(57)【要約】【課題】  本発明は、導入コストが低く、効率の良い電力供給が可能であり、設置面積の省スペース化を達成することができるサーボプレスシステム及びそのようなサーボプレスシステムの制御方法を提供する。【解決手段】  本発明にかかるサーボプレスシステム１００は、複数のサーボプレス１０ａ、１０ｂ、１０ｃと、電力供給回路６０と、制御部１１と、を有する。電力供給回路６０は、交流電源１２と、交流電源１２に接続される１つのエネルギ蓄積部３０と、を有する。制御部１１は、複数のサーボプレス１０ａ、１０ｂ、１０ｃの加工領域が重複する場合、重複した加工領域における消費電力がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力を超えると判定すると、重複した加工領域がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力の範囲内に収まるように少なくとも１以上のサーボプレスの加工領域の加工開始時期を遅らせる。【選択図】図２
2015100807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動してプレス加工する複数のサーボプレスと、
前記複数のサーボプレスの各モータに電力を供給する電力供給回路と、
前記複数のサーボプレスの各モータを制御する制御部と、
を有し、
前記電力供給回路は、交流電源と、該交流電源に接続される１つのエネルギ蓄積部と、を有し、
前記制御部は、第１のサーボプレスの第１の加工領域が他のサーボプレスの加工領域と重複する場合、前記第１の加工領域における複数のサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力を超えると判定すると、前記第１の加工領域におけるサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるように前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の加工開始時期を遅らせることを特徴とする、サーボプレスシステム。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御部は、サーボプレス毎に設定された個別モーションテーブルを統合し、複数のサーボプレスの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力を超える場合に１以上の個別モーションテーブルを加工領域の開始時期を遅らせた個別モーションテーブルに変更するモーションテーブル変更部を有することを特徴とする、サーボプレスシステム。
【請求項３】
請求項２において、
前記モーションテーブル変更部は、前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の手前におけるモータの回転速度を下げて、個別モーションテーブルの加工領域の開始時期を遅らせるように変更することを特徴とする、サーボプレスシステム。
【請求項４】
交流電源及び該交流電源に接続される１つのエネルギ蓄積部から複数のサーボプレスのモータに電力を供給し、モータを駆動してプレス加工するサーボプレスシステムの制御方法であって、
第１のサーボプレスの第１の加工領域が他のサーボプレスの加工領域と重複する場合、前記第１の加工領域における複数のサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力を超えると判定すると、前記第１の加工領域におけるサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるように前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の加工開始時期を遅らせることを特徴とする、サーボプレスシステムの制御方法。
【請求項５】
請求項４において、
複数のサーボプレスの各々の個別モーションテーブルを作成し、
個別モーションテーブルを統合し、消費電力が前記エネルギ蓄積部からの許容供給電力を超えると判断した場合には、１以上の個別モーションテーブルを加工領域の開始時期を遅らせた個別モーションテーブルに変更し、
変更後の個別モーションテーブルに従って複数のサーボプレスを動作させることを特徴とする、サーボプレスシステムの制御方法。
【請求項６】
請求項５において、
個別モーションテーブルを変更する工程は、前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の手前におけるモータの回転速度を下げて、個別モーションテーブルの加工領域の開始時期を遅らせるように変更することを特徴とする、サーボプレスシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ蓄積部を備えるサーボプレスシステム及びサーボプレスシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボプレスとしては、モータに電力を供給する回路にダイオードスタック（コンバータ）と平滑コンデンサを備え、平滑コンデンサに電気エネルギを蓄積するものがある（例えば、引用文献１）。
【０００３】
また、このような平滑化のための蓄電素子を備えた電力供給回路にサーボプレス及び搬送装置を接続したサーボプレスシステムがある（例えば、引用文献２）。
【０００４】
例えば、サーボプレスを複数設置した場合、それぞれのサーボプレスにコンデンサ及びコンバータを設けることになる。コンデンサ及びコンバータは、サーボプレスの加工領域における電力を考慮したエネルギ容量及び変換容量を備える必要がある。したがって、サーボプレスが加工領域以外にあるときには、それぞれのサーボプレスのコンデンサ及びコンバータは蓄えた電力及び変換容量を十分に活かし切れていない。
【０００５】
さらに、通常、サーボプレスを向上に設置する際にコンデンサ及びコンバータの容量を決定するが、多様な加工製品に対応するため、コンデンサ及びコンバータにはあらかじめ余裕を持った大きめのものを採用することが多い。
【０００６】
サーボプレスに用いられるコンデンサとしては、例えば、２３００トンの加圧力を持つプレスであれば、設置面積が９．０ｍ２程度のものを設置することになる。サーボプレスを設置する際には、コンデンサの設置スペースの確保も必要となり、省スペース化が求められている。
【０００７】
また、複数のサーボプレスに接続されたフライホイール蓄積装置を有するプレス設備が提案されている（例えば、引用文献３）。しかしながら、このプレス設備では別途フライホイールが必要となり、設置面積、メンテナンスの負担増大及びコストアップなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３７２８０号公報
【特許文献２】特開２００９−２８５６６６号公報
【特許文献３】特開２００８−２３５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、導入コストが低く、効率の良い電力供給が可能であり、設置面積の省スペース化を達成することができるサーボプレスシステム及びそのようなサーボプレスシステムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明にかかるサーボプレスシステムは、
モータを駆動してプレス加工する複数のサーボプレスと、
前記複数のサーボプレスの各モータに電力を供給する電力供給回路と、
前記複数のサーボプレスの各モータを制御する制御部と、
を有し、
前記電力供給回路は、交流電源と、該交流電源に接続されて前記複数のサーボプレスのモータに電力を供給する１つのエネルギ蓄積部と、を有し、
前記制御部は、第１のサーボプレスの第１の加工領域が他のサーボプレスの加工領域と重複する場合、前記第１の加工領域における複数のサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力を超えると判定すると、前記第１の加工領域におけるサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるように前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の加工開始時期を遅らせることを特徴とする。
【００１１】
本発明にかかるサーボプレスシステムによれば、サーボプレス毎に設けられていたコンデンサを１つのエネルギ蓄積部にまとめることができるため、導入コストが低く、設置面積の省スペース化を達成することができる。また、本発明にかかるサーボプレスシステムによれば、重複した加工領域があってもエネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるようにモータの消費電力を制御するため、エネルギ蓄積部の許容供給電力を低く抑えることができ、システム全体に効率の良い電力供給を可能とすることができる。
【００１２】
（２）本発明にかかるサーボプレスシステムにおいて、
前記制御部は、サーボプレス毎に設定された個別モーションテーブルを統合し、複数のサーボプレスの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力を超える場合に１以上の個別モーションテーブルを加工領域の加工開始時期を遅らせた個別モーションテーブルに変更するモーションテーブル変更部を有することができる。
【００１３】
本発明にかかるサーボプレスシステムによれば、サーボプレス毎に設定された個別モーションテーブルを予め変更してから実際のプレス加工をすることができる。そのため、このようなサーボプレスシステムによれば、モータの消費電力が許容供給電力を超えないようにより確実にサーボプレスの消費電力を調整することができ、効率のよい電力供給を可能とすることができる。
【００１４】
（３）本発明にかかるサーボプレスシステムにおいて、
前記モーションテーブル変更部は、前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の手前におけるモータの回転速度を下げて、個別モーションテーブルの加工領域の加工開始時期を遅らせるように変更することができる。
【００１５】
本発明にかかるサーボプレスシステムによれば、第１の加工領域におけるプレス加工に影響を与えることなく、サーボプレスシステムの消費電力を調整することができる。
【００１６】
（４）本発明にかかるサーボプレスシステムの制御方法は、
交流電源及び該交流電源に接続される１つのエネルギ蓄積部から複数のサーボプレスのモータに電力を供給し、モータを駆動してプレス加工するサーボプレスシステムの制御方法であって、
第１のサーボプレスの第１の加工領域が他のサーボプレスの加工領域と重複する場合、前記第１の加工領域における複数のサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力を超えると判定すると、前記第１の加工領域におけるサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるように前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の加工開始時期を遅らせることを特徴とする。
【００１７】
本発明にかかるサーボプレスシステムの制御方法によれば、サーボプレス毎に設けられ
ていたコンデンサを１つのエネルギ蓄積部にまとめることができるため、導入コストが低く、設置面積の省スペース化を達成するサーボプレスシステムを提供することができる。また、本発明にかかるサーボプレスシステムの制御方法によれば、重複した加工領域があってもエネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるようにモータの消費電力を制御するため、エネルギ蓄積部の許容供給電力を低く抑えることができ、システム全体に効率の良い電力供給を可能とすることができる。
【００１８】
（５）本発明にかかるサーボプレスシステムの制御方法において、
複数のサーボプレスの各々の個別モーションテーブルを作成し、
複数の個別モーションテーブルを統合し、消費電力が前記エネルギ蓄積部からの許容供給電力を超えると判断した場合には、１以上の個別モーションテーブルを加工領域の加工開始時期を遅らせた個別モーションテーブルに変更し、
変更後の個別モーションテーブルに従ってサーボプレスを動作させることを特徴とする。
【００１９】
本発明にかかるサーボプレスシステムの制御方法によれば、サーボプレス毎に設定された個別モーションテーブルを予め変更してから実際のプレス加工をすることができる。そのため、このようなサーボプレスシステムの制御方法によれば、モータの消費電力が許容供給電力を超えないようにより確実にサーボプレスの消費電力を調整することができ、効率のよい電力供給を可能とすることができる。
【００２０】
（６）本発明にかかるサーボプレスシステムの制御方法において、
個別モーションテーブルを変更する工程は、前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の手前におけるモータの回転速度を下げて、個別モーションテーブルの加工領域の加工開始時期を遅らせるように変更することを特徴とする。
【００２１】
本発明にかかるサーボプレスシステムの制御方法によれば、第１の加工領域におけるプレス加工に影響を与えることなく、サーボプレスシステムの消費電力を調整することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、導入コストが低く、効率の良い電力供給が可能であり、設置面積の省スペース化を達成することができるサーボプレスシステム及びそのようなサーボプレスシステムの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るサーボプレスシステムの全体構成を示す図である。
【図２】図１における指令生成部の構成を示す図である。
【図３】図１における個別指令生成部の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るサーボプレスシステムの制御方法における変更前の個別モーションテーブルの例を示す図である。
【図５】図４におけるエネルギ蓄積部の充電電圧の推移を予測したグラフである。
【図６】本発明の一実施の形態に係るサーボプレスシステムの制御方法における変更後の個別モーションテーブルの例を示す図である。
【図７】図６におけるエネルギ蓄積部の充電電圧の推移を予測したグラフである。
【図８】本発明の一実施の形態に係るサーボプレスシステムの制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
本発明の一実施の形態にかかるサーボプレスシステムは、モータを駆動してプレス加工する複数のサーボプレスと、前記複数のサーボプレスの各モータに電力を供給する電力供給回路と、前記複数のサーボプレスの各モータを制御する制御部と、を有し、前記電力供給回路は、交流電源と、該交流電源に接続されて前記複数のサーボプレスのモータに電力を供給する１つのエネルギ蓄積部と、を有し、前記制御部は、第１のサーボプレスの第１の加工領域が他のサーボプレスの加工領域と重複する場合、前記第１の加工領域における複数のサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力を超えると判定すると、前記第１の加工領域におけるサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるように前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の加工開始時期を遅らせることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の一実施の形態にかかるサーボプレスシステムの制御方法は、交流電源及び該交流電源に接続される１つのエネルギ蓄積部から複数のサーボプレスのモータに電力を供給し、モータを駆動してプレス加工するサーボプレスシステムの制御方法であって、第１のサーボプレスの第１の加工領域が他のサーボプレスの加工領域と重複する場合、前記第１の加工領域における複数のサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力を超えると判定すると、第１の加工領域におけるサーボプレスのモータの消費電力が前記エネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるように前記他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の加工開始時期を遅らせることを特徴とする。
【００２７】
１．まず、本発明の一実施の形態にかかるサーボプレスシステムについて説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施の形態に係るサーボプレスシステムの全体構成を示す図である。図２は、図１における指令生成部の構成を示す図である。図３は、図１における個別指令生成部の構成を示す図である。
【００２９】
サーボプレスシステム１００は、複数例えば３台のサーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、電力供給回路６０と、制御部１１と、を有する。
【００３０】
サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、例えば、例えばクランクシャフトを用いたクランクプレスであって、モータ４を駆動してプレス加工する。モータ４はサーボモータであり、モータ４の回転軸にはギアを介してクランク軸３が接続されている。クランク軸３はコネクティングロッド２を介してスライド１を図示しないボルスタに対して昇降させる。モータ４は位置検出器５を有し、位置検出器５はモータ４の回転角度データを制御部１１へ出力する。したがって、サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、回転角度データをフィードバックしながらモータ４を駆動してクランク軸３を回転させることで、スライド１を昇降させてプレス加工する。
【００３１】
サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて、クランク軸３はモータ４の正転、逆転、速度可変制御により自由に回転駆動されるので、クランク機構だけでなくこれ以外の機構のスライドモーション、静止を含む成形体に適合するスライドモーション、または正逆振り子モーションなど各種スライドモーションを自在に設定でき、これらの切替使用が可能である。このために、プレス成形体に対する精度、生産性や適応性が拡大できる。
【００３２】
モータ４は、交流サーボモータであることができ、例えば、永久磁石を用いた同期モータや、誘導モータ、リラクタンスモータなどを利用できる。さらに、モータ４は、交流モータでなく直流モータでもよい。ここでは、モータ４は永久磁石同期モータとして説明する。
【００３３】
電力供給回路６０は、複数のサーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各モータ４に電力を供給する。電力供給回路６０は、交流電源１２と、交流電源１２に接続される１つのエネルギ蓄積部３０と、を有する。電力供給回路６０は、エネルギ蓄積部３０とモータ４との間にインバータ部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有する。したがって、電力供給回路６０は、交流電源１２及び１つのエネルギ蓄積部３０からインバータ部２０ａ，２０ｂ，２０ｃを介して複数のサーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃのモータ４へ電力を供給することができる。
【００３４】
エネルギ蓄積部３０は、コンバータ部３１とコンデンサ３２とを有する。コンバータ部３１は、整流回路とスイッチング回路を含み、交流電源１２から直流電源として電力供給回路６０へ電力を供給する。コンデンサ３２は、サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおけるプレス加工に使用する電力を一時的に蓄えることができる。コンデンサ３２は、二次電池、大容量電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなどから選択できる。
【００３５】
制御部１１は、複数のサーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃの各モータ４を制御する。制御部１１は、図示しないＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＨＤＤ）、及びインターフェースを含む。制御部１１は、指令生成部４０を含む。指令生成部４０は、エネルギ蓄積部３０及びインバータ部２０ａ，２０ｂ，２０ｃへ制御回路５０を介して各種指令を出力する。また、指令生成部４０は、位置検出器５からモータ４の回転角度データ５６を取得する。
【００３６】
図２に示すように、指令生成部４０は、統括指令生成部４１と、個別指令生成部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを有する。統括指令生成部４１は、モーションテーブル変更部４３を有する。
【００３７】
個別指令生成部４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、それぞれサーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃに対応して設けられ、サーボプレス毎に個別モーションテーブルを設定し、保存し、個別モーションテーブルに基づいて位置制御及び速度制御を行い、インバータ部２０ａ，２０ｂ，２０ｃへトルク指令５４ａ，５４ｂ，５４ｃを出力する。インバータ部２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、トルク指令５４ａ，５４ｂ，５４ｃに基づいてＰＷＭ制御を行い、モータ４の回転制御を行う。
【００３８】
個別モーションテーブルは、サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃ毎に予め設定された基準時間にクランク角度（モータ４の回転角度でもよい）を対応させた関係データである。個別モーションテーブルは、成形条件などの情報に基づいて設定される連続運転におけるプレス加工パターンに対応する。サーボプレスにおけるモーションは、スライド変位と時間との関係データのスライドモーションとして説明されるが、ここではクランク角度と時間の関係データとして説明する。
【００３９】
統括指令生成部４１は、サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃ毎に設定された個別モーションテーブルを統合する。そして、基準時間軸上で統合した個別モーションテーブルから各サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおける基準時間に対する消費電力を算出する。統括指令生成部４１は、算出された基準時間軸における複数のサーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃの消費電力が、エネルギ蓄積部３０の許容供給電力を超えるかどうかを判定する。消費電力が許容供給電力を超える場合、モーションテーブル変更部４３は、１以上の個別モーションテーブルにおける加工領域の加工開始時期を遅らせた個別モーションテーブルに変更する。
【００４０】
モーションテーブル変更部４３によって変更された個別モーションテーブルは、モーシ
ョンテーブルデータ５２として統括指令生成部４１から個別指令生成部４２ａ，４２ｂ，４２ｃへ出力される。個別指令生成部４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、変更後の個別モーションテーブルに基づいて、各サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおけるモータ４の回転を制御することで、スライド１のモーションを制御する。
【００４１】
また、統括指令生成部４１は、エネルギ蓄積部３０へ充電電圧指令５１を出力し、エネルギ蓄積部３０における充放電制御を行うことができる。例えば、個別モーションテーブルから基準時間軸におけるモータ４にどの程度の電力が必要かを計算し、その結果からエネルギ蓄積部３０へ充電電圧指令５１を出力する。この充電電圧指令５１に従って、コンバータ部３１を制御して、エネルギ蓄積部３０の充放電を個別モーションテーブルの基準時間軸に同期して制御する。
【００４２】
モーションテーブル変更部４３を有することによって、サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃ毎に設定された個別モーションテーブルを予め変更することができる。そのため、より確実に許容供給電力を超えないようにサーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃの消費電力を調整することができ、効率のよい電力供給を可能とすることができる。
【００４３】
モーションテーブル変更部４３は、加工領域の手前におけるモータ４の回転速度を下げて、個別モーションテーブルの加工領域の加工開始時期を遅らせるように変更することができる。このようにすることで、加工領域におけるプレス加工に影響を与えることなく、サーボプレスの消費電力を調整することができる。
【００４４】
図３に示すように、個別指令生成部４２ａは、統括指令生成部４１（図２を参照）からの角度指令５３により、位置制御及び速度制御を行い、インバータ部２０ａへトルク指令５４ａを出力することにより、モータ４を駆動する。個別指令生成部４２ｂ、４２ｃも個別指令生成部４２ａと同様の構成である。個別指令生成部４２ａは、位置制御部４４と速度制御部４６と微分器４８とを含む。
【００４５】
位置制御部４４は、角度指令５３とモータ４の位置検出器５からフィードバックされた回転角度データ５６とによりＰＩ制御を行うことで、モータ４の位置（角度）を制御する。速度制御部４６は、位置制御部４４からの速度指令５５と回転角度データ５６を微分器４８で微分して得られる速度データとによりＰＩ制御を行うことで、モータ４の速度（角速度）を制御する。したがって、個別指令生成部４２ａは、モータ４の速度（角度）を制御することで、サーボプレス１０ａのスライド１の位置制御を行う。
【００４６】
本実施の形態では、個別モーションテーブルを統合した例について説明しているが、これに限らない。制御部１１は、第１のサーボプレス１０ａの第１の加工領域が他のサーボプレス１０ｂ，１０ｃの加工領域と重複する場合、第１の加工領域における複数のサーボプレス１０ａ〜１０ｃのモータ４の消費電力がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力を超えると判定すると、第１の加工領域におけるサーボプレス１０ａ〜１０ｃのモータ４の消費電力がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力の範囲内に収まるように他のサーボプレス１０ｂ，１０ｃの少なくとも１以上の加工領域の加工開始時期を遅らせるように制御すればよい。
【００４７】
また、このような制御の設定をさらに簡略化して、加工領域（または各サーボプレス固有の能力発生域）が重複しないように制御することができる。単純に加工領域を重複しないようにすることで、消費電力がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力を超えないように制御することができる。このような制御は、サーボプレスのサイクルタイムＳＰＭが前記実施の形態に比べて長くなる傾向があるが、設定に伴う作業を簡略化できるというメリットがある。
【００４８】
サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおけるプレス加工は、製品を加工する加工領域で最も電力を消費する。加工領域は、通常、スライド１の下死点手前から下死点までの間であって、材料とスライド１に固定される金型とが接触する領域である。そして、指令生成部４０の充電電圧指令５１に基づいて、スライド１の下死点通過後上昇中に、モータ４の回生電力及び交流電源１２からの電力供給により、エネルギ蓄積部３０は充電電圧を回復させ、次の加工に備える。したがって、複数のサーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃの加工領域が重複し、同時に複数の加工が行われる場合、その重複した範囲における消費電力がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力を超えるのを回避しなければならない。そこで、この回避の手段として、重複した加工領域がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力の範囲内に収まるように少なくとも１以上のサーボプレスの加工領域の加工開始時期を遅らせるように制御する。
【００４９】
サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおける加工が異なれば、加工領域における消費電力も異なる。また、加工領域の重複する部分によって消費電力も異なる。したがって、サーボプレスシステム１００は、１または複数の重複する加工領域の加工開始時期を遅らせることで、エネルギ蓄積部３０の許容供給電力を超えない範囲に設定できればよい。加工開始時期を遅らせる場合には、加工領域以外のスライドの移動領域のスライドの移動速度を遅くすることができる。製品の加工品質に影響を与えないためである。
【００５０】
サーボプレスシステム１００は、サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃ毎に設けられていたコンデンサを１つのエネルギ蓄積部３０にまとめることができるため、導入コストが低く、設置面積の省スペース化を達成することができる。また、サーボプレスシステム１００は、重複した加工領域があってもエネルギ蓄積部３０の許容供給電力の範囲内に収まるように制御するため、エネルギ蓄積部３０の許容供給電力を低く抑えることができ、システム全体に効率の良い電力供給を可能とすることができる。
【００５１】
本実施の形態において、指令生成部４０の中に統括指令生成部４１と個別指令生成部４２ａ，４２ｂ，４２ｃを設けたが、本発明はこれに限らず適用可能である。例えば、個別指令生成部４２ａ，４２ｂ，４２ｃのいずれかに統括指令生成部４１の機能を持たせれば、別途制御装置を用意することなく各サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃに付属の制御部を利用することができる。また、本実施の形態において、エネルギ蓄積部３０を単一の構成としているが、物理的に分離した複数のコンデンサなどを電気的に接続しているものも含む。また、サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、クランクシャフト直動式に限らず、リンク方式やボールスクリュウ方式などでもよい。また、１台のサーボプレスに対して１つのモータがある例について説明しているが、これに限らず、１台のサーボプレスに対して複数のモータでスライドを昇降させるものでもよい。
【００５２】
２．次に、サーボプレスシステムの制御方法について説明する。
【００５３】
図４は、本発明の一実施形態に係るサーボプレスシステムの制御方法における変更前の個別モーションテーブルの例を示す図である。図５は、図４におけるエネルギ蓄積部の充電電圧の推移を予測したグラフである。図６は、本発明の一実施形態に係るサーボプレスシステムの制御方法における変更後の個別モーションテーブルの例を示す図である。図７は、図６におけるエネルギ蓄積部の充電電圧の推移を予測したグラフである。図８は、本発明の一実施の形態に係るサーボプレスシステムの制御方法のフローチャートである。
【００５４】
サーボプレスシステムの制御方法について、図１〜図３で説明したサーボプレスシステム１００を用いた例について説明する。
【００５５】
サーボプレスシステムの制御方法は、第１のサーボプレスの第１の加工領域が他のサーボプレスの加工領域と重複する場合、第１の加工領域における複数のサーボプレスのモータの消費電力がエネルギ蓄積部の許容供給電力を超えると判定すると、第１の加工領域におけるサーボプレスのモータの消費電力がエネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるように他のサーボプレスの少なくとも１以上の加工領域の加工開始時期を遅らせる。
【００５６】
図４において、個別モーションテーブルデータ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、サーボプレス１０ａ，１０ｂ，１０ｃ毎に個別指令生成部４２ａ，４２ｂ，４２ｃで予め設定された有限長の個別モーションテーブルデータである。個別モーションテーブルデータ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、横軸が基準時間Ｔ、縦軸がクランク角度であり、基準時間Ｔが同期するように統合されている。
【００５７】
個別モーションテーブルデータ５２Ａは、クランク角速度一定のモーションである。個別モーションテーブルデータ５２Ｂは、９０度〜２７０度間を振子動作するモーションである。個別モーションテーブルデータ５２Ｃは、下死点手前で減速し下死点通過後に再度加速するモーションである。なお、個別モーションテーブルデータ５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、２以上の同じモーションを含んでいてもよい。
【００５８】
個別モーションテーブルデータ５２Ａは、基準時刻Ｔ４においてクランク角度が下死点の手前の加工領域開始角度Ｐａに至ると、加工領域１０１ａに入り、プレス加工を開始する。そして、基準時刻Ｔ６で下死点に至り、加工領域１０１ａを脱してプレス加工を終了する。同様の工程を基準時刻Ｔに沿って繰り返す。個別モーションテーブルデータ５２Ｂは、基準時刻Ｔ１においてクランク角度が下死点の手前の加工領域開始角度Ｐｂに至ると、加工領域１０１ｂに入り、プレス加工を開始する。そして、基準時刻Ｔ２で下死点に至り、加工領域１０１ｂを脱してプレス加工を終了する。同様の工程を基準時刻Ｔに沿って繰り返す。個別モーションテーブルデータ５２Ｃは、基準時刻Ｔ３においてクランク角度が下死点の手前の加工領域開始角度Ｐｃに至ると、加工領域１０１ｃに入り、プレス加工を開始する。そして、基準時刻Ｔ６で下死点に至り、加工領域１０１ｃを脱してプレス加工を終了する。同様の工程を基準時刻Ｔに沿って繰り返す。
【００５９】
このとき、基準時刻Ｔ４〜Ｔ６の間において加工領域１０１ａ及び加工領域１０１ｃが重複する加工重複領域１０２ａが発生する。また、基準時刻Ｔ５〜Ｔ６の間では加工領域１０１ａ及び加工領域１０１ｃに加えてさらに加工領域１０１ｂも重複する。
【００６０】
図５に示すように、図４の個別モーションテーブルデータに基づいて、基準時間Ｔにおけるエネルギ蓄積部３０の充電電圧（Ｖ）の推移を予測した。加工重複領域１０２ａにおいて、エネルギ蓄積部３０の充電電圧（Ｖ）は、許容供給電力Ｖａを下回ることが予測されている。すなわち、重複した加工領域１０２ａにおける消費電力がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力Ｖａを超えることが予測されている。
【００６１】
そこで、図６に示すように、３つの個別モーションの内、最も早く加工領域に入る加工領域１０１ｃを優先し、他の重複する加工領域１０１ａ、１０１ｂの加工開始時期を遅らせるように個別モーションテーブルデータ５２Ａ、５２Ｂを変更する。
【００６２】
まず、個別モーションテーブルデータ５２Ａは、加工領域１０１ａの加工開始時期を基準時刻Ｔ４から基準時刻Ｔ６へ時間Ａだけ遅らせて個別モーションテーブルデータ５２ａ’に変更する。この変更によって、加工領域１０１ａと加工領域１０１ｃの重複は解消する。この変更によってもなお加工領域１０１ｃにおけるエネルギ蓄積部３０の充電電圧が許容供給電力Ｖａを下回ることが予測される場合には、さらに、個別モーションテーブルデータ５２Ｂの加工領域１０１ｂの加工開始時期を時間Ｂだけ遅らせて個別モーションテ
ーブルデータ５２ｂ’に変更する。個別モーションテーブルデータ５２ａ’、５２ｂ’の変更によって、基準時刻Ｔ９’において個別モーションテーブルデータ５２ｂ’、５２ｃ’の重複が発生するので、加工領域１０１ｃを時間Ｃだけ遅らせて個別モーションテーブルデータ５２ｃ’に変更する。
【００６３】
図６に示すように、変更後の個別モーションテーブルデータ５２ａ’〜５２ｃ’が基準時刻Ｔ４〜Ｔ８’の間における加工領域の重複を解消することで、図７に示すように、エネルギ蓄積部３０の充電電圧が許容供給電力Ｖａを下回る事態を解消できることが予測される。
【００６４】
ここでは、加工領域が重複しないように変更したが、これに限らず、エネルギ蓄積部３０の充電電圧が許容供給電力Ｖａを下回らない範囲で、加工領域が一部重複するように加工開始時期を遅らせてもよい。
【００６５】
図８に示すフローチャートに従って、サーボプレスシステムの制御方法について説明する。
【００６６】
この制御方法を実行する前に、予めサーボプレス１０ａ〜１０ｃの製品及び加工条件に従った個別モーションテーブルデータ５２Ａ〜５２Ｃを各々作成し、個別指令生成部４２ａ〜４２ｃのメモリに保存する。
【００６７】
基準時刻Ｔ＝０（ＳＴ１１）で統括指令生成部４１は個別指令生成部４２ａ〜４２ｃから個別モーションテーブルデータ５２Ａ〜５２Ｃを取得する（ＳＴ１２）。統括指令生成部４１は取得した個別モーションテーブルデータ５２Ａ〜５２Ｃを基準時間軸上に統合する。
【００６８】
基準時刻Ｔ＝０において、個別モーションテーブルデータ５２Ａ〜５２Ｃに加工領域の有無を判定する（ＳＴ１３）。例えば図４のように基準時刻Ｔ０〜Ｔ１まで加工領域がない場合には、基準時刻をＴ＝Ｔ＋１とする工程（ＳＴ１７）を繰り返す。
【００６９】
基準時刻Ｔ＝Ｔ４において、個別モーションテーブルデータ５２Ａ、５２Ｃに加工領域１０１ａ、１０１ｃがあると判定する（ＳＴ１３）と、加工領域が重複する加工重複領域の有無を判定する（ＳＴ１４）。加工重複領域１０２ａがあると判定すると、加工重複領域１０２ａにおける消費電力がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力Ｖａ（図５）を超えるかを判定する（ＳＴ１５）。
【００７０】
加工重複領域１０２ａにおける消費電力がエネルギ蓄積部３０の許容供給電力Ｖａを超える場合、重複する加工領域１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの内、後から加工領域に入るプレスの加工開始時期を、先に加工領域に入っているプレスが加工完了するまで遅らせるように速度調節した個別モーションテーブル５２ａ’〜５２ｃ’を作成する（ＳＴ１６）。このフローチャートを実行することで図６に示すような個別モーションデーブルデータ５２ａ’〜５２ｃ’が作成される。また、重複する複数の加工領域が同時に加工開始する場合には、予めいずれの個別モーションテーブルデータを優先させるかを定めておけばよい。
【００７１】
個別モーションテーブルデータ５２ａ’〜５２ｃ’は、制御部１１のメモリの容量及びＣＰＵの処理能力により有限であり、プレス加工の進行に先んじてプレス加工の個別モーションテーブルデータ５２ａ’〜５２ｃ’を作成し続ける。
【００７２】
このようにして作成された個別モーションデーブルデータ５２ａ’〜５２ｃ’に従って
サーボプレス１０ａ〜１０ｃを動作させれば、エネルギ蓄積部３０の許容供給電力Ｖａの範囲内でプレス加工を連続して行うことができる。
【００７３】
したがって、このようなサーボプレスシステムの制御方法によれば、サーボプレス毎に設けられていたコンデンサを１つのエネルギ蓄積部にまとめることができるため、導入コストが低く、設置面積の省スペース化を達成するサーボプレスシステムを提供することができる。また、このようなサーボプレスシステムの制御方法によれば、重複した加工領域があってもエネルギ蓄積部の許容供給電力の範囲内に収まるようにモータの消費電力を制御するため、エネルギ蓄積部の許容供給電力を低く抑えることができ、システム全体に効率の良い電力供給を可能とすることができる。
【００７４】
工程（ＳＴ１６）は、重複した加工領域１０２ａがエネルギ蓄積部３０の許容供給電力Ｖａの範囲内に収まるまで少なくとも１以上のサーボプレスの加工領域の加工開始時期を遅らせるように制御する。
【００７５】
また、例えば、工程（ＳＴ１６）は、重複した加工領域１０２ａがエネルギ蓄積部３０の許容供給電力Ｖａの範囲内に収まるまで１以上の個別モーションテーブル１０１Ａ〜１０１Ｃを加工領域の加工開始時期を遅らせた個別モーションテーブル１０１ａ’〜１０１ｃ’に変更するように制御することができる。このようにすることで、サーボプレス毎に設定された個別モーションテーブルを予め変更してから実際のプレス加工を行うことができる。そのため、このような制御方法によれば、モータの消費電力が許容供給電力を超えないようにより確実にサーボプレスの消費電力を調整することができ、効率のよい電力供給を可能とすることができる。
【００７６】
図６において、個別モーションテーブルを変更する工程は、加工領域の手前におけるモータ４の回転速度を下げて、個別モーションテーブルの加工領域の加工開始時期を遅らせるように変更する。このようにすることで、優先される加工領域１０１ｃにおけるプレス加工に影響を与えることなく、サーボプレスシステムの消費電力を調整することができる。
【００７７】
また、加工領域の重複を解消するために、本実施の形態においては、加工領域の開始時期の直前に時間Ａ及び時間Ｂを設定したが、これに限らず、加工領域の開始時期を遅くするために、加工領域以外のモーションを変更することができる。
【００７８】
統括指令生成部４１は、本発明の制御部１１により各サーボプレスの加工領域（電力消費が大きくなる区間）が認識できるため、長い時間加圧領域１０１ａ〜１０１ｃが続く場合は、エネルギ蓄積部３０における十分なエネルギ蓄積量を確保するため、充電電圧指令５１の充電開始電圧の設定を高く出力するように制御してもよい。また、しばらく加圧領域１０１ａ〜１０１ｃが連続しない場合や、スライド速度の減速による電力回生が予測できる場合は、充電電圧指令５１の充電開始電圧の設定を低くまたは停止させるように制御してもよい。その結果、サーボプレスシステム１００全体のエネルギロスの低下を期待できる。
なお、上記のように本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。
【符号の説明】
【００７９】
１  スライド、２  コネクティングロッド、３  クランク軸、４  サーボモータ、５  位置検出器、１０ａ  サーボプレス、１０ｂ  サーボプレス、１０ｃ  サーボプレス、１１  制御部、１２  交流電源、２０ａ  インバータ部、２０ｂ  インバータ部、２０ｃ  
インバータ部、３０  エネルギ蓄積部、３１  コンバータ部、３２  コンデンサ、４０  指令生成部、４１  統括指令生成部、４２ａ  個別指令生成部、４２ｂ  個別指令生成部、４２ｃ  個別指令生成部、４３  モーションテーブル変更部、４４  位置制御部、４６
速度制御部、４８  微分器、５０  制御回路、５１  充電電圧指令、５２ａ〜５２ｃ、５２Ａ〜５２Ｃ、５２ａ’〜５２ｃ’  個別モーションテーブルデータ、５３  角度指令、５４ａ〜５４ｃ  トルク指令、５５  速度指令、５６  回転角度データ、６０  電力供給回路、１００  サーボプレスシステム、１０１ａ〜１０１ｃ  加工領域、１０２ａ〜１０２ｃ  加工重複領域、Ａ〜Ｃ  遅延時間、Ｐａ〜Ｐｃ  加圧領域判定角度
【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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