JPH05318199A - プレス機械の定位置停止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速のプレス機械において、クランク軸を定
位置に正確に停止させる方法を提供すること。 【構成】 プレス機械の停止操作時、クランク軸の停止
位置に基づいてブレーキ力を加えるべきクランク軸角度
を設定し、この角度になったとき、プレス機械のクラッ
チを解放し、かつ、ブレーキ力を作用させてクランク軸
の回転を減速させる。次いで、クランク軸が所定回転速
度になったとき、ブレーキ力を解放してクランク軸が低
速の一定回転になるのを待ち、この低速回転状態で再度
クランク軸の停止位置に基づいてクランク軸にブレーキ
力を加えるべき角度を設定し、この設定角度になったと
きブレーキを再度作動させてクランク軸を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プレス機械のクランク
軸、ひいてはスライドを定位置に停止する方法に係り、
プレス機械、特に高速プレス機械に有効に利用できる。

【０００２】

【背景技術】近年、作業性向上の要請から、高速、例え
ば、３００ＳＰＭ（スライドの毎分当りストローク数、
ストローク／分）程度のプレス機械が利用されるように
なってきている。このようなプレス機械におけるブレー
キ制動は、通常１回のブレーキ操作により行われてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１回の
ブレーキ制動では、特に１５０ＳＰＭ以上の高速機にお
いては、ブレーキ動作の応答遅れによる空走量の不安
定、制動能力の不安定、その他の原因による誤差によっ
て制動角度量が大幅に変化する。この結果、プレス機械
のクランク角度の停止位置精度が非常にばらつき、スラ
イド、送り装置、その他の装置の停止位置精度が変化
し、プレス機械の運転操作を不安定にするばかりでな
く、機械操作の安全性が損なわれるという問題点があ
る。

【０００４】このような問題点を解決する一例として特
開昭５７−２０６５９８号公報に示される発明がある。

【０００５】この公報に示される発明によれば、クラン
ク軸に固定されたロータリカムの山部に第１の検出器が
近づくと、ブレーキが掛かるとともにクラッチが切れ
る。この状態で、クランク軸が減速し、クランク軸に設
けられたタコジェネレータが設定した回転数を検出する
とブレーキが解放され、クランク軸が一定回転数に減速
される。次いで、ロータリカムの山部が第２の検出器に
近づくと再びブレーキがかけられ、これによりクランク
軸ひいてはスライドが定位置で停止するようになってい
る。

【０００６】しかしながら、この発明においては、固定
的に設けられたロータリカムと２つの検出器とによりブ
レーキを掛けるタイミングを設定しているため、１５０
ＳＰＭ以上の高速域では、能率がよく、適切なブレーキ
制動が必ずしも行える訳ではなかった。

【０００７】すなわち、高速運転時は１回目のブレーキ
制動により、低速の一定回転に設定することが困難であ
り、この低速の回転数が変化すると、第２の検出器から
の信号で２回目のブレーキ操作をしても、最終的なクラ
ンク軸の停止位置が変化し、精密な制御はできなくなる
からである。

【０００８】一方、２回目のブレーキ操作による停止位
置を安定させるため、ブレーキ操作を繰り返してタコジ
ェネレータにより検出される回転数が一定になるように
すると、ブレーキ操作に時間がかかり、能率のよい制動
操作をできないという他の問題が生じる。

【０００９】本発明の目的は、低速域は勿論、１５０Ｓ
ＰＭ以上の高速域においても、能率よく、しかも、精度
良くクランク軸位置を停止できるプレス機械の定位置停
止方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、１回目及び２
回目のブレーキ制動位置をコンピュータ等によりそれぞ
れ演算、設定、すなわち予測することによって前記目的
を達成しようとするものである。

【００１１】具体的には、本発明は、プレス機械の停止
操作がなされたとき、クランク軸を停止すべき位置に基
づいてクランク軸にブレーキ力を加えるべきクランク軸
の角度（第１設定角度）を設定し、クランク軸の回転角
度が前記第１設定角度になったとき、プレス機械のクラ
ンク軸に回転力を伝達しているクラッチを解放するとと
もに、ブレーキを作動させてクランク軸の回転速度を減
速させ、次いで、このクランク軸の回転速度が所定の速
度になったとき、前記ブレーキの作動を解放してクラン
ク軸が低速の低速回転になるのを待ち、この低速の定速
回転になった時点で再度クランク軸を停止すべき位置に
基づいてクランク軸にブレーキ力を加えるべきクランク
軸の角度（第２設定角度）を設定し、クランク軸の回転
角度が前記第２設定角度になったとき、ブレーキを再度
作動させてクランク軸を停止させることを特徴とするプ
レス機械の定位置停止方法である。

【００１２】

【作用】本発明においては、１回目のブレーキ操作であ
る程度の低速域に減速したのち、再度ブレーキ操作をす
るため、ブレーキ停止精度が良好となり、しかも、高速
域での空走量等が大きく変動しても、低速域で再度停止
位置の予測を行うため、その影響が停止精度に及ばず、
停止精度が精密になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１４】図１には、本発明に係る定位置停止方法を
実施するプレス機械及びその制御装置が示されている。
図において、プレス本体１の上部にはクランク軸２が回
転自在に支持され、このクランク軸２の偏心部２Ａに
は、コンロッド３を介してスライド４が連結され、スラ
イド４はプレス本体１に上下方向摺動自在に支持されて
いる。

【００１５】クランク軸２の一端には、クラッチ５を介
してフライホイール６が取り付けられ、このフライホイ
ール６はモータ７によりベルト８を介して常時回転され
ている。また、モータ７にはタコジェネレータ９が設け
られ、このタコジェネレータ９によりモータ７の回転数
が検出されるようになっている。クランク軸２の他端に
は、ブレーキ１１が設けられ、このブレーキ１１の回転
状態、すなわち、回転速度情報及び回転角度情報がロー
タリエンコーダ１２により検出されるようになってい
る。このエンコーダ１２の出力信号ＥＳ及びタコジェネ
レータ９の出力信号ＴＧは、それぞれインターフェース
としてのＩ／Ｏ１３を介してコンピュータ等の演算装置
としてのＣＰＵ１４に入力されるようになっている。こ
のＣＰＵ１４には、入力装置であるキーボード１５等か
らプレス停止操作等の操作データが入力されるようにな
っている。

【００１６】クラッチ５及びブレーキ１１には、それぞ
れを空圧動作するためのソレノイドバルブ１６，１７が
接続され、これらのソレノイドバルブ１６，１７には、
圧力空気源１８に接続されたエアタンク１９からそれぞ
れエアが供給されるようになっている。ソレノイドバル
ブ１６，１７には、Ｉ／Ｏ２１を介してＣＰＵ１４から
切換用の電気信号が与えられるようになっており、この
電気信号により各ソレノイドバルブ１６，１７を介して
クラッチ６及びブレーキ１１の駆動制御がなされてい
る。

【００１７】次に、本実施例の停止方法を図２の速度ダ
イアグラム及び図３のフローチャートに基づいて説明す
る。図２において、縦軸はクランク軸速度（角速度）Ｖ
を、横軸はクランク軸角度Ｐをそれぞれ示している。

【００１８】プレス装置の動作時においては、キーボー
ド１５からの指示に基づき、ＣＰＵ１４からソレノイド
バルブ１６，１７に所定の信号が出され、クラッチ５は
接続状態にされるとともに、ブレーキ１１はブレーキ力
を解放された状態にある。このとき、クランク軸２はモ
ータ７の回転力により、ベルト８、フライホイール６及
びクラッチ５を介して所定速度（角速度）Ｖ₁ （図２参
照）の速度で回転されている。このような状態におい
て、キーボード１５からプレス機械の停止信号が出され
たか否かがＣＰＵ１４によりチェックされる。この状態
を示すのが、図３のステップ３１である。

【００１９】ステップ３１によりプレス機械の停止操作
が検出されると、ステップ３２において、現在の速度情
報、すなわち、タコジェネレータ９の回転速度情報（Ｔ
Ｇ）並びにロータリエンコーダ１２の回転速度及び回転
角度（位置）情報（ＥＳ）が取り込まれる。次いで、こ
れらの情報に基づき、ステップ３３において、クランク
軸２、ひいてはスライド４を所定位置、例えば上死点位
置に停止させるためには、いつ、どのような位置（クラ
ンク軸角度）でクラッチ５及びブレーキ１１に出力をし
たらよいかがＣＰＵ１４により演算（予測）され、その
出力位置（角度）の設定値Ｐ₁ が設定される。この設定
値Ｐ₁ が第１設定角度である。

【００２０】設定値Ｐ₁ のより具体的な設定の方法は、
次の通りである。ロータリエンコーダ１２からの回転角
度位置情報ＥＳを所定の時間間隔、例えば２msecの間隔
でＣＰＵ１４に読み込む。この読み込んだ連続した二つ
のデータの差をとって２msec間の進角度を得、この進角
度によりクランク軸２の角速度Ｖ ₁ を得る。一方、タコ
ジェネレータ９から直接、回転速度情報ＴＧを読み込
み、ＴＧとＥＳとの値のずれの有無を確認して操作の確
実性を高めている。

【００２１】すなわち、ロータリエンコーダ１２の分解
能は大きいため、ＳＰＭの小さい領域、例えば５０ＳＰ
Ｍ以下では、ロータリエンコーダ１２から読み込むデー
タが大きく変動する場合がある。この場合、データの確
実性を増すため、タコジェネレータ９からの情報ＴＧを
参考にしている。ただし、タコジェネレータ９は、モー
タ７側に設けられているため、クラッチ５のオフ後は、
データとして参考にならない。従って、ロータリエンコ
ーダ１２からのデータ（情報ＥＳ）を基本データとして
いる。しかも、低速域では、読み込み回数を多くして平
均値を出し、データの安定化を図っている。

【００２２】情報ＥＳとＴＧとを比較した結果、数値に
ずれがなければロータリエンコーダ１２からのデータ
（情報ＥＳ）をＶ₁ とする。ずれが大きい場合には、再
度ロータリエンコーダ１２から情報ＥＳを読み込み、新
たなＥＳに基づいて演算を行ない、設定値Ｐ₁ を設定す
る。

【００２３】設定値Ｐ₁ の設定は、データである角速度
Ｖ₁ をクラッチ５、ブレーキ１１の固有のデータテーブ
ルと比較して行う。データテーブルは、ある速度、例え
ば速度Ｖ₁ のとき、ある点Ｐ₁ でブレーキ１１が動作す
るように出力すれば、ある点Ｐ₂ にて制動に入るという
クラッチ５とブレーキ１１との固有のデータ表であり、
予めＣＰＵ１４に関連するメモリ（図示せず）に記憶さ
れている。このデータテーブルは、例えば１０ＳＰＭ〜
ＭａｘＳＰＭまでの全領域にわたって作成されている。

【００２４】ステップ３４において、ロータリエンコー
ダ１２からの情報により、クランク軸２の角度（位置）
が第１設定角度である設定値Ｐ₁ になったかがチェック
され、設定値Ｐ₁ になると、入出力装置２１を介してソ
レノイドバルブ１６，１７に信号が出される。これによ
り、ステップ３５に示されるように、クラッチ５は接続
が切られ、ブレーキ１１はブレーキ力がクランク軸２に
作用するように、すなわち、クラッチＯＦＦ、ブレーキ
ＯＮの操作がなされる。この操作により、クランク軸２
にはブレーキ力が作用し、クランク軸２の回転は減速さ
れることとなるが、実際には、出力後の応答遅れによ
り、図２に示されるように、制動開始点Ｐ ₂ まで空走が
起こる。この空走量の変動が、主な停止精度悪化の要因
となっている。

【００２５】制動開始後、クランク軸速度は、図２に示
されるように直線状に速度低下が生じるが、この速度が
所定の値Ｖ_X になったかがステップ３６によりチェック
される。速度Ｖ_X が検出されると、ステップ３７におい
て、ブレーキ１１の制動力を解放する信号が出力される
（ブレーキＯＦＦ点Ｐ₃ ）。このときも、図２に示され
るように、応答遅れによりしばらくの間ブレーキ制動力
が作用し、クランク軸２は、低速時定速Ｖ₂ 点Ｐ₄ にな
って、初めて安定した一定の低速時定速Ｖ₂ 、例えば２
０ＳＰＭとなる。定速Ｖ₂ に安定したことがステップ３
８でチェックされると、ステップ３９において、クラン
ク軸２を所定の位置に正確に停止するためには、クラン
ク軸２すなわちブレーキ１１のどの回転角度位置で再度
ブレーキ出力を出したらよいかがＣＰＵ１４により再度
演算（予測）され、その値Ｐ₅ が設定される。この設定
値Ｐ₅ が第２設定角度である。この設定値Ｐ₅ の設定は
前述の設定値Ｐ₁ の場合と同様に行われる。

【００２６】ステップ４０において、クランク軸２の角
度が第２設定角度である設置値Ｐ₅になったことが検知
されると、この点Ｐ₅ （ブレーキ再ＯＮ点）において、
ステップ４１に示すように、ブレーキ出力が再度ＯＮさ
れる。この場合も、ブレーキ１１の制動力が実際に作用
するのは、応答遅れにより制動開始点Ｐ₆ になってから
であり、この制動開始後、クランク軸２の回転数は順次
減少して停止点Ｐ₇ で停止されることとなる。この停止
は、ステップ４２においてチェックされる。この際、低
速時定速Ｖ₂ は比較的小さな値であるため、クランク軸
２の停止位置は、精度良く、例えば±３度程度で停止さ
れることとなる。また、この停止位置は、通常、クラン
ク２が上死点となる位置である。

【００２７】ところで、ブレーキ１１の制動力のばらつ
き等により、図２中破線で示されるように、制動開始点
Ｐ₂ から実線よりも緩い角度で制動がされ、速度Ｖ_x と
なったブレーキＯＦＦ点Ｑ₃ でブレーキがＯＦＦされた
とすると、この場合は制動力が弱いため、クランク軸２
は、前述の定速Ｖ₂ より大きい定速Ｖ₃ である低速時定
速Ｖ₃ 点Ｑ₄ で速度が安定することとなる。従って、こ
の状態で前述の定速Ｖ ₂ の場合と同じタイミングでブレ
ーキ力を作用させると、停止点Ｐ₇ で停止させることが
困難となる。この場合には、前述のステップ３９に示す
ように再度ブレーキ再出力位置が演算され、その設定値
Ｑ₅ が設定されるため、設定値Ｐ₅ より早い位置の制動
開始点Ｑ₆ から制動が開始され、最終的に前述と同じ停
止点Ｐ₇で停止されることとなる。

【００２８】また、ブレーキ１１の制動力がより強く、
実線で示す減速状態よりも急な速度で制動を行った場合
には、定速Ｖ₂ よりも小さな値で一定回転となるが、こ
の場合も同様に再演算され、新たな停止開始の設定値が
設定されるため、最終的な停止点はＰ₇ になる。

【００２９】更に、最初のクランク軸速度Ｖ₁ がこの値
よりも高速あるいは低速であっても、二段階のブレーキ
操作は同様にそれぞれ演算されて行われ、最終的な停止
点は常に一定、すなわち、図２においては停止点Ｐ₇ と
なるようにされる。

【００３０】上述のような本実施例によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、ブレーキ１１による制動操作
は、高速域から１回の操作で行われるのではなく、一旦
低速の一定回転まで減速した後、再度制動操作がされる
ため、低速時の定速Ｖ₂ による空走域が少なくなり、停
止位置のズレが極めて減少し、精度が大幅に改良され
る。しかも、この低速時定速Ｖ₂ においても、再度停止
位置の予測を行うため、定速Ｖ₂ にばらつきがあっても
その影響が停止精度に及ばず、より高精度な停止を行う
ことができる。

【００３１】また、低速時にも再演算（予測）すること
で、低速時の定速Ｖ₂ は、必ずしも予め定められた速度
にしなくとも精度良く停止できるから、従来のように何
度も精度操作を繰り返して予め定められた速度に制御す
る必要がなく、作業性を向上できる。

【００３２】更に、ＣＰＵ１４による制御装置は、マイ
クロコンピュータ等を使って容易に製作することがで
き、汎用性が高く、回転数が異なるごとに必要とされる
ロータリカム等と異なり、安価に提供できる。

【００３３】また、１回目のブレーキ制動を行うクラッ
チＯＦＦ、ブレーキＯＮ点Ｐ₁ の設定に当り、ロータリ
エンコーダ１２の出力信号ＥＳのみならず、タコジェネ
レータ９の出力信号ＴＧをも参照して設定するため、速
度の安定したモータ７の回転情報により、速度変化の多
いブレーキ１１の回転情報のデータ修正を行うことがで
き、より安定した設定値Ｐ₁ を設定できる。特に、従来
は、非常停止等によりプレスの回転速度が大幅に変動し
た場合は、定位置停止は不可能であったが、本実施例に
よれば、十分に制御の追従性を確保でき、安定した定位
置停止が可能となる。

【００３４】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的を達成できる範囲での改良、
変形等は、本発明に含まれるものである。

【００３５】例えば、前記実施例においては、１回目の
ブレーキ制動力を作用させる設定値Ｐ₁ の設定に当り、
ロータリエンコーダ１２の出力信号ＥＳのみならず、タ
コジェネレータ９の出力信号ＴＧをも参照していたが、
必ずしも両方行う必要はなく、エンコーダ１２の出力信
号ＥＳのみで行ってもよい。しかし、両者を参照すれ
ば、前述のような効果が期待できる。また、クラッチ
５、ブレーキ１１の駆動力は、前記実施例のように、圧
縮空気に限らず、電磁力によってもよく、その方式は問
わない。更に、演算装置としてのＣＰＵ１４は、パーソ
ナルコンピュータ、その他の一般の制御手段をも利用で
きる。

【００３６】

【発明の効果】前述のように本発明によれば、プレス機
械のクランク軸、ひいてはスライドを精度良く停止でき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る停止方法を適用するプレス装置の
一実施例の概略構成を示す模式図である。

【図２】本発明の動作状態の一例を示す速度ダイアグラ
ムである。

【図３】本発明の一実施例におけるフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ プレス本体 ２ クランク軸 ４ スライド ５ クラッチ ６ フライホイール １１ ブレーキ １２ ロータリエンコーダ １４ 演算装置としてのＣＰＵ １５ キーボード

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレス機械の停止操作がなされたとき、
   クランク軸を停止すべき位置に基づいてクランク軸にブ
   レーキ力を加えるべきクランク軸の角度（第１設定角
   度）を設定し、クランク軸の回転角度が前記第１設定角
   度になったとき、プレス機械のクランク軸に回転力を伝
   達しているクラッチを解放するとともに、ブレーキを作
   動させてクランク軸の回転速度を減速させ、次いで、こ
   のクランク軸の回転速度が所定の速度になったとき、前
   記ブレーキの作動を解放してクランク軸が低速の定速回
   転になるのを待ち、この低速の定速回転になった時点で
   再度クランク軸を停止すべき位置に基づいてクランク軸
   にブレーキ力を加えるべきクランク軸の角度（第２設定
   角度）を設定し、クランク軸の回転角度が前記第２設定
   角度になったとき、ブレーキを再度作動させてクランク
   軸を停止させることを特徴とするプレス機械の定位置停
   止方法。
2. 【請求項２】 請求項１の定位置停止方法において、第
   １設定角度の設定は、クランク軸を回転させるモータの
   回転速度情報と、クランク軸の回転速度及び回転角度情
   報とを参照して行われることを特徴とするプレス機械の
   定位置停止方法。