JP5101427B2 - サーボプレス - Google Patents

Description

本発明は、サーボモータを回転制御しつつスライド駆動機構を駆動してスライドを昇降可能に形成されたサーボプレスに関する。

従来サーボプレス１０Ｐを示す図７において、サーボモータ３１のモータ軸３２に連結されたモータギア３３は、メインギア２３と噛合う。このメインギア２３はクランク軸２４と同心で回転可能である。クランク軸２４の一部に形成された偏心部２６にはコンロッド２７の上端部が回動可能に連結され、その下端部はスライド１１に回動可能に連結されている。

かくして、サーボモータ３１を回転制御しつつスライド駆動機構２０（２４、２６、２７…クランク機構）を駆動すれば、スライド１１を軸線（Ｚ）方向に昇降運動させることができる。スライド１１の最上位が上死点で、最下位が下死点である。

このサーボプレス１０Ｐは、連続運転される旧来プレス（同期モータ、クラッチ・ブレーキ、フライホイールを有する。）に比較して運転態様の選択自由性が広い。例えば、生産性を重視する場合には速度制御系を優先し、製品精度を重視する場合には位置制御系を優先した運転ができる。また、理論的に加圧力が無限大になってしまう下死点の直前においてサーボモータ３１の回転方向を反転させることができる（特許文献１を参照）。つまり、スライド１１を下死点通過させないことで、プレス加工中の加圧力制御が可能になる。さらには、途中でスライド１１を一時停止（特許文献２を参照）させて干渉防止しあるいはモーション調整ができる。
特開２００３−１８１６９８号公報 特開２００５−２１９３４号公報

このような優位性を有することから普及拡大が目覚しいが、さらなる大容量化要請には十二分に応えられてはいない。一つの要因は、サーボモータの入手困難性にある。一方向に連続回転するだけの上記の同期モータの場合とは大いに異なる。すなわち、サーボプレスに採用できるサーボモータ３１には当然に優れたサーボ特性が求められるが、その特性を備える大容量サーボモータの開発が技術的かつ経済的に難しいからである。

本発明の目的は、大容量化要請に応えられるサーボプレスを提供することにある。

本願発明は、複数のサーボモータを採用して容量不足を解消するとともに複数性によるバラツキに関しては機械的に完全同期駆動可能とし、併せて複数同期駆動により想定される騒音問題を一挙に解消できる構成である。

すなわち、請求項１の発明に係るサーボプレスは、サーボモータを回転制御しつつスライド駆動機構を駆動してスライドをスライドモーション情報に基づき昇降可能に形成されたサーボプレスにおいて、前記スライド駆動機構を複数台配置するとともに一方スライド駆動機構側の一方サーボモータで回転される一方ギアと他方スライド駆動機構側の他方サーボモータで回転される他方ギアとを噛合わせることにより隣り合う両側のスライド駆動機構を同期駆動可能に形成し、前記スライドモーション情報に基づく回転方向切換指令が一方ギアを正方向に回転すべき旨の指令である場合は一方サーボモータの発生トルクを他方サーボモータの発生トルクに比較して大きい状態に切換可能でかつ一方ギアを逆方向に回転すべき旨の指令である場合には一方サーボモータの発生トルクを他方サーボモータの発生トルクに比較して小さい状態に切換可能に形成した、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、スライド駆動機構は偶数台とされかつ隣り合う一方ギアと他方ギアとが直接噛合わされているサーボプレスであり、請求項３の発明は一方ギアおよび他方ギアは最終段のギアとされているサーボプレスである。また、請求項４の発明は、複数台の一方サーボモータで１台の一方ギアを回転させかつ複数台の他方サーボモータで１台の他方ギアを回転されるサーボプレスである。

また、請求項５の発明は、サーボモータの発生トルクは、トルク指令値とゲインで決まりまたはトルク指令値とバイアス値との合計で決まるサーボプレスで、さらに請求項６の発明は、スライドモーション情報に基づく回転方向切換指令を入力として各サーボモータの発生トルクが自動的に調整されるサーボプレスである。

請求項１の発明によれば、複数サーボモータの台数に比例的な大容量化を容易に達成できるとともに、実績のあるサーボモータを採用できるので円滑かつ安定した運転を担保できかつコスト低減ができる。しかも、複数点支持方式であるからスライド姿勢を安定保持できる。

請求項２の発明によれば、隣り合うスライド駆動機構が対称運動されるから、ダイナミックバランスを向上できる。また、請求項３の発明によれば、回転運動を直線運動に変換するための最終段の回転運動体（ギア）同士を噛合わせているので、スライドの複数部位の同期駆動を正確に行なえかつスライド姿勢を一段と安定保持できる。

請求項４の発明によれば、各ギアのそれぞれを当該各複数台のサーボモータで回転する構造であるから、１台のサーボモータの最大的容量以上のプレス大容量化を一段と容易に促進できる。

請求項５の発明によれば、入力されるトルク指令値に対するゲインまたは（／および）バイアス値を設定変更すればよいので、モータ発生トルクの調整切換えが簡単に行なえる。また、請求項６の発明によれば、スライドモーション情報に基づく回転方向切換指令を入力として各サーボモータの発生トルクが自動的に大小調整切換えできるので、所定のタイミングでかつ一段と迅速で確実な切換を行なえる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
本サーボプレス１０は、図１〜図４に示す如く、複数台（２台）のスライド駆動機構２０Ａ、２０Ｂを配置するとともに一方ギア２３Ａと他方ギア２３Ｂとの噛合わせにより隣り合うスライド駆動機構２０Ａ、２０Ｂを同期駆動可能に形成し、スライドモーション情報Ｊｍに基づく回転方向切換指令に基づき一方サーボモータ３１Ａの発生トルクＴｍａ（Ｔｇａ）と他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクＴｍｂ（Ｔｇｂ）との大小関係を切換可能に形成されている。

確認的に、このサーボプレス１０は、サーボモータ３１を回転制御しつつスライド駆動機構２０を駆動してスライド１１をスライドモーション情報Ｊｍに基づき昇降可能に形成されている。

図１において、サーボプレス１０は、１つのスライド１１を複数（２）台のスライド駆動機構２０Ａ、２０Ｂで昇降する構造である。スライド１１は、スライドギブ１２にガイドされ下方のボルスタ１７に離隔接近される。スライド１１の下面に上型が、ボルスタ１７の上面に下型がセットされている。

スライド駆動機構２０は、この実施の形態では、従来例（図７）の場合と同様なクランク機構（クランク軸２４、偏心部２６、コンロッド２７）から構成されている。但し、図１では擬似的に簡易表現してある。なお、スライド駆動機構は、これに限定されない。例えば、リンク機構や直動ネジ構造である。

１対のスライド駆動機構２０Ａ、２０Ｂは、図１に示す軸線Ｚを中心として左右方向に対称かつ隣り合うように配置され、両者２０Ａ、２０Ｂ（メインギア２３Ａ、２３Ｂ）は噛合わされている。この実施の形態では、各メインギア（２３Ａ、２３Ｂ）のピッチ円直径および歯数は同一とされている。つまり、モジュールが同一である。

かかるメインギア２３Ａ、２３Ｂは、両者２０Ａ、２０Ｂを同期駆動させるために機械的に噛合わされるので、サーボモータ３１の回転運動をスライド１１の直線運動に変換する機構（２０等）中の最終段のギアとされる。

以下の説明では、図１に示す軸線Ｚを中心としてその左（一方）側に配置された構成要素には符号（Ａ）を付して現し、右（他方）側に配置された構成要素には符号（Ｂ）を付して現す。そして、左側のメインギア２３を一方ギア２３Ａ、右側のメインギア２３を他方ギア２３Ｂと定義する。

なお、一方ギア２３Ａ、他方ギア２３Ｂは、上記した最終段のギアである限りにおいてメインギアと呼称されるギアに限定されない。

また、この実施の形態では、一方ギア２３Ａと他方ギア２３Ｂとは、図１に示すようにアイドルギアを介することなく直接に噛合わされている。したがって、図４に示すごとく、一方ギア２３Ａの回転方向と他方ギア２３Ｂの回転方向とは逆になる。なお、ギア２３に関して、左回りを正方向としかつ左回りを逆方向として説明する。

すなわち、一方スライド駆動機構２０Ａと他方スライド駆動機構２０Ｂとを、図１に示す軸線Ｚを中心として左右対称に運動させることができる。例えば、コンロッド２７Ａ、２７Ｂの姿勢は、軸線Ｚを中心とする対称（面対称）として時々刻々に変化する。つまり、動的バランスを向上でき、スライド１１の水平姿勢を正確に維持できる。よって、製品精度を上げられ、振動や騒音の少ない安定運転ができ、機器寿命も延びる。

この左右対称運動の観点からして、スライド駆動機構２０の設置台数は複数でかつ偶数であることが好ましい。詳細は第２の実施の形態で説明する。

図１、図２において、一方ギア２３Ａは、一方サーボモータ３１Ａ（モータ軸３２Ａ）で回転されるモータギア３３Ａを介して回転駆動される。他方ギア２３Ｂも、他方サーボモータ３１Ｂ（モータ軸３２Ｂ）で回転されるモータギア３３Ｂを介して回転駆動される。減速機等を付設する場合もある。

サーボモータ３１Ａ、３１Ｂは、ＡＣ（交流）サーボモータからなり、可逆回転（正方向回転，逆方向回転）駆動制御可能である。サーボモータ３１（３１Ａ、３１Ｂ）の各相Ｕ，Ｖ，Ｗのモータ駆動電流に対応する各相電流信号Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉは、図２に示す電流検出部７３によって検出される。なお、サーボモータ３１Ａ、３１Ｂの種類や型式は限定されないものとする。

サーボモータ３１（３１Ａ、３１Ｂ）には、エンコーダ３５（３５Ａ、３５Ｂ）が連結されている。このエンコーダ３５は、光電式でサーボモータ３１の回転角度相当信号θ（ＰＴ）を出力する。図２の速度検出器３６は、この回転角度相当信号θからフィードバック用速度信号ＦＳを生成する。この実施形態では、回転角度相当信号θ（パルス信号）をスライド１１の上下方向位置ＰＴ（パルス信号）に変換してフィードバック用位置信号ＦＰＴを出力する信号変換器（図示省略）を含むものとされている。なお、エンコーダ３５Ａ，３５Ｂはクランク軸２４Ａ、２４Ｂ側に設けるようにしても実施することができる。

図２において、スライド駆動制御装置としては、２台のスライド駆動機構２０（２０Ａ、２０Ｂ）に共通の駆動制御指令部５０と、スライド駆動機構２０ごとに設けられた１対の位置速度制御部６０およびモータ駆動制御部７０とから形成されている。これら（５０，６０，７０）と接続されかつ具体的プレス全体運転のために必要なプレス運転駆動制御部については、図示省略した。

駆動制御指令部５０は、モーション設定器５１，スライドモーション情報選択器５２およびモーション指令部５３を含み、位置速度制御部６０にスライドモーション（モーションパターン）情報Ｊｍに基づくスライド位置信号（モーション指令信号）ＰＴｓを出力する。

スライドモーション情報選択器５２を用いて設定記憶された複数のモーションパターン（経過時間ｔ−スライド位置ＰＴ乃至クランク角度θ）の中から希望のモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブ）を選択する。選択されたモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブ）は、設定モータ回転速度（乃至ＳＰＭ…スライド速度）［いわゆるスライドストローク数（ＳＰＭ）］とともにモーション指令部５３に出力される。このモーション指令部５３は、位置パルスの払出し方式構造で、選択されたモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブ）に則り位置指令パルスＰＴｓを出力する。

位置速度制御部６０（６０Ａ、６０Ｂ）は、位置比較器６１，位置制御部６２，速度比較器６３，速度制御部６４を含み、電流制御部７１に電流指令信号（Ｓｉ）を出力可能に形成されている。

位置比較器６１は、スライド位置信号（目標値信号）ＰＴｓとエンコーダ３５で検出された実際のスライド位置信号ＦＰＴ（フィードバック信号）とを比較して、位置偏差信号△ＰＴを生成出力する。位置制御部６２は、位置偏差信号△ＰＴを累積しかつ位置ループゲインを乗じて速度信号Ｓｐを生成出力する。速度比較器６３は、この速度信号Ｓｐと速度信号（速度フィードバック信号）ＦＳとを比較して、速度偏差信号△Ｓを生成出力する。

速度制御部６４は、入力された速度偏差信号△Ｓに速度ループゲインを乗じて求めた電流指令信号Ｓｉを電流制御部７１に生成出力する。この電流指令信号Ｓｉは、実質的にはトルク指令信号（Ｓｔ）である。

モータ駆動制御部７０は、電流制御部７１とＰＷＭ制御部（ドライブ部）７２とから構成されている。

電流制御部７１は、各相電流制御部（図示省略）からなり、例えばＵ相電流制御部は電流指令信号（トルク信号Ｓｔ相当）ＳｉとＵ相信号Ｕｐとを乗算してＵ相目標電流信号Ｕｓｉを生成し、引続きＵ相目標電流信号Ｕｓｉと実際のＵ相電流信号Ｕｉとを比較して電流偏差信号（Ｕ相電流偏差信号）Ｓｉｕを生成出力する。他のＶ，Ｗ相電流制御部でも、Ｖ，Ｗ相電流偏差信号Ｓｉｖ，Ｓｉｗが生成出力される。

この電流制御部７１に入力される相信号Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐは、相信号生成部７６で生成される。相モータ電流検出器７３は、各相電流（値）信号Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉを検出して電流制御部７１へフィードバックする。

ＰＷＭ制御部（ドライブ部）７２は、いずれも図示しないパルス幅変調回路とアイソレーション回路とドライバーとから成る。すなわち、電流制御部７１から出力される各相の電流偏差信号Ｓｉｕ，Ｓｉｖ，ＳｉｗからＰＷＭ変調され、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍが生成される。

ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのパルス信号幅（Ｗｐ）は、点弧信号（＋Ｕ点弧信号あるいは−Ｕ点弧信号）の時間幅Ｗｐで決まるが、高負荷（例えばＳｉｕが大電流）の場合は長く、低負荷の場合は短い。

ドライブ部（７２）は、各相用の各１対のトランジスタ，ダイオードを含むスイッチング回路からなり、各ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍ（例えば、＋Ｕ，−Ｕ）でスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）制御され、各相モータ駆動電流Ｕ，Ｖ，Ｗを出力することができる。

ここにおいて、図２の各速度制御部６４と当該各電流制御部７１との間に各ゲイン調整器６５（６５Ａ、６５Ｂ）と各比較器６７（６７Ａ、６７Ｂ）とを設けかつ各比較器６７（６７Ａ、６７Ｂ）に共通のバイアス設定器６６を接続するとともに、共通のトルク切換指令部５５を設け、スライドモーション情報Ｊｍに基づき一方サーボモータ３１Ａの発生トルクＴｍａと他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクＴｍｂとの大小関係を自動的に切換可能に形成してある。

トルク切換指令部５５は、スライドモーション情報Ｊｍおよびスライド位置信号θ（ＰＴ）に基づき、ゲイン調整信号Ｓｇｎ（Ｓｇｎａ、Ｓｇｎｂ）およびトルク切換指令信号Ｂｃｈｇを生成出力可能に形成されている。なお、ゲイン調整信号Ｓｇｎ（Ｓｇｎａ、Ｓｇｎｂ）およびトルク切換指令信号Ｂｃｈｇの何れか一方でも上記発生トルクの大小関係切換を実施することはできる。

この実施の形態では、ゲイン調整を主としてバイアス調整を副としているので、図２において、バイアス調整信号Ｓｂ（Ｓｂａ、Ｓｂｂ）については２点鎖線で示してある。

詳しくは、トルク切換指令部５５は、スライドモーション情報（モーションパターン）Ｊｍを読込み（図３のＳＴ１１）、スライド位置［信号θ（ＰＴ）］を検出（ＳＴ１２）し、これら情報を基にスライド１１の移動方向切換え要求、つまりサーボモータ３１（結果的にはギア２３）の回転方向切換え要求があるか否かを判別する（ＳＴ１３）。

回転方向切換要求（回転方向切換指令）がある場合（ＳＴ１３でＹＥＳ）は、引続き、一方ギア２３Ａを正方向（左回り）に回転すべき旨の指令であるのか、逆方向（右回り）に回転すべき旨の指令であるのかを判別する（ＳＴ１４）。

一方ギア２３Ａを正方向（左回り）に回転すべき旨の指令である場合（ＳＴ１４でＮＯ）、つまり図４（Ｂ）の逆方向回転（右回り…現在状態）から図４（Ａ）の正方向回転（左回り…未来状態）に切換える旨の指令である場合には、一方サーボモータ３１Ａの発生トルクＴｍａを他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクＴｍｂに比較して大きい状態に切換えるためのゲイン調整信号Ｓｇｎ（Ｓｇｎａ＞Ｓｇｎｂ）を出力する。

なお、サーボモータ３１の発生トルクＴｍを比較的に大きい（小さい）状態にするとは、合目的的には、当該ギア２３の駆動トルクＴｇを比較的に大きい（小さい）状態にすることを意味する。具体的応用例については、第３の実施の形態において説明する。

ゲイン調整信号Ｓｇｎ（Ｓｇｎａ＞Ｓｇｎｂ）が出力されると、ゲイン調整器６５は、速度制御部６４から入力される電流指令信号Ｓｉに対するゲインを調整する。ゲイン調整後の電流指令信号（トルク指令信号）Ｓｉｇのレベルは、ゲイン調整器６５Ａ側が大きく、ゲイン調整器６５Ｂ側が小さくなる。つまり、一方サーボモータ３１Ａの発生トルクＴｍａ（一方ギア２３Ａの駆動トルクＴｇａ）を大きく［図４（Ｂ）の細線→図４（Ａ）の太線］、他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクＴｍｂ（他方ギア２３Ｂの駆動トルクＴｇａ）を小さく［図４（Ｂ）の太線→図４（Ａ）の細線］することができる（ＳＴ１７、ＳＴ１８）。

かくして、正方向回転中でかつ噛合状態（太線丸印を付してある。）にある一方ギヤ２３Ａの歯（歯面２３Ａ１）を、逆方向回転中の他方ギヤ２３Ｂの歯（歯面２３Ｂ１）に常時押圧（接触）させることができる。つまり、連続運転中や加減速時における両歯面２３Ａ１、２３Ｂ１の当接離反の繰り返しに起因する騒音や振動の発生を防止することができる。

因みに、電流（トルク）指令信号Ｓｉ（Ｓｔ）は、速度制御部６４において速度偏差信号△Ｓに速度ループゲインを乗じ生成される。したがって、サーボモータ３１の発生トルクＴｍ（ギア２３の駆動トルクＴｇ）を大きく（小さく）するという表現を、サーボモータ３１の回転速度（ギア２３の回転速度）を大きく（小さく）するという表現に代えることもでき得る。つまり、実質的に同じである限りにおいて、後者表現をする場合でも本発明は適応される。発明目的を達成できるからである。

一方ギア２３Ａを逆方向（右回り）に回転すべき旨の指令である場合（ＳＴ１４でＹＥＳ）、つまり正方向回転から逆方向回転に切換える場合には、一方サーボモータ３１Ａの発生トルクＴｍａを他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクＴｍｂに比較して小さい状態に切換えるためのゲイン調整信号Ｓｇｎ（Ｓｇｎａ＜Ｓｇｎｂ）を出力する。

今度は、ゲイン調整後の電流指令信号（トルク指令信号）Ｓｉｇのレベルは、ゲイン調整器６５Ａ側が小さく、ゲイン調整器６５Ｂ側が大きくなる。つまり、一方サーボモータ３１Ａの発生トルクＴｍａ（一方ギア２３Ａの駆動トルクＴｇａ）を小さく［図４（Ａ）の太線→図４（Ｂ）の細線］、他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクＴｍｂ（他方ギア２３Ｂの駆動トルクＴｇａ）を大きく［図４（Ａ）の細線→図４（Ｂ）の太線］することができる（ＳＴ１５、ＳＴ１６）。この場合にも、騒音や振動の発生を防止することができる。

なお、ゲイン調整信号Ｓｇｎは、双方調整方式（Ｓｇｎａ＜Ｓｇｎｂ、またはＳｇｎａ＜Ｓｇｎｂ）として説明したが、片側調整方式としても実施することができる。片側調整方式とは、片側のゲインを大きく（または、小さく）し、他の片側は通常ゲインで一定（固定化）にしておく方法である。

また、トルク切換指令部５５からバイアス指定信号Ｂｃｈｇを出力し、バイアス設定器６６に予め設定されているバイアス信号（Ｓｂａ、Ｓｂｂ）を当該各比較器６７Ａ，６７Ｂに入力して、電流指令信号Ｓｉ（または、ゲイン調整後の電流指令信号Ｓｉｇ）を増減幅して、一方サーボモータ３１Ａの発生トルクＴｍａを他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクＴｍｂに比較して大きい（小さい）状態に切換えることもできる。このバイアス調整と上記したゲイン調整との組み合わせで実施する場合は、電気的・機械的な条件に対する適応性を一段と拡大できる。

なお、バイアス値の合計が零（０）になるように設定するのが好ましい。２つのバイアス信号（Ｓｂａ、Ｓｂｂ）の場合は、例えば（＋Ｓｂａ）と（−Ｓｂｂ）とすればよい。つまり、バイアス設定器６６には、１つのバイアス値（｜Ｓｂａ｜＝｜Ｓｂｂ｜）を設定しておけばよいので、取り扱いが簡単である。

かかる実施の形態に係るサーボプレス１０の動作を説明する。

図１において、一方ギヤ２３Ａを正方向（左回り）に回転させてスライド１１を下降［図４（Ａ）を参照］させ、スライド１１が下死点に至る直前に逆方向（右回り）に回転切換えしてスライド１１を上昇［図４（Ｂ）を参照］させ、スライド位置が図１に示す初期位置に到達したら再び一方ギヤ２３Ａを正方向（左回り）に回転させる。以下これら工程を繰り返すために必要なスライドモーション情報Ｊｍが選択された場合を考える。

モーション指令部５３は、選択されたスライドモーション（パターン）情報Ｊｍに従い生成した信号ＰＴｓを各スライド駆動機構２０Ａ，２０Ｂ用の位置速度制御部６０Ａ、６０Ｂに出力する。位置速度制御部６０Ａ（６０Ｂ）は、エンコーダ３５Ａ（３５Ｂ）からの信号（ＦＰＴ，θ）を利用して電流指令信号Ｓｉｇ（またはＳｉｂ）をモータ駆動制御部７０Ａ（７０Ｂ）に出力する。モータ駆動制御部７０Ａ（７０Ｂ）は、一方（他方）サーボモータ３１Ａ（３１Ｂ）を回転駆動する。

図４（Ａ）を参照し、この際の一方サーボモータ３１Ａ（モータギア３３Ａ）は右回り回転で、一方ギア２３Ａは左回り（正方向）回転である。一方サーボモータ３１Ａ（一方ギア２３Ａ）の発生トルクＴｍａ（Ｔｇａ）は太線で示すように比較的に大きい。対する他方サーボモータ３１Ｂ（モータギア３３Ｂ）は左回り回転で、他方ギア２３Ｂは右回り（逆方向）回転である。他方サーボモータ３１Ｂ（他方ギア２３Ｂ）の発生トルクＴｍｂ（Ｔｇｂ）は細線で示すように比較的に小さい。図３のＳＴ１７、ＳＴ１８に対応する。

かくして、各サーボモータ３１（モータギア３３）は同一仕様でかつ同一の指令値（スライド位置信号ＰＴｓ）を目標とし、同一仕様の駆動制御機器等（６０、７０、３５等）で回転制御されるとともに、図４に示すように対応する最終段の同一仕様のギア（２３Ａ、２３Ｂ）同士が噛合っているので、隣り合うスライド駆動機構２０Ａ、２０Ｂを同期駆動することができる。スライド１１の水平姿勢を正確に担保しつつ所定の速度で下降することができる。

この際、一方ギア２３Ａの駆動トルクＴｇａ（モータ発生トルクＴｍａに対応する。）が他方ギア２３Ｂの駆動トルクＴｇｂ（モータ発生トルクＴｍｂに対応する。）よりも大きい状態であるから、同一速度で回転しつつ一方ギア２３Ａ（歯面２３Ａ１）が他方ギア２３Ｂ（歯面２３Ｂ１）を押圧して常時接触状態とする。両歯面２３Ａ１，２３Ｂ１の接触離反や衝突が生じないので騒音がなく、スライド１１の正確な位置移動を行なえる。

さて、演算素子、メモリ等を含むトルク切換指令部５５は、スライドモーション情報Ｊｍの一部（必要部分）を読込み（図３のＳＴ１１）、スライド位置［θ（ＰＴ）］を検出する（ＳＴ１２）。この実施の形態では、一方エンコーダ３５Ａの信号θ（ＰＴ）を利用して検出しているが、両者３５Ａ、３５Ｂの両信号を利用（例えば、平均化）して検出するようにしてもよい。

次に、トルク切換指令部５５は、回転方向切換要求があるか否かを判別する（ＳＴ１３）。この実施の形態ではスライド１１の下降中は切換要求がない（ＳＴ１３でＮＯ）が、下死点手前になると回転方向切換要求有りと判別する（ＳＴ１３でＹＥＳ）。現在状態が正方向回転であるから未来状態は逆方向回転への切換えと判別（ＳＴ１４でＹＥＳ）する。

引続き、トルク切換指令部５５は、ゲイン調整信号Ｓｇｎ（Ｓｇｎａ、Ｓｇｎｂ）を生成出力する（ＳＴ１５、ＳＴ１６）。ゲイン調整器６５Ａにはゲイン下げ信号（Ｓｇｎａ）、ゲイン調整器６５Ｂにはゲイン上げ信号（Ｓｇｎｂ）が入力される。

各ゲイン調整器６５への出力タイミングは切換要求有無判別時ではない。この実施形態では、モーション指令部５３の指令に基づく下降中において、スライド移動方向反転位置に向けてスライド速度（サーボモータ回転速度）が減速され、スライド１１が所定の反転位置（下死点の直前位置）で一時停止され、その後に上昇に向けて加速され始める一連の工程に着目し、一時停止さている期間中にゲイン調整信号Ｓｇｎ（Ｓｇｎａ、Ｓｇｎｂ）を出力するように形成してある。

したがって、スライド１１が上昇する際は、図４（Ｂ）に示すように、他方ギア２３Ｂの駆動トルクＴｇｂが一方ギア２３Ａの駆動トルクＴｇａよりも大きい状態となっているので、同一速度で回転しつつ他方ギア２３Ｂ（歯面２３Ｂ１）が一方ギア２３Ａ（歯面２３Ａ１）を押圧して常時接触状態とする。このスライド上昇中の場合も、両歯面２３Ａ１，２３Ｂ１の接触離反や衝突が生じない。

スライド１１が図１に示す初期位置に戻ると、トルク切換指令部５５は、図４（Ｂ）の状態から図４（Ａ）の状態になるように切換える（ＳＴ１３でＹＥＳ、ＳＴ１４でＮＯ、ＳＴ１７、ＳＴ１８）。以下、上記の各切換動作を繰り返す。

しかして、この実施の形態によれば、隣り合う一方スライド駆動機構側の一方ギア２３Ａと他方スライド駆動機構側の他方ギア２３Ｂとを噛合わせて両スライド駆動機構２０Ａ、２０Ｂを同期駆動可能に形成し、一方ギアの正方向回転中は一方サーボモータ３１Ａの発生トルクＴｍａ（Ｔｇａ）を他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクＴｍｂ（Ｔｇｂ）に比較して大きい状態に切換可能でかつ一方ギア２３Ａの逆方向回転中は一方サーボモータ３１Ａの発生トルクを他方サーボモータ３１Ｂの発生トルクに比較して小さい状態に切換調整可能に形成されているので、サーボモータ３１の台数に比例的な大容量化を容易に達成できるとともに、実績のあるサーボモータ３１を採用できるので円滑かつ安定した運転を担保できかつコスト低減ができる。しかも、複数点支持方式であるからスライド１１の姿勢を安定保持できる。

従来例（図７）の場合に比較すれば、サーボモータ３１の台数（２台）に比例的な容量２倍化を容易に達成することができる。

ここに、例えば、下死点直前でスライド１１（サーボモータ３１）の移動方向（回転方向）を反転させる先提案サーボプレス（特許文献１を参照）の大容量・大型化を容易に促進できかつ騒音の少ない安定運転を担保できる。つまり、本発明を導入させることで従来プレス（図７）の一層の普及拡大を図れる。

また、回転運動を直線運動に変換するための最終段の回転運動体（一方ギア２３Ａ、他方ギア２３Ｂ）同士を噛合わせるので、スライド１１の複数部位の同期駆動を正確に行なえかつスライド姿勢を一段と安定保持できる。

また、入力されるトルク指令値（ＳｉまたはＳｉｇ）に対するゲインまたはバイアス値を設定変更するだけで、サーボモータ３１の発生トルクＴｍの調整変更切換を簡単に行なえる。

さらに、スライドモーション情報Ｊｍに基づく回転方向切換指令を入力として各サーボモータ３１の回転方向および発生トルクＴｍが自動的に切換可能に形成されているので、所定のタイミングでかつ一段と迅速で確実な切換を行なえる。

（第２の実施形態）
この第２の実施形態は、図５に示される。基本的構成は、第１の実施形態（図１）における複数（２）台のスライド駆動機構２０を含む構造を２組設けかつ各組［（２０Ａ，２０Ｂ）、（２０Ｃ，２０Ｄ）］を隣接させた構成である。

図５において、左から１組目のスライド駆動機構（２０Ａ、２０Ｂ）の一方ギア２３Ａと他方ギア２３Ｂとを噛合わせ、２組目のスライド駆動機構（２０Ｃ、２０Ｄ）の一方ギア２３Ｃと他方ギア２３Ｄとを噛合わせ、さらにギア２３Ｂとギア２３Ｃとを噛合わせてある。

すなわち、偶数（４台）のスライド駆動機構２０Ａ〜２０Ｄを設けるとともに各組を構成する２台のスライド駆動機構（２０Ａ、２０Ｂ）、（２０Ｃ、２０Ｄ）を対称配置し、さらに各組を対称配置した構成である。いずれも同一（共通）のスライド１１を昇降させる。また、隣り合う各ギア２３の噛合わせは、いずれも直接噛合わせである。

一方ギア２３Ａが正方向（左回り）回転の場合、他方ギア２３Ｂは逆方向（右回り）回転で、３番目のギア２３Ｃが正方向（左回り）回転で、第４番目のギア２３Ｄは逆方向（右回り）回転である。

そして、各ギア２３の駆動トルクＴｇ（つまり、サーボモータ３１の発生トルクＴｍに対応する。）は、図５で左から右に向かう順番で小さくなるように形成してある。Ｔｇａ（Ｔｍａ）＞Ｔｇｂ（Ｔｍｂ）＞Ｔｇｃ（Ｔｍｃ）＞Ｔｇｄ（Ｔｍｄ）である。

もとより、一方ギア２３Ａが逆方向（右回り）回転の場合は、各ギア２３Ｂ，２３Ｃ、２３Ｄの回転方向は上記場合とはそれぞれに反対方向に回転するように切換えられる。また、トルクは、Ｔｇａ（Ｔｍａ）＜Ｔｇｂ（Ｔｍｂ）＜Ｔｇｃ（Ｔｍｃ）＜Ｔｇｄ（Ｔｍｄ）になるように切換えられる。

しかして、この実施の形態によれば、スライド駆動機構２０が偶数（４）台とされかつ隣り合う一方ギア２３と他方ギア２３とは直接噛合わされているので、隣り合うスライド駆動機構（２０Ａ、２０Ｂ）、（２０Ｃ、２０Ｄ）を対称運動させられるから、全体としてのダイナミックバランスを向上できる。

第１の実施形態の場合に比較して容量２倍化、従来例（図７）の場合に比較して容量４倍化を達成できる。

（第３の実施形態）
この第３の実施形態は、図６に示される。基本的構成は、第１の実施形態（図１）の場合と同様であるが、１つのギア２３を複数（２）台のサーボモータ３１で回転駆動させるものである。

図６において、一方ギア２３Ａは２つの一方モータギア３３Ａ１、３３Ａ２（図示省略した一方サーボモータ３１Ａ１、３１Ａ２）で駆動され、他方ギア２３Ｂも２つの他方モータギア３３Ｂ１、３３Ｂ２（図示省略した他方サーボモータ３１Ｂ１、３１Ｂ２）で駆動される。

第２の実施形態の場合と同様に、駆動指令部５０は共通であるが、位置速度制御部６０、モータ駆動制御部７０等はサーボモータ３１の台数（４台）分だけ設けてある。

ここに、一方ギア２３Ａと他方ギア２３Ｂは第１の実施形態の場合と同様に直接噛合わされているので、歯面同士の常時接触状態保持を達成するためには、一方ギア２３の駆動トルクＴｇａと他方ギア２３Ｂの駆動トルクＴｇｂの大小関係を第１の実施形態の場合（Ｔｇａ＞Ｔｇｂ、またはＴｇａ＜Ｔｇｂ）と同じ状態としなければならない。

つまり、サーボモータ３１の発生トルクＴｍを大きい（小さい）状態にするとは、当該モータギア３３が噛合うギア２３の駆動トルクＴｇを大きい（小さい）状態にすることを意味する。すなわち、複数台のサーボモータ３１で１つのギア２３を駆動する構造では、サーボモータ３１の発生トルクを各サーボモータ３１の発生トルクの合計（＝ギア２３の駆動トルク）をもって評価される。

しかして、この実施形態によれば、各ギア２３を各複数（２）台のサーボモータ３１で回転させる構成であるから、この第３の実施形態と第２の実施の形態とを組み合わせれば、従来プレス（図７）の場合に比較して容量８倍化も簡単に構築することがでる。

他方において、各ギヤ２３の駆動トルクＴｇが一定の場合には、各サーボモータ３１の容量を小容量に変更きるから、コスト低減化や放熱対策の容易化を図れる。

本発明は、騒音のない安定したプレス運転ができる大容量のサーボプレスの確立に極めて有効である。

本発明の第１の実施形態を説明するための概略図である。 同じく、スライド駆動制御装置を説明するためのブロック図である。 同じく、トルク切換動作を説明するためのフローチャートである。 同じく、回転方向切換に対応させたトルク切換動作とギア接触関係を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態を説明するための概略図である。 本発明の第３の実施形態を説明するための概略図である。 従来例を説明するための図である。

符号の説明

１０ サーボプレス
１１ スライド
２０ スライド駆動機構
２３ メインギア（２３Ａ 一方ギア、２３Ｂ 他方ギア）
３１ サーボモータ
３３ モータギア
３５ エンコーダ
５０ 駆動制御指令部
５３ モーション指令部
５５ トルク切換指令部
６０ 位置速度制御部
６５ ゲイン調整部
６６ バイアス設定部
７０ モータ駆動制御部
７１ 電流制御部
７３ 電流検出部

Claims (6)

1. サーボモータを回転制御しつつスライド駆動機構を駆動してスライドをスライドモーション情報に基づき昇降可能に形成されたサーボプレスにおいて、
   前記スライド駆動機構を複数台配置するとともに一方スライド駆動機構側の一方サーボモータで回転される一方ギアと他方スライド駆動機構側の他方サーボモータで回転される他方ギアとを噛合わせることにより隣り合う両側のスライド駆動機構を同期駆動可能に形成し、
   前記スライドモーション情報に基づく回転方向切換指令が一方ギアを正方向に回転すべき旨の指令である場合は一方サーボモータの発生トルクを他方サーボモータの発生トルクに比較して大きい状態に切換可能でかつ一方ギアを逆方向に回転すべき旨の指令である場合には一方サーボモータの発生トルクを他方サーボモータの発生トルクに比較して小さい状態に切換可能に形成した、ことを特徴とするサーボプレス。
2. 前記スライド駆動機構は偶数台とされかつ隣り合う一方ギアと他方ギアとが直接噛合わされている、請求項１記載のサーボプレス。
3. 前記一方ギアおよび他方ギアは、当該各サーボモータと当該各スライド駆動機構との間に介在される最終段のギアである、請求項１または２記載のサーボプレス。
4. 前記一方ギアは複数台の一方サーボモータで回転されかつ前記他方ギアは複数台の他方サーボモータで回転される、請求項１〜３までのいずれか１項に記載されたサーボプレス。
5. 前記サーボモータの発生トルクは、入力されるトルク指令値とこれに対するゲインでまたはトルク指令値とこれに付加されるバイアス値との合計で決まる、請求項１〜４までのいずれか１項に記載されたサーボプレス。
6. 前記スライドモーション情報に基づく回転方向切換指令を入力として前記一方サーボモータの発生トルクと前記他方サーボモータの発生トルクとが自動的に調整される、請求項５記載のサーボプレス。

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