JPS63221000A - クランク軸制御装置 - 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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、クランク軸制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、各種機械のクランク戦利Ｏａ装置は、クランク
軸の回転位置を複数のリミットスイッチで検出し、この
リミットスイッチで検出された信号に基いて、各種制御
部材を制御するよう構成されている。

例えば、クランクプレスのクランク軸制御装置では、ク
ランク軸に備えたドッグ部材に対し、多数のリミットス
イッチを設け、これらリミットスイッチからの出力信号
に基いて、クラッチブレーキ１を動作させている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記の如ぎりミツトスイッチによるクラ
ンク軸制御装置では、リミットスイッチのｌｆｆ１　＋
”や故障によってクラッチブレーキの作動位置がずれた
り、作動しなかったりすることがあるのみならず、機械
原点設定作業が大変である。

例えば、機械原点を上死点より所定巾だけずらした場合
には、全リミットスイッチを全体的にずらさなければな
らず、調整伍が大きい場合には、調整不能となることも
ある。

そこで、本発明は、機械原点を所定の位置に容易に設定
することができるクランク軸制御装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、クランク軸制御装
置を、クランク軸に取付けられ基準入力信号に対し回転
角に応じた位相差信号を出力するレゾルバと、前記位相
差に伴う信号ずれの時間を所定の時計周期で計測するカ
ウンタを有し該カウンタの計測値に基いて現在回転角を
演算する角度演算部と、該演算部で演算された回転角に
基いて各種制御部材を所定タイミングでｉｉ制御する主
制御部と、前記クランク軸を所望の位ａに位置させたと
き、前記カウンタに所定のカウント初期値を設定し前記
クランク軸に機械原点を設定する機械原点設定手段と、
を幅えて構成した。

（作用） 本発明では、クランク軸に備えた絶対位置検出器として
のレゾルバから回転角に応じた位相差信号が出力される
。

又、この位相差に伴う信号ずれの時間はカウンタによっ
て所定の時８１周期で計測され、回転角が演粋される。

一方、前記クランク軸を所望の位置に位置させたとき前
記カウンタに所定のカウント初期値を与えることにより
、この位置を機械原点に設定する。

（実施例） 第１図は本発明をクランクプレスに適用した一例を示す
説明図である。

図示のように、クランクプレス１には、クランク軸１−
制御装置３が接続されている。

クランクプレス１は、クランク軸５にフライホイール７
及びブレーキ９を備え、該クランク軸５は、クラッチ１
１を介して駆動源１３によって回転駆動されるようにな
っている。

前記クランク軸５には、コネクティングロッド１５を介
してポンチ１７が昇降自在に接続され、該ポンチ１７と
その下方に固定配置されるダイ１９との間で所定のプレ
ス加工が行われるようになっている。

前記クランク軸５は、前記駆動源１３の正逆方向の作動
により、正逆（ＣＷ、ＣＣＷ）両方向に回転可能である
。

前記クランク軸５には、レゾルバ２１が設けられている
。レゾルバ２１の内部構造は周知のものと異なるところ
がなく、Ｅ　ｓｉｎωを及びＥ　００５ω（なる２人力
に対し、クランク軸５の回転角θに応じて［５ｉｎ（ω
【−〇）なる信号を出力する。

クランク軸制御装置３は、主制御部２５を中心として、
これに、数値設定部２７と、角ｒｆ１演算部２９と、制
御信号出力部３１とを接続して構成されている。前記角
度演惇部２９と前記レゾルバ２１との間には、レゾルバ
信号入出力部３３が介在されている。

レゾルバ２１は、クランク軸５が上死点に来たとき、Ｅ
　ｓｉｎω℃　（θ−０）の信号を出力するよう取付け
られている。

第２図はクランク軸制御２１１装瞠３の詳細を示す回路
図である。

図示のように、クランク軸１１１１御装四３は、前記主
制御部２５に相当するＭＰＵ３５を中心として構成され
ている。ＭＰＵ３５には、回転方向を指令するＣＷ／Ｃ
ＣＷスイッチ３７、急停止回路３９、前記数値設定部２
７に相当するキーボード４１、アイソレータ４３、オン
データ収納レジスタ４５、オフデータ収納レジスタ４７
、角度データレジスタ４９が接続されている。各部材の
作用については後述する。

一方、前記レゾルバ２１には、位相検出回路５１が接続
され、該回路５１には、Ｎエツジ検出口路５３及びカウ
ンタ５５並びにＰエツジ検出回路５７が接続されている
。カウンタ５５は前記角度データレジスタ４９と接続さ
れている。Ｐエツジ検出回路５７の出力端子はカウンタ
５５のロード端子（ＬＯΔＤ）に接続され、エツジ検出
回路５３の出力端子は角度データレジスタ４９のゲート
端子Ｇに接続されている。ＭＰＬＩ３５に接続されたデ
ータ転送路ＯＬは、回転角θやＭＰＵ３５で作成された
各種のデータ等を図示しない各制ｍ＋機器に出力するた
めのしのである。

前記位相検出回路５１、Ｎエツジ検出回路５３、カウン
タ５５、Ｐエツジ検出回路５７、角度データレジスタ４
９は、全体で前記角度演篩部２９を構成する。

前記オン、オフデータ収納レジスタ４５及び４７と、前
記角度データレジスタ４９との間には、コンパレータ５
９及び６１が介在され、両コンパレータ５９．６１の出
力端子は、前記ＭＰＵ３５と、フリップ７０ツブ６３の
ヒツト及びリセット端子にそれぞれ接続されている。フ
リップフロップ６３の出力端子Ｑは、クラッチブレーキ
制御信号出力端子ＴＳ及び前記アイソレータ４３に接続
されている。

上記構成のクランク軸制御装置の作用は次の通りである
。

まず、位相差検出回路５１は、レゾルバ２１に入力され
る信号Ｅ　ｓｉｎωｔ、ＥＣＯ３ω［に対し、クランク
軸５の回転θによって変化する信号ＥＳｉｎ　（ω【−
θ）を入力する（第３図（ａ　）　　（ｂ　）（Ｃ）　
）。

Ｐエツジ検出回路５７及びＮエツジ検出回路５３ｔよ、
第３図＜ａ　＞及び（Ｃ）に示すサインカーブの）γ上
り時刻１．及びｔ２をそれぞれ検出し、時刻ｔ１でカウ
ンタ５５に所定の初期値を設定（通常はピロクリア）す
ると共に、時刻［２で角度データレジスタ４９にデータ
読込指令を出力する。

カウンタ５５は、時刻ｔ１より、クロック入力端子ＣＫ
から第３図（ｄ　）に示す高周波の時計信号ＣＬ　Ｋの
クロック数をＭ！Ｉ算し、角度データレジスタ４９は、
時刻ｔ２におけるカウンタ５５の積口数に基いて、クラ
ンク軸５の回転角度θを求め、過去のデータθに置き換
える。

以上により、角度データレジスタ４９には、第１図に示
したクランク軸５の回転角θが記憶されるようになる。

カウンタ５５のロード端子（ＬＯＡＤ＞に所定の値を設
定するのは機械原点設定のためである。機械原点設定方
式については第７図で詳述する。

次に、ＭＰＬＪ３５には、第４図に示すような各秒位置
データを記憶させるためのメモリＭ×が設けられている
。

本例に示す位置制御用のデータは、停止位置確認データ
Ｘｌ、Ｘ２と、ローダ制御用データ×３゜Ｘ４　、Ｘ５
と、クラッチブレーキ制御用のデータＤ＋　、Ｄ２とで
ある。

第５図に示すように、停止位店確認データ×１゜×２は
、クランク軸５が両データｘ１．ｘ２で規定される区間
に伴出したか否かを確認するためのデータである。ロー
ダ制御用データ×３　、×４　＋×５は、位置×３でロ
ーダを始動させると共に位置×４でローディングをさせ
、位置×５でアンローディングをさせるためのデータで
ある。クラッチブレーキ１１．９を、動作させるための
データであり、クラッチブレーキ作動時のクランク軸５
の速度に応じて所定位置を選択できるよう複数の値Ｘ８
．Ｘ７．Ｘｌｌ、Ｘ９が設定されている。これらデータ
は、いずれも前記キーボード４１から自由に設定可能で
ある。

第６図にクラッチブレーキの作動ａ、ｌＪ　６１１のフ
ローチャートを示した。

ステップ６０１では、ＭＰＵ３５でクランク軸５の速度
ｄθ／ｄｔを演算する。

ステップ６０２で、上記速度に応じ所定のオンデータＤ
１及びオフデータＤ２を選択し、選択したＡンデータＤ
＋　　（例えばＸｓ）及びオフデータＤ２　　（例えば
Ｘ７）をレジスタ４５．４７に設定する。

ステップ６０３では、コンパレータ５９．６１で、それ
ぞれ設定された値と前記角度データレジスタ４つに現わ
れた値θどを比較し、θ＝Ｄ１゜又はθ＝０２となった
とき、それぞれのレジスタ５９．６１からそれぞれハイ
レベルの一致信号Ｓ１、Ｓ２を出力する。

ステップ６０４では、上記信号Ｓ＋　、Ｓ２をフリップ
フロップ６３のセット端子Ｓ１リレツト端子Ｒで受け、
フリップフロップ６３から第５図に示す信号Ｓ３を出力
させる。

ステップ６０５では、この信号Ｓ３を受けて、クラッチ
１１及びブレーキ９を同時動作させ、クランク軸５を前
記区間ＸＩ、Ｘ２内に停止させる。

一方、ＭＰＵ３５は、前記角度データレジスタ４つで計
測されたデータθを常時入力し、このデータθと第４図
に示す他のデータＸＩ＋Ｘ２及びＸ３．Ｘ４．Ｘ５を比
較することにより、停止位置の確認、関連機器へのタイ
ミング信号の出ノｊ等各種の処理を行う。

又、ＭＰＵ３５は、アイソレータ４３を介して前記信号
Ｓ３を入力しており、この信号Ｓ３と前記データＤ＋　
、Ｄ２との比較に基いて信号Ｓ３、即ちフリップ７０ツ
ブに異常がないことの判定を行っている。Ｍ　Ｐ　ＬＪ
　３５は、この判定により、フリップ７０ツブに異常が
生じていると判定した場合には、急停止回路３９を介し
て直接クラッチ１１、ブレーキ９を作動させクランク軸
５の急停止を行い、クランク軸５のＵ走を防止し安全を
保障する。この場合、ソフトウェアとしてのＭＰＵ３５
から出力される信号は、ハードウェアとしての７リツプ
フロツブ６３からのものより幾分遅れるが、この遅れは
微小であり、クランク軸５は、略」二死点で停止するの
で、安全上の問題はない。

ＣＷ／ＣＣＷ切換スイッチ３７は、クランク軸５の回転
方向を指定するものである。このスイッチ３７によって
逆方向の回転が指令された場合には、第４図に示す各デ
ータは、各データの値を３６０’から差し引いた値に置
き換えられるようになっている。

次に、機械原点の設定は第７図に示す手順で行われる。

ステップ７０１では、オペレータにより、クランク軸が
所望の位置に合わせられる。

ステップ７０２では、角度データレジスタ４９により、
このときの回転角θが検出される。

ステップ７０３では、ＭＰＵ３５により、この角肢θに
相当するカウンタ５５のカウント値ＣＯが演口される。

ステップ７０４では、以後、この値ｃｏをカウンタ５５
のロード端子（Ｌ　ＯＡＤ　）にカウント初期値として
設定する。

以上の処理により、例えば、回転角１２０°の位置を機
械原点に設定したい場合、オペレータは手動モード下で
１２０°の位置にクランク軸を位置させ、次いでキーボ
ード４１より機械原点設定指令を与えることにより、自
動的に１２０°の位置が機械原点に設定され、例えばこ
の位置でクランク軸を停止覆ることができるようになる
。メモリＭ×のデータはそのままであるので、制御位置
は調整された原点に対し相対的にずれるようになる。

以上の構成のクランク戦利ｆｉｌ装ｄにおいて、機械原
点設定作業は極めて容易である。

角度演算部２９は、レゾルバ２１の検出信号に基いてク
ランク＠５の正確な現在位置を知ることが可能である。

このとき、角度データの演算はカウンタ５５に入力され
る時計信＠ＣＬＫのクロック数の積算によって行なわれ
るので、検出精度は時副信号ＣＬＫの周波数により任意
に定めることができる。

レゾルバ２１は、絶対位置検出器であるので、作業開始
に際しての都度の原点合わせ作業は不用である。

クラッチブレーキ制御信号Ｓ３は、高速動作を行なうフ
リップフロップ６３から出力されるので、クラッチブレ
ーキを高精度で作動させることが可能である。又、フリ
ップフロップ６３の出力はアイソレータ４３を介してＭ
　Ｐ　ＬＪ　３５で確認され、フリップフロップ６３が
異常の場合には急停止回路３９が作動されるので、フリ
ップフロップ６３の故障によりクランク軸５が暴走する
ことがない。

第４図に示した各データは、キーボード４１によって可
変とされるので、制御タイミングを容易に調整すること
が可能である。

クラッチブレーキ制御データＤ＋　、Ｄ２は、クランク
軸５の速度に合わせて可変とされるので、クランク軸を
全速度に対して正確に停止させることができる。

上記例では示さなかったが、関連機器の制御データもク
ランク＠５の速度に応じて可変とすることができる。或
いは、これらデータはそのままで、クランク＠５の速度
に合わせて制御信号の出力タイミングを適正化すること
も可能である。

上記実施例では、クランクプレスへの適用例を示したが
、タレットパンチプレス等の他のクランク軸であっても
同様である。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
適宜の設計的変更を行うことにより、他の態様でも実施
し得るものである。

［梵明の効果］ 以上の通り、本発明は、クランク軸にレゾルバを備え、
該レゾルバから出力される基準信号に対する位相差信号
の位相ずれの時間を初期値を自由に設定可能のカウンタ
で検出するようにしたクランク軸制御装置であるから、
クランク軸を所望の位置に位置させたときのカウント値
の符号反転値を前記初期値に与えることにより、容易に
機械原点を設定することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも実施例を示し、第１図は本発明をクラン
クプレスに適用した例を示す説明図、第２図は上記クラ
ンク軸制御２０装置の詳細を示す回路図、第３図は各部
材の信号状態を示すタイムチャート、第４図は設定され
たデータの説明図、第５図はクランク軸の回転角の説明
図、第６図はクラッチブレーキの作初制御のフローチＶ
−ト、第７図は機械原点設定処理のフローチャートであ
る。 １・・・クランクプレス　３・・・クランク軸制御装置
９・・・ブレーキ　　　１１・・・クラッチ２１・・・
レゾルバ　　　２９・・・角度演ｎ部３５・・・ＭＰＵ
　　　　　３９・・・急停止回路３９・・・アイソレー
タ ４５・・・オンデータ収納レジスタ ４７・・・オフデータ収納レジスタ ４９・・・角度データレジスタ　５１・・・位相検出回
路５３・・・Ｎエツジ検出回路　　５５・・・カウンタ
５７・・・Ｐエツジ検出回路 ５９、．６１・・・コンパレータ ６３・・・フリップフロップ 代理人　弁理士　　三　好　保　男 １　クランク軸動ＩＦｎ枯りマ ｐエヤゲ ↓ 第３図 ｙ 第４図 ３６σ 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クランク軸に取付けられ基準入力信号に対し回転角に応
   じた位相差信号を出力するレゾルバと、前記位相差に伴
   う信号ずれの時間を所定の時計周期で計測するカウンタ
   を有し該カウンタの計測値に基いて現在回転角を演算す
   る角度演算部と、該演算部で演算された回転角に基いて
   所定タイミングで各種制御部材を制御する主制御部と、
   前記クランク軸を所望の位置に位置させたとき、前記カ
   ウンタに所定のカウント初期値を設定し前記クランク軸
   に機械原点を設定する機械原点設定手段と、を備えて構
   成されるクランク軸制御装置。