JPH078396B2

JPH078396B2 - 鍛造プレス機の自動移動ビームを制御するための方法及びこの方法を実施するための制御装置

Info

Publication number: JPH078396B2
Application number: JP63155136A
Authority: JP
Inventors: ヴアルター・ヴイレンブロツク; エーベルハルト・ヴエルナー
Original assignee: オイムコ・アクチエンゲゼルシヤフト・フユール・マシーネンバウ
Priority date: 1987-07-01
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: GB2206326A; KR910003177B1; KR890001659A; DE3721694A1; GB2206326B; FR2617417A1; FR2617417B1; GB8815512D0; JPH01113146A; US4966274A; DE3721694C2; IT8821122A0; IT1217941B

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、鍛造プレス機の自動移動ビームを制御するた
めの方法であって、少なくとも１つの移動ビームを、プ
ロセッサ制御によって連続制御される調節部材によっ
て、１サイクルで閉鎖、上昇、前進、下降、開放、後退
の位相で移動させるようになっており、上昇及び下降の
位相、前進及び後退の位相、開放及び閉鎖の位相をそれ
ぞれ、別個のモータを有する固有の調節部材によって行
う方法及びこの方法を実施するための制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

鍛造プレス機に、工作物を段階的に作業位置に供給する
自動移動ビームを設けることは公知である。本発明の請
求項１の上位概念から出発する、自動移動ビームのため
の公知の制御装置は、２つの平行な移動ビームを有して
いる。これら２つの移動ビームは、緊締又は閉鎖運動時
に互いに近づけられた時に移動ビーム間で工作物を掴む
ことができるようにするためグリッパを備えている。２
つの移動ビームが上昇せしめられると１つ若しくはいく
つかの工作物を連行する。前進中に、それぞれ１つの工
作物が作業位置上にもたらされる。移動ビームが下降す
ると、移動ビームは開いて工作物を作業位置で解放す
る。移動ビームは引き込まれた状態で再び始動位置に戻
る。プレス作業サイクルが早い時には、運動精度を損な
うことなしに移動ビームを非常に迅速に運動させる必要
がある。特に、工作物積み込み及び前進のための位相は
非常に短い。非常に重い工作物を搬送する場合、工作物
の質量慣性がマニピュレータの運動を減速させるという
欠点がある。また、公知のマニピュレータの別の問題点
は、各運動過程の高い加速及び制動によって、マニピュ
レータ部分は高い機械的負荷にさらされ、不都合な機械
振動が生じるということである。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで本発明の課題は、冒頭に述べた方法及び制御装置
で、種々異なるサイクル時間で作業し、この時にそれぞ
れ工作物を掴んで搬送するために、できるだけ大きいサ
イクル部分が提供されるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決した本発明の方法の手段によれば、プレ
スラムの下降運動中に開放の位相を行い、すべての位相を組み合わせた全サイクルを、周期的に構
成された多数の同一の角度段階に分割し、この際に所定
の角度段階で各位相が開始されるようにし、開放及び後退の位相中に角度段階を行うサイクルを固定
サイクルとして設定し、設定可能なサイクル時間が変化した時に又は休止時間を
挿入した時に、前記開放及び後退の位相以外の残りの位
相のうちの少なくとも２、３の位相を行うサイクルだけ
を変えて変化サイクルとするようにした。

〔作用及び効果〕

本発明による方法は、一定時間の位相「開放」及び「後
退」で作業し、その他の位相は、サイクル内で提供され
る時間に応じて変えられるようになっている。この位相
「開放」及び「後退」においては、工作物を動かす必要
なしに移動ビーム運動が行われる。これらの位相は、工
作物の質量によって影響されることがないので、マニピ
ュレータの構造及び移動ビームの質量に応じて規定され
る。本明細書において「固定サイクル」と呼称された、
固定された２つの位相の継続時間は、最大迅速性に合わ
せて設計されていて、ゆっくりした作業時においても一
定である。このような形式で、工作物を掴んで移動させ
るためにより長い時間が必要とされる場合のために、サ
イクル時間全体が比例的に延長されないようになる。延
長は工作物が移動せしめられる位相においてのみ適用さ
れる。場合によって閉鎖の位相を「固定サイクル」とし
てもよい。

本発明による方法は、マニピュレータの非常に迅速な作
業を可能にする。普通はマニピュレータ制御装置はプレ
ス制御装置のためのガイドを行う。つまりプレス工程
は、マニピュレータの連続制御によって導入される。本
発明の制御装置によれば、工作物の重さに影響を受ける
ことなしにマニピュレータを常に迅速に運動させること
ができ、これに対して残りの位相は、搬送しようとする
工作物に応じて変えることができる。これはつまり、位
相の部分がサイクル時間内で変えることを意味する。固
定サイクルが行われる時間は、サイクル時間及びこのサ
イクル時間に入れられる休止時間又は補助位相とは無関
係に、一定に維持される。マニピュレータは、各工作物
のために最も短いサイクル時間によっても駆動される。
これによってプレスのサイクル時間は短縮される。

前記方法を実施するための制御装置は、請求項２に記載
されている。この制御装置においては、調整部材は、す
べての位相において、スムーズに作動開始し、スムーズ
に作動終了し、これによって大きな加速及び減速が避け
られ、ひいてはマニピュレータの機械的な負荷が減少さ
れ、機械振動は生じない。

請求項４記載の特徴は、各位相における周波数変化曲線
若しくは速度変化曲線の規定に関するものであるが、各
位相における最大周波数の継続時間があらかじめ規定さ
れていることによって、位相の延長は、最大周波数の高
さと、上昇範囲及び下降範囲の勾配とに影響を与える。
従って位相時間が延長されると、スムーズな作動開始及
びスムーズな減速を維持しつつ、最小の加速及び速度が
得られる。

請求項５に記載の特徴によれば、各位相の周波数若しく
は速度変化曲線の時間的変化が新たに計算され、この場
合、各調節部材の位置の実際値（絶対値）が考慮され
る。これによって、次の位相に移行せしめられるスリッ
プミスが生じることは避けられる。

〔実施例〕

第１図に鍛造プレス機の自動移動ビームの概略図が示さ
れている。プレス機自体は４つのスタンド40だけで略示
されていて、プレスラムは省かれている。スタンド40の
間には自動移動ビーム41が配置されており、この自動移
動ビーム41は、２つの平行な移動ビームHB1,HB2を有し
ており、これら２つの移動ビームHB1,HB2の互いに向き
合う側には、工作物（図示せず）を掴むためのグリッパ
42が取りつけられている。移動ビームのグリッパ42は閉
鎖運動する際に、互いに向き合う側から工作物に作用す
る。次いで移動ビームは第３図に示したように上昇せし
められ、前進時に長手方向で搬送せしめられる。搬送
は、２つのチャック42間の間隔分だけ行われる。次いで
移動ビームは下降せしめられ、段階「開放」で互いに離
れる方向に移動する。下降状態で戻り工程が開始され、
この戻り工程に、次の位相の閉鎖運動が連続して行われ
る。

各移動ビームは両端部で２つのリンク43,44に懸架され
ており、これら２つのリンク43,44は、移動ビームを横
切って延びるブリッジ45によって旋回可能に取りつけら
れている。ブリッジ45は調節部材HS（「上昇」、「下
降」）によって鉛直方向で移動せしめられる。ブリッジ
には調節部材VR（「前進」、「後退」）が固定されてお
り、この調節部材VRはロッド（図示せず）を介してリン
ク44に作用し、これをブリッジ45をめぐって旋回させ、
この時に移動ビームが長手方向で往復運動する。調節部
材VRは自動移動ビームの一端部にのみ設けられており、
これに対してその他の調節部材は両端部に同様に設けら
れている。

第３の調節部材OS（「開放」、「閉鎖」）は、リンク対
43,44を平行四辺形状に調節するために移動ビームに対
して直交する方向でリンク43に作用する。２つのリンク
対は連結リンクを介して、２つの移動ビームが調節部材
OSによって互いに逆方向に移動するように互いに結合さ
れている。

調節部材は後述されている形式で、第３図に示された運
動経過が移動ビームHB1,HB2によって行われるように制
御される。

第２図では、前進及び後退運動のための調節部材VRの構
造が概略的に示されている。残りの調節部材HS,OSは同
様形式で構成されている。

電気油圧式の調節部材VRは、マイクロプロセッサによっ
て制御される電気式のステップモータ10を有している。
ステップモータ10の出力は同期駆動装置12、例えば歯付
きベルト駆動装置を介して先行部材13を駆動する。この
先行部材13はこの実施例では補償伝動装置14の入力軸に
より成っている。

補償伝動装置14は制御部材15として、先行部材13に支持
された、半径方向に突き出る円板を有している。この円
板はその軸方向運動によって弁装置16を制御する。円板
は先行部材13に関連して軸方向で軸方向受け17によって
固定されている。

弁装置16は、圧力ライン18に接続された２つの弁161,16
2を有しており、これらの２つの弁161,162のうちの一方
の弁161は、液圧シリンダ19の一方の端部を貫通案内さ
れているライン20に接続されており、他方の弁162は、
液圧シリンダ19の他方の端部を貫通案内されているライ
ン21に接続されている。第２図には、２つの弁161,162
が接続されている中立位置における制御部材15が示され
ている。制御部材は中立位置から右方向へ移動すると、
弁161は、ライン20を圧力ライン18に接続するために開
放され、これに対して弁162は閉鎖される。他方、制御
部材15が左方向に移動すると、開放された弁162は圧力
ライン18をライン21に接続し、これに対して弁161は閉
鎖される。従って圧力ライン18に接続された２つの弁16
1,162は互いに逆に操作される。この弁装置16は、弁161
〜164の開度に応じて液体の流量が変化するように働
く。

戻しライン22は弁163,164に接続されている。弁163は、
戻しライン22をライン20に接続し、弁164は戻しライン2
2をライン21に接続する。ライン20に接続された弁161,1
63は、制御部材15の向き合った側に配置されていて、ラ
イン21に接続された弁162,164は同様に制御部材15の向
き合った側に配置されている。

液圧シリンダ19内に設けられたピストン24のピストンロ
ッド25は、動かそうとする機構に接続されている。ピス
トンロッド25は歯列26を有しており、この歯列26にピニ
オン27の歯列がかみ合う。ピニオン27は、この実施例で
は補償伝動装置14の第２の入力軸より成る応動部材28に
固く結合されている。この第２の入力軸は軸受け装置29
内で、軸方向では不動であるが回転可能に軸受けされて
いる。部分19,24,25は機構を動かすための油圧モータ30
を形成している。

応動部分28のヘッド部31は、中空の先行部材13内に侵入
している。先行部材13には、半円形横断面を有するコイ
ル状の溝が形成されている。この溝に対応して、ヘッド
部31には同様に半円形横断面を有するコイル状溝32が形
成されている。これらの溝内に球33が配置されている。
このような形式でヘッド部31は先行部材13と協働して著
しく摩擦の少ないウォーム伝動装置を形成する。原則的
にはヘッド部31は、先行部材13の雌ねじとかみ合う雄ね
じを備えていてもよいが、このようなねじ係合では摩擦
が大きい。球伝動装置34は摩擦の少ないウォーム伝動装
置を形成する。

応動部材28がピストンロッド25によって回動不能に保持
されている時に、ステップモータ10が先行部材13を回転
させると、先行部材13はスピンドル作用に従って軸方向
で移動する。制御部材15（円板）が先行部材13の外周上
に軸方向で固定されているので、この制御部材15は先行
部材13と一緒に移動し、従って弁161,164又は弁162,163
を開放させる。これによって、液圧シリンダの下の室が
圧力によって負荷されて上の室が無圧になるか、又は上
の室が圧力によって負荷されて下の室が無圧になる。ピ
ストン24は移動運動を行い。これによってピニオン27が
応動部材28を回転させる。応動部材28及びひいてはこれ
に接続されたヘッド部31が回転することによって先行部
材13は球伝動装置34の作用を受けて、ステップモータ10
によって導入された第１の運動に抗する運動を行う。こ
れによって制御部材15は再びその中立位置に達する。こ
の中立位置が得られると、すべての弁161,162,163,164
は閉じられ、調節課程は終了する。

ステップモータ10は調節部材プロセッサVRPによって、
後述されている形式で、変化する周波数のパルスによっ
て制御される。

調節部材のケーシング（図示せず）若しくはシリンダ19
に固く結合された絶対行程信号発信器36は、ピストンロ
ッド25の実際位置を検出する。この絶対行程信号発信器
36はセンサ37を有しており、このセンサ37は、ピストン
ロッド25に固定されたマルチトラックの信号ストリップ
38で応答し、ピストンロッド25の実際の位置に対応する
信号を、すべての５つの調節部材のための共通なマスタ
プロセッサMPに送る。

第４図のブロック回路図には、マスタプロセッサMPがす
べての５つの調節部材プロセッサを制御することが示さ
れている。調節部材プロセッサHSP1及びHSP2は「上昇」
及び「下降」のための調節部材HSを制御し、調節部材プ
ロセッサOSP1及びOSP2は、「開放」及び「閉鎖」のため
の調節部材OSを制御し、調節部材プロセッサVRPは「前
進」及び「後退」のための調節部材VRを制御する。

マスタプロセッサMPは、各サイクルのために次の値を調
節部材プロセッサのそれぞれに送る。つまり、絶対行程
信号発信器36によって検出された実際位置PI（第３図参
照）、段階の最終時点で得ようとする目標位置PS、ソー
ス分周器QT（このソース分周器QTから、この位相内でス
テップモータ10を駆動する最大周波数が計算される）、
及び、当該の位相が開始されるサイクル内の角度段階WQ
のそれぞれの値が送られる。これらの値から、調節部材
プロセッサがステップモータ10を調節するためのデータ
を計算する。

マスタプロセッサMPにはキーボードTAが接続されてお
り、このキーボードTAで例えばサイクル時間又は、各位
相において行おうとする行程が入力される。

第５図ａ）で、「上昇」HE、「前進」VL、「下降」SE、
「開放」OE、「後退」RL及び「閉鎖」SL、の各位相のた
めの速度Ｖの時間的な経過が示されている。速度Ｖは、
そのつどのステップモータ10が負荷される周波数とそれ
ぞれ比例する。各位相における周波数は、所定の最大周
波数に達するまで０から直線的に上昇していることが分
かる。次いで速度若しくは周波数が再び直線的に０にま
で低下する。つまり上昇時におけるのと同じ勾配角度で
低下する。従って各位相は台形状である。位相の開始範
囲と終了範囲とは互いに異なっているので、第３図に示
された曲線は直角ではなく、丸味のつけられた縁部を有
している。これによって各位相間の滑らかな移行が得ら
れる。位相SE,OEだけ短いインターバルで互いに分離さ
れている。位相HEと位相SEの台形は互いに同じであり、
位相OEと位相SLの台形は同様に互いに同じである。位相
VLと位相RLの台形は互いに異なっているが、面積は同じ
である。何故ならば前進時の行程は後退時の行程と同じ
だからである。

第５図ａ）に示された位相によって、プレスラムPRの作
業過程の時間的な経過が示されている。プレスラムの下
降運動は位相OE内で、つまり移動ビームの開放運動中に
最大周波数DFのほぼ終端時に開放される。プレスラムが
下死点にある間、マニピュレータは後退段階（位相RL）
を行う。閉鎖段階（位相SL）中にプレスラムは再び上昇
する。

移動ビーム運動の０°〜359°までの全サイクルは、０
〜255の一様な角度段階に分割されている。各角度段階
はα・1/1,408であって、この場合αは角度段階におけ
る角度を示す（359:255＝1,408）。閉鎖段階（位相SL）
は角度段階248において終了する。角度段階249〜255で
は、運動が行われない休止時間が行われる。

第５図ａ）は、マニピュレータが工作物をまったく操作
しないか又は非常に軽量の工作物だけを操作する時に得
られる最短サイクル時間に関連している。第５図ｂ）に
は、長いサイクル時間において得られる時間経過が示さ
れている。位相OE,RLの台形は２つの実施例において同
じである。何故ならばこの運動はサイクル時間とは無関
係に常に同じ速度で行われるからである。角度段階92と
213との間のこの区分「固定サイクル」と呼称される常
に一定な間隔である。これに対してサイクル時間が延長
されると、位相HE,VL,SE,SLが延長される。この位相の
時間は「変化サイクル」と呼称される。この位相内で移
動ビーム速度が変化する。前記２つのグラフａ）,b）に
おいて、位相HEの台形の面積は同じである。何故なら
ば、運動「上昇」の行程は同じだからである。また前記
グラフａ）,b）の場合、最大周波数DFの長さも、同じ位
相内で互いに同じである。従って、速度変化曲線の上昇
及び下降勾配と最大周波数の高さだけが異なっている。
これらの２点は互いに数学的に結びつき合っている。何
故ならば、台形の面積が同じであって最大周波数DFの時
間が同じである時に最大周波数の高さが低い場合に、速
度変化曲線の上昇及び下降勾配も小さくなければならな
いからである（この場合、位相のより長い時間が得られ
る）。位相が配属されている角度段階は、グラフａ）,
b）２つの場合において互いに同じである。従って工作
物の質量が大きくなると、サイクル時間が延長されるこ
とによって運動の加速及び減速時間が延長され、これに
対して最大速度時間は一定に維持される。マスタプロセ
ッサMPで、変化サイクルに所属する位相の相応の最大周
波数DFが種々異なるサイクル時間のためのテーブルで記
憶される。

第６図では、調節部材のステップモータに供給される周
波数ｆが縦軸で示され、時間ｔが横軸で示されている。
図面では各位相のための最大周波数が示されている。第
６図に示した実施例では得られない可能な最大周波数
は、16KHzである。

第６図の実施例において、前進位相VLは２つの半前進位
相1/2VLに分割されていて、これら２つの半前進位相1/2
VL間に休止位相HTが挿入されており、この休止位相HTは
例えばダイスに潤滑剤を吹きつけるために利用される。
２つの半前進位相の台形面積の合計は、後退位相RLの台
形面積と同じである。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動移動ビームの１部の概略的な斜視図、第２
図は調節部剤の１部破断した概略図、第３図は自動移動
ビームの運動を示したグラフ、第４図は制御装置のブロ
ック回路図、第５図は種々異なるサイクル時間における
種々異なる調節部材の速度の時間的な経過を示したグラ
フ、第６図は休止時間を挿入したサイクルにおける、調
節部材のステップモータに供給される周波数と時間的な
経過との関係を示したグラフである。 10……ステップモータ、11……マイクロプロセッサ、12
……同期駆動装置、13……先行部材、14……補償伝動装
置、15……制御部材、16……弁装置、17……軸方向軸受
け、18……圧力ライン、19……液圧シリンダ、20,21…
…ライン、22……戻しライン、24……ピストン、25……
ピストンロッド、26……歯列、27……ピニオン、28……
応動部材、29……軸受け装置、30……油圧モータ、31…
…ヘッド部、32……溝、33……球、34……球伝動装置、
36……絶対行程信号発信器、37……センサ、38……信号
ストリップ、40……スタンド、41……自動移動ビーム、
42……グリッパ、43,44……リンク、45……ブリッジ、4
6……連結リンク、161,162,163,164……弁、HB1,HB2…
…移動ビーム、HS,VR,OS……調節部材、HSP1,HSP2;OSP
1,OSP2,VRP……調節部材プロセッサ、MP……マスタプロ
セッサ、PI……実際位置、PS……目標位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鍛造プレス機の自動移動ビームを制御する
ための方法であって、少なくとも１つの移動ビーム（HB
1,HB2）を、プロセッサ制御によって連続制御される調
節部材（HS,VR,OS）によって、１サイクルで閉鎖、上
昇、前進、下降、開放、後退の位相で移動させるように
なっており、上昇及び下降の位相、前進及び後退の位
相、開放及び閉鎖の位相をそれぞれ、別個のモータを有
する固有の調節部材（HS,VR,OS）によって行う方法にお
いて、プレスラムの下降運動中に開放の位相を行い、すべての位相を組合わせた全サイクルを、周期的に構成
された多数の同一の角度段階（WG）に分割し、この際に
所定の角度段階で各位相が開始されるようにし、開放（OE）及び後退（RL）の位相中に角度段階を行うサ
イクルを固定サイクルとして設定し、設定可能なサイクル時間が変化した時に又は休止時間
（HT）を挿入した時に、前記開放（OE）及び後退（RL）
の位相以外の残りの位相（HE,VL,SE,SL）のうちの少な
くとも２、３の位相を行うサイクルだけを変えて変化サ
イクルとする、ことを特徴とする、鍛造プレス機の自動移動ビームを制
御するための方法。
【請求項２】少なくとも１つの移動ビーム（HB1,HB2）
を、プロセッサ制御によって連続制御される調節部材
（HS,VR,OS）によって、１サイクルで閉鎖、上昇、前
進、下降、開放、後退の位相で移動させるようになって
おり、上昇及び下降の位相、前進及び後退の位相、開放
及び閉鎖の位相をそれぞれ、別個のモータを有する固有
の調節部材（HS,VR,OS）によって行う、鍛造プレス機の
自動移動ビームを制御するための方法を実施するための
制御装置において、調節部材（HS,VR,OS）がそれぞれ１つのステップモータ
（10）によって制御され、このステップモータ（10）の
周波数が各位相における最大値（DF）にまで連続的に上
昇し、この最大値（DF）が一定時間に亙って維持され、
次いで連続的に下降するようになっており、最大値（D
F）の高さが、各位相の角度段階のサイクルに基づいて
いることを特徴とする、鍛造プレス機の自動移動ビーム
を制御するための方法を実施するための制御装置。
【請求項３】ステップモータ（10）の上昇曲線勾配と下
降曲線勾配とが隣接し合う位相内で重なり合う、請求項
２記載の制御装置。
【請求項４】可変な位相（HE,VL,SE,SL）のための最大
周波数（DF）は、提供された若しくは必要な時間に応じ
て変えられ、しかもこの可変な位相（HE,VL,SE,SL）の
ための最大周波数（DF）の時間は一定に規定されてお
り、実施しようとする工程及び最大周波数（DF）からそ
れぞれ、周波数の上昇曲線及び下降曲線の勾配が計算さ
れる、請求項２又は３記載の制御装置。
【請求項５】すべての調節部材（HS,VR,OS）のために共
通のマスタプロセッサ（MP）が設けられており、該マス
タプロセッサ（MP）が、調節部材のために設けられた調
節部材プロセッサ（HSP 1,HSP 2,OSP 1,OSP 2,VRP）
に、（イ）調節部材の位置の実際値（PI）と、（ロ）次の位相の終わりに受信しようとする目標値
（PS）と、（ハ）最大周波数（DF）の値を計算するためのソース
周波数（QT）の値と、（ニ）運動が開始されるサイクル時間内での角度段階
（WG）の値と、が与えられ、これらの値に応じて前記調節部材プロセッ
サ（HSP 1,HSP 2,OSP 1,OSP 2,VRP）がステップモータ
（10）を制御する、請求項１から４までのいずれか１項
記載の制御装置。