(57)【要約】【解決手段】本装置は、互いに連続する複数のパルスを有するパルス列で、そのインタバルがシャフトの回転運動16により決定される特性パルス列28を取り込む第1手段32、モニター時間を決定する第2手段34、パルス列28の予定パルスがモニター時間内に発生するかどうかをモニターする第3手段36、およびモニター時間内に予定パルスが発生しない場合に制御信号40を生成する第4手段38を含む。第2手段34はモニタリングの間中、各パルスのインタバルに対するモニター時間の適応化を反復する。【効果】緊急を要する障害にすばやく対応でき、作業員の安全性も向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト(16)の回転運動のフェールセーフモニタリングを行う方法であって、
互いに連続する複数のパルスを有する特性パルス列(28)で、そのインタバル(52、62、70)がシャフト(16)の回転運動により決定されるパルス列を生成する工程と、
モニター時間(58、68、72)を決定する工程と、
モニター時間(58、68、72)内にパルス列(28)の予定パルスが発生するかどうかをモニターする工程と、
モニター時間(58、68、72)内に予定パルスが発生しなければ制御信号(40)を生成する工程とを含んで成り、
モニタリングの間中、インタバル(52、62、70)に対するモニター時間(58、68、72)の適応化を反復することを特徴とするモニタリング方法。
【請求項２】
モニター時間(58、68、72)が、二つのパルスエッジ(50、54、60)間のインタバル(52、62、70)との相関関係で決定されることを特徴とする請求項1に記載のモニタリング方法。
【請求項３】
モニター時間(58、68、72)が、連続するパルスエッジ(58、68、72)との相関関係で決定されることを特徴とする請求項2に記載のモニタリング方法。
【請求項４】
モニター時間(58、68、72)が、予定パルス毎に新たに決定されることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のモニタリング方法。
【請求項５】
モニタリング工程の間、予定パルスの各パルスエッジ(58、68、72)が発生するかどうかをモニターすることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のモニタリング方法。
【請求項６】
シャフト(16)の回転運動のフェールセーフモニタリングを行う装置で、互いに連続する複数のパルスを有するパルス列で、そのインタバル(52、62、70)がシャフトの回転運動により決定される特性パルス列(28)を取り込む第1手段(32)と、モニター時間(58、68、72)を決定する第2手段(34)と、パルス列(28)の予定パルスがモニター時間(58、68、72)内に発生するかどうかをモニターする第3手段(36)と、モニター時間(58、68、72)内に予定パルスが発生しない場合に制御信号(40)を生成する第4手段(38)とを具備して成り、第2手段(34)がモニタリングの間中、各パルスのインタバル(52、62、70)に対するモニター時間(58、68、72)の適応化を反復することを特徴とするモニタリング装置。
【請求項７】
請求項1乃至4の何れかに記載の方法の、プレス機(12)のフェールセーフモニタリングを行う為の使用方法であって、特にシャーピンのモニタリングを行う為の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトの回転運動のフェールセーフモニタリング方法であって、
互いに連続する複数のパルスを有するパルス列で、そのインタバルがシャフトの回転運動により決まる特性パルス列を生成する工程と、モニター時間を決定する工程と、パルス列の予定パルスがモニター時間内に発生するかどうかをモニターする工程と、モニター時間内に予定パルスが発生しない場合に制御信号を生成する工程とを含んで成るフェールセーフモニタリング方法に関する。
【０００２】
本発明は更に、シャフトの回転運動のフェールセーフモニタリングを行う装置であって、互いに連続する複数のパルスを有し、そのインタバルがシャフトの回転運動により決まるパルス列を取り込む第1手段と、モニター時間を決定する第2手段と、パルス列の予定パルスがモニター時間内に発生するかどうかをモニターする第3手段と、モニター時間内に予定パルスが発生しない場合に制御信号を生成する第4手段とを含んで成る装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
この種の方法及びそれに対応する装置は、産業製造工程に使用されることで知られている。例えばこのような方法は、専ら本発明の出願人により提供、販売されるSB077と称される標準機能モジュールに使用されている。この標準機能モジュールは、使用説明書の第19 196項に記載されており、特に、機械プレスにおける所謂シャーピンモニタリングを行う。
【０００４】
本発明は、この特定の用途だけに限定されるものではないが、回転運動のフェールセーフモニタリングのみに関する。このことから“フェールセーフ”とは、対応する装置や機器は、少なくとも欧州標準EN 954-1又は一般にそれに相当すると認められる基準に準拠することを意味する。
機械プレスの動作は一般に、所謂カム操作式スイッチ群（ドイツ語名称: Nockenschaltwerk） により制御される。このようなスイッチ群は、複数の連続するパルスを生成する。これらのパルスのインタバルは、制御される又はモニターされるシャフトの回転運動により決まる。カム操作式スイッチ群は、トランスミッションを介して直接シャフトと連結されるか、或はチェーン又は歯付きベルトを介して間接的にシャフトと連結される。機械プレスは作業中の作業員に及ぶ多大な危険の根源であるが、この場合、必ずカム操作式スイッチ群のパルスでフェールセーフモニタリングを行って、プレス機が正常に動作しているかどうかを確認することになっている。パルスが発生しないと、直ちにプレス機のフェールセーフ遮断が行われる。さもなければ、制御外の危険な状況となるからである。
【０００５】
パルス列のモニタリングとプレス機遮断は、上述のフェールセーフモニタリング装置又はフェールセーフプログラマブルコントローラを用いて行われる。これは、安全性重視の用途であることから、装置がその固有フェールセーフ特性において特に厳しい要件を満たす必要があるからである。このような装置は、標準や基準を完全に満たしていると認められた場合に限り、安全性重視の用途への使用が、例えば雇用者の製造責任保健組合のような関係当局から認可されることになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、従来より知られるモニター装置は、比較的簡単な構造となっている。これらの装置は、予め決められた数通りの選択可能なモニター時間でしか動作しない。だがストローク数の変えられるプレス機の場合、モニター時間をその時の最も少ないストローク数に合わせなければならないつまり、結果的にシャフトの最も遅い回転運動に設定しなければならないという問題が生じる。そうしなければ、ストローク数が少ない時に誤警報を生じ、不要でコストの高くつく休止時間を招く。またストローク数が増えると、遮断の際の対応時間が相対的に長くなり、緊急事態に不利となる。
【０００７】
これらのことに鑑みて、本発明の目的は、冒頭に述べたタイプの方法と装置を、妥当な費用で、作業に関わる作業員の安全性を更に向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、モニタリングの間中、各パルス間のインタバルに対するモニター時間の適応化を反復する、冒頭に述べたタイプの方法により達成される。本発明の目的は更に、第2手段がモニタリングの間中、各パルス間のインタバルに対するモニター時間の適応化を反復する対応装置によっても達成される。
従来のこの種のモニター装置とは異なり、本方法では先ず、モニターされる機械のその時の動作パラメターに適応させて、パルス列のモニタリングを行う。モニタリングの時間はそれぞれ、その時のシャフトの回転速度に適応させられる。その結果、予定パルスが発生しなかった場合、その時のシャフトの回転速度には関係なく、その為プレス機のストローク数にも関係なく、最小の遅延でそれが検出される。従ってモニター装置は、緊急を要する障害によりすばやく対応して、例えばプレス機のようなモニターされる機械を停止することができる。対応時間が短くなる分だけ、作業に関わる作業員の安全性が向上することになる。
【０００９】
更に、従来必要とされている人によるモニター装置のモニター時間の設定は行う必要がない。その結果、人為ミスによるエラーが避けられる為、作業に関わる作業員の安全性が更に向上する。二次的効果として、プレス機を稼働させる前の取付費用やセットアップ費用も低減する。
本発明の別の態様において、モニター時間は、二つのパルスエッジ間のインタバルとの相関関係で決定される。
【００１０】
別の方法として、モニター時間を、例えばパルス列の瞬時周波数との相関関係で決定することも可能である。この方法はより簡単に、より速く実施することができる。これにより、機械を停止する際の対応時間を更に短縮することができる。
本発明の別の態様において、モニター時間は、連続する前後のパルスエッジとの相関関係で決定される。
【００１１】
この方法によると、モニターされるシャフトの回転運動の如何なる変化に対してもモニター時間を特にすばやく適応させることが可能となる。結果として、モニター装置の対応時間は更に短縮される。
本発明の別の態様において、モニター時間は、各予定パルス毎に新たに決定される。
この方法によると、場合に応じて、モニターされるシャフトの回転運動に対し、モニター時間を最適化することができる。結果として、モニター時間を最小限にしても、誤警報の発生を確実に抑制することができる。
【００１２】
本発明の別の態様において、モニタリング工程の間中、予定パルスの各パルスエッジの発生がモニターされる。
この場合、システムはパルス全体が生成されるまで待つのではなく、パルスの各エッジの発生時に既にモニターを行っている。実際は、発生するパルス全体をダブルチェックすることになる。これにより、対応時間が更に短縮されるとともに、安全性の効果が最大限に発揮される。
【００１３】
上述した本発明の特徴及び以下に述べる特徴は、それぞれ本文に示される組合せだけでなく、本発明の範囲から逸脱しない限り他の組合せにおいても、また単独でも使用できることは勿論である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施例を、以下詳細に説明するとともに、以下の図面に表す。
図1において、本発明による装置全体は、参照番号10で表される。
本装置10は、概略して示す偏心プレス機12の動作シーケンスのフェールセーフモニタリングを行う。プレス機12は、シャフト16上に配された偏心14を有する。このシャフトと偏心との組合せにより、所謂タペット18は、矢印20の方向に移動させられる。タペット18は、下方位置において略固定プレス台22に作用して加工物を所望の形状に加工する。このようなプレス機の構造そのものは既知であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００１５】
図示された実施例において、プレス機12のシャフト16は、チェーン24を介してカム操作式スイッチ群26に連結される。チェーン24の代わりとして、歯付きベルトやトランスミッションも使用することができる。このような構成及びプレス動作を制御する為の関連カム操作式スイッチ群も同様に、充分に知られている。
シャフト16の回転運動に応じて、カム操作式スイッチ群26はパルス列28を生成する。このパルス列は、既知の方法により、プレス機12を制御する為のコントロールユニット30に与えられる。コントロールユニット30とは、例えばプログラマブル論理コントローラなどである。
【００１６】
パルス列28は更に、プレス機12のフェールセーフモニタリングとその緊急停止を可能とする為に、本発明の装置10に与えられる。尚、パルス列28は模式的に図示する。実際には、パルス列は幾つかの異なるパルス列で構成されることもあり、これらのパルス列は装置10及び制御ユニット30により、それぞれに評価される。
本装置10は、カム操作式スイッチ群26により生成されるパルス列28を取り込む第1手段32を具備する。この第1手段の例として、本出願人により販売されているような、フェールセーフプログラマブル論理コントローラのI/Oカードがある。
【００１７】
取り込まれたパルス列28は、以下の方法によりモニター時間を決定する第2手段34に与えられる。その後第3手段36により、パルス列28の次の予定パルスが特定のモニター時間内に発生するかどうかがモニターされる。モニター時間内に予定パルスが発生しない場合、第4手段が制御信号40を生成する。この制御信号は必要に応じて、プレス機12のフェールセーフ遮断を実行する。
【００１８】
本発明の好適な実施態様によると、第2、第3、第4手段34、36、38は、本発明の出願人が"PSS"という商標で販売している、フェールセーフプログラマブル論理コントローラに搭載されるソフトウェアモジュールとして実現される。この場合のプログラマブルコントローラは、コントロールユニット30も具備することもある。別の構成として、手段32-34は、シャーピンモニタリング用の別のモニター装置に搭載されることもある。
【００１９】
本装置10の動作モードは、図2に示した時間関係の以下の表記から明らかとなる。同図において、同一の参照番号は、図1と同じ要素を示す。
パルス列28と制御信号40との時間関係を図2に示す。時刻t1において、第1手段32がパルス列28の第1パルスエッジ50を検出する。このパルスエッジにより、時間測定が開始され、次のパルスエッジ54発生までのインタバル52が測定される。その後第2手段34が、インタバル52に許容時間56を加えた第1モニター時間58を決定する。本装置10は更に、第2パルスエッジ54からパルス列28が継続していると判定する。従って、制御信号40が時刻t2にオンにされる。こうしてプレス12は稼働可能となる。
【００２０】
第3手段36は、第1モニター時間58内に次の（予定）パルスエッジ60が発生するかどうかをモニターする。図2に示すように、予定パルスが発生すると、制御信号40はオンに維持され、プレス機12を稼働し続けることができる。
第2手段34は更に、二つのパルスエッジ54と60のインタバル62を測定し、その測定結果から第2モニター時間64を決定する。この時間内に次の予定パルスエッジ66が発生する筈である。これらの工程を反復し続ける。
【００２１】
例えば、別のモニター時間68が時刻t3に始まるとする。このモニター時間68の長さは、その前の二つのパルスエッジ間のインタバル70によって決まる。モニタリングの間中、先行する二つのパルスエッジ間のインタバルに対するモニター時間の適応化が続行されるので、これらのパルスのインタバルから、モニター時間68は明らかにモニター時間58よりも短くなる。このような時間関係は例えば、プレス機12のストローク数を最大に上げた時や、プレス機のストローク数が変更された時に生じる。
【００２２】
時刻t4に、先行するパルスの長さとの相関関係で決定される別のモニター時間72が始まる。だが図2に示すように、時刻t5に予定される次のパルスエッジが発生しない。その為、第4手段38が制御信号40をオフにしてフェールセーフモードにし、フェールセーフ機能と同様に、直ちにプレス機12を停止させる。予定パルスが発生しない原因としては例えば、チェーン24が切断してカム操作式スイッチ群26がシャフト16から離脱した場合が考えられる。これは専門用語でシャーピン（又はシャフト）破断と呼ばれるが、このような場合、プレス遮断信号がコントローラ12に与えられても、プレス機12のタペット20がまだ稼働している可能性がある。作業員にとってこのような危険な状態は、本発明により最小限の対応時間で排除される。更に、パルス列28の予定パルスが、その時のモニター時間内に発生しない時は何れの場合も、プレス機12が停止させられる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による、偏心プレス機におけるシャーピンモニター装置を示す概略図である。
【図２】特性パルス列のモニタリング時における時間関係を表す図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年3月28日(2003.3.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機(12)におけるシャーピンのモニタリングの為にシャフト(16)の回転運動のフェールセーフモニタリングを行う方法であって、
互いに連続する複数のパルスを有する特性パルス列(28)で、そのインタバル(52、62、70)がシャフト(16)の回転運動により決定されるパルス列を生成する工程と、
モニター時間(58、68、72)を決定する工程と、
モニター時間(58、68、72)内にパルス列(28)の予定パルスが発生するかどうかをモニターする工程と、
モニター時間(58、68、72)内に予定パルスが発生しなければ制御信号(40)を生成する工程とを含んで成り、
モニタリングの間中、インタバル(52、62、70)に対するモニター時間(58、68、72)の適応化を反復することを特徴とするモニタリング方法。
【請求項２】
モニター時間(58、68、72)が、二つのパルスエッジ(50、54、60)間のインタバル(52、62、70)との相関関係で決定されることを特徴とする請求項1に記載のモニタリング方法。
【請求項３】
モニター時間(58、68、72)が、連続するパルスエッジ(58、68、72)との相関関係で決定されることを特徴とする請求項2に記載のモニタリング方法。
【請求項４】
モニター時間(58、68、72)が、予定パルス毎に新たに決定されることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のモニタリング方法。
【請求項５】
モニタリング工程の間、予定パルスの各パルスエッジ(58、68、72)が発生するかどうかをモニターすることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載モニタリング方法。
【請求項６】
互いに連続する複数のパルスを有するパルス列で、そのインタバル(52、62、70)がシャフト(16)の回転運動により決定される特性パルス列(28)を取り込む第1手段(32)と、モニター時間(58、68、72)を決定する第2手段(34)と、パルス列(28)の予定パルスがモニター時間(58、68、72)内に発生するかどうかをモニターする第3手段(36)と、モニター時間(58、68、72)内に予定パルスが発生しない場合に制御信号(40)を生成する第4手段(38)とを具備して成り、第2手段34がモニタリングの間中、各パルスのインタバル(52、62、70)に対するモニター時間(58、68、72)の適応化を反復する装置の使用方法であって、プレス機(12)におけるシャーピンのモニタリングの為の使用方法。
【国際調査報告】
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