JPH09155688A - ワーク移動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーク重量が種々異なっても設定された速度
曲線に追従性良くワーク移動を行わせることができ、加
工精度の向上が図れるようにする。 【解決手段】 ワークＷの移動手段３を制御するサーボ
制御手段１８，１９を備えたワーク移動制御装置におい
て、次の構成とする。ワーク重量に応じた速度ループゲ
インＧ_S をテーブル３１ａに記憶した記憶手段３１を設
ける。加工プログラム１６の先頭に指令された材料デー
タからワーク重量を計算し、前記テーブル３１ａのルー
プゲインＧ_S を選択してサーボ制御手段１８，１９に設
定する手段３０ａを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パンチプレス等
の板材加工装置やその他の工作機械に備えられたワーク
移動手段、または独立したローダ装置等のワーク移動手
段をサーボ制御するワーク移動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、ワ
ークを所定位置へ移動させるワーク移動手段では、所定
の速度曲線に従って移動させるようにしたサーボ制御手
段が一般に採られている。しかし、ワーク重量が種々異
なると、設定された速度曲線に対する追従性が得られ
ず、位置決め精度が低下する。ワーク移動手段が板材加
工機や一般の工作機械に備えられたものである場合、位
置決め精度の低下は加工精度の低下につながる。移動速
度を低下させると位置決めの高精度化が可能であるが、
生産性が低下する。パンチプレスを例として考えると、
ワークである板材の移動は、サーボモータにより台形制
御等の速度曲線でワーク送りが行われる。この場合に、
板材重量が一定であれば、常に一定の最適な速度ループ
ゲインを設定しておくことで、速度曲線への追従性を最
適に合わせることができる。しかし、種々の大きさ，板
厚，材質の板材を加工することが必要な場合が多く、板
材重量は、これらの大きさ、材質等によって相違する。
また、一枚の板材の加工途中においても、パンチ加工の
進行により徐々に板材重量が変化する。そのため、一定
の速度ループゲインで制御するのでは、各種の板材に対
応して加工精度を上げることが難しい。

【０００３】この発明の目的は、ワーク重量が種々異な
っても設定された速度曲線に追従性良くワーク移動を行
わせることができるワーク移動制御装置を提供すること
である。この発明の他の目的は、加工の進行によりワー
ク重量が軽量化されても、設定速度曲線への追従性が保
て、加工精度の向上が図れるようにすることである。こ
の発明のさらに他の目的は、ワーク搬送面の種類に対応
して最適なワーク移動の制御が行えるようにすることで
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形
態に対応する図１と共に説明する。この発明のワーク移
動制御装置は、ワーク（Ｗ）の移動手段（３）を制御す
るサーボ制御手段（１９）と、ワーク重量に応じた速度
ループゲイン（Ｇ_S ）および位置ループゲイン（Ｇ_P ）
の一方または両方を記憶した記憶手段（３１）と、ワー
ク重量に応じて前記記憶手段（３１）のループゲイン
（Ｇ_S ，Ｇ_P ）を選択し前記サーボ制御手段（１９）に
設定する設定手段（３０）とを備えたものである。この
ようにループゲイン（Ｇ_S ，Ｇ_P ）を設定することで、
ワーク重量に応じた速度制御が行え、設定された速度曲
線への追従性が向上する。したがって、無駄に移動速度
を低下させることなく、位置決め精度を向上させること
ができる。前記移動手段（３）がワークの加工装置に備
えられたものである場合、前記設定手段（３０）は、加
工により軽量化されたワーク重量に応じて、前記サーボ
制御手段（１９）のループゲイン（Ｇ_S ，Ｇ_P ）を変更
する加工量対応設定部（３０ｂ）を有するものとしても
良い。これにより、加工の進行に伴うワーク重量の変化
に対応して常に設定速度曲線への追従性を良い状態に保
持できる。前記移動手段（３）がワーク搬送面（Ｓ）に
対してワーク（Ｗ）を移動させるものである場合、前記
記憶手段は、前記ワーク重量に応じたループゲイン（Ｇ
_S，Ｇ_P ）をワーク搬送面（Ｓ）の種類毎に記憶したも
のとしても良い。ワーク搬送面（Ｓ）の種類は、例えば
搬送面（Ｓ）にフリーベアリングや滑り材等の案内部材
を設けた場合は、その案内部材の種類を言う。このよう
に搬送面の種類毎にループゲイン（Ｇ_S ，Ｇ_P ）を設定
しておくと、搬送面の種々異なる機械にこのワーク移動
制御装置を使用する場合に、機械毎に搬送面の種類の選
択を行うだけで、多種の機械に対応できる。

【０００５】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図３に基づいて説明する。図２は、このワーク移動制
御装置を応用した板材加工装置であるパンチプレス機の
平面図である。フレーム１にタレット２が設置され、フ
レーム１に内蔵のパンチ駆動機構（図示せず）により、
加工位置Ｐでタレット２の金型によるパンチ加工が行わ
れる。ワーク移動手段３は、板材からなるワークＷをワ
ークホルダ８で把持し、テーブル上面からなるワーク搬
送面Ｓ上で移動させるものである。ワーク搬送面Ｓに
は、鉄製やウレタンゴム製等のフリーベアリングまたは
ローラベアリング、あるいはフェルト等の滑りの良い案
内部材が設けられる。

【０００６】ワーク移動手段３のテーブルは、中央の固
定テーブル３ａと両側のスライドテーブル３ｂとからな
る。両側のスライドテーブル３ｂは、キャリッジ４に一
体に固定され、ベッド５のレール６上をキャリッジ４と
共に前後方向（Ｙ軸方向）に進退する。キャリッジ４に
は左右方向（Ｘ軸方向）に進退自在にクロススライド７
が搭載され、クロススライド７に設けられた複数のワー
クホルダ８により、ワーク搬送面Ｓ上のワークＷが把持
される。

【０００７】キャリッジ４の進退駆動は、ベッド５に設
置したＹ軸サーボモータ９と送りねじ１１とで行われ、
クロススライド７の進退駆動は、キャリッジ４に設置し
たＸ軸サーボモータ１０と送りねじ１２とで行われる。
Ｙ軸サーボモータ９は、位置検出手段および速度検出手
段として、ロータの一定微小角度毎のパルスと零相パル
スとを発生するパルスコーダ１３（図１）を有してお
り、各パルスはモータ回転角を示すフィードバックカウ
ンタ１４に入力される。Ｘ軸サーボモータ１０も同様な
パルスコーダ（図示せず）を備えている。

【０００８】図１は、このワーク移動制御装置の概念構
成を示すブロック図である。ワーク移動制御装置は、コ
ンピュータ式のＮＣ装置１５の一部で構成され、その演
算制御部およびメモリ装置等で、ソフトウェアサーボか
らなるＸ軸サーボ制御手段１８およびＹ軸サーボ制御手
段１９と、プログラム解読・背景部処理手段１７とが構
成される。プログラム解読・背景部処理手段１７は、加
工プログラム１６を解読して各軸サーボ制御手段１８，
１９に、加工プログラム１６の軸送り量の指令を与える
と共に、プログラマブルコントローラ部（図示せず）に
加工プログラムのシーケンス指令を与える手段である。

【０００９】各軸サーボ制御手段１８，１９は、位置，
速度，および電流の各フィードバック制御機能を各々備
えており、各々位置ループゲインＧ_P および速度ルール
ゲインＧ_S を変数で与える可変ゲインとしてある。Ｘ軸
およびＹ軸のサーボ制御手段１８，１９は、ループゲイ
ン等の設定値が異なるだけで、他の構成は同じ構成であ
るため、以下の説明はＹ軸サーボ制御手段１９のみにつ
き行う。

【００１０】Ｙ軸サーボ制御手段１９は、位置制御手段
２０、速度制御手段２１、電流制御手段２２、パラメー
タの設定手段３０、およびフィードバック信号変換手段
３５で構成される。フィードバック信号変換手段３５
は、フィードバックカウンタ１４のカウント値から位置
フィードバック信号Ｙｆと、速度フィードバック信号ω
ｆと、ロータ角度信号Ｌωとを演算する手段である。

【００１１】位置制御手段２０は、位置指令発生部２３
と位置制御部２４とからなる。位置指令発生部２３は、
プログラム解読・背景部処理手段１７から転送された送
り量の指令Ｙ₀ に従い、予め設定した速度曲線ａに応じ
た各時刻の位置指令Ｙｃを出力する手段である。位置制
御部２４は、位置フィードバック信号Ｙｆと位置指令Ｙ
ｃとを比較部３３で比較し、その位置誤差Ｙｅを位置誤
差増幅手段２５により位置ループゲインＧ_P 倍に乗算し
て速度指令ωｃを出力する手段である。位置フィードバ
ック信号Ｙｆは、Ｙ軸サーボモータ９のパルスコーダ１
３からフィードバック信号変換手段３５を介して得る。

【００１２】速度制御手段２１は、フィードバック信号
変換手段３５から得られる速度フィードバック信号ωｆ
と速度指令ωｃとを比較部３４で比較し、その速度誤差
Ｙｅを速度誤差増幅手段２６で速度ループゲインＧ_S 倍
に乗算してトルク指令τｃを出力する手段である。

【００１３】電流制御手段２２は、ＮＣ装置１５のプロ
グラムで構成されるトルク制御手段と、電気素子で各々
構成されるＤ／Ａ変換器、電流ループ電力増幅部、およ
び電流検出器（いずれも図示せず）からなる。前記トル
ク制御手段は、トルク指令τｃに従い、Ｙ軸サーボモー
タ９のロータ角度に応じた電流指令を出力する手段であ
り、Ｙ軸サーボモータ９がＡＣサーボモータや同期モー
タである場合はベクトル制御を行う。ＤＣサーボモータ
の場合は、単にトルク指令τｃに定数を掛けて電流指令
を出力する。

【００１４】パラメータ設定手段３０は、ループゲイン
の記憶手段３０を構成する複数の可変パラメータテーブ
ル３１ａと、パラメータ選択手段３２と、重量対応設定
部３０ａと、加工量対応設定部３０ｂとを備える。各可
変パラメータテーブル３１ａは、ワーク搬送面Ｓの前記
フリーベアリングの材質等の種類毎に設けたものであ
り、各々そのワーク搬送面Ｓに対してワークＷの重量毎
（例えば、数種ないし十数種に区分した各重量区分毎）
に最適の位置ループゲインＧ_P および速度ループゲイン
Ｇ_S が設定されている。パラメータ選択手段３２は、重
量対応設定部３０ａおよび加工量対応設定部３０ｂの指
令に応じて可変パラメータテーブル３１ａの位置ループ
ゲインＧ_P および速度ループゲインＧ_S を選択し、位置
誤差増幅手段２５および速度誤差増幅手段２６に各々そ
の選択したループゲインＧ_P ，Ｇ_S を設定するものであ
る。

【００１５】重量対応設定部３０ａは、加工プログラム
１６の先頭に指令される材料データ（例えば、縦横寸
法，板厚，材質）よりワークＷの重量を計算し、その計
算結果に応じてパラメータ選択手段３２に重量に対応す
る位置ループゲインＧ_P および速度ループゲインＧ_S を
選択させる手段である。加工プログラム１６に材料デー
タがコードで示されている場合は、重量対応設定部３０
ｂは、その対照用のテーブル（図示せず）からデータを
検索して重量を計算し、または重量値を直接に得る。ま
た、重量対応設定部３０ａは、Ｘ軸およびＹ軸の各々の
サーボ制御手段１８，１９について、前記の位置ループ
ゲインＧ_P および速度ループゲインＧ_S の選択および設
定を行わせる。

【００１６】加工量対応設定部３０ｂは、各ワークＷの
パンチ加工中に、打ち抜きに伴うワーク重量の軽量化分
を所定間隔で計算し、その都度、記憶手段３１の可変パ
ラメータテーブル３１ａより対応する位置ループゲイン
Ｇ_P および速度ループゲインＧ_S をパラメータ選択手段
３２に選択させて、位置制御手段２０および速度制御手
段２１に設定する手段である。前記軽量化分の計算は、
例えばパンチ回数等で定めて定期的に行っても良く、ま
たタレットの回転による工具交換毎に行っても良い。軽
量化の計算は、加工プログラム１７のパンチ孔位置や工
具種類のデータから行う。加工量対応設定部３０ｂも、
Ｘ，Ｙ両軸のサーボ制御手段１８，１９につきゲイン変
更を行う。なお、加工量対応設定部３０ｂは、パンチ孔
の加工位置によるワーク重量の偏りを計算し、その偏り
に応じてＸ軸およびＹ軸のループゲインＧ_P ，Ｇ_S を補
正する機能を追加させたものとしても良い。

【００１７】図３は、図１のＹ軸サーボ制御手段１９を
構成する割込プログラムの例を示す。この割込プログラ
ムは、プログラム解読・背景部処理手段１７のメインプ
ログラムに割り込ませるものであり、所定のサンプリン
グタイムで周期的に割り込ませる。この割込みプログラ
ムにおける電流制御ステップ（Ｓ４）は、図１の電流制
御手段２２の一部となるトルク制御手段を構成するステ
ップであり、割り込み発生毎に実行される。速度制御ス
テップ（Ｓ３）は、図１の速度制御手段２１を構成する
ステップであり、設定回数の割り込み発生毎に実行され
る。位置制御ステップ（Ｓ２）は、位置制御手段２０を
構成するステップであり、設定回数の速度制御ステップ
（Ｓ３）の実行毎に実行される。フィードバック処理ス
テップ（Ｓ１）は、図１のフィードバック信号変換手段
３５を構成するステップであり、割り込み毎に実行され
る。

【００１８】図１のＸ軸サーボ制御手段１８は、例え
ば、図３の各ステップＳ１〜Ｓ４において、前記のＹ軸
に関する処理の前または後に続けて、Ｘ軸に関する処理
をＹ軸と同様に行わせるようにしたプログラムで構成さ
れる。また、図１の加工量対応設定部３０ｂは、例えば
図３とは別の割込プログラムで構成する。

【００１９】上記構成の動作を説明する。記憶手段３１
の可変パラメータテーブル３１ａは、機械据え付け時
等、実際の運転前にパンチプレス機の移動手段３の構成
に応じたテーブル３１ａを選択し、そのテーブル３１ａ
が読み出されるように設定しておく。ワーク加工に際し
ては、加工プログラム１６による加工の開始前に、加工
プログラム１６の先頭に指令された材料データにより重
量対応設定部３０ａがワーク重量を計算し、Ｘ軸および
Ｙ軸の各々につき、パラメータ選択手段３２を介して可
変パラメータテーブル３１ａの該当する重量の位置ルー
プゲインＧ_P および速度ループゲインＧ_S を選択し、位
置制御手段２０および速度制御手段２１に設定する。し
たがって、ワークＷの重量が種々異なっても、ワーク重
量に応じた位置ループゲインＧ_P および速度ループゲイ
ンＧ_S でワークＷの移動が行われることになり、精度良
くワークＷの位置決めが行える。したがって高精度のパ
ンチ加工が行える。また、不必要にワーク移動速度を低
下させることなく、ワークＷの移動が行え、パンチ加工
の高速化が図れる。速度ループゲインＧ_S に関しては、
最適な値よりも小さいと速度曲線ａへの追従性が悪くな
り、大きいとサーボモータ９が発振して故障の原因とな
るが、このような問題がワーク重量に応じた設定で解消
される。また、パンチ加工が開始されると、次第にワー
クＷの重量が軽量化されるが、この軽量化分が加工量対
応設定部３０ｂで定期的（例えば３０〜５０回程度の設
定パンチ回数毎、またはある設定時間毎）に計算され、
位置ループゲインＧ_P および速度ループゲインＧ_S が最
適の値に変更されるため、一層速度曲線ａに対する追従
性の良いワーク移動が行え、加工の開始から終了まで、
高精度のパンチ加工が行える。

【００２０】なお、前記実施例では位置ループゲインＧ
_P と速度ループゲインＧ_S の両方を変更するように構成
したが、いずれか一方のループゲインＧ_P ，Ｇ_S のみを
変更させるようにしても良い。いずれか一方とする場合
は、速度ループゲインＧ_S を変更することが望ましい。
また、前記実施形態ではソフトウェアサーボで可変ゲイ
ンを実現したが、位置および速度誤差の増幅手段２５，
２６を電気回路で構成してそのゲインを変更可能として
も良い。

【００２１】

【発明の効果】この発明のワーク移動制御装置は、ワー
クの移動手段を制御するサーボ制御手段と、前記ワーク
の重量に応じた速度ループゲインおよび位置ループゲイ
ンの一方または両方を記憶した記憶手段と、ワーク重量
に応じて前記記憶手段のループゲインを選択し前記サー
ボ制御手段に設定する設定手段とを備えたものであるた
め、ワーク重量が種々異なっても設定された速度曲線に
追従性良くワーク移動を行わせることができる。前記設
定手段に、加工により軽量化されたワーク重量に応じ
て、サーボ制御手段に設定するループゲインを変更する
加工量対応設定部を設けた場合は、加工の進行に伴うワ
ーク重量の変化に応じて、設定速度曲線への追従性が保
て、加工精度の向上が図れる。前記記憶手段がワーク重
量に応じたループゲインをワーク搬送面の種類毎に記憶
したものである場合、ワーク搬送面の種類に対応して最
適なワーク移動の制御が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の概念構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】その板材加工機を示す平面図である。

【図３】ソフトウェアサーボを構成する割込プログラム
の流れ図である。

【符号の説明】 ３…ワーク移動手段、４…キャリッジ、７…クロススラ
イド、８…ワークホルダ、９…Ｙ軸サーボモータ、１０
…Ｘ軸サーボモータ、１３…パルスコーダ、１５…ＮＣ
装置、１８…Ｘ軸サーボ制御手段、１９…Ｙ軸サーボ制
御手段、２０…位置制御手段、２１…速度制御手段、２
２…電流制御手段、２５…位置誤差増幅手段、３０…パ
ラメータ設定手段、３０ａ…重量対応設定部、３０ｂ…
加工量対応設定部、３１…記憶手段、３１ａ…可変パラ
メータテーブル、３２…パラメータ選択手段、Ｐ…加工
位置、Ｓ…搬送面、Ｗ…ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの移動手段を制御するサーボ制御
   手段と、前記ワークの重量に応じた速度ループゲインお
   よび位置ループゲインの一方または両方を記憶した記憶
   手段と、ワーク重量に応じて前記記憶手段のループゲイ
   ンを選択し前記サーボ制御手段に設定する設定手段とを
   備えたワーク移動制御装置。
2. 【請求項２】 前記移動手段はワークの加工装置に備え
   られたものであり、前記設定手段は、加工により軽量化
   されたワーク重量に応じて、前記サーボ制御手段のルー
   プゲインを変更する加工量対応設定部を有するものであ
   る請求項１記載のワーク移動制御装置。
3. 【請求項３】 前記移動手段はワーク搬送面に対してワ
   ークを移動させる物であり、前記記憶手段は、前記ワー
   ク重量に応じたループゲインをワーク搬送面の種類毎に
   記憶した請求項１または請求項２記載のワーク移動制御
   装置。