオーブンループ
的制動制御に対して、本発明ではクランク軸１の実際角
速度変化率θａｉをいわゆるフィードック信号として目
標値たる設定角速度変化率θａｓに追従させるクローズ
ドループ制動制御であるから、従来は例えばＳＰＭが変
化・変動した場合に同じ停止位置θｓｔでクランク軸１
を停止させるには、図４に２点鎖線で示す用に設定クラ
ンク角度をθｓ→θｓ１へ都度に設定変更しなければな
らなかったが、本発明ではＳＰＭの大幅な切替えをしな
ければ設定ＯＮクランク角度θｓの都度の設定変更をし
なくとも停止位置θｓｔに正確に停止させることのでき
る取扱簡単で適用性が広いものである。

【００３６】また、角速度変化率算出手段，ブレーキ力
制御手段は、ＣＰＵ５２のコントロール化高速処理され
るので、超高速プレス機械にもそのまま適用できる。

【００３７】（第２実施例）本第２実施例は、第１実施
例がブレーキＯＮ作動用の設定ＯＮクランク角度θｓと
停止位置θｓｔとの関係から一義的に角速度変化率（θ
ａｓ）をセットするものと構成されていたのに対し、Ｓ
ＰＭに応じたブレーキＯＮ作動用の設定ＯＮクランク角
度θｓｓとこの場合の角度変化率θａｓｓとを、予め図
２のＲＯＭ５２またはＲＡＭ５３に書込んでおき、回転
速度検出器６２（図２参照）でＳＰＭを自動検出しかつ
ＳＰＭの値によって設定角速度変化率（θａｓｓ）を自
動セットする構成としている。

【００３８】ここに、第２実施例の角速度変化率算出手
段は、ＣＰＵ５１とＲＯＭ５２（またはＲＡＭ５３）と
から構成されているものと理解される。他の構成は図１
，図２に示す第１実施例の場合と同じである。このよう
に構成する理由は、ＳＰＭの大幅な切替えに対しても、
副ブレーキ４０を大型化することなく、上記クローズド
ループ制動制御を可能とするものである。

【００３９】したがって、この第２実施例では、図５に
示す如く、ＣＰＵ５１はまずＳＰＭを読取って（ＳＴ２
０）、ＳＰＭに応じた設定ＯＮクランク角度θｓｓを自
動セットし、かつ設定角速度変化率θａｓｓを自動選択
する（ＳＴ２１）。その後、検出クランク角度θｉが自
動設定ＯＮクランク角度θｓｓとなると主ブレーキ（１
０，２０）をＯＮ作動させ（ＳＴ２３，２４）、その後
第１実施例の場合（図３のＳＴ１３〜１８）と同様なＳ
Ｔ２５〜３０を実行して、ブレーキ力を増減調整しクラ
ンク軸１を所定の停止位置θｓｔに停止させる。

【００４０】しかして、この第２実施例によれば、回転
速度検出器６２を設けてＳＰＭを自動検出する、ととも
に検出ＳＰＭに応じて主ブレーキＯＮ作動用の設定ＯＮ
クランク角度θｓｓを自動設定し、かつ記憶された複数
の設定角速度変化率θａｓｓの中からＳＰＭに応じた最
適な一つを自動選択する構成とされているので、第１実
施例の場合と同じ作用効果を奏する他、さらにＳＰＭの
大幅な切替えがあっても、実際角速度変化率θａｉを自
動設定角速度変化率θａｓｓとなるように追従制御でき
る。よって、副ブレーキ４０を大型化しなくともクラン
ク軸１を所定の停止位置θｓｔにバラツキなく正確に停
止できる適応性が一段と広いものとなる。

【００４１】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、副ブレー
キとクランク角度検出手段と角速度変化率算出手段と角
速度変化率設定手段とブレーキ力制御手段とを設け、主
ブレーキＯＮ作動後のクランク軸の実際角速度変化率を
設定角速度変化率となるように副ブレーキを駆動制御す
る構成であるから、主ブレーキ用摩擦板のあたり具合や
温度変化による摩擦係数の変化が生じたとしても、クラ
ンク軸を常に所定の停止位置にバラツキなく正確に停止
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す全体構成図である。

【図２】同じく、ブロック図である。

【図３】同じく、動作を説明するためのフローチャート
である。

【図４】同じく、制動制御動作を説明するための図であ
る。

【図５】第２実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【図６】従来例を示す全体構成図である。

【図７】従来例の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１　　クランク軸 ３　　本体 ５　　ブレーキハブ ６　　受圧部材 ７，９　　摩擦板 ８　　押圧部材 １０　　ブレーキ部（主ブレーキ） ２０　　ブレーキ作動手段（主ブレーキ）２１　　ケー
ス ２２　　固定型バネ受 ２３　　バネ ３０　　ブレーキ解放手段（主ブレーキ）３１　　シリ
ンダ ３２　　ピストン ３３　　ピストンロッド ３５　　電磁弁 ３５Ｓ　　ソレノイド ４０　　副ブレーキ ４１　　可動型バネ受 ４２　　鍔部 ４３　　ガイド溝 ４７　　電磁弁 ４７Ｓ１，４７Ｓ２　　ソレノイド ５０　　制御盤 ５１　　ＣＰＵ（角速度変化率算出手段，ブレーキ力制
御手段） ５２　　ＲＯＭ（角速度変化率算出手段，ブレーキ力制
御手段） ５３　　ＲＡＭ ５８　　キーボード（角速度変化率設定手段）６１　　
エンコーダ（クランク角度検出手段）６２　　回転速度
検出器 ６５　　クランク角度表示器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　設定されたクランク角度でＯＮ作動さ
   れる主ブレーキのブレーキ力を増減調整可能に形成され
   た副ブレーキと、時々刻々変化するクランク角度を検出
   するクランク角度検出手段と、検出されたクランク角度
   データから角速度の変化率を求める角速度変化率算出手
   段と、主ブレーキがＯＮ作動される設定ＯＮクランク角
   度からクランク軸を停止させるクランク角度までの希望
   角速度変化率を設定する角速度変化率設定手段と、算出
   された角速度変化率を入力として実際角速度変化率が設
   定された角速度変化率となるように該副ブレーキを駆動
   制御するブレーキ力制御手段と、を備えてなるプレス機
   械のブレーキ制御装置。