JP2004058152A - サーボプレスのスライド位置の設定方法と表示方法、及び外部周辺装置との同期方法、及びその制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】機械式プレスと同様のクランク角度のイメージでスライド位置の設定や表示を可能とし、またスライド位置と外部周辺装置との同期をとりながらの運転を可能とする。
【解決手段】サーボモータ（２１）によりスライド（３）を駆動するサーボプレスにおいて、運転のためのデータを設定する際に、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定する。また、設定した仮想クランク角度を表示する。設定した仮想クランク角度と、それに対応するスライド位置とを表示する。前記設定されたモーションカーブによりスライド位置を表示してもよい。さらに、現在のスライド位置を、対応する仮想クランク角度でルーレット表示部に表示する。また、プレス運転時に、予め設定されたスライドモーションの上限位置から下限位置を経て上限位置までの１サイクル間でスライドの現在位置を検出し、検出したスライド位置に対応する仮想回転角度を外部周辺装置に出力する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータで偏心軸を回転駆動し、この偏心軸に連結されたリンク機構を介してスライドを駆動するサーボプレスの制御装置に関し、特にはスライドモーションの設定作業性を改善した制御装置に関する。
【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。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２７７７９９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにボールスクリューで直接スライドを上下方向に駆動する構成では、スライドに掛かる負荷がボールスクリューにも掛かってしまうので、ボールスクリューが磨耗し易く、ボールスクリューの耐久性がプレスの性能に大きく影響するという問題がある。
【０００５】
このため、従来からある機械式リンクプレスの良さを生かしつつ、サーボモータ駆動によるスライド精密制御性を取り入れた構造の、トグルリンク機構を有するサーボプレスの実現が強く要望されている。このようなサーボプレスの構成として、例えば、図１０および図１１にそれぞれ側面一部断面図、背面一部断面図を示すようなプレス機械が考えられる。同プレス機械１は、サーボモータ２１でエキセン軸などの偏心軸２８の回転を駆動し、この偏心軸２８の偏心位置に連結されたトグルリンク機構（リンク１３，１２ａ，１２ｂで構成される）を介してスライド３を上下駆動するように構成されている。そして、前記サーボモータ２１を所定の回転速度で定速回転させると、偏心軸２８の偏心長さ、前記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り決定される所定のリンクモーションでスライド３が駆動されることになる。なお、モーションは、スライド位置と時間との関係を表したものである。
【０００６】
図１４はスライドのリンクモーション例を表しており、横軸に時間ｔを、縦軸にスライド位置をそれぞれとっている。図１４に実線で示しているのは、上記構成においてサーボモータ２１を所定の回転速度で定速回転させた場合のリンクモーションであり、上述のように機械的な寸法により決定される。一方、上記構成によると、サーボモータ２１でスライド３の位置および速度を精密に制御することが可能であるという特徴を有している。従って、これを利用して、上記リンクモーションよりもさらに精密で複雑な、例えば図１４に２点鎖線で示すようなモーションを設定でき、このモーションに沿ってスライドを駆動して、より高精密に、かつより高い生産性で成形加工ができるサーボプレスの要望が大きくなっている。このために、所望するスライドモーションを任意に設定可能としたサーボプレスの制御装置が必要となる。
【０００７】
ところで、サーボプレスにおけるスライドモーションの設定方法として、例えば、上下方向に移動自在なボールスクリューによりスライドを直接上下駆動する従来の直動型サーボプレスで行われているのと同様に、図１４におけるｔ１〜ｔ２、ｔ２〜ｔ３、ｔ３〜ｔ４などの複数段の定速度区間を設定し、各区間の始点および終点のスライド高さで表したスライド位置（図１４のＰ１，Ｐ２．Ｐ３等）とスライド速度（各区間のモーション傾き）とを設定する方法が考えられる。しかしながら、この方法では次のような問題が生じる。
【０００８】
（１）単にスライド高さで表したスライド位置によってモーション等を設定する際に、スライド位置を一義的に特定するためには、スライドが下降行程か又は上昇行程かの区別をしなければならない。このため、取り扱うデータ数が多くなるので、設定時の操作が煩わしくなるとともに、これらのデータに基づく演算処理が複雑になる。
（２）プレス加工時に用いる周辺機械との同期をとるためのタイミング信号（例えば、ロータリカム信号等）の動作条件を設定する場合、従来からのクランク式プレスやリンクプレス等の機械式プレスにおいて、クランク角度やリンク回転駆動部回転角度等の回転角（０度〜３６０度）によってタイミング信号を設定していた作業者にとっては、スライド位置からモーション上の位置をイメージするのは慣れていないので困難であり、従ってスライド位置による設定作業が面倒で、操作性が低下する。
【０００９】
（３）クランク角度からスライドのクランクモーション上の位置をイメージするのに慣れている作業者にとっては、スライド位置からスライド高さをイメージするのは容易でないため、ダイハイト調整を行う時などに、手動操作での下死点へのスライド移動及び位置決めが簡単にできない。また、本体フレーム等の熱変形によりダイハイトが変化し、機械的な下死点位置が元の下死点位置よりも上方に変化したときには、スライド位置（ボルスタ上面からの高さ）のみの現在位置表示では、元の下死点位置まで戻すことができないので、下死点位置決め制御を完了することが事実上不可能であり、実用上ダイハイト調整が困難となる場合が発生する。
【００１０】
またさらに、サーボプレスをトランスファフィーダや材料搬入装置等の外部周辺装置と同期をとって運転する必要がある場合には、スライドと前記外部周辺装置との干渉が発生しないように、スライド位置情報を外部周辺装置に出力してインターロックをとる必要がある。従来のクランク式プレスやリンク式プレス等の機械式プレスでは、スライドと前記外部周辺装置との同期をとるために、クランク軸やリンク回転機構の回転角度（以後、これらをクランク回転角度と呼ぶ）をスライド位置情報として出力している。ところが、上述した通り、前記サーボプレス１において、スライドモーションを任意に設定可能とし、スライドストローク長（スライド上限位置（上死点も含む）〜下限位置（下死点も含む）までのストローク）も任意に設定可能とした場合には、従来のようなクランク回転角度をスライド位置情報として用いることができない。このため、外部周辺装置との同期運転ができないのが実情である。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、従来の機械式プレスでのクランクモーションと同様のクランク角度のイメージでスライドモーションやタイミング信号等のスライド位置の設定や表示を可能とし、またスライド位置と外部周辺装置との同期をとりながらの運転を可能とした、サーボプレスのスライド位置の設定方法と表示方法、及び外部周辺装置との同期方法、及びその制御装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【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発明は、サーボモータにより所定の動力伝達機構を介してスライドを駆動するサーボプレスにおいて、運転のためのデータを設定する際に、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定することを特徴とするサーボプレスのスライド位置の設定方法としている。
【００１３】
第１発明によれば、スライドモーションなどのプレス運転のためのデータを設定する際に、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定するから、従来の直動型サーボプレスの制御装置におけるスライド位置の設定方法では、スライド位置（高さ）とその行程との入力によって各スライド位置を特定する必要があったが、仮想クランク角度のみで特定できるので入力データ数が少なくなり、設定作業が楽になるとともに制御装置内での演算処理が簡単になる。また、従来の機械式プレスのクランク角度による設定方法に慣れている作業者にとっても、スライドの位置（下死点との関係）が分かり易くなり、非常に設定し易いので、機械式プレスの採用ユーザが本サーボプレスを採用し易くなる。
【００１４】
さらに、仮想クランク角度で設定するので、例えばサーボモータで回転駆動部及びリンク機構を介してスライドを駆動するサーボプレス等において、この設定した仮想クランク角度データに基づいてスライド位置を制御するときに、ダイハイトが変化したとしても下死点位置決め制御を確実に完了することができる。このため、ダイハイト調整時などのスライド制御処理が問題無く実行できる。
【００１５】
第２発明は、第１発明において、前記設定した仮想クランク角度を表示するようにした方法としている。
【００１６】
第２発明によれば、設定した仮想クランク角度が表示されるので、クランク角度設定に慣れている作業者にとってスライドの位置を直感的に容易に把握し易いし、作業者が設定データを容易に確認できるので、データ設定ミスを防止できる。
【００１７】
第３発明は、第２発明において、前記設定した仮想クランク角度と、それに対応するスライド位置とを表示するようにした方法としている。
【００１８】
第３発明によれば、仮想クランク角度およびこれに対応するスライド位置を表示するので、設定データの確認が直ぐに容易にできて操作性が良い。また、実際のスライド高さとの対比が容易に可能なため、データ設定ミスを防止できる。
【００１９】
また、第４発明は、第２または第３発明のサーボプレスのスライド位置の設定方法により設定されたモーションで運転する際のスライド位置表示方法において、前記設定されたモーションカーブによりスライド位置を表示する方法としている。
【００２０】
第４発明によれば、モーションカーブを用いてスライド位置を表示するので、モーションカーブとの関連で現在のスライド位置を把握でき、直感的に分かり易い。
【００２１】
また、第５発明は、第２または第３発明のサーボプレスのスライド位置の設定方法により設定されたモーションで運転する際のスライド位置表示方法において、現在のスライド位置を、対応する仮想クランク角度でルーレット表示部に表示する方法としている。
【００２２】
第５発明によれば、仮想クランク角度によるルーレット表示でスライドの位置を表すので、直感的に直ぐにスライド位置を把握でき、操作性や作業性が良い。
【００２３】
第６発明は、サーボモータにより所定の動力伝達機構を介してスライドを駆動するサーボプレスにおいて、プレス運転時に、予め設定されたスライドモーションの上限位置から下限位置を経て上限位置までの１サイクル間でスライドの現在位置を検出し、検出したスライド位置に対応する仮想回転角度を求め、この求めた仮想回転角度を外部周辺装置に出力することを特徴とするサーボプレスの外部周辺装置との同期方法としている。
【００２４】
第６発明によれば、上限位置（上死点を含む）から下限位置（下死点を含む）を経て上限位置までの１サイクル中のスライド位置を、従来におけるクランク角度に相当する仮想回転角度（０度〜３６０度）に対応させるようにし、プレス運転時に、スライドの上下動に伴って、スライド位置に対応した前記仮想回転角度信号を出力するので、プレス機械のスライド位置と同期して作動する必要のある外部周辺装置をこの仮想回転角度を介して容易にスライド位置と同期をとることが可能となる。また、従来の同期方式と変わらない、クランク角度相当の仮想回転角度を介して同期制御が可能となるので、ハード及びソフトの大幅な変更なくして、同じ外部周辺装置を使用できる。このため、本サーボプレス機を幅広い分野に適用できる。
【００２５】
第７発明は、第６発明において、前記仮想回転角度を介して外部周辺装置の動作とスライドの上下動とのインターロックをとって同期運転する外部周辺装置との同期方法としている。
【００２６】
第７発明によれば、仮想回転角度を介して、スライド上下動と外部周辺装置とのインターロックをとるので、任意のスライドモーションに対しても、従来の同期方式と変わらない方式で容易に同期運転ができる。このため、本サーボプレス機を幅広い分野に適用できる。
【００２７】
第８発明は、予め設定されたスライドモーションに沿ってスライドが移動するように、サーボモータを制御して、所定の動力伝達機構を介してスライドを駆動するサーボプレスの制御装置において、スライドの現在位置を検出する位置センサと、予め設定されたスライドモーションの上限位置から下限位置を経て上限位置までの１サイクル間でのスライド位置と仮想回転角度との対応関係を作成し、プレス運転時に、前記位置センサから入力したスライドの現在位置に対応して、前記対応関係に基づき求めた仮想回転角度を外部周辺装置に出力する制御器とを備えた構成としている。
【００２８】
第８発明によれば、第６発明と同様の作用、効果を発揮する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００３０】
まず、本発明が適用されるサーボプレスの構成を図１０、図１１により説明する。図１０及び図１１は、それぞれ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。
プレス機械１はサーボプレスであり（以下、サーボプレス１と呼ぶ）、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、リンク機構を構成している。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。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。
【００３６】
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。
【００３７】
図１は本発明の第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１により制御構成を説明する。
本制御装置は制御器１０、メモリ１０ａ、モーション設定手段１７、タイミング設定手段１８、モニタ表示器１９、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。
【００３８】
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、このデータとしては、例えば図４に示すように、段数、基準速度（すなわち、スライドの許容最大速度）、待機角、待機位置、待機時間、各段毎の目標角、目標位置、移動速度、停止時間、等がある。このモーション設定手段１７は、これらの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を用いて構成している。なお、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。
【００３９】
タイミング設定手段１８は、プレス機械のスライドの動きにプレス機械およびプレスラインの周辺機器を同期させるためのタイミング信号を設定する入力手段であり、設定されるデータとしては、図７に示すように、信号名と、それに対するＯＮ位置の段番号とクランク角度と、ＯＦＦ位置の段番号とクランク角度とがある。また、段番号は、下降行程または上昇行程中に図６に示すような一時戻しモーションが存在した場合の判別のために設定する。これらのタイミング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おり、本実施形態では、前記モーション設定手段１７と同様にタッチパネル付きのプログラマブル表示器を用いて構成している。なお、タイミング設定手段１８は、予め設定された上記タイミングデータを記憶した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。
【００４０】
メモリ１０ａは、上記設定されたモーションデータおよびタイミングデータを記憶すると共に、スライド位置と仮想クランク角度との対応テーブルデータを記憶している。ここに、仮想クランク角度とは、前記サーボプレス１のスライド位置を、従来のクランク軸を有する機械式プレスにおけるクランク軸回転角度に仮想的に対応させたものである。上記スライド位置と仮想クランク角度との対応テーブルデータは、それぞれ次のようにして作成される。
【００４１】
まず図２により、スライド位置と仮想クランク角度との対応テーブルの作成手順を説明する。図２はクランク角度の割り付け方法を説明しており、その左図は理想的なクランク軸の回転角度θ（上死点を０度または３６０度、下死点を１８０度と定義する）とスライド位置Ｐとの関係図である。また、その右図は、本実施形態における前記サーボモータ２１を所定の一定速で正転させたときのスライド位置の変化を表したモーションである。
【００４２】
いま、図２において、上死点Ｕから下死点Ｄまでの間のスライド位置を所定長さΔＳ毎に分割し、それぞれの分割した横線と、理想的なクランク軸の回転を表す円Ｃとの交点の回転角度を、０度（上死点Ｕ）側から３６０度に向けて順にθ１，θ２，〜θｎとする。また、それぞれの分割した横線と、前記サーボモータ２１を所定の一定速で正転させたときのスライド位置の変化を表したモーションとの交点のスライド位置を、上死点Ｕから下死点Ｄを経て次の上死点Ｕに向けて順にＰ１，Ｐ２，〜Ｐｎとする。そして、下降行程（上死点Ｕから下死点Ｄまで）のそれぞれのスライド位置Ｐ１，Ｐ２，〜に対して、同一の分割線に対応する下降行程の前記各回転角度θ１，θ２，〜をそれぞれ仮想クランク角度θ１，θ２，〜と呼ぶ。同様に、上昇行程（下死点Ｄから次の上死点Ｕまで）のそれぞれのスライド位置Ｐｎに対して、同一の分割線に対応する上昇行程の前記各回転角度θｎをそれぞれ仮想クランク角度θｎと呼ぶ。ここで、前記スライド位置の分割長さΔＳを、近似誤差が無視できるような微小長さに設定している。上記の如く求めた各スライド位置Ｐ１，Ｐ２，〜Ｐｎと各仮想クランク角度θ１，θ２，〜θｎとを対応させてスライド位置／クランク角度対応テーブルを作成し、メモリ１０ａに記憶する。
【００４３】
モニタ表示器１９は、制御器１０からの表示指令を入力し、表示指令に基づきスライド現在位置（高さ）、これに対応する仮想クランク角度現在値、および当該サーボプレスの各種信号、制御状態の内部情報等を表示しており、各種情報のモニタを可能としている。
また、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。
【００４４】
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、前記メモリ１０ａに記憶したスライド位置／クランク角度対応テーブルを参照して、前記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に基づいて、制御用のスライドモーションを作成し、スライドがこの作成されたモーションに沿って移動するように、詳細は後述する演算処理を行い、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。また、制御器１０は、前記スライド位置／クランク角度対応テーブルを参照して、前記タイミング設定手段１８により設定されたタイミングデータに基づいて、スライド移動に同期して所定のタイミング信号を出力する。そして、さらに、現在のスライド位置、これに対応する現在の仮想クランク角度、モーションカーブ中の現在位置、及び現在のタイミング信号状態などの各種情報を監視し、モニタ表示器１９に表示指令を出力する。
【００４５】
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、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。
【００４６】
次に、図３に示す制御機能ブロック図に基づき、図４〜図９を参照しつつ制御装置の各制御機能を説明する。
【００４７】
まず、モーション設定手段１７では、例えば図４に示すような設定画面により各種のモーションデータが設定される。以下に、図４〜図６を参照して、モーション設定方法について詳細に説明する。図４はモーション設定画面例であり、図５はモーション設定例で、図６は設定モーションのモニタ表示例である。
【００４８】
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。そして、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、待機角５２、待機位置５３、基準速度５４、待機時間５５、そして各段毎の目標角５６、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。例えば図５に示すようなモーションを設定する場合について説明する。段数５１は設定すべき速度制御区間の１サイクル中の数（最後の区間は目標位置及び目標速度が自動的に決まるので設定の必要がないため、実際の段数より１つ少ない）を表し、ここでは４と設定している。待機位置５３および待機角５２は、それぞれ、上昇行程の最後にスライドが停止（次サイクル開始まで待機）する場合のスライド停止位置、およびそれに対応する仮想クランク角度で表す停止角度θｎであり、そのいずれか一方にデータを入力すると、それに対応する他方のデータが自動的に演算され、表示されるようになっている。図４及び図５に示す例では、待機位置Ｐ０，待機角θ０である。また、待機時間５５はその待機中の時間であり、ここではＴ０である。そして、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％割合で設定するようにしている。
【００４９】
また、各段毎の目標位置５７および目標角５６は、それぞれ、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）、およびこれに対応する仮想クランク角度θｎであり、そのいずれか一方にデータ入力すると、それに対応する他方のデータが自動的に演算され、表示されるようになっている。本例では、仮想クランク角度の０度〜３６０度の範囲を１度毎に区切り、各区切られた範囲に対応するスライド位置の各範囲のテーブルを有し、これにより上記演算を行っている。図４，図５に示す例では、ｎ段目が目標位置Ｐｎ，目標角θｎである。このとき、目標位置５７および目標角５６のいずれか一方の入力データを訂正することもでき、この訂正した一方のデータに基づき他方のデータを訂正し、表示するようにしている。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（目標角θｎ）における移動停止時間であり、図５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Ｔ２（０ｓｅｃ）　である。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。
【００５０】
次に、モーション作成部４１は、モーション設定手段１７で入力されたモーションデータに基づき、スライド位置／クランク角度対応テーブル４３の関係データを参照して、図５に示すような、時間軸に対応するスライド位置のモーションカーブを作成する。なお、この作成されたモーションカーブは、作業者が確認できるように、モーション設定手段１７の表示器に例えば図６に示すようにグラフ表示される。なお、図６のモーションカーブ６６は、図５で説明したモーションカーブと異なる例で図示してある。スライド下限時のスライド位置６７ａと、これに対応する仮想クランク角度６７ｂとが、上記モーションカーブ６６と共に表示される。
【００５１】
この後、指令演算部４２は、前記作成されたモーションカーブに基づいて、所定のサーボ演算周期時間毎のスライド位置目標値を演算すると共に、このスライド位置目標値と、位置センサ３３からのスライド位置のフィードバック信号との偏差値を求める。そして、この求めた偏差値に基づいて、偏差値を小さくするようにサーボアンプ４５へのモータ速度指令値を演算して、出力する。
【００５２】
モニタ情報表示部４４は、プレス運転モード、現在のスライド位置、これに対応する仮想クランク角度、生産個数カウンタ値などの、当該サーボプレスの各種モニタ情報を監視して、前記モニタ表示器１９に表示させる。このモニタ情報は、例えば図８、図９に示すような画面により表示される。なお、図８、図９では、前記モニタ表示器１９にタッチパネル付きのプログラマブル表示器を用いた例で示している。
【００５３】
図８において、運転状態表示部７０には、運転準備完了、運転中、非常停止中などの運転状態が表示される。運転モード表示部７１には、単動、寸動、安全一行程、連続などの運転モードの内、現在選択されているモードが表示される。また、仮想クランク角度表示部７２には、現在のスライド位置に対応する仮想クランク角度が表示され、同図では、数値（０度から３５９度）で表示する角度表示部７２ｂと、環状に配置した点表示（ＬＥＤや、グラフィック表示器によるポイント表示など）を角度に対応付けて回転点灯させるルーレット角度表示部７２ａとを有している。ルーレット角度表示部７２ａでは、一周３６０度を所定角度（例えば５度）ずつ分割して当該分割範囲を１個の点表示にて代表させて表示させるものである。さらに、スライド位置７４には、位置センサ３３により検出した現在のスライド位置（高さ）が表示される。また、サイクル数表示部７３には、連続運転中の１分間当りのサイクル数が表示され、ストッピングタイム表示部７５には、１サイクル中の合計待機時間が表示される。
【００５４】
また、生産個数の積算値を表示するトータルカウンタ表示部７６ｂ、この生産個数の積算機能を選択する選択スイッチ部７６ａ、自動運転開始から終了までの生産個数の積算機能を選択する選択スイッチ部７７ａ、この積算値を表示するロットカウンタ表示部７７ｂ、同一ロットでの生産積算目標値を表示するロットカウンタ設定表示部７７ｃをそれぞれ備えている。また、金型メンテナンスを行う時期までの生産個数積算機能を選択する選択スイッチ部７８ａ、その積算値を表示する型メンテナンスカウンタ表示部７８ｂ、その設定目標積算値を表示する型メンテナンスカウンタ設定表示部７８ｃが設けられている。そして、現在のダイハイトを表示するダイハイト表示部７９、及びスライド荷重表示部８０が設けられている。なお、スライド荷重表示部８０に表示される荷重値は、図示しない荷重計により検出されたものである。
【００５５】
また図９は、プレス運転中の現在のスライド位置をその移動に合わせて前記設定モーションカーブ上に表示する例を示しており、位置センサ３３からのスライド位置、及び運転実行中の１サイクル内での行程位置（段数）に応じた位置を、モーションカーブ上の点８１として点灯表示するようにする。
【００５６】
次に、タイミング設定手段１８では、例えば図７に示すような設定画面により各種のタイミングデータが設定される。図７を参照して、各タイミングデータを詳細に説明する。
タイミングデータも、各金型に対応した型番号６０が設定されるようにしている。エジェクタと呼ばれるタイミング出力信号はスライド位置または仮想クランク角度に同期してオン／オフ出力される信号であり、その信号名６１、各信号毎のオンするタイミングの段数６２と仮想クランク角度６３、および各信号毎のオフするタイミングの段数６４と仮想クランク角度６５を設定するようにしている。信号名６１は、当該制御装置に備えてあるタイミング出力信号の各名称が表示されており、使用可能な信号の数だけ表示されるようになっている。オンするタイミングの段数６２と仮想クランク角度６３、およびオフするタイミングの段数６４と仮想クランク角度６５はそれぞれの対応する信号名の欄にデータ入力されるようになっており、前記設定されたモーション上の段数と仮想クランク角度によってそれぞれ設定される。
【００５７】
タイミング制御テーブル作成部４６は、タイミング設定手段１８で入力されたタイミングデータに基づき、仮想クランク角度に対する各タイミング信号の制御テーブルを作成する。
そして、つぎに、タイミング出力指令演算部４７では、プレス運転中に、位置センサ３３からのスライド位置を監視し、スライド位置／クランク角度対応テーブル４３を参照して前記現在のスライド位置を仮想クランク角度に変換し、この仮想クランク角度が前記制御テーブルの各信号毎の出力オン／オフの仮想クランク角度に達したら、当該タイミング出力信号の対応するオン／オフ出力指令をタイミング信号出力部４８に出力する。
タイミング信号出力部４８は、この各タイミング出力信号毎のオン／オフ出力指令に基づき、タイミング信号の出力を制御する。
【００５８】
つぎに、本実施形態による効果を説明する。
スライドモーションやタイミング信号などの設定の際に、スライド位置で設定する代わりに仮想クランク角度によって設定し、その設定データを仮想クランク角度によって表示することを可能とした。このため、従来の直動型サーボプレスの制御装置ではスライド位置とそのときの下降工程または上昇行程の区別とのデータ入力によって目標位置を特定する必要があったが、本発明によると仮想クランク角度のみで特定できるので入力データ数が少なくなり、設定作業が楽になるとともに制御装置内での演算処理が簡単になる。また、従来から機械式プレスを使用している作業者にとって、従来と同様に仮想クランク角度でスライド位置を把握するので、イメージ的に容易に設定モーションカーブやスライド位置が分かり易くなり、各種設定作業が容易にできるので、従来からの機械式プレスの採用ユーザが本サーボプレスの採用に移行し易くなる。
【００５９】
また、上記各種動作データを仮想クランク角度およびスライド位置（高さ）のいずれか一方で設定可能なようにしたので、作業者の設定し易い方を選択してデータを入力でき、入力作業性が非常に良い。また、従来の機械式プレスのユーザだけでなく広範囲のユーザにとって使用し易いサーボプレスを構成できる。
このとき、仮想クランク角度およびスライド位置（高さ）のいずれか一方のデータを入力すると、他方のデータを自動的に演算して表示するようにしたので、設定値の確認が直ぐに容易にできる。
【００６０】
また、上記設定されたモーションがグラフ的に表示されるので、視覚により直感的に、容易にモーションカーブの確認ができる。そして、そのモーションカーブ表示と共に、下限位置や待機位置に相当する仮想クランク角度及びこれに対応するスライド位置（高さ）のデータも表示するので、モーションカーブを容易に把握できる。さらに、そのグラフ的なモーションカーブ上に、現在のスライド位置を表示し、併せてその仮想クランク角度及びスライド位置データも表示するようにしたので、これにより現在位置が把握し易い。
【００６１】
また、モニタ表示器には、スライドの位置として、対応する仮想クランク角度を直接数値で（０度以上３６０度未満）、または仮想クランク軸の回転に合わせたルーレットで表示するようにしたので、どのような運転モードのときでも作業者が仮想クランク角度を容易に確認でき、各種の作業性及び操作性が非常に良い。
【００６２】
次に、図１２、図１３に基づき、第２実施形態を説明する。尚、前出までの図面に示した構成と同一の構成要素には同一符号を付し、ここでの説明を省く。
まず図１２に示す機能ブロック図により、第２実施形態の各機能を説明する。
モーション／仮想回転角度対応テーブル９１は、モーション設定手段１７で設定されたスライドモーションに対応した仮想回転角度のテーブルを作成し、記憶する。このテーブルは、後述の図１３にて説明するような手順により作成される。なお、スライド位置に対する仮想回転角度の精度は、外部周辺装置がこの仮想回転角度に同期して動作した時、干渉等が生じない程度に、例えば１度／１００単位となるように演算されるものとする。
【００６３】
そして、仮想回転角度演算部９２は、プレス運転時、スライド３の上下動に伴って位置センサ３３で検出したスライド位置信号と、上記モーション／仮想回転角度対応テーブル９１に記憶した仮想回転角度テーブルとに基づき、現在のスライド位置信号に対応する仮想回転角度信号を演算する。
仮想回転角度出力部９３は、この演算した仮想回転角度信号を受けて、本プレス機械のスライド動作と同期運転されるトランスファフィーダ装置等の外部周辺装置に出力する。
【００６４】
ここで、図１３により、モーション設定手段１７での設定スライドモーションに対応した仮想回転角度テーブルの作成手順を説明する。図１３は仮想回転角度の割り付け方法を説明しており、その左図は理想的なクランク軸の回転角度θ（上死点を０度または３６０度、下死点を１８０度と定義する）とスライド位置Ｐとの関係図である。また、その右図は、本実施形態に係る、スライド上死点と下死点との間に設定された所定の上限位置Ｕ１に対応する前記偏心軸２８の第１角度と、下死点より手前の所定の下限位置Ｄ１に対応する前記偏心軸２８の第２角度との間で、前記サーボモータ２１を所定の速度で往復動させたときのスライド位置の変化を表したモーションである。すなわち、本例でのスライドモーションは、前記サーボモータ２１を所定回転角度の範囲で正逆回転させるものである。
【００６５】
いま、図１３において、上限位置Ｕ１を理想的なクランク軸の回転角度θの０度（３６０度）に、また下限位置Ｄ１を該回転角度θの１８０度にそれぞれ対応させる。そして、理想的なクランク軸の回転を表す円Ｃと、その回転中心から１度／１００毎に引いた半径の線との交点の回転角度を、０度（上限位置Ｕ１）側から３６０度に向けて順にα１，α２，〜αｎとする。また、これらの回転角度α１，α２，〜αｎから横軸に平行に引いた横線と、前記サーボモータ２１を所定速度で往復動させたときのスライドモーションとの交点のスライド位置を、上限位置Ｕ１から下限位置Ｄ１を経て再度上限位置Ｕ１に向けて順にＰ１，Ｐ２，〜Ｐｎとする。このとき、下降行程（上限位置Ｕ１から下限位置Ｄ１まで）のそれぞれのスライド位置Ｐ１，Ｐ２，〜に対応する下降行程の前記各回転角度θ１，θ２，〜をそれぞれ仮想回転角度α１，α２，〜と呼ぶ。同様に、上昇行程（下限位置Ｄ１から上限位置Ｕ１まで）のそれぞれのスライド位置Ｐｎに対応する上昇行程の前記各回転角度αｎをそれぞれ仮想回転角度αｎと呼ぶ。上記の如く求めた設定モーション上の各スライド位置Ｐ１，Ｐ２，〜Ｐｎと各仮想回転角度α１，α２，〜αｎ（１度／１００毎）とを対応させてモーション／仮想回転角度対応テーブルを作成し、メモリ１０ａに記憶する。
【００６６】
次に、第２実施形態による作用を説明する。
（１）先ず予め、モーション設定手段１７でスライドモーションが設定される。このとき、第１実施形態で説明した仮想クランク角度及びスライド位置のいずれか一方によってモーションデータが設定可能となっている。
（２）この設定モーションに基づき、モーション／仮想回転角度対応テーブル９１が作成される。
（３）プレス運転時、スライド３の上下動に伴い、位置センサ３３で検出したスライド位置に対応した仮想回転角度を外部周辺装置に出力する。外部周辺装置（トランスファフィーダ装置等）は、入力した仮想回転角度に基づき、プレスのスライド上下動と同期運転される。また、同様にして、タイミング設定手段１８によって設定されたタイミング信号（ロータリカム信号等）と、現在のスライド位置とに基づいて、所定のタイミング信号のオン／オフ出力が制御される。
【００６７】
第２実施形態によると、第１実施形態による効果に加えて、さらに以下の効果が得られる。
実稼動時に、スライドモーションの上限位置（上死点も含む）から下限位置（下死点も含む）を経由して上限位置に到る１サイクルのスライド位置に対応して、クランク回転角度に相当する仮想回転角度を出力しているので、外部周辺機器との同期運転が容易に可能となる。すなわち、本電動サーボプレス１のスライドモーションを、偏心軸２８の一方向回転（正転、逆転等）による上死点と下死点との間の移動のリンクモーションや、偏心軸２８の所定角度の上限位置と下限位置との間の往復動のモーション等に任意に設定しても、該モーションに沿って移動するスライド３の位置を、従来より周辺装置との同期制御に使用されていたクランク回転角度に相当する仮想回転角度として出力できる。このため、周辺装置とスライドとで干渉も無く同期運転ができ、また従来から使用している周辺装置と同様のものを改造なしで使用できる。
【００６８】
周辺装置との運転同期をとるための信号が従来のクランク角度に相当する仮想回転角度であるから、従来からクランク角度信号による周辺装置との同期運転制御に慣れているオペレータにとって同期運転のタイミングや作動状態を非常に理解し易いので、操作性が良く、また誤操作や勘違い等を少なくできる。
【００６９】
以上説明したように、本発明によると以下の効果が得られる。
スライドモーションやタイミング信号等の設定を行う際に、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定し、表示するようにしたので、従来のように行程とスライド位置とで設定するのに比べてデータ設定が簡単で、操作性が良く、従来の機械式プレスに慣れた作業者にとってスライドの位置（高さ）が分かり易いので、使い易いサーボプレスを構成できる。
また、上記回転角度またはスライド位置を選択して設定できるようにしたので、作業者が分かり易い、設定し易いほうで設定でき、操作性が良い。このとき、設定した方のデータに対応する他方のデータを自動的に表示するようにしたため、設定データの確認が直ぐに容易にできる。
【００７０】
また、現在のスライド位置を、仮想クランク角度で表し、数値やルーレット表示で表示するので、作業者が分かりやすく、作業性が良い。さらに、設定したモーションと共に、そのモーションカーブ上にスライド位置を表示するので、スライドの位置を直感的で把握し易い。
【００７１】
また、プレス運転時には、１サイクルのスライドモーション上のスライド位置情報として、該スライド位置に対応した仮想回転角度（０度〜３６０度）を出力するようにしたので、スライド位置と外部周辺装置との同期運転が可能となる。さらに、本サーボプレスの任意のスライドモーション上のスライド位置に対して仮想回転角度を対応させることができるので、外部周辺装置との同期運転が確実にできる。またさらに、従来のクランク角度に相当する仮想回転角度を介して同期運転するので、従来の同期方式と変わらない方式で同期運転可能となり、本サーボプレス機を幅広い分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るハード構成ブロック図である。
【図２】第１実施形態に係るクランク角度の割り付けの説明図である。
【図３】第１実施形態に係る機能ブロック図である。
【図４】モーション設定画面例である。
【図５】モーション設定例である。
【図６】設定モーションのモニタ表示例である。
【図７】タイミング設定画面例である。
【図８】モニタ情報表示例である。
【図９】モーションのスライド位置表示例である。
【図１０】本発明が適用されるサーボプレスの側面一部断面図である。
【図１１】本発明が適用されるサーボプレスの背面一部断面図である。
【図１２】第２実施形態に係る機能ブロック図である。
【図１３】第２実施形態に係る仮想回転角度の割り付けの説明図である。
【図１４】スライドのリンクモーション例である。
【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、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、１８…タイミング設定手段、１９…偏心軸角度センサ、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、３３…位置センサ、３４…補助フレーム、４１…モーション作成部、４２…指令演算部、４３…スライド位置／クランク角度対応テーブル、４４…モニタ情報表示部、４５…サーボアンプ、４６…タイミング制御テーブル作成部、４７…タイミング出力指令演算部、４８…タイミング信号出力部、９１…モーション／仮想回転角度対応テーブル、９２…仮想回転角度演算部、９３…仮想回転角度出力部。

Claims (8)

1. サーボモータ（２１）により所定の動力伝達機構を介してスライド（３）を駆動するサーボプレスにおいて、
   運転のためのデータを設定する際に、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定する
   ことを特徴とするサーボプレスのスライド位置の設定方法。
2. 請求項１記載のサーボプレスのスライド位置の設定方法において、
   前記設定した仮想クランク角度を表示するようにした
   ことを特徴とするサーボプレスのスライド位置の設定方法。
3. 請求項２記載のサーボプレスのスライド位置の設定方法において、
   前記設定した仮想クランク角度と、それに対応するスライド位置とを表示するようにした
   ことを特徴とするサーボプレスのスライド位置の設定方法。
4. 請求項２または３記載のサーボプレスのスライド位置の設定方法により設定されたモーションで運転する際のスライド位置表示方法において、
   前記設定されたモーションカーブによりスライド位置を表示する
   ことを特徴とするサーボプレスのスライド位置の表示方法。
5. 請求項２または３記載のサーボプレスのスライド位置の設定方法により設定されたモーションで運転する際のスライド位置表示方法において、
   現在のスライド位置を、対応する仮想クランク角度でルーレット表示部に表示する
   ことを特徴とするサーボプレスのスライド位置の表示方法。
6. サーボモータ（２１）により所定の動力伝達機構を介してスライド（３）を駆動するサーボプレスにおいて、
   プレス運転時に、予め設定されたスライドモーションの上限位置から下限位置を経て上限位置までの１サイクル間でスライド（３）の現在位置を検出し、
   検出したスライド位置に対応する仮想回転角度を求め、
   この求めた仮想回転角度を外部周辺装置に出力する
   ことを特徴とするサーボプレスの外部周辺装置との同期方法。
7. 請求項６記載のサーボプレスの外部周辺装置との同期方法において、
   前記仮想回転角度を介して外部周辺装置の動作とスライド（３）の上下動とのインターロックをとって同期運転する
   ことを特徴とするサーボプレスの外部周辺装置との同期方法。
8. 予め設定されたスライドモーションに沿ってスライド（３）が移動するように、サーボモータ（２１）を制御して、所定の動力伝達機構を介してスライド（３）を駆動するサーボプレスの制御装置において、
   スライド（３）の現在位置を検出する位置センサ（３３）と、
   予め設定されたスライドモーションの上限位置から下限位置を経て上限位置までの１サイクル間でのスライド位置と仮想回転角度との対応関係を作成し、プレス運転時に、前記位置センサ（３３）から入力したスライド（３）の現在位置に対応して、前記対応関係に基づき求めた仮想回転角度を外部周辺装置に出力する制御器（１０）とを
   備えたことを特徴とするサーボプレスの制御装置。

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