(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を加工するために間欠的な動作を所定のサイクルで繰り返す加工機に、電動サーボモータにより材料を間欠的に送る材料送り装置の送り速度を、前記加工機の運転速度に合わせて制御する材料送り装置の制御装置において、
前記加工機の駆動軸乃至駆動軸に連動する回転部分等に設けられたカムと、このカムによって作動する信号出力手段からなり、前記加工機の前記サイクルにおける材料の送りタイミングを示すとともに、パルス幅が前記加工機の運転速度に反比例するパルス状の起動信号を出力する起動信号出力手段と、
前記起動信号出力手段が出力した起動信号のパルス幅を計測する計測手段と、
前記起動信号のパルス幅に応じて予め設定された前記電動サーボモータの回転速度を記憶する記憶手段と、
前記計測手段の計測結果に対応する前記電動サーボモータの回転速度を前記記憶手段から取り出し、この回転速度で前記電動サーボモータを駆動する制御手段と、
を有する材料送り装置の制御装置。
【請求項２】
前記材料送り装置が材料を送る時間が、材料を速度０から一定の速度になるまで一定の加速度で加速しながら送る加速時間と、材料を一定の速度で送る定速時間と、材料を一定の速度から速度０になるまで一定の加速度で減速しながら送る減速時間とによって構成されており、前記制御手段は、前記定速時間における前記電動サーボモータの回転速度を制御している請求項１記載の材料送り装置の制御装置。
【請求項３】
前記材料送り装置の一回の送り動作による送り長さと前記加速時間と前記減速時間が予め任意に設定される請求項２記載の材料送り装置の制御装置。
【請求項４】
前記材料送り装置が前記加工機に追従できない場合には警報を出すよう構成された請求項３記載の材料送り装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動サーボモータを用いて材料を加工機に間欠的に送る材料送り装置の制御に係り、特に材料送り装置を加工機に同期して駆動させる制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にプレス機等の加工機において、材料を間欠的に供給し、又は加工された材料を間欠的に取り出す手段として、電動サーボモータを動力源とするグリッパフィーダやロールフィーダ等の材料送り装置が用いられている。
【０００３】
一般に、材料送り装置で材料を間欠的に搬送する場合、材料を搬送する行程では、材料を速度０から一定の送り速度になるまで一定の加速度で加速し、次に材料を一定の送り速度で必要な時間だけ送り、次に一定の送り速度から速度０になるまで材料を一定の加速度で減速する。これら三つの連続した各時間帯をそれぞれ加速時間、定速時間、減速時間と呼ぶ。
【０００４】
材料送り装置においては、前記送り速度の最大値と、前記加速時間及び減速時間の最小値を決めれば、一定時間内に送れる長さの最大値が決まる。ここで、一回の送り長さを決めれば、この材料送り装置が一分間に何回間欠送りができるかを表すＳＰＭの最大値が決定できる。加工精度の面からは、ＳＰＭは最大値よりも小さい値に設定するのが好ましい。そこで、加工機が一分間に何回加工動作するかを表す加工機側のＳＰＭに合わせて、材料送り装置のＳＰＭを最大値よりも小さい適当な値に設定する。
【０００５】
さらに、材料送り装置は、間欠的に作動する加工機に同期して作動させる必要がある。このため、通常は加工機の駆動軸に連動して回転するカムで作動するリミットスイッチや、加工機の駆動軸に設けたロータリーエンコーダ等により、加工機に対して材料を送りだすタイミングを示すスタート信号を生成し、このスタート信号によって前記材料送り装置による送り動作の開始タイミングを決めていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、加工機と材料送り装置は、前記スタート開始によって始動の開始タイミングを合わせているだけであり、始動後はそれぞれ別々に駆動されていた。このため、前述した送り速度の設定と加減速時間の設定は微妙であり、適切に設定しなければ例えば加工動作に対して送り動作が必要以上に早く終了してしまう等、不都合が生じる。そこで、従来は、材料送り装置における前述した送り速度の設定と加減速時間の設定は人手にたよらざるを得ず、ある程度の経験と勘が要求されるところとなっていた。
【０００７】
本発明は、電動サーボモータによる加工機への間欠的な材料の送りを制御する材料送り装置の制御装置において、加工機の駆動速度に応じて材料送り装置の駆動速度を自動的に設定することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された材料送り装置の制御装置は、材料を加工するために間欠的な動作を所定のサイクルで繰り返す加工機に、電動サーボモータにより材料を間欠的に送る材料送り装置の送り速度を、前記加工機の運転速度に合わせて制御する材料送り装置の制御装置において、前記加工機の駆動軸乃至駆動軸に連動する回転部分等に設けられたカムと、このカムによって作動する信号出力手段からなり、前記加工機の前記サイクルにおける材料の送りタイミングを示すとともに、パルス幅が前記加工機の運転速度に反比例するパルス状の起動信号を出力する起動信号出力手段と、前記起動信号出力手段が出力した起動信号のパルス幅を計測する計測手段と、前記起動信号のパルス幅に応じて予め設定された前記電動サーボモータの回転速度を記憶する記憶手段と、前記計測手段の計測結果に対応する前記電動サーボモータの回転速度を前記記憶手段から取り出し、この回転速度で前記電動サーボモータを駆動する制御手段とを有している。
【００１０】
請求項２に記載された材料送り装置の制御装置は、請求項１記載の材料送り装置の制御装置において、前記材料送り装置が材料を送る時間が、材料を速度０から一定の速度になるまで一定の加速度で加速しながら送る加速時間と、材料を一定の速度で送る定速時間と、材料を一定の速度から速度０になるまで一定の加速度で減速しながら送る減速時間とによって構成されており、前記制御手段は、前記定速時間における前記電動サーボモータの回転速度を制御していることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載された材料送り装置の制御装置は、請求項２記載の材料送り装置の制御装置において、前記材料送り装置の一回の送り動作による送り長さと前記加速時間と前記減速時間が予め任意に設定されることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載された材料送り装置の制御装置は、請求項３記載の材料送り装置の制御装置において、前記材料送り装置が前記加工機に追従できない場合には警報を出すよう構成されたことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の第１の例を図１〜図４を参照して説明する。
図１において、加工機１は例えばプレス機等を意味しており、例えば帯材等の薄板状の材料を所定のサイクルで繰り返される間欠的な動作で加工していく。加工機１に対する材料の搬送は材料送り装置２が行う。材料送り装置２は、未加工の材料を加工機１に間欠的に送り込むために使用する場合もあるし、加工機１で加工された材料を加工機１から間欠的に送り出すために使用する場合もある。
【００１４】
本例は、加工機１の駆動サイクルを検出する起動信号出力手段を有している。この起動信号出力手段は、例えば加工機１の駆動軸乃至駆動軸に連動する回転部分等に設けられたカムと、このカムによって作動するスイッチ等の信号出力手段からなる。加工機１がその駆動サイクルに従って駆動されると、スイッチは駆動サイクル内の所定の範囲でパルス状の起動信号を出力する。例えば、加工機１がプレス機であるとすると、プレス機のパンチは、駆動サイクル０°における上死点から１８０°における下死点を通過し、再び駆動サイクル０°に戻ってくる。起動信号出力手段としての前記カムと前記スイッチは、その１サイクル内で送り動作の開始に適した角度範囲において所定の起動信号を出力する。例えば、プレス機の場合であれば、２７０°から９０°の範囲で起動信号が出力されるように設定し、その起動信号の立ち上がりで送り動作を開始することもできる。
【００１５】
前記起動信号は、プレス機の１サイクル内で出力される範囲が定められているので、プレス機が１サイクルに要する時間が変わるとその長さが変わってくる。例えば、起動信号の出力が角度範囲で２７０°から９０°と決まっていたとしても、プレス機の速度が早くなれば、１サイクルに要する時間も短くなり、従って起動信号が出力されている時間も短くなる。即ち、加工速度が早くなれば、これに反比例して起動信号のパルス幅は短くなる。加工速度が遅くなれば、これに反比例して起動信号のパルス幅は長くなる。
【００１６】
なお、前記起動信号出力手段としてはカムとスイッチに限らず、ロータリーエンコーダでもよい。要するに加工機１の駆動サイクルを検出して起動信号を出力し、かつその起動信号のパルス幅が加工機１の加工速度に反比例していればよい。
【００１７】
図１に示す材料送り装置２はグリッパフィーダである。グリッパフィーダは、送り装置本体と、該送り装置本体に配設され、材料の把持と解除が可能なクランプ手段を備えた固定クランプ手段と、前記送り装置本体に対して往復直線運動ができ、かつ材料の把持と解除が可能なクランプ手段を備えた移動クランプ手段とを有している。そして、固定クランプ手段が材料を解除している時に、移動クランプ手段で材料を把持して移動させれば材料は搬送される。また固定クランプ手段で材料を把持している間に加工を行い、その間に移動クランプ手段は材料の把持を解除した状態で元の位置に復帰させる。この動作を繰り返すことにより、材料を間欠的に前記加工機１に供給したり、前記加工機１から間欠的に搬出したりすることができる。
【００１８】
図１において、３は材料送り装置２の動力源としての電動サーボモータである。電動サーボモータ３が駆動すれば、図示しない前述した移動クランプ手段を、直線運動機構４によってストローク長だけ往復動させることができる。
【００１９】
材料送り装置２の送り速度は電動サーボモータ３の回転速度で決まる。この電動サーボモータ３の駆動は、材料送り装置２の制御装置５が行う。制御装置５は、サーボアンプ６とコントローラ７を有する。コントローラ７はＣＰＵによって構成できる。コントローラ７には、前記加工機１から前記起動信号が入力される。コントローラ７は、前記起動信号出力手段が出力した起動信号のパルス幅を計測する計測手段を有している。この計測手段の計測結果によって加工機１の加工速度を判断できる。即ち、前述したように、加工速度が早くなれば、これに比例して起動信号のパルス幅は短くなり、加工速度が遅くなれば、これに比例して起動信号のパルス幅は長くなる。
【００２０】
前記コントローラ７は、前記起動信号のパルス幅に応じて予め設定された前記電動サーボモータ３の回転速度を、記憶手段に記憶している。前記起動信号のパルス幅（即ち加工機１の駆動速度）に応じ、前記電動サーボモータ３の回転速度（即ち材料送り装置２の駆動速度）を予め適当に定めて記憶手段に記憶しておく。そして、前記計測手段によって読み取った起動信号のパルス幅に応じ、記憶しておいた電動サーボモータ３の回転速度を記憶手段から読みだす。この回転速度によって前記電動サーボモータ３を駆動する。このようにすれば、材料供給側と加工側が同期した適切な制御が行える。
【００２１】
本例では、図２に示すように、起動信号のパルス幅と電動サーボモータ３のモータ速度とを対応させたデータを、記憶手段に記憶している。パルス幅０ｍｓｅｃは、加工機１の加工速度が最大となっていることを示しており、この時のモータ速度Ａを最大とする。この時のパルス幅に対応するモータ速度Ａをパラメータ１と呼ぶ。以後同様に、パルス幅５０、６０、７０、８０、９０、１００ｍｓｅｃに対応してそれぞれ設定されるモータ速度Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇを、各々パラメータ２乃至７と呼ぶ。これらのパラメータ１〜７は必要に応じてコントローラ７において任意の値に設定することができる。本例では、各パラメータに合理的な値のモータ速度を設定することにより、パルス幅とモータ速度の関係が図２に示すような近似曲線となるようにする。
【００２２】
前記コントローラ７は制御手段を有している。制御手段は、図１に示すように加工機１からの起動信号に基づいて電動サーボモータ３の駆動開始を指示する駆動信号をサーボアンプ６に出力する。駆動信号を受けたサーボアンプ６は電動サーボモータ３の駆動を開始する。
【００２３】
また制御手段は、加工機１から入力される起動信号に対応して前記記憶手段から情報を読み出し、図３に示すように電動サーボモータ３を制御する。まず制御手段は、前記計測手段の計測結果が示す加工機１の起動信号のパルス幅に対応し、記憶手段に格納されている電動サーボモータ３の回転速度を読みだす。制御手段は、読みだした回転速度の情報に基づいて制御信号を生成し、図１に示すように該制御信号を前記サーボアンプ６に出力する。制御信号を受けたサーボアンプ６は、起動信号のパルス幅に応じて電動サーボモータ３のモータ速度を所定の値に変更する等の制御を行う。
【００２４】
また制御手段は、図３に示すように、起動信号の立ち上がり・立ち下がりによって材料送り装置２の位置決めが行われるようにサーボアンプ６を制御する。
【００２５】
また制御手段には、前述した起動信号のパルス幅に対応して設定するモータ速度以外にも、いくつかのパラメータを任意に設定することができる。図４に示すように、材料送り装置２で材料を間欠的に搬送する場合、材料を搬送する行程では、材料を速度０から一定の送り速度になるまで一定の加速度で加速する加速時間と、次に材料を一定の送り速度で必要な時間だけ送る定速時間と、次に一定の送り速度から速度０になるまで材料を一定の加速度で減速する減速時間がある。本例においては、コントローラ７において加減速時間を設定することができる。通常、モータ定格回転数までの加減速時間を設定する。設定された値は、図１に示すように制御信号としてサーボアンプ６に与えられる。
【００２６】
図３に示すように、起動信号の立ち上がりとサーボモータの駆動開始との間には遅れ時間がある。この遅れ時間も前記コントローラ７においてパタメータとして設定できる。設定された値は、図１に示すように制御信号としてサーボアンプ６に与えられる。
【００２７】
なお、一回の送り長さの設定は、グリッパフィーダの場合には機械の構造上、材料送り装置２の側で設定され、制御装置５の側で制御する項目とはなっていない。
【００２８】
本例では加工機１側の運転速度を制御していないので、加工機１の運転速度が材料送り装置２の許容速度を越えて設定されてしまう場合も考えられる。そこで、そのような場合に警報を出すとともに、加工機１及び材料送り装置２の双方を停止させるような警報手段乃至緊急停止手段を設ければ、不具合な加工作業を直ちに停止して材料のむだや機械の損傷等の不都合を未然に防ぐことができる。
【００２９】
次に、以上の構成における作用を説明する。
前述した各種パラメータは、作業を始める前に予めコントローラ７において適切な値に設定しておく。また作業に先立ち、材料送り装置２において適切な送り長さを設定する。そして加工機１で加工速度を設定し、加工を開始する。制御装置５は、設定されたパラメータ等に従い、加工機１側から入力された起動信号のパルス幅に応じて電動サーボモータ３の速度を決定する。これによって材料送り装置２は、加工機１に同期して駆動される。即ち、加工機１側の加工速度に対して材料送り装置２の駆動速度は合理的な値に設定され、これによって材料送り装置２の駆動速度は加工機１の駆動速度の変動に追従する。従って、作業者の経験や勘にたよらずに、材料送り装置２の動作を加工機１の動作に自動的に同期させて高い送り精度を実現できる。
【００３０】
材料送り装置２の制御装置５は、設定された加減速時間・加工機１からの起動信号に対応して記憶手段から読みだされるモータ回転数等のパラメータや、さらに材料送り装置２の送り長さに応じ、材料送り装置２としての最大送り能力（ＳＰＭ）を計算している。この最大送り能力（ＳＰＭ）によって加工機１側の加工速度に追従できない場合には、材料送り装置２は加工機１に同期して材料を搬送することができなくなる。即ち、加工機１の加工速度が、材料送り装置２の最大送り能力を越えて設定された場合には、材料送り装置２は加工機１に同期して材料を搬送することができない。本例では、そのような場合には警報手段が作動して付近の作業員等に事態を報知し、同時に緊急停止手段が作動して加工機１及び材料送り装置２の双方を停止させる。このため、不具合な加工作業を直ちに停止し、材料のむだや機械の損傷等の不都合を未然に防ぐことができる。
【００３１】
本例は、加工機の起動信号のパルス幅に基づいて、グリッパフィーダの送り速度、即ち移動クランプ手段の往復運動の速度を制御するものである。本例においては、起動信号のパルスの立ち上がりから立ち下がりまでが起動信号のパルス幅であり、この間に移動クランプ手段は次のプレス作業に備えて移動するが、材料を掴んではおらず、１回目のプレス作業が終了するまで材料は供給されない。従って、本例のように送り装置がグリッパフィーダの場合には、１回目のプレス作業を行っている間に加工機から出力される起動信号によって移動クランプ部を移動させることができ、このため最初の起動信号のパルス幅を測定すれば、その結果に基づいて送り装置の送り速度を制御することができるので、最初の送り動作から加工機の速度に合わせて送ることが可能である。
【００３２】
以上説明した一例では、材料送り装置２としてグリッパフィーダを例にとって説明したが、電動サーボモータで駆動される複数対のローラにより材料を挟持して搬送するローラフィーダにも、本発明の制御装置を適用することができる。また、加工機はプレス機に限らない。
【００３３】
なお、送り装置がロールフィーダの場合には、送りロールが回転している間が送り動作となり、グリッパフィーダと異なり戻りの動作はない。従って、起動信号のパルス幅に基づいて行われる送り速度の制御は、第２回目の送り動作から始められることとなる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
１．材料送り装置の運転状態を決める各種パラメータ、例えば加工機の加工速度に対応する材料送り装置の電動サーボモータの回転速度を許容範囲内で予め合理的に定めることができる。このため、装置の運転において作業者の勘や経験にたよる必要がなくなり、常に加工機と材料送り装置の作動を同期させることができ、高い送り精度を維持することができる。
【００３５】
２．前記パラメータの設定や、加工機と材料送り装置の接続を適正に行っていれば、作業者の勘や経験にたよる必要がなくなることから、作業経験のない者でも運転が可能になり、従って操作性が格段に向上する。
【００３６】
３．材料送り装置の性能の許容範囲内では確実に加工機の作動に追従する。警報手段が作動しない範囲内で材料送り装置及び加工機の速度を任意に変えることができる。
【００３７】
４．材料送り装置の速度設定を合理的に行えるので、電動サーボモータを常に能力一杯の状態で運転する必要がなく、必要十分な速度で運転できるので、材料送り装置の寿命の向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の全体の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例における起動信号のパルス幅とモータ回転速度の対応関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例における起動信号とサーボモータの駆動信号を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例において、材料送り装置の一送り動作に対応する電動サーボモータの駆動状態を示す図である。
【符号の説明】
１  加工機
２  材料送り装置
３  電動サーボモータ
５  制御装置
６  サーボアンプ
７  コントローラ
【図１】
0004140785.tif 000002
【図２】
0004140785.tif 000003
【図３】
0004140785.tif 000004
【図４】
0004140785.tif 000005