JPH11254192A

JPH11254192A - リニアモータプレス機の制御装置

Info

Publication number: JPH11254192A
Application number: JP6586098A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Otoshi; 義広大年
Original assignee: Yamada Dobby Co Ltd
Current assignee: Yamada Dobby Co Ltd
Priority date: 1998-03-16
Filing date: 1998-03-16
Publication date: 1999-09-21
Anticipated expiration: 2018-03-16
Also published as: JP3939006B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のリニアモータで駆動するプレス機であっ
ても、偏心荷重によるスライドの傾きを生じさせず、良
好なプレス加工を行なうことができるリニアモータプレ
ス機の制御装置を提供する。【解決手段】本体フレーム１に対しスライド４が往復移
動可能に配設され、スライド４を往復駆動するためにリ
ニアモータ８〜１１がスライド４の移動方向に向けて装
着されたリニアモータプレス機の制御装置である。リニ
アスケール１２〜１５がスライド４の移動位置を検出し
その位置検出信号を出力するように配設される。制御部
２０は、運転時、メモリ２２内のパターンデータから位
置データと速度データを順に読み出し、位置データの示
す位置を目標位置として速度データの示す速度でリニア
モータ８〜１１を駆動制御すると共に、予め決められた
１台のリニアスケール１２からの位置検出データと他の
リニアスケース１３〜１５からの位置検出データとの差
を算出し、他のリニアスケールに対応したリニアモータ
用の位置データと速度データを、その差を少なくするよ
うに補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータによ
りスライドを往復移動させてプレス加工を行なうリニア
モータプレス機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス加工には、剪断加工、絞り加工、
曲げ加工、圧縮加工など各種の加工があるが、そのよう
なプレス加工の種類に応じて、或はワークの材質や形状
などに応じて、スライドつまりプレス型の各移動位置に
おけるスライド速度などを変えることが望ましい。

【０００３】このため、従来では、下死点付近のスライ
ド速度を低下させて圧印加工を可能としたナックルプレ
ス、ハンドル操作によりストローク長や打撃力の強さを
可変としたフリクションプレス、或は、非加工時のスラ
イド速度を速く、加工時のスライド速度を遅くしたリン
クプレスなどが製造され、使用されている。

【０００４】しかし、このような各種のプレス機は、各
々所定のプレス加工を行なうために製作された専用機と
してのものが殆どであるため、１台のプレス機で各種の
プレス行程曲線を簡単な設定変更の操作で実現できるプ
レス機が要望されている。そこで、近年、スライドの各
移動位置におけるスライド速度などを、任意に且つ簡単
に変更することができるプレス機として、リニアモータ
によりスライドを往復移動させる構造のプレス機が開発
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このリニアモータ駆動
式のプレス機は、所望の推力を得るために、複数のリニ
アモータがスライドの移動方向に沿って配設され、型を
取り付けて往復移動するスライドは、通常、複数のガイ
ドポストなどにより摺動可能にガイドされる。このた
め、単純に複数のリニアモータを駆動制御してスライド
を往復移動させてプレス加工を行なった場合、プレス型
と被加工物間に生じる不均一な摩擦などにより、スライ
ドに偏心荷重がかかると、スライドに傾きが生じ易く、
良好なプレス加工ができなくなる問題が予想された。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、複数のリニアモータで駆動するプレス機であって
も、偏心荷重によるスライドの傾きを生じさせず、良好
なプレス加工を行なうことができるリニアモータプレス
機の制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のリニアモータプレス機の制御装置は、本体
フレームに対しスライドが往復移動可能に配設され、ス
ライドを往復駆動するために複数のリニアモータがスラ
イドの移動方向に向けて装着されたリニアモータプレス
機の制御装置において、各リニアモータに対応して設け
られ、スライドの移動位置を検出してその位置検出信号
を出力する複数の位置検出器と、スライドが移動する際
の行程曲線図に基づき単位時間毎に作成された位置デー
タと速度データを順に記憶するパターンデータ記憶手段
と、運転時、パターンデータ記憶手段から位置データと
速度データを順に読み出し、位置データの示す位置を目
標位置として速度データの示す速度で前記リニアモータ
を駆動制御する制御手段と、予め決められた１台のリニ
アスケールからの位置検出データと他のリニアスケース
からの位置検出データとの差を算出し、その差に基づい
て他のリニアスケールに対応したリニアモータ用の前記
位置データと速度データを差を少なくするように補正す
る補正手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】

【発明の作用・効果】このような構成のプレス機では、
まず、縦軸にスライドの変位量（位置）をとり横軸に時
間をとった行程曲線図上に、実施しようとするプレス加
工のスライドの行程曲線（パターン）を書き入れる。

【０００９】次に、この行程曲線図から、単位時間毎の
位置データと、そこまでの時間と変位量から求めた速度
データを順にとり出し、行番号と共に、それらの位置デ
ータと速度データを、位置指令値と速度指令値として順
にパターンデータ記憶手段に記憶させる。

【００１０】運転時には、そのパターンデータの中か
ら、順に各時間ポイント毎の位置データと速度データを
読み出し、速度指令値をリニアモータのドライバに出力
し、ドライバは、その速度指令値に応じてリニアモータ
を駆動制御する。これによって、プレス機のスライドは
制御された速度で指令位置を目標値として、つまり予め
指定されたプログラムパターンに通りに移動し、スライ
ドに固定された上型が本体フレーム上の下型に合わせら
れ、プレス加工が行なわれる。

【００１１】また、このとき、補正手段は、予め決めら
れた１台のリニアスケールからの位置検出データと他の
リニアスケースからの位置検出データとの差を算出し、
その差が少なくなるように、他のリニアスケールに対応
したリニアモータ用の位置データと速度データを補正す
る。そして、制御手段は補正した速度データの速度指令
値を出力し、補正した位置指令値を目標位置として他の
リニアモータを駆動制御する。

【００１２】このように、各リニアモータは、予め決め
られた１台の各モータに対応したリニアスケールからの
位置検出値が同じになるように駆動制御されるため、プ
レス型と被加工物間に生じる不均一な摩擦などにより、
プレス加工時にスライドに偏心荷重がかかった場合で
も、スライドが傾くことは防止され、良好なプレス加工
を行なうことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１はプレス機の斜視図を示し、
図２はその縦断面図を、図３はその平面図を示してい
る。１はプレス機の本体フレームであり、本体フレーム
１内底部に４個のスラスト軸受６が、さらに上部にも４
個のスラスト軸受７が設けられ、そこに４本のガイドポ
スト３が上下動可能に支持される。４本のガイドポスト
３は各々本体フレーム１内で上下動フレーム５に固定さ
れる。

【００１４】本体フレーム１の上部にボルスタ２が固定
され、本体フレーム１とボルスタ２より上方に突出した
４本のガイドポスト３の先端に、スライド４が水平に固
定される。本体フレーム１内には、上下動フレーム５、
ガイドポスト３、及びスライド４を昇降駆動するために
４台のリニアモータ８〜１１が配設される。通常のプレ
ス機と同様、図示しない下型がボルスタ２上に固定さ
れ、上型はスライド４の下面に固定される。

【００１５】４台のリニアモータ８〜１１は、各々本体
フレーム１の内側で上下動フレーム５の側部に縦方向に
配置され、各リニアモータ８〜１１のコイルスライダ
（固定子）８ａ〜１１ａが本体フレーム１側に固定さ
れ、各リニアモータ８〜１１の磁石板（移動子）８ｂ〜
１１ｂが上下動フレーム５側に固定される。

【００１６】さらに、各リニアモータ８〜１１に対応し
て、４台のリニアスケール１２〜１５が、スライド４の
側部のガイドポスト３の近傍に配設される。リニアスケ
ール１２〜１５の固定子１２ａ〜１５ａは、ブラケット
を介して本体フレーム１上部に取り付けられ、その移動
子１２ｂ〜１５ｂは、スライド４の側部のガイドポスト
３の近傍に取り付けられる。スライド４の位置を検出す
る位置検出器としてのリニアスケール１２〜１５には、
例えばアブソリュート式のものが使用され、絶対値の位
置データが出力される。

【００１７】このような構造のプレス機は、リニアモー
タ８〜１１の往復駆動によって、上下動フレーム５、ガ
イドポスト３、及びスライド４が、制御された位置デー
タと速度データに基づいて上下駆動され、リニアスケー
ル１２〜１５から出力される現在位置のデータがフィー
ドバックされ高精度の制御に利用される。

【００１８】図４はプレス機の制御部２０とそこに接続
されるリニアモータ等の接続状態を示している。制御部
２０は、ＣＰＵ２１を主要部にして構成され、予め固定
メモリに記憶されたプログラムデータに基づき、プレス
機の運転全体を制御する。制御部２０には、随時読み出
し書き込み可能な一時メモリ２２、ディスプレー２３、
各種設定値の入力用或は操作用のスイッチ類２４が設け
られる。メモリ２２には、予め書き込まれたプレス運転
プログラムのパターンデータが記憶される。また、メモ
リ２２には、設定入力されたストローク長、ＳＰＭ値
（毎分当りのストローク数）、ダイハイト設定値、プレ
ス設定回数などを記憶するためのメモリ領域が設けられ
る。設定されたストローク長、ＳＰＭ値（毎分当りのス
トローク数）、ダイハイト設定値、プレス設定回数など
は、設定画面を表示するディスプレー２３に表示され
る。

【００１９】上記リニアスケール１２〜１５は、制御部
２０内のインターフェース回路に接続され、各々のリニ
アスケール１２〜１５の読み、つまりスライド４の位置
検出データを制御部２０に送る。４台のリニアモータ８
〜１１には各々ドライバ１６〜１９が接続され、各ドラ
イバ１６〜１９は制御部２０内のインターフェース回路
に接続される。リニアモータ８〜１１としては、例え
ば、推力の大きいＡＣサーボモータ（同期モータ）方式
のものが使用され、そのドライバ１６〜１９は、例えば
コンバータとＰＷＭ制御用のインバータを有し、制御部
２０から出力された指令値に応じて、モータに供給する
電流値を制御してリニアモータ８〜１１を駆動する。

【００２０】上記制御手段及び補正手段となる制御部２
０は、メモリ２２から順に読み出した位置データと速度
データに基づき、位置指令値と速度指令値を各リニアモ
ータのドライバ１６〜１９に出力するが、例えば、リニ
アモータ８を特定モータとし、それに対応したリニアス
ケール１２からの位置検出値Ｓ₁ と他のリニアモータ９
〜１１に対応したリニアスケール１３〜１５からの位置
検出値Ｓ₂ 、Ｓ₃ 、Ｓ ₄ との間に差が生じた場合、その
差に基づき、他のリニアモータ９〜１１用の位置指令値
と速度指令値を、所定の演算式を用いて補正し、その差
を少なくするように制御を行なう。

【００２１】次に、上記構成のリニアモータプレス機の
動作を説明すると、まず、プレス機の運転に先立ち、プ
レス運転プログラムのパターンデータが予めメモリ２２
に書き込まれる。

【００２２】このパターンデータは、図５に示すような
行程線図から作成され、行程線図は横軸に時間、縦軸に
スライド４の変位量（位置）をとって任意の形状に作成
される。図５の行程曲線図は、ＳＰＭ値（毎分当りのス
トローク数）が１００、つまり１ストロークの時間が６
００ミリ秒、ストローク長が３０ｍｍの場合の各種のパ
ターンを示しているが、ストローク時間、ストローク長
は任意に決めることができる。

【００２３】この行程曲線図から、単位時間毎（例えば
１ストロークを６０分割した場合は１０ミリ秒毎）の位
置データと、そこまでの時間と変位量から求めた速度デ
ータをとり出し、各行番号毎に、それらの位置データと
速度データを、位置指令値と速度指令値として作成し、
プログラムパターンデータを完成させ、このようなパタ
ーンデータ、つまり単位時間毎の位置指令値と速度指令
値のデータは、メモリ２２に記憶される。

【００２４】次に、プレス機の制御部２０上で、実際に
行なうプレス加工運転の設定を図６のフローチャートに
示すように行なう。すなわち、まず、オペレータは、デ
ィスプレー２３に設定画面を表示させ（ステップ１０
０）、スイッチ類２４を操作して、ストロークのパター
ン番号、ストローク長、ＳＰＭ値、ダイハイト等を設定
入力する（ステップ１１０）。すると、制御部２０のＣ
ＰＵ２１は、指定されたパターン番号をのプログラムパ
ターンデータをメモリ２２から読み出し、そのデータが
例えばＳＰＭ値１００（上記のように毎分当りのストロ
ーク数が１００、１０ミリ秒毎の位置データと速度デー
タ）で作成されている場合、設定されたＳＰＭ値が例え
ば８０の場合、各速度データに係数０．８を乗算して、
速度データを書き換え（ステップ１２０）、設定を完了
する。

【００２５】そして、ディスプレー２３の画面を運転画
面に切り替え、運転スイッチをオンすると、プレス機は
運転に入り、図７に示すように、ＣＰＵ２０は、メモリ
２２内のプログラムパターンデータの中から、順に各時
間ポイント毎の位置データと速度データを読み出し（ス
テップ２００）、速度指令値を各リニアモータのドライ
バ１６〜１９に出力する（ステップ２１０）。ドライバ
１６〜１９は、その速度指令値に応じて例えばＰＷＭに
より制御された電流を各リニアモータ８〜１１に出力
し、それにより、リニアモータ８〜１１の磁石板（移動
子）８ｂ〜１１ｂが駆動され、上下動フレーム５、ガイ
ドポスト３、及びスライド４が指令速度で上記位置デー
タの位置指令値を目標値として下降するように制御され
る。

【００２６】その移動距離（移動位置）は各リニアスケ
ール１２〜１５によって検出され、それらの位置検出信
号が制御部２０に送られ、ＣＰＵ２１は、それらの位置
検出値Ｓ₁ 、Ｓ₂ 、Ｓ₃ 、Ｓ₄ を取り込む（ステップ２
２０）。

【００２７】次に、ステップ２３０で、ＣＰＵ２１は、
予め決められたリニアモータ８に対応したリニアスケー
ル１２の位置検出値Ｓ₁ と他のリニアスケール１３〜１
５の位置検出値Ｓ₂ 、Ｓ₃ 、Ｓ₄ とを比較し、その間に
差があれば、ステップ２３５に進み、その差をＳ₁ −
Ｓ₂ ＝Ｄ₂ 、Ｓ₁ −Ｓ₃ ＝Ｄ₃ 、Ｓ₁ −Ｓ₄ ＝Ｄ₄ のよ
うに差を算出し、補正値Ｄ₂ 、Ｄ₃ 、Ｄ₄ とする。

【００２８】次に、ステップ２４０で、次の位置データ
と速度データをメモリ２２のパターンデータから読み出
し、次のステップ２５０で、特定モータであるリニアプ
モータ８以外のリニアモータ９〜１１の指令値を補正す
る。すなわち、他のリニアモータ９〜１１用の速度指令
値Ｋ₂ 、Ｋ₃ 、Ｋ₄ と位置指令値Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ につ
いては、ステップ２３５で算出した補正値Ｄ₂ 、Ｄ₃ 、
Ｄ₄ により、Ｋ₂ ＋Ｆ・Ｄ₂ ＝Ｋ₂ 、Ｋ₃ ＋Ｆ・Ｄ₃ ＝
Ｋ₃ 、Ｋ₄ ＋Ｆ・Ｄ₄ ＝Ｋ₄ のように演算式を用いて補
正する。ここで、Ｆは係数である。また、位置指令値Ｒ
₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄については、Ｒ₂ ＋Ｄ₂ ＝Ｒ₂ 、Ｒ₃ ＋
Ｄ₃ ＝Ｒ₃ 、Ｒ₄ ＋Ｄ₄ ＝Ｒ₄ の演算式を用いて補正す
る。

【００２９】そして、再びステップ２１０に戻り、補正
した速度指令値Ｋ₂ 、Ｋ₃ 、Ｋ₄ を各リニアモータのド
ライバ１７〜１９に出力し、各リニアモータ９〜１１に
対応したリニアスケール１３〜１５の位置検出信号が位
置指令値Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ となるように各リニアモータ
９〜１１が制御駆動される。予め決められたリニアプモ
ータ８については補正しない速度指令値がそのドライバ
１６に出力され、駆動制御される。また、上記ステップ
２３０で、他のモータに対応したリニアスケール１３〜
１５の位置検出値Ｓ₂ 、Ｓ₃ 、Ｓ₄ が特定モータのリニ
アスケール１２の位置検出値Ｓ₁ と同じと判定した場
合、補正を行なわずに再びステップ２００に戻り、次の
速度データ、位置データを読み出し、上記と同様に各リ
ニアモータ８〜１１を駆動制御する。

【００３０】このように、各リニアモータ８〜１１が駆
動制御されることにより、プレス機のスライド４と上型
は、予め指定されたプログラムパターン通りに移動（上
下動）し、プレス加工が行なわれる。また、このとき、
各リニアモータ８〜１１は、各モータに対応したリニア
スケール１２〜１５からの位置検出値が同じになるよう
に駆動制御されるため、プレス加工時にスライド４に偏
心荷重がかかった場合でも、スライド４が傾くことは防
止され、良好なプレス加工を行なうことができる。

【００３１】なお、上記実施例では、４台のリニアモー
タを使用したが、２台以上複数のリニアモータであれば
実施可能である。また、位置検出器としてのリニアスケ
ールは他のエンコーダ等を使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すプレス機の斜視図で
ある。

【図２】同プレス機の縦断面図である。

【図３】同プレス機の平面図である。

【図４】リニアモータ、リニアスケールを含む制御部の
ブロック図である。

【図５】プレス加工のプログラムパターンの行程曲線図
である。

【図６】設定動作を示すフローチャートである。

【図７】運転制御処理を示しフローチャートである。

【符号の説明】

１−本体フレーム４−スライド８〜１１−リニアモータ１２〜１５−リニアスケール２０−制御部２１−ＣＰＵ２２−メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体フレームに対しスライドが往復移動
可能に配設され、該スライドを往復駆動するために複数
のリニアモータが該スライドの移動方向に向けて装着さ
れたリニアモータプレス機の制御装置において、該各リニアモータに対応して設けられ、該スライドの移
動位置を検出してその位置検出信号を出力する複数の位
置検出器と、該スライドが移動する際の行程曲線図に基づき単位時間
毎に作成された位置データと速度データを順に記憶する
パターンデータ記憶手段と、運転時、該パターンデータ記憶手段から位置データと速
度データを順に読み出し、該位置データの示す位置を目
標位置として該速度データの示す速度で前記リニアモー
タを駆動制御する制御手段と、予め決められた１台の前記リニアスケールからの位置検
出データと他のリニアスケースからの位置検出データと
の差を算出し、該差に基づいて該他のリニアスケールに
対応したリニアモータ用の前記位置データと速度データ
を該差を少なくするように補正する補正手段と、を備えたことを特徴とするリニアモータプレス機の制御
装置。
【請求項２】前記本体フレーム内に移動フレームが複
数のガイドポストと共に往復移動可能に配設され、該ガ
イドポスト上に前記スライドが固定され、該スライドの
該ガイドポストの固定位置付近に前記各リニアスケール
が該本体フレームとの間に装着され、該本体フレームと
該移動フレーム間に複数の該リニアモータが該複数のガ
イドポストに対応して設けられたことを特徴とする請求
項１記載のリニアモータプレス機の制御装置。