JP2003220500A - 電気サーボ式板金加工機械の制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業者が意図しないラムの駆動を防止し、金
型の損傷を防止できる電気サーボ式板金加工機械の制御
装置を提供する。 【解決手段】 ラム６を駆動する電気サーボモータ１２
と、ラム６の位置を検出する位置検出器１８と、電気サ
ーボモータ１２によるラム６の起動を指示する信号を発
する起動装置１１と、起動装置１１及び位置検出器１８
からのそれぞれの信号を入力し、電気サーボモータ１２
の最適駆動に応じた指令信号を出力するＮＣ装置１０
と、動力供給電源と指令信号とを入力し、この指令信号
に従った駆動電力信号を電気サーボモータ１２へ出力す
るサーボアンプ２０と、サーボアンプ２０と電気サーボ
モータ１２との間の駆動電力信号回路に介在され、この
回路を起動装置１１からの信号により開閉する開閉器２
４とを備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気サーボモータ
でラムやテーブルの直線運動を駆動するプレスブレーキ
又はプレス等の電気サーボ式板金加工機械の制御装置及
びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気サーボ式板金加工機械は、電気サー
ボモータの回転力をボールスクリュー、偏心機構（クラ
ンク又はエキセン等）、又はリンク機構等を介して直線
運動に変換して、ラム又はテーブルと称する被駆動体を
駆動し、パンチ又は上金型と、ダイ又は下金型との協働
によりワークを板金加工するようにしたものである。

【０００３】図６は、ラムの駆動源としてＡＣサーボモ
ータを用いたプレスブレーキ装置の制御ブロック図を示
している。作業者が起動装置としてのフートスイッチ１
１を操作することにより、ラム起動信号がＮＣ装置１０
に入力される。ＮＣ装置１０は、このラム起動信号を入
力すると、曲げデータ等の各種データに基づき、速度指
令（ＡＣサーボモータ１２の回転を指令する電圧指令）
及びサーボＯＮ指令（ＡＣサーボモータ１２の制御を有
効にする指令）をサーボアンプ２０に出力する。そし
て、サーボアンプ２０は、ＡＣ２００Ｖ等の動力供給電
源２１から供給される電力を、前記速度指令に応じた駆
動電力信号に変換してＡＣサーボモータ１２に出力す
る。また、サーボアンプ２０は、ＡＣサーボモータ１２
に内蔵されたエンコーダ１５からのパルス信号をフィー
ドバックしており、このパルス信号から算出されるモー
タ回転速度と、前記速度指令との偏差が小さくなるよう
にＡＣサーボモータ１２を制御する。一方、ラム位置を
検出するリニアスケール等の位置センサ（以後、リニア
スケールと呼ぶ）１８からのフィードバック信号は、Ｎ
Ｃ装置１０に入力され、ＮＣ装置１０は、このフィード
バック信号に基づき、ラムを曲げデータから算出される
目標位置に位置決めする。

【０００４】非常停止回路３２は、非常停止ボタン（図
示せず）からの停止信号、ＮＣ装置１０の異常検出信
号、サーボアンプ２０の異常検出信号等の信号を入力し
ており、これらの異常検出信号が全て「異常無し」の状
態の場合に、開閉器３３のコイルに通電して開閉器３３
の常開接点３３ａ1，３３ａ2を閉じる。接点３３ａ1
は、前記動力供給電源２１からサーボアンプ２０にサー
ボモータ用動力を供給する回路に介在された接点であ
り、また接点３３ａ2は、動力供給電源２１から機械式
ブレーキ１４（無励磁式）に動力を供給する回路に介在
された接点である。

【０００５】上記構成によれば、非常停止ボタンを押圧
操作する等の非常停止時には、動力供給電源２１からサ
ーボアンプ２０にサーボモータ用動力が供給されずＡＣ
サーボモータ１２を停止させ、機械式ブレーキ１４への
励磁動力が供給されずＡＣサーボモータ１２を保持する
ので、ラムが動くことはない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術においては、以下に述べるような問題点があ
る。すなわち、ラムが停止している状態は、上記非常停
止の状態の他に、非常停止ではない状態（フートスイッ
チ１１等からのラム起動信号はＯＦＦのままで接点３３
ａ1，３３ａ2が閉じた状態）がある。この状態の場合
は、 機械式ブレーキ１４への励磁動力が供給され、保持力
又は制動力が働かないブレーキ開放状態 ＮＣ装置１０から速度指令として０Ｖ（停止指令）出
力をサーボアンプ２０に出力して、モータを現在位置に
保持させている制御状態 ラム位置が変動するとリニアスケール１８からのフィ
ードバック信号により、ラム位置を元の位置に戻すフィ
ードバック制御状態 という、サーボＯＮが維持されラムが停止した状態（以
後、「サーボＯＮ停止状態」と呼ぶ）となっている。こ
のサーボＯＮ停止状態において、ＮＣ装置１０又はサー
ボアンプ２０に故障（例えば、各装置内蔵のコンピュー
タが誤作動した状態のＣＰＵ暴走等）が発生した場合、
誤ってモータ駆動指令を出力してしまい、ＡＣサーボモ
ータ１２が回転するおそれがある。これにより、作業者
が意図しないラムの駆動が発生し、このラムの暴走によ
り金型やワークを損傷する恐れがある。

【０００７】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、作業者が意図しないラム又はテーブルの暴
走を確実に防止できる電気サーボ式板金加工機械の制御
装置及びその制御方法を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１の発明は、電気サーボ式板金
加工機械の制御装置において、その回転力が所定の変換
機構を介して直線運動に変換されてラム又はテーブルを
駆動する電気サーボモータと、ラム又はテーブルの位置
を検出する位置検出器と、前記電気サーボモータによる
ラム又はテーブルの起動を指示する信号を発する起動装
置と、該起動装置及び前記位置検出器からのそれぞれの
信号を入力し、電気サーボモータの最適駆動に応じた指
令信号を出力するＮＣ装置と、動力供給電源と前記指令
信号とを入力し、この指令信号に従った駆動電力信号を
前記電気サーボモータへ出力するサーボアンプと、該サ
ーボアンプと前記電気サーボモータとの間の駆動電力信
号回路に介在され、この回路を前記起動装置からの信号
により開閉切り換え自在な第１開閉器とを備えたことを
特徴としている。

【０００９】上記構成によれば、作業者が起動装置を操
作して起動信号を発したときのみ、電気サーボモータに
駆動電力を供給可能であり、起動装置が操作されないと
きには、第１開閉器によってサーボアンプから電気サー
ボモータに駆動電力信号が出力されなくなる。このた
め、ＮＣ装置やサーボアンプ等の制御機器に故障が生じ
ても、作業者の有意思の起動操作が行われなければ、ラ
ム又はテーブルが作動することはない。これにより、作
業者の意図に反するラム又はテーブルの暴走を確実に防
止でき、暴走により金型同士が干渉して損傷することも
防止できる。

【００１０】本発明においては、さらに、前記ＮＣ装置
と前記サーボアンプとの間の指令信号回路に介在され、
この回路を前記起動装置からの信号により開閉する第２
開閉器を備えるのが好ましい。こうすることにより、作
業者が起動装置を操作しないときには、第２開閉器によ
ってＮＣ装置からサーボアンプにモータ駆動指令信号が
出力されなくなる。このため、ＮＣ装置に故障が生じて
も、作業者の有意思の起動操作が行われなければ、ラム
又はテーブルが作動することはない。これにより、より
確実に、作業者の意図に反するラム又はテーブルの暴走
を防止できる。

【００１１】また、本発明においては、さらに、励磁の
有無によりブレーキの開放／保持を切り換え前記電気サ
ーボモータを機械的に制動する機械式ブレーキと、前記
機械式ブレーキの開放／保持の信号回路上に介在され、
この回路を前記起動装置からの前記第１開閉器の開閉信
号と連動した信号により開閉する第３開閉器とを備える
のが好ましい。こうすることにより、サーボモータの駆
動電力信号回路が開となったときに、サーボモータがサ
ーボフリー状態となるが、第３開閉器によって機械式ブ
レーキが励磁されず保持状態となる。これにより、ラム
又はテーブルが作動中であれば機械ブレーキにより制動
が働きラム又はテーブルは停止でき、また、ラム又はテ
ーブルが停止中であれば機械ブレーキによりラム又はテ
ーブルの停止状態は確実に保持できる。

【００１２】第１の発明の方法発明である第２の発明
は、電気サーボ式板金加工機械の制御方法において、起
動装置からの起動信号がＯＦＦしたとき、サーボアンプ
からラム又はテーブルを駆動する電気サーボモータへ出
力される駆動電力信号の回路を第１開閉器で開くように
したことを特徴としている。

【００１３】上記構成によれば、作業者が起動装置を操
作して起動信号を発したときのみ、電気サーボモータに
駆動電力を供給可能であり、起動装置が操作されないと
きには、第１開閉器によってサーボアンプから電気サー
ボモータに駆動電力信号が出力されなくなる。このた
め、ＮＣ装置やサーボアンプ等の制御機器に故障が生じ
ても、作業者の有意思の起動操作が行われなければ、ラ
ム又はテーブルが作動することはない。これにより、作
業者の意図に反するラム又はテーブルの暴走を確実に防
止でき、暴走により金型同士が干渉して損傷することも
防止できる。

【００１４】本発明においては、さらに、前記起動装置
からの起動信号がＯＦＦしたときは、さらに、ＮＣ装置
から前記サーボアンプへ出力される駆動指令信号回路を
も第２開閉器で開くようにするのが好ましい。こうする
ことにより、作業者が起動装置を操作しないときには、
第２開閉器によってＮＣ装置からサーボアンプにモータ
駆動指令信号が出力されなくなる。このため、ＮＣ装置
に故障が生じても、作業者の有意思の起動操作が行われ
なければ、ラム又はテーブルが作動することはない。こ
れにより、より確実に、作業者の意図に反するラム又は
テーブルの暴走を防止できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態を図面を参照し
て説明する。図１は本発明に係る電気サーボ式プレスブ
レーキの正面図であり、図２は同プレスブレーキの側面
図である。

【００１６】左右に立設する１対のサイドフレーム１，
１の下部を連結するようにテーブル２が一体に設けら
れ、各サイドフレーム１，１の上端部を連結するように
設けられた上部フレーム１ａにはラム駆動装置３が装着
されている。テーブル２の上面にはダイ保持装置４を介
してＶ字状の型溝を有するダイ（下金型）５が保持さ
れ、ラム駆動装置３の下端部にはテーブル２に対向して
ラム６が連結されており、ラム６の下部にはパンチ保持
装置７を介してパンチ(上金型)８が保持されている。ラ
ム駆動装置３の作動によりラム６が昇降駆動され、これ
によりパンチ８とダイ５との間に介挿されるワークＷに
曲げ加工が施される。

【００１７】サイドフレーム１の側部には、後述するサ
ーボアンプ等の制御機器を内蔵する制御盤９が取着され
ている。また、サイドフレーム１の上部前寄りには、曲
げデータ等の入出力用の入出力装置１０ａ及び各種デー
タを表示する表示装置１０ｂを備え、かつこれらデータ
に基づく演算を行うＮＣ装置１０が取着されている。さ
らに、本体装置の下部側方には、作業者が足踏み操作す
る起動装置としてのフートスイッチ１１が配置されてい
る。

【００１８】図３は、ラム駆動装置３の構成を説明する
模式図である。ラム駆動装置３は，ＡＣサーボモータ１
２とボールねじ伝動装置１３とを備えている。図示しな
いブラケットにより上部フレーム１ａに支持されたＡＣ
サーボモータ１２は、モータの保持／開放が切換え自在
な機械式ブレーキ１４と、モータ軸の位置を検出するエ
ンコーダ１５とを内蔵している。機械式ブレーキ１４
は、無励磁式であり、無通電においてモータ軸を保持又
は制動する。ＡＣサーボモータ１２の出力軸にはプーリ
１６ａが取着されている。

【００１９】ボールねじ伝動装置１３は、図示しないベ
アリングにより前記上部フレーム１ａに回転自在に支持
されるナット１３ａと、このナット１３ａと鋼球を介し
て螺合するねじ軸１３ｂとを備えている。ナット１３ａ
の上部にはプーリ１６ｂが取着され、ねじ軸１３ｂの下
端部にはラム６が連結されている。両プーリ１６ａ，１
６ｂ間にはタイミングベルト１７が巻装されている。Ａ
Ｃサーボモータ１２の回転駆動力は、プーリ１６ａ，タ
イミングベルト１７及びプーリ１６ｂを介してボールね
じ伝動装置１３に伝えられ、このボールねじ伝動装置１
３により上下方向の駆動力に変換され，ワークＷに対す
る加圧力として作用する。なお、ラム６の近傍には、ラ
ム６の上下方向の位置を検出するリニアスケール１８が
設けられている。

【００２０】図４は、本発明に係る電気サーボ式プレス
ブレーキの制御ブロック図である。作業者がフートスイ
ッチ１１を操作することにより、ラム起動信号がＮＣ装
置１０に入力される。ＮＣ装置１０は、このラム起動信
号を入力すると、曲げデータ等の各種データに基づき、
速度指令（ＡＣサーボモータ１２の回転を指令する電圧
指令）及びサーボＯＮ指令（ＡＣサーボモータ１２の制
御を有効にする指令）をサーボアンプ２０に出力する。
サーボアンプ２０は、ＡＣ２００Ｖ等の動力供給電源２
１から供給される電力を、前記速度指令に応じた駆動電
力信号に変換してＡＣサーボモータ１２に出力する。ま
た、サーボアンプ２０は、ＡＣサーボモータ１２に内蔵
されたエンコーダ１５からのパルス信号をフィードバッ
クしており、このパルス信号から算出されるモータ回転
速度と、前記速度指令との偏差が小さくなるようにＡＣ
サーボモータ１２を制御する。一方、リニアスケール１
８からのラム位置のフィードバック信号は、ＮＣ装置１
０に入力され、ＮＣ装置１０は、このフィードバック信
号に基づき、ラム６を曲げデータから算出される目標位
置に位置決めする。

【００２１】フートスイッチ１１からのラム起動信号
は、非常停止回路２２にも入力される。非常停止回路２
２は、非常停止ボタン（図示せず）からの停止信号、Ｎ
Ｃ装置１０の異常検出信号、サーボアンプ２０の異常検
出信号等の信号を入力しており、これらの異常検出信号
が全て「異常無し」の状態の場合に、フートスイッチ１
１からのラム起動信号により開閉器２３，２４のコイル
に通電して開閉器２３，２４の接点を切り換える。開閉
器２３の常開接点２３ａは、ＮＣ装置１０からサーボア
ンプ２０に速度指令を出力する回路に介在されている。
また、開閉器２４の常開接点２４ａ1は、サーボアンプ
２０からＡＣサーボモータ１２に駆動電力信号を出力す
る回路に介在されている。また、この接点２４ａ1に連
動する常開接点２４ａ2が、動力供給電源２１から機械
式ブレーキ１４に動力を供給する回路に介在されてい
る。なお、接点２４ａ2は、開閉器２４の接点でなくて
もよく、開閉器２４に複数の開閉器を連動させて切り換
わる接点であってもよい。

【００２２】上記構成によると、非常停止ボタンが押圧
操作された場合や、ＮＣ装置１０又はサーボアンプ２０
からの異常検出信号が出力された場合、又は、非常停止
ボタンが押圧操作されず、ＮＣ装置１０及びサーボアン
プ２０からの異常検出信号が出力されておらず、かつ、
作業者によりフートスイッチ１１が操作されていない場
合には、開閉器２３，２４の接点２３ａ，２４ａ1，２
４ａ2は開のままであり、ＮＣ装置１０からサーボアン
プ２０に信号を出力する回路、サーボアンプ２０からＡ
Ｃサーボモータ１２に動力を供給する回路及び動力供給
電源２１から機械式ブレーキ１４に動力を供給する回路
はいずれも「断」状態で、ＡＣサーボモータ１２は停止
状態が保持される。非常停止ボタンが押圧操作されず、
ＮＣ装置１０及びサーボアンプ２０からの異常検出信号
が出力されていない場合には、作業者によるフートスイ
ッチ１１の操作により開閉器２３，２４の接点２３ａ，
２４ａ1，２４ａ2は閉となる。したがって、ＮＣ装置１
０からサーボアンプ２０に速度指令を出力する回路、サ
ーボアンプ２０からＡＣサーボモータ１２に駆動電力信
号を出力する回路及び動力供給電源２１から機械式ブレ
ーキ１４に動力を供給する回路はいずれも「続」状態と
なり、ＮＣ装置１０からの速度指令に従ってＡＣサーボ
モータ１２が制御され、ラム６を駆動してワークＷの加
工が行われる。

【００２３】このように、フートスイッチ操作という作
業者の有意思の起動操作を行ったときのみ、上記信号回
路や電源回路を閉じてラム６を駆動することが可能とな
る。このため、通常のラム停止時、フートスイッチ１１
を操作していないので、上記信号回路や電源回路は
「断」となり、ＮＣ装置１０又はサーボアンプ２０に故
障（ＣＰＵ暴走等）が発生しても、ＡＣサーボモータ１
２が作動することはない。これにより、作業者が意図し
ないラムの暴走は確実に防止され、ラム６の暴走により
金型やワークを損傷するようなことはない。少なくと
も、開閉器２４の接点２４ａ1で、サーボアンプ２０の
駆動電力信号の出力回路を「断」状態にするだけでよ
く、回路構成もシンプルである。また、ＮＣ装置１０の
速度指令出力回路を「断」状態にすることにより、より
確実に、ＡＣサーボモータ１２の暴走を防止できる。

【００２４】なお、本発明は上記実施形態に限定するも
のではなく、本発明の範囲内において変更や修正を加え
ることができるのは言うまでもない。例えば、板金加工
機械としてプレスブレーキを例に挙げて説明したが、図
５に示すように、テーブル（ボルスタ）２に対向して設
けたラム（スライド）６を、ＡＣサーボモータ１２によ
りボールねじ伝動装置１３を介して昇降駆動する電気サ
ーボ式プレス機械に適用しても構わない。また、起動装
置としてフートスイッチを例にして説明したが、図５に
示すように、押釦１１ａにより起動させてもよい。

【００２５】また、電気サーボモータとしてＡＣサーボ
モータの適用例を示したが、ＤＣサーボモータを用いて
も構わない。なお、電気サーボモータでプーリ及びタイ
ミングベルトを介してボールねじ伝動装置等の被駆動体
を駆動する例にて説明したが、ギアやリンク等の他の伝
動機構を介して、又は直結して被駆動体を駆動するよう
にしてもよい。さらに、ラムを昇降駆動する例にて説明
したが、テーブル側を昇降駆動する板金加工機械に適用
しても全く同様の効果が得られる。さらにまた、ラム駆
動装置が一つである単軸型のプレスブレーキに適用した
例を説明したが、本発明は、２軸以上の多軸型の板金加
工機械に対しても適用可能である。

【００２６】以上説明したように、本発明によれば、作
業者がフートスイッチ等の起動装置を操作したときの
み、電気サーボモータに駆動電力を供給可能となるの
で、制御機器に故障が発生しても、起動装置がオフであ
れば電気サーボモータは作動することはない。これによ
り、作業者の意図に反するラム又はテーブルの駆動を確
実に防止でき、金型やワークの損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る電気サーボ式プレスブレーキの
正面図である。

【図２】実施形態に係る電気サーボ式プレスブレーキの
側面図である。

【図３】実施形態に係るラム駆動装置の構成を説明する
模式図である。

【図４】実施形態に係る制御ブロック図である。

【図５】別態様に係る電気サーボ式プレス機械の要部側
面図である。

【図６】従来技術の制御ブロック図である。

【符号の説明】

２…テーブル、３…ラム駆動装置、５…ダイ（下金
型）、６…ラム、８…パンチ（上金型）、１０…ＮＣ装
置、１１…フートスイッチ、１２…ＡＣサーボモータ、
１３…ボールねじ伝動装置、１４…機械式ブレーキ、１
５…エンコーダ、１８…リニアスケール、２０…サーボ
アンプ、２１…動力供給電源、２２…非常停止回路、２
３，２４…開閉器、２３ａ，２４ａ1，２４ａ2…接点、
Ｗ…ワーク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E063 AA01 BA07 LA03 LA14 LA17 4E088 JJ02 JJ04 JJ09 4E089 AA01 EA01 EB01 EB02 EC01 EC08 ED02 EE01 4E090 AA01 AB01 BA02 BB01 CC04 HA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気サーボ式板金加工機械の制御装置に
   おいて、 その回転力が所定の変換機構を介して直線運動に変換さ
   れてラム(6)又はテーブルを駆動する電気サーボモータ
   (12)と、 ラム(6)又はテーブルの位置を検出する位置検出器(18)
   と、 前記電気サーボモータ(12)によるラム(6)又はテーブル
   の起動を指示する信号を発する起動装置(11)と、 該起動装置(11)及び前記位置検出器(18)からのそれぞれ
   の信号を入力し、電気サーボモータ(12)の最適駆動に応
   じた指令信号を出力するＮＣ装置(10)と、 動力供給電源と前記指令信号とを入力し、この指令信号
   に従った駆動電力信号を前記電気サーボモータ(12)へ出
   力するサーボアンプ(20)と、 該サーボアンプ(20)と前記電気サーボモータ(12)との間
   の駆動電力信号回路に介在され、この回路を前記起動装
   置(11)からの信号により開閉する第１開閉器(24)とを備
   えたことを特徴とする電気サーボ式板金加工機械の制御
   装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記ＮＣ装置(10)と前記サーボ
   アンプ(20)との間の指令信号回路に介在され、この回路
   を前記起動装置(11)からの信号により開閉する第２開閉
   器(23)を備えたことを特徴とする請求項１記載の電気サ
   ーボ式板金加工機械の制御装置。
3. 【請求項３】 さらに、励磁の有無によりブレーキの開
   放／保持を切り換え前記電気サーボモータ(12)を機械的
   に制動する機械式ブレーキ(14)と、 前記機械式ブレーキ(14)の開放／保持の信号回路上に介
   在され、この回路を前記起動装置(11)からの前記第１開
   閉器(24)の開閉信号と連動した信号により開閉する第３
   開閉器(24a2)とを備えたことを特徴とする請求項１又は
   ２記載の電気サーボ式板金加工機械の制御装置。
4. 【請求項４】 電気サーボ式板金加工機械の制御方法に
   おいて、 起動装置(11)からの起動信号がＯＦＦしたとき、サーボ
   アンプ(20)からラム(6)又はテーブルを駆動する電気サ
   ーボモータ(12)へ出力される駆動電力信号の回路を第１
   開閉器(24)で開くようにしたことを特徴とする電気サー
   ボ式板金加工機械の制御方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電気サーボ式板金加工機
   械の制御方法において、 前記起動装置(11)からの起動信号がＯＦＦしたときは、
   さらに、ＮＣ装置(10)から前記サーボアンプ(20)へ出力
   される駆動指令信号回路をも第２開閉器(23)で開くよう
   にしたことを特徴とする電気サーボ式板金加工機械の制
   御方法。