(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機械（１）のダイクッション制御装置（４０）において、
ダイクッションパッド（１５）の位置目標値に応じた位置指令信号を出力する第１位置指令信号出力部（４５）と、
プレス機械（１）のスライド（４）の位置を検出するスライド位置検出手段（１１）と、
ダイクッションパッド（１５）が予備加速する区間を含む所定の区間を細分割したそれぞれの細分割区間で、前記スライド位置検出手段（１１）によって検出される前記プレス機械（１）のスライド位置に対応したダイクッションパッド位置を指定する位置マトリックス（７８）に基づいて位置指令信号を出力する第２位置指令信号出力部（７４）と、
前記ダイクッションパッド（１５）の位置を検出するダイクッション位置検出手段（３６）と、
前記位置指令信号に基づく位置目標値と前記ダイクッション位置検出手段（３６）からの位置検出信号に基づく位置検出値との偏差に応じた位置偏差信号を出力する位置比較部（４６）と、
前記第１位置指令信号出力部（４５）および前記第２位置指令信号出力部（７４）のいずれの位置指令信号を前記位置比較部（４６）へ出力するかを切換える第１出力切換部（７５）と、
前記位置偏差信号に基づいて位置用速度指令信号を出力する位置制御部（４７）と、
前記位置制御部（４７）からの前記位置用速度指令信号に基づいてモータ電流指令信号を出力する速度制御部（５３）と、
前記モータ電流指令信号に応じた電流をダイクッション駆動用の電動サーボモータ（２１）に供給するサーボアンプ（４２）とを備えている
ことを特徴とするプレス機械（１）のダイクッション制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプレス機械（１）のダイクッション制御装置（４０）において、
前記スライド位置検出手段（１１）からの検出信号に基づいて、前記第１出力切換部（７５）へ切換え信号を出力する切換信号生成部（７７）を備えている
ことを特徴とするプレス機械（１）のダイクッション制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプレス機械（１）のダイクッション制御装置（４０）において、
さらに、前記ダイクッションパッド（１５）の圧力目標値に応じた圧力指令信号を出力する圧力指令信号出力部（４８）と、
前記ダイクッションパッド（１５）にかかる発生圧力を検出する圧力検出手段（９３）と、
前記圧力指令信号に基づく圧力目標値と前記圧力検出手段（９３）からの圧力検出信号に基づく圧力検出値との偏差に応じた圧力偏差信号を出力する圧力比較部（４９）と、
前記圧力偏差信号に基づいて圧力用速度指令信号を出力する圧力制御部（５０）と、
前記圧力制御部（５０）からの圧力用速度指令信号および前記位置制御部（４７）からの位置用速度指令信号のうち、いずれの信号を前記速度制御部（５３）に対して出力するかを切換える位置・圧力制御切換部（５１）と、
前記位置用速度指令信号を、位置・圧力制御切換部（５１）を経由するか否かを切換える第２出力切換部（７６）とを備えている
ことを特徴とするプレス機械（１）のダイクッション制御装置。
【請求項４】
プレス機械（１）のダイクッション制御方法において、
電動サーボモータ（２１）にて駆動されるダイクッションパッド（１５）を上限位置に待機させる待機工程と、
下降するプレス機械（１）のスライド（４）が予め設定された第１位置に達したことを検知する第１位置検知工程と、
前記スライド（４）が第１位置に達したとき、ダイクッションパッド（１５）が予備加速する区間を含む所定の区間を細分割したそれぞれの細分割区間で、スライド位置検出手段（１１）によって検出される前記スライド（４）の位置に対応するダイクッションパッド（１５）の位置を指定する位置マトリクス（７８）に基づいて前記電動サーボモータ（２１）を位置制御するマトリクス制御工程と、
前記スライド（４）が、予備加速が終了する第２位置に達したことを検知する第２位置検知工程と、
前記スライド（４）が第２位置に達したとき、前記ダイクッションパッド（１５）の位置が予め設定されている目標位置に追従するように電動サーボモータ（２１）を位置制御するか、または、前記ダイクッションパッド（１５）にかかる圧力が予め設定されている目標圧力に追従するように電動サーボモータ（２１）を圧力制御するかを行う位置／圧力切換制御工程とを備えている
ことを特徴とするプレス機械（１）のダイクッション制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り加工等に用いられるプレス機械のダイクッション制御装置であって、スライドの動作と同期してダイクッションパッドの動作を制御するダイクッション制御装置およびダイクッション制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボモータにより駆動されるダイクッションパッドの昇降動作を制御するダイクッション制御装置として、例えば特許文献１にて提案されているものが知られている。この特許文献１に係るダイクッション制御装置においては、スライドの上型がワークに接触するまでは、ダイクッションのクッションストロークの制御を位置制御により行う。ダイクッションパッドに荷重がかかり始めた時のサーボモータの電流変化を検出すると、この電流変化の検出信号により位置制御から圧力制御に切り換え、ダイクッションパッドに予め設定されたクッション圧を与える。このようなダイクッション制御装置では、位置制御から圧力制御に切り換えることができるので、絞り加工を良好に行える。
【０００３】
ところで、待機状態にある停止したダイクッション上のワークに対し、下降してきたスライドの上型が接触すると、接触時に大きな衝撃が生じて加工精度が低下する。そこで、ダイクッションに予備加速を実施させ、所定の速度で下降してるダイクッション上のワークに対して、スライドの上型を追いつかせて接触させることが行われている。このような予備加速を実施することにより、ワークと上型との接触時の衝撃が緩和されるため、加工精度が向上する。
【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】
しかしながら、ダイクッションの位置制御において、例えばプレス機械の動き出しからの時間経過に対応させてダイクッションの位置目標値を決定するような位置制御を採用すると、連続した絞り加工の間に生じるスライドモーションの時間的な遅れをダイクッション制御装置側で吸収仕切れないため、予備加速途中の最適なタイミングで上型をワークに接触させることができない場合が生じる。このような場合、スライドの動きが遅れることにより、ダイクッションの予備加速が先行してしまうため、より低い位置で上型がワークに接触することになり、その分絞り加工を短時間で完了させることになって加工不良が生じ易くなるという問題がある。また、特に予備加速終了時点でダイクッションを所定の高さで待機させる位置目標値が設定されていると、待機状態にあるワークに上型が接触することになりかねず、大きな衝撃が生じてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明の目的は、ダイクッションでの予備加速時の最適な位置で型をワークに確実に接触させることができるダイクッション制御装置およびダイクッション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】
【０００８】
本発明の請求項１に係るプレス機械のダイクッション制御装置は、プレス機械のダイクッション制御装置において、ダイクッションパッドの位置目標値に応じた位置指令信号を出力する第１位置指令信号出力部と、プレス機械のスライドの位置を検出するスライド位置検出手段と、ダイクッションパッドが予備加速する区間を含む所定の区間を細分割したそれぞれの細分割区間で、スライド位置検出手段によって検出される前記プレス機械のスライド位置に対応したダイクッションパッド位置を指定する位置マトリックスに基づいて位置指令信号を出力する第２位置指令信号出力部と、前記ダイクッションパッドの位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記位置指令信号に基づく位置目標値と前記ダイクッション位置検出手段からの位置検出信号に基づく位置検出値との偏差に応じた位置偏差信号を出力する位置比較部と、前記第１位置指令信号出力部および前記第２位置指令信号出力部のいずれの位置指令信号を前記位置比較部へ出力するかを切換える第１出力切換部と、前記位置偏差信号に基づいて位置用速度指令信号を出力する位置制御部と、前記位置制御部からの前記位置用速度指令信号に基づいてモータ電流指令信号を出力する速度制御部と、前記モータ電流指令信号に応じた電流をダイクッション駆動用の電動サーボモータに供給するサーボアンプとを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係るプレス機械のダイクッション制御装置は、 請求項１に記載のプレス機械のダイクッション制御装置において、前記スライド位置検出手段からの検出信号に基づいて、前記第１出力切換部へ切換え信号を出力する切換信号生成部を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係るプレス機械のダイクッション制御装置は、請求項２に記載のプレス機械のダイクッション制御装置において、さらに、前記ダイクッションパッドの圧力目標値に応じた圧力指令信号を出力する圧力指令信号出力部と、前記ダイクッションパッドにかかる発生圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力指令信号に基づく圧力目標値と前記圧力検出手段からの圧力検出信号に基づく圧力検出値との偏差に応じた圧力偏差信号を出力する圧力比較部と、前記圧力偏差信号に基づいて圧力用速度指令信号を出力する圧力制御部と、前記圧力制御部からの圧力用速度指令信号および前記位置制御部からの位置用速度指令信号のうち、いずれの信号を前記速度制御部に対して出力するかを切換える位置・圧力制御切換部と、前記位置用速度指令信号を、位置・圧力制御切換部を経由するか否かを切換える第２出力切換部とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係るプレス機械のダイクッション制御方法は、電動サーボモータにて駆動されるダイクッションパッドを上限位置に待機させる待機工程と、下降するプレス機械のスライドが予め設定された第１位置に達したことを検知する第１位置検知工程と、前記スライドが第１位置に達したとき、ダイクッションパッドが予備加速する区間を含む所定の区間を細分割したそれぞれの細分割区間で、スライド位置検出手段によって検出される前記スライドの位置に対応するダイクッションパッドの位置を指定する位置マトリクスに基づいて前記電動サーボモータを位置制御するマトリクス制御工程と、前記スライドが、予備加速が終了する第２位置に達したことを検知する第２位置検知工程と、前記スライドが第２位置に達したとき、前記ダイクッションパッドの位置が予め設定されている目標位置に追従するように電動サーボモータを位置制御するか、または、前記ダイクッションパッドにかかる圧力が予め設定されている目標圧力に追従するように電動サーボモータを圧力制御するかを行う位置／圧力切換制御工程とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ダイクッションパッドの予備加速時には、スライドの位置に応じて指定される所定の位置を目標としてダイクッションパッドが移動するため、絞り加工等が繰り返し行われることでスライドの動きに時間的な遅れが生じた場合でも、ダイクッションパッドの予備加速をスライドの位置に合わせて常に同じタイミングで開始させることができ、予備加速を実施する度に最適な位置でスライド側の型をワークに接触させることができて、加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明によるダイクッション制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係るプレス機械１の概略構成図が示されている。図２には、第１実施形態に係るダイクッション１３の概略構成図が示されている。
【００１４】
図１に示されるプレス機械１は、本体フレーム２に昇降自在に支承されてスライド駆動機構３により昇降駆動されるスライド４と、このスライド４と対向配置されベッド５上に取着されるボルスタ６とを備えている。前記スライド４の下面には上型７が取り付けられるとともに、前記ボルスタ６の上面には下型８が取り付けられている。こうして、スライド４の昇降動作により、上型７と下型８との間に配されたワーク９に対しプレス加工（絞り加工）が施される。
【００１５】
これらの構成のうち、ベッド５には、ダイクッション（Ｄ／Ｃ）１３が内蔵されている。このダイクッション１３は、所要のダイクッションピン１４と、ベッド５内においてそのベッド５に昇降自在に支持されるダイクッションパッド１５と、このダイクッションパッド１５を昇降駆動するダイクッションパッド駆動機構１６とを備えて構成されている。
【００１６】
前記各ダイクッションピン１４は、ボルスタ６および下型８のそれぞれに形成された上下方向に貫通する孔に挿通されている。各ダイクッションピン１４において、その上端は下型８の凹部に配されたブランクホルダ１７に当接されるとともに、その下端はダイクッションパッド１５に当接されている。
【００１７】
前記ダイクッションパッド１５の各側面とその各側面に対向するベッド５の内壁面との間には、ダイクッションパッド１５を上下方向に案内する図示しない１個以上のガイド部材が設けられている。各ガイド部材は、互いに係合する一対のインナーガイドとアウターガイドとからなり、ダイクッションパッド１５の各側面にインナーガイドが取り付けられ、ベッド５の内壁面にアウターガイドが取り付けられている。こうして、ダイクッションパッド１５は、ベッド５内においてそのベッド５に昇降自在に支持されている。
【００１８】
前記ダイクッションパッド駆動機構１６は、図２に示されるように、駆動源としての電動サーボモータ２１と、ダイクッションパッド１５の昇降手段としてのボールねじ機構２２と、電動サーボモータ２１とボールねじ機構２２との間の動力伝達経路に配される巻掛け伝動機構２３および連結部材２４とを備え、ダイクッションパッド１５と電動サーボモータ２１との間で互いの動力が伝達自在に構成されている。
【００１９】
前記電動サーボモータ２１は、回転軸を有する回転式のＡＣサーボモータであり、当該電動サーボモータ２１へ供給するモータ電流（電流）ｉの制御によって回転軸の回転速度や回転力が制御されるようになっている。電動サーボモータ２１の本体部分は、ベッド５の内壁面間に架設されたビーム２５に固定されている。また、この電動サーボモータ２１には、エンコーダ（ダイクッション位置検出手段）３６が付設されている。このエンコーダ３６は、電動サーボモータ２１の回転軸の角度および角速度を検出しその検出値をそれぞれモータ回転角度検出信号θ、モータ回転角速度検出信号ωとして出力する。このエンコーダ３６から出力されたモータ回転角度検出信号θおよびモータ回転角速度検出信号ωは、後述するコントローラ４１に入力される。
【００２０】
前記ボールねじ機構２２は、ねじ部２６とそのねじ部２６に螺合するナット部２７とを有してなり、ナット部２７から入力された回転動力をねじ部２６で直線動力に変換して出力する機能を有している。ねじ部２６の下端部は連結部材２４の中心部に形成された空間内において進退可能に配され、ナット部２７の下端部は連結部材２４の上端部に結合されている。前記連結部材２４は、所要のベアリングおよびそれらベアリングを収容する軸受ハウジングよりなる軸受装置２８を介して前記ビーム２５に支持されている。
【００２１】
前記巻掛け伝動機構２３は、電動サーボモータ２１の回転軸に固定される小プーリ２９と、連結部材２４の下端部に固定される大プーリ３０との間に、タイミングベルト３１が巻装されることによって構成されている。
【００２２】
以上の構成により、電動サーボモータ２１の回転動力が小プーリ２９、タイミングベルト３１、大プーリ３０、および連結部材２４を介してボールねじ機構２２におけるナット部２７に伝達され、このナット部２７に伝達された回転動力によりボールねじ機構２２におけるねじ部２６が上下方向に移動してダイクッションパッド１５が昇降駆動される。また、電動サーボモータ２１へのモータ電流ｉを制御することにより、ダイクッションパッド１５に与えられる付勢力が制御される。
【００２３】
ところで、このダイクッション１３において、ダイクッションパッド１５の下端部にはプランジャロッド８０が接続されている。このプランジャロッド８０は、その側面を筒状のプランジャガイド８２で摺動自在に支持されている。このプランジャガイド８２は、プランジャロッド８０およびそのプランジャロッド８０に連結されるダイクッションパッド１５を昇降方向に案内する機能を有している。プランジャロッド８０の下部には下方向に開口を有するシリンダ８０Ａが形成され、このシリンダ８０Ａの内部にはピストン８１が摺動自在に収容されている。
【００２４】
シリンダ８０Ａの内壁面およびピストン８１の上面で油圧室８３が形成され、この油圧室８３には圧油が充填される。油圧室８３の軸心はプランジャロッド８０およびボールねじ機構２２の軸心と同一である。油圧室８３の圧油ポートは油圧回路に接続され、油圧室８３と油圧回路との間で圧油の授受が行われる。油圧室８３の圧油は、上型７とワーク９とが接する際に生ずる衝撃を緩和するとともに、油圧が所定値以上になるとタンクに排出される。油圧室８３の圧油はこうした過負荷保護機能を有する。
【００２５】
前記ピストン８１の下端はボールねじ機構２２におけるねじ部２６の上端に当接されている。ピストン８１の下端には球面状の凹面８１Ａが形成され，この凹面８１Ａに対向するねじ部２６の上端には球面状の凸面が形成される。なお、これとは逆にピストン８１の下端に凸面が形成され、ねじ部２６の上端に凹面が形成されていてもよい。ねじ部２６のような棒状の部材は端部に働く軸方向の力には強いものの、曲げモーメントには弱い。ねじ部２６の上端が球面形状であると、仮にダイクッションパッド１５が傾いてねじ部２６の上端に曲げモーメントが発生したとしても、ねじ部２６全体には軸方向の力のみが働く。このような構造によって偏心荷重によるねじ部２６の損傷を防止することができる。
【００２６】
そして、このダイクッション１３において、油圧室８３の圧力が前述の油圧回路中で検出される。油圧室８３のポートは、油圧回路を構成する管路８５と連通しており、この管路８５の途中には、圧力計９３が設けられている。圧力計９３によって油圧室８３の圧力すなわちダイクッションパッド１５に生ずる負荷が検出される。圧力計９３からは圧力検出信号Ｐrがコントローラ４１に向けて出力される。
【００２７】
次に、前記ダイクッション１３を制御するダイクッション制御装置４０の構成について図３の機能ブロック図および図４の制御ブロック図を用いて以下に説明することとする。
【００２８】
図３、図４に示されるダイクッション制御装置４０は、コントローラ４１と、このコントローラ４１から出力されるモータ電流指令信号ｉcに応じたモータ電流ｉを前記電動サーボモータ２１に供給するサーボアンプ４２とを備えている。
【００２９】
前記コントローラ４１は、詳細図示による説明は省略するが、各種入力信号を変換・整形する入力インタフェースと、マイクロコンピュータや高速数値演算プロセッサ等を主体に構成され、決められた手順にしたがって入力データの算術・論理演算を行うコンピュータ装置と、演算結果を制御信号に変換して出力する出力インタフェースとを備えて構成されている。このコントローラ４１には、ダイクッションパッド位置演算部４３、ダイクッションパッド速度演算部４４、第１位置指令信号出力部４５、位置比較部４６、位置制御部４７、圧力指令信号出力部４８、圧力比較部４９、圧力制御部５０、位置・圧力制御切換部５１、速度比較部５２、速度制御部５３、第２位置指令信号出力部（位置指令信号出力部）７４、第１出力切換部７５、第２出力切換部７６、および切換信号生成部７７の各種機能部が設けられている。これらの機能部は、前記コンピュータで処理されるソフトウェア等で形成されている。
【００３０】
前記ダイクッションパッド位置演算部４３は、電動サーボモータ２１に付設のエンコーダ３６からのモータ回転角度検出信号θを入力し、この入力信号に基づいてモータ回転角度と所定の関係にあるダイクッションパッド１５の位置を求め、その結果をダイクッションパッド位置検出信号（位置検出信号）ｈrとして出力する機能を有している。
【００３１】
前記ダイクッションパッド速度演算部４４は、当該エンコーダ３６からのモータ回転角速度検出信号ωを入力し、この入力信号に基づいてモータ回転速度と所定の関係にあるダイクッションパッド１５の速度（昇降速度）を求め、その結果をダイクッションパッド速度検出信号υrとして出力する機能を有している。
【００３２】
前記第１位置指令信号出力部４５は、ダイクッションパッド１５の位置目標値を予め設定された位置パターン５４を参照することで求め、その求められた位置目標値に基づく位置指令信号ｈcを生成・出力する機能を有している。ここで、前記位置パターン５４は、時間とダイクッションパッド位置との所望の対応関係を示すものである。
【００３３】
具体的に位置パターン５４は、図５に示すように、時刻t1まではダイクッションパッド１５を待機位置h1に位置させ、ここから時刻t2までの間は、位置h2に向けて予備加速を行うために所定の時定数を持って下降させ、予備加速の後さらに、時刻t2から時刻t21までは異なる時定数で位置h21まで下降させ、この位置h21にて時刻t3まで待機させ、時刻t3時点で下死点位置に相当する位置h3に位置させ、時刻t4に達するまでは位置h3を維持させて下死点ロッキングを行い、時刻t4から時刻t5までは補助リフト分だけ上昇させ、その後に待機位置h1に戻すように設定されている。
【００３４】
なお、図５では、時刻t12から時刻t3までの位置パターン５４が２点鎖線で描かれており、その他の部分は実線で描かれている。そして、この実線部分がダイクッションパッド１５の実際の移動軌跡を意味している。従って、時刻t12から時刻t3までの間では、ダイクッションパッド１５は、位置パターン５４の位置目標に反し、スライド４と共により低い位置を通って下降することになる。
【００３５】
前記位置比較部４６は、第１位置指令信号出力部４５または第２位置指令信号出力部７４から第１出力切換部７５を介して出力される位置指令信号ｈcと、ダイクッションパッド位置演算部４３からのダイクッションパッド位置検出信号ｈrとを比較して位置偏差信号ｅhを出力する機能を有している。
【００３６】
前記位置制御部４７は、位置比較部４６からの位置偏差信号ｅhを入力しその入力信号
に所定の位置ゲインＫ1を乗じて出力する係数器５５を備え、位置偏差信号ｅhに見合う大きさの位置用速度指令信号υhcを生成・出力する機能を有している。
【００３７】
前記圧力指令信号出力部４８は、ダイクッションパッド１５において発生させる圧力（クッション圧）目標値を、予め設定された圧力パターン５６を参照することで求め、その求められた圧力目標値に基づく圧力指令信号Ｐcを生成・出力する機能を有している。こ
こで、前記圧力パターン５６は、時間とダイクッションパッド１５に生ずる圧力との所望の対応関係を示すものである。
【００３８】
具体的に圧力パターン５６は、図５に示すように、上型７がワーク９に接する時刻t12までは、所定の圧力値P1が設定されている。この所定値P1は、ダイクッションパッド１５の予圧よりも所定割合だけ高い値に設定されており、これにより、上型７がワーク９に接する前の状態では、次説する圧力比較部４９から所定の圧力偏差信号ｅpが生成されている。次に、上型７がワーク９に接して絞り加工が行われる時刻t12から時刻t3までの範囲においては、圧力パターン５６には、絞り加工に最適な圧力値P2が設定されており、時刻t3以降は一気に大きな圧力値P3となるように設定されている。
【００３９】
前記圧力比較部４９は、圧力指令信号出力部４８からの圧力指令信号Ｐcと、圧力計９３からの圧力検出信号Ｐrとを比較して圧力偏差信号ｅpを出力する機能を有している。
【００４０】
前記圧力制御部５０は、圧力比較部４９からの圧力偏差信号ｅpを入力しその入力信号
に所定の比例ゲインＫ2を乗じて出力する係数器７１と、圧力比較部４９からの圧力偏差
信号ｅpを入力しその入力信号を積分して出力する積分器７２（ブロック内の記号ｓはラ
プラス演算子である。）と、この積分器７２からの出力信号を入力しその入力信号に所定の積分ゲインＫ3を乗じて出力する係数器７３とを備え、係数器７１からの出力信号に係
数器７３からの出力信号を加算して圧力用速度指令信号υpcを生成・出力する機能を有している。
【００４１】
この圧力制御部５０においては、比例動作（Ｐ動作）と積分動作（Ｉ動作）とを組み合わせた比例＋積分動作（ＰＩ動作）が行われることにより、当該圧力制御部５０からは、圧力偏差信号ｅpに見合う大きさで、かつ圧力偏差信号ｅpがある限りその大きさが増加するような圧力用速度指令信号υpcが出力され、検出圧力が目標圧力に迅速かつ正確に一致するようになっている。
【００４２】
前記位置・圧力制御切換部５１は、ダイクッションパッド１５の位置を制御する位置制御と、ダイクッションパッド１５に生ずる圧力を制御する圧力制御とを切り換えるものであり、ｂ接点を基準にａ接点とｃ接点との接続を切り換えるスイッチ６０と、このスイッチ６０の切換動作の選択を行うための位置・圧力比較部６１とを備えている。
【００４３】
スイッチ６０によってｂ接点とａ接点とが接続（以下、この接続動作を「ｂ−ａ接点接続動作」という。）された場合には、位置制御部４７からの位置用速度指令信号υhcが速度比較部５２へと流れ、一方、同スイッチ６０によってｂ接点とｃ接点とが接続（以下、この接続動作を「ｂ−ｃ接点接続動作」という。）された場合には、圧力制御部５０からの圧力用速度指令信号υpcが速度比較部５２へと流れるようになっている。
【００４４】
位置・圧力比較部６１は、圧力制御部５０からの圧力用速度指令信号υpcと、位置制御部４７からの位置用速度指令信号υhcとを比較し、両者のうち小さい方を選択するように設定されている。すなわち、位置用速度指令信号υhcが小さければ、位置制御が行われ、圧力用速度指令信号υpcが小さければ、圧力制御が行われる。
【００４５】
前記速度比較部５２は、位置・圧力制御切換部５１による切換動作にて位置制御が選択された場合に、位置制御部４７からの位置用速度指令信号υhcと、ダイクッションパッド速度演算部４４からのダイクッションパッド速度検出信号υrとを比較して速度偏差信号
ｅvを出力し、位置・圧力制御切換部５１による切換動作にて圧力制御が選択された場合
に、圧力制御部５０からの圧力用速度指令信号υpcと、ダイクッションパッド速度演算部４４からのダイクッションパッド速度検出信号υrとを比較して速度偏差信号ｅvを出力する機能を有している。
【００４６】
本実施形態によれば、圧力制御時において、圧力制御部５０からは圧力偏差信号ｅpに
見合う大きさで、かつ圧力偏差信号ｅpがある限りその大きさが増加するような圧力用速
度指令信号υpcが出力されるので、圧力偏差を迅速かつ確実に減少させることができる。したがって、圧力制御の精度を向上させることができる。
【００４７】
前記速度制御部５３は、速度比較部５２からの速度偏差信号ｅvを入力しその入力信号
に所定の比例ゲインＫ4を乗じて出力する係数器６２と、速度比較部５２からの速度偏差
信号ｅvを入力しその入力信号を積分して出力する積分器６３（ブロック内の記号ｓはラ
プラス演算子である。）と、この積分器６３からの出力信号を入力しその入力信号に所定の積分ゲインＫ5を乗じて出力する係数器６４とを備え、係数器６２からの出力信号に係
数器６４からの出力信号を加算してモータ電流指令信号（トルク指令信号）ｉcを生成・
出力する機能を有している。
【００４８】
この速度制御部５３においても、比例動作（Ｐ動作）と積分動作（Ｉ動作）とを組み合わせた比例＋積分動作（ＰＩ動作）が行われることにより、当該速度制御部５３からは、速度偏差信号ｅvに見合う大きさで、かつ速度偏差信号ｅvがある限りその大きさが増加するようなモータ電流指令信号ｉcが出力され、検出速度が目標速度に迅速かつ正確に一致
される。こうして、安定した位置・圧力制御ができるようにされている。
【００４９】
前記第２位置指令信号出力部７４は、ダイクッションパッド１５の位置目標値を予め設定された位置マトリックス７８を参照することで求め、その求められた位置目標値に基づく位置指令信号ｈcを生成、出力する機能を有している。ここで、前記位置マトリックス７８は、スライド位置とダイクッションパッド位置との所望の対応関係を示すものである。つまり、前述の第１位置指令信号出力部４５では、位置パターン５４に基づいて経過時間に応じた位置指令信号ｈcを生成、出力していたが、この第２位置指令信号出力部７４では、スライド４の位置に応じた位置指令信号ｈcが生成、出力されるのである。
【００５０】
具体的に位置マトリックス７８は、図６、図７に示すように、スライド４の実際の位置（あるいはプレス機械１のメインシャフトやこれを駆動するサーボモータ等の回転角度）Ｐ０（第１位置）〜Ｐｎ（第２位置）に対応したダイクッションパッド１５の位置Ａ０〜Ａｎを位置目標値として指定するものである。そして、本実施形態では、このような位置マトリックス７８を用いた位置制御をダイクッションパッド１５の予備加速時に適用している。つまり、位置Ｐ０〜Ｐｎは、予備加速区間を含む所定の区間を均等時間間隔で分割した位置であり、こうすることで、予備加速時においては、スライド４の位置に同期させたダイクッションパッド１５の位置制御を実施できる。従って、位置Ｐｎ，Ａｎを上型７とワーク９とが接触する同じ位置に設定しておくことにより、連続した絞り加工によってスライド４の動作に遅れが生じた場合でも、スライド４が位置Ｐｎにある時には常に、ダイクッション１４を同じ高さの位置Ａｎに位置させることができ、毎回の予備加速時には上型７を最適な高さ位置Ｐｎ，Ａｎでワーク９に接触させることができる。
【００５１】
前記第１出力切換部７５は、プレス機械１に設けられたプレス信号生成部１０からのプレス信号Ｓによって切り換わるスイッチとして機能し、制御ブロック的には接点ｄ，ｅ，ｆを備えている。この第１出力切換部７５において、接点ｅと接点ｄとが接続された場合のｅ−ｄ接点接続動作時には、第１位置指令信号出力部４５からの位置指令信号ｈcが前述したように位置比較部４６に出力される。これに対して、接点ｅと接点ｆとが接続された場合のｅ−ｆ接点接続動作時には、第２位置指令信号出力部７４からの位置検出信号ｈcが位置比較部４６に出力される。
【００５２】
前記第２出力切換部７６も、プレス機械１に設けられたプレス信号生成部１０からのプレス信号Ｓによって切り換わるスイッチとして機能し、接点ｇ，ｈ，ｉを備えている。この第２出力切換部７６において、接点ｈと接点ｇとが接続された場合のｈ−ｇ接点接続動作時には、位置制御部４７からの位置用速度指令信号υhcが前述したように位置・圧力制御切換部５１に出力される。これに対して、接点ｈと接点ｉとが接続された場合のｈ−ｉ接点接続動作時には、位置用速度指令信号υhcが直接的に速度比較部５２に出力され、位置・圧力制御切換部５１には出力されない。
【００５３】
前記切換信号生成部７７は、プレス信号生成部１０からのプレス信号Ｓに基づいて第１、第２出力切換部７５，７６に切換信号を出力する機能を有している。ここで、プレス信号生成部１０で生成されるプレス信号Ｓはスライド位置と関係付けられており、本実施形態では、スライド４と本体フレーム２とに跨って設けられたリニアスケール（スライド位置検出手段）１１からの位置信号λに基づいて生成される。つまり、プレス信号生成部１０では、位置信号λに基づいてスライド４がＰ０〜Ｐｎのいずれの高さ位置にあるのかを判定し、その位置に応じたプレス信号Ｓを出力するのである。
【００５４】
そして、切換信号生成部７７が位置Ｐ０に対応したプレス信号Ｓを入力すると、第１出力切換部７５に対しては、ｅ−ｆ接点接続動作を行うように切換信号を出力し、第２出力切換部７６に対しては、ｈ−ｉ接点接続動作を行うように切換信号を出力する。
【００５５】
前記サーボアンプ４２は、電流比較部６５と電流制御部６６と電流検出部６７とを備えて構成されている。このサーボアンプ４２において、電流検出部６７は、電動サーボモータ２１に供給されるモータ電流ｉを検出しその検出値をモータ電流検出信号ｉrとして出
力する。電流比較部６５は、速度制御部５３からのモータ電流指令信号ｉcと、電流検出
部６７からのモータ電流検出信号ｉrとを比較してモータ電流偏差信号ｅiを出力する。電流制御部６６は、電流比較部６５からのモータ電流偏差信号ｅiに基づいて電動サーボモ
ータ２１へのモータ電流ｉを制御する。
【００５６】
以上のように構成されたダイクッション制御装置４０では、図５、図７に示すように、スライド４が加工を開始してから位置Ｐ０に達するまでは、位置／圧力切換制御における位置制御、すなわち位置パターン５４を用いた位置指令信号ｈcによる位置制御が行われ、スライド４の位置が位置Ｐ０〜Ｐｎの間、すなわちダイクッションパッド１５の予備加速区間Ａ０〜Ａｎ（ただし、図７に示すように、位置Ａ０〜Ａ３までの区間は停止状態にある）では、位置マトリックス７８を用いた位置制御が行われる。そして、位置Ｐｎ，Ａｎを過ぎて絞り加工が行われる区間では、位置／圧力切換制御における圧力制御が行われ、下死点に相当する位置ｈ３以降では再び、位置／圧力切換制御における位置制御に戻る。
【００５７】
この際、スライド４が加工を開始してから位置Ｐ０に達するまでの間で位置制御が行われるのは、以下の動作による。先ず、この区間において、第１、第２出力切換部７６，７７ではそれぞれ、ｅ−ｄ接点接続動作、ｈ−ｇ接点接続動作が行われる。そして、当該区間でのダイクッションパッド１５の位置パターン５４による位置目標は待機位置h1るのに対し、この待機位置h1にダイクッションパッド１５が実際に待機しており、位置比較部４６での位置偏差信号ｅhが０「ゼロ」で、これに基づいて生成される位置制御部４７での位置用速度指令信号υhcも０「ゼロ」となる。一方、この区間での圧力パターン５６に基づく目標圧力値としては、絞り加工が行われる以前の状態であるにもかかわらず、所定圧力値Ｐ1が設定されているために、所定の圧力偏差信号ｅpが圧力比較部４９で生成され、これに基づいて所定の圧力用速度指令信号υpcが生成される。よって、この所定の圧力用速度指令信号υpcと、０である位置用速度指令信号υhcとの比較により、位置・圧力制御切換部５１では位置用速度指令信号υhcが選択され、位置パターン５４による位置制御が行われるのである。
【００５８】
スライド４が位置Ｐ０〜Ｐｎにあるときは、先ず、切換信号生成部７７が位置Ｐ０を入力した時点で、第１、第２出力切換部７６，７７での動作をそれぞれ、ｅ−ｆ接点接続動作、ｈ−ｉ接点接続動作に切り換える。この切換によって第２位置指令信号出力部７４は、位置マトリックス７８に基づき位置Ｐ０〜Ｐｎに対応した位置Ａ０〜Ａｎを位置目標とする位置指令信号ｈcを出力する。この位置指令信号ｈcによる位置用速度指令信号υhcは、圧力用速度指令信号υpcと比較されることなく、直接的に速度比較部５２に出力されるため、位置マトリックス７８を用いた位置制御が行われることになる。
【００５９】
位置Ｐｎ，Ａｎを過ぎた絞り加工の区間で圧力制御が選択されるのは、以下の動作による。この絞り加工の区間においては、切換信号生成部７７からの切換信号により第１、第２出力切換部７６，７７ではそれぞれ、ｅ−ｄ接点接続動作、ｈ−ｇ接点接続動作が行われる。そして、絞り加工が行われる区間では、ダイクッションパッド１５にかかる圧力が圧力パターン５６に基づいた圧力目標となるように圧力フィードバックが行われるので、圧力比較部４９で生じる圧力偏差信号ｅpは比較的小さく、圧力制御部５０で生成される圧力用速度指令信号υpcも小さい。これに対して、絞り加工区間での位置パターン５４は、ダイクッションパッド１５がスライド４と共に下降するにもかかわらず、この下降軌跡よりも上方位置に位置目標が設定されているので（図５の２点鎖線参照）、位置偏差信号ｅhおよび位置用速度指令信号υhcが大きくなる。よって、位置・圧力制御切換部５１では圧力用速度指令信号υpcが選択され、圧力パターン５６を用いた圧力制御が行われるのである。
【００６０】
下死点に相当する位置h3以降で再び、位置／圧力切換制御における位置制御に戻るのは、以下の動作による。先ず、第１、第２出力切換部７６，７７での動作状態は引き続き、ｅ−ｄ接点接続動作、ｈ−ｇ接点接続動作である。そして、位置h3では、位置パターン５４による位置目標がやはり位置h3に設定されており、位置偏差信号ｅhおよび位置用速度指令信号υhcは比較的小さい。しかしながら、下死点である位置h3では、スライド４が上昇に転じてダイクッションパッド１５にかかる圧力が抜けるため、実際の圧力は略０となるが、圧力パターン５６による位置h3での圧力目標は、圧力P3（図５）と過大に設定されており、圧力偏差信号ｅpおよび圧力用速度指令信号υpcが共に大きくなる。従って、小さい方の位置用速度指令信号υhcが選択され、位置パターン５４を用いた位置制御に切り換わるのである。
【００６１】
以下には、図８のフローチャートを参照し、位置パターン５４による位置制御、圧力パターン５６による圧力制御、および位置マトリックス７８による位置制御について簡潔に説明する。
先ず、ダイクッション１３の制御プログラムがスタートすると、ダイクッション制御装置４０は、位置／圧力切換制御を実行する（ＳＴ１：位置／圧力切換制御工程）。具体的には、位置パターン５４を用いた位置制御を実行するのである。この位置制御の実行中においてダイクッション制御装置４０は先ず、ダイクッションパッド１５を上限位置である待機位置h1に待機させておく（待機工程）。また、ダイクッション装置４０の切換信号生成部７７は、プレス信号生成部１０からのプレス信号Ｓを入力し（ＳＴ２）、スライド４が位置Ｐ０に達したかを監視する（ＳＴ３：第１位置検知工程）。
【００６２】
スライド４が位置Ｐ０に達すると切換信号生成部７７は、第１出力切換部７５に対して切換信号を出力し、接続動作をｅ−ｄ接点接続動作からｅ−ｆ接点接続動作に切り換えて、第２位置指令信号出力部７４でのマトリクス７８に基づいた位置指令信号ｈcを出力させる。これと同時に切換信号生成部７７は、第２出力切換部７６に対しても切換信号を出力し、接続動作をｈ−ｇ接点接続動作からｈ−ｉ接点接続動作に切り換えて、第２位置指令信号出力部７４からの位置指令信号ｈcに基づく位置用速度指令信号υhcを、位置・圧力制御切換部５１をバイパスさせて直接的に速度比較部５２に出力させる（ＳＴ４，５）。このことにより、ダイクッション制御装置４０は、位置マトリックス７８を用いた位置制御を実行することになり（ＳＴ６：マトリクス制御工程）、ダイクッションパッド１５の予備加速を実施する。
【００６３】
この後、切換信号生成部７７は、プレス信号Ｓに基づいてスライド４が位置Ｐｎを過ぎたかを監視する（ＳＴ７：第２位置検知工程）。位置Ｐｎを過ぎた場合に切換信号生成部７７は、予備加速が終了したと判断するとともに、接続動作をｅ−ｆ接点接続動作からｅ−ｄ接点接続動作に戻して、第１位置指令信号出力部４５での位置パターン５４に基づいた位置指令信号ｈcを出力させる。そして、これと同時に切換信号生成部７７は、第２出力切換部７６に対しても切換信号を出力し、接続動作をｈ−ｉ接点接続動作からｈ−ｇ接点接続動作に戻して、第１位置指令信号出力部４５からの位置指令信号ｈcに基づく位置用速度指令信号υhcを位置・圧力制御切換部５１に出力させる（ＳＴ８，９）。
【００６４】
このことにより、ＳＴ１の位置／圧力切換制御工程に戻ってダイクッション制御装置４０は、位置／圧力切換制御を実行する。詳細には、位置・圧力制御切換部５１が当該位置用速度指令信号υhcと圧力パターン５６に基づく圧力用速度指令信号υpcとを比較し、この結果、圧力用速度指令信号υpcを選択することで圧力制御を実行し、絞り加工を実施する。その後は、スライド４およびダイクッションパッド１５が下死点位置に達した際に、圧力制御から位置制御へ切り換え、ダイクッションパッド１５に下死点ロッキングを実施させ、その後に待機位置h1って再びＳＴ２以降を繰り返す。
【００６５】
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【００６６】
例えば、前記実施形態では、ダイクッションパッドにかかる圧力を検出する手段として、油圧回路中に設けられた圧力計が用いられていたが、ダイクッションパッドの側面に設けられたひずみゲージなどであってもよい。また、本発明での位置検出手段としても、ダイクッション駆動用の電動サーボモータに設けられたエンコーダに限らず、ダイクッションパッドとベッドとの間に設けられるリニアスケールなどであってもよい。さらに、電動サーボモータとしては、回転型に限らず、リニアサーボモータなどの直動型であってもよい。また、スライド位置検出手段としても、リニアスケールに限らず、プレス駆動用の電動サーボモータに設けられたエンコーダであったり、この電動サーボモータで駆動されるメインシャフトの回転角度当であってもよい。
【００６７】
前記実施形態では、ダイクッションの予備加速時以外は、ダイクッション制御装置が位置パターンによる位置制御と圧力パターンによる圧力制御とを切り換える構成になっていたが、少なくとも予備加速時を含んで位置マトリックスを用いた位置制御になっていればよく、ストロークを通して位置マトリックスを用いた位置制御が行われる場合でも、本発明に含まれる。また、位置制御と圧力制御とを切り換える場合でも、位置制御を全て位置マトリックスを用いて行ってもよく、位置パターンによる位置制御を省いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、絞り加工等を行うプレス機械に用いられるダイクッションを制御するためのダイクッション制御装置に利用でき、特に電動サーボモータで駆動されるダイクッションのダイクッション制御装置として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態に係るプレス機械の概略構成図。
【図２】前記実施形態に係るダイクッションの概略構成図。
【図３】ダイクッション制御装置の構成を説明する機能ブロック図。
【図４】ダイクッション制御装置の構成を説明する制御ブロック図。
【図５】位置パターンおよび圧力パターンを示す図。
【図６】位置マトリックスを示す図。
【図７】位置マトリックスを用いた位置制御を説明するための説明図。
【図８】ダイクッション制御装置の動作を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００７０】
１…プレス機械、４…スライド、９…ワーク、１１…スライド位置検出手段、１３…ダイクッション、１５…ダイクッションパッド、２１…電動サーボモータ、３６…ダイクッション位置検出手段であるエンコーダ、４０…ダイクッション制御装置、４２…サーボアンプ、４５…第１位置指令信号出力部、４６…位置比較部、４７…位置制御部、４８…圧力指令信号出力部、４９…圧力比較部、５０…圧力制御部、５１…位置・圧力制御切換部、５３…速度制御部、７４…位置指令信号出力部である第２位置指令信号出力部、７７…切換信号生成部、７８…位置マトリックス、９３…圧力検出手段である圧力計、ｉc…モータ電流指令信号、ｉ…電流であるモータ電流、ｈc…位置指令信号、ｈr…位置検出信号であるダイクッションパッド位置検出信号、ｅh…位置偏差信号、υhc…位置用速度指令信号。
【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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