JP5506095B2 - プレス機械の駆動モータ冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス機械の駆動用モータ冷却装置に関する。

モータ全般の冷却方法として、モータの冷却ファンをインバータで可変速運転して、モータを効率よく冷却することが知られている。
特開平７−２５５１９７には、温度センサでモータの温度を計測し、計測した温度に応じてインバータ駆動周波数を変え、ファンの回転数を変えてモータを冷却することが記載されている。
また、特開２００４−１８０４５４には、モータに流れる電流値を計測してモータの温度上昇を推定し、必要風量を求める。そして、その風量を確保するようにインバータ駆動周波数を変えてモータを冷却することが記載されている。
一方、プレス機械において、モータを大型化することなく、オーバーヒートを防止するものとして、次の方式がある。すなわち、特開２００４−２５１９１には、モータに温度センサを設け、計測した温度が所定以上になると冷却ファンを駆動させる。さらに、作業速度を下げることが記載されている。

特開平７−２５５１９７ 特開２００４−１８０４５４ 特開２００４−２５１９１

上記の特許文献１、２、３に記載の発明は、いずれもモータ運転状態や温度状態を知るセンサが必要である。センサがあると信頼性が問題、センサ異常時には適切な冷却ができない課題がある。また、センサの設置場所の工夫が必要である。さらに、特許文献２に記載のものは、温度推定を電流から行っているが、発熱量は電流だけでは決まらないため、電流以外の要因での発熱には対応が困難である。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、簡潔な方法によりプレスの駆動モータを効率よく冷却すると共に、冷却用の電力量を低減させるプレス機械駆動用モータの冷却装置および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の構成は、プレス運転パターンに応じて駆動モータを可変速駆動してスライドを駆動するプレス機械において、該駆動モータを冷却する少なくとも1台の冷却ファンと、該冷却ファンを可変速駆動する少なくとも1台のファン駆動部と、該ファン駆動部を制御する演算部とを有しており、該演算部は、前記プレス運転パターンから前記駆動モータの平均発熱量を演算し、該平均発熱量に基づき前記駆動モータの温度を所定温度以下に維持するための該ファン回転数指令を求め、該求められたファン回転数指令を用いて前記ファン駆動部を制御することを制御することを特徴とする。

本発明の第２の構成は、前記ファン駆動部がインバータ装置であることを特徴とする。

本発明の第３の構成は、上記第一の構成において、前記駆動モータの平均発熱量を、前記プレス運転パターンに基づき演算される前記駆動モータのトルク指令と回転数指令の少なくとも一つを用いて求めることを特徴とする。

本発明の第4の構成は、上記第一の構成において、前記駆動モータの平均発熱量を、前記プレス運転パターンに基づき演算される前記駆動モータのトルク指令と回転数指令の少なくとも一つと、発熱部から冷却部への熱時定数とを用いて求めることを特徴とする。

本発明の第５の構成は、上記第１の構成において、前記冷却ファンの回転数指令を、プレス装置の置かれた周囲温度を考慮して補正することを特徴とする。

本発明の第６の構成は、プレス運転パターンに応じて駆動モータを可変速駆動してスライドを駆動するプレス機械において、該駆動モータを冷却する冷却ファンと、該冷却ファンを可変速駆動するファン駆動部と、該ファン駆動部を制御する演算部とを有しており、該演算部は、前記プレス運転パターンから前記駆動モータの平均発熱量を求め、該平均発熱量に基づき前記駆動モータの温度を所定温度以下に維持するための該ファン回転数指令を演算する機能を有しており、プレス運転パターンを変更して次のプレス加工を実施する際に、直前のプレス加工時に使用していたファン回転数指令と該変更後のプレス運転パターンに基づき演算された新たなファン回転数指令とを比較し、該新たなファン回転数指令が、直前まで使用していたファン回転数指令より高い場合は該新たなファン回転数指令により前記ファン駆動部を制御し、低い場合は直前に使用していたファン回転数指令による前記ファン回転駆動部を所定時間制御した後、該新たなファン回転数指令により前記ファン駆動部を制御することを特徴とする。

本発明の第７の構成は、プレス運転パターンに応じて駆動モータを可変速駆動してスライドを上下駆動するプレス機械において、該スライドを駆動する複数（２台以上）の駆動モータと、該複数の駆動モータの夫々に対して少なくとも1台の冷却ファンと、該冷却ファンを駆動する複数のファン駆動部と、該ファン駆動部を制御する演算部とを有しており、該演算部は、前記プレス運転パターンから前記複数の駆動モータの平均発熱量を夫々演算し、該夫々演算された平均発熱量から前記複数のファンを制御するための前記ファン回転数指令を演算する機能有しており、プレス運転パターンを変更し次のプレス加工を実施する際に、直前のプレス加工時に使用していた夫々のファン回転数指令と該変更後のプレス運転パターンに基づき演算された夫々の新たなファン回転数指令とを比較し、該新たなファン回転数指令が、直前のプレス運転パターン時のファン回転数指令より高い場合は該新たなファン回転数指令により前記複数のファン駆動部の夫々を制御し、低い場合は直前の夫々のファン回転数指令により前記複数のファン回転駆動部を夫々所定時間維持した後、該新たなファン回転数指令により前記複数のファン駆動部を夫々制御することを特徴とする。

本発明の第８の構成は、上記第７の構成において、前記冷却ファン駆動部はインバータ装置であることを特徴とする。

本発明の第９の構成は、上記第７の構成において、前記複数の駆動モータの夫々に対して複数の冷却ファンを設け、前記演算部は、各駆動モータの発熱量に応じて、前記各駆動モータに対応した前記複数のファンの運転台数を制御するＯＮ/ＯＦＦ信号を演算し、該ＯＮ/ＯＦＦ信号により前記ファン駆動部をＯＮ/ＯＦＦ制御することを特徴とする。

上記した課題解決手段によれば、プレス機械のスライド駆動モータの冷却を冷却ファンを制御して行うに際して、センサの代わりに、プレス運転パターンにより推定される駆動モータの発熱量を用いて、効率よく冷却ファンの回転数や、台数を制御することができる。また、冷却用の電力量の低減もできる。

上述したように、本発明によれば、プレス機械のスライド駆動モータの温度をセンサにより検出することなく、発熱量をプレス運転パターンから推定することができるので、冷却装置の構成が簡単になるばかりでなく、センサ自体の故障の問題もなくなるのでより信頼性の高い装置を提供できる。

本発明の一実施形態を示す図 図１に示す装置の制御フローを示す図 図２に示すフローの動作を示す図 図１に示す装置の他の制御フローを示す図 図４に示すフローの動作を示す図 本発明の他の実施形態を示す図 本発明の更に他の実施形態を示す図 本発明の更に他の実施形態を示す図

以下、本発明の実施形態を説明する。
具体的な実施形態を説明する前に、プレス機械のスライド駆動モータの発熱量の推定原理について説明する。
まず、駆動モータの空冷時の温度上昇Δθは次式により計算される。
Δθ＝Ｃ×（発熱部の発熱量Ｑ）／（風量） …〔式１〕
Ｃ：冷却構造や冷却部面積で決まる定数
あるいは、冷却部に発熱が伝わる時定数を考慮して次式により計算される。
Δθ＝Ｃ×（発熱部の発熱量Ｑ）×［１／（１＋Ｔｃｓ）］／（風量）
…〔式２〕
Ｔｃ：発熱部から冷却部まで熱の伝わる時定数
ｓ：ラプラス演算子
式２は一次遅れで定式化しているが、単純な一次遅れだけでは定式化できない対象はそれに合わせて定式化する。これらの定数は、モータ構造や仕様から計算あるいは、試験によって事前に求める。式２の定数Ｃは冷却する部位によって違うので、適切に決定する。

また、発熱量Ｑは次式により計算される。
Ｑ＝Ｋｃ×（電流）＊＊２＋Ｋｈ×（周波数）＋Ｋｅ×（周波数）＊＊２
…〔式３〕
Ｋｃ：銅損に関する定数
Ｋｈ：鉄損のうち、ヒステリシス損に関する定数
Ｋｅ：鉄損のうち、うず電流損に関する定数
ここで、モータが永久磁石同期モータの場合、式３の周波数は回転数に比例し、電流はトルクに比例する。発熱量Ｑを計算する式３は一例であり、冷却部を含むそのモータの特性により適切に変更できる。例えば、モータ構造により機械損失を追加してもよく、取り付け構造によって式中の定数は変わる。さらに、発熱量を決める他の要因があれば、あるいは、他の方式があれば、それを考慮して推定してもよい。例えば、サーボモータが界磁制御をする場合は、磁束密度が変わるので、ＫｈやＫｅは一定値でない。この場合、これらは磁束の関数になり、界磁制御を考慮した数式で与える。
式３で固定された一定運転条件での発熱量Ｑを計算できる。プレス運転時のトルクや回転数は刻々と変化するから、平均発熱量Ｑａは、プレス運転パターンの時間（ｔ）に対するトルク、回転数をパラメータとする発熱量Ｑ（トルク、回転数）の積分量として演算できる。
Ｑａ＝（１／Ｔ）∫Ｑ（トルク、回転数）ｄｔ …〔式４〕
Ｔ：プレス運転パターンの繰り返し周期
あるいは、一般にモータ温度上昇の熱時定数は、プレス運転パターン繰り返し周期Ｔよりはるかに長いので、発熱量はあるプレス運転パターンの実効値平均トルク、平均回転数から求めてもよい。

以上から分かるように、あるプレス運転パターン時のトルク（または電流）と回転数が分かると平均発熱量Ｑａが式４により予測できる。これから、式１または式２により、ある風量での温度上昇Δθが予測できる。この結果を逆に言えば、温度上昇限度Δθｍａｘを定めれば、これに必要な風量が分かる。式１の場合は下記になる。
風量Δθ＝（Ｃ／Δθｍａｘ）×（発熱部の発熱量Ｑ） …〔式５〕
温度上昇限度Δθｍａｘはサーボモータ１の連続運転可能な温度上昇値から定めることができる。すなわち、通常、サーボモータの許容最高温度θｍａｘは絶縁クラスで定まる。モータ部位により上昇限度値が違うときは、使用目的や構成部品により適切に選択する。温度上昇限度Δθｍａｘは
Δθｍａｘ＝θｍａｘ−周囲温度 …〔式６〕
であるから、周囲温度をプレス機械が設置される環境の最高温度にとれば、Δθｍａｘを定めることができる。あるいは、周囲温度は気温や他の機械の運転状況によって異なるから周囲温度を考慮して変更してもよい。

以上のように、プレス運転パターン（速度やトルク）が分かれば、所要風量は求められる。サーボプレスの運転パターンは、プレス作業に応じた金型などが決まると、連続的なプレス動作に先立って、事前に決められる。あるプレス運転パターンの所要トルク、回転数は、パターン設定時のシミュレーション結果、あるいは、試打時の計測結果、過去の運転履歴データから得る。

次に本発明の一実施形態を図１により説明する。
図１は、サーボモータにより駆動されるプレス機械（サーボプレス機械）に適用した例である。図１において、交流サーボモータ１のドライブシャフト１Ｓに接続されたギヤ２にメインギヤ３が噛み合わされ、メインギヤ３にはクランク機構（クランク軸４、コネクティングロッド５）が接続されている。クランク機構によりスライド６を静止側のボルスタ７に対して昇降可能に形成されている。クランク軸４は交流サーボモータ１の正転、逆転、速度可変制御により自由に回転駆動されるので、クランク機構だけでなくこれ以外の機構のスライドモーション、静止を含む成形体に適合するスライドモーション、あるいは、正逆振り子モーションなど各種スライドモーションを自在に設定でき、これらの切替使用が可能である。このために、プレス成形体に対する精度、生産性や適応性が拡大できる。交流サーボモータ１としては、永久磁石を用いた同期モータや、誘導モータ、リラクタンスモータなどが利用できる。さらに、交流サーボモータでなく直流サーボモータでもよい。ここでは、交流サーボモータ１は永久磁石同期モータとして説明する。また、図１はクランクプレスを例にとったが、他の構造のプレス機械、例えば、ボールネジを利用したもの、リニアモータを利用した構造でもよい。

交流サーボモータ１は冷却ファン８の冷却風で空冷される。冷却ファン８はファン自体を駆動する交流モータを含む。
プレス機械のスライド６の運転パターンは運転パターン設定部１１で設定される。運転パターンは画面を利用してキーボードやタッチパネルなどから対話的に入力したり、ＰＣを使って入力することができる。運転パターン設定部１１で設定された運転パターンはモーション演算部１２に入力され、モーション演算部１２でサーボモータ１の実運転の回転位置、回転速度パターン（以後、位置、速度パターン）が演算生成される。サーボモータ制御装置１３はモーション演算部１２で演算された位置指令や、速度指令になるようにサーボモータ１を制御する。

次に、モーション演算部１２でサーボモータ１の速度が演算されるので、発熱量算出部２１で式３、式４により、平均発熱量Ｑａを演算する。この演算に必要な所要トルクは前述のように、パターン設定時のシミュレーション結果、あるいは、試打時の計測結果、過去の運転履歴データから得ることができる。このようにして、発熱部の平均発熱量が計算できる。
発熱量が計算できるので、式１または式２または式５により、所定温度上昇に対応する風量を計算し、この風量を得る冷却指令、すなわち、冷却ファン８の回転数指令を冷却指令演算部２２で演算する。風量と回転数の関係はファンの特性や通風路により違うので事前にシミュレーション計算や実験などにより定める。インバータ２３は冷却指令演算部２２からの回転数指令に応じて冷却ファンの回転数を制御する。なお、冷却ファン８が誘導モータの場合は、回転数指令と出力周波数はほぼ比例するので、回転数指令に対応する周波数を設定すればよい。
なお、上記は、インバータ２３は出力の交流周波数を可変するものとして説明したが、冷却ファンモータの入力電圧を可変して冷却ファンの回転数を変える装置など、ファン速度を変える他の装置でもよい。ここでは、この入力電圧を可変して冷却ファンの回転数を変える装置もインバータと称する。冷却ファンの回転数を変える装置としては、マトリックスコンバータなど他の可変速装置も使用できる。

このように動作させたときの冷却ファン８の回転数指令を得る動作フローチャートを図２に、その動作特性を図３に示す。
図２は発熱量算出部２１と冷却指令演算部２２の演算のフローを示す。なお、Ｓ１からＳ１６は各演算ステップに付した符号である。このフローは、適度な時間間隔でスタートする。まず、Ｓ１で運転パターン（時間に対するサーボモータの回転速度指令、トルクパターン）を取得する。次にＳ２では、これに基づいて平均発熱量を計算する（式３、４）。そして、Ｓ３では、これに対応する冷却ファンの回転数を指令する（式５を利用）。このとき、本フローを実施する毎に回転数指令を演算してもよいが、運転パターンが前に実施したときと変わらなければ、それを用いることができる。また、運転パターンは金型データとともに決められるから、運転パターンを記憶しておくときに、冷却ファンの回転数指令も記憶しておき、運転パターンを読み出すときに冷却ファンの回転数指令を読み出してもよい。
次にＳ４では、Ｓ３で得られた回転数指令が、前回の演算フローで、指令として出力しそれを記憶した回転数指令と変化したかどうか、その大小関係を判定する。
回転数指令が上昇したとき（Ｓ４で上昇）は、Ｓ３で新たに演算した回転数指令を新回転数指令と出力し（Ｓ５）、Ｆｌａｇ＝１とする（Ｓ６）。そして、Ｓ１６に進む。回転数指令が同じとき（Ｓ４で同一）は、前に記憶した回転数指令をそのまま出力し（Ｓ７）、Ｆｌａｇ＝１とする（Ｓ８）。そして、Ｓ１６に進む。さらに、回転数指令が低下したとき（Ｓ４で下降）は、まず、Ｆｌａｇの値を判定する（Ｓ９）。Ｆｌａｇ＝１のときはこの時点の時刻を記憶し（Ｓ１０）、Ｓ１１に進む。Ｆｌａｇ＝２のときはそのままＳ１１に進む。そして、記憶した時刻から所定時間ΔＴが経過したかどうかを判別する（Ｓ１１）。すなわち、現在の時刻−記憶した時刻≧ΔＴかどうかを判定する。所定時間ΔＴが経過していなければ（Ｓ１１でＮＯ）、Ｓ３で演算した回転数指令でなく、前回と同じ回転数数指令を出力（Ｓ１２）し、Ｆｌａｇ＝２として（Ｓ１３）、Ｓ１６に進む。一方、所定時間ΔＴが経過していれば（Ｓ１１でＹＥＳ）、Ｓ３で演算した回転数指令を新たな回転数指令として出力し（Ｓ１４）、Ｆｌａｇ＝１として（Ｓ１５）、Ｓ１６に進む。
最後に現在の冷却ファンの回転数指令を記憶して（Ｓ１６）フローを終了する。このようにして得られた冷却ファンの回転数指令に応じてインバータ２３は制御され、冷却ファン８の回転数は制御される。

運転パターンの変化により回転数指令が低下したとき、所定時間ΔＴの間、前の高い回転数指令を維持する。この理由は、高い回転数指令が出されていたときは、モータ１の発熱量が大きい状態なのでこのときに発熱した熱量が放熱されるのを待って低い回転数指令に移行するためである。所定時間は熱量が放熱するに要する時間で、予めそのプレス装置に適する時間を設定しておく。この時間は一定値でもよく、発熱量に応じて変えてもよい。

図３は図２のように制御したときの動作の一例を示す。図３は時刻に対するモータ１の発熱量計算結果と、冷却ファンの回転数指令を示す。図３に関する説明でＳ１からＳ１５は、図２の各ステップに対応する。
図３において、時刻Ｔ０で電源が投入されプレス機械によるプレス作業が開始される。Ｔ０ではそれまで停止中であったので、発熱量はゼロである。このときのファン回転数もゼロである。時刻Ｔ１である運転パターンで運転が開始される（図２のＳ１。以下、Ｓｎは図２の記号）。このとき、発熱量はＱ１（Ｓ２）で、これに対応する回転数指令Ｆ１が演算される（Ｓ３）。Ｔ１より前の時点での回転数指令はゼロであり、Ｔ１での回転数指令はＦ１で、前回の指令より高いので（Ｓ４）、回転数指令Ｆ１が出力される（Ｓ５）。時刻Ｔ２までは，同じ運転パターンで運転されるので、発熱量に変化はなく、回転数指令演算も同じであるため、回転数指令Ｆ１が維持される（Ｓ７）。
次に、時刻Ｔ２になるとプレス機械の運転が停止される（Ｓ１）。このとき、発熱量はゼロになり（Ｓ２）、これに対応する回転数指令がゼロと演算される（Ｓ３）。このとき、前の回転数指令Ｆ１より低下しているので（Ｓ４）、しきい値（Flag値）が判定される（Ｓ９）。Ｆｌａｇ＝１であるので、この時点の時刻Ｔ２が記憶される（Ｓ１０）。この時点から所定時間ΔＴが経過しているか判断されるが（Ｓ１１）、所定時間ΔＴが経過していないので、前回の回転数指令であるＦ１が維持され（Ｓ１２）、Ｆｌａｇ=２（Ｓ１３）とされる。
Ｔ３までは同じ運転パターンなので回転数指令ゼロが演算されるが、前回の回転数指令Ｆ１より低いので、Ｆｌａｇ＝２のままで、記憶した時刻から所定時間ΔＴが経過していないかが判断され、ΔＴが経過していない間は前回の指令値Ｆ１が出力される。
所定時間ΔＴが経過しない時点Ｔ３で再び新たな運転パターンでプレス機械が運転される（Ｓ１）。このとき、発熱量はＱ２になり（Ｓ２）、これに対応する回転数指令がＦ２と演算される（Ｓ３）。このとき、前の回転数指令Ｆ１より増加しているので（Ｓ４）、この回転数指令Ｆ２が出力される（Ｓ５）。
時刻Ｔ４での演算は前述と同様であり、回転数指令Ｆ２が維持される。さらに、時刻Ｔ５で新たな運転パターンでのプレス機械の運転が開始される。このパターンに対する発熱量はＱ３であり、これに対応する回転数指令Ｆ３が演算されるが、前回の回転数指令Ｆ１と比較して低下しており（Ｓ４）、Ｆｌａｇ＝２の状態なので（Ｓ９）、時刻Ｔ４からΔＴ経過したか判断される（Ｓ１１）。時刻Ｔ５１まではΔＴが経過していないので、回転数指令Ｆ２が維持される（Ｓ１２）。
時刻Ｔ５１では、前述の回転数指令演算の状況で、時刻Ｔ４からΔＴ経過しているので（Ｓ１１）、新たな回転数指令Ｆ３が出力され（Ｓ１４）、Ｆｌａｇ＝１に修正される（Ｓ１５）。
以下、図３に示すように冷却ファン回転数が指令される。このように、発熱量に対応するファン回転数が指令されるが、回転数指令が前の指令より低下したとき、ΔＴの間は前の高い回転数が維持されるので、モータ１の過熱の心配がない。

本実施例のようにすれば、サーボモータの温度計測などのセンサを必要とせず、運転パターンからファン回転数が指令される。この結果、高信頼で、さらに、ファンを運転する電力低減ができ、高効率な運転ができる。さらにまた、ファンを可変速運転し、発熱量の小さいとき、すなわち、プレス負荷が軽いときは低速で運転するので騒音を低減する効果もある。
なお、図１の冷却ファンの回転数指令を得る他の方法として、上述の方法だけでなく他の方法でもよいのは言うまでもない。例えば、運転パターンからトルク電流及び電圧、回転数、またはこれらと等価なものが分かれば発熱量の把握ができ、回転数は演算できるので、これをテーブル化しておく、あるいは簡単な関数で演算させるなど適宜変更できる。
また、上記の説明は平均発熱量の推定は、プレス運転パターンごとに行うとして説明した。サーボモータの熱時定数が大きい場合には、プレスパターンごとに発熱量を推定するのではなく、いくつかの運転パターンを併せて推定したり、その日の稼働状況を総合的にみて推定してもよい。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。基本的な考え方は前述の実施例と同じであるが、発熱部から冷却部まで熱が伝わる時定数を考慮して冷却ファンを運転する点に特徴がある。
この実施例の冷却ファン８の回転数指令を得る動作フローチャートを図４に、その動作特性を図５に示す。Ｓ２１からＳ３２は、各演算ステップに付した記号である。
図４は発熱量算出部２１と冷却指令演算部２２の演算のフローを示す。前の実施例と同様に適度な時間間隔でこのフローがスタートする。まず、Ｓ２１で運転パターン（時間に対するサーボモータの回転速度指令、トルクパターン）を取得する。次にＳ２２では、これに基づいて平均発熱量を計算する（式３、４）。そして、Ｓ２３では、これに対応する冷却ファンの回転数を指令する（式５を利用）。このとき、本フローを実施する毎に回転数指令を演算してもよいが、運転パターンが前に実施したときと変わらなければ、それを用いることができる。また、運転パターンは金型データとともに決められるから、運転パターンを記憶しておくときに、冷却ファンの回転数指令も記憶しておき、運転パターンを読み出すときに冷却ファンの回転数指令を読み出してもよい。
次にＳ２４では、Ｓ２３で得られた回転数指令が、前回の演算フローで、指令として出力しそれを記憶した回転数指令と変化したかどうか、その大小関係を判定する。
演算した回転数指令が増加したとき（Ｓ２４で上昇）は、Ｓ２３で新たに演算した回転数指令と前回指令した回転数指令と一致したかどうか判定する（Ｓ２５）。一致していないとき（Ｓ２５でＮＯ）、回転数指令を前回の回転数指令からΔＦ加えた値とし（Ｓ２６）、Ｓ３２に進む。一致しているとき（Ｓ２５でＹＥＳ）、回転数指令を回転数指令の演算値とし（Ｓ２７）、Ｓ３２に進む。
演算した回転数指令が同じとき（Ｓ２４で同一）は、回転数指令を前に記憶した前回の回転数指令値とし（Ｓ２８）、Ｓ３２に進む。
さらに、演算した回転数指令が減少したとき（Ｓ２４で下降）は、Ｓ２３で新たに演算した回転数指令と前回指令した回転数指令と一致したかどうか判定する（Ｓ２９）。一致していないとき（Ｓ２９でＮＯ）、回転数指令を前回の回転数指令からΔＦ引いた値とし（Ｓ３０）、Ｓ３２に進む。一致しているとき（Ｓ２９でＹＥＳ）、回転数指令を回転数指令の演算値とし（Ｓ３１）、Ｓ３２に進む。
このステップでは現在の冷却ファンの回転数指令を記憶して（Ｓ３２）フローを終了する。このようにして得られた冷却ファンの回転数指令に応じてインバータ２３は制御され、冷却ファン８の回転数は制御される。
ここで、回転数指令を変化させる値ΔＦは、発熱部から冷却部まで熱が伝わる時定数や図４のフローの起動周期を考慮して決める。また、Ｓ２４での判定は演算誤差もあるのでフィルタリングをしたり、ヒステリシスをもつ判定を行ってよい。

図５は図４のように制御したときの動作の一例を示す。図５は時刻に対するサーボモータ１の発熱量計算結果と、冷却ファンの回転数指令を示す。図５の説明中におけるＳ２１〜Ｓ３２は図４の各演算ステップに対応する。
時刻Ｔ０で電源が投入されプレス作業が開始される。Ｔ０では停止中であり、発熱量はゼロである。このときのファン回転数もゼロである。時刻Ｔ１１で運転パターンが入力されプレス運転が開始される（Ｓ２１）。このとき、平均発熱量はＱ１１（Ｓ２２）で、これに対応する回転数指令Ｆ１１が演算される（Ｓ２３）。Ｔ１１より前の時点での回転数指令はゼロであり、Ｔ１１での回転数指令の演算はＦ１１で、前回の指令より高く（Ｓ２４で上昇）、この時点の前回の回転数指令はゼロであるから（Ｓ２５）、回転数指令として、０＋ΔＦが出力される。こうして、時刻が少しずつ経過すると回転数指令は徐々に増加する。
時刻Ｔ１１１では、前回回転数指令はＦ１１になっているから、回転数指令の演算Ｆ１１と等しいので（Ｓ２４で同一）、これ以後は回転数Ｆ１１が指令される。
次に、時刻Ｔ１２では、プレス運転が終了し発熱量はゼロになり（Ｓ２１、Ｓ２２）、これに対応する回転数指令演算もゼロになる（Ｓ２３）。Ｔ１２での演算回転数は前回回転数指令Ｆ１１より低いので（Ｓ２４で下降）、回転数指令はＦ１１−ΔＦが出力される（Ｓ３０）。こうして、時刻が少しずつ経過すると回転数指令は徐々に減少する。
以後の時刻も図４のフロー演算を行い、図５に示すような回転数指令が出力される。
本実施例によれば、冷却部への伝熱特性を考慮して回転数指令を出しているので、先の実施例の効果に加え、さらに高効率な運転ができる。

図６は、サーボプレス機械1台につき駆動サーボモータが２台の場合を示す。図は２つのクランク軸が独立して同一のスライドを駆動する例で、スライド動作は同じであるが、金型構造や負荷の状況によりスライド内での負荷分布が異なるので、２つのサーボモータの所要トルクは同じとは限らない。このときのサーボモータ１−Ａと１−Ｂの発熱量は同じにはならない。図６は図1を一部変更したものであり、図１内にて1つで構成されているものを、図６で２つに変更している。すなわち、２つに変更しているものは、発熱量算定部２１−Ａと２1−Ｂ、冷却指令演算部２２−Ａと２２−Ｂ、インバータ２３−Ａと２３−Ｂ、冷却ファン８−Ａと８−Ｂ、サーボモータ１−Ａと１−Ｂ、ドライブシャフト１Ｓ−Ａと１Ｓ−Ｂ、ギヤ２−Ａと２−Ｂ、メインギヤ３−Ａと３−Ｂ、クランク軸４−Ａと４−Ｂ、コネクティングロッド５−Ａと５−Ｂである。

図６の構成においては、図1の動作と機能に加え、サーボモータ１−Ａと１−Ｂの発熱量を別々に推定し、冷却ファン８−Ａと８−Ｂの回転数指令を別々に制御することが可能となっている。特に、各モータのトルクが違うだけでなく、各サーボモータの冷却能力が違うとき、例えば、サーボモータの設置条件によって式１の定数が違うとき、にも適用できる。
具体的な冷却ファン８−Ａ、８−Ｂそれぞれの速度指令は図２あるいは図４の制御フローのようにして設定することができる。また、図６では２台のサーボモータで駆動する場合を示したが、３台以上でも同様であるのは言うまでもない。
なお、図６では、サーボモータのトルクが異なる構成を示したが、複数台モータが共通のメインギヤを駆動するものは、各モータのトルクは同一であり、モータの冷却ファン回転数の指令は同一のものを与えてもよい。

図７は、1台のサーボモータ1を冷却ファン８−Ａと８−Ｂで冷却する場合を示す。図はサーボモータ１の発熱量に応じて、２つの冷却ファンが独立してＯＮ/ＯＦＦ制御され冷却する例である。
図７は図1を一部変更したものである。変更箇所は、冷却指令演算２２を冷却指令演算ファンＯＮ/ＯＦＦ判定２４に変更、インバータ２３をＯＮ/ＯＦＦ接点２５-Ａと２５−Ｂに変更、冷却ファン８を冷却ファン８−Ａと８−Ｂに変更している。
本構成により、図1の動作と機能に加え、インバータなどの可変速装置を使用せずに、冷却ファン８−Ａと８−ＢのＯＮ／ＯＦＦのみで、サーボモータ１を効率よく冷却できる。
図７では２台の冷却ファン８−Ａと８−Ｂでサーボモータ１を冷却する場合を示したが、３台以上でも同様であるのは言うまでもない。

図８は、サーボプレス装置1台につき駆動サーボモータが２台であり、なお1台のサーボモータを冷却ファン２台で冷却する場合を示す。図は２つのクランク軸が独立して同一のスライドを駆動する例で、スライド動作は同じであるが、金型構造や負荷の状況によりスライド内での負荷分布が異なるので、２つのサーボモータの所要トルクは同じとは限らない。このときのサーボモータ１−Ａと１−Ｂの発熱量は同じにはならない。また、サーボモータ１−Ａと１−Ｂの発熱量に応じて、４つの冷却ファン８−Ａ、８−Ｂ、８−Ｃ、８−Ｄが独立してＯＮ/ＯＦＦ制御され冷却する例である。
図８では４台の冷却ファン８−Ａ、８−Ｂ、８−Ｃ、８−Ｄでサーボモータ２台を冷却する場合を示したが、冷却ファンとサーボモータそれぞれが３台以上でも同様であるのは言うまでもない。
以上の実施例は例示であって、本発明の主旨を逸脱しない限り自由に構成できる。

１、１−Ａ、１−Ｂ サーボモータ
１Ｓ、１Ｓ−Ａ、１Ｓ−Ｂ ドライブシャフト
２、２−Ａ、２−Ｂ ギヤ
３、３−Ａ、３−Ｂ メインギヤ
４、４−Ａ、４−Ｂ クランク軸
５、５−Ａ、５−Ｂ コネクティングロッド
６ スライド
７ ボルスタ
８、８−Ａ、８−Ｂ、８−Ｃ、８−Ｄ 冷却ファン
１１ 運転パターン設定部
１２ モーション演算部
１３、１３−Ａ、１３−Ｂ サーボモータ制御装置
２１、２１−Ａ、２１−Ｂ 発熱量算定部
２２、２２−Ａ、２２−Ｂ 冷却指令演算部
２３、２３−Ａ、２３−Ｂ インバータ
２４、冷却指令演算、接点ＯＮ/ＯＦＦ判定部
２５−Ａ、２５−Ｂ、２５−Ｃ、２５−Ｄ ＯＮ/ＯＦＦ接点

Claims (9)

1. プレス運転パターンに応じて駆動モータを可変速駆動してスライドを駆動するプレス機械において、該駆動モータを冷却する少なくとも1台の冷却ファンと、該冷却ファンを可変速駆動する少なくとも1台のファン駆動部と、該ファン駆動部を制御する演算部とを有しており、
   該演算部は、前記プレス運転パターンから前記駆動モータの平均発熱量を求め、該平均発熱量に基づき前記駆動モータの温度を所定温度以下に維持するための該ファン回転数指令を演算し、該演算されたファン回転数指令を用いて前記ファン駆動部を制御することを特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
2. 請求項１に記載されたプレス機械の駆動モータ冷却装置において、前記ファン駆動部がインバータ装置であることを特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
3. 請求項１に記載されたプレス機械の駆動モータ冷却装置において、前記駆動モータの平均発熱量を、前記プレス運転パターンに基づき演算される前記駆動モータのトルク指令と回転数指令の少なくとも一つを用いて求めることを特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
4. 請求項１に記載されたプレス機械の駆動モータ冷却装置において、前記駆動モータの平均発熱量を、前記プレス運転パターンに基づき演算される前記駆動モータのトルク指令と回転数指令の少なくとも一つと、発熱部から冷却部への熱時定数とを用いて求めることを特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
5. 請求項１に記載されたプレス機械の駆動モータ冷却装置において、前記冷却ファンの回転数指令を、プレス装置の置かれた周囲温度を考慮して補正することを特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
6. プレス運転パターンに応じて駆動モータを可変速駆動してスライドを駆動するプレス機械において、該駆動モータを冷却する少なくとも1台の冷却ファンと、該冷却ファンを可変速駆動する少なくとも1台のファン駆動部と、該ファン駆動部を制御する演算部とを有しており、
   該演算部は、前記プレス運転パターンから前記駆動モータの平均発熱量を求め、該平均発熱量に基づき前記駆動モータの温度を所定温度以下に維持するための該ファン回転数指令を演算する機能を有しており、プレス運転パターンを変更して次のプレス加工を実施する際に、直前のプレス加工時に使用していたファン回転数指令と該変更後のプレス運転パターンに基づき演算された新たなファン回転数指令とを比較し、該新たなファン回転数指令が、直前まで使用していたファン回転数指令より高い場合は該新たなファン回転数指令により前記ファン駆動部を制御し、低い場合は直前に使用していたファン回転数指令による前記ファン回転駆動部を所定時間制御した後、該新たなファン回転数指令により前記ファン駆動部を制御すること
   を特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
7. プレス運転パターンに応じて駆動モータを可変速駆動してスライドを上下駆動するプレス機械において、該スライドを駆動する複数（２台以上）の駆動モータと、該複数の駆動モータの夫々に対して少なくとも1台の冷却ファンと、該冷却ファンを駆動する複数のファン駆動部と、該ファン駆動部を制御する演算部とを有しており、該演算部は、前記プレス運転パターンから前記複数の駆動モータの平均発熱量を夫々演算し、該夫々演算された平均発熱量から前記複数のファンを制御するための前記ファン回転数指令を演算する機能有しており、プレス運転パターンを変更し次のプレス加工を実施する際に、直前のプレス加工時に使用していた夫々のファン回転数指令と該変更後のプレス運転パターンに基づき演算された夫々の新たなファン回転数指令とを比較し、該新たなファン回転数指令が、直前のプレス運転パターン時のファン回転数指令より高い場合は該新たなファン回転数指令により前記複数のファン駆動部の夫々を制御し、低い場合は直前の夫々のファン回転数指令により前記複数のファン回転駆動部を夫々所定時間維持した後、該新たなファン回転数指令により前記複数のファン駆動部を夫々制御することを特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
8. 請求項７に記載されたプレス機械の駆動モータ冷却装置において、前記冷却ファン駆動部はインバータ装置であることを特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
9. 請求項７に記載されたプレス機械の駆動モータ冷却装置において、前記複数の駆動モータの夫々に対して複数の冷却ファンを設け、前記演算部は、各駆動モータの発熱量に応じて、前記各駆動モータに対応した前記複数のファンの運転台数を制御するＯＮ/ＯＦＦ信号を演算し、該ＯＮ/ＯＦＦ信号により前記ファン駆動部をＯＮ/ＯＦＦ制御することを特徴とするプレス機械の駆動モータ冷却装置。
   

Images