JP3853908B2 - 複数ポイントサーボプレスの制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動サーボモータでの駆動による直動型プレス、いわゆるサーボプレスにおいて、スライドの複数ポイントを複数のサーボモータで平衡度を維持して駆動するための複数ポイントサーボプレスの制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス機械には、クランク軸の回転によりスライドを上下駆動する機械式プレス、あるいは、油圧シリンダや電動サーボモータ等によってスライドを直動する直動型プレスがある。この中でも直動型プレスは、加工対象ワークの様々な加工条件に対応して、スライドの作動条件、すなわちスライドのストローク範囲、速度及び作動位置等のスライドモーションを任意に設定でき、かつ、制御することが容易に可能であり、よって多くの分野で広く使用されている。特に、電動サーボモータによるサーボプレスは油圧シリンダ等による油圧プレスよりもスライドを高速駆動することができるので、高い生産性が要求される分野にも適用可能となっている。
【０００３】
このことから、従来より、サーボプレスの様々な駆動制御装置及び方法が提案されているが、例えば特開平６−３１４９９号公報には、プレス機械全体の高速化、コスト低減を図れ、かつ取扱容易で適用性の広いサーボプレスの駆動制御装置が開示されている。このような従来より開示されたサーボプレスは１台のサーボモータによってスライドが駆動される、いわゆる１ポイントプレスであり、１個の金型で成形や打ち抜き加工を行う単発仕様のものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、プレス作業の中には、上記のような単発仕様のものだけでなく、複数個の金型による順送仕様で加工する必要がある場合もある。この理由から、この順送仕様に対応可能な複数ポイントのサーボプレスの開発が要求されている。複数ポイントのプレス機械は機械式プレスでは従来から広く行われているが、例えば図５で示される。同図において、順送仕様のプレス機械の上部には順送方向１９に所定間隔で複数の駆動手段１４（機械式プレスでは、クランク軸に連結されたロッドである）が配設されており、この複数の駆動手段１４の下端部にスライド１５が装着されている。複数の駆動手段１４は、クランク軸で互いに同期をとりながらスライド１５を上下方向に駆動している。また、プレス機械の下部にはボルスタ１６が設けられており、このボルスタ１６の上面と前記スライド１５の下面との互いに対向する位置に、複数の金型１８ａ〜１８ｃが取着されている。そして、これらの金型１８ａ〜１８ｃ間には図示しない搬送装置が配設されており、スライド１５の上下駆動と同期して前記搬送装置で金型１８ａ〜１８ｃ間にワークを搬送することによって、所定のワークの連続加工が行われるようになっている。
【０００５】
このような順送仕様のための複数ポイントのサーボプレスを構成する場合には、前記複数の駆動手段１４を例えばボールネジ及びナット等の組み合わせからなる複数の動力変換装置で構成し、それぞれの動力変換装置に各サーボモータを連結することになる。そして、各サーボモータの位置及び速度を互いに同期させて制御することにより、前述の順送仕様での加工が可能となる。
ところが、このような複数ポイントのサーボプレスにおいては、スライド位置、速度及び加圧力等を予め設定された所定のスライドモーションに基づいて精密に制御するには、以下のような問題が発生する。
【０００６】
すなわち、スライド１５の平衡度を常に保ちながら、複数のサーボモータ間の位置及び速度を同期制御しなければならない。ところが、加工するワーク種別、材料、加工作業内容（例えば、打ち抜き、絞り成形等）、スライド速度条件等によって、同期制御時の制御系が振動的となる。また、所定の加圧力で加工する場合に、従来の機械式プレスのように、各サーボモータのトルク制御を同時に行うと、複数ポイントでのスライドの平衡度を維持しながら複数のサーボモータを制御することが非常に困難となる。さらに、複数の金型の中には種々の加工内容の異なるものが混在し、これにより各ポイントに対応するサーボモータ間の同期ずれが発生し易くなる。例えば、複数金型の内のいずれかが打ち抜き型である場合には、打ち抜きの瞬間に位置の同期ずれが発生し、この同期ずれ異常停止によってプレス作業が中断され、稼働率低下を招くことになる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、複数ポイントのサーボプレスにおいて、各サーボモータの位置及び速度の同期制御精度が良く、かつ、スライドの平衡度を維持して種々のプレス加工作業に対応可能とする複数ポイントサーボプレスの制御装置及び方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【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を所定間隔で配設された複数ポイントで駆動する複数ポイントプレスにおいて、
前記フレームに取着され、かつ、前記スライド１５を前記複数ポイントで駆動する複数のサーボモータ１１-1、１１-2と、
この各サーボモータ１１-1、１１-2の速度をそれぞれ検出する複数の速度センサ１１a1、１１a2と、
前記各サーボモータ１１-1、１１-2に対応するポイントの前記スライド１５の位置をそれぞれ検出する複数のスライド位置検出手段１７-1、１７-2と、
前記各サーボモータ１１-1、１１-2の電流をそれぞれ検出する複数の電流センサ３-1、３-2と、
前記スライド１５の速度、速度切換位置、上限／下限位置、加圧位置、加圧力又は加圧保持時間のモーションデータの内少なくともいずれかの目標値を設定するモーション設定手段３１と、
このモーション設定手段３１によって設定された前記モーションデータに基づくスライドモーションが加圧加工工程にあるときは、前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2 の内いずれか一つのマスタのサーボモータ１１-1に対応するサーボアンプ３２-１に、設定された加圧力に相当するトルク指令値に応じた電流指令値を出力すると共に、他のサーボアンプ３２-２には前記スライドモーションに沿った位置指令値と前記マスタのサーボモータ１１-１に対応するスライド位置検出手段１７-１からの位置信号との偏差値が小さくなるように速度指令値を演算し出力する制御器２０と、
この制御器２０からの電流指令値又は速度指令値と、前記電流センサ３ -1 、３ -2 からのモータ電流信号又は前記速度センサ１１ a1 、１１ a2 からの速度信号との偏差値が小さくなるように、各サーボモータ１１-1、１１-2の駆動電流又は回転速度指令値をそれぞれ制御する複数のサーボアンプ３２-1、３２-2とを備えた構成としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、スライドの所定間隔毎の複数ポイントをそれぞれ直線駆動する複数のサーボモータを配設し、予め設定したモーションデータに基づくモーションカーブに沿ってこの各サーボモータの位置及び速度を同期制御しているので、スライドの平衡度を維持して駆動できる。したがって、スライドに複数金型を取着して順送加工することが可能となり、この結果複数ポイントサーボプレスによる高速の順送加工が精度良くできる。また、加圧加工工程での圧力制御時は、複数のサーボモータの内いずれか一つにおいてのみ、設定された加圧力に応じてモータ電流値を制御してトルク制御を行い、そして、このモータをマスタ側とし、他のサーボモータではスレーブ側として位置同期制御を行う。したがって、スライドの平衡度を維持し、かつ、圧力制御を行いながら安定的に同期制御ができるので、サーボモータによる高速の順送加工が精度良くできる。
【００１０】
また、請求項２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を所定間隔で配設された複数ポイントで駆動する複数ポイントプレスにおいて、
前記フレームに取着され、かつ、前記スライド１５を前記複数ポイントで駆動する複数のサーボモータ１１-1、１１-2と、
この各サーボモータ１１-1、１１-2の速度をそれぞれ検出する複数の速度センサ１１a1、１１a2と、
前記各サーボモータ１１-1、１１-2に対応するポイントにおける前記スライド１５の位置をそれぞれ検出する複数のスライド位置検出手段１７-1、１７-2と、
前記スライド１５の速度、速度切換位置、上限／下限位置、加圧位置、加圧力又は加圧保持時間のモーションデータの内少なくともいずれかの目標値を設定するモーション設定手段３１と、
このモーション設定手段３１によって設定された前記モーションデータに基づくスライドモーションに沿ってスライド１５が駆動されるように、前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2に対応するポイントにおける位置指令値を演算し、出力する制御指令演算手段２１と、
この位置指令値、及び前記モーション設定手段３１によって設定された前記モーションデータに基づいて、スライド１５が高速移動中又は打ち抜き加工中のときは簡易同期モード、また低速加工中のときはマスタスレーブモードの同期制御モードと判定し、この判定結果に従ってモード切換信号を出力する制御モード判定手段２４と、前記制御指令演算手段２１からの位置指令、及び前記スライド位置検出手段１７-1からの位置信号を並列に入力し、前記制御モード判定手段２４からのモード切換信号を受けて、簡易同期モードのときは前記制御指令演算手段２１からの位置指令を、またマスタスレーブモードのときは、マスタのサーボモータ１１-1に対応するスライド位置検出手段１７-1からの第１の位置信号をそれぞれ出力する制御モード切換手段２５と、
前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2の内、マスタスレーブモードのときのマスタとサーボモータ１１-1に対応するポイントにおける位置指令値を前記制御指令演算手段２１から入力し、この位置指令値と、前記第１の位置信号との位置偏差が小さくなるように前記サーボモータ１１-1の速度指令値を演算して出力する第１のサーボ指令演算手段２２と、
前記制御モード切換手段２５が出力する前記位置指令値又は前記第１の位置信号を入力し、また、スレーブの各サーボモータ１１-2に対応する各スライド位置検出手段１７-2からの第２の位置信号をそれぞれ入力し、前記位置指令値又は前記第１の位置信号との位置偏差が小さくなるように、前記各サーボモータ１１-2の速度指令値を演算してそれぞれ出力する第２のサーボ指令演算手段２３と、
前記第１のサーボ指令演算手段２２および第２のサーボ指令演算手段２３からの各サーボモータ１１-1、１１-2の速度指令値を入力し、この速度指令値と前記速度センサ１１ a1 、１１ a2 からの速度信号との偏差値が小さくなるように、前記各サーボモータ１１-1、１１-2の回転速度をそれぞれ制御する複数のサーボアンプ３２-1、３２-2とを備えた構成としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、スライドの所定間隔毎の複数ポイントをそれぞれ直線駆動する複数のサーボモータを配設し、予め設定したモーションデータに基づくモーションカーブに沿ってこの各サーボモータの位置及び速度を同期制御している。このとき、上記モーションデータに基づいて、スライドが高速移動中又は打ち抜き加工中のときは簡易同期モードで、また低速加工中のときはマスタスレーブモードで前記複数のサーボモータの各位置及び速度を同期制御しているので、高速時及び低速時のスライドの安定性が良く、スライドの平衡度が精度良く維持される。したがって、スライドに複数金型を取着して順送加工することが可能となり、この結果複数ポイントサーボプレスによる高速の順送加工が精度良くできる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、前記制御モード切換手段２５は、前記制御指令演算手段２１からの位置指令、及び前記スライド位置検出手段１７-1からの第１の位置信号を並列に入力し、簡易同期モードのときは前記制御指令演算手段２１からの位置指令を、またマスタスレーブモードのときは前記スライド位置検出手段１７-1からの第１の位置信号を選択してそれぞれ出力できるスイッチ手段２６を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、加工作業内容（すなわち、ワーク種別、加工条件等）に適合させて、作業者が簡易同期モード又はマスタスレーブモードを選択できるようにスイッチ手段（選択スイッチ等）を設けている。これによって、複数ポイントサーボプレスでの作業性を向上できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、前記制御モード切換手段２５は、マスタスレーブモードのとき、前記複数のサーボモータの内のいずれか一つをマスタとして選択し、かつ、他のサーボモータをスレーブとするように、前記各サーボ指令演算手段への出力を切り換えることができることを特徴としている。
【００１５】
請求項４に記載の発明によると、マスタスレーブモードのときに、複数の金型の各加工工程種別に適合させて、複数のサーボモータの内でマスタとすべきサーボモータを選択できるので、各サーボモータの同期制御が非常に安定的に行われる。この結果、順送加工で複数の金型の加工内容が変化しても、これに適した安定的な同期制御ができる。したがって、スライドの平衡度が精度良く維持されるので、複数ポイントサーボプレスによる高速の順送加工が精度良くできる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2にそれぞれ対応する電流センサ３-1、３-2から入力した電流値に基づいてそれぞれの加圧力データの表示指令を出力する前記制御器２０と、
前記制御器２０からの表示指令に基づいて、それぞれのポイントにおける加圧力データを表示する表示器３３とを備えた構成としている。
請求項５に記載の発明によると、他のスレーブ側の各サーボモータで発生した加圧力、つまり出力トルクをそれぞれ検出して表示器に表示するので、作業者が実際の加圧力を確認でき、設定ミスや作業ミス等を防止できる。よって、作業性が向上する。
【００１７】
さらに、請求項６に記載の発明は、請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
前記各サーボモータ１１-1、１１-2の電流をそれぞれ検出する複数の電流センサ３-1、３-2と、
前記スライドモーションが加圧加工工程にあるときは、設定された加圧力に相当するトルク指令値を出力する前記制御指令演算手段２１と、
モーションが加圧加工工程にあるときは、マスタスレーブモードのモード切換信号を出力する前記制御モード判定手段２４と、
この制御モード判定手段２４からのマスタスレーブモードのモード切換信号を受けて、前記マスタのサーボモータに対応する前記スライド位置検出手段からの第１の位置信号を出力する前記制御モード切換手段２５と、
前記トルク指令値を前記制御指令演算手段２１から入力し、このトルク指令値に相当するモータ出力トルクとなるように電流指令値を演算して出力する、マスタのサーボモータ１１ -1に対応する前記第１のサーボ指令演算手段２２と、
前記制御モード切換手段２５からの前記第１の位置信号を入力し、また、スレーブのサーボモータに対応する各スライド位置検出手段からの第２の位置信号をそれぞれ入力し、前記第１の位置信号と前記第２の位置信号との位置偏差がそれぞれ小さくなるように、前記スレーブの各サーボモータの速度指令値を演算してそれぞれ出力する第２のサーボ指令演算手段２３と、
前記第１のサーボ指令演算手段２２からの電流指令値を入力し、対応するサーボモータの駆動電流を制御する第１のサーボアンプ３２-1 と、
前記第２のサーボ指令演算手段２３からの各速度指令値を入力し、対応する各サーボモータの回転速度をそれぞれ制御する第２のサーボアンプ３２-2 と、
前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2 にそれぞれ対応する電流センサ３-1、３-2 から入力した電流値に基づいてそれぞれの加圧力データの表示指令を出力する加圧力表示手段２９と、
この加圧力表示手段２９からの表示指令に基づいて、それぞれのポイントにおける加圧力データを表示する表示器３３とを備えた構成としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明によると、加圧加工工程での圧力制御時は、複数のサーボモータの内いずれか一つにおいてのみ、設定された加圧力に応じてモータ電流値を制御してトルク制御を行い、そして、このモータをマスタ側とし、他のサーボモータではスレーブ側として位置同期制御を行う。したがって、スライドの平衡度を維持し、かつ、圧力制御を行いながら安定的に同期制御ができるので、サーボモータによる高速の順送加工が精度良くできる。このとき、他のスレーブ側の各サーボモータで発生した加圧力、つまり出力トルクをそれぞれ検出して表示器に表示するので、作業者が実際の加圧力を確認でき、設定ミスや作業ミス等を防止できる。よって、作業性が向上する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
簡易同期モードでの前記複数ポイントのいずれかにおける打ち抜き時に、このポイントでの打ち抜きの瞬間の前記位置偏差値Ａ及びスライド位置を記憶し、次ショットからは、この記憶したスライド位置の近傍では、前記記憶した位置偏差値Ａに所定の余裕量αを加算した位置偏差値Ｂ（＝Ａ＋α）を同期ずれ許容値として設定し、この設定した同期ずれ許容値に基づいて同期ずれ異常検出を行う同期ずれ検出手段２８を付設した構成としている。
【００２０】
請求項７に記載の発明によると、簡易同期モードでの同期制御中に複数ポイントのいずれかの金型において打ち抜き加工が行われる時に、このポイントでの打ち抜き時の位置偏差が大きくなるので同期ずれ異常となる。したがって、この打ち抜き時の位置偏差値及びスライド位置（つまり、打ち抜き位置）を記憶しておき、次ショットからは、この記憶した打ち抜き位置の近傍では、前記記憶した位置偏差値に所定の余裕量を加算した位置偏差値を同期ずれ許容値として設定する。そして、この同期ずれ許容値に基づいて同期ずれ異常検出を行うので、打ち抜き時の同期ずれ異常の発生が回避される。この結果、打ち抜き時のブレークスルー発生毎に同期ずれ異常により稼働停止することが無くなり、稼働率低下を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの制御装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、２ポイントサーボプレスを例としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、２ポイント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、ワークの順送方向（図示で紙面に直行する方向）に所定間隔で、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（前記駆動手段１４の一構成例であり、以後動力変換装置と言う）１４が複数台配設されている。この複数台の動力変換装置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と対向した位置には、一つのスライド１５が上下動自在に配設されている。各動力変換装置１４の回転部（例えば、ボールネジ装置のボールネジ部）の上端部はそれぞれの回転伝達部材１２を介して複数台のサーボモータ１１の各出力回転軸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、各動力変換装置１４の前記回転部の上端部及び各サーボモータ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。
【００２２】
なお、同図では、複数ポイントに対応する複数台の動力変換装置１４、回転伝達部材１２及びサーボモータ１１等の内、各１台のみを表している。
そして、上記のようにスライド１５は複数台のサーボモータ１１の同期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の上面と前記スライド１５の下面との間に順送方向に複数台設けられた金型（図示せず）によって、連続プレス加工が行われる。
【００２３】
各サーボモータ１１の出力回転軸１１ｂと反対側で、かつ、回転軸１１ｂと同軸上に、例えばパルスジェネレータ等の速度センサ１１ａがそれぞれ取着されており、この速度センサ１１ａからの速度信号は後述するサーボアンプに入力される。なお、サーボモータ１１は、ＡＣ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。
【００２４】
また、複数ポイントの各ポイントに対応するスライド位置を検出するために─各ポイントのボルスタ１６の後端部とスライド１５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スライド位置検出手段１７が配設されている。この各スライド位置検出手段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。各スライド位置検出手段１７が検出した各ポイントに対応するスライド１５の位置信号は後述する制御器に入力され、この制御器はこの位置信号に基づいて各サーボモータ１１を同期させて駆動し、スライド１５の平衡度を維持しながら位置及び速度を所定のモーションカーブに沿うように制御する。
【００２５】
図２は上記モーションカーブの一例を示しており、後述するモーション設定手段３１及び制御器２０によってモーションカーブを規定する各データが予め設定され、記憶される。同図のモーションカーブにおいて、まず、スライド１５は上限位置Ｕ（図示で点Ａ）から加工開始位置Ｂまで所定の高速下降速度で下降し、次に、下限位置Ｌ（図示で点Ｃ）まで所定の低速下降速度で前記金型（上型と下型）に設置された被加工物を加圧しながら下降する。そして、下限位置Ｌで所定時間（図示で点Ｄまで）位置及び加圧力を保持した後、下限位置Ｌから所定の位置（図示で点Ｅ）まで所定の低速上昇速度で上昇し、さらに上限位置Ｕ（図示で点Ｆ）まで所定の高速上昇速度で上昇して停止し、所定時間（時間０も含む）だけ停止して一行程を終了する。実プレス作業時には、この行程が繰り返し行われる。
【００２６】
図３は、本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの制御装置のブロック構成図を示している。
モーション設定手段３１は、前記モーションカーブを表すスライド１５の速度、速度切換位置（例えば、図２における位置Ｅ）、上限位置、下限位置、加工開始位置、加圧力又は加圧保持時間等のモーションデータの内、少なくともいずれかの目標値を入力して設定する。このモーション設定手段３１は、例えば、上記の各モーションデータの設定種別選択スイッチ、各データの数値入力スイッチ、及び入力データを後述の制御器２０に記憶させるためのデータ取込スイッチ等から構成することができる。あるいは、モーション設定手段３１は、例えば上位管理コンピュータ等の外部制御装置からの通信等によって上記データを入力するようにしてもよい。これらの各データは制御器２０に取り込まれ、記憶される。
【００２７】
制御器２０は例えばマイクロコンピュータ等を主体としたコンピュータ装置で構成されており、内部には前記設定されたモーションデータを記憶するメモリを備えている。この制御器２０は、各スライド位置検出手段１７から各サーボモータ１１に対応するポイントのスライド位置信号を入力し、前記モーションデータに基づくモーションに沿ってスライド１５が駆動されるように、各サーボモータ１１に対する速度指令値又はトルク指令値を演算し、各サーボアンプ３２に出力する。また、前記モーション上でのスライド制御モード（例えば、高速移動制御、低速加工制御又は加圧力制御等のモード）によって、複数台のサーボモータ１１の駆動方法を切り換えて各サーボアンプ３２に前記速度指令値又はトルク指令値を出力するようにしている。
【００２８】
２ポイントサーボプレスにおいては、２台のサーボモータ１１-1、１１-2をそれぞれ駆動するサーボアンプ３２-1、３２-2が設けられており、サーボアンプ３２-1、３２-2は制御器２０からの前記速度指令値又はトルク指令値に応じて、各サーボモータ１１-1、１１-2の回転速度又は駆動電流（出力トルクに相当する）をそれぞれ制御している。速度制御のときは、各サーボアンプ３２-1、３２-2は対応する各速度センサ１１a1、１１a2から速度信号を入力し、前記速度指令値とこの速度信号との偏差値が小さくなるように各サーボモータ１１-1、１１-2の回転速度を制御する。また、トルク制御のときは、各サーボアンプ３２-1、３２-2は対応する各電流センサ３-1、３-2からモータ電流信号を入力し、前記トルク指令値とこのモータ電流信号との偏差値が小さくなるように各サーボモータ１１-1、１１-2の駆動電流を制御する。また、各ポイントに対応するスライド位置検出手段１７-1、１７-2は位置信号を、さらに、各電流センサ３-1、３-2はそれぞれのモータ電流信号を制御器２０にもフィードバックしている。
【００２９】
前記各電流センサ３-1、３-2は、モータ駆動電流の大きさ及び方向に応じたモータ電流信号を出力している。この電流センサ３-1、３-2は、例えばモータ電流が流れるシャント抵抗の両端の電位差に基づいて、電流の大きさ及び方向を検出するようにしたもので構成されている。
【００３０】
また、制御器２０には表示器３３が付設されている。この表示器３３は、モーションが加圧加工工程の時に、各サーボモータ１１-1、１１-2の実際の加圧力データを表示する。すなわち、加圧加工工程の時には、前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2のいずれか一つをマスタとし、これに対応するサーボアンプ３２-1、３２-2に前記設定された加圧力に相当する電流指令値を出力してトルク制御する。そして、他のサーボモータ１１-1、１１-2はスレーブとして前記マスタ側のサーボモータの位置フィードバック信号によって位置制御される。このとき、制御器２０は前記各サーボモータ１１-1、１１-2の出力電流値を前記対応する電流センサ３-1、３-2から入力し、この電流値に基づいて各サーボモータの実際の加圧力データを表示器３３に表示するようにしている。これによって、作業者が実際の加圧力を確認できるので、加圧力設定ミスを防止できる。
【００３１】
図４には制御器２０内の制御機能を表した制御機能ブロック図を示しており、以下、同図に基づいて各機能を詳細に説明する。
モーションデータ記憶部２７は前記モーション設定手段３１により設定されたモーションデータを記憶しており、モーション制御時にこのモーションデータが読み出される。
制御指令演算手段２１は、前記モーションデータ記憶部２７内に記憶されているモーションデータを読み出し、このモーション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、各サーボモータ１１-1、１１-2に対応する位置指令又はトルク指令の制御指令値を演算し、サーボ指令演算手段２２に出力する。このとき、位置指令値は制御モード切換手段２５を経由してサーボ指令演算手段２３にも出力される。前記モーションがスライド位置及び速度を制御すべきスライド位置にあるときは、制御指令演算手段２１はこのモーションに沿った位置指令値を出力し、また、前記モーションが加圧力を制御すべきスライド位置にあるときは、制御指令演算手段２１はこの加圧力に応じたトルク指令値を出力する。
【００３２】
サーボ指令演算手段２２は、制御指令演算手段２１からの前記位置指令値又はトルク指令値に対応して、サーボアンプ３２-1にそれぞれ速度指令又は電流指令を出力する。すなわち、位置指令値を入力したときは、サーボ指令演算手段２２はこの位置指令値とスライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号との偏差値が小さくなるように速度指令値を演算し、この速度指令値をサーボアンプ３２-1に出力する。あるいは、トルク指令値を入力したときは、サーボ指令演算手段２２はこのトルク指令値に応じた電流指令値をサーボアンプ３２-1に出力する。このとき、前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号は制御モード切換手段２５にも並列に入力されている。
【００３３】
制御モード切換手段２５は、モーションカーブに基づくスライド制御状態に従って、複数のサーボモータ１１-1、１１-2の同期制御モード（簡易同期モード又はマスタスレーブモードによる位置同期制御、あるいは圧力制御モード）を切り換える機能を有している。すなわち、前記制御指令演算手段２１からの位置指令と前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号とを入力し、設定された前記モーションカーブに基づく制御モードに従って、両入力信号のいずれか一方をサーボ指令演算手段２３に出力する。図４では、この切り換え機能を模式的にスイッチ手段２６によって表している。ここで、スイッチ手段２６の一方の入力Ａには前記制御指令演算手段２１からの位置指令が、また他方の入力Ｂには前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号が入力されている。そして、スイッチ手段２６のコモンＣはサーボ指令演算手段２３に接続されている。なお、スイッチ手段２６は、ソフトウェアにより切り換えるスイッチ機能であっても、また例えばリレーや、作業者が選択可能な選択スイッチ等で構成してもよい。
【００３４】
制御モード判定手段２４は、モーションデータ記憶部２７に記憶された前記モーションデータと制御指令演算手段２１からの位置指令値とに基づいて、各サーボモータの制御モードを簡易同期モードとするか、又はマスタスレーブモードとするかを判断し、この判断結果に従ってモード切換信号を制御モード切換手段２５に出力する。すなわち、設定されたモーションカーブにおいて、高速下降工程や高速上昇工程のように高速でスライド１５を制御しているときは、簡易同期モードとなるようにモード切換信号を制御モード切換手段２５に出力し、これにより前記制御指令演算手段２１からの位置指令がサーボ指令演算手段２３に出力される（スイッチ手段２６が入力Ａ側にスイッチする）。あるいは、低速下降工程、低速加工又は低速上昇工程のように低速で制御しているときは、マスタスレーブモードとなるようにモード切換信号を出力し、これにより前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号がサーボ指令演算手段２３に出力される（スイッチ手段２６が入力Ｂ側にスイッチする）。また、加圧加工（圧力制御）工程では、マスタスレーブモードとなるようにモード切換信号が出力され、これによって前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号がサーボ指令演算手段２３に出力される。
【００３５】
サーボ指令演算手段２３は、前記制御モード切換手段２５からの出力信号を位置指令として入力し、この指令に基づいてサーボモータ１１-2を制御する。すなわち、簡易同期モードのときは前記制御指令演算手段２１からの位置指令値を入力し、またマスタスレーブモードのときは前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号を位置指令値としてそれぞれ入力し、この位置指令値とスライド位置検出手段１７-2からの位置フィードバック信号との偏差値が小さくなるように速度指令値を演算し、この速度指令値を対応するサーボアンプ３２-2に出力する。
【００３６】
ここで、上記簡易同期モード及びマスタスレーブモードについて説明する。
複数台のサーボモータ１１-1、１１-2等を各位置及び速度の同期をとりながら同時制御するために、本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの制御装置においては、上述したように異なる２つの同期制御モードをモーションカーブに基づいて切り換えている。まず、マスタスレーブモードでは、複数のサーボ指令演算手段２２、２３等の内のいずれか一つ（本実施形態では、サーボ指令演算手段２２）に位置指令（上記では、前記制御指令演算手段２１からの位置指令）を出力し、これにより制御されるサーボモータ１１-1をマスタとし、さらに他のサーボ指令演算手段２３等にはこのマスタ側の位置信号（上記では、前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号）を位置指令として出力し、これにより制御される他のサーボモータ１１-2等をスレーブとしている。このマスタスレーブモードでの同期制御は、制御特性が１次遅れ系で、かつ、指令が緩やかに変化する場合や、マスタ側とスレーブ側の制御的な結合剛性が低い（制御的な影響を受けにくい）場合に、両者間の同期ずれ（位置偏差）を最小にすることができる点で有効となる。したがって、本発明に係わる制御方法においては、低速下降工程、絞り加工工程又は低速上昇工程のように低速で制御しているモーションのとき、あるいは、加圧加工工程でのトルク制御中に、マスタスレーブモードで同期制御を行うようにしている。
【００３７】
一方、簡易同期モードでは、複数のサーボ指令演算手段２２、２３等が同一の位置指令（本実施形態では、前記制御指令演算手段２１からの位置指令）を同時に並列に入力し、この位置指令に基づいてそれぞれ独立に対応する各サーボモータ１１-1、１１-2等の位置及び速度を制御している。複数の制御系が互いに結合剛性が高く、かつ、系が振動的に高速移動するような場合には、前記マスタスレーブモードではマスタ側の振動の影響を受けたスレーブ側が振動的になるので、互いに競合してしまい制御ゲインを充分に上げられない。したがって、このような場合には簡易同期モードによって同期制御を行うようにしており、例えば、高速下降工程や高速上昇工程のように高速でスライド１５を制御したり、また打ち抜き加工工程等のモーションのときに簡易同期モードで行われる。
【００３８】
また、加圧加工工程でのトルク制御中には、前述のようにマスタスレーブモードで同期制御を行っている。これは、以下の理由によるものである。すなわち、複数ポイントサーボプレスにおいては、圧力制御（トルク制御）を行なっていても、スライド１５の平衡度を維持することが圧力制御よりも優先して要求されている。そこで、各ポイントに対応する各サーボモータ１１-1、１１-2等の同期ずれ（つまり、位置偏差）を最小にする必要があり、したがって、各ポイント毎に別々にトルク制御を行うことができなくなる。このため、圧力制御時には、いずれか一つサーボモータ（本実施形態では、サーボモータ１１-1）のみでトルク制御を行い、これをマスタとしたときのサーボモータ１１-1の位置フィードバック信号を他のサーボモータ１１-2等の位置指令としている。このようにして、マスタの１軸のみで所定の圧力制御が行われ、他はスレーブとして同期位置制御が行われるので、スライド１５の平衡度を維持することが可能となる。
【００３９】
加圧力表示手段２９は、前記圧力制御時に、各サーボモータ１１-1、１１-2にそれぞれ対応する電流センサ３-1、３-2から入力した電流値に基づいて、それぞれの加圧力データを表示する指令を表示器３３に出力する。これによって、作業者が、上記のように圧力制御している時の各サーボモータの実際の加圧力（荷重）を容易に確認できる。
なお、前記モーション設定手段３１では、圧力制御での加圧力の設定は、プレス荷重値（複数ポイントでの合計荷重値）ではなく、いずれか一つのポイントでの荷重値、つまり前記マスタ側のサーボモータによる出力トルク値を設定するようにしているので、設定値と実際のプレス荷重値との誤差が無くなる。また、上記のように表示器３３によって各サーボモータの実際の加圧力（荷重）を確認できるので、作業者の設定時の勘違いが無くなる。この結果、作業者の圧力制御時のデータ設定ミスが防止され、プレス加工操作性が向上する。
【００４０】
また、同期ずれ検出手段２８は複数ポイントでの各サーボモータ１１-1、１１-2の位置同期ずれ量を演算しており、各サーボ指令演算手段２２、２３に対する位置指令値と、対応した各スライド位置検出手段１７-1、１７-2からの位置信号との位置偏差を前記同期ずれ量としている。そして、この演算した同期ずれ量が所定の同期ずれ許容値より大きくなったときに、同期ずれ異常と判断して各サーボモータ１１-1、１１-2を停止させる。これによって、加工中のスライド１５の平衡度が維持される。
【００４１】
ところで、複数の金型の中に打ち抜き加工を行う抜き型がある場合には、振動的になることから、前述のように常時簡易同期モードによる同期制御を行う方がよい。しかしながら、打ち抜き後のブレークスルーが発生したときに、このポイントに対応するサーボモータでの同期ずれ（位置偏差）が大きくなる。そして、例えば同期制御中の同期ずれ異常を検出して異常停止するようにした場合には、ブレークスルーの度に異常停止でプレス作業が中断され、稼働率低下が起きてしまう。
【００４２】
したがって、複数ポイントサーボプレスにおいて、簡易同期モードによる同期制御で打ち抜き加工工程を行う際は、加工中のスライド位置とモータ電流値を入力して加工トルク曲線を得、このトルク曲線から、ブレークスルーが発生したときのスライド位置（つまり、打ち抜き位置）及びそのときの位置偏差量Ａを求めて記憶しておく。そして、次回のショットからは、前記記憶した位置偏差量Ａに余裕量αを加算して数式「Ｂ＝Ａ＋α」によって求めた位置偏差値Ｂを前記同期ずれ許容値として設定し、前記記憶した打ち抜き位置の近傍にスライド１５が来たら、この新たに設定した同期ずれ許容値に基づいて同期ずれ異常をチェックするようにしている。この結果、ブレークスルー毎の同期ずれ異常停止を回避できるので、稼働率低下を防止することができる。
【００４３】
あるいは、上記打ち抜き工程が複数の金型の中で時系列的に成形最終過程にあるならば、ブレークスルー直前のワーク破断の瞬間、すなわち、モータトルクが急激に減少し始めるのを検出し、この破断を検出したら、モーションデータで設定された所定の下限位置にスライド１５が到達していなくても強制的にスライド１５を上昇させるようにしてもよい。これによって、ブレークスルーを緩和して同期ずれ異常停止を回避することが可能となり、稼働率低下を防止することができる。
【００４４】
以上、説明したように、複数ポイントサーボプレスにおいて、所定のモーションカーブに沿ってスライド１５が平衡度を維持しながら駆動されるように、各サーボモータが同期制御されるので、順送仕様でのプレス加工が可能となる。このとき、サーボモータにより駆動されるので、高速で、かつ、駆動騒音が小さいプレス加工ができる。よって、生産性を向上し、また作業環境を改善できる。また、スライドモーションに応じて、複数サーボモータの速度及び位置の同期制御を行い、例えば低速下降／上昇工程や絞り加工工程等ではマスタスレーブモードにより、あるいは高速下降／上昇工程や打ち抜き加工工程等では簡易同期モードにより同期制御を行っている。したがって、スライドが振動することなく安定して同期制御されるので、スライドの平衡度が精度良く維持され、精密なプレス加工が可能となる。さらに、加圧加工工程での圧力制御時には、マスタスレーブモードにより、マスタ側の１軸のサーボモータのみをトルク制御し、他をスレーブ側としてマスタ側の位置に同期制御しているので、加圧力設定時の設定ミス等が無くなる。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、速度センサとスライド位置検出手段とをそれぞれ別個に備えた例を示したが、これに限らずに両者を兼用してもよい。例えば、スライド位置検出手段としてパルスエンコーダやパルスジェネレータ等を備えて、この単位時間当たりの入力パルス数（移動距離）に基づいて速度を演算して求めるようにしてもよい。
また、マスタスレーブモードのとき、プレス加工作業内容に応じて、複数のサーボモータの内いずれか一つをマスタとして選択し、他をそのスレーブとして制御できるように切換え可能としてもよい。すなわち、複数金型の各加工作業の組み合わせに応じて、最もモーションが安定するポイントのサーボモータをマスタとするように選択し、前記制御モード切換手段２５において、選択された軸がマスタとなるように各位置指令を切り換えることができるようにしてもよい。これによって、全体的に同期制御が安定して行われるのでスライドの平衡度が精度良く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの例を表す要部側面図を示す。
【図２】本発明に係わるモーションカーブの説明図を示す。
【図３】本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの制御装置のブロック構成図を示す。
【図４】本発明に係わる制御器内の制御機能ブロック図を示す。
【図５】従来技術に係わる複数ポイントのプレス機械の正面図を示す。
【符号の説明】
１ サーボプレス
３-1、３-2 電流センサ
９ ベッド
１０ フレーム
１１、１１-1、１１-2 サーボモータ
１１ａ、１１a1、１１a2 速度センサ
１２ 回転伝達部材（ベルト）
１４ 動力変換装置（駆動手段）
１５ スライド
１６ ボルスタ
１７、１７-1、１７-2 スライド位置検出手段
１８ａ〜１８ｃ 金型
１９ 順送方向
２０ 制御器
２１ 制御指令演算手段
２２、２３ サーボ指令演算手段
２４ 制御モード判定手段
２５ 制御モード切換手段
２６ スイッチ手段
２７ モーションデータ記憶部
３１ モーション設定手段
３２、３２-1、３２-2 サーボアンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動サーボモータでの駆動による直動型プレス、いわゆるサーボプレスにおいて、スライドの複数ポイントを複数のサーボモータで平衡度を維持して駆動するための複数ポイントサーボプレスの制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス機械には、クランク軸の回転によりスライドを上下駆動する機械式プレス、あるいは、油圧シリンダや電動サーボモータ等によってスライドを直動する直動型プレスがある。この中でも直動型プレスは、加工対象ワークの様々な加工条件に対応して、スライドの作動条件、すなわちスライドのストローク範囲、速度及び作動位置等のスライドモーションを任意に設定でき、かつ、制御することが容易に可能であり、よって多くの分野で広く使用されている。特に、電動サーボモータによるサーボプレスは油圧シリンダ等による油圧プレスよりもスライドを高速駆動することができるので、高い生産性が要求される分野にも適用可能となっている。
【０００３】
このことから、従来より、サーボプレスの様々な駆動制御装置及び方法が提案されているが、例えば特開平６−３１４９９号公報には、プレス機械全体の高速化、コスト低減を図れ、かつ取扱容易で適用性の広いサーボプレスの駆動制御装置が開示されている。このような従来より開示されたサーボプレスは１台のサーボモータによってスライドが駆動される、いわゆる１ポイントプレスであり、１個の金型で成形や打ち抜き加工を行う単発仕様のものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、プレス作業の中には、上記のような単発仕様のものだけでなく、複数個の金型による順送仕様で加工する必要がある場合もある。この理由から、この順送仕様に対応可能な複数ポイントのサーボプレスの開発が要求されている。複数ポイントのプレス機械は機械式プレスでは従来から広く行われているが、例えば図５で示される。同図において、順送仕様のプレス機械の上部には順送方向１９に所定間隔で複数の駆動手段１４（機械式プレスでは、クランク軸に連結されたロッドである）が配設されており、この複数の駆動手段１４の下端部にスライド１５が装着されている。複数の駆動手段１４は、クランク軸で互いに同期をとりながらスライド１５を上下方向に駆動している。また、プレス機械の下部にはボルスタ１６が設けられており、このボルスタ１６の上面と前記スライド１５の下面との互いに対向する位置に、複数の金型１８ａ〜１８ｃが取着されている。そして、これらの金型１８ａ〜１８ｃ間には図示しない搬送装置が配設されており、スライド１５の上下駆動と同期して前記搬送装置で金型１８ａ〜１８ｃ間にワークを搬送することによって、所定のワークの連続加工が行われるようになっている。
【０００５】
このような順送仕様のための複数ポイントのサーボプレスを構成する場合には、前記複数の駆動手段１４を例えばボールネジ及びナット等の組み合わせからなる複数の動力変換装置で構成し、それぞれの動力変換装置に各サーボモータを連結することになる。そして、各サーボモータの位置及び速度を互いに同期させて制御することにより、前述の順送仕様での加工が可能となる。
ところが、このような複数ポイントのサーボプレスにおいては、スライド位置、速度及び加圧力等を予め設定された所定のスライドモーションに基づいて精密に制御するには、以下のような問題が発生する。
【０００６】
すなわち、スライド１５の平衡度を常に保ちながら、複数のサーボモータ間の位置及び速度を同期制御しなければならない。ところが、加工するワーク種別、材料、加工作業内容（例えば、打ち抜き、絞り成形等）、スライド速度条件等によって、同期制御時の制御系が振動的となる。また、所定の加圧力で加工する場合に、従来の機械式プレスのように、各サーボモータのトルク制御を同時に行うと、複数ポイントでのスライドの平衡度を維持しながら複数のサーボモータを制御することが非常に困難となる。さらに、複数の金型の中には種々の加工内容の異なるものが混在し、これにより各ポイントに対応するサーボモータ間の同期ずれが発生し易くなる。例えば、複数金型の内のいずれかが打ち抜き型である場合には、打ち抜きの瞬間に位置の同期ずれが発生し、この同期ずれ異常停止によってプレス作業が中断され、稼働率低下を招くことになる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、複数ポイントのサーボプレスにおいて、各サーボモータの位置及び速度の同期制御精度が良く、かつ、スライドの平衡度を維持して種々のプレス加工作業に対応可能とする複数ポイントサーボプレスの制御装置及び方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【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を所定間隔で配設された複数ポイントで駆動する複数ポイントプレスにおいて、
前記フレームに取着され、かつ、前記スライド１５を前記複数ポイントで駆動する複数のサーボモータ１１-1、１１-2と、
この各サーボモータ１１-1、１１-2の速度をそれぞれ検出する複数の速度センサ１１a1、１１a2と、
前記各サーボモータ１１-1、１１-2に対応するポイントの前記スライド１５の位置をそれぞれ検出する複数のスライド位置検出手段１７-1、１７-2と、
前記各サーボモータ１１-1、１１-2の電流をそれぞれ検出する複数の電流センサ３-1、３-2と、
前記スライド１５の速度、速度切換位置、上限／下限位置、加圧位置、加圧力又は加圧保持時間のモーションデータの内少なくともいずれかの目標値を設定するモーション設定手段３１と、
このモーション設定手段３１によって設定された前記モーションデータに基づくスライドモーションが加圧加工工程にあるときは、前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2 の内いずれか一つのマスタのサーボモータ１１-1に対応するサーボアンプ３２-１に、設定された加圧力に相当するトルク指令値に応じた電流指令値を出力すると共に、他のサーボアンプ３２-２には前記スライドモーションに沿った位置指令値と前記マスタのサーボモータ１１-１に対応するスライド位置検出手段１７-１からの位置信号との偏差値が小さくなるように速度指令値を演算し出力する制御器２０と、
この制御器２０からの電流指令値又は速度指令値と、前記電流センサ３ -1 、３ -2 からのモータ電流信号又は前記速度センサ１１ a1 、１１ a2 からの速度信号との偏差値が小さくなるように、各サーボモータ１１-1、１１-2の駆動電流又は回転速度指令値をそれぞれ制御する複数のサーボアンプ３２-1、３２-2とを備えた構成としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によると、スライドの所定間隔毎の複数ポイントをそれぞれ直線駆動する複数のサーボモータを配設し、予め設定したモーションデータに基づくモーションカーブに沿ってこの各サーボモータの位置及び速度を同期制御しているので、スライドの平衡度を維持して駆動できる。したがって、スライドに複数金型を取着して順送加工することが可能となり、この結果複数ポイントサーボプレスによる高速の順送加工が精度良くできる。また、加圧加工工程での圧力制御時は、複数のサーボモータの内いずれか一つにおいてのみ、設定された加圧力に応じてモータ電流値を制御してトルク制御を行い、そして、このモータをマスタ側とし、他のサーボモータではスレーブ側として位置同期制御を行う。したがって、スライドの平衡度を維持し、かつ、圧力制御を行いながら安定的に同期制御ができるので、サーボモータによる高速の順送加工が精度良くできる。
【００１０】
また、請求項２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を所定間隔で配設された複数ポイントで駆動する複数ポイントプレスにおいて、
前記フレームに取着され、かつ、前記スライド１５を前記複数ポイントで駆動する複数のサーボモータ１１-1、１１-2と、
この各サーボモータ１１-1、１１-2の速度をそれぞれ検出する複数の速度センサ１１a1、１１a2と、
前記各サーボモータ１１-1、１１-2に対応するポイントにおける前記スライド１５の位置をそれぞれ検出する複数のスライド位置検出手段１７-1、１７-2と、
前記スライド１５の速度、速度切換位置、上限／下限位置、加圧位置、加圧力又は加圧保持時間のモーションデータの内少なくともいずれかの目標値を設定するモーション設定手段３１と、
このモーション設定手段３１によって設定された前記モーションデータに基づくスライドモーションに沿ってスライド１５が駆動されるように、前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2に対応するポイントにおける位置指令値を演算し、出力する制御指令演算手段２１と、
この位置指令値、及び前記モーション設定手段３１によって設定された前記モーションデータに基づいて、スライド１５が高速移動中又は打ち抜き加工中のときは簡易同期モード、また低速加工中のときはマスタスレーブモードの同期制御モードと判定し、この判定結果に従ってモード切換信号を出力する制御モード判定手段２４と、前記制御指令演算手段２１からの位置指令、及び前記スライド位置検出手段１７-1からの位置信号を並列に入力し、前記制御モード判定手段２４からのモード切換信号を受けて、簡易同期モードのときは前記制御指令演算手段２１からの位置指令を、またマスタスレーブモードのときは、マスタのサーボモータ１１-1に対応するスライド位置検出手段１７-1からの第１の位置信号をそれぞれ出力する制御モード切換手段２５と、
前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2の内、マスタスレーブモードのときのマスタとサーボモータ１１-1に対応するポイントにおける位置指令値を前記制御指令演算手段２１から入力し、この位置指令値と、前記第１の位置信号との位置偏差が小さくなるように前記サーボモータ１１-1の速度指令値を演算して出力する第１のサーボ指令演算手段２２と、
前記制御モード切換手段２５が出力する前記位置指令値又は前記第１の位置信号を入力し、また、スレーブの各サーボモータ１１-2に対応する各スライド位置検出手段１７-2からの第２の位置信号をそれぞれ入力し、前記位置指令値又は前記第１の位置信号との位置偏差が小さくなるように、前記各サーボモータ１１-2の速度指令値を演算してそれぞれ出力する第２のサーボ指令演算手段２３と、
前記第１のサーボ指令演算手段２２および第２のサーボ指令演算手段２３からの各サーボモータ１１-1、１１-2の速度指令値を入力し、この速度指令値と前記速度センサ１１ a1 、１１ a2 からの速度信号との偏差値が小さくなるように、前記各サーボモータ１１-1、１１-2の回転速度をそれぞれ制御する複数のサーボアンプ３２-1、３２-2とを備えた構成としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、スライドの所定間隔毎の複数ポイントをそれぞれ直線駆動する複数のサーボモータを配設し、予め設定したモーションデータに基づくモーションカーブに沿ってこの各サーボモータの位置及び速度を同期制御している。このとき、上記モーションデータに基づいて、スライドが高速移動中又は打ち抜き加工中のときは簡易同期モードで、また低速加工中のときはマスタスレーブモードで前記複数のサーボモータの各位置及び速度を同期制御しているので、高速時及び低速時のスライドの安定性が良く、スライドの平衡度が精度良く維持される。したがって、スライドに複数金型を取着して順送加工することが可能となり、この結果複数ポイントサーボプレスによる高速の順送加工が精度良くできる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、前記制御モード切換手段２５は、前記制御指令演算手段２１からの位置指令、及び前記スライド位置検出手段１７-1からの第１の位置信号を並列に入力し、簡易同期モードのときは前記制御指令演算手段２１からの位置指令を、またマスタスレーブモードのときは前記スライド位置検出手段１７-1からの第１の位置信号を選択してそれぞれ出力できるスイッチ手段２６を有することを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明によると、加工作業内容（すなわち、ワーク種別、加工条件等）に適合させて、作業者が簡易同期モード又はマスタスレーブモードを選択できるようにスイッチ手段（選択スイッチ等）を設けている。これによって、複数ポイントサーボプレスでの作業性を向上できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、前記制御モード切換手段２５は、マスタスレーブモードのとき、前記複数のサーボモータの内のいずれか一つをマスタとして選択し、かつ、他のサーボモータをスレーブとするように、前記各サーボ指令演算手段への出力を切り換えることができることを特徴としている。
【００１５】
請求項４に記載の発明によると、マスタスレーブモードのときに、複数の金型の各加工工程種別に適合させて、複数のサーボモータの内でマスタとすべきサーボモータを選択できるので、各サーボモータの同期制御が非常に安定的に行われる。この結果、順送加工で複数の金型の加工内容が変化しても、これに適した安定的な同期制御ができる。したがって、スライドの平衡度が精度良く維持されるので、複数ポイントサーボプレスによる高速の順送加工が精度良くできる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2にそれぞれ対応する電流センサ３-1、３-2から入力した電流値に基づいてそれぞれの加圧力データの表示指令を出力する前記制御器２０と、
前記制御器２０からの表示指令に基づいて、それぞれのポイントにおける加圧力データを表示する表示器３３とを備えた構成としている。
請求項５に記載の発明によると、他のスレーブ側の各サーボモータで発生した加圧力、つまり出力トルクをそれぞれ検出して表示器に表示するので、作業者が実際の加圧力を確認でき、設定ミスや作業ミス等を防止できる。よって、作業性が向上する。
【００１７】
さらに、請求項６に記載の発明は、請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
前記各サーボモータ１１-1、１１-2の電流をそれぞれ検出する複数の電流センサ３-1、３-2と、
前記スライドモーションが加圧加工工程にあるときは、設定された加圧力に相当するトルク指令値を出力する前記制御指令演算手段２１と、
モーションが加圧加工工程にあるときは、マスタスレーブモードのモード切換信号を出力する前記制御モード判定手段２４と、
この制御モード判定手段２４からのマスタスレーブモードのモード切換信号を受けて、前記マスタのサーボモータに対応する前記スライド位置検出手段からの第１の位置信号を出力する前記制御モード切換手段２５と、
前記トルク指令値を前記制御指令演算手段２１から入力し、このトルク指令値に相当するモータ出力トルクとなるように電流指令値を演算して出力する、マスタのサーボモータ１１ -1に対応する前記第１のサーボ指令演算手段２２と、
前記制御モード切換手段２５からの前記第１の位置信号を入力し、また、スレーブのサーボモータに対応する各スライド位置検出手段からの第２の位置信号をそれぞれ入力し、前記第１の位置信号と前記第２の位置信号との位置偏差がそれぞれ小さくなるように、前記スレーブの各サーボモータの速度指令値を演算してそれぞれ出力する第２のサーボ指令演算手段２３と、
前記第１のサーボ指令演算手段２２からの電流指令値を入力し、対応するサーボモータの駆動電流を制御する第１のサーボアンプ３２-1 と、
前記第２のサーボ指令演算手段２３からの各速度指令値を入力し、対応する各サーボモータの回転速度をそれぞれ制御する第２のサーボアンプ３２-2 と、
前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2 にそれぞれ対応する電流センサ３-1、３-2 から入力した電流値に基づいてそれぞれの加圧力データの表示指令を出力する加圧力表示手段２９と、
この加圧力表示手段２９からの表示指令に基づいて、それぞれのポイントにおける加圧力データを表示する表示器３３とを備えた構成としている。
【００１８】
請求項６に記載の発明によると、加圧加工工程での圧力制御時は、複数のサーボモータの内いずれか一つにおいてのみ、設定された加圧力に応じてモータ電流値を制御してトルク制御を行い、そして、このモータをマスタ側とし、他のサーボモータではスレーブ側として位置同期制御を行う。したがって、スライドの平衡度を維持し、かつ、圧力制御を行いながら安定的に同期制御ができるので、サーボモータによる高速の順送加工が精度良くできる。このとき、他のスレーブ側の各サーボモータで発生した加圧力、つまり出力トルクをそれぞれ検出して表示器に表示するので、作業者が実際の加圧力を確認でき、設定ミスや作業ミス等を防止できる。よって、作業性が向上する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
簡易同期モードでの前記複数ポイントのいずれかにおける打ち抜き時に、このポイントでの打ち抜きの瞬間の前記位置偏差値Ａ及びスライド位置を記憶し、次ショットからは、この記憶したスライド位置の近傍では、前記記憶した位置偏差値Ａに所定の余裕量αを加算した位置偏差値Ｂ（＝Ａ＋α）を同期ずれ許容値として設定し、この設定した同期ずれ許容値に基づいて同期ずれ異常検出を行う同期ずれ検出手段２８を付設した構成としている。
【００２０】
請求項７に記載の発明によると、簡易同期モードでの同期制御中に複数ポイントのいずれかの金型において打ち抜き加工が行われる時に、このポイントでの打ち抜き時の位置偏差が大きくなるので同期ずれ異常となる。したがって、この打ち抜き時の位置偏差値及びスライド位置（つまり、打ち抜き位置）を記憶しておき、次ショットからは、この記憶した打ち抜き位置の近傍では、前記記憶した位置偏差値に所定の余裕量を加算した位置偏差値を同期ずれ許容値として設定する。そして、この同期ずれ許容値に基づいて同期ずれ異常検出を行うので、打ち抜き時の同期ずれ異常の発生が回避される。この結果、打ち抜き時のブレークスルー発生毎に同期ずれ異常により稼働停止することが無くなり、稼働率低下を防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの制御装置の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、２ポイントサーボプレスを例としているが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、２ポイント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、ワークの順送方向（図示で紙面に直行する方向）に所定間隔で、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（前記駆動手段１４の一構成例であり、以後動力変換装置と言う）１４が複数台配設されている。この複数台の動力変換装置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と対向した位置には、一つのスライド１５が上下動自在に配設されている。各動力変換装置１４の回転部（例えば、ボールネジ装置のボールネジ部）の上端部はそれぞれの回転伝達部材１２を介して複数台のサーボモータ１１の各出力回転軸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、各動力変換装置１４の前記回転部の上端部及び各サーボモータ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。
【００２２】
なお、同図では、複数ポイントに対応する複数台の動力変換装置１４、回転伝達部材１２及びサーボモータ１１等の内、各１台のみを表している。
そして、上記のようにスライド１５は複数台のサーボモータ１１の同期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の上面と前記スライド１５の下面との間に順送方向に複数台設けられた金型（図示せず）によって、連続プレス加工が行われる。
【００２３】
各サーボモータ１１の出力回転軸１１ｂと反対側で、かつ、回転軸１１ｂと同軸上に、例えばパルスジェネレータ等の速度センサ１１ａがそれぞれ取着されており、この速度センサ１１ａからの速度信号は後述するサーボアンプに入力される。なお、サーボモータ１１は、ＡＣ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。
【００２４】
また、複数ポイントの各ポイントに対応するスライド位置を検出するために─各ポイントのボルスタ１６の後端部とスライド１５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スライド位置検出手段１７が配設されている。この各スライド位置検出手段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。各スライド位置検出手段１７が検出した各ポイントに対応するスライド１５の位置信号は後述する制御器に入力され、この制御器はこの位置信号に基づいて各サーボモータ１１を同期させて駆動し、スライド１５の平衡度を維持しながら位置及び速度を所定のモーションカーブに沿うように制御する。
【００２５】
図２は上記モーションカーブの一例を示しており、後述するモーション設定手段３１及び制御器２０によってモーションカーブを規定する各データが予め設定され、記憶される。同図のモーションカーブにおいて、まず、スライド１５は上限位置Ｕ（図示で点Ａ）から加工開始位置Ｂまで所定の高速下降速度で下降し、次に、下限位置Ｌ（図示で点Ｃ）まで所定の低速下降速度で前記金型（上型と下型）に設置された被加工物を加圧しながら下降する。そして、下限位置Ｌで所定時間（図示で点Ｄまで）位置及び加圧力を保持した後、下限位置Ｌから所定の位置（図示で点Ｅ）まで所定の低速上昇速度で上昇し、さらに上限位置Ｕ（図示で点Ｆ）まで所定の高速上昇速度で上昇して停止し、所定時間（時間０も含む）だけ停止して一行程を終了する。実プレス作業時には、この行程が繰り返し行われる。
【００２６】
図３は、本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの制御装置のブロック構成図を示している。
モーション設定手段３１は、前記モーションカーブを表すスライド１５の速度、速度切換位置（例えば、図２における位置Ｅ）、上限位置、下限位置、加工開始位置、加圧力又は加圧保持時間等のモーションデータの内、少なくともいずれかの目標値を入力して設定する。このモーション設定手段３１は、例えば、上記の各モーションデータの設定種別選択スイッチ、各データの数値入力スイッチ、及び入力データを後述の制御器２０に記憶させるためのデータ取込スイッチ等から構成することができる。あるいは、モーション設定手段３１は、例えば上位管理コンピュータ等の外部制御装置からの通信等によって上記データを入力するようにしてもよい。これらの各データは制御器２０に取り込まれ、記憶される。
【００２７】
制御器２０は例えばマイクロコンピュータ等を主体としたコンピュータ装置で構成されており、内部には前記設定されたモーションデータを記憶するメモリを備えている。この制御器２０は、各スライド位置検出手段１７から各サーボモータ１１に対応するポイントのスライド位置信号を入力し、前記モーションデータに基づくモーションに沿ってスライド１５が駆動されるように、各サーボモータ１１に対する速度指令値又はトルク指令値を演算し、各サーボアンプ３２に出力する。また、前記モーション上でのスライド制御モード（例えば、高速移動制御、低速加工制御又は加圧力制御等のモード）によって、複数台のサーボモータ１１の駆動方法を切り換えて各サーボアンプ３２に前記速度指令値又はトルク指令値を出力するようにしている。
【００２８】
２ポイントサーボプレスにおいては、２台のサーボモータ１１-1、１１-2をそれぞれ駆動するサーボアンプ３２-1、３２-2が設けられており、サーボアンプ３２-1、３２-2は制御器２０からの前記速度指令値又はトルク指令値に応じて、各サーボモータ１１-1、１１-2の回転速度又は駆動電流（出力トルクに相当する）をそれぞれ制御している。速度制御のときは、各サーボアンプ３２-1、３２-2は対応する各速度センサ１１a1、１１a2から速度信号を入力し、前記速度指令値とこの速度信号との偏差値が小さくなるように各サーボモータ１１-1、１１-2の回転速度を制御する。また、トルク制御のときは、各サーボアンプ３２-1、３２-2は対応する各電流センサ３-1、３-2からモータ電流信号を入力し、前記トルク指令値とこのモータ電流信号との偏差値が小さくなるように各サーボモータ１１-1、１１-2の駆動電流を制御する。また、各ポイントに対応するスライド位置検出手段１７-1、１７-2は位置信号を、さらに、各電流センサ３-1、３-2はそれぞれのモータ電流信号を制御器２０にもフィードバックしている。
【００２９】
前記各電流センサ３-1、３-2は、モータ駆動電流の大きさ及び方向に応じたモータ電流信号を出力している。この電流センサ３-1、３-2は、例えばモータ電流が流れるシャント抵抗の両端の電位差に基づいて、電流の大きさ及び方向を検出するようにしたもので構成されている。
【００３０】
また、制御器２０には表示器３３が付設されている。この表示器３３は、モーションが加圧加工工程の時に、各サーボモータ１１-1、１１-2の実際の加圧力データを表示する。すなわち、加圧加工工程の時には、前記複数のサーボモータ１１-1、１１-2のいずれか一つをマスタとし、これに対応するサーボアンプ３２-1、３２-2に前記設定された加圧力に相当する電流指令値を出力してトルク制御する。そして、他のサーボモータ１１-1、１１-2はスレーブとして前記マスタ側のサーボモータの位置フィードバック信号によって位置制御される。このとき、制御器２０は前記各サーボモータ１１-1、１１-2の出力電流値を前記対応する電流センサ３-1、３-2から入力し、この電流値に基づいて各サーボモータの実際の加圧力データを表示器３３に表示するようにしている。これによって、作業者が実際の加圧力を確認できるので、加圧力設定ミスを防止できる。
【００３１】
図４には制御器２０内の制御機能を表した制御機能ブロック図を示しており、以下、同図に基づいて各機能を詳細に説明する。
モーションデータ記憶部２７は前記モーション設定手段３１により設定されたモーションデータを記憶しており、モーション制御時にこのモーションデータが読み出される。
制御指令演算手段２１は、前記モーションデータ記憶部２７内に記憶されているモーションデータを読み出し、このモーション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、各サーボモータ１１-1、１１-2に対応する位置指令又はトルク指令の制御指令値を演算し、サーボ指令演算手段２２に出力する。このとき、位置指令値は制御モード切換手段２５を経由してサーボ指令演算手段２３にも出力される。前記モーションがスライド位置及び速度を制御すべきスライド位置にあるときは、制御指令演算手段２１はこのモーションに沿った位置指令値を出力し、また、前記モーションが加圧力を制御すべきスライド位置にあるときは、制御指令演算手段２１はこの加圧力に応じたトルク指令値を出力する。
【００３２】
サーボ指令演算手段２２は、制御指令演算手段２１からの前記位置指令値又はトルク指令値に対応して、サーボアンプ３２-1にそれぞれ速度指令又は電流指令を出力する。すなわち、位置指令値を入力したときは、サーボ指令演算手段２２はこの位置指令値とスライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号との偏差値が小さくなるように速度指令値を演算し、この速度指令値をサーボアンプ３２-1に出力する。あるいは、トルク指令値を入力したときは、サーボ指令演算手段２２はこのトルク指令値に応じた電流指令値をサーボアンプ３２-1に出力する。このとき、前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号は制御モード切換手段２５にも並列に入力されている。
【００３３】
制御モード切換手段２５は、モーションカーブに基づくスライド制御状態に従って、複数のサーボモータ１１-1、１１-2の同期制御モード（簡易同期モード又はマスタスレーブモードによる位置同期制御、あるいは圧力制御モード）を切り換える機能を有している。すなわち、前記制御指令演算手段２１からの位置指令と前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号とを入力し、設定された前記モーションカーブに基づく制御モードに従って、両入力信号のいずれか一方をサーボ指令演算手段２３に出力する。図４では、この切り換え機能を模式的にスイッチ手段２６によって表している。ここで、スイッチ手段２６の一方の入力Ａには前記制御指令演算手段２１からの位置指令が、また他方の入力Ｂには前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号が入力されている。そして、スイッチ手段２６のコモンＣはサーボ指令演算手段２３に接続されている。なお、スイッチ手段２６は、ソフトウェアにより切り換えるスイッチ機能であっても、また例えばリレーや、作業者が選択可能な選択スイッチ等で構成してもよい。
【００３４】
制御モード判定手段２４は、モーションデータ記憶部２７に記憶された前記モーションデータと制御指令演算手段２１からの位置指令値とに基づいて、各サーボモータの制御モードを簡易同期モードとするか、又はマスタスレーブモードとするかを判断し、この判断結果に従ってモード切換信号を制御モード切換手段２５に出力する。すなわち、設定されたモーションカーブにおいて、高速下降工程や高速上昇工程のように高速でスライド１５を制御しているときは、簡易同期モードとなるようにモード切換信号を制御モード切換手段２５に出力し、これにより前記制御指令演算手段２１からの位置指令がサーボ指令演算手段２３に出力される（スイッチ手段２６が入力Ａ側にスイッチする）。あるいは、低速下降工程、低速加工又は低速上昇工程のように低速で制御しているときは、マスタスレーブモードとなるようにモード切換信号を出力し、これにより前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号がサーボ指令演算手段２３に出力される（スイッチ手段２６が入力Ｂ側にスイッチする）。また、加圧加工（圧力制御）工程では、マスタスレーブモードとなるようにモード切換信号が出力され、これによって前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号がサーボ指令演算手段２３に出力される。
【００３５】
サーボ指令演算手段２３は、前記制御モード切換手段２５からの出力信号を位置指令として入力し、この指令に基づいてサーボモータ１１-2を制御する。すなわち、簡易同期モードのときは前記制御指令演算手段２１からの位置指令値を入力し、またマスタスレーブモードのときは前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号を位置指令値としてそれぞれ入力し、この位置指令値とスライド位置検出手段１７-2からの位置フィードバック信号との偏差値が小さくなるように速度指令値を演算し、この速度指令値を対応するサーボアンプ３２-2に出力する。
【００３６】
ここで、上記簡易同期モード及びマスタスレーブモードについて説明する。
複数台のサーボモータ１１-1、１１-2等を各位置及び速度の同期をとりながら同時制御するために、本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの制御装置においては、上述したように異なる２つの同期制御モードをモーションカーブに基づいて切り換えている。まず、マスタスレーブモードでは、複数のサーボ指令演算手段２２、２３等の内のいずれか一つ（本実施形態では、サーボ指令演算手段２２）に位置指令（上記では、前記制御指令演算手段２１からの位置指令）を出力し、これにより制御されるサーボモータ１１-1をマスタとし、さらに他のサーボ指令演算手段２３等にはこのマスタ側の位置信号（上記では、前記スライド位置検出手段１７-1からの位置フィードバック信号）を位置指令として出力し、これにより制御される他のサーボモータ１１-2等をスレーブとしている。このマスタスレーブモードでの同期制御は、制御特性が１次遅れ系で、かつ、指令が緩やかに変化する場合や、マスタ側とスレーブ側の制御的な結合剛性が低い（制御的な影響を受けにくい）場合に、両者間の同期ずれ（位置偏差）を最小にすることができる点で有効となる。したがって、本発明に係わる制御方法においては、低速下降工程、絞り加工工程又は低速上昇工程のように低速で制御しているモーションのとき、あるいは、加圧加工工程でのトルク制御中に、マスタスレーブモードで同期制御を行うようにしている。
【００３７】
一方、簡易同期モードでは、複数のサーボ指令演算手段２２、２３等が同一の位置指令（本実施形態では、前記制御指令演算手段２１からの位置指令）を同時に並列に入力し、この位置指令に基づいてそれぞれ独立に対応する各サーボモータ１１-1、１１-2等の位置及び速度を制御している。複数の制御系が互いに結合剛性が高く、かつ、系が振動的に高速移動するような場合には、前記マスタスレーブモードではマスタ側の振動の影響を受けたスレーブ側が振動的になるので、互いに競合してしまい制御ゲインを充分に上げられない。したがって、このような場合には簡易同期モードによって同期制御を行うようにしており、例えば、高速下降工程や高速上昇工程のように高速でスライド１５を制御したり、また打ち抜き加工工程等のモーションのときに簡易同期モードで行われる。
【００３８】
また、加圧加工工程でのトルク制御中には、前述のようにマスタスレーブモードで同期制御を行っている。これは、以下の理由によるものである。すなわち、複数ポイントサーボプレスにおいては、圧力制御（トルク制御）を行なっていても、スライド１５の平衡度を維持することが圧力制御よりも優先して要求されている。そこで、各ポイントに対応する各サーボモータ１１-1、１１-2等の同期ずれ（つまり、位置偏差）を最小にする必要があり、したがって、各ポイント毎に別々にトルク制御を行うことができなくなる。このため、圧力制御時には、いずれか一つサーボモータ（本実施形態では、サーボモータ１１-1）のみでトルク制御を行い、これをマスタとしたときのサーボモータ１１-1の位置フィードバック信号を他のサーボモータ１１-2等の位置指令としている。このようにして、マスタの１軸のみで所定の圧力制御が行われ、他はスレーブとして同期位置制御が行われるので、スライド１５の平衡度を維持することが可能となる。
【００３９】
加圧力表示手段２９は、前記圧力制御時に、各サーボモータ１１-1、１１-2にそれぞれ対応する電流センサ３-1、３-2から入力した電流値に基づいて、それぞれの加圧力データを表示する指令を表示器３３に出力する。これによって、作業者が、上記のように圧力制御している時の各サーボモータの実際の加圧力（荷重）を容易に確認できる。
なお、前記モーション設定手段３１では、圧力制御での加圧力の設定は、プレス荷重値（複数ポイントでの合計荷重値）ではなく、いずれか一つのポイントでの荷重値、つまり前記マスタ側のサーボモータによる出力トルク値を設定するようにしているので、設定値と実際のプレス荷重値との誤差が無くなる。また、上記のように表示器３３によって各サーボモータの実際の加圧力（荷重）を確認できるので、作業者の設定時の勘違いが無くなる。この結果、作業者の圧力制御時のデータ設定ミスが防止され、プレス加工操作性が向上する。
【００４０】
また、同期ずれ検出手段２８は複数ポイントでの各サーボモータ１１-1、１１-2の位置同期ずれ量を演算しており、各サーボ指令演算手段２２、２３に対する位置指令値と、対応した各スライド位置検出手段１７-1、１７-2からの位置信号との位置偏差を前記同期ずれ量としている。そして、この演算した同期ずれ量が所定の同期ずれ許容値より大きくなったときに、同期ずれ異常と判断して各サーボモータ１１-1、１１-2を停止させる。これによって、加工中のスライド１５の平衡度が維持される。
【００４１】
ところで、複数の金型の中に打ち抜き加工を行う抜き型がある場合には、振動的になることから、前述のように常時簡易同期モードによる同期制御を行う方がよい。しかしながら、打ち抜き後のブレークスルーが発生したときに、このポイントに対応するサーボモータでの同期ずれ（位置偏差）が大きくなる。そして、例えば同期制御中の同期ずれ異常を検出して異常停止するようにした場合には、ブレークスルーの度に異常停止でプレス作業が中断され、稼働率低下が起きてしまう。
【００４２】
したがって、複数ポイントサーボプレスにおいて、簡易同期モードによる同期制御で打ち抜き加工工程を行う際は、加工中のスライド位置とモータ電流値を入力して加工トルク曲線を得、このトルク曲線から、ブレークスルーが発生したときのスライド位置（つまり、打ち抜き位置）及びそのときの位置偏差量Ａを求めて記憶しておく。そして、次回のショットからは、前記記憶した位置偏差量Ａに余裕量αを加算して数式「Ｂ＝Ａ＋α」によって求めた位置偏差値Ｂを前記同期ずれ許容値として設定し、前記記憶した打ち抜き位置の近傍にスライド１５が来たら、この新たに設定した同期ずれ許容値に基づいて同期ずれ異常をチェックするようにしている。この結果、ブレークスルー毎の同期ずれ異常停止を回避できるので、稼働率低下を防止することができる。
【００４３】
あるいは、上記打ち抜き工程が複数の金型の中で時系列的に成形最終過程にあるならば、ブレークスルー直前のワーク破断の瞬間、すなわち、モータトルクが急激に減少し始めるのを検出し、この破断を検出したら、モーションデータで設定された所定の下限位置にスライド１５が到達していなくても強制的にスライド１５を上昇させるようにしてもよい。これによって、ブレークスルーを緩和して同期ずれ異常停止を回避することが可能となり、稼働率低下を防止することができる。
【００４４】
以上、説明したように、複数ポイントサーボプレスにおいて、所定のモーションカーブに沿ってスライド１５が平衡度を維持しながら駆動されるように、各サーボモータが同期制御されるので、順送仕様でのプレス加工が可能となる。このとき、サーボモータにより駆動されるので、高速で、かつ、駆動騒音が小さいプレス加工ができる。よって、生産性を向上し、また作業環境を改善できる。また、スライドモーションに応じて、複数サーボモータの速度及び位置の同期制御を行い、例えば低速下降／上昇工程や絞り加工工程等ではマスタスレーブモードにより、あるいは高速下降／上昇工程や打ち抜き加工工程等では簡易同期モードにより同期制御を行っている。したがって、スライドが振動することなく安定して同期制御されるので、スライドの平衡度が精度良く維持され、精密なプレス加工が可能となる。さらに、加圧加工工程での圧力制御時には、マスタスレーブモードにより、マスタ側の１軸のサーボモータのみをトルク制御し、他をスレーブ側としてマスタ側の位置に同期制御しているので、加圧力設定時の設定ミス等が無くなる。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、速度センサとスライド位置検出手段とをそれぞれ別個に備えた例を示したが、これに限らずに両者を兼用してもよい。例えば、スライド位置検出手段としてパルスエンコーダやパルスジェネレータ等を備えて、この単位時間当たりの入力パルス数（移動距離）に基づいて速度を演算して求めるようにしてもよい。
また、マスタスレーブモードのとき、プレス加工作業内容に応じて、複数のサーボモータの内いずれか一つをマスタとして選択し、他をそのスレーブとして制御できるように切換え可能としてもよい。すなわち、複数金型の各加工作業の組み合わせに応じて、最もモーションが安定するポイントのサーボモータをマスタとするように選択し、前記制御モード切換手段２５において、選択された軸がマスタとなるように各位置指令を切り換えることができるようにしてもよい。これによって、全体的に同期制御が安定して行われるのでスライドの平衡度が精度良く維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの例を表す要部側面図を示す。
【図２】本発明に係わるモーションカーブの説明図を示す。
【図３】本発明に係わる複数ポイントサーボプレスの制御装置のブロック構成図を示す。
【図４】本発明に係わる制御器内の制御機能ブロック図を示す。
【図５】従来技術に係わる複数ポイントのプレス機械の正面図を示す。
【符号の説明】
１ サーボプレス
３-1、３-2 電流センサ
９ ベッド
１０ フレーム
１１、１１-1、１１-2 サーボモータ
１１ａ、１１a1、１１a2 速度センサ
１２ 回転伝達部材（ベルト）
１４ 動力変換装置（駆動手段）
１５ スライド
１６ ボルスタ
１７、１７-1、１７-2 スライド位置検出手段
１８ａ〜１８ｃ 金型
１９ 順送方向
２０ 制御器
２１ 制御指令演算手段
２２、２３ サーボ指令演算手段
２４ 制御モード判定手段
２５ 制御モード切換手段
２６ スイッチ手段
２７ モーションデータ記憶部
３１ モーション設定手段
３２、３２-1、３２-2 サーボアンプ
Claims (7)
- フレームに直動自在に支持されたスライド(15)を所定間隔で配設された複数ポイントで駆動する複数ポイントプレスにおいて、
前記フレームに取着され、かつ、前記スライド(15)を前記複数ポイントで駆動する複数のサーボモータ(11-1)(11-2)と、
この各サーボモータ(11-1)(11-2)の速度をそれぞれ検出する複数の速度センサ(11a1)(11a2)と、
前記各サーボモータ(11-1)(11-2)に対応するポイントの前記スライド(15)の位置をそれぞれ検出する複数のスライド位置検出手段(17-1)(17-2)と、
前記各サーボモータ(11-1)(11-2)の電流をそれぞれ検出する複数の電流センサ(3-1)(3-2)と、
前記スライド(15)の速度、速度切換位置、上限／下限位置、加圧位置、加圧力又は加圧保持時間のモーションデータの内少なくともいずれかの目標値を設定するモーション設定手段(31)と、
このモーション設定手段(31)によって設定された前記モーションデータに基づくスライドモーションが加圧加工工程にあるときは、前記複数のサーボモータ(11-1)(11-2)の内いずれか一つのマスタのサーボモータ(11-1)に対応するサーボアンプ(32-1)に、設定された加圧力に相当するトルク指令値に応じた電流指令値を出力すると共に、他のサーボアンプ(32-2)には前記スライドモーションに沿った位置指令値と前記マスタのサーボモータ(11-1)に対応するスライド位置検出手段(17-1)からの位置信号との偏差値が小さくなるように速度指令値を演算し出力する制御器(20)と、
この制御器(20)からの電流指令値又は速度指令値と、前記電流センサ (3-1)(3-2) からのモータ電流信号又は前記速度センサ (11a1)(11a2) からの速度信号との偏差値が小さくなるように、各サーボモータ(11-1)(11-2)の駆動電流又は回転速度をそれぞれ制御する複数のサーボアンプ(32-1)(32-2)とを備えた
ことを特徴とする複数ポイントサーボプレスの制御装置。 - フレームに直動自在に支持されたスライド(15)を所定間隔で配設された複数ポイントで駆動する複数ポイントプレスにおいて、
前記フレームに取着され、かつ、前記スライド(15)を前記複数ポイントで駆動する複数のサーボモータ(11-1)(11-2)と、
この各サーボモータ(11-1)(11-2)の速度をそれぞれ検出する複数の速度センサ(11a1)(11a2)と、
前記各サーボモータ(11-1)(11-2)に対応するポイントにおける前記スライド(15)の位置をそれぞれ検出する複数のスライド位置検出手段(17-1)(17-2)と、
前記スライド(15)の速度、速度切換位置、上限／下限位置、加圧位置、加圧力又は加圧保持時間のモーションデータの内少なくともいずれかの目標値を設定するモーション設定手段(31)と、
このモーション設定手段(31)によって設定された前記モーションデータに基づくスライドモーションに沿ってスライド(15)が駆動されるように、前記各サーボモータ(11-1)(11-2)に対応するポイントにおける位置指令値を演算し、出力する制御指令演算手段(21)と、
この位置指令値、及び前記モーション設定手段(31)によって設定された前記モーションデータに基づいて、スライド(15)が高速移動中又は打ち抜き加工中のときは簡易同期モード、また低速加工中のときはマスタスレーブモードと判定し、この判定結果に従ってモード切換信号を出力する制御モード判定手段(24)と、
前記制御指令演算手段(21)からの位置指令値、及び前記スライド位置検出手段からの位置信号を並列に入力し、前記制御モード判定手段(24)からのモード切換信号を受けて、簡易同期モードのときは前記制御指令演算手段(21)からの位置指令値を、またマスタスレーブモードのときは、マスタのサーボモータ(11-1)に対応するスライド位置検出手段(17-1)からの第１の位置信号をそれぞれ出力する制御モード切換手段(25)と、
前記複数のサーボモータ(11-1)(11-2)の内、マスタスレーブモードのときにマスタとなるサーボモータ(11-1)に対応するポイントにおける位置指令値を前記制御指令演算手段(21)から入力し、この位置指令値と、前記第１の位置信号との位置偏差が小さくなるように前記サーボモータ(11-1)の速度指令値を演算して出力する第１のサーボ指令演算手段(22)と、
前記制御モード切換手段(25)が出力する前記位置指令値又は前記第１の位置信号を入力し、また、スレーブの各サーボモータ(11-2)に対応する各スライド位置検出手段(17-2)からの第２の位置信号をそれぞれ入力し、前記位置指令値又は前記第１の位置信号とこの各第２の位置信号との位置偏差が小さくなるように、前記各サーボモータ(11-2)の速度指令値を演算してそれぞれ出力する第２のサーボ指令演算手段(23)と、
前記第１のサーボ指令演算手段(22)および第２のサーボ指令演算手段(23)からの各サーボモータ(11-1)(11-2)の速度指令値を入力し、この速度指令値と前記速度センサ (11a1)(11a2) からの速度信号との偏差値が小さくなるように、前記各サーボモータ(11-1)(11-2)の回転速度をそれぞれ制御する複数のサーボアンプ(32-1)(32-2)とを備えた
ことを特徴とする複数ポイントサーボプレスの制御装置。 - 請求項２記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
前記制御モード切換手段(25)は、前記制御指令演算手段(21)からの位置指令、及び前記スライド位置検出手段(17-1)からの第１の位置信号を並列に入力し、簡易同期モードのときは前記制御指令演算手段(21)からの位置指令値を、またマスタスレーブモードのときは前記スライド位置検出手段(17-1)からの第１の位置信号を選択してそれぞれ出力できるスイッチ手段(26)を有する
ことを特徴とする複数ポイントサーボプレスの制御装置。 - 請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
前記制御モード切換手段(25)は、マスタスレーブモードのとき、前記複数のサーボモータの内のいずれか一つをマスタとして選択し、かつ、他のサーボモータをスレーブとするように、前記各サーボ指令演算手段への出力を切り換えることができる
ことを特徴とする複数ポイントサーボプレスの制御装置。 - 請求項１記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
前記複数のサーボモータ(11-1)(11-2)にそれぞれ対応する電流センサ(3-1)(3-2)から入力した電流値に基づいてそれぞれの加圧力データの表示指令を出力する前記制御器(20)と、
前記制御器(20)からの表示指令に基づいて、それぞれのポイントにおける加圧力データを表示する表示器(33)とを備えた
ことを特徴とする複数ポイントサーボプレスの制御装置。 - 請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
前記各サーボモータ(11-1)(11-2)の電流をそれぞれ検出する複数の電流センサ(3-1)(3-2)と、
前記スライドモーションが加圧加工工程にあるときは、設定された加圧力に相当するトルク指令値を出力する前記制御指令演算手段(21)と、
モーションが加圧加工工程にあるときは、マスタスレーブモードのモード切換信号を出力する前記制御モード判定手段(24)と、
この制御モード判定手段(24)からのマスタスレーブモードのモード切換信号を受けて、前記マスタのサーボモータに対応する前記スライド位置検出手段からの第１の位置信号を出力する前記制御モード切換手段(25)と、
前記トルク指令値を前記制御指令演算手段(21)から入力し、このトルク指令値に相当するモータ出力トルクとなるように電流指令値を演算して出力する、マスタのサーボモータ(11-1)に対応する前記第１のサーボ指令演算手段(22)と、
前記制御モード切換手段(25)からの前記第１の位置信号を入力し、また、スレーブのサーボモータに対応する各スライド位置検出手段からの第２の位置信号をそれぞれ入力し、前記第１の位置信号と前記第２の位置信号との位置偏差がそれぞれ小さくなるように、前記スレーブの各サーボモータの速度指令値を演算してそれぞれ出力する第２のサーボ指令演算手段(23)と、
前記第１のサーボ指令演算手段(22)からの電流指令値を入力し、対応するサーボモータの駆動電流を制御する第１のサーボアンプ(32-1)と、
前記第２のサーボ指令演算手段(23)からの各速度指令値を入力し、対応する各サーボモータの回転速度をそれぞれ制御する第２のサーボアンプ(32-2)と、
前記複数のサーボモータ(11-1)(11-2)にそれぞれ対応する電流センサ(3-1)(3-2)から入力した電流値に基づいてそれぞれの加圧力データの表示指令を出力する加圧力表示手段(29)と、
この加圧力表示手段(29)からの表示指令に基づいて、それぞれのポイントにおける加圧力データを表示する表示器(33)とを備えた
ことを特徴とする複数ポイントサーボプレスの制御装置。 - 請求項２又は３記載の複数ポイントサーボプレスの制御装置において、
簡易同期モードでの前記複数ポイントのいずれかにおける打ち抜き時に、このポイントでの打ち抜きの瞬間の前記位置偏差値(A) 及びスライド位置を記憶し、次ショットからは、この記憶したスライド位置の近傍では、前記記憶した位置偏差値Ａに所定の余裕量αを加算した位置偏差値(B) （＝Ａ＋α）を同期ずれ許容値として設定し、この設定した同期ずれ許容値に基づいて同期ずれ異常検出を行う同期ずれ検出手段(28)を付設した
ことを特徴とする複数ポイントサーボプレスの制御装置。
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