JPH1024302A - フライングプレスの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フライングプレスにおける揺動クランク機構
と主クランク機構との同期ずれを防止する。 【解決手段】 主クランク機構５の現在位置から目標同
期位置までの到着時間より類推して揺動クランク機構８
の現在の目標位置を算出し、この揺動クランク機構の目
標位置と実際の位置との偏差に基づき揺動クランク機構
５の位置を補正制御する。また、同期完了後は、揺動ク
ランク機構８の位置を主クランク機構５に追従させる。
さらに、プレス期間中は、揺動クランク機構８を所定速
度で駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧延ラインにお
ける幅圧下のためのフライングプレスにおいて、材料幅
方向に往復動される主クランク機構と材料搬送方向に往
復動される揺動クランク機構の同期を行う制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のフライングプレス装置を示
す構造図（特開平２−５２１０４号公報、特開平２−５
２１０６号公報参照）である。図において、ａ方向に搬
送される材料（スラブ）３１の幅両側には幅圧下プレス
金型３２を保持するスライド３３が配設され、この両側
のスライド３３にはピン３６を介して主クランクアーム
３５の一端が枢着されている。また、この主クランクア
ーム３５の他端は主機モータ５０により駆動されるクラ
ンクピン３４に枢着されており、主機モータ５０により
クランクピン３４を回転運動させることにより、主クラ
ンクアーム３５及びスライド３３（主クランク機構）を
介して、金型３２を材料３１の幅方向に往復動させる。

【０００３】一方、材料３１の長手方向に往復自在な送
りガイド３７に上記スライド３３を材料３１幅方向摺動
可能に装着する。そして、一端がクランクピン３８に枢
着された揺動クランクアーム３９の他端を中央部の支点
４０を中心に揺動するリンク４１の一端に枢着し、この
リンク４１の他端を各送りガイド３７に夫々アーム４２
を用いて連結する。上記クランクピン３８は揺動モータ
６０により回転駆動され、クランクピン３８の回転運動
により、揺動クランクアーム３９，リンク４１及びアー
ム４２から成る揺動クランク機構を介して、送りガイド
３７を材料３１の長手方向に往復駆動可能としてフライ
ングプレスを構成する。

【０００４】次に、上記フライングプレス装置の同期制
御のための動作について説明する。フライングプレス装
置では、幅圧下プレス前に主クランク機構と揺動クラン
ク機構とを同期制御する必要がある。ここでは、図４に
示すように、同期制御スタート後、２サイクル目のＡ点
で主クランクと揺動クランクが同期位置になるように制
御する。主クランク機構は主機モータ５０の回転により
一定角速度Ｎ（rpm）が与えられている。揺動クランク
機構にも同期完了後は揺動モータ６０の回転により一定
角速度Ｎ（rpm）が与えられる。そして、従来この種の
同期制御では、同期完了点にて主クランク機構と揺動ク
ランク機構が同じクランク位置に成るように、揺動クラ
ンク機構のスタートタイミングを同期制御スタート前に
計算し、揺動モータ６０の速度制御を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のフライングプレ
スの同期位置制御は以上のように成されており、同期制
御前の揺動クランクのスタートタイミングを計算し、同
期制御スタート以降は、オープンループの速度制御とさ
れていたので、同期制御以降の主機モータの外乱による
負荷変動があった場合、主クランクの角速度が変動し、
結果として主クランクと揺動クランクとの同期はずれが
発生し、幅圧下プレスにおいて問題が生ずることがあっ
た。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、揺動クランク機構の目標位置
と主クランク機構の目標到達時間をダイナミックに計算
し、常に揺動クランク機構の位置補正が行えるフライン
グプレスの同期位置制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、主ク
ランク機構により金型を材料幅方向に往復移動させると
共に、揺動クランク機構により金型を材料搬送方向に往
復移動させて、材料を送りつつプレスするフライングプ
レスの制御装置において、揺動クランク機構を常時主ク
ランク機構の駆動に追従させて同期制御するものであ
る。

【０００８】請求項２の発明は、主クランク機構により
金型を材料幅方向に往復移動させると共に、揺動クラン
ク機構により金型を材料搬送方向に往復移動させて、材
料を送りつつプレスするフライングプレスの制御装置に
おいて、主クランク機構の現在位置から目標同期位置ま
での到着時間より類推して揺動クランク機構の現在の目
標位置を検出する揺動クランク位置検出回路と、この揺
動クランク機構の目標位置と実際の揺動クランク機構の
位置との偏差を出力する補正回路を備え、この出力偏差
に基づき揺動クランク機構の位置を補正制御するもので
ある。

【０００９】請求項３の発明は、主クランク機構により
金型を材料幅方向に往復移動させると共に、揺動クラン
ク機構により金型を材料搬送方向に往復移動させて、材
料を送りつつプレスするフライングプレスの制御装置に
おいて、主クランク機構の位置と揺動クランク機構の位
置との偏差を出力する補償回路を備え、主クランク機構
と揺動クランク機構の同期完了後、この出力偏差に基づ
き揺動クランク機構の位置を補正制御するものである。

【００１０】請求項４の発明は、主クランク機構により
金型を材料幅方向に往復移動させると共に、揺動クラン
ク機構により金型を材料搬送方向に往復移動させて、材
料を送りつつプレスするフライングプレスの制御装置に
おいて、主クランク機構と揺動クランク機構の同期完了
後、金型による材料のプレス期間には、揺動クランク機
構を一定の角速度で駆動するものである。

【００１１】請求項５の発明は、請求項２の補正回路の
出力側に変換ゲイン付不感帯を設置するものである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項３の補償回路の
出力側に変換ゲイン付不感帯を設置するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図につ
いて説明する。図１は本発明に係るフライングプレスの
構造図を示すものであり、図において、１は図示ａ方向
に搬送される材料（スラブ）、２はこの材料１を両側か
ら幅圧下プレスするための金型、３は金型２を材料１の
幅方向に往復動させるための主機モータであり、速度制
御されている。４は主機モータ３の減速機であり、５は
主機モータ３の回転運動をスラブ幅方向の往復運動に変
換させるための主クランク機構である。この主クランク
機構５は、例えばクランクアーム５ａとクランク軸５ｂ
により構成されている。

【００１４】６は材料（スラブ）１を搬送方向に往復動
作させるための揺動装置用モータであり、下記に述べる
ように速度制御されている。７は揺動装置用モータ６の
減速機であり、８は揺動装置用モータ６の回転運動を材
料搬送方向の往復運動に変換させるための揺動クランク
機構である。この主クランク機構５は、例えばクランク
アーム５ａとクランク軸５ｂにより構成されている。

【００１５】また、主クランク機構５及び揺動クランク
機構８にはそれぞれの回転位置を検出するための位置検
出器９，１０が設置されている。

【００１６】図２は本発明のフライングプレスの制御ブ
ロック図を示したものであり、１１は主クランク軸５ｂ
の現在位置から目標同期位置までの到着時間より逆算し
て揺動クランク軸８ｂの現在あるべき位置を検出する揺
動クランク目標位置検出回路であり、その詳細な動作は
下記により説明する。１２は揺動クランク目標位置検出
回路１１より検出した目標位置と、揺動クランク位置検
出器１０より検出した実際位置との偏差Δθを出力する
揺動クランク位置補正回路である。本実施の形態では、
上記出力偏差Δθをダイナミックに制御することによ
り、主クランク機構５に揺動クランク機構８を追従さ
せ、結果として図４に示すタイミングチャートに示す同
期点にて各々のクランク位置をマッチングさせるのであ
る。

【００１７】次に、実施の形態１の動作について説明す
る。主機モータ３は減速機４を介して主クランク軸５ｂ
を回転駆動させ、主クランクアーム５ａを介してプレス
金型２を材料幅方向に往復運動させる。一方、揺動装置
用モータ６は減速機７を介して揺動クランク軸８ｂを回
転駆動させ、揺動クランクアーム８ａを介してプレス金
型２を材料搬送方向に往復運動させる。そして、主クラ
ンク機構５による上記材料幅方向の往復運動と、揺動ク
ランク機構８による上記材料搬送方向の往復運動を同期
させることにより、材料１を送り出しながら金型２によ
るプレスを行うことができるフライングプレス動作を達
成する。

【００１８】次に、上記同期制御について説明する。こ
こでは図４に示すように、同期制御スタート後、２サイ
クル目のＡ点で主クランク軸５ｂと揺動クランク軸８ｂ
が同期位置になるように制御する。主クランク軸５ｂは
主機モータ３の回転により減速機４を介し一定角速度Ｎ
（rpm）が与えられている。一方、揺動クランク軸８ｂ
は、同期制御スタート後、揺動装置用モータ６により一
定の角加速度で回転駆動され、目標同期完了点に達した
以降は一定角速度Ｎ（rpm）が与えられるようにする。

【００１９】同期制御スタート後、揺動クランク軸８ｂ
が同期点に達するまでの間、揺動クランク目標位置検出
回路１１は下記の式により揺動クランク装置の現在目標
位置Ｐを求める。

【００２０】すなわち、まず、主クランクの現在位置か
ら目標同期位置までの到着時間ｔ（ｓｅｃ）を下記の式
（１）により求める。

【００２１】

【数１】

【００２２】式（１）において、主クランク軸の位置及
び主クランク軸の角速度は、主クランク位置検出器９に
より検出する。

【００２３】現在の揺動クランク目標位置Ｐは、上記時
間ｔにより逆算して式（２）より求める。

【００２４】

【数２】

【００２５】ここで式（２）において、Ａは主クランク
軸と揺動クランク軸の目標同期位置（例えば、Ａ＝３１
５°；図４参照）、Ｂは同期点以降の揺動クランク軸の
角速度（例えば、Ｂ＝５０ｃｙｃｌｅ／ｓｅｃ）、αは
揺動クランク軸のスタート後の角加速度（ｄｅｇ／
ｓ²）である。

【００２６】上記の様に揺動クランク目標位置検出回路
１１より求められた目標位置Ｐと、揺動クランク位置検
出器１０より検出された実際の揺動クランクの位置との
偏差Δθを補正回路１２で算出し、図３に示すタイミン
グＣの間（同期制御完了までの間）に、揺動装置用モー
タ６に対して速度補正としてフィードバックする。

【００２７】以上のように実施の形態１によれば、揺動
クランク目標位置検出回路１１により揺動クランク軸８
ｂの現在あるべき位置を検出し、揺動クランク位置検出
器１０より検出された実際の揺動クランク軸８ｂの位置
との偏差を算出して、揺動装置用モータ６の速度補正に
加えたので、主クランク機構５と揺動クランク機構８と
の同期制御開始から完了までの間における同期ずれを防
止することができ、信頼性の高いフライングプレス装置
を提供することができる。

【００２８】実施の形態２．実施の形態１では、主クラ
ンク機構５と揺動クランク機構８との同期制御開始段階
において補正回路１２により速度補正を行う場合を説明
したが、実施の形態２では同期完了以降の同期ずれを防
止することを目的とする。

【００２９】図２の制御ブロック図において、１３は主
クランク位置検出器９により検出された主クランク軸５
ｂの位置と、揺動クランク位置検出器１０により検出さ
れた揺動クランク軸８ｂの位置を比較し、それらの偏差
Δθ1を出力する補償回路である。

【００３０】上記補償回路１３により求められた偏差Δ
θ1は、主クランク軸５ｂと揺動クランク軸８ｂが同期
完了した後、一定角速度（Ｎrpm）で回転運動している
図３のタイミングＤにおいて、揺動装置用モータ６の速
度補正にフィードバックされる。

【００３１】以上のように実施の形態２によれば、主ク
ランク機構５と揺動クランク機構８との同期制御完了後
において補償回路１３により揺動装置用モータ６の速度
補正を行うようにしたので、同期完了後の主クランク機
構５と揺動クランク機構８との偏差を最小限に抑えるこ
とができ、信頼性の高いフライングプレス装置を提供す
ることができる。

【００３２】実施の形態３．主クランク機構５と揺動ク
ランク機構８の同期完了後、金型２による材料（スラ
ブ）１のプレス期間中において、主クランク機構５の変
動が大きい負荷の場合は、主クランク軸５ｂの角速度の
変動が大きくなるため、その偏差を揺動クランク機構８
にフィードバックすると、かえって主クランク機構５と
揺動クランク機構８の間で干渉を起こす危険性がある。
本実施の形態３では、上記プレス期間においては揺動ク
ランク機構８を一定速度で駆動することを目的とする。

【００３３】図２において、１４は揺動装置用モータ６
に対して一定の速度（例えばＮｒｐｍ）を出力する一定
速度制御回路である。

【００３４】上記一定速度制御回路１４から出力される
一定速度Ｎは、主クランク軸５ｂと揺動クランク軸８ｂ
の同期完了後であって、プレス期間中の図３のタイミン
グＰ（プレス期間）において、揺動装置用モータ６に出
力される。

【００３５】以上のように実施の形態３によれば、主ク
ランク機構５の変動が大きいプレス期間中は、一定速度
制御回路１４により揺動装置用モータ６に対して一定の
角速度を出力するようにしたので、主クランク機構５と
揺動クランク機構８との干渉を防止することができ、よ
り安定した同期制御を有するフライングプレス装置を提
供することができる。

【００３６】実施の形態４．本実施の形態４では、図２
に示すように、実施の形態１の揺動クランク位置補正回
路１２と揺動装置用モータ６の間に変換ゲイン付不感帯
１５を設け、また実施の形態２の補償回路１３と揺動装
置用モータ６の間に変換ゲイン付不感帯１６を設けるよ
うにした。

【００３７】本実施の形態によれば、揺動クランク位置
補正回路１２と揺動装置用モータ６の間に変換ゲイン付
不感帯１５を設け、補償回路１３と揺動装置用モータ６
の間に変換ゲイン付不感帯１６を設けるようにすること
により、微少な外乱を無視することができ、制御系をよ
り安定化させる効果がある。

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
揺動クランク機構を常時主クランク機構の駆動に追従さ
せて同期制御するようにしたので、主クランク機構と揺
動クランク機構の同期ずれが防止される。

【００３８】請求項２の発明によれば、主クランク機構
の現在位置から目標同期位置までの到着時間より類推し
て揺動クランク機構の現在の目標位置を検出し、この揺
動クランク機構の目標位置と実際の揺動クランク機構の
位置との偏差を出力して、この偏差に基づき揺動クラン
ク機構の位置を補正制御するようにしたので、主クラン
ク機構と揺動クランク機構８の同期制御開始から完了ま
での間における同期ずれを防止することができ、信頼性
の高いフライングプレス装置を提供することができる。

【００３９】請求項３の発明によれば、主クランク機構
の位置と揺動クランク機構の位置との偏差を出力する補
償回路を備え、この出力偏差に基づき揺動クランク機構
の位置を補正制御するようにしたので、同期完了後の主
クランク機構と揺動クランク機構との偏差を最小限に抑
えることができる。

【００４０】請求項４の発明によれば、主クランク機構
と揺動クランク機構の同期完了後、金型による材料のプ
レス期間には、揺動クランク機構を所定速度で駆動する
ようにしたので、プレス負荷による主クランク機構と揺
動クランク機構との干渉を防止することができ、より安
定した動作を有するフライングプレス装置を提供するこ
とができる。

【００４１】請求項５又は請求項６の発明によれば、揺
動クランク位置補正回路の出力側、又は補償回路の出力
側に、変換ゲイン付不感帯を設けたので、微少な外乱を
無視することができ、制御系をより安定化させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るフライングプレス装置を示す
構造図である。

【図２】 この発明のフライングプレス装置の制御ブロ
ック図を示す。

【図３】 この発明のフライングプレス装置の制御タイ
ミング図を示す。

【図４】 フライングプレス装置の同期制御を示すタイ
ミング図を示す。

【図５】 従来のフライングプレス装置を示す構造図で
ある。

【符号の説明】

１ 材料、２ 金型、３ 主機モータ、４ 減速機、５
主クランク機構、６揺動装置用モータ、７ 減速機、
８ 揺動クランク機構、９，１０ 位置検出器、１１
揺動クランク目標位置検出回路、１２ 揺動クランク位
置補正回路、１３ 揺動クランク位置補償回路、１４
一定速度制御回路、１５，１６ 変換ゲイン付不感帯。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主クランク機構により金型を材料幅方向
   に往復移動させると共に、揺動クランク機構により金型
   を材料搬送方向に往復移動させて、材料を送りつつプレ
   スするフライングプレスの制御装置において、 揺動クランク機構を常時主クランク機構の駆動に追従さ
   せて同期制御することを特徴とするフライングプレスの
   制御装置。
2. 【請求項２】 主クランク機構により金型を材料幅方向
   に往復移動させると共に、揺動クランク機構により金型
   を材料搬送方向に往復移動させて、材料を送りつつプレ
   スするフライングプレスの制御装置において、 主クランク機構の現在位置から目標同期位置までの到着
   時間より類推して揺動クランク機構の現在の目標位置を
   検出する検出回路と、この揺動クランク機構の目標位置
   と実際の揺動クランク機構の位置との偏差を出力する補
   正回路を備え、この出力偏差に基づき揺動クランク機構
   の位置を補正制御することを特徴とするフライングプレ
   スの制御装置。
3. 【請求項３】 主クランク機構により金型を材料幅方向
   に往復移動させると共に、揺動クランク機構により金型
   を材料搬送方向に往復移動させて、材料を送りつつプレ
   スするフライングプレスの制御装置において、 主クランク機構の位置と揺動クランク機構の位置との偏
   差を出力する補償回路を備え、主クランク機構と揺動ク
   ランク機構の同期完了後、この出力偏差に基づき揺動ク
   ランク機構の位置を補正制御することを特徴とするフラ
   イングプレスの制御装置。
4. 【請求項４】 主クランク機構により金型を材料幅方向
   に往復移動させると共に、揺動クランク機構により金型
   を材料搬送方向に往復移動させて、材料を送りつつプレ
   スするフライングプレスの制御装置において、 主クランク機構と揺動クランク機構の同期完了後、金型
   による材料のプレス期間には、揺動クランク機構を所定
   速度で駆動することを特徴とするフライングプレスの制
   御装置。
5. 【請求項５】 請求項２の補正回路の出力側に変換ゲイ
   ン付不感帯を設置したことを特徴とするフライングプレ
   スの制御装置。
6. 【請求項６】 請求項３の補償回路の出力側に変換ゲイ
   ン付不感帯を設置したことを特徴とするフライングプレ
   スの制御装置。