(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータを駆動源としてスライドを駆動可能なスライド駆動手段と、昇降可能なクッションパッドに上向きのダイクッション圧力を加えつつ上型と板押えとの間に介在された板材の周辺部を押えるダイクッション装置とを具備するサーボモータ駆動方式のプレス機械において、
前記ダイクッション装置をダイクッション駆動手段によりサーボモータを回転制御しつつダイクッション駆動可能なサーボモータ駆動方式に形成し、
前記上型または板押えの板材に向かう部位に凹部を形成し、
スライド駆動とダイクッション駆動とを同期させて実行させる同期駆動制御手段と、圧力振動指令信号とダイクッション圧力検出信号とを入力として圧力振動偏差信号を生成出力可能な圧力振動偏差信号生成出力部を含み生成出力された圧力振動偏差信号を用いかつダイクッション駆動手段との協働によりに前記ダイクッション圧力に振動を付加可能な圧力振動付加制御手段とを設けた、サーボモータ駆動方式のプレス機械。
【請求項２】
前記圧力振動指令信号が、振動の周波数，振幅および圧力の全部または一部を設定変更可能な信号とされている、請求項１記載のサーボモータ駆動方式のプレス機械。
【請求項３】
前記振動周波数が１２〜１７Ｈｚ内の値に選択設定されている、請求項１または２記載のサーボモータ駆動方式のプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
サーボモータでスライドを駆動可能でかつダイクッション装置を具備するサーボモータ駆動方式のプレス機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
スライド駆動手段がサーボモータを駆動源としてスライドを駆動可能でかつダイクッション装置が昇降可能なクッションパッドに上向きのダイクッション圧力を加えつつスライド側の上型とクッションパッド側の板押えとの間に介在された板材を押付け可能で、板材を押えつつプレス成形可能なサーボモータ駆動方式のプレス機械は周知である。
【０００３】
図５において、プレス機械１は、サーボモータ５６（エンコーダ５７）でクランク軸２を回転することにより、スライド４を昇降駆動する。３はコネクティングロッド、５は金型（上型５Ａ、下型５Ｂ）、６はベッドで、７が板材である。
【０００４】
かかるプレス機械１では、スライドモーションを容易に設定変更することができる（例えば、特許文献１）。スライド４を一時停止、低速下降さらには昇降反転することもできるから、プレス成形態様に対する適応性を拡大できかつ高品質製品を生産できる。
【０００５】
なお、スライド駆動機構部としては、上記のクランク機構（２）の代わりに、リンク機構あるいはねじ機構が用いられる場合がある。
【０００６】
ここに、ダイクッション装置１０Ｐは、クッションパッド１３を昇降しかつクッション圧を付与する手段であり、油圧シリンダ装置１８（ロッド１９）から形成されていた。しかし、ダイクッション装置も、サーボモータ駆動方式に代えたいとの要請が強い。これに応じる提案（特許文献２）がある。
【０００７】
提案ダイクッション装置によれば、タッチ点まではスライド４とダイクッション（クッションパッド１３乃至しわ押え１１）とを同期位置制御し、ソフトタッチ制御後に位置制御から圧力制御に切換えて圧力制御している。したがって、油圧式に比較して、上型５Ａに衝突する際のサージ圧の発生を防止でき、制御遅れなく応答性が向上できるとされている。なお、しわ押え１１は複数のクッションピン１２で支持されている。
【０００８】
ここにおいて、サーボモータ駆動方式のプレス機械１とダイクション装置１０Ｐを組合せたプレスシステムによれば、深絞り成形製品を生産できる。高品質製品を得るには、板材７の周辺部にしわが発生しないように適正なしわ押え力を確立できなければならない。と同時に、周辺部が絞り領域内に引きずり込まれないようにする必要がある。
【０００９】
後者に関しては、しわ押え力（押え圧力）を許容範囲内で可能な限り大きくすることや、板材７にビード等を形成しておくことが試行されている。
【特許文献１】特開平６−３１４９９号公報
【特許文献２】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】
【００１０】
しかし、引きずり込み防止力に関しては、押え圧力（しわ押え力）を大きくする割には期待する程の効果は得られていない。押え圧力の大きさにも限度があり、闇雲に圧力過大化することは機械的不利も生じ易い。また、板材７に予めビード等を形成しておくことは、生産コスト高や生産能率低下を招くので、例外的な場合に限られる。特に、一層の深絞り成形に必要とされる十二分な引きずり込み防止力を発揮できるまでには、至っていない。
【００１１】
本発明の目的は、確実なビード成形を通して引きずり込み防止力を強化できるサーボモータ駆動方式のプレス機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、サーボモータ駆動方式の特性を巧みに利用してクッションパッドに圧力振動を付与することでビード成形を促進可能に形成されたものである。
【００１３】
すなわち、請求項１の発明に係るサーボモータ駆動方式のプレス機械は、サーボモータを駆動源としてスライドを駆動可能なスライド駆動手段と、昇降可能なクッションパッドに上向きのダイクッション圧力を加えつつ上型と板押えとの間に介在された板材の周辺部を押えるダイクッション装置とを具備するサーボモータ駆動方式のプレス機械において、前記ダイクッション装置をダイクッション駆動手段によりサーボモータを回転制御しつつダイクッション駆動可能なサーボモータ駆動方式に形成し、前記上型または板押えの板材に向かう部位に凹部を形成し、スライド駆動とダイクッション駆動とを同期させて実行させる同期駆動制御手段と、圧力振動指令信号とダイクッション圧力検出信号とを入力として圧力振動偏差信号を生成出力可能な圧力振動偏差信号生成出力部を含み生成出力された圧力振動偏差信号を用いかつダイクッション駆動制御手段との協働によりに前記ダイクッション圧力に振動を付加可能な圧力振動付加制御手段とを設けた、ことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２の発明は、前記圧力振動指令信号が、振動の周波数，振幅および圧力の全部または一部を設定変更可能な信号とされている。さらに、請求項３の発明は、振動周波数が１２〜１７Ｈｚ内の値に選択されている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、確実なビード成形を通して引きずり込み防止力を強化することができる。したがって、一段と絞り率を大きくした深絞り加工を円滑かつ安定して行え、高品質製品を生産できる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、材料の性状等に対する適応性が広い。また、請求項３の発明によれば、請求項１および２の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、成形効率を高められ、一段と迅速かつ確実にビードを成形できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
本プレス機械１は、図１〜図４に示す如く、ダイクッション装置１０をダイクッション駆動手段（２０、９１）によりサーボモータ９６を回転制御しつつダイクッション駆動可能なサーボモータ駆動方式としかつ上型５Ａ（または板押え１１）に凹部（溝５ＡＳ）を形成し、同期駆動制御手段（３０）と圧力振動偏差信号生成出力部７３を含む圧力振動付加制御手段（２１、７３）とを設け、スライド駆動とダイクッション駆動とを同期させて実行可能で、圧力振動指令信号Ｓｄａｖおよびダイクッション圧力検出信号Ｓｄａｄを入力として圧力振動偏差信号Ｓｄａｖｅを生成出力可能で、ダイクッション駆動手段（２０、９１）との協働によりにダイクッション圧力に振動を付加してビード８を効率的に成形可能に形成されている。
【００１９】
確認的に、プレス機械１は、サーボモータ５６を駆動源としてスライド４を駆動可能なスライド駆動手段（２０，５１）と、昇降可能なクッションパッド１３に上向きのダイクッション圧力を加えつつ上型５Ａと板押え１１との間に介在された板材７の周辺部を押えるダイクッション装置１０とを具備するサーボモータ駆動方式である。
【００２０】
プレス機械１の構造・機能は、図３に示す如く、従来例（図５）の場合と同じである。ダイクッション装置１０も、板押さえ１１、クッションピン１２およびクッションパッド１３までの構造は、従来例（図５）の場合と同じである。しかし、ボールねじ１４およびギヤボックス１５を設け、サーボモータ９６で駆動する構造とされている。
【００２１】
このようにダイクッション装置１０は、サーボモータ９６を駆動源としかつダイクッション駆動手段（２０、９１）を用いてダイクッション駆動可能なサーボモータ駆動方式である。
【００２２】
図２において、スライド駆動部５１は、比較器５３と位置速度制御部５４およびアンプ５５を含み、同期調停後のスライド位置速度指令信号Ｓｓｐｓとエンコーダ５７からの位置速度検出信号Ｓｓｐｓｄとを比較して生成された位置速度偏差信号εｓのレベルに応じてモータ５６を回転制御する。位置速度偏差信号εｓのレベルがゼロでモータ５６は停止状態になる。
【００２３】
同様に、ダイクッション駆動部９１は、比較器９３と位置速度制御部９４およびアンプ９５を含み、同期調停後のダイクッション位置速度指令信号Ｓｄｐｓとエンコーダ９７からの位置速度検出信号Ｓｄｐｓｄとを比較して生成された位置速度偏差信号εｄのレベルに応じてモータ９６を回転制御する。位置速度偏差信号εｄのレベルがゼロでモータ９６は停止状態になる。
【００２４】
同期調停後のスライド位置速度指令信号Ｓｓｐｓとは、図１に示すように、モーション設定駆動指令部２０から出力される原スライド位置速度指令信号Ｓｓｐｓ１の同期調停後の信号である。つまり、プレス機械１側のスライド４の昇降動作とダイクッション装置１０側の板押え１１の昇降動作との同期調停処理を行った後の信号である。
【００２５】
具体的には、図１の第１の同期調停制御部３１において、入力されたダイクッション位置速度指令信号Ｓｄｐｓと位置速度検出信号Ｓｄｐｓｄとの関係で、原スライド位置速度指令信号Ｓｓｐｓ１を補正（同期調停）した信号である。
【００２６】
同期調停後のダイクッション位置速度指令信号Ｓｄｐｓとは、モーション設定駆動指令部２０から出力される原ダイクッション位置速度指令信号Ｓｄｐｓ１の同期調停後の信号である。つまり、板押え１１の昇降動作とスライド４の昇降動作との同期調停をした後の信号である。
【００２７】
具体的には、第２の同期調停制御部３２において、入力されたスライド位置速度指令信号Ｓｓｐｓと位置速度検出信号Ｓｓｐｓｄとの関係で、原ダイクッション位置速度指令信号Ｓｄｐｓ１を補正（同期調停）した信号である。
【００２８】
すなわち、スライド４と板押え１１とは、タッチするまでは同期を目指して下降するが、ソフトタッチ後は一体的に同期下降する。その後に圧力制御に切り換えられる。
【００２９】
第１の同期調停制御部３１は、スライド・ダイクッション相対位置速度および位置速度検出信号Ｓｄｐｓｄがゼロとなる同期調停終了後に、スライド側同期調停信号Ｓｓｙをダイクッション位置圧力切換制御部３３に出力する。第２の同期調停制御部３２は、スライド・ダイクッション相対位置速度および位置速度検出信号Ｓｓｐｓｄがゼロとなる同期調停終了後にダイクッション側同期調停信号Ｓｄｙをダイクッション位置圧力切換制御部３３に出力する。
【００３０】
ダイクッション位置圧力切換制御部３３は、これらの信号を入力として、位置制御から圧力制御に切換えるためのダイクッション位置圧力切換指令信号Ｓｄｐａｃ（←Ｓｄｐａｃ１）を図２の切換部８１に出力する。と同時的に、ダイクッション位置圧力指令信号Ｓｄｐａ（←Ｓｄｐａ１）を圧力指令制御部７１（７３）に出力する。
【００３１】
また、圧力振動付与の場合には、圧力振動指令信号Ｓｄａｖ（←Ｓｄａｖ１）を圧力指令制御部７１（７３）に出力する。この実施の形態（図２）では、圧力振動指令信号Ｓｄａｖがダイクッション位置圧力指令信号Ｓｄｐａをベースとしてかつこのベースに圧力振動成分を重畳させた信号とした。しかし、ベース（ダイクッション位置圧力指令信号Ｓｄｐａ）と圧力振動成分とを別々に出力して信号合成するように形成しても、実施することができる。
【００３２】
図２において、圧力指令制御部７１は、比較器７３でダイクッション位置圧力指令信号Ｓｄｐａ（または、圧力振動指令信号Ｓｄａｖ）とダイクション圧力検出信号Ｓｄａｄとを比較してダイクション位置圧力偏差Ｓｄｐａｅ（または、Ｓｄａｖｅ）を生成し、サーボフィルタ７５および切換部８１を通して比較器９３に入力する。ダイクション位置速度指令信号Ｓｄｐｓの場合と同様に加算（＋）成分とする。
【００３３】
図１において、モーション設定駆動指令部２０は、予め設定（選択）されたスライドのモーション情報（移動軌跡情報）に従うスライド位置速度指令信号Ｓｓｐｓ１を、第１の同期調停制御部３１へ出力する。同期調停後は、スライド位置速度指令信号Ｓｓｐｓとなる。同様に、ダイクッション位置速度指令信号Ｓｄｐｓ１を、第２の同期調停制御部３２へ出力する。同期調停後は、ダイクッション位置速度指令信号Ｓｄｐｓとなる。
【００３４】
また、モーション設定駆動指令部２０は、位置速度制御から位置圧力制御に切換えるためのダイクッション位置圧力切換指令信号Ｓｄｐａｃ１（Ｓｄｐａｃ）を出力する。この切換指令信号Ｓｄｐａｃ１（Ｓｄｐａｃ）の出力後に、位置圧力制御期間中はダイクッション位置圧力指令信号Ｓｄｐａ１を出力し、圧力振動付加制御期間中は圧力振動指令信号Ｓｄａｖ１を出力する。
【００３５】
ここに、ダイクッション駆動手段（２０、９１）は、モーション設定駆動指令部２０とダイクッション駆動部９１とからなり、サーボモータ９６を回転制御してダイクッション駆動することができる。
【００３６】
同期駆動制御手段（上位同期調停制御部３０）は、スライド駆動（制御）とダイクッション駆動（制御）とを同期させて実行させる。第１の同期調停制御部３１と第２の同期調停制御部３２とで相互に同期調停し、スライド４（上型５Ａ）と押え板１１とを同期駆動（昇降）するように制御する。
【００３７】
圧力振動付加制御手段（２１、７３）は、モーション設定駆動指令部２０内の圧力振動設定駆動指令部２１と圧力振動偏差信号生成出力部７３を含み、圧力振動偏差信号Ｓｄａｖｅを用いかつダイクッション駆動手段（２０、９１）との協働によりにダイクッション圧力に振動を付加する制御を行なう。
【００３８】
圧力振動設定駆動指令部２１は、振動の周波数，振幅および圧力の各指令値を含む圧力振動指令信号Ｓｄａｖ１（Ｓｄａｖ）の周波数，振幅および圧力の全部または一部を設定変更に形成されている。板材（材料）７の形態や性状、絞り度、成形すべきビード８の形態などの条件が変った場合でも、材料の塑性流動性を高めつつ確実かつ安定してビード８を成形可能とするためである。
【００３９】
特に、圧力振動の周波数は、１２〜１７Ｈｚ内の値に選択設定することが好ましい。ビード成形効率を大幅に向上できる。実験側によると、１１Ｈｚ以下ではビード成形効果が小さく、１８Ｈｚ以上としても一段の効果向上を期待できない。また、やたらな低・高周波数にする必要がないので振動付加駆動（制御）上も好ましい。
【００４０】
この実施の形態では、図４に示す如く、上型５Ａの板材７に向かう部位（下面）にビード成形促進用の凹部（下向き解放の溝５ＡＳ）を設け、ビード８の成形促進と水平方向の抗力（下型５Ｂ側へ引きずり込み力）を増大するようにしている。この溝５ＡＳの縦断面形状は逆Ｖ字形で、横断面形状は下型５Ｂを包囲する連続溝形状である。
【００４１】
なお、凹部を板押え１１の板材７に向かう部位（上面）に設けるようにしてもよい。この場合は、上向き開放の溝（１１ＡＳ…図示省略）にする。
【００４２】
さらに、上型５Ａに凹部（下向き解放溝５ＡＳ）を形成するとともに板押え１１の解放溝５ＡＳに対応する部位に凸部（解放溝５ＡＳに対応する形態…例えば、突条）を形成してもよい。反対に、板押え１１に凹部（上向き解放溝１１ＡＳ）を形成するとともに上型５Ａの解放溝１１ＡＳに対応する部位に凸部（解放溝１１ＡＳに対応する形態…例えば、突条）を形成してもよい。このように凸部を設けると、多少の機械的・コスト的負担は掛かるが、ビード成形を一段と促進できる。なお、凹部と凸部とを対応させて設ける場合は、板押え１１に凹部をかつ上型５Ａに突条を設ける方が、板材７の保持上好ましい。
【００４３】
圧力振動偏差信号生成出力部７３は、圧力振動付与駆動（制御）に関しては、圧力振動指令信号Ｓｄａｖ１（Ｓｄａｖ）とダイクッション圧力検出信号Ｓｄａｄとを入力として、圧力振動偏差信号Ｓｄａｖｅを生成出力する。
【００４４】
ダイクッション圧力検出信号Ｓｄａｄは、圧力検出器９８から出力される。この圧力検出器９８の検出方式等は特に限定されないが、この実施の形態ではモータ９６の電流値を圧力に変換する方式である。圧力直接検出方式等に比べて信号処理が簡単で、コスト低減化にも有効である。
【００４５】
かかる実施の形態の構成では、スライド駆動手段（２０、５１）の働きによりスライド４が下降すると、ダイクション駆動手段（２０、９１）の働きによりダイクション装置１０が駆動され、板押え１１も下降する。いずれの下降動作も位置速度制御でありかつ同期駆動制御手段（上位同期調停制御部３０）との協働により同期運転されている。かくして、所定位置において上型５Ａと板押え１１とをソフトタッチさせることができる。
【００４６】
その後は、モーション設定駆動指令部２０、圧力指令制御部７１および切換部８１が働き、位置圧力制御に切り換わる。つまり、しわ押え力を、過不足なくかつ設定値に安定保持することができる。
【００４７】
ここで、圧力振動付加制御手段（２１、７３）の一部を形成する圧力振動設定駆動指令部２１を用いて圧力振動指令信号Ｓｄａｖ（←Ｓｄａｖ１）を圧力指令制御部７１（７３）に出力する。これを受けたダイクッション駆動部９１は、モータ９６を微妙に正逆回転制御しつつ図４に示す板押え１１（クッションパッド１３）に圧力振動（微細上下動）を付加する。
【００４８】
なお、図４では、図示および説明の便宜のために上下方向は離隔した状態で示してあるが、実際には密接する。
【００４９】
板材７の対応部分は、一定圧力による押さえ込みだけでなく圧力振動の働きにより材料（７）の塑性流動性が高まり、溝５ＡＳ内に押し込まれる。すなわち、板材７にビード８を効率よく成形できる。と同時に、ビード８を引っ掛かりとして材料７の水平方向への抗力を増大できる。
【００５０】
しかして、この実施の形態によれば、ダイクッション装置１０がサーボモータ駆動方式に形成され、同期駆動制御手段（３０）と圧力振動偏差信号生成出力部７３を含む圧力振動付加制御手段（２１、７３）とを設け、スライド駆動とダイクッション駆動とを同期させて実行可能で、圧力振動指令信号Ｓｄａｖおよびダイクッション圧力検出信号Ｓｄａｄを入力として圧力振動偏差信号Ｓｄａｖｅを生成出力可能で、ダイクッション駆動手段（２０、９１）との協働によりにダイクッション圧力に振動を付加可能に形成されているので、確実なビード成形を通して引きずり込み防止力を強化することができる。したがって、一段と絞り率を大きくした深絞り加工を円滑かつ安定して行え、高品質製品を生産できる。
【００５１】
また、圧力振動指令信号Ｓｄａｖの振動の周波数，振幅および圧力を設定変更可能に形成されているので、材料７の性状等に対する適応性が広い。
【００５２】
また、振動周波数が１２〜１７Ｈｚ内の値に選択されているから、成形効率を高められ、一段と迅速かつ確実にビードを成形できる。圧力振動付与制御が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、材料にビードを形成できるので、深絞り加工等に最適なプレス機械として利用でき、生産性および品質の向上に大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る同期駆動制御手段等を説明するためのブロック図である。
【図２】同じく、スライド駆動部、ダイクッション駆動部および圧力振動付加制御手段を説明するためのブロック図である。
【図３】同じく、プレス機械およびダイクッション装置を説明するための図である。
【図４】同じく、ビード成形動作を説明するための図である。
【図５】従来例（従来プレス機械および従来ダイクッション装置）を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  プレス機械
４  スライド
５ＡＳ  ビード成形用の開放溝（凹部）
７  板材
８  ビード
１０  ダイクッション装置
１１  板押え
１３  クッションパッド
２０  モーション設定駆動指令部（スライド駆動手段、ダイクッション駆動手段、）
２１  圧力振動設定駆動手段（圧力振動付加制御手段）
３０  同期調停制御部（同期制御駆動手段）
５１  スライド駆動部（スライド駆動手段）
５６  サーボモータ
７１  圧力指令制御部（圧力振動付加制御手段）
８１  切換部
９１  ダイクション駆動部（ダイクッション駆動手段、）
９６  サーボモータ
【図１】
0004958721.tif 000002
【図２】
0004958721.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004958721.tif 000006