JP5749638B2 - プレス機械の電源装置 - Google Patents

Description

本発明は、商用交流電源装置側の正変換装置とプレスモータ側の逆変換装置とを含み、プレスモータを回転駆動するためのモータ駆動用電源を生成出力可能なプレス機械の電源装置に関する。

モータ駆動用の一般的な電源装置は、図１１に示すように、商用交流電源装置１０Ｐと正変換装置３０Ｐと逆変換装置６０Ｐとから構成されている。商用交流電源装置１０Ｐから正変換装置３０Ｐに一次交流電路１１（各相交流電路１２、１３、１４）を通して交流電力が供給され、正変換装置３０Ｐは交流・直流変換により生成した直流電力を直流電路４０（正極電路４１、負極電路４３）に出力する。逆変換装置６０Ｐは、供給された直流電力を直流・交流変換（周波数・電圧調整）する。変換後の交流電力は、二次交流電路６６（各相駆動電路６７、６８、６９）を通してモータ１Ｐに供給される。これにより、当該モータ１Ｐを所定の方向・速度・トルクで回転駆動することができる。

これを基本として、正変換装置３０Ｐと逆変換装置６０Ｐとの間に図１１中に鎖線で示したようなコンデンサ８を設けたモータ駆動装置（電源装置）が提案（特許文献１）されている。この提案電源装置は、正変換装置が整流回路（２）から形成され、逆変換装置がインバータ（３）から形成されている。整流回路（２）は三相交流電源を整流して直流電源に変換し、コンデンサ（８）を充電する。インバータ（３）は、ブリッジ結線された６個のスイッチング素子と各スイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードとから形成され、インバータ制御回路（５）によりスイッチング素子のオン・オフ制御が行われる。

つまり、力行動作時は、コンデンサ（８）に充電された電気エネルギー（直流電源）を直流・交流変換して交流電源（モータ駆動電源）を生成出力する。他方、回生動作時は、インバータ制御回路（５）がインバータ（３）にモータ（４）の減速時に発生される回生エネルギーをコンデンサ（８）に還流させる。すなわち、モータ減速時に発生する回生エネルギーをコンデンサ（８）に蓄電し、モータ加速時に力行エネルギーとして利用可能に形成されている。

さらに、コンバータ回路を回生動作可能に形成し、モータの回生エネルギーを商用交流電源装置側に還流可能にした電源装置が提案（特許文献２）されている。この提案装置によれば、直流電圧の値に応じてコンバータ回路をきめ細かく運転・停止を繰り返しさせることができる。よって、スイッチング素子等の熱負荷が小さくできるとされている。

なお、電源装置の過負荷に対しては、一般電気回路の場合と同様に、商用交流電源装置と電源装置との間にヒューズ（Ｆ１）を接続し、供給交流電力量が設定値を超えたときにはヒューズ溶断により電源装置を強制停止させる装置も提案（特許文献３）されている。

ここに、モータの回転によりスライド駆動機構（クランク機構など）を駆動してスライド（上型）を昇降運動させ、上型とボルスタに取り付けられた下型との協働によりワーク（被プレス加工材料）にプレス加工を施すプレス機械では、上記したような各種モータ駆動装置（電源装置）の中から加工能力、設備経済等の条件に合致するモータ駆動装置を選択して電源装置を構築している。

例えば、図１２に示すプレス機械の電源装置の場合、正変換装置３０Ｐおよび逆変換装置６０Ｐの電気的容量は、モータ１Ｐの最大負荷（１２００ｋＷ）と同じ容量（１２００ｋＷ）とされ、コンデンサ５１Ｐの容量は小さい（例えば、０．３Ｆ）。このプレス機械のプレス運転では、図１３［縦軸が、電力（ｋＷ），電圧（Ｖ），スライド位置（ｍｍ）で、横軸は時間（ｔ）である。］に示すように、スライド位置がスライドモーションＭｓｄに従って上死点位置５００ｍｍから下降し、下死点上の約２００ｍｍからプレス加工を開始して下死点（０ｍｍ）で加工が終了し、その後は再び上死点位置に上昇する動作が繰り返される。

プレス加工時の電力を見ると、モータ出力Ｐｍｔが１０００ｋＷであるのに対し、電源装置入力Ｐｓｓは１０７０ｋＷとなっている。入力電力Ｐｓｓが出力電力Ｐｍｔよりも大きいのは、機械損失や電気損失の影響で効率が低下しているからである。直流電路（直流母線）の直流電圧Ｖｄｃは、プレス加工前が約７００Ｖであるのに対し、プレス加工中は若干電圧が低下するものの、ほぼ一定電圧に維持されている。これは、モータ出力容量と電源装置出力容量の容量比が１［１２００（１０００）ｋＷ］対１［１２００（１０７０）ｋＷ］でバランスが取れているからである。

特開２００９−１０６１４６号公報 特開２０１０−１７８５８４号公報 特開２００３−１４３８３８号公報

ところで、プレス機械の電源装置を構築する場合は、プレス機械の特性やプレス加工態様に伴う固有的条件を慎重に検討すべきである。固有的条件の１つに、１サイクル（スライドの１ストローク）内における負荷変動が他の産業機械等に比較して著しく大きいという点が挙げられる。当然に、プレス運転の安定継続性および装置小型化つまりは製品コスト低減化に有効な改善が一段と強く求められている。

かくして、図１２、図１３に示すような安定したプレス運転ができる理想的な構成（モータ出力容量と電源装置出力容量の容量比を１対１とする。）を採ることが難しい場合が多くなってきた。すなわち、短時間（プレス加工時）の最大電力量の安定供給は必要であるが、他の長時間（非プレス加工時）に亘る電力量は小さいのだから、少なくとも入力電力量の軽減の促進と装置小型化を計るべきとの容量・規模的な要請が強い。

しかし、究極的な装置小型化を目指すと、モータ駆動用エネルギー不足が生じ電源装置が過負荷（過電流）となって部品焼損が生じ易くなるばかりか、短時間の負荷変動でもプレス運転を停止しなければならない事態を招く虞が強い。いわんや、先提案装置のごとく過負荷時にはその事由の如何に拘らず直ちにヒューズを溶断させるという考え方は敬遠される。つまり、プレス加工条件（成形条件）によっては頻繁に過電流が起き得る虞があることから、ヒューズによる保護方法は現実的では無いといえる。プレス機械におけるプレス運転の停止は、即生産中止であり生産性を大幅に低下させるのみならず、予期せぬプレス停止は不良品を生みかつ再起動時に多大な時間・労力を費やす不都合が生じる。

さらに、プレス機械では、電源装置の設計に必須の技術的諸事項が、運用者の恣意的な事情（例えば、スライドモーションを自由に設定変更する。）によって事後的に変わる場合が多いので、実際の運用において不都合や不利不便が突発的に生じるという固有的問題がある。

本発明の目的は、装置小型化に伴う蓄積エネルギー不足が生じることがあっても部品焼損を防止できかつプレス運転を継続することができるプレス機械の電源装置を提供することにある。

請求項１の発明に係るプレス機械の電源装置は、商用交流電源装置側の正変換装置とプレスモータ側の逆変換装置とを含み、プレスモータを回転駆動するためのモータ駆動用電源を生成出力可能なプレス機械の電源装置において、正変換装置の力行時における電気的容量が逆変換装置の力行時における電気的容量に比較して小さいものとされ、正変換装置をコンバータ回路から形成しかつ逆変換装置を回生動作可能なインバータ回路から形成し、コンバータ回路とインバータ回路とを結ぶ直流電路に電気エネルギーを蓄える電気エネルギーバンクと、商用交流電源装置とコンバータ回路とを結ぶ各相交流電路のそれぞれに突入防止抵抗とコンタクタとを並列接続してなる突入防止回路と、前記プレス機械の運転中に被加工材料のプレス加工に伴って低下して検出された直流電路の実際直流電圧と、前記コンタクタがＯＮになった状態で前記電気エネルギーバンクに蓄積された電気エネルギーの蓄積量である電圧が前記プレス加工によって低下した場合であっても前記コンバータ回路が制御不能に陥らないために必要な電圧である比較基準電圧とを比較して、前記検出実際直流電圧が前記比較基準電圧以上でないときに突入防止指令信号を生成する突入防止指令信号生成手段と、前記プレス機械の運転中に突入防止指令信号生成手段から突入防止指令信号が生成出力されたことを条件に突入防止回路のコンタクタをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換えるコンタクタ切換手段とを設けた、ことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、逆変換装置の力行時における電気的容量がプレスモータの電気的容量と同じとされかつ正変換装置の力行時における電気的容量がプレスモータの電気的容量の１／２以下とされている。また、請求項３の発明は、正変換装置が回生動作可能に形成されている。

また、請求項４の発明は、商用交流電源装置とコンバータ回路とを結ぶ各相交流電路に設けられたリアクトルとコンバータ回路と当該コンバータ回路を形成する各相対応スイッチング素子に所定の順序でＯＮ／ＯＦＦ動作をさせるＯＮ／ＯＦＦ駆動制御手段とを含み、電気エネルギーバンクへ供給する直流電圧を昇圧可能に形成された昇圧回路が設けられている。

また、請求項５の発明は、突入防止指令信号生成手段が、交流電路で検出された実際の交流電圧を正変換装置に入力した場合に当該正変換装置から出力されるであろうと予定される予定直流電圧を比較基準電圧として検出実際直流電圧と比較可能に形成されている。

さらに、請求項６の発明は、突入防止回路のコンタクタがＯＦＦ状態において、商用交流電源装置からの供給電力が突入防止抵抗の定格耐電力以上である場合にプレス停止指令を出力可能である。請求項７の発明は、商用交流電源装置からの供給電力がコンバータ回路を構成するスイッチング素子の定格耐電力以上である場合にプレス停止指令を出力可能である。請求項８の発明は、直流電路で検出された直流電圧が予め設定された運転継続電圧以下である場合にプレス停止指令を出力可能である。

さらにまた、請求項９の発明は、商用交流電源装置側の正変換装置とプレスモータ側の逆変換装置とを含み、プレスモータを回転駆動するためのモータ駆動用電源を生成出力可能なプレス機械の電源装置において、正変換装置の力行時における電気的容量が逆変換装置の力行時における電気的容量に比較して小さいものとされ、正変換装置を整流回路から形成しかつ逆変換装置を回生動作可能なインバータ回路から形成し、整流回路とインバータ回路とを結ぶ直流電路に電気エネルギーを蓄える電気エネルギーバンクと、商用交流電源装置と整流回路とを結ぶ各相交流電路のそれぞれに突入防止抵抗とコンタクタとを並列接続してなる突入防止回路と、前記プレス機械の運転中に被加工材料のプレス加工に伴って低下して検出された直流電路の実際直流電圧と、前記コンタクタがＯＮになった状態で前記電気エネルギーバンクに蓄積された電気エネルギーである蓄積量である電圧が前記プレス加工によって低下した場合であっても前記整流回路が制御不能に陥らないために必要な電圧である比較基準電圧とを比較して、前記検出実際直流電圧が前記比較基準電圧以上でないときに突入防止指令信号を生成する突入防止指令信号生成手段と、前記プレス機械の運転中に突入防止指令信号生成手段から突入防止指令信号が生成出力されたことを条件に各突入防止回路のコンタクタをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換えるコンタクタ切換手段とを設けた、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、蓄積エネルギー不足が生じた場合でも電力変換制御不能に陥ることを回避できるとともに、部品焼損を防止しつつプレス運転を継続できる。

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かつ正変換装置および商用交流電源装置の小容量化・小型化を一段と促進できる。

請求項３の発明によれば、回生エネルギーを商用交流電源側に還流できるから総合的な節電効果を大幅に向上できる。

請求項４の発明によれば、電圧上昇により電気エネルギーバンクの蓄電能力を高められるので、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とともに、エネルギー不足に起因する問題発生を極減化できる。

請求項５の発明によれば、請求項１〜４の各発明の場合と同様な効果を奏することができかつエネルギー不足に陥る事態を先行察知しつつ急速な突入電流による過電流化状態を確実に防止することができる。

さらに、請求項６の発明によれば、請求項１〜５の各発明の場合と同様な効果を奏することができかつ電源装置（突入防止抵抗）を保護しながら安全にプレス停止させられる。請求項７の発明によれば、電源装置（スイッチング素子）を保護しながら安全にプレス停止させられる。請求項８の発明によれば、電源装置（コンバータ回路）を保護しながら、安全にプレス停止させられる。

さらにまた、請求項９の発明によれば、蓄積エネルギー不足が生じた場合でも電力変換制御不能に陥ることを回避できるとともに、部品焼損を防止しつつプレス運転を継続できる。

本発明の第１の実施形態に係るプレス機械を説明するための概略図である。 同じく、プレス機械の電源装置の全体構成を説明するための回路図である。 同じく、プレス機械の電源装置の各構成要素の電気的容量を説明するためのブロック図である。図である。 同じく、入力交流電力のピークカット状況を説明するためのタイミングチャートである。 同じく、昇降回路の動作原理を説明するための図で、（Ａ）は初期状態、（Ｂ）はコイル磁化状態、（Ｃ）は自己誘導状態を示す。 同じく、電源投入時動作およびプレス加工時動作を説明するためのフローチャートである。 同じく、電源投入時動作を説明するためのタイミングチャートである。 同じく、プレス加工時動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る突入防止指令信号生成手段を説明するための回路図である。 本発明の第３の実施形態に係る正変換装置（整流回路）を説明するための回路図である。 従来例を説明するためのブロック図である。 従来電源装置の各構成要素の電気的容量を説明するためのブロック図である。 従来電源装置の入力交流電力とプレスモータ負荷との関係を説明するためのタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
本プレス機械の電源装置は、図１〜図４に示す如く、商用交流電源装置（１０）側の正変換装置３０とプレスモータ（１）側の逆変換装置６０とを含み、電気エネルギーバンク５０（コンデンサ５１）と突入防止回路２４と突入防止指令信号生成手段７１とコンタクタ切換手段７３とを設け、プレス運転中において突入防止指令信号Ｓｒｅｓが生成出力されたことを条件に突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ，２６Ｓ、２６ＴをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換えることで供給交流電力の急激な電流突入を防止することで構成要素（３１等）の保護を図りかつプレス運転を継続可能に形成されている。

まず、正変換装置３０をコンバータ回路３１から形成しかつ逆変換装置６０を回生動作可能なインバータ回路６１から形成してある。そして、正変換装置３０（３１）の力行時における電気的容量を、逆変換装置６０（６１）の力行時における電気的容量に比較して小さく選択してある。正変換装置３０および商用交流電源装置１０の小容量化・小型化を計るためである。

この実施の形態では、図３に示すように、インバータ回路６１の容量を、従来例（図１２）の場合と同様にモータ容量（１２００ｋＷ）と同じ値（１２００ｋＷ）としてモータ１の定格最大出力運転可能に形成してある。一方、コンバータ回路３１の容量を３００ｋＷ（モータ容量の１／４）としてコンバータ回路３１および商用交流電源装置１０の大幅な小型化（小容量化）を企図する。モータ１と正変換装置３０との容量比は、従来例の［１（１２００ｋＷ）対［１（１２００ｋＷ）であるのに対して［１（１２００ｋＷ）対［１／４（３００ｋＷ）］としてある。

この容量比は、装置小型化、装置コスト低減化、装置構築容易化の達成度並びに直流電路４０側の直流電圧低下、コンバータ回路３１への電流雪崩込みの発生機会とその程度や電源エネルギーバンク５０との容量的整合性の観点から総合的に判断して決定すればよい。実用的試行によれば、限定的ではないが、正変換装置３０（コンバータ回路３１）の容量をモータ１［逆変換装置６０（インバータ回路６１）］の容量（１２００ｋＷ）の１／２以下の容量（例えば、６００ｋＷ）とすることが望ましい。１／２を超えると、直流電圧低下の機会は減少するが特に装置小型化および装置コスト低減化の点からは従来例の場合に近づき本発明の効果を十分に期待できなくなる。

また、コンデンサ５１の容量を１．５Ｆとしかつ昇圧回路２０を設け、電気エネルギーバンク５０の蓄電量を増大させて直流電圧Ｖｄｃの大幅な電圧低下を防止しつつプレス運転の継続性（連続性）を一段と向上させるとともに、直流電圧低下時におけるコンバータ回路３１への過激な電流の突入を防止可能として構成要素（スイッチング素子、突入防止抵抗）の保護を図りつつプレス運転継続を担保する。

さらに、この実施の形態では、コンバータ回路３１もインバータ回路６１の場合と同様に回生動作可能に形成して、プレスモータ１からの回生電力を商用交流電源（一次交流電源１０ＡＣ）側に還流させて節電効果を一段と向上する。

図３、図４において、この実施の形態では、プレス運転は、従来例（図１２、図１３）の場合と同様に、スライド位置がスライドモーションＭｓｄに従って上死点位置（５００ｍｍ）から下降しかつ下死点上の約２００ｍｍからプレス加工を開始して下死点（０ｍｍ）で加工が終了し、その後は再び上死点位置に上昇する動作を繰り返す動作である。

かくして、この実施形態の場合、図４［縦軸が、電力（ｋＷ），電圧（Ｖ），スライド位置（ｍｍ）で、横軸は時間（ｔ）である。］に示すプレス加工時の入力電力（電源装置入力電力Ｐｓｓ）は、モータ出力Ｐｍｔ（１０００ｋＷ）に対し、最大が４７０ｋＷとなっている。つまり、従来例（図１３）の場合に比較して、６００（＝１０７０−４７０）ｋＷ分のピークカットが達成できている。

図１において、プレス機械は、モータ（サーボモータ）１の回転によりスライド駆動機構を駆動してスライド６を昇降運動させ、スライド６に取り付けられた上型とボルスタ７に取り付けられた下型との協働によりワークにプレス加工を施す。この実施形態の場合、スライド駆動機構はクランク機構（クランク軸４、コンロッド５）とされている。サーボモータ１と一体的に連結されたピニオンギヤ２にメインギヤ３が噛み合わされ減速可能に形成され、このメインギヤ３にクランク軸４が連結されている。なお、クランク軸４にモータ１を直結してもよい。また、スライド駆動機構は、クランク機構に限定されず、他の機構（例えば、リンク機構）であってもよい。

モータ１は、ＡＣサーボモータとされ、サーボプレス機械の動力源である。このサーボモータ１の容量（定格最大出力）は、上記した１２００ｋＷとされている。プレス停止状態では、ＡＣサーボモータを停止状態保持可能である。なお、モータはレラクタンスモータ等から形成してもよい。

ここで、プレス運転および各構成要素（３０、６０等）の動作に関する説明便宜のために図２に示すプレス運転制御部７０について説明しておく。

プレス運転制御部７０は、ＣＰＵ、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ）およびインターフェイスを含み、プレス機械全体の駆動制御を司る。電源装置（３０、６０）との関係では、インバータ駆動制御回路６５にシーケンス信号Ｓｉｎｓｑおよび駆動制御信号Ｓｉｎｃｔを出力し、コンバータ駆動制御回路３５にシーケンス信号Ｓｃｎｓｑおよび駆動制御信号Ｓｃｎｃｔを出力する。

インバータ駆動制御回路６５に出力する駆動制御信号Ｓｉｎｃｔは、オペレータによって設定乃至選択されたスライドモーションに従いスライドを加速させ、プレス加工を付与するための情報に基づき生成される力行時駆動制御信号および減速時の回生時駆動制御信号からなる。コンバータ駆動制御回路３５に出力される駆動制御信号Ｓｃｎｃｔは、力行時駆動制御信号、昇圧時駆動制御信号および回生時駆動制御信号の３種からなる。

シーケンス信号Ｓｉｎｓｑ、Ｓｃｎｓｑは、プレス機械の運転と同期させるためのプレス運転スタート指令信号、プレス停止指令信号等を含むシーケンス制御用信号である。

また、プレス運転制御部７０は、突入防止指令信号生成手段７１、電圧比較判別手段７２、コンタクタ切換手段７３、力行・回生判別手段７５、プレス停止指令信号生成手段７６および電力比較判別手段７８を形成する。これら手段７１、７２、７３、７５、７６、７８は、メモリに記憶された当該各処理プログラムとこれらの処理プログラムを実行するＣＰＵとから形成されている。比較基準電圧Ｖｄｃｓｔを設定するための比較基準電圧設定手段７４および運転継続電圧Ｖｄｃｐｌを設定するための運転継続電圧設定手段７７は、キースイッチから形成されている。

図２に示すモータ（１）側の逆変換装置６０は、回生動作可能なインバータ回路６１から形成されている。インバータ回路６１は、直流電路４０を構成する正極電路４１と負極電路４３との間に並列接続された３組のスイッチング素子６２（直列接続された３組のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４およびトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６）からなる。６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６には、ダイオード（還流ダイオード）Ｄ１〜Ｄ６が逆並列に接続されている。なお、スイッチング素子６２としては、例えばパワーＭＯＳ・ＦＥＴ駆動用ＩＣ、逆阻止ＩＧＢＴ等の双方向に導通可能な素子を用いる。

正極電路４１に接続される上アーム側のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，ＴＲｒ５と、負極電路４３に接続される下アーム側のトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６との各直列接続端３１ｕ、３１ｖ、３１ｗは、二次交流電路６６（Ｕ相電路６７、Ｖ相電路６８、Ｗ相電路６９）に接続されている。

インバータ駆動制御回路６５は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に制御処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートおよび通信ポートとを備え、ＯＮ／ＯＦＦ駆動制御機能等をもつ。

力行・回生判別手段７５がモータ１の各相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を参照してプレス運転状態（モータ負荷）が力行運転状態および回生運転状態のいずれであるかを判別する。すると、プレス運転制御部７０が、その旨（駆動制御信号Ｓｉｎｃｔ）をインバータ駆動制御回路６５に出力する。インバータ駆動制御回路６５は、電源電圧位相検出手段（図示省略）の検出結果を用いて３相のうち最も電圧の大きな相と最も電圧の小さな相を判定しかつ電圧が最大の相の上アーム側のトランジスタＴｒと電圧が最小の相の下アーム側のトランジスタＴｒをＯＮさせるためのＰＷＭ制御信号（スイッチング信号）をインバータ回路６１に出力する。

すなわち、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，ＴＲｒ５、Ｔｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、インバータ駆動制御回路６５から出力されるＰＷＭ制御信号によりＯＮ／ＯＦＦ制御され、三相駆動電圧を出力してサーボモータ１の各相コイルに当該各モータ駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を流すことができる。つまり、サーボモータ１を回転駆動することができる。

例えば、モータ１を構成するＵ相コイルとＷ相コイルのモータ駆動動作時には、ＰＷＭ制御信号がＯＮ状態とされて図２に示すトランジスタＴｒ１、Ｔｒ６が導通（ＯＮ）状態とされ、その他のＰＷＭ制御信号はＯＦＦ状態とされ、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４、Ｔｒ５が遮断（ＯＦＦ）状態とされる。このとき、駆動電流であるＵ相電流（Ｉｕｄ）が上アーム側トランジスタＴｒ１側から交流電路６７を通じてＵ相コイル側に流れ込み、駆動電流であるＷ相電流（Ｉｗｄ）がＷ相コイル側から交流電路６９を通じて下アーム側トランジスタＴｒ６に流れる。つまり、直流電源（コンデンサ５１）の正極側から駆動電流であるＵ相電流がモータ１のＵ相コイル側に流れ込み、Ｗ相電流がＷ相コイル側から直流電源（コンデンサ５１）の負極側に流れ出る。

一方、モータ１を構成するＵ相コイルとＷ相コイルの回生動作時には、ＰＷＭ制御信号の全てがＯＦＦ状態とされ、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が全て遮断（ＯＦＦ）状態とされる。このとき、回生電流であるＵ相電流（Ｉｕｒ）が下アーム側還流ダイオードＤ２側から交流電路６７を通じてＵ相コイル側に流れ込み、Ｗ相電流（Ｉｗｒ）がＷ相コイル側から交流電路６９を通じて上アーム側還流ダイオードＤ５側に流れ出る。つまり、モータ１のＷ相コイル側から直流電源（コンデンサ５１）の正極側に回生電流であるＷ相電流（Ｉｗｒ）が流れ込み、回生電流であるＵ相電流（Ｉｕｒ）が直流電源（コンデンサ５１）の負極側からモータ１のＵ相コイル側に流れ出る。

なお、回生電流である相電流（Ｉｕｒ、Ｉｗｒ）が還流ダイオードＤ２、Ｄ５を介して直流電源（コンデンサ５１）に回生されるために、還流ダイオードＤ２、Ｄ５の順方向電圧降下と相電流（Ｉｕｒ、Ｉｗｒ）との積に対応する電力損失が発生する虞がある。これに対しては、必要によっては還流ダイオードＤ２、Ｄ５の導通開始を検出したとき、上アーム側トランジスタＴｒ５を導通させるとともに下アーム側トランジスタＴｒ２を導通させてＷ相電流（Ｉｗｒ）をコンデンサ５１に回生させるように形成すればよい。

図２において、正変換装置３０は、正弦波ＰＷＭ制御方式でかつ回生動作可能なコンバータ回路３１から形成されている。このコンバータ回路３１は、正極電路４１と負極電路４３との間に並列接続された３組のスイッチング素子３２（直列接続された３組のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、トランジスタＴｒ３，Ｔｒ４およびトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６）から構成されている。６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６には、ダイオード（還流ダイオード）Ｄ１〜Ｄ６が逆並列に接続されている。すなわち、コンバータ回路３１は、インバータ回路６１と向き反対の同一構成とされている。丁度、機能的に、コンバータ回路３１と商用交流電源装置１０との関係が、インバータ回路６１とサーボモータ１との関係と同じである。

コンバータ駆動制御回路３５は、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に制御処理プログラムを記憶するＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、入出力ポートおよび通信ポートとを備える。なお、このコンバータ駆動制御回路３５は、昇圧回路２０の一部を構成するＯＮ／ＯＦＦ駆動制御手段を形成する。

力行・回生判別手段７５が力行運転状態および回生運転状態のいずれであるかを判別すると、プレス運転制御部７０はその旨（駆動制御信号Ｓｃｎｃｔ）をコンバータ駆動制御回路３５に出力する。コンバータ駆動制御回路３５は、トランジスタ３２（Ｔｒ１〜Ｔｒ６）をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

また、回生運転状態では、スイッチング素子（トランジスタＴｒ）３２をＯＮ／ＯＦＦ制御しつつＡＣリアクトル２３（２３Ｒ，２３Ｓ，２３Ｔ）を通して回生電力を商用交流電源装置１０（一次交流電源１０ＡＣ）側に還流させる。ＡＣリアクトル２３と商用交流電源装置１０との間に、図２に２点鎖線で示したフィルタ装置（高調波対策用リアクトル）１５を設けてもよい。

なお、コンバータ回路３１の力行時動作および回生時動作は、インバータ回路６１の回生時動作および力行時動作と同じなので、これ以上の説明は省略する。

次に、昇圧回路２０は、コンバータ回路３１、ＡＣリアクトル２３（２３Ｒ、２３Ｓ、２３Ｔ）およびコンバータ駆動制御回路３５とから構成され、コンバータ回路３１のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、交流電源を昇圧しつつ直流電源に正変換することができる。

この昇圧回路２０の基本的原理を、ＡＣ／ＤＣ変換後の直流電源１０ＤＣを電源とする簡略化した単相回路に置き換えた図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照し説明する。（Ａ）は、スイッチ（スイッチング素子）３２のＯＦＦ状態（初期状態）を示す。（Ｂ）に示すようにスイッチ３２をＯＮ状態とすると閉回路が成立するので、リアクトル（コイル）２３およびスイッチ３２を通して電流が流れる。この際、リアクトル２３では鉄心が磁化され、電気エネルギーが蓄えられる。リアクトル２３が飽和する以前にスイッチ３２をＯＦＦすると、リアクトル２３は蓄えたエネルギーを一気に放出しようとするが、瞬時的には電流を流す経路がないので、高い電圧となって現れる。

その直後に、（Ｃ）に示すようにスイッチ３２をＯＦＦすると、直流電力（１０ＤＣ）はリアクトル２３、ダイオード３４およびコンデンサ５１を通して流れる。コンデンサ５１に、直流電力（１０ＤＣ）の電圧にリアクトル２３が放出した電圧が加算されて出力される。すなわち、リアクトル２３の自己誘導作用により生ずる電圧（α）が電源電圧（Ｖ）に上乗せされる。コンデンサ５１には昇圧された高電圧（Ｖ＋α）を供給印加できる。これらＯＮ／ＯＦＦ動作を高速に繰り返せば、電源電圧（Ｖ）以上にコンデンサ５１の電圧を上昇させることができる。

具体的には、図２において、例えばＲ相電路１２の一次交流電圧Ｖａｃｒが最も高いとして、トランジスタＴｒ２をＯＮ状態とし、他のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ３〜Ｔｒ６をＯＦＦ状態とする。Ｒ相電流は、リアクトル２３Ｒ，コンタクタ２６ＲおよびトランジスタＴｒ２を通し、ダイオードＤ４，Ｄ６、コンタクタ２６Ｓ，２６Ｔおよびリアクトル２３Ｓ，２３Ｔのそれぞれに分流される。つまり、リアクトル２３Ｒを磁化することができる。その後に、トランジスタＴｒ２をＯＦＦすれば、Ｒ相電流はダイオードＤ１を通して直流電路４０（正極電路４１）に流れる。つまり、昇圧された直流電力を電気エネルギーバンク５０に供給することができる。

なお、昇圧回路はコンバータ回路３１と一体的に形成されているが、昇圧回路自体としては後記する第３の実施形態における組込型昇降回路としても、実施することができる。

電気エネルギーバンク５０は、コンバータ回路３１とインバータ回路６１とを結ぶ直流電路４０に設けられる。電気エネルギーバンク５０をコンデンサ５１から形成してある。なお、電気エネルギーバンク５０は、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）や二次電池等から形成してもよい。

電源装置（１０、３０）のピークカットを行うためには、電源装置（コンバータ回路３１）に入力される電力を制限することになる。したがって、サーボモータ１が必要とする図４のモータ最大出力Ｐｍｔ（１０００ｋＷ）に対して電源装置（３１）から供給しきれない電力を電気エネルギーバンク５０から供給しなければならない。しかし、電気エネルギーバンク５０（５１）はエネルギーを蓄積する容量を増やすと、容量に比例してコストが上昇し、さらにはエネルギーが取り出せても、次のプレス加工までにエネルギーの充電が間に合わない虞がある。かくして、必要最小限的でかつ適切なエネルギーバンク容量を持たせることが必要である。

また、コンデンサ５１の電気量をＱ（Ｃ）、静電容量をＣ（Ｆ）、電圧をＶ（Ｖ）としたとき、Ｑ＝１／２（ＣＶ^２）が成立するから、コンデンサ５１の電気量Ｑを高めるには電圧Ｖを高電圧化するのが望ましい。

そこで、この実施の形態では、コンデンサ５１の静電容量Ｃを従来例（０．３Ｆ）に比較して５倍（１．５Ｆ）に大きくした上で、さらに電源電圧ＶａｃであるＡＣ４００Ｖをコンバータ回路３１の力行時動作により約ＤＣ５６０Ｖの直流電圧Ｖｄｃに正変換しかつ昇圧回路２０の昇圧動作により図４に示すＤＣ７００Ｖまで電圧上昇可能に形成してある。

ところで、このようにコンデンサ５１を適切なエネルギーバンク容量を持つものと決定したとしても直流電路４０（４１、４３）の直流電圧Ｖｄｃが低下する場合がある。例えば、図４に示すプレス加工を開始した０．６秒から直流電圧Ｖｄｃが徐々に低下し、加工終了後の１．０秒には直流電圧ＶｄｃがＤＣ５００Ｖまで低下してしまうこともあり得る。この直流電圧Ｖｄｃの低下量は、プレス加工を開始する下死点上の高さや、プレス加工時の荷重値、プレス加工時のスライド速度等の条件により変化する。また、コンバータ回路３１の容量が小さいほど電圧低下が生じ易い。

正変換装置３０（３１）への入力交流電圧ＶａｃがＡＣ４００Ｖでありかつ直流電圧ＶｄｃをＤＣ７００Ｖとしてプレス運転している状態において、直流電圧ＶｄｃがＤＣ５００Ｖ近くまで下がる場合を想定する。すると、コンバータ回路３１による全波整流出力電圧（直流電圧Ｖｄｃ）が５６０Ｖであることから、その電位差により商用交流電源装置１０（一次交流電源１０ＡＣ）からコンバータ回路３１のトランジスタＴｒと逆並列に接続されている還流ダイオードＤを経由した電流が雪崩込む異常状態が発生する。この際の過電流により、還流ダイオードＤが焼損する虞がある。

つまり、電気エネルギーバンク５０の蓄電容量を可能（許容）範囲内で如何に大容量化しても、コンバータ回路３１を小容量化すると直流電圧Ｖｄｃが想定外の低電圧値に電圧降下することがあり得る訳である。実際のプレス運転にあっては、オペレータによってスライドモーション（スライド位置と時間乃至クランク角度との関係）が自在に設定・選択される場合の影響も大である。プレス加工態様によっては、モータ１が過負荷となる場合もあり得る。

直流電圧Ｖｄｃが見込最低電圧値以下に低下すると、コンバータ回路３１が制御不能に陥りプレス運転を継続できなくなる。さらに、プレス停止までのシーケンス的時間遅れがあると、商用交流電源装置１０からコンバータ回路３１へ大電流が雪崩込む現象が発生する虞がある。だからと言って、直流電圧Ｖｄｃの電圧低下が検出された場合には、その理由の如何に拘らず一義的かつ強制的にプレス停止させることは、プレス運転の継続性（連続性）を阻害することになるので、何時でもプレス停止とする考え方は許され難い。例えば、直流電圧Ｖｄｃの立ち上りまでに多少の時間余裕を認められるようにすれば、プレス運転を継続できる場合も多いと想定される。

かくして、突入防止回路２４、突入防止指令信号生成手段７１およびコンタクタ切換手段７３を設け、コンバータ回路３１の構成要素（Ｔｒ、Ｄ、下記する突入防止抵抗）の保護を計りつつ運転継続可能に構築してある。この実施の形態では、この継続運転中においても直流電源を監視しつつ最終的事態の発生が予測される場合に限り、プレス停止することも可能に形成してある。

図２において、突入防止回路２４は、商用交流電源装置１０とコンバータ回路３１とを結ぶ一次交流電路１１（各相交流電路１２、１３、１４）に接続された突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔと、ＯＮ状態において突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔをバイパス（各相交流電路１２、１３、１４から電気機能的に切り離す。）させるためのコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６Ｔとから形成されている。

なお、この実施の形態では、突入防止抵抗２５（２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔ）は、初期状態（蓄電量がゼロ）のコンデンサ５１に初めて充電する際にも使用可能である。もっとも、初期状態で使用する専用の過電流防止抵抗を設けることもできる。

突入防止指令信号生成手段７１は、電圧比較判別手段７２により検出された直流電路４０の実際直流電圧Ｖｄｃａｔと比較基準電圧Ｖｄｃｓｔとを比較して検出実際直流電圧Ｖｄｃａｔが比較基準電圧（Ｖｄｃｓｔ）以上ではないと判別（図６のＳＴ１１でＮＯ）されたときに、図２に示すＯＦＦ用の突入防止指令信号Ｓｒｅｓを生成してコンタクタ切換手段７３に出力する。

実際直流電圧Ｖｄｃａｔは図２に示す直流電圧検出器８４で検出され、比較基準電圧Ｖｄｃｓｔは比較基準電圧設定手段７４を用いて設定される。

なお、突入防止指令信号生成手段７１は、検出実際直流電圧Ｖｄｃａｔが比較基準電圧（Ｖｄｃｓｔ）以上であると判別（ＳＴ１１でＹＥＳ）した場合は、ＯＮ用の突入防止指令信号Ｓｒｅｓを生成してコンタクタ切換手段７３に出力する。

コンタクタ切換手段７３は、突入防止指令信号生成手段７１からＯＦＦ用の突入防止制指令信号Ｓｒｅｓが生成出力されたことを条件（ＳＴ１１でＮＯ）に、ＯＦＦ用のコンタクタ切換指令信号Ｓｏｆｆを出力して突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換える（ＳＴ１２）。この場合、プレス運転制御部７０は、コンバータ回路３１にＰＷＭ制御停止指令信号（Ｓｃｎｃｔ）を出力（ＳＴ１３）する。

かくして、コンバータ回路３１のＰＷＭ制御が停止され、コンバータ回路３１は整流回路（ダイオードブリッジ回路）として交流全波整流動作に入る。突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔを通して交流電力を正変換しつつ直流電路４０側に直流電力を供給する。すなわち、コンデンサ５１への給電を行いつつプレス運転を継続することができる。

しかし、モータ１の大負荷が想定時間よりも長引いたり、他の故障発生等により直流電源の消費が大きいと、コンデンサ５１からの放出エネルギーが想定外に増大するので直流電圧Ｖｄｃが大きく低下してしまう事態が考えられる。すると、商用交流電源装置１０からコンバータ回路３１への供給電力（供給交流電流Ｉａｃａｔ）が増大し、結果として供給電力（供給交流電流Ｉａｃａｔ）が突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔの定格耐電力（定格電流Ｉａｃｓｔｒ）以上となってしまう。

この場合は、電力比較判別手段７８によって供給交流電流（Ｉａｃａｔ）が定格電流（Ｉａｃｓｔｒ）以上であると判別（ＳＴ１４でＹＥＳ）される。すると、プレス停止指令出力手段７６が働き、インバータ駆動制御回路６５（インバータ駆動制御回路３５）にプレス停止指令信号Ｓｉｎｓｑ（Ｓｃｎｓｑ）を出力して、プレス停止させる（ＳＴ１８）。かくして、突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔの焼損を防止することができる。ひいては、コンバータ回路３１のダイオードＤの焼損をも防止できる、再起動に備えたプレス機械の点検作業を行える。

なお、定格耐電力を相当電流として監視するようにしたが、定格耐電力を直接検出して電力監視するようにしてもよい。

また、コンタクタ切換手段７３は、電圧比較判別手段７２により検出実際直流電圧Ｖｄｃａｔが比較基準電圧（Ｖｄｃｓｔ）以上であると判別（ＳＴ１１でＹＥＳ）されたとき（あるいは突入防止指令信号生成手段７１から出力されていたＯＦＦ用の突入防止指令信号Ｓｒｅｓが消滅した場合）に、ＯＮ用のコンタクタ切換指令信号Ｓｏｎを出力して突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換えることができる（ＳＴ１５）。

プレス運転制御部７０は、コンバータ回路３１にＰＷＭ制御起動指令信号（Ｓｃｎｓｑ、Ｓｃｎｃｔ）を出力（ＳＴ１６）する。コンバータ駆動制御回路３５は、コンバータ回路（Ｔｒ）３１をＰＷＭ制御して直流電圧を昇圧しつつコンデンサ５１に蓄電する。インバータ回路６１にもＰＷＭ制御起動指令信号（Ｓｉｎｓｑ、Ｓｉｎｃｔ）が出力（ＳＴ１６）される。インバータ駆動制御回路６５はインバータ回路（Ｔｒ）６１をＰＷＭ制御して、モータ１を回転制御する。

しかし、上記場合と同様に、モータ１の大負荷が想定時間よりも長引いたり、他の故障発生等により直流電源の消費が大きいと、商用交流電源装置１０からコンバータ回路３１への供給電力（Ｉａｃａｔ）がスイッチング素子（トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６）３２の定格耐電力（Ｉａｃｓｔｔ）以上となってしまう場合があり得る。

この場合は、電力比較判別手段７８によって供給交流電流（Ｉａｃａｔ）がトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の定格電流（Ｉａｃｓｔｔ）以上であると判別（ＳＴ１７でＹＥＳ）する。すると、プレス停止指令出力手段７６が働き、インバータ駆動制御回路６５（インバータ駆動制御回路３５）にプレス停止指令信号Ｓｉｎｓｑ（Ｓｃｎｓｑ）を出力して、プレス停止させる（ＳＴ１８）。コンバータ回路３１の部品（トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６）の焼損を防止することができる。再起動に備えたプレス機械の点検作業を行える。

なお、ＳＴ１７と上記したＳＴ１４での監視対象は、それぞれの場合における定格耐電力の一番小さい構成要素とすべきである。例えば、ＳＴ１４では、突入防止抵抗２５に代えてコンバータ回路３１を保護するようにダイオードＤを監視するように形成してもよい。

また、プレス停止指令出力手段７６を、直流電圧検出器８４で検出された直流電路４０の直流電圧Ｖｄｃが予め設定された運転継続電圧（Ｖｄｃｐｌ）以下である場合にプレス停止指令を出力可能に形成することができる。プレス機械を安全に停止させる一手段として有効である。つまり、コンバータ回路３１の後段側において、交流電源の急激な雪崩込み現象の原因を観察することができる。運転継続電圧（Ｖｄｃｐｌ）は、図２の運転継続電圧設定手段７７を用いて設定される。

プレス運転スタート指令が発せられた場合は、突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴはＯＦＦ状態であり、突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔが働くので、コンデンサ５１の蓄電量がゼロであっても急激な過電流化を防止できる。つまり、コンバータ回路３１が整流回路として作用するので、直流電路４０の直流電圧Ｖｄｃは次第に上昇する。コンデンサ５１は、蓄積エネルギーの増大に伴い電圧上昇する。すなわち、初期運転開始時も図６のＳＴ１１〜ＳＴ１４〜ＳＴ１１が有効に機能する。なお、初期状態の場合に限り働く過電流抑制回路を設けてもよい。

次に、この実施形態の作用・動作を図７、図８を参照して説明する。
（初期電源投入時）
図７（Ｂ）に示すように突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴがＯＦＦ状態（突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔが非バイパス状態）でかつＰＷＭ制御停止状態において、同図（Ａ）の時刻ｔ１で一次交流電源１０ＡＣ（ＡＣ４００Ｖ）が投入されると、コンバータ回路３１はトランジスタに逆並列接続された還流ダイオードＤを通じて整流回路として働き三相全波整流する。直流電路４０の実際の直流電圧Ｖｄｃａｔは、同図（Ｅ）に示すように漸次上昇する。同図（Ｆ）の出力電流は、突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔで制限されるから過電流化が防止される。装置の安全が担保される。

図７（Ｃ）に示す時刻ｔ２で、プレス運転スタート指令が発せられると、電圧比較判別手段７２が、検出実際直流電圧Ｖｄｃａｔが比較基準電圧（Ｖｄｃｓｔ）以上であるか否かを判別（図６のＳＴ１１）する。検出実際直流電圧Ｖｄｃａｔが比較基準電圧（Ｖｄｃｓｔ）以上でないと判別（ＳＴ１１でＮＯ）された場合は、コンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴがＯＦＦ状態でかつＰＷＭ制御が停止状態であるから、ＳＴ１２、ＳＴ１３を通過する。ＳＴ１４でＮＯ判断されるとＳＴ１１に戻る。つまり、コンバータ回路３１の三相全波整流により正変換された直流電源がコンデンサ５１に蓄積される。

時刻ｔ３において、電圧比較判別手段７２が、検出実際直流電圧（Ｖｄｃａｔ＝５６０Ｖ）が比較基準電圧（Ｖｄｃｓｔ＝５６０Ｖ）以上であると判別（ＳＴ１１でＹＥＳ）したとすると、突入防止指令信号生成手段７１がＯＮ用の突入防止指令信号Ｓｒｅｓを生成出力する。すると、コンタクタ切換手段７３が、図７（Ｂ）に示すようにコンタクタ切換信号Ｓｏｎを出力してコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換える（ＳＴ１５）。突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔは、バイパス状態（交流電路１１から切り離される。）になる。

検出実際直流電圧（Ｖｄｃａｔ＝５６０Ｖ）が安定した時刻ｔ４において、ＰＷＭ制御起動指令（Ｓｃｎｓｑ、Ｓｃｎｃｔ）を受信したコンバータ駆動制御回路３５は、コンバータ回路３１のＰＷＭ制御を起動（ＳＴ１６）する。出力電流は同図（Ｆ）に示すようになる。この時点から昇圧回路２０が昇圧動作を開始する。つまり、コンバータ駆動制御回路３５によりトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、結果として図７（Ｅ）に示すように直流電流ＶｄｃをＤＣ５６０ＶからＤＣ７００Ｖまで昇圧する。コンデンサ５１の電気エネルギー量の蓄積量を最高とすることができる。つまり、プレス運転開始状態が確立される。
（プレス運転時）
プレス運転中、すなわち、図８（Ａ）、（Ｃ）に示す一次交流電源１０ＡＣが投入状態でかつプレス運転スタート状態である場合は、電圧比較判別手段７２が直流電圧Ｖｄｃを常に監視する（図６のＳＴ１１）。図８の時刻ｔ１１において、プレス加工が実行されると、コンデンサ５１からインバータ回路６１（モータ１）側に電気エネルギーが一気に放出される。これにより、直流電路４０の直流電圧Ｖｄｃは、図８（Ｅ）に示すように７００Ｖから急降下する。プレス加工終了後はコンバータ回路３１から直流電路４０側に電源供給されるので、順調であればコンデンサ５１の電気エネルギー量は増大しかつ直流電圧は７００Ｖに向かって上昇する筈である。

しかし、プレス加工時の成形荷重（成形エネルギー）は、プレス機械の固有的事項（例えば、金型やしわ抑え用のダイクッション、被加工材料の硬度等）により大きく左右される。つまり、成形エネルギーが想定以上に大きい場合は、成形エネルギーを補うだけのエネルギーを供給することができない。その結果、直流電圧Ｖｄｃがさらに低下し続ける現象が起きてしまう。図８（Ｅ）に示すＤＣ５６０Ｖ以下に電圧低下することがある。

時刻ｔ１２において、電圧比較判別手段７２によって検出実際直流電圧（Ｖｄｃａｔ＝５６０Ｖ）が比較基準電圧（Ｖｄｃｓｔ＝５６０Ｖ）以下であると判別（ＳＴ１１でＮＯ）されると、突入防止指令信号生成手段７１がＯＦＦ用の突入防止指令信号Ｓｒｅｓを生成出力する。すると、コンタクタ切換手段７３が、コンタクタ切換指令信号Ｓｏｆｆを出力して、図８（Ｂ）に示すように突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換える（ＳＴ１２）。交流電路１２、１３、１４に突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔが接続された状態になる。コンバータ回路３１に過電流が突入しないように防止することができる。

この場合、プレス運転制御部７０は、コンバータ回路３１にＰＷＭ制御停止指令信号（Ｓｃｎｃｔ）を出力（ＳＴ１３）し、インバータ回路６１にもＰＷＭ制御停止指令信号（Ｓｉｎｃｔ）を出力（ＳＴ１３）する。

時刻ｔ１２にＰＷＭ制御停止指令（Ｓｃｎｃｔ）が発せられると、図８（Ｄ）に示すようにコンバータ駆動制御回路３５がコンバータ回路３１のＰＷＭ制御を停止（ＳＴ１３）する。出力電流は図８（Ｆ）に示すように減流する。つまり、プレス運転を一時中断状態として、コンデンサ５１の充電を待つ。つまり、直流電圧Ｖｄｃの回復を待つ。

時刻ｔ１２から暫くは電圧低下が続くが、プレス加工終了後の時刻ｔ１３頃から上昇に転じ直流電圧Ｖｄｃが漸次かつゆっくりと上昇する。つまり、万が一の電圧低下（Ｖｄｃｓｔ＞Ｖｄｃａｔ）となった場合（ＳＴ１１でＮＯ）は、コンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴをＯＦＦ（ＳＴ１２）しかつＰＷＭ制御を停止（ＳＴ１３）して、突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔが耐え得る定格耐電力（定格耐電流Ｉａｃｓｔｒ）以下の電力（Ｉａｃａｔ）でエネルギー供給が自動で行われ、再び直流電圧比較（ＳＴ１１）に戻る。この場合も、突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔの電力監視（ＳＴ１４）による保護機能が働いている。

この後においても、成形エネルギーを補うだけのエネルギー供給ができなくなった場合でかつコンバータ回路３１に流入する電流が過電流になった場合には、電力比較判別手段７８によって供給交流電流（Ｉａｃａｔ）が定格耐電流（Ｉａｃｓｔｒ）以上であると判別（ＳＴ１４でＹＥＳ）されると、プレス停止指令出力手段７６が、プレス停止指令信号（Ｓｉｎｓｑ，Ｓｃｎｓｑ）を出力して、プレス停止させる（ＳＴ１８）。突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔの焼損を防止することができる。つまり、電源装置（正変換装置３０）を保護しながら安全にプレスを停止させることができる。

成形エネルギーを補うだけのエネルギー供給ができかつコンバータ回路３１に流入する電流が過電流でない場合、時刻ｔ１４で直流電圧ＶｄｃがＤＣ５６０Ｖに回復（ＳＴ１４でＮＯ、ＳＴ１１でＹＥＳ）する。突入防止指令信号生成手段７１はＯＮ用の突入防止指令信号Ｓｒｅｓを生成出力する。コンタクタ切換手段７３は、コンタクタ切換指令信号Ｓｏｎを出力して、図８（Ｂ）に示すように突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換える（ＳＴ１５）。交流電路１２、１３、１４から突入防止抵抗２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔが切り離される。

また、検出実際直流電圧（Ｖｄｃａｔ＝５６０Ｖ）が安定した時刻ｔ１５において、ＰＷＭ制御起動指令を受信したコンバータ駆動制御回路３５は、コンバータ回路３１にＰＷＭ制御を起動させる（ＳＴ１６）。この際、昇圧回路２０が昇圧動作する。つまり、ＯＮ／ＯＦＦ制御手段であるコンバータ駆動制御回路３５によりトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＯＮ／ＯＦＦ制御し、結果として図８（Ｅ）に示すように直流電流ＶｄｃをＤＣ５６０ＶからＤＣ７００Ｖまで昇圧させることができる。コンデンサ５１の電気エネルギー量の蓄積量を最高とすることができる。

スイッチング素子３２が耐え得る定格耐電力（定格耐電流Ｉａｃｓｔｔ）以下の電力（電流Ｉａｃａｔ）でエネルギー供給が自動で行われ、再び直流電圧比較（ＳＴ１１）に戻る。この場合も、スイッチング素子３２（トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６）の電力監視（ＳＴ１７）による保護機能が働いている。

しかし、ＰＷＭ制御中でもコンバータ回路３１に流入する電流が過電流になる場合があり得る。すると、コンバータ回路３１に組み込まれている部品（トランジスタＴｒ）も、部品（２５Ｒ、２５Ｓ、２５Ｔ）の場合と同様に、過負荷（過電流）になると焼損する危険性がある。

このような過電流事態が生じると、電力比較判別手段７８によって供給交流電流（Ｉａｃａｔ）がトランジスタＴｒの定格耐電流（Ｉａｃｓｔｔ）以上であると判別（ＳＴ１７でＹＥＳ）される。この場合も、プレス停止指令出力手段７６が働き、プレス停止指令信号（Ｓｉｎｓｑ，Ｓｃｎｓｑ）を出力して、プレス停止させる（ＳＴ１８）。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の焼損を防止することができる。つまり、電源装置３０（３１）を保護しながら安全にプレスを停止させることができる。

プレス加工時の成形荷重（成形エネルギー）が低い場合は、図１０のＳＴ１１〜ＳＴ１７までが繰り返して実行され、成形エネルギーを補うだけのエネルギーが正変換装置３０を経由して電気エネルギーバンク５０に蓄えられる。

なお、図６においては、ＳＴ１４およびＳＴ１７のいずれかの電力監視結果でプレス停止指令（ＳＴ１８）を出力しているが、直流電圧Ｖｄｃがプレスを運転するために必要とされる予め設定された運転継続電圧（Ｖｄｃｐｌ）以下であることを監視して、プレス停止指令（ＳＴ１８）を出力させるように形成してもよい。

しかして、この実施の形態によれば、正変換装置３０（コンバータ回路３１）の電気的容量が逆変換装置６０（インバータ回路６１）の電気的容量に比較して小さいものとされ、電気エネルギーバンク５０と突入防止回路２４と突入防止指令信号生成手段７１とコンタクタ切換手段７３とを設け、突入防止指令信号が生成出力されたことを条件にコンタクタ２６をＯＦＦ状態に切換え可能に形成されているので、蓄積エネルギー不足が生じた場合でも電力変換制御不能に陥ることを回避できるとともに、部品（突入防止抵抗、還流ダイオード、スイッチング素子）の焼損を防止しつつプレス運転を継続できる。

逆変換装置６０の電気的容量がプレスモータ１の電気的容量と同じとされかつ正変換装置３０の電気的容量がプレスモータ１の電気的容量の１／２以下とされているので、正変換装置３０および商用交流電源装置１０の小容量化・小型化を一段と促進できる。

また、正変換装置３０が逆変換装置６０の場合と同様に回生動作可能に形成されているから、プレス機械（モータ１）からの回生エネルギーを商用交流電源装置１０（一次交流電源１０ＡＣ）側に還流できる。総合的な節電効果を大幅に向上できる。

リアクトル２３とコンバータ回路３１とＯＮ／ＯＦＦ駆動制御手段（３５）とを含む昇圧回路２０により電気エネルギーバンク５０へ供給する直流電圧を昇圧可能に形成されているので、電圧上昇により電気エネルギーバンク５０の蓄電能力を高められ、エネルギー不足に起因する問題発生を極減化できる。

さらに、商用交流電源装置１０からの供給電力が突入防止抵抗２５の定格耐電力以上である場合にプレス停止指令を出力可能であるから、電源装置（突入防止抵抗２５）を保護しながら安全にプレス停止させられる。

突入防止回路２４のコンタクタ２６がＯＮ状態において、商用交流電源装置１０からの供給電力がコンバータ回路３１を構成するスイッチング素子（Ｔｒ）３２の定格耐電力以上である場合にプレス停止指令を出力可能であるから、電源装置（スイッチング素子３２）を保護しながら安全にプレス停止させられる。

直流電路４０で検出された実際直流電圧Ｖｄｃａｔが予め設定された運転継続電圧（Ｖｄｃｐｌ）以下である場合にプレス停止指令を出力可能であるから、電源装置（コンバータ回路３１）を保護しながら、安全にプレス停止させられる。
（第２の実施の形態）
この第２の実施の形態に係るプレス機械の電源装置は、基本的構成・機能が第１の実施形態の場合（図１〜図４、図６〜図８）と同様とされるが、突入防止指令信号生成手段として第１の実施形態における結果判断方式の突入防止指令信号生成手段７１に代わる先行判断方式の突入防止指令信号生成手段９０が採用されている。

図９において、突入防止指令信号生成手段９０は、一次交流電路１１（１２、１３、１４）で検出された実際の三相交流電圧Ｖａｃを正変換装置３０（コンバータ回路３１）に入力した場合に当該コンバータ回路３１から直流電路４０側に出力されるであろう予定直流電圧（比較基準電圧）Ｖｄｃｓｃと検出実際直流電圧Ｖｄｃａｔとを比較して突入防止指令信号を生成出力可能に形成されている。

図９において、突入防止指令信号生成手段９０は、交流電圧検出部９１と直流電圧換算部９２と直流電圧検出部９３と電圧比較部９４と指令信号生成部９５とからなり、プレス運転スタート信号Ｓｓｔが入力されると起動する。交流電圧検出部９１は、例えば、Ｒ相電路１２およびＴ相電路１４から交流電圧（Ｒ−Ｔ相間電圧Ｖａｃａｔ）を検出する。直流電圧検出部９３は、第１の実施の形態で説明した直流電圧検出器８４と兼用可能としてもよい。

直流電圧換算部９２は、検出された実際の交流電圧Ｖａｃａｔの交流電力が正変換装置３０（コンバータ回路３１）に入力された場合に当該コンバータ回路３１から直流電路４０側に出力されるであろうと予定される直流電力の直流電圧（予定直流電圧Ｖｄｃｓｃ）を換算により求める手段である。つまり、これからコンバータ回路３１で正変換されるべき対象（入力交流電力）と当該コンバータ回路３１の変換特性から、全波整流後電圧相当の換算予定直流電圧Ｖｄｃｓｃを全波整流処理前に先行して求める。

電圧比較部９４は、換算予定直流電圧Ｖｄｃｓｃを比較基準電圧として検出実際直流電圧Ｖｄｃａｔと比較する。検出実際直流電圧Ｖｄｃａｔが換算予定直流電圧Ｖｄｃｓｃ以上ではないと判別すると、指令信号生成部９５が突入防止指令信号Ｓｒｅｓを生成出力する。

かくして、コンタクタ切換手段７３が、突入防止指令信号生成手段９０（９４）からＯＦＦ用の突入防止指令信号Ｓｒｅｓが生成出力されたことを条件に、コンタクタ切換指令信号Ｓｏｆｆを出力して突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換える（図６のＳＴ１２）。

なお、コンタクタ切換手段７３は、突入防止指令信号生成手段９０（９４）からＯＮ用の突入防止指令信号Ｓｒｅｓが生成出力されたことを条件に、コンタクタ切換指令信号Ｓｏｎを出力して突入防止回路２４のコンタクタ２６Ｒ、２６Ｓ、２６ＴをＯＦＦ状態からＯＮ状態に切換える（図６のＳＴ１５）。

しかして、この実施の形態によれば、第１の実施形態の場合と同様な作用効果を奏することができるほか、さらに突入防止指令信号生成手段９０が換算予定直流電圧Ｖｄｃｓｃを比較基準電圧として検出実際直流電圧と比較可能に形成されているので、エネルギー不足を先行察知しつつ急速な供給電流の過電流化を先行的かつ確実に防止することができる。
（第３の実施の形態）
この第３の実施の形態に係るプレス機械の電源装置は、基本的構成・機能が第２の実施形態の場合（図１〜図４、図６〜図９）と同様とされるが、正変換装置３０として第２の実施形態における回生動作可能なコンバータ回路３１に代わる整流回路３６が採用されている。

図１０において、整流回路３６は、ダイオードＤ１〜Ｄ６のブリッジ接続であり、各相交流電路１２、１３、１４から入力された交流電力を全波整流して直流電路４０（４１、４３）へ直流電力を出力する。

この実施の形態では、図１に示すリアクトル２３（２３Ｒ、２３Ｓ、２３Ｔ）は具備しないが、フィルタ装置１５は設けてある。

なお、突入防止指令信号生成手段は、第２の実施形態の場合と同様に突入防止指令信号生成手段９０を採用したが、第１の実施形態における突入防止指令信号生成手段７１に代えても実施することができる。

しかして、この実施の形態によれば、第２の実施形態の場合と同様に、蓄積エネルギー不足が生じた場合でも電力変換制御不能に陥ることを回避できるとともに、電源装置（整流回路３６）の部品焼損を防止しつつプレス運転を継続できる。しかも、第２の実施形態の場合に比較して正変換装置３０が簡素化されているので、一段の小型化およびコスト低減化を計る場合に、導入し易い。

なお、例えば、複数のスイッチング素子、これらに逆方向に並列接続された複数のダイオードおよびリアクトルから構成される組込型昇降回路を、整流回路３６の出力側である正極電路４１と負極電路４３との間に接続（組込み）して昇圧し、コンデンサ５１からインバータ回路６１に供給するように形成することができる。

１ プレスモータ
２ クランク軸
６ スライド
１０ 商用交流電源装置
１０ＡＣ 一次交流電源
１１ 一次交流電路
２０ 昇圧回路
２３ リアクトル
２４ 突入防止回路
２５ 突入防止抵抗
２６ コンタクタ
３０ 正変換装置
３１ コンバータ
３５ コンバータ駆動制御回路（ＯＮ／ＯＦＦ駆動制御手段）
３６ 整流回路
４０ 直流電路
５０ 電気エネルギーバンク
５１ コンデンサ
６０ 逆変換装置
６１ インバータ回路
６５ インバータ駆動制御回路
６６ 二次交流電路
７０ プレス運転制御部
７１ 突入防止指令信号生成回路（突入防止指令信号生成手段）
７２ コンタクタ切換回路
９０ 突入防止指令信号生成手段

Claims (9)

1. 商用交流電源装置側の正変換装置とプレスモータ側の逆変換装置とを含み、プレスモータを回転駆動するためのモータ駆動用電源を生成出力可能なプレス機械の電源装置において、
   前記正変換装置の力行時における電気的容量が前記逆変換装置の力行時における電気的容量に比較して小さいものとされ、
   前記正変換装置をコンバータ回路から形成しかつ前記逆変換装置を回生動作可能なインバータ回路から形成し、
   コンバータ回路とインバータ回路とを結ぶ直流電路に電気エネルギーを蓄える電気エネルギーバンクを設け、
   前記商用交流電源装置とコンバータ回路とを結ぶ各相交流電路のそれぞれに突入防止抵抗とコンタクタとを並列接続してなる突入防止回路を設け、
   前記プレス機械の運転中に被加工材料のプレス加工に伴って低下して検出された直流電路の実際直流電圧と、前記コンタクタがＯＮになった状態で前記電気エネルギーバンクに蓄積された電気エネルギーの蓄積量である電圧が前記プレス加工によって低下した場合であっても前記コンバータ回路が制御不能に陥らないために必要な電圧である比較基準電圧とを比較して、前記検出実際直流電圧が前記比較基準電圧以上でないときに突入防止指令信号を生成する突入防止指令信号生成手段を設け、
   前記プレス機械の運転中に突入防止指令信号生成手段から突入防止指令信号が生成出力されたことを条件に突入防止回路のコンタクタをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換えるコンタクタ切換手段を設けた、ことを特徴とするプレス機械の電源装置。
2. 前記逆変換装置の力行時における電気的容量が前記プレスモータの電気的容量と同じとされかつ前記正変換装置の力行時における電気的容量が前記プレスモータの電気的容量の１／２以下とされている、請求項１記載のプレス機械の電源装置。
3. 前記正変換装置が回生動作可能に形成されている、請求項１または請求項２記載のプレス機械の電源装置。
4. 前記商用交流電源装置と前記コンバータ回路とを結ぶ各相交流電路に設けられたリアクトルと前記コンバータ回路と当該コンバータ回路を形成する各相対応スイッチング素子に所定の順序でＯＮ／ＯＦＦ動作をさせるＯＮ／ＯＦＦ駆動制御手段とを含み、前記電気エネルギーバンクへ供給する直流電圧を昇圧可能に形成された昇圧回路が設けられている、請求項１〜請求項３のいずれかに記載されたプレス機械の電源装置。
5. 前記突入防止指令信号生成手段が、前記交流電路で検出された実際の交流電圧を前記正変換装置に入力した場合に当該正変換装置から出力されるであろうと予定される予定直流電圧を前記比較基準電圧として検出実際直流電圧と比較可能に形成されている、請求項１〜請求項４いずれかに記載されたプレス機械の電源装置。
6. 前記突入防止回路のコンタクタがＯＦＦ状態において、前記商用交流電源装置からの供給電力が前記突入防止抵抗の定格耐電力以上である場合にプレス停止指令を出力可能に形成されている、請求項１〜請求項５のいずれかに記載されたプレス機械の電源装置。
7. 前記突入防止回路のコンタクタがＯＮ状態において、前記商用交流電源装置からの供給電力が前記コンバータ回路を構成するスイッチング素子の定格耐電力以上である場合にプレス停止指令を出力可能に形成されている、請求項１〜請求項６のいずれかに記載されたプレス機械の電源装置。
8. 前記直流電路で検出された直流電圧が予め設定された運転継続電圧以下である場合にプレス停止指令を出力可能に形成されている、請求項１〜請求項７のいずれかに記載されたプレス機械の電源装置。
9. 商用交流電源装置側の正変換装置とプレスモータ側の逆変換装置とを含み、プレスモータを回転駆動するためのモータ駆動用電源を生成出力可能なプレス機械の電源装置において、
   前記正変換装置の力行時における電気的容量が前記逆変換装置の力行時における電気的容量に比較して小さいものとされ、
   前記正変換装置を整流回路から形成しかつ前記逆変換装置を回生動作可能なインバータ回路から形成し、
   整流回路とインバータ回路とを結ぶ直流電路に電気エネルギーを蓄える電気エネルギーバンクを設け、
   前記商用交流電源装置と整流回路とを結ぶ各相交流電路のそれぞれに突入防止抵抗とコンタクタとを並列接続してなる突入防止回路を設け、
   前記プレス機械の運転中に被加工材料のプレス加工に伴って低下して検出された直流電路の実際直流電圧と、前記コンタクタがＯＮになった状態で前記電気エネルギーバンクに蓄積された電気エネルギーの蓄積量である電圧が前記プレス加工によって低下した場合であっても前記整流回路が制御不能に陥らないために必要な電圧である比較基準電圧とを比較して、前記検出実際直流電圧が前記比較基準電圧以上でないときに突入防止指令信号を生成する突入防止指令信号生成手段を設け、
   前記プレス機械の運転中に突入防止指令信号生成手段から突入防止指令信号が生成出力されたことを条件に各突入防止回路のコンタクタをＯＮ状態からＯＦＦ状態に切換えるコンタクタ切換手段を設けた、ことを特徴とするプレス機械の電源装置。