JPH1147996A - サーボプレスの下限位置制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 打抜き加工時の騒音や振動の抑制、金型やプ
レス機械の破損防止や寿命向上、を図るサーボプレスの
下限位置制御装置及びその制御方法。 【解決手段】 スライドを電動サーボモータ１９により
上限位置と下限位置との間で上下方向に直線駆動し、ス
ライドが設定されたモーションカーブに沿って制御され
ワークの打抜き加工を行なうサーボプレスにおいて、ワ
ークに固有の打抜き時における加圧力の時間的変化を基
準圧力減少率として記憶しておく。初回の加工時に、加
圧力の時間的変化を実圧力減少率として演算し、この実
圧力減少率が基準圧力減少率以上のとき打抜きと判断す
る。この打抜き時のスライドの打抜き位置及び打抜き速
度に基づいて、この打抜き速度より低速の打抜き位置近
傍の位置決め速度、及び打抜き位置より所定距離手前に
この位置決め速度に切替える位置を新たな加工条件とし
て設定し、次回以降の加工を行なう。

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、スライドが電動
サーボモータにより直動駆動されるサーボプレスの加工
中の振動や騒音を抑制可能とするサーボプレスの下限位
置制御装置及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス加工は塑性変形や剪断によりワー
クを所定の寸法や形状に形成する手段であり、スライド
に取付けられた工具がワークを打撃する時や打抜く時に
は騒音や振動が発生する。この騒音や振動は劣悪な作業
環境をもたらし、作業者に精神的あるいは肉体的な危害
を加えるのみならず労働災害の要因となっている。ま
た、騒音に関しては労働安全衛生法によって規制がなさ
れている。こうしたことから、プレス加工時に発生する
騒音や振動を減少させる方法が色々と提案されている。
例えば、特開平３−３３４３９号公報では、サーボモー
タによりスライドを直線駆動して被加工物（本発明では
ワークと表す）を加工するサーボプレスにおいて、図７
に示すようなモーションカーブによって騒音を減少させ
る技術が開示されている。この技術によると、予め設定
されたスライド速度や速度切替え位置等の加工条件に基
づいて、スライドに取付けられた工具が上限位置Ｕから
被加工物に接近する接近工程において高速の所定の接近
速度で移動し、加工工程に移行する加工開始位置Ｓから
は前記接近速度よりも低速の所定の加工速度に切替えら
れて被加工物を加工するように、スライドモーションを
制御している。このような制御により、工具が被加工物
を高速の接近速度で打撃する前にスライドを低速の加工
速度に切替えることによって、打撃時に発生する打撃音
（騒音）を抑制するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、打抜き
加工においては打抜きの瞬間にワークが破断されると共
に、スライドの加圧力が急に開放されてスライドが下方
に突っ込む、いわゆるブレークスルーが生じる。このと
き、このワークの破断によって、上述したような打撃音
よりも大きな騒音が発生することが多い。また、ブレー
クスルー時にはスライドを支持しているフレ−ムの撓み
の瞬間的な開放によりプレス機械全体に大きな振動が発
生したり、スライドが金型を打撃したりする場合があ
る。この結果、騒音や振動により作業環境が悪化した
り、騒音の法規制により作業時間帯が制限されたり、あ
るいはスライドの大きな突っ込み量により金型やプレス
機械が破損したり、寿命低下を来すという問題がある。

【０００４】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ、
打抜き加工時に発生する騒音や振動を抑制したり、ある
いは金型やプレス機械の破損防止や寿命向上を図るサー
ボプレスの下限位置制御装置及びその制御方法を提供す
ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電動サ
ーボモータ１９により上下方向に直線駆動されてワーク
を打抜き加工するスライド１３と、このスライド１３の
位置を検出するスライド位置検出手段１６と、予め設定
されたスライド１３の速度及びこの速度への速度切替え
位置等の加工条件を記憶する加工条件記憶手段２６と、
この加工条件記憶手段２６に記憶された前記加工条件、
及びスライド位置検出手段１６により検出された位置に
基づいて、電動サーボモータ１９の速度指令値を演算す
るサーボモータ指令演算手段２７とを備え、この速度指
令値に基づいて電動サーボモータ１９を制御し、前記設
定された加工条件に基づいてスライド１３を上限位置と
下限位置との間を上下駆動する下限位置制御装置におい
て、前記スライド１３の加圧力を検出し、加圧力信号を
出力する加圧力検出手段１９ａと、この加圧力信号に基
づいてスライド１３の加圧力を演算する加圧力演算手段
２１と、この加圧力演算手段２１によって演算された加
圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする実
圧力減少率Ｐｃとして演算する圧力減少率演算手段２２
と、予め、ワークに固有の打抜き時の加圧力の時間的変
化を加圧力が減少する方向を正とする基準圧力減少率Ｐ
ｂｃとして記憶しておき、初回目の加工時に、この記憶
された基準圧力減少率Ｐｂｃと加工中に圧力減少率演算
手段２２によって演算された実圧力減少率Ｐｃとを比較
し、実圧力減少率Ｐｃが基準圧力減少率Ｐｂｃ以上のと
き打抜きと判断して、スライド位置検出手段１６により
検出された位置を打抜き位置として読込み、前記サーボ
モータ指令演算手段２７により演算された速度指令値を
打抜き速度として読込む打抜き判定手段２３と、この打
抜き判定手段２３により読込まれた打抜き位置及び打抜
き速度をフィードバックする位置・速度フィードバック
手段２４と、このフィードバックされた打抜き位置及び
打抜き速度に基づいて、打抜き速度より低速の打抜き位
置近傍の位置決め速度、及び打抜き位置より所定距離手
前でこの低速に切替えられる位置決め速度切替え位置を
次回以降の加工条件として新たに設定し、この新たに設
定した加工条件を前記加工条件記憶手段２６に出力して
記憶させるスライド位置・速度設定手段２５とを備えた
構成としている。

【０００６】請求項１に記載の発明によると、ワークの
初回目の打抜き加工において、スライド１３は、所定の
打抜き速度でワークに当接した後、ワークを加圧しなが
ら低速で下降する。この低速下降時に、スライド１３の
加圧力によってワークの打抜きが行なわれる。ワーク加
工中には、加圧力検出手段１９ａから検出された加圧力
信号に基づいて、加圧力演算手段２１により加圧力が演
算され、この加圧力の時間的変化が、加圧力の減少する
方向を正とする実圧力減少率Ｐｃとして圧力減少率演算
手段２２により演算されている。また、圧力減少率演算
手段２２には、予めワークに固有の打抜き時の加圧力の
時間的変化が加圧力の減少する方向を正とする基準圧力
減少率Ｐｂｃとして記憶されており、加工中の実圧力減
少率Ｐｃがこの基準圧力減少率Ｐｂｃ以上になった時
に、打抜き判定手段２３によりワークの打抜き発生と判
断される。打抜き判定手段２３は、打抜き発生と判断し
た時のスライド１３の打抜き位置と打抜き速度とを読込
み、位置・速度フィードバック手段２４を介してスライ
ド位置・速度設定手段２５に伝達する。このスライド位
置・速度設定手段２５は、この伝達された打抜き位置と
打抜き速度に基づいて、打抜き速度より低速の打抜き位
置近傍の位置決め速度と、打抜き位置より所定距離手前
でこの低速に切替える位置決め速度切替え位置とを新た
な加工条件として設定する。そして、新たに設定された
加工条件は加工条件記憶手段２６に記憶され、次回以降
の加工は、この新たに設定された条件と、初回目の加工
時に予め設定された初期条件とからなる新たな加工条件
に基づいて行なわれる。したがって、スライド１３は、
打抜き位置よりも手前の位置で、打抜き速度よりもさら
に低速に切替えられて打抜きを行なうので、ワークに蓄
えられる加圧エネルギーは少なくなり破断時の騒音レベ
ルは低くなると共に、同様な理由によりプレスの撓み量
が小さくなるのでブレークスルー時のスライド１３の突
っ込み量もこの撓み量に比例して小さくなる。この結
果、打抜き時の騒音や振動が抑制されるので、作業環境
が改善され作業性の向上を図ることができる。また、騒
音規制をクリアすることによって稼働時間の拡大が可能
となるので生産能力の向上が図れる。さらに、ブレーク
スルーによる金型やプレス機械の破損を防止したり、寿
命を向上することができる。

【０００７】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
記載のサーボプレスの下限位置制御装置において、前記
スライド位置・速度設定手段２５は、毎回の加工の都
度、前記打抜き判定手段２３により読込まれた打抜き位
置に基づいて、次回の加工時の前記位置決め速度切替え
位置を新たに設定する構成としている。

【０００８】請求項２に記載の発明によると、ワーク打
抜きの都度検出される打抜き位置に基づいて、位置決め
速度切替え位置が新たに設定される。そして、次回の打
抜き加工時には、スライド１３は、この新たに設定され
た位置決め速度切替え位置で低速に切替えられた後に打
抜きを行なう。したがって、ワークの厚さのばらつきが
比較的大きい場合にも、この厚さの変化に追従して打抜
き位置を検出できるので、請求項１に記載の発明の効果
に加え、位置決め速度切替え位置をこのばらつきを考慮
することなく打抜き位置近くに設定でき、低速の位置決
め速度でのスライド１３の下降距離が短くなるので加工
サイクルタイムを短縮できる。よって、生産性の向上を
図ることができる。また、位置決め速度切替え位置から
打抜き位置までの距離が精度良く維持されるので、騒音
や振動のばらつきを小さくできると共に、所定のレベル
内に抑制することができる。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
記載のサーボプレスの下限位置制御装置において、前記
スライド位置・速度設定手段２５は、所定の加工回数毎
に、前記打抜き判定手段２３により読込まれた打抜き位
置に基づいて、次回から所定回数までの加工時の前記位
置決め速度切替え位置を新たに設定する構成としてい
る。

【００１０】請求項３に記載の発明によると、ワーク打
抜きの所定回数毎に検出された打抜き位置に基づいて、
位置決め速度切替え位置が新たに設定される。そして、
次回から所定回数までの打抜き加工時には、スライド１
３は、この新たに設定された位置決め速度切替え位置で
低速に切替えられた後に打抜きを行なう。したがって、
ワークの厚さのばらつきが比較的小さい場合には少ない
頻度でこの厚さの変化に追従して打抜き位置を検出で
き、位置決め速度切替え位置をこのばらつきを殆ど考慮
することなく打抜き位置近くに設定できるので、低速の
位置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなり加
工サイクルタイムを短縮できる。よって、生産性の向上
を図ることができる。また、位置決め速度切替え位置か
ら打抜き位置までの距離が精度良く維持されるので、騒
音や振動のばらつきを小さくできると共に、所定のレベ
ル内に抑制することができる。

【００１１】また、請求項４に記載の発明は、前記設定
された加工条件や加工中の加工条件を表示する設定表示
手段２８を付設したことを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか一つに記載のサーボプレスの下限位置制御装置の
構成としている。

【００１２】請求項４に記載の発明によると、設定表示
手段２８の表示により、新たに設定された加工条件が常
に把握できると共に、加工中の加工条件の刻々の変化を
監視することができる。したがって、請求項１〜３のい
ずれか一つに記載の発明の効果に加え、加工するワーク
を変更する時の段取作業において、前記設定されている
加工条件をこの設定表示手段２８に表示し確認して再利
用したり、あるいは、新たに設定された加工条件を表示
して適正な条件か否かを判断することができるので、段
取作業を容易に行なうことができる。また、加工中の加
工条件の監視が常に可能となるので、異常の発生に対し
て早期に処置することができる。

【００１３】また、請求項５に記載の発明は、前記加圧
力検出手段１９ａが、電動サーボモータ１９の駆動電流
値を検出する電流検出センサである請求項１〜４のいず
れか一つに記載のサーボプレスの下限位置制御装置の構
成としている。

【００１４】請求項５に記載の発明によると、スライド
１３を駆動している電動サーボモータ１９の駆動電流値
を電流検出センサにより検出しており、この駆動電流値
より算出されるモータ出力トルクから加減速トルクや定
速トルクを差し引いて実作業トルクとしてスライド１３
の加圧力を求めることができる。よって、加圧力を簡単
な構成の電流検出センサにより精度よく求めることがで
きると共に、電動サーボモータ１９を簡単なシステム構
成により容易に制御することができる。したがって、請
求項１〜４のいずれか一つに記載の発明の効果に加え、
この加圧力に基づいて打抜き位置を高精度に検出でき、
よって、位置決め速度切替え位置がこの高精度の打抜き
位置に基づいて設定マージン（余裕距離）を大きくせず
に設定できるので、低速の位置決め速度でのスライド１
３の下降距離が短くなり作業時間の短縮を図ることがで
きる。また、単純構成の制御装置を安価に製作すること
ができる。

【００１５】また、請求項６に記載の発明は、スライド
１３を電動サーボモータ１９により上限位置と下限位置
との間を上下方向に直線駆動し、スライド１３の速度及
びこの速度の切替え位置等の加工条件に基づいてワーク
の打抜き加工を行なうサーボプレスの下限位置制御方法
において、予めワークに固有の打抜き時におけるスライ
ド１３の加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を
正とする基準圧力減少率Ｐｂｃとして記憶しておき、初
回の加工時に、打抜き加工中に加圧力の時間的変化を加
圧力が減少する方向を正とする実圧力減少率Ｐｃとして
演算し、この実圧力減少率Ｐｃと前記記憶した基準圧力
減少率Ｐｂｃとを比較することによって、実圧力減少率
Ｐｃが基準圧力減少率Ｐｂｃ以上のとき打抜きと判断し
て、打抜き時のスライド１３の打抜き位置及び打抜き速
度に基づいて、この打抜き速度より低速の打抜き位置近
傍の位置決め速度、及び打抜き位置より所定距離手前に
この低速に切替える位置決め速度切替え位置を新たな加
工条件として設定し、次回以降の加工時には、この加工
条件でスライド１３を制御して打抜きを行なう方法とし
ている。

【００１６】請求項６に記載の発明によると、予めワー
クに固有の打抜き時の基準圧力減少率Ｐｂｃを記憶して
おき、初回の加工時に、打抜き加工中に演算されている
実圧力減少率Ｐｃが前記記憶された基準圧力減少率Ｐｂ
ｃ以上になった時にワークの打抜きを判断すると共に、
この打抜き判断時のスライド１３の打抜き位置及び打抜
き速度を読込む。なお、この基準圧力減少率Ｐｂｃと実
圧力減少率Ｐｃとは、それぞれ加圧力が減少する方向を
正としている。この打抜き位置と打抜き速度とに基づい
て、打抜き速度より低速の位置決め速度と、打抜き位置
より所定距離手前でこの低速に切替える位置決め速度切
替え位置とを新たな条件として設定する。そして、次回
以降の加工時には、この新たに設定された条件に基づい
て打抜きが行なわれる。したがって、スライド１３は、
打抜き位置よりも手前の位置で、打抜き速度よりもさら
に低速に切替えられて打抜きを行なうので、ワークに蓄
えられる加圧エネルギーは少なくなり破断時の騒音レベ
ルは低くなると共に、同様な理由によりプレスの撓み量
が小さくなるのでブレークスルー時のスライド１３の突
っ込み量もこの撓み量に比例して小さくなる。この結
果、打抜き時の騒音や振動が抑制されるので、作業環境
が改善され作業性の向上を図ることができる。また、騒
音規制をクリアすることによって稼働時間の拡大が可能
となるので生産能力の向上が図れる。さらに、ブレーク
スルーによる金型やプレス機械の破損を防止したり、寿
命を向上することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面を参照
して詳述する。図１は、本発明に係わるサーボプレスの
要部側面図を示している。サーボプレス１には側面視し
て略Ｃ字形状のフレーム１０が設けられており、フレー
ム１０の下部にはベッド１１が取付けられている。この
ベッド１１の上部にはボルスタ１２が略水平に配設され
ており、ボルスタ１２の上面には下型（図示せず）が取
着されている。前記フレーム１０の前記Ｃ字形状の開口
部近傍には、この開口部と類似な形状をした補助フレー
ム１４が装着されている。この補助フレーム１４は、上
下方向に変位自在となるように、その下側がピン１５に
よりフレーム１０の側面に取付けられている。

【００１８】また、フレーム１０の上部には、このサー
ボプレス１の動力源である電動サーボモータ１９、及び
動力変換装置１７が装着されている。この動力変換装置
１７は、ボールスクリューなどにより電動サーボモータ
１９の回転力を往復運動に変換している。電動サーボモ
ータ１９には、例えばパルスジェネレータなどのよう
な、回転速度を検出する速度検出手段１９ｂが設けられ
ている。この電動サーボモータ１９と前記動力変換装置
１７とは、例えばベルトのような回転伝達部材１８によ
って回転自在に連結されている。なお、この回転伝達部
材１８はチェーンや歯車でもよいし、また回転伝達部材
１８を使用せずに電動サーボモータ１９と動力変換装置
１７とのそれぞれの軸を直接結合してもよい。また、電
動サーボモータ１９は交流モータ、直流モータのいずれ
でもよい。動力変換装置１７についても、ウォームギヤ
とウォームホイール、あるいはピニオンギヤとラックと
により回転運動を往復運動に変換してもよく、ここでは
その手段について限定するものではない。

【００１９】前記動力変換装置１７の下端には、ボルス
タ１２に対向する位置で上下動自在なスライド１３が装
着されており、スライド１３には上型（図示せず）が取
付けられている。前記スライド１３の後部側と前記補助
フレーム１４の上端側の間には、リニアセンサなどから
構成されるスライド位置検出手段１６が設けられてい
る。このスライド位置検出手段１６は、軸方向がスライ
ド１３の上下動方向と平行になるようにスライド１３の
後部に取付けられたセンサロッド１６ａと、このセンサ
ロッド１６ａが挿入され、かつ、補助フレーム１４に取
付けられた検出ヘッド１６ｂとから構成されている。ス
ライド１３の上下動に伴って、このセンサロッド１６ａ
が、固定されている検出ヘッド１６ｂに対して上下動す
ることによって、検出ヘッド１６ｂの内部に組込まれた
センサにより、スライド１３の位置がボルスタ１２の上
面からの高さとして検出される。

【００２０】打抜き加工は前記スライド１３を所定の加
工条件に従って作動するように制御して行なわれ、この
加工条件は製品品質、作業能率及び振動や騒音などの周
辺の環境条件等に大きな影響を及ぼす。このため加工条
件の設定は、打抜き加工において非常に重要な作業とな
っている。

【００２１】図２は、本発明に係わるサーボプレスの下
限位置制御装置のハード構成及び制御の概要を示すブロ
ック図である。打抜き加工に当たって、作業者は、予め
打抜き条件としてスライド１３の打抜き速度、この速度
の切替え位置、上限位置、下限位置及び加圧能力などの
初期値を設定・指示手段９により設定し、後述のサーボ
制御装置２０に入力する。また、設定・指示手段９は、
例えばキーボードやタッチパネルあるいは設定スイッチ
等からなり、この設定・指示手段９により前述のように
設定データを入力したり、また自動運転、手動運転、あ
るいは打抜き条件設定などの作動モードの選択や、運転
開始や停止などの作動を指示したりする。

【００２２】前記設定・指示手段９から入力された設定
データはサーボ制御装置２０に入力されて記憶され、予
め組込まれた処理手順に従ってスライド１３の作動の制
御、すなわちモーション制御を行なう。このサーボ制御
装置２０は、汎用的なコンピュータなどから構成されて
おり、打抜き条件データの入力、記憶、演算処理、出力
及び表示などの機能を有している。このサーボ制御装置
２０は、打抜き加工時にワークの打抜きを判断し、この
打抜き時のスライド１３の位置（以後、打抜き位置と呼
ぶ）と打抜き速度とに基づいて、この打抜き速度よりも
低速のスライド下限位置の位置決め速度を設定すると共
に、この位置決め速度へ切替える位置（以後、位置決め
速度切替え位置と呼ぶ）を打抜き位置の所定距離手前に
新たに設定する。そして、サーボ制御装置２０は、この
設定された新たな打抜き条件とスライド位置検出手段１
６からの位置とに基づいて、電動サーボモータ１９を制
御する速度指令値をサーボモータ指令出力手段２９に出
力する。サーボモータ指令出力手段２９は、この速度指
令値に基づいて電動サーボモータ１９の駆動電流値を制
御し、スライド１３が所定のモーションカーブに沿って
駆動されるように制御している。また、サーボモータ指
令出力手段２９には、例えばシャント抵抗等により電動
サーボモータ１９の駆動電流値を検出する電流検出セン
サからなる加圧力検出手段１９ａが付設されており、こ
の検出された駆動電流値はサーボ制御装置２０に入力さ
れている。

【００２３】図３は、本発明に係わる打抜き加工におけ
るモーションカーブ及び加圧力カーブの一例を示してお
り、打抜きの判定方法に関して同図に基づいて説明す
る。図３（Ａ）は、モーションカーブを表し、縦軸にス
ライド位置Ｚを、横軸にスライド１３の下降開始からの
経過時間ｔを表す座標からなっている。また、図３
（Ｂ）は、スライド１３の加圧力カーブを示しており、
縦軸にスライド１３の加圧力Ｐを、横軸にはモーション
カーブと同様にスライド１３の下降開始からの経過時間
ｔを表している。そして、前記スライド位置Ｚと加圧力
Ｐとは、同一の経過時間ｔにおいてそれぞれ対応関係に
ある。スライド１３は、上限位置Ｚａより高速下降し、
ワークより所定距離手前の速度切替え位置Ｚｃに達する
と、低速の打抜き速度に切替えられて更に下降する。こ
のとき、加圧力Ｐが経過時間ｔと共に上昇し最大加圧力
Ｐｍに達すると、ワークは塑性変形を開始する。そし
て、スライド１３が更にワークを加圧すると、ワークは
塑性変形に追従できずに破断され加圧力Ｐは急減する。
この結果、ワークの打抜きが行なわれる。

【００２４】ここで、この打抜きが行なわれた点を打抜
き点Ｂｐ、この打抜き点Ｂｐにおける加圧力を打抜き加
圧力Ｐｂ、また、このときの加圧力Ｐの時間的変化を加
圧力Ｐが減少する方向を正の値とする基準圧力減少率Ｐ
ｂｃと定義する。この基準圧力減少率Ｐｂｃは、ワーク
固有の値として経験値などにより求められる。すなわ
ち、打抜き加圧力Ｐｂは複数の試し加工等により求めら
れ、基準圧力減少率Ｐｂｃは、この求められた打抜き加
圧力Ｐｂのばらつきを考慮して、打抜き発生の判断が可
能となる所定の大きさの基準値に設定される。一方、加
工中に求められる加圧力Ｐの時間的変化を加圧力Ｐが減
少する方向を正の値とする実圧力減少率Ｐｃと定義する
と、この実圧力減少率Ｐｃは、数式「Ｐｃ＝ΔＰ／Δ
ｔ」により演算される。そして、この加工中の実圧力減
少率Ｐｃが予め設定されている前記基準圧力減少率Ｐｂ
ｃ以上になった時に、すなわち、基準圧力減少率Ｐｂｃ
以上で加圧力Ｐが減少した時に、このワークの打抜きが
行なわれたと判断する。

【００２５】図４は、本発明に係わるサーボプレスの下
限位置制御装置及びその制御方法の機能ブロック図を示
している。加圧力演算手段２１は、加圧力検出手段１９
ａである電流検出センサにより検出された駆動電流値に
基づいて、電動サーボモータ１９の出力トルクを演算す
る。そして、この加圧力演算手段２１は、演算された出
力トルクを変換してスライド１３の加圧力を求める。こ
のように、電動サーボモータ１９の駆動電流値に基づい
て加圧力を求めるには、例えば、以下のような方法で行
なう。予め、加速又は減速トルクを算出するための負荷
イナーシャ定数、定速維持するトルクを算出するための
速度抵抗トルク比例定数、摩擦トルク定数、及び駆動電
流と出力トルクとの関係を表すトルク定数等の各定数デ
ータを記憶しておく。そして、加速時又は減速時には、
必要な加速度値又は減速度値と上記各定数データに基づ
いて必要な駆動電流値を求め、電流検出センサで検出し
た駆動電流値から前記求めた必要な駆動電流値を差引い
て、加減速時の実作業トルクを算出する。

【００２６】定速時も同様にして、このとき維持すべき
速度値と上記各定数データに基づいて必要な駆動電流値
を求め、検出した駆動電流値から前記求めた必要な駆動
電流値を差引いて、定速時の実作業トルクを算出する。
そして、このようにして求められた電動サーボモータ１
９の実作業トルクと、スライド１３の加圧力との関係を
予め求めて加圧力演算手段２１に記憶しておく。この加
圧力演算手段２１は、打抜き時に検出された駆動電流値
に基づいて実作業トルクを求め、この実作業トルクに基
づいてスライド１３の加圧力を演算する。このように加
圧力検出手段１９ａとして電流検出センサを使用するこ
とにより、スライド１３の加圧力を簡単な構成の電流検
出手段により精度よく求めることができ、かつ電動サー
ボモータ１９の制御を単純なシステム構成により容易に
できる。したがって、この加圧力に基づいて、打抜き位
置を高精度に検出でき、よって、位置決め速度切替え位
置がこの高精度の打抜き位置に基づいて設定マージン
（余裕距離）を大きくせずに設定できるので、低速の位
置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなり作業
時間の短縮を図ることができる。また、単純構成の制御
装置を安価に製作することができる。なお、加圧力検出
手段１９ａは電流検出センサに限定するものではなく、
例えば動力変換装置１７の近傍に取付けられた歪ゲージ
などによりフレーム１０の歪を検出し、この歪に基づい
てスライド１３の加圧力を算出してもよい。

【００２７】圧力減少率演算手段２２は、前記加圧力演
算手段２１により演算された加圧力の時間的変化を実圧
力減少率Ｐｃとして演算し打抜き判定手段２３に出力す
る。この打抜き判定手段２３は、この実圧力減少率Ｐｃ
に基づいて、打抜き加工時のワークの打抜きを判断す
る。すなわち、この打抜き判定手段２３は、ワーク毎に
固有の打抜き時の基準圧力減少率Ｐｂｃを予め求めて記
憶しておき、加工中に前記実圧力減少率Ｐｃが基準圧力
減少率Ｐｂｃ以上になると打抜きが行なわれたと判断す
る。また、打抜き判定手段２３は、この打抜き発生時に
検出された打抜き位置、及び後述するサーボモータ指令
演算手段２７から出力された打抜き速度を読込んで、位
置・速度フィードバック手段２４に出力する。同時に、
打抜き判定手段２３は、前記打抜きと判断した時に打抜
き発生の情報をサーボモータ指令演算手段２７に伝達す
る。

【００２８】位置・速度フィードバック手段２４は、前
記打抜き位置及び打抜き速度を入力してスライド位置・
速度設定手段２５にフィードバックする。このスライド
位置・速度設定手段２５は、前記打抜き位置と打抜き速
度とに基づいて、この打抜き速度よりも低速の位置決め
速度を新たに設定すると共に、この位置決め速度に切替
える位置として打抜き位置より上方で、かつ所定距離手
前に位置決め速度切替え位置を新たに設定する。この位
置決め速度と位置決め速度切替え位置は、スライド位置
・速度設定手段２５に組込まれたアルゴリズムにより演
算される。加工条件記憶手段２６は、予め設定・指示手
段９により初期設定された加工条件データを記憶してお
く。さらに、前記スライド位置・速度設定手段２５によ
って新たに設定された位置決め速度及び位置決め速度切
替え位置を新たな加工条件として、初期設定されている
上記加工条件に追加して記憶する。

【００２９】サーボモータ指令演算手段２７は、前記加
工条件記憶手段２６に記憶されている加工条件、スライ
ド位置検出手段１６により検出された打抜き位置、及び
前記打抜き判定手段２３から伝達された打抜き発生の情
報に基づいて、スライド１３が所定のモーションカーブ
に沿って駆動されるように電動サーボモータ１９の速度
指令値をサーボモータ指令出力手段２９に出力する。こ
のモーションカーブは、打抜き判定手段２３からの打抜
き発生の情報が入力されると、スライド１３が直ちに上
昇して上限位置まで復帰するように設定されている。こ
のサーボモータ指令出力手段２９は、例えばサーボアン
プなど汎用的に用いられている装置により構成されてい
る。そして、サーボモータ指令出力手段２９は、入力さ
れた速度指令値に基づいて、スライド１３が所定の位置
において所定の速度になるように、この速度指令値と速
度検出手段１９ｂからの速度フィードバック信号との偏
差が小さくなるように電動サーボモータ１９を制御す
る。

【００３０】設定表示手段２８は、例えば液晶表示画面
やＣＲＴ、又は数値を表示するＬＥＤ等により構成され
ている。そして、この設定表示手段２８は、前記スライ
ド位置・速度設定手段２５により新たに設定された加工
条件やサーボモータ指令演算手段２７により出力された
加工中の加工条件を表示したり、前記打抜き条件記憶手
段２６に既に設定され記憶されている加工条件を作業者
の指示に基づいて表示したりする。この結果、加工する
ワークを変更する時の段取作業において、作業者は、既
に設定され記憶されている加工条件をこの設定表示手段
２８に表示し確認して再利用したり、あるいは、新たに
設定された加工条件を表示して適正な条件か否かを判断
することができるので、段取作業を容易に行なうことが
できる。また、加工中の加工条件の監視が常に可能とな
るので、異常が発生した場合でも作業者は直ちにこの異
常を把握して早期に処置することができる。

【００３１】図５は、本発明に係わるサーボプレスのモ
ーションカーブを、スライド１３の速度−位置線図で示
している。本図において、実線で示した線図は、新たな
加工条件に基づいて下限位置制御を行なう２回目以降の
加工時のモーションカーブを表しており、この新たな加
工条件を設定する前の初回目の加工時の線図は、この２
回目以降の線図と二点鎖線で示した部分のみ異なってい
る。まず、実線で示したモーションカーブについて説明
する。この速度−位置線図は、縦軸にスライド１３の速
度Ｖを、横軸にスライド位置Ｚを表しており、この縦軸
の目盛り０の線の上側には下降工程の速度制御パターン
を、下側には上昇工程の速度制御パターンを示してい
る。加工が開始されると、スライド１３は上限位置Ｚ０
０から加速しながら下降し、位置Ｚ０２で所定の高速下
降速度Ｖ００に達する。スライド１３は高速下降速度Ｖ
００を維持しながら位置Ｚ０４まで下降し、この位置Ｚ
０４からは減速しながらワーク上面の上方で、かつ設定
下限位置Ｚ３０より所定距離手前の打抜き開始位置Ｚ１
０に到達する。

【００３２】この打抜き開始位置Ｚ１０において、スラ
イド１３は、低速の打抜き速度Ｖ１０まで減速されて打
抜きを開始する。スライド１３が、打抜き速度Ｖ１０を
維持しながら位置Ｚ１２まで下降し、この位置Ｚ１２か
ら減速しながら位置決め速度切替え位置Ｚ２０に到達す
ると、スライド１３の速度は位置決め速度Ｖ２０まで更
に低速となる。そして、スライド１３が位置決め速度Ｖ
２０で下降する位置決め下降中に打抜き位置Ｚ２５にお
いてワークの打抜きが行なわれる。この打抜きが行なわ
れると、スライド１３は直ちに上昇を開始する。そし
て、打抜き位置Ｚ２５から打抜き開始位置Ｚ１０の近傍
まで低速上昇速度Ｖ３０で上昇し、さらに高速上昇速度
Ｖ４０で上限位置Ｚ００に復帰して加工サイクルを終了
する。

【００３３】このような２回目以降のモーションカーブ
は、初回目の加工において以下のようにして設定され
る。初回目のモーションカーブは、スライド１３が打抜
き開始位置Ｚ１０から打抜き速度Ｖ１０で設定下限位置
Ｚ３０に向かって下降するように設定されており、この
設定下限位置Ｚ３０は予測される打抜き位置より下方位
置に設定されている。よって、初回目の加工では、スラ
イド１３が設定下限位置Ｚ３０に到達する前に打抜きが
行なわれる。この打抜きが行なわれると、前記打抜き速
度Ｖ１０よりも低速の位置決め速度Ｖ２０と、打抜き発
生時のスライド位置から求められた打抜き位置Ｚ２５よ
りも所定距離手前でこの低速に切替えられる位置決め速
度切替え位置Ｚ２０とが新たに設定され、２回目以降の
モーションカーブが得られる。

【００３４】図６は、本発明に係わるサーボプレスの下
限位置制御方法をフローチャートにより示す。打抜き加
工を開始する前に、まずステップＳ１で、加工の初期条
件を設定する。この初期条件は、スライド１３の速度条
件として高速下降速度Ｖ００、打抜き速度Ｖ１０、低速
上昇速度Ｖ３０及び高速上昇速度Ｖ４０が、また、スラ
イド４の位置条件として上限位置Ｚ００、打抜き開始位
置Ｚ１０及び設定下限位置Ｚ３０が設定される。これら
の加工条件は過去の類似ワークの経験データ等により設
定されるが、設定下限位置Ｚ３０は、スライド１３がこ
の設定下限位置Ｚ３０に到達する前にワークの打抜きが
必ず行なわれるように設定されている。これらの初期条
件の設定データは設定・指示手段９より入力されて制御
装置２０の加工条件記憶手段２６に記憶され、また、基
準圧力減少率Ｐｂｃは打抜き判定手段２３に記憶され
る。

【００３５】次のステップＳ２で、初回目の加工を開始
し、スライド１３は上限位置Ｚ００から高速下降速度Ｖ
００で下降し、打抜き開始位置Ｚ１０に到達する。ステ
ップＳ３では、スライド１３は、打抜き開始位置Ｚ１０
から打抜き速度Ｖ１０で、ワークを加圧しながら低速下
降する。そして、ステップＳ４で、この打抜き速度Ｖ１
０で下降中に打抜き判定手段２３が打抜きを判断した場
合には、次のステップＳ５が実行され、打抜きを判断し
なかった場合にはステップＳ８が実行される。この打抜
きは、加工中に演算されている実圧力減少率Ｐｃが、予
め記憶されている基準圧力減少率Ｐｂｃ以上になった時
に、打抜き判定手段２３により判断される。スライド１
３の下限位置は前記初期条件のような設定下限位置Ｚ３
０に設定されているので、加工の初回目にはステップＳ
４において必ず打抜きが検出される。

【００３６】ステップＳ５において、打抜き判定手段２
３は、打抜き発生時のスライド１３の打抜き位置Ｚ２５
と打抜き速度Ｖ１０とを読込んで、位置・速度フィード
バック手段２４を介してスライド位置・速度設定手段２
５に伝達する。スライド位置・速度設定手段２５は、こ
の伝達された打抜き位置Ｚ２５と打抜き速度Ｖ１０とに
基づいて、打抜き速度Ｖ１０より低速の位置決め速度Ｖ
２０と、打抜き位置Ｚ２５より所定距離手前でこの低速
に切替える位置決め速度切替え位置Ｚ２０とを新たな加
工条件として設定する。この新たに設定された加工条件
は、初期条件に追加されて加工条件記憶手段２６に記憶
されると共に、初期条件と併せて設定表示手段２８に表
示される。そして、次回の打抜き加工は、記憶されてい
る初期設定条件と、この新たに追加された条件とに基づ
いて行なわれるようになっている。

【００３７】この位置決め速度Ｖ２０は、例えば打抜き
速度Ｖ１０の所定割合の低速に設定する演算式や打抜き
速度Ｖ１０及びワークの厚さを変数として速度を設定す
るような関数式などのアルゴリズムにより設定される。
また、位置決め速度切替え位置Ｚ２０についても、位置
決め速度Ｖ２０の設定と同じ様なアルゴリズムによって
設定されるようになっている。この位置決め速度切替え
位置Ｚ２０は、例えば、スライド１３が加工時に当接す
るワークの上面位置と打抜き位置Ｚ２５との距離を加圧
距離として算出し、打抜き位置Ｚ２５よりこの加圧距離
の所定割合だけ手前に設定されたり、あるいは打抜き位
置Ｚ２５よりワークの厚さの所定割合だけ手前に設定さ
れる。

【００３８】つぎのステップＳ６は、ステップＳ５と同
時に実行が開始される。打抜きが判断されると、この判
断に基づいてスライド１３は直ちに上昇し上限位置Ｚ０
０に復帰する。そして、ステップＳ７で、加工が繰返さ
れるならばステップＳ２からの処理が再び実行され、繰
返されなければ処理は終了となる。ステップＳ８におい
ては、初回目の加工時に、打抜き速度Ｖ１０より低速の
位置決め速度Ｖ２０と打抜き位置Ｚ２５より所定距離だ
け手前でこの低速に切替えられる位置決め速度切替え位
置Ｚ２０とが新たな条件として既に設定されているの
で、スライド１３はこの条件に従って位置決め下降を行
なう。このようにして、２回目以降の加工時には、この
ステップＳ８以降のステップが実行される。この位置決
め下降が行なわれている時にステップＳ９が実行され、
前記ステップＳ４と同様にして、ワークの打抜きが判断
される。この打抜きが検出された場合は前記ステップＳ
６以降の処理が実行され、打抜きが検出されない場合に
は前記ステップＳ８の位置決め下降が実行され、この位
置決め下降は打抜きが検出されるまで継続される。

【００３９】このようにして、初回目の打抜き加工時
に、打抜き速度Ｖ１０より低速の位置決め速度Ｖ２０
と、位置決め速度切替え位置Ｚ２０とが新たに設定され
る。そして、２回目以降の加工時には、この新たに設定
された加工条件と初期条件とに基づいて打抜きが行なわ
れる。したがって、スライド１３は、打抜き位置よりも
手前の位置決め速度切替え位置で、打抜き速度よりもさ
らに低速の位置決め速度に切替えられて打抜きを行なう
ので、ワークに蓄えられる加圧エネルギーは少なくな
り、よって破断時に発生する騒音レベルは低くなる。ま
た、プレス機械のフレ−ムに蓄えられる加圧エネルギー
も同様に少なくなりプレスの撓み量が小さくなるので、
ブレークスルー時のスライド１３の突っ込み量もこの撓
み量に比例して小さくなる。この結果、打抜き時の騒音
や振動を抑制することができるので、作業環境が改善さ
れ作業性の向上が図れる。また、騒音規制をクリアする
ことによって稼働時間の拡大が可能となるので生産能力
の向上を図れる。さらに、ブレークスルー時のスライド
１３の突っ込みによる金型やプレス機械の破損を防止し
たり、寿命を向上することができる。

【００４０】また、打抜き後には直ちにスライド１３を
上昇させている。よって、打抜き検出後、電動サーボモ
ータ１９に最大制動トルク（逆転トルク）をかけるの
で、スライド１３の惰走距離が短くなり、下限位置を精
度良く打抜き位置に近づけることができる。よって、ブ
レークスルー時のスライド１３の突っ込み量が小さくな
るので、金型やプレス機械の破損防止や寿命向上を図る
ことができる。また、打抜き後直ちにモータを逆転する
ことによって、プレス機械のバックラシュによる遊びが
短時間で解消され振動が早く減衰するので、作業環境が
改善され作業性が向上すると共に、プレス機械の寿命を
向上することができる。

【００４１】なお、前述の実施形態においては、初回の
加工時に、位置決め速度及び位置決め速度切替え位置を
新たな加工条件として設定し、２回目以降の加工時に
は、この条件で加工するようにしているが、次のように
加工条件を設定してもよい。すなわち、毎回の加工の都
度打抜き位置を検出し、この検出した位置に基づいて、
打抜き位置より所定距離手前の位置に位置決め速度切替
え位置を新たに設定する。そして、次回の加工時には、
この新たな位置決め速度切替え位置に基づいて打抜きを
行なう。これにより、ワークの厚さのばらつきが比較的
大きい場合にも、この厚さの変化に追従して打抜き位置
を検出できるので、位置決め速度切替え位置をこのばら
つきを考慮することなく打抜き位置に近く設定でき、低
速の位置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くな
るので加工サイクルタイムを短縮できる。よって、生産
性の向上を図ることができる。また、位置決め速度切替
え位置から打抜き位置までの距離が精度良く維持される
ので、騒音や振動のばらつきを小さくできると共に、騒
音及び振動を所定のレベル内に抑制することができる。

【００４２】また、打抜きの所定回数毎に打抜き位置を
検出し、この検出された打抜き位置より所定距離手前の
位置に位置決め速度切替え位置を新たに設定し、次回以
降の新たな条件が設定される時までの加工において、こ
の新たな位置決め速度切替え位置に基づいて打抜きを行
なうようにしてもよい。これにより、ワークの厚さのば
らつきが比較的小さい場合には少ない頻度でこの厚さの
変化に追従して打抜き位置を検出できる。したがって、
位置決め速度切替え位置をこのばらつきを殆ど考慮する
ことなく打抜き位置に近く設定できるので、低速の位置
決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなり加工サ
イクルタイムを短縮できる。よって、生産性の向上を図
ることができる。また、位置決め速度切替え位置から打
抜き位置までの距離が精度良く維持されるので、騒音や
振動のばらつきが小さくなると共に、騒音や振動を所定
のレベル内に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるサーボプレスの要部側面図であ
る。

【図２】同サーボプレスの下限位置制御装置のハード構
成及び制御の概要を示すブロック図である。

【図３】本発明に係わるスライドのモ−ションカーブと
加圧力カーブの一例である。

【図４】本発明に係わるスライドの下限位置制御装置の
機能ブロック図である。

【図５】本発明に係わるスライドの下限位置制御のモ−
ションカーブである。

【図６】本発明に係わるスライドの下限位置制御方法を
示すフローチャートである。

【図７】従来技術に係わるスライドのモ−ションカーブ
の例である。

【符号の説明】

１…サーボプレス、９…設定・指示手段、１０…フレー
ム、１１…ベッド、１２…ボルスタ、１３…スライド、
１４…補助フレーム、１５…ピン、１６…スライド位置
検出手段、１６ａ…センサロッド、１６ｂ…検出ヘッ
ド、１７…動力変換装置、１８…回転伝達部材、１９…
電動サーボモータ、１９ａ…加圧力検出手段、１９ｂ…
速度検出手段、２０…サーボ制御装置、２１…加圧力演
算手段、２２…圧力減少率演算手段、２３…打抜き判定
手段、２４…位置・速度フィードバック手段、２５…ス
ライド位置・速度設定手段、２６…加工条件記憶手段、
２７…サーボモータ指令演算手段、２８…設定表示手
段、２９…サーボモータ指令出力手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 昭彦 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動サーボモータ(19)により上下方向に
   直線駆動されてワークを打抜き加工するスライド(13)
   と、このスライド(13)の位置を検出するスライド位置検
   出手段(16)と、予め設定されたスライド(13)の速度及び
   この速度への速度切替え位置等の加工条件を記憶する加
   工条件記憶手段(26)と、この加工条件記憶手段(26)に記
   憶された前記加工条件、及びスライド位置検出手段(16)
   により検出された位置に基づいて、電動サーボモータ(1
   9)の速度指令値を演算するサーボモータ指令演算手段(2
   7)とを備え、この速度指令値に基づいて電動サーボモー
   タ(19)を制御し、前記設定された加工条件に基づいてス
   ライド(13)を上限位置と下限位置との間を上下駆動する
   下限位置制御装置において、 前記スライド(13)の加圧力を検出し、加圧力信号を出力
   する加圧力検出手段(19a) と、 この加圧力信号に基づいてスライド(13)の加圧力を演算
   する加圧力演算手段(21)と、 この加圧力演算手段(21)によって演算された加圧力の時
   間的変化を加圧力が減少する方向を正とする実圧力減少
   率(Pc)として演算する圧力減少率演算手段(22)と、 予め、ワークに固有の打抜き時の加圧力の時間的変化を
   加圧力が減少する方向を正とする基準圧力減少率(Pbc)
   として記憶しておき、初回目の加工時に、この記憶され
   た基準圧力減少率(Pbc) と加工中に圧力減少率演算手段
   (22)によって演算された実圧力減少率(Pc)とを比較し、
   実圧力減少率(Pc)が基準圧力減少率(Pbc) 以上のとき打
   抜きと判断して、スライド位置検出手段(16)により検出
   された位置を打抜き位置として読込み、前記サーボモー
   タ指令演算手段(27)により演算された速度指令値を打抜
   き速度として読込む打抜き判定手段(23)と、 この打抜き判定手段(23)により読込まれた打抜き位置及
   び打抜き速度をフィードバックする位置・速度フィード
   バック手段(24)と、 このフィードバックされた打抜き位置及び打抜き速度に
   基づいて、打抜き速度より低速の打抜き位置近傍の位置
   決め速度、及び打抜き位置より所定距離手前でこの低速
   に切替えられる位置決め速度切替え位置を次回以降の加
   工条件として新たに設定し、この新たに設定した加工条
   件を前記加工条件記憶手段(26)に出力して記憶させるス
   ライド位置・速度設定手段(25)とを備えたことを特徴と
   するサーボプレスの下限位置制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のサーボプレスの下限位置
   制御装置において、 前記スライド位置・速度設定手段(25)は、毎回の加工の
   都度、前記打抜き判定手段(23)により読込まれた打抜き
   位置に基づいて、次回の加工時の前記位置決め速度切替
   え位置を新たに設定することを特徴とするサーボプレス
   の下限位置制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のサーボプレスの下限位置
   制御装置において、前記スライド位置・速度設定手段(2
   5)は、所定の加工回数毎に、前記打抜き判定手段(23)に
   より読込まれた打抜き位置に基づいて、次回から所定回
   数までの加工時の前記位置決め速度切替え位置を新たに
   設定することを特徴とするサーボプレスの下限位置制御
   装置。
4. 【請求項４】 前記設定された加工条件や加工中の加工
   条件を表示する設定表示手段(28)を付設したことを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のサーボプレ
   スの下限位置制御装置。
5. 【請求項５】 前記加圧力検出手段(19a) が、電動サー
   ボモータ(19)の駆動電流値を検出する電流検出センサで
   あることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記
   載のサーボプレスの下限位置制御装置。
6. 【請求項６】 スライド(13)を電動サーボモータ(19)に
   より上限位置と下限位置との間を上下方向に直線駆動
   し、スライド(13)の速度及びこの速度の切替え位置等の
   加工条件に基づいてワークの打抜き加工を行なうサーボ
   プレスの下限位置制御方法において、 予めワークに固有の打抜き時におけるスライド(13)の加
   圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする基
   準圧力減少率(Pbc) として記憶しておき、初回の加工時
   に、打抜き加工中に加圧力の時間的変化を加圧力が減少
   する方向を正とする実圧力減少率(Pc)として演算し、こ
   の実圧力減少率(Pc)と前記記憶した基準圧力減少率(Pb
   c) とを比較することによって、実圧力減少率(Pc)が基
   準圧力減少率(Pbc) 以上のとき打抜きと判断して、打抜
   き時のスライド(13)の打抜き位置及び打抜き速度に基づ
   いて、この打抜き速度より低速の打抜き位置近傍の位置
   決め速度、及び打抜き位置より所定距離手前にこの低速
   に切替える位置決め速度切替え位置を新たな加工条件と
   して設定し、次回以降の加工時には、この加工条件でス
   ライド(13)を制御して打抜きを行なうことを特徴とする
   サーボプレスの下限位置制御方法。