JP3789283B2 - サーボプレス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータを動力源として駆動するサーボプレスに関する。詳しくは、スライド駆動力伝達機構部に減速ギア機構などの動力伝達上の誤差を生ずる機構を有するサーボプレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動力伝達機構部に減速ギア機構等を有するサーボプレスが特開平１０−３２８８９１に開示されている。
従来サーボプレスにおいては、サーボモータの出力軸にタイミングプーリが設けられている。一方、回転軸にはピニオンギアと前記タイミングプーリとは別のタイミングプーリが固設されている。サーボモータ出力軸のタイミングプーリと回転軸のタイミングプーリにはタイミングベルトが掛けられている。
【０００３】
また、回転軸のピニオンギアはメインギアと噛合している。そして、メインギアとクランク軸はリンク機構を介して連結されている。クランク軸の偏心部にはコンロッドの大端部が連結し、他端はスライドと連結している。
【０００４】
以上の構成によると、サーボモータを駆動源とするため、速度を任意に設定することができる。また、駆動力伝達機構部にリンク機構を採用している。ゆえに、加圧部では低速（サーボモータのトルク大）で加圧し、上昇及び下降時は高速（サーボモータのトルク小）でプレスを運転することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、従来サーボプレスにおいて、高度な下死点精度を得るため、スライドの位置を測定する位置センサを取付けるとする。そして、スライドの停止位置精度及び速度制御の精度を上げるため、サーボモータの位置ループゲインや速度ゲインを増加させる。ここで、サーボモータは位置センサにより検出したスライド位置に基づいて制御される。
【０００６】
しかし、駆動力伝達機構部のギアには、バックラッシュが存在する。このため、位置ループゲインや速度ゲインを増加させると、スライドが下降し、プレス荷重がかかり始めるまで（金型が材料に触れるまで）は、ギアが不安定に動作し、スライドが微少に振動することで、位置センサによる検出に影響を及ぼす。ゆえに、ハンチング等が起こり、スライドの停止位置精度及び速度制御の精度に悪影響を及ぼしてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、駆動力伝達機構部にギア等の動力伝達上の誤差を生ずる機構を有するサーボプレスにおいて、位置ループゲイン及び速度ゲインを増加させ、下死点精度を向上させるとともに、バックラッシュ等によるハンチング等を防止することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、スライド２とサーボモータ９間の駆動力伝達機構部７に動力伝達上の誤差を生ずる機構を有するサーボプレス１において、プレス荷重の発生を検出する荷重発生検出手段１３と、サーボモータ９の位置ループゲインと速度ゲインの設定を切換えるＮＣ装置１２を有し、プレス荷重が発生し始めたことを荷重発生検出手段１３が検出するまでは、ＮＣ装置１２が位置ループゲイン及び速度ゲインを低く設定する信号をサーボモータ９のドライバ１１に出力し、プレス荷重が発生していることを荷重発生検出手段１３が検出しているときは、ＮＣ装置１２が位置ループゲイン及び速度ゲインを大きく設定する信号をドライバ装置１１に出力することを特徴とするサーボプレス１である。
【０００９】
請求項１の発明では、プレス荷重の発生を検出する荷重発生検出手段が、プレス荷重がかかり始めたとき、すなわち金型が材料に触れたときを検出する。このときを境にしてＮＣ装置によりサーボモータの位置ループゲイン及び速度ゲインを切換えることができる。すなわち、プレス荷重がかかり始めるまでは、位置ループゲイン及び速度ゲインを低く設定する。すると、動力伝達上の誤差を生ずる機構を有する駆動力伝達機構部のバックラッシュ等の影響を極力抑えてスムーズにスライドを動作することができる。
【００１０】
そして、プレス荷重が発生し、加工が終了するまでは、位置ループゲイン及び速度ゲインを大きく設定する。プレス荷重が発生したときは、動力伝達上の誤差を生ずる機構を有する駆動力伝達機構部にもプレス荷重がかかるため、従来例で示したバックラッシュによるギアの変動は少ない。ゆえに、位置ループゲイン及び速度ゲインを大きく設定しても、ハンチング等の影響を受けないで、スライドを高精度に制御することができる。特に下死点精度を向上することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、前記荷重発生検出手段１３は、サーボモータ９を駆動する電流値により荷重の発生を検出する検出回路を有することを特徴とする請求項１記載のサーボプレスである。
以上
【００１２】
請求項２の発明では、特別な装置を用いることなく、荷重発生検出手段を構成することができる。よって、請求項１の発明による効果に加えて、安価なコストで本発明によるサーボプレスを製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明によるサーボプレスの制御ブロック図を示す。
図１において、サーボプレス１にはスライド２が上下移動自在に設けられている。一方、クランク軸３は回動自在に設けられている。そして、スライド２とクランク軸３はコネクティングロッド４により連結されている。また、スライド２と対向した位置にボルスタ５が設けられている。そして、ボルスタ５からのスライド２の位置を検出するため、リニアスケール１０が設けられている。
【００１４】
クランク軸３の一端にはメインギア６が設けられている。メインギア６には減速機構部７の小ギア７ａが噛合している。小ギア７ａは軸７ｃの一端に固設されている。軸７ｃの他端は大ギア７ｂが固設している。従って、小ギア７ａと大ギア７ｂは同軸で回転するように設けられている。
【００１５】
一方、サーボプレス１の動力源であるサーボモータ９の出力軸９ａには、ピニオンギア８が固設されている。このピニオンギア８と大ギア７ｂは噛合し、サーボモータ９の動力を伝達している。
【００１６】
また、サーボプレス１には、サーボモータ９に指令信号を出力するドライバ装置１１が設けられ、サーボモータ９と接続されている。ドライバ装置１１には、ドライバ装置１１が出力する信号を制御するＮＣ装置１２が接続されている。ＮＣ装置１２には、リニアスケール１０が検出したスライド２の位置信号と、サーボモータ９の駆動に係わる電流値を検出する電流値検出回路１３の信号が入力される。サーボモータ９は、リニアスケール１０が検出したスライド２の位置信号に基づいてＮＣ装置１２により位置制御される。
【００１７】
また、ＮＣ装置１２には設定入力表示手段１４が接続されている。各種パラメータは設定入力表示手段１４により入力・設定される。また、スライド２のモーションカーブ等が設定入力表示手段１４の表示器に表示される。
【００１８】
次に、本発明によるサーボプレス１の動作について説明する。
サーボモータ９が起動すると、減速機構部７を介してメインギア６が回動するとともに、クランク軸３が回動する。すると、コネクティングロッド４を介して、スライド２が上下に動作する。
【００１９】
ここで、スライド２に取付けた金型（図示せず）が材料に触れることでプレス荷重がスライド２にかかると、サーボモータ９に負荷が生じ、サーボモータ９を駆動する電流値に変化が生じる。電流値検出回路１３は、検出した電流値をＮＣ装置１２に出力し、その電流値の変化により、プレス荷重がかかり始めたことを判断する。すなわち、電流値検出回路１３及びＮＣ装置１２は、プレス荷重の発生を検出することができる。
【００２０】
一方、ＮＣ装置１２は、プレス荷重の発生を認識すると、ドライバ装置１１に、位置ループゲインと速度ゲインを増加させる信号を出力することができる。
【００２１】
ここで、スライド２にプレス荷重がかかっていない状態では、メインギア６と小ギア７ａ及び、大ギア７ｂとピニオンギア８に存在するバックラッシュの影響を受けない程度に位置ループゲインと速度ゲインを設定し、スライド２を動作させる。
【００２２】
しかし、スライド２にプレス荷重がかかり、各ギアにも負荷がかかると、バックラッシュによる各ギアの不安定動作が低減される。この時点で、ＮＣ装置１２は位置ループゲインと速度ゲインを増加させる信号をドライバ装置１１に出力する。すると、サーボモータ９は精度良く制御される。
【００２３】
つまり、図１の構成によるサーボプレス１では、バックラッシュの影響を受け易いプレス荷重発生前は、位置ループゲインと速度ゲインを低く動作させ、バックラッシュの影響を受け難いプレス荷重発生後は、位置ループゲインと速度ゲインを増加させることができる。
【００２４】
すなわち、スライドの位置精度、特に下死点精度が必要なプレス荷重発生後において、位置ループゲインと速度ゲインを増加させることで、サーボモータ９の制御性を向上することができる。
【００２５】
ここで、本実施例では、プレス荷重の発生を検出する手段としてサーボモータ９を駆動する電流値を検出する方式とすることで、安価に製造できる構成としたが、本発明はこれに制限されることはない。例えば、サーボプレスのフレームに取付ける歪みゲージにより荷重発生を検出することもできる。
【００２６】
また、動力伝達上の誤差を生ずる機構を有する駆動力伝達機構部を構成するメインギア６，減速機構部７，ピニオンギア８においても、本実施例に限定されることはない。例えば、リンク機構、ナックル機構、ベルト伝達機構などにおいても本発明は適用される。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１の発明によると、プレス荷重発生後に位置ループゲイン及び速度ゲインを増加させることができるので、スライドの駆動源であるサーボモータを、精度が必要とされる下死点付近において高精度に制御することができる。
【００２８】
請求項２の発明によると、プレス荷重の発生をサーボモータを駆動する電流値により検出する構成としたことで、請求項１の発明による効果に加えて、安価で製造しやすいサーボプレスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における制御ブロック図
【符号の説明】
１はサーボプレス、２はスライド、３はクランク軸、４はコネクティングロッド、５はボルスタ、６はメインギア、７は減速機構部、７ａは小ギア、７ｂは大ギア、７ｃは軸、８はピニオンギア、９はサーボモータ、９ａは出力軸、１０はリニアスケール、１１はドライバ装置、１２はＮＣ装置、１３は電流値検出回路、１４は設定入力表示手段である。

Claims (2)

1. スライド（２）とサーボモータ（９）間の駆動力伝達機構部（７）に動力伝達上の誤差を生ずる機構を有するサーボプレス（１）において、プレス荷重の発生を検出する荷重発生検出手段（１３）と、サーボモータ（９）の位置ループゲインと速度ゲインの設定を切換えるＮＣ装置（１２）を有し、プレス荷重が発生し始めたことを荷重発生検出手段（１３）が検出するまでは、ＮＣ装置（１２）が位置ループゲイン及び速度ゲインを低く設定する信号をサーボモータ（９）のドライバ（１１）に出力し、プレス荷重が発生していることを荷重発生検出手段（１３）が検出しているときは、ＮＣ装置（１２）が位置ループゲイン及び速度ゲインを大きく設定する信号をドライバ装置（１１）に出力することを特徴とするサーボプレス（１）。
2. 前記荷重発生検出手段（１３）は、サーボモータ（９）を駆動する電流値により荷重の発生を検出する検出回路を有することを特徴とする請求項１記載のサーボプレス（１）。

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