JP3422456B2

JP3422456B2 - サーボプレスの制御装置

Info

Publication number: JP3422456B2
Application number: JP09675297A
Authority: JP
Inventors: 栄自道場
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: WO1998043803A1; US6237479B1; TW412479B; JPH10277800A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動サーボモータ
でスライドが直線駆動される、いわゆるサーボプレスの
安全性の高い制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えばＡＣサーボモータ等の電動
サーボモータでスライドを直線駆動する直動型プレス
（以後、サーボプレスと言う）が多くの分野で利用され
ている。この理由としては、従来の機械式プレスに比べ
て、自由なスライドモーションで高速に作動でき、か
つ、圧力制御が容易に可能なので、より高度な成形加工
が可能で、生産性も良いという利点がある。また油圧プ
レスに対しては、低騒音、低振動及び省エネルギーであ
り、油漏れも無くクリーンであり、かつ、スライドの起
動及び停止が非常に短時間で可能なので、作業環境の改
善や生産性の向上等の利点が上げられる。

【０００３】このようなサーボプレスの制御装置として
は、例えば特公平３−３３４３９号公報に開示されたも
のが知られており、ここには、１つのコンピュータ装置
（以後、ＣＰＵと呼ぶ）を核にして所定のサーボ演算処
理を行い、このサーボ指令をサーボパック（いわゆる、
サーボアンプ）に出力してサーボモータの位置及び速度
を制御し、ラム（スライド）のストロークを予め設定し
た範囲内で直線駆動するようにした制御装置が示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のサーボプレスの制御装置においては、下記
のような安全性に関する問題が生じる。1)ＣＰＵチップ
が例えば熱暴走や電源電圧異常、又は電気的なノイズ等
の原因によって誤動作した場合、速度指令や位置指令と
して最大値が出力されることがあり、これによって、い
わゆるサーボ暴走が発生して、突然ラムが予期せぬ方向
に高速で動作して危険性が大きい。2)また、ラムの位置
検出器が故障したり、位置検出器の信号ラインに電気的
なノイズが混入したり、あるいは位置信号の入力コネク
タ等での接触不良が発生した場合、ラムの位置制御が不
可能となってサーボ暴走が発生し、危険である。3)さら
に、ＣＰＵの制御ソフトウェアがプログラムミス等によ
り誤動作して、いわゆるソフトウェア暴走が発生した場
合、同様にサーボ暴走が発生する危険性が大きい。

【０００５】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、サーボを制御するＣＰＵの誤動作や位置
検出器の故障等によるサーボ暴走を防止できる安全性の
高いサーボプレスの制御装置を提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【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、フレー
ムに直動自在に支持されたスライド１５をサーボモータ
１１により駆動してプレス加工を行うサーボプレスの制
御装置において、オペレータの操作スイッチの操作、又
は外部からの通信によって、プレスの運転モード信号、
運転開始信号等のプレス運転操作信号が入力されるとと
もに、それを出力する運転操作入力部５０と、スライド
１５のモーションデータやプレスの起動条件等の設定デ
ータを入力して記憶し、プレス起動時に、前記記憶され
た設定データを出力すると共に、この設定データ、及び
前記運転操作入力部５０から入力した前記プレス運転操
作信号に基づいてプレス起動可否を判断してプレス起動
信号３３を出力する第１のＣＰＵ２１と、前記第１のＣ
ＰＵ２１からの設定データ、及び前記運転操作入力部５
０からの前記プレス運転操作信号を入力し、この入力し
た設定データ及びプレス運転操作信号に基づいてプレス
起動可能と判断し、かつ、少なくとも前記プレス起動信
号３３が起動可能を示しているときに、前記設定データ
内のモーションデータに基づいて前記サーボモータ１１
の位置指令を演算して出力する第２のＣＰＵ２２と、前
記スライド１５の位置を検出する第１位置センサ１７
と、前記サーボモータ１１の回転位置を検出する第２位
置センサ７と、少なくとも第１位置センサ１７又は第２
位置センサ７のいずれかの位置信号を入力し、この両位
置信号のいずれか一方を位置フィードバック信号とし、
前記第２のＣＰＵ２２からの位置指令とこの位置フィー
ドバック信号との位置偏差に基づいて、速度指令を演算
して出力する第３のＣＰＵ２３と、第３のＣＰＵ２３か
らの速度指令、及び第２位置センサ７からの前記位置信
号を入力し、この位置信号に基づいて前記サーボモータ
１１の速度フィードバック値を演算し、前記速度指令と
この速度フィードバック値との速度偏差が小さくなるよ
うに前記サーボモータ１１の駆動電流を制御するサーボ
アンプ２５と、を備え、かつ、前記各ＣＰＵ２１、２
２、２３に、少なくとも、前記第１のＣＰＵ２１と第２
のＣＰＵ２２間、又は前記第２のＣＰＵ２２と第３のＣ
ＰＵ２３間のいずれかで互いにウォッチドッグ信号を送
信して正常動作しているのを互いにチェックし合い、こ
のチェックで一方側が異常となったとき、他方側がプレ
スを非常停止させる機能を備えた構成としている。

【０００７】請求項１に記載の発明によると、制御装置
内に設けられた複数の（例えば、３つの）ＣＰＵはそれ
ぞれサーボプレスの制御に係わる異なった処理（設定デ
ータ入力、サーボ位置指令演算、サーボ速度指令演算
等）を行うと共に、互いに他のコンピュータ異常を監視
するようにしている。すなわち、２つのＣＰＵ間でウォ
ッチドッグ信号を送信し合い、互いに相手側のウォッチ
ドッグ信号が正常か否かのチェックをしているので、他
方のＣＰＵが正常動作しているかが確認される。このと
き、他方がコンピュータ異常であると判断したらプレス
を非常停止させるので、サーボモータの暴走によるスラ
イド異常動作を防止できる。また、プレス起動可能か否
かの判断を２つのＣＰＵ（例えば、設定データ入力用と
サーボ位置指令演算用）において行うようにし、両方が
起動可能と判断したときのみプレス起動させるようにし
ている。これによって、信号線の断線や接触不良、ノイ
ズ、又は入力回路の故障等が原因で誤ってプレスが起動
されることが無くなる。したがって、サーボプレスの安
全性を高めることができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
サーボプレスの制御装置において、少なくとも前記第１
のＣＰＵ２１と第２のＣＰＵ２２のソフトウェア言語
は、互いに異なるようにしている。

【０００９】請求項２に記載の発明によると、少なくと
も第１のＣＰＵ（設定データ入力用）と第２のＣＰＵ
（サーボ位置指令演算用）のソフトウェアは互いに異な
った言語、例えばＣ言語とラダーシーケンス言語などに
よって記述されているので、両方のＣＰＵのソフトウェ
アに同じバグ（プログラムミス等の不具合）が発生する
可能性が無くなる。したがって、両ＣＰＵが同時にコン
ピュータ異常となるのが防止され、前記ウォッチドッグ
信号による監視機能によっていずれか一方の正常なＣＰ
Ｕが確実に他方のコンピュータ異常を検出してプレスを
非常停止できる。この結果、サーボ暴走等が防止される
ので、非常に安全性が高くなる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
サーボプレスの制御装置において、少なくとも前記第１
のＣＰＵ２１と第２のＣＰＵ２２のコンピュータは、互
いにＣＰＵチップの型番又はメーカが異なるようにして
いる。

【００１１】請求項３に記載の発明によると、少なくと
も第１のＣＰＵ（設定データ入力用）と第２のＣＰＵ
（サーボ位置指令演算用）のコンピュータは互いにＣＰ
Ｕチップの型番又はメーカが異なったもので構成してい
るので、両方のＣＰＵチップが同時に熱暴走したり、あ
るいはソフトウェア暴走する可能性が無くなる。したが
って、両ＣＰＵが同時にコンピュータ異常となるのが防
止され、前記ウォッチドッグ信号による監視機能によっ
ていずれか一方の正常なＣＰＵが確実に他方のコンピュ
ータ異常を検出してプレスを非常停止できる。この結
果、サーボ暴走等が防止されるので、非常に安全性が高
くなる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
サーボプレスの制御装置において、前記第３のＣＰＵ２
３は、第１位置センサ１７及び第２位置センサ７から位
置信号をそれぞれ入力し、各位置信号に基づく各スライ
ド位置データを演算して比較し、両スライド位置データ
の差に基づいて前記両位置センサの異常チェックを行う
ようにしている。

【００１３】請求項４に記載の発明によると、使用目的
の異なる２つの位置センサが設けられている場合には、
この２つの位置センサの位置信号から求めた両方のスラ
イド位置データを比較し、その差が所定の許容値より大
きいとき、いずれか一方の位置センサの故障、破損又は
信号線の断線等として判断できる。例えば、前記２つの
位置センサは、前記サーボモータの回転位置パルスを検
出して速度フィードバック用又は高速制御時の位置フィ
ードバック用に使用される第１位置センサと、スライド
移動位置を精密に検出して低速制御時の位置フィードバ
ック用に使用される第２位置センサとからなる。したが
って、前記位置センサの異常が確実に検出され、このと
きプレスを非常停止させるので、この位置センサの位置
信号によるサーボモータの制御中にサーボ暴走が発生し
なくなる。この結果、サーボプレスの安全性を向上でき
る。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１、２又
は３記載のサーボプレスの制御装置において、少なくと
も前記第１のＣＰＵ２１と第２のＣＰＵ２２の入力電源
ライン又は電源電圧は互いに異なるようにしている。

【００１５】請求項５に記載の発明によると、少なくと
も第１のＣＰＵ（設定データ入力用）と第２のＣＰＵ
（サーボ位置指令演算用）の入力電源ラインを互いに異
なる電源ライン（ただし、電源電圧が同一の時）に接続
したり、又は、電源電圧を例えばＡＣ１００ＶとＡＣ２
００Ｖのように異なった電圧にしている。これによっ
て、両ＣＰＵの電源ラインの環境条件を異ならせること
ができ、ノイズの混入レベル及び電源電圧変動の影響を
違えることができる。したがって、両方のＣＰＵの電源
ラインが同時に電圧低下してコンピュータ暴走したり、
電源ラインノイズによって同時に誤動作する可能性が無
くなる。よって、両ＣＰＵが同時に誤動作するのが防止
され、前記ウォッチドッグ信号による監視機能によって
いずれか一方の正常なＣＰＵが確実に他方のコンピュー
タ異常を検出してプレスを非常停止できる。この結果、
サーボ暴走等が防止されるので、非常に安全性が高くな
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明に
係わる実施形態を説明する。図１は、サーボプレスの一
例を表す要部側面図を示している。サーボプレス１の本
体のフレーム１０の前面下部にはベッド９が設けられ、
ベッド９の上部にボルスタ１６が設置されている。ま
た、フレーム１０の上部には回転を上下方向の直動に変
換する例えばボールネジ等で構成される動力変換装置１
４が配設されており、この動力変換装置１４の直動部
（例えば、ボールネジ装置のナット部）の下端で、か
つ、ボルスタ１６と対向した位置にスライド１５が上下
動自在に配設されている。動力変換装置１４の回転部
（例えば、ボールネジ装置のボールネジ部）の上端部は
回転伝達部材１２を介してサーボモータ１１の出力回転
軸１１ｂに連結されている。本実施形態では回転伝達部
材１２の一例として図示したようにベルト（以後、ベル
ト１２と呼ぶ）が用いられており、動力変換装置１４の
前期回転部の上端部及びサーボモータ１１の前記出力回
転軸１１ｂにはそれぞれこのベルト１２に係合するベル
トプーリ１２ａ及びベルトプーリ１２ｂが取着されてい
る。このように、スライド１５はサーボモータ１１の回
転によって上下駆動されるようになっており、このスラ
イド１５の上下駆動に伴って、前記ボルスタ１６の上面
に設けられた下型（図示せず）と、前記スライド１５の
下面に設けられた上型（図示せず）との間でプレス加工
が行われる。

【００１７】また、ボルスタ１６の後端部とスライド１
５の後端部との間に、例えばリニアスケール等のリニア
センサよりなる第１位置センサ１７が配設されている。
この第１位置センサ１７は、本実施形態では、スライド
１５の後部に上端が支持され、かつ、軸心方向がスライ
ド１５の移動方向（ここでは、上下方向）に平行な細長
いロッド１７ｃの下端部に取着された検出ヘッド１７ｂ
と、この検出ヘッド１７ｂと所定距離を保って摺動可能
に係合しているリニアスケール１７ａとからなってい
る。そして、スライド１５の上下動に伴って検出ヘッド
１７ｂがリニアスケール１７ａに対して上下動し、これ
によって、検出ヘッド１７ｂからの光信号によりリニア
スケール１７ａの内部の位置検出部からスライド１５の
位置がボルスタ１６の上面からの高さとして検出される
ようになっている。この第１位置センサ１７が検出した
スライド１５の位置信号は後述するサーボ演算処理を行
う第３のＣＰＵ２３に入力され、この第３のＣＰＵ２３
はこの位置信号に基づいて前記サーボモータ１１を駆動
してスライド１５の位置を所定のモーションカーブに沿
うように制御する。

【００１８】サーボモータ１１の出力回転軸１１ｂと反
対側で、かつ、回転軸１１ｂと同軸上には、例えばパル
スエンコーダ等の第２位置センサ７が取着されている。
この第２位置センサ７は、サーボモータ１１の回転角度
をスライド位置として検出すると共に、モータ回転速度
の検出にも用いられており、第２位置センサ７からの位
置パルス信号は後述する第３のＣＰＵ２３及びサーボア
ンプ２５に入力される。なお、サーボモータ１１は、Ａ
Ｃサーボモータ又はＤＣサーボモータのいずれで構成さ
れてもよい。

【００１９】また、動力変換装置１４の回転部（例えば
ボールネジ等）にはメカニカルブレーキ１３が取着され
ており、このメカニカルブレーキ１３によって動力変換
装置１４の動力伝達を停止させてスライド１５を停止さ
せることができる。後述する各ＣＰＵからのブレーキ指
令によって、メカニカルブレーキ１３への供給電源電圧
がオフしてブレーキが作動する。そして、メカニカルブ
レーキ１３にはブレーキ作動センサ１８が配設されてお
り、メカニカルブレーキ１３の機械的な作動状態を確認
できるようになっている。なお、このブレーキ作動セン
サ１８は、例えば近接スイッチやリミットスイッチ等で
構成することができる。このブレーキ作動センサ１８の
検出信号は、後述する各ＣＰＵに入力される。

【００２０】また、スライド１５の動作領域の前面部左
右には光線式安全装置２８が配設されており、サーボプ
レス１の前面側から前記動作領域内への侵入物がこの光
線式安全装置２８の光軸を遮光したときに、遮光信号が
後述の制御回路の急停止回路に出力されるようになって
いる。

【００２１】次に、図２に示す制御回路ブロック図に基
づいて、本実施形態に係わる制御回路を説明する。本発
明に係わるサーボプレスの制御装置においては、プレス
起動／停止の制御処理を行う２つの異なる系統のＣＰ
Ｕ、すなわち、第１のＣＰＵ２１及び第２のＣＰＵ２２
を備えている。そして、各ＣＰＵ２１、２２の入力電源
ラインには、それぞれ異なる電圧の電源ラインが供給さ
れている。例えば本実施形態では、第１のＣＰＵ２１に
はＡＣ１００Ｖラインが供給され、第２のＣＰＵ２２に
はＡＣ２００Ｖラインが供給されている。また、各ＣＰ
Ｕ２１、２２には、コンピュータ動作用の直流電源とし
て、直流電源装置２６、２７がそれぞれ別個に配設され
ており、各直流電源装置２６、２７は電圧の異なる前記
各入力電源ラインに接続されている。この異なる電圧の
電源は、電源ノイズ、電源電圧変動等の電気的な環境条
件が異なっているものが望ましい。なお、電源電圧が同
じでも、その電気的な環境条件が異なっているような別
個の電源ラインから供給するようにしてもよい。

【００２２】運転操作入力部５０は、プレスの運転モー
ド（生産モードやデータ設定モード等）信号、運転開始
信号等のプレス運転操作信号を入力し、このプレス運転
操作信号を前記２系統のコンピュータ装置、つまり第１
のＣＰＵ２１及び第２のＣＰＵ２２に出力している。こ
の運転操作入力部５０は、例えば図示したような操作パ
ネルに設けられる運転モードスイッチ５２や運転開始ス
イッチ５１等から構成されていてもよいし、あるいは、
他の制御装置等からのデータ通信によって前記各プレス
運転操作信号を入力するようにしてもよい。

【００２３】第１のＣＰＵ２１は、主に、スライド１５
のモーションデータ（モーションを規定するデータで、
例えば上限位置、下限位置、下降速度、上昇速度、加圧
開始位置、加圧力等のデータを表す）やプレス起動条件
等の設定データを入力して記憶する機能を有している。
この第１のＣＰＵ２１は、これらの設定データを入力す
るための操作スイッチ２１ａ、及びこれらの設定データ
や、第１のＣＰＵ２１内の制御状態等を表す制御情報デ
ータを表示するための表示器２１ｂを備えている。ここ
で第１のＣＰＵ２１は、例えば、キーボードと表示器を
備えた一般的なコンピュータ装置で構成しても、あるい
は、グラフィック表示器又はキャラクタ表示器等の前面
表示部に密着させて透明タッチキーを設けた、いわゆる
パネルコンピュータ装置などで構成してもよい。そし
て、第１のＣＰＵ２１は、前記入力した設定データを所
定のメモリ内に記憶した後、この記憶した設定データを
例えばパラレル通信又はシリアル通信等のデータ通信３
８を介して第２のＣＰＵ２２に出力する。さらに、前記
運転操作入力部５０からの前記運転開始信号がオンして
プレス運転を開始するとき、入力した前記プレス運転操
作信号、及び、例えばパラレル通信又はシリアル通信等
のデータ通信３９を介して第２のＣＰＵ２２から入力し
たスライド位置情報に基づいてプレス起動可否の判定を
行い、この判定結果がプレス起動可ならばプレス起動信
号３３をオン（ハイレベル）にして急停止回路のＡＮＤ
回路３２に出力する。また、第１のＣＰＵ２１は、正常
動作中は常時ウォッチドッグ信号３５を第２のＣＰＵ２
２に出力している。

【００２４】第２のＣＰＵ２２は、主に、スライド１５
を駆動するサーボモータ１１の制御指令値の大まかな演
算処理を行っている。この第２のＣＰＵ２２は、第１の
ＣＰＵ２１と同様に前記運転操作入力部５０からの前記
プレス運転操作信号を常時入力すると共に、第１のＣＰ
Ｕ２１から前記設定データを入力する。そして、前記運
転操作入力部５０からの前記運転開始信号がオンしてプ
レス運転を開始するとき、前記設定データと、現在入力
している前記プレス運転操作信号と、第３のＣＰＵ２３
から入力しているスライド位置情報とに基づいてプレス
起動可否の判定を行い、この判定結果がプレス起動可な
らばプレス起動信号３４をオン（ハイレベル）にして急
停止回路の前記ＡＮＤ回路３２に出力する。さらに、こ
のＡＮＤ回路３２から起動指令３７のハイレベルが入力
されたときは、前記設定データに基づくモーションカー
ブに沿ってスライド１５が駆動されるように、このモー
ションカーブ上の大まかなポイント毎の（つまり、ＰＴ
Ｐの）位置指令、又は前記設定された加圧力に相当する
トルク指令を演算する。なお、この位置指令は、例えば
所定時間毎の、又は所定距離毎のモーションカーブ上の
位置として演算される。そして、この演算された位置指
令又はトルク指令はデュアルポートメモリ２４に書き込
まれ、デュアルポートメモリ２４を介して第３のＣＰＵ
２３に出力する。また、第２のＣＰＵ２２は、常時、ウ
ォッチドッグ信号３６を第１のＣＰＵ２１に出力すると
共に、ウォッチドッグ信号４１を第３のＣＰＵ２３に出
力している。

【００２５】また、前記光線式安全装置２８からの遮光
信号３１a や、例えば素材搬入装置などの周辺装置２９
からの急停止信号３１b 等のＯＲ信号（つまり、いずれ
か一方の急停止要求信号）が外部急停止要求信号３１と
して急停止回路のＡＮＤ回路３２に入力されると共に、
第１のＣＰＵ２１及び第２のＣＰＵ２２にも入力されて
いる。各ＣＰＵ２１、２２は上記外部急停止要求信号３
１がローレベルのときは前記プレス起動信号３３、３４
をオフ（ローレベル）にして出力する。ここで、前記遮
光信号３１a や急停止信号３１b 等の外部急停止要求信
号３１は、急停止を要求するときローレベルになるもの
とする。

【００２６】急停止回路の前記ＡＮＤ回路３２は、第１
のＣＰＵ２１からの前記プレス起動信号３３、第２のＣ
ＰＵ２２からの前記プレス起動信号３４、及び外部急停
止要求信号３１を共に入力している。そして、これらの
入力信号が全てハイレベルのときのみ、すなわち、両プ
レス起動信号３３、３４が「起動可」で、かつ、外部急
停止要求が「要求無し」のときのみ、ＡＮＤ回路３２は
起動指令３７のハイレベルを第２のＣＰＵ２２に出力す
る。

【００２７】デュアルポートメモリ２４は、第２のＣＰ
Ｕ２２及び第３のＣＰＵ２３の双方向から読み書き可能
な双方向メモリである。第２のＣＰＵ２２から前記ＰＴ
Ｐの位置指令データ又はトルク指令データを第３のＣＰ
Ｕ２３に送信するとき、あるいは、第３のＣＰＵ２３か
らスライド位置データ（情報）を第２のＣＰＵ２２に送
信するときは、このデュアルポートメモリ２４にこれら
の送信データ（例えば、位置指令データ又はトルク指令
データ、スライド位置データ等）、及びこの送信データ
のパリティビットが書き込まれる。そして、第３のＣＰ
Ｕ２３は、このデータを読み込むときはそのパリティチ
ェックを行い、チェックがＯＫのときのみ、この位置指
令データ又はトルク指令データを有効とする。

【００２８】第３のＣＰＵ２３は、この位置指令データ
又はトルク指令データを入力すると共に、第１位置セン
サ１７からの位置信号、及び第２位置センサ７からの位
置信号を入力している。そして、第３のＣＰＵ２３は、
モーションカーブに沿った位置制御を行っているとき
は、前記２つの位置信号の内いずれか一方を位置フィー
ドバック信号として演算処理している。この位置信号の
選択は、例えば、第１位置センサ１７を高精度の分解能
を有する位置センサとし、また、第２位置センサ７を比
較的に位置分解能が荒い位置センサとし、高速移動の制
御時は第２位置センサ７からの位置信号をフィードバッ
クし、低速加工での精密な位置制御の時には第１位置セ
ンサ１７からの位置信号をフィードバックするようにす
る。このとき、前記有効な位置指令データに基づいて、
このおおまかなポイント間のさらに細かい時間間隔又は
距離間隔の位置指令データを直線補間により演算する。
そして、この求めた位置指令データと、前記２つの位置
信号の内のいずれか一方の位置フィードバック信号との
位置偏差が小さくなるように、速度指令値を演算してサ
ーボアンプ２５に出力する。

【００２９】あるいは、第３のＣＰＵ２３は、加圧力制
御の場合には、前記トルク指令データに応じた電流指令
値を演算し、演算した電流指令値をサーボアンプ２５に
出力する。また、第３のＣＰＵ２３は、正常動作中は常
時第２のＣＰＵ２２にウォッチドッグ信号４２を出力し
ている。

【００３０】前記速度指令値又は電流指令値を受けて、
サーボアンプ２５はサーボモータ１１の駆動電流を制御
し、サーボモータ１１を前記指令に対応する所定の速度
又は出力トルクで回転させる。このとき、速度指令値を
入力したときは、サーボアンプ２５はこの速度指令値
と、第２位置センサ７からの位置パルス信号によって求
められる速度データとの速度偏差が小さくなるようにモ
ータ駆動電流を制御している。あるいは、トルク指令値
を入力したときは、サーボアンプ２５はこのトルク指令
値と、図示しない電流センサからの電流信号との電流偏
差が小さくなるようにモータ駆動電流を制御している。

【００３１】また、メカニカルブレーキ１３を作動させ
るソレノイド弁には、通常、供給電圧（例えば、ＤＣ２
４Ｖ）が非常停止信号ライン４３を経由して印加されて
いる。そして、前記各ＣＰＵ２１、２２、２３は例えば
コンピュータ異常等を検出して非常停止処理を行うとブ
レーキ指令を出力するので、これによって前記ソレノイ
ド弁への供給電圧がオフされ、メカニカルブレーキ１３
が作動するようになっている。このとき、ブレーキ作動
センサ１８がオンしてブレーキ作動信号を各ＣＰＵ（図
示では、第２のＣＰＵ２２）に出力しているので、メカ
ニカルブレーキ１３の作動を確認できる。また、サーボ
アンプ２５とサーボモータ１１を接続するモータ出力線
にはダイナミックブレーキユニット１９が接続されてい
る。このダイナミックブレーキユニット１９には例えば
所定の抵抗が設けられており、各ＣＰＵからの前記ブレ
ーキ指令によってメカニカルブレーキ１３が作動すると
き、同時に、サーボアンプ２５からの前記モータ出力線
がサーボモータ１１から遮断され、かつ、サーボモータ
１１の出力端子がダイナミックブレーキユニット１９の
前記抵抗に接続されるようになっている。これによっ
て、非常停止のとき、サーボモータ１１の惰走回転時の
回生エネルギーをこの抵抗によって消費させることによ
り、ダイナミックブレーキが作動してサーボモータ１１
の停止距離が短縮化される。

【００３２】次に、以上の構成による作用を説明する。
第１のＣＰＵ２１と第２のＣＰＵ２２との間、及び第２
のＣＰＵ２２と第３のＣＰＵ２３との間では、互いにコ
ンピュータが正常に動作しているか否かを監視し合って
いる。このために、これらの各ＣＰＵは前述の各ウォッ
チドッグ信号を出力し合っている。図３は、このウォッ
チドッグ信号の一例を示している。同図において、ウォ
ッチドッグ信号ＷＤ1 、ＷＤ2 はそれぞれ、監視し合っ
ている２つのＣＰＵのウォッチドッグ信号を表してい
る。各ＣＰＵのソフトウェアは、他方のＣＰＵのウォッ
チドッグ信号のレベルが反転した（例えば、ローレベル
からハイレベルへ、ハイレベルからローレベルへ）のを
確認した後に、自分のウォッチドッグ信号のレベルを反
転させるように組み込まれている。したがって、各ウォ
ッチドッグ信号ＷＤ1 、ＷＤ2 は、図示したように、互
いにハイレベル期間とローレベル期間が所定時間ずつ重
なり合うような矩形繰り返し信号となる。このとき、各
ＣＰＵが暴走せずに正常に動作していると仮定すると、
各ＣＰＵ内のソフトウェアのウォッチドッグ信号の反転
処理に要する処理時間に基づいて、各ウォッチドッグ信
号ＷＤ1 、ＷＤ2 のハイレベル期間の時間Ｔna、Ｔnb及
びローレベル期間の時間Ｔfa、Ｔfbは所定の許容時間ｔ
a 以下となる。

【００３３】ここで、いずれか一つのＣＰＵがソフトウ
ェア暴走などの何らかの原因でコンピュータ暴走となっ
たとすると、このＣＰＵのウォッチドッグ信号が反転さ
れなくなり、このウォッチドッグ信号のハイレベル期間
の時間又はローレベル期間の時間が前記所定の許容時間
ｔa より長くなる。このことから、一方のＣＰＵが、他
方のＣＰＵのウォッチドッグ信号のハイレベル期間の時
間又はローレベル期間の時間のいずれかが前記所定の許
容時間ｔa 以上となったときに、他方のＣＰＵのコンピ
ュータ異常と判断することができる。コンピュータ異常
が発生したときは、少なくとも他のいずれか一つのＣＰ
Ｕによってプレスを非常停止させることができる。プレ
ス非常停止のときは、各ＣＰＵはブレーキ指令を出力
し、これによってメカニカルブレーキ１３の供給電源電
圧がオフされてブレーキが作動すると同時に、サーボア
ンプ２５にはサーボ停止指令として出力されてダイナミ
ックブレーキが作動する。したがって、確実にプレスを
停止させることができる。これによって、コンピュータ
異常によるスライド１５のサーボ暴走を防止でき、安全
性が向上する。

【００３４】また、プレス運転開始の時、プレス起動を
可能とする各操作信号の入力条件を満足しているか、ま
た、周辺装置２９や光線式安全装置２８等の急停止要求
信号が入力されているか等を２つのＣＰＵ、第１のＣＰ
Ｕ２１及び第２のＣＰＵ２２でそれぞれ別個にチェック
しており、両ＣＰＵがプレス起動可能と判断したときに
のみ起動するようにしている。したがって、各操作信号
の誤入力が発生したり、各ＣＰＵの上記操作信号の入力
回路が故障したりしても、いずれか一方のＣＰＵ系統の
回路によって、プレスの誤起動を防止できる。

【００３５】２つのＣＰＵ、第１のＣＰＵ２１及び第２
のＣＰＵ２２の入力電源は、それぞれ電源電圧が異な
り、かつ、電源環境条件も異なる別個の電源ラインに接
続されているので、例えばノイズや電源電圧変動によっ
て両ＣＰＵが同時に暴走するなどの可能性が無くなる。
したがって、少なくともいずれか一方の正常なＣＰＵで
他方のＣＰＵの暴走を監視できるので、コンピュータ異
常によるスライド暴走を防止でき、安全性が向上する。
また、第１のＣＰＵ２１と第２のＣＰＵ２２の制御ソフ
トウェアは異なる言語で記述するようにする。例えば、
第１のＣＰＵ２１ではＣ言語で記述し、第２のＣＰＵ２
２ではラダーシーケンス言語で記述し、そして、制御プ
ログラムの組み方が異なるようにする。これによって、
両方のＣＰＵのプログラム内に同じようなバグ（プログ
ラムミス等の不具合）が発生することが無くなり、同じ
入力条件や入力データに対して処理した場合に、このバ
グによって両方が同時にコンピュータ異常となることを
防止できる。

【００３６】さらに、両ＣＰＵ２１、２２に使用される
コンピュータは、その型番又はメーカが異なるＣＰＵチ
ップとするようにする。すなわち、型番やメーカが同じ
ＣＰＵチップは製造工程が同じであるので、例えばハー
ド的な温度特性や性能及び機能特性等がどうしても同じ
傾向となり易い。この場合、例えば温度上昇によるコン
ピュータの熱暴走が同時に発生したり、また、ＣＰＵチ
ップ設計時や製造時の不具合によるコンピュータ暴走が
同時に発生する可能性が大きい。これを防止するため
に、上記のように型番又はメーカが異なるＣＰＵチップ
を使用しているので、少なくともいずれか一方のＣＰＵ
が他方の異常を確実に検出することが可能となり、安全
性が向上する。

【００３７】また、サーボ演算処理を行っている第２の
ＣＰＵ２２と第３のＣＰＵ２３との間の位置指令データ
又はトルク指令データの送信は、デュアルポートメモリ
２４を介してパリティを付して行われるので、誤って送
信された場合でも確実に誤送信を検出できる。そして、
パリティチェックで正常なときのみ、その位置指令デー
タ又はトルク指令データに基づいてサーボ演算し、サー
ボモータ１１を制御しているので、誤送信によるサーボ
暴走が無くなる。

【００３８】さらに、第３のＣＰＵ２３では、２つの異
なる位置センサ、第１位置センサ１７及び第２位置セン
サ７の位置信号を入力し、各位置信号に基づいて各スラ
イド位置データを演算し、この両方のスライド位置デー
タの比較を行っている。そして、両スライド位置データ
の差が所定の許容値より大きいときには、いずれか一方
の位置センサの故障、破損、信号線断線等が発生したと
判断され、プレスを非常停止させるようにしている。し
たがって、位置信号のフィードバック異常によるサーボ
暴走を防止でき、安全性がさらに向上する。また、さら
に、位置指令の目標値と上記位置センサのいずれか一方
の位置フィードバック信号との位置偏差を常時監視し、
この位置偏差が所定の位置偏差許容値以上となったとき
は、ノイズや位置信号線断線等によるサーボ暴走と判断
して非常停止としているので、安全性が高くなる。

【００３９】以上説明したように、サーボプレスの制御
に係わる複数の異なった処理、例えば設定データ入力、
サーボ位置指令演算及びサーボ速度指令演算等を複数の
ＣＰＵがそれぞれ別個に行っており、各ＣＰＵは互いに
他のＣＰＵのコンピュータ異常の発生を監視しており、
いずれか一つにコンピュータ異常が発生したら他の正常
なＣＰＵはプレスを非常停止させる。このとき、２つの
ＣＰＵ間で、ソフトウェア言語、ＣＰＵチップの型番又
はメーカ、あるいは、入力電源ライン又は電源電圧を互
いに異なるようにすることにより、両ＣＰＵが同時に誤
動作したりコンピュータ暴走したりすることが無くな
り、安全性が向上する。また、２つの異なるスライド位
置センサの位置信号からそれぞれ求められる両位置デー
タを比較することによって、両位置センサの故障や信号
線の断線を確実に検出できるので、位置フィードバック
信号の異常によるサーボ暴走を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるサーボプレスの一例を表す要部
側面図を示す。

【図２】本発明に係わるサーボプレスの制御装置の制御
回路ブロック図を示す。

【図３】本発明に係わるウォッチドッグ信号の説明図で
ある。

【符号の説明】

１…サーボプレス、７…第２位置センサ、９…ベッド、
１０…フレーム、１１…サーボモータ、１２…回転伝達
部材、１２ａ、１２ｂ…ベルトプーリ、１３…メカニカ
ルブレーキ、１４…動力変換装置、１５…スライド、１
６…ボルスタ、１７…第１位置センサ、１８…ブレーキ
作動センサ、１９…ダイナミックブレーキユニット、２
１…第１のＣＰＵ、２２…第２のＣＰＵ、２３…第３の
ＣＰＵ、２４…デュアルポートメモリ、２５…サーボア
ンプ、２６、２７…直流電源装置、２８…光線式安全装
置、２９…周辺装置、３１…外部急停止要求信号、３２
…ＡＮＤ回路、３３、３４…プレス起動信号、３５、３
６…ウォッチドッグ信号、３７…起動指令、３８、３９
…データ通信、４１、４２…ウォッチドッグ信号、５０
…運転操作入力部、５１…運転開始スイッチ、５２…運
転モードスイッチ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フレームに直動自在に支持されたスライ
ド(15)をサーボモータ(11)により駆動してプレス加工を
行うサーボプレスの制御装置において、オペレータの操作スイッチの操作、又は外部からの通信
によって、プレスの運転モード信号、運転開始信号等の
プレス運転操作信号が入力されるとともに、それを出力
する運転操作入力部(50)と、スライド(15)のモーションデータやプレスの起動条件等
の設定データを入力して記憶し、プレス起動時に、前記
記憶された設定データを出力すると共に、この設定デー
タ、及び前記運転操作入力部(50)から入力した前記プレ
ス運転操作信号に基づいてプレス起動可否を判断してプ
レス起動信号(33)を出力する第１のＣＰＵ(21)と、前記第１のＣＰＵ(21)からの設定データ、及び前記運転
操作入力部(50)からの前記プレス運転操作信号を入力
し、この入力した設定データ及びプレス運転操作信号に
基づいてプレス起動可能と判断し、かつ、少なくとも前
記プレス起動信号(33)が起動可能を示しているときに、
前記設定データ内のモーションデータに基づいて前記サ
ーボモータ(11)の位置指令を演算して出力する第２のＣ
ＰＵ(22)と、前記スライド(15)の位置を検出する第１位
置センサ(17)と、前記サーボモータ(11)の回転位置を検出する第２位置セ
ンサ(7) と、少なくとも第１位置センサ(17)又は第２位置センサ(7)
のいずれかの位置信号を入力し、この両位置信号のいず
れか一方を位置フィードバック信号とし、前記第２のＣ
ＰＵ(22)からの位置指令とこの位置フィードバック信号
との位置偏差に基づいて、速度指令を演算して出力する
第３のＣＰＵ(23)と、第３のＣＰＵ(23)からの速度指令、及び第２位置センサ
(7) からの前記位置信号を入力し、この位置信号に基づ
いて前記サーボモータ(11)の速度フィードバック値を演
算し、前記速度指令とこの速度フィードバック値との速
度偏差が小さくなるように前記サーボモータ(11)の駆動
電流を制御するサーボアンプ(25)と、を備え、かつ、前記各ＣＰＵ(21)、(22)、(23)に、少なくとも、前記第
１のＣＰＵ(21)と第２のＣＰＵ(22)間、又は前記第２の
ＣＰＵ(22)と第３のＣＰＵ(23)間のいずれかで互いにウ
ォッチドッグ信号を送信して正常動作しているのを互い
にチェックし合い、このチェックで一方側が異常となっ
たとき、他方側がプレスを非常停止させる機能を備えた
ことを特徴とするサーボプレスの制御装置。
【請求項２】請求項１記載のサーボプレスの制御装置
において、少なくとも前記第１のＣＰＵ(21)と第２のＣＰＵ(22)の
ソフトウェア言語は、互いに異なることを特徴とするサ
ーボプレスの制御装置。
【請求項３】請求項１記載のサーボプレスの制御装置
において、少なくとも前記第１のＣＰＵ(21)と第２のＣＰＵ(22)の
コンピュータは、互いにＣＰＵチップの型番又はメーカ
が異なることを特徴とするサーボプレスの制御装置。
【請求項４】請求項１記載のサーボプレスの制御装置
において、前記第３のＣＰＵ(23)は、第１位置センサ(17)及び第２
位置センサ(7) から位置信号をそれぞれ入力し、各位置
信号に基づく各スライド位置データを演算して比較し、
両スライド位置データの差に基づいて前記両位置センサ
の異常チェックを行うことを特徴とするサーボプレスの
制御装置。
【請求項５】請求項１、２又は３記載のサーボプレス
の制御装置において、少なくとも前記第１のＣＰＵ(21)
と第２のＣＰＵ(22)の入力電源ライン又は電源電圧は互
いに異なることを特徴とするサーボプレスの制御装置。