(57)【要約】【課題】目標の荷重に対する誤差、及びオーバーシュート量を低減できること。【解決手段】サーボプレス装置は、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、荷重が印加される期間を複数の期間に分割した部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する制御部を備える制御装置と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
荷重が印加される期間を複数の期間に分割した部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する制御部を備える制御装置と、
を備えるサーボプレス装置。
【請求項２】
前記複数の部分期間のうち前記目標荷重が印加される期間がある
請求項１に記載のサーボプレス装置。
【請求項３】
少なくとも最後の前記部分期間において前記目標荷重が印加される
請求項２に記載のサーボプレス装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記目標荷重に基づいて、前記部分期間において印加する荷重を算出し、前記部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において前記目標荷重よりも小さい荷重を印加する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のサーボプレス装置。
【請求項５】
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、制御部を備える制御装置とを備えるサーボプレス装置の制御方法であって、
前記制御部が、荷重が印加される期間を複数の期間に分割した部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する制御過程
を有する制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボプレス装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動モータがサーボ機構に組み込まれた装置において、電動モータに通電する電流であるモータ電流により発生するトルクを制御する方法がある。モータ電流の大きさと、モータ電流により発生するトルクの大きさとはほぼ比例するため、モータ電流を検出することによりトルクを制御することができる。この制御方法は、一般に電流制御（トルク制御）と呼ばれる。
電動モータがサーボ機構に組み込まれた装置の一例として、ボールねじを使用したサーボプレス装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６７５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、ボールねじを使用したサーボプレス装置では、モータ電流から負荷変動を検出することにより制御が行われる。しかしながら、スティックモーションやロストモーションによる影響は大きく、電流の変化に対して、発生するトルクが急激に変化してしまうジャンプ領域が存在する。ジャンプ領域では、電流の大きさと発生するトルクの大きさとの間に比例関係が成り立たない。ジャンプ領域では電流制御を用いることができない。
【０００５】
スティックモーションは、加圧過程においてスライド（ラム）が静止してしまうことが原因で生じると考えられる。モータを振動的に駆動させることにより、スライド（ラム）を静止させずに制御することができる。モータを振動的に駆動させることにより、速度の遅いランプ状の荷重指令に対してはジャンプ領域の発生を抑制できるようになった。
【０００６】
しかしながら、実際の加工を想定した場合、荷重指令はステップ状に印加されることが想定される。ステップ状の信号を印可したところ、目標の荷重に対して大きな誤差を生じ、かつオーバーシュート量が大きくなり、そのままでは加工に使えない。そこで、目標の荷重に対する誤差、及びオーバーシュート量を低減することが求められている。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、目標の荷重に対する誤差、及びオーバーシュート量を低減できるサーボプレス装置、及びサーボプレス装置制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、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、荷重が印加される期間を複数の期間に分割した部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する制御部を備える制御装置と、を備えるサーボプレス装置である。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記のサーボプレス装置において、前記複数の部分期間のうち前記目標荷重が印加される期間がある。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記のサーボプレス装置において、少なくとも最後の前記部分期間において前記目標荷重が印加される。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記のサーボプレス装置において、前記制御部は、前記目標荷重に基づいて、前記部分期間において印加する荷重を算出し、前記部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において前記目標荷重よりも小さい荷重を印加する。
【００１２】
また、本発明の一態様は、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、制御部を備える制御装置とを備えるサーボプレス装置の制御方法であって、前記制御部が、荷重が印加される期間を複数の期間に分割した部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する制御過程を有する制御方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、目標の荷重に対する誤差、及びオーバーシュート量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るサーボプレス装置の構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るサーボモータドライバの構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る補正荷重の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る中心電流指令値を基準にして振動する電流値の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る荷重の測定結果の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る補正荷重の第２例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る補正荷重の第３例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本実施形態に係るサーボプレス装置１の構成の一例を示す図である。
サーボプレス装置１は、プレス機構２０と、サーボモータ３０と、サーボモータドライバ４０とを備える。
【００１６】
プレス機構２０について説明する。
プレス機構２０は、サーボモータ３０により作動する。プレス機構２０は、可動治具２と、スライド３と、ステージ４と、固定治具５と、リーフスプリング６と、ロードセル７と、ベースプレート８と、ベルト９と、駆動プーリ１０と、従動プーリ１１と、ボールねじ１２とを備える。
【００１７】
スライド３には、ボールねじ１２の一端が回転自在に支持される。ボールねじ１２の一端には従動プーリ１１が取りつけられている。従動プーリ１１及び駆動プーリ１０にはベルト９が掛け回されている。サーボモータ３０の回転作動により、ベルト９を介してボールねじ１２が回転する。
【００１８】
ベースプレート８には、スライド３が軸方向に直動自在に支持されている。スライド３は、ボールねじ１２に螺合する。サーボモータ３０が回転駆動することにより、スライド３が上下直動運動し、プレス荷重を発生する。
【００１９】
スライド３には可動治具２が取り付けられている。ステージ４には固定治具５が取り付けられている。固定治具５に配されたワークＷは、直動運動するスライド３に取りつけられた可動治具２によりプレス加工される。
【００２０】
ベースプレート８とステージ４との間にはリーフスプリング６を介してロードセル７が設けられている。ロードセル７は、サーボプレス装置１のプレス荷重が検出される。なお本実施形態では、サーボプレス装置１のプレス荷重は、サーボモータ３０に流れる駆動電流ＩＤにより検出されるため、ロードセル７は設けられなくてもよい。
【００２１】
サーボモータドライバ４０は、コンピュータＰＣが供給する出力荷重Ｆに基づいて、サーボモータ３０に駆動電流ＩＤを供給する。
【００２２】
ここで図２を参照し、サーボモータドライバ４０の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係るサーボモータドライバ４０の構成の一例を示す図である。サーボモータドライバ４０は、制御部４１と、プロファイル情報記憶部４５とを備える。
制御部４１は、補正荷重算出部４２と、電流値算出部４３と、電流供給部４４とを備える。
【００２３】
補正荷重算出部４２は、コンピュータＰＣが供給する出力荷重Ｆと、荷重プロファイル情報Ｐとに基づいて、補正荷重ＦＰを算出する。つまり、補正荷重算出部４２は、出力荷重Ｆを補正して補正荷重ＦＰを算出する。補正荷重ＦＰは、荷重が印加される期間を複数の期間に分割した部分期間それぞれにおいて、少なくとも最初の部分期間において出力荷重Ｆよりも小さい荷重により与えられる荷重である。
【００２４】
ここで図３を参照し、補正荷重ＦＰについて説明する。
図３は、本実施形態に係る補正荷重ＦＰの一例を示す図である。図３に示す例では、荷重が印加される期間は部分期間Ｓ１と、部分期間Ｓ２との２つの部分期間に分割されている。部分期間Ｓ１においては、補正荷重ＦＰは、目標荷重である出力荷重Ｆの半分の大きさである部分期間荷重Ｎ１に等しい。部分期間Ｓ１の長さは、一例として０．５ｓｅｃである。
【００２５】
部分期間Ｓ２においては、補正荷重ＦＰは、目標荷重である出力荷重Ｆに等しい。したがって、補正荷重ＦＰでは、少なくとも最後の部分期間Ｓ２において目標荷重が印加される。
部分期間Ｓ２以降は、補正荷重ＦＰはゼロとなり荷重の印加は終了する。
【００２６】
したがって、制御部４１は、荷重が印加される期間を複数の期間に分割した部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する。
【００２７】
図２は、本実施形態に係るサーボモータドライバ４０の構成の説明を続ける。
ここで補正荷重算出部４２は、荷重プロファイル情報Ｐをプロファイル情報記憶部４５から取得する。プロファイル情報記憶部４５は、荷重プロファイル情報Ｐを記憶する。
荷重プロファイル情報Ｐは、補正荷重ＦＰを示す情報である。荷重プロファイル情報Ｐには、部分期間それぞれの長さ、及びそれぞれの部分期間における荷重の目標荷重に対する割合が含まれる。
【００２８】
電流値算出部４３は、補正荷重算出部４２が供給する補正荷重ＦＰと、式（１）に基づいて、所定の周期及び所定の振幅によって中心電流指令値Ｉを基準にして振動する電流値Ｃを算出する。
【００２９】
【数１】
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【００３０】
式（１）は、中心電流指令値Ｉと出力荷重Ｆとの関係を示す一次式である。式（１）の係数は、一例であって、サーボプレス装置１に応じて測定により予め決定される。
【００３１】
ここで図４を参照し、中心電流指令値Ｉを基準にして振動する電流値Ｃについて説明する。
図４は、本実施形態に係る中心電流指令値Ｉを基準にして振動する電流値Ｃの一例を示す図である。図４では、時間に対して電流値Ｃが示されている。電流値Ｃは、中心電流指令値Ｉを基準にして、直線ＵＬと直線ＤＬとの間において振動している。直線ＵＬは中心電流指令値Ｉより所定の値だけ大きい位置に中心電流指令値Ｉと平行に引かれた直線である。直線ＤＬは中心電流指令値Ｉより所定の値だけ小さい位置に中心電流指令値Ｉと平行に引かれた直線である。
【００３２】
中心電流指令値Ｉは、図３に示した補正荷重ＦＰに基づいて、上述の式（１）から算出される。補正荷重ＦＰが部分期間Ｓ１と部分期間Ｓ２とにおいてそれぞれ異なる値を取ることに対応して、中心電流指令値Ｉも部分期間Ｓ１と部分期間Ｓ２とにおいてそれぞれ異なる値を取る。
【００３３】
電流値Ｃが中心電流指令値Ｉを基準にして振動する周期は、所定の周期である。ここで所定の周期とは、例えば、６ｍｓｅｃである。電流値Ｃが中心電流指令値Ｉを基準にして振動する振幅は、所定の振幅である。
【００３４】
図２に戻ってサーボモータドライバ４０の構成の説明を続ける。
電流供給部４４は、電流値算出部４３が算出した電流値Ｃの駆動電流ＩＤをサーボモータ３０に供給する。ここで電流供給部４４は、サーボモータ３０が供給するフィードバック信号ＦＢに基づいて、電流値Ｃの駆動電流ＩＤを生成する。フィードバック信号ＦＢは、例えば、サーボモータ３０に備えられるエンコーダにより検出されたサーボモータ３０の回転位置を示す信号である。
【００３５】
なお、フィードバック信号ＦＢに加えて、ロードセル７から電流供給部４４にプレス荷重フィードバック信号が供給されてもよい。このプレス荷重フィードバック信号は、ロードセル７が検出するサーボプレス装置１のプレス荷重を示す信号である。フィードバック信号ＦＢに加えて、ロードセル７から電流供給部４４にプレス荷重フィードバック信号が供給される場合、電流供給部４４は、サーボモータ３０から供給されるフィードバック信号ＦＢと、ロードセル７から供給されるプレス荷重フィードバック信号とに基づいて、電流値Ｃの駆動電流ＩＤを生成してもよい。
【００３６】
次に図５を参照し、サーボプレス装置１によりプレス加工を行った場合の荷重の測定結果について説明する。
図５は、本実施形態に係る荷重の測定結果の一例を示す図である。荷重測定結果グラフＬ１は、サーボプレス装置１により図３に示した補正荷重ＦＰによりプレス加工を行った場合の荷重の測定結果である。ここで目標荷重である出力荷重Ｆは、１２００Ｎである。
【００３７】
従来測荷重定結果グラフＬ０は、従来技術による測定結果を示す。ここで従来技術とは、段階に分けずに最初から目標荷重を印加する制御方法である。従来測荷重定結果グラフＬ０では、０．２５ｓｅｃの直後において目標荷重である１２００Ｎに対しておよそ１０００Ｎだけオーバーシュートしている。また、従来測荷重定結果グラフＬ０では、オーバーシュートの後、目標荷重である１２００Ｎに対しておよそ６００Ｎだけ大きくなっており、目標荷重に対する誤差が大きい。
【００３８】
一方、荷重測定結果グラフＬ１では、従来測荷重定結果グラフＬ０にみられたオーバーシュートや、目標荷重に対する誤差が低減されている。
【００３９】
なお、本実施形態では、補正荷重算出部４２が、一例として図３に示した補正荷重ＦＰを算出する場合について説明したが、これに限らない。補正荷重算出部４２は、図６や図７に示す補正荷重を算出してもよい。
【００４０】
図６は、本実施形態に係る補正荷重の第２例を示す図である。図６に示す例では、荷重が印加される期間は部分期間Ｓ１１と、部分期間Ｓ１２と、部分期間Ｓ１３との３つの部分期間に分割されている。部分期間Ｓ１１においては、補正荷重ＦＰ１は、目標荷重である出力荷重Ｆの４分の１の大きさである部分期間荷重Ｎ１１に等しい。部分期間Ｓ１２においては、補正荷重ＦＰ１は、目標荷重である出力荷重Ｆの２分の１の大きさである部分期間荷重Ｎ１２に等しい。
部分期間Ｓ１３においては、補正荷重ＦＰ１は、目標荷重である出力荷重Ｆに等しい。部分期間Ｓ１３以降は、補正荷重ＦＰ１はゼロとなり荷重の印加は終了する。
【００４１】
図７は、本実施形態に係る補正荷重の第３例を示す図である。図７に示す例では、荷重が印加される期間は部分期間Ｓ２１と、部分期間Ｓ２２と、部分期間Ｓ２３との３つの部分期間に分割されている。部分期間Ｓ２１においては、補正荷重ＦＰ２は、目標荷重である出力荷重Ｆの半分の大きさである部分期間荷重Ｎ２１に等しい。
【００４２】
部分期間Ｓ２２においては、補正荷重ＦＰ２は、目標荷重である出力荷重Ｆに等しい。したがって補正荷重ＦＰ２では、複数の部分期間のうち目標荷重が印加される期間がある。
部分期間Ｓ２３においては、補正荷重ＦＰ２は、目標荷重である出力荷重Ｆの３分の２の大きさである部分期間荷重Ｎ２３に等しい。
【００４３】
したがって、補正荷重ＦＰ２では、部分期間Ｓ２２において目標荷重の印加が終了すると、直後に荷重がゼロになるのではなく、部分期間Ｓ２３において目標荷重よりも小さい荷重を印加している。
【００４４】
なお、本実施形態では、補正荷重算出部４２が、出力荷重Ｆと、荷重プロファイル情報Ｐとに基づいて補正荷重ＦＰを算出する場合について説明したが、これに限らない。補正荷重算出部４２は、予め決められた荷重プロファイル情報Ｐに基づく代わりに、出力荷重Ｆに基づいて補正荷重ＦＰを算出してもよい。
【００４５】
補正荷重算出部４２が、予め決められた荷重プロファイル情報Ｐに基づく代わりに、出力荷重Ｆに基づいて補正荷重ＦＰを算出する場合、補正荷重算出部４２は、部分期間それぞれの長さ、及びそれぞれの部分期間における荷重の目標荷重に対する割合を算出する。補正荷重算出部４２は、出力荷重Ｆと、算出した部分期間それぞれの長さ、及びそれぞれの部分期間における荷重の目標荷重に対する割合とに基づいて、補正荷重ＦＰを算出する。
したがって、制御部４１は、目標荷重に基づいて、部分期間において印加する荷重を算出し、部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する。
【００４６】
なお、本実施形態においては補正荷重算出部４２が出力荷重Ｆを補正する場合について説明したが、これに限らない。目標荷重に対する誤差を許容できる低荷重の領域においては、補正荷重算出部４２は、出力荷重Ｆを補正せずに、電流値算出部４３に供給してもよい。
【００４７】
以上に説明したように、本実施形態に係るサーボプレス装置１は、サーボモータ３０と、サーボモータ３０により作動するプレス機構２０と、制御装置（サーボモータドライバ４０）とを備える。制御装置（サーボモータドライバ４０）は、荷重が印加される期間を複数の期間に分割した部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する制御部４１を備える。
【００４８】
この構成により、本実施形態に係るサーボプレス装置１では、荷重を段階的に印加することができるため、目標の荷重に対する誤差、及びオーバーシュート量を低減できる。
ここで従来の荷重の制御方法においては、荷重を段階的に印加せずにステップ状に印加していた。荷重をステップ状に印加する場合、サーボプレス装置のスライド（ラム）がもつ動特性が原因となり、目標の荷重に対する誤差、及びオーバーシュート量が大きくなってしまう。一方、本実施形態に係るサーボプレス装置１では、荷重を段階的に印加することができるため、加工による衝撃を緩和できる。
【００４９】
また、本実施形態に係るサーボプレス装置１では、複数の部分期間のうち目標荷重が印加される期間がある。
この構成により、本実施形態に係るサーボプレス装置１では、荷重を段階的に印加した場合であっても目標荷重を印加することができるため、荷重を段階的に印加した場合であっても目標の荷重に対する誤差を低減できる。
【００５０】
また、本実施形態に係るサーボプレス装置１では、少なくとも最後の部分期間において目標荷重が印加される。
この構成により、本実施形態に係るサーボプレス装置１では、荷重を段階的に印加した場合であっても少なくとも最後の部分期間において目標荷重を印加することができるため、荷重を段階的に印加した場合であっても少なくとも最後の部分期間において目標の荷重に対する誤差を低減できる。
【００５１】
また、本実施形態に係るサーボプレス装置１では、制御部４１は、目標荷重に基づいて、部分期間において印加する荷重を算出し、部分期間のうち、少なくとも最初の部分期間において目標荷重よりも小さい荷重を印加する。
この構成により、本実施形態に係るサーボプレス装置１では、荷重を段階的に印加する場合に部分期間において印加する荷重を算出できるため、荷重プロファイル情報を必要とすることなく目標の荷重に対する誤差、及びオーバーシュート量を低減できる。
【００５２】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…サーボプレス装置、２０…プレス機構、３０…サーボモータ、４０…サーボモータドライバ、２…可動治具、３…スライド、４…ステージ、５…固定治具、６…リーフスプリング、７…ロードセル、８…ベースプレート、９…ベルト、１０…駆動プーリ、１１…従動プーリ、１２…ボールねじ、Ｗ…ワーク、ＰＣ…コンピュータ、ＩＤ…駆動電流、ＦＢ…フィードバック信号、Ｃ…電流値、Ｉ…中心電流指令値、Ｆ…出力荷重、ＦＰ…補正荷重、Ｐ…荷重プロファイル情報、４１…制御部、４２…補正荷重算出部、４３…電流値算出部、４４…電流供給部、４５…プロファイル情報記憶部
【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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