JP4210274B2 - プレス機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに力を生じさせるダイクッション機構の制御装置に関し、特には、プレス機械のダイクッション機構が生じる力を制御する制御装置に関する。

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１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２の型を支持する支持部材の側から所要の力（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が知られている。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（一般にクッションパッドと称する）に、型閉め方向へ移動中のスライド（又は第１の型）を直接又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素材の加工箇所の周辺領域を挟持することにより、被加工素材の皺の発生を防止することができる。

従来のダイクッション機構は、油圧式又は空圧式の装置を駆動源としているものが多く、これらの装置は一定圧力での制御しか行えなかった。また高精度のプレス加工を行うためには、絞り込み時の圧力を一定ではなく絞り込み量に応じて変化させることが望ましいが、油圧式又は空圧式の装置ではそれができなかった。

そこで近年、応答性に優れた力制御を可能とするために、サーボモータを駆動源とするダイクッション機構が開発されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載されるダイクッション機構は、プレス機械のスライドの下方に設置されるクッションパッドを、スライドの昇降動作に対応して、サーボモータにより昇降動作させる構成を有する。サーボモータは、クッションパッドの位置に対応させて予め定めた力指令値に基づく力制御により動作して、クッションパッドをスライドと共に移動させながら、クッションパッドからスライドに加わる力（圧力）を調整する。なお、衝突及び圧力の検知は、クッションパッドを介してサーボモータの出力軸に加わる負荷を検出することにより行われる。

特開平１０−２０２３２７号公報

サーボモータを駆動源とするいわゆるサーボダイクッションを用いたプレス機においては、スライド及びダイクッションを連動して制御する方法及び装置はまだ確立されていない。従ってスライド用の制御装置とダイクッション用の制御装置は別個に設けられ、それぞれ個別に制御される。例えば、スライド及びダイクッションは、各時刻において所定の位置に位置するように個別に制御され、結果として両者間の所定のプレス圧を得ることができる。このような制御では、スライド及びダイクッションのいずれか一方において何らかの異常が生じたことを知らせるアラームが検知されても、スライド及びダイクッションの他方は、アラームとは無関係に予め定めた通常のプレス時の位置指令に基づいて制御される。従って、例えばダイクッションがアラームによりその位置に停止しても、スライドはダイクッションに向かって下降を続ける場合があり、これはプレス圧の異常な上昇につながる。故にこのような制御では、機械が破損する虞がある。

そこで本発明は、プレス機のスライド及びダイクッションの一方で異常が生じたときに他方を適切に位置制御して、両者間の力が不適切に上昇しないようにする制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スライド及び該スライドに対する力をサーボモータを駆動源として生じさせるダイクッションを備えたプレス機の制御装置であって、前記スライドの移動を制御するスライド制御部と、前記ダイクッションの移動を制御するダイクッション制御部であって、前記ダイクッションの異常を検出する第１検出器を備え、該第１検出器が前記ダイクッションの異常を検出したときに前記ダイクッションを停止させる、ダイクッション制御部と、前記第１検出器が前記ダイクッションの異常を検出したときに、該異常を示す異常信号を前記ダイクッション制御部から前記スライド制御部に送る第１送信機と、を有し、前記スライド制御部は、前記異常信号を受信したときに、該異常信号を受信したときの前記スライドの位置よりも前記ダイクッションから一定距離離れた位置に前記スライドを移動させて停止させることを特徴とする、制御装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制御装置において、前記スライド制御部は、前記異常信号を受信したときに前記スライドを、該スライドを駆動するサーボモータによって駆動される方向に移動させる、制御装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制御装置において、前記スライド制御部は、前記異常信号を受信したときに、前記スライドを移動させて前記スライドの上死点に停止させる、制御装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制御装置において、前記第１送信機は、前記第１検出器が前記ダイクッションの異常を検出したときに、該異常発生時の前記ダイクッションの位置データを前記スライド制御部に送信し、前記スライド制御部は前記ダイクッションの位置データに基づいて前記一定距離を規定する、制御装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、スライド及び該スライドに対する力をサーボモータを駆動源として生じさせるダイクッションを備えたプレス機の制御装置であって、前記スライドの移動を制御するスライド制御部であって、前記スライドの異常を検出する第２検出器を備え、該第２検出器が前記スライドの異常を検出したときに前記スライドを停止させる、スライド制御部と、前記ダイクッションの移動を制御するダイクッション制御部と、前記第２検出器が前記スライドの異常を検出したときに、該異常を示す異常信号を前記スライド制御部から前記ダイクッション制御部に送る第２送信機と、を有し、前記ダイクッション制御部は、前記異常信号を受信したときに、該異常信号を受信したときの前記ダイクッションの位置よりも前記スライドから一定距離離れた位置に前記ダイクッションを移動させて停止させることを特徴とする、制御装置を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の制御装置において、前記ダイクッション制御部は、前記異常信号を受信したときに前記ダイクッションを、該ダイクッションを駆動するサーボモータによって駆動される方向に移動させる、制御装置を提供する。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の制御装置において、前記ダイクッション制御部は、前記異常信号を受信したときに、前記ダイクッションを移動させて前記ダイクッションの下死点に停止させる、制御装置を提供する。

請求項８に記載の発明は、請求項５又は６に記載の制御装置において、前記第２送信機は、前記第２検出器が前記スライドの異常を検出したときに、該異常発生時の前記スライドの位置データを前記ダイクッション制御部に送信し、前記ダイクッション制御部は前記スライドの位置データに基づいて前記一定距離を規定する、制御装置を提供する。

本発明に係るプレス機の制御装置によれば、スライド及びダイクッションの一方が異常停止した場合に、他方が一方から離れる方向に移動制御されるので、スライドとダイクッションとの間の力すなわちプレス圧が不適切に上昇することが防止され、プレス機の破損等の危険性を回避することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１に示すように、本発明に係る第１の実施形態の制御装置１０により制御されるプレス機１は、適当なリンク機構２を介してサーボモータ３によって駆動されるスライド４と、スライド４の動作に対応して移動する、サーボモータ５によって駆動されるダイクッション６とを有する。制御装置１０は、スライド４とダイクッション６との間に所定の力（プレス圧）が生じるように、サーボモータ３及び５をそれぞれ制御するスライド制御部１２及びダイクッション制御部１４を有する。

図１に示すように、ダイクッション制御部１４は、ダイクッション６の異常を検出する第１検出器１６を備え、第１検出器１６がダイクッション６の異常を検出したときは安全のためダイクッション６を直ちに停止させることができる。また制御装置１０は、第１検出器１６がダイクッション６の異常を検出したときに、該異常を示す異常信号をダイクッション制御部１４からスライド制御部１２に送る第１送信機１８をさらに有する。後に詳述するように、スライド制御部１２は、上記の異常信号を第１送信機１８から受信したときに、異常信号を受信したときのスライド４の位置よりもダイクッション６から一定距離離れた位置にスライド４を移動させて停止させることができる。なおこのときの移動方向は、通常のスライドの移動方向すなわちプレス方向であることが好ましい。以降より、図２及び図３を用いて第１の実施形態の制御装置１０の作用について説明する。

先ず図２に示すように、ステップＳ１００にてダイクッション６の異常の有無を判定し、異常がなければ異常を示すフラグＦを０に設定し（ステップＳ１０２）、ダイクッション６は通常の指令に従って駆動される（ステップＳ１０４）。逆にステップＳ１００にてダイクッション６の異常が検出されたときは、フラグＦを１に設定して（ステップＳ１０６）ダイクッション６を直ちに停止させる（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０４又はＳ１０８の後に、フラグＦの内容を示す信号（異常信号）が送信され（ステップＳ１１０）、スライド制御部１２がその信号を受信する（ステップＳ１１２）。

スライド制御部１２は異常信号に基づいてダイクッション６の異常の有無を判定し（ステップＳ１１４）、異常がなければ通常のプレス指令に従ってスライド４の移動を制御する（ステップＳ１１６）。逆にダイクッション６に異常が生じている場合は、先ずこの異常の判定が１回目か否かを判別し（ステップＳ１１８）、１回目であれば、スライド４が移動すべき位置を規定するための位置偏差を予め定めた一定値に設定する（ステップＳ１２０）。この一定値は、異常により停止したダイクッション６との間に生じる力がゼロ又は不適切に大きくならない程度の大きさになるまでスライド４がダイクッション６から離れて位置するように予め設定される。この一定値は実験又は経験に基づいて設定してもよいし、その他の方法によって求めてもよい。次にステップＳ１２２にて設定された位置偏差（一定値）に基づいてスライド４の位置制御が行われる。なおステップＳ１１８において異常の判定が２回目以降の場合は、改めて位置偏差を設定する必要がないので、ステップＳ１２０をスキップしてＳ１２２の処理を行う。

ステップＳ１１８〜Ｓ１２２について説明したようなスライドの位置制御を行う代わりに、ダイクッション６に異常が生じたときにスライドをスライド上死点のようなより安全な位置に移動させることも可能である。その場合は、ステップＳ１１８〜Ｓ１２２が「スライドを上死点に移動させる」旨のステップに置換されることになる。

図２のフローチャートに従う制御においては、スライド制御部１２は異常により停止したダイクッション６の位置を認識せずにスライド４をダイクッション６から離れる方向に移動させるので、上述の位置偏差は安全をみて比較的大きめの値に設定されることになる。そこで、上述の第１送信機１８を、異常発生時のダイクッション６の位置データをスライド制御部１２に送信できるように構成することにより、スライド制御部１２はダイクッション６の位置データに基づいて位置偏差を規定することができる。すなわち、異常停止したダイクッション６の位置がわかっていれば、プレス圧の好ましくない上昇をスライド４の必要最小限の移動量で抑制することができる。このことについて図３を用いて以下に詳細に述べる。

図３が図２と異なる点は、ダイクッション６の制御において、ダイクッションの停止（ステップＳ１０８）後に、停止時のダイクッション６の位置を表わすデータがスライド制御部１２に送信される（ステップＳ１０９）ことである。送信された位置データは、ステップＳ１１４で異常ありと判定された場合に進むステップＳ１２４にてスライド制御部１２に受信される。次にステップＳ１２６において、ダイクッション６の現在（停止）位置及び予め定めた一定値に基づいてスライドの位置制御（位置指令の作成）が行われる。ここで一定値は、図２について説明した場合と同様に、ダイクッション６との間に生じる力がゼロ又は不適切に大きくならない程度の大きさになるまでスライド４がダイクッション６から離れて位置するように設定されるものであるが、このケースではダイクッション６の位置がわかっているので安全をみる必要がなく、必要最小限の値に設定することができる。

図１〜図３を用いて説明した第１の実施形態の制御装置は、ダイクッションに異常が生じた時にスライドを適切に位置制御するものである。図４〜図６を用いて以降に説明する第２の実施形態の制御装置１０′は、逆にスライドに異常が生じた時にダイクッションを適切に位置制御するものである。

図４に示す第２の実施形態の制御装置１０′が第１の実施形態の制御装置１０と異なる点は、スライド制御部１２がスライド４の異常を検出する第２検出器２０を備え、第２検出器２０がスライド４の異常を検出したときはスライド４を直ちに停止させることができることと、制御装置１０′が、第２検出器２０がスライド４の異常を検出したときに、該異常を示す異常信号をスライド制御部１２からダイクッション制御部１４に送る第２送信機２２をさらに有することである。後に詳述するように、ダイクッション制御部１４は、上記の異常信号を第２送信機２２から受信したときに、異常信号を受信したときのダイクッション６の位置よりもスライド４から一定距離離れた位置にダイクッション６を移動させて停止させることができる。なおこのときの移動方向は、通常のダイクッションの移動方向すなわちプレス方向であることが好ましい。以降より、図５及び図６を用いて第２の実施形態の制御装置１０′の作用について説明する。

先ず図５に示すように、ステップＳ２００にてスライド４の異常の有無を判定し、異常がなければ異常を示すフラグＦを０に設定し（ステップＳ２０２）、スライド４は通常のプレス指令に従って駆動される（ステップＳ２０４）。逆にステップＳ２００にてスライド４の異常が検出されたときは、フラグＦを１に設定して（ステップＳ２０６）スライド４を直ちに停止させる（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０４又はＳ２０８の後に、フラグＦの内容を示す信号（異常信号）が送信され（ステップＳ２１０）、ダイクッション制御部１４がその信号を受信する（ステップＳ２１２）。

ダイクッション制御部１４は異常信号に基づいてスライド４の異常の有無を判定し（ステップＳ２１４）、異常がなければ通常の指令に従ってダイクッション６の移動を制御する（ステップＳ２１６）。逆にスライド４に異常が生じている場合は、先ずこの異常の判定が１回目か否かを判別し（ステップＳ２１８）、１回目であれば、ダイクッション６が移動すべき位置を規定するための位置偏差を予め定めた一定値に設定する（ステップＳ２２０）。この一定値は、異常により停止したスライド４との間に生じる力がゼロ又は不適切に大きくならない程度の大きさになるまでダイクッション６がスライド４から離れて位置するように予め設定される。この一定値は実験又は経験に基づいて設定してもよいし、その他の方法によって求めてもよい。次にステップＳ２２２にて設定された位置偏差（一定値）に基づいてダイクッション６の位置制御が行われる。なおステップＳ２１８において異常の判定が２回目以降の場合は、改めて位置偏差を設定する必要がないので、ステップＳ２２０をスキップしてＳ２２２の処理を行う。

ステップＳ２１８〜Ｓ２２２について説明したようなダイクッションの位置制御を行う代わりに、スライド４に異常が生じたときにダイクッションをダイクッション下死点のようなより安全な位置に移動させることも可能である。その場合は、ステップＳ２１８〜Ｓ２２２が「ダイクッションを下死点に移動させる」旨のステップに置換されることになる。

図５のフローチャートに従う制御においては、ダイクッション制御部１４は異常により停止したスライド４の位置を認識せずにダイクッション６をスライド４から離れる方向に移動させるので、上述の位置偏差は安全をみて比較的大きめの値に設定されることになる。そこで、上述の第２送信機２２を、異常発生時のスライド４の位置データをダイクッション制御部１４に送信できるように構成することにより、ダイクッション制御部１４はスライド４の位置データに基づいて位置偏差を規定することができる。すなわち、異常停止したスライド４の位置がわかっていれば、プレス圧の好ましくない上昇をダイクッション６の必要最小限の移動量で抑制することができる。このことについて図６を用いて以下に詳細に述べる。

図６が図５と異なる点は、スライド４の制御において、スライドの停止（ステップＳ２０８）後に、停止時のスライド４の位置を表わすデータがダイクッション制御部１４に送信される（ステップＳ２０９）ことである。送信された位置データは、ステップＳ２１４で異常ありと判定された場合に進むステップＳ２２４にてダイクッション制御部１４に受信される。次にステップＳ２２６において、スライド４の現在（停止）位置及び予め定めた一定値に基づいてダイクッションの位置制御（位置指令の作成）が行われる。ここで一定値は、図５について説明した場合と同様に、スライド４との間に生じる力がゼロ又は不適切に大きくならない程度の大きさになるまでダイクッション６がスライド４から離れて位置するように設定されるものであるが、このケースではスライド４の位置がわかっているので安全をみる必要がなく、必要最小限の値に設定することができる。

本発明に係る第１の実施形態の制御装置の機能ブロック図である。 第１の実施形態の制御装置の作用を示すフローチャートである。 第１の実施形態の制御装置の他の作用を示すフローチャートである。 本発明に係る第２の実施形態の制御装置の機能ブロック図である。 第２の実施形態の制御装置の作用を示すフローチャートである。 第２の実施形態の制御装置の他の作用を示すフローチャートである。

符号の説明

１ プレス機
４ スライド
６ ダイクッション
１０、１０′ 制御装置
１２ スライド制御部
１４ ダイクッション制御部
１６ 第１検出器
１８ 第１送信機
２０ 第２検出器
２２ 第２送信機

Claims (8)

1. スライド及び該スライドに対する力をサーボモータを駆動源として生じさせるダイクッションを備えたプレス機の制御装置であって、
   前記スライドの移動を制御するスライド制御部と、
   前記ダイクッションの移動を制御するダイクッション制御部であって、前記ダイクッションの異常を検出する第１検出器を備え、該第１検出器が前記ダイクッションの異常を検出したときに前記ダイクッションを停止させる、ダイクッション制御部と、
   前記第１検出器が前記ダイクッションの異常を検出したときに、該異常を示す異常信号を前記ダイクッション制御部から前記スライド制御部に送る第１送信機と、を有し、
   前記スライド制御部は、前記異常信号を受信したときに、該異常信号を受信したときの前記スライドの位置よりも前記ダイクッションから一定距離離れた位置に前記スライドを移動させて停止させることを特徴とする、制御装置。
2. 前記スライド制御部は、前記異常信号を受信したときに前記スライドを、該スライドを駆動するサーボモータによって駆動される方向に移動させる、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記スライド制御部は、前記異常信号を受信したときに、前記スライドを移動させて前記スライドの上死点に停止させる、請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記第１送信機は、前記第１検出器が前記ダイクッションの異常を検出したときに、該異常発生時の前記ダイクッションの位置データを前記スライド制御部に送信し、前記スライド制御部は前記ダイクッションの位置データに基づいて前記一定距離を規定する、請求項１又は２に記載の制御装置。
5. スライド及び該スライドに対する力をサーボモータを駆動源として生じさせるダイクッションを備えたプレス機の制御装置であって、
   前記スライドの移動を制御するスライド制御部であって、前記スライドの異常を検出する第２検出器を備え、該第２検出器が前記スライドの異常を検出したときに前記スライドを停止させる、スライド制御部と、
   前記ダイクッションの移動を制御するダイクッション制御部と、
   前記第２検出器が前記スライドの異常を検出したときに、該異常を示す異常信号を前記スライド制御部から前記ダイクッション制御部に送る第２送信機と、を有し、
   前記ダイクッション制御部は、前記異常信号を受信したときに、該異常信号を受信したときの前記ダイクッションの位置よりも前記スライドから一定距離離れた位置に前記ダイクッションを移動させて停止させることを特徴とする、制御装置。
6. 前記ダイクッション制御部は、前記異常信号を受信したときに前記ダイクッションを、該ダイクッションを駆動するサーボモータによって駆動される方向に移動させる、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記ダイクッション制御部は、前記異常信号を受信したときに、前記ダイクッションを移動させて前記ダイクッションの下死点に停止させる、請求項５又は６に記載の制御装置。
8. 前記第２送信機は、前記第２検出器が前記スライドの異常を検出したときに、該異常発生時の前記スライドの位置データを前記ダイクッション制御部に送信し、前記ダイクッション制御部は前記スライドの位置データに基づいて前記一定距離を規定する、請求項５又は６に記載の制御装置。

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