(57)【要約】【課題】  ダイクッション機構の駆動源であるサーボモータを力制御する際に、要求される力を高い応答性で適正にダイクッション機構に生じさせるようにする。【解決手段】  サーボモータ１４を駆動源としてプレス機械のスライド１６に対する力Ｆを生ずるダイクッション機構１２の制御装置１０は、ダイクッション機構１２に生じさせる力Ｆを指令する力指令部１８と、ダイクッション機構１２が生じている力Ｆを検出する力検出部２０と、サーボモータ１４の動作速度を検出するモータ速度検出部２２と、スライド１６の移動速度Ｖを検出するスライド速度検出部２４と、力指令部１８が指令した力指令値Ｃ１、力検出部２０が検出した力検出値Ｄ１、モータ速度検出部２２が検出したモータ速度検出値Ｄ２、及びスライド速度検出部２４が検出したスライド速度検出値Ｄ３に基づいて、サーボモータ１４に対する力制御を実行する力制御部２６とを備える。【選択図】      図１
2006130524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに対する力を生ずるダイクッション機構の制御装置であって、
前記ダイクッション機構に生じさせる力を指令する力指令部と、
前記ダイクッション機構が生じている力を検出する力検出部と、
前記サーボモータの動作速度を検出するモータ速度検出部と、
前記スライドの移動速度を検出するスライド速度検出部と、
前記力指令部が指令した力指令値、前記力検出部が検出した力検出値、前記モータ速度検出部が検出したモータ速度検出値、及び前記スライド速度検出部が検出したスライド速度検出値に基づいて、前記サーボモータに対する力制御を実行する力制御部と、
を具備することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記力制御部は、前記力指令値及び前記力検出値から、前記サーボモータに指令する速度指令値を算出する速度演算部と、該速度演算部が算出した該速度指令値を、前記スライド速度検出値を用いて補正して、該補正した速度指令値と前記モータ速度検出値とに基づき、前記サーボモータの前記動作速度を制御する速度制御部とを備える、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記速度制御部は、前記速度演算部が算出した前記速度指令値に前記スライド速度検出値を加算することにより、該速度指令値を補正する、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記力指令部は、前記力指令値の立上り時定数を設定する時定数設定部を備え、前記力制御部は、前記スライド速度検出部が検出した前記スライド速度検出値に基づいて、該時定数設定部で設定した該立上り時定数を調整する時定数調整部を備え、調整した該立上り時定数を含む前記力指令値に基づいて、前記力制御を実行する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記力制御部は、前記スライドの移動中であって前記ダイクッション機構が前記力を生じる前に前記サーボモータを始動させる予備加速制御を実行する速度制御部を備え、前記時定数調整部は、該速度制御部が該予備加速制御を実行している間に、前記モータ速度検出部が検出した前記モータ速度検出値と前記スライド速度検出部が検出した前記スライド速度検出値とに基づいて、前記立上り時定数を調整する、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記時定数調整部は、前記モータ速度検出値と前記スライド速度検出値との差に基づいて、前記立上り時定数を調整する、請求項４又は５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記時定数調整部は、前記モータ速度検出値と前記スライド速度検出値との前記差が大きいほど、前記立上り時定数を小さくするように調整する、請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記力制御部は、前記スライドの移動中であって前記ダイクッション機構が前記力を生じる前に前記サーボモータを始動させる予備加速制御を実行する速度制御部を備え、前記制御装置は、該予備加速制御に用いる予備速度指令値を該速度制御部に指令する速度指令部をさらに具備し、該速度制御部は、前記スライド速度検出部が検出した前記スライド速度検出値に基づいて、該速度指令部が指令した該予備速度指令値を調整する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記速度制御部は、前記予備速度指令値を前記スライド速度検出値に比例させて調整する、請求項８に記載の制御装置。
【請求項１０】
プレス機械に組み込まれ、スライドの動作に対応して移動するクッションパッドと、該クッションパッドを駆動するサーボモータと、該サーボモータを制御して該クッションパッドと該スライドとの間に相関的な圧力を生じさせる制御装置とを備えるダイクッション機構において、
前記制御装置が請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御装置からなることを特徴とするダイクッション機構。
【請求項１１】
サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに対する力を生ずるダイクッション機構の制御方法であって、
前記ダイクッション機構に生じさせる力の指令値を求め、
前記ダイクッション機構が生じている力の検出値を求め、
前記サーボモータの動作速度の検出値を求め、
前記スライドの移動速度の検出値を求め、
前記力の指令値、前記力の検出値、前記動作速度の検出値及び前記移動速度の検出値に基づいて、前記サーボモータに対する力制御を実行すること、
を特徴とする制御方法。
【請求項１２】
前記力の指令値及び前記力の検出値から、前記サーボモータに指令する速度の指令値を算出し、該速度の指令値を、前記移動速度の検出値を用いて補正し、該補正した速度指令値と前記動作速度の検出値とに基づき、前記サーボモータの前記動作速度を制御することにより、前記力制御を実行する、請求項１１に記載の制御方法。
【請求項１３】
前記算出した速度の指令値に前記移動速度の検出値を加算することにより、該速度の指令値を補正する、請求項１２に記載の制御方法。
【請求項１４】
前記力の指令値の立上り時定数を設定し、前記移動速度の検出値に基づいて、該立上り時定数を調整し、調整した該立上り時定数を含む前記力の指令値に基づいて、前記力制御を実行する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１５】
前記スライドの移動中であって前記ダイクッション機構が前記力を生じる前に前記サーボモータを始動させる予備加速制御を実行するとともに、該予備加速制御の間に、前記動作速度の検出値と前記移動速度の検出値とに基づいて、前記立上り時定数を調整する、請求項１４に記載の制御方法。
【請求項１６】
前記動作速度の検出値と前記移動速度の検出値との差に基づいて、前記立上り時定数を調整する、請求項１４又は１５に記載の制御方法。
【請求項１７】
前記動作速度の検出値と前記移動速度の検出値との前記差が大きいほど、前記立上り時定数を小さくするように調整する、請求項１６に記載の制御方法。
【請求項１８】
前記スライドの移動中であって前記ダイクッション機構が前記力を生じる前に前記サーボモータを始動させる予備加速制御を実行するとともに、該予備加速制御の間に、前記移動速度の検出値に基づいて、該予備加速制御に用いる予備速度の指令値を調整する、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の制御方法。
【請求項１９】
前記予備速度の指令値を前記移動速度の検出値に比例させて調整する、請求項１８に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイクッション機構並びにその制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
曲げ、絞り、打抜き等のプレス加工を行なうプレス機械において、加工動作中に、プレス加工に用いる第１の型を支持する可動側の支持部材（一般にスライドと称する）に対し、第２の型を支持する支持部材（一般にボルスターと称する）の側から所要の力（圧力）を加える付属装置として、ダイクッション機構を装備することは知られている。ダイクッション機構は通常、所定の圧力で保持した可動要素（一般にクッションパッドと称する）に、型閉め方向へ移動中のスライド（又は第１の型）を直接又は間接に衝突させた後、型閉め（成形）を経て型開きに至るまで、クッションパッドがスライドに力（圧力）を加えながらスライドと共に移動するように構成されている。この間、例えば、クッションパッドとスライドとの間に被加工素材の加工箇所の周辺領域を挟持することにより、被加工素材の皺の発生を防止することができる。
【０００３】
ダイクッション機構を用いたプレス加工の精度を向上させるためには、クッションパッドが、スライドと共に移動する間、スライドに対し一定の力（圧力）を安定して加えることが要求される。しかし、従来のダイクッション機構は、油空圧装置を駆動源としているものが多く、スライドの衝突等の外因による急激な圧力変動に応答して、スライドに対する力（圧力）を一定値に制御することが一般に困難であった。そこで近年、応答性に優れた力制御を可能とすべく、サーボモータを駆動源とするダイクッション機構が開発されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されるダイクッション機構は、プレス機械のスライドの下方に設置されるクッションパッドを、スライドの昇降動作に対応して、サーボモータにより昇降動作させる構成を有する。スライドが下降（すなわち加工動作）する間、サーボモータは、スライドがクッションパッドに衝突力を加える前は、クッションパッドの位置指令値に基づく位置制御により動作して、クッションパッドを所定の待機位置に位置決めする。また、スライドがクッションパッドに衝突力を加えた後は、サーボモータは、クッションパッドの位置に対応させて予め定めた力指令値に基づく力制御により動作して、クッションパッドをスライドと共に移動させながら、クッションパッドからスライドに加わる力（圧力）を調整する。なお、衝突及び圧力の検知は、クッションパッドを介してサーボモータの出力軸に加わる負荷を検出することにより行なわれる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２０２３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、従来のサーボモータ駆動によるダイクッション機構では、スライドがクッションパッドに衝突力を加えたときに、サーボモータの制御方式を位置制御から力制御へ切り換えることにより、クッションパッドからスライドに加わる力（圧力）を適正化している。しかし、制御方式のこのような単純な切り換えだけでは、衝突時の衝撃による大きな圧力変動に迅速に応答して、クッションパッドの力（圧力）を適正に制御することは困難である。
【０００７】
例えば、力制御を行なう場合には、最終的にはサーボモータの速度又はトルクが制御されるので、力制御の実行中（すなわちクッションパッドの移動中）に生じるサーボモータの速度フィードバック値に起因して、常にサーボモータへの速度指令が要求されることになる。そこで、積分器等の補償器により、速度指令を保持することが必要になる。しかし、積分器の応答は一般に遅いので、衝突時の急峻な力の変化に追従する適正な速度指令を保持することが困難になる場合がある。そのような場合には、衝突直後に力のオーバーシュートが大きくなる惧れがある。また、位置制御から力制御に切り換える際には、通常、力制御の力指令値を予め一定値に保持した状態で切り換えるので、ステップ状の力指令を行なう場合と同様に、力偏差（すなわち力指令値（目標値）と力フィードバック値（検出値）との差）が大きい切換直後の時間は、力を増加させる指令が継続的に発せられることになり、その結果、衝突後の力指令値が過大になる傾向がある。このように、従来のダイクッション機構におけるサーボモータの力制御は、力のオーバーシュートが大きくなり易い、という課題を有している。
【０００８】
本発明の目的は、サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに対する力を生ずるダイクッション機構の制御装置において、力制御を実行する際の前述した諸問題点を解決し、要求される力を高い応答性で適正にダイクッション機構に生じさせることができる制御装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、プレス機械に組み込まれるダイクッション機構において、要求される力を高い制御応答性で適正に生じることができるダイクッション機構を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに対する力を生ずるダイクッション機構の制御方法において、力制御を実行する際の前述した諸問題点を解決し、要求される力を高い応答性で適正にダイクッション機構に生じさせることができる制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに対する力を生ずるダイクッション機構の制御装置であって、ダイクッション機構に生じさせる力を指令する力指令部と、ダイクッション機構が生じている力を検出する力検出部と、サーボモータの動作速度を検出するモータ速度検出部と、スライドの移動速度を検出するスライド速度検出部と、力指令部が指令した力指令値、力検出部が検出した力検出値、モータ速度検出部が検出したモータ速度検出値、及びスライド速度検出部が検出したスライド速度検出値に基づいて、サーボモータに対する力制御を実行する力制御部と、を具備することを特徴とする制御装置を提供する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制御装置において、力制御部は、力指令値及び力検出値から、サーボモータに指令する速度指令値を算出する速度演算部と、速度演算部が算出した速度指令値を、スライド速度検出値を用いて補正して、補正した速度指令値とモータ速度検出値とに基づき、サーボモータの動作速度を制御する速度制御部とを備える制御装置を提供する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の制御装置において、速度制御部は、速度演算部が算出した速度指令値にスライド速度検出値を加算することにより、速度指令値を補正する制御装置を提供する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置において、力指令部は、力指令値の立上り時定数を設定する時定数設定部を備え、力制御部は、スライド速度検出部が検出したスライド速度検出値に基づいて、時定数設定部で設定した立上り時定数を調整する時定数調整部を備え、調整した立上り時定数を含む力指令値に基づいて、力制御を実行する制御装置を提供する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の制御装置において、力制御部は、スライドの移動中であってダイクッション機構が力を生じる前にサーボモータを始動させる予備加速制御を実行する速度制御部を備え、時定数調整部は、速度制御部が予備加速制御を実行している間に、モータ速度検出部が検出したモータ速度検出値とスライド速度検出部が検出したスライド速度検出値とに基づいて、立上り時定数を調整する制御装置を提供する。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の制御装置において、時定数調整部は、モータ速度検出値とスライド速度検出値との差に基づいて、立上り時定数を調整する制御装置を提供する。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の制御装置において、時定数調整部は、モータ速度検出値とスライド速度検出値との差が大きいほど、立上り時定数を小さくするように調整する制御装置を提供する。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の制御装置において、力制御部は、スライドの移動中であってダイクッション機構が力を生じる前にサーボモータを始動させる予備加速制御を実行する速度制御部を備え、制御装置は、予備加速制御に用いる予備速度指令値を速度制御部に指令する速度指令部をさらに具備し、速度制御部は、スライド速度検出部が検出したスライド速度検出値に基づいて、速度指令部が指令した予備速度指令値を調整する制御装置を提供する。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の制御装置において、速度制御部は、予備速度指令値をスライド速度検出値に比例させて調整する制御装置を提供する。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、プレス機械に組み込まれ、スライドの動作に対応して移動するクッションパッドと、クッションパッドを駆動するサーボモータと、サーボモータを制御してクッションパッドとスライドとの間に相関的な圧力を生じさせる制御装置とを備えるダイクッション機構において、制御装置が請求項１〜９のいずれか１項に記載の制御装置からなることを特徴とするダイクッション機構を提供する。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに対する力を生ずるダイクッション機構の制御方法であって、ダイクッション機構に生じさせる力の指令値を求め、ダイクッション機構が生じている力の検出値を求め、サーボモータの動作速度の検出値を求め、スライドの移動速度の検出値を求め、力の指令値、力の検出値、動作速度の検出値及び移動速度の検出値に基づいて、サーボモータに対する力制御を実行すること、を特徴とする制御方法を提供する。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の制御方法において、力の指令値及び力の検出値から、サーボモータに指令する速度の指令値を算出し、この速度の指令値を、移動速度の検出値を用いて補正し、補正した速度指令値と動作速度の検出値とに基づき、サーボモータの動作速度を制御することにより、力制御を実行する制御方法を提供する。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の制御方法において、算出した速度の指令値に移動速度の検出値を加算することにより、速度の指令値を補正する制御方法を提供する。
【００２４】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の制御方法において、力の指令値の立上り時定数を設定し、移動速度の検出値に基づいて、立上り時定数を調整し、調整した立上り時定数を含む力の指令値に基づいて、力制御を実行する制御方法を提供する。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の制御方法において、スライドの移動中であってダイクッション機構が力を生じる前にサーボモータを始動させる予備加速制御を実行するとともに、予備加速制御の間に、動作速度の検出値と移動速度の検出値とに基づいて、立上り時定数を調整する制御方法を提供する。
【００２６】
請求項１６に記載の発明は、請求項１４又は１５に記載の制御方法において、動作速度の検出値と移動速度の検出値との差に基づいて、立上り時定数を調整する制御方法を提供する。
【００２７】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の制御方法において、動作速度の検出値と移動速度の検出値との差が大きいほど、立上り時定数を小さくするように調整する制御方法を提供する。
【００２８】
請求項１８に記載の発明は、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の制御方法において、スライドの移動中であってダイクッション機構が力を生じる前にサーボモータを始動させる予備加速制御を実行するとともに、予備加速制御の間に、移動速度の検出値に基づいて、予備加速制御に用いる予備速度の指令値を調整する制御方法を提供する。
【００２９】
請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の制御方法において、予備速度の指令値を移動速度の検出値に比例させて調整する制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１に記載の発明によれば、力制御の実行中に、サーボモータの速度フィードバック値（すなわちモータ速度検出値）に起因して、既述したような従来の力制御における力指令値が過大になる問題を、ダイクッション機構に関連して動作するスライドの速度フィードバック値（すなわちスライド速度検出値）を力制御に用いることで解決できる。つまり、プレス加工に際して互いに協調動作するスライドとダイクッション機構との双方の情報（特に速度情報）を、力制御部が共有することで、協調動作のコンプライアンスを改善できる。その結果、プレス加工に要求される力を、高い応答性で適正にダイクッション機構に生じさせることができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、力制御の速度ループにおいて、スライド速度検出値を速度指令値の補正に使用することで、モータ速度検出値の影響を低減することができる。それにより、力制御における力のオーバーシュートを効果的に削減できる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、スライド速度検出値の加算により、衝突直後の速度指令値を迅速かつ適正に補正することができるとともに、定常時にはダイクッション機構をスライドに正確に追従させて移動させることができる。
【００３３】
請求項４に記載の発明によれば、ステップ状の力指令ではなく、所望の立上り時定数を含む力指令値に基づいて力制御を実行することにより、制御初期の力偏差を減少させて、力のオーバーシュートを効果的に削減することができる。しかも、スライド速度検出値に基づいて立上り時定数を調整することにより、スライドの実際の移動速度に見合った最適な立ち上がりの力指令値に基づいて、安定した力制御を実行できる。
【００３４】
請求項５に記載の発明によれば、予備加速制御を行なう間に、サーボモータの実際の動作速度及びスライドの実際の移動速度に見合った最適な立ち上がりの力指令値に基づいて、安定した力制御を実行できる。
【００３５】
請求項６に記載の発明によれば、サーボモータの実際の動作速度及びスライドの実際の移動速度との相対速度に見合った最適な立ち上がりの力指令値を用いることができる。
【００３６】
請求項７に記載の発明によれば、スライドの衝突時の大きな衝撃力を、より迅速に緩和して所要の力を得ることができる。
【００３７】
請求項８に記載の発明によれば、予備加速制御を行なう間に、スライドの実際の移動速度に見合った最適な予備速度でサーボモータを始動させることができる。
【００３８】
請求項９に記載の発明によれば、スライドの実際の移動速度に正確に対応した予備速度で、サーボモータを始動させることができる。
【００３９】
請求項１０に記載の発明によれば、要求される力を高い制御応答性で適正に生じることができるダイクッション機構が提供される。
【００４０】
請求項１１〜１９に記載の発明はそれぞれ、請求項１〜９に記載の発明と同等の作用効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図１は、本発明に係る制御装置１０の基本構成を示す機能ブロック図、図２は、制御装置１０を備えた本発明の一実施形態によるダイクッション機構１２の基本構成を示す模式図である。
【００４２】
図１及び図２に示すように、本発明に係る制御装置１０は、サーボモータ１４を駆動源としてプレス機械のスライド１６に対する力Ｆを生ずるダイクッション機構１２の制御装置１０であって、ダイクッション機構１２に生じさせる力Ｆを指令する力指令部１８と、ダイクッション機構１２が生じている力Ｆを検出する力検出部２０と、サーボモータ１４の動作速度Ｒを検出するモータ速度検出部２２と、スライド１６の移動速度Ｖを検出するスライド速度検出部２４と、力指令部１８が指令した力指令値Ｃ１、力検出部２０が検出した力検出値Ｄ１、モータ速度検出部２２が検出したモータ速度検出値Ｄ２、及びスライド速度検出部２４が検出したスライド速度検出値Ｄ３に基づいて、サーボモータ１４に対する力制御を実行する力制御部２６とを備えて構成される。
【００４３】
また、本発明の一実施形態によるダイクッション機構１２は、プレス機械に組み込まれ、スライド１６の動作に対応して移動するクッションパッド２８と、クッションパッド２８を駆動するサーボモータ１４と、サーボモータ１４を制御してクッションパッド２８とスライド１６との間に相関的な圧力（すなわち力Ｆ）を生じさせる制御装置１０とを備える。スライド１６は、プレス加工に用いる第１の型（図示せず）を支持して、図示しないボルスターに支持した第２の型（図示せず）に対し、プレス加工に要求される速度Ｖで接近又は離反する方向へ移動する。クッションパッド２８は、第２の型に関連して配置され、ボールねじ装置３０及びベルト／プーリ装置３２を介して、サーボモータ１４の出力軸に接続される。スライド１６（又は第１の型）は、型閉め方向へ移動する間に、所定位置に待機していたクッションパッド２８に直接又は間接に衝突する。そして通常は、型閉め（成形）を経て型開きに至るまで、クッションパッド２８がスライド１６に所要の力（圧力）Ｆを加えながらスライド１６と共に移動するように構成されている。なお、力検出部２０は公知の力覚センサを、モータ速度検出部２２は公知のエンコーダを、スライド速度検出部２４は公知のリニアスケールを、それぞれ有することができる。
【００４４】
上記構成を有する制御装置１０は、サーボモータ１４を、力指令値Ｃ１、力検出値Ｄ１、モータ速度検出値Ｄ２及びスライド速度検出値Ｄ３に基づく力制御により動作させ、それによりクッションパッド２８を移動させることができる。この構成では、力制御の実行中（すなわちクッションパッド２８の移動中）に、サーボモータ１４の速度フィードバック値（すなわちモータ速度検出値Ｄ２）に起因して、既述したような従来の力制御における力指令値が過大になる問題を、クッションパッド２８に関連して動作するスライド１６の速度フィードバック値（すなわちスライド速度検出値Ｄ３）を力制御に用いることで解決できる。つまり、プレス加工に際して互いに協調動作するスライド１６とクッションパッド２８との双方の情報（特に速度情報）を、力制御部２６が共有することで、協調動作のコンプライアンスを改善できるのである。その結果、制御装置１０によれば、プレス加工に要求される力Ｆを、高い応答性で適正にダイクッション機構１２に生じさせることができる。
【００４５】
なお、制御装置１０によるこのような作用効果は、既述の特許文献１に記載されるような、スライド１６がクッションパッド２８に衝突する前後でサーボモータ１４の制御モードを位置制御と力制御とで切り換える構成において、切換後の力制御の問題を解決できる点で有効である。しかしそれに限らず、従前の油空圧装置を駆動源としたダイクッション機構と同様に、位置制御を行わずに力制御のみでサーボモータ１４を動作させる構成において、制御装置１０は格別な作用効果を奏するものである。
【００４６】
上記した制御装置１０の構成を制御方法として記述すれば、この制御方法は、ダイクッション機構１２に生じさせる力Ｆの指令値Ｃ１を求めるステップと、ダイクッション機構１２が生じている力Ｆの検出値Ｄ１を求めるステップと、サーボモータ１４の動作速度Ｒの検出値Ｄ２を求めるステップと、スライド１６の移動速度Ｖの検出値Ｄ３を求めるステップと、力Ｆの指令値Ｃ１、力Ｆの検出値Ｄ１、動作速度Ｒの検出値Ｄ２及び移動速度Ｖの検出値Ｄ３に基づいて、サーボモータ１４に対する力制御を実行するステップとを有する。このような制御方法を実行することにより、上記した格別の作用効果が奏される。
【００４７】
力制御におけるフィードバック値としてスライド速度検出値Ｄ３を用いることのさらに具体的な構成を、本発明の幾つかの好適な実施形態として以下に説明する。なお、いずれの実施形態も、上記した制御装置１０の基本構成を有するものであるから、対応する構成要素には共通の参照符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
図３に示す第１の実施形態による制御装置１０では、力制御部２６は、力指令値Ｃ１及び力検出値Ｄ１から、サーボモータ１４に指令する速度指令値Ｃ２を算出する速度演算部３４と、速度演算部３４が算出した速度指令値Ｃ２を、スライド速度検出値Ｄ３を用いて補正するとともに、補正した速度指令値とモータ速度検出値Ｄ２とに基づき（つまり補正後の速度指令値からサーボモータ１４の動作速度フィードバック値を減算して）、サーボモータ２２の動作速度Ｒを制御する速度制御部３６とを備える。したがって力制御部２６は、サーボモータ２２の動作速度Ｒを制御することにより、力制御を実行する。ここで、速度制御部３６は、速度演算部３４が算出した速度指令値Ｃ２にスライド速度検出値Ｄ３を加算することにより、速度指令値Ｃ２を補正することが有利である。
【００４９】
このような構成によれば、力制御の速度ループにおいて、スライド速度検出値Ｄ３を速度指令値の補正に使用することで、モータ速度検出値Ｄ２の影響を低減することができる。それにより、力制御における力のオーバーシュートを効果的に削減できる。特に、スライド速度検出値Ｄ３の加算によって速度指令値を補正すれば、衝突直後の速度指令値を迅速かつ適正に補正することができるとともに、定常時にはダイクッション機構をスライドに正確に追従させて移動させることができる。したがって、力偏差を可及的速やかに零にする応答性の高い力制御を実行することができる。この制御方法は、スライド１６がクッションパッド２８に衝突した後の、クッションパッド２８の移動速度ｖ（図２）がスライド１６の移動速度Ｖと同一になっている状況下で、特に有効である。
【００５０】
図４に示す第２の実施形態による制御装置１０では、力指令部１８は、力指令値Ｃ１の立上り時定数Ｔを設定する時定数設定部３８を備える。また、力制御部２６は、スライド速度検出部２４が検出したスライド速度検出値Ｄ３に基づいて、時定数設定部３８で設定した立上り時定数Ｔを調整する時定数調整部４０を備える。したがって力制御部２６は、時定数調整部４０で調整した立上り時定数Ｔを含む力指令値Ｃ１に基づいて、力制御を実行する。
【００５１】
ステップ状の力指令ではなく、所望の立上り時定数Ｔを含む力指令値Ｃ１に基づいて力制御を実行すれば、制御初期の力偏差が減少するので、力のオーバーシュートを効果的に削減することができる。しかも上記構成では、スライド速度検出値Ｄ３に基づいて、立上り時定数Ｔを調整しているので、スライド１６の実際の移動速度Ｖに見合った最適な立ち上がりの力指令値Ｃ１に基づいて、安定した力制御を実行できる。
【００５２】
ところで、ダイクッション機構１２は、スライド１６がクッションパッド２８（図２）に衝突する際の衝突力を軽減するために、衝突の直前にクッションパッド２８に予備加速動作（すなわち助走動作）を行なわせるように構成することができる。このような構成においても、上記した第２実施形態による立上り時定数の調整手法は、極めて有利な作用効果を奏する。
【００５３】
この構成では、図５に変形例として示すように、力制御部２６は、スライド１６の移動中であってダイクッション機構１２が力Ｆを生じる前にサーボモータ１４を始動させる予備加速制御を実行する速度制御部４２を備える。そして、時定数調整部４０は、速度制御部４２が予備加速制御を実行している間に、モータ速度検出部２２が検出したモータ速度検出値Ｄ２とスライド速度検出部２４が検出したスライド速度検出値Ｄ３とに基づいて、立上り時定数Ｔを調整する。これにより、クッションパッド２８が予備加速動作する間に、スライド１６及びクッションパッド２８の実際の移動速度Ｖ、ｖに見合った最適な立ち上がりの力指令値Ｃ１に基づいて、安定した力制御を実行できる。
【００５４】
上記した第２実施形態において、時定数調整部４０は、モータ速度検出値Ｄ２とスライド速度検出値Ｄ３との差（Ｄ３−Ｄ２）に基づいて、立上り時定数Ｔを調整することが有利である。それにより、スライド１６とクッションパッド２８との相対的移動速度に見合った最適な立ち上がりの力指令値Ｃ１を用いることができる。この場合、時定数調整部４０は、モータ速度検出値Ｄ２とスライド速度検出値Ｄ３との差（Ｄ３−Ｄ２）が大きいほど、立上り時定数Ｔを小さくするように調整することが望ましい。それにより、スライド１６がクッションパッド２８に衝突する際の大きな衝撃力を、より迅速に緩和して所要の力Ｆを得ることができる。なお、予備加速制御を行わない場合は、モータ速度検出値Ｄ２＝０である。
【００５５】
図６に示す第３の実施形態による制御装置１０は、衝突の直前にクッションパッド２８に予備加速動作を行なわせる構成において、特に有効なものである。この実施形態では、制御装置１０は、上記した予備加速制御に用いる予備速度指令値Ｃ３を、力制御部２６の速度制御部４２に指令する速度指令部４４をさらに備える。そして、速度制御部４２は、スライド速度検出部２４が検出したスライド速度検出値Ｄ３に基づいて、速度指令部４２が指令した予備速度指令値Ｃ３を調整する。これにより、クッションパッド２８が予備加速動作する際に、スライド１６の実際の移動速度Ｖに見合った最適な予備速度ｖでサーボモータ１４を始動させることができる。
【００５６】
上記した第３実施形態において、速度制御部４２は、予備速度指令値Ｃ３をスライド速度検出値Ｄ３に比例させて調整することが有利である。それにより、スライド１６の実際の移動速度Ｖに正確に対応した予備速度ｖで、サーボモータ１４を始動させることができる。
【００５７】
なお、第２及び第３実施形態に関連して説明した予備加速制御は、一般的には、クッションパッド２８の位置（すなわちサーボモータ１４の動作位置）を指令する位置指令値に基づく位置制御により行われる。つまり、サーボモータ１４は、クッションパッド２８が予備加速する間（すなわちスライド１６がクッションパッド２８に衝突する前）は位置制御により動作し、スライド１６がクッションパッド２８に衝突した後に、力制御に切り換えて動作する。この場合、上記各実施形態で、力制御部２６に設けた予備加速制御用の速度制御部４２は、実際には位置制御モードでのモータ速度制御を実行することになる。したがって、第３実施形態において速度指令部４４が指令する予備速度指令値Ｃ３は、位置制御の最終段階で得られる速度指令値である。
【００５８】
しかしながら、予備加速制御に際して、そのような位置制御を行わずに、直接的に予備速度指令値Ｃ３を速度制御部４２に入力することにより、力制御部２６の本来の力制御モードでのモータ速度制御を実行することもできる。この場合、近接センサ等によりクッションパッド２８へのスライド１６の接近を検知して、所定のタイミングで力制御による予備加速制御を開始すればよい。
【００５９】
以上、本発明の幾つかの好適な実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲の記載範囲内で様々な修正を施すことができる。また、第１〜第３実施形態の構成は、それぞれに単独で格別の作用効果を奏するものであるが、幾つかの実施形態を組み合わせて採用することにより、一層顕著な作用効果が奏されることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るダイクッション機構の制御装置の基本構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の制御装置を備えた本発明の一実施形態によるダイクッション機構を模式図的に示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による制御装置を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による制御装置を示す機能ブロック図である。
【図５】変形例による制御装置を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による制御装置を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０    制御装置
１２    ダイクッション機構
１４    サーボモータ
１６    スライド
１８    力指令部
２０    力検出部
２２    モータ速度検出部
２４    スライド速度検出部
２６    力制御部
２８    クッションパッド
３４    速度演算部
３６、４２    速度制御部
３８    時定数設定部
４０    時定数調整部
４４    速度指令部
【図１】
2006130524.tif 000003
【図２】
2006130524.tif 000004
【図３】
2006130524.tif 000005
【図４】
2006130524.tif 000006
【図５】
2006130524.tif 000007
【図６】
2006130524.tif 000008