JP3459161B2 - ロールフィードの送り加速度制御 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、材料を上下一対の
ロールで挟み、ロールを間欠的に回転駆動させてプレス
機械に送るロールフィードの送り加速度制御に関し、ロ
ールと材料との滑りによる送り量のばらつきを最小とす
るように制御し、送り精度を向上させ、さらに１回の送
りに要する時間を最小にするとともに、不適切な加速に
伴うロールの滑りの際のステック現象による材料表面の
傷の発生を防止し、製品の品質を向上させる場合に有効
である。 【０００２】 【従来の技術】ロールフィードは、一般にロールフィー
ドのフレームに回転支持された下ロールに向けて上ロー
ルを付勢し、上下ロール間に材料を挟み、下ロールをモ
ータで間欠的に回転駆動させて、モータを起動してから
停止するまでの比較的短時間の間に送り長さを決めると
ともに、モータを起動してから一定速度に達するまでに
生ずるロールと材料との滑り量はモータの回転の立ち上
がり時間を段階的に変えることによりある程度防止して
いた。あるいは、送り出した材料にメジャーロールを押
し当て、メジャーロールの回転をエンコーダで計測する
ことにより、送り長さの精度を向上させたものがある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ロールフィードは、ロ
ールと材料との間の摩擦係数による摩擦抵抗利用して材
料を送っている。材料を送るために必要な力が、押圧力
により発生する（摩擦抵抗による）送り力を越えると滑
りが発生し、モータの立ち上がり時間を段階的に変えた
り、送り出された材料をメジャーロールで計測しても、
なお材料を送るために必要な力と送り力の変動による滑
り量の変化に対して対応できない。すなわち、この場合
の摩擦係数であるが、ロールを間欠的に駆動させる場合
には、ロールが静止した状態から駆動される時に発生す
る静止摩擦係数と、ロールがある程度で回転駆動してい
る際に発生する動摩擦係数がある。前者はロールと送り
材料と表面状態によってある一定値であるが、後者はロ
ールの表面と、送り出された材料の環境状態と相対速度
によって変化する。この摩擦係数が変化する間は、ロー
ル表面と送られる材料表面の滑り量が変化するので、ロ
ールに指示された回転量に基づく材料の送り量と実際に
送られた量との間に偏差が発生する。摩擦係数は送りロ
ールが一定速度（定常速度）で回転している状態ではほ
ぼ一定値であるので、滑り量もほぼ一定値となるから予
測出来る。しかしロールが静止状態から一定速度になる
までの短時間の間は、ロールと送り材料との相対速度が
変化し、滑り量も時々刻々変化するために、予め予測す
ることは困難である。またモータ起動からの立ち上がり
時の滑りは、段階的にモータの立ち上がり時間を増加さ
せることによりある程度除くことは出来るが、最適時間
を超えて時間を増加させることが多く、必要な送り長さ
を得るための送り時間が大きくなり、プレス機械の高速
運転に支障をきたすこともある。すなわち、プレス作業
の能率向上の上からは送り時間を極力少なくすることも
課題である。またモータの回転が立ち上がった後、一定
速度で材料を送っている間に発生する滑りは、メジャー
ロールに連結したメジャーリングエンコーダで計測して
も対応できないこともある。 【０００４】本発明の目的は、上記課題を解決し、ロー
ルフィードのロールで送る材料とロールとの間で発生す
る滑り量を、連続的に自動的に補正出来るロールフィー
ドの送り加速度制御を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
めに、本発明は、材料を上下一対のロールで挟み、ロー
ルを間欠的に回転駆動させてプレス機械に送るロールフ
ィードの送り加速度制御において、送りロールを回転駆
動させるサーボモータに連結させて送り量を制御するモ
ータエンコーダと、送りロールで送り出した材料に当接
させたメジャーロールに連結し、材料の送り長さを実測
するメジャーリングエンコーダの出力をそれぞれ積算し
た、それぞれの現在値を１回の送りごとに比較し、モー
タエンコーダの現在値からメジャーリングエンコーダの
現在値を差し引いて材料の滑り量を算出し、サーボモー
タの起動から指定速度に達する立ち上がり時の最適加速
度を求め、これに基づいた送りの最適速度を求めるとと
もに、材料送り中のメジャーリングエンコーダの現在値
と、送りの最適速度による現在値との偏差分に相当する
速度を、送り最適速度に加算するフィードフォアード制
御を実施して速度指令を出力し、この速度指令をサーボ
モータにフィードバック制御する。 【０００６】 【作用】送りロールと材料との間の滑りは、ほとんどが
サーボモータを起動して材料が停止状態から一定速度に
達するまでの立ち上がり時に発生する。この立ち上がり
時の材料の滑り量に応じてロールを最適加速度になるよ
う速度制御させるので、滑り量により発生する材料の送
り長さのばらつきをほとんど防止できる。その他の要因
による突発的な小さな滑りに対しては、材料の送りの最
適速度による現在値による材料の現在位置と、メジャー
リングエンコーダの現在値による材料の現在位置との偏
差分に相当する速度を、求めた最適速度に常時フィード
フォアード制御するので、送り長さのばらつきを防止で
きる。 【０００７】 【発明の実施の形態】図１から図３に、本発明における
ロールフィードの送り加速度制御の一実施例を示す。図
１は、制御系の電気回路構成をブロック図で示したもの
であり、図２は、図１の制御系を付加するためのロール
フィードの構成を示し、さらに、図３は、サーボモータ
を起動してから一定速度に達するまでの立ち上がり時に
おける加速度制御の説明図である。 【０００８】図１において、図２と図３を参照としなが
ら制御系について説明する。図２に示すように、下送り
ロール１を駆動するサーボモータ２に連結し、サーボモ
ータ２の回転を計測するモータエンコーダ３の出力と、
下送りロール１に向けて付勢された上送りロール４と下
送りロール１とに挟まれて送り出される材料５に押圧さ
れ回転するメジャーロール６の回転を計測するメジャー
リングエンコーダ７の出力とを、図１に示すように取り
込み、レート設定器８、９で回転方向を判断する。それ
とともに、パルス単位を等しくし、現在値カウンター１
０，１１で材料５の送り動作１回ごとに演算した現在値
を、比較ブロック１２に入力して比較する。比較ブロッ
ク１２は、モータエンコーダ３側の現在値カウンター１
０の値からメジャーリングエンコーダ７側の現在値カウ
ンター１１の値を減算した結果を速度指令設定ブロック
１３に出力する。 【０００９】速度指令設定ブロック１３は、図３に示す
加速度カーブに基づき、サーボモータ２の回転の立ち上
がり時の最適加速度を求める。Ｖは、プレス加工とプレ
ス加工の間の最短時間に、プレス加工に必要な長さの材
料５を送るための理想条件に近い指定速度である。メジ
ャーリングエンコーダ７側の現在値カウンター１１の値
は、モータエンコーダ３側の現在値カウンター１０の値
よりも滑り量だけ小さい。今、１回の送りを行った場合
の測定で比較ブロック１２の出力である滑り量がＳaと
測定され、一方モータが起動してから指定速度Ｖに達す
るまでの最短時間がＴ１で、直線０Ａに従って加速度が
作用したとする。この場合、時間Ｔ１における送り量
は、△０ＡＣ＝Ｓ１ である。しかしＳａの量、滑りが
発生しているので、サーボモータエンコーダの積算値の
現在値はＳ１＋Ｓaで、メジャーリングエンコーダ積算
値の現在値はＳ１に相当する値になっている。この状態
では１回毎の送り量の精度にばらつきを生ずることにな
る。実際にはＶの値はプレス作業の能率の上からサーボ
モータの仕様で決まる最大特性値を利用した実用的な最
大速度である。一方滑り量Ｓａは速度がＶまで立ち上が
る間の速度変化による摩擦係数の変化で発生している。
従って速度の急激な変化を少なくすることで滑り量Ｓａ
を減少させることが出来る。 そこでＳ１＋Ｓa＝Ｓ２を
Ｖ／２で除して、立ち上がり時間Ｔ２を求め、これを図
３のようにフィードバックして△０ＢＤを求める。△０
ＢＤの辺０Ｂは、立ち上がり時の最適加速度から求めた
最適速度を表わしている。この操作を繰り返すことによ
り、滑り量を制御して最短時間で材料を送ることの出来
るカーブが得られる。 【００１０】位置ループブロック１４は、１回ごとの材
料５の送り途中において、メジャーリングエンコーダ７
側のレート設定器９から発信するパルスを積算した材料
５の現在位置を、速度指令設定ブロック１３から出され
る最適速度に基づく現在位置から引いた偏差分を求めて
出力し、この出力を速度指令設定ブロック１３からのフ
ィードフォアード制御された出力に加算して、微少な誤
差を修正し、Ｄ／Ａ変換ブロック１５でＤ／Ａ変換して
速度指令として発信し、サーボモータ２を駆動する。以
上により、大きな滑り量が発生するモータ立ち上がり時
の加速度を、１回の送りごとに修正して滑り量を除去す
るとともに、送り途中に発生する微少な滑り量も修正で
きる。 【００１１】図１に示すマスタ切り換え用のスイッチ１
６は、材料５を下送りロール１と上送りロール４間に通
していない場合に、外力によりメジャーロール６が回転
し、メジャーリングエンコーダ７から大きな入力があっ
た時、制御系が暴走することを防止している。なお、図
１に示す電気回路構成は、制御系の一例であって、各種
の設計変更が可能であることは、言うまでもない。ま
た、比較ブロック１２の出力がゼロの場合は、自動的に
加速度を増加させ、一旦滑り量を発生させた後、最適速
度にする。 【００１２】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、送りロールの駆動モータが起動してから指定
速度まで加速する時期に発生する大きな滑り量は、最適
加速度を求めて自動的に修正制御するとともに、送り途
中の滑り量をも自動的に修正出来、作業効率を向上する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例における電気回路構成を示す概
念ブロック図 【図２】同じく、ロールフィードの構成を示す要部側面
図 【図３】同じく、送りロールを駆動するモータの回転立
ち上がり時の説明図。囲まれた面積が材料の送り長さに
なるように、模式図的に示した、時間に対する速度の線
図である。 【符号の説明】 １は下送りロール、２はサーボモータ、３はモータエン
コーダ、４は上送りロール、５は材料、６はメジャーロ
ール、７はメジャーリングエンコーダ、８，９はレート
設定器、１０，１１は現在値カウンター、１２は比較ブ
ロック、１３は速度指令設定ブロック、１４は位置ルー
プブロック、１５はＤ／Ａ変換ブロック、１６はスイッ
チ、である。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】材料を上下一対のロールで挟み、ロールを
   間欠的に回転駆動させてプレス機械に送るロールフィー
   ドの送り加速度制御において、送りロールを間欠的に回
   転駆動させるサーボモータに連結させて送り量を制御す
   るモータエンコーダの積算量と、前記送りロールで間欠
   的に送り出された材料に当接させたメジャーロールに連
   結させて、材料の送り長さを実測するメジャーリングエ
   ンコーダの積算量とのそれぞれの現在値を１回の送りご
   とに比較し、前記モータエンコーダの現在値から前記メ
   ジャーリングエンコーダの現在値を差し引いて滑り量を
   求め、すなわち前記サーボモータの起動から予め入力し
   ておいた指定速度に達するまでの立ち上がり時の最適加
   速度を求め、これに基づいた送りの最適速度を求めて、
   材料送り中の前記メジャーリングエンコーダの現在値
   と、前記送りの最適速度に加算するフィードフォワード
   制御を実施して速度指令を出力し、この速度指令を前記
   サーボモータにフィードバック制御することを特徴とす
   るロールフィードの送り加速度制御。