JPH05177510A - サーボシステムの負荷量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重量検出装置を別に設けることなく負荷量を
検出する。 【構成】 サーボシステムの負荷量検出装置は、溜まり
パルス検出回路５６と、負荷量検出手段とを備えてい
る。溜まりパルス検出回路５６は、サーボシステムにお
ける駆動部の指令値に対する実際の移動量の遅れ（溜ま
りパルス）を検出する。負荷量検出手段は、溜まりパル
ス検出回路５６の検出結果に基づいて、キャリッジの負
荷量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーボシステムの負荷
量検出装置、特に、サーボシステムにおける駆動部の負
荷量を検出するサーボシステムの負荷量検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】サーボシステムは、工作機械のテーブル
制御等に広く用いられている。サーボシステムにおいて
は、たとえば、時間−速度特性が台形状となるような速
度指令を所定周波数の指令パルスで与え、与えられた指
令パルスでモータを駆動する。また、モータの回転位置
をロータリーエンコーダ等で検出し、そのフィードバッ
ク信号と指令値との偏差を求め、その偏差がなくなるよ
うに制御している。このようなサーボシステムでは、通
常、加減速時に溜まりパルスが生じる。溜まりパルスは
指令値と実際のモータの回転位置とのずれを示してお
り、指令が入力されてから実際にモータが移動するまで
の遅れを示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のサーボシステ
ムでは、負荷の変動により溜まりパルスが増減し、サイ
クルタイムが変動することがある。これを防止するため
に、負荷の変動をたとえばワークの重量検出により把握
し、その負荷に応じてゲインを制御してモータを駆動す
ることが考えられる。しかしながら、負荷を重量によっ
て検出するためには別に重量の検出装置が必要となり、
装置構成が複雑になる。

【０００４】本発明の目的は、重量検出装置を別に設け
ることなく簡単な構成で負荷量を検出することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るサーボシス
テムの負荷量検出装置は、遅れ検出手段と、負荷量検出
手段とを備えている。遅れ検出手段は、サーボシステム
における駆動部の指令値に対する実際の移動量の遅れを
検出する。負荷量検出手段は、遅れ検出手段の検出結果
に基づいて、駆動部の負荷量を検出する。

【０００６】

【作用】本発明においては、駆動部の指令値に対する実
際の移動量の遅れが遅れ検出手段により検出される。遅
れ検出手段の検出結果は負荷量に応じて変化するので、
遅れ検出手段の検出結果に基づいて、負荷量検出手段に
より駆動部の負荷量を簡単に検出できる。

【０００７】このようにして負荷量を検出すると、たと
えばその負荷量に応じてモータの駆動電流のゲインを変
更し、重負荷のときにはゲインを高くし、軽負荷のとき
にはゲインを低くして遅れを一定の値に制御し、サイク
ルタイムの変動を防止することができる。

【０００８】

【実施例】図１及び図２は、本発明の一実施例を採用し
た工作機械としてのパンチプレス機を示している。図に
おいて、パンチプレス機１は、主に、下部フレーム２
と、下部フレーム２の上方に配置された上部フレーム３
と、これらを後方で支持するスロート部４とから構成さ
れている。

【０００９】下部フレーム２の上面中央には、固定テー
ブル１０が配置されている。また、下部フレーム２の上
面両側部には、１対のガイドレール５，６が配置されて
いる。ガイドレール５，６上には、キャリッジ７が、奥
行き方向（Ｙ軸方向）に移動可能に配置されている。キ
ャリッジ７には、固定テーブル１０の両側方に配置され
た移動テーブル８，９が固定されている。キャリッジ７
には、板材１１を把持するための１対のワークホルダ１
３，１４が装着されたクロススライド１５が、左右方向
（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられている。

【００１０】キャリッジ７をＹ軸方向に移動させる移動
機構は、移動テーブル９の下方に配置されている。キャ
リッジ７の移動機構は、サーボモータ１６と、これに連
結されたボールねじ１７と、ボールねじ１７に螺合する
ボールナット１８とから構成されている。ボールナット
１８は移動テーブル９の下面に固定されている。一方、
クロススライド１５をＸ軸方向に移動させる移動機構
は、キャリッジ７内に配置されている。クロススライド
１５の移動機構は、キャリッジ７の左端部に配置された
サーボモータ２０と、これに連結されたボールねじ２１
と、ボールねじ２１に螺合するボールナット２３とから
構成されている。ボールナット２３はクロススライド１
５に固定されている。

【００１１】上部フレーム３には、複数のパンチが装着
される上タレット１２が回転可能に設けられている。ま
た、上部フレーム３内には図示しないクランク機構によ
り昇降するパンチヘッドが設けられている。一方、下部
フレーム２側には、複数のダイが装着される下タレット
２２が配置されている。これらの上タレット１２や下タ
レット２２等によって加工部が構成されており、その加
工位置は、図２のＡである。

【００１２】スロート部４の側部には、コントロールパ
ネル３０が配置されている。コントロールパネル３０に
は、入力キーボード３１、ＣＲＴ３２、テープリーダ３
３等が配置されている。スロート部４内には、図３に示
すような制御部４０が配置されている。制御部４０は、
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロコン
ピュータを備えている。制御部４０には、キーボード３
１、テープリーダ３３、及びＣＲＴ３２が接続されてい
る。また、制御部４０には、サーボ制御部４１，４２及
び他の入出力部が接続されている。サーボ制御部４１に
は、サーボモータ１６及びサーボモータ１６の回転位置
を検出するためのロータリーエンコーダ（ＰＧ）３５が
接続されている。サーボ制御部４２には、サーボモータ
２０及びその回転位置を検出するロータリーエンコーダ
（ＰＧ）３６が接続されている。

【００１３】サーボ制御部４１（４２）には、図４に示
すように制御部４０から入力指令パルス、ゲイン信号及
びリセット信号が与えられる。またサーボ制御部４１
（４２）からは、位置決め完了信号、溜まりパルス検出
信号及びフィードバックパルスが制御部４０に与えられ
る。入力指令パルスはパルス処理部４３に与えられる。
ここで処理された入力指令パルスは周波数／電圧（Ｆ／
Ｖ）変換器４４と偏差カウンタ４５とに与えられる。Ｆ
／Ｖ変換器４４では、入力指令パルスをアナログ電圧に
変換する。また偏差カウンタ４５は入力パルスを積算す
る。偏差カウンタ４５の出力はＤ／Ａ変換器４６を介し
て加減算器４７に与えられる。また、加減速器４７には
Ｆ／Ｖ変換器４４の出力も与えられ、それらが加算され
る。加減算器４７の出力はアンプ４８、減算器４９、ア
ンプ５１及びパワーユニット５２を介してサーボモータ
１６（２０）に与えられる。

【００１４】ロータリーエンコーダ３５（３６）の出力
（エンコーダパルス）はＰＧ基板５３を介して偏差カウ
ンタ４５に与えられる。偏差カウンタ４５では、前述し
たように入力指令パルスを積算するとともに、そこから
エンコーダパルスを減算していく。ここで偏差カウンタ
４５では、入力指令パルスが連続的に入力されていれば
連続動作となり、ある一定の溜まり量（以下、溜まりパ
ルスという）を保っている。そして指令パルスの入力を
止めると、偏差カウンタ４５の溜まりパルスが０になる
までサーボモータ１６（２０）が回転し停止する。偏差
カウンタ４５の出力は位置決め完了回路５５及び溜まり
パルス検出回路５６にも与えられる。位置決め完了回路
５５は、溜まりパルスが０になると、位置決め完了信号
を制御部４０に与える。また、溜まりパルス検出回路５
６は、溜まりパルスを検出し、検出結果を制御部４０に
与える。

【００１５】また、エンコーダパルスはフィードバック
パルスとして制御部４０に与えられるとともに、Ｆ／Ｖ
変換器５４を介して加減算器４７にも与えられる。加減
速器４７では、前述した２つの加算出力からフィードバ
ックパルスに応じたアナログ電圧が減算される。また、
パワーユニット５２の出力は減算器４９にフィードバッ
クされ、電流制御に用いられる。また、制御部４０から
のゲイン信号はゲイン制御部５０に与えられる。ゲイン
制御部５０はゲイン信号に応じたゲインをアンプ４８に
与える。

【００１６】次に制御部４０の制御動作について説明す
る。なお図５及び図６はその制御フローチャートであ
る。パンチプレス機１の図示しないメインスイッチをＯ
Ｎすれば、図５のステップＳ１において、ＲＯＭ内に格
納された制御プログラムをＣＰＵに読み込む等の初期設
定が行われる。次に、ステップＳ２において、テープリ
ーダ３３からＮＣプログラムが読み込まれ、ＲＡＭに格
納される。ステップＳ３では、オペレーターによる作業
開始を待つ。オペレーターが作業開始指令を入力すれ
ば、ステップＳ４に移行する。ステップＳ４では、ＲＡ
Ｍに格納されたプログラムの最初の指令ステップを読み
込む。ステップＳ５〜Ｓ８では、読み込んだ指令ステッ
プの内容を判断する。すなわち、ステップＳ５では加工
指令であるか否かを判断する。ステップＳ６では移動指
令であるか否かを判断する。ステップＳ７では他の指令
であるか否かを判断する。ステップＳ８では終了指令で
あるか否かを判断する。終了指令と判断された場合には
処理を終了する。また終了指令ではないと判断されると
ステップＳ４に戻る。

【００１７】一方、ステップＳ５で加工指令と判断され
るとステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、加工
指令に応じた加工が行われる。ステップＳ６で移動指令
と判断された場合にはステップＳ１０に移行する。ステ
ップＳ１０では図６に示す移動処理が実行される。ここ
ではまずステップＳ２１で、入力指令パルスをサーボ制
御部４１，４２に出力する。ステップＳ２２では、溜ま
りパルス検出回路５６で偏差カウンタ４５の出力より溜
まりパルス量を検出する。ここで溜まりパルス量は加速
時に徐々に増加し、連続運転時には一定の溜まりパルス
量を保ち、減速時に徐々に減少し、０になる。

【００１８】図７はこのことを示しており、縦軸はパル
スの周波数（ＰＰＳ）、横軸は時間ｔをとっている。図
において、図の実線ＩＰは、指令パルスのカーブを示し
ている。また、点線ＦＰは、実際の走行速度、つまりロ
ータリーエンコーダ３５（３６）からのフィードバック
パルスの周波数を示している。ここで、ＩＰとＦＰとの
偏差が溜まりパルス量となり、ステップＳ２２で検出さ
れる。なお、これらの溜まりパルス量は加速時と減速時
で同一のパルス数となる。つまり、図７のハッチングで
示す２つの領域の面積は同一になる。なお、この溜まり
パルスは、キャリッジ７の負荷量又はクロススライド１
５の負荷量に応じて変動するので、これにより負荷量を
検出できる。

【００１９】ステップＳ２３では、検出された溜まりパ
ルスに基づき、ゲイン信号をゲイン制御部５０に出力す
る。この溜まりパルスとゲイン信号との関係は例えばＲ
ＯＭ内にテーブル化して用意されている。ステップＳ２
４では、位置決め完了回路５５からの位置決め信号の入
力により位置決めが完了したか否かを判断する。位置決
めが完了していないときにはステップＳ２１に戻り、指
令パルスの出力を続ける。位置決めが完了するとメイン
ルーチンに戻る。

【００２０】図５のステップＳ７で他の指令と判断され
た場合にはステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１
ではその指令に応じた他の処理を行う。ここでは、検出
された溜まりパルス（入力指令パルスと検出値との偏
差）が、負荷量により変動することを利用し、サーボシ
ステムの負荷量を検出している。このため、特別な重量
検出機構を設けることなく、負荷量を検出でき、これに
よりサーボシステムのゲインを適切に設定でき、サイク
ルタイムの変動を防止できる。

【００２１】〔他の実施例〕前記実施例では、溜まりパ
ルスにより負荷量を検出してサーボシステムのゲインを
変更したが、溜まりパルスにより重量を検出する構成と
してもよい。たとえばパンチプレス機に板材を供給する
ためのローダの昇降機構にサーボシステムを用い、検出
された溜まりパルス量によりローダで吸着した板材の重
量を検出でき、１枚ずつ分離できたか否かを検出するこ
とが可能になる。これを用いれば、別に板材分離検出装
置を設ける必要がなくなる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るサーボシステムの負荷量検
出装置では、遅れ検出手段の検出結果に基づいて、駆動
部の負荷量を検出できるので、負荷量検出のための特別
な装置を用いることなく簡単な構成で負荷量を検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を採用したパンチプレス機の
斜視図。

【図２】その平面部分図。

【図３】その制御部の概略ブロック図。

【図４】サーボ制御部のブロック図。

【図５】制御部の制御フローチャート。

【図６】移動処理の制御フローチャート。

【図７】溜まりパルスを説明するグラフ。

【符号の説明】

４０ 制御部 ４１，４２ サーボ制御部 ４５ 偏差カウンタ ５６ 溜まりパルス検出回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サーボシステムにおける駆動部の指令値に
   対する実際の移動量の遅れを検出する遅れ検出手段と、
   前記遅れ検出手段の結果に基づいて、前記駆動部の負荷
   量を検出する負荷量検出手段とを備えたサーボシステム
   の負荷量検出装置。