JP4587752B2 - ハイブリッド制御サーボプレスの制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達機構として偏心回転機構やリンク機構等を含み、サーボモータの回転角とスライド位置との関係が非線形であるハイブリッド制御サーボプレスの制御装置およびその制御方法に関するものである。

従来、サーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をトグルリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するように構成されるサーボプレスが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このサーボプレスによれば、サーボモータの連続回転によってスライドを高速で上下駆動することができるため、高生産加工を好適に行うことができる。

また、サーボモータの回転動力をボールスクリュー機構により略水平方向の直動に変換し、この直動をトグルリンク機構により上下方向移動に変換してスライドを上下駆動するように構成されるサーボプレスも知られている（例えば、特許文献２参照。）。このサーボプレスにおいては、スライド位置と、ボールスクリュー位置あるいはナット位置との関係式に基づくスライド位置に対する実質的な位置ゲインの変換式を予め記憶しておき、スライドの実制御時に、位置ゲインを前記実質的な位置ゲインの変換式に基づきスライド位置に応じて補正し、スライド位置偏差と補正した位置ゲインとによりモータ速度指令を演算してサーボモータを制御するようにされている。このサーボプレスによれば、スライドを精度良く位置決めすることができるため、高精度加工を好適に行うことができる。

特開２００４−１７０９８号公報 特開２００３−３０５５９９号公報

しかしながら、前記特許文献１に係るサーボプレスでは、トグルリンク機構の姿勢によってスライドの速度比〔サーボモータの回転数を一定としたときの、ある時点におけるスライド速度Ｖと、その回転数におけるスライドの最高速度Ｖｍａｘとの比（Ｖｍａｘ／Ｖ）〕が変化する。そのため、スライド位置に基づいてフィードバック制御すると、スライドを高精度で位置決めすることができないという問題点がある。

一方、前記特許文献２に係るサーボプレスでは、スライド位置偏差と補正後の位置ゲインとによりモータ速度指令を演算してサーボモータを制御するようにされているのでスライドを高精度で位置決めすることは可能である。しかし、スライドを上下駆動する際にはサーボモータの回転を反転させる動作が伴うので、サーボモータの加減速動作および停止動作が必要になる。そのため、スライド駆動の高速化を図ることが困難であり、高生産加工を思うように図ることができないという問題点がある。

本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、高生産加工と高精度加工とを１台のプレスで使い分けることのできるハイブリッド制御サーボプレスの制御装置およびその制御方法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、第１発明によるハイブリッド制御サーボプレスの制御装置は、
モータ速度指令を受けたサーボアンプにより回転が制御されるサーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロッドまたはリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するように構成されるハイブリッド制御サーボプレスの制御装置において、
（ａ）前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器、
（ｂ）前記スライド位置検出器により検出されるスライド位置と前記スライドの目標位置との位置偏差を演算するスライド位置偏差演算部、
（ｃ）前記スライドの速度比に応じて、その速度比が大きくなるとそれに比例して大きくなるように設定された位置ゲインを演算する位置ゲイン演算部および
（ｄ）前記スライド位置偏差演算部により算出されるスライド位置偏差と前記位置ゲイン演算部により算出される位置ゲインとに基づいてモータ速度指令を算出しその算出されたモータ速度指令を前記サーボアンプに向けて出力するモータ速度指令部
を備えることを特徴とするものである。

次に、第２発明によるハイブリッド制御サーボプレスの制御方法は、
サーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロッドまたはリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するハイブリッド制御サーボプレスの制御方法であって、
前記スライドの位置偏差と、前記スライドの速度比に応じてその速度比が大きくなるとそれに比例して大きくなるように設定された位置ゲインとに基づいて算出されるモータ速度指令により前記サーボモータの回転を制御することを特徴とするものである。

前記各発明によれば、モータ速度指令を受けたサーボアンプにより回転が制御されるサーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロッドまたはリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するように構成されるので、サーボモータの連続回転によってスライドを高速で上下駆動することができ、高生産加工を好適に行うことができる。また、スライドの位置偏差と、スライドの速度比に応じてその速度比が大きくなるとそれに比例して大きくなるように設定された位置ゲインとに基づいて算出されるモータ速度指令によってサーボモータの回転が制御されるので、スライドを精度良く位置決めすることができ、高精度加工を好適に行うことができる。したがって、高生産加工と高精度加工とを１台のプレスで使い分けることができるという効果を奏する。なお、スライドの速度比とは、サーボモータの回転数を一定としたときの、ある時点におけるスライド速度Ｖと、その回転数におけるスライドの最高速度Ｖｍａｘとの比（Ｖｍａｘ／Ｖ）である。

次に、本発明によるハイブリッド制御サーボプレスの制御装置およびその制御方法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。

〔第１の実施形態〕
図１には本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの側面一部断面図が、図２には同ハイブリッド制御サーボプレスの背面一部断面図がそれぞれ示されている。なお、ここで、「ハイブリッド制御」とは、偏心回転機構とリンク機構（もしくはコンロッド）とを組み合わせてスライドを駆動するためのサーボモータの制御のことである。

本実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレス１において、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いる。また、本体フレーム２の下部にはベッド４が設けられ、このベッド４上には前記スライド３に対向するようにボルスタ５が取着されている。ここで、前記スライド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。また、このねじ軸７のねじ部７ａは、上方に向けてスライド３から露出され、当該ねじ軸７の上方に設けられたプランジャ１１の下部に形成された雌ねじ部に螺合されている。

前記ねじ軸７の本体部外周には、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に螺合するウォーム８ｂは、スライド３の背面部に取り付けられ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。ここで、前記インダクションモータ９は、軸方向長さが短いフラットな形状とされてコンパクトに構成されている。

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いる。第１リンク１２ａの他端部と、三軸リンク１３の一側部における下部とは、ピン１４ａにより回動自在に連結されている。三軸リンク１３の一側部における上部と、本体フレーム２の上部に他端部が回動自在に連結された第２リンク１２ｂの一端部とは、ピン１４ｂにより回動自在に連結されている。三軸リンク１３の他側部は、後述する偏心軸２８に回動自在に連結されている。こうして、主に、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（本発明における「リンク機構」に相当する。）１５が構成されている。

本体フレーム２の側面部には、スライド駆動用のサーボモータ（ＡＣサーボモータ）２１が軸心をプレス左右方向に向けて取り付けられている。このサーボモータ２１の出力軸に取着された第１プーリ２２ａと、サーボモータ２１の上方において軸心をプレス左右方向に向けて回転自在に設けられている中間シャフト２４に取着された第２プーリ２２ｂとの間には、ベルト（通常はタイミングベルトが用いられる。）２３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が回転自在に支承されており、この駆動軸２７の一端部に固定されるギヤ２６は、中間シャフト２４に固定されるギヤ２５と噛合されている。また、駆動軸２７の軸線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と前記三軸リンク１３の他側部とが回動自在に連結されている。こうして、サーボモータ２１の出力軸から偏心軸２８に至る動力伝達機構により偏心回転機構２０が構成され、サーボモータ２１によって偏心回転機構２０が駆動されることにより、この偏心回転機構２０の回転動力がトグルリンク機構１５を介してスライド３に伝達されて、スライド３が上下駆動される。

前記スライド３内には、前記ねじ軸７の下端面部との間で密閉された油室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。この切換弁１６は、油室６内への操作油の給排を切り換えるものであり、プレス加工時においては、その切換弁１６を通して油室６内に給油された操作油がその油室６内に閉じ込められ、加圧時の押圧力が油室６内の油を介してスライド３に伝達するようにされている。そして、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超えると、油室６内の油が図示しないリリーフ弁からタンクへ戻され、これにより、スライド３等に作用する押圧力が緩和されて、スライド３および金型（図示省略）が破損しないようになっている。

前記スライド３の背後には、スライド３の位置を検出するスライド位置検出器３０が配設されている。このスライド位置検出器３０は、非接触式のリニアセンサ等よりなるスライド位置センサ３３と、このスライド位置センサ３３の本体部に上下動自在に嵌挿され、位置検出用のスケール部が設けられてなる位置検出ロッド３２とより構成されている。前記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た補助フレーム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の側面部に固定的に取り付けられ、上部が上下方向長孔（図示省略）内に挿入されたボルト３６により上下方向に摺動自在に支持され、側部が前後一対の支持部材３７,３７により当接・支持されている。一方、前記位置検出ロッド３２は、スライド３の背面部における上下２箇所から本体フレーム２の側面部に向けて突出された上下一対のブラケット３１，３１の間に取り付けられている。

前記補助フレーム３４においては、上下いずれか一側（本実施形態では下側）のみが本体フレーム２に固定され、他側が上下動自在に支持される構造とされているため、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、スライド位置およびダイハイトを正確に検出可能となっている。

図３には、第１の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの制御装置の概略構成を表わすブロック図が示されている。

この図３に示される制御装置４０は、モーション設定手段４１からのモーション設定信号およびスライド位置センサ３３により検出されたスライド位置信号がそれぞれ入力されるコントローラ４２と、このコントローラ４２から出力されるモータ速度指令信号に基づきサーボモータ２１の回転を制御するサーボアンプ４３とを備えている。

前記モーション設定手段４１は、スライドモーションを設定するための各種データを入力するものであり、モーションデータを入力するためのスイッチおよび／またはテンキーと、これらの入力データや設定完了し登録された設定データ等を表示する表示器とを有している。本実施形態において、当該モーション設定手段４１は、透明タッチスイッチパネルを液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器の前面に装着した、いわゆるタッチパネル付きのプログラマブル表示器と、テンキーとにより構成されている。なお、このモーション設定手段４１は、予め設定されたモーションデータを記憶したＩＣカード等の外部記憶媒体からのデータ入力装置、または無線や通信回線を介してデータを送受信する通信装置を備えるものとしてもよい。

このモーション設定手段４１では、成形条件に合った加工パターン、言い換えればスライド制御パターンを、「回転」および「反転」のいずれかから選択して設定することができるようにされている。以下、各スライド制御パターン別に説明することとする。

図４には、第１の実施形態における「回転」パターンのモーション設定画面を例示する図（ａ）および「回転」パターンの動作説明図（ｂ）がそれぞれ示されている。また、図５には、第１の実施形態における「反転」パターンのモーション設定画面を例示する図（ａ）および「反転」パターンの動作説明図（ｂ）がそれぞれ示されている。なお、ここで、図４（ｂ）および図５（ｂ）のそれぞれにおいて左側に示される円は、ギヤ２６の回転運動を表わしたものであり、上死点に対応するギヤ２６の回転角度が０度、また下死点に対応するギヤ２６の回転角度が１８０度となっている。また、図４（ｂ）および図５（ｂ）のそれぞれにおいて右側に示されるタイムチャートは、ギヤ２６の回転運動に伴うスライド位置の変化を表わすものであり、横軸が時間を、縦軸がスライド位置（高さ）をそれぞれ表わしている。

（「回転」パターンの説明）
図４（ａ）において、モーションデータは個々の金型に応じて設定されるため、個々の金型に対応した型番号４４が付与されるようになっている。また、方式設定部４５では、「回転」および「反転」のスライド制御パターンの内、いずれか一つが選択可能となっており、本実施形態においては「回転」および「反転」のパターン名が表示されたそれぞれの透明タッチスイッチをオペレータがタッチすると、当該スイッチに対応したパターン名が反転表示され（図４（ａ）では、「回転」が反転表示されている。）、そのパターンが選択される。「回転」パターンが選択されると、基準速度４６の設定部が画面表示される。この基準速度４６は、当該モーションでのサーボモータ２１の許容最大速度を表わしており、本実施形態では予め決められたサーボモータ最大速度に対する％割合（但し、ｍａｘ１００％）で設定するようにされている。これにより、サーボモータ最大速度以上の速度に設定されることが防止される。

図４（ｂ）に示されるように、「回転」パターンでは、サーボモータ２１を正転方向に所定の一定速度（前記基準速度４６の設定値：通常はサーボモータ最大速度に設定される。）で連続的に回転させる。これにより、スライドのモーションカーブは、偏心軸２８の偏心長さ、トグルリンク機構１５の各リンク長さ、および偏心軸２８の回転中心位置とトグルリンク機構１５との関係等の機械的な寸法によって決まるリンクモーションとなり、上死点から下死点までの下降行程では滑らかに、この後の上昇行程では高速でスライドが移動する。このとき、スライドストローク長さは先に述べた機械的な寸法から決まる最大ストローク長さＳｍａｘである。

（「反転」パターンの説明）
図５（ｂ）に示されるように、「反転」パターンでは、上死点と下死点との間に設定された上限位置Ｐ_０に対応するギヤ２６の回転角度θ_０から、下死点手前に予め設定された所定の下限位置Ｐ_２に対応するギヤ２６の回転角度θ_２まで、サーボモータ２１の正転方向速度を制御した後、下限位置Ｐ_２で正確にスライド３を位置決め停止させ、次にサーボモータ２１の回転を反転させて、スライド３を上限位置Ｐ_０まで上昇させて停止させる。これを繰り返すことにより、短いストローク長さＳ_１でスライド３は上下動を繰り返し、その下限位置Ｐ_２が精度良く位置決めされる。

図５（ａ）に示されるように、「反転」パターンの設定画面では、様々な金型に柔軟に対応させて任意のモーションが設定できるように、段数４７、待機位置４８、基準速度４６、待機時間４９、そして各段毎の目標位置５０、移動速度５１および停止時間５２がそれぞれ設定可能となっている。前記段数４７には、下降行程での速度制御区間の段数４７ａと、上昇行程での速度制御区間の段数４７ｂとがあり、それぞれ、段数が１段に設定された場合には所定の定速度制御によるリンクモーションに設定されるようになっている。図５（ａ）に示される例では、下降行程では段数が２段に、上昇行程では段数が１段にそれぞれ設定されているため、下降行程では２段の速度制御区間を有する設定とされ、上昇行程では所定の定速度制御によるモータ反転でのリンクモーションとなるように設定される。前記待機位置４８は、上昇行程の最後のスライド位置、すなわち上限位置であり、図５（ｂ）に示される例では、待機位置が上限位置Ｐ_０となる。前記待機時間４９は待機位置４８にスライド３が停止（次サイクル開始まで待機）する場合の待機中の時間であり、図５（ｂ）に示される例では待機時間＝０である。また、各段毎の目標位置５０は、各段の最後スライド位置（これは、後段の開始位置に相当する。）である。図５（ｂ）に示される例では、下降１段目が目標位置Ｐ_１、下降２段目が目標位置Ｐ_２（下限位置）、および上昇行程（図示の３段目）が目標位置Ｐ_０（上限位置）である。そして、各段毎の移動速度５１および停止時間５２は、それぞれ、各区間のスライド移動速度、および最終目標位置Ｐｎにおける移動停止時間であり、図５（ｂ）に示される例で言うと、２段目の移動速度５１はＰ_１からＰ_２までのモーション傾き（＝（Ｐ_１−Ｐ_２）／Ｔａ）に相当し、その停止時間５２は零である。また、上昇行程は、本実施形態では下限位置Ｐ_２から上限位置Ｐ_０まで最大速度（１００％）で上昇するように設定されている。なお、各段の移動速度５１は、前記設定した当該モーションの基準速度４６でのスライド最大速度に対する％割合で設定するようにされている。また、前記の設定が完了したら、設定データに基づいてサイクルタイムが自動的に演算され、その演算結果がサイクルタイム表示部５３に表示される。

前記コントローラ４２は、マイクロコンピュータや高速数値演算プロセッサ等を主体に構成されたコンピュータ装置を備えており、図３に示されるように、記憶部５５、モーション設定部５６、スライド位置指令演算部５７、スライド位置偏差演算部５８、位置ゲイン演算部５９およびモータ速度指令部６０の各種機能部を有している。

前記記憶部５５は、前記モーション設定手段４１により設定されたモーションデータをその型番号４４（図４（ａ）、図５（ａ）参照）に対応させて記憶するとともに、スライド制御のためのサーボモータ２１の回転角度（ギヤ２６の回転角度）とスライド位置との関係データを記憶している。このサーボモータ２１の回転角度（ギヤ２６の回転角度）とスライド位置との関係データは、前記トグルリンク機構１５の各リンク１２ａ,１２ｂ,１３の長さ、偏心軸２８の偏心長さ、および偏心軸２８の回転中心位置とトグルリンク機構１５との関係などの機械的寸法によって決まる関数式で求まるものであり、この関数式自体を記憶してもよいし、または関数式をテーブルデータとして記憶してもよい。

前記モーション設定部５６は、前記モーション設定手段４１により設定されたスライド制御パターンと、このスライド制御パターンに対応するモーションデータとに基づき、制御実行時間ｔとスライド位置Ｐとの関係を表わすモーションを決定する機能を有している。

前記スライド位置指令演算部５７は、モーション設定部５６において設定されたスライドモーションに沿ってスライド３が移動するように、所定のサーボ周期時間毎のスライド位置指令（ｒｐ）を演算する機能を有している。

スライド位置偏差演算部５８は、スライド位置指令演算部５７からのスライド位置指令（ｒｐ）と、スライド位置センサ３３からのスライド位置検出信号（Ｓｐ）とのスライド位置偏差（εｐ）を演算する機能を有している。

ところで、トグルリンク機構１５の姿勢の変化に対して、つまりギヤ２６の回転角度θの変化に対して、スライド３の速度比は、図６において記号ＳＬで示されるスライド速度比曲線で表わされるように変化するため、スライド３がストローク下限位置Ｐ_２（図５（ｂ）参照）に近づくにつれてスライド位置偏差が相対的に減少してしまうことになる。そこで、本実施形態では、かかるスライド位置偏差の相対的な減少を補償するために、図６において記号ＧＬで示される位置ゲイン曲線が設定され、ギヤ２６の回転角度θを基準として、モータ速度指令の演算に関わる位置ゲインＧ（θ）を変化させるようにされている。なお、ここで、スライド３の速度比とは、サーボモータ２１の回転数を一定としたとき、つまりギヤ２６を一定回転数で駆動したときの、ある時点におけるスライド速度Ｖと、その回転数におけるスライド３の最高速度Ｖｍａｘとの比（Ｖｍａｘ／Ｖ）のことである。また、図６中記号Ｇｓは、位置ゲインの基本設定値である。

前記位置ゲイン曲線ＧＬは、図６に示されるように、ギヤ２６の回転角度θに対する位置ゲインＧ（θ）の切換点（当該曲線上のａ点〜ｇ点）をスライド速度比曲線ＳＬに近接させるように所要個数定めて、各切換点の間を直線補間したものである。この位置ゲイン曲線ＧＬは、前記記憶部５５にテーブル形式で記憶されている。なお、ここで、位置ゲインの設定によっては、サーボモータ２１の回転数に段付き部を生じ、トルク電流値がプラス側からマイナス側へ急激に反転する場合があり、このとき、サーボモータ２１の後流の動力伝達経路において大きな異音が発生する恐れがある。かかる異音の発生は、位置ゲインの切り換えが滑らかでなかったり、位置ゲインがスライド速度比曲線ＳＬに沿って設定されていなかったりすることに起因すると解される。そこで、本実施形態では、位置ゲイン曲線ＧＬの折れ曲がり部（ｂ〜ｆの各切換点の周辺部）をなるべく鈍角にするとともに、位置ゲイン曲線ＧＬをスライド速度比曲線ＳＬの常に下側に沿うようにされている。こうして、モータ回転数とトルク電流の変動を減少させて動力伝達経路における異音の低減を図るようにされている。

前記位置ゲイン演算部５９は、図６に示される位置ゲインＧ（θ）に係るテーブルデータを記憶部５５から読み取るとともに、サーボモータ２１の回転角度・回転速度を検出するロータリーエンコーダ６１からの信号に基づきサーボモータ２１の回転角度と線形関係にあるギヤ２６の回転角度θを求め、求められたギヤ２６の回転角度θに基づき位置ゲイン曲線ＧＬを参照することにより、スライド３の速度比に応じた位置ゲインＧ（θ）を算出する機能を有している。

前記モータ速度指令部６０は、位置ゲイン演算部５９からの位置ゲインＧ（θ）を入力し、この位置ゲインＧ（θ）と、スライド位置偏差演算部５８からのスライド位置偏差εｐとに基づいてモータ速度指令ｒｍを演算する機能を有している。

前記サーボアンプ４３は、モータ速度指令部６０からのモータ速度指令ｒｍと、ロータリーエンコーダ６１からのモータ回転速度のフィードバック値Ｓθとの偏差εｓを演算し、算出されたモータ速度偏差εｓに基づいてモータ電流Ｃｍを制御してサーボモータ２１の回転を制御する機能を有している。

図７には、第１の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの制御装置の作動を説明するフローチャートが示されている。この図７のフローチャートを用いて制御装置４０の作動を以下に説明することとする。

Ｓ１〜Ｓ３：まず、モーション設定手段４１は、作業者が選択したスライド制御パターン（「回転」パターン／「反転」パターン）、および選択されたスライド制御パターンに応じて設定される加工条件を満たすスライドモーションデータを、それぞれこれから実行すべき内容として設定する（Ｓ１）。次いで、モーション設定部５６は、前記ステップＳ１で選択・設定されたスライド制御パターンに、同ステップＳ１で設定されたスライドモーションデータを当てはめて、当該スライド制御パターンに適合するスライドモーションを設定する（Ｓ２）。次いで、起動信号がコントローラ４２に入力されたか否かを判断し（Ｓ３）、起動信号が入力されるまでステップＳ３を繰り返して待つ。なお、ここで、起動信号は、図示されないプレス操作盤に設けられた起動釦スイッチによるものでも、または図示されない上位のプレスライン管理コントローラからの起動信号等であってもよい。

Ｓ４：前記ステップＳ３において、起動信号がコントローラ４２に入力されたと判断した場合には、前記ステップＳ２で設定されたスライドモーションに沿ってスライド３が移動するようにスライド３の位置および速度を制御する。

すなわち、前記ステップＳ２で設定されたスライドモーションが図４（ｂ）に示されるスライドモーションである場合、つまり前記ステップＳ１で設定されたスライド制御パターンが「回転」パターンである場合、スライド位置指令演算部５７は、図４（ｂ）に示されるスライドモーションに沿ってスライド３が移動するように、所定のサーボ周期時間毎のスライド位置指令を演算し算出されたスライド位置指令をモータ速度指令部６０に向けて出力する。このモータ速度指令部６０は、スライド位置指令演算部５７からのスライド位置指令と、スライド位置センサ３３からのスライド位置検出信号とのスライド位置偏差に所定の位置ゲインをかけてモータ速度指令を演算し算出されたモータ速度指令をサーボアンプ４３に向けて出力する。このサーボアンプ４３は、モータ速度指令部６０からのモータ速度指令と、ロータリーエンコーダ６１により検出されるモータ回転速度とのモータ速度偏差に基づいてモータ速度電流を制御してサーボモータ２１の回転を制御する。このような回転制御を受けるサーボモータ２１によって偏心回転機構２０が駆動され、この偏心回転機構２０の回転動力がトグルリンク機構１５を介してスライド３に伝達されてそのスライド３が図４（ｂ）に示されるスライドモーションに沿って移動される。

一方、前記ステップＳ２で設定されたスライドモーションが図５（ｂ）に示されるスライドモーションである場合、つまり前記ステップＳ１で設定されたスライド制御パターンが「反転」パターンである場合、スライド位置指令演算部５７は、図５（ｂ）に示されるスライドモーションに沿ってスライド３が移動するように、所定のサーボ周期時間毎のスライド位置指令ｒｐを演算し算出されたスライド位置指令ｒｐをモータ速度指令部６０に向けて出力する。このモータ速度指令部６０は、スライド位置指令演算部５７からのスライド位置指令ｒｐとスライド位置センサ３３からのスライド位置検出信号Ｓｐとのスライド位置偏差εｐと、位置ゲイン演算部５９により算出される位置ゲインＧ（θ）とに基づいてモータ速度指令ｒｍを演算し算出されたモータ速度指令ｒｍをサーボアンプ４３に向けて出力する。このサーボアンプ４３は、モータ速度指令部６０からのモータ速度指令ｒｍと、ロータリーエンコーダ６１により検出されるモータ回転速度Ｓθとのモータ速度偏差εｓに基づいてモータ速度電流Ｃｍを制御してサーボモータ２１の回転を制御する。このような回転制御を受けるサーボモータ２１によって偏心回転機構２０が駆動され、この偏心回転機構２０の回転動力がトグルリンク機構１５を介してスライド３に伝達されてそのスライド３が図５（ｂ）に示されるスライドモーションに沿って移動される。

Ｓ５〜Ｓ６：プレス操作盤またはプレスライン管理コントローラ等から停止信号が入力されたか否かを判断し（Ｓ５）、停止信号が入力されるまでステップＳ４からの処理を繰り返し、停止信号が入力されたときには、待機位置に設定された上限位置または上死点でスライド３を停止させ、プレス運転を停止する（Ｓ６）。

本実施形態によれば、スライド制御パターンとして「回転」パターンを選択・設定することにより、サーボモータ２１の連続回転によってスライド３を高速で上下駆動することができ、高生産加工を好適に行うことができる。また、スライド制御パターンとして「反転」パターンを選択・設定することにより、スライド３の位置偏差εｐとスライド３の速度比に応じた位置ゲインＧ（θ）とに基づいて算出されるモータ速度指令ｒｍよってサーボモータ２１の回転が制御されるので、スライド３がストローク下限位置Ｐ_２で精度良く位置決めされ、コイニング加工や精密成形加工などのような下限位置での位置決め精度が要求される高精度加工を好適に行うことができる。したがって、高生産加工と高精度加工とを１台のプレスで使い分けることができるという効果を奏する。

〔第２の実施形態〕
図８には、本発明の第２の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの概略システム構成図が示されている。また、図９には、第２の実施形態における「回転」パターンの動作説明図（ａ）および「反転」パターンの動作説明図（ｂ）がそれぞれ示されている。なお、図９（ａ）および同図（ｂ）のそれぞれにおいて左側に示される円は、後述するギヤ７２の回転運動を表わしたものであり、上死点に対応するギヤ７２の回転角度が０度、また下死点に対応するギヤ７２の回転角度が１８０度となっている。また、図９（ａ）および同図（ｂ）のそれぞれにおいて右側に示されるタイムチャートは、ギヤ７２の回転運動に伴うスライド位置の変化を表わすものであり、横軸が時間を、縦軸がスライド位置（高さ）をそれぞれ表わしている。また、本実施形態において、前記第１の実施形態と同一または同様のものについては同一符号を付してその詳細な説明を省略することとし、前記第１の実施形態と異なる点を中心に以下に説明することとする。

図８に示されるハイブリッド制御サーボプレス１Ａにおいて、サーボモータ２１の回転動力は、当該サーボモータ２１の出力軸に取着されたギヤ７１およびそのギヤ７１に噛合するギヤ７２を介してクランク軸７３に伝達される。こうして、サーボモータ２１の出力軸からクランク軸７３に至る動力伝達機構により偏心回転機構２０Ａが構成されている。また、クランク軸７３には、コンロッド７４を介してスライド３が上下動自在に連結されており、クランク軸７３に伝達されたサーボモータ２１の回転動力により、スライド３が上下駆動されるようになっている。

本実施形態において、コントローラ４２における記憶部５５は、サーボモータ２１の回転角度（ギヤ７２の回転角度）とスライド位置との関係データを記憶している。この関係データは、クランク軸機構の偏心量（クランク軸７３の回転半径）、コンロッド７４の長さ、およびクランク軸７３の回転角度（ギヤ７２の回転角度）の三角関数により求まるものであり、この関数式自体を記憶してもよいし、または関数式をテーブルデータとして記憶してもよい。

また、モーション設定部５６は、モーション設定手段４１により設定されるスライド制御パターンが「回転」パターンである場合には図９（ａ）に示されるスライドモーションを設定し、一方、モーション設定手段４１により設定されるスライド制御パターンが「反転」パターンである場合には図９（ｂ）に示されるスライドモーションを設定するようになっている。

そして、モーション設定手段４１によりスライド制御パターンとして「回転」パターンが選択・設定され、モーション設定部５６において図９（ａ）に示されるスライドモーションが設定された状態で、コントローラ４２に起動信号が入力されると、スライド位置指令演算部５７は、図９（ａ）に示されるスライドモーションに沿ってスライド３が移動するように、所定のサーボ周期時間毎のスライド位置指令を演算し算出されたスライド位置指令をモータ速度指令部６０に向けて出力する。このモータ速度指令部６０は、スライド位置指令演算部５７からのスライド位置指令と、スライド位置センサ３３からのスライド位置検出信号とのスライド位置偏差に所定の位置ゲインをかけてモータ速度指令を演算し算出されたモータ速度指令をサーボアンプ４３に向けて出力する。このサーボアンプ４３は、モータ速度指令部６０からのモータ速度指令と、ロータリーエンコーダ６１により検出されるモータ回転速度とのモータ速度偏差に基づいてモータ速度電流を制御してサーボモータ２１の回転を制御する。このような回転制御を受けるサーボモータ２１によって偏心回転機構２０Ａが駆動され、この偏心回転機構２０Ａの回転動力がコンロッド７４を介してスライド３に伝達されてそのスライド３が図９（ａ）に示されるスライドモーションに沿って移動される。

一方、モーション設定手段４１によりスライド制御パターンとして「反転」パターンが選択・設定され、モーション設定部５６において図９（ｂ）に示されるスライドモーションが設定された状態で、コントローラ４２に起動信号が入力されると、スライド位置指令演算部５７は、図９（ｂ）に示されるスライドモーションに沿ってスライド３が移動するように、所定のサーボ周期時間毎のスライド位置指令ｒｐを演算し算出されたスライド位置指令ｒｐをモータ速度指令部６０に向けて出力する。このモータ速度指令部６０は、スライド位置指令演算部５７からのスライド位置指令ｒｐとスライド位置センサ３３からのスライド位置検出信号Ｓｐとのスライド位置偏差εｐと、位置ゲイン演算部５９により算出される位置ゲインＧ（θ）とに基づいてモータ速度指令ｒｍを演算し算出されたモータ速度指令ｒｍをサーボアンプ４３に向けて出力する。このサーボアンプ４３は、モータ速度指令部６０からのモータ速度指令ｒｍと、ロータリーエンコーダ６１により検出されるモータ回転速度Ｓθとのモータ速度偏差εｓに基づいてモータ速度電流Ｃｍを制御してサーボモータ２１の回転を制御する。このような回転制御を受けるサーボモータ２１によって偏心回転機構２０Ａが駆動され、この偏心回転機構２０Ａの回転動力がコンロッド７４を介してスライド３に伝達されてそのスライド３が図９（ｂ）に示されるスライドモーションに沿って移動される。

本実施形態によっても、スライド制御パターンとして「回転」パターンを選択・設定することにより、サーボモータ２１の連続回転によってスライド３を高速で上下駆動することができ、高生産加工を好適に行うことができる。また、スライド制御パターンとして「反転」パターンを選択・設定することにより、スライド３の位置偏差εｐとスライド３の速度比に応じた位置ゲインＧ（θ）とに基づいて算出されるモータ速度指令ｒｍよってサーボモータ２１の回転が制御されるので、スライド３がストローク下限位置Ｐ_２で精度良く位置決めされ、コイニング加工や精密成形加工などのような下限位置での位置決め精度が要求される高精度加工を好適に行うことができる。したがって、高生産加工と高精度加工とを１台のプレスで使い分けることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの側面一部断面図 第１の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの背面一部断面図 第１の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの制御装置の概略構成を表わすブロック図 第１の実施形態における「回転」パターンのモーション設定画面を例示する図（ａ）および「回転」パターンの動作説明図（ｂ） 第１の実施形態における「反転」パターンのモーション設定画面を例示する図（ａ）および「反転」パターンの動作説明図（ｂ） ギヤ回転角度に対するスライド速度比および位置ゲインの関係を表わす図 第１の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの制御装置の作動を説明するフローチャート 本発明の第２の実施形態に係るハイブリッド制御サーボプレスの概略システム構成図 第２の実施形態における「回転」パターンの動作説明図（ａ）および「反転」パターンの動作説明図（ｂ）

符号の説明

１，１Ａ ハイブリッド制御サーボプレス
３ スライド
１５ トグルリンク機構
２０，２０Ａ 偏心回転機構
２１ サーボモータ
３０ スライド位置検出器
４０ 制御装置
４３ サーボアンプ
５８ スライド位置偏差演算部、
５９ 位置ゲイン演算部
６０ モータ速度指令部
７４ コンロッド

Claims (2)

1. モータ速度指令を受けたサーボアンプにより回転が制御されるサーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロッドまたはリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するように構成されるハイブリッド制御サーボプレスの制御装置において、
   （ａ）前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器、
   （ｂ）前記スライド位置検出器により検出されるスライド位置と前記スライドの目標位置との位置偏差を演算するスライド位置偏差演算部、
   （ｃ）前記スライドの速度比に応じて、その速度比が大きくなるとそれに比例して大きくなるように設定された位置ゲインを演算する位置ゲイン演算部および
   （ｄ）前記スライド位置偏差演算部により算出されるスライド位置偏差と前記位置ゲイン演算部により算出される位置ゲインとに基づいてモータ速度指令を算出しその算出されたモータ速度指令を前記サーボアンプに向けて出力するモータ速度指令部
   を備えることを特徴とするハイブリッド制御サーボプレスの制御装置。
2. サーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロッドまたはリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するハイブリッド制御サーボプレスの制御方法であって、
   前記スライドの位置偏差と、前記スライドの速度比に応じてその速度比が大きくなるとそれに比例して大きくなるように設定された位置ゲインとに基づいて算出されるモータ速度指令により前記サーボモータの回転を制御することを特徴とするハイブリッド制御サーボプレスの制御方法。

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