JP5892995B2 - プレス機械の運転方法およびプレス機械の制御装置 - Google Patents
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Description
図1は本実施形態のプレス機械10の制御装置11を説明するためのブロック図である。まず、プレス機械10について説明する。この例では、プレス機械10はクランクプレスである。サーボモーター4の軸4Sに接続されたギヤ8にメインギヤ9が噛み合わされ、メインギヤ9にはクランク機構(クランク軸3、コネクティングロッド2)が接続されている。プレス機械10は、クランク機構によりスライド1を静止側のボルスタ7に対して昇降可能に形成されている。
次に、制御装置11の構成について説明する。制御装置11は、サーボモーター4を駆動することでプレス機械10を制御する。図1のように、制御装置11は、インバーター部20、エネルギー蓄積部30、指令生成部40を含む。
図2は、指令生成部40の詳細な構成を説明する図である。指令生成部40は位置制御部42、速度制御部46、微分器48を含む。位置制御部42は、上位のプレス機械制御
部からの角度指令70、および位置検出器5からの検出信号74を受け取る。位置制御部42は、例えば角度指令70に基づいてサーボモーター4が目標とする回転位置(目標回転位置θTとする)を演算する。そして、目標回転位置θTと検出信号74に基づく回転位置θとに基づいて速度指令50を生成する。
図3(A)〜図3(C)はDCバス電圧60の電圧低下の影響、弱め界磁電流による合成電圧の変化を説明する図である。まず、図3(A)は、弱め界磁電流Idをゼロとしてトルク電流Iqのみを流してサーボモーター4を制御した場合(いわゆるid=0制御の場合)を示す。
電圧60が低下した場合を示す。DCバス電圧60の低下によって、合成電圧E1Sが、図3(A)の場合に比べて小さい半円の範囲内に含まれるように制限される。このとき、合成電圧E1Sの各成分A1S、A2S、A3Sも小さくなり、トルク電流Iqやサーボモーター4の回転速度ωも図3(A)の場合に比べて小さくなる。すると、例えばスライド1の速度が低下し、スライド1が指令に追従できないといった問題を生じ得る。
図4は、本実施形態の制御装置11が行うプレス機械10の運転方法を説明するフローチャートである。本実施形態では、特に速度制御部46がこれらの処理を実行する。まず、速度制御部46は、速度指令50に基づいて原トルク指令を取得する(S10)。ここで、原トルク指令は、id=0制御を前提として演算されるトルク電流Iq、弱め界磁電流Idである。原トルク指令では、弱め界磁電流Idはゼロに設定されている。本実施形態では速度制御部46が原トルク指令を演算で求めるが、速度制御部46が外部から原トルク指令を取得してもよい。速度制御部46は、以下に説明するようにプレス機械10のスライド1の位置から運転状況を判断して、原トルク指令を調整し、必要に応じて弱め界磁制御に切り替える。
、DCバス電圧60が低下する可能性があるが、スライド1の速度の追従性が低下するとしても、利用できるエネルギーをプレス加工の実行に向けることが好ましい。つまり、スライド1が加工域にある場合には、トルクが大きく低下することを回避したいため、id=0制御を選択することが好ましい。すると、原トルク指令の弱め界磁電流Idを調整する必要はないため、その調整量である「Id修正値」をゼロに設定する(S42)。
図5、図6は、それぞれ比較例、本実施形態でのスライド1の速度の追従性を説明する図である。まず、図5は、常にid=0制御を行った場合(比較例)のシミュレーション結果を表す。図5において、一点鎖線EbはDCバス電圧60、点線Viはスライド1の指令、太い実線Vaはスライド1の速度、実線Iqiはトルク電流Iq、点線Iqaは実際の検出値であるトルク電流Iqr、太い点線Idaは修正後の弱め界磁電流Idをそれぞれ表す。
加工による負荷のために低下している。比較例では、弱め界磁電流Id(太い点線Ida)は常に0であり、DCバス電圧60の低下によってスライド1の速度(太い実線Va)が低下する。したがって、スライド1が加工域から出ても、スライド1の速度は、スライド1の指令(点線Vi)よりも遅く、追従していない(領域R0の左部分)。また、DCバス電圧60が回復してくると、スライド1の速度も回復するが、スライド1の指令(点線Vi)に対して大きなオーバーシュートを生じており(領域R0の右部分)、やはり指令に追従していない。
軸、5 位置検出器、7 ボルスタ、8 ギヤ、9 メインギヤ、10 プレス機械、11 制御装置、20 インバーター部、21 交流電源、30 エネルギー蓄積部、31 コンバーター部、32 コンデンサー、40 指令生成部、42 位置制御部、46
速度制御部、48 微分器、50 速度指令、52 位置判定信号、54 トルク指令、60 DCバス電圧、70 角度指令、74 検出信号、Id 弱め界磁電流(d軸電流)、Iq トルク電流(q軸電流)
Claims (4)
- モーターの回転に応じてスライドが昇降可能に形成されたプレス機械の運転方法であって、
前記スライドの位置を算出するスライド位置算出ステップと、
前記スライドの位置が加工域に含まれるか否かを判定する判定ステップと、
前記モーターへのトルク指令を生成するトルク指令生成ステップと、を含み、
前記トルク指令生成ステップにおいて、
前記スライドの位置が加工域に含まれると判定した場合に、界磁弱め制御が実行されず、
前記スライドの位置が前記加工域に含まれないと判定した場合に、前記界磁弱め制御が実行され得る、プレス機械の運転方法。 - 前記界磁弱め制御は、
前記モーターの界磁を弱めるための弱め界磁電流を、トルク電流の偏差に応じた大きさで与える、請求項1に記載のプレス機械の運転方法。 - 前記トルク指令生成ステップにおいて、
前記スライド位置算出ステップで算出された前記スライドの位置が前記加工域に含まれないと判定した場合であって、かつトルク電流の偏差が所定の値以上である場合に、前記界磁弱め制御が実行される、請求項1または2に記載のプレス機械の運転方法。 - モーターの回転に応じてスライドが昇降可能に形成されたプレス機械の制御装置であって、
前記スライドの位置を算出する位置制御部と、
前記モーターへのトルク指令を生成する速度制御部と、
前記スライドの位置が加工域に含まれるか否かを判定する判定部と、
を含み、
前記速度制御部は、
前記スライドの位置が加工域に含まれると判定された場合に、界磁弱め制御を実行せず
、
前記スライドの位置が前記加工域に含まれないと判定された場合に、前記界磁弱め制御を実行し得る、プレス機械の制御装置。
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