JPH0692040B2 - プレス機械のモーションモニタ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プレス機械のモーションモニタ装置に関す
る。

［従来の技術］ プレス機械では、アブソリュート方式エンコーダでクラ
ンク軸角度を検出し、設定されたクランク軸角度におい
て出力されるタイミング信号（プレス停止信号）によっ
てスライドを上死点に停止させている。この場合、クラ
ッチブレーキを作動させるタイミング信号は、惰走距離
を見込んで決定されたクランク軸角度において出力され
る。

ここに、アブソリュート方式エンコーダは、クランク軸
とギヤ機構、連結機構等を介して同期回転可能とされた
円板カムとこれに対応配設されたリミットスイッチとを
多数タンデム配設した構成とされているのが一般的であ
る。

したがって、ギヤ機構，駆動軸等の破損や円板カムが緩
んだり外れたりする場合がある。これを放置すると２度
落ち等が生じ大きな事故を引起す虞れが強い。

これがため、従来はメーンギヤやカム等と関与して上死
点を検出する上死点近接スイッチを設け、この上死点近
接スイッチが作動したときにはアブソリユート方式エン
コーダに異常があるものと判断し、さらに上死点近接ス
イッチでプレス停止するように構成されていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上死点近接スイッチは、スライドが上死点で
停止したか否かを判断するものであるから当然に上死点
を越えた位置にセットされる。一般的には、上死点から
例えば＋7.5度進んだところにセットされている。

したがって、第３図（Ａ）で示す如く、例えばアブソリ
ュート方式エンコーダからのプレス停止信号を角度θ３
で出力することにより、上死点（０度）〜＋7.5度でプ
レス停止するようなプレス機械の場合には、上死点近接
スイッチの出力信号で非常停止させれば点線で示す如く
下死点近くの危険域に至らずの確実停止でき安全であ
る。

しかしながら、高速化要請に基づき創成された400〜1,0
00Spmのような高速、超高速型プレス機械では、第３図
（Ｂ）に示す如く、本来的には下死点に近い角度θ２で
プレス停止信号を発すべきところアブソリュート方式エ
ンコーダの異常により＋7.5度において上死点近接スイ
ッチで停止信号を出力してもその惰走距離が非常に大き
いので、スライドは点線で示すように下死点を通過する
など危険域に達してしまうという事態が生じ非常に危険
である。

かくして、アブソリュート方式エンコーダの信頼性を高
めることはもとより、その異常発生の有無を確実かつ迅
速にモニタできる実用性の高い装置の開発が強く求めら
れている。

また、スライドを上死点で確実に停止できるブレーキ動
作が行われたことを事前にモニタすることができれば取
扱便宜であり、かかるブレーキモニタ機能をも備えた装
置の開発が要請されている。

ここに本発明の目的は、アブソリュート方式エンコーダ
の異常を迅速かつ確実に監視できかつプレーキモニタ機
能も備えた低コストで取扱便宜なプレス機械のモーショ
ンモニタ装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、アブソリュート方式エンコーダ及びその駆動
系と切離さなければ信頼性を向上させることができない
こと、プレス機械においてメーンギヤは機械的に信頼性
が高くかつ相当多くの歯数を有すること並びにインクレ
メンタル方式エンコーダはアブソリュート方式エンコー
ダに比較して極めて廉価であること等、主にプレス機械
の固有的構成に着目し、メーンギヤの歯数を計数してク
ランク軸角度を検出するインクレメンタル方式エンコー
ダを設けるとともにこれとアブソリュート方式エンコー
ダとの出力信号を比較することによって迅速で確実なモ
ニタができるよう形成したものである。

すなわち、クランク軸角度の絶対角度を検出するととも
に設定クランク軸角度でプレス停止信号を出力するアブ
ソリュート方式エンコーダを有するプレス機械におい
て、 カム機構と関与してスライドの上死点を検出する上死点
検出器と、 メーンギヤの歯数を計数してクランク軸角度を検出する
とともに該上死点検出器の出力信号で零クリアされるよ
うに形成されたインクレメンタル方式エンコーダと、 前記アブソリュート方式エンコーダで検出したクランク
軸角度と該インクレメンタル方式エンコーダで検出され
たクランク軸角度とを比較して両者間に差異があるとき
に異常信号を出力する比較手段と、前記プレス停止信号
又は異常信号が出力された後、前記両エンコーダの少な
くともいずれか一方で検出されたクランク軸角度の変化
率が所定割合で減少する場合にブレーキ動作正常と判断
し一定の場合にはブレーキ動作異常と判断するブレーキ
動作確認手段と、を備えて構成されている。

［作用］ 上記構成による本発明では、プレス運転中、アブソリュ
ート方式エンコーダは常にクランク軸角度の絶対値を検
出し、検出クランク軸角度が設定クランク軸角度と等し
くなったときにプレス停止信号を出力する。したがっ
て、スライドは惰走した後上死点で停止する。

インクレメンタル方式エンコーダは、上死点において上
死点検出器により零クリアされつつクランク軸角度を検
出している。そして、比較手段は両エンコーダの出力信
号を時々刻々比較している。

ここに、アブソリュート方式エンコーダが故障した場合
には、設定クランク軸角度を少しでも越えると詳しくは
メーンギヤの１つ以上の歯が移動すると比較手段がその
差異を検出し異常信号を発する。

よって、この異常信号を非常用のプレス停止信号として
用いれば上死点を僅かに越えたところでスライドを停止
させることができる等の利用も図れる適切なモーション
モニタができる。

また、ブレーキ動作確認手段により、アブソリュート方
式エンコーダ又はインクレメンタル方式エンコーダで検
出されたクランク軸角度の変化率から、スライドを上死
点で確実に停止できるブレーキ動作が正常に行われたか
否かを事前に知ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

この実施例のモーションモニタ装置は、第１図に示す如
く、上死点検出器10とインクレメンタル方式エンコーダ
20とアブソリュート方式エンコーダ30と比較手段40とブ
レーキ動作確認手段50とから構成されている。

なお、図中１はメーンギヤで80の歯数（ピッチ4.5度）
を有する。また、９はカム機構であってメーンギヤと同
期回転する。２はクラッチブレーキ、７はスイッチング
回路である。

まず、アブソリュート方式エンコーダ30は、ギヤ機構4,
連結機構５を介してメーンギヤ１で同期回転駆動され、
4.5度以下の分解能をもつ角度検出信号を比較手段40お
よびブレーキ動作確認手段50に出力できるものとされて
いる。また、設定クランク軸角度（例えば210度）にな
るとクラッチブレーキ２を作動させ、クラッチを外して
ブレーキを作動させることによりプレス停止信号を出力
する機能を有する。

一方、インクレメンタル方式エンコーダ20は、検出部21
と検出回路22とから形成されている。検出部21は回動移
動するメーンギヤ１の歯を検出するごとにパルス信号を
発するものであり、検出回路22はこのパルス信号を計数
するカウンタから形成されている。そして、計数値は上
死点相当位置にセットされた上死点検出器10の出力信号
により零クリアされるものである。

また、検出回路22は、上死点ごとに零クリアされメーン
ギヤ１の回転と同期するクランク軸角度を比較手段40と
ブレーキ動作確認手段50とに出力できる。この分解能は
歯のピッチ4.5度と等しい。

次に比較手段40は、エンコーダ30で検出したクランク軸
角度信号とエンコーダ20（検出回路22）で検出したクラ
ンク軸角度信号とを比較するコンパレータから形成され
ており、この実施例では両信号間に4.5度以上の差異が
生じた場合に異常信号εを出力する構成である。

なお、異常信号εは、警報等に用いることもできるが、
この実施例では、スイッチング回路７を作動させプレス
非常停止するように、クラッチブレーキ２を動作させる
ものとされている。

すなわち、この比較手段40は、メーンギヤ１のピッチ4.
5度でアブソリュート方式エンコーダ30の異常発生の有
無やプレスモーションをモニタできるよう形成されてい
るのである。

また、ブレーキ動作確認手段50は、アブソリュート方式
エンコーダ30の正常時におけるブレーキ動作および比較
手段40からの異常信号εに基づくブレーキ動作の双方を
確認する手段である。つまり、アブソリュート方式エン
コーダの正常・異常に拘らず、スライドを上死点で確実
に停止できる動作が行なわれたことを事前にモニタする
ものである。

具体的には、設定クランク軸角度相当信号が出力されあ
るいは異常信号εが出力された後、アブソリュート方式
エンコーダ30からの出力信号あるいはインクレメンタル
方式エンコーダ20（検出回路22）の出力信号の速度変化
率を捉えて検出できるよう形成されている。

次に作用を説明する。

まず、当該プレス機械のSpmに基づく惰走距離に対応さ
せてアブソリュート方式エンコーダ30の設定クランク軸
角度を設定する。

すなわち、第２図に示す如く、上死点から時計回転方向
廻りで０〜α度以内にスライドを停止させるために、設
定クランク軸角度をθ１にセットしたとする。

ここで、プレス運転を開始すると、メーンギヤ１の回転
に伴ってアブソリュート方式エンコーダ30とインクレメ
ンタル方式エンコーダ20とがともに作動する。

アブソリュート方式エンコーダ30は、常に上死点を基準
角度（０度）としたクランク軸角度の絶対角度を検出す
る。そして、検出クランク軸角度が設定クランク軸角度
θ１と等しくなるとクラッチブレーキ２を動作させる。
これによりスライドは惰走後上死点からα度以内で停止
される。つまり、上死点に停止される。

一方、インクレメンタル方式エンコーダ20は、メーンギ
ヤ１が上死点を通過するたびに上死点検出器10で零クリ
アされつつクランク軸角度を検出し、その値を比較手段
40に出力する。比較手段40にはアブソリュート方式エン
コーダ30からもクランク軸角度の絶対値が入力されてい
る。

したがって、アブソリュート方式エンコーダ30が正常で
あるときには、両クランク軸角度は同一値となる。

ここに、両クランク軸角度に差異があると、比較手段40
は異常信号εを発する。

この異常信号εは、一義的にアブソリュート方式エンコ
ーダ30の故障を検出したと理解される。

さらに、異常信号εは、アブソリュート方式エンコーダ
30が正常でインクレメンタル方式エンコーダ20が故障し
たことを検出することもできる。この場合には比較手段
40の設定つまりコンパレータのウインドを双方向にセッ
トすればよい。

この異常信号εでブザー等を鳴すようすればモーション
の異常を知ることができる。

この実施例では、異常信号εをスイッチング回路７に入
力してクラッチブレーキ７を動作させるようしている。
したがって、第２図に見られるように、設定クランク軸
角度θ１より角度θだけ遅れてブレーキがかかる。よっ
て、スライドは、同−Spmにおいては惰走距離が一定で
あることから、上死点よりα＋θ度において停止され
る。

つまり、インクレメンタル方式エンコーダ20の分解能相
当角度（この実施例ではピッチ4.5度）だけ位置づれす
るだけでスライドを停止できる。

このため、上死点通過後において上死点近接スイッチに
よりアブソリュート方式エンコーダ30の異常を検出し、
しかる後にブレーキ動作させる従来方式によれば、第２
図で点線で示したように下死点を越えてしまう。しか
し、本発明では上述のようにかかる事態を完全に回避で
きるわけである。

これらと同時に、ブレーキ動作確認手段50にもインクレ
メンタル方式エンコーダ20とアブソリュート方式エンコ
ーダ30とからそれぞれ検出クランク軸角度が入力されて
いる。ここに、ブレーキ動作確認手段50は、設定クラン
ク軸角度通過後に入力されたクランク軸角度の変化率が
急激減少している場合にブレーキ動作が正常であると判
断する。これはランプ点灯やブザーにより知らされるも
のとされている。変化率が一定であれば異常と判断す
る。

しかして、この実施例によれば、比較手段40でアブソリ
ュート方式エンコーダ30によるクランク軸角度とインク
レメンタル方式エンコーダ20によるクランク軸角度とを
比較し、その両者間に差異が生じた場合に異常信号εを
出力する構成であるから、アブソリュート方式エンコー
ダ30の故障を迅速かつ正確に検出でき円滑なモーション
モニタとともに信頼性が高く安全なプレス加工を達成で
きる。

また、アブソリュート方式エンコーダ30あるいはインク
レメンタル方式エンコーダ20の出力信号の変化率からブ
レーキ動作を確認するブレーキ動作確認手段50が設けら
れているので、正常モーションか否かを事前に知ること
ができ取扱便宜である。

また、アブソリュート方式エンコーダ30の故障を低コス
トのインクレメンタル方式エンコーダ20を用いて検出す
るので非常に経済的である。

また、インクレメンタル方式エンコーダ20は、アブソリ
ュート方式エンコーダ30の駆動系（4,5）と別個であっ
てかつ確実なメーンギヤ１との関与により計数、零クリ
アする構成であるから、この点からも信頼性を一段と高
めることができる。

また、インクレメンタル方式エンコーダ20は、メーンギ
ヤ１の歯数を計数する形式であるから、その歯ピッチ相
当の短時間で異常検出できる。

さらに、比較手段40で瞬時的に検出して出力される異常
信号εをスイッチング回路７に入力してブレーキ動作さ
せるよう構成されているので、アブソリュート方式エン
コーダ30が故障したとしても惰走によりスライドが下死
点を通過することがなく、２度打等の不都合を完全に排
除でき、400〜1,000Spmの高速，超高速プレスをも円滑
に運転させることができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかの通り、本発明はメーンギヤの歯
と関与させたインクレメンタル方式エンコーダを設ける
とともにこのエンコーダとアブソリュート方式エンコー
ダとからのクランク軸角度同志を比較手段で比較しつつ
その差異をもって異常信号を発生させるとともに、クラ
ンク軸角度の変化率からブレーキ動作を確認するブレー
キ動作確認手段を設けた構成としたので、メーンギヤの
歯ピッチ相当の短時間でアブソリュート方式エンコーダ
の異常を検出できる。また、インクレメンタル方式エン
コーダは、機械的に信頼性の高いメーンギヤの歯との関
与により計数、零クリアするので、信頼性が高く正確に
異常検出できる。また、アブソリュート方式エンコーダ
の故障を低コストのインクレメンタル方式エンコーダを
用いて検出するので経済的である。さらに、スライドを
上死点で確実に停止できるブレーキ動作が正常に行われ
たか否かを事前に知ることができる。したがって、円滑
で信頼性のあるモーションモニタができる。また、これ
により高速，超高速型プレス機械を安全で信頼性が高く
しかも低コストで取扱便宜なものとすることができる、
という優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
同じく動作説明をするための図および第３図（Ａ）、
（Ｂ）は従来モーションモニタ装置の動作説明をするた
めの図で（Ａ）は一般的プレス機械の場合、（Ｂ）は高
速プレス機械の場合である。 １……メーンギヤ、 ７……スイッチング回路、 ９……カム機構、 10……上死点検出器、 20……インクレメンタル方式エンコーダ、 21……検出部、 22……検出回路、 30……アブソリュート方式エンコーダ、 40……比較手段、 50……ブレーキ動作確認手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク軸角度の絶対角度を検出するとと
   もに設定クランク軸角度でプレス停止信号を出力するア
   ブソリュート方式エンコーダを有するプレス機械におい
   て、 カム機構と関与してスライドの上死点を検出する上死点
   検出器と、 メーンギヤの歯数を計数してクランク軸角度を検出する
   とともに該上死点検出器の出力信号で零クリアされるよ
   うに形成されたインクレメンタル方式エンコーダと、 前記アブソリュート方式エンコーダで検出したクランク
   軸角度と該インクレメンタル方式エンコーダで検出され
   たクランク軸角度とを比較して両者間に差異があるとき
   に異常信号を出力する比較手段と、 前記プレス停止信号又は異常信号が出力された後、前記
   両エンコーダの少なくともいずれか一方で検出されたク
   ランク軸角度の変化率が所定割合で減少する場合にブレ
   ーキ動作正常と判断し一定の場合にはブレーキ動作異常
   と判断するブレーキ動作確認手段と、 を備えてなるプレス機械のモーションモニタ装置。