JP2017077581A

JP2017077581A - サーボプレスの速度制御方法および速度制御装置

Info

Publication number: JP2017077581A
Application number: JP2015207422A
Authority: JP
Inventors: 康宏原田; Yasuhiro Harada
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2017-04-27

Abstract

【課題】
急停止期間の短縮を実現できるサーボプレスの速度制御装置および速度制御方法を提供する。
【解決手段】
サーボモータを駆動源としてクランク軸を回転させ、クランク軸と連結されるコネクティングロッドにより回転運動を直線運動に変換することでスライドを上下動作させるサーボプレスの速度制御方法であって、スライドの速度が所定の速度監視値を超えた場合は、サーボモータを制動する機械式ブレーキのブレーキ開放出力と、サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止するための動力遮断出力とを即断するように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、機械式ブレーキを具備したサーボプレスにおける速度制御方法および速度制御装置に関する。

サーボプレスの速度制御方法に関する背景技術として、例えば、特開２００５−１９９３１４号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、サーボプレスの暴走監視装置として、減速停止指令信号検出後に一定時間経過後のプレス速度を監視し、予め設定した速度を超えていた場合に機械的制動を作動させる構成が開示されている。

また、特開２００９−１６０６２２号公報（特許文献２）には、スライド制御停止の予定停止時刻を固定化し、動力遮断と機械式ブレーキを作動するタイミングを固定化された時間とすることにより、サーボ制御の正常時・異常時に限らず、同一の条件で確実かつ迅速にサーボモータの回転を停止する技術が開示されている。

特開２００５−１９９３１４号公報特開２００９−１６０６２２号公報

特許文献１は、減速停止信号を検出してから一定時間経過後に速度判定するため、減速停止信号検出以前の速度異常の監視ができないという問題がある。したがって、サーボプレスの制御装置に何らかの故障が発生し、サーボモータの回転数が決められた最高回転数を超過し、その超過した時に急停止指令が発せられた場合、機械式ブレーキによる停止時間が規定時間を超過する恐れがある。このような場合を考慮すると急停止時間を更に延長しなければならず、光線式安全装置などの侵入検出装置の位置をそれに見合った位置に変える必要があり、作業性が悪化するという問題がある。

また、特許文献２は、動力遮断と機械式ブレーキの作動を行う電磁弁の駆動信号は、サーボプレス制御装置が急停止指令を受けてから固定時間経過後に出力される。サーボ制御が正常時にはサーボモータが停止してから機械式ブレーキが実際に動作を開始する様、急停止指令が発せられてから機械式ブレーキの作動指令が発せられるまで、所定時間だけ作動指令を遅らせている。このため、本来のブレーキ性能による急停止時間より所定時間だけ急停止時間を延長せねばならず、その分、安全距離を延長する必要があり、作業性を損ねるという点について考慮されていない。

本発明は、上記課題を解決することを目的に、急停止期間の短縮を実現できるサーボプレスの速度制御装置および速度制御方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、その一例を挙げるならば、サーボモータを駆動源としてクランク軸を回転させ、クランク軸と連結されるコネクティングロッドにより回転運動を直線運動に変換することでスライドを上下動作させるサーボプレスの速度制御方法であって、スライドの速度が所定の速度監視値を超えた場合は、サーボモータを制動する機械式ブレーキのブレーキ開放出力と、サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止するための動力遮断出力とを即断するように構成する。

本発明によれば、急停止期間の短縮を実現できるサーボプレスの速度制御装置および速度制御方法を提供することができる。

実施例におけるサーボプレスとその制御装置の構成図である。実施例におけるサーボプレスの動力遮断の別の遮断方法を示した構成図である。実施例における速度監視部のシーケンスのフローチャートである。実施例における指令生成部のシーケンスのフローチャートである。実施例におけるサーボ制御異常時のスライド速度超過の場合の急停止タイミングチャートである。実施例における、急停止指令を検出していない場合の、サーボ制御異常時のスライド速度超過の場合の急停止タイミングチャートである。従来のサーボプレスの急停止時の制御動作を説明するタイミング図である。

本発明の実施例を図面を用いて説明する。なお、本発明はこれにより限定されるものではない。

まず、本実施例の前提となる、従来のサーボプレスの急停止時の制御動作について説明する。

図７は、従来のサーボプレスの急停止時の制御動作を説明するタイミング図である。図７においては、上から、スライド速度、機械式ブレーキのブレーキストローク、急停止指令、機械式ブレーキの作動指令であるブレーキ開放出力、サーボモータの動力を遮断する動力遮断出力の各タイミングを示している。図７において、例えば、作業者がプレス作業域に侵入した場合や、非常ボタンが押された場合や、サーボ制御の異常によりサーボモータが速度超過となった場合などに急停止指令が発せられる。急停止指令ＯＮのタイミング７０で、サーボモータは減速停止するモードで制御され、サーボ制御が正常時には、スライド速度は、サーボ減速時特性７１（点線）に従い減速される。サーボ制御が正常時には、サーボモータが停止してから機械式ブレーキが実際に動作を開始するように、急停止指令ＯＮが発せられてから機械式ブレーキの作動指令であるブレーキ開放出力が「ＯＦＦ」となるタイミング７２、すなわち、ブレーキの動作開始タイミングまで、Ｔ１１の時間だけ作動指令を遅らせる。これにより、スライド速度がほぼゼロの状態で機械式ブレーキが制動できるので、機械式ブレーキの摩擦板の摩耗量を減らすことができ、経済的で、メンテナンス時間も短く生産効率を上げることができる。

機械式ブレーキのブレーキ開放出力が「ＯＦＦ」となるタイミング７２から、ブレーキストロークに示すように、例えば可動側摩擦板が移動して固定側の摩擦板と接触し制動を開始するまでのブレーキ作動時間を経て、時刻Ｔ３１において実際に機械式ブレーキが制動を開始する。そして、サーボ制御が正常時の場合は、スライド速度がほぼゼロの状態で機械式ブレーキが制動するが、サーボ制御が異常で、サーボモータの減速がなかった場合でも、スライド速度は、機械式ブレーキ制動時特性７３に従い減速される。なお、動力遮断出力は、サーボモータが停止したタイミングで、サーボモータの制御は不要となるので、そのタイミング７４で動力遮断出力を「ＯＦＦ」する、すなわち、動力遮断を行う。

このように、従来は、急停止指令が発せられてから機械式ブレーキの作動指令が発せられるまで、Ｔ１１の時間だけ作動指令を遅らせている。このため、本来のブレーキ性能による急停止時間よりＴ１１の時間だけ急停止時間を延長せねばならず、その分、安全距離を延長する必要があり、作業性を損ねるという点について考慮されていなかった。

そこで、本実施例は、上記課題を解決するために構成されるものであり、以下、図面を用いて説明する。
図１は本実施例におけるサーボプレスとその制御装置の構成図である。図１において、サーボプレス１０は、サーボモータ１を駆動源としてクランク軸２を回転させ、これと連結されるコネクティングロッド３により回転運動を直線運動に変換することでスライド４を上下動作させている。

サーボプレス制御装置１１は指令生成部３１と速度監視部３２で構成しており、それぞれは別のCPU又は装置として独立して構成される。速度監視部３２は国際安全規格に準拠した安全コントローラを使用することが好ましい。指令生成部３１はサーボモータ１の位置を検出する位置検出器５からの位置データをフィードバックデータとしてサーボ制御を行い、サーボアンプ２０へと位置指令又は速度指令を出力している。また、急停止指令４０を速度監視部３２へ出力する。

速度監視部３２は指令生成部３１からの指令データと位置検出器５からの位置データから算出したスライド速度と所定の速度監視値との比較により速度監視を行っている。また、速度監視部３２は動力遮断部２１へ動力遮断指令４１を出力し、機械式ブレーキ７のブレーキＯＮ、ＯＦＦを制御する機械式ブレーキ開放電磁弁６へ機械式ブレーキ開放指令４２を出力する。なお、機械式ブレーキはサーボモータの出力に対して制動すればよく電磁弁方式以外でもよい。

図２は本実施例における動力遮断の別の遮断方法を示した構成図である。図２では、速度監視部３２が、サーボアンプ２０のIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）のゲート回路への信号をOFFすることで回転停止サーボ制御を停止させ実質的に動力遮断を実施する方式である。他の構成は図１と同様である。

図３に本実施例における速度監視部３２のシーケンスのフローチャートを示す。図３において、ステップ３０２で、速度監視部３２は指令生成部３１からの指令データと位置検出器５からの位置データから算出したスライド速度と所定の速度監視値との比較により速度監視を常時行っている。スライド速度が所定の速度監視値を超えた場合は、ステップ３０３に移行し、ブレーキ開放出力と動力遮断出力を即断する。すなわち、ブレーキ開放出力を「ＯＦＦ」しブレーキ動作を開始するように制御する。また、動力遮断出力を「ＯＦＦ」し動力遮断を行うように制御する。そして、ステップ３１０で監視終了となる。

また、スライド速度が所定の速度監視値を超えていない場合は、ステップ３０４に移行し、指令生成部３１からの急停止指令４０を受けたかを判断する。急停止指令４０を受けている場合は、ステップ３０５に移行し、ブレーキ開放タイマが所定時間経過しているかを判断し、経過していればステップ３０６でブレーキ開放出力を「ＯＦＦ」して、ブレーキ動作を開始するように制御する。そして、ステップ３０７で動力遮断出力タイマが所定時間経過しているかを判断し、経過していればステップ３０８で動力遮断出力を「ＯＦＦ」して、動力遮断を行うように制御する。そして、ステップ３０９でスライド停止かを検出し、スライド停止していればステップ３１０で監視終了となる。ステップ３０４、３０５、３０７、３０９でＮＯの場合は、ステップ３０２に戻り、速度監視を行なう。

このように、速度監視は常に行なわれ、速度監視値を超えた場合は、ブレーキ出力と動力遮断を即断する。また、急停止指令を受けると固定タイマ経過後に機械式ブレーキ作動と動力遮断が行われる。このときも常に速度監視は行われる。

図４に本実施例における指令生成部のシーケンスのフローチャートを示す。図４において、ステップ４０２で、まず、サーボプレスを起動するための位置指令又は速度指令を生成する。次に、ステップ４０３に移行し、外部からの急停止指令を受けたかを判断する。外部からの急停止指令としては、例えば、作業者がプレス作業域に侵入した場合や、非常ボタンが押された場合の検出信号や、サーボ制御の異常によりサーボモータが速度超過となった場合などを示す信号である。外部からの急停止指令を受けた場合は、ステップ４０４に移行し、サーボ制御によるサーボ減速を実施しサーボモータを停止するように制御する。急停止指令を受けない場合は、ステップ４０３の判断処理を繰り返す。

図５に本実施例におけるサーボ制御異常時のスライド速度超過の場合の急停止タイミングチャートを示す。図５において、図７と同様の機能は同じ符号を付しており、その説明は省略する。図５では、運転速度指令値(または規定最高速度値)に誤作動防止安全値を加えた速度監視値８０を設定し、速度監視部３２により、サーボプレスが運転中は速度監視を常に行なう。急停止指令が発せられた場合（急停止指令ＯＮのタイミング７０）、スライド速度が速度監視値８０を超過したことを検出したことを受けて（図ではＴ４０の時点）、直ちにブレーキ開放出力「ＯＦＦ」（７２）と、サーボモータの回転停止サーボ制御を含む電子制御或いは駆動電源供給の少なくとも一方を停止するための動力遮断出力「ＯＦＦ」（７４）を送出する。これにより、サーボ系の異常検出により迅速にスライドを惰走状態へと移行させ、かつ、機械式ブレーキを作動させることが可能となり、急停止時間の短縮を実現できる。

図６に本実施例における、急停止指令を検出していない場合の、サーボ制御異常時のスライド速度超過の場合の急停止タイミングチャートを示す。図６においても、サーボプレスが運転中は速度監視を常に行なっており、スライド速度が設定された速度監視値８０を超過したことを検出したことを受けて（図ではＴ５０の時点）、直ちにブレーキ開放出力「ＯＦＦ」（７２）と、動力遮断出力「ＯＦＦ」（７４）を送出する。これにより、急停止指令を検出していない場合でも、サーボ系の異常によるスライド速度超過に対して、迅速にスライドを惰走状態へと移行させ、かつ、機械式ブレーキを作動させることが可能となり、急停止時間の短縮を実現できる。

以上のように、本実施例は、サーボモータを駆動源としてクランク軸を回転させ、クランク軸と連結されるコネクティングロッドにより回転運動を直線運動に変換することでスライドを上下動作させるサーボプレスの速度制御方法であって、スライドの速度が所定の速度監視値を超えた場合は、サーボモータを制動する機械式ブレーキのブレーキ開放出力と、サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止するための動力遮断出力とを即断するように構成する。

また、サーボモータを駆動源としてクランク軸を回転させ、クランク軸と連結されるコネクティングロッドにより回転運動を直線運動に変換することでスライドを上下動作させるサーボプレスの速度制御装置であって、サーボプレスは、サーボモータを制動する機械式ブレーキと、サーボモータの位置を検出する位置検出器とを有しており、サーボモータの回転制御を行う位置指令又は速度指令を出力する指令生成部と、指令生成部からの指令データと位置検出器からの位置データから算出したスライドの速度を監視する速度監視部とを有し、速度監視部は、スライドの速度が所定の速度監視値を超えた場合は、機械式ブレーキのブレーキ開放出力と、サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止するための動力遮断出力とを即断するように構成する。

これにより、急停止期間の短縮を実現できるサーボプレスの速度制御装置および速度制御方法を提供することができる。

以上実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１：サーボモータ、２：クランク軸、３：コネクティングロッド、４：スライド、５：位置検出器、６：機械式ブレーキ開放電磁弁、７：機械式ブレーキ、１０：サーボプレス、１１：サーボプレス制御装置、２０：サーボアンプ、２１：動力遮断部、３１：指令生成部、３２：速度監視部、４０：急停止指令、４１：動力遮断指令、４２：機械式ブレーキ開放指令、７０：急停止指令ＯＮのタイミング、７１：サーボ減速時特性、７２：ブレーキ開放出力が「ＯＦＦ」となるタイミング、７３：機械式ブレーキ制動時特性、７４：動力遮断出力を「ＯＦＦ」とするタイミング、８０：速度監視値

Claims

サーボモータを駆動源としてクランク軸を回転させ、該クランク軸と連結されるコネクティングロッドにより回転運動を直線運動に変換することでスライドを上下動作させるサーボプレスの速度制御方法であって、
前記スライドの速度が所定の速度監視値を超えた場合は、前記サーボモータを制動する機械式ブレーキのブレーキ開放出力と、前記サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止するための動力遮断出力とを即断することを特徴とするサーボプレスの速度制御方法。
請求項１に記載のサーボプレスの速度制御方法であって、
前記スライドの速度が所定の速度監視値を超えた場合は、
前記機械式ブレーキのブレーキ動作を開始するように制御し、前記サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止する動力遮断を行うように制御することを特徴とするサーボプレスの速度制御方法。
請求項１に記載のサーボプレスの速度制御方法であって、
急停止指令に対して、所定時間経過後に、前記機械式ブレーキのブレーキ動作を開始するように制御し、前記サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止する動力遮断を行うように制御することを特徴とするサーボプレスの速度制御方法。
サーボモータを駆動源としてクランク軸を回転させ、該クランク軸と連結されるコネクティングロッドにより回転運動を直線運動に変換することでスライドを上下動作させるサーボプレスの速度制御装置であって、
前記サーボプレスは、前記サーボモータを制動する機械式ブレーキと、前記サーボモータの位置を検出する位置検出器とを有しており、
前記サーボモータの回転制御を行う位置指令又は速度指令を出力する指令生成部と、
前記指令生成部からの指令データと前記位置検出器からの位置データから算出した前記スライドの速度を監視する速度監視部とを有し、
前記速度監視部は、前記スライドの速度が所定の速度監視値を超えた場合は、前記機械式ブレーキのブレーキ開放出力と、前記サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止するための動力遮断出力とを即断することを特徴とするサーボプレスの速度制御装置。
請求項４に記載のサーボプレスの速度制御装置であって、
前記速度監視部は、前記スライドの速度が所定の速度監視値を超えた場合は、前記機械式ブレーキのブレーキ動作を開始するように制御し、前記サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止する動力遮断を行うように制御することを特徴とするサーボプレスの速度制御装置。
請求項４に記載のサーボプレスの速度制御装置であって、
前記速度監視部は、急停止指令に対して、所定時間経過後に、前記機械式ブレーキのブレーキ動作を開始するように制御し、前記サーボモータの回転停止サーボ制御あるいは駆動電源供給の少なくとも一方を停止する動力遮断を行うように制御することを特徴とするサーボプレスの速度制御装置。