JP2007098422A - ダイクッション機構の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレス動作の一工程に要する時間を短くして、生産性を向上させる。
【解決手段】 サーボモータ（１８）を駆動源としてプレス機械のスライド（２４）に対して力を生ずるダイクッション機構（２０）の制御装置（１０）が、スライドとダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段（６６）と、サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段（６５）とを具備する。電流指令作成手段により作成される電流指令は、衝突検出手段が衝突を検出したときから所定の時間にわたって一定値とされる。さらに、ダイクッションとスライドとの間に生じている力を検出する力検出手段（２２）を具備し、電流指令作成手段により作成される電流指令は、衝突検出手段が衝突を検出したときから力検出手段により検出された前記力の検出値が所定の値になるまでの時間にわたって一定値とするようにしてもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ダイクッション機構の制御装置に関する。

曲げ、絞り、打抜き等のプレス加工を行うプレス機械において、加工動作中に、プレス加工に用いる第一の型を支持する可動側の支持部材（一般にスライドと称する）に対し、第二の型を支持する支持部材（一般にボルスタと称する）の側から所用の力（圧力）を加える付属装置として、ダイクッション機構を装備することは知られている。ダイクッション機構は通常、所定の圧力で保持した可動要素（ダイクッションと称する）に、型閉め方向へ移動中のスライド（または第一の型）を直接または間接に衝突させた後、型閉め（成形）を経て型開きに至るまで、クッションパッドがスライドに力（圧力）を加えながら、スライドと共に移動するように構成されている。この間、例えば、クッションパッドとスライドとの間に被加工ワークの加工箇所の周辺領域を挟持することにより、被加工ワークの皺の発生を防止することができる。

図１３は従来技術のダイクッション機構の制御装置の機能ブロック図である。制御装置１００の位置制御部９２０は、ダイクッション位置指令値と位置フィードバックで用いられるダイクッション位置の検出値とから位置制御速度指令値Ｃｖ１を作成する。さらに、力制御部９４０は、ダイクッションとスライドとの間に作用する力の指令値と力フィードバックで用いられる力の検出値とから力制御速度指令値Ｃｖ２を作成する。

次いで、これら位置制御速度指令値Ｃｖ１および力制御速度指令値Ｃｖ２は比較演算部９５０に供給される。比較演算部９５０においては、これら位置制御速度指令値Ｃｖ１および力制御速度指令値Ｃｖ２のうちの下向きの大きさ、つまりスライドがクッションパッドに向かって下降する方向への速度の大きさが比較される。そして、例えば位置制御速度指令値Ｃｖ１の方が大きいと判定された場合には位置制御部９２０によってダイクッションが制御されるように、および力制御速度指令値Ｃｖ２の方が大きいと判定された場合には力制御部９４０によってダイクッションが制御されるように、切換器９３０の切換動作が行われる。

ところで、ダイクッション機構のスライドは当初はその上限位置で待機している。そして、スライド動作の初期には、位置制御速度指令値Ｃｖ１が力制御速度指令値Ｃｖ２よりも大きいので、切換器９３０によって、ダイクッションは位置制御部９２０からの力制御速度指令値Ｃｖ２に基づいて下降するようになる。このような比較演算部９５０における比較処理はスライド下降時に繰り返し行われる。そして、力制御速度指令値Ｃｖ２が位置制御速度指令値Ｃｖ１よりも大きくなると、スライドがダイクッションに衝突したものと判定されて、切換器９３０により位置制御部９２０から力制御部９４０への切換動作が行われる。これにより、ダイクッションは力制御部９４０の力制御速度指令値Ｃｖ２に基づいて下降し、適切なクッション圧が生じるようになる。

ところで、ダイクッションを駆動させるサーボモータのトルクに余裕がある場合には、所望のトルクを生じさせるのに要する時間が比較的短くて足りるので、位置制御と力制御との切替えによりダイクッションとスライドとの間に発生する力を制御することは、特に問題はない。

しかしながら、サーボモータのトルクに余裕が無い状態でプレス動作時に最大トルクが必要とされる場合には、制御上の遅れまたは機械のねじれなどによって力フィードバックの立ち上がりが遅れるのでモータトルクも遅れて発生するようになる。このような場合にはダイクッションの加速能力を最大限に利用できないので、スライドの速度を代わりに低下させる必要がある。その結果、プレス動作の一工程に要する時間は、トルクに余裕がある場合と比較して長くなっていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、プレス動作の一工程に要する時間を短くして生産性を向上させられるダイクッション機構の制御装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、サーボモータを使用してプレス機械のスライドに対して力を生じさせるダイクッション機構の制御装置において、前記スライドと前記ダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段と、前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、前記電流指令作成手段により作成される電流指令は、前記衝突検出手段が衝突を検出したときから所定の時間にわたって一定値であるようにした制御装置が提供される。

２番目の発明によれば、サーボモータを使用してプレス機械のスライドに対して力を生じさせるダイクッション機構の制御装置において、前記スライドと前記ダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段と、前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段と、前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段とを具備し、前記電流指令作成手段により作成される電流指令は、前記衝突検出手段が衝突を検出したときから前記力検出手段により検出された前記力の検出値が所定の値になるまでの時間にわたって一定値であるようにした制御装置が提供される。

スライドとダイクッションとが衝突する際には、衝突時のショックが小さいために力の発生が遅いのでダイクッションをスライドに向かう方向に移動させて押し付ける必要がある場合と、衝突時のショックを低減するためにダイクッションをスライドから離間する方向に移動させる場合とが存在する。１番目および２番目の発明においては、衝突後の所定時間にわたって電流指令値を一定にしているので、この所定時間においては、位置制御および力制御を用いることなしにダイクッションをスライドに向かう方向またはスライドから離間する方向に移動させられる。従って、力フィードバックの立ち上がりが比較的遅い場合には立ち上がりを早くすると共に、力フィードバックの立ち上がりが比較的早い場合には立ち上がりを遅くすることができる。これにより、力制御の性能が向上し、衝突時のスライド速度を速くする事ができるので、プレス動作の一工程に要する時間を短くでき、結果的に、生産性を向上させられる。

３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記電流指令の前記一定値は、前記ダイクッションと前記スライドとの間の前記力を増加させられるように選択される。
すなわち３番目の発明においては、ダイクッションをスライドに向かう方向に移動させて力を増加させられるので、力フィードバックの立ち上がりが比較的遅い場合に立ち上がりを可能な限り早くさせられる。

４番目の発明によれば、３番目の発明において、前記電流指令の前記一定値は、前記ダイクッションと前記スライドとの間の前記力を増加させられる最大値または略最大値である。
すなわち４番目の発明においては、最大トルクでダイクッションをスライドに向かう方向に移動させられる。

５番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記電流指令の前記一定値は、前記ダイクッションと前記スライドとの間の前記力を低下させられるように選択される。
すなわち５番目の発明においては、ダイクッションをスライドから離間する方向に移動させて力を低下させられるので、力フィードバックの立ち上がりが比較的早い場合に立ち上がりを可能な限り遅くすることができる。

６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記電流指令の前記一定値は、前記ダイクッションと前記スライドとの間の前記力を低下させられる最小値または略最小値である。
すなわち６番目の発明においては、最大トルクでダイクッションをスライドから離間する方向に移動させられる。

７番目の発明によれば、サーボモータを使用してプレス機械のスライドに対して力を生じさせるダイクッション機構の制御装置において、前記スライドと前記ダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段と、前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成部とを具備し、前記速度指令作成手段により作成される速度指令は、前記衝突検出手段が衝突を検出したときから所定の時間にわたって一定値であるようにした制御装置が提供される。

８番目の発明によれば、サーボモータを使用してプレス機械のスライドに対して力を生じさせるダイクッション機構の制御装置において、前記スライドと前記ダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段と、前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段とを具備し、前記速度指令作成手段により作成される速度指令は、前記衝突検出手段が衝突を検出したときから前記力検出手段により検出された前記力の検出値が所定の値になるまでの時間にわたって一定値であるようにした制御装置が提供される。

すなわち７番目および８番目の発明においては、衝突後の所定時間にわたって速度指令値を一定にしているので、この所定時間においては、位置制御および力制御を用いることなしにダイクッションをスライドから離間する方向に移動させられる。従って、力フィードバックの立ち上がりが比較的早い場合には立ち上がりを遅くすることができる。これにより、力制御の性能が向上し、衝突時のスライド速度を速くする事ができるので、プレス動作の一工程に要する時間を短くでき、結果的に、生産性を向上させられる。

９番目の発明によれば、７番目または８番目の発明において、前記速度指令の前記一定値は、前記ダイクッションが前記スライドから離間するように選択される。
すなわち９番目の発明においては、ダイクッションをスライドから離間する方向に移動させて力を低下させられるので、力フィードバックの立ち上がりが比較的早い場合に立ち上がりを可能な限り遅くすることができる。

１０番目の発明によれば、９番目の発明において、前記速度指令の前記一定値は、前記ダイクッションが前記スライドから離間する最大速度指令値または略最大速度指令値である。
すなわち１０番目の発明においては、最大速度でダイクッションをスライドから離間する方向に移動させられる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明に基づく制御装置１０を備えたプレス機械のダイクッション機構２０の基本構成を示す模式図であり、プレス機械は開放状態になっている。図１に示されるように、二つの支持部１２がベース１１から鉛直方向に延びており、これら支持部１２の先端には、平板状のボルスタ１５がダンパ１３をそれぞれ介して配置されている。図１においては、ボルスタ１５の下方には、ダイクッション機構２０が設けられている。

スライド２４はプレス加工に用いる第一型２６を支持している。第一型２６を支持する側とは反対側においては、ボールねじ装置３３がスライド２４に連結されている。このボールねじ装置３３はベルト／プーリ装置３４を介して第一サーボモータ３８の出力軸に連結されている。このような機構によって、スライド２４はボルスタ１５に支持された第二型２７に対し、プレス加工に要求される速度で接近又は離反する方向へ移動する。

本発明に基づくダイクッション機構２０は、スライド２４の動作に対応してボルスタ１５の下面に対して垂直方向に摺動するクッションパッド１６と、クッションパッド１６を昇降させる第二サーボモータ１８とを含んでいる。クッションパッド１６の頂面から延びる複数のクッションピン３１はボルスタ１５の孔を通ってボルスタ１５から突出している。被加工ワーク３５はクッションピン３１の先端に支持されている。

クッションパッド１６は、第二型２７に関連して配置され、ボールねじ装置１７を介して、第二サーボモータ１８の出力軸に接続されている。スライド２４（又は第一型２６）は、型閉め方向へ移動する間に、所定位置に待機していたクッションパッド１６に直接又は間接に衝突する。そして通常は、型閉め（成形）を経て型開きに至るまで、クッションパッド１６がスライド２４に所要の力（圧力）Ｆを加えながらスライド２４と共に移動するように構成されている。なお、本願明細書においては、クッションパッド１６およびこれに関連する部材を適宜、ダイクッションと呼ぶことにする。

このような動作は本発明に基づくプレス機械の制御装置１０により行われている。プレス機械の動作時には、制御装置１０によって、第一サーボモータ３８が回転して、スライド２４が下降する。このため、第一型２６が被加工ワーク３５を介して複数のクッションピン３１を押圧する。これにより、クッションパッド１６が下方に押される。

一方、制御装置１０によって、クッションパッド１６の下降動作に応じて、第二サーボモータ１８がクッションパッド１６を下降させるよう回転する。クッションパッド１６に作用する力（圧力）が大きくなると、クッションピン３１がさらに下降し、被加工ワーク３５がスライド２４の第一型２６とボルスタ１５の第二型２７との間で把持されてプレス加工される。このとき、ボルスタ１５はスライド２４によってわずかながら下降する。次いで、スライド２４がその下死点に到達すると、スライド２４は上昇開始し、他の部材も初期位置まで戻ってプレス加工が終了する。

このように、制御装置１０は第一サーボモータ３８および第二サーボモータ１８を制御してクッションパッド１６とスライド２４との間に相関的な圧力（すなわち力Ｆ）を生じさせている。図１から分かるように、この圧力（すなわち力Ｆ）を検出する力検出部２１は制御装置１０に接続されている。第一サーボモータ３８の回転速度をスライド２４の速度Ｄｖ’として検出する速度検出部３２が制御装置１０に接続されている。同様に、第二サーボモータ１８の回転速度をダイクッションの速度検出値Ｄｖとして検出する速度検出部２２も制御装置１０にそれぞれ接続されている。これら速度検出部２２、３２はスライド速度およびダイクッション速度をそれぞれフィードバック制御するのに用いられる。

図１に示されるように、位置検出部２５が支持部１２に隣接して配置されており、この位置検出部２５も制御装置１０に接続されている。位置検出部２５はダイクッション２０の鉛直方向位置、特にクッションパッド１６の鉛直方向位置を検出すると共にスライド２４の位置も検出することができる。つまり、位置検出部２５はダイクッション位置検出部およびスライド位置検出部としての役目を果たしうる。なお、力検出部２１は公知の力覚センサを、速度検出部２２、３２は公知のエンコーダを、位置検出部２５は公知のリニアスケールを、それぞれ採用することができる。

図示しない実施形態においては、ダイクッションの鉛直方向位置を検出するための専用の位置検出部（図示しない）およびスライド２４の鉛直方向位置を検出するための専用の位置検出部（図示しない）を別途設けるようにしてもよい。

図２は、本発明の第一の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図２に示されるように、第一の実施形態に基づく制御装置１０は、位置制御部９２と力制御部９４とを含んでいる。

図示されるように位置制御部９２は、ダイクッション位置指令値Ｃｘを指令するダイクッション位置指令部６１と、ダイクッション位置検出値Ｄｘを検出するダイクッション位置検出部２５とに接続されている。位置制御部９２は、ダイクッション位置指令値Ｃｘと位置フィードバックで用いられるダイクッション位置検出値Ｄｘとから位置制御速度指令値Ｃｖ１を作成する。

さらに、力制御部９４は、ダイクッション２０とスライド２４との間に作用する力Ｆの力指令値Ｃｆを指令する力指令部６２と、この力Ｆの力検出値Ｄｆを検出する力検出部２１とに接続されている。力制御部９４は、力指令値Ｃｆと力フィードバックで用いられる力検出値Ｄｆとから力制御速度指令値Ｃｖ２を作成する。なお、位置制御速度指令値Ｃｖ１および力制御速度指令値Ｃｖ２は第二サーボモータ１８の回転速度に関する速度指令値であるものとする。

また、図面には示さないものの、制御装置１０には、ダイクッション機構の動作に応じて力制御有効信号が適宜入力される。この力制御有効信号はスライド２４とダイクッション２０とが衝突する前にＯＮ状態となり、スライド２４とダイクッション２０とが型開き後に離間したときにＯＦＦ状態になる。前述した位置制御部９２における位置制御速度指令値Ｃｖ１および力制御部９４における力制御速度指令値Ｃｖ２は、力制御有効信号がＯＮ状態であるときに作成される。

図示されるように、位置制御速度指令値Ｃｖ１および力制御速度指令値Ｃｖ２は比較演算部９５に入力される。比較演算部９５においては、これら位置制御速度指令値Ｃｖ１および力制御速度指令値Ｃｖ２のうちの下向きの大きさ、つまりスライドがクッションパッドに向かって下降する方向への速度の大きさが比較される。そして、例えば位置制御速度指令値Ｃｖ１の方が大きいと判定された場合には位置制御部９２の位置制御速度指令値Ｃｖ１が選択されるように切替えられる。一方、力制御速度指令値Ｃｖ２の方が大きいと判定された場合には力制御部９４の力制御速度指令値Ｃｖ２が選択されるように切替えられる。なお、図面には示さないものの、制御装置１０は従来技術と同様な切換器９３０も備えており、この切替動作は切換器によって行われるものとする。

選択された位置制御速度指令値Ｃｖ１および力制御速度指令値Ｃｖ２のうちの一方は、比較演算部９５を通じて制御装置１０の電流指令作成部６５に入力される。図示されるように、電流指令作成部６５には、ダイクッション速度検出部２２により検出されたダイクッション速度検出値Ｄｖも入力される。電流指令作成部６５は、位置制御速度指令値Ｃｖ１および力制御速度指令値Ｃｖ２のうちの一方とダイクッション速度検出値Ｄｖとに基づいて第二サーボモータ１８の電流指令値Ｃｉを作成する機能を備えている。

制御装置１０は、さらに、スライド２４とダイクッション２０とが衝突したか否かを判定する衝突検出部６６と、これらが衝突してからの経過時間Ｔを計測するタイマ６７も含んでいる。これら衝突検出部６６およびタイマ６７は電流指令作成部６５に接続されている。

以下、図３を参照しつつ、本発明の第一の実施形態に基づくダイクッション機構の動作を説明する。図３に示される動作プログラム１１０のステップ１１１においては、力制御有効信号がＯＮ状態であるか否か、つまりスライド２４とダイクッション２０とが衝突する前であるか否かが判定される。

力制御有効信号がＯＮ状態である場合には、ステップ１１２に進み、衝突検出部６６によってスライド２４とダイクッション２０との間の衝突が検出されたか否かが判定される。衝突検出部６６による衝突判定手法については後述する。ステップ１１２においてスライド２４とダイクッション２０とが衝突していないと判定された場合にはステップ１１５に進む。

ステップ１１５においては、現在の制御が位置制御部９２による位置制御であるか、あるいあは力制御部９４による力制御であるかが判定される。位置制御である場合にはステップ１１６に進む。この場合には、電流指令作成部６５によって、第二サーボモータ１８の電流指令値Ｃｉが位置制御速度指令値Ｃｖ１とダイクッション速度検出値Ｄｖとに基づいて作成される。

図４（ａ）は電流指令値Ｃｉのマップを示す図である。図４（ａ）に示される電流指令値Ｃｉは、位置制御速度指令値Ｃｖ１とダイクッション速度検出値Ｄｖとの関数ｆ１として実験等により予め求められ、マップの形で制御装置１０の記憶部（図示しない）に記憶されているものとする。電流指令作成部６５による電流指令値Ｃｉは、図４（ａ）に示されるようなマップから求めても良く、また所定の計算式に基づいて算出してもよい。

ステップ１１６にて電流指令値Ｃｉを作成した後は、最初のステップに再び戻って処理を繰り返す。なお、ステップ１１１にて力制御有効信号がＯＮ状態でないと判定された場合にも、ステップ１１６において電流指令値Ｃｉが位置制御速度指令値Ｃｖ１とダイクッション速度検出値Ｄｖとに基づいて作成される。

一方、ステップ１１５において力制御であると判定された場合には、ステップ１１７に進む。この場合には、電流指令作成部６５によって、第二サーボモータ１８の電流指令値Ｃｉが力制御速度指令値Ｃｖ２とダイクッション速度検出値Ｄｖとに基づいて作成される。電流指令値Ｃｉのマップを示す図４（ａ）と同様な図４（ｂ）には、電流指令値Ｃｉが、力制御速度指令値Ｃｖ２とダイクッション速度検出値Ｄｖとの関数ｆ２としてマップの形で示されている。この場合にも、電流指令作成部６５による電流指令値Ｃｉは、図４（ｂ）に示されるようなマップから求めても良く、また所定の計算式に基づいて算出してもよい。

ところで、ステップ１１２において衝突検出部６６がスライド２４とダイクッション２０とが衝突したと判定された場合には、ステップ１１３に進む。ステップ１１３においては、タイマ６７により計測された衝突後の経過時間Ｔを検出する。次いで、ステップ１１７においてこの経過時間Ｔが所定時間Ｔ０以下であるか否かが判定される。

経過時間Ｔが所定時間Ｔ０以下である場合にはステップ１１８に進む。ステップ１１８においては電流指令作成部６５において電流指令値Ｃｉが電流指令一定値Ｃ０として作成される。

ところで、スライド２４とダイクッション２０とが衝突については、以下の二つの場合がある。第一の場合は、衝突時のショックが小さいために力の発生が遅いのでダイクッション２０をスライド２４に向かう方向に移動させて押し付ける必要がある場合である。言い換えれば、第一の場合は、力フィードバックの立ち上がりが比較的遅い場合である。

第二の場合は、衝突時のショックを低減するためにダイクッション２０をスライドから離間する方向に移動させる場合である。つまり、第二の場合は、力フィードバックの立ち上がりが比較的早い場合である。

このため、第一の場合においては、ステップ１１８における電流指令一定値Ｃ０はダイクッション２０とスライド２４との間に作用する力Ｆを増加させられるように選択される。これにより、ダイクッション２０がスライド２４に向かう方向に移動されて力Ｆが増加するので、力フィードバックの立ち上がりを早くさせられる。

第一の場合における電流指令一定値Ｃ０はダイクッション２０とスライド２４との間に作用する力Ｆを増加させられる最大値であるのが好ましい。これにより、最大トルクでダイクッションをスライドに向かう方向に移動させられるので、立ち上がりを最大限に早くすることができる。なお、電流指令一定値Ｃ０は、略最大値、つまり前述した最大値よりもわずかながら小さい値であってもよく、この場合にも同様な効果が得られる。

一方、第二の場合においては、ステップ１１８における電流指令一定値Ｃ０はダイクッション２０とスライド２４との間に作用する力Ｆを低下させられるように選択される。これにより、ダイクッション２０がスライド２４から離間する方向に移動されて力Ｆが低下するので、力フィードバックの立ち上がりを遅くさせられる。

第二の場合における電流指令一定値Ｃ０はダイクッション２０とスライド２４との間に作用する力Ｆを低下させられる最大値であるのが好ましい。これにより、最大トルクでダイクッションをスライドから離間する方向に移動させられるので、立ち上がりを最大限に遅くすることができる。なお、電流指令一定値Ｃ０は、略最大値、つまり前述した最大値よりもわずかながら小さい値であってもよく、この場合にも同様な効果が得られる。

ステップ１１８において電流指令値Ｃｉを作成した後は、最初のステップに再び戻って処理を繰り返すものとする。従って、ステップ１１４において衝突後の経過時間Ｔが所定の時間Ｔ０よりも大きいと判定されるまでは、電流指令値Ｃｉは電流指令一定値Ｃ０とされる。

このように本発明においては、衝突後の所定時間にわたって電流指令値Ｃｉを電流指令一定値Ｃ０にしているので、この所定時間においては、位置制御および力制御を用いることなしにダイクッションをスライドに向かう方向またはスライドから離間する方向に移動させられる。従って、力フィードバックの立ち上がりが比較的遅い場合には立ち上がりを可能な限り早くすると共に、力フィードバックの立ち上がりが比較的早い場合には立ち上がりを可能な限り遅くすることができる。これにより、力制御の性能が向上し、衝突時のスライド速度を速くする事ができるので、プレス動作の一工程に要する時間を短くでき、結果的に、生産性を向上させられる。

なお、操作者は実験、つまりプレス機械の試し打ちを予め行うことにより、実際に行うプレス動作が第一の場合に該当するのか第二の場合に該当するのかを見極め、このことを制御装置１０に事前に設定しておく。あるいは、動作時におけるダイクッション２０とスライド２４との間の相対速度および力Ｆの上昇率に応じて、実験などを行うことなしに、第一の場合であるか第二の場合であるかの判断を制御装置１０が行うようにしてもよい。

ところで、図３のステップ１１２において使用される衝突検出部６６は、その機能ブロック図である図５に示されるように、スライド２４の鉛直方向位置Ｃｙを指令するスライド位置指令部７１と、ダイクッションの鉛直方向位置Ｃｘを指令するダイクッション位置指令部６１と、スライドの鉛直方向位置Ｄｙを検出するスライド位置検出部２５と、ダイクッションの鉛直方向位置Ｄｘを検出するダイクッション位置検出部２５と、力Ｆの検出値Ｄｆを検出する力検出部２１とに接続されている。そして、これらスライド位置指令値Ｃｙ、ダイクッション位置指令値Ｃｘ、スライド位置検出値Ｄｙ、ダイクッション位置検出値Ｄｘおよび力検出値Ｄｆは衝突検出部６６に入力されるようになっている。

衝突検出部の動作を示すフローチャートである図６（ａ）から図６（ｃ）を参照して、衝突検出部６６の衝突判定について説明する。図６（ａ）に示されるように、スライド位置指令値Ｃｙとダイクッション位置指令値Ｃｘとを常時比較して、スライド位置指令値Ｃｙとダイクッション位置指令値Ｃｘとが等しい値になったとき（ステップ１２１）に、ダイクッション２０とスライド２４とが衝突したと判定（ステップ１２２）することができる。

また、図６（ｂ）に示されるように、スライド位置検出値Ｄｙとダイクッション位置検出値Ｄｘとを常時比較して、スライド位置検出値Ｄｙとダイクッション位置検出値Ｄｘとが等しい値になったとき（ステップ１３１）に、ダイクッション２０とスライド２４とが衝突したと判定（ステップ１３２）してもよい。

さらに、図６（ｃ）に示されるように、力検出値Ｄｆを所定の値Ｄｆ０’と比較して、力検出値Ｄｆが所定の値Ｄｆ０’よりも大きくなったとき（ステップ１４１）に、ダイクッション２０とスライド２４とが衝突したと判定（ステップ１４２）してもよい。これら図６（ａ）から図６（ｃ）に示した衝突判定手法のいずれを採用して衝突判定するようにしてもよく、また、図示しない他の衝突判定手法を採用してもよい。

図７は、本発明の第二の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図２に示した第一の実施形態と同じ部材については前述したのと同様であるので説明を省略する。図７に示される第二の実施形態においてはタイマ６７が排除されており、また力検出部２１により検出された力検出値Ｄｆが電流指令作成部６５に入力されるようになっている。

さらに、図８は本発明の第二の実施形態に基づくダイクッション機構の動作を示すフローチャートである。図８に示されるフローチャートのプログラム２１０のステップ２１１、２１２および２１５〜２１８は、図３に示されるプログラム１１０のステップ１１１、１１２および１１５〜１１８と同一であるので説明を省略する。

プログラム２１０のステップ２１３においては、力検出部２１よってダイクッション２０とスライド２４との間の力の検出値Ｄｆが検出される。次いで、ステップ２１４において、力検出値Ｄｆが所定の値Ｄｆ０よりも小さいか否かが判定される。力検出値Ｄｆが所定の値Ｄｆ０よりも小さい場合には、ステップ２１８に進む。そして、図３のステップ１１８と同様に、電流指令作成部６５において電流指令値Ｃｉが電流指令一定値Ｃ０として作成される。一方、ステップ２１４において、力検出値Ｄｆが所定の値Ｄｆ０よりも小さくないと判定された場合にはステップ２１５に進む。

このような構成の第二の実施形態においても、前述した第一の実施形態と同様な効果が得られるのは明らかであろう。また、第二の実施形態においては衝突後の実際の力検出値Ｄｆを検出しているので、衝突後の時間Ｔを単に検出する第一の実施形態と比較して、電流指令値Ｃｉを電流指令一定値Ｃ０にすべき時間をより正確に制御するのが可能となる。

ところで、電流指令を最大値にしてダイクッションを最大トルクで移動させる場合であっても、ダイクッションは最大速度で移動するとは限らない。従って、以下の実施形態のように、ダイクッションが最大速度で移動するようにサーボモータ１８の回転速度を直接的に制御するのが好ましい。

図９は本発明の第三の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図２に示した第一の実施形態と同じ部材については前述したのと同様であるので説明を省略する。図９に示される制御装置１０においては、位置制御部９２において位置制御により作成された位置制御速度指令値Ｃｖ１と、力制御部９４において力制御により作成された力制御速度指令値Ｃｖ２とが、速度指令作成部７５に入力される。この速度指令作成部７５はサーボモータ１８の回転速度に関する速度指令値Ｃｖを作成する。

図１０は本発明の第三の実施形態に基づくダイクッション機構の動作を示すフローチャートである。図１０に示されるフローチャートのプログラム３１０のステップ３１１、３１２、３１５は、図２に示されるプログラム１１０のステップ１１１、１１２、１１５と同一であるので説明を省略する。

プログラム３１０のステップ３１５において力制御ではない、つまり位置制御であると判定された場合には、ステップ３１６に進む。この場合には、速度指令作成部７５において、位置制御速度指令値Ｃｖ１を速度指令値Ｃｖとして出力する。一方、力制御であると判定された場合には、ステップ３１７において、力制御速度指令値Ｃｖ２を速度指令値Ｃｖとして出力する。

また、第三の実施形態におけるプログラム３１０のステップ３１３においては、タイマ６７により計測された衝突後の経過時間Ｔ１を検出する。次いで、この経過時間Ｔ１が所定時間Ｔ１０以下であるか否かが判定される。

経過時間Ｔ１が所定時間Ｔ１０以下である場合にはステップ３１８に進む。ステップ３１８においては速度指令作成部７５において速度指令値Ｃｖが速度指令一定値Ｃｖ０として作成される。

この速度指令一定値Ｃｖ０はダイクッション２０がスライド２４から離間するように選択される。そして、ステップ３１８において速度指令値Ｃｖを作成した後は、最初のステップに再び戻って処理を繰り返すものとする。従って、ステップ３１４において経過時間Ｔ１が所定の時間Ｔ１０よりも大きいと判定されるまでは、速度指令値Ｃｖは速度指令一定値Ｃｖ０とされる。

このように本発明においては、衝突後の所定時間にわたって速度指令値Ｃｖを一定（Ｃｖ０）にしているので、この所定時間Ｔ１０においては、位置制御および力制御を用いることなしにダイクッションをスライドから離間する方向に移動させられる。従って、力フィードバックの立ち上がりが比較的早い場合には立ち上がりを遅くすることが可能となる。その結果、力制御の性能が向上し、衝突時のスライド速度を速くする事ができるので、プレス動作の一工程に要する時間を短くでき、結果的に、生産性を向上することも可能である。

なお、所定値Ｃｖ０は、ダイクッション２０がスライド２４から離間する最大速度指令値であるのが好ましく、それにより、力Ｆが低下するので、力フィードバックの立ち上がりを可能な限り遅くさせられる。特に、第三の実施形態においては、サーボモータの回転速度を直接的に制御しているので、ダイクッションを最大速度で移動させることも可能である。なお、電流指令一定値Ｃ０は、略最大値、つまり前述した最大値よりもわずかながら小さい値であってもよく、この場合にも同様な効果が得られる。

図１１は本発明の第四の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。タイマ６７が排除されていることを除けば、図７に示されるブロック図と同様である。

さらに、図１２は本発明の第四の実施形態に基づくダイクッション機構の動作を示すフローチャートである。図１２に示されるフローチャートのプログラム４１０のステップ４１１、４１２、４１５、および４１６から４１８は、図１０に示されるプログラム３１０のステップ３１１、３１２、３１５および３１６から３１８と同一であるので説明を省略する。

プログラム４１０のステップ４１３においては、力検出部２１よってダイクッション２０とスライド２４との間の力の検出値Ｄｆが検出される。次いで、ステップ４１４において、検出された力検出値Ｄｆが所定の値Ｄｆ１０よりも小さいか否かが判定される。力検出値Ｄｆが所定の値Ｄｆ１０よりも小さい場合には、ステップ４１８に進む。そして、図３のステップ１１８と同様に、速度指令作成部７５において速度指令値Ｃｖが速度指令一定値Ｃｖ０として作成される。

このように第四の実施形態においても、前述した第三の実施形態と同様な効果が得られるのは明らかであろう。また、第四の実施形態においては衝突後の実際の力検出値Ｄｆを検出しているので、衝突後の時間Ｔを単に検出する第三の実施形態と比較して、速度指令値Ｃｖを速度指令一定値Ｃｖ０にすべき時間をより正確に制御するのが可能となる。なお、前述した実施形態のいくつかを適宜組み合わせることは本発明の範囲に含まれるものとする。

本発明に基づく制御装置を備えたプレス機械のダイクッション機構の基本構成を示す模式図である。 本発明の第一の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明の第一の実施形態に基づくダイクッション機構の動作を示すフローチャートである。 （ａ）電流指令値Ｃｉのマップを示す図である。（ｂ）電流指令値Ｃｉのマップを示す他の図である。 衝突検出部の詳細を示す機能ブロック図である。 （ａ）衝突検出部の動作を示すフローチャートである。（ｂ）衝突検出部の動作を示す他のフローチャートである。（ｃ）衝突検出部の動作を示すさらに他のフローチャートである。 本発明の第二の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明の第二の実施形態に基づくダイクッション機構の動作を示すフローチャートである。 本発明の第三の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明の第三の実施形態に基づくダイクッション機構の動作を示すフローチャートである。 本発明の第四の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明の第四の実施形態に基づくダイクッション機構の動作を示すフローチャートである。 従来技術のダイクッション機構の制御装置の機能ブロック図である。

符号の説明

１０ 制御装置
１１ ベース
１２ 支持部
１３ ダンパ
１５ ボルスタ
１６ クッションパッド
１７ 装置
１８ サーボモータ
２０ ダイクッション
２１ 力検出部
２２ ダイクッション速度検出部
２４ スライド
２５ スライド位置検出部
２５ ダイクッション位置検出部
３１ クッションピン
６１ ダイクッション位置指令部
６２ 力指令部
６５ 電流指令作成部
６６ 衝突検出部
６７ タイマ
７１ スライド位置指令部
７５ 速度指令作成部
９２ 位置制御部
９４ 力制御部
Ｃｆ 力指令値
Ｃｉ 電流指令値
Ｃｖ０ 速度指令一定値
Ｃｖ１ 位置制御速度指令値
Ｃｖ２ 力制御速度指令値
Ｃｖ 速度指令値
Ｃｘ ダイクッション位置指令値
Ｃｙ スライド位置指令値
Ｃ０ 電流指令一定値
Ｄｆ 力検出値
Ｄｖ ダイクッション速度検出値
Ｄｘ ダイクッション位置検出値
Ｄｙ スライド位置検出値
Ｔ、Ｔ１ 経過時間

Claims (10)

1. サーボモータを使用してプレス機械のスライドに対して力を生じさせるダイクッション機構の制御装置において、
   前記スライドと前記ダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段と、
   前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、
   前記電流指令作成手段により作成される電流指令は、前記衝突検出手段が衝突を検出したときから所定の時間にわたって一定値であるようにした制御装置。
2. サーボモータを使用してプレス機械のスライドに対して力を生じさせるダイクッション機構の制御装置において、
   前記スライドと前記ダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段と、
   前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段と、
   前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段とを具備し、
   前記電流指令作成手段により作成される電流指令は、前記衝突検出手段が衝突を検出したときから前記力検出手段により検出された前記力の検出値が所定の値になるまでの時間にわたって一定値であるようにした制御装置。
3. 前記電流指令の前記一定値は、前記ダイクッションと前記スライドとの間の前記力を増加させられるように選択される請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記電流指令の前記一定値は、前記ダイクッションと前記スライドとの間の前記力を増加させられる最大値または略最大値である請求項３に記載の制御装置。
5. 前記電流指令の前記一定値は、前記ダイクッションと前記スライドとの間の前記力を低下させられるように選択される請求項１または２に記載の制御装置。
6. 前記電流指令の前記一定値は、前記ダイクッションと前記スライドとの間の前記力を低下させられる最小値または略最小値である請求項５に記載の制御装置。
7. サーボモータを使用してプレス機械のスライドに対して力を生じさせるダイクッション機構の制御装置において、
   前記スライドと前記ダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段と、
   前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成部とを具備し、
   前記速度指令作成手段により作成される速度指令は、前記衝突検出手段が衝突を検出したときから所定の時間にわたって一定値であるようにした制御装置。
8. サーボモータを使用してプレス機械のスライドに対して力を生じさせるダイクッション機構の制御装置において、
   前記スライドと前記ダイクッションとが衝突したのを検出する衝突検出手段と、
   前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、
   前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段とを具備し、
   前記速度指令作成手段により作成される速度指令は、前記衝突検出手段が衝突を検出したときから前記力検出手段により検出された前記力の検出値が所定の値になるまでの時間にわたって一定値であるようにした制御装置。
9. 前記速度指令の前記一定値は、前記ダイクッションが前記スライドから離間するように選択される請求項７または８に記載の制御装置。
10. 前記速度指令の前記一定値は、前記ダイクッションが前記スライドから離間する最大速度指令値または略最大速度指令値である請求項９に記載の制御装置。

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