WO2006030649A1 - サーボプレスの制御装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

　高生産加工と高精度加工とを１台のプレス機械によって使い分ける。 　サーボモータ２１にて偏心回転機構２０を駆動し、この偏心回転機構２０の回転動力をトグルリンク機構１５を介してスライド３に伝達してそのスライド３を上下駆動するサーボプレス１において、スライド３の位置偏差εｐとスライド３の速度比に応じて予め設定される位置ゲインＧ（θ）とに基づいて算出されるモータ速度指令ｒｍによりサーボモータ２１の回転を制御する。

Description

明 細 書

サーボプレスの制御装置およびその制御方法

技術分野

[0001] 本発明は、動力伝達機構として偏心回転機構やリンク機構等を含み、サーボモー タの回転角とスライド位置との関係が非線形であるサーボプレスの制御装置およびそ の制御方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、サーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力を トグルリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するように構成さ れるサーボプレスが知られている（例えば、特許文献 1参照。 ) oこのサーボプレスに よれば、サーボモータの連続回転によってスライドを高速で上下駆動することができ るため、高生産力卩ェを好適に行うことができる。

[0003] また、サーボモータの回転動力をボールスクリュー機構により略水平方向の直動に 変換し、この直動をトグルリンク機構により上下方向移動に変換してスライドを上下駆 動するように構成されるサーボプレスも知られている（例えば、特許文献 2参照。 ) ₀こ のサーボプレスにおいては、スライド位置と、ボールスクリュー位置あるいはナット位 置との関係式に基づくスライド位置に対する実質的な位置ゲインの変換式を予め記 憶しておき、スライドの実制御時に、位置ゲインを前記実質的な位置ゲインの変換式 に基づきスライド位置に応じて補正し、スライド位置偏差と補正した位置ゲインとによ りモータ速度指令を演算してサーボモータを制御するようにされて 、る。このサーボ プレスによれば、スライドを精度良く位置決めすることができるため、高精度加工を好 適に行うことができる。

[0004] 特許文献 1 :特開 2004— 17098号公報

特許文献 2：特開 2003 - 305599号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、前記特許文献 1に係るサーボプレスでは、トグルリンク機構の姿勢に よってスライドの速度比〔サーボモータの回転数を一定としたときの、ある時点におけ るスライド速度 Vと、その回転数におけるスライドの最高速度 Vmaxとの比 (VmaxZV )〕が変化する。そのため、スライド位置に基づいてフィードバック制御すると、スライド を高精度で位置決めすることができな 、と 、う問題点がある。

[0006] 一方、前記特許文献 2に係るサーボプレスでは、スライド位置偏差と補正後の位置 ゲインとによりモータ速度指令を演算してサーボモータを制御するようにされて!、るの でスライドを高精度で位置決めすることは可能である。しかし、スライドを上下駆動す る際にはサーボモータの回転を反転させる動作が伴うので、サーボモータの加減速 動作および停止動作が必要になる。そのため、スライド駆動の高速ィ匕を図ることが困 難であり、高生産加工を思うように図ることができな 、と 、う問題点がある。

[0007] 本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、高生産加工と高精 度力卩ェとを 1台のプレスで使い分けることのできるサーボプレスの制御装置およびそ の制御方法を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

[0008] 前記目的を達成するために、第 1発明によるサーボプレスの制御装置は、

モータ速度指令を受けたサーボアンプにより回転が制御されるサーボモータにて偏 心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロッドまたはリンク機構を 介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するように構成されるサーボプレス の制御装置において、

(a)前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器、

(b)前記スライド位置検出器により検出されるスライド位置と前記スライドの目標位置 との位置偏差を演算するスライド位置偏差演算部、

(c)前記スライドの速度比に応じた位置ゲインを演算する位置ゲイン演算部および

(d)前記スライド位置偏差演算部により算出されるスライド位置偏差と前記位置ゲイン 演算部により算出される位置ゲインとに基づいてモータ速度指令を算出しその算出 されたモータ速度指令を前記サーボアンプに向けて出力するモータ速度指令部 を備えることを特徴とするものである。

[0009] 次に、第 2発明によるサーボプレスの制御方法は、 サーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロ ッドまたはリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するサーボ プレスの制御方法であって、

前記スライドの位置偏差と前記スライドの速度比に応じた位置ゲインとに基づいて 算出されるモータ速度指令により前記サーボモータの回転を制御することを特徴とす るものである。

発明の効果

[0010] 前記各発明によれば、モータ速度指令を受けたサーボアンプにより回転が制御さ れるサーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコン ロッドまたはリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するように 構成されるので、サーボモータの連続回転によってスライドを高速で上下駆動するこ とができ、高生産加工を好適に行うことができる。また、スライドの位置偏差とスライド の速度比に応じた位置ゲインとに基づいて算出されるモータ速度指令によってサー ボモータの回転が制御されるので、スライドを精度良く位置決めすることができ、高精 度力卩ェを好適に行うことができる。したがって、高生産加工と高精度加工とを 1台のプ レスで使い分けることができるという効果を奏する。なお、スライドの速度比とは、サー ボモータの回転数を一定としたときの、ある時点におけるスライド速度 Vと、その回転 数におけるスライドの最高速度 Vmaxとの比 (VmaxZV)である。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係るサーボプレスの側面一部断面図である

[図 2]図 2は、第 1の実施形態に係るサーボプレスの背面一部断面図である。

[図 3]図 3は、第 1の実施形態に係るサーボプレスの制御装置の概略構成を表わすブ ロック図である。

[図 4]図 4は、第 1の実施形態における「回転」パターンのモーション設定画面を例示 する図（a)および「回転」パターンの動作説明図 (b)である。

[図 5]図 5は、第 1の実施形態における「反転」パターンのモーション設定画面を例示 する図（a)および「反転」パターンの動作説明図 (b)である。 [図 6]図 6は、ギヤ回転角度に対するスライド速度比および位置ゲインの関係を表わ す図である。

圆 7]図 7は、第 1の実施形態に係るサーボプレスの制御装置の作動を説明するフロ 一チャートである。

[図 8]図 8は、本発明の第 2の実施形態に係るサーボプレスの概略システム構成図で ある。

[図 9]図 9は、第 2の実施形態における「回転」パターンの動作説明図（a)および「反 転」パターンの動作説明図 (b)である。

符号の説明

1, 1A サーボプレス

3 スライド

15 トグルリンク機構

20, 20A 偏心回転機構

21 サーボモータ

30 スライド位置検出器

40 制御装置

43 サーボアンプ

58 スライド位置偏差演算部、

59 位置ゲイン演算部

60 モータ速度指令部

74 コンロッド、

発明を実施するための最良の形態

[0013] 次に、本発明によるサーボプレスの制御装置およびその制御方法の具体的な実施 の形態について、図面を参照しつつ説明する。

[0014] 〔第 1の実施形態〕

図 1には本発明の第 1の実施形態に係るサーボプレスの側面一部断面図が、図 2 には同サーボプレスの背面一部断面図がそれぞれ示されている。

[0015] 本実施形態に係るサーボプレス 1において、本体フレーム 2の略中央部には、スラ イド 3が上下動自在に支承されている。また、本体フレーム 2の下部にはベッド 4が設 けられ、このベッド 4上には前記スライド 3に対向するようにボルスタ 5が取着されてい る。ここで、前記スライド 3の上部に形成された穴内には、ダイハイト調整用のねじ軸 7 の本体部が抜け止めされた状態で回動自在に挿入されている。また、このねじ軸 7の ねじ部 7aは、上方に向けてスライド 3から露出され、当該ねじ軸 7の上方に設けられ たプランジャ 11の下部に形成された雌ねじ部に螺合されて 、る。

[0016] 前記ねじ軸 7の本体部外周には、ウォームホイール 8aが装着されており、このゥォ ームホイール 8aに螺合するウォーム 8bは、スライド 3の背面部に取り付けられたイン ダクシヨンモータ 9の出力軸にギヤ 9aを介して連結されている。ここで、前記インダク シヨンモータ 9は、軸方向長さが短いフラットな形状とされてコンパクトに構成されてい る。

[0017] 前記プランジャ 11の上部は、第 1リンク 12aの一端部とピン 11aにより回動自在に連 結されている。第 1リンク 12aの他端部と、三軸リンク 13の一側部における下部とは、 ピン 14aにより回動自在に連結されている。三軸リンク 13の一側部における上部と、 本体フレーム 2の上部に他端部が回動自在に連結された第 2リンク 12bの一端部とは 、ピン 14bにより回動自在に連結されている。三軸リンク 13の他側部は、後述する偏 心軸 28に回動自在に連結されている。こうして、主に、第 1リンク 12a、第 2リンク 12b および三軸リンク 13により、トグルリンク機構 (本発明における「リンク機構」に相当す る。） 15が構成されている。

[0018] 本体フレーム 2の側面部には、スライド駆動用のサーボモータ（ACサーボモータ） 2 1が軸心をプレス左右方向に向けて取り付けられている。このサーボモータ 21の出力 軸に取着された第 1プーリ 22aと、サーボモータ 21の上方において軸心をプレス左右 方向に向けて回転自在に設けられている中間シャフト 24に取着された第 2プーリ 22 bとの間には、ベルト（通常はタイミングベルトが用いられる。） 23が卷装されている。 また、中間シャフト 24の上方の本体フレーム 2には、駆動軸 27が回転自在に支承さ れており、この駆動軸 27の一端部に固定されるギヤ 26は、中間シャフト 24に固定さ れるギヤ 25と嚙合されている。また、駆動軸 27の軸線方向略中央部には偏心軸 28 が形成されており、この偏心軸 28と前記三軸リンク 13の他側部とが回動自在に連結 されている。こうして、サーボモータ 21の出力軸力も偏心軸 28に至る動力伝達機構 により偏心回転機構 20が構成され、サーボモータ 21によって偏心回転機構 20が駆 動されることにより、この偏心回転機構 20の回転動力がトグルリンク機構 15を介して スライド 3に伝達されて、スライド 3が上下駆動される。

[0019] 前記スライド 3内には、前記ねじ軸 7の下端面部との間で密閉された油室 6が形成さ れており、この油室 6は、スライド 3内に形成されている油路 6aを経由して切換弁 16 に接続されている。この切換弁 16は、油室 6内への操作油の給排を切り換えるもので あり、プレスカ卩ェ時においては、その切換弁 16を通して油室 6内に給油された操作 油がその油室 6内に閉じ込められ、加圧時の押圧力が油室 6内の油を介してスライド 3に伝達するようにされている。そして、スライド 3に過負荷が加わり、油室 6内の油圧 が所定の値を超えると、油室 6内の油が図示しないリリーフ弁力もタンクへ戻され、こ れにより、スライド 3等に作用する押圧力が緩和されて、スライド 3および金型（図示省 略）が破損しな 、ようになって 、る。

[0020] 前記スライド 3の背後には、スライド 3の位置を検出するスライド位置検出器 30が配 設されている。このスライド位置検出器 30は、非接触式のリニアセンサ等よりなるスラ イド位置センサ 33と、このスライド位置センサ 33の本体部に上下動自在に嵌挿され、 位置検出用のスケール部が設けられてなる位置検出ロッド 32とより構成されている。 前記スライド位置センサ 33は、本体フレーム 2の側面部に設けられた補助フレーム 3 4に固定されている。この補助フレーム 34は、上下方向に縦長に形成されており、下 部がボルト 35により本体フレーム 2の側面部に固定的に取り付けられ、上部が上下 方向長孔（図示省略）内に挿入されたボルト 36により上下方向に摺動自在に支持さ れ、側部が前後一対の支持部材 37,37により当接 '支持されている。一方、前記位置 検出ロッド 32は、スライド 3の背面部における上下 2箇所力も本体フレーム 2の側面部 に向けて突出された上下一対のブラケット 31 , 31の間に取り付けられて 、る。

[0021] 前記補助フレーム 34にお 、ては、上下 、ずれか一側 (本実施形態では下側）のみ が本体フレーム 2に固定され、他側が上下動自在に支持される構造とされているため 、本体フレーム 2の温度変化による伸縮の影響を受けないようになつている。これによ り、前記スライド位置センサ 33は、本体フレーム 2の温度変化による伸縮の影響を受 けずに、スライド位置およびダイハイトを正確に検出可能となっている。

[0022] 図 3には、第 1の実施形態に係るサーボプレスの制御装置の概略構成を表わすブ ロック図が示されている。

[0023] この図 3に示される制御装置 40は、モーション設定手段 41からのモーション設定信 号およびスライド位置センサ 33により検出されたスライド位置信号がそれぞれ入力さ れるコントローラ 42と、このコントローラ 42から出力されるモータ速度指令信号に基づ きサーボモータ 21の回転を制御するサーボアンプ 43とを備えている。

[0024] 前記モーション設定手段 41は、スライドモーションを設定するための各種データを 入力するものであり、モーションデータを入力するためのスィッチおよび Zまたはテン キーと、これらの入力データや設定完了し登録された設定データ等を表示する表示 器とを有している。本実施形態において、当該モーション設定手段 41は、透明タツチ スィッチパネルを液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器の前面に装 着した、いわゆるタツチパネル付きのプログラマブル表示器と、テンキーとにより構成 されている。なお、このモーション設定手段 41は、予め設定されたモーションデータ を記憶した ICカード等の外部記憶媒体力 のデータ入力装置、または無線や通信 回線を介してデータを送受信する通信装置を備えるものとしてもよい。

[0025] このモーション設定手段 41では、成形条件に合った加工パターン、言い換えれば スライド制御パターンを、「回転」および「反転」のいずれかから選択して設定すること ができるようにされている。以下、各スライド制御パターン別に説明することとする。

[0026] 図 4には、第 1の実施形態における「回転」パターンのモーション設定画面を例示す る図（a)および「回転」パターンの動作説明図 (b)がそれぞれ示されている。また、図 5には、第 1の実施形態における「反転」パターンのモーション設定画面を例示する図 (a)および「反転」パターンの動作説明図 (b)がそれぞれ示されている。なお、ここで 、図 4 (b)および図 5 (b)のそれぞれにおいて左側に示される円は、ギヤ 26の回転運 動を表わしたものであり、上死点に対応するギヤ 26の回転角度が 0度、また下死点 に対応するギヤ 26の回転角度が 180度となっている。また、図 4 (b)および図 5 (b)の それぞれにおいて右側に示されるタイムチャートは、ギヤ 26の回転運動に伴うスライ ド位置の変化を表わすものであり、横軸が時間を、縦軸力スライド位置 (高さ）をそれ ぞれ表わしている。

[0027] (「回転」パターンの説明）

図 4 (a)において、モーションデータは個々の金型に応じて設定されるため、個々の 金型に対応した型番号 44が付与されるようになっている。また、方式設定部 45では 、「回転」および「反転」のスライド制御パターンの内、いずれか一つが選択可能とな つており、本実施形態にぉ 、ては「回転」および「反転」のパターン名が表示されたそ れぞれの透明タツチスィッチをオペレータがタツチすると、当該スィッチに対応したパ ターン名が反転表示され（図 4 (a)では、「回転」が反転表示されている。）、そのバタ ーンが選択される。「回転」パターンが選択されると、基準速度 46の設定部が画面表 示される。この基準速度 46は、当該モーションでのサーボモータ 21の許容最大速度 を表わしており、本実施形態では予め決められたサーボモータ最大速度に対する％ 割合 (但し、 maxlOO%)で設定するようにされている。これにより、サーボモータ最大 速度以上の速度に設定されることが防止される。

[0028] 図 4 (b)に示されるように、「回転」パターンでは、サーボモータ 21を正転方向に所 定の一定速度 (前記基準速度 46の設定値:通常はサーボモータ最大速度に設定さ れる。）で連続的に回転させる。これにより、スライドのモーションカーブは、偏心軸 28 の偏心長さ、トグルリンク機構 15の各リンク長さ、および偏心軸 28の回転中心位置と トグルリンク機構 15との関係等の機械的な寸法によって決まるリンクモーションとなり、 上死点から下死点までの下降行程では滑らかに、この後の上昇行程では高速でスラ イドが移動する。このとき、スライドストローク長さは先に述べた機械的な寸法力も決ま る最大ストローク長さ Smaxである。

[0029] (「反転」パターンの説明）

図 5 (b)に示されるように、「反転」パターンでは、上死点と下死点との間に設定され た上限位置 Pに対応するギヤ 26の回転角度 0 から、下死点手前に予め設定され

0 0

た所定の下限位置 Pに対応するギヤ 26の回転角度 Θ まで、サーボモータ 21の正

2 2

転方向速度を制御した後、下限位置 Pで正確にスライド 3を位置決め停止させ、次

2

にサーボモータ 21の回転を反転させて、スライド 3を上限位置 Pまで上昇させて停止

0

させる。これを繰り返すことにより、短いストローク長さ Sでスライド 3は上下動を繰り返 し、その下限位置 Pが精度良く位置決めされる。

2

[0030] 図 5 (a)に示されるように、「反転」パターンの設定画面では、様々な金型に柔軟に 対応させて任意のモーションが設定できるように、段数 47、待機位置 48、基準速度 4 6、待機時間 49、そして各段毎の目標位置 50、移動速度 51および停止時間 52がそ れぞれ設定可能となっている。前記段数 47には、下降行程での速度制御区間の段 数 47aと、上昇行程での速度制御区間の段数 47bとがあり、それぞれ、段数が 1段に 設定された場合には所定の定速度制御によるリンクモーションに設定されるようにな つている。図 5 (a)に示される例では、下降行程では段数が 2段に、上昇行程では段 数が 1段にそれぞれ設定されているため、下降行程では 2段の速度制御区間を有す る設定とされ、上昇行程では所定の定速度制御によるモータ反転でのリンクモーショ ンとなるように設定される。前記待機位置 48は、上昇行程の最後のスライド位置、す なわち上限位置であり、図 5 (b)に示される例では、待機位置が上限位置 Pとなる。

0 前記待機時間 49は待機位置 48にスライド 3が停止 (次サイクル開始まで待機)する 場合の待機中の時間であり、図 5 (b)に示される例では待機時間 =0である。また、各 段毎の目標位置 50は、各段の最後スライド位置 (これは、後段の開始位置に相当す る。）である。図 5 (b)に示される例では、下降 1段目が目標位置 P、下降 2段目が目 標位置 P (下限位置)、および上昇行程 (図示の 3段目）が目標位置 P (上限位置）

2 0

である。そして、各段毎の移動速度 51および停止時間 52は、それぞれ、各区間のス ライド移動速度、および最終目標位置 Pnにおける移動停止時間であり、図 5 (b)に示 される例で言うと、 2段目の移動速度 51は P力も Pまでのモーション傾き（= (P -P

1 2 1 2

) /Ta)に相当し、その停止時間 52は零である。また、上昇行程は、本実施形態では 下限位置 Pから上限位置 Pまで最大速度（100%)で上昇するように設定されている

2 0

。なお、各段の移動速度 51は、前記設定した当該モーションの基準速度 46でのスラ イド最大速度に対する％割合で設定するようにされている。また、前記の設定が完了 したら、設定データに基づいてサイクルタイムが自動的に演算され、その演算結果が サイクルタイム表示部 53に表示される。

[0031] 前記コントローラ 42は、マイクロコンピュータや高速数値演算プロセッサ等を主体に 構成されたコンピュータ装置を備えており、図 3に示されるように、記憶部 55、モーシ ヨン設定部 56、スライド位置指令演算部 57、スライド位置偏差演算部 58、位置ゲイン 演算部 59およびモータ速度指令部 60の各種機能部を有している。

[0032] 前記記憶部 55は、前記モーション設定手段 41により設定されたモーションデータ をその型番号 44 (図 4 (a)、図 5 (a)参照）に対応させて記憶するとともに、スライド制 御のためのサーボモータ 21の回転角度 (ギヤ 26の回転角度）とスライド位置との関 係データを記憶して 、る。このサーボモータ 21の回転角度 (ギヤ 26の回転角度）とス ライド位置との関係データは、前記トグルリンク機構 15の各リンク 12a, 12b, 13の長さ 、偏心軸 28の偏心長さ、および偏心軸 28の回転中心位置とトグルリンク機構 15との 関係などの機械的寸法によって決まる関数式で求まるものであり、この関数式自体を 記憶してもよ 、し、または関数式をテーブルデータとして記憶してもよ 、。

[0033] 前記モーション設定部 56は、前記モーション設定手段 41により設定されたスライド 制御パターンと、このスライド制御パターンに対応するモーションデータとに基づき、 制御実行時間 tとスライド位置 Pとの関係を表わすモーションを決定する機能を有して いる。

[0034] 前記スライド位置指令演算部 57は、モーション設定部 56において設定されたスラ イドモーションに沿ってスライド 3が移動するように、所定のサーボ周期時間毎のスラ イド位置指令 (rp)を演算する機能を有して!/、る。

[0035] 前記スライド位置偏差演算部 58は、スライド位置指令演算部 57からのスライド位置 指令 (rp)と、スライド位置センサ 33からのスライド位置検出信号 (Sp)とのスライド位 置偏差（ ε ρ)を演算する機能を有している。

[0036] ところで、トグルリンク機構 15の姿勢の変化に対して、つまりギヤ 26の回転角度 Θ の変化に対して、スライド 3の速度比は、図 6において記号 SLで示されるスライド速度 比曲線で表わされるように変化するため、スライド 3がストローク下限位置 Ρ (図 5 (b)

2 参照）に近づくにつれてスライド位置偏差が相対的に減少してしまうことになる。そこ で、本実施形態では、カゝかるスライド位置偏差の相対的な減少を補償するために、図 6において記号 GLで示される位置ゲイン曲線が設定され、ギヤ 26の回転角度 Θを 基準として、モータ速度指令の演算に関わる位置ゲイン G ( Θ )を変化させるようにさ れている。なお、ここで、スライド 3の速度比とは、サーボモータ 21の回転数を一定と したとき、つまりギヤ 26を一定回転数で駆動したときの、ある時点におけるスライド速 度 Vと、その回転数におけるスライド 3の最高速度 Vmaxとの比 (VmaxZV)のことで ある。また、図 6中記号 Gsは、位置ゲインの基本設定値である。

[0037] 前記位置ゲイン曲線 GLは、図 6に示されるように、ギヤ 26の回転角度 Θに対する 位置ゲイン G ( Θ )の切換点（当該曲線上の a点〜 g点）をスライド速度比曲線 SLに近 接させるように所要個数定めて、各切換点の間を直線補間したものである。この位置 ゲイン曲線 GLは、前記記憶部 55にテーブル形式で記憶されている。なお、ここで、 位置ゲインの設定によっては、サーボモータ 21の回転数に段付き部を生じ、トルク電 流値がプラス側からマイナス側へ急激に反転する場合があり、このとき、サーボモー タ 21の後流の動力伝達経路にぉ 、て大きな異音が発生する恐れがある。かかる異 音の発生は、位置ゲインの切り換えが滑らかでな力つたり、位置ゲインがスライド速度 比曲線 SLに沿って設定されていな力つたりすることに起因すると解される。そこで、 本実施形態では、位置ゲイン曲線 GLの折れ曲がり部 (b〜fの各切換点の周辺部）を なるべく鈍角にするとともに、位置ゲイン曲線 GLをスライド速度比曲線 SLの常に下 側に沿うようにされている。こうして、モータ回転数とトルク電流の変動を減少させて動 力伝達経路における異音の低減を図るようにされて 、る。

[0038] 前記位置ゲイン演算部 59は、図 6に示される位置ゲイン G ( Θ )〖こ係るテーブルデ ータを記憶部 55から読み取るとともに、サーボモータ 21の回転角度 ·回転速度を検 出するロータリーエンコーダ 61からの信号に基づきサーボモータ 21の回転角度と線 形関係にあるギヤ 26の回転角度 Θを求め、求められたギヤ 26の回転角度 Θに基づ き位置ゲイン曲線 GLを参照することにより、スライド 3の速度比に応じた位置ゲイン G ( Θ )を算出する機能を有している。

[0039] 前記モータ速度指令部 60は、位置ゲイン演算部 59からの位置ゲイン G ( Θ )を入 力し、この位置ゲイン G ( Θ )と、スライド位置偏差演算部 58からのスライド位置偏差 ε ρとに基づ 、てモータ速度指令 rmを演算する機能を有して 、る。

[0040] 前記サーボアンプ 43は、モータ速度指令部 60からのモータ速度指令 rmと、ロータ リーエンコーダ 61からのモータ回転速度のフィードバック値 S Θとの偏差 ε sを演算し 、算出されたモータ速度偏差 ε sに基づいてモータ電流 Cmを制御してサーボモータ 21の回転を制御する機能を有して!/、る。

[0041] 図 7には、第 1の実施形態に係るサーボプレスの制御装置の作動を説明するフロー チャートが示されている。この図 7のフローチャートを用いて制御装置 40の作動を以 下に説明することとする。

[0042] S1〜S3 :まず、モーション設定手段 41は、作業者が選択したスライド制御パターン

(「回転」パターン Z「反転」パターン）、および選択されたスライド制御パターンに応じ て設定される加工条件を満たすスライドモーションデータを、それぞれこれから実行 すべき内容として設定する（Sl)。次いで、モーション設定部 56は、前記ステップ S1 で選択'設定されたスライド制御パターンに、同ステップ S1で設定されたスライドモー シヨンデータを当てはめて、当該スライド制御パターンに適合するスライドモーション を設定する（S2)。次いで、起動信号がコントローラ 42に入力された力否かを判断し（ S3)、起動信号が入力されるまでステップ S3を繰り返して待つ。なお、ここで、起動信 号は、図示されないプレス操作盤に設けられた起動釦スイッチによるものでも、または 図示されな 、上位のプレスライン管理コントローラ力もの起動信号等であってもよ 、。

[0043] S4 :前記ステップ S3において、起動信号がコントローラ 42に入力されたと判断した 場合には、前記ステップ S2で設定されたスライドモーションに沿ってスライド 3が移動 するようにスライド 3の位置および速度を制御する。

[0044] すなわち、前記ステップ S2で設定されたスライドモーションが図 4 (b)に示されるスラ イドモーションである場合、つまり前記ステップ S 1で設定されたスライド制御パターン 力 S「回転」パターンである場合、スライド位置指令演算部 57は、図 4 (b)に示されるス ライドモーションに沿ってスライド 3が移動するように、所定のサーボ周期時間毎のス ライド位置指令を演算し算出されたスライド位置指令をモータ速度指令部 60に向け て出力する。このモータ速度指令部 60は、スライド位置指令演算部 57からのスライド 位置指令と、スライド位置センサ 33からのスライド位置検出信号とのスライド位置偏差 に所定の位置ゲインをかけてモータ速度指令を演算し算出されたモータ速度指令を サーボアンプ 43に向けて出力する。このサーボアンプ 43は、モータ速度指令部 60 からのモータ速度指令と、ロータリーエンコーダ 61により検出されるモータ回転速度 とのモータ速度偏差に基づいてモータ速度電流を制御してサーボモータ 21の回転 を制御する。このような回転制御を受けるサーボモータ 21によって偏心回転機構 20 が駆動され、この偏心回転機構 20の回転動力がトグルリンク機構 15を介してスライド 3に伝達されてそのスライド 3が図 4 (b)に示されるスライドモーションに沿って移動さ れる。

[0045] 一方、前記ステップ S2で設定されたスライドモーションが図 5 (b)に示されるスライド モーションである場合、つまり前記ステップ S1で設定されたスライド制御パターンが「 反転」パターンである場合、スライド位置指令演算部 57は、図 5 (b)に示されるスライ ドモーションに沿ってスライド 3が移動するように、所定のサーボ周期時間毎のスライ ド位置指令 rpを演算し算出されたスライド位置指令 rpをモータ速度指令部 60に向け て出力する。このモータ速度指令部 60は、スライド位置指令演算部 57からのスライド 位置指令 rpとスライド位置センサ 33からのスライド位置検出信号 Spとのスライド位置 偏差 ε ρと、位置ゲイン演算部 59により算出される位置ゲイン G ( Θ )とに基づいてモ ータ速度指令 rmを演算し算出されたモータ速度指令 rmをサーボアンプ 43に向けて 出力する。このサーボアンプ 43は、モータ速度指令部 60からのモータ速度指令 rmと 、ロータリーエンコーダ ₆₁により検出されるモータ回転速度 s Qとのモータ速度偏差 ε sに基づいてモータ速度電流 Cmを制御してサーボモータ 21の回転を制御する。 このような回転制御を受けるサーボモータ 21によって偏心回転機構 20が駆動され、 この偏心回転機構 20の回転動力がトグルリンク機構 15を介してスライド 3に伝達され てそのスライド 3が図 5 (b)に示されるスライドモーションに沿って移動される。

[0046] S5〜S6：プレス操作盤またはプレスライン管理コントローラ等力 停止信号が入力 されたカゝ否かを判断し (S5)、停止信号が入力されるまでステップ S4からの処理を繰 り返し、停止信号が入力されたときには、待機位置に設定された上限位置または上 死点でスライド 3を停止させ、プレス運転を停止する（S6)。

[0047] 本実施形態によれば、スライド制御パターンとして「回転」パターンを選択'設定する ことにより、サーボモータ 21の連続回転によってスライド 3を高速で上下駆動すること ができ、高生産加工を好適に行うことができる。また、スライド制御パターンとして「反 転」パターンを選択'設定することにより、スライド 3の位置偏差 ε ρとスライド 3の速度 比に応じた位置ゲイン G ( Θ )とに基づいて算出されるモータ速度指令 rmよってサー ボモータ 21の回転が制御されるので、スライド 3がストローク下限位置 Pで精度良く

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位置決めされ、コイニング力卩ェゃ精密成形カ卩ェなどのような下限位置での位置決め 精度が要求される高精度加工を好適に行うことができる。したがって、高生産加工と 高精度加工とを 1台のプレスで使 、分けることができると!/、う効果を奏する。

[0048] 〔第 2の実施形態〕

図 8には、本発明の第 2の実施形態に係るサーボプレスの概略システム構成図が 示されている。また、図 9には、第 2の実施形態における「回転」パターンの動作説明 図（a)および「反転」パターンの動作説明図 (b)がそれぞれ示されている。なお、図 9

(a)および同図（b)のそれぞれにおいて左側に示される円は、後述するギヤ 72の回 転運動を表わしたものであり、上死点に対応するギヤ 72の回転角度が 0度、また下 死点に対応するギヤ 72の回転角度が 180度となっている。また、図 9 (a)および同図

(b)のそれぞれにおいて右側に示されるタイムチャートは、ギヤ 72の回転運動に伴う スライド位置の変化を表わすものであり、横軸が時間を、縦軸力 Sスライド位置 (高さ）を それぞれ表わしている。また、本実施形態において、前記第 1の実施形態と同一また は同様のものについては同一符号を付してその詳細な説明を省略することとし、前記 第 1の実施形態と異なる点を中心に以下に説明することとする。

[0049] 図 8に示されるサーボプレス 1Aにおいて、サーボモータ 21の回転動力は、当該サ ーボモータ 21の出力軸に取着されたギヤ 71およびそのギヤ 71に嚙合するギヤ 72を 介してクランク軸 73に伝達される。こうして、サーボモータ 21の出力軸力もクランク軸 73に至る動力伝達機構により偏心回転機構 20Aが構成されている。また、クランク軸 73には、コンロッド 74を介してスライド 3が上下動自在に連結されており、クランク軸 7 3に伝達されたサーボモータ 21の回転動力により、スライド 3が上下駆動されるように なっている。

[0050] 本実施形態において、コントローラ 42における記憶部 55は、サーボモータ 21の回 転角度 (ギヤ 72の回転角度）とスライド位置との関係データを記憶している。この関係 データは、クランク軸機構の偏心量 (クランク軸 73の回転半径）、コンロッド 74の長さ、 およびクランク軸 73の回転角度 (ギヤ 72の回転角度）の三角関数により求まるもので あり、この関数式自体を記憶してもよいし、または関数式をテーブルデータとして記憶 してちよい。

[0051] また、モーション設定部 56は、モーション設定手段 41により設定されるスライド制御 パターン力 ^回転」パターンである場合には図 9 (a)に示されるスライドモーションを設 定し、一方、モーション設定手段 41により設定されるスライド制御パターン力 S「反転」 パターンである場合には図 9 (b)に示されるスライドモーションを設定するようになって いる。

[0052] そして、モーション設定手段 41によりスライド制御パターンとして「回転」パターンが 選択'設定され、モーション設定部 56において図 9 (a)に示されるスライドモーション が設定された状態で、コントローラ 42に起動信号が入力されると、スライド位置指令 演算部 57は、図 9 (a)に示されるスライドモーションに沿ってスライド 3が移動するよう に、所定のサーボ周期時間毎のスライド位置指令を演算し算出されたスライド位置指 令をモータ速度指令部 60に向けて出力する。このモータ速度指令部 60は、スライド 位置指令演算部 57からのスライド位置指令と、スライド位置センサ 33からのスライド 位置検出信号とのスライド位置偏差に所定の位置ゲインを力けてモータ速度指令を 演算し算出されたモータ速度指令をサーボアンプ 43に向けて出力する。このサーボ アンプ 43は、モータ速度指令部 60からのモータ速度指令と、ロータリーエンコーダ 6 1により検出されるモータ回転速度とのモータ速度偏差に基づ 、てモータ速度電流 を制御してサーボモータ 21の回転を制御する。このような回転制御を受けるサーボ モータ 21によって偏心回転機構 20Aが駆動され、この偏心回転機構 20Aの回転動 力がコンロッド 74を介してスライド 3に伝達されてそのスライド 3が図 9 (a)に示されるス ライドモーションに沿って移動される。

[0053] 一方、モーション設定手段 41によりスライド制御パターンとして「反転」パターンが選 択 '設定され、モーション設定部 56において図 9 (b)に示されるスライドモーションが 設定された状態で、コントローラ 42に起動信号が入力されると、スライド位置指令演 算部 57は、図 9 (b)に示されるスライドモーションに沿ってスライド 3が移動するように 、所定のサーボ周期時間毎のスライド位置指令 rpを演算し算出されたスライド位置指 令 rpをモータ速度指令部 60に向けて出力する。このモータ速度指令部 60は、スライ ド位置指令演算部 57からのスライド位置指令 rpとスライド位置センサ 33からのスライ ド位置検出信号 Spとのスライド位置偏差 ε ρと、位置ゲイン演算部 59により算出され る位置ゲイン G ( Θ )とに基づいてモータ速度指令 rmを演算し算出されたモータ速度 指令 rmをサーボアンプ 43に向けて出力する。このサーボアンプ 43は、モータ速度 指令部 60からのモータ速度指令 rmと、ロータリーエンコーダ 61により検出されるモ ータ回転速度 S Θとのモータ速度偏差 ε sに基づいてモータ速度電流 Cmを制御し てサーボモータ 21の回転を制御する。このような回転制御を受けるサーボモータ 21 によって偏心回転機構 20Aが駆動され、この偏心回転機構 20Aの回転動力がコン ロッド 74を介してスライド 3に伝達されてそのスライド 3が図 9 (b)に示されるスライドモ ーシヨンに沿って移動される。

本実施形態によっても、スライド制御パターンとして「回転」パターンを選択'設定す ることにより、サーボモータ 21の連続回転によってスライド 3を高速で上下駆動するこ とができ、高生産加工を好適に行うことができる。また、スライド制御パターンとして「 反転」パターンを選択 ·設定することにより、スライド 3の位置偏差 ε ρとスライド 3の速 度比に応じた位置ゲイン G ( Θ )とに基づいて算出されるモータ速度指令 rmよってサ ーボモータ 21の回転が制御されるので、スライド 3がストローク下限位置 Pで精度良

2 く位置決めされ、コイニング加工や精密成形加工などのような下限位置での位置決 め精度が要求される高精度力卩ェを好適に行うことができる。したがって、高生産加工 と高精度加工とを 1台のプレスで使 、分けることができると 、う効果を奏する。

Claims

請求の範囲

[1] モータ速度指令を受けたサーボアンプにより回転が制御されるサーボモータにて偏 心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロッドまたはリンク機構を 介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するように構成されるサーボプレス の制御装置において、

(a)前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器、

(b)前記スライド位置検出器により検出されるスライド位置と前記スライドの目標位置 との位置偏差を演算するスライド位置偏差演算部、

(c)前記スライドの速度比に応じた位置ゲインを演算する位置ゲイン演算部および

(d)前記スライド位置偏差演算部により算出されるスライド位置偏差と前記位置ゲイン 演算部により算出される位置ゲインとに基づいてモータ速度指令を算出しその算出 されたモータ速度指令を前記サーボアンプに向けて出力するモータ速度指令部 を備えることを特徴とするサーボプレスの制御装置。

[2] サーボモータにて偏心回転機構を駆動し、この偏心回転機構の回転動力をコンロ ッドまたはリンク機構を介してスライドに伝達してそのスライドを上下駆動するサーボ プレスの制御方法であって、

前記スライドの位置偏差と前記スライドの速度比に応じた位置ゲインとに基づいて 算出されるモータ速度指令により前記サーボモータの回転を制御することを特徴とす るサーボプレスの制御方法。