JP2001300794A - プレス機の同期駆動制御方法及びそれに用いるプレス機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 複数台のプレス機を、ある一台のブレス機に
生じた負荷変動の影響を受けずに同期運転制御し、クラ
ッチの接続／切断状態に拘わらず、モータ速度変化指令
に高応答、高精度に対応する。 【解決手段】 プレス機１００Ａ，１００Ｂでのクラッ
チの接続後の同期駆動制御方法は、モータ１０２の実速
度を検出する工程と、駆動軸の実回転位置を検出する工
程と、その実回転位置と基準回転位置生成部２２０Ａ，
２２０Ｂからの基準回転位置情報とを比較し、比較結果
に基づいて、基準速度情報生成部２１０Ａ，２１０Ｂか
らの基準速度情報を各々のプレス機固有の基準速度情報
に補正する工程と、固有の基準速度情報と実速度とに基
づいて、モータ１０２を駆動制御する。Ｓフォーム設定
部で、基準速度情報の加減速時の速度変化率が緩和され
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、複数台のプレス機
を、各々のプレス機の駆動軸の回転位置が同期するよう
に駆動制御するプレス機の同期駆動制御方法及びそれに
用いるプレス機に関する。

【０００２】

【背景技術】従来より、複数台のプレス機を例えば位相
差０で同期運転することが試みられている。この種のプ
レス機は、モータ出力をフライホイールに伝達し、その
回転動力をクラッチを介して、スライドを駆動するクラ
ンク軸等に伝達して、金型を駆動している。

【０００３】そして、従来の位相同期方法は、複数台の
中の１台をマスター機とし、残りをスレーブ機とし、マ
スター／スレーブ方式で制御されていた。

【０００４】このとき、従来例ではマスター機はモータ
のエンコード出力を基準速度情報と比較し、その差分に
基づいてモータが基準速度で回転するように、モータを
速度制御していた。つまり、マスター機ではクランク軸
の位置情報に基づく制御は実施していなかった。

【０００５】一方、残りのスレーブ機では、マスター機
と位相が合うように、マスター機のクランク軸の位置情
報に基づいて位置補正制御していた。具体的には、マス
ター機とスレーブ機の各クランク軸の回転位置情報が、
各クランク軸に設けられたエンコーダより得られる。そ
して、マスター機のクランク軸の位置と、各スレーブ機
のクランク軸の位置との差分を得て、その差分を相殺す
るように各スレーブ機のモータを制御していた。

【０００６】一方、複数台のプレス機を所定の位相差を
もって同期運転することも可能である。この場合、マス
ター機のクランク軸の位置と、スレーブ機のクランク軸
の位置との間に所定の位相差が生ずるように、スレーブ
機のモータを制御すればよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような同期制御
方法では、マスター機に生じたプレス加工時のフライホ
イールエネルギー放出によるマスター機固有の負荷変動
などの外乱の悪影響が、各スレーブ機のモータ制御にも
及び、負荷慣性の大きなプレス機においては高い同期精
度を得ること困難であるという問題があった。

【０００８】このように、従来はマスター機にはそれ固
有の運転状況がありながら、スレーブ機の位相を無理や
りマスター機の位相に合わせていた。この方法でマスタ
ー−スレーブ間で同期制御を行い、あるいは所定の位相
差が付けられたとしても、マスター機での外乱を加味し
てスレーブ機を制御することは、スレーブ機に与える負
荷も過大とり、不必要な速度変動や同期精度の悪化が発
生していた。

【０００９】そこで、本発明の目的は、複数台のプレス
機を同期運転するに際して、ある一台のブレス機に生じ
た負荷変動が、他のプレス機に外乱として影響すること
なく、しかもクラッチの接続／切断状態に拘わらず、モ
ータ速度変化指令に高応答、高精度に対応できるプレス
機の同期駆動制御方法及びそれに用いるプレス機を提供
することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、モータのトルク・パ
ワーをフライホイールの加速／減速のためにフル活用
し、加速／減速時間を短縮し、段取り時間・待ち時間を
短縮することができるプレス機の同期駆動制御方法及び
それに用いるプレス機を提供することにある。

【００１１】本発明のさらに他の目的は、クラッチ接続
運転時には、加減速時間延長によりモータの加速／減速
トルクを抑制し、プレス加工によるフライホイールのエ
ネルギー放出後の回復機能と同期制御精度とを、共に維
持しつつ運転速度の変更を可能とすることができるプレ
ス機の同期駆動制御方法及びそれに用いるプレス機を提
供することにある。

【００１２】本発明のさらに他の目的は、速度変更時に
フライホイールが定速になるまでクラッチオフ状態を維
持することを不要とし、運転操作性の自由度を拡大し、
しかもモータへの過負荷を防止して、効率的に運転する
ことができるプレス機の同期駆動制御方法及びそれに用
いるプレス機を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様は、モー
タと、前記モータにより駆動されるフライホイールの回
転力がクラッチを介して伝達される駆動軸と、前記駆動
軸により駆動されるスライドとをそれぞれ有する複数台
のプレス機を、各々の前記駆動軸の回転位置が同期する
ように駆動制御するプレス機の同期駆動制御方法におい
て、

【００１４】前記複数台のプレス機の各々に対して、各
々の前記モータに基準速度情報を設定する第１工程と、
前記複数台のプレス機の各々の前記クラッチを断続する
第２工程と、前記複数台のプレス機の各々にて、設定さ
れた前記前記基準速度情報中の速度変化率を、前記クラ
ッチの切断時には第１のレートで緩和された第１の速度
変化率に変換し、前記クラッチの接続時には前記第１の
速度変化率よりもさらに緩和された第２の速度変化率に
変換する第３工程と、前記複数台のプレス機の各々に
て、前記第１または前記第２の速度変化率を有する前記
基準速度情報に基づいて基準回転位置情報を生成する第
４工程と、前記複数台のプレス機の各々にて、前記クラ
ッチの切断時に前記モータを駆動制御する第５工程と、
前記複数台のプレス機の各々にて、前記クラッチの接続
時に前記モータを駆動制御する第６工程と、を有し、前
記複数台のプレス機の各々にて実施される前記第５工程
は、前記モータの実速度情報を検出する工程と、前記実
速度情報と前記第１の速度変化率を有する前記基準速度
情報とに基づいて、前記モータを駆動制御する工程と、
を有し、前記複数台のプレス機の各々にて実施される前
記第６工程は、前記モータの実速度情報を検出する工程
と、前記駆動軸の実回転位置情報を検出する工程と、前
記駆動軸の実回転位置情報と前記基準回転位置情報とを
比較する工程と、その比較結果に基づいて、前記第２の
速度変化率を有する前記基準速度情報を各々の前記プレ
ス機固有の基準速度情報に補正する工程と、前記固有の
基準速度情報と前記実速度情報とに基づいて、前記モー
タを駆動制御する工程と、を有することを特徴とする。
なお、基準速度情報は、複数台のプレス機の各々のモー
タに対して共通とすることができる。

【００１５】本発明の一態様によれば、複数台のプレス
機の各々のモータに対して基準速度情報を設定し、この
基準速度情報に基づいて、各々のプレス機での駆動軸の
基準位置情報を生成している。この各基準位置情報は、
いずれのプレス機の負荷変動の影響も受けないバーチャ
ルマスタ信号として用いられる。そして、クランク軸の
実回転位置情報と基準位置情報との差分（エラー）に基
づいて、予め設定された基準速度情報を補正して、各々
のプレス機固有の基準速度情報が求められる。このプレ
ス機固有の基準速度情報と実速度情報とに基づいてモー
タを駆動制御することで、高精度な同期制御を実現でき
る。

【００１６】しかも、基準速度情報中の速度変化率を、
クラッチの切断時には第１のレートで緩和された第１の
速度変化率に変換し、モータのトルク・パワーをフライ
ホイールの加速／減速のためにフル活用して、クラッチ
の接続時には第１の速度変化率よりもさらに緩和された
第２の速度変化率に変換している。このため、クラッチ
切断時には、モータの定格の範囲内でトルク・パワーを
フライホイールの加速／減速のためにフル活用して、加
速／減速時間を短縮し、段取り・待ち時間を短縮でき
る。一方、クラッチ接続時には、加速／減速時間をより
長くすることで、プレス加工毎のフライホイールエネル
ギー放出の回復機能と、同期制御精度とを共に維持しな
がら、運転中での速度変更が可能となる。

【００１７】ここで、基準速度情報中の速度変化率は、
加速変化率と減速変化率とを含む場合には、第１，第２
のレートの各々は、加速変化率を緩和する比率が、減速
変化率を緩和する比率よりも高く設定されていることが
好ましい。減速時にはモータに作用する負荷を、ブレー
キとして期待できるから、減速時には加速時ほど速度変
化率を緩和させる必要がないからである。

【００１８】上述した第６工程は、複数台のプレス機の
各々のクラッチの接続直後の所定期間内に、１台のプレ
ス機のクラッチの接続特性に基づいて、基準回転位置情
報を補正する工程を含むことができる。あるいは、上述
した第６工程は、複数台のプレス機の各々のクラッチの
接続直後の所定期間内に、複数台のプレス機の各々にて
固有のクラッチの接続特性に基づいて、基準回転位置情
報を補正する工程を含むことができる。これにより、ク
ラッチオン直後の駆動軸の位置制御をスムーズに実施す
ることができる。

【００１９】本発明の他の態様は、モータと、前記モー
タにより駆動されるフライホイールの回転力の伝達を断
続するクラッチと、前記クラッチを介して伝達された動
力によりスライドを駆動する駆動軸と、前記モータの実
速度情報を検出する第１の検出手段と、前記駆動軸の実
回転位置情報を検出する第２の検出手段と、前記モータ
の基準速度情報を生成する第１の生成手段と、前記前記
基準速度情報中の速度変化率を、前記クラッチの切断時
には第１のレートで緩和された第１の速度変化率に変換
し、前記クラッチの接続時には第２のレートで前記第１
の速度変化率よりもさらに緩和された第２の速度変化率
に変換する速度変化率緩和手段と、前記第１または前記
第２の速度変化率を有する前記基準速度情報に基づい
て、前記駆動軸の基準回転位置情報を生成する第２の生
成手段と、前記クラッチの接続時に、前記駆動軸の前記
実回転位置情報と前記基準回転位置情報とのずれに基づ
いて、前記第２の速度変化率を有する前記基準速度情報
を補正する補正手段と、前記クラッチの切断時には、前
記モータの実速度情報と前記第１の速度変化率を有する
前記基準速度情報とに基づいて前記モータを駆動制御
し、前記クラッチの接続時には、前記モータの実速度情
報と、前記補正手段にて補正された前記基準速度情報と
に基づいて前記モータを駆動制御するモータ駆動制御回
路と、を有することを特徴とする。

【００２０】本発明の他の態様に係るプレス機を用いれ
ば、上述した本発明の一態様に係るプレス機の同期駆動
制御方法を好適に実施することができる。

【００２１】このプレス機においても、第１，第２のレ
ートの各々は、加速変化率を緩和する比率が、減速変化
率を緩和する比率よりも高く設定できる。

【００２２】ここで、第１の生成手段は、基準速度情報
が速度変化を含む時に、速度変化率を緩和するように補
正する第１の補正ブロックを有することが好ましい。上
述の通り、モータを定格内で駆動させて、モータに過負
荷をかけないためである。

【００２３】また、第２の生成手段は、クラッチの接続
直後の所定期間内に、クラッチの接続特性に基づいて、
基準回転位置情報を補正する第２の補正ブロックを有す
ることが好ましい。

【００２４】クラッチ接続直後もスムーズに駆動制御す
るためである。

【００２５】また、第２の生成手段は、第１の生成手段
からの基準速度情報に基づいて、所定単位時間毎の駆動
軸の単位回転位置情報を生成する第１の生成ブロック
と、その単位回転位置情報を所定期間毎に積算して、基
準回転位置情報を生成する第２の生成ブロックと、を有
することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２７】（プレス機本体の構成）図１には、同期駆
動制御される第１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂ
と、その同期駆動制御を司る同期駆動制御用の周辺装置
２００が示されている。本実施の形態では、２台のプレ
ス機１００Ａ，１００Ｂが同期駆動制御される場合につ
いて説明するが、３台以上のプレス機の同期制御にも本
発明を適用できる。また、図１に示す周辺装置２００で
の同期制御はソフトウェアで実施されるが、ハードウェ
アで実施しても良い。

【００２８】また、第１のプレス機１００Ａと周辺装置
２００を１組のプレス機とすることもできる。この場
合、この１組のプレス機１００Ａ，２００がマスター機
として機能し、第２のプレス機１００Ｂはスレーブ機と
して機能し、同期制御がマスター／スレーブ方式で実現
される。

【００２９】図１に示す第１，第２のプレス機１００
Ａ，１００Ｂは、共に共通の構成を有する。この第１，
第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂの各々は、モータ例
えば直流モータ１０２と、その駆動力が伝達されるフラ
イホイール１０４とを有する。また、この第１，第２の
プレス機１００Ａ，１００Ｂの各々は、スライド１０６
を駆動する駆動軸であるクランク軸１０８をさらに有す
る。フライホイール１０４の回転力は、電磁弁１１０に
よってオン（接続）、オフ（切断）されるクラッチ１１
２を介してクランク軸１０８に伝達される。従って、モ
ータ１０２が回転駆動されても、クラッチ１１２がオン
されない限り、スライド１０６は昇降駆動されない。な
お、第１，第２の駆動源は直流モータに限らず、インバ
ータモータやサーボモータなど他の種類のモータであっ
てもよい。

【００３０】さらにこの第１，第２のプレス機１００
Ａ，１００Ｂの各々は、モータ１０２の実回転角度を検
出する第１のエンコーダ１２０と、クランク軸１０８の
実回転角度を検出する第２のエンコーダ１２２とを有す
る。第１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂの各々に
は、第１のエンコーダ１２０の出力を時間で微分して、
モータ１０２の実回転角速度を算出する微分器１２４が
設けられている。この微分器１２４からの出力である実
回転角速度は、速度フィードバック信号（ＳＰＤＦ／
Ｂ）として機能する。また、このフィードバック信号と
比較される速度基準信号（ＳＰＤ ＲＥＦ．）は、周辺
装置２００から供給される。

【００３１】第１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂ
には、速度フィードバック信号と速度基準信号とに基づ
いて、モータ１０２を電流駆動制御するモータ駆動制御
回路１３０が設けられている。

【００３２】このモータ駆動制御回路１３０は、速度フ
ィードバック信号と速度基準信号との差分をレギュレー
トする速度レギュレータ１３２と、速度レギュレータ１
３２の出力を電流値にレギュレートする電流レギュレー
タ１３４と、電流レギュレータ１３４の出力に所定のレ
ートを設定する電流レート設定部１３６と、そのレート
に基づいて、モータ１０２の駆動回路１４０に供給され
るゲートパルスを生成するゲートパルス発生器１３８と
を有する。

【００３３】（プレス機の動作モードについて）図１に
示すプレスシステムにて実施可能な動作モードとして、
図２及び図３に示す同期動作モードと、図４に示す単独
動作モードとがある。これら同期動作モード及び単独モ
ードは、図１に示す周辺装置２００内のソフトウェアに
より実施される。

【００３４】図２及び図３に示す同期動作モードでは、
モータ１０２の速度フィードバック制御に加えて、クラ
ンク軸１０８の回転位置フィードバック制御が実施され
るのに対して、図４に示す単独動作モードでは、モータ
１０２の速度フィードバック制御のみが実施される。

【００３５】図２に示すように、第１，第２のプレス機
１００Ａ，１００Ｂの各クランク軸１０８を同期して駆
動するために、同期ＳＰＭ（STROKE PER MINUTE）デー
タ設定部３００が設けられている。この同期ＳＰＭデー
タ設定部３００は、周辺装置２００でなく、例えば第１
のプレス機１００Ａに設けられている。この同期ＳＰＭ
データ設定部３００の出力に基づいて、各モータ１０２
の基準速度情報を生成する基準速度情報生成部２１０
が、第１，第２のプレス機１００Ａ，１１０Ｂに共通に
設けられている。さらに、この基準速度情報生成部２１
０の出力に基づいて、クランク軸１０８の基準回転位置
情報を生成する基準回転位置情報生成部２２０が、第
１，第２のプレス機１００Ａ，１１０Ｂに共通に設けら
れている。

【００３６】図２に示す同期動作モードでは、第１，第
２のプレス機１００Ａ，１００Ｂの各々の第２のエンコ
ーダ１２２からのクランク軸回転位置情報と、基準回転
位置情報生成部２２０からの基準回転位置情報との差分
（エラー）が、差分器２１４Ａ，２１４Ｂで求められ
る。この回転位置の差分は差分器２１６Ａ，２１６Ｂ、
に入力されて、基準速度情報生成部２１０からの基準速
度情報を補正する。このように、第１のプレス機１００
Ａ側で生じた回転位置の差によって補正された基準速度
情報は、ディジタル−アナログ変換器２３０を介して第
１のプレス機１００Ａに入力される。同様に、第２のプ
レス機１００Ｂ側で生じた回転位置の差によって補正さ
れた基準速度情報は、ディジタル−アナログ変換器２３
２を介して第２のプレス機１００Ｂに入力される。

【００３７】第１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂ
では、各々のプレス機に固有の補正値によって補正され
た基準速度情報と、各々のモータの実速度情報との差に
基づいて、各々のモータ駆動制御回路１３０が各々のモ
ータ１０２を駆動制御している。

【００３８】ここで、基準回転位置情報は第１，第２の
プレス機１００Ａ，１００Ｂのいずれの負荷変動の影響
も受けることがない。よって、この基準回転位置情報
を、第１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂに対する
理想的なバーチャルマスタ信号として用い、第１，第２
のプレス機１００Ａ，１００Ｂにて個々に独立してクラ
ンク軸１０８の位置制御を実施している。このため、第
１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂにて高応答、高
精度の同期制御を実施することができる。

【００３９】このような同期制御は、図３に示すよう
に、プレス機１００Ａに対して専用の基準速度情報生成
部２１０Ａ及び基準回転位置情報生成部２２０Ａを設
け、プレス機１００Ｂに対して専用の基準速度情報生成
部２１０Ｂ及び基準回転位置情報生成部２２０Ｂを設け
ることでも同様に実施できる。

【００４０】図３に示す構成を有する周辺装置２００を
用いれば、図４に示すように第１，第２のプレス機１０
０Ａ，１００Ｂを同期させずにそれぞれ独立して駆動す
ることも可能となる。

【００４１】この単独動作モードを実施する際には、ソ
フトウェア上で回転位置情報に従った制御は実施されな
くなる。すなわち、図４に示すように、第１のプレス機
１００Ａのモータ１０２の速度制御は、第１のＳＰＭデ
ータ設定部３０２からのデータに基づいて基準速度情報
生成部２１０Ａにて生成された基準速度情報をディジタ
ル−アナログ変換器２３０にてアナログ変換している。
このアナログ変換された基準速度情報と、第１のエンコ
ーダ１２０、微分回路１２４を経て得られる速度フィー
ドバック信号とに基づいて、モータ１０２の駆動制御が
実施される。第２のプレス機１００Ｂでの速度制御も、
第２のＳＰＭデータ設定部３０４、基準速度情報生成部
２１０Ｂ、ディジタル−アナログ変換器２３２を用い
て、第１のプレス機１００Ａと同様にして実施される。

【００４２】（周辺装置の具体的構成）図５は、図３に
示す同期動作モードと、図４に示す単独動作モードとを
実施制御する周辺装置２００のより具体的な構成を示し
ている。なお、図５において図３及び図４に示した部材
については、図３及び図４と同一の符号を用いて、その
詳細な説明を省略する。

【００４３】図５では、周辺装置２００の構成として、
第１のプレス機１００Ａのためのブロックのみを示し、
これらと同一の構成を有する第２のプレス機１００Ｂの
ためのブロックは省略されている。

【００４４】第１のプレス機１００Ａのための構成とし
て、基準速度情報生成部２１０Ａと基準回転位置情報生
成部２２０Ａの詳細が図５に示されている。

【００４５】基準速度情報生成部２１０Ａは、同期動作
モード（ＤＵＡＬ）の時には同期用ＳＰＭデータ設定部
３００からの信号を用い、単独動作モード（ＳＩＮＧＬ
Ｅ）の時には第１のＳＰＭデータ設定部３０２からの信
号を用いるように構成されている。これらのモードに従
った信号は、モータ１０２が駆動されている間に亘って
供給される。

【００４６】これらのモードに従った信号は、Ｓ−フォ
ーム設定部２１２Ａに入力される。例えば第１のプレス
機１００Ａの運転中にＳＰＭを変更するような場合に、
プレス機１００Ａは、フライホイール・駆動軸・スライ
ド等の大きな慣性負荷であるため、基準速度情報がステ
ップ的に変化した時、実速度は基準速度情報のステップ
変化と同様に、モータは追従変化出来ない。また、基準
速度情報のステップ的変化をそのまま速度レギュレータ
にあたえると、モータ過負荷の原因となり、また、機械
駆動機構部にも機械的ストレスを与え好ましくない。

【００４７】そこで、Ｓ−フォーム設定部２１２Ａは、
基準速度情報が急激な速度変化（加速及び減速を含む）
を含む場合には、その速度変化率を緩和させ、モータの
定格内で過負荷を発生させることなく効率良く運転し、
スムーズな加速及び減速が出来るように補正している。

【００４８】Ｓ−フォーム設定部２１２Ａでの補正の一
例として、例えば第１のプレス機１００Ａでのモータ定
格出力と機械的負荷条件（負荷トルク及び慣性）により
決定される加減速特性を考慮した一次関数とコーナー部
の補正曲線関数を利用している。図６（Ａ）のような加
速もしくは図７（Ａ）のような減速を含む信号は、一次
関数により処理されて、その速度変化率が緩和される。

【００４９】図６（Ｂ）は、クラッチ接続時に図６
（Ａ）の信号の加速時の速度変化率を緩和させた後の信
号を示し、図６（Ｃ）は、クラッチ切断時に図６（Ａ）
の信号の速度変化率を緩和させた後の信号を示してい
る。図６（Ｂ）（Ｃ）の比較から分かるように、図６
（Ｂ）に示すクラッチ接続時の速度変化率の方が、図６
（Ｃ）に示すクラッチ切断時の速度変化率よりも、図６
（Ａ）の信号の速度変化率をより緩和させている。

【００５０】この理由は下記の通りである。まず、クラ
ッチ切断時には、モータ１０２のトルク・パワーをフラ
イホイール１０４の加速または減速のためにフル活用す
るために、加速／減速時間を短縮している。これによ
り、クラッチ切断状態での段取り時間、待ち時間を短縮
できる。一方クラッチ接続状態にあっては、フライホイ
ール１０４のエネルギー放出によって実施されるプレス
加工の度に、フライホイール１０４のエネルギーが放出
され、それをモータ１０２のトルク・パワーによって回
復しなければならない。従って、クラッチ接続時には、
クラッチ切断時のようにモータ１０２の一部のトルク・
パワーが奪われるため、クラッチ切断時よりも加速／減
速時間を長く設定している。こうすることで、プレス加
工毎のフライホイールエネルギー放出後の回復動作と、
同期制御精度とを共に維持しながら、クラッチ接続状態
での運転速度の変更が可能となる。これにより、従来は
速度を変更した際にフライホイール１０４の加減速が終
わって一定速度になるまでクラッチオフの状態を維持し
なければならなかったが、本実施形態ではそのような必
要はなく、運転操作の自由度が拡大する。

【００５１】このことは、図７（Ｂ）（Ｃ）に示すよう
に、減速時の速度変化率を緩和する場合も同様である。
すなわち、図７（Ｂ）に示すクラッチ接続時の速度変化
率の方が、図７（Ｃ）に示すクラッチ切断時の速度変化
率よりも、図７（Ａ）の信号の速度変化率をより緩和さ
せている。

【００５２】さらに、図６（Ｂ）と図７（Ｂ）との比
較、及び図６（Ｃ）と図７（Ｃ）との比較から分かるよ
うに、加速時の速度変化率の方が減速時の速度変化率よ
りもさらに緩和されている。これは、減速時にはモータ
に作用する負荷を、ブレーキとして期待できるから、減
速時には加速時ほど速度変化率を緩和させる必要がない
からである。

【００５３】このように制御することで、クラッチ１１
２を切断した断取り時等では、フライホイール１０４の
加減速時間の短縮させながら、クラッチ１１２を接続し
た同期運転時ではモータ１０２の加減速トルクを少なく
抑えることができる。よって、加減速中でも高応答、高
精度の同期制御を実現できる。

【００５４】なお、このようなＳ−フォーム設定部２１
２Ａを、図２に示す基準速度情報生成部２１０に組み込
むことも可能である。このとき、図２に示す基準速度情
報生成部２１０は複数台のプレス機１００Ａ，１００Ｂ
に対して１台しかないので、いずれか加減速特性の長い
プレス機の加減速特性を考慮してＳ−フォームを設定す
ればよい。

【００５５】次に、図５に示す基準回転位置情報生成部
２２０Ａでは、Ｓフォーム設定部２１２Ａからの速度情
報が、Δθ生成部２２２Ａに入力される。このΔθ生成
部２２２Ａでは、Ｓフォーム設定部２１２Ａからの速度
情報を、機械駆動機構部とモータ間の減速比率によって
換算し、この周辺装置２００でのデータ処理の１サイク
ル時間（単位時間）当たりの駆動軸の回転位置推移量を
演算することで、その単位時間当たりに進行する角度推
移情報Δθを得る。

【００５６】この角度推移情報Δθは、マスター位相生
成部２２４Ａに入力される。マスター位相生成部２２４
Ａは、角度推移情報Δθを単位時間毎に積算し、駆動軸
１０８の１回転相当毎（実回転位置情報最大値と同じ）
にリセットすることで、図７に示す模式的に示す時間−
角度の基準回転位置情報を得る。

【００５７】本実施の形態では、この基準回転位置情報
に対して所定の位相差を設定できる構成を設けている。
すなわち、周辺装置２００には位相差設定部２５０Ａと
レート設定部２５２Ａとが設けられている。

【００５８】ここで、基準回転位置情報にて定義される
仮想のクランク軸１０８の位相を０と定義すると、位相
差設定部２５０Ａでは例えば−９０°〜＋９０°の位相
差を設定することが可能である。レート設定部２５２Ａ
では、位相差設定部２５０Ａにて設定された位相差を、
時間をかけて緩やかに変更させるためのレートを設定し
ている。このように、位相差を緩やかに変更させている
ため、プレス稼働中でもモータに過大な負荷増大を与え
ることなく位相差を変更することが可能である。

【００５９】位相差設定部２５０Ａにて位相差が設定さ
れた場合には、マスター生成部２２４の出力段で、基準
回転位置情報はレート設定部２５２Ａからの位相レート
に従って位相シフトされる。例えば、図８に示す基準回
転位置情報は、図９に示すように位相シフトされる。

【００６０】この基準回転位置情報は、クラッチオン／
オフレート設定部２２６Ａに入力される。このクラッチ
オン／オフレート設定部２２６Ａは、クラッチのオン／
オフ時にのみ、第１のプレス機１００Ａのクラッチ１１
２での実際のクラッチ接続／切断特性に合わせて、基準
回転位置情報を補正している。図１０は、図８に示す基
準回転位置情報をクラッチオン時のクラッチ接続特性に
従って補正した状況を模式的に示している。図９によれ
ば、クラッチオンの直後は回転位置変化はなだらかとな
っている。

【００６１】なお、このようなクラッチオン／オフレー
ト設定部２２６Ａを、図２に示す基準回転位置情報生成
部２２０に組み込むことも可能である。このとき、図２
に示す基準回転位置情報生成部２２０は複数台のプレス
機１００Ａ，１００Ｂに対して１台しかないので、いず
れかマスターとなるプレス機のクラッチ接続特性を考慮
してレートを設定すればよい。

【００６２】このクラッチオン／オフレート設定部２２
６Ａの出力に対して、第１のプレス機１００Ａの第２の
エンコーダ１２２の出力（クランク軸１０８の実回転位
置情報）がどれほどずれているかが差分器２１４Ａにて
検出された後に、その差分情報が位相レギュレータ２２
８Ａに入力される。

【００６３】位相レギュレータ２２８Ａは、第１のプレ
ス機１００Ａでのイナーシャや電気的特性等を考慮した
補正量、ゲイン量で上記差分情報をレギュレートするも
のである。レギュレートされた差分情報に基づいて、差
分器２１６Ａにて基準速度情報が補正され、ディジタル
−アナログ変換器２３０を介して第１のプレス機１００
Ａに対する速度速度情報（ＳＰＤ ＲＥＦ．）として供
給される。

【００６４】このように、本実施の形態によれば、いず
れのプレス機の負荷変動の影響を受けない基準回転位置
情報を生成し、それを必要に応じて位相シフトさせ、そ
の位相シフトされた基準回転位置情報と実回転位置情報
との差分に基づいて、モータ１０２を駆動制御してい
る。このため、例えば第１のプレス機１００Ａは位相シ
フト量０のままで運転し、第２のプレス機１００Ｂに位
相シフト量を設定すれば、両プレス機１００Ａ，１００
Ｂが所定の位相差をもって同期運転される。なお、第
１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂにてそれぞれ異
なる位相シフト量を設定すれば、両プレス機１００Ａ，
１００Ｂが所定の位相差をもって同期運転される。

【００６５】また、図５に示す周辺装置２００による同
期駆動制御によれば、クラッチ接続特性に応じた補正ま
たは急加減速を緩和する補正を行っているので、クラッ
チオン直後の同期制御運転開始時から運転中の速度変更
加減速に至るまで、第１，第２のプレス機１００Ａ，１
００Ｂに生ずる位置制御量のずれを最小にすることがで
きる。従って、各モータ１０２に過負荷が生じたり、過
渡的に制御量が増大することなく、スムースな位置制御
の開始／終了を実現することができる。

【００６６】また、本実施の形態のプレスシステムを用
いれば、比較的小型の複数台のプレス機と１台の周辺装
置２００を配置するだけで、多工程数の大型プレス機と
同等の機能を発揮することが出来る。よって、設備投資
費用を削減できるほか、複数台の小型プレス機を同期ま
たは非同期にて全体運転／一部運転することができ、生
産形態のフレキシビリティが確保される。

【００６７】（クラッチオン／オフタイミング制御につ
いて）第１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂの同期
駆動をするためには、第１，第２のプレス機１００Ａ，
１００Ｂのクラッチオンタイミングが重要な課題とな
る。なぜなら、第１，第２のプレス機１００Ａ，１００
Ｂでは、各クランク軸１０８が必ずしも位相差０の状態
で停止しているとは限らないからである。

【００６８】クラッチ接続の指示コマンドは、図５に示
す操作部３１０上のボタンを操作することで、クラッチ
オン／オフタイミングコントローラ３２０に入力され
る。このクラッチオン／オフタイミングコントローラ３
２０には、第１，第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂの
各第２のエンコーダ１２２の出力θ１，θ２（クランク
軸１０８の実回転位置情報）が記憶されるθ１メモリ３
２２，θ２メモリ３２４が接続されている。これらのメ
モリ３２２，３２４からのデータθ１，θ２は、第１，
第２のプレス機１００Ａ，１００Ｂのクラッチ１１２が
オフの時に、クラッチオン／オフタイミングコントロー
ラ３２０に取り込まれる。

【００６９】さらに、本実施の形態では、位相差設定部
２５０Ａにて設定された位相差が、レート設定部２５２
Ａを介してクラッチオン／オフタイミングコントローラ
３２０に取り込まれる。

【００７０】ここで、操作部３１０上の操作ボタンが操
作されクラッチ接続コマンドがコントローラ３２０に入
力されると、角度θ１，θ２の比較結果と、角度θ１，
θ２間に設定された位相差とに基づいて、コントローラ
３２０がクラッチオン動作を制御する。例えば、角度θ
を基準値とし、位相差をαとしたとき、θ１−θ２＞θ
＋αのときには、第２のプレス機１００Ｂのクラッチ１
１２が先に接続され、その後に第１のプレス機１００Ａ
のクラッチ１１２が接続される。θ１−θ２＜−θ＋α
のときには、第１のプレス機１００Ａのクラッチ１１２
が先に接続され、その後に第２のプレス機１００Ｂのク
ラッチ１１２が接続される。もし、｜θ１−（θ２−
α）｜≦θであれば、第１，第２のプレス機１００Ａ，
１００Ｂの各クラッチ１１２が同時に接続される。

【００７１】第１のプレス機１００Ａのクラッチ１１２
を接続するには、コントローラ３２０からの指令により
図５中のクラッチオンリレー２４０Ａがオンされる。こ
れにより、図１の電磁弁１１０が作動してクラッチ１１
２が接続される。図５では省略されているが、第２のプ
レス機１００Ｂのクラッチ１１２を接続するためのクラ
ッチオンリレーが周辺装置２００内に配置されている。

【００７２】ここで、例えば第１のプレス機１００Ａの
クラッチ１１２を先に接続した場合、第２のプレス機１
００Ｂのクラッチ１１２をどのタイミングで接続するか
について、図１１を参照して説明する。図１１におい
て、先行してクラッチ接続された第１のプレス機１００
Ａのクランク軸１０８の実角速度Δθを示し、一定角速
度で推移してきた場合とする。また、プレス機のクラッ
チ接続時の速度立ち上がり特性を説明簡略化のために一
次関数を用いる。実際には、実機プレスのクラッチ接続
時の速度立ち上がり特性の関数、もしくは、近似関数を
用いて基準回転位置情報を補正している。

【００７３】ここで、第１のプレス機１００Ａのクラン
ク軸１０８が、時刻ｔ０での回転角の初期位置をθ０１
としたとき、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間にクランク
軸１０８が推移する角度θ１は、 θ１＝Δθ（ｔ２−ｔ０）＋θ０１…（１） となる。この式（１）で示される推移角度は、図１１に
てハッチングされた四角領域の面積に相当する。

【００７４】一方、第２のプレス機１００Ｂでは、クラ
ンク軸１０８がその回転角度の初期位置θ０２にあると
きの時刻ｔ０にてクラッチオンの指令が出され、時刻ｔ
１にてクラッチ１１２が接続され、時刻ｔ２までクラン
ク軸１０８が推移する角度θ２は、 θ２＝Δθ（ｔ２−ｔ１）・１／２＋θ０２…（２） となる。この式（２）で示される推移角度は、図１１に
てクロスハッチングされた三角領域の面積に相当する。

【００７５】時刻ｔ２にて第１，第２のプレス機１００
Ａ，１００Ｂの各クランク軸１０８の同期がとれるため
には、θ１＝θ２が成立する。よって、式（１）＝式
（２）から、 Δθ（ｔ２−ｔ０）＋θ０１＝Δθ（ｔ２−ｔ１）・１／２＋θ０２…（３）

【００７６】式（３）を変形して、第２のプレス機１０
０Ｂにてクラッチオン制御を開始する時の第１のプレス
機１００Ａのクランク軸１０８の角度θ０１は、 θ０１＝−Δθ（２ｔ０＋ｔ１＋ｔ２）／２＋θ０２…（４） となる。

【００７７】ここで、ｔ０＝０、θ０２＝０とすると、 θ０１＝−Δθ（ｔ１＋ｔ２）／２…（５） となる。この式（５）で示される角度は、図１２にてハ
ッチングされた２つの三角領域の和である台形領域の面
積に相当する。

【００７８】この式（５）の意味するところは、第２の
プレス機１００Ｂのクランク軸１０８の停止角度に対し
て、第１のプレス機１００Ｂのクランク軸１０８が、式
（５）で示されるθ０１の角度の絶対値の角度だけ手前
の角度に到達した時に、第２のプレス機１００Ｂにてク
ラッチオン制御を開始すれば、時刻ｔ２にて第１，第２
のプレス機１００Ａ，１００Ｂの同期がとれることであ
る。

【００７９】このように、後にクラッチ接続されるプレ
ス機の実際のクラッチ接続特性を考慮して、位相差０で
の同期制御開始が可能となる。

【００８０】また、クラッチオフ時にも、各プレス機１
００Ａ，１００Ｂでのクラッチ切断特性等を考慮して、
各プレス機のクラッチオフタイミングを制御しても良
い。

【００８１】以上の説明は、位相差が０の場合のクラッ
チオン、オフタイミングについてであるが、位相差が存
在する場合には、さらにその位相差分だけクラッチオ
ン、オフタイミングを進めるか送らせればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るプレスシステムの概
略説明図である。

【図２】図１に示すシステムにて各プレス機を同期動作
させた時の周辺装置の一例を示す機能ブロック図であ
る。

【図３】図１に示すシステムにて各プレス機を同期動作
させた時の周辺装置の他の例を示す機能ブロック図であ
る。

【図４】図１に示すシステムにて各プレス機を非同期動
作させた時の周辺装置の機能ブロック図である。

【図５】図３に示す同期動作及び図４に示す非同期動作
を実施できる周辺装置の機能ブロック図である。

【図６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、加速時の速度変化を有
する基準速度情報と、その速度変化が緩和された基準速
度情報とを示す特性図である。

【図７】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、減速時の速度変化を有
する基準速度情報と、その速度変化が緩和された基準速
度情報とを示す特性図である。

【図８】図５のマスター位相生成器にて生成される基準
回転位置情報を示す特性図である。

【図９】図８に示す基準回転位置情報を位相シフトした
状態を示す特性図である。

【図１０】図８に示す基準回転位置情報がクラッチ接続
時に補正された補正後の基準回転位置情報を示す特性図
である。

【図１１】クラッチオンタイミングを説明するための特
性図である。

【図１２】クラッチオン制御の開始角度を説明するため
の特性図である。

【符号の説明】

１００Ａ 第１のプレス機 １００Ｂ 第２のプレス機 １０２ モータ １０４ フライホイール １０６ スライド １０８ クランク軸（駆動軸） １１０ 電磁弁 １１２ クラッチ １２０，１２４ 第１のエンコーダ，微分器（第１の検
出手段） １２２ 第２のエンコーダ（第２の検出手段） １３０ モータ駆動制御回路 １３２ 速度レギュレータ １３４ 電流レギュレータ １３６ 電流レート設定部 １３８ ゲートパルス発生器 １４０ 駆動回路 ２００ 周辺装置 ２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ 基準速度情報生成部（第
１の生成手段） ２１２Ａ Ｓ−フォーム生成部（速度変化率緩和手段） ２１４Ａ，２１４Ｂ，２１６Ａ，２１６Ｂ 差分器（補
正手段） ２２２Ａ Δθ生成部（第１の生成ブロック） ２２４Ａ マスター位相生成部（第２の生成ブロック） ２２６Ａ クラッチオン／オフレート設定部（補正ブロ
ック） ２２８Ａ 位相レギュレータ ２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ 基準回転位置情報生成部
（第２の生成手段） ２３０，２３２ ディジタル−アナログ変換器 ２４０Ａ クラッチオンスイッチ ２５０Ａ 位相差設定部（位相差設定手段） ２５２Ａ レート設定部 ３００ 同期用ＳＰＭデータ設定部 ３０２ 第１のＳＰＭデータ設定部 ３０４ 第２のＳＰＭデータ設定部 ３１０ 操作部 ３２０ クラッチオン／オフタイミングコントローラ ３２２，３２４ メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E089 EA01 EA04 EB01 EB02 EB05 EC05 ED02 EE01 FA03 FB05 FC01 4E090 AA01 AB01 BA02 BB01 BB03 CC01 EA01 EB01 GA02 GA06 HA01 5H550 AA18 DD01 DD06 FF02 FF04 GG03 JJ23 JJ25 LL07 LL36 MM01 PP01 5H572 AA20 BB06 DD01 DD07 EE01 FF01 FF03 GG02 GG04 HC07 JJ23 JJ25 LL07 LL22 LL33 MM01 PP01

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと、前記モータにより駆動される
   フライホイールの回転力がクラッチを介して伝達される
   駆動軸と、前記駆動軸により駆動されるスライドとをそ
   れぞれ有する複数台のプレス機を、各々の前記駆動軸の
   回転位置が同期するように駆動制御するプレス機の同期
   駆動制御方法において、 前記複数台のプレス機の各々に対して、各々の前記モー
   タに基準速度情報を設定する第１工程と、 前記複数台のプレス機の各々の前記クラッチを断続する
   第２工程と、 前記複数台のプレス機の各々にて、設定された前記前記
   基準速度情報中の速度変化率を、前記クラッチの切断時
   には第１のレートで緩和された第１の速度変化率に変換
   し、前記クラッチの接続時には前記第１の速度変化率よ
   りもさらに緩和された第２の速度変化率に変換する第３
   工程と、 前記複数台のプレス機の各々にて、前記第１または前記
   第２の速度変化率を有する前記基準速度情報に基づいて
   基準回転位置情報を生成する第４工程と、 前記複数台のプレス機の各々にて、前記クラッチの切断
   時に前記モータを駆動制御する第５工程と、 前記複数台のプレス機の各々にて、前記クラッチの接続
   時に前記モータを駆動制御する第６工程と、 を有し、 前記複数台のプレス機の各々にて実施される前記第５工
   程は、 前記モータの実速度情報を検出する工程と、 前記実速度情報と前記第１の速度変化率を有する前記基
   準速度情報とに基づいて、前記モータを駆動制御する工
   程と、 を有し、 前記複数台のプレス機の各々にて実施される前記第６工
   程は、 前記モータの実速度情報を検出する工程と、 前記駆動軸の実回転位置情報を検出する工程と、 前記駆動軸の実回転位置情報と前記基準回転位置情報と
   を比較する工程と、 その比較結果に基づいて、前記第２の速度変化率を有す
   る前記基準速度情報を各々の前記プレス機固有の基準速
   度情報に補正する工程と、 前記固有の基準速度情報と前記実速度情報とに基づい
   て、前記モータを駆動制御する工程と、 を有することを特徴とするプレス機の同期駆動制御方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記基準速度情報中の速度変化率は、加速変化率と減速
   変化率とを含み、 前記第１，第２のレートの各々は、前記加速変化率を緩
   和する比率が、前記減速変化率を緩和する比率よりも高
   く設定されていることを特徴とするプレス機の同期駆動
   制御方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記基準速度情報は、前記複数台のプレス機の各々の前
   記モータに対して共通であることを特徴とするプレス機
   の同期駆動制御方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、 前記第６工程は、前記複数台のプレス機の各々の前記ク
   ラッチの接続直後の所定期間内に、１台の前記プレス機
   の前記クラッチの接続特性に基づいて、前記基準回転位
   置情報を補正する工程を含むことを特徴とするプレス機
   の同期駆動制御方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、 前記第６工程は、前記複数台のプレス機の各々の前記ク
   ラッチの接続直後の所定期間内に、前記複数台のプレス
   機の各々にて固有の前記クラッチの接続特性に基づい
   て、前記基準回転位置情報を補正する工程を含むことを
   特徴とするプレス機の同期駆動制御方法。
6. 【請求項６】 モータと、 前記モータにより駆動されるフライホイールの回転力の
   伝達を断続するクラッチと、 前記クラッチを介して伝達された動力によりスライドを
   駆動する駆動軸と、 前記モータの実速度情報を検出する第１の検出手段と、 前記駆動軸の実回転位置情報を検出する第２の検出手段
   と、 前記モータの基準速度情報を生成する第１の生成手段
   と、 前記前記基準速度情報中の速度変化率を、前記クラッチ
   の切断時には第１のレートで緩和された第１の速度変化
   率に変換し、前記クラッチの接続時には前記第１の速度
   変化率よりもさらに緩和された第２の速度変化率に変換
   する速度変化率緩和手段と、 前記第１または前記第２の速度変化率を有する前記基準
   速度情報に基づいて、前記駆動軸の基準回転位置情報を
   生成する第２の生成手段と、 前記クラッチの接続時に、前記駆動軸の前記実回転位置
   情報と前記基準回転位置情報とのずれに基づいて、前記
   第２の速度変化率を有する前記基準速度情報を補正する
   補正手段と、 前記クラッチの切断時には、前記モータの実速度情報と
   前記第１の速度変化率を有する前記基準速度情報とに基
   づいて前記モータを駆動制御し、前記クラッチの接続時
   には、前記モータの実速度情報と、前記補正手段にて補
   正された前記基準速度情報とに基づいて前記モータを駆
   動制御するモータ駆動制御回路と、を有することを特徴
   とするプレス機。
7. 【請求項７】 請求項６において、 前記基準速度情報中の速度変化率は、加速変化率と減速
   変化率とを含み、 前記第１，第２のレートの各々は、前記加速変化率を緩
   和する比率が、前記減速変化率を緩和する比率よりも高
   く設定されていることを特徴とするプレス機。
8. 【請求項８】 請求項６または７において、 前記第１の生成手段は、前記クラッチの接続直後の所定
   期間内に、前記クラッチの接続特性に基づいて、前記基
   準速度情報を補正する補正ブロックを有することを特徴
   とするプレス機。
9. 【請求項９】 請求項６乃至８のいずれかにおいて、 前記第２の生成手段は、前記第１の生成手段からの前記
   基準速度情報に基づいて、所定単位時間毎の前記駆動軸
   の単位回転位置情報を生成する第１の生成ブロックと、 前記単位回転位置情報を前記所定期間毎に累積して、前
   記基準回転位置情報を生成する第２の生成ブロックと、 を有することを特徴とするプレス機。