(57)【要約】  機械プレスの操作方法であって、プレスは、電気駆動モータ、前記モータを制御する駆動制御手段、ラム、フライホイール（３５）、クラッチ（３０）及び前記フライホイールの第１回転方向への回転運動を前記ラム（２３）の直線運動に変換する（２７）を備えており、前記ラムは、直線経路（Ｓ）に沿って下降及び上昇することにより前記プレスを作動させ、一プレス製造サイクルを実行するように構成される。当該プレスサイクルは、一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分とを含む。プレスは、ラムに接続される第２駆動モータ又はアクチュエータを備え、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記第２駆動モータの速度を、前記プレス製造サイクルの少なくとも一部分の間に可変にする。プレスは複数の製造サイクルの間で反転させることができる。プレス、及びこのようなプレスを含むシステムも記載される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの電気駆動モータ、前記モータを制御する駆動制御手段、ラム、フライホイール（３５）、クラッチ（３０）及び前記フライホイールの第１の回転方向への回転運動を前記ラム（２３）の直線運動に変換する部材（２７）を備えた機械プレスの作動方法であって、前記ラムは、直線経路（Ｓ）に沿って下降及び上昇することにより、前記プレスを作動させて、前記サイクルのうちの一つのプレス加工部分及び一つ以上の非プレス加工部分を含むプレス製造サイクルを実行するように構成されており、前記ラムに接続された第２の駆動モータ又はアクチュエータを備え、前記第２駆動モータの駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記第２駆動モータの速度を、前記プレス製造サイクルの少なくとも一つの部分の間に変化させる、機械プレスの作動方法。
【請求項２】
一プレス製造サイクルの少なくとも一つの部分の間の前記第２駆動モータの速度を制御することにより変化させ、前記サイクルの前記プレス加工部分（Ｐ、４３、５３、６３）の間の前記第２駆動モータの速度よりも大きくすることができる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
一プレス製造サイクルの少なくとも一つの部分の間の前記第２駆動モータの速度を制御することにより変化させ、前記サイクルの前記プレス加工部分（Ｐ、４３、５３、６３）の間の前記ラムの速度よりも大きな速度で、前記部材（２７）を介して前記ラムを駆動する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記プレス製造サイクルのスタートと当該サイクルの前記プレス加工部分の間の前記第２駆動モータの速度を可変に制御し、当該サイクルの前記プレス加工部分（Ｐ）の間の前記第２駆動モータの速度より大きな速度に到達させる、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記サイクルの前記プレス加工部分と前記プレス製造サイクルの最後の間の前記第２駆動モータの速度を可変に制御し、当該サイクルの前記プレス加工部分（Ｐ）の間の前記第２駆動モータの速度より大きな速度に到達させる、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１回転方向に実行される完全なプレスサイクルの各々が、３６０度超のクランク角度回転に亘って行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第２駆動モータを各完全なプレスサイクルの最後に反転させて、第２回転方向に駆動する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
上死点（ＴＤＣ）又は０／３６０度に等しくないスタート位置（Ｓｃ）から、前記第２駆動モータを第１回転方向に加速する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記第２駆動モータを前記駆動制御手段によりプレス加工速度（Ｗｐ）を超える速度（Ｗ１）まで加速する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記駆動制御手段によって前記第２駆動モ−タを加速することにより、偏心器（２７）又はその他の部材を当該サイクルの前記プレス加工部分の間の偏心器の速度より大きい速度に変化させて駆動する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
当該プレスサイクルの第１部分の間に前記駆動制御手段により、金型とブランクの間の金型保護角度（ＤＰ）に達するまで前記第２駆動モータを加速する、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
当該プレスサイクルの第１部分の間に前記駆動制御手段により、金型とワークピースの間の金型保護角度（ＤＰ）を超えるまで前記第２駆動モータを加速する、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
金型とワークピースの間の第１衝突（Ｉ）位置の手前で、前記第２モータの速度を第１速度Ｗ１からプレス加工速度Ｗｐまで減速する、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記第２駆動モータの速度が可変であり、プレス加工段階の前でクラッチ（３０）又はその他連結手段が係合する前に、前記フライホイール（３５）の回転速度と同期（Ｓｙ）させることができる、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
ワークピースのプレス加工後、或いは下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍に到達した後で、前記フライホイールの前記部材（２７）との係合を解除する、請求項１３又は１４記載の方法。
【請求項１６】
第２駆動モータを、ＢＤＣ又はＢＤＣ近傍到達後、或いはワークピースのプレス加工後に加速する、請求項１１記載の方法。
【請求項１７】
第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を可変制御することにより、同期のためにカム取り外し（ＵＣ）位置又はＵＣ近傍到達と同時にプレスを一定の期間に亘って減速させ、次のプレスサイクルの金型保護（ＤＰ）位置又はＤＰ近傍に到達する前にプレスを再度加速させる、請求項１記載の方法。
【請求項１８】
第２駆動モータの速度を可変制御することにより、連続するプレスサイクルの間でプレスを停止させることなく連続作動させる、請求項１記載の方法。
【請求項１９】
当該プレスサイクルのカム取り外し（ＵＣ）角度に応じた減速位置から第２駆動モータを減速させる、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
第２駆動モータを減速させ、第１回転方向へのプレスサイクルを、３６０度を超えるクランク角又はＴＤＣを２回通過した後で停止させる、請求項１記載の方法。
【請求項２１】
第２駆動モータを減速させ、クランクが第１方向に３６０度又は一回転を超えて回転した後、プレスをゼロ速度に到達させる、請求項１記載の方法。
【請求項２２】
回生制動を部分的に使用することにより、第２駆動モータを低速度に減速するか又はゼロ速度にする、請求項１７ないし２１のいずれか一項記載の方法。
【請求項２３】
第２駆動モータの前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、各プレスサイクルのサイクルスタート位置に前記ラムを移動させ、当該スタート位置は、直前のプレスサイクルの停止位置又はゼロ速度位置から第２回転方向（ＡＣ）に複数のクランク角だけ後方の位置である、請求項１又は１０記載の方法。
【請求項２４】
第１プレスサイクルの停止位置（１１、７）と第２プレスサイクルのスタート位置（Ｓｃ、４）の間の複数の角度に亘り、前記プレスが第１回転方向から第２回転方向へ反転する、請求項１２記載の方法。
【請求項２５】
第２駆動モータの回転運動を、連続する完全なプレスサイクル各々の間で、第１回転方向（Ｃ）から第２回転方向（ＡＣ）へと方向を反転させる、請求項１記載の方法。
【請求項２６】
第２駆動モータを、第１プレスサイクルの間にＴＤＣ手前の位置又はクランク角０度未満のスタート位置から第１回転方向に加速し、第２プレスサイクルの間にＴＤＣを超えたスタート位置又はクランク角３６０度超の位置から第２回転方向に加速する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
回生制動を部分的に利用して前記モータを低速度又はゼロ速度に減速する、請求項２３ないし２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
プレスサイクル全体を通して、前記プレスはフライホイール（３５）と接続していない状態で稼動し、第２モータ（２２）、又は慣性装置を備えたモータ（２２）が現在のワークピースのプレス加工に動力を供給する、請求項１３ないし２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
一つの電気駆動モータ（２０）、前記モータを制御する駆動制御手段、ラム（２３）、フライホイール（３５）、クラッチ（３０）及び前記フライホイールの運動を前記ラムの直線運動に伝達する部材（２７）を備え、前記ラムが、直線経路に沿って下降及び上昇することにより前記プレスを作動させて、一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分を含むプレス製造サイクルを実行する機械プレスであって、前記ラムに接続された第２駆動モータ（２２）を備え、第２駆動モータの駆動制御手段が制御出力を供給することにより、前記プレスサイクルの少なくとも一つの部分の間に前記第２駆動モータの速度を変化させる、機械プレス。
【請求項３０】
制御手段を備え、前記第２駆動モータの速度を制御することにより、前記サイクルの少なくとも一つの前記非プレス加工部分の間に当該速度を変化させることができ、且つ当該サイクルの前記プレス加工部分の間の前記駆動モータの速度より大きくすることができる、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項３１】
第２駆動モータ（２２）が前記部材（２７）に接続されて回転運動を直線運動に変換できる、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項３２】
少なくとも一つの前記モータの回転運動を前記ラムの直線運動に変換する前記機械手段が、クランク、ナックル、リンク、カム、スクリュー、ボールスクリュー、ラック型機構から成るグループの内のいずれかの種類の変速装置を含む、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項３３】
制御手段を備え、前記第２モータの速度が可変であって、プレス加工段階（Ｐ）の開始前の時点において、クラッチ（３０）又はその他連結手段と係合する前に、前記フライホイール（３５）の回転速度と同期（Ｓｙ）させることができる、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項３４】
制御手段を備え、前記第２モータの速度が可変であって、前記第２モータの位置を、プレス加工段階（Ｐ）の開始前の時点において、クラッチ（３０）又はその他連結手段と係合する前に、前記フライホイール（３５）の位置と同期（Ｓｙ）させることができる、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項３５】
制御手段を備え、第１回転方向への前記プレス製造サイクルが３６０度を超える範囲に亘ることができ、プレスモータが前記プレス製造サイクルの各々の最後に反転する、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項３６】
制御手段を備え、前記プレス製造サイクルが、３６０度より大きいクランク角に亘って第１回転方向に回転することを含む、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項３７】
制御手段を備え、前記モータが第１回転方向又は第２回転方向のいずれかに反転可能及び作動可能である、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項３８】
制御手段を備え、モータの回転方向が、前記第１プレス製造サイクルの後で反転可能である、請求項３７記載の機械プレス。
【請求項３９】
プレスのクランク回転角及び／又はＴＤＣとＢＤＣの間の前記ラムの位置を求めるための位置センサ手段を備える、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項４０】
ＢＤＣ又はＢＤＣ近傍の位置においてプレス加工中にプレスを停止させる制御手段を備える、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項４１】
第１の順回転方向及び第２の逆回転方向のいずれか又は両方のクランク回転角度を求めるための位置センサ手段を備える、請求項３８記載の機械プレス。
【請求項４２】
前記第２駆動モータの速度を測定する手段を備える、請求項２９ないし４１のいずれか一項に記載の機械プレス。
【請求項４３】
前記第２駆動モータのシャフト位置又は速度を求めるためのセンサ手段を前記モータに備える、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項４４】
第１及び／又は第２駆動モータに接続された、或いは制御ユニットに内蔵された、前記第１及び／又は第２駆動モータ又はアクチュエータの速度及び／又は位置を測定する手段、或いはそれをその他の方法で求める手段を備える、請求項４２又は４３記載の機械プレス。
【請求項４５】
制御手段を含むことにより、同じ物品をフォーミング加工するための連続する前記プレス製造サイクルの間に第２モータ（２２）を制御して、前記プレス製造サイクルのいずれか一つの一以上の部分の間のプレスの速度を変化させることにより、連続する前記製造サイクルの各々を完了するのに要する時間が同じにならないようにすることができる、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項４６】
前記プレスが、第２モータ（２２）の制動中又は減速中にエネルギーを回収するように構成されたエネルギーを回生するためのエネルギー回生手段を備える、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項４７】
制御手段を含むことにより、前記プレスサイクルの少なくとも一部分の間に、前記第２駆動モータ及び／又は第１駆動モータのトルクが可変である、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項４８】
前記プレスが、クラッチを稼働させて、当該プレスサイクルの一つ以上の部分の間に前記プレスの偏心部材又はその他駆動部材（２７）にフライホイール（３５）を連結する制御手段を含む、請求項２９又は３４記載の機械プレス。
【請求項４９】
前記プレスの少なくとも一つの第２モータ又はアクチュエータが、回転モータ、線形モータ、及び油圧式アクチュエータからなるグループの内のいずれかとして構成される、請求項２９記載の機械プレス。
【請求項５０】
一つの電気駆動モータ（２０）と、前記モータを制御する駆動制御手段と、ラム（２３）と、フライホイール（３５）と、クラッチ（３０）と、前記フライホイールの回転運動を前記ラムの線形運動に変換するための部材（２７）であって、前記ラムが、線形経路に沿って下降及び上昇することにより、前記サイクルの一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分とを含む製造サイクルで前記プレスを作動させる部材とを備えた一つの機械プレス、及び一つのワークピースの取り付け及び／又は取り外しのための少なくとも一つの装置（１６、１７）、更には第２駆動モータ又はアクチュエータ（２２）を装備する少なくとも一つの前記プレス（１、２）を備える少なくとも一つの制御ユニット（１４、１１４、２１４）であって、前記第２モータ又はアクチュエータが前記ラムに接続されて前記フライホイールの運動を少なくとも一つの前記プレスの前記ラムに伝達する制御ユニットを備えるシステムであって、第２駆動モータの駆動制御手段が制御出力を供給することにより、前記プレスサイクルの少なくとも一部分の間に前記第２駆動モータの速度を変化させるシステム。
【請求項５１】
少なくとも一つのプレスが制御手段を備え、前記第２駆動モータの速度を制御して、サイクルの少なくとも一つの前記非プレス加工部分の間に当該速度を変化させることができ、サイクルの前記プレス加工部分の間の前記第２駆動モータの速度よりも大きくすることができる、請求項５０記載のシステム。
【請求項５２】
少なくとも一つの前記プレスが制御手段を備え、第１回転方向への前記プレス製造サイクルが３６０度超の角度に亘る、請求項５０記載のシステム。
【請求項５３】
少なくとも一つの前記プレスの第２駆動モータが反転されて、前記プレス製造サイクルの各々の最後に第２回転方向に駆動する、請求項５０記載のシステム。
【請求項５４】
少なくとも一つの前記プレスが、プレスのクランク回転角度又はＴＤＣとＢＤＣの間の位置を求めるための一つ以上の位置センサ手段を備える、請求項５０記載のシステム。
【請求項５５】
少なくとも一つの前記プレスが、第１順回転方向及び第２逆回転方向の一方又は両方のクランク回転角度を求めるための位置センサ手段を備える、請求項５０記載のシステム。
【請求項５６】
前記プレスの製造作業又は設定作業をモニタリング及び／又は制御する少なくとも一つの制御ユニット（１４、１１４、２１４）を備える、請求項５０記載のシステム。
【請求項５７】
少なくとも一つの制御ユニットが、少なくとも一つの前記プレスの第２駆動モータの速度又はトルクを制御する一つ以上のコンピュータプログラムを含む、請求項５０記載のシステム。
【請求項５８】
減速中又は制動中に、少なくとも一つの前記プレスの第２駆動モータからエネルギーを回収するためのエネルギー回収手段を備える、請求項５０記載のシステム。
【請求項５９】
減速中又は制動中に、第２駆動モータからエネルギーを回収するためのエネルギー回収手段を備え、前記回収手段が、コンデンサ、バッテリ、フライホイール、第１又はその他駆動モータ、圧縮可能な流体容器から成るリストの中のいずれかから構成される、請求項５８記載のシステム。
【請求項６０】
コンピュータ又はプロセッサに請求項１ないし２８のいずれか一項に記載の方法を実行させるコンピュータコード手段及び／又はソフトウェアコード部分を含む、コンピュータプログラム。
【請求項６１】
一つ以上の、コンピュータで読み取り可能な媒体に格納される、請求項６０記載のコンピュータプログラムを含むコンピュータプログラム製品。
【請求項６２】
スタンピング加工、ホットスタンピング加工、プレス加工、深絞り加工、切断加工、パンチング加工から成るリストの内のいずれかの加工の一工程又は連続作動に、請求項２９ないし４９のいずれか一項に記載の機械プレスを使用する方法。
【請求項６３】
スタンピング加工、ホットスタンピング加工、プレス加工、深絞り加工、切断加工、パンチング加工から成るリストの内のいずれかの加工の設定、又は製造条件設定の作業を行なうために、請求項５０ないし６２のいずれか一項に記載のシステムを使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
技術分野
本発明は、ブランクから金属パーツをプレス加工、スタンピング加工、又はパンチング加工するために使用される種類の機械プレスに関する。詳細には、本発明は、駆動システムからプレスのラムへの動力の伝達を制御する改良型システムを備えた電動モータによって少なくとも部分的に駆動される機械プレスを開示する。
【０００２】
背景技術
機械プレスは、スチールブランクからスタンピング加工済み自動車パーツを製造するために広く使用される。今日の大型機械プレスはフライホイールにより駆動される。フライホイールの機能は、プレス加工作業を実行するために必要なエネルギーを蓄積することである。モータはフライホイールを駆動して、プレス作業の開始前に、加工作業が行われる速度でフライホイールを回転させる。フライホイールを有する一般的な機械プレスの概略図を図２（従来技術）に示す。プレス作業を開始するためには、クラッチを係合させて、プレスをフライホイールに接続する（それまでは停止している）。するとプレスは、プレスの金型（ｄｉｅ）とブランクとが衝突する瞬間まで一定の速度で回転する。パーツをプレス加工する間、プレス及びフライホイールの速度は低下する。
一般的な速度プロファイルの概略的グラフを図３（従来技術）に示す。プレス加工が完了したとき、プレスはそのエキセントリックホイールが完全に一周するまで回転し続ける。プレス加工後のこの第２部分の間に、フライホイールを駆動するモータはゆっくりと回転速度を上昇させて正常なプレス加工速度を取り戻す。この動作の最後に、クラッチが係合を解除し、ブレーキを使用してプレスの動きを停止させる。
【０００３】
更に、所定の金型で作業する設定が行なわれると、従来のモータ駆動機械プレス、リンクプレス等の作業サイクルが固定される。例えば、フライホイールの速度が設定され、クラッチと係合すると、プレスは、図３、７ａ（先行技術）のパターンのような固定パターンに従って動き、この動きは必要な回数だけ繰り返される。従来の機械的解決法では、プレス速度は固定であり、且つ動作全体に亘りフライホイールの速度に比例している。従って、プレス加工を低速で行う必要がある場合（品質上の理由のため）、動作全体が低速で行われる。この結果、サイクル時間が長くなり、従って生産速度が低下する。
【０００４】
米国特許出願番号６０／７６５１８３号に開示されているプレスのようなサーボプレスは、時にダイレクトドライブチェーン構造を有するものとして記載され、大きなフライホイール及びクラッチを持たない。サーボモータがプレスを直接駆動する。動作の開始時に、モータは、プレス加工速度より速い高速となるまでプレスを加速する。この時、衝突の前に、モータはプレスをプレス加工速度まで減速させる。こうしてプレス加工は機械的方法の場合と同じ速度で行われる。プレス加工が完了し次第、モータは再度プレスを高速になるまで加速する。アンローダロボットがプレスに進入できるのに十分プレスが開くと、モータはプレスを減速し始める。
このようにして、サーボプレスは、サイクルの残りの部分の間に高速で運転できるので、プレス加工速度を落としてもサイクル時間の大幅な短縮が達成される。しかしながら、サーボプレスは大型の（完全に機械的なプレスの約５倍の）モータと電力変換装置を必要とする。サーボプレスを低いプレス加工速度で動作させるために、小型フライホイールの形態のような追加の慣性をモータ／プレスに追加してもよい。完全に機械的な方法のフライホイールよりずっと小型であるが、この慣性又は小型のフライホイールは、加速及び減速に、高いピーク電力及び大量のエネルギーの転送を要する。このピーク電力及びエネルギーを提供するには、大型の整流器及び頑丈なグリッド接続が必要になるか、又は何らかの形態の電気エネルギーの蓄積が必要となる。
【０００５】
独国特許第４４２１５２７（１９９４年）では、プレスに制御された誘導機である第２駆動モータが追加されており、この第２モータは、シャフトの、フライホイールに接続する側とは反対側に搭載される。グリッド電源由来のピーク電力は、プレスを加速する間に発電機として主モータ（及び誘導機）を使用し、このモータ１により、フライホイールのモータ２によって回収される制動エネルギーを蓄積することにより、低減される。第２のモータは、フライホイールの速度までプレスを加速するのに使用され、プレス加工段階の間は使用されない。
【０００６】
Ａｉｄａ−Ａｍｅｒｉｃａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの公開資料に、スライド機構へ駆動力を直接伝達するサーボモータを使用した機械プレスの駆動方法が既知である（参考文献１）。駆動力の直接伝達を行なうこの種のサーボプレスは、フライホイール、クラッチ、又はブレーキを必要とせず、プログラム可能なスライド運動を行なうという利点を有する。しかしながら、サーボモータプレスは、一部の製品、特に深絞り加工を必要とする大型製品の場合、ピーク消費電力が大きくなる。
【０００７】
発明の概要
本発明の一つ以上の実施形態によれば、一つの電気駆動モータと、モータを制御する駆動制御手段と、フライホイールと、クラッチと、ブレーキと、プレスラムと、前記フライホイールの回転運動を前記ラムの直線運動に変換する偏心部材又はその他の部材とを備える機械プレスを作動させる方法の形態に改良を加えることができ、前記ラムは、直線経路に沿って下降及び上昇することにより前記プレスを作動させ、且つ第２の駆動モータ又はアクチュエータによりプレスラムに駆動力を提供するように構成されており、本方法では、前記プレス製造サイクルの少なくとも一つの部分の間に第２駆動モータの速度を変化させる。
【０００８】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、プレス製造サイクルの少なくとも一部分の間の第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を制御して、前記プレス製造サイクルのプレス加工部分の間の前記第２駆動モータ又はアクチュエータの速度よりも大きくなるように変化させることができる。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、一プレス製造サイクルの少なくとも一部分の間の第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を制御して変化させ、サイクルの前記プレス加工部分の間のラムの速度よりも大きな速度で一部材を介してラムを駆動する。
【００１０】
本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、一プレス製造サイクルの少なくとも一部分の間の第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を制御して変化させ、サイクルの前記プレス加工部分の間の偏心機の速度よりも大きな速度で偏心機又はその他の部材を駆動する。
【００１１】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記製造サイクルの開始点とサイクルの前記プレス加工部分の間で第２駆動モータの速度を可変に制御し、サイクルの前記プレス加工部分の間の同第２駆動モータの速度よりも大きくする。
【００１２】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、第２駆動モータの速度及び回転方向を制御して、第１回転方向にプレスサイクルを実行し、且つ当該サイクルを３６０度超のクランク角に亘って行うことができる。
【００１３】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、第２駆動モータの速度及び回転方向を制御して、第１回転方向にプレスサイクルを実行し、プレスサイクル毎に第２駆動モータを反転させることができる。
【００１４】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、第２駆動モータを備える機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記第２駆動モータを０度未満の位置又は上死点（ＴＤＣ）の手前の位置の開始位置から加速させ、前記プレスを３６０度を超える角度に亘って駆動し、一プレスサイクルの間に、第１回転方向に２回に亘ってＴＤＣを通過させることができる。
【００１５】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、第２駆動モータを備える機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、制御出力を供給して前記第２駆動モータを制御することにより、プレスサイクルの第１部分の間で、且つプレスサイクルにおける金型保護角度（ＤＰ）に相当するラム位置の手前で、プレス加工速度を超える速度まで当該モータを加速させる。
【００１６】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、金型とブランクの間の第１衝突位置に到達する前に、第２駆動モータの速度を最大速度からプレス加工速度に減速させる。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を可変に制御して、下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍で一定の期間に亘ってプレスを静止させる。
【００１８】
本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、第２駆動モータの速度を可変に制御して、モータが下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍に到達したときに当該速度を上昇させる。
【００１９】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、プレスサイクルの、取り外し時カム（ＵＣ）角度に関するプレスサイクルにおける減速位置から第２駆動モータを減速する。
【００２０】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を可変制御し、プレスが取り外し時カム（ＵＣ）角度又は取り外し時カム角度近傍に到達したら、同期のために一定の期間に当たって当該プレスを減速し、金型保護（ＤＰ）位置又は金型保護位置近傍に達する前に当該プレスを再度加速させる。
【００２１】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、３６０度を超えるクランク角の位置に又はＴＤＣを２回に亘って通過するまで前記プレスを駆動しながら、第１の方向に第２駆動モータを減速する。
【００２２】
本発明の別の実施形態によれば、機械プレスの方法の形態に改良を加えることができ、本方法では、前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより前記ラムを各プレスサイクルのサイクル開始位置に移動させ、このサイクル開始位置は、第１回転方向に行われるプレスサイクルの進行と比べた場合に、第２回転方向に複数のクランク角度だけ戻った位置である。
【００２３】
本発明の別の実施形態によれば、電気駆動モータと、モータを制御する駆動制御手段と、プレスラムと、回転シャフトと、前記モータの回転運動を前記プレスラムの直線運動に変換する部材とを備えた機械プレスの形態に改良を加えることができ、前記プレスラムは、直線経路に沿って下降及び上昇することにより前記プレスを作動させるように構成されており、前記プレスは、可変速度及び制御のための第２駆動モータ又はアクチュエータと、プレス加工の間の速度より大きな速度で偏心機又はその他の駆動部材を駆動する手段とを備える。
【００２４】
本発明の別の実施形態によれば、第２駆動モータを備えた改良型機械プレスの形態に改良を加えることができ、本プレスでは、前記駆動制御が、モータを制御して、３６０度超の第１回転方向の回転運動を変換する部材の回転を含む完全な一プレスサイクルを実現する手段であって、前記モータの回転方向を反転可能に設定できる手段を有する。
【００２５】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、第２駆動モータを備えた機械プレスの形態に改良を加えることができ、この機械プレスは、第１方向への一プレスサイクルの間にモータの回転方向を反転させるコンピュータプログラム又はソフトウェア手段を更に備える。
【００２６】
本発明の一実施形態の別の特徴によれば、第２駆動モータを備える機械プレスの形態に改良を加えることができ、前記プレスは、偏心回転角、クランク回転角、又はプレスにおけるラムの直線位置を求める位置センサ手段を備える。
【００２７】
本発明の別の実施形態によれば、モータを備える機械プレスの形態に改良を加えることができ、前記プレスは、モータのシャフトの位置又は速度を求めるための、第２駆動モータに内蔵されたセンサ手段を備える。
【００２８】
本発明の別の実施形態によれば、第２駆動モータ又はアクチュエータを備える機械プレスの形態に改良を加えることができ、本プレスは、前記制御手段又は制御ユニットに内蔵された、前記第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を測定する手段又は他の方法で求める手段を備える。
【００２９】
本発明の別の実施形態によれば、第２駆動モータ又はアクチュエータを備える機械プレスの形態に改良を加えることができ、本プレスは、前記第１及び／又は第２駆動モータに装着された、或いは制御ユニットに内蔵された、第１及び／又は第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を測定する手段又は他の方法で求める手段を備えることができる。
【００３０】
本発明の別の実施形態によれば、第２駆動モータ又はアクチュエータを備える機械プレスの形態に改良を加えることができ、本プレスは、プレスサイクルの一以上の部分の間に、クラッチを作動させてフライホイールを偏心機又は前記プレスの他の部材に連結させるための制御手段を備えることができる。
【００３１】
今日の大型の機械プレスの欠点は、プレス加工部品又はスタンピング加工部品の製造速度が、実際のプレス加工プロセスの速度プロファイルが固定されていることにより制限されることである。このような限界は、やはり高価なクラッチ及びブレーキの必要性を排除するサーボプレスの導入により低減された。しかしながら、サーボプレスは大型モータ及び電力変換器を必要とし、これは恐らく、完全に機械的なプレスの変換器の５倍にもなる。この場合、サーボプレスには、頑丈なグリッド接続、或いは電気エネルギー貯蔵装置を確立するために、大きな投資が必要となる可能性がある。
【００３２】
この代わりに、機械プレスに第２モータ及びコンバータを加えることができる。第２モータの最も重要な機能は、サイクルのうち、プレスが実際にプレス加工を行っていない一又は複数の部分の間にプレスを駆動することである。実際のプレス加工段階のためには、今日もフライホイールを使用することができる。クラッチ及びブレーキは、依然として必要であるが、今日の機械プレスよりずっと小型で安価なものでよい。この解決法により、それ程大きな電力設備を必要とすることなく、サーボ駆動プレス型の性能が達成される。本解決法は、既存のプレスのアドオン、装備改良、又は回収オプションに特に適している。
【００３３】
ここに提案される解決方法の概要を以下に説明する。簡単には、当該解決法では、完全に機械的な従来技術による解決方法と同様に、電気駆動モータがフライホイールを駆動するものである。このフライホイールの大きさは、従来技術による完全に機械的な解決法と同一か、又はそのような解決法よりいくらか小さい。フライホイールが回転することにより、所望のプレス加工速度が達成される。第２モータ又はアクチュエータはプレスに接続される。完全に機械的な従来技術による解決法のクラッチ搭載位置に、改良型プレスにもクラッチ機を配備することができる。しかしながら、ここに提案される方法では、このクラッチは基本的に、クラッチの両側で速度が等しいときにのみ動作する。このクラッチは、従ってクラッチというよりは連結部であり、よって完全に機械的な従来技術による解決法より単純且つ安価である。
【００３４】
動作の開始時では、プレスは静止しており、フライホイールはプレス加工速度で回転しており、クラッチ又は連結部は係合していない。プレス製造サイクルを開始するために、第２モータが高速、例えばプレスの通常の最大プレス加工速度より２０〜３０％だけ大きい速度までプレスを加速する。次いで、衝突地点に到達する前に、第２モータは所望のプレス加工速度までプレスを減速させる。必要に応じて第１及び第２駆動モータの一方又は両方を制御することにより、他のモータと速度を同期させることができる。ワークピースと金型の衝突の瞬間の前に、フライホイールへの連結部又は単純なクラッチが係合する。
ワークピースをプレス加工する間、フライホイールはプレス加工プロセスにエネルギーを送達する。同時に、必要であれば、一方又は両方のモータがトルクを伝達し、フライホイールがプレス加工速度を維持するのを助けることができる。
【００３５】
プレス加工が完了したら、つまりプレスが下死点又は下死点近傍を通過したとき、フライホイールとクラッチ又は連結部の係合が解除される。次いで第２モータはプレスを加速させて高速に戻す。同時に、第２モータが徐々にフライホイールを加速して、次のプレス製造サイクルのプレス加工段階の開始までに通常のプレス加工速度に戻すことができる。
第２モータは、カム取り外し時角度又は当該角度近傍まで、プレスを高速に維持する。次いで第２モータは、プレスサイクルの最後にプレスを減速させ、例えば停止させる。このように、少なくとも連結部又はクラッチとの係合の前にフライホイール速度と同期させることを除き、第２モータの制御はサーボプレスの制御と幾分類似している。クラッチの係合が解除されるとき、理想的には、クラッチトルクは残ら無い。
【００３６】
参照文献として本明細書にその内容全体を包含する米国特許出願６０／７６５１８３号によるサーボプレスは、双方向モードで作動するオプション、つまり第１の回転が上死点から開始されて上死点で終了し、その後プレスが同じ動作を反対方向に行うオプションを有する。この方法は、サーボモータを小型することができる。通常のフライホイールプレスの設計に標準のクラッチを用いる場合、本明細書に開示される第２駆動モータ又はアクチュエータによる解決法は双方向動作に適しない。これは、プレスが、連続する動作の間に、常に同じ方向に回転するフライホイールに直接リンクするためである。このように、完全な双方向動作には追加の反転ギア機構が必要である。しかしながら、改良型プレスは「交互双方向動作」を実行することができる。この方法では、プレスサイクルは上死点の手前で開始し、上死点の後で終了する。このとき、次のプレスサイクルを開始する前に、プレスは後退して直前の開始点へ移動する。この制御方法により、第２モータ又はアクチュエータ及びその付属コンバータを小型化することができる。
【００３７】
提案される解決方法のフライホイールは、次のような理由により、完全に機械的な従来技術による解決方法のものと比較していくらか小さい。第一に、クラッチに損失エネルギーが無い。完全に機械的な解決方法では、プレスが始動するたびに、クラッチのエネルギー損失によりフライホイールの速度がわずかに低下する減少が見られる。第２に、プレス加工の間に、第２モータはプレスにトルクを提供することもできるので、フライホイールから必要となるエネルギーが小さくて済む。最後に、第２モータのサイクル時間が短いことにより、プレス加工段階の間の速度の低下を大きくすることができる。
【００３８】
必要であれば、グリッド電源から得られるピーク電力を、プレスの加速に必要なエネルギーの一部のみをグリッド電源から取得することにより、或いは第１駆動モータが発電機の一部に使用されている場合はグリッド電源からは直接取得せずにフライホイールから取得することにより、低減することができる。動作の最後に、減速の間に第２モータによって再生されるエネルギーを、（第１モータを使用して、）グリッド電源ではなくフライホイールに戻すことができる。しかしながら、グリッド電源から取得されるピーク電源を低減するためには、それに加えてプレス加工の間の第１モータ及び第２モータの電力を制限することが必要であり、これにより製造サイクル時間がやや延びる可能性がある。プレスサイクルのあらゆる減速部分又は制動部分の間に、第１モータを介してエネルギーをフライホイールに蓄積することが出来る。
【００３９】
単一の整流器を使用して二つのモータのｄｃリンク電圧を生成するトポロジーで、第２モータによって再生されたエネルギーがグリッド電源に戻される代わりにフライホイールに蓄積される場合、整流器はグリッド電源にエネルギーを戻す機能を持たなくともよく、従って、単純なダイオード式整流器を使用することができるという更なる利点が得られる。
【００４０】
既存の設備に本発明を適用する場合に適していると思われる異なるトポロジーでは、第２モータのインバータは別個の整流器によって供給することができる。
【００４１】
異なる一実施形態では、クラッチ又は連結部を、クラッチの係合時に両側の速度が同じであることを必要とするだけでなく、両側の位置の間に固定の関係を必要とする種類のものにすることができる。第２駆動モータの制御をプログラムすることにより、速度だけでなく位置も同期させることができる。必要な精度に応じて、このために追加のセンサが必要となる場合も不要である場合もある。これには、速度及び／又は位置を同期させるために、クラッチにセンサが必要となる場合も不要である場合もある。
【００４２】
フライホイール式プレス、特に、複数の変速機構、複数のエキセントリックホイール及び／又はクランク等が用いられる設計の複雑性が高いプレスに、複数の第２モータ又はアクチュエータを加えることができる。複数のモータ構造、つまり複数の第１モータ及び／又は複数の第２モータは、様々な専用又は共用コンバータ、或いは整流器のトポロジーに配置することができる。
【００４３】
改良型プレスの主な利点は、製造サイクルの間にモータ速度を可変制御することができることである。これにより、今日の機械的フライホイールプレスでは不可能な、高い制御／作動精度が実現する。得られる利点は、一プレス製造サイクルに要する合計時間を、従来技術による同等の機械的なフライホイール式プレスの一製造サイクル時間より短縮できることである。
【００４４】
従来の機械的フライホイールプレスと比較した場合の第２駆動モータ又はアクチュエータを有する改良型プレスの利点として、以下の項目を挙げることができる。
・非プレス加工段階の間のプレスの速度が制御されることにより、プレスの生産速度が低速で動作する場合３０％、高速で動作する場合１０％高まることにより、サイクル時間が有意に短縮される。
・非プレス加工段階の間のプレス（サーボ動作）の速度が制御されることにより、ローダ／アンローダ（ロボット）との同期性が向上する。
・（小規模な非常ブレーキを除いて）ブレーキが不要である。
・始動及び停止の間にプレスに掛かる応力が大幅に低下する。
・アンローダ及びローダロボットとの同期オプションが拡大する。
・エネルギー消費が低減する可能性がある（クラッチ及びブレーキにおける損失が無い）。
・クラッチが大幅に単純化されることにより、構築及びメンテナンスの費用が低減する。
・クラッチの消耗が低減し、メンテナンスが減り、使用不可能時間が短縮される。
・フライホイールの大きさとモータの大きさとのトレードオフに応じて、フライホイールをいくらか小型化することができる。
【００４５】
サーボプレスと比較した場合の第２駆動モータ又はアクチュエータを有する改良型プレスの利点として、以下の項目を挙げることができる。
・グリッド電源由来のピーク電力が低下する。
・使用するコンバータが小型化される。
・第２モータ（モータ２）又はアクチュエータが小型化される。
・既知の実績のある技術による完全に機械的な解決方法と同様に、大型のフライホイール、ブレーキ及びクラッチ又は連結部が必要である。
・必要であれば、製造バックアップ手段として使用不能とされた又は接続を切断された第２モータでプレスを運転することができる。
・既存のプレスに追加することができる。
【００４６】
ここに提案されるプレスのハイブリッド駆動チェーンは、既存のプレスのアップグレードとしても効果的である。既存のフライホイール及びクラッチは所定の位置に維持することができ、ブレーキは保持することも除去することもできる。この場合のフライホイールとクラッチは共にやや大きすぎるが、このことは性能及び耐用年限に有利に影響する。比較的小さな投資（一つのモータ、制御システム及びコンバータ）の場合、既存のプレスの性能は大きく向上する。
必要なピーク電力及びエネルギーをサーボモータに供給するのに費用効率の高い解決方法が見つかれば、新規のプレスラインのため、並びに既存のプレスラインの完全な改修のために、米国特許出願６０／７６５１８３の全サーボプレスは依然として効果的である。
【００４７】
主として、従来の機械プレスと比較したときの主な利点は、製造サイクル時間が短縮されることである。しかしながら、モータの速度は、いずれのプレス製造サイクルの間でも必要に応じて変えることもでき、且つ必要に応じて、プレス加工時間及び取り付け−プレス加工−取り外しの間のサイクル時間は変化しないという制約を満たすこともできる。従って、本発明の他の利点として、以下の項目を挙げることができる。
・制御性：事前設定運動は一プレスサイクルのスタンピング加工部分の間に行なわれることが適切であるが、制御は運動サイクルの残りの部分の間に行なうことができる。
・プレスを開いている／閉じている間に（例えば、プレスサイクルのスタンピング加工部分の間に元の速度を維持しながら）速度を上昇させることにより、サイクル時間が短縮される。
・従来のプレスと同じ製造サイクル時間を維持するか、又は短縮しながら、プレス加工速度を低下させると共に、品質を向上させ、可聴雑音、振動及び応力を低減することができる。
・本発明によるハイブリッドモータ駆動システムによって、制御性が高まり、柔軟性が高まり、設定時間が短縮されるので、油圧プレス及び複雑な連結システムを備えるプレスの必要性が低下する。
【００４８】
更に、試験運転を実ラインに対して行なうことができる。例えば、設定作業中又はメンテナンス作業中のプレスの微速運転のような、遅い又は漸進的なプレス運動は、モータ速度を可変制御することにより容易に行なうことができる。この操作によって、新規の製造計画も可能となる。
【００４９】
別の大きな利点は、本発明によるハイブリッド機械プレスの運動を、製造シーケンスに関与する他のマシンの動作に適合させることができることである。運動は、例えばブランクをプレスに取り付けるとき、及び／又は搬送装置又は他の自動装置によってスタンピング加工済みパーツをプレスから取り外すとき、製造シーケンスの他のマシンに対して最適化することができる。製造シーケンスにおけるこのような他のマシンは一つ以上のロボットとすることができる。自動フィーダ、他のフィーダ、ロボットローダ／アンローダ等の制御と同期させてプレスを制御することにより、フィーダ／ローダ運動が同期するという利点が得られるので、プレス加工精度を落とすことなく全製造プロセスのサイクル時間を短縮することができる。
【００５０】
一列に並んだプレスのような、複数のプレスが同じ製造プロセス又は関連する製造プロセスにおいて作動する製造現場では、本発明によるハイブリッド機械プレスにより、全てのプレス及びフィーダ、又はローダ／アンローダロボットのような搬送機構／アンローダの運動を、プロセスライン又はプレスラインにおいて調整することにより、プレスラインを最適化する機会を増やすことができる。
【００５１】
本発明の一実施形態によりプレスに対する制御性が向上することにより、例えば、このようなラインを単一のコントローラを使用して制御することにより、ラインの調整を行なうことができる。調整又は最適化の一部は、（例えば、サイクルのプレス加工部分／スタンピング加工部分の間に必要な速度及びエネルギー出力を維持しながら）プレスを開いている／閉じている間に速度を調節することにより行なうことができ、これによってサイクル時間を、下流プロセスの状態、上流プロセスの状態、又は全消費電力又は全消費エネルギーのような別の検討事項、プレスラインにおける消費電力ピークの平坦化のようなパラメータに応じて短縮することができる。
【００５２】
本発明の方法の好適な実施形態では、本方法は、一つ以上のマイクロプロセッサユニット又はコンピュータを備えるコンピューティングデバイスによって実行することができる。一又は複数の制御ユニットは、機械プレスの作動を制御する改良型方法を実行するために、一つ以上のコンピュータプログラムを格納するメモリ手段を含む。好適には、このようなコンピュータプログラムは、プロセッサに、上述し且つ以下に詳細に説明する方法を実行させる命令を含む。別の実施形態では、コンピュータプログラムは、ＤＶＤ、光データ装置又は磁気データ装置のようなコンピュータで読み取り可能なデータ記憶媒体に格納される。
次に、特に添付図面を参照しながら、例示のみを目的に示す本発明の実施形態について説明する。
【実施例】
【００５３】
図１は、本発明の一実施形態による改良型機械プレスの模式図である。この図には、偏心駆動ホイール２７によって上下運動Ｓするように駆動されるスライド又はプレスラム２３が示されている。次に偏心駆動ホイールが、各部分が簡易断面で示されるプレスギア機構２９によって駆動され、この断面では、ギア歯がクロスハッチで示されている。フライホイール３５は駆動モータ２０によって駆動される。プレス加工段階の間、フライホイール３５とプレスギア機構２９の間のクラッチは係合する（Ｅ）。図１の参照番号は、従来技術を示す図２の同じ構成要素に対するものと同じである。
図１では、電気モータ２２のような第２駆動モータ又はアクチュエータが、プレスギア機構２９に接続されている。第２駆動モータとプレスギア２９の間には、任意の第２ギアボックス又はその他の変速手段３９が配置されている。完全なプレスサイクルの間に、第２モータは通常プレスギア機構２９に接続され、プレスを常に駆動している。よって、偏心ホイールも、第２駆動モータ２２によってプレスギア機構を通して駆動される。サーボモータであってもなくてもよい第２駆動モータ２０は、グリッド送電網又は電力網（図示せず）に接続されるインバータ２１ａ及び整流器２１ｂと一緒に配置される。図の構成では、インバータ２２ａと共に第２駆動モータ２２も配置することができる。他のモータ制御手段を置き換えることができる。他の電力設備構成を置き換えてもよい。クラッチは、制御ユニット３０１４により操作される。図には更に、任意の非常ブレーキ３１ａが示されている。第１及び／又は第２駆動モータは、図示のＡＣ電源又はＤＣ電源を有することができる。モータ速度制御手段は周波数変換器、図示のインバータ／整流器、又は他のモータ速度制御手段とすることができる。他のプレス又はマシンとモータ速度制御手段を共有することもできる。
【００５４】
図３の先行技術については、上記背景技術で簡単に説明した。図３は、従来の機械プレスの速度プロファイルを示している。図には、目標プレス加工速度Ｗｐが示され、偏心ホイール２７の実際の速度がＷ２７と示されている。
【００５５】
図４は、本発明の一実施形態による機械プレスを作動させる改良型方法による一プレスサイクルの模式図を示している。この図は、一つのプレスサイクルの、時間の経過に伴う偏心速度Ｗの変化を示している。この図は、ゼロ速度でのプレスサイクルの開始（図の左側）と、第２モータによってプレスを高プレス速度又は最大プレス速度Ｗ１まで加速する第１プリプレス加工段階を示している。第２プリプレス加工段階では、最大速度はＷ１に維持され、その後第３プリプレス加工段階の間に第２モータによって選択されたプレス加工速度Ｗｐまでプレスが減速される。次の段階、即ちプレス加工段階Ｐの間において、プレス工具によって作業を行なってプレス加工、スタンピング加工、パンチング加工等によりブランク又はワークピースを変形させる際に、モータ速度は普通いくらか遅くなる。プレス加工段階は、金型とワークピースの間の第１衝突ポイントＩで始まり、下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍まで続く。プレス加工段階の直後に、第４の非プレス加工段階において、プレスは再度加速され、第２モータによって再度高速度又は最大速度Ｗ１等に達する。次の第５の非プレス加工段階の間、第２モータは高速又は最大速度に維持される。続く第６の非プレス加工段階では、プレスサイクルの終了までに速度をゼロまで下げる。３６０度を超えるプレスサイクルの場合、プレスは各プレスサイクルの最後に反転し、次のプレスサイクルを開始する前に駆動されてスタート位置に戻ることができる。
【００５６】
図３に示すように、先行技術による機械プレスの従来の速度プロファイルでは、プレスサイクルの間の最大プレス速度は、従来のフライホイールプレスの場合固定されており、プレス加工速度Ｗｐを提供する。第２モータ又はアクチュエータを備えた本発明の一つの特徴による改良型機械プレスは、製造サイクルの非プレス加工段階の間のプレス加工速度より大きな速度まで加速することができる。従って、製造サイクル時間を短縮することが出来る。
【００５７】
図４は更に、改良型プレス製造サイクルの他の特徴を示している。これらの特徴は、ブランク又はワークピースをプレスに載せ、続いてプレス加工（スタンピング、パンチング等）段階の後にワークピースを取り外すことに関するプレスの位置を示す。プレス製造サイクルの開始点では、プレスが開いてブランクを載せることができる。プレスは、プリプレス加工段階で閉じ始め、間隙が十分でなくなって、プレス金型、又はローダを損傷せずにはワークピースを載せることができないポイントに達する。クランク角度として測定されるこのポイントを金型保護角度ＤＰと呼ぶ。（このポイントは、プレスストロークにおける位置、ラムと金型の間のＴＤＣ又はＢＤＣからの直線距離等の他の表記法で言及される場合もある。）
従って、プレス加工段階に続く非プレス加工段階にも、プレスが十分大きく開いて、以降はワークピース又は金型を損傷することなくワークピースを取り出すことができるようになるポイントがある。クランク角度として測定されるこのポイントを、取り外し時カム角度と呼ぶ。本明細書では、取り外し時カム角度（ＵＣ）は、金型が開き、ブランクを成形後に引き出して取り外すのに十分大きく開いたときの限界ポイント又は限界時点を指すために使用される。金型保護角度及び取り外し時カム角度は共に、製造する製品が異なる場合にはある程度変わる可能性があり、これらの角度は通常、使用するブランクとワークピースを金型に向かって下降させる深さの両方によって決まる。
【００５８】
従って、図４では、図示するプレス製造サイクルの段階は、プリプレス加工段階、プレス加工段階、及びポストプレス加工段階を含む。従って、プレスサイクルは以下のように記述することができる。
・第２モータ２２を（サイクル時間を最短にするために、通常）出来る限り迅速に加速してＷ１に到達させる、第１の非プレス加工段階、
・第２モータを最大プレス速度Ｗ１に保持する第２段階、
・出来るだけ後で第２モータをＷｐまで減速する第３の非プレス加工段階、
・第１及び第２モータの両方について、プレス加工目標速度Ｗｐでクラッチを係合させる（図５のＥ）プレス加工段階、
・クラッチの係合を解除し（図５のＤ）、第２モータをＷ１まで出来る限り速く加速し、第１モータの目標速度をＷｐ（通常）に設定する第４の非プレス加工段階、
・高速度、例えばＷ１に第２モータを保持する第５の非プレス加工段階、
・第２モータの速度をゼロまで減速する第６の非プレス加工段階
・プレスサイクルの最後に第２モータを駆動して、プレスを第２の回転方向である後方に反転させてサイクルのスタート位置に移動させる、随意の交互双方向プレス加工。
【００５９】
改良型プレスを制御するための制御方法によって可能になる改良プレスサイクルは、製造サイクル全体を先行技術による従来の機械プレスの製造サイクルよりも短縮することができ、この短縮は、サイクルの、非プレス加工部分に要する時間を短縮することにより行なわれる。具体的には、直近の取り付けポイントＤＰから直近の取り外しポイントＵＣまでのＴ２で表わされる期間は、プレスをプレス加工速度Ｗｐよりも速い高速度Ｗ１で作動させ、次にＷｐまで下げるか、又はサイクル終了点でゼロに下げることにより、短縮することができる。この様子は、図４のＴ２、ΔＴ２の時間の違いにより概略的に図示される。改良プレスサイクルは、主として一つ又は複数のサイクルの形式で表示されているが、シングルストローク動作及び連続動作の両方に適用することができる。連続動作の間に、プレスは連続するプレスサイクルの間で停止することなく動作する。取り付け及び取り外しに必要な時間に応じて、プレスは停止させるのではなく減速させることができる。
【００６０】
図５は、例えば図１に示すように構成された第２駆動モータとフライホイールとを備える改良型プレスの速度プロファイルを示している。この図は、同じ期間の、時間の経過に伴う偏心速度及び縮小フライホイール速度Ｗｆを示す。第１期間の間に、プレススライドは第２モータ２２によって加速され、通常のプレス加工速度Ｗｐより大きい速度Ｗ１に達する。プレス速度は、プレス加工サイクルの開始までに、第２モータ２２によってＷｐまで減速される。この期間の間に、フライホイール３５をプレスギア機構及びスライドに接続する図１のクラッチ３０は、係合を解除される（Ｄ）。
プレス加工段階Ｐの開始時又は直前に、クラッチ３０が係合することにより、フライホイールがプレスを駆動し、プレス加工動作が開始する。プレス加工段階の間に、フライホイール及びプレス速度は通常最初のプレス加工速度Ｗｐを下回る速度に低下する。プレス加工段階の後の第３の期間に、フライホイールは再びプレス駆動から係合を解除され、駆動モータ２０によってフライホイール速度が上昇しＷｐに戻る。同時に、第２駆動モータによってプレスは高速又は最大速度、例えばＷ１まで加速され、高速に維持され、次いで速度はサイクルの最後までにゼロに減速される。サイクルの最後には、プレス及びスライドは静止位置にあり、フライホイールはプレス加工速度Ｗｐで回転している。別の構成では、エネルギーの節約又はピーク電力の使用のために選択された制御方法及び／又は戦略に応じて、フライホイールは後で加速させてＷｐに戻すことができる。
【００６１】
図８は、本発明の一実施形態による改良型機械プレスを作動させる方法のフローチャートである。この方法は、一のプレス加工段階を含み、複数の段階の説明ではクラッチのフライホイールへの係合又は係合解除に言及せず、第２駆動モータ２２の制御に的を絞る。
４０  第２駆動モータをゼロからＷ１に加速する。
４１  第２駆動モータをＷ１に維持する。
４２  第２駆動モータをＷｐまで減速する。
４３  プレス加工段階Ｐの目標速度をＷｐに設定する。
４４  プレス加工段階Ｐの後で、第２駆動モータをＷ１まで加速する。
４５  第２駆動モータをＷ１に維持する。
４７  第２駆動モータを減速してサイクルの最後にゼロにする。
４９  プレスサイクルの最後に第２駆動モータを反転させて、次のプレスサイクルのスタート位置に駆動する。
【００６２】
図９は、本発明の一実施形態による改良型機械プレスを作動させる方法のフローチャートであり、この方法では、フライホイールを駆動する第１モータ２０の制御に的を絞る。
５０  第１モータを目標速度のＷｐに維持する。
５１  Ｓｙプレス駆動／第２モータ速度をフライホイール／第１モータ速度と同じに同期させる。
５２  クラッチ及び駆動プレスをフライホイール及び第１モータと係合させる（Ｅ）
５３  速度をＷｐに維持してプレス加工段階Ｐを行う。
５４  クラッチ及び駆動プレスの第２モータとの係合を解除する（Ｄ）。
５５  第１モータをＷｐに維持する。
別の構成のステップ５１では、第２モータの速度を第１モータの速度と同期させることができる。
【００６３】
図１０は、本発明の更なる実施形態による改良型機械プレスを作動させる方法のフローチャートである。この方法は、プレス加工段階、及び複数の非プレス加工段階を含む。本方法は更に、プリプレス加工段階、プレス加工段階、及びポストプレス加工段階を含むものとして説明することができる。本発明の説明では、第２駆動モータ２２の制御に的を絞る。図４に関する上の説明から分かるように、本方法は以下のように進行する。
６０  出来る限り迅速に、開始速度からＤＰまで加速する。
６１  モータ速度を最大速度Ｗ１に維持する。
６２  できるだけ後でモータ速度をプレス加工速度Ｗｐまで減速する。
６３  プレス加工段階Ｐに対してＷｐのような目標速度を設定する。
６４  第４の非プレス加工段階で、出来る限り迅速にＷ１まで加速する。
６５  第５の非プレス加工段階で、モータ速度を可能な限り長期に亘ってＷ１等の最大速度に維持する。
６６  第６の非プレス加工段階で、制御戦略及びサイクル時間の最適化とエネルギーの節約／ピーク電力の最適化のバランスに応じて、通常はサイクル時間を短縮するために出来るだけ後で、ゼロまで減速する。
【００６４】
本方法は、改良型プレスを制御することにより、出来る限り短時間で行なわれるプレス製造サイクル全体を実現する複数のステップを含む。本方法をスタンドアローン型プレスに適用する場合、他の制約を含めるか又は条件付きで含めて、例えばプレスの取り付け／取り外し要件に合わせるか、又はこのプレスのピーク電力及び／又は消費エネルギーを最適化することができる。このピーク電力及び／又は消費エネルギーは、例えば加速、及び減速期間中の回生制動に関して最適化することができる。
【００６５】
制御の制約には、製造サイクル時間及び／又はエネルギー節約要件及び／又はピーク電力使用の低減が含まれる。しかしながら、以下のような制御方法の実施例を挙げることができる。
１）プレスサイクルを出来るだけ短縮するために、
両方のモータをそれぞれのトルク及び電力の限界まで使用することにより、サイクルを可能な限り短縮する。システムのピーク電力は、２つのモータのピーク電力の合計に等しい。
−フライホイールモータ（第１駆動モータ２０）は、常に、フライホイールをプレス加工速度に維持するように制御された速度で動作する。電力又はトルクは、このモータ及びモータに付属するコンバータの限界によってのみ制限される。
−第２又は補助モータは、スタート位置の静止状態から出来るだけ迅速にプレスを加速させる。電力又はトルクは、このモータ及びモータに付属するコンバータの限界によってのみ制限される。
−補助又は第２駆動モータはプレスを一定の速度に維持する。
−できるだけ後で補助モータがプレスを減速させ、衝突の直前に所望のプレス加工速度にする。
−クラッチが係合し、補助モータが以下の方法のいずれか一つの方法で制御される。
−制御なし：プレス速度とフライホイール速度がほぼ等しいときクラッチが係合する。
−速度の制御：クラッチの係合直前及び係合の間に、補助モータがプレス速度をフライホイールの速度に等しく制御する。
−速度及び位置の制御：クラッチ係合の直前及び係合の間に、補助モータがプレスの位置及び速度を制御して、クラッチの両側におけるシャフトの位置の精密な関係を達成する。
−クラッチとの係合後、二つのモータの共通速度制御を使用して振動を回避する。プレス加工の間、一般に、プレス力は、二つのモータが供給することができる力よりずっと大きいので、両方のモータは、電力又はトルク制御モードか、或いはトルク制限モードで動作する。
−下死点（或いは、スタンピング加工、ホットスタンピング加工又はパンチング加工等のプレス加工動作の種類に応じて、可能であれば下死点の前）近傍で、クラッチの係合を解除する。
−クラッチが完全に係合解除した後で、補助モータはプレスを最大速度まで可能な限り迅速に加速する。電力又はトルクは、このモータ及びモータに付属するコンバータの限界によってのみ制限される。
−補助モータは、減速位置まで一定の速度を維持し、減速位置では補助モータが出来る限り迅速にプレスの減速を開始する。
−一般的に、プレスはスタート位置を通過した後でゼロ速度に達する。モータの最大トルクを使用して、今度はプレスを逆の方向に再度加速する。
−ゼロ速度位置とスタート位置の間の一地点において、補助モータのトルクは反転する。この時補助モータはその最大トルクを使用して、スタート位置で静止するようにプレスを減速させる。
−プレスを確実に正確な所望の位置で停止させるために、何らかの最終位置制御が必要になる場合がある。
−次いで、次のプレスサイクルの開始まで補助モータのスイッチをオフにする（又はプレス位置を維持する）。
【００６６】
２）ピーク電力を制限しながら、可能な限りプレスサイクルを短くするために、
−総ピーク電力が補助モータのピーク電力を超えないようにフライホイールモータの電力を低減する。
３）
プレスの駆動モータの電力消費は、回生制動を使用することにより小さくするか、又は一定に抑えることができる。特に、部分的回生制動により低速又はゼロ速度にまで第２モータを減速することができる。例えば、Ｗ１からＷｐまで第１のプレプス加工段階の間に減速し、Ｗ１からゼロまでプレス加工後に減速する。本発明の一実施形態による改良型プレス機を備えるシステムは、減速中又は制動中に、第２モータからエネルギーを回収するためのエネルギー回収手段を備えることができる。この手段は、例えば電気的回収手段、機械的回収手段、又は化学的回収手段等のいずれかの回収手段とすることができる。この手段では、一つ以上のコンデンサ、バッテリ、フライホイール等の機械装置、機械バネ、又は圧縮流体容器を含む装置を使用することができる。例えば、第２モータから回収されたエネルギーは、第１駆動モータにより駆動されるフライホイールに蓄積することができる。蓄積されたエネルギーは、プレスサイクルのスタート時における最初の加速段階、プレス加工段階、プレス加工後の再加速段階、プレス加工後のフライホイールの再加速段階の内の一以上の期間に再利用される。
【００６７】
本発明の別の実施形態による改良型機械プレスを作動させる別の方法として、プレスは、接続するフライホイール無しでも動作することができる。これは通常、現在のワークピースをプレス加工又は形成するために、第２モータ、又は第２モータ及び慣性の組み合わせによる力が十分であるときのみ採用できる選択肢である。これは、第１モータ、フライホイール又はクラッチ機構の故障に起因し得る一時的な遅れ又は製造に関する他の問題を克服するために効果的である。またこれにより、何らかの部品のホットスタンピング加工の間の、プレスがＢＤＣ近傍に一定の期間に亘って停止するモータ制御が単純化される。
【００６８】
本発明の別の実施形態によれば、プレスの駆動モータを制御することにより、３６０度超のクランク角度に亘る、又はプレス面間隔の距離で表わしたそれと同等の距離に亘る改良されたプレスサイクルでプレスを作動させることができる。これに対し、従来の機械的プレスのプレスサイクルは３６０度に亘るものであり、通常上死点（ＴＤＣ）で始まって上死点で終了する。
【００６９】
図７ａは、先行技術による標準的な一プレスサイクルを示している。この図は、一方の回転方向に行なわれる３６０度の一サイクルを示している。このサイクルは０／３６０度から始まり、０／３６０度で終了する。ＤＰ及びＵＣに対応する位置が概略的に示されている。
【００７０】
本発明の別の実施形態によれば、電気駆動モータを備えた機械プレスを作動するための方法に改良が加えられ、サイクル毎に交互にプレス作動の回転方向を代える代わりに、連続するプレス製造サイクルの作動の間にプレスを後退させる。
【００７１】
図６ａは、時計回りの第１方向へのサイクルＳｃ（矢印３参照）から成るプレスサイクル１を示す。プレスサイクルＳｃは、本実施例の場合、約３００度の角度４の位置であるスタート地点２で始まり、スタート地点２から時計回りに進む。第１のサイクルは、約４０度の角度７（ＤＰ  ４０）のサイクル停止位置１１まで、約４６０度に亘って時計回りに進むＲｃ。第１サイクルの最後１１で、プレスモータは逆方向ＲＡＣ（チェック）に回転して直前のプレス加工サイクルと同じスタート地点Ｓｃに戻る。
【００７２】
改良型プレスサイクルの制御及び加速及び／又は減速は、変更可能である。一プレスサイクルは、例えば３００度で開始し、時計回りに１００度に亘って加速して、４０度の位置に進み、形成段階に亘って回転する。形成加工の後、３００度の位置から減速を開始し、１００度に亘って進み、４０度の位置で静止することができる。次に、例えばプレスに対するマシンの取り付け／取り外しを行う期間に、プレスを４０度の位置から３００度の位置へ後退させることにより、再び３００度から、再び時計回り又は順方向に次の作動を開始する準備を整える。この方法は、取り付け／取り外しのような使用不能時間の間に後方へ移動するための十分な時間があるとき、最も有効である。
【００７３】
図６ｃは、明瞭に示すために別の図により上記の動きを示している。図６ｃは、時計回りのサイクルの最後の段階を示す。プレスはカム取り外し時位置（ＵＣ）を通過して減速する。ＵＣの後の一地点で、プレスはｚ−速度でゼロ速度に減速する。プレスは、別の時計回りのサイクルＲｃの「スタート」で、反時計回りの方向ＲＡＣに反転して次のサイクルのスタート位置を取る。通常、ゼロ速度位置はＴＤＣの後に位置するが、ＴＤＣ又はＴＤＣの手前とすることもできる。本実施形態では、プレスサイクルは常に３６０度超に亘る。
【００７４】
図７ｄは、プレスが、第１回転方向に、３６０度超の一つのプレスサイクルにより回転する別の実施形態を示している。サイクルの最後で、プレスは反転してスタート位置に戻る。図７ｄは、ほぼ１０時の位置にスタートを示し、プレスサイクルは、実線で指示される時計回りに進んでほぼ１時を指すＤＰｃまで進み、時計回りに回ってほぼ１０時を指すＵＣｃまで進み、進み続けてほぼ２時を指すストップの位置で止まる。次に、プレスは反時計回りの方向ＲＡＣに反転し、ほぼ１０時を指すスタート位置に進む。
【００７５】
一つ以上のマイクロプロセッサ（又は、プロセッサ又はコンピュータ）は中央処理ユニットＣＰＵを含み、ＣＰＵは、例えば図９を参照しながら説明したように、本発明の一つ以上の特徴による方法のステップを実行する。このような一又は複数の方法は、一つ以上のコンピュータプログラムを援用して行なわれ、これらのコンピュータプログラムは、一つ以上のプロセッサがアクセスできるメモリに少なくとも部分的に格納される。本発明による方法を実行するコンピュータプログラムは、一つ以上の専用コンピュータ又はプロセッサの代わりに、一つ以上の産業用汎用マイクロプロセッサ又はコンピュータで実行することもできる。
【００７６】
コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムコード要素又はソフトウェアコード部分を含み、プログラムコード要素又はソフトウェアコード部分は、コンピュータ又はプロセッサに、例えば図８ないし１０に関して、及び図４、５の速度プロファイルに関して説明した方法、及び図７ｂ〜ｄを参照して説明した方法に用いられる方程式、アルゴリズム、データ、保存値、計算等を使用して、本方法を実行させる。コンピュータプログラムは、フラッシュ（登録商標）プログラム等の一以上の小型の実行可能なプログラムを含むことができる。プログラムの一部は上述のプロセッサだけでなく、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、又はＥＥＰＲＯＭチップ、或いは同様の、又は他の適切なメモリ手段に格納することができる。これらのプログラムの一部の一部又は全てを局所的に（又は集中的に）、磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤディスク、ハードディスク、光磁気メモリストレージ手段のような他の適切なコンピュータで読み取り可能な媒体上又はそのような媒体中に、不揮発性メモリに、フラッシュメモリに、ファームウェアとして格納することができるか、或いはデータサーバに格納することができる。Ｓｏｎｙ製メモリスティック（ＴＭ）のような取り外し可能な記憶媒体、及び他の取り外し可能なフラッシュメモリ、ハードドライブ等を含む他の公知の適切な媒体を使用することもできる。プログラムは部分的に、インターネットのような公衆ネットワークを含むデータネットワークから供給することができる。説明したコンピュータプログラムは、複数の異なるコンピュータ又はコンピュータシステムでほぼ同時に実行することができる分散アプリケーションとして部分的に構成することもできる。
【００７７】
図７ｂは、一サイクルが０／３６０又はＴＤＣには対応しない位置から始まり、及び／又は当該位置で終了することができる一実施形態を示している。
【００７８】
図７ｃの実施形態は、一サイクルから次のサイクルに進む際、フライホイールが通常一方向にしか回転しないため、完全に逆方向に作動するのに追加的なクラッチ又は変速手段を必要とする。図７ｃは、第２駆動モータ又はアクチュエータを備えた改良型プレスが双方向に作動する一実施形態を示す。実線で示す時計回りのサイクルＳｃはほぼ１０時を指すスタート１から始まり、時計回りにほぼ２時を指す位置ＤＰｃに進み、ほぼ１０時を指すＵＣｃまで回り、ほぼ１時を指すＤＰｃの直後にストップ１で終了する。次に同様にして、プレスは、ほぼ２時を指すスタート２から始まり、反時計回りにほぼ１１時を指すＤＰＡＣに進み、回り続けてほぼ２時を指すＵＣＡＣに進み、ほぼ１０時を指すストップ２の位置で止まるまで、破線で指示される逆方向に回転する。
【００７９】
図６ｂも、第２の回転方向のサイクルを示し、破線で示されたサイクルＳＡＣは、約６０度に位置する角度６から始まり、約３００とすることができる角度９に位置するストップ１０まで、反時計回りに３６０度に亘って進む。本実施形態の改良型プレスサイクルは、３６０度超に亘り、回転方向は作動の度に反転する。これは、従来の機械プレスで行われるように、いずれの作動においても同じ位置、一般的にはＴＤＣで、開始及び停止する従来による方法とは対照的である。
【００８０】
図７ｂ及び７ｄの本発明の実施形態による改良型プレスサイクルは、３６０度を超える範囲に亘ることができる。上記改良型方法を使用することにより、モータが最大ほぼ１００度に亘ってプレスラムを加速するように（及びほぼ１２０度に亘って減速するように）プレスシステムを制御することができる。これは、一般的な従来の機械プレスの５０度に亘る加速範囲、及び／又は従来のスタート／ストップ位置を用いた４０度に亘る加速範囲より大きい。モータを小型化するとシステム全体の慣性も小さくなることを考慮すると、改良型プレスサイクルのＷ１等の所定の速度に到達するのに必要なトルクは、半分、場合によってはそれ以上低減することができる。
【００８１】
製造システムは、本発明の一つ以上の実施形態による一つ以上の改良型プレスを含むことができる。例えば、一つ以上のプレスを一つのプレスラインに組み込むことができ、このプレスラインでは複数のプレスが同じ製品又は関連製品に対して作動する。図１１は、二つのプレスを有するシステムの概略的なレイアウトを示す。この図は、共にハイブリッド式の第２モータ又はアクチュエータを備える第１プレス１及び第２プレス２を示す。この図はまた、各プレス１、２に付属のローダ／アンローダ１６’、１７’、並びに１６’、１７’’を示す。使用時には、一つのプレスのローダを別のプレスのアンローダとすることができる（逆も可）。プレス１は、駆動モータの各々又は両方のコンバータが接続する制御ユニット１１４を有することができる。各駆動モータの位置／速度センサもプレス制御ユニット１１４に接続することができる。制御ユニット１４は、データネットワーク３０１に接続しており、このネットワークはフィールドバス又はあらゆる種類の他のデータネットワークとすることができる。クラッチの制御は、例えばフィールドバスへの接続部３０１４又はプレス制御ユニット２１４’’への接続部３０１４’’を介して実行することができる。プレス１及び２、並びに取り付け／搬送／取り外し装置１６、１７は、好適には、全て何らかの方法で、直接、又は１１４又は２１４等のプレスの制御ユニットを介して、制御ユニット１４に接続１５される。このように、一方又は両方のプレスの作動、及びローダ／アンローダの作動を調節することができる。制御ユニット１４は、場合によっては、一つ以上のローダ／アンローダ、例えばプレス１及び／又はプレス２に付属のロボットの機能も制御する制御ユニットとすることもできる。特定のロボット制御ユニットは、９軸までの動作を取り扱うことができ、よって、ロボットの余分な一又は複数の軸としてプレス制御を取り扱うことができる。
【００８２】
製造システムに関連して、単独のスタンドアローン型プレスについて最適化を行なう上述の最適化方法及び調整方法をプロセスグループに拡張することができる。従って、回収されたエネルギーを、単に一つのスタンドアローン型の改良型プレスではなく、他のマシンが消費することができる。一つ以上のマシンの電力使用を例えばプレス１とプレス２の間で最適化又は調整することにより、合計ピーク消費電力を減らす、又は電力使用時におけるピーキング又はスパイキングの可能性を低くすることができる。プレスラインによる電力使用全体をこのように考慮すると、図６を参照して説明した方法のような方法において、因数分解可能な加速時間、減速時間に制約が課される場合もある。
例えば、サイクル時間にかかる時間を可能な限り短縮するために、プレスを図９のステップ６０におけるように出来る限り迅速に加速するが、プレスラインの瞬時ピーク電力を全体として回避するために、加速度を変更して最大値未満の値とすることができる。ステップ６０におけるＤＰまでの第１加速は、直線的に行なう必要はなく、ワークピースを挿入するためにローダが必要とする時間と同じ時間に亘る一定の期間で行なうことができ、従って、最大加速及び／又は直線加速を行うのではなく、ＤＰ角度に達するために少なくとも一定の時間をかける。同様に、例えば図１０のステップ６２、６６に関連して、通常行なわれる回生制動に制約を課すことにより、同じプレス、別のマシン、プレスライン又はグリッド送電網のいずれかに、戻りエネルギーを供給することができる。
【００８３】
上記において、本発明の例示的実施形態について説明したが、請求の範囲に規定される本発明の技術範囲から逸脱することなく、開示した解決策に複数の変更及び変形を加えることができる。
【００８４】
参考文献
１．High-tech presses, Servo technology meets mechanical presses by Dennis Boerger, Stamping Journal November 2003, thefabricator.com
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態による改良型機械プレスのブロック模式図である。
【図２】（先行技術）フライホイール式の公知の機械プレスを示す模式図である。
【図３】（先行技術）公知の機械プレスのプレスサイクルによる速度−時間の関係を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態による改良型プレスのプレスサイクルの速度−時間プロファイルを示す模式図である。
【図５】本発明の一実施形態による改良型プレスのプレスサイクルの、速度−時間の関係を表わす模式図であり、縮小モータの速度とフライホイールの速度の、時間の経過に伴う変化を示している。
【図６ａ】本発明の一実施形態によるプレスサイクルの角度及び回転方向を示す模式図である。
【図６ｂ】本発明の別の双方向式の実施形態による第２回転方向を示す図である。
【図６ｃ】６ｂの双方向式実施形態を示す別の図である。
【図７】ａは、公知のプレスサイクルによる標準的な３６０度のプレスサイクルを示し（先行技術）、ｂ〜ｄは、本発明の実施形態の作動方法によるプレスサイクルの、スタート／ストップ位置及び回転方向プレスサイクルを示す模式図である。
【図８】本発明の実施形態による改良型機械プレスの作動方法の模式フローチャートである。
【図９】本発明の実施形態による改良型機械プレスの作動方法の模式フローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態による改良型機械プレスの作動方法の模式フローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態による一つ以上の改良型プレスを備えたシステムの概略図である。
【図１】
2009525879.tif 000003
【図２】
2009525879.tif 000004
【図３】
2009525879.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
2009525879.tif 000009
【図６ｃ】
2009525879.tif 000010
【図７】
2009525879.tif 000011
【図８】
2009525879.tif 000012
【図９】
2009525879.tif 000013
【図１０】
2009525879.tif 000014
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月30日(2009.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの電気駆動モータ、該電気駆動モータを制御する駆動制御手段、ラム、フライホイール（３５）、クラッチ（３０）、及び、前記フライホイールの第１の回転方向への回転運動を前記ラム（２３）の直線運動に変換する部材（２７）を備えた機械プレスの作動方法であって、前記ラムは、直線経路（Ｓ）に沿って下降及び上昇することにより、前記プレスを作動させて、一つのプレス加工部分及び一つ以上の非プレス加工部分を含むプレス製造サイクルを実行するように構成されており、
前記ラムに接続された第２の駆動モータ又はアクチュエータを備え、前記第２駆動モータの駆動制御手段に制御出力を供給することにより、前記第２駆動モータの速度を、前記プレス製造サイクルの少なくとも一つの部分の間に変化させ、前記第２駆動モータを各完全なプレスサイクルの最後に反転させて、第２回転方向に駆動する、機械プレスの作動方法。
【請求項２】
前記第１回転方向に実行される完全なプレスサイクルの各々が、３６０度超のクランク角度回転に亘って行なわれる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
上死点（ＴＤＣ）又は０／３６０度に等しくないスタート位置（Ｓｃ）から、前記第２駆動モータを第１回転方向に加速する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第２駆動モータを前記駆動制御手段によりプレス加工速度（Ｗｐ）を超える速度（Ｗ１）まで加速する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
当該プレス製造サイクルの第１部分の期間中に、金型とワークピースとの間の金型保護角度（ＤＰ）を超えるまで前記駆動制御手段により前記第２駆動モータを加速する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
金型とワークピースとの間の第１衝突（Ｉ）位置の手前で、前記第２駆動モータの速度を第１速度Ｗ１からプレス加工速度Ｗｐまで減速する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記第２駆動モータの速度が可変であり、プレス加工段階の前でクラッチ（３０）又はその他連結手段が係合する前に、前記フライホイール（３５）の回転速度と同期（Ｓｙ）する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
ワークピースのプレス加工後、或いは、下死点（ＢＤＣ）又は下死点近傍に到達した後で、前記フライホイールの前記部材（２７）との係合を解除する（Ｄ）、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
第２駆動モータを、ＢＤＣ又はＢＤＣ近傍到達後、或いは、ワークピースのプレス加工後に加速する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
第２駆動モータ又はアクチュエータの速度を可変制御することにより、同期のためにカム取り外し（ＵＣ）位置又はＵＣ近傍到達と同時にプレスを一定の期間に亘って減速させ、次のプレスサイクルの金型保護（ＤＰ）位置又はＤＰ近傍に到達する前にプレスを再加速させる、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
第２駆動モータの速度を可変制御することにより、連続する複数のプレスサイクル間にプレスを停止させることなく連続作動させる、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
当該プレスサイクルのカム取り外し（ＵＣ）角度に応じた減速位置から第２駆動モータを減速させる、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
回生制動を部分的に使用することにより、第２駆動モータを低速度に減速するか又はゼロ速度にする、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
第２駆動モータの前記駆動制御手段に制御出力を供給することにより、各プレスサイクルのサイクルスタート位置に前記ラムを移動させ、当該スタート位置は、直前のプレスサイクルの停止位置又はゼロ速度位置から第２回転方向（ＡＣ）に複数のクランク角だけ後方の位置である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
第２駆動モータを、第１プレスサイクルの期間にＴＤＣ手前又はクランク角０度未満のスタート位置から第１回転方向に加速し、第２プレスサイクルの期間にＴＤＣを超えたスタート位置又はクランク角３６０度超の位置から第２回転方向に加速する、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
回生制動を部分的に利用して前記モータを低速度又は速度ゼロに減速する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
プレスサイクル全体を通して、前記プレスはフライホイール（３５）と接続していない状態で稼動し、第２モータ（２２）、又は慣性装置を備えたモータ（２２）が現在のワークピースのプレス加工に動力を供給する、請求項６ないし１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
回生制動を利用して前記プレス加工からエネルギーを回収する、請求項１又は１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記第２駆動モータを用いて前記プレス加工からエネルギーを回収し、それをエネルギー回収手段に格納し、プレスの電力消費を円滑にする、請求項１又は１３に記載の方法。
【請求項２０】
第２駆動モータからエネルギーを回収し、それを、前記プレスの第１駆動モータにより駆動するフライホイールに格納する、請求項１又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
一つの電気駆動モータ（２０）、前記モータを制御する駆動制御手段、ラム（２３）、フライホイール（３５）、クラッチ（３０）、及び、前記フライホイールの運動を前記ラムの直線運動に伝達する部材（２７）を備え、
前記ラムが、直線経路に沿って下降及び上昇することにより、一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分とを含むプレス製造サイクルにおいて、前記プレスを作動させる機械プレスであって、
前記ラムに接続された第２駆動モータ（２２）を備え、第２駆動モータの駆動制御手段が制御出力を供給することにより、前記プレス製造サイクルの少なくとも一つの部分の期間に前記第２駆動モータの速度を変化させ、前記第２駆動モータを各完全なプレスサイクルの最後に反転させて、第２回転方向に駆動する、機械プレス。
【請求項２２】
制御手段を備え、前記第２駆動モータの速度を制御することにより、前記サイクルの少なくとも一つの前記非プレス加工部分の期間に当該速度を変化させることができ、且つ当該サイクルの前記プレス加工部分の期間に当該速度を前記駆動モータの速度より大きくすることができる、請求項２１記載の機械プレス。
【請求項２３】
少なくとも一つの前記モータの回転運動を前記ラムの直線運動に変換する前記機械手段が、クランク、ナックル、リンク、カム、スクリュー、ボールスクリュー、ラック型機構(rack-type mechanism)から成るグループの内のいずれかの種類の変速装置を含む、請求項２1に記載の機械プレス。
【請求項２４】
制御手段を備え、前記第２モータの速度が可変であって、第２モータ速度を、プレス加工段階（Ｐ）の開始前の時点において、クラッチ（３０）又はその他連結手段と係合する前に、前記フライホイール（３５）の回転速度と同期（Ｓｙ）させるか、あるいは、前記第２モータの位置を、プレス加工段階（Ｐ）の開始前の時点において、クラッチ（３０）又はその他連結手段と係合する前に、前記フライホイール（３５）の位置と同期（Ｓｙ）させる、請求項２１に記載の機械プレス。
【請求項２５】
制御手段を備え、第１回転方向への前記プレス製造サイクルが３６０度を超える範囲に亘ることができ、プレスモータが前記プレス製造サイクルの各々の最後に反転するよう構成される、請求項２１に記載の機械プレス。
【請求項２６】
制御手段を備え、前記モータが第１回転方向又は第２回転方向のいずれかに反転可能及び作動可能である、請求項２１記載の機械プレス。
【請求項２７】
プレスのクランク回転角及び／又はＴＤＣとＢＤＣとの間の前記ラムの位置を求めるための位置センサ手段を備える、請求項２１に記載の機械プレス。
【請求項２８】
ＢＤＣ又はＢＤＣ近傍の位置においてプレス加工中にプレスを停止させる制御手段を備える、請求項２１に記載の機械プレス。
【請求項２９】
前記第２駆動モータの速度を測定する手段を備える、請求項２１ないし２８のいずれかに記載の機械プレス。
【請求項３０】
第１及び／又は第２駆動モータに接続された、或いは制御ユニットに内蔵された、前記第１及び／又は第２駆動モータ又はアクチュエータの速度及び／又は位置を測定する手段、或いはそれをその他の方法で求める手段を備える、請求項２９に記載の機械プレス。
【請求項３１】
前記プレスが、第２モータ（２２）の制動中又は減速中にエネルギーを回収するように構成されたエネルギーを回生するためのエネルギー回生手段を備える、請求項２１に記載の機械プレス。
【請求項３２】
制御手段を具備し、前記プレスサイクルの少なくとも一部分の期間に、前記第２駆動モータ及び／又は第１駆動モータのトルクが可変である、請求項２１に記載の機械プレス。
【請求項３３】
前記プレスの少なくとも一つの第２モータ又はアクチュエータが、回転モータ、線形モータ、及び油圧式アクチュエータからなるグループの内のいずれかとして構成される、請求項２１に記載の機械プレス。
【請求項３４】
前記プレスサイクル時間を最適化（５０−５５、６０−６６）するよう前記プレスを制御する方法をコンピュータ又はプロセッサに実施させるコンピュータコード手段及び／又はソフトウェアコード部分を含む、制御手段に格納された１以上のコンピュータプログラムを含む、請求項２１ないし３３のいずれかに記載の機械プレス。
【請求項３５】
一つの電気駆動モータ（２０）と、該電気モータを制御する駆動制御手段と、ラム（２３）と、フライホイール（３５）と、クラッチ（３０）と、前記フライホイールの回転運動を前記ラムの線形運動に変換するための部材（２７）であって、前記ラムが、線形経路に沿って下降及び上昇することにより、一つのプレス加工部分と一つ以上の非プレス加工部分とを含む製造サイクルで前記プレスを作動させる部材とを備えた一つの機械プレスと、
一つのワークピースの取り付け及び／又は取り外しのための少なくとも一つの装置（１６、１７）と、
少なくとも一つの制御ユニット（１４、１１４、２１４）と、
を具備したシステムであって、
前記第２駆動モータ又はアクチュエータ（２２）が前記ラムに接続されて前記フライホイールの運動を少なくとも一つの前記プレスの前記ラムに伝達する少なくとも一つの前記プレス（１、２）を具備し、それにより、第２駆動モータの駆動制御手段が制御出力を供給することにより、前記プレスサイクルの少なくとも一部分の間に前記第２駆動モータの速度を変化させ、前記第２駆動モータを各完全なプレスサイクルの最後に反転させて、第２回転方向に駆動するシステム。
【請求項３６】
前記プレスの製造又はセットアップ動作をモニタ及び／又は制御する少なくとも１つの制御ユニット（１４、１１４、２１４）を具備する請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
少なくとも一つの制御ユニットが、少なくとも一つの前記プレスの第２駆動モータの速度又はトルクを制御する、プロセッサ又は記憶格納手段に格納された一つ以上のコンピュータプログラムを含む、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３８】
少なくとも１つの制御ユニットが、プレスを制御してプレスサイクル時間を最適化する（５０−５５、６０−６６）、プロセッサ又は記憶格納手段に格納された少なくとも一つ以上のコンピュータプログラムを含む請求項３５に記載のシステム。
【請求項３９】
少なくとも一つの制御ユニットが、プレスを制御してプレスサイクルの最大電力の使用を最適化する（５０−５５、６０−６６）、プロセッサ又は記憶格納手段に格納された一つ以上のコンピュータプログラムを含む請求項３５に記載のシステム。
【請求項４０】
減速中又は制動中に、少なくとも一つのプレスの第２駆動モータからエネルギーを回収するためのエネルギー回収手段を備える、請求項３５に記載のシステム。
【請求項４１】
減速中又は制動中に、第２駆動モータからエネルギーを回収するためのエネルギー回収手段を備え、前記回収手段が、コンデンサ、バッテリ、フライホイール、第１又はその他駆動モータ、圧縮可能な流体容器から成るリストの中のいずれかを含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
少なくとも一つのプレスの二つのモータ用の交流リンク電圧を生成するために使用される単一の整流器を具備する請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
少なくとも一つのプレスの二つのモータ用の交流リンク電圧を生成するために使用されえるダイオード整流器を具備する請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
共用コンバータを具備する請求項４１に記載のシステム。
【請求項４５】
スタンピング加工、ホットスタンピング加工、プレス加工、深絞り加工、切断加工、パンチング加工から成るリストの内のいずれかの加工の一工程又は連続作動に、請求項３５ないし４４のいずれかに記載の機械プレスを使用する方法。
【請求項４６】
スタンピング加工、ホットスタンピング加工、プレス加工、深絞り加工、切断加工、パンチング加工から成るリストの内のいずれかの加工の設定、又は製造条件設定の作業を行なうために、請求項３５ないし４４のいずれかに記載のシステムを使用する方法。
【国際調査報告】
2009525879.tif 000016
2009525879.tif 000017
2009525879.tif 000018