JPH02262884A

JPH02262884A - サーボモーターを駆動源とする加圧装置

Info

Publication number: JPH02262884A
Application number: JP1081787A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Takahashi; 歩高橋
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1990-10-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】利用産業分野この発明は、サーボモーターを駆動源とするプレスなど
の加圧装置に係り、プレスダイの駆動源にサーボモータ
ーを用いて、速度制御、位置制御を行う制御系と加圧力
、すなわちサーボモーターのトルク制御を行う制御系の
２系統を備え、これを自動切換させることにより、高精
度の加圧力制御を行う加圧装置に関する。

背景技術近年、ＮＣ工作機械に代表されるように、サーボモータ
ーを数値制御する方法により多機能、高精度、高生産性
等の高付加価値を持たせた工作機械システムが主流を占
めつつある。

例えば、タレットパンチプレス装置の金型保持装置にお
いて、上下の金型ホルダーを１つのサーボモーターで駆
動させることにより、金型の位置決めを正確に制御する
技術が提案（特開昭５５−３３８８８号公報、特開昭５
７−１２４５２７号公報）されている。

また、ＡＣサーボモーターで移動プラテンを駆動し、移
動プラテンと上型と相対位置を検出し、相対位置が所望
のプレス圧に相当する相対位置となるようモーターを制
御することにより、プレス圧を調整可能にした半導体素
子用樹脂封止装置が提案（特開昭６１−１８５９３５号
公報）され、さらに、トルク伝達系を制御したり、タイ
バーの歪からプレス圧を検知しプレス圧力を調整可能と
なした同装置も提案（特開昭６１−１８５９３６号公報
、特開昭６１−１８５９３８号公報）されている。

今日では種々の工作機械や産業用ロボットには、サーボ
モーターを各種センサーと組合せて所要の可動部の位置
制御に用いることが常識的に行なわれるようになり、さ
らに制御方法の改良が進み、産業ロボットの如き多軸制
御を行うもの（特開昭６４−４２７０３号公報）、サー
ボモータの回転角をフィードバックする際に位置の変化
量を検知して高精度の制御をおこなう方法において、原
点復帰を容易にした制御装置（特開昭６４−４６１１３
号公報）、一般的な比例、積分、微分の組み合せによる
線型サーボ制御方法にかえて、非線型サーボ制御方法（
特開昭６４−４２７１３号公報）も提案されている。

従来技術の問題点ところで、上述したサーボモーターは、主として位置制
御のために用いられており、プレス装置等の加圧力制御
が必要とされる装置の駆動源としては油圧駆動方式が主
流でありサーボモータ一方式は使用されていない。

サーボモーターを駆動源とするプレス装置が得られると
、■位置及び速度制御は油圧に比して容易かつ、安価に
高精度化できる■パワーユニットを必要としないため省
スペース化を図ることができる■油もれに起因するトラ
ブルから解放されるなどの利点が予想できるが、これま
で何等の提案がなされていなかった。

前記半導体素子用樹脂封止装置は、サーボモーターを駆
動源とするが、可動板の移動速度、位置を自在に制御で
きず、さらに上下型が接触した後加圧が開始されるまで
に瞬間的なサージ力が発生ずる可能性がある。

したがって、前記従来装置は、サーボモーターを駆動源
とするが、型締め程度の作業しができない問題があった
。

この発明は、かかる現状に鑑み、可動板の移動速度、位
置を自在に制御でき、がっ高精度の加圧力制御が可能で
、より高度な制御が要求される射出成形工程にも使用可
能なサーボモーターを駆動源とする加圧装置の提供を目
的としている。

発明の概要この発明は、少なくとも１つの可動板の移動にサーボモーターを用い
た加圧装置において、モーター内蔵のエンコーダーからの回転軸信号と、可動
板に付設した所要原点からの移動位置を検出するリニア
スケールからの変位信号を使用して、可動板の位置及び
速度の制御を行う速度制御手段と、少なくとも可動板に付設して負荷を検出するロードセル
からの信号にて、設定した加圧力と現在の実加圧力とを
比較してサーボモーターの回転を制御するトルク制御手
段を有し、加圧に際し、速度制御系からトルク制御系への切換を、
モータートルク電圧又はロードセル電圧を比較器で基準
電圧と比較し、設定基準値を越えた時とすることを特徴
とするサーボモーターを駆動源とする加圧装置である。

発明の効果この発明は、例えば、プレス装置において、速度、位置
制御系とトルク制御系の２系統制御を行うため、速度、
位置制御系の領域では、ＮＣプログラムにより任意の位
置、速度の設定が可能であり、その速度制御も従来の如
き高速、低速の２段のみならず、多段に設定でき、また
、トルク値の設定も０から無段階に設定、制御でき、サ
ージ力の発生がない。

さらに、この発明による装置では可動板の位置、速度、
及び加圧力の制御が高度にかつ高精度で実施できるため
、例えば、射出工程に利用できる。

発明の図面に基づく開示第１図はこの発明による加圧装置の制御系を示すブロッ
ク図である。

第２図はこの発明による加圧装置のトルク制御系アンプ
を示す回路図である。

胆以下、プレス装置に適用した場合を説明する。

プレス装置（１）は、ＡＣサーボモーター（７）の動力
を減速機（６）を介してボールネジ（５）の回転として
伝達される左回動板（３）が、ボールネジナツト（２）
を介してガイドボール（４）に平行移動する構成からな
る。

さらに、可動板（３）にはその位置検出のためのリニア
スケール（１１）と、負荷検出のためのロードセル（２
１）が付設されている。

また、ＡＣサーボモーター（７）にはその回転軸制御の
ためのロータリーエンコーダー（８）とブレーキユニッ
ト（９）が設けである。

ここでは、可動板（３）の位置及び速度制御には、ＡＣ
サーボモーターのエンコーダー（８）からのフィードバ
ック信号を利用したクローズトループ制御を行う。又、
原点検出、オーバートラベル検出及び、絶対位置検定用
にリニアスケール（１１）が設けである。

さらに、この発明の特徴であるトルク制御には、可動板
（３）に取付けたロードセル（２１）からのフィードバ
ック信号を利用したクローズトループ制御を行う。

なお、モーターへの指令電流のみをコントロールするオ
ープンループ制御を切換スイッチにて選択し制御するこ
とも可能である。

前記各制御方式の切換及び作動パターンの変更は、サー
ボコントローラー（１５）のＮＣプログラムを変更する
ことにより行う。

例えば、停止時間、加圧時間は、制御盤面に取付けの外
部タイマーの設定にて決定したり、加圧力を、制御盤面
に取付けたボリュームにより調整できる。

また、その他の付加的な機能として、手動モードでのイ
ンチング作動機能、原点復帰機能、非常停止機能を有す
る。

作用かかる２系統の制御系の作用をブロック図及び回路図に
基づいて、個々の構成を詳述しながら説明する。なお、
線図中の作動切換点、作動速度、停止位置は、ＮＣプロ
グラムにて決定される。

リニアスケール（１１）からの信号は、リニアスケール
アンプ（１０）により位置表示器（１２）に表示され、
さらにその出力は微分器（１３）で微分されて速度表示
器（１４）に表示される。

ロータリーエンコーダー（８）からの回転軸信号は、サ
ーボコントローラー（１５）に入力され、位置表示器（
１８）の表示の他、所要の演算の後ＡＣサーボドライバ
ー（１６）に速度、位置の指令を行う。

また、サーボコントローラー（１５）は、データー人力
機（工９）やシーケンサ−（エフ）から制御される。

ロードセル（２１）からの信号は、ロードセルアンプ（
２０）で、負荷標示器（２２）に表示された後、第２図
に詳細な回路を示すトルク制御アンプ（２３）に入力さ
れ、トルク制御ボリューム（２４Ｘ２５）にて設定され
た目標値と比較演算され、トルク制御信号がＡＣサーボ
ドライバー（１６）に出力される。

ＡＣサーボドライバー（１６）は、前記の速度、位置制
御信号、トルク制御信号を受けてＡＣサーボモーター（
７）の電圧制御を行う。

従って、この発明による制御系の機能を説明すると、 ■速度制御 ■位置制御 ■クローズトループトルク制御又は、オープンループト
ルク制御を行うことができる。

トルク制御アンプ（２３）は回路図に示す如く、アンプ
の増幅段は、積分補償＋比例制御であり、速度、位置制
御からトルク制御へ自動切換えができる。

速度、位置制御からトルク制御に切換えるタイミングは
、被加圧物に接触しロードセル（２１）より信号が出力
され始めるポイントである。

すなわち、ロードセル（２１）電圧を比較器で所定の基
準電圧と比較し、基準値を越えたポイントを力制御への
切換点としている。

また、オープンループ制御する場合は、被加圧物に接触
しモータートルクが増加を開始するポイントで切換え、
比例制御するとよい。

この発明の制御系において、無負荷時の速度・位置制御
は、目標制御域全体にわたり良好な特性が得られる。

例えば、位置制御にて停止中に、外部より負荷が加わっ
た場合、例えば、パルス状の外乱が加わってもＡＣサー
ボドライバー（１６）からの出力指令がそれに応じて増
加し、所定の位置を保持する。

例えば、この発明による装置においては位置。

速度の検出にモーター内臓のロータリーエンコーダーを
使用し、直接可動板の変移を検出していないが、機械系
全体の剛性を強化することにより、モーター自体の停止
精度と同等の停止精度が得られる。もちろん、位置検出
の手段として、ロータリーエンコーダーからの信号では
なく可動板に取付けたリニアスケールを使用する事も可
能である。

トルク制御系は、外乱のない場合は、前述のオープンル
ープ制御を行うと、若干のオーバーシュートはあるがほ
ぼ良好な特性が得られる。

しかし、設定荷重に対するばらつき、及びヒステリシス
が存在する。

ところが、前述のクローズトループのトルク制御を行う
と、オーバーシュート、アンダーシュートのない良好な
特性であり、例えば、最大トルク値と同等の外乱をパル
ス状に与えても、フィードバック機能が作動しＡＣサー
ボモーターへの指令電圧を調整して荷重を一定に保持し
、設定値に肘するばらつきは、最大０．１％程度であり
、また、ヒステリシスも検出できない程度であった。

籾米この発明の加圧装置は、駆動源にサーボモータを利用し
て速度、位置、トルクの３種の制御が可能となり、従来
の油圧制御システムとの比較して■位置及び速度制御は
容易かつ高精度化できる。

■油圧のパワーユニットを必要としないため省スペース
であり、作動液を必要としないため油洩れはなく装置が
クリーンとなる。

■トルク制御は、油圧による荷重制御の場合は、過渡特
性を油圧機器側で、例えばオリフィスを挿入したリアキ
ュムレータを利用する等、容易に調整できるとされてい
る。

しかし、ＡＣサーボモータを使用する場合、この調整は
制御アンプ側でしか行なえないが、用途や負荷の状態を
充分検討しアンプの特性を広範囲で調整可能、あるいは
特定化することにより、油圧と同様にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による加圧装置の制御系を示すブロッ
ク図である。第２図はこの発明による加圧装置のトルク制御系アンプ
を示す回路図である。１・・・プレス装置、２・・・ポールネジナツト、３・
・・可動板、４・・・ガイドポール、５・・・ポールネ
ジ、６・・・減速機、７・・・ＡＣサーボモーター、８
・・・ロータリーエンコーダー、９・・・ブレーキユニ
ット、１０・・・リニアスケールアンプ、１１・・・リ
ニアスケール、１２．１８・・・位置表示器、１３・・
・微分器、１４・・・速度表示器、１５・・・サーボコ
ントローラー、１６・・・ＡＣサーボドライバー１７・
・・シーケンサ−１１９・・・データー人力機、２０・
・・ロードセルアンプ、２１・・・ロードセル、２２・
・・負荷表示器、２３・・・トルク制御アンプ、２４．
２５・・・トルク制御ボリューム。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくとも１つの可動板の移動にサーボモーターを用い
た加圧装置において、モーター内蔵のエンコーダーからの回転軸信号と、可動
板に付設した所要原点からの移動位置を検出するリニア
スケールからの変位信号を使用して、可動板の位置及び
速度の制御を行う速度制御手段と、少なくとも可動板に付設して負荷を検出するロードセル
からの信号にて、設定した加圧力と現在の実加圧力とを
比較してサーボモーターの回転を制御するトルク制御手
段を有し、加圧に際し、速度制御系からトルク制御系への切換を、
モータートルク電圧又は、ロードセル電圧を比較器で基
準電圧と比較し、設定基準値を越えた時とすることを特
徴とするサーボモーターを駆動源とする加圧装置。