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JP3696634B2 - Press machine with dregs up detection mechanism - Google Patents

Press machine with dregs up detection mechanism Download PDF

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JP3696634B2
JP3696634B2 JP21704494A JP21704494A JP3696634B2 JP 3696634 B2 JP3696634 B2 JP 3696634B2 JP 21704494 A JP21704494 A JP 21704494A JP 21704494 A JP21704494 A JP 21704494A JP 3696634 B2 JP3696634 B2 JP 3696634B2
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JP
Japan
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disturbance
dregs
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torque
speed
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晴彦 栗山
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Amada Co Ltd
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  • Control Of Presses (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、カス上りの際に、サーボ系にかかる異常負荷を検出するカス上り検出機構付きプレス加工機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、プレス加工機にカス上りが発生し、ダイの上面に抜きカスが出た場合に、ワークがこの抜きカスに衝突して、サーボ系にとり外乱となるという問題があった。この外乱を検出して回転軸を停止させるためには、
(1) 移動時の誤差の過大検出
(2) サーボアンプのオーバロードの検出
が行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、移動時の誤差εの過大検出は、次式(1) により
ε=V/G ………… (1)
例えば、速度V=50(m/min ),加速度G=30( 1/s )とするとき、誤差εは約27.8mmである。マージンを2倍にすると、誤差εは約56mmで移動時56mm以上の誤差がでるとアラームを発生することができる。しかし、移動距離が約56mm以下では誤差の過大検出ができないという問題があった。
【0004】
また、アンプのオーバロード検出の場合、サーボアンプで出力できる最大のトルクで回転軸が動かない場合には、オーバロード検出でアラームとなる。しかし、サーボアンプの最大トルクが小さい場合には、オーバロードでアラームとなるが、大きい場合には無理やりに機械を動かして機械を破損させてしまうという問題があった。
【0005】
本発明の目的は、上記問題点を改善するために、カス上りの発生による時サーボ系にかかる異常検出が可能で、機械の破損が未然に防止されるカス上り検出機構付きプレス加工機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので請求項1に係る発明は、ワークをプレス加工位置へ移動させるサーボ機構を有するプレス加工機において、前記ワークの抜きカスがダイの上面にあるとき前記サーボ機構に抜きカスが衝突して発生する異常負荷を検出するカス上り検出機構を備え、前記カス上り検出機構は、目標位置と外乱最大値を算出する演算部と、位置制御部とを有し、前記位置制御部は、目標位置と現在の位置とを比較しエラー量から目標速度を生成する位置ループゲインと、前記目標速度を電流指令に変換するフィルタ回路と、前記電流指令にトルク定数及びイナーシャ値を配慮し実速度に変換する第1変換回路と、前記実速度を現在位置に変換する第2変換回路とを有し、さらに、前記電流指令と、前記実速度とを変換し推定外乱トルクを認識する外乱推定部と、電流を監視することにより外乱トルクを認識し前記外乱トルクが外乱最大トルクを越えた場合を検出する比較部とを有するカス上り検出機構付きプレス加工機である。
請求項2に係る発明は、前記カス上り検出機構は、外乱によるトルク変化、外乱による速度変化、又は外乱によるエラー量の変化をハネ上がり位置における正常波形と比較することにより検出する請求項1記載のカス上り検出機構付きプレス加工機である。
【0007】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0008】
図5は本発明が実施されたプレス加工機の要部説明図を示す。図において11はプレス加工機のX軸方向のキャレッジで、2個のワーククランプ12により、ワークWを挟持してX軸方向へ移動し、図示省略のパンチとダイ13とによりワークWにパンチ加工をする。この際、抜きカスaがダイ13の上面に出た場合に、移動するワークWが抜きカスaに衝突し、このサーボ系にとっては異常な外乱となる。
【0009】
従って、以下に説明するガス上りを検出する検出機構が設けられている。
【0010】
図1は本発明の一実施例であるガス上り検出機構のプロック図を示す。図においてデータ入力部1は、図示省略のメカ系における許容可能な外乱のの最大値を演算部2に入力する。なお、この最大値はプログラム制御部(PLC)7およびメモリ部8に入力されている。
【0011】
演算部2において演算された目標位置θr および外乱最大レベルTr がインターフェースユニット9を経て、位置制御部6に入力する。目標位置θr は、現在位置θf と比較されそのエラー量θe が位置ループゲイン回路K1 により、目標速度ωr に変換される。
【0012】
この目標速度ωr は、速度ループゲインk2 を有するフィルタ回路k2 ・(1+T1 ・S)/T1 ・Sにより、電流指令iに変換され、この電流指令iにトルク定数kt が配慮され、(モータ+負荷)イナーシャJが配慮された変換回路1/J・Sにより実速度ωf に変換される。この実速度ωf は変換回路1/Sにより、現在位置θf に変換され、図示省略のサーボ系へ出力するものである。
【0013】
外乱推定部4は、電流指令iをトルク定数推定値ktn によって変換された値と、実速度ωf を(モータ+負荷)イナーシャ推定値Jn Sによって変換された値とが比較され、推定外乱トルクT’L 認識され、一次フィルタ回路1/(1+T2 S)を経て比較部3に出力される。
【0014】
比較部3に入力された推定外乱トルクT’L は、設定された外乱最大レベルTr を越えた場合には、アラーム検出部5へ出力し、図示省略のサーボ系をオフすると共に、その情報をプログラム制御部(PLC)7へ伝達するものである。
【0015】
以上のように外乱トルクを検出するものであるから、加速時、定速時に拘らず異常負荷が検出され、機械の破損が未然に防止される。
【0016】
図2は図1によるカス上り時の波形図を示す。図において同図(A)のような目標速度ωr のエラー量による微小な速度変化ω0 または同図(B)のようなトルクkt ・i +TL の電流リミッタに掛らないようなトルク変化t0 は、同図(C)のようにモータトルクKtM・iと比較して、同図(D)のように推定外乱トルクT’L の異常を検出することが可能である。
【0017】
図3は本発明の他の実施例の波形図を示す。図において目標位置θr の波形(図 (A) )に対する現在位置θf ( 図 (B) )の波形のハネ上り位置θ0 における速度の変化を検出することによりハネ上りを検出することができる。
【0018】
図4は本発明のさらに他の実施例の波形図を示す。図において目標位置θr の波形(図 (A) )に対する現在位置θf ( 図 (B) )の波形のハネ上り位置θ0 におけるエラー量θeo(図(C))の変化を検出することによりハネ上りを検出することができる。
【0019】
以上のように、サーボ系の電流を監視し、その値から加減速に必要な理論値を差引き、外乱トルクを認識し、そのトルクと予め設定された外乱最大レベルと比較して、その値を越えたときエラーとするというアルゴリズムを用いて、カス上り時の異常負荷を検出するものであります。
【0020】
なお、本発明は、上記実施例に限定するものではなく、適宜の設計的変更を行うことにより、他の態様においても実施することが可能である。
【0021】
【発明の効果】
上記説明ですでに明らかなように、本発明のカス上り検出機構付きプレス加工機は、ワークの抜きカスがダイの上面にあるとき前記サーボ機構に抜きカスが衝突して発生する異常負荷を検出するカス上り検出機構を設け、カス上り検出機構が外乱によるトルク変化を検出、あるいは外乱による速度変化を検出、または外乱によるエラー量の変化を検出することによって、従来技術の問題点が容易に解決され、カス上りの発生による時サーボ系にかかる異常検出が可能で、機械の破損が未然に防止される。
【0022】
サーボ系の電流を監視し、その値から加減速に必要な理論値をイナーシャを考慮して差引き、外乱トルクを認識し、そのトルクと予め設定された外乱最大レベルと波形のハネ上がり位置と比較して、その値を越えたときエラーとするというアルゴリズムを用いて、カス上り時の微少な異常負荷を検出ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例であるガス上り検出機構のプロック図である。
【図2】 図1によるカス上り時の波形図である。
【図3】 本発明の他の実施例の波形図である。
【図4】 本発明のさらに他の実施例の波形図である。
【図5】 本発明が実施されたプレス加工機の要部説明図である。
【符号の説明】
1 データ入力部
2 演算部
3 比較部
4 外乱推定部
5 アラーム検出部
6 位置制御部
7 プログラム制御部
8 メモリ
TL 外乱
T’L 推定外乱トルク
Tr 外乱最大レベル
J モータ+負荷イナーシャ
Jn モータ+負荷イナーシャ推定値
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a press working machine with a dregs up detection mechanism for detecting an abnormal load applied to a servo system during dreg up.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there has been a problem that when a dregs rise occurs in a press machine and a dregs comes out on the upper surface of the die, the workpiece collides with the dregs and becomes a disturbance to the servo system. To detect this disturbance and stop the rotating shaft,
(1) Excessive error detection during movement
(2) Servo amplifier overload was detected.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, excessive detection of error ε during movement is
ε = V / G (1)
For example, when the velocity V = 50 (m / min) and the acceleration G = 30 (1 / s), the error ε is about 27.8 mm. If the margin is doubled, the error ε is about 56 mm, and an alarm can be generated if an error of 56 mm or more occurs during movement. However, when the moving distance is about 56 mm or less, there is a problem that an excessive error cannot be detected.
[0004]
In the case of amplifier overload detection, if the rotation axis does not move with the maximum torque that can be output by the servo amplifier, an alarm is generated when overload detection is performed. However, when the maximum torque of the servo amplifier is small, an alarm occurs due to overloading. However, when the servo amplifier is large, there is a problem that the machine is forcibly moved and damaged.
[0005]
An object of the present invention is to provide a press machine with a dregs up detection mechanism that can detect an abnormality in a servo system due to dregs up and prevent damage to the machine in order to improve the above problems. There is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above-described problems. The invention according to claim 1 is a press machine having a servo mechanism for moving a work piece to a press work position. There is a dregs up detection mechanism that detects an abnormal load that occurs when a dregs collides with the servo mechanism, and the descent up detection mechanism includes a calculation unit that calculates a target position and a disturbance maximum value, a position control unit, The position control unit compares a target position with a current position and generates a target speed from an error amount; a filter circuit that converts the target speed into a current command; and A first conversion circuit that converts the actual speed into a current position in consideration of a torque constant and an inertia value; and a second conversion circuit that converts the actual speed into a current position, and further includes the current command and the actual speed. A press with an upsurge detection mechanism that has a disturbance estimation unit that recognizes an estimated disturbance torque and a comparison unit that recognizes the disturbance torque by monitoring current and detects when the disturbance torque exceeds the maximum disturbance torque It is a processing machine.
The invention according to claim 2 is characterized in that the descent detection mechanism detects a torque change due to a disturbance, a speed change due to a disturbance, or a change in an error amount due to a disturbance by comparing with a normal waveform at a rising position. This is a press machine with a dregs up detection mechanism.
[0007]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 5 is an explanatory view of a main part of a press machine in which the present invention is implemented. In the figure, reference numeral 11 denotes a carriage in the X-axis direction of the press machine. The workpiece W is clamped by two workpiece clamps 12 and moved in the X-axis direction, and the workpiece W is punched by a punch 13 and a die 13 (not shown). do. At this time, when the punching waste a comes out on the upper surface of the die 13, the moving workpiece W collides with the punching waste a, resulting in an abnormal disturbance for the servo system.
[0009]
Therefore, a detection mechanism for detecting the gas rising described below is provided.
[0010]
FIG. 1 is a block diagram of a gas rising detection mechanism according to an embodiment of the present invention. In the figure, the data input unit 1 inputs the maximum allowable disturbance in a mechanical system (not shown) to the calculation unit 2. The maximum value is input to the program control unit (PLC) 7 and the memory unit 8.
[0011]
The target position θr and the maximum disturbance level Tr calculated by the calculation unit 2 are input to the position control unit 6 via the interface unit 9. The target position θr is compared with the current position θf, and the error amount θe is converted to the target speed ωr by the position loop gain circuit K1.
[0012]
This target speed ωr is converted into a current command i by a filter circuit k2 · (1 + T1 · S) / T1 · S having a speed loop gain k2, and the torque constant kt is taken into consideration for this current command i, and (motor + load ) The actual speed ωf is converted by the conversion circuit 1 / J · S in which the inertia J is considered. The actual speed ωf is converted to the current position θf by the conversion circuit 1 / S and output to a servo system (not shown).
[0013]
The disturbance estimator 4 compares the value obtained by converting the current command i with the torque constant estimated value ktn and the value obtained by converting the actual speed ωf with the (motor + load) estimated inertia value Jn S, and estimates the estimated disturbance torque T. 'L is recognized and output to the comparison unit 3 through the primary filter circuit 1 / (1 + T2 S).
[0014]
When the estimated disturbance torque T′L input to the comparison unit 3 exceeds the set maximum disturbance level Tr, the estimated disturbance torque T′L is output to the alarm detection unit 5 to turn off the servo system (not shown) and to receive the information. This is transmitted to the program control unit (PLC) 7.
[0015]
Since the disturbance torque is detected as described above, an abnormal load is detected regardless of acceleration or constant speed, and damage to the machine is prevented.
[0016]
FIG. 2 is a waveform diagram at the time of dregs rise according to FIG. In the figure, a minute speed change ω0 due to the error amount of the target speed ωr as shown in FIG. 9A or a torque change t0 that does not apply to the current limiter of torque kt · i + TL as shown in FIG. Compared with the motor torque KtM · i as shown in FIG. 10C, it is possible to detect an abnormality in the estimated disturbance torque T′L as shown in FIG.
[0017]
FIG. 3 shows a waveform diagram of another embodiment of the present invention. In the figure, it is possible to detect a honey climb by detecting a change in speed at the honey climb position θ0 of the waveform of the current position θf (FIG. (B)) with respect to the waveform of the target position θr (FIG. (A)).
[0018]
FIG. 4 shows a waveform diagram of still another embodiment of the present invention. In the figure, by detecting a change in the error amount θeo (FIG. (C)) at the honey upstream position θ0 of the waveform of the current position θf (FIG. (B)) with respect to the waveform of the target position θr (FIG. (A)), Can be detected.
[0019]
As described above, the servo system current is monitored, the theoretical value necessary for acceleration / deceleration is subtracted from that value, the disturbance torque is recognized, and the torque is compared with the preset maximum disturbance level. This is an algorithm that detects an abnormal load when dipping up using an algorithm that generates an error when the value exceeds.
[0020]
In addition, this invention is not limited to the said Example, It is possible to implement in another aspect by making an appropriate design change.
[0021]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the press working machine with a dregs detection mechanism according to the present invention detects an abnormal load generated when a dregs collides with the servo mechanism when the dregs of the workpiece is on the upper surface of the die. The problem of the conventional technology can be easily solved by detecting a torque change due to disturbance, detecting a speed change due to disturbance, or detecting a change in error amount due to disturbance. In addition, it is possible to detect an abnormality in the servo system due to the occurrence of dregling, and prevent damage to the machine.
[0022]
The servo system current is monitored, and the theoretical value necessary for acceleration / deceleration is subtracted from that value in consideration of inertia, the disturbance torque is recognized, the torque, the preset maximum disturbance level, and the waveform rising position In comparison, it is possible to detect a minute abnormal load at the time of dregs up using an algorithm that an error occurs when the value is exceeded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a gas rising detection mechanism according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram at the time of dipping up according to FIG. 1;
FIG. 3 is a waveform diagram of another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a waveform diagram of still another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a main part of a press machine in which the present invention is implemented.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Data input part 2 Computation part 3 Comparison part 4 Disturbance estimation part 5 Alarm detection part 6 Position control part 7 Program control part 8 Memory TL Disturbance T'L Estimated disturbance torque Tr Disturbance maximum level J Motor + Load inertia Jn Motor + Load inertia Estimated value

Claims (2)

ワークをプレス加工位置へ移動させるサーボ機構を有するプレス加工機において、前記ワークの抜きカスがダイの上面にあるとき前記サーボ機構に抜きカスが衝突して発生する異常負荷を検出するカス上り検出機構を備え、In a press working machine having a servo mechanism for moving a workpiece to a press working position, a dregs up detection mechanism for detecting an abnormal load generated when the dregs of the workpiece are on the upper surface of the die and collided with the dregs of the servo mechanism With
前記カス上り検出機構は、目標位置と外乱最大値を算出する演算部と、位置制御部とを有し、  The dregs up detection mechanism includes a calculation unit that calculates a target position and a disturbance maximum value, and a position control unit,
前記位置制御部は、目標位置と現在の位置とを比較しエラー量から目標速度を生成する位置ループゲインと、  The position control unit compares a target position with a current position and generates a target speed from an error amount, and a position loop gain;
前記目標速度を電流指令に変換するフィルタ回路と、  A filter circuit for converting the target speed into a current command;
前記電流指令にトルク定数及びイナーシャ値を配慮し実速度に変換する第1変換回路と、  A first conversion circuit for converting the current command into an actual speed in consideration of a torque constant and an inertia value;
前記実速度を現在位置に変換する第2変換回路とを有し、  A second conversion circuit for converting the actual speed into a current position;
さらに、前記電流指令と、前記実速度とを変換し推定外乱トルクを認識する外乱推定部と、  Further, a disturbance estimation unit that converts the current command and the actual speed to recognize an estimated disturbance torque;
電流を監視することにより外乱トルクを認識し前記外乱トルクが外乱最大トルクを越えた場合を検出する比較部と、  A comparator for recognizing disturbance torque by monitoring current and detecting when the disturbance torque exceeds the disturbance maximum torque;
を有することを特徴とするカス上り検出機構付きプレス加工機。  A press working machine with a dregs-up detection mechanism characterized by comprising:
前記カス上り検出機構は、外乱によるトルク変化、外乱による速度変化、又は外乱によるエラー量の変化をハネ上がり位置における正常波形と比較することにより検出することを特徴とする請求項1記載のカス上り検出機構付きプレス加工機。2. The upsurge detection mechanism according to claim 1, wherein the upswing detection mechanism detects a torque change due to a disturbance, a speed change due to the disturbance, or a change in an error amount due to the disturbance by comparing with a normal waveform at a lift-up position. Press machine with detection mechanism.
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