WO2008065940A1

WO2008065940A1 - Installation de presse asservie et son procédé de commande

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Publication number: WO2008065940A1
Application number: PCT/JP2007/072518
Authority: WO
Inventors: Motonao Niizuma; Takeshi Takahashi
Original assignee: Ihi Corporation
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-06-05
Also published as: KR20090085061A; CN101547785B; JP2008137015A; CN101547785A; KR101168240B1; DE112007002616T5; BRPI0719374A2; TW200823044A; JP5019250B2; TWI380899B

Description

明細書

サーボプレス設備とその制御方法

発明の背景

[0001] 発明の技術分野

本発明は、サーボモータでスライドを駆動するサーボプレス装置とこの装置にワークを搬入及び/又は搬出する搬送装置とを備えたサーボプレス設備とその制御方法に関する。

[0002] 関連技術の説明

プレス装置にワークを搬入 ·搬出する搬送装置を付設する場合、ワークを成形加工する金型と搬送装置が衝突（干渉）しないように、お互いの動きを同期させる必要がある。

[0003] 従来の制御方法では、主として機械プレス（クランクプレス、ナックルプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、等）を対象としており、プレス自体の動作をマスターとしている。すなわち、例えば、クランクプレスの場合、スライドを駆動するクランク軸（主駆動軸）の回転に同期して、搬送装置が動作するという構成が取られている。なお、力、かる制御手段の一例が特許文献 1に開示されてレ、る。

[0004] 一方、近年、サーボモータでスライドを駆動するサーボプレス装置が、開発されている。（例えば、特許文献 2)。

[0005] 特許文献 1の「プレス用自動搬送制御方法および装置」は、プレス用パルスェンコーダが発生するパルス数にもとづき位置曲線をプログラムにより作成しそれに追従して搬送装置が動作するものである。

[0006] 特許文献 2の「サーボモータ駆動式リンクプレス」は、比較的小出力のモータを用いても、高いプレス荷重による加工、および加工のサイクルタイムの向上が可能で、力、つ制御性にも優れ、また、多種の加工ができることを目的とし、図 1に示すように、回転動作を直線動作に変換するリンク機構 aと、その直線動作でプレス加工のために昇降するラム bとを備え、サーボモータ cからリンク機構 aのクランク軸 dに駆動を伝達する駆動伝達系 eを設け、この駆動伝達系 eは、サーボモータ cの回転制御によりラムの昇降動作を制御可能に駆動伝達可能なものとし、ラム bを、昇降ストローク範囲内において任意の位置で停止するようにサーボモータ cを制御するサーボモータ制御手段 fを設けたものである。

[0007] 特許文献 1：特許第 3340095号明細書、「プレス用自動搬送制御方法および装置」特許文献 2 :特開 2003— 320489号公報、「サーボモータ駆動式リンクプレス」

[0008] サーボモータでスライドを駆動するサーボプレス装置は、リンクプレスに限られず、他の形式の機械プレス（クランクプレス、ナックルプレス、クランクレスプレス、スクリュ一プレス、等）もサーボプレス化することができ、近年、これらのサーボプレス装置の開発が進められている。

[0009] しかし、これらのサーボプレス装置にワークを搬入 ·搬出する搬送装置を付設する場合、特許文献 1のように主駆動軸（例えばクランク軸）の回転をマスターとして、それに同期させて、搬送装置 (搬入装置と搬出装置)を動作させると、以下の問題点があつた。

[0010] (1)サーボプレス装置は、主駆動軸（例えばクランク軸）の回転速度を自在に変化させること力 Sできる特徴がある。従って、工程の中途で一時的に逆転することさえもできしかし、搬送装置の動作を従来のように主駆動軸に同期させると、主駆動軸の回転速度を変化させるとそれにしたがって搬送装置の動作も変化するため、搬送装置の動作が滑らかにならず、把持しているワークを落としたり、搬送装置のモータトルクが瞬間的に過大となり保護装置が作動してしまうおそれがある。

(2)また、主駆動軸が工程の中途で一時的に逆転する場合には、主駆動軸の角度と搬送装置の位置力対 1に対応しないため、同期が取れなくなる。

(3)また、プレス加工する金型がワークに接触する瞬間や、切り落とし加工でワークが切り落とされる瞬間など、負荷が急変するタイミングで主駆動軸の回転にふらつきが生じる力上述した従来の制御方法では、ふらついたクランク軸の回転に同期して搬送装置が動作しょうとするため、搬送装置の動作もふらついて、把持しているワークを落としてしまったり、搬送装置のモータトルクが瞬間的に異常に大きくなり保護装置が作動してしまうという問題がある。

(4)プレス機械の生産性を向上させるためには、金型と搬送装置を衝突しないぎりぎりの範囲まで近づけて動作させることにより、プレス機械の成形動作と搬送装置の搬送動作ができるだけ間断なく行われることが望ましい。そのためには、金型と搬送装置の干渉をチェックしつつプレス機械のモーションカーブと搬送装置のモーション力ーブを最適化する必要があるカ、従来技術では搬送装置のモーションがプレス機械のモーションに依存するため、プレス機械のモーションと搬送装置のモーションを独立に変更することができず、モーションカーブの最適化が難しい。

(5)スクリュープレスのように、主駆動軸を有しない構成のサーボプレスも可能である力主駆動軸を有しないため、主駆動軸の回転をマスターとしてそれに同期させて搬送装置を動作させることができない、もしくは、プレスの動作と搬送装置の動作の連動を間欠的にしか行えない。

発明の要約

[0011] 本発明は上述した種々の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、サーボプレス装置にワークを搬入 ·搬出する搬送装置を付設する場合において、サーボプレス装置の作動位置及び作動速度の影響を受けることなぐサーボプレス装置と搬送装置を同期させてそれらの衝突（干渉）を回避することができるサーボプレス設備とその制御方法を提供することにある。

[0012] 本発明によれば、サーボモータでスライドを駆動するサーボプレス装置と、該サーポプレス装置にワークを搬入及び/又は搬出する搬送装置と、前記サーボプレス装置と搬送装置を制御する制御装置とを備え、

該制御装置は、前記サーボプレス装置と搬送装置の希望運転状態に応じて、時間的に変化するマスター信号を発生させるマスター信号発生器と、

前記マスター信号値の変化に同期してサーボプレス装置のスライド位置の指令値を一義的に出力するサーボプレス制御装置と、

前記マスター信号値の変化に同期して搬送装置の作動位置の指令値を一義的に出力する搬送制御装置とを有する、ことを特徴とするサーボプレス設備が提供される

[0013] 本発明の好ましい実施形態によれば、前記サーボプレス制御装置は、マスター信号値に対応するスライド位置を与えるモーションカーブを備えており、マスター信号値の変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライドを動かすように制御し、前記搬送制御装置は、マスター信号値に対応する搬送装置の作動位置を与えるモーションカーブを備えており、マスター信号の変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御する。

[0014] また、前記搬送制御装置のモーションカーブは、搬送装置の独立した動作軸ごとに、その軸の位置を与える独立したモーションカーブからなり、それぞれマスター信号値の変化に同期して変化する。

また、前記搬送制御装置のモーションカーブは、搬送装置のフィード位置を与えるフィードモーションカーブと、搬送装置のリフト位置を与えるリフトモーションカーブとからなり、それぞれマスター信号の変化に同期して変化する。

[0015] また本発明によれば、サーボモータでスライドを駆動するサーボプレス装置と、該サ一ポプレス装置にワークを搬入及び/又は搬出する搬送装置とを備えたサーポプレス設備の制御方法であって、

前記サーボプレス装置と搬送装置の希望運転状態に応じて、時間的に変化するマスター信号を発生させるマスター信号発生ステップと、

前記マスター信号値の変化に同期してサーボプレス装置のスライド位置の指令値を一義的に出力するサーボプレス制御ステップと、

前記マスター信号値の変化に同期して搬送装置の作動位置の指令値を一義的に出力する搬送制御ステップとを有する、ことを特徴とするサーボプレス設備の制御方法が提供される。

[0016] 本発明の好ましい実施形態によれば、前記サーボプレス制御ステップは、マスター信号値に対応するスライド位置を与えるモーションカーブを記憶しており、マスター信号値の変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライドを動かすように制御し、前記搬送制御ステップは、マスター信号値に対応する搬送装置の作動位置を与えるモーションカーブを記憶しており、マスター信号の変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御する。

[0017] また、前記搬送制御ステップのモーションカーブは、搬送装置の独立した動作軸ごとに、その軸の位置を与える独立したモーションカーブからなり、それぞれマスター信号値の変化に同期して変化する。

また、前記搬送制御ステップのモーションカーブは、搬送装置のフィード位置を与えるフィードモーションカーブと、搬送装置のリフト位置を与えるリフトモーションカーブとからなり、それぞれマスター信号値の変化に同期して変化する。

[0018] 上記本発明の装置及び方法によれば、サーボプレス装置と搬送装置の両方が、サ一ポプレス装置と搬送装置の希望運転状態に応じて時間的に変化するマスター信号に同期するので、マスター信号を介して間接的にサーボプレス装置と搬送装置を同期させること力 Sでさる。

[0019] また、サーボプレス装置のスライドモーションを変更するときはスライド位置を対応づけるモーションカーブを変えればよぐこれにより搬送装置のモーションカーブは影響されない。

同様に、搬送装置のモーションを変えるときは搬送装置の作動位置を対応づけるモーションカーブを変えればよぐこれによりサーボプレス装置のモーションカーブは影響されない。

従って、サーボプレス装置と搬送装置の両方をそれぞれ独立に調整'最適化できる。また、逆転を含むようなモーションカーブの設定も可能である。

[0020] さらにマスター信号を電子的に生成することが可能なので、値がふらつくことがなく、それに同期して動作するプレス機械 ·搬送装置の動きもふらつかない。

スクリュープレスのように、主駆動軸を有しない構成のサーボプレスの場合でも、プレスの動作と搬送装置の動作を、時々刻々連動させることが可能である。図面の簡単な説明

[0021] [図 1]は、特許文献 2の「サーボモータ駆動式リンクプレス」の模式図である。

[図 2]は、本発明によるサーボプレス設備の全体構成図である。

[図 3]は、本発明によるサーボプレス設備の制御方法の全体フロー図である。

[図 4]は、サーボプレス装置と搬送装置を同期させる一周期分の関係を示す図である

〇

[図 5A]は、希望運転状態に応じたマスター信号値の時間変化パターンの例を示す図である。

[図 5B]は、希望運転状態に応じたマスター信号値の時間変化パターンの別の例を示す図である。

[図 5C]は、希望運転状態に応じたマスター信号値の時間変化パターンの別の例を示す図である。

[図 5D]は、希望運転状態に応じたマスター信号値の時間変化パターンの別の例を示す図である。

[図 6]は、本発明によるサーボプレス設備の具体的実施例である。

[図 7]は、サーボプレス装置と搬送装置を同期させる 2周期分の関係図である。

好ましい実施例の説明

[0022] 以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

[0023] 図 2は、本発明によるサーボプレス設備の全体構成図である。この図において、本発明のサーボプレス設備は、サーボプレス装置 10、搬入側搬送装置 20、搬出側搬送装置 30、及び制御装置 40を備える。

[0024] サーボプレス装置 10は、サーボモータ 11でスライド 14を駆動するプレス装置である。動力伝達機構 13は、クランクプレス、ナックルプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、スクリュープレス等、周知の機械プレスのいずれであってもよぐサーボモータ 1

1で動力伝達機構 13を介してスライド 14を駆動する限りで、その他の形式であってもよい。

[0025] 搬入側搬送装置 20は、サーボプレス 10にワークを搬入する装置であり、搬出側搬送装置 30は、サーボプレス装置 10からワークを搬出する装置である。搬入側搬送装置 20と搬出側搬送装置 30はワークの搬入 ·搬出に必要な動きの自由度を有する。たとえば、搬入側搬送装置 20と搬出側搬送装置 30のいずれも力 S、ワークを水平方向に移動させるフィードモーション軸と、ワークを垂直方向に移動させるリフトモーション軸を有するような構成が可能である。

搬入側搬送装置 ·搬出側搬送装置の構成は以上の説明に限られるものではなぐ搬入側搬送装置 20と搬出側搬送装置 30のどちらか一方のみしかない構成 (搬出もしくは搬入動作は手動による）、搬入側搬送装置 20と搬出側搬送装置 30の両方の機能を一台で有する搬入搬出装置であってもよい。また、搬入側搬送装置 20、搬出側搬送装置 30の形式は任意であり、ワークを水平方向に移動させる送り動作 (フィ一ド）とワークを垂直方向に移動させる昇降動作 (リフト）を別々の機構で行う装置であつても、ロボットアーム等で両方を同機構で行う装置であってもよい。クランプなど、フィードとリフト以外の動きの自由度を有する搬入搬出装置であってもよい。

[0026] 以下、本出願にお!/、て、搬入側搬送装置 20及び/又は搬出側搬送装置 30を特に区別しない場合には「搬送装置」と呼ぶ。

[0027] 制御装置 40は、サーボプレス装置 10と搬送装置 (搬入側搬送装置 20及び/又は搬出側搬送装置 30)を制御する制御装置である。

[0028] 制御装置 40は、マスター信号発生器 42、サーボプレス制御装置 44、及び搬送制御装置 46を有する。制御装置 40は、単独の制御装置 (例えば NC制御装置）であつても、 1台の上位制御装置と複数の下位制御装置とからなる複合制御装置であってあよい。

[0029] マスター信号発生器 42は、サーボプレス装置 10と搬送装置 20, 30の希望運転状態に応じて、値 Aと Bの間で時間的に変化する値 Mのマスター信号 1を発生させる。ここで「希望運転状態に応じて」と!/、う意味は、「このように運転した!/、（正転した!/ヽ · 逆転した!/ヽ ·速くうご力もた!/ヽ ·ゆっくり動かした!/、）と!/、う意図に応じて」と!/、う意味である。

希望運転状態に応じて変化させるのは、マスター信号の時間パターンであり、モーシヨンカーブは希望運転状態にはよらな!/、。

すなわち本願発明ではマスター信号とサーボプレス、あるいはマスター信号と搬送装置との同期関係をそのモーションカーブにて定義しており、「希望運転状態」と呼ぶ状態に応じてマスター信号の時間変化パターンを切り替える。

[0030] サーボプレス制御装置 44は、マスター信号値 Mに対応するスライド位置を与えるモーシヨンカーブ（後述する）を備えており、マスター信号ィ直 Mの変化に同期してサーボプレス装置 10のスライド位置の指令値を一義的に出力し、マスター信号値 Mの変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライドを動かすように制御する。 [0031] 搬送制御装置 46は、この例では搬入側搬送制御装置 46Aと搬出側搬送制御装置 46Bからなり、それぞれマスター信号値 Mに対応する搬送装置 20, 30の作動位置を与えるモーションカーブ（後述する）を備えており、マスター信号値 Mの変化に同期して搬送装置 20, 30の作動位置の指令値を一義的に出力し、マスター信号値 Mの変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御する。

[0032] 搬送制御装置 46 (46A, 46B)のモーションカーブは、搬送装置 20, 30のフィード位置を与えるフィードモーションカーブと、搬送装置のリフト位置を与えるリフトモーシヨンカーブとからなり、それぞれマスター信号ィ直 Mの変化に同期して変化する。

[0033] 図 3は、本発明によるサーボプレス設備の制御方法の全体フロー図である。

本発明の制御方法は、上述したサーボプレス装置 10と搬送装置 20, 30とを備えたサーボプレス設備の制御方法である。

[0034] この図に示すように、本発明の制御方法は、マスター信号発生ステップ Sl、サーボプレス制御ステップ S 2、及び搬送制御ステップ S3を有する。

[0035] マスター信号発生ステップ S 1では、サーボプレス装置 10と搬送装置 20, 30の希望運転状態に応じて、値 Aと Bの間で時間的に変化する値 Mのマスター信号 1を発生させる。

[0036] サーボプレス制御ステップ S2では、マスター信号^ IMの変化に同期してサーポプレス装置 10のスライド位置の指令値を一義的に出力する。サーボプレス制御ステツプ S2は、マスター信号値 Mに対応するスライド位置を与えるモーションカーブを記憶しており、マスター信号値 Mの変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライドを動かすように制御する。

[0037] 搬送制御ステップ S3では、マスター信号値 Mの変化に同期して搬送装置 20, 30 の作動位置の指令値を一義的に出力する。搬送制御ステップ S3は、マスター信号値 Mに対応する搬送装置の作動位置を与えるモーションカーブを記憶しており、マスター信号値 Mの変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御する。

[0038] 搬送制御ステップ S3のモーションカーブは、搬送装置 20、 30の一つ一つのモーシヨン軸に対するモーションカーブからなる。たとえば、搬送装置 20、 30がフィードモーシヨン軸と、リフトモーション軸を有する構成であれば、搬送制御ステップ S3のモーシヨンカーブは、搬送装置 20、 30のフィード位置を与えるフィードモーションカーブと、搬送装置のリフト位置を与えるリフトモーションカーブとからなり、それぞれマスター信号値の変化に同期して変化する。

[0039] 図 4は、サーボプレス装置と搬送装置を同期して、周期（サイクルタイム) Tで正転運転させる場合の一周期分の関係を示す図である。この図において、（A)は周期 T内の経過時間 tとマスター信号との関係、（B)はマスター信号とスライド位置との関係、（ C) (D)はマスター信号と搬入側搬送装置 20のフィード位置及びリフト位置との関係、 (E) (F)はマスター信号と搬出側搬送装置 30のフィード位置及びリフト位置との関係を示している。

[0040] マスター信号発生ステップ S 1で発生させるマスター信号は、この例では、一定の周期 T毎に、初期値 A (本例では 0とする）から最終値 B (Bは例えば 1)まで直線的に増加する。すなわち、周期 T内の経過時間 tにおけるマスター信号 1の値 Mは、 M= (B -A) X t/T + Aで与えることができる。

マスター信号 1は、周期 T毎にリセットされ、連続的に繰り返される。

[0041] 図 4における（B)はスライドのモーションカーブであり、マスター信号 1の値 Mに対応してスライド位置を与える。すなわち、各周期 T毎のある時間 tに対しては直接にはスライド位置は決まらず、時間 tに対するマスター信号 1の値 Mに対応してスライド位置が決まり、マスター信号値 Mの変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライドを動かすように制御するようになって!/、る。

従って、仮に周期 T内の経過時間 tとマスター信号 1との関係を変更すれば (例えば、直線から任意の曲線への変更）、同じ時間 tに対するマスター信号 1の値 Mが変化するため、これに対応してスライド位置も変化する。

[0042] 図 4における（C) (D)は搬入側搬送装置 20のフィード位置のモーションカーブとリフト位置のモーションカーブであり、マスター信号^ IMの変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御するようになっている。

同様に、図 4における（E) (F)は搬出側搬送装置 30のフィード位置のモーション力ーブとリフト位置のモーションカーブであり、マスター信号値 Mの変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御するようになっている。

搬送装置 20, 30も、仮に周期 T内の経過時間 tとマスター信号 1との関係を変更すれば (例えば、直線から曲線への変更）、同じ時間 tに対するマスター信号 1の値 Mが変化するため、これに対応して作動位置も変化する。

[0043] 図 5A〜図 5Dは、サーボプレス装置と搬送装置を同期させる一周期分の関係を示す別の図である。

サーボプレス装置と搬送装置の希望運転状態を変えたいときは、図 5A〜図 5Dに示すように、時間に対してマスター信号を変化させることにより実現できる。たとえば、サイクルタイムを変化させたい場合は、図 5Aに示すように、マスター信号の一周期の時間を周期ごとに変化させたり、図 5Bに示すように、時間に対するマスター信号の変化率を連続的に変化させる。なお、ここでは、図 4における（B)〜（F)のように設定したマスター信号値 Mとスライド位置との関係、マスター信号値 Mと搬入側搬送装置のフィード位置との関係、マスター信号値 Mと搬入側搬送装置のリフト位置との関係、マスター信号値 Mと搬出側搬送装置のフィード位置との関係、マスター信号値 Mと搬出側搬送装置のリフト位置との関係は変更しない。ただし、これらの関係を調整のため変更することもできる。

また、任意の場所で停止させたい場合には図 5Cに示すようにマスター信号の値を一定とすればよぐサーボプレス装置と搬送装置を正転から一度停止してさらに逆転させたい場合には、図 5Dに示すように時間に対するマスター信号の変化方向を逆転させればよい。なお、ここでは、図 4における（B)〜（F)のように設定したマスター信号値 Mとスライド位置との関係、マスター信号値 Mと搬入側搬送装置のフィード位置との関係、マスター信号値 Mと搬入側搬送装置のリフト位置との関係、マスター信号値 Mと搬出側搬送装置のフィード位置との関係、マスター信号値 Mと搬出側搬送装置のリフト位置との関係は変更しない。ただし、これらの関係を調整のため変更することあでさる。

実施例

[0044] 図 6は、本発明によるサーボプレス設備の具体的実施例である。

図 6において、上述したサーボプレス装置 10は、プレス機械 100に相当する。プレス機械 100は以下のように構成される。

メインモータ 101の回転がスライド駆動機構 102で直線動に変換され、スライド 103 を上下動させる。スライド 103には上金型 104が取り付けられており、スライド 103と共に上下動する。

[0045] 上金型 104に対向して下金型 105がボルスタ 106に取り付けられている。上金型 1 04に加わる荷重はスライド 103とスライド駆動機構 102を介してフレーム 107の上部で支持され、下金型 105に加わる荷重はボルスタ 106を介してフレーム 107の下部で支持されている。

[0046] プレス成型の対象となるワーク 108は上金型 104と下金型 105の間に挿入され、スライド 103が下降して上金型 104とワーク 108と下金型 105が接触すると、上金型 10 4および下金型 105からワーク 108に対してプレス成型力が発生する。

[0047] スライド駆動機構 102としては、クランク方式、クランクレス方式、ナックル方式、リンク方式、スクリュー方式などがある。メインモータ 101としては、誘導モータ、同期モータ、直流モータ等が使用可能であるが、本発明では制御性の優れたサーボモータを使用する。

[0048] スライド 103の位置を検出するために、メインモータ 101の回転角を検出するェンコーダ 121が設けられている。

メインモータ制御器 122は、エンコーダ 121が検出したメインモータ 101の回転角をスライド駆動機構 102の寸法に基づいて得られるスライド 103の現在位置と、スライド位置指令生成器 141から与えられるスライド位置指令値とに基づいて、メインモータ 1

01に対するトルク指令値を生成する。

メインモータアンプ 123は、メインモータ 101がトルク指令値に従ってトルクを発生するように、メインモータ 101へ供給される電流 '電圧'電力を変化させる。

[0049] 以上の構成により、スライド位置指令生成器 141からスライド位置指令値が時々刻々与えられると、それに追従してスライド 103の位置が時々刻々変化するクローズドループ制御が行われる。

[0050] 図 2の搬入側搬送装置 20は、図 6の搬入側搬送装置 200に相当する。ワークをプレス機械 100へ搬入するための搬入側搬送装置 200は以下のように構成されている。ワークを把持するための搬入側搬送装置ワーク把持ツール 201が搬入側搬送装置キャリッジ 202から支持されている。

[0051] 搬入側搬送装置キャリッジ 202をフィード方向（図中の左右方向）に動かすための搬入側搬送装置フィード機構 203が搬入側搬送装置フィードモータ 204により駆動され、搬入側搬送装置キャリッジ 202をリフト方向（図中の上下方向）に動かすための搬入側搬送装置リフト機構 205が搬入側搬送装置リフトモータ 206により駆動される

〇

[0052] 搬入側搬送装置キヤリッジ 202のフィード方向（図中の左右方向）の位置を検出するために、搬入側搬送装置フィードモータ 204の回転角を検出する搬入側搬送装置フィードエンコーダ 221が設けられている。

[0053] 搬入側搬送装置フィードモータ制御器 222は搬入側搬送装置フィ一ドエンコーダ 2 21が検出した搬入側搬送装置フィードモータ 204の回転角を搬入側搬送装置フィード機構 203の寸法にもとづいて得られる搬入側搬送装置キャリッジ 202のフィード方向現在位置と、搬入側搬送装置位置指令生成器 241から与えられる搬入側搬送装置フィード位置指令値とにもとづいて、搬入側搬送装置フィードモータ 204に対するトルク指令値を生成する。

[0054] 搬入側搬送装置フィードモータアンプ 223は、搬入側搬送装置フィードモータ 204 力 Sトルク指令値に従ってトルクを発生するように、搬入側搬送装置フィードモータ 204 へ供給される電流 ·電圧 ·電力を変化させる。

リフト方向（図中の上下方向）に対しても、同様の構成と作用を有する搬入側搬送装置リフトエンコーダ 224、搬入側搬送装置リフトモータ制御器 225、搬入側搬送装

[0055] 以上の構成により、搬入側搬送装置位置指令生成器 241から搬入側搬送装置位置指令値 (本例では、フィード方向とリフト方向の位置指令値）が時々刻々与えられると、それに追従して搬入側搬送装置キャリッジ 202の位置 (本例では、フィード方向とリフト方向の位置）が時々刻々変化するクローズドループ制御が行われる。

[0056] 搬入側搬送装置ワーク把持ツール 201は搬入側搬送装置キャリッジ 202と一定の位置関係を保つように保持されているので、搬入側搬送装置把持ツール 201の位置も搬入側搬送装置位置指令生成器 241から与えられる搬入側搬送装置位置指令値に追従することになる。

フィード機構やリフト機構としては、モータの回転をボールスクリューで直線動に変える方法や、モータの回転をギアで減速し、ピニオンラック方式により直線動に変える方法などがある。

[0057] 図 2の搬出側搬送装置 30は、図 6の搬出側搬送装置 300に相当する。ワークをプレス機械 100から搬出するための搬出側搬送装置 300も搬入側搬送装置 200と同一の構成を有している。なお図 6において、対応する構成要素には対応する番号が付されている。

[0058] プレス機械 100、搬入側搬送装置 200、搬出側搬送装置 300のいずれにおいても、エンコーダとしては、光学式エンコーダゃレゾルバが使用可能である。モータ駆動アンプには、直流モータを使用する場合にはサイリスタレオナードゃ IGBTを使用したチヨッパ方式、交流モータを使用する場合にはパワー MOSFETや IGBTを使用した PWM方式のインバータ、等が使用される。モータ制御器の制御方法としては、 PIPE 'IPDなどのフィードバック制御やフィードフォワード制御の組み合わせ等が使用される。

[0059] スライド位置指令生成器 141、搬入側搬送装置位置指令生成器 241、搬出側搬送装置位置指令生成器 341には、マスター信号発生器 42からマスター信号が分配されている。マスター信号発生器としては、電子回路で実現したカウンタや、シーケンサゃコンピュータでプログラムで実現したカウンタを使用できる。

[0060] ワーク把持ツールとしては、ワークを真空吸着する吸盤を取り付けたクロスバーや、ワークをはさみこむフィンガーなどが使用される。

[0061] 図 7は、サーボプレス装置と搬送装置を同期させる 2周期分の関係図である。以下、この図 6と図 7を用いて本発明の装置の動作例を説明する。

[0062] マスター信号発生器 42は、時間に対し単調に変化するマスター信号 1を発生する。スライド位置指令生成器 141、搬入側搬送装置位置指令生成器 241、搬出側搬送装置位置指令生成器 341はそれぞれマスター信号 1に対するスライド位置、搬入側搬送装置フィード/リフト位置、搬出側搬送装置フィード/リフト位置の対応関係を示すモーションカーブを保持しており、マスター信号が入力されたときそれぞれスライド位置、搬入側搬送装置フィード/リフト位置、搬出側搬送装置フィード/リフト位置を出力する。

[0063] 出力されたスライド位置、搬入側搬送装置フィード/リフト位置、搬出側搬送装置フイード/リフト位置は、それぞれメインモータ制御器 122、搬入側搬送装置フィードモータ制御器 222/搬入側搬送装置リフトモータ制御器 225、搬出側搬送装置フィードモータ制御器 322/搬出側搬送装置リフトモータ制御器 325への位置指令値となり、上述の仕組みにより、スライド 103の位置、搬入側搬送装置キャリッジ 202のフィード/リフト方向位置、搬出側搬送装置キャリッジ 302のフィード/リフト方向位置、が位置指令値に追従するよう制御され、スライド 103、搬入側搬送装置キャリッジ 202 と一定の位置関係を保っている搬入側搬送装置ワーク把持ツール 201、搬出側搬送装置キャリッジ 302と一定の位置関係を保っている搬入側搬送装置ワーク把持ツール 301、がマスター信号に同期してモーションカーブで規定された位置関係で動作する。

[0064] モーションカーブを保持する方法としては、適当な間隔でサンプルした値をテープルで記憶し、その間を多項式やスプラインで補間する方法、カーブの全体もしくは適当に分割した区間ごとに関数で表現する方法などがある。

図 6及び図 7ではマスター信号が一定レートで変化する例、すなわちサーボプレスと搬送装置がサイクルタイム一定で正転する例を示したが、図 5A〜図 5Dに示すように、マスター信号のレートを途中で変化させたり、レートをゼロにすることにより、サーポプレスと搬送装置のサイクルタイムを変えたり、途中で停止させたり、逆転させたりすること力 Sでさる。

[0065] モーションカーブは、プレス機械および搬送装置の性能の範囲内で、プレス機械と搬送装置が機械的に干渉しないように決定する。モーションカーブを決定する方法としては、干渉チェック機能を有する 3次元 CADを使ってオフラインで決定する方法や、モーションカーブを変えて実際にプレス機械と搬送装置を動作させてみてモーションカーブをオンラインで決定していく方法などがある。

[0066] 上述した実施例ではプレス機械が 1台でその前後に搬送装置がある場合を示した力複数のプレス機械及び複数の搬送装置で生産ラインを構成する場合、マスター信号を複数のプレス機械、搬送装置へ入力することにより、ライン全体に本方式を適用可能である。各プレス機械、搬送装置ごとに、独立したスライド位置指令生成器、搬送装置位置指令生成器を設けることにより、一台ごとのプレス機械、搬送装置ごとにワークの加工特性'ワークの搬送距離や干渉物の回避に適しており、隣接するプレス機械と搬送装置間のワークの受け渡しの無駄時間を小さくするようなモーション力ーブを設定することができる。

[0067] V、ずれかのプレス機械な!/、し搬送装置で異常が検出された場合にマスター信号のレートを変えたりゼロにしたりする機能を追加することにより、異常発生時にもプレス機械と搬送装置の同期を保ったまますベてのプレス機械 ·搬送装置を減速 ·停止させること力 Sでさる。

[0068] 上述した実施例では、プレス機械と搬送装置の動作の 1サイクル全体にわたって、プレス機械と搬送装置がマスター信号に同期して動作する例を示したが、プレス機械と搬送装置との干渉条件が厳しい範囲、すなわち、搬送装置がプレス機械の内部にワークを置!/、て!/、る 'ワークを取り出して!/、る期間のみプレス機械と搬送装置がマスタ一信号に同期して動作し、それ以外の期間、すなわちプレス機械と搬送装置との干渉条件がゆるい期間では、プレス機械と搬送装置は独立に動作するという構成も可能である。

[0069] 上述した実施例では、モータの回転を機構的にスライドの直線動に変換するサーポプレスを示したが、リニアモータを使用してスライドを駆動するサーボプレスにも適用可能である。

[0070] 上述した実施例では、スライドの位置検出方法として、メインモータの回転角をェンコーダで検出し、スライド駆動機構の寸法にもとづ!/、てスライドの位置に変換する例を示した力 S、スライドの位置を光学式リニアスケールや磁歪式リニアエンコーダで直接検出する方法も可能である。

[0071] 上述した実施例では独立に動作しうるフィードとリフトを有する搬送装置を示したが、本発明ではワークの位置決めが可能であれば搬送装置の機構は問わない。フィードとリフトとクランプを有する 3次元トランスファー機構や、ドッピン式と称されるようなリンク式のローダー、各種の産業用ロボットの機構、などが使用可能である。搬入側と搬出側で機構が異なってレ、てもよレ、。

[0072] 上述した実施例では、エンコーダをモータ軸に取り付ける例を示したが、モータで駆動される機構の側にロータリーエンコーダないしリニアエンコーダを設けて位置を検出する方法も可能である。

[0073] 位置制御可能なダイクッション装置を有するプレス機械の場合、ダイクッション装置の制御装置を実施例に示すプレス機械ないし搬送装置の制御装置と同等の機能を含むものとし、ダイクッションをマスター信号に同期させる構成が可能である。

[0074] 上述した本発明の装置及び方法によれば、サーボプレス装置 10と搬送装置 20, 3

0の両方が、一定の周期毎に、初期値から最終値まで単調に増加又は減少する値のマスター信号 1に同期するので、マスター信号 1を介して間接的にサーボプレス装置と搬送装置を同期させることができる。

[0075] また、サーボプレス装置 10のスライドモーションを変更するときはスライド位置を対応づけるモーションカーブを変えればよぐこれにより搬送装置 20, 30のモーションカーブは影響されない。

同様に、搬送装置 20, 30のモーションを変えるときは搬送装置の作動位置を対応づけるモーションカーブを変えればよぐこれによりサーボプレス装置 10のモーションカーブは影響されない。

従って、サーボプレス装置と搬送装置の両方をそれぞれ独立に調整'最適化できる

。また、逆転を含むようなモーションカーブの設定も可能である。

[0076] モーションカーブは、上金型や下金型の形状、ワーク形状、ワーク材質、ワーク成形に適したスライドモーションなどの条件に応じて、変更することも可能である。たとえば

、金型を入れ替えてさまざまなワーク成形を行うプレス機械の場合、それぞれの金型

•ワークごとに最適なモーションカーブをあらかじめ求めておき、金型'ワークを変更するときにモーションカーブも同時に変更する構成も可能である。

[0077] さらにマスター信号を電子的に生成することが可能なので、値がふらつくことがなく

、それに同期して動作するプレス機械 ·搬送装置の動きもふらつかない。

スクリュープレスのように、主駆動軸を有しない構成のサーボプレスの場合でも、プレスの動作と搬送装置の動作を、時々刻々連動させることが可能となる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

Claims

請求の範囲

[1] サーボモータでスライドを駆動するサーボプレス装置と、該サーポプレス装置にヮークを搬入及び/又は搬出する搬送装置と、前記サーボプレス装置と搬送装置を制御する制御装置とを備え、

前記マスター信号値の変化に同期して搬送装置の作動位置の指令値を一義的に出力する搬送制御装置とを有する、ことを特徴とするサーボプレス設備。

[2] 前記サーボプレス制御装置は、マスター信号値に対応するスライド位置を与えるモーシヨンカーブを備えており、マスター信号値の変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライドを動かすように制御し、

前記搬送制御装置は、マスター信号値に対応する搬送装置の作動位置を与えるモーションカーブを備えており、マスター信号の変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御する、ことを特徴とする請求項 1に記載のサーポプレス設備。

[3] 前記搬送制御装置のモーションカーブは、搬送装置の独立した動作軸ごとに、その軸の位置を与える独立したモーションカーブからなり、それぞれマスター信号値の変化に同期して変化する、ことを特徴とする請求項 2に記載のサーボプレス設備。

[4] 前記搬送制御装置のモーションカーブは、搬送装置のフィード位置を与えるフィードモーションカーブと、搬送装置のリフト位置を与えるリフトモーションカーブとからなり、それぞれマスター信号の変化に同期して変化する、ことを特徴とする請求項 2に記載のサーボプレス設備。

[5] サーボモータでスライドを駆動するサーボプレス装置と、該サーポプレス装置にヮークを搬入及び/又は搬出する搬送装置とを備えたサーボプレス設備の制御方法であって、

前記マスター信号値の変化に同期して搬送装置の作動位置の指令値を一義的に出力する搬送制御ステップとを有する、ことを特徴とするサーボプレス設備の制御方法。

[6] 前記サーボプレス制御ステップは、マスター信号値に対応するスライド位置を与えるモーションカーブを記憶しており、マスター信号の変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライドを動かすように制御し、

前記搬送制御ステップは、マスター信号値に対応する搬送装置の作動位置を与えるモーションカーブを記憶しており、マスター信号の変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御する、ことを特徴とする請求項 5に記載のサーボプレス設備の制御方法。

[7] 前記搬送制御ステップのモーションカーブは、搬送装置の独立した動作軸ごとに、その軸の位置を与える独立したモーションカーブからなり、それぞれマスター信号値の変化に同期して変化する、ことを特徴とする請求項 6に記載のサーボプレス設備の制御方法。

[8] 前記搬送制御ステップのモーションカーブは、搬送装置のフィード位置を与えるフイードモーションカーブと、搬送装置のリフト位置を与えるリフトモーションカーブとからなり、それぞれマスター信号の変化に同期して変化する、ことを特徴とする請求項 6に記載のサーボプレス設備の制御方法。