(57)【要約】【課題】  複数のモータを駆動源としてスライダを押下するプレス装置において、偏心荷重が印加された際にもスライダを水平に保ちつつ押下させるようにする。【解決手段】  プレス装置において、偏心荷重が印加されることになる場合に、ティーチング段階において、当該偏心荷重が印加される夫々の時点で夫々どの駆動源において駆動トルクがどの程度不足するかを決定しておき、本番加工時に当該トルク不足を補うトルク付加信号を夫々の時点に対応して夫々の対応する駆動源に対して補うようにする。【選択図】    図２
2006075864.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース、
該ベースに立設された複数のガイド柱を介し当該ベースに対して平行に保持されている支持板、
前記ガイド柱を摺動し、前記ベースと前記支持板との間で上下動することのできるスライダ、
該スライダ上に分布した複数の加圧点と係合して当該スライダを押し圧する複数の駆動軸、
該夫々の駆動軸を夫々駆動する複数のモータ、
該夫々のモータを、当該複数の夫々のモータ間で独立して駆動制御する制御手段、および
前記スライダの前記ベースに対する位置変位を測定するための変位測定手段
を有するプレス装置において、
予め行うティーチング加工においておよび／またはシミュレーションにおいて、前記夫々のモータによる前記駆動軸の回転にもとづく前記スライダの加工中の各時刻段階または各プレス位置段階毎の傾きを補正することのできる、前記夫々のモータに供給すべき前記加工中の各時刻段階または各プレス位置段階毎のトルク対時刻またはプレス位置データを抽出しておき、
プレス加工において、前記制御手段が、前記夫々のモータを互いに独立して駆動制御する前記各時刻段階または各プレス位置段階に、前記夫々のモータに対して、前記トルク対時刻またはプレス位置データにもとづく、付加駆動を行う
ことを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
前記夫々のモータに供給すべき前記加工中の各時刻段階または各プレス位置段階毎のトルク対時刻またはプレス位置データは、複数のモータに対応した前記各加圧点毎に、前記スライダの下降指令値に対する遅れ量に応じて決定し抽出される
ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
【請求項３】
前記夫々のモータに供給すべき前記加工中の各時刻段階または各プレス位置段階毎のトルク対時刻またはプレス位置データは、
複数のモータに対応した前記複数の加圧点のうちで前記スライダの下降指令値に対する遅れが最も少ない加圧点を基準とし、スライダの下降指令値に対する遅れがより大きい加圧点との差分にもとづいて決定し抽出される
ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
【請求項４】
前記夫々の駆動軸を駆動する複数のモータの夫々は、
少なくとも２個のモータを組として前記駆動軸を回転するよう構成され、
前記制御手段は、
当該少なくとも１個のモータに対して、当該組の駆動軸を回転する指令値にもとづいた駆動制御を行い、
前記少なくとも１個の他のモータに対して、前記トルク対時刻またはプレス位置データにもとづく付加駆動のための駆動制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
【請求項５】
前記指令値にもとづいた駆動制御が行われる側のモータはパルスモータにて構成され、かつ前記付加駆動を行う側のモータはサーボモータにて構成されることを特徴とする請求項４記載のプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば板金加工等に使用されるプレス装置に関し、特に、ベースと支持板との間で上下動するスライダにおける分散した複数の加圧点に対応して、当該スライダを押し圧する複数の駆動軸をそなえ、当該夫々の駆動軸に対応してモータが駆動源としてもうけられているプレス装置において、上記スライダを正確に水平に駆動できるようにしたプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記スライダを複数の駆動源であるモータによって押し圧するプレス装置が知られており、本願出願人も特許文献１として特許出願を行っている。
【０００３】
図７は従来公知のプレス装置を示している。なお、図７は上記特許文献１に開示されているものと実質的に同じである。
【０００４】
図７において、ベース４０１と支持板４０２と複数のガイド柱４０３とで形成された枠体４０４の内部には、２つのスライダ４０５、スライダ４０６が設けられ、各スライダ４０５、４０６の四隅に、ガイド柱４０３と係合しガイド柱４０３の軸方向にスライダ４０５、４０６が自在に摺動する摺動穴がそれぞれ設けられている。
【０００５】
支持板４０２の上面には、複数個の、例えば４つの取り付け台４０８が設けられており、各取り付け台４０８には、エンコーダを内蔵した早送り用のサーボモータ４０９が取り付けられている。
【０００６】
以下に説明する４つの取り付け台４０８に取り付けられた各早送り用のサーボモータ４０９に関連する構成・構成部品は全く同じものであるので、その１つについて説明することにする。
【０００７】
取り付け台４０８の内部において早送り用のサーボモータ４０９の軸に固着された早送り用のねじ軸４１０は、回転自在に支持板４０２に軸支されると共に、スライダ４０６に固定されためねじ送りナット４１１に螺合され、スライダ４０６の下方にさらに設けられているスライダ４０５を貫通することが可能となっている。従って、上記４つの早送り用のサーボモータ４０９の同期した正回転・逆回転により、スライダ４０６が上昇或いは降下し、早送り用のサーボモータ４０９の回転制御でスライダ４０６を往復運動させることができる。
【０００８】
スライダ４０６には、ねじ軸４１０を当該スライダ４０６にクランプする、即ち固定するダブルナットロック機構４１４が設けられている。このロック機構４１４が働くと、ねじ軸４１０がスライダ４０６に固定（ロック）され、ねじ軸４１０とスライダ４０６とが一体化し、ねじ軸４１０とスライダ４０６とは相互に移動することができないようになっている。
【０００９】
スライダ４０６の上面には、複数個の、例えば２、３又は４つの取り付け台４１５が設けられおり、各取り付け台４１５には、エンコーダを内蔵した減速機４１６付の加圧用のサーボモータ４１７が取り付けられている。取り付け台４１５に取り付けられた各加圧用のサーボモータ４１７に関連する構成・構成部品も全く同じものであるので、以下の説明でもその１つについて説明することにする。
【００１０】
取り付け台４１５の内部において加圧用のサーボモータ４１７の軸に固着されたボールねじ軸４１８は、内部にボールとナット部材とが設けられた差動機構付ボールねじ機構４１９と螺合し、スライダ４０６に回転自在に軸支されている。ボールねじ軸４１８とスライダ４０５の上面に固定された当該差動機構付ボールねじ機構４１９とで、２つのスライダ４０６とスライダ４０５とが連結された構造となっている。つまり、取り付け台４１５に設けられた上記複数個の加圧用のサーボモータ４１７を同期して正回転或いは逆回転させることにより、スライダ４０５が上昇或いは降下し、加圧用のサーボモータ４１７の回転制御でスライダ４０５を往復運動させることができる。
【００１１】
スライダ４０５の下端面には上型４０７が取り付けられ、またベース４０１にはこの上型４０７に対応する位置に下型４２０が設けられている。そしてベース４０１と支持板４０２との間に、スライダ４０５の位置を検出するパルススケール４２１が４つのガイド柱４０３に沿ってそれぞれ取り付けられ、上型４０７と下型４２０に載置された被加工物４２２との接触位置を検出すると共に、上型４０７の上限待機位置及び下限降下位置を検出するようになっている。スライダ４０５などの平行制御は、上記４つのパルススケール４２１を基準にして行われる。
【００１２】
それぞれ２個ないし４個の早送り用のサーボモータ４０９と、２個ないし４個の加圧用のサーボモータ４１７との各回転を制御し、そしてねじ軸４１０をスライダ４０６に固定（ロック）させ或いはその解除（アンロック）をさせるロック機構４１４を制御する制御装置４２３は、予め各種の設定値が入力されるようになっている他、スライダ４０５の位置検出をするための、即ち上型４０７の位置検出をするためのパルススケール４２１が検出する位置信号を受け入れる。そして当該制御装置４２３は、上限待機位置にある上型４０７が下型４２０に載置された被加工物４２２と接触する時点あるいは接触する直前の時点までは、早送り用のサーボモータ４０９によるねじ軸４１０の回転によって降下するスライダ４０６及び必要に応じて加圧用のサーボモータ４１７の回転によって降下するスライダ４０５を介して、上型４０７を急速に降下させる。早送り用のサーボモータ４０９の停止後に直ちにロック機構４１４をロックさせ、上型４０７が被加工物４２２と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型４０７が予め定められた下限降下位置（図７の上型４０７の想像線位置（４０７））まで降下する時点までは、上型４０７の降下を加圧用のサーボモータ４１７によって降下するようにする。即ち、スライダ４０５は、上記の急速降下速度にくらべて減速される。この場合制御装置４２３は加圧用のサーボモータ４１７をトルク付加モードにして、上型４０７が下型４２０に載置された被加工物４２２を押圧し、被加工物４２２を所定の形状にプレス加工を行うようにする。そして上型４０７が下限降下位置に到達後は、ロック機構４１４のロックを解除（アンロック）すると共に、加圧用のサーボモータ４１７によるスライダ４０５の上昇と早送り用のサーボモータ４０９によるスライダ４０６の上昇との両方を用いて上型４０７を急速に上昇させる制御を行わせる。
【００１３】
早送り用のサーボモータ４０９の停止後ロック機構４１４をロックしてねじ軸４１０をスライダ４０６に固定（ロック）させるのは、上型４０７が下型４２０に載置された被加工物４２２をプレスする際に生じる反力で、スライダ４０５、差動機構付ボールねじ機構４１９及びボールねじ軸４１８などを介してスライダ４０６を上向きに移動させようとする力が働いても、上記説明のねじ軸４１０とスライダ４０６との一体化により、ねじ軸４１０はその回転が阻止されるので、スライダ４０６は上向きに移動することはなく停止位置を維持させるためである。つまり上型４０７は被加工物４２２に所定のプレス荷重を付与することができる。
【００１４】
図８は図７に対応する電動プレス加工機の変形例についての上型の移動機構部の一実施例拡大説明図を示しており、図７と同じものは同一の符号が付されている。また図８は上記特許文献１に開示されているものと実質的に同じである。
【００１５】
図８において、図示省略のベースと支持板４０２と複数のガイド柱４０３とで形成された枠体４０４の内部には、スライダ４６０が設けられ、スライダ４６０の四隅に、ガイド柱４０３と係合しガイド柱４０３の軸方向にスライダ４６０が自在に摺動する摺動穴がそれぞれ設けられている。
【００１６】
支持板４０２の上面には、例えば２つ又は４つなど複数個の取り付け台４６１が設けられており、各取り付け台４６１には、減速機４１６を介して（当該減速機４１６は省略してもよい）エンコーダを内蔵した早送り用のサーボモータ４０９が取り付けられている。
【００１７】
以下に説明する上記複数個の取り付け台４６１に取り付けられた各早送り用のサーボモータ４０９に関連する構成・構成部品は全く同じものであるので、その１つについて説明することにする。
【００１８】
スライダ４６０の上面に取り付けられた取り付け台４６１を貫通した早送り用のサーボモータ４０９の出力軸４６２は、ボールねじ軸４６３の先端部にカップリング４６４を介して連結されている。支持板４０２に設けられた孔４６５には、ベアリングホルダ４６６を介してボールねじ軸４６３に嵌め込まれたベアリング４６７が取り付けられ、早送り用のサーボモータ４０９によって駆動されるボールねじ軸４６３が回転自在に支持板４０２に取り付けられている。
【００１９】
支持板４０２にはロック機構４６８が設けられている。このロック機構４６８は、ボールねじ軸４６３に固定された歯車４３９と当該歯車４３９と噛み合う歯車片４４１を有するソレノイド４４０で構成されている。このロック機構４６８が働くと、歯車片４４１が歯車４３９の歯と噛み合うこととなり、ボールねじ軸４６３が支持板４０２に固定され、ボールねじ軸４６３と支持板４０２とが一体化し、ボールねじ軸４６３が回転することができないようになる。
【００２０】
スライダ４６０の上面には内部が中空４６９の支持体４７０が固着されている。この支持体４７０の中空４６９には、スライダ４６０に設けられた孔（図示省略）と共に中央にボールねじ軸４６３を自在に回転させるに足る孔４７３を有し、上下２つのスラスト荷重用のベアリング４７４、４７５でボールねじ軸４６３を中心軸として回転自在に設けられたウォームホイール４７６と、ウォームホイール４７６に噛み合うウォーム４７７が固定されたエンコーダ内蔵の加圧用のサーボモータ４７８とが設けられている。ウォームホイール４７６の上部には、ボールねじ軸４６３と螺合する、内部にボールとナット部材を備えたボールねじ機構４７９が回転自在に支持体４７０の天井部に突出する形態で固定されている。
【００２１】
加圧用のサーボモータ４７８が停止していると、加圧用のサーボモータ４７８の出力軸に固定されたウォーム４７７とウォームホイール４７６との噛み合いで、当該ウォームホイール４７６の上部に固定されたボールねじ機構４７９は、スライダ４６０と一体化するので、早送り用のサーボモータ４０９の正回転・逆回転によりボールねじ軸４６３が駆動され、ボールねじ軸４６３に螺合されているボールねじ機構４７９、ウォームホイール４７６、２つのベアリング４７４、４７５、支持体４７０などで構成される連結機構（第３の連結機構）４７１を介してスライダ４６０が上昇或いは降下し、早送り用のサーボモータ４０９の回転制御でスライダ４６０を往復運動させることができる。
【００２２】
また、ロック機構４６８が作動し、ボールねじ軸４６３が支持板４０２と一体化した状態の下で、加圧用のサーボモータ４７８が正回転・逆回転すると、ウォームホイール４７６とボールねじ機構４７９とで構成される回転部が、静止状態にあるボールねじ軸４６３を介して回転し、スライダ４６０を上昇或いは降下させる。即ち加圧用のサーボモータ４７８の回転制御でスライダ４６０を往復運動させることができる。
【００２３】
早送り用のサーボモータ４０９の停止後ロック機構４６８をロックしてボールねじ軸４６３を支持板４０２に固定させるのは、上型４０７が下型４２０に載置された被加工物４２２をプレスする際に生じる反力で、スライダ４６０を上向きに移動させようとする働きによりボールねじ軸４６３を回転させようとするが、上記説明のボールねじ軸４６３と支持板４０２との一体化により、ボールねじ軸４６３はその回転が阻止されるので、スライダ４６０は上向きに移動することはなく、スライダ４６０の上向きへの移動を阻止させるためである。つまり上型４０７は被加工物４２２に所定のプレス荷重を付与することができる。
【００２４】
図示省略されているが、スライダ４６０の下端面には上型４０７（図７参照）が取り付けられ、またベース４０１（図７参照）にはこの上型４０７に対応する位置に下型４２０（図７参照）が設けられている。そしてベース４０１と支持板４０２との間に、スライダ４６０の位置を検出するパルススケール４２１が４つのガイド柱４０３に沿ってそれぞれ取り付けられ、上型４０７と下型４２０に載置された被加工物４２２（図７参照）との接触位置を検出すると共に、上型４０７の上限待機位置及び下限降下位置を検出するようになっている。
【００２５】
各早送り用のサーボモータ４０９及び加圧用のサーボモータ４７８の各回転を制御し、そしてボールねじ軸４６３を支持板４０２に固定させ或いはその解除をさせるロック機構４６８を制御する制御装置４８０は、予め各種の設定値が入力されるようになっている他、スライダ４６０の位置検出をするための、即ち上型４０７の位置検出をするためのパルススケール４２１が検出する位置信号を受け入れる。そして当該制御装置４８０は、上限待機位置にある上型４０７が下型４２０に載置された被加工物４２２と接触する直前の時点までは、早送り用のサーボモータ４０９によるボールねじ軸４６３の回転及び必要に応じて加圧用のサーボモータ４７８による連結機構４７１の上記回転部の回転を介して上型４０７を急速に降下させる。早送り用のサーボモータ４０９の停止後に直ちにロック機構４６８をロックさせて支持板４０２とボールねじ軸４６３とを固定させ、上型４０７が被加工物４２２と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型４０７が予め定められた下限降下位置（図７の上型４０７の想像線位置（４０７））まで降下する時点までは、上型４０７の降下を、支持板４０２とボールねじ軸４６３との固定の下で連結機構４７１の回転部の回転によるスライダ４６０を介して上記の急速降下速度にくらべて減速させて降下する。この場合制御装置４８０は、支持板４０２とボールねじ軸４６３との固定の下で加圧用のサーボモータ４７８をトルク付加モードにして、上型４０７が下型４２０に載置された被加工物４２２を押圧し、被加工物４２２を所定の形状にプレス加工を行うようにする。そして上型４０７が下限降下位置に到達後は、ロック機構４６８のロックを解除し、支持板４０２とボールねじ軸４６３との固定開放の下で早送り用のサーボモータ４０９と加圧用のサーボモータ４７８との両方を用いてスライダ４６０を介して上型４０７を元の上限待機位置まで急速に上昇させる制御を行わせるようになっている。
【００２６】
ボールねじ機構４７９のナット部材の内部構造は、図８図示の如く、ボールねじ軸４６３のボール溝に配置されたボールは、ボールねじ軸４６３やボールねじ機構４７９の回転によってその下方のボール溝から上方のボール溝に循環されるようになっており、このボールの循環により当該ボールの局部的な集中的磨耗に対する回避が行われる。
【００２７】
また、ボール軸受位置調整手段４８１がスライダ４６０とベース盤４８２との間に設けられているので、ねじ部４５７を回すことにより、差動部材４５３が図面左右方向に移動する。従って支持体４７０を取り付けているベース盤４８２を介しボールねじ機構４７９のナット部材が垂直方向に微小距離移動する。これによりプレス加工の荷重時にボールねじ機構４７９のナット部材におけるボール溝は、ボールねじ軸４６３のボール溝に配置されたボールとの当接する位置が変化し、即ちプレス加工の荷重時におけるボールねじ機構４７９のナット部材におけるボール溝がボールに当接する位置が変わり、毎回毎回同一位置にボールが当接する構成のものに比べ、ボールねじ機構４７９のナット部材の耐久性が確保される。
【００２８】
図７や図８に示した如きプレス装置において、プレス加工に当たって、制御装置４２３（又は４８０）は早送り用のサーボモータ４０９と加圧用のサーボモータ４１７（又は４７８）に対して駆動制御を行う。
【００２９】
図９は早送り用のサーボモータと加圧用のサーボモータとに対する駆動制御のためのブロック図を示す。なお、図９は、早送り用のサーボモータと加圧用のサーボモータとの１つの組についてのブロック図のみを示しているが、複数組の夫々について同様な制御が行われると考えてよい。
【００３０】
図中の符号１０１はプレス加工を行うに当たってのスライダのあるべき時間・位置パターン生成部であって、プレス加工が進行してゆく時間に応じて（個々の時刻に対応して）スライダのあるべき位置を規定した情報を発生する。そして、１１１および１２１は夫々位置ループ用サーボモジュール、１１２および１２２は夫々速度ループ用サーボモジュールを示している。
【００３１】
また、１１３は早送り用のサーボモータに対応する慣性モーメント対応部であって早送り用のサーボモータの角速度を出力する。１２３は加圧用のサーボモータに対応する慣性モーメント対応部であって加圧用のサーボモータの角速度を出力する。更に、１１４および１２４は積分対応部であって入力される角速度を積分することに対応しており、図７や図８の例で言えばスライダの実位置を代表するパルススケール４２１からの出力と考えてよい。また、１１５，１１６，１１７，１２５，１２６，１２７は夫々加算器を表している。
【００３２】
プレス加工が進行してゆく時間に対応して（個々の時刻に対応して）スライダのあるべき位置信号が例えば図示しないＮＣ装置から生成される。即ち、位置ループ用サーボモジュール１１１や１２１側に供給されてくる。加算器１１５，１２５において、当該あるべき位置信号とスライダの実位置信号との偏差をとり、当該偏差が位置ループ用サーボモジュール１１１や１２１に入力される。位置ループ用サーボモジュール１１１や１２１は夫々、早送り用のサーボモータや加圧用のサーボモータに対応する速度信号を発する。
【００３３】
加算器１１６や１２６は、当該夫々の速度信号と、早送り用のサーボモータや加圧用のサーボモータの実角速度信号との偏差をとり、夫々の速度ループ用サーボモジュール１１２や１２２に供給される。そして、加算器１１７や１２７において場合により生じる外乱に対処した信号となって、早送り用のサーボモータや加圧用のサーボモータを駆動する。
【００３４】
図９に示す場合には、特に加算器１１５や１２５において、スライダのあるべき信号位置とスライダの実位置信号との偏差をとる、いわゆるフィードバック制御が行われている。図示を省略しているが、図７や図８に示す如く、スライダを上下動せしめるための複数組のモータ組が存在している場合には、図９に示した如き、１組のモータ組に対応したブロック図に相当する制御が、複数組の夫々に対して行われる。そして、複数組のモータ組によって、プレス加工中にスライダが正しく水平に（傾きを生じることなく）下降してゆくように制御される。
【特許文献１】特願２００３−１６０６５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
上述の如き従来のプレス加工装置においては、図９に示す構成において、複数の組のモータ組の夫々がフィードバック制御にもとづいて制御され、かつ当該モータ組の夫々が自己が分担する加圧点におけるスライダの位置をあるべき位置に保つようにしつつ駆動されてゆく。
【００３６】
図１０は複数組のモータ組が合計４組存在する場合のブロック図を示している。図１０においては、図９に示す加圧用のサーボモータに対応するブロック図のみを取り上げて、４組の加圧用のサーボモータが＃１軸用、＃２軸用、＃３軸用、＃４軸用として存在しているものとして描かれている。
【００３７】
図１０に示す符号は図９に対応し、１０２は位置補正信号出力部を表している。また１０３は加算器を表している。
【００３８】
図１０に示す構成単位１２１−ｉ、１２２−ｉ、１２３−ｉ、１２４−ｉの夫々の動作は図９に関連して説明したと同じであるが、図１０においては位置補正信号出力部１０２がもうけられている。
【００３９】
位置補正信号出力部１０２は、例えば４組の夫々の加圧用のサーボモータに対応する加圧点でのスライダの刻々の実位置信号を受け取り、４組の夫々の軸に対応して、当該軸において他軸（例えば遅れの最も少ない軸）に対する遅れを補正するに足る位置補正信号を生成して、加算器１０３−ｉに加えるようにする。
【００４０】
このような各軸に対応する位置補正信号は、幾回かのティーチング加工段階をへて、各時刻毎に各軸に印加すべき位置補正信号を決定し、本番加工に備えるようにしている。
【００４１】
図１１は偏心荷重によるスライダの水平度のくずれ状態を説明する図である。図１１（Ａ）は４個の軸に対応して偏心荷重による負荷が発生した場合の状況を示し、図１１（Ｂ）はその場合の＃１軸と＃４軸とが＃２軸と＃３軸とに対して遅れる状況を示している。
【００４２】
図１１は、図１１（Ｂ）に示すように位置指令４３５．２ｍｍの所までは４個の軸が一斉に０．８９ｍｍの遅れとなっていた状況の下で、図１１（Ａ）に示す負荷点（×印）の位置に急激に負荷が発生したとし以後当該偏心荷重がなくなった場合または以後偏心荷重が変化しない場合において、＃１軸と＃４軸とが＃２軸と＃３軸とに対して、例えば位置指令４３２・６ｍｍにおいて約０．０８ｍｍの遅れが生じた状況を表している。この状況は、負荷分担の大きい所の＃１軸と＃４軸とで遅れが生じたことを表している。なお、図１１（Ｂ）に示す図は、（×）印点において実測し、その間を線で結んだものであり、＃１軸と＃４軸との遅れを示す点線が実際には鎖線で示したように振動していることがあり得る。
【００４３】
図１０に示す位置補正信号出力部１０２は、図１１に示す如き遅れ（各軸対応の遅れ）を補正するように、各軸に対して補正信号を供給する役割をもっている。そして、上述の如く、本番加工に備えるようにしている。
【００４４】
しかしながら、図１０に示す如き位置補正信号出力部１０２を用意して本番加工に備えた場合でも、次のような問題が生じることが判った。
【００４５】
即ち、プレス加工の加工速度を大にした場合には、位置補正信号出力部１０２が、＃１軸ないし＃４軸からの夫々の実位置信号を受けて、当該補正信号が出力されることになり、フィードバック制御における応答の遅れのために、スライダを正しく水平に保持しつつプレス加工してゆくことができないことが判った。
【００４６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、偏心荷重に対応して、必要な軸に対して、各時刻段階または各プレス位置段階毎にトルクを高める付加駆動を行うようにし、スライダを正しく水平状態の下で下降せしめるようにしている。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
そのため本発明に係るプレス装置は、ベース、
該ベースに立設された複数のガイド柱を介し当該ベースに対して平行に保持されている支持板、
前記ガイド柱を摺動し、前記ベースと前記支持板との間で上下動することのできるスライダ、
該スライダ上に分布した複数の加圧点と係合して当該スライダを押し圧する複数の駆動軸、
該夫々の駆動軸を夫々駆動する複数のモータ、
該夫々のモータを、当該複数の夫々のモータ間で独立して駆動制御する制御手段、および
前記スライダの前記ベースに対する位置変位を測定するための変位測定手段
を有するプレス装置において、
予め行うティーチング加工においておよび／またはシミュレーションにおいて、前記夫々のモータによる前記駆動軸の回転にもとづく前記スライダの加工中の各時刻段階または各プレス位置段階毎の傾きを補正することのできる、前記夫々のモータに供給すべき前記加工中の各時刻段階または各プレス位置段階毎のトルク対時刻またはプレス位置データを抽出しておき、
プレス加工において、前記制御手段が、前記夫々のモータを互いに独立して駆動制御する前記各時刻段階または各プレス位置段階に、前記夫々のモータに対して、前記トルク対時刻またはプレス位置データにもとづく、付加駆動を行う
ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００４８】
本発明においては、偏心荷重に対応して、必要な軸ごとに適切な時刻にまたは適切なプレス位置に対応してトルクを増大せしめることができ、従来の場合などに生じていたフィードバック制御の応答の遅れに伴うスライダの非所望な傾きをなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
図１は４軸の駆動に対応して偏心荷重のかかる位置が逐次変化してゆく場合の状況を示している。
【００５０】
図１（Ａ）は４個の軸に対して負荷がかかってゆく状況を示し、図１（Ｂ）は、＃２軸と＃３軸とにかかる荷重の時間変化と、＃１軸と＃４軸とにかかる荷重の時間変化とを表し、図１（Ｃ）は負荷に対してスライダが下降してゆく状況を表している。
【００５１】
図中の符号１はベース、２は支持板、３はガイド柱、４は枠体、５はスライダ、６はサーボモータ、７はねじ軸、８はナット部、９は負荷を表している。
【００５２】
なお、本発明に用いるプレス装置は、上述の図７や図８に示す如き、早送り用のサーボモータと加圧用のサーボモータとを備える構成をもつものであるが、図１（Ｃ）においては、図７や図８に示す如き構成を簡略化し、＃１軸ないし＃４軸の夫々に対応して１個のサーボモータ６−ｉが存在するものとして示している。
【００５３】
図１（Ｃ）に示す如く、高さの異なる負荷が存在しているものとして、スライダ５が下降する際に、負荷９にもとづく負荷点は図１（Ａ）において点線の円で示す位置に逐次発生する。この際に、＃２軸と＃３軸とには図１（Ｂ）の左側の図に示す如き大きさの荷重が階段状に生じ、＃１軸と＃４軸とには図１（Ｂ）の右側の図に示す如き大きさの荷重が階段状に生じる。
【００５４】
このようなスライダ５に対して偏心荷重が印加されることになる場合に、従来の場合、図１０や図１１に関連して説明した如く、夫々の軸に対応して位置指令に対する遅れが生じ、その遅れはティーチング段階において位置補正信号を決定しておいて本番プレス加工に備えるようにしても上述の如く解消できない。
【００５５】
図２は本発明における制御を示す一実施例ブロック図を示す。なお、図２は上述の図１０に対応する図である。
【００５６】
図中の符号１０１はプレス加工を行うに当たってのスライダのあるべき時間・位置パターン生成部であって、プレス加工が進行してゆく時間に応じて（個々の時刻に対応して）スライダのあるべき位置を規定した情報を発生する。そして、１２１−ｉは位置ループ用サーボモジュール、１２２−ｉは速度ループ用サーボモジュールを示している。
【００５７】
また、１２３−ｉは加圧用のサーボモータに対応する慣性モーメント対応部であって加圧用のサーボモータの角速度を出力する。更に、１２４−ｉは積分対応部であって入力される角速度を積分することに対応しており、図７や図８の例で言えばスライダの実位置を代表するパルススケール４２１からの出力と考えてよい。また、１２５−ｉ、１２６−ｉ、１２７−ｉは夫々加算器を表している。更に１２８−ｉは加工中の各時刻段階毎のトルク対時刻データ保持部、１２９−ｉは加算器である。なお、１２８−ｉは加工中の各時刻段階毎のトルク対時刻データ保持部としているが、加工中の各プレス位置段階毎のトルク対プレス位置データ保持部であってもよい（以下、繰り返しをさけるために、両者を含めて「各時刻段階毎」の「トルク対時刻データ」と記述することにする）。
【００５８】
図２における左側に示すように、４つの軸に対し×印で示すような位置に偏心荷重が印加されるとする。この場合に、ティーチング段階において可能な範囲で対応を考慮した場合でも、図１を参照して説明した如く、制御系の応答の遅れのために、＃１軸と＃４軸とにおいて＃２軸と＃３軸にくらべて駆動に遅れが生じる。前述の図１１（Ｂ）はこのような場合を表している。
【００５９】
この点を解消するために、図２に示す実施例においては、夫々の軸に対する駆動に当たって、トルク対時刻データ保持部１２８−ｉから出力される付加駆動信号（トルク付加信号）を、速度ループ用サーボモジュール１２２−ｉからのトルク信号に付加するようにする。
【００６０】
即ち、ある時刻での偏心荷重にもとづいて図１１（Ｂ）を参照して説明した如き遅れが生じることがティーチング段階で判明した場合に、図１１（Ｂ）に示す例の場合では、所定の時刻（位置指令でみて４３５．２ｍｍとなる時刻またはプレス位置あるいはその直前の時刻またはプレス位置）に、＃１軸と＃４軸とに対応するトルク対時刻データ保持部（１２８−１と１２８−４）に対して、位置指令４３２．６ｍｍにおいて約０．０８ｍｍの遅れを生じさせないような値をトルク付加信号としてセットしておくようにする。なお言うまでもなく、今の例の場合では＃２軸と＃３軸に対応するトルク対時刻データ保持部（１２８−２と１２８−３）には、当該タイミングの下でのトルク付加信号は零とされている。
【００６１】
上記トルク付加信号をセットしておくことによって、本番加工の際に、所定のタイミングの下で、＃１軸と＃４軸とに対して、上述のトルク付加信号が加算器１２９−ｉを介して付加される。即ち、＃１軸と＃４軸とを駆動する加圧用のサーボモータ（図１に示す例で言えば、モータ６−１とモータ６−４（なお６−４は図示されていない））において、所定のタイミングでトルクが増大され、図１１（Ｂ）に示す如き遅れが生じることがなくなる。予定されたタイミングとなる際に強制的に付加トルクが印加されることから、制御系に遅れが生じることなく、スライダを水平に保持しつプレス加工を行うことが可能となる。
【００６２】
図３は、図３（Ａ）に示す如き位置関係の下で偏心荷重が生じる場合に、＃１軸と＃４軸とに対応して上述のトルク付加信号を供給しなった場合と供給した場合とを対応づけて示している。
【００６３】
なお、図３を得た実験に当たって、プレス加工のストロークが０．１ｍであり、０．１ｍのストロークのプレス加工が１秒間に４０回（４０ストローク／分）繰り返され、＃１軸と＃４軸とが０．２５ｓｅｃ．と０．３ｓｅｃ．との間で３ｔｏｎの負荷を受けている。
【００６４】
図３（Ｂ）における遅れ対時間グラフは、＃１軸ないし＃４軸に一斉に供給する指令値に対して、夫々の軸がどの時刻にどのように遅れを生じるかを表している。なお、当該グラフにおいては遅れが８．８５×１０-3ｍから８．９５×１０-3ｍの範囲内のみのものを表している。
【００６５】
当該グラフにおいて、＃２軸と＃３軸との遅れが実線に描かれ、図２に示すトルク付加信号が存在しない場合（図中のメモリ−補正なし）＃１軸と＃４軸とで０．２５ｓｅｃ．の所から遅れが振動的に生じていたが、当該トルク付加信号を供給することによって＃１軸と＃４軸との当該振動的な遅れは解消している。即ち、＃２軸と＃３軸との遅れと同じとなっている。なお、当該グラフにおいて０．４２６近傍で遅れが８．８５×１０-3ｍ以下に低下しているのは、偏心荷重にともなう負荷を含めてプレス加工のための負荷が大幅に低下したことによるものである。
【００６６】
当該実験の場合、トルク付加情報として、＃１軸と＃４軸とに対して、０．２５ｓｅｃ．から０．３ｓｅｃ．の間に、図３（Ｂ）における最下図に示す如く、約６０．４％のものを付加している。
【００６７】
この結果において、図３（Ｂ）のトルク対時間グラフに示す如く、＃１軸と＃４軸とに対して０．２５ｓｅｃ．ないし０．３ｓｅｃ．の間にトルク不足が生じていたものが解消され、図３（Ｂ）の遅れ対時間グラフに関連して述べた如く、遅れが解消している。そして、プレス加工のストロークを表す位置対時間グラフにおいては、４つの軸とともに全く同じ振る舞いをもってプレス加工が進行していることが判る。
【００６８】
図４は図２に示すフィードバック形式の変形例を示している。図中の符号は図２と対応している。そして１３０−ｉはティーチングの間に得られている各軸対応の指令値からの偏差（遅れ）を取り込んで保持している位置偏差対時間メモリであり、本番加工中に各時刻対応に、当該偏差信号が位置ループ用サーボモジュール１２１−ｉに直接供給される。なお、１３１−ｉと１３２−ｉとはティーチング段階と本番段階との切替スイッチを表している。
【００６９】
図４においては、本番プレス加工中には、加算器１２５−ｉを介してのフィードバックのループはなくなる。即ち、本番プレス加工中においては、いわゆるフィード・フォワードの制御系となっている。当該フィード・フォワード制御系に対して、あえて言えば、「トルク不足を補う外乱」が加算器１２９−ｉに供給された形となっている。
【００７０】
図５は加圧用のサーボモータに対してトルク付加情報が供給されるトルク付加用モータを別にもうけた実施例を示している。図中の符号は図１や図２に対応している。
【００７１】
図５において、図２に示す時間・位置パターン生成部１０１からの信号にしたがうモータ６Ａ−ｉ（図中の加減速を行うモータ）とは別に、図２に示すトルク対時刻データ保持部１２８−ｉからの信号にしたがうモータ６Ｂ−ｉ（図中のトルクを発生するモータ──踏ん張るモータ）をもうけている。言うまでもなく、モータ６Ｂ−ｉは付加トルクを供給する時間帯においてのみ回転駆動せしめられる。
【００７２】
図６は図５に示す実施例の更なる変形例を示す。図中の符号は図５に対応している。そして、９−ｉ、１０Ａ−ｉ、１０Ｂ−ｉは夫々歯車を表している。
【００７３】
図５に示す実施例においては、１つのねじ軸７−ｉをモータ６Ａ−ｉとモータ６Ｂ−ｉとが一緒に直接駆動する構成としているが、図６に示す実施例においては、歯車１０Ａ−ｉと１０Ｂ−ｉと９−ｉとを介して１つのねじ軸７−ｉを駆動している。そして、図５の場合と同様にモータ６Ｂ−ｉは付加トルクを供給する時間帯においてのみ回転駆動せしめられる。
【００７４】
図５や図６に示す一方のモータ６Ａ−ｉは指令値に対して追従するパルスモータを用い、他方のモータ６Ｂ−ｉは当該パルスモータ６Ａ−ｉにおけるトルク不足を補う例えばＡＣサーボモータを用いることができる。
【００７５】
なお、図２、図４、図５、図６において、トルク対時刻データ保持部１２８−ｉが単一の所定の時刻においてのみトルク付加信号を用意しているかの如く描いているが、一般には複数の時刻において夫々必要なトルク付加信号を発するようにされる。更に言えば、所定の夫々の時刻に対応して、指令値に対しての遅れが最も少ない軸の遅れを基準とし、他の軸に対しては当該基準とされた軸における遅れに揃うようにするトルク付加信号を用意する。勿論、必要に応じて、当該遅れが最も少ない軸に対するトルクを所定の時刻に減小せしめるように考慮してもよい。勿論、すべての軸に対してトルク付加信号が指令値に対しての遅れを補うような値であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】４軸の駆動に対応して偏心荷重のかかる位置が逐次変化してゆく場合の状況を示す。
【図２】本発明における制御を示す一実施例ブロック図を示す。
【図３】偏心荷重が生じる場合に、＃１軸と＃４軸とに対応して上述のトルク付加信号を供給しなった場合と供給した場合とを示す。
【図４】図２に示すフィードバック形式の変形例を示す。
【図５】加圧用のサーボモータに対してトルク付加情報が供給されるトルク付加用モータを別にもうけた実施例を示す。
【図６】図５に示す実施例の更なる変形例を示す。
【図７】従来公知のプレス装置を示す。
【図８】図７に対応する電動プレス加工機の変形例についての上型の移動機構部の一実施例拡大説明図を示す。
【図９】早送り用のサーボモータと加圧用のサーボモータとに対する駆動制御のためのブロック図を示す。
【図１０】複数組のモータ組が合計４組存在する場合のブロック図を示す。
【図１１】偏心荷重によるスライダの水平度のくずれ状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  ベース
２  支持板
３  ガイド柱
４  枠体
５  スライダ
６  サーボモータ
７  ねじ軸
８  ナット部
９  負荷
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年8月26日(2005.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図１１は、図１１（Ｂ）に示すように位置指令４３５．２ｍｍの所までは４個の軸が一斉に０．８９ｍｍの遅れとなっていた状況の下で、図１１（Ａ）に示す負荷点（×印）の位置に急激に負荷が発生したとし以後当該偏心荷重がなくなった場合または以後偏心荷重が変化しない場合において、＃１軸と＃４軸とが＃２軸と＃３軸とに対して、例えば位置指令４３２．６ｍｍにおいて約０．０８ｍｍの遅れが生じた状況を表している。この状況は、負荷分担の大きい所の＃１軸と＃４軸とで遅れが生じたことを表している。なお、図１１（Ｂ）に示す図は、（×）印点において実測し、その間を線で結んだものであり、＃１軸と＃４軸との遅れを示す点線が実際には鎖線で示したように振動していることがあり得る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006075864.tif 000021
【図９】
2006075864.tif 000022
【図１０】
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【図１１】
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