JP3789211B2 - サーボプレスの上限位置設定装置及びその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動サーボモータによってスライドが駆動されるサーボプレスにおいて、素材の搬入や搬出等を行う周辺機器との連動時の生産速度を向上できる上限位置の設定を行うサーボプレスの上限位置設定装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレス機械には、クランク軸の回転動力をリンク機構により直線運動に変換されて駆動されるスライドを備えた機械式プレス、油圧シリンダにより直線駆動されるスライドを備えた油圧プレス、あるいは、電動サーボモータの回転動力により例えばボールネジ機構等を介して直線駆動されるスライドを備えたサーボプレスなどがある。そして、サーボプレスは、機械式プレスに比べてスライドの可動範囲を任意に設定可能なことや、油圧プレスに比べて駆動源がクリーンで、かつ、騒音が小さいことなどの理由によって、作業環境を重要視する産業分野に広く使用されている。
【０００３】
一方、このようなサーボプレスにおいては、材料搬入、搬送又は搬出等を行う周辺機器との連動運転を行うために、例えば、リミットスイッチ等の位置検出センサを設け、上下駆動されるスライドの位置を検出している。そして、所定の位置信号の検出順序に基づいてスライド移動方向を判断し、また、その検出位置によってスライド位置を判断し、これらの判断結果に基づいて所定のタイミングで材料の搬入指令、搬送指令等の信号を周辺機器に出力したり、あるいは、スライドを停止させた後に周辺機器からの送り完了信号を待ってスライドを再起動したりして、連動運転を行っている。
【０００４】
そして、上記位置検出センサの取り付け位置は、作業者が経験的に決めて設定している。例えば、通常の打ち抜き加工では、スライドをストロークの上端（すなわち、上限位置）から下端（すなわち、下限位置）の間を所定速度で昇降させており、打ち抜き完了後には各ショット毎にスライドを上限位置に移動させるようにしている。よって、この上限位置を検出するリミットスイッチは、生産速度を上げるためになるべく下限位置に近く、つまりストロークが短くなるように設定されている。また、コイル材を使用している場合、コイル材の送給装置を制御しているコイルライン制御装置からコイル材送り完了信号が入力されるまでスライドを停止させておく位置は、コイル材の送り時に上型と干渉しない位置に設定される。このとき、生産性を上げるために、上記のスライド停止位置は出来るだけコイル材に近い位置とする必要がある。このため、このスライド停止位置のリミットスイッチはコイル材上面になるべく近く設定される。このとき、コイル材が送給時に上型に引っ掛からないようにするため、コイル材の板厚のばらつきを考慮して、作業者がこれらのリミットスイッチの設定位置を経験的に決めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように従来は経験的に位置設定しているので、前記上限位置を低い位置に設定し過ぎる場合があり、このときにはスライドを前記スライド停止位置で必ず停止させてコイル材送り完了信号が入力されるのを待たなければならず、この後に再起動するとき、電動サーボモータを加速するための加速時間が必要となり、全体として生産速度が遅くなるという問題が生じている。また、スライドの停止時や再起動時には、電動サーボモータに減速及び加速時の大電流が流れるので、この大電流によるモータ駆動音が大きくなり、作業環境を悪化させている。したがって、スライドが送り完了信号待ちで停止することが無いように、かつ、ストロークを大きくし過ぎて生産速度を遅くしないように上限位置の設定を行う必要があり、この設定作業には熟練度が要求されている。また、熟練した作業者でも、設定した位置が生産速度を最大限にできる位置になるとは限らないという問題がある。
さらに、サーボプレスは電動サーボモータの回転動力をボールネジ等を介して減速して加圧力を大きくすることによってスライド駆動を行う機構となっているので、サーボプレス自体の生産速度は機械式プレスよりも遅くなるのが一般的となっている。しかしながら、生産性向上の要求から、サーボプレスにおいても機械式プレスの生産速度になるべく近づけた生産速度で生産することが非常に重要な課題となっている。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、周辺機器との連動加工システムでの生産速度を向上できるサーボプレスの上限位置設定装置及びその方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ２８で制御された電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段４４と、スライド２の位置を検出するスライド位置検出手段３３と、
スライド２にかかる荷重を検出する荷重検出手段３４と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段３３より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶する荷重発生位置検出手段４１と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド２の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段３７と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド２が前記記憶された上面位置Ｃの近傍のとき、周辺機器１０に起動信号を出力する起動信号生成手段３８と、周辺機器１０から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段３６と、
打ち抜き完了後、スライド２が下限位置Ｌから上昇して上限位置Ｕに到達後直ちに下降して前記上面位置Ｃに到達するまで連続して駆動するように、スライド２が下限位置Ｌのときに、前記設定されたプレスデータと前記記憶された上面位置Ｃの位置データに基づいて、上限位置Ｕから下降して前記上面位置Ｃより前記惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒに到達する予定時刻、及び、周辺機器動作完入力手段３６からの前記動作完了信号を入力する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置Ｕを演算する上限位置演算手段３９と、
打ち抜き完了後、スライド２が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置Ｕを経由して前記上面位置Ｃに到達するように、前記電動サーボモータ４の速度指令値を演算してサーボアンプ２８に出力する出力演算手段４６とを備えた構成としている。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド２にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶し、打ち抜き完了後、スライド２が下限位置Ｌのときに、予め設定された前記プレスデータと前記記憶した上面位置Ｃの位置データとに基づいて、上限位置Ｕに到達後直ちに下降して前記上面位置Ｃより惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒに到達する予定時刻、及び、スライド２が上昇中で、かつ、前記上面位置Ｃの近傍のとき周辺機器１０に起動信号を出力した後周辺機器１０が動作完了する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置Ｕを演算し、スライド２が下限位置Ｌから上昇してこの演算した上限位置Ｕに到達後直ちに下降して前記上面位置Ｃに到達するまで連続して駆動される方法としている。
【０００９】
請求項１又は６に記載の発明によると、スライド荷重が増加開始するのを検出することにより被加工材の上面位置を検出しているので、被加工材の板厚のばらつきがあっても精度良く上面位置を確認できる。そして、打ち抜き完了後に、スライドが下限位置から上限位置を経由して再度前記上面位置まで連続して駆動されるように、次回の上限位置が演算される。すなわち、スライドが下限位置から上昇して上限位置に到着後直ちに下降し、前記上面位置よりも惰走距離だけ上方のブレーキ位置に到達する予定時刻、及び、スライドが上昇中で、かつ、前記上面位置の近傍のとき周辺機器に起動信号を出力した後周辺機器が動作完了する予定時刻をそれぞれ算出し、両予定時刻が等しくなるように次回の上限位置を演算する。これにより、次回のショット時には、スライドがこの新たに設定された上限位置から下降して前記ブレーキ位置に到達するのと同時に、周辺機器が動作完了するので、下降行程で周辺機器の動作完了を待つために停止する必要がなくなる。したがって、各ショット毎に連続して打ち抜き加工を行うことができるので、周辺機器動作完了の待ち時間等の無駄時間、及びスライド停止時及び再起動時の加減速に要する無駄時間が無くなり、生産速度を向上することができる。また、加減速時に電動サーボモータの巻線に流れる大電流による騒音が無くなり、作業環境を向上できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ２８で制御された電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段４４と、スライド２の位置を検出するスライド位置検出手段３３と、
スライド２にかかる荷重を検出する荷重検出手段３４と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段３３より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶する荷重発生位置検出手段４１と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド２の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段３７と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド２が前記記憶された上面位置Ｃの近傍のとき、周辺機器１０に起動信号を出力する起動信号生成手段３８と、周辺機器１０から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段３６と、
前記行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド２が前記上面位置Ｃの近傍に来たとき、前記設定されたプレスデータと前記上面位置Ｃの位置データとに基づいて、この上面位置Ｃから上限位置Ｕに到達後直ちに下降し、上面位置Ｃより前記設定された惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒに到達する予定時刻、及び、周辺機器動作完入力手段３６の前記動作完了信号が入力される予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置Ｕを演算する上限位置演算手段３９と、
打ち抜き完了後、スライド２が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置Ｕを経由して前記ブレーキ位置Ｒに到達するように、前記電動サーボモータ４の速度指令値を演算してサーボアンプ２８に出力する出力演算手段４６とを備えた構成としている。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド２にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶し、打ち抜き完了後、スライド２が上昇中で、かつ、前記記憶された上面位置Ｃの近傍に来たとき、前記設定されたプレスデータと前記上面位置Ｃの位置データとに基づいて、この上面位置Ｃから上限位置Ｕに到達後直ちに下降し、前記上面位置Ｃよりも前記惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒに到達する予定時刻、及び、周辺機器１０に起動信号を出力した後周辺機器１０が動作完了する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置Ｕを演算する方法としている。
【００１２】
請求項２又は７に記載の発明によると、前記発明と同様に、スライド荷重の増加開始により被加工材の上面位置を検出しているので、精度良く上面位置を確認できる。そして、打ち抜き完了後に、スライドがこの上面位置から上限位置を経由して再度上面位置まで連続して駆動されるように、次回の上限位置が演算される。すなわち、スライドが前記上面位置から上昇して上限位置に到着後直ちに下降し、前記上面位置よりも惰走距離だけ上方のブレーキ位置に到達する予定時刻、及び、スライドが上昇中で、かつ、前記上面位置の近傍のとき周辺機器に起動信号を出力した後周辺機器が動作完了する予定時刻をそれぞれ算出し、両予定時刻が等しくなるように次回の上限位置を演算する。これにより、次回のショット時には、スライドがこの新たに設定された上限位置から下降して前記ブレーキ位置に到達するのと同時に、周辺機器が動作完了するので、下降行程で周辺機器の動作完了を待つために停止する必要がなくなる。したがって、各ショット毎に連続して打ち抜き加工を行うことができるので、周辺機器動作完了の待ち時間等の無駄時間、及びスライド停止時及び再起動時の加減速に要する無駄時間が無くなり、生産速度を向上することができる。また、加減速時に電動サーボモータの巻線に流れる大電流による騒音が無くなり、作業環境を向上できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ２８で制御された電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段４４と、スライド２の位置を検出するスライド位置検出手段３３と、
スライド２にかかる荷重を検出する荷重検出手段３４と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段３３より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶する荷重発生位置検出手段４１と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド２の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段３７と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド２が前記記憶された上面位置Ｃの近傍のとき、周辺機器１０に起動信号を出力する起動信号生成手段３８と、周辺機器１０から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段３６と、
スライド２が前記上限位置Ｕに到着後直ちに下降し、周辺機器動作完入力手段３６からの前記動作完了信号を入力したときのスライド位置Ｑのデータをスライド位置検出手段３３から入力し、このスライド位置Ｑが前記上面位置Ｃよりも前記設定された惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒより上方のときに、このスライド位置Ｑとブレーキ位置Ｒとの間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置Ｕを演算する上限位置演算手段３９と、
打ち抜き完了後、スライド２が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置Ｕを経由して前記ブレーキ位置Ｒに到達するように、前記電動サーボモータ４の速度指令値を演算してサーボアンプ２８に出力する出力演算手段４６とを備えた構成としている。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド２にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶し、打ち抜き完了後、スライド２が上昇して前記上限位置Ｕに到着後直ちに下降し、周辺機器１０が動作完了したときのスライド位置Ｑを検出し、このスライド位置Ｑが前記記憶した上面位置Ｃよりも前記惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒより上方のときに、このスライド位置Ｑとブレーキ位置Ｒとの間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置Ｕを演算する方法としている。
【００１５】
請求項３又は８に記載の発明によると、前記発明と同様に、スライド荷重の増加開始により被加工材の上面位置を検出しているので、精度良く上面位置を確認できる。そして、打ち抜き完了後に、スライドがこの上面位置から上限位置を経由して再度上面位置まで連続して駆動されるように、次回の上限位置が演算される。すなわち、スライドが前記上面位置から上昇して上限位置に到着後直ちに下降し、周辺機器が動作完了したときのスライド位置を検出し、この位置が前記上面位置よりも惰走距離だけ上方のブレーキ位置より上方であるとき、このスライド位置とブレーキ位置との間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置を演算する。これにより、次回のショット時には、スライドがこの新たに設定された上限位置から下降して前記ブレーキ位置に到達するのと同時に、周辺機器が動作完了するので、下降行程で周辺機器の動作完了を待つために停止する必要がなくなる。したがって、各ショット毎に連続して打ち抜き加工を行うことができるので、周辺機器動作完了の待ち時間等の無駄時間、及びスライド停止時及び再起動時の加減速に要する無駄時間が無くなり、生産速度を向上することができる。また、加減速時に電動サーボモータの巻線に流れる大電流による騒音が無くなり、作業環境を向上できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、スライド２が前記ブレーキ位置Ｒに到達したときに、前記動作完了信号を入力してない場合には、非常停止指令を出力する起動／停止判断手段４５を付設した請求項１〜３のいずれか１つに記載のサーボプレスの上限位置設定装置としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明によると、スライドがブレーキ位置に到達したときに、周辺機器が前記動作完了信号を入力してない場合には、スライドを非常停止させている。したがって、周辺機器が動作未完了時に搬送中の被加工材と金型との干渉が発生しなくなり、よって金型破損が防止される。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のサーボプレスの上限位置設定装置において、
前記荷重検出手段３４は、前記電動サーボモータ４の駆動電流値から算出されるモータ出力トルクに基づいてスライド荷重を求めるようにしている。
【００１９】
請求項５に記載の発明によると、スライドを駆動する電動サーボモータの駆動電流値から算出されるモータ出力トルクに基づいて、スライド荷重値を求めている。このとき、モータ出力トルクの内、実際に被加工材の加圧に要する加圧力として実作業トルクを算出し、この実作業トルクに基づいてスライド荷重値を求めることができる。したがって、スライド荷重が精度良く求められるので、このスライド荷重が増加開始するときのスライド位置に基づいて被加工材の上面位置を精度良く検出できる。この結果、周辺機器との連動時の生産速度を向上できるような上限位置を精度良く求められるので、生産性の向上を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わるサーボプレスの周辺機器制御装置及びその方法に関する実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、周辺機器１０としてコイル材供給装置の例を示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、シート材を搬入又は搬出するロボット装置あるいはトランスファフィーダ装置等の場合にも適用できる。
【００２１】
図１は、本発明に係わるサーボプレスとコイル材供給装置（以後、コイルラインと呼ぶ）との連動加工システムの一例の構成図を示している。
同図において、サーボプレス１の本体フレーム７の下部にはベッド９が設けられ、ベッド９の上部にボルスタ３が設置されている。また、本体フレーム７の上部後側には、スライド駆動手段４の一例として電動サーボモータ（以後、電動サーボモータ４と言う）が配設されており、本体フレーム７の上部前側の左右方向略中央部には、この電動サーボモータ４の回転動力を上下方向の直動に変換する例えばボールネジ等で構成される動力変換装置８が配設されている。そして、この電動サーボモータ４の出力回転軸は回転伝達部材４ｂ（例えばベルトやギア等）を介して動力変換装置８の回転部（例えばボールネジのネジ部）上端と回転自在に連結されている。さらに、前記動力変換装置８の直動部（例えばボールネジのナット部）の下端で、かつ、ボルスタ３と対向した位置にスライド２が昇降自在に配設されている。このようにスライド２は電動サーボモータ４によって上下駆動されるようになっており、このスライド２の上下動に伴って、ボルスタ３の上面に取着された下型６と、スライド２の下面に取着された上型５との間でプレス加工が行われる。
【００２２】
電動サーボモータ４の前記出力回転軸と反対側で、かつ、この出力回転軸と同軸上に、例えばエンコーダ等の速度センサ４ａが取着されており、この速度センサ４ａからの速度信号は後述するサーボアンプに入力されている。なお、電動サーボモータ４は、ＡＣサーボモータ又はＤＣサーボモータのいずれで構成されてもよい。
【００２３】
また、スライド２の後部側には、例えばリニアセンサよりなるスライド位置センサ２３が配設されている。このスライド位置センサ２３は、軸心方向がスライド２の移動方向と平行で、かつ、スライド２の後部に支持されたセンサロッド２３ａと、このセンサロッド２３ａに嵌挿され、かつ、本体フレーム７側に取着されたセンサヘッド２３ｂとからなっている。そして、スライド２の上下動に伴ってセンサロッド２３ａがセンサヘッド２３ｂに対して上下動し、これによって、センサヘッド２３ｂの内部の位置検出部によりスライド２の位置がボルスタ３の上面からの高さとして検出されるようになっている。このスライド位置センサ２３が検出した位置信号は後述するプレスコントローラ２０に入力され、このプレスコントローラ２０は前記位置信号に基づいて前記電動サーボモータ４を駆動してスライド２の位置を所定のモーションカーブ（図５参照）に沿うように制御する。
【００２４】
また、サーボプレス１の側方には、素材としてコイル材を供給するコイルライン１０ａが配設されている。このコイルライン１０ａは、コイルライン制御装置１１とコイル材アンコイラー１２とレベラー１３とコイルフィーダ１４とを備えている。コイル材アンコイラー１２は、コイル材１５が巻かれたリールを所定速度で回転させながら、コイル材１５をレベラー１３及びコイルフィーダ１４を介してサーボプレス１に供給する。レベラー１３はこのコイル材１５の曲がり方向の反対側から所定圧で押圧してこの曲がりくせを矯正しながらコイル材１５を送給しており、コイルフィーダ１４はこの矯正されたコイル材１５を所定のタイミングでサーボプレス１の上型５と下型６間に搬入する。そして、コイルライン制御装置１１は、サーボプレス１の作動を制御している後述のプレスコントローラ２０との間で信号を送受信して連動の同期をとっており、上記コイル材アンコイラー１２、レベラー１３及びコイルフィーダ１４の各機器に所定のタイミング信号を出力している。
【００２５】
図２は、本発明に係わるサーボプレスの上限位置設定装置のハード構成ブロック図を示している。
モータ電流センサ２４は電動サーボモータ４の駆動電流値を検出しており、例えばシャント抵抗の両端の電圧降下を検出して駆動電流値を検出するようになっている。この駆動電流値に比例した大きさの検出信号は後述のプレスコントローラ２０に入力され、プレスコントローラ２０はこの駆動電流値に基づいて電動サーボモータ４の出力トルクを算出し、この出力トルクから実作業トルクを算出する。この実作業トルクは、前記コイル材１５をプレス加工するための電動サーボモータ４の実質的な加圧力に等しい。
また、スライド位置センサ２３は前述のようにスライド２の高さ方向の位置を検出し、この検出したスライド位置信号はプレスコントローラ２０に入力されている。
【００２６】
さらに、このプレスコントローラ２０には、プレスデータ設定スイッチ２１、操作モードスイッチ２２及び上方余裕量設定スイッチ２９が付設されている。
プレスデータ設定スイッチ２１は、本発明に係わる上限位置設定装置のプレス関連の制御データを設定するためのスイッチであり、例えば数値データを入力するテンキーや、設定するデータ種別を選択するデータ種別選択スイッチ等から構成される。この制御データとしては、スライド２を所定速度で下降中に非常停止させた場合の停止するまでの惰走距離ＬBK、スライド２を所定速度まで加速するのに要する距離を表す加速距離、所定速度から停止させるのに要する減速距離、及び、打ち抜き加工時のスライド２の各目標位置と速度を表すモーションデータを設定することができる。モーションデータとしては、例えば（図５を参照）上限位置Ｕ、下限位置Ｌ、高速／低速下降速度及び高速／低速上昇速度等を設定できる。これらの設定データは、プレスコントローラ２０に入力される。
また、操作モードスイッチ２２はプレス操作モードを選択でき、少なくとも、コイルライン１０ａなどの周辺機器との連動が可能な連動モード等の生産モードを選択可能となっている。選択されたモード信号は、プレスコントローラ２０に入力される。
【００２７】
上方余裕量設定スイッチ２９は、プレスコントローラ２０がコイルライン制御装置１１にフィーダ搬送開始指令（つまり起動指令であり、以後起動指令と言う）を出力するときのスライド位置の、コイル材１５の上面からの上昇余裕距離αを設定するものであり、この上昇余裕距離αの設定値はプレスコントローラ２０に入力される。図３は、この上昇余裕距離αの説明図であり、金型（上型５と下型６）の近傍を一部断面の側面図で示している。同図において、板厚Ｔのコイル材１５が矢印１６の方向にフィードされ、上型５と下型６間に供給されている。この供給時にコイル材１５がばたついても所定の供給経路から外れないように、下型６の上方にガイド１７が設けられており、このガイド１７によってコイル材１５を上方及びフィード方向左右から押さえ込んでガイドしている。矢印Ｚはスライド２の上昇行程での動作を示しており、上昇行程で上型５は下限位置Ｌから上限位置Ｕまで上昇しているとする。このとき、上型５の下端部がコイル材１５の上面位置Ｃから上方に上昇余裕距離αだけ上昇したときに、プレスコントローラ２０は前記起動指令を出力するようにしている。この上昇余裕距離αは、コイル材１５の送り開始のときにコイル材１５が上型５に引っ掛からないようにするための余裕度や、下型６に配設され、かつ、コイル材搬入時にコイル材を当接させて位置決めさせるパイロット１８の上方逃げに要する距離、あるいは、上記起動指令に対するコイルフィーダ１４の応答遅れ時間等を考慮して設定される。当然のことながら、上記の引っ掛かりやパイロット１８の逃げ距離等を考慮する必要がない場合には、上昇余裕距離αを零に設定、つまり上面位置Ｃで起動指令を出力してもよい。なお、本発明においては、後述するように、コイル材１５の上面位置Ｃは各ショット毎にスライド荷重値に基づいて求められている。
【００２８】
プレスコントローラ２０は、例えばマイクロコンピュータを主体にした一般的なコンピュータ制御装置で構成されている。プレスコントローラ２０の内部には、前記惰走距離ＬBKの設定値、前記モーションカーブのモーションデータ設定値及び前記上昇余裕距離αの設定値等を記憶するメモリ２０ａが設けられている。プレスコントローラ２０は、前記各センサの検出信号、プレスデータ設定スイッチ２１や上方余裕量設定スイッチ２９からの設定値データ及び操作モードスイッチ２２からのモード信号を入力し、後述する所定の演算及び判定処理を行っている。そして、この処理結果に基づいて、スライド２が前記設定されたモーションカーブに沿って作動するようにサーボアンプ２８へ速度指令を出力したり、コイルライン制御装置１１と各制御信号を送受信したり、あるいは、後述の設定値表示器２７に惰走距離ＬBK及び上昇余裕距離αの設定値、前記モーションデータ設定値、及び前記上面位置Ｃの検出データ等を表示させる。
【００２９】
サーボアンプ２８は、プレスコントローラ２０からの前記速度指令に基づいて電動サーボモータ４を制御する。すなわちサーボアンプ２８は、この速度指令と、前記速度センサ４ａにより検出したモータ回転速度のフィードバック値との速度偏差が小さくなるように電動サーボモータ４の駆動電流（モータ出力トルクに相当する）を制御する。これにより、スライド２は前記モーションカーブに沿って制御される。サーボアンプ２８はサーボモータを駆動する一般的なサーボアンプにより構成することができ、例えば演算増幅器等を使用したアナログサーボ回路や、あるいは、コンピュータ又はディジタル信号処理ＩＣ（いわゆる、ＤＳＰ）等を主体にしたディジタルサーボ回路により構成することができる。
【００３０】
また、設定値表示器２７は、プレスコントローラ２０からの表示指令に基づいて、前述のように惰走距離ＬBKや上昇余裕距離αの設定値、前記モーションデータ設定値、及び前記上面位置Ｃの検出データ等を表示でき、例えば液晶やＥＬ等のグラフィック表示器や、ＬＥＤ表示素子等でなるキャラクタ表示器などで構成することができる。
【００３１】
また、送受信回路２６はコイルライン制御装置１１との制御信号の送受信を行うためのインターフェース回路であり、例えば、シリアル通信回路や、パラレルＩ／Ｏ回路、又は、データバス通信回路等によって構成することができる。
【００３２】
図４には、本発明に係わる上限位置設定装置の機能構成ブロック図を示しており、同図に基づいて各機能構成を説明する。
スライド位置検出手段３３は、スライド位置センサ２３からの位置信号を入力してこの位置信号に基づいてスライド位置を求め、このスライド位置データを上昇／下降行程判別手段３７、起動信号生成手段３８、上限位置演算手段３９、荷重発生位置検出手段４１及び起動／停止判断手段４５にそれぞれ出力する。
【００３３】
また、荷重検出手段３４は加圧加工時にコイル材１５から反力を受けてスライド２にかかる荷重を検出しており、本実施形態では、荷重として、スライド２を駆動する電動サーボモータ４の実作業トルクに基づいて検出している。この実作業トルクは、電動サーボモータ４の出力トルクの内、実際の加圧加工に要する加圧力に相当するものである。実作業トルクの演算は、例えば以下のようにして行われる。
【００３４】
荷重検出手段３４は予め、加速又は減速トルクを算出するための負荷イナーシャ定数、定速を維持するトルクを算出するための速度抵抗トルク比例定数、摩擦トルク定数、及び、モータ駆動電流と出力トルクとの関係を表すトルク定数等の各定数データを記憶しておく。そして、加速時又は減速時には、必要な加速度値又は減速度値と上記の各定数データとに基づいて必要なモータ出力トルクを求め、モータ電流センサ２４で検出した駆動電流値に基づいて実際のモータ出力トルクを算出し、この実際のモータ出力トルクから前記求めた必要なモータ出力トルクを差し引いて、加減速時の実作業トルクを算出する。定速時も、同様にして、この時維持すべき速度値と上記各定数データとに基づいて必要なモータ出力トルクを求め、この時検出した駆動電流値に基づいて算出した実際のモータ出力トルクから前記求めた必要なモータ出力トルクを差し引いて、定速時の実作業トルクを算出する。そして、この実作業トルクとスライド２の加圧力との関係を予め求めて記憶しておき、加工時に検出された駆動電流値に基づいて実作業トルクを求め、この実作業トルクからスライド２の加圧力を演算することができる。
【００３５】
なお、スライド２にかかる荷重の検出は、上記のように駆動電流値から求めるモータ出力トルクによる方法に限定されずに、例えばサーボプレス１の本体フレーム７の歪みを歪みゲージセンサによって検出し、この歪みの大きさに基づいてスライド荷重値を算出することも可能である。
【００３６】
また、荷重発生位置検出手段４１は、荷重検出手段３４により検出された荷重値の大きさに基づいて、コイル材１５の上面に上型５が接触したときのスライド位置を検出している。ここで、コイル材１５の上面に上型５が接触したか否かを荷重値により判断する方法について、図５に基づいて説明する。同図にはスライド２のモーションカーブとスライド荷重との関係を表すタイムチャートが示されており、横軸は経過時間を表し、また縦軸はスライド位置とスライド荷重値を表している。いま、切断加工の場合について考え、スライド２が上限位置Ｕから所定の位置Ｂまで所定の高速下降速度で、さらに位置Ｂから下限位置Ｌまで所定の低速下降速度（加工速度）で下降し、この後所定の位置Ｄまで所定の低速上昇速度で、位置Ｄから上限位置Ｕまで所定の高速上昇速度で上昇するようなモーションデータが設定されているものとする。同図に示すように、スライド２が所定の低速度で下降中に（図示では、位置Ｂから下限位置Ｌの間）上型５がコイル材１５の上面に接触すると、スライド２が下降するに伴ってスライド荷重値は徐々に増加して行く。したがって、この荷重値が増加開始した時点を荷重発生と判断することができる。上記荷重発生位置検出手段４１は、荷重値が増加開始したとき荷重発生信号を出力すると共に、荷重発生時点でのスライド位置をスライド位置検出手段３３から入力し、このスライド位置をコイル材１５の上面位置Ｃと判断し、メモリ２０ａの所定エリアに記憶しておく。
【００３７】
上方余裕量設定手段３１は、前記上方余裕量設定スイッチ２９によって入力された前記上昇余裕距離αの設定値を取り込んでメモリ２０ａの所定エリアに記憶する。なお、この上昇余裕距離αの設定値の入力手段は、上方余裕量設定スイッチ２９に限定されず、例えば、上位コンピュータ等のような他の制御装置からの通信などによることもできる。
また、上昇／下降行程判別手段３７は、スライド位置検出手段３３から入力するスライド位置データの時間的な増加又は減少の区別に基づいて、スライド２が上昇行程か又は下降行程かを判別し、この判別結果を出力する。
【００３８】
起動信号生成手段３８は、荷重発生位置検出手段４１から上記上面位置Ｃの位置データを入力すると共に、上方余裕量設定手段３１から上昇余裕距離αの設定データを入力し、両データに基づいて、周辺機器（ここでは、コイルライン制御装置１１）に起動信号を出力すべき位置Ａ（図３を参照）を求める。ここで、位置Ａの位置データＡ0 は、以下の数１によって算出される。
【数１】
Ａ0 ＝Ｃ＋α
さらに、起動信号生成手段３８は、上昇／下降行程判別手段３７から入力する行程判別結果が上昇行程のときに、スライド位置検出手段３３から入力するスライド位置を上記位置Ａと比較し、スライド２が位置Ａより上に上昇したとき、周辺機器起動信号を出力する。そして、起動信号出力手段４２はこの周辺機器起動信号を受けてコイルライン制御装置１１に送受信回路２６を介して送信する。
【００３９】
送り速度入力手段４３は、コイルフィーダ１４のコイル材１５の送り速度値をコイルライン制御装置１１から送受信回路２６を介して入力する。なお、本送り速度値が所定の一定値である場合には、予め本プレスコントローラ２０内のメモリ２０ａの所定エリアに記憶しておくこともできる。
また、プレスデータ設定手段４４は、プレスデータ設定スイッチ２１により入力されたプレス関連の前記制御データ、すなわち、惰走距離データ、加速距離データ、減速距離データ、スライド速度データ及び下限位置等を取り込んで、メモリ２０ａ内の所定エリアに記憶する。そして、これらの制御データを上限位置演算手段３９と起動／停止判断手段４５と出力演算手段４６とに出力している。
【００４０】
また、上限位置演算手段３９は、周辺機器動作完入力手段３６から動作完了信号（例えば、コイルフィーダ１４の場合には送り完了信号）を入力したとき、このときのスライド位置と、前記設定されている惰走距離データと、現在の上限位置設定データとに基づいて、次回ショット時のモーションデータの上限位置データを演算する。そして、この算出された上限位置データは、出力演算手段４６に出力される。
【００４１】
ここで、この上限位置の算出方法を、図６及び図７の説明図に基づいて説明する。
図６には各ショット毎のスライドモーションを示しており、いま、図５と同様に切断加工の場合について考え、スライド２が初回ショット時の上限位置Ｕ0 から所定の位置Ｂを経由して下限位置Ｌまで所定の高速下降速度で、次に低速下降速度で下降し、下限位置Ｌから所定の位置Ｄを経由して上限位置Ｕ0 まで所定の低速上昇速度で、次に高速上昇速度で上昇するようなモーションデータが設定されているものとする。初回目のショット時に、前述のように、位置Ｂから低速下降中にコイル材１５の上面位置Ｃが検出されたとき、この上面位置Ｃより前記上昇余裕距離αだけ上方の位置Ａが算出され、上昇行程中にスライド２がこの算出した位置Ａに来たら、コイルライン制御装置１１に周辺機器起動指令が出力される。この後、スライド２は上昇して上限位置Ｕ0 に到達した直後、モーションデータに従って直ちに２回目のショットに入り下降する。
【００４２】
そして、下降途中にコイルライン制御装置１１からコイルフィーダ１４の送り完了信号を受信するが、この送り完了信号が所定のブレーキ位置Ｒに到達する前に受信されたときは、そのまま下降行程を継続することができるので、切断加工が連続的に行われる。このブレーキ位置Ｒは、前記上面位置Ｃより前記設定された惰走距離ＬBKだけ上方の位置であり、本実施形態では高速下降中に非常停止した時に惰走しても上面位置Ｃより手前（上方）で停止させることができる最も低い位置を表している。したがって、送り完了信号がこのブレーキ位置Ｒに到達するまでに受信されないときは、スライド２を非常停止させる必要がある。
【００４３】
このとき、コイルフィーダ１４との連動加工時の生産速度を可能な限り速くするためには、上記の送り完了信号を受信する位置Ｑをなるべくブレーキ位置Ｒの手前近傍にする必要があり、これによって、送り完了信号を受信してからブレーキ位置Ｒまでの無駄な距離を無くすことができる。したがって、図６に示したように、２回目のショットでの下降時に送り完了信号を受信した位置Ｑ1 がブレーキ位置Ｒより距離ＬS1だけ上方にある場合には、この距離ＬS1に相当する移動距離を無くするように上限位置Ｕを再設定しなけらばならない。
【００４４】
図７には上限位置Ｕ（初回目では上限位置Ｕ0 ）の近傍でのスライド速度のタイムチャートを示しており、同図において縦軸はスライド速度を、横軸は経過時間を表している。いま、図７(1) に示すように、初回ショット時に前記位置Ｄから速度Ｖ1 （高速）で上昇し、時間ｔ1 後に所定加速度で時間ｔ3 で減速して上限位置Ｕ0 で停止し、次に下降行程では、所定加速度で時間ｔ3 で速度Ｖ1 まで加速し、速度Ｖ1 で時間ｔ2 間下降後に送り完了信号を受信し、さらに時間ｔ4 後にブレーキ位置Ｒに達したとする。ここで、スライド移動距離はこのスライド速度カーブの時間積分値、すなわち面積Ｐによって表され、同図の例では時間ｔ4 の間の面積Ｐ1 が前記距離ＬS1に相当している。よって、上記の距離ＬS1に相当する移動距離を無くするような次回ショット時の上限位置Ｕ1 を求める方法の一つは、この面積Ｐ1 に相当する移動距離分だけ短くする、つまり小さい面積Ｐとなるように、この面積Ｐ1 の半分に相当する距離だけ次回ショット時の上限位置Ｕ1 を低くすることである。図７に示した例においては、「Ｐ1 ／２」に相当する距離を、時間ｔ4 の等速度区間の距離から削除することができるので、初回の上限位置Ｕ0 より「ＬS1／２」だけ低い位置に次回の上限位置Ｕ1 を再設定すればよい。これによって、図７(2) のように、送り完了信号受信時に、スライド２がちょうどブレーキ位置Ｒに達することになる。
【００４５】
なお、距離ＬS1を無くするような次回の上限位置Ｕ1 を求める他の方法は、例えば荷重発生を検出したとき、予め設定されたプレスデータ、上昇余裕距離α、及び検出された前記上面位置Ｃのデータに基づいて、フィーダが送り完了する予定時刻とブレーキ位置Ｒに到着する予定時刻とが等しくなるようにすることである。すなわち、図６に示すように、モーションデータ（例えば、上記速度Ｖ1 （高速速度）のデータ、低速速度データ、下限位置データ等）、上面位置Ｃ、及び上昇余裕距離α等に基づいて、上面位置Ｃから位置Ａまで上昇する時の所要時間ｔa1を算出し、さらに、コイルフィーダ１４の送り速度データに基づいて送り所要時間ｔb1を算出し、この両所要時間の合計よりフィーダの送り完了予定時刻を演算できる。また、さらに、加減速時間データ、惰走距離データ、及び上限位置Ｕ0 等に基づいて、スライド２が位置Ａから上限位置Ｕ0 を経由してブレーキ位置Ｒに到達するまでの所要時間ｔc1を算出して、ブレーキ位置Ｒへの到達予定時刻の上限位置Ｕ0 との関係式を演算する。そして、この両方の予定時刻が等しくなるような上限位置Ｕ1 を求めることができる。この方法によると、例えば、前記「Ｐ1 ／２」に相当する距離が時間ｔ4 の等速度区間の距離より短い場合でも、算出可能となる。
【００４６】
また、さらに、上記のように予定時刻を比較して次回の上限位置Ｕ1 を求める方法としては、スライド２が上面位置Ｃのときに起算する予定時刻に限定されず、例えば、下限位置Ｌのときに起算する予定時刻であってもよい。すなわち、上記と同様にして、スライド２が下限位置Ｌから位置Ａまで上昇する時の所要時間ｔa2を算出し、さらに、コイルフィーダ１４の起動開始時からの送り所要時間ｔb2を算出し、この両所要時間の合計よりフィーダの送り完了予定時刻を演算する。また、スライド２が下限位置Ｌから上限位置Ｕ0 を経由してブレーキ位置Ｒに到達するまでの所要時間ｔc2を算出して、ブレーキ位置Ｒへの到達予定時刻の上限位置Ｕ0 との関係式を演算する。そして、この両方の予定時刻が等しくなるような上限位置Ｕ1 を求めることができる。
【００４７】
周辺機器動作完入力手段３６は周辺機器１０から動作完了信号を入力しており、本実施形態では、コイルフィーダ１４によるコイル材１５の送給が完了したとき、コイルライン制御装置１１から送受信回路２６を介してフィーダ送り完了信号を入力する。このフィーダ送り完了信号、すなわち動作完了信号は、起動／停止判断手段４５に出力される。
【００４８】
起動／停止判断手段４５は、スライド２がブレーキ位置Ｒに来たとき、コイルフィーダ１４の動作完了信号を受信しているか否か判断し、受信してない場合は出力演算手段４６に非常停止指令を出力する。そして、受信している場合には、スライド起動指令を出力演算手段４６に出力する。
【００４９】
また、操作モード設定手段３２は、操作モードスイッチ２２からモード信号を入力し、モード信号が周辺機器１０との連動を行うための連動モード等の時はこの連動モード信号を後述する出力演算手段４６に出力している。なお、この操作モード設定手段３２は、操作モードスイッチ２２からのモード信号に限らず、例えば上位コンピュータ等の他の制御装置からの通信によってモード信号を入力するようにしてもよい。
【００５０】
出力演算手段４６は、操作モード設定手段３２により設定されたプレス操作モードが連動モードのとき、起動／停止判断手段４５からスライド起動指令を入力すると、予め設定された所定のモーションカーブに沿ってスライド２が所定速度で移動するように、スライド位置を監視しながら、電動サーボモータ４の速度指令値を演算してサーボアンプ２８に出力する。これにより、スライド駆動手段（ここでは、電動サーボモータ）４の位置及び速度が制御される。また出力演算手段４６は、起動／停止判断手段４５から前記非常停止指令を入力したときは、スライド２を急停止させる速度指令を出力する。これにより、サーボアンプ２８は電動サーボモータ４の速度を制御し、スライド２を所定の惰走距離ＬBKで停止させる。
【００５１】
図８に本実施形態に係わるサーボプレスの上限位置設定装置の処理フローチャート例を示しており、同図に基づいて設定方法を説明する。なお、ここでは、各処理ステップ番号はＳを付して表している。
生産モード等で自動運転を開始する前に、スライド２のモーションデータや、惰走距離ＬBK、加速距離及び減速距離等の各プレスデータがプレスデータ設定スイッチ２１により設定されているものとする。これらのプレスデータは、設定値表示器２７に表示されて確認される。
【００５２】
まず、Ｓ１で（上昇／下降行程判別手段３７）現在の行程が下降行程か否かを判断し、下降行程のときはＳ２に処理を移行し、そうでないとき、つまり停止又は上昇行程のときはＳ１０に処理を移行する。Ｓ２では（荷重発生位置検出手段４１）荷重が発生したか、すなわち、荷重が増加開始したか否かを判断し、荷重が発生してないときは、Ｓ４で（起動／停止判断手段４５）現在のスライド位置がブレーキ位置Ｒより下方か否かを判断し、下方でない場合は、Ｓ５でコイルフィーダ１４の動作完了信号を受信しているか否かを判断し、受信しているときは、Ｓ６で現在のスライド位置をスライド位置検出手段３３から取り込む。次に、Ｓ７で（上限位置演算手段３９）、数式「次回の上限位置Ｕ＝現在の上限位置Ｕ−（現在のスライド位置−ブレーキ位置Ｒ）／２」に基づいて次回の上限位置Ｕを演算し、この演算値を新たな上限位置Ｕとして更新して記憶する。この後、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。また、上記Ｓ５で動作完了信号を受信してないときは、Ｓ１に戻って受信されるまで以上の処理を繰り返す。
そして、上記Ｓ２で荷重が発生したときは、Ｓ３でその時点のスライド位置を入力して上面位置Ｃとして記憶する。この後、Ｓ１の処理に戻って繰り返すが、スライド２は打ち抜きが完了したのち上昇行程に入るので、Ｓ１からＳ１０へ移行する。
【００５３】
Ｓ１０では（起動信号生成手段３８）、現在のスライド位置Ｐが数式「Ｐ≧Ｃ＋α」を満足するか、すなわち、上面位置Ｃから上昇余裕距離αだけ上方の位置Ａより上に上昇したか否かを判断する。数式「Ｐ≧Ｃ＋α」を満足してないときは、満足するまでＳ１０を繰り返して待ち、満足するときは、Ｓ１１で（起動信号生成手段３８）周辺機器起動信号を起動信号出力手段４２を介してコイルライン制御装置１１に出力する。この後、Ｓ１に戻って以上の処理を繰り返すが、スライド２は前記Ｓ７で演算された新たな上限位置Ｕまでモーションカーブに沿って上昇し、再び下降行程に入る。
また、前記Ｓ４でブレーキ位置Ｒより下方のときは、Ｓ８でコイルフィーダ１４の動作完了信号を受信しているか否かを判断する。受信してないときは、Ｓ９で（起動／停止判断手段４５）スライド２を非常停止させ、本処理フローを終了する。また、Ｓ８で受信しているときは、Ｓ１の処理に戻る。
【００５４】
以上説明したように、スライド荷重が増加開始するスライド位置を求めることによりコイル材の上面位置を検出しているので、コイル材の板厚のばらつきがあっても精度良く上面位置を確認できる。そして、打ち抜き完了後に、スライドが下限位置から上限位置を経由して再度前記上面位置まで連続して駆動されるように、次回の上限位置が演算され、設定される。すなわち、スライドが下限位置から上昇して上限位置に到着後直ちに下降し、前記上面位置より惰走距離だけ上方のブレーキ位置に到達する予定時刻、及び、スライドが上昇中で、かつ、前記上面位置近傍のときコイルフィーダに起動信号を出力した後コイルフィーダが送りを完了する予定時刻をそれぞれ算出し、両予定時刻が等しくなるように次回の上限位置を演算する。あるいは、スライドが前記上面位置のときに、この位置から上限位置を経由して前記ブレーキ位置に到達する予定時刻、及び、スライドが上昇中で、かつ、前記上面位置近傍のときコイルフィーダに起動信号を出力した後コイルフィーダが送りを完了する予定時刻をそれぞれ算出し、両予定時刻が等しくなるように次回の上限位置を演算してもよい。あるいは、さらに、スライドが上限位置を経由して下降し、コイルフィーダが送り完了したときのスライド位置を検出し、この位置が前記ブレーキ位置よりも上方であるとき、このスライド位置及びブレーキ位置間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置を演算してもよい。
【００５５】
これによって、次回のショット時には、スライドがこの新たに設定された上限位置から下降して前記ブレーキ位置に到達するのと同時に、コイルフィーダが送り完了するので、下降行程でフィーダ送り完了を待つために停止する必要がなくなる。したがって、各ショット毎に連続して打ち抜き加工を行うことができるので、フィーダ送り完了の待ち時間等無駄時間、及びスライド停止時及び再起動時の加減速に要する無駄時間等が無くなり、生産速度を向上することができる。また、加減速時に電動サーボモータの巻線に流れる大電流による騒音が小さくなり、作業環境を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるサーボプレスの連動加工システム例の構成図を示す。
【図２】本発明に係わるサーボプレスの上限位置設定装置のハード構成ブロック図を示す。
【図３】本発明に係わる上限位置設定装置の上昇余裕距離の説明図である。
【図４】本発明に係わる上限位置設定装置の機能構成ブロック図を示す。
【図５】本発明に係わるモーションカーブとスライド荷重との関係を表すタイムチャートを示す。
【図６】本発明に係わる上限位置算出方法の１例の説明図を示す。
【図７】本発明に係わる上限位置算出方法の１例の説明図を示す。
【図８】本発明に係わる上限位置設定装置の処理フローチャート例を示す。
【符号の説明】
１…サーボプレス、２…スライド、３…ボルスタ、４…スライド駆動手段（電動サーボモータ）、５…上型、６…下型、７…本体フレーム、９…ベッド、１０…周辺機器、１０ａ…コイルライン、１１…コイルライン制御装置、１２…コイル材アンコイラー、１３…レベラー、１４…コイルフィーダ、１５…コイル材、１７…ガイド、１８…パイロット、２０…プレスコントローラ、２０ａ…メモリ、２１…プレスデータ設定スイッチ、２２…操作モードスイッチ、２３…スライド位置センサ、２４…モータ電流センサ、２６…送受信回路、２７…設定値表示器、２８…サーボアンプ、２９…上方余裕量設定スイッチ、３１…上方余裕量設定手段、３２…操作モード設定手段、３３…スライド位置検出手段、３４…荷重検出手段、３６…周辺機器動作完入力手段、３７…上昇／下降行程判別手段、３８…起動信号生成手段、３９…上限位置演算手段、４１…荷重発生位置検出手段、４２…起動信号出力手段、４３…送り速度入力手段、４４…プレスデータ設定手段、４５…起動／停止判断手段、４６…出力演算手段、Ｕ…上限位置、Ｌ…下限位置、Ｃ…上面位置、Ｒ…ブレーキ位置、α…上昇余裕距離。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動サーボモータによってスライドが駆動されるサーボプレスにおいて、素材の搬入や搬出等を行う周辺機器との連動時の生産速度を向上できる上限位置の設定を行うサーボプレスの上限位置設定装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレス機械には、クランク軸の回転動力をリンク機構により直線運動に変換されて駆動されるスライドを備えた機械式プレス、油圧シリンダにより直線駆動されるスライドを備えた油圧プレス、あるいは、電動サーボモータの回転動力により例えばボールネジ機構等を介して直線駆動されるスライドを備えたサーボプレスなどがある。そして、サーボプレスは、機械式プレスに比べてスライドの可動範囲を任意に設定可能なことや、油圧プレスに比べて駆動源がクリーンで、かつ、騒音が小さいことなどの理由によって、作業環境を重要視する産業分野に広く使用されている。
【０００３】
一方、このようなサーボプレスにおいては、材料搬入、搬送又は搬出等を行う周辺機器との連動運転を行うために、例えば、リミットスイッチ等の位置検出センサを設け、上下駆動されるスライドの位置を検出している。そして、所定の位置信号の検出順序に基づいてスライド移動方向を判断し、また、その検出位置によってスライド位置を判断し、これらの判断結果に基づいて所定のタイミングで材料の搬入指令、搬送指令等の信号を周辺機器に出力したり、あるいは、スライドを停止させた後に周辺機器からの送り完了信号を待ってスライドを再起動したりして、連動運転を行っている。
【０００４】
そして、上記位置検出センサの取り付け位置は、作業者が経験的に決めて設定している。例えば、通常の打ち抜き加工では、スライドをストロークの上端（すなわち、上限位置）から下端（すなわち、下限位置）の間を所定速度で昇降させており、打ち抜き完了後には各ショット毎にスライドを上限位置に移動させるようにしている。よって、この上限位置を検出するリミットスイッチは、生産速度を上げるためになるべく下限位置に近く、つまりストロークが短くなるように設定されている。また、コイル材を使用している場合、コイル材の送給装置を制御しているコイルライン制御装置からコイル材送り完了信号が入力されるまでスライドを停止させておく位置は、コイル材の送り時に上型と干渉しない位置に設定される。このとき、生産性を上げるために、上記のスライド停止位置は出来るだけコイル材に近い位置とする必要がある。このため、このスライド停止位置のリミットスイッチはコイル材上面になるべく近く設定される。このとき、コイル材が送給時に上型に引っ掛からないようにするため、コイル材の板厚のばらつきを考慮して、作業者がこれらのリミットスイッチの設定位置を経験的に決めている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように従来は経験的に位置設定しているので、前記上限位置を低い位置に設定し過ぎる場合があり、このときにはスライドを前記スライド停止位置で必ず停止させてコイル材送り完了信号が入力されるのを待たなければならず、この後に再起動するとき、電動サーボモータを加速するための加速時間が必要となり、全体として生産速度が遅くなるという問題が生じている。また、スライドの停止時や再起動時には、電動サーボモータに減速及び加速時の大電流が流れるので、この大電流によるモータ駆動音が大きくなり、作業環境を悪化させている。したがって、スライドが送り完了信号待ちで停止することが無いように、かつ、ストロークを大きくし過ぎて生産速度を遅くしないように上限位置の設定を行う必要があり、この設定作業には熟練度が要求されている。また、熟練した作業者でも、設定した位置が生産速度を最大限にできる位置になるとは限らないという問題がある。
さらに、サーボプレスは電動サーボモータの回転動力をボールネジ等を介して減速して加圧力を大きくすることによってスライド駆動を行う機構となっているので、サーボプレス自体の生産速度は機械式プレスよりも遅くなるのが一般的となっている。しかしながら、生産性向上の要求から、サーボプレスにおいても機械式プレスの生産速度になるべく近づけた生産速度で生産することが非常に重要な課題となっている。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、周辺機器との連動加工システムでの生産速度を向上できるサーボプレスの上限位置設定装置及びその方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ２８で制御された電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段４４と、スライド２の位置を検出するスライド位置検出手段３３と、
スライド２にかかる荷重を検出する荷重検出手段３４と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段３３より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶する荷重発生位置検出手段４１と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド２の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段３７と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド２が前記記憶された上面位置Ｃの近傍のとき、周辺機器１０に起動信号を出力する起動信号生成手段３８と、周辺機器１０から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段３６と、
打ち抜き完了後、スライド２が下限位置Ｌから上昇して上限位置Ｕに到達後直ちに下降して前記上面位置Ｃに到達するまで連続して駆動するように、スライド２が下限位置Ｌのときに、前記設定されたプレスデータと前記記憶された上面位置Ｃの位置データに基づいて、上限位置Ｕから下降して前記上面位置Ｃより前記惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒに到達する予定時刻、及び、周辺機器動作完入力手段３６からの前記動作完了信号を入力する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置Ｕを演算する上限位置演算手段３９と、
打ち抜き完了後、スライド２が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置Ｕを経由して前記上面位置Ｃに到達するように、前記電動サーボモータ４の速度指令値を演算してサーボアンプ２８に出力する出力演算手段４６とを備えた構成としている。
【０００８】
請求項６に記載の発明は、電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド２にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶し、打ち抜き完了後、スライド２が下限位置Ｌのときに、予め設定された前記プレスデータと前記記憶した上面位置Ｃの位置データとに基づいて、上限位置Ｕに到達後直ちに下降して前記上面位置Ｃより惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒに到達する予定時刻、及び、スライド２が上昇中で、かつ、前記上面位置Ｃの近傍のとき周辺機器１０に起動信号を出力した後周辺機器１０が動作完了する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置Ｕを演算し、スライド２が下限位置Ｌから上昇してこの演算した上限位置Ｕに到達後直ちに下降して前記上面位置Ｃに到達するまで連続して駆動される方法としている。
【０００９】
請求項１又は６に記載の発明によると、スライド荷重が増加開始するのを検出することにより被加工材の上面位置を検出しているので、被加工材の板厚のばらつきがあっても精度良く上面位置を確認できる。そして、打ち抜き完了後に、スライドが下限位置から上限位置を経由して再度前記上面位置まで連続して駆動されるように、次回の上限位置が演算される。すなわち、スライドが下限位置から上昇して上限位置に到着後直ちに下降し、前記上面位置よりも惰走距離だけ上方のブレーキ位置に到達する予定時刻、及び、スライドが上昇中で、かつ、前記上面位置の近傍のとき周辺機器に起動信号を出力した後周辺機器が動作完了する予定時刻をそれぞれ算出し、両予定時刻が等しくなるように次回の上限位置を演算する。これにより、次回のショット時には、スライドがこの新たに設定された上限位置から下降して前記ブレーキ位置に到達するのと同時に、周辺機器が動作完了するので、下降行程で周辺機器の動作完了を待つために停止する必要がなくなる。したがって、各ショット毎に連続して打ち抜き加工を行うことができるので、周辺機器動作完了の待ち時間等の無駄時間、及びスライド停止時及び再起動時の加減速に要する無駄時間が無くなり、生産速度を向上することができる。また、加減速時に電動サーボモータの巻線に流れる大電流による騒音が無くなり、作業環境を向上できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ２８で制御された電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段４４と、スライド２の位置を検出するスライド位置検出手段３３と、
スライド２にかかる荷重を検出する荷重検出手段３４と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段３３より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶する荷重発生位置検出手段４１と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド２の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段３７と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド２が前記記憶された上面位置Ｃの近傍のとき、周辺機器１０に起動信号を出力する起動信号生成手段３８と、周辺機器１０から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段３６と、
前記行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド２が前記上面位置Ｃの近傍に来たとき、前記設定されたプレスデータと前記上面位置Ｃの位置データとに基づいて、この上面位置Ｃから上限位置Ｕに到達後直ちに下降し、上面位置Ｃより前記設定された惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒに到達する予定時刻、及び、周辺機器動作完入力手段３６の前記動作完了信号が入力される予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置Ｕを演算する上限位置演算手段３９と、
打ち抜き完了後、スライド２が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置Ｕを経由して前記ブレーキ位置Ｒに到達するように、前記電動サーボモータ４の速度指令値を演算してサーボアンプ２８に出力する出力演算手段４６とを備えた構成としている。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド２にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶し、打ち抜き完了後、スライド２が上昇中で、かつ、前記記憶された上面位置Ｃの近傍に来たとき、前記設定されたプレスデータと前記上面位置Ｃの位置データとに基づいて、この上面位置Ｃから上限位置Ｕに到達後直ちに下降し、前記上面位置Ｃよりも前記惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒに到達する予定時刻、及び、周辺機器１０に起動信号を出力した後周辺機器１０が動作完了する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置Ｕを演算する方法としている。
【００１２】
請求項２又は７に記載の発明によると、前記発明と同様に、スライド荷重の増加開始により被加工材の上面位置を検出しているので、精度良く上面位置を確認できる。そして、打ち抜き完了後に、スライドがこの上面位置から上限位置を経由して再度上面位置まで連続して駆動されるように、次回の上限位置が演算される。すなわち、スライドが前記上面位置から上昇して上限位置に到着後直ちに下降し、前記上面位置よりも惰走距離だけ上方のブレーキ位置に到達する予定時刻、及び、スライドが上昇中で、かつ、前記上面位置の近傍のとき周辺機器に起動信号を出力した後周辺機器が動作完了する予定時刻をそれぞれ算出し、両予定時刻が等しくなるように次回の上限位置を演算する。これにより、次回のショット時には、スライドがこの新たに設定された上限位置から下降して前記ブレーキ位置に到達するのと同時に、周辺機器が動作完了するので、下降行程で周辺機器の動作完了を待つために停止する必要がなくなる。したがって、各ショット毎に連続して打ち抜き加工を行うことができるので、周辺機器動作完了の待ち時間等の無駄時間、及びスライド停止時及び再起動時の加減速に要する無駄時間が無くなり、生産速度を向上することができる。また、加減速時に電動サーボモータの巻線に流れる大電流による騒音が無くなり、作業環境を向上できる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ２８で制御された電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段４４と、スライド２の位置を検出するスライド位置検出手段３３と、
スライド２にかかる荷重を検出する荷重検出手段３４と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段３３より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶する荷重発生位置検出手段４１と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド２の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段３７と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド２が前記記憶された上面位置Ｃの近傍のとき、周辺機器１０に起動信号を出力する起動信号生成手段３８と、周辺機器１０から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段３６と、
スライド２が前記上限位置Ｕに到着後直ちに下降し、周辺機器動作完入力手段３６からの前記動作完了信号を入力したときのスライド位置Ｑのデータをスライド位置検出手段３３から入力し、このスライド位置Ｑが前記上面位置Ｃよりも前記設定された惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒより上方のときに、このスライド位置Ｑとブレーキ位置Ｒとの間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置Ｕを演算する上限位置演算手段３９と、
打ち抜き完了後、スライド２が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置Ｕを経由して前記ブレーキ位置Ｒに到達するように、前記電動サーボモータ４の速度指令値を演算してサーボアンプ２８に出力する出力演算手段４６とを備えた構成としている。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、電動サーボモータ４により所定速度で昇降するスライド２を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器１０に同期させて連動運転すると共に、前記スライド２を上限位置Ｕと下限位置Ｌとの間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド２の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド２の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド２にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置Ｃとして記憶し、打ち抜き完了後、スライド２が上昇して前記上限位置Ｕに到着後直ちに下降し、周辺機器１０が動作完了したときのスライド位置Ｑを検出し、このスライド位置Ｑが前記記憶した上面位置Ｃよりも前記惰走距離ＬBKだけ上方のブレーキ位置Ｒより上方のときに、このスライド位置Ｑとブレーキ位置Ｒとの間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置Ｕを演算する方法としている。
【００１５】
請求項３又は８に記載の発明によると、前記発明と同様に、スライド荷重の増加開始により被加工材の上面位置を検出しているので、精度良く上面位置を確認できる。そして、打ち抜き完了後に、スライドがこの上面位置から上限位置を経由して再度上面位置まで連続して駆動されるように、次回の上限位置が演算される。すなわち、スライドが前記上面位置から上昇して上限位置に到着後直ちに下降し、周辺機器が動作完了したときのスライド位置を検出し、この位置が前記上面位置よりも惰走距離だけ上方のブレーキ位置より上方であるとき、このスライド位置とブレーキ位置との間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置を演算する。これにより、次回のショット時には、スライドがこの新たに設定された上限位置から下降して前記ブレーキ位置に到達するのと同時に、周辺機器が動作完了するので、下降行程で周辺機器の動作完了を待つために停止する必要がなくなる。したがって、各ショット毎に連続して打ち抜き加工を行うことができるので、周辺機器動作完了の待ち時間等の無駄時間、及びスライド停止時及び再起動時の加減速に要する無駄時間が無くなり、生産速度を向上することができる。また、加減速時に電動サーボモータの巻線に流れる大電流による騒音が無くなり、作業環境を向上できる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、スライド２が前記ブレーキ位置Ｒに到達したときに、前記動作完了信号を入力してない場合には、非常停止指令を出力する起動／停止判断手段４５を付設した請求項１〜３のいずれか１つに記載のサーボプレスの上限位置設定装置としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明によると、スライドがブレーキ位置に到達したときに、周辺機器が前記動作完了信号を入力してない場合には、スライドを非常停止させている。したがって、周辺機器が動作未完了時に搬送中の被加工材と金型との干渉が発生しなくなり、よって金型破損が防止される。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載のサーボプレスの上限位置設定装置において、
前記荷重検出手段３４は、前記電動サーボモータ４の駆動電流値から算出されるモータ出力トルクに基づいてスライド荷重を求めるようにしている。
【００１９】
請求項５に記載の発明によると、スライドを駆動する電動サーボモータの駆動電流値から算出されるモータ出力トルクに基づいて、スライド荷重値を求めている。このとき、モータ出力トルクの内、実際に被加工材の加圧に要する加圧力として実作業トルクを算出し、この実作業トルクに基づいてスライド荷重値を求めることができる。したがって、スライド荷重が精度良く求められるので、このスライド荷重が増加開始するときのスライド位置に基づいて被加工材の上面位置を精度良く検出できる。この結果、周辺機器との連動時の生産速度を向上できるような上限位置を精度良く求められるので、生産性の向上を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わるサーボプレスの周辺機器制御装置及びその方法に関する実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、周辺機器１０としてコイル材供給装置の例を示しているが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、シート材を搬入又は搬出するロボット装置あるいはトランスファフィーダ装置等の場合にも適用できる。
【００２１】
図１は、本発明に係わるサーボプレスとコイル材供給装置（以後、コイルラインと呼ぶ）との連動加工システムの一例の構成図を示している。
同図において、サーボプレス１の本体フレーム７の下部にはベッド９が設けられ、ベッド９の上部にボルスタ３が設置されている。また、本体フレーム７の上部後側には、スライド駆動手段４の一例として電動サーボモータ（以後、電動サーボモータ４と言う）が配設されており、本体フレーム７の上部前側の左右方向略中央部には、この電動サーボモータ４の回転動力を上下方向の直動に変換する例えばボールネジ等で構成される動力変換装置８が配設されている。そして、この電動サーボモータ４の出力回転軸は回転伝達部材４ｂ（例えばベルトやギア等）を介して動力変換装置８の回転部（例えばボールネジのネジ部）上端と回転自在に連結されている。さらに、前記動力変換装置８の直動部（例えばボールネジのナット部）の下端で、かつ、ボルスタ３と対向した位置にスライド２が昇降自在に配設されている。このようにスライド２は電動サーボモータ４によって上下駆動されるようになっており、このスライド２の上下動に伴って、ボルスタ３の上面に取着された下型６と、スライド２の下面に取着された上型５との間でプレス加工が行われる。
【００２２】
電動サーボモータ４の前記出力回転軸と反対側で、かつ、この出力回転軸と同軸上に、例えばエンコーダ等の速度センサ４ａが取着されており、この速度センサ４ａからの速度信号は後述するサーボアンプに入力されている。なお、電動サーボモータ４は、ＡＣサーボモータ又はＤＣサーボモータのいずれで構成されてもよい。
【００２３】
また、スライド２の後部側には、例えばリニアセンサよりなるスライド位置センサ２３が配設されている。このスライド位置センサ２３は、軸心方向がスライド２の移動方向と平行で、かつ、スライド２の後部に支持されたセンサロッド２３ａと、このセンサロッド２３ａに嵌挿され、かつ、本体フレーム７側に取着されたセンサヘッド２３ｂとからなっている。そして、スライド２の上下動に伴ってセンサロッド２３ａがセンサヘッド２３ｂに対して上下動し、これによって、センサヘッド２３ｂの内部の位置検出部によりスライド２の位置がボルスタ３の上面からの高さとして検出されるようになっている。このスライド位置センサ２３が検出した位置信号は後述するプレスコントローラ２０に入力され、このプレスコントローラ２０は前記位置信号に基づいて前記電動サーボモータ４を駆動してスライド２の位置を所定のモーションカーブ（図５参照）に沿うように制御する。
【００２４】
また、サーボプレス１の側方には、素材としてコイル材を供給するコイルライン１０ａが配設されている。このコイルライン１０ａは、コイルライン制御装置１１とコイル材アンコイラー１２とレベラー１３とコイルフィーダ１４とを備えている。コイル材アンコイラー１２は、コイル材１５が巻かれたリールを所定速度で回転させながら、コイル材１５をレベラー１３及びコイルフィーダ１４を介してサーボプレス１に供給する。レベラー１３はこのコイル材１５の曲がり方向の反対側から所定圧で押圧してこの曲がりくせを矯正しながらコイル材１５を送給しており、コイルフィーダ１４はこの矯正されたコイル材１５を所定のタイミングでサーボプレス１の上型５と下型６間に搬入する。そして、コイルライン制御装置１１は、サーボプレス１の作動を制御している後述のプレスコントローラ２０との間で信号を送受信して連動の同期をとっており、上記コイル材アンコイラー１２、レベラー１３及びコイルフィーダ１４の各機器に所定のタイミング信号を出力している。
【００２５】
図２は、本発明に係わるサーボプレスの上限位置設定装置のハード構成ブロック図を示している。
モータ電流センサ２４は電動サーボモータ４の駆動電流値を検出しており、例えばシャント抵抗の両端の電圧降下を検出して駆動電流値を検出するようになっている。この駆動電流値に比例した大きさの検出信号は後述のプレスコントローラ２０に入力され、プレスコントローラ２０はこの駆動電流値に基づいて電動サーボモータ４の出力トルクを算出し、この出力トルクから実作業トルクを算出する。この実作業トルクは、前記コイル材１５をプレス加工するための電動サーボモータ４の実質的な加圧力に等しい。
また、スライド位置センサ２３は前述のようにスライド２の高さ方向の位置を検出し、この検出したスライド位置信号はプレスコントローラ２０に入力されている。
【００２６】
さらに、このプレスコントローラ２０には、プレスデータ設定スイッチ２１、操作モードスイッチ２２及び上方余裕量設定スイッチ２９が付設されている。
プレスデータ設定スイッチ２１は、本発明に係わる上限位置設定装置のプレス関連の制御データを設定するためのスイッチであり、例えば数値データを入力するテンキーや、設定するデータ種別を選択するデータ種別選択スイッチ等から構成される。この制御データとしては、スライド２を所定速度で下降中に非常停止させた場合の停止するまでの惰走距離ＬBK、スライド２を所定速度まで加速するのに要する距離を表す加速距離、所定速度から停止させるのに要する減速距離、及び、打ち抜き加工時のスライド２の各目標位置と速度を表すモーションデータを設定することができる。モーションデータとしては、例えば（図５を参照）上限位置Ｕ、下限位置Ｌ、高速／低速下降速度及び高速／低速上昇速度等を設定できる。これらの設定データは、プレスコントローラ２０に入力される。
また、操作モードスイッチ２２はプレス操作モードを選択でき、少なくとも、コイルライン１０ａなどの周辺機器との連動が可能な連動モード等の生産モードを選択可能となっている。選択されたモード信号は、プレスコントローラ２０に入力される。
【００２７】
上方余裕量設定スイッチ２９は、プレスコントローラ２０がコイルライン制御装置１１にフィーダ搬送開始指令（つまり起動指令であり、以後起動指令と言う）を出力するときのスライド位置の、コイル材１５の上面からの上昇余裕距離αを設定するものであり、この上昇余裕距離αの設定値はプレスコントローラ２０に入力される。図３は、この上昇余裕距離αの説明図であり、金型（上型５と下型６）の近傍を一部断面の側面図で示している。同図において、板厚Ｔのコイル材１５が矢印１６の方向にフィードされ、上型５と下型６間に供給されている。この供給時にコイル材１５がばたついても所定の供給経路から外れないように、下型６の上方にガイド１７が設けられており、このガイド１７によってコイル材１５を上方及びフィード方向左右から押さえ込んでガイドしている。矢印Ｚはスライド２の上昇行程での動作を示しており、上昇行程で上型５は下限位置Ｌから上限位置Ｕまで上昇しているとする。このとき、上型５の下端部がコイル材１５の上面位置Ｃから上方に上昇余裕距離αだけ上昇したときに、プレスコントローラ２０は前記起動指令を出力するようにしている。この上昇余裕距離αは、コイル材１５の送り開始のときにコイル材１５が上型５に引っ掛からないようにするための余裕度や、下型６に配設され、かつ、コイル材搬入時にコイル材を当接させて位置決めさせるパイロット１８の上方逃げに要する距離、あるいは、上記起動指令に対するコイルフィーダ１４の応答遅れ時間等を考慮して設定される。当然のことながら、上記の引っ掛かりやパイロット１８の逃げ距離等を考慮する必要がない場合には、上昇余裕距離αを零に設定、つまり上面位置Ｃで起動指令を出力してもよい。なお、本発明においては、後述するように、コイル材１５の上面位置Ｃは各ショット毎にスライド荷重値に基づいて求められている。
【００２８】
プレスコントローラ２０は、例えばマイクロコンピュータを主体にした一般的なコンピュータ制御装置で構成されている。プレスコントローラ２０の内部には、前記惰走距離ＬBKの設定値、前記モーションカーブのモーションデータ設定値及び前記上昇余裕距離αの設定値等を記憶するメモリ２０ａが設けられている。プレスコントローラ２０は、前記各センサの検出信号、プレスデータ設定スイッチ２１や上方余裕量設定スイッチ２９からの設定値データ及び操作モードスイッチ２２からのモード信号を入力し、後述する所定の演算及び判定処理を行っている。そして、この処理結果に基づいて、スライド２が前記設定されたモーションカーブに沿って作動するようにサーボアンプ２８へ速度指令を出力したり、コイルライン制御装置１１と各制御信号を送受信したり、あるいは、後述の設定値表示器２７に惰走距離ＬBK及び上昇余裕距離αの設定値、前記モーションデータ設定値、及び前記上面位置Ｃの検出データ等を表示させる。
【００２９】
サーボアンプ２８は、プレスコントローラ２０からの前記速度指令に基づいて電動サーボモータ４を制御する。すなわちサーボアンプ２８は、この速度指令と、前記速度センサ４ａにより検出したモータ回転速度のフィードバック値との速度偏差が小さくなるように電動サーボモータ４の駆動電流（モータ出力トルクに相当する）を制御する。これにより、スライド２は前記モーションカーブに沿って制御される。サーボアンプ２８はサーボモータを駆動する一般的なサーボアンプにより構成することができ、例えば演算増幅器等を使用したアナログサーボ回路や、あるいは、コンピュータ又はディジタル信号処理ＩＣ（いわゆる、ＤＳＰ）等を主体にしたディジタルサーボ回路により構成することができる。
【００３０】
また、設定値表示器２７は、プレスコントローラ２０からの表示指令に基づいて、前述のように惰走距離ＬBKや上昇余裕距離αの設定値、前記モーションデータ設定値、及び前記上面位置Ｃの検出データ等を表示でき、例えば液晶やＥＬ等のグラフィック表示器や、ＬＥＤ表示素子等でなるキャラクタ表示器などで構成することができる。
【００３１】
また、送受信回路２６はコイルライン制御装置１１との制御信号の送受信を行うためのインターフェース回路であり、例えば、シリアル通信回路や、パラレルＩ／Ｏ回路、又は、データバス通信回路等によって構成することができる。
【００３２】
図４には、本発明に係わる上限位置設定装置の機能構成ブロック図を示しており、同図に基づいて各機能構成を説明する。
スライド位置検出手段３３は、スライド位置センサ２３からの位置信号を入力してこの位置信号に基づいてスライド位置を求め、このスライド位置データを上昇／下降行程判別手段３７、起動信号生成手段３８、上限位置演算手段３９、荷重発生位置検出手段４１及び起動／停止判断手段４５にそれぞれ出力する。
【００３３】
また、荷重検出手段３４は加圧加工時にコイル材１５から反力を受けてスライド２にかかる荷重を検出しており、本実施形態では、荷重として、スライド２を駆動する電動サーボモータ４の実作業トルクに基づいて検出している。この実作業トルクは、電動サーボモータ４の出力トルクの内、実際の加圧加工に要する加圧力に相当するものである。実作業トルクの演算は、例えば以下のようにして行われる。
【００３４】
荷重検出手段３４は予め、加速又は減速トルクを算出するための負荷イナーシャ定数、定速を維持するトルクを算出するための速度抵抗トルク比例定数、摩擦トルク定数、及び、モータ駆動電流と出力トルクとの関係を表すトルク定数等の各定数データを記憶しておく。そして、加速時又は減速時には、必要な加速度値又は減速度値と上記の各定数データとに基づいて必要なモータ出力トルクを求め、モータ電流センサ２４で検出した駆動電流値に基づいて実際のモータ出力トルクを算出し、この実際のモータ出力トルクから前記求めた必要なモータ出力トルクを差し引いて、加減速時の実作業トルクを算出する。定速時も、同様にして、この時維持すべき速度値と上記各定数データとに基づいて必要なモータ出力トルクを求め、この時検出した駆動電流値に基づいて算出した実際のモータ出力トルクから前記求めた必要なモータ出力トルクを差し引いて、定速時の実作業トルクを算出する。そして、この実作業トルクとスライド２の加圧力との関係を予め求めて記憶しておき、加工時に検出された駆動電流値に基づいて実作業トルクを求め、この実作業トルクからスライド２の加圧力を演算することができる。
【００３５】
なお、スライド２にかかる荷重の検出は、上記のように駆動電流値から求めるモータ出力トルクによる方法に限定されずに、例えばサーボプレス１の本体フレーム７の歪みを歪みゲージセンサによって検出し、この歪みの大きさに基づいてスライド荷重値を算出することも可能である。
【００３６】
また、荷重発生位置検出手段４１は、荷重検出手段３４により検出された荷重値の大きさに基づいて、コイル材１５の上面に上型５が接触したときのスライド位置を検出している。ここで、コイル材１５の上面に上型５が接触したか否かを荷重値により判断する方法について、図５に基づいて説明する。同図にはスライド２のモーションカーブとスライド荷重との関係を表すタイムチャートが示されており、横軸は経過時間を表し、また縦軸はスライド位置とスライド荷重値を表している。いま、切断加工の場合について考え、スライド２が上限位置Ｕから所定の位置Ｂまで所定の高速下降速度で、さらに位置Ｂから下限位置Ｌまで所定の低速下降速度（加工速度）で下降し、この後所定の位置Ｄまで所定の低速上昇速度で、位置Ｄから上限位置Ｕまで所定の高速上昇速度で上昇するようなモーションデータが設定されているものとする。同図に示すように、スライド２が所定の低速度で下降中に（図示では、位置Ｂから下限位置Ｌの間）上型５がコイル材１５の上面に接触すると、スライド２が下降するに伴ってスライド荷重値は徐々に増加して行く。したがって、この荷重値が増加開始した時点を荷重発生と判断することができる。上記荷重発生位置検出手段４１は、荷重値が増加開始したとき荷重発生信号を出力すると共に、荷重発生時点でのスライド位置をスライド位置検出手段３３から入力し、このスライド位置をコイル材１５の上面位置Ｃと判断し、メモリ２０ａの所定エリアに記憶しておく。
【００３７】
上方余裕量設定手段３１は、前記上方余裕量設定スイッチ２９によって入力された前記上昇余裕距離αの設定値を取り込んでメモリ２０ａの所定エリアに記憶する。なお、この上昇余裕距離αの設定値の入力手段は、上方余裕量設定スイッチ２９に限定されず、例えば、上位コンピュータ等のような他の制御装置からの通信などによることもできる。
また、上昇／下降行程判別手段３７は、スライド位置検出手段３３から入力するスライド位置データの時間的な増加又は減少の区別に基づいて、スライド２が上昇行程か又は下降行程かを判別し、この判別結果を出力する。
【００３８】
起動信号生成手段３８は、荷重発生位置検出手段４１から上記上面位置Ｃの位置データを入力すると共に、上方余裕量設定手段３１から上昇余裕距離αの設定データを入力し、両データに基づいて、周辺機器（ここでは、コイルライン制御装置１１）に起動信号を出力すべき位置Ａ（図３を参照）を求める。ここで、位置Ａの位置データＡ0 は、以下の数１によって算出される。
【数１】
Ａ0 ＝Ｃ＋α
さらに、起動信号生成手段３８は、上昇／下降行程判別手段３７から入力する行程判別結果が上昇行程のときに、スライド位置検出手段３３から入力するスライド位置を上記位置Ａと比較し、スライド２が位置Ａより上に上昇したとき、周辺機器起動信号を出力する。そして、起動信号出力手段４２はこの周辺機器起動信号を受けてコイルライン制御装置１１に送受信回路２６を介して送信する。
【００３９】
送り速度入力手段４３は、コイルフィーダ１４のコイル材１５の送り速度値をコイルライン制御装置１１から送受信回路２６を介して入力する。なお、本送り速度値が所定の一定値である場合には、予め本プレスコントローラ２０内のメモリ２０ａの所定エリアに記憶しておくこともできる。
また、プレスデータ設定手段４４は、プレスデータ設定スイッチ２１により入力されたプレス関連の前記制御データ、すなわち、惰走距離データ、加速距離データ、減速距離データ、スライド速度データ及び下限位置等を取り込んで、メモリ２０ａ内の所定エリアに記憶する。そして、これらの制御データを上限位置演算手段３９と起動／停止判断手段４５と出力演算手段４６とに出力している。
【００４０】
また、上限位置演算手段３９は、周辺機器動作完入力手段３６から動作完了信号（例えば、コイルフィーダ１４の場合には送り完了信号）を入力したとき、このときのスライド位置と、前記設定されている惰走距離データと、現在の上限位置設定データとに基づいて、次回ショット時のモーションデータの上限位置データを演算する。そして、この算出された上限位置データは、出力演算手段４６に出力される。
【００４１】
ここで、この上限位置の算出方法を、図６及び図７の説明図に基づいて説明する。
図６には各ショット毎のスライドモーションを示しており、いま、図５と同様に切断加工の場合について考え、スライド２が初回ショット時の上限位置Ｕ0 から所定の位置Ｂを経由して下限位置Ｌまで所定の高速下降速度で、次に低速下降速度で下降し、下限位置Ｌから所定の位置Ｄを経由して上限位置Ｕ0 まで所定の低速上昇速度で、次に高速上昇速度で上昇するようなモーションデータが設定されているものとする。初回目のショット時に、前述のように、位置Ｂから低速下降中にコイル材１５の上面位置Ｃが検出されたとき、この上面位置Ｃより前記上昇余裕距離αだけ上方の位置Ａが算出され、上昇行程中にスライド２がこの算出した位置Ａに来たら、コイルライン制御装置１１に周辺機器起動指令が出力される。この後、スライド２は上昇して上限位置Ｕ0 に到達した直後、モーションデータに従って直ちに２回目のショットに入り下降する。
【００４２】
そして、下降途中にコイルライン制御装置１１からコイルフィーダ１４の送り完了信号を受信するが、この送り完了信号が所定のブレーキ位置Ｒに到達する前に受信されたときは、そのまま下降行程を継続することができるので、切断加工が連続的に行われる。このブレーキ位置Ｒは、前記上面位置Ｃより前記設定された惰走距離ＬBKだけ上方の位置であり、本実施形態では高速下降中に非常停止した時に惰走しても上面位置Ｃより手前（上方）で停止させることができる最も低い位置を表している。したがって、送り完了信号がこのブレーキ位置Ｒに到達するまでに受信されないときは、スライド２を非常停止させる必要がある。
【００４３】
このとき、コイルフィーダ１４との連動加工時の生産速度を可能な限り速くするためには、上記の送り完了信号を受信する位置Ｑをなるべくブレーキ位置Ｒの手前近傍にする必要があり、これによって、送り完了信号を受信してからブレーキ位置Ｒまでの無駄な距離を無くすことができる。したがって、図６に示したように、２回目のショットでの下降時に送り完了信号を受信した位置Ｑ1 がブレーキ位置Ｒより距離ＬS1だけ上方にある場合には、この距離ＬS1に相当する移動距離を無くするように上限位置Ｕを再設定しなけらばならない。
【００４４】
図７には上限位置Ｕ（初回目では上限位置Ｕ0 ）の近傍でのスライド速度のタイムチャートを示しており、同図において縦軸はスライド速度を、横軸は経過時間を表している。いま、図７(1) に示すように、初回ショット時に前記位置Ｄから速度Ｖ1 （高速）で上昇し、時間ｔ1 後に所定加速度で時間ｔ3 で減速して上限位置Ｕ0 で停止し、次に下降行程では、所定加速度で時間ｔ3 で速度Ｖ1 まで加速し、速度Ｖ1 で時間ｔ2 間下降後に送り完了信号を受信し、さらに時間ｔ4 後にブレーキ位置Ｒに達したとする。ここで、スライド移動距離はこのスライド速度カーブの時間積分値、すなわち面積Ｐによって表され、同図の例では時間ｔ4 の間の面積Ｐ1 が前記距離ＬS1に相当している。よって、上記の距離ＬS1に相当する移動距離を無くするような次回ショット時の上限位置Ｕ1 を求める方法の一つは、この面積Ｐ1 に相当する移動距離分だけ短くする、つまり小さい面積Ｐとなるように、この面積Ｐ1 の半分に相当する距離だけ次回ショット時の上限位置Ｕ1 を低くすることである。図７に示した例においては、「Ｐ1 ／２」に相当する距離を、時間ｔ4 の等速度区間の距離から削除することができるので、初回の上限位置Ｕ0 より「ＬS1／２」だけ低い位置に次回の上限位置Ｕ1 を再設定すればよい。これによって、図７(2) のように、送り完了信号受信時に、スライド２がちょうどブレーキ位置Ｒに達することになる。
【００４５】
なお、距離ＬS1を無くするような次回の上限位置Ｕ1 を求める他の方法は、例えば荷重発生を検出したとき、予め設定されたプレスデータ、上昇余裕距離α、及び検出された前記上面位置Ｃのデータに基づいて、フィーダが送り完了する予定時刻とブレーキ位置Ｒに到着する予定時刻とが等しくなるようにすることである。すなわち、図６に示すように、モーションデータ（例えば、上記速度Ｖ1 （高速速度）のデータ、低速速度データ、下限位置データ等）、上面位置Ｃ、及び上昇余裕距離α等に基づいて、上面位置Ｃから位置Ａまで上昇する時の所要時間ｔa1を算出し、さらに、コイルフィーダ１４の送り速度データに基づいて送り所要時間ｔb1を算出し、この両所要時間の合計よりフィーダの送り完了予定時刻を演算できる。また、さらに、加減速時間データ、惰走距離データ、及び上限位置Ｕ0 等に基づいて、スライド２が位置Ａから上限位置Ｕ0 を経由してブレーキ位置Ｒに到達するまでの所要時間ｔc1を算出して、ブレーキ位置Ｒへの到達予定時刻の上限位置Ｕ0 との関係式を演算する。そして、この両方の予定時刻が等しくなるような上限位置Ｕ1 を求めることができる。この方法によると、例えば、前記「Ｐ1 ／２」に相当する距離が時間ｔ4 の等速度区間の距離より短い場合でも、算出可能となる。
【００４６】
また、さらに、上記のように予定時刻を比較して次回の上限位置Ｕ1 を求める方法としては、スライド２が上面位置Ｃのときに起算する予定時刻に限定されず、例えば、下限位置Ｌのときに起算する予定時刻であってもよい。すなわち、上記と同様にして、スライド２が下限位置Ｌから位置Ａまで上昇する時の所要時間ｔa2を算出し、さらに、コイルフィーダ１４の起動開始時からの送り所要時間ｔb2を算出し、この両所要時間の合計よりフィーダの送り完了予定時刻を演算する。また、スライド２が下限位置Ｌから上限位置Ｕ0 を経由してブレーキ位置Ｒに到達するまでの所要時間ｔc2を算出して、ブレーキ位置Ｒへの到達予定時刻の上限位置Ｕ0 との関係式を演算する。そして、この両方の予定時刻が等しくなるような上限位置Ｕ1 を求めることができる。
【００４７】
周辺機器動作完入力手段３６は周辺機器１０から動作完了信号を入力しており、本実施形態では、コイルフィーダ１４によるコイル材１５の送給が完了したとき、コイルライン制御装置１１から送受信回路２６を介してフィーダ送り完了信号を入力する。このフィーダ送り完了信号、すなわち動作完了信号は、起動／停止判断手段４５に出力される。
【００４８】
起動／停止判断手段４５は、スライド２がブレーキ位置Ｒに来たとき、コイルフィーダ１４の動作完了信号を受信しているか否か判断し、受信してない場合は出力演算手段４６に非常停止指令を出力する。そして、受信している場合には、スライド起動指令を出力演算手段４６に出力する。
【００４９】
また、操作モード設定手段３２は、操作モードスイッチ２２からモード信号を入力し、モード信号が周辺機器１０との連動を行うための連動モード等の時はこの連動モード信号を後述する出力演算手段４６に出力している。なお、この操作モード設定手段３２は、操作モードスイッチ２２からのモード信号に限らず、例えば上位コンピュータ等の他の制御装置からの通信によってモード信号を入力するようにしてもよい。
【００５０】
出力演算手段４６は、操作モード設定手段３２により設定されたプレス操作モードが連動モードのとき、起動／停止判断手段４５からスライド起動指令を入力すると、予め設定された所定のモーションカーブに沿ってスライド２が所定速度で移動するように、スライド位置を監視しながら、電動サーボモータ４の速度指令値を演算してサーボアンプ２８に出力する。これにより、スライド駆動手段（ここでは、電動サーボモータ）４の位置及び速度が制御される。また出力演算手段４６は、起動／停止判断手段４５から前記非常停止指令を入力したときは、スライド２を急停止させる速度指令を出力する。これにより、サーボアンプ２８は電動サーボモータ４の速度を制御し、スライド２を所定の惰走距離ＬBKで停止させる。
【００５１】
図８に本実施形態に係わるサーボプレスの上限位置設定装置の処理フローチャート例を示しており、同図に基づいて設定方法を説明する。なお、ここでは、各処理ステップ番号はＳを付して表している。
生産モード等で自動運転を開始する前に、スライド２のモーションデータや、惰走距離ＬBK、加速距離及び減速距離等の各プレスデータがプレスデータ設定スイッチ２１により設定されているものとする。これらのプレスデータは、設定値表示器２７に表示されて確認される。
【００５２】
まず、Ｓ１で（上昇／下降行程判別手段３７）現在の行程が下降行程か否かを判断し、下降行程のときはＳ２に処理を移行し、そうでないとき、つまり停止又は上昇行程のときはＳ１０に処理を移行する。Ｓ２では（荷重発生位置検出手段４１）荷重が発生したか、すなわち、荷重が増加開始したか否かを判断し、荷重が発生してないときは、Ｓ４で（起動／停止判断手段４５）現在のスライド位置がブレーキ位置Ｒより下方か否かを判断し、下方でない場合は、Ｓ５でコイルフィーダ１４の動作完了信号を受信しているか否かを判断し、受信しているときは、Ｓ６で現在のスライド位置をスライド位置検出手段３３から取り込む。次に、Ｓ７で（上限位置演算手段３９）、数式「次回の上限位置Ｕ＝現在の上限位置Ｕ−（現在のスライド位置−ブレーキ位置Ｒ）／２」に基づいて次回の上限位置Ｕを演算し、この演算値を新たな上限位置Ｕとして更新して記憶する。この後、Ｓ１に戻って処理を繰り返す。また、上記Ｓ５で動作完了信号を受信してないときは、Ｓ１に戻って受信されるまで以上の処理を繰り返す。
そして、上記Ｓ２で荷重が発生したときは、Ｓ３でその時点のスライド位置を入力して上面位置Ｃとして記憶する。この後、Ｓ１の処理に戻って繰り返すが、スライド２は打ち抜きが完了したのち上昇行程に入るので、Ｓ１からＳ１０へ移行する。
【００５３】
Ｓ１０では（起動信号生成手段３８）、現在のスライド位置Ｐが数式「Ｐ≧Ｃ＋α」を満足するか、すなわち、上面位置Ｃから上昇余裕距離αだけ上方の位置Ａより上に上昇したか否かを判断する。数式「Ｐ≧Ｃ＋α」を満足してないときは、満足するまでＳ１０を繰り返して待ち、満足するときは、Ｓ１１で（起動信号生成手段３８）周辺機器起動信号を起動信号出力手段４２を介してコイルライン制御装置１１に出力する。この後、Ｓ１に戻って以上の処理を繰り返すが、スライド２は前記Ｓ７で演算された新たな上限位置Ｕまでモーションカーブに沿って上昇し、再び下降行程に入る。
また、前記Ｓ４でブレーキ位置Ｒより下方のときは、Ｓ８でコイルフィーダ１４の動作完了信号を受信しているか否かを判断する。受信してないときは、Ｓ９で（起動／停止判断手段４５）スライド２を非常停止させ、本処理フローを終了する。また、Ｓ８で受信しているときは、Ｓ１の処理に戻る。
【００５４】
以上説明したように、スライド荷重が増加開始するスライド位置を求めることによりコイル材の上面位置を検出しているので、コイル材の板厚のばらつきがあっても精度良く上面位置を確認できる。そして、打ち抜き完了後に、スライドが下限位置から上限位置を経由して再度前記上面位置まで連続して駆動されるように、次回の上限位置が演算され、設定される。すなわち、スライドが下限位置から上昇して上限位置に到着後直ちに下降し、前記上面位置より惰走距離だけ上方のブレーキ位置に到達する予定時刻、及び、スライドが上昇中で、かつ、前記上面位置近傍のときコイルフィーダに起動信号を出力した後コイルフィーダが送りを完了する予定時刻をそれぞれ算出し、両予定時刻が等しくなるように次回の上限位置を演算する。あるいは、スライドが前記上面位置のときに、この位置から上限位置を経由して前記ブレーキ位置に到達する予定時刻、及び、スライドが上昇中で、かつ、前記上面位置近傍のときコイルフィーダに起動信号を出力した後コイルフィーダが送りを完了する予定時刻をそれぞれ算出し、両予定時刻が等しくなるように次回の上限位置を演算してもよい。あるいは、さらに、スライドが上限位置を経由して下降し、コイルフィーダが送り完了したときのスライド位置を検出し、この位置が前記ブレーキ位置よりも上方であるとき、このスライド位置及びブレーキ位置間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置を演算してもよい。
【００５５】
これによって、次回のショット時には、スライドがこの新たに設定された上限位置から下降して前記ブレーキ位置に到達するのと同時に、コイルフィーダが送り完了するので、下降行程でフィーダ送り完了を待つために停止する必要がなくなる。したがって、各ショット毎に連続して打ち抜き加工を行うことができるので、フィーダ送り完了の待ち時間等無駄時間、及びスライド停止時及び再起動時の加減速に要する無駄時間等が無くなり、生産速度を向上することができる。また、加減速時に電動サーボモータの巻線に流れる大電流による騒音が小さくなり、作業環境を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるサーボプレスの連動加工システム例の構成図を示す。
【図２】本発明に係わるサーボプレスの上限位置設定装置のハード構成ブロック図を示す。
【図３】本発明に係わる上限位置設定装置の上昇余裕距離の説明図である。
【図４】本発明に係わる上限位置設定装置の機能構成ブロック図を示す。
【図５】本発明に係わるモーションカーブとスライド荷重との関係を表すタイムチャートを示す。
【図６】本発明に係わる上限位置算出方法の１例の説明図を示す。
【図７】本発明に係わる上限位置算出方法の１例の説明図を示す。
【図８】本発明に係わる上限位置設定装置の処理フローチャート例を示す。
【符号の説明】
１…サーボプレス、２…スライド、３…ボルスタ、４…スライド駆動手段（電動サーボモータ）、５…上型、６…下型、７…本体フレーム、９…ベッド、１０…周辺機器、１０ａ…コイルライン、１１…コイルライン制御装置、１２…コイル材アンコイラー、１３…レベラー、１４…コイルフィーダ、１５…コイル材、１７…ガイド、１８…パイロット、２０…プレスコントローラ、２０ａ…メモリ、２１…プレスデータ設定スイッチ、２２…操作モードスイッチ、２３…スライド位置センサ、２４…モータ電流センサ、２６…送受信回路、２７…設定値表示器、２８…サーボアンプ、２９…上方余裕量設定スイッチ、３１…上方余裕量設定手段、３２…操作モード設定手段、３３…スライド位置検出手段、３４…荷重検出手段、３６…周辺機器動作完入力手段、３７…上昇／下降行程判別手段、３８…起動信号生成手段、３９…上限位置演算手段、４１…荷重発生位置検出手段、４２…起動信号出力手段、４３…送り速度入力手段、４４…プレスデータ設定手段、４５…起動／停止判断手段、４６…出力演算手段、Ｕ…上限位置、Ｌ…下限位置、Ｃ…上面位置、Ｒ…ブレーキ位置、α…上昇余裕距離。
Claims (8)
- 入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ(28)で制御された電動サーボモータ(4) により所定速度で昇降するスライド(2) を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器(10)に同期させて連動運転すると共に、前記スライド(2) を上限位置(U) と下限位置(L) との間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド(2) の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド(2) の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段(44)と、
スライド(2) の位置を検出するスライド位置検出手段(33)と、
スライド(2) にかかる荷重を検出する荷重検出手段(34)と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段(33)より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置(C) として記憶する荷重発生位置検出手段(41)と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド(2) の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段(37)と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド(2) が前記記憶された上面位置(C) の近傍のとき、周辺機器(10)に起動信号を出力する起動信号生成手段(38)と、
周辺機器(10)から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段(36)と、
打ち抜き完了後、スライド(2) が下限位置(L) から上昇して上限位置(U) に到達後直ちに下降して前記上面位置(C) に到達するまで連続して駆動するように、スライド(2) が下限位置(L) のときに、前記設定されたプレスデータと前記記憶された上面位置(C) の位置データに基づいて、上限位置(U) から下降して前記上面位置(C) より前記惰走距離(LBK) だけ上方のブレーキ位置(R) に到達する予定時刻、及び、周辺機器動作完入力手段(36)からの前記動作完了信号を入力する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置(U) を演算する上限位置演算手段(39)と、
打ち抜き完了後、スライド(2) が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置(U) を経由して前記上面位置(C) に到達するように、前記電動サーボモータ(4) の速度指令値を演算してサーボアンプ(28)に出力する出力演算手段(46)とを備えたことを特徴とするサーボプレスの上限位置設定装置。 - 入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ(28)で制御された電動サーボモータ(4) により所定速度で昇降するスライド(2) を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器(10)に同期させて連動運転すると共に、前記スライド(2) を上限位置(U) と下限位置(L) との間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド(2) の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド(2) の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段(44)と、
スライド(2) の位置を検出するスライド位置検出手段(33)と、
スライド(2) にかかる荷重を検出する荷重検出手段(34)と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段(33)より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置(C) として記憶する荷重発生位置検出手段(41)と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド(2) の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段(37)と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド(2) が前記記憶された上面位置(C) の近傍のとき、周辺機器(10)に起動信号を出力する起動信号生成手段(38)と、
周辺機器(10)から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段(36)と、
前記行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド(2) が前記上面位置(C) の近傍に来たとき、前記設定されたプレスデータと前記上面位置(C) の位置データとに基づいて、この上面位置(C) から上限位置(U) に到達後直ちに下降し、上面位置(C) より前記設定された惰走距離(LBK) だけ上方のブレーキ位置(R) に到達する予定時刻、及び、周辺機器動作完入力手段(36)の前記動作完了信号が入力される予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置(U) を演算する上限位置演算手段(39)と、
打ち抜き完了後、スライド(2) が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置(U) を経由して前記ブレーキ位置(R) に到達するように、前記電動サーボモータ(4) の速度指令値を演算してサーボアンプ(28)に出力する出力演算手段(46)とを備えたことを特徴とするサーボプレスの上限位置設定装置。 - 入力した速度指令値に基づいてサーボアンプ(28)で制御された電動サーボモータ(4) により所定速度で昇降するスライド(2) を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器(10)に同期させて連動運転すると共に、前記スライド(2) を上限位置(U) と下限位置(L) との間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定装置において、
少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド(2) の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド(2) の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定するプレスデータ設定手段(44)と、
スライド(2) の位置を検出するスライド位置検出手段(33)と、
スライド(2) にかかる荷重を検出する荷重検出手段(34)と、
前記検出された荷重が増加開始するときのスライド位置をスライド位置検出手段(33)より入力し、このスライド位置を前記被加工材の上面位置(C) として記憶する荷重発生位置検出手段(41)と、
前記検出されたスライド位置の変化により、スライド(2) の上昇行程又は下降行程の判別を行う上昇／下降行程判別手段(37)と、
この行程判別の結果が上昇行程で、かつ、スライド(2) が前記記憶された上面位置(C) の近傍のとき、周辺機器(10)に起動信号を出力する起動信号生成手段(38)と、
周辺機器(10)から動作完了信号を入力する周辺機器動作完入力手段(36)と、
スライド(2) が前記上限位置(U) に到着後直ちに下降し、周辺機器動作完入力手段(36)からの前記動作完了信号を入力したときのスライド位置(Q) のデータをスライド位置検出手段(33)から入力し、このスライド位置(Q) が前記上面位置(C) よりも前記設定された惰走距離(LBK) だけ上方のブレーキ位置(R) より上方のときに、このスライド位置(Q) とブレーキ位置(R) との間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置(U) を演算する上限位置演算手段(39)と、
打ち抜き完了後、スライド(2) が前記設定されたスライド速度で前記演算された上限位置(U) を経由して前記ブレーキ位置(R) に到達するように、前記電動サーボモータ(4) の速度指令値を演算してサーボアンプ(28)に出力する出力演算手段(46)とを備えたことを特徴とするサーボプレスの上限位置設定装置。 - スライド(2) が前記ブレーキ位置(R) に到達したときに、前記動作完了信号を入力してない場合には、非常停止指令を出力する起動／停止判断手段(45)を付設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のサーボプレスの上限位置設定装置。
- 請求項１〜３のいずれか１つに記載のサーボプレスの上限位置設定装置において、
前記荷重検出手段(34)は、前記電動サーボモータ(4) の駆動電流値から算出されるモータ出力トルクに基づいてスライド荷重を求めることを特徴とするサーボプレスの上限位置設定装置。 - 電動サーボモータ(4) により所定速度で昇降するスライド(2) を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器(10)に同期させて連動運転すると共に、前記スライド(2) を上限位置(U) と下限位置(L) との間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド(2) の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド(2) の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド(2) にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置(C) として記憶し、打ち抜き完了後、スライド(2) が下限位置(L) のときに、予め設定された前記プレスデータと前記記憶した上面位置(C) の位置データとに基づいて、上限位置(U) に到達後直ちに下降して前記上面位置(C) より惰走距離(LBK) だけ上方のブレーキ位置(R) に到達する予定時刻、及び、スライド(2) が上昇中で、かつ、前記上面位置(C) の近傍のとき周辺機器(10)に起動信号を出力した後周辺機器(10)が動作完了する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置(U) を演算し、スライド(2) が下限位置(L) から上昇してこの演算した上限位置(U) に到達後直ちに下降して前記上面位置(C) に到達するまで連続して駆動されることを特徴とするサーボプレスの上限位置設定方法。 - 電動サーボモータ(4) により所定速度で昇降するスライド(2) を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器(10)に同期させて連動運転すると共に、前記スライド(2) を上限位置(U) と下限位置(L) との間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド(2) の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド(2) の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド(2) にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置(C) として記憶し、打ち抜き完了後、スライド(2) が上昇中で、かつ、前記記憶された上面位置(C) の近傍に来たとき、前記設定されたプレスデータと前記上面位置(C) の位置データとに基づいて、この上面位置(C) から上限位置(U) に到達後直ちに下降し、前記上面位置(C) よりも前記惰走距離(LBK) だけ上方のブレーキ位置(R) に到達する予定時刻、及び、周辺機器(10)に起動信号を出力した後周辺機器(10)が動作完了する予定時刻を算出し、この両予定時刻が等しくなるように、次回の上限位置(U) を演算することを特徴とするサーボプレスの上限位置設定方法。 - 電動サーボモータ(4) により所定速度で昇降するスライド(2) を、外部からの起動指令を受けてから所定時間以内に被加工材の搬入、搬送又は搬出等を完了する周辺機器(10)に同期させて連動運転すると共に、前記スライド(2) を上限位置(U) と下限位置(L) との間を連続して繰り返し昇降させて前記被加工材の打ち抜き加工を行うサーボプレスの上限位置設定方法において、
予め、少なくとも下限位置データ、上限位置データ、スライド速度、スライド(2) の加速時に所定スライド速度に達するまでに要する加速距離データ、スライド(2) の減速時に所定スライド速度から停止するまでに要する減速距離データ、及び非常停止時の惰走距離データ等のプレスデータを設定しておき、打ち抜き加工時に、下降中にスライド(2) にかかる荷重が増加開始するときのスライド位置を前記被加工材の上面位置(C) として記憶し、打ち抜き完了後、スライド(2) が上昇して前記上限位置(U) に到着後直ちに下降し、周辺機器(10)が動作完了したときのスライド位置(Q) を検出し、このスライド位置(Q) が前記記憶した上面位置(C) よりも前記惰走距離(LBK) だけ上方のブレーキ位置(R) より上方のときに、このスライド位置(Q) とブレーキ位置(R) との間の距離の半分だけ現在の上限位置データから減算して次回の上限位置(U) を演算することを特徴とするサーボプレスの上限位置設定方法。
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1997
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