JP2004017098A - Servo press, machining method using the same and control method therefor - Google Patents

Servo press, machining method using the same and control method therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a servo press capable of improving productivity, reducing cost and achieving miniaturization of equipment, furthermore capable of improving working properties in maintenance, also improving availability and cost reduction of supply parts, and to provide a machining method using the servo press and a control method therefor. <P>SOLUTION: The control method for a servo press comprises rotating an eccentric rotating mechanism such as a servo motor crank mechanism or an eccentric mechanism or the like and driving a slide vertically via a connecting rod directly or a toggle link mechanism. The control method has in advance at least two or more of patterns among a plurality of motor control patterns including a "rotation" pattern, a "reversing" pattern, a "reciprocating" pattern and a "reversing/reciprocating" pattern. In machining, the motor driving pattern is selectively switched to any one of these patterns to control the servo motor on the basis of a selected control pattern to control a slide position and speed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボプレス、およびそれを用いた加工方法とその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、プレス加工製品の高精密化(形状、寸法の精度が高い)、及び生産性向上のためのプレス加工の高速化が要求されて来て久しい。これに答えるプレスとして、例えば、サーボモータで上下方向へボールスクリューを直線駆動し、これにより直接スライドの位置及び速度を精度良く制御してスライドを精密に上下駆動する、いわゆる直動型サーボプレスが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の直動型サーボプレスにおいては、サーボモータで大きな加圧力を発生させるために、第1にボールスクリューの減速比を大きくすること、また、第2に大きなトルクが出せる、大きなパワーを有するサーボモータを使用することにより、これを達成できる。しかしながら、上記のようにボールスクリューの減速比を大きくすると、同じモータ回転数であっても全体的にスライド速度を遅くすることになり、スライドモーション中の高速化したい行程(例えば下降開始から加工領域手前まで、および加工完了後の上昇開始から上限位置までの各行程)でのスライド速度を充分に高速化することは困難であり、生産性を上げることができない。また、これを解決するために、上記のように大きなパワーを有するサーボモータを使用すると、サーボモータやサーボアンプ等の部品コストが高くなると共に、モータの大型化、大重量化によって装置全体が大型化し、また組立時や保守時の作業性が低下するという問題が生じる。
【0004】
プレス機械等の生産設備機械には、言うまでも無く、生産性向上のための生産速度アップと共に、安い価格、必要設置スペースの最小化、保守時の作業性、補給部品の入手性と低コスト化、等が常に要求されており、したがって、これらの要求を満足できるサーボプレスを望む声が非常に大きくなっている。
【0005】
本発明は、上記の問題点に着目してなされ、生産性向上が図れると共に、装置の低価格化および小型化ができ、さらに保守時の作業性向上、および補給部品の入手性向上と低コスト化が図れるサーボプレス、およびそれを用いた加工方法とその制御方法を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するため、第1、第3、または第5発明はそれぞれ、サーボモータでクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転機構を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライドを上下駆動するサーボプレスにおいて、偏心回転機構の偏心回転部を一方向に1回転してスライドを1サイクル駆動する「回転」パターンと、スライドの上死点および下死点にそれぞれ対応する前記偏心回転部の回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する2つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、スライドの下死点に対応する前記偏心回転部の下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライドを下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンと、スライドの上死点に対応する前記偏心回転部の上死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの下限位置とし、この内の一方の下限位置から前記上死回転角度を通過して他方の下限位置まで一方向に回転駆動し、スライドを上死点をはさんで反転往復駆動する「反転往復」パターンとを含む複数のモータ制御パターンの内、少なくとも2つ以上のパターンを予め有し、実加工時にはそれらのいずれか一つに選択的に切換えて、選択された制御パターンに基づきサーボモータを制御し、スライドの位置および速度を制御するようにしたサーボプレス、サーボプレスの加工方法、またはサーボプレスの制御方法としている。
【0007】
また、第2、第4、または第6発明はそれぞれ、サーボモータでクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転機構を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライドを上下駆動するサーボプレスにおいて、スライドの上死点および下死点にそれぞれ対応する前記偏心回転部の回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する2つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、スライドの下死点に対応する前記偏心回転部の下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライドを下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンと、スライドの上死点に対応する前記偏心回転部の上死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの下限位置とし、この内の一方の下限位置から前記上死回転角度を通過して他方の下限位置まで一方向に回転駆動し、スライドを上死点をはさんで反転往復駆動する「反転往復」パターンとのモータ制御パターンの内、いずれか1つのパターンを有し、実加工時にはこの制御パターンに基づきサーボモータを制御し、スライドの位置および速度を制御するようにしたサーボプレス、サーボプレスの加工方法、またはサーボプレスの制御方法としている。
【0008】
また、第7、第9、または第11発明はそれぞれ、サーボモータで直動部を略水平方向に駆動し、この直動によりトグルリンク機構を介してスライドを上下駆動するサーボプレスにおいて、スライドの下死点に対応するトグルリンク機構の下死リンク位置からサーボモータの一方向回転側にそれぞれ所定距離移動した、所定のスライド下限位置、上限位置にそれぞれ対応する2つのリンク位置間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、トグルリンク機構の前記下死リンク位置からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定距離移動した2つのリンク位置を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死リンク位置を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライドを下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンとを含む複数のモータ制御パターンの内、少なくとも2つ以上のパターンを予め有し、実加工時にはそれらのいずれか一つに選択的に切換えて実行し、選択された制御パターンに基づきサーボモータを制御し、スライドの位置および速度を制御するようにしたサーボプレス、サーボプレスの加工方法、またはサーボプレスの制御方法としている。
【0009】
また、第8、第10、または第12発明はそれぞれ、サーボモータで直動部を略水平方向に駆動し、この直動によりトグルリンク機構を介してスライドを上下駆動するサーボプレスにおいて、スライドの下死点に対応するトグルリンク機構の下死リンク位置からサーボモータの一方向回転側にそれぞれ所定距離移動した、所定のスライド下限位置、上限位置にそれぞれ対応する2つのリンク位置間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、トグルリンク機構の前記下死リンク位置からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定距離移動した2つのリンク位置を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死リンク位置を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライドを下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンとのモータ制御パターンの内、いずれか1つのパターンを有し、実加工時にはこの制御パターンに基づきサーボモータを制御し、スライドの位置および速度を制御するようにしたサーボプレス、サーボプレスの加工方法、またはサーボプレスの制御方法としている。
【0010】
第1〜第6発明によれば、サーボモータでクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転駆動部を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライドを駆動し、また第7〜第12発明によれば、サーボモータで水平直動部を直動し、トグルリンク機構を介してスライドを駆動するので、それぞれ加工行程では小さなトルクで大きな加圧力を得ることができ、しかも、通常スライド速度が高速を要求される、加工行程手前の高速下降行程でのスライド速度が速くなるようなモーションを容易に構成できる。これにより、小さなパワーのサーボモータを使用して高速化できるので、生産性向上、低コスト化、装置の小型化を図ることができる。また、小型のサーボモータを使うので、保守時の作業性向上や補給部品のコスト低減、入手性向上等が図れる。
【0011】
さらに、サーボモータの制御パターンを変えると、各種のスライド動作パターンが実現され、加工条件に適合させることができる。例えば、サーボモータの「回転」パターンは、ストローク長が長い成形加工に有利であり、「往復」パターンは、短いストローク長さで連続加工する薄板の打ち抜き加工に有利である。また、「反転」パターンは、短いストローク長さで、下限位置の位置決め精度を重要視する薄板のコイニング加工に有利であり、「反転往復」パターンは、上記の「反転」パターンでのストローク長さが所定値以上長くなった場合で、下限位置の位置決め精度が要求される精密成形加工に適合している。
【0012】
従って、第1、第3、第5、第7、第9、または第11発明によると、このような複数のモータ制御パターンを予め記憶しておき、実加工時に、加工条件に合わせてその内のいずれか一つを選択的に切換えて実行することにより、品質の良いワークを加工できると共に、加工条件に応じて効率的にスライドを駆動できるので、サイクルタイムを短縮して生産性を向上できる。
また、第2、第4、第6、第8、第10、または第12発明によると、上記のような複数のモータ制御パターンのいずれか一つを有するサーボプレスを専用加工機として使用することにより、加工条件に適合するワーク加工ができるので、製品品質の向上、および生産性の向上を図ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
【0014】
図1〜図14を参照して、第1実施形態を説明する。まず、図1および図2により、第1実施形態に係る発明が適用されるサーボプレス例としてのトグルリンク機構を有するサーボプレスを説明する。図1及び図2は、それぞれ該サーボプレスの側面一部断面図及び背面一部断面図である。
サーボプレス1は、サーボモータ21によりスライド3を駆動している。サーボプレス1の本体フレーム2の略中央部にはスライド3が上下動自在に支承されており、スライド3に対向する下部には、ベッド4上に取付けられたボルスタ5が配設されている。スライド3の上部に形成された穴内には、ダイハイト調整用のねじ軸7の本体部が抜け止めされた状態で回動自在に挿入されている。ねじ軸7のねじ部7aは上方に向けてスライド3から露出し、ねじ軸7の上方に設けたプランジャ11の下部の雌ねじ部に螺合している。
【0015】
ねじ軸7の本体部外周にはウォームギヤ8のウォームホイール8aが装着されており、このウォームホイール8aに螺合したウォームギヤ8のウォーム8bはスライド3の背面部に取付けたインダクションモータ9の出力軸にギヤ9aを介して連結されている。インダクションモータ9は、軸方向長さを短くしてフラット形状に、コンパクトに構成されている。
【0016】
前記プランジャ11の上部は、第1リンク12aの一端部とピン11aにより回動自在に連結されており、この第1リンク12aの他端部と、本体フレーム2に一端部が回動自在に連結されている第2リンク12bの他端部との間には、三軸リンク13の一側に設けた2つの連結孔がピン14a,14bにより回動自在に連結されている。三軸リンク13の他側の連結孔は、詳細を後述するスライド駆動部20の偏心軸28に回動自在に連結されている。第1リンク12a、第2リンク12bおよび三軸リンク13により、トグルリンク機構を構成している。
【0017】
本体フレーム2の側面部にはスライド駆動用のサーボモータ21が軸心をプレス左右方向に向けて取付けられており、該サーボモータ21の出力軸に取付けた第1プーリ22aと、サーボモータ21の上方に軸心をプレス左右方向に向けて回動自在に設けている中間シャフト24に取付けた第2プーリ22bとの間にはベルト23(通常はタイミングベルトで構成される)が巻装されている。また、中間シャフト24の上方の本体フレーム2には駆動軸27が回動自在に支承されており、駆動軸27の一端側に取付けたギヤ26は中間シャフト24に取付けたギヤ25と噛合している。そして、駆動軸27の軸心方向略中央部には偏心軸28が形成されており、この偏心軸28の外周部の偏心位置に前記三軸リンク13の他側が回動自在に連結されている。
【0018】
また、スライド3内には前記ねじ軸7の下端面部との間に密閉された油室6が形成されており、この油室6はスライド3内に形成されている油路6aを経由して切換弁16に接続されている。切換弁16は、油室6内への操作油の給排を切り換えるものである。切換弁16を通して油室6内に給油された操作油は、プレス加工時には、油室6内に閉塞され、加圧時の押圧力を油室6内の油を介してスライド3に伝達するようにしている。スライド3に過負荷が加わり、油室6内の油圧が所定の値を越えると油が図示しないリリーフ弁からタンクへ戻され、スライド3が所定量クッションし、スライド3および金型が破損しないようになっている。
【0019】
また、スライド3の背面部には、上下2箇所から本体フレーム2の側面部に向けて突出した1対のブラケット31,31が取付けてあり、上下1対のブラケット31,31間に位置検出ロッド32が取付けられている。位置検出用のスケール部が設けられている前記位置検出ロッド32は、リニアスケール等の位置センサ33の本体部に上下動自在に嵌挿している。位置センサ33は、本体フレーム2の側面部に設けられている補助フレーム34に固定されている。この補助フレーム34は上下方向に縦長に形成されており、下部がボルト35により本体フレーム2の側面部に取付けられ、上部が図示しない上下方向長孔内に挿入されたボルト36により上下方向摺動自在に支持され、側部が前後1対の支持部材37,37により当接、支持されている。
【0020】
補助フレーム34は、上下いずれか一側(本例では下側)のみを本体フレーム2に固定し、他側を上下動自在にして支持する構造としているため、本体フレーム2の温度変化による伸縮の影響を受けないようになっている。これにより、前記位置センサ33は、本体フレーム2の温度変化による伸縮の影響を受けずに、スライド位置及びダイハイトを正確に検出可能としている。
【0021】
図3は第1実施形態に係る制御装置のハード構成ブロック図であり、図3により制御構成を説明する。
本制御装置は制御器10、モーション設定手段17、メモリ10a、位置センサ33、サーボアンプ45およびスライド駆動用のサーボモータ21を備えている。
【0022】
モーション設定手段17はスライドモーションを設定するための各種データを入力するものであり、モーションデータを入力するためのスイッチ及び/又はテンキーと、これらの入力データや設定完了し登録された設定データ等を表示する表示器とを有している。以下の実施形態では、透明タッチスイッチパネルを液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器の前面に装着した、いわゆるタッチパネル付きのプログラマブル表示器と、テンキーとを用いて構成している。なお、このモーション設定手段17は、予め設定されたモーションデータを記憶したICカード等の外部記憶媒体からのデータ入力装置、または、無線や通信回線を介してデータを送受信する通信装置を備えていてもよい。
【0023】
本モーション設定手段17では、成形条件に合った加工パターン、即ちスライド制御パターンを回転、反転、往復(下死点通過往復)、および反転往復(上死点通過往復)の4種類の中から選択し、設定可能となっている。以下、各加工パターン別に説明する。
【0024】
図5および図6により、第1の「回転」パターンの設定について説明する。図5は「回転」パターンのモーション設定画面例であり、図6は「回転」パターンの動作説明図である。なお、図6の左側の円は、スライドの回転駆動部である前記偏心軸28の仮想的な回転運動を表し、上死点に対応する偏心軸28の仮想回転角度を0度、また下死点に対応する仮想回転角度を180度とそれぞれ表す。また、図6の右側のタイムチャートはこの回転運動に伴うスライド位置の変化を表しており、横軸に時間、縦軸にスライド位置(高さ)を表している。
【0025】
図5に示すように、モーションデータは個々の金型に応じて設定されるため、該金型に対応した型番号50を付与するようにしている。方式設定部60では、回転、反転、往復、反転往復の4種の制御パターンの内、いずれか一つが選択可能となっており、本例においては上記4種のパターン名が表示されたそれぞれの透明タッチスイッチをオペレータがタッチすると、当該スイッチに対応したパターン名が反転表示され(図5では、「回転」が反転表示されている)、そのパターンが選択される。「回転」パターンが選択されると、基準速度54の設定部が画面表示される。この基準速度54は、当該モーションでのサーボモータ21の許容最大速度を表しており、本例では予め決められたサーボモータ最大速度に対する%割合(但し、max100%)で設定するようにしている。これにより、サーボモータ最大速度以上の速度に設定されることが防止される。
【0026】
図6に示すように、「回転」パターンでは、サーボモータ21を正転方向に所定の一定速度(前記基準速度54の設定値による、通常はサーボモータ最大速度)で連続的に回転させる。これにより、スライドのモーションカーブは、偏心軸28の偏心長さ、トグルリンク機構の各リンク長さ、および偏心軸28の回転中心位置とトグルリンクとの関係等の機械的な寸法によって決まるリンクモーションとなり、上死点から下死点までの下降行程では滑らかに、この後上昇行程では急激にスライドが移動する。このとき、スライドストローク長さは上記機械的な寸法から決まる最大ストローク長さSmax である。
【0027】
次に、図7および図8により、第2の「反転」パターンの設定について説明する。図7は「反転」パターンのモーション設定画面例であり、図8は「反転」パターンの動作説明図である。なお、各図の構成の符号は前出の図の同一構成と同じにして以下での説明を省く。また、図8の左側円と右側タイムチャートの意味は図6と同じである。
【0028】
図8に示すように、「反転」パターンでは、上死点と下死点の間に設定した上限位置P0に対応する偏心軸28の回転角度θ0から、下死点手前に予め設定された所定の下限位置P2に対応する偏心軸28の回転角度θ2まで、サーボモータ21の正転方向速度を制御した後、下限位置P2で正確に位置決め停止し、次にサーボモータ21を反転して、上限位置P0まで上昇させて停止する。これを繰り返すことにより、短いストローク長さS1でスライドは昇降を繰り返し、その下限位置P2が精度良く位置決めされる。
【0029】
図7において、「反転」パターンの設定画面では、様々な金型に柔軟に対応するために、任意のモーションが設定できるように、段数51、待機位置53、基準速度54、待機時間55、そして各段毎の目標位置57、移動速度58および停止時間59がそれぞれ設定可能となっている。段数51には、下降工程での速度制御区間の段数51aと、上昇行程での速度制御区間の段数51bとがあり、それぞれ、段数が1に設定された場合には所定の定速度制御によるリンクモーションに設定されるようになっている。図8の例では、下降行程を2段、上昇行程を1段と設定しており、即ち下降行程では2段の速度制御区間を有し、上昇行程では所定の定速度制御によるモータ反転でのリンクモーションに設定している。待機位置53は、上昇行程の最後のスライド位置すなわち上限位置である。図8に示す例では、待機位置P0である。また、待機時間55はその待機位置53にスライドが停止(次サイクル開始まで待機)する場合の待機中の時間であり、図8の例では待機時間=0である。
【0030】
また、各段毎の目標位置57は、各段の最後スライド位置(これは、後段の開始位置に相当する)である。図8に示す例では、下降1段目が目標位置P1、下降2段目が目標位置P2(下限位置)、および上昇行程(図示の3段目)が目標位置P0(上限位置)である。そして、各段毎の移動速度58および停止時間59は、それぞれ、各区間のスライド移動速度、および最終目標位置Pnにおける移動停止時間であり、図8に示す例で言うと、2段目の移動速度58はP1からP2までのモーション傾き(=(P1−P2)/Ta)に相当し、その停止時間59は零である。また、上昇行程は、本例では下限位置P2から上限位置P0まで最大速(100%)で上昇するように設定されている。なお、各段の移動速度58は、前記設定した当該モーションの基準速度54でのスライド最大速度に対する%割合で設定するようにしている。また、上記の設定が完了したら、設定データに基づいてサイクルタイムが自動的に演算され、その演算結果がサイクルタイム表示部68に表示される。
【0031】
次に図9および図10により、第3の「往復」パターンについて説明する。図9は「往復」パターンのモーション設定画面例であり、また図10は「往復」パターンの動作説明図で、図の意味は前記同様である。
【0032】
図10に示すように、リンクモーションの下死点に対応する偏心軸28の回転角度をθd(仮想回転角度180度に相当する)と呼び、上死点に対応する偏心軸28の回転角度をθu(仮想回転角度360度に相当する)と呼ぶ。「往復」パターンでは、この角度θdからマイナス方向(以下、逆転方向と言う)に所定角度α1離れた回転角度θ1とプラス方向(以下、正転方向と言う)に所定角度α2離れた回転角度θ2との間で偏心軸28を往復駆動することにより、スライドを下死点をはさんで一方の上限位置U1と他方の上限位置U2との間で連続で往復駆動するようにしている。ここで、回転角度θ1に対応する上限位置U1と、回転角度θ2に対応する上限位置U2とは同一位置(高さ)であるものとし、これらの上限位置U1,U2と下死点との距離が設定ストローク長さS1に対応する。
【0033】
図9に示すように、「往復」パターンが選択されると、待機位置53、待機時間55、基準速度54のそれぞれの設定部が表示される。ここで、待機位置53は図10に示す上限位置U1,U2を表す。また、一方の上限位置U1から他方の上限位置U2までの正転時にはモータを所定の一定回転数で制御するものとし、上記基準速度54はこの時のモータ回転数を表す。これにより、本例では前述したような機械的に決まるリンクモーションに設定される。なお、他方の上限位置U2から一方の上限位置U1までの逆転時のモーションは、詳細は後述するように、この正転時のモーションに基づいて自動的に決定される。
【0034】
次に図11および図12により、第4の「反転往復」パターンについて説明する。図11は「反転往復」パターンのモーション設定画面例であり、また図12は「反転往復」パターンの動作説明図で、図の意味は前記同様である。
【0035】
図12に示すように、「反転往復」パターンでは、上死点に対応する偏心軸28の回転角度θuから逆転方向に所定角度α3離れた回転角度θ3と正転方向に所定角度α4離れた回転角度θ4との間で偏心軸28を往復駆動することにより、スライドを上死点をはさんで一方の下限位置D1と他方の下限位置D2との間で連続で往復駆動するようにしている。ここで、逆転方向に所定角度α3離れた回転角度θ3に対応する下限位置D1と、正転方向に所定角度α4離れた角度θ4に対応する下限位置D2とは同一位置であるものとし、これらの下限位置D1,D2と上死点との距離が設定ストローク長さS2に対応する。
【0036】
図11に示すように、「反転往復」パターンが選択されると、基準速度54、目標位置57、停止時間59のそれぞれの設定部が表示される。ここで、目標位置57は図12に示す下限位置D1,D2を表し、また停止時間59はその下限位置D1,D2での停止時間を表し、図12の例では停止時間59=0に設定されている。また、図12に示すように、一方の下限位置D1から上死点を通過して他方の下限位置D2までの正転時には、モータを所定の一定回転数で制御するものとし、上記基準速度54はこの時のモータ回転数を表す。これにより、本例では前述したような機械的に決まるリンクモーションに設定される。なお、他方の下限位置D2から上死点を通過して一方の下限位置D1までの逆転時には、詳細は後述するように、上記の正転時のモーションに基づいて自動的に決定される。
以上、モーション設定手段17について説明した。
【0037】
前出の図3において、メモリ10aは上記設定されたモーションデータをその型番号50に対応させて記憶すると共に、スライド制御のためのモータ回転角度とスライド位置との関係データを記憶している。このモータ回転角度とスライド位置との関係データは、前記トグルリンク機構の各リンク12a,12b,13の長さ、偏心軸28の偏心長さ、および偏心軸28の回転中心位置とトグルリンクとの関係などの機械的寸法によって決まる関数式で求まるものであり、この関数式自体を記憶してもよいし、または関数式をテーブルデータとして記憶してもよい。
【0038】
前記位置センサ33は、検出したスライド位置を制御器10に出力している。制御器10はコンピュータ装置やPLC(プログラマブルロジックコントローラ、所謂プログラマブルシーケンサである)等の高速演算装置から構成されている。この制御器10は、詳細は後述する処理手順に従って、前記モーション設定手段17により設定された前記制御パターンとそれに対応したモーションデータとに基づいて、スライド制御のためのモーションカーブを決定し、実稼動時に、前記メモリ10aに記憶したモータ回転角度とスライド位置との関係データを参照して、スライドが前記決定されたモーションカーブに沿って移動するように後述する所定の演算処理を行い、サーボモータ21の速度指令を求めてサーボアンプ45に出力する。
【0039】
サーボアンプ45には、図示しないサーボモータ回転角度センサからのモータ回転角度信号がフィードバックされている。サーボアンプ45は、制御器10からの前記速度指令とこのモータ回転角度から求まる速度フィードバック信号との偏差値を演算し、この求めた偏差値に基づき、該偏差値を小さくするようにサーボモータ21を制御する。これにより、スライドの位置および速度が精度良く制御される。
【0040】
次に、図4に示す制御機能ブロック図に基づき、図6,8,10,12にそれぞれ示すスライド動作説明図を参照して、制御装置の各制御機能を説明する。
【0041】
モーション設定部43は、前記モーション設定手段17により選択、設定された制御パターンと、この制御パターンに対応するモーションデータとに基づき、制御実行時間tとスライド位置Pとの関係を表すモーションを決定する。このとき、以下のような理由によって、制御パターン毎に異なる手順でモーションを決定している。
【0042】
第1の「回転」パターンにおいては、図6に示すようにサーボモータ21を所定方向(図示では正転方向)に定速度で連続回転させている。また、第2の「反転」パターンでは、図8に示すように、下降行程の上限位置P0から下限位置P2まではサーボモータ21を所定の速度で正転方向に回転させている。このため、上記2つのパターンでは、その下降行程のモーションカーブが常に同じであり、よってそのスライド速度が安定に制御されており、従って図示の加工行程Aw(ワークに当接する位置近傍)での成形条件は安定している。
【0043】
一方、第3の「往復」パターンおよび第4の「反転往復」パターンにおいては、図10および図12にそれぞれ示すように、スライド下降行程でサーボモータ21を正転させる時と逆転させる時の2つの場合がある。ところが、前述のように偏心軸28の偏心長さ、トグルリンク機構の各リンク長さ、偏心軸28の回転中心位置とトグルリンクとの関係等によって決まるリンクモーションは、前記図6にも示すように下死点または上死点を挟んで正転側と逆転側とで偏心軸28の回転角度θとスライド位置との関係が非対称で、異なっている。すなわち、下死点から逆転側で、上死点まではサーボモータ21を一定速度で回転させた時、スライド位置が緩やかに変化し、反対に正転側で、上死点までは急激に変化するモーションである。また、上死点から正転側ではスライド位置が緩やかに変化し、反対に逆転側では急激に変化するモーションである。しかしながら、図示の加工行程Awでのスライド速度は製品品質を左右する非常に重要な成形条件であるため、「往復」パターンおよび「反転往復」パターンで正逆回転駆動する場合でも少なくとも加工行程Awのスライド速度を等しくする必要がある。
【0044】
そこで、「往復」パターンでは、図10に示すようにストロークS1の上限位置U1または上限位置U2から下死点に向かうスライド下降行程の、少なくとも加工行程Awのときに、常に、上記の緩やかなリンクモーションと略等しくなるように、サーボモータ21で偏心軸28の回転速度を制御して、スライドの位置および速度を精密に制御するようにしている。
「反転往復」パターンでは、図12に示すように上死点からストロークS2の下限位置D1または下限位置D2に向かうスライド下降行程の、少なくとも加工行程Awのときに、それぞれ所定のリンクモーションと略等しくなるように、サーボモータ21で偏心軸28を制御して、スライドの位置および速度を精密に制御するようにしている。
【0045】
以下に、より具体的なモーション決定方法について、順に説明する。
「回転」パターンのときには、図5に示す画面で設定された前記基準速度54に相当するモータ回転速度でサーボモータ21を定速度正転させた時のモーションカーブを、前記モーションとして決定する。
「反転」パターンのときには、下降行程では、図7に示す画面で設定された前記待機位置53と、下降行程各段の(図7の例では2段目までの)目標位置57および移動速度58とに基づき、上限位置P0から下限位置P2までのモータ正転時のモーションカーブが、前記モーションとして決定される。また上昇行程では、前記設定された上昇行程各段の(図7の例では3段目の)目標位置57と移動速度58と待機時間55とに基づき、下限位置P2から上限位置P0までのモータ逆転時のモーションカーブが、前記モーションとして決定される。
【0046】
「往復」パターンのときには、図10のタイムチャートの左側に示すように、サーボモータ21により偏心軸28を正転方向に回転させて、スライドを一方の上限位置U1から下死点を経由して他方の上限位置U2までの間で往復制御するときには、図9に示す画面で設定された前記待機位置53を上限位置U1,U2とし、前記基準速度54に相当する一定速度で正転させ(または、少なくとも上昇行程では最大モータ速度としてもよい)、他方の上限位置U2で前記待機時間55だけ停止させるときのモーションカーブが、前記モーションとして決定される。これにより、スライドは、前述のように一方の上限位置U1から下死点までの間は緩やかなリンクモーションで下降し、下死点から他方の上限位置U2までの間は急激な上昇モーションで上昇する。このときの1サイクル所要時間Tcは、前記演算により求められたサイクルタイム68と略等しくなる。また、図10のタイムチャートの右側に示すように、偏心軸28を逆転方向に回転させて、スライドを他方の上限位置U2から下死点を経由して一方の上限位置U1までの間で往復制御するときには、まず他方の上限位置U2から下死点までの間に、上記の正転方向駆動時の一方の上限位置U1から下死点までと同じ緩やかなリンクモーションでスライドを下降させるために、これと略等しいリンクモーションが決定される。なお、少なくとも両者の加工行程Awのモーション(以後、加工モーションと言う)のみを略等しくするようにしてもよい。そして次に、下死点から一方の上限位置U1までの間は、逆転方向に一定速度(通常は最大速度)で回転駆動するモーションカーブが決定される。これにより、逆転時の加工モーションを正転時と略等しくすることができる。
【0047】
また「反転往復」パターンのときには、図12のタイムチャートの左側に示すように、まずサーボモータ21により偏心軸28を正転方向に回転させて、スライドを上死点から一方の下限位置D2までの間で制御するときに、図11に示す画面で設定した前記目標位置57を下限位置D2とし、前記基準速度54に相当する一定速度で正転させて一方の下限位置D2で位置決め停止して前記停止時間59だけ停止するときのモーションカーブが、前記モーションとして決定される。これにより、スライドは、上死点から一方の下限位置D2までの間は緩やかなリンクモーションで下降する。
【0048】
次に、サーボモータ21により偏心軸28を逆転方向に回転させて、スライドを一方の下限位置D2から上死点を経由して他方の下限位置D1までの間で制御するが、このとき、一方の下限位置D2から上死点までは、一定速度(通常は最大速度)で逆転させるときのモーションカーブが前記モーションとして決定される。この後、上死点から他方の下限位置D1までは、サーボモータ21の逆転方向の速度を制御するようにして、上記の正転方向駆動時の上死点から一方の下限位置D2までと略同一の緩やかなリンクモーションカーブが決定される。これにより、サーボモータ21の逆転時でも、スライドは上死点から一方の下限位置D2までと略同一のモーションで下降する。なお、少なくとも両者の加工行程Awのみのモーションを略同一としてもよい。この場合、サーボモータ21の逆転時でも、加工行程Awにおいて略同一のモーションで下降する。
【0049】
次に、図12のタイムチャート右側に示すように、偏心軸28を正転方向に回転させて、スライドを他方の下限位置D1から上死点を経由して一方の下限位置D2までの間で往復制御するときには、他方の下限位置D1から上死点までは、一定速度(通常は最大速度)で正転させるときのモーションカーブが決定され、この後上死点から一方の下限位置D2までは前述と同様に前記設定された一定速度で正転させるときのモーションカーブが決定される。以降、上記のモーションを繰り返す。
以上で、モーション設定部43の説明を終える。
【0050】
次に、モータ/スライド関係データ記憶部44は、前述のサーボモータ21の回転角度とスライド位置との関係を表したデータを前記メモリ10a内に記憶している。なお、このサーボモータ21の回転角度とスライド位置との関係を、偏心軸28の回転角度θ(0度〜360度)とスライド位置との関係で表すと、スライドのリンクモーションが分かり易くなる。そして、このリンクモーションの関数式は前記トグルリンク機構の各リンク長さ、偏心軸28の偏心長さ、偏心軸28の回転中心位置とトグルリンク機構との関係、および偏心軸28の回転角度θの三角関数により求まるので、これらの関数式を上記関係データとして記憶してもよいし、または関数テーブルデータとして記憶してもよい。
【0051】
スライド位置指令演算部41は、モーション設定部43で決定した、制御パターンに応じたモータ正転時および逆転時のそれぞれのモーションに沿ってスライドが移動するように、所定のサーボ演算周期時間毎のスライド位置の目標値を前記モーションに基づき演算により求める。そして、求めたスライド位置目標値を指令演算部42に出力する。
【0052】
指令演算部42は、前記スライド位置指令演算部41からのスライド位置目標値と、位置センサ33により検出したスライド位置との偏差値を小さくするように、該求めた偏差値に基づきモータ速度指令を演算し、サーボアンプ45に出力する。なお、このモータ速度指令の演算時に用いる位置偏差ゲインは、前記モータ/スライド関係データ記憶部44のスライド位置とモータ回転角度との関係データを参照して、スライド位置に応じて補正する。
なお、偏心軸28の回転角度を検出して、上記スライド位置のフィードバックの代わりにこの偏心軸28の回転角度を位置フィードバックに用いてもよい。
【0053】
ところで、前記した4つの制御パターンは、加工条件に応じて選択されるものである。図13は、それぞれの制御パターンが適用される加工条件を表している。
図13で分かるように、「往復」と「反転」のパターンは、加工後の逃げ量などの所要ストローク長さが短くてもよい場合に、「回転」と「反転往復」のパターンに比して有利である。また、「反転」パターンは下限位置での位置決め精度が要求される場合に「往復」と「回転」のパターンに比してその効果が大きい。しかし、サイクルタイムの面では短いストローク長さ同士でも「往復」パターンの方が、「反転」パターンに比して下死点付近での加減速および停止の無い分有利であり、さらに加減速および停止の頻度が少ない分、モータの負荷がより軽減されて発熱が少なく、モータ寿命を長期化できる。
【0054】
また、「回転」と「反転往復」のパターンは所要ストローク長さが長い場合に有利で、さらに「反転往復」パターンは下限位置での位置決め精度が要求される場合に「往復」と「回転」のパターンに対してその効果が大きいが、逆にサイクルタイムの面では長いストローク長さ同士でも「回転」パターンの方が「反転往復」パターンよりも下死点付近での加減速および停止の無い分有利である。なお、「反転」パターンでストローク長さが所定値以上に長くなったときには、「反転往復」パターンの方が「反転」パターンに比して上死点付近での加減速および停止の無い分サイクルタイムが速くなると共に、加減速および停止の頻度が少ない分モータの負荷がより軽減されて発熱が少なく、モータ寿命を長期化できる。
【0055】
これらのことから、「往復」パターンは、例えば薄板の連続打抜き加工などに適合し、「回転」パターンは、例えば所定値以上のストローク長さが必要な成形加工などに適合し、「反転」パターンは、例えば薄板のコイニング加工、精密成形加工などに適合し、また「反転往復」パターンは例えば所定値以上のストローク長さが必要な精密成形加工、深絞り加工などに適合していると言える。
【0056】
図14は、本発明に係る加工作業のフローチャートを表しており、図14により加工手順を説明する。
まずステップS1で、作業者はモーション設定手段17により、ワークの加工条件に合わせて制御パターンを選択し、設定する。次に、ステップS2で、作業者は前記選択した制御パターンに応じて、ワーク加工条件を満たすモーションデータを設定する。この後、ステップS3で、制御器10は、実稼動開始前に、上記選択された制御パターンにこの設定されたモーションデータを当てはめて、該制御パターンに合ったモーションカーブを決定する(モーション設定部43)。そして、ステップS4で、起動信号が入力されたか(つまり起動されたか)をチェックし、起動されるまでステップS4を繰り返して待つ(スライド位置指令演算部41)。なお、上記起動信号は、図示しないプレス操作盤に設けた起動釦スイッチによるものでも、または図示しない上位のプレスライン管理コントローラからの起動信号等であってもよい。ステップS4で起動されたら、次にステップS5で、前記モーションカーブに沿ってスライドが移動するようにスライドの位置および速度を制御する(スライド位置指令演算部41、指令演算部42)。この後、ステップS6でプレス操作盤またはプレスライン管理コントローラ等から停止信号が入力されたかをチェックし、停止信号が入力されるまでステップS5から処理を繰り返し、停止信号が入力されたら、ステップS7で、待機位置に設定された上限位置または上死点でスライドを停止させ、プレス運転を停止する。
【0057】
以上の構成の第1実施形態による効果を説明する。
サーボモータ21で偏心軸28を回転し、この偏心軸28の回転によりトグルリンク機構を進退駆動して、スライド3を上下駆動しているため、トグルリンク機構の力増幅作用を利用して小さなモータトルクで大きなスライド加圧力を出せる。しかも、トグルリンク機構でのモーションによると、通常高速下降が必要とされる、加工行程より手前の高速下降行程でのスライド速度を容易に高速化できる。これにより、小さいパワーを有する小型のサーボモータを使用できるので、サーボプレスの小型化、低コスト化、及びその生産性向上ができる。さらに、組立時や保守時の作業性向上や、補給部品の低コスト化および入手性向上を図ることができる。
【0058】
また、サーボモータ21の制御パターンとして、「回転」パターンと、「往復」パターンと、「反転」パターンと、「反転往復」パターンとの複数のパターンを予め記憶しておき、モーション設定時に、これらの複数の制御パターンの内いずれか一つを選択可能とし、この選択されたパターンに応じてモーションデータを設定すると、実制御時には、上記選択された制御パターンおよびそれに応じたモーションデータに基づき、制御のためのモーションが決定され、そしてこのモーションに沿ってサーボモータ21の位置および速度を制御するようにしている。このとき、サーボモータ21の正転時と逆転時とで、下降行程、特に加工行程のモーション(スライド位置と速度)を略等しくするように、上記の制御用のモーションが決定されるので、上記各種制御パターン毎にサーボモータ21の回転方向が異なっていても、少なくとも加工条件がばらつくことがなく安定する。従って、製品品質を高いレベルに安定化することができる。
【0059】
また、ワークの加工条件に合わせて前記複数の制御パターンの内のいずれか一つを選択し、そのモーションを設定可能としているので、加工条件に適合した制御パターンでサーボモータ21を制御し、適合したモーションでスライドを駆動することができる。例えば、薄板の連続打ち抜き加工、通常の成形加工、薄板のコイニング加工、高精密成形加工等の加工条件に合った制御パターンを選択できる。この結果、サイクルタイムの短縮による生産性の向上や、高精度で高品質のワーク加工ができる。
【0060】
次に、図15〜図19により、第2実施形態を説明する。本実施形態は、サーボモータで回転駆動するクランク機構によりスライドが駆動されるサーボプレスへの適用例を示している。
図15は、第2実施形態に係るサーボプレスおよび制御装置の概略構成図である。第1実施形態と同じ構成には同一符号を付し、ここでの説明を省く。
図15において、サーボモータ21は、その出力軸に取着された減速用の歯車71a、及びこれに噛合する所定の減速機71bを介してクランク軸72に回転動力を伝達している。このクランク軸72には、コンロッド73を介してスライド3が昇降自在に連結されている。スライド3には、図示しないダイハイト調整装置が設けられている。スライド3の下面と、その下方の図示しない本体フレームに設けたベッド上に取付けられたボルスタ5の上面とにそれぞれ上下金型が装着され、スライド3の昇降動作により加工が行われるようになっている。また、スライド3の背面部には、第1実施形態と同様に位置検出ロッド32が取り付けられており、該位置検出ロッド32にはリニアスケール等の位置センサ33の本体部が上下動自在に嵌挿している。そして、この位置センサ33は、図示しない本体フレームの側面部に設けられている補助フレーム34に固定されている。
【0061】
また、モーション設定手段17により設定されたモーションデータ、および位置センサ33の検出信号は、それぞれ制御器10に入力されている。該制御器10は、後述するような演算処理により、各制御パターンに応じて、前記設定されたモーションデータに基づきモーションカーブを決定し、このモーションカーブに沿ってスライド3が移動するように、サーボアンプ45を介してサーボモータ21の位置および速度を制御する。
また、メモリ10aには、サーボモータ21の回転角度とクランク軸72の回転角度とスライド位置との関係を表す関係データや、前記設定されたモーションデータ等が記憶されている。
【0062】
次に、本実施形態に係る各制御パターンの説明を行う。なお、モーション設定手段17によるデータ設定画面およびそのモーションデータは、前記図5,7,9,11と同様とする。
まず、図16に示す動作説明図により、「回転」パターンの動作を説明する。図16の左側の円は、前記クランク軸の回転運動を表し、回転角度0度が上死点を、回転角度180度が下死点をそれぞれ表している。また、図16の右側のタイムチャートはこの回転運動に伴うスライド位置の変化を表しており、縦軸にスライド位置(高さ)を表している。
【0063】
図16に示すように、「回転」パターンでは、サーボモータ21を一定方向(図示では正転方向)に、モーション設定手段17により設定された定速度で回転させたときのモーションが設定される。これにより、クランク軸の偏心量、コンロッド長さ等の機械的な寸法によって決まる所定のクランクモーションが設定される。このとき、スライドストローク長さは上記機械的な寸法から決まる最大ストローク長さSmax である。なお、ここでは、クランクモーションの下死点(180度)をはさんでモータ正転側と逆転側との相違が無く、対称形であるものとするが、本発明はこの形状に限定されない。
【0064】
次に、図17に示す動作説明図により、「反転」パターンの動作を説明する。なお、図17の意味は図16と同じである。
「反転」パターンでは、上死点と下死点の間に設定した上限位置P0に対応するクランク軸72の回転角度θ0から、下死点手前に予め設定された所定の下限位置P2に対応するクランク軸72の回転角度θ2まで、サーボモータ21の正転方向速度を制御した後、下限位置P2で正確に位置決め停止し、次にサーボモータ21を反転して、上限位置P0まで上昇させて停止する。これを繰り返すことにより、上限位置P0から下限位置P2までの短いストローク長さS1でスライドは昇降を繰り返し、その下限位置P2が精度良く位置決めされる。なお、図7の設定画面においては、基準速度54、待機時間55、各段毎の目標位置57、移動速度58および停止時間59がそれぞれ設定可能となっているが、図17で示したモーションは、待機時間55=0、下降工程の段数51a=1、上昇行程の段数51b=1、下降1段目の目標位置57=P2、待機位置53=P0、停止時間59=Tbに設定した例である。よって、本例では、下降工程は下降1段目の移動速度58により設定された定速度で正転時のクランクモーションとなり、上昇行程は上昇1段目の移動速度58により設定された定速度で逆転時のクランクモーションとなる。
【0065】
次に、図18に示す動作説明図により、「往復」パターンの動作を説明する。なお、図18の意味は図16と同じである。
図18に示すように、下死点に対応するクランク軸72の回転角度をθd(180度に相当する)とし、上死点に対応するクランク軸72の回転角度をθu(360度に相当する)とする。
「往復」パターンでは、この角度θdから逆転方向に所定角度α1離れた回転角度θ1と正転方向に所定角度α2離れた回転角度θ2との間でクランク軸72を往復駆動することにより、スライドを下死点をはさんで一方の上限位置U1と他方の上限位置U2との間で連続で往復駆動するようにしている。ここで、上限位置U1と上限位置U2とは同一位置(高さ)であるものとし、上限位置U1,U2と下死点との距離が設定ストローク長さS1に対応する。
【0066】
図9に示す設定画面では、待機位置53、待機時間55、基準速度54が設定可能となっているが、図18に示すモーションは、待機位置53=上限位置U1、待機時間55=Tcとし、一方の上限位置U1から他方の上限位置U2までの正転時と、他方の上限位置U2から一方の上限位置U1までの逆転時とに、上記基準速度54で設定された所定の定回転数でサーボモータ21を制御する例である。これにより、本例では機械的に決まるクランクモーションに設定される。
【0067】
次に、図19に示す動作説明図により、「反転往復」パターンの動作を説明する。なお、図19の意味は図16と同じである。
【0068】
図19に示すように、「反転往復」パターンでは、上死点に対応するクランク軸72の回転角度θuから逆転方向に所定角度α3離れた回転角度θ3と正転方向に所定角度α4離れた回転角度θ4との間でクランク軸72を往復駆動することにより、スライドを上死点をはさんで一方の下限位置D1と他方の下限位置D2との間で連続で往復駆動する。ここで、回転角度θ3に対応する下限位置D1と、回転角度θ4に対応する下限位置D2とは同一位置(高さ)であり、下限位置D1,D2と上死点との距離が設定ストローク長さS2に対応する。
【0069】
ここで、図19に示すモーションは、図11に示した設定画面において、目標位置57=下限位置D1とし、停止時間59=0とし、また一方の下限位置D1から上死点を通過して他方の下限位置D2までの正転時に、基準速度54に設定した一定回転数でサーボモータ21を制御したときのクランクモーションとした例である。
【0070】
図20は本実施形態に係る機能構成ブロック図であるが、この機能構成は、クランクモーションに対応する処理以外、前記図4に示したものと略同じであるから、同一機能部には同じ符号を付し、以下ではその異なる機能の部分について説明する。
【0071】
モーション設定部43Aは、モーション設定手段17によって選択、設定された前述の4つの制御パターンの内のいずれか一つのパターンに応じて、前記設定されたモーションデータに基づきモーションカーブを決定する。「回転」パターンのときには、図16に示すようにモータ一定回転方向に定速度で回転させた場合のクランクモーションが決定され、また「反転」パターンのときには、図17に示すように下降工程と上昇行程とでモータ回転方向を反対にしたモーションが決定される。「往復」パターンのときには、図18に示すように一方の上限位置U1から下死点を通過して他方の上限位置U2まで正転させた時と、他方の上限位置U2から下死点を通過して一方の上限位置U1まで逆転させた時とで、その下降モーションの内、少なくとも加工行程Awのモーションが略等しくなるようにモーションが決定される。そして、「反転往復」パターンのときには、一方の下限位置D1から上死点を通過して他方の下限位置D2まで正転させた時と、他方の下限位置D2から上死点を通過して一方の下限位置D1まで正転させた時とで、その下降モーションの内、少なくとも加工行程Awのモーションが略等しくなるようにモーションが決定される。
【0072】
モータ/スライド関係データ記憶部44Aは、サーボモータ21の回転角度とスライド位置との関係を表したデータを前記メモリ10aに記憶している。なお、この関係データは、クランク軸72の回転角度θ(0度〜360度)とスライド位置との関係で表されている。また、このクランクモーションの関数式はクランク軸機構の偏心量(クランク回転半径)、コンロッド73の長さ、およびクランク軸72の回転角度θの三角関数により求まるので、これらの関数式自体を上記関係データとして記憶してもよいし、または関数テーブルデータとして記憶してもよい。
【0073】
そして、スライド位置指令演算部41は、前記モーション設定部43Aで決定した、制御パターンに応じたモータ正転時および逆転時のそれぞれのモーションに沿ってスライドが移動するように、所定のサーボ演算周期時間毎のスライド位置の目標値を前記モーションに基づき演算により求める。指令演算部42は、このスライド位置指令演算部41からのスライド位置目標値と、前記位置センサ33により検出したスライド位置との偏差値を小さくするように、該求めた偏差値に基づきモータ速度指令を演算し、サーボアンプ45に出力する。なお、このモータ速度指令の演算時に用いる位置偏差ゲインは、前記モータ/スライド関係データ記憶部44Aのスライド位置とモータ回転角度(クランク回転角度)との関係データを参照して、スライド位置に応じて補正する。
【0074】
以上の第2実施形態によると、サーボモータ21でクランク機構を回転し、直接コンロッドを介してスライド3を駆動するので、サーボモータ21の小さなトルクでスライド3の大きな加圧力を出すことができる。従って、前実施形態と同様に、小型のサーボモータ21を使用できるので、サーボプレスの小型化、低コスト化、生産性の向上、保守時作業性、補給部品の低コスト化および入手性向上等を図ることができる。
【0075】
また、ワークの加工条件に合わせてサーボモータ21の複数の制御パターンの内の一つが選択、設定され、その制御パターンに応じたモーションデータを設定することにより、実稼動時のモーションカーブが自動的に決定され、このカーブに基づいてスライドの位置および速度が制御される。これにより、加工条件に適合したサーボモータ21の制御ができ、よってスライド駆動ができるので、サイクルタイム高速化による生産性の向上、および製品品質の向上を図ることができる。
【0076】
なお、本実施形態においては、サーボモータでクランク機構を介してスライドを駆動するサーボプレスの例で示したが、例えばエキセン機構等の偏心回転機構を介してスライドを駆動するものにも適用できることは勿論である。
【0077】
また、制御パターンのモーション設定において、モータ回転数(移動速度)を定速度に設定した場合のモーション例を挙げて説明した個所もあるが、本発明はこれに限定するものではなく、すなわち、任意のモーションに設定すべく、複数の段数と各段の目標位置、移動速度、停止時間等を設定しても構わない。さらに、この場合、前記目標位置としてスライド位置を高さ方向の位置(この位置は位置センサ33で検出可能)で設定する例で示しているが、クランク回転角度で設定するようにしてもよい。フレーム等の熱変形によりダイハイトが変化した場合には、高さ方向の位置データのみでは下死点や上死点の近傍の位置決めが困難なこともあるが、上記のようにクランク回転角度で設定し、この回転角度に基づいて下死点や上死点の近傍の位置決め制御を行うことによって、上記問題を容易に解決できる。
【0078】
次に、図21〜図23により、第3実施形態を説明する。まず、図21に示す概略構成図により、本実施形態に係るサーボプレスおよび制御装置の構成を説明する。なお、これまでと同一の構成には同じ符号を付して説明を省く。
【0079】
図21において、サーボプレス81のスライド3及びプランジャ86は共に本体フレーム82に上下動自在に支承されており、スライド3はプランジャ86の下部にダイハイト調整可能に(すなわち、上下動可能に)連結されている。このプランジャ86の上部は、第1リンク85a、三軸リンク84及び第2リンク85b等を有するトグルリンク機構83を介して本体フレーム82に連結されている。すなわち、第1リンク85aは本体フレーム82の上部と三軸リンク84の一辺の両端部一側との間にピンにより回動自在に連結されており、また、三軸リンク84の前記一辺の両端部他側とプランジャ86の上部との間には第2リンク85bがピンにより回動自在に連結されている。
【0080】
本体フレーム82に取り付けられたサーボモータ21の出力軸に第1プーリ92aが取り付けてあり、また本体フレーム82に左右の軸受99,99を介して回動自在に支承されているボールスクリュー91のスクリュー部材91aの一端部には第2プーリ92bが取り付けてある。この第1プーリ92aと第2プーリ92bとの間には、ベルト93(通常は、タイミングベルト)が巻装されている。前記左右軸受99,99の間のスクリュー部材91aのねじ部にはナット部材91bが軸心方向に移動自在に螺合して設けられており、このナット部材91bには駆動部材98の一端部が固着されている。駆動部材98の他端部は、トグルリンク機構83の前記三軸リンク84にピン94により回動自在に連結されている。
【0081】
サーボモータ21のモータ軸には、モータ回転速度を検出するパルスジェネレータ等からなるモータ回転検出器96が取り付けてある。そして、このモータ回転検出器96の検出したモータ回転速度Sθはサーボアンプ45に入力され、サーボアンプ45は制御器10からのモータ速度指令rmと前記モータ回転速度Sθとのモータ速度偏差値に基づいてモータ動力指令(電流指令)Cmをサーボモータ21に出力している。
【0082】
また、本体フレーム82の側面部に下端部が取り付けられた補助フレーム34に位置センサ33が取り付けられ、スライド3に取り付けた位置検出ロッド32が前記位置センサ33に上下動自在に嵌挿している。位置センサ33の位置検出信号は制御器10に入力されている。
さらに、制御器10には前記同様のモーション設定手段17が接続されており、設定されたモーションデータはメモリ10aに記憶されている。
【0083】
上記構成のサーボプレス81のスライド3は、以下のように作動する。サーボモータ21を回転させると、プーリ92a,92b及びベルト93を介してスクリュー部材91aが所定方向に回転し、これによりナット部材91bが軸心方向に進退し、駆動部材98を介して三軸リンク84を矢印方向へ押し引き駆動する。駆動部材98は、三軸リンク84が、実線で示すスライド下死点に対応する位置84cをはさんで、2点鎖線で示す第1のスライド上限位置に対応する位置84aと、点線で示す第2のスライド上限位置に対応する位置84bとの間を移動するように、往復駆動可能となっている。この三軸リンク84の左右方向移動により、トグルリンク機構83の第2リンク85bを介してプランジャ86及びスライド3が昇降する。
【0084】
上記のように、サーボモータ21の回転動力をボールスクリュー機構により略水平方向の直動動力に変換し、この直動動力をトグルリンク機構83を介してスライド3の上下動動力に変換しているため、モータ回転角度(これは前記ナット部材91bの移動量に比例する)とスライド位置との関係は、トグルリンク機構83の各リンク長さ、駆動部材98の位置とリンク機構83との相対位置関係、などの機械的な寸法により決まる。このサーボモータ21の回転角度とスライド位置との関係を表すデータは、前記メモリ10aに記憶されている。
【0085】
上記構成のサーボプレス81においては、「往復」と「反転」の制御パターンが選択可能となっている。次に、この2つのパターンについて説明する。
図22および図23は、それぞれ本実施形態に係る「往復」パターンおよび「反転」パターンの動作説明図であり、これらの図中、左側の図はトグルリンク機構83の動作を表し、右側はこれに伴うスライドモーションを表す。なお、モーション設定手段17の設定画面は、前記同様とする。
【0086】
「往復」パターンでは、図22に示すように、下死点に対応する三軸リンク84の位置84cから、サーボモータ21の逆転方向に所定距離L1離れ、その対応するスライド位置(高さ)がP3になるときの位置84aと、正転方向に所定距離L2離れて、その対応するスライド位置(高さ)が同じくP3になるときの位置84bとの間で、三軸リンク84を連続で往復移動するように、サーボモータ21により駆動部材98の位置を制御する。このとき、サーボモータ21を所定の定速度で正転すると、スライドは、前記位置84aの場合の上限位置U1から下死点までは緩やかな所定のリンクモーションで下降し、下死点から前記位置84bの場合の上限位置U2までは急なリンクモーションで上昇する。反対に、サーボモータ21を所定の定速度で逆転すると、スライドは、前記位置84bの場合の上限位置U2から下死点までは急な所定のリンクモーションで下降し、下死点から前記位置84aの場合の上限位置U1までは緩やかなリンクモーションで上昇する。上限位置U1,U2と下死点との距離が、設定ストローク長さS1である。
【0087】
前述したように、加工精度の安定化のために、モータ正転時と逆転時とで、スライド下降行程のモーション、特に少なくとも加工行程Awのモーションを略等しくする必要がある。
このため、モーション設定手段17で「往復」パターンが選択、設定された場合には、図9に示す設定画面で設定された待機位置53を上限位置U1,U2とし、サーボモータ21の正転時のモーションを、前記設定された基準速度54に相当する所定の定速度でサーボモータ21を回転させて、前記上限位置U1から下死点を経由して前記上限位置U2までスライドが移動するときのモーションに決定する。また、サーボモータ21の逆転時のモーションは、前記上限位置U2から下死点までの下降行程の内、少なくとも加工行程Awのモーションが上記正転時の加工行程Awのモーションと略等しくなるように決定し、下死点から前記上限位置U1までの上昇行程のモーションを、所定の定速度で(通常は最大速度で)サーボモータ21を逆転したときのリンクモーションと決定する。(モーション設定部43)
【0088】
「反転」パターンでは、図23に示すように、下死点に対応する三軸リンク84の位置84cよりもサーボモータ21逆転方向に所定距離L3だけ離れ、そのスライド位置(高さ)がP4に対応する三軸リンク84の位置84dと、前記位置84cよりも逆転方向に所定距離L4(<L3)離れ、その対応するスライド位置(高さ)がP5となる三軸リンク84の位置84eとの間で、サーボモータ21を反転駆動する。このとき、スライドの上限位置P4から下限位置P5までサーボモータ21の正転速度を制御して移動し、下限位置P5で正確に位置決めして停止し、次にサーボモータ21を反転して、上限位置P4まで逆転で上昇させる。これを繰り返すことにより、所定のストローク長さS1でスライドは昇降し、その下限位置P5が精度良く位置決めされる。
【0089】
モーション設定手段17で「反転」パターンが選択、設定された場合、下降行程および上昇工程のモーションは、前記図7に示す設定画面と同様の画面で設定されたモーションデータに基づき、決定される。(モーション設定部43)なお、図23には、下降行程でサーボモータ21を所定の定速度で正転させたときのリンクモーションが、また上昇行程でサーボモータ21を所定の定速度で逆転させたときのリンクモーションがそれぞれ示されている。
【0090】
第3実施形態によると、サーボモータ21でボールスクリュー91による水平直動部を駆動し、この水平直動部の直動によりトグルリンク機構83の進退を駆動して、該トグルリンク機構83を介してスライド3を上下駆動している。従って、小さなモータトルクで大きなスライド加圧力を出せると共に、高速下降行程でのスライド速度を容易に高速化できる。このため、小型のサーボモータを使用できるので、サーボプレスの小型化、低コスト化、及びその生産性向上が図れると共に、組立時や保守時の作業性向上や、補給部品の低コスト化および入手性向上を図ることができる。
【0091】
また、「往復」パターンと「反転」パターンとの二つのモータ制御パターンを予め記憶し、ワーク加工条件に合わせて前記二つのモータ制御パターンの内のいずれか一つを選択し、設定可能としており、この選択された制御パターンに応じてモーションデータが設定される。そして、実稼動時には、前記選択された制御パターンと設定されたモーションデータとに基づき制御用のモーションが決定され、この制御用のモーションに沿ってスライド3が駆動されるように、サーボモータ21の位置および速度が制御される。従って、ワーク加工条件に適合させて、サーボモータ21の制御、およびスライド駆動ができるので、サーボモータ21を効率的に駆動してサイクルタイムを高速化し、生産性を向上できると共に、品質の高い加工ができる。
【0092】
なお、第1または第3実施形態において、制御パターンのモーション設定で、モータ回転数(移動速度)を定速度に設定した場合のモーション例を挙げて説明した個所もあるが、第2実施形態のところで述べた如く本発明はこれに限定するものではなく、すなわち、任意のモーションに設定すべく、複数の段数と各段の目標位置、移動速度、停止時間等を設定しても構わない。この場合、前述と同様に、目標位置、待機位置としてスライド位置を高さ方向の位置で設定する例で示しているが、例えばこのスライド位置(高さ)を仮想的なクランク軸回転角度に等価的に対応付け、この仮想的なクランク回転角度で上記スライド位置を設定するようにしてもよい。この仮想的クランク回転角度で設定し、この回転角度に基づいて、偏心軸28回転に伴う下死点や上死点の近傍、またはトグルリンク機構83による下死点の近傍の位置決め制御を行うことによって、フレーム等の熱変形によるダイハイト変化に伴う下死点や上死点近傍の位置決め困難性の問題を容易に解決できる。
【0093】
以上説明したように本発明は、次のような効果を奏する。
サーボモータでクランク機構、エキセン機構等の偏心回転部を回転し、この回転により直接コンロッドを介してまたはトグルリンク機構の進退を駆動してスライドを上下駆動する構成によって、あるいは、サーボモータで略水平方向の直動部を駆動し、この直動によりトグルリンク機構の進退を駆動してスライドを上下駆動する構成によって、サーボモータのトルクを増幅して大きなスライド加圧力が得られるので、小さなパワーのサーボモータを使用でき、このためサーボプレスの小型化、低コスト化、および生産性向上を図ることができる。
【0094】
また、スライドストローク長さ、下限位置での位置決め精度、サイクルタイム等の加工条件に適合させて、複数のサーボモータ制御パターンの内のいずれか一つを選択し、これに応じて設定したモーションに基づき、スライドの位置および速度を制御するようにしたため、加工条件に応じてサーボモータを効率的に、しかも負荷を軽減して駆動でき、製品品質を高めることができると共に、サイクルタイムの向上、およびサーボモータ寿命の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る発明の適用機のサーボプレスの側面一部断面図である。
【図2】図1の背面一部断面図である。
【図3】第1実施形態に係る制御装置のハード構成ブロック図である。
【図4】第1実施形態に係る機能構成ブロック図である。
【図5】「回転」パターンのモーション設定画面例である。
【図6】「回転」パターンの動作説明図である。
【図7】「反転」パターンのモーション設定画面例である。
【図8】「反転」パターンの動作説明図である。
【図9】「往復」パターンのモーション設定画面例である。
【図10】「往復」パターンの動作説明図である。
【図11】「反転往復」パターンのモーション設定画面例である。
【図12】「反転往復」パターンの動作説明図である。
【図13】各制御パターンの適用加工条件の対応表である。
【図14】本発明に係る加工作業フローチャートである。
【図15】第2実施形態に係るサーボプレスの概略構成図である。
【図16】第2実施形態に係る「回転」パターンの動作説明図である。
【図17】第2実施形態に係る「反転」パターンの動作説明図である。
【図18】第2実施形態に係る「往復」パターンの動作説明図である。
【図19】第2実施形態に係る「反転往復」パターンの動作説明図である。
【図20】第2実施形態に係る機能構成ブロック図である。
【図21】第3実施形態に係るサーボプレスの概略構成図である。
【図22】第3実施形態に係る「往復」パターンの動作説明図である。
【図23】第3実施形態に係る「反転」パターンの動作説明図である。
【符号の説明】
1…サーボプレス、3…スライド、4…ベッド、5…ボルスタ、6…油室、7…ねじ軸、9…インダクションモータ、10…制御器、10a…メモリ、11…プランジャ、12a…第1リンク、12b…第2リンク、13…三軸リンク、16…切換弁、17…モーション設定手段、20…スライド駆動部、21…サーボモータ、22a…第1プーリ、22b…第2プーリ、23…ベルト、27…駆動軸、28…偏心軸、32…位置検出ロッド、33…位置センサ、34…補助フレーム、41…スライド位置指令演算部、42…指令演算部、43,43A…モーション設定部、44,44A…モータ/スライド関係データ記憶部、45…サーボアンプ、50…型番号、51,51a,51b…段数、53…待機位置、54…基準速度、55…待機時間、57…目標位置、58…移動速度、59…停止時間、60…方式設定部、68…サイクルタイム表示部、71a…歯車、71b…減速機、72…クランク軸、73…コンロッド、81…サーボプレス、82…本体フレーム、83…トグルリンク機構、84…三軸リンク、84a,84b,84c,84d,84e…三軸リンクの位置、85a…第1リンク、85b…第2リンク、86…プランジャ、91…ボールスクリュー、91a…スクリュー部材、91b…ナット部材、92a…第1プーリ、92b…第2プーリ、93…ベルト、94…ピン、96…モータ回転検出器、98…駆動部材、99…軸受。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a servo press, a processing method using the same, and a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, it has been a long time since high precision press processing (high accuracy in shape and dimensions) and high speed press processing for improving productivity have been demanded. As a press that responds to this, for example, there is a so-called direct-acting servo press in which a ball screw is linearly driven in the vertical direction by a servomotor, thereby directly controlling the position and speed of the slide with high precision to precisely drive the slide up and down. Proposed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-mentioned direct-acting servo press, in order to generate a large pressing force by the servomotor, first, the reduction ratio of the ball screw is increased, and second, a large power capable of generating a large torque is applied. This can be achieved by using a servo motor having However, if the reduction ratio of the ball screw is increased as described above, the slide speed is reduced as a whole even at the same motor rotation speed, and the speed during the slide motion is increased (for example, from the start of the descent to the machining area). It is difficult to sufficiently increase the slide speed up to this point and in each stroke from the start of the rising after the completion of the processing to the upper limit position), so that productivity cannot be increased. In order to solve this problem, if a servo motor having a large power as described above is used, the cost of parts such as the servo motor and the servo amplifier increases, and the motor becomes larger and heavier. And the workability at the time of assembly and maintenance is reduced.
[0004]
Needless to say, production equipment machines such as press machines increase production speeds to improve productivity, as well as lower prices, minimize required installation space, workability during maintenance, availability of spare parts, and lower costs. Therefore, there is an increasing demand for servo presses that can satisfy these requirements.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can improve the productivity, reduce the cost and size of the apparatus, further improve the workability during maintenance, improve the availability of spare parts, and reduce the cost. It is an object of the present invention to provide a servo press capable of realizing, a processing method using the same, and a control method thereof.
[0006]
Means for Solving the Problems, Functions and Effects
In order to achieve the above object, the first, third, or fifth invention respectively rotates an eccentric rotation mechanism such as a crank mechanism or an eccentric mechanism by a servomotor, and directly through a connecting rod or through a toggle link mechanism. In a servo press that drives a slide up and down, a "rotation" pattern in which the eccentric rotation unit of the eccentric rotation mechanism makes one rotation in one direction to drive the slide for one cycle, and the "rotation" pattern corresponding to the top dead center and the bottom dead center of the slide, respectively. Between a predetermined lower limit position set between the rotation angles of the eccentric rotation part and two rotation angles corresponding to the upper limit position, a "reversal" pattern in which the lower stroke and the upward stroke are reversed and the slide is driven at the bottom dead center. Two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the corresponding bottom dead rotation angle of the corresponding eccentric rotation part are defined as two upper limit positions, and one of them is one of the upper limit positions. It corresponds to a `` reciprocating '' pattern in which the slide is driven in one direction from the upper limit position through the bottom dead rotation angle to the other upper limit position, and the slide is reciprocated across the bottom dead center, and the top dead center of the slide The two rotation angles separated by a predetermined angle in the normal rotation direction and the reverse rotation direction from the top dead rotation angle of the eccentric rotating part are two lower limit positions, and the lower rotation position passes through the top dead rotation angle from one of the lower limit positions. Out of a plurality of motor control patterns, including a “reversing reciprocating” pattern in which the motor is driven to rotate in one direction to the other lower limit position and the slide is reversingly reciprocated across the top dead center. A servo press that selectively switches to any one of them during actual machining, controls the servo motor based on the selected control pattern, and controls the position and speed of the slide. , And a method of controlling a machining method or servo press, the servo press.
[0007]
According to the second, fourth, or sixth aspect of the present invention, the servo motor rotates an eccentric rotation mechanism such as a crank mechanism or an eccentric mechanism, and vertically drives a slide directly via a connecting rod or a toggle link mechanism. In the servo press, a descending stroke and an ascending stroke between two rotation angles corresponding to a predetermined lower limit position and an upper limit position set between the rotation angles of the eccentric rotation unit respectively corresponding to the top dead center and the bottom dead center of the slide. A "reversal" pattern for reversal driving during the stroke, and two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the bottom dead rotation angle of the eccentric rotating part corresponding to the bottom dead center of the slide by two upper limits. Position, and from one of the upper limit positions, passes through the bottom dead rotation angle and rotates in one direction to the other upper limit position, and slides back and forth across the bottom dead center. A moving “reciprocating” pattern and two rotation angles separated by a predetermined angle in the normal rotation direction and the reverse rotation direction from the top dead rotation angle of the eccentric rotating part corresponding to the top dead center of the slide are defined as two lower limit positions. Motor control with a “reversing reciprocating” pattern in which one of the lower limit positions is rotated in one direction through the top dead rotation angle to the other lower limit position, and the slide is reversed and reciprocated across the top dead center. A servo press, a servo press processing method, or a servo press that has one of the patterns and controls a servo motor based on the control pattern to control the position and speed of the slide during actual processing. Control method.
[0008]
According to a seventh, ninth, or eleventh aspect of the present invention, a servo motor drives a linear motion portion in a substantially horizontal direction, and the linear motion drives the slide vertically through a toggle link mechanism. A downward stroke between two link positions respectively corresponding to a predetermined lower slide limit position and a predetermined upper limit position, respectively moved from the bottom dead link position of the toggle link mechanism corresponding to the bottom dead center to the one-directional rotation side of the servo motor, respectively. And an ascending stroke, a “reversal” pattern, and two link positions that have been moved a predetermined distance in the forward and reverse directions from the bottom dead link position of the toggle link mechanism, respectively, as two upper limit positions. It is driven to rotate in one direction from one upper limit position through the bottom dead link position to the other upper limit position, and reciprocates the slide across the bottom dead center. A plurality of motor control patterns including a “reciprocating” pattern, and at least two of the motor control patterns are selectively switched to any one of them during actual machining and executed. And a servo press, a servo press working method, or a servo press control method that controls the position and speed of a slide by controlling a servo motor based on the above.
[0009]
According to an eighth, tenth, or twelfth aspect of the present invention, in a servo press, a linear motor is driven in a substantially horizontal direction by a servomotor, and the slide is moved up and down via a toggle link mechanism. A downward stroke between two link positions respectively corresponding to a predetermined lower slide limit position and a predetermined upper limit position, respectively moved from the bottom dead link position of the toggle link mechanism corresponding to the bottom dead center to the one-directional rotation side of the servo motor, respectively. And an ascending stroke, a “reversal” pattern, and two link positions that have been moved a predetermined distance in the forward and reverse directions from the bottom dead link position of the toggle link mechanism, respectively, as two upper limit positions. Drive in one direction from one upper limit position through the bottom dead link position to the other upper limit position, and reciprocate the slide across the bottom dead center. A servo press having one of the motor control patterns with the “reciprocating” pattern, and controlling the servomotor based on the control pattern during actual machining to control the position and speed of the slide; The method is a servo press processing method or a servo press control method.
[0010]
According to the first to sixth aspects, the eccentric rotation drive unit such as the crank mechanism or the eccentric mechanism is rotated by the servo motor, and the slide is driven directly via the connecting rod or via the toggle link mechanism. According to the twelfth aspect, since the horizontal linear motion portion is linearly moved by the servomotor and the slide is driven via the toggle link mechanism, a large pressing force can be obtained with a small torque in each of the machining steps. It is possible to easily configure a motion in which a slide speed is required to be high in a high-speed descending stroke before a machining stroke, which requires a high slide speed. As a result, the speed can be increased by using a small-power servomotor, so that it is possible to improve productivity, reduce costs, and reduce the size of the apparatus. Also, since a small servomotor is used, workability during maintenance, cost reduction of spare parts, and availability can be improved.
[0011]
Furthermore, by changing the control pattern of the servomotor, various slide operation patterns are realized, and can be adapted to processing conditions. For example, the “rotation” pattern of the servomotor is advantageous for forming with a long stroke length, and the “reciprocating” pattern is advantageous for punching a thin plate that is continuously processed with a short stroke length. In addition, the "reversal" pattern has a short stroke length and is advantageous for coining of a thin plate where the positioning accuracy of the lower limit position is regarded as important, and the "reversal reciprocation" pattern is the stroke length in the above "reversal" pattern. Is longer than a predetermined value, and is suitable for precision molding in which positioning accuracy of the lower limit position is required.
[0012]
Therefore, according to the first, third, fifth, seventh, ninth, or eleventh aspects of the invention, such a plurality of motor control patterns are stored in advance, and at the time of actual machining, the plurality of motor control patterns are stored in accordance with machining conditions. By selectively switching and executing one of the above, a high-quality work can be processed, and the slide can be driven efficiently according to the processing conditions, so that the cycle time can be reduced and the productivity can be improved. .
According to the second, fourth, sixth, eighth, tenth, or twelfth invention, a servo press having any one of the plurality of motor control patterns as described above is used as a dedicated processing machine. As a result, work processing suitable for the processing conditions can be performed, so that it is possible to improve product quality and productivity.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
The first embodiment will be described with reference to FIGS. First, a servo press having a toggle link mechanism as an example of a servo press to which the invention according to the first embodiment is applied will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are a partial cross-sectional view of a side surface and a partial cross-sectional view of a back surface of the servo press, respectively.
The servo press 1 drives the slide 3 by a servo motor 21. A slide 3 is supported at a substantially central portion of the main body frame 2 of the servo press 1 so as to be vertically movable, and a bolster 5 mounted on a bed 4 is provided at a lower portion facing the slide 3. A main body of a screw shaft 7 for adjusting die height is rotatably inserted into a hole formed in an upper portion of the slide 3 in a state where the main body is prevented from falling off. The screw portion 7a of the screw shaft 7 is exposed upward from the slide 3, and is screwed into a female screw portion provided below the plunger 11 provided above the screw shaft 7.
[0015]
A worm wheel 8 a of a worm gear 8 is mounted on the outer periphery of the main body of the screw shaft 7. They are connected via a gear 9a. The induction motor 9 is configured to be compact in a flat shape by shortening the axial length.
[0016]
The upper part of the plunger 11 is rotatably connected to one end of a first link 12a by a pin 11a, and one end is rotatably connected to the other end of the first link 12a and the main body frame 2. Two connecting holes provided on one side of the triaxial link 13 are rotatably connected to the other end of the second link 12b by pins 14a and 14b. A connection hole on the other side of the triaxial link 13 is rotatably connected to an eccentric shaft 28 of the slide drive unit 20 described in detail later. The first link 12a, the second link 12b and the triaxial link 13 constitute a toggle link mechanism.
[0017]
A servomotor 21 for sliding drive is mounted on the side surface of the main body frame 2 with its axis oriented in the left-right direction of the press, and a first pulley 22 a mounted on the output shaft of the servomotor 21 and a servomotor 21 A belt 23 (usually composed of a timing belt) is wound around a second pulley 22b attached to an intermediate shaft 24 having an axial center rotatably provided in the press right and left direction. I have. A drive shaft 27 is rotatably supported on the main body frame 2 above the intermediate shaft 24, and a gear 26 attached to one end of the drive shaft 27 meshes with a gear 25 attached to the intermediate shaft 24. I have. An eccentric shaft 28 is formed substantially at the center of the drive shaft 27 in the axial direction, and the other side of the triaxial link 13 is rotatably connected to an eccentric position of the outer peripheral portion of the eccentric shaft 28. .
[0018]
An oil chamber 6 hermetically sealed between the slide 3 and the lower end surface portion of the screw shaft 7 is formed. The oil chamber 6 passes through an oil passage 6 a formed in the slide 3. The switching valve 16 is connected. The switching valve 16 switches supply and discharge of operation oil into and from the oil chamber 6. The operating oil supplied to the oil chamber 6 through the switching valve 16 is closed in the oil chamber 6 during press working, and the pressing force at the time of pressurization is transmitted to the slide 3 via the oil in the oil chamber 6. I have to. When an overload is applied to the slide 3 and the oil pressure in the oil chamber 6 exceeds a predetermined value, the oil is returned from a relief valve (not shown) to the tank, the slide 3 is cushioned by a predetermined amount, and the slide 3 and the mold are not damaged. It has become.
[0019]
A pair of brackets 31, 31 protruding from two upper and lower portions toward the side surface of the body frame 2 are attached to the rear surface of the slide 3, and a position detecting rod is provided between the upper and lower brackets 31, 31. 32 are attached. The position detection rod 32 provided with a scale portion for position detection is fitted into a main body of a position sensor 33 such as a linear scale so as to be vertically movable. The position sensor 33 is fixed to an auxiliary frame 34 provided on a side surface of the main body frame 2. The auxiliary frame 34 is formed to be vertically long in the vertical direction. The lower portion is attached to the side surface of the main body frame 2 by a bolt 35, and the upper portion is vertically slid by a bolt 36 inserted into a vertically long hole (not shown). It is freely supported, and its side portions are abutted and supported by a pair of front and rear support members 37, 37.
[0020]
The auxiliary frame 34 has a structure in which only one of the upper and lower sides (in this example, the lower side) is fixed to the main body frame 2 and the other side is supported so as to be vertically movable. It is not affected. Accordingly, the position sensor 33 can accurately detect the slide position and the die height without being affected by expansion and contraction due to a temperature change of the main body frame 2.
[0021]
FIG. 3 is a block diagram of the hardware configuration of the control device according to the first embodiment. The control configuration will be described with reference to FIG.
This control device includes a controller 10, a motion setting unit 17, a memory 10a, a position sensor 33, a servo amplifier 45, and a servomotor 21 for sliding drive.
[0022]
The motion setting means 17 is for inputting various data for setting a slide motion, and includes a switch and / or numeric keys for inputting motion data, and these input data and setting data which has been set and registered. And a display for displaying. In the following embodiments, a transparent touch switch panel is configured using a so-called programmable display with a touch panel, which is mounted on the front of a graphic display such as a liquid crystal display or a plasma display, and a numeric keypad. The motion setting means 17 includes a data input device from an external storage medium such as an IC card storing motion data set in advance, or a communication device for transmitting and receiving data via a wireless or communication line. Is also good.
[0023]
The motion setting means 17 selects a processing pattern suitable for molding conditions, that is, a slide control pattern, from among four types of rotation, reversal, reciprocation (reciprocation at bottom dead center), and reversal reciprocation (reciprocation at top dead center). And can be set. Hereinafter, each processing pattern will be described.
[0024]
The setting of the first “rotation” pattern will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an example of the motion setting screen of the “rotation” pattern, and FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the “rotation” pattern. The circle on the left side of FIG. 6 represents the virtual rotational movement of the eccentric shaft 28, which is the rotary drive unit of the slide, and the virtual rotational angle of the eccentric shaft 28 corresponding to the top dead center is 0 degree, and the bottom dead center. The virtual rotation angle corresponding to the point is represented as 180 degrees. In addition, the time chart on the right side of FIG. 6 shows a change in the slide position due to this rotational movement, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing the slide position (height).
[0025]
As shown in FIG. 5, since the motion data is set according to each mold, a mold number 50 corresponding to the mold is assigned. In the system setting section 60, any one of four control patterns of rotation, inversion, reciprocation, and inversion reciprocation can be selected, and in this example, each of the four types of pattern names on which the above four types of pattern names are displayed is displayed. When the operator touches the transparent touch switch, the pattern name corresponding to the switch is highlighted ("Rotation" is highlighted in FIG. 5), and the pattern is selected. When the “rotation” pattern is selected, a setting section for the reference speed 54 is displayed on the screen. The reference speed 54 represents the maximum permissible speed of the servo motor 21 in the motion, and in this example, is set as a percentage (however, max 100%) of a predetermined maximum speed of the servo motor. This prevents the speed from being set to a speed higher than the servo motor maximum speed.
[0026]
As shown in FIG. 6, in the “rotation” pattern, the servomotor 21 is continuously rotated in the normal rotation direction at a predetermined constant speed (usually the servomotor maximum speed according to the set value of the reference speed 54). Thereby, the motion curve of the slide is determined by the eccentric length of the eccentric shaft 28, each link length of the toggle link mechanism, and the link motion determined by mechanical dimensions such as the relationship between the rotation center position of the eccentric shaft 28 and the toggle link. The slide moves smoothly during the descending stroke from the top dead center to the bottom dead center, and then rapidly moves during the ascent stroke. At this time, the slide stroke length is the maximum stroke length Smax determined from the mechanical dimensions.
[0027]
Next, the setting of the second “reverse” pattern will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an example of a motion setting screen of the “reverse” pattern, and FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the “reverse” pattern. Note that the reference numerals of the components in each drawing are the same as those in the above-described drawings, and the description thereof will be omitted. The meanings of the left circle and the right time chart in FIG. 8 are the same as those in FIG.
[0028]
As shown in FIG. 8, in the “reversal” pattern, the rotation angle θ0 of the eccentric shaft 28 corresponding to the upper limit position P0 set between the top dead center and the bottom dead center is a predetermined value set before the bottom dead center. After controlling the forward rotation speed of the servomotor 21 up to the rotation angle θ2 of the eccentric shaft 28 corresponding to the lower limit position P2, the positioning is accurately stopped at the lower limit position P2, and then the servomotor 21 is reversed to the upper limit. It rises to the position P0 and stops. By repeating this, the slide repeatedly moves up and down with a short stroke length S1, and the lower limit position P2 is accurately positioned.
[0029]
In FIG. 7, on the setting screen of the "reverse" pattern, in order to flexibly cope with various molds, the number of steps 51, the standby position 53, the reference speed 54, the standby time 55, and A target position 57, a moving speed 58, and a stop time 59 for each stage can be set. The number of steps 51 includes a number of steps 51a of a speed control section in a descending step and a number of steps 51b of a speed control section in an ascending step. When the number of steps is set to 1, respectively, a link by predetermined constant speed control is used. It is set to motion. In the example of FIG. 8, the descending stroke is set to two steps, and the ascent stroke is set to one step. That is, the descending stroke has two stages of speed control sections, and the ascending stroke is performed by motor reversal by predetermined constant speed control. Set to link motion. The standby position 53 is the last slide position of the ascent stroke, that is, the upper limit position. In the example shown in FIG. 8, it is the standby position P0. The standby time 55 is a standby time when the slide stops at the standby position 53 (waits until the start of the next cycle). In the example of FIG. 8, the standby time = 0.
[0030]
The target position 57 for each stage is the last slide position of each stage (this corresponds to the start position of the subsequent stage). In the example shown in FIG. 8, the first step down is the target position P1, the second step down is the target position P2 (lower limit position), and the up stroke (the third step shown) is the target position P0 (upper limit position). The movement speed 58 and the stop time 59 for each stage are the slide movement speed of each section and the movement stop time at the final target position Pn, respectively. In the example shown in FIG. The speed 58 corresponds to the motion gradient from P1 to P2 (= (P1−P2) / Ta), and the stop time 59 is zero. In this example, the ascending stroke is set so as to increase from the lower limit position P2 to the upper limit position P0 at the maximum speed (100%). The moving speed 58 of each stage is set as a percentage of the maximum sliding speed at the reference speed 54 of the set motion. When the above setting is completed, the cycle time is automatically calculated based on the setting data, and the calculation result is displayed on the cycle time display section 68.
[0031]
Next, a third "reciprocating" pattern will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is an example of the motion setting screen of the “reciprocating” pattern, and FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation of the “reciprocating” pattern.
[0032]
As shown in FIG. 10, the rotation angle of the eccentric shaft 28 corresponding to the bottom dead center of the link motion is referred to as θd (corresponding to a virtual rotation angle of 180 degrees), and the rotation angle of the eccentric shaft 28 corresponding to the top dead center is referred to as θd. θu (corresponding to a virtual rotation angle of 360 degrees). In the “reciprocating” pattern, a rotation angle θ1 separated from the angle θd by a predetermined angle α1 in a minus direction (hereinafter referred to as a reverse rotation direction) and a rotation angle θ2 separated by a predetermined angle α2 in a plus direction (hereinafter referred to as a normal rotation direction). By reciprocating the eccentric shaft 28 between the upper limit position U1 and the upper limit position U2, the slide is continuously reciprocated between the upper limit position U1 and the other upper limit position U2 across the bottom dead center. Here, it is assumed that the upper limit position U1 corresponding to the rotation angle θ1 and the upper limit position U2 corresponding to the rotation angle θ2 are at the same position (height), and the distance between these upper limit positions U1, U2 and the bottom dead center. Corresponds to the set stroke length S1.
[0033]
As shown in FIG. 9, when the “reciprocating” pattern is selected, setting sections for the standby position 53, the standby time 55, and the reference speed 54 are displayed. Here, the standby position 53 represents the upper limit positions U1 and U2 shown in FIG. Further, the motor is controlled at a predetermined constant rotation speed during normal rotation from one upper limit position U1 to the other upper limit position U2, and the reference speed 54 represents the motor rotation speed at this time. Thus, in this example, the link motion is set to the mechanically determined link motion as described above. In addition, the motion at the time of reverse rotation from the other upper limit position U2 to the one upper limit position U1 is automatically determined based on the motion at the time of normal rotation, as described later in detail.
[0034]
Next, the fourth “reversal reciprocation” pattern will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is an example of the motion setting screen of the “reversing reciprocating” pattern, and FIG. 12 is an explanatory diagram of the operation of the “reversing reciprocating” pattern.
[0035]
As shown in FIG. 12, in the “reverse reciprocating” pattern, a rotation angle θ3 that is a predetermined angle α3 away from the rotation angle θu of the eccentric shaft 28 corresponding to the top dead center in the reverse direction and a rotation that is a predetermined angle α4 away from the normal rotation direction By reciprocating the eccentric shaft 28 at an angle θ4, the slide is continuously reciprocated between one lower limit position D1 and the other lower limit position D2 across the top dead center. Here, the lower limit position D1 corresponding to the rotation angle θ3 separated by the predetermined angle α3 in the reverse rotation direction and the lower limit position D2 corresponding to the angle θ4 separated by the predetermined angle α4 in the normal rotation direction are the same position. The distance between the lower limit positions D1, D2 and the top dead center corresponds to the set stroke length S2.
[0036]
As shown in FIG. 11, when the “reverse reciprocating” pattern is selected, setting sections for the reference speed 54, the target position 57, and the stop time 59 are displayed. Here, the target position 57 indicates the lower limit positions D1 and D2 shown in FIG. 12, and the stop time 59 indicates the stop time at the lower limit positions D1 and D2. In the example of FIG. 12, the stop time 59 = 0 is set. ing. As shown in FIG. 12, during normal rotation from one lower limit position D1 to the other lower limit position D2 after passing through top dead center, the motor is controlled at a predetermined constant rotational speed. Represents the motor speed at this time. Thus, in this example, the link motion is set to the mechanically determined link motion as described above. At the time of reverse rotation from the other lower limit position D2 to the lower limit position D1 after passing through the top dead center, as will be described in detail later, it is automatically determined based on the above-described forward rotation motion.
The motion setting means 17 has been described above.
[0037]
In FIG. 3 described above, the memory 10a stores the set motion data in association with the model number 50, and also stores data relating to the motor rotation angle and slide position for slide control. The relation data between the motor rotation angle and the slide position is based on the length of each link 12a, 12b, 13 of the toggle link mechanism, the eccentric length of the eccentric shaft 28, and the rotation center position of the eccentric shaft 28 and the toggle link. It is obtained by a function formula determined by mechanical dimensions such as relationships, and the function formula itself may be stored, or the function formula may be stored as table data.
[0038]
The position sensor 33 outputs the detected slide position to the controller 10. The controller 10 is composed of a high-speed operation device such as a computer device or a PLC (programmable logic controller, a so-called programmable sequencer). The controller 10 determines a motion curve for slide control based on the control pattern set by the motion setting means 17 and motion data corresponding to the control pattern according to a processing procedure described in detail later. At this time, by referring to the relationship data between the motor rotation angle and the slide position stored in the memory 10a, a predetermined calculation process described later is performed so that the slide moves along the determined motion curve, and the servo motor 21 And outputs it to the servo amplifier 45.
[0039]
A motor rotation angle signal from a servo motor rotation angle sensor (not shown) is fed back to the servo amplifier 45. The servo amplifier 45 calculates a deviation value between the speed command from the controller 10 and a speed feedback signal obtained from the motor rotation angle, and based on the obtained deviation value, calculates the servo motor 21 so as to reduce the deviation value. Control. As a result, the position and speed of the slide are accurately controlled.
[0040]
Next, based on the control function block diagram shown in FIG. 4, each control function of the control device will be described with reference to slide operation explanatory diagrams shown in FIGS. 6, 8, 10, and 12, respectively.
[0041]
The motion setting unit 43 determines a motion representing the relationship between the control execution time t and the slide position P based on the control pattern selected and set by the motion setting means 17 and the motion data corresponding to the control pattern. . At this time, the motion is determined by a different procedure for each control pattern for the following reason.
[0042]
In the first “rotation” pattern, as shown in FIG. 6, the servo motor 21 is continuously rotated at a constant speed in a predetermined direction (forward direction in the drawing). Further, in the second "reverse" pattern, as shown in FIG. 8, the servo motor 21 is rotated in the forward direction at a predetermined speed from the upper limit position P0 to the lower limit position P2 of the descending stroke. For this reason, in the above two patterns, the motion curve of the descending stroke is always the same, so that the sliding speed is stably controlled, and therefore, the forming in the illustrated machining stroke Aw (near the position where it comes into contact with the workpiece). Conditions are stable.
[0043]
On the other hand, in the third “reciprocating” pattern and the fourth “reversing reciprocating” pattern, as shown in FIG. 10 and FIG. There are two cases. However, as described above, the link motion determined by the eccentric length of the eccentric shaft 28, each link length of the toggle link mechanism, the relationship between the rotation center position of the eccentric shaft 28 and the toggle link, etc. is as shown in FIG. The relationship between the rotation angle θ of the eccentric shaft 28 and the slide position is asymmetrical between the normal rotation side and the reverse rotation side with respect to the bottom dead center or the top dead center. That is, when the servomotor 21 is rotated at a constant speed from the bottom dead center to the reverse rotation side and up to the top dead center, the slide position changes gradually, and conversely, the normal rotation side changes rapidly to the top dead center. It is a motion to do. In addition, the motion is such that the slide position gradually changes on the forward rotation side from the top dead center, and changes abruptly on the reverse rotation side. However, since the slide speed in the illustrated processing step Aw is a very important molding condition that affects the product quality, at least even in the case of performing the forward and reverse rotation driving in the “reciprocating” pattern and the “reversing reciprocating” pattern, The slide speed must be equal.
[0044]
Therefore, in the “reciprocating” pattern, as shown in FIG. 10, at least at the time of the machining stroke Aw of the slide descending stroke from the upper limit position U1 or the upper limit position U2 of the stroke S1 to the bottom dead center, the above-mentioned gentle link is always used. The rotational speed of the eccentric shaft 28 is controlled by the servo motor 21 so that the position and speed of the slide are precisely controlled so as to be substantially equal to the motion.
In the “reverse reciprocating” pattern, as shown in FIG. 12, at least at the time of the machining stroke Aw of the slide descending stroke from the top dead center to the lower limit position D1 or the lower limit position D2 of the stroke S2, each is approximately equal to the predetermined link motion. Thus, the eccentric shaft 28 is controlled by the servo motor 21 to precisely control the slide position and speed.
[0045]
Hereinafter, a more specific motion determination method will be described in order.
In the case of the “rotation” pattern, a motion curve when the servo motor 21 is rotated at a constant speed forward at a motor rotation speed corresponding to the reference speed 54 set on the screen shown in FIG. 5 is determined as the motion.
In the case of the “reverse” pattern, in the descending stroke, the standby position 53 set on the screen shown in FIG. 7, the target position 57 of each stage of the descending stroke (up to the second stage in the example of FIG. 7), and the moving speed 58 Based on the above, the motion curve during the forward rotation of the motor from the upper limit position P0 to the lower limit position P2 is determined as the motion. In the ascending stroke, the motor from the lower limit position P2 to the upper limit position P0 is set based on the set target position 57 (third stage in the example of FIG. 7), the moving speed 58, and the standby time 55 of each stage of the set up stroke. The motion curve at the time of reverse rotation is determined as the motion.
[0046]
In the case of the “reciprocating” pattern, as shown on the left side of the time chart of FIG. 10, the eccentric shaft 28 is rotated in the normal direction by the servo motor 21 and the slide is moved from one upper limit position U1 via the bottom dead center. When the reciprocating control is performed up to the other upper limit position U2, the standby position 53 set on the screen shown in FIG. 9 is set as the upper limit position U1, U2, and is normally rotated at a constant speed corresponding to the reference speed 54 (or The motion curve when stopping at the other upper limit position U2 for the standby time 55 at least is determined as the motion. As a result, as described above, the slide descends with a gentle link motion from one upper limit position U1 to the bottom dead center, and rises with a sharp upward motion from the bottom dead center to the other upper limit position U2. I do. At this time, one cycle required time Tc is substantially equal to the cycle time 68 obtained by the above calculation. In addition, as shown on the right side of the time chart of FIG. 10, the eccentric shaft 28 is rotated in the reverse direction, and the slide is reciprocated from the other upper limit position U2 to one upper limit position U1 via the bottom dead center. When controlling, first, in order to lower the slide from the other upper limit position U2 to the bottom dead center with the same gentle link motion as from the one upper limit position U1 to the bottom dead center during the above-described forward rotation driving. , A link motion substantially equal to this is determined. In addition, at least the motions of both machining steps Aw (hereinafter, referred to as machining motions) may be made substantially equal. Next, from the bottom dead center to one upper limit position U1, a motion curve that is driven to rotate in the reverse direction at a constant speed (usually the maximum speed) is determined. Thereby, the processing motion at the time of reverse rotation can be made substantially equal to that at the time of normal rotation.
[0047]
In the case of the “reverse reciprocating” pattern, as shown on the left side of the time chart of FIG. 12, first, the eccentric shaft 28 is rotated in the normal direction by the servomotor 21 to slide the slide from the top dead center to one lower limit position D2. When the control is performed between the above, the target position 57 set on the screen shown in FIG. 11 is set as the lower limit position D2, the motor is rotated forward at a constant speed corresponding to the reference speed 54, and the positioning is stopped at one of the lower limit positions D2. The motion curve at the time of stopping for the stop time 59 is determined as the motion. Thus, the slide descends with a gentle link motion from the top dead center to one lower limit position D2.
[0048]
Next, the eccentric shaft 28 is rotated in the reverse direction by the servomotor 21 to control the slide from one lower limit position D2 to the other lower limit position D1 via the top dead center. From the lower limit position D2 to the top dead center, a motion curve for reverse rotation at a constant speed (usually the maximum speed) is determined as the motion. Thereafter, from the top dead center to the other lower limit position D1, the speed of the servo motor 21 in the reverse rotation direction is controlled so that the servo motor 21 is driven from the top dead center to one lower limit position D2 in the forward rotation direction. The same gentle link motion curve is determined. As a result, even when the servo motor 21 rotates in the reverse direction, the slide descends from the top dead center to the one lower limit position D2 with substantially the same motion. In addition, at least the motions of only the machining steps Aw may be substantially the same. In this case, even when the servo motor 21 rotates in the reverse direction, it descends with substantially the same motion in the machining stroke Aw.
[0049]
Next, as shown on the right side of the time chart of FIG. 12, the eccentric shaft 28 is rotated in the forward direction, and the slide is moved from the other lower limit position D1 to the lower limit position D2 via the top dead center. When performing reciprocating control, a motion curve for normal rotation at a constant speed (usually the maximum speed) is determined from the other lower limit position D1 to the top dead center, and thereafter, from the top dead center to one lower limit position D2. As described above, a motion curve for normal rotation at the set constant speed is determined. Thereafter, the above motion is repeated.
This is the end of the description of the motion setting unit 43.
[0050]
Next, the motor / slide relation data storage unit 44 stores data representing the relation between the rotation angle of the servo motor 21 and the slide position in the memory 10a. If the relationship between the rotation angle of the servomotor 21 and the slide position is represented by the relationship between the rotation angle θ (0 to 360 degrees) of the eccentric shaft 28 and the slide position, the link motion of the slide can be easily understood. The function formula of the link motion is expressed by the link length of the toggle link mechanism, the eccentric length of the eccentric shaft 28, the relationship between the rotation center position of the eccentric shaft 28 and the toggle link mechanism, and the rotation angle θ of the eccentric shaft 28. Therefore, these function formulas may be stored as the relational data, or may be stored as function table data.
[0051]
The slide position command calculation unit 41 performs a predetermined servo calculation cycle time so that the slide moves along each of the forward and reverse rotation motions of the motor according to the control pattern determined by the motion setting unit 43. A target value of the slide position is obtained by calculation based on the motion. Then, the calculated slide position target value is output to the command calculation unit 42.
[0052]
The command calculation unit 42 generates a motor speed command based on the obtained deviation value so as to reduce a deviation value between the slide position target value from the slide position command calculation unit 41 and the slide position detected by the position sensor 33. Calculate and output to the servo amplifier 45. The position deviation gain used when calculating the motor speed command is corrected according to the slide position with reference to the relation data between the slide position and the motor rotation angle in the motor / slide relation data storage unit 44.
Note that the rotation angle of the eccentric shaft 28 may be detected, and the rotation angle of the eccentric shaft 28 may be used for position feedback instead of the slide position feedback.
[0053]
By the way, the above-mentioned four control patterns are selected according to processing conditions. FIG. 13 shows processing conditions to which each control pattern is applied.
As can be seen from FIG. 13, the “reciprocating” and “reversing” patterns are smaller than the “rotating” and “reversing reciprocating” patterns when the required stroke length such as the clearance after machining can be shorter. It is advantageous. The “reversal” pattern has a greater effect than the “reciprocation” and “rotation” patterns when positioning accuracy at the lower limit position is required. However, in terms of cycle time, even for short stroke lengths, the “reciprocating” pattern is more advantageous than the “reversing” pattern because there is no acceleration / deceleration near the bottom dead center and no acceleration / deceleration. Since the frequency of the stop is small, the load on the motor is further reduced, the heat generation is reduced, and the life of the motor can be prolonged.
[0054]
The “rotation” and “reversal reciprocation” patterns are advantageous when the required stroke length is long, and the “reversal reciprocation” pattern is “reciprocation” and “rotation” when positioning accuracy at the lower limit position is required. The effect is large for the pattern of, but conversely, in terms of cycle time, even for long stroke lengths, the "rotation" pattern has no acceleration / deceleration and stop near the bottom dead center compared to the "reversal reciprocation" pattern Is advantageous. When the stroke length becomes longer than a predetermined value in the “reverse” pattern, the “reverse reciprocating” pattern has no cycle in the vicinity of the top dead center compared to the “reverse” pattern without acceleration / deceleration. As the time is shortened, the load on the motor is further reduced due to the less frequent acceleration / deceleration and stop, so that heat generation is reduced and the motor life can be extended.
[0055]
For these reasons, the "reciprocating" pattern is suitable for, for example, continuous punching of a thin plate, and the "rotating" pattern is suitable for, for example, a forming process that requires a stroke length equal to or more than a predetermined value. Can be said to be suitable for, for example, coining and precision forming of a thin plate, and the "reversing reciprocating" pattern is suitable for, for example, precision forming and deep drawing which require a stroke length of a predetermined value or more.
[0056]
FIG. 14 shows a flowchart of the processing operation according to the present invention, and the processing procedure will be described with reference to FIG.
First, in step S1, the operator selects and sets a control pattern by the motion setting means 17 in accordance with the processing conditions of the work. Next, in step S2, the operator sets motion data that satisfies the work processing conditions according to the selected control pattern. Thereafter, in step S3, before starting the actual operation, the controller 10 applies the set motion data to the selected control pattern, and determines a motion curve suitable for the control pattern (motion setting unit). 43). Then, in step S4, it is checked whether an activation signal has been input (that is, activated), and step S4 is repeated and waited until activated (slide position command calculation unit 41). The start signal may be a start button switch provided on a press operation panel (not shown) or a start signal from a higher-level press line management controller (not shown). If started in step S4, then in step S5, the position and speed of the slide are controlled so that the slide moves along the motion curve (slide position command calculation unit 41, command calculation unit 42). Thereafter, in step S6, it is checked whether a stop signal has been input from the press operation panel or the press line management controller or the like. The process is repeated from step S5 until the stop signal is input. Then, the slide is stopped at the upper limit position or the top dead center set in the standby position, and the press operation is stopped.
[0057]
The effects of the first embodiment having the above configuration will be described.
The eccentric shaft 28 is rotated by the servomotor 21, and the rotation of the eccentric shaft 28 drives the toggle link mechanism forward and backward to drive the slide 3 up and down. Therefore, a small motor utilizing the force amplifying action of the toggle link mechanism is used. A large slide pressure can be generated by torque. Moreover, according to the motion of the toggle link mechanism, the slide speed in the high-speed descending stroke before the machining stroke, which normally requires high-speed descending, can be easily increased. As a result, a small servomotor having a small power can be used, so that the size and cost of the servo press can be reduced, and the productivity thereof can be improved. Further, it is possible to improve the workability at the time of assembling and maintenance, and to reduce the cost and availability of the spare parts.
[0058]
In addition, as a control pattern of the servomotor 21, a plurality of patterns of a “rotation” pattern, a “reciprocation” pattern, a “reversal” pattern, and a “reversal reciprocation” pattern are stored in advance, and these patterns are set when a motion is set. When any one of a plurality of control patterns can be selected, and motion data is set according to the selected pattern, at the time of actual control, control is performed based on the selected control pattern and motion data corresponding thereto. Is determined, and the position and speed of the servomotor 21 are controlled along this motion. At this time, the control motion is determined so that the motion (slide position and speed) of the descending stroke, particularly the machining stroke, is substantially equal between the forward rotation and the reverse rotation of the servo motor 21. Even if the rotation direction of the servomotor 21 is different for each of the various control patterns, at least the processing conditions are stable without variation. Therefore, product quality can be stabilized at a high level.
[0059]
Further, any one of the plurality of control patterns is selected in accordance with the processing conditions of the work, and the motion thereof can be set. Therefore, the servo motor 21 is controlled with a control pattern suitable for the processing conditions, and The slide can be driven by the selected motion. For example, a control pattern suitable for processing conditions such as continuous punching of a thin plate, normal forming, coining of a thin plate, and high precision forming can be selected. As a result, productivity can be improved by shortening the cycle time, and high-precision and high-quality work processing can be performed.
[0060]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. This embodiment shows an example of application to a servo press in which a slide is driven by a crank mechanism that is rotationally driven by a servomotor.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a servo press and a control device according to the second embodiment. The same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
In FIG. 15, the servomotor 21 transmits rotational power to a crankshaft 72 via a reduction gear 71a attached to an output shaft thereof and a predetermined reduction gear 71b meshing with the gear 71a. The slide 3 is connected to the crankshaft 72 via a connecting rod 73 so as to be able to move up and down. The slide 3 is provided with a not-shown die height adjusting device. Upper and lower dies are mounted on the lower surface of the slide 3 and the upper surface of a bolster 5 mounted on a bed provided on a body frame (not shown) below the slide 3, and processing is performed by the lifting and lowering operation of the slide 3. I have. A position detecting rod 32 is attached to the back surface of the slide 3 as in the first embodiment, and a main body of a position sensor 33 such as a linear scale is fitted on the position detecting rod 32 so as to be vertically movable. It is inserted. The position sensor 33 is fixed to an auxiliary frame 34 provided on a side surface of a body frame (not shown).
[0061]
The motion data set by the motion setting unit 17 and the detection signal of the position sensor 33 are input to the controller 10. The controller 10 determines a motion curve based on the set motion data according to each control pattern by an arithmetic process described later, and performs servo control so that the slide 3 moves along the motion curve. The position and speed of the servo motor 21 are controlled via the amplifier 45.
Further, the memory 10a stores relationship data indicating a relationship between the rotation angle of the servomotor 21, the rotation angle of the crankshaft 72, and the slide position, the set motion data, and the like.
[0062]
Next, each control pattern according to the present embodiment will be described. The data setting screen by the motion setting means 17 and its motion data are the same as those in FIGS.
First, the operation of the “rotation” pattern will be described with reference to the operation explanatory diagram shown in FIG. The circle on the left side of FIG. 16 represents the rotational movement of the crankshaft, wherein a rotation angle of 0 degree represents a top dead center and a rotation angle of 180 degrees represents a bottom dead center. The time chart on the right side of FIG. 16 shows the change in the slide position due to this rotational movement, and the vertical axis shows the slide position (height).
[0063]
As shown in FIG. 16, in the “rotation” pattern, a motion is set when the servo motor 21 is rotated in a fixed direction (the normal rotation direction in the drawing) at a constant speed set by the motion setting means 17. Thereby, a predetermined crank motion determined by mechanical dimensions such as the amount of eccentricity of the crankshaft and the length of the connecting rod is set. At this time, the slide stroke length is the maximum stroke length Smax determined from the mechanical dimensions. Note that, here, there is no difference between the forward rotation side and the reverse rotation side of the motor with respect to the bottom dead center (180 degrees) of the crank motion, and the motor is symmetrical. However, the present invention is not limited to this shape.
[0064]
Next, the operation of the "reverse" pattern will be described with reference to the operation explanatory diagram shown in FIG. The meaning of FIG. 17 is the same as that of FIG.
In the “reversal” pattern, the rotation angle θ0 of the crankshaft 72 corresponding to the upper limit position P0 set between the top dead center and the bottom dead center corresponds to a predetermined lower limit position P2 set before the bottom dead center. After controlling the forward rotation speed of the servomotor 21 up to the rotation angle θ2 of the crankshaft 72, the positioning is accurately stopped at the lower limit position P2, and then the servomotor 21 is reversed and raised to the upper limit position P0 and stopped. I do. By repeating this, the slide repeatedly moves up and down with a short stroke length S1 from the upper limit position P0 to the lower limit position P2, and the lower limit position P2 is accurately positioned. In the setting screen of FIG. 7, the reference speed 54, the standby time 55, the target position 57 for each stage, the moving speed 58, and the stop time 59 can be respectively set, but the motion shown in FIG. In the example, the standby time 55 = 0, the number of steps 51a in the descending step, the number of steps 51b in the ascending step, the target position 57 of the first step 57 = P2, the standby position 53 = P0, and the stop time 59 = Tb. is there. Therefore, in this example, the descending step is a crank motion at the time of forward rotation at a constant speed set by the moving speed 58 of the first step of descending, and the ascending stroke is a constant speed set by the moving speed 58 of the first step of ascending. It becomes crank motion at the time of reverse rotation.
[0065]
Next, the operation of the “reciprocating” pattern will be described with reference to the operation explanatory diagram shown in FIG. The meaning of FIG. 18 is the same as that of FIG.
As shown in FIG. 18, the rotation angle of the crankshaft 72 corresponding to the bottom dead center is θd (corresponding to 180 degrees), and the rotation angle of the crankshaft 72 corresponding to the top dead center is θu (corresponding to 360 degrees). ).
In the “reciprocating” pattern, the slide is performed by reciprocating the crankshaft 72 between a rotation angle θ1 separated from the angle θd by a predetermined angle α1 in the reverse direction and a rotation angle θ2 separated from the angle θd by a predetermined angle α2 in the normal rotation direction. Reciprocating drive is continuously performed between one upper limit position U1 and the other upper limit position U2 across the bottom dead center. Here, the upper limit position U1 and the upper limit position U2 are assumed to be the same position (height), and the distance between the upper limit positions U1, U2 and the bottom dead center corresponds to the set stroke length S1.
[0066]
On the setting screen shown in FIG. 9, the standby position 53, the standby time 55, and the reference speed 54 can be set. However, in the motion shown in FIG. 18, the standby position 53 = the upper limit position U1, the standby time 55 = Tc, At the time of normal rotation from one upper limit position U1 to the other upper limit position U2 and at the time of reverse rotation from the other upper limit position U2 to one upper limit position U1, at a predetermined constant speed set at the reference speed 54. This is an example in which the servomotor 21 is controlled. Thus, in this example, the crank motion is set to a mechanically determined crank motion.
[0067]
Next, the operation of the “reverse reciprocating” pattern will be described with reference to the operation explanatory diagram shown in FIG. 19 has the same meaning as in FIG.
[0068]
As shown in FIG. 19, in the “reverse reciprocation” pattern, the rotation angle θ3 is separated from the rotation angle θu of the crankshaft 72 corresponding to the top dead center by a predetermined angle α3 in the reverse rotation direction and the rotation is separated by the predetermined angle α4 in the normal rotation direction. By reciprocating the crankshaft 72 at an angle θ4, the slide is continuously reciprocated between one lower limit position D1 and the other lower limit position D2 across the top dead center. Here, the lower limit position D1 corresponding to the rotation angle θ3 and the lower limit position D2 corresponding to the rotation angle θ4 are the same position (height), and the distance between the lower limit positions D1, D2 and the top dead center is the set stroke length. This corresponds to S2.
[0069]
Here, in the motion shown in FIG. 19, in the setting screen shown in FIG. 11, the target position 57 is set to the lower limit position D1, the stop time 59 is set to 0, and the motion passes through the top dead center from one lower limit position D1 and the other. Is a crank motion when the servo motor 21 is controlled at a constant rotation speed set to the reference speed 54 at the time of normal rotation to the lower limit position D2.
[0070]
FIG. 20 is a functional configuration block diagram according to the present embodiment. This functional configuration is substantially the same as that shown in FIG. 4 except for the process corresponding to the crank motion. In the following, different functional portions will be described.
[0071]
The motion setting unit 43A determines a motion curve based on the set motion data according to any one of the above-described four control patterns selected and set by the motion setting unit 17. In the case of the "rotation" pattern, the crank motion when the motor is rotated at a constant speed in the constant rotation direction of the motor is determined as shown in FIG. A motion in which the direction of rotation of the motor is reversed is determined by the stroke. In the case of the “reciprocating” pattern, as shown in FIG. 18, as shown in FIG. 18, the motor passes through the bottom dead center from the upper limit position U1 and rotates forward to the other upper limit position U2. Then, when the rotation is reversed to one upper limit position U1, the motion is determined such that at least the motion of the machining stroke Aw is substantially equal among the descending motions. In the case of the “reversing reciprocating” pattern, one rotation is performed from the lower limit position D1 through the top dead center and forwardly rotated to the other lower limit position D2. Is determined so that at least the motion of the machining stroke Aw is substantially equal among the descending motions.
[0072]
The motor / slide relation data storage unit 44A stores data representing the relation between the rotation angle of the servomotor 21 and the slide position in the memory 10a. Note that this relationship data is expressed as a relationship between the rotation angle θ (0 to 360 degrees) of the crankshaft 72 and the slide position. Further, the function formula of the crank motion is obtained by a trigonometric function of the eccentricity of the crankshaft mechanism (crank rotation radius), the length of the connecting rod 73, and the rotation angle θ of the crankshaft 72. It may be stored as data, or may be stored as function table data.
[0073]
Then, the slide position command calculation unit 41 performs a predetermined servo calculation cycle so that the slide moves along each of the forward and reverse rotation motions of the motor according to the control pattern determined by the motion setting unit 43A. A target value of the slide position for each time is obtained by calculation based on the motion. The command calculation unit 42 performs a motor speed command based on the determined deviation value so as to reduce a deviation value between the slide position target value from the slide position command calculation unit 41 and the slide position detected by the position sensor 33. Is calculated and output to the servo amplifier 45. The position deviation gain used in calculating the motor speed command is determined according to the slide position by referring to the relation data between the slide position and the motor rotation angle (crank rotation angle) in the motor / slide relation data storage unit 44A. to correct.
[0074]
According to the above-described second embodiment, the crank 3 is rotated by the servo motor 21 and the slide 3 is directly driven via the connecting rod. Therefore, a large pressing force of the slide 3 can be output with a small torque of the servo motor 21. Therefore, as in the previous embodiment, a small servomotor 21 can be used, so that the size of the servo press can be reduced, the cost can be reduced, the productivity can be improved, workability during maintenance, the cost of spare parts can be reduced, and the availability can be improved. Can be achieved.
[0075]
Further, one of a plurality of control patterns of the servo motor 21 is selected and set in accordance with the processing conditions of the workpiece, and by setting motion data according to the control pattern, a motion curve in an actual operation is automatically set. And the position and speed of the slide are controlled based on this curve. As a result, the servomotor 21 can be controlled in accordance with the processing conditions, and thus the slide drive can be performed, so that the cycle time can be increased to improve the productivity and the product quality.
[0076]
In the present embodiment, an example of a servo press in which a slide is driven by a servo motor via a crank mechanism has been described. However, the present invention can also be applied to a drive in which a slide is driven via an eccentric rotation mechanism such as an eccentric mechanism. Of course.
[0077]
In addition, in the motion setting of the control pattern, there has been described a motion example in which the motor rotation speed (moving speed) is set to a constant speed. However, the present invention is not limited to this. In order to set the motion, a plurality of stages and a target position, a moving speed, a stop time, and the like of each stage may be set. Further, in this case, the slide position is set as the target position in the height direction (this position can be detected by the position sensor 33). However, the slide position may be set as the crank rotation angle. When the die height changes due to thermal deformation of the frame, etc., positioning near the bottom dead center or top dead center may be difficult with only the position data in the height direction, but it is set by the crank rotation angle as described above. However, by performing positioning control near the bottom dead center or the top dead center based on the rotation angle, the above problem can be easily solved.
[0078]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. First, the configuration of the servo press and the control device according to the present embodiment will be described with reference to the schematic configuration diagram shown in FIG. The same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0079]
In FIG. 21, the slide 3 and the plunger 86 of the servo press 81 are both supported on the main body frame 82 so as to be vertically movable, and the slide 3 is connected to the lower portion of the plunger 86 so as to be capable of adjusting the die height (that is, vertically movable). ing. The upper part of the plunger 86 is connected to the main body frame 82 via a toggle link mechanism 83 having a first link 85a, a triaxial link 84, a second link 85b, and the like. That is, the first link 85a is rotatably connected by pins between the upper part of the main body frame 82 and one end of one side of the triaxial link 84, and both ends of the one side of the triaxial link 84. A second link 85b is rotatably connected between the other side and the upper part of the plunger 86 by a pin.
[0080]
A first pulley 92a is attached to an output shaft of the servomotor 21 attached to the main body frame 82, and a screw of a ball screw 91 rotatably supported on the main body frame 82 via left and right bearings 99, 99. A second pulley 92b is attached to one end of the member 91a. A belt 93 (usually a timing belt) is wound between the first pulley 92a and the second pulley 92b. A nut member 91b is screwed into the screw portion of the screw member 91a between the left and right bearings 99, 99 so as to be movable in the axial direction, and one end of a driving member 98 is attached to the nut member 91b. It is fixed. The other end of the driving member 98 is rotatably connected to the triaxial link 84 of the toggle link mechanism 83 by a pin 94.
[0081]
The motor shaft of the servomotor 21 is provided with a motor rotation detector 96 including a pulse generator for detecting the motor rotation speed. The motor rotation speed Sθ detected by the motor rotation detector 96 is input to the servo amplifier 45, and the servo amplifier 45 determines the motor rotation speed Srm based on the motor speed command rm from the controller 10 and the motor speed deviation value between the motor rotation speed Sθ. Thus, a motor power command (current command) Cm is output to the servomotor 21.
[0082]
A position sensor 33 is attached to an auxiliary frame 34 having a lower end attached to a side surface of the main body frame 82, and a position detection rod 32 attached to the slide 3 is inserted into the position sensor 33 so as to be vertically movable. The position detection signal of the position sensor 33 is input to the controller 10.
Further, a motion setting means 17 similar to the above is connected to the controller 10, and the set motion data is stored in the memory 10a.
[0083]
The slide 3 of the servo press 81 having the above configuration operates as follows. When the servomotor 21 is rotated, the screw member 91a rotates in a predetermined direction via the pulleys 92a and 92b and the belt 93, whereby the nut member 91b advances and retreats in the axial direction, and the triaxial link via the driving member 98. 84 is pushed and pulled in the direction of the arrow. The driving member 98 includes a position 84a corresponding to a first slide upper limit position indicated by a two-dot chain line and a position 84a corresponding to a first slide upper limit position indicated by a two-dot chain line, with the triaxial link 84 sandwiching a position 84c corresponding to a slide bottom dead center indicated by a solid line. Reciprocal drive is possible so as to move between a position 84b corresponding to the second slide upper limit position. The plunger 86 and the slide 3 move up and down via the second link 85b of the toggle link mechanism 83 by the left-right movement of the triaxial link 84.
[0084]
As described above, the rotational power of the servomotor 21 is converted into a substantially horizontal linear power by the ball screw mechanism, and this linear power is converted into the vertical power of the slide 3 via the toggle link mechanism 83. Therefore, the relationship between the motor rotation angle (which is proportional to the amount of movement of the nut member 91b) and the slide position depends on the length of each link of the toggle link mechanism 83, the position of the drive member 98, and the relative position between the drive member 98 and the link mechanism 83. It depends on the mechanical dimensions such as the relationship. Data representing the relationship between the rotation angle of the servomotor 21 and the slide position is stored in the memory 10a.
[0085]
In the servo press 81 having the above-described configuration, control patterns of “reciprocating” and “inverting” can be selected. Next, these two patterns will be described.
FIGS. 22 and 23 are explanatory diagrams of the operation of the “reciprocating” pattern and the “reversing” pattern according to the present embodiment, respectively. In these figures, the left diagram shows the operation of the toggle link mechanism 83, and the right diagram shows this. Represents a slide motion associated with. The setting screen of the motion setting means 17 is the same as described above.
[0086]
In the “reciprocating” pattern, as shown in FIG. 22, a predetermined distance L1 is away from the position 84c of the triaxial link 84 corresponding to the bottom dead center in the reverse rotation direction of the servomotor 21 and the corresponding slide position (height) is changed. The triaxial link 84 is continuously reciprocated between the position 84a when the position P3 is reached and the position 84b when the corresponding slide position (height) is also the same as the position P3 at a predetermined distance L2 in the normal rotation direction. The position of the drive member 98 is controlled by the servo motor 21 so as to move. At this time, when the servo motor 21 rotates forward at a predetermined constant speed, the slide descends with a gentle predetermined link motion from the upper limit position U1 in the case of the position 84a to the bottom dead center, and moves from the bottom dead center to the position. It rises by a sudden link motion up to the upper limit position U2 in the case of 84b. Conversely, when the servo motor 21 is rotated in reverse at a predetermined constant speed, the slide descends with a steep predetermined link motion from the upper limit position U2 in the case of the position 84b to the bottom dead center, and moves from the bottom dead center to the position 84a. In the case of (1), it rises with a gentle link motion to the upper limit position U1. The distance between the upper limit positions U1, U2 and the bottom dead center is the set stroke length S1.
[0087]
As described above, in order to stabilize the machining accuracy, it is necessary to make the motion of the slide descending stroke, particularly at least the motion of the machining stroke Aw, substantially equal between the forward rotation and the reverse rotation of the motor.
For this reason, when the “reciprocating” pattern is selected and set by the motion setting means 17, the standby positions 53 set on the setting screen shown in FIG. Is performed when the slide moves from the upper limit position U1 to the upper limit position U2 via the bottom dead center by rotating the servomotor 21 at a predetermined constant speed corresponding to the set reference speed 54. Decide on motion. Further, the motion of the servo motor 21 at the time of reverse rotation is such that at least the motion of the machining stroke Aw of the descending stroke from the upper limit position U2 to the bottom dead center is substantially equal to the motion of the machining stroke Aw at the time of the forward rotation. The motion of the ascending stroke from the bottom dead center to the upper limit position U1 is determined as the link motion when the servomotor 21 is rotated at a predetermined constant speed (usually at the maximum speed). (Motion setting unit 43)
[0088]
In the “reverse” pattern, as shown in FIG. 23, the servo motor 21 is away from the position 84c of the triaxial link 84 by a predetermined distance L3 in the reverse rotation direction from the position 84c corresponding to the bottom dead center, and the slide position (height) thereof becomes P4. The position 84d of the corresponding triaxial link 84 is separated from the position 84c by a predetermined distance L4 (<L3) in the reverse direction with respect to the position 84c, and the position 84e of the triaxial link 84 whose corresponding slide position (height) is P5. In between, the servo motor 21 is driven in reverse. At this time, the servo motor 21 is moved by controlling the forward rotation speed from the upper limit position P4 to the lower limit position P5 of the slide, and is accurately positioned and stopped at the lower limit position P5. It is raised by reverse rotation to the position P4. By repeating this, the slide moves up and down with the predetermined stroke length S1, and the lower limit position P5 is accurately positioned.
[0089]
When the "reverse" pattern is selected and set by the motion setting means 17, the motions of the descending stroke and the ascent process are determined based on the motion data set on the same screen as the setting screen shown in FIG. (Motion setting unit 43) FIG. 23 shows the link motion when the servo motor 21 is rotated forward at a predetermined constant speed during the descending stroke, and the link motion is reversed when the servo motor 21 is rotated at the predetermined constant speed during the ascent stroke. The link motions when they are turned on are shown.
[0090]
According to the third embodiment, the servo motor 21 drives the horizontal linear motion part by the ball screw 91, and the linear motion of the horizontal linear motion part drives the advance / retreat of the toggle link mechanism 83, via the toggle link mechanism 83. The slide 3 is driven up and down. Therefore, a large slide pressure can be generated with a small motor torque, and the slide speed in the high-speed descending stroke can be easily increased. As a result, a small servomotor can be used, so that the size and cost of the servo press can be reduced, and the productivity thereof can be improved. Also, the workability at the time of assembly and maintenance can be improved, and the cost and availability of spare parts can be reduced. Performance can be improved.
[0091]
In addition, two motor control patterns of a “reciprocating” pattern and a “reverse” pattern are stored in advance, and any one of the two motor control patterns can be selected and set according to a work processing condition. The motion data is set according to the selected control pattern. At the time of actual operation, a control motion is determined based on the selected control pattern and the set motion data, and the servo motor 21 is driven so that the slide 3 is driven along the control motion. Position and speed are controlled. Therefore, the servo motor 21 can be controlled and slide-driven in accordance with the work processing conditions, so that the servo motor 21 can be driven efficiently, the cycle time can be increased, the productivity can be improved, and high quality processing can be performed. Can be.
[0092]
In the first or third embodiment, there has been described a motion example when the motor rotation speed (moving speed) is set to a constant speed in the motion setting of the control pattern. As described above, the present invention is not limited to this. That is, in order to set an arbitrary motion, a plurality of steps and a target position, a moving speed, a stop time, and the like of each step may be set. In this case, similar to the above, the slide position is set as the target position and the standby position in the height direction, but this slide position (height) is equivalent to a virtual crankshaft rotation angle. The slide position may be set based on the virtual crank rotation angle. The virtual crank rotation angle is set, and based on this rotation angle, positioning control near the bottom dead center or top dead center due to the rotation of the eccentric shaft 28 or near the bottom dead center by the toggle link mechanism 83 is performed. Thus, the problem of difficulty in positioning near the bottom dead center or the top dead center due to the die height change due to thermal deformation of the frame or the like can be easily solved.
[0093]
As described above, the present invention has the following effects.
A servo motor rotates an eccentric rotating part such as a crank mechanism or an eccentric mechanism, and this rotation drives the slide up and down directly via a connecting rod or by driving a toggle link mechanism to advance or retreat, or by a servo motor to be substantially horizontal. In this configuration, the linear motion part is driven in the direction, and the linear motion drives the advance and retreat of the toggle link mechanism to drive the slide up and down. A servomotor can be used, and therefore, the size, cost, and productivity of the servo press can be reduced.
[0094]
In addition, one of a plurality of servo motor control patterns is selected according to the processing conditions such as the slide stroke length, positioning accuracy at the lower limit position, and cycle time, and the motion set according to this is selected. Based on the control of the position and speed of the slide, the servomotor can be driven efficiently and with reduced load according to the processing conditions, the product quality can be improved, the cycle time can be improved, and The life of the servomotor can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial side sectional view of a servo press of an application machine according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the back surface of FIG.
FIG. 3 is a block diagram of a hardware configuration of a control device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a functional configuration block diagram according to the first embodiment.
FIG. 5 is an example of a motion setting screen of a “rotation” pattern.
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the “rotation” pattern.
FIG. 7 is an example of a motion setting screen of a “reverse” pattern.
FIG. 8 is an explanatory diagram of an operation of a “reverse” pattern.
FIG. 9 is an example of a motion setting screen of a “reciprocating” pattern.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an operation of a “round trip” pattern.
FIG. 11 is an example of a motion setting screen of a “reverse reciprocating” pattern.
FIG. 12 is an explanatory diagram of an operation of a “reverse reciprocating” pattern.
FIG. 13 is a correspondence table of processing conditions applied to each control pattern.
FIG. 14 is a flowchart of a processing operation according to the present invention.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a servo press according to a second embodiment.
FIG. 16 is an operation explanatory diagram of a “rotation” pattern according to the second embodiment.
FIG. 17 is an operation explanatory diagram of a “reverse” pattern according to the second embodiment.
FIG. 18 is an operation explanatory diagram of a “reciprocating” pattern according to the second embodiment.
FIG. 19 is an explanatory diagram of an operation of a “reverse reciprocating” pattern according to the second embodiment.
FIG. 20 is a functional configuration block diagram according to a second embodiment.
FIG. 21 is a schematic configuration diagram of a servo press according to a third embodiment.
FIG. 22 is an operation explanatory diagram of a “reciprocating” pattern according to the third embodiment.
FIG. 23 is an operation explanatory diagram of a “reverse” pattern according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 servo press, 3 slide, 4 bed, 5 bolster, 6 oil chamber, 7 screw shaft, 9 induction motor, 10 controller, 10a memory, 11 plunger, 12a first link , 12b ... second link, 13 ... triaxial link, 16 ... switching valve, 17 ... motion setting means, 20 ... slide drive unit, 21 ... servomotor, 22a ... first pulley, 22b ... second pulley, 23 ... belt , 27 ... drive shaft, 28 ... eccentric shaft, 32 ... position detection rod, 33 ... position sensor, 34 ... auxiliary frame, 41 ... slide position command calculation unit, 42 ... command calculation unit, 43, 43A ... motion setting unit, 44 , 44A: motor / slide-related data storage unit, 45: servo amplifier, 50: model number, 51, 51a, 51b: number of stages, 53: standby position, 54: reference speed, 55: standby Time, 57 target position, 58 moving speed, 59 stop time, 60 method setting section, 68 cycle time display section, 71a gear, 71b reduction gear, 72 crankshaft, 73 connecting rod, 81 Servo press, 82: body frame, 83: toggle link mechanism, 84: triaxial link, 84a, 84b, 84c, 84d, 84e: position of triaxial link, 85a: first link, 85b: second link, 86 ... Plunger, 91 ... Ball screw, 91a ... Screw member, 91b ... Nut member, 92a ... First pulley, 92b ... Second pulley, 93 ... Belt, 94 ... Pin, 96 ... Motor rotation detector, 98 ... Driving member, 99 …bearing.

Claims (12)

サーボモータ(21)でクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転機構を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスにおいて、
スライド(3)の位置を検出する位置センサ(33)と、
偏心回転機構の偏心回転部を一方向に1回転してスライド(3)を1サイクル駆動する「回転」パターンと、スライド(3)の上死点および下死点にそれぞれ対応する前記偏心回転部の回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する2つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、スライド(3)の下死点に対応する前記偏心回転部の下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンと、スライド(3)の上死点に対応する前記偏心回転部の上死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの下限位置とし、この内の一方の下限位置から前記上死回転角度を通過して他方の下限位置まで一方向に回転駆動し、スライド(3)を上死点をはさんで反転往復駆動する「反転往復」パターンとを含む複数のモータ制御パターンの内、少なくとも2つ以上のパターンを予め記憶し、実加工時にはそれらのいずれか一つに選択的に切換えて実行し、選択された制御パターンに応じたモーションに沿って演算したスライド目標位置と前記位置センサ(33)で検出した位置との偏差値を小さくするようにサーボモータ(21)を制御して、スライド(3)の位置および速度を制御する制御器(10)とを備えた
ことを特徴とするサーボプレス。
In a servo press in which an eccentric rotation mechanism such as a crank mechanism or an eccentric mechanism is rotated by a servo motor (21) and a slide (3) is driven up and down directly through a connecting rod or through a toggle link mechanism,
A position sensor (33) for detecting the position of the slide (3);
A "rotation" pattern for driving the slide (3) for one cycle by rotating the eccentric rotary part of the eccentric rotary mechanism once in one direction, and the eccentric rotary part corresponding to the top dead center and the bottom dead center of the slide (3), respectively. Between the two rotation angles corresponding to the predetermined lower limit position and the upper limit position set between the rotation angles of “1” and “2”. Two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the corresponding bottom dead rotation angle of the eccentric rotation part are defined as two upper limit positions, and the lower dead rotation angle passes from one of the upper limit positions. And the other eccentric rotation corresponding to the top dead center of the slide (3), in which the slide (3) is driven in one direction to the other upper limit position and the slide (3) is driven reciprocally across the bottom dead center. From the top dead rotation angle of the part The two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction are defined as two lower limit positions, and one of the lower limit positions passes through the top dead rotation angle and rotates in one direction to the other lower limit position. In addition, at least two or more patterns among a plurality of motor control patterns including a “reversing reciprocating” pattern in which the slide (3) is reversed and reciprocally driven with the top dead center interposed therebetween are stored in advance. The method is executed by selectively switching to any one of them, so as to reduce the deviation value between the slide target position calculated along the motion according to the selected control pattern and the position detected by the position sensor (33). A servo press comprising a controller (10) for controlling a position and a speed of a slide (3) by controlling a servomotor (21).
サーボモータ(21)でクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転機構を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスにおいて、
スライド(3)の位置を検出する位置センサ(33)と、
スライド(3)の上死点および下死点にそれぞれ対応する前記偏心回転部の回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する2つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、スライド(3)の下死点に対応する前記偏心回転部の下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンと、スライド(3)の上死点に対応する前記偏心回転部の上死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの下限位置とし、この内の一方の下限位置から前記上死回転角度を通過して他方の下限位置まで一方向に回転駆動し、スライド(3)を上死点をはさんで反転往復駆動する「反転往復」パターンとのモータ制御パターンの内、いずれか1つのパターンを記憶し、実加工時にはこの制御パターンに応じたモーションに沿って演算したスライド目標位置と前記位置センサ(33)で検出した位置との偏差値を小さくするようにサーボモータ(21)を制御して、スライド(3)の位置および速度を制御する制御器(10)とを備えた
ことを特徴とするサーボプレス。
In a servo press in which an eccentric rotation mechanism such as a crank mechanism or an eccentric mechanism is rotated by a servo motor (21) and a slide (3) is driven up and down directly through a connecting rod or through a toggle link mechanism,
A position sensor (33) for detecting the position of the slide (3);
A descending stroke and an ascending stroke between two rotation angles corresponding to a predetermined lower limit position and an upper limit position set between the rotation angles of the eccentric rotating part respectively corresponding to the top dead center and the bottom dead center of the slide (3). And two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the bottom dead rotation angle of the eccentric rotating part corresponding to the bottom dead center corresponding to the slide (3). Two upper-limit positions, from one of the upper-limit positions, through the bottom dead rotation angle, to one-way rotation to the other upper-limit position, and reciprocally drive the slide (3) across the bottom dead center. A two-rotation angle separated from the top dead rotation angle of the eccentric rotating part corresponding to the top dead center of the slide (3) by a predetermined angle in the normal rotation direction and the reverse rotation direction, respectively, as two lower limit positions, Lower limit of one of these Of the motor control pattern including a “reversing reciprocating” pattern in which the slider (3) is driven to rotate in one direction to the other lower limit position by passing through the top dead rotation angle, and reversingly driving the slide (3) across the top dead center. And a servo motor which stores any one of the patterns and reduces a deviation value between a slide target position calculated along a motion corresponding to the control pattern and a position detected by the position sensor (33) during actual machining. A servo press comprising a controller (10) for controlling the position and speed of the slide (3) by controlling (21).
サーボモータ(21)でクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転機構を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスを用いた加工方法において、
偏心回転機構の偏心回転部を一方向に1回転してスライド(3)を1サイクル駆動する「回転」パターンと、スライド(3)の上死点および下死点にそれぞれ対応する前記偏心回転部の回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する2つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、スライド(3)の下死点に対応する前記偏心回転部の下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンと、スライド(3)の上死点に対応する前記偏心回転部の上死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの下限位置とし、この内の一方の下限位置から前記上死回転角度を通過して他方の下限位置まで一方向に回転駆動し、スライド(3)を上死点をはさんで反転往復駆動する「反転往復」パターンとを含む複数のモータ制御パターンの内、少なくとも2つ以上のパターンを予め有し、
実加工時には加工条件に合わせてそれらのいずれか一つに選択的に切換えて実行し、選択された制御パターンに基づきサーボモータ(21)を制御し、スライド(3)を駆動してワーク加工を行う
ことを特徴とするサーボプレスを用いた加工方法。
In a machining method using a servo press in which an eccentric rotation mechanism such as a crank mechanism or an eccentric mechanism is rotated by a servo motor (21) and a slide (3) is driven up and down directly through a connecting rod or through a toggle link mechanism,
A "rotation" pattern for driving the slide (3) for one cycle by rotating the eccentric rotary part of the eccentric rotary mechanism once in one direction, and the eccentric rotary part corresponding to the top dead center and the bottom dead center of the slide (3), respectively. Between the two rotation angles corresponding to the predetermined lower limit position and the upper limit position set between the rotation angles of “1” and “2”. Two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the corresponding bottom dead rotation angle of the eccentric rotation part are defined as two upper limit positions, and the lower dead rotation angle passes from one of the upper limit positions. And the other eccentric rotation corresponding to the top dead center of the slide (3), in which the slide (3) is driven in one direction to the other upper limit position and the slide (3) is driven reciprocally across the bottom dead center. From the top dead rotation angle of the part The two rotation angles separated by a predetermined angle in the normal rotation direction and the reverse rotation direction are defined as two lower limit positions, and one of the lower limit positions is rotated in one direction through the top dead rotation angle to the other lower limit position. A plurality of motor control patterns including a “reversing reciprocating” pattern in which the slide (3) is reversed reciprocatingly driven across the top dead center;
At the time of actual machining, the operation is selectively switched to any one of them according to machining conditions and executed. The servo motor (21) is controlled based on the selected control pattern, and the slide (3) is driven to perform workpiece machining. A processing method using a servo press, which is performed.
サーボモータ(21)でクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転機構を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスを用いた加工方法において、
スライド(3)の上死点および下死点にそれぞれ対応する前記偏心回転部の回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する2つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、スライド(3)の下死点に対応する前記偏心回転部の下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンと、スライド(3)の上死点に対応する前記偏心回転部の上死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの下限位置とし、この内の一方の下限位置から前記上死回転角度を通過して他方の下限位置まで一方向に回転駆動し、スライド(3)を上死点をはさんで反転往復駆動する「反転往復」パターンとのモータ制御パターンの内、いずれか1つのパターンを有し、
実加工時にはこの制御パターンに基づきサーボモータ(21)を制御し、スライド(3)を駆動してワーク加工を行う
ことを特徴とするサーボプレスを用いた加工方法。
In a machining method using a servo press in which an eccentric rotation mechanism such as a crank mechanism or an eccentric mechanism is rotated by a servo motor (21) and a slide (3) is driven up and down directly through a connecting rod or through a toggle link mechanism,
A descending stroke and an ascending stroke between two rotation angles corresponding to a predetermined lower limit position and an upper limit position set between the rotation angles of the eccentric rotating part respectively corresponding to the top dead center and the bottom dead center of the slide (3). And two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the bottom dead rotation angle of the eccentric rotating part corresponding to the bottom dead center corresponding to the slide (3). Two upper-limit positions, from one of the upper-limit positions, through the bottom dead rotation angle, to one-way rotation to the other upper-limit position, and reciprocally drive the slide (3) across the bottom dead center. A two-rotation angle separated from the top dead rotation angle of the eccentric rotating part corresponding to the top dead center of the slide (3) by a predetermined angle in the normal rotation direction and the reverse rotation direction, respectively, as two lower limit positions, Lower limit of one of these Of the motor control pattern of the "reversing reciprocating" pattern in which the slide (3) is reversibly driven reciprocally with the slide (3) interposed therebetween at the top dead center, passing through the top dead rotation angle to the other lower limit position. Has one of the patterns,
A machining method using a servo press, wherein a workpiece is machined by controlling a servo motor (21) based on the control pattern and driving a slide (3) during actual machining.
サーボモータ(21)でクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転機構を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスの制御方法において、
偏心回転機構の偏心回転部を一方向に1回転してスライド(3)を1サイクル駆動する「回転」パターンと、スライド(3)の上死点および下死点にそれぞれ対応する前記偏心回転部の回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する2つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、スライド(3)の下死点に対応する前記偏心回転部の下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンと、スライド(3)の上死点に対応する前記偏心回転部の上死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの下限位置とし、この内の一方の下限位置から前記上死回転角度を通過して他方の下限位置まで一方向に回転駆動し、スライド(3)を上死点をはさんで反転往復駆動する「反転往復」パターンとを含む複数のモータ制御パターンの内、少なくとも2つ以上のパターンを予め有し、
実加工時にはそれらのいずれか一つに選択的に切換え、選択された制御パターンに基づきサーボモータ(21)を制御し、スライド(3)の位置および速度を制御することを特徴とするサーボプレスの制御方法。
In a servo press control method in which an eccentric rotation mechanism such as a crank mechanism or an eccentric mechanism is rotated by a servo motor (21) and a slide (3) is driven up and down directly through a connecting rod or through a toggle link mechanism,
A "rotation" pattern for driving the slide (3) for one cycle by rotating the eccentric rotary part of the eccentric rotary mechanism once in one direction, and the eccentric rotary part corresponding to the top dead center and the bottom dead center of the slide (3), respectively. Between the two rotation angles corresponding to the predetermined lower limit position and the upper limit position set between the rotation angles of “1” and “2”. Two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the corresponding bottom dead rotation angle of the eccentric rotation part are defined as two upper limit positions, and the lower dead rotation angle passes from one of the upper limit positions. And the other eccentric rotation corresponding to the top dead center of the slide (3), in which the slide (3) is driven in one direction to the other upper limit position and the slide (3) is driven reciprocally across the bottom dead center. From the top dead rotation angle of the part The two rotation angles separated by a predetermined angle in the normal rotation direction and the reverse rotation direction are defined as two lower limit positions, and one of the lower limit positions is rotated in one direction through the top dead rotation angle to the other lower limit position. A plurality of motor control patterns including a “reversing reciprocating” pattern in which the slide (3) is reversed reciprocatingly driven across the top dead center;
In actual machining, the servo press (21) is selectively switched to any one of them, the servo motor (21) is controlled based on the selected control pattern, and the position and speed of the slide (3) are controlled. Control method.
サーボモータ(21)でクランク機構またはエキセン機構等の偏心回転機構を回転し、直接コンロッドを介して、またはトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスの制御方法において、
スライド(3)の上死点および下死点にそれぞれ対応する前記偏心回転部の回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する2つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、スライド(3)の下死点に対応する前記偏心回転部の下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンと、スライド(3)の上死点に対応する前記偏心回転部の上死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた2つの回転角度を2つの下限位置とし、この内の一方の下限位置から前記上死回転角度を通過して他方の下限位置まで一方向に回転駆動し、スライド(3)を上死点をはさんで反転往復駆動する「反転往復」パターンとのモータ制御パターンの内、いずれか1つのパターンを有し、
実加工時にはこの制御パターンに基づきサーボモータ(21)を制御し、スライド(3)の位置および速度を制御する
ことを特徴とするサーボプレスの制御方法。
In a servo press control method in which an eccentric rotation mechanism such as a crank mechanism or an eccentric mechanism is rotated by a servo motor (21) and a slide (3) is driven up and down directly through a connecting rod or through a toggle link mechanism,
A descending stroke and an ascending stroke between two rotation angles corresponding to a predetermined lower limit position and an upper limit position set between the rotation angles of the eccentric rotating part respectively corresponding to the top dead center and the bottom dead center of the slide (3). And two rotation angles separated by a predetermined angle in the forward rotation direction and the reverse rotation direction from the bottom dead rotation angle of the eccentric rotating part corresponding to the bottom dead center corresponding to the slide (3). Two upper-limit positions, from one of the upper-limit positions, through the bottom dead rotation angle, to one-way rotation to the other upper-limit position, and reciprocally drive the slide (3) across the bottom dead center. A two-rotation angle separated from the top dead rotation angle of the eccentric rotating part corresponding to the top dead center of the slide (3) by a predetermined angle in the normal rotation direction and the reverse rotation direction, respectively, as two lower limit positions, Lower limit of one of these Of the motor control pattern of the "reversing reciprocating" pattern in which the slide (3) is reversibly driven reciprocally with the slide (3) interposed therebetween at the top dead center, passing through the top dead rotation angle to the other lower limit position. Has one of the patterns,
A method for controlling a servo press, comprising controlling a servo motor (21) based on the control pattern during actual machining to control the position and speed of a slide (3).
サーボモータ(21)で直動部を略水平方向に駆動し、この直動によりトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスにおいて、
スライド(3)の位置を検出する位置センサ(33)と、
スライド(3)の下死点に対応するトグルリンク機構の下死リンク位置からサーボモータ(21)の一方向回転側にそれぞれ所定距離移動した、所定のスライド下限位置、上限位置にそれぞれ対応する2つのリンク位置間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、トグルリンク機構の前記下死リンク位置からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定距離移動した2つのリンク位置を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死リンク位置を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンとを含む複数のモータ制御パターンの内、少なくとも2つ以上のパターンを予め記憶し、実加工時にはそれらのいずれか一つに選択的に切換えて実行し、選択された制御パターンに応じたモーションに沿って演算したスライド目標位置と前記位置センサ(33)で検出した位置との偏差値を小さくするようにサーボモータ(21)を制御して、スライド(3)の位置および速度を制御する制御器(10)とを備えた
ことを特徴とするサーボプレス。
In a servo press in which a linear motion part is driven in a substantially horizontal direction by a servomotor (21) and the slide (3) is driven up and down via a toggle link mechanism by this linear motion,
A position sensor (33) for detecting the position of the slide (3);
2 corresponding to predetermined slide lower-limit positions and upper-limit positions, respectively, which have moved a predetermined distance from the bottom dead link position of the toggle link mechanism corresponding to the bottom dead center of the slide (3) to the one-directional rotation side of the servo motor (21). Between two link positions, a "reverse" pattern for reversing drive in a descending stroke and an ascending stroke, and two link positions moved by a predetermined distance in the forward and reverse directions from the bottom dead link position of the toggle link mechanism, respectively. One upper limit position, one of the upper limit positions passes through the bottom dead link position, and is driven to rotate in one direction to the other upper limit position, and the slide (3) is reciprocated across the bottom dead center. At least two or more of a plurality of motor control patterns including a "reciprocating" pattern are stored in advance, and are selectively switched to any one of them during actual machining. And controlling the servo motor (21) so as to reduce the deviation value between the slide target position calculated along the motion according to the selected control pattern and the position detected by the position sensor (33), A servo press comprising a controller (10) for controlling the position and speed of a slide (3).
サーボモータ(21)で直動部を略水平方向に駆動し、この直動によりトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスにおいて、
スライド(3)の位置を検出する位置センサ(33)と、
スライド(3)の下死点に対応するトグルリンク機構の下死リンク位置からサーボモータ(21)の一方向回転側にそれぞれ所定距離移動した、所定のスライド下限位置、上限位置にそれぞれ対応する2つのリンク位置間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、トグルリンク機構の前記下死リンク位置からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定距離移動した2つのリンク位置を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死リンク位置を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンとのモータ制御パターンの内、いずれか1つのパターンを記憶し、実加工時にはこの制御パターンに応じたモーションに沿って演算したスライド目標位置と前記位置センサ(33)で検出した位置との偏差値を小さくするようにサーボモータ(21)を制御して、スライド(3)の位置および速度を制御する制御器(10)を備えた
ことを特徴とするサーボプレス。
In a servo press in which a linear motion part is driven in a substantially horizontal direction by a servomotor (21) and the slide (3) is driven up and down via a toggle link mechanism by this linear motion,
A position sensor (33) for detecting the position of the slide (3);
2 corresponding to predetermined slide lower-limit positions and upper-limit positions, respectively, which have moved a predetermined distance from the bottom dead link position of the toggle link mechanism corresponding to the bottom dead center of the slide (3) to the one-directional rotation side of the servo motor (21). Between two link positions, a "reverse" pattern for reversing drive in a descending stroke and an ascending stroke, and two link positions moved by a predetermined distance in the forward and reverse directions from the bottom dead link position of the toggle link mechanism, respectively. One upper limit position, one of the upper limit positions passes through the bottom dead link position, and is driven to rotate in one direction to the other upper limit position, and the slide (3) is reciprocated across the bottom dead center. A slide that stores one of the motor control patterns of the “reciprocating” pattern and that is calculated along with the motion corresponding to this control pattern during actual machining A controller (10) for controlling the position and speed of the slide (3) by controlling the servomotor (21) so as to reduce the deviation value between the target position and the position detected by the position sensor (33). A servo press.
サーボモータ(21)で直動部を略水平方向に駆動し、この直動によりトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスを用いた加工方法において、
スライド(3)の下死点に対応するトグルリンク機構の下死リンク位置からサーボモータ(21)の一方向回転側にそれぞれ所定距離移動した、所定のスライド下限位置、上限位置にそれぞれ対応する2つのリンク位置間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、トグルリンク機構の前記下死リンク位置からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定距離移動した2つのリンク位置を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死リンク位置を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンとを含む複数のモータ制御パターンの内、少なくとも2つ以上のパターンを予め有し、
実加工時には加工条件に合わせてそれらのいずれか一つに選択的に切換えて実行し、選択された制御パターンに基づきサーボモータ(21)を制御し、スライド(3)を駆動してワーク加工を行う
ことを特徴とするサーボプレスを用いた加工方法。
In a processing method using a servo press, a linear motion part is driven in a substantially horizontal direction by a servomotor (21), and the slide (3) is driven up and down via a toggle link mechanism by this linear motion.
2 corresponding to predetermined slide lower-limit positions and upper-limit positions, respectively, which have moved a predetermined distance from the bottom dead link position of the toggle link mechanism corresponding to the bottom dead center of the slide (3) to the one-directional rotation side of the servo motor (21). Between two link positions, a "reverse" pattern for reversing drive in a descending stroke and an ascending stroke, and two link positions moved by a predetermined distance in the forward and reverse directions from the bottom dead link position of the toggle link mechanism, respectively. One upper limit position, one of the upper limit positions passes through the bottom dead link position, and is driven to rotate in one direction to the other upper limit position, and the slide (3) is reciprocated across the bottom dead center. Among a plurality of motor control patterns including a "reciprocating" pattern, at least two or more patterns in advance,
At the time of actual machining, the operation is selectively switched to any one of them according to machining conditions and executed. The servo motor (21) is controlled based on the selected control pattern, and the slide (3) is driven to perform workpiece machining. A processing method using a servo press, which is performed.
サーボモータ(21)で直動部を略水平方向に駆動し、この直動によりトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスを用いた加工方法おいて、
スライド(3)の下死点に対応するトグルリンク機構の下死リンク位置からサーボモータ(21)の一方向回転側にそれぞれ所定距離移動した、所定のスライド下限位置、上限位置にそれぞれ対応する2つのリンク位置間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、トグルリンク機構の前記下死リンク位置からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定距離移動した2つのリンク位置を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死リンク位置を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンとのモータ制御パターンの内、いずれか1つのパターンを有し、
実加工時にはこの制御パターンに基づきサーボモータ(21)を制御し、スライド(3)を駆動してワーク加工を行う
ことを特徴とするサーボプレスを用いた加工方法。
In a working method using a servo press, a linear motion portion is driven in a substantially horizontal direction by a servomotor (21), and the slide (3) is driven up and down via a toggle link mechanism by the direct motion.
2 corresponding to predetermined slide lower-limit positions and upper-limit positions, respectively, which have moved a predetermined distance from the bottom dead link position of the toggle link mechanism corresponding to the bottom dead center of the slide (3) to the one-directional rotation side of the servo motor (21). Between two link positions, a "reverse" pattern for reversing drive in a descending stroke and an ascending stroke, and two link positions moved by a predetermined distance in the forward and reverse directions from the bottom dead link position of the toggle link mechanism, respectively. One upper limit position, one of the upper limit positions passes through the bottom dead link position, and is driven to rotate in one direction to the other upper limit position, and the slide (3) is reciprocated across the bottom dead center. It has one of the motor control patterns with the “reciprocating” pattern,
A machining method using a servo press, wherein a workpiece is machined by controlling a servo motor (21) based on the control pattern and driving a slide (3) during actual machining.
サーボモータ(21)で直動部を略水平方向に駆動し、この直動によりトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスの制御方法において、
スライド(3)の下死点に対応するトグルリンク機構の下死リンク位置からサーボモータ(21)の一方向回転側にそれぞれ所定距離移動した、所定のスライド下限位置、上限位置にそれぞれ対応する2つのリンク位置間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、トグルリンク機構の前記下死リンク位置からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定距離移動した2つのリンク位置を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死リンク位置を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンとを含む複数のモータ制御パターンの内、少なくとも2つ以上のパターンを予め有し、
実加工時にはそれらのいずれか一つに選択的に切換え、選択された制御パターンに基づきサーボモータ(21)を制御し、スライド(3)の位置および速度を制御することを特徴とするサーボプレスの制御方法。
In a servo press control method in which a linear motion part is driven in a substantially horizontal direction by a servo motor (21) and the slide (3) is driven up and down via a toggle link mechanism by the linear motion,
2 corresponding to predetermined slide lower-limit positions and upper-limit positions, respectively, which have moved a predetermined distance from the bottom dead link position of the toggle link mechanism corresponding to the bottom dead center of the slide (3) to the one-directional rotation side of the servo motor (21). Between two link positions, a "reverse" pattern for reversing drive in a descending stroke and an ascending stroke, and two link positions moved by a predetermined distance in the forward and reverse directions from the bottom dead link position of the toggle link mechanism, respectively. One upper limit position, one of the upper limit positions passes through the bottom dead link position, and is driven to rotate in one direction to the other upper limit position, and the slide (3) is reciprocated across the bottom dead center. Among a plurality of motor control patterns including a "reciprocating" pattern, at least two or more patterns in advance,
In actual machining, the servo press (21) is selectively switched to any one of them, the servo motor (21) is controlled based on the selected control pattern, and the position and speed of the slide (3) are controlled. Control method.
サーボモータ(21)で直動部を略水平方向に駆動し、この直動によりトグルリンク機構を介してスライド(3)を上下駆動するサーボプレスの制御方法において、
スライド(3)の下死点に対応するトグルリンク機構の下死リンク位置からサーボモータ(21)の一方向回転側にそれぞれ所定距離移動した、所定のスライド下限位置、上限位置にそれぞれ対応する2つのリンク位置間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する「反転」パターンと、トグルリンク機構の前記下死リンク位置からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定距離移動した2つのリンク位置を2つの上限位置とし、この内の一方の上限位置から前記下死リンク位置を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド(3)を下死点をはさんで往復駆動する「往復」パターンとのモータ制御パターンの内、いずれか1つのパターンを有し、
実加工時にはこの制御パターンに基づきサーボモータ(21)を制御し、スライド(3)の位置および速度を制御する
ことを特徴とするサーボプレスの制御方法。
In a servo press control method in which a linear motion part is driven in a substantially horizontal direction by a servo motor (21) and the slide (3) is driven up and down via a toggle link mechanism by the linear motion,
2 corresponding to predetermined slide lower-limit positions and upper-limit positions, respectively, which have moved a predetermined distance from the bottom dead link position of the toggle link mechanism corresponding to the bottom dead center of the slide (3) to the one-directional rotation side of the servo motor (21). Between two link positions, a "reverse" pattern for reversing drive in a descending stroke and an ascending stroke, and two link positions moved by a predetermined distance in the forward and reverse directions from the bottom dead link position of the toggle link mechanism, respectively. One upper limit position, one of the upper limit positions passes through the bottom dead link position, and is driven to rotate in one direction to the other upper limit position, and the slide (3) is reciprocated across the bottom dead center. It has one of the motor control patterns with the “reciprocating” pattern,
A method for controlling a servo press, comprising controlling a servo motor (21) based on the control pattern during actual machining to control the position and speed of a slide (3).
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