JP2006224126A - プレス制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 任意の制御パターン、すなわち加工速度が変化し、かつ停止するときであっても、正しい位置で迅速に加工できるプレス制御装置を提供する。
【解決手段】 プレス制御装置の設定速度発生器３０は、回転状体２４の加工区間Ｓ₁における加工速度の基礎および非加工区間Ｓ₁₀における非加工速度の基礎となる設定速度Ｖ_Lを発生する。軌跡速度指令手段３２は、設定速度Ｖ_Lを入力し、軌跡速度指令Ｖ（x^*）を出力する。加減算器３７は、設定速度Ｖ_L、軌跡速度指令Ｖ（x^*）および実接線速度Ｖ_ωを入力し、軌跡速度偏差ΔＶを出力する。第１の積分器３８は、軌跡速度偏差ΔＶを入力し、位置偏差ΔＰ₁を出力する。第１の位置制御器３９は、第１の位置偏差ΔＰ₁を入力し、基本角速度指令ω₀ ^*を出力する。第１の減算器４１は、基本角速度指令ω₀ ^*および実角速度ωを入力し、角速度偏差Δωを出力する。速度制御器４２は、角速度偏差Δωを入力し、基本トルク指令τ₀ ^*を制御対象４８に加える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動機によって偏心軸を回転駆動し、この偏心軸に連結されたリンク機構を介してスライドを駆動するプレス装置に対する制御装置に関し、特に、プレス金型に応じたスライド時間に対する位置および速度を任意に制御できるプレス制御装置に関する。

従来のプレス制御装置として、特許文献１に記載の装置が知られている。図１４は、従来のプレス機械の概念図を示す図である。プレス機械（本発明を適用したプレス装置に相当する）は、スライド２を電気サーボモータ５で駆動する。また、電気サーボモータ５を加工種に応じて任意に設計された制御パターンで駆動する。スライド２は、ボールねじ３および減速機４を介して電気サーボモータ５に接続され、電気サーボモータ５の回転駆動により適宜減速してボールねじ３を回転させることにより、スライド２を昇降動作させるようになっている。電気サーボモータ５は、サーボアンプ６を介してコントローラ７（本発明のプレス制御装置に相当する）に接続されている。このように構成されたプレス機械は、コントローラ７に設定された制御パターンにより電気サーボモータ５を駆動し、ボルスタ８に備えた下金型（図示せず）とスライド２の下端に備えた上金型（図示せず）により所定のプレス加工を行うことができる。

図１５は、従来のプレス装置におけるコントローラの制御ブロック図である。コントローラ７は、任意の制御パターンを入力可能な制御パターン入力部９と、加工種、材質、上昇端、下降端、中間位置、速度、加工回数、サイクルタイム、ヒットレート、休止時間、加工距離などの加工条件を入力する加工条件入力部１０と、適宜細分化された加工種毎に予め制御パターンを記憶する基準パターン記憶部１１と、金型データや材料データなどの予備データを記憶する予備データ記憶部１２と、入力された加工条件に基づいて適宜予備データを参照して基準パターンより制御パターンを自動生成する制御パターン自動生成部１３と、制御パターン入力部９に入力された制御パターン又は制御パターン自動生成部１３で自動生成された制御パターンに基づいて、サーボモータや他のアクチュエータＡをアクチュエータ制御部１４を介して駆動する制御パターン実行部１５とを備えて構成されている。

図１６は、従来のプレス装置におけるコントローラに適応される制御パターンを示す図である。図１６（ａ）は、連続のパンチ加工に関するもので、上死点Ｚ₀および下死点Ｚ_zに対し、その途中に上昇端Ｚ₁および下降端Ｚ₂が規定され、上死点Ｚ₀より下降されたスライド３を下降端Ｚ₂と上昇端Ｚ₁との間でストローク動作させた後、最後に上死点Ｚ₀へ戻らせるようにしたものである。Ｖ₁、Ｖ₂、ｎは、それぞれ下降速度、上昇速度、繰り返し数（製品数）を示す。

図１６（ｂ）は、より精密なパンチ加工を行うための制御パターンであり、下降端Ｚ₂、上昇端Ｚ₁および速度Ｖ₁，Ｖ₃の他に中間点Ｚ₃を定め、この中間点Ｚ₃より下降端Ｚ₂までは別の速度Ｖ₂を定めたものである。また、上昇端Ｚ₁では材料供給が行われるまでの間の少しの休止期間Ｔ₁が設けられている。制御パターンは、任意の時間、位置、速度などの条件設定によりこの他適宜設計することができる。制御パターンを任意に設定できるようにするため、入力部は、制御パターン入力部９および加工条件入力部１０に機能的に分けて構成されている。すなわち、制御パターン入力部９は、適宜設計された制御パターンを受け入れて、これを制御パターン実行部１５に転写する。

一方、制御パターン自動生成部１３は、入力された加工条件、すなわち、どの金型でどの材料にどのような加工をするかという条件を予め定めた複数の基準パターンに適合させ、これに予備データ記憶部１２に記憶された金型データなどを適用し、各種パラメータを設定し、図１６に示したような制御パターンを生成し、これを制御パターン実行部１５に出力する。以上により、制御パターン実行部１５には制御パターンが設定される。制御パターンの設定後は、スタートボタンのオンによりアクチュエータ制御部１４から各アクチュエータへ所定のタイミングで所定量の制御信号が出力され、順次供給されるワークＷに順次加工が為されるというように、効率の良い設計通りの加工が為されてゆく。

特開平２−２２４８９８号公報

しかしながら、前述の特許文献には、制御パターンを作る手法が記載されており、電動機の駆動制御については的確な言及がない。このため、任意の制御パターンに対し、速度および位置が安定かつ正確に制御されないという問題が生じる虞がある。そこで、本発明の目的は、任意の制御パターン、すなわち加工速度が変化し、かつ停止するときであっても、正しい位置で迅速に加工できるプレス制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、被加工物を加工するプレス装置のスライドを、機械的変換機構を介して回転運動を直線運動へ変換する回転状体によって動作させるように、回転状体に連動する電動機の位置および速度を制御するプレス制御装置において、前記回転状体の非加工区間における非加工速度の基礎となる設定速度を発生する設定速度発生器と、前記設定速度を入力し、該設定速度および非加工区間における速度パターンによって軌跡位置を演算し、軌跡速度指令値を出力する軌跡速度指令手段と、加工速度が一定の場合は前記設定速度を、加工速度が可変の場合は加工開始から加工終了までの距離に基づいて生成した速度を、加工区間における加工速度設定値として出力する手段と、前記加工速度設定値および軌跡速度指令値を入力し、該加工速度設定値に基づいて加工速度を制御し、軌跡速度指令値に基づいて非加工速度を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、回転状体の加工区間における加工速度および非加工区間における非加工速度の基礎となる設定速度を発生する設定速度発生器と、設定速度を入力し、設定速度、設定速度の最大値および非加工区間における速度パターンによって演算される軌跡位置に基づいて、軌跡速度指令値を出力する軌跡速度指令手段と、軌跡速度指令値、設定速度、および電動機の実角速度から換算した実接線速度を入力し、軌跡速度指令値と設定速度を加算し、得られる速度から実接線速度を減算し、得られる軌跡速度偏差を出力する加減算器と、軌跡速度偏差を入力し、軌跡速度偏差を時間積分し、得られる第１の位置偏差を出力する第１の積分器と、第１の位置偏差を入力し、第１の位置偏差に第１の位置ゲイン定数を乗算し、得られる基本角速度指令値を角速度指令値として出力する第１の位置制御器と、角速度指令値および実角速度を入力し、角速度指令値から実角速度を減算し、得られる角速度偏差を出力する第１の減算器と、角速度偏差を入力し、角速度偏差に速度ゲイン定数を乗算し、得られる基本トルク指令値を出力する速度制御器とを備え、加工区間において、加工速度が設定速度に基づく速度に同調するように制御し、かつ、非加工区間において、非加工速度が軌跡速度指令値に基づくように軌跡制御することを特徴とする。

さらに、好適には、軌跡速度指令手段は、設定速度を設定速度の最大値で除算し、得られる正規化設定速度を出力する第１の正規化演算器と、正規化設定速度を入力し、正規化設定速度をサイクル時間で除算し、得られるサイクル時間当たりの正規化設定速度を出力する第２の正規化演算器と、サイクル時間当たりの正規化設定速度を入力し、サイクル時間当たりの正規化設定速度を時間積分し、得られる加減速判定基準値を出力する第２の積分器と、加減速判定基準値を入力し、加減速判定基準値を実効サイクル時間で除算し、得られる位相パターンを出力する位相パターン演算器と、位相パターンを入力し、回転状体のプレス一周長から設定長（設定速度をストローク数で除算して得られる値）を減算し、得られる値に位相パターンを乗算し、得られる軌跡位置指令値を出力する位置発生器と、軌跡位置指令値を入力し、軌跡位置指令値を時間微分し、得られる軌跡速度指令値を出力する微分器と、を備えることを特徴とする。

さらに、好適には、軌跡速度指令値および設定速度を入力し、軌跡速度指令値を時間微分し、得られる加速度に制御対象モデルの慣性モーメントを乗算し、得られる値に第１の加速度フィードフォワード係数を乗算し、得られる値を速度ゲイン定数で除算し、その結果として得られる値に第１の１次遅れ要素を持たせた第１の加速度フィードフォワード量を算出し、軌跡速度指令値に第１の速度フィードフォワード係数を乗算し、その結果として得られる値に第１の１次遅れ要素を持たせた第１の速度フィードフォワード量を算出し、設定速度を時間微分し、得られる加速度に制御対象モデルの慣性モーメントを乗算し、得られる値に第２の加速度フィードフォワード係数を乗算し、得られる値を速度ゲイン定数で除算し、その結果として得られる値に第２の１次遅れ要素を持たせた第２の加速度フィードフォワード量を算出し、設定速度に第２の速度フィードフォワード係数を乗算し、得られる値に第２の１次遅れ要素を持たせた第２の速度フィードフォワード量を算出し、第１の加速度フィードフォワード量、第１の速度フィードフォワード量、第２の加速度フィードフォワード量および第２の速度フィードフォワード量を加算し、得られる加速度／速度フィードフォワード量を出力するフィードフォワード補償器と、加速度／速度フィードフォワード量および第１の位置制御器により出力される基本角速度指令値を入力し、加速度／速度フィードフォワード量と基本角速度指令値を加算し、得られる角速度指令値を第１の減算器に出力する第１の加算器と、を備えることを特徴とする。

さらに、好適には、基本トルク指令値および実角速度を入力し、負荷フィードフォワード量を出力する負荷フィードフォワード制御手段と、基本トルク指令値および負荷フィードフォワード量を入力し、基本トルク指令値と負荷フィードフォワード量を加算し、得られるトルク指令値を出力する第２の加算器とを備えるプレス制御装置であって、負荷フィードフォワード制御手段は、基本トルク指令値を入力し、基本トルク指令値を制御対象モデルの慣性モーメントで除算し、得られる値をさらに時間積分し、得られる修正角速度指令を出力する制御対象モデルと、修正角速度指令および実角速度を入力し、修正角速度指令から実角速度を減算し、得られる第２の角速度偏差を出力する第２の減算器と、第２の角速度偏差を入力し、第２の角速度偏差に負荷フィードフォワード係数を乗算し、得られる負荷フィードフォワード量を出力する負荷フィードフォワード制御器と、を備えることを特徴とする。

さらに、好適には、軌跡速度指令手段は、さらに、第２の正規化演算器が出力するサイクル時間当たりの正規化設定速度を入力し、正規化設定速度に整定時間を乗算し、得られる値に第３の１次遅れ要素を乗算し、得られる１次遅れ整定時間を出力する整定時間補償器と、第２の積分器が出力する加減速判定基準値に１次遅れ整定時間を加算し、得られる新たな加減速判定基準値を位相パターン演算器に出力する第３の加算器と、を備えることを特徴とする。

さらに、好適には、被加工物を加工開始点から加工終了点まで加工するときのスライドの移動距離を回転状体における接線方向の距離に換算した加工距離を設定する加工距離設定器と、加工距離および設定速度発生器が発生する設定速度を入力し、補正加工速度を出力する加工速度可変手段と、設定速度および補正加工速度を入力し、前記加工速度可変手段を使用し、かつ回転状体が加工角度内にあるときに補正加工速度を出力し、前記加工速度可変手段を使用しないときに、または、前記加工速度可変手段を使用し、かつ回転状体が加工角度内にないときに、設定速度を出力する加工速度切替え手段とを備え、加減算器は、軌跡速度指令値、加工速度切替え手段が出力する設定速度または補正加工速度、および電動機の実角速度から換算した実接線速度を入力し、軌跡速度指令値と設定速度または補正加工速度を加算し、得られる速度から実接線速度を減算し、得られる軌跡速度偏差を第１の積分器へ出力することを特徴とする。

さらに、好適には、加工速度可変手段は、加工速度可変手段が出力する補正加工速度を時間積分し、得られる移動量を出力する第３の積分器と、加工距離設定器が出力する加工距離および移動量を入力し、加工距離から移動量を減算し、得られる第２の位置偏差を出力する第３の減算器と、第２の位置偏差を入力し、第２の位置偏差に第２の位置ゲイン定数を乗算し、得られる速度を出力する第２の位置制御器と、設定速度発生器が発生する設定速度および第２の位置制御器が出力する速度を入力し、速度をプラスリミット値とし、加工速度ゼロをマイナスリミット値として設定速度を制限し、補正前加工速度を出力するリミット回路と、補正前加工速度を入力し、補正前加工速度を経過時間に対し遅延変化させた補正加工速度を出力する速度指令遅延回路と、を備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、被加工物を加工するプレス装置のスライドを、機械的変換機構を介して回転運動を直線運動に変換する回転状体によって動作させるため、加工区間において、設定速度または設定速度に基づいて演算される新たな設定速度に同調するように電動機の速度および位置を速度制御し、また、非加工区間において軌跡制御するようにした。これにより、回転状体の位置および速度を目標値に安定かつ迅速に制御することができる。つまり、スライドの位置および速度を安定かつ迅速に制御できるプレス制御装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るプレス制御装置をプレス装置に適用した概念図である。プレス装置２１は、プレス制御装置２２とプレス装置本体２３とを備える。プレス装置本体２３は、回転状体２４、クランク機構２５、電動機２６、パルス発生器（Ａ）２７、パルス発生器（Ｂ）２８、スライド２およびボルスタ８を備える。

プレス装置本体２３は、例えば、電動機２６でクランク軸やエキセン軸などの偏心軸の回転を駆動し、この偏心軸の偏心位置に回転自在に連結されたアーム長さrとするクランクアームとスライド２との間に回転自在に連結されたコンロッドからなるクランク機構２５を介して、スライド２を上下駆動するように構成される。回転状体２４の加工区間における加工終了点に相当する回転位置を、回転状体２４の回転中心とスライド２上のコンロッド支点の中心との間を結ぶ線上（０°）に一致させる。回転角度θは、クランク角度を示し、原点０°からの変位角とする。ベース２９Ａの上部にはガイド２９Ｂが配置され、このガイド２９Ｂに案内されたスライド２に対向する下部には、ベース２９Ａ上に取り付けられたボルスタ８が配置される。被加工物（図示せず）は、スライド２の下面に配置された上金型（図示せず）と、ボルスタ８の上面に配置された下金型（図示せず）との間に配設される。

パルス発生器（Ａ）２７は、電動機２６の回転速度および位置を検出する検出器であり、パルス発生器（Ｂ）２８は、回転状体２４の回転速度および位置を検出する検出器である。

図９は、本発明に係るプレス制御装置に対する回転状体の速度パターンの目標と経過時間との間の関係の一例を示す図である。先ず、スライド２の経過時間に対する移動速度を回転状体２４のアーム長さｒ上における接線速度に換算した速度（以下、回転状体２４の線速度という）の速度パターンの一例として、図９（Ａ）に示す速度パターン（以下、速度パターン（Ａ）という）の場合について説明する。

図９（Ａ）は、加工速度が一定であるときの本発明に係るプレス制御装置に対する回転状体の速度パターンの目標と経過時間との間の関係の一例を示す図である。縦軸Ｖ（実線部）は回転状体２４の線速度を示し、縦軸Ｖ_L（破線部）は加工時における回転状体２４の線速度の設定（設定速度）を示し、横軸tは経過時間を示す。ここで、Ｖ_Lmaxは、設定速度Ｖ_Lの最大値を示す。回転状体２４の加工区間Ｓ₁において、回転状体２４の線速度は設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxである。また、非加工区間Ｓ₁₀において、回転状体２４の線速度は、図に示す台形状速度パターンのように、加工が終了した後直ちに加減速し、元の加工速度である設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxに戻る。また、設定速度Ｖ_Lは、プレス制御装置２２の運転が開始すると、設定速度発生器３０によって速度ゼロから立ち上がって点aの最大値Ｖ_Lmaxに到達する。また、プレス制御装置２２の運転が終了すると、点fの最大値Ｖ_Lmaxより減速し速度ゼロに到達する。ここで、点fは減速開始点を示し、点gは設定速度Ｖ_Lがゼロに到達する点を示す。加工区間Ｓ₁において、点aは加工開始点を、点bは加工終了点を示す。また、非加工区間Ｓ₁₀において、点bは回転状体２４の早戻り工程における加速開始点を、点cは回転状体２４の線速度Ｖが早送り工程における最大所望速度、例えば、設定速度の最大値Ｖ_Lmaxよりさらに相対的にＶ_Lmaxだけ速い速度に到達する絶対値２Ｖ_Lmaxである点を、点dは前記最大所望速度に到達した点からある時間経過後減速し始める点を、点eは回転状体２４の線速度Ｖが前記最大所望速度から減速し最大値Ｖ_Lmaxに到達する点をそれぞれ示す。以降、繰返し加工する様態であれば、点eが加工開始点となる。尚、図９（Ｂ）については後述する。

次に、この速度パターン（Ａ）を実現する場合のプレス制御装置の構成について説明する。図２は、本発明に係るプレス制御装置を示す制御ブロック図である。また、図３は、図２の制御ブロック図を伝達関数で表した図である。プレス制御装置２２は、基本的に、設定速度発生器３０、軌跡速度指令手段３２、係数器３６、加減算器３７、第１の積分器３８、第１の位置制御器３９、第１の減算器４１および速度制御器４２を備える。設定速度発生器３０は、回転状体２４の線速度Ｖに換算される速度であって、回転状体２４の加工区間Ｓ₁における加工速度の基礎となると共に、非加工区間Ｓ₁₀における非加工速度の基礎となる設定速度Ｖ_Lを発生する速度発生器である。軌跡速度指令手段３２は、設定速度Ｖ_Lを入力し、軌跡速度指令Ｖ（x^*）を加減算器３７に出力する。係数器３６は、電動機２６の実角速度ωを入力し、実角速度ωを回転状体２４の線速度に換算し、得られる実接線速度Ｖ_ωを加減算器３７に出力する。加減算器３７は、設定速度Ｖ_L、軌跡速度指令Ｖ（x^*）および実接線速度Ｖ_ωを入力し、設定速度Ｖ_Lと軌跡速度指令Ｖ（x^*）を加算し、得られる速度から実接線速度Ｖ_ωを減算し、得られる軌跡速度偏差ΔＶを第１の積分器３８に出力する。

第１の積分器３８は、軌跡速度偏差ΔＶを入力し、軌跡速度偏差ΔＶを時間積分し、得られる第１の位置偏差ΔＰ₁を第１の位置制御器３９に出力する。第１の位置制御器３９は、第１の位置偏差ΔＰ₁を入力し、第１の位置偏差ΔＰ₁に第１の位置ゲイン定数Ｋ_p1を乗算し、得られる基本角速度指令ω₀ ^*を第１の減算器４１に出力する。第１の減算器４１は、基本角速度指令ω₀ ^*および実角速度ωを入力し、基本角速度指令ω₀ ^*から実角速度ωを減算し、得られる角速度偏差Δωを速度制御器４２に出力する。速度制御器４２は、角速度偏差Δωを入力し、角速度偏差Δωに速度ゲイン定数Ｋ_vを乗算し、得られる基本トルク指令τ₀ ^*を制御対象４８に加える。

基本トルク指令τ₀ ^*が制御対象４８（図１に示したプレス装置２３に相当）に加えられると、制御対象４８において、基本トルク指令τ₀ ^*が制御対象４８の慣性モーメントＪで除算され、得られる値がさらに時間積分される。この演算結果として、電動機２６の速度が実角速度ωとなる。これにより、回転状体２４の加工区間Ｓ₁における加工速度が設定速度の最大値Ｖ_Lmaxと同一である場合は、回転状体２４の線速度Ｖを設定速度Ｖ_Lに同調するように電動機２６を速度制御および軌跡制御することによって、回転状体２４の位置および速度を目標値に対して確実かつ迅速に制御することができる。

図４は、本発明に係るプレス制御装置における軌跡速度指令手段を示す制御ブロック図である。また、図５は、図４の制御ブロック図を伝達関数で表した図である。軌跡速度指令手段３２は、基本的に、第１の正規化演算器５０、第２の正規化演算器５１、第２の積分器５２、位相パターン演算器５５、位置発生器５６および微分器５７を備える。第１の正規化演算器５０は、設定速度Ｖ_Lを入力し、設定速度Ｖ_Lを設定速度の最大値Ｖ_Lmaxで除算し、得られる正規化設定速度u、例えば数値０〜１を第２の正規化演算器５１に出力する。第２の正規化演算器５１は、正規化設定速度uを入力し、正規化設定速度uをサイクル時間Ｔで除算し、得られる単位サイクル時間当たりの正規化設定速度wを第２の積分器５２に出力する。ここで、サイクル時間Ｔは、非加工区間Ｓ₁₀における加速区間、定速区間および減速区間の経過時間の和とする。第２の積分器５２は、単位サイクル時間当たりの正規化設定速度wを入力し、正規化設定速度wを時間積分し、得られる加減速判定基準値t^を位相パターン演算器５５に出力する。

位相パターン演算器５５は、加減速判定基準値t^を入力し、位相パターンp＾を位置発生器５６に出力する。位置発生器５６は、位相パターンp＾を入力し、位相パターンp＾と、回転状体２４のプレス一周長Ｂ₀から設定長Ｌを減算して得られる（Ｂ₀−Ｌ）とを乗算し、得られる軌跡位置指令値x^*を微分器５７に出力する。ここで、回転状体２４のプレス一周長Ｂ₀は、回転状体２４のアーム（長さｒ）が３６０°だけ円を描いたときの一周長をいい、設定長Ｌは、設定速度Ｖ_LをＳＰＭ（Ｓｔｒｏｋｅ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ：ストローク数）で除算した値とする。微分器５７は、軌跡位置指令x^*を入力し、軌跡位置指令x^*を時間微分し、得られる軌跡速度Ｖ（x^*）を加減算器３７に出力する。

図２および図３を参照して、プレス制御装置２２は、さらにフィードフォワード補償器３５を備える。図６は、本発明に係るプレス制御装置におけるフィードフォワード補償器を示す制御ブロック図である。また、図７は、図６の制御ブロック図を伝達関数で表した図である。フィードフォワード補償器３５は、軌跡速度フィードフォワード補償器６０、設定速度フィードフォワード補償器６１および第４の加算器６２を備え、軌跡速度指令Ｖ（x^*）および設定速度Ｖ_L（または後述する補正加工速度）を入力し、加速度／速度フィードフォワード量を第１の加算器４０に出力する。

軌跡速度フィードフォワード補償器６０は、軌跡速度指令Ｖ（x^*）に基づくフィードフォワード補償器であり、第１の加速度フィードフォワード補償器６３、第１の速度フィードフォワード補償器６５および第５の加算器６４を備える。第１の加速度フィードフォワード補償器６３は、軌跡速度指令Ｖ（x^*）を入力し、軌跡速度指令Ｖ（x^*）を時間微分し、得られる加速度に制御対象モデル４５の慣性モーメントＪ＾を乗算し、得られる値に第１の加速度フィードフォワード係数β₁を乗算し、得られる値を速度ゲイン定数Ｋ_vで除算し、その結果として得られる値に第１の１次遅れ要素を持たせた軌跡速度指令Ｖ（x^*）に基づく第１の加速度フィードフォワード量を第５の加算器６４に出力する。第１の速度フィードフォワード補償器６５は、軌跡速度指令Ｖ（x^*）を入力し、軌跡速度指令Ｖ（x^*）に第１の速度フィードフォワード係数α₁を乗算し、その結果として得られる値に第１の１次遅れ要素を持たせた軌跡速度指令Ｖ（x^*）に基づく第１の速度フィードフォワード量を第５の加算器６４に出力する。第５の加算器６４は、第１の加速度フィードフォワード量および第１の速度フィードフォワード量を入力し、第１の加速度フィードフォワード量と第１の速度フィードフォワード量を加算し、得られる第１の加速度／速度フィードフォワード量を第４の加算器６２に出力する。

設定速度フィードフォワード補償器６１は、設定速度に基づくフィードフォワード補償器であり、第２の加速度フィードフォワード補償器６６、第２の速度フィードフォワード補償器６８および第６の加算器６７を備える。第２の加速度フィードフォワード補償器６６は、設定速度Ｖ_Lを入力し、設定速度Ｖ_Lを時間微分し、得られる加速度に制御対象モデル４５の慣性モーメントＪ＾を乗算し、得られる値に第２の加速度フィードフォワード係数β₂を乗算し、得られる値を速度ゲイン定数Ｋ_vで除算し、その結果として得られる値に第２の１次遅れ要素を持たせた設定速度に基づく第２の加速度フィードフォワード量を第６の加算器６７に出力する。第２の速度フィードフォワード補償器６８は、設定速度Ｖ_Lを入力とし、設定速度Ｖ_Lに第２の速度フィードフォワード係数α₂を乗算し、得られる値に第２の１次遅れ要素を持たせた設定速度Ｖ_Lに基づく第２の速度フィードフォワード量を第６の加算器６７に出力する。第６の加算器６７は、第２の加速度フィードフォワード量および第２の速度フィードフォワード量を入力とし、第２の加速度フィードフォワード量と第２の速度フィードフォワード量を加算し、得られる第２の加速度／速度フィードフォワード量を第４の加算器６２に出力する。

第４の加算器６２は、第１の加速度／速度フィードフォワード量および第２の加速度／速度フィードフォワード量を入力し、第１の加速度／速度フィードフォワード量と第２の加速度／速度フィードフォワード量を加算し、得られる加速度／速度フィードフォワード量を第１の加算器４０に出力する。

図２および図３を参照して、第１の加算器４０は、加速度／速度フィードフォワード量および基本角速度指令ω₀ ^*を入力し、加速度／速度フィードフォワード量と基本角速度指令ω₀ ^*を加算し、得られる角速度指令ω^*を第１の減算器４１に出力する。

以上の説明では、フィードフォワード補償器３５は、第４の加算器６２、第５の加算器６４および第６の加算器６７を備えているが、第４の加算器６２のみを備えて、第１の加速度フィードフォワード量、第１の速度フィードフォワード量、第２の加速度フィードフォワード量および第２の速度フィードフォワード量を第４の加算器６２に直接入力するように構成してもよい。さらに、第４の加算器６２を備えることなく、第１の加速度フィードフォワード量、第１の速度フィードフォワード量、第２の加速度フィードフォワード量および第２の速度フィードフォワード量を第１の加算器４０に直接入力するように構成してもよい。

図２および図３を参照して、プレス制御装置２２は、さらに負荷フィードフォワード制御手段４３を備える。次に、負荷フィードフォワード制御手段４３について説明する。負荷フィードフォワード制御手段４３は、制御対象モデル４５、第２の減算器４６および負荷ＦＦ制御器（以下、負荷フィードフォワード制御器という）４７を備え、基本トルク指令τ₀ ^*および実角速度ωを入力し、負荷フィードフォワード量τ_ffを第２の加算器４４に出力する。

制御対象モデル４５は、基本トルク指令τ₀ ^*を入力し、基本トルク指令τ₀ ^*を制御対象モデル４５の慣性モーメントＪ＾で除算し、得られる値をさらに時間積分し、得られる補正角速度ω_cを第２の減算器４６に出力する。第２の減算器４６は、補正角速度ω_cおよび実角速度ωを入力し、補正角速度ω_cから実角速度ωを減算し、得られる第２の角速度偏差Δω_cを負荷フィードフォワード制御器４７に出力する。負荷フィードフォワード制御器４７は、第２の角速度偏差Δω_cを入力し、第２の角速度偏差Δω_cに負荷フィードフォワード係数Ｋを乗算し、得られる負荷フィードフォワード量τ_ffを第２の加算器４４に出力する。

第２の加算器４４は、基本トルク指令τ₀ ^*および負荷フィードフォワード量τ_ffを入力し、基本トルク指令τ₀ ^*と負荷フィードフォワード量τ_ffを加算し、得られるトルク指令τ^*を制御対象４８に加える。

基本トルク指令τ^*が制御対象４８に加えられると、制御対象４８は、基本トルク指令τ^*を制御対象４８の慣性モーメントＪで除算し、得られる値をさらに時間積分する。この演算結果として、電動機２６の速度が実角速度ωとなる。これにより、制御対象４８における電動機２６に連結するクランク機構２５、スライド２などからなる物体の慣性モーメントＪが変化した場合でも、負荷フィードフォワード制御手段４３が、慣性モーメントをＪ＾に固定して慣性モーメントＪの変化に対応する負荷フィードフォワード量τ_ffを出力し、第２の加算器４４が慣性モーメントＪの変化に対応するトルク指令τ^*を制御対象４８に加えるから、電動機２６の回転位置および回転速度を補償することができる。

図４および図５を参照して、プレス制御装置２２の軌跡速度指令手段３２は、さらに整定時間補償器５３および第３の加算器５４を備える。次に、整定時間を補償する整定時間補償器５３について説明する。整定時間補償器５３は、単位サイクル時間当たりの正規化設定速度wを入力し、正規化設定速度wに整定時間t_sを乗算し、得られる値にフィルタ時定数τ_fからなる第３の１次遅れ要素を持たせた単位サイクル時間当たりの正規化移動量zを第３の加算器５４に出力する。これにより、整定時間補償器５３が存在するプレス制御装置は、整定時間補償器５３が存在しないプレス制御装置に比べ、電動機２６を駆動制御して回転状体２４の目標位置に達するまでの整定時間を短縮することができる。つまり、整定時間補償器５３が存在しないプレス制御装置に比べ、スライド２の目標位置に達するまでの整定時間を短縮することができる。

次に、図４および図５を参照して、本発明に係るプレス制御装置２２の軌跡速度指令手段３２の動作について説明する。第１の正規化演算器５０は、設定速度Ｖ_Lを設定速度の最大値Ｖ_Lmaxで除算し、正規化速度uを出力する。さらに、第２の正規化演算器は、正規化速度uをサイクル時間Ｔで除算し、単位サイクル時間当たりの正規化速度wを出力する。第２の積分器５２は、この単位サイクル時間当たりの正規化速度wを入力し、時間積分し、得られる加減速判定基準t＾を出力する。ここで、設定速度Ｖ_Lを設定速度の最大値Ｖ_Lmaxおよびサイクル時間Ｔで正規化するのは、位相パターンp＾が１となるようにし、設定速度Ｖ_Lから位相パターンp＾および軌跡位置指令x^*を簡便に演算できるからである。

位相パターン演算器５５は、加減速判定基準値t＾を入力すると、後述する式（４）により位相パターンp＾を求める。位置発生器５６は、この位相パターンp＾を入力すると、後述する式（３）により軌跡位置指令x^*を求める。微分器５７は、この軌跡位置指令x^*を時間微分し、軌跡速度指令Ｖ（x^*）を求める。したがって、軌跡速度指令手段３２は、最大値Ｖ_Lmaxとする台形状速度パターンで変化する設定速度Ｖ_Lを入力すると、軌跡速度指令Ｖ（x^*）を出力する。

軌跡速度指令Ｖ（x^*）を与える軌跡位置指令x^*について、以下に説明する。図８は、本発明に係るプレス制御装置に対する回転状体の非加工区間における速度パターンの一例とする台形状パターンを示す図である。縦軸Ｖ_Lは設定速度の最大値Ｖ_Lmaxを基準とした回転状体２４の相対線速度を示し、横軸tは経過時間を示す。また、加速区間、定速区間、減速区間の経過時間をそれぞれt_a、t_f、t_dとすると、サイクル時間Ｔは、Ｔ＝t_a＋t_f＋t_dとなる。また、速度Ｖ_Lmaxは、回転状体２４の線速度の最大値とする。

軌跡位置指令x^*は、
x^*＝Ｖ_Lmax×t＾ （１）
となる。ここで、加減速判定基準値t＾は数値０〜１の値であり、t＾＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ、Ａ＝i²／２t_a^、Ｂ＝j、Ｃ＝k−k²／２t_d^とし、i、jおよびkは、それぞれt_a、t_f、t_d区間の時間軸を示し、t_a^およびt_d^は、それぞれt_a、t_dをサイクル時間Ｔで正規化した値を示す。ただし、加減速判定基準値t＾は時間の経過と共に増加するが、その値が最大１となるように、軌跡速度指令手段３２にはリミット回路（図示せず）が内蔵されている。この場合、加工開始点にて上限リミットが１となる。また、加工完了信号（図示せず）によって第２の積分器５２がリセットされて、加減速判定基準値t＾の値がゼロとなる。

一方、回転状体２４の非加工区間Ｓ₁₀における線速度Ｖの最大値をＶ_Lmaxとすると、Ｖ_Lmaxは、距離（Ｂ₀―Ｌ）を時間｛（t_a＋t_d）／２＋t_f｝で除算して得られるから、
Ｖ_Lmax＝（Ｂ₀―Ｌ）／｛（t_a＋t_d）／２＋t_f｝ （２）
となる。式（１）および式（２）により、
x^*＝（Ｂ₀―Ｌ）×t＾／｛（t_a＋t_d）／２＋t_f｝ （３）
となる。ここで、位相パターンp＾は、
p^＝t＾／｛（t_a＋t_d）／２＋t_f｝ （４）
とする。ここで、（t_a＋t_d）／２＋t_fを実効サイクル時間という。したがって、軌跡位置指令x^*は、（Ｂ₀―Ｌ）に位相パターンp^を乗算した値となる。つまり、軌跡位置指令x^*は、位相パターンp^を変化させると、位相パターンp^に応じて変化する。

図１０は、本発明に係るプレス制御装置における位相パターンと軌跡位置指令との間の関係を示す図である。縦軸x^*は、軌跡位置指令値を示し、横軸p＾は、位相パターンを示す。グラフ（Ａ）は、軌跡位置指令値x^*が位相パターンに対し直線状特性を示し、グラフ（Ｂ）は、軌跡位置指令値x^*が位相パターンに対し平方根特性を示し、グラフ（Ｃ）は、軌跡位置指令値x^*が位相パターンに対し２乗特性を示す。

以上の説明では、軌跡位置指令x^*は、グラフ（Ａ）に示すように、位相パターンp^に対し正比例の関係で変化するが、例えば、グラフ（Ｂ）に示すように平方根の特性や、グラフ（Ｃ）に示すように２次式の特性を持たせることもできる。すなわち、軌跡位置指令x^*が、それぞれ√（p^）、（p^）^２式の関係で変換することができる。これにより、回転状体２４の線速度Ｖは、加工区間Ｓ₁において設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxに同調し、非加工区間Ｓ₁₀において軌跡速度指令手段３２における位相パターンp＾を変えることにより任意の値が得られる。つまり、非加工区間Ｓ₁₀における回転状体２４の線速度Ｖは、軌跡速度指令手段３２の位相パターンp＾を変えることにより軌跡位置指令x^*が変えられ、この軌跡位置指令x^*を時間微分して軌跡速度指令値Ｖ（x^*）が得られる。結局、スライド２の移動速度指令を任意に変えることができる。

次に、図６および図７を参照して、フィードフォワード補償器３５の動作について説明する。軌跡速度フィードフォワード補償器６０が軌跡速度指令値Ｖ（x^*）を入力すると、第１の加速度フィードフォワード補償器６３は、分岐した軌跡速度指令値Ｖ（x^*）を入力し、第１の加速度フィードフォワード量を出力する。また、第１の速度フィードフォワード補償器６５は、もう一方の軌跡速度指令値Ｖ（x^*）を入力し、第１の速度フィードフォワード量を出力する。軌跡速度フィードフォワード補償器６１が設定速度Ｖ_L（または補正加工速度Ｌ_L3）を入力すると、第２の加速度フィードフォワード補償器６６は、分岐した設定速度Ｖ_Lを入力し、第２の加速度フィードフォワード量を出力する。また、第２の速度フィードフォワード補償器６８は、もう一方の設定速度Ｖ_Lを入力し、第２の速度フィードフォワード量を出力する。これらの第１の加速度フィードフォワード量、第１の速度フィードフォワード量、第２の加速度フィードフォワード量および第２の速度フィードフォワード量は加算され、加速度／速度フィードフォワード量となる。

図２および図３を参照して、第１の加算器４０は、得られる加速度／速度フィードフォワード量と基本角速度ω₀ ^*を加算し、得られる角速度指令値ω^*を速度制御器４２に対し新たな速度指令値として出力する。これにより、プレス制御装置２２の速度応答性を正確かつ迅速に実現することができる。

次に、負荷フィードフォワード制御手段４３の動作について説明する。速度制御器４２は、角速度指令値ω^*および実角速度ωから演算した角速度偏差Δωを入力し、得られる基本トルク指令τ₀ ^*を制御対象モデル４５に出力する。制御対象モデル４５は、基本トルク指令τ₀ ^*を入力し、得られる補正速度を減算器４６に出力する。次に、減算器４６は、補正速度を入力し、補正速度から実角速度ωを減算し、得られる第２の角速度偏差を負荷ＦＦ制御器４７に出力する。負荷ＦＦ制御器４７は、第２の角速度偏差を入力し、第２の角速度偏差に負荷フィードフォワード係数を乗算し、得られる負荷フィードフォワード量を出力する。加算器４４は、基本トルク指令τ₀ ^*と負荷フィードフォワード量を加算し、得られるトルク指令τ^*を制御対象４８に加える。

このとき、電動機２６の実角速度ωおよび軌跡速度指令Ｖ（x^*）から算出される速度応答性ω／Ｖ（x^*）は、
ω／Ｖ（x^*）＝Ｅ×｛１／（１＋τ_cＳ）｝／Ｆ （５）
となる。ここで、
Ｅ＝１＋（Ｓ／Ｋ_p）＋τ_c×Ｓ²／Ｋ_p、Ｆ＝１＋（Ｓ／Ｋ_p）＋Ｔ_m×Ｓ²／Ｋ_p （６）
である。いま、Ｋ_v＝Ｊ＾／τ_c、Ｔ_m＝Ｊ／Ｋ_v、Ｊ＾＝Ｊ、α₁＝１―Ｋ_pτ_c、β₁＝１に設定すると、
ω／Ｖ（x^*）＝１／（１＋τ_cＳ） （７）
となる。したがって、電動機２６の実角速度ωおよび軌跡速度指令Ｖ（x^*）の速度応答性ω／Ｖ（x^*）は、１次遅れの速度応答性となる。これにより、回転状体２４の位置および速度を安定かつ確実に制御することができる。つまり、プレス装置本体２３のスライド２の位置および速度を安定かつ確実に制御することができる。

図１１は、図９の速度パターン（Ａ）に対する本発明に係るプレス制御装置における設定速度、加減速判定基準値、位相パターン、軌跡位置指令、軌跡速度指令、スライドの目標位置および回転状体の移動位置と経過時間との間の関係について、シミュレーションによって得た結果を示す図である。グラフ（Ａ）において、縦軸Ｖ_Lは設定速度を、縦軸t^は加減速判定基準値を、横軸tは経過時間をそれぞれ示す。グラフ（Ｂ）において、縦軸p^は位相パターンを、横軸tは経過時間をそれぞれ示す。グラフ（Ｃ）において、縦軸x^*は軌跡位置指令を、縦軸Ｖ（x^*）は軌跡速度指令を、横軸tは経過時間をそれぞれ示す。グラフ（Ｄ）において、縦軸Ｓ_pはスライドの目標位置を示し、縦軸xは回転状体２４の移動位置、すなわち、回転状体２４のアーム（長さr）における移動位置を示し、横軸tは経過時間を示す。

グラフ（Ａ）により、設定速度Ｖ_Lは、設定速度発生器３０が出力する速度の立上りおよび立下りを除けば、一定の速度、つまり、設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxと一致する。これは、設定速度Ｖ_Lが、プレス制御装置２２が電源オンしてから設定速度発生器３０の時定数で定まる時間経過後に最大値Ｖ_Lmaxに到達し、一方、電源オフしてから設定速度発生器３０の時定数で定まる時間経過後に速度ゼロになるからである。また、加減速判定基準値t^は、最初、時刻ゼロから時間の経過と共に増加し、加工開始点の時刻t₁において値が１に制限され、加工完了時刻t₂においてゼロとなる。また、時刻t₂から時間の経過と共に増加し、時刻t₃において値が１に制限され、時刻t₄においてゼロとなる。時刻t₄、時刻t₅、時刻t₆についても同様である。加減速判定基準値t＾は、第２の積分器５２より出力され、経過時間tに対し台形状特性を有する。本来、加減速判定基準値t＾は、時間の経過と共に増大するが、加工開始点、例えば加工開始角度にて上限リミットが１となるように、軌跡速度指令手段３２に設けられたリミット回路（図示せず）により最大値１に制限され、さらに、第２の積分器５２が加工完了点、例えば加工完了角度にてリセット回路（図示せず）によりリセットされ、ゼロとなるからである。

グラフ（Ｂ）により、位相パターンp＾は、経過時間tに対し、グラフ（Ａ）の加減速判定基準値t＾と略同様な特性となる。何故ならば、位相パターンp＾は、式（４）により、加減速判定基準値t＾を一定時間で除算した値であるからである。グラフ（Ｃ）により、軌跡位置指令x^*は、グラフ（Ｂ）の位相パターンp^と略同様な特性となる。何故ならば、式（３）により、軌跡位置指令x^*は、一定値（Ｂ₀−Ｌ）に位相パターンp＾を乗算した値であるからである。軌跡位置指令x^*のグラフにおいて、軌跡位置指令x^*の経過時間tに対する傾きが、時刻t₂とt₃間で第１の傾き値、時刻t₄とt_７間で第２の傾き値、時刻t₇とt₈間で第３の傾き値となるように設定する。例えば、時刻t₂とt₃間において１．０、時刻t₄とt₇間において１．２、時刻t₇とt₈間において０．８とする。つまり、軌跡位置指令x^*と位相パターンp^との間の関係を一律に変化させるのでなく、上記時刻t₄とt₇間、時刻t₇とt₈間のようにある区間において、位相パターンp＾が異なるように変化させて軌跡位置指令x^*を設定することもできる。また、軌跡速度指令Ｖ（x^*）のグラフにおいて、軌跡速度指令Ｖ（x^*）は軌跡位置指令x^*を時間微分して求められる。したがって、時刻t₂からt₃間で順に加速、一定速、減速し、時刻t₃とt₄間で速度ゼロとなる。

一方、回転状体２４の線速度Ｖは、グラフ（Ａ）に示す設定速度Ｖ_Lとグラフ（Ｃ）に示す軌跡速度指令Ｖ（x*）の和で与えられるので、加工区間Ｓ₁に相当する時刻t₃とt₄間における速度は一定値Ｖ_Lmaxとなり、非加工区間Ｓ₁₀に相当する時刻t₂とt₃間における速度は加減速パターンを有し、定速区間では２Ｖ_Lmaxとなる。

グラフ（Ｄ）により、スライド２と回転状体２４との間の位置関係について、スライド２の目標位置S_pが、経過時間tに対し略正弦波状特性を有し、かつ、加工完了点がスライドの下死点になるように設定されている。また、回転状体２４のアーム長r上の移動量すなわち移動位置xは、移動量xの最大値が回転角度３６０度に相当し、クランク半径、コンロッドの長さ、クランクの中心およびスライドの中心を通るラインから、コンロッドの中心までの距離により幾何学的に定まる値である。

次に、回転状体２４の線速度の速度パターンの他の例として、図９（Ｂ）に示す速度パターン（以下、速度パターン（Ｂ）という）の場合について説明する。速度パターン（Ｂ）において、回転状体２４の線速度Ｖは、加工区間Ｓ₁で設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxに等しく、かつ、加工区間Ｓ₂で減速しかつゼロとなる区間を有する。一方、非加工区間Ｓ₂₀における速度パターンは、速度パターン（Ａ）における非加工区間Ｓ₁₀と同様とする。点hは、回転状体２４の線速度Ｖが設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxから減速し始める点を示し、点mは、加工区間Ｓ₂内にあり、回転状体２４の線速度Ｖがゼロに到達する点を示し、点nは、点mからある所望時間だけ経過後、速度ゼロから加速し始める点を示し、点pは、加工が終了する点および非加工区間Ｓ₂₀における加速開始点を示す。点qは、非加工区間Ｓ₂₀にあり、加速開始後、最大戻り速度に到達した点を示し、点sは、最大戻り速度に到達した点からある所望時間を経て減速し始める点を示し、点ssは、回転状体２４の線速度Ｖが設定速度の最大値Ｖ_Lmaxに到達する点を示す。

速度パターン（Ｂ）を実現する場合のプレス制御装置２２の構成について説明する。速度パターン（Ｂ）の場合における本発明に係るプレス制御装置の制御ブロック図は、図２および図３に示す実線部の構成に、破線部で示す加工距離設定器３３、加工速度可変手段３４およびスイッチ部３１の機能を追加した構成となる。加工距離設定器３３は、被加工物を加工開始点から加工終了点まで加工するときの、スライド２の移動距離を回転状体２４の接線方向の距離に換算した加工距離Ｄを設定する距離設定器である。

図１２は、本発明に係るプレス制御装置における加工速度可変手段を示す制御ブロック図である。加工速度可変手段３４は、第３の積分器７０、第３の減算器７１、第２の位置制御器７２、リミット回路７３および速度指令遅延回路７４を備える。第３の積分器７０は、補正加工速度Ｖ_L3を入力し、補正加工速度Ｖ_L3を時間積分し、得られる移動量Ｇを第３の減算器７１に出力する。ここで、第３の積分器７０は、加工速度が変化しかつ加工速度が停止するときオン動作し、加工速度がゼロでなく又は加工停止後、例えば、タイマーによって停止が解除されるときオフ動作するように、タイミング回路（図示せず）により動作する。第３の減算器７１は、加工距離Ｄおよび移動量Ｇを入力し、加工距離Ｄから移動量Ｇを減算し、得られる第２の位置偏差ΔＰ₂を第２の位置制御器７２に出力する。

第２の位置制御器７２は、第２の位置偏差ΔＰ₂を入力し、第２の位置偏差ΔＰ₂に第２の位置ゲイン定数Ｋ_p2を乗算し、得られる速度Ｈをリミット回路７３に出力する。リミット回路７３は、設定速度Ｖ_Lおよび速度Ｈを入力し、速度Ｈをプラスリミットとし、ゼロをマイナスリミットとすると、設定速度Ｖ_Lがプラスリミットまたはマイナスリミットを超えると、速度Ｈまたはゼロを補正前加工速度Ｖ_L2として速度指令遅延回路７４に出力し、設定速度Ｖ_Lがプラスリミットとマイナスリミットの範囲内にあれば、設定速度Ｖ_Lを補正前加工速度Ｖ_L2として速度指令遅延回路７４に出力する。速度指令遅延回路７４は、補正前加工速度Ｖ_L2を入力し、補正前加工速度Ｖ_L2を経過時間に対し遅延変化させた補正加工速度Ｖ_L3を第３の積分器７０およびスイッチ部３１に出力する。

スイッチ部３１は、設定速度発生器３０が出力する設定速度Ｖ_Lと加工速度可変手段３４が出力する補正加工速度Ｖ_L3とを切替えて、設定速度Ｖ_Lまたは補正加工速度Ｖ_L3を、加減算器３７およびフィードフォワード補償器３５に出力する。これにより、回転状体２４の加工区間Ｓ₁における線速度Ｖは、設定速度発生器３０が出力する設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxに基づいて、設定速度Ｖ_Lを基礎とした速度となる。また、回転状体２４の加工区間Ｓ₂における線速度Ｖは、設定速度Ｖ_Lを可変する加工速度可変手段３４が出力する補正加工速度Ｖ_L3に基づいて、この補正加工速度Ｖ_L3を基礎とした速度となる。具体的には、スイッチ部３１は、回転状体２４の回転角度を、図１に示したパルス発生器（Ｂ）２８のフィードバックにより常時演算し、内部角度で加工区間（例えば図９（Ｂ）に示した加工区間Ｓ１，Ｓ２）の角度（加工角度）を設定する。そして、加工速度可変手段３４を使用し、かつ、回転状体２４が加工角度にあるときに、Ｓ₂側を選択する。ここで、加工角度とは、回転状体２４の回転角度であって、加工開始点から加工終了点までの回転角度をいう。回転状体２４の回転角度の原点（ゼロ点）を図１に示すように定め、図１３に示すシミュレーションの場合、加工角度は、例えば３１５度から３６０度とする。

次に、速度パターン（Ｂ）の場合におけるプレス制御装置２２の動作について説明する。ただし、速度パターン（Ａ）の場合と異なる点について説明する。図２に示したスイッチ部３１の回路構成を簡単化するために、スイッチ部３１は、加工速度可変手段３４を使用し、かつ、回転状体２４が、加工角度範囲内にあるときに、スイッチ部切替え回路（図示せず）をスイッチ部３１のＳ₂側が選択されるように構成する。

次に、加工速度可変手段３４の動作について説明する。図１２に示したように、加工速度可変手段３４は、加工距離Ｄ（図９（Ｂ）における斜線を施した部分の面積に相当）および設定速度Ｖ_Lを入力し、補正加工速度Ｖ_L3を出力する。図９に示した点nにおいて加工が終了し、加工完了信号によってリセット後、早送りして元の設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxに戻る。再度加工が開始するとき、補正加工速度Ｖ_L3が第３の積分器７０に入力され、時間の経過と共に第３の積分器７０の出力が増加し、その増加に従ってリミット回路７３が働き、リミット回路７３の出力が低下する。ここで、リミット回路７３のＶ_Lは、Ｖ_Lmax以上の値を入力すればよいが、ここではＶ_Lmaxとする。また、第３の積分器７０の出力が加工距離Ｄの設定値と等しくなったとき、リミット回路７３の上限リミットがゼロとなり、リミット回路７３の出力がゼロとなる。さらに、タイマーなどによって設定された必要な停止時間が経過した後に、第３の積分器７０の出力がゼロにリセットされる。リミット回路７３の上限リミットが開放され、リミット回路７３の出力Ｖ_L2は設定速度Ｖ_Lとなる。加工完了角度にてスイッチ部３１が接点Ｓ₂から接点Ｓ₁に切替わる。つまり、加工速度可変手段３４が設定速度可変側から設定速度スルー側に切替わる。実際上、加工速度可変手段３４の速度応答性による時間遅延のため、回転状体２４の線速度は、速度ゼロから設定速度Ｖ_Lに瞬時に復帰できず、ある時間遅れの後、点pに到達する。この時間遅れの値は、速度指令遅延回路７４によって調整される。これにより、回転状体２４の線速度は、設定速度発生器３０が出力する設定速度Ｖ_Lを基礎とし、加工区間Ｓ₂における加工速度を所望の速度になるように加工速度可変手段３４により制御し、かつ、非加工区間Ｓ₁₀では速度パターン（Ａ）と同様な制御を行って回転状体２４の位置および速度を目標値に制御することができる。つまり、スライド２の位置および速度を目標値に制御することができる。

図１３は、図９の速度パターン（Ｂ）に対する本発明に係るプレス制御装置における設定速度、補正加工速度、加減速判定基準値、位相パターン、軌跡位置指令、軌跡速度指令、スライド位置および回転状体の位置と経過時間との間の関係について、シミュレーションによって得た結果を示す図である。グラフ（Ｅ）において、縦軸Ｖ_Lは設定速度を、横軸tは経過時間をそれぞれ示す。グラフ（Ｆ）において、縦軸Ｖ_L3は補正加工速度を、縦軸t^は加減速判定基準値を、横軸tは経過時間をそれぞれ示す。グラフ（Ｇ）において、縦軸p^は位相パターンを、横軸tは経過時間をそれぞれ示す。グラフ（Ｈ）において、縦軸x^*は軌跡位置指令を、縦軸Ｖ（x*）は軌跡速度指令を、横軸tは経過時間をそれぞれ示す。グラフ（Ｉ）において、縦軸Ｓ_pはスライドの目標位置を示し、縦軸xは回転状体２４の移動位置、すなわち、回転状体２４のアーム（長さr）における移動位置を示し、横軸tは経過時間を示す。

グラフ（Ｅ）により、図１１（Ａ）と同様に、設定速度Ｖ_Lは、設定速度発生器３０が出力する設定速度の立上りおよび立下り部分を除けば、一定の速度、つまり、設定速度Ｖ_Lの最大値Ｖ_Lmaxである。これは、設定速度Ｖ_Lは、プレス制御装置２２の運転が開始すると、設定速度発生器３０の時定数で定まる時間経過後最大値Ｖ_Lmaxに到達し、運転が終了すると、設定速度発生器３０の時定数で定まる時間経過後速度ゼロになるからである。

グラフ（Ｆ）により、補正加工速度Ｖ_L3は、設定速度の最大値Ｖ_Lmaxから減速し、その後停止状態を経て、増速し最大値Ｖ_Lmaxに至る。また、加減速判定基準値t^は、図１１（Ａ）と同様である。加減速判定基準値t^は、補正加工速度Ｖ_L3に依存せず、設定速度Ｖ_L、設定速度の最大値Ｖ_Lmaxおよびサイクル時間Ｔに依存するからである。グラフ（Ｇ）により、位相パターンp＾は、速度パターン（Ａ）の場合と同様、つまり、図１１（Ｂ）と同様である。グラフ（Ｈ）により、軌跡位置指令x^*および軌跡速度指令Ｖ（x^*）は、速度パターン（Ａ）の場合と同様、つまり、図１１（Ｃ）と同様である。

ところで、回転状体２４の線速度指令Ｖは、図２に示した制御ブロック図により、グラフ（Ｆ）に示す補正加工速度Ｖ_L3とグラフ（Ｈ）に示す軌跡速度指令Ｖ（x^*）の和で与えられるので、速度パターン（Ｂ）における加工区間Ｓ₁に相当する時刻t₉とt₁₀間における速度指令は設定速度の最大値Ｖ_Lmaxの２倍から減速し、設定速度の最大値Ｖ_Lmaxに至る。また、加工区間Ｓ₂に相当する時刻t₁₀とt₁₂間における速度指令は、設定速度の最大値Ｖ_Lmaxからさらに減速した後停止し、ある時間経過後増速し、設定速度の最大値Ｖ_Lmaxに至る。さらに、非加工区間Ｓ₂₀に相当する時刻t₁₃とt₁₄間における速度は、設定速度の最大値Ｖ_Lmaxから増速し、加減速パターン、例えば、図８に示した速度パターンによって加速すると設定速度の最大値Ｖ_Lmaxの２倍の速度となる。

グラフ（Ｉ）により、スライド２の目標位置S_pが、経過時間tに対し、正弦波状特性を有する。特に、加工区間Ｓ₂に相当する時刻t₁₀から時間が経過するにしたがって、徐々にスライド２の位置がゼロに接近し、時刻t₁₁と時刻t₁₂との間でゼロとなり、時刻t₁₂から徐々にゼロから変位する。ここで、下死点を位置ゼロとする。また、回転状体２４のアーム長r上の移動量、すなわち移動位置xは、移動量xの最大値が回転角度３６０度に相当し、クランク半径、コンロッドの長さ、クランクの中心およびスライドの中心を通るラインから、コンロッドの中心までの距離により幾何学的に定まる値である。なお、プレス制御装置の説明を簡略にするため、加工完了点がスライドの下死点になるように設定する。したがって、速度パターン（Ｂ）の場合でも本発明を適用することができる。

以上の例では、回転状体２４の速度パターンを大きく２種類に分けてそれぞれ説明したが、加工速度の速度パターンがさらに増加する場合でも、速度パターンが異なる加工速度可変手段３４、軌跡速度指令手段３２の各複数個を夫々の手段に並列に備えることによって、本発明の技術的思想を適用することができる。

本発明に係るプレス制御装置をプレス装置に適用した概念図である。 本発明に係るプレス制御装置を示す制御ブロック図である。 図２の制御ブロック図を伝達関数で表した図である。 本発明に係るプレス制御装置における軌跡速度指令手段を示す制御ブロック図である。 図４の制御ブロック図を伝達関数で表した図である。 本発明に係るプレス制御装置におけるフィードフォワード補償器を示す制御ブロック図である。 図６の制御ブロック図を伝達関数で表した図である。 本発明に係るプレス制御装置に対する回転状体の非加工区間における速度パターンの一例とする台形状パターンを示す図である。 本発明に係るプレス制御装置に対する回転状体の速度パターンの目標と経過時間との間の関係の一例を示す図である。 本発明に係るプレス制御装置における位相パターンと位置指令との間の関係を示す図である。 速度パターン（Ａ）に対する本発明に係るプレス制御装置における設定速度、加減速判定基準値、位相パターン、軌跡位置指令、軌跡速度指令、スライド位置および回転状体の位置と経過時間との間の関係について、シミュレーションによって得た結果を示す図である。 本発明に係るプレス制御装置における加工速度可変手段を示す制御ブロック図である。 速度パターン（Ｂ）に対する本発明に係るプレス制御装置における設定速度、補正加工速度、加減速判定基準値、位相パターン、軌跡位置指令、軌跡速度指令、スライド位置および回転状体の位置と経過時間との間の関係について、シミュレーションによって得た結果を示す図である。 従来のプレス装置の概略を示す説明図である。 従来のプレス装置におけるコントローラの制御ブロックを示す図である。 従来のプレス装置におけるコントローラに適応される制御パターンを示す図である。

符号の説明

１ フレーム
２ スライド
３ ボールねじ
４ 減速機
５ 電気サーボモータ
６ サーボアンプ
７ コントローラ
８ ボルスタ
９ 制御パターン入力部
１０ 加工条件入力部
１１ 基準パターン記憶部
１２ 予備データ記憶部
１３ 制御パターン自動生成部
１４ アクチュエータ制御部
１５ 制御パターン実行部
２１ プレス装置
２２ プレス制御装置
２３ プレス装置本体
２４ 回転状体
２５ 機械的機構（クランク機構）
２６ 電動機
２７ パルス発生器（Ａ）
２８ パルス発生器（Ｂ）
３０ 設定速度設定器
３１ スイッチ部
３２ 軌跡速度指令手段
３３ 加工距離設定器
３４ 加工速度可変手段
３５ フィードフォワード補償器
３６ 係数器
３７ 加減算器
３８ 第１の積分器
３９ 第１の位置制御器
４０ 第１の加算器
４１ 第１の減算器
４２ 速度制御器
４３ 負荷フィードフォワード制御手段
４４ 第２の加算器
４５ 制御対象モデル
４６ 第２の減算器
４７ 負荷フィードフォワード制御器
４８ 制御対象
５０ 第１の正規化演算器
５１ 第２の正規化演算器
５２ 第２の積分器
５３ 整定時間補償器
５４ 第３の加算器
５５ 位相パターン演算器
５６ 位置発生器
５７ 微分器
６０ 軌跡速度ＦＦ補償器
６１ 加工速度ＦＦ補償器
６２ 第４の加算器
６３ 第１の加速度ＦＦ補償器
６４ 第５の加算器
６５ 第１の速度ＦＦ補償器
６６ 第２の加速度ＦＦ補償器
６７ 第６の加算器
６８ 第２の速度ＦＦ補償器
７０ 第３の積分器
７１ 第３の減算器
７２ 第２の位置制御器
７３ リミット回路
７４ 速度指令遅延回路
α₁ 第１の速度フィードフォワード係数
α₂ 第２の速度フィードフォワード係数
β₁ 第１の加速度フィードフォワード係数
β₂ 第２の加速度フィードフォワード係数
Ｊ 制御対象の慣性モーメント
Ｊ＾ 制御対象モデルの慣性モーメント
Ｋ_v 速度ゲイン定数
τ_c 第１の１次遅れ要素の時定数
τ₂ 第２の１次遅れ要素の時定数
Ｋ_p1 第１の位置ゲイン定数
Ｋ_p2 第２の位置ゲイン定数
t_s 整定時間
τ_f フィルタ回路の１次遅れ要素の時定数
Ｖ_L 設定速度
Ｖ_L3 補正加工速度
Ｖ_Lmax 設定速度の最大値
Ｖ（x^*） 軌跡速度指令
x^* 軌跡位置指令
ω 実角速度
ω^* 角速度指令
ω₀ ^* 基本角速度指令

Claims (8)

1. 被加工物を加工するプレス装置のスライドを、機械的変換機構を介して回転運動を直線運動へ変換する回転状体によって動作させるように、前記回転状体に連動する電動機の位置および速度を制御するプレス制御装置において、
   前記回転状体の非加工区間における非加工速度の基礎となる設定速度を発生する設定速度発生器と、
   前記設定速度を入力し、該設定速度および非加工区間における速度パターンによって軌跡位置を演算し、軌跡速度指令値を出力する軌跡速度指令手段と、
   加工速度が一定の場合は前記設定速度を、加工速度が可変の場合は加工開始から加工終了までの距離に基づいて生成した速度を、加工区間における加工速度設定値として出力する手段と、
   前記加工速度設定値および軌跡速度指令値を入力し、該加工速度設定値に基づいて加工速度を制御し、軌跡速度指令値に基づいて非加工速度を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とするプレス制御装置。
2. 被加工物を加工するプレス装置のスライドを、機械的変換機構を介して回転運動を直線運動へ変換する回転状体によって動作させるように、前記回転状体に連動する電動機の位置および速度を制御するプレス制御装置において、
   前記回転状体の加工区間における加工速度および非加工区間における非加工速度の基礎となる設定速度を発生する設定速度発生器と、
   前記設定速度を入力し、該設定速度、設定速度の最大値および前記非加工区間における速度パターンによって演算される軌跡位置に基づいて、軌跡速度指令値を出力する軌跡速度指令手段と、
   前記軌跡速度指令値、設定速度、および電動機の実角速度から換算した実接線速度を入力し、該軌跡速度指令値と設定速度を加算し、得られる速度から実接線速度を減算し、得られる軌跡速度偏差を出力する加減算器と、
   前記軌跡速度偏差を入力し、該軌跡速度偏差を時間積分し、得られる第１の位置偏差を出力する第１の積分器と、
   前記第１の位置偏差を入力し、該第１の位置偏差に第１の位置ゲイン定数を乗算し、得られる基本角速度指令値を角速度指令値として出力する第１の位置制御器と、
   前記角速度指令値および実角速度を入力し、該角速度指令値から実角速度を減算し、得られる角速度偏差を出力する第１の減算器と、
   前記角速度偏差を入力し、該角速度偏差に速度ゲイン定数を乗算し、得られる基本トルク指令値を出力する速度制御器とを備え、
   前記加工区間において、加工速度が設定速度に基づく速度に同調するように制御し、かつ、前記非加工区間において、非加工速度が軌跡速度指令値に基づくように軌跡制御することを特徴とするプレス制御装置。
3. 前記軌跡速度指令手段は、
   設定速度を設定速度の最大値で除算し、得られる正規化設定速度を出力する第１の正規化演算器と、
   前記正規化設定速度を入力し、該正規化設定速度をサイクル時間で除算し、得られるサイクル時間当たりの正規化設定速度を出力する第２の正規化演算器と、
   前記サイクル時間当たりの正規化設定速度を入力し、該サイクル時間当たりの正規化設定速度を時間積分し、得られる加減速判定基準値を出力する第２の積分器と、
   前記加減速判定基準値を入力し、該加減速判定基準値を実効サイクル時間で除算し、得られる位相パターンを出力する位相パターン演算器と、
   前記位相パターンを入力し、回転状体のプレス一周長から設定長（設定速度をストローク数で除算して得られる値）を減算し、得られる値に前記位相パターンを乗算し、得られる軌跡位置指令値を出力する位置発生器と、
   前記軌跡位置指令値を入力し、該軌跡位置指令値を時間微分し、得られる軌跡速度指令値を出力する微分器と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のプレス制御装置。
4. 前記軌跡速度指令値および設定速度を入力し、
   該軌跡速度指令値を時間微分し、得られる加速度に制御対象モデルの慣性モーメントを乗算し、得られる値に第１の加速度フィードフォワード係数を乗算し、得られる値を速度ゲイン定数で除算し、その結果として得られる値に第１の１次遅れ要素を持たせた第１の加速度フィードフォワード量を算出し、
   前記軌跡速度指令値に第１の速度フィードフォワード係数を乗算し、その結果として得られる値に第１の１次遅れ要素を持たせた第１の速度フィードフォワード量を算出し、
   前記設定速度を時間微分し、得られる加速度に制御対象モデルの慣性モーメントを乗算し、得られる値に第２の加速度フィードフォワード係数を乗算し、得られる値を速度ゲイン定数で除算し、その結果として得られる値に第２の１次遅れ要素を持たせた第２の加速度フィードフォワード量を算出し、
   前記設定速度に第２の速度フィードフォワード係数を乗算し、得られる値に第２の１次遅れ要素を持たせた第２の速度フィードフォワード量を算出し、
   前記第１の加速度フィードフォワード量、第１の速度フィードフォワード量、第２の加速度フィードフォワード量および第２の速度フィードフォワード量を加算し、得られる加速度／速度フィードフォワード量を出力するフィードフォワード補償器と、
   前記加速度／速度フィードフォワード量および第１の位置制御器により出力される基本角速度指令値を入力し、該加速度／速度フィードフォワード量と基本角速度指令値を加算し、得られる角速度指令値を前記第１の減算器に出力する第１の加算器と、
   を備えることを特徴とする請求項２または３に記載のプレス制御装置。
5. 前記基本トルク指令値および実角速度を入力し、負荷フィードフォワード量を出力する負荷フィードフォワード制御手段と、
   前記基本トルク指令値および負荷フィードフォワード量を入力し、該基本トルク指令値と前記負荷フィードフォワード量を加算し、得られるトルク指令値を出力する第２の加算器とを備えるプレス制御装置であって、
   前記負荷フィードフォワード制御手段は、
   基本トルク指令値を入力し、該基本トルク指令値を制御対象モデルの慣性モーメントで除算し、得られる値をさらに時間積分し、得られる修正角速度指令を出力する制御対象モデルと、
   前記修正角速度指令および実角速度を入力し、該修正角速度指令から実角速度を減算し、得られる第２の角速度偏差を出力する第２の減算器と、
   前記第２の角速度偏差を入力し、該第２の角速度偏差に負荷フィードフォワード係数を乗算し、得られる負荷フィードフォワード量を出力する負荷フィードフォワード制御器と、
   を備えることを特徴とする請求項２から４までのいずれか一項に記載のプレス制御装置。
6. 前記軌跡速度指令手段は、さらに、
   前記第２の正規化演算器が出力するサイクル時間当たりの正規化設定速度を入力し、該正規化設定速度に整定時間を乗算し、得られる値に第３の１次遅れ要素を乗算し、得られる１次遅れ整定時間を出力する整定時間補償器と、
   前記第２の積分器が出力する加減速判定基準値に１次遅れ整定時間を加算し、得られる新たな加減速判定基準値を前記位相パターン演算器に出力する第３の加算器と、
   を備えることを特徴とする請求項３から５までのいずれか一項に記載のプレス制御装置。
7. 前記被加工物を加工開始点から加工終了点まで加工するときのスライドの移動距離を回転状体における接線方向の距離に換算した加工距離を設定する加工距離設定器と、
   前記加工距離および前記設定速度発生器が発生する設定速度を入力し、補正加工速度を出力する加工速度可変手段と、
   前記設定速度および補正加工速度を入力し、前記加工速度可変手段を使用し、かつ回転状体が加工角度内にあるときに補正加工速度を出力し、前記加工速度可変手段を使用しないときに、または、前記加工速度可変手段を使用し、かつ回転状体が加工角度内にないときに、設定速度を出力する加工速度切替え手段とを備え、
   前記加減算器は、軌跡速度指令値、前記加工速度切替え手段が出力する設定速度または補正加工速度、および電動機の実角速度から換算した実接線速度を入力し、該軌跡速度指令値と設定速度または補正加工速度を加算し、得られる速度から実接線速度を減算し、得られる軌跡速度偏差を第１の積分器へ出力することを特徴とする請求項２から６までのいずれか一項に記載のプレス制御装置。
8. 前記加工速度可変手段は、
   該加工速度可変手段が出力する補正加工速度を時間積分し、得られる移動量を出力する第３の積分器と、
   前記加工距離設定器が出力する加工距離および前記移動量を入力し、該加工距離から移動量を減算し、得られる第２の位置偏差を出力する第３の減算器と、
   前記第２の位置偏差を入力し、該第２の位置偏差に第２の位置ゲイン定数を乗算し、得られる速度を出力する第２の位置制御器と、
   前記設定速度発生器が発生する設定速度および第２の位置制御器が出力する速度を入力し、該速度をプラスリミット値とし、前記加工速度ゼロをマイナスリミット値として設定速度を制限し、補正前加工速度を出力するリミット回路と、
   前記補正前加工速度を入力し、該補正前加工速度を経過時間に対し遅延変化させた補正加工速度を出力する速度指令遅延回路と、
   を備えることを特徴とする請求項７に記載のプレス制御装置。
   
   

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