JP2009525877A

JP2009525877A - 機械プレス機駆動システム及び方法

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Publication number: JP2009525877A
Application number: JP2008553840A
Authority: JP
Inventors: ゴロロンス，マルクセグラ; ショエールドボスガ，
Original assignee: エービービーリサーチリミテッド
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: US20090177306A1; CN101024309B; ES2586661T3; KR101211985B1; CN101015961B; US20100234974A1; KR20080092422A; BRPI0707669A2; CN101370646A; EP1815972B1; US8423159B2; WO2007091118A1; EP1996394B1; ES2452022T3; CN101024309A; CN101015961A; KR20080091800A; US20090007622A1; CN101370646B; EP1996394A1

Abstract

機械プレスの操作方法であって、プレスは、少なくとも一つの電気駆動モータ（２０）、少なくとも一つの前記モータを制御する駆動制御手段、ラム（２３）、及び少なくとも一つの前記モータの回転運動を第１回転方向の前記ラムの直線運動に変換する機械手段（２７、２５）を備えており、前記ラムは、直線経路（Ｓ）に沿って下降及び上昇して前記プレスを作動させ、プレスサイクルに一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分とを含む一プレスサイクルを実行するように構成され、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、少なくとも一つの前記駆動モータの速度（ＷＭ）を、前記プレスサイクルの、少なくとも一つの前記プレス加工部分又は一つ以上の非プレス加工部分の間に変化させる。プレスは複数の製造サイクルの間で反転させることができる。プレス、及びこのようなプレスを含むシステムも記載される。

Description

技術分野
本発明は、ブランクから金属パーツをプレス加工、スタンピング加工、又はパンチング加工するために使用される種類の機械プレスに関する。詳細には、本発明は、駆動モータからプレスのラムへの動力の伝達を制御する改良型システムを備えた電動モータによって駆動される機械プレスを開示する。

背景技術
機械プレスは、スチールブランク又はワークピースからスタンピング加工済み自動車パーツを製造するために広く使用される。従来、プレス駆動及び電力伝達システム、又は動力伝達機構は、フライホイールを介して駆動される。フライホイールの機能は、サイクルを実行するために必要なエネルギーを蓄積することである。フライホイールと伝達機構との接続及び接続解除は、クラッチ及びブレーキシステム（空気圧式又は油圧式とすることができる）によって行われる。このようなプレスの金型（ｄｉｅ）又はモールド（ｍｏｕｌｄ）を変更しようとする場合、時間の経過に伴う摩耗などを補正するために機械位置を設定することを含む設定は普通、複雑で非常に長いプロセスであり、豊富な技能及び知識を必要とする機械的調整を含む。更に、駆動チェーンのあらゆるクラッチ又はブレーキにメンテナンスが必要になる。

更に、所定の金型で作業する設定が行なわれると、従来のモータ駆動機械プレス、リンクプレス、クランクプレス、及び類似のプレスの作業サイクルが固定される。例えば、フライホイールの速度が設定され、クラッチと係合すると、プレスは、図３、５（先行技術）のパターンのような固定パターンに従って動き、この動きは必要な回数だけ繰り返される。この場合のプレス速度は、モータの回転速度、又は偏心器のような機械的変速機構の回転速度、或いはプレスラムの直線速度として表わされる。サイクルを固定するということは、プレス作業サイクルを調整又は最適化するためには必ず、駆動変速機、フライホイールなどの機械部品の製造及び調整を中断して、プレスサイクル又はサイクル時間を変更する必要があることを意味する。図３（先行技術）は、従来の機械プレスの製造プレスサイクル、速度プロファイルを、時間の経過に伴う偏心回転速度Ｗｐの変化の観点から表す概略図である。製造サイクル時間、即ち一つのプレスサイクルを含む開始から終了までの完全な製造サイクルの合計時間は普通、プレスサイクルの開始時点において短時間でプレス加工速度Ｗｐまで加速する時間、一定のプレス加工速度Ｗｐの期間、速度が正常に低下するときの実際のプレス加工作業中の期間Ｐ、速度が徐々に上昇してプレス加工速度に戻る間のプレス加工後の時間、及びプレスサイクルの最後にプレスが停止位置に到達するときの最後の減速期間又は制動期間を含む。最後に、通常は、プレスを取り外しているとき、及び再び取り付けているときに、プレスは普通、一定の期間に亘って停止位置に留まる。従って、製造サイクルは、一プレスサイクルの開始点で始まり、プレスサイクルに全ての停止時間を加算した期間の最後で終了する。

プレスは普通、機械的制動によって停止位置で停止する。図５（先行技術）は、時間の経過に伴うラム位置又はスライド位置の変化で表わされる完全な一製造サイクルを含む概略的な位置プロファイル図である。位置プロファイルは一サイクルを表わし、このサイクルは、上死点（ＴＤＣ）のラム位置から始まり、次にラムは、プレス加工段階Ｐが始まる、プレス金型とワークピースとの間の衝突ポイントＩまで下方に向かって加速する。ラムは、下死点（ＢＤＣ）、即ち最も下のラム位置に到達するまで、即ちプレスが完全に閉じるまで下降し続ける。ＢＤＣの後、ラムはＴＤＣに向かって加速され、この上死点で再び全開位置になる。

Ｏｙａｍａｄａによる米国特許第６６１９０８８号（表題「Bottom Dead Center Correction Device for Press Servo Machine」）には、サーボプレスマシンの下死点補正装置が記載されており、このマシンでは、駆動源であるサーボモータでスライドを上下させる。このようなプレスは、プレス加工又はスタンピング加工のエネルギーを供給するためのフライホイールが不要であるという利点を有する。この種の変速機を備えるプレスは普通、必要なピーク電力が大きい。しかしながら、開示される装置ではボールスクリュー駆動方式を用いており、この種の変速機は今日までのところ、普通伝達することができる力の大きさが小さく、製造コストに起因して小型プレス及び／又は高付加価値のスタンピング加工済み製品に限定される。

Ａｉｄａ−ＡｍｅｒｉｃａＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの公開資料に、スライド機構へ駆動力を直接伝達するサーボモータを使用した機械プレスの駆動方法が既知である（参考文献１）。駆動力の直接伝達を行なうこの種のサーボプレスは、フライホイール、クラッチ、又はブレーキを必要とせず、プログラム可能なスライド運動を行なうという利点を有する。しかしながら、サーボモータプレスは、一部の製品、特に深絞り加工を必要とする大型製品の場合、ピーク消費電力が大きくなる。

発明の概要
本発明の一つ以上の実施形態によれば、少なくとも一つの電気駆動モータと、モータを制御する駆動制御手段と、プレスラムと、前記モータの回転運動を前記ラムの直線運動に変換する機械手段とを備える機械プレスを作動させる方法の形態に改良を加えることができ、前記ラムは、直線経路に沿って下降及び上昇することにより前記プレスを作動させて、一つのプレス加工部分と、一つ以上の非プレス加工部分とを含む一プレスサイクルを実行するように構成されており、本方法は、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記製造サイクルの少なくとも一つの部分の間に前記駆動モータの速度を変化させることを特徴とする。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、一製造サイクルの少なくとも一つの部分の間の少なくとも一つの前記駆動モータの速度を制御して、サイクルの前記プレス加工部分の間の前記駆動モータの速度よりも大きくなるように変化させることができる。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記製造サイクルの開始点とサイクルの前記プレス加工部分の間で少なくとも一つの前記駆動モータの速度を可変に制御し、サイクルの前記プレス加工部分の間の前記駆動モータの速度よりも大きくする。

本発明の一つ以上の実施形態によれば、少なくとも一つの電気駆動モータと、モータを制御する駆動制御手段と、プレスラムと、前記モータの回転運動を前記ラムの直線運動に変換するクランク部材又は偏心器とを備えた機械プレスの作動方法の形態に改良を加えることができ、前記ラムは、直線経路に沿って下降及び上昇することにより前記プレスを作動させるように構成されており、改良によって前記駆動制御手段に制御出力が供給され、第１回転方向に実行される完全な各製造サイクルの各プレスサイクルは、３６０度を超える角度範囲のクランク回転角に亘って行なわれる。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、制御出力を供給して少なくとも一つの前記モータを制御することにより、プレスサイクルの第１部分の間で、且つプレスサイクルにおける金型保護角度に相当する位置に到達する前に又は前記位置に応じて、プレス加工速度を超える速度まで当該モータを加速させる。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、衝突角度の前に又は金型とワークピースの間の第１接触位置に到達する前に、モータ速度を高速度又は最大速度からプレス加工速度に減速させる。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、プレス面間隔がワークピースとの第１衝突ポイントと下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍の間にある期間に亘って前記モータ速度を可変に制御する。

本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記モータ速度を可変制御し、例えばホットスタンピングの場合、モータが下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍に到達したとき、一定の期間に亘って当該モータを停止させる。

本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記モータ速度を可変に制御して、モータが下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍に到達したときに当該速度を上昇させる。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、プレスサイクルの取り外し時カム（ＵＣ）角度の位置に到達した後に又は前記位置に応じて、前記モータをプレスサイクルにおける減速位置から減速する。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記モータを減速し、第１方向のプレスサイクルを、クランク角度が３６０度超となる停止位置で、又は上死点（ＴＤＣ）を２回通過したときの停止位置で停止させる。

本発明の一つ以上の実施形態によれば、少なくとも一つの電気駆動モータと、モータを制御する駆動制御手段と、プレスラムと、前記モータの回転運動を前記ラムの直線運動に変換するクランク部材とを備える機械プレスの作動方法に改良を加えることができ、前記ラムは、直線経路に沿って下降及び上昇して前記プレスを作動させるように構成されており、改良によって、前記駆動制御手段に制御出力を供給し、完全な前記製造サイクルの各々の最後に、少なくとも一つの前記駆動モータを第２回転方向に反転させることができる。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記モータを、０度の手前又は０度未満の開始位置、或いは上死点（ＴＤＣ）の前の開始位置から加速させて、一プレスサイクル中にＴＤＣ（上死点）を第１回転方向に２回通過させる。

本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより前記ラムを各プレスサイクルのサイクル開始位置に移動させ、このサイクル開始位置は、第１回転方向に行われる直前の製造サイクルの停止位置と比べた場合に、第２回転方向に複数のクランク角度だけ戻った位置である。

本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、連続する完全な製造サイクルの間に、前記モータ回転運動の方向を第１回転方向から第２回転方向に反転させる。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、第一製造サイクルの間に、０度未満の開始位置、又は上死点（ＴＤＣ）クランク角度の開始位置から、第１回転方向に前記モータを加速させ、第２製造サイクルの間に、３６０度超の開始位置又はＴＤＣ（上死点）の開始位置から、第２回転方向に前記モータを加速させる。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、第一製造サイクルの間に、０度になる前の減速位置、又はＴＤＣ（上死点）に達する前の減速位置から、第１回転方向に前記モータを減速し、第２製造サイクルの間に、３６０超の減速位置、且つＴＤＣ（上死点）に達する前の減速位置から、反対の第２の回転方向に、前記モータを減速する。

本発明の別の実施形態によれば、電気駆動モータと、モータを制御する駆動制御手段と、プレスラムと、前記モータの回転運動を前記プレスラムの直線運動に変換する部材とを備えた機械プレスの形態に改良を加えることができ、前記プレスラムは、直線経路に沿って下降及び上昇することにより前記プレスを作動させるように構成されており、改良によって、前記駆動制御に、モータを制御して、３６０度超の第１回転方向の回転運動を変換する部材の回転を含む完全な一製造サイクルを実現する手段であって、前記モータの回転方向を反転可能に設定できる手段を設ける。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの形態に改良を加えることができ、この機械プレスは、第１方向への一製造サイクルの完了後にモータの回転方向を反転させるコンピュータプログラム又はソフトウェア手段を備える。

本発明の一実施形態の別の特徴によれば、電気駆動モータを備える機械プレスの形態に改良を加えることができ、前記プレスは、偏心回転角、クランク回転角、又はプレスにおけるラムの直線位置を求める位置センサ手段を備える。

本発明の別の実施形態によれば、モータを備える機械プレスの形態に改良を加えることができ、前記プレスは、モータのシャフトの位置又は速度を求めるための、前記モータに内蔵されたセンサ手段を備える。

本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの形態に改良を加えることができ、前記プレスは、前記制御手段又は制御ユニットの中に、前記モータの速度を測定する手段又は他の方法で求める手段を備える。

本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの形態に改良を加えることができ、少なくとも一つの前記モータの回転運動を前記ラムの直線運動に変換する前記機械手段は、クランク、ナックル、リンク、スクリュー、ボールスクリュー、ラック型機構から成るグループの中のいずれかの種類の変速装置を含む。

本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの形態に改良を加えることができ、回転質量の慣性が、モータ、プレスギア、ギアボックス、又はフライホイールのようなプレスのいずれかの可動部分の慣性の変化を部分的に利用して調節される。プレスの可動部分の慣性の変化は、クラッチ又は連結装置との係合又は係合解除により、オンライン又はオフラインで生じさせることができる。慣性の変化を生じさせることができるプレスの可動部分はモータによって駆動することができる。

本発明は、少なくとも一つの電動モータと、周波数変換器及び機械連結手段のようなモータ制御手段とを備える改良型機械プレスであって、機械連結手段が、普通フライホイールによって可能になる非常に大きなエネルギーの蓄積を必要とすることなく機械プレスを作動できるように特に設計されている改良型機械プレスと、前記プレスを作動させる方法と、一つの前記プレスを備えるシステムとを含む。プレスを駆動して一製造サイクルを行うために、フライホイール、クラッチ、及び好ましくは更にブレーキの全てを、従来の機械プレスから無くすことができ、モータを直接プレス伝達機構又はリンク機構に接続することができる。モータとクランク（又はラム）の間を直接駆動することにより、滑動ストロークに沿ったプレスの速度を、一つのプレスサイクルの異なる部分の間に動的に制御することができる。プレスサイクルを構成する種々の部分とは、移動中の金型がプレス加工対象のワークピース又はブランクに接触する前、金型が閉じた後で、ワークピースがプレス加工されている部分サイクルの間、及び金型が再度開いた後で、プレス加工の終了点と次のワークピースのプレス加工の開始点の間の部分サイクルを実行している間である。

モータ駆動及び制御方法を改良することにより、製造サイクル全体のこのような部分の間のモータ速度を変えることができ、この操作は、先行技術によるフライホイールプレスでは行なうことができない。場合によっては、モータ速度及び／又はラム速度が一つ以上の所定速度に制限されることがないように、モータ速度を連続的に変えることができる。先行技術によるプレスとは異なり、モータ速度はゼロ速度と最大速度の間で変化させることができるので、偏心手段の回転速度Ｗ１を偏心手段のプレス加工速度Ｗｐよりも大きくすることができる。先行技術によるフライホイールを備える機械プレスは、フライホイール速度が普通はほぼ一定であるため、固定のクランクシャフト速度に制限される。

本発明の一実施形態では、改良型プレスのモータの寸法要件は、モータのプレスサイクルの、一又は複数の必要速度まで加速するための部分を長くできるようにプレス及びプレス制御を構成することにより、小さくなる。一つ以上の有利な実施形態では、改良されたプレス制御方法により、完全な一プレスサイクルは、従来の３６０度のクランク回転角よりも長く、又はＴＤＣ位置に関してはＴＤＣを２回通過する長さとなり、且つ同様の総重量のフライホイール式機械プレスと比べて、製造プレスサイクル全体の総製造サイクル時間が短い。３６０度超のクランク回転角に相当するプレスサイクルは、以下に詳細に説明する少なくとも２つの方法のいずれかで達成することができる。

要約すると、これらの方法では、一サイクルの最後にプレスを反転させ、直前のサイクルの停止位置の手前で次のサイクルを開始するか、又は一サイクルの最後にプレスを反転させ、第一プレスサイクルの回転方向とは逆の方向に次の１サイクルを実行する。

改良型プレスの主な利点は、製造サイクルの間にモータ速度を可変制御することができることである。これにより、フライホイールプレスのような今日の機械プレスでは不可能な、高い制御／作動精度が実現する。得られる利点は、改良型プレスを使用する一製造サイクルに要する合計時間を、同等のフライホイール式プレスの一製造サイクル時間よりも短縮できることである。

改良型プレスの別の利点は、当該プレスを制御することにより、下降行程の間に必要なピーク電力を小さくすることができることである。これは、一実施形態では、プレスサイクルをプレスサイクルの非ゼロ度ポイント、非３６０度ポイントで開始及び停止することにより達成される。別の利点は、プレスの作動を動的に制御できることであり、この場合、プレス作業サイクル中に速度を変えるという選択が可能である。このような制御が可能であることは、第１に、所与の運動伝達により、プレスは事前設定サイクルパターンを実行してスタンピング加工プロセス及び／又は自動開放時間などを最適化することができることを意味する。これは、機械プレスが、主として油圧プレスだけが有する主要機能、即ち、製造サイクルの実際のプレス加工フェーズの前又は後の、一製造サイクルの各部分の間に、速度を可変制御する機能を獲得することを意味する。

主として、従来の機械プレスと比較したときの好ましい利点は、製造サイクル時間が短縮されることである。しかしながら、モータの速度は、プレスサイクルのいずれの部分の間でも必要に応じて変えることもでき、且つ必要に応じて、プレス加工時間及び取り付け−プレス加工−取り外しの間のサイクル時間は変化しないという制約を満たすこともできる。従来の機械プレスと比較した場合の本発明の利点として、以下の項目を挙げることができる。
・制御性：事前設定運動は一プレスサイクルのスタンピング加工部分の間に行なわれることが適切であるが、制御は運動サイクルの残りの部分の間に行なうことができる。従って、以下の利点及び機能が得られる。
・プレスを開いている／閉じている間に（例えば、プレスサイクルのスタンピング加工部分の間に元の速度を維持しながら）速度を上昇させることにより、サイクル時間が短縮される。
・速度制御を使用して速度プロファイルを調節することにより、可聴雑音、振動、応力が、例えばプレスが閉じている間の衝突の直前に速度を下げることにより低減される。
・プレスの構造における慣性が小さくなる。
・慣性が小さくなることによって更に、プレスに入力される機械エネルギーの量、又は運動エネルギーの量が小さくなることにより、設備の安全性が高まり、且つ機械応力が低減する。
・必要な機械調整が少なくなり、金型摩耗を抑制するときのプレス加工速度等のプレス加工段階のプレス構成に対する調整作業が単純化される。
・本発明によるモータ駆動システムによって、制御性が高まり、柔軟性が高まり、設定時間が短縮されるので、油圧プレス及び複雑な連結システムを備えるプレスの必要性を最小化することができる。

公知のサーボプレスと比較した場合の利点として、以下の項目を挙げることができる。
・サーボプレスの場合よりも、所定のプレス慣性に対応する駆動モータが小さくなる。
・駆動モータに必要なピーク電力が小さくなる。

更に、試験運転を実ラインに対して行なうことができる。例えば、設定作業中又はメンテナンス作業中のプレスの微速運転のような、遅い又は漸進的なプレス運動は、モータ速度を可変制御することにより容易に行なうことができる。この操作によって、新規の製造計画も可能となる。

別の大きな利点は、本発明によるプレスの運動を、製造シーケンスに関与する他のマシンの動作に適合させることができることである。プレス運動は、例えばワークピースをプレスに取り付けるとき、及び／又は搬送装置又は他の自動装置によってスタンピング加工済みパーツをプレスから取り外すとき、製造シーケンスの他のマシンに対して最適化することができる。製造シーケンスにおけるこのような他のマシンは一つ以上のロボットとすることができる。自動フィーダ、他のフィーダ、ロボットローダ／アンローダ等の制御と同期させてプレスを制御することにより、フィーダ／ローダ運動が同期するという利点が得られるので、プレス加工精度を落とすことなく全製造サイクル時間を短縮することができる。

一列に並んだプレスのような、複数のプレスが同じ製造プロセス又は関連する製造プロセスにおいて作動する製造現場では、本発明によるプレスにより、全てのプレス及びフィーダ、又はローダ／アンローダロボットのような搬送機構／アンローダの運動を、プロセスライン又はプレスラインにおいて調整することにより、プレスラインを最適化する機会を増やすことができる。複数のプレスの間の調整、及び／又はプレスとローダ／アンローダの間の調整は、例えばこのようなラインを単一のコントローラを使用して制御することにより行なうことができ、この操作は、本発明の一つ以上の実施形態によりプレスに対する制御性が向上するので可能になる。調整又は最適化の一部は、（例えば、サイクルのプレス加工部分／スタンピング加工部分の間に必要な速度及びエネルギー出力を維持しながら）プレスを開いている／閉じている間に速度を調節することにより行なうことができ、これによってプレス運動を、下流プロセスの状態、上流プロセスの状態、又は全消費電力又は全消費エネルギーのような別の検討事項、プレスラインにおける消費電力ピークの平坦化のようなパラメータに応じて最適化することができる。

本発明の方法の好適な実施形態では、本方法は、一つ以上のマイクロプロセッサユニット又はコンピュータを備えるコンピューティングデバイスによって実行又は制御することができる。一又は複数の制御ユニットは、機械プレスの作動を制御する改良型方法を実行するために、一つ以上のコンピュータプログラムを格納するメモリ手段を含む。好適には、このようなコンピュータプログラムは、プロセッサに、上述し且つ以下に詳細に説明する方法を実行させる命令を含む。別の実施形態では、コンピュータプログラムは、ＤＶＤ、光データ装置又は磁気データ装置のようなコンピュータで読み取り可能なデータ記憶媒体に格納される。
次に、特に添付図面を参照しながら、例示のみを目的に示す本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による改良型機械プレスの模式図である。この図には、プレスラム２３、偏心駆動ホイール２７、プレスギア機構２９、及び電気駆動モータ２０が簡単に示されている。この図には更に、モータ電源と、制御手段２１ａ及び２１ｂとが示されている。図には、偏心駆動ホイール２７又はクランク、及びリンク２５によって上下運動Ｓをするように駆動されるプレスラム２３が示されている。次に偏心駆動ホイールが、簡易断面で示されるプレスギア機構２９によって駆動され、この断面では、ギア歯がクロスハッチで示されている。偏心ホイールは、電動モータ２０によってプレスギア機構を介して駆動される。サーボモータとすることができる電動モータ２０は、グリッド送電網又は電力網（図示せず）に接続されるインバータ２１ａ及び整流器２１ｂと一緒に配置される。他のモータ制御手段を置き換えることができる。図には更に、任意の緊急ブレーキ３１ａ、及び任意のギアボックス３３が示され、これらの部品はいずれも必要に応じてプレスに加えることができる。この実施形態はクラッチを介してフライホイールに接続されないことを理解されたい。
駆動モータは図示のＡＣ電源又はＤＣ電源を有することができる。モータ速度制御手段は周波数変換器、図示のインバータ／整流器、又は他のモータ速度制御手段とすることができる。図示の実施形態は比較的容量の大きい駆動モータを有する。

別の構成では、図示のモータよりも容量の小さいモータが、余分な慣性を有する構成において使用され、配置される。余分な慣性は、常に接続されている小型フライホイール、又は高慣性を有するモータ、又は高慣性ギアボックス３３、或いは他の機械手段の形態とすることができる。余分な慣性は、何らかの方法により可変又は取り外し可能とすることができる。

図２（先行技術）は、クランクプレス型の機械プレスの移動要素及び回転要素を模式的に示している。この種の構造では、一つの偏心ホイール又はクランクが、単一のロッド又はリンクにより往復動ラムに接続されている。一つのラムを２つ又は４つのリンクで駆動するように構成された２〜４個の偏心ホイールのような、複数の偏心／リンク機構を用いることもできる。他の機械リンケージを替わりに用いることにより、ナックル、リンク、カム、スクリュー、又はボールスクリューのような高出力変速機を設けることができるか、或いはラック機構が知られている。例えば、ボールスクリューシステムを搭載し、プレスの可変速度電動モータの回転駆動運動を、プレススライド又はラムの直線運動に変換することができる。同様に、特定のダブルリンク機構及び／又はナックル機構を偏心機構の替わりに用いることもできる。
図２は、リンク２５が回転可能に取り付けられる偏心ホイール２７又はクランクを示している。偏心ホイールが回転すると、偏心ホイールに取り付けられたリンクの端部は、２点鎖線で示す円形経路に沿った円を描く。リンクの他方の端部には、ラムが取り付けられる（２３、図１参照）。ラムは直線ストロークＳで上昇及び下降する。時にクランク角度ＣＡと呼ばれる、３６０度サイクルのプレスの角度位置は普通、リンクが位置する半径ｒと、ＴＤＣ及びＢＤＣを通過する垂直中心線のような基準線とが形成する角度と捉えられる。改良型機械プレスは、複数の可変速度電動モータを搭載するように構成できる。これらのモータを並列に機械的に接続して単一のギア２９を駆動することができる。プレスに複数の偏心ホイールを搭載する場合、各偏心ホイールは、個別のギア２９によって、各ホイールに対して一つ以上のモータを使用して個別に駆動することができる。

図３の先行技術については、上記背景技術で簡単に説明した。図３は、従来の機械プレスの速度プロファイルを示している。図４は、本発明の一実施形態による機械プレスを作動させる改良型方法による少なくとも一つのプレスサイクルの模式図を示している。この図は、一つのプレスサイクルの、時間の経過に伴う偏心速度Ｗの変化を示している。この図は、ゼロ速度でのプレスサイクルの開始（図の左側）と、高プレス速度又は最大プレス速度Ｗ１まで加速する第１プリプレス加工段階を示している。第２プリプレス加工段階では、最大速度は、モータが第３プリプレス加工段階の間に選択されたプレス加工速度Ｗｐまで減速される前の所定期間に亘ってＷ１に維持される。次の段階、即ちプレス加工段階Ｐの間において、プレス工具によって作業を行なってプレス加工、スタンピング加工、パンチング加工等によりワークピースを変形させる際に、モータ速度は普通いくらか遅くなる。プレス加工段階は、金型とワークピースの間の第１衝突ポイントＩで始まり、下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍まで続く。プレス加工段階の直後に、第４の非プレス加工段階において、モータは再度高速度又は最大速度まで加速し、この最大速度は第５の非プレス加工段階の間は維持される。続く第６の非プレス加工段階では、プレスサイクルの終了までに速度をゼロまで下げる。
先行技術の機械プレスの従来的な速度プロファイルでは、図３に示すように、最大モータ速度は従来のフライホイールプレスの場合固定されており、一定の偏心速度及びプレス加工速度Ｗｐを提供する。可変速度モータを搭載した本発明の一の特徴による改良型機械プレスは、プレスサイクルの非プレス加工段階の間に、プレス加工速度より高い速度に加速される。従って、プレスの製造サイクルの合計サイクル時間を短縮することができる（製造サイクルに関する図５も参照）。

図４は更に、改良型プレス製造サイクルの他の特徴を示している。これらの特徴は、ブランク又はワークピースをプレスに載せ、続いてプレス加工（スタンピング、パンチング等）段階の後にワークピースを取り外すことに関する。プレスサイクルの開始点では、プレスが開いて、ブランクを載せることができる。プレスは、プリプレス加工段階で閉じ始め、間隙が十分でなくなって、プレス金型、ワークピース、又はローダを損傷せずにはワークピースを載せることができないポイントに達する。ここで、クランク角度として測定されるこのポイントを金型保護角度ＤＰと呼ぶ。（このポイントは、プレスストロークにおける位置、ラムと金型の間のＴＤＣ又はＢＤＣからの直線距離等の他の表記法で言及される場合もある。）従って、プレス加工段階に続く非プレス加工段階にも、プレスが十分大きく開いて、以降はワークピース又は金型を損傷することなくワークピースを取り出すことができるようになるポイントがある。クランク角度として測定されるこのポイントを、取り外し時カム角度と呼ぶ。本明細書では、取り外し時カム角度（ＵＣ）は、金型が開き、ワークピースを成形後に引き出して取り外すのに十分大きく開いたときの限界ポイント又は限界時点を指すために使用される。金型保護角度及び取り外し時カム角度は共に、製造する製品が異なる場合にはある程度変わる可能性があり、これらの角度は通常、使用するブランク又はワークピース、及びワークピースを金型に向かって下降させる深さの両方によって決まる。

従って、図４では、図示するプレスサイクルの段階は、プリプレス加工段階、プレス加工段階、及びポストプレス加工段階を含む。従って、プレスサイクルは以下のように記述することができる。
・ＤＰ又はＤＰ近傍で最大プレス速度Ｗ１に達するように、通常加速される第１の非プレス加工段階、
・最大プレス速度Ｗ１に保持される第２段階、
・出来るだけ後でＷｐまで減速される第３の非プレス加工段階、
・例えば目標速度Ｗｐで、プレス加工するプレス加工段階、
・（普通）Ｗ１まで出来る限り速く加速する第４の非プレス加工段階、
・高速度、例えばＷ１に保持される第５の非プレス加工段階、
・通常はＵＣに近い位置から速度が低下し始める第６の非プレス加工段階

改良型制御方法によって可能になる改良プレスサイクルによって、製造サイクルの合計時間を先行技術による従来の機械プレスの製造サイクル時間よりも短縮することが可能になり、この短縮は、プレスサイクルの、ＤＰとＵＣの間の非プレス加工部分に要する時間を短縮することにより行なわれる。具体的には、直近の取り付けポイントＤＰから直近の取り外しポイントＵＣまでのＴ２で表わされる期間は、駆動モータを高い速度ＷＭ１で作動させて偏心手段をプレス加工速度Ｗｐよりも速い速度で駆動し、次に偏心速度Ｗｐまで下げるか、又はサイクル終了点でゼロに下げることにより、短縮することができる。この様子は、図４のＴ２、ΔＴ２の時間と図３（先行技術）との違いにより概略的に図示される。改良プレスサイクルは、主として一つ又は複数のサイクルの形式で表示されているが、シングルストローク動作及び／又は連続動作に適用することができる。後者の場合、プレスは複数の製造サイクルの間で停止することがない。

図５は、先行技術による位置プロファイルを示している。この図は、時間に対するラム位置の観点から従来の３６０度のプレスサイクルを示している。プレスサイクルｐｃ及び製造サイクルＰＣが示されている。製造サイクルＰＣは、プレス加工フェーズＰ^＊、取り外しフェーズＵ、及び取り付けフェーズＬを含む。Ｔ２は、サイクルの、ＤＰとＵＣの間の部分である。Ｔ２は異なる方法で定義することができる。例えば、Ｔ２は普通、ローダ又はアンローダがプレス内部に位置していない時間である。また、Ｔ２は、ＤＰ角度で始まってＵＣ角度で終了する、ワークピースの実際のプレス加工（変形）段階Ｐが行なわれる期間Ｔ２である。従来のプレスサイクルの、取り外し段階Ｕと次の取り付け段階Ｌは、非常に長い時間である期間Ｔ_１を要することが分かる。製造サイクルＰＣの合計時間は、Ｔ_１＋Ｔ_２と表現することもできる。本発明の実施形態では、期間Ｔ_２は、モータ速度ＷＭ（従って、偏心速度Ｗ及びラム速度）をプレス加工速度ＷＭｐよりも速くすることにより短くすることができ、これによって製造サイクル時間の短縮が可能になる。

図９は、本発明の一実施形態による改良型機械プレスを作動させる方法のフローチャートである。この方法は、プレス加工段階、及び複数の非プレス加工段階を含む。本方法は更に、プリプレス加工段階、プレス加工段階、及びポストプレス加工段階を含むものとして説明することができる。図４に関する上の説明から分かるように、本方法は以下のように進行する。
６０例えば出来る限り迅速に、開始速度からＷＭ１まで加速する。
６１モータ速度を最大速度ＷＭ１に維持する。
６２できるだけ後でモータ速度をＷＭ１からプレス加工速度ＷＭｐまで減速する。
６３プレス加工段階Ｐに対してＷＭｐのようなモータ目標速度を設定する。
６４第４の非プレス加工段階で、例えば出来る限り迅速にＷＭ１まで加速する。
６５第５の非プレス加工段階で、ＵＣ近傍までモータ速度をＷＭ１等の最大速度に維持する。
６６第６の非プレス加工段階で、ゼロまで減速する。

本方法は、改良型プレスを制御することにより、出来る限り短時間で行なわれる完全な一製造サイクルを実現する複数のステップを含む。本方法をスタンドアローン型プレスに適用する場合、他の制約を含めるか又は条件付きで含めて、例えばプレスの取り付け／取り外し要件に合わせるか、又はこのプレスのピーク電力及び／又は消費エネルギーを最適化することができる。このピーク電力及び／又は消費エネルギーは、例えば加速、及び減速期間中の回生制動に関して最適化することができる。例えば、自動車業界では、このような代表的な製造ボリュームは、改良型プレスラインのエネルギー最適化機能が、例えば消費エネルギーを減らすために非常に有用であることを意味する。しかしながら、改良型プレスラインは、機械プレスが硬貨及び特定の家具の打ち抜き又は鋳造等を行なう際に利用される深絞り加工、又は他のスタンピング加工、切断加工、プレス加工の用途に使用することもできる。

図１０は、図９のフローチャートに関連して説明した方法の一変形例を示している。所定の動作、例えばホットスタンピング加工では、プレスをプレス加工段階の間に停止させ、Ｔ_ＨＳで指示される期間に亘ってワークピースを圧力が加わった状態に保持することが望ましい。このような停止は普通、ＢＤＣ又はＢＤＣ近傍で行なわれる。一つ以上の機能ステップを加えて、一つ以上の実施形態による改良型プレスを制御することは容易な作業である。図１０は、プレス加工段階６３の間に又は後で行なわれる以下の段階を示す。
６３_ＨＳ速度をＷＭｐからゼロまで減速し、期間Ｔ_ＨＳに亘って保持する。
６４出来る限り迅速にモータをＷＭ１まで加速する（又は、別の方式により一又は複数の速度で加速する）。

プレス機の駆動モータの消費電気エネルギーは、回生制動を使用することにより小さくするか、又は一定に抑えることができる。モータは低速又はゼロ速度にまで、回生制動を部分的に利用して減速することができる。例えば、モータ速度は、ＷＭ１からＷＭｐまでの第１プリプレス段階において低下し、ＷＭ１からゼロまでプレス加工後に低下する。本発明の一実施形態による改良型プレス機を備えるシステムは、例えば減速中又は制動中に、プレス機からのエネルギーを回収するエネルギー回収手段を備えることができる。この手段は、例えば電気的回収手段、機械的回収手段、又は化学的回収手段等のいずれかの回収手段とすることができる。この手段では、一つ以上のコンデンサ、バッテリ、フライホイール等の機械装置、機械バネ、又は圧縮流体容器を含む装置を使用することができる。蓄積されたエネルギーは基本的に、次のプレスサイクル期間、即ちプレスサイクルの開始時の初期加速期間、プレス加工期間、プレス加工後の再加速期間の内の一つ以上の期間の間に再利用される。それに加えて又はその代わりに、回収されたエネルギーはグリッド電源に戻すことができる。それに加えて又は減速中の回収エネルギーの代わりに、エネルギーは、システムの運動エネルギーの変化を含むプレス機運動から回収することができる。例えば、エネルギーは、システムの慣性の変化を含むプレスサイクル中の一定の期間の間に回収することができる。

本発明の別の実施形態によれば、プレスの駆動モータを制御して、改良したプレスサイクルでプレスを作動させることができ、このプレスサイクルは、３６０度超のクランク角度に亘って、又はプレス面間隔距離として表現したそれと等価な距離に亘るものである。従来の機械プレスは最大３６０度のプレスサイクルを有し、通常、上死点（ＴＤＣ）から始まって上死点で終了する。図６ａは、先行技術による標準的な一プレスサイクルを示している。この図は、一方の回転方向に行なわれる一つの３６０度サイクルを示している。このサイクルは０度から始まり、３６０度で終了する。ＤＰ及びＵＣに対応する位置が概略的に示されている。
図６ｂは、モータが、標準的なプレスサイクルよりも長時間に亘って加速できる一実施形態を示している。この図は、０／３６０又はＴＤＣには対応しない位置から始まり、及び／又は当該位置で終了することができる一プレスサイクルを示している。

図６ｃは、プレスが双方向に作動する一実施形態を示している。実線で示す時計回りのサイクルＳｃはほぼ１０時を指すスタート１から始まり、時計回りにほぼ２時を指す位置ＤＰｃに進み、ほぼ１０時を指すＵＣｃまで回り、ほぼ２時を指すストップ１で終了する。プロセス又は製品の要件に応じて、スタート／ストップ位置は、図に示す位置よりもＴＤＣに近くてもよいが、ＵＣ角度からはあまり離れることはできない。次に同様にして、プレスは、ほぼ２時を指すスタート２から始まり、反時計回りにほぼ１１時を指すＤＰ_ＡＣに進み、回り続けてほぼ２時を指すＵＣ_ＡＣに進み、ほぼ１０時を指す、時計回り回転のスタート１の位置と同じ位置であるストップ２の位置で止まるまで、破線で指示される逆方向に回転する。
図６ｄは、プレスが、第１回転方向に、３６０度超の一つのプレスサイクルにより回転する別の実施形態を示している。製造サイクルの最後で、プレスは反転してスタート位置に戻る。図６ｄは、ほぼ１０時の位置にスタートを示し、プレスサイクルは、実線で指示される時計回りに進んでほぼ１時を指すＤＰｃまで進み、時計回りに回ってほぼ１０時を指すＵＣｃまで進み、進み続けてほぼ２時を指すストップの位置で止まる。次に、プレスは反時計回りの方向Ｒ_ＡＣに反転し、ほぼ１０時を指すスタート位置に進む。スタート位置及びストップ位置は、上の実施例に示すＴＤＣを中心として対称に配置しても又はしなくてもよく、スタート及びストップは、図に模式的に示す位置よりもＴＤＣの近くに配置することもできる。スタート／ストップは普通、ＴＤＣから見て、ＵＣ角度又はＵＣ角度近傍よりも離れた位置に配置されることはない。

図７ａは、改良プレスサイクルのクランク角度の大きさを表わす模式図である。図７ａは、矢印３で示す時計回りの第１方向に進む一サイクルＳ_Ｃを含むプレスサイクル１を示す。このサイクルは約３００度の位置、即ち角度４の位置を始点とするポイント２から始まり、時計回りに３６０度を超える距離を進んで約６０度位置、即ち角度５の位置で止まる。
図７ｂは、第２の回転方向進むサイクルを示し、このサイクルＳ_ＡＣは破線で示され、約６０度の角度６の位置から始まって反時計回りに３６０度超の距離を進み、約３００度との位置とすることができる角度９に位置するストップ１０まで進む。本実施形態の改良プレスサイクルは、３６０度を超える距離に亘って行なわれ、回転方向は作動のたびに変化する。この方法は、従来の機械プレスにおいて行なわれるように、いずれの作動においても、通常ＴＤＣである同じ位置で開始及び停止する従来の方法とは異なる。

図７ａ又は７ｂのサイクルの角度で表わした加速ポイント及び減速ポイントの一実施例を図８に示す。このように、時計回りの第１動作Ｓ_Ｃは、例えば３００度の位置から始まり、４０度（この実施例では、４０度は金型保護角度ＤＰでもある）の位置に到達するまで加速する。この実施例では、減速は、取り外し時カム角度ＵＣとしても示される３００度の位置から始まり、プレスは６０度の位置で停止する。従って、次の動作は６０度の位置から始まり、反対の回転方向、即ち反時計回りに、金型保護角度の鏡像位置ＤＰｍで示される３２０度の位置まで加速する。減速は、取り外し時カム角度の鏡像位置でもある６０度の位置から始まって、３００度の停止位置まで続く。従って、図７ａ、７ｂ、及び８では、連続するプレスサイクルは３６０度超の距離に亘って行なわれ、異なる方向のサイクルは、同じポイント、即ち６０度の位置で開始及び終了する。図７ａ、７ｂに示す例示的第１及び第２サイクルは、同じポイントで終了し、同じポイントから始まる必要はないことに留意されたい。

上述の改良型方法を使用してプレスシステムを制御することにより、モータはプレスラムを約１００度の距離に亘って加速（及び１２０度の距離に亘って減速）することができ、この角度は、代表的な従来の機械プレスサイクル（例えば図６ａ）における、又は改良プレスサイクル（例えば図６ｂ）における加速の約４０度よりもずっと大きい。従って、所与の最大トルク出力を持つモータは慣性体を加速することができ、加速された慣性体は、上限速度を上限として約２倍の大きさの速度を有することができる。慣性体の速度が大きくなると、実際のプレス加工プロセスに利用することができる（運動）エネルギーが大きくなるので、プレスサイクルのプレス加工部分が行なわれる間に直接供給しなければならないエネルギーが小さくなる。よって使用するモータを小型化することができる。シミュレーションによれば、双方向動作によって、従来のプレスサイクル、又は改良された従来のプレスサイクルによる動作に比べて、所与のサイクル時間に亘って３０％だけ小さいトルクのモータを使用することが可能である。

上記実施例では、取り外し時カム角度（上死点から６０度）の値を、双方向動作の開始位置及び停止位置として使用した。この角度を使用するかどうかは、付属マシンの大きさ、ロボットのようなローダ／アンローダ又は搬送装置、及びプレス金型の深さに対するパーツの大きさに応じて決まる。パーツを装着していない搬送装置又はロボットは、この角度でプレスに進入することができるが、パーツを装着したロボット又は搬送装置の場合、プレスをもっと大きく開く必要がある。この場合、例えば金型保護角度（例えば、上死点から４０度）を開始位置及び停止位置として使用することができる。従って、本実施例では、第１動作の開始点は３２０度の位置であり、加速が４０度の位置まで行なわれ、減速が３２０度の位置から行なわれ、４０度の位置で停止する。双方向動作はやはり、機械プレスの従来の標準動作と比べて大きな利点をもたらす。

また、プレス及びパーツに応じて、金型保護角度及び取り外し時カム角度の値は、本実施例とは異なっていてよい。

本発明の別の実施形態によれば、電気駆動モータを備える機械プレスの作動方法が改良され、この方法では、プレスが作動する際の回転方向を、サイクルが交互に行なわれるたびに変更するのではなく、連続するプレス製造サイクル動作の間で後方に移動させる。この実施形態は、構造又は他の理由に起因して、完全な一プレスサイクルを逆方向に駆動することができないプレスに特に有利である。

図７ａは、スタートポイント２を有するプレスサイクルＳｃを模式的に示しており、この実施例では、当該プレスサイクルは、約３００度の角度４であるポイント２から時計回りに回転する。第１サイクルは、時計回りに約４８０度だけ進み、約６０度の角度５の位置のサイクルストップ１１に到達する。第１サイクルの終点１１で、プレスは逆回転方向Ｒ_ＡＣに回転し、前のプレス加工サイクルと同じスタートポイントＳｃに戻る。

プレスサイクルごとの回転方向が同じであり、且つ各プレスサイクルの間で反転する改良プレスサイクルの制御及び加速及び／又は減速は変更することができる。例えば、プレスサイクルの開始位置及び終了位置は変更することができる。一つのプレスサイクルは、例えば３００度の位置から始まり、時計回りに１００度だけ進みながら加速して４０度の位置に到達し、フォーミング加工フェーズの間に回転することができる。プレス加工又はフォーミング加工の後で、３００度の位置から減速が始まり、１００度だけ進んで６０度の位置で停止することができる。次に、例えばマシンからプレスを取り外す／マシンにプレスを取り付ける間に、６０度の位置から３００度の位置までプレスを逆方向Ｒ_ＡＣに移動させることにより、次の動作を再度３００度の位置から開始して、再び時計回り又は順方向に行なう準備が整う。この方法は、取り外し／取り付けのような無駄時間の間の逆方向運動に十分な時間をかけることができる場合に最も効果的であるので、計画される特定のフォーミング作業の必要性に応じて、用途は双方向動作の用途に更に大きく限定される。しかしながら、ピークトルクを同じように小さくすることが可能である。

一つ以上のマイクロプロセッサ（又は、プロセッサ又はコンピュータ）は中央処理ユニットＣＰＵを含み、ＣＰＵは、例えば図９又は１０を参照しながら説明したように、本発明の一つ以上の特徴による方法のステップを実行する。このような一又は複数の方法は、一つ以上のコンピュータプログラムを援用して行なわれ、これらのコンピュータプログラムは、一つ以上のプロセッサがアクセスできるメモリに少なくとも部分的に格納される。本発明による方法を実行するコンピュータプログラムは、一つ以上の専用コンピュータ又はプロセッサの代わりに、一つ以上の産業用汎用マイクロプロセッサ又はコンピュータで実行することもできる。

コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムコード要素又はソフトウェアコード部分を含み、プログラムコード要素又はソフトウェアコード部分は、コンピュータ又はプロセッサに、例えば図９、１０に関して、及び図４の速度プロファイルに関して説明した方法、及び一つ以上の回転方向へのプレスの駆動に関して図６ｂ〜ｄ、７、８を参照して説明した方法に用いられる方程式、アルゴリズム、データ、保存値、計算等を使用して、本方法を実行させる。プログラムの一部は上述のプロセッサだけでなく、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭチップ、或いは同様の、又は他の適切なメモリ手段に格納することができる。これらのプログラムの一部の一部又は全てを局所的に（又は集中的に）、磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤディスク、ハードディスク、光磁気メモリストレージ手段のような他の適切なコンピュータで読み取り可能な媒体上又はそのような媒体中に、不揮発性メモリに、フラッシュメモリに、ファームウェアとして格納することができるか、或いはデータサーバに格納することができる。Ｓｏｎｙ製メモリスティック（ＴＭ）のような取り外し可能な記憶媒体、及び他の取り外し可能なフラッシュメモリ、ハードドライブ等を含む他の公知の適切な媒体を使用することもできる。プログラムは部分的に、インターネットのような公衆ネットワークを含むデータネットワークから供給することができる。説明したコンピュータプログラムは、複数の異なるコンピュータ又はコンピュータシステムでほぼ同時に実行することができる分散アプリケーションとして部分的に構成することもできる。

製造システムは、本発明の一つ以上の実施形態による一つ以上の改良型プレスを含むことができる。例えば、一つ以上のプレスを一つのプレスラインに組み込むことができ、このプレスラインでは、複数のプレスが同じ製品又は関連製品に対して作動する。製造は、本発明の一つ以上の実施形態による一つ以上の改良型プレスを含む複数のプレスラインで行なうことができる。製造システムに関連して、単一のスタンドアローン型プレスについて最適化を行なう上述の最適化方法及び調整方法の一部をプロセスグループに拡張することができる。従って、例えば回収されたエネルギーを、単に一つのスタンドアローン型の改良型プレスではなく、他のマシンが消費することができる。一つ以上のマシンの合計ピーク電力、又は一つ以上のマシンによるエネルギー使用を最適化又は調整することにより、例えば合計ピーク消費電力を減らす、又は電力使用時における極端なピーキング又はスパイキングの可能性を低くすることができる。プレスラインによる電力使用全体をこのように考慮すると、図６を参照して説明した方法のような方法において、因数分解可能な加速時間、減速時間に制約が課される場合もある。例えば、一製造サイクルにかかる時間を最短にするために、プレスを図９のステップ６０におけるように出来る限り迅速に加速するが、プレスラインの瞬時ピーク電力を全体として回避するために、加速度を変更して最大値未満の値とすることができる。ステップ６０におけるＷＭ１までの第１加速は、直線的に行なう必要はなく、ワークピースを挿入するためにローダが必要とする時間と同じ時間に亘る一定の期間で行なうことができ、従って、最大加速及び／又は直線加速を行うのではなく、ＤＰ角度に達するために少なくとも一定の時間をかける。同様に、例えば図９のステップ６２、６６に関連して、通常行なわれる回生制動に制約を課すことにより、同じプレス、別のマシン、プレスライン又はグリッド送電網のいずれかに戻りエネルギーを供給することができる。

複数のプレス間のこのような調整又は最適化を、改良型プレスの他の特徴に対して構成することができる。例えば、プレスラインを最適化する場合、各プレスで実行される各プレスサイクルの開始／停止位置は選択又は調整することができる。これにより、一つのプレスラインに最適な合計製造時間を設定する際の自由度を高めることができる。

上記において、本発明の例示的実施形態について説明したが、請求の範囲に規定される本発明の技術範囲から逸脱することなく、開示した解決策に複数の変更及び変形を加えることができる。

参考文献
１．High-tech presses, Servo technology meets mechanical presses by Dennis Boerger, Stamping Journal November 2003, thefabricator.com

本発明の一実施形態による改良型機械プレスのブロック模式図である。（先行技術）公知の機械プレスの移動要素及び回転要素を示す模式図である。（先行技術）公知のプレスサイクルによる速度−時間の関係を示す模式図である。本発明の一実施形態による改良型プレスのプレスサイクルの速度−時間の関係を示す模式図である。（先行技術）位置−時間の関係を表わす模式図であり、公知のプレスサイクルによる時間の経過に伴うラム位置の変化を示している。ａは、公知のプレスサイクルによる標準的な３６０度のプレスサイクルを示し（先行技術）、ｂ〜ｄは、本発明の実施形態によるプレスサイクルを、開始／停止位置及び回転方向に関して模式的に示す。ａは、一プレスサイクルを角度及び回転方向に関して示す模式図であり、ｂは、本発明の双方向運動を行なう実施形態による一プレスサイクルを示す。ＤＰ角度及びＵＣ角度の位置に関して双方向プレスサイクルを示す模式図である。本発明の一実施形態による改良型プレスの作動方法の模式フローチャートである。本発明の別の実施形態による改良型プレスの作動方法の模式フローチャートである。

Claims

少なくとも一つの電気駆動モータ（２０）、少なくとも一つの前記モータを制御する駆動制御手段、ラム（２３）、及び前記プレスを作動させて、一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分とを含む一プレスサイクルを実行する機械手段（２７、２５）を備えた機械プレスの作動方法であって、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記プレスサイクルの少なくとも一つの前記プレス加工部分又は非プレス加工部分の間に少なくとも一つの前記駆動モータの速度（ＷＭ）を変化させることを特徴とする方法。
前記プレスサイクルの少なくとも一つのプレス加工部分又は非プレス加工部分の間の前記駆動モータの速度（ＷＭ）を制御することにより変化させ、前記プレスサイクルの前記プレス加工部分（Ｐ、６３）の間の前記駆動モータの速度（ＷＭＰ）よりも大きくする、請求項１記載の方法。
前記プレスサイクルの少なくとも一つのプレス加工部分又は非プレス加工部分の間の前記駆動モータのトルクを制御する、請求項１又は２記載の方法。
プレスサイクルのプレス加工部分の前の少なくとも一つの部分の間の前記駆動モータの速度（ＷＭ）を制御することにより変化させ、プレスサイクルの前記プレス加工部分（Ｐ、６３）の間の前記駆動モータ（ＷＭＰ）の速度よりも大きくする、請求項１、２、又は３記載の方法。
プレスサイクルのプレス加工部分の後の少なくとも一つの部分の間の前記駆動モータの速度（ＷＭ）を制御することにより変化させ、プレスサイクルの前記プレス加工部分（Ｐ、６３）の間の前記駆動モータ（ＷＭＰ）の速度よりも大きくする、請求項１、２、又は３記載の方法。
一製造サイクルの第１回転方向に実行される前記完全なプレスサイクルの各々が、３６０度超のクランク角度又は偏心（２７）回転角度に亘って行なわれる、請求項１記載の方法。
前記第１回転方向に実行される完全なプレスサイクルの各々が、完全なプレスサイクルの各々の最後に前記駆動モータを反転させて第２回転方向に作動させるステップを含む、請求項１記載の方法。
上死点又は０／３６０度に等しくない開始位置（Ｓｃ）から、前記駆動モータを第１回転方向に加速する、請求項１記載の方法。
プレスサイクルの第１部分の間で、且つ金型及びワークピースに基づく金型保護角度（ＤＰ）の位置に応じた位置に到達する前に、前記駆動制御手段によって前記駆動モータを加速する、請求項１記載の方法。
一定の期間に亘って前記駆動モータの速度をプレス加工段階の間のモータ速度（ＷＭｐ）よりも大きい高速度又は最大速度（ＷＭ１）に維持する、請求項１記載の方法。
プレスが金型とワークピースとの第１衝突位置（Ｉ）に到達する前に、前記駆動モータの速度を減速させる、請求項１又は１０記載の方法。
前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、金型とワークピースとの第１衝突位置（Ｉ）の手前で、モータ速度を速度（ＷＭ１）からプレス加工速度（ＷＭｐ）に減速させる、請求項１１記載の方法。
前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、プレス面間隔が第１衝突位置と下死点（ＢＤＣ）の間の距離に等しくなるときに前記モータ速度を可変にする、請求項１記載の方法。
駆動モータ速度が可変制御されることにより、ＢＤＣ又はＢＤＣ近傍に到達する前のプレスサイクルの前記プレス加工部分の間にプレスの速度を低下させる、請求項１又は１３記載の方法。
前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記モータを減速させ、ＢＤＣ又はＢＤＣ近傍に到達したときにプレスを一定の期間（Ｔ_ＨＳ）に亘って停止位置に維持する、請求項１記載の方法。
駆動モータ速度を可変制御することにより、停止位置のプレスを、プレスサイクルの、ＢＤＣ又はＢＤＣ近傍到達後の前記プレス加工部分の間に低速まで加速する、請求項１又は１４記載の方法。
前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、ワークピースをプレス加工した後で、或いはＢＤＣ又はＢＤＣ近傍到達後に、前記モータを加速する、請求項１又は１４記載の方法。
プレスサイクルの取り外し時カム角度（ＵＣ）の位置に基づく減速位置から、前記モータを減速する、請求項１又は１０記載の方法。
前記モータを減速させ、クランク角度が３６０度を超える位置、又はＴＤＣを２回通過した後で、第１回転方向のプレスサイクルを終了させる、請求項６記載の方法。
前記モータを制御することにより、前記ラムを各プレスサイクルのサイクルスタート位置に移動させ、サイクルスタート位置が、直前のプレスサイクルの停止位置から第２回転方向（ＡＣ）に複数のクランク角度だけ戻った位置である、請求項１又は７記載の方法。
前記モータを制御することにより、第１回転方向から第２回転方向へと、第一プレスサイクルの終点（１１、７）と第２プレスサイクルの開始点（Ｓｃ、４）の間の複数の角度に亘ってプレスを反転させる、請求項２０記載の方法。
前記モータを制御することにより、連続する完全なプレスサイクルの各々の間に、前記モータ回転運動の方向を第１回転方向（Ｃ）から反対の第２回転方向（ＡＣ）へ反転させる、請求項１記載の方法。
前記モータが、第一プレスサイクルの間に、ＴＤＣを通過する手前又は０／３６０度のクランク角度位置の手前のスタート位置から第１回転方向に加速し、更に第２プレスサイクルの間に、ＴＤＣを通過する手前又は０／３６０度のクランク角度位置の手前のスタート位置から反対の第２回転方向に加速する、請求項２２記載の方法。
前記モータが、第一プレスサイクルの間に、ＴＤＣを通過する手前又は０／３６０度のクランク角度位置の手前の減速位置から第１回転方向に減速し、更に第２プレスサイクルの間に、ＴＤＣを通過する手前又は０／３６０度のクランク角度位置の手前の減速位置から反対の第２回転方向に減速する、請求項２３記載の方法。
回転質量の慣性を、前記モータ、プレスギア、ギアボックス、又はフライホイールのようなプレスの可動部分の慣性の変化を部分的に利用して調節する、請求項１ないし２４のいずれか一項に記載の方法。
プレスの可動部分の慣性の変化は、クラッチ又は連結装置との係合又は係合解除によりオンライン又はオフラインで生じさせる、請求項２５記載の方法。
慣性の変化を生じさせる手段又は慣性を生じさせる手段が、プレスとの連結又は連結解除が可能な可動部分の形態であり、前記手段はモータにより駆動される、請求項２６記載の方法。
回生制動を部分的に利用して少なくとも一つの前記モータを低速度又はゼロ速度に減速させる、請求項１ないし２７のいずれか一項に記載の方法。
駆動モータ速度を可変制御することにより、プレスが取り外し時カム（ＵＣ）位置又は当該位置近傍に到達したとき、同期化のためにプレスを一定の期間に亘って減速させて、プレスが次のプレスサイクルの金型保護（ＤＰ）位置又は当該位置近傍に到達する前にプレスを再加速させる、請求項１記載の方法。
駆動モータ速度を可変制御することにより、連続するプレスサイクルの間にプレスを停止させることなくプレスを連続動作で作動させる、請求項１記載の方法。
駆動モータ速度を制御することにより、プレスの、ピーク消費電力、消費エネルギー、サイクル時間、及びこれらの要素のいずれかの組み合わせから成るグループのいずれかを最適化又は最小化する、請求項１ないし３０のいずれか一項に記載の方法。
駆動モータ速度を制御することにより、プレスの雑音、可聴雑音、及び／又は振動を最適化、最小化、又は低減する、請求項１ないし３１のいずれか一項に記載の方法。
少なくとも一つの電気駆動モータ、前記モータを制御する駆動制御手段、ラム、及び前記プレスを作動させて、プレスサイクルに一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分とを含む前記プレスサイクルを実行する機械手段を備えた機械プレスであって、制御手段が組み込まれていることにより、前記プレスサイクルの少なくとも一つの前記プレス加工部分又は非プレス加工部分の間に、少なくとも一つの前記駆動モータの速度（ＷＭ）を変化させることを特徴とする機械プレス。
制御手段を備え、前記駆動モータの速度を制御することにより、前記プレスサイクルの少なくとも一つの非プレス加工部分の間に当該速度を変化させることができる、請求項３３記載の機械プレス。
前記プレスサイクルの少なくとも一つのプレス加工部分又は非プレス加工部分の間に前記駆動モータのトルクを制御するように構成された制御手段を備える、請求項３３記載の機械プレス。
制御手段を備え、前記駆動モータの速度を制御することにより、サイクルの少なくとも一つの前記非プレス加工部分の間に当該速度を変化させ、プレスサイクルの前記プレス加工部分の間の前記駆動モータの速度より大きくすることができる、請求項３３記載の機械プレス。
モータ（２０）からリンク（２５）又はプレスラム（２３）への他の連結手段に伸びる駆動チェーンに機械的に連結された慣性手段を備える、請求項３３記載の機械プレス。
慣性手段が、低慣性フライホイール、高慣性駆動モータ、及び高慣性ギアボックスから成るグループの内のいずれかを含む、請求項３７記載の機械プレス。
クラッチ又は連結装置との係合又は係合解除により、オンライン又はオフラインでプレスの可動部分の慣性に変化を生じさせる、請求項３７又は３８記載の機械プレス。
慣性手段がモータにより駆動される、請求項３９記載の機械プレス。
制御手段を備え、一製造サイクルの前記プレスサイクルでは、プレスが３６０度超の角度に亘って第１回転方向に移動する、請求項３３記載の機械プレス。
制御手段を備え、前記モータが、前記第１回転方向又は第２回転方向に反転及び作動可能である、請求項３３記載の機械プレス。
制御手段を備え、モータの回転方向が第一製造サイクルの後で反転可能である、請求項３３記載の機械プレス。
プレスのクランク回転角度及び／又は前記ラムの位置を求めるための位置センサ手段を備える、請求項３３記載の機械プレス。
第１の順回転方向及び第２の逆回転方向のいずれか又は両方の位置、或いはクランク回転角度を求めるための位置センサ手段を備える、請求項４４記載の機械プレス。
少なくとも一つの前記モータの回転運動を前記ラムの直線運動に変換する前記機械手段が、クランク、ナックル、リンク、カム、スクリュー、ボールスクリュー、ラック型機構から成るグループの内のいずれかの種類の変速装置を含む、請求項３３記載の機械プレス。
２つ以上の電気駆動モータを含み、各電気駆動モータに偏心ホイール又は他の機械手段が装着されていることにより前記プレスが駆動される、請求項３３ないし４６のいずれか一項に記載の機械プレス。
前記駆動モータの速度を測定する手段を備える、請求項３３ないし４７のいずれか一項に記載の機械プレス。
駆動モータとプレスラムの間にクラッチレス変速装置を備える、請求項３３記載の機械プレス。
制御手段を含み、連続する前記プレス製造サイクルの間にモータを制御することにより、任意の前記一プレス製造サイクルの一つ以上の部分の間に可変な速度でプレスを駆動し、連続する前記製造サイクルの各々を完了させるのに要する時間が同じにならないようにすることができる、請求項３３記載の機械プレス。
例えば制動中又は減速中にエネルギーを回収するように構成されたエネルギーを回生するためのエネルギー回生手段を含む、請求項３３記載の機械プレス。
前記モータに装着されるか又は前記モータに内蔵されて、前記モータのシャフトの位置又は速度を求めるためのセンサ手段を備えた、請求項３３記載の機械プレス。
少なくとも一つの電気駆動モータと、前記モータを制御する駆動制御手段と、ラムと、回転シャフトと、サイクルの一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分とを含む前記プレスを作動させる機械手段とを備えた少なくとも一つの機械プレス、及び少なくとも一つの取り付け及び／又は取り外し装置を備えるシステムであって、前記駆動制御手段への制御出力を有する少なくとも一つの前記プレスを備えていることにより、前記駆動モータの速度を制御して、プレスサイクル又は製造サイクルの前記一つのプレス加工部分又は非プレス加工部分の間に当該速度を変化させることができることを特徴とするシステム。
少なくとも一つの前記プレスが制御手段を備え、前記駆動モータの速度を制御して、サイクルの少なくとも一つの前記非プレス加工部分の間に当該速度を変化させることができ、サイクルの前記プレス加工部分の間の前記駆動モータの速度よりも大きくすることができる、請求項５３記載のシステム。
少なくとも一つの前記プレスが制御手段を備え、製造サイクルの第１回転方向への前記プレスサイクルが３６０度超の角度に亘り、少なくとも一つの前記プレスモータが、前記プレスサイクルの各々の最後に反転する、請求項５３記載のシステム。
少なくとも一つの前記プレスが、プレスのクランク回転角度及び／又は前記ラムの位置を求めるための位置センサ手段を備える、請求項５３記載のシステム。
前記プレスの製造作業又は設定作業をモニタリング及び／又は制御する少なくとも一つの制御ユニットを備える、請求項５３記載のシステム。
少なくとも一つの制御ユニットが、少なくとも一つの前記プレスの少なくとも一つの駆動モータの速度及び／又はトルクを制御する一つ以上のコンピュータプログラムを含む、請求項５３記載のシステム。
減速中又は制動中に、少なくとも一つの前記プレスの少なくとも一つの前記モータからエネルギーを回収するためのエネルギー回収手段を備える、請求項５３又は５８記載のシステム。
例えば減速中又は制動中に、少なくとも一つの前記プレスからエネルギーを回収するためのエネルギー回収手段を備え、前記回収手段が、コンデンサ、バッテリ、フライホイール、圧縮可能な流体容器から成るリストの中のいずれかから構成される、請求項５９記載のシステム。
少なくとも一つの前記プレスの少なくとも一つの前記モータからエネルギーを回収するためのエネルギー回収手段と、少なくとも一つの前記プレス及び少なくとも一つの他のマシンのピーク電力及び／又は消費エネルギーを最適化する手段とを備える、請求項５３又は６０記載のシステム。
少なくとも一つの前記機械プレスを備え、当該機械プレスが、同様に前記プレスを駆動するように構成された少なくとも一つの第２の駆動モータ又は補助駆動モータを含む、請求項５３記載のシステム。
少なくとも一つの前記プレスが２つ以上の電気駆動モータを含み、これら電気駆動モータの各々に偏心ホイール又は他の機械手段が装着されていることにより前記プレスが駆動される、請求項６２又は５３記載のシステム。
機械プレスを作動させて、前記プレスサイクルの少なくとも一つの前記プレス加工部分又は非プレス加工部分の間に少なくとも一つの前記駆動モータの速度を変化させる少なくとも一つの電気駆動モータを備えた、当該プレスを作動させるコンピュータプログラムであって、コンピュータ又はプロセッサに請求項１ないし３５のいずれか一項に記載の方法を実行させるコンピュータコード手段及び／又はソフトウェアコード部分を含む、コンピュータプログラム。
一つ以上のコンピュータで読み取り可能な媒体に格納される、請求項６４記載のコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品。
プレス加工、曲げ加工、フォーミング加工、スタンピング加工、ホットスタンピング加工、深絞り加工、ブランキング加工、切断加工、パンチング加工から成るグループの内のいずれかの加工の一工程又は連続作動に、請求項３５ないし５２のいずれか一項に記載の機械プレスを使用する方法。
プレス加工、曲げ加工、フォーミング加工、スタンピング加工、ホットスタンピング加工、深絞り加工、ブランキング加工、切断加工、パンチング加工から成るグループの内のいずれかの加工の設定、微速運転、又は製造条件設定の作業を行なうために、請求項５３ないし６３のいずれか一項に記載のシステムを使用する方法。