JPH0775741B2 - ワークフィーダ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動プレス機械システムにおいてプレス機械の
動きに連動して自動的にワークの搬入搬出を行うワーク
フィーダ装置に係わり、特に信頼性が高く稼働性のよい
ワークフィーダ制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、自動化されたプレスシステムにおいてワークを自
動的に搬入搬出するにはプレスのクランク回転に機械的
に連動し回転するロータリカムスイッチからの接点信号
と機械的リンク構造によって、該構造によってあらかじ
め定められた構造機構手段によって左右移動、上下移動
及びクランプ、アンクランプ動作機構の働きを実行して
いた。即ち、予め設定されたモーションカーブに従っ
て、例えば、プレス機械のクランク角度が所定の角度に
なったときに働くリミットスイッチからの信号によって
ワークフィーダ（以下フィーダと記す）の起動を開始
し、フィーダはワークの搬入搬出作業を予め定められた
モーションカーブを描くように行うリンク構造とモータ
の回転速度の制御に従って実行する。さらにフィーダの
動作が所定の位置に来たことをリミットスイッチ等によ
って検知し、プレス機械に伝送してプレス機械の次の動
作を開始させていた。

また別の手段ではプレス機械のクランク回転に連動する
カム機構の組み合わせや機械的動作によってワークフィ
ーダの各軸を連動駆動していた。

ところが、上述のリミットスイッチによる手段では機械
的動作の時間的ばらつきを見込んで所定の動作が完了し
たことを確認しないで次の動作に移る必要があり、ま
た、機械的な動きではその運動動作の速度にも限度があ
る為にプレス機械システムの稼働速度を高め、しかも信
頼性の高い制御を行うにはフィーダ装置の動きをプレス
のクランク角度に対して、より精密に対応させる必要が
あり、その為にプレスのクランク角度を精度良く検出す
るセンサ、例えばシンクロによって計測されたクランク
角度に対応して予め定められたフィーダ機構の位置を正
しく電気的に制御するサーボ機構等による手段が用いら
れるようになった。

次に上記の運動を制御するための回路を第８図によって
説明する。

第８図において82はプレスのクランク回転軸に取り付け
られクランクの回転角をアブソリュートで計測できるシ
ンクロ発信機であって、83はシンクロ発信機からの角度
情報をディジタルコードに変換するための変換回路であ
る。ディジタルコードに変換されたプレスのクランク角
度の計測値は制御用のコンピュータ81に入力される。コ
ンピュータ81は入力されたクランク角度に対応して予め
記憶装置に記録されているフィード軸、上下軸、クラン
プ軸の各位置情報を読みだし、位置指令信号を作成す
る。88はフィーダの移動３軸にそれぞれ取り付けられた
位置検出用のシンクロ発信機である、図においては１軸
分のみを図示し他の２軸は同様なので省略している。シ
ンクロ発信機88によって計測された、例えば、フィーダ
軸の位置情報は、シンクロ発信機88からの角度情報をデ
ィジタルコードに変換するための変換回路89によってデ
ィジタルコードに変換され、制御用のコンピュータ81に
入力される。コンピュータ81に入力されたフィーダ軸の
位置情報は前述した予め作成されている位置指令信号と
比較して偏差信号を作成し、クランク角度に対応して予
め記憶装置に記録されているフィード軸の位置情報と同
様に予め定めて記憶装置に記録されている該偏差信号に
対応したフィード軸駆動モータの速度指令信号をディジ
タルコードで作成して出力する。コンピュータ81から出
力されたフィード軸駆動モータの速度指令信号はディジ
タルアナログ変換回路84によってアナログ信号に変換さ
れた後サーボ増幅器85によって適切なパワまで増幅され
てサーボモータ86を駆動する。サーボモータ86はフィー
ド軸を駆動するとともに機械的に結合されているタコジ
エネレータ87によってサーボモータ86の回転数が計測さ
れ、回転数の計測値はサーボ増幅器85に戻されてフィー
ドバックループを形成して安定なモータ回転の制御を行
う。サーボモータ86によって駆動されるフィード軸に
は、前述したフィード軸の位置情報を検知するためのシ
ンクロ発信機88が結合されていて、フィード軸の正しい
現在位置を計測して制御用コンピュータ81に入力してい
るので予め定めた条件に従ってプレスのクランク角度に
対応してフィーダを制御することが出来る。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のような、プレス機械の動作におけるクランク角度
に対応してフィーダ機構各部の動きが予め定められた位
置を移動するようにサーボ機構等によって制御する手段
によると、特定の条件のワーク加工であるとプレス機械
による加工動作に無駄な時間を生じることが無く効率の
良い作業を行うことが可能である。しかしながら、ワー
クフィーダの動きはプレス機械のクランク角度に対応し
て予め固定されているが、上述したワークフィーダ各軸
の動作ストロークは電気的な同期式では可変、機械的な
駆動方式では半固定になっている為に、逆に、プレスす
べき金型の設計やモータの最適駆動に制限を生じてい
た。

すなわち、金型との干渉を考慮しながら、プレスが下死
点を通過した後においては各軸動作角はなるべく早め
に、下死点前は各軸動作角はなるべく遅めのほうが各軸
の駆動モータの負荷が小さくなり、制御上、或いは製作
コストの上から好ましく、従って、金型の形状や大きさ
に合わせて各軸の動作角やストロークを設定出来ると、
金型の設計上に制約を生ぜず、各軸モータの性能を最大
限に利用できるが、従来の制御装置においてはそのよう
な設定をすることが不可能であった。

本発明においては、上述の問題点を解決して、プレス加
工すべきワークの形状寸法即ちプレスの金型の形状寸法
に対応して最適のモーションカーブを自動設定できるワ
ークフィーダ装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上述の問題点を解決するために、本発明に基づくワーク
フィーダ制御装置においては、プレス機械のクランク回
転角度に対応し、立体方向に移動してプレス機械によっ
て加工すべきワークを自動的に前記プレス機械上所定の
加工位置に搬入搬出する少なくとも二軸以上のモーショ
ンカーブ設定可能な可動軸によって構成されたワークフ
ィーダを含む自動プレス加工システムにおいて、該ワー
クフィーダを構成する任意の可動軸が動作を開始するタ
イミングのプレスクランク軸回転角度値設定手段と、該
可動軸が動作を終了するタイミングのプレスクランク軸
回転角度値設定手段と、前記設定された動作開始角度値
および動作終了角度値より該可動軸のモーションカーブ
を演算設定する手段とを含むようにした。

［作用］ 本発明においては、ワークフィーダを構成する任意の可
動軸が動作を開始するタイミングのプレスクランク軸回
転角度値設定手段と、該可動軸が動作を終了するタイミ
ングのプレスクランク軸回転角度値設定手段と、前記設
定された動作開始角度値および動作終了角度値より該可
動軸のモーションカーブを演算設定する手段とを含むよ
うにしたので、加工すべき金型に対応して該ワークフィ
ーダの動作開始角度値および動作終了角度値を設定する
ことによって各フィーダ軸駆動モータのモーションカー
ブを自動設定でき、従って、どの様な金型の構造寸法に
たいしても安全適切なフィーダの動きを得ることができ
る。

［実施例］ 以下本発明によるワークフィーダ制御装置の実施例につ
いて図面を参照して説明する。第１図は自動プレス機械
とワークフィーダ装置が結合された図であって、第２図
はワークフィーダのフィーダ部を取り出した略図で第３
図にその動きの例を示している。第４図にはプレスのク
ランク角度に対応したフィーダ各軸の動きを示してお
り、第５図には本発明に基ずくワークフィーダ制御装置
の回路のブロック図を示している。

また、第６図には、ワークフィーダ制御装置内のコンピ
ュータで算出記録したフィーダ各軸の動きを示すモーシ
ョンカーブテーブルの一例を、第７図には本発明に基づ
くワークフィーダの動きをモニタするためのモニタ部操
作の一例図を示している。

第１図において１はプレス本体であって２はクランク軸
から懸垂され、下部に設けられた下型３との間に置かれ
たワークに対して力を加えてプレス加工をする上型であ
り、４はプレスのクランク角度を表示する計器であっ
て、クランク角度を検出してフィーダへの指令信号を発
生するためにクランク軸に取り付けられているシンクロ
発信機からの信号によって動作させられている。

５は図面上で左右に移動してワークの搬入搬出を行うた
めのフィーダであり、６、７はフィーダの上下運動をす
るためのシリンダであって６−ｂ、７−ｂは前記シリン
ダがフィーダ５を上昇させた所を示しており、５−ｂは
フィーダ５がシリンダ６、７によって上昇するとともに
図面上で省略されているフレームを左右に移動させせる
為の機構によって左に移動した状況を示している。

第２図において、５−１、５−２は第１図において説明
したプレスに対して前後に二条設けられているフィーダ
５を示しており、加工すべきワークは、該二条の各フィ
ーダ５−１、５−２にそれぞれ対向して設けられたアイ
アンハンド10−１、10−２、10−３によって保持されて
搬入搬出がなされる。フィーダ５を上下左右に移動させ
るための駆動体およびワークのクランプ、アンクランプ
を行なうための駆動体は、図面上では省略している。ア
イアンハンド10−１、10−２、10−３は、図ではフィー
ダに等間隔で三対取り付けられているところを示してい
る。アイアンハンドが三対もうけられているのは、一挙
動で三個のワークを同時に移動させる為である。

第３図には上述したフィーダの動きを六例例示してい
る。即ち、（Ａ）図においてはクランプしたワークを図
面上で右に移動してプレスの金型の間に搬入し、クラン
プを外した後そのまま横に逃げた後左に戻ってクランプ
位置に移動する。（Ｂ）図においては（Ａ）図の動きで
はワークが金型に干渉する場合の為の動きであって、ク
ランプしたワークを図面上で上に持ち上げて金型を逃げ
て右に移動して次の金型の上で下におろし、ワークをア
ンクランプした後（Ａ）図と同様に、横に逃げた後当初
のクランプ位置に戻る。（Ｃ）図から（Ｆ）図までの四
例は主としてワークをクランプではなくバキュームによ
って保持するときの動きを示している。すなわち、
（Ｃ）図はワークをバキュームによって保持した後上に
持ち上げて次の金型の位置まで移動し、下におろしてワ
ークを解放する。（Ｄ）ないし（Ｆ）図も金型において
ワークをバキュームによって保持するために上下に移動
する動きを有しており、その間の動きはプレスと金型お
よびワークの形状に対応して相互に干渉しないで最も近
いみちを通るように設定している例を示している。第４
図の説明においてはワークを金型の間を移動するように
説明したが、フィーダは、勿論金型の間のみではなく、
搬入装置と金型、金型と搬出装置との間等、所定の設備
装置の間をワークを移動させるために必要な動きを設定
することができる。

第４図においては上記したフィーダの動きとプレスの動
きとの連動動作を示している。

即ち、第４図において、曲線ｄはプレスのクランク角度
に対応したプレスのスライドのストロークを示してお
り、０度が上死点、180度が下死点であって、下死点に
おいて金型が最も下部まで追い込まれ、ワークに力が作
用して加工される。

曲線ａはフィーダがワークをフィードする動きを示して
おり、ａ−１はフィーダの前進方向、ａ−２はフィーダ
の戻り方向の動きを示している。曲線ｂはフィーダの上
下方向の動きを示していてｂ−１は降下方向の動きを示
している。即ちフィーダが前進して所定の位置（曲線ａ
−１における最上部）に到達するやや前から降下を始
め、完全に最下点に到達する直前に、ワークをクランプ
するメカニカルハンドは曲線ｃ−１に示すようにアンク
ランプしてワークを金型に装着する。メカニカルハンド
がアンクランプしてワークが金型上に置かれる瞬間にフ
ィーダは曲線ａ−２に示すように戻り運動を始め、プレ
スに干渉しない適切な位置まで戻った時にプレスはクラ
ンク角度180度即ち下死点に到達してワークに対する加
工動作を行う。加工を完了してプレスの上型が上昇を始
めフィーダと干渉しない位置まで上昇すると曲線ｃ−２
に示すようにクランプ動作を始める。フィーダには第３
図ａに示すようにメカニカルハンドがフィード距離でけ
離れて複数個装着されているので先にワークをフィード
してきた隣のメカニカルハンドが加工を完了したワーク
をクランプし、先にワークをフィードしてきたメカニカ
ルハンドはもとにもどって次に加工すべきワークをクラ
ンプする。ワークをクランプした瞬間に曲線ｂ−２に示
すようにフィーダは上昇運動を行い、ワークが金型と干
渉しない位置まで上昇すると曲線ａ−３に示すようにフ
ィーダは再び前進を始め、プレスのクランク角度360度
の位置で本説明の始め即ちクランク角０度の状態にな
る。

各曲線、ａ、ｂ、ｃ、はフィーダがワークを保持して高
速運動を行うので不要な加速度が掛からないように適切
な曲線になるようにクランク角度に対応して設定されて
いる。

次に上述の動作を制御するための回路を第５図によって
説明する。

第５図において11は操作パネルであって、所定のモーシ
ョンカーブパタンと開始角及び終了角等加工すべきワー
ク対応して該プレスシステムに入力すべき諸条件を該操
作パネルで設定し、これらの諸条件はインタフェース回
路12を経由してコンピュータ（以下CPUと記す）13に入
力する。CPU13においてはフィーダ各軸のモーションカ
ーブテーブルを計算して記憶装置14に記録する。

CPU13には、プレスのクランク角度センサ17の計測値が
インタフェース回路18を経由して入力されており、該ク
ランク角度センサ17の計測値に対応し、前述したモーシ
ョンカーブテーブルに従って、フィーダ各軸15a〜15i〜
15nに対して位置指令信号を出し、フィーダ各軸は指令
されたモーションを実行する。

次に本回路のフィーダ制御動作を詳細に説明する。操作
パネル11においては第３図に例示したような各種モーシ
ョンカーブパタンの内から加工すべきワークと金型の条
件にあわせて所定のパタンを選択設定し、また第４図に
示したようなプレスのクランク角度に対応する動作角を
開始角値と終了角値で設定する。操作パネル11で設定し
た各設定値は、インタフェース回路12においてCPUに入
力するに適したコードに変換してCPU13に入力する。該C
PU13には前述した各種モーションカーブパタンに対して
設定したモーションカーブの開始角値と終了角値を設定
すると、それぞれのモーションカーブをフィーダの動き
が正しくトレースするに必要なプレスのクランク角度に
対応するフィーダ各軸の位置を演算算出するプログラム
が記録されているので、前記設定入力したモーションカ
ーブパタンと該モーションカーブの開始角値と終了角値
に対応し、前記プログラムに従ってモーションカーブテ
ーブルを作成して記憶装置14に記憶させる。

モーションカーブテーブルを作成するブログラムはそれ
ぞれのフィーダ各軸が滑らかな動きをするように、例え
ばサイクロイド曲線状の動きをするようなカーブを創成
するようにプログラムが組まれており、算出した結果
は、例えば第６図に示すような表が得られる。

第６図においては左端縦方向にプレスのクランク角度が
記入され、その右に並んでフィーダ各軸の位置がそれぞ
れ各軸に対して定めた基準位置からのストローク値とし
て記入される。ただし、第６図においては目視の都合で
通常の表として示したが、実際の記憶装置14にはそれぞ
れの記入欄に対応する番地が指定されてデジタルコード
で記憶される。

次に、該プレス加工システムを起動させると、クランク
角度センサ17が該プレス機械のクランクの現在の角度を
計測し、該計測値はインタフェース回路18でCPUに入力
するに適したコードに変換してCPU13に入力する。

CPU13に於いては、入力したクランク角度値に対応し
て、前述した記憶装置14に記憶させたモーションカーブ
テーブルからフィーダ各軸15a〜15i〜15nの指令位置を
索引し、さらに、後述するフィーダ各軸それぞれの位置
情報と比較してフィーダ各軸の駆動信号を作成し、該駆
動信号をデジタル値でフィーダ各軸15a〜15i〜15nの制
御回路に供給する。

次に各フィーダの動きをフィード軸15aを代表して説明
する。

フィード軸15aの制御回路の入力部にはデジタルアナロ
グ変換回路（以下DACと記す）51が設けられていて、該D
AC51に於いてはデジタル値で入力した該フィード軸の駆
動信号をアナログ値に変換してサーボ増幅器52に入力す
る。サーボ増幅器52は入力した駆動信号と後述するタコ
ジェネレータ54の値とを比較し、差の電圧にしたがって
サーボモータ53を駆動する。サーボモータ53にはタコジ
ェネレータ54が結合されていて該サーボモータの回転速
度を検出し、検出した該回転速度を前述したサーボ増幅
器52に戻すことによって、サーボモータ53はCPU13から
入力された駆動信号に従った指令どうりの回転速度で回
転する。従って該サーボモータ53に結合したフィード軸
は指令どうりの速度で移動する。

フィード軸にはフィード軸の位置センサ55が結合されて
いて該フィード軸の現在の位置を検出している。該位置
センサ55の計測値はインタフェース回路16でCPUに入力
するに適したコードに変換してCPU13に入力する。CPU13
に於いては入力した該フィード軸の位置情報と前述した
モーションカーブテーブルから索引した該フィード軸の
指令位置を比較し、その偏差の大きさに対応して駆動信
号を作成して該フィード軸の制御回路に供給する。

従って、各フィード軸はCPUからの指令値に従いプレス
のクランク角に対応して移動するので、フィーダは指令
どうりの動きでモーションカーブを描くことになる。

第７図にはフイーダの指令と動きとをモニタするための
モニタの一操作例を示している。まず、該プレスシステ
ムの運転モードを操作パネルのモード選択スイッチで連
動モードにすると（α）、液晶で構成したモニタの画面
には連動モードに於ける現在値のモニタ表示とともに、
運転中の搬送パタンと主要な設定データ及びプレスのク
ランク角及び各フィーダ軸の位置が各軸の基準点からの
フィーダストローク値として表示される（Ａ）。つぎに
図面には示していない操作パネルの選択スイッチで設定
値モニタを選択すると（β）、液晶で構成したモニタの
画面には、連動モードの設定値モニタ表示とともに、現
在表示しているフィーダ軸名と、該フィーダ軸の設定ス
トローク値と開始角及び終了角を表示する（Ｂ）。図に
は示していない操作パネルの画面変換ボタンスイッチを
押すと表示画面上では順次表示するフィーダ軸が変換す
る。つぎに図面には示していない操作パネルの選択スイ
ッチで、現在値表示を選択すると（γ）、表示画面は最
初の現在値表示（Ａ）に転換する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、ワークフィーダ
を構成する任意の可動軸が動作を開始するタイミングの
プレスクランク軸回転角度値設定手段と、該可動軸の動
作を終了するタイミングのプレスクランク軸回転角度値
設定手段と、前記設定された動作開始角度値および動作
終了角度値より該可動軸のモーションカーブを演算設定
する手段とを含むようにしたので、加工すべき金型に対
応して該ワークフィーダの動作開始角度値および動作終
了角度値を設定することによって各フィーダ軸駆動モー
タのモーションカーブを自動設定でき、従って、どのよ
うな金型の構造寸法に対しても安全適切なフィーダの動
きを得ることが出来るというすぐれた効果を得ることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基ずく一実施例のプレス機械とフィー
ダ装置との構成図。 第２図は本発明に基ずく一実施例のフィーダ装置の概略
図。 第３図は本発明に基ずく一実施例のフィーダ装置動作の
説明図。 第４図は本発明に基ずく一実施例のフィーダ装置動作の
詳細説明図。 第５図は本発明に基ずく一実施例のフィーダ制御装置の
ブロック図。 第６図は本発明に基ずく一実施例のモーションカーブテ
ーブル図。 第７図は本発明に基ずく一実施例のモニタ説明図。 第８図は従来のフィーダ制御装置のブロック図である。 １……プレス ２……上型 ３……下型 ４……クランク角度計 ５、５−ｂ、５−１、５−２……フィーダ ６、６−ｂ……シリンダ ７、７−ｂ……シリンダ 10−１……アイアンハンド 10−２……アイアンハンド 10−３……アイアンハンド 11……操作パネル 12……インタフェース回路 13……コンピュータ 14……記憶装置 15a、15i、15n……フィード軸 16……インタフェース回路 17……角度センサ 18……インタフェース回路 51……デジタルアナログ変換回路 52……サーボ増幅器 53……サーボモータ 54……タコジエネレータ 55……位置センサ 81……コンピュータ 82……シンクロ発信機 83……変換回路 84……ディジタルアナログ変換回路 85……サーボ増幅器 86……サーボモータ 87……タコジエネレータ 88……シンクロ発信機 89……変換回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プレス機械のクランク回転角度に対応し、
   立体方向に移動してプレス機械によって加工すべきワー
   クを自動的に前記プレス機械上所定の加工位置に搬入搬
   出する少なくとも二軸以上のモーションカーブ設定可能
   な可動軸によって構成されたワークフィーダを含む自動
   プレス加工システムにおいて、該ワークフィーダを構成
   する任意の可動軸が動作を開始するタイミングを指定す
   るプレスクランク軸回転角度値設定手段と、該可動軸が
   動作を終了するタイミングを指定するプレスクランク軸
   回転角度値設定手段と、前記設定された動作開始角度値
   および動作終了角度値より該可動軸のモーションカーブ
   を演算設定する手段とを含むことを特徴とするワークフ
   ィーダ制御装置。