(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動サーボモータ(19)によって上下方向に直線駆動されてワークを成形加工するスライド(13)と、スライド(13)の位置を検出するスライド位置検出手段(16)と、設定されたスライド(13)の作動速度及びその速度切替え位置等の成形条件を記憶する成形条件記憶手段(26)と、この成形条件記憶手段(26)に記憶された前記成形条件と、スライド位置検出手段(16)により検出された位置データとに基づいて、電動サーボモータ(19)の速度指令値を演算するサーボモータ指令演算手段(27)とを備え、この速度指令値に基づいて電動サーボモータ(19)を制御してワークを成形するサーボプレスの成形条件設定装置において、
前記スライド(13)の加圧力を検出する加圧力検出手段(19a) と、
この加圧力検出手段(19a) により検出した信号に基づいてスライド(13)の加圧力を演算する加圧力演算手段(21)と、
この加圧力演算手段(21)によって演算された加圧力の時間変化を実圧力減少率として演算する圧力減少率演算手段(22)と、
予めワークに固有の破断時の基準圧力減少率を記憶し、この基準圧力減少率とワーク成形時に圧力減少率演算手段(22)によって演算された実圧力減少率とを比較してワークの破断の有無を判断すると共に、破断時に、スライド位置検出手段(16)により検出された破断位置データと、前記サーボモータ指令演算手段(27)が演算した速度指令値とを読込む破断判定手段(23)と、
破断判定手段(23)により読込まれた破断位置データ及び速度指令値をフィードバックする位置・速度フィードバック手段(24)と、
このフィードバックされた破断位置データ及び速度指令値に基づいて、破断位置の成形速度を前記破断時の速度指令値より低速に設定すると共に、この低速への速度切替え位置を前記破断位置より所定距離手前の位置に新たに設定し、この新たに設定した成形速度及び速度切替え位置データを前記成形条件記憶手段(26)に記憶し、破断が無くなるまで加工が繰り返されることにより成形条件を漸次設定するスライド位置・速度設定手段(25)とを備えたことを特徴とするサーボプレスの成形条件設定装置。
【請求項２】
前記設定した成形条件や初期設定した成形条件等を表示する設定表示手段(28)を設けてなる請求項１記載のサーボプレスの成形条件設定装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のサーボプレスの成形条件設定装置において、
前記加圧力検出手段(19a) は、電動サーボモータ(19)のモータ駆動電流値を検出する電流検出センサであることを特徴とするサーボプレスの成形条件設定装置。
【請求項４】
上下方向に直線駆動されてワークを成形加工するスライド(13)のスライドモーションを制御し、かつ、このスライドモーションのスライド(13)の成形速度及びこの成形速度の速度切替え位置を設定するサーボプレスの成形条件設定方法において、
予めワークに固有の破断時の加圧力の時間変化を基準圧力減少率として記憶しておき、ワーク成形時に演算された実圧力減少率が前記記憶された基準圧力減少率以上になった時にワークの破断発生と判断し、この破断時のスライド(13)の位置及び成形速度データに基づいて、破断位置の成形速度をこの破断時の速度より低速にすると共に、この低速への速度切替え位置を破断位置より所定距離手前の位置に新たに設定し、破断が生じなくなる迄この加工を繰り返すことにより成形条件を漸次設定することを特徴とするサーボプレスの成形条件設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動サーボモータによりスライドが駆動されてワークを成形する直動型サーボプレスにおいて成形条件を設定するサーボプレスの成形条件設定装置及びその設定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電動サーボモータによりスライドが駆動され、この電動サーボモータの電流を制御することによって成形条件を制御するサーボプレスが用いられるようになってきている。このサーボプレスは、ストロークが自由に選定できると共に、制御指令に対する追従性が良いので高速加工が可能であるという利点を有している。
一方、油圧プレスはサーボプレスよりも使用されてきた経歴が長く、要求される製品品質を満足し、かつ作業性の良い成形条件を得るように、従来から油圧プレスの様々な制御方法が提案されている。
例えば、特開平８−１５０５００号公報では、図８に示すように、油圧プレスの成形加工において高い加工精度を得るために、スライドモーションを圧力優先モードと位置優先モードとの２つのモードで制御する方法が開示されている。
【０００３】
この圧力優先モードにおけるスライドの制御方法は以下のようになっている。すなわち、スライドは、加工を開始する上限位置から高速下降してワーク直前の成形開始位置に到達すると、所定の低速の成形速度に切替えられて、ワークを成形しながら下限位置を目指して下降する。この下降時に下限位置手前の位置で所定の加圧力Ｐ２０に達すると、その位置でスライドを停止させて加圧力Ｐ２０を所定時間Ｔ２０保持する。そして、この加圧力保持を終えると、スライドは上昇して加工を終了する。
一方、位置優先モードにおいては、スライドが下限位置に到達しても前記所定の加圧力Ｐ２０に達しない場合には、この時の加圧力Ｐ（＜Ｐ２０）を下限位置で所定時間Ｔ２０保持し、この加圧力保持を終えると、スライドは上昇して加工を終了する。
このようなモーション制御により、ワークや金型に過度の力が加わることを防止することができるので、ワークを破損することなく良い精度で成形できると共に、金型やプレスの破損を防止できるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなモーション制御により成形加工が行なわれるプレスにおいて、ワークを新たに加工する場合には、このワークに対して多くの水準の成形条件の下で試し加工を行ない、この多くの成形条件のうち、要求された製品品質を満足し、かつ、より短いサイクルタイムで加工が可能となる条件を選定し、この選定した条件を最適な成形条件として設定している。
しかしながら、このような設定方法では、最適な成形条件を設定しようとすればする程、多くの水準の条件の下で試し加工を行なう必要があり、成形条件を設定する迄に多くの時間を費やすという問題がある。
また、製品の中には、図９に示すように、コーナ肩部の曲率が小さいために成形時の曲げ抵抗が大きくなり、また成形時にコーナ肩部に発生する応力が成形の進行につれて大きくなるので、従来技術のように一定の加圧力により成形する方法では成形時に破損が発生し易いものがある。したがって、このような成形の難易度が高い製品に対しては、高い固有技術を有する熟練者によって成形条件を設定しなければ、加工は困難である。しかしながら、熟練者は高齢化あるいは少数化しており、熟練者を確保することは困難になっているという問題もある。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされ、短時間で適切な成形条件を設定できると共に、成形が困難な製品に対しても成形条件を容易に設定できるサーボプレスの成形条件設定装置及びその設定方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電動サーボモータ１９によって上下方向に直線駆動されてワークを成形加工するスライド１３と、スライド１３の位置を検出するスライド位置検出手段１６と、設定されたスライド１３の作動速度及びその速度切替え位置等の成形条件を記憶する成形条件記憶手段２６と、この成形条件記憶手段２６に記憶された前記成形条件と、スライド位置検出手段１６により検出された位置データとに基づいて、電動サーボモータ１９の速度指令値を演算するサーボモータ指令演算手段２７とを備え、この速度指令値に基づいて電動サーボモータ１９を制御してワークを成形するサーボプレスの成形条件設定装置において、
前記スライド１３の加圧力を検出する加圧力検出手段１９ａと、
この加圧力検出手段１９ａにより検出した信号に基づいてスライド１３の加圧力を演算する加圧力演算手段２１と、
この加圧力演算手段２１によって演算された加圧力の時間変化を実圧力減少率として演算する圧力減少率演算手段２２と、
予めワークに固有の破断時の基準圧力減少率を記憶し、この基準圧力減少率とワーク成形時に圧力減少率演算手段２２によって演算された実圧力減少率とを比較してワークの破断の有無を判断すると共に、破断時に、スライド位置検出手段１６により検出された破断位置データと、前記サーボモータ指令演算手段２７が演算した速度指令値とを読込む破断判定手段２３と、
破断判定手段２３により読込まれた破断位置データ及び速度指令値をフィードバックする位置・速度フィードバック手段２４と、
このフィードバックされた破断位置データ及び速度指令値に基づいて、破断位置の成形速度を前記破断時の速度指令値より低速に設定すると共に、この低速への速度切替え位置を前記破断位置より所定距離手前の位置に新たに設定し、この新たに設定した成形速度及び速度切替え位置データを前記成形条件記憶手段２６に記憶し、破断が無くなるまで加工が繰り返されることにより成形条件を漸次設定するスライド位置・速度設定手段２５とを備えたサーボプレスの成形条件設定装置の構成としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によると、スライド１３は、上限位置から高速下降し速度切替え位置に到達すると所定の成形速度に切替えられて、ワークを成形しながら下降する。この下降時に成形速度が大きいと、ワークは、スライド１３が所定の下限位置まで下降して成形を終了する前に破断を生じる。このワークの破断は、成形時にスライド１３の加圧力の時間変化として演算されている実圧力減少率が、予め求められているワークに固有の破断時の基準圧力減少率以上になった時に、発生が判断される。そして、この破断時のスライド１３の位置及び成形速度データが読込まれ、この読込まれたデータに基づいて、破断位置の成形速度を前記破断時の速度よりも低速に設定すると共に、この低速の成形速度に切替える速度切替え位置を破断位置より所定距離手前の位置に新たに設定する。このようにして、初回目の加工で破断を生じると新たに成形条件を設定して２回目の加工を行なう。この２回目の加工において再び破断が生じると、再度、更に低速の成形速度と、この低速の速度に切替える速度切替え位置とを新たな成形条件として設定し、破断が生じなくなる迄この加工を繰り返して成形条件を漸次設定する。したがって、破断が生じなくなる迄加工を繰り返すと成形条件が自動設定されるので、試し加工の回数が少なくなり設定作業の時間を短縮できると共に、熟練者に頼らなくとも成形条件を容易に設定できる。また、成形速度は段階的に所定速度から低速度に切替えられるので、従来の固定された低速速度で成形する場合に比較して、加工サイクルタイムが短縮できるので生産性の向上を図ることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記設定した成形条件や初期設定した成形条件等を表示する設定表示手段２８を設けてなる請求項１記載のサーボプレスの成形条件設定装置の構成としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によると、前記の新たに設定された成形条件や初期設定された成形条件等が表示されるため、設定された成形条件が常に把握できると共に、成形時の成形条件の刻々の変化を監視できる。したがって、請求項１記載の発明の効果に加え、条件設定時にスライド１３の成形速度や速度切替え位置を見ながら、また新たな成形条件を確認しながら条件設定ができるので、成形速度や速度切替え位置を設定するアルゴリズムを決めたり、変更したりする作業を容易に行なうことができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載のサーボプレスの成形条件設定装置において、
前記加圧力検出手段１９ａは、電動サーボモータ１９のモータ駆動電流値を検出する電流検出センサであるサーボプレスの成形条件設定装置の構成としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明によると、スライド１３の加圧力を、このスライド１３を駆動している電動サーボモータ１９の実作業トルクとしてモータ駆動電流値に基づいて求める。この実作業トルクは、モータ駆動電流値より算出されるモータ出力トルクから加減速トルクや定速トルクを差し引いて求められる。よって、請求項１及び２記載の発明の効果に加え、スライド１３の加圧力を簡単な構成の電流検出手段により精度よく求めることができると共に、電動サーボモータ１９の制御を単純なシステムの構成により容易にできるので、制御装置を安価に製作することができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、上下方向に直線駆動されてワークを成形加工するスライド１３のスライドモーションを制御し、かつ、このスライドモーションのスライド１３の成形速度及びこの成形速度の速度切替え位置を設定するサーボプレスの成形条件設定方法において、
予めワークに固有の破断時の加圧力の時間変化を基準圧力減少率として記憶しておき、ワーク成形時に演算された実圧力減少率が前記記憶された基準圧力減少率以上になった時にワークの破断発生と判断し、この破断時のスライド１３の位置及び成形速度に基づいて、破断位置の成形速度をこの破断時の速度より低速にすると共に、この低速への速度切替え位置を破断位置より所定距離手前の位置に新たに設定し、破断が生じなくなる迄この加工を繰り返すことにより成形条件を漸次設定するサーボプレスの成形条件設定方法としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明によると、成形加工おいてスライド１３が所定の成形速度よりも速い速度で下降すると、ワークは成形を終了する前に破断を生じる。このワークの破断は、成形時にスライド１３の加圧力の時間変化として演算されている実圧力減少率が、予め求められているワークに固有の破断時の基準圧力減少率以上になった時に、発生が判断される。そして、この破断時のスライド１３の位置及び成形速度データが読込まれ、この読込まれたデータに基づいて、破断位置の成形速度を前記破断時の速度よりも低速に設定すると共に、この低速の成形速度に切替える速度切替え位置を破断位置より所定距離手前の位置に新たに設定する。このようにして、初回目の加工で破断を生じると新たに成形条件を設定して２回目の加工を行なう。この２回目の加工において再び破断が生じると、再度、更に低速の成形速度と、この低速の速度に切替える速度切替え位置とを新たな成形条件として設定し、破断が生じなくなる迄この加工を繰り返して成形条件を漸次設定する。したがって、破断が生じなくなる迄加工を繰り返すと成形条件が自動設定されるので、試し加工の回数が少なくなり設定作業の時間を短縮できると共に、熟練者に頼らなくとも成形条件を容易に設定できる。また、成形速度は段階的に所定速度から低速度に切替えられるので、従来の固定された低速速度で成形する場合に比較して、加工サイクルタイムが短縮できるので生産性の向上を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面を参照して詳述する。
図１は、本発明に係わるサーボプレスの要部側面図を示している。
サーボプレス１には側面視して略Ｃ字形状のフレーム１０が設けられており、フレーム１０の下部にはベッド１１が取付けられている。このベッド１１の上部にはボルスタ１２が略水平に配設されており、ボルスタ１２の上面には下型（図示せず）が取着されている。
前記フレーム１０の前記Ｃ字形状の開口部近傍には、この開口部と類似な形状をした補助フレーム１４が装着されている。この補助フレーム１４は、上下方向に変位自在となるように、その下側がピン１５によりフレーム１０の側面に取付けられている。
【００１５】
また、フレーム１０の上部には、サーボプレス１の動力源である電動サーボモータ１９、及び動力変換装置１７が装着されている。この動力変換装置１７は、ボールスクリューなどにより電動サーボモータ１９の回転力を往復運動に変換している。電動サーボモータ１９には、例えばパルスジェネレータなどのような、回転速度を検出する速度検出手段１９ｂが設けられている。この電動サーボモータ１９と前記動力変換装置１７とは、例えばベルトのような回転伝達部材１８によって回転自在に連結されている。
なお、この回転伝達部材１８はチェーンや歯車でもよいし、また回転伝達部材１８を使用せずに電動サーボモータ１９と動力変換装置１７とのそれぞれの軸を直接結合してもよい。また、電動サーボモータ１９は交流モータ、直流モータのいずれでもよい。動力変換装置１７についても、ウォームギヤとウォームホイールとにより、あるいはピニオンギヤとラックとにより回転運動を往復運動に変換してもよく、ここではその手段について限定するものではない。
【００１６】
前記動力変換装置１７の下端には、ボルスタ１２に対向する位置で上下動自在なスライド１３が装着されており、スライド１３には上型（図示せず）が取付けられている。
前記ベッド１１、ボルスタ１２及び下型には、それぞれが取着された状態で上下方向に貫通した複数のピン孔が設けられている。このベッド１１の内部にはダイクッション（図示せず）が据え付けられている。このダイクッションの上部には、前記貫通したピン孔に挿入された４本のダイクッションピンと、ダイクッションピンの上端部に取付けられ上型と共にワークを成形方向に挟み込むブランクホルダと、ダイクッションピンの下端部に取付けられ所定の押し上げ力を受けているパッドとからなり、スライド１３の加圧力によって押し下げられる可動部が設けられている。
【００１７】
前記スライド１３の後部側と前記補助フレーム１４の上端側の間には、リニアセンサなどから構成されるスライド位置検出手段１６が設けられている。このスライド位置検出手段１６は、軸方向がスライド１３の上下動方向と平行になるようにスライド１３の後部に取付けられたセンサロッド１６ａと、このセンサロッド１６ａが挿入され、かつ、補助フレーム１４に取付けられた検出ヘッド１６ｂとからなっている。スライド１３の上下動に伴って、このセンサロッド１６ａが、固定されている検出ヘッド１６ｂに対して上下動することによって、検出ヘッド１６ｂの内部に組込まれたセンサにより、スライド１３の位置がボルスタ１２の上面からの高さとして検出される。
【００１８】
成形加工は前記スライド１３を所定の成形条件に従って作動するように制御して行なわれ、この成形条件は製品品質、作業能率及び振動や騒音などの周辺環境等に大きな影響を及ぼす。このためスライド１３の成形条件の設定は、成形加工において非常に重要な作業となっている。
【００１９】
図２は、本発明に係わるサーボプレスの成形条件設定装置のハード構成を示すブロック図である。
成形加工に当たって、作業者は、予め成形条件としてスライド１３の成形速度、この速度の切替位置、上限位置、下限位置、加圧力及び加圧時間などの初期値を設定・指示手段９により設定し、後述のサーボ制御装置２０に入力する。また、設定・指示手段９は、例えばキーボードやタッチパネルあるいは設定スイッチ等からなり、この設定・指示手段９により前述のように設定データを入力したり、また自動運転、手動運転あるいは成形条件設定などの作動モードの選択や、運転開始や停止などの作動を指示したりする。
【００２０】
前記設定・指示手段９から入力された設定データはサーボ制御装置２０に入力されて記憶され、予め組込まれた処理手順に従ってスライド１３の作動の制御、すなわちモーション制御を行なう。このサーボ制御装置２０は、汎用的なコンピュータなどから構成されており、成形条件データの入力、記憶、演算処理、出力及び表示などの機能を有している。このサーボ制御装置２０は、成形時のスライド１３の加圧力に耐えきれずにワークが破損する破断を判断し、この破断時のスライド１３の位置と成形速度とに基づいて、この速度よりも低速の成形速度を設定すると共に、この低速の成形速度への切替え位置を破断位置の所定距離手前の位置に新たに設定する。そして、サーボ制御装置２０は、この設定された新たな成形条件とスライド位置検出手段１６からの位置データとに基づいて、電動サーボモータ１９を制御する速度指令をサーボモータ指令出力手段２９に出力する。
このサーボモータ指令出力手段２９は、この速度指令に基づいてモータの駆動電流を制御し、スライド１３が所定のモーションカーブとなるように制御している。また、サーボモータ指令出力手段２９には、電流検出センサからなる加圧力検出手段１９ａが付設されており、この電流検出センサによりこのモータ駆動電流値を検出してサーボ制御装置２０に出力している。
【００２１】
図３は本発明に係わるモーションカーブの一例を示している。本実施形態は、ダイクッションを用いて絞り加工を行なっている場合の例としている。
図３（Ａ）は、モーションカーブを表し、縦軸にスライド位置を、横軸にスライド１３の下降開始からの経過時間を表す座標からなっている。また、図３（Ｂ）は、縦軸にスライド１３の加圧力を、横軸にはモーションカーブと同様なスライド１３の下降開始からの経過時間を表す加圧力−時間曲線を示している。そして、前記スライド位置とスライド１３の加圧力とは、同一の経過時間においてそれぞれ対応関係にある。
【００２２】
通常の成形加工においては、スライド１３は、上限位置Ｚａより高速下降しワークと接触する僅かな距離手前の速度切替え位置Ｚｃに達すると、低速の成形速度に切替えられて更に下降しながら成形する。スライド１３の加圧力は、成形を開始しワークが変形を始める迄の工程ｋ１では、加圧力Ｐｍまで一気に上昇する。変形を始めると、工程ｋ２に示すように、スライド１３は加圧力を徐々に増加しながらワークとダイクッションパッドとを押し下げて下限位置Ｚｂに達する。そして、成形が終了すると、工程ｋ３に示すように、スライド１３は所定の加圧力Ｐ０を所定の加圧保持時間ｔ０だけ保持する。この加圧力の保持を終えると、工程ｋ４に示すごとく、スライド１３は、ダイクッションの反力の減少と共に加圧力を減少しながら略前記速度切替え位置Ｚｃまで低速で上昇する。そして、スライド１３は、この位置から高速上昇して上限位置Ｚａまで戻り、加工サイクルを終了する。
【００２３】
一方、成形時に成形速度が所定値よりも大きい場合には、図４に示すように、加圧力−時間曲線は破断を伴ったものとなる。スライド１３は、工程ｋ１において、ワークが変形を始めるまで一気に上昇して加圧力Ｐｍに達する。そして、ワークが変形を始めると、工程ｋ２に示すように、加圧力はやや緩やかな勾配となって増加するが、ワークの変形が加圧力の増加に追従できなくなった時にワークは破断を生じ、この破断時には加圧力は急激に減少する。ここで、図４（Ｂ）の加圧力−時間曲線上に表したこの破断を表す点を破断点Ｂｐ、この破断点におけるスライド１３の加圧力を破断圧Ｐｂと定義する。
【００２４】
成形時のスライド１３の加圧力をＰとすると、この加圧力の時間変化は実圧力減少率としてΔＰ／Δｔと表すことができる。また、前記破断点Ｂｐにおける基準圧力減少率はΔＰｂ／Δｔと表すことができ、この破断点Ｂｐにおける基準圧力減少率ΔＰｂ／Δｔは、各ワークに対してそれぞれ固有な値となっている。そして、この基準圧力減少率ΔＰｂ／Δｔを経験値や理論値から求めておき、成形時の実圧力減少率ΔＰ／Δｔが破断点Ｂｐにおける基準圧力減少率ΔＰｂ／Δｔ以上になると、ワークの破断発生と判断することができる。
【００２５】
本発明においては、このようなワークの破断を検出し、この破断が生じるスライド１３の位置よりも所定距離手前の速度切替え位置において、スライド１３の成形速度をこの破断が生じた時の成形速度よりも低速に切替えて成形を行なうように、成形条件を設定するものである。
【００２６】
図５は、本発明に係わるサーボプレスの成形条件設定装置及びその設定方法の機能ブロック図を示している。
加圧力演算手段２１は、加圧力検出手段１９ａである電流検出センサにより検出された電流値に基づいて、電動サーボモータ１９の出力トルクを演算する。そして、この加圧力演算手段２１は、演算された出力トルクを変換してスライド１３の加圧力を求める。
このように、電動サーボモータ１９の電流値に基づいてスライド１３の加圧力を求めることは、例えば、以下のような方法によって可能となる。
予め、加速又は減速トルクを算出するための負荷イナーシャ定数、定速維持するトルクを算出するための速度抵抗トルク比例定数、摩擦トルク定数、及びモータ電流と出力トルクとの関係を表すトルク定数等の各定数データを記憶しておく。そして、加速時又は減速時には、必要な加速度値又は減速度値と上記の各定数データに基づいて必要なモータ電流値を求め、電流センサで検出したモータ電流値から前記求めた必要なモータ電流値を差引いて、加減速時の実作業トルクを算出する。
【００２７】
定速時も、同様にして、このとき維持すべき速度値と上記各定数データに基づいて必要なモータ電流値を求め、検出したモータ電流値から前記求めた必要なモータ電流値を差引いて、定速時の実作業トルクを算出する。そして、このようにして求められた電動サーボモータ１９の実作業トルクと、スライド１３の加圧力との関係を予め求めて加圧力演算手段２１に記憶しておき、この加圧力演算手段２１は、成形時に検出された電流値に基づいて電動サーボモータ１９の実作業トルクを求め、この実作業トルクに基づいてスライド１３の加圧力を演算する。
なお、スライド１３の加圧力を検出する加圧力検出手段１９ａは電流検出センサに限定するものではなく、例えば動力変換装置１７の近傍に取付けられた歪ゲージなどによりフレーム１０の歪を検出し、この歪に基づいてスライド１３の加圧力を算出してもよい。
【００２８】
圧力減少率演算手段２２は、前記加圧力演算手段２１により演算されたスライド１３の加圧力の時間変化を実圧力減少率として演算して破断判定手段２３に出力する。
この破断判定手段２３は、この実圧力減少率に基づいて、成形時のスライド１３の加圧力に耐えきれずにワークが破損される破断発生を判断する。この破断判定手段２３は、この破断時の基準圧力減少率をワーク毎に固有の値として予め求めて記憶しておき、成形時に演算された実圧力減少率がこの破断時の基準圧力減少率以上になると破断発生と判断する。また、破断判定手段２３は、この破断発生時に、スライド位置検出手段１６により検出されたスライド１３の位置、及びサーボモータ指令演算手段２７により出力された成形速度を読込んで、位置・速度フィードバック手段２４に出力し、この位置・速度フィードバック手段２４は、この位置及び速度データをスライド位置・速度設定手段２５にフィードバックする。
【００２９】
このスライド位置・速度設定手段２５は、この破断時のスライド１３の位置と成形速度とに基づいて、この速度よりも低速の成形速度を新たに設定すると共に、この成形速度に切替える位置として破断位置の所定距離手前の速度切替え位置を新たに設定する。この成形速度とこの速度の切替え位置は、スライド位置・速度設定手段２５に組込まれたアルゴリズムにより演算される。
成形条件記憶手段２６は、予め設定・指示手段９により初期設定された成形条件データを記憶しておく。さらに、新たに設定された成形速度及びこの成形速度に切替える速度切替え位置を新たな成形条件として、初期設定されている成形条件に追加して記憶する。
設定表示手段２８は、前記スライド位置・速度設定手段２５により新たに設定された成形条件を表示したり、前記成形条件記憶手段２６に記憶されている成形条件を所定の処理手順や作業者の指示に基づいて表示する。この設定表示手段２８は、例えば液晶表示画面やＣＲＴ、又は数値を表示するＬＥＤ等により構成され、サーボプレス１の成形条件や運転状況等を表示し、作業者はこの表示によって成形条件や運転状況等を監視する。
【００３０】
サーボモータ指令演算手段２７は、前記成形条件記憶手段２６に記憶されている成形条件とスライド位置検出手段１６により検出された位置データに基づいて、スライド１３が所定のモーションカーブとなるように電動サーボモータ１９の速度指令値をサーボモータ指令出力手段２９に出力する。
このサーボモータ指令出力手段２９は、例えばサーボアンプなど汎用的に用いられている装置により構成されている。そして、サーボモータ指令出力手段２９は、入力された速度指令値に基づいて、スライド１３が所定の位置において所定の速度になるように、この速度指令値と速度検出手段１９ｂにより検出された速度フィードバック信号との偏差が小さくなるように電動サーボモータ１９を制御する。
【００３１】
図６は、本発明に係わるサーボプレスの成形条件設定方法のフローチャートを示す。
ワークを成形加工するに当たって、まずステップＳ１において、成形条件の初期値を設定する。すなわち、スライド１３の位置データとして上限位置Ｚ００、速度切替え位置Ｚ０１、下限位置Ｚ９９及び高速速度切替え位置Ｚ１０が、スライド１３の速度データとして高速下降速度及び高速上昇速度Ｖ００、成形速度Ｖ０１及び低速上昇速度Ｖ１０が、スライド１３の加圧能力として加圧力Ｐ９９及び加圧保持時間ｔ０が設定される。これらの設定データは、設定・指示手段９より入力され、制御装置２０に設けられた成形条件記憶手段２６に記憶される。なお、これらの初期設定データは、通常、過去の類似ワークの経験値や理論値に基づいて設定されるが、成形速度は生産性を考慮して従来よりも大きめに設定しておく。
【００３２】
この設定値の入力が完了すると、ステップＳ２において、スライド１３は、初期設定データに基づいて上限位置Ｚ００から高速下降速度Ｖ００で下降し、速度切替え位置Ｚ０１に到達する。
次に、ステップＳ３において、スライド１３は、この速度切替え位置Ｚ０１から成形速度Ｖ０１に切替えられて成形を開始し、この成形速度Ｖ０１でワークを成形しながら下限位置Ｚ９９を目指して下降する。
この下降時に、ステップＳ４で、破断判定手段２３は、圧力減少率演算手段２２により検出されている成形時の実圧力減少率ΔＰ／Δｔが前記予め記憶されているワーク破断時の基準圧力減少率ΔＰｂ／Δｔ以上となったか否かを判断する。そして、成形時の実圧力減少率ΔＰ／Δｔが破断時の基準圧力減少率ΔＰｂ／Δｔ以上となったときにはワークに破断が生じたと判断し、次にステップＳ５を実行する。一方、破断が判断されなかったときには、スライド１３の成形条件の設定は終了となる。
【００３３】
ステップＳ５においては、スライド１３は、下限位置Ｚ９９まで到達する前に上昇工程に切替えられて低速上昇速度Ｖ１０で上昇し、高速速度切替え位置Ｚ１０に到達すると高速上昇速度Ｖ００に切替えられて上限位置Ｚ００に復帰する。このスライド１３の上限位置Ｚ００への復帰と併行して、制御装置２０の内部処理によって以下のステップＳ６からステップＳ８迄が実行される。
ステップＳ６では、破断判定手段２３は、ワークの破断発生と判断すると、この破断時のスライド１３の位置（以後、破断位置と言う）及び成形速度を読込む。そして、この読込まれた破断位置及び成形速度データは、位置・速度フィードバック手段２４によりスライド位置・速度設定手段２５に伝達される。
【００３４】
次に、ステップＳ７において、スライド位置・速度設定手段２５は、ワークに破断が生じないように、この破断時の速度よりも低速の成形速度Ｖ０ｎと、この低速の成形速度Ｖ０ｎに切替える速度切替え位置Ｚ０ｎとして破断位置より所定距離手前の位置とを新たな成形条件として設定する。ここで、ｎは成形条件の設定回数のカウント値を表している。そして、このカウント値ｎは初期値として１が設定されており、ステップＳ７が実行される度に数値が１ずつ加算される。
初回目においては、成形速度Ｖ０ｎ及び速度切替え位置Ｚ０ｎとして、ステップＳ１で初期設定された成形速度Ｖ０１と速度切替え位置Ｚ０１とが、成形条件記憶手段２６に記憶されている。
【００３５】
このステップＳ７における成形条件の設定方法を図７に示す。
図７（Ｂ）において、破断点は加圧力−時間曲線のなかに符号Ｂｐｎで示されており、その点に対応する加圧力はＰｂｎ、破断点Ｂｐｎに対応する破断位置はＺｂｎで表されている。
まず初回目（ｎ＝１）の破断が判断されると、この破断点Ｂｐｎにおける破断位置Ｚｂ１及び成形速度Ｖ０１のデータが、スライド位置・速度設定手段２５に読込まれる。この破断位置Ｚｂ１及び成形速度Ｖ０１に基づいて、位置・速度設定手段２５は、破断時の速度より低速の成形速度Ｖ０２と、この成形速度Ｖ０２に切替えられる速度切替え位置Ｚ０２とを、新たなスライド１３の成形条件として設定する。
この成形速度Ｖ０２の設定は、位置・速度設定手段２５により、例えば、過去のデータから求めた経験式や理論的な考察に基づいたアルゴリズムなどによって演算されるようになっている。
【００３６】
また、速度切替え位置Ｚ０２は、破断点Ｂｐ１に対応した破断位置Ｚｂ１を基準として設定される。すなわち、速度が成形速度Ｖ０１から成形速度Ｖ０２に切替えられる速度切替え位置Ｚ０２は、ワークが破断に至らないスライド１３の所定の位置に、例えば図７において、破断位置Ｚｂ１から所定距離αだけ上方の位置に設定される。この速度切替え位置Ｚ０２は、縦軸座標の上に向かう方向をプラスとすると、数式「Ｚ０２＝Ｚｂ１＋α」で表され、このαの値を設定しておくことにより自動的に設定される。
このαの値は、成形速度の設定と同様に、位置・速度設定手段２５に記憶されている過去の経験値により求めたり、破断圧Ｐｂ１よりも所定の圧力だけ高くなる破断位置近傍の位置を求めるアルゴリズム等により求めることができる。
【００３７】
このようにして設定された新たな成形速度Ｖ０２及び速度切替え位置Ｚ０２のデータは、図６に示すステップＳ８で、成形条件記憶手段２６に記憶され、初期値データの成形速度Ｖ０１と速度切替え位置Ｚ０１と共に、設定表示手段２８に表示される。
この新たな成形速度及び速度切替え位置のデータが設定されると、前述のステップＳ２に戻って２回目の成形加工が行なわれる。そして、ステップＳ３の処理が行なわれ、次のステップＳ４においてワークの破断発生と判断されたときには、再びステップＳ６からステップＳ８が実行され、新たな成形条件が設定される。そして、この新たな成形条件に基づいて３回目の成形加工が行なわれ、以後ワークに破断が生じなくなる迄加工を繰り返して新たな成形条件を漸次設定し、破断が生じなくなった時点で成形条件の設定は完了となる。
【００３８】
このような成形条件の設定方法において、例えば、スライド１３の新たな成形速度Ｖ０２を初期値（成形速度Ｖ０１）の１／２となるように設定し、この成形速度Ｖ０２に切替える速度切替え位置Ｚ０２を、破断位置Ｚｂ１と初期値の速度切替え位置Ｚ０１との中間に設定するようにしている。そして、このような成形速度の切替えを破断が生じなくなる迄行なうことにより、成形の難易度が高い製品に対しても、成形加工を容易に行なうことができる。
なお、新たな成形条件の設定方法は、この方法に限定するものではなく、破断時の成形速度を所定値だけ低速に設定し、かつ、この低速の成形速度への速度切替え位置を破断位置近傍の所定距離手前の位置に設定すればよい。また、前述の成形条件の設定フローに従って自動設定した成形条件を、作業者が設定・指示手段９により修正できるようにしてもよい。
【００３９】
以上に示したように、成形加工においては、製品が所定の品質を満足し、かつ短いサイクルタイムで加工できる成形速度を設定するように、ワークに破断が発生する前にスライド１３の成形速度を低速に切替えている。すなわち、この破断時の破断位置及び成形速度データに基づいて、この成形速度よりも低速の成形速度と、この低速の成形速度に切替える位置として破断位置より所定距離手前の速度切替え位置とを新たな成形条件として設定している。
このようにして、初回目の加工で破断を生じると新たな成形条件を設定して２回目の加工を行なう。この２回目の加工において再び破断が生じると、再度、更に低速の成形速度と、この低速の成形速度に切替える速度切替え位置とを新たな成形条件として設定する。そして、破断が生じなくなる迄このような加工を繰り返して新たな成形条件を漸次設定する。
【００４０】
したがって、破断が生じなくなる迄加工を繰り返すと成形条件が自動設定されるので、試し加工の回数が少なくなり設定作業の時間を短縮できると共に、熟練者に頼らなくとも成形条件を容易に設定できる。また、成形速度は段階的に所定速度から低速度に切替えられるので、従来の固定された低速速度で成形する場合に比較して、加工サイクルタイムが短縮できるので生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるサーボプレスの要部側面図を示す。
【図２】同サーボプレスの成形条件設定装置のハード構成のブロック図を示す。
【図３】本発明に係わるモーションカーブの一例を示す。
【図４】本発明に係わる成形加工時の破断を示す。
【図５】本発明に係わるサーボプレスの成形条件設定装置及びその設定方法の機能ブロック図を示す。
【図６】同サーボプレスの成形条件設定方法のフローチャートを示す。
【図７】本発明に係わる成形条件の設定方法を示す。
【図８】プレスのスライドモーションの一例を示す。
【図９】プレス成形品の一例を示す。
【符号の説明】
１…サーボプレス、９…設定・指示手段、１０…フレーム、１１…ベッド、１２…ボルスタ、１３…スライド、１４…補助フレーム、１５…ピン、１６…スライド位置検出手段、１６ａ…センサロッド、１６ｂ…検出ヘッド、１７…動力変換装置、１８…回転伝達部材、１９…電動サーボモータ、１９ａ…加圧力検出手段、１９ｂ…速度検出手段、２０…サーボ制御装置、２１…加圧力演算手段、２２…圧力減少率演算手段、２３…破断判定手段、２４…位置・速度フィードバック手段、２５…スライド位置・速度設定手段、２６…成形条件記憶手段、２７…サーボモータ指令演算手段、２８…設定表示手段、２９…サーボモータ指令出力手段。
【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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