JPH07275971A - トランスファー装置のトルク監視による異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレスのトランスファー装置の事故防止をさ
らに徹底する。 【構成】 駆動装置１、２におけるサーボモータ１１、
２１の駆動をサーボ制御装置１２、２２を介してビーム
の移動を位置的に制御し、プレス本体の作動と同調させ
るトランスファー装置において、特定のトランスファー
パターン毎に正常運転において測定した実トルク値Ｔを
標準とし、予め設定した偏差値を制御装置３のＣＰＵ３
２において加減した上限、下限のトルク値によって許容
トルク範囲を演算して記憶する。後刻同じトランスファ
ーパターンの成形作業に当っては、実トルク値が記憶し
た許容トルク範囲に含まれるか否か比較し、外れた領域
へ逸脱すれば直ちに検出する情報処理が組み込まれてい
る。 【効果】 従来の単にビームなどの位置的な制御だけで
は防止できなかった不特定部材の脱落、噛み込み、潤滑
不良、サーボモータの空転などの異常を瞬間的に検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトランスファープレスに
具えたトランスファー装置の機器と作業の安全確保に有
効な異常検出装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】トランスファープレスは複数の金型を上
下に並列し、プレス本体の左右両側にビーム駆動装置を
設け、この両者を金型間で水平に結んで架設された２本
のビームへ昇降運動（リフト運動）、前進後退運動（フ
ィード運動）、開閉運動（クランプ運動）の三次元の運
動を組み合わせて、両ビームの内向きに取り付けられた
フィンガーの間にワークを掴んでプレスの運動に同調し
て移動し、複数の成形作業を同時に並行して進行する能
率的な鍛造プレスの一型式を呼ぶ。

【０００３】トランスファープレスが正常に運転を継続
するための最大の条件は、プレスの作動と各金型へワー
クを供給し、成形後は離脱して次の金型へそれぞれ搬入
するトランスファー装置の作動が完全に同調することで
ある。もし同調しなければ、トランスファー装置のフィ
ンガーが下降してくるプレスラムと金型の間に挟まれて
重大な破損事故を誘発する可能性があるからである。そ
のために当初はトランスファーの作動をトランスファー
プレス自体の駆動機構から取って、カム機構や歯車、ラ
ックなどの機械的な要素を組み合わせた伝達機構を通じ
て同調するように設定していた。また、この伝達の途中
で発生する種々のトラブルに対応するための従来技術も
多数提案されている。

【０００４】たとえばプレスのメインシャフトに取り付
けたパルス発生器と、該メインシャフトに連結されたロ
ータリカムスィッチ側に取り付けた別のパルス発生器と
が交互にパルスを発生するように組み合わせ、一方のパ
ルス発生器からのパルス間に他方のパルスが挟まれない
ときには非常停止をかける特公昭５５−３２４８０号公
報、送り設定デジタルスィッチで設定された値に予め予
定した値を加算した加算値と、モータの回転量から得ら
れる現在値とをコンパレータで比較し、現在値が前記の
加算値を超えたときに停止信号を出力する特開昭６０−
４４１３７号公報、フィードバーの一連の動作のうち、
ある特定の停止点におけるフィードバーの位置を計測す
る距離計を具え、フィードバーの位置を監視する特開平
３−２２６３２５号公報、予め記憶したワークの正常な
有無の条件と実運転において検出したワークの有無とを
各ステーション毎に比較する実開昭６１−６３３３２号
公報など多数に上る。

【０００５】しかしこのような機構はカム円板や歯車ラ
ックなどの組合せが決っているから、ビームの３方向運
動の行程長さ（ストローク），タイミング，速度も固有
の一定数値しか実行できず、ワークの大きさや種類によ
って適当に変動することはできないから、ワークの変動
の少ない大型の自動鍛造プレスなどを除くと使用上の課
題が生じてくる。すなわち一般に広く使用されているト
ランスファー型の鍛造プレスは取扱うワークが多種類小
量生産であり、そのため固定化した搬送装置で必要なビ
ームの移動を実施するために金型の配列やビームに装着
するフィンガーを交換してこの問題に対応しているが、
これが生産性を低下し、保守点検を煩雑なものとしてい
ることは言うまでもない。また機構上も複雑な組合せと
なり剛性を保った部材を多数使用するために大型の駆動
装置となって鍛造プレスの左右側面に大きな空間を占め
るという課題もある。

【０００６】近年は従来のプレスの駆動機構とは独立し
た駆動機構としてサーボモータを具え三次元的なフィー
ドバーの立体運動を制御する思想が採り入れられ、トラ
ンスファー機構が複雑な運動を継続する場合の各ストロ
ークや動作のタイミングをソフトウェアで自在に設定し
て、前記の課題の大半を解決した技術が開発されてい
る。しかし、このときには、プレスの作動とトランスフ
ァーの作動とは直接の関連性が失われ双方が独立して作
動するから、結果として完全に同調するためには従来以
上の精緻な制御が不可欠の前提となる。

【０００７】特開昭６２−９７３１号公報はトランスフ
ァー装置がプレス本体の駆動から切り離された独立した
サーボ機構によって作動するときの、両者の同調を担保
するために提案した従来技術である。この技術では、ト
ランスファープレスのプレスの現在位置に対応してトラ
ンスファープレス装置の被制御対象部材の目標位置を決
定し、この目標位置に被制御対象部材を追従制御させる
のみならず、被制御対象部材の現在位置を目標位置に対
応して決定される許容誤差の限界値と比較することによ
り、その限界を超えたときには速やかに対応することを
内容とする。一般に公知のサーボ制御はモータの目標位
置を示すデータが与えられると、エンコーダなどによっ
てフィードバックされるモータの現在位置を示すデータ
が上記目標位置に追従する制御動作を行なうことを基本
としているのに対し、本従来技術では許容誤差の限界を
算出して位置が限界を超えたときには、警報、停止など
の非常手段を発動することを要旨としている。

【０００８】図５（Ａ）はサーボモータ１１ａの作動に
よるビーム４ａの動きを例示した斜視図であり、ラック
１０１はピニオン１０２と噛合しているから、ピニオン
軸に連結したサーボモータ１１ａが回転すると、その回
転方向に応じてビーム４ａがアドバンス動作、またはリ
ターン動作を行なう構成となっている。このサーボ制御
について図（Ｂ）に示すように予め設定した許容範囲の
位置の誤差を設定して制御装置の中へ記憶させ、所定の
許容範囲から位置を逸脱する状態が発生すれば、直ちに
警報の発令、装置の非常停止などを命令する信号を出力
して大事故を未然に防止することができると謳ってい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の機械的な部材の
連結と組み合せに依存したトランスファープレスとトラ
ンスファー装置の同調機構も、サーボ制御を採用した電
気的な同調機構も、何れにも全て共通する思想として認
められることは、トランスファープレスの作動位置に対
するトランスファー装置の作動位置、具体的には予め決
めたビームの特定の１点の位置の確認とその異常の検出
に限られる点である。しかし、現実に両者の位置が正常
な関係から外れていることを検出しただけでは、全ての
事故を防止するには制御の情報が過小に失し、タイミン
グ的に既に遅きに失する場合も稀でないことは、実作業
において経験的に教えるところである。現在のトランス
ファー装置の検出対象とする部材、たとえばビーム（フ
ィードバー）の特定の１点の位置はプレスの作動に対し
て正常な関係を維持しているが、ビーム周辺の部材の全
ての位置を検出するわけではないから、被検出部材以外
の部材のどれか一部が脱落したり、その部品の一部が駆
動部分や駆動伝達経路に填り込み噛み込んだときでも、
その瞬間の被検出対象部材の位置に異常がなければ、大
きな事故の発生を予知することはできない。

【００１０】あるいは、サーボモータと駆動の伝達機構
の部材の何れかが脱落したとき、被検出部材の現位置が
正常であっても次の作動の伝達が中断するから、サーボ
モータは空回転してビームの正常な位置の変換が伝わら
ず、次の瞬間には作動するプレスの金型などと干渉して
トランスファー装置の大破損を招来することもあり得
る。

【００１１】その他のケースとして、潤滑油が適量作動
部に行き渡らない状態であれば、サーボモータに過大な
負荷が掛かって短時間の間に作動不良に陥る前兆となる
ことがある。しかし、このトラブルの予測は単純にビー
ムの位置を検出するだけでは何の予見も与えない。

【００１２】本発明は以上に述べたように、トランスフ
ァープレスとトランスファー装置との同調を確実に保証
するには、単にトランスファー装置の位置の検出を主体
とする制御だけでは不十分である点に着目し、不測の大
事故の可能性を常に潜在している従来の懸念を完全に払
拭した新規なトランスファー装置の制御手段の提供を目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係るトランスフ
ァー装置のトルク監視による異常検出装置は、トランス
ファープレスの駆動機構から独立したサーボ制御装置に
よって三次元的に移動するビームの位置を制御する機構
を基本とし、特定のトランスファーパターン毎の正常運
転で実測したトルク値を当該パターンの標準トルク値と
し、当該標準トルク値に予め設定した偏差値を加減した
上限トルク値と下限トルク値とで特定する許容トルク範
囲を演算して制御装置に記憶し、前記特定のトランスフ
ァーパターンを以後実操業する毎に測定する実トルク値
を許容トルク範囲と比較し、当該範囲を逸脱した瞬間に
検出することによって前記の課題を解決した。

【００１４】また、当該構成において、検出後直ちに非
常警報を発し、または直ちに非常停止する機能を付加す
ることが好ましい実施例である。

【００１５】

【作用】図１は本発明の作用を示す情報のフローチャー
トである。昇降、前進後退、開閉とビームの立体的な運
動はそれぞれ独立した駆動装置１、２のサーボモータ１
１、２１によって駆動されるが、その作動は制御装置３
によって全て制御されてトランスファープレス本体の作
動と同調する。サーボモータの作動量はフィードバック
パルスとしてサーボモータ制御装置１２、２２へ入力
し、入力されたそのトランスファーパターンにおける制
御用のパルスと比較して調整を受け、常に正常な位置を
維持するように位置制御を受ける。本発明の特徴はこの
機能に加えてサーボモータの正常運転における実トルク
値を実測してサーボモータ制御装置１２、２２からＡ／
Ｄ変換器３１を介して制御装置３のＣＰＵ３２へ入力さ
れ、記憶される機能がさらに重なる点にある。

【００１６】同一のトランスファープレスであっても、
ワークの形状、金型の形状、配置、など全てロット毎に
成形条件が異なるから、複数の素材や中間成形品を搬送
し金型内へ供給するトランスファー装置の運動もまた、
全て異なる。これらの運動を駆動するサーボモータもワ
ークの搬送距離、搬送速度（サイクルタイム）、ワーク
の重量などによって負荷するトルク値が当然変動する
が、正常に運転が継続している状態のトルク値を実測
し、図ののように横軸にトランスファープレスの作
動、すなわちストロークの始点と終点をプレスの軸角度
で示し、縦軸にサーボモータへ負荷するトルク値を実測
して時間的な変動を表示したものである。この実トルク
値に予め設定した割合の上限、下限を増減する。これは
余りに１点制御で拘束すれば停止、警報が頻発して作業
性を著しく損うから、ある範囲の幅を許容するのであ
る。たとえば実トルク値＋１０％の上限トルク値、実ト
ルク値−１０％の下限トルク値と定めれば実際的であ
り、適宜その許容の限界を設定して制御装置３へ入力
し、実トルク値に加減する演算を行ない記憶する。（図
の）

【００１７】このように正常運転時の実トルク値を標準
トルク値として記憶し、上限、下限の変動を増減した許
容トルク範囲を領域Ｉと呼び、その他の範囲を領域IIと
して制御装置内に記憶しておけば、このトランスファー
パターンと同一パターンの成形工程を後刻繰り返すとき
に、そのパターンを指定して制御装置へ入力すれば（図
の）、単なる位置的な制御によるプレス本体との同調
を実行するだけではなく、異常トルクの発生の瞬間を捉
えてトランスファー装置の異常を直ちに検出する作用が
現われる。

【００１８】

【実施例】図２は本発明実施例の斜視図である。中央の
トランスファープレス本体とビーム４の内側に取り付け
られる多数のワーククランプ用フィンガーは図示を省略
している。トランスファー装置は図示を略したプレス本
体の左右側に駆動非装置１、２をそれぞれ具え、両駆動
装置間に２本のビーム４を横架している。駆動装置１に
おいて、昇降運動を駆動するサーボモータ１１Ａはボー
ルねじ１３Ａを回動してこのねじと螺合する上下移動台
１４を移動する。サーボモータ１１Ｂはボールねじ１３
Ｂを回動してこのねじと螺合する左右移動台１５を前進
後退させる。また、サーボモータ１１Ｃは中間点を境に
相互に逆方向へ螺刻したボールねじ１３Ｃを回動してこ
のねじと螺合するクランプスライダー１６を介してビー
ム４を開閉する。もう一方の駆動装置２のサーボモータ
２１Ａ、２１Ｃと併せて合計５個のサーボモータが独立
した作動を行ない、ビームを前進後退、昇降、開閉の立
体運動を行なって一体的なトランスファー作用を成立さ
せる構成となる。

【００１９】図３はこの発明の制御方法を示した制御機
能ブロック図である。この発明のトランスファー装置は
５本のねじ軸と連結した５台のサーボモーターを具え、
それぞれのサーボモータの回動は制御装置３のパルス発
生機３３から発生するパルス信号が駆動回路を介してサ
ーボ制御装置１２、２２へ出力され、この指令通りの回
動を行う。サーボモータの実際の回転数はパルス発生の
エンコーダを使用したパルス検出器（ＰＧ）１７、２３
からフィードバックパルスとして送り返され、サーボ制
御装置へ入力されて、比較して再びパルス信号として作
動の指示が出力される。同じ制御が必要な２台のサーボ
モーターについては、２台のサーボ制御装置１２の間に
同期比較器１８を設けてパルス信号の不一致をチェック
し、不一致があればＣＰＵ３２を介してシーケンサー３
４に異常状態発生をフイードバックし、プレス他周辺装
置制御部３５を働かせ作業員に異常を知らせる。

【００２０】同様にサーボ制御装置１２，２２から出力
される実トルク値が、ＣＰＵ３２に記憶した許容トルク
範囲と比較して外れた数値となったときには、シーケン
サー３４から周辺装置制御部３５へ出力信号が命令さ
れ、警報器３９からの吹鳴、または非常停止が瞬時に実
行される。

【００２１】制御装置３の本体はマイクロコンピュータ
であって、中央演算機構ＣＰＵ３２をはじめ、ＲＯＭ，
ＲＡＭおよびフリップフロップ回路のパルス発生機３３
および必要なインターフェイスＩＦからなっている。各
搬送運動のパターン（トランスファーパターン）の特定
はプログラミングしたフロッピーデスクの差込装置３６
から入力し、運動をいくつかのパターンに標準化して分
類した初期条件をフロッピーデスクによって入力すると
ともに、分類し切れない特記事項をキーボート３７へ打
ち込んで補充することもできる。また、既に設定した許
容トルク範囲の領域を作業性や安全性の点から変更する
ときも、キーボード３７からの書き込みによって簡単に
実施できる。

【００２２】これらの入力はＩＦを介してＣＰＵ３２へ
入り演算処理してＲＡＭのそれぞれの領域へ蓄えられる
とともに、ＣＰＵ内でデータを画像処理して表示回路へ
出力し表示装置ＣＲＴ３８へグラフィックな動作線図
と、数字で表示される。この一例は図４で示すとおり
で、所望の設定数値をＣＰＵ３２にキーボード３７から
入力して得られたものであり、それぞれの動作線図の実
画面は色分けされている。Ｐはプレス動作線図、Ｆはフ
イード動作線図、Ｌはリフト動作線図、Ｃはクランプ動
作線図を示す。

【００２３】この動作線図は一種のシュミレーションで
もあり互いの動作のタイミングが的確に把握できる。ス
トローク長さ及び始点と終点の時間（角度）を決めると
ＣＰＵ３２はプレス動作線図Ｐを除いた３方向の動作を
ソフトスタートしソフトストップする速度曲線に基づい
たパルス信号を発生させる。ＣＰＵへの入力および各部
分の駆動後フィードバックされて再入力される数値はす
べてＩＦを介して必要なデジタル−アナログ間の変換を
受け二価化してＣＰＵへ送られることは言うまでもな
い。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通り、サーボ制御
機構によってトランスファー装置の三次元的な各運動を
コントロールする型式であり、トランスファープレス本
体の作動とトランスファー装置各部の作動を完全に同調
させる位置制御を行なうとともに、この位置制御だけで
はなお、完全に払拭し切れない可動部材同士の突発的な
干渉による大きな破損事故の可能性を確実に断ち切り、
装置の正常運転の継続と事故の防止を常に保証する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を示す情報のフローチャートであ
る。

【図２】本発明実施例の斜視図である。

【図３】実施例の制御機構を示すブロック図である。

【図４】ＣＲＴ表示画面の一例を示す。

【図５】従来技術の一例の斜視図（Ａ）とＣＲＴ画面の
一例（Ｂ）を示す。

【符号の説明】

１ 駆動装置 ２ 駆動装置 ３ 制御装置 ４ ビーム 11 サーボモータ 12 サーボ制御装置 13 ボールねじ 17 パルス検出器 21 サーボモータ 22 サーボ制御装置 23 パルス検出器 31 Ａ／Ｄ変換器 32 ＣＰＵ 33 パルス発生器 Ｔ トルク値の変動線図 Ｐ プレス動作線図 Ｆ フィード動作線図 Ｌ リフト動作線図 Ｃ クランプ動作線図

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【手続補正書】

【提出日】平成７年２月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トランスファープレスの駆動機構から独
   立したサーボ制御装置によって三次元的に移動するビー
   ムの位置を制御するトランスファー装置において、特定
   のトランスファーパターンごとの正常運転で実測したト
   ルク値を当該パターンの標準トルク値とし、当該標準ト
   ルク値に予め設定した偏差値を加減した上限トルク値と
   下限トルク値とで特定する許容トルク範囲を演算して制
   御装置に記憶し、前記特定のトランスファーパターンを
   以後実操業するごとに測定する実トルク値を許容トルク
   範囲と比較し、当該範囲を逸脱した瞬間に検出すること
   を特徴とするトランスファー装置のトルク監視による異
   常検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、検出後直ちに非常警
   報を発し、または直ちに非常停止することを特徴とする
   トランスファー装置のトルク監視による異常検出装置。