WO2007108295A1

WO2007108295A1 - プレス機械のダイクッション制御装置

Info

Publication number: WO2007108295A1
Application number: PCT/JP2007/054026
Authority: WO
Inventors: Yuichi Suzuki
Original assignee: Komatsu Industries Corp.
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2007-09-27
Also published as: CN101437634A; DE112007000675B4; JP2007253174A; US20090126453A1; CN101437634B; US8042375B2; DE112007000675T5; JP4787642B2

Abstract

　ダイクッションパッドの位置指令信号を出力する位置指令信号出力部４５と、ダイクッションパッドの位置検出用の位置検出手段３６と、位置指令信号に基づく位置目標値と位置検出信号に基づく位置検出値との偏差に応じた位置偏差信号を出力する位置比較部４６と、位置偏差信号に基づいて位置用速度指令信号を出力する位置制御部４７と、位置制御部４７からの位置用速度指令信号に基づくモータ電流指令信号を出力する速度制御部５３と、モータ電流指令信号に応じた電流を生成するサーボアンプ４２と、スライドが下死点に達した際のプレス信号に基づき、位置検出手段３６からの位置検出信号を位置指令信号出力部４５からの位置指令信号に切り換える出力切換部５７とを備えている。

Description

明細書

プレス機械の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、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ィ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!/ヽる。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、スライドの上型がヮークを挟んでダイクッションパッドに接触するまでは、ダイクッションのクッションストロークの制御を位置制御により行う。ダイクッションパッドに荷重が力かり始めた時のサーボモータの電流変化を検出すると、この電流変化の検出信号により位置制御から圧力制御に切り換え、ダイクッションパッドに予め設定されたクッション圧を与える。このようなダイクッション制御装置では、位置制御力圧力制御に切り換えることができるので、絞り加工を良好に行える。

[0003] ところで、位置制御と圧力制御とを切換可能に設けられたダイクッション制御装置では、スライドが下死点に達した時点で再度、圧力制御力位置制御に切り換え、スライドの上昇開始後の所定時間内にダイクッションパッドを上昇させ、次の加工のための待機位置に戻している。また、スライドが下死点位置に達した時には、ダイクッションパッドを自身の下死点位置に所定時間停止させておき（下死点ロッキング）、絞り加ェが最後まで確実に行われるようにして、る。

[0004] 特許文献 1：特開平 10— 202327号公報 (第 3頁）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、スライドが下死点位置に到達した時点でダイクッションパッドを自身の下死点位置に正確に停止させるのは困難である。すなわち、ワークの板厚誤差や加ェ誤差等により、スライドの実際の下死点位置にもばらつきが生じるため、スライドに追従して下降するダイクッションパッドでは、下死点の目標位置を一点に設定しても、この目標位置と実際の下死点位置とでずれが生じ、下死点ロッキングを正確に実施できな、と!/、う問題がある。

[0006] 本発明の主な目的は、ダイクッションを下死点位置に正確に停止させ、下死点ロッキングを確実に行えるダイクッショ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

[0007] 本発明のプレス機械のダイクッション制御装置は、ダイクッションパッドの位置目標値に応じた位置指令信号を出力する位置指令信号出力部と、前記ダイクッションパッドの位置を検出する位置検出手段と、前記位置指令信号に基づく位置目標値と前記位置検出手段力の位置検出信号に基づく位置検出値との偏差に応じた位置偏差信号を出力する位置比較部と、前記位置偏差信号に基づヽて位置用速度指令信号を出力する位置制御部と、前記位置制御部からの前記位置用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、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、前記プレス機械のスライドが下死点位置に達した時点で出力されるプレス信号に基づき、前記位置検出手段からの位置検出信号を前記位置指令信号出力部からの位置指令信号に切り換えて前記位置比較部に出力する出力切換部とを備えていることを特徴とする。

[0008] このような本発明によれば、スライドが下死点位置に到達すると、スライドに追従して下降するダイクッションパッドも自身の下死点位置で停止する力この際、位置制御上の位置目標値で与えられている下死点位置と、ダイクッションパッドが実際に停止している下死点位置との間でずれが生じている場合でも、出力切換部により、本来の下死点位置での位置検出値を位置目標値に置き換えることができる。これにより、位置検出値と位置目標値との偏差を 0にフォローアップできる。したがって、実際上も位置制御上もダイクッションパッドを本来の下死点位置に確実に位置させることができ、下死点ロッキングを正確に行える。

[0009] 本発明のプレス機械のダイクッション制御装置にお、ては、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、ダイクッションパッドにかかる圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力指令信号に基づく圧力目標値と前記圧力検出手段からの圧力検出信号に基づく圧力検出値との偏差に応じた圧力偏差信号を出力する圧力比較部と、前記圧力偏差信号に基づいて圧力用速度指令信号を出力する圧力制御部と、前記圧力用速度指令信号および前記位置用速度指令信号のうちの小さい方を選択する位置，圧力制御切換部とを備え、前記速度制御部は、前記位置'圧力制御切換部から前記圧力用速度指令信号が出力された場合に、この圧力用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ことが望ましい。

[0010] このような本発明によれば、圧力比較部は、圧力目標値と圧力検出値との偏差に応じた圧力偏差信号を出力し、この圧力偏差信号に基づいて圧力制御部が圧力用速度指令信号を出力する。一方、位置比較部は、位置目標値と位置検出値との偏差に応じた位置偏差信号を出力し、この位置偏差信号に基づ!/、て位置制御部が位置用速度指令信号を出力する。位置'圧力制御切換部は、これらの圧力用速度指令信号と位置用速度指令信号とを常に監視、比較し、いずれか小さい方を選択する。したがって、従来サーボモータの電流変化の検出信号の出力のみで切換を行っていた場合に較べて、圧力の変化および位置の変化をより正確に把握できるため、安定した切換が可能となる。よって、ダイクッションの動作が安定する。

また、位置用速度指令信号および圧力用速度指令信号を両方監視して切換を行うので、サーボモータの電流変化のみを監視する従来と較べても、迅速かつ確実な切換が可能となる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明の一実施形態に係るプレス機械の概略構成図。

[図 2]前記実施形態に係るダイクッションの概略構成図。

[図 3]ダイクッション制御装置の構成を説明する機能ブロック図。

[図 4]ダイクッション制御装置の構成を説明する制御ブロック図。

[図 5]時間と位置用速度指令信号との関係を示す図。

[図 6]時間と圧力用速度指令信号との関係を示す図。

[図 7]位置制御と圧力制御との切換動作を説明するための説明図。 [図 8]位置パターンを示す図。

[図 9]圧力パターンを示す図。

[図 10]スライドとダイクッションパッドの動作説明図。

[図 11]出力切換部の動作を説明するためのフローチャート。

[図 12]出力切換部の動作の変形例を説明するためのフローチャート。

符号の説明

[0012] 9···ワーク、 13···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、 36···位置検出手段であるエンコーダ、 40…ダイクッション制御装置、 42···サーボアンプ、 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···圧力制御部、 51···位置 ·圧力制御切換部、 53···速度制御部、 57···出力切換部、 93···圧力検出手段である圧力計、 Pc …圧力指令信号、 Pr…圧力検出信号、 ep…圧力偏差信号、 υ pc…圧力用速度指令信号、 ic…モータ電流指令信号、 i…電流であるモータ電流、 he…位置指令信号、 hr…位置検出信号であるダイクッションパッド位置検出信号、 eh…位置偏差信号、 υ he…位置用速度指令信号。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 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。

図 1には、本発明の一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、第 1実施形態に係るダイクッション 13の概略構成図が示されて、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と対向配置されベッド 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 (絞り加工）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、ダイクッションパッド 15を上下方向に案内する図示しない 1個以上のガイド部材が設けられている。各ガイド部材は、互いに係合する一対のインナーガイドとァウタ一ガイドと力もなり、ダイクッションパッド 15の各側面にインナーガイドが取り付けられ、ベッド 5の内壁面にアウターガイド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いる。

[0018] 前記ダイクッションパッド駆動機構 16は、図 2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 (位置検出手段） 36が付設されている。このェンコ一ダ 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 Θ、モータ回転角速度検出信号 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 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 26が上下方向に移動し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とヮーク 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 26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 26の損傷を防止することができる。

[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。油圧室 83のポートは、油圧回路を構成する管路 85と連通しており、この管路 85の途中には、圧力計 (圧力検出手段） 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に向けて出力される。

[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 3の機能ブロック図および図 4の制御ブロック図を用いて以下に説明することとする

[0028] 図 3、図 4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 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、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、決められた手順にしたがって入力データの算術'論理演算を行うコンピュータ装置と、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、速度制御部 53、および出力切換部 57の各種機能部が設けられている。これらの機能部は、前記コンピュータで処理されるソフトゥェァ等で形成されている。

[0030] 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 (位置検出信号) hrとし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、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。

[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、その求められた位置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。

[0033] 前記位置比較部 46は、位置指令信号出力部 45から出力切換部 57を介して出力される位置指令信号 heと、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とを比較して位置偏差信号 ehを出力する機能を有している。

[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 ehを入力しその入力信号に所定の位置ゲイン K1を乗じて出力する係数器 55を備え、位置偏差信号 ehに見合う大きさの位置用速度指令信号 υ 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）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、その求められた圧力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）とダィクッションパッド 15に生ずる圧力との所望の対応関係を示すものである。

[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 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。 [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 epを入力しその入力信号に所定の比例ゲイン K2を乗じて出力する係数器 71と、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 K3を乗じて出力する係数器 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圧力用速度指令信号 _υ pcを生成' 出力する機能を有している。

[0038] 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圧力用速度指令信号 _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。

[0039] 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と、このスィッチ 6 0の切換動作の選択を行うための位置 ·圧力比較部 61とを備えている。

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からの位置用速度指令信号 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からの圧力用速度指令信号 υ pcが速度比較部 52へと流れるようになつている。

[0040] 位置，圧力比較部 61は、圧力制御部 50からの圧力用速度指令信号 υ pcと、位置制御部 47からの位置用速度指令信号 _υ heとを比較し、両者のうち小さい方を選択するように設定されている。

ここで、位置 ·圧力比較部 61の切換ロジックを図 5〜図 7を用いて説明する。図 5には、位置用速度指令信号 υ heが示されている。図 5において、ダイクッションパッド 15 の位置パターン (位置目標値)を常に 0 (待機位置）に設定した場合、上型 7がワーク 9と接する前には、ダイクッションパッド 15の位置は、待機位置に一致するため、位置偏差信号 ehは 0となり、位置用速度指令信号 υ heは 0となる。その後、ダイクッションパッド 15が下方に向かって所定の加速度で下降した後、一定の速度で下降するため、位置用速度指令信号 υ heは、待機状態から所定の時定数で下がった後に一定の値に維持される。そして、予備加速の途中でタツチ位置に達した後は、ダイクッションパッド 15が実際にはスライド 4と共に下降する一方で、位置パターン 54が実際のダィクッションパッド 15よりも高い位置に設定されているため、位置偏差信号 ehが上向きに徐々に大きくなり、これに従い位置用速度指令信号 υ heも大きくなる。

[0041] 一方、図 6には、圧力用速度指令信号 υ pcが示されている。図 6においてダイクッシヨンパッド 15の圧力パターン (圧力目標値)を常に一定値に設定した場合、上型 7 力 Sワーク 9と接する前には、ダイクッションパッド 15には圧力が発生しないため、圧力偏差信号 epが圧力パターンの一定値に一致し、圧力用速度指令信号 υ pcは圧力パターンの一定値に応じた値となる。その後、上型 7がワーク 9と接する位置 (タツチ位置）に達すると、ダイクッションパッド 15が上型 7に押されて圧力が発生する。この圧力はダイクッションパッド 15の下降に伴って大きくなつて当初力も設定されてある圧力目標値に近づくため、圧力偏差信号 epは徐々に小さくなり、これに従い圧力用速度指令信号 υ pcも小さくなる。

[0042] 位置 ·圧力比較部 61は、図 7に示されるように、位置用速度指令信号 υ heと圧力用速度指令信号 υ pcとを比較し、両者のうち小さい方を選択するように設定されている。このため、上型 7がワーク 9と接する前の下降時には、位置用速度指令信号 heの方が圧力用速度指令信号 pcより小さいので、位置用速度指令信号 υ heが選択される。この選択により、スィッチ 60によって b接点と a接点とが接続され、位置用速度指令信号 υ heが速度比較部 52へ流れ、位置制御が行われる。

次に、上型 7がワーク 9と接するタツチ位置に達すると、位置用速度指令信号 υ he は増加し、圧力用速度指令信号 υ pcは減少する。これらの速度指令信号 υ he, υ pc の大小関係が逆転したとき、位置'圧力比較部 61は位置用速度指令信号 _υ heより小さい圧力用速度指令信号 υ pcを選択し、スィッチ 60の b接点と c接点とが接続される。この接続切換動作により、圧力用速度指令信号 V pcが速度比較部 52に流れ、圧力制御が行われることとなる。 [0043] 位置 ·圧力比較部 61が、位置用速度指令信号 υ heと圧力用速度指令信号 _υ pcとを常に比較し、両者のうちょり小さい方を選択するように設定されているので、位置制御と圧力制御との切換を適切なタイミングで自動的に行うことができる。したがって、上型 7がワーク 9を介してダイクッションパッド 15に接触したときの衝撃や振動などの影響を最小限に抑制でき、適切なタイミングで安定的かつ確実に位置制御と圧力制御との切換を行える。また、位置用速度指令信号 υ heと圧力用速度指令信号 _υ pcとの両方を常に監視しているので、上型 7がワーク 9に接触したときのタツチ位置を確実に把握でき、迅速かつ確実な切換を行える。

[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からの位置用速度指令信号 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からの圧力用速度指令信号 pcと、ダイクッションノ^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ヽる。

[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圧力用速度指令信号 V 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 K4を乗じて出力する係数器 62と、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 K5を乗じて出力する係数器 64とを備え、係数器 62からの出力信号に係数器 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)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 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] 前記出力切換部 57は、プレス機械 1に設けられたプレス信号生成部 10からのプレス信号 Sによって所定時間切り換わるタイマー付きのスィッチとして機能し、制御プロック的には接点 d、 e、 fを備えている。この出力切換部 57において、接点 eと接点 dとが接続された場合の e— d接点接続動作時には、位置指令信号出力部 45からの位置指令信号 heが前述したように位置比較部 46に出力される。これに対して、接点 eと接点 fとが接続された場合の e— f接点接続動作時には、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がそのまま位置比較部 46に出力される。つまり、制御プログラム上では、ダイクッションパッド 15の位置目標値として、実際の検出位置が与えられることになる。

[0049] なお、プレス信号生成部 10で生成されるプレス信号 Sはスライド位置と関係付けられており、スライド 4駆動用のサーボモータ 11に設けられたエンコーダ 12からのモータ回転角度信号 Θ pに基づいて生成される。スライド 4が上死点から下死点に至るまでの間は、プレス信号 Sとして ON信号が出力され、下死点に達した時点力上死点に至るまでの間では、プレス信号 Sとして OFF信号が出力される。

[0050] 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。

[0051] 以下には、本実施形態の位置指令信号出力部 45の位置パターン 54、圧力指令信号出力部 48の圧力パターン 56、およびプレス信号 Sについて詳説する。図 8には、本実施形態における位置パターン 54およびプレス信号 Sがスライド動作と関連付けられて示されており、図 9には本実施形態における圧力パターン 56が示されている。 [0052] 位置パターン 54は、図 8に示されるように、まずダイクッションパッド 15の待機位置に相当する位置 hiが時刻 tlまで設定され、その後、予備加速のために時刻 tlから時刻 t2まで所定の時定数をもって位置が位置 h2まで下降するように設定されて!、る。そして、位置 h2まで達する途中の位置 hl2にて、上型 7がワーク 9に接することになる（時刻 tl2)。上型 7がワーク 9に接して絞り加工が行われる際には圧力制御が行われることが望ましいため、スライド 4が下死点に達する時刻 t4までの位置パターン 54による位置目標値は、実際のダイクッションパッド 15の位置よりも高くなるように設定されている。このことにより、ダイクッションパッド 15が下降するにしたがって位置偏差信号 eh が大きくなり、この位置偏差信号 ehよりも小さくなる圧力偏差信号 epが選択されて圧力制御が行われるようになつている。この際の位置パターン 54としては具体的に、位置 h2までの予備加速の後、時刻 t2から時刻 t3にかけて別の時定数を持って位置 h3まで下降するように位置指令信号 heが出力される。

[0053] 次、で、時刻 t3からは、スライド 4が下死点に達するまでの間、すなわち、プレス信号 Sとしての OFF信号がプレス信号生成部 10から出力切換部 57に出力されるまでの間は、ダイクッションパッド 15が位置 h3で停止するように位置指令信号 heが出力される。下降するスライド 4にダイクッションパッド 15が追従しているために、スライド 4が下死点に達すると、ダイクッションパッド 15も自身の本来の下死点位置である位置 h4 に停止する。この際、停止する位置 h4は位置パターン 54による位置目標値上での停止位置 h3よりも低いため、ダイクッションパッド 15はある大きさの位置偏差信号 ehが出力された状態で位置 h4に停止していることになる。

[0054] この状態で、プレス信号 Sとして OFF信号が出力されると、出力切換部 57にて e— f 接点接続動作に切り換えられ、ダイクッションパッド位置検出信号 hr (実際には位置 h 4)がダイクッションパッド 15の下死点での位置指令信号 heとして与えられる。この結果、位置比較部 46にはダイクッションパッド位置演算部 43と出力切換部 57との両方力もダイクッションパッド位置検出信号 hrが入力されるために、位置偏差信号 ehは 0となるうえ、負荷が抜けてしまう下死点では、次説する圧力パターン 56での圧力目標値が高く設定されているため、圧力偏差信号 epの方が大きくなり、位置制御に切り換わる。また、位置制御に切り換わっても、位置偏差信号 ehはフォローアップされて 0となっているから、ダイクッションパッド 15が本来の下死点位置である位置 h4に確実に停止していることになる。

[0055] この後、出力切換部 57においては、そのタイマー機能により、時刻 t4から時刻 t5に至るまで e—f接点接続動作が継続され、ダイクッションパッド 15が下死点に停止し続けることでロッキングが行われる。時刻 t5を過ぎると出力切換部 57では、 e— f接点接続動作から e— d接点接続動作に自動的に戻され、予め設定された位置パターン 54 にしたがって位置指令信号 heが出力される。時刻 t5から時刻 t6の間は、所定高さ上昇する補助リフト動作のため、時刻 t6で位置 h5となるように設定がされ、そして時刻 t6 以降は、待機位置に相当する位置 hiに復帰するように設定されている。

[0056] 一方、図 9に示されるように、圧力パターン 56は、上型 7がワーク 9に接する前の時刻 tl2までは、所定値 P1が設定されている。この所定値 P1は、ダイクッションパッド 15 の予圧よりも所定割合だけ高い値に設定されており、これにより、上型 7がワーク 9に接する前の状態では、所定の圧力偏差信号 epが発生する。次に、上型 7がワーク 9 に接して絞り加工が行われる時刻 tl2から時刻 t4までの範囲においては、圧力パターン 56には、それぞれ所定時間で最適な圧力が設定されている。

[0057] 具体的には、絞り加工の開始時には、所定の時定数を持って圧力目標値が所定値 P1から所定値 P2に斜めに上昇し、時刻 t21に達するまでその所定値 P2を保持する。その後、時刻 t21から時刻 t22まで、所定の時定数を持って圧力目標値が所定値 P2から所定値 P3まで斜めに下降し、スライド 4が下死点に達するまでの時刻 t22から時刻 t4 までの間、その所定値 P3を保持する。スライド 4が下死点に達した後（時刻 t4以降）は位置制御が行われることが望ましいため、圧力偏差信号 epが大きくなるように圧力目標値が一気に所定値 P4と高、値に設定されて、る。

[0058] 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以下に説明する。図 10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。

[0059] まず、プレスカ卩ェ動作開始から時刻 tlまでの間は、ダイクッションパッド 15が待機位置の位置 hiにあるため、位置用速度指令信号 υ heは 0であるのに対し、圧力用速度指令信号 υ pcは所定値 P1に対応した値となる。このため、プレス加工動作開始から時刻 tほでの間は、位置'圧力比較部 61は位置用速度指令信号 υ heを選択し、 b接点と a接点とがスィッチ 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。また、時刻 tlから時刻 tl2の間においても、圧力用速度指令信号 υ pcが所定値 P1に対応した値となるため、引き続き位置フィードバック制御が行われる。

[0060] 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を減少させる位置用速度指令信号 υ heを出力し、速度比較部 52は、位置用速度指令信号 V 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) ic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。

これにより、ダイクッションパッド 15は時刻 tlまでは待機位置で待機し、その後上型 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の予備加速を行う。

[0061] 次いで、予備加速途中の時刻 tl2において上型 7とワーク 9とが位置 hl2で接すると、位置パターン 54の位置目標値としては依然として、位置 h2に向けて変化し、その後に位置 h3に向けて変化する。しかし、実際のダイクッションパッド 15は、位置目標よりもさらに下方位置を下降するため、ある値以上の位置偏差信号 ehが存在することになる。一方上型 7とワーク 9とが接すると圧力が上昇するため、発生圧力としては、圧力パターン 56の圧力目標値である所定値 PIに近づいていく。したがって、圧力偏差信号 epが次第に小さくなる。圧力偏差信号 epに基づく圧力用速度指令信号 υ pcが位置偏差信号 ehに基づく位置用速度指令信号 υ heよりも小さくなつたとき、位置'圧力比較部 61が圧力用速度指令信号 υ pcを選択する。

[0062] これにより、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によって接続されて、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自動的に切り換えられる。したがって、位置 ·圧力制御切換部 51による自動的な切換動作により、上型 7がワーク 9に接触した直後に確実に位置制御と圧力制御とを切り換えることができる。以上により、時刻 tl2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とが一体となって下降し、ワーク 9に対し絞り加工が施される。この時刻 tl2から時刻 t4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こととなる。

[0063] 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を減少させる圧力用速度指令信号 υ pcを出力し、速度比較部 52は、圧力用速度指令信号 V 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) ic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。

[0064] 次!、で、時刻 t4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、圧力パターン 56の圧力目標値は一気に所定値 P4に上昇するため圧力偏差信号 ep が大きくなるのに対し、位置パターン 54に基づく位置指令信号 heとしては、出力切換部 57の機能により、ダイクッションパッド 15が実際に停止して、る下死点での位置フィードバック信号 hr (実際には位置 h4)になるため、位置指令信号 hc=hrとなって位置比較部 46での位置偏差信号 ehが 0にフォローアップされる。これにより、位置偏差信号 ehに基づく位置用速度指令信号 υ heが圧力偏差信号 epに基づく圧力用速度指令信号 υ pcよりも小さくなり、位置 ·圧力比較部 61では、位置用速度指令信号 υ heを選択する。したがって、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から位置フィードバック制御に自動的に切り換えられる。また、ダイクッションパッド 15の下死点での位置目標を、下死点で停止している実際の位置 h4に置き換えるため、位置制御のうえからも、ダイクッションパッド 15を位置目標通りに下死点位置で確実に停止させることができ、正確な下死点ロッキングを実現できる。

[0065] ここで、図 11のフローチャートを参照し、出力切換部 57の動作をより具体的に説明する。図 11において、スライド 4が上死点から下死点までの間では、プレス信号生成部 10からのプレス信号として ON信号が出力されるため、この ON信号が入力されている間の出力切換部 57は、 e— d接点接続動作を行い、位置パターン 54による位置目標に基づいた位置指令信号 heを出力する (ST1)。この位置指令信号 heは、ダイクッションパッド 15が位置 h3に達した時点で、この位置 h3を維持するように出力され、出力切換部 57としては、プレス信号 Sとして OFF信号の入力待ちの状態となる（ST2 ) o時刻 t4にてスライド 4が下死点位置に達すると、プレス信号 Sが ON信号カゝら OFF 信号に切り換わり、 OFF信号が出力切換部 57に入力する。すると、出力切換部 57 では、 e— f接点接続動作に切り換わり、位置指令信号 heとして位置フィードバック信号 hr (実際には位置 h4)が与えられ、位置偏差信号 ehを 0にフォローアップする（ST3 )。このような e— f接点接続動作は、出力切換部 57のタイマー機能により、時刻 t5まで続けられ、ロッキングが行われる。タイムアップして時刻 t5を過ぎると、出力切換部 5 7は、プレス信号 Sが OFF信号であることに関係なぐ e— f接点接続動作に切り換え、位置パターン 54による位置目標に基づいた位置指令信号 heを出力する。

[0066] 図 10に戻って、以上のように時刻 t4から時刻 t5までの間は、位置偏差信号 ehが 0にフォローアップされることから、ダイクッションパッド 15は実際の下死点位置である位置 h4で正確にロッキングし、上昇動作をー且停止する。時刻 t5から時刻 t6までの間において、ダイクッションパッド 15は補助リフト分だけ上昇する。時刻 t6において、ダイクッシヨンパッド 15は再び上昇動作を開始して待機位置 hiに復帰した後停止する。時刻 t4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、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。

[0067] なお、下死点ロッキング力補助リフトに移行する場合にっ、て、本実施形態では時刻 t5に達した力否かのタイマ機能に従っていた力上昇行程にあるスライド 4の高さ位置が予め設定された所定の設定値 H5 (図 10)に達した際のプレス信号 Sを受けてロッキング力も補助リフトに移行させてもよい。すなわち、図 12のフローチャートでのステップ ST4' の判断である。さらに、補助リフトから上昇に移行する場合についても、時刻 t6に達したことで移行させるのではなぐスライド 4の高さ位置が所定の設定値 H6に達した際のプレス信号 Sを受けて移行させてもょ、ことは言うまでもな!/、。

[0068] また、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が、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。

したがって、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、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。

[0069] 例えば、前記実施形態では、本発明に係る圧力検出手段として、油圧回路中に設けられた圧力計が用いられて、たが、ダイクッションパッドの側面に設けられたひずみゲージなどであってもよい。また、位置検出手段としても、ダイクッション駆動用の電動サーボモータに設けられたエンコーダに限らず、ダイクッションパッドとベッドとの間に設けられるリニアスケールなどであってもよい。さらに、電動サーボモータとしては、回転型に限らず、リニアサーボモータなどの直動型であってもよい。

[0070] 前記実施形態では、ダイクッション制御装置が位置制御と圧力制御とを切り換える構成になっていた力少なくとも下死点位置で位置制御になっていればよぐストロークを通して位置制御が行われる場合でも、本発明に含まれる。産業上の利用可能性

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

[1] プレス機械のダイクッション制御装置におヽて、

ダイクッションパッドの位置目標値に応じた位置指令信号を出力する位置指令信号出力部と、

前記ダイクッションパッドの位置を検出する位置検出手段と、

前記位置指令信号に基づく位置目標値と前記位置検出手段からの位置検出信号に基づく位置検出値との偏差に応じた位置偏差信号を出力する位置比較部と、前記位置偏差信号に基づいて位置用速度指令信号を出力する位置制御部と、前記位置制御部からの前記位置用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、

前記プレス機械のスライドが下死点位置に達した時点で出力されるプレス信号に基づき、前記位置検出手段からの位置検出信号を前記位置指令信号出力部からの位置指令信号に切り換えて前記位置比較部に出力する出力切換部とを備えていることを特徴とするプレス機械のダイクッション制御装置。

[2] 請求項 1に記載のプレス機械のダイクッション制御装置にお、て、

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、ダイクッションパッドにかかる圧力を検出する圧力検出手段と、

前記圧力指令信号に基づく圧力目標値と前記圧力検出手段からの圧力検出信号に基づく圧力検出値との偏差に応じた圧力偏差信号を出力する圧力比較部と、前記圧力偏差信号に基づいて圧力用速度指令信号を出力する圧力制御部と、前記圧力用速度指令信号および前記位置用速度指令信号のうちの小さい方を選択する位置 ·圧力制御切換部とを備え、

前記速度制御部は、前記位置 ·圧力制御切換部から前記圧力用速度指令信号が出力された場合に、この圧力用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

ことを特徴とするプレス機械のダイクッション制御装置。