以下、本発明を実施するための最良の形� ��について図面を参照して詳細に説明する。� ��お、以下で説明する実施の形態により、本� ��明が限定されるものではない。

 本実施の形態に係る電動サーボプレス1は 、図1~図8に基づいて以下で説明するように、 急停止指令信号Sktに基づき、予め設定した急 停止モーションCRVsに従うサーボモータ10の回 転停止制御(急停止制御)に切り替え、かつサ� ��ボモータが正常であるときに当該急停止モ� ��ションに従って停止するまでの予定制御終� ��時(予定停止時刻t3)に、機械式ブレーキ15が� ��際に制動を開始するようにブレーキ作動さ� ��、かつ予定制御終了時(予定停止時刻t3)にサ ーボモータ10の回転駆動用電源を強制的に遮� ��することによって、サーボモータ10やその� �御系等が正常である場合における急停止要� �の場合は勿論、サーボモータ10やその制御系 等に異常などがあって暴走等しているような 場合における急停止要求の場合でも、確実か つ迅速にサーボモータ10の回転を停止させる� ��とができるプレス運転を実現可能に構成さ� ��ている。

 図1において、電動サーボプレス1は、サ� �ボモータ10の回転を、動力伝達変換機構5を� �して、スライド9の上下往復動に変換し、当� ��スライド9の上下往復動を利用してワークに 対してプレス加工を施すことができるように なっている。

 前記動力伝達変換機構5としては、例えば 、クランク軸6、コンロッド8などを含んで構� ��されるクランク機構5などが想定される。サ ーボモータ10の回転軸とクランク軸6とは、機 械式ブレーキ15及び減速機構(ピニオン2及び� �インギア3)を介して連結されている。なお、 動力伝達変換機構5は、ねじ軸機構やリンク� �構等を採用しても実施することができる。

 サーボモータ10には、モータ軸用エンコ� �ダ11が連結され、エンコーダ11はモータ軸回� ��角度に対応する情報としての検出信号S11を� ��ーボドライバ21に帰還する。検出信号S11は� �位置制御系において位置フィードバック信� �として利用され、速度制御系において速度� �ィードバック制御信号として利用される。� �に、図示していないが検出信号S11はサーボ� �ントローラ28やプレス制御部50にも伝達され� ��モーション制御やプレス制御にも用いられ� ��。

 また、クランク軸6にはクランク軸用エン コーダ7が連結され、エンコーダ7はクランク� ��回転角度に対応する情報としての検出信号S 7をプレス制御部50に送信する。この検出信号 S7は、スライド9の位置やプレス速度(スライ� �速度)に変換されて、制御や表示に利用され� ��。更に、図示してはないが、特許文献3や特 許文献4に記載の技術を用いて、検出信号S11� �検出信号S7とを相互比較してエンコーダ検出 信号の異常を検出することも可能である。

 サーボモータ10としては、運転状態を電� �制御可能なモータであれば採用可能である� �、ここでは、例えばロータの磁極(永久磁石) に対応する信号(図5、図6に示される回転駆動 信号Sd)に同期して回転可能な同期型モータ(AC サーボモータ)が採用される。回転駆動信号Sd が入力されたとしても、それが磁極(永久磁� �)に対応する信号(駆動力を生じさせることが できるタイミングで与えられる信号)でなけ� �ば、サーボモータ10を回転駆動することがで きない。つまり、構成要素(回路や素子など)� ��異常や故障などが発生したためにその対応� ��が崩れたときや、パワートランジスタ25が� �障などしてモータ駆動電流Iu、Iv、Iwが遮断� �きなくなったときも、サーボモータ10は正常 に駆動されず正常に回転することができない 。このような同期型のサーボモータの特性は 、セーフティサイドにあり、この点からもモ ータ暴走状態等の発生を未然防止できるもの となる。

 機械式ブレーキ15は、図1に示したように� ��電磁弁17を作動させてシリンダ装置16内のエ アを排気し、その後にバネの締め力を利用し て実際にブレーキ操作(可動摩擦板を固定摩� �板に押し付ける動作)をさせ、サーボモータ1 0にブレーキ(制動)力を付与する構造とされて いる。なお、機械式ブレーキ15は、このよう� ��エア・レリース式ものに限定されるもので� ��ないが、プレス機械のような比較的大きな� ��動トルクを必要とするものには適した形式� ��ある。また、かかる形式の機械式ブレーキ� ��、従来の機械式プレスにも多く用いられて� ��り、信頼性やコスト、入手容易性などの面� ��も有利である。なお、機械式ブレーキ15は� �他の形式の摩擦ブレーキや、例えば電磁力� �用いたブレーキなどとすることも可能であ� �。

 本実施の形態に係る機械式ブレーキ15は� �図7に示すように、時刻t1において電磁弁(ソ� ��ノイド)17の励磁を解放すると、シリンダ装� ��16内のエアが電磁弁17を介して排出され始め 、当該エアの圧力が時間経過に連れて徐々に 下降する。すると、図7において「ブレーキ� �トローク」として表示した軌跡に従って摩� �板が変移しつつブレーキ動作に入る。図7で� ��、以下の説明における便宜のため、摩擦板� ��接触してブレーキが制動を開始することが� ��きる時刻t31を、実質的なブレーキ動作の開� ��時(実際ブレーキ作動)としている。

 つまり、この機械式ブレーキ15の作動遅れ� �間は、T12(時刻t1~時刻t31)とされ、例えば、約 60msecである。
 その後、シリンダ装置16内のエアの排出が� �み、略完全に排気されるとバネ(スプリング) の全ての力で摩擦板を押し付けることになる 。すなわち、制動力増加時間Tbd(例えば15msec)� ��経て機械式ブレーキ15の制動力が増大して� �定制動力となり、この規定制動力でサーボ� �ータ10を制動し停止させることとなる。

 図1に示したように、電動サーボプレス1の� �御装置は、サーボドライブ回路20、プレス制 御部50を含んで構成されている。更に、サー� ��ドライブ回路20は、サーボコントローラ28と サーボドライバ21を含んで構成されている。
 プレス制御部50には、非常停止装置61と侵入 検出装置62が接続され、更に設定部55、表示� �56も接続され、これらによって後述する制御 解除タイミングの設定、ブレーキ作動開始タ イミングの設定、更にはサーボ制御信号Scnt� �介してサーボコントローラ28内の記憶手段に 記憶される急停止モーションの設定等も行え るように構成されている。本実施の形態にお いては、例えば、サーボ制御信号Scntは双方� �のシリアル通信線で構成されており、各種� �レス成形のためのモーションの設定やそれ� �の選択、運転モードの選択、サーボパラメ� �タの設定や選択などの信号の送受が可能と� �っており、これらの信号全てがサーボ制御� �号Scntに含まれるものである。
 具体的には、制御解除タイミングの設定な� ��は、表示部56で確認しながら設定部55に設定 値を入力し、その値を設定値として記憶部に 記憶することになる。ブレーキ作動開始タイ ミングの設定、急停止モーションの設定など も同様である。

 プレス制御部50は、プレスマシン全体を� �御する手段であるが、図1、図2ではサーボモ ータ10の回転駆動、特に急停止に関する事項� ��中心に記載し、直接的に関係のない事項(例 えば、正常運転中の制御内容や急停止に関係 ない入出力、ワーク搬送手段等)については� �示を省略した。

 プレス制御部50は、ハードウェアとして� �例えば入出力部、演算部、記憶部等を含ん� �構成されるが、図1ではこれらのハードウェ� ��の記載を省略し、急停止時の信号処理を行� ��部分を主に示した。非常停止装置61又は侵� �検出装置62が急停止信号を発生するとプレス 制御部50内に構成される信号発生手段41は直� �に急停止指令信号Sktを生成する。なお、こ� �らの装置だけではなく、必要に応じ安全ガ� �ド等のその他の装置からの急停止信号が入� �されることもできる。

 急停止指令信号Skt(H→Lレベル)が生成される と、プレス制御部50内に構成された論理処理� ��段42を介してサーボコントローラ28へ急停止 信号Ssc(H→Lレベル)が送出される。
 論理手段42は急停止指令信号Sktのみでなく� �その他の制御手段49(例えばワーク搬送手段� �制御等)による停止指令信号に対しても同様� ��急停止できるように、それぞれの信号をAND� ��理し、何れか一方の信号が生成(H→Lレベル) された場合でも急停止信号Sscを出力(H→Lレベ ル)するように構成されている。論理処理手� �44、46、48も同様の目的である。

 サーボコントローラ28内に構成される記� �手段には、急停止モーション(より詳しくは� ��サーボモータ10が最高回転の状態から急停� �する際のモーションで基準急停止モーショ� �と呼ぶ)が予め記憶される。この基準急停止� ��ーションは、その回転停止制御(急停止制御 )中に過大な衝撃や振動などが生じない範囲� �、なお且つ、速やかに電動サーボプレス1の� ��ライド9を停止させるために適した停止カー ブ(停止パターン)、言い換えると衝撃や振動� ��どを許容できる範囲で最大の減速加速度を� ��成可能な減速カーブ(減速パターン)が設定� �れる。

 急停止制御手段は、プレス制御部50とサ� �ボコントローラ28とサーボドライバ21を含ん� ��構成される。サーボコントローラ28は、プ� �ス制御部50からの急停止信号Ssc(H→Lレベル)� �受け取ると、前記基準急停止モーションを� �にそのときまで運転していたサーボモータ10 の速度から速やかに減速停止する急停止モー ションを変換生成する。同時に運転中のモー ションは前記急停止モーションに切り替えら れ、それに従うモーション信号Smをサーボド� ��イバ21に送り、サーボモータ10を速やかに停 止すべく回転停止制御を行う。

 本実施の形態に係る急停止モーションで� ��、最高速度から急停止する場合の基準急停� ��モーションを1つだけ記憶しておき、それぞ れの速度に応じた急停止モーションを基準急 停止モーションから演算生成する方法を採用 した。この方法に限定されるものではなく、 例えば各速度に対応した急停止モーションを 複数記憶しておき、運転速度に対応する急停 止モーションを選択する方法或いは補間演算 により急停止モーションを求める方法などで も構わない。

 ブレーキ制御手段は、プレス制御部50と� �磁弁17を含んで構成される。プレス制御部50� ��ブレーキ作動タイミング計数手段45には、� �レーキ作動開始タイミング設定手段(55、56、 50)により、予めブレーキ作動開始タイミング 設定値T11が設定されている。急停止指令信号 Sktが生成されると、プレス制御部50内に構成� ��れたブレーキ作動開始タイミング計数手段4 5は経過時間の計数を開始する。その計数値� �設定値T11に達すると、論理処理手段46を介し て機械式ブレーキ作動信号Sslcを電磁弁17に出 力(H→Lレベル)する。電磁弁17はブレーキ作動 信号Sslcにより作動され、機械式ブレーキ15の シリンダ装置16内のエアを排出して機械式ブ� ��ーキ15の作動を開始する。

 制御強制解除手段は、プレス制御部50と� �サーボドライバ21及び/又は電磁接触器22を含 んで構成される。プレス制御部50の制御解除� ��イミング計数手段43には、制御解除タイミ� �グ設定手段(55、56、50)によって、予め制御解 除タイミング設定値T21が設定されている。急 停止指令信号Sktが生成されると、制御解除タ イミング計数手段43は経過時間の計数を開始� ��、計数値が設定値T21に達すると、論理処理� ��段44を介して制御解除信号をベース駆動遮� �信号Sbc(H→Lレベル)としてサーボドライバ21� �出力し、サーボドライバ21が出力するサーボ モータ駆動電流Iu、Iv、Iwを遮断し回転停止制 御を強制的に解除する。

 図1において、サーボドライブ回路20は、� ��ーボドライバ21とサーボコントローラ28を含 んで構成される。サーボコントローラ28は、� ��々のプレス成形に対応した複数のモーショ� ��や前記基準急停止モーション等を記憶でき� ��ように構成されている。サーボコントロー� ��28は、プレス制御部50からのサーボ制御信号 Scnt並びに急停止信号Sccに基づいて記憶して� �る各種モーションを選択演算してモーショ� �信号Smを生成しサーボドライバ21に送る。サ� ��ボドライバ21はモーション信号Smを指令値と して、サーボモータ10の位置検出信号S11をフ� ��ードバックし、必要な駆動力を演算してそ� ��に見合うモータ駆動電流Iu、Iv、Iwを出力し� ��サーボモータ10を回転駆動する。

 サーボドライバ21の一部を構成するPWM制御� �22は、図5に示すように、前記演算にて求め� �必要な駆動力に基づきパルス幅調整しつつ� �サーボモータ10の位置検出信号S11による各磁 極位置からサーボモータ10の各相の位相を求� ��て各相のPWM制御信号Scを生成する。
 PWM制御信号Scはサーボモータ10の各相に対応 する各制御素子23へ出力され、各制御素子23� �モータ各相に対応する駆動信号Sdを各パワー トランジスタ25に生成出力する。すなわち、� ��パワートランジスタ25を含む駆動回路24が、 サーボモータ10を回転駆動する。Iu、Iv、Iwが� ��ータ駆動電流である。なお、図5ではサーボ モータ10の各相の巻線とパワートランジスタ2 5の接続についての詳細は公知であるため省� �している。また、V21は制御用電源で、Vmtは� �ータ回転駆動用電源である。

 ベース駆動信号遮断による回転停止制御の� ��制解除は、以下のように行われる。
 すなわち、
 サーボドライバ21は、プレス制御部50からの ベース駆動遮断信号Sbc(H→Lレベル)を受ける� �(図1等参照)、図3に示す制御リレー33を駆動� �ランジスタ32を介して消勢し、制御リレー33� ��接点を開放する。これにより、図5の制御電 源V21が遮断され、制御素子(ベース駆動素子)2 3の電源は消失される。つまり、サーボドラ� �ブ回路20内のパワートランジスタ25への制御� ��号Scを消滅させる。
 このことにより、制御素子23は各パワート� �ンジスタ25を駆動できず、モータ駆動電流Iu� ��Iv、Iwは遮断され、サーボモータ10の駆動力� ��消失する。すなわち、モータ回転駆動用電� ��Vmtからサーボモータ10を遮断し、サーボモ� �タ10の回転制御(急停止時は回転停止制御)を� ��制的に解除する。

 本実施の形態に係るサーボモータ10として� �、例えば同期型モータが採用される。前述� �たように、各相のPWM制御信号は各磁極の位� �に対応した位相で駆動されなければ、駆動� �を発生し得ない。すなわち、PWM制御信号Scさ え遮断すれば、位相にあった信号が自然発生 することは考え難い。
 このため、故障等によりモータ駆動電流Iu� �Iv、Iwが遮断できなかったとしても、サーボ� ��ータ10の回転駆動力は生じ得ない。すなわ� �、かかる同期型モータを用いることは安全� �イドである。

 制御強制解除手段としては、前記サーボド� ��イバ21のベース駆動信号を遮断する場合の� �に、例えばサーボモータ10への動力回路を電 磁接触器22にて直接遮断する方法がある。図1 において破線で示した部分(47、48、22)が相当� ��る。
 この方法もベース駆動遮断による方法と同� ��に、予め制御解除タイミング設定値T21-1が� �定されている。急停止指令信号Sktが生成さ� �ると、制御解除タイミング計数手段47は経過 時間の計数を開始する。その計数値が設定値 T21-1に達すると、論理処理手段48を介して電� �接触器遮断信号Sccを出力する。これにより� �磁接触器22は駆動電流Iu、Iv、Iwを遮断して回 転停止制御を強制的に解除する。

 以上のように、信号発生手段41より急停止� �令信号Sktが発生されると、サーボモータ10を 速やかに停止すべく回転停止制御が開始され ると共に、
 ブレーキ作動開始タイミング設定手段(55、5 6、50)により設定されたタイミングにて、機� �式ブレーキ15の作動を開始し、
 制御解除タイミング設定手段(55、56、50)に� �り設定されたタイミングにて、サーボモー� �10の回転停止制御を強制的に解除する。
 これらの作動タイミングの一例を図7に示す 。
 ここでは、回転停止制御を強制的に解除す� ��手段として、ベース駆動を遮断する方法の� ��を記載し、電磁接触器22により動力を遮断� �る方法の記載は省略している。どちらも回� �停止制御を強制的に解除するものであり、� �じ考え方で設定されるべきものである。な� �、これらの制御強制解除手段が十分信頼性� �ある回路で構成されているものであれば、� �れか一方のみを採用することができるし、� �方を用いることもできる。

 侵入検出装置62は、安全装置である。人手� �の侵入を検出しても何らかの故障等にて電� �サーボプレス1を停止させることができない� ��合には、直接人身事故等につながる惧れが� ��い。一般的に回転駆動制御や回転停止制御� ��異常(すなわち、サーボモータ10の暴走)を完 全に防止することは困難である。
 従って、ブレーキ制御手段と制御強制解除� ��段を確実に動作させてサーボモータ10を停� �させることが重要である。
 より詳細には、制御強制解除手段によって� ��ーボモータ10の駆動力を無くすことで回転� �動制御や回転停止制御の異常(すなわち、サ� ��ボモータ10の暴走)を確実に防止しながら、� ��レーキ制御手段により機械式ブレーキ15を� �動させて確実にサーボモータ10を停止させる という思想を、本実施の形態では実現する。

 ところで、より一層安全性に対する信頼� ��を高めるために、図2に示すように、プレス 制御部50は、2つのコントローラ51Aと51Bを含ん で構成されることができる。第1のコントロ� �ラ51Aと第2のコントローラ51Bには、それぞれ� ��算部52と記憶部53が含まれ、前述した図1の� �レス制御部50における一連の処理を、それぞ れのコントローラ51A、51Bで並行に実行する。 これらの並行処理結果は、相互に照会して整 合性ある情報を正規の情報として取り扱う(� �憶・表示・出力等する)ものとして構成され� ��いる。なお、図2は図1におけるプレス制御� �50内に記したような急停止指令信号発生時の 信号処理の図示を省略したが、実際にはこれ らの処理を第1のコントローラ51Aと第2のコン� ��ローラ51Bでそれぞれ並行して実行すること� ��なる。

 また、プレス制御部50からの出力信号、例� �ばベース駆動電流遮断信号Sbc、ブレーキ作� �信号Sslcなどは複数の信号で出力される。図4 に示したように、ベース駆動電流遮断信号は Sbc-AとSbc-Bの2系統の出力信号が用いられ、駆� ��トランジスタ32Aと32Bを介して制御リレー33A� ��33Bを消勢し、図6に示す制御素子(ベース駆� �素子)23の電源を消失させる。所謂安全リレ� �の構成であり、確実にベース駆動電源を消� �させPWM制御信号Scを遮断し、モータ駆動電流 Iu、Iv、Iwを遮断して、サーボモータ10の駆動� ��を消失させる。
 図4において制御リレー33Aは非接地側、制御 リレー33Bは接地側に接続しているのは、同一 要因で両回路が同時に故障等するのを防止す るためのもので安全リレーにおける一般的な 使用方法である。なお、各制御リレー33A、33B の故障検出回路等は安全リレーとして公知で あるため図示を省略した。

 更に、ベース駆動電流遮断信号と同様、ブ� ��ーキ作動信号も2系統の出力信号を用いるこ とができる。図示していないが電磁弁(ソレ� �イド)17として、ダブルソレノイドバルブを� �いることができる。すなわち、一方の系統� �電磁弁が故障等しても、他方の系統の電磁� �にて排気を行うことができる構成として、� �磁弁が故障等しても信頼性高く機械式ブレ� �キ15を確実に作動させることができる仕組み となっている。なお、プレス制御部50からの2 系統のブレーキ作動出力信号を用いてそれぞ れの出力でそれぞれのソレノイドを駆動する 機構を採用することもできる。
 また、サーボモータ10の動力を遮断する電� �接触器22についても同様に、2系統の出力と2� ��の電磁接触器を用いて構成することができ� ��。但し、ベース駆動信号遮断によるサーボ� ��ータ10の駆動力消失を確実に行うことが期� �できる場合は、電磁接触器22を省略すること も可能である。
 なお、図示してはいないが、安全上重要な� ��入検出装置62も同様に冗長性のある回路構� �とすることができ、侵入検出装置の2系統の� ��力がプレス制御部50に入力される構成とす� �ことができる。

 侵入検出装置62は、例えば、人身保護に対� �る適応性が広い光線式安全装置又はインタ� �ロック付安全ガードなどに基づいて構成さ� �ることができる。
 本実施の形態では、非接触でかつ検出感度� ��高い光線式安全装置を用いた。光線式安全� ��置は安全ガードのように開閉の必要がなく� ��操作性の良いプレス作業を提供できる。し� ��し、光線式安全装置においては何時でも人� ��等が侵入できる構成であるため、確実なス� ��イドの停止が必要不可欠となる。
 ここにおいて、光線式安全装置の光線の走� ��位置は、規格に基づく速度1.6m/secで進行(移� ��)する人手等が危険領域に到達する以前に、 サーボモータ10を完全に停止、つまり電動サ� ��ボプレス1(スライド9)を停止できるものとし て選択された位置である。

 具体的には、電動サーボプレス1の危険域と 、光線走査位置と、の距離、すなわち安全距 離(Ds)は以下の式で決定され、その決定に基� �いて設置されなければならない。
 以下に、米国国家規格(ANSI)の場合を示す。� ��国によって若干異なる部分はあるが基本的� ��え方は同じである。
安全距離(Ds)=K(Tm+Tr+Tbm)+Dpf
     K=1.6m/sec(手等の移動速度)
     Tm:最大急停止時間(制御装置に入力さ� ��てから止まるまでの時間)
     Tr:侵入検出装置反応時間
     Tbm:オーバーラン監視時間(停止性能が 劣化した場合に、それを検出するまでの時間 )
     Dpf:侵入検出装置の性能(最小検出物体 の大きさによる)による追加距離
 Tmは、図7での最大急停止時間である。TrとDp fは、光線式安全装置の性能によって決定さ� �る。Tbmは、従来の機械式プレスにおいて用� �られるオーバーラン監視装置に起因するも� �である。
 なお、本発明による電動サーボプレス1では 機械式ブレーキの劣化が殆ど無いと考えられ るので省略できるとの考えである。

 プレス制御部50内の信号発生手段41は、非 常停止指令信号Semと侵入検出信号Sinの何れか 一方(または双方)が入力されたことを条件に� ��電動サーボプレス1(サーボモータ10延いては スライド9)を急停止させるための指令(急停止 指令信号Skt)を発生可能に構成されている。

 例えば、ワーク搬送手段から落下したワー� ��と昇降するスライド9とが干渉する惧れなど 生じた場合において、作業員等が非常停止ボ タン61を操作(押圧)したときに、非常停止信� �Semが生成出力される。
 侵入検出手段62は、危険領域に向かって進� �人手等を検出したときに、侵入検出信号Sin� �生成出力する。
 なお、手動によって材料(ワーク)を送給す� �プレス作業(ハンド・イン・ダイ方式)におけ る本発明者等が行った調査によれば、前者(� �号Sem)の発生する機会よりも後者(信号Sin)の� �生機会が多いことが解明されている。

 非常停止指令信号Sem又は侵入検出信号Sinに� ��り急停止指令信号Sktが生成され、前記信号� ��生手段41に入力されると、急停止制御手段(5 0、28、21)は、プレス制御部50から急停止信号S scを送出するよう機能する。
 当該急停止信号Sscを受けたサーボコントロ� ��ラ28は、内部に記憶されている基準急停止� �ーションから急停止モーションを生成し、� �れに従ったモーション信号Smをサーボドライ バ21へ送る。
 サーボドライバ21により駆動されるサーボ� �ータ10では、時刻t0を起点にして減速停止制� ��を開始し、図7に示すように、急停止モーシ ョンCRVs(最高速度からの急停止の場合の減速� ��ーブ(減速パターン)に従って減速する。サ� �ボモータ10の制御が正常に行われている場合 は(通常の場合ほとんどそうであるが)、予定� ��止時間Ts(例えば70msec)経過して、つまり予定 停止時刻t3にサーボモータ10は完全停止する� �因みに、時刻t0においてサーボモータ駆動電 流(回転駆動用電源Vmt)を遮断してサーボモー� ��10を回転自由状態とした場合は、これより� �るかに長い時間(例えば数秒間)に亘って回転 が続くことになる。特に、動力伝達変換機構 5がクランク機構の場合は、その慣性が大き� �のでより長時間回転が続く惧れがある。

 なお、侵入検出装置62が光線式安全装置� �場合には、光線を遮光してから実際に検出� �号を出力するまでに実際には遅れ時間(侵入� ��出装置反応時間Tr)があるが、図7ではこれを 省略して記述するものとする。また、その他 の方式の侵入検出装置においても同様に遅れ 時間がある場合があるが、これらも同様に取 り扱うことができる。

 一方、機械式ブレーキ15には作動遅れ時間T1 2(t1~t31:電磁弁17の作動時間やシリンダ装置16� �の空気の排気時間)が存在する。図7に示した ように、作動遅れ時間T12を考慮して、前記予 定停止時刻t3に機械式ブレーキ15が実際に制� �を開始するように、ブレーキ作動信号Sslcを� ��力するためのタイミング設定値T11は設定さ� ��る。
 より詳細には、急停止モーションCRVsによる 予定停止時刻t3とブレーキ制動開始時刻t31が� ��略同時になるように、タイミング設定値T11� ��設定される。しかし、これは、予定停止時� ��t3とブレーキ制動開始時刻t31が、後述する� �うに完全に一致することまでは要求される� �のではない。
 このため、図7では、タイミング調整時間Tf1 (例えば10msec)が設けられている。
 従って、ブレーキ作動信号Sslc出力タイミン グ設定値T11は、
  T11=Ts-T12+Tf1
で求められ、例えば具体的な時間例として、
  T11(20msec)=Ts(70msec)-T12(60msec)+Tf1(10msec)
などが想定される。

 制御強制解除手段も、制御解除信号(Sbc及び /又はScc)を出力してからサーボモータ10の駆� �力が消滅するまでには、遅れ時間T22(t2~t32:制 御リレー33や電磁接触器22の作動時間、回路� �動遅れ時間などで制御解除信号を出力して� �ら駆動力が消滅するまでの遅れ時間)が存在� ��る。
 従って、機械式ブレーキ15の実際の作動開� �タイミングと同様に、制御解除タイミング� �定値T21(及び/又はT21-1:以後、T21を代表的に用 いて説明)は設定される。
 具体的には、急停止モーションCRVsによる予 定停止時刻t3に合わせて実際にサーボモータ1 0の駆動力が消滅するように、制御解除信号(S bc及び/又はScc)の出力タイミング設定値T21が� �定される。より詳細には、急停止モーショ� �CRVsによる予定停止時刻t3と駆動力消滅時刻t3 2が概略同時となるよう設定値T21は設定され� �。しかし、これは、時刻t3と時刻t32が、後述 するように完全に一致することまでは要求さ れるものではない。
 このため、図7ではタイミング調整時間Tf2(� �えば20msec)が設けられている。従って、制御� ��除信号(Sbc及び/又はScc)出力タイミング設定� ��T21は、
 T21=Ts-T22+Tf2で求められ、例えば具体的な時� �例として、
 T21(60msec)=Ts(70msec)-T22(30msec)+Tf2(20msec)
などが想定される。

 図7に示したタイミングチャートでは、タイ ミング調整時間Tf1とTf2を設けたが、予定停止 時刻t3とブレーキ制動開始時刻t31と駆動力消� ��時刻t32は、理想的には同一であることが望� ��しい。
 しかし、運用上の実際では、例えば電源電� ��変動等の外乱の影響等により、実際のブレ� ��キ作動開始時やモータ停止時が常に予定通� ��とは限らない。しかも、作業員の各タイミ� ��グ設定作業に厳密な正確性を求めることは� ��業効率等の面から現実的であるとは言い難� ��。このため、外乱の影響等によるバラツキ� ��吸収し、作業効率等を現実的なものとする� ��とができるように、タイミング調整時間Tf1� ��Tf2を設けたものである。但し、タイミング� ��整時間Tf1、Tf2をあまり長く設定すると、そ� ��分だけ最大急停止時間Tmが若干ではあるが� �くなるので、外乱の影響等や作業効率等の� �実性と、侵入検出装置2を設置する際の安全� ��離と、を比較考量して、タイミング調整時� ��Tf1、Tf2を設定することが望ましい。

 一方、タイミング調整時間を設けずに予� ��停止時刻t3の少し前にブレーキ制動が開始� �るようブレーキ制動開始時刻t31を設定(タイ� ��ング調整時間Tf1がマイナスの値に設定され� ��ように)しても良い。予定停止時刻t3の少し� ��であってもサーボモータ10の制御が正常で� �れば十分減速されており、停止間際の小さ� �トルクで低速回転しているサーボモータ10に 対して僅かな制動を行うだけである。また、 機械式ブレーキ15も制動を開始した時点では� ��気が不十分であり、摩擦板の押圧力も小さ� ��ので摩擦板の摩耗は殆ど発生しない。むし� ��、このようにブレーキ制動開始時刻t31を予� ��停止時刻t3の少し前に設定したほうが、正� �運転の場合でも摩擦板の僅かな摺動が生じ� �摩擦板が常に清浄に保たれることが期待で� �る。

 このように、タイミング調整時間Tf1、Tf2が� ��の値に設定されるラップ状態も可能であり� ��Tf1、Tf2は、例えば最大急停止時間Tmの±20%程 度まで許容されることができる。但し、ブレ ーキ制動開始時刻t31より前に駆動力消滅時刻 t32を設定する(Tf1>Tf2)と、機械式ブレーキ15� ��実際に制動を開始する前にサーボモータ10� �駆動力が消滅することになり、サーボモー� �10の回転軸がフリーとなる時間が生じてスラ イド9が自重で落下するなどの惧れがあるた� �、試行等を行って適当なタイミング調整時� �Tf1、Tf2に設定することが望ましい。
 なお、回転軸がフリーとなる時間が許容さ� ��るのは、スライド9が実際に自重落下を起こ さない極わずかな時間のみであり、具体的に は、許容される時間は、小型のプレスマシン では最大10msec程度、大型のプレスマシンでも 最大30msec程度である。

 以上のように、機械式ブレーキ15を実際� �作動(制動開始)させる時刻と、回転停止制御 を強制的に解除する時刻は、予定停止時刻t3� ��合致していることが望ましいが、現実的に� ��予定停止時刻t3の前後となることを許容す� �ものであり、そのような設定も本実施の形� �においては含むものである。

 本実施の形態では、図7、図8に示したよう� �、タイミング調整時間Tf1を10msec、Tf2を20msec� �している。このため、サーボモータ10の制御 に異常がない場合は、予定停止時刻t3にサー� ��モータ10が正常に停止された時から10msec後� �機械式ブレーキ15が実際の制動を開始し、機 械式ブレーキ15の制動が開始された時から10ms ec後に回転停止制御が強制解除されることに� ��る。
 従って、このような設定の場合、最大急停� ��時間Tmは、タイミング調整時間分だけ長く� �るが、機械式ブレーキ15の摩擦板の摺動は全 く発生せず、かつ、機械式ブレーキ15が実際� ��サーボモータ10に制動を掛けている状態に� �いてサーボモータ10の駆動制御が停止される ため回転自由状態が全く存在しないこととな り、機械式ブレーキ15の摩擦板等の摩耗を最� ��に留めつつ、サーボモータ10の不用意な回� �等の発生等が確実に防止されたサーボモー� �10延いては電動サーボプレス1の急停止制御� �実現できることになる。

 ところで、一般に、プレスマシンは、常に� ��高速度で運転されるとは限らない。加工条� ��や搬送装置との関係で生産運転時の速度は� ��宜に決定される。
 図7では最高速度にて運転中の状況から急停 止を示し、図8では中間速度Viからの停止状況 を示している。
 サーボコントローラ28は、急停止信号を受� �ると、そのときの運転速度に見合った急停� �モーションを演算生成する。図8のCRVs-1は、� ��高速度Vmaxの急停止モーションCRVsと同じ加� �度で回転停止するよう演算されたものであ� �。
 一方、CRVs-2は同じく急停止モーションCRVsと 同じ時間で停止するように演算されたもので ある。
 このように、中間速度での急停止モーショ� ��は、予定停止時間Ts以内で停止することが� �きるものであれば、これらの何れか又はこ� �らの間を取ったようなモーションを採用す� �ことができる。本実施の形態では同じ加速� �のCRVs-1を採用した場合について説明されて� �る。

 従来の機械式プレスマシンでは、プレス� ��度(spm:stroke per minutes)が決定されるとプレ� �のスライド(又はクランク軸)の速度が決定さ れる。一方、電動サーボプレスマシンは各種 成形にあった様々なモーションを設定でき、 その動作を実現可能である。例えば、スライ ドの一行程の中において、高速で下降し加工 領域に到達し、その後の成形では低速に切り 替えて成形し、成形終了後は高速で上昇し設 定点に戻るモーションなどが良く使用される 。このようなモーションは、比較的成形が難 しい場合や製品精度等を所定に維持するべく 成形をゆっくり行いながら、生産性を同時に 向上させることなどが可能である。

 これに対し、電動サーボプレスでは、この� ��うなモーションが容易に採用可能であるた� ��実際に採用される可能性も高く、急停止指� ��信号が生成されたときのサーボモータの速� ��から急停止モーションを演算生成する場合� ��想定しておく必要がある。
 従って、本実施の形態においても、このよ� ��な方法を採用した。しかし、比較的速度変� ��の少ないモーションしか設定しない場合に� ��、従来の機械式プレスマシンと同様に、プ� ��ス速度(spm)から急停止モーションを演算生� �することも可能である。

 中間速度Vi時の急停止モーションCRVs-1を� �用した場合、実際の予定停止時間が最高速� �のときよりも短くなるので、それに見合っ� �分だけ設定値T11と設定値T21を自動計算して� �縮することもできる。これにより、ブレー� �制動開始時刻t31と駆動力消滅時刻t32を早め� �最大急停止時間Tmを短縮することが可能であ る。しかし、侵入検出装置62の取付位置を運� ��速度ごとに変えることは通常は行わないの� ��、本実施の形態では図8に示したように、ブ レーキ制動開始時刻t31と駆動力消滅時刻t32は 一定としている。

 ここにおいて、図8のタイミングチャートに 従って詳細に説明する。
 ブレーキ制御手段は、プレス制御部50にて� �成され、予め設定したブレーキ作動タイミ� �グT1、つまり時刻t31において機械式ブレーキ 15が実施に制動を開始するよう制御する。
 制御強制解除手段は、プレス制御部50、サ� �ボドライブ回路20を含んで構成され(電磁接� �器22を含むこともできる)、予め設定された� �御解除タイミングT2、つまり時刻t32に回転停 止制御を強制的に解除する。
 これらにより、図8に示す時刻t3にて急停止� ��令信号Sktに基づく回転停止制御が終了して� ��るか否かに拘わらず、時刻t31において必ず� ��械式ブレーキ15による停止動作が行われる� �共に、時刻t32においてサーボモータ10の回転 停止制御が強制的に解除されることになる。

 以上のように、侵入検出手段62が作動し、� �停止指令信号Sktが発生されると、サーボモ� �タ10やサーボドライブ回路20が正常の場合は� ��定停止時間Tsで停止する。ほとんどの場合� �正常であるので、予定停止時刻t3以降(また� �直前)に制動を開始する機械式ブレーキ15は� �止後作動となるので摩擦板等の摩耗は殆ど� �じない。更に、機械式ブレーキ15は、サーボ モータ10の駆動力消滅時刻t32以降は停止保持� ��レーキとして機能することができる。
 正常な場合は、最大急停止時間Tmよりもは� �かに短い時間で停止できるので安全である� �

 一方、サーボモータ10が暴走等して予定停� �時刻t3に停止できない場合は、ブレーキ作動 開始時刻t31に機械式ブレーキ15が制動を開始� ��ると共に、駆動消滅時刻t32にはサーボモー� ��10の駆動力がなくなるので、サーボモータ10 は機械式ブレーキ15の規定の制動力によって� ��図8のブレーキ減速カーブCRV-bにてブレーキ� ��止時間Tb(例えば70msec)で確実にサーボブレー キ10を停止させることができる。
 従って、サーボモータ10が暴走等したよう� �場合においても、最大急停止時間Tmで確実に サーボモータ10を停止させることが保証され� ��安全が確保される。また、サーボモータ10� �暴走等は頻繁に起こるものではないので、� �械式ブレーキ15の摩耗はそれほど生じず、耐 久性の高い高価な大容量のブレーキ装置も必 要がないため経済的である。

 ところで、急停止制御において、サーボ� ��ータ10の正常時と異常・故障時(暴走時)とを 比較すれば、確率的に正常時であることが圧 倒的に多いことは、上述した通りである。し かも、それまでのプレス(モータ回転)速度が� ��上述のように最高速度Vmaxよりも低速である 場合で、かつ構成要素に何らの異常も発生し ていない正常時には、最高速度から完全停止 させるものとして設定した時間T1(例えば70msec )より短い時間内でサーボモータ10を完全停止 させることができる。この点からも、本実施 の形態に係る急停止制御によれば、機械式ブ レーキ15の長寿命化を図れる。

 本実施の形態に係る回転停止制御(急停止 制御)は、このような実際のプレス運転(主)に 重点を置きながら、サーボモータ10の正常時� ��おける急停止制御では、機械式ブレーキ15� �摩擦板の摩耗を最少としながら確実にサー� �モータ10を短時間で停止させることを可能に しつつ、確率的に低いが遭遇し得るモータ暴 走(従)の場合においては、暴走等の検出等を� ��うことなく、予定停止時刻となったら機械� ��ブレーキ15でサーボモータ10を制動しつつサ ーボモータ10の回転止制御を強制的に解除す� ��ことで(駆動用電源の供給の遮断も行わせる ことができる)、サーボモータ10が暴走等して いたとしても最大停止時間内にサーボモータ 10を確実に回転停止させることを可能とし、� ��れにより人身の安全を確保するように構築� ��れているものである。

 次に、プレス運転方法および各動作を、主� ��図7、図8を参照しつつ説明する。
 図7はプレスの運転速度が最高速度Vmaxの時� �らの急停止の動作タイミングを示し、図8で� ��更に中速Vi(最高速度Vmaxの約2/3の速度)の場� �も同時に示している。

[時刻t0以前]
 プレス制御部50からサーボドライブ回路20に 通常の運転信号(プレス動作用信号)としての� ��ーボ制御信号Scntが出力される。サーボモー タ10は、サーボ制御信号Scntに対応して選択さ れたモーションに従って、サーボモータ10は� ��定速度(V)で回転制御されている。なお、こ� ��ときスライド9が昇降されてプレス加工が行 われる。
 この際のモータ回転速度は生産性の点から� ��高速度Vmaxで運転されている場合(図7)、或い は例えば特殊加工(例えば、深絞り)のために� ��速(例えば、2/3×Vmax)で運転されている場合(� ��8)等、要求に応じて様々である。

[時刻t0において]
 時刻t0において、図1に示す非常停止ボタン6 1の操作により非常停止信号Semが生成され、� �いは侵入検出装置62により侵入検出信号Sinが 生成されると、直ちに信号発生手段41から急� ��止指令信号Sktが生成され、プレス制御部50� �急停止信号Ssc(H→L)をサーボコントローラ28� �出力する。

 サーボコントローラ28は、プレス制御部50か らの急停止信号Ssc(H→Lレベル)を受け取ると� �前記基準急停止モーションを基にそのとき� �で運転していたサーボモータ10の速度(図7で� ��最高速度Vmax、図8では中速Vi)から速やかに� �速停止する急停止モーション(図7のVmaxではCR Vs、図8のViではCRVs-1)を変換生成する。同時に 運転中のモーションから前記急停止モーショ ンに切り替えられ、それに従うモーション信 号Smをサーボドライバ21に送り、サーボモー� �10を速やかに停止すべく回転停止制御を行う 。
 ここで、サーボコントローラ28で生成され� �前記急停止モーションは、サーボモータ10に 対する指令値であり、実際にサーボモータ10� ��この急停止モーションに従うように制御さ� ��る。実際にサーボモータ10が回転停止制御� �れて動作するモーションは指令値と偏差が� �じていて、厳密には異なるモーションとな� �。しかし、現実的には僅かな偏差であり、� �こでは両者とも同じく急停止モーション(図7 のVmaxのときはCRVs、図8のViのときはCRVs-1)とし て扱うこととする。すなわち、急停止モーシ ョンCRVsやCRVs-1は指令値としての急停止モー� �ョンでもあり、実際にサーボモータ10が減速 停止する急停止モーションでもあるとする。

 詳しくは、サーボドライバ21は、サーボコ� �トローラ28からのモーション信号Smに従い制� ��信号Scを生成出力する。各制御素子23は、モ ータ磁極に対応する駆動信号Sdを駆動回路24� �出力する。これにより、モータ駆動電流I(Iu� ��Iv、Iw)が生成され、サーボモータ10は急速に 減速され停止される。
 なお、これらの制御システム並びにサーボ� ��ータ10が正常な時は、最高速度Vmax時(図7)は� ��定停止時刻t3にて停止し、中速Vi時(図8)は予 定停止時刻t3より前に停止している。

 時刻t0において急停止指令信号Sktが生成� �れると同時に、ブレーキ作動タイミング計� �手段45は、経過時間の計数を開始する。また 、同時に、制御解除タイミング計数手段43も� ��過時間の計数を開始する。

[時刻t1において]
 ブレーキ作動信号発生時刻t1において、ブ� �ーキ作動開始タイミング計数手段45は、予め 設定されているブレーキ作動開始タイミング 設定値T11に達する。このことにより、ブレー キ作動開始タイミング計数手段45は論理処理� ��段46を介して機械式ブレーキ作動信号Sslcを� ��磁弁17に出力(H→Lレベル)する。
 電磁弁17は、ブレーキ作動信号Sslcにより作� ��し、その所定時間後に、機械式ブレーキ15� �シリンダ装置16内のエアを排出し、それに伴 って機械式ブレーキ15の摩擦板が移動(ブレー キストローク)を開始する。
 すなわち、時刻t31において、実際に機械式� ��レーキ15が制動を開始するように、時刻t1に て先行指令するわけである。当該先行指令は 、サーボモータ10が暴走等しているか否かの� ��断や監視をすることなく実行されるので、� ��際にブレーキ動作のタイミングが遅れたり� ��ることがない。
 図7、図8において、「シリンダ内圧力」は� �シリンダ装置16内のエア圧力が低下する様子 を示しており、「ブレーキストローク」は、 機械式ブレーキ15の摩擦板が移動する様子を� ��している。

[時刻t2において]
 制御解除信号発生時刻t2において、制御解� �タイミング計数手段43は、予め設定されてい る制御解除タイミング設定値T21に達する。こ のことにより、制御解除タイミング計数手段 43は論理処理手段44を介して制御解除信号を� �ース駆動遮断信号Sbc(H→Lレベル)としてサー� ��ドライバ21へ出力するなお、電磁接触器遮� �信号Sccに関連する制御強制解除も同様であ� �のでここでの記述は省略する。
 サーボドライバ21は、ベース駆動遮断信号Sb c(H→Lレベル)を受けると、制御リレー33の作� �時間やその他の回路の遅れ時間後に、サー� �モータ10の駆動電流Iu、Iv、Iwを消失させる。

[時刻t3において]
(正常の場合)
 急停止制御手段(50,20)は、図7に示す最高速� �(Vmax)の時、急停止モーションCRVsに従いサー� ��モータ10の回転を減衰させ、予定制御時間Ts (例えば70msec)を経過した予定停止時刻t3にて� �度零(停止)とするように働く。
 また、図8に示す中速の時は、急停止モーシ ョンCRVs-1又はCRVs-2に従いサーボモータ10の回� ��を減衰させ、予定制御時間Ts以内で速度零(� ��止)とするように働く。何れの場合において も、予定停止時刻t3までにはサーボモータ10� �停止される。

(モータ暴走の場合)
 時刻t0から急回転停止制御に切り替えたに� �拘わらず、何らかの原因(例えば、エンコー� ��11からサーボドライバ21にフィードバックす る信号S11に異常が発生するなど)で、サーボ� �ータ10が最高速度(又は、それ以下の速度)で� ��転継続(暴走)している場合は、予定制御時� �Tsの経過時においてもサーボモータ10は回転� ��ている。
 ここで、本実施の形態では、サーボモータ1 0に同期型モータ(ACサーボモータ)を採用して� ��るので、ロータの磁極(永久磁石)に対応す� �回転駆動信号Sdが入力されなければ駆動力が 生じない。従って、最高速度Vmax以上の速度� �駆動信号がロータ磁極に対応した信号とし� �自然発生的に発生することは考え難いので� �サーボモータ10が暴走している状況において も、最高速度Vmaxを超えることは想定し難い� �
 すなわち、図7に示す最高回転時においても 、図8に示す中速時においても、サーボモー� �10が暴走等した場合の予定停止時刻t3におけ� ��速度は、0~Vmaxの範囲内であり、最も高速の� ��合でもVmaxであると考えることができる。

[時刻t31において]
 機械式ブレーキ作動信号Sslcにて電磁弁17が� ��動され、機械式ブレーキ15の作動が開始さ� �る。予定停止時刻t3から調整時間Tf1(例えば� �10msec)後のブレーキ制動開始時刻t31には、図7 、図8の「ブレーキストローク」にて示すよ� �に可動側摩擦板が移動して固定側の摩擦板� �接触し、制動を開始する。すなわち、時刻t3 1において実際に機械式ブレーキ15が制動を開 始する。

[時刻t32において]
 ベース駆動遮断信号Sbc(H→Lレベル)により、 制御リレー33の作動時間やその他の回路の遅� ��時間後に、サーボモータの駆動電流Iu、Iv、 Iwが消失される。このことにより、予定停止� ��刻t3から調整時間Tf2(例えば、20msec)後の時刻 t32にサーボモータ10の磁界が消滅され、駆動� ��が消滅される。

(正常の場合)
 正常の場合は、予定停止時間Tsで回転停止� �御が終了する。サーボモータ10は回転停止さ れスライド9は昇降停止している。確率的に� �どの場合は正常であるから、機械式ブレー� �15は停止している状態を保持するだけである 。つまり、機械式ブレーキ15の摩擦板の消耗� ��ほとんど発生しない。更に、サーボモータ1 0の急停止制御は強制解除されサーボモータ10 へ供給される駆動電流が消滅しているので、 サーボコントローラ28やサーボドライバ21に� �何なる異常が発生していたとしても、サー� �モータ10に駆動力は生ぜず、機械式ブレーキ 15にて停止状態が保持されることになる。す� ��わち、この状態であれば危険域(作業域)に� �心して手等を入れることができる。

(モータ暴走の場合)
 何らかの異常でサーボモータ10が暴走して� �る場合、予定停止時刻t3おいてもサーボモー タ10は回転され、スライド9は動作される。最 悪の場合、サーボモータ10は最高回転Vmaxで回 転している可能もある。
 かかる場合において、本実施の形態では、� ��7、図8に示したように、ブレーキ制動開始� �刻t31に機械式ブレーキ15は制動を開始する。 その後も機械式ブレーキ15のシリンダ装置16� �のエアは排気され、全てのバネ力(スプリン� ��の付勢力)で摩擦板を押し付けるようになり 機械式ブレーキ15の持つ最大能力でサーボモ� ��タ10を制動することとなる。
 それと並行して、駆動力消滅時刻t32にてサ� ��ボモータ10の駆動力は消滅するので、サー� �モータ10が暴走状態であっても、それ以降は 駆動力が無くなり、機械式ブレーキ15の最大� ��力でサーボモータ10は減速停止されること� �なる。最高速度Vmaxからの機械式ブレーキ15� �よる制動の場合、図7に示すブレーキ減速カ� ��ブCRVsに従いサーボモータ10は減速され、ブ� ��ーキ制動時間Tb(例えば70msec)にて確実に停止 されることとなる。
 従って、本実施の形態においては、機械式� ��レーキ15はサーボモータ10の駆動力に勝る制 動力を備える必要はなく、慣性力による作動 を停止させる制動力を持てば十分であること が理解される。

 最高速度Vmaxで暴走している場合もあるの で、この場合の摩擦板の消耗等は免れられな い。しかし、最高速度Vmaxで暴走している場� �はその発生頻度は極めて小さいものであり� �機器破損防止や人身の保護が最優先事項で� �ることに鑑み、かかる程度の負担は妥当な� �のとして許される。急停止指令があった場� �に、常にモータ電源を強制遮断してモータ� �転自由状態とし、その状態で機械式ブレー� �による強制ブレーキ動作のみでサーボモー� �を停止させるような場合(かかる場合は、常� ��ブレーキの摩擦板が制動のためにフル稼働� ��れるため摩擦板は短寿命となる)と比較すれ ば、経済的でメンテナンス時間も短く生産効 率が高いものである。

(中速の場合)
 サーボモータ10が暴走している場合、ブレ� �キ制動開始時刻t31や駆動力消滅時刻t32にお� �る速度は、前述したように0~Vmaxの範囲であ� �が、その時の速度は規定することはできな� �。
 図8には、中速Viのまま前記時刻に至った場� ��の減速カーブCRVs-1を示した。すなわち、中� ��Viのまま機械式ブレーキ15により制動した場 合は、CRVs-1に従い、サーボモータ10は減速さ� ��停止されることとなる。かかる場合は、最� ��速度Vmaxであった場合のブレーキ制動時間Tb� ��比べて短い時間で停止されることになり、� ��全サイドである。
 換言すれば、本実施の形態においては、如� ��なる場合においても、最大急停止時間Tm以� �でサーボモータ10を停止させることができる ので、安全な電動サーボプレスを提供できる ものである。

[時刻t4において]
 以上のように、本実施の形態では、如何な� ��場合においても時刻t4においては、サーボ� �ータ10(すなわち、電動サーボプレス1のスラ� ��ド9)は確実に停止されていることになる。� �刻t0から時刻t4までの時間が、最大急停止時� ��Tmであり、最大急停止時間Tm以内で確実に停 止させることができる。例えば、本実施の形 態において具体的な最大急停止時間の一例と しては、以下のような例が想定される。
 最大急停止時間Tm(160msec)=Ts(70msec)+Tf2(20msec)+Tb (70msec)

 この最大急停止時間Tmは最長の停止時間で� �るから、本実施の形態における具体的数値(� ��例)を用いて安全距離(危険域から侵入検出� �置62の走査位置までの距離)を求める(米国国� ��規格の場合)。
   安全距離Ds(0.288)=1.6(Tm(0.16)+Tr(0.02)+Tbm(0))+Dp f(0)
     K=1.6m/sec(手の速度)
     Tm:最大級停止時間(一例:0.16sec)
     Tr:侵入検出装置反応時間(一例:0.02sec)
     Tbm:オーバーラン監視時間(一例:0sec)
     Dpf:侵入検出装置の性能による追加距� ��(一例:0sec)
 この場合において、安全距離は0.288mで、危� ��域(作業域)の手前288mmの位置に侵入検出装置 62の光線走査位置を設置することが要求され� ��。これは、従来の機械式プレスと比較して� ��ほぼ同等の安全距離であり、本実施の形態� ��よれば、電動サーボプレスでありながら機� ��式プレスと同等以上の作業員の安全を保証� ��つつ、作業容易性と生産性を向上させるこ� ��ができることとなる。

 ところで、上述したように、本実施の形態� ��おいては、エアレリース・バネ締め式の機� ��式ブレーキ15を採用して説明している。
 この方式は、エア圧(空気圧)を用いてレリ� �スするため、摩擦板を押し当てるための強� �なバネを採用することができ、大きな制動� �ルクが要求されるブレーキに適した構造で� �る。また、この方式は、多数のバネを用い� �こと、更に、ダブルソレノイドバルブを用� �て排気する方法を併用することにより、高� �信頼性と確実性を備えることができる。
 また、従来の機械式プレスの多くにおいて� ��、この方式が採用されており、製品品質等� ��らの信頼性等の面においても信頼のおける� ��のであり、かつ入手容易性も高い。
 かかる観点から、本実施の形態に係る電動� ��ーボプレスにおいても、この方式を採用し� ��。

 しかしながら、この方式のブレーキは、電� ��力を利用して制動する電磁式ブレーキ等に� ��べ、電磁弁の作動時間やシリンダ装置内の� ��アの排気時間等が必要であるため、制動を� ��始するまでの遅れ時間が比較的大きい。す� ��わち、図7に示したように、本実施の形態に おいて採用した機械式ブレーキ15の場合、機� ��式ブレーキ作動遅れ時間は、例えば60msecで� ��る。
 当該機械式ブレーキ15と同等の性能のブレ� �キを装備した従来の機械式プレスにおいて� �最大急停止時間Tm-mは、
 Tm-m(130msec)=作動遅れ時間T12(60msec)+ブレーキ� �動時間Tb(70msec)
である。
 前述したように、本実施の形態における電� ��サーボプレス1の最大急停止時間Tmは160msecで あるので、従来の機械式プレスに比べ、30msec だけ最大急停止時間が延びたことになる。
 しかし、電動サーボプレス1の最大急停止時 間は、サーボモータ10の回転停止制御で停め� ��れなかった場合に機械式ブレーキ15を作動� �せて停止させた場合の停止時間であり、こ� �ような場合であっても30msecしか延びていな� �のである。更に、タイミング調整時間Tf1やTf 2をゼロに近づけたならば、本実施の形態に� �る電動サーボプレス1の最大急停止時間は、� ��に20msec短縮され、140msecとなり、従来の機械 式プレスと殆ど変わらない急停止性能を実現 できることとなる。

 別の見方をすると、本実施の形態は、従来� ��ら用いられている機械式ブレーキの動作特� ��上の無駄時間(作動遅れ時間)内は、サーボ� �ータ10の回転停止制御を行い、前記無駄時間 の経過時刻と、サーボモータ10の回転停止制� ��の特性から予定されるサーボモータ10の回� �停止時刻と、が略一致するようにタイミン� �を合わせて機械式ブレーキ15を作動させると 共に、サーボモータ10の回転停止制御と回転� ��動用電源の遮断を行うようにし、例えサー� ��モータ10が暴走していたとしても確実にサ� �ボモータ10を停止させることができるように したものである。
 例えば、特許文献5に記載されるもののよう に、減速停止指令後の減速状態を監視して正 常に減速されないことを検出してからブレー キを作動させたのでは、前記無駄時間が存在 する場合には、当該無駄時間分だけブレーキ の作動が遅れるため、最適なタイミングで機 械式ブレーキを作動させることはできない。 更に、特許文献5に記載の方法で最大急停止� �間を本発明と同程度まで短縮しようとすれ� �、より早期に制動を開始する必要があるた� �、大きな制動力を有する容量の大きな機械� �ブレーキを採用せざるを得ないことになる� �
 これに対し、本実施の形態によれば、電動� ��ーボプレスであるためモーション設定の自� ��度が高く様々なプレス加工への対応を実現� ��能としながら、従来の機械式プレスと同程� ��の急停止性能をもち安全性が高いと共に作� ��効率や操作性も良く、かつ機械式ブレーキ� ��消耗も殆ど無く、機械式ブレーキのメンテ� ��ンス周期も比較的長くすることができる経� ��的な電動サーボプレスの提供を実現するこ� ��ができるのである。

 また、電動サーボプレスにおける急停止制� ��が行われる場合において、サーボモータが� ��常である場合と異常である場合とでは圧倒� ��に正常である場合の方が多い。従って、本� ��施の形態に係る制御方法によれば、機械式� ��レーキは停止の保持はするがサーボモータ� ��制動には殆ど寄与しない。従って、場合に� ��っては、電動サーボプレスの寿命が尽きる� ��で機械式ブレーキの実質的な制動が行われ� ��い可能性もある。
 この一方で、電動サーボプレスには、万が� ��のときには確実にサーボモータを制動停止� ��能であることが要求される。
 このため、例えば、機械式ブレーキ15の制� �力をテストするテストモードを設け、プレ� �作業の開始前、或いは終了前などの適宜の� �イミングで、サーボモータ10の回転停止制御 を実行しない状態で機械式ブレーキ15の制動� ��のみで最大急停止時間内で停止できること� ��どを確認するようにすることもできる。

 以上説明したように、本実施の形態によれ� ��、急停止指令Sktが生じた場合に、これに基� ��いて、通常のプレス制御を行っている状態� ��ら急停止モーションCRVsに従うモータ回転停 止制御に切り替え、当該モータ回転停止制御 によりサーボモータ10が回転停止される予定� ��止時間Ts(予定停止時刻t3)を超えたときに、� ��械式ブレーキ15を実際にブレーキ動作させ� �かつ、回転駆動用電源Vmtを強制遮断するよ� �にしたので、サーボモータ10が正常である場 合には急停止指令に対して電動サーボプレス 1を急停止させることができると共に、サー� �モータが暴走している場合でも確実かつ迅� �にサーボモータを所定時間内に回転停止さ� �ることができ、以って電動サーボモータに� �ける急停止要求に応えることができる。
 また、従来の電動サーボモータの急停止制� ��のように、機械式ブレーキ15を酷使するこ� �が無いため、小容量の機械式ブレーキを備� �れば良く、また摩擦板の摩耗も抑制できる� �めメンテナンス時間や費用を低減できるた� �、経済的負担が小さくかつ生産性の高い電� �サーボプレスを提供することができる。

 更に、本実施の形態においては、制御手� ��を急停止制御強制解除手段(50、21、22)とブ� �ーキ制御手段(50)とを含んで構成し、かつ急� ��止制御手段(50,20)に加えて記憶手段(50、28)、 制御解除タイミング設定手段(50、55、56)、ブ� ��ーキ開始タイミング設定手段(50、55,56)およ� ��信号発生手段41を設けた構成であるから、� �段と具現化が容易で、大幅な普及拡大が期� �できる。また、取り扱いが一段と容易で、� �滑な運用ができる。

 また、本実施の形態のように、機械式ブ� ��ーキ15として、従来の機械式プレスにおい� �も広く採用されているエアレリース・バネ� �め式の機械式ブレーキを採用すれば、確実� �ブレーキ効果及び高い信頼性が保証される� �

 更に、サーボモータ10のモータ駆動電流I(Iu� ��Iv、Iw)を遮断することで、サーボモータ10の 回転停止制御を強制的に解除するように構成 したので、サーボモータ10の危険な暴走状態� ��長時間維持してしまうような制御状態を作� ��出すことがなく、以ってサーボモータ10の� �走状態を確実に排除することができる。
 しかも、パワートランジスタ25の制御信号Sc をソフトウェア的に消失させたり、ベース駆 動信号Sdをソフトウェア的に消失させたり、� ��には回転駆動用電源Vmtをハードウェア的(或 いは物理的)に遮断して、モータ駆動電流Iを� ��断するので、迅速な電流遮断ができると共� ��、信頼性高く確実に電流遮断を行うことが� ��きる。
 なお、本実施の形態のように、サーボモー� ��10として、ロータ磁極位置に同期した回転� �動信号Sdを受けて初めて回転駆動される同期 型モータを採用すれば、より一層サーボモー タ10の回転暴走に対して安全サイドにある電� ��サーボプレスを提供することができる。

 加えて、本実施の形態では、非常停止指令� ��号Semと侵入検出信号Sinの何れか一方でも入� ��されると急停止指令信号を発生させるので� ��危険回避に対する適応範囲が広い。更に、� ��択された急停止モーションに基づく最高速� ��の高低に応じて設定タイミング(T1,T2)を自動 調整可能な構成とすれば、急速なモータ停止 位置保持を可能にしながら、一段と取り扱い が容易な電動サーボプレスを提供することが できる。
 以上で説明した実施の形態は、本発明を説� ��するための例示に過ぎず、本発明の要旨を� ��脱しない範囲内において、種々変更を加え� ��ることは可能である。