JPH06558A - プレス用フィーダ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】起動区間および定常運転区間とも滑らかな速度
指令によって各軸を駆動し、騒音、搬送ミス、同期ずれ
等の異常発生を確実に防止するプレス用フィーダ制御装
置を提供する。 【構成】プレスクランク角を検出する手段の出力を所定
の周期毎に取込み、これに基づきフィーダ装置の各軸の
速度指令を演算する制御装置である。プレスが設定速度
に達するまでは、生の検出値を用いて速度指令を演算す
る。定常運転になった直後は、それまでプレスが設定速
度で等速運転していたと仮定して求められる過去複数個
のクランク角データを用いて現在値を推定し速度指令を
演算する。通常の定常運転中は、過去のクランク角デー
タ複数個分の平均値を求め、それに過去のクランク角デ
ータ複数個分から求めたプレス平均回転速度を考慮して
現在のクランク角を推定し、この推定値を用いて次回の
クランク角予測値を算出し、これらの推定値を用いて速
度指令を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プレス用フィーダ制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス用フィーダ装置は、１対の平行な
フィードバーに複数のフィンガが取り付けられており、
この１対のフィードバーを３次元方向に移動する事によ
り、材料をクランプするクランプ動作、材料を持ち上げ
る上昇動作、材料を次の加工位置へ移動するアドバンス
動作、材料を下降する下降動作、材料をフィンガから開
放するアンクランプ動作、フィードバーを元の位置に復
帰させるレターン動作を実行させて材料を搬送する。

【０００３】メカニカルフィーダに対して電子制御によ
るフィーダは各軸モーションのストローク長や動作角度
などを任意に変更できるので、複雑なモーションパター
ンに容易に対処でき、また段取り替え時間が少ないの
で、近年プレス機械に多く使用されている。

【０００４】図５に電子制御によるフィーダ制御装置の
一般的なハード構成を、図６にモーションパターンの一
例を示す。

【０００５】図５に示すように、フィーダ制御装置は、
中央処理装置（ＣＰＵ）１、メモリ２、フィード軸駆動
部３、クランプ軸駆動部４、リフト軸駆動部５、プレス
クランク角を検出するプレス用シンクロ６、Ａ／Ｄ変換
器７等から構成されている。フィード軸駆動部３は、Ｄ
／Ａ変換器８、サーボアンプ９、ＡＣモータ１０、位置
センサ１１、シンクロ１２およびＡ／Ｄ変換器１３等に
より構成される。クランプ軸駆動部４およびリフト軸駆
動部５もこれと同様の構成をとっている。

【０００６】かかる構成によって、プレスクランク角
（図６の実線）に同期してフィーダ装置の各軸（フィー
ド軸、クランプ軸、リフト軸）のサーボモータの位置決
め制御を行うことにより、プレスと干渉しないでフィー
ダ装置の各軸がモーションダイヤグラムの軌跡上（フィ
ード軸；図６の１点鎖線、クランプ軸；図６の破線、リ
フト軸；図６の２点鎖線）を動作するように制御してい
る。

【０００７】図７は、図６のＣＰＵ１を含めたフィード
軸駆動部３、クランプ軸駆動部４、リフト軸駆動部５の
詳細構成を示すものであり、これらを位置決めコントロ
ーラ２０と総称するようにしている。

【０００８】プレスクランク角は、シンクロなどのプレ
スクランク角検出器６によって検出され、その検出値は
Ａ／Ｄ変換器７でアナログデジタル変換されて位置決め
コントローラ２０に入力される。フィード軸用のモーシ
ョンダイヤグラムテーブル２１は、クランク角に対応す
るフィード軸の目標位置を予め記憶するものであり、入
力されたプレスクランク角検出値に対応するフィード軸
目標位置をフィード軸位置指令として減算器２２に出力
する。減算器２２には、エンコーダ１２によって検出さ
れたモータ１０の位置信号がフィーダバックされ、減算
器２２はそれらの偏差を増幅器２３に出力する。増幅器
２３では、該偏差を所定の位置ゲインＧpで増幅して出
力する。

【０００９】一方、テーブル２１から出力される位置指
令は演算器２４に入力され、ここで今回の位置指令と前
回の位置指令との偏差がとられる。該偏差は増幅器２５
に入力され、ここで所定のフィードフォワードゲインＧ
FFが掛けられる。加算器２６は、通常の位置偏差から求
められる位置偏差とフィードフォワードによる速度指令
を加算し、該加算結果をＤ／Ａ変換器８を介してサーボ
アンプ９に出力する。サーボアンプ９には、位置センサ
１１の検出信号が速度フィードバックされている。クラ
ンプ軸およびリフト軸もこれと同様に駆動制御される。

【００１０】すなわち、一般的には、プレスクランク角
に対する各軸動作軌跡の目標値とのずれを少なくして精
度のよいフィーダコントロールを実行するために、各軸
の位置フィードバックによる位置決め制御だけではな
く、フィードフォワードによる速度コントロールも併用
するようにしており、或る時刻ｔnにおけるフィード軸
の速度指令ＶFは下式(1)のようになる。

【００１１】 ＶF＝Ｇp（Ｆn+1−Ｆn´）＋ＧFF（Ｆn+1−Ｆn） …(1) Ｇp ：位置ゲイン ＧFF：フィードフォワードゲイン 上記(1)式において、右辺第１項のＦn+1−Ｆn´は位置
偏差εであり、また第２項のＦn+1−Ｆnは目標位置変化
量ΔＬである。

【００１２】ここで、時刻ｔn-1，ｔn，ｔn+1は、図８
に示すように、それぞれサーボ指令を演算する為のタイ
ミングを表し、ｔn-1を前回の演算タイミング、ｔnを今
回の演算タイミング、ｔn+1を次回の演算タイミングと
する。これらの演算タイミングはー定周期Ｔcを持って
いる。周期Ｔcはサーボ特性、すなわち安定性、追従性
等を考慮して決定される。図８において、Ｐnは時刻ｔn
におけるプレスクランク角のＣＰＵ読み込み値、Ｆnは
時刻ｔnでのクランク角Ｐnに対応するモーションダイヤ
グラム上でのフィード軸目標値、Ｆn´は時刻ｔnにおけ
るエンコーダ１２の検出値すなわちフィード軸の実際位
置を表している。

【００１３】また、Ｆn+1は、時刻ｔn+1におけるプレス
クランク角として予測されるクランク角Ｐ＾n+1に対応
するモーションダイヤグラム上でのフィード軸目標値で
あり、この時刻ｔn+1でのプレスクランク角Ｐ＾n+1は下
式(2)にしたがって時刻ｔnに予測される。

【００１４】 すなわち、上式(2)によれば、プレス現在値Ｐnと過去ｍ
個のプレスクランク角データを使ってプレスの平均速度
ΔＰ（ただし、速度は一定周期Ｔ当たりのクランク角変
化量を表している）を計算し、該計算したプレスの平均
速度ΔＰに現在のプレスクランク角Ｐnを加算する事に
より時刻ｔn+1でのプレスクランク角Ｐ＾n+1を求めるよ
うにしている。

【００１５】位置決めコントローラ２０では、このよう
にして求めたプレスクランク角Ｐn、Ｐ＾n+1にそれぞれ
対応するフィード軸目標値Ｆn、Ｆn+1を先のモーション
ダイヤグラムテーブル２１から読みだし、上記(1)式に
したがって速度指令ＶFを算出するようにしている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７の位置
決めコントローラ２０に取り込まれるプレスクランク角
Ｐnは、以下の種々要因によって滑らかに変化するデー
タとはならず、かなりばらついた大きく変動したデータ
となることが多い。

【００１７】(1)クランクからプレスクランク角検出用
のシンクロまでのギアバックラッシュや多段ギアによる
ギアノイズ (2)プレス加工時のクランク角回転むら（特に下死点付
近） (3)シンクロのＡ／Ｄ変換時の量子化誤差 (4)ノイズ 図８においては、Ｐn-1′、Ｐn′、Ｐn+1′がそのばら
つきを表しており、このプレスクランク角データをその
まま使って速度指令ＶFを算出すると、このプレスクラ
ンク角の大きな変動がＦn、Ｐ＾n+1、Ｆn+1に大きく影
響し、更にはこれらの値Ｆn、Ｆn+1を用いて算出する速
度指令ＶFも大きく変動してしまう。

【００１８】このため、従来装置においてはフィーダ装
置の各軸が滑らかには制御されなくなり、運転時の大き
なモータ騒音、ワーク搬送ミス、同期ズレなどの不具合
が発生していた。

【００１９】また、上記の問題以外にプレスの速度変動
という問題があるが、この速度変動はプレスが定常運転
状態になるまでの起動区間において特に顕著であり、こ
の起動区間における滑らかな運転制御が望まれていた。

【００２０】さらに、上記(1)式においては、フィード
フォワード量を求めるために演算される目標値変化量Δ
Ｌはプレス平均速度ΔＰを用いて計算するようにしてい
るので、プレス平均速度ΔＰが変動した場合、特にモー
ションパターンの傾きが急な箇所でプレス平均速が変動
した場合は、ΔＬが大きく変動してしまうため、最終的
に求めるべき速度指令ＶFに与える影響が大きくなり、
フィーダの振動、騒音が発生するという問題があった。
また、プレスクランク角検出用のシンクロなど自体の故
障によってプレスクランク角度Ｐnの値そのものがでた
らめな値になったとすると、このでたらめなプレス角に
同期させてフィーダを駆動するためにフィーダと金型あ
るいは周辺機械との干渉が発生し、機械を破壊するとい
う異常自体が発生していた。

【００２１】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、起動区間及び定常運転区間とも滑らかな速度
指令によってフィーダ装置の各軸を駆動するようにして
騒音、搬送ミス、同期ズレ等の異常発生を確実に防止す
るプレス用フィーダ制御装置を提供することを目的とす
る。

【００２２】またこの発明では、入力されるプレスクラ
ンク角が適正なものか否かをチェックして、不適正なと
きは所定の異常処理を実行させる事により、フィーダの
誤動作を未然に防止するプレス用フィーダ制御装置を提
供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明では、
プレスクランク角を検出するプレスクランク角検出手段
の出力を所定の周期毎に取り込み、該取り込んだプレス
クランク角に基づきフィーダ装置の各軸の速度指令を演
算するプレス用フィーダ制御装置において、前記プレス
クランク角検出手段の検出値を複数の周期分にわたって
記憶する記憶手段と、プレス速度が予め設定した所定の
速度に到達した時、それ以前にプレスが前記設定速度で
等速運転していると仮定した過去複数周期分のプレスク
ランク位置をプレス速度が前記設定速度に到達した時点
のプレスクランク角検出手段の検出出力および前記設定
速度に基づき演算する演算手段と、前記記憶手段に記憶
した複数の周期分のプレスクランク角及び前記第１の演
算手段の出力に基づき現在のプレスクランク角を推定演
算する推定演算手段と、プレス速度が前記設定速度に到
達する前は前記プレスクランク角検出手段の出力を直接
用いてフィーダ装置の各軸の速度指令を演算するととも
に、プレス速度が前記設定速度に到達した後は前記推定
演算手段によって推定演算されたプレスクランク角を用
いてフィーダ装置の各軸の速度指令を演算する速度指令
演算手段とを具えるようにする。

【００２４】かかる本発明の構成によれば、プレスが所
定の設定速度に到達するまでの起動状態の時は、プレス
の速度変動が大であるので、前記推定演算手段によって
推定演算される過去複数周期分のクランク角データを用
いた推定プレスクランク角を用いずに、プレスクランク
角検出手段から取り込んだ生データを直接用いて速度指
令を演算する。すなわち、推定演算手段によって演算さ
れる推定プレスクランク角は過去複数周期分のプレスク
ランク角の平均値であるためプレスの速度変動に対する
応答が遅いので、速度変動が大きい起動時にはこの推定
プレスクランク角を用いずに、プレスクランク角検出手
段から取り込んだ生データを直接用いて速度指令を演算
するのである。

【００２５】しかし、プレス速度が所定の速度に到達し
た後の定常運転の時にはプレスの速度変動もそれ程は大
きくはないので過去複数周期分のクランク角データを用
いた推定プレスクランク角を用いて速度指令を演算する
ようにする。ただし、プレス速度が設定速度に到達した
直後の時には、それ以前はプレス速度は急激な加速状態
にあり、これら加速状態にある時のプレスクランク角を
用いてプレス速度が設定速度に到達した直後の定常運転
時のプレス平均速やプレス位置を推定すると、大きな誤
差を生じるので、プレス速度が予め設定した所定の速度
に到達した直後はそれ以前にプレスが前記設定速度で等
速運転していると仮定し、該仮定により求められる過去
複数周期分のプレスクランク位置を用いてプレス平均速
やプレス位置等を算出し、これらの算出値を用いて速度
指令を演算するようにする。

【００２６】またこの発明では、プレスクランク角を検
出するプレスクランク角検出手段の出力を所定の周期毎
に取り込み、該取り込んだプレスクランク角に基づきフ
ィーダ装置の各軸の速度指令を演算するプレス用フィー
ダ制御装置において、 前回取り込んだプレスクランク
角と今回取り込んだプレスクランク角との差から過去複
数周期分のプレス平均速度を減算し、該減算値が予め設
定した第１の設定値より大なることを検出する第１の異
常検出手段と、前回取り込んだプレスクランク角と今回
取り込んだプレスクランク角との差が予め設定した第２
の設定値より大なることを検出する第２の異常検出手段
と、前記第１または第２の異常検出手段から異常検出信
号が出力されたとき所定の異常処理を実行させる異常処
理手段とを具えるようにする。

【００２７】かかる本発明によれば、第１の異常検出手
段から異常検出信号が出力されたときはプレス速度が許
容範囲以上に急加速されたことを意味し、第２の異常検
出手段から異常検出信号が出力されたときはプレス速度
が許容最大速度を超えたことを意味しているので、これ
らの異常を検出した場合は、フィーダ装置及びプレスを
急停止するなどの異常処理を実行させる。

【００２８】

【実施例】以下この発明を添付図面に示す実施例に従っ
て詳細に説明する。

【００２９】この実施例においても先の図５及び図７に
示した電子制御によるフィーダ制御装置を想定してお
り、プレスクランク角Ｐnは前記同様シンクロなどのプ
レスクランク角検出器６で検出された後、Ａ／Ｄ変換器
７でＡ／Ｄ変換されて位置決めコントローラ２０に入力
される。

【００３０】かかる生の検出データＰnは、前述した理
由によって大きくばらついたデータとなるので、本実施
例の位置決めコントローラ２０では、過去複数回（ｍ
回）のサンプリング周期ｔn-m+1〜ｔn-1に亘る検出デー
タＰn-m+1，Ｐn-m+2，…，Ｐn-1を図５のメモリ２に記
憶しておき、これら記憶した検出データＰn-m+1，Ｐn-m
+2，…，Ｐn-1と今回のサンプリング周期ｔnの検出デー
タＰnによる計（ｍ＋１）個のデータを用いて時刻ｔnに
おけるプレスクランク角の推定値Ｐ¨nを下式(3)にした
がって演算するようにしている。

【００３１】 図２は、上記演算式を説明するためのもので、この場合
ｍ＝８としている。

【００３２】すなわち、上記第(3)式の右辺の第１項の
演算によって現在値を含めて過去９回分のプレスクラン
ク角検出値の平均値（中央値）Ｐcを求める。また、上
記第(3)式の右辺の第２項の掛算記号×の右側部分の演
算によって前記９回分のプレスクランク軸の平均回転速
度ωcを求める。そして、前記中央値Ｐcに対し、平均回
転速度ωcにｍ／２（図２の場合４）を掛けた値を乗じ
ることにより、時刻ｔnにおけるプレスクランク角の推
定値Ｐ¨nを求めるようにする。これらの演算は図７の
位置決めコントローラ２０で行われる。

【００３３】ところで、過去複数周期分のプレスクラン
ク角を用いてプレスクランク角の推定値Ｐ¨nを求める
上記手法は、プレスが起動された後そのプレス速度が等
速度に安定した定常運転区間（図３参照）の時に用いる
分には問題がないが、プレスが起動されて定常運転状態
になるまでの加速区間である起動区間（図３参照）に用
いると十分な効果が得られないばかりか、速度変動に対
する応答性の遅さから悪影響がでてしまう。したがっ
て、上記手法はプレスが所定速度Ｐｖを上回った後の定
常運転区間に用いるようにし、プレスが起動されてから
定常運転状態になるまでの起動区間の間は上記(3)式の
演算によって求められた推定値Ｐ¨nを用いずにＡ／Ｄ
変換器７から取り込んだ生のデータを用いて速度指令を
演算するようにする。

【００３４】また、プレスが定常運転状態になった直後
の時は、図３に示すように、それ以前はプレス速度は急
激な加速状態にあり、これら加速状態にある時のプレス
クランク角を用いて上記中央値Ｐcやプレスクランク軸
の平均回転速度ωcを求めるようにすると、大きな誤差
を生じるので、プレス速度が予め設定した所定の速度Ｐ
ｖに到達した直後はそれ以前にプレスが前記設定速度Ｐ
ｖで等速運転していると仮定し、該仮定により求められ
る過去複数個のプレスクランク位置データPENC(n-m)、
…、PENC(n-2)、PENC(n-1)を用いて上記(3)式で用いる
上記中央値Ｐcや平均回転速度ωcを演算するようにす
る。

【００３５】すなわち、プレス速度が前記速度Ｐｖに到
達したとき（時刻ｔnとする）のプレスクランク角をＰn
とすると、この時刻ｔnにおけるプレスクランク角の推
定値Ｐ¨nを算出するために用いる過去複数回（ｍ回）
のサンプリング周期にわたるプレスクランク角データと
して前記メモリ２に記憶されている生の検出データＰn-
m，Ｐn-m+1，…，Ｐn-1を用いるのではなく、それ以前
にプレスが前記設定速度Ｐｖで等速運転していると仮定
し、該仮定にもとづく下式(4)により求められる過去複
数周期分のプレスクランク位置データPENC(n-m)、…、P
ENC(n-2)、PENC(n-1)を用いるようにする。

【００３６】 PENC(ｎ´)＝Ｐn−Ｐｖ・（ｍ−ｎ´＋１） …(4) ｎ´＝１〜ｍ Ｐｖ；平均値処理開始用設定速度（固定値） ｍ；固定値 すなわち、 PENC(1)＝Ｐn−ｍ・Ｐｖ ： PENC(m-1)＝Ｐn−２Ｐｖ PENC(m)＝Ｐn−Ｐｖ である。

【００３７】このように、プレス速度が前記速度Ｐｖに
到達したとき（時刻ｔnとする）の推定値Ｐ¨nは、上式
(4)によって求められたｍ個の仮データPENC(ｎ´)と時
刻ｔnにおけるプレス現在値Ｐnを上記(3)式に代入する
事によって求める。

【００３８】これらｍ個の仮データPENC(ｎ´)は、サン
プリング周期が１つ進む毎に、古いものから１つずつ捨
てられていく。

【００３９】すなわち、サンプリング周期が１つ進んだ
時刻ｔn+1においては、最も古い仮データPENC(1)が捨て
られた（ｍ−１）個の仮データと、時刻ｔn及びｔn+1に
おけるプレス現在値Ｐn及びＰn+1を上記(3)式に代入す
る事によって推定値Ｐ¨n+1を算出する。

【００４０】同様に、サンプリング周期が２つ進んだ時
刻ｔn+2においては、最も古い２つの仮データPENC(1)、
PENC(2)が捨てられた（ｍ−２）個の仮データと、時刻
ｔn、ｔn+1、ｔn+2におけるプレス現在値Ｐn、Ｐn+1及
びＰn+2を上記(3)式に代入する事によって推定値Ｐ¨n+
2を算出する。

【００４１】以下、図１のフローチャートにしたがって
本実施例によるフィーダ制御を説明する。

【００４２】尚、図１のフローチャートにおいては、以
下の記憶用変数パラメータを用いるようにしており、こ
れらの変数パラメータは図３のメモリ３の記憶領域に適
宜設定される。

【００４３】 PGEN；プレス現在値Ｐn記憶用パラメータ PZEN；プレス前回値Ｐn-1記憶用パラメータ PVG(CNT)；過去ｍ個のプレス速度データを記憶する変数
パラメータ PENC(CNT)；過去ｍ個のプレス現在値を記憶する変数パ
ラメータ CNT；上記PSPD(CNT)、PENC(CNT)を記憶するメモリ領域
のアドレス指定用サイクリックカウンタ値、CNT=1〜ｍ まず、位置決めコントローラ２０では、或る時刻ｔnに
Ａ／Ｄ変換器７からプレスクランク角の検出値Ｐnを取
り込み、該取り込んだ検出値Ｐnでプレス現在値記憶用
パラメータPGENを更新する（ステップ１００）。

【００４４】次に、プレス前回値記憶用パラメータPZEN
に記憶されたプレス前回値Ｐn-1とプレス現在値記憶用
パラメータPGENに記憶されたプレス現在値Ｐnを用いて
下式(5)にしたがって時刻ｔn-1から時刻ｔnまでのクラ
ンク軸回転速度を求め、これで速度記憶用変数パラメー
タPVG(CNT)を更新する（ステップ１１０）。

【００４５】PSPD(CNT)=PGEN-PZEN …(5) そして、この演算が終了すると、プレス現在値記憶用パ
ラメータPGENに記憶されたプレス現在値Ｐnでプレス前
回値記憶用パラメータPZENを書換える（ステップ１２
０）。

【００４６】次に、ステップ１１０で算出した速度PVG
が、平均化処理開始用の設定速度Ｐｖを超えたか否かを
判定し（ステップ１３０）、PVG＜Ｐｖである場合はプ
レスが起動されてから定常運転状態になるまでの起動区
間であると判断し、手順をステップ１９０に移行させ
る。

【００４７】ステップ１９０においては、前記変数パラ
メータPGENに記憶したプレス現在値Ｐnを過去ｍ個分の
プレス現在値を記憶する変数パラメータPENC(CNT)に代
入し、更にカウンタ値CNTを＋１する（ステップ２０
０）。その後、＋１したカウンタ値CNTが過去のデータ
記憶個数ｍを超えた場合はカウンタ値CNTを１に初期化
した後（ステップ２１０、２２０）、再度ステップ１１
０で算出した速度PVGが前記設定速度Ｐｖを超えたか否
かを判定する（ステップ２３０）。

【００４８】プレスが起動されてから定常運転状態にな
るまでの起動区間においては、ステップ１３０及び２３
０の判断結果はNOであるので、手順はステップ２４０に
移行する。

【００４９】ステップ２４０においては、前述した第
(2)式にしたがって時刻ｔn+1におけるプレスクランク角
の予測値Ｐ＾n+1を算出する（ステップ２４０）。

【００５０】すなわち、このステップ２４０によれば、
現在のプレスクランク角の生データＰnとメモリ２に記
憶している過去のｍ個のプレスクランク角の生データを
用いて前記(2)式に従って時刻ｔn+1におけるプレスクラ
ンク角の予測値Ｐ＾n+1を算出する。

【００５１】次に、このようにして求めた現在のプレス
クランク角Ｐnおよび前記算出した予想値Ｐ＾n+1にそれ
ぞれ対応するフィード軸目標値Ｆn、Ｆn+1を先のモーシ
ョンダイヤグラムテーブル２１から読み出し（ステップ
２５０）、さらにフィード軸現在値Ｆn´をエンコーダ
１２の出力から読み込み（ステップ２８０）、これらの
値を用いて先の(1)式にしたがって速度指令ＶFを算出す
る（ステップ２９０）。

【００５２】このようにしてフィード軸に対する駆動制
御が終了すると、リフト軸、クランプ軸について同様の
駆動制御を実行する（ステップ３００）。

【００５３】プレス起動区間においては、このような制
御を繰り返し実行する。

【００５４】次に、このような起動区間の制御が進んで
いくうちにステップ１３０において、速度PVGが前記設
定速度Ｐｖを超えたとする。これは、起動区間が終了
し、定常運転区間に移行したことを示している。

【００５５】すると、位置決めコントローラ２０におい
ては、このPVG≧Ｐｖが起動後初めて発生したか否かを
判定することにより、このPVG≧Ｐｖの状態が定常運転
状態に移行した直後か否かを判定する（ステップ１４
０）。

【００５６】ステップ１４０の条件が成立した場合は、
位置決めコントローラ２０は、時刻ｔnにおけるプレス
クランク角の前記推定値Ｐ¨nを算出するために用いる
過去複数回（ｍ回）のサンプリング周期にわたるプレス
クランク角データとして前記式(4)を用いてｍ個の仮デ
ータPENC(n-m)、…、PENC(n-2)、PENC(n-1)を求め、こ
れらの値で過去ｍ個のプレス現在値を記憶する変数パラ
メータPENC(CNT)を全て更新する。また、これと同様
に、過去ｍ個のプレス速度データを記憶する変数パラメ
ータPVG(CNT)も全て前記設定速度Ｐｖで更新する（ステ
ップ１５０）。

【００５７】次に、前記変数パラメータPGENに記憶され
たプレス現在値Ｐnと変数パラメータPENC(CNT)に記憶さ
れた過去ｍ個分の前記仮データを用いて下式にしたがっ
て図２に示した中央値Ｐcを求める（ステップ１６
０）。

【００５８】 ＰC=（PGEN+PENC(1)+PENC(2)+…+PENC(m)）／ m+1 …(6) 次に、プレス速度データ記憶用パラメータPVG(CNT)に記
憶された過去ｍ個分の速度データＰｖを用いて下式にし
たがって図２に示した平均速度ωcを求める（ステップ
１７０）。

【００５９】 ωc=PVG(1)+PVG(2)+…+PVG(m)／ m …(7) この場合、平均速度ωcは当然前記設定速度Ｐｖに一致
する。

【００６０】次に、算出した中央値Ｐcおよび平均速度
ωc（＝Ｐｖ）を用いて下式(8)にしたがって時刻ｔnに
おけるプレスクランク角の推定値Ｐ¨nを演算する（ス
テップ１８０）。式(8)と先の式(3)は同一演算内容を表
している。

【００６１】 Ｐ¨n=ＰC+(m/2)ωc …(8) このようにして算出したプレスクランク角の推定値Ｐ¨
nは、少なくとも先の第(3)式にしたがってプレスクラン
ク角の予測値Ｐ＾n+1を算出するに必要な個数ｍだけ
は、メモリ２の所定の記憶領域に記憶させておく。

【００６２】次に、前記変数パラメータPGENに記憶した
プレス現在値Ｐnを変数パラメータPENC(CNT)に代入し
（ステップ１９０）、更にカウンタ値CNTを＋１する
（ステップ２００）。その後、＋１したカウンタ値CNT
が過去のデータ記憶個数ｎを超えた場合はカウンタ値CN
Tを１に初期化した後（ステップ２１０、２２０）、再
度ステップ１１０で算出した速度PVGが前記設定速度Ｐ
ｖを超えたか否かを判定する（ステップ２３０）。

【００６３】プレスが一旦定常運転状態になった後は、
ステップ１３０及び２３０の判断結果は双方YESである
ので、手順はステップ２６０に移行する。

【００６４】ステップ２６０においては、前述した第
(2)式にしたがって時刻ｔn+1におけるプレスクランク角
の予測値Ｐ＾n+1を算出する。勿論、この際、第(2)式中
で用いるプレスクランク角としては先のステップ１８０
で求めた推定値Ｐ¨n、Ｐ¨n-1が採用される。次に、こ
のようにして求めたプレスクランク角Ｐ¨n、Ｐ＾n+1に
それぞれ対応するフィード軸目標値Ｆn、Ｆn+1を先のモ
ーションダイヤグラムテーブル２１から読み出し（ステ
ップ２７０）、さらにフィード軸現在値Ｆn´をエンコ
ーダ１２の出力から読み込み（ステップ２８０）、これ
らの値を用いて先の(1)式にしたがって速度指令ＶFを算
出する（ステップ２９０）。

【００６５】このようにしてフィード軸に対する駆動制
御が終了すると、リフト軸、クランプ軸についても同様
の駆動制御を実行する（ステップ３００）。

【００６６】以上は定常運転区間における第１番目のサ
ンプリング時点の動作である。以後、サンプリング周期
が１つ進む度に前記ステップ１５０で演算されたｍ個の
仮データが古いものから順に１つずつ捨てられていき、
これら捨てられた仮データに変わってプレスクランク角
の生データが１つずつ追加されていく。従って、サンプ
イリング周期がｍ周期終了した時点で、ステップ１５０
で演算されたｍ個の仮データは全て廃棄され、これ以後
の定常運転区間においては全て過去の生データを用いた
平均化処理（ステップ１６０〜１８０の演算）が実行さ
れる。

【００６７】なお、上記実施例において、プレスクラン
ク角データＰnは絶対値データであり、０゜〜３５９゜
の値をとる。したがって、正回転の時、通常はＰn-1＜
Ｐnなので、速度を算出するときの演算で（Ｐn−Ｐn-
1）の値は正となるが、０゜を境にしてＰn-1＞Ｐnにな
る場合があり、このときは（Ｐn−Ｐn-1）の値は負とな
るので、このまま速度計算には使えない。この場合は
（Ｐn＋３６０−Ｐn-1）のようにデータを補正して速度
を演算するようにすればよい。逆転の場合も同様であ
る。

【００６８】このようにこの実施例によれば、通常の定
常運転中は、過去のクランク角データ複数個分の中央値
Ｐcを求め、それに過去の過去のクランク角データ複数
個分から求めたプレス平均回転速度ωcを考慮して現在
のプレス角をＰ¨nを推定し、この推定値Ｐ¨nを用いて
次回のプレスクランク角の予測値Ｐ＾n+1を算出し、こ
れらの推定値Ｐ¨n、Ｐ＾n+1を用いて速度指令ＶFを算
出するようにした。また、プレスが起動されてからプレ
ス速度が所定の設定速度Ｐｖまで上昇するまでの起動期
間中は、上記推定値Ｐ¨nを用いずにプレスクランク角
検出器から取り込んだ生の検出データをそのまま用いて
速度指令ＶFを算出するようにした。さらに、プレスが
定常運転状態になった直後の時は、それ以前にプレスが
前記設定速度Ｐｖで等速運転していると仮定し、該仮定
により求められる過去複数個のプレスクランク位置デー
タPENC(n-m)、…、PENC(n-2)、PENC(n-1)を用いて現在
のプレス角をＰ¨nを推定するようにした。

【００６９】このため、この実施例によれば、起動区
間、定常運転初期の区間、通常の定常運転区間の全ての
期間に亘って目標値Ｆn、Ｆn+1の変動を少なくし、滑ら
かに変化する速度指令ＶFにしたがってフィーダ装置を
常に駆動することができる。

【００７０】なお、実施例では、フィードフォワード処
理を加えた速度指令を用いたフィーダ制御に本発明を適
用するようにしたが、各軸位置フィードバックによる位
置決め制御だけによる速度指令を用いたフィーダ制御に
本発明を適用するようにしてもよい。

【００７１】また、実施例では、上記(1)式によって速
度指令ＶFを求める際、(1)式中のＦnは、時刻ｔnにＡ／
Ｄ変換器７から取り込んだプレスクランク角Ｐnに対応
するフィード軸目標値と定義したが、該Ｆnを、時刻ｔn
におけるプレスクランク角として予測されるクランク角
Ｐ＾nに対応するモーションダイヤグラム上でのフィー
ド軸目標値と定義するようにしてもよく、この場合、時
刻ｔnでのプレスクランク角Ｐ＾nは前記(2)式にしたが
って時刻ｔn-1に予測される。

【００７２】図４はこの発明の第２の実施例を示すもの
で、この第２の実施例はフィーダ装置の異常処理に関す
るものである。

【００７３】位置決めコントローラ２０においては、Ａ
／Ｄ変換器７を介してプレスクランク角検出器６の検出
値Ｐnを、前記実施例同様所定の周期Ｔ間隔で取り込ん
でいる（ステップ４００）。

【００７４】次に、位置決めコントローラ２０は該取り
込んだプレス現在値Ｐnと記憶した過去ｍ個分のプレス
クランク角データを使ってプレスの平均速度ΔＰ（ただ
し、速度は一定周期Ｔ当たりのクランク角変化量を表し
ている）を前記(2)式の第２項によって計算する（ステ
ップ４１０）。

【００７５】次に、位置決めコントローラ２０は前記取
り込んだプレス角現在値Ｐnと前回サンプリングタイミ
ングにおけるプレス角現在値Ｐn-1からプレス角変化量
の絶対値｜Ｐn−Ｐn-1｜を求め、これと前記求めたプレ
スの平均速度ΔＰを用いて以下の２つの異常判別を実行
する。

【００７６】（１）異常条件１…ステップ４２０ ｜｜Ｐn−Ｐn-1｜−ΔＰ｜≧α1 ただし、ΔＰ≧０ （２）異常条件２…ステップ４３０ ｜Ｐn−Ｐn-1｜≧α2 異常条件１が成立するという事は、プレス速度が許容加
速度ａ以上に急加速された事を意味しており、従ってα
1＝ａ＋ｄ1（ｄ1；所定のマージン）により決定され
る。

【００７７】異常条件２が成立するという事は、プレス
速度が最大速度Ｖmaxを超えたことを意味しており、従
ってα2＝Ｖmax＋ｄ2（ｄ2；所定のマージン）により決
定される。

【００７８】従って、位置決めコントローラ２０におい
ては、上記異常条件１または２の何れかが成立した場合
は、プレス角検出器の異常などによりでたらめなプレス
角度が入力されたと判断して、フィーダ装置を直ちに停
止させる、プレスコントローラへプレス停止要求を出力
する、異常表示をする、等の所定の異常処理を実行する
（ステップ４４０）。

【００７９】勿論、上記異常条件１または２の何れも成
立しない場合は、通常のフィーダ制御を実行する（ステ
ップ４５０）。

【００８０】このようにこの第２の実施例においては、
２つの異常条件により異常チェックを行うことにより、
入力されたプレスクランク角値の妥当性をチェックする
ようにしたので、機器の故障などによりでたらめなクラ
ンク角が入力される事により発生するフィーダ装置の誤
動作を防止する事ができる。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
プレスが所定の設定速度に到達するまでの起動状態の時
は、推定演算される過去複数周期分のクランク角データ
を用いた推定プレスクランク角を用いずに、プレスクラ
ンク角検出手段から取り込んだ生データを直接用いて速
度指令を演算し、プレス速度が所定の速度に到達した後
の定常運転の時に過去複数周期分のクランク角データを
用いた推定プレスクランク角を用いて速度指令を演算
し、さらにプレス速度が設定速度に到達した直後の時に
はそれ以前にプレスが前記設定速度で等速運転している
と仮定し、該仮定により求められる過去複数周期分のプ
レスクランク位置を用いて速度指令を演算するようにし
たので、起動区間及び定常運転区間とも滑らかな速度指
令によってフィーダ装置の各軸が駆動されるようにな
り、これにより騒音、搬送ミス、同期ズレ等の異常発生
を防止することができる。

【００８２】またこの発明では、プレス速度が許容範囲
以上に急加速されたこと及びプレス速度が許容最大速度
を超えたことを検出し、これらの異常を検出した場合
は、フィーダ装置及びプレスを急停止するなどの異常処
理を実行させるようにしたので、機器の故障などにより
でたらめなクランク角が入力される事により発生するフ
ィーダ装置の誤動作を防止する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すフローチャート図であ
る。

【図２】この発明の実施例の要部を説明するためのグラ
フである。

【図３】この発明の実施例の他の要部を説明するための
グラフである。

【図４】この発明の他の実施例を示すフローチャート図
である。

【図５】フィーダ制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】プレスクランク軸及びフィーダ各軸のモーショ
ンパターン図である。

【図７】フィーダ制御装置の位置決めコントロール部の
詳細を示すブロック図である。

【図８】各速度指令演算周期におけるプレスクランク
角、フィード軸目標値、フィード軸現在値などの関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１…中央処理装置（ＣＰＵ） ２…メモリ ３…フィード軸駆動部 ４…クランプ軸駆動部 ５…リフト軸駆動部 ６…プレス用シンクロ ７…Ａ／Ｄ変換器 ８…Ｄ／Ａ変換器 ９…サーボアンプ １０…ＡＣモータ １１…位置センサ １２…シンクロ ２０…位置決めコントローラ ２１…モーションダイヤグラムテーブル ２５…ＮＣプログラムメモリ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プレスクランク角を検出するプレスクラン
   ク角検出手段の出力を所定の周期毎に取り込み、該取り
   込んだプレスクランク角に基づきフィーダ装置の各軸の
   速度指令を演算するプレス用フィーダ制御装置におい
   て、 前記プレスクランク角検出手段の検出値を複数の周期分
   にわたって記憶する記憶手段と、 プレス速度が予め設定した所定の速度に到達した時、そ
   れ以前にプレスが前記設定速度で等速運転していると仮
   定した過去複数周期分のプレスクランク位置をプレス速
   度が前記設定速度に到達した時点のプレスクランク角検
   出手段の検出出力および前記設定速度に基づき演算する
   演算手段と、 前記記憶手段に記憶した複数の周期分のプレスクランク
   角及び前記演算手段の出力に基づき現在のプレスクラン
   ク角を推定演算する推定演算手段と、 プレス速度が前記設定速度に到達する前は前記プレスク
   ランク角検出手段の出力を直接用いてフィーダ装置の各
   軸の速度指令を演算するとともに、プレス速度が前記設
   定速度に到達した後は前記推定演算手段によって推定演
   算されたプレスクランク角を用いてフィーダ装置の各軸
   の速度指令を演算する速度指令演算手段と、 を具えるプレス用フィーダ制御装置。
2. 【請求項２】前記推定演算手段は、 過去複数の周期分のプレスクランク角の平均値を前記演
   算手段の演算出力及び前記記憶手段の記憶出力から求め
   る角度平均値演算手段と、 過去複数周期分のプレスクランク軸の回転速度の平均値
   を前記演算手段の演算出力及び前記記憶手段の記憶出力
   から求める速度平均値演算手段と、 これら角度平均値演算手段および速度平均値演算手段の
   出力に基づき現在のプレスクランク角を演算する演算手
   段と、 を有する請求項１記載のプレス用フィーダ制御装置。
3. 【請求項３】プレスクランク角を検出するプレスクラン
   ク角検出手段の出力を所定の周期毎に取り込み、該取り
   込んだプレスクランク角に基づきフィーダ装置の各軸の
   速度指令を演算するプレス用フィーダ制御装置におい
   て、 前回取り込んだプレスクランク角と今回取り込んだプレ
   スクランク角との差から過去複数周期分のプレス平均速
   度を減算し、該減算値が予め設定した第１の設定値より
   大なることを検出する第１の異常検出手段と、 前回取り込んだプレスクランク角と今回取り込んだプレ
   スクランク角との差が予め設定した第２の設定値より大
   なることを検出する第２の異常検出手段と、 前記第１または第２の異常検出手段から異常検出信号が
   出力されたとき所定の異常処理を実行させる異常処理手
   段と、 を具えるプレス用フィーダ制御装置。