JP2014205158A - ダイクッション力制御方法及びダイクッション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】予め設定されたダイクッション力指令値に基づいてクッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション力制御方法である。ダイクッション力指令値としてステップ状の目標ダイクッション力指令値としたときに発生するダイクッション力の最初のオーバーシュートを抑制すべく、最初に目標ダイクッション力指令値以上のダイクッション力指令値F1を出力し、続いて、目標ダイクッション力指令値よりも小さいダイクッション力指令値F2になるように連続的(テーパー状)に低下させたダイクッション力指令値を出力し、その後、目標ダイクッション力指令値F3になるようにテーパー状に上昇するダイクッション力指令値を出力する。
【選択図】 図4
Description
図1は本発明に係るダイクッション装置の実施の形態を示す構成図である。尚、図1において、プレス機械100は2点鎖線で示され、ダイクッション装置200は実線で示されている。
ダイクッション力は、油圧シリンダ220の下室220aの圧力とシリンダ面積の積で表すことができるため、ダイクッション力を制御することは、油圧シリンダ220の下室220aの圧力を制御することを意味する。
油圧シリンダ・ダイクッション圧発生側体積:V
ダイクッション圧:P
電動(サーボ)モータトルク:T
サーボモータの慣性モーメント:I
サーボモータの粘性抵抗係数:DM
サーボモータの摩擦トルク:fM
油圧モータの押し退け容積:Q
スライドから油圧シリンダピストンロッドに加わる力:Fslide
プレスに押されて発生するパッド速度:v
油圧シリンダピストンロッド+パッドの慣性質量:M
油圧シリンダの粘性抵抗係数:DS
油圧シリンダの摩擦力:fS
圧油に押されて回転するサーボモータ角速度:ω
作動油の体積弾性係数:K
比例定数:k1、k2
とすると、静的な挙動は(1)及び(2)式で表すことができる。
T=k2・PQ/(2π) ……(2)
また、動的な挙動は(1)、(2)式に加えて(3)、(4)式で表すことができる。
T−k2・PQ/(2π)=I・dω/dt+DM・ω+fM ……(4)
上記(1)〜(4)式が意味するもの、即ち、スライド110からクッションパッド210を介して油圧シリンダ220に伝わった力は、油圧シリンダ220の下室220aを圧縮し、ダイクッション圧を発生させる。同時に、ダイクッション圧によって油圧モータ230を油圧モータ作用させ、この油圧モータ230に発生する回転軸トルクがサーボモータ240の駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ240を回転(回生作用)させ、圧力の上昇が抑制される。結局、ダイクッション圧は、サーボモータ240の駆動トルクに応じて決定される。
ダイクッション制御装置250は、主としてダイクッション力指令器260、ダイクッション力制御器270、及び増幅器280を備えている。
P:ダイクッション圧(kPa)
Pref:ダイクッション圧指令値(kPa)
J:サーボモータとその連動部の慣性モーメント(kg/m2)
D:サーボモータとその連動部の粘性(kNm/s)
ωmot:サーボモータの角速度(rad/s)
q:油圧モータの押し退け容積(m3/rev)
Q:油圧モータの吐出油量(m3/s)
Qcyl:油圧シリンダ押し退け油量(m3/s)
K:作動油の体積弾性係数(kN/m2)
V:圧縮容積(m3)
a:油圧シリンダの下室の断面積(m2)
M:クッションパッドとその連動部質量(kg)
Vcyl:油圧シリンダ・ピストン速度(m/s)
ダイクッション装置200では、スライド110の動力によって金型・皺押さえ板202・クッションピン204・クッションパッド210を介して油圧シリンダ220にダイクッション圧が発生する。この圧力(ダイクッション圧)は、ダイクッション圧指令値とダイクッション圧検出器232で検出されるダイクッション圧検出信号とに基づいてサーボモータ240のトルクを制御することによりダイクッション圧指令値になるように制御される。
本発明は、目標とするダイクッション力よりも実際のダイクッション力が大きくなったり(オーバーシュートしたり)、小さくなったり(アンダーシュートしたり)する振動問題を解決することにあり、特にダイクッション力制御開始時のオーバーシュート、アンダーシュートを抑制することにある。
図6に、第2の実施形態のダイクッション力指令値の波形を示す。第2の実施形態は、第1の実施形態と比較すると、ダイクッション力指令値の波形が異なり、ダイクッション力指令値の波形がより簡略化されている。
次に、上記のようなダイクッション力指令値を与えることにより、衝突時のダイクッション力の振動が抑制される原理について説明する。
次に、本発明に係るダイクッション装置に適用されるダイクッション力指令器の第1の実施形態について説明する。
次に、本発明に係るダイクッション装置に適用されるダイクッション力指令器の第2の実施形態について説明する。
この実施形態では、ダイクッション力指令値の出力時点からダイクッション力に至る応答特性を、2次遅れ要素の伝達関数を用いて同定し、その逆特性を求めるようにしたが、伝達関数は、2次遅れ要素の伝達関数に限らず、例えば、1次遅れ要素の伝達関数、2次遅れ要素と1次遅れ要素との積、2次遅れ要素と(角固有周波数、減衰比の異なる)もう1つの2次遅れ要素との積を使用して同定してもよい。
Claims (14)
- 予め設定されたダイクッション力指令値を出力し、前記ダイクッション力指令値に基づいてクッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション力制御方法であって、
前記ダイクッション力指令値としてステップ状の目標ダイクッション力指令値としたときに発生するダイクッション力の最初のオーバーシュートを抑制すべく、最初に前記目標ダイクッション力指令値以上のダイクッション力指令値を出力し、
続いて、前記目標ダイクッション力指令値よりも小さいダイクッション力指令値になるように連続的又は段階的に低下させたダイクッション力指令値を出力し、
その後、前記目標ダイクッション力指令値になるように連続的又は段階的に上昇するダイクッション力指令値を出力することを特徴とするダイクッション力制御方法。 - プレス機械の第1のプレス加工期間中に第1のダイクッション力指令値を、前記ダイクッション力指令値として出力する工程と、
前記出力された第1のダイクッション力指令値に基づいて制御された前記クッションパッドに発生する第1のダイクッション力を検出する工程と、
前記出力された第1のダイクッション力指令値と前記検出された第1のダイクッション力とに基づいて、前記第1のダイクッション力指令値の出力時点から前記第1のダイクッション力に至る応答特性の逆特性を演算する工程と、
オーバーシュート及びアンダーシュートの無い波形で表される理想応答の第2のダイクッション力を設定する工程と、
前記理想応答のダイクッション力と前記逆特性とに基づいて第2のダイクッション力指令値を算出する工程と、
プレス機械の第1のプレス加工期間経過の後の第2のプレス加工期間中に、前記算出した第2のダイクッション力指令を前記ダイクッション力指令値として出力する工程と、
を含む請求項1に記載のダイクッション力制御方法。 - 前記逆特性を演算する工程は、
前記出力された第1のダイクッション力指令値と前記検出された第1のダイクッション力とに基づいて前記第1のダイクッション力指令値の出力時点から前記第1のダイクッション力に至る応答特性を、伝達関数を使用して同定する工程と、
前記同定した伝達関数の逆特性を演算する工程と、
を含む請求項2に記載のダイクッション力制御方法。 - 前記理想応答の第2のダイクッション力は、前記検出された第1のダイクッション力を近似したダイクッション力であって、前記第1のダイクッション力に含まれるオーバーシュート及びアンダーシュートの無い波形で表されたダイクッション力である請求項2又は3に記載のダイクッション力制御方法。
- 前記プレス機械の第1のプレス加工期間は、試し打ち期間、又は1ないし複数のプレスサイクルの加工期間である請求項2から4のいずれか1項に記載のダイクッション力制御方法。
- クッションパッドを支持し、該クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション力発生器と、ダイクッション力指令値を出力するダイクッション力指令器と、前記ダイクッション力指令器から出力されるダイクッション力指令値に基づいて、前記ダイクッション力が前記ダイクッション力指令値に対応するダイクッション力になるように前記ダイクッション力発生器を制御するダイクッション力制御器と、を備えたダイクッション装置において、
前記ダイクッション力指令器は、
前記ダイクッション力指令値としてステップ状の目標ダイクッション力指令値としたときに発生するダイクッション力の最初のオーバーシュートを抑制すべく、前記目標ダイクッション力指令値以上のダイクッション力指令値を最初に出力し、続いて、前記目標ダイクッション力指令値よりも小さいダイクッション力指令値になるように連続的又は段階的に低下させたダイクッション力指令値を出力し、その後、前記目標ダイクッション力指令値になるように連続的又は段階的に上昇するダイクッション力指令値を出力することを特徴とするダイクッション装置。 - 前記ダイクッション力指令器は、前記ダイクッション力指令値を特定するための複数の設定項目を手動で設定する手動設定器を有し、該手動設定器により設定された複数の設定項目に基づいて前記ダイクッション力指令値を出力する請求項6に記載のダイクッション装置。
- 前記手動設定器により設定される複数の設定項目は、前記目標ダイクッション力指令値以上の第1のダイクッション力指令値、前記目標ダイクッション力指令値よりも小さい第2のダイクッション力指令値、及び前記目標ダイクッション力指令値を示す第3のダイクッション力指令値と、前記第1、第2、及び第3のダイクッション力指令値の各出力時点を示す、プレス機械のスライドの位置を示す第1、第2及び第3のスライド位置、又は前記第1のダイクッション力指令値の立ち上がり時点から前記第2のダイクッション力指令値まで連続的にダイクッション力指令値を低下させる第1の時間、及び前記第2のダイクッション力指令値から第3のダイクッション力指令値まで連続的に上昇させる第2の時間であり、
前記ダイクッション力指令器は、前記手動設定器により設定された前記第1、第2及び第3のダイクッション力指令値と、前記第1、第2及び第3のスライド位置、又はスライド衝突時点からの前記第1の時間及び第2の時間とに基づいて、連続的に変化するダイクッション力指令値を出力する請求項7に記載のダイクッション装置。 - 前記手動設定器により設定される複数の設定項目は、前記目標ダイクッション力指令値以上の第1のダイクッション力指令値、前記目標ダイクッション力指令値よりも小さい第2のダイクッション力指令値、及び前記目標ダイクッション力指令値を示す第3のダイクッション力指令値と、前記第1のダイクッション力指令値の立ち上がり時点、前記第2のダイクッション力指令値への立ち下がり時点、及び前記第3のダイクッション力指令値への立ち上がり時点における、プレス機械のスライドの位置を示す第1、第2、及び第3のスライド位置、又は前記第1のダイクッション力指令値の出力期間を示す第1の時間、及び前記第2のダイクッション力指令値の出力期間を示す第2の時間であり、
前記ダイクッション力指令器は、前記手動設定器により設定された前記第1、第2及び第3のダイクッション力指令値と、前記第1、第2及び第3のスライド位置、又はスライド衝突時点からの前記第1の時間及び第2の時間とに基づいて、段階的に変化するダイクッション力指令値を出力する請求項7に記載のダイクッション装置。 - オーバーシュート及びアンダーシュートの無い波形で表される理想応答のダイクッション力が設定されるダイクッション力設定器と、
ダイクッション力指令値の出力時点からダイクッション力に至る応答特性の逆特性が設定される逆特性設定器と、
前記ダイクッション力設定器に設定された理想応答のダイクッション力と前記逆特性設定器に設定された逆特性とに基づいて演算した値、又はその値の近似値を示す波形又は数値を、前記ダイクッション力指令器に設定すべきダイクッション力指令値として可視化出力する出力器と、
を備えた請求項7から9のいずれか1項に記載のダイクッション装置。 - オーバーシュート及びアンダーシュートの無い波形で表される理想応答のダイクッション力が設定されるダイクッション力設定器と、
ダイクッション力指令値の出力時点からダイクッション力に至る応答特性の逆特性が設定される逆特性設定器と、を備え、
前記ダイクッション力指令器は、前記設定された理想応答のダイクッション力と前記設定された逆特性とに基づいて演算した値、又はその値の近似値をダイクッション力指令値として出力する請求項6に記載のダイクッション装置。 - ステップ状の目標ダイクッション力指令値が設定される目標ダイクッション力設定器と、前記設定された目標ダイクッション力指令値に基づいて理想応答のダイクッション力を生成するダイクッション力生成器と、を備え、
前記ダイクッション力設定器は、前記ダイクッション力生成器により生成された理想応答のダイクッション力が設定される請求項11に記載のダイクッション装置。 - 前記ダイクッション力指令器から出力されるダイクッション力指令値に基づいて前記クッションパッドに発生するダイクッション力を検出するダイクッション力検出器を備え、
前記ダイクッション力設定器は、前記ダイクッション力検出器により検出されたダイクッション力に近似したダイクッション力であって、少なくとも最初のオーバーシュート及び最初のアンダーシュートの無い波形で表されるダイクッション力を、理想応答のダイクッション力として自動的に設定する請求項11に記載のダイクッション装置。 - 前記ダイクッション力指令器から出力されるダイクッション力指令値に基づいて前記クッションパッドに発生するダイクッション力を検出するダイクッション力検出器と、
前記出力されたダイクッション力指令値と前記検出されたダイクッション力とに基づいて前記ダイクッション力指令値の出力時点から前記ダイクッション力に至る応答特性を示す伝達関数を測定する伝達関数測定器と、
前記測定した伝達関数の逆特性を算出する逆特性算出器と、を備え、
前記逆特性設定器は、前記逆特性算出器により算出された逆特性が自動的に設定される請求項10から13のいずれか1項に記載のダイクッション装置。
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