JP2009285666A - Servo press arrangement and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーボプレス装置と搬送装置を備えたサーボプレス設備とその制御方法に関する。 The present invention relates to a servo press facility including a servo press device and a transport device, and a control method thereof.
プレス機械において、メインモータによってフライホイールを駆動しフライホイールの駆動力をスライドの直線運動に変換する動力変換機構としてクランク機構、ナックル機構、リンク機構などを備え、動力伝達経路上にクラッチ&ブレーキ装置を備えたものは機械プレスと呼ばれている。このような機械プレスは、ある一種の動力変換機構(例えばクランク機構)を採用した場合には、他の種類の動力変換機構(例えばナックル機構やリンク機構)と同様のスライドモーションを採りえない。 A press machine is equipped with a crank mechanism, knuckle mechanism, link mechanism, etc. as a power conversion mechanism that drives a flywheel by a main motor and converts the flywheel drive force into a linear movement of the slide, and a clutch and brake device on the power transmission path Those equipped with are called mechanical presses. When such a mechanical press employs a kind of power conversion mechanism (for example, a crank mechanism), it cannot adopt the same slide motion as other types of power conversion mechanisms (for example, a knuckle mechanism or a link mechanism).
一方、近年、クランク軸などの駆動軸をサーボモータで回転駆動してスライドを昇降させる構成のサーボプレス装置が種々提案されている。このようなサーボプレスは、サーボ制御によって各種スライドモーションを切替え可能であるため、プレス加工態様に対する適応性を拡大できるとともに、上述した従来の機械プレスと比較してフライホイール、クラッチ&ブレーキ装置を無くすことができる等の利点がある。 On the other hand, in recent years, various servo press apparatuses having a configuration in which a drive shaft such as a crank shaft is rotationally driven by a servo motor to raise and lower a slide have been proposed. Since such a servo press can switch various slide motions by servo control, it can expand the adaptability to the press working mode and eliminate the flywheel, clutch & brake device as compared with the conventional mechanical press described above. There are advantages such as being able to.
ところで、プレス設備においては、プレス装置に対してワークの搬入や搬出を行う搬送装置がプレス装置に付設される。このため、プレス装置(具体的にはスライドや金型)と搬送装置とが互いに機械的に干渉しないように、それぞれの動作を制御することが必要である。 By the way, in a press facility, a transport device for carrying a workpiece in and out of the press device is attached to the press device. For this reason, it is necessary to control each operation | movement so that a press apparatus (specifically slide and metal mold | die) and a conveying apparatus do not mutually interfere mechanically.
サーボプレス装置と搬送装置を備えたサーボプレス設備において、このような干渉回避の制御方法の一例として、スライドを駆動するクランク軸(主駆動軸)の回転に同期して搬送装置を動作させることが、下記特許文献1に開示されている。
しかし、特許文献1の制御方法では、主駆動軸(例えばクランク軸)の回転に同期させて搬送装置を動作させるという手法のために、以下のような問題がある。
In a servo press facility equipped with a servo press device and a transport device, as an example of such a control method for avoiding interference, the transport device can be operated in synchronization with the rotation of a crankshaft (main drive shaft) that drives a slide. Is disclosed in
However, the control method disclosed in
(1)例えば、プレス加工する金型がワークに接触する瞬間や、切り落とし加工でワークが切り落とされる瞬間など、負荷が急変するタイミングで主駆動軸の回転にふらつきが生じる。この主駆動軸の回転のふらつきが搬送装置の動作に影響するため、搬送装置の動作が滑らかにならず、ワークを落としたり、搬送装置のモータトルクが瞬間的に過大となり保護装置が作動したりするおそれがある。
(2)主駆動軸が工程の中途で一時的に逆転する場合には、主駆動軸の角度と搬送装置の位置が1対1に対応しないため、同期が取れなくなる。
(3)搬送装置のモーションがプレス機械のモーションに依存するため、プレス機械のモーションと搬送装置のモーションを独立に変更することができず、モーションカーブの最適化が難しい。
(4)スクリュープレスのように、サーボプレスにおいて主駆動軸を有しない構成を採用することも可能であるが、この場合、主駆動軸を有しないため、主駆動軸の回転に同期させて搬送装置を動作させることができない、もしくは、プレスの動作と搬送装置の動作の連動を間欠的にしか行えない。
(1) For example, the rotation of the main drive shaft fluctuates at the timing when the load changes suddenly, such as the moment when the die to be pressed contacts the workpiece or the moment when the workpiece is cut off by the cut-off processing. Since the fluctuation of the rotation of the main drive shaft affects the operation of the transfer device, the operation of the transfer device will not be smooth, the workpiece will be dropped, the motor torque of the transfer device will momentarily become excessive, and the protection device will be activated. There is a risk.
(2) When the main drive shaft is temporarily reversed in the middle of the process, the angle of the main drive shaft and the position of the transfer device do not correspond one-to-one, so that synchronization cannot be achieved.
(3) Since the motion of the transport device depends on the motion of the press machine, the motion of the press machine and the motion of the transport device cannot be changed independently, and it is difficult to optimize the motion curve.
(4) It is possible to adopt a configuration that does not have a main drive shaft in a servo press, such as a screw press, but in this case, since it does not have a main drive shaft, it is conveyed in synchronization with the rotation of the main drive shaft. The apparatus cannot be operated, or the operation of the press and the operation of the conveying apparatus can be performed only intermittently.
上記の問題に対処するために、本出願人は、先に出願した特願2006−322836号(以下、先行出願という)において、サーボプレス装置と搬送装置をマスター信号に同期させる方法を提案した。この先行出願の方法によれば、サーボプレス装置と搬送装置をマスター信号に同期させることで、マスター信号を介して間接的にサーボプレス装置と搬送装置を同期させるので、搬送装置の動作がサーボプレス装置の動作と切り離される。これにより、サーボプレス装置の主駆動軸の回転にふらつきが生じても、搬送装置は電子的に発生するマスター信号に基づいて滑らかに動作するので、ワークの落下等の問題は生じない。 In order to deal with the above problems, the present applicant has proposed a method of synchronizing the servo press device and the transport device with the master signal in Japanese Patent Application No. 2006-322836 (hereinafter referred to as the prior application) filed earlier. According to the method of this prior application, by synchronizing the servo press device and the transport device with the master signal, the servo press device and the transport device are synchronized indirectly via the master signal. Separated from device operation. As a result, even if the rotation of the main drive shaft of the servo press device fluctuates, the transport device operates smoothly based on the electronically generated master signal, so that problems such as dropping of the workpiece do not occur.
しかし、停電が発生した場合には、サーボプレス装置や搬送装置を駆動するモータが、制御器からの指令にしたがったトルク・速度で動作しなくなり、サーボプレス装置と搬送装置の一方もしくは双方の位置がモーションカーブから逸脱し、サーボプレス装置と搬送装置の間で機械的干渉が生じる可能性がある。 However, when a power failure occurs, the motor that drives the servo press device and the transport device will not operate at the torque and speed according to the command from the controller, and the position of one or both of the servo press device and the transport device May deviate from the motion curve, and mechanical interference may occur between the servo press device and the transfer device.
サーボプレス装置の停電時の停止方法については、下記特許文献2,3において提案されている。
特許文献2の方法は、スライド移動、特にクランク角度に搬送装置を同期させる構成において、停電時における搬送装置用モータの駆動電源を、スライド駆動用モータの回転減速時に発生される回生電力を利用して確保するものである。
特許文献3の方法は、プレス運転中にコンデンサに電気エネルギーを蓄積しておき、停電時にはコンデンサに蓄積された電気エネルギーを利用してモータを回転減速駆動するものである。
The stopping method at the time of a power failure of the servo press apparatus is proposed in the following
The method of
In the method of
しかしながら、上記特許文献2では、クランク角度に搬送装置を同期させる構成における停電時停止制御方法については記述されているが、サーボプレス装置と搬送装置をマスター信号に同期させる構成における停電時停止制御方法は記述されていない。
また、上記特許文献3では、サーボプレス装置のみを対象としており、サーボプレス装置と搬送装置を連動させている場合の停止方法については記述されていない。
However, in
Moreover, in the said
また、サーボプレス装置のモータ駆動に必要なエネルギー(すなわち電力)はプレス加工の1サイクル中で時々刻々変化し、もっともエネルギーを必要とするのは、クッション装置を押し下げている期間であるが、この点について上記特許文献2,3では配慮がなされておらず、停電対策のための設備が大型化する可能性がある。
In addition, the energy (that is, electric power) necessary for driving the motor of the servo press device changes every moment in one cycle of press working, and the most energy is required during the period in which the cushion device is pushed down. However, in
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、サーボプレス装置と搬送装置をマスター信号に同期させるように構成されたサーボプレス設備において、停電発生時にサーボプレス装置と搬送装置の間での機械的干渉を回避する手段を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a servo press facility configured to synchronize the servo press device and the transport device with the master signal, the power is generated between the servo press device and the transport device when a power failure occurs. It is an object of the present invention to provide means for avoiding mechanical interference.
上記の課題を解決するため、本発明のサーボプレス設備とその制御方法は、以下の技術的手段を採用する。 In order to solve the above-mentioned problems, the following technical means are employed in the servo press facility and the control method thereof according to the present invention.
(1)本発明のサーボプレス設備は、外部電源からの電力供給を受けてメインモータでスライドを駆動してワークをプレス加工するものであり前記メインモータがサーボモータで構成されたサーボプレス装置と、前記外部電源からの電力供給を受けて前記サーボプレス装置に対してワークの搬入及び/又は搬出を行う搬送装置と、前記サーボプレス装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、前記外部電源からの電力をサーボプレス装置及び搬送装置に供給する電力供給回路と、を備え、前記電力供給回路は、前記メインモータへの電力供給を制御しかつ電力回生可能なメインモータアンプと、搬送装置の駆動源である搬送装置用モータへの電力供給を制御しかつ電力回生可能な搬送装置用モータアンプと、前記外部電源の停電を検出する停電検出器とを有するとともに、前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプにおいて回生電力の相互供給が可能なように構成されており、前記制御装置は、前記サーボプレス装置と搬送装置の希望運転状態に応じて、時間的に変化するマスター信号を発生させ、該マスター信号値の変化に同期して前記サーボプレス装置のスライド位置の指令値を一義的に出力するとともに前記マスター信号値の変化に同期して前記搬送装置の作動位置の指令値を一義的に出力し、前記停電検出器により外部電源の停電を検出した場合には、マスター信号の変化レートを低下させてゼロにする、ことを特徴とする。 (1) A servo press facility according to the present invention is a servo press device that receives power supply from an external power source and drives a slide by driving a slide by a main motor, wherein the main motor is a servo motor. A transfer device that carries in and / or unloads a workpiece from the servo press device in response to power supply from the external power source, a control device that controls the servo press device and the transfer device, and an external power source. A power supply circuit that supplies power to the servo press device and the transport device, the power supply circuit controlling the power supply to the main motor and regenerating power, and driving the transport device Controls the power supply to the transport device motor that is the source and detects the power failure of the external power source and the transport device motor amplifier that can regenerate power A power detector, and the main motor amplifier and the transport device motor amplifier are configured to allow regenerative power to be supplied to each other. The control device is configured to operate the servo press device and the transport device as desired. A master signal that changes with time according to the state is generated, and a command value for the slide position of the servo press device is uniquely output in synchronism with the change in the master signal value and the change in the master signal value. Synchronously output the command value of the operating position of the transfer device, and when a power failure of the external power source is detected by the power failure detector, the change rate of the master signal is reduced to zero. Features.
ここで、上記「搬送装置」は、サーボプレス装置にワークを搬入する搬入側搬送装置とサーボプレス装置からワークを搬出する搬出側搬送装置の一方を意味する場合と、両方を意味する場合がある。
上記「搬送装置用モータ」は、搬送装置において搬送動作を行わせるための駆動源をいい、本発明の実施形態においては、「搬入側搬送装置フィードモータ202」、「搬入側搬送装置リフトモータ204」、「搬出側搬送装置フィードモータ302」及び「搬出側搬送装置リフトモータ304」がこれに該当する。
Here, the “conveying device” may mean either one of the carrying-in conveying device that loads the workpiece into the servo press device and the carrying-out conveying device that unloads the workpiece from the servo press device, or may mean both. .
The “transport device motor” refers to a drive source for causing the transport device to perform a transport operation. In the embodiment of the present invention, the “load-side transport
上記の本発明の構成によれば、サーボプレス装置と搬送装置がマスター信号に同期するように構成されており、メインモータアンプと搬送装置用モータアンプにおいて回生電力の相互供給が可能となっており、停電検出器により外部電源の停電を検出した場合には、マスター信号の変化レートを低下させてゼロにする。停電時においてマスター信号の変化レートが低下することで、サーボプレス装置と搬送装置が、互いにモーションカーブで規定される位置関係を保ったまま、減速し停止する。また、マスター信号の変化レートが低下することで回生電力が発生し、この回生電力によって停電中においても、サーボプレス装置と搬送装置が完全に停止するまで、モータ制御に必要な電力が確保される。したがって、本発明によれば、停電時において、サーボプレス装置と搬送装置の間での機械的干渉を回避することができる。 According to the configuration of the present invention described above, the servo press device and the transport device are configured to synchronize with the master signal, and regenerative power can be supplied mutually in the main motor amplifier and the motor amplifier for the transport device. When a power failure is detected by the power failure detector, the change rate of the master signal is reduced to zero. When the change rate of the master signal decreases during a power failure, the servo press device and the transport device decelerate and stop while maintaining the positional relationship defined by the motion curve. In addition, regenerative power is generated due to a decrease in the change rate of the master signal, and even during a power failure due to this regenerative power, the power necessary for motor control is ensured until the servo press device and the transport device are completely stopped. . Therefore, according to the present invention, it is possible to avoid mechanical interference between the servo press device and the transport device during a power failure.
(2)上記(1)のサーボプレス設備において、前記電力供給回路は、交流外部電力を直流に変換するコンバータと、該コンバータで変換した直流電力を前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプに供給する直流バスとを有し、前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプは、前記直流バスを介して回生電力の相互供給が可能である。 (2) In the servo press facility of the above (1), the power supply circuit converts a converter for converting AC external power to DC, and the DC power converted by the converter to the main motor amplifier and the motor amplifier for the conveying device. The main motor amplifier and the transport device motor amplifier can mutually supply regenerative power via the DC bus.
上記の構成のように、メインモータアンプと搬送装置用モータアンプにおいて回生電力の相互供給を可能とするために、直流バスを共通の電力ラインとしてもよい。 As in the above configuration, the DC bus may be a common power line in order to allow regenerative power to be mutually supplied in the main motor amplifier and the motor amplifier for the transport device.
(3)上記(1)のサーボプレス設備において、前記電力供給回路は、交流ラインを介して供給される交流外部電力を直流に変換しかつ電力回生可能な複数のコンバータと、該複数のコンバータで変換した直流電力を前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプに供給する複数の直流バスとを有し、前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプは、前記交流ラインを介して回生電力の相互供給が可能である。 (3) In the servo press facility according to (1), the power supply circuit includes a plurality of converters capable of converting AC external power supplied via an AC line into DC and regenerating power, and the plurality of converters. A plurality of DC buses for supplying the converted DC power to the main motor amplifier and the transport device motor amplifier, and the main motor amplifier and the transport device motor amplifier supply regenerative power via the AC line. Mutual supply is possible.
上記の構成のように、メインモータアンプと搬送装置用モータアンプにおいて回生電力の相互供給を可能とするために、コンバータとして電力回生可能なものを採用し、外部電源に接続された交流ラインを共通の電力ラインとしてもよい。 As in the above configuration, in order to enable mutual supply of regenerative power in the main motor amplifier and the motor amplifier for conveyance device, a converter that can regenerate power is adopted and an AC line connected to an external power supply is shared. It is good also as an electric power line.
(4)上記(1)のサーボプレス設備において、前記電力供給回路は、交流ラインを介して供給される交流外部電力を直流に変換しかつ電力回生可能な複数のコンバータと、該複数のコンバータで変換した直流電力を前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプに供給する複数の直流バスとを有し、前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプは、前記直流バス及び/又は前記交流ラインを介して回生電力の相互供給が可能である。 (4) In the servo press facility according to (1), the power supply circuit includes a plurality of converters capable of converting AC external power supplied via an AC line into DC and regenerating power, and the plurality of converters. A plurality of DC buses for supplying the converted DC power to the main motor amplifier and the transport device motor amplifier, wherein the main motor amplifier and the transport device motor amplifier are connected to the DC bus and / or the AC line; Mutual supply of regenerative power is possible via
上記の構成のように、メインモータアンプと搬送装置用モータアンプにおいて回生電力の相互供給を可能とするために、コンバータとして電力回生可能なものを採用し、一部のモータについては直流バスを共通の電力ラインとし、他のモータについては交流ラインを共通の電力ラインとしてもよい。 As in the above configuration, in order to enable mutual supply of regenerative power in the main motor amplifier and the motor amplifier for conveyance device, a converter that can regenerate power is adopted, and a DC bus is shared for some motors. For other motors, the AC line may be a common power line.
(5)上記(1)乃至4のいずれか一つのサーボプレス設備において、前記サーボプレス装置は、ブランクホルダと上金型との間にワーク周縁部を保持するように構成されたクッション装置と、該クッション装置に接続されワーク周縁部の保持力であるクッション圧を発生させるクッション動力源とを有し、外部電源の停電が発生した場合に、前記クッション圧を低下あるいはゼロにする。 (5) In the servo press facility according to any one of (1) to (4), the servo press device includes a cushion device configured to hold a work peripheral portion between a blank holder and an upper mold, A cushion power source that is connected to the cushion device and generates a cushion pressure that is a holding force of the peripheral edge of the workpiece, and when the power failure of the external power source occurs, the cushion pressure is reduced or made zero.
上記の構成によれば、停電が発生した場合には、クッション圧が低下あるいはゼロになるため、スライドがクッションを押す必要がなくなる。これにより、スライドがクッションを押すための電力として回生電力が消費されることがないので、サーボプレス装置と搬送装置が完全に停止するまでのモータ制御に必要な電力を確実に保持することができる。 According to the above configuration, when a power failure occurs, the cushion pressure decreases or becomes zero, so that it is not necessary for the slide to press the cushion. As a result, the regenerative power is not consumed as the power for the slide to press the cushion, so that it is possible to reliably hold the power necessary for the motor control until the servo press device and the transport device are completely stopped. .
(6)上記(5)のサーボプレス設備において、前記クッション動力源は、前記停電検出器からの停電検出信号に基づいて前記クッション圧を低下あるいはゼロにする。
(7)上記(5)のサーボプレス設備において、前記クッション動力源は、停電したときにバネ力もしくは自重によって作動して前記クッション圧を低下あるいはゼロにする。
(6) In the servo press facility of the above (5), the cushion power source lowers or makes the cushion pressure zero based on a power failure detection signal from the power failure detector.
(7) In the servo press facility of the above (5), the cushion power source is actuated by a spring force or its own weight when a power failure occurs to reduce or reduce the cushion pressure.
このように、クッション装置においてクッション圧を低下あるいはゼロにする手段としては、停電の検出に基づいて作動するものであっても、停電したときにバネ力もしくは自重によって作動するものであってもよい。後者によれば、クッション装置へ停電検出信号を伝送する経路を設けることなく、停電時にクッション圧を低下させることができる。 As described above, the means for lowering or reducing the cushion pressure in the cushion device may operate based on detection of a power failure, or may operate based on a spring force or its own weight when a power failure occurs. . According to the latter, it is possible to reduce the cushion pressure during a power failure without providing a path for transmitting a power failure detection signal to the cushion device.
(8)本発明のサーボプレス設備の制御方法は、外部電源からの電力供給を受けてメインモータでスライドを駆動してワークをプレス加工するものであり前記メインモータがサーボモータで構成されたサーボプレス装置と、前記外部電源からの電力供給を受けて前記サーボプレス装置に対してワークの搬入及び/又は搬出を行う搬送装置とを備えたサーボプレス設備の制御方法であって、前記サーボプレス装置は、前記サーボモータへの電力供給を制御しかつ電力回生可能なメインモータアンプを有し、前記搬送装置は、搬送装置の駆動モータへの電力供給を制御しかつ電力回生可能な搬送装置用モータアンプを有し、前記外部電源からの電力を前記サーボプレス装置及び前記搬送装置に供給する電力供給回路を、前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプにおいて回生電力の相互供給が可能なように構成し、前記サーボプレス装置と前記搬送装置の希望運転状態に応じて、時間的に変化するマスター信号を発生させ、該マスター信号値の変化に同期して前記サーボプレス装置のスライド位置の指令値を一義的に出力するとともに前記マスター信号値の変化に同期して前記搬送装置の作動位置の指令値を一義的に出力し、外部電源の停電を検出した場合には、マスター信号の変化レートを低下させてゼロにする、ことを特徴とする。 (8) A method for controlling a servo press facility according to the present invention is a method in which a work is pressed by driving a slide by a main motor upon receiving power supply from an external power source, and the main motor is constituted by a servo motor. A servo press facility control method comprising: a press device; and a transport device that receives and supplies power from the external power source and carries workpieces into and / or out of the servo press device, the servo press device Has a main motor amplifier that controls power supply to the servo motor and can regenerate power, and the transport device controls power supply to the drive motor of the transport device and can regenerate power A power supply circuit that includes an amplifier and supplies power from the external power source to the servo press device and the transport device; and the main motor amplifier. The regenerative power can be mutually supplied in the motor amplifier for the transport device, and a master signal that changes over time is generated according to the desired operation state of the servo press device and the transport device, and the master signal Synchronously output the command value of the slide position of the servo press device in synchronization with the change of the value and output the command value of the operating position of the transport device in synchronization with the change of the master signal value, When a power failure of the external power supply is detected, the change rate of the master signal is reduced to zero.
上記の本発明の制御方法は、上記(1)のサーボプレス設備に対応する方法の発明である。したがって、本発明の制御方法によれば、停電時において、サーボプレス装置と搬送装置の間での機械的干渉を回避することができる。 The control method of the present invention is an invention of a method corresponding to the servo press facility of (1) above. Therefore, according to the control method of the present invention, it is possible to avoid mechanical interference between the servo press device and the transport device during a power failure.
(9)上記(8)のサーボプレス設備の制御方法において、前記サーボプレス装置は、ブランクホルダと上金型との間にワーク周縁部を保持するように構成されたクッション装置を備え、外部電源の停電が発生した場合に、前記クッション装置において、ワーク周縁部の保持力であるクッション圧を低下あるいはゼロにする。 (9) In the method of controlling a servo press facility according to (8), the servo press device includes a cushion device configured to hold a work peripheral portion between a blank holder and an upper die, and an external power source When the power failure occurs, in the cushion device, the cushion pressure, which is the holding force of the work peripheral portion, is reduced or made zero.
上記の方法によれば、スライドがクッションを押すための電力として回生電力が消費されることがないので、サーボプレス装置と搬送装置が完全に停止するまでのモータ制御に必要な電力を確実に保持することができる。 According to the above method, since the regenerative power is not consumed as the power for the slide to press the cushion, the power necessary for the motor control is surely maintained until the servo press device and the transport device are completely stopped. can do.
本発明によれば、サーボプレス装置と搬送装置をマスター信号に同期させるように構成されたサーボプレス設備において、停電時にサーボプレス装置と搬送装置の間での機械的干渉を回避することがきる。 According to the present invention, in the servo press equipment configured to synchronize the servo press device and the transport device with the master signal, mechanical interference between the servo press device and the transport device can be avoided at the time of power failure.
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明の実施形態にかかるサーボプレス設備10の全体構成図である。サーボプレス設備10は、ワーク(図示せず)をプレスするサーボプレス装置100と、プレス加工前のワークをサーボプレス装置100に搬入する搬入側搬送装置200と、プレス加工後のワークをサーボプレス装置100から搬出する搬出側搬送装置300と、サーボプレス装置100、搬入側搬送装置200及び搬出側搬送装置300を制御する制御装置40とを備える。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a
まず、サーボプレス装置100の構成について説明する。
サーボプレス装置100において、メインモータ101はサーボモータで構成されている。サーボ制御されるメインモータ101の回転がスライド駆動機構102によりスライド103の上下方向直線動に変換される。スライド103には上金型104が取りつけられており、スライド103と共に上下動する。上金型104と対向して、下金型106としわ押さえを行うためのブランクホルダ105とが設けられている。
First, the configuration of the
In the
下金型106はボルスター107上に設置されている。ブランクホルダ105は、ブランクホルダ105と上金型104との間にワーク周縁部を保持するように構成されたクッション装置108とともに上下動する。クッション装置108には、しわ押さえ力(クッション圧)を発生させるクッション動力源109が接続されている。
The
ワーク(図示せず)を上金型104と下金型106の間に入れメインモータ101を回転させると、スライド103が下降して上金型104と下金型106の間でワークのプレス成形が行われる。このとき、ワークの周縁部が上金型104とクッション装置108と共に上下動するブランクホルダ105の間にはさまれ、しわ押さえが行われる。プレス成形時に発生する力はフレーム110で支持される。
When a work (not shown) is inserted between the
次に、搬入側搬送装置200及び搬出側搬送装置300の構成について説明する。
搬入側搬送装置200には、ワークを真空で吸着したり挟み込んだりして把持する搬入側搬送装置ワーク把持ツール201がある。搬入側搬送装置フィードモータ202の回転を直線動に変換する搬入側搬送装置フィード機構203により搬入側搬送装置ワーク把持ツール201がフィード方向(図中の左右方向)に動かされ、搬入側搬送装置リフトモータ204の回転を直線動に変換する搬入側搬送装置リフト機構205により搬入側搬送装置ワーク把持ツール201がリフト方向(図中の上下方向)に動かされるようになっている。
Next, the configuration of the carry-in
The carry-in
搬出側搬送装置300も搬入側搬送装置200と同一の構成を有しており、搬出側搬送装置フィードモータ302の回転を直線動に変換する搬出側搬送装置フィード機構303により搬出側搬送装置ワーク把持ツール301がフィード方向(図中の左右方向)に動かされ、搬出側搬送装置リフトモータ304の回転を直線動に変換する搬出側搬送装置リフト機構305により搬出側搬送装置ワーク把持ツール301がリフト方向(図中の上下方向)に動かされるようになっている。
なお、以下の説明において、搬入側搬送装置200と搬出側搬送装置300の一方または両方を指して単に「搬送装置」と呼ぶことがある。
The carry-out
In the following description, one or both of the carry-in
モータ(メインモータ101、搬送装置フィードモータ202,302、搬送装置リフトモータ204,304)としては、インバータと組み合わせてトルク・回転数が可変であり、電力回生が可能であれば、任意の方式のモータを使用可能である。たとえば、三相誘導モータ、三相同期モータ、永久磁石同期モータ、直流モータなどが使用可能である。
The motor (
上記のスライド駆動機構102としては、たとえばエキセン方式、リンク方式、クランクレス方式、トグル方式、ボールスクリュー方式、などがある。モータとしてリニアモータを使用しスライド駆動機構102を省略する方式もある。
Examples of the
上記のクッション装置108としては、たとえば、シリンダ内に空気を封入し空気圧でピストンを上下動させる空気圧方式、シリンダ内に油を流入・流出させ油圧でピストンを上下動させる油圧方式、電動モータの回転動をボールスクリューやラックピニオン等の機構により上下動に変換する電動方式などがある。
Examples of the
クッション動力源109は、クッション装置108の方式に応じて異なるが、たとえば、以下のようになる。クッション装置108が空気圧方式の場合にはクッション動力源109は空気タンク・空気配管・空気バルブなどである。クッション装置108が油圧方式の場合にはクッション動力源109は油圧ポンプ・油圧配管・油圧バルブなどである。クッション装置108が電動方式の場合にはクッション動力源109はモータ・インバータなどである。
The
搬送装置200,300としては、モータで駆動されワークの搬入・搬出が可能であれば、任意の機構が使用可能である。図1に例示したような直線動の組み合わせによる機構の他に、ドッピン式フィーダ(Doppin feeder)などリンク機構で実現してもよい。また産業用ロボットを使用してもよい。フィード機構・リフト機構としては、ボールスクリュー方式、ラックピニオン方式、パンタグラフ方式、などがある。搬入側と搬出側で機構が異なっていてもよい。フィード、リフト以外の運動の自由度を有するもの、たとえば図1の手前−奥行方向(紙面に垂直方向)の動きやワーク回転を行えるものであってもよい。
As the
次に、制御装置40の構成について説明する。
制御装置40は、マスター信号発生器42、プレス制御器44、搬送制御器46及びクッション圧制御器72を有する。制御装置40は、単独の制御装置(例えばNC制御装置)であっても、1台の上位制御装置と複数の下位制御装置とからなる複合制御装置であってもよい。
Next, the configuration of the
The
マスター信号発生器42は、サーボプレス装置100と搬送装置200,300の希望運転状態に応じて、値AとBの間で時間的に変化する値Mのマスター信号1を発生させる(図2(A)を参照)。
ここで「希望運転状態に応じて」という意味は、「このように運転したい(正転したい・逆転したい・速くうごかしたい・ゆっくり動かしたい)という意図に応じて」という意味である。
The
Here, the meaning of “according to the desired driving state” means “according to the intention of wanting to drive in this way (want to rotate forward / reverse / want to move fast / move slowly)”.
希望運転状態に応じて変化させるのは、マスター信号の時間パターンであり、モーションカーブは希望運転状態にはよらない。
すなわち本願発明ではマスター信号とサーボプレス、あるいはマスター信号と搬送装置との同期関係をそのモーションカーブにて定義しており、「希望運転状態」と呼ぶ状態に応じてマスター信号の時間変化パターンを切り替える。
The time pattern of the master signal is changed according to the desired operation state, and the motion curve does not depend on the desired operation state.
That is, in the present invention, the synchronization relationship between the master signal and the servo press or between the master signal and the transport device is defined by the motion curve, and the time change pattern of the master signal is switched according to a state called “desired operation state”. .
プレス制御器44は、マスター信号値Mに対応するスライド位置を与えるモーションカーブ(図2(B))を記憶しており、マスター信号値Mの変化に同期してサーボプレス装置100のスライド位置の指令値を一義的に出力し、マスター信号値Mの変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライド103を動かすように制御する。
The
搬送制御器46は、この例では搬入側搬送制御器46Aと搬出側搬送制御器46Bからなり、それぞれマスター信号値Mに対応する搬送装置200,300の作動位置を与えるモーションカーブ(図2(C)〜(F))を記憶しており、マスター信号値Mの変化に同期して搬送装置200,300の作動位置の指令値を一義的に出力し、マスター信号値Mの変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御する。
In this example, the
搬送制御器46(46A,46B)のモーションカーブは、搬送装置200,300のフィード位置を与えるフィードモーションカーブと、搬送装置のリフト位置を与えるリフトモーションカーブとからなり、それぞれマスター信号値Mの変化に同期してそれに対応する作動位置の指令値を一義的に出力する。
The motion curve of the transport controller 46 (46A, 46B) includes a feed motion curve that gives the feed position of the
図2は、サーボプレス装置100と搬送装置200,300を同期して、周期(サイクルタイム)Tで正転運転させる場合の一周期分の関係を示す図である。
図2(A)は周期T内の経過時間tとマスター信号との関係を示している。マスター信号発生器42において発生させるマスター信号は、この例では説明の単純化のため、一定の周期T毎に、初期値A(本例では0とする)から最終値B(Bは例えば1)まで直線的に増加するものとする。すなわち、周期T内の経過時間tにおけるマスター信号1の値Mは、M=(B−A)×t/T+Aで与えることができる。マスター信号1は、周期T毎にリセットされ、連続的に繰り返される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship for one cycle when the
FIG. 2A shows the relationship between the elapsed time t within the period T and the master signal. In this example, the master signal generated by the
図2(B)では、スライド103のモーションカーブを示している。スライド103のモーションカーブは、マスター信号値1の値Mに対応してスライド103位置を規定するものである。すなわち、各周期T毎のある時間tに対しては直接にはスライド103位置は決まらず、時間tに対するマスター信号値1の値Mに対応してスライド103位置が決まり、マスター信号値Mの変化に同期してそれに対応する位置指令値にスライド103を動かすように制御するようになっている。したがって、仮に周期T内の経過時間tとマスター信号1との関係を変更すれば(例えば、直線から任意の曲線への変更)、同じ時間tに対するマスター信号値1の値Mが変化するため、これに対応してスライド103位置も変化する。
FIG. 2B shows a motion curve of the
図2(C)は、搬入側搬送装置200のフィード位置のモーションカーブを示している。図2(D)は搬入側搬送装置200のリフト位置のモーションカーブを示している。図2(C)及び(D)のモーションカーブにおいては、それぞれ、マスター信号値Mの変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御するようになっている。
FIG. 2C shows a motion curve of the feed position of the carry-in
図2(E)は搬出側搬送装置300のフィード位置のモーションカーブを示している。図2(F)は搬出側搬送装置300のリフト位置のモーションカーブを示している。図2(E)及び(F)のモーションカーブにおいては、それぞれ、マスター信号値Mの変化に同期してそれに対応する作動位置に搬送装置を動かすように制御するようになっている。
FIG. 2E shows a motion curve of the feed position of the carry-out
搬送装置200,300も、仮に周期T内の経過時間tとマスター信号1との関係を変更すれば(例えば、直線から曲線への変更)、同じ時間tに対するマスター信号値1の値Mが変化するため、これに対応して作動位置も変化する。
The
モーションカーブを保持する方法としては、適当な間隔でサンプルした値をテーブルで記憶し、その間を多項式やスプラインで補間する方法、カーブの全体もしくは適当に分割した区間ごとに関数で表現する方法などがある。 As a method of holding a motion curve, there are a method of storing values sampled at appropriate intervals in a table and interpolating between them with a polynomial or a spline, a method of expressing the whole curve or a function for each appropriately divided section, etc. is there.
モーションカーブは、プレス機械および搬送装置の性能の範囲内で、プレス機械と搬送装置が機械的に干渉しないように決定する。モーションカーブを決定する方法としては、干渉チェック機能を有する3次元CADを使ってオフラインで決定する方法や、モーションカーブを変えて実際にプレス機械と搬送装置を動作させてみてモーションカーブをオンラインで決定していく方法などがある。 The motion curve is determined so that the press machine and the transport apparatus do not mechanically interfere within the range of the performance of the press machine and the transport apparatus. The method of determining the motion curve can be determined offline using a 3D CAD with interference check function, or the motion curve can be determined online by actually operating the press machine and transport device by changing the motion curve. There are ways to do it.
本例のように、マスター信号1が周期T毎にリセットされ、連続的に繰り返される場合に、マスター信号の2周期分について、時間に対するスライド103と搬送装置200,300の動きを示すと、図3の右側の曲線のようになる。図3の左側の曲線は、図2と同様のモーションカーブである。
As shown in this example, when the
図4は、希望運転状態に対応したマスター信号のパターンの例を示す図である。サーボプレス装置100と搬送装置200,300の希望運転状態を変えたいときは、図4に示すように、時間に対してマスター信号を変化させることにより実現できる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a master signal pattern corresponding to a desired operation state. When it is desired to change the desired operation state of the
たとえば、(A)及び(B)のようにマスター信号の一周期の時間を周期(T1、T2、T3・・・)ごとに変化させることで、サイクルタイムをサイクル毎に変化させることができる。また、(A)では時間に対するマスター信号の変化レートは一定であるが、(B)に示すように、時間に対するマスター信号の変化レートを連続的に変化させてもよい。 For example, as shown in (A) and (B), the cycle time can be changed for each cycle by changing the time of one cycle of the master signal for each cycle (T1, T2, T3...). In (A), the change rate of the master signal with respect to time is constant, but as shown in (B), the change rate of the master signal with respect to time may be continuously changed.
任意の場所で停止させたい場合には、(C)に示すように、1サイクルの中でマスター信号の値が一定(変化レートがゼロ)となる期間を設ければよい。
サーボプレス装置100と搬送装置を正転から一度停止してさらに逆転させたい場合には、(D)に示すように、時間に対するマスター信号の変化レートの正負を反転させればよい。
When it is desired to stop at an arbitrary place, as shown in (C), a period in which the value of the master signal is constant (change rate is zero) in one cycle may be provided.
When the
上記のように構成されたサーボプレス設備10によれば、サーボプレス装置100と搬送装置をマスター信号に同期させることで、マスター信号を介して間接的にサーボプレス装置100と搬送装置200,300を同期させるので、搬送装置200,300の動作がサーボプレス装置100の動作と切り離される。これにより、サーボプレス装置100の主駆動軸の回転にふらつきが生じても、搬送装置200,300は電子的に発生するマスター信号に基づいて滑らかに動作するので、ワークの落下等の問題は生じない。
According to the
搬送装置200,300のモーションを変えるときは搬送装置の作動位置を対応づけるモーションカーブを変えればよく、これによりサーボプレス装置100のモーションカーブは影響されない。また、サーボプレス装置100と搬送装置200,300において、動作をそれぞれ独立に調整・最適化できる。また、逆転を含むようなモーションカーブの設定も可能である。
When changing the motions of the
モーションカーブは、上金型104や下金型106の形状、ワーク形状、ワーク材質、ワーク成形に適したスライド103モーションなどの条件に応じて、変更することも可能である。たとえば、金型を入れ替えてさまざまなワーク成形を行うプレス機械の場合、それぞれの金型・ワークごとに最適なモーションカーブをあらかじめ求めておき、金型・ワークを変更するときにモーションカーブも同時に変更する構成も可能である。
The motion curve can be changed according to conditions such as the shape of the
スクリュープレスのように、主駆動軸を有しない構成のサーボプレスの場合でも、プレスの動作と搬送装置の動作を、時々刻々連動させることが可能となる。 Even in the case of a servo press that does not have a main drive shaft, such as a screw press, the operation of the press and the operation of the conveying device can be interlocked from moment to moment.
図1に示すように、停電検出器3は停電を検出したら停電検出信号71をマスター信号発生器42およびクッション圧制御器72へ送るように構成されている。この停電検出器3は後述する電力供給回路80に設けられている。クッション圧制御器72は、停電検出信号71を受けたならば、クッション動力源109へクッション圧低下指令73を送るように構成されている。クッション動力源109は、クッション圧低下指令73を受けたらば、クッション圧(しわ押さえ力)を低下あるいはゼロにするように構成する。
As shown in FIG. 1, the
たとえば、クッション装置108が空気圧方式の場合には空気圧を大気圧に開放するバルブを開く、クッション装置108が油圧方式の場合には油圧をリリーフするバルブを開く、クッション装置108が電動方式の場合にはモータへの電力を遮断するコンタクタを開く・インバータをサーボオフする・モータ軸に機械式クラッチを設けておきクラッチを開放する、などの構成とする。
For example, when the
停電時においてクッション圧を低下あるいはゼロにするための手段として、上記では停電の検出に基づいて作動するものについて説明したが、このような構成に代えて、停電したときにバネ力もしくは自重によって作動するものを採用してもよい。例えば、クッション動力源109が空気圧方式の場合において停電するとスプリングもしくは自然落下によって作動し排気するバルブ、油圧方式の場合において停電するとスプリングもしくは自然落下によってリリーフするバルブ、電動方式の場合において停電するとスプリングもしくは自然落下によってオフになるコンタクタを使用することができる。このような構成によれば、クッション圧制御器72へ停電検出信号71を伝送する経路を設けることなく、停電時にクッション圧を低下させることができる。
As a means for lowering or reducing the cushion pressure during a power failure, what has been described above has been described based on the detection of a power failure, but instead of such a configuration, it operates by spring force or its own weight when a power failure occurs. You may adopt what to do. For example, if the
ここで、上述したサーボプレス設備10においては、以下のような改変を加えてもよい。
Here, the following modifications may be added to the
図1では、1台のサーボプレス装置の前後に搬送装置がある場合を示したが、複数のサーボプレス装置及び複数の搬送装置で生産ラインを構成する場合、マスター信号を複数のサーボプレス装置、搬送装置へ入力することにより、ライン全体に本方式を適用可能である。各サーボプレス装置、搬送装置ごとに、独立したプレス制御器及び搬送制御器を設けることにより、サーボプレス装置ごと及び搬送装置ごとに、ワークの加工特性・ワークの搬送距離や干渉物の回避に適しており、隣接するプレス機械と搬送装置間のワークの受け渡しの無駄時間を小さくするようなモーションカーブを設定することができる。 In FIG. 1, the case where there is a conveyance device before and after one servo press device is shown, but when a production line is constituted by a plurality of servo press devices and a plurality of conveyance devices, a master signal is sent to a plurality of servo press devices, This method can be applied to the entire line by inputting to the transfer device. By providing an independent press controller and transport controller for each servo press device and transport device, each servo press device and transport device is suitable for workpiece processing characteristics, work transport distance and avoidance of interference. Therefore, it is possible to set a motion curve so as to reduce the dead time for transferring the workpiece between the adjacent press machine and the conveying device.
上記の説明では、プレス機械と搬送装置の動作の1サイクル全体にわたって、プレス機械と搬送装置がマスター信号に同期して動作する例を示したが、プレス機械と搬送装置との干渉条件が厳しい範囲、すなわち、搬送装置がプレス機械の内部にワークを置いている・ワークを取り出している期間のみプレス機械と搬送装置がマスター信号に同期して動作し、それ以外の期間、すなわちプレス機械と搬送装置との干渉条件がゆるい期間では、プレス機械と搬送装置は独立に動作するという構成も可能である。 In the above description, the example in which the press machine and the transport device operate in synchronization with the master signal throughout the entire cycle of the operation of the press machine and the transport device has been described. However, the interference conditions between the press machine and the transport device are severe. In other words, the transport device is placing the work inside the press machine. The press machine and the transport device operate in synchronization with the master signal only during the period of taking out the work, and the other time period, that is, the press machine and the transport device. It is also possible to adopt a configuration in which the press machine and the conveying device operate independently during a period in which the interference condition is loose.
図1では、メインモータ101の回転を機構的にスライド103の直線動に変換するサーボプレス装置100を示したが、リニアモータを使用してスライド103を駆動する構成のサーボプレス装置にも適用可能である。
上記のクッション装置108は、クッションの動きをマスター信号に同期させる構成としてもよい。
In FIG. 1, the
The
図1に示すように、本発明のサーボプレス設備10は、さらに、外部電源70からの電力をサーボプレス装置100及び搬送装置200,300に供給する電力供給回路80を備える。図5は、第1構成例の電力供給回路80Aを示す図である。
As shown in FIG. 1, the
図5に示すように、第1構成例の電力供給回路80Aは、メインモータ101への電力供給を制御しかつ電力回生可能なインバータであるメインモータアンプ11Aと、搬送装置200,300の駆動源である搬送装置用モータ(搬送装置フィードモータ202,302・搬送装置リフトモータ204,304)への電力供給を制御しかつ電力回生可能なインバータである搬送装置用モータアンプ11B,11C,11D,11Eと、外部電源70の停電を検出する停電検出器3とを有するとともに、メインモータアンプ11Aと搬送装置用モータアンプ11B,11C,11D,11Eにおいて回生電力の相互供給が可能なように構成されている。
As shown in FIG. 5, the
電力供給回路80Aにおいて、外部電源70から交流ライン2を経由して交流電力が受電される。外部電源70は通常は、電力会社もしくは自家の発電設備である。交流ライン2としては図5に示すように3相交流が用いられることが多いが単相交流でもよい。交流ライン2には、停電検出器3が設けられており、外部電源70の停電を検出する。交流ライン2の交流はコンバータ4により直流に変換され、直流バス5に電力が供給される。コンバータ4は回生可能・回生不可能、いずれの形式でもよく、図5には例として回生不可能なダイオードコンバータ4を示す。
In the
直流バス5には平滑化のために、充放電を行う蓄電素子6が設けられている。蓄電素子6は独立して設けられていなくてもコンバータ4やインバータに内蔵されていてもよい。モータアンプ11Aは、メインモータ101への電流・電圧を制御し、メインモータが所望のトルク・回転数で回転するようにする。ここで、メインモータ101が力行していれば直流バス5からモータアンプ11Aを経由してメインモータ101へ電力が供給され、メインモータ101が回生していれば、メインモータ101からモータアンプ11Aを経由して直流バス5へ電力が供給される。他のモータ202,204,302,304及びモータアンプ11B〜11Eについても同様である。
The
回生可能なインバータの方式としては、たとえば、モータが誘導モータや同期モータなどの交流モータの場合にはIGBTやパワートランジスタやパワーMOSFETなどの電力制御素子をパルス幅変調(PWM変調)する方式、モータが直流モータの場合にはサイリスタの点弧タイミングを制御する方式、などがある。複数のモータ・インバータ(図5の例では5組)の方式はそれぞれ異なっていてもよい。なお、直流バス5の電圧が過大になることを防ぐため、直流バス5を放電する放電抵抗(図示せず)を設けてもよい。
As an inverter system that can be regenerated, for example, when the motor is an AC motor such as an induction motor or a synchronous motor, a system that performs pulse width modulation (PWM modulation) on a power control element such as an IGBT, a power transistor, or a power MOSFET, or a motor In the case of a DC motor, there is a method for controlling the ignition timing of the thyristor. The systems of the plurality of motors / inverters (5 sets in the example of FIG. 5) may be different. In order to prevent the voltage of the
停電検出器3としては、たとえば、交流ライン2の相電圧と相間電圧の一方もしくは双方を常時測定し、一定時間(通常、交流の1サイクルないし数サイクルに相当する時間)以上の期間、電圧が規定値より小さければ停電と判断する方式がある。また、停電検出は、同一の運転条件・負荷条件でマスター信号1周分の直流バス5の電圧変化を基準値として記録しておき、その値よりも直流バス5電圧が低下したら停電と判断する方法もある。
As the
コンバータ4としては、ダイオードコンバータ以外に、サイリスタコンバータや、IGBT等の電力制御素子を用い回生可能なコンバータなどを使用可能である。波形の改善のため多重整流方式でもよい。
蓄電素子6としては、電気を充放電可能であれば方式を問わないが、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、各種蓄電池などが使用可能である。
As the
The storage element 6 may be of any type as long as it can charge and discharge electricity, but an electrolytic capacitor, an electric double layer capacitor, various storage batteries, and the like can be used.
次に、停電が発生した際の制御装置40、サーボプレス装置100及び搬送装置200,300の動作について説明する。停電検出器3が停電を検出し、停電検出信号71がマスター信号発生器42およびクッション圧制御器72へ送られると、マスター信号発生器42は以下のように動作する。
Next, operations of the
マスター信号発生器42は、マスター信号の変化レートを減速させゼロにする、すなわちマスター信号が時間に対して変化しないようにする。停電検出信号71を受けた時点でマスター信号が正転している場合のマスター信号の例を図6(a)に、マスター信号が逆転している場合の例を図6(b)に示す。マスター信号が減速・停止している間も、上述したように、サーボプレス装置100(スライド103)、搬入側搬送装置200、搬出側搬送装置300は、マスター信号とモーションカーブで決まる目標位置に追従するように制御が継続されている。
The
スライド103の動きを例として説明すると、マスター信号が図7(a)に示すように一定レートで変化しているときに、スライド103を駆動するモータ(メインモータ101)がモーションカーブに追従して図7(b)に示す回転数で動作しているとする。モータのトルクは図7(c)のようになり、直流バス5からインバータを経由してモータへ供給される電力は図7(d)のようになる。ここで、図7(c)に示すトルクのうち、1.6秒から2.2秒の間はクッションを押すために必要なトルクであり、それ以外は加減速のためのトルクである。
The movement of the
図7(d)に示す電力は、正の値が力行(電力が直流バス5からインバータを経由してモータへ供給される)、負の値が回生(電力がモータからインバータを経由して直流バス5へ供給される)を示す。ここで、時刻1秒において停電が検出され、マスター信号が0.4秒で減速し、時刻1.4秒において停止したとすると、マスター信号波形は図7(e)に示すようになる。モーションカーブは同一であるが、マスター信号が図7(a)に示す波形から図7(e)に示す波形に変化することにより、モータの回転数、トルク、電力はそれぞれ図7(f)、(g)、(h)に示すようになる。
As for the electric power shown in FIG. 7D, a positive value is power running (electric power is supplied from the
ここで、時刻1秒から1.4秒の間の電力に注目すると、マスター信号が一定レートで変化している場合には図7(d)に示すように回生が生じていないが、マスター信号が減速する(マスター信号の変化レートが減少する)ことにより、モーションカーブに追従しているモータも減速し、図7(h)に示すように回生が生じている(電力の値が負になっている)ことがわかる。すなわち、サーボプレス装置100(スライド103)と搬送装置の動作をマスター信号に同期させるという通常時の制御方法をまったく変えず、マスター信号を減速させるだけで、電力回生が行えることがわかる。スライド103以外の搬送装置のモータでも、マスター信号を減速させることにより同じ原理により回生が行われる。
Here, paying attention to the power between 1 second and 1.4 seconds, when the master signal changes at a constant rate, no regeneration occurs as shown in FIG. Is decelerated (the change rate of the master signal decreases), the motor following the motion curve also decelerates, and regeneration occurs as shown in FIG. 7 (h) (the power value becomes negative). I understand). That is, it can be seen that power regeneration can be performed only by decelerating the master signal without changing the normal control method of synchronizing the operations of the servo press device 100 (slide 103) and the conveying device with the master signal. Even in the motors of the transport apparatus other than the
図5に示す回路において、いずれのモータから回生された電力も直流バス5へ供給されるので、外部電源70が停電しており、外部電源70からコンバータ4を経由した電力供給が行われなくなっているにもかかわらず、直流バス5の電圧が維持される。たとえば、停電が検出されたときにモータが停止しているような設定になっていた場合のように、モーションカーブの設定によっては、モータのうち何台かはマスター信号を減速させても回生を行わないことがあるが、すべてのモータがインバータを経由して直流バス5に接続されているので、1台のモータで電力回生が行われれば、直流バス5の電圧は維持される。すなわち、マスター信号が停止し、モータが停止するまで、インバータによるモータの制御が継続可能となる。
In the circuit shown in FIG. 5, since the electric power regenerated from any motor is supplied to the
なお、制御装置40自体は、平常時には外部電源70からの電力供給を受けて動作するが、停電時には、図1に示すようにバックアップ電源81に切り替わって制御装置40を動作させるための電力が確保される。あるいは、上述したサーボプレス装置100及び搬送装置のモータからの回生電力の一部を制御装置40に適した電圧に変換して供給することで制御装置40に必要な電力を確保する構成としてもよい。バックアップ電源81としては、外部電源70とは独立した発電装置や、正常時に外部電源70からの電力を蓄電池や電気二重層キャパシタやフライホイールに蓄えておき外部電源70の停電時には蓄電池や電気二重層キャパシタやフライホイールから電力を供給する方法などがある。
Note that the
また、停電検出器3が停電を検出し停電検出信号71がマスター信号発生器42およびクッション圧制御器72へ送られてきたとき、クッション圧制御器72は以下のように動作する。
クッション圧制御器72はクッション圧低下指令73をクッション動力源109へ送り、クッション圧力(しわ押さえ力)を低下させる。以下、クッション圧力をゼロに低下させる場合を例に図8にしたがって説明する。
When the
The
図7に示した場合と同一のモーションカーブで動作しており、スライド103がクッションを押している時間に停電が発生したとする。時刻1.7秒で停電が発生し0.4秒かけてマスター信号を減速し、時刻2.1秒でマスター信号が停止する場合を例とする。仮に、停電検出時にクッション圧を低下させなかったとすると、マスター信号、モータ回転数、モータ電力はそれぞれ図8(a),(b),(c)に示すように変化する。時刻1.7秒から2.1秒の間、マスター信号が減速することにより回生される電力を、クッションを押すために必要な電力が上回っているため、図8(d)に示すようにモータ電力は正の値、すなわち直流バス5からインバータを経由してモータへ電力が流れている。
Assume that a power failure occurs during the time when the
これに対し、停電検出時にクッション圧力をゼロにすると、スライド103がクッションを押す必要がなくなるため、モータトルクは図8(e)に示すように変化し、モータ電力は図8(f)に示すように変化する。停電検出後(時刻1.7秒以降)にモータ電力が負、つまりモータからインバータを経由して直流バス5へ電力が回生される。なお、停電検出時にクッション圧力をゼロにした場合でも、マスター信号、モータ回転数の変化は図8(a),(b)と同じである。
On the other hand, if the cushion pressure is set to zero when a power failure is detected, the
上述した本発明の実施形態による作用・効果をまとめると以下のようになる。
サーボプレス装置100と搬送装置200,300がマスター信号に同期するように構成されており、メインモータアンプ11Aと搬送装置用モータアンプ11B〜11Eにおいて回生電力の相互供給が可能となっており、停電検出器3により外部電源70の停電を検出した場合には、マスター信号の変化レートを低下させてゼロにする。
The actions and effects of the above-described embodiment of the present invention are summarized as follows.
The
停電時においてマスター信号の変化レートが低下することで、サーボプレス装置100と搬送装置200,300が、互いにモーションカーブで規定される位置関係を保ったまま、減速し停止する。また、マスター信号の変化レートが低下することで回生電力が発生し、この回生電力によって停電中においても、サーボプレス装置100と搬送装置が完全に停止するまで、モータ制御に必要な電力が確保される。したがって、停電時において、サーボプレス装置100と搬送装置の間での機械的干渉を回避することができる。
When the change rate of the master signal is reduced during a power failure, the
また、停電が発生した場合には、クッション圧が低下あるいはゼロになるため、スライド103がクッションを押す必要がなくなる。これにより、スライド103がクッションを押すための電力として回生電力が消費されることがないので、サーボプレス装置100と搬送装置が完全に停止するまでのモータ制御に必要な電力を確実に保持することができる。
In addition, when a power failure occurs, the cushion pressure decreases or becomes zero, so that it is not necessary for the
図9は、第2構成例の電力供給回路80Bを示している。この電力供給回路80Bは、交流ライン2を介して供給される交流外部電力を直流に変換しかつ電力回生可能な複数のコンバータ4A〜4Eと、複数のコンバータ4A〜4Eで変換した直流電力をメインモータアンプ11Aと搬送装置用モータアンプ11B〜11Eに供給する複数の直流バス5A〜5Eとを有し、メインモータアンプ11Aと搬送装置用モータアンプ11B〜11Eは、交流ライン2を介して回生電力の相互供給が可能となっている。
FIG. 9 shows a
第1構成例の電力供給回路80Aではいずれのモータも直流バス5へ電力回生していたが、第2構成例では回生可能な方式のコンバータ4A〜4Eを使用し、いずれのモータも交流ライン2へ電力回生することにより、停電時に交流ライン2の電圧を維持することにより運転継続できるようになっている。電力回生により交流ライン2の電圧が維持されるので、停電検出器3は、一瞬でも停電を検出したら、すなわち外部電源70が停電したことを検出したら、停電を検出したことを保持しておく。
In the
図10は、第3構成例の電力供給回路80Cを示している。この電力供給回路80Cは、交流ライン2を介して供給される交流外部電力を直流に変換しかつ電力回生可能な複数のコンバータ4A,4Bと、複数のコンバータで変換した直流電力をメインモータアンプ11Aと搬送装置用モータアンプ11B〜11Eに供給する複数の直流バス5A,5Bとを有し、メインモータアンプ11Aと搬送装置用モータアンプ11B〜11Eは、直流バス5及び/又は交流ライン2を介して回生電力の相互供給が可能となっている。
FIG. 10 shows a
すなわち、第3構成例は、第1構成例と第2構成例を組み合わせた構成であり、メインモータアンプ11Aと搬送装置用モータアンプ11B〜11Eにおいて回生電力の相互供給を可能とするために、コンバータ4A,4Bとして電力回生可能なものを採用し、一部のモータについては直流バス5を共通の電力ラインとし、他のモータについては交流ライン2を共通の電力ラインとしたものである。
That is, the third configuration example is a combination of the first configuration example and the second configuration example, and in order to enable mutual supply of regenerative power in the
実施例ではモータ・インバータが5台の場合を示したが、本発明はモータ・インバータの台数によらず適用可能である。 In the embodiment, the case where there are five motors / inverters is shown, but the present invention can be applied regardless of the number of motors / inverters.
複数のサーボプレス装置及び複数の搬送装置で生産ラインを構成する場合、一台のサーボプレス装置とその前後の搬送装置ごとに図5(ないし図9、図10)に示すような電力供給回路を設けてもよいし、複数のサーボプレス装置・搬送装置にまたがって図5(ないし図9、図10)に示すような電力供給回路を設けてもよい。 When a production line is composed of a plurality of servo press devices and a plurality of transport devices, a power supply circuit as shown in FIG. 5 (or FIG. 9 or FIG. 10) is provided for each servo press device and the transport devices before and after the servo press device. It may be provided, or a power supply circuit as shown in FIG. 5 (or FIG. 9 or FIG. 10) may be provided across a plurality of servo press devices / conveyance devices.
停電検出器3による停電検出に時間遅れがある場合、直流バスに設けられている蓄電素子の容量を適切に選択し、停電検出までの時間遅れの間にモータを力行させるために必要な電力を蓄電素子から供給してもよい。
If there is a time delay in detecting a power failure by the
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments of the present invention disclosed above are merely examples, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. . The scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further includes meanings equivalent to the description of the scope of claims and all modifications within the scope.
1 マスター信号
3 停電検出器
11A〜11E モータアンプ
40 制御装置
42 マスター信号発生器
44 プレス制御器
46A 搬入側搬送制御器
46B 搬出側搬送制御器
70 外部電源
71 停電検出信号
72 クッション圧制御器
73 クッション圧低下指令
80、80A、80B、80C 電力供給回路
100 サーボプレス装置
101 メインモータ
108 クッション装置
109 クッション動力源
200 搬入側搬送装置
202 搬入側搬送装置フィードモータ
204 搬入側搬送装置リフトモータ
300 搬出側搬送装置
302 搬出側搬送装置フィードモータ
304 搬出側搬送装置リフトモータ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記外部電源からの電力供給を受けて前記サーボプレス装置に対してワークの搬入及び/又は搬出を行う搬送装置と、
前記サーボプレス装置及び前記搬送装置を制御する制御装置と、
前記外部電源からの電力をサーボプレス装置及び搬送装置に供給する電力供給回路と、を備え、
前記電力供給回路は、前記メインモータへの電力供給を制御しかつ電力回生可能なメインモータアンプと、搬送装置の駆動源である搬送装置用モータへの電力供給を制御しかつ電力回生可能な搬送装置用モータアンプと、前記外部電源の停電を検出する停電検出器とを有するとともに、前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプにおいて回生電力の相互供給が可能なように構成されており、
前記制御装置は、前記サーボプレス装置と搬送装置の希望運転状態に応じて、時間的に変化するマスター信号を発生させ、該マスター信号値の変化に同期して前記サーボプレス装置のスライド位置の指令値を一義的に出力するとともに前記マスター信号値の変化に同期して前記搬送装置の作動位置の指令値を一義的に出力し、前記停電検出器により外部電源の停電を検出した場合には、マスター信号の変化レートを低下させてゼロにする、ことを特徴とするサーボプレス設備。 A servo press device that receives power supply from an external power source and drives a slide by driving a slide with a main motor, and the main motor is a servo motor;
A transport device that carries in and / or unloads a workpiece with respect to the servo press device in response to power supply from the external power source;
A control device for controlling the servo press device and the transport device;
A power supply circuit for supplying power from the external power source to the servo press device and the conveying device,
The power supply circuit controls the power supply to the main motor and can regenerate power, and the power supply circuit to control the power supply to the transport device motor that is a drive source of the transport device and can perform power regeneration It has a motor amplifier for the device and a power failure detector for detecting a power failure of the external power supply, and is configured so that regenerative power can be mutually supplied in the main motor amplifier and the motor amplifier for the transport device,
The control device generates a master signal that changes over time according to a desired operation state of the servo press device and the transport device, and commands the slide position of the servo press device in synchronization with the change of the master signal value. A value is uniquely output and a command value of the operation position of the transfer device is uniquely output in synchronization with a change in the master signal value, and when a power failure of the external power source is detected by the power failure detector, Servo press equipment characterized by reducing the change rate of the master signal to zero.
前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプは、前記直流バスを介して回生電力の相互供給が可能である、請求項1記載のサーボプレス設備。 The power supply circuit includes a converter that converts AC external power to DC, and a DC bus that supplies the DC power converted by the converter to the main motor amplifier and the motor amplifier for the conveyance device,
The servo press facility according to claim 1, wherein the main motor amplifier and the conveying apparatus motor amplifier are capable of mutually supplying regenerative power via the DC bus.
前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプは、前記交流ラインを介して回生電力の相互供給が可能である、請求項1記載のサーボプレス設備。 The power supply circuit includes a plurality of converters capable of converting AC external power supplied via an AC line into direct current and regenerating power, the DC power converted by the plurality of converters, the main motor amplifier, and the transport device. A plurality of DC buses to be supplied to the motor amplifier
The servo press facility according to claim 1, wherein the main motor amplifier and the transport device motor amplifier are capable of mutually supplying regenerative power via the AC line.
前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプは、前記直流バス及び/又は前記交流ラインを介して回生電力の相互供給が可能である、請求項1記載のサーボプレス設備。 The power supply circuit includes a plurality of converters capable of converting AC external power supplied via an AC line into direct current and regenerating power, the DC power converted by the plurality of converters, the main motor amplifier, and the transport device. A plurality of DC buses to be supplied to the motor amplifier
The servo press facility according to claim 1, wherein the main motor amplifier and the motor amplifier for the conveying device can mutually supply regenerative power via the DC bus and / or the AC line.
前記サーボプレス装置は、前記サーボモータへの電力供給を制御しかつ電力回生可能なメインモータアンプを有し、
前記搬送装置は、搬送装置の駆動モータへの電力供給を制御しかつ電力回生可能な搬送装置用モータアンプを有し、
前記外部電源からの電力を前記サーボプレス装置及び前記搬送装置に供給する電力供給回路を、前記メインモータアンプと前記搬送装置用モータアンプにおいて回生電力の相互供給が可能なように構成し、
前記サーボプレス装置と前記搬送装置の希望運転状態に応じて、時間的に変化するマスター信号を発生させ、該マスター信号値の変化に同期して前記サーボプレス装置のスライド位置の指令値を一義的に出力するとともに前記マスター信号値の変化に同期して前記搬送装置の作動位置の指令値を一義的に出力し、外部電源の停電を検出した場合には、マスター信号の変化レートを低下させてゼロにする、ことを特徴とするサーボプレス設備の制御方法。 It receives power supply from an external power source and drives the slide by driving a slide with a main motor. The main motor receives a power supply from the external power source and a servo press device in which the main motor is composed of a servo motor. A control method of a servo press facility comprising a conveying device for carrying in and / or carrying out a workpiece with respect to the servo press device,
The servo press device has a main motor amplifier that controls power supply to the servo motor and can regenerate power,
The transport device has a motor amplifier for a transport device that controls power supply to a drive motor of the transport device and can regenerate power,
A power supply circuit that supplies power from the external power source to the servo press device and the transport device is configured so that regenerative power can be mutually supplied in the main motor amplifier and the transport device motor amplifier,
A master signal that changes with time is generated according to a desired operation state of the servo press device and the transport device, and a command value for the slide position of the servo press device is uniquely defined in synchronization with the change of the master signal value. In addition, the command value of the operating position of the transfer device is uniquely output in synchronization with the change of the master signal value, and when the power failure of the external power supply is detected, the change rate of the master signal is reduced. A method of controlling a servo press facility, characterized in that it is zero.
外部電源の停電が発生した場合に、前記クッション装置において、ワーク周縁部の保持力であるクッション圧を低下あるいはゼロにする、請求項8記載のサーボプレス設備の制御方法。 The servo press device includes a cushion device configured to hold a work peripheral portion between a blank holder and an upper die,
The method of controlling a servo press facility according to claim 8, wherein, when a power failure of an external power source occurs, the cushion pressure, which is a holding force of a work peripheral portion, is reduced or zeroed in the cushion device.
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