JP4439348B2

JP4439348B2 - 電気サーボ式板金加工機械

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Publication number: JP4439348B2
Application number: JP2004217668A
Authority: JP
Inventors: 康弘吉見
Original assignee: Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Industries Corp
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2024-07-26
Also published as: JP2006035253A

Description

本発明は、板金加工機械の運転状態を監視する監視装置を備えた電気サーボ式板金加工機械に関するものである。

電気サーボ式板金加工機械は、電気サーボモータの回転力をボールスクリュー、偏心機構またはリンク機構等を介して直線運動に変換してラムまたはテーブル等の被駆動体を駆動し、上金型（パンチ）と下金型（ダイ）との協働によってワークに板金加工を施すように構成されている。

この種の板金加工機械の一例として、電気サーボモータにてラムもしくはテーブルを駆動することにより、上金型と下金型との間でワークを挟圧して折り曲げる電気サーボ式プレスブレーキについて説明する。

図１２には、従来の電気サーボ式プレスブレーキの制御構成図の一例が示されている。このプレスブレーキ５０においては、作業者がフートスイッチ（起動装置）５１を操作することにより、ラム起動信号が制御装置（ＮＣ装置）５２に入力される。ラム起動信号が入力されると、ＮＣ装置５２は、予め入力されている曲げデータ等の各種データに基づき、ＡＣサーボモータ５３の回転を指令する速度指令およびＡＣサーボモータ５３の制御を有効にするサーボＯＮ指令等の移動指令をサーボアンプ５４に出力する。そして、サーボアンプ５４は、動力供給電源５５から供給される電力を、前記移動指令に応じた駆動電力信号に変換してＡＣサーボモータ５３に出力する。また、ラム５６の上下位置はそのラム５６に取り付けられた位置検出器（リニアスケール）５７によって検出され、この検出データはＮＣ装置５２の速度演算部５２ａに入力され、この速度演算部５２ａにて演算された速度に基づいて、ラム５５が目標位置に位置決めされる。

また、非常停止時に非常停止釦５８が押圧されると、ラム停止信号がＮＣ装置５２に入力されるとともに、動力供給電源５５からサーボアンプ５４に至る回路に配される開閉器５９が開作動されてサーボアンプ５４への動力が遮断されるとともに、動力供給電源５５からＡＣサーボモータ５３に至る回路に配される開閉器６１が開作動されてそのＡＣサーボモータ５３に内蔵されている機械式ブレーキ６０が保持される（特許文献１参照）。

特開２００３−２１１２９９号公報

しかしながら、前記従来の電気サーボ式プレスブレーキにおいては、ＮＣ装置５２、サーボアンプ５４、ＡＣサーボモータ５３、リニアスケール５７等の装置もしくは機器のいずれかが故障したり、信号線が断線した場合等に、フートスイッチ５１の操作有無に関わらず、ラム５６が下降動作を行ったり、ＡＣサーボモータ５３が暴走したりする可能性がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、各種機器類の故障や異常状態を検出して、異常発生時に機械を確実に停止させることができ、事故の発生を未然に防ぐことのできる電気サーボ式板金加工機械を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による電気サーボ式板金加工機械は、
電気サーボモータにて駆動されるラムまたはテーブルの上下動により、ラムに保持される上金型とテーブルに保持される下金型との間でワークを加工する電気サーボ式板金加工機械において、
（ａ）前記ラムまたはテーブルの位置を検出する位置検出手段からの出力に基づき前記ラムまたはテーブルの移動方向を検出する移動状態検出手段、
（ｂ）前記ラムまたはテーブルの位置を検出する位置検出手段からの出力に基づき前記ラムまたはテーブルの移動速度を演算する移動状態演算手段、
（ｃ）前記ラムまたはテーブルの移動を指令する移動指令をサーボアンプに発信する移動指令手段、
（ｄ）前記移動状態検出手段から得られる前記ラムまたはテーブルの移動方向および前記移動状態演算手段から得られる前記ラムまたはテーブルの移動速度と、前記ラムまたはテーブルの設定移動方向および許容移動速度とをそれぞれ比較する比較手段および
（ｅ）この比較手段からの出力に基づき、前記移動状態検出手段から得られる移動方向と、設定移動方向とが不一致の場合、または前記移動状態演算手段から得られる移動速度が許容移動速度を超えている場合に前記電気サーボモータを強制停止させる指令信号を発信する停止制御手段を備え、
前記移動状態検出手段、移動状態演算手段、比較手段および停止制御手段を内蔵する監視装置と、前記移動指令手段を内蔵するとともに前記電気サーボモータの回転を指令する速度指令をサーボアンプに出力する制御装置とが独立して設けられ、
前記制御装置は、運転データに基づき前記監視装置に対し前記ラムまたはテーブルの動作に関する速下降許可・動作中信号、遅下降許可・動作中信号および上昇許可・動作中信号を含む許可・動作中信号をＯＮ／ＯＦＦ状態で発信し、
前記監視装置は、前記許可・動作中信号を受けて、前記制御装置に対し前記ラムまたはテーブルの動作に関する速下降指令、遅下降指令および上昇指令を含む指令をＯＮ／ＯＦＦ状態で発信するとともに、その時々の前記許可・動作中信号に対応する前記ラムまたはテーブルの設定移動方向および許容移動速度を選択する
ことを特徴とするものである。

本発明において、前記監視装置は、前記許可・動作中信号のうち１種の許可・動作中信号がＯＮ状態であるときに、２種以上の許可・動作中信号が同時にＯＮ状態であるか否かを判定することにより異常であるか否かを判定する動作順比較部を備えるのが好ましい。

本発明によれば、ラムまたはテーブルの動作中に、そのラムまたはテーブルの移動方向および移動速度が検出され、これら移動方向および移動速度が指令値と異なっているか否かが判断され、移動方向が設定移動方向とが不一致の場合、または移動速度が許容移動速度を超えている場合に、即座に電気サーボモータが強制停止される。したがって、作業者による段取り作業中や機械の運転動作中における装置故障もしくは装置異常による事故の発生を未然に防ぐことができる。

次に、本発明による電気サーボ式板金加工機械の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る電気サーボ式プレスブレーキの正面図が示され、図２には、同電気サーボ式プレスブレーキの側面図が示されている。また、図３には、同電気サーボ式プレスブレーキの制御構成図が示されている。

本実施形態において、電気サーボ式プレスブレーキ１は、固定のテーブル２と、このテーブル２に対位して昇降駆動されるラム３を備えている。前記テーブル２の両端部には一対のサイドフレーム４，５が一体に設けられ、各サイドフレーム４，５の上端部を連結するように支持フレーム６（図２参照）が設けられている。そして、この支持フレーム６にはラム駆動装置７が取り付けられており、このラム駆動装置７の下端部に前記ラム３が連結されている。また、テーブル２の上面にはダイ保持装置８を介してダイ（下金型）９が取り付けられ、ラム３の下部にはダイ９に対位してパンチ（上金型）１０がパンチ保持装置１１を介して取り付けられている。こうして、ラム駆動装置７の作動によってラム３が昇降動されることにより、パンチ１０とダイ９との間に介挿されるワークＷが図２の実線位置から鎖線位置まで折り曲げられる。

前記サイドフレーム５の側面には、後述するＡＣサーボモータ１５を制御するためのサーボアンプ２３などの制御機器が内蔵された制御盤１２が取り付けられている。また、サイドフレーム５の上部には、曲げデータ等の入出力用の入出力装置１３ａおよび各種データを表示する表示装置１３ｂを備えるとともに、これらデータに基づく演算を行うＮＣ装置１３が取り付けられている。さらに、機械本体の側部下方には足踏み操作用のフートスイッチ（起動装置）１４が設けられている。

前記ラム駆動装置７は、その出力軸１５ａが上方になるように支持フレーム６に支持されるＡＣサーボモータ１５を備えている。そして、このＡＣサーボモータ１５の出力軸１５ａに駆動側ベルトプーリ（小プーリ）１６が取り付けられ、この駆動側ベルトプーリ１６と、前部に配される従動側ベルトプーリ（大プーリ）１７との間にタイミングベルト１８が巻回されている。

一方、前記従動側ベルトプーリ１７内には、そのボス部内に形成される空間部内を上下移動自在にボールスクリュー１９が配され、このボールスクリュー１９のねじ軸の下端にラム３が連結されている。また、前記従動側ベルトプーリ１７のボス部の下面には、従動側ベルトプーリ１７と同一軸心になるように、前記ボールスクリュー１９のねじ軸に螺合されるナットが固着されている。

前記ＡＣサーボモータ１５には、モータの保持／開放が切換え自在な機械式ブレーキ２０と、モータ軸の回動角度を検出する回転型エンコーダ２１とが内蔵されている。ここで、機械式ブレーキ２０は、無励磁式であり、無通電においてモータ軸を保持または制動する。

前記ラム３の近傍には、リニアスケール（位置検出手段）２２が設けられていて、ある基準高さに対するラム３の上下方向の位置、すなわちラム３の上下方向の絶対位置を直接検出する。あるいはリニアスケール２２によって、テーブル２に対するラム３の上下方向の位置、すなわちラム３の上下方向の相対位置を検出する構成にしても良い。

なお、ラム３の位置は、前記リニアスケール２２により検出されるほか、ＡＣサーボモータ１５に付設される回転型エンコーダ２１の出力信号から算出して求めることができる。

図３の制御構成図に示されるように、本実施形態の電気サーボ式プレスブレーキ１においては、ＮＣ装置１３の故障や、サーボアンプ２３、リニアスケール２２等の各機器の故障もしくは異常状態を監視する監視装置３０が設けられている。

この監視装置３０は、フートスイッチ１４からの指令信号、非常停止釦２４からの指令信号およびＮＣ装置１３におけるラム動作に伴う入出力信号を制御する入出力制御部３１と、リニアスケール２２からのラム位置検出信号を読み取るとともに、その読み取った検出信号をそのままＮＣ装置１３の速度演算部１３ａに出力する位置検出信号検出部３２を備えている。ここで、この位置検出信号検出部３２においては、リニアスケール２２からの異常信号およびそのリニアスケール２２に接続されたケーブルが断線しているか否かが検出される。

前記位置検出信号検出部３２におけるラム位置検出信号はラム移動方向検出部（移動状態検出手段）３３およびラム速度演算部（移動状態演算手段）３４にそれぞれ送信される。そして、前記ラム位置検出信号に基づき、ラム移動方向検出部３３においてはラム３が上昇方向もしくは下降方向のいずれの方向に移動中であるかが検出される。またラム速度演算部３４においては、時間に対するラム位置検出値の変化量を求めることで、ラム３の移動速度が演算される。この後、ラム移動方向検出部３３にて検出されたラム移動方向データは方向比較部（比較手段）３５に送信され、ラム速度演算部３４にて演算されたラム移動速度データは速度比較部（比較手段）３６に送信される。

一方、ＮＣ装置１３内には、予めパターン化された動作に設定されたラム３の運転データ（図４に示されるラム運転サイクルパターン参照）が記憶されており、この運転データのその時々のラム運転指令（速下降・上昇指令、遅下降指令）が入出力制御部３１を介して方向比較部３５および速度比較部３６に送信される。こうして、前記方向比較部３５では、ラム移動方向検出部３３から入力されるラム移動方向データと、前記入出力制御部３１を介して入力されるラム運転指令データとを比較し、その比較結果を判断部（停止制御手段）３７に送信する。同様に、前記速度比較部３６では、ラム速度演算部３４から入力されるラム移動速度データと、前記入出力制御部３１を介して入力されるラム運転指令データとを比較し、その比較結果を判断部（停止制御手段）３７に送信する。

また、監視装置３０内には動作順比較部３８が設けられている。この動作順比較部３８は、フートスイッチ１４からの起動信号およびＮＣ装置１３からの動作中信号が、予め設定されたパターンと同じ順序に入力されているか、また同時に２つ以上の信号が入力されていないか、更には起動信号がないときにＮＣ装置１３から動作信号が出力されていないかを比較・検討する機能を有している。この動作順比較部３８における比較結果は前記と同様判断部３７に入力される。

前記判断部３７は、前記方向比較部３５、速度比較部３６および動作順比較部３８から入力される比較結果データを受け取り、それら比較結果データが正常であると判断した場合には、動力供給電源２５とサーボアンプ２３および機械式（無励磁式）ブレーキ２０との間にそれぞれ介挿される第１の常開接点２６および第２の常開接点２７を閉作動させる制御信号を出力して、プレスブレーキ動作可能状態を維持する。これに対して、異常時には両常開接点２６，２７を開作動させてサーボアンプ２３への動力供給を遮断するとともに、機械式ブレーキ２０を保持状態にする。

本実施形態の電気サーボ式プレスブレーキ１においては、作業者が起動装置であるフートスイッチ１４を操作すると、運転指令信号がＮＣ装置１３に入力される。ＮＣ装置１３では、内蔵された記憶回路に予め記憶されている曲げデータ等の各種データに基づき、速度指令（ＡＣサーボモータ１５の回転を指令する電圧指令）およびサーボＯＮ指令（ＡＣサーボモータ１５の制御を有効にする指令）を出力回路からサーボアンプ２３に出力する。そして、サーボアンプ２３は、動力供給電源２５から供給される電力を、前記速度指令に応じた駆動電力信号に変換してＡＣサーボモータ１５に出力する。また、サーボアンプ２３には、ＡＣサーボモータ１５に内蔵されたエンコーダ２１からのパルス信号がフィードバックされ、サーボアンプ２３は、このパルス信号から算出されるモータ回転速度と、前記速度指令との偏差が小さくなるようにＡＣサーボモータ１５を制御する。こうして、ＡＣサーボモータ１５が回転されると、その回転駆動力は出力軸１５ａ、駆動側ベルトプーリ１６およびタイミングベルト１８を介して従動側ベルトプーリ１７に伝達され、この従動側ベルトプーリ１７に固着されるナットが回転される。そして、ナットの回転によりその回転駆動力がそのナットに螺合されるボールスクリュー１９の上下方向の移動力に変換され、このボールスクリュー１９の下端に連結されているラム３が上下方向に移動してワークＷに対する加圧力を発生する。

ここで、ラム３の運転サイクルパターンとしては、図４の上部に示されているように、上限停止位置ａから遅送り開始位置（遅速位置）ｂまでは高速度（例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ）で速下降し、この遅速位置ｂから加圧開始位置ｃまでは低速度（例えば１０ｍｍ／ｓｅｃ）で遅下降する。この後、加圧開始位置ｃから所定の加圧動作を行って下限位置ｄに達する。そして、加工が終了すると、高速度で上限停止位置ａまで上昇して１サイクルが完了する。なお、前記遅速位置ｂは、ラム３に取り付けられているパンチ１０がワークＷに急激に衝突すると、ワークＷに傷が付いたり、位置ずれが生じたりすることを考慮して設定されている。

また、図４の下部には、前記運転サイクルパターンに対応させて、作業者が足踏み操作する起動装置（フートスイッチ１４）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、監視装置３０側からＮＣ装置１３側へ送信される各種指令信号（運転指令、速下降指令、遅下降指令、加圧指令、上昇指令）のＯＮ／ＯＦＦ状態と、ラム３の運転データに基づきＮＣ装置１３側から監視装置３０側へ送信される各種信号（停止中、速下降許可・動作中、遅下降許可・動作中、加圧許可・動作中、上昇許可・動作中）のＯＮ／ＯＦＦ状態が示されるとともに、ラム速度演算部３４にて演算されたラム３の移動速度と、ラム移動方向検出部３３にて検出されたラム３の移動方向とが示されている。

次に、本実施形態の監視装置３０における具体的な制御処理内容について、図５〜図１０に示されるフローチャートにしたがって説明する。ここで、図５、図６は入出力制御部３１における制御処理フロー、図７、図８は動作順比較部３８における制御処理フロー、図９はラム移動方向検出フロー、図１０はラム移動速度検出フローである。

最初に、図５、図６に示される入出力制御部３１における制御処理フローについて説明する（図４も参照のこと）。なお、Ａ１〜Ａ３８は各ステップを示す。

Ａ１〜Ａ２：監視装置３０の電源をＯＮすることにより、内蔵されているＣＰＵが初期化され、かつメモリがクリアされる。
Ａ３〜Ａ１７：本実施形態の監視装置３０では、その入出力制御部３１に入力される信号について二重化（第１信号および第２信号）されており、両信号が一致したときのみ制御処理を実行するようにされている。したがって、これらのステップでは、各入力信号について第１入力信号と第２入力信号とが一致しているか否かが判定され、両信号が不一致の場合に異常処理を行うようにされている。
まず、非常停止釦２４からの第１入力信号と第２入力信号とを読み取り（Ａ３）、第１入力信号と第２入力信号とが一致しているか否かを判定する（Ａ４）。そして、両信号が一致しているときには異常なしとして次のステップＡ５へ進み、一致していないときにはステップＡ１７へスキップして、入力信号不一致異常発生メッセージ処理（表示装置１３ｂへの表示および／または警報）を行ってフローを終了する。
次に、フートスイッチ（起動装置）１４からの第１入力信号と第２入力信号とを読み取り（Ａ５）、第１入力信号と第２入力信号とが一致しているか否かを判定する（Ａ６）。そして、両信号が一致しているときには異常なしとして次のステップＡ７へ進み、一致していないときにはステップＡ１７へスキップする。
次いで、ＮＣ装置１３からの信号に基づき停止中であることを示す第１入力信号と第２入力信号とを読み取り（Ａ７）、第１入力信号と第２入力信号とが一致しているか否かを判定する（Ａ８）。そして、両信号が一致しているときには異常なしとして次のステップＡ９へ進み、一致していないときにはステップＡ１７へスキップする。
次いで、ＮＣ装置１３からの信号に基づき速下降許可・動作中であることを示す第１入力信号と第２入力信号とを読み取り（Ａ９）、第１入力信号と第２入力信号とが一致しているか否かを判定する（Ａ１０）。そして、両信号が一致しているときには異常なしとして次のステップＡ１１へ進み、一致していないときにはステップＡ１７へスキップする。
続いて、ＮＣ装置１３からの信号に基づき遅下降許可・動作中であることを示す第１入力信号と第２入力信号とを読み取り（Ａ１１）、第１入力信号と第２入力信号とが一致しているか否かを判定する（Ａ１２）。そして、両信号が一致しているときには異常なしとして次のステップＡ１３へ進み、一致していないときにはステップＡ１７へスキップする。
次に、ＮＣ装置１３からの信号に基づき加圧許可・動作中であることを示す第１入力信号と第２入力信号とを読み取り（Ａ１３）、第１入力信号と第２入力信号とが一致しているか否かを判定する（Ａ１４）。そして、両信号が一致しているときには異常なしとして次のステップＡ１５へ進み、一致していないときにはステップＡ１７へスキップする。
更に、ＮＣ装置１３からの信号に基づき上昇許可・動作中であることを示す第１入力信号と第２入力信号とを読み取り（Ａ１５）、第１入力信号と第２入力信号とが一致しているか否かを判定する（Ａ１６）。そして、両信号が一致しているときには異常なしとして次のステップＡ１８へ進み、一致していないときにはステップＡ１７へ進む。

Ａ１８〜Ａ２０：非常停止釦２４からの入力信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであるときには判断部３７にそのＯＮ情報を送信し、ＯＦＦであるときには判断部３７にそのＯＦＦ情報を送信する。
Ａ２１〜Ａ２３：次に、フートスイッチ（起動装置）１４からの入力信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＮ情報を送信し、ＯＦＦであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＦＦ情報を送信する。

Ａ２４〜Ａ２６：次いで、ＮＣ装置１３からの信号に基づき停止中であることを示す信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＮ情報を送信し、ＯＦＦであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＦＦ情報を送信する。
Ａ２７〜Ａ２９：次いで、ＮＣ装置１３からの信号に基づき速下降許可・動作中であることを示す信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＮ情報を送信し、ＯＦＦであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＦＦ情報を送信する。

Ａ３０〜Ａ３２：次いで、ＮＣ装置１３からの信号に基づき遅下降許可・動作中であることを示す信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＮ情報を送信し、ＯＦＦであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＦＦ情報を送信する。
Ａ３３〜Ａ３５：次いで、ＮＣ装置１３からの信号に基づき加圧許可・動作中であることを示す信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＮ情報を送信し、ＯＦＦであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＦＦ情報を送信する。

Ａ３６〜Ａ３９：次いで、ＮＣ装置１３からの信号に基づき上昇許可・動作中であることを示す信号がＯＮであるか否かを判定し、ＯＮであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＮ情報を送信し、ＯＦＦであるときには動作順比較部３８、方向比較部３５および速度比較部３６にそのＯＦＦ情報を送信する。この後、監視装置３０の電源がＯＦＦになっていなければステップＡ３に戻る。また、監視装置３０の電源がＯＦＦの場合にはフローを終了する。

次に、図７、図８に示される動作順比較部３８における制御処理フローについて説明する。なお、Ｂ１〜Ｂ１８は各ステップを示す。

Ｂ１〜Ｂ３：監視装置３０の電源がＯＮすることにより、内蔵されているＣＰＵが初期化され、かつメモリがクリアされる。この後、ＮＣ装置１３への出力信号である運転指令信号、速下降指令信号、遅下降指令信号、加圧指令信号および上昇指令信号を全てＯＦＦにする。
Ｂ４〜Ｂ６：ＮＣ装置１３からの信号に基づき停止中であることを示す信号がＯＮであるか否かを判定する。そして、停止中信号がＯＮの場合には、次に速下降許可・動作中信号、遅下降許可・動作中信号、加圧許可・動作中信号および上昇許可・動作中信号が全てＯＦＦになっているか否かを判定する。ステップＢ４の判定において、停止中信号がＯＦＦの場合には明らかに異常であると判断されるので、ステップＢ６へ進んでＮＣ装置１３の動作中信号異常処理を行ってフローを終了する。また、停止中信号がＯＮで、かつ速下降許可・動作中信号、遅下降許可・動作中信号、加圧許可・動作中信号および上昇許可・動作中信号のいずれかの信号がＯＮの場合にはやはり異常であると判断されるので、ステップＢ６へ進んでＮＣ装置１３の動作中信号異常処理を行う。

Ｂ７〜Ｂ８：フートスイッチ１４からの起動装置信号がＯＮになるのを待って、ＮＣ装置１３への出力信号としての運転指令信号をＯＮにする。
Ｂ９〜Ｂ１０：ＮＣ装置１３からの信号を見て、停止中信号、遅下降許可・動作中信号、加圧許可・動作中信号および上昇許可・動作中信号のいずれもＯＦＦで、かつ速下降許可・動作中信号がＯＮになるのを待って、ＮＣ装置１３への出力信号としての速下降指令信号をＯＮにする（図４のａ点）。

Ｂ１１〜Ｂ１２：次いで、ＮＣ装置１３からの信号を見て、停止中信号、速下降許可・動作中信号、加圧許可・動作中信号および上昇許可・動作中信号のいずれもＯＦＦで、かつ遅下降許可・動作中信号がＯＮになるのを待って、ＮＣ装置１３への出力信号としての速下降指令信号をＯＦＦにするとともに、遅下降指令信号をＯＮにする（図４のｂ点）。
Ｂ１３〜Ｂ１４：次いで、ＮＣ装置１３からの信号を見て、停止中信号、速下降許可・動作中信号、遅下降許可・動作中信号および上昇許可・動作中信号のいずれもＯＦＦで、かつ加圧許可・動作中信号がＯＮになるのを待って、ＮＣ装置１３への出力信号としての遅下降指令信号をＯＦＦにするとともに、加圧指令信号をＯＮにする（図４のｃ点）。

Ｂ１５〜Ｂ１６：次いで、ＮＣ装置１３からの信号を見て、停止中信号、速下降許可・動作中信号、遅下降許可・動作中信号および加圧許可・動作中信号のいずれもＯＦＦで、かつ上昇許可・動作中信号がＯＮになるのを待って、ＮＣ装置１３への出力信号としての加圧指令信号をＯＦＦにするとともに、上昇指令信号をＯＮにする（図４のｄ点）。
Ｂ１７〜Ｂ１９：ＮＣ装置１３からの出力信号としての停止中信号がＯＮになり、かつフートスイッチ１４からの起動装置信号がＯＦＦになると、監視装置３０の電源がＯＦＦになっていなければステップＢ５に戻る。また、監視装置３０の電源がＯＦＦの場合にはフローを終了する。

以上のような動作順比較部３８における制御処理によって、
（１）フートスイッチ１４からの起動信号がない状態で、ＮＣ装置１３内部の故障もしくは異常により、ラム動作中信号（速下降許可・動作中信号、遅下降許可・動作中信号、加圧許可・動作中信号および上昇許可・動作中信号）が出力されていないかどうかを判定することができる。
（２）ＮＣ装置１３からの動作中信号が、予め設定されたパターンと同じ順序に入力されているか、また同時に２つ以上の信号が入力されていないかを判定することができ、ラム３を予め設置されたパターン通りに作動させることができる。

次に、図９に示されるラム移動方向検出処理フローについて説明する。なお、Ｃ１〜Ｃ１９は各ステップを示す。

Ｃ１〜Ｃ４：まず機械式ブレーキ２０を保持させてＡＣサーボモータ１５の出力軸１５ａの回転を停止させた状態にする。この状態で、運転準備指令がＯＮになるのを待って、サーボ指令をＯＦＦにした後、サーボ動力電源（動力供給電源２５）をＯＮにする。
Ｃ５〜Ｃ８：運転可能指令を待って、ラム移動方向検出部３３においてラム移動方向を示すフラグＭ０をクリアする。この後、機械式ブレーキ２０の保持状態を解除し、サーボ指令をＯＮにする。

Ｃ９：リニアスケール２２から位置検出信号検出部３２を介して入力される位置検出信号に基づき、ラム移動方向検出部３３において、ラム移動方向フラグＭ０を更新する。
Ｃ１０〜Ｃ１１：ＮＣ装置１３から入力される信号を見て、速下降許可・動作中信号がＯＮになったか否かを判定し、この信号がＯＮになったときには、ラム移動方向Ｍ０が上昇方向であるか否かを判定し、その判定結果がＮＯ、すなわちラム移動方向が下降方向であるときにはラム３の移動方向は正常であると判断されるためステップＣ９に戻る。これに対して、前記判定結果がＹＥＳ、すなわちラム移動方向が上昇方向であるときにはラム３の移動方向は異常であると判断されるため、ステップＣ１６へスキップする。

Ｃ１２〜Ｃ１３：次いで、遅下降許可・動作中信号がＯＮになったか否かを判定し、この信号がＯＮになったときには、ラム移動方向Ｍ０が上昇方向であるか否かを判定し、その判定結果がＮＯ、すなわちラム移動方向が下降方向であるときにはラム３の移動方向は正常であると判断されるためステップＣ９に戻る。これに対して、前記判定結果がＹＥＳ、すなわちラム移動方向が上昇方向であるときにはラム３の移動方向は異常であると判断されるため、ステップＣ１６へスキップする。

Ｃ１４〜Ｃ１５：次いで、ワーク加工後の上昇許可・動作中信号がＯＮになったか否かを判定し、この信号がＯＮになったときには、ラム移動方向Ｍ０が下降方向であるか否かを判定し、その判定結果がＮＯ、すなわちラム移動方向が上昇方向であるときにはラム３の移動方向は正常であると判断されるためステップＣ９に戻る。これに対して、前記判定結果がＹＥＳ、すなわちラム移動方向が下降方向であるときにはラム３の移動方向は異常であると判断されるため、ステップＣ１６へ進む。

Ｃ１６〜Ｃ１９：リニアスケール２２からの位置検出信号から検出されるラム移動方向がＮＣ装置１３から入力される信号と不一致である異常状態であるので、判断部３７からの出力信号により、サーボ動力電源（動力供給電源２５）とサーボアンプ２３との間に介挿される第１の常開接点２６が開作動されるとともに、動力供給電源２５と機械式ブレーキ２０との間に介挿される第２の常開接点２７が開作動される。この結果、サーボ動力電源がＯＦＦ状態にされ、ＡＣサーボモータ１５の出力軸に機械的に制動がかけられるとともに、サーボ指令がＯＦＦにされる。この後、ラム移動方向異常発生のメッセージ処理がなされる。
Ｃ２０〜Ｃ２３：ステップＣ１４の判定において、ワーク加工後の上昇許可・動作中信号がＯＮになっていないときには、運転準備指令がＯＦＦであるか否かを判定し、ＯＦＦの場合にはステップＣ９へ戻る。また、運転準備指令がＯＦＦになったときには、サーボ動力電源がＯＦＦ状態にされ、ＡＣサーボモータ１５の出力軸に機械的に制動がかけられるとともに、サーボ指令がＯＦＦにされる。

以上のようなラム３の移動方向検出処理を行うことによって、ラム移動指令をサーボアンプ２３に出力するＮＣ装置１３もしくはサーボアンプ２３の故障等により、ラム３が予め決められた動作パターンと異なった方向に動いた場合や、ラム動作中信号がない状態であるにも関わらずラム３が動作した場合などにＡＣサーボモータ１５を確実に停止することができるので、事故の発生を未然に防ぐことができる。特に、ラム３に上昇方向の指令信号が発せられているにも関わらず、ラム３が下降方向に移動することにより作業者が危険に曝される恐れを確実に回避することができる。

次に、図１０に示されるラム速度検出処理フローについて説明する。なお、Ｄ１〜Ｄ２０は各ステップを示す。

Ｄ１〜Ｄ４：まず機械式ブレーキ２０を保持させてＡＣサーボモータ１５の出力軸１５ａの回転を停止させた状態にする。この状態で、運転準備指令がＯＮになるのを待って、サーボ指令をＯＦＦにした後、サーボ動力電源（動力供給電源２５）をＯＮにする。
Ｄ５〜Ｄ９：運転可能指令を待って、速度比較部３６に速下降許容速度Ｖ１、遅下降許容速度Ｖ２および上昇許容速度Ｖ３をそれぞれセットし、ラム速度演算部３４に設定されているラム速度Ｖ０をクリアする。この後、機械式ブレーキ２０の保持状態を解除し、サーボ指令をＯＮにする。

Ｄ１０：リニアスケール２２から位置検出信号検出部３２を介して入力される位置検出信号に基づき、ラム速度演算部３４において、ラム実速度Ｖ０を更新する。
Ｄ１１〜Ｄ１２：ＮＣ装置１３から入力される信号を見て、速下降許可・動作中信号がＯＮになったか否かを判定し、この信号がＯＮになったときには、ラム実速度Ｖ０が速下降許容速度Ｖ１を超えているか否かを判定し、その判定結果がＮＯ、すなわちラム実速度Ｖ０が速下降許容速度Ｖ１を超えていないときにはそのラム実速度Ｖ０が正常であると判断されるためステップＤ１０に戻る。これに対して、前記判定結果がＹＥＳ、すなわちラム実速度Ｖ０が速下降許容速度Ｖ１を超えているときには異常と判断されるため、ステップＤ１７へスキップする。

Ｄ１３〜Ｄ１４：次いで、遅下降許可・動作中信号がＯＮになったか否かを判定し、この信号がＯＮになったときには、ラム実速度Ｖ０が遅下降許容速度Ｖ２を超えているか否かを判定し、その判定結果がＮＯ、すなわちラム実速度Ｖ０が遅下降許容速度Ｖ２を超えていないときにはそのラム実速度Ｖ０が正常であると判断されるためステップＤ１０に戻る。これに対して、前記判定結果がＹＥＳ、すなわちラム実速度Ｖ０が遅下降許容速度Ｖ２を超えているときには異常と判断されるため、ステップＤ１７へスキップする。

Ｄ１５〜Ｄ１６：次いで、ワーク加工後の上昇許可・動作中信号がＯＮになったか否かを判定し、この信号がＯＮになったときには、ラム実速度Ｖ０が上昇許容速度Ｖ３を超えているか否かを判定し、その判定結果がＮＯ、すなわちラム実速度Ｖ０が上昇許容速度Ｖ３を超えていないときにはそのラム実速度Ｖ０が正常であると判断されるためステップＤ１０に戻る。これに対して、前記判定結果がＹＥＳ、すなわちラム実速度Ｖ０が上昇許容速度Ｖ３を超えているときには異常と判断されるため、ステップＤ１７へ進む。

Ｄ１７〜Ｄ２０：リニアスケール２２からの位置検出信号から演算されるラム移動速度がＮＣ装置１３から入力される許容速度を超えている異常状態であるので、判断部３７からの出力信号により、サーボ動力電源（動力供給電源２５）とサーボアンプ２３との間に介挿される第１の常開接点２６が開作動されるとともに、動力供給電源２５と機械式ブレーキ２０との間に介挿される第２の常開接点２７が開作動される。この結果、サーボ動力電源がＯＦＦ状態にされ、ＡＣサーボモータ１５の出力軸に機械的に制動がかけられるとともに、サーボ指令がＯＦＦにされる。この後、ラム移動方向異常発生のメッセージ処理がなされる。
Ｄ２１〜Ｄ２４：ステップＤ１５の判定において、ワーク加工後の上昇許可・動作中信号がＯＮになっていないときには、運転準備指令がＯＦＦであるか否かを判定し、ＯＦＦの場合にはステップＤ１０へ戻る。また、運転準備指令がＯＦＦになったときには、サーボ動力電源がＯＦＦ状態にされ、ＡＣサーボモータ１５の出力軸に機械的に制動がかけられるとともに、サーボ指令がＯＦＦにされる。

以上のようなラム３の速度検出処理を行うことによって、ラム移動指令をサーボアンプ２３に出力するＮＣ装置１３もしくはサーボアンプ２３の故障等により、ラム３が予め決められた動作パターンと異なった速度で動いた場合や、ラム動作中信号がない状態であるにも関わらずラム３が動作した場合などにＡＣサーボモータ１５を確実に停止することができるので、事故の発生を未然に防ぐことができる。

図１１には、本発明の他の実施形態に係る電気サーボ式プレスブレーキの制御構成図が示されている。本実施形態においては、監視装置３０の位置検出信号検出部３２にて読み取られたラム位置検出信号をサーボアンプ２３Ａに出力するように構成されるとともに、このサーボアンプ２３ＡとＮＣ装置１３Ａとの間のデータの授受が通信にて行われるように構成されている。ここで、ＮＣ装置１３Ａにおいては、サーボ準備完了信号、サーボＯＮ指令信号、位置指令信号、位置決め完了信号等をサーボアンプ２３Ａに出力する。これ以外の構成については先の実施形態と基本的に異なるところがない。したがって、先の実施形態と共通する部分には図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとする。

本実施形態のような構成によっても先の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

前記各実施形態においては、監視装置３０をＮＣ装置１３，１３Ａと独立して設けたものについて説明したが、これら監視装置３０およびＮＣ装置１３，１３Ａは一体化することもできる。

前記各実施形態においては、位置検出手段をリニアスケールとして説明しているが、センサの種類としてはリニアスケールに限らない。例えば、ラック・ピニオン機構を介してラム３の直線動を回転動に変換し、この回転軸に回転型エンコーダを設けても良い。この場合、ラック・ピニオン機構を位置検出手段の一部と考えれば、回転型エンコーダによってラム３の位置を直接検出していることになる。
この場合、ある基準高さに対して、所定のラム位置に達するまでの当該回転型エンコーダから出力されるパルスの数をカウントすることによって、ラム３の位置を検出する。

前記各実施形態においては、テーブル２が固定されラム３が移動されるタイプのプレスブレーキについて説明したが、本発明は、ラム３が固定されテーブル２が移動されるタイプのプレスブレーキに対しても適用できるのは言うまでもない。この場合、前記テーブル２の近傍に、リニアスケールに代表される位置検出手段が設けられていて、前記テーブル２の上下方向の絶対位置を直接検出する。あるいは、ラム３に対するテーブル２の上下方向相対位置を検出する構成にしても良い。

また、本発明は、単軸型のプレスブレーキに限らず、多軸型のプレスブレーキに対しても適用することができる。

前記各実施形態においては、板金加工機械としてプレスブレーキを例に挙げて説明したが、本発明は、テーブル（ボルスタ）に対向して設けたラム（スライド）を電気サーボモータによって昇降駆動する電気サーボ式プレス機械に適用することもできる。また、起動装置としてフートスイッチを例にして説明したが、フートスイッチに代えて、押釦を用いても良い。

また、電気サーボモータとしてＡＣサーボモータを用いたものを説明したが、ＤＣサーボモータを用いることもできる。また、サーボモータによるラムの駆動方式としては、前記実施形態のようにボールスクリュー伝導機構のほか、ギアやリンク等の他の伝導機構を介して被駆動体を駆動するものや、サーボモータに直結してラムを駆動するもの等を用いることができる。

本発明の一実施形態に係る電気サーボ式プレスブレーキの正面図本実施形態の電気サーボ式プレスブレーキの側面図本実施形態の電気サーボ式プレスブレーキの制御構成図ラム運転サイクルパターン説明図監視装置の入出力制御部における制御処理フロー（１）監視装置の入出力制御部における制御処理フロー（２）監視装置の動作順比較部における制御処理フロー（１）監視装置の動作順比較部における制御処理フロー（２）ラム移動方向検出処理フローラム速度検出フロー本発明の他の実施形態に係る電気サーボ式プレスブレーキの制御構成図従来の電気サーボ式プレスブレーキの制御構成図

符号の説明

１電気サーボ式プレスブレーキ
２テーブル
３ラム
７ラム駆動装置
１３，１３ＡＮＣ装置（移動指令手段）
１４フートスイッチ
１５ＡＣサーボモータ
２０機械式ブレーキ
２１エンコーダ
２２リニアスケール（位置検出手段）
２３，２３Ａサーボアンプ
２５動力供給電源
３０監視装置
３３ラム移動方向検出部（移動状態検出手段）
３４ラム速度演算部（移動状態検出手段）
３５方向比較部（比較手段）
３６速度比較部（比較手段）
３７判断部（停止制御手段）

Claims

電気サーボモータにて駆動されるラムまたはテーブルの上下動により、ラムに保持される上金型とテーブルに保持される下金型との間でワークを加工する電気サーボ式板金加工機械において、
（ａ）前記ラムまたはテーブルの位置を検出する位置検出手段からの出力に基づき前記ラムまたはテーブルの移動方向を検出する移動状態検出手段、
（ｂ）前記ラムまたはテーブルの位置を検出する位置検出手段からの出力に基づき前記ラムまたはテーブルの移動速度を演算する移動状態演算手段、
（ｃ）前記ラムまたはテーブルの移動を指令する移動指令をサーボアンプに発信する移動指令手段、
（ｄ）前記移動状態検出手段から得られる前記ラムまたはテーブルの移動方向および前記移動状態演算手段から得られる前記ラムまたはテーブルの移動速度と、前記ラムまたはテーブルの設定移動方向および許容移動速度とをそれぞれ比較する比較手段および
（ｅ）この比較手段からの出力に基づき、前記移動状態検出手段から得られる移動方向と、設定移動方向とが不一致の場合、または前記移動状態演算手段から得られる移動速度が許容移動速度を超えている場合に前記電気サーボモータを強制停止させる指令信号を発信する停止制御手段を備え、
前記移動状態検出手段、移動状態演算手段、比較手段および停止制御手段を内蔵する監視装置と、前記移動指令手段を内蔵するとともに前記電気サーボモータの回転を指令する速度指令をサーボアンプに出力する制御装置とが独立して設けられ、
前記制御装置は、運転データに基づき前記監視装置に対し前記ラムまたはテーブルの動作に関する速下降許可・動作中信号、遅下降許可・動作中信号および上昇許可・動作中信号を含む許可・動作中信号をＯＮ／ＯＦＦ状態で発信し、
前記監視装置は、前記許可・動作中信号を受けて、前記制御装置に対し前記ラムまたはテーブルの動作に関する速下降指令、遅下降指令および上昇指令を含む指令をＯＮ／ＯＦＦ状態で発信するとともに、その時々の前記許可・動作中信号に対応する前記ラムまたはテーブルの設定移動方向および許容移動速度を選択する
ことを特徴とする電気サーボ式板金加工機械。
前記監視装置は、前記許可・動作中信号のうち１種の許可・動作中信号がＯＮ状態であるときに、２種以上の許可・動作中信号が同時にＯＮ状態であるか否かを判定することにより異常であるか否かを判定する動作順比較部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気サーボ式板金加工機械。