JP5114769B2 - サーボプレス装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーボモータによってスライドを駆動しワークを成形加工するサーボプレス
装置の制御装置に関する。

（従来技術１）
サーボプレス装置は、サーボモータによって駆動される駆動機構と、駆動機構によって
昇降動作されるスライドと、スライドに設けられた運動型と、スライドに対向して設けら
れたボルスタと、ボルスタに設けられた固定型とを備えている。設定されたスライドモー
ションに従い駆動指令がサーボモータに与えられることで、サーボモータが制御される。

これによりスライドがボルスタに向けて下降動作されついで上昇動作されて、ワークがプ
レス成形される。

サーボプレス装置によってプレス成形するワークの種類は多岐にわたり、プレス成形加
工に必要な成形荷重の大きさは様々である。サーボプレス装置を設計する場合、そのサー
ボプレス装置でプレス加工し得るワークに合わせて必要な成形荷重が求められ、その成形
荷重を発生させるために必要なトルクを有するサーボモータを選定して、その選定された
サーボモータをサーボプレス装置に装備するようにしている。

しかし、実際にサーボプレス装置によってワークをプレス成形加工すると、サーボモー
タのトルクが不足することがある。この場合には、成形荷重に応じてサーボモータが減速
することで、不足しているトルクが補充される。

すなわち、
微小区間におけるスライドの移動量 ：δ
微小区間における成形荷重 ：Ｆａ
Ｆａ発生のために必要なモータトルク：Ｔａ
モータで発生可能なトルク ：Ｔｍ
Ｔｍにより発生可能な成型荷重 ：Ｆｍ
全イナーシャ ：Ｊ
とすると、微小区間における成形の仕事量Ｅａは、
Ｅａ＝Ｆａ×δ
となり、モータトルクによる仕事量Ｅｍは、
Ｅｍ＝Ｆｍ×δ
となる。Ｔｍ＜Ｔａ（Ｆｍ＜Ｆａ）の場合、不足する仕事量ΔＥａは、
ΔＥａ＝Ｅａ−Ｅｍ＝（Ｆａ−Ｆｍ）×δ
となる。

初期状態のモータの角速度をωａ、減速幅をΔωとすると、モータの減速に伴い放出さ
れる運動エネルギーΔＥｍは、
ΔＥｍ＝（１／２）×Ｊ×｛ωａ2−（ωａ−Δω）2｝
＝（１／２）×Ｊ×Δω×（２・ωａ−Δω）
となる。不足する仕事量ΔＥａが、モータの減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍ
によって補われるため、ΔＥａ＝ΔＥｍとなり、これにより必要となる減速幅Δωが求め
られる。

微小区間におけるスライドの移動量はδであり、この微小区間におけるスライドの平均
速度は、モータ角速度ωを用いて、ω−Δω／２となるから、スライドの移動時間ΔＳは、
ΔＳ＝δ／｛ｆ（ω−Δω／２）｝
となる。ここでｆは、ω−Δω／２を変数とする関数である。これはモータの角速度から
メインシャフトの角速度が定まり、メインシャフトの角速度からクランク（またはリンク）
の運動に伴うスライド速度が定まるからである。したがって、スライドの速度はモータ角
速度の関数となり、その関数をｆ（）としたものである。

以上より不足しているトルクＴｂは、モータの減速幅Δωを用いて、つぎのように表され
る。

Ｔｂ＝Ｊ×（Δω／ΔＳ）
（従来技術２）
下記特許文献１には、サーボプレス装置によるワークを打ち抜き動作が完了した後であ
ってサーボモータが減速している期間中に、サーボモータで発生する電力を回生して、蓄
電部に回生電力を蓄えるという発明が記載されている。
特開２００４−７４２７５号公報

従来技術１は、サーボプレス装置でプレス加工し得るワークに合わせて必要な成形荷重
を求め、その成形荷重を発生させるために必要なトルクを有するサーボモータを予め選定
するというものである。このためサーボモータのトルク容量は、最大成形荷重を想定して
選択されるため、サーボモータのトルク容量は必然的に大きくなる。これによりサーボモ
ータが大型化するとともに、電源の大型化、プレス装置の大型化を招く。

また、従来技術１では、サーボモータのトルクが不足したときに成形荷重に応じてサー
ボモータが減速される。このため、サーボモータの減速幅は、そのときどきの成形荷重の
大きさに依存する。これによりサーボモータの目標回転速度と実際の回転速度との偏差が、
そのときどきの成形荷重の大きさに依存して変動してしまい、サーボモータの回転速度の
制御が不安定になる。同様にサーボモータのトルクの制御が不安定になる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、サーボモータのトルク容量が小
さい場合でも大きな成形荷重に対応できるようにするとともに、サーボモータの回転速度
の制御およびトルクの制御を安定して行なえるようにすることを解決課題とする。

なお、従来技術２は、サーボプレス装置による成形加工中（ワークを打ち抜き動作中）
ではなく、成形加工後（ワークを打ち抜き動作完了後）におけるモータ減速期間を対象と
する発明であり、サーボプレス装置による成形加工中にサーボモータを減速するという本
発明とは異なるものである。また、従来技術２は、サーボモータの減速によるエネルギー
を電力として回生するというものであり、サーボモータの減速により放出される運動エネ
ルギーを成形加工に用いるという本発明とは異なるものである。

課題を解決するための手段および効果

第１発明は、
サーボモータによってスライドを駆動しワークを成形加工するサーボプレス装置の制御装
置であって、
設定されたスライドモーションに従い駆動指令をサーボモータに与えるとともに、
この駆動指令とは別に、
ワークの成形加工中に減速指令をサーボモータに与えてサーボモータの回転速度を減速
させること
を特徴とする。

第２発明は、
サーボモータによってスライドを駆動しワークを成形加工するサーボプレス装置の制御
装置であって、
設定されたスライドモーションに従い駆動指令をサーボモータに与えるとともに、
この駆動指令とは別に、
ワークの成形加工中に、サーボモータで発生するトルクに応じた仕事量とサーボモータ
の減速指令による減速に伴い放出される運動エネルギーとを加算した値が、成形加工に必
要な仕事量に到達するまで、減速指令をサーボモータに与えてサーボモータの回転速度を
減速させること
を特徴とする。

第３発明は、
サーボモータによってスライドを駆動しワークを成形加工するサーボプレス装置の制御
装置であって、
設定されたスライドモーションに従い駆動指令をサーボモータに与えるとともに、
この駆動指令とは別に、
ワークの成形加工中に、サーボモータの目標回転速度と実際の回転速度との偏差が所定
のしきい値以下に収まるまで、減速指令をサーボモータに与えてサーボモータの回転速度
を減速させること
を特徴とする。

第１発明では、図４に示すように、設定されたスライドモーションに従いサーボモータ
に与えられる駆動指令とは別に、ワークの成形加工中に減速指令をサーボモータ３に与え
てサーボモータの回転速度を減速させるようにしている（ステップ１０１、１０２）。
第１発明によれば、図３（ｂ）のＬ３にて示すように、コントローラ３０による減速指
令に応じてサーボモータ３は減速されるものの、成形荷重による減速を伴うことなくプレ
ス成形加工が行われる。これにより成形加工開始から成形加工終了までの間、サーボモー
タ３の実際の回転速度ωは目標回転速度ωｄに追従して変化し、サーボモータ３の回転速
度ωは、コントローラ３０による制御下の状態で正確に安定して調整される。同様に、サ
ーボモータ３のトルクは、コントローラ３０による制御下の状態で正確に安定して調整さ
れる。

本第１実施例によれば、ワークの成形加工中に、サーボモータ３のトルクが不足してい
る場合に、減速指令をサーボモータ３に与えてサーボモータ３の回転速度を減速させて、
減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍによりその不足分のトルクを補充するように
したので、サーボモータ３のトルク容量が小さい場合でも大きな成形荷重に対応できる。

このためサーボモータ３が小型化されるとともに、電源の小型化、プレス装置の小型化を
促進できる。

また、成形加工中、サーボモータ３の回転速度ωの減速変動は、コントローラ３０によ
る制御下にあるため、サーボモータ３の回転速度の制御およびトルクの制御を安定して行
なうことができる。このようにサーボモータ３のトルクと回転速度は、成形加工中、コン
トローラ３０により制御された状態となるため、
ａ）成形加工中、スライド６を駆動する各ポイント間の同期、つまり左サーボモータ４Ｌ
と右サーボモータ４Ｒとの同期並びに左駆動機構４Ｌと右駆動機構４Ｒとの同期を保持す
ることができる、
ｂ）成形加工中、サーボプレス装置１にワークを搬送する送り装置など、サーボプレス装
置１の付帯装置の動きとの同期を保持することができる、
といった効果が得られる。

また、本第１実施例によれば、減速指令によってワークの成形加工域で成形速度が遅く
なるため、
ｃ）ワークを成形性よく加工できるようになる、
ｄ）加工熱が小さくなるので、プレス成形加工のサイクル時間を短くすることが可能とな
る、
ｅ）成形音が下がる、
ｆ）金型への負荷が軽減され、金型寿命が延びる、
といった効果が得られる。

第２発明では、設定されたスライドモーションに従いサーボモータに与えられる駆動指
令とは別に、ワークの成形加工中に、サーボモータ３で発生するトルクＴｍに応じた仕事
量Ｅｍとサーボモータ３の減速指令による減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍと
を加算した値が、成形加工に必要な仕事量Ｅａに到達するまで、減速指令をサーボモータ
３に与えてサーボモータ３の回転速度を減速させるようにしている。

これを図４を用いて説明すると、ステップ１０３の条件（ΔＥｍ≧ΔＥａ；（４）式）が
成立するまで、ステップ１０１、１０２、１０３の処理を繰り返し実行してサーボモータ
３に減速指令を与え続け減速を継続させることに相当する。

第３発明では、図５に示すように、設定されたスライドモーションに従いサーボモータ
に与えられる駆動指令とは別に、ワークの成形加工中に、サーボモータ３の目標回転速度
ωｄと実際の回転速度ωとの偏差が所定のしきい値以下に収まるまで、減速指令をサーボ
モータ３に与えてサーボモータ３の回転速度を減速させることで、図４のステップ１０３
の条件（ΔＥｍ≧ΔＥａ；（４）式）を成立させるようにしている。

第２発明、第３発明によれば、確実に、減速指令による減速によって放出される運動エ
ネルギーΔＥｍにて、成形加工に必要な仕事量Ｅａの不足分を補うことができる。これに
より確実に、成形荷重による制御下にない減速を伴うことなくプレス成形加工が行われる。

この結果、サーボモータ３の回転速度は、確実にコントローラ３０による制御下となり、
回転速度が正確に安定して調整される。同様に、サーボモータ３のトルクは、確実にコン
トローラ３０による制御下となり、トルクが正確に安定して調整される。

以下、図面を参照して本発明に係るサーボプレス装置の制御装置の実施の形態について
説明する。

（第１実施例）
図１は、第１実施例のサーボプレス装置１および制御装置としてのコントローラ３０を
示している。

サーボプレス装置１は、本体フレームとしてのアプライト２と、このアプライト２の上
方に配置されてサーボモータ３および駆動機構４が設けられた上部フレーム５と、アプラ
イト２に昇降自在に支承され、駆動機構４により昇降動作されるスライド６と、このスラ
イド６に対向配置されてベッド７上に設けられるボルスタ８と、スライド６の下端に装着
される運動型としての上金型９と、ボルスタ８の上端に装着される固定型としての下金型
１０とを含んで構成されている。なお、プレス成形加工対象としてのワークは、下金型１
０上に配置される。

このサーボプレス装置１は、スライド６と駆動機構４との連結部の数が２ポイントとな
っている「二点プレス」である。サーボモータ３は、スライド６の長手方向左側に配置さ
れた左サーボモータ３Ｌと、スライド６の長手方向右側に配置された右サーボモータ３Ｒ
とからなる。駆動機構４は、スライド６の長手方向左側に配置された左駆動機構４Ｌと、
スライド６の長手方向右側に配置された右駆動機構４Ｒとからなる。

左駆動機構４Ｌは、左サーボモータ３Ｌの回転運動をエキセントリックギヤ、リンク機
構を介して左プランジャ４ｃＬの直動運動に変換する機構である。左プランジャ４ｃＬは、
スライド６の左側に連結されている。同様に、右駆動機構４Ｒは、右サーボモータ３Ｒの
回転運動をエキセントリックギヤ、リンク機構を介して右プランジャ４ｃＲの直動運動に
変換する機構である。右プランジャ４ｃＲは、スライド６の右側に連結されている。

なお、図１は、リンク機構を備えたサーボプレス装置を例示しているが、本発明として
は、サーボプレス装置の構造は任意であり、本発明を、通常のクランク機構を備えたサー
ボプレス装置に対して適用してもよい。なお、また図１のサーボプレス装置は、２ポイン
トとなっている「二点プレス」を例示しているが、スライド６と駆動機構４との連結部の
数は任意であり、本発明を、４ポイントの「四点プレス」に適用してもよい。また本発明
を１ポイントの「一点プレス」に適用してもよい。この場合、ポイント間の同期が不要と
なる。

コントローラ３０は、サーボモータ３の回転速度およびトルクが、スライド位置ごとに、
所望する目標値となるようにモータ回転速度およびモータトルクを制御する。この場合、
設定されたスライドモーションに従った駆動指令がサーボモータ３に与えられる。これに
よりサーボモータ３が制御されてスライド６がボルスタ８に向けて下降動作されついで上
昇動作される。この結果、ワークがプレス成形される。

図２（ａ）、（ｂ）は、サーボモータ３のトルク線図を例示している。

また、図３（ａ）は、従来技術１に相当する比較例を示した図である。すなわち、図３
（ａ）は、本発明の制御を行なわずに、設定されたスライドモーションに従った駆動指令
のみをサーボモータ３に与えたときの挙動を示す図で、成形荷重に応じてサーボモータ３
が減速することで不足しているトルクが補充される場合のスライド６の位置、サーボモー
タ３の回転速度ω、成形荷重Ｆの時間変化をタイムチャートにて示している。

図３（ｂ）は第１実施例の制御を行なったときのスライド６の位置、サーボモータ３の
回転速度ω、成形荷重Ｆの時間変化をタイムチャートにて示した図である。図３（ｃ）は、
図３（ａ）の比較例と図３（ｂ）の第１実施例とを成形加工中について対比した図である。

図４は、第１実施例の制御の処理手順をフローチャートにて示している。

本実施例では、設定されたスライドモーションに従いサーボモータ３に与えられる駆動
指令とは別に、ワークの成形加工中に、サーボモータ３のトルクが不足している場合に、
減速指令がサーボモータ３に与えられてサーボモータ３の回転速度を減速させる制御が行
なわれる。

すなわち、前述したように、サーボモータ３で発生可能なトルクＴｍが、成形荷重Ｆａ
を発生させるのに必要なモータトルクＴａに達していない場合は、
Ｔｍ＜Ｔａ（Ｆｍ＜Ｆａ） …（１）
という式が成立する。このとき、サーボモータ３で発生可能なトルクＴｍに応じた仕事量
Ｅｍ（＝Ｆｍ×δ）が、成形加工に必要な仕事量Ｅａ（＝Ｆａ×δ）に対して不足してお
り、不足している仕事量ΔＥａは、
ΔＥａ＝Ｅａ−Ｅｍ＝（Ｆａ−Ｆｍ）×δ …（２）
で求められる。

本実施例では、その不足分の仕事量ΔＥａに相当するトルクＴｂを補充し、不足してい
る仕事量ΔＥａを補完するために、サーボモータ３に減速指令が与えられる。

減速指令による減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍは、サーボモータ３の初速
をωａ、減速幅をΔω、終速をωａ−Δωとすると、
ΔＥｍ＝（１／２）×Ｊ×Δω×（２・ωａ−Δω） …（３）
となる。

よって、次式に示すように、成形加工に必要な仕事量Ｅａ（＝Ｆａ×δ）に対して、不
足している分のエネルギーΔＥａを、減速指令による減速に伴い放出される運動エネルギ
ーΔＥｍで補充するようにすれば、成形荷重による制御下にない減速を伴うことなくプレ
ス成形加工を行うことができる。

ΔＥｍ≧ΔＥａ …（４）
すなわち、ワークの成形加工中に、サーボモータ３で発生するトルクに応じた仕事量Ｅ
ｍとサーボモータ３の減速指令による減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍとを加
算した値が、成形加工に必要な仕事量Ｅａに到達するように、減速指令をサーボモータ３
に与えてサーボモータ３の回転速度を減速させればよい。

本実施例では、ワークをプレス成形加工する前に、サーボモータ３で発生可能なトルク
Ｔｍが、成形荷重Ｆａを発生させるのに必要なモータトルクＴａに達しているか否かを、
つまり上記（１）式（Ｔｍ＜Ｔａ（Ｆｍ＜Ｆａ））が成立しているか否かをオペレータが判
断して、減速指令を与えるべきか否かを判断するようにしている。なお、上記（１）式（Ｔ
ｍ＜Ｔａ（Ｆｍ＜Ｆａ））が実際に成立しているか否かは、スライド６の上金型９がワーク
に当接してワークが変形し始めなければわからない。このため上記判断は、オペレータの
決定に委ねられることになる。なお、実現可能であれば、この判断をセンサ等を用いて自
動的に行うようにしてもよい。

上記（１）式（Ｔｍ＜Ｔａ（Ｆｍ＜Ｆａ））が成立していると判断されると、スイッチ等
を操作するなどしてコントローラ３０は、「減速指令出力」の状態に設定される。

コントローラ３０が「減速指令出力」に設定されると、成形加工が開始された後所定の
タイミングで、コントローラ３０からサーボモータ３に対して所定の時間ΔＳ内に所定の
減速幅Δωで減速せよとの減速指令が与えられる（ステップ１０１）。

サーボモータ３は、目標回転速度ωｄと実際の回転速度ωとの偏差が零になるように制
御され、所定の減速幅Δωまで所定時間ΔＳ内に減速される。

減速指令による減速に伴い運動エネルギーΔＥｍ（（３）式）が放出される（ステップ１
０２）。

なお、「減速指令出力」が設定されず、成形加工中に、実際には上記（１）式（Ｔｍ＜Ｔ
ａ（Ｆｍ＜Ｆａ））が成立していなかった場合には、図３（ａ）のＬ１にて示すように、成
形荷重による制御下にない減速を伴うことなくプレス成形加工が行われる。このため成形
加工開始から成形加工終了までの間、サーボモータ３の実際の回転速度ωは目標回転速度
ωｄに追従して変化し、サーボモータ３の回転速度ωは、コントローラ３０による制御下
の状態で正確に安定して調整される。同様に、サーボモータ３のトルクは、コントローラ
３０による制御下の状態で正確に安定して調整される。

また、「減速指令出力」が設定されず、成形加工中に、実際には上記（１）式（Ｔｍ＜Ｔ
ａ（Ｆｍ＜Ｆａ））が成立していた場合には、図３（ａ）のＬ２にて示すように、成形荷重
による減速を伴いプレス成形加工が行われる。このため成形加工中に、サーボモータ３の
目標回転速度ωｄと実際の回転速度ωとの偏差が大きくなり、コントローラ３０によるサ
ーボモータ３の回転速度ωの制御が不安定となる。同様に、コントローラ３０によるサー
ボモータ３のトルクの制御が不安定となる。

これに対して、図２（ａ）に示すように、減速指令によってサーボモータ３が初速ωａ
から終速ωａ−Δωまで減速されて、減速に伴い運動エネルギーΔＥｍ（（３）式）が放出
されると（ステップ１０２）、ワークの成形加工中に、サーボモータ３で発生するトルクＴ
ｍに減速分のトルクＴｃが加算されて、必要なトルクＴａに対して不足している分のトル
クが補充される。このためサーボモータ３で発生するトルクＴｍに応じた仕事量Ｅｍとサ
ーボモータ３の減速指令による減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍとを加算した
値が、成形加工に必要な仕事量Ｅａに到達して、上記（４）式（ΔＥｍ≧ΔＥａ）が満た
された状態となる（ステップ１０３の判断ＹＥＳ）。このとき図３（ｂ）のＬ３にて示すよ
うに、コントローラ３０による減速指令に応じてサーボモータ３は減速されるものの、成
形荷重による制御下にない減速を伴うことなくプレス成形加工が行われる。これにより成
形加工開始から成形加工終了までの間、サーボモータ３の実際の回転速度ωは目標回転速
度ωｄに追従して変化し、サーボモータ３の回転速度ωは、コントローラ３０による制御
下の状態で正確に安定して調整される。同様に、サーボモータ３のトルクＴは、コントロ
ーラ３０による制御下の状態で正確に安定して調整される（ステップ１０４）。

一方、図２（ｂ）に示すように、減速指令によってサーボモータ３が初速ωａから終速
ωａ−Δωまで減速されて、減速に伴い運動エネルギーΔＥｍ（（３）式）が放出されて（ス
テップ１０２）、ワークの成形加工中に、サーボモータ３で発生するトルクＴｍに減速分の
トルクＴｃが加算されたとしても、必要なトルクＴａに対して不足している分のトルクが
補充されないことがある。このときサーボモータ３で発生するトルクＴｍに応じた仕事量
Ｅｍとサーボモータ３の減速指令による減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍとを
加算した値は、成形加工に必要な仕事量Ｅａに到達せず、上記（４）式（ΔＥｍ≧ΔＥａ）
が満たされない状態となる（ステップ１０３の判断ＮＯ）。このとき図３（ｂ）のＬ４にて
示すように、コントローラ３０による減速指令に応じてサーボモータ３が減速されるとと
もに、更に成形荷重による減速を伴ってプレス成形加工が行われることになる。このため
成形加工中に、サーボモータ３の目標回転速度ωｄと実際の回転速度ωとの偏差が大きく
なるおそれがある。ここで、図３（ｃ）を併せ参照して、比較例と第１実施例とを対比す
る。

比較例の場合には、図３（ｃ）のＬ２にて示すように、成形荷重による減速を伴いプレ
ス成形加工が行われるため、成形加工中、サーボモータ３の回転速度ωの減速変動分Δω
１は、コントローラ３０による制御下にない。このためサーボモータ３の目標回転速度ω
ｄと実際の回転速度ωとの偏差が大きくなり、コントローラ３０によるサーボモータ３の
回転速度の制御が不安定となる。同様に、コントローラ３０によるサーボモータ３のトル
クＴの制御が不安定となる。これに対して、図３（ｃ）のＬ４にて示すように、第１実施
例の場合には、成形加工中、サーボモータ３の回転速度の減速変動分Δωは、成形荷重に
よる減速変動分Δω２を含んでいるものの、その減速変動分Δω２は、コントローラ３０
による減速指令による減速変動分Δω３では足りないトルクを補うだけの量であり、比較
例の場合の減速変動分Δω１よりも、成形荷重による減速変動が緩和されている。このた
め成形加工中に、サーボモータ３の目標回転速度ωｄと実際の回転速度ωとの偏差は大き
くなるものの、比較例と比べた場合、偏差は小さく、コントローラ３０によるサーボモー
タ３の回転速度ωの制御が大きく不安定になることはない。同様に、コントローラ３０に
よるサーボモータ３のトルクＴの制御が大きく不安定になることはない（ステップ１０５）。

以上のように、本第１実施例によれば、ワークの成形加工中に、サーボモータ３のトル
クが不足している場合に、減速指令をサーボモータ３に与えてサーボモータ３の回転速度
を減速させて、減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍによりその不足分のトルクを
補充するようにしたので、サーボモータ３のトルク容量が小さい場合でも大きな成形荷重
に対応できる。このためサーボモータ３が小型化されるとともに、電源の小型化、プレス
装置の小型化を促進できる。

また、成形加工中、サーボモータ３の回転速度ωの減速変動は、コントローラ３０によ
る制御下にあるため、サーボモータ３の回転速度ωの制御およびトルクＴの制御を安定し
て行なうことができる。このようにサーボモータ３のトルクＴと回転速度ωは、成形加工
中、コントローラ３０により制御された状態となるため、
ａ）成形加工中、スライド６を駆動する各ポイント間の同期、つまり左サーボモータ４Ｌ
と右サーボモータ４Ｒとの同期並びに左駆動機構４Ｌと右駆動機構４Ｒとの同期を保持す
ることができる、
ｂ）成形加工中、サーボプレス装置１にワークを搬送する送り装置など、サーボプレス装
置１の付帯装置の動きとの同期を保持することができる、
といった効果が得られる。

また、本第１実施例によれば、減速指令によってワークの成形加工域で成形速度が遅く
なるため、
ｃ）ワークを成形性よく加工できるようになる、
ｄ）加工熱が小さくなるので、プレス成形加工のサイクル時間を短くすることが可能とな
る、
ｅ）成形音が下がる、
ｆ）金型への負荷が軽減され、金型寿命が延びる、
といった効果が得られる。

（第２実施例）
上述した第１実施例は、予め求めておいた減速幅Δωだけサーボモータ３を減速すると
うものであり、実際にはサーボモータ３の減速指令による減速に伴い放出される運動エネ
ルギーΔＥｍによって成形加工に必要な仕事量Ｅａの不足分を補えるか否か、つまりステ
ップ１０３の判断（ΔＥｍ≧ΔＥａ）が成立するか否かは、スライド６の上金型９がワー
クに当接してみなければわからない。

そこで、本第２実施例では、ステップ１０３の条件（ΔＥｍ≧ΔＥａ；（４）式）を判断
するパラメータをフィードバックして、そのフィードバック結果に応じて、ステップ１０
３の条件（ΔＥｍ≧ΔＥａ；（４）式）が成立するまで、サーボモータ３に減速指令を与え
続け減速を継続させて、サーボモータ３の減速指令による減速に伴い放出される運動エネ
ルギーΔＥｍで成形加工に必要な仕事量Ｅａの不足分を確実に補えるようにするものであ
る。

すなわち、本第２実施例では、設定されたスライドモーションに従いサーボモータ３に
与えられる駆動指令とは別に、ワークの成形加工中に、サーボモータ３で発生するトルク
Ｔｍに応じた仕事量Ｅｍとサーボモータ３の減速指令による減速に伴い放出される運動エ
ネルギーΔＥｍとを加算した値が、成形加工に必要な仕事量Ｅａに到達するまで、減速指
令をサーボモータ３に与え続けてサーボモータ３の回転速度を減速させ続けるようにする
制御が行なわれる。

ここで、実現可能であれば、ステップ１０３の条件（ΔＥｍ≧ΔＥａ；（４）式）が成立
しているか否かをセンサ等の検出結果から自動的に判断し、ステップ１０３の条件（ΔＥ
ｍ≧ΔＥａ；（４）式）が成立するまで、ステップ１０１、１０２、１０３の処理を繰り返
し実行してサーボモータ３に減速指令を与え続け減速を継続させるような実施が考えられ
る。

しかし、実際には、ステップ１０３の条件（ΔＥｍ≧ΔＥａ；（４）式）が成立している
か否かをセンサの検出結果から直接的に判断することは難しい。ここで、ステップ１０３
の条件（ΔＥｍ≧ΔＥａ；（４）式）が成立し、サーボモータ３の減速指令による減速に伴
い放出される運動エネルギーΔＥｍで成形加工に必要な仕事量Ｅａの不足分を補えるよう
になったときは、成形荷重による減速変動分が最小となっておりサーボモータ３の回転速
度の減速変動分はコントローラ３０による制御下にあり、サーボモータ３の目標回転速度
ωｄと実際の回転速度ωとの偏差は所定のしきい値以下（たとえば零）に収まっているは
ずである。

そこで、本第２実施例では、設定されたスライドモーションに従いサーボモータ３に与
えられる駆動指令とは別に、ワークの成形加工中に、サーボモータ３の目標回転速度ωｄ
と実際の回転速度ωとの偏差が所定のしきい値以下に収まるまで、減速指令をサーボモー
タ３に与えてサーボモータ３の回転速度を減速させることで、ステップ１０３の条件（Δ
Ｅｍ≧ΔＥａ；（４）式）を成立させようとするものである。

図５に、第２実施例の処理手順のフローチャートを示す。なお、第２実施例においても
装置構成は第１実施例と同様である。

同図５に示すように、プレス成形加工が開始されると、サーボモータ３の目標回転速度
ωｄと実際の回転速度ωとの偏差が求められる（ステップ２０１）。つぎに、偏差の絶対値
が所定のしきい値以下であるか否かが判断される（ステップ２０２）。偏差の絶対値が所定
のしきい値以下のときには（ステップ２０２の判断ＹＥＳ）、ステップ１０３の条件（ΔＥ
ｍ≧ΔＥａ；（４）式）が成立しているとし、処理を終える。

偏差の絶対値が所定のしきい値よりも大きいときは（ステップ２０２の判断ＮＯ）、サー
ボモータ３の発生トルクＴｍが、必要なトルクＴａに対して不足している場合（（１）式成
立）であるため、減速指令がサーボモータ３に与えられる。これにより減速によるエネル
ギーΔＥｍが発生して、トルク不足が減速トルクで補充される。そして、サーボモータ３
で発生するトルクＴｍに応じた仕事量Ｅｍに、サーボモータ３の減速指令による減速に伴
い放出される運動エネルギーΔＥｍが加算されて、成形の仕事量Ｅａの不足分が補充され
る（ステップ２０３）。

つぎに、再度、ステップ２０１と同様に偏差を求める処理が行われ偏差の絶対値が前回
の値よりも大きくなったか否かが判断される（ステップ２０４）。 偏差の絶対値が前回の
値よりも大きくなった場合には（ステップ２０４の判断ＹＥＳ）、減速幅Δωを増分した減
速指令をサーボモータ３に与え、サーボモータ３の回転速度ωを更に減速させる（ステッ
プ２０５）。以下、ステップ２０４に戻り、偏差の絶対値が前回の値以下になる（ステップ
２０４の判断ＮＯ）まで、ステップ２０４、ステップ２０５の処理が繰り返し行なわれる。

偏差の絶対値が前回の値以下になる（ステップ２０４の判断ＮＯ）と、ステップ２０２
に戻り、偏差の絶対値が所定のしきい値以下であること（ステップ２０２の判断ＹＥＳ）
を条件に、つまりサーボモータ３で発生するトルクＴｍに応じた仕事量Ｅｍとサーボモー
タ３の減速指令による減速に伴い放出される運動エネルギーΔＥｍとを加算した値が、成
形加工に必要な仕事量Ｅａに到達したことを条件に、処理を終える。

以上のように本第２実施例によれば、確実に、減速指令による減速によって放出される
運動エネルギーΔＥｍにて、成形加工に必要な仕事量Ｅａの不足分を補うことができる。

これにより確実に、成形荷重による制御下にない減速を伴うことなくプレス成形加工が行
われる。この結果、サーボモータ３の回転速度ωは、確実にコントローラ３０による制御
下の状態となり、正確に安定して調整される。同様に、サーボモータ３のトルクＴは、確
実にコントローラ３０による制御下の状態となり、正確に安定して調整される。

図１は、第１実施例のサーボプレス装置および制御装置としてのコントローラを示した図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、サーボモータのトルク線図を例示した図である。 図３（ａ）は、従来技術１に相当する第１実施例の比較例を示した図で、本発明の制御を行なわずに成形荷重に応じてサーボモータが減速することで不足しているトルクが補充される場合のスライドの位置、サーボモータの回転速度、成形荷重の時間変化をタイムチャートにて示した図であり、図３（ｂ）は第１実施例の制御を行なったときのスライドの位置、サーボモータの回転速度、成形荷重の時間変化をタイムチャートにて示した図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）の比較例と図３（ｂ）の第１実施例とを成形加工中について対比した図である。 図４は、第１実施例の制御の処理手順をフローチャートにて示した図である。 図５は、第２実施例の制御の処理手順をフローチャートにて示した図である。

符号の説明

１ サーボプレス装置、６ スライド、３０ コントローラ

Claims (1)

1. サーボモータによってスライドを駆動しワークを成形加工するサーボプレス装置の制御装置であって、
   設定されたスライドモーションに従い駆動指令をサーボモータに与えるとともに、
   この駆動指令とは別に、
   ワークの成形加工中に、サーボモータの目標回転速度と実際の回転速度との偏差が所定
   のしきい値以下に収まるまで、減速指令をサーボモータに与えてサーボモータの回転速度
   を減速させること
   を特徴とするサーボプレス装置の制御装置。

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