WO2006087918A1

WO2006087918A1 - ダイクッション制御装置

Info

Publication number: WO2006087918A1
Application number: PCT/JP2006/301777
Authority: WO
Inventors: Yuichi Suzuki; Tsuguteru Shiraga; Yukio Hata
Original assignee: Komatsu Ltd.; Komatsu Industries Corporation
Priority date: 2005-02-03
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2006-08-24
Also published as: JP2006212664A

Abstract

　ダイクッションパッドの圧力制御の精度を向上させることのできるダイクッション制御装置を提供する。　位置・圧力制御切換部５１の切換動作によって圧力フィードバック制御が選択された際に、速度比較部５２は、圧力制御部５０からの速度指令信号ｖｐｃにスライド速度演算部４３からの速度フィードフォワード信号ｖｆを加算した信号と、ダイクッションパッド速度演算部４４からの速度フィードバック信号ｖｒとを比較して速度偏差信号ｅｖを出力するように構成する。

Description

明細書

ダイクッション制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、プレス機械におけるスライドの動作と同期してダイクッションパッドの動作を制御するダイクッション制御装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、電動サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を制御するダイクッション制御装置として、例えば特許文献 1にて提案されて、るものが知られている。この特許文献 1に係るダイクッション制御装置においては、電動サーボモータの電流値に基づいてダイクッションパッドに生ずる負荷、言い換えれば圧力（以下、この圧力を「クッション圧」という。）を求め、求められたクッション圧が予め設定されたクッシヨン圧の圧力パターンに追従するように電動サーボモータを制御するようにされている。

[0003] 特許文献 1 :特開平 10— 202327号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、前記特許文献 1に係るダイクッション制御装置では、電動サーボモータの電流値に基づきクッション圧を間接的に求めてフィードバック制御する所謂セミクローズドループ方式が採用されているために、クッション圧を高精度に制御することができず、ワークの破断やひずみが発生する恐れがあると!/、う問題点がある。

[0005] 本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、ダイクッションパッドの圧力制御の精度を向上させることのできるダイクッション制御装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

[0006] 前記目的を達成するために、第 1発明によるダイクッション制御装置は、

電動サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を、プレス機械におけるスライドの昇降動作と同期させて制御するダイクッション制御装置において、 (a)前記ダイクッションパッドの速度検出信号を出力するダイクッションパッド速度検出手段、

(b)前記ダイクッションパッドに生ずる圧力を検出しその検出値に基づく圧力検出信号を出力する圧力検出手段、

(c)前記スライドの速度検出信号を出力するスライド速度検出手段、

(d)前記ダイクッションパッドにおいて発生させる圧力の目標値を、予め設定された圧力パターンを参照することで求めその求められた目標値に基づく圧力指令信号を出力する圧力指令信号出力部、

(e)前記圧力指令信号出力部からの圧力指令信号と、前記圧力検出手段からの圧力検出信号とを比較して圧力偏差信号を出力する圧力比較部、

(f)前記圧力比較部からの圧力偏差信号に基づ、て速度指令信号を出力する圧力制御部、

(g)前記圧力制御部からの速度指令信号に前記スライド速度検出手段からの速度検出信号を加算した信号と、前記ダイクッションパッド速度検出手段力もの速度検出信号とを比較して速度偏差信号を出力する速度比較部、

(h)前記速度比較部からの速度偏差信号に基づ!、てモータ電流指令信号を出力する速度制御部および

(i)前記速度制御部からのモータ電流指令信号に応じた電流を前記電動サーボモータに供給するサーボアンプ

を備えることを特徴とするものである。

次に、第 2発明によるダイクッション制御装置は、

電動サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を、プレス機械におけるスライドの昇降動作と同期させて制御するダイクッション制御装置において、

(a)前記ダイクッションパッドの位置検出信号を出力するダイクッションパッド位置検出手段、

(b)前記ダイクッションパッドの速度検出信号を出力するダイクッションパッド速度検出手段、

(c)前記ダイクッションパッドに生ずる圧力を検出しその検出値に基づく圧力検出信号を出力する圧力検出手段、

(d)前記スライドの速度検出信号を出力するスライド速度検出手段、

(e)前記ダイクッションパッドの位置の目標値を、予め設定された位置パターンを参照することで求めその求められた目標値に基づく位置指令信号を出力する位置指令信号出力部、

(f)前記位置指令信号出力部からの位置指令信号と、前記ダイクッションパッド位置検出手段力の位置検出信号とを比較して位置偏差信号を出力する位置比較部、

(g)前記位置比較部からの位置偏差信号に基づ!、て速度指令信号を出力する位置制御部、

(h)前記ダイクッションパッドにおいて発生させる圧力の目標値を、予め設定された圧力パターンを参照することで求めその求められた目標値に基づく圧力指令信号を出力する圧力指令信号出力部、

(i)前記圧力指令信号出力部からの圧力指令信号と、前記圧力検出手段からの圧力検出信号とを比較して圧力偏差信号を出力する圧力比較部、

(j)前記圧力比較部からの圧力偏差信号に基づ、て速度指令信号を出力する圧力制御部、

(k)前記ダイクッションパッドの位置を制御する位置制御と、前記ダイクッションパッドに生ずる圧力を制御する圧力制御とを切り換える位置，圧力制御切換手段、 (1)前記位置 ·圧力制御切換手段による切換動作にて前記位置制御が選択された場合に、前記位置制御部からの速度指令信号と、前記ダイクッションパッド速度検出手段からの速度検出信号とを比較して速度偏差信号を出力し、前記位置'圧力制御切換手段による切換動作にて前記圧力制御が選択された場合に、前記圧力制御部からの速度指令信号に前記スライド速度検出手段力の速度検出信号を加算した信号と、前記ダイクッションパッド速度検出手段からの速度検出信号とを比較して速度偏差信号を出力する速度比較部、

(m)前記速度比較部からの速度偏差信号に基づ!、てモータ電流指令信号を出力する速度制御部および

(n)前記速度制御部からのモータ電流指令信号に応じた電流を前記電動サーボモータに供給するサーボアンプ

を備えることを特徴とするものである。

[0008] 次に、第 3発明によるダイクッション制御装置は、

(a)前記ダイクッションパッドの速度検出信号を出力するダイクッションパッド速度検出手段、

(c)前記ダイクッションパッドにおいて発生させる圧力の目標値を、予め設定された圧力パターンを参照することで求めその求められた目標値に基づく圧力指令信号を出力する圧力指令信号出力部、

(d)前記圧力指令信号出力部からの圧力指令信号と、前記圧力検出手段からの圧力検出信号とを比較して圧力偏差信号を出力する圧力比較部、

(e)前記圧力比較部力の圧力偏差信号に比例する大きさの出力信号に、当該圧力偏差信号の積分値に比例する大きさの出力信号を加算した信号に基づき速度指令信号を出力する圧力制御部、

(f)前記圧力制御部からの速度指令信号と、前記ダイクッションパッド速度検出手段力の速度検出信号とを比較して速度偏差信号を出力する速度比較部、

(g)前記速度比較部からの速度偏差信号に基づ、てモータ電流指令信号を出力する速度制御部および

(h)前記速度制御部からのモータ電流指令信号に応じた電流を前記電動サーボモータに供給するサーボアンプ

を備えることを特徴とするものである。

[0009] 次に、第 4発明によるダイクッション制御装置は、

電動サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を、プレス機械におけるスライドの昇降動作と同期させて制御するダイクッション制御装置において、 (a)前記ダイクッションパッドの位置検出信号を出力するダイクッションパッド位置検出手段、

(d)前記ダイクッションパッドの位置の目標値を、予め設定された位置パターンを参照することで求めその求められた目標値に基づく位置指令信号を出力する位置指令信号出力部、

(e)前記位置指令信号出力部からの位置指令信号と、前記ダイクッションパッド位置検出手段力の位置検出信号とを比較して位置偏差信号を出力する位置比較部、

(f)前記位置比較部からの位置偏差信号に基づ!、て速度指令信号を出力する位置制御部、

(g)前記ダイクッションパッドにおいて発生させる圧力の目標値を、予め設定された圧力パターンを参照することで求めその求められた目標値に基づく圧力指令信号を出力する圧力指令信号出力部、

(h)前記圧力指令信号出力部からの圧力指令信号と、前記圧力検出手段からの圧力検出信号とを比較して圧力偏差信号を出力する圧力比較部、

(i)前記圧力比較部力の圧力偏差信号に比例する大きさの出力信号に、当該圧力偏差信号の積分値に比例する大きさの出力信号を加算した信号に基づき速度指令信号を出力する圧力制御部、

(j)前記ダイクッションパッドの位置を制御する位置制御と、前記ダイクッションパッドに生ずる圧力を制御する圧力制御とを切り換える位置，圧力制御切換手段、

(k)前記位置 ·圧力制御切換手段による切換動作にて前記位置制御が選択された場合に、前記位置制御部からの速度指令信号と、前記ダイクッションパッド速度検出手段力の速度検出信号とを比較して速度偏差信号を出力し、前記位置'圧力制御切換手段による切換動作にて前記圧力制御が選択された場合に、前記圧力制御部からの速度指令信号と、前記ダイクッションパッド速度検出手段からの速度検出信号とを比較して速度偏差信号を出力する速度比較部、 (1)前記速度比較部からの速度偏差信号に基づ、てモータ電流指令信号を出力する速度制御部および

(m)前記速度制御部からのモータ電流指令信号に応じた電流を前記電動サーボモータに供給するサーボアンプ

を備えることを特徴とするものである。

発明の効果

[0010] 第 1発明によれば、スライド速度検出信号 (速度フィードフォワード信号）によってダィクッションパッド速度検出信号 (速度フィードバック信号)が打ち消されるようにされて!ヽるので、速度フィードバック信号による速度偏差信号の発生を未然に防ぐことができ、圧力制御の精度を向上させることができるという効果を奏する。

[0011] 第 2発明によれば、前記第 1発明と同様の作用効果を得ることができる。さらに、本発明によれば、位置 ·圧力制御切換手段の切換動作によって位置制御と圧力制御とが加工条件に応じて切り換えられるので、絞り加工等のプレス力卩ェを良好に行うことができるという効果を奏する。

[0012] 第 3発明によれば、圧力制御部力は圧力偏差信号に見合う大きさで、かつ圧力偏差信号がある限りその大きさが増加するような速度指令信号が出力されるので、圧力偏差を迅速かつ確実に減少させることができる。したがって、前記第 1発明と同様に、圧力制御の精度を向上させることができる。さらに、前記第 1発明では必要とされるスライド速度検出手段が本発明では不要となるので、装置構成の簡素化を図ることができるという利点がある。

[0013] 第 4発明によれば、前記第 3発明と同様の作用効果を得ることができる。さらに、本発明によれば、位置 ·圧力制御切換手段の切換動作によって位置制御と圧力制御とが加工条件に応じて切り換えられるので、絞り加工等のプレス力卩ェを良好に行うことができる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]図 1は本発明の第 1の実施形態に係るプレス機械の概略構成図である。

[図 2]図 2は図 1における A部拡大図である。

[図 3]図 3は図 1における B— B視要部断面図である。 [図 4]図 4は第 1の実施形態に係るダイクッションの概略構成図である。

圆 5]図 5は第 1の実施形態に係るダイクッション制御装置の構成を説明するブロック図である。

圆 6]図 6はスライドとダイクッションパッドの動作説明図である。

[図 7]図 7は圧力フィードバック制御のシミュレーション結果を表わす図で、速度フィードフォワード信号の入力がな、場合 (a)および速度フィードフォワード信号の入力がある場合 (b)である。

圆 8]図 8は本発明の第 2の実施形態に係るダイクッション制御装置の構成を説明するブロック図である。

[図 9]図 9はダイクッションの他の態様例を説明する図（1)である。

[図 10]図 10はダイクッションの他の態様例を説明する図（2)である。

[図 11]図 11はダイクッションの他の態様例を説明する図（3)である。

[図 12]図 12はダイクッションの他の態様例を説明する図（4)である。

[図 13]図 13はダイクッションの他の態様例に関わる油圧回路図である。

符号の説明

1 プレス機械

4 スライド

10 リニアスケール

13, 13A -13C ダイクッション

15 ダイクッションパッド

21 電動サーボモータ

32 ひずみゲージ

33 リニアスケール

36 エンコーダ

40, 40A ダイクッション制御装置

42 サーボアンプ

43 スライド速度演算部

44 ダイクッションパッド速度演算部 45 位置指令信号出力部

46 位置比較部

47 位置制御部

48 圧力指令信号出力部

49 圧力比較部

50, 70 圧力制御部

51 位置 ·圧力制御切換部

52, 52A 速度比較部

53 速度制御部

75 リニアサーボモータ

93 圧力計

発明を実施するための最良の形態

[0016] 次に、本発明によるダイクッション制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

[0017] 〔第 1の実施形態〕

図 1には、本発明の第 1の実施形態に係るプレス機械の概略構成図が示されている。また、図 2には図 1における A部拡大図が、図 3には図 1における B—B視要部断面図が、それぞれ示されている。また、図 4には第 1の実施形態に係るダイクッションの概略構成図が示されて、る。

[0018] 図 1に示されるプレス機械 1は、本体フレーム 2に昇降自在に支承されてスライド駆動機構 3により昇降駆動されるスライド 4と、このスライド 4と対向配置でベッド 5上に取着されるボルスタ 6とを備えている。前記スライド 4の下面には上型 7が取り付けられるとともに、前記ボルスタ 6の上面には下型 8が取り付けられている。こうして、スライド 4 の昇降動作により、上型 7と下型 8との間に配されたワーク 9に対しプレス加工 (絞り加ェ）が施される。

[0019] 前記本体フレーム 2とスライド 4との間には、図 2に示されるように、スライド 4の位置を検出するリニアスケール 10が設けられている。このリニアスケール 10は、スケール部 11とヘッド部 12とを有してなり、スケール部 11は本体フレーム 2の内側面の所定位置に取着されるとともに、ヘッド部 12はスケール部 11に近接するようにしてスライド 4の側面に取着され、スライド 4の昇降動作に伴、ヘッド部 12がスケール部 11に沿つて移動するようにされている。そして、ヘッド部 12はスライド 4の位置に応じたスライド位置検出信号 hを出力する。このヘッド部 12から出力されたスライド位置検出信号 h s s は、後述するコントローラ 41に入力される。なお、リニアスケール 10および後述するスライド速度演算部 43を含む構成が、本発明における「スライド速度検出手段」に対応する。

[0020] 前記ベッド 5には、ダイクッション 13が内蔵されている。このダイクッション 13は、所要のダイクッションピン 14と、ベッド 5内においてそのベッド 5に昇降自在に支持されるダイクッションパッド 15と、このダイクッションパッド 15を昇降駆動するダイクッションパッド駆動機構 16とを備えて構成されている。

[0021] 前記各ダイクッションピン 14は、ボルスタ 6および下型 8のそれぞれに形成された上下方向に貫通する孔に揷通されている。各ダイクッションピン 14において、その上端は下型 8の凹部に配されたブランクフォルダ 17に当接されるとともに、その下端はダィクッションパッド 15に当接されている。

[0022] 前記ダイクッションパッド 15の各側面とその各側面に対向するベッド 5の内壁面との間には、図 3および図 4に示されるように、ダイクッションパッド 15を上下方向に案内する複数個 (本実施形態では 8個）のガイド部材 18が設けられてヽる。各ガイド部材 1 8は、互いに係合する一対のインナーガイド 19とアウターガイド 20とからなり、ダイクッシヨンパッド 15の各側面にインナーガイド 19が取り付けられ、ベッド 5の内壁面にァゥターガイド 20が取り付けられている。こうして、ダイクッションパッド 15は、ベッド 5内にぉ、てそのベッド 5に昇降自在に支持されて、る。

[0023] 前記ダイクッションパッド駆動機構 16は、図 4に示されるように、駆動源としての電動サーボモータ 21と、ダイクッションパッド 15の昇降手段としてのボールねじ機構 22と、電動サーボモータ 21とボールねじ機構 22との間の動力伝達経路に配される卷掛け伝動機構 23および連結部材 24とを備え、ダイクッションパッド 15と電動サーボモータ 21との間で互、の動力が伝達自在に構成されて、る。前記電動サーボモータ 2 1は、回転軸を有する回転式の ACサーボモータであり、当該電動サーボモータ 21 への供給電流 iの制御によって回転軸の回転速度や回転力が制御されるようになつている。この電動サーボモータ 21の本体部分は、ベッド 5の内壁面間に架設されたビーム 25に固定されている。前記ボールねじ機構 22は、ねじ部 26とそのねじ部 26に螺合するナット部 27とを有してなり、ナット部 27から入力された回転動力をねじ部 26 で直線動力に変換して出力する機能を有して、る。このボールねじ機構 22にお、て、ねじ部 26の上端部はダイクッションパッド 15の下端部に結合され、ねじ部 26の下端部は連結部材 24の中心部に形成された空間内において進退可能に配され、ナツト部 27の下端部は連結部材 24の上端部に結合されている。前記連結部材 24は、所要のベアリングおよびそれらベアリングを収容する軸受ハウジングよりなる軸受装置 2 8を介して前記ビーム 25に支持されている。前記卷掛け伝動機構 23は、電動サーボモータ 21の回転軸に固定される小プーリ 29と、連結部材 24の下端部に固定される大プーリ 30との間に、タイミングベルト 31が卷装されることによって構成されて！ヽる。こうして、電動サーボモータ 21の回転動力が、小プーリ 29、タイミングベルト 31、大プーリ 30および連結部材 24を介してボールねじ機構 22におけるナット部 27に伝達され、このナット部 27に伝達された回転動力によりボールねじ機構 22におけるねじ部 2 6が上下方向に移動されてダイクッションパッド 15が昇降駆動される。また、電動サーボモータ 21への供給電流 iを制御することにより、クッションパッド 15に与えられる付勢力が制御される。

[0024] 前記ダイクッションパッド 15の側面には、ひずみゲージ 32 (本発明における「圧力検出手段」に対応する。）が貼着されている。このひずみゲージ 32は、ダイクッションパッド 15に生ずる負荷、言い換えればダイクッションパッド 15がダイクッションピン 14 を介してブランクフォルダ 17に与える付勢力（以下、この負荷を「クッション圧」という。 )を検出しその検出値を圧力検出信号 pとして出力する。このひずみゲージ 32から出力された圧力検出信号 Pは、後述するコントローラ 41に入力される。なお、負荷を圧力あるいは応力として取扱う場合もあり、この明細書では「圧力制御」、「圧力検出手段」、「圧力パターン」、「クッション圧」等のように「圧力」という表現にしている。

[0025] 前記ダイクッションパッド 15とベッド 5との間には、ダイクッションパッド 15の位置を検出するリニアスケール 33 (本発明における「ダイクッションパッド位置検出手段」に対応する。）が設けられている。このリニアスケール 33は、スケール部 34とヘッド部 35とよりなり、スケール部 34はベッド 5の内壁面の所定位置に取着されるとともに、ヘッド部 35はスケール部 34に近接するようにしてダイクッションパッド 15の側面に取着され、ダイクッションパッド 15の昇降動作に伴!、ヘッド部 35がスケール部 34に沿って移動するようにされている。そして、ヘッド部 35は、ダイクッションパッド 15の位置に応じたダイクッションパッド位置検出信号 hを出力する。このヘッド部 35から出力されたダィクッションパッド位置検出信号 hは、後述するコントローラ 41に入力される。

[0026] 前記電動サーボモータ 21には、エンコーダ 36が付設されている。このエンコーダ 3 6は、電動サーボモータ 21の回転軸の速度を検出しその検出値をモータ回転速度検出信号 ωとして出力する。このエンコーダ 36から出力されたモータ回転速度検出信号 ωは、後述するコントローラ 41に入力される。なお、エンコーダ 36および後述するダイクッションパッド速度演算部 44を含む構成力本発明における「ダイクッションパッド速度検出手段」に対応する。

[0027] 次に、前記ダイクッション 13を制御するダイクッション制御装置 40の構成について図 5のブロック図を用いて以下に説明することとする。

[0028] 図 5に示されるダイクッション制御装置 40は、コントローラ 41と、このコントローラ 41 から出力されるモータ電流指令信号 iに応じたモータ電流 iを前記電動サーボモータ 21に供給するサーボアンプ 42とを備えている。

[0029] 前記コントローラ 41は、詳細図示による説明は省略するが、各種入力信号を変換' 整形する入力インタフェースと、マイクロコンピュータや高速数値演算プロセッサ等を主体に構成され、決められた手順に従って入力データの算術'論理演算を行うコンビユータ装置と、演算結果を制御信号に変換して出力する出力インタフェースとを備えて構成されている。このコントローラ 41には、スライド速度演算部 43、ダイクッションパッド速度演算部 44、位置指令信号出力部 45、位置比較部 46、位置制御部 47、圧力指令信号出力部 48、圧力比較部 49、圧力制御部 50、位置'圧力制御切換部 51 、速度比較部 52および速度制御部 53の各種機能部が形成されて、る。

[0030] 前記スライド速度演算部 43は、スライド位置検出用のリニアスケール 10におけるへッド部 12からのスライド位置検出信号 hを入力し、この入力信号を時間で微分するこ s とによりスライド 4の速度 (昇降速度)を求め、その結果をスライド速度検出信号 vとし f て出力する機能を有している。

[0031] 前記ダイクッションパッド速度演算部 44は、電動サーボモータ 21に付設のェンコ一ダ 36からのモータ回転速度検出信号 ωを入力し、この入力信号に基づ、てモータ回転速度と所定の関係にあるダイクッションパッド 15の速度 (昇降速度）を求め、その結果をダイクッションパッド速度検出信号 Vとして出力する機能を有している。なお、このダイクッションパッド速度演算部 44を前記スライド速度演算部 43と同様の機能を有するものとしてもよい。すなわち、このダイクッションパッド速度演算部 44を、ダイクッシヨンパッド位置検出信号 hを時間で微分してその結果力もダイクッションパッド速度検出信号 Vを算出するものとしてもよい。

[0032] 前記位置指令信号出力部 45は、ダイクッションパッド 15の位置の目標値を、予め設定された位置パターン 54を参照することで求めその求められた目標値に基づく位置指令信号 hを生成'出力する機能を有している。ここで、前記位置パターン 54は、時間（あるいはプレス角度またはスライド位置）とダイクッションパッド位置との所望の対応関係を示すものである。

[0033] 前記位置比較部 46は、位置指令信号出力部 45からの位置指令信号 hと、ダイクッシヨンパッド位置検出用のリニアスケール 33におけるヘッド部 35からのダイクッションパッド位置検出信号 hとを比較して位置偏差信号 eを出力する機能を有している。

r h

[0034] 前記位置制御部 47は、位置比較部 46からの位置偏差信号 eを入力しその入力信

h

号に所定の位置ゲイン Kを乗じて出力する係数器 55を備え、位置偏差信号 eに見

1 h 合う大きさの速度指令信号 V

heを生成'出力する機能を有している。

[0035] 前記圧力指令信号出力部 48は、ダイクッションパッド 15において発生させる圧力（クッション圧）の目標値を、予め設定された圧力パターン 56を参照することで求めその求められた目標値に基づく圧力指令信号 Pを生成 ·出力する機能を有している。ここで、前記圧力パターン 56は、時間（あるいはプレス角度またはスライド位置）とダイクッシヨンパッド 15に生ずる圧力との所望の対応関係を示すものである。

[0036] 前記圧力比較部 49は、圧力指令信号出力部 48からの圧力指令信号 pと、ひずみゲージ 32からの圧力検出信号 pとを比較して圧力偏差信号 eを出力する機能を有し

P ている。

[0037] 前記圧力制御部 50は、圧力比較部 49からの圧力偏差信号 eを入力しその入力信

P

号に所定の圧力ゲイン Kを乗じて出力する係数器 57を備え、圧力偏差信号 eに見

2 P 合う大きさの速度指令信号 V を生成'出力する機能を有している。

pc

[0038] 前記位置'圧力制御切換部 51 (本発明（第 1発明）における「位置'圧力制御切換手段」に対応する。 )は、ダイクッションパッド 15の位置を制御する位置制御とダイクッシヨンパッド 15に生ずる圧力を制御する圧力制御とを切り換えるものであり、切 5 8と開閉器 59とを備えて構成されている。前記切 58は、位置制御部 47および圧力制御部 50と、速度比較部 52との間の信号伝達経路に介挿されている。この切換器 58には、 b接点を基準に a接点と c接点との接続を切り換えるスィッチ 60が設けられている。このスィッチ 60によって b接点と a接点とが接続 (以下、この接続動作を「b— a 接点接続動作」とヽぅ。 )された場合には、位置制御部 47からの速度指令信号 V he力 S 速度比較部 52へと流れ、一方、同スィッチ 60によって b接点と c接点とが接続 (以下、この接続動作を「b— c接点接続動作」という。）された場合には、圧力制御部 50からの速度指令信号 V が速度比較部 52へと流れるようになつている。一方、前記開閉器 pc

59は、スライド速度演算部 43と速度比較部 52との間の信号伝達経路に介挿されている。この開閉器 59には、 d接点と e接点とを接断するスィッチ 61が設けられている。このスィッチ 61によって d接点と e接点とが接続 (以下、この接続動作を「d— e接点接続動作」という。）された場合には、スライド速度演算部 43からのスライド速度検出信号 Vが速度比較部 52へと流れ、同スィッチ 61によって d接点と e接点とが切断 (以下 f

、この切断動作を「d—e接点切断動作」という。）された場合には、スライド速度演算部 43からのスライド速度検出信号 Vが速度比較部 52に流れないようになつている。

f

[0039] そして、位置制御が行われる際には、前記切換器 58における b— a接点接続動作にて b接点と a接点とが接続されるとともに、前記開閉器 59における d— e接点切断動作にて d接点と e接点とが切断される。また、圧力制御が行われる際には、前記切換器 58における b— c接点接続動作にて b接点と c接点とが接続されるとともに、前記開閉器 59における d— e接点接続動作にて d接点と e接点とが接続される。

[0040] 本実施形態においては、上型 7とワーク 9とが接する第 1の切換時機が検知された場合には、位置 ·圧力制御切換部 51における切換動作によって位置制御力も圧力制御に切り換えられるとともに、ダイクッションパッド 15が下死点に到達する第 2の切換時機が検知された場合には、位置 ·圧力制御切換部 51における切換動作によつて圧力制御から位置制御に切り換えられるようにされている。ここで、前記第 1の切換時機は、ダイクッションパッド 15の下降時にひずみゲージ 32による圧力検出値が第 1 の閾値に達したとき（上型 7とワーク 9とが接してダイクッションパッド 15の圧力が発生し始めた場合）、もしくはダイクッションパッド位置検出用のリニアスケール 33による検出位置が第 1の所定位置に達したとき（上型 7とワーク 9とが接する位置にダイクッションパッド 15が達した場合)である。一方、前記第 2の切換時機は、ダイクッションパッド 15の下降時にひずみゲージ 32による圧力検出値が第 2の閾値に達したとき（上型 7 とワーク 9とが離間してダイクッションパッド 15の圧力が消失した場合）、もしくはダイクッシヨンパッド位置検出用のリニアスケール 33による検出位置が第 2の所定位置に達したとき (ダイクッションパッド 15が下死点に達した場合)である。

[0041] 前記速度比較部 52は、位置，圧力制御切換部 51による切換動作にて位置制御が選択された場合に、位置制御部 47からの速度指令信号 V と、ダイクッションパッド速度演算部 44からのダイクッションパッド速度検出信号 Vとを比較して速度偏差信号 e を出力し、位置'圧力制御切換部 51による切換動作にて圧力制御が選択された場合に、圧力制御部 50からの速度指令信号 V にスライド速度演算部 43からのスライド速度検出信号 Vを加算した信号と、ダイクッションパッド速度演算部 44からのダイクッ f

シヨンパッド速度検出信号 Vとを比較して速度偏差信号 eを出力する機能を有している。

[0042] 前記速度制御部 53は、速度比較部 52からの速度偏差信号 eを入力しその入力信号に所定の比例ゲイン Kを乗じて出力する係数器 62と、速度比較部 52からの速度

3

偏差信号 eを入力しその入力信号を積分して出力する積分器 63 (ブロック内の記号 sはラプラス演算子である。）と、この積分器 63からの出力信号を入力しその入力信号に所定の積分ゲイン Kを乗じて出力する係数器 64とを備え、係数器 62からの出

4

力信号に係数器 64からの出力信号を加算してモータ電流指令信号 (トルク指令信号 ) iを生成 ·出力する機能を有している。この速度制御部 53においては、比例動作 (P 動作)と積分動作 (I動作)とを組み合わせた比例 +積分動作 (PI動作)が行われることにより、当該速度制御部 53からは、速度偏差信号 eに見合う大きさで、かつ速度偏差信号 eがある限りその大きさが増加するようなモータ電流指令信号 iが出力され、検出速度が目標速度に迅速かつ正確に一致される。こうして、安定した位置 ·圧力制御ができるようにされている。

[0043] 前記サーボアンプ 42は、電流比較部 65と電流制御部 66と電流検出部 67とを備えて構成されている。このサーボアンプ 42において、電流検出部 67は、電動サーボモータ 21に供給されるモータ電流 iを検出しその検出値をモータ電流検出信号 iとして出力する。電流比較部 65は、速度制御部 53からのモータ電流指令信号 iと、電流検出部 67からのモータ電流検出信号 iとを比較してモータ電流偏差信号 eを出力する。電流制御部 66は、電流比較部 65からのモータ電流偏差信号に基づいて電動サーボモータ 21への供給電流 iを制御する。

[0044] 次に、ダイクッションパッド 15の動作と圧力'位置制御との関係について図 5および図 6を用いて以下に説明する。ここで、図 6には、スライド 4とダイクッションパッド 15の動作説明図が示されており、時間の経過に伴うスライド 4とダイクッションパッド 15との位置の変化が線図で表わされている。なお、以下の説明において、ダイクッションパッド位置検出用のリニアスケール 33におけるヘッド部 35からのダイクッションパッド位置検出信号 hを「位置フィードバック信号 h」と称し、ダイクッションパッド速度演算部 4 4からのダイクッションパッド速度検出信号 Vを「速度フィードバック信号 V」と称し、スライド速度演算部 43からのスライド位置検出信号 Vを「速度フィードフォワード信号 V f f

」と称し、ひずみゲージ 32からの圧力検出信号 Pを「圧力フィードバック信号 p」と称することとする。また、位置制御を「位置フィードバック制御」と称するとともに、圧力制御を「圧力フィードバック制御」と称することとする。

[0045] 本実施形態においては、上型 7とワーク 9とが接する際の衝撃を緩和するために、時刻 tから時刻 tまでの間、ダイクッションパッド 15の予備加速が行われる。この時刻

1 2

tから時刻 tの間は、切 58における b接点と a接点とがスィッチ 60によって接続

1 2

状態とされる一方、開閉器 59における d接点と e接点とがスィッチ 61によって切断状態とされて、位置フィードバック制御が行われる。位置フィードバック制御時において、位置比較部 46は、位置指令信号 h_eから位置フィードバック信号 1^を減じて位置偏差信号 eを出力し、位置制御部 47は、位置偏差信号 eを減少させる速度指令信号 v h h

を出力し、速度比較部 52は、速度指令信号 V 力も速度フィードバック信号 Vを減じ he he r て速度偏差信号 eを出力し、速度制御部 53は、速度偏差信号 eを減少させるモータ電流指令信号 (トルク指令信号) iを出力し、サーボアンプ 42は、モータ電流指令信号 iに応じたモータ電流 iを電動サーボモータ 21に供給する。これにより、リニアスケール 33による位置検出値が予め設定された位置パターン 54に追従するようにダイクッシヨンパッド 15の位置が制御される。

[0046] 次いで、時刻 t (第 1の切換時機）において上型 7とワーク 9とが接すると、切 59

2

における b— c接点接続動作にて b接点と c接点とがスィッチ 60によって接続されるとともに、開閉器 59における d— e接点接続動作にて d接点と e接点とがスィッチ 61によつて接続されて、位置フィードバック制御から圧力フィードバック制御に切り換えられる。時刻 tから時刻 tまでの間は、スライド 4とダイクッションパッド 15とが一体となって

2 3

下降し、ワーク 9に対し絞り加工が施される。この時刻 tから時刻 tまでの間において

2 3

は、圧力フィードバック制御が行われる。この圧力フィードバック制御時において、圧力比較部 49は、圧力指令信号 pから圧力フィードバック信号を減じて圧力偏差信号 eを出力し、圧力制御部 50は、圧力偏差信号 eを減少させる速度指令信号 V を

P P C

出力し、速度比較部 52は、速度指令信号 V に速度フィードフォワード信号 Vを加算

c ί した信号力も速度フィードバック信号 νを減じて速度偏差信号 eを出力し、速度制御部 53は、速度偏差信号 eを減少させるモータ電流指令信号 (トルク指令信号) iを出力し、サーボアンプ 42は、モータ電流指令信号 iに応じたモータ電流 iを電動サーボモータ 21に供給する。これにより、ひずみゲージ 32による圧力検出値が予め設定された圧力パター 56ンに追従するようにダイクッションパッド 15のクッション圧が制御される。

[0047] 次いで、時刻 t (第 2の切換時機）においてスライド 4とダイクッションパッド 15とが下

3

死点に達すると、切における b— a接点接続動作にて b接点と a接点とがスイツチ 60によって接続されるとともに、開閉器 59における d—e接点切断動作にて d接点と e接点とがスィッチ 61によって切断されて、圧力フィードバック制御から位置フィードノック制御に切り換えられる。時刻 tから時刻 tまでの間は、スライド 4とダイクッション

3 4

ノッド 15とが一体となって補助リフト分だけ上昇する。時刻 tから時刻 tまでの間に

4 5

おいて、ダイクッションパッド 15はロッキングし上昇動作をー且停止する。時刻 tにお

5 いて、ダイクッションパッド 15は再び上昇動作を開始する。時刻 t以降においては、

3

位置フィードバック制御が行われており、前述したような各種信号の流れにより、リニァスケール 33による位置検出値が予め設定された位置パターン 54に追従するようにダイクッションパッド 15の位置が制御される。

[0048] 図 7には、本実施形態におけるダイクッション制御装置に関する圧力フィードバック制御のシミュレーション結果を表わす図で、速度フィードフォワード信号がな、場合 ( a)および速度フィードフォワード信号がある場合 (b)がそれぞれ示されて、る。

[0049] 圧力フィードバック制御時において速度比較部 52に速度フィードフォワード信号 V

f が入力されない場合には、圧力フィードバック信号 pの値が圧力指令信号 pの値（目標圧力値）に達して速度指令信号 V の値が零になっても、ダイクッション 15はスライ pc

ド 4に押されて動いているので速度フィードバック信号 Vの値は零にならず、その結果、速度偏差信号 eが常に発生する。かかる速度偏差信号 eに基づき速度制御部 53 は電流指令信号（トルク指令信号) iを出力するので、図 7 (a)に示されるように、圧力偏差が生じてしまう。

[0050] 一方、圧力フィードバック制御時において速度比較部 52に速度フィードフォワード信号 Vが入力される場合には、速度フィードフォワード信号 Vが速度フィードバック信 f f

号 vを打ち消して速度フィードバック信号 Vによる速度偏差信号 eの発生を未然に防ぎ、その結果、図 7 (b)に示されるように、目標圧力値に圧力検出値が正確に一致する。

[0051] 本実施形態によれば、位置 ·圧力制御切換部 51の切換動作によって位置フィードノック制御と圧力フィードバック制御とが加工条件に応じて切り換えられるので、絞り加工を良好に行うことができる。また、速度制御部 53には PI動作機能が具備されているので、安定した位置'圧力フィードバック制御を行うことができる。また、圧力フィードバック制御が行われる際には速度フィードフォワード信号 Vによって速度フィード f

ノック信号 Vが打ち消されるようにされているので、速度フィードバック信号 Vによる速度偏差信号 ^の発生を未然に防ぐことができ、圧力フィードバック制御の精度を向上させることができると、う効果を奏する。

[0052] なお、本実施形態では、ダイクッションパッドの圧力検出手段としてひずみゲージを用いているが、これに限られず、例えば圧電型ロードセルや弾性型ロードセルを用いてもよい。

[0053] 〔第 2の実施形態〕

図 8には、本発明の第 2の実施形態に係るダイクッション制御装置の構成を説明するブロック図が示されている。本実施形態において、前記第 1の実施形態と同一または同様のものについては同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、前記第 1の実施形態と異なる点を中心に以下に説明することとする。

[0054] 図 8に示されるブロック図において、圧力制御部 70は、圧力比較部 49からの圧力偏差信号 eを入力しその入力信号に所定の比例ゲイン Kを乗じて出力する係数器

P 5

71と、圧力比較部 49からの圧力偏差信号 eを入力しその入力信号を積分して出力

P

する積分器 72 (ブロック内の記号 sはラプラス演算子である。）と、この積分器 72からの出力信号を入力しその入力信号に所定の積分ゲイン Kを乗じて出力する係数器

6

73とを備え、係数器 71からの出力信号に係数器 73からの出力信号を加算して速度指令信号 V を生成 ·出力する機能を有している。この圧力制御部 70においては、比

C

例動作 (P動作)と積分動作 (I動作)とを組み合わせた比例 +積分動作 (PI動作)が行われること〖こより、当該圧力制御部 70からは、圧力偏差信号 eに見合う大きさで、

P

かつ圧力偏差信号 e力ある限りその大きさが増加するような速度指令信号 V が出力

P C

され、検出圧力が目標圧力に迅速かつ正確に一致される。また、速度比較部 52Aは、切翻 58による切換動作にて位置フィードバック制御が選択された場合に、位置制御部 47からの速度指令信号 V と速度フィードバック信号 Vとを比較して速度偏差 he r

信号 eを出力し、切による切換動作にて圧力フィードバック制御が選択された場合に、圧力制御部 70からの速度指令信号 V と速度フィードバック信号 Vとを比 pc r 較して速度偏差信号 eを出力するようにされている。なお、本実施形態における切換器 58が、本発明（第 2発明）における「位置'圧力制御切換手段」に対応する。

[0055] 本実施形態によれば、圧力フィードバック制御時において、圧力制御部 70からは圧力偏差信号 eに見合う大きさで、かつ圧力偏差信号 eがある限りその大きさが増

P P

加するような速度指令信号 V が出力されるので、圧力偏差を迅速かつ確実に減少さ pc

せることができる。したがって、前記第 1の実施形態と同様に、圧力フィードバック制御の精度を向上させることができる。また、前記第 1の実施形態では必要とされるリニァスケール 10、スライド速度演算部 43および開閉器 59が本実施形態では不要となるので、装置構成の簡素化を図ることができると、う利点がある。

[0056] なお、前記各実施形態におけるダイクッション 13に代えて、図 9に示されるダイクッシヨン 13A (前記ダイクッション 13と同一または同様のものについては図に同一符号が付されている。）を採用してもよい。このダイクッション 13Aにおいては、ダイクッションパッド 15の下端部にボールねじ機構におけるナット部 27Aが連結されるとともに、ナット部 27Aに螺合するねじ部 26Aが連結部材 24Aを介して大プーリ 30に連結されている。それ以外については、前記ダイクッション 13と同様である。

[0057] また、前記各実施形態におけるダイクッション 13に代えて、図 10および図 11に示されるダイクッション 13B (前記ダイクッション 13と同一または同様のものについては図に同一符号が付されている。）を採用してもよい。このダイクッション 13Bにおいて、ダィクッションパッド 15の各側面とその各側面に対向するベッド 5の内壁面との間には、リニアサーボモータ 75が設けられている。このリニアサーボモータ 75は、一対のコィル部 76とマグネット部 77とからなり、ダイクッションパッド 15の各側面にコイル部 76が設けられ、ベッド 5の内壁面にマグネット部 77が設けられる。なお、これとは逆に、ダイクッションパッド 15の各側面にマグネット部 77が設けられ、ベッド 5の内壁面にコイル部 76が設けられて、てもよ、。

[0058] このダイクッション 13Bにおいて、ダイクッションパッド 15にコイル部 76が設けられる場合は、コイル部 76が励磁されるとコイル部 76とマグネット部 77との間に引力および反発力が働き、コイル部 76およびダイクッションパッド 15が昇降方向の付勢力を受ける。一方、ダイクッションパッド 15にマグネット部 77が設けられる場合は、コイル部 76 が励磁されるとコイル部 76とマグネット 77との間に引力および反発力が働き、マグネット部 77およびダイクッションパッド 15が昇降方向の付勢力を受ける。コイル部 76への供給電流が制御されると、ダイクッションパッド 15に与えられる付勢力、すなわちダィクッションパッド 15に生ずるクッション圧が制御される。

[0059] このダイクッション 13Bにおいて、ダイクッションパッド 15の下部には、ピストンとシリンダと力もなる空圧式のバランサ 78が設けられている。図示省略されているが、パランサ 78のピストンは下方をビーム 25で支持されている。こうして、ダイクッションパッド 15はバランサ 78を介してビーム 25で支持されるため、リニアサーボモータ 75の電源が遮断されてコイル部 76とマグネット部 77との間の磁力が無くなってもダイクッションノッド 15が落下することはない。

[0060] このダイクッション 13Bの制御系については、基本的に前記ダイクッション制御装置 40, 40Aを適用することが可能である力回転式のサーボモータと直動式のサーボモータとは構造上の違いがあることから、モータ速度のフィードバック制御系が若干異なる。すなわち、前記ダイクッションパッド速度演算部 44においては、ダイクッションパッド位置検出用のリニアスケール 33におけるヘッド部 35からのダイクッションパッド位置検出信号 hを入力し、この入力信号を時間で微分することによりダイクッションパッド 15の速度 (昇降速度）を求め、その結果をダイクッションパッド速度検出信号 Vとして速度比較部 52 (52A)に向けて出力するようにされて、る。

[0061] このダイクッション 13Bによれば、リニアサーボモータ 75とダイクッションパッド 15との間の動力伝達が歯車やベルト、ボールねじ等の咬合部材を用いた機械的接触によって行われるのではなぐ磁力を用いた非接触によって行われるので、動力伝達の際の機械音を著しく低減することができる。また、回転式のサーボモータを用いる場合よりも部品点数が少なくなり、メンテナンスの容易化が図れるという利点もある。

[0062] また、前記各実施形態におけるダイクッション 13に代えて、図 12に示されるダイクッシヨン 13C (前記ダイクッション 13と同一または同様のものについては図に同一符号が付されている。）を採用してもよい。このダイクッション 13Cにおいて、ダイクッションパッド 15はプランジャロッド 80とピストン 81とボールねじ機構 22Cと連結部材 24と卷掛け伝動機構 23を介して電動サーボモータ 21の回転軸に連結されている。

[0063] このダイクッション 13Cにおいて、ダイクッションパッド 15の下端部には、プランジャロッド 80が接続されている。このプランジャロッド 80は、その側面を筒状のプランジャガイド 82で摺動自在に支持されている。このプランジャガイド 82は、プランジャロッド 8 0およびそのプランジャロッド 80に連結されるダイクッションパッド 15を昇降方向に案内する機能を有している。プランジャロッド 80の下部には下方向に開口を有するシリンダ 80aが形成され、このシリンダ 80aの内部にはピストン 81が摺動自在に収容されている。シリンダ 80aの内壁面およびピストン 81の上面で油圧室 83が形成され、この油圧室 83には圧油が充填される。油圧室 83の軸心はプランジャロッド 80およびボールねじ機構 22Cの軸心と同一である。油圧室 83の圧油ポートは図示省略される油圧回路に接続され、油圧室 83と油圧回路との間で圧油の授受が行われる。油圧室 83 の圧油は、上型 7とワーク 9とが接する際に生ずる衝撃を緩和するとともに、油圧が所定値以上になるとタンク（図示省略）に排出される。油圧室 83の圧油はこうした過負荷保護機能を有する。

[0064] 前記ピストン 81の下端はボールねじ機構 22Cにおけるねじ部 26Cの上端に当接されている。ピストン 81の下端には球面状の凹面 81aが形成され、この凹面 81aに対向するねじ部 26Cの上端には球面状の凸面が形成される。これとは逆にピストン 81 の下端に凸面が形成され、ねじ部 26Cの上端に凹面が形成されていてもよい。ねじ部 26Cのような棒状の部材は端部に働く軸方向の力には強いものの、曲げモーメントには弱い。ねじ部 26Cの上端が球面形状であると、仮にダイクッションパッド 15が傾いてねじ部 26Cの上端に曲げモーメントが発生したとしても、ねじ部 26C全体には軸方向の力のみが働く。このような構造によって偏心荷重によるねじ部 26Cの損傷を防止することができる。

[0065] なお、このダイクッション 13Cにおいて、ひずみゲージ 32は、ダイクッションパッド 15 の側面ではなくプランジャロッド 80の側面に設けられていてもよい。また、このダイクッシヨン 13Cに関しては、ひずみゲージ 32でダイクッションパッド 15に生ずる圧力を検出するのではなく油圧室 83の圧力を検出する形態も考えられる。かかる形態について図 13の油圧回路図を用いて以下に説明することとする。

[0066] 図 13に示される油圧回路図において、油圧室 83のポートは管路 85を介して供給側制御弁 86の一方のポートおよび排出側制御弁 87の一方のポートにそれぞれ接続されている。供給側制御弁 86の他方のポートは管路 88を介して油圧ポンプ 89の吐出ポートに接続されている。油圧ポンプ 89の吸入ポートは管路 90を介してタンク 91 に接続されている。排出側制御弁 87の他方のポートは管路 92を介してタンク 91に接続されている。供給側制御弁 86はタンク 91の作動油を油圧室 83へ供給する場合にのみ開放され、排出側制御弁 87は油圧室 83の圧油をタンク 91へ排出する場合にのみ開放される。管路 85には圧力計 93が設けられている。圧力計 93によって油圧室 83の圧力すなわちダイクッションパッドに生ずる負荷が検出される。圧力計 93からは圧力検出信号 pが圧力比較部 49および圧油制御部 94に向けてそれぞれ出力される。圧力比較部 49は、圧力計 93からの圧力検出信号 pに基づき圧力偏差信号 e

P

を出力する。一方、圧油制御部 94は圧力計 93からの圧力検出信号 pを入力し、供給側制御弁 86と排出側制御弁 87に制御信号を出力して各制御弁 86, 87の開閉動作を制御する。

なお、図 13に示される油圧回路は、オーバーロード防止機能を有している。すなわち、上型 7とワーク 9とが接してダイクッションパッド 15に負荷が生ずると、油圧室 83の圧力が上昇する。圧力計 93の検出値が所定値を超えた場合にはオーバーロードの恐れがある。このような場合には圧油制御部 94力も排出側制御弁 87に開放信号が出力され、排出側制御弁 87が開放される。すると油圧室 83の圧油はタンク 91に排出される。すると図示しないシステムが作動し、プレス機械 1の動作が緊急停止される。このように油圧室 83から圧油が排出されるタイミングでプレス機械 1が停止するためオーバーロードが防止される。なお、排出側制御弁 87の代わりにリリーフ弁を設け、油圧室 83の圧力が所定圧を超えた場合にリリーフ弁が作動して圧油が排出されるようにしてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 電動サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を、プレス機械におけるスライドの昇降動作と同期させて制御するダイクッション制御装置において、

を備えることを特徴とするダイクッション制御装置。

[2] 電動サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を、プレス機械におけるスライドの昇降動作と同期させて制御するダイクッション制御装置において、

を備えることを特徴とするダイクッション制御装置。

[3] 電動サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を、プレス機械におけるスライドの昇降動作と同期させて制御するダイクッション制御装置において、

を備えることを特徴とするダイクッション制御装置。

[4] 電動サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を、プレス機械におけるスライドの昇降動作と同期させて制御するダイクッション制御装置において、 (a)前記ダイクッションパッドの位置検出信号を出力するダイクッションパッド位置検出手段、

(k)前記位置 ·圧力制御切換手段による切換動作にて前記位置制御が選択された場合に、前記位置制御部からの速度指令信号と、前記ダイクッションパッド速度検出手段力の速度検出信号とを比較して速度偏差信号を出力し、前記位置'圧力制御切換手段による切換動作にて前記圧力制御が選択された場合に、前記圧力制御部からの速度指令信号と、前記ダイクッションパッド速度検出手段からの速度検出信号とを比較して速度偏差信号を出力する速度比較部、 (1)前記速度比較部からの速度偏差信号に基づ!、てモータ電流指令信号を出力する速度制御部および

を備えることを特徴とするダイクッション制御装置。