JP5052406B2 - 下死点位置補正制御手段を備えたプレス機械 - Google Patents

Description

本発明は、下死点位置補正制御手段を用いて調節モータを回転制御しつつ、スライドの実際下死点位置を目標下死点位置に合せるように位置補正可能に形成されたプレス機械に関する。

プレス機械では、スライド下面（上金型）とボルスタ上面（下金型）との相対距離（ダイハイト）の一定化が重要である。ダイハイトの変化は、製品精度の優劣に直結するからである。

しかし、プレス構造、各機械的部品の摩擦熱による熱変形（伸縮）や、プレス速度の高低等に起因するスライド位置の変化が生じるので、一旦設定したダイハイトを常に一定に維持したまま継続してプレス運転することは難しい。

そこで、下死点位置補正制御手段を設け、目標値（目標下死点位置データ）およびフィードバック値（プレス運転中に検出された下死点位置データ）のそれぞれに対応する両電気信号を利用して調節モータの回転制御を行ないつつ、スライドの実際の下死点位置（実際下死点位置）を目標とする下死点位置（目標下死点位置）に合せるように位置補正（ダイハイト一定化）する場合が多い。

ところで、プレス速度が安定状態であるときは、特に、上記したプレス速度変化に起因するスライド位置の変化量は微小である。したがって、位置補正制御開始前においてダイハイトがほぼ一定に維持されていたとしても、位置補正制御開始後に積極的にプラス位置補正制御とマイナス位置補正制御とが繰り返される事態が起こり得る。すなわち、あたかも機械的な外乱によりダイハイトが変化した場合と同様な事態が生じる。かかる事態は、プレスサイクル毎に位置補正制御する方式では制御不安定となりがちで、プレス速度が高速になればなるほどハンチング現象や制御不能となる虞が強い。

そこで、従来の下死点位置補正制御手段（例えば、特許文献１を参照）では、ハンチング現象の軽減を期するために、スライド下死点位置を比較的に幅広の所定範囲内に追い込む制御方式を採りつつ補正不要範囲（不感帯）を導入している。しかも、制御不調に備え、所定の範囲を外れた場合にはアラームを発し作業員の介入（手作業）を促すように形成されている。

すなわち、従来の下死点位置補正制御手段は、プレス速度が設定速度（例えば、６０ＳＰＭ）に到達した後（プレス運転中）に、つまりプレス速度が安定状態（設定速度一定のプレス運転）であることを前提として、プレスサイクル毎に位置補正制御を実行するものとされている。換言すれば、停止状態から設定速度への加速中や設定速度から停止までの減速中は、プレス製品を生産しないので、位置補正制御は必要ないとする考え方である。

なお、前回プレス停止時から今回プレス開始時までの停止期間中に発生するダイハイト変化分を調整する考え方がある。つまり、プレス運転中の位置補正制御は難しので、プレス運転開始前にその変化分を事前調整可能に形成された装置については多数提案（例えば、特許文献２、３、４）されている。
特開昭６０−１４１３９９号公報 特開昭６３−２９９８９９号公報 特開平２−８０２００号公報 特開平５−８０９８号公報

ところで、高速（例えば、２００乃至８００ＳＰＭ以上）のプレス機械では、その導入主旨との整合性の点からも、低速スタート（例えば、２００ＳＰＭ）から設定速度（例えば、８００ＳＰＭ）に到達するまでの立上り期間中および設定速度から停止に至る立下り期間中においても、プレス製品を生産したいとの要請がある。長期間（例えば、各３０秒以上）に亘りプレス速度が変化状態にある大型高速プレス機械の場合は、その要請が極めて強い。

しかしながら、従来例（下死点位置補正制御手段）では想定外とされ、その要請に応えることはできない。つまり、従来例では、大型高速プレス機械に関してその様な発想がなく、機械的、電気的、制御的にプレス速度の変化状態において位置補正制御可能には構築されていないからである。

また、プレス速度の安定状態において、従来プレス機械のプレス速度（例えば、６０ＳＰＭ）に比較して高速プレス機械のプレス速度は非常に高い。つまり、サイクル時間が非常に短い。よって、安定した位置補正制御を可能とするためには、従来に無い発想が必要と認識する。

本発明の目的は、プレス速度の変化状態および安定状態に拘わらずに安定した位置補正制御を行なえかつ高精度プレス製品を円滑かつ能率よく生産することができる下死点位置補正制御手段を備えたプレス機械を提供することにある。

本願発明は、プレス速度の変化状態には一方向変化（加速または減速）と双方向繰返し変化（プラス・マイナスの交互変化）とがあること、一方向変化に対してはサイクル毎の位置補正制御が極めて有効である実験則を得たこと、プレス速度の安定状態ではサイクル毎の位置補正制御を実行するとハンチング現象が一段と生じ易いこと、この現象はプレス速度が高速となればなる程に顕著であること、等の高速プレスの固有的な技術的事項に着目し、創生されたものである。

すなわち、請求項１の発明に係るプレス機械は、目標下死点位置データとプレス運転中に検出された下死点位置データとを利用して調節モータを回転制御しつつスライドの実際下死点位置を目標下死点位置に合せるように位置補正する下死点位置補正制御手段を備えたプレス機械において、実際のプレス速度状態が変化状態および安定状態のいずれであるかを判別する速度状態判別手段と、制御用の複数のサイクル数を設定するための制御用サイクル数設定手段と、速度状態判別手段によってプレス速度が変化状態であると判別された場合に単サイクル毎制御モードを選択し、安定状態であると判別された場合には設定複数サイクル毎制御モードを選択するモード選択制御手段とを設け、下死点位置補正制御手段が、単サイクル毎制御モードが選択された場合にはプレスサイクル毎に位置補正制御を実行可能でかつ設定複数サイクル毎制御モードが選択された場合には制御用サイクル数設定手段を用いて設定された複数サイクル毎に位置補正制御を実行可能に形成されている、ことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の場合と同様なプレス機械において、単サイクル毎制御モードにおける下死点位置データが前回単サイクル中に検出された下死点位置とされ、設定複数サイクル毎制御モードにおける検出下死点位置データが設定された複数サイクル分の検出下死点位置を用いて算出された平均値とされている。

また、請求項３の発明は、請求項２の場合と同様なプレス機械において、平均値算出用サイクル数設定手段が、制御用サイクル数設定手段を兼用して構築されかつ平均値算出用サイクル数が制御用サイクル数と等しい値として設定可能に形成されている。

さらに、請求項４の発明は、トルクセンサーで検出された調節モータのトルクが設定トルク以上である場合に、トルク制限制御手段が、下死点位置補正制御手段による位置補正制御に優先してトルク制限制御を実行可能に形成されている。

請求項１の発明によれば、プレス速度の変化状態および安定状態に拘わらずに安定した位置補正制御を行なえかつプレス運転中の下死点変化を最小限に抑制できるとともに、高精度プレス製品を円滑かつ能率よく生産することができる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらにプレス速度の変化状態での制御応答性を担保できかつ安定状態での制御安定性を一段と向上できる。また、請求項３の発明によれば、請求項２の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに具体的運用に際し取り扱いが一段と簡単である。

請求項４の発明によれば、請求項１〜３の各発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらにプレス荷重による機械的拘束を受けての過負荷を未然に防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本プレス機械は、下死点位置補正制御手段（５１，５３）を具備しかつ図１〜図４に示す如く、速度状態判別手段（５１，５３）と制御用サイクル数設定手段（５７）とモード選択制御手段（５１，５３）とを設け、下死点位置補正制御手段（５１，５３）が、モード選択制御手段によって単サイクル毎制御モードが選択された場合にはプレスサイクル毎に位置補正制御を実行可能でかつ設定複数サイクル毎制御モードが選択された場合には制御用サイクル数設定手段を用いて設定された複数サイクル（Ｎｃｃ）毎に位置補正制御を実行可能に形成されている。

確認的に、下死点位置補正制御手段は、プレス機械のスライドの目標下死点位置（データ）とプレス運転中に検出された下死点位置（データ）とを利用して調節モータを回転制御しつつスライドの実際下死点位置を目標下死点位置に合せるように位置補正制御する手段である。

図１において、プレス機械１０の本体は、上方のクラウン１１、下方のベッド１８およびこれらを一体的に連結する平面四隅に配設されたコラム１２からなる。これらコラム１２に上下動可能に案内されたスライド１５は、スライド駆動機構２０によって上下動（昇降）される。上型（図示省略）はスライド１５に装着され、下型（図示省略）はベッド１８上のボルスタ１７に装着されている。上型と下型の上下方向の相対位置、つまりはスライド１５の下面とボルスタ１７の上面との距離がダイハイトと呼称される。ダイハイトを一定に維持することが、プレス製品の精度（品質）を保持するための必須条件である。

スライド駆動機構２０は、クラウン１１内に配設されたクランク機構（クランク軸、コンロッドを含む。）２１から構成されており、クランク軸２２に直接または間接的（減速機を介する。）に連結された駆動モータ２３の回転により１対の駆動軸（上部駆動軸２７および下部駆動軸２８）を同期して上下動させることで、スライド１５を昇降駆動することができる。

駆動モータ２３は、ドライバ２４からの駆動用信号により回転駆動される。この駆動用信号は、タッチパネル５７を用いて設定されたプレス速度（ＳＰＭ）に相応する信号、つまり制御部５１から入出力部５５を介してドライバ２４に入力されたプレス速度指令信号に対応するものである。なお、ドライバ２４に入力されるフィードバック信号に関しては図示省略した。

スライド１５の昇降範囲は、クランク機構２１の上死点位置から下死点位置である（図５を参照）。駆動モータ２３は、この実施の形態では、例えば上死点位置に停止された状態から設定プレス速度（例えば、８００ＳＰＭ）まで所定の加速時間（例えば、１５０秒）で立上げることができる。減速時間もほぼ同じ（１５０秒）である。

クランク軸２２の他端軸部２２Ａには、クランク軸２２の回転角度を検出するエンコーダ２５が設けられている。このエンコーダ２５の検出回転角度を信号処理することで、プレス速度（ＳＰＭ）やスライド１５の現在の上下方向位置（下死点位置等）を検出することができる。

なお、プレス機械１０としては、構造・構成上、特に限定されない。また、スライド駆動機構としては、この実施の形態におけるクランク機構２１に限らず、プレス速度が高速になる程にスライド１５の下死点位置の変動量（突っ込み量）が大きくなる傾向にある他の構造・構成（例えば、偏心駆動機構、リンク駆動機構あるいはねじ駆動機構等）であっても、本発明はこの実施形態の場合と同様に実施することができる。

かかる他の構造・構成を採用する場合、クランク機構２１で言う上死点位置および下死点位置は、この特許請求の範囲および明細書等においてはスライド１５の最上位置および最下位置と読み替えるものとする。

次に、スライド位置調節機構３０は、クラウン１１内に配置された機構部（ウオームホイール，スプライン構造部等を含む。）３１からなり、調節モータ３３を駆動してウオームねじ軸３２を回転させることで、上部駆動軸２７と下部駆動軸２８との上下方向相対位置（つまり、スライド１５の下面）を調節することができる。

すなわち、クランク機構２１による駆動軸（上部駆動軸２７と下部駆動軸２８が一体として取り扱う。）の上下動中においても、スライド位置調節機構３０によって上部駆動軸２７に対する下部駆動軸２８の上下方向の相対位置を変化させ、クランク機構２１に依存するスライド位置に機構部３１による調節量分を加減することができる。

調節モータ３３は、この実施の形態では三相交流サーボモータとされ、位置制御部３４から出力される駆動制御用信号により回転制御される。この駆動制御用信号は、タッチパネル５７を用いて設定されかつ入出力部５５を介して入力された目標下死点位置データ（目標値）と、エンコーダ２５で検出された下死点位置データ（フィードバック値）と、を利用して得た偏差信号に相応するものとして生成出力される。

また、駆動制御用信号は、サーボモータ（３３）の各相用駆動電流信号であり、実質的にはトルク指令信号である。位置制御部３４に付帯されたトルクセンサー３５は、このサーボモータ（３３）の負荷（トルク）を検出するものである。検出方法は、光電方式、磁気方式等がある。

位置検出部６０は、スライド１５に取付けられたスケール部材６２と、このスケール部材６２との上下方向の相対位置関係からスライド（下面）１５の位置を検出可能な位置センサー６１と、検出したスライド位置を読取る読取回路６４と、エンコーダ２５で検出されたクランク角度信号から読取用のタイミング信号を生成出力するタイミングスイッチ回路６５とからなる。

なお、スケール部材６２、位置センサー６１および読取回路６４を各１対設け、スライド１５の前後方向（図１で左右方向）の微妙な傾きが存在した場合でも、その平均値を求めることで精度、信頼性の一層の向上を期する。もっとも、スライド１５とコラム１２とのガイド構造や剛性等々によっては、必ずしも１対を設けなくても、片側や中央に１つ設けることでも実施することができる。

タイミングスイッチ回路６５において、例えば、クランク角度を１８０度に設定しておけば読取回路６４でスライド１５の下死点位置を読取る（検出する）ことができる（図３のＳＴ３０でＹＥＳ、ＳＴ３１）。サイクル毎（毎回）の読取（検出）下死点位置は、メモリ部５３に記憶（ＳＴ３２）される。

詳細後記の単サイクル毎制御モードＭｔが選択されている場合（ＳＴ３３でＮＯ）は、当該サイクルにおいて読取った下死点位置は、メモリ部５３の制御用下死点位置記憶エリアに今回読取下死点位置として記憶（ＳＴ３６）される。因みに、この今回読取下死点位置は、図２のＳＴ１５では前回読取下死点位置（制御用下死点位置データ）として取り扱われる。

また、詳細後記の設定複数サイクル毎制御モードＭfが選択されている場合（図３のＳＴ３３でＹＥＳ）には、平均値算出制御手段（５１，５３）が、それまでに記憶（ＳＴ３２）された設定サイクル数（Ｎａｃ）分のサイクル毎読取下死点位置（今回読取下死点位置を含む。）の平均値を算出する（ＳＴ３４）。このようにして算出された今回算出平均値は、メモリ部５３の制御用下死点位置記憶エリアに記憶される（ＳＴ３５）。因みに、今回算出平均値は、図２のＳＴ１７では前回算出平均値（制御用下死点位置データ）として取り扱われる。

図１において、駆動制御装置５０は、ＣＰＵ，クロック回路等を含む制御部５１と、揮発性メモリ（ＲＡＭ等）や不揮発性メモリ（ＲＯＭ，ＨＤＤ等）を含むメモリ部５３と、各種信号用インターフェイス機能を持つ入出力部５５と、設定入力部および表示出力部を形成するタッチパネル５７からなる。設定入力部は、各種データの設定や入力を行なう。表示出力部は、各種データやグラフを表示出力する。

さて、下死点位置補正制御手段は、プレス運転中に調節モータ３３を回転制御しつつスライド１５の実際下死点位置を目標下死点位置に合せるように位置補正制御する手段であり、この実施の形態では、下死点位置補正制御プログラムを格納させたメモリ部５３とこれを実行するＣＰＵを含む制御部５１とから形成されている。

次に、本願発明の技術的特徴に係る構成をまとめて説明する。

速度状態判別手段（５１，５３）は、プレス運転中における実際のプレス速度の状態が変化状態および安定状態のいずれであるかを判別する手段であり、この実施の形態では算出された変化率（または、変化幅）と予め設定された基準値としての変化率（または、変化幅）とを比較して判別（図２のＳＴ１３）する。

算出変化率は、変化率算出制御手段（５１，５３）によって前回検出ＳＰＭと今回検出ＳＰＭとを用いて算出（ＳＴ１２）される。なお、前回検出ＳＰＭと今回検出ＳＰＭとは、それぞれ１つの値であるとは限定されない。例えば、それぞれが複数の平均値あるいは複数の代表としての最大値乃至最小値を用いて変化率を算出するように形成してもよい。各検出ＳＰＭは、エンコーダ２５で検出（ＳＴ１０）されかつメモリ５３に記憶（ＳＴ１１）されている。

変化率（変化幅としてもよい。）は、ＳＴ１３の比較判別上は、絶対値として取扱う。ＳＴ１３でＹＥＳ判別された場合が変化状態（加速中または減速中）である。ＮＯ判断された場合が、安定状態である。この実施の形態では、設定されたプレス速度（２００、８００ＳＰＭ）での連続プレス運転中が安定状態である。

モード選択制御手段（５１，５３）は、速度状態判別手段（５１，５３）によってプレス速度が変化状態であると判別された場合（ＳＴ１３でＹＥＳ）に単サイクル毎制御モードＭｔを選択（ＳＴ１４）し、安定状態であると判別された場合（ＳＴ１３でＮＯ）には設定複数サイクル毎制御モードＭｆを選択（ＳＴ１６）する。

単サイクル毎制御モードＭｔとは、図４（Ｃ）に示すように、プレスサイクル（スライド１５が１ストロークする時間）毎に位置補正制御を実行させる制御モードである。設定複数サイクル毎制御モードＭｆは、複数（Ｎｃｃ）のプレスサイクル毎に位置補正制御を実行させる制御モードである。

一般的に、スライド１５の下死点位置は、位置補正制御をしない場合は図４（Ｆ）に点線で示すように大きく変化（変動）する。つまり、加速中では下方側に変化（ダイハイトが小さくなる。）し、減速中は上方側に変化（ダイハイトが大きくなる。）する。

すなわち、従来例では想定外とされていたが、プレス速度の変化状態（加速中または減速中）ではスライド１５の下死点位置が一方向（下方または上方）に変化（変動）する。このことに着目すれば、プレス速度の変化状態（単サイクル毎制御モードＭｔ）においてサイクル毎制御を実行しても、従来例における問題点（安定状態の場合における位置上昇補正制御と位置下降補正制御との交互繰返しによるハンチング現象）を一掃することができると理解できる。つまり、円滑かつ安定した位置補正制御を行なえる。

一方において、プレス速度（例えば、２００ＳＰＭあるいは８００ＳＰＭ）が安定状態（設定複数サイクル毎制御モードＭｆ）でかつサイクル毎の下死点位置が一定に維持されている場合には、制御系（機械的・電気的事項を含む全系）の時間遅れ（応答性、追従性）等との関係から位置補正制御（サイクル毎制御）の実行はあたかも見掛け外乱要因となり、結果として下死点位置が激しくかつ繰り返して変化（変動）する事態が生じる。

この実施の形態のように、高速（例えば、８００ＳＰＭ）のプレス機械１０では、その変化・変動事態が顕著に発生する虞が強い。つまり、プレス速度の一方向の変化状態（加速中または減速中）に対して有効な単サイクル毎制御Ｍｔでは、プレス速変が安定した状態（安定状態）において安定した位置補正制御をすることはできない。

そこで、設定複数サイクル毎制御モードＭｆを採用する。このモードＭｆでは、複数のプレスサイクル毎に位置補正制御を実行する。この制御用のサイクル数（Ｎｃｃ）は、制御用サイクル数設定手段（５７）を用いて設定する。設定された制御用複数サイクル（Ｎｃｃ）は、メモリ部５３に記憶される。

ここに、下死点位置補正制御手段（５１，５３）は、単サイクル毎制御モードＭｔが選択された場合（図２のＳＴ１４）にはサイクル毎に位置補正制御を実行する（ＳＴ１５）。設定複数サイクル毎制御モードＭｆが選択された場合（ＳＴ１６）には、制御用サイクル数設定手段（５７）を用いて設定された複数サイクル（Ｎｃｃ）毎に位置補正制御を実行する（ＳＴ１７）。

いずれの制御モードの場合でも、今回位置補正制御におけるフィードバック量（下死点位置）は前回制御サイクルにおけるフィードバック量（下死点位置）を用いることになる。しかし、プレス速度（下死点位置）が安定している状態では、ある１つのサイクルにおいて検出（読取）した１つの下死点位置の値に誤差（例えば、ノイズによる誤差）があった場合、当該誤差が見掛け外乱となりかつその後の制御不安定化を招く虞も否定できない。

かくして、図２、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、単サイクル毎制御モードＭｔにおける制御用の下死点位置データＤｐｃは、前回単サイクル中に検出（読取・記憶）された下死点位置とする（ＳＴ１５）とする。しかし、設定複数サイクル毎制御モードＭｆにおける制御用の下死点位置データＤＰａは、算出された平均値とする（ＳＴ１７）。平均値算出制御手段は、平均値算出用サイクル数設定手段（５７）を用いて設定された複数サイクル（Ｎａｃ）分の検出下死点位置を用いて平均値を算出する（図３のＳＴ３４）。算出された平均値は、今回算出平均値としてメモリ部５３に記憶される（ＳＴ３５）。

平均値を算出するための設定複数サイクル（Ｎａｃ）分の検出下死点位置（例えば、Ｐ１，Ｐ２，…，Ｐｎ）は、毎サイクルごとに同数（ｎ）であるが１サイクルごとに後方にシフトさせた検出下死点位置（Ｐ２，Ｐ３，…，Ｐｎ＋１）に更新して算出される。かくして、設定複数サイクル毎制御を一段と安定して行なえる。

また、この実施の形態では、平均値算出用サイクル数設定手段（５７）が、制御用サイクル数設定手段（５７）を兼用して構築されかつ平均値算出用サイクル数（Ｎａｃ）が制御用サイクル数（Ｎｃｃ）と等しい値として設定可能に形成してある。設定内容の錯誤や設定値ミスを大幅に軽減でき、取り扱いが極めて簡単になる。

さらに、トルク制限制御手段（５１，５３）を設け、トルクセンサー３５を用いて検出された調節モータ３３のトルク（モータ電流）の値が図５に示す設定トルク（トルク制限）の値以上である場合に、下死点位置補正制御手段（５１，５３）による位置補正制御に優先してトルク制限制御を実行するものと形成してある。かくすれば、プレスの作業荷重によってスライド位置調節機構３０が機械的拘束を受けてサーボモータ３３等が過負荷になることを未然防止することができる。この機械的拘束範囲はスライド１５の下死点位置を中心とする。

かかる構成の実施の形態では、タッチパネル５７を用いて図４（Ｆ）の時刻ｔ０においてプレス運転指令を発すると、駆動モータ２３が回転しスライド駆動機構２０が駆動軸（上部駆動軸２７および下部駆動軸２８）を同期上下動させつつ、スライド１５を昇降駆動する。すると、図４（Ａ）に示すようにプレスサイクル毎のスライド１５の下死点位置（Ｄｐｃ）が読込まれて記憶される（図３のＳＴ３０〜３２）。

この実施の形態では、プレス機械１０やスライド駆動機構２０の構造・質量および駆動モータ２３の容量等で決まるプレス起動（立上り）時間と作業員によるプレス運転指令を発するタイミングとの関係から、時刻ｔ１において補正スタート釦（５７）をＯＮして位置補正制御指令を発した直後にプレス速度が安定状態になっている場合が想定される。

そこで、図４（Ｆ）に示す如く、プレス運転指令時から平均値算出用サイクル数設定手段（５７）を用いて予め設定されたサイクル数（Ｎａｃ）が経過した後（時刻ｔ２以降）に目標値（目標下死点位置データ）をセットして実際の位置補正制御を開始するように形成してある。つまり、設定複数サイクル毎制御モードＭｆが選択された場合（図２のＳＴ１６）に備え、設定複数サイクル（Ｎａｃ）分の検出下死点位置を用いた平均値算出に必要とする時間（時刻ｔ１〜ｔ２）を確保しておくわけである。

以下では説明便宜のために、図４（Ｄ）に示すプレス速度（ＳＰＭ）の第１段階（時刻ｔ２〜ｔ３）の設定値は２００ＳＰＭとされ、第２段階（時刻ｔ４〜ｔ６）の設定値は８００ＳＰＭであり、第３段階（時刻ｔ７以降）の設定値が２００ＳＰＭとされた場合を例示する。時刻ｔ３〜ｔ４は加速期間で、時刻ｔ６〜ｔ７は減速期間である。

図２において、プレス速度（ＳＰＭ）が検出・記憶される（ＳＴ１０，１１）。第１段階設定値（２００ＳＰＭ）での運転時間（時刻ｔ２〜ｔ３）は、図４（Ｃ）に示す設定複数サイクル（Ｎｃｃ）相当時間よりも短いものとされている。この比較的に低速でかつ一定速度である領域（時刻ｔ２〜ｔ３）では、スライド１５の下死点位置が目標下死点位置とほぼ等しいので、積極的な補正制御は行なわれない。

プレス速度は、２００ＳＰＭから８００ＳＰＭに向かって時刻ｔ３から加速され始める。ここに、変化率算出制御手段（５１，５３）は、前回検出ＳＰＭ（２００ＳＰＭ）と今回検出ＳＰＭ（例えば、２２０ＳＰＭ）とを用いて変化率を算出（図２のＳＴ１２）する。

引続き、速度状態判別手段（５１，５３）が、実際プレス速度状態が変化状態であるか安定状態であるのかを判別する（ＳＴ１３）。この段階では、変化状態と判別（ＳＴ１３でＹＥＳ）される。かくして、モード選択制御手段（５１，５３）は、単サイクル毎制御モードＭｔを選択（ＳＴ１４）する。

単サイクル毎制御モードＭｔが選択（図２のＳＴ１４、図３のＳＴ３３でＮＯ）された場合、今回読取下死点位置がそのまま記憶（図３のＳＴ３６）され、これが図４（Ａ）に示す前回読取下死点位置つまり制御用下死点位置データＤｐｃとして扱われる（図２のＳＴ１５）。

ここに、下死点位置補正制御手段（５１，５３）は、図４（Ａ）、（Ｃ）に示すようにプレスサイクル毎に位置補正制御を実行する。つまり、目標下死点位置データとプレス運転中の検出下死点位置データとを利用して調節モータ３３を回転制御しつつ、スライド１５の実際下死点位置を目標下死点位置に合せるように位置補正する。

時刻ｔ３以降にプレス速度が高速化して行くと、図４（Ｅ）に示すスライド１５を上昇させる方向の補正量は、図４（Ｄ）に示すプレス速度に比例的に大きくなる。下死点位置の変化量（突っ込み量）が増大するからである。例えば、現在のプレス速度が６００ＳＰＭである場合を考えると、１サイクルは短時間（０．１秒）であるが、補正量が一方向（上昇用）であるから、安定した制御が担保される。

すなわち、プレスサイクル毎にスライド位置を上昇させる位置補正制御をすれば、図４（Ｆ）に実線で示すようにスライド１５の実際下死点位置を目標下死点位置に合せるように制御することができる。補正無しの場合（点線で示すように次第に下方への位置ずれ量が拡大する。）に比較すれば、その位置ずれ量（偏差）を大幅に抑制できること明白である。よって、速度変化中でも製品を生産できる。なお、第１段階速度（２００ＳＰＭ）中も生産することができる。

時刻ｔ４において、プレス速度が設定速度（８００ＳＰＭ）に到達すると、スライド１５の下死点位置の変化（突っ込み量）が一定化するので、上昇方向の補正量は図４（Ｅ）に示すように一定値化する。

速度状態判別手段（５１，５３）は、安定状態（８００ＳＰＭ）であると判別（図２のＳＴ１３でＮＯ）する。モード選択制御手段（５１，５３）によって、設定複数サイクル毎制御モードＭｆが選択（ＳＴ１６、図３のＳＴ３３でＹＥＳ）される。

平均値算出制御手段（５１，５３）は、それまでに記憶（ＳＴ３２）された設定サイクル数（Ｎａｃ）分のサイクル毎読取下死点位置（今回読取下死点位置を含む。）の平均値を算出する（ＳＴ３４）。今回算出平均値は、メモリ部５３の制御用下死点位置記憶エリアに記憶される（ＳＴ３５）。この設定サイクル数（Ｎａｃ）分の今回算出平均値は、図４（Ｂ）に示す前回算出平均値つまり制御用下死点位置データＤｐａとして扱われる（図２のＳＴ１７）。

ここに、下死点位置補正制御手段（５１，５３）は、設定された制御用複数サイクル（Ｎｃｃ）毎に位置補正制御を実行する。この実施の形態では、設定複数サイクル（Ｎｃｃ）は、平均値算出用に設定された複数サイクル（Ｎａｃ）と同じである。

プレス速度が８００ＳＰＭ（約１３ＳＰＳ）に設定されているので、設定サイクル数Ｎｃｃ（＝Ｎａｃ）が８０として設定しておいた場合は、８０サイクル（約６秒＝８０／１３）毎に位置補正制御を実行すればよい。したがって、約０．０８秒（＝１／１３）ごとに位置補正制御する従来例における時間遅れ問題は心配なくなる。つまり、頻繁なハンチング現象の一掃を図れる。

しかも、フィードバック量（Ｄｐａ）は、複数サイクル（Ｎａｃ＝８０）の平均値であるから、１サイクル毎検出値の場合（外乱が入り易くかつサイクル毎誤差の内在する虞の強い。）に比較して、はるかに信頼性が高い。したがって、温度変化による下死点位置変化［図４（Ｆ）に示す下死点変位と同じ。］が極微小（ときには皆無）である場合は、その算出平均値は変動が少なく、目標下死点位置とほぼ等しくなることも多い。偏差は、実線で示すように大幅に小さくなる。つまり、プレス速度が安定状態では、位置補正制御も極めて安定する。

今回検出ＳＰＭ（８００ＳＰＭ）が設定ＳＰＭでプレス運転されている間（図２のＳＴ１８でＹＥＳ）は、安定状態であるから、前回算出平均値を用いて位置補正制御が継続される（ＳＴ１７）。なお、図４（Ｃ）の場合は、８００ＳＰＭでの最高速運転時間（時刻ｔ４〜ｔ６）内に、制御用複数サイクル（Ｎｃｃ）相当時間（時刻ｔ４〜ｔ５）毎の位置補正制御が１回だけ実行されとされているが、実際プレス運転では多数回である。

この最高ＳＰＭ（設定８００ＳＰＭ）の運転時間が終わり、第３段階設定値（２００ＳＰＭ）に向けた減速工程（時刻ｔ６〜ｔ７）に移行すると、今回検出値は最高ＳＰＭ値（設定８００ＳＰＭ）以下の値（例えば、７５０ＳＰＭ）となる（ＳＴ１８でＮＯ）。算出変化率が設定変化率よりも高くなる（ＳＴ１０〜１２、ＳＴ１３でＹＥＳ）。すると、単サイクル毎制御モードＭｔが選択（ＳＴ１４）され、図４（Ｃ）に示す単サイクル毎制御が実行される（ＳＴ１５）。

プレス速度が次第に低速化して行くと、下死点位置の変化量（突っ込み量）が速度に比例的に縮小する。つまり、スライド１５を上昇させる方向の補正量は、図４（Ｅ）に示すように速度に比例的に小さくなる。したがって、この減速運転でもプレスサイクル毎にスライド位置を上昇させる方向の位置補正制御を継続すれば、図４（Ｆ）に実線で示すようにスライド１５の実際下死点位置を目標下死点位置に合せるように位置補正できる。補正無しの場合（点線で示すように次第に下方への位置ずれ量が縮小しつつも未だ存在する。）に比較すれば、速度変化（減速）中でも製品を生産できると理解できる。

やがて（時刻ｔ７以降）、プレス速度が第３段階設定値（２００ＳＰＭ）まで低下すると、スライド１５の下死点位置の変化（突っ込み量）は大幅に小さくなる。したがって、スライド１５の位置は上昇方向に変化する傾向になる。かかる減速中では、図４（Ｅ）に示すように、スライド１５を下降させる方向の補正量となる。

すなわち、速度状態判別手段（５１，５３）が安定状態であると判別（図２のＳＴ１３でＮＯ）し、モード選択制御手段（５１，５３）によって再び設定複数サイクル毎制御モードＭｆが選択（図３のＳＴ３３でＹＥＳ）される。

平均値算出制御手段（５１，５３）は、それまでに記憶（ＳＴ３２）された設定サイクル数（Ｎａｃ）分のサイクル毎読取下死点位置（今回読取下死点位置を含む。）の平均値を算出する（ＳＴ３４）。今回算出平均値は、メモリ部５３の制御用下死点位置記憶エリアに記憶される（ＳＴ３５）。この今回算出平均値は、前回算出平均値つまり制御用下死点位置データとして扱われる（図２のＳＴ１７）。

ここに、下死点位置補正制御手段（５１，５３）は、設定された複数サイクル（Ｎｃｃ）毎に位置補正制御を実行する。

プレス速度が２００ＳＰＭ（約３ＳＰＳ）に設定されているので、設定サイクル数Ｎｃｃ（＝Ｎａｃ）が８００ＳＰＭ時に設定された値と同じ値（８０）として設定されていた場合は、８０サイクル（約２７秒＝８０／３）毎に位置補正制御を実行すればよい。したがって、約０．０８秒（＝１／１３）ごとに位置補正制御する従来例の時間遅れ問題は一掃される。

しかも、フィードバック量（Ｄｐｓ）は、複数サイクル（Ｎａｃ＝８０）の平均値であるから、一段と信頼性が高い。したがって、温度変化による下死点位置変化（図４の下死点変位と同じ。）が極微小（ときには皆無）である場合は、その算出平均値は変動が少なく、目標下死点位置とほぼ等しくなることも多い。偏差は図４に実線で示すように大幅に小さくなる。つまり、プレス速度が安定状態では、位置補正制御も極めて安定する。

今回検出ＳＰＭが設定ＳＰＭ（２００ＳＰＭ）でプレス運転されている間（図２のＳＴ１８でＹＥＳ）は、安定状態であるから、前回算出平均値を用いて位置補正制御が継続される（ＳＴ１７）。なお、２００ＳＰＭの運転時間が長い場合は、温度変化（低下）等の変化があると、下降用補正量は大きくなる場合もある。

しかして、この実施の形態によれば、下死点位置補正制御手段（５１，５３）が、速度状態判別手段（５１，５３）とモード選択制御手段（５１，５３）の協働により単サイクル毎制御モードＭｔが選択されるとプレスサイクル毎に補正制御を実行可能でかつ設定複数サイクル毎制御モードＭｆが選択されると制御用サイクル数設定手段を用いて設定された複数サイクル（Ｎｃｃ）毎に補正制御を実行可能に形成されているので、プレス速度の変化状態および安定状態に拘わらずに安定したスライド１５の下死点位置補正制御を行なえる。よって、下死点変動を最小限に抑制できるとともに、高精度プレス製品を円滑かつ能率よく生産することができる。

また、単サイクル毎制御モードＭｔにおける下死点位置データが前回単サイクル中の検出下死点位置とされ、設定複数サイクル毎制御モードＭｆにおける検出下死点位置データが設定複数サイクル（Ｎａｃ）分の検出下死点位置を用いた算出平均値とされているので、プレス速度の変化状態での制御応答性を担保できかつ安定状態での制御安定性を一段と向上できる。

また、平均値算出用サイクル数設定手段（５７）が、制御用サイクル数設定手段（５７）を兼用して構築されかつ平均値算出用サイクル数（Ｎａｃ）が制御用サイクル数（Ｎｃｃ）と等しい値として設定可能に形成されているので、具体的運用に際し取り扱いがより簡単である。

トルク制限制御手段（５１，５３）の働きにより、プレス荷重による機械的拘束を受けての過負荷を未然に防止できる。

さらに、スライド位置調節機構３０が、クランク機構２１による駆動軸（上部駆動軸２７と下部駆動軸２８が一体として取り扱う。）の上下動中に上部駆動軸２７に対する下部駆動軸２８の相対位置を変化させ、クランク機構２１に依存するスライド位置に調節量分を加減することができる構造とされているので、プレス運転に何等の負担も与えずかつ円滑で高精度の下死点位置補正ができる。

本発明は、特に、高速運転可能なプレス機械で高品質製品を能率よく生産する場合に有効である。

本発明の実施の形態を説明するためのブロック図である。 同じく、速度状態判別動作、モード選択動作を説明するためのフローチャートである。 同じく、複数サイクル分の読取下死点位置の平均値算出動作を説明するためのフローチャートである。 同じく、補正制御動作等を説明するためのタイミングチャートである。 同じく、トルク制限動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１０ プレス機械
１５ スライド
１７ ボルスタ
２０ スライド駆動機構
２３ 駆動モータ
３０ スライド位置調節機構
３３ 調節モータ
５０ 駆動制御部
５１ 制御部（下死点位置補正制御手段、速度状態判別手段、モード選択制御手段、平均値算出制御手段）
５３ メモリ部（下死点位置補正制御手段、速度状態判別手段、モード選択制御手段、平均値算出制御手段）
５７ タッチパネル（制御用サイクル数設定手段、平均値算出用サイクル数設定手段）
６０ 位置検出部
Ｎｃｃ 制御用の設定サイクル数
Ｎａｃ 平均値算出用の設定サイクル

Claims (4)

1. 目標下死点位置データとプレス運転中に検出された下死点位置データとを利用して調節モータを回転制御しつつスライドの実際下死点位置を目標下死点位置に合せるように位置補正する下死点位置補正制御手段を備えたプレス機械において、
   実際のプレス速度状態が変化状態および安定状態のいずれであるかを判別する速度状態判別手段と、
   制御用の複数のサイクル数を設定するための制御用サイクル数設定手段と、
   速度状態判別手段によってプレス速度が変化状態であると判別された場合に単サイクル毎制御モードを選択し、安定状態であると判別された場合には設定複数サイクル毎制御モードを選択するモード選択制御手段とを設け、
   前記下死点位置補正制御手段が、単サイクル毎制御モードが選択された場合にはプレスサイクル毎に位置補正制御を実行可能でかつ設定複数サイクル毎制御モードが選択された場合には制御用サイクル数設定手段を用いて設定された複数サイクル毎に位置補正制御を実行可能に形成されている、下死点位置補正制御手段を具備するプレス機械。
2. 前記単サイクル毎制御モードにおける前記下死点位置データが前回単サイクル中に検出された下死点位置とされ、
   平均値算出用の複数サイクルを設定する平均値算出用サイクル数設定手段を設け
   前記設定複数サイクル毎制御モードにおける前記検出下死点位置データが設定された平均値算出用複数サイクル分の検出下死点位置について平均値算出制御手段を用いて算出された平均値とされている、請求項１記載の下死点位置補正制御手段を具備するプレス機械。
3. 前記平均値算出用サイクル数設定手段が、前記制御用サイクル数設定手段を兼用して構築されかつ平均値算出用サイクル数が制御用サイクル数と等しい値として設定可能に形成されている、請求項２記載の下死点位置補正制御手段を具備するプレス機械。
4. 前記調節モータのトルクを検出するトルクセンサーと、検出されたトルクが設定トルク以上である場合に前記下死点位置補正制御手段による位置補正制御に優先してトルク制限制御を実行可能なトルク制限制御手段とを設けた、請求項１〜３までのいずれかの１項に記載された下死点位置補正制御手段を具備するプレス機械。

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