JP5598744B2 - Die cushion device and cushion force control method thereof - Google Patents

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本発明は、プレス機械用のダイクッション装置とそのクッション力制御方法に関する。   The present invention relates to a die cushion device for a press machine and a cushioning force control method thereof.

プレス機械では、スライドを機械的に昇降し、スライドの下降時にスライドの下面に固定された上金型と、スライドの下方に配置された下金型との間に被加工物（ワーク）を挟み込んでプレス加工を行う。
ダイクッション装置は、プレス機械においてプレス加工時に上金型とブランクホルダの間にワークを挟み、ワークにしわ押さえ力（クッション力）を付加する装置である。 In a press machine, a work is moved up and down, and a workpiece (workpiece) is sandwiched between an upper mold fixed to the lower surface of the slide when the slide is lowered and a lower mold arranged below the slide. Press to process.
The die cushion device is a device that sandwiches a workpiece between an upper die and a blank holder during press processing in a press machine and applies a wrinkle holding force (cushion force) to the workpiece.

従来から、プレス機械のダイクッション装置として、種々の方式のものが提案されている（例えば、特許文献１〜４）。   Conventionally, various types of die cushion devices for press machines have been proposed (for example, Patent Documents 1 to 4).

特許第３５９１８０７号公報、「油圧ダイクッション装置の制御方法」Japanese Patent No. 3591807, “Control Method of Hydraulic Die Cushion Device” 特開２００７−７７１６号公報、「ダイクッション機構の衝突判定装置および衝突判定システム」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-7716, “Collision Determination Device and Collision Determination System of Die Cushion Mechanism” 特開２００７−２２２９２６号公報、「ダイクッション荷重制御装置およびクッション荷重制御装置を備えたプレス機械」JP 2007-222926 A, “Die cushion load control device and press machine equipped with cushion load control device” 特開２００８−１４９３４６号公報、「プレス機械のダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法」JP 2008-149346 A, “Die Cushion Device for Press Machine and Die Cushion Operation Control Method”

図１は、従来のダイクッション装置のクッション力の応答特性図である。この図において、上金型が下降し下金型と上金型との間で被加工材（ワーク）のプレス成形を開始した瞬間を「スライド接触時」という。
この図において（Ａ）はクッション力が必要時（スライド接触時）に高速応答する方式、（Ｂ）はクッション力がスライド接触前から圧を張って待機する方式を示している。ダイクッション装置のクッション力は、（Ａ）ではクッション力が高速応答すること、（Ｂ）ではスライド接触時にクッション力がオーバーシュートしない（過大にならない）ことが望まれる。 FIG. 1 is a response characteristic diagram of cushion force of a conventional die cushion device. In this figure, the moment when the upper die is lowered and press forming of the workpiece (work) is started between the lower die and the upper die is referred to as “at the time of sliding contact”.
In this figure, (A) shows a system that responds at a high speed when cushioning force is necessary (during sliding contact), and (B) shows a system that waits with the cushioning force applying pressure before sliding contact. As for the cushioning force of the die cushion device, it is desired that the cushioning force responds at a high speed in (A) and that the cushioning force does not overshoot (does not become excessive) at the time of sliding contact in (B).

従来のダイクッション装置の機構は、（１）エアクッション方式、（２）電動モータ方式、（３）サーボ弁方式、（４）油圧ポンプ方式に大別することができる。   The mechanism of the conventional die cushion device can be roughly divided into (1) air cushion system, (2) electric motor system, (3) servo valve system, and (4) hydraulic pump system.

エアクッション方式のクッション力制御は、スライド接触前に圧を張って待機しているため、スライド接触後の加圧力に優れているが、圧力制御は困難である。
電動モータ方式のクッション力制御は応答性が良いが、機構に負荷が大きく、寿命に問題がある。また電動モータ方式のクッション力制御は応答性を重視すると、クッション力のオーバーシュートが過大となる傾向があった。
サーボ弁方式や油圧ポンプ方式のクッション力制御は圧力制御が可能であり、エアクッションのように圧を張って待機することができるが、接触後のクッション力のオーバーシュートが過大になり、正確な圧力制御を行う事が困難であった。 The air cushion type cushioning force control waits with a pressure applied before sliding contact, and thus is excellent in pressurizing force after sliding contact, but pressure control is difficult.
The electric motor type cushioning force control has good responsiveness, but the load on the mechanism is large and there is a problem in the service life. In addition, when the cushioning force control of the electric motor system is focused on responsiveness, the cushioning force overshoot tends to be excessive.
Servo valve type and hydraulic pump type cushion force control can control pressure and can stand by with pressure like an air cushion, but overshoot of the cushion force after contact becomes excessive and accurate. It was difficult to perform pressure control.

本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、スライド接触時に応答性が高く、かつスライド接触直後に過大なオーバーシュートが発生せず、正確なクッション力制御ができるダイクッション装置とそのクッション力制御方法を提供することにある。   The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a die cushion device and a cushioning force control method thereof that have high responsiveness at the time of sliding contact and that do not cause excessive overshoot immediately after sliding contact and can accurately control the cushioning force. It is in.

本発明によれば、下金型を支持するクッションパッドに対し、上下動するスライドの下面に固定された上金型を下降させ、下金型と上金型との間で被加工材を加圧して所定の形状にプレス成形するプレス機械のクッション装置であって、
クッションパッドに上向きのクッション力を付加しながらこれを上下動させるクッション機構と、
所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測してクッション機構を制御する予測制御装置とを備える、ことを特徴とするプレス機械のダイクッション装置が提供される。 According to the present invention, the upper die fixed to the lower surface of the slide that moves up and down is lowered with respect to the cushion pad that supports the lower die, and the workpiece is added between the lower die and the upper die. It is a cushion device of a press machine that presses and press-molds into a predetermined shape,
A cushion mechanism that moves the cushion pad up and down while applying upward cushion force;
There is provided a die cushion device for a press machine, comprising: a prediction control device that predicts a predicted cushion force after a predetermined predicted time has elapsed and controls a cushion mechanism.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記予測制御装置は、スライド位置を予測するスライドモデルと、
スライド位置から前記予測クッション力を予測するクッションモデルと、
前記予測時間経過後に前記予測クッション力になる指令値をクッション機構に出力するレギュレータとを有する。 According to a preferred embodiment of the present invention, the prediction control device includes a slide model for predicting a slide position;
A cushion model for predicting the predicted cushion force from a slide position;
A regulator that outputs to the cushion mechanism a command value that becomes the predicted cushion force after the predicted time has elapsed.

また、前記予測制御装置は、前記指令値を所定のリミット値以下に制限するリミッタを有し、該リミッタの出力値によりクッション機構を制御する。   The predictive control device includes a limiter that limits the command value to a predetermined limit value or less, and controls the cushion mechanism based on the output value of the limiter.

本発明の実施形態によれば、前記クッション機構は、クッションパッドを上下動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、
該油圧シリンダに作動油を供給又は排出するサーボ弁とからなり、
前記クッションモデルは、油圧シリンダのシリンダ位置、上室圧、下室圧、及びサーボ弁のスプール位置から前記予測クッション力を計算し、
前記レギュレータは、前記予測時間経過後に前記予測クッション力となるように、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、サーボ弁指令値を計算する。 According to an embodiment of the present invention, the cushion mechanism includes a hydraulic cylinder having a piston rod that moves up and down a cushion pad;
A servo valve for supplying or discharging hydraulic oil to the hydraulic cylinder,
The cushion model calculates the predicted cushion force from the cylinder position of the hydraulic cylinder, the upper chamber pressure, the lower chamber pressure, and the spool position of the servo valve,
The regulator calculates a servo valve command value from the target value of the cushion force, the current value, and the predicted cushion force so that the predicted cushion force is obtained after the predicted time has elapsed.

本発明の別の実施形態によれば、前記クッション機構は、クッションパッドを上下動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、
該油圧シリンダに作動油を供給又は排出するポンプモータとからなり、
前記クッションモデルは、油圧シリンダのシリンダ位置、上室圧、下室圧、及びポンプモータの回転数から前記予測クッション力を計算し、
前記レギュレータは、前記予測時間経過後に前記予測クッション力となるように、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、回転数指令値を計算する。 According to another embodiment of the present invention, the cushion mechanism includes a hydraulic cylinder having a piston rod that moves up and down a cushion pad;
A pump motor for supplying or discharging hydraulic oil to the hydraulic cylinder;
The cushion model calculates the predicted cushion force from the cylinder position of the hydraulic cylinder, the upper chamber pressure, the lower chamber pressure, and the rotation speed of the pump motor,
The regulator calculates a rotational speed command value from the target value of the cushion force, the current value, and the predicted cushion force so that the predicted cushion force is obtained after the predicted time has elapsed.

本発明の別の実施形態によれば、前記クッション機構は、クッションパッドを上下動するボールネジと、
該ボールネジを回転駆動するサーボモータとからなり、
前記クッションモデルは、ボールネジのストローク位置及びサーボモータの回転数から前記予測クッション力を計算し、
前記レギュレータは、前記予測時間経過後に前記予測クッション力となるように、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、回転数指令値を計算する。
According to another embodiment of the present invention, the cushion mechanism includes a ball screw that moves the cushion pad up and down,
A servo motor that rotationally drives the ball screw,
The cushion model calculates the predicted cushion force from the stroke position of the ball screw and the rotation speed of the servo motor,
The regulator calculates a rotational speed command value from the target value of the cushion force, the current value, and the predicted cushion force so that the predicted cushion force is obtained after the predicted time has elapsed.

また本発明によれば、下金型を支持するクッションパッドに対し、上下動するスライドの下面に固定された上金型を下降させ、下金型と上金型との間で被加工材を加圧して所定の形状にプレス成形するプレス機械のダイクッション装置のクッション力制御方法であって、
クッションパッドに上向きのクッション力を付加しながらこれを上下動させるクッション機構と、
クッション機構を制御する予測制御装置とを備え、
所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測して、クッション機構を制御する、ことを特徴とするダイクッション装置のクッション力制御方法が提供される。 Further, according to the present invention, the upper die fixed to the lower surface of the slide that moves up and down is lowered with respect to the cushion pad that supports the lower die, and the workpiece is placed between the lower die and the upper die. A cushioning force control method for a die cushion device of a press machine that pressurizes and press-molds into a predetermined shape,
A cushion mechanism that moves the cushion pad up and down while applying upward cushion force;
A predictive control device for controlling the cushion mechanism,
A cushioning force control method for a die cushion device is provided, wherein a cushioning mechanism is controlled by predicting a predicted cushioning force after a predetermined prediction time has elapsed.

上記本発明の装置及び方法によれば、予測制御装置により、所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測して、クッション機構を制御するので、スライド接触時に応答性が高く、かつスライド接触直後に過大なオーバーシュートが発生せず、正確なクッション力制御ができる。   According to the apparatus and method of the present invention, the predictive control device predicts the predicted cushion force after a predetermined predicted time and controls the cushion mechanism, so that the response is high at the time of slide contact and immediately after the slide contact. Therefore, it is possible to accurately control the cushion force without causing an excessive overshoot.

また、本発明の好ましい実施形態によれば、スライドモデルにより、例えばスライドのメインギア角度からスライド位置を予測することができる。
また、クッションモデルにより、スライド位置から予測クッション力を計算することができる。
また、レギュレータにより、予測時間経過後に予測クッション力になる指令値をクッション機構に出力することができる。
従って、所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測して、クッション機構を制御することができる。 According to a preferred embodiment of the present invention, the slide position can be predicted from the slide main gear angle, for example, by the slide model.
In addition, the predicted cushion force can be calculated from the slide position by the cushion model.
In addition, the regulator can output a command value that becomes a predicted cushion force after the predicted time has elapsed to the cushion mechanism.
Accordingly, the cushioning mechanism can be controlled by predicting the predicted cushioning force after a predetermined predicted time has elapsed.

従って、クッション機構により、予測時間経過後にクッション機構は予測クッション力を発生するので、スライド接触時に応答性が高く、かつスライド接触直後に過大なオーバーシュートが発生せず、正確なクッション力制御ができる。   Therefore, the cushion mechanism generates a predicted cushion force after the predicted time has elapsed by the cushion mechanism, so that the responsiveness is high at the time of sliding contact, and an excessive overshoot does not occur immediately after the sliding contact, and accurate cushion force control can be performed. .

さらに、リミッタにより、前記指令値を所定のリミット値以下に制限し、該リミッタの出力値によりクッション機構を制御するので、クッション力の最大上昇値を制限することができる。
Furthermore, since the command value is limited to a predetermined limit value or less by a limiter and the cushion mechanism is controlled by the output value of the limiter, the maximum increase value of the cushion force can be limited.

従来のダイクッション装置のクッション力の応答特性図である。It is a response characteristic figure of the cushioning force of the conventional die cushion apparatus. 本発明によるダイクッション装置の第１実施形態図である。It is 1st Embodiment figure of the die cushion apparatus by this invention. 図２のサーボ弁制御装置の構成図である。It is a block diagram of the servo valve control apparatus of FIG. 第１実施形態のダイクッション方法のフロー図である。It is a flowchart of the die cushion method of a 1st embodiment. 第１実施形態のダイクッション装置の作動説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the die-cushion apparatus of 1st Embodiment. 本発明によるダイクッション装置の第２実施形態図である。It is 2nd Embodiment figure of the die cushion apparatus by this invention. 図６のサーボ弁制御装置の構成図である。It is a block diagram of the servo valve control apparatus of FIG. 第２実施形態のダイクッション方法のフロー図である。It is a flowchart of the die-cushion method of 2nd Embodiment. 本発明によるダイクッション装置の第３実施形態図である。It is 3rd Embodiment figure of the die cushion apparatus by this invention. 図９のサーボ弁制御装置の構成図である。It is a block diagram of the servo valve control apparatus of FIG. 第３実施形態のダイクッション方法のフロー図である。It is a flowchart of the die cushion method of 3rd Embodiment. 本発明によるダイクッション装置の第４実施形態図である。It is 4th Embodiment figure of the die cushion apparatus by this invention. 図１２のサーボ弁制御装置の構成図である。It is a block diagram of the servo valve control apparatus of FIG. 第４実施形態のダイクッション方法のフロー図である。It is a flowchart of the die cushion method of 4th Embodiment.

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図２は、本発明によるダイクッション装置の第１実施形態図である。
プレス装置１は、クッションパッド２の上面にクッションピン３を介して支持された下金型４に対し、上下動するスライド５の下面に固定された上金型６を下降させ、下金型４と上金型６との間で被加工材（ワーク）７を加圧して所定の形状にプレス成形するようになっている。 FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of a die cushion device according to the present invention.
The pressing device 1 lowers the upper die 6 fixed to the lower surface of the slide 5 that moves up and down with respect to the lower die 4 supported on the upper surface of the cushion pad 2 via the cushion pin 3, thereby lowering the lower die 4. The workpiece (work) 7 is pressed between the upper mold 6 and the upper mold 6 to be press-formed into a predetermined shape.

図２において、本発明のダイクッション装置１０は、上金型６および下金型４によりワーク７をプレス成形する際に、クッションパッド２又はクッションピン３により、上金型６との間でワーク下面の周縁部を支持してワーク７のしわ押さえを行う。
すなわち、本発明のダイクッション装置１０は、プレス機械の上金型６とクッションパッド２又はクッションピン３の間にワーク７を挟み、クッションパッド２に上向きのクッション力を付加しながらこれを上下動させるようになっている。 In FIG. 2, the die cushion device 10 of the present invention is configured such that when a workpiece 7 is press-molded with an upper die 6 and a lower die 4, the workpiece is fixed between the upper die 6 with a cushion pad 2 or a cushion pin 3. The wrinkles of the work 7 are pressed while supporting the peripheral edge of the lower surface.
That is, the die cushion device 10 of the present invention sandwiches the workpiece 7 between the upper die 6 of the press machine and the cushion pad 2 or the cushion pin 3, and moves the workpiece up and down while applying an upward cushioning force to the cushion pad 2. It is supposed to let you.

図２において、本発明のダイクッション装置は、クッション機構１０および予測制御装置２０を備える。   In FIG. 2, the die cushion device of the present invention includes a cushion mechanism 10 and a prediction control device 20.

クッション機構１０は、クッションパッド２に上向きのクッション力を付加しながらこれを上下動させる装置である。クッション機構１０は、後述する例では、（１）油圧シリンダ＋サーボ弁、（２）油圧シリンダ＋ポンプモータ（３）ボールネジ＋サーボモータであるが、本発明はこれらの機構に限定されず、その他の機構であってもよい。   The cushion mechanism 10 is a device that moves the cushion pad 2 up and down while applying an upward cushion force to the cushion pad 2. In the example described later, the cushion mechanism 10 is (1) a hydraulic cylinder + servo valve, (2) a hydraulic cylinder + pump motor, (3) a ball screw + servo motor, but the present invention is not limited to these mechanisms. This mechanism may be used.

予測制御装置２０は、所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測してクッション機構１０を制御する。   The prediction control device 20 controls the cushion mechanism 10 by predicting a predicted cushion force after a predetermined predicted time has elapsed.

また、クッションパッド２の位置を検出するクッション位置センサ８と、スライド５を検出するスライド位置センサ９が設けられ、その検出値はそれぞれ予測制御装置２０に入力される。
スライド位置センサ９は後述する例では、プレス装置１のメインギア角度を検出する角度センサであるが、本発明は角度センサに限定されず、その他のセンサであってもよい。また、クッション位置センサ８は、この例では、クッションパッド２の位置を検出するように配置されているが、その他の構成でもよい。 Further, a cushion position sensor 8 for detecting the position of the cushion pad 2 and a slide position sensor 9 for detecting the slide 5 are provided, and the detected values are respectively input to the prediction control device 20.
In the example described later, the slide position sensor 9 is an angle sensor that detects the main gear angle of the press device 1, but the present invention is not limited to the angle sensor, and may be other sensors. Moreover, although the cushion position sensor 8 is arrange | positioned so that the position of the cushion pad 2 may be detected in this example, another structure may be sufficient.

図３は、図２の予測制御装置の構成図である。
この図において、本発明の予測制御装置２０は、スライドモデル２１、クッションモデル２２、レギュレータ２４及びリミッタ２６を有する。予測制御装置２０は、例えばコンピュータ（ＰＣ）であり、スライドモデル２１、クッションモデル２２、レギュレータ２４及びリミッタ２６は、コンピュータにインストールされたコンピュータプログラムである。なお、本発明はこの構成に限定されず、スライドモデル２１、クッションモデル２２、レギュレータ２４及びリミッタ２６をそれぞれ別個の制御コントローラ又は一体の制御コントローラとして構成してもよい。
なお、コンピュータの代わりにプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）やその他の制御機器を用いても良い。 FIG. 3 is a block diagram of the prediction control apparatus of FIG.
In this figure, the prediction control apparatus 20 of the present invention has a slide model 21, a cushion model 22, a regulator 24 and a limiter 26. The prediction control device 20 is, for example, a computer (PC), and the slide model 21, the cushion model 22, the regulator 24, and the limiter 26 are computer programs installed in the computer. In addition, this invention is not limited to this structure, You may comprise the slide model 21, the cushion model 22, the regulator 24, and the limiter 26 as a separate control controller or an integrated control controller, respectively.
A programmable logic controller (PLC) or other control device may be used instead of the computer.

スライドモデル２１は、スライド位置センサ９（例えばメインギア角度の角度センサ）の検出値からスライド位置ｘを予測する。   The slide model 21 predicts the slide position x from the detection value of the slide position sensor 9 (for example, an angle sensor of the main gear angle).

クッションモデル２２は、スライド位置ｘから所定の予測時間経過後の予測クッション力Ｆｃを予測する。   The cushion model 22 predicts a predicted cushion force Fc after a predetermined predicted time has elapsed from the slide position x.

レギュレータ２４は、予測時間経過後に予測クッション力になる指令値Ｉｃをクッション機構に出力する。   The regulator 24 outputs to the cushion mechanism a command value Ic that becomes a predicted cushion force after the predicted time has elapsed.

リミッタ２６は、前記指令値Ｉｃを所定のリミット値以下に制限する。
すなわち、指令値Ｉｃがリミット値以下の場合には、指令値Ｉｃをそのままクッション機構１０に出力し、指令値Ｉｃが所定のリミット値を超える場合には、リミット値を指令値としてクッション機構１０に出力する。 The limiter 26 limits the command value Ic to a predetermined limit value or less.
That is, when the command value Ic is less than or equal to the limit value, the command value Ic is output to the cushion mechanism 10 as it is, and when the command value Ic exceeds a predetermined limit value, the limit value is used as the command value to the cushion mechanism 10. Output.

図４は、第１実施形態のダイクッション方法のフロー図である。この図において、本発明の方法は、Ｓ１〜Ｓ４の各ステップ（行程）からなる。   FIG. 4 is a flowchart of the die cushion method of the first embodiment. In this figure, the method of the present invention comprises steps (strokes) S1 to S4.

ステップＳ１では、スライド位置センサ９（例えばメインギア角度の角度センサ）の検出値から所定の経過時間ｔ経過後のスライド位置ｘを予測する。
ステップＳ２では、スライド位置ｘから所定の予測時間ｔの経過後の予測クッション力Ｆｃを予測する。
ステップＳ３では、予測時間ｔの経過後に予測クッション力Ｆｃになる指令値Ｉｃをクッション機構１０に出力する。
ステップＳ４では、指令値Ｉｃがリミット値以下の場合には、指令値Ｉｃをクッション機構１０に出力し、指令値Ｉｃがリミット値を超える場合には、リミット値を指令値Ｉｃとしてクッション機構１０に出力する。 In step S1, the slide position x after the elapse of a predetermined elapsed time t is predicted from the detection value of the slide position sensor 9 (for example, the angle sensor for the main gear angle).
In step S2, a predicted cushion force Fc after a predetermined predicted time t has elapsed from the slide position x is predicted.
In step S <b> 3, the command value Ic that becomes the predicted cushion force Fc after the predicted time t has elapsed is output to the cushion mechanism 10.
In step S4, when the command value Ic is less than or equal to the limit value, the command value Ic is output to the cushion mechanism 10, and when the command value Ic exceeds the limit value, the limit value is set as the command value Ic to the cushion mechanism 10. Output.

図５は、従来と本発明のダイクッション装置の作動説明図である。この図において、（Ａ）は従来例、（Ｂ）は本発明の例である。なお、各図において、横軸は経過時間である。   FIG. 5 is an operation explanatory view of the conventional and the die cushion device of the present invention. In this figure, (A) is a conventional example, and (B) is an example of the present invention. In each figure, the horizontal axis represents elapsed time.

予測制御を行わない従来例では、図５（Ａ）に示すように、上金型が下降し下金型４と上金型６との間で被加工材（ワーク）７のプレス成形を開始した瞬間（以下、「スライド接触時」という）までは指令値は一定でありクッション力は所定の設定値を維持するが、スライド接触によりクッション力が急増してオーバーシュートすると、これを抑えるように指令値が急減し、次いで指令値の急減によりクッション力が下がり過ぎると、これを回復するように指令値が急増する。従って、予測制御を行わない従来例では、スライド接触直後のクッション力のオーバーシュートは回避が困難であった。
これに対して予測制御を行う本発明では、図５（Ｂ）に示すように、プレス開始によるクッション力の急増を予測してその直前に指令値を下げるので、スライド接触直後のクッション力のオーバーシュートを大幅に低減、又は皆無にすることができる。 In the conventional example in which the predictive control is not performed, as shown in FIG. 5A, the upper die is lowered and press molding of the workpiece (work) 7 is started between the lower die 4 and the upper die 6. The command value remains constant until the moment (hereinafter referred to as “sliding contact”), and the cushioning force maintains the set value. However, if the cushioning force suddenly increases due to sliding contact and overshoots, the command value should be suppressed. If the command value suddenly decreases and then the cushioning force decreases too much due to the sudden decrease in the command value, the command value increases rapidly so as to recover it. Therefore, in the conventional example in which the predictive control is not performed, it is difficult to avoid the overshoot of the cushioning force immediately after the sliding contact.
On the other hand, in the present invention in which predictive control is performed, as shown in FIG. 5 (B), a sudden increase in cushioning force due to the start of pressing is predicted, and the command value is lowered immediately before that. Shooting can be greatly reduced or eliminated.

図６は、本発明によるダイクッション装置の第２実施形態図である。
この図において、本発明のクッション機構１０は、油圧シリンダ１２、サーボ弁１４、および予測制御装置２０を備える。 FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the die cushion device according to the present invention.
In this figure, the cushion mechanism 10 of the present invention includes a hydraulic cylinder 12, a servo valve 14, and a predictive control device 20.

油圧シリンダ１２は、クッションパッド２を上下動するピストンロッド１１を有する。
この例で、油圧シリンダ１２は、上向きかつ鉛直に配置され、ピストンロッド１１の先端（上端）にクッションパッド２が固定され一体的に昇降するようになっている。 The hydraulic cylinder 12 has a piston rod 11 that moves up and down the cushion pad 2.
In this example, the hydraulic cylinder 12 is arranged upward and vertically, and the cushion pad 2 is fixed to the tip (upper end) of the piston rod 11 so as to move up and down integrally.

また図６において、油圧シリンダ１２のロッド側（上側）とピストン側（下側）にはそれぞれ圧力計１５，１６が設けられ、油圧シリンダ１２の上室圧Ｐｕ（ｔ０）と下室圧Ｐｄ（ｔ０）を検出する。この検出値Ｐｕ（ｔ０），Ｐｄ（ｔ０）はそれぞれ予測制御装置２０及び図７のレギュレータ２４に入力される。なお、以下（）内のｔ０は、現在の値を示す。
以下、油圧シリンダ１２のシリンダ位置ｘ（ｔ０）を単に「シリンダ位置」という。 In FIG. 6, pressure gauges 15 and 16 are provided on the rod side (upper side) and the piston side (lower side) of the hydraulic cylinder 12, respectively, and the upper chamber pressure P u (t 0 ) and the lower chamber pressure of the hydraulic cylinder 12. P d (t 0 ) is detected. The detected values P u (t 0 ) and P d (t 0 ) are input to the predictive control device 20 and the regulator 24 in FIG. Note that t 0 in the parentheses below indicates the current value.
Hereinafter, the cylinder position x (t 0 ) of the hydraulic cylinder 12 is simply referred to as “cylinder position”.

サーボ弁１４は、油圧シリンダ１２と油圧ユニット１３を連結する油圧配管の途中に設けられた流路方向を切換え可能なサーボ弁であり、油圧シリンダ１２に油圧ユニット１３から作動油を供給し、かつ油圧ユニット１３に作動油を排出する。
サーボ弁１４から油圧シリンダ１２に供給される作動油の流量Ｑは、サーボ弁の開度Ｉｓｖ（ｔ０）に比例する。この開度Ｉｓｖ（ｔ０）は予測制御装置２０に入力される。開度Ｉｓｖ（ｔ０）は、例えば−１００〜１００％である。 The servo valve 14 is a servo valve capable of switching the flow direction provided in the middle of the hydraulic piping connecting the hydraulic cylinder 12 and the hydraulic unit 13, supplying hydraulic oil from the hydraulic unit 13 to the hydraulic cylinder 12, and The hydraulic oil is discharged to the hydraulic unit 13.
The flow rate Q of hydraulic fluid supplied from the servo valve 14 to the hydraulic cylinder 12 is proportional to the opening degree I sv (t 0 ) of the servo valve. The opening degree I sv (t 0 ) is input to the predictive control device 20. The opening degree I sv (t 0 ) is, for example, −100 to 100%.

予測制御装置２０は、所定の予測時間ｔの経過後のサーボ弁位置Ｉｓｖ（ｔ）を予測してサーボ弁１４を制御する。ここで予測時間ｔは、制御装置のスキャンタイムの１倍から１０倍程度の時間（例えば、０．１ｓｅｃ）である。
予測制御装置２０から出力されるサーボ弁指令値Ｉｃｍｄは、例えば−１００〜１００％であり、サーボ弁の開度Ｉｓｖはサーボ弁指令値Ｉｃｍｄに応じてその位置まで移動する。 The prediction control device 20 controls the servo valve 14 by predicting the servo valve position I sv (t) after the elapse of a predetermined prediction time t. Here, the predicted time t is a time (for example, 0.1 sec) that is about 1 to 10 times the scan time of the control device.
The servo valve command value I cmd output from the prediction control device 20 is, for example, −100 to 100%, and the servo valve opening I sv moves to that position in accordance with the servo valve command value I cmd .

図７は、図６の予測制御装置の構成図である。
この図において、本発明の予測制御装置２０は、スライドモデル２１、クッションモデル２２、レギュレータ２４及びリミッタ２６を有する。この構成は第１実施形態と同様である。 FIG. 7 is a block diagram of the prediction control apparatus of FIG.
In this figure, the prediction control apparatus 20 of the present invention has a slide model 21, a cushion model 22, a regulator 24 and a limiter 26. This configuration is the same as in the first embodiment.

スライドモデル２１は、スライド位置センサ９（メインギア角度の角度センサ）の検出値から現在のスライド位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ０）と予測時間経過後のスライド位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ）を予測する。スライドの位置変化量Δｘｓｌｉｄｅは、Δｘｓｌｉｄｅ＝ｘｓｌｉｄｅ（ｔ）−ｘｓｌｉｄｅ（ｔ０）である。 The slide model 21 predicts the current slide position x slide (t 0 ) and the slide position x slide (t) after the prediction time has elapsed from the detection value of the slide position sensor 9 (angle sensor of the main gear angle). The slide position change amount Δx slide is Δx slide = x slide (t) −x slide (t 0 ).

クッションモデル２２は、スライド位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ０）とｘｓｌｉｄｅ（ｔ）から所定の予測時間経過後の予測クッション力Ｆｃ（ｔ）を予測する。 The cushion model 22 predicts a predicted cushion force F c (t) after a predetermined predicted time elapses from the slide position x slide (t 0 ) and x slide (t).

レギュレータ２４は、予測時間経過後に予測クッション力Ｆｃ（ｔ）になる指令値Ｉｃｍｄをクッション機構１０に出力する。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。 The regulator 24 outputs to the cushion mechanism 10 the command value I cmd that becomes the predicted cushion force F c (t) after the predicted time has elapsed.
Other configurations are the same as those of the first embodiment.

図７のクッションモデル２２において、予測時間ｔ経過後のサーボ弁位置Ｉｓｖ（ｔ）、下室シリンダ力Ｆｄ（ｔ）、上室シリンダ力Ｆｕ（ｔ）、及びシリンダ移動量Δｘ（ｔ）は、数１の式（１）〜（４）で表せる。
ここで、式（１）はサーボ弁位置Ｉｓｖ（ｔ）の予測式、式（２）（３）は下室シリンダ力Ｆｄ（ｔ）と上室シリンダ力Ｆｕ（ｔ）、式（４）はシリンダ力Ｆｃ（ｔ）、式（５）はシリンダ移動量Δｘ（ｔ）をそれぞれ表す式である。
また、Ｋｑｄは下室シリンダの体積弾性率、Ｋｑｕは上室シリンダの体積弾性率、Ｋｓはサーボ弁の流量特性ゲイン、Ｓｄは下室受圧面積、Ｓｕは上室受圧面積、Δｘｓｌｉｄｅは、スライドの位置変化量、Ｍｃはクッション自重、τはサーボ系一次遅れの時定数、Ｋｓｖはサーボ弁一次遅れモデルのゲイン、ｔ０は現在時刻、ｔは予測未来時間である。 In the cushion model 22 of FIG. 7, the servo valve position I sv (t), the lower chamber cylinder force F d (t), the upper chamber cylinder force F u (t), and the cylinder movement amount Δx (t) after the predicted time t has elapsed. ) Can be expressed by Equations (1) to (4) of Equation 1.
Here, equation (1) is a prediction equation for servo valve position I sv (t), equations (2) and (3) are lower chamber cylinder force F d (t), upper chamber cylinder force F u (t), equation ( 4) is a cylinder force F c (t), and Expression (5) is an expression representing the cylinder movement amount Δx (t).
K qd is the volume modulus of the lower chamber cylinder, K qu is the volume modulus of the upper chamber cylinder, K s is the flow characteristic gain of the servo valve, S d is the lower chamber pressure area, Su is the upper chamber pressure area, [Delta] x slide, the position change amount of the slide, is M c cushion own weight, tau is the time constant of the servo system primary delay, K sv is the first-order lag model servo valve gain, t 0 is the current time, t is the predicted future time .

Figure 0005598744
Figure 0005598744

図８は、本発明によるダイクッション方法のフロー図である。この図において、本発明の方法は、Ｓ１１〜Ｓ１６の各ステップ（行程）からなる。   FIG. 8 is a flow diagram of a die cushion method according to the present invention. In this figure, the method of the present invention comprises steps (strokes) S11 to S16.

ステップＳ１１では、スライドモデル２２にメインギア角度を入力し、スライドの予測位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ）を計算する。ここで、スライド位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ０）は、近似式（メインギア角度の多項式）で計算する。またスライドの予測位置は、現在の角速度から未来の角度を求めて、近似的に使用する。
ステップＳ１２では、式（４）からサーボ弁スプールの予測位置Ｉｓｖ（ｔ）を計算する。
ステップＳ１３では、シリンダ力の予測値Ｆｃ（ｔ）（予測クッション力）を計算する。サーボ弁スプール予測位置Ｉｓｖ（ｔ）、スライド予測位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ）、および各センサ現在値を式（１）（２）に代入する。その結果を式（３）に入力し、シリンダ力の予測値Ｆｃ（ｔ）を求める。
ステップＳ１４では、シリンダ力予測値Ｆｃ（ｔ）の関数に予測時間ｔを代入する。予測時間ｔは、スキャンタイムの１〜１０倍程度である。
ステップＳ１５では、シリンダ力の予測値Ｆｃ（ｔ）＝目標値となるようにサーボ弁指令値Ｉｃｍｄを計算する。
ステップＳ１６では、サーボ弁指令値Ｉｃｍｄがリミット値を超える場合は、リミット値を出力する。 In step S11, the main gear angle is input to the slide model 22, and the predicted slide position x slide (t) is calculated. Here, the slide position x slide (t 0 ) is calculated by an approximation formula (main gear angle polynomial). The predicted position of the slide is approximately used by obtaining the future angle from the current angular velocity.
In step S12, the predicted position I sv (t) of the servo valve spool is calculated from equation (4).
In step S13, a predicted value F c (t) (predicted cushion force) of the cylinder force is calculated. The predicted servo valve spool position I sv (t), the predicted slide position x slide (t), and each sensor current value are substituted into equations (1) and (2). The result is input to Equation (3) to obtain a predicted value F c (t) of the cylinder force.
In step S14, the predicted time t is substituted for the function of the predicted cylinder force value F c (t). The predicted time t is about 1 to 10 times the scan time.
In step S15, the servo valve command value I cmd is calculated so that the predicted value of the cylinder force F c (t) = target value.
In step S16, if the servo valve command value I cmd exceeds the limit value, the limit value is output.

上述した第２実施形態の装置及び方法によれば、クッションモデル２２により、油圧シリンダのシリンダ位置、上室圧、下室圧、及びサーボ弁のスプール位置から前記予測クッション力Ｆｃ（ｔ）を計算し、レギュレータ２４により、予測時間経過後に前記予測クッション力Ｆｃ（ｔ）となるように、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、サーボ弁指令値Ｉｃｍｄを計算するので、所定の予測時間経過後の予測クッション力Ｆｃ（ｔ）を予測することができる。
従って、第１実施形態と同様に、予測制御を行う本発明では、プレス開始によるクッション力の急増を予測してその直前に指令値を下げるので、スライド接触直後のクッション力のオーバーシュートを大幅に低減、又は皆無にすることができる。 According to the apparatus and method of the second embodiment described above, the predicted cushion force F c (t) is calculated by the cushion model 22 from the cylinder position of the hydraulic cylinder, the upper chamber pressure, the lower chamber pressure, and the servo valve spool position. The servo valve command value I cmd is calculated by the regulator 24 from the target value of the cushion force, the current value, and the predicted cushion force so that the predicted cushion force F c (t) is obtained after the predicted time has elapsed. Therefore, it is possible to predict the predicted cushion force F c (t) after a predetermined predicted time has elapsed.
Therefore, as in the first embodiment, in the present invention in which predictive control is performed, a sudden increase in cushioning force due to the start of pressing is predicted and the command value is lowered immediately before that, greatly increasing the cushioning overshoot immediately after sliding contact. It can be reduced or eliminated.

図９は、本発明によるダイクッション装置の第３実施形態図である。
この図において、本発明のクッション機構１０は、油圧シリンダ１２、ポンプモータ３２、および予測制御装置２０を備える。 FIG. 9 is a diagram showing a third embodiment of the die cushion device according to the present invention.
In this figure, the cushion mechanism 10 of the present invention includes a hydraulic cylinder 12, a pump motor 32, and a prediction control device 20.

ポンプモータ３２は、油圧シリンダ１２と油圧ユニット１３を連結する油圧配管の途中に設けられた流路方向を切換え可能なポンプモータであり、油圧シリンダ１２に油圧ユニット１３から作動油を供給し、かつ油圧ユニット１３に作動油を排出する。
ポンプモータ３２から油圧シリンダ１２に供給される作動油の流量Ｑは、ポンプモータ３２の回転数Ｒｖｓｖに比例する。この回転数Ｒｖｓｖ（ｔ０）は予測制御装置２０に入力される。
その他の構成は、図６と同様である。 The pump motor 32 is a pump motor capable of switching the flow direction provided in the middle of the hydraulic piping connecting the hydraulic cylinder 12 and the hydraulic unit 13, supplying hydraulic oil from the hydraulic unit 13 to the hydraulic cylinder 12, and The hydraulic oil is discharged to the hydraulic unit 13.
The flow rate Q of hydraulic fluid supplied from the pump motor 32 to the hydraulic cylinder 12 is proportional to the rotational speed Rv sv of the pump motor 32. The rotation speed Rv sv (t 0 ) is input to the prediction control device 20.
Other configurations are the same as those in FIG.

図１０は、図９の予測制御装置の構成図である。
この図において、本発明の予測制御装置２０は、スライドモデル２１、クッションモデル２２、レギュレータ２４及びリミッタ２６を有する。この構成は第１、２実施形態と同様である。 FIG. 10 is a configuration diagram of the prediction control apparatus of FIG.
In this figure, the prediction control apparatus 20 of the present invention has a slide model 21, a cushion model 22, a regulator 24 and a limiter 26. This configuration is the same as in the first and second embodiments.

クッションモデル２２は、スライド位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ０）とＲｖｓｖ（ｔ０）から所定の予測時間経過後の予測クッション力Ｆｃ（ｔ）を予測する。 The cushion model 22 predicts a predicted cushion force F c (t) after a predetermined predicted time elapses from the slide position x slide (t 0 ) and Rv sv (t 0 ).

レギュレータ２４は、予測時間経過後に予測クッション力Ｆｃ（ｔ）になる回転数指令値Ｒｖｃｍｄをクッション機構１０に出力する。なお、ここでは回転数指令値ＲＶｃｍｄはポンプモータに対する回転数指令値である。
その他の構成は、図７と同様である。 The regulator 24 outputs to the cushion mechanism 10 a rotation speed command value Rv cmd that becomes the predicted cushion force F c (t) after the predicted time has elapsed. Here, the rotational speed command value RV cmd is the rotational speed command value for the pump motor.
Other configurations are the same as those in FIG.

図９、図１０において、予測時間ｔ経過後の下室シリンダ力Ｆｄ（ｔ）、上室シリンダ力Ｆｕ（ｔ）、シリンダ力Ｆｃ（ｔ）、及びモータ回転数Ｒｖｓｖ（ｔ）は、数２の式（５）〜（８）で表せる。
ここで、式（５）（６）は下室シリンダ力Ｆｄ（ｔ）と上室シリンダ力Ｆｕ（ｔ）、式（７）はシリンダ力Ｆｃ（ｔ）、式（８）はモータ回転数Ｒｖｓｖ（ｔ）をそれぞれ表す式である。
また、Ｓｍはポンプモータの流量特性ゲイン、τはモータ一次遅れの時定数、Ｋｓｖはモータ一次遅れモデルのゲインである。
その他は、実施形態１，２と同様である。 9 and 10, the lower chamber cylinder force F d (t), the upper chamber cylinder force F u (t), the cylinder force F c (t), and the motor rotation speed Rv sv (t) after the predicted time t has elapsed. Can be expressed by Equations (5) to (8) in Equation 2.
Here, the equations (5) and (6) are the lower chamber cylinder force F d (t) and the upper chamber cylinder force F u (t), the equation (7) is the cylinder force F c (t), and the equation (8) is the motor. It is a formula showing rotation speed Rv sv (t).
S m is the flow characteristic gain of the pump motor, τ is the time constant of the motor primary delay, and K sv is the gain of the motor primary delay model.
Others are the same as in the first and second embodiments.

Figure 0005598744
Figure 0005598744

図１１は、本発明によるダイクッション方法のフロー図である。この図において、本発明の方法は、Ｓ２１〜Ｓ２６の各ステップ（行程）からなる。   FIG. 11 is a flow diagram of a die cushion method according to the present invention. In this figure, the method of the present invention comprises steps (strokes) S21 to S26.

ステップＳ２１は、ステップＳ１１と同一である。
ステップＳ２２では、式（８）からポンプモータの予測回転数Ｒｖｓｖ（ｔ）を計算する。
ステップＳ２３では、シリンダ力の予測値（予測クッション力）Ｆｃ（ｔ）を計算する。予測回転数Ｒｖｓｖ（ｔ）、スライド予測位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ）、および各センサ現在値を式（５）（６）に代入する。その結果を式（７）に入力し、シリンダ力の予測値Ｆｃ（ｔ）を求める。
ステップ２４では、シリンダ力予測値Ｆｃ（ｔ）の関数に予測時間ｔを代入する。予測時間ｔは、スキャンタイムの１〜１０倍程度である。
ステップ２５では、シリンダ力の予測値Ｆｃ（ｔ）＝目標値となるように回転数指令値Ｒｖｃｍｄを計算する。
ステップ２６では、回転数指令値Ｒｖｃｍｄがリミット値を超える場合は、リミット値を出力する。 Step S21 is the same as step S11.
In step S22, the predicted rotational speed Rv sv (t) of the pump motor is calculated from the equation (8).
In step S23, a predicted value of cylinder force (predicted cushion force) F c (t) is calculated. The predicted rotation speed Rv sv (t), the predicted slide position x slide (t), and the current sensor values are substituted into equations (5) and (6). The result is input to Equation (7) to obtain the predicted value F c (t) of the cylinder force.
In step 24, the predicted time t is substituted for the function of the predicted cylinder force value F c (t). The predicted time t is about 1 to 10 times the scan time.
In step 25, the rotational speed command value Rv cmd is calculated such that the predicted value of the cylinder force F c (t) = target value.
In step 26, if the rotational speed command value Rv cmd exceeds the limit value, the limit value is output.

上述した第３実施形態の装置及び方法によれば、クッションモデル２２により、油圧シリンダのシリンダ位置、上室圧、下室圧、及びポンプモータの回転数から前記予測クッション力Ｆｃ（ｔ）を計算し、レギュレータ２４により、予測時間経過後に予測クッション力となるように、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、回転数指令値Ｒｖｃｍｄを計算するので、所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測することができる。
従って、第１、２実施形態と同様に、予測制御を行う本発明では、プレス開始によるクッション力の急増を予測してその直前に指令値を下げるので、スライド接触直後のクッション力のオーバーシュートを大幅に低減、又は皆無にすることができる。 According to the apparatus and method of the third embodiment described above, the predicted cushion force F c (t) is calculated by the cushion model 22 from the cylinder position of the hydraulic cylinder, the upper chamber pressure, the lower chamber pressure, and the rotation speed of the pump motor. The rotation speed command value Rv cmd is calculated from the target value of the cushion force, the current value, and the predicted cushion force so that the predicted cushion force is obtained after the predicted time has elapsed. The predicted cushion force after the lapse can be predicted.
Therefore, as in the first and second embodiments, in the present invention in which predictive control is performed, a sudden increase in cushioning force due to the start of press is predicted and the command value is lowered immediately before that, so overshooting of the cushioning force immediately after sliding contact is reduced. It can be greatly reduced or eliminated altogether.

図１２は、本発明によるダイクッション装置の第４実施形態図である。
この図において、本発明のクッション機構１０は、ボールネジ３４、サーボモータ３６、および予測制御装置２０を備える。 FIG. 12 is a diagram showing a fourth embodiment of a die cushion device according to the present invention.
In this figure, the cushion mechanism 10 of the present invention includes a ball screw 34, a servo motor 36, and a prediction control device 20.

ボールネジ３４は、クッションパッド２を上下動する。
この例で、ボールネジ３４は、上向きかつ鉛直に配置され、クッションパッド２の下方に設けられたボールナット（図示せず）と螺合し、ボールネジ３４の回転によりクッションパッド２を昇降するようになっている。なお、この例では、２本のボールネジ３４と２台のサーボモータ３６を同期させてクッションパッド２の水平を維持するようになっている。しかし、本発明はこの構成に限定させず、クッションパッド２の水平保持ガイドを別に設けて、ボールネジ３４とサーボモータ３６をそれぞれ１台にしてもよい。 The ball screw 34 moves the cushion pad 2 up and down.
In this example, the ball screw 34 is arranged upward and vertically, is engaged with a ball nut (not shown) provided below the cushion pad 2, and the cushion pad 2 is moved up and down by the rotation of the ball screw 34. ing. In this example, the two ball screws 34 and the two servo motors 36 are synchronized to maintain the cushion pad 2 horizontal. However, the present invention is not limited to this configuration, and a separate horizontal holding guide for the cushion pad 2 may be provided, and the ball screw 34 and the servo motor 36 may each be one unit.

サーボモータ３６は、ボールネジ３２を回転駆動する。クッションパッド２の移動量はサーボモータ３６の回転数Ｒｖｓｖに比例する。この回転数Ｒｖｓｖ（ｔ０）は予測制御装置２０に入力される。
その他の構成は、図９と同様である。 The servo motor 36 rotationally drives the ball screw 32. The movement amount of the cushion pad 2 is proportional to the rotation speed Rv sv of the servo motor 36. The rotation speed Rv sv (t 0 ) is input to the prediction control device 20.
Other configurations are the same as those in FIG.

図１３は、図１２の予測制御装置の構成図である。
この図において、本発明の予測制御装置２０は、スライドモデル２１、クッションモデル２２、レギュレータ２４及びリミッタ２６を有する。この構成は第１〜３実施形態と同様である。 FIG. 13 is a configuration diagram of the prediction control apparatus of FIG.
In this figure, the prediction control apparatus 20 of the present invention has a slide model 21, a cushion model 22, a regulator 24 and a limiter 26. This configuration is the same as in the first to third embodiments.

クッションモデル２２は、スライド位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ０）とサーボモータ３６の回転数Ｒｖｓｖ（ｔ０）から所定の予測時間経過後の予測クッション力Ｆｃ（ｔ）を予測する。 The cushion model 22 predicts a predicted cushion force F c (t) after a predetermined predicted time elapses from the slide position x slide (t 0 ) and the rotation speed Rv sv (t 0 ) of the servo motor 36.

レギュレータ２４は、予測時間経過後に予測クッション力Ｆｃ（ｔ）になる回転数指令値Ｒｖｃｍｄをクッション機構１０に出力する。なお、ここでは回転数指令値ＲＶｃｍｄはサーボモータに対する回転数指令値である。
その他の構成は、図１０と同様である。 The regulator 24 outputs to the cushion mechanism 10 a rotation speed command value Rv cmd that becomes the predicted cushion force F c (t) after the predicted time has elapsed. Here, the rotational speed command value RV cmd is the rotational speed command value for the servo motor.
Other configurations are the same as those in FIG.

図１３のクッションモデル２２において、予測時間ｔ経過後の下室シリンダ力Ｆｄ（ｔ）、上室シリンダ力Ｆｕ（ｔ）、クッション力の予測値Ｆｃ（ｔ）、及びモータ回転数Ｒｖｓｖ（ｔ）は、数３の式（９）〜（１２）で表せる。
ここで、式（９）（１０）は、下室シリンダ力Ｆｄ（ｔ）と上室シリンダ力Ｆｕ（ｔ）、式（１１）はクッション力の予測値Ｆｃ（ｔ）、式（１２）はモータ回転数Ｒｖｓｖ（ｔ）をそれぞれ表す式である。
また、Ｋｃはクッション機構のバネ定数、Ｋｓは回転数→クッションストロークの変換ゲインである。
その他は、実施形態１〜３と同様である。
In the cushion model 22 of FIG. 13, the lower chamber cylinder force F d (t), the upper chamber cylinder force F u (t), the predicted value of the cushion force F c (t), and the motor rotational speed Rv after the predicted time t has elapsed. sv (t) can be expressed by Equations (9) to (12) of Equation 3.
Here, the equations (9) and (10) are the lower chamber cylinder force F d (t) and the upper chamber cylinder force F u (t), and the equation (11) is the predicted value of the cushion force F c (t), 12) is an expression representing the motor rotation speed Rv sv (t).
Further, the K c spring constant of the cushion mechanism, Ks is the conversion gain of the rotational speed → cushion stroke.
Others are the same as in the first to third embodiments.

Figure 0005598744
Figure 0005598744

図１４は、本発明によるダイクッション方法のフロー図である。この図において、本発明の方法は、Ｓ３１〜Ｓ３６の各ステップ（行程）からなる。   FIG. 14 is a flowchart of a die cushion method according to the present invention. In this figure, the method of the present invention comprises the steps (strokes) of S31 to S36.

ステップＳ３１は、ステップＳ１１、Ｓ２１と同一である。
ステップＳ３２では、式（１２）からサーボモータの予測回転数Ｒｖｓｖ（ｔ）を計算する。
ステップＳ３３では、クッション力の予測値（予測クッション力）Ｆｃ（ｔ）を計算する。予測回転数Ｒｖｓｖ（ｔ）、スライド予測位置ｘｓｌｉｄｅ（ｔ）、および各センサ現在値を式（９）（１０）に代入する。その結果を式（１１）に入力し、クッション力の予測値Ｆｃ（ｔ）を求める。
ステップ３４では、クッション力予測値Ｆｃ（ｔ）の関数に予測時間ｔを代入する。予測時間ｔは、スキャンタイムの１〜１０倍程度である。
ステップ３５では、クッション力の予測値Ｆｃ（ｔ）＝目標値となるように回転数指令値Ｒｖｃｍｄを計算する。
ステップ３６では、回転数指令値Ｒｖｃｍｄがリミット値を超える場合は、リミット値を出力する。
Step S31 is the same as steps S11 and S21.
In step S32, the predicted rotation speed Rv sv (t) of the servo motor is calculated from the equation (12).
In step S33, a predicted value of the cushion force (predicted cushion force) F c (t) is calculated. The predicted rotation speed Rv sv (t), the predicted slide position x slide (t), and each sensor current value are substituted into equations (9) and (10). The result is input to Equation (11) to obtain a predicted value F c (t) of the cushioning force .
In step 34, the predicted time t is substituted into the function of the cushion force predicted value F c (t). The predicted time t is about 1 to 10 times the scan time.
In step 35, the rotational speed command value Rv cmd is calculated so that the predicted value of the cushion force F c (t) = target value.
In step 36, if the rotational speed command value Rv cmd exceeds the limit value, the limit value is output.

上述した第４実施形態の装置及び方法によれば、クッションモデル２１により、ボールネジのストローク位置及びサーボモータの回転数から前記予測クッション力Ｆｃ（ｔ）を計算し、レギュレータ２４により、前記予測時間経過後に前記予測クッション力となるように、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、回転数指令値Ｒｖｃｍｄを計算するので、所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測することができる。
従って、第１〜３実施形態と同様に、予測制御を行う本発明では、プレス開始によるクッション力の急増を予測してその直前に指令値を下げるので、スライド接触直後のクッション力のオーバーシュートを大幅に低減、又は皆無にすることができる。
According to the apparatus and method of the fourth embodiment described above, the predicted cushion force F c (t) is calculated from the stroke position of the ball screw and the rotation speed of the servo motor by the cushion model 21, and the predicted time is calculated by the regulator 24. Since the rotation speed command value Rv cmd is calculated from the target value of the cushion force, the current value, and the predicted cushion force so that the predicted cushion force is obtained after the elapse of time, the predicted cushion force after a predetermined predicted time is predicted can do.
Therefore, as in the first to third embodiments, in the present invention in which the predictive control is performed, since the sudden increase in cushioning force due to the start of pressing is predicted and the command value is lowered immediately before that, the cushion force overshoot immediately after sliding contact is reduced. It can be greatly reduced or eliminated altogether.

上記本発明の装置及び方法によれば、予測制御装置により、所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測して、クッション機構を制御するので、スライド接触時に応答性が高く、かつスライド接触直後に過大なオーバーシュートが発生せず、正確なクッション力制御ができる。   According to the apparatus and method of the present invention, the predictive control device predicts the predicted cushion force after a predetermined predicted time and controls the cushion mechanism, so that the response is high at the time of slide contact and immediately after the slide contact. Therefore, it is possible to accurately control the cushion force without causing an excessive overshoot.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, is shown by description of a claim, and also includes all the changes within the meaning and range equivalent to description of a claim.

１ プレス装置、２ クッションパッド、３ クッションピン、
４ 下金型、５ スライド、６ 上金型、７ 被加工材（ワーク）、
８ クッション位置センサ、９ スライド位置センサ、
１０ クッション機構、１１ ピストンロッド、
１２ 油圧シリンダ、１３ 油圧ユニット、１４ サーボ弁、
１５，１６ 圧力計、１７ 位置検出器、
２０ 予測制御装置、２１ スライドモデル、
２２ クッションモデル、２４ レギュレータ、２６ リミッタ、
３２ ポンプモータ、３４ ボールネジ、３６ サーボモータ 1 Press device, 2 cushion pads, 3 cushion pins,
4 Lower mold, 5 slide, 6 Upper mold, 7 Work material
8 Cushion position sensor, 9 Slide position sensor,
10 Cushion mechanism, 11 Piston rod,
12 hydraulic cylinders, 13 hydraulic units, 14 servo valves,
15, 16 pressure gauge, 17 position detector,
20 prediction controller, 21 slide model,
22 Cushion model, 24 regulator, 26 limiter,
32 Pump motor, 34 Ball screw, 36 Servo motor

Claims (5)

下金型を支持するクッションパッドに対し、上下動するスライドの下面に固定された上金型を下降させ、下金型と上金型との間で被加工材を加圧して所定の形状にプレス成形するプレス機械のクッション装置であって、
クッションパッドに上向きのクッション力を付加しながらこれを上下動させるクッション機構と、
所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測してクッション機構を制御する予測制御装置とを備え、
前記クッション機構は、クッションパッドを上下動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、
該油圧シリンダに作動油を供給又は排出するサーボ弁とからなり、
前記予測制御装置は、スライド位置を予測するスライドモデルと、スライド位置から前記予測クッション力を予測するクッションモデルとを有し、
前記クッションモデルは、油圧シリンダのシリンダ位置、上室圧、下室圧、及びサーボ弁のスプール位置から前記予測クッション力を計算し、
前記予測制御装置は、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、サーボ弁指令値を計算するレギュレータを備える、ことを特徴とするダイクッション装置。 Lower the upper die fixed to the lower surface of the slide that moves up and down against the cushion pad that supports the lower die, and press the work material between the lower die and the upper die to a predetermined shape A cushion device for a press machine for press molding,
A cushion mechanism that moves the cushion pad up and down while applying upward cushion force;
A predictive control device for controlling the cushion mechanism by predicting a predicted cushion force after a predetermined predicted time has elapsed,
The cushion mechanism includes a hydraulic cylinder having a piston rod that moves up and down a cushion pad;
A servo valve for supplying or discharging hydraulic oil to the hydraulic cylinder,
The prediction control device has a slide model for predicting a slide position, and a cushion model for predicting the predicted cushion force from the slide position,
The cushion model calculates the predicted cushion force from the cylinder position of the hydraulic cylinder, the upper chamber pressure, the lower chamber pressure, and the spool position of the servo valve,
The predictive control system, the target value of the cushion force, current value, and the predicted cushion force, comprising a regulator for calculating a servo valve command value, the die cushion apparatus characterized by. 下金型を支持するクッションパッドに対し、上下動するスライドの下面に固定された上金型を下降させ、下金型と上金型との間で被加工材を加圧して所定の形状にプレス成形するプレス機械のクッション装置であって、
クッションパッドに上向きのクッション力を付加しながらこれを上下動させるクッション機構と、
所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測してクッション機構を制御する予測制御装置とを備え、
前記クッション機構は、クッションパッドを上下動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、
該油圧シリンダに作動油を供給又は排出するポンプモータとからなり、
前記予測制御装置は、スライド位置を予測するスライドモデルと、スライド位置から前記予測クッション力を予測するクッションモデルとを有し、
前記クッションモデルは、油圧シリンダのシリンダ位置、上室圧、下室圧、及びポンプモータの回転数から前記予測クッション力を計算し、
前記予測制御装置は、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、回転数指令値を計算するレギュレータを備える、ことを特徴とするダイクッション装置。 Lower the upper die fixed to the lower surface of the slide that moves up and down against the cushion pad that supports the lower die, and press the work material between the lower die and the upper die to a predetermined shape A cushion device for a press machine for press molding,
A cushion mechanism that moves the cushion pad up and down while applying upward cushion force;
A predictive control device for controlling the cushion mechanism by predicting a predicted cushion force after a predetermined predicted time has elapsed,
The cushion mechanism includes a hydraulic cylinder having a piston rod that moves up and down a cushion pad;
A pump motor for supplying or discharging hydraulic oil to the hydraulic cylinder;
The prediction control device has a slide model for predicting a slide position, and a cushion model for predicting the predicted cushion force from the slide position,
The cushion model calculates the predicted cushion force from the cylinder position of the hydraulic cylinder, the upper chamber pressure, the lower chamber pressure, and the rotation speed of the pump motor,
The predictive control system, the target value of the cushion force, current value, and the predicted cushion force, comprising a regulator for calculating a rotation speed command value, die cushion apparatus according to claim. 下金型を支持するクッションパッドに対し、上下動するスライドの下面に固定された上金型を下降させ、下金型と上金型との間で被加工材を加圧して所定の形状にプレス成形するプレス機械のクッション装置であって、
クッションパッドに上向きのクッション力を付加しながらこれを上下動させるクッション機構と、
所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測してクッション機構を制御する予測制御装置とを備え、
前記クッション機構は、クッションパッドを上下動するボールネジと、
該ボールネジを回転駆動するサーボモータとからなり、
前記予測制御装置は、スライド位置を予測するスライドモデルと、スライド位置から前記予測クッション力を予測するクッションモデルとを有し、
前記クッションモデルは、ボールネジのストローク位置及びサーボモータの回転数から前記予測クッション力を計算し、
前記予測制御装置は、クッション力の目標値、現在値、及び前記予測クッション力から、回転数指令値を計算するレギュレータを備える、ことを特徴するダイクッション装置。 Lower the upper die fixed to the lower surface of the slide that moves up and down against the cushion pad that supports the lower die, and press the work material between the lower die and the upper die to a predetermined shape A cushion device for a press machine for press molding,
A cushion mechanism that moves the cushion pad up and down while applying upward cushion force;
A predictive control device for controlling the cushion mechanism by predicting a predicted cushion force after a predetermined predicted time has elapsed,
The cushion mechanism includes a ball screw that moves the cushion pad up and down,
A servo motor that rotationally drives the ball screw,
The prediction control device has a slide model for predicting a slide position, and a cushion model for predicting the predicted cushion force from the slide position,
The cushion model calculates the predicted cushion force from the stroke position of the ball screw and the rotation speed of the servo motor,
The predictive control system, the target value of the cushion force, current value, and from said prediction cushion force, comprising a regulator for calculating a rotation speed command value, die cushion apparatus wherein. 前記予測制御装置は、前記指令値を所定のリミット値以下に制限するリミッタを有し、該リミッタの出力値によりクッション機構を制御する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイクッション装置。 The said prediction control apparatus has a limiter which restrict | limits the said command value below to a predetermined limit value, and controls a cushion mechanism with the output value of this limiter, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. die cushion device according to. 請求項１〜４のいずれか一項に記載したダイクッション装置を用いたクッション力制御方法であって、
前記予測制御装置により、所定の予測時間経過後の予測クッション力を予測して前記クッション機構を制御する、ことを特徴とするクッション力制御方法。
 A cushion force control method using the die cushion device according to any one of claims 1 to 4,
A cushion force control method , wherein the cushion mechanism is controlled by predicting a predicted cushion force after a predetermined predicted time has elapsed by the prediction control device .
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