(57)【要約】【課題】従来の機械プレスと同様のストローク数（ＳＰＭ）の調整と、「主駆動軸の軸角度−スライド位置」の関係を基に、模擬目標となる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができるサーボプレスとその運転制御方法を提供する。【解決手段】サーボモータで主駆動軸を回転駆動するサーボプレスとその運転制御方法。目標機械プレスの目標スライドモーション１を入力する入力ステップＳ１と、目標スライドモーションからこれを模擬するサーボプレスのサーボスライドモーション５を演算する演算ステップＳ２と、サーボスライドモーションに基づきサーボプレスを運転制御する運転制御ステップＳ３とを有する。【選択図】図２
2008183595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータで主駆動軸を回転駆動するサーボプレスの運転制御方法であって、
模擬目標の機械プレスの目標スライドモーションを入力する入力ステップと、
前記目標スライドモーションからこれを模擬する前記サーボプレスのサーボスライドモーションを演算する演算ステップと、
前記サーボスライドモーションに基づき前記サーボプレスを運転制御する運転制御ステップとを有する、ことを特徴とするサーボプレスの運転制御方法。
【請求項２】
前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルである、ことを特徴とする請求項１に記載のサーボプレスの運転制御方法。
【請求項３】
前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とプレス速度との関係を示す目標速度プロファイルである、ことを特徴とする請求項１に記載のサーボプレスの運転制御方法。
【請求項４】
前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記サーボプレスのサーボ軸角度とスライド位置との関係を示すサーボ位置プロファイルとから、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度を前記サーボプレスのサーボ軸角度に変換する角度変換テーブルを予め設定し、
前記演算ステップにおいて、角度変換テーブルを用いて、目標位置プロファイルからサーボ位置プロファイルを演算する、ことを特徴とする請求項２に記載のサーボプレスの運転制御方法。
【請求項５】
前記模擬目標の機械プレス及び／又はサーボプレスは、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、又はナックルプレスである、ことを特徴とする請求項１に記載のサーボプレスの運転制御方法。
【請求項６】
前記模擬目標の機械プレスは、クランクプレスであり、前記機械プレスの主駆動軸はクランク軸である、ことを特徴とする請求項１に記載のサーボプレスの運転制御方法。
【請求項７】
主駆動軸を回転駆動するサーボモータとサーボ制御装置を備え、該サーボ制御装置は、プレス制御装置からの運転要求指令に基づき、主駆動軸の軸角度の目標値を生成し、この目標値とフィードバック値との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行い、サーボ制御装置の制御出力はモータドライブへ出力され、モータドライブでこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータを回転駆動するサーボプレスであって、
前記サーボ制御装置は、模擬目標の機械プレスの目標スライドモーションを入力する入力ステップと、
前記目標スライドモーションからこれを模擬する前記サーボプレスのサーボスライドモーションを演算する演算ステップと、
前記サーボスライドモーションに基づき前記サーボプレスを運転制御する運転制御ステップとを有する、ことを特徴とするサーボプレス。
【請求項８】
前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルである、ことを特徴とする請求項７に記載のサーボプレス。
【請求項９】
前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とプレス速度との関係を示す目標速度プロファイルである、ことを特徴とする請求項７に記載のサーボプレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボプレスによりこれと異なる機械プレスのスライドモーションを模擬するサーボプレスとその運転制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この出願において、「機械プレス」とは１回のプレス工程（ストローク）において同一方向に１回転駆動される主駆動軸と、この主駆動軸の回転をスライド（これに金型が取り付けられる）の往復運動に変換する機構（往復動変換機構）とを有する装置をいう。
【０００３】
かかる機械プレスは、その駆動機構の相違から、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、ナックルプレスなどに大別される。
【０００４】
従来は、駆動軸にフライホイールを備え、フライホイールの慣性力で駆動軸を一定の回転速度に維持する機械プレス（フライホイール駆動式の機械プレス）が主流であった。この場合、機械プレスの速度は、１分当りのストローク数（ＳＰＭ：Ｓｔｒｏｋｅ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）で示され、金型の成形性（しわや割れの発生の有無）に合わせてストローク数（ＳＰＭ）を調整することが、現場では日常的に行なわれていた。
【０００５】
一方、近年、サーボモータの大型化と制御用ＣＰＵの能力向上により、サーボモータで駆動軸を回転駆動するサーボモータ駆動方式の機械プレス（以下、「サーボプレス」と呼ぶ）が登場してきている。このサーボプレスは、従来のフライホイールがなく、かつ大型のサーボモータを備えているので、駆動軸及びこれに連動するスライドの位置及び速度を自由に変化させることができる。
以下、スライドの位置及び速度の変化を「スライドモーション」と呼ぶ。
【０００６】
フライホイール駆動式の機械プレスでは、駆動軸とスライドの関係が機械的に定まっているため、スライドモーションを変更することは不可能であり、フライホイールの回転速度の設定値を変更することにより、ストローク数（ＳＰＭ）のみを調整可能である。
これに対し、サーボプレスでは、サーボモータによりスライドの位置及び速度を自由に変化させることができるため、スライドモーションの設定手段として、種々の手段が提案されている（例えば、特許文献１，２）。
【０００７】
特許文献１の手段は、サーボモータによりスライドを駆動するサーボプレスにおいて、図８に示すように、機械式プレスと同様のクランク角度のイメージでスライド位置の設定や表示を可能とし、またスライド位置と外部周辺装置との同期をとりながらの運転を可能とすることを目的とし、運転のためのデータを設定する際に、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定し、設定した仮想クランク角度とそれに対応するスライド位置とを表示するものである。
【０００８】
特許文献２の「プレス機械」は、クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械において、クランク軸をこれに直接またはギアを介して間接に連結されたモータの回転制御により回転可能に構成し、指定された加工領域用情報を利用してスライドの加工領域内での加工用モーションパターンを作成可能かつ非加工領域内での非加工用モーションパターンを非加工領域を最短時間で通過できるように自動作成可能に形成され、加工領域内でのスライドモーションが作成された加工用モーションパターン（図９）に従いかつ非加工領域内でのスライドモーションが自動作成された非加工用モーションパターンに従ってプレス運転可能に形成されているものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−５８１５２号公報、「サーボプレスのスライド位置の設定方法と表示方法、及び外部周辺装置との同期方法、及びその制御装置」
【特許文献２】特開２００４−１０１６号公報、「プレス機械」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、駆動軸にフライホイールがなく、かつ大型のサーボモータを備えているサーボプレスは、駆動軸及びこれに連動するスライドの位置及び速度を自由に変化させることができる利点を有する。
従って、この利点を生かして、任意のスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転することが可能となる。特に、種々の特性の機械プレス（例えば従来のフライホイール駆動式の機械プレス）のスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることが可能である。
【００１１】
しかし、任意のスライドモーションをサーボプレスで模擬しようとする場合、「時間―スライド位置」方式のモーションの与え方は、従来の機械プレスで用いられてきたストローク数（ＳＰＭ）の調整とはマッチせず、現場の操作員にはわかり難いという問題点があった。
従来の機械プレスになれた操作員には「クランク軸の角度−スライド位置」の関係が固定という概念が一般的であり、「スライド位置」を時間軸に対して自由に設定するモーション設定方法はなじみ難い。
また、異なる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬しようとする場合には、特許文献１の手段により、スライド位置を仮想クランク角度に換算して設定する場合でも、模擬目標となる機械プレスとこれを模擬するサーボプレスとの関連付けが困難である問題点がある。
同様に、特許文献２の「プレス機械」のように、クランク角度とスライド位置の関係を示す加工用モーションパターンを用いた場合でも、模擬目標となる機械プレスとこれを模擬するサーボプレスとの関連付けが困難である。
【００１２】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、従来の機械プレスと同様のストローク数（ＳＰＭ）の調整と、「主駆動軸の軸角度−スライド位置」の関係を基に、模擬目標となる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができるサーボプレスとその運転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】
【００１３】
本発明によれば、サーボモータで主駆動軸を回転駆動するサーボプレスの運転制御方法であって、
模擬目標の機械プレスの目標スライドモーションを入力する入力ステップと、
前記目標スライドモーションからこれを模擬する前記サーボプレスのサーボスライドモーションを演算する演算ステップと、
前記サーボスライドモーションに基づき前記サーボプレスを運転制御する運転制御ステップとを有する、ことを特徴とするサーボプレスの運転制御方法が提供される。
【００１４】
本発明の好ましい第１実施形態によれば、前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルである。
また、別の好ましい第２実施形態によれば、前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記主駆動軸の目標軸角度とプレス速度との関係を示す目標速度プロファイルである。
【００１５】
また、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記サーボプレスのサーボ軸角度とスライド位置との関係を示すサーボ位置プロファイルとから、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度を前記サーボプレスのサーボ軸角度に変換する角度変換テーブルを予め設定し、
前記演算ステップにおいて、角度変換テーブルを用いて、目標位置プロファイルからサーボ位置プロファイルを演算する。
【００１６】
また、前記模擬目標の機械プレス及び／又はサーボプレスは、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、又はナックルプレスである。
【００１７】
また、前記模擬目標の機械プレスは、クランクプレスであり、前記機械プレスの主駆動軸はクランク軸である、ことが好ましい。
【００１８】
また、本発明によれば、主駆動軸を回転駆動するサーボモータとサーボ制御装置を備え、該サーボ制御装置は、プレス制御装置からの運転要求指令に基づき、主駆動軸の軸角度の目標値を生成し、この目標値とフィードバック値との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行い、サーボ制御装置の制御出力はモータドライブへ出力され、モータドライブでこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータを回転駆動するサーボプレスであって、
前記サーボ制御装置は、模擬目標の機械プレスの目標スライドモーションを入力する入力ステップと、
前記目標スライドモーションからこれを模擬する前記サーボプレスのサーボスライドモーションを演算する演算ステップと、
前記サーボスライドモーションに基づき前記サーボプレスを運転制御する運転制御ステップとを有する、ことを特徴とするサーボプレスが提供される。
【００１９】
本発明の好ましい第１実施形態によれば、前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルである。
【００２０】
また、別の好ましい第２実施形態によれば、前記目標スライドモーションは、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、前記機械プレスの主駆動軸の目標軸角度とプレス速度との関係を示す目標速度プロファイルである。
【発明の効果】
【００２１】
上記本発明の方法によれば、演算ステップにおいて機械プレスの目標スライドモーションからサーボプレスのサーボスライドモーションを演算し、得られたサーボスライドモーションに基づきサーボプレスを運転制御するので、模擬目標となる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができる。
【００２２】
上記本発明の第１の実施形態によれば、演算ステップにおいて機械プレスの目標スライドモーションからサーボプレスのサーボスライドモーションを演算し、得られたサーボスライドモーションに基づきサーボプレスを運転制御するので、模擬目標となる機械プレスのスライドモーションをサーボプレスで模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができる。
また、第２の実施形態によれば、模擬目標である機械プレスの主駆動軸の軸角度とスライド位置との関係を示す目標位置プロファイルと、その主駆動軸の軸角度と軸目標速度との関係を示す目標速度プロファイルとを目標スライドモーションとすることにより、従来の機械プレスのモーションを模擬したまま、ストローク数（ＳＰＭ）を基準とした速度の調整が可能となり、従来の機械プレスになれた操作員であってもサーボプレスのスライドモーション設定を容易に設定することができる。
【００２３】
特に、模擬目標である機械プレスが特殊な機構を有し（例えば、加工性に優れたリンクプレスである場合）、サーボプレスが通常のクランクプレスである場合でも、機械プレスの主駆動軸の目標軸角度をサーボプレスのサーボ軸角度に変換することで、機構はクランクプレスのままで、加工性に優れたリンクプレスの目標スライドモーションを実現することができる。
【００２４】
同様に、機械プレスの主駆動軸の目標軸角度をサーボプレスのサーボ軸角度に変換することにより、１台のサーボプレスで複数のスライドモーションを実現でき、複数の機械プレスを模擬したダイトライを単一のサーボプレスで行うことができる。
【００２５】
また、目標速度プロファイルの設定変更により、成形性（しわや割れの発生の有無）に直接関係する主駆動軸の角度範囲（すなわちスライドの下死点前）では機械プレスと同じ速度に減速し、その他の範囲で増速するなど、金型の成形性を維持したまま生産速度を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２７】
図１（Ａ）は、本発明によるサーボプレスの構成図である。
この図において、１１ａはフレーム、１１ｂはベッド、１２はサーボモータ、１３はピニオン、１４はメインギア、１５はクランク軸、１６はクランク部、１７はコネクチングロッド、１８はスライド、１９はボルスタである。
【００２８】
この例において、本発明のサーボプレス１０は、サーボモータ１２でクランク軸１５を回転駆動するクランクプレスである。なお、本発明において、サーボプレスはクランクプレスに限定されず、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、又はナックルプレスであってもよい。
なお、この出願において、「主駆動軸」とは、１回のプレス工程（ストローク）において同一方向に１回転駆動される駆動軸を意味し、この例ではクランク軸１５が該当する。
【００２９】
図１（Ａ）において、サーボプレス１０は、従来のフライホイールを備えず、サーボモータ１２により、ピニオン１３を介してメインギア１４を駆動する。また、メインギア１４にクランク軸１５（主駆動軸）が接続されており、クランク軸１５の回転運動をクランク部１６によりコネクチングロッド１７を介してスライド１８の往復運動に変換している。
従って、サーボモータ１２の回転位置（角度）を制御することにより、クランク軸１５の軸角度を制御し、スライド１８の位置を制御することができる。
【００３０】
図１（Ａ）において、２１はサーボモータのエンコーダ、２２はクランク軸のエンコーダ、２３はモータドライブ、２４はサーボ制御装置、２６はプレス制御装置（プレスＰＬＣ）である。
サーボ制御装置２４は、プレス制御装置２６からの運転要求指令に基づき、クランク軸１５の軸角度の目標値を生成し、この目標値とフィードバック値（各モータのエンコーダ値、またはクランク軸エンコーダ値）との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行う。
また、サーボ制御装置２４の制御出力はモータドライブ２３へ出力され、モータドライブ２３ではこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータ１２を回転駆動するようになっている。
【００３１】
図１（Ｂ）は、サーボプレス１０の駆動機構の模式図である。
この図において、クランク部１６の上端からの回転角度（以下、「主駆動軸の軸角度」という）をθ、クランク部１６の偏心量（クランク軸１５からの距離）をｄ１、コネクチングロッド１７の連結部間の長さをｄ２、スライド１８の下死点からの上昇量をｙとする。
この場合、主駆動軸（クランク軸１５）を同一方向に回転駆動することにより、スライド１８をスライド１８の下死点から上死点までクランク部１６の偏心量ｄ１の２倍のストロークで往復運動させることができる。
【００３２】
図２は、本発明の第１実施形態の方法を示す制御フロー図である。本発明の第１実施形態の方法は、模擬目標の機械プレスの目標スライドモーション１を上述したサーボプレス１０で模擬する運転制御方法である。
【００３３】
模擬目標の機械プレス（以下、「目標機械プレス」と呼ぶ）は、１回のプレス工程（ストローク）において同一方向に１回転駆動される主駆動軸と、この主駆動軸の回転をスライド（これに金型が取り付けられる）の往復運動に変換する機構（往復動変換機構）とを有する。
この目標機械プレスは、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、又はナックルプレスのいずれでもよい。例えば、クランクプレスの場合、目標機械プレスの主駆動軸は、クランク軸である。
また、目標機械プレスは、予め構造、寸法等が特定されており、その主駆動軸の軸角度（以下、「目標軸角度」と呼ぶ）と目標機械プレスのスライド位置との関係は予め決まっているものとする。
【００３４】
図２において、本発明の方法は、入力ステップＳ１、角度変換ステップＳ２、及び運転制御ステップＳ３の３ステップからなる。
【００３５】
入力ステップＳ１では、模擬目標プレスの目標スライドモーション１をサーボ制御装置２４又はプレス制御装置２６に入力する。本発明の第１実施形態の場合、この目標スライドモーション１は、目標位置プロファイル２と目標速度（一定速度）Ｓ０からなる。
なお、目標スライドモーション１は、目標位置プロファイル２のみであってもよい。
【００３６】
目標位置プロファイル２は、模擬目標プレスにおける目標軸角度αとスライド位置ｙとの関係を示すものである。
図４（Ａ）は、目標位置プロファイル２の一例である。この図において、横軸は模擬目標プレスの目標軸角度α、縦軸は模擬目標プレスのスライド位置ｙである。
【００３７】
角度変換ステップＳ２では、目標スライドモーション１とサーボスライドモーション５から、角度変換テーブル４を求め、目標スライドモーションを模擬するサーボプレス１０のサーボ軸角度θを出力する。
【００３８】
サーボスライドモーション５はサーボ位置プロファイル６からなる。
サーボ位置プロファイル６は、サーボプレス１０におけるサーボ軸角度θとスライド位置ｙとの関係を示すものであり、図４（Ｂ）はサーボ位置プロファイル６の一例である。
【００３９】
角度変換テーブル４は、図４において、目標機械プレスの目標軸角度αをサーボプレス１０のサーボ軸角度θに変換する変換テーブルである。
この角度変換テーブル４は、目標機械プレスの目標位置プロファイル２と、サーボプレスのサーボ位置プロファイルとから予め設定しておく。サーボ位置プロファイルはサーボプレスの設計値又は実験値から求めることができる。
【００４０】
図４は、角度変換ステップＳ２において、目標位置プロファイル２からサーボ位置プロファイル６を演算する手段を模式的に示す図であり、表１はこの設定方法を模式的に示している。
【００４１】
【表１】
2008183595.tif 000003
【００４２】
表１において、目標機械プレスの目標位置プロファイル２から、模擬目標プレスにおける目標軸角度αとスライド位置ｙとの関係（表の左欄と中間欄の関係）が決まる。
また、同様に、サーボプレスのサーボ位置プロファイルから、サーボ軸角度θとスライド位置ｙとの関係（表の右欄と中間欄の関係）が決まる。
従って、同一のスライド位置ｙを得るための角度変換テーブル４は、この表における左欄と右欄の関係となる。
この関係は表形式のテーブルに限定されず、制御装置（サーボ制御装置２４又はプレス制御装置２６）の記憶装置に記憶してもよい。
【００４３】
本発明の第１実施形態の場合、模擬目標プレス速度をＳ０の一定値としている。これを積分すると一定速で回転する目標軸角度αが得られ、このαに対応するサーボ軸角度θを角度変換テーブル４から読み出す。
なお、目標プレス速度Ｓ０は後述する第２実施形態との区別のため、便宜上一定速として扱っているが、サーボプレスの生産速度を捜査員が変更する場合は、Ｓ０を別の値に変更しても良く、プレス装置の運転速度を制限するものではない。
【００４４】
運転制御ステップＳ３では、サーボ軸角度θに基づきサーボプレス１０を運転制御する。
すなわち、サーボ制御装置２４は、プレス制御装置２６からの運転要求指令に基づき、サーボプレスのサーボ軸角度θの目標値を生成し、運転制御ステップＳ３において、この目標値とフィードバック値（各モータのエンコーダ値、またはクランク軸エンコーダ値）との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行なう。
また、サーボ制御装置２４の制御出力はモータドライブ２３へ出力され、モータドライブ２３ではこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータ１２を回転駆動する。
【００４５】
以下、本発明の第１実施形態の具体例を、１点クランクプレス機構をもったサーボプレスを例に説明する。なお、以下の例では主駆動軸はクランク軸であり、軸角度はクランク軸角度である。
模擬目標の機械プレス（目標機械プレス）の目標速度はＳ０の一定値でスライドモーションは目標位置プロファイル２として目標スライドモーション１に定義されている。
【００４６】
目標速度が一定の場合は、クランク軸角度目標値（目標角度α）は、上死点ＡＳと目標速度Ｓ０から数１の式（１）で表される。
【００４７】
【数１】
2008183595.tif 000004
【００４８】
目標機械プレスの目標軸角度αは、上述した角度変換テーブル４によって、サーボプレス１０のサーボ軸角度θに変換される。このサーボ軸角度θがサーボプレスの制御系の目標値となる。
目標機械プレスの目標軸角度αからサーボプレスのサーボ軸角度θを求めるための角度変換テーブル４は図４のように求める。
図４（Ａ）の目標位置プロファイル２は、サーボプレスに模擬させたい目標機械プレスのスライドモーションとなる。図４（Ｂ）のサーボ位置プロファイル６はサーボプレスのスライド駆動機構が元々もっているモーション特性の逆関数となる。
【００４９】
例えば、サーボプレスのスライド駆動機構がクランクプレス機構である場合に、４節リンク機構の動作を模擬させたい場合などに同様の角度変換テーブルを用いることができる。
【００５０】
従来技術（図９）では、特定の角度区間の速度は調整できるが、クランクプレスの機構で、リンクプレスの動きを実現するような任意のモーション制御は実現できない。これに対し、角度変換テーブル４を利用することで、これが可能となる。
これにより、旧式の機械プレスをサーボプレスに置き換える場合や、金型メーカーが客先の機械プレスに合わせて、テスト用プレスのモーションを変更したい場合などにも、柔軟に対応できる。
なお上述の例では、クランクプレス機構で、リンクプレス機構のモーションを実現する例をあげたが、無論、この逆の動作も可能であり、任意の機構と任意のモーションの組み合わせが可能である。
【００５１】
図４において、表１の角度変換テーブルを求める際は、まず、模擬したいスライドモーションのクランク軸角度をａ１、ａ２、ａ３、…と、ΔＡずつ変化させて、そのときのスライド位置ｙ１、ｙ２、ｙ３、…を求める。これは目標位置プロファイル２に対応する。
次にサーボプレスのスライド機構のスライドモーションの逆関数から、スライド位置ｙ１、ｙ２、ｙ３、…に対応するクランク軸角度位置θ１、θ２、θ３、…を求める。これはサーボ位置プロファイル６に対応する。これにより、ａ１、ａ２、ａ３、…とθ１、θ２、θ３、…の対応が求まるので、これを角度変換テーブルとする。
これらの演算は、サーボ制御装置の外部でオフラインデータとして行い、結果の角度変換テーブルだけを、サーボ制御装置２４に与えても良い。
【００５２】
（角度モーション作成の具体例）
角度変換テーブル作成の具体例を更に詳細に説明する。
図１（Ｂ）に示したクランク式のサーボプレスにおいて、クランク角度θとストロークｙとの関係式は数２の式（２．１）〜（２．３）のようになる。
ここでｄ１はクランク軸の偏心量、ｄ２はコネクチングロッドの長さである。
【００５３】
【数２】
2008183595.tif 000005
【００５４】
サーボプレスのクランク機構の寸法値がｄ１＝３００［ｍｍ］、ｄ２＝１１００［ｍｍ］であり、サーボプレスに模擬させたい別のプレス装置のクランク機構の寸法値が、ｄ１＝３００［ｍｍ］、ｄ２＝８００［ｍｍ］であった場合、プレスのストローク量はどちらも２×３００＝６００ｍｍであるが、クランク角度に対する動きは図７のようにずれが生じる。
【００５５】
この図において、実線がサーボプレス１０のクランク機構の動き、点線が模擬させたい目標機械プレスのクランク機構の動きである。
【００５６】
以上の関係から、目標位置プロファイル２とサーボ位置プロファイル６は以下のように求まる。
（目標位置プロファイル）
模擬させたいプレスの特性値、ｄ１’＝３００［ｍｍ］、ｄ２’＝８００［ｍｍ］と、クランク角度目標値αを数３の式（３．１）に代入してストローク量ｙを求める。
クランク軸角度目標値αをａ１、ａ２、ａ３、…と、ΔＡずつ変化させて、対応するストローク量ｙ１、ｙ２、ｙ３、…を求めると、目標位置プロファイル２が求まる。
（サーボ位置プロファイル）
サーボプレスの特性値、ｄ１＝３００［ｍｍ］、ｄ２＝１１００［ｍｍ］と、ステップ１で求めたストローク量ｙを数３の式（３．２）に代入して、ストロークｙに対応するサーボプレスの補正クランク角度目標値θを求める。
ストローク量ｙ１、ｙ２、ｙ３、…と変化させて、対応するサーボ軸角度目標値θ１、θ２、θ３、…を求めると、サーボ位置プロファイル６が求まる。
【００５７】
【数３】
2008183595.tif 000006
【００５８】
なお、クランク機構では、式（３．１）から式（３．２）の逆関数が容易に導出できるが、４節リンク機構や６節リンク機構ではクランク角度とストローク量の関係式が複雑になり、逆関数を導出することが容易ではない。
その場合、ステップ２では、ニュートン法などの数値演算により、ストロークｙに対応する補正クランク角度目標値を求めるように変更する。
更に、「角度モーション」を求める場合は、上記クランク角度目標値を０°〜３６０°まで、角度刻みで変化させ、対応する補正クランク角度目標値を求めてやればよい。
【００５９】
図３は、本発明の第２実施形態の方法を示す制御フロー図である。
【００６０】
図３において、本発明の方法は、入力ステップＳ１、角度変換ステップＳ２、演算ステップＳ４、及び運転制御ステップＳ３の４ステップからなる。
【００６１】
入力ステップＳ１では、模擬目標プレスの目標スライドモーション１をサーボ制御装置２４又はプレス制御装置２６に入力する。本発明の第２実施形態の場合、この目標スライドモーション１は、目標位置プロファイル２と目標速度プロファイル３からなる。
【００６２】
目標位置プロファイル２は、模擬目標プレスにおける目標軸角度αとスライド位置ｙとの関係を示すものである。
図４（Ａ）は、目標位置プロファイル２の一例である。この図において、横軸は模擬目標プレスの目標軸角度α、縦軸は模擬目標プレスのスライド位置ｙである。
【００６３】
角度変換ステップＳ２では、目標スライドモーション１とサイドスライドモーション５から、角度変換テーブル４を求め、目標スライドモーションを模擬するサーボプレス１０のサーボ軸角度θを出力する。
【００６４】
サーボスライドモーションは５はサーボ位置プロファイル６からなる。
サーボ位置プロファイル６は、サーボプレス１０におけるサーボ軸角度θとスライド位置ｙとの関係を示すものであり、図４（Ｂ）はサーボ位置プロファイル６の一例である。
【００６５】
角度変換テーブル４は、図４において、目標機械プレスの目標軸角度αをサーボプレス１０のサーボ軸角度θに変換する変換テーブルである。
この角度変換テーブル４は、目標機械プレスの目標位置プロファイル２と、サーボプレスのサーボ位置プロファイルとから予め設定しておく。サーボ位置プロファイルはサーボプレスの設計値又は実験値から求めることができる。
【００６６】
図４は、角度変換ステップＳ２において、目標位置プロファイル２からサーボ位置プロファイル６を演算する手段を模式的に示す図であり、上述した表１はこの設定方法を模式的に示している。
【００６７】
表１において、目標機械プレスの目標位置プロファイル２から、模擬目標プレスにおける目標軸角度αとスライド位置ｙとの関係（表の左欄と中間欄の関係）が決まる。
また、同様に、サーボプレスのサーボ位置プロファイルから、サーボ軸角度θとスライド位置ｙとの関係（表の右欄と中間欄の関係）が決まる。
従って、同一のスライド位置ｙを得るための角度変換テーブル４は、この表における左欄と右欄の関係となる。
この関係は表形式のテーブルに限定されず、制御装置（サーボ制御装置２４又はプレス制御装置２６）の記憶装置に記憶してもよい。
【００６８】
本発明の第２実施形態の場合、模擬目標プレスの速度は目標速度プロファイル３で定義される。目標速度プロファイル３は、模擬目標プレスにおける目標軸角度αと１分当りのストローク数（ＳＰＭ）との関係を示すものである。図５は目標プロファイル３の一例である。この図において、横軸は模擬目標プレスの目標軸角度α、縦軸は模擬目標プレスの速度（ＳＰＭ）である。
演算ステップＳ４では、目標角度αの連続性が保たれるように目標速度プロファイル３の区間ごとび速度を時間積分し、目標角度αとして出力する。
このαに対するサーボ軸角度θを角度変換テーブル４から読み出す。
【００６９】
運転制御ステップＳ３では、サーボ軸角度θに基づきサーボプレス１０を運転制御する。
すなわち、サーボ制御装置２４は、プレス制御装置２６からの運転要求指令に基づき、サーボプレスのサーボ軸角度θの目標値を生成し、運転制御ステップＳ３において、この目標値とフィードバック値（各モータのエンコーダ値、またはクランク軸エンコーダ値）との偏差が最小になるようにフィードバック制御を行なう。
また、サーボ制御装置２４の制御出力はモータドライブ２３へ出力され、モータドライブ２３ではこの指令値に基づき、モータ駆動電流を発生させ、サーボモータ１２を回転駆動する。
【００７０】
以下、本発明の第２実施形態の具体例を、１点クランクプレス機構をもったサーボプレスを例に説明する。なお、以下の例では主駆動軸はクランク軸であり、軸角度はクランク軸角度である。
模擬目標の機械プレス（目標機械プレス）の「目標速度プロファイル３」は図５に示すように、クランク軸角度（目標軸角度α）の区間毎の速度目標値を定義したものである。
【００７１】
図５では、クランク軸角度（目標軸角度α）の１サイクルを５区間に分割して、速度目標を定義している。
この例において、区間１は上死点ＡｓからＡ１までの角度区間の間を、一定の速度目標値Ｓ１で運転する。区間２は速度の遷移区間で、速度目標値Ｓ１→Ｓ２を、Ａ１からＡ２の角度区間で遷移する。区間３はＡ２からＡ３までの角度区間の間を、一定の速度目標値Ｓ２で運転する。区間４は速度の遷移区間で、速度目標値Ｓ２→Ｓ１を、Ａ３→Ａ４の角度区間で遷移する。区間５はＡ４から上死点Ａｓまでの角度区間の間を、一定の速度目標値Ｓ１で運転する。
【００７２】
これは例えば、区間３はスライドに取り付けられた上型と、ボルスタに取り付けられた下型が接触する角度区間であり、区間１と区間５はクランク軸が上死点を通過する角度区間である。このような速度目標値を設定することにより、金型が接触する区間では速度を落として、成型性を高め、スライドが上昇する区間では速度を上げて、生産性を向上させるという連続運転が可能となる。
【００７３】
目標速度プロファイル３からクランク軸角度目標値を生成する方法は、それぞれの区間での速度目標値を時間積分することによって、出力式が得られる。
すなわち、区間１のクランク軸角度目標値（目標軸角度α）は、数４の式（４．１）で表される。ここでｔは上死点からの経過時間である。
また、区間２のクランク軸角度目標値（目標軸角度α）は、数４の式（４．２）で表される。ここでｔ１は区間１と区間２の境界に相当する時刻である。
また、区間３のクランク軸角度目標値（目標軸角度α）は、数４の式（４．３）で表される。ここでｔ２は区間２と区間３の境界に相当する時刻である。
また、区間４のクランク軸角度目標値（目標軸角度α）は、数４の式（４．４）で表される。ここでｔ３は区間３と区間４の境界に相当する時刻である。
さらに、区間５のクランク軸角度目標値（目標軸角度α）は、数４の式（４．５）で表される。ここでｔ４は区間４と区間５の境界に相当する時刻である。
【００７４】
【数４】
2008183595.tif 000007
【００７５】
なお、図５では速度遷移区間の速度変化を台形速度（等加速度）としたが、これをＳ字曲線やカム曲線のような積分可能な曲線（シグモイド曲線）にしても、同様の方法でクランク軸角度目標値を導出可能である。
【００７６】
（クランク角度の目標値演算の具体例）
クランク軸角度目標演算（演算ステップＳ４）の具体例を更に詳細に説明する。
【００７７】
図５に示したような目標速度プロファイル３から模擬プレスのクランク軸角度αを計算する方法を説明する。
（ステップ１）
区間１、区間３、区間５の等速運転区間を通過するのに必要な時間ｔ１’、ｔ３’、ｔ５’は数５の式（５．１）〜（５．３）より求まる。
【００７８】
区間２、区間４の等加速度運転区間を通過するのに必要な時間ｔ２’、ｔ４’は数５の式（６．１）〜（６．２）より求まる。
【００７９】
【数５】
2008183595.tif 000008
【００８０】
（ステップ２）
ステップ１の結果から、各区間の境界を通過する時間を以下のように求める。
区間１のスタート時刻を０とする。
区間１と区間２の境界を通過する時刻：ｔ１は、数６の式（７．１）で求める。
区間２と区間３の境界を通過する時刻：ｔ２は、数６の式（７．２）で求める。
区間３と区間４の境界を通過する時刻：ｔ３は、数６の式（７．３）で求める。
区間４と区間５の境界を通過する時刻：ｔ４は、数６の式（７．４）で求める。
区間５の最後（上死点に戻る）の時刻：ｔ５は、数６の式（７．５）で求める。
【００８１】
【数６】
2008183595.tif 000009
【００８２】
（ステップ３）
０からｔ５までカウントアップするクロックカウンタの出力は、上述した数１の式（１）〜（５）に当てはめ、クランク軸角度目標値を演算する。
【００８３】
（４）ステップ４
クロックカウンタの出力がｔ５に達したら、０にリセットし、再度ステップ３から実行する。
【００８４】
目標機械プレスの目標軸角度αは、上述した角度変換テーブル４によって、サーボプレス１０のサーボ軸角度θに変換される。このサーボ軸角度θがサーボプレスの制御系の目標値となる。
目標機械プレスの目標軸角度αからサーボプレスのサーボ軸角度θを求めるための角度変換テーブル４は図４のように求める。
図４（Ａ）の目標位置プロファイル２は、サーボプレスに模擬させたい目標機械プレスのスライドモーションとなる。図４（Ｂ）のサーボ位置プロファイル６はサーボプレスのスライド駆動機構が元々もっているモーション特性の逆関数となる。
【００８５】
例えば、サーボプレスのスライド駆動機構がクランクプレス機構である場合に、４節リンク機構の動作を模擬させたい場合などに同様の角度変換テーブルを用いることができる。
【００８６】
従来技術（図９）では、特定の角度区間の速度は調整できるが、クランクプレスの機構で、リンクプレスの動きを実現するような任意のモーション制御は実現できない。  これに対し、角度変換テーブル４を利用することで、これが可能となる。
これにより、旧式の機械プレスをサーボプレスに置き換える場合や、金型メーカーが客先の機械プレスに合わせて、テスト用プレスのモーションを変更したい場合などにも、柔軟に対応できる。
なお上述の例では、クランクプレス機構で、リンクプレス機構のモーションを実現する例をあげたが、無論、この逆の動作も可能であり、任意の機構と任意のモーションの組み合わせが可能である。
【００８７】
図４において、表１の角度変換テーブルを求める際は、まず、模擬したいスライドモーションのクランク軸角度をａ１、ａ２、ａ３、…と、ΔＡずつ変化させて、そのときのスライド位置ｙ１、ｙ２、ｙ３、…を求める。これは目標位置プロファイル２に対応する。
次にサーボプレスのスライド機構のスライドモーションの逆関数から、スライド位置ｙ１、ｙ２、ｙ３、…に対応するクランク軸角度位置θ１、θ２、θ３、…を求める。これはサーボ位置プロファイル６に対応する。これにより、ａ１、ａ２、ａ３、…とθ１、θ２、θ３、…の対応が求まるので、これを角度変換テーブルとする。
これらの演算は、サーボ制御装置の外部でオフラインデータとして行い、結果の角度変換テーブルだけを、サーボ制御装置２４に与えても良い。
【００８８】
（角度モーション作成の具体例）
角度変換テーブル作成の具体例を更に詳細に説明する。
図１（Ｂ）に示したクランク式のサーボプレスにおいて、クランク角度θとストロークｙとの関係式は数２の式（２．１）〜（２．３）のようになる。
ここでｄ１はクランク軸の偏心量、ｄ２はコネクチングロッドの長さである。
【００８９】
サーボプレスのクランク機構の寸法値がｄ１＝３００［ｍｍ］、ｄ２＝１１００［ｍｍ］であり、サーボプレスに模擬させたい別のプレス装置のクランク機構の寸法値が、ｄ１＝３００［ｍｍ］、ｄ２＝８００［ｍｍ］であった場合、プレスのストローク量はどちらも２×３００＝６００ｍｍであるが、クランク角度に対する動きは図７のようにずれが生じる。
【００９０】
この図において、実線がサーボプレス１０のクランク機構の動き、点線が模擬させたい目標機械プレスのクランク機構の動きである。
【００９１】
以上の関係から、目標位置プロファイル２とサーボ位置プロファイル６は以下のように求まる。
（目標位置プロファイル）
模擬させたいプレスの特性値、ｄ１’＝３００［ｍｍ］、ｄ２’＝８００［ｍｍ］と、クランク角度目標値αを数３の式（３．１）に代入してストローク量ｙを求める。
クランク軸角度目標値αをａ１、ａ２、ａ３、…と、ΔＡずつ変化させて、対応するストローク量ｙ１、ｙ２、ｙ３、…を求めると、目標位置プロファイル２が求まる。
（サーボ位置プロファイル）
サーボプレスの特性値、ｄ１＝３００［ｍｍ］、ｄ２＝１１００［ｍｍ］と、ステップ１で求めたストローク量ｙを数３の式（３．２）に代入して、ストロークｙに対応するサーボプレスの補正クランク角度目標値θを求める。
ストローク量ｙ１、ｙ２、ｙ３、…と変化させて、対応するサーボ軸角度目標値θ１、θ２、θ３、…を求めると、サーボ位置プロファイル６が求まる。
【００９２】
なお、クランク機構では、式（３．１）から式（３．２）の逆関数が容易に導出できるが、４節リンク機構や６節リンク機構ではクランク角度とストローク量の関係式が複雑になり、逆関数を導出することが容易ではない。
その場合、ステップ２では、ニュートン法などの数値演算により、ストロークｙに対応する補正クランク角度目標値を求めるように変更する。
更に、「角度モーション」を求める場合は、上記クランク角度目標値を０°〜３６０°まで、角度刻みで変化させ、対応する補正クランク角度目標値を求めてやればよい。
【００９３】
なお、クランク機構では、式（３．１）から式（３．２）の逆関数が容易に導出できるが、４節リンク機構や６節リンク機構ではクランク角度とストローク量の関係式が複雑になり、逆関数を導出することが容易ではない。
その場合、ステップ２では、ニュートン法などの数値演算により、ストロークｙに対応する補正クランク角度目標値を求めるように変更する。
更に、「角度モーション」を求める場合は、上記クランク角度目標値を０°〜３６０°まで、角度刻みで変化させ、対応する補正クランク角度目標値を求めてやればよい。
【００９４】
上述したように、本発明の方法によれば、演算ステップＳ２において機械プレスの目標スライドモーション１からサーボプレス１０のサーボスライドモーション５を演算し、得られたサーボスライドモーション５に基づきサーボプレス１０を運転制御するので、目標機械プレスのスライドモーション１をサーボプレス１０で模擬して運転し、実際にプレス加工をすることができる。
【００９５】
また、目標機械プレスの主駆動軸の軸角度αとスライド位置ｙとの関係を示す目標位置プロファイル２と、その主駆動軸の軸角度αと１分当りのストローク数（ＳＰＭ）との関係を示す目標速度プロファイル３とを目標スライドモーション１とすることにより、従来の機械プレスと同様のストローク数（ＳＰＭ）の調整と、「主駆動軸の軸角度−スライド位置」の関係を基に、従来の機械プレスになれた操作員であっても目標スライドモーションを容易に設定することができる。
【００９６】
特に、目標機械プレスが特殊な機構を有し（例えば、加工性に優れたリンクプレスである場合）、サーボプレスが通常のクランクプレスである場合でも、目機械プレスの主駆動軸の目標軸角度αをサーボプレスのサーボ軸角度θに変換することで、機構はクランクプレスのままで、加工性に優れたリンクプレスの目標スライドモーション１を実現することができる。
【００９７】
同様に、目標機械プレスの主駆動軸の目標軸角度αをサーボプレスのサーボ軸角度θに変換することにより、１台のサーボプレスで複数のスライドモーションを実現でき、複数の機械プレスを模擬したダイトライを単一のサーボプレスで行うことができる。
【００９８】
また、目標速度プロファイルの設定変更により、成形性（しわや割れの発生の有無）に直接関係する主駆動軸の角度範囲（すなわちスライドの下死点前）では機械プレスと同じ速度に減速し、その他の範囲で増速するなど、金型の成形性を維持したまま生産速度を向上させることが可能となる。
【００９９】
なお、本発明が対象とするプレス機構としては、クランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレス、ナックルプレスなどがあげられる。
また、１点加圧のプレス機械だけでなく、２点、４点等複数点で加圧するクランクプレス、クランクレスプレス、リンクプレスにも適用可能である。
【０１００】
図６は、目標速度プロファイルと目標角度モーションの変更方法の模式図である。
この図に示すように、目標位置プロファイル２と目標速度プロファイル３は、プレス制御装置（プレスＰＬＣ）に記憶させても、サーボ制御装置２４に記憶させても、その両方に記憶させてもよい。
【０１０１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明によるサーボプレスの構成図と模式図である。
【図２】本発明の方法の第１実施形態を示す制御フロー図である。
【図３】本発明の方法の第２実施形態を示す制御フロー図である。
【図４】目標機械プレスの目標軸角度αをサーボプレスのサーボ軸角度θに変換する方法の説明図である。
【図５】目標速度プロファイルの一例である。
【図６】目標速度プロファイルと目標角度モーションの変更方法の模式図である。
【図７】スライド位置に対する目標軸角度αとサーボ軸角度θを示す図である。
【図８】特許文献１におけるモーション設定画面の例である。
【図９】特許文献２における加工用モーションパターンである。
【符号の説明】
【０１０３】
１  目標スライドモーション、２  目標位置プロファイル、
３  目標速度プロファイル、４  角度変換テーブル、
５  サーボスライドモーション、６  サーボ位置プロファイル、
７  サーボ速度プロファイル、
１０  サーボプレス、１１ａ  フレーム、１１ｂ  ベッド、
１２  サーボモータ、１３  ピニオン、１４  メインギア、
１５  クランク軸（主駆動軸）、１６  クランク部、
１７  コネクチングロッド、１８  スライド、１９  ボルスタ、
２１  サーボモータのエンコーダ、２２  クランク軸のエンコーダ、
２３  モータドライブ、２４  サーボ制御装置、
２６  プレス制御装置（プレスＰＬＣ）
【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】
2008183595.tif 000016
【図８】
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【図９】
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