JP4046598B2

JP4046598B2 - 電動サーボプレスの加圧方法

Info

Publication number: JP4046598B2
Application number: JP2002343919A
Authority: JP
Inventors: 幸男畑; 均桜井
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP2004174558A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動サーボモータでボールスクリュー軸およびリンク機構等の所定の動力伝達機構を介してスライドを駆動する電動サーボプレスの加圧方法に関する。
【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、電動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、いわゆる直動型電動サーボプレスが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
また、従来から使用されている機械式リンクプレスの良さを生かしつつ、電動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電動サーボプレスも近年提案されつつある。（例えば、特許文献２参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２７７７９７号公報（第４−５頁、第１−２図）
【特許文献２】
特願２００２−１７５８３１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、プレス機械で例えば深絞り加工や成形加工等のようにある程度長い時間をかけて加工を行うときには、加圧開始から加圧終了まで所定値以上の荷重を連続してワークにかけて加圧する方法が一般的に行われている。この時にかける荷重は、ワーク成形に必要とする最低荷重よりも大きければよい。
【０００５】
そして、このような加圧加工を上記の電動サーボプレスを用いて行う場合には、従来の加圧方法に従って、所定値以上の荷重を連続してかけるようにスライドを制御している。以下に、このときの加圧方法を、図７に示すスライドモーションの例で説明する。スライドを、所定の上限位置Ｐｕから加工開始位置Ｐ１まで所定の高速度で加工させ、時間ｔ１で加工開始位置Ｐ１に到達すると、所定の下限位置Ｐｄまで加圧しながら所定の成形速度で加工させる（加圧行程）その後、下限位置Ｐｄで所定時間位置を保持し（時間ｔ３〜ｔ４間）、続いて元の上限位置Ｐｕまで高速度で上昇させる。前記加圧行程のとき、時間ｔ２でスライドがワークに当接し始めると、上記モーションに沿ってスライド３の位置及び速度を制御しているので、スライドを駆動する電動サーボモータは成形に要する加圧トルクに応じた所定の大きさの負荷電流Ｉｐが連続して流れるようにサーボアンプによって制御される。この負荷電流Ｉｐの大きさは、加圧時のスライド速度（成形速度）、ワークの材質、板厚、成形又は絞り等の加工内容の種類などの条件によって決まってしまう。そして、成形が完了する下限位置Ｐｄに到達するまで、この加圧のための大きな負荷電流Ｉｐは流れ続ける。
【０００６】
一方、この加圧時の負荷電流の大きさは、上記電動サーボモータの過負荷保護のために、通常、サーボアンプによって、所定の最大許容電流値Ｉｍ以下に制限されており、その最大許容電流値Ｉｍは一般的な電動サーボモータの使用方法においては、例えば定格電流値の略３００％に設定されている。
【０００７】
しかしながら、上記のような従来の電動サーボプレスでの加圧方法によると、以下の問題が生じる。即ち、成形時に大きな荷重を必要とする深絞り等の高負荷（高仕事量）のワーク加工を行う際には、電動サーボモータの負荷電流を前記最大許容電流以下に制限しつつ、かつ所定時間以上継続して流さなければならない。このときの負荷電流に伴なって、電動サーボモータが発熱し、温度上昇を招く。一方、サーボアンプは、電動サーボモータの温度上昇に対する熱負荷保護のために、該サーボモータの温度特性に合わせた負荷電流・時間特性を有しており、該サーボモータの過負荷を防止する保護機能を備えているのが一般的である。このため、該サーボモータの有する定格トルク以上の荷重を要するワークを加工するときには、前記最大許容電流値Ｉｍに近い大きな負荷電流Ｉp1が所定時間以上連続して流れ、この負荷電流Ｉp1によるサーボモータの仕事量（これは、モータ発熱量に比例する）が前記負荷電流・時間特性で表される許容限界をオーバーして、過負荷異常（図７に２点鎖線で示す加圧時には時間ｔｓに発生）として電動サーボモータを非常停止させることがしばしばである。これにより、加工作業が中断し、作業性が低下するという問題が生じている。また、この過負荷異常の発生を回避するために、過負荷耐量の大きな、熱的負荷のマージンの大きな電動サーボモータを使用すると、確かに電動サーボモータの過負荷異常の発生を無くすことはできるものの、その分大型の電動サーボモータを使用する必要があるため、設置スペースが嵩張る、製造コストが高くなる、などの問題も生じる。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、小型の電動サーボモータを用いても高仕事量を要する加圧加工ができる電動サーボプレスの加圧方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【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、電動サーボモータにより駆動するスライドでワークを加圧加工する電動サーボプレスの加圧方法において、電動サーボモータの負荷電流値とその出力時間とに基づき求められる電動サーボモータの仕事量と、仕事量の閾値または閾値曲線との比較に基づき、前記仕事量が、前記閾値または閾値曲線を越えたとき、スライドの下降を一旦停止させ、所定距離上昇させ所定時間保持させた後スライドを加圧下降させるように、スライドの加圧下降と所定量上昇とを繰り返す波状パターンで加圧加工する方法としている。
【００１０】
第１発明によると、電動サーボモータの仕事量を監視して、該仕事量が、電動サーボモータの過負荷異常に対応する最大許容量に至る前に、スライドの加圧下降行程中にモータ負荷電流が小さくなるように所定量だけ上昇させ、このような加圧下降行程と所定量上昇とを繰り返すスライドの波状パターンで加圧加工するので、電動サーボモータの過負荷異常の発生を未然に防止できる。これにより、過負荷異常で作業が中断されることが無く、作業性を向上できる。また、このとき、小容量の電動サーボモータの出力する所定の最大加圧トルク（最大許容電流値に対応する）で短時間だけ加圧する動作を繰り返すことにより、全成形に必要な加圧ストローク長さだけスライドを下降させることができる。この結果、小容量の電動サーボモータで、該モータの有する連続加圧能力（加圧トルクとその加圧許容時間との積）よりも大きな荷重が必要とされるワークを、過負荷異常を発生させることなく加圧加工できる。従って、電動サーボモータの設置スペースを小さくできると共に、製造コストを安くできる。
【００１２】
また、本発明によれば、電動サーボモータの負荷電流値（加圧トルクに比例する）とその出力時間とに基づき求めた電動サーボモータの仕事量の監視により波状パターンでのスライド移動による加圧ができるので、小容量の電動サーボモータで過負荷異常を発生させることなく高負荷の加圧ができる。
【００１３】
第２発明は、電動サーボモータにより駆動するスライド（３）でワークを加圧加工する電動サーボプレスの加圧方法において、スライドにかかる荷重とそれによるスライド移動距離と移動時間とに基づき求められる電動サーボモータの仕事量と、仕事量の閾値または閾値曲線との比較に基づき、前記仕事量が、前記閾値または閾値曲線を越えたとき、スライドの下降を一旦停止させ、所定距離上昇させ所定時間保持させた後スライドを加圧下降させるように、スライドの加圧下降と所定量上昇とを繰り返す波状パターンで加圧加工する方法としている。
【００１４】
第２発明によると、第１発明と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
第３発明は、第１発明において、前記電動サーボモータの仕事量と、該電動サーボモータの過負荷の許容限界を表すモータ負荷電流・時間特性との比較に基づき、前記波状パターンで加圧加工する方法としている。
【００１６】
第３発明によると、電動サーボモータの過負荷の許容限界を表すモータ負荷電流・時間特性と、前記求めた電動サーボモータの仕事量とを比較することにより、波状パターン加圧におけるスライドの上昇のタイミングが容易に判断されるので、第１発明と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
まず、本発明が適用される電動サーボプレスの構成を図１、図２により説明する。図１及び図２は、それぞれ電動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。
電動サーボプレス１は、電動サーボモータ２１によりスライド３を駆動している。電動サーボプレス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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、トグルリンク機構を構成している。
【００２１】
本体フレーム２の側面部にはスライド駆動用の電動サーボモータ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、該サーボモータ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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スライド位置センサ３３の本体部が上下動自在に嵌挿している。スライド位置センサ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。
【００２４】
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、前記スライド位置センサ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。
【００２５】
次に、図３に示す制御構成ブロック図に基づき、第１実施系形態に係る制御装置のハード構成を説明する。
本制御装置は制御器１０、メモリ１０ａ、モニタ表示器１９、電流センサ２９、スライド位置センサ３３、サーボアンプ４５およびスライド駆動用の電動サーボモータ２１を備えている。
【００２６】
電流センサ２９は、電動サーボモータ２１の負荷電流を検出し、その検出電流値を制御器１０に出力している。
また、前記スライド位置センサ３３は、検出したスライド位置を制御器１０に出力している。
【００２７】
メモリ１０ａは、予め設定されたスライドモーションデータ、およびスライド位置と電動サーボモータ２１の回転角度との関係を表すテーブルデータを記憶している。なお、この関係は、前記偏心軸２８の偏心長さ、前記トグル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。
【００２８】
またモニタ表示器１９は、制御器１０からの表示指令に基づき、スライド現在位置（高さ）、このときのモータ負荷電流値、およびモータ負荷状態の演算値などの各種モニタ情報や、アラームメッセージ等を表示している。この表示器は、ＬＥＤ等の数字表示器、液晶等の文字表示器やグラフィック表示器などにより構成できる。
【００２９】
そして、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／モータ回転角度対応テーブルを参照して、予め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、自動運転のとき、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演算処理を行い、目標位置と、スライド位置センサ３３から入力した位置との偏差値に基づいて電動サーボモータ２１の速度指令を求めてサーボアンプ４５に出力する。
【００３０】
さらに、電動サーボモータ２１を上記のように駆動している間、制御器１０は、駆動中の電動サーボモータ２１の負荷電流値を電流センサ２９から入力し、この負荷電流値とその出力時間とに基づいて、後述するような所定の演算処理により電動サーボモータ２１の仕事量を求めて監視する。そして、この求めた仕事量に基づき、モータ過負荷異常の発生する前に、スライド３の下降を一時中断し所定距離上昇させて電動サーボモータ２１の負荷を一時的に軽減させ、このスライド３の下降と上昇の波状パターンを、前記スライドモーションの加圧行程の間繰り返す。さらに、現在のスライド位置、サーボモータ電流値、過負荷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。
【００３１】
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電動サーボモータ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。
【００３２】
次に、図４及び図５により、本発明に係る加工行程における波状パターンでの加圧方法について説明する。図４は、本実施形態に係る波状パターンによる加圧行程の説明図であり、ここで横軸は時間軸を表し、（ａ）の縦軸はスライド位置を、また（ｂ）の縦軸は電動サーボモータ２１の負荷電流を表している。また図５は、電動サーボモータの負荷電流・時間特性の説明図である。
【００３３】
本発明に係る加圧方法においては、加圧加工中に、電動サーボモータ２１の仕事量（これは、時間当りのモータ発熱量に略比例している）が所定閾値以上に達したら、スライド３の下降を一旦停止させた後に、直ちに、モータ負荷電流値がスライド位置保持に要する保持トルクに相当する程度になる所定距離Ｓｉ（ｉは自然数）だけスライド３を上昇させ、その位置で所定時間Ｔ１だけ待機させる。その後に、前回一旦停止した位置にスライド３を復帰させ、再び、予め設定されたモーションに沿ってスライド３が下降するように、電動サーボモータ２１の位置および速度を制御する。そして、上記のようなスライド３の所定距離の加圧下降と所定距離の上昇との波状パターンを所定回数繰り返して、スライドモーションの、図４に示すスライド位置Ｐ１から位置Ｐｄまでの加圧行程を終了する。
【００３４】
上記電動サーボモータ２１の仕事量は、本実施形態では次のようにして求める。制御器１０は、加圧行程中に、モータ負荷電流値を電流センサ２９から取り込み、その負荷電流値Ｉと時間ｔとの積の積算値、すなわち負荷電流値Ｉの時間積分値を求める。負荷電流値Ｉはモータ出力トルクに略比例しているので、この求めた負荷電流値Ｉの時間積分値をモータ出力トルクの時間積分値に換算して、上記仕事量が求められる。
【００３５】
一方、電動サーボモータ２１の過負荷異常を検出するために、サーボアンプ４５内には、該モータの熱保護特性として、図５に示すようなモータ負荷電流・時間特性（閾値曲線）を記憶している。この負荷電流・時間特性は、モータ負荷電流値Ｉのその出力時間による時間積分値の許容量範囲を表しており、図５に示す曲線Ｈは、その許容量を一定値とした場合の境界を示している。すなわち、この曲線Ｈは前記モータ負荷電流値Ｉの時間積分値を一定値（所定の最大許容値）とした過負荷耐量の限界値であり、実稼動時のモータ負荷電流値Ｉの時間積分値Ｑがこの曲線Ｈ（閾値曲線）によって表された限界値を越えたときには、モータ過負荷異常と判断されるようになっている。
【００３６】
なお、ここでの実稼動時のモータ負荷電流値Ｉの時間積分値Ｑは、実際のモータ過負荷耐量特性に適合させるために、経過時間に応じて過去の負荷電流値ほど時間積分値への寄与度を小さくするような重み係数Ｋi列を用いて算出するようにしており、数式「Ｑ＝Σ（Ｋi ×Ｉi ×Δｔ）」で求めている。但し、Δｔは、負荷電流Ｉを計測する微小演算周期時間であり、重み係数Ｋi列は、前記演算周期時間Δｔ毎に付けた現演算時点からの計測回数をｉ，ｊ：ｉ＜ｊで表すと、Ｋi ＞Ｋj とする係数列であり、またＩi は負荷電流Ｉの現演算時点から計測回数ｉ番目の計測値である。
【００３７】
そこで、本実施形態では、図５に示すように、モータの負荷電流・時間特性の限界値を表す曲線Ｈよりも積算量が小さい、所定の閾値曲線Ｈ１を設定している。そして、上記波状パターンで行うスライド３の下降停止の判断基準は、この閾値曲線Ｈ１に基づいている。すなわち、加圧行程中に演算した前述のモータ負荷電流値Ｉの時間積分値Ｑがこの閾値曲線Ｈ１によって表された所定閾値を越えたときに、スライド３の下降を一旦停止させた後、直ちに所定距離だけスライド３を上昇させ、その位置で所定時間待機させる。
【００３８】
図４を参照して、本実施形態における加圧方法の手順を説明する。
いま、スライドモーションが、１サイクル中に、上限位置Ｐｕから加工開始位置Ｐ１まで高速でスライド３を下降させ、次に加工開始位置Ｐ１から下限位置Ｐｄまで所定成形速度でワークを加圧しながら下降させ、次に下限位置Ｐｄでスライド３を所定時間Ｔ２停止させ、続いて下限位置Ｐｄから上限位置Ｐｕまで所定の高速度で上昇させるように設定されているとする。
【００３９】
まず、上限位置Ｐｕから加工開始位置Ｐ１まで高速でスライド３を下降させると、所定の下降速度を達成するための電流値Ｉd1なるモータ負荷電流が時間ｔ１まで出力される。次に、スライド３を加工開始位置Ｐ１から下限位置Ｐｄまで所定成形速度で加圧下降させると、時間ｔ１からスライド３がワークに当接する時間ｔ２までの間はその成形速度に応じた所定電流値Ｉd2が出力され、ワークに当接しながら加圧下降するときには、サーボモータ２１の最大許容電流Ｉｍに近い加圧電流値Ｉｐが出力されてこれによる加圧トルクで下降させる。制御器１０は、加工開始位置Ｐ１からの加圧行程中に、前記演算周期時間Δｔ毎に電流センサ２９からモータ負荷電流値Ｉi を取り込み、この計測した電流値の履歴データを所定の記憶エリア内に記憶し、前述の数式「Ｑ＝Σ（Ｋi ×Ｉi ×Δｔ）」によって、モータ負荷電流値Ｉの時間積分値Ｑを求める。そして、求めたモータ負荷電流値Ｉの時間積分値Ｑと、前記モータ負荷電流・時間特性の所定の閾値曲線Ｈ１に対応する電流時間積算量の所定閾値とを比較し、前記時間積分値Ｑがこの閾値曲線Ｈ１によって表された所定閾値を越えたとき（図示の時間ｔａ）には、スライド３の下降を一旦停止させる。
【００４０】
この後、直ちに所定距離Ｓ１だけスライド３を所定の高速で上昇させ（このときの負荷電流値はスライド上昇方向のＩｕである）、その位置を所定時間Ｔ１保持させる（このときの負荷電流値はスライド位置保持電流Ｉ０である）。この後、前回一旦停止した位置にスライド３を復帰させるために所定距離Ｓ１だけ下降させる（このときの負荷電流値はスライド下降方向のＩd1である）。そして、これらのスライド３の前記下降一旦停止後の所定距離Ｓ１の上昇、その位置の所定時間Ｔ１保持、及び、前回一旦停止した位置への下降の間にも、前述の負荷電流値Ｉの時間積分値Ｑを求める演算処理は継続している。
【００４１】
つぎに、時間ｔｂから時間ｔｃまで、上記と同様にして、モーションに沿って所定速度でスライド３を加圧下降させ、この間にも継続してモータ負荷電流値Ｉの時間積分値Ｑを求め、該時間積分値Ｑが前記所定閾値を越えたら、時間Ｔｃで下降の一旦停止後、所定距離Ｓ２の上昇、その位置の所定時間Ｔ１保持、及び、前回一旦停止した位置への下降、の一連の波状パターンのスライド移動を行う。以後、さらに、同様にして、時間ｔｄから時間ｔｆ，時間ｔｈを経て時間ｔ３まで、モーションに沿った加圧下降、一旦停止、所定距離Ｓ３の上昇、その位置の保持、及び一旦停止位置への復帰の一連の波状パターンのスライド移動を所定回数繰り返し、下限位置Ｐｄに到達させる。その後、モーションに沿って、所定時間Ｔ２だけ下限位置Ｐｄで位置保持し、次に、時間ｔ４から所定の高速度で上限位置Ｐｕまで上昇させる。
【００４２】
以上の第１実施形態によると、次の効果が得られる。
スライド３を駆動する電動サーボモータ２１の仕事量を求め、加圧行程時に、スライド３を所定距離加圧下降させたときに前記求めた仕事量が所定閾値を越えたら、スライド３を一旦停止させた後に所定距離上昇させて、該サーボモータ２１の負荷電流値を低下させ、次いで所定時間位置保持の後に、再度スライドを下降させて所定距離加圧下降させる。そして、このようなスライド３の所定距離の加圧下降と所定距離の上昇との波状パターンでの移動を繰り返して、加圧加工に要するスライド３の全ストロークを移動させる。従来は、加圧時に加圧トルクに対応する該サーボモータ２１の最大許容電流値近傍の負荷電流を所定時間以上連続して出力していたため、電動サーボモータ２１の負荷電流値の時間積分値Ｑが負荷電流・時間特性の許容限界値をオーバーして、モータ過負荷異常となる場合があった。しかし、本発明によると、過負荷耐量の小さい小容量の電動サーボモータ２１を用いた電動サーボプレスでも、モータ過負荷異常を発生させることなく、高負荷を必要とする加工も可能となる。これにより、当該電動サーボプレスの有する最大加圧能力以上の荷重が必要なワークの深絞り等の加圧加工が容易にでき、加工適用範囲を広げることができる。また、加圧加工の途中で過負荷異常によりモータ駆動が停止することが無いので、プレス加工作業が中断されることがなく、作業性が非常によい。さらに、電動サーボプレス２１の設置スペースを小さくすることができ、また電動サーボプレスの製作コストを低減ができる。
【００４３】
なお、本実施形態において、波状パターンでのスライド上昇のタイミングの判断は、電動サーボモータの実仕事量を求めて該仕事量に基づき行なっているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ワーク加工時の実負荷電流波形を予め求め、この実負荷電流波形と該サーボモータの負荷電流・時間特性とに基づき、前記波状パターンにおける加圧下降する時間とその後所定距離上昇して位置保持する時間とを予め設定しておき、実加工時にはこの設定された時間に基づき波状パターンのスライド上昇及び下降のタイミングを判定するようにしても構わない。
【００４４】
また、上記実施形態では、波状パターンでの所定距離上昇時に、所定上昇位置で所定時間位置保持するようにした例で説明したが、これに限定されず、所定位置まで微速で上昇した後、微速で元の一旦停止位置まで下降して、これにより小さな負荷電流の流れる時間を確保するようにしてもよい。要は、負荷電流が小さくなるような時間を所定時間確保するようにすればよい。
【００４５】
つぎに、第２実施形態を説明する。図６は、第２実施形態に係る制御装置の構成ブロック図であり、同図において図３と同一の構成には同一の符号を付して、ここでの説明を省く。
本実施形態においては、例えばスライド３に取り付けた歪みゲージによってスライド３にかかる荷重を検出するスライド荷重センサ３９を備えており、荷重の計測値は制御器１０に取り込まれる。そして、制御器１０は、このスライド荷重の計測値に基づき電動サーボモータ２１の仕事量を求めている。即ち、加圧加工中に、スライド荷重値Ｆとそのときのスライド移動距離Ｌとその継続時間ｔとの積の積算値Ｒを求め、この積算値Ｒを電動サーボモータ２１の仕事量とみなしている。そして、前記第１実施形態と同様に、この求めた仕事量（積算値Ｒ）と、前記モータ負荷電流・時間特性の所定の閾値曲線Ｈ１に対応する所定閾値とを比較し、この仕事量（積算値Ｒ）が所定閾値を越えたときに、スライド３の下降を一旦停止させた後に、スライド３を所定距離Ｓ上昇させ、所定時間だけその位置を保持し、前回の一旦停止位置に復帰した後、モーションに沿って加圧下降させる波状パターンを繰り返す。
【００４６】
ここで、本実施形態での電動サーボモータ２１の仕事量の算出方法を詳細に説明する。
本実施形態では、電動サーボモータ２１の仕事量はその発熱量に略比例するとしているが、求めた電動サーボモータ２１の仕事量を実際のモータ過負荷耐量特性に適合させるために、第１実施形態と同様に、経過時間に応じて過去のスライド荷重値Ｆとそのときのスライド移動距離Ｌとその継続時間ｔとの積の積算値Ｒほど前記仕事量（モータ発熱量）への寄与度を小さくするような重み係数Ｋi列を用いて算出するようにしており、数式「Ｒ＝Σ（Ｋi ×Ｆi ×Ｌi×Δｔ）」で求めている。但し、Δｔは、スライド荷重Ｆを計測する微小演算周期時間であり、重み係数Ｋi列は、前記演算周期時間Δｔ毎に付けた現演算時点からの計測回数をｉ，ｊ：ｉ＜ｊで表すと、Ｋi ＞Ｋj とする係数列であり、またＦi はスライド荷重値Ｆの現演算時点から計測回数ｉ番目の計測値であり、Ｌi はスライド荷重値Ｆi のときのスライド移動距離である。
【００４７】
なお、以上の実施形態では、電動サーボモータで偏心軸を回転させ、該偏心軸に連結されたトグルリンク機構を介してスライドを駆動する構成の電動サーボプレスを例に挙げて説明したが、本発明が適用される電動サーボプレスはこれに限定されず、例えば直動型電動サーボプレス、クランク機構を有する電動サーボプレス、またはボールスクリューの水平駆動力でトグルリンク機構を駆動する構成の電動サーボプレス等であってもよい。
【００４８】
以上説明したように、本発明により次のような効果が得られる。
電動サーボモータの有する定格加圧能力以上の荷重が所定の時間必要なワークを加圧加工するときでも、該サーボモータの過負荷異常を発生させることなく加圧できるので、加圧行程中に過負荷異常で作業が中断することがなく、よって作業性を向上できる。また、小容量の電動サーボモータを使用した電動サーボプレスによって、大きな荷重を要するワークが加工できるようになるため、該電動サーボプレスの適用ワーク範囲が広がり、稼働率を向上できる。
さらに、小容量の電動サーボモータを使用するので、電動サーボプレスの小型化および低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される電動サーボプレスの側面一部断面図である。
【図２】本発明が適用される電動サーボプレスの背面一部断面図である。
【図３】第１実施形態に係る制御構成ブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る波状パターンによる加圧行程の説明図である。
【図５】電動サーボモータの負荷電流・時間特性の説明図である。
【図６】第２実施形態に係る制御構成ブロック図である。
【図７】従来技術に係る加圧方法によるモータ過負荷異常の説明図である。
【符号の説明】
１…電動サーボプレス、２…本体フレーム、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、１０ａ…メモリ、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、１９…モニタ表示器、２０…スライド駆動部、２１…電動サーボモータ、２２ａ…第１プーリ、２２ｂ…第２プーリ、２３…ベルト、２７…駆動軸、２８…偏心軸、２９…電流センサ、３３…スライド位置センサ、３４…補助フレーム、３９…スライド荷重センサ、４５…サーボアンプ。

Claims

電動サーボモータ（２１）により駆動するスライド（３）でワークを加圧加工する電動サーボプレスの加圧方法において、
電動サーボモータ（２１）の負荷電流値とその出力時間とに基づき求められる電動サーボモータ（２１）の仕事量と、仕事量の閾値または閾値曲線との比較に基づき、前記仕事量が、前記閾値または閾値曲線を越えたとき、スライド（３）の下降を一旦停止させ、所定距離上昇させ所定時間保持させた後スライド（３）を加圧下降させるように、スライド（３）の加圧下降と所定量上昇とを繰り返す波状パターンで加圧加工する
ことを特徴とする電動サーボプレスの加圧方法。
電動サーボモータ（２１）により駆動するスライド（３）でワークを加圧加工する電動サーボプレスの加圧方法において、
スライド（３）にかかる荷重とそれによるスライド移動距離と移動時間とに基づき求められる電動サーボモータ（２１）の仕事量と、仕事量の閾値または閾値曲線との比較に基づき、前記仕事量が、前記閾値または閾値曲線を越えたとき、スライド（３）の下降を一旦停止させ、所定距離上昇させ所定時間保持させた後スライド（３）を加圧下降させるように、スライド（３）の加圧下降と所定量上昇とを繰り返す波状パターンで加圧加工する
ことを特徴とする電動サーボプレスの加圧方法。
請求項１記載の電動サーボプレスの加圧方法において、
前記電動サーボモータ（２１）の仕事量と、該電動サーボモータ（２１）の過負荷の許容限界を表すモータ負荷電流・時間特性との比較に基づき、前記波状パターンで加圧加工する
ことを特徴とする電動サーボプレスの加圧方法。