(57)【要約】【課題】プレス機械の二度落ち防止機能を強化するとともに、メンテナンス性を向上させる。【解決手段】二度落ち防止装置の制御回路部分を固定回路である基板ではなく、パソコンによる書き換えが可能などのメンテナンス性にすぐれる市販のＰＬＣ盤１によって実現し、さらに外付けでセーフティーリレー２を使用して異常監視機能を強化した二度落ち防止装置を実現する。【選択図】図１
2012081500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機械の運転回路の各構成要素の動作状態信号を検出する動作状態信号検出手段と、
入力された動作状態信号の変化の状態を複数ステップ動作として確認し、いずれかのステップ動作が異常と判断した場合に次のステップ動作に進めることを禁止するとともに異常信号を出力するステップ動作確認手段と、
クランク軸の回動状態を検知することにより二度落ちを検出する二度落ち検出手段と、
この二度落ち検出信号が入力された場合または前記ステップ動作確認手段からの異常信号が入力された場合に次のプレスサイクルに進むことを防止する二度落ち防止信号発生手段とを備えてなる
プレス機械の二度落ち防止装置において、
上記各手段の制御回路がプログラマブルコントローラによって構成されていることを特徴とするプレス機械の二度落ち防止装置。
【請求項２】
前記二度落ち防止信号により作動してプレス機械の電磁クラッチを切り、ブレーキを作動させる複数のセーフティーリレーを前記プログラマブルコントローラの出力側に設けてなる請求項１に記載のプレス機械の二度落ち防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクプレス等の機械式プレスにおいて二度落ちを防止するための二度落ち防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械式プレスにおける加工作業の多くは、プレス機を断続運転して、停止時に作業者が金型の間に手を入れて材料の供給や取り出しを行うハンドインダイと呼ばれる作業形態が一般的であり、プレス作業における労働災害の多くがこの手を入れた際のプレス機の作動により発生している。
【０００３】
ところで、機械式プレスの運転モードとして、停止位置であるクランクの上死点位置から、例えば１７０度付近の、作業者が手を入れる余地のない高さまでは運転ボタンを押し続けている限りスライドが下降動作し、しかも運転ボタンから手を離すと直ちに停止するが、この角度を過ぎると運転ボタンから手を離しても上死点位置まで運転が続けられる、いわゆる「安全一行程」（以下本明細書において「安一」と略すことがある）モードが知られている。
【０００４】
クランクが上死点に達するとプレス機は停止するのが本来であるが、何らかの異常により回転が続くとスライドが再び下降し、災害が発生する。このような過剰な回転（オーバーラン）は「二度落ち」と称されることがあり、プレス機はその動力プレス構造規格において、何らかのオーバーラン監視機能（二度落ち防止機能）を備えることが義務づけられている。
【０００５】
特許文献１には、このようなプレス機において、二度落ち検出信号により二度落ち防止信号を出力するとともに、再起動防止回路を設けることにより上死点付近の定位置で一旦停止させ、二度落ちを確実に防止することのできるプレス機の二度落ち防止装置（オーバーラン監視装置）が記載されている。
【０００６】
図面によりこれを簡単に説明する。
【０００７】
図６は特許文献１に記載の発明における二度落ち防止制御部分の構成図、図７はプレス機全体の回路図である。
【０００８】
これらに示すように、二度落ち防止装置は、一般に動作状態信号検出手段１０と、ステップ動作確認手段２０と、二度落ち検出手段３０と、二度落ち防止信号発生手段４０とから構成される。
【０００９】
動作状態信号検出手段１０はプレス運転回路の各構成要素の動作状態を監視するもので、カムスイッチのオンオフにより信号を出力するカム検出器やリレーのオンオフにより信号を出力するリレー検出器、運転ボタンのオンオフにより運転ボタン信号を出力する運転ボタン検出器、再起動防止リレー信号を出力する再起動防止回路検出器などで構成される。
【００１０】
また、ステップ動作確認手段２０は、入力された動作状態信号の同時点における変化状態を複数ステップ動作として確認し、いずれかのステップ動作が異常と判断した場合には次のステップへ進むことを禁止する。全ステップが正常と確認するとリセット信号ＲＳＴを出力する。
【００１１】
二度落ち検出手段３０は、クランク軸の回動状態を近接信号としてカウントすることにより二度落ちを検出し、ステップ動作確認手段２０からのリセット信号ＲＳＴによってクリアされる。しかしいずれかの構成要素に異常があるとリセット信号ＲＳＴは入力されず、定位置で停止せずにオーバーランすると所定角度で入力される近接信号を計数し、二度落ち検出信号ＤＢＬを出力する。
【００１２】
二度落ち防止信号発生手段４０は、前記の二度落ち検出信号ＤＢＬが入力され、次のプレスサイクルに突入すると、二度落ち防止信号ＤＲ１を出力する。
【００１３】
二度落ち防止信号ＤＲ１が出力されると、図７に示す電源系統のリレーＤＲ１のａ接点がオフとなり、非常停止ボタンＥＰ１を押した場合と同様にソレノイド５がオフとなり、クラッチが切れ、ブレーキが作用するのでプレスは停止する。
【００１４】
さらにステップ動作確認手段２０においては、入力順序監視手段により、例えばプレス運転リレー信号よりも再起動防止リレー信号の方が先に入力されると異常と判断し、次のステップへ進むことを中止するとともに二度落ち防止信号発生手段から異常信号を出力する。したがって定位置近辺で確実に急停止させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平５−２３８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図６、図７で説明した従来の二度落ち防止装置においては、構成する各回路毎に多数のリレーやカムスイッチが使用されており、これらがすべて正常であれば本来の二度落ち防止機能を発揮するが、リレーの溶着やカムスイッチの軸折れ等の異常が発生すると定位置での停止が保証されないという問題点がある。
【００１７】
これに対して、これらのスイッチやセンサ等により作動するリレーを含めて電子回路を構成し、基板としてまとめたものが実用化されている。図６の破線で囲った部分が基板に相当する。しかし基板は回路をコンパクトにまとめることができるものの、作動は目視できないから異常が発生しても対処が困難であり、基板そのものを新品と交換することを余儀なくされるのが通常である。基板は回路に合わせて工場で製造するものであるから当然高価であり、また機種により製造が停止されれば対処が困難であるという問題点がある。
【００１８】
本発明は、基板の機能を市販の汎用性のある部品の組み合わせと置換することにより、回路機能はそのまま維持しつつ点検、修理、改良等のメンテナンス性能を改善するとともに、メンテナンス容易な構成部品を追加することで二度落ち防止機能をさらに強化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
請求項１に記載の本発明は、プレス機械の運転回路の各構成要素の動作状態信号を検出する動作状態信号検出手段と、入力された動作状態信号の変化の状態を複数ステップ動作として確認し、いずれかのステップ動作が異常と判断した場合に次のステップ動作に進めることを禁止するとともに異常信号を出力するステップ動作確認手段と、クランク軸の回動状態を検知することにより二度落ちを検出する二度落ち検出手段と、この二度落ち検出信号が入力された場合または前記ステップ動作確認手段からの異常信号が入力された場合に次のプレスサイクルに進むことを防止する二度落ち防止信号発生手段とを備えてなるプレス機械の二度落ち防止装置において、上記各手段の制御回路がプログラマブルコントローラによって構成されていることを特徴とするプレス機械の二度落ち防止装置である。
【００２０】
また請求項２に記載の本発明は、前記二度落ち防止信号により作動してプレス機械の電磁クラッチを切り、ブレーキを作動させる複数のセーフティーリレーを前記プログラマブルコントローラの出力側に設けてなる請求項１に記載のプレス機械の二度落ち防止装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）のソフトを更新したり、あらたな機能を追加したりすることはパソコンに接続するだけで実施できるので任意でかつ容易となる。
【００２２】
また盤面に露出して、リレーソケットにより取り付けられているセーフティーリレーを使用することにより、メンテナンス性を損ねることなく二度落ち防止機能が強化されるというすぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明実施例の二度落ち防止装置におけるＰＬＣ盤およびその付属機器を示す正面図である。
【図２】本発明実施例の二度落ち防止装置におけるＰＬＣ盤の正面図である。
【図３】実施例におけるＰＬＣ盤の電源入力部分を示す回路図である。
【図４】実施例におけるＰＬＣ内部の回路図の一部である。
【図５】同じく実施例におけるＰＬＣ内部の回路図の一部である。
【図６】二度落ち防止制御部分の構成図である。
【図７】従来のプレス機全体の回路図である。
【図８】本発明に係る装置の回路図である。
【図９】従来公知のＰＬＣを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面により説明する。
【００２５】
本発明においても、二度落ち防止装置の基本構成は図６、図７で説明した特許文献１に記載の発明と同じである。すなわち、動作状態信号検出手段と、二度落ち検出手段と、二度落ち防止信号発生手段とから構成され、異常の場合、二度落ち防止信号を発生してプレス機を停止させる。
【００２６】
動作状態信号検出手段はプレス運転回路の各構成要素の動作状態を監視するもので、カムスイッチのオンオフにより信号を出力するカム検出器やリレーのオンオフにより信号を出力するリレー検出器、運転ボタンのオンオフにより運転ボタン信号を出力する運転ボタン検出器、再起動防止リレー信号を出力する再起動防止回路検出器などで構成される。
【００２７】
また、ステップ動作確認手段は、入力された動作状態信号の同時点における変化状態を複数ステップ動作として確認し、いずれかのステップ動作が異常と判断した場合には次のステップへ進むことを禁止する。全ステップが正常と確認するとリセット信号ＲＳＴを出力する。
【００２８】
二度落ち検出手段は、クランク軸の回動状態を接近信号としてカウントすることにより二度落ちを検出し、ステップ動作確認手段からのリセット信号ＲＳＴによってクリアされる。しかしいずれかの構成要素に異常があるとリセット信号ＲＳＴは入力されず、定位置で停止せずにオーバーランすると所定角度で入力される接近信号を計数し、二度落ち検出信号ＤＢＬを出力する。
【００２９】
二度落ち防止信号発生手段は、前記の二度落ち検出信号ＤＢＬが入力され、次のプレスサイクルに突入すると、二度落ち防止信号ＤＲ１を出力する。
【００３０】
二度落ち防止信号ＤＲ１が出力されると、図８に示す非常停止ラインに接続されたＣＲＹ００，ＣＲＹ０１がオフとなり、非常停止ボタンＥＰ１を押した場合と同様にソレノイドがオフとなり、クラッチが切れ、ブレーキが作用するのでプレス機は停止する。
【００３１】
さらにステップ動作確認手段においては、入力順序監視手段により、例えばプレス運転リレー信号よりも再起動防止リレー信号の方が先に入力されると異常と判断し、次のステップに進むことを中止するとともに二度落ち防止信号発生手段から異常信号を出力する。したがって定位置近辺で確実に緊急停止させることができる。
【００３２】
前記したように、従来一部のプレス機ではこれらの信号処理や各アクチュエータの制御を１枚の基板に置き換えることが行われていたが、本発明の第１の特徴は、制御部分に基板に代えてＰＬＣを使用することである。
【００３３】
ＰＬＣはProgrammable Logic Controllerの略でプログラマブルコントローラともいい、図９に示すようにマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）とメモリーとを内蔵したＦＡ用の制御装置である。各種センサやスイッチなどの入力機器からの信号を処理して電磁弁やモータ、表示灯などの出力機器を制御するものであるが、パソコンのアプリケーションソフトを使用してプログラムを自由に書き込み、また変更できることが、製造段階で回路が決まってしまう基板との大きな違いである。プログラムはシーケンス図を基本とする「ラダープログラム」を使用する。
【００３４】
本発明の第２の特徴は、セーフティーリレーと呼ばれる自己診断可能なリレーをＰＬＣに対して外付けとして付加したことで、これにより装置の信頼性を向上させるとともに、リレーの交換等のメンテナンスを容易に行えるようにした。
【００３５】
本発明においても、動作状態信号検出手段、ステップ動作確認手段、二度落ち検出手段、二度落ち防止信号発生手段等の周辺機器の構成は特許文献１に記載の発明と同様であるから、以下に述べる実施例ではその説明は省略する。図６において破線で囲ったエリアがＰＬＣによる制御対象部分である。以下これら各手段を制御する制御部分について説明する。
【００３６】
図１は本発明の二度落ち防止装置におけるＰＬＣ盤およびその附属機器を示す正面図で、符号１はＰＬＣ盤、符号２は外付けのセーフティーリレー、符号３は周辺機器に作動電源である直流（ＤＣ）１２Ｖを供給するパワーサプライである。
【００３７】
ＰＬＣを通常バッテリーレスタイプとすれば、バッテリーは不要である。
【００３８】
セーフティーリレー２はリレーソケットを用いて取り付けることにより、交換が容易である。
【００３９】
図２はＰＬＣ盤１の正面図で、符号１１はＰＬＣの本体、符号１２は入出力用の端子台、符号１３ａ〜１３ｄはＬＥＤの表示灯群である。
【００４０】
実施例のＰＬＣには、４つの表示灯群１３ａ〜１３ｄが備えられている。
【００４１】
第１の表示灯群１３ａはＰＬＣの運転状態を表示するためのもので、「ＰＯＷＥＲ」は電源が入っていること、「ＲＵＮ」はＰＬＣが正常に運転されていること、「ＥＲＲＯＲ」は異常が発生していることを表示する。
【００４２】
第２の表示灯群１３ｂにおいて、番号“７”、番号“１０”はオーバーラン検出近接スイッチがドグを検出したことを表示し、番号“１１”、“１２”はそれぞれ２基のセーフティーリレーがＯＦＦになると点灯する。番号“１３”は現在「安全一行程」が選択されていることを表示し、再起動防止カム入力の常時入力状態異常を検出することが可能である。逆に番号“１４”はそのプレス機が安全一行程を選択せず、配線を短絡した場合に点灯し、再起動防止回路の監視が行われていないことを表示する。
【００４３】
第３の表示灯群１３ｃにおいて、番号“０”は再起動防止カムが谷にあるとき、番号“１”は運転ボタンが押されているとき、番号“２”はプレス運転、すなわちクラッチがＯＮのときに点灯する。番号“３”は再起動防止回路の条件が成立したとき、番号“４”はリセットボタンが押されたとき、番号“５”は定位置停止カムが谷にあるときに点灯する。
【００４４】
第４の表示灯群１３ｄにおいて、番号“０”、“１”は前記セーフティーリレーの作動状態を表示する「非常停止出力」で、正常時に点灯し、異常を検出すると消灯する。これらの“０”、“１”の表示は同期した出力であり、回路を二重化することによって非常停止回路そのものの監視も行っている。
【００４５】
番号“３”は寸動、あるいは連続運転を選択して、第３の表示灯群１３ｃにおける番号“０”は再起動防止カム信号の立ち下がりで点灯し、これが点灯していると二度落ちは検出しない。番号“４”は非常停止出力に異常があった場合に点灯する。
【００４６】
番号“５”は「すべり異常」で、安一運転でクラッチのすべりにより上死点停止位置を越えてオーバーランした場合に点灯する。番号“６”は「近接異常」で、近接スイッチの入力が正常に入らなかった場合や、常時入力状態になってしまった場合に点灯する。
【００４７】
同様に番号“７”は「再起動防止カム異常」で、再起動防止カムの入力が正常に入らなかった場合や、常時入力状態になってしまった場合、番号“１０”は「定位置停止カム異常」で、定位置停止カムの入力が正常に入らなかった場合や、常時入力状態になってしまった場合に点灯する。また番号“１１”は「再起動防止回路異常」で、再起動防止カムの入力が正常に入らなかった場合や、常時入力状態になってしまった場合に点灯する。ただし前記したように、常時入力状態の異常を検出するためには、「安全一行程」を選択して入力していることが必要である。
【００４８】
このように、本発明の二度落ち防止装置では通常運転時においても常に制御回路の異常の有無を監視し、表示している。
【００４９】
図３ないし図５はＰＬＣによって実現する回路図の一部である。
【００５０】
図３は交流（ＡＣ）１００ＶからＰＬＣ盤１への入力部分である。ＡＣ１００ＶをＤ０端子およびＤ１６端子に、さらに接地をＥ端子に接続する。
【００５１】
図４は回路図のうちのセーフティーリレー関連を示し、上半部分はＰＬＣ入力回路、下半部分はＰＬＣ出力回路である。Ｘ１１、Ｘ１２はそれぞれ２基のセーフティーリレーＣＲＹ００、ＣＲＹ０１のｂ接点に接続されているので、リレーの作動によりＬＥＤ表示が消える。
【００５２】
図５は同じく上半分はＰＬＣ入力回路、下半部分は接点回路である。２基のセーフティーリレーＣＲＹ００、ＣＲＹ０１のａ接点は直列に、ｂ接点は並列に接続されているので非常停止回路は二重系となり、非常停止回路の自己診断機能を付与して誤動作を防止し、信頼性を向上させている。
【００５３】
なお、以上の構成によりプレス機に非常停止信号を送るところまでは確実に実現できるが、クラッチやブレーキ部に機械的なすべりがあると、実際にはプレスが定位置で停止する保証はない。しかし本発明では前記の表示灯群１３ｄの中に「すべり異常」のランプがあり、そのような場合にも警報を発することができる。また、本発明の二度落ち防止装置を補完する手段として、電磁弁の排気不良対策として異常モニタ付きデュアルバルブ電磁弁を採用すること、クラッチ・ブレーキの空気配管に非常用電磁弁を取り付けて電磁弁の排気不良時にも確実に排気を行うようにすることで、機械側に起因する二度落ちへの対策を強化し信頼性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１…ＰＬＣ盤、  ２…セーフティーリレー、  ３…パワーサプライ、  １１…ＰＬＣ盤本体、  １２…端子台、  １３ａ〜１３ｄ…表示灯群、  １０…動作状態信号検出手段、  ２０…ステップ動作確認手段、  ３０…二度落ち検出手段、  ４０…二度落ち防止信号発生手段。
【図１】
2012081500.tif 000003
【図２】
2012081500.tif 000004
【図３】
2012081500.tif 000005
【図４】
2012081500.tif 000006
【図５】
2012081500.tif 000007
【図６】
2012081500.tif 000008
【図７】
2012081500.tif 000009
【図８】
2012081500.tif 000010
【図９】
2012081500.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月2日(2010.11.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また請求項２に記載の本発明は、前記二度落ち防止信号により作動してプレス機械のクラッチを切り、ブレーキを作動させる複数のセーフティーリレーを前記プログラマブルコントローラの出力側に設けてなる請求項１に記載のプレス機械の二度落ち防止装置である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記二度落ち防止信号により作動してプレス機械のクラッチを切り、ブレーキを作動させる複数のセーフティーリレーを前記プログラマブルコントローラの出力側に設けてなる請求項１に記載のプレス機械の二度落ち防止装置。