WO2006098257A1

WO2006098257A1 - ダイクッション制御装置

Info

Publication number: WO2006098257A1
Application number: PCT/JP2006/304859
Authority: WO
Inventors: Yuichi Suzuki
Original assignee: Komatsu Ltd.; Komatsu Industries Corp.
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2006-09-21
Also published as: CN101142038A; US7739894B2; DE112006000606B4; DE112006000606B9; JP2006255743A; JP4820564B2; US20090078016A1; CN101142038B; DE112006000606T5

Abstract

　所定の圧力パターン５６に基づいてダイクッションの昇降速度を制御するダイクッション制御装置において、圧力パターン５６は、クッション圧を上昇させて最初に追従させる低圧目標値ＰＬと、ワーク保持に必要なクッション圧に対応した高圧目標値ＰＨと、低圧目標値ＰＬを越えて高圧目標値ＰＨに達するまでのクッション圧を所定時間Ｔ２を持って略直線的な上昇割合で追従させる補完目標値ＰＣとを備える。低圧目標値ＰＬをオーバーシュートしたクッション圧はそのまま連続して補完目標値ＰＣに追従して高圧目標値ＰＨに達した時点でのオーバーシュート量を小さくできるから、クッション圧の圧力変動を抑制できる。

Description

明細書

ダイクッション制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、絞り加工等に用いられるプレス機械のダイクッション制御装置であって、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なつている。

この際、特許文献 1に記載された圧力パターンは、自由曲線状であり、クッション圧は、上型がワークに接触した時点力緩やかに増加し、最大目標圧力に到達した後に緩やかに減少する。

[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] ところで、絞り加工時の加工条件によっては、上型がワークに接触した時点から速やかに、クッション圧を比較的大きな所定の目標圧力に到達させたい場合がある。このためには、上型がワークに接触した時点で、圧力パターンは既に所定の目標圧力を指示している必要がある。

し力しながら、大きな目標圧力のクッション圧を一気に生じさせようとすると、実際に生じるクッション圧としては、追従しょうとする目標圧力をー且大きく越えてしまい、この後に目標圧力に収束するといつたオーバーシュートが起きる。したがって、このォ一バーシュートによる圧力変動により、ワークを確実に押さえることができず、成形精度が低下したり、成形不良が生じたりするという問題がある。

[0005] 本発明の主な目的は、ワーク保持に要求される大きなクッション圧を速やかに生じさせることができ、かつクッション圧の圧力変動を抑制して良好に成形できるダイクッシヨン制御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0006] 本発明に係るダイクッション制御装置は、所定の圧力パターンに基づく圧力目標値に応じた圧力指令信号を出力する圧力指令信号出力部と、圧力指令信号に基づいて速度指令信号を出力する圧力制御部と、速度指令信号に基づ、てモータ電流指令信号を出力する速度制御部と、モータ電流指令信号に応じた電流をダイクッション駆動用の電動サーボモータに供給するサーボアンプとを備え、圧力パターンの圧力目標値としては、クッション圧を上昇させて最初に追従させる低圧目標値と、ワーク保持に必要なクッション圧に対応した高圧目標値と、低圧目標値を越えて高圧目標値に達するまでのクッション圧を所定時間を持って略直線的な上昇割合で追従させる補完目標値とが設けられてヽることを特徴とする。

[0007] このような本発明によれば、圧力指令信号出力部力出力される圧力目標値に応じた圧力指令信号は、圧力制御部で速度指令信号に変換され、速度制御部でモータ電流指令信号に変換され、サーボアンプで電流値に変換された後に電動サーボモータに供給される。そして、その電流値によって所定のクッション圧が生じるように電動サーボモータが駆動される。

[0008] この際、圧力目標値としては、低圧目標値、補完目標値、および高圧目標値が設定されており、この順でクッション圧が追従する。具体的には、上型がワークに接触すると先ず、クッション圧は低圧目標値に追従しょうとして上昇する。上昇した結果、低圧目標値に達したクッション圧は、オーバーシュート気味に当該低圧目標値を超えてしまう。しかし、低圧目標値を超えたクッション圧は、そのまま連続して補完目標値に追従し、直線的に上昇して高圧目標値に達する。ここで、高圧目標値に達した時点でもオーバーシュートを起こすのであるが、そのオーバーシユー量は、上型がワークに接触した時点力クッション圧を一気に高圧目標値に追従させる場合に生じるォーバーシュート量よりも格段に小さくなる。

[0009] したがって、クッション圧がワーク保持に必要な高圧目標値に収束する際のオーバ一シュート量を小さくでき、圧力変動を抑制して良好な成形を実現できる。しかも、クッシヨン圧は実際には、低圧目標値に達すると、この低圧目標値には収束せずに、そのまま直線的に上昇して高圧目標値に収束するので、一気に高圧目標値に向かつて収束させる場合と比べても、さほど遅れることがなぐワーク保持に必要なクッション圧を速やかに生じさせることができる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本発明の第 1実施形態に係るプレス機械の概略構成図。

[図 2]図 1における A— A視要部断面図。

[図 3]第 1実施形態に係るダイクッションの概略構成図。

[図 4]ダイクッションに関わる油圧回路図。

[図 5]第 1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。

[図 6]スライドとダイクッションパッドの動作説明図。

[図 7]目標圧力および発生圧力 (クッション圧)を説明する説明図。

[図 8]低圧目標値と発生圧力との関係を説明する説明図。

[図 9]高圧目標値と発生圧力との関係を説明する説明図。

[図 10]第 1実施形態の圧力パターンと発生圧力との関係を説明する説明図。

[図 11]本発明の第 2実施形態に係るダイクッションの概略構成図。

[図 12]第 2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。

[図 13]ダイクッションの第 1変形例を説明する図。

[図 14]ダイクッションの第 2変形例を説明する図。

[図 15]第 2変形例の他の部分を説明する図。

符号の説明

[0011] 9· ··ワーク、 13, 13A, 13Β· ··ダイクッション、 21· ··電動サーボモータ、 40· ··ダイクッシヨン制御装置、 42· ··サーボアンプ、 48· ··圧力指令信号出力部、 50· ··圧力制御部、 53· ··速度制御部、 56…圧力パターン、 75· ··電動サーボモータであるリニアサ一ボモータ、 Pc…圧力指令信号、 _υ pc…速度指令信号、 ic…モータ電流指令信号、 i …電流であるモータ電流、 PL…低圧目標値、 PH…高圧目標値、 PC…補完目標値、Τ2· ··時間。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 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。

[0013] 〔第 1実施形態〕

図 1には、本発明の第 1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。図 2には、図 1における A— Α視要部断面図が示されている。また、図 3には第 1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いる。

[0014] 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。

[0015] これらの構成のうち、ベッド 5には、ダイクッション 13が内蔵されている。このダイクッシヨン 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。

[0016] 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ホルダ 17に当接されるとともに、その下端はダイクッションパッド 15に当接されている。

[0017] 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 2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 1個以上 (本実施形態では 2個）のガイド部材 18が設けられている。各ガイド部材 18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と力もなり、ダイクッションパッド 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の内壁面にアウターガイド 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内においてそのベッド 5に昇降自在に支持されて、る。

[0018] 前記ダイクッションパッド駆動機構 16は、図 3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。

[0019] 前記電動サーボモータ 21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へ供給するモータ電流 (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っている。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。また、この電動サーボモータ 21には、エンコーダ 36が付設されている。このエンコーダ 36は、電動サーボモータ 21の回転軸の角度および角速度を検出しその検出値をそれぞれモータ回転角度検出信号 0、モータ回転角速度検出信号 ωとして出力する。このェンコ一ダ 36から出力されたモータ回転角度検出信号 Θおよびモータ回転角速度検出信号 ωは、後述するコントローラ 41に入力される。

[0020] 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。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、ナット部 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 28を介して前記ビーム 25に支持されている

[0021] 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 2 9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〖こよって構成されてヽる。

[0022] 以上の構成により、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 2 7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 26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へのモータ電流 iを制御することにより、ダイクッションパッド 15 に与えられる付勢力が制御される。

[0023] ところで、このダイクッション 13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 80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。

[0024] 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 22の軸心と同一である。油圧室 83の圧油ポートは図 4に示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 91 (図 4参照）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。

[0025] 前記ピストン 81の下端はボールねじ機構 22におけるねじ部 26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 26の上端には球面状の凸面が形成される。なお、これとは逆にピストン 8 1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 26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 26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 26の上端に曲げモーメントが発生したとしても、ねじ部 26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さる。

[0026] そして、このダイクッション 13において、油圧室 83の圧力が前述の油圧回路中で検出される。図 4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、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 8 9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 9 1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。

[0027] 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 15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 Prがコントローラ 41の圧力比較部 49と圧軸制御部 94とに向けてそれぞれ出力される。圧力比較部 49については後述する。圧軸制御部 94は圧力計 93からの圧力検出信号 Pr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。

[0028] なお、図 4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おそれがある。このような場合には圧軸制御部 94から排出側制御弁 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ょ、。

[0029] 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。

[0030] 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 力も出力されるモータ電流指令信号 ic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。

[0031] 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、ダイクッションパッド位置演算部 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いる。

[0032] 前記ダイクッションパッド位置演算部 43は、電動サーボモータ 21に付設のェンコ一ダ 36からのモータ回転角度検出信号 Θを入力し、この入力信号に基づいてモータ回転角度と所定の関係にあるダイクッションパッド 15の位置を求め、その結果をダイクッションパッド位置検出信号 hrとして出力する機能を有している。

[0033] 前記ダイクッションパッド速度演算部 44は、当該エンコーダ 36からのモータ回転角速度検出信号 ωを入力し、この入力信号に基づい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 rとして出力する機能を有している。

[0034] 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 he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。

[0035] 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 heと、ダイクッシヨンパッド位置演算部 43からのダイクッションパッド位置検出信号 hrとを比較して位置偏差信号 ehを出力する機能を有してヽる。

[0036] 前記位置制御部 47は、位置比較部 46からの位置偏差信号 ehを入力しその入力信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 ehに見合う大きさの速度指令信号 υ heを生成'出力する機能を有している。

[0037] 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 Pc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）とダイクッションパッド 15に生ずる圧力との所望の対応関係を示すものである。

[0038] 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 Pcと、圧力計 93からの圧力検出信号 Prとを比較して圧力偏差信号 epを出力する機能を有している。

[0039] 前記圧力制御部 50は、圧力比較部 49からの圧力偏差信号 ep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 71と、圧力比較部 49からの圧

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力偏差信号 epを入力しその入力信号を積分して出力する積分器 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 73とを備え、係数器 71からの

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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 υ pcを生成'出力する機能を有している。

[0040] この圧力制御部 50にお、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、当該圧力制御部 50からは、圧力偏差信号 epに見合う大きさで、かつ圧力偏差信号 epがある限りその大きさが増加するような速度指令信号 υ pcが出力され、検出圧力が目標圧力に迅速かつ正確に一致するようになって、る。

[0041] 前記位置 ·圧力制御切換部 51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ョンパッド 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、 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を備えている。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」という。 )された場合には、位置制御部 47からの速度指令信号 υ heが速度比較部 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 υ pcが速度比較部 52へと流れるようになつている。

[0042] 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（図 6中 t2参照 )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から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（図 6中 t3参照）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圧力制御力位置制御に切り換えられるようにされている。

[0043] ここで、前記第 1の切換時機は、ダイクッションパッド 15の下降時に圧力計 93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ェンコ一ダ 36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、ダイクッシヨンパッド 15の下降時に圧力計 93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ョンパッド位置検出用のエンコーダ 36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。

[0044] 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 υ he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 υ rとを比較して速度偏差信号 ev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 υ pc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 υ rとを比較して速度偏差信号 evを出力する機能を有している。

[0045] 本実施形態によれば、圧力制御時において、圧力制御部 50からは圧力偏差信号 epに見合う大きさで、かつ圧力偏差信号 epがある限りその大きさが増加するような速度指令信号 υ pc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、圧力制御の精度を向上させることができる。

[0046] 前記速度制御部 53は、速度比較部 52からの速度偏差信号 ev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

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偏差信号 ev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

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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 ) icを生成 ·出力する機能を有して、る。

[0047] この速度制御部 53においても、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)力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 evに見合う大きさで、かつ速度偏差信号 ev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 ic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。

[0048] 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 icと、電流検出部 67からのモータ電流検出信号 irとを比較してモータ電流偏差信号 ei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 eiに基づいて電動サーボモータ 21へのモータ電流 iを制御する。

[0049] 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、る。

なお、以下の説明において、ダイクッションパッド位置演算部 43からのダイクッションパッド位置検出信号 hrを「位置フィードバック信号 hr」と称し、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 υ rを「速度フィードバック信号 V rjと称し、圧力計 93からの圧力検出信号 Prを「圧力フィードバック信号 Pr」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。 [0050] 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 tlから時刻 t2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 tlから時刻 t2の間は、位置 ·圧力制御切換部 51における b接点と a接点とがスイツチ 60によって接続状態とされて、位置フィードバック制御が行われる。

[0051] この位置フィードバック制御時にぉ、て、位置比較部 46は、位置指令信号 heから位置フィードバック信号 hrを減じて位置偏差信号 ehを出力し、位置制御部 47は、位置偏差信号 ehを減少させる速度指令信号 υ heを出力し、速度比較部 52は、速度指令信号 υ heから速度フィードバック信号 υ rを減じて速度偏差信号 evを出力し、速度制御部 53は、速度偏差信号 evを減少させるモータ電流指令信号 (トルク指令信号) i cを出力し、サーボアンプ 42は、モータ電流指令信号 ic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、エンコーダ 36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。

[0052] 次いで、時刻 t2 (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、位置 '圧力制御切換部 51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 t2から時刻 t3までの間は、スライド 4とダイクッションパッド 15とが一体となって下降し、ワーク 9に対し絞り加工が施される。この時刻 t2から時刻 t3までの間においては、圧力フィードバック制御が行われる。

[0053] 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 Pcから圧力フィードバック信号 Prを減じて圧力偏差信号 epを出力し、圧力制御部 50は、圧力偏差信号 epを減少させる速度指令信号 _υ pcを出力し、速度比較部 52は、速度指令信号 υ pcから速度フィードバック信号 υ rを減じて速度偏差信号 evを出力し、速度制御部 53は、速度偏差信号 evを減少させるモータ電流指令信号 (トルク指令信号) i cを出力し、サーボアンプ 42は、モータ電流指令信号 ic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、圧力計 93による圧力検出値が予め設定された圧力パターン 56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。 [0054] 次、で、時刻 t3 (第 2の切換時機）にお、てスライド 4とダイクッションパッド 15とが下死点に達すると、位置 ·圧力制御切換部 51における b— a接点接続動作にて b接点と a接点とがスィッチ 60によって接続されて、圧力フィードバック制御力も位置フィードノック制御に切り換えられる。時刻 t3から時刻 t4までの間は、スライド 4とダイクッションパッド 15とが一体となって補助リフト分だけ上昇する。時刻 t4から時刻 t5までの間において、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 t5において、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 t3以降においては、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、ェンコーダ 36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ィクッションパッド 15の位置が制御される。

[0055] 以下には、圧力フィードバック制御時の目標圧力を示す圧力パターン 56、および実際に生じるクッション圧について、図 7ないし図 10を参照して詳説する。

図 7に示されるように、本実施形態での目標圧力は、時刻 t2を僅かに過ぎた時点、すなわち位置フィードバック制御力も圧力フィードバック制御に切り換わった後、所定の時間が経過するまでは、低圧目標値 PLに設定されており、この後、所定の時定数を持って斜めに変化し、圧力フィードバック制御が行われる時刻 t3までの間では、絞り加工時の圧力値である高圧目標値 PHに設定されている。そして、時刻 t3以降において、再度位置フィードバック制御が行われる間は、目標圧力が低圧目標値 PLに設定されている。

[0056] 一方、ダイクッションパッド 15での実際のクッション圧としては、上型 7がワーク 9にタツチする時刻 t2までの間では、予圧 PPが生じており、時刻 t2に達して上型 7がワーク 9に接すると、当初は低圧目標値 PLに向力つて上昇し、さらに、連続的に上昇して高圧目標値 PHに向力つて上昇し、高圧目標値 PHに達した後にこれを維持する。そして、時刻 t3以降において、位置フィードバック制御に切り換わると、クッション圧は再び予圧 PPまで下がる。

[0057] 図 8、図 9には、本実施形態の作用を説明するための図が模式的に示されている。

図 8では、クッション圧の目標圧力が常に低圧目標値 PLに設定されている。この場合、上型 7が時刻 t2でワーク 9に接すると、実際のクッション圧は予圧 PPから低圧目標値 PLに向力つて上昇し、低圧目標値 PLを越えてオーバーシュートした後に低圧目標値 PLに収束する。オーバーシュート時の低圧側最大圧力は P1である。

これに対して図 9では、目標圧力が常に高圧目標値 PHに設定されている。この場合でも、上型 7が時刻 t2でワーク 9に接すると、実際のクッション圧は予圧 PPから高圧目標値 PHに向力つて上昇し、高圧目標値 PHを越えてオーバーシュートした後に高圧目標値 PHに収束する。オーバーシュート時の高圧側最大圧力は P2である。し力しながら、低圧側および高圧側において、低圧目標値 PLからのオーバーシュート量と、高圧目標値 PHからのオーバーシュート量は共に同じである。

[0058] このような特性を勘案して本実施形態では、オーバーシュートを抑制して、実際のクッシヨン圧が速やかに絞り加工時の適正な高圧目標値 PHに収束するよう、圧力パターン 56を図 10に示されるように設定してある。図 10に示される圧力パターン 56は、図 7に示されたものと同じであり、理解しやすくするために、要部のみが時間軸を延ばして描かれている。つまり、本実施形態の目標圧力の圧力パターン 56としては、前述したように、時刻 t2にて位置フィードバック制御力も圧力フィードバック制御に切り換わった後も、時間 T1で示される僅かな時間 T1が経過するまでは、低圧目標値 PL に設定され、その後に所定時間 T2の間で目標圧力が略リニアに推移するように設定され、次いで、圧力フィードバック制御中において、高圧目標値 PHに設定されている。低圧目標値 PLおよび高圧目標値 PHの間の目標圧力は、本発明に係る補完目標値 PCに相当する。

[0059] この際、高圧目標値 PHとしては、ワーク 9の加工条件に応じて絞り加工に最適な値が設定されることは先に述べたが、一方の低圧目標値 PLとしては、予圧 PPよりも大きぐかつクッション圧を低圧目標値 PLに収束させた場合に生じ得る低圧側最大圧力 P1が高圧目標値 PHを下回るような値に設定される。

[0060] 以上のように圧力パターン 56が設定された場合、図 10中に実線で示すように、時刻 t2にて上型 7がワーク 9に接触すると、クッション圧が予圧 PPから上昇し始めるとともに、位置フィードバック制御力も圧力フィードバック制御に切り換わる。そして、タツシヨン圧は、僅かな時間 T1の間は低圧目標値 PLに向力つて上昇する。しかし、タツシヨン圧は、時間 T1経過の時点で低圧目標値 PLをオーバーシュート気味に上回り、この後に、斜めに立ち上がった補完目標値 PCに沿って略直線的な上昇割合で上昇し続ける。次いで、時間 T2の経過した時点でクッション圧は、高圧目標値 PHを越えてオーバーシュートし、最終的に当該高圧目標値 PHに収束する。ただし、高圧側でオーバーシュートした場合の高圧側最大圧力 P3は、クッション圧を予圧 PPから直接的に高圧目標値 PHに向かって収束させた場合に生じる前述した高圧側最大圧力 P 2よりも著しく小さい。したがって、オーバーシュート量を大幅に減少させてクッション圧を高圧目標値 PHに速やかに収束させることができ、圧力変動に伴うダイクッションパッド 15の振動を抑えてより精度のよい絞り加工を実現できる。

[0061] 〔第 2実施形態〕

図 11には、本発明の第 2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いる。図 12には、本実施形態での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 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。

[0062] 本実施形態でのダイクッション 13では、ボールねじ機構 22において、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、第 1実施形態のような油圧室 8 3を形成するプランジャロッド 80や、油圧室 83に圧油を供給する油圧回路などは設けられておらず、圧力計 93も設けられていない。このため、ダイクッションパッド 15の側面には、ひずみゲージ 32が貼着されており、このひずみゲージ 32がダイクッションノ^ド 15に生ずる負荷、すなわちクッション圧を検出し、その検出値を圧力検出信号 Prとしてコントローラ 41に出力する。

[0063] また、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の昇降動作に伴いヘッド部 35がスケール部 34に沿って移動するようにされて、る。

[0064] 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 hrを出力する。このヘッド部 35から出力されたダイクッションパッド位置検出信号 hrは、コントローラ 41に入力される。このために、本実施形態によれば、電動サーボモータ 21に付設のエンコーダ 36からは、第 1実施形態のようなモータ回転角度検出信号 0は出力されず、モータ回転角速度検出信号 ωのみが出力され、コントローラ 41に入力される。

[0065] その他、圧力フィードバック制御に用いられる圧力パターン 56等は第 1実施形態と同じであり、本実施形態でも、第 1実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

[0066] なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなぐ本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記各実施形態におけるダイクッション 13に代えて、図 13に示されるダイクッション 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ヽる。）を採用してもよヽ（第 1変形例)。このダイクッション 13Aのダイクッシヨンパッド駆動機構 16A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 22Αにおけるナット部 27Αが連結されるとともに、ナット部 27Αに螺合するねじ部 26Αが連結部材 24Α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、第 2実施形態のダイクッション 13と同様である。

[0067] 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 14および図 15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 (第 2変形例)。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（電動サーボモータ） 75が設けられている。このリニアサーボモータ 75は、一対のコイル部 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!/、。

[0068] 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とマグネット部 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、すなわちダイクッションパッド 15に生ずるクッション圧が制御される。

[0069] 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、バランサ 78のピストンは下方をビーム 25 (図 1)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ヨンパッド 15が落下することはない。

[0070] 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を適用することが可能であるが、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、本変形例での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 hr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ノッド 15の速度を求め、その結果をダイクッションパッド速度検出信号 υ rとして速度比較部 52に向けて出力するようにされている。

[0071] 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。

[0072] 前記各実施形態では、実際に絞り加工が行われて、る時刻 t2から時刻 t3までの間では圧力制御が行なわれ、その他の時刻では位置制御が行われていた力その他の時刻でも圧力制御を行ってもよぐ本発明において、位置制御との切換を行うことは必須の要件ではない。また、圧力制御を行うにあたっては、予め設定された圧力パターンに応じて制御すればよいから、圧力検出信号 Prを検出してフィードバックする力否かは任意である。

[0073] 本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されている 1S 本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲力逸脱することなぐ以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

産業上の利用可能性

[0074] 本発明は、絞り加工等を行うプレス機械に用いられるダイクッションを制御するためのダイクッション制御装置に利用でき、特に電動サーボモータで駆動されるダイクッシヨンのダイクッション制御装置として好適に利用できる。

Claims

請求の範囲

所定の圧力パターンに基づく圧力目標値に応じた圧力指令信号を出力する圧力指令信号出力部と、

前記圧力指令信号に基づいて速度指令信号を出力する圧力制御部と、前記速度指令信号に基づいてモータ電流指令信号を出力する速度制御部と、前記モータ電流指令信号に応じた電流をダイクッション駆動用の電動サーボモータに供給するサーボアンプとを備え、

前記圧力パターンの圧力目標値としては、クッション圧を上昇させて最初に追従させる低圧目標値と、ワーク保持に必要なクッション圧に対応した高圧目標値と、低圧目標値を越えて高圧目標値に達するまでのクッション圧を所定時間を持って略直線的な上昇割合で追従させる補完目標値とが設けられて！/、る

ことを特徴とするダイクッション制御装置。