JPH01246152A - 加工装置の高精度作動制御装置 - 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〕 本発明は搬送コンベアの付いた加ニジステムに用いる加
工装置の高精度作動制御装置に関する。

〔発明の概要〕

被加工物の搬送距離に対応したパルス列を計数する第１
のカウンタ回路と、一定周波数のクロックパルスを計数
する第２のカウンタ回路とを協調動作させて、カウンタ
出力により加工装置と搬送コンベアのコントロールを行
い、被加工物の品種変更に対する最適制御の調整を容易
にした加工装置の高精度作動制御装置である。

〔従来の技術〕

被加工物を搬送コンベアで加工位置に導き、プレス成形
機のような加工装置を所定のタイミングで作動させるよ
うにした自動加ニジステムが製造業において多く使用さ
れている。このような加ニジステムの制御系は、一般に
はシーケンス制御系とザーボ制御系とから成り、両者が
連携動作するよう予め設計されている。

シーケンス制御には、従来よりリレーシーケンサが用い
られてきたが、制御プログラムがリレー等のハードウェ
アでもって固定されてしまうため、柔軟性に欠け、多品
種小量生産に対応できない問題があった。

このためプログラマブル・シーケンス・コントローラ（
ＰＳＣ）　或いはプログラマブル・ロジック・コントロ
ーラ（Ｐ　Ｌ　Ｃ）と称されているプログラム可能な汎
用シーケンスコントロール装置を用いて、被加工品の品
種ごとにシーケンスの流れやタイミングの変更が素早く
出来るようにしている。

シーケンスコントローラとサーボ系との間には適当なイ
ンターフェースが設けられ、サーボ系の動作をモニタし
ながらシーケンス制御が行われる。

例えば被加工品の位置決めが完了したことをシーケンス
コントローラが検知して、次のステップへ移行させるよ
うな制御を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

汎用のプログラマブル・コントローラは、一連のラダー
図（ラダー回路）で表されるようなプログラムの全体を
一定周期（スキャン時間）で１巡解釈し、外部出力を更
新する。このスキャン時間は、プログラマブルである故
に不可避であり、プログラム長によって異なるが、最短
でも５０ｍ５ｅｃ程である。従って±１ｍ５ｅｃのよう
な高精度でシーケンスを組むことはできない。

例えば板ガラスを所要形状に曲げる熱間プレス工程では
、仕上り精度を良くするため厳しい温度管理及び位置決
め精度が必要であり、そのため加熱炉を出た板ガラスは
１ｍ／ｓｅｃのような高速でプレス成形機に導入して位
置決めされ、プレス成形後硬化のために直ちに強制冷却
される。従って出炉後のガラスの停止位置（プレス位置
）、プレス型の開閉動作タイミング及び冷却エアの吹付
はタイミング等、即ち各種アクチュエータの動作タイミ
ングは、距離にして±１ｍｍに相当する±１ｍ５ｅｃ程
の精度で作動指令する制御システムが必要である。

更に上述の板ガラス成形機の例では、ガラスの位置決め
が完了する以前にプレス型の下降動作が開始されていな
ければならない。ＩＩＩち、位置決め完了を持っていた
のでは動作が遅くなり、仮ガラスの自然冷却が進行する
。

このためシーケンスコントローラとサーボ系との部分的
な並行動作を許容してプログラムがなされなければなら
ない。しかしこのことはシーケンスコントローラとサー
ボコントローラとが時間軸上の関連を持たずに独立動作
することを意味し、多品種小量生産の場合の定数設定が
極めて複雑になる。即ち、個々の品種ごとにシーケンス
動作とザーボ動作との時間的なつじつまが合うように予
め子細にプログラムを組む必要がある。このため加ニジ
ステムにシーケンス制御すべきアクチュエータが多数あ
り、しかも高速動作を必要とする場合には、個々のアク
チュエータの複数の動作タイミングを被加工品の品種ご
とにｍ５ｅｃのオーダで個別に逐一調整しなければなら
ないので、調整が容易でなく、多大の時間を必要とする
。

本発明はこの問題にかんがみ、多品種小量生産に柔軟に
対応でき、しかも高精度のタイミング設定が可能な加工
装置の高精度作動制御装置を提供することを一つの目的
とする。

本発明の別の目的は、シーケンスコントロールとサーボ
コントロールとの並行動作を許容する場合でも、被加工
品の品種変更に対するプログラムの変更、再調整が極め
て容易な加工装置の高精度作動制御装置を提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の加工装置の高精度作動制御装置は、被加工物を
搬送コンベアで加工位置に導き、加工装置を所定のタイ
ミングで作動させる加工設備に適用される。

上記被加工物が所定位置を通過した時点から、一定の搬
送距離ごとに発生されるパルス列を計数する第１カウン
タ回路を設けると共に、上記第１カウンタ回路の一カウ
ント出力の発生時点から一定周波数のクロックパルスを
計数する第２カウンタ回路を使用する。

上記第１及び第２カウンタ回路にプリセットデータを与
えるコントローラを具備させ、上記第１、第２カウンタ
回路の出力タイミングに基いて−に記搬送コンベアのコ
ントロール及び上記加工装置のコントロールを行うよう
に成されている。

〔作　用〕

プリセットデータとカウント値との比較から成るｍ純な
ルーチンで各カウンタ回路によるタイマ゛−動作が行わ
れる。従って±１ｍ５ｅｃのオーダのタイミング設定は
極めて容易に実現できる。

第１カウンタ回路は、被加工物の加工位置への位置決め
サーボに関連させる必要のある動作タイミングを生成す
る。第２のカウンタ回路は独自の時間軸で動作し、サー
ボ動作と並行した各種アクチュエータの動作タイミング
を生成する。

第１カウンタ回路が被加工物の搬送位置をモニタしてい
るので、成る位置に達したら第２カウンタ回路によるシ
ーケンサを起動するようにすれば、その後位置決めのサ
ーボコントロールとシーケンスコントロールとの並列動
作が許容される。即ち、位置決めサーボの進行と合わせ
て、各種アクチュエータが一定の手順で作動される。

被加工物の位置に関連した第１カウンタ回路のプリセッ
ト値は品種（波力■工品の形状等）ごとに変えなければ
ならないが、一方、第２カウンタ回路の計数値は、品種
による影響（位置決め時の品種ごとの減速率の変化など
）を受けない共通のタイミングを対象にして設定する。

即ち、加工装置を制御する各種アクチュエータは、位置
決めサーボが開始される成る時点（位置）を起点にすれ
ば、品種に関係なく常に同じタイミングで動作をさせる
ことができる。

〔実施例〕

以下本発明を自動車の窓ガラスの加熱成形装置に適用し
た実施例について説明する。

第１図は加熱成形装置の要部側面図で、第２は要部平面
図である。板ガラスＩＯは加熱炉１内のコンベアロール
１１に載せられ、炉内を移動する間に加熱される。加熱
炉１の出口に隣接してプレス成形機２が設けらていて、
板ガラス１０は成形機２内の機内コンベアロール２１に
引き継がれてプレス成形型２０の上型２０ａと下型２０
ｂとの間に送り込まれる。

軟化点付近に設定された加熱状態からの温度低下をなる
べく少なくするために、板ガラス１０は高速（１００ｍ
ｍ／ｓｅｃ　）で出炉され、プレス成形機２に導入され
る。機内コンベアロール２１の駆動モータ１５は位置決
めサーボ系によって速度制御され、上記速度から略零ま
で減速される。この間に仮ガラスＩＯが約１ｍ程減速さ
れながら進んでス１−ソバ（図示せず）に当てられ、成
形型２０の所定位置に位置決めされる。

減速の終期には、コンベアロール２１の一部であって、
且つ上型２０ａと下型２０ｂとの間に位置する昇降ロー
ル２２をその回転駆動ユニットと共に、シリンダ１３に
よって下降させる。従って仮ガラス１０の水平搬送が停
止されるとほぼ同時に下型２０ｂとが型締めされ、型形
状に倣って板ガラス１０が曲げ成形される。

なお下型２０ｂの周囲にはリング型２０ｃが設けられて
いて、自動車の窓フランジに当たる窓ガラスの周縁部の
成形精度を高めている。このリング型２０ｃは、窓ガラ
スの曲率が大の両側部分（ウィング）で折れ曲るような
分別型になっている。

曲げ成形力ｌ多丁すると、シリンダ１２及び１４を駆動
して上型２０ａ及び下型２０ｂを夫々上昇及び下降させ
、冷却空気の吹付は位置に移動させる。この状態で板ガ
ラス１０は、上型２０ａ及び下型２０ｂと干渉しないよ
うにリング型２ＯＣ上に空中保持される。次にリング型
２０ｃに連なるオソシレーション装置（図示せず）を起
動させて、仮ガラス１０を水平面内で楕円形に揺動する
。同時に上型２０ａ及び下型２０ｂの表面に埋設した多
数のノズル２３から冷却空気を吹き付け、板ガラス１０
を急冷して強化する。

この後、再びシリンダ１３を作動さ−け、昇降「Ｊ−ル
２２を上昇させて板ガラスＩＯをリング型２Ｑｃから外
し、次に駆動モータ１６を起動して機内コンベアロール
２１及び昇降ロール２２を夫々回転させ、板ガラス１０
を次工程に移送する。

第３図は上述の成形装置の諸動作のシーケンス制御を行
う回路の要部ブロック図である。

システム全体のシーケンス制御を行っているのはＰＬＣ
８（プログラマブル・シーケンス・コントローラ）であ
り、Ｐ　Ｌ　Ｃ８に従属する第１カウンタ回路１８及び
第２カウンタ回路１９がｍ５ｅｃオーダーの精密なシー
ケンスコントロールを行う。

これらのカウンタ回路１８．１９はカウンタモジュール
として入手することができ、一般にはプリセットデータ
を格納する多数（例えば８個）のレジスタ１８ａ−１８
ｂ、１９ａ−１９ｈと各１”）のカウンタ１８ｉ、１９
ｉを備え、カウンタ１８１．１９ｉの計数値がレジスタ
１８　ａ−−−−−１１９ａ−−−−のプリモノｌ−デ
ータと一致するごとにタイミング出力を発生するように
成されている。

なおＣＰＵを組込んで、より多機能にしたカウンタモジ
ュールも知られている。

第１カウンタ回路１８は、機内コンベアロール２１及び
昇降ロール２２によって搬送される板ガラス１０の搬送
距離に対応したパルス列を計数する。このパルス列は各
ロール２Ｌ２２の駆動モータ１５に取付けたパルスジェ
ネレータ１６から得られる。従って第１カウンタ回路１
８のタイミング出力は板ガラス１０の移動中の位置及び
停止位置に関連させなければならない制御ユニットやア
クチュエータのタイミング制御に割当てである。

即ち、第１カウンタ回路１８は、コンベアロール２１及
び昇降ロール２２の駆動モータ１５の制御卸ユニット２
５に幾つかのタイミング出力を導出し、また昇降ロール
２２を作動させるシリンダ１３用の電磁弁２６にロール
下降タイミングの出力を導出する。なお板ガラス１０の
絶対位置を示すために加熱炉１の出口側に光電リミット
スイッチ２４が設けてあり、その出力でもってカウンタ
回路１８のカウント値が零にリセットされる。

一方、第２カウンタ回路１９は、第１カウンタ回路１８
の１つのタイミング出力を受けてカウント零にリセット
され、その後パルス発振器１７からの例えば１０ｋＨｚ
（周ｕＪ１１００　ｐｓｅｃ　）の一定周波数のクロッ
クパルスを計数する。この第２カウンタ回路１９の出力
は、仮ガラス１０の位置決め動作と並行して行われる各
種タイミング制御に割当てられている。

即ち、第２カウンタ回路−Ｌ型２０ａを駆動するシリン
ダ１２の制御ユニット２７及び下型２０ｂを駆動するシ
リンダ■４の電磁弁２８に夫々タイミング信号を導出す
る。また第２カウンタ回路１９は、リング型２０ｃの両
ウィングを駆動するシリンダ２９の＠俳弁３０、リング
型２０ｃに連なるオソシレ＝ノヨン装置の駆千ノＪモー
タ３１の制御ユニット３３及び旧型２０ａ、下型２０ｂ
に設けた冷却空気ノズル２３の電磁弁３３１．３４に夫
々タイミング出力を導出する。

第４図は第３図のシーケンス制御回路の動作を説明する
フローチャートである。まずステップＳｌでＰＬＣ８か
ら第１、第２のカウンタ回路の各レジスタ１８　ａ−−
−−−一・−１１９ａ−−−−−一・−にプリセットデ
ータが入れられ、待機状態となる。次にステップＳ２で
板ガラス１０が加熱炉１から高速出力され、ステップＳ
３でその前端が光電リミットスイッチ２４を通過すると
、第１カウンタ回路１８がパルスジェネレータ１６の出
力パルスのカウントを開始する（ステップＳ４）。これ
により第１カウンタ回路１８の計数値がロール２１．２
２による板ガラス１０の搬送位置を示すようになり、板
ガラス１０の前端が第２図のＡ点に達すると、第２カウ
ンタ回路１９のスタートタイミング出力Ｐ８が第１カウ
ンタ回路１８から得られる。

その後は第２カウンタ回路１９は第１カウンタ回路１８
とは独立に動作し、第１カウンタ回路１８の出力による
位置決めサーボに関連したタイミング出力と並行的に、
各種アクチュエータのタイミング出力を発生する（ステ
ップＳ５）。

なお第２カウンタ回路１９のリセット位置をＡ点にずら
しているのは、後続、のガラスが成形機２に入ってきた
ときに、第２カウンタ回路１９が受は持っている部分の
処理が完了しないうちにリセツトされてしまうのを防ぐ
ためである。

第１カウンタ回路１８は、板ガラスＩＯがＡ点から所定
距離進んだ所で、機内コンベアロール２１及び昇降ロー
ル２２の減速タイミング出力Ｐ１を導出し、続いてロー
ル停止のタイミング出力Ｐ２を導出する（ステップＳ６
）。ロール制御ユニット２５はこれらのタイミング出力
を受けて、板ガラス１０を成形機２の水平方向の所定位
置に位置決めするために減速及び停止の制御を行う。ま
たロール２１．２２が停止する以前に、昇降ロール２２
の下降指令のタイミング出力Ｐ３がカウンタ回路１８か
ら導出され、減速、静止の終了と同時に板ガラス１０が
リング型２０Ｃ上に乗せられる（ステップＳ７）。なお
昇降ロール２２の下降が遅れると、板ガラス２２が静止
状態でロール２２に支持されることになり、ガラスが自
重で変形してしまう。このため昇降ロール２２の下降開
始のタイミング出力Ｐ３は減速途中において厳密に設定
されている。

一方、第２カウンタ回路１９は、上述の位置決め動作と
並行してタイミング出力Ｔ１〜Ｔ８を所定の順序で導出
する（ステップＳ８）。まずタイミング出力Ｔｌは上型
２０ａの下降タイミングを定める。板ガラス１０が完全
に静止してから上型２０ａを下降させると、ガラスの温
度が変って、プレス精度が悪くなるので、減速中に上型
２０ａの下降を開始させるようにタイミングＴＩが定め
られている。またリング型２０ｃの両ウィングが板ガラ
ス１０の位置決め動作と並行して閉じられるようにタイ
ミング出力Ｔ２が定められている。

タイミング出力Ｔ３、Ｔ４は、夫々成形直後の丁型２０
ｂの下降及び上型２０ａの上昇のタイングを定める。こ
れらの動作が遅れると、型締め（プレスホールド）の時
間巾が長くなり、温度変化によってガラスの変形が大き
くなる。またタイミング出力Ｔ５はオンシレージョン装
置のスタート指令であり、タイミング出力Ｔ６、Ｔ７は
冷却空気の吹付はタイミングを定める。プレス終了後の
これらのタイミングが遅れると、ガラスの自然冷却が進
行して、強制冷却による強化（焼なまし）が不十分にな
る。

焼なまし後の昇降ロール２２の上昇及びコンベアロール
２１、昇降ロール２２の回転駆動は、汎用タイミングコ
ントローラであるＰＬＣ８によって制御される。これら
のタイミング制御はそれほど高精度でなくてもよい。ま
たＰ　Ｌ　Ｃ８は、この外に操作盤によって制御される
手動動作回路に関するシーケンス制御、他のタイミング
が厳しくない自動動作回路のシーケンス制御、型交換回
路及びコンベアロール２１等の速度制御（ディジタル数
値制御）を行っている。

第５図はシステム全体の制御回路を示し、Ｐ　ＬＣ８の
ＣＰＵと」二連の第１、第２カウンタ回路１８．１９及
び各種人出ツノインターフェース回路とがハス３７を通
して結合されている。インターフェース回路のうち、デ
ィジタル入力回路３８は各種リミットスイッチＬＳや押
ボタンＰＢの出力を検出し、ＣＰＵに転送する。またデ
ィジタルシーケンス回路３９はＣＰＵからの電磁弁等の
オンオフ出力を外部に導出する。レジスタ入力回路４０
及びディジタル出力回路４１はプリセットデータ設定用
のディジタル入力や表示パネルへのデータ出力、警報出
力等を扱う。Ａ／Ｄ変換器４２は出炉された板ガラス１
０の温度を検出してＣＰ　ｔＪに転送し、またＤ／Ａ変
換器４３は第１カウンタ回路１８からのカウント値（Ｐ
Ｃカウント値）に基いてコンベアロール２１及ヒ昇降ロ
ール２２の減速指令電圧を位置決めサーボ用のロール制
御ユニット２５に導出する。

更に通信用インターフェース回路４４を介してＰＬＣ８
と生産コントロール用の上位ＣＰＵ４５とが結合されて
いて、上位ＣＰＵ４５の指令に基いて板ガラス１０の品
種変更時のシーケンス制御用データの入れ換え等が行わ
れる。

品種変更に際しては、第１カウンタ回路１８に対するプ
リセットデータのみ書換え、第２カウン夕回路１つのプ
リセットデータは変更しなくてよい。即ち、第１カウン
タ回路１８によるロール２１．２２の減速、停止の制御
及び昇降ロール２２の下降制御については、板ガラス１
０の品種に対応させて最適制御が得られるよう制御タイ
ミングを変更する。一方、第２カウンタ回路１９は第１
カウンタ回路１８で修正されたタイミングに従属して動
作することにより、結果的には一括して出力タイミング
がずらされることになるので、プリセットデータそのも
のは変更しな（でよい。即ち、第１カウンタ回路Ｉ８の
成るカウント値を基点にして動作する第２カウンタ回路
１９のシーケンスは、品種にかかわりなく常に同一でよ
く、関連した各種アクチュエータは板ガラス１０の品種
が変わっても同一パターンのシーケンスで動作させれば
よい。

このように第１、第２カウンタ回路１８．１９のプリセ
ットデータを設定するので、システムのシーケンス制御
の調整作業は極めて簡単である。

即ち、新しい品種の板ガラスが導入されたとき、その形
状等を考慮して第１カウンタ回路１８の高々３つのプリ
セットデータを少しずつ修正しながら適応化作業を行う
ことにより、システム全体のシーケンス制御の最適タイ
ミングを極く短時間に決定することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１カウンタ回路１８及び第２カウン
タ回路１９のプリセットデータを変更することにより、
多品種に柔軟に対応させて高精度のシーケンスコントロ
ールが可能となる。特に第１カウンタ回路１８を被加工
品のコンベア搬送に同期させ、また第２カウンタ回路１
９を第１カウンタ回路１８の１出力に同期させ且つ独立
した時間軸で動作させているので、各カウンタの出力に
より並行的なシーケンス制御をプログラムすることがで
きる。この並行動作においては、第２カウンタ回路１９
は、コンベア搬送の成る位置を基準にスタートし１位置
決めのための被加工品の減速制御つまり時間的な位置変
化とは無関係に、固定の時間軸上でシーケンス用の固定
のタイミング出力を導出する。品種が変更されたときに
は、第１カウンタ回路１８のプリセットデータを変更す
ることにより、第２カウンタ回路１９のタイミング出力
が全体的にずらされることになる。つまり第２カウンタ
回路１９のプリセットデータは実質的に変更する必要が
なく、第１カウンタ回路１８のプリセットデータのみで
品種変更に対応させることができる。よって各種アクチ
ュエータのタイミングを被加工品の品種ごとに細かくプ
ログラムする必要が無いので、システム全体のシーケン
ス制御の調整作業及び保守作業が極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した板ガラスの加熱成形装置の概
略側面図、第２図は要部の平面図、第３図はシーケンス
コントローラの要部回路図、第４図はシーケンス制御の
フローチャート、第５図は制御システムのブロック図で
ある。 なお図面に用いた符号において、 ８−・・−−−一−−−−−−−−−プログラマブル・
ロジック・コントローラ １０−−−−−−−−一−−−−−・牟反ガラス１１−
−−−−−−−−−−一・−炉内コンベアロール１２、
１３．１４−−・−・シリンダ １５−−−−−・−−−−−−一−−駆動モータ１６−
−−−−−−−−−−−−−−−パルスジエネレータ１
７−−−−・・−・−−−−−・−パルス発振器１８−
−一−−−−−−・−−一一−第１カウンタ回路１９−
−−−〜−−−−−−−−−−−−−第２カウンタ回路
２０ａ−・・・・−・・・−・上型 ２０ｂ・−−一一一−−−−・−下型 ２０ｃ・−−−−−−−−一−−−−リング型２１−−
−−−−−・−−一一−−−−−−−機内コンベアロー
ル２２−’−−−−−−−−−−昇降ロール２３−−−
−−−−−−−−−−一冷却空気ノズル２４−−−−−
−−−−−〜光電リミットスイッチ２５−−−−−−−
−−−一−−制御ユニット２６−−−−・−・−一−−
一−−−一電磁弁２７−−−−−−−−−−上型シリン
ダ制御ユニノト２８−−−−−−−−一−−−−−−電
磁弁２９−−−−−−−−−一一一一−−シリンダ３０
−−−−−−−−−−−一一一−・−電磁弁３１−−−
−−−−−一駆動モータ ３２−−−−−−−−−−−−制御ユニット３３．３４
−−−−−−−−一電磁弁 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被加工物を搬送コンベアで加工位置に導き、加工装置を
   所定のタイミングで作動させるようにした加工装置の高
   精度作動制御装置において、上記被加工物が所定位置を
   通過した時点から、一定の搬送距離ごとに発生されるパ
   ルス列を計数する第１カウンタ回路と、 上記第１カウンタ回路の一カウント出力の発生時点から
   一定周波数のクロックパルスを計数する第２カウンタ回
   路と、 上記第１及び第２カウンタ回路にプリセットデータを与
   えるコントローラとを具備し、 上記第１、第２カウンタ回路の出力タイミングに基いて
   上記搬送コンベアのコントロール及び上記加工装置のコ
   ントロールを行うようにした加工