JP6013681B2 - Servo press machine - Google Patents

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この発明は、サーボモータにより作動するサーボプレス装置に関し、特に、サーボモータの制御方法に特徴を有する制御装置を備えるサーボプレス装置に関する。   The present invention relates to a servo press device that is operated by a servo motor, and more particularly to a servo press device that includes a control device that is characterized by a method for controlling a servo motor.

機械加工を実施する多くの工場において、サーボモータにより作動するサーボプレス装置（例えば、特許文献１）が用いられている。ここで、サーボプレス装置が多くの工場に用いられている理由としては、空圧設備又は油圧設備等の大型の設備が不要である、プレス動作の制御性が高い、などの利点が挙げられる。 In many factories that perform machining, a servo press device that operates by a servo motor (for example, Patent Document 1) is used. Here, the reasons why the servo press device is used in many factories include advantages such as no need for large equipment such as pneumatic equipment or hydraulic equipment, and high controllability of the press operation.

特開２０１１−１１５８３５号公報JP 2011-115835 A

上記のようなサーボプレス装置において、一般に、プレス装置のプレス機構を作動させるサーボモータは電流制御により制御される。そして、この電流制御では、プレス機構のプレス荷重を検出するロードセルからの荷重検出信号に対応した電流指令信号が形成され、この電流指令信号に基づきサーボモータの駆動が制御される。   In the servo press apparatus as described above, the servo motor that operates the press mechanism of the press apparatus is generally controlled by current control. In this current control, a current command signal corresponding to the load detection signal from the load cell that detects the press load of the press mechanism is formed, and the drive of the servo motor is controlled based on this current command signal.

しかしながら、このように電流制御によりサーボモータを制御する場合、制御装置内外の異常により所定の電流指令信号が出力され続けてしまうおそれが懸念される。そして、上記のように所定の電流指令信号が出力され続けた場合、サーボプレス装置は作動し続けてしまうことなり安全性が保障されない。 However, when controlling the servo motor by current control in this way, there is a concern that a predetermined current command signal may continue to be output due to an abnormality inside or outside the control device. When the predetermined current command signal continues to be output as described above, the servo press device continues to operate and safety is not guaranteed.

そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、安全に作動することが保障されるサーボプレス装置を提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a servo press device that is guaranteed to operate safely.

上記の課題を解決するために、請求項１に記載されたサーボプレス装置は、モータ軸を備えるサーボモータと、サーボモータにより作動するプレス機構と、プレス機構のプレス荷重を検出するロードセルと、サーボモータのモータ軸の回転位置を検出する回転位置センサと、ロードセルおよび回転位置センサからの検出信号に基づきサーボモータに制御電力を供給する制御装置と、を備える。そして、このサーボプレス装置において、上記の制御装置は、減算器と、荷重制御器と、加算器と、サーボモータドライバと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a servo press device according to claim 1 is a servo motor including a motor shaft, a press mechanism operated by the servo motor, a load cell for detecting a press load of the press mechanism, a servo A rotation position sensor that detects the rotation position of the motor shaft of the motor, and a control device that supplies control power to the servomotor based on detection signals from the load cell and the rotation position sensor. In this servo press device, the control device includes a subtracter, a load controller, an adder, and a servo motor driver.

ここで、上記の制御装置における減算器は、荷重指令信号とロードセルからの荷重検出信号とに基づき、荷重偏差信号を演算する。また、荷重制御器は、荷重偏差信号に対応したプレス荷重を生ずべく、前記荷重偏差信号とあらかじめ定められた位置比例ゲインの逆数から、サーボモータのモータ軸を所定の角度回転させる回転制御信号を演算する。また、加算器は、回転制御信号と前記回転位置センサからの回転位置検出信号に基づき、前記サーボモータのモータ軸を所定の回転位置に向けて回転すべく回転位置指令信号を演算する。そして、サーボモータドライバは、回転位置指令信号に対応する回転位置に前記サーボモータのモータ軸を回転すべく制御電力を前記位置比例ゲインを用いて演算し、前記サーボモータに供給する。 Here, the subtracter in the control device calculates a load deviation signal based on the load command signal and the load detection signal from the load cell. The load controller is a rotation control signal for rotating the motor shaft of the servo motor by a predetermined angle from the reciprocal of the load deviation signal and a predetermined position proportional gain in order to generate a press load corresponding to the load deviation signal. Is calculated. The adder calculates a rotational position command signal to rotate the motor shaft of the servo motor toward a predetermined rotational position based on the rotational control signal and the rotational position detection signal from the rotational position sensor. Then, the servo motor driver calculates control power using the position proportional gain to rotate the motor shaft of the servo motor to the rotational position corresponding to the rotational position command signal, and supplies it to the servo motor.

このように、請求項１に記載されたサーボプレス装置は、サーボモータに供給する制御電力を制御するサーボモータドライバへの制御信号として、回転位置指令信号を用いている。そのため、制御装置内外の異常により所定の回転位置指令信号が出力され続けた場合であっても、所定の回転位置にサーボモータのモータ軸が回転した後に安全に停止する。従って、請求項１に記載のサーボプレス装置は、安全に作動することが保障される。   Thus, the servo press apparatus described in claim 1 uses the rotational position command signal as a control signal to the servo motor driver that controls the control power supplied to the servo motor. Therefore, even when a predetermined rotational position command signal is continuously output due to an abnormality inside and outside the control device, the servomotor is safely stopped after the motor shaft of the servo motor is rotated to a predetermined rotational position. Therefore, the servo press device according to claim 1 is guaranteed to operate safely.

また、請求項１に記載されたサーボプレス装置は、上述のようにサーボモータドライバへの制御信号として回転位置指令信号が用いられている。ここで、回転位置指令信号は、荷重制御装置にて時間的に平滑化された回転制御信号に基づき生成されるものであり、回転位置指令信号も時間的に平滑化された信号である。したがって、このように平滑化された制御信号によりサーボモータドライバが作動することにより、サーボモータドライバからは乱雑でなく安定した制御電流が出力される。そのため、請求項１に記載されたサーボプレス装置は、安定性の高いモータ制御を実現することができる。 In the servo press device according to the first aspect, as described above, the rotational position command signal is used as a control signal to the servo motor driver. Here, the rotational position command signal is generated based on the rotational control signal smoothed in time by the load control device, and the rotational position command signal is also a signal smoothed in time. Accordingly, when the servo motor driver is operated by the control signal smoothed in this way, a stable control current is output from the servo motor driver without being messy. Therefore, the servo press device described in claim 1 can realize highly stable motor control.

次に、請求項２に記載されたサーボプレス装置は、請求項１に記載されたサーボプレス装置において、プレス装置の制御装置は、出力フィルタを備えることを特徴とする。   Next, the servo press apparatus according to claim 2 is the servo press apparatus according to claim 1, wherein the control device of the press apparatus includes an output filter.

ここで、この出力フィルタは、プレス機構の遅れ伝達特性を補償するフィルタ特性が構成され、このフィルタ特性により回転位置指令信号を修正し、修正された修正回転位置指令信号を出力する。そして、制御装置のサーボモータドライバは、この修正回転位置指令信号に対応した回転位置にサーボモータのモータ軸を回転すべく制御電力をサーボモータに供給する。 Here, the output filter has a filter characteristic that compensates for the delay transmission characteristic of the press mechanism, and corrects the rotational position command signal based on the filter characteristic, and outputs the corrected corrected rotational position command signal. The servo motor driver of the control device supplies control power to the servo motor so as to rotate the motor shaft of the servo motor to the rotational position corresponding to the corrected rotational position command signal.

このように、請求項２に記載されたプレス装置は、プレス機構の遅れ伝達特性を補償するフィルタ特性が構成された出力フィルタを備える。そして、この出力フィルタにより、回転位置指令信号を修正し、修正された修正回転位置指令信号をサーボモータドライバに出力する。このように、プレス機構の機械的な遅れの動特性（伝達特性）を補償することができる指令信号をサーボモータドライバに出力することにより、サーボモータドライバは上記の動特性を補償することができる制御電流をサーボモータに供給することができる。そのため、請求項２に記載されたプレス装置は、遅れ伝達特性を不可避的に有するプレス機構の作動遅れを相殺することができ、応答性の高い装置となる。   Thus, the press apparatus described in claim 2 includes an output filter configured with a filter characteristic that compensates for a delay transmission characteristic of the press mechanism. The output filter corrects the rotational position command signal and outputs the corrected rotational position command signal to the servo motor driver. Thus, the servo motor driver can compensate for the above dynamic characteristics by outputting a command signal that can compensate for the dynamic characteristics (transmission characteristics) of the mechanical delay of the press mechanism to the servo motor driver. A control current can be supplied to the servo motor. Therefore, the press apparatus described in claim 2 can cancel the operation delay of the press mechanism that inevitably has a delay transmission characteristic, and becomes a highly responsive apparatus.

次に、請求項３に記載されたサーボプレス装置は、請求項２に記載されたサーボプレス装置において、出力フィルタのフィルタ特性は、プレス機構の遅れ伝達特性の逆伝達特性、または、前記プレス機構の遅れ伝達特性を２次遅れ系に近似した近似遅れ伝達特性の逆伝達特性に対応する特性に対応する特性に構成されている。 Next, a servo press device according to a third aspect is the servo press device according to the second aspect, wherein the filter characteristic of the output filter is a reverse transmission characteristic of a delay transmission characteristic of the press mechanism or the press mechanism. The delay transmission characteristic is a characteristic corresponding to the characteristic corresponding to the inverse transmission characteristic of the approximate delay transmission characteristic obtained by approximating the second delay system .

このように、出力フィルタのフィルタ特性をプレス機構の遅れ伝達特性の逆伝達特性に対応する特性に構成することにより、遅れ伝達特性を不可避的に有するプレス機構の作動遅れを効果的に相殺することができ、上記出力フィルタを有するプレス装置は、応答性の高い装置となる。また、出力フィルタのフィルタ特性をプレス機構の遅れ伝達特性の逆伝達特性に対応する特性に構成することにより、遅れ伝達特性を不可避的に有するプレス機構の作動遅れを効果的に相殺することができ、上記出力フィルタを有するプレス装置は、応答性の高い装置となる。 Thus, by configuring the filter characteristic of the output filter to correspond to the reverse transmission characteristic of the delay transmission characteristic of the press mechanism, it is possible to effectively cancel out the operating delay of the press mechanism that inevitably has the delay transmission characteristic. The press device having the output filter can be a highly responsive device. Also, by configuring the filter characteristics of the output filter to correspond to the reverse transmission characteristic of the delay transmission characteristic of the press mechanism, it is possible to effectively cancel out the operating delay of the press mechanism that inevitably has the delay transmission characteristic. The press device having the output filter is a highly responsive device.

次に、請求項４に記載されたサーボプレス装置は、前記プレス機構が前記サーボモータにより回転されるボールスクリューと、前記ボールスクリューに螺合するスクリューナットと、前記ボールスクリューの一端を回転自在に支持するベースプレートと、前記ベースプレートに一端が固定されるメインシャフトと、前記スクリューナットに一体に取付けられるとともに、前記メインシャフトに沿って直動する第１直動部材と、前記メインシャフトの前記第１直動部材と前記ベースプレートの間に配置される第２直動部材と、有し、前記サーボモータの回転作動によって前記第１直動部材が直動運動し、プレス荷重を発生することを特徴とする。 Next, in a servo press device according to a fourth aspect of the present invention, a ball screw whose press mechanism is rotated by the servo motor, a screw nut screwed into the ball screw, and one end of the ball screw are rotatable. A base plate to be supported; a main shaft having one end fixed to the base plate; a first linear member that is integrally attached to the screw nut and linearly moves along the main shaft; and the first shaft of the main shaft. A second linear motion member disposed between the linear motion member and the base plate, wherein the first linear motion member is linearly moved by a rotation operation of the servo motor to generate a press load. To do.

本発明によれば、安全に作動することが保障されるサーボプレス装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the servo press apparatus guaranteed to operate | move safely can be provided.

本発明の第１の実施形態のサーボプレス装置を示すモデル図である。It is a model figure which shows the servo press apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態のサーボプレス装置を示すシステムブロック図である。1 is a system block diagram showing a servo press apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態のサーボプレス装置を示すシステムブロック図である。It is a system block diagram which shows the servo press apparatus of the 2nd Embodiment of this invention.

次に、この発明の第１の実施形態のサーボプレス装置１を図１および図２に基づいて説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施形態のサーボプレス装置を示すモデル図であり、図２は、本発明の第１の実施形態のサーボプレス装置を示すシステムブロック図である。 Next, a servo press device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a model diagram showing the servo press apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a system block diagram showing the servo press apparatus according to the first embodiment of the present invention.

図１に示すように、サーボプレス装置１は、プレス機構２０と、プレス機構２０を作動するサーボモータ５と、サーボモータ５に制御電力を供給する制御装置３０と、プレス機構２０のプレス荷重を検出するロードセル４と、回転位置センサ６と、を備える。ここで、サーボモータ５は、モータ回転を出力するモータ軸５ａを備え、回転位置センサ６は、モータ軸５ａの回転位置を検出する。 As shown in FIG. 1, the servo press device 1 includes a press mechanism 20, a servo motor 5 that operates the press mechanism 20, a control device 30 that supplies control power to the servo motor 5, and a press load of the press mechanism 20. The load cell 4 to detect and the rotational position sensor 6 are provided. Here, the servo motor 5 includes a motor shaft 5a that outputs motor rotation, and the rotational position sensor 6 detects the rotational position of the motor shaft 5a.

制御装置３０には電力が供給される電源ＰＳが給電線Ｌ１により接続されているとともに、ロードセル４および回転位置センサ６がそれぞれ信号線（Ｌ２，Ｌ３）により接続されている。また、サーボモータ５は電力線Ｌ３により制御装置３０に接続されている。そして、制御装置３０は、ロードセル４および回転位置センサ６からの検出信号に基づきサーボモータ６に制御電力を供給する。 A power supply PS to which power is supplied is connected to the control device 30 through a power supply line L1, and the load cell 4 and the rotational position sensor 6 are connected through signal lines (L2, L3), respectively. The servo motor 5 is connected to the control device 30 by a power line L3. The control device 30 supplies control power to the servomotor 6 based on detection signals from the load cell 4 and the rotational position sensor 6.

次に、図１に基づきプレス装置１に備わるプレス機構２０について説明する。 Next, the press mechanism 20 provided in the press apparatus 1 will be described with reference to FIG.

図１に示すようにプレス機構２０は、ベースプレート２１、ボールスクリュー２２、スクリューナット２３、従動プーリ２４、駆動プーリ２５、ベルト２６、メインシャフト２７、第１および第２直動部材（２８，２９）を備える。 As shown in FIG. 1, the press mechanism 20 includes a base plate 21, a ball screw 22, a screw nut 23, a driven pulley 24, a drive pulley 25, a belt 26, a main shaft 27, first and second linear motion members (28, 29). Is provided.

ここで、ベースプレート２１には、ボールスクリュー２２の一端が回転自在に支持されるとともに、メインシャフト２７の一端が固固定配置されている。そして、ボールスクリュー２２の他端には従動プーリ２４が取り付けられ、サーボモータ５のモータ軸５ａには駆動プレート２５が取り付けられている。そして、従動プーリ２４と駆動プーリ２５にはベルト２６が掛け回されており、モータ５の回転作動により、ベルト２６を介してボールスクリュー２２が回転される。 Here, one end of the ball screw 22 is rotatably supported on the base plate 21 and one end of the main shaft 27 is fixedly disposed. A driven pulley 24 is attached to the other end of the ball screw 22, and a drive plate 25 is attached to the motor shaft 5 a of the servo motor 5. A belt 26 is wound around the driven pulley 24 and the driving pulley 25, and the ball screw 22 is rotated via the belt 26 by the rotation operation of the motor 5.

また、メインシャフト２７には第１直動部材２８が軸方向に直動自在に支持されており、この第１直動部材２８にボールスクリュー２２に螺合するスクリューナット２３が取り付けられている。上記の構成により、サーボモータ５の回転作動により第１直動部材２８が上下直動運動し、プレス荷重を発生する。 A first linear motion member 28 is supported on the main shaft 27 so as to be linearly movable in the axial direction, and a screw nut 23 that is screwed into the ball screw 22 is attached to the first linear motion member 28. With the above configuration, the first linear motion member 28 moves linearly up and down by the rotation of the servo motor 5 to generate a press load.

また、メインシャフト２７には、第１直動部材２８の下側（第１直動部材２８とベースプレート２１の間）において第２直動部材２８が軸方向に直動自在に支持されている。そして、第１直動部材２８の下側に可動治具３が、第２直動部材２９の上側に固定治具２が、
それぞれ取り付けられている。そして、固定治具２に配されたワークｗは、直動運動する第１直動部材２８に取り付けられた可動治具３によりプレス加工される。 The main shaft 27 supports the second linear motion member 28 so as to be linearly movable in the axial direction below the first linear motion member 28 (between the first linear motion member 28 and the base plate 21). And the movable jig 3 is below the first linear motion member 28, the fixed jig 2 is above the second linear motion member 29,
Each is attached. And the workpiece | work w distribute | arranged to the fixed jig | tool 2 is press-processed by the movable jig | tool 3 attached to the 1st linear motion member 28 which carries out a linear motion.

ここで、第２直動部材２８とベースプレート２１との間にはロードセル４が配置されており、ロードセル４によりプレス機構２０のプレス荷重が検出される。 Here, the load cell 4 is disposed between the second linear motion member 28 and the base plate 21, and the press load of the press mechanism 20 is detected by the load cell 4.

次に、図２に基づきサーボプレス装置１に備わる制御装置３０について説明する。 Next, the control device 30 provided in the servo press device 1 will be described with reference to FIG.

制御装置３０は、減算器３１と、荷重制御器３２と、加算器３３と、サーボモータドライバ３４と、を備える。ここで、減算器３１には、パーソナルコンピュータ等の外部装置（図示せず）からの荷重指令信号と、ロードセル４からの荷重検出信号が供給される。そして、荷重指令信号から荷重検出信号を減算する処理が実行され、荷重指令信号と荷重検出信号とに基づき荷重偏差信号を演算する。なお、制御装置３０内に荷重指令信号を記録したメモリを設け、このメモリから荷重指令信号を供給してもよい。 The control device 30 includes a subtractor 31, a load controller 32, an adder 33, and a servo motor driver 34. Here, the subtracter 31 is supplied with a load command signal from an external device (not shown) such as a personal computer and a load detection signal from the load cell 4. Then, a process of subtracting the load detection signal from the load command signal is executed, and a load deviation signal is calculated based on the load command signal and the load detection signal. In addition, the memory which recorded the load command signal in the control apparatus 30 may be provided, and a load command signal may be supplied from this memory.

また、荷重制御器３２には、減算器３１からの荷重偏差信号が供給され、この荷重偏差信号に基づき所定の回転制御信号を演算する。ここで、回転制御信号は、荷重偏差信号に対応したプレス荷重を生ずべく、サーボモータ５のモータ軸５ａを所定の角度追加的に回転させる（追加回転角の分、回転させる）指令信号である。なお、所定の角度追加的に回転させる当該指令信号は、サーボモータドライバ３４の位置比例ゲインの逆数により、変換された指令信号である。 The load controller 32 is supplied with the load deviation signal from the subtractor 31, and calculates a predetermined rotation control signal based on the load deviation signal. Here, the rotation control signal is a command signal for additionally rotating the motor shaft 5a of the servo motor 5 by a predetermined angle (rotating by an additional rotation angle) in order to generate a press load corresponding to the load deviation signal. is there. Note that the command signal to be additionally rotated by a predetermined angle is a command signal converted by the reciprocal of the position proportional gain of the servo motor driver 34.

また、加算器３３には、荷重制御器３２からの回転制御信号および回転位置センサ６からの回転位置検出信号が供給される。ここで、回転位置検出信号は、モータ５のモータ軸５ａの現在の回転位置を示す位置信号である。そして、加算器３３は、回転位置検出信号に回転制御信号を加算し、回転位置指令信号を演算する。ここで、回転位置検出信号は、サーボモータ５のモータ軸５ａを所定の回転位置（現在の回転位置＋追加回転角）に向けて回転すべく回転位置指令信号を演算する。 The adder 33 is supplied with a rotation control signal from the load controller 32 and a rotation position detection signal from the rotation position sensor 6. Here, the rotational position detection signal is a position signal indicating the current rotational position of the motor shaft 5 a of the motor 5. The adder 33 adds the rotation control signal to the rotation position detection signal, and calculates the rotation position command signal. Here, the rotational position detection signal calculates a rotational position command signal to rotate the motor shaft 5a of the servomotor 5 toward a predetermined rotational position (current rotational position + additional rotational angle).

また、サーボモータドライバ３４には、電源ＰＳからの電力並びに加算器３３からの回転位置指令信号および回転位置センサ６からの回転位置検出信号が供給される。そして、サーボモータドライバ３４は、回転位置指令信号に対応する回転位置にサーボモータ５のモータ軸５ａを回転すべく制御電力を、回転位置指令信号および回転位置検出信号に基づき演算し、演算された制御電力をサーボモータ６に供給する。 The servo motor driver 34 is supplied with power from the power source PS, a rotational position command signal from the adder 33, and a rotational position detection signal from the rotational position sensor 6. Then, the servo motor driver 34 calculates the control power to rotate the motor shaft 5a of the servo motor 5 to the rotation position corresponding to the rotation position command signal, based on the rotation position command signal and the rotation position detection signal, Control power is supplied to the servo motor 6.

次に、この発明の第２の実施形態のサーボプレス装置１００を図３に基づいて説明する。ここで、図３は、本発明の第２の実施形態のサーボプレス装置を示すシステムブロック図である。なお、第２の実施形態のサーボプレス装置１００は、第１の実施形態のサーボプレス装置１に比して、制御装置のみ異なりその他の部分は同一である。よって、制御装置４０について説明し、その他の部分については同一の符号を付し説明を省略する。 Next, a servo press apparatus 100 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a system block diagram showing a servo press apparatus according to the second embodiment of the present invention. The servo press device 100 of the second embodiment is different from the servo press device 1 of the first embodiment only in the control device, and the other parts are the same. Therefore, the control device 40 will be described, and the other parts will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

制御装置４０は、減算器４１と、荷重制御器４２と、加算器４３と、サーボモータドライバ４４と、出力フィルタ４５と、を備える。ここで、減算器４１には、パーソナルコンピュータ等の外部装置（図示せず）からの荷重指令信号と、ロードセル４からの荷重検出信号が供給される。そして、荷重指令信号から荷重検出信号を減算する処理が実行され、荷重指令信号と荷重検出信号とに基づき荷重偏差信号を演算する。なお、制御装置４０内に荷重指令信号を記録したメモリを設け、このメモリから荷重指令信号を供給してもよい。 The control device 40 includes a subtracter 41, a load controller 42, an adder 43, a servo motor driver 44, and an output filter 45. Here, the subtracter 41 is supplied with a load command signal from an external device (not shown) such as a personal computer and a load detection signal from the load cell 4. Then, a process of subtracting the load detection signal from the load command signal is executed, and a load deviation signal is calculated based on the load command signal and the load detection signal. In addition, the memory which recorded the load command signal in the control apparatus 40 may be provided, and a load command signal may be supplied from this memory.

また、荷重制御器４２には、減算器４１からの荷重偏差信号が供給され、この荷重偏差信号に基づき所定の回転制御信号を演算する。ここで、回転制御信号は、荷重偏差信号に対
応したプレス荷重を生ずべく、サーボモータ５のモータ軸５ａを所定の角度追加的に回転させる（追加回転角の分、回転させる）指令信号である。 The load controller 42 is supplied with the load deviation signal from the subtractor 41, and calculates a predetermined rotation control signal based on the load deviation signal. Here, the rotation control signal is a command signal for additionally rotating the motor shaft 5a of the servo motor 5 by a predetermined angle (rotating by an additional rotation angle) in order to generate a press load corresponding to the load deviation signal. is there.

また、加算器４３には、荷重制御器４２からの回転制御信号および回転位置センサ６からの回転位置検出信号が供給される。ここで、回転位置検出信号は、モータ５のモータ軸５ａの現在の回転位置を示す位置信号である。そして、加算器４３は、回転位置検出信号に回転制御信号を加算し、回転位置指令信号を演算する。ここで、回転位置検出信号は、サーボモータ５のモータ軸５ａを所定の回転位置（現在の回転位置＋追加回転角）に向けて回転すべく回転位置指令信号を演算する。 The adder 43 is supplied with a rotation control signal from the load controller 42 and a rotation position detection signal from the rotation position sensor 6. Here, the rotational position detection signal is a position signal indicating the current rotational position of the motor shaft 5 a of the motor 5. The adder 43 adds the rotation control signal to the rotation position detection signal, and calculates the rotation position command signal. Here, the rotational position detection signal calculates a rotational position command signal to rotate the motor shaft 5a of the servomotor 5 toward a predetermined rotational position (current rotational position + additional rotational angle).

そして、出力フィルタ４５には、加算器４３からの回転位置指令信号が供給され以下の処理がなされる。 The output filter 45 is supplied with the rotational position command signal from the adder 43 and undergoes the following processing.

出力フィルタ４５は、プレス機構２０の遅れ伝達特性を補償するフィルタ特性が構成され、このフィルタ特性により回転位置指令信号を修正し、修正された修正回転位置指令信号を出力する。上記の遅れ伝達特性は、プレス機構２０内に不可避的に伸縮するベルト２６等の動力伝達要素によるものである。 The output filter 45 has a filter characteristic that compensates for the delay transmission characteristic of the press mechanism 20, corrects the rotational position command signal based on the filter characteristic, and outputs a corrected corrected rotational position command signal. The delay transmission characteristic is due to a power transmission element such as a belt 26 that inevitably expands and contracts in the press mechanism 20.

ここで、出力フィルタ４５のフィルタ特性は、プレス機構の遅れ伝達特性の逆伝達特性に対応する特性に構成されてよい。また、出力フィルタ４５のフィルタ特性は、プレス機構２０の遅れ伝達特性を２次遅れ系に近似した近似遅れ伝達特性として表現し、この２次遅れ系に表現された近似遅れ伝達特性の逆伝達特性に対応する特性に設定されてもよい。 Here, the filter characteristic of the output filter 45 may be configured to correspond to a reverse transmission characteristic of the delay transmission characteristic of the press mechanism. The filter characteristic of the output filter 45 is expressed as an approximate delay transmission characteristic that approximates the delay transmission characteristic of the press mechanism 20 to a second-order delay system, and the reverse transfer characteristic of the approximate delay transfer characteristic expressed in the second-order delay system. May be set to a characteristic corresponding to.

そして、サーボモータドライバ４４には、電源ＰＳからの電力並びに出力フィルタ４５からの修正回転位置指令信号および回転位置センサ６からの回転位置検出信号が供給される。そして、サーボモータドライバ４４は、修正回転位置指令信号に対応する回転位置にサーボモータ５のモータ軸５ａを回転すべく制御電力を、回転位置指令信号および回転位置検出信号に基づき演算し、演算された制御電力をサーボモータに供給する。 The servo motor driver 44 is supplied with power from the power source PS, a corrected rotational position command signal from the output filter 45, and a rotational position detection signal from the rotational position sensor 6. Then, the servo motor driver 44 calculates the control power to rotate the motor shaft 5a of the servo motor 5 to the rotation position corresponding to the corrected rotation position command signal, based on the rotation position command signal and the rotation position detection signal. Control power is supplied to the servo motor.

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.

１ サーボプレス装置、２ 固定治具、３ 可動治具
４ ロードセル、５ サーボモータ、５ａ モータ軸
６ 回転位置センサ
２０ プレス機構、２１ ベースプレート
２２ ボールスクリュー、２３ スクリューナット
２４ 従動プーリ、２５ 駆動プーリ、２６ ベルト
２７ メインシャフト、２８ 第１直動部材、２９ 第２直動部材
３０，４０ 制御装置、３１，４１ 減算器
３２，４２ 荷重制御器、３３，４３ 加算器
３４，４４ サーボモータドライバ、４５ 出力フィルタ
１００ サーボプレス装置、ｗ ワーク、ＰＳ 電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Servo press apparatus, 2 Fixing jig, 3 Movable jig 4 Load cell, 5 Servo motor, 5a Motor shaft 6 Rotation position sensor 20 Press mechanism, 21 Base plate 22 Ball screw, 23 Screw nut 24 Drive pulley, 25 Drive pulley, 26 Belt 27 Main shaft, 28 1st linear motion member, 29 2nd linear motion member 30, 40 Controller, 31, 41 Subtractor 32, 42 Load controller, 33, 43 Adder 34, 44 Servo motor driver, 45 outputs Filter 100 Servo press, w Workpiece, PS Power supply

Claims (4)

モータ軸を備えるサーボモータと、前記サーボモータにより作動するプレス機構と、前記プレス機構のプレス荷重を検出するロードセルと、前記サーボモータのモータ軸の回転位置を検出する回転位置センサと、前記ロードセルおよび前記回転位置センサからの検出信号に基づき前記サーボモータに制御電力を供給する制御装置と、を備えるサーボプレス装置において、
前記制御装置は、
荷重指令信号と前記ロードセルからの荷重検出信号とに基づき、荷重偏差信号を演算する減算器と、
前記荷重偏差信号に対応したプレス荷重を生ずべく、前記荷重偏差信号とあらかじめ定められた位置比例ゲインの逆数から、前記サーボモータのモータ軸を所定の角度回転させる回転制御信号を演算する荷重制御器と、
前記回転制御信号と前記回転位置センサからの回転位置検出信号に基づき、前記サーボモータのモータ軸を所定の回転位置に向けて回転すべく回転位置指令信号を演算する加算器と、
前記回転位置指令信号に対応する回転位置に前記サーボモータのモータ軸を回転すべく制御電力を前記位置比例ゲインを用いて演算し、前記サーボモータに供給するサーボモータドライバと、を備えることを特徴とするサーボプレス装置。 Servo motor having a motor shaft, press mechanism operated by the servo motor, a load cell for detecting a press load of the press mechanism, a rotational position sensor for detecting a rotational position of the motor shaft of the servo motor, the load cell, and In a servo press device comprising: a control device that supplies control power to the servo motor based on a detection signal from the rotational position sensor;
The control device includes:
A subtractor for calculating a load deviation signal based on a load command signal and a load detection signal from the load cell;
Load control for calculating a rotation control signal for rotating the motor shaft of the servo motor by a predetermined angle from the reciprocal of the load deviation signal and a predetermined position proportional gain in order to generate a press load corresponding to the load deviation signal. And
An adder for calculating a rotational position command signal to rotate the motor shaft of the servo motor toward a predetermined rotational position based on the rotational control signal and a rotational position detection signal from the rotational position sensor;
A servo motor driver that calculates control power using the position proportional gain to rotate the motor shaft of the servo motor to a rotational position corresponding to the rotational position command signal, and supplies the servo motor to the servo motor. Servo press device. 請求項１に記載されたサーボプレス装置において、
前記制御装置は、
前記プレス機構の遅れ伝達特性を補償するフィルタ特性が構成され、前記フィルタ特性により前記回転位置指令信号を修正し、修正された修正回転位置指令信号を出力する出力フィルタを備え、
前記サーボモータドライバは、
前記修正回転位置指令信号に対応した回転位置に前記サーボモータのモータ軸を回転すべく制御電力を前記サーボモータに供給することを特徴とするサーボプレス装置。 In the servo press device according to claim 1,
The control device includes:
A filter characteristic that compensates for a delay transmission characteristic of the press mechanism is configured, and includes an output filter that corrects the rotational position command signal by the filter characteristic and outputs a corrected rotational position command signal.
The servo motor driver is
A servo press apparatus for supplying control electric power to the servo motor to rotate the motor shaft of the servo motor to a rotation position corresponding to the corrected rotation position command signal. 請求項２に記載されたサーボプレス装置において、
前記出力フィルタのフィルタ特性は、前記プレス機構の遅れ伝達特性の逆伝達特性に対応する特性、または、前記プレス機構の遅れ伝達特性を２次遅れ系に近似した近似遅れ伝達特性の逆伝達特性に対応する特性に構成されていることを特徴とするサーボプレス装置。 In the servo press device according to claim 2,
The filter characteristic of the output filter is a characteristic corresponding to a reverse transmission characteristic of the delay transmission characteristic of the press mechanism, or a reverse transmission characteristic of an approximate delay transmission characteristic approximating the delay transmission characteristic of the press mechanism to a second order delay system. A servo press device characterized by having corresponding characteristics . 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサーボプレス装置において、In the servo press apparatus according to any one of claims 1 to 3,
前記プレス機構は、The press mechanism is
前記サーボモータにより回転されるボールスクリューと、A ball screw rotated by the servo motor;
前記ボールスクリューに螺合するスクリューナットと、A screw nut screwed onto the ball screw;
前記ボールスクリューの一端を回転自在に支持するベースプレートと、A base plate that rotatably supports one end of the ball screw;
前記ベースプレートに一端が固定されるメインシャフトと、A main shaft having one end fixed to the base plate;
前記スクリューナットに一体に取付けられるとともに、前記メインシャフトに沿って直動する第１直動部材と、A first linear motion member that is integrally attached to the screw nut and linearly moves along the main shaft;
前記メインシャフトの前記第１直動部材と前記ベースプレートの間に配置される第２直動部材と、A second linear motion member disposed between the first linear motion member of the main shaft and the base plate;
を有し、Have
前記サーボモータの回転作動によって前記第１直動部材が直動運動し、プレス荷重を発生することを特徴とするサーボプレス装置。The servo press device according to claim 1, wherein the first linear motion member is linearly moved by the rotation of the servo motor to generate a press load.
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