(57)【要約】【課題】低廉で操作が容易な大型のサーボプレスを提供することができるインバータと非同期サーボモーターを用いたサーボプレスの制御方法を提供する。【解決手段】フレームの前部の下方に設けているボルスターの上部に成形のための手段としてスライドが備えられ、前記スライドはクランクシャフトによって、上下運動が可能にコネクティングロッドと連結され、前記クランクシャフトはサーボモーターの動力を受けて作動するサーボプレスにあって、前記クランクシャフトは非同期サーボモーターを用いて駆動され、前記非同期サーボモーターは、操作盤に具備されているタッチスクリーンを通じて入力される制御データを取得するＰＬＣと、前記ＰＬＣで演算した演算結果が出力されるインバーターを通じて制御することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームの前部の下方に設けているボルスターの上部に成形のための手段としてスライドが備えられ、前記スライドはクランクシャフトによって、上下運動が可能にコネクティングロッドと連結され、前記クランクシャフトはサーボモーターの動力を受けて作動するサーボプレスにあって、
前記クランクシャフトは非同期サーボモーターを用いて駆動され、
前記非同期サーボモーターは、操作盤に具備されているタッチスクリーンを通じて入力される制御データを取得するＰＬＣと、前記ＰＬＣで演算した演算結果が出力されるインバーターを用いて制御することを特徴とするインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御方法。
【請求項２】
前記ＰＬＣとインバーターはＣＡＮｏｐｅｎ通信を通じて接続されることを特徴とする請求項１記載のインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御方法。
【請求項３】
前記ＰＬＣは、
速度の制御のための手段として前記非同期サーボモーターに取り付けられるエンコーダーの情報と、
非常停止を可能とする操作盤の非常停止スイッチと両手操作盤の非常停止スイッチの信号と、
作動のための手段として操作盤に構成される運転スイッチの信号と、
前記クランクシャフトを駆動させるように前記非同期サーボモーターの動力を受ける駆動タイミングプーリに取り付けられる位置決定エンコーダーの情報と、
減速に必要なトルクを提供するように構成する制動抵抗の情報と、
を取得して前記インバーターへ出力して前記非同期サーボモーターを駆動制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御方法。
【請求項４】
前記非同期サーボモーターの異常の有無を検出して前記ＰＬＣへ出力する制動抵抗温度センサーとサーボモーター温度センサーを、該非同期サーボモーターに含んで構成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御方法に関し、特に低廉なコストでサーボプレスの位置及び速度の制御を容易に行うことができるように改善したサーボプレスの制御関係の提供に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレス機器は大きい力で材料の塑性加工あるいは切断加工を行う機械として、クランクプレス、クランクレスプレス、ナックルプレス、リンクプレスなど、様々な種類のプレスが開発されて用途と目的に応じて使用されている。
【０００３】
前記のような一般的なプレス機器では、構造と制御関係の制約によって様々な材料を加工するのが困難であるばかりでなく、プレス機器の市場の変化によって、素材の軽量化と高剛性化などに対処することが難しい。そこで、サーボプレスが新しく開発された。
【０００４】
前記のようなサーボプレスはフレームに構成されるボルスターの上部にスライドが構成され、前記スライドはコネクティングロッドに連結されている。前記コネクティングロッドはクランクシャフトと連結され、前記クランクシャフトはサーボモーターの動力を受けるようにプーリとベルトの組み合わせまたはピニオンとドライブギアの組み合わせによって前記スライドの位置と速度を制御することができるように構成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記のサーボプレスは、加工しようとする材料に応じて位置と速度の制御を容易に行うことができるため多く使用されているが、加工しようとする材料が大きいときは、高出力のサーボモーターが生産されていないため、サーボプレスを用いることが難しくなっている。
【０００６】
すなわち、一般的な規模のサーボプレスの場合は一つのサーボモーターを用いて適切に制御することができるが、大型のサーボプレスの場合は複数台のサーボモーターを取り付ける必要がある。さらに、複数台のサーボモーターを用いるために構造が複雑になるだけではなく、サーボプレスの生産コストが上昇する原因になり、前記のように設けている複数台のサーボモーターをコントロールするための制御装置が複雑になる。
【０００７】
このように、制御装置が複雑になることによって、制御装置を構成するコストがサーボプレスの全費用の５０パーセント以上になる結果を招来するために、汎用的なサーボプレスで提供するのが難しくなり、対外的な競争力が脆弱になるなど様々な問題点が発生しているのが現在の状況である。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
本発明は、前記のような問題点を解決するためのもので、フレームの前部の下方に設けているボルスターの上部に成形のための手段としてスライドが備えられ、前記スライドはクランクシャフトによって、上下運動が可能にコネクティングロッドと連結され、前記クランクシャフトはサーボモーターの動力を受けて作動するサーボプレスにあって、前記クランクシャフトは非同期サーボモーターを用いて駆動し、前記非同期サーボモーターは操作盤に具備されているタッチスクリーンを通じて入力される制御データを取得するＰＬＣと、前記ＰＬＣで遂行した演算結果が出力されるインバーターを通じて制御するようにすることで低廉で操作が容易な大型のサーボプレスを提供することを目的とする。
【０００９】
前記の本発明は、サーボモーターを用いて制御の可能な機能を、非同期サーボモーターとインバーターを用いて制御が可能になるようにするので、サーボプレスの生産コストを低減させながら容易な操作が可能になって作業の利便性を提供し、作業の環境を快適に維持することができるだけではなく、低廉なコストで製作して提供することができるようにするので、大型のサーボプレスの汎用性に寄与するなど、様々な効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付される図面とともに前記の目的を達成するための本発明の望ましい構成と作用について説明する。図１は本発明の技術が適用されたインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御の構成図、図２は本発明の技術が適用されたインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御の技術が適用されたサーボプレスの概略を示す斜視図、図３は本発明の技術が適用されたインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御の技術が適用されたサーボプレスの概略を示す正面図である。
【００１１】
一般的なサーボプレス１００はフレーム１０１の前部の下方に設けているボルスター１０２の上部に成形のための手段としてスライド１０３が備えられ、前記スライド１０３はクランクシャフトによって、上下運動が可能にコネクティングロッドＣＲと連結され、前記クランクシャフトはサーボモーターの動力を受けて作動することで構成される。
【００１２】
本発明では従来のサーボモーターに変わって高出力のものを製作することができる非同期サーボモーター１０５を使用し、前記非同期サーボモーター１０５は、操作盤１０６に具備されているタッチスクリーン１０７を通じて入力される制御データを提供受けて論理演算、順序操作、時間、係数、及び算術演算などの制御動作を実行させるために、制御の順番を一連の命令語の形式として記憶するメモリを有して機械とプロセスの制御をデジタルあるいはアナログの入出力を通じて行うＰＬＣ（Programmable  Logic  Controller）１０８によってイーサネット（Ethernet；登録商標）通信を通じてコントロールされる。
【００１３】
前記非同期サーボモーター１０５は、ＰＬＣ１０８とＦＡ用途で普及している通信システムであるＣＡＮｏｐｅｎ通信を用いて接続されたインバーター１１０を通じて制御され、インバーター１１０は非同期サーボモーター１０５に取り付けられたエンコーダー１１１の情報を用いて非同期サーボモーター１０５の速度を制御することができるようにする。
【００１４】
前記ＰＬＣ１０８では、サーボプレス１００に設けられている操作盤１０６の非常停止スイッチ１１２と、サーボプレス１００と離れて設置されている両手操作盤１１３の非常停止スイッチ１１４とのいずれかの操作によって非常停止することが可能となるだけではなく、操作盤１０６に構成される運転スイッチ１１５の運転信号の入力状態に基づいてインバーター１１０の動作制御を行う。
【００１５】
前記非同期サーボモーター１０５の出力軸１１６には原動タイミングプーリ１１７を固定してクランクシャフトを駆動するための駆動タイミングプーリ１１８とタイミングベルト１１９へ連結し、前記駆動タイミングプーリ１１８では位置決定エンコーダー１２０を設けて、ＰＬＣ１０８では位置決定エンコーダー１２０からの情報を取得してサーボプレス（スライド１０３）の位置を決定することができる。
【００１６】
勿論、前記サーボプレスの制御のプロセスから、制動抵抗１２１を通じて減速に必要なトルクを提供して、迅速な減速と加速が可能になるように構成され、さらに、制動抵抗温度センサー１２２とサーボモーター温度センサー１２３を通じて制動抵抗１２１と非同期サーボモーター１０５の状態を検出してＰＬＣ１０８へ出力し、異常発生のときに迅速に作動を停止するように構成される。
【００１７】
前記本発明のサーボプレス１００は、操作盤１０６に構成される運転スイッチ１１５を操作することによって作動し、作動のときには操作盤１０６に構成されるタッチスクリーン１０７の制御の情報を取得したＰＬＣ１０８が、インバーター１１０を通じて非同期サーボモーター１０５を動作制御する。
【００１８】
すなわち、非同期サーボモーター１０５が作動して出力軸１１６に固定される原動タイミングプーリ１１７と、タイミングベルト１１９へ連結される駆動タイミングプーリ１１８とがクランクシャフトを駆動することで、クランクシャフトと連結されたコネクティングロッドＣＲがスライド１０３を上下運動させるのでプレスの作業が可能になる。
【００１９】
このようなプロセスからタッチスクリーン１０７から入力される情報はＰＬＣ１０８へ出力されれば、ＰＬＣ１０８で論理演算、順序操作、時間、係数、及び算術演算などの制御動作を実行し、その結果をデジタルあるいはアナログの入出力を通じてインバーター１１０へ伝え、インバーター１１０は適切に非同期サーボモーター１０５を制御してプレスの作業を行う。
【００２０】
このようなプロセスから非同期サーボモーター１０５に構成されるエンコーダー１１１の情報を取得したＰＬＣ１０８が、その情報に基づいて、インバーター１１０を通じて非同期サーボモーター１０５の速度を調節してスライド１０３の上昇または下降の速度を調節することになり、駆動タイミングプーリ１１８に構成される位置決定エンコーダー１２０の情報をＰＬＣ１０８が取得して、インバーター１１０を介してサーボモーター１０５を制御することでサーボプレスの位置すなわち、スライド１０３の位置をコントロールすることになる。
【００２１】
前記サーボプレス１００の作動のプロセスから異常の発生するときには、運転者または管理者が操作盤１０６と両手操作盤１１３に構成される非常停止スイッチ１１２，１１４の少なくとも一方を操作するので、ＰＬＣ１０８がその情報を取得しインバーター１１０を通じて、非同期サーボモーター１０５の動作を停止させる。
【００２２】
勿論、制動抵抗温度センサー１２２とサーボモーター温度センサー１２３を通じて常に減速に必要なトルクを提供する制動抵抗１２１と、サーボモーター１０５の現在の状態とを予め定められたタイミングで検出してＰＬＣ１０８へ出力するようになっているので、異常の発生のときにＰＬＣ１０８は迅速にインバーター１１０が、サーボプレス１００（非同期サーボモーター１０５）の動作を停止させるように制御して安全な状態を維持することができる。
【００２３】
このように、本発明は、非同期サーボモーター１０５をコントロールして一般的に用いているクランクプレスの普遍的な技術以外に、スライド１０３が下死点まで下降すれば速度が落ちるようにして、製品を打ち抜くときの衝撃を緩和させて金型を保護し、騒音を減らすリンクプレスのような効果がある。
【００２４】
さらに、本発明は、スライド１０３が下死点で一定時間止まってから上がるので、高精度の製品の生産が可能なナックルプレスの効果だけではなく、スライド１０３の下死点の以外の区間では速度が速くなる高速プレスの効果を得ることができるなど、様々なスライド１０３の動作の制御が可能で、クラッチとブレーキを用いないので、ライニングの磨耗によって発生される作業環境の汚染を防止して快適な作業環境を維持することができるばかりでなく、ライニングの磨耗による自然環境の影響などの問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の技術が適用されたインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御の構成図。
【図２】本発明の技術が適用されたインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御の技術が適用されたプレスの概略を示す斜視図。
【図３】本発明の技術が適用されたインバーターと非同期サーボモーターを用いるサーボプレスの制御の技術が適用されたプレスの概略を示す正面図。
【符号の説明】
【００２６】
１００  サーボプレス
１０１  フレーム
１０２  ボルスター
１０３  スライド
１０５  非同期サーボモーター
１０６  操作盤
１０７  タッチスクリーン
１０８  ＰＬＣ
１１０  インバーター
１１１  エンコーダー
１１２  非常停止スイッチ
１１３  両手操作盤
１１４  非常停止スイッチ
１１５  運転スイッチ
１１６  出力軸
１１７  原動タイミングプーリ
１１８  駆動タイミングプーリ
１１９  タイミングベルト
１２０  位置決定エンコーダー
１２１  制動抵抗
１２２  制動抵抗温度センサー
１２３  サーボモーター温度センサー
ＣＲ  コネクティングロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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