株式会社 新興技術研究所 取締役会長

熊谷 卓

1955年03月 東京大学工学部精密工学科卒業
...もっと見る 1955年03月 東京大学工学部精密工学科卒業
1955年04月 マミヤ光機株式会社入社
1962年11月 技術士国家試験合格・機械部門技術士登録
1963年03月 株式会社 新興技術研究所設立　代表取締役就任、現在　同社取締役会長（業務内容：自動組立機をはじめ各種自動化設備機器等の開発・製作・技術指導）

【歴任】
米国・欧州自動化技術視察団コーディネータ　8 回
自動化推進協会　理事・副会長
精密工学会　自動組立専門委員会　常任幹事
日本技術士会　理事・機械部会長
中小企業大学校講師
日本産業用ロボット工業会　各種委員
神奈川大学講師
自動化推進協会理事
高度職業能力開発促進センター講師
等を歴任

【業績】
著書
自動化機構300選（日刊工業新聞社）、メカトロニクス技術認定試験教本（工業調査会）ほか多数
講演
アジア生産性機構講演で自動化システムを W・T・MACS で表示・解析を提示（世界初）ほか多数
論文
自動化システムのデバッギング理論「チェック機構と最適稼働率」が欧州年間論文大賞にノミネイトほか多数
発明
メカトロニクス技術実習モジュールの発明、地震予知システム「逆ラジオ」の発明ほか多数

株式会社新興技術研究所 熊谷会長様のご好意による「生産性向上とメカトロニクス技術講座」の 15 回目です。前号に引き続き「W・T・MACS の他の要素群」から「制御回路の構成・1 類、2 類、3 類」（その2）を紹介します。

2-3 W・T・MACS の他の要素群

制御回路の構成・1類、2類、3類（その2）

制御回路2類：単純1往復（スタート信号で前進 → 前進端センサ信号で後退、原点で停止）

制御回路2類には2A類「単純往復動作」と、2B類「一回転停止動作」との2種類があります。
PLCラダー図でわかるとおり、いずれも自己保持回路を3組使っています。
例えば2A類では、

• スタート信号が入ったことを記憶する自己保持と、
• 前進端まで進んだことを記憶する自己保持と、
• 原点に戻ったことを記憶する自己保持

とが使われていて、
「前進端まで進んだ後、原点に戻ったことで1サイクル終了した」と考え、上から順にリセットされるようになっています。

また2B類では、スタート信号の自己保持後、原点センサが一旦オフになった後にもう一度原点センサがオンしたことで、「一回転して戻ってきたので、1サイクル終了した」と考え、上から順にリセットされるようになっています。

制御回路3類：前進 → 信号待ち → 後退（スタート信号で前進 → 前進端センサ信号で中間停止 → 中間スタート信号で後退、原点で停止）

制御回路3類にも

• 3A 類「前進→信号待ち → 後退（スタート信号で前進 → 前進端センサ信号で中間停止 → 中間スタート信号で後退、原点で停止）」と、
• 3B 類「正転 → 信号待ち → 更に正転（スタート信号で正転→前進端センサ信号で中間停止 → 中間スタート信号で更に正転して、原点で停止）」

の2種類があります。これらも前記と同様に自己保持回路をうまく活用していることがわかります。

応用例：これら1～3類の組合せで極めて多くの自動化システムが駆動されます。

1. ロータリテーブルの1ピッチ駆動 2B類
2. ベルトコンベアのピッチ送り 2B類
3. ワークのクランプとドリリング 3A類と2A類の組合せ
   （ワーククランプ3A類、ドリリングユニットの1往復2A類）
4. 自動供給ユニット 3A類3個の組合せ
   （チャック開閉3A類、チャック上下3A類、チャック前後3A類）

その他、いろいろな自動化装置の例について考えてみることをお勧めします。

制御回路のエラー処理

上記1、2、3類は、ごく基本的な制御回路の構成ですが、一般の自動化機械の制御にはいくつか問題があります。 その一つが、装置の動作のエラーに関するものです。
これについて詳しく述べるとそれだけで一冊の本になりますが、ここではごく簡単に考え方を述べることにします。

たとえば2A類の制御ではスタート信号で単純に装置が前進し始めるはずですが、進路に何か異物が挟まっていて進めなかったらどうなるか考えて見ます。
アクチュエータが空気圧シリンダだった場合は、ストロークの途中で止まったままになっているので、まだいいのですが、モータの場合はそのまま強制的に停止させられていると当然過熱して煙が出てきます。

「じゃあ装置に煙センサをつけておきましょうか？」ということではいささか困ります。

タイマーの利用

一般に制御ソフト開発の手段の中にはタイマーがあるのでこれを利用することにします。
つまり、スタートと同時にタイマーを走らせ、スタート後一定時間経っても目的地に来なかったら何かトラブルがあったと考えてエラー信号を発するのです。
この考え方を入れた2類・3類のフローチャートを図2-32、33に示します。
お分かりのとおりフローチャートに「タイムアップ」という項目が入って、タイムアップしてしまったらエラー信号を出し、アクチュエータを止めるようにしてあります。

図 2-32 エラー処理フローチャート2A類・3A類

図2-33 エラー処理フローチャート2B類・3B類

たぶんモータから煙が出る前にエラー信号でアクチュエータ駆動命令を取り消すので多くの場合あまり重大なトラブルにはならないかと思われます。
一見これでよさそうな気がしますが、実はまだいろいろ問題があります。それは

問題点（1）所定の時間内に目的点まで行けなかった原因が不明
問題点（2）停止した時のアクチュエータ／メカニズム等の状況とその復帰方法が不明

であることで、要するにとりあえず止めたけど、何がどうなっているかまったくわからない、ということです。

まず｛問題点（1）所定の時間内に目的点まで行けなかった原因が不明｝については

（A）スタート信号でも動き出さなかった場合は、配線の切断・配管の詰まり・メカニズムの緩み・破損など
（B）ある程度進んでいた場合は、異物の侵入・摩擦の変動・ワークの転倒など
（C）前進端直前まで進んでいた場合は、異種ワークの混入・異物の挿入・メカニズムの緩み・破損など

のように原因がある程度想像できるかもしれませんが、タイマーだけでは（A）（B）（C）のいずれであるかもわかりません。

｛問題点（2）停止した時のアクチュエータ／メカニズム等の状況とその復帰方法が不明｝については

たとえば、
（A）アクチュエータがモータの場合異物を強力に締め付けていてモータ逆転は不能の場合もあり
（B）空気圧シリンダの場合、使われているソレノイドバルブが、シングルコイルなら原位置に戻るが、
（C）ダブルコイルでは、そのまま押し続けているはずで、
（D）3ポジションでは、プレッシャーセンター・エキゾーストセンター・クローズドセンターなど、種類ごとに状況が異なります。

したがって、これらのそれぞれの状況に応じてその復帰方法も異なることは当然です。

つまりタイマーによるエラー信号出力は制御システムとして最低限の保護手法に過ぎない、ということになりますが、放っておくとモータが焼けるような重大事故になるのを、とりあえず緊急停止で軽事故で済むようにする効果は大きいと言えます。

この「重大事故の軽事故への転換」は後日解説予定の「自動化システムのデバッグ理論と最適稼働率」 の章で大変重要なポイントなのです。

次回は、W・T・MACS 要素群のなかの【S】センサによる代替特性検出について説明します。

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