JP5205417B2 - プレス機械およびプレス機械の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス機械およびプレス機械の制御方法に関する。

従来、電動モータからのトルクによりスライドを上下に駆動するプレス機械が知られている。このようなプレス機械にはクランク機構が設けられ、クランク機構のシャフトを電動モータで回転させることにより、クランク機構がスライドを上下動させる。

ところで、プレス機械では、下死点近傍にて上金型と下金型とが係合した状態、または上金型と下金型との間にワークを噛み込んだ状態で、プレス機械の本体フレームが荷重に抗して伸び（つっぱり）、かつスライド駆動機構が本体フレームの弾性変位に抗して、つっかい棒をした状態となる。この状態で所定時間プレス機械を停止させると、クランク機構のシャフトがブッシュ等の軸受部に押し付けられて、シャフトと軸受部との間の潤滑油膜が減少するため、シャフトの摩擦抵抗が大きくなる。このため、スライドが下死点でロックし、スライドの荷重が公称荷重以下であったとしても、そのロック状態からの脱出が困難となる、いわゆるスティックが発生する。

そこで、プレス機械において、スライドを下死点から脱出させるための構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のプレス機械では、スティックが発生した場合に、プレス成形時よりも大きなトルクで電動モータを逆回転させ、スライドを下死点から脱出させている。

特開２００４−１７４５６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプレス機械では、スライドを下死点から脱出させるトルクを発生させるために、プレス成形に要求される以上の能力を有する電動モータを採用する必要がある。従って、電動モータが大型化するため、プレス機械全体が大型化するとともに、エネルギー消費量が多くなってしてしまうという問題がある。

本発明の目的は、電動モータを大型化することなく下死点からの脱出能力を向上できるプレス機械およびプレス機械の制御方法を提供することにある。

第１発明に係るプレス機械は、電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械であって、前記スライドの位置を出力するスライド位置出力装置と、前記スライド位置出力装置から出力された前記スライドの位置に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、前記スライドに作用する荷重が最大荷重時の前記スライドの許容停止時間を記憶した記憶装置とを備え、前記制御装置は、前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定する下死点到達判定部と、前記スライドが停止したか否かを判定するスライド停止判定部と、前記スライドが下死点近傍で停止したときに前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与する振動成分付与部と、下死点近傍での前記スライドの停止時間が前記最大荷重時の許容停止時間以上であるときに前記振動成分の付与が必要であると判定する振動要否判定部とを備えていることを特徴とする。

本発明のプレス機械によれば、スライドが下死点近傍で停止したときに電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を電動モータの制御指令に付与するため、電動モータには、当該振動成分が付与された制御指令が送られる。これにより、電動モータが正逆回転を繰り返し、これに伴ってエキセンシャフトが振動するため、エキセンシャフトの回転が促進され、下死点からの脱出が容易となる。従って、下死点からの脱出能力を向上させることができる。
ここで、スティック状態における下死点からの脱出は、スライドに作用する荷重が大きく、かつスライドの停止時間が長いほど困難となる。言い換えれば、スライドの停止時間が最大荷重時の許容停止時間未満であれば、振動成分を付与しなくても下死点から脱出できることになる。
本発明のプレス機械によれば、スライドの停止時間が最大荷重時の許容停止時間以上であるときに振動成分の付与が必要であると判定するため、下死点からの脱出に必要な場合にのみ電動モータを正逆回転させることができる。従って、電動モータの正逆回転に伴うエネルギーの消費を抑えることができる。

第２発明に係るプレス機械は、電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械であって、前記スライドの位置を出力するスライド位置出力装置と、前記スライド位置出力装置から出力された前記スライドの位置に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、前記スライドに作用する荷重を検出する荷重検出器と、前記荷重ごとに前記スライドの許容停止時間が関連付けられた許容停止時間テーブルを記憶した記憶装置とを備え、前記制御装置は、前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定する下死点到達判定部と、前記スライドが停止したか否かを判定するスライド停止判定部と、前記スライドが下死点近傍で停止したときに前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与する振動成分付与部と、下死点近傍での前記スライドの停止時間が前記検出された荷重に対応する許容停止時間以上であるときに前記振動成分の付与が必要であると判定する振動要否判定部とを備えていることを特徴とする。

本発明のプレス機械によれば、スライドの停止時間が、スライドの荷重に対応する許容停止時間以上であるときに振動成分の付与が必要であると判定するので、振動成分付与の要否判定に用いられる許容停止時間を荷重に応じて変化させることができる。従って、荷重ごとに最適な許容停止時間を設定することができるので、電動モータの正逆回転に伴うエネルギー消費量を抑制することができる。

第３発明に係るプレス機械は、電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械であって、前記スライドの位置を出力するスライド位置出力装置と、前記スライド位置出力装置から出力された前記スライドの位置に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、前記スライドに作用する荷重を検出する荷重検出器と、前記荷重ごとに前記スライドの許容停止時間が関連付けられた許容停止時間テーブルと前記スライドのスライドモーションとを記憶した記憶装置とを備え、前記制御装置は、前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定する下死点到達判定部と、前記スライドが停止したか否かを判定するスライド停止判定部と、前記スライドが下死点近傍で停止したときに前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与する振動成分付与部と、前記スライドモーションに基づく下死点近傍での前記スライドの予定停止時間が前記検出された荷重に対応する許容停止時間以上であるときに前記振動成分の付与が必要であると判定する振動要否判定部とを備えていることを特徴とする。

本発明のプレス機械によれば、スライドモーションに基づく予定停止時間を用いて振動成分付与の要否判定を行っている。ここで、スライドの予定停止時間は予めわかっているので、許容停止時間の経過まで待たなくても、振動成分付与の要否判定を行うことができる。そのため、必要な場合に直ぐに電動モータを正逆回転させることができる。従って、早い時点から電動モータを正逆回転させることができるので、時間が経過して下死点からの脱出が困難になる前にスライドを下死点から脱出させることができ、下死点からの脱出能力を向上させることができる。さらに、スライドの停止時間をカウントする必要がないため、制御装置の構成を簡易化することができる。
また、スライドモーションに基づく予定停止時間が、スライドの荷重に対応する許容停止時間以上であるときに振動成分の付与が必要であると判定するため、下死点からの脱出に必要な場合にのみ電動モータを正逆回転させることができる。従って、電動モータの正逆回転に伴うエネルギーの消費を抑えることができる。

第４発明に係るプレス機械は、第３発明に係るプレス機械において、前記許容停止時間テーブルにおける許容停止時間には、前記スライドに作用する荷重が最大荷重時の許容停止時間が含まれ、前記制御装置の前記振動要否判定部は、下死点近傍での前記スライドの予定停止時間が前記最大荷重時の許容停止時間未満であるときに前記振動成分の付与が不要と判定することを特徴とする。

本発明のプレス機械によれば、スライドモーションに基づく予定停止時間が最大荷重時の許容停止時間未満であるときに振動成分の付与が不要と判定するため、下死点からの脱出に必要な場合にのみ電動モータを正逆回転させることができる。従って、電動モータの正逆回転に伴うエネルギーの消費をさらに抑えることができる。

第５発明に係るプレス機械は、電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械であって、前記スライドの位置を出力するスライド位置出力装置と、前記スライド位置出力装置から出力された前記スライドの位置に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、前記スライドに作用する荷重を検出する荷重検出器と、前記スライドが下死点でスティックする際のスティック荷重を記憶した記憶装置とを備え、前記制御装置は、前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定する下死点到達判定部と、前記スライドが停止したか否かを判定するスライド停止判定部と、前記スライドが下死点近傍で停止したときに前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与する振動成分付与部と、前記検出された荷重が前記スティック荷重以上であるときに前記振動成分の付与が必要であると判定する振動要否判定部とを備えていることを特徴とする。

本発明のプレス機械によれば、スライドの荷重が、下死点でスティックする際のスティック荷重以上であるときに振動成分の付与が必要であると判定するので、荷重がスティック荷重以上となった時点で電動モータを正逆回転させることができる。従って、早い時点電動モータを振動させることができるので、下死点からの脱出能力を向上させることができる。

第６発明に係るプレス機械の制御方法は、電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械の制御方法であって、前記スライドの位置に基づいて前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定するステップと、前記スライドの位置に基づいて前記スライドが停止したか否かを判定するステップと、下死点近傍での前記スライドの停止時間が、前記スライドに作用する荷重が最大荷重時の許容停止時間以上であるときに、前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与するステップとを実行することを特徴とする。

第７発明に係るプレス機械の制御方法は、電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械の制御方法であって、前記スライドの位置に基づいて前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定するステップと、前記スライドの位置に基づいて前記スライドが停止したか否かを判定するステップと、下死点近傍での前記スライドの停止時間が、前記スライドに作用する荷重に対応する許容停止時間以上であるときに、前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与するステップとを実行することを特徴とする。

第８発明に係るプレス機械の制御方法は、電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械の制御方法であって、前記スライドの位置に基づいて前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定するステップと、前記スライドの位置に基づいて前記スライドが停止したか否かを判定するステップと、前記スライドのスライドモーションに基づく下死点近傍での前記スライドの予定停止時間が、前記スライドに作用する荷重に対応する許容停止時間以上であるときに、前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与するステップとを実行することを特徴とする。

第９発明に係るプレス機械の制御方法は、第８発明に係るプレス機械の制御方法において、下死点近傍での前記スライドの予定停止時間が、前記スライドに作用する荷重が最大荷重時の許容停止時間未満であるときに前記振動成分の付与が不要と判定するステップを実行することを特徴とする。

第１０発明に係るプレス機械の制御方法は、電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械の制御方法であって、前記スライドの位置に基づいて前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定するステップと、前記スライドの位置に基づいて前記スライドが停止したか否かを判定するステップと、前記スライドに作用する荷重が、前記スライドが下死点でスティックする際のスティック荷重以上であるときに、前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与するステップとを実行することを特徴とする。

第７発明から第１２発明に係るプレス機械の制御方法によれば、第１発明から第６発明に係るプレス機械と同様の効果を得ることができる。

以上の本発明のプレス機械およびプレス機械の制御方法によれば、スライドが下死点近傍で停止したときに電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を電動モータの制御指令に付与する。従って、電動モータが正逆回転を繰り返し、これに伴ってエキセンシャフトが振動するため、下死点からの脱出能力を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係るプレス機械を一部断面して示す側面図。 プレス機械の下死点脱出装置の構成図。 下死点脱出装置の制御装置のブロック図。 下死点脱出装置の作用を説明するためのフローチャート。 下死点脱出装置の作用を説明するための図。 本発明の第２実施形態に係る下死点脱出装置の構成図。 前記第２実施形態に係る制御装置のブロック図。 前記第２実施形態に係る下死点脱出装置のフローチャート。 本発明の第３実施形態に係る制御装置のブロック図。 前記第３実施形態に係る下死点脱出装置のフローチャート。 本発明の第４実施形態に係る制御装置のブロック図。 前記第４実施形態に係る下死点脱出装置のフローチャート。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降で、以下に説明する第１実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。

図１において、プレス機械１は、複数の板状のフレーム部材から構成された本体フレーム２と、本体フレーム２の下部側前面に設置されたボルスタ３と、本体フレーム２の上部に設けられたクランク機構４と、クランク機構４に上下動自在に連結されたスライド５と、メインギヤ６を介してクランク機構４を駆動する電動モータとしてのサーボモータ７と、スライド５を下死点から脱出させる下死点脱出装置１０（図２参照）とを備えている。

本体フレーム２は、両側方を形成する一対の鉛直な板状フレーム２１と、各板状フレーム２１の内側に固着された厚板状のスライド支持フレーム２２とを備え、前方側が開口した全体Ｃ形に形成されている。

本体フレーム２の下部側では、各板状フレーム２１（スライド支持フレーム２２）同士がプレート２３，２４で連結されている。これらのプレート２３，２４および各フレーム２１，２２の下部側にてボルスタ３が支持され、スライド支持フレーム２２の上部にてスライド５が上下動自在に支持されている。
本体フレーム２の上部側には、内部にクランク機構４およびサーボモータ７が収容されている。ただし、本体フレーム２の具体的な構造は、本実施形態のものに限定されず、その実施にあたって任意に決められてよい。

クランク機構４は、サーボモータ７によって駆動されるエキセンシャフト４１と、エキセンシャフト４１に接続されるコンロッド４２とを備えている。
エキセンシャフト４１には、エキセンドラム４３が一体に形成されており、エキセンシャフト４１は、エキセンドラム４３の前後において、本体フレーム２に設けられたブッシュ等の軸受部２５，２６によって支持されている。エキセンシャフト４１の後端側の後端側には、メインギヤ６が設けられ、メインギヤ６の外周部分にサーボモータ７の出力軸が噛み合うことで、エキセンシャフト４１がサーボモータ７により回転可能となっている。

コンロッド４２は、エキセンシャフト４１の回転運動を昇降運動に変換する。このため、コンロッド４２は、上方に形成されるリング状部４２Ａを備え、リング状部４２Ａの内周がエキセンドラム４３の外周に対して摺動可能となっている。コンロッド４２は、スライド５のプランジャ５１に対してリストピン４４を介して連結されている。

スライド５は、プランジャ５１とその下方のスライド本体５２とをスクリューシャフト５３で連結した構造である。つまり、プランジャ５１には雌ネジが刻設され、この雌ネジ部分にスクリューシャフト５３の上部側に刻設された雄ネジ部分が螺合されている。スクリューシャフト５３の下部側は、スライド本体５２に対して回転自在に取り付けられている。

スライド本体５２において、スクリューシャフト５３の下端側外周には、ウォームホイール５４が設けられている。ウォームホイール５４には、図示しないウォームが噛合している。ウォームはスライド本体５２の背面に設けられたインダクションモータ５５で回転駆動され、この回転がウォームホイール５４を介してスクリューシャフト５３に伝達される。スクリューシャフト５３の回転によりスライド本体５２が上下動し、ダイハイトを調整することが可能である。

図２は、下死点脱出装置１０の構成図である。
下死点脱出装置１０は、サーボモータ７、サーボアンプ７１、電流検出器７２、回転角度検出器７３、荷重検出器５６、制御装置８、および入力装置９を備えている。

サーボモータ７は、サーボアンプ７１を介して制御装置８と接続されており、サーボモータ７の駆動は、制御装置８により制御される。
サーボアンプ７１は、制御装置８からの制御指令と電流検出器７２で検出されたサーボモータ７の電流値との偏差に基づいて、サーボモータ７の駆動電流を生成し、サーボモータ７に出力する。これにより、サーボモータ７が制御装置８の制御指令に沿うように駆動される。

サーボモータ７の駆動力は、メインギヤ６を介してクランク機構４に伝達され、クランク機構４がスライド５を上下動させる。サーボモータ７の回転角度θｍは、エンコーダ等の回転角度検出器７３により検出され、制御装置８に送られる。また、スライド５に作用する荷重Ｌは、荷重検出器５６により検出され、制御装置８に送られる。

制御装置８には入力装置９が接続されており、入力装置９の操作によって、スライド５のスライドモーションが自由に設定できるようになっている。制御装置８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置を備え、設定されたスライドモーションに従って、サーボアンプ７１に出力する制御指令を生成する。

図３に示すように、制御装置８は、記憶装置８Ａ、スライド位置出力装置としてのスライド位置演算部８１、スライド速度演算部８２、位置目標値設定部８３、指令生成部８４、下死点到達判定部８５、スライド停止判定部８６、振動要否判定部８７、下死点脱出判定部８８、および振動成分付与部８９を備えている。

記憶装置８Ａは、サーボモータ７の駆動制御に必要なプログラムや各種データを記憶している。具体的に、記憶装置８Ａは、入力装置９の操作により設定されたスライドモーション、許容停止時間テーブル、および振動成分設定値を記憶している。

許容停止時間テーブルは、スライド５に作用する荷重Ｌとスライド５の許容停止時間ＴＬとが関係付けられたテーブルである。
振動成分設定値は、サーボアンプ７１への制御指令に付与する振動成分に関して予め設定された値であり、振動の周波数や振幅等が記憶されている。

スライド位置演算部８１は、回転角度検出器７３から出力されるサーボモータ７の回転角度信号に基づいて、スライド５の位置を演算する。ここで、スライド５の位置は、エキセンシャフト４１の偏心量やコンロッド４２の長さ寸法等の値を用いてエキセンシャフト４１の回転角度θｓから一義的に定まるため、本実施形態では、エキセンシャフト４１の回転角度θｓをスライド５の位置として用いている。なお、エキセンシャフト４１の回転角度θｓは、スライド５が上死点にある位置を０°（または３６０°）とし、スライド５が下死点にある位置を１８０°とする。

スライド速度演算部８２は、スライド位置演算部８１で演算されたスライド５の位置の変化量を求め、この変化量からスライド５の速度を演算する。本実施形態では、エキセンシャフト４１の回転角度θｓをスライド５の位置として用いているため、スライド速度演算部８２は、エキセンシャフト４１の回転角度θｓの変化量を演算する。

位置目標値設定部８３は、記憶装置８Ａに記憶されているスライドモーションに従って、スライド５の位置目標値を設定する。本実施形態において、位置目標値設定部８３は、スライド５の位置目標値としてエキセンシャフト４１の回転角度θｓの目標値を設定している。

指令生成部８４は、サーボアンプ７１への制御指令を生成する。具体的に、指令生成部８４は、スライド５の位置目標値とスライド５の位置との偏差に位置ゲインを掛けてスライド５の速度目標値を設定し、この速度目標値とスライド５の速度との偏差に速度ゲインを掛けてサーボアンプ７１への制御指令を生成する。

下死点到達判定部８５は、スライド５の位置に基づいて、スライド５が下死点近傍に到達したか否かを判定する。
スライド停止判定部８６は、スライド５の位置変化量に基づいて、スライド５が停止したか否かを判定する。

振動要否判定部８７は、指令生成部８４で生成されたサーボアンプ７１への制御指令に対し振動成分を付与するか要否か判定する。具体的に、振動要否判定部８７は、スライド５の停止時間Ｔが、スライド５の荷重Ｌに対応する許容停止時間ＴＬ以上となったか否かを判定する。

下死点脱出判定部８８は、スライド５の位置に基づいて、スライド５が下死点近傍での停止状態から脱出したか否かを判定する。
振動成分付与部８９は、振動要否判定部８７および下死点脱出判定部８８の判定結果に応じて、サーボアンプ７１への制御指令に対して、記憶装置８Ａに記憶されている振動成分設定値で規定される振動成分を付与する。

以下、プレス機械１の動作および下死点脱出装置１０の作用について、図４のフローチャートを参照しつつ説明する。
先ず、入力装置９を介してプレス動作が開始されると（ステップＳ１）、制御装置８の位置目標値設定部８３は、入力装置９により設定されたスライドモーションに従って、スライド５の位置目標値を設定する。また、指令生成部８４は、スライド５の位置目標値、位置、および速度から、サーボアンプ７１への制御指令を生成し、サーボアンプ７１に出力する。

なお、図４には記載を省略するが、スライド位置演算部８１によるスライド５の位置の演算、スライド速度演算部８２によるスライド５の速度の演算、位置目標値設定部８３によるスライド５の位置目標値の設定、および指令生成部８４によるサーボアンプ７１への制御指令の生成は、スライド５のスティック発生の有無にかかわらず常時行われる。

サーボアンプ７１が、指令生成部８４からの制御指令に基づく駆動電流をサーボモータ７に出力してサーボモータ７が回転すると（図５のＬ１参照）、エキセンシャフト４１が回転し、エキセンシャフト４１の回転角度θｓが増していく（図５のＬ２参照）。このエキセンシャフト４１の回転に伴って、スライダコンロッド４３が下降し、これによりスライド５が下降する。

制御装置８の下死点到達判定部８５は、スライド５の位置が下死点から所定値の範囲内にあるか否かを判定することで、スライド５が下死点近傍に到達したか否かを判定する（ステップＳ２）。すなわち、下死点到達判定部８５は、エキセンシャフト４１の回転角度θｓが、１８０°−α°≦θｓ≦１８０°＋β°（αおよびβは定数）であれば、スライド５が下死点近傍にあると判定し、そうでなければ、スライド５が下死点近傍にないと判定する。

ステップＳ２において、スライド５が下死点近傍に到達したと判定されると、スライド停止判定部８６は、スライド５の位置の変化量、すなわちエキセンシャフト４１の回転角度θｓの変化量が所定値以下であるか否かを判定することで、スライド５の停止の有無を判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３でスライド５が停止していないと判定された場合、およびステップＳ２でスライド５が下死点近傍にないと判定された場合は、サーボアンプ７１への制御指令が通常通り生成されてサーボアンプ７１に出力され、ステップＳ２に戻る。

一方、ステップＳ３でスライド５が停止していると判定されると、制御装置８は、スライド５が下死点近傍で停止していると認識し、スライド５の停止時の処理ルーチンを実行する。すなわち、制御装置８は、荷重検出器５６が検出した荷重Ｌを取得し（ステップＳ４）、振動要否判定部８７は、この荷重Ｌに対応するスライド５の許容停止時間ＴＬを記憶装置８Ａから読み込む（ステップＳ５）。そして、振動要否判定部８７は、スライド５の停止時間Ｔをカウントアップするとともに（ステップＳ６）、停止時間Ｔが許容停止時間ＴＬ以上となったか否かを判定する（ステップＳ７）。

ステップＳ７において、スライド５の停止時間Ｔが許容停止時間ＴＬ未満と判定されると、下死点脱出判定部８８は、スライド５が下死点近傍の停止状態から脱出したか否かを判定する（ステップＳ９）。すなわち、下死点脱出判定部８８は、エキセンシャフト４１の回転角度θｓが、θｓ≦１８０°−γ°または１８０°＋δ°≦θｓ（γおよびδは定数）であれば、スライド５が下死点近傍での停止状態から脱出したと判定し、そうでなければ、スライド５が引き続き下死点近傍で停止していると判定する。スライド５の停止状態が継続していると判定された場合はステップＳ６に戻り、スライド５の停止時間Ｔが許容停止時間ＴＬに達するまでは、ステップＳ６およびステップＳ７までの処理が繰り返される。

ここで、ステップＳ７において、スライド５の停止時間Ｔが許容停止時間ＴＬに達したと判定されると、振動成分付与部８９は、既に生成されているサーボアンプ７１への制御指令に対し、振動成分設定値で設定された振動成分を付与する（ステップＳ８）。これにより、サーボアンプ７１には、図５のＬ３に示すように、許容停止時間ＴＬの経過後は振動成分が付与された制御指令が送られる。

サーボアンプ７１は、振動成分付与後の制御指令に沿った駆動電流をサーボモータ７に出力するため、サーボモータ７は、図５のＬ１に示すように、振動成分設定値で設定された振動数で正転および逆転を繰り返す。サーボモータ７の正逆回転に伴ってエキセンシャフト４１が振動することにより、潤滑油がシャフトと軸受部２５，２６との間の隙間に流れ込んで潤滑油膜が生じ、エキセンシャフト４１の摩擦抵抗が減少する。これによりエキセンシャフト４１の回転が促進され、スライド５が下死点から容易に脱出できるようになる。

制御指令に対して振動成分が付与されるようになった後も、引き続き下死点脱出判定が行われる。そして、スライド５が下死点近傍の停止状態から脱出したと判定された場合に、制御指令への振動成分の付与が中止され（ステップＳ１０）、スライド５の停止時間Ｔもリセットされる（ステップＳ１１）。

なお、下死点脱出範囲を規定するγ、δと、スライド停止範囲を規定するα、βとは、γ＞αおよびδ＞βとなるように設定されている。このように、スライド停止範囲よりも下死点から離れた位置に下死点脱出範囲を設定することにより、スライド５が停止状態から確実に脱出したことを判定した後に、振動成分の付与を中止するようにしている。

その後、制御装置８は、入力装置９からのプレス停止指令の有無を判定する（ステップＳ１２）。そして、制御装置８は、プレス停止指令がある場合にはプレスを停止させ（ステップＳ１３）、プレス停止指令がなければ通常の制御を行い、ステップＳ２に戻る。

以上のプレス機械１によれば、スライド５が下死点近傍で停止したときに正転および逆転を繰り返す振動成分をサーボモータ７の制御指令に付与する。従って、サーボモータ７が正逆回転を繰り返し、これに伴ってエキセンシャフト４１が振動するため、下死点からの脱出能力を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、図６および図７に基づき、本発明の第２実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、記憶装置８Ａに記憶されている許容停止時間テーブルからスライド５の荷重Ｌに対応する許容停止時間ＴＬを読み込み、スライド５の停止時間Ｔが許容停止時間ＴＬ以上となった場合に、サーボアンプ７１の制御指令に対して振動成分の付与を行っていた。
これに対し、第２実施形態では、振動成分の要否判定に許容停止時間テーブルを用いておらず、スライド５の停止時間Ｔが最大荷重時の許容停止時間ＴＡ以上となった場合に振動成分の付与を行う点が相違する。

すなわち、本実施形態の下死点脱出装置１０は、図６に示すように、荷重検出器５６を備えていない。また、図７に示すように、記憶装置８Ａには、許容停止時間テーブルのかわりに最大荷重時の許容停止時間ＴＡが記憶されている。この最大荷重時の許容停止時間ＴＡは、スライド５に最大荷重が作用した場合に許容される停止時間であり、かつスライド５に作用する荷重Ｌの大きさにかかわらず共通して使用される固定値である。プレス機械１および下死点脱出装置１０におけるその他の構成は第１実施形態と同様である。

以下、本実施形態のプレス機械１の動作および下死点脱出装置１０の作用について、図８のフローチャートを参照しつつ説明する。
先ず、制御装置８の振動要否判定部８７は、最大荷重時の許容停止時間ＴＡを記憶装置８Ａから読み込む（ステップＳ２１）。

入力装置９を介してプレス動作が開始されると（ステップＳ２２）、下死点到達判定部８５は、スライド５が下死点近傍に到達したか否かを判定し（ステップＳ２３）、スライド停止判定部８６は、スライド５の停止の有無を判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２３でスライド５が下死点近傍にないと判定された場合、およびステップＳ２４でスライド５が停止していないと判定された場合は、サーボアンプ７１への制御指令が通常通り生成されてサーボアンプ７１に出力され、ステップＳ２３に戻る。

一方、ステップＳ２４でスライド５が停止していると判定されると、振動要否判定部８７は、スライド５の停止時間Ｔをカウントアップするとともに（ステップＳ２５）、停止時間Ｔが許容停止時間ＴＡ以上となったか否かを判定する（ステップＳ２６）。
ステップＳ２６において、スライド５の停止時間Ｔが許容停止時間ＴＡ未満と判定されると、下死点脱出判定部８８は、スライド５が下死点近傍の停止状態から脱出したか否かを判定する（ステップＳ２８）。ステップＳ２８でスライド５の停止状態が継続していると判定された場合は、ステップＳ２５からステップＳ２８までの処理が繰り返される。

そして、ステップＳ２６において、スライド５の停止時間Ｔが許容停止時間ＴＡ以上であると判定された場合、振動成分付与部８９は、既に生成されているサーボアンプ７１への制御指令に対して振動成分を付与する（ステップＳ２７）。なお、ステップＳ２９以降の処理は第１実施形態と同様であるため、ここでの記載を省略する。
以上のような本実施形態の下死点脱出装置１０を備えたプレス機械１においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

〔第３実施形態〕
次に、図９および図１０に基づき、本発明の第３実施形態について説明する。
前述した第１実施形態では、スライド５の停止時間Ｔをカウントし、停止時間Ｔがスライド５の荷重Ｌに対応する許容停止時間ＴＬ以上となった場合に、サーボアンプ７１の制御指令に振動成分を付与していた。
これに対し、第３実施形態では、スライドモーションから得られるスライド５の予定停止時間ＴＢと、荷重Ｌに対応する許容停止時間ＴＬおよび最大荷重時の許容停止時間ＴＡとの関係から振動成分の付与の要否を判定する点が相違する。

具体的に、制御装置８の振動要否判定部８７は、図９に示すように、記憶装置８Ａに記憶されている許容停止時間テーブルからスライド５の荷重Ｌに対応する許容停止時間ＴＬを読み込むとともに、許容停止時間テーブルに含まれる最大荷重時の許容停止時間ＴＡを読み込む。プレス機械１および下死点脱出装置１０におけるその他の構成は第１実施形態と同様である。

以下、本実施形態のプレス機械１の動作および下死点脱出装置１０の作用について、図１０のフローチャートを参照しつつ説明する。
先ず、制御装置８の振動要否判定部８７は、最大荷重時の許容停止時間ＴＡを記憶装置８Ａから読み込む（ステップＳ４１）。また、振動要否判定部８７は、記憶装置８Ａに記憶されているスライドモーションから、スライド５の予定停止時間ＴＢを読み込む（ステップＳ４２）。入力装置９を介してプレス動作が開始されると（ステップＳ４３）、振動要否判定部８７は、予定停止時間ＴＢが最大荷重時の許容停止時間ＴＡ以上であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。

ステップＳ４４で、予定停止時間ＴＢが許容停止時間ＴＡ未満であると判定された場合、制御装置８は、入力装置９からのプレス停止指令の有無を判定する（ステップＳ４５）。そして、制御装置８は、プレス停止指令がある場合にはプレス動作を停止させ（ステップＳ５５）、プレス停止指令がなければ通常の制御を行い、ステップＳ４５に戻る。

これに対し、ステップＳ４４で、予定停止時間ＴＢが最大荷重時の許容停止時間ＴＡ以上であると判定された場合、下死点到達判定部８５は、スライド５が下死点近傍に到達したか否かを判定し（ステップＳ４６）、スライド停止判定部８６は、スライド５の停止の有無を判定する（ステップＳ４７）。ステップＳ４６でスライド５が下死点近傍にないと判定された場合、およびステップＳ４７でスライド５が停止していないと判定された場合は、サーボアンプ７１への制御指令が通常通り生成されてサーボアンプ７１に出力され、ステップＳ４６に戻る。

ステップＳ４７でスライド５が停止していると判定されると、制御装置８は、荷重検出器５６が検出した荷重Ｌを取得し（ステップＳ４８）、振動要否判定部８７は、この荷重Ｌに対応するスライド５の許容停止時間ＴＬを記憶装置８Ａから読み込む（ステップＳ４９）。すると、振動要否判定部８７は、予定停止時間ＴＢが荷重Ｌに対応する許容停止時間ＴＬ以上か否かを判定する（ステップＳ５０）。

ステップＳ５０において、予定停止時間ＴＢが許容停止時間ＴＬ以上である判定された場合、振動成分付与部８９は、既に生成されているサーボアンプ７１への制御指令に対して振動成分を付与する（ステップＳ５１）。すると、下死点脱出判定部８８は、スライド５が下死点近傍の停止状態から脱出したか否かを判定し（ステップＳ５２）、スライド５が下死点近傍の停止状態から脱出するまでは、サーボアンプ７１への制御指令に対する振動成分の付与が継続される。そして、ステップＳ５２において、スライド５が下死点近傍の停止状態から脱出したと判定されると、制御指令に対する振動成分の付与が中止される（ステップＳ５３）。

一方、ステップＳ５０で予定停止時間ＴＢが、荷重Ｌに対応する許容停止時間ＴＬ未満であると判定された場合、およびステップＳ５２でスライド５が下死点近傍の停止状態から脱出したと判定された場合に、制御装置８は、入力装置９からのプレス停止指令の有無を判定する（ステップＳ５４）。そして、制御装置８は、プレス停止指令がある場合にはプレス動作を停止させ（ステップＳ５５）、プレス停止指令がなければ通常の制御を行い、ステップＳ４６に戻る。

本実施形態の下死点脱出装置１０を備えたプレス機械１においても、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態のプレス機械１によれば、予定停止時間ＴＢが最大荷重時の許容停止時間ＴＡ未満である場合は、荷重Ｌの大きさにかかわらず制御指令に対する振動成分の付与を一切行わないので、サーボモータ７の振動頻度を減少させることができる。

〔第４実施形態〕
次に、図１１および図１２に基づき、本発明の第４実施形態について説明する。
前述した第１実施形態から第３実施形態では、スライド５の実際の停止時間Ｔまたは予定停止時間ＴＢから、サーボアンプ７１の制御指令に対する振動成分付与の要否を判定していた。
これに対し、第４実施形態では、スライド５に作用する荷重Ｌから振動成分付与の要否を判定する点が相違する。

このため、記憶装置８Ａには、図１１に示すように、許容停止時間テーブルや最大荷重時の許容停止時間ＴＡは記憶されておらず、かわりにスライド５が下死点でスティックする際の荷重であるスティック荷重ＬＳが記憶されている。また、制御装置８の振動要否判定部８７は、記憶装置８Ａからスティック荷重ＬＳを読み込み、荷重Ｌがスティック荷重ＬＳ以上となった場合に振動成分の付与が必要であると判定する。プレス機械１および下死点脱出装置１０におけるその他の構成は第１実施形態と同様である。

以下、本実施形態のプレス機械１の動作および下死点脱出装置１０の作用について、図１２のフローチャートを参照しつつ説明する。
先ず、制御装置８の振動要否判定部８７は、スティック荷重ＬＳを記憶装置８Ａから読み込む（ステップＳ６１）。

入力装置９を介してプレス動作が開始されると（ステップＳ６２）、下死点到達判定部８５は、スライド５が下死点近傍に到達したか否かを判定し（ステップＳ６３）、スライド停止判定部８６は、スライド５の停止の有無を判定する（ステップＳ６４）。ステップＳ６３でスライド５が下死点近傍にないと判定された場合、およびステップＳ６４でスライド５が停止していないと判定された場合は、サーボアンプ７１への制御指令が通常通り生成されてサーボアンプ７１に出力され、ステップＳ６３に戻る。

一方、ステップＳ６４でスライド５が停止していると判定されると、制御装置８は、荷重検出器５６が検出した荷重Ｌを取得し（ステップＳ６５）、振動要否判定部８７は、荷重Ｌがスティック荷重ＬＳ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６６）。
ステップＳ６６において、スライド５の荷重Ｌがスティック荷重ＬＳ未満と判定されると、下死点脱出判定部８８は、スライド５が下死点近傍の停止状態から脱出したか否かを判定する（ステップＳ６８）。ステップＳ６８でスライド５の停止状態が継続していると判定された場合は、ステップＳ６５からステップＳ６８までの処理が繰り返される。

そして、ステップＳ６６において、スライド５の荷重Ｌがスティック荷重ＬＳ以上であると判定された場合、振動成分付与部８９は、既に生成されているサーボアンプ７１への制御指令に対し振動成分を付与する（ステップＳ６７）。なお、ステップＳ６９以降の処理は、停止時間Ｔのカウント終了処理がないことを除き第１実施形態と同様であるため、ここでの記載を省略する。
以上のような本実施形態の下死点脱出装置１０を備えたプレス機械１においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、サーボモータ７の回転角度θｍからエキセンシャフト４１の回転角度θｓを求め、スライド５の位置として用いていたが、スライド５の位置を直接検出するようにしてもよい。また、スライド５の位置からスライド５の速度を求めていたが、スライド５の速度を直接検出するようにしてもよい。

前記実施形態では、サーボアンプ７１への制御指令に振動成分を付与していたがこれに限られない。要するに、サーボモータ７を所定の周期および振幅で正逆回転させることができればよく、例えば、スライド５の位置目標値や速度目標値、サーボアンプ７１からサーボモータ７に出力される駆動電流等に振動成分を付与してもよい。

前記実施形態では、制御装置８の振動成分付与部８９は、下死点から脱出しない限り制御指令に振動成分を付与し続けるようになっているがこれに限られず、例えば、下死点近傍でのスライド５の停止時間Ｔあるいは振動成分を付与している時間が、予め定められた所定時間以上になったときは、制御装置８は、振動成分を付与し続けるかわりに警告音や警告表示を出力させ注意を促したり、あるいはプレス機械を非常停止させたりしてもよい。

前記実施形態では、サーボモータ７を電動モータとして用いられていたがこれに限られず、他の電動モータを用いてもよい。
前記実施形態では、記憶装置８Ａは制御装置８に設けられていたがこれに限られず、記憶装置８Ａを制御装置８とは別に設けてもよい。

前記実施形態では、本体フレーム２としてＣ形フレームが採用されていたが、開口を有しない板状のフレーム部材を用いることでＯ形フレームを採用してもよい。
前記実施形態では、スライド５を１つのクランク機構４にて動作させる構造であったが、より大きなスライド５を上下動させる場合など、複数のクランク機構４を採用してもよい。

本発明は、サーボモータで駆動されるプレス機械に利用できる他、他の電動モータで駆動されるプレス機械にも利用することができる。

１…プレス機械、５…スライド、７…サーボモータ（電動モータ）、８…制御装置、８Ａ…記憶装置、１０…下死点脱出装置、８５…下死点到達判定部、８６…スライド停止判定部、８７…振動要否判定部、８９…振動成分付与部、Ｌ…荷重、ＬＳ…スティック荷重、ＴＢ…予定停止時間、ＴＡ，ＴＬ…許容停止時間。

Claims (10)

1. 電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械であって、
   前記スライドの位置を出力するスライド位置出力装置と、
   前記スライド位置出力装置から出力された前記スライドの位置に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、
   前記スライドに作用する荷重が最大荷重時の前記スライドの許容停止時間を記憶した記憶装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定する下死点到達判定部と、
   前記スライドが停止したか否かを判定するスライド停止判定部と、
   前記スライドが下死点近傍で停止したときに前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与する振動成分付与部と、
   下死点近傍での前記スライドの停止時間が前記最大荷重時の許容停止時間以上であるときに前記振動成分の付与が必要であると判定する振動要否判定部とを備えている
   ことを特徴とするプレス機械。
2. 電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械であって、
   前記スライドの位置を出力するスライド位置出力装置と、
   前記スライド位置出力装置から出力された前記スライドの位置に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、
   前記スライドに作用する荷重を検出する荷重検出器と、
   前記荷重ごとに前記スライドの許容停止時間が関連付けられた許容停止時間テーブルを記憶した記憶装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定する下死点到達判定部と、
   前記スライドが停止したか否かを判定するスライド停止判定部と、
   前記スライドが下死点近傍で停止したときに前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与する振動成分付与部と、
   下死点近傍での前記スライドの停止時間が前記検出された荷重に対応する許容停止時間以上であるときに前記振動成分の付与が必要であると判定する振動要否判定部とを備えている
   ことを特徴とするプレス機械。
3. 電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械であって、
   前記スライドの位置を出力するスライド位置出力装置と、
   前記スライド位置出力装置から出力された前記スライドの位置に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、
   前記スライドに作用する荷重を検出する荷重検出器と、
   前記荷重ごとに前記スライドの許容停止時間が関連付けられた許容停止時間テーブルと前記スライドのスライドモーションとを記憶した記憶装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定する下死点到達判定部と、
   前記スライドが停止したか否かを判定するスライド停止判定部と、
   前記スライドが下死点近傍で停止したときに前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与する振動成分付与部と、
   前記スライドモーションに基づく下死点近傍での前記スライドの予定停止時間が前記検出された荷重に対応する許容停止時間以上であるときに前記振動成分の付与が必要であると判定する振動要否判定部とを備えている
   ことを特徴とするプレス機械。
4. 請求項３に記載のプレス機械において、
   前記許容停止時間テーブルにおける許容停止時間には、前記スライドに作用する荷重が最大荷重時の許容停止時間が含まれ、
   前記制御装置の前記振動要否判定部は、下死点近傍での前記スライドの予定停止時間が前記最大荷重時の許容停止時間未満であるときに前記振動成分の付与が不要と判定する
   ことを特徴とするプレス機械。
5. 電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械であって、
   前記スライドの位置を出力するスライド位置出力装置と、
   前記スライド位置出力装置から出力された前記スライドの位置に基づいて前記電動モータの駆動を制御する制御装置と、
   前記スライドに作用する荷重を検出する荷重検出器と、
   前記スライドが下死点でスティックする際のスティック荷重を記憶した記憶装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定する下死点到達判定部と、
   前記スライドが停止したか否かを判定するスライド停止判定部と、
   前記スライドが下死点近傍で停止したときに前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与する振動成分付与部と、
   前記検出された荷重が前記スティック荷重以上であるときに前記振動成分の付与が必要であると判定する振動要否判定部とを備えている
   ことを特徴とするプレス機械。
6. 電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械の制御方法であって、
   前記スライドの位置に基づいて前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定するステップと、
   前記スライドの位置に基づいて前記スライドが停止したか否かを判定するステップと、
   下死点近傍での前記スライドの停止時間が、前記スライドに作用する荷重が最大荷重時の許容停止時間以上であるときに、前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与するステップとを実行する
   ことを特徴とするプレス機械の制御方法。
7. 電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械の制御方法であって、
   前記スライドの位置に基づいて前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定するステップと、
   前記スライドの位置に基づいて前記スライドが停止したか否かを判定するステップと、
   下死点近傍での前記スライドの停止時間が、前記スライドに作用する荷重に対応する許容停止時間以上であるときに、前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与するステップとを実行する
   ことを特徴とするプレス機械の制御方法。
8. 電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械の制御方法であって、
   前記スライドの位置に基づいて前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定するステップと、
   前記スライドの位置に基づいて前記スライドが停止したか否かを判定するステップと、
   前記スライドのスライドモーションに基づく下死点近傍での前記スライドの予定停止時間が、前記スライドに作用する荷重に対応する許容停止時間以上であるときに、前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与するステップとを実行する
   ことを特徴とするプレス機械の制御方法。
9. 請求項８に記載のプレス機械の制御方法において、
   下死点近傍での前記スライドの予定停止時間が、前記スライドに作用する荷重が最大荷重時の許容停止時間未満であるときに前記振動成分の付与が不要と判定するステップを実行する
   ことを特徴とするプレス機械の制御方法。
10. 電動モータでエキセンシャフトを回転駆動してスライドを昇降させるプレス機械の制御方法であって、
    前記スライドの位置に基づいて前記スライドが下死点近傍に到達したか否かを判定するステップと、
    前記スライドの位置に基づいて前記スライドが停止したか否かを判定するステップと、
    前記スライドに作用する荷重が、前記スライドが下死点でスティックする際のスティック荷重以上であるときに、前記電動モータの正転および逆転を繰り返す振動成分を前記電動モータの制御指令に付与するステップとを実行する
    ことを特徴とするプレス機械の制御方法。

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