(57)【要約】【課題】  サーボモータによって位置制御と圧力制御を切換て、ダイクッション制御を行い、位置制御にプレス軸とダイクッション軸の衝突時の衝撃を緩和する。【解決手段】  サーボモータＭｄによってダイクッション部材を制御する。切換スイッチ１６をａ側に接続し数値制御部１０からの指令によりサーボモータＭｄの位置（速度）を制御し、ダイクッション部材の位置を制御する。この位置制御中は、トルクリミット手段１５によりサーボモータＭｄの出力トルクを制限する。位置制御中、誤設定や誤操作等によって、プレス軸がダイクッション部材に衝突しても、サーボモータＭｄは制限されたトルク以下しか出力しないから、衝撃力が緩和され、ダイクッション部材やプレス軸の破損を防止できる。なお、プレス作業時には、位置検出器７でプレス軸が所定位置に下降したことが検出されると、切換スイッチ１６をｂ側に接続し、圧力制御することになる。【選択図】          図２
2006212644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス軸駆動手段によりプレス動作を行う際に、プレス軸により板金を挟み込み圧力の制御を行うプレス機械のダイクッション制御装置において、
ダイクッション部材を昇降させるダイクッション用サーボモータと、
前記ダイクッション用サーボモータを制御し、ダイクッション部材の位置の制御と圧力制御を切り換えて制御するダイクッション制御手段とを有し、
前記ダイクッション制御手段は、位置制御時にはサーボモータにトルクリミットをかけて駆動制御することを特徴とするダイクッション制御装置。
【請求項２】
前記ダイクッション制御手段は、位置の制御時には、前記ダイクッション部材で板金をはさむ方向へのトルク指令にはトルクリミットをかけ、板金をはさむ方向と反対方向へのトルク指令にはトルクリミットをかけずにまたは板金をはさむ方向とは異なる値のトルクリミットをかけて制御することを特徴とする請求項１に記載のダイクッション制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機械におけるダイクッション制御を行うダイクッション制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス機械において、プレス軸により金型に板金を挟み込む際、板金に急激に圧力が加えられることを防止して、板金に加わる圧力の変化を緩和するためにダイクッション制御がなされる。  
このプレス機械のダイクッション制御装置は、従来、油圧または空気圧を用い圧力の制御がなされている。プレス軸に設けられた上型が下降して板金に衝突し、その後、ダイクッションの制御装置が圧力制御を行う。しかし、油圧または空気圧を用いたダイクッション制御では制御信号を与えてから応答するまでに時間的遅れがあり、板金にプレス開始時の衝撃によるサージ圧力がかからないように制御することは困難である。
【０００３】
そこで、この欠点を解消するために、ダイクッション部材を昇降させるサーボモータを設け、このサーボモータによりクッション部材のストロークの位置制御と電流トルク制御による圧力制御とに切り換えて使用するダイクッション装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【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】
【０００５】
上述した特許文献１に記載されている発明のような、ダイクッション部材の駆動をサーボモータで行い、クッション部材のストロークの位置制御と圧力制御を切換えて制御するダイクッション装置の場合、圧力制御は、ダイクッション部材とプレス軸により板金を挟み込んでいるときに行われるものであり、他の区間は位置制御がなされている。この位置制御は、指令された位置に追従するようにサーボモータを駆動制御するものであり、ダイクッション部材に大きな力が加わったとき、サーボモータは、指令されている位置を保持しようとして大きなトルクを発生し、その位置を保持するように作用する。
【０００６】
そのため、段取り中や、プレス機械の調整中等の位置制御中において、プレス軸に取り付けられた上型がダイクッション部材に衝突したり、ダイクッション部材とプレス軸に取り付けられた上型の間に異物を挟みプレス軸が動作して、ダイクッション部材等に大きな力が加わった時などでは、大きな衝撃力が発生し、ダイクッション部材や型に大きなダメージを与える場合がある。
【０００７】
又、ダイクッション制御装置においては、プレス軸に取り付けられた上型がダイクッション部材と当接する前にプレス軸から逃げる方向に、プレス軸の移動速度よりも遅い速度でダイクッション部材の移動を開始させ、その相対移動速度の差によって、ダイクッション部材が移動しながら上型と衝突するように制御して、衝突時の衝突音の軽減等を図ったものも知られている。  
このような制御をダイクッション制御装置が行う場合、誤設定や誤操作等の他の何らかの要因によって、プレスがダイクッションに衝突し、圧力制御に切り換わらず、位置の制御がなされると、ダイクッションの指令位置と実差異の位置がずれて、サーボモータは指令位置を保持しようとして、大きなトルクを発生し、ダイクッション部材を破損させる等の機械的ダメージを与えるという問題がある。  
本発明の目的は、上述した問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、プレス軸駆動手段によりプレス動作を行う際に、プレス軸により板金を挟み込み圧力の制御を行うプレス機械のダイクッション制御装置において、ダイクッション部材を昇降させるダイクッション用サーボモータと、前記ダイクッション用サーボモータを制御し、ダイクッション部材の位置の制御と圧力制御を切り換えて制御するダイクッション制御手段とを有し、前記ダイクッション制御手段は、位置制御時にはサーボモータにトルクリミットをかけて駆動制御することを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記ダイクッション制御手段によるトルクリミットのかけ方として、両方に同じ値のトルクリミットをかけるか、または、前記ダイクッション部材で板金を挟む方向へのトルク指令にはトルクリミットをかけ、板金を挟む方向と反対方向へのトルク指令にはトルクリミットをかけずに制御しても、さらには、板金を挟む方向とは異なる値のトルクリミットをかけて制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
ダイクッション部材が位置制御されている時は、該ダイクッション部材を駆動するサーボモータにはトルクリミットがかけられ、所定値以上のトルクをサーボモータは出力しないから、誤動作や誤操作によってプレス軸がダイクッション部材に衝突しても、ダイクッション部材はトルクリミット値以上の抗力を発生しないから、プレス軸に取り付けられた金型やダイクッション部材等の破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態のダイクッション制御装置が適用されるプレス機械の概要図である。金型の下型２はプレス機械のベースに固定されており、該下型２に対向して上型１がプレス軸（図示せず）に固定されて配置されている。上型１が取り付けられたプレス軸の駆動は、従来と同様に、クランク機構によるものでも、又、油圧や空気圧を用いたものでも、さらには、サーボモータによる位置制御による駆動でもよいものであり、一定パターンで上型１を駆動し、図中上下動させるものである。
【００１２】
下型２側には複数のダイクッション部材６が設けられ、該ダイクッション部材６はそれぞれのサーボモータＭｄで図中上下方向に駆動されるように構成されている。ダイクッション部材６、及びダイクッション用サーボモータＭｄは、図１に示した例では、２組設けた例を示しているが、３組、４組と複数設けても、又は、複数のダイクッション部材６を連結して一体とし、１つのダイクッション用サーボモータＭｄで駆動するようにしてもよい。このダイクッション用サーボモータＭｄは、ダイクッション制御装置５で駆動制御される。
【００１３】
また、上型１の位置、即ちプレス軸の位置を検出する位置検出器７が設けられ、該位置検出器７の出力は、ダイクッション制御装置５に入力されている。図１に示した実施形態では、直線形位置検出器７の例を示しているが、プレス軸を駆動するモータ軸や回転軸等に回転形位置検出器を取り付けて検出するようにしてもよいものである。  
プレス加工しようとする板金（ワーク）３は、ダイクッション部材６上に載置され、下型２の上に配置される。
【００１４】
図２はこの第１の実施形態におけるダイクッション制御装置５のブロック図である。  
ダイクッション制御装置５は、数値制御装置等の数値制御部１０とサーボ制御部１１で構成され、サーボ制御部１１は、位置制御部を構成するエラーカウンタ１２、位置ループゲインＫｐの項１３、速度制御部１４、トルクリミット手段１５、切換スイッチ１６、電流制御部１７で構成され、プロセッサ等でソフトウェアで制御されるようになっている。従来のサーボモータを制御する一般的なサーボ制御部の構成と比較し、トルクリミット手段１５及び切換スイッチ１６を備えている点で相違する。トルクリミット手段１５は、速度制御部１４から出力されるトルク指令（電流指令）が設定トルクリミット値（プラス方向及びマイナス方向のトルク制限値）を越えるような場合、設定トルクリミット値（上限値、下限値）に制限してトルク指令を電流制御部１７に出力する。このトルクリミット手段のトルクリミット値は、数値制御部１０からの指令で設定しても、または、予め決められた固定の値に設定しておいてもよいものである。
【００１５】
トルクリミット手段１５と電流制御部１７の間に切換スイッチ１６が配設され、電流制御部１７の入力をこの切換スイッチ１６によって、位置、速度制御を行い指令トルクを制限したトルク指令か、数値制御部１０から出力される圧力指令(電流指令)かを選択するようになっている。電流制御部１７の出力はアンプ１８を介してダイクッション用サーボモータＭｄに入力され、該サーボモータＭｄを駆動制御する。又、該サーボモータＭｄに設けられた位置・速度検出器１９から、位置、速度がフィードバックされ、位置、速度のフィードバック制御がなされる。
【００１６】
通常、切換スイッチ１６はａ側に切換られ、速度制御部１４の出力を、トルクリミット手段１５を介して電流制御部１７に入力する状態として、ダイクッション部材６及びダイクッション用サーボモータＭｄは位置、速度制御がなされている。数値制御部１０からダイクッション部材６に板金（ワーク）３が載置される所定位置への移動指令がサーボ制御部１１に出力されると、エラーカウンタ１２は、この移動指令を加算するとともに位置・速度検出器１９からの位置フィードバック量を減じて位置偏差量を求め、該位置偏差量に位置ループゲインＫｐを乗じて速度指令を求め、該速度指令と位置・速度検出器１９からの速度フィードバック量を減じて速度偏差を求め、速度制御部１４では、速度偏差に対してＰＩ制御等の速度ループ制御を行いトルク指令（電流指令）を求める。
【００１７】
トルクリミット手段１５は、トルク指令（電流指令）が設定されたプラス方向及びマイナス方向の設定トルクリミット値（トルク制限値）を越えない場合は、速度制御部１４から出力されたトルク指令をそのまま出力するが、設定トルクリミット値を越える場合には、設定されたトルクリミット値を出力する。なお、説明を簡単にするために、ダイクッション部材６を図１において上方向（プレス軸側の方向）に移動させるトルク方向をプラス、逆の下方向に移動させるトルク方向をマイナスとする。
【００１８】
トルクリミット手段１５から出力されたトルク指令はａ側に切換られている切換スイッチ１６を介して電流制御部１７へ指令されるが、このトルク指令と、アンプ１８内に設けられた電流検出器からの電流フィードバック信号との差を求め、この電流偏差に基づいて電流ループ制御がなされて、アンプ１８を介してダイクッション用サーボモータＭｄが駆動制御される。そして、ダイクッション部材６が指令された所定位置に保持するよう位置制御がなされる。通常、ダイクッション部材６はこの待機位置に保持されている。
【００１９】
所定位置に保持されたダイクッション部材６上に板金（ワーク）３を載置し、プレス指令がなされると、上型１が下降する。この上型１の位置を位置検出器７で検出し、ダイクッション制御装置５の数値制御部１０に出力する。ダイクッション制御装置５の数値制御部１０は、プレス軸が下降している状態で、設定されている位置（上型１が板金（ワーク）３に当接する位置）に上型１が到達したことを位置検出器７からの信号で検出すると、切換スイッチ１６をｂ側に切換えるとともに、圧力指令（電流指令）を該切換スイッチ１６を介して出力し電流制御部１７へ出力する。電流制御部１７はこの圧力指令と電流フィードバックとの差により電流ループ制御を行い圧力制御を実施することになる。
【００２０】
即ち、プレス軸の駆動で上型１が下降し、板金（ワーク）３と当接した後、板金（ワーク）３及びダイクッション部材６を押圧することになるが、この押圧力がダイクッション用サーボモータＭｄに負荷として加わることになる。一方、前述したように、上型１が板金（ワーク）３を押圧開始した後は、電流制御部１７への指令は数値制御部１０から出力される圧力指令に切換えられていることから、ダイクッション用サーボモータＭｄは、出力トルクが指令圧力と一致するように圧力のフィードバック制御がなされる。ダイクッション部材６は指令圧力を保持しながら上型１と共に下降することになり、上型１と下型２で板金（ワーク）３を挟みプレス加工を行うことになる。
【００２１】
その後プレス軸は上昇を開始するが、数値制御部１０は、プレス軸が上昇し、設定された所定位置に達したことを位置検出器７からの信号で検出すると、まず、エラーカウンタ１２をクリアする。すなわち、圧力制御中においては、ダイクッション部材６の移動に伴ってダイクッション用サーボモータＭｄも移動し、その移動量がエラーカウンタ１２に溜まっていることから、エラーカウンタ１２の位置偏差を打ち消す指令を出力して、エラーカウンタの内容をゼロにし、現在位置に対応させる。そして、切換スイッチ１６をａ側に切換える指令を出力する。さらに、板金（ワーク）３を載置する所定上昇位置までの移動指令を数値制御部１０は出力する。
【００２２】
これによって、切換スイッチ１６がａ側に切換えられているから、移動指令に基づいて、位置制御がなされる。即ち、位置ループ制御（１２，２３）、速度ループ制御（１４）がなされ、トルクリミット手段１５を介してトルク指令が電流ループ制御（１５）に出力され、電流ループ制御をしてサーボアンプ１８を介してダイクッション用サーボモータＭｄが駆動され、ダイクッション部材６を所定位置まで移動させ、その位置に保持させることになる。
【００２３】
以下、上述した動作を繰り返して、板金（ワーク）３にダイクッション制御を行いながらプレス加工がなされる。
【００２４】
ダイクッション制御装置５は、通常、位置制御を行いダイクッション部材６を所定位置に保持しており、圧力制御に切換えるのは、上型１が下降し、板金を挟む所定位置に達したときから、加工が完了し上昇を開始してから、所定位置まで到達する間である。プレス機械が待機しているとき、準備段階、段取り段階、調整中等においては、位置の制御がなされている。そのため、この圧力制御に切換えられていない、位置制御状態において、板金の厚さに応じた圧力制御への切換位置の調整中や、ダイクッション部材６と上型１の間に予定していない厚さの板金や、異物を挟んで、誤ってプレス軸が駆動されたような場合、上型１とダイクッション部材６は大きな力を受けることになる。
【００２５】
しかし、本実施形態においては、このような場合に対処するためにトルクリミット手段１５が配設されている。図３は、この位置制御中において、何らかの理由でプレス軸が動作し上型１が下降したときのプレス軸の位置（上型１の位置）と、ダイクッション部材６を駆動するサーボモータＭｄの出力トルクの関係を表した図である。
【００２６】
ダイクッション部材６は、所定位置に保持されており、上型１が下降し、ダイクッション部材６は押圧され下降する。サーボモータＭｄは、ダイクッション部材６を指令している所定位置を保持しようとその出力トルクを増大させる。すなわち、ダイクッション部材の下降により、サーボモータへの指令位置と実際の位置がずれ、エラーカウンタ１２に蓄積される位置偏差が増大し、それに伴い速度指令も増大し、ダイクッション部材６を指令位置に戻すようにトルク指令も増大する。しかし、図３に示すように、トルクリミット手段１５に設定されたトルクリミット値以上のトルク指令がサーボモータＭｄへ出力されないから、サーボモータＭｄは該トルクリミット値以下のトルクしか出力しないことになる。そのため、プレス軸が下降して上型１がダイクッション部材６を押圧されても、サーボモータＭｄは前記トルクリミット値以上のトルクは出力しないから、ダイクッション部材６は、上型１と共に下降し、ダイクッション部材６及び上型１には所定値（トルクリミット手段に設定されたトルクリミット値に対応する力）以上の力は作用せず、ダイクッション部材６及び上型１を破損させるようなダメージを与えることはない。
【００２７】
図４は、本発明の第２の実施形態のダイクッション制御装置が適用されるプレス機械の概要図である。この第２の実施形態の構成は、第１の実施形態と概略同一であるが、ダイクッション部材６の待機位置が下型２の上面より上方に突出し、板金３をダイクッション部材６上に載置したとき、板金３と下型２の間に空間ができるようにされ、プレスを開始するとき、ダイクッション部材６が板金３を介して上型１に当接する前に、逃げる方向（下降方向）の移動を開始し、その移動中に上型１が板金３に当接し、この当接時の衝突音を軽減させるようにしたものである。
【００２８】
この第２の実施形態におけるダイクッション制御装置５の構成も図２に示したものと同じである。そして、プレス軸の下降により下型２が下降してプレスを開始する際のダイクッション部材６を駆動するサーボモータの制御が第１の実施形態と異なるものである。
【００２９】
図５は、プレス軸（上型）の動作と、ダイクッション部材６の動作（サーボモータＭｄの動作）と、サーボモータＭｄの出力トルクの関係を示した説明図である。
【００３０】
数値制御部１０は、切換スイッチ１６をａ側に接続させ、ダイクッション部材６に板金３を載置させる待機位置に移動させる移動指令を出力し、前述したように、位置、速度、電流ループ制御を行って、サーボモータＭｄを駆動してダイクッション部材６を下型２の上面より所定量だけ突出した待機位置に位置決めし、該位置を保持させる。ダイクッション部材６に板金３を載置し、プレス軸を駆動し上型１を下降させると、該プレス軸（上型１）の位置を位置検出器７で検出し、設定された位置に達したことが検出されると、数値制御部１０は、設定された速度で下降方向の所定量の移動指令を出力する。この移動指令に基づいて、位置、速度、及び電流ループ制御がなされて、サーボモータＭｄは駆動され、ダイクッション部材６は下降を開始する。図５に示すように、サーボモータＭｄの出力トルクはダイクッションを加速するために最初は大きな下降方向（マイナス方向）のトルクを発生する目標速度まで達すると、加速がなくなることから出力トルクは減少する。
【００３１】
このダイクッション部材６の下降速度は、プレス軸（上型１）の下降速度より低速に設定されており、そのため、上型１は、板金３に当接しダイクッション部材６を押し下げることになる。サーボモータＭｄは、指令された速度、位置を保持しようとするが、サーボモータＭｄに指令された速度、位置よりもプレス軸（上型１）の下降速度が速いため、サーボモータＭｄは目標速度より速い速度で回転することになり、エラーカウンタ１２に蓄積される位置偏差が増大する。この位置偏差は、指令された位置に対する追従遅れによる位置偏差であり、ダイクッション部材６を上方に移動させる方向の位置偏差である。その結果、上方への速度指令も増大し、ダイクッション部材６を上方に駆動させるトルク指令が増大する。しかし、本実施形態においても、トルクリミット手段１５が設けられているから、該トルクリミット手段１５により、トルク指令は設定トルクリミット値までに制限されることから、図５に示すように、サーボモータＭｄの出力トルクは制限値であるトルクリミット値に保持され、これを越えることはない。
【００３２】
そして、プレス軸（上型１）が更に下降し、その下降位置が設定された位置に達したことが、位置検出器７で検出されると、数値制御部１０は、切換スイッチ１６をｂ側に切換えるとともに、圧力指令（電流指令）を出力し、該切換スイッチ１６を介して電流制御部１７へ出力する。電流制御部１７はこの圧力指令と電流フィードバックとの差により電流ループ制御を行い圧力制御を実施することになる。以後は、第１の実施形態で説明した処理動作と同じ処理動作がなされ、ダイクッション用サーボモータＭｄは、出力トルクが指令圧力と一致するように圧力のフィードバック制御がなされ、板金３は圧力制御しながら加工がなされる。そして、プレス軸（上型１）が上昇開始し、設定された所定位置に達したことを位置検出器７からの信号で検出すると、まず、エラーカウンタ１２をクリアし、切換スイッチ１６をａ側に切換える指令を出力し、さらに、板金（ワーク）３を載置する所定上昇位置までの移動指令を数値制御部１０は出力する。
【００３３】
切換スイッチ１６がａ側に切換えられているから、位置ループ制御（１２，２３）、速度ループ制御（１４）がなされ、トルクリミット手段１５を介してトルク指令が電流ループ制御（１５）に出力され、電流ループ制御をしてサーボアンプ１８を介してダイクッション用サーボモータＭｄは駆動され、ダイクッション部材６は待機位置まで駆動されて、該位置に保持することになる。
【００３４】
この第２の実施形態においても、プレス機械の待機状態など、プレス軸が下降し圧力制御を行わないときは、切換スイッチ１６はａ側に接続され、位置、速度制御がなされダイクッション部材６の位置が制御されているが、この位置制御がなされているときは、必ず、トルクリミット手段１５によって、サーボモータＭｄの出力トルクが制限されることから、第１の実施形態のように何らかの原因で、プレス軸とダイクッション部材６が衝突しても、大きな力の衝撃は発生しない。
【００３５】
又、この第２の実施形態では、上型１が板金３を介してダイクッション部材６に当接した後も位置の制御がなされ、その後に圧力制御に切り替わるものである。そのため、誤設定や誤操作等の何らかの理由で、プレス軸の速度が速く、上型１が想定外の高速でダイクッション部材６に衝突したとき、大きな衝撃力が発生する可能性があるが、切換スイッチ１６がｂ側に切り替わる前の位置制御区間であっても、トルクリミット手段１５によって、サーボモータの出力トルクが制限されているから、それ以上のトルクは発生せず、ダイクッション部材６は、上型１と共に下降し、ダイクッション部材６及び上型１等に大きな衝撃力は発生せず、上型１，ダイクッション部材６は、保護されることになる。
【００３６】
上述した各実施形態において、トルクリミット手段１５でのトルク指令のトルクリミット値（制限値）は、プラス、マイナスの両方、同じ値にしても、又は異なった値にしてもよい。更に、プレス軸に取り付けられた上型１がダイクッション部材６等に衝突して損傷を起こすことを防止することを主にしているものであるから、ダイクッション部材６で板金を挟む方向（図１，４において上方向）へのトルク指令に対してのみ制限（トルクリミット）してもよい。
【００３７】
また、上述した各実施形態では、位置制御から圧力制御に、圧力制御から位置制御に切換るタイミングを、プレス軸の位置を検出する位置検出器で検出される位置に基づいて切換えるようにしたが、リミットスイッチによる切換、ダイクッション用サーボモータＭｄの出力トルク（電流指令）又は位置偏差が一定値を越えて所定時間継続した時に切換える、プレス軸を駆動するモータの出力トルク（電流指令）が所定値を越えた時に切換える等、他の方法によって切換えるようにしてもよいものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態のダイクッション制御装置が適用されるプレス機械の概要図である。
【図２】同第１の実施形態におけるダイクッション制御装置のブロック図である。
【図３】同第１の実施形態の位置制御状態でのダイクッション部材とプレス軸との衝突時の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態のダイクッション制御装置が適用されるプレス機械の概要図である。
【図５】同第２実施形態での位置制御から圧力制御への切換時の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  上型
２  下型
３  板金（ワーク）
５  ダイクッション制御装置
６  ダイクッション部材
７  位置検出器
１１  サーボ制御部
【図１】
2006212644.tif 000003
【図２】
2006212644.tif 000004
【図３】
2006212644.tif 000005
【図４】
2006212644.tif 000006
【図５】
2006212644.tif 000007