JP4852896B2 - ワーク搬送装置、ワーク搬送装置の制御方法及びプレスライン - Google Patents

Description

本発明は、ワーク搬送装置、ワーク搬送装置の制御方法及びプレスラインに関する。

従来より、タンデム式プレスラインにおけるプレス装置及びワーク搬送装置の制御方法として、位相差制御方式が知られている。この位相差制御方式は、ワーク搬送装置がワークを搬入・搬出する際に金型と干渉しないように、上流側プレス装置の金型位置、すなわちプレス角と、下流側プレス装置のプレス角とが所定の位相差を持つように制御されるものである。このような位相差制御方式によれば、上流側プレス装置と下流側プレス装置とを停止させることなくワークを搬送することができ、また、上記プレス装置間を１台のワーク搬送装置で金型と干渉することなくスムースにワーク搬送を行うことが可能であるため、生産性が高く、装置コストも安いというメリットがある。

例えば、上記のような位相差制御方式を用いた制御方法に関する技術が、特開２００４−１９５４８５号公報に開示されている。この技術は、上流側プレス装置からワークを搬出する場合の金型干渉区間では、上流側プレス装置のプレス角に同期してワーク搬送装置を制御し、また、下流側プレス装置にワークを搬入する場合の金型干渉区間では、下流側プレス装置のプレス角に同期してワーク搬送装置を制御し、さらに上記金型干渉区間以外の搬送区間では所定の信号発生手段から出力される制御信号に基づいてワーク搬送装置を制御するものである。このような搬送区間を制御する信号発生手段を設けることで、上流側及び／あるいは下流側プレス装置が停止した場合でもワーク搬送装置を動作させることができ、生産効率の向上を図っている。
特開２００４−１９５４８５号公報

しかしながら、上記従来技術では、金型干渉区間と搬送区間との境界においてワーク搬送装置に入力される制御量に急激な変動が生じてしまう問題がある。この変動はワーク搬送装置の振動の原因となり、ワークの落下やワーク搬送装置の故障につながることになる。また、このワーク搬送装置の振動を抑制するためには、ワーク搬送装置の機械的剛性を強くするという方法が考えられるが、剛性を強くすると可動部分の重量が増すためワーク搬送装置を動作させるための消費エネルギーが大きくなり、また装置コストも増大するという問題がある。本発明者は、今後のワーク搬送装置は、軽量・小型化して消費エネルギーを低減し、装置コストも安くする必要があると考え、本発明を出願する。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、機械的剛性を強くすることなくワーク搬送時におけるワーク搬送装置の振動を抑制することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、ワーク搬送装置に係る第１の解決手段として、金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置であって、ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する搬送制御手段を備え、該搬送制御手段は、前記把持手段が滑らかに移動するように合成目標値を設定する、という手段を採用する。

また、本発明では、ワーク搬送装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記搬送制御手段は、前記上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdを当該両者の位相差Δθp及び重み付け係数Ｗに関する下記合成式（１）に代入して得られる合成目標角θrを合成目標値に設定する、という手段を採用する。

また、本発明では、ワーク搬送装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記搬送制御手段は、上流側プレス角θuに基づいて前記把持手段の第１の座標（Ｘu、Ｙu）を求めると共に下流側プレス角θdに基づいて前記把持手段の第２の座標（Ｘd、Ｙd）を求め、当該第１の座標（Ｘu、Ｙu）及び第２の座標（Ｘd、Ｙd）を重み付け係数Ｗに関する下記合成式（４）、（５）に代入して得られる合成目標座標（Ｘr、Ｙr）を合成目標値に設定する、という手段を採用する。

また、本発明では、ワーク搬送装置に係る第４の解決手段として、上記第２または第３の解決手段において、重み付け係数Ｗは、上流側プレス角θuを変数とする減少且つ連続的な関数の値であることを特徴とする。

また、本発明では、ワーク搬送装置に係る第５の解決手段として、上記第１の解決手段において、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記搬送制御手段は、前記上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdを変数として予め合成目標値を設定したテーブルを、各プレス装置から与えられた上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdに基づいて探索することにより前記合成目標値を設定する、という手段を採用する。

また、本発明では、ワーク搬送装置に係る第６の解決手段として、上記第１の解決手段において、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記搬送制御手段は、前記上流側プレス角θuに基づいて前記把持手段の第１の座標（Ｘu、Ｙu）を演算値として求めると共に、下流側プレス角θdに基づいて前記把持手段の第２の座標（Ｘd、Ｙd）を演算値として求め、当該第１の座標（Ｘu、Ｙu）及び第２の座標（Ｘd、Ｙd）を変数として予め合成目標値を設定したテーブルを、前記演算値に基づいて探索することにより前記合成目標値を設定する、という手段を採用する。

一方、本発明では、ワーク搬送装置の制御方法に係る第１の解決手段として、金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置の制御方法であって、ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する工程を有し、該工程では、前記把持手段が滑らかに移動するように合成目標値が設定される、という手段を採用する。

さらに、本発明では、プレスラインに係る第１の解決手段として、所定の間隔で配置され、金型が各々駆動される複数のプレス装置と、上流側プレス装置と下流側プレス装置との間に設置され、上記ワーク搬送装置に係る解決手段の第１〜第６いずれかを採用してワークの搬送を行うワーク搬送装置とを具備する、という手段を採用する。

本発明によれば、金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置において、上流側金型位置と下流側金型位置と合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する搬送制御手段を備え、該搬送制御手段は、前記把持手段が滑らかに移動するように合成目標値を設定する特徴を有している。すなわち、前記把持手段を滑らかに移動させることで当該把持手段の急激な加減速を防ぎ、ワーク搬送装置の振動を抑制することができる。また、これによりワークの脱落やワーク搬送装置の機械的剛性が弱い部分の破損を防ぐことができる（すなわち、ワーク搬送部Ｒの機械的剛性を強くする必要がない）。

〔第１実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本第１実施形態に係るワーク搬送装置を備えた位相差制御方式のタンデム式プレスラインの構成を示す模式図である。この図において、符号Ａは上流側プレス装置、Ｂは下流側プレス装置、ＷＣはワーク搬送装置、Ｐはワークである。また、ワーク搬送装置ＷＣは、目標値演算部ｃ１及びサーボモータドライバｃ２を備える制御部Ｃ、ワーク搬送部Ｒによって構成されている。なお、図１において、ワークＰのフィード（送り）方向をＸ軸とし、リフト（垂直）方向をＹ軸とする。

図１のように、上流側プレス装置Ａと下流側プレス装置Ｂとは、ワーク搬送区間を隔て離間して設置されており、当該ワーク搬送区間に設置されたワーク搬送装置ＷＣ（具体的にはワーク把持部ｒ１１）によってワークＰは上流側プレス装置Ａから搬送経路Ｈ（上流点〜下流点）を通って下流側プレス装置Ｂへ搬送される。実際のタンデム式プレスラインでは、下流側プレス装置Ｂのさらに下流側にも複数のプレス装置が同様な構成で配置されているが、本実施形態では省略する。

上流側プレス装置Ａは、プレスメインギアａ１、プレスロッドａ２、金型取付け部（スライダ）ａ３、上流側金型ａ４、ワークステージａ５及び上流側プレス角検出器ａ６から構成されている。プレスメインギアａ１とプレスロッドａ２の一端とは、ＸＹ平面の垂直軸に対して回転自在に接続され、プレスロッドａ２の他端とスライダａ３も同様に、ＸＹ平面の垂直軸に対して回転自在に接続されている。このようなプレスメインギアａ１、プレスロッドａ２及びスライダａ３は、クランク機構を構成しており、プレスメインギアａ１の回転駆動によって、スライダａ３はＹ軸方向に対して往復駆動をする。上流側金型ａ４は、スライダａ３の下部に取り付けられており、スライダａ３と同じくＹ軸方向に対して往復運動をする。ワークステージａ５は、ワークＰをプレスするためのステージであり、このワークステージａ５上のワークＰを上流側金型ａ４によってプレスすることにより成形を行っている。上流側プレス角検出器ａ６は、例えば、エンコーダであり、プレスメインギアａ１の回転角（上流側プレス角）θｕを検出して、当該上流側プレス角θｕを示す上流側プレス角信号ｄ１を目標値演算部ｃ１に出力する。この上流側プレス角θｕは、上流側金型ａ４のＹ軸方向の位置を示すものである。

下流側プレス装置Ｂは、プレスメインギアｂ１、プレスロッドｂ２、スライダｂ３、下流側金型ｂ４、ワークステージｂ５及び下流側プレス角検出器ｂ６から構成されており、上記の上流側プレス装置Ａと同様な構成要素については説明を省略する。ここで、下流側プレス角検出器ｂ６は、プレスメインギアｂ１の回転角（下流側プレス角）θｄを検出して、当該下流側プレス角θｄを示す下流側プレス角信号ｄ２を目標値演算部ｃ１に出力するものである。

なお、図示していないが、上流側プレス装置Ａ及び下流側プレス装置Ｂは、プレスメインギアａ１及びプレスメインギアｂ１を回転させるための駆動装置を各々備えており、これらのプレスメインギアａ１及びプレスメインギアｂ１は、所定の位相差（計画位相差Δθｐ）を持って回転駆動されている。

ワーク搬送部Ｒは、Ｖ字型パラレルリンク機構を持ったワーク搬送用ロボットアームであり、Ｖ字型ベース部ｒ１、第１ボールネジｒ２、第１サーボモータｒ３、第１スライドｒ４、第２ボールネジｒ５、第２サーボモータｒ６、第２スライドｒ７、第１リンクアームｒ８、第２リンクアームｒ９、第３リンクアームｒ１０及びワーク把持部ｒ１１から構成されている。

Ｖ字型ベース部ｒ１は、左右対称のＶ字型をしたロボットアーム用のベース部材であり、図示しないプレススタンドに設けられた腕に取り付けたり、天井から吊るす等して上流側プレス装置Ａ及び下流側プレス装置Ｂの間に設置される。上記第１ボールネジｒ２、第１サーボモータｒ３及び第１スライドｒ４は、直動アクチュエータを構成しており、第１ボールネジｒ２に接続された第１サーボモータｒ３の回転によって第１スライドｒ４が直線駆動される。また、第２ボールネジｒ５、第２サーボモータｒ６及び第２スライドｒ７も同様に直動アクチュエータを構成しており、第２ボールネジｒ５に接続された第２サーボモータｒ６の回転によって第２スライドｒ７が直線駆動される。これらの直動アクチュエータは、Ｖ字型ベース部ｒ１に左右対称に設置されており、制御部Ｃのサーボモータドライバｃ２から第１サーボモータｒ３及び第２サーボモータｒ６に入力される第１サーボモータ駆動信号ｄ４及び第２サーボモータ駆動信号ｄ５によって各々独立に駆動制御されている。

また、第１リンクアームｒ８及び第２リンクアームｒ９の一端は、第１スライドｒ４にＸＹ平面の垂直軸に対して回転可能に接続され、他端は、ワーク把持部ｒ１１に同じくＸＹ平面の垂直軸に対して回転可能に接続されている。一方、第３リンクアームｒ１０の一端は、第２スライドｒ７にＸＹ平面の垂直軸に対して回転可能に接続され、他端は、第２リンクアームｒ９の他端と共にワーク把持部ｒ１１に同じくＸＹ平面の垂直軸に対して回転可能に接続されている。なお、上記第１リンクアームｒ８、第２リンクアームｒ９及び第３リンクアームｒ１０のアーム長さは等しく、第１リンクアームｒ８と第２リンクアームｒ９とは平行になるように接続されている。このワーク把持部ｒ１１の下部には、ワークＰを吸着把持するための真空吸着カップが設けられている。

上記のように、第１スライドｒ４、第２スライドｒ７、第１リンクアームｒ８、第２リンクアームｒ９、第３リンクアームｒ１０及びワーク把持部ｒ１１はリンク機構を構成しており、制御部Ｃの制御の下で第１スライドｒ４及び第２スライドｒ７が各々独立に直線駆動することによってワーク把持部ｒ１１の搬送経路Ｈ上のＸＹ座標（目標搬送位置）が制御されている。

制御部Ｃにおいて、目標値演算部ｃ１は、上流側プレス角θｕを変数とする重み付け関数Ｗ（θｕ）を記憶しており、上流側プレス角信号ｄ１から得られる上流側プレス角θｕを上記重み付け関数Ｗ（θｕ）に代入することによって重み付け係数Ｗを算出し、上流側プレス角θｕ、下流側プレス角θｄ、予め記憶されている計画位相差Δθｐ及び上記重み付け係数Ｗに関する下記合成式（１）に基づいて合成目標角θｒを算出する。

さらに目標値演算部ｃ１は、ワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置、すなわちワーク把持部ｒ１１の搬送経路Ｈ上のＸＹ座標を規定するモーションプロファイル関数を記憶しており、上記合成式（１）によって算出した合成目標角θｒを上記モーションプロファイル関数に代入することによってワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を求め、当該目標搬送位置を第１サーボモータｒ３及び第２サーボモータｒ６の目標回転角に変換し、当該目標回転角を示す目標回転角信号ｄ３をサーボモータドライバｃ２に出力する。なお、上記のような重み付け関数Ｗ（θｕ）、計画位相差Δθｐ及びモーションプロファイル関数の詳細については後述する。

サーボモータドライバｃ２は、上記目標回転角信号ｄ３に基づいて第１サーボモータｒ３を駆動するための第１サーボモータ駆動信号ｄ４を第１サーボモータｒ３に出力し、また、第２サーボモータｒ６を駆動するための第２サーボモータ駆動信号ｄ５を第２サーボモータｒ６に出力する。

次に、上記のように構成された本ワーク搬送装置ＷＣを備えた位相差制御方式のタンデム式プレスラインの動作について説明する。

位相差制御方式のタンデム式プレスラインでは、上流側プレス角θｕと下流側プレス角θｄとが、一定の位相差（計画位相差）Δθｐを持つように制御されている。図２は、このように位相差制御された上流側金型ａ４及び下流側金型ｂ４とワーク把持部ｒ１１との動作を示すタイミングチャート図である。この図において、横軸は上流側プレス角θｕであり、符号１は上流側金型ａ４のＹ軸方向の変位、２は下流側金型ｂ４のＹ軸方向の変位、３は搬送経路Ｈ上のワーク把持部ｒ１１のＸ軸方向の変位、４は搬送経路Ｈ上のワーク把持部ｒ１１のＹ軸方向の変位を表す。

図２において、工程１１では、上流側金型ａ４が上死点に向かって上昇するに従ってワーク把持部ｒ１１は上流側プレス装置Ａのワークステージａ５（上流点）に向かって移動し、ワークステージａ５上のプレス成形が完了したワークＰを吸着把持する。工程１２では、ワーク把持部ｒ１１はワークＰを吸着把持したまま下流側プレス装置Ｂに向かって移動し、下流側金型ｂ４が上死点付近に位置している間に下流側プレス装置Ｂのワークステージｂ５（下流点）に到達してワークＰを搬入する。工程１３では、上流側金型ａ４が下死点付近に位置するためワーク把持部ｒ１１は、上流側プレス装置Ａと下流側プレス装置Ｂとの中間地点で待機している。以上の工程の繰り返しによって上流側金型ａ４及び下流側金型ｂ４とワーク把持部ｒ１１とが干渉することなく、スムースにワークＰの搬送が行われている。計画位相差Δθｐは、このようにワーク把持部ｒ１１と上流側金型ａ４及び下流側金型ｂ４とが干渉せず、且つ最も生産効率が高くなるような値に予め設定されている。

図２のように上流側金型ａ４及び下流側金型ｂ４のＹ軸上の位置と、ワーク把持部ｒ１１の搬送経路Ｈ上の位置、すなわち目標搬送位置との関係は一義的に決められており、当該目標搬送位置は上流側プレス角θｕを変数とした関数Ｆｘ（θｕ）、Ｆｙ（θｕ）で表すことができる。ここでＸ座標を表す関数がＦｘ（θｕ）、また、Ｙ座標を表す関数がＦｙ（θｕ）である。このように上流側プレス角θｕとワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置とを対応づけた関数Ｆｘ（θｕ）、Ｆｙ（θｕ）をワーク把持部ｒ１１のモーションプロファイル関数といい、変数の上流側プレス角θｕを同期対象角という。

このような計画位相差Δθｐ及びモーションプロファイル関数は、図２の動作をシミュレーションすることによって予め設定されているものである。従って、実際にワーク把持部ｒ１１の搬送制御を行う場合、上流側プレス角θｕを検出しさえすれば上記モーションプロファイル関数に代入してワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を算出することによって、図２のようにスムースな位相差制御を行うことが可能になる。

上記のようなシミュレーションは、上流側金型ａ４及び下流側金型ｂ４のＹ軸上の位置とワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置との一義的な関係が崩れることはなく、上流側プレス角θｕ＝下流側プレス角θｄ＋計画位相差Δθｐが常に成り立つことを前提としている。しかしながら、実際のプレスラインでは、ワークＰのプレス時に生じる金型の移動速度の減少や、上流側プレス装置Ａと下流側プレス装置Ｂとの位相差制御における制御誤差等により上記のような一義的な関係が崩れ、計画位相差Δθｐがシミュレーションから求めた値から変化してしまう。

図３に計画位相差Δθｐの時間的変化を示す。図３（ａ）は、シミュレーションによる理想的な上流側プレス角θｕ及び下流側プレス角θｄの時間的変化を示し、このような場合は、図示のように計画位相差Δθｐは常に一定となる。図３（ｂ）は、実際のプレスラインにおける上流側プレス角θｕ及び下流側プレス角θｄの時間的変化を示している。

図３（ｂ）のような場合、すなわち、θｕ＝θｄ＋Δθｐが成立しない場合、シミュレーション通りに上流側プレス角θｕを同期対象角としたモーションプロファイル関数からワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を求め、そのＸＹ座標にワーク把持部ｒ１１を移動させると、下流側金型ｂ４とワーク把持部ｒ１１とが干渉してしまう可能性がある。また、このようなワーク把持部ｒ１１と下流側金型ｂ４との干渉を防止するために、ワーク把持部ｒ１１が下流側金型ｂ４との干渉エリアに近づいた時に同期対象角を上流側プレス角θｕから下流側プレス角θｄへ瞬間的に切り替えると、ワーク把持部ｒ１１に急激な加減速が生じて振動が発生し、ワークＰが脱落したりワーク搬送部Ｒの機械的剛性が弱い部分が破損する恐れがある。

そこで、本第１実施形態でのワーク搬送装置ＷＣでは、同期対象角の代わりに以下に述べる合成目標角θｒを用いる。以下では、この合成目標角θｒを演算する目標値演算部ｃ１の動作について図４に示す動作フローチャート図を用いて詳細に説明する。

まず、目標値演算部ｃ１は、上流側プレス角検出器ａ５から上流側プレス角信号ｄ１、つまり上流側プレス角θｕを取得し、また、下流側プレス角検出器ｂ６から下流側プレス角信号ｄ２、つまり下流側プレス角θｄを取得する（ステップＳ１）。

次に目標値演算部ｃ１は、上流側プレス角θｕを重み付け関数Ｗ（θｕ）に代入することにより重み付け係数Ｗを算出する（ステップＳ２）。この重み付け関数Ｗ（θｕ）は、図５に示すように上流側プレス角θｕを変数とした余弦関数である。ここで、変数である上流側プレス角θｕはワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を示すものである。よって、この図からわかるように、重み付け係数Ｗは、ワーク把持部ｒ１１が上流点近傍に位置する時は大きく（最大でＷ＝１）、ワーク把持部ｒ１１が下流点近傍に近づくに従って滑らか且つ連続的に減少する（最小でＷ＝０）特性を有している。

そして、目標値演算部ｃ１は、ステップＳ２で求めた重み付け係数Ｗ、上流側プレス角θｕ、下流側プレス角θｄ及び計画位相差Δθｐから上記合成式（１）によって合成目標角θｒを算出する（ステップＳ３）。図５及び上記合成式（１）からわかるように、ワーク把持部ｒ１１が上流点に位置する場合、重み付け係数Ｗは１になるので合成目標角θｒは上流側プレス角θｕと等しくなる。そして、合成目標角θｒはワーク把持部ｒ１１が下流点に移動するに従って重み付け関数Ｗ（θｕ）の特性に沿って滑らかに変化していき、ワーク把持部ｒ１１が下流点に達すると重み付け係数Ｗは０になるので合成目標角θｒは下流側プレス角θｄ＋計画位相差Δθｐと等しくなる。すなわち、上流点近傍では合成目標角θｒにおける上流側プレス角θｕの重みを増し、下流点に向かうにつれて滑らかに上流側プレス角θｕの重みを減らしている。

従って、この合成目標角θｒを同期対象角の代わりに上記モーションプロファイル関数に代入することにより、上流点近傍では上流側金型ａ４とワーク把持部ｒ１１との干渉を防止することができ、下流点近傍では、下流側金型ｂ４とワーク把持部ｒ１１との干渉を防止することができる。さらに上流点と下流点との中間位置においては、重み付け関数Ｗ（θｕ）の特性に従って滑らかに合成目標角θｒが変化するので、ワーク把持部ｒ１１の振動を抑制することができる。

上記のように、目標値演算部ｃ１は、ステップＳ３で合成目標角θｒを算出すると、予め記憶されていたモーションプロファイル関数｛Ｘ＝Ｆｘ（θｕ）、Ｙ＝Ｆｙ（θｕ）｝に合成目標角θｒを代入することによりワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を算出する（ステップＳ４）。

続いて、目標値演算部ｃ１は、上記のようにして求めたワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を変換関数を用いて第１サーボモータｒ３及び第２サーボモータｒ６の目標回転角に変換する（ステップＳ５）。ここで、第１サーボモータｒ３の目標回転角をθｍ１、変換関数をＧｍ１（Ｘ、Ｙ）とし、また、第２サーボモータｒ６の目標回転角をθｍ２、変換関数をＧｍ２（Ｘ、Ｙ）とすると、これらの目標回転角θｍ１及び目標回転角θｍ２は、下記変換式（２）、（３）で表される。なお、変換関数Ｇｍ１（Ｘ、Ｙ）及びＧｍ２（Ｘ、Ｙ）は、ワーク搬送部Ｒの構造（第１ボールネジｒ２及び第２ボールネジｒ５の長さや径、第１リンクアームｒ８、第２リンクアームｒ９及び第３リンクアームｒ１０の長さ等）から一義的に定まるものである。

そして、目標値演算部ｃ１は、上記目標回転角θｍ１、θｍ２を示す目標回転角信号ｄ３をサーボモータドライバｃ２に出力し（ステップＳ６）、サーボモータドライバｃ２は、上記目標回転角信号ｄ３に基づいて第１サーボモータ駆動信号ｄ４を生成して第１サーボモータｒ３に出力し、また、第２サーボモータ駆動信号ｄ５を生成して第２サーボモータｒ６に出力する。

第１サーボモータｒ３は、上記第１サーボモータ駆動信号ｄ４に基づいて目標回転角θｍ１だけ回転して第１スライドｒ４を駆動させ、また、第２サーボモータｒ６は上記第２サーボモータ駆動信号ｄ５に基づいて目標回転角θｍ２だけ回転して第２スライドｒ７を駆動させる。これによりワーク把持部ｒ１１は、目標搬送位置に移動する。

目標値演算部ｃ１は、上記のようなステップＳ１〜Ｓ６までの動作を繰り返すことにより、上流側プレス角θｕ及び下流側プレス角θｄの変化に基づいて合成目標角θｒを算出し、ワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を制御している。

以上のように、本第１実施形態におけるワーク搬送装置ＷＣによれば、重み付け関数Ｗ（θｕ）を用いることによって、上流側では上流側プレス角θｕの重みを増し、下流側に向かうにつれて上流側プレス角θｕの重みが滑らかに減少するような特性を持つ合成目標角θｒを求め、この合成目標角θｒに同期してワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を制御することにより、ワーク把持部ｒ１１の振動を抑制することができ、且つ上流側金型ａ４及び下流側金型ｂ４とワーク把持部ｒ１１とが干渉することなく、スムースにワークＰの搬送を行うことが可能である。また、これによりワークＰの脱落やワーク搬送部Ｒの機械的剛性が弱い部分の破損を防ぐことができる（すなわち、ワーク搬送部Ｒの機械的剛性を強くする必要がない）。

[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態では、目標搬送位置を算出するための他の方法について説明する。従って、本第２実施形態の装置構成は第１実施形態と同一なので説明を省略し、以下では、主として目標値演算部ｃ１の動作について説明する。

図６は、本第２実施形態における目標値演算部ｃ１の動作フローチャート図である。まず、第１実施形態と同様に目標値演算部ｃ１は、上流側プレス角検出器ａ５から上流側プレス角θｕを取得し、また、下流側プレス角検出器ｂ６から下流側プレス角θｄを取得する（ステップＳ１０）。

続いて、目標値演算部ｃ１は、モーションプロファイル関数｛Ｆｘ（θｕ）、Ｆｙ（θｕ）｝に上記ステップＳ１０で取得した上流側プレス角θｕを代入することで、第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）＝｛Ｆｘ（θｕ）、Ｆｙ（θｕ）｝を求めると共に、上流側プレス角θｕの代わりに下流側プレス角θｄ＋計画位相差Δθｐを上記モーションプロファイル関数｛Ｆｘ（θｕ）、Ｆｙ（θｕ）｝に代入することで、第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）＝｛Ｆｘ（θｄ＋Δθｐ）、Ｆｙ（θｄ＋Δθｐ）｝を求める（ステップＳ１１）。

第１実施形態で述べたように、上流側プレス角θｕ＝下流側プレス角θｄ＋計画位相差Δθｐが常に成立するような理想的なプレスラインであれば、上記第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）と第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）とは等しくなるはずである。従って、このような理想的な場合は、第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）、または第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）のどちらかを目標搬送位置として選択し、当該目標搬送位置にワーク把持部ｒ１１が移動するように制御すれば上流側金型ａ４及び下流側金型ｂ４と干渉することなくワークＰの搬送を行うことができる。

しかしながら、上述したように実際のプレスラインでは、ワークＰのプレス時に生じる金型の移動速度の減少や、上流側プレス装置Ａと下流側プレス装置Ｂとの位相差制御における制御誤差等により、上流側プレス角θｕ＝下流側プレス角θｄ＋計画位相差Δθｐという一義的な関係が崩れ、計画位相差Δθｐがシミュレーションから求めた値から変化してしまう。従って、上記第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）と第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）とは互いに異なる座標となってしまい、例えば、第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）を目標搬送位置として選択し、当該目標搬送位置にワーク把持部ｒ１１が移動するように制御すると、下流側金型ｂ４の位置と上記目標搬送位置との一義的な関係は既に成立していないため、ワーク把持部ｒ１１と下流側金型ｂ４とが干渉してしまう可能性がある。また、逆に第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）を目標搬送位置として選択した場合でも同様に、ワーク把持部ｒ１１と上流側金型ａ４とが干渉してしまう可能性がある。

そこで、第１実施形態と同様に目標値演算部ｃ１は、上流側プレス角θｕを図５の重み付け関数Ｗ（θｕ）に代入することで重み付け係数Ｗを算出し（ステップＳ１２）、下記合成式（４）、（５）により上記第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）と第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）とのＸ座標及びＹ座標をそれぞれ合成することで合成目標座標（Ｘｒ，Ｙｒ）を算出する（ステップＳ１３）。

上記合成目標座標（Ｘｒ，Ｙｒ）をワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置として用いることで、上流側プレス装置Ａ近傍（重み付け係数Ｗは１に近づく）では、上流側プレス角θｕを同期対象角とした第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）の重みを増すことで上流側金型ａ４との干渉を防止し、また、下流側プレス装置Ｂ近傍（重み付け係数Ｗは０に近づく）では、下流側プレス角θｄ＋計画位相差Δθｐを同期対象角とした第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）の重みを増すことで下流側金型ｂ４との干渉を防止し、さらに、ワーク把持部ｒ１１が上流側プレス装置Ａから下流側プレス装置Ｂに向かって移動するに従って、上記重み付け係数Ｗは図５に示す特性で滑らかに変化するので、ワーク把持部ｒ１１の振動を抑制することができる。

そして、目標値演算部ｃ１は、上記のようにして求めたワーク把持部ｒ１１の合成目標座標（Ｘｒ，Ｙｒ）を第１実施形態と同様に下記変換式（６）、（７）を用いて第１サーボモータｒ３及び第２サーボモータｒ６の目標回転角に変換する（ステップＳ１４）。ここで、第１サーボモータｒ３の目標回転角をθｍ１、変換関数をＧｍ１（Ｘｒ、Ｙｒ）とし、また、第２サーボモータｒ６の目標回転角をθｍ２、変換関数をＧｍ２（Ｘｒ、Ｙｒ）とする。

そして、目標値演算部ｃ１は、上記目標回転角θｍ１、θｍ２を示す目標回転角信号ｄ３をサーボモータドライバｃ２に出力し（ステップＳ１５）、サーボモータドライバｃ２は、上記目標回転角信号ｄ３に基づいて第１サーボモータ駆動信号ｄ４及び第２サーボモータ駆動信号ｄ５を生成して第１サーボモータｒ３及び第２サーボモータｒ６に出力する。

第１サーボモータｒ３は、上記第１サーボモータ駆動信号ｄ４に基づいて目標回転角θｍ１だけ回転して第１スライドｒ４を直線駆動させ、また、第２サーボモータｒ６は上記第２サーボモータ駆動信号ｄ５に基づいて目標回転角θｍ２だけ回転して第２スライドｒ７を直線駆動させる。これによりワーク把持部ｒ１１は、合成目標座標（Ｘｒ，Ｙｒ）に移動する。

以上のように第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、ワーク把持部ｒ１１の振動を抑制することができ、且つ上流側金型ａ４及び下流側金型ｂ４とワーク把持部ｒ１１とが干渉することなく、スムースにワークＰの搬送を行うことが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。

（１）上記第１及び第２実施形態では、重み付け関数Ｗ（θｕ）として余弦関数を定義したが、これに限らず、図７（ａ）のように単調減少且つ連続性を持つ関数でも良い。また、図７（ｂ）のように、直線の組み合わせで定義しても良い。これらの他にも、上流点付近では上流側プレス角θｕの重みを増し、下流点付近では上流側プレス角θｕの重みを減少させるような特性を持つものなら重み付け関数Ｗ（θｕ）として用いても良い。ただし、ワーク把持部ｒ１１に振動が発生するような急激な変化をもつ関数は重み付け関数Ｗ（θｕ）として用いることはできない。

例えば、重み付け関数Ｗ（θｕ）として用いることができる関数としては、シグモイド・ロジスティック関数、シグモイドRichards関数、シグモイドWeibull関数等のシグモイド関数、または、Boltzman関数、Hill関数、Gompertz関数等が挙げられる。

また、重み付け関数Ｗ（θｕ）としては、カム曲線で表されるような関数でも良い。カム曲線としては、例えば、変形台形曲線、変形正弦曲線、３次〜５次の多項式曲線等を用いることができる。なお、上記のような関数または曲線を重み付け関数Ｗ（θｕ）として用いる場合は、上流側プレス角θｕを変数とすることは勿論である。

さらに、重み付け関数Ｗ（θｕ）は、図７（ｃ）のように上流側プレス角θｕの関数ではなく、定数でも良い。例えば、Ｗ＝０．５とすると上記合成式（１）により上流側プレス角θｕと下流側プレス角θｄ＋計画位相差Δθｐとは常に均等の割合で合成されるので、図３（ｂ）のような計画位相差Δθｐの変化の影響を平均化して低減することができ、ワーク把持部ｒ１１と金型との干渉の可能性を低くすることができる。

（２）上記第１実施形態では、重み付け関数Ｗ（θｕ）を定義し、上流側プレス角θｕを代入することで重み付け係数Ｗを算出した後、上記合成式（１）によって合成目標角θｒを求めたが、これに限らず、上記合成目標角θｒを上流側プレス角θｕ及び下流側プレス角θｄを変数としたテーブルとして予め設定しておき、各プレス装置から与えられた上流側プレス角θｕ及び下流側プレス角θｄに基づいて、上記テーブルから合成目標角θｒを探索するようにしても良い。また、第２実施形態でも同様に、合成目標座標（Ｘｒ，Ｙｒ）を第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）及び第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）を変数としたテーブルとして予め設定しておき（例えば、合成目標座標のＸｒを求めるためのテーブルと、Ｙｒを求めるためのテーブルとを設定しておく）、各プレス装置から与えられた上流側プレス角θｕ及び下流側プレス角θｄに基づいてモーションプロファイル関数から第１の座標（Ｘｕ，Ｙｕ）及び第２の座標（Ｘｄ，Ｙｄ）を算出した後、上記２つのテーブルから合成目標座標（Ｘｒ，Ｙｒ）を探索するようにしても良い。

（３）上記第１及び第２実施形態では、重み付け関数Ｗ（θｕ）の変数は、上流側プレス角θｕを用いたが、これに限らず、例えば、下流側プレス角θｄを用いても良い。または、上流側プレス角θｕもしくは下流側プレス角θｄをその回転速度で除した時間を用いる等、ワーク把持部ｒ１１の目標搬送位置を示すものであれば良い。

（４）上記第１及び第２実施形態では、ワーク把持部ｒ１１は、ＸＹ軸方向の可動方向しか持っていなかったが、これに限らず、ＸＹ平面内におけるチルト動作等の他の可動方向を有していても良い。この場合、チルト動作についても重み付け関数Ｗ（θｕ）を用いて合成目標値を求めることで各プレス装置の金型との干渉を防止し、且つワーク把持部ｒ１１の振動を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係わるワーク搬送装置を備えた位相差制御方式のタンデム式プレスラインの構成を示す模式図である。 本第１実施形態における上流側プレス角θｕ及び下流側プレス角θｄと搬送経路Ｈ上のワーク把持部ｒ１１の位置との関係を示すタイミングチャート図である。 本実施形態における上流側プレス角θｕと下流側プレス角θｄとの時間的変化を示したものである。 本第１実施形態における目標値演算部ｃ１の動作フローチャート図である。 本第１実施形態における重み付け関数Ｗ（θｕ）の特性図である。 本第２実施形態における目標値演算部ｃ１の動作フローチャート図である。 本第１及び第２実施形態における重み付け関数Ｗ（θｕ）の変形例を示した図である。

符号の説明

Ａ…上流側プレス装置、Ｂ…下流側プレス装置、ＷＣ…ワーク搬送装置、Ｃ…制御部、ｃ１…目標値演算部、ｃ２…サーボモータドライバ、Ｒ…ワーク搬送部、ｒ１１…ワーク把持部、Ｐ…ワーク、

Claims (11)

1. 金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置であって、
   ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する搬送制御手段を備え、
   該搬送制御手段は、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdを当該両者の位相差Δθp及び重み付け係数Ｗに関する下記合成式（１）に代入して得られる合成目標角θrを合成目標値に設定することを特徴とするワーク搬送装置。
   

   
2. 金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置であって、
   ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する搬送制御手段を備え、
   該搬送制御手段は、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、上流側プレス角θuに基づいて前記把持手段の第１の座標（Ｘu、Ｙu）を求めると共に下流側プレス角θdに基づいて前記把持手段の第２の座標（Ｘd、Ｙd）を求め、当該第１の座標（Ｘu、Ｙu）及び第２の座標（Ｘd、Ｙd）を重み付け係数Ｗに関する下記合成式（４）、（５）に代入して得られる合成目標座標（Ｘr、Ｙr）を合成目標値に設定することを特徴とするワーク搬送装置。
   

   
3. 重み付け係数Ｗは、上流側プレス角θuを変数とする減少且つ連続的な関数の値であることを特徴とする請求項１または２記載のワーク搬送装置。
4. 金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置であって、
   ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する搬送制御手段を備え、
   該搬送制御手段は、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdを変数として予め合成目標値を設定したテーブルを、各プレス装置から与えられた上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdに基づいて探索することにより前記合成目標値を設定することを特徴とするワーク搬送装置。
5. 金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置であって、
   ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する搬送制御手段を備え、
   該搬送制御手段は、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記上流側プレス角θuに基づいて前記把持手段の第１の座標（Ｘu、Ｙu）を演算値として求めると共に、下流側プレス角θdに基づいて前記把持手段の第２の座標（Ｘd、Ｙd）を演算値として求め、当該第１の座標（Ｘu、Ｙu）及び第２の座標（Ｘd、Ｙd）を変数として予め合成目標値を設定したテーブルを、前記演算値に基づいて探索することにより前記合成目標値を設定することを特徴とするワーク搬送装置。
6. 金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置の制御方法であって、
   ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する工程を有し、
   該工程では、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdを当該両者の位相差Δθp及び重み付け係数Ｗに関する下記合成式（１）に代入して得られる合成目標角θrを合成目標値に設定することを特徴とするワーク搬送装置の制御方法。
   

   
7. 金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置の制御方法であって、
   ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する工程を有し、
   該工程では、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、上流側プレス角θuに基づいて前記把持手段の第１の座標（Ｘu、Ｙu）を求めると共に下流側プレス角θdに基づいて前記把持手段の第２の座標（Ｘd、Ｙd）を求め、当該第１の座標（Ｘu、Ｙu）及び第２の座標（Ｘd、Ｙd）を重み付け係数Ｗに関する下記合成式（４）、（５）に代入して得られる合成目標座標（Ｘr、Ｙr）を合成目標値に設定することを特徴とするワーク搬送装置の制御方法。
   

   
8. 重み付け係数Ｗは、上流側プレス角θuを変数とする減少且つ連続的な関数の値であることを特徴とする請求項６または７記載のワーク搬送装置の制御方法。
9. 金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置の制御方法であって、
   ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する工程を有し、
   該工程では、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdを変数として予め合成目標値を設定したテーブルを、各プレス装置から与えられた上流側プレス角θu及び下流側プレス角θdに基づいて探索することにより前記合成目標値を設定することを特徴とするワーク搬送装置の制御方法。
10. 金型が各々駆動されるプレス装置間で、ワークを所定の把持手段を用いて把持し前記ワークを搬送するワーク搬送装置の制御方法であって、
    ワーク搬送方向において上流側に位置するプレス装置の金型位置（上流側金型位置）と下流側に位置するプレス装置の金型位置（下流側金型位置）とを合成して得られる合成目標値に基づいて前記把持手段の位置を制御する工程を有し、
    該工程では、上流側金型位置がプレス角θu（上流側プレス角）として、また下流側金型位置がプレス角θd（下流側プレス角）として各プレス装置から与えられる場合、前記上流側プレス角θuに基づいて前記把持手段の第１の座標（Ｘu、Ｙu）を演算値として求めると共に、下流側プレス角θdに基づいて前記把持手段の第２の座標（Ｘd、Ｙd）を演算値として求め、当該第１の座標（Ｘu、Ｙu）及び第２の座標（Ｘd、Ｙd）を変数として予め合成目標値を設定したテーブルを、前記演算値に基づいて探索することにより前記合成目標値を設定することを特徴とするワーク搬送装置の制御方法。
11. 所定の間隔で配置され、金型が各々駆動される複数のプレス装置と、
    上流側プレス装置と下流側プレス装置との間に設置され、ワークの搬送を行う請求項１〜５のいずれか一項に記載のワーク搬送装置と
    を具備することを特徴とするプレスライン。

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