(57)【要約】【課題】プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動した場合でも、最適な制御を可能にし、広い運転条件でモータ電力の低減を可能にする。【解決手段】回転体７の回転角を検知する角度検知装置２５と、該角度検知装置から入力される回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定するトルク決定装置と、必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる回転体の回転角では、モータ１の回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させる速度調節装置と、を備える。さらに、速度調節装置が回転指令速度を増加させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する補正装置２７を備える。速度調節装置が回転指令速度を増加させる量と、補正装置が当該増加させる量を補正する量との両方を、モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、モータを回転駆動する。【選択図】図１
2008149336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、該変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御装置であって、
前記回転体の回転角を検知する角度検知装置と、
該角度検知装置から入力される回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定するトルク決定装置と、
前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させる速度調節装置と、を備え、
さらに、前記速度調節装置が前記回転指令速度を増加させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する補正装置を備え、
前記速度調節装置が回転指令速度を増加させる量と、前記補正装置が当該増加させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する、ことを特徴とするプレス機械の制御装置。
【請求項２】
モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、該変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御装置であって、
前記回転体の回転角を検知する角度検知装置と、
該角度検知装置から入力される回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定するトルク決定装置と、
前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも大きくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも減少させる速度調節装置と、を備え、
さらに、前記速度調節装置が前記回転指令速度を減少させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する補正装置を備え、
前記速度調節装置が回転指令速度を減少させる量と、前記補正装置が当該減少させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する、ことを特徴とするプレス機械の制御装置。
【請求項３】
前記補正装置は、プレス運転速度が小さいほど、又は、プレス負荷エネルギが大きいほど、速度調節装置が前記回転指令速度を増加または減少させる量を大きくする補正をする、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス機械の制御装置。
【請求項４】
前記補正装置は、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの値が入力される入力部を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプレス機械の制御装置。
【請求項５】
前記プレス負荷エネルギを求める計測算出装置をさらに備え、
該計測算出装置は、
前記モータにより駆動されるプレス運動機構の運動エネルギーが、前記スライドの１往復期間において変化する量を計測する第１計測部と、
前記１往復期間において前記モータがプレス運動機構に与えるエネルギ値を計測する第２計測部と、
第１計測部が計測した、前記運動エネルギが変化する量と、第２計測部が計測した前記エネルギ値とに基づいて、前記プレス負荷エネルギを算出する算出部と、を備え、
前記補正装置は、該プレス負荷エネルギを用いて、前記回転指令速度を増加または減少させる量を補正する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプレス機械の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の制御装置を有するプレス機械。
【請求項７】
モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、前記変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御方法であって、
前記回転体の回転角を検知する段階と、
該検知した回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定する段階と、
前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させる段階と、
前記回転指令速度を増加させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する段階と、
前記回転指令速度を増加させる量と、当該増加させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する段階と、を有する、ことを特徴とするプレス機械の制御方法。
【請求項８】
モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、該変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御方法であって、
プレス機械の試運転を行うことにより、モータへ供給する電流から求められる、プレス機械の特性に応じた必要モータトルク値と、クランク軸の回転角の値との関係を作成する段階と、
前記回転体の回転角を検知する段階と、
該検知した回転角の値と前記関係に基づき、該回転角の値に対応する必要モータトルクを決定する段階と、
前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させる段階と、
前記回転指令速度を増加させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する段階と、
前記回転指令速度を増加させる量と、当該増加させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する段階と、を有する、ことを特徴とするプレス機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転運動を往復運動に変換する機構を有するプレス機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス機械には、スライドを液圧によって駆動する液圧プレスと、スライドを機械式機構によって駆動する機械プレスとがある。
機械プレスには、クランク軸をモータにより回転駆動するクランクプレスがあり、クランクプレスでは、クランク軸の回転によりスライドを昇降させる。このように、クランク軸の回転運動をスライドの往復運動に変換する。
スライドの下降時に、スライドの下面に固定された上金型と、スライドの下方に配置された下金型との間に被加工物を挟み込んでプレスを行う。
【０００３】
また、機械プレスには、回転エネルギが蓄積されるフライホイールを用いる機械プレスと、フライホールを用いずに、正転、逆転及び速度変化を自由に調節できるサーボモータを用いた機械プレスとがある。
【０００４】
フライホイールを用いたプレス機械は、例えば、図１１に示すように、モータ４１の回転駆動力をプーリ４３及び伝達ベルト４５を介してフライホイール４７に伝達する。クラッチ４９は、ＯＮ状態でフライホイール４７をメインギヤ５１に連結し、ＯＦＦ状態でフライホイール４７をメインギヤ５１から分離する。
メインギヤ５１はクランク軸５３の一端部に固定されており、クランク軸５３はメインギヤ５１と共に回転駆動される。
クランク軸５３の偏心部には連結部材５５の一端部が連結され、連結部材５５の他端部にはスライド５７が連結される。これにより、クランク軸５３の回転運動がスライド５７の往復直線運動に変換され、スライド５７が昇降される。
【０００５】
この構成では、フライホイール４７に蓄積される回転エネルギは、被加工物をプレスするクランク軸５３の回転角領域で放出され、その他の回転角領域で再びフライホイール４７に蓄積される。
【０００６】
フライホイールを用いたプレス機械の場合には、フライホイール、クラッチを用いるためその分だけ装置が大型化する。
その一方、フライホイールを用いずサーボモータを用いたプレス機械の場合には、フライホイールやクラッチを省略できる利点がある。
【０００７】
しかし、サーボモータを用いたプレス機械の場合には、フライホイールに回転エネルギを蓄積することができないので、サーボモータとモータ駆動用の電源設備を大容量にしなければならない。
【０００８】
この点を考慮して下記特許文献１では、電気エネルギ蓄積用のコンデンサを交流電源設備に接続し、被加工物をプレスするクランク軸の回転角領域において、コンデンサに蓄積された電気エネルギをサーボモータに供給している。
これにより、交流電源設備を小型化し、プレス時に必要なエネルギを確保している。
【０００９】
しかし、特許文献１の場合には、交流電源設備を小型化できても、加工物をプレスするクランク軸の回転角領域において大電流をサーボモータに供給するので、サーボモータを直接駆動する駆動回路は、その分、大型化してしまう。
一方、フライホイールを用いたプレス機械においてもモータ及びモータの駆動回路をさらに小型化することが望まれる。
また、プレス機械において消費電力を低減することも望まれる。
【００１０】
そこで、本出願人は、モータ及びモータの駆動回路を小型化でき、かつ、消費電力を低減できるプレス機械、プレス機械の制御装置及び制御方法を、既に下記特許文献２として出願している。
この特許文献２では、プレス機械の特性に応じた、回転体（クランク軸など）の回転角ごとに必要モータトルクを決定し、この必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる回転体の回転角では、モータの回転指令速度を一定指令速度よりも増加させ、モータトルク基準値よりも大きくなる回転体の回転角では、モータの回転指令速度を一定指令速度よりも減少させている。これにより、最大モータトルク値を効果的に低減している。その結果、モータ及びモータの駆動回路を小型化でき、かつ、消費電力を低減できる。
【特許文献１】特開２００４−３４４９４６号公報  「プレス機械」
【特許文献２】特願２００６−１０５５７５  「プレス機械、プレス機械の制御装置及び制御方法」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献２において、上述の必要モータトルクは、回転体の回転角だけでなく、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動によっても変化する。
プレス運転速度は、スライドが１往復運動する速さに相当し、例えば、プレスのためスライドが１往復する期間にわたるモータ４１の平均回転速度により表わすことができる。
プレス負荷エネルギは、プレスのためスライドが１往復する期間に、プレス機械が行う仕事量またはプレス機械が消費するエネルギに相当し、例えば、プレス金型の種類やクッション設定圧などにより定まるものである。
【００１２】
このように、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動する場合に、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの各値ごとに、上記必要モータトルクを予め求めておくことは非常に労力を要する。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、特許文献２の発明を改良し、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動する場合に、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの各値ごとに、必要モータトルクを予め求める労力を省くことができるとともに、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動した場合でも、最適な制御を可能にし、広い運転条件でモータ電力の低減を可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明によると、モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、該変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御装置であって、前記回転体の回転角を検知する角度検知装置と、該角度検知装置から入力される回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定するトルク決定装置と、前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させる速度調節装置と、を備え、さらに、前記速度調節装置が前記回転指令速度を増加させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する補正装置を備え、前記速度調節装置が回転指令速度を増加させる量と、前記補正装置が当該増加させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する、ことを特徴とするプレス機械の制御装置が提供される。
【００１５】
上記プレス機械の制御装置では、特許文献２と同様に、速度調節装置が、必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させるが、これに加え、補正装置が、この増加させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて補正する。さらに、速度調節装置が回転指令速度を増加させる量と、補正装置が当該増加させる量を補正する量との両方を、モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、モータを回転駆動する。
従って、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動する場合に、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの各値ごとに、必要モータトルクを予め求める労力を省くことができるとともに、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動した場合でも、最適な制御が可能になり、広い運転条件でモータ電力の低減できる。
【００１６】
また、上記目的を達成するため、本発明によると、モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、該変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御装置であって、前記回転体の回転角を検知する角度検知装置と、該角度検知装置から入力される回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定するトルク決定装置と、前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも大きくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも減少させる速度調節装置と、を備え、さらに、前記速度調節装置が前記回転指令速度を減少させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する補正装置を備え、前記速度調節装置が回転指令速度を減少させる量と、前記補正装置が当該減少させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する、ことを特徴とするプレス機械の制御装置が提供される。
【００１７】
上記プレス機械の制御装置では、特許文献２と同様に、速度調節装置が、必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも大きくなる回転体の回転角では、モータの回転指令速度を一定指令速度よりも減少させるが、これに加え、補正装置が、この減少させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて補正する。さらに、速度調節装置が回転指令速度を減少させる量と、補正装置が当該減少させる量を補正する量との両方を、モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、モータを回転駆動する。
従って、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動する場合に、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの各値ごとに、必要モータトルクを予め求める労力を省くことができるとともに、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動した場合でも、最適な制御が可能になり、広い運転条件でモータ電力の低減できる。
【００１８】
また、上記目的を達成するため、本発明によると、モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、該変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御装置であって、前記回転体の回転角を検知する角度検知装置と、該角度検知装置から入力される回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定するトルク決定装置と、前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させ、前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも大きくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも減少させる速度調節装置と、を備え、さらに、前記速度調節装置が前記回転指令速度を増加または減少させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する補正装置を備え、前記速度調節装置が回転指令速度を増加または減少させる量と、前記補正装置が当該増加または減少させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する、ことを特徴とするプレス機械の制御装置が提供される。
【００１９】
上記プレス機械の制御装置では、特許文献２と同様に、速度調節装置が、必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる回転体の回転角では、モータの回転指令速度を一定指令速度よりも増加させ、必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも大きくなる回転体の回転角では、モータの回転指令速度を一定指令速度よりも減少させるが、これに加え、補正装置が、この増加または減少させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて補正する。さらに、速度調節装置が回転指令速度を増加または減少させる量と、補正装置が当該増加または減少させる量を補正する量との両方を、モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、モータを回転駆動する。
従って、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動する場合に、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの各値ごとに、必要モータトルクを予め求める労力を省くことができるとともに、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動した場合でも、最適な制御が可能になり、広い運転条件でモータ電力の低減できる。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によると、前記補正装置は、プレス運転速度が小さいほど、又は、プレス負荷エネルギが大きいほど、速度調節装置が前記回転指令速度を増加または減少させる量を大きくする補正をする。
【００２１】
プレス運転速度が小さいほど、又は、プレス負荷エネルギが大きいほど、回転体の角度に対する必要モータトルクの振幅は大きくなる。従って、プレス運転速度が小さいほど、又は、プレス負荷エネルギが大きいほど、回転指令速度を増加または減少させる量を大きくすることで、モータ電力を効果的に低減できる。
【００２２】
また、本発明の好ましい実施形態によると、前記補正装置は、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの値が入力される入力部を有する。
【００２３】
これにより、入力部から入力されたプレス運転速度またはプレス負荷エネルギの値に基づいて、補正装置は、速度調節装置が前記回転指令速度を増加または減少させる量の補正を行える。
【００２４】
好ましくは、前記速度調節装置は、前記必要モータトルクと、前記モータトルク基準値との差に、一定のゲインを乗じた値の大きさだけ、モータの回転指令速度を前記一定指令速度から増減させる。このように、トルク変動量に比例する量だけモータの回転指令速度を増減するので、より効率的に回転エネルギを回転系に与えることができる。
また、前記速度調節装置がモータの回転指令速度を増加させる量と、モータの回転指令速度を減少させる量とは、所定時間にわたる時間積分値が等しくしてよい。このように、回転指令速度を増加させる量と、減少させる量とは、所定時間にわたる時間積分値が等しくすることで、所定時間にわたるプレス動作時間を、一定指令速度でモータを回転させた場合の所定時間にわたるプレス動作時間と合わせることができ、プレス生産速度を低下させずに済む。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態によると、上記制御装置は、前記プレス負荷エネルギを求める計測算出装置をさらに備え、該計測算出装置は、前記モータにより駆動されるプレス運動機構の運動エネルギーが、前記スライドの１往復期間において変化する量を計測する第１計測部と、前記１往復期間において前記モータがプレス運動機構に与えるエネルギ値を計測する第２計測部と、第１計測部が計測した、前記運動エネルギが変化する量と、第２計測部が計測した前記エネルギ値とに基づいて、前記プレス負荷エネルギを算出する算出部と、を備え、前記補正装置は、該プレス負荷エネルギを用いて、前記回転指令速度を増加または減少させる量を補正する。
【００２６】
プレス運動機構の運動エネルギーが、スライドの１往復期間において変化する量（減少する量の大きさ）と、モータがプレス運動機構に与えるエネルギ値との和が、プレス負荷エネルギとなる。従って、第１計測部が計測した、運動エネルギが変化する量と、第２計測部が計測したエネルギ値とに基づいて、プレス負荷エネルギを算出することができる。
【００２７】
本発明によると、上述した制御装置を有するプレス機械が提供される。
【００２８】
また、本発明によると、モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、前記変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御方法であって、前記回転体の回転角を検知する段階と、該検知した回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定する段階と、前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させる段階と、前記回転指令速度を増加させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する段階と、前記回転指令速度を増加させる量と、当該増加させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する段階と、を有する、ことを特徴とするプレス機械の制御方法が提供される。
【００２９】
この制御方法でも、上述のプレス機械の制御装置と同様に、上記目的を達成できる。
【００３０】
なお、この制御方法において、スライドの往復運動によるモータトルク変動要素と、回転体の回転運動によるモータトルク変動要素とに基づいて、前記必要モータトルクを決定してよい。これにより、スライドの往復運動と回転体の回転運動によるモータトルク変動要素を考慮したモータ回転速度の制御を行うことができる。
【００３１】
さらに、本発明によると、モータと、該モータにより回転駆動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、該変換機構に連結されて往復運動するスライドと、を備え、前記モータを一定指令速度で回転させた場合に前記回転体の回転角に従ってモータ実績トルクが変動するプレス機械の制御方法であって、プレス機械の試運転を行うことにより、モータへ供給する電流から求められる、プレス機械の特性に応じた必要モータトルク値と、クランク軸の回転角の値との関係を作成する段階と、前記回転体の回転角を検知する段階と、該検知した回転角の値と前記関係に基づき、該回転角の値に対応する必要モータトルクを決定する段階と、前記必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる前記回転体の回転角では、モータの回転指令速度を前記一定指令速度よりも増加させる段階と、前記回転指令速度を増加させる量を、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの変動に応じて、補正する段階と、前記回転指令速度を増加させる量と、当該増加させる量を補正する量との両方を、前記モータの最大消費電力を低減するように反映した回転指令速度で、前記モータを回転駆動する段階と、を有することを特徴とするプレス機械の制御方法が提供される。
【００３２】
この制御方法でも、上述のプレス機械の制御装置と同様に、上記目的を達成できる。
【００３３】
なお、この制御方法では、試運転により得られた関係に、検知された回転角を当てはめるだけで、必要モータトルクを決定することができる。この場合、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動しても、この変動に対する補正が補正装置により行われるので、再度、試運転を行って必要モータトルクを決定する必要がなくなる。例えば、プレス機械では運転開始時は低速で運転し、パネルの生産品質をチェックしながら、次第に速度を増速していくという運転方法がとられる場合が多いが、このような場合にも、再度、試運転を行うことなく、プレス運転を継続しながら補正装置によりプレス運転速度の変動に対応できる。
【発明の効果】
【００３４】
上述した本発明によると、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動する場合に、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの各値ごとに、必要モータトルクを予め求める労力を省くことができるとともに、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動した場合でも、最適な制御が可能になり、広い運転条件でモータ電力の低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００３６】
［第１実施形態］
図１は、本発明のプレス機械１０の構成を示す図である。図１に示すように、プレス機械１０は、モータ１と、モータ１の回転駆動力により回転するプーリ３及び伝達ベルト５と、モータ１の駆動力がプーリ３及び伝達ベルト５を介して伝達され回転するフライホイール６と、フライホイール６から回転駆動力が伝達されるクランク軸７と、ＯＮ状態でフライホイール６とクランク軸７を連結しＯＦＦ状態でクランク軸７をフライホイール６から分離するクラッチ９と、クランク軸７の回転により昇降するスライド１１と、一端部がクランク軸７の偏心部に連結され他端部がスライド１１に連結されてスライド１１を昇降させる連結部材１２と、を備える。
スライド１１の下面にはプレス用の上金型が固定されており、スライド１１が下降すると、上金型とスライド１１の下方に設けられている下金型との間で被加工物をプレスする。
【００３７】
また、プレス機械１０には、モータ１の回転速度を制御する制御装置１５が組み込まれている。制御装置１５は、例えば、外部から入力された被加工物のプレス条件などに応じてモータ１の回転指令速度値（以下、指令速度値という）を出力する速度指令部１７と、速度指令部１７からの指令速度値を指令調節部１９を介して受け、これに応じた電流をモータ１に供給するモータ駆動部２１（例えば、駆動回路）と、を有する。なお、図１の例では、速度指令部１７からの指令速度値はリミッタを介して指令調節部１９へ入力される。
【００３８】
まず、速度指令部１７から一定の指令速度値が指令調節部１９を介さずにモータ駆動部２１に入力される場合について説明する。
この場合、モータ駆動部２１は入力される指令速度値に基づいてモータ１へ電流を供給する。
さらに、モータ駆動部２１は、モータ１の回転速度を検出するタコジェネレータなどの角速度センサ２３からの検出値を受け、モータ１の検出回転速度が指令速度値となっているか判断し、速度が異なっていれば、モータ１への電流を調節する。これにより、モータ１の検出回転速度が一定指令速度値になるように制御される。
【００３９】
図２は、上述のように、モータ１を一定指令速度（即ち、定速度）で回転させてプレス機械１０を運転した場合におけるモータ１の必要トルク変動を示すグラフである。なお、本明細書と特許請求の範囲において、必要モータトルクとは、プレス機械の特性、プレスの被加工物及びクランク軸７の所望の一定回転速度などによって定まるモータ１のトルクを言う。
図２（Ａ）において、横軸は時間を示し、縦軸はクランク軸７の回転角を示している。クランク軸７の回転角は、プレスの１周期ごとに０〜３６０度まで変位するので、図２（Ａ）では、プレスの１周期ごとに同じ波形が繰り返される。
図２（Ｂ）において、横軸は時間を示し、縦軸は速度指令部１７が出力する指令速度値を示している。この場合、指令速度値は一定である。
図２（Ｃ）は、モータ１を一定指令速度で回転させてプレス機械１０を運転した場合に、モータ１の必要トルク変動を示している。この図に示すように、モータ１によりクランク軸７を図２（Ｂ）の一定指令速度で回転させると、クランク軸７に結合されている様々な機械的要素によって、時間に従ってモータ１の必要トルクが変動する。即ち、プレス機械のモータ実績トルクは、クランク軸７の回転角に従って変動する。
【００４０】
第１実施形態によるプレス機械１０は、図１に示すように、クランク軸７の一端部に結合されているメインギヤ２９の回転角を検出するロータリーエンコーダなどの角度センサ２５をさらに備える。
制御装置１５は、図２（Ｂ）に示すように一定指令速度でモータ１を回転させた場合にモータの必要トルクが、図２（Ｃ）に示すモータトルク基準値よりも小さくなるクランク軸７の回転角では、モータ１の回転指令速度を図２（Ｂ）の一定指令速度よりも増加させる制御を行う。これにより、回転系に回転エネルギを効率よく与えることができるので、最大モータトルク値を効果的に下げることができる。従って、最大モータトルク値を低減できるので、モータ１及びモータ駆動部２１の電気容量を小さくすることができ、モータ１及びモータ駆動部２１を小型化できる。また、回転系に回転エネルギを効率よく与えることができるので、消費電力を低減することもできる。
なお、本明細書、特許請求の範囲において、モータトルク基準値は、例えば、図２（Ｃ）の実線で示す変動する必要モータトルクの一周期にわたる平均値又は必要モータトルクの所定時間にわたる平均値であってもよいが、これに限定されず、図２（Ｃ）の実線で示す必要モータトルクの最小値よりも大きく、図２（Ｃ）の実線で示す必要モータトルクの最大値よりも小さい一定値である。
【００４１】
また、制御装置１５は、上記一定指令速度でモータ１を回転させた場合に必要モータトルクが上記モータトルク基準値よりも大きくなるクランク軸７の回転角では、モータ１の回転指令速度を上記一定指令速度よりも減少させる。これにより、最大モータトルク値をさらに低減することができる。
【００４２】
以下において、このような制御を行うプレス機械１０を詳細に説明する。
【００４３】
図１に示すように、第１実施形態によるプレス機械１０の制御装置１５は、角度センサ２５からの出力値に応じてモータ１の速度調節値を出力する演算部２６と、演算部２６からの入力された速度調節値の分だけ、速度指令部１７から入力された指令速度値を増減させる指令調節部１９と、をさらに備える。指令調節部１９は、このように増減調節された指令速度値をモータ駆動部２１に出力する。なお、図１の例では、演算部２６からの速度調節値はリミッターを介して指令調節部１９へ入力される。
【００４４】
制御装置１５は、さらに後述の補正装置を有する。補正装置は、補正部２７ａ（図１参照）と補正部２７ｂとを有する。
以下においては、便宜上、まず、補正装置を用いない場合について説明し、その後、補正装置を制御装置１５に組み込んだ場合について説明する。
【００４５】
角度センサ２５は、クランク軸７に結合されたメインギヤ２９の回転角を検出することで、クランク軸７の回転角を検出して、連続的に検出値を出力する。
【００４６】
演算部２６は、入力されるクランク軸７の回転角の値に応じてモータ１の回転指令速度を増減するための速度調節値を算出する速度調節関数として機能する。
【００４７】
図３は、この関数への入力からその出力までの流れを示す図である。
演算部２６、即ち、速度調節関数へ角度センサ２５から回転角の値が入力されると、まず、この入力に基づいて、スライドの往復運動による必要モータトルクの変動要素と、クランク軸の回転運動による必要モータトルクの変動要素の計算が行われる。
【００４８】
１．スライドの往復運動による必要モータトルク変動要素の計算
スライドの往復運動による必要モータトルク変動要素の計算（図３のＳ１で示す）のために、回転角の値が入力されると、この回転角をスライド１１の位置に変換する。
そして、このスライド位置の情報に基づいて、スライドの往復運動による必要モータトルク変動要素が計算される。
このトルク変動要素計算は、次の各要素（１）〜（６）について行われる。
【００４９】
（１）スライド摩擦
スライドの動摩擦係数とスライドの速度との積として求める。この場合、スライドの速度はクランク軸の回転角に従って変化するので、スライドの摩擦力もクランク軸の回転角に従って変化する。
（２）スライドの慣性
スライドの重量と、スライドの加速度の積として求める。この場合、スライドの加速度はクランク軸の回転角に従って変化するので、スライドの慣性もクランク軸の回転角に従って変化する。
（３）クッション
ダイクッションがプレス時に動作している間のみ、設定されたクッション力から、ダイクッションがスライドに作用する力を求める。この場合も、ダイクッションがスライドに作用する力は、クランク軸の回転角に従って変化する。
（４）プレス加圧力
プレスをバネとしてモデル化し、このバネが縮んでいる間のみ（即ち、上金型と下金型が接触している間のみ）、発生するプレス加圧力をバネ定数と縮み量の積として求める。この場合も、プレス加圧力は、クランク軸の回転角に従って変化する。
（５）カウンタバランサ
スライド１１の自重やスライド１１に連結されている機械要素の自重からスライド１１に作用する力との釣り合いをとるため、スライド１１を上方又は下方に付勢するカウンタバランサがプレス機械１０に設けられる場合がある。
このカウンタバランサは空圧シリンダなどにより構成され、カウンタバランサがスライド１１に作用させる力の大きさは、スライド１１の位置、即ち、クランク軸７の回転角によって変動する。
（６）その他の要素
上記以外に、往復運動するスライド１１に力を及ぼすその他の要素がある場合には、これについても考慮する。
【００５０】
上記（１）〜（６）について、スライド１１に作用する各力をクランク軸の回転角の関数として予め求めておく。
【００５１】
上記（１）〜（６）について、入力された回転角に応じてスライド１１に作用する直線的な力を求めたら、図３に示すように、これらの直線的な力を加算する。続いて、加算された直線的な力をモータの必要トルク要素に変換する。なお、図３において、符号ａ〜ｆが示す補正ゲインが（１）〜（６）からの出力に乗算されているが、これら補正ゲインは、補正部２７ｂによるものなので、後述する。
【００５２】
２．クランク軸の回転運動による必要モータトルクの変動要素の計算
一方、クランク軸の回転運動による必要モータトルクの変動要素の計算（図３のＳ２で示す）も行う。この計算は、回転運動をスライドの往復運動に変換することにより発生する必要モータトルク要素をクランク軸の回転角の関数として求める。本実施形態の場合には、クランク軸の偏心により発生する必要モータトルク変動要素を、クランク軸の回転角の関数として求める。
この必要モータトルク変動要素も、クランク軸の回転角の関数として予め求めておき、この関数により入力された回転角に応じて必要モータトルク要素の値が算出される。
【００５３】
このように、入力された回転角に応じて、スライド１１の往復運動による必要モータトルク要素と、クランク軸の回転運動による必要モータトルク変動要素とが算出されたら、図３に示すように、これらを加算して必要モータトルクを算出する。
図４（Ａ）は、この必要モータトルクの例を示している。なお、この図において、横軸はクランク軸の回転角を示し、縦軸は単位を持たせずにトルク変動割合を示している。
【００５４】
続いて、スライド１１の往復運動による必要モータトルク要素と、クランク軸の回転運動による必要モータトルク変動要素との総和である必要モータトルクと、モータトルク基準値との差をトルク変動値として算出する。
図４（Ｂ）は、このようにして取り出したトルク変動値を表している。なお、この図において、横軸はクランク軸の回転角を示し、縦軸は単位を持たせずにトルク変動割合を示している。
【００５５】
好ましくは、図４（Ａ）に示す関数で表された必要モータトルクをクランク軸７の回転角の１周期（０〜３６０度）にわたって回転角で積分した値がゼロとなるように、横軸の位置（即ち、モータトルク基準値）が図４（Ｂ）のように定められている。従って、この場合には、クランク軸７の回転１周期にわたる必要モータトルクの平均値がゼロになるように、横軸の位置を定める。
【００５６】
次に、必要モータトルクとモータトルク基準値との差であるトルク変動値に、一定のゲイン（倍率）を乗算し、これを速度調節値として出力する。
【００５７】
図３に示すように、上述の手順に従って、演算部２６にクランク軸７の回転角が入力されると、演算部２６から速度調節値が出力される。  
【００５８】
上述のように、本発明では、プレス機械１０の特性に応じた必要モータトルクを算出し、この必要モータトルクに応じて速度調節値が算出される。
本実施形態では、上記一定指令速度でモータ１を回転させた場合に必要モータトルクが上記モータトルク基準値よりも小さくなるクランク軸７の回転角では、モータ１の回転指令速度を上記一定指令速度よりも増加させるように、速度調節値が算出される。
また、上記一定指令速度でモータ１を回転させた場合に必要モータトルクが上記モータトルク基準値よりも大きくなるクランク軸７の回転角では、モータ１の回転指令速度を上記一定指令速度よりも減少させるように速度調節値が算出される。
【００５９】
図３の例では、クランク軸７の回転角が入力されると、図４（Ｂ）に示す、入力された回転角でのトルク変動値に一定のゲインを乗じた値の大きさとなる速度調節値が出力されるように演算部２６の速度調節関数を作成する。なお、上記一定指令速度でモータ１を回転させた場合に必要モータトルクが上記モータトルク基準値よりも小さくなる回転角に対する速度調節関数の出力値は正である。一方、上記一定指令速度でモータ１を回転させた場合に必要モータトルクが上記モータトルク基準値よりも大きくなる回転角に対する速度調節関数の出力値は負である。また、ゲインを一定の正値にすることで、図２（Ｃ）又は図４に示す必要モータトルクがモータトルク基準値よりも小さいほど、又は、大きいほど、その回転角での速度調節関数の出力値の絶対値は大きくなる。
上述の速度調節関数は、例えば、演算部２６に組み込まれる電子回路によって構成することができる。
【００６０】
速度調節関数として機能する演算部２６は、角度センサ２５が検出したクランク軸７の回転角が入力されると、この回転角を速度調節関数に適用して、この回転角に対応する速度調節値を算出する。演算部２６により算出された速度調節値は、指令調節部１９に出力される。
【００６１】
指令調節部１９は、速度指令部１７からの一定の指令速度値に、演算部２６からの速度調節値を加算して増減調節した指令速度値を出力する。
この指令速度値はモータ駆動部２１に入力され、モータ駆動部２１は、モータ１の回転速度が入力された指令速度値になるようにモータ１へ供給する電流を調節する。この調節は、上述したように速度センサ２３を用いて行うことができる。
【００６２】
上述の制御により、図２（Ｃ）において必要モータトルクがモータトルク基準値よりも小さいクランク軸７の回転角では、モータ１の回転指令速度が増加させられ、図２（Ｃ）において必要モータトルクがモータトルク基準値よりも大きいクランク軸７の回転角では、モータ１の回転指令速度が減少させられる。
図５（Ｂ）は、このように調節された指令速度値の時間変化を示している。また、図５（Ｃ）は、この場合のモータトルク変動を示している。図５（Ｂ）の破線は、比較のため、図２（Ｂ）の一定の指令速度値を示しており、図５（Ｃ）の破線は、比較のため、図２（Ｃ）の必要モータトルク変動を示している。なお、図５（Ａ）は、図２（Ａ）に対応するクランク軸７の回転角の時間変化を示している。
図５（Ｂ）のように速度調節することにより、回転エネルギを回転系に効率よく与えることができ、図５（Ｃ）に示すように、最大モータトルク値を下げることができ、モータトルクの変動も低減することができる。
このように、最大モータトルク値を低減できるので、モータ及びモータ駆動部の電気容量を小さくでき、モータ及びモータ駆動部を小型化できる。
また、回転系に回転エネルギを効率よく与えることができるので、消費電力を低減することもできる。
【００６３】
また、好ましくは、上記速度調節関数によって、モータの回転指令速度を上記一定指令速度から増加させる量と、モータの回転指令速度を上記一定指令速度から減少させる量とは、クランク軸７の回転角の１周期（０〜３６０度）にわたる時間積分値が等しい。従って、回転指令速度を増加させる量と、減少させる量とは、回転角の１周期にわたる時間積分値が等しいので、回転角の１周期にわたるプレス動作時間を、一定指令速度でモータを回転させた場合の回転角の１周期にわたるプレス動作時間と合わせることができ、プレス生産速度を低下させずに済む。
【００６４】
第１実施形態では、さらに、補正部２７ａと補正部２７ｂとを有する補正装置が制御装置１５に組み込まれる。以下において、補正部２７ａを説明した後、補正部２７ｂを説明する。
【００６５】
補正部２７ａは、プレス運転速度が小さくなるほど、又は、プレス負荷エネルギが大きくなるほど、演算部２６から出力させる速度調節値の絶対値を大きくする補正をする。
これにより、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動する場合に、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの各値ごとに、必要モータトルクを予め求める労力を省くことができるとともに、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動した場合でも、最適な制御が可能になり、広い運転条件でモータ電力の低減できる。
なお、図１では、補正部２７ａと制御装置１５とが別個のブロックとなっているが、補正部２７ａと制御装置１５を統合して１つのブロックとしてもよい。
【００６６】
補正部２７ａについて、詳細に説明する。
【００６７】
補正部２７ａには、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギの様々な値に対する補正ゲインが設定されている。
【００６８】
この補正ゲインは、図６のように、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギに対して定められる。
図６において、原点は、演算部２６を設定したときのプレス運転速度およびプレス負荷エネルギの値に相当する。すなわち、図６において、プレス運転速度およびプレス負荷エネルギは、演算部２６を設定したときのプレス運転速度およびプレス負荷エネルギの値に対する相対的な値を示している。
【００６９】
図６のように、プレス運転速度が小さくなった場合、プレス負荷エネルギが大きくなった場合に、値が大きくなるように補正ゲインが定められる。
このように、プレス運転速度とプレス負荷エネルギの２次元変数に対して補正ゲインを出力する関数として、ゲインテーブルが補正部２７ａに設定される。
【００７０】
クランク軸７の回転角に基づき演算部２６から出力される速度調節値に、図６の補正ゲインを乗じて速度調節値を補正することで、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動した場合にも、モータトルク変動を小さく抑えることが可能で、モータの消費電力を低く抑えることができる。
また、プレス機械では運転開始時は低速で運転し、パネルの生産品質をチェックしながら、次第に速度を増速していくという運転方法がとられる場合が多いが、このような場合にも、補正部２７ａにより、プレス設備の消費電力を低く抑えることができる。
【００７１】
プレスの負荷エネルギＥについては、金型やクッション設定圧に依存する部分が大きく、基本的に金型ごとに設定する必要があるが、以下のように決定することが可能である。
【００７２】
（１）クッション設定値から近似
クッションの設定圧力からクッション力をＦ［Ｎ］を求め、クッションの押し込み量をＬ［ｍ］とすると、プレスがクッションに対して行う仕事Ｗは、
Ｗ [Ｊ] ＝ Ｆ × Ｌ
で求まる。このWをプレス負荷エネルギＥとほぼ等しいとして、近似値として扱う。
Ｅ ≒ Ｗ
【００７３】
（２）ダイトライ時に１サイクル運転を行って計測
ダイトライとは、プレス機械の据付け後や金型交換後の試験運転のことである。ダイトライにより、主に、被加工物（パネル）と加工物（金型）を投入して試し成型し、成型性を操作員が判定しながらプレス機械の微調整を行う。このようなダイトライ時に１サイクル運転を行ってプレス負荷エネルギを求めることができる。具体的には、ダイトライ時に、モータ１に駆動されるプレス運動機構の運動エネルギーが、スライドの１往復期間において変化する量（減少する量の大きさ）と、スライドの１往復期間にモータ１がプレス運動機構に与えるエネルギ値との和を、プレス負荷エネルギとして求める。なお、プレス運動機構は、図１の例では、（モータ１から駆動力が伝達される順に）プーリ３、伝達ベルト５、フライホイール６、ギヤ、メインギア２９、クランク軸７、連結部材１２、スライド１１を含む。
【００７４】
その１つの例について具体的に説明する。連続生産を行う前のダイトライ時に、モータ回転数とモータトルクを計測することによって、プレス負荷エネルギを求める。ここでは、プレス運動機構をフライホイールであるとして近似しプレス負荷エネルギを求める。
【００７５】
スライドの上死点でクラッチをつないだ時から、１サイクル運転して、スライドが下死点に至り、次の上死点に至るまでのモータ回転数ｎ[ｒａｄ／ｓ]とモータトルクτ[Ｎｍ]を時系列で計測する。クラッチをつないだ直後のモータ回転数をｎｓ、次の上死点に至る（クラッチを切る）直前のモータ回転数をｎｆ、モータ軸換算のフライホイール６のイナーシャをＩとすると、プレス負荷エネルギＥは次の［数１］で求まる。
【００７６】
【数１】
2008149336.tif 000003
【００７７】
ただし、積分区間[ｔｓ、ｔｆ]はクラッチを接続した直後から、クラッチを切り離す直前までの時間である。
上式は、第１項が運転開始直後のフライホイール６の運動エネルギと、運転終了直後のフライホイール６の運動エネルギの差であり、第２項はモータが１サイクルの間にフライホイール６に供給したエネルギーである。つまり、１サイクル終了時の運動エネルギの減少量と、供給エネルギの合計値が１サイクルで消費されるプレス負荷エネルギということになる。
クラッチ接続時のエネルギーロスの影響を除外するためには、ｔｓはクラッチ接続後、０．５秒程度経過してから計測を開始する必要がある。
また、［数１］において、イナーシャＩを、フライホイール６のイナーシャとして近似したが、プレス運動機構全体を考慮したイナーシャを［数１］のイナーシャＩとしてもよい。例えば、プレス運動機構に含まれる、プーリ３、伝達ベルト５、フライホイール６、ギヤ、メインギア２９、クランク軸７、連結部材１２、スライド１１を考慮したイナーシャを［数１］のイナーシャＩとしてもよい。
【００７８】
制御装置１５は、ダイトライ時に１サイクル運転が行われることで、プレス負荷エネルギを求める計測算出装置を備える。この計測算出装置３０は、図７に示すように、プレス機械１０のプレス運動機構の運動エネルギーが、スライド１１の１往復期間において変化する量を計測する第１計測部３１と、１往復期間においてモータ１がプレス運動機構に与えるエネルギ値を計測する第２計測部３２と、第１計測部３１が計測した、上記運動エネルギが変化する量と、第２計測部３２が計測した上記エネルギ値とに基づいて、プレス負荷エネルギを算出する算出部３３と、を備える。
【００７９】
第１計測部３１は、角速度センサ２３と、データラッチ３１ａ，３１ｂと、演算器３１ｃとを有する。データラッチ３１ａは、クラッチ制御部から出力されるクラッチ接続指令信号を受けると作動して角速度センサ２３からの上記速度値ｎｓを受け、この速度値ｎｓを出力する。なお、安定した速度値ｎｓを得るために、データラッチ３１ａは、クラッチ接続指令信号を受けた後、クラッチ９の接続が完了した直後に作動するように構成されてよい。データラッチ３１ｂは、クラッチ制御部からのクラッチ切断指令信号（この信号がスライド１１の上記１往復運動の終了を示す）をインバータを介して受けると作動して、角速度センサ２３からの上記速度値ｎｆを受け、この速度値ｎｆ出力する。なお、安定した速度値ｎｆを得るために、データラッチ３１ｂは、クラッチ９の切断が開始される直前の、角速度センサ２３からの速度値ｎｆを受けて、この速度値ｎｆを出力できるように、クラッチ切断指令信号を受ける直前に角速度センサ２３から受けて記憶した速度値ｎｆを、出力してもよい。演算器３１ｃは、これらデータラッチ３１ａ，３１ｂから速度値ｎｓと速度値ｎｆを受け、これらを２乗し、ｎｓ２からｎｆ２を引いた値に、上記イナーシャＩと１／２を乗算して、［数１］の第１項目の値を出力する。
第２計測部３２は、モータ駆動部２１に組み込まれているトルク検知器（図示せず）と、角速度センサ２３と、乗算器３２ａと、積分器３２ｂとを有する。トルク検知器は、モータ１のトルク値τを計測して出力する。角速度センサ２３は、上記速度値ｎを計測して出力する。乗算器３２ａは、トルク検知器からのトルク値τと、角速度センサ２３からの速度値ｎを受け、これらを乗算して値ｎ・τを出力する。積分器３２ｂは、乗算器３２ａから値ｎ・τを受け、入力値ｎ・τに基づいて［数１］の第２項目の値を算出して出力する。
算出部３３は、演算器３１ｃから入力される値と、積分器３２ｂから入力される値とを加算して、上記［数１］の値をプレス負荷エネルギ値として出力する。
【００８０】
また、上述のように、補正部２７ａによる補正ゲインの値は、補正部２７ａへの入力値であるプレス速度とプレス負荷エネルギにより定まる。
図６に示すプレス運転速度とプレス負荷エネルギの、補正部２７ａへの入力は、自動入力、又は、オペレータによる入力であってよい。
自動入力の場合には、角速度センサ２３又は指令調節部１９からの回転速度値をスライドの１往復運動期間にわたって平均し、この平均値をプレス運転速度として、補正部２７ａへ入力する平均値算出部を設けてよい。この場合、平均値算出部から上記平均値を受ける入力部が、補正部２７ａに設けられていてよい。また、上述したプレス負荷エネルギの計測装置の出力が補正部２７ａへ入力されるようになっていてよい。この場合、図７の計測装置から出力されるプレス負荷エネルギを受ける入力部が、補正部２７ａに設けられていてよい。このようにして、プレス運転速度とプレス負荷エネルギが自動的に補正部２７ａへ入力されてよい。なお、他の適切な手段で算出または計測されたプレス運転速度またはプレス負荷エネルギを受ける入力部を、他の適切な手段で構成してもよい。
オペレータによる入力の場合には、オペレータが所定の操作ボタンを操作することで、プレス運転速度とプレス負荷エネルギが補正部２７ａに入力されてよい。この場合、この操作ボタンは補正部２７ａへの入力部を構成するが、他の適切なもので、オペレータに操作されることでプレス運転速度またはプレス負荷エネルギを補正部２７ａへ入力する入力部を構成してもよい。
【００８１】
一方、補正部２７ｂは、図３の符号ａ〜ｆが示すように、「（１）スライド摩擦」から出力される直線的な力の値に補正ゲインを乗じるゲイン乗算部と、「（２）スライド慣性」から出力される直線的な力の値に補正ゲインを乗じるゲイン乗算部と、「（３）クッション」から出力される直線的な力の値に補正ゲインを乗じるゲイン乗算部と、「（４）プレス加圧」力から出力される直線的な力の値に補正ゲインを乗じるゲイン乗算部と、「（５）カウンタバランサ」から出力される直線的な力の値に補正ゲインを乗じるゲイン乗算部と、「（６）その他の要素」から出力される直線的な力の値に補正ゲインを乗じるゲイン乗算部と、を有する。これらゲイン乗算部による補正ゲインは互いに独立して設定可能である。各ゲイン乗算部の補正ゲインの設定方法は、補正部２７ａの補正ゲインと同様であってよい。即ち、演算部２６を設定したときのプレス運転速度およびプレス負荷エネルギの値から、プレス運転速度が小さくなるにつれ、プレス負荷エネルギが大きくなるにつれ、その値が大きくなるように各ゲイン乗算部の補正ゲインを定める。なお、各ゲイン乗算部には、プレス運転速度およびプレス負荷エネルギが入力される入力部が設けられる。この入力部は、上記補正部２７ａの入力部と同様の構成であってよい。
補正部２７ｂを設けることで、図３の各要素（１）〜（６）ごとに補正ゲインを設定できるので、より最適な消費電力の低減を実現することが可能となる。
【００８２】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態によるプレス機械１０’の構成図である。第２実施形態のプレス機械１０’では、モータ駆動部２１から演算部２６へ指令トルクの値が入力されるように構成されており、演算部２６の構成が第１実施形態の場合と異なる。第２実施形態のプレス機械１０’の他の構成は、第１実施形態の場合と同じである。
【００８３】
上述と同様に、モータ駆動部２１は、速度指令部１７から直接又は指令調節部１９を介して指令速度値を受け、これに応じた値の電流をモータ１へ供給する。この時、速度センサ２３からモータ駆動部２１へモータ１の実際の速度の値が入力され、これに応じて、モータ１の実際の速度が指令速度値となるように、モータ１への電流値がフィードバック制御される。
【００８４】
図９は、第２実施形態による演算部２６の構成を示している。
第２実施形態によると、速度指令部１７から指令調節部１９を介さずに、一定の指令速度値をモータ駆動部２１へ入力して、プレス機械１０’の試運転を行う。この試運転では、実際に被加工物をプレスする。試運転は、プレス生産運転の始めの１周期又は数周期にわたって実施してよい。
この試運転の時に、演算部２６へ、モータ駆動部２１からは指令トルク値が入力され、角度センサ２５からはクランク軸７の回転角が入力される。
モータ駆動部２１から演算部２６へ入力される指令トルク値は、モータ駆動部２１が、モータ１へ供給する電流の値に応じた必要モータトルクの値であり、この電流の値に比例する値であってよく、モータ１へ供給される電流の値から算出される。
プレス機械１０’の試運転により、クランク軸７の回転角と指令トルク値との関係を得てこれをテーブルとして作成しておく。これにより、作成されたテーブルを参照することで、クランク軸７の各回転角に対する指令トルク値を得ることができる。
【００８５】
プレスを毎回上死点で停止させて運転を行う操業方法の場合のテーブル作成について説明する。
この操業方法では、スライド１１が上死点で停止している状態から運転を開始し再び上死点に戻って停止するまでを１周期とし、この動作を繰り返す。この場合、１周期ごとにクラッチ９を入／切するので、各周期ごとのクラッチ９の影響が同じであり、周期ごとの指令トルク値が等しい。
従って、任意の１周期にわたってクランク軸７の回転角と指令トルク値との関係を得て、これをテーブルとして作成してもよいし、数周期にわたって得られた上記関係に関するデータを各角度ごとに平均して１周期分のデータとし、これをテーブルとして作成してもよい。
【００８６】
プレスを上死点で停止させずに連続して運転を行う操業方法の場合のテーブル作成について説明する。
この操業方法では、運転開始後は、上死点でスライド１１を停止させずに連続して運転を行い、１周期ごとにスライド１１を上死点で停止させることはしない。この場合、運転開始時に、クラッチ９をつないだ後は、クラッチ９を切らないため、最初の１周期とそれ以降の周期とで指令トルク値が異なる。
従って、指令トルク値が安定するまでの数周期（例えば、ｎ周期分）のデータを試運転により得て、これら数周期にわたる指令トルク変動を表わす上記テーブルを作成しておく。このテーブルの各周期のデータは、実際の運転時における対応する周期に適用される。そして、このテーブルの最後の周期（ｎ周期目）のデータは、実際の運転時においてｎ周期目以降の周期に反復して適用される。
また、代わりに、指令トルク値が安定するまでプレスを試運転し、指令トルク値が安定した後に、１周期分のデータを得てテーブルを作成してもよい。安定時における上記関係を表わすこのテーブルのデータは、実際の運転において始動時からの各周期に反復して適用されてよい。
【００８７】
上述のように、プレス機械１０’の試運転によりテーブルを作成したら、これを演算部２６に記憶しておき、プレス機械１０’の実際の運転を次のようにして行う。
運転時に、演算部２６に角度センサ２５からクランク軸７の回転角が入力されると、演算部２６は、入力された回転角をテーブルに適用して、入力された回転角に対応する必要モータトルク値を算出する。
続いて、第１実施形態の場合と同様に、演算部２６は、この必要モータトルクと、モータトルク基準値との差を算出し、その後、この差に一定のゲインを乗算し、この乗算された値を速度調節値として出力する。その後の動作は、第１実施形態と同じなので、説明を省略する。なお、プレス機械１０’の実際の運転時には、モータ駆動部２１から演算部２６へ指令トルク値は入力されなくてよい。
【００８８】
第２実施形態では、試運転により得られた上記テーブルに、検知された回転角を当てはめるだけで、必要モータトルクを決定することができ、簡単な構成及び処理で、モータの回転指令速度を調節することができる。
【００８９】
また、第２実施形態の場合、プレス運転速度またはプレス負荷エネルギが変動しても、この変動に対する補正が上述の補正部２７により行われるので、再度、試運転を行って必要モータトルクを決定する必要がなくなる。例えば、プレス機械では運転開始時は低速で運転し、パネルの生産品質をチェックしながら、次第に速度を増速していくという運転方法がとられる場合が多いが、このような場合にも、再度、試運転を行うことなく、プレス運転を継続しながら補正部２７によりプレス運転速度の変動に対応できる。
【００９０】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態によるプレス機械１０’’の構成図である。第３実施形態では、第１実施形態又は第２実施形態で説明した図１の角度センサ２５の代わりに積分器３４を用いたものである。その他の構成は、第１実施形態のプレス機械１０と同じであり、図１０には第１実施形態に対応する構成が記載されているが、第２実施形態に対応する構成とする場合には、試運転時にモータ駆動部２１から演算部２６へ指令トルクが入力されるように構成される。
【００９１】
図１０に示すように、積分器３４には指令調節部１９からの調節された指令速度値が入力され、積分器３４は入力されてくる指令速度値を時間で積分する。
モータ駆動開始時から指令速度値を時間で積分していくと、現時点のモータ１の回転角を得ることができる。
【００９２】
このように積分器３４で得られた現時点のモータ１の回転角の値は、演算部２６に入力される。演算部２６は、第１実施形態と同様に、積分器３４から入力されてくる回転角の値に基づいて、速度調節値を出力する。その他の構成及び動作は第１実施形態の場合と同様である。
【００９３】
第３実施形態によると、第１実施形態のようにメインギヤ２９の回転角を検出する角度センサ２５を設けなくとも、積分器３４で指令速度値を時間積分することで、モータ１の回転角を検知することができる。
従って、角度センサ２５を省略できるので、構成が簡単になる。
【００９４】
［第４実施形態］
第１実施形態又は第２実施形態では、演算部２６は、速度指令部１７からの指令速度値に加算される速度調節値を出力していたが、第４実施形態では、演算部２６は、速度指令部１９からの指令速度値に乗算される調節ゲイン値（倍率）を出力する。
【００９５】
指令調節部１９は、速度指令部１７から入力された指令速度値に、演算部２６から補正部２７を介して入力される調節ゲインを乗じて調節された指令速度値を出力する。
【００９６】
演算部２６が算出する調節ゲインは、これを速度指令部１７からの指令速度値に乗算すると、図５（Ｂ）に示す第１実施形態又は第２実施形態の場合と同じ調節された指令速度値が得られるように定めることができる。
すなわち、演算部２６が算出する調節ゲインは、演算部２６に入力される回転角に値によって変化するものであり、入力回転角での図２（Ｃ）に示す必要モータトルクの値が、基準モータトルク値よりも大きいほど、小さい値をとり、入力回転角度での図２（Ｃ）に示す必要モータトルクの値が基準モータトルク値よりも小さいほど、大きい値をとる。
【００９７】
［その他の実施形態］
上述のメインギヤ２９の回転速度を検出する角度センサ２５や、モータ駆動部２１へ入力される指令速度値を時間積分する積分器３４により角度検知装置が構成されるが、他の適切な手段により構成することもできる。例えば、角度検知装置を、角速度検出装置やスライド１１の位置又は速度を検出する装置により構成してもよい。
【００９８】
第１実施形態や第２実施形態の演算部２６において、入力されたクランク軸７の回転角に基づいて必要モータトルクを算出する部分は、トルク決定装置を構成する。また、第１実施形態や第２実施形態の演算部２６と指令調節部１９において、算出された必要モータトルクに基づいて、調節された指令速度値を算出する部分は、速度調節装置を構成する。
しかし、トルク決定装置は、上述の実施形態の構成に限定されず、入力される回転角の値に基づき、プレス機械の特性に応じた必要モータトルクを決定するものであればよく、この機能を実現できるように電子回路などの適切な手段で構成されていればよい。
また、速度調節装置は、上述の実施形態の構成に限定されず、必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも小さくなる回転体（例えば、クランク軸７）の回転角では、モータの回転指令速度を一定指令速度よりも増加させるか、又は、必要モータトルクが予め定められたモータトルク基準値よりも大きくなる回転体の回転角では、モータの回転指令速度を一定指令速度よりも減少させるものであればよく、この機能を実現できるように電子回路などの適切な手段で構成されていればよい。
【００９９】
上記実施形態では、補正部２７ａは補正ゲインを演算部２６からの出力に乗算したが、補正部２７ａの構成を、上記実施形態の補正部２７ａと同様の効果が得られるような補正値を演算部２６からの出力に加算するように、変更してもよい。同様に、補正部２７ｂの構成を、上記実施形態の補正部２７ｂと同様の効果が得られるように、図３の（１）〜（６）からの出力値に補正値を加算するように変更してもよい。なお、補正部２７ａと補正部２７ｂのいずれか一方により補正装置を構成してもよい。
【０１００】
また、上述では、クランク軸回転の１周期当たりの動作時間を合わせるため、モータの回転指令速度を上記一定指令速度から増加させる量と、モータの回転指令速度を上記一定指令速度から減少させる量とは、クランク軸７の回転角の１周期（０〜３６０度）にわたる時間積分値が等しくなるようにした。しかし、種々の条件、状況に応じて、適切な所定時間（例えば、１分間）にわたるこれらの時間積分が等しくなるように指令速度値を調節してもよい。
【０１０１】
上述のクランク軸７は、回転体であり、クランク軸７と、これに連結された連結部材１２などは、モータ１の回転運動をスライド１１の往復運動に変換する変換機構を構成するが、モータ１により回転駆動されるカムや他の適切な部材などにより変換機構を構成してもよい。
【０１０２】
また、上述の実施形態ではフライホイールを用いたプレス機械１０、１０’、１０’’について説明したが、本発明は、フライホイールを用いずにサーボモータにより運転を行うプレス機械にも適用できる。
【０１０３】
このように、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の第１実施形態によるプレス機械の構成を示す図である。
【図２】モータを定速回転させた場合の、時間に対するクランク軸の回転角、指令速度値及び必要モータトルク変動を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態による演算部の処理の流れを示す図である。
【図４】クランク軸回転の１周期にわたる必要モータトルク変動を示す図である。
【図５】クランク軸の回転角と、速度調節をした場合の、調節した指令速度値及びトルク変動を示す図である。
【図６】プレス運転速度とプレス負荷エネルギの２変数に対する補正ゲインを表わしている。
【図７】プレス負荷エネルギを計測する構成例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態によるプレス機械の構成を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態による演算部の処理の流れを示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態によるプレス機械の構成を示す図である。
【図１１】フライホイールを用いた従来のプレス機械の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  モータ
３  プーリ
５  伝達ベルト
６  フライホイール
７  クランク軸（偏心回転体）
９  クラッチ
１０，１０’  プレス機械
１１  スライド       
１２  連結部材
１５  制御装置
１７  速度指令部
１９  指令調節部     
２１  モータ駆動部
２３  角速度センサ
２５  角度センサ（角度検知装置）
２６  演算部
２７ａ  補正部（補正装置）
２７ｂ  補正部（補正装置）
２９  メインギヤ
３０  計測算出装置
３１  第１計測部
３１ａ，３１ｂ  データラッチ
３１ｃ  演算器
３２  第２計測部
３２ａ  乗算器
３２ｂ  積分器
３３  算出部
３４  積分器（角度検知装置）       
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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