(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機により駆動される３軸以上の駆動軸を有するラムに装着される上金型と、固定テーブルに装着される下金型とによって板材の曲げ加工を行う電動式ベンダの原点復帰方法であって、
（ａ）原点復帰起動信号に基づき予め設定されたアプローチ速度で全駆動軸をラム上昇方向に駆動する第一工程、
（ｂ）前記アプローチ速度でのラム上昇中に減速信号を検知したとき、前記全駆動軸の駆動によるラム上昇速度を前記アプローチ速度よりも小さなクリープ速度に減速させる第二工程、
（ｃ）前記クリープ速度に減速してから所定時間経過後もしくは所定距離移動後に、各駆動軸毎の基準位置の検出を開始する第三工程、
（ｄ）各駆動軸毎に前記基準位置を検出し、その検出時の該当軸の基準位置を記憶する第四工程、
（ｅ）全駆動軸における前記基準位置の検出終了後に、これら全駆動軸を同時に減速停止させる第五工程および
（ｆ）各駆動軸の減速停止位置で、その減速停止位置と前記基準位置とに基づいて各駆動軸毎の原点補正を行う第六工程
を備えることを特徴とする電動式ベンダの原点復帰方法。
【請求項２】
電動機により駆動される３軸以上の駆動軸を有するラムに装着される上金型と、固定テーブルに装着される下金型とによって板材の曲げ加工を行う電動式ベンダの原点復帰装置であって、
（ａ）予め設定されたアプローチ速度でラム上昇中にそのラムの減速開始位置を検出する減速開始位置検出手段、
（ｂ）この減速開始位置検出手段により減速開始位置が検出されてから所定時間経過後もしくは所定距離移動後に各駆動軸毎の基準位置の検出を開始し、かつ全駆動軸の基準位置の検出が終了したことを検出する基準位置検出手段、
（ｃ）各駆動軸を駆動してラムを前記アプローチ速度で上昇させ、このアプローチ速度での上昇中に前記減速開始位置検出手段により減速開始位置が検出されたときにラムを前記クリープ速度に減速させ、このクリープ速度での上昇中に前記基準位置検出手段により全駆動軸の基準位置が検出されたときにそれら全駆動軸を減速停止させるようにラムの駆動を制御するラム駆動制御手段および
（ｄ）前記基準位置検出手段により検出された各駆動軸毎の基準位置を記憶するとともに、各駆動軸の減速停止位置を記憶し、これら記憶された基準位置と減速停止位置とから各駆動軸毎の原点補正値を演算する原点補正値演算手段
を備えることを特徴とする電動式ベンダの原点復帰装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機により駆動される３軸以上の駆動軸を有するラムに装着される上金型と、固定テーブルに装着される下金型とによって板材の曲げ加工を行う電動式ベンダの原点復帰方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動機によりラム（可動テーブル）を駆動し、このラムに装着された上金型と、前記ラムに対向配置される固定テーブルに装着された下金型とによって板材の曲げ加工を行う所謂電動式ベンダが知られている。この電動式ベンダは、ラムを上下方向に位置決め制御するサーボ軸（一般に、「ＤＳ軸」と称されている。）を複数軸有しているのが普通である。
【０００３】
ところで、この種の電動式ベンダにおいては、金型を装着していない状態で、ラムを下方に移動させて固定テーブルと接する位置がラムの機械原点と定義される。また、ラムと固定テーブルにそれぞれ上金型、下金型を装着した状態で、ラムを下方に移動させて金型同士が接する位置がラムの作業原点と定義される。前記機械原点は、ＤＳ軸サーボ系のサーボ原点を確定することにより設定されている。ここで、ＤＳ軸のサーボ原点は、前記作業原点の位置よりもラムを上昇させた位置にあり、これらサーボ原点と機械原点との位置関係（相対距離Ｌ）は機械組立時に決められる固有の値であって、特殊な場合を除いて不変の値となっている。電動式ベンダの始動に際しては、電源投入後最初に各ＤＳ軸のサーボ原点の確立（以下、「原点復帰」という。）が行われる。この原点復帰が完了すると、各軸のカウンタに記憶されている原点オフセット値（相対距離Ｌに相当）が代入されて座標系が確立され、これによって機械原点および作業原点が確立される。
【０００４】
一般に電動式ベンダは、ラムの上昇・下降を制御するためにＤＳサーボ軸としての複数の制御軸から構成されており、これら複数軸の原点復帰作業を行わないとベンディング作業に移行できないため、前述の原点復帰作業は、電動式ベンダの始業時に行われる極めて重要な作業である。
【０００５】
次に、従来の電動式サーボの原点復帰シーケンスについて、図６を参照しつつ説明する。
【０００６】
図示のように、ラムには原点減速ドグ５１と、Ｚパルスを有する位置検出器５２とが装着されており、機械本体側には前記原点減速ドグ５１を検出する原点減速リミットスイッチと、前記位置検出器５２を検出する検出子とが固定されている。原点復帰動作時には、ラムを予め設定されたアプローチ速度で上昇させ、この上昇中に原点減速リミットスイッチが原点減速ドグ５１を検出すると、ラムを予め設定されたクリープ速度に減速させ、原点減速ドグ５１から外れると、位置検出器５２のＺパルス（Ｚ１パルス〜Ｚ４パルス）のサーチを開始する。この後、Ｚパルスを検出すると減速停止し、行き過ぎ量だけ戻ってＺパルスの位置で停止する。この際、Ｚパルスの近傍位置に到達したら、カウンタに原点オフセット値を代入して引き続きＺパルスの位置に戻ろうとする。なお、この原点復帰シーケンスは複数のラム駆動軸（ＤＳ軸）について同時に実施される。
【０００７】
また、本願発明に関連する先行技術として、特開平７−９３０３４号公報に開示されているものがある。この先行技術においては、２軸を平行に配置し、各軸を駆動することによってそれら軸に取り付けられた負荷を位置決めする位置決め制御装置において、第１の軸のエンコーダがタイミング信号を出力したときに第１のカウンタの計数値を０にセットし、第２の軸のエンコーダがタイミング信号を出力したときに第２のカウンタの計数値を予め設定された所定のオフセット値にセットし、第１および第２のカウンタの計数値が０になるまで第１および第２のモータを回転することにより被移動体を移動させるように構成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示される従来の原点復帰方法においては、特にＤＳサーボ軸が３軸以上（例えば４軸）存在する場合に、次のような不具合を生じることがあった。すなわち、電源投入時に４軸同時に原点復帰を開始すると、各軸のＺパルス（Ｚ１パルス，Ｚ２パルス，Ｚ３パルス，Ｚ４パルス）の位置が厳密には同一高さにないため、最下位のＺパルス（図６の例ではＺ３パルス）が最初に検出され、その軸（ＤＳ３軸）は減速停止してＺ３パルスの位置に戻ろうとする。これに対して、他の３軸についてはＺパルスは未検出であるから引き続き原点復帰動作を続行し、ラムを上昇させようとする。次いで、ラムが上昇して次のＺパルス（図６の例ではＺ１パルス）を検出し、ＤＳ１軸は減速停止してＺ１パルスの位置に戻ろうとする。このように、ＤＳ１軸〜ＤＳ４軸はＺパルスの位置の低い方から順次原点復帰を完了していくことになり、原点復帰の完了した軸はＺパルスの位置に停止しようとし、原点復帰が完了していない軸は引き続き上昇しようとする。この結果、ラムは、原点復帰が完了したＤＳ軸から下向きの外力を受け、原点復帰の未完了のＤＳ軸から上向きの外力を受けることとなって、歪んでしまう。また、ＤＳ各軸の制御系は他のＤＳ軸からの外乱の影響によって各々のＺパルスの位置に正確に戻りきれず、座標系にずれが生じてしまう。
【０００９】
なお、本願発明に関連する先行技術として挙げた前記公報（特開平７−９３０３４号公報）に開示されている技術においては、駆動軸の軸数を２軸に限定しているとともに、これら各軸について被移動体の移動中に原点パルスを検出して基準値およびオフセット値を代入するという２ステップの処理を行っているために、処理時間を要するとともに制御精度が劣るという問題点がある。また、このような処理手法を３軸以上の駆動軸を有する系に適用した場合には、制御にどうしても無理が生じてしまう。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、ラムに無理な外力をかけることなく、かつ高精度に原点復帰動作を行うことのできる電動式ベンダの原点復帰方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第１発明による電動式ベンダの原点復帰方法は、
電動機により駆動される３軸以上の駆動軸を有するラムに装着される上金型と、固定テーブルに装着される下金型とによって板材の曲げ加工を行う電動式ベンダの原点復帰方法であって、
（ａ）原点復帰起動信号に基づき予め設定されたアプローチ速度で全駆動軸をラム上昇方向に駆動する第一工程、
（ｂ）前記アプローチ速度でのラム上昇中に減速信号を検知したとき、前記全駆動軸の駆動によるラム上昇速度を前記アプローチ速度よりも小さなクリープ速度に減速させる第二工程、
（ｃ）前記クリープ速度に減速してから所定時間経過後もしくは所定距離移動後に、各駆動軸毎の基準位置の検出を開始する第三工程、
（ｄ）各駆動軸毎に前記基準位置を検出し、その検出時に該当軸の基準位置を記憶する第四工程、
（ｅ）全駆動軸における前記基準位置の検出終了後に、これら全駆動軸を同時に減速停止させる第五工程および
（ｆ）各駆動軸の減速停止位置で、その減速停止位置と前記基準位置とに基づいて各駆動軸毎の原点補正を行う第六工程
を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明において、原点復帰動作を行うに際して原点復帰起動信号が発せられると、全駆動軸は予め設定されたアプローチ速度にてラム上昇方向に駆動され（第一工程）、次いでそのラム上昇中に減速信号が検知されると、ラムの上昇速度が前記アプローチ速度よりも小さなクリープ速度に減速されてラムの上昇が続けられる（第二工程）。この後、前記クリープ速度に減速してから所定時間経過後もしくは所定距離移動後、言い換えればラム上昇速度がクリープ速度に落ち着くのを待ってから、各駆動軸毎の基準位置（Ｚパルス位置）の検出が開始され（第三工程）、この基準位置が検出されると該当軸の基準位置が記憶される（第四工程）。こうして、全駆動軸の基準位置が検出されると、全駆動軸が減速停止され（第五工程）、各駆動軸の減速停止位置で、その減速停止位置と前記基準位置とに基づいて各駆動軸毎の原点補正値が演算されることにより原点補正が行なわれる（第六工程）。本発明の原点復帰方法によれば、３軸以上の駆動軸を有する系に適用した場合にも、ラムに対して各駆動軸からの無理な外力が印加されることがなく、各駆動軸毎の基準位置を正確に検出できるため、極めて高精度に原点復帰を行うことができる。
【００１３】
次に、第２発明による電動式ベンダの原点復帰装置は、
電動機により駆動される３軸以上の駆動軸を有するラムに装着される上金型と、固定テーブルに装着される下金型とによって板材の曲げ加工を行う電動式ベンダの原点復帰装置であって、
（ａ）予め設定されたアプローチ速度でラム上昇中にそのラムの減速開始位置を検出する減速開始位置検出手段、
（ｂ）この減速開始位置検出手段により減速開始位置が検出されてから所定時間経過後もしくは所定距離移動後に各駆動軸毎の基準位置の検出を開始し、かつ全駆動軸の基準位置の検出が終了したことを検出する基準位置検出手段、
（ｃ）各駆動軸を駆動してラムを前記アプローチ速度で上昇させ、このアプローチ速度での上昇中に前記減速開始位置検出手段により減速開始位置が検出されたときにラムを前記クリープ速度に減速させ、このクリープ速度での上昇中に前記基準位置検出手段により全駆動軸の基準位置が検出されたときにそれら全駆動軸を減速停止させるようにラムの駆動を制御するラム駆動制御手段および
（ｄ）前記基準位置検出手段により検出された各駆動軸毎の基準位置を記憶するとともに、各駆動軸の減速停止位置を記憶し、これら記憶された基準位置と減速停止位置とから各駆動軸毎の原点補正値を演算する原点補正値演算手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明による電動式ベンダの原点復帰装置は、第１発明による原点復帰方法を具体的に実現するための装置に関わるものである。本発明において、原点復帰動作を行うに際しては、全駆動軸が予め設定されたアプローチ速度にてラム上昇方向に駆動されている途中で、減速開始位置検出手段により減速開始位置が検出されると、ラムの上昇速度が前記アプローチ速度よりも小さなクリープ速度に減速されてラムがさらに上昇される。この後、前記減速開始位置検出手段により減速開始位置が検出されてから所定時間経過後もしくは所定距離移動後、言い換えればラム上昇速度がクリープ速度に落ち着くのを待ってから、基準位置検出手段により各駆動軸毎の基準位置（Ｚパルス位置）の検出が開始され、この基準位置が検出されると該当軸の基準位置が記憶される。こうして、基準位置検出手段により全駆動軸の基準位置が検出されると、全駆動軸が減速停止され、各駆動軸の減速停止位置で、原点補正値演算手段により、前記減速停止位置と前記基準位置とに基づいて各駆動軸毎の原点補正値が演算されることにより原点補正が行なわれる。本発明の原点復帰装置によれば、３軸以上の駆動軸を有する系に適用した場合にも、ラムに対して各駆動軸からの無理な外力が印加されることがなく、各駆動軸毎の基準位置を正確に検出できるため、極めて高精度に原点復帰を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による電動式ベンダの原点復帰方法およびその装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１には、本発明の一実施例に係る電動式ベンダの部分斜視図が示されている。
【００１７】
本実施例の電動式ベンダにおいては、昇降駆動されるラム（上部可動テーブル）１と、このラム１に対位して固定配置される固定テーブル（下部固定テーブル）２とが備えられ、ラム１の下部にはパンチ保持装置３を介して図示されないパンチ（上金型）が取り付けられ、固定テーブル２の上面にはダイ保持装置を介してダイ（いずれも図示せず）が取り付けられている。
【００１８】
前記固定テーブル２の両側部には一対のサイドフレーム５，５が一体に設けられ、各サイドフレーム５，５の上端部を連結するように支持フレーム６が設けられている。この支持フレーム６には、複数基（本実施例では４基）のラム駆動装置７が取り付けられており、これらラム駆動装置７の下端部にラム１が揺動自在に連結されている。こうして、ラム駆動装置７の作動によってラム１が昇降動されることにより、パンチとダイとの間に介挿される板材（ワーク）が折り曲げられるようになっている。
【００１９】
各ラム駆動装置７は、後述するサーボ制御装置によって制御されるＡＣサーボモータ８を駆動源としてその駆動力をタイミングベルト９を介して図示されないボールナットに伝え、このボールナットに連結されるボールねじ１０を上下方向に移動させることにより、このボールねじ１０に連結されるラム１を上下駆動させるように構成されている。
【００２０】
前記ラム１には、各ラム駆動装置７の駆動軸（以下、向かって左側からＤＳ１軸、ＤＳ２軸、ＤＳ３軸、ＤＳ４軸という。）位置に対応してインクリメンタルタイプのリニアエンコーダ１１が取り付けられ、その検出子１２が伸び補正ブラケット１３に取り付けられている。このリニアエンコーダ１１からの検出データは、サーボモータ８の位置フィードバック制御に用いられる。ここで、前記伸び補正ブラケット１３は、前記サイドフレーム５，５に沿うように設けられる２枚のサイドプレート１３ａ，１３ａと、左右のサイドプレート１３ａ，１３ａを連結するビーム１３ｂとにより構成されている。このようにリニアエンコーダ１１の検出子１２を伸び補正ブラケット１３に取付けることで、各リニアエンコーダ１１は、各サイドフレーム５，５の負荷変化による変形の影響を受けることがなく、ラム１の各駆動軸毎の絶対位置を計測することが可能である。なお、本実施例では、リニアエンコーダ（本体）１１をラム１に取付け、検出子１２を補正ブラケット１３に取付けるものとしたが、これらの取付け位置は逆にしても良い。
【００２１】
また、各サーボモータ８のモータ軸には、各サーボモータ８の現在位置を検出するためのアブソリュートタイプのモータエンコーダ（図示せず）が付設されている。なお、このモータエンコーダからの検出データは、サーボモータ８の速度フィードバック制御に用いられる。
【００２２】
図２の模式図に示されているように、ラム１には、このラム１の上昇速度をアプローチ速度からクリープ速度に減速指示するための原点減速ドグ１４と、原点復帰動作開始時にラム１に下降指示を行うための原点脱出ドグ１５と、何らかの原因でラム１が上昇端近くまで上昇したときにそのラム１を緊急停止させるためのオーバートラベルドグ１６（図３参照）とが装着されており、機械本体側には前記原点減速ドグ１４を検出する原点減速リミットスイッチと、前記原点脱出ドグ１５を検出する原点脱出リミットスイッチと、オーバートラベルドグ１６を検出するオーバートラベルリミットスイッチ（リミットスイッチについてはいずれも図示せず）とがそれぞれ固定されている。なお、図３には、これら各ドグ１４，１５，１６の相互の位置関係が示されている。
【００２３】
次に、本実施例におけるラム１の原点復帰制御の処理シーケンスを、図４に示されるフローチャートにより、図５に示されるタイムチャートを参照しつつ説明する。
【００２４】
Ｓ１〜Ｓ２：原点復帰動作開始時に原点脱出リミットスイッチが原点脱出ドグ１５を踏んでいるときには、この原点脱出ドグ１５が外れるまでラム１を下降させる。
【００２５】
Ｓ３〜Ｓ５：原点脱出リミットスイッチが原点脱出ドグ１５から外れると、ラム１をアプローチ速度Ｖ１で上昇させ、この上昇中に原点減速リミットスイッチが原点減速ドグ１４の範囲内に入るか否かを判定する。そして、原点減速ドグ１４の範囲内に入ったら、各駆動軸（ＤＳ１軸、ＤＳ２軸、ＤＳ３軸、ＤＳ４軸）をクリープ速度Ｖ０に減速させ、同時に、ラム上昇速度がクリープ速度Ｖ０に落ち着くのを待つためにセットされるタイマを起動する。
【００２６】
Ｓ６〜Ｓ７：タイマがタイムアップしたら、ラム１の上昇速度を維持しながらＺパルス検出を開始する。図３では、最下位のＺパルスがＤＳ２軸のＺ２パルスで、順次Ｚ１パルス（ＤＳ１軸），Ｚ３パルス（ＤＳ３軸），Ｚ４パルス（ＤＳ４軸）の順に検出される場合が例示されている。したがって、最初のＺ２パルスが検出されたらそのときのＤＳ２軸の現在値を記憶し、さらにクリープ速度でラム１の上昇を続けてＺパルスの検出を行い、ＤＳ１軸、ＤＳ３軸およびＤＳ４軸のの各Ｚパルス検出を行ってそれぞれの現在値を順次記憶する。
【００２７】
Ｓ８〜Ｓ１０：全てのＺパルスの検出が終了したことを確認すれば、全サーボモータ８を全軸同時に減速停止し、その減速停止位置で各ＤＳ軸について原点補正値を設定して原点補正を行う。この原点補正は次のように行われる。まず、Ｚパルスラッチ信号を検出すると、その瞬間の位置情報をレジスタＡにセットする。４個のＺパルスを検出し４軸が減速停止すると、各軸の現在値（減速停止位置）をレジスタＢにセットする。原点補正値は、これらレジスタＡ，Ｂの記憶値と、予め記憶されている原点オフセット値（Ｚパルスのあるべき位置）とを用いて算出される。すなわち、レジスタＢの値からレジスタＡの値を減算することにより現在位置からＺパルス位置までの距離を求め、この演算値を原点オフセット値に加算することにより、現在位置を原点オフセット値の尺度で求める。こうして求められた値を現在値レジスタに代入して現在値とする。この操作を全軸について行うことで、各軸の原点補正値を得る。
【００２８】
本実施例によれば、３軸以上の駆動軸を有する系に適用した場合にも、ラムに対して各駆動軸からの無理な外力が印加されることがなく、各駆動軸毎のＺパルス位置（基準位置）を正確に検出できるため、極めて高精度に原点復帰を行うことができる。
【００２９】
本実施例においては、原点減速ドグ１４を踏んだときに各軸をアプローチ速度からクリープ速度に減速し、同時にタイマを起動させるものとしたが、Ｚパルスサーチのシーケンスとしては、原点減速ドグ１４の長さを適当な長さに設定し、この原点減速ドグ１４を踏んで所定距離上昇した後、原点減速ドグ１４を外れたらＺパルスサーチを開始するというシーケンスにしても良い。
【００３０】
本実施例では、４軸の駆動軸を有する電動式ベンダについて説明したが、本発明は、２軸以上の複数の駆動軸を有する系に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る電動式ベンダの部分斜視図である。
【図２】図２は、各ＤＳ軸構成を示す模式図である。
【図３】図３は、各ドグの位置関係を示す図である。
【図４】図４は、原点復帰制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、原点復帰制御のタイムチャートである。
【図６】図６は、従来の原点復帰シーケンスを示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１        ラム
２        固定テーブル
７        ラム駆動装置
８        ＡＣサーボモータ
１０      ボールねじ
１１      リニアエンコーダ
１２      検出子
１４      原点減速ドグ
１５      原点脱出ドグ
１６      オーバトラベルドグ
【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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