(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークをプレス加工位置へ移動させるサーボ機構を有するプレス加工機において、前記ワークの抜きカスがダイの上面にあるとき前記サーボ機構に抜きカスが衝突して発生する異常負荷を検出するカス上り検出機構を備え、
前記カス上り検出機構は、目標位置と外乱最大値を算出する演算部と、位置制御部とを有し、
前記位置制御部は、目標位置と現在の位置とを比較しエラー量から目標速度を生成する位置ループゲインと、
前記目標速度を電流指令に変換するフィルタ回路と、
前記電流指令にトルク定数及びイナーシャ値を配慮し実速度に変換する第１変換回路と、
前記実速度を現在位置に変換する第２変換回路とを有し、
さらに、前記電流指令と、前記実速度とを変換し推定外乱トルクを認識する外乱推定部と、
電流を監視することにより外乱トルクを認識し前記外乱トルクが外乱最大トルクを越えた場合を検出する比較部と、
を有することを特徴とするカス上り検出機構付きプレス加工機。
【請求項２】
前記カス上り検出機構は、外乱によるトルク変化、外乱による速度変化、又は外乱によるエラー量の変化をハネ上がり位置における正常波形と比較することにより検出することを特徴とする請求項１記載のカス上り検出機構付きプレス加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カス上りの際に、サーボ系にかかる異常負荷を検出するカス上り検出機構付きプレス加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレス加工機にカス上りが発生し、ダイの上面に抜きカスが出た場合に、ワークがこの抜きカスに衝突して、サーボ系にとり外乱となるという問題があった。この外乱を検出して回転軸を停止させるためには、
(1) 移動時の誤差の過大検出
(2) サーボアンプのオーバロードの検出
が行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、移動時の誤差εの過大検出は、次式(1) により
ε＝Ｖ／Ｇ    …………  (1)
例えば、速度Ｖ＝５０（m/min ），加速度Ｇ＝３０（ 1／s ）とするとき、誤差εは約２７．８mmである。マージンを２倍にすると、誤差εは約５６mmで移動時５６mm以上の誤差がでるとアラームを発生することができる。しかし、移動距離が約５６mm以下では誤差の過大検出ができないという問題があった。
【０００４】
また、アンプのオーバロード検出の場合、サーボアンプで出力できる最大のトルクで回転軸が動かない場合には、オーバロード検出でアラームとなる。しかし、サーボアンプの最大トルクが小さい場合には、オーバロードでアラームとなるが、大きい場合には無理やりに機械を動かして機械を破損させてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点を改善するために、カス上りの発生による時サーボ系にかかる異常検出が可能で、機械の破損が未然に防止されるカス上り検出機構付きプレス加工機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので請求項１に係る発明は、ワークをプレス加工位置へ移動させるサーボ機構を有するプレス加工機において、前記ワークの抜きカスがダイの上面にあるとき前記サーボ機構に抜きカスが衝突して発生する異常負荷を検出するカス上り検出機構を備え、前記カス上り検出機構は、目標位置と外乱最大値を算出する演算部と、位置制御部とを有し、前記位置制御部は、目標位置と現在の位置とを比較しエラー量から目標速度を生成する位置ループゲインと、前記目標速度を電流指令に変換するフィルタ回路と、前記電流指令にトルク定数及びイナーシャ値を配慮し実速度に変換する第１変換回路と、前記実速度を現在位置に変換する第２変換回路とを有し、さらに、前記電流指令と、前記実速度とを変換し推定外乱トルクを認識する外乱推定部と、電流を監視することにより外乱トルクを認識し前記外乱トルクが外乱最大トルクを越えた場合を検出する比較部とを有するカス上り検出機構付きプレス加工機である。
請求項２に係る発明は、前記カス上り検出機構は、外乱によるトルク変化、外乱による速度変化、又は外乱によるエラー量の変化をハネ上がり位置における正常波形と比較することにより検出する請求項１記載のカス上り検出機構付きプレス加工機である。
【０００７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００８】
図５は本発明が実施されたプレス加工機の要部説明図を示す。図において１１はプレス加工機のＸ軸方向のキャレッジで、２個のワーククランプ１２により、ワークＷを挟持してＸ軸方向へ移動し、図示省略のパンチとダイ１３とによりワークＷにパンチ加工をする。この際、抜きカスａがダイ１３の上面に出た場合に、移動するワークＷが抜きカスａに衝突し、このサーボ系にとっては異常な外乱となる。
【０００９】
従って、以下に説明するガス上りを検出する検出機構が設けられている。
【００１０】
図１は本発明の一実施例であるガス上り検出機構のプロック図を示す。図においてデータ入力部１は、図示省略のメカ系における許容可能な外乱のの最大値を演算部２に入力する。なお、この最大値はプログラム制御部（ＰＬＣ）７およびメモリ部８に入力されている。
【００１１】
演算部２において演算された目標位置θr および外乱最大レベルＴr がインターフェースユニット９を経て、位置制御部６に入力する。目標位置θr は、現在位置θf と比較されそのエラー量θe が位置ループゲイン回路Ｋ1 により、目標速度ωr に変換される。
【００１２】
この目標速度ωr は、速度ループゲインｋ2 を有するフィルタ回路ｋ2 ・（１＋Ｔ1 ・Ｓ）／Ｔ1 ・Ｓにより、電流指令ｉに変換され、この電流指令ｉにトルク定数ｋt が配慮され、（モータ＋負荷）イナーシャＪが配慮された変換回路１／Ｊ・Ｓにより実速度ωf に変換される。この実速度ωf は変換回路１／Ｓにより、現在位置θf に変換され、図示省略のサーボ系へ出力するものである。
【００１３】
外乱推定部４は、電流指令ｉをトルク定数推定値ｋｔn によって変換された値と、実速度ωf を（モータ＋負荷）イナーシャ推定値Ｊn Ｓによって変換された値とが比較され、推定外乱トルクＴ’L 認識され、一次フィルタ回路１／（１＋Ｔ2 Ｓ）を経て比較部３に出力される。
【００１４】
比較部３に入力された推定外乱トルクＴ’L は、設定された外乱最大レベルＴr を越えた場合には、アラーム検出部５へ出力し、図示省略のサーボ系をオフすると共に、その情報をプログラム制御部（ＰＬＣ）７へ伝達するものである。
【００１５】
以上のように外乱トルクを検出するものであるから、加速時、定速時に拘らず異常負荷が検出され、機械の破損が未然に防止される。
【００１６】
図２は図１によるカス上り時の波形図を示す。図において同図（Ａ）のような目標速度ωr のエラー量による微小な速度変化ω0 または同図（Ｂ）のようなトルクｋt ・i ＋ＴL の電流リミッタに掛らないようなトルク変化ｔ0 は、同図（Ｃ）のようにモータトルクＫtM・ｉと比較して、同図（Ｄ）のように推定外乱トルクＴ’L の異常を検出することが可能である。
【００１７】
図３は本発明の他の実施例の波形図を示す。図において目標位置θr の波形（図 (Ａ) ）に対する現在位置θf ( 図 (Ｂ) ）の波形のハネ上り位置θ0 における速度の変化を検出することによりハネ上りを検出することができる。
【００１８】
図４は本発明のさらに他の実施例の波形図を示す。図において目標位置θr の波形（図 (Ａ) ）に対する現在位置θf ( 図 (Ｂ) ）の波形のハネ上り位置θ0 におけるエラー量θeo（図（Ｃ））の変化を検出することによりハネ上りを検出することができる。
【００１９】
以上のように、サーボ系の電流を監視し、その値から加減速に必要な理論値を差引き、外乱トルクを認識し、そのトルクと予め設定された外乱最大レベルと比較して、その値を越えたときエラーとするというアルゴリズムを用いて、カス上り時の異常負荷を検出するものであります。
【００２０】
なお、本発明は、上記実施例に限定するものではなく、適宜の設計的変更を行うことにより、他の態様においても実施することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
上記説明ですでに明らかなように、本発明のカス上り検出機構付きプレス加工機は、ワークの抜きカスがダイの上面にあるとき前記サーボ機構に抜きカスが衝突して発生する異常負荷を検出するカス上り検出機構を設け、カス上り検出機構が外乱によるトルク変化を検出、あるいは外乱による速度変化を検出、または外乱によるエラー量の変化を検出することによって、従来技術の問題点が容易に解決され、カス上りの発生による時サーボ系にかかる異常検出が可能で、機械の破損が未然に防止される。
【００２２】
サーボ系の電流を監視し、その値から加減速に必要な理論値をイナーシャを考慮して差引き、外乱トルクを認識し、そのトルクと予め設定された外乱最大レベルと波形のハネ上がり位置と比較して、その値を越えたときエラーとするというアルゴリズムを用いて、カス上り時の微少な異常負荷を検出ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例であるガス上り検出機構のプロック図である。
【図２】  図１によるカス上り時の波形図である。
【図３】  本発明の他の実施例の波形図である。
【図４】  本発明のさらに他の実施例の波形図である。
【図５】  本発明が実施されたプレス加工機の要部説明図である。
【符号の説明】
１  データ入力部
２  演算部
３  比較部
４  外乱推定部
５  アラーム検出部
６  位置制御部
７  プログラム制御部
８  メモリ
ＴL   外乱
Ｔ’L   推定外乱トルク
Ｔr   外乱最大レベル
Ｊ  モータ＋負荷イナーシャ
Ｊn   モータ＋負荷イナーシャ推定値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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