発明の技術分野
 本発明は、サーボモータでスライドを駆動� ��るプレス装置とこのプレス装置にワークを� ��入及び/又は搬出する搬送装置とを備えたサ ーボプレス設備とその制御方法に関する。

関連技術の説明
 プレス成型による生産を能率よく行うため� ��プレス装置にワークを搬入・搬出する搬送� ��置を付設する場合、ワークを成形加工する� ��型と搬送装置が衝突(干渉)しないように、� �レス機械と搬送装置の互いの動きを制御す� �必要がある。

 従来の制御手段では、主として機械プレ� ��(クランクプレス、ナックルプレス、クラン クレスプレス、リンクプレス、等)を対象と� �ており、プレス自体の動作をマスターとし� �いる。すなわち、例えば、クランクプレス� �場合、スライドを駆動するクランク軸(主駆� ��軸)の回転に同期して、搬送装置が動作する という構成が取られている。なお、かかる制 御手段の一例が特許文献1、2に開示されてい� ��。

 一方、近年、サーボモータでスライドを� ��動する種々のサーボプレス装置が、開発さ� ��ている(例えば、特許文献3~5)。

 特許文献1の「プレス機械とロボットの同 期装置」は、プレスが動作するエリアへの搬 送装置の進入の許可・不許可を、スライドを 駆動するクランク軸の角度に基づいて決める ものである。

 特許文献2の「プレス用自動搬送制御方法 および装置」は、スライドを駆動するクラン ク軸の回転角度に応じて時々刻々の搬送装置 の目標位置が計算され、それに追従するよう に搬送装置が制御されるものである。

 特許文献3の「サーボプレスの製造方法及び サーボプレス」は、クランクレス方式のサー ボプレス装置を開示している。
 特許文献4の「サーボモータ駆動式リンクプ レス」は、リンクプレス方式のサーボプレス 装置を開示している。
 特許文献5の「プレス機械」は、スクリュー 方式のサーボプレス装置を開示している。

特許第3640316号明細書、「プレス機械と� �ボットの同期装置」

特許第3340095号明細書、「プレス用自動� �送制御方法および装置」

特開2006-263806号公報、「サーボプレスの� ��造方法及びサーボプレス」

特開2003-320489号公報、「サーボモータ駆� ��式リンクプレス」

特開平11-197897号公報、「プレス機械」

 上述した特許文献3~5のように、サーボモ� ��タでスライドを駆動するサーボプレス装置� ��して、リンクプレスに限られず、他の形式( クランクプレス、ナックルプレス、クランク レスプレス、スクリュープレス、等)のサー� �プレス装置の開発も進められている。

 しかし、これらのサーボプレス装置にワ� ��クを搬入・搬出する搬送装置を付設する場� ��、特許文献1、2のように主駆動軸(例えばク� ��ンク軸)の回転をマスターとして、それに同 期させて、搬送装置(搬入装置と搬出装置)を� ��作させると、以下の問題点があった。

(1)サーボプレス装置は、主駆動軸(例えばク� �ンク軸)の回転速度を自在に変化させること� ��できる特徴がある。従って、工程の中途で� ��時的に逆転することさえもできる。
 しかし、搬送のスループットを向上させよ� ��とするときに、従来技術では、プレス機械� ��動作が決まっているため、搬送装置の動作� ��速くする必要がある。そのため、搬送装置� ��駆動機構が大型化したり、搬送中のワーク� ��速度・加減速度が大きくなるため、大きな� ��気抵抗や慣性力が搬送装置及びワークに加� ��り、搬送中のワーク保持が不安定になりワ� ��クを落とす可能性が大きくなる。
(2)また、金型と搬送装置との間のクリアラン スを小さくし、スライドの動作と搬送装置の 動作との間の待ち時間及び無駄時間を減らす ことも行われるが、搬送装置に異常が発生し て意図した動きをしなくなった場合に、プレ ス機械は継続して動作しようとするので、金 型と搬送装置が機械的に干渉して破損する可 能性が高くなる。
(3)また、何らかの異常が発生して搬送装置が プレス機械との追従状態から外れた位置で停 止した場合、再び搬送装置がプレス機械に追 従して運転再開できるようにするため、プレ ス機械の位置を基準として、追従可能な位置 まで搬送装置を動かす必要がある(この動作� �「復帰動作」と呼ぶ)。
 復帰動作を行うときには正常運転中と異な� ��軌跡、異なる速度、異なる加速度で搬送装� ��が動くので、搬送装置がワークを把持して� ��る場合、ワークを取り落としたり、ワーク� ��異常な力を加えてワークを損傷する可能性� ��ある。
(4)特に特許文献2の場合、クランク軸の回転� �は微小なふらつきが生じていることが多く� �搬送装置がそれに忠実に追従しようとして� �送装置の動作が滑らかでなくなるため、搬� �中のワークを落としてしまう可能性が高く� �る。

 本発明は上述した種々の問題点を解決す� ��ために創案されたものである。すなわち、� ��発明の目的は、サーボプレス装置にワーク� ��搬入・搬出する搬送装置を付設する場合に� ��いて、(1)搬送装置の動作を速くした場合で� ��、或いはクランク軸の回転に微小なふらつ� ��が生じても、搬送中のワーク保持を安定に� ��きワークを落とすおそれが少なく、(2)搬送� ��置に異常が発生して意図した動きをしなく� ��った場合でも、金型と搬送装置の機械的干� ��を防ぐことができ、(3)何らかの異常が発生� ��て搬送装置がプレス機械との追従状態から� ��ずれた位置で停止した場合でも、ワークを� ��り落としたりワークに異常な力を加えてワ� ��クを損傷することなく、再び搬送装置がプ� ��ス機械に追従して運転再開できるようにす� ��復帰動作が容易にできるサーボプレス設備� ��その制御方法を提供することにある。

 本発明によれば、サーボモータでスライ� ��を駆動しその位置をリアルタイムに制御可� ��なプレス装置と、該プレス装置にワークを� ��入及び/又は搬出する搬送装置と、該搬送装 置の動作軌跡上での位置を間欠的又は連続的 に検出し、該プレス装置を搬送装置と機械的 に干渉しないように制御する制御装置とを備 える、ことを特徴とするサーボプレス設備が 提供される。

 本発明の好ましい実施形態によれば、前記� ��御装置は、搬送装置の検出された位置に対� ��て、取り付けられた金型及び付属物を含む� ��ライドが搬送装置と機械的に干渉しないス� ��イドの位置又は位置範囲を計算するスライ� ��位置計算手段を有し、
 該スライド位置計算手段により、検出され� ��搬送装置の位置に対しスライドの前記干渉� ��ない位置又は位置範囲を計算し、これを目� ��位置又は目標範囲として、スライドの実際� ��位置が、目標位置に一致する、もしくは目� ��範囲内に入るようにプレス装置を制御する� ��

 また本発明によれば、サーボモータでスラ� ��ドを駆動しその位置をリアルタイムに制御� ��能なプレス装置と、該プレス装置にワーク� ��搬入及び/又は搬出する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、
 搬送装置の動作軌跡上での位置を間欠的又� ��連続的に検出しプレス装置を搬送装置と機� ��的に干渉しないように制御する、ことを特� ��とするサーボプレス設備の制御方法が提供� ��れる。

 本発明の好ましい実施形態によれば、搬送� ��置の動作軌跡上での位置を間欠的又は連続� ��に検出する搬送位置検出ステップと、
 搬送装置の検出された位置に対して、取り� ��けられた金型及び付属物を含むスライドが� ��送装置と機械的に干渉しないスライドの位� ��又は位置範囲を計算するスライド位置計算� ��テップと、
 計算されたスライドの前記干渉しない位置� ��は位置範囲を目標位置又は目標範囲として� ��スライドの実際の位置が、目標位置に一致� ��る、もしくは目標範囲内に入るようにプレ� ��装置を制御するサーボプレス制御ステップ� ��を有する。

 上記本発明の装置及び方法によれば、搬� ��装置の動作軌跡は、速度や加速度が大きく� ��く搬送に適した軌跡とすることができるの� ��、ワーク把持を安定化でき、搬送装置の駆� ��機構や駆動モータをむやみに大きくする必� ��性を回避できる。

 また、搬送装置に異常が発生した場合、� ��送装置との干渉を避けるようにスライドが� ��作するので、機械的干渉による搬送装置及� ��プレス機械の破損可能性を低減することが� ��きる。

 また、異常停止からの復帰動作を行うと� ��、搬送装置の位置を基準としてプレス機械� ��動かして追従可能な位置へ移動させるので� ��復帰動作中にワークを把持している搬送装� ��は動く必要が無く、ワークを取り落とした� ��、ワークを損傷する可能性を低減できる。

 さらに、搬送装置は制御装置の内部で生成� ��る搬送装置固有の滑らかな動作軌跡で動作� ��きるので、搬送装置がふらついたりするこ� ��がなく、搬送が安定して行える。

 以下、本発明の好ましい実施形態を図面� ��参照して説明する。なお、各図において共� ��する部分には同一の符号を付し、重複した� ��明を省略する。

 図1は、本発明によるサーボプレス設備の 第1実施形態図であり、搬送装置として多軸� �ボットを使用する例を示す。この図におい� �、本発明のサーボプレス設備は、プレス装� �10、搬送装置20及び制御装置40を備える。

 プレス装置10は、サーボモータ(メインモー� ��101)でスライド103を駆動し、その位置をリア ルタイムに制御可能なサーボプレス装置であ る。
 搬送装置20は、プレス装置10にワーク1を搬� �及び搬出する装置である。
 制御装置40は、搬送装置20を制御し、搬送装 置20の動作軌跡上での位置を間欠的又は連続� ��に検出し、プレス装置10を制御する制御装� �である。
 制御装置40は、搬送装置20の検出された位置 に対して、取り付けられた金型(上金型104)及� ��付属物を含むスライド103が搬送装置20と機� �的に干渉しないスライド103の位置又は位置� �囲を計算するスライド位置計算手段41を有す る。
 このスライド位置計算手段41により、検出� �れた搬送装置20の位置に対しスライド103の干 渉しない位置又は位置範囲を計算し、これを 目標位置又は目標範囲として、スライド103の 実際の位置が、目標位置に一致する、もしく は目標範囲内に入るようにプレス装置10を制� ��する。

 図2は、本発明によるサーボプレス設備の制 御方法を示すフロー図である。本発明の制御 方法は、サーボモータ(メインモータ101)でス� ��イド103を駆動しその位置をリアルタイムに� ��御可能なプレス装置10と、プレス装置10にワ ーク1を搬入及び搬出する搬送装置20とを備え たサーボプレス設備の制御方法である。
 本発明の制御方法では、搬送装置20の動作� �跡上での位置を間欠的又は連続的に検出し� �プレス装置10を搬送装置20と機械的に干渉し� ��いように制御する。

 すなわちこの図において、本発明の制御方� ��は、搬送位置検出ステップS1、スライド位� �計算ステップS2、及びサーボプレス制御ステ ップS3の各ステップを有する。
 搬送位置検出ステップS1では、搬送装置20の 動作軌跡上での位置を間欠的又は連続的に検 出する。
 スライド位置計算ステップS2では、搬送装� �20の検出された位置に対して、取り付けられ た金型(上金型104)及び付属物を含むスライド1 03が搬送装置20と機械的に干渉しないスライ� �103の位置又は位置範囲を計算する。なお、� �属物とは、ダイクランパや配管などスライ� �に取り付けられていてスライドと一緒に動� �もののことである。
 サーボプレス制御ステップS3では、計算さ� �たスライド103の干渉しない位置又は位置範� �を目標位置又は目標範囲として、スライド� �実際の位置が、目標位置に一致する、もし� �は目標範囲内に入るようにプレス装置10を制 御する。

 図1においてサーボプレス装置10は、メイ� ��モータ101、スライド駆動機構102、スライド1 03、ボルスタ106、フレーム107及びエンコーダ1 21からなる。

 メインモータ101の回転がスライド駆動機� ��102で直線動に変換されスライド103を上下動� ��せる。スライド103には上金型104が取り付け� ��れており、スライド103と共に上下動する。� ��金型104に対向して下金型105がボルスタ106に� ��り付けられている。上金型104に加わる荷重� ��スライド103とスライド駆動機構102を経由し� ��フレーム107の上部で支持され、下金型105に� ��わる荷重はボルスタ106を経由してフレーム1 07の下部で支持される。

 プレス成型の対象となるワーク1は上金型104 と下金型105の間に挿入され、スライド103が下 降して上金型104とワーク1と下金型105が接触� �ると、上金型104及び下金型105からワーク1に� ��してプレス成型力が発生する。
 スライド駆動機構102としては、クランク方� ��、クランクレス方式、ナックル方式、リン� ��方式、スクリュー方式などがあり、例えば� ��特許文献3~5に開示されている。
 メインモータ101としては、誘導モータ、同� ��モータ、直流モータ等が使用可能である。� ��た本発明では、制御性の優れたサーボモー� ��を使用する。スライド103の位置を検出する� ��めに、メインモータ101の回転角を検出する� ��ンコーダ121が設けられている。

 図1において、制御装置40は、メインモー� ��制御器122、メインモータアンプ123、スライ� ��位置指令生成器141、及びロボットコントロ� ��ラ221を備える。

 メインモータ制御器122は、エンコーダ121� ��検出したメインモータ101の回転角をスライ� ��駆動機構102の寸法及び構造に基づいて変換� ��て得られるスライド103の現在位置と、スラ� ��ド位置指令生成器141から与えられるスライ� ��位置指令値とに基づいて、メインモータ101� ��対するトルク指令値を生成する。

 メインモータアンプ123は、メインモータ1 01がトルク指令値に従ってトルクを発生する� ��うに、メインモータ101へ供給される電流、� ��圧、又は電力を変化させる。

 以上の構成により、スライド位置指令生� ��器141からスライド位置指令値が時々刻々与� ��られると、それに追従してスライド103の位� ��が時々刻々変化するクローズドループ制御� ��行われる。

 エンコーダ121としては、光学式エンコー� ��やレゾルバが使用可能である。メインモー� ��アンプ123には、直流モータを使用する場合� ��はサイリスタレオナードやIGBTを使用したチ ョッパ方式、交流モータを使用する場合には パワーMOSFETやIGBTを使用したPWM方式のインバ� �タ、等が使用できる。メインモータ制御器12 2の制御手段としては、PI、PID、IPDなどのフィ ードバック制御やフィードフォワード制御の 組み合わせ等が使用できる。

 図1において、搬送装置20は、ワーク把持ツ� ��ル201、多軸ロボット202、及びアーム先端部2 03からなる。
 ワーク1を把持するためのワーク把持ツール 201は、多軸ロボット202のアーム先端部203に取 り付けられている。多軸ロボット202の各動作 軸はモータ(図示せず)により駆動されており� ��ロボットコントローラ221から指令が与えら� ��ると、各動作軸のモータが適切に回転して� ��アーム先端部203の位置・姿勢を任意に動か� ��ことができる。

 ワーク把持ツール201はアーム先端部203に取� ��付けられているので、アーム先端部203の位� ��・姿勢を適切に動かすことにより、ワーク� ��持ツール201の位置・姿勢も任意に動かすこ� ��ができ、ワーク把持ツール201でワーク1を把 持して、プレス装置10に搬入・搬出すること� ��できる。
ワーク把持ツール201としては、ワーク1を真� �吸着する吸盤を取り付けたクロスバーや、� �ーク1をはさみこむフィンガーなどが使用さ� ��る。

 ロボットコントローラ221からの指令に従っ� ��ロボットのアーム先端部203を任意の位置及� ��姿勢に動かす仕組みは、産業用ロボットで� ��く実用されている方式を使用可能である。
 例えば、モータをIGBTやパワートランジスタ を使用したPWM方式のアンプでモータを速度及 びトルク可変に駆動し、モータの回転角を光 学式エンコーダやパルスジェネレータで測定 し、位置偏差を打ち消すようにフィードバッ ク制御を行うクローズドループ方式を用いる 。

 この例において、搬送装置20の動作軌跡上� �の位置の間欠的又は連続的検出は、ロボッ� �コントローラ221による。
 上述したスライド位置計算手段41は、スラ� �ド位置指令生成器141に内蔵されており、こ� �スライド位置計算手段41により、検出された 搬送装置20の位置に対しスライド103の干渉し� ��い位置又は位置範囲を計算する。
 さらにロボットコントローラ221からスライ� ��位置指令生成器141へ、多軸ロボット202が動� ��軌跡上のどの目標点(詳細は以下で説明)に� �達したかを示す目標点到達信号241を送るよ� �になっている。

 図3は、搬送装置20の動作軌跡の模式図であ� ��。動作軌跡に従った搬送装置20の動作は以� �のように実現される。
 図3に示すように、動作軌跡は分割して目標 点の列としてロボットコントローラ221に記憶 されており、ロボットコントローラ221は、目 標点1→目標点2→目標点3→…と順々にたどっ ていくように多軸ロボット202のモータを制御 する。

 すなわち、まず、多軸ロボット202を目標点1 へ移動させるように制御し、多軸ロボット202 が目標点1へ到達すると、今度は多軸ロボッ� �202を目標点2へ移動させるように制御し、多� ��ロボット202が目標点2へ到達すると、今度は 多軸ロボット202を目標点3へ移動させるよう� �制御し、というように順々に制御を行う。� �軸ロボット202が目標点Nに到達したら、目標� ��1へ移動させるように制御して、以上の過程 を繰り返すことにより、同一の動作軌跡上を 繰り返し移動させることができる。
 多軸ロボット202の動きと、アーム先端部203� ��位置及び姿勢と、ワーク把持ツール201の位� ��及び姿勢は、一定の関係を保っているので� ��以上のように多軸ロボット202が動作軌跡上� ��目標点1→目標点2→目標点3→と順々に移動� ��せることにより、ワーク把持ツール201もあ� ��軌跡(動作軌跡から一意に決まる)上を移動� �る。

 目標点のデータを生成する手段としては� ��それぞれの目標点ごとに、アーム先端部203� ��位置を人間が操作して教示し、そのときの� ��軸ロボット202の各動作軸のモータ回転角を� ��学式エンコーダやパルスジェネレータで測� ��して記憶しておくティーチングプレイバッ� ��方式や、それぞれの目標点ごとに、アーム� ��端部203の所望の位置に対応する各動作軸の� ��ータ回転角を、多軸ロボット202のアーム長� ��や機構の寸法に基づきオフラインで計算に� ��り求める方式がある。

 図4は、搬送装置の動作軌跡とスライドの目 標位置軌跡との関係図である。
 搬送装置20の動作を基準として、プレス装� �10を以下のように追従動作させる。

 スライド位置指令生成器141は、搬送装置の� ��作軌跡に対応するスライド103の目標位置軌� ��を記憶している。具体的には、図4に示すよ うに、多軸ロボット202の目標点1,2,3,…,Nに対� ��して、スライド103の目標位置1,2,3,…Nを記憶 している。
 ロボットコントローラ221からスライド位置� ��令生成器141へ、多軸ロボット202が目標点1に 到達したことを示す目標点到達信号241が送ら れてくると、スライド位置指令生成器141は目 標位置1をメインモータ制御器122へ出力する� �
 次に、多軸ロボット202が目標点2に到達した ことを示す目標点到達信号241が送られてくる と、目標位置2をメインモータ制御器122へ出� �する。さらに、多軸ロボット202が目標点3に� ��達したことを示す目標点到達信号241が送ら� ��てくると、目標位置3をメインモータ制御器 122へ出力する。

 以下これを繰り返し、ロボットコントロ� ��ラ221からスライド位置指令生成器141へ、多� ��ロボット202が目標点Xに到達したことを示す 目標点到達信号241が送られてくると、スライ ド位置指令生成器141は目標位置Xをメインモ� �タ制御器122へ出力する。

 メインモータ制御器122は、スライド103が� ��ライド位置指令生成器141から与えられるス� ��イド位置指令値に従って動くようにメイン� ��ータ101に対するトルク指令値を生成し、そ� ��に従ってメインモータアンプ123はメインモ� ��タ101へ供給される電流・電圧・電力を変化� ��せるので、以上の手段により、搬送装置20� �動作軌跡に従って移動し、多軸ロボット202� �目標点1,2,3,…,Nを通過するのに追従して、ス ライド103の位置が目標位置1,2,3,…,Nと変化し� ��いくような制御が行われる。

  もし何らかの異常が発生して、プレス装� �10が搬送装置20に追従する位置からずれた状� ��でプレス装置10、搬送装置20が停止した場合 の復帰処理は以下のように行う。
 スライド位置指令生成器141に多軸ロボット2 02が到達した最新の目標点(目標点Yと記述す� �)を記憶する機能を設けておき、スライド位� ��指令生成器141は目標点Yに対応する目標位置 Yをメインモータ制御器122へ出力する。搬送� �置20(多軸ロボット202)を停止させたまま、プ� ��ス装置10のスライド103を目標位置Yへ動かす� ��スライド103が目標位置Yへ移動したら、搬送 装置20を再起動させることにより、再びプレ� ��装置10が搬送装置20に追従動作する。

 以上で説明した手段の場合、搬送装置20の� �作に対しプレス装置10の動作が若干遅れる可 能性があるが、多軸ロボット202が目標点Xに� �達したときに、プレス装置10は目標位置Xと� �標位置X+1の間の適当な点(もしくは目標位置X +1)を目標位置とすることにより遅れを補正す ることが可能である。
 同様に、復帰動作においても、目標位置Yの かわりに目標位置Yと目標位置Y+1の間の適当� �点(もしくは目標位置Y+1)を目標位置とするこ とが可能である。

 また、以上で説明した手段では、プレス� ��置10の動作が常に搬送装置20の動作に追従し ているが、プレス装置10と搬送装置20の動作� �イクルの一部分、特に、スライド103が下降� �て上金型104と下金型105がワーク1を成型加工� ��ている時間帯では、搬送装置20はプレス装� �10から離れており、機械的に干渉する可能性 がない。このような時間帯には、プレス装置 10が搬送装置20に追従する必要はなく、プレ� �装置10のスライド103が搬送装置20と無関係に� ��当な速度(例えば、ワーク1の成型加工に適� �た速度)で動作するように、スライド位置指� ��生成器141がスライド位置指令を生成してよ� ��。

 プレス装置10に対し、ワーク搬入用とワー� �搬出用にそれぞれ独立した搬送装置20が設置 されるときは、以下のようにすればよい。
 ワーク搬入用搬送装置がワークをプレスに� ��入している時間帯にはプレス装置10は搬入� �搬送装置の動作に追従し、搬入用搬送装置� �動作軌跡上の目標点に対応してスライド目� �位置を決める。ワーク搬出用搬送装置がワ� �クをプレスから搬出している時間帯にはプ� �ス装置10は搬出用搬送装置の動作に追従し、 搬出用搬送装置の動作軌跡上の目標点に対応 してスライド目標位置を決める。

 搬送装置20の動作軌跡、及びスライド103� �目標位置移動軌跡は、多軸ロボット202やワ� �ク把持ツール201の性能(例えばモータの回転� ��、駆動トルク、発熱の制限や機構の強度)、 及びプレス装置10の性能の範囲内で、プレス� ��械と搬送装置が機械的に干渉しないように� ��定する。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手段や、実際 に搬送装置とプレス機械を動作させてみてオ ンラインで決定していく手段などがある。

  上述した実施形態では、搬送装置がロ� �ットで構成されている例を示したが、図3に� ��すように目標点の列を順次たどっていく手� ��で制御される搬送装置であれば、ロボット� ��限らず任意の搬送装置に上述した実施形態� ��適用可能である。

 図5は、本発明によるサーボプレス設備の第 2実施形態図であり、搬送装置として、搬送� �スター信号に同期して搬送装置の各モーシ� �ン軸が動作する例を示す。
 この図に示すように、本発明のサーボプレ� ��設備は、プレス装置10、搬送装置30、及び制 御装置40を備える。

 プレス装置10は、サーボモータ(メインモー� ��101)でスライド103を駆動し、その位置をリア ルタイムに制御可能なプレス機械である。
 搬送装置30は、プレス装置10にワーク1を搬� �及び搬出する装置である。
 制御装置40は、搬送装置30を制御し、搬送装 置30の動作軌跡上での位置を間欠的又は連続� ��に検出しプレス装置10を制御する制御装置� �ある。
 制御装置40は、搬送装置30の検出された位置 に対して、取り付けられた金型(上金型104)及� ��付属物を含むスライド103が搬送装置30と機� �的に干渉しないスライド103の位置又は位置� �囲を計算するスライド位置計算手段41を有す る。
 このスライド位置計算手段41により、検出� �れた搬送装置30の位置に対しスライド103の干 渉しない位置又は位置範囲を計算し、これを 目標位置又は目標範囲として、スライド103の 実際の位置が、目標位置に一致する、もしく は目標範囲内に入るようにプレス装置10を制� ��する。

 プレス装置10の構成は、制御装置40にスライ ド位置許容範囲計算器131(説明は後述する)が� ��加された以外は第1実施形態と同じであるの で説明を略す。各構成要素に付した番号も第 1実施形態と同じである。
 上述したスライド位置計算手段41は、スラ� �ド位置許容範囲計算器131に内蔵されている� �

 図5において、搬送装置30は、ワーク把持� ��ール301、キャリッジ302、フィード機構303、� ��ィードモータ304、リフト機構305、リフトモ� ��タ306、フィードエンコーダ321、及びリフト� ��ンコーダ324からなる。

 ワーク1を把持するためのワーク把持ツー ル301は、キャリッジ302から支持されている。 キャリッジ302をフィード方向(図中の左右方� �)に動かすためのフィード機構303がフィード� ��ータ304により駆動され、キャリッジ302をリ� ��ト方向(図中の上下方向)に動かすためのリ� �ト機構305がリフトモータ306により駆動され� �。

 フィード機構やリフト機構としては、モ� ��タの回転をボールスクリューで直線動に変� ��る手段や、モータの回転をギアで減速し、� ��ニオンラック方式により直線動に変える手� ��などがある。

 図5において、制御装置40は、上述したメ� ��ンモータ制御器122、メインモータアンプ123� ��及びスライド位置指令生成器141の他に、ス� ��イド位置許容範囲計算131、フィードモータ� ��御器322、フィードモータアンプ323、リフト� ��ータ制御器325、リフトモータアンプ326、搬� ��マスター信号発生器341、搬送装置位置指令� ��成器343、及び、搬送装置位置計算器351を備� ��る。

 搬送装置30が希望する動作状態(正転、逆� ��、サイクルタイム変化など)に応じて動作軌 跡に従って移動できるようにするため、搬送 マスター信号発生器341が設けられており、希 望する動作状態に応じて、時間変化する搬送 マスター信号342を発生し、搬送装置位置指令 生成器343へ出力する。

 搬送装置位置指令生成器343は、動作軌跡� ��示す情報、すなわち、搬送マスター信号342� ��搬送装置位置指令値(本例では、フィードと リフトの位置指令値)との関係、すなわちモ� �ションカーブを記憶しており、入力された� �送マスター信号342の値に対応するフィード� �リフトの位置指令値を、それぞれフィード� �ータ制御器322とリフトモータ制御器325へ出� �する。

 図6は、搬送マスター信号と搬送装置の関 係図である。この図において、(A)は経過時間 と搬送マスター信号の関係、(B)は搬送マスタ ー信号とフィード位置指令値及びフィード位 置との関係、(C)は搬送マスター信号とリフト 位置指令値及びリフト位置との関係を示す。

 例えば、搬送装置30を一定のサイクルタイ� �で動作軌跡に沿って正転させたい場合、図6� ��示すように、搬送マスター信号発生器341は� ��送装置30のサイクルタイムTを周期とし、周� ��内では一定レートでその値が増加する搬送� ��スター信号342を発生する。
 搬送装置位置指令生成器343は、フィードの� ��ーションカーブに基づき、搬送マスター信� ��342に対応するフィード位置指令値を計算し� ��フィードモータ制御器322へ出力する。また� ��リフトのモーションカーブに基づき、搬送� ��スター信号342に対応するリフト位置指令値� ��計算し、リフトモータ制御器325へ出力する� ��

 搬送装置位置指令生成器343にモーション� ��ーブを保持させる手段としては、適当な間� ��でサンプルした値をテーブルで記憶しその� ��を多項式やスプラインで補間する手段、カ� ��ブの全体もしくは適当に分割した区間ごと� ��関数で表現する手段などがある。

  図7A~図7Dは、搬送装置の作動状態と搬送マ スター信号の関係を示す図である。図7A、図7 B、図7C、図7Dはそれぞれ搬送装置の異なる作� ��状態における搬送マスター信号の時間に対� ��る変化パターンを示す。
  搬送装置30を異なる動作状態で動かしたい ときは、搬送マスター信号発生器341が発生す る搬送マスター信号342の時間に対する変化パ ターンを変える。
 例えば、搬送装置のサイクルタイムを変化� ��せたい場合には、図7Aに示すように毎周期� �とに1周期の時間を変化させたり、図7Bに示� �ように搬送マスター信号342の変化レートを� �続的に変化させることにより実現できる。� �送装置30を一時的に停止させたい場合には、 図7Cに示すように、搬送マスター信号342の変� ��レートをゼロにすれば、フィード位置指令� ��・リフト位置指令値は変化しなくなり、搬� ��装置30は停止する。
 搬送装置30を動作軌跡に沿って逆転したい� �合には、図7Dに示すように、搬送マスター信 号342の値を減少させればよい。

 以上で説明したように生成されたフィー� ��位置指令値・リフト位置指令値に対し、搬� ��装置30の実際のフィード位置・リフト位置� �一致するように、以下のように制御が行わ� �る。

 キャリッジ302のフィード(図中の左右方向 )の位置を検出するために、フィードモータ30 4の回転角を検出するフィードエンコーダ321� �設けられている。フィードモータ制御器322� �、フィードエンコーダ321が検出したフィー� �モータ304の回転角をフィード機構303の寸法� �構造に基づいて変換して得られるキャリッ� �302のフィード位置と、搬送装置位置指令生� �器343から与えられるフィード位置指令値と� �基づいて、フィードモータ304に対するトル� �指令値を生成する。フィードモータアンプ32 3は、フィードモータ304がトルク指令値に従� �てトルクを発生するように、フィードモー� �304へ供給される電流・電圧・電力を変化さ� �る。リフト(図中の上下方向)に対しても、同 様の構成と作用を有するリフトエンコーダ324 、リフトモータ制御器325、リフトモータアン プ326が設けられている。

 以上の構成により、搬送装置位置指令生� ��器343から搬送装置位置指令値(この例では、 フィードとリフトの位置指令値)が時々刻々� �えられると、それに追従してキャリッジ302� �位置(本例では、フィードとリフトの位置)が 時々刻々変化するクローズドループ制御が行 われる。ワーク把持ツール301はキャリッジ302 と一定の位置関係を保つように保持されてい るので、把持ツール301の位置も搬送装置位置 指令生成器343から与えられる搬送装置位置指 令値に追従し、搬送装置位置指令生成器343に 記憶された搬送マスター信号342と搬送装置位 置指令値との関係に従って、動作軌跡上を動 く。

 上述したスライド位置計算手段41は、スラ� �ド位置許容範囲計算器131に内蔵されている� �
 フィードエンコーダ321とリフトエンコーダ3 24で測定されたフィードとリフトの位置は搬� ��装置位置計算器351に入力される。搬送装置� ��置計算器351は、搬送装置30の機構的寸法(キ� ��リッジ302の駆動機構やワーク把持ツール301� ��機構的寸法や相互の位置関係)に基づいて、 時々刻々の搬送装置位置を計算し、搬送装置 位置信号352としてスライド位置許容範囲計算 器131へ出力する。
 搬送装置位置としては、搬送装置上の適当� ��ポイント、例えばキャリッジ位置やワーク� ��持ツール位置を使用することができる。搬� ��装置上の複数のポイントを複合して、例え� ��キャリッジ位置とワーク把持ツール位置を� ��アにして搬送装置位置としてもよい。

 スライド位置許容範囲計算器131は、内蔵す� ��スライド位置計算手段41により、検出され� �搬送装置30の位置に対しスライド103の位置又 は位置範囲を計算し、これを目標位置又は目 標範囲として、スライド103の実際の位置が、 目標位置に一致する、もしくは目標範囲内に 入るようにプレス装置10を制御する。
 すなわちスライド位置許容範囲計算器131は� ��搬送装置位置信号352で示される搬送装置位� ��に対し、スライド103及びそれに固定されて� ��る上金型104(もしスライド103といっしょに動 く他の付属物があればそれも含め)が機械的� �干渉しないスライド103の位置の範囲を計算� �、スライド位置許容範囲信号132としてスラ� �ド位置指令生成器141へ出力する。

 スライド位置指令生成器141は、スライド� ��置許容範囲132の範囲内でスライド103の位置� ��令値を生成しメインモータ制御器122へ出力� ��る。

 以上説明したように生成されたスライド� ��置指令値に対し、プレス装置10のスライド10 3の実際の位置が一致するように、第1実施形� ��と同様に、エンコーダ121、メインモータ制� ��器122、メインモータアンプ123、及びメイン� ��ータ101によるクローズドループ制御が行わ� ��る。

 プレス装置10、搬送装置30のいずれにおいて も、エンコーダ121,321,324としては、光学式エ� ��コーダやレゾルバが使用可能である。モー� ��アンプ123,323,326には、直流モータを使用す� �場合にはサイリスタレオナードやIGBTを使用� ��たチョッパ方式、交流モータを使用する場� ��にはパワートランジスタやパワーMOSFETやIGBT を使用したPWM方式のインバータ、等が使用で きる。モータ制御器122,322,325の制御方法とし� ��は、PI、PID、IPDなどのフィードバック制御� �フィードフォワード制御の組み合わせ等が� �用できる。
 ワーク把持ツール301としては、ワーク1を真 空吸着する吸盤を取り付けたクロスバーや、 ワーク1をはさみこむフィンガーなどが使用� �きる。

 図8は、フィード位置・リフト位置とスラ イド位置許容範囲の関係図である。この図に おいて、A1はフィード位置がF1、リフト位置� �L1のときに、搬送装置とプレス機械(プレス� �置10)が干渉しないスライド位置許容範囲を� �す。同様にA2,A3はそれぞれフィード位置がF2, F3、リフト位置がL2,L3のときに、搬送装置30と プレス装置10が干渉しないスライド位置許容� ��囲を示す。

 搬送装置30の動作を基準としてプレス装置10 が追従動作するように、以下のようにスライ ド位置指令値を生成する。
 搬送装置30が動作するにつれ、搬送装置位� �計算器351から搬送装置位置信号352がスライ� �位置許容範囲計算器131へ入力される。例え� �、搬送装置位置信号352としてキャリッジ302� �フィード位置・リフト位置を用いるものと� �ると、スライド位置許容範囲計算器131は、� �8に示すように、時々刻々のキャリッジ302の� ��ィード位置・リフト位置に対して、搬送装� ��30とプレス装置10が機械的に干渉しないよう なスライド103の位置を計算しスライド位置許 容範囲信号132として出力する。

 スライド位置許容範囲の計算手段として� ��、例えば、あらかじめプレス装置10(金型及� ��付属物を含む)と搬送装置の寸法形状を3D-CAD に入力して計算したり、搬送装置30とプレス� ��置10を手動でゆっくり動作させて現物あわ� �で測定することにより、さまざまな搬送装� �位置に対し機械的干渉が生じないスライド10 3の高さ範囲をあらかじめ求めてテーブルに� �納しておき、テーブルを参照して(必要があ� ��ば補間を行って)スライド位置許容範囲を求 める手段や、プレス装置10(金型及び付属物を 含む)・搬送装置の寸法形状のデータがスラ� �ド位置許容範囲計算器131に格納されており� �スライド位置許容範囲をリアルタイムに計� �する手段がある。

 さらに異なる手段として、ワーク把持ツ� ��ル301やキャリッジ302に光学式距離計や短距� ��用レーザやスポット光方式のレーザ距離計� ��取り付けて、スライド103や上金型104までの� ��離を時々刻々測定することにより、搬送装� ��30とプレス装置10が機械的に干渉しない余裕 距離を計算してスライド位置許容範囲に換算 する手段もある。

 図9A、図9B、図9Cは、スライド位置許容範� ��とスライド位置指令値の関係図である。図9 A、図9B、図9Cにおいて、Hはスライド位置許容 範囲の上限の時間変化、Lはスライド位置許� �範囲の下限の時間、Aは変化時刻tにおけるス ライド位置許容範囲、B1~B5はスライド位置指� ��値の変化を示している。

 スライド位置指令生成器141は、スライド位� ��許容範囲信号132が示すスライド位置許容範� ��A内で、適切なスライド位置指令値B(B1~B5)を� ��成する。
 例えば、ワーク1をプレス成型するためにス ライド103が下降中であるが上金型104がワーク 1にまだ接触していない間は、できるだけ高� �で下降することが望ましいので、図9Aに示す ように、もしスライド103の位置がスライド位 置許容範囲内であればメインモータ101の性能 が許す限りできるだけ高速にスライド103を下 降させるようなスライド位置指令値B1とし、� ��しスライド103の位置がスライド位置許容範� ��の下限に引っかかるのであれば、スライド� ��置許容範囲の下限をスライド位置指令値B2� �すればよい。スライド103の位置がスライド� �置許容範囲の上限に引っかかる場合は、異� �と考えられ、搬送装置30をすぐに停止する異 常処理を行えばよい。

 上金型104がワーク1と接触しプレス成型加工 を行っている間は、もしスライド103の位置が スライド位置許容範囲信号132の示すスライド 位置許容範囲内であれば、図9Bに示すように� ��プレス成型加工に適した速度でスライド103� ��動くようなスライド位置指令値B3とすれば� �い。
 また図9A又は図9Cと同様、もしスライド103の 位置がスライド位置許容範囲の下限もしくは 上限に引っかかるのであれば、スライド位置 許容範囲の下限もしくは上限をスライド位置 指令値とすればよいが、プレス成型加工中に は搬送装置30はプレス装置10と干渉しない位� �にいることが普通であり、普通はスライド10 3の位置がスライド位置許容範囲の下限もし� �は上限に引っかかることはない。

 プレス成型加工が終了した後は、できる� ��け高速でスライド103を上昇させることが望� ��しいので、図9Cに示すように、もしスライ� �103の位置がスライド位置許容範囲信号132の� �すスライド位置許容範囲内であればメイン� �ータ101の性能が許す限りできるだけ高速に� �ライド103を上昇させるようなスライド位置� �令値B4とし、もしスライド103の位置がスライ ド位置許容範囲の上限に引っかかるのであれ ば、スライド位置許容範囲の上限をスライド 位置指令値B5とすればよい。スライド103の位� ��がスライド位置許容範囲の下限に引っかか� ��場合は、異常と考えられ、搬送装置30をす� �に停止する異常処理を行えばよい。

 もし何らかの異常が発生して、プレス装� ��10が搬送装置30に追従する位置からずれた状 態でプレス装置10、搬送装置30が停止した場� �の復帰処理は以下のように行う。停止位置� �おけるフィードエンコーダ321,リフトエンコ� ��ダ324の測定値に基づいて、搬送装置位置計� ��器351は搬送装置位置を計算して搬送装置位� ��信号352として出力するので、それに対応し� ��スライド位置許容範囲をスライド位置許容� ��囲計算器131で計算し、スライド103の位置が� ��算されたスライド位置許容範囲内に入るま� ��プレス装置10のみ動かす。スライド103がス� �イド位置許容範囲内に入ったら、搬送装置30 を再起動させることにより、再びプレス装置 10が搬送装置30に追従動作する。

 プレス装置10に対し、ワーク搬入用とワー� �搬出用に独立した搬送装置が設置されると� �は、以下のようにすればよい。搬入用ワー� �搬送装置と搬出用ワーク搬送装置のそれぞ� �に対し、図5に示す301~306、321~326、341~343、351� ��352に相当する要素を独立に設ける。
 搬入用搬送装置がワークをプレスに搬入し� ��いる時間帯は、スライド位置許容範囲計算� ��131への入力として、搬入用搬送装置からの� ��送装置位置信号を用い、搬出用搬送装置が� ��ークをプレスから搬出している時間帯は、� ��ライド位置許容範囲計算器131への入力とし� ��、搬出用搬送装置からの搬送装置位置信号� ��用いる。

 搬送装置30の動作軌跡は、ワーク把持ツ� �ル301を含む搬送装置30の性能(例えばモータ� �回転数・駆動トルク・発熱の制限や機構の� �度)の範囲内で、ワークを取り落としたりす� ��ことがなく、かつプレス機械もメインモー� ��の性能の範囲内で動くことが可能であり機� ��的な干渉が生じないように決定する。干渉� ��ェック機能を有する3次元CADを使ってオフラ インで決定する手段や、実際に搬送装置とプ レス機械を動作させてみてオンラインで決定 していく手段などがある。

 この第2実施形態では、搬送装置がフィー ドとリフトの2動作軸を有する場合の例を示� �たが、図6に示すように搬送マスター信号に� ��づいてモーションカーブに追従するように� ��御される搬送装置であれば、任意の構成、� ��造、動作軸数の搬送装置にこの第2実施形態 を適用可能である。例えば、フィードとリフ トとクランプを有する3次元トランスファー� �構や、ドッピン式と称されるようなリンク� �のローダー、各種の産業用ロボットの機構� �などが使用可能である。搬入側と搬出側で� �構が異なっていてもよい。

(第1実施形態、第2実施形態に共通)
 第1、第2実施形態ではプレス機械と搬送装� �が1台ずつの場合を示したが、以下のように� ��ることにより、複数のプレス機械と搬送装� ��で生産ラインを構成する場合にも本発明を� ��用可能である。

 第1実施形態の場合、各プレス機械ごとに スライド位置指令生成器、各搬送装置ごとに ロボットコントローラを設け、各プレス機械 は、ワーク搬入が行われている間はワークを 搬入している搬送装置の動作軌跡に追従する ようにスライド目標位置を生成し、ワーク搬 出が行われている間はワークを搬出している 搬送装置の動作軌跡に追従するようにスライ ド目標位置を生成するようにすればよい。

 第2実施形態の場合、各プレス機械ごとにス ライド位置許容範囲計算器・スライド位置指 令生成器、各搬送装置ごとに搬送マスター信 号発生器・搬送装置位置指令生成器・搬送装 置位置計算器を設け、各プレス機械は、ワー ク搬入が行われている間はワークを搬入して いる搬送装置からの搬送装置位置信号に基づ いてスライド位置許容範囲を決定し、ワーク 搬出が行われている間はワークを搬出してい る搬送装置からの搬送装置位置信号に基づい てスライド位置許容範囲を決定するようにす ればよい。
 いずれの場合にも、各搬送装置、各プレス� ��械は、一台ずつ異なる動作軌跡・スライド� ��動軌跡で動かすことが可能である。

 上述した実施形態では、モータの回転を� ��構的にスライドの直線動に変換するサーボ� ��レスを示したが、リニアモータを使用して� ��ライドを駆動するサーボプレスにも適用可� ��である。

 上述した実施形態では、スライドやフィ� ��ド・リフトの位置検出手段として、モータ� ��回転角をエンコーダで検出し、スライドや� ��ィード・リフト駆動機構の寸法に基づいて� ��ライドやフィード・リフトの位置に変換す� ��例を示したが、スライドやフィード・リフ� ��の位置を光学式リニアスケールや磁歪式リ� ��アエンコーダで直接検出する手段も可能で� ��る。

 上述した実施形態では、エンコーダをモ� ��タ軸に取り付ける例を示したが、モータで� ��動される機構の側にロータリーエンコーダ� ��いしリニアエンコーダを設けて位置を検出� ��る手段も可能である。

 上述した本発明の装置及び方法によれば� ��搬送装置20,30の動作軌跡は、速度や加速度� �大きくなく搬送に適した軌跡とすることが� �きるので、ワーク把持を安定化でき、搬送� �置20,30の駆動機構や駆動モータをむやみに大 きくする必要性を回避できる。

 また、搬送装置20,30に異常が発生した場� �、搬送装置20,30との干渉を避けるようにスラ イド103が動作するので、機械的干渉による搬 送装置及びプレス機械の破損可能性を低減す ることができる。

 また、異常停止からの復帰動作を行うと� ��、搬送装置20,30の位置を基準としてプレス� �械10を動かして追従可能な位置へ移動させる ので、復帰動作中にワークを把持している搬 送装置は動く必要が無く、ワークを取り落と したりワークを損傷する可能性を低減できる 。

 さらに、搬送装置20,30は制御装置の内部� �生成する搬送装置固有の滑らかな動作軌跡� �動作できるので、搬送装置がふらついたり� �ることがなく、搬送が安定して行える。

 なお、本発明は上述した実施の形態に限� ��されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で� ��々の変更を加え得ることは勿論である。