JP2008183595A - Servo press, and operation control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーボプレスによりこれと異なる機械プレスのスライドモーションを模擬するサーボプレスとその運転制御方法に関する。 The present invention relates to a servo press that simulates a slide motion of a mechanical press different from the servo press and an operation control method thereof.
この出願において、「機械プレス」とは1回のプレス工程(ストローク)において同一方向に1回転駆動される主駆動軸と、この主駆動軸の回転をスライド(これに金型が取り付けられる)の往復運動に変換する機構(往復動変換機構)とを有する装置をいう。 In this application, “mechanical press” refers to a main drive shaft that is driven to rotate once in the same direction in a single press step (stroke), and a slide (with a mold attached) to the rotation of the main drive shaft. An apparatus having a mechanism (reciprocating motion converting mechanism) for converting to reciprocating motion.
かかる機械プレスは、その駆動機構の相違から、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、ナックルプレスなどに大別される。 Such mechanical presses are roughly classified into crank presses, crankless presses, link presses, knuckle presses and the like because of the difference in their drive mechanisms.
従来は、駆動軸にフライホイールを備え、フライホイールの慣性力で駆動軸を一定の回転速度に維持する機械プレス(フライホイール駆動式の機械プレス)が主流であった。この場合、機械プレスの速度は、1分当りのストローク数(SPM:Stroke per minute)で示され、金型の成形性(しわや割れの発生の有無)に合わせてストローク数(SPM)を調整することが、現場では日常的に行なわれていた。 Conventionally, a mechanical press (flywheel drive type mechanical press) that has a flywheel on a drive shaft and maintains the drive shaft at a constant rotational speed by inertial force of the flywheel has been mainstream. In this case, the speed of the mechanical press is indicated by the number of strokes per minute (SPM), and the number of strokes (SPM) is adjusted according to the moldability (whether wrinkles or cracks are generated). This was done on a daily basis in the field.
一方、近年、サーボモータの大型化と制御用CPUの能力向上により、サーボモータで駆動軸を回転駆動するサーボモータ駆動方式の機械プレス(以下、「サーボプレス」と呼ぶ)が登場してきている。このサーボプレスは、従来のフライホイールがなく、かつ大型のサーボモータを備えているので、駆動軸及びこれに連動するスライドの位置及び速度を自由に変化させることができる。
以下、スライドの位置及び速度の変化を「スライドモーション」と呼ぶ。
On the other hand, in recent years, a servo motor drive type mechanical press (hereinafter referred to as “servo press”) in which a drive shaft is driven to rotate by a servo motor has appeared due to an increase in the size of a servo motor and an improvement in the capacity of a control CPU. Since this servo press has no conventional flywheel and is provided with a large servo motor, the position and speed of the drive shaft and the slide interlocked therewith can be freely changed.
Hereinafter, the change in the position and speed of the slide is referred to as “slide motion”.
フライホイール駆動式の機械プレスでは、駆動軸とスライドの関係が機械的に定まっているため、スライドモーションを変更することは不可能であり、フライホイールの回転速度の設定値を変更することにより、ストローク数(SPM)のみを調整可能である。
これに対し、サーボプレスでは、サーボモータによりスライドの位置及び速度を自由に変化させることができるため、スライドモーションの設定手段として、種々の手段が提案されている(例えば、特許文献1,2)。
In the flywheel drive type mechanical press, the relationship between the drive shaft and the slide is mechanically determined, so it is impossible to change the slide motion. By changing the set value of the rotation speed of the flywheel, Only the number of strokes (SPM) can be adjusted.
On the other hand, in the servo press, since the position and speed of the slide can be freely changed by the servo motor, various means have been proposed as slide motion setting means (for example,
特許文献1の手段は、サーボモータによりスライドを駆動するサーボプレスにおいて、図8に示すように、機械式プレスと同様のクランク角度のイメージでスライド位置の設定や表示を可能とし、またスライド位置と外部周辺装置との同期をとりながらの運転を可能とすることを目的とし、運転のためのデータを設定する際に、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定し、設定した仮想クランク角度とそれに対応するスライド位置とを表示するものである。
As shown in FIG. 8, the means of
特許文献2の「プレス機械」は、クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械において、クランク軸をこれに直接またはギアを介して間接に連結されたモータの回転制御により回転可能に構成し、指定された加工領域用情報を利用してスライドの加工領域内での加工用モーションパターンを作成可能かつ非加工領域内での非加工用モーションパターンを非加工領域を最短時間で通過できるように自動作成可能に形成され、加工領域内でのスライドモーションが作成された加工用モーションパターン(図9)に従いかつ非加工領域内でのスライドモーションが自動作成された非加工用モーションパターンに従ってプレス運転可能に形成されているものである。
The "press machine" of
上述したように、駆動軸にフライホイールがなく、かつ大型のサーボモータを備えているサーボプレスは、駆動軸及びこれに連動するスライドの位置及び速度を自由に変化させることができる利点を有する。
従って、この利点を生かして、任意のスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転することが可能となる。特に、種々の特性の機械プレス(例えば従来のフライホイール駆動式の機械プレス)のスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることが可能である。
As described above, the servo press that does not have a flywheel on the drive shaft and includes a large servo motor has an advantage that the position and speed of the drive shaft and the slide interlocked therewith can be freely changed.
Therefore, taking advantage of this advantage, it is possible to drive by simulating an arbitrary slide motion with a servo press. In particular, it is possible to perform actual pressing by operating a slide motion of a mechanical press having various characteristics (for example, a conventional flywheel-driven mechanical press) by simulating it with a servo press.
しかし、任意のスライドモーションをサーボプレスで模擬しようとする場合、「時間―スライド位置」方式のモーションの与え方は、従来の機械プレスで用いられてきたストローク数(SPM)の調整とはマッチせず、現場の操作員にはわかり難いという問題点があった。
従来の機械プレスになれた操作員には「クランク軸の角度−スライド位置」の関係が固定という概念が一般的であり、「スライド位置」を時間軸に対して自由に設定するモーション設定方法はなじみ難い。
また、異なる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬しようとする場合には、特許文献1の手段により、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定する場合でも、模擬目標となる機械プレスとこれを模擬するサーボプレスとの関連付けが困難である問題点がある。
同様に、特許文献2の「プレス機械」のように、クランク角度とスライド位置の関係を示す加工用モーションパターンを用いた場合でも、模擬目標となる機械プレスとこれを模擬するサーボプレスとの関連付けが困難である。
However, when trying to simulate an arbitrary slide motion with a servo press, the method of applying the “time-slide position” type motion matches the adjustment of the number of strokes (SPM) used in a conventional mechanical press. The problem was that it was difficult for operators on site to understand.
Operators who are familiar with conventional mechanical presses generally have a concept that the relationship between “crankshaft angle and slide position” is fixed, and the motion setting method for freely setting “slide position” with respect to the time axis is It is difficult to get used to.
In addition, when trying to simulate the slide motion of different mechanical presses with a servo press, even if the slide position is converted into a virtual crank angle and set by means of
Similarly, even when a machining motion pattern indicating the relationship between the crank angle and the slide position is used as in the “press machine” of
本発明はかかる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、従来の機械プレスと同様のストローク数(SPM)の調整と、「主駆動軸の軸角度−スライド位置」の関係を基に、模擬目標となる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができるサーボプレスとその運転制御方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems. That is, the object of the present invention is to adjust the number of strokes (SPM) similar to that of a conventional mechanical press, and based on the relationship of “shaft angle of main drive shaft−sliding position”, the slide motion of the mechanical press as a simulation target It is to provide a servo press and its operation control method that can be operated by simulating a servo press and can actually perform press working.
本発明によれば、サーボモータで主駆動軸を回転駆動するサーボプレスの運転制御方法であって、
模擬目標の機械プレスの目標スライドモーションを入力する入力ステップと、
前記目標スライドモーションからこれを模擬する前記サーボプレスのサーボスライドモーションを演算する演算ステップと、
前記サーボスライドモーションに基づき前記サーボプレスを運転制御する運転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の運転制御方法が提供される。
According to the present invention, there is provided an operation control method for a servo press in which a main drive shaft is rotationally driven by a servo motor,
An input step for inputting the target slide motion of the simulated machine press;
A calculation step of calculating a servo slide motion of the servo press that simulates the target slide motion;
There is provided an operation control method for a servo press, comprising: an operation control step for controlling the operation of the servo press based on the servo slide motion.
本発明の好ましい第1実施形態によれば、前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルである。
また、別の好ましい第2実施形態によれば、前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記主駆動軸の目標軸角度とプレス速度との関係を示す目標速度プロファイルである。
According to a first preferred embodiment of the present invention, the target slide motion is a target position profile indicating a relationship between a target axis angle of a main drive shaft of the mechanical press and a slide position.
According to another preferred second embodiment, the target slide motion includes a target position profile indicating a relationship between a target axis angle of the main drive shaft of the mechanical press and a slide position, and a target axis of the main drive shaft. It is a target speed profile which shows the relationship between an angle and a press speed.
また、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記サーボプレスのサーボ軸角度とスライド位置との関係を示すサーボ位置プロファイルとから、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度を前記サーボプレスのサーボ軸角度に変換する角度変換テーブルを予め設定し、
前記演算ステップにおいて、角度変換テーブルを用いて、目標位置プロファイルからサーボ位置プロファイルを演算する。
From the target position profile indicating the relationship between the target axis angle of the main drive shaft of the mechanical press and the slide position, and the servo position profile indicating the relationship between the servo axis angle of the servo press and the slide position, the mechanical press Presetting an angle conversion table for converting the target axis angle of the main drive shaft to the servo axis angle of the servo press,
In the calculation step, a servo position profile is calculated from the target position profile using an angle conversion table.
また、前記模擬目標の機械プレス及び/又はサーボプレスは、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、又はナックルプレスである。 The simulation target mechanical press and / or servo press is a crank press, a crankless press, a link press, or a knuckle press.
また、前記模擬目標の機械プレスは、クランクプレスであり、前記機械プレスの主駆動軸はクランク軸である、ことが好ましい。 Preferably, the simulated target mechanical press is a crank press, and the main drive shaft of the mechanical press is a crank shaft.
また、本発明によれば、主駆動軸を回転駆動するサーボモータとサーボ制御装置を備え、該サーボ制御装置は、プレス制御装置からの運転要求指令に基づき、主駆動軸の軸角度の目標値を生成し、この目標値とフィードバック値との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行い、サーボ制御装置の制御出力はモータドライブへ出力され、モータドライブでこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータを回転駆動するサーボプレスであって、
前記サーボ制御装置は、模擬目標の機械プレスの目標スライドモーションを入力する入力ステップと、
前記目標スライドモーションからこれを模擬する前記サーボプレスのサーボスライドモーションを演算する演算ステップと、
前記サーボスライドモーションに基づき前記サーボプレスを運転制御する運転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が提供される。
In addition, according to the present invention, a servo motor that rotates and drives the main drive shaft and a servo control device are provided, and the servo control device is a target value of the shaft angle of the main drive shaft based on an operation request command from the press control device. The feedback control is performed so that the deviation between the target value and the feedback value is minimized, and the control output of the servo control device is output to the motor drive, and the motor drive current is calculated based on the command value by the motor drive. A servo press that rotates and drives a servo motor,
The servo control device includes an input step of inputting a target slide motion of a simulated target mechanical press;
A calculation step of calculating a servo slide motion of the servo press that simulates the target slide motion;
There is provided a servo press comprising an operation control step of controlling the operation of the servo press based on the servo slide motion.
本発明の好ましい第1実施形態によれば、前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルである。 According to a first preferred embodiment of the present invention, the target slide motion is a target position profile indicating a relationship between a target axis angle of a main drive shaft of the mechanical press and a slide position.
また、別の好ましい第2実施形態によれば、前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とプレス速度との関係を示す目標速度プロファイルである。 According to another preferred second embodiment, the target slide motion includes a target position profile indicating a relationship between a target axis angle of the main drive shaft of the mechanical press and a slide position, and a main drive shaft of the mechanical press. It is the target speed profile which shows the relationship between the target axis angle of this and press speed.
上記本発明の方法によれば、演算ステップにおいて機械プレスの目標スライドモーションからサーボプレスのサーボスライドモーションを演算し、得られたサーボスライドモーションに基づきサーボプレスを運転制御するので、模擬目標となる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができる。 According to the method of the present invention, the servo slide motion of the servo press is calculated from the target slide motion of the machine press in the calculation step, and the servo press is operated and controlled based on the obtained servo slide motion. It can be operated by simulating the slide motion of the press with a servo press and actually performing the press work.
上記本発明の第1の実施形態によれば、演算ステップにおいて機械プレスの目標スライドモーションからサーボプレスのサーボスライドモーションを演算し、得られたサーボスライドモーションに基づきサーボプレスを運転制御するので、模擬目標となる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができる。
また、第2の実施形態によれば、模擬目標である機械プレスの主駆動軸の軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、その主駆動軸の軸角度と軸目標速度との関係を示す目標速度プロファイルとを目標スライドモーションとすることにより、従来の機械プレスのモーションを模擬したまま、ストローク数(SPM)を基準とした速度の調整が可能となり、従来の機械プレスになれた操作員であってもサーボプレスのスライドモーション設定を容易に設定することができる。
According to the first embodiment of the present invention, the servo press motion of the servo press is calculated from the target slide motion of the mechanical press in the calculation step, and the servo press operation is controlled based on the obtained servo slide motion. The target machine press can be operated by simulating the slide motion of a mechanical press with a servo press, and can be actually pressed.
According to the second embodiment, the target position profile indicating the relationship between the slide drive position and the shaft angle of the main drive shaft of the mechanical press, which is a simulation target, and the shaft angle and shaft target speed of the main drive shaft By using the target speed profile indicating the relationship as the target slide motion, it is possible to adjust the speed based on the number of strokes (SPM) while simulating the motion of the conventional mechanical press. Even an operator can easily set the slide motion setting of the servo press.
特に、模擬目標である機械プレスが特殊な機構を有し(例えば、加工性に優れたリンクプレスである場合)、サーボプレスが通常のクランクプレスである場合でも、機械プレスの主駆動軸の目標軸角度をサーボプレスのサーボ軸角度に変換することで、機構はクランクプレスのままで、加工性に優れたリンクプレスの目標スライドモーションを実現することができる。 In particular, even when the mechanical press, which is a simulation target, has a special mechanism (for example, a link press with excellent workability) and the servo press is a normal crank press, the target of the main drive shaft of the mechanical press By converting the shaft angle to the servo shaft angle of the servo press, the mechanism can remain the crank press, and the target slide motion of the link press excellent in workability can be realized.
同様に、機械プレスの主駆動軸の目標軸角度をサーボプレスのサーボ軸角度に変換することにより、1台のサーボプレスで複数のスライドモーションを実現でき、複数の機械プレスを模擬したダイトライを単一のサーボプレスで行うことができる。 Similarly, by converting the target axis angle of the main drive shaft of the mechanical press into the servo axis angle of the servo press, multiple slide motions can be realized with one servo press, and a die try that simulates multiple mechanical presses can be performed simply. It can be done with one servo press.
また、目標速度プロファイルの設定変更により、成形性(しわや割れの発生の有無)に直接関係する主駆動軸の角度範囲(すなわちスライドの下死点前)では機械プレスと同じ速度に減速し、その他の範囲で増速するなど、金型の成形性を維持したまま生産速度を向上させることが可能となる。 In addition, by changing the setting of the target speed profile, the speed is reduced to the same speed as the mechanical press in the angular range of the main drive shaft (that is, before the bottom dead center of the slide), which is directly related to formability (whether wrinkles or cracks are generated) The production speed can be improved while maintaining the moldability of the mold, such as increasing the speed in other ranges.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1(A)は、本発明によるサーボプレスの構成図である。
この図において、11aはフレーム、11bはベッド、12はサーボモータ、13はピニオン、14はメインギア、15はクランク軸、16はクランク部、17はコネクチングロッド、18はスライド、19はボルスタである。
FIG. 1A is a configuration diagram of a servo press according to the present invention.
In this figure, 11a is a frame, 11b is a bed, 12 is a servo motor, 13 is a pinion, 14 is a main gear, 15 is a crankshaft, 16 is a crank part, 17 is a connecting rod, 18 is a slide, and 19 is a bolster. .
この例において、本発明のサーボプレス10は、サーボモータ12でクランク軸15を回転駆動するクランクプレスである。なお、本発明において、サーボプレスはクランクプレスに限定されず、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、又はナックルプレスであってもよい。
なお、この出願において、「主駆動軸」とは、1回のプレス工程(ストローク)において同一方向に1回転駆動される駆動軸を意味し、この例ではクランク軸15が該当する。
In this example, the
In this application, “main drive shaft” means a drive shaft that is driven to rotate once in the same direction in one press step (stroke), and in this example, the
図1(A)において、サーボプレス10は、従来のフライホイールを備えず、サーボモータ12により、ピニオン13を介してメインギア14を駆動する。また、メインギア14にクランク軸15(主駆動軸)が接続されており、クランク軸15の回転運動をクランク部16によりコネクチングロッド17を介してスライド18の往復運動に変換している。
従って、サーボモータ12の回転位置(角度)を制御することにより、クランク軸15の軸角度を制御し、スライド18の位置を制御することができる。
In FIG. 1A, the
Therefore, by controlling the rotational position (angle) of the
図1(A)において、21はサーボモータのエンコーダ、22はクランク軸のエンコーダ、23はモータドライブ、24はサーボ制御装置、26はプレス制御装置(プレスPLC)である。
サーボ制御装置24は、プレス制御装置26からの運転要求指令に基づき、クランク軸15の軸角度の目標値を生成し、この目標値とフィードバック値(各モータのエンコーダ値、またはクランク軸エンコーダ値)との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行う。
また、サーボ制御装置24の制御出力はモータドライブ23へ出力され、モータドライブ23ではこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータ12を回転駆動するようになっている。
In FIG. 1A, 21 is a servo motor encoder, 22 is a crankshaft encoder, 23 is a motor drive, 24 is a servo control device, and 26 is a press control device (press PLC).
The
The control output of the
図1(B)は、サーボプレス10の駆動機構の模式図である。
この図において、クランク部16の上端からの回転角度(以下、「主駆動軸の軸角度」という)をθ、クランク部16の偏心量(クランク軸15からの距離)をd1、コネクチングロッド17の連結部間の長さをd2、スライド18の下死点からの上昇量をyとする。
この場合、主駆動軸(クランク軸15)を同一方向に回転駆動することにより、スライド18をスライド18の下死点から上死点までクランク部16の偏心量d1の2倍のストロークで往復運動させることができる。
FIG. 1B is a schematic diagram of a drive mechanism of the
In this figure, the rotation angle from the upper end of the crank portion 16 (hereinafter referred to as “shaft angle of the main drive shaft”) is θ, the eccentric amount of the crank portion 16 (distance from the crankshaft 15) is d 1 , and the connecting
In this case, by rotating the drive main drive shaft (crankshaft 15) in the same direction, a
図2は、本発明の第1実施形態の方法を示す制御フロー図である。本発明の第1実施形態の方法は、模擬目標の機械プレスの目標スライドモーション1を上述したサーボプレス10で模擬する運転制御方法である。
FIG. 2 is a control flow diagram showing the method of the first embodiment of the present invention. The method according to the first embodiment of the present invention is an operation control method that simulates the
模擬目標の機械プレス(以下、「目標機械プレス」と呼ぶ)は、1回のプレス工程(ストローク)において同一方向に1回転駆動される主駆動軸と、この主駆動軸の回転をスライド(これに金型が取り付けられる)の往復運動に変換する機構(往復動変換機構)とを有する。
この目標機械プレスは、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、又はナックルプレスのいずれでもよい。例えば、クランクプレスの場合、目標機械プレスの主駆動軸は、クランク軸である。
また、目標機械プレスは、予め構造、寸法等が特定されており、その主駆動軸の軸角度(以下、「目標軸角度」と呼ぶ)と目標機械プレスのスライド位置との関係は予め決まっているものとする。
A simulated target machine press (hereinafter referred to as “target machine press”) is a main drive shaft that is driven to rotate once in the same direction in one press step (stroke), and slides the rotation of the main drive shaft (this) And a mechanism (reciprocating motion converting mechanism) that converts the reciprocating motion of the die).
The target machine press may be a crank press, a crankless press, a link press, or a knuckle press. For example, in the case of a crank press, the main drive shaft of the target machine press is a crank shaft.
In addition, the structure and dimensions of the target machine press are specified in advance, and the relationship between the shaft angle of the main drive shaft (hereinafter referred to as “target shaft angle”) and the slide position of the target machine press is determined in advance. It shall be.
図2において、本発明の方法は、入力ステップS1、角度変換ステップS2、及び運転制御ステップS3の3ステップからなる。 In FIG. 2, the method of the present invention comprises three steps: an input step S1, an angle conversion step S2, and an operation control step S3.
入力ステップS1では、模擬目標プレスの目標スライドモーション1をサーボ制御装置24又はプレス制御装置26に入力する。本発明の第1実施形態の場合、この目標スライドモーション1は、目標位置プロファイル2と目標速度(一定速度)S0からなる。
なお、目標スライドモーション1は、目標位置プロファイル2のみであってもよい。
In the input step S1, the
Note that the
目標位置プロファイル2は、模擬目標プレスにおける目標軸角度αとスライド位置yとの関係を示すものである。
図4(A)は、目標位置プロファイル2の一例である。この図において、横軸は模擬目標プレスの目標軸角度α、縦軸は模擬目標プレスのスライド位置yである。
The
FIG. 4A is an example of the
角度変換ステップS2では、目標スライドモーション1とサーボスライドモーション5から、角度変換テーブル4を求め、目標スライドモーションを模擬するサーボプレス10のサーボ軸角度θを出力する。
In the angle conversion step S2, the angle conversion table 4 is obtained from the
サーボスライドモーション5はサーボ位置プロファイル6からなる。
サーボ位置プロファイル6は、サーボプレス10におけるサーボ軸角度θとスライド位置yとの関係を示すものであり、図4(B)はサーボ位置プロファイル6の一例である。
The
The
角度変換テーブル4は、図4において、目標機械プレスの目標軸角度αをサーボプレス10のサーボ軸角度θに変換する変換テーブルである。
この角度変換テーブル4は、目標機械プレスの目標位置プロファイル2と、サーボプレスのサーボ位置プロファイルとから予め設定しておく。サーボ位置プロファイルはサーボプレスの設計値又は実験値から求めることができる。
The angle conversion table 4 is a conversion table for converting the target axis angle α of the target machine press into the servo axis angle θ of the
The angle conversion table 4 is set in advance from the
図4は、角度変換ステップS2において、目標位置プロファイル2からサーボ位置プロファイル6を演算する手段を模式的に示す図であり、表1はこの設定方法を模式的に示している。
FIG. 4 is a diagram schematically showing means for calculating the
表1において、目標機械プレスの目標位置プロファイル2から、模擬目標プレスにおける目標軸角度αとスライド位置yとの関係(表の左欄と中間欄の関係)が決まる。
また、同様に、サーボプレスのサーボ位置プロファイルから、サーボ軸角度θとスライド位置yとの関係(表の右欄と中間欄の関係)が決まる。
従って、同一のスライド位置yを得るための角度変換テーブル4は、この表における左欄と右欄の関係となる。
この関係は表形式のテーブルに限定されず、制御装置(サーボ制御装置24又はプレス制御装置26)の記憶装置に記憶してもよい。
In Table 1, the relationship between the target axis angle α and the slide position y in the simulated target press (the relationship between the left column and the intermediate column) is determined from the
Similarly, the relationship between the servo shaft angle θ and the slide position y (the relationship between the right column and the middle column) is determined from the servo position profile of the servo press.
Therefore, the angle conversion table 4 for obtaining the same slide position y has a relationship between the left column and the right column in this table.
This relationship is not limited to a table in a table format, but may be stored in a storage device of a control device (
本発明の第1実施形態の場合、模擬目標プレス速度をS0の一定値としている。これを積分すると一定速で回転する目標軸角度αが得られ、このαに対応するサーボ軸角度θを角度変換テーブル4から読み出す。
なお、目標プレス速度S0は後述する第2実施形態との区別のため、便宜上一定速として扱っているが、サーボプレスの生産速度を捜査員が変更する場合は、S0を別の値に変更しても良く、プレス装置の運転速度を制限するものではない。
In the first embodiment of the present invention, a simulated target press speed has a constant value of S 0. When this is integrated, a target shaft angle α rotating at a constant speed is obtained, and the servo shaft angle θ corresponding to this α is read from the angle conversion table 4.
The target press speed S 0 is treated as a constant speed for the sake of distinction from the second embodiment to be described later. However, when the investigator changes the production speed of the servo press, S 0 is set to a different value. It may be changed and does not limit the operating speed of the press device.
運転制御ステップS3では、サーボ軸角度θに基づきサーボプレス10を運転制御する。
すなわち、サーボ制御装置24は、プレス制御装置26からの運転要求指令に基づき、サーボプレスのサーボ軸角度θの目標値を生成し、運転制御ステップS3において、この目標値とフィードバック値(各モータのエンコーダ値、またはクランク軸エンコーダ値)との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行なう。
また、サーボ制御装置24の制御出力はモータドライブ23へ出力され、モータドライブ23ではこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータ12を回転駆動する。
In operation control step S3, the
That is, the
The control output of the
以下、本発明の第1実施形態の具体例を、1点クランクプレス機構をもったサーボプレスを例に説明する。なお、以下の例では主駆動軸はクランク軸であり、軸角度はクランク軸角度である。
模擬目標の機械プレス(目標機械プレス)の目標速度はS0の一定値でスライドモーションは目標位置プロファイル2として目標スライドモーション1に定義されている。
Hereinafter, a specific example of the first embodiment of the present invention will be described by taking a servo press having a one-point crank press mechanism as an example. In the following example, the main drive shaft is a crankshaft, and the shaft angle is the crankshaft angle.
The target speed of the simulated target machine press (target machine press) is a constant value of S 0 , and the slide motion is defined as the
目標速度が一定の場合は、クランク軸角度目標値(目標角度α)は、上死点ASと目標速度S0から数1の式(1)で表される。 If the target speed is constant, the crankshaft angle target value (target angle alpha) is expressed by the formula from the top dead center A S and the target speed S 0 Number 1 (1).
目標機械プレスの目標軸角度αは、上述した角度変換テーブル4によって、サーボプレス10のサーボ軸角度θに変換される。このサーボ軸角度θがサーボプレスの制御系の目標値となる。
目標機械プレスの目標軸角度αからサーボプレスのサーボ軸角度θを求めるための角度変換テーブル4は図4のように求める。
図4(A)の目標位置プロファイル2は、サーボプレスに模擬させたい目標機械プレスのスライドモーションとなる。図4(B)のサーボ位置プロファイル6はサーボプレスのスライド駆動機構が元々もっているモーション特性の逆関数となる。
The target axis angle α of the target machine press is converted into the servo axis angle θ of the
The angle conversion table 4 for obtaining the servo shaft angle θ of the servo press from the target shaft angle α of the target machine press is obtained as shown in FIG.
The
例えば、サーボプレスのスライド駆動機構がクランクプレス機構である場合に、4節リンク機構の動作を模擬させたい場合などに同様の角度変換テーブルを用いることができる。 For example, when the slide drive mechanism of the servo press is a crank press mechanism, the same angle conversion table can be used when it is desired to simulate the operation of the four-bar linkage mechanism.
従来技術(図9)では、特定の角度区間の速度は調整できるが、クランクプレスの機構で、リンクプレスの動きを実現するような任意のモーション制御は実現できない。これに対し、角度変換テーブル4を利用することで、これが可能となる。
これにより、旧式の機械プレスをサーボプレスに置き換える場合や、金型メーカーが客先の機械プレスに合わせて、テスト用プレスのモーションを変更したい場合などにも、柔軟に対応できる。
なお上述の例では、クランクプレス機構で、リンクプレス機構のモーションを実現する例をあげたが、無論、この逆の動作も可能であり、任意の機構と任意のモーションの組み合わせが可能である。
In the prior art (FIG. 9), the speed of a specific angle section can be adjusted, but any motion control that realizes the movement of the link press cannot be realized by the mechanism of the crank press. On the other hand, this can be achieved by using the angle conversion table 4.
As a result, it is possible to flexibly deal with cases where the old mechanical press is replaced with a servo press, or when the mold manufacturer wants to change the motion of the test press according to the customer's mechanical press.
In the above-described example, the motion of the link press mechanism is realized by the crank press mechanism, but it is needless to say that the reverse operation is also possible, and any mechanism and any motion can be combined.
図4において、表1の角度変換テーブルを求める際は、まず、模擬したいスライドモーションのクランク軸角度をa1、a2、a3、…と、ΔAずつ変化させて、そのときのスライド位置y1、y2、y3、…を求める。これは目標位置プロファイル2に対応する。
次にサーボプレスのスライド機構のスライドモーションの逆関数から、スライド位置y1、y2、y3、…に対応するクランク軸角度位置θ1、θ2、θ3、…を求める。これはサーボ位置プロファイル6に対応する。これにより、a1、a2、a3、…とθ1、θ2、θ3、…の対応が求まるので、これを角度変換テーブルとする。
これらの演算は、サーボ制御装置の外部でオフラインデータとして行い、結果の角度変換テーブルだけを、サーボ制御装置24に与えても良い。
4, when obtaining the angle conversion table of Table 1, first, the crankshaft angle of the slide motion to be simulated is changed by ΔA in steps of a 1 , a 2 , a 3 ,. Find 1 , y 2 , y 3 ,. This corresponds to the
Next, crankshaft angular positions θ 1 , θ 2 , θ 3 ,... Corresponding to the slide positions y 1 , y 2 , y 3 ,... Are obtained from the inverse function of the slide motion of the servo press slide mechanism. This corresponds to the
These calculations may be performed as off-line data outside the servo controller, and only the resulting angle conversion table may be given to the
(角度モーション作成の具体例)
角度変換テーブル作成の具体例を更に詳細に説明する。
図1(B)に示したクランク式のサーボプレスにおいて、クランク角度θとストロークyとの関係式は数2の式(2.1)〜(2.3)のようになる。
ここでd1はクランク軸の偏心量、d2はコネクチングロッドの長さである。
(Specific example of creating angular motion)
A specific example of creating the angle conversion table will be described in more detail.
In the crank servo press shown in FIG. 1 (B), the relational expression between the crank angle θ and the stroke y is expressed by the following equations (2.1) to (2.3).
Here, d 1 is the amount of eccentricity of the crankshaft, and d 2 is the length of the connecting rod.
サーボプレスのクランク機構の寸法値がd1=300[mm]、d2=1100[mm]であり、サーボプレスに模擬させたい別のプレス装置のクランク機構の寸法値が、d1=300[mm]、d2=800[mm]であった場合、プレスのストローク量はどちらも2×300=600mmであるが、クランク角度に対する動きは図7のようにずれが生じる。
Size value of the servo press of the crank mechanism is d 1 = 300 [mm],
この図において、実線がサーボプレス10のクランク機構の動き、点線が模擬させたい目標機械プレスのクランク機構の動きである。
In this figure, the solid line represents the movement of the crank mechanism of the
以上の関係から、目標位置プロファイル2とサーボ位置プロファイル6は以下のように求まる。
(目標位置プロファイル)
模擬させたいプレスの特性値、d1’=300[mm]、d2’=800[mm]と、クランク角度目標値αを数3の式(3.1)に代入してストローク量yを求める。
クランク軸角度目標値αをa1、a2、a3、…と、ΔAずつ変化させて、対応するストローク量y1、y2、y3、…を求めると、目標位置プロファイル2が求まる。
(サーボ位置プロファイル)
サーボプレスの特性値、d1=300[mm]、d2=1100[mm]と、ステップ1で求めたストローク量yを数3の式(3.2)に代入して、ストロークyに対応するサーボプレスの補正クランク角度目標値θを求める。
ストローク量y1、y2、y3、…と変化させて、対応するサーボ軸角度目標値θ1、θ2、θ3、…を求めると、サーボ位置プロファイル6が求まる。
From the above relationship, the
(Target position profile)
The characteristic value of the press to be simulated, d 1 ′ = 300 [mm], d 2 ′ = 800 [mm], and the crank angle target value α is substituted into the equation (3.1) of
When the crankshaft angle target value α is changed by ΔA by a 1 , a 2 , a 3 ,... By ΔA and the corresponding stroke amounts y 1 , y 2 , y 3 ,.
(Servo position profile)
Servo press characteristic values, d 1 = 300 [mm], d 2 = 1100 [mm], and the stroke amount y obtained in
When the corresponding servo shaft angle target values θ 1 , θ 2 , θ 3 ,... Are obtained by changing the stroke amounts y 1 , y 2 , y 3 ,.
なお、クランク機構では、式(3.1)から式(3.2)の逆関数が容易に導出できるが、4節リンク機構や6節リンク機構ではクランク角度とストローク量の関係式が複雑になり、逆関数を導出することが容易ではない。
その場合、ステップ2では、ニュートン法などの数値演算により、ストロークyに対応する補正クランク角度目標値を求めるように変更する。
更に、「角度モーション」を求める場合は、上記クランク角度目標値を0°〜360°まで、角度刻みで変化させ、対応する補正クランク角度目標値を求めてやればよい。
In the crank mechanism, the inverse function of equation (3.2) can be easily derived from equation (3.1). However, the relationship between the crank angle and the stroke amount is complicated in the four-link mechanism and the six-link mechanism. Therefore, it is not easy to derive the inverse function.
In that case, in
Further, when obtaining the “angle motion”, the crank angle target value may be changed in increments of 0 ° to 360 ° to obtain the corresponding corrected crank angle target value.
図3は、本発明の第2実施形態の方法を示す制御フロー図である。 FIG. 3 is a control flow diagram showing the method of the second embodiment of the present invention.
図3において、本発明の方法は、入力ステップS1、角度変換ステップS2、演算ステップS4、及び運転制御ステップS3の4ステップからなる。 In FIG. 3, the method of the present invention comprises four steps of an input step S1, an angle conversion step S2, a calculation step S4, and an operation control step S3.
入力ステップS1では、模擬目標プレスの目標スライドモーション1をサーボ制御装置24又はプレス制御装置26に入力する。本発明の第2実施形態の場合、この目標スライドモーション1は、目標位置プロファイル2と目標速度プロファイル3からなる。
In the input step S1, the
目標位置プロファイル2は、模擬目標プレスにおける目標軸角度αとスライド位置yとの関係を示すものである。
図4(A)は、目標位置プロファイル2の一例である。この図において、横軸は模擬目標プレスの目標軸角度α、縦軸は模擬目標プレスのスライド位置yである。
The
FIG. 4A is an example of the
角度変換ステップS2では、目標スライドモーション1とサイドスライドモーション5から、角度変換テーブル4を求め、目標スライドモーションを模擬するサーボプレス10のサーボ軸角度θを出力する。
In the angle conversion step S2, the angle conversion table 4 is obtained from the
サーボスライドモーションは5はサーボ位置プロファイル6からなる。
サーボ位置プロファイル6は、サーボプレス10におけるサーボ軸角度θとスライド位置yとの関係を示すものであり、図4(B)はサーボ位置プロファイル6の一例である。
The
The
角度変換テーブル4は、図4において、目標機械プレスの目標軸角度αをサーボプレス10のサーボ軸角度θに変換する変換テーブルである。
この角度変換テーブル4は、目標機械プレスの目標位置プロファイル2と、サーボプレスのサーボ位置プロファイルとから予め設定しておく。サーボ位置プロファイルはサーボプレスの設計値又は実験値から求めることができる。
The angle conversion table 4 is a conversion table for converting the target axis angle α of the target machine press into the servo axis angle θ of the
The angle conversion table 4 is set in advance from the
図4は、角度変換ステップS2において、目標位置プロファイル2からサーボ位置プロファイル6を演算する手段を模式的に示す図であり、上述した表1はこの設定方法を模式的に示している。
FIG. 4 is a diagram schematically showing means for calculating the
表1において、目標機械プレスの目標位置プロファイル2から、模擬目標プレスにおける目標軸角度αとスライド位置yとの関係(表の左欄と中間欄の関係)が決まる。
また、同様に、サーボプレスのサーボ位置プロファイルから、サーボ軸角度θとスライド位置yとの関係(表の右欄と中間欄の関係)が決まる。
従って、同一のスライド位置yを得るための角度変換テーブル4は、この表における左欄と右欄の関係となる。
この関係は表形式のテーブルに限定されず、制御装置(サーボ制御装置24又はプレス制御装置26)の記憶装置に記憶してもよい。
In Table 1, the relationship between the target axis angle α and the slide position y in the simulated target press (the relationship between the left column and the intermediate column) is determined from the
Similarly, the relationship between the servo shaft angle θ and the slide position y (the relationship between the right column and the middle column) is determined from the servo position profile of the servo press.
Therefore, the angle conversion table 4 for obtaining the same slide position y has a relationship between the left column and the right column in this table.
This relationship is not limited to a table in a table format, but may be stored in a storage device of a control device (
本発明の第2実施形態の場合、模擬目標プレスの速度は目標速度プロファイル3で定義される。目標速度プロファイル3は、模擬目標プレスにおける目標軸角度αと1分当りのストローク数(SPM)との関係を示すものである。図5は目標プロファイル3の一例である。この図において、横軸は模擬目標プレスの目標軸角度α、縦軸は模擬目標プレスの速度(SPM)である。
演算ステップS4では、目標角度αの連続性が保たれるように目標速度プロファイル3の区間ごとび速度を時間積分し、目標角度αとして出力する。
このαに対するサーボ軸角度θを角度変換テーブル4から読み出す。
In the case of the second embodiment of the present invention, the speed of the simulated target press is defined by the
In the calculation step S4, the speed of each section of the
The servo axis angle θ with respect to α is read from the angle conversion table 4.
運転制御ステップS3では、サーボ軸角度θに基づきサーボプレス10を運転制御する。
すなわち、サーボ制御装置24は、プレス制御装置26からの運転要求指令に基づき、サーボプレスのサーボ軸角度θの目標値を生成し、運転制御ステップS3において、この目標値とフィードバック値(各モータのエンコーダ値、またはクランク軸エンコーダ値)との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行なう。
また、サーボ制御装置24の制御出力はモータドライブ23へ出力され、モータドライブ23ではこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータ12を回転駆動する。
In operation control step S3, the
That is, the
The control output of the
以下、本発明の第2実施形態の具体例を、1点クランクプレス機構をもったサーボプレスを例に説明する。なお、以下の例では主駆動軸はクランク軸であり、軸角度はクランク軸角度である。
模擬目標の機械プレス(目標機械プレス)の「目標速度プロファイル3」は図5に示すように、クランク軸角度(目標軸角度α)の区間毎の速度目標値を定義したものである。
Hereinafter, a specific example of the second embodiment of the present invention will be described by taking a servo press having a one-point crank press mechanism as an example. In the following example, the main drive shaft is a crankshaft, and the shaft angle is the crankshaft angle.
The “
図5では、クランク軸角度(目標軸角度α)の1サイクルを5区間に分割して、速度目標を定義している。
この例において、区間1は上死点AsからA1までの角度区間の間を、一定の速度目標値S1で運転する。区間2は速度の遷移区間で、速度目標値S1→S2を、A1からA2の角度区間で遷移する。区間3はA2からA3までの角度区間の間を、一定の速度目標値S2で運転する。区間4は速度の遷移区間で、速度目標値S2→S1を、A3→A4の角度区間で遷移する。区間5はA4から上死点Asまでの角度区間の間を、一定の速度目標値S1で運転する。
In FIG. 5, the speed target is defined by dividing one cycle of the crankshaft angle (target shaft angle α) into five sections.
In this example, the
これは例えば、区間3はスライドに取り付けられた上型と、ボルスタに取り付けられた下型が接触する角度区間であり、区間1と区間5はクランク軸が上死点を通過する角度区間である。このような速度目標値を設定することにより、金型が接触する区間では速度を落として、成型性を高め、スライドが上昇する区間では速度を上げて、生産性を向上させるという連続運転が可能となる。
For example,
目標速度プロファイル3からクランク軸角度目標値を生成する方法は、それぞれの区間での速度目標値を時間積分することによって、出力式が得られる。
すなわち、区間1のクランク軸角度目標値(目標軸角度α)は、数4の式(4.1)で表される。ここでtは上死点からの経過時間である。
また、区間2のクランク軸角度目標値(目標軸角度α)は、数4の式(4.2)で表される。ここでt1は区間1と区間2の境界に相当する時刻である。
また、区間3のクランク軸角度目標値(目標軸角度α)は、数4の式(4.3)で表される。ここでt2は区間2と区間3の境界に相当する時刻である。
また、区間4のクランク軸角度目標値(目標軸角度α)は、数4の式(4.4)で表される。ここでt3は区間3と区間4の境界に相当する時刻である。
さらに、区間5のクランク軸角度目標値(目標軸角度α)は、数4の式(4.5)で表される。ここでt4は区間4と区間5の境界に相当する時刻である。
In the method of generating the crankshaft angle target value from the
That is, the crankshaft angle target value (target shaft angle α) in
Further, the crankshaft angle target value (target shaft angle α) in the
Further, the crankshaft angle target value (target shaft angle α) in the
Further, the crankshaft angle target value (target shaft angle α) of the
Furthermore, the crankshaft angle target value (target shaft angle α) in the
なお、図5では速度遷移区間の速度変化を台形速度(等加速度)としたが、これをS字曲線やカム曲線のような積分可能な曲線(シグモイド曲線)にしても、同様の方法でクランク軸角度目標値を導出可能である。 In FIG. 5, the speed change in the speed transition section is a trapezoidal speed (equal acceleration). However, if this is changed to an integrable curve (sigmoid curve) such as an S-shaped curve or a cam curve, A target shaft angle value can be derived.
(クランク角度の目標値演算の具体例)
クランク軸角度目標演算(演算ステップS4)の具体例を更に詳細に説明する。
(Specific example of target value calculation of crank angle)
A specific example of the crankshaft angle target calculation (calculation step S4) will be described in more detail.
図5に示したような目標速度プロファイル3から模擬プレスのクランク軸角度αを計算する方法を説明する。
(ステップ1)
区間1、区間3、区間5の等速運転区間を通過するのに必要な時間t1’、t3’、t5’は数5の式(5.1)〜(5.3)より求まる。
A method of calculating the crankshaft angle α of the simulated press from the
(Step 1)
Times t 1 ′, t 3 ′, and t 5 ′ required to pass through the constant speed operation sections of
区間2、区間4の等加速度運転区間を通過するのに必要な時間t2’、t4’は数5の式(6.1)〜(6.2)より求まる。
Times t 2 ′ and t 4 ′ required to pass through the uniform acceleration operation sections of
(ステップ2)
ステップ1の結果から、各区間の境界を通過する時間を以下のように求める。
区間1のスタート時刻を0とする。
区間1と区間2の境界を通過する時刻:t1は、数6の式(7.1)で求める。
区間2と区間3の境界を通過する時刻:t2は、数6の式(7.2)で求める。
区間3と区間4の境界を通過する時刻:t3は、数6の式(7.3)で求める。
区間4と区間5の境界を通過する時刻:t4は、数6の式(7.4)で求める。
区間5の最後(上死点に戻る)の時刻:t5は、数6の式(7.5)で求める。
(Step 2)
From the result of
The start time of
The time t 1 passing through the boundary between the
The time t 2 passing through the boundary between the
The time t 3 passing through the boundary between the
The time t 4 passing through the boundary between the
Time at the end of section 5 (returning to the top dead center): t 5 is obtained by Expression (7.5) of
(ステップ3)
0からt5までカウントアップするクロックカウンタの出力は、上述した数1の式(1)〜(5)に当てはめ、クランク軸角度目標値を演算する。
(Step 3)
The output of the clock counter that counts up from 0 to t5 is applied to the above-described equations (1) to (5), and the crankshaft angle target value is calculated.
(4)ステップ4
クロックカウンタの出力がt5に達したら、0にリセットし、再度ステップ3から実行する。
(4)
When the output of the clock counter has reached t 5, reset to 0, and executes
目標機械プレスの目標軸角度αは、上述した角度変換テーブル4によって、サーボプレス10のサーボ軸角度θに変換される。このサーボ軸角度θがサーボプレスの制御系の目標値となる。
目標機械プレスの目標軸角度αからサーボプレスのサーボ軸角度θを求めるための角度変換テーブル4は図4のように求める。
図4(A)の目標位置プロファイル2は、サーボプレスに模擬させたい目標機械プレスのスライドモーションとなる。図4(B)のサーボ位置プロファイル6はサーボプレスのスライド駆動機構が元々もっているモーション特性の逆関数となる。
The target axis angle α of the target machine press is converted into the servo axis angle θ of the
The angle conversion table 4 for obtaining the servo shaft angle θ of the servo press from the target shaft angle α of the target machine press is obtained as shown in FIG.
The
例えば、サーボプレスのスライド駆動機構がクランクプレス機構である場合に、4節リンク機構の動作を模擬させたい場合などに同様の角度変換テーブルを用いることができる。 For example, when the slide drive mechanism of the servo press is a crank press mechanism, the same angle conversion table can be used when it is desired to simulate the operation of the four-bar linkage mechanism.
従来技術(図9)では、特定の角度区間の速度は調整できるが、クランクプレスの機構で、リンクプレスの動きを実現するような任意のモーション制御は実現できない。 これに対し、角度変換テーブル4を利用することで、これが可能となる。
これにより、旧式の機械プレスをサーボプレスに置き換える場合や、金型メーカーが客先の機械プレスに合わせて、テスト用プレスのモーションを変更したい場合などにも、柔軟に対応できる。
なお上述の例では、クランクプレス機構で、リンクプレス機構のモーションを実現する例をあげたが、無論、この逆の動作も可能であり、任意の機構と任意のモーションの組み合わせが可能である。
In the prior art (FIG. 9), the speed of a specific angle section can be adjusted, but any motion control that realizes the movement of the link press cannot be realized by the mechanism of the crank press. On the other hand, this can be achieved by using the angle conversion table 4.
As a result, it is possible to flexibly deal with cases where the old mechanical press is replaced with a servo press, or when the mold manufacturer wants to change the motion of the test press according to the customer's mechanical press.
In the above-described example, the motion of the link press mechanism is realized by the crank press mechanism, but it is needless to say that the reverse operation is also possible, and any mechanism and any motion can be combined.
図4において、表1の角度変換テーブルを求める際は、まず、模擬したいスライドモーションのクランク軸角度をa1、a2、a3、…と、ΔAずつ変化させて、そのときのスライド位置y1、y2、y3、…を求める。これは目標位置プロファイル2に対応する。
次にサーボプレスのスライド機構のスライドモーションの逆関数から、スライド位置y1、y2、y3、…に対応するクランク軸角度位置θ1、θ2、θ3、…を求める。これはサーボ位置プロファイル6に対応する。これにより、a1、a2、a3、…とθ1、θ2、θ3、…の対応が求まるので、これを角度変換テーブルとする。
これらの演算は、サーボ制御装置の外部でオフラインデータとして行い、結果の角度変換テーブルだけを、サーボ制御装置24に与えても良い。
4, when obtaining the angle conversion table of Table 1, first, the crankshaft angle of the slide motion to be simulated is changed by ΔA in steps of a 1 , a 2 , a 3 ,. Find 1 , y 2 , y 3 ,. This corresponds to the
Next, crankshaft angular positions θ 1 , θ 2 , θ 3 ,... Corresponding to the slide positions y 1 , y 2 , y 3 ,... Are obtained from the inverse function of the slide motion of the servo press slide mechanism. This corresponds to the
These calculations may be performed as off-line data outside the servo controller, and only the resulting angle conversion table may be given to the
(角度モーション作成の具体例)
角度変換テーブル作成の具体例を更に詳細に説明する。
図1(B)に示したクランク式のサーボプレスにおいて、クランク角度θとストロークyとの関係式は数2の式(2.1)〜(2.3)のようになる。
ここでd1はクランク軸の偏心量、d2はコネクチングロッドの長さである。
(Specific example of creating angular motion)
A specific example of creating the angle conversion table will be described in more detail.
In the crank servo press shown in FIG. 1 (B), the relational expression between the crank angle θ and the stroke y is expressed by the following equations (2.1) to (2.3).
Here, d 1 is the amount of eccentricity of the crankshaft, and d 2 is the length of the connecting rod.
サーボプレスのクランク機構の寸法値がd1=300[mm]、d2=1100[mm]であり、サーボプレスに模擬させたい別のプレス装置のクランク機構の寸法値が、d1=300[mm]、d2=800[mm]であった場合、プレスのストローク量はどちらも2×300=600mmであるが、クランク角度に対する動きは図7のようにずれが生じる。
Size value of the servo press of the crank mechanism is d 1 = 300 [mm],
この図において、実線がサーボプレス10のクランク機構の動き、点線が模擬させたい目標機械プレスのクランク機構の動きである。
In this figure, the solid line represents the movement of the crank mechanism of the
以上の関係から、目標位置プロファイル2とサーボ位置プロファイル6は以下のように求まる。
(目標位置プロファイル)
模擬させたいプレスの特性値、d1’=300[mm]、d2’=800[mm]と、クランク角度目標値αを数3の式(3.1)に代入してストローク量yを求める。
クランク軸角度目標値αをa1、a2、a3、…と、ΔAずつ変化させて、対応するストローク量y1、y2、y3、…を求めると、目標位置プロファイル2が求まる。
(サーボ位置プロファイル)
サーボプレスの特性値、d1=300[mm]、d2=1100[mm]と、ステップ1で求めたストローク量yを数3の式(3.2)に代入して、ストロークyに対応するサーボプレスの補正クランク角度目標値θを求める。
ストローク量y1、y2、y3、…と変化させて、対応するサーボ軸角度目標値θ1、θ2、θ3、…を求めると、サーボ位置プロファイル6が求まる。
From the above relationship, the
(Target position profile)
The characteristic value of the press to be simulated, d 1 ′ = 300 [mm], d 2 ′ = 800 [mm], and the crank angle target value α is substituted into the equation (3.1) of
When the crankshaft angle target value α is changed by ΔA by a 1 , a 2 , a 3 ,... By ΔA and the corresponding stroke amounts y 1 , y 2 , y 3 ,.
(Servo position profile)
Servo press characteristic values, d 1 = 300 [mm], d 2 = 1100 [mm], and the stroke amount y obtained in
When the corresponding servo shaft angle target values θ 1 , θ 2 , θ 3 ,... Are obtained by changing the stroke amounts y 1 , y 2 , y 3 ,.
なお、クランク機構では、式(3.1)から式(3.2)の逆関数が容易に導出できるが、4節リンク機構や6節リンク機構ではクランク角度とストローク量の関係式が複雑になり、逆関数を導出することが容易ではない。
その場合、ステップ2では、ニュートン法などの数値演算により、ストロークyに対応する補正クランク角度目標値を求めるように変更する。
更に、「角度モーション」を求める場合は、上記クランク角度目標値を0°〜360°まで、角度刻みで変化させ、対応する補正クランク角度目標値を求めてやればよい。
In the crank mechanism, the inverse function of equation (3.2) can be easily derived from equation (3.1). However, the relationship between the crank angle and the stroke amount is complicated in the four-link mechanism and the six-link mechanism. Therefore, it is not easy to derive the inverse function.
In that case, in
Further, when obtaining the “angle motion”, the crank angle target value may be changed in increments of 0 ° to 360 ° to obtain the corresponding corrected crank angle target value.
なお、クランク機構では、式(3.1)から式(3.2)の逆関数が容易に導出できるが、4節リンク機構や6節リンク機構ではクランク角度とストローク量の関係式が複雑になり、逆関数を導出することが容易ではない。
その場合、ステップ2では、ニュートン法などの数値演算により、ストロークyに対応する補正クランク角度目標値を求めるように変更する。
更に、「角度モーション」を求める場合は、上記クランク角度目標値を0°〜360°まで、角度刻みで変化させ、対応する補正クランク角度目標値を求めてやればよい。
In the crank mechanism, the inverse function of equation (3.2) can be easily derived from equation (3.1). However, the relationship between the crank angle and the stroke amount is complicated in the four-link mechanism and the six-link mechanism. Therefore, it is not easy to derive the inverse function.
In that case, in
Further, when obtaining the “angle motion”, the crank angle target value may be changed in increments of 0 ° to 360 ° to obtain the corresponding corrected crank angle target value.
上述したように、本発明の方法によれば、演算ステップS2において機械プレスの目標スライドモーション1からサーボプレス10のサーボスライドモーション5を演算し、得られたサーボスライドモーション5に基づきサーボプレス10を運転制御するので、目標機械プレスのスライドモーション1をサーボプレス10で模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができる。
As described above, according to the method of the present invention, the
また、目標機械プレスの主駆動軸の軸角度αとスライド位置yとの関係を示す目標位置プロファイル2と、その主駆動軸の軸角度αと1分当りのストローク数(SPM)との関係を示す目標速度プロファイル3とを目標スライドモーション1とすることにより、従来の機械プレスと同様のストローク数(SPM)の調整と、「主駆動軸の軸角度−スライド位置」の関係を基に、従来の機械プレスになれた操作員であっても目標スライドモーションを容易に設定することができる。
Further, the
特に、目標機械プレスが特殊な機構を有し(例えば、加工性に優れたリンクプレスである場合)、サーボプレスが通常のクランクプレスである場合でも、目機械プレスの主駆動軸の目標軸角度αをサーボプレスのサーボ軸角度θに変換することで、機構はクランクプレスのままで、加工性に優れたリンクプレスの目標スライドモーション1を実現することができる。
In particular, even if the target machine press has a special mechanism (for example, a link press with excellent workability) and the servo press is a normal crank press, the target axis angle of the main drive shaft of the eye machine press By converting α into the servo shaft angle θ of the servo press, the
同様に、目標機械プレスの主駆動軸の目標軸角度αをサーボプレスのサーボ軸角度θに変換することにより、1台のサーボプレスで複数のスライドモーションを実現でき、複数の機械プレスを模擬したダイトライを単一のサーボプレスで行うことができる。 Similarly, by converting the target axis angle α of the main drive shaft of the target machine press into the servo axis angle θ of the servo press, multiple servo motions can be realized with one servo press, simulating multiple mechanical presses. The die trie can be performed with a single servo press.
また、目標速度プロファイルの設定変更により、成形性(しわや割れの発生の有無)に直接関係する主駆動軸の角度範囲(すなわちスライドの下死点前)では機械プレスと同じ速度に減速し、その他の範囲で増速するなど、金型の成形性を維持したまま生産速度を向上させることが可能となる。 In addition, by changing the setting of the target speed profile, the speed is reduced to the same speed as the mechanical press in the angular range of the main drive shaft (that is, before the bottom dead center of the slide), which is directly related to formability (whether wrinkles or cracks are generated) The production speed can be improved while maintaining the moldability of the mold, such as increasing the speed in other ranges.
なお、本発明が対象とするプレス機構としては、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、ナックルプレスなどがあげられる。
また、1点加圧のプレス機械だけでなく、2点、4点等複数点で加圧するクランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレスにも適用可能である。
The press mechanism targeted by the present invention includes a crank press, a crankless press, a link press, a knuckle press, and the like.
Further, the present invention can be applied not only to a one-point press machine but also to a crank press, a crankless press, and a link press that pressurize at a plurality of points such as two points and four points.
図6は、目標速度プロファイルと目標角度モーションの変更方法の模式図である。
この図に示すように、目標位置プロファイル2と目標速度プロファイル3は、プレス制御装置(プレスPLC)に記憶させても、サーボ制御装置24に記憶させても、その両方に記憶させてもよい。
FIG. 6 is a schematic diagram of a method for changing the target speed profile and the target angle motion.
As shown in this figure, the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
1 目標スライドモーション、2 目標位置プロファイル、
3 目標速度プロファイル、4 角度変換テーブル、
5 サーボスライドモーション、6 サーボ位置プロファイル、
7 サーボ速度プロファイル、
10 サーボプレス、11a フレーム、11b ベッド、
12 サーボモータ、13 ピニオン、14 メインギア、
15 クランク軸(主駆動軸)、16 クランク部、
17 コネクチングロッド、18 スライド、19 ボルスタ、
21 サーボモータのエンコーダ、22 クランク軸のエンコーダ、
23 モータドライブ、24 サーボ制御装置、
26 プレス制御装置(プレスPLC)
1 target slide motion, 2 target position profile,
3 Target speed profile, 4 angle conversion table,
5 Servo slide motion, 6 Servo position profile,
7 Servo speed profile,
10 Servo press, 11a frame, 11b bed,
12 servo motors, 13 pinions, 14 main gears,
15 crankshaft (main drive shaft), 16 crank part,
17 connecting rods, 18 slides, 19 bolsters,
21 Servo motor encoder, 22 Crankshaft encoder,
23 motor drive, 24 servo controller,
26 Press controller (press PLC)
Claims (9)
模擬目標の機械プレスの目標スライドモーションを入力する入力ステップと、
前記目標スライドモーションからこれを模擬する前記サーボプレスのサーボスライドモーションを演算する演算ステップと、
前記サーボスライドモーションに基づき前記サーボプレスを運転制御する運転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の運転制御方法。 An operation control method of a servo press that rotationally drives a main drive shaft with a servo motor,
An input step for inputting the target slide motion of the simulated machine press;
A calculation step of calculating a servo slide motion of the servo press that simulates the target slide motion;
An operation control step of controlling the operation of the servo press based on the servo slide motion.
前記演算ステップにおいて、角度変換テーブルを用いて、目標位置プロファイルからサーボ位置プロファイルを演算する、ことを特徴とする請求項2に記載のサーボプレスの運転制御方法。 From the target position profile indicating the relationship between the target axis angle of the main drive shaft of the mechanical press and the slide position, and the servo position profile indicating the relationship between the servo axis angle of the servo press and the slide position, the main press of the mechanical press. An angle conversion table for converting the target shaft angle of the drive shaft into the servo shaft angle of the servo press is set in advance,
3. The servo press operation control method according to claim 2, wherein in the calculation step, a servo position profile is calculated from a target position profile using an angle conversion table.
前記サーボ制御装置は、模擬目標の機械プレスの目標スライドモーションを入力する入力ステップと、
前記目標スライドモーションからこれを模擬する前記サーボプレスのサーボスライドモーションを演算する演算ステップと、
前記サーボスライドモーションに基づき前記サーボプレスを運転制御する運転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。 A servo motor that rotates the main drive shaft and a servo control device are provided, the servo control device generates a target value of the shaft angle of the main drive shaft based on an operation request command from the press control device, and the target value and Feedback control is performed so that the deviation from the feedback value is minimized, and the control output of the servo controller is output to the motor drive. The motor drive generates a motor drive current based on this command value, and the servo motor is driven to rotate. Servo press that
The servo control device includes an input step of inputting a target slide motion of a simulated target mechanical press;
A calculation step of calculating a servo slide motion of the servo press that simulates the target slide motion;
An operation control step for controlling the operation of the servo press based on the servo slide motion.
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