JPH09314399A - プレス加工機械の制御装置 - Google Patents

プレス加工機械の制御装置

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JPH09314399A
JPH09314399A JP8154936A JP15493696A JPH09314399A JP H09314399 A JPH09314399 A JP H09314399A JP 8154936 A JP8154936 A JP 8154936A JP 15493696 A JP15493696 A JP 15493696A JP H09314399 A JPH09314399 A JP H09314399A
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press
pressure
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press pressure
ram
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Harumichi Suzuki
晴充 鈴木
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SUZUKI MECHATRONICS KK
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/18Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by screw means
    • B30B1/186Control arrangements

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス加工中に予測を行うことによって、目
標のプレス圧に達する直前で、ラムの下降速度の減速を
開始し、最終プレス圧に達する時点で、停止させる手段
を実現するものである。 【解決手段】 電気的サーボ手段を用いてプレス加工を
行なうプレス加工機械の制御装置において、目標プレス
圧に達する前に前記プレス加工機械のラムの速度を減速
させる手段を設け、前記電気的サーボ手段の停止時のプ
レス圧を前記目標プレス圧にほぼ一致させるものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気的サーボ手段
を用いてプレス加工を行なうプレス加工機械の制御装置
の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、プレス加工機械としては、駆動
モータの一方向回転力を、クランク機構を介して上下方
向運動力に変換する方式のものや、油圧方式によるもの
等が知られている。また、最近では、制御技術の進歩発
達により、サーボモータの正逆回転力を直線的な上下方
向運動力に変換する機構も現れてきている。
【0003】このサーボ方式によれば、キー操作により
動作条件を容易に設定出来ることにより、加工の種類を
増やせること、精度の向上を計りやすいこと等の利点が
あげられる。一方では、精密な機械要素で構成されるた
めに、脆弱で故障しやすい、加工サイクル時間が長い等
の欠点があげられる。
【0004】従来の制御方法では、位置決め技術、速度
制御技術を応用する制御であるために、ラムの下降停止
位置を制御することによって加工を実現している。この
方法をこの明細書では「位置モード加工」と呼ぶことに
する。しかし、プレス加工の方法を位置ではなくプレス
圧で指定する方法もある。このモードをこの明細書では
「プレス圧モード加工」と呼ぶことにする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この加工方法を実現す
るために、位置モード加工の方法で実現した場合、加工
速度を高速にするとプレス圧の精度が悪くなり、精度を
上げようとすると加工時間が長くなるなどの欠点があ
る。例えば、単純にセンサーのみでプレス圧をコントロ
ールするような制御を考える。つまり、ラムを一定の速
度で下降させて、プレス加工を行い、圧力センサーから
のプレス圧が目標の圧力に達したら停止させる。この場
合、目標のプレス圧に達した時点で、ラムは速度を持っ
ているために、瞬時に停止することが出来ず、圧力オー
バーランになる。このオーバーランを小さくするために
ラムの下降速度を下げたならば、加工時間が長くなる。
【0006】この原因は、プレス圧が、モータのトルク
だけでなく駆動系の機械要素の慣性の影響をうけること
によっている。
【0007】本発明は、上記の問題を解決するために、
プレス加工中に予測を行うことによって、目標のプレス
圧に達する直前で、ラムの下降速度の減速を開始し、最
終プレス圧に達する時点で、停止させる手段を実現する
ものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電気的サーボ手段を用いてプレス加工を
行なうプレス加工機械の制御装置において、目標プレス
圧に達する前に前記プレス加工機械のラムの速度を減速
させる手段を設け、前記電気的サーボ手段の停止時のプ
レス圧を前記目標プレス圧にほぼ一致させるものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるプレス加工機
械の制御装置の一実施の形態を添付の図面を参照して説
明する。
【0010】図1において、1はサーボプレスコントロ
ーラの設定を行う操作パネル、2は操作パネル1とサー
ボプレスコントローラを接続するケーブル、3はサーボ
プレスコントローラ、4は操作パネル1からの入力を受
取る回路、5はサーボモータ101に付属するエンコー
ダーからの信号を、サーボドライバーを経由して受取る
回路、6はサーボドライバーへモータ100の回転角の
指示をするためのパルス出力回路、7はプレス圧を検出
するためのセンサ105信号を受取る回路、8はサーボ
プレスコントローラが他のコントローラから指示を受け
るための回路、9はサーボプレスコントローラの制御の
中心となるマイクロコントローラ、10はサーボドライ
バーからのエンコーダー信号をサーボプレスコントロー
ラへ伝えるケーブル、11はサーボプレスコントローラ
からサーボドライバーに回転指示を伝えるケーブル、1
2はサーボドライバーで、サーボプレスコントローラか
らの指示に従って、モータ101の回転出力を発生させ
る。
【0011】13はモータ101付属のエンコーダーか
らサーボドライバーにエンコーダー信号を伝えるケーブ
ル、14はサーボドライバーの電気出力をモーターに伝
えるケーブル、101はサーボモータ、16は機械的機
構でモータ101の回転出力を直線運動に変換しプレス
加工を行う機械、105は機械的なプレス動作により発
生するプレス圧を検出するセンサである。
【0012】検出用のセンサ105の取り付けは、上ラ
ム側、下ラム側、ボディーなどで検出される。18はプ
レス圧センサ105からの信号をサーボプレスコントロ
ーラ3に伝えるケーブル、19はメインコントローラで
ある。メインコントローラ19は本発明の構成要素では
なく、サーボプレスコントローラ3が外部からのスター
ト指示20、停止指示に従って従属的に動作する。
【0013】又、サーボプレスコントローラ3は、動作
中に状態出力や保安用の信号21を出力する。スタート
信号20はメインコントローラ19からサーボプレスコ
ントローラ3への指示信号である。保安用の信号21は
サーボプレスコントローラ3がメインコントローラ19
に出力する状態信号である。
【0014】図2は、位置決め制御でのラム103の速
度と時間の関係を示す図である。31は位置決め開始の
状態で加速を示し、32は高速で一定の速度で移動して
いる状態を示し、更に、33は減速の状態を示す。
【0015】図3は、プレス圧モード加工のラム103
の速度と時間の関係とプレス圧の変化を示す図である。
41は位置決めの加速の状態を示し、42は位置決めの
状態で高速で一定の速度の移動を示し、43は位置決め
の減速の状態を示す。44は低速の移動でラム103と
ワーク104が接触するのを検出する状態を示し、45
は加工の加速の状態を示し、46は加工で高速で一定の
速度での移動を示し、47は加工で減速の状態を示す。
48はプレス圧の上昇を示す。
【0016】図4は、この制御装置を説明するためにモ
デルとなるプレス加工機械を示している。101はサー
ボモータ、102はボールスクリューであり、サーボモ
ータ101の回転を直線運動に変換する機構である。1
03はラムと呼ばれ直線運動を行ない、ワーク104と
接触する機械要素である。また、104はワークであ
り、105はプレス圧センサである。
【0017】即ち、この制御系のモデルとなるプレス加
工機械は、サーボモータ101の回転をボールスクリュ
ー102で直線運動に変換し、ラム103の上下動作を
する機構を構成している。ラム103が下降するとワー
ク104と接触し、ワーク104の下側にはプレス圧セ
ンサ105が固定されているため、ワーク104に圧力
が加わりプレス加工が出来るしくみになっている。
【0018】つぎに、位置決め動作について説明する。
【0019】図1のメインコントローラ19から、スタ
ート信号20及び回路8を介して、スタート指示がマイ
クロコントローラ9に伝わると、マイクロコントローラ
9は、サーボドライバー12へパルス信号を出力する。
このサーボドライバー12は受け取ったパルス信号に比
例してサーボモータ101を回転させる。すると、モー
タ101の回転にともなって、モータ101に付属する
エンコーダーがパルスを発生する。サーボドライバー1
2は、サーボプレスコントローラ3からのパルス数と、
エンコーダーからのパルス数が一致するようにモータ1
01の回転角を制御する。サーボプレスコントローラ3
の出力するパルス数は、モータ101回転角度と比例関
係にある。なお、このパルス周波数はモータ101の回
転速度と比例関係にありパルスレートと呼ばれる。
【0020】図2は、位置決め動作のラム103の移動
速度と時間の関係を示している。通常の位置決め動作で
は、スタート時に、パルスレートを徐々に上げることに
よりモータ101を加速させる。一定の速度に達した
ら、その速度を維持し、モータ101を高速一定で回転
させる。停止位置に近づいたらパルスレートを徐々に下
げて、モータ101を減速させる。目標の位置に達した
らパルス出力を停止させて、モータ101を停止させ
る。上記で、モータ101が回転中の時には、サーボプ
レスコントローラ3は、モータ101が回転中であるこ
とを、入出力回路8を通じてメインコントローラ19に
伝える。
【0021】つぎに、プレス加工動作について説明す
る。
【0022】このプレス制御装置の操作の最初は、設定
操作で、位置決め位置や加工速度、加工プレス圧の設定
が操作パネルによって、入力出来るようになっている。
作業者は、目標のプレス加工の動作条件を操作パネル1
より入力する。この入力は、サーボプレスコントローラ
3のケーブル2及び通信関連回路4を介して、マイクロ
コントローラ9のメモリに記憶される。
【0023】動作条件には、ワーク104近傍の位置、
その位置までの移動速度、ワーク104のプレス圧、プ
レス加工速度等がある。
【0024】図3は、プレス圧モード加工でのプレス加
工の速度と時間の関係を示す。動作の最初のステップ4
1〜43までは、位置決め動作で、ラム103を下降さ
せワーク104の近くまで高速で位置決めする。ステッ
プ44では、ラム103を低速で下降させ、ワークとの
接触を検出し、ステップ45では、検出後に加工速度を
指定された加工速度に上昇させる。なお、この状態に入
ると、予測計算を始める。この計算は、現在の位置、速
度の状態で、減速停止した場合に、停止点でのプレス圧
の予測する計算である。この計算方法は、 停止距離=(減速率×(時間)2 )×1/2 予測プレス圧=現在のプレス圧+プレス圧上昇率×停止
距離 停止距離は現在位置で現在速度から停止するまでの距離
である。減速率は、時間に対するラム速度の変化であ
り、パルスで考えた場合には、パルスレートの減少/時
間となる。この値は機械系とサーボ特性とによって決ま
る制御可能範囲の最大値に近い値が選ばれる。ここでは
ラム速度を直線的に変化させているので、等加速度運動
での距離と時間の関係で現せる。
【0025】予測プレス圧は、現在位置から停止させた
場合に停止した位置でのプレス圧である。プレス圧上昇
率は、マイクロコントローラが、現在位置において、微
少位置変化にたいしてのプレス圧の上昇を測定して求め
る。
【0026】このプレス圧上昇率は、一般的には、ワー
ク104の弾性変形領域では一定であり、塑性変形領域
では徐々に大きくなる傾向がある。
【0027】図3において、ステップ46では、指示さ
れた加工速度で移動中の状態で、ここでも同様に上記の
プレス圧予測が行われる。予測プレス圧が目標のプレス
圧に達すると、減速を開始し、ステップ47の状態に入
る。このステップ47の状態ではラム103の速度を一
定の減速率で減速させる。この状態でも、上記の予測プ
レス圧の計算が行われ、プレス圧上昇率の変化にたいし
て追従するようにラム103の下降速度の減速率を変化
させる。以上のようにして、目標のプレス圧に達した位
置で、ほぼ確実に停止させるように制御することが出来
る。
【0028】従って、目標のプレス圧に達した時点で、
ラム103が瞬時に停止するので、圧力オーバーランが
起こることがなく、ワーク104を常に一定の圧力でプ
レス加工することができるので、プレス品質を向上させ
ることができる。
【0029】予測プレス圧の計算方法で、現在位置を検
出する手段は、出力したパルス数をカウントする方法
と、エンコーダーからのパルス数をカウントする方法の
2通りがあるが、出力パルス数に対してモータ101の
回転角は遅れる傾向があるため、エンコーダーのパルス
数から位置を求める。又、センサ105からの信号に
は、ノイズが含まれているため誤差が心配されるが、上
記の説明のように、ステップ47の減速状態で、繰り返
しフィードバックされるために、結果としての下降速度
は誤差が積分され、見掛上小さくなるので問題とならな
い。
【0030】以上のように予測プレス圧を求める手段を
持つプレス機械は、プレス圧モード加工での精度と高速
性が実現される。
【0031】また、前述した説明においては、重複した
説明を避けるために、図3のステップ41〜43の位置
決め動作において、プレス圧予測について述べていない
が、予定外の障害物がワーク104位置にあった場合
や、機械の設定を行う場合などのトラブルを避けるため
に、同様のプレス圧予測が行われ、故障防止のための減
速停止動作が働くようにすることは望ましい。
【0032】また位置モード加工についても説明した
が、このモードにおいても、同様に、故障の目的や、機
械設定時のトラブル回避の目的等のために、プレス圧予
測にもとずく減速動作を働かすことが望ましい。
【0033】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、目標のプレス圧に達した時点で、ラムが瞬時
に停止するので、圧力オーバーランが起こることはな
く、ワークを常に一定の圧力でプレス加工することがで
き、従来のプレス加工機械に比べて、プレス品質を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による制御装置の一実施の形態を示すブ
ロック図である。
【図2】位置決め制御でのラムの速度と時間の関係を示
す線図である。
【図3】aはプレス圧モード加工のラムの速度と時間の
関係、bはプレス圧の変化を示す線図である。
【図4】制御装置を説明するためのモデルとなるプレス
加工機械を示す図である。
【符号の説明】
101 サーボモータ 102 ボールスクリュー 103 ラム 104 ワーク 105 プレス圧センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気的サーボ手段を用いてプレス加工を
    行なうプレス加工機械の制御装置において、目標プレス
    圧に達する前に前記プレス加工機械のラムの速度を減速
    させる手段を設け、前記電気的サーボ手段の停止時のプ
    レス圧を前記目標プレス圧にほぼ一致させることを特徴
    とするプレス加工機械の制御装置。
JP08154936A 1996-05-27 1996-05-27 プレス加工機械の制御装置 Expired - Lifetime JP3076755B2 (ja)

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