特許 6263047 サーボプレス機の加速・減速方法及びサーボプレス機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6263047

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】サーボプレス機の加速・減速方法及びサーボプレス機

(51)【国際特許分類】

   B30B 15/14 20060101AFI20180104BHJP

【ＦＩ】

   B30B15/14 B

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-36955(P2014-36955)

(22)【出願日】2014年2月27日

(65)【公開番号】特開2015-160229(P2015-160229A)

(43)【公開日】2015年9月7日

【審査請求日】2016年11月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100123559

【弁理士】

【氏名又は名称】梶 俊和

(74)【代理人】

【識別番号】100066061

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100177437

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 英子

(74)【代理人】

【識別番号】100143340

【弁理士】

【氏名又は名称】西尾 美良

(72)【発明者】

【氏名】五島 紘一

(72)【発明者】

【氏名】中澤 一貴

【審査官】 石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０５１９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６１５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０８９２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２４６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１１４４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ３０Ｂ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スライドをサーボモータによって昇降させることによりプレス加工を行うサーボプレス機の加速・減速方法であって、
目標速度へ加速、減速を行う前の前記スライドの速度と目標速度との速度差が、上限速度差よりも更に大きな基準速度差よりも大きい場合には、予め設定された最大加速・減速時間を前記基準速度差で除した値に該速度差を乗じた加速・減速時間により、前記スライドを加速・減速させることを特徴とするサーボプレス機の加速・減速方法。

【請求項2】

前記速度差が前記上限速度差よりも小さな下限速度差よりも小さい場合には、予め設定された最小加速・減速時間により前記スライドを加速・減速し、前記速度差が前記上限速度差よりも大きい場合には、前記予め設定された最大加速・減速時間により前記スライドを加速・減速し、前記速度差が前記下限速度差以上でかつ前記上限速度差以下の場合には、該速度差に所定の加速係数を乗じた加速・減速時間で前記スライドを加速・減速させることを特徴とする請求項１に記載のサーボプレス機の加速・減速方法。

【請求項3】

スライドをサーボモータによって昇降させることによりプレス加工を行うサーボプレス機であって、
前記スライドの昇降速度を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、
目標速度へ加速、減速を行う前の前記スライドの速度と前記目標速度との速度差に基づいて前記スライドの加速・減速時間を決定し、前記速度差が下限速度差よりも小さい場合には、予め設定された最小加速・減速時間により前記スライドを加速・減速し、前記速度差が前記下限速度差よりも大きな上限速度差よりも大きい場合には、予め設定された最大加速・減速時間により前記スライドを加速・減速し、前記速度差が前記下限速度差以上でかつ前記上限速度差以下の場合には、該速度差に所定の加速係数を乗じた加速・減速時間で前記スライドを加速・減速し、
前記速度差が前記上限速度差よりも更に大きな基準速度差よりも大きい場合には、前記最大加速・減速時間を前記基準速度差で除した値に該速度差を乗じた加速・減速時間により、前記スライドを加速・減速させることを特徴とするサーボプレス機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板金加工に用いるサーボプレス機の加速・減速方法及びサーボプレス機に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、板金加工の分野においてサーボモータを用いたサーボプレス機が多く使用されている。このサーボプレス機の概要を図３を参照しつつ説明する。図３（ａ）は、サーボプレス機１の外観斜視図であり、図３（ｂ）は、サーボプレス機１の構成を示す概略図である。なお、図３に示したサーボプレス機１は、スライドを移動させるのにクランク機構を用いるクランクプレスである。

【0003】

クランクプレスは、図３（ａ）に示されるように、動力としてサーボ制御されるサーボモータ１０を駆動させて、モータ軸１１を回転させ、モータ軸ギヤ１２をメインギヤ２０と噛み合わせて回転させる。メインギヤ２０の中心部には、クランク軸２１が取り付けられており、メインギヤ２０の回転運動を上下の昇降運動に変換する。これにより、クランク軸２１に取り付けられたコンロッド２２とスライド２３が昇降運動する。図３（ｂ）に示したように、スライド２３には、上金型２４ａが取り付けられており、静止側の台であるボルスタ２５には、下金型２４ｂが搭載されていて、スライド２３を下降させることにより、上金型２４ａと下金型２４ｂの間に挟み込まれた成型部品をプレスする。

【0004】

サーボモータ１０が回転すると、エンコーダ１３は、回転方向および回転量をサーボコントローラ１５にフィードバックする。サーボコントローラ１５は、与えられるサーボパラメータ４１に従ってサーボ制御を行う機能を有し、ドライバ１４に制御信号を出力する。ドライバ１４は、入力された信号を電流値に変換して、サーボモータ１０に供給する。

【0005】

サーボコントローラ１５に与えられるサーボパラメータ４１は、操作パネル３１の指定に従って設定され、記憶部４０に記憶されている。また、制御部３２と記憶部４０は、図３（ａ）に示した制御盤３０の中に格納されている。

【0006】

サーボプレス機１は、スライド２３の位置と速度を細かく設定することができ、１行程の間に、停止や加速、減速を繰り返すことが可能である。サーボモータ１０が現在速度から目標速度へ加速，減速を行う時間を「加速時間」，「減速時間」とすると、一般的に現在速度と目標速度の速度差Ｖｘと加速時間Ｔは、図４（ａ）に示したように比例の相関関係を有している。なお、図４（ａ）の加速時間Ｔは、減速時間を含んだ意味で使用しているものとし、以下においても同様であるものとする。

【0007】

なお、サーボプレス機の上位制御装置の応答性を超える短い加速時間が設定されるのを防ぐため、また加速時間が余りに長く設定されることを防ぐため、加速時間には上下限値が設定される。すなわち、加速時間には最大加速時間Ｔｍａｘと最小加速時間Ｔｍｉｎが設定される。この場合、図４（ｂ）に示したように、現在速度と目標速度との速度差Ｖｘが下限速度差Ｖｍｉｎよりも小さい場合は最小加速時間Ｔｍｉｎが適用され、速度差Ｖｘが上限速度差Ｖｍａｘよりも大きい場合は最大加速時間Ｔｍａｘが適用される。また、速度差Ｖｘが下限速度差Ｖｍｉｎより大きく上限速度差Ｖｍａｘより小さい場合には、速度差Ｖｘに所定の加速係数を乗じた加速時間Ｔが適用される。

【0008】

なお、例えば特許文献１には、ユーザの生産目的に応じたサーボプレス機の動作指定を事前に行い、サーボモータの回転数と出力トルク特性に応じて、サーボプレス機の加減速の制御を行う制御方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１２−１１４４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかし、上記したサーボプレス機１では、サーボモータ１０の回転数を上げ、プレスの高速化を図った場合、最大加速時間Ｔｍａｘが適用される範囲では、現在速度と目標速度の速度差Ｖｘが大きくなればなるほど、図５（ａ）に示したように速度Ｖの加速の傾きが大きくなってしまう。その結果、サーボアンプが過熱したり、サーボモータ１０による許容以上の回生電力が発生し、サーボプレスシステムの不具合原因となる。また、サーボプレス機１には駆動ギヤのバックラッシュがあるため、加速，減速によってギヤ同士の叩き音（ギヤ切返し音）が発生し、急加速，急減速はギヤの叩き音増加の原因にもなる。

【0011】

これらの課題を回避するために、図５（ｂ）に示したように最大加速時間をΔｔだけ長く設定すると、現在速度と目標速度の速度差Ｖｘが小さくなったときに、加速時間が従来より長くなってしまい、サーボプレス機１の最高速度は上がっているのに、生産性が低下してしまうという問題があった。

【0012】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ハードを変更することなくスライドの最高速度を増加させた場合に、サーボアンプの発熱やギヤの叩き音の増加を抑制しつつ、生産性を向上させることが可能なサーボプレス機の加速・減速方法及びサーボプレス機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、上記課題を解決するため以下の構成を有する。

【0014】

（１）スライドをサーボモータによって昇降させることによりプレス加工を行うサーボプレス機の加速・減速方法であって、
前記スライドの現在速度と目標速度の速度差が、従来の上限速度差よりも更に大きな基準速度差よりも大きい場合には、従来の最大加速・減速時間を前記基準速度差で除した値に該速度差を乗じた加速・減速時間により、前記スライドを加速・減速させることを特徴とするサーボプレス機の加速・減速方法。

【0015】

（２）スライドをサーボモータによって昇降させることによりプレス加工を行うサーボプレス機の加速・減速方法であって、
前記スライドの現在速度と目標速度の速度差が下限速度差よりも小さい場合には、所定の最小加速・減速時間により前記スライドを加速・減速し、前記速度差が前記下限速度差よりも大きな上限速度差よりも大きい場合には、所定の最大加速・減速時間により前記スライドを加速・減速し、前記速度差が前記下限速度差以上でかつ前記上限速度差以下の場合には、該速度差に所定の加速係数を乗じた加速・減速時間で前記スライドを加速・減速し、
前記速度差が前記上限速度差よりも更に大きな基準速度差よりも大きい場合には、前記最大加速・減速時間を前記基準速度差で除した値に該速度差を乗じた加速・減速時間により、前記スライドを加速・減速させることを特徴とするサーボプレス機の加速・減速方法。

【0016】

（３）スライドをサーボモータによって昇降させることによりプレス加工を行うサーボプレス機であって、
前記スライドの昇降速度を検知する検知手段と、前記スライドの昇降速度を制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、
前記検知手段の検知速度と目標速度の速度差に基づいて前記スライドの加速・減速時間を決定し、前記速度差が下限速度差よりも小さい場合には、所定の最小加速・減速時間により前記スライドを加速・減速し、前記速度差が前記下限速度差よりも大きな上限速度差よりも大きい場合には、所定の最大加速・減速時間により前記スライドを加速・減速し、前記速度差が前記下限速度差以上でかつ前記上限速度差以下の場合には、該速度差に所定の加速係数を乗じた加速・減速時間で前記スライドを加速・減速し、
前記速度差が前記上限速度差よりも更に大きな基準速度差よりも大きい場合には、前記最大加速・減速時間を前記基準速度差で除した値に該速度差を乗じた加速・減速時間により、前記スライドを加速・減速させることを特徴とするサーボプレス機。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ハードを変更することなくスライドの最高速度を増加させた場合に、サーボアンプの発熱やギヤの叩き音の増加を抑制しつつ、生産性を向上させることが可能なサーボプレス機の加速・減速方法及びサーボプレス機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施例のサーボプレス機の速度差と加速時間の関係を示すグラフ

【図2】実施例のサーボプレス機の加速時間を決定するためのフローチャート

【図3】実施例及び従来例のサーボプレス機の構成を示す斜視図及び概略図

【図4】従来のサーボプレス機の速度差と加工時間の関係を示すグラフ

【図5】従来のサーボプレス機の時間と速度の関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ以下に説明する。

【実施例】

【0020】

本実施例のサーボプレス機の制御方法を除く機械的な構成は、上述した従来のサーボプレス機１の機械的な構成と同一であるため説明を省略する。本実施例のサーボプレス機１のスライド２３の加減速制御について、図１，図２を参照しつつ以下に説明する。

【0021】

図１は、本実施例のサーボプレス機１の速度差Ｖｘと加速時間Ｔｘの関係を示したグラフである。このグラフで、基準速度差Ｖｓｅｔとは、従来のサーボプレス機で対応が可能だった速度差Ｖｘの最大の速度差を意味する。速度差Ｖｘが基準速度差Ｖｓｅｔ以下の場合は、速度差Ｖｘに基づく加速時間Ｔの制御は既に図４（ｂ）で述べた従来の制御方法と同一である。

【0022】

すなわち、現在速度と目標速度との速度差Ｖｘが下限速度差Ｖｍｉｎよりも小さい場合は最小加速時間Ｔｍｉｎが適用され、速度差Ｖｘが上限速度差Ｖｍａｘよりも大きい場合は最大加速時間Ｔｍａｘが適用される。また、速度差Ｖｘが下限速度差Ｖｍｉｎより大きく上限速度差Ｖｍａｘより小さい場合には、速度差Ｖｘに所定の加速係数を乗じた加速時間Ｔが適用される。一方、速度差Ｖｘが基準速度差Ｖｓｅｔより大きい場合には、以下の式（１）に基づいて加速時間Ｔｘを決定する。
Ｔｘ＝（Ｔｍａｘ／Ｖｓｅｔ）×Ｖｘ ・・・ 式（１）

【0023】

式（１）から分かるように、最大加速時間Ｔｍａｘと基準速度差Ｖｓｅｔから求められる加速時間Ｔｘの傾きを算出し、その傾きから速度差Ｖｘに応じた加速時間Ｔｘを算出する。このように加速時間Ｔｘを決定することにより、高速化によってサーボモータ１０の回転速度が基準速度差Ｖｓｅｔより上昇しても、加速度を変化させないように加速時間Ｔｘを調整することができる。

【0024】

［速度差Ｖｘから加速時間Ｔｘを決定するフローチャート］
図２に、現在速度と目標速度の速度差Ｖｘから加速時間Ｔｘを決定するためのフローチャートを示す。

【0025】

制御部３２は、ステップ（以下、「Ｓ」という）１０１で、現在速度Ｖ１と目標速度Ｖ２の差分を計算しその絶対値を速度差Ｖｘとする。次いで、制御部３２は、Ｓ１０２で速度差Ｖｘが基準速度差Ｖｓｅｔ以下であるか否かを判断する。そして、制御部３２は、Ｓ１０２で速度差Ｖｘが基準速度差Ｖｓｅｔ以下であると判断した場合には、Ｓ１０３で速度差Ｖｘに加速係数ａを乗じて加速時間Ｔｘを求める。

【0026】

そして、制御部３２は、Ｓ１０４で加速時間Ｔｘが最小加速時間Ｔｍｉｎ以上であるか否かを判断する。制御部３２は、Ｓ１０４で加速時間Ｔｘが最小加速時間Ｔｍｉｎ以上でないと判断した場合には、Ｓ１０６で最小加速時間Ｔｍｉｎを加速時間ＴｘとしＳ１０９に進む。一方、制御部３２は、Ｓ１０４で加速時間Ｔｘが最小加速時間Ｔｍｉｎ以上であると判断した場合には、Ｓ１０５で加速時間Ｔｘが最大加速時間Ｔｍａｘ以下であるか否かを判断する。次に、制御部３２は、Ｓ１０５で加速時間Ｔｘが最大加速時間Ｔｍａｘ以下でないと判断した場合には、Ｓ１０７で最大加速時間Ｔｍａｘを加速時間ＴｘとしてＳ１０９へ進む。一方、制御部３２は、Ｓ０１５で加速時間Ｔｘが最大加速時間Ｔｍａｘ以下であると判断した場合にはＳ１０９へ進む。この場合には、加速時間Ｔｘは速度差Ｖｘに加速係数ａを乗じた値である。

【0027】

なお、制御部３２は、Ｓ１０２で速度差Ｖｘが基準速度差Ｖｓｅｔ以下でない、すなわち基準速度差Ｖｓｅｔより大きいと判断した場合には、Ｓ１０８で上述した式（１）により加速時間Ｔｘを計算し、Ｓ１０９に進む。

【0028】

最後に、制御部３２は、Ｓ１０９で加速時間Ｔｘを決定する。加速時間Ｔｘは上記した流れから以下のように決定されている。
Ｖｘ≦Ｖｓｅｔ Ｔｘ＜Ｔｍｉｎ Ｔｘ＝Ｔｍｉｎ
Ｖｘ≦Ｖｓｅｔ Ｔｍｉｎ≦Ｔｘ≦Ｔｍａｘ Ｔｘ＝ａ×Ｖｘ
Ｖｘ≦Ｖｓｅｔ Ｔｘ＞Ｔｍａｘ Ｔｘ＝Ｔｍａｘ
Ｖｘ＞Ｖｓｅｔ Ｔｘ＝（Ｔｍａｘ／Ｖｓｅｔ）×Ｖｘ

【0029】

本発明のサーボプレス機の加速・減速方法によれば、サーボアンプの過熱、サーボモータによる許容以上の回生電力の発生、及び駆動用ギヤの叩き音の増加を抑制しつつ、スライドの動作速度を高速化することができる。

【符号の説明】

【0030】

１０ サーボモータ
１１ モータ軸
１２ モータ軸ギヤ
１３ エンコーダ
１４ ドライバ
１５ サーボコントローラ
２０ メインギヤ
２１ クランク軸
２２ コンロッド
２３ スライド
２４ａ 上金型
２４ｂ 下金型
２５ ボルスタ
３０ 制御盤
３１ 操作パネル
３２ 制御部
４０ 記憶部
４１ サーボパラメータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】