(57)【要約】【課題】  複数台のダイクッションを用いたプレス機において、ダイクッションを制御する複数の制御装置の全てが力制御と位置制御との切替えを好ましいタイミングで行うことができる制御システムを提供する。【解決手段】  複数のダイクッション機構４ａ、４ｂ及び４ｃを有するプレス機１の制御システム１０は、各ダイクッションのサーボモータ５ａ、５ｂ及び５ｃをそれぞれ制御する制御装置１０ａ、１０ｂ及び１０ｃと、各制御装置からの切替え判断結果を集約して各制御装置に制御形態の切替え信号を送信する切替え信号作成部３０とを有する。【選択図】      図１
2007015007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライド及び該スライドに対する力をサーボモータを駆動源として生じさせる複数のダイクッション、及び該複数のダイクッションをそれぞれ制御する複数の制御装置を備えたサーボダイクッションの制御システムであって、
各ダイクッションの位置指令を作成する位置指令部と、
各ダイクッションの位置を検出する位置検出部と、
各ダイクッションと前記スライドとの間の力指令を作成する力指令部と、
各ダイクッションと前記スライドとの間の力を検出する力検出部と、を有し、
前記複数の制御装置の各々は、
前記位置指令及び前記位置検出部の検出結果に基づいて前記複数の制御装置の各々が制御するダイクッションの第１速度指令を作成する第１速度指令部と、
前記力指令及び前記力検出部の検出結果に基づいて前記ダイクッションの第２速度指令を作成する第２速度指令部と、
前記ダイクッションの制御を前記第１速度指令及び前記第２速度指令の一方から他方へ切替えるべきかを判断する切替え判断部と、
切替え信号に基づいて前記第１速度指令及び前記第２速度指令の一方から他方への切替えを行う切替え処理部と、を有し、
前記制御システムはさらに、
前記複数の制御装置の前記切替え判断部の判断結果を集約するとともに、前記切替え判断部が各ダイクッションの制御を前記第１速度指令から前記第２速度指令へ切替えるべきと判断した前記制御装置の個数が第１の所定数に達したとき、及び、前記切替え判断部が各ダイクッションの制御を前記第２速度指令から前記第１速度指令へ切替えるべきと判断した前記制御装置の個数が第２の所定数に達したときに、切替え信号を作成して前記複数の制御装置の前記切替え処理部に該切替え信号を送信する切替え信号作成部を有することを特徴とする、制御システム。
【請求項２】
前記第１の所定数及び前記第２の所定数はいずれも１である、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記第１の所定数及び前記第２の所定数はいずれも２である、請求項１に記載の制御システム。
【請求項４】
前記第１の所定数及び前記第２の所定数はいずれも前記複数の制御装置の個数の半数である、請求項１に記載の制御システム。
【請求項５】
前記第１の所定数及び前記第２の所定数はいずれも前記複数の制御装置の個数と同数である、請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
前記第１の所定数は１であり、前記第２の所定数は前記複数の制御装置の個数と同数である、請求項１に記載の制御システム。
【請求項７】
前記第１の所定数は２であり、前記第２の所定数は前記複数の制御装置の個数と同数である、請求項１に記載の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに力を生じさせるサーボダイクッションの制御装置に関する。
【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が知られている。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】
従来のダイクッション機構は、油圧式又は空圧式の装置を駆動源としているものが多く、これらの装置は一定圧力での制御しか行えなかった。また高精度のプレス加工を行うためには、絞り込み時の圧力を一定ではなく絞り込み量に応じて変化させることが望ましいが、油圧式又は空圧式の装置ではそれができなかった。
【０００４】
そこで近年、応答性に優れた力制御を可能とするために、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）。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。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】
ダイクッションのより好ましい制御装置として、上述のような力制御と、さらに位置検出器を用いた位置制御とを組み合わせて、力制御及び位置制御を適宜切替え可能な制御装置が挙げられる。例えば図３に示す制御装置５０は、位置指令部５２が作成した制御すべきダイクッションの位置指令と、ダイクッションの位置を検出する位置検出部５４の検出結果とに基づいてダイクッションの第１速度指令を作成する第１速度指令部５６を有し、さらに、力指令部５８が作成したダイクッションとスライドとの間の力指令と、ダイクッションとスライドとの間の力を検出する力検出部６０の検出結果とに基づいてダイクッションの第２速度指令を作成する第２速度指令部６２を有する。制御装置５０はまた、ダイクッションの制御を第１速度指令及び第２速度指令の一方から他方へ切替えるべきかを判断する切替え判断部６４と、切替え判断部６４の判断結果に基づいて第１速度指令及び第２速度指令の一方から他方への切替えを行う切替え処理部６６とを有する。
【０００７】
上述の制御装置５０は制御すべきダイクッションが１つであれば力制御又は位置制御単独の場合よりも好ましい制御が可能であるが、例えばクッションパッドが比較的大きく、１つのクッションパッドを複数のダイクッションで支持する構成が採られるときは不都合な場合がある。すなわち、複数のダイクッションを使用する場合は、各ダイクッションはそれぞれ別個の制御装置によって互いに独立に制御される。従って、プレス加工中のある時点において、位置制御されるダイクッションと力制御されるダイクッションとが混在する状態が生じ得る。複数のダイクッションに支持されるクッションパッドは通常一体物であるので、このような状態では、クッションパッドに過度の力が作用して好ましくない機械的歪等が生じ、結果としてプレス加工の精度の低下、さらにはプレス機の破損を招く虞がある。
【０００８】
そこで本発明は、複数台のダイクッションを用いたプレス機において、ダイクッションを制御する複数の制御装置の全てが力制御と位置制御との切替えを好ましいタイミングで行うことができる制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、スライド及び該スライドに対する力をサーボモータを駆動源として生じさせる複数のダイクッション、及び該複数のダイクッションをそれぞれ制御する複数の制御装置を備えたサーボダイクッションの制御システムであって、各ダイクッションの位置指令を作成する位置指令部と、各ダイクッションの位置を検出する位置検出部と、各ダイクッションと前記スライドとの間の力指令を作成する力指令部と、各ダイクッションと前記スライドとの間の力を検出する力検出部と、を有し、前記複数の制御装置の各々は、前記位置指令及び前記位置検出部の検出結果に基づいて前記複数の制御装置の各々が制御するダイクッションの第１速度指令を作成する第１速度指令部と、前記力指令及び前記力検出部の検出結果に基づいて前記ダイクッションの第２速度指令を作成する第２速度指令部と、前記ダイクッションの制御を前記第１速度指令及び前記第２速度指令の一方から他方へ切替えるべきかを判断する切替え判断部と、切替え信号に基づいて前記第１速度指令及び前記第２速度指令の一方から他方への切替えを行う切替え処理部と、を有し、前記制御システムはさらに、前記複数の制御装置の前記切替え判断部の判断結果を集約するとともに、前記切替え判断部が各ダイクッションの制御を前記第１速度指令から前記第２速度指令へ切替えるべきと判断した前記制御装置の個数が第１の所定数に達したとき、及び、前記切替え判断部が各ダイクッションの制御を前記第２速度指令から前記第１速度指令へ切替えるべきと判断した前記制御装置の個数が第２の所定数に達したときに、切替え信号を作成して前記複数の制御装置の前記切替え処理部に該切替え信号を送信する切替え信号作成部を有することを特徴とする、制御システムを提供する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制御システムにおいて、前記第１の所定数及び前記第２の所定数はいずれも１である、制御システムを提供する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の制御システムにおいて、前記第１の所定数及び前記第２の所定数はいずれも２である、制御システムを提供する。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の制御システムにおいて、前記第１の所定数及び前記第２の所定数はいずれも前記複数の制御装置の個数の半数である、制御システムを提供する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の制御システムにおいて、前記第１の所定数及び前記第２の所定数はいずれも前記複数の制御装置の個数と同数である、制御システムを提供する。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の制御システムにおいて、前記第１の所定数は１であり、前記第２の所定数は前記複数の制御装置の個数と同数である、制御システムを提供する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の制御システムにおいて、前記第１の所定数は２であり、前記第２の所定数は前記複数の制御装置の個数と同数である、制御システムを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るサーボダイクッションの制御システムによれば、複数のダイクッションを複数の制御装置を用いて制御する場合に、所定数の制御装置の切替え判断部が力制御から位置制御へあるいはその逆の切替えをすべきと判断した場合に、全ての制御装置において制御の切替えが行われる。従ってある時点において力制御されるダイクッションと位置制御されるダイクッションとが混在する状態はなくなり、クッションパッドに過度の力がかかることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係るサーボダイクッションの制御システム１０を含むプレス機の概略構成を示す図である。プレス機１は、図示しないリンク機構等により駆動されるスライド２と、スライド２の動作に対応して移動するクッションパッド３と、クッションパッド３を協働して駆動する複数の（図示例では３つ）ダイクッション機構４ａ、４ｂ及び４ｃとを有する。各ダイクッションは、それぞれの制御装置１０ａ、１０ｂ及び１０ｃに制御されるサーボモータ５ａ、５ｂ及び５ｃによって逐次位置決めすなわち速度制御される。また制御システム１０は、各制御装置からの切替え判断結果を受信するとともに、ダイクッションの制御形態の切替え信号を作成して各制御装置に送信する切替え信号作成部３０を有する。なおダイクッション及び制御装置の台数は２以上のいくつであってもよく、本発明の適用において台数による相違はない。
【００１８】
図２は、制御装置の１つ（ここでは１０ａ）の詳細な構成を示す図である。制御装置１０ａは、ダイクッション４ａの位置指令部１２ａが作成した位置指令と、ダイクッション４ａの位置を検出する位置検出部１４ａによる検出結果とに基づいて、ダイクッション４ａの第１速度指令を作成する第１速度指令部１６ａを有する。これにより、制御装置１０ａはダイクッション４ａのサーボモータ５ａの速度指令を位置制御に基づいて作成することができる。また制御装置１０ａは、ダイクッション４ａの力指令部１８ａが作成したダイクッション４ａとスライド２との間の力指令と、ダイクッション４ａとスライド２との間の力を検出する力検出部２０ａによる検出結果とに基づいて、ダイクッション４ａの第２速度指令を作成する第２速度指令部２２ａを有する。これにより、制御装置１０ａはダイクッション４ａのサーボモータ５ａの速度指令を力制御に基づいて作成することができる。なお制御装置１０ｂ及び１０ｃの構成は制御装置１０ａと同じでよく、故に詳細な説明及び図示は省略する。
【００１９】
また制御装置１０ａは、ダイクッション４ａの制御を第１速度指令及び第２速度指令の一方から他方へ切替えるべきかを判断する切替え判断部２４ａを有する。このときの判断基準としては種々のものが可能であるが、スライド２とクッションパッド３との間の力すなわちプレス圧の過度の上昇を抑制するように設定することが１つの好適例である。例えば、位置制御と力制御とを比較したときにダイクッション４ａがより下方（スライド２から離れる方向）に向かう方を採用する判断基準が挙げられる。制御装置１０ａはさらに、切替え信号作成部３０のからの切替え信号を受けたときに第１速度指令及び第２速度指令の一方から他方への切替えを行う切替え処理部２６ａを有する。
【００２０】
図示するように、本発明に係る制御システム１０は、制御装置１０ａ〜１０ｃの切替え判断部の判断結果を集約する切替え信号作成部３０を有する。本発明に係る制御システム１０の主たる特徴は、各制御装置１０ａ〜１０ｃにおいて各切替え判断部の判断結果に基づいて直ちに各切替え処理部が位置制御から力制御（あるいはその逆）に制御形態を切替えるのではなく、各切替え判断部の判断結果が信号等の適当な形態で一旦切替え信号作成部３０に送信され、次に切替え信号作成部３０が集約された判断結果と所定の基準とに基づいて切替え信号を作成し、さらに各切替え処理部がその切替え信号を受信したときに切替え処理が行われる点にある。ここで所定の基準とは、切替え判断部が各ダイクッションの制御を第１速度指令から第２速度指令（すなわち位置制御から力制御）へ切替えるべきと判断した制御装置の個数が第１の所定数に達したとき、及び、切替え判断部が各ダイクッションの制御を第２速度指令から第１速度指令（すなわち力制御から位置制御）へ切替えるべきと判断した制御装置の個数が第２の所定数に達したときとして定めることができる。なお各制御装置への切替え信号の送信及び各ダイクッションの制御形態の切替えは、全ての制御装置においてほぼ同時に行われることが好ましい。
【００２１】
上記第１及び第２の所定数は種々設定可能であるが、例えば、１、２、制御装置の個数（すなわちダイクッションの台数）の半数、及び制御装置の個数が好適である。所定数を１とした場合は、複数の制御装置の切替え判断部のうち１つでも制御形態を切替えるべきと判断した場合は全てのダイクッションの制御形態が切替えられ、最も切替えを迅速に行うことができる。また所定数を２とした場合は、所定数を１とする場合と考え方は同様であるが、初回の切替え判断が誤検出又は誤動作によるものであった場合のリスク又は弊害を回避することができる。誤検出又は誤動作が２回続く可能性は極めて低いからである。
【００２２】
例えばダイクッションの台数すなわち制御装置の個数が比較的多数であって、切替えをいくらか遅らせたい場合は、所定数を制御装置の個数の半数とすることが可能である。ここで制御装置の個数が奇数Ｎの場合は、上記の「半数」は（Ｎ＋１）／２又は（Ｎ−１）／２のいずれであってもよい。また制御装置が多数の場合は厳密に半数でなくともその近傍の値でも構わない。
【００２３】
さらに所定数を制御装置の個数と同数に設定した場合は、全ての切替え判断部が制御形態を切替えるべきと判断するまで切替えが行われない。従ってこの場合は切替えを極力遅くしたい場合に適している。所定数をいずれに設定した場合であっても、ある時点から全ての制御装置が同時に制御形態を切替える。従って個々の制御装置を独立に制御した場合のように位置制御と力制御が混在することがなく、クッションパッドに過度の力がかかりクッションパッドが歪む等の不具合が防止される。
【００２４】
また上述の第１及び第２の所定数は、互いに異なる数に設定することも可能である。例えば、位置制御から力制御に切替える際の基準となる第１の所定数を１又は２に設定し、力制御から位置制御に切替える際の基準となる第２の所定数を制御装置の個数と同数に設定すれば、位置制御から力制御への切替えは素早くなされ、逆に力制御から位置制御への切替えは遅くなされることになる。従って、プレス圧の過度の上昇を抑制する点では好ましい力制御が行われる時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るサーボダイクッションの制御システムを含むプレス機の概略構成図である。
【図２】図１に示す制御装置の１つの詳細な構成例を示す図である。
【図３】ダイクッションを個別に制御する制御装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    プレス機
２    スライド
３    クッションパッド
４ａ、４ｂ、４ｃ    ダイクッション
５ａ、５ｂ、５ｃ    サーボモータ
１０    制御システム
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ    制御装置
１２ａ    位置指令部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ    位置検出部
１６ａ    第１速度指令部
１８ａ    力指令部
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ    力検出部
２２ａ    第２速度指令部
２４ａ    切替え判断部
２６ａ    切替え処理部
３０    切替え信号作成部
【図１】
2007015007.tif 000003
【図２】
2007015007.tif 000004
【図３】
2007015007.tif 000005