JPH03110031A - ワークフィーダ制御装置 - 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４般入搬出を行うワー
クフィーダ装置に係わり、特に信頼性が高く稼動性のよ
いワークフィーダ制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、自動化さノ１．な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ブ１／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Ｊ：って、該構造によって
あらかじめ定めらな構造機構手段にＪ：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ｉ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１−、フィ−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動速度を高め、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ェネレータ８７によってサ
ーボモータ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ブ１／ズ機械のクランク角度に対応
して予め固定されているが、−Ｊ−述１−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、
ブ１／スず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５金型との干渉を考慮しながら、プ１／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・−りを設定出来ると
、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］ 」−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、ブ１／ス機械のクラン
ク回転角度に対応１．、立体方向に移動してブレスｍ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ブＩ／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′／：：
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・−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、該傾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Ｊ：り
該［１丁動軸のモーションカーブを演算設定する手段ど
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
造寸法にな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１ 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７１／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ｌま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・−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；、夕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はブ１／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Ｆ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」二型
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
発生するなめにクランク軸に取り付けられているシンク
ロ発ｆ３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１０−１．１０−２．１・０−３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大側例示している
。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な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ｆ＆（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
側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玉に持ち
上げて次の金型の位置までＳ動し、下におろしてワーク
を解放する。（Ｄ）ないしく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
の間をワークを郡勤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。

曲線す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だけ離れて複数個装着されているの
で先にワークをフ４＝ドしてきた隣のメカニカルハンド
が加工を完了ｌま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ト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５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、ｅ、ＪＪ、フィーダがワークを保持１
−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１−て設
定さｈ２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
ションカーブバ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１２て′７ンビユータ（以下ＣＰＵと記
ず）１３に入力する。ＣＰ　Ｕ　１．３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に記りφする。

ＣＰＬＪ　１３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、フイ・−
ダ各軸１５ａへ・−】、５１〜１．５　ｎに対して位置
指令信号を出し、フィーダ各軸は指令されｊ′：、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
ションカーブバタンの内から加工すべきワークと金型の
条件にあわぜて所定のパタンを選択設定し、すうた第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
ＣＰ　Ｕに入力するに適したコードに変換してＣＰＵ１
３に入力する。該ＣＰＵ１３には前述した各種モーショ
ンカーブバ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、それぞれのモーシジ〉
・カーブをフィーダの動きが正しく）＝ｌ／−スするに
必要なプ１／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」ンカーブバタンと該モーシ
ョン力・−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に記憶さぜる。

モーションカーブテーブルを作成するプログラムはそれ
ぞれのフィーダ各軸が滑らかな動きをするように、例え
ばザ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、算出しな結果は
、例えば第６図に示すような表が得られる。

第６図においては右端縮方向にプレスのクランク角度が
記入され、その左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ノご基準位置からのストローク値ど
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ＣＰ　ｔ
Ｊに入力するに適した゛７−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
ｌ−で、前述した記憶装置１．４に記憶さぜなモーショ
ン力・−ブチ−プルからフィーダ各軸１５ａへ−１５ｉ
　％　１５　ｎ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ト軸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ＤＡＣ５１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
ていて該フィーダ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ＣＰ
Ｕに入力するに適したコードに変換してＣＰＵ１３に入
力する。

ＣＰｏ　１３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図にはフィ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、
運転中の搬送バ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）０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、ワークイーダを
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イーダ装置動作の
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６１３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・・・・・コンビコータ １４・・・・・・記憶装置 １５ａ、１５１．１５０・・・・・・フィート軸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・・・・・・タコジェネ１／−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・・・・・・タコジェネ１／−タ ８８・・・−・・シンクロ発信機 ８つ・・・・・・変換回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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
   よつ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。