(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械において、
前記クランク軸をこれに直接またはギヤを介して間接に連結されたモータの回転制御により可逆回転駆動制御可能に構成し、
スライド位置が初期位置からプレス加工領域への切替え位置までの間に存在すると判別された場合は位置制御系によりモータを正回転駆動制御させてスライドを下降可能に、かつスライド位置がプレス加工領域内に存在すると判別された場合には位置制御系から切替えた加圧力制御系によりモータを正回転駆動制御させてスライド加圧力を設定スライド加圧力と等しくなるようにしてスライドを下降させつつプレス加工可能に形成し、
プレス加工終了後でかつスライド位置が下死点手前位置に到達後に再び加圧力制御系から位置制御系に切替え、かつ切替え後の位置制御系によりモータを逆回転駆動制御させてスライドを上昇させつつ初期位置まで戻し上昇可能に形成された、プレス機械。
【請求項２】
前記位置制御に際する前記位置制御系への目標値信号が、設定されたモーション指令パターンに基き出力されるスライド位置相当信号とされている、請求項１に記載されたプレス機械。
【請求項３】
前記加圧力制御に際する前記加圧力制御系への目標値信号が、設定された加圧力指令パターンに基くスライド加圧力相当信号として出力される、請求項１または請求項２に記載されたプレス機械。
【請求項４】
前記スライド加圧力相当信号が、前記加圧力指令パターンおよびクランク軸回転角度とスライド加圧力とモータトルクとの関係式を用いかつ検出クランク軸回転角度を入力として算出された当該検出クランク軸回転角度に対応するモータトルクの値として出力される、請求項３記載のプレス機械。
【請求項５】
前記スライド加圧力相当信号が、前記加圧力指令パターンおよびクランク軸回転角度とスライド加圧力とモータトルクとの関係を記憶させた記憶関係情報を参照してかつ検出されたクランク軸回転角度に対応するものとして読み出されたモータトルクの値として出力される、請求項３記載のプレス機械。
【請求項６】
前記プレス加工終了が、経過時間またはクランク軸回転角度を監視することにより判別可能に形成されている、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載されたプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械に関する。
【０００２】
【背景の技術】
プレス機械では、駆動源（例えば、電動モータ）によって駆動機構（例えば、クランク機構等）を駆動し、これに連結されたスライドを上下動させつつプレス加工運転可能に形成される。
【０００３】
プレス速度は、スライドが上死点と下死点との間を１上下動するに要する時間として観念され、駆動源（電動モータ）の回転速度として指定される。具体的には、ＳＰＭ（Ｓｔｒｏｋｅ  Ｐｅｒ  Ｍｉｎｕｔｅ）として指定されている。すなわち、生産性を重視する場合には、速度制御系（速度制御装置）を用いて駆動源（電動モータ）を速度制御している。目標速度は、電動モータとクランク軸との間にギヤや減速器を介在させるか否かによって、対応調整される。
【０００４】
一方、プレス加工ではスライドの位置が決まれば製品形状が決まることから、製品精度を重視する場合には、位置制御系（位置制御装置）を用いて駆動源（電動モータ）を位置制御している。例えばクランク軸角度とスライド位置との対応関係であるスライドモーションに従い目標位置を一定サイクル毎に切替え入力しつつ位置制御が行われる。
【０００５】
なお、位置制御系でも最終段は速度制御系の場合と同様に駆動源（電動モータ）を速度制御している。また、速度制御系でも最初段では位置制御系の場合と同様に時間とクランク軸の回転角度との関係（位置）として設定する場合が多い。
【０００６】
しかしながら、製品の種類や加工方法等によっては、例えばヘリカルギヤ等を鍛造成形（プレス加工）する場合には、位置よりも加圧力の方が製品の良否に及ぼす影響が強い場合もある。かくして、従来は、駆動源を油圧とした圧力制御系（油圧式プレス機械）を用い、例えば油圧シリンダに接続されたスライドの位置とクランク軸角度と加圧力との対応関係に従い目標加圧力を一定サイクル毎に切替え入力しつつスライド加圧力を所定圧力に維持する圧力制御が行われていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、駆動源を油圧式としたプレス（油圧式プレス機械）では、構成上、発熱・冷却によるエネルギーロスが大きく、また油漏れなど環境上の問題もある。かかる観点からは、油圧式プレス機械の採用を避けたいとの指摘がある。
【０００８】
そこで、油圧式プレス機械の場合と同様な動きが可能であるとともにクランク機構を用いずかつ加圧力がモータ電流に比例する特性のリニアモータを駆動源とする圧力制御系（リニアモータ式プレス機械）を試行してみた。しかし、リニアモータ式では、その構造上、大推力を得ることが難しい。しかも、コイル側と強力な吸引力を持つ永久磁石側が別ユニットであるから、永久磁石側ユニットをプレス機械に組込む際の取扱いが難しく、危険を伴う虞がある。
【０００９】
クランク機構を備えた回転型電動モータ式の場合には、リニアモータ式の問題点は無く、減速器等を介することでトルクを増大させることもできる。しかし、回転型モータ式の場合には、回転―直動変換機構であるクランク機構を必須とするので、減速器やギヤの有無に拘わらず、スライドの加圧力とモータトルクの関係が変化したり、下死点（乃至下死点直前）では理論的に加圧力が無限大になってしまうという問題がある。なお、クランク機構に代えてボールねじ軸機構を採用するボールねじ軸式では、リニアモータ式の場合と同様に大推力を得ることが難しい。また、製品成形時に加圧力がボールねじに掛かり摩擦力が増大し、ボールねじの磨耗が問題となっている。
【００１０】
かくして、従来は、例えばヘリカルギヤ等を鍛造成形（プレス加工）する場合には、未解決な構成上問題（エネルギーロスが大きい）や環境上問題が存在することを認識しつつも、これらを一種のリスクと忍受して油圧式プレス機械を採用せざるを得なかった。
【００１１】
本発明の目的は、スライド位置がプレス加工領域内に存在する場合に加圧力制御によりプレス加工を行えるクランク機構を用いたプレス機械を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械において、前記クランク軸をこれに直接またはギヤを介して間接に連結されたモータの回転制御により可逆回転駆動制御可能に構成し、スライド位置が初期位置からプレス加工領域への切替え位置までの間に存在すると判別された場合は位置制御系によりモータを正回転駆動制御させてスライドを下降可能に、かつスライド位置がプレス加工領域内に存在すると判別された場合には位置制御系から切替えた加圧力制御系によりモータを正回転駆動制御させてスライド加圧力を設定スライド加圧力と等しくなるようにしてスライドを下降させつつプレス加工可能に形成し、プレス加工終了後でかつスライド位置が下死点手前位置に到達後に再び加圧力制御系から位置制御系に切替え、かつ切替え後の位置制御系によりモータを逆回転駆動制御させてスライドを上昇させつつ初期位置まで戻し上昇可能に形成されたプレス機械である。
【００１３】
この請求項１の発明に係るプレス機械では、プレス加工領域までは位置制御系によりモータを正回転駆動制御させてスライドを高速で下降できるから高生産性を担保でき、プレス加工領域内ではスライド加圧力を設定スライド加圧力と等しくする加圧力制御によりプレス加工できるから良好な鍛造成形製品を確実に生産でき、プレス加工終了後でかつ下死点手前位置に到達後は再び位置制御系に切替えてスライドを下死点位置を通過させることなく上昇させるので無駄な可動ストロークを短縮つまり生産タクトタイムの短縮を図れる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、前記位置制御に際する前記位置制御系への目標値信号が、設定されたモーション指令パターンに基き出力されるスライド位置相当信号とされたプレス機械である。
【００１５】
請求項２の発明に係るプレス機械では、位置制御系には、予めまたはその場で設定したスライドのモーション指令パターン［例えば、クランク角度（クランク軸回転角度）とスライド位置との関係グラフ］に基き、当該時のクランク角度に対応するスライド位置に相当する信号（目標値信号）が入力される。スライドのモーション指令パターンには、加工領域突入時におけるスライドの衝撃力の緩和化，加工領域内を除く他の領域でのスライド昇降（１往復）時間の最短化（最高速化）を企図するための情報を盛りこめる。
【００１６】
また、請求項３の発明は、前記加圧力制御に際する前記加圧力制御系への目標値信号が、設定された加圧力指令パターンに基くスライド加圧力相当信号として出力される、プレス機械である。
【００１７】
請求項３の発明に係るプレス機械では、加圧力制御系には、予めまたはその場で設定したスライドの加圧力指令パターン［例えば、クランク角度（クランク軸回転角度）と加圧力の関係グラフ］に基き、当該時のクランク角度に対応するスライドの加圧力に相当する信号（目標値信号）が入力される。加圧力指令パターンには、加工領域内での１または２以上の加圧力を組込むことができる。
【００１８】
また、請求項４の発明は、前記スライド加圧力相当信号が、前記加圧力指令パターンおよびクランク軸回転角度とスライド加圧力とモータトルクとの関係式を用いかつ検出クランク軸回転角度を入力として算出された当該検出クランク軸回転角度に対応するモータトルクの値として出力される、プレス機械である。
【００１９】
この請求項４の発明に係るプレス機械では、検出されたクランク軸回転角度が入力されると、関係式［クランク角度（クランク軸回転角度）およびモータトルク（スライド加圧力）を変数としてスライド加圧力（モータトルク）を算出する式）］を利用して、当該時の検出クランク角度に対応するスライド加圧力に相当する信号（目標値信号）が算出され、モータトルクの値として出力される。
【００２０】
さらに、請求項５の発明は、前記スライド加圧力相当信号が、前記加圧力指令パターンおよびクランク軸回転角度とスライド加圧力とモータトルクとの関係を記憶させた記憶関係情報を参照してかつ検出されたクランク軸回転角度に対応するものとして読み出されたモータトルクの値として出力される、プレス機械である。
【００２１】
請求項５の発明に係るプレス機械では、検出されたクランク軸回転角度が入力されると、記憶関係情報［クランク角度（クランク軸回転角度）とスライド加圧力とモータトルクとの関係をテーブル化したデータベース］を参照して、当該時の検出クランク角度に対応するスライド加圧力に相当する信号（目標値信号）が抽出され、モータトルクの値として出力される。
【００２２】
さらにまた、請求項６の発明は、前記プレス加工終了が、経過時間またはクランク軸回転角度を監視することにより判別可能なプレス機械である。
【００２３】
請求項６の発明に係るプレス機械では、加工領域内でのプレス加工（例えば、鍛造成形）の終了は、例えば加工領域突入時から計数開始をした経過時間が予め設定された加工時間を超えた場合あるいは検出したクランク軸回転角度（クランク角度）が予め設定された終了クランク角度以上になった場合を監視することで、判別できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
本プレス機械１０は、図１〜図８に示す如く、クランク軸１２に連結されたモータ３０の回転制御により可逆回転駆動制御可能に構成され、スライド位置ＰＴが初期位置（上死点位置ＰＴ０）からプレス加工領域（θ１〜θ２）への切替え位置までの間に存在すると判別された場合は位置制御系（５３，６０，７０）によりモータ３０を正回転駆動制御させてスライド１７を下降可能に、かつスライド位置ＰＴがプレス加工領域（θ１〜θ２…ＰＴ１〜ＰＴ２）内に存在すると判別された場合には位置制御系から切替えた加圧力制御系（５８，７０）によりモータ３０を正回転駆動制御させてスライド加圧力（ＰＲ）を設定スライド加圧力（ＰＲｓ）と等しくなるようにしてスライド１７を下降させつつプレス加工可能で、プレス加工終了後でかつスライド位置が下死点位置（ＰＴ１８０）に至る以前の下死点手前位置［ＰＴ２過ぎからＰＴ１８０到達前の位置（ＰＴ１８０−α）］に到達後に再び加圧力制御系から位置制御系に切替えかつ切替え後の位置制御系によりモータ３０を逆回転駆動制御させてスライド１７を上昇させつつ初期位置（ＰＴ０）まで戻し上昇可能に形成されている。
【００２６】
図１において、プレス機械１０の駆動機構はクランク軸１２等を含むクランク機構１１から構成されている。このクランク軸１２は、軸受１４，１４に回転自在に支持されかつ直接連結されたＡＣ（交流）サーボモータからなるモータ３０の回転制御により可逆回転（正回転，逆回転）駆動制御可能である。モータ３０はＤＣ（直流）サーボモータとしてもよい。１５は、機械式ブレーキである。
【００２７】
なお、クランク軸１２とモータ３０とは、ギヤ（減速機）を介して間接的に連結させてもよい。ギヤ（減速機）を介せば、一段と高い加圧力を得ることができる。
【００２８】
スライド１７は、フレーム本体（図示省略）に上下方向に摺動自在に装着され、ウエイトバランス装置１８に係合されている。したがつて、クランク軸１２を回転駆動すれば、コンロッド１６を介してウエイトバランスされたスライド１７を昇降駆動することができる。金型２０はスライド１７側の上型２１とボルスタ１９側の下型２２とからなる。この実施形態の金型２０では、鍛造成形（コイニング等）を主目的としている。
【００２９】
ＡＣサーボモータ（３０）の各相Ｕ，Ｖ，Ｗのモータ駆動電流に対応する各相電流信号Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉは、図１，図２に示す電流検出部７３によって検出される。また、モータ３０には、エンコーダ３５が連結されている。
【００３０】
このエンコーダ３５は、原理的には多数の光学的スリットと光学式検出器とを有し、モータ３０（クランク軸１２）の回転角度（クランク角度）θを出力するが、この実施形態では、回転角度θ（パルス信号）をスライド１７の上下方向位置ＰＴ（パルス信号）に変換して出力する信号変換器（図示省略）を含むものとされている。
【００３１】
図２において、設定選択指令駆動制御部は、設定選択指令部５０と位置・速度制御部６０とモータ駆動制御部７０とから形成されている。
【００３２】
なお、これら（５０，６０，７０等…図９の１００相当）と接続されかつ具体的プレス運転のために必要なプレス運転駆動制御部（図示省略）が設けられている。このプレス運転駆動制御部は、シーケンサ，ロジック回路あるいはコンピュータを用いて構築することができる。プレス運転駆動制御部の代表的動作は、例えば第２の実施形態（図９）での動作を説明するための図１０に示す通りである。
【００３３】
設定選択指令部５０の位置制御用としては、速度設定器５１，モーションパターン選択器５２およびモーション指令部５３を含み、位置・速度制御部６０に設定スライド位置信号（設定選択モーション指令信号）ＰＴｓを出力可能に形成されている。モーション指令部５３は、位置（速度）制御系の一部を形成する。
【００３４】
モーションパターン選択器５２を用いて予め設定記憶された複数のモーションパターン（経過時間ｔ−スライド位置ＰＴ）の中から希望のモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブ）を選択することができる。選択されたモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブ）は、速度設定器５１を用いて設定されたモータ回転速度（乃至ＳＰＭ…スライド速度）［いわゆるスライドストローク数（ＳＰＭ）］とともにモーション指令部５３に出力される。
【００３５】
なお、モーションパターン選択器５２は、その場で運転開始からの経過時間ｔと当該各スライド位置ＰＴとを対応させて入力することで、モーションパターン（ｔ−ＰＴカーブ）を作成（選択）可能に形成してもよい。
【００３６】
速度設定器５１は、モータ３０の回転速度（例えば、１００ＲＰＭ）を“手動”で設定することができるが、“自動”を選択した場合には、予め選択設定されていた最高回転速度が選択されたものとして取扱われる。この速度設定器５１は、ＳＰＭ設定器，生産速度設定器等から形成してもよい。
【００３７】
モーション指令部５３は、位置パルスの払出し方式構造で、選択されたモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブ）に則り位置指令パルスＰＴｓを出力する。
【００３８】
例えば、速度設定器５１を用いて設定されたモータ回転速度が１２０ＲＰＭで、エンコーダ３５から１回転（３６０度）当りに出力されるパルス数が１００万パルスで、払出しサイクルタイムが５ｍＳである場合は、１サイクル（５ｍＳ）毎に出力されるパルス数は、１００００パルス［＝（１００００００×１２０）／（６０×０．００５）］となる。
【００３９】
なお、設定モータ回転速度や負荷の大きさによっては、急激なトルク変化を防止する策として、起動直後に加速区間（出力パルス数を漸次増加）を、停止直前に減速区間（出力パルス数を漸次減少）を設けることが好ましい。しかも、回転速度の設定が“手動”および“自動”のいずれの場合でも、プレス加工領域突入時の回転速度をそれ以前の回転速度よりも減速した低速に設定することができる。
【００４０】
ここに、位置制御に際する位置制御系（６０）への目標値信号は、設定されたモーション指令パターンに基き出力されるスライド位置相当信号（ＰＴｓ）であると理解される。すなわち、位置制御系（６０）には、予めまたはその場で設定したスライド１７のモーション指令パターンに基き、当該時までの経過時間ｔに対応するスライド位置ＰＴに相当する信号（目標値信号）が入力される。スライド１７のモーション指令パターンには、加工領域突入時におけるスライドの衝撃力の緩和化，加工領域内を除く他の領域でのスライド昇降（１往復）時間の最短化（最高速化）を企図するための情報を盛りこめるわけである。上記の速度設定器５１を用いて設定されたモータ回転速度が、モーション指令パターン（ｔ−ＰＴカーブ）に反映されている。かくすれば、プレス加工時の衝撃，騒音の低減を図りつつ生産性を一段と向上できる。
【００４１】
位置・速度制御部６０は、位置（速度）制御系の一部を形成する位置比較器６１，位置制御部６２，速度比較器６３，速度制御部６４を含み、電流制御部７１に電流指令信号Ｓｉを出力可能に形成されている。なお、速度検出器３６および制御モード切替制御部３７は、図示上の便宜性から位置・速度制御部６０に含めた形で表現した。
【００４２】
まず、位置比較器６１は、モーション指令部５３からの設定スライド位置信号（目標値信号）ＰＴｓとエンコーダ３５で検出された実際のスライド位置信号ＦＰＴ（フィードバック信号）とを比較して、位置偏差信号△ＰＴを生成出力する。
【００４３】
位置制御部６２は、入力された位置偏差信号△ＰＴを累積し、それに位置ループゲインを乗じ、速度信号Ｓｐを生成出力する。速度比較器６３は、この速度信号Ｓｐと速度検出器３６からの速度信号（速度フィードバック信号）ＦＳとを比較して、速度偏差信号△Ｓを生成出力する。
【００４４】
速度制御部６４は、入力された速度偏差信号△Ｓに速度ループゲインを乗じ電流指令信号Ｓｉを電流制御部７１に生成出力する。この電流指令信号Ｓｉは、実質的にはトルク信号Ｓｔであるが、位置（速度）制御中はプレス負荷が加わらないのでモータトルクがほぼ一定で回転速度の増減をするために必要なものでよいから、加圧力制御中の場合に比較して信号レベルは小さい。
【００４５】
制御モード切替制御部３７は、エンコーダ３５から入力されたクランク回転角度θとプレス加工領域（θ１〜θ２）とを比較して、検出角度θが加工領域（θ１〜θ２）内に存在しかつスライド下降方向である場合に切替スイッチ３８ＢをＯＮ（閉成）してかつ切替スイッチ３８ＡをＯＦＦ（開成）する。それ以外の場合には、切替スイッチ３８ＡをＯＮ（閉成）してかつ切替スイッチ３８ＢをＯＦＦ（開成）する切替信号ＣＨＧを出力する。
【００４６】
なお、プレス加工領域（θ１〜θ２）は、詳細後記のクランク軸回転角度設定器５５を用いて設定されたもので、制御モード切替制御部３７にはスライド加圧力パターン選択器５７を介して入力される。
【００４７】
モータ駆動制御部７０は、電流制御部７１とＰＷＭ制御部（ドライバー部）７２とから構成され、位置・速度制御系に切り替えられた場合（３８ＡがＯＮ、３８ＢがＯＦＦ）には位置・速度系の一部を形成し、加圧力制御系に切り替えられた場合（３８ＡがＯＦＦ、３８ＢがＯＮ）に圧力制御系の一部を形成する。
【００４８】
電流制御部７１は、図４に示す如く、各相電流制御部７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗからなる。例えばＵ相電流制御部７１Ｕは、電流指令信号（トルク信号Ｓｔ相当）ＳｉとＵ相信号Ｕｐとを乗算してＵ相目標電流信号Ｕｓｉを生成し、引続きＵ相目標電流信号Ｕｓｉと実際のＵ相電流信号Ｕｉとを比較して電流偏差信号（Ｕ相電流偏差信号）Ｓｉｕを生成出力する。他のＶ，Ｗ相電流制御部７１Ｖ，７１Ｗでも、Ｖ，Ｗ相電流偏差信号Ｓｉｖ，Ｓｉｗが生成出力される。
【００４９】
この電流制御部７１に入力される相信号Ｕｐ，Ｖｐ，Ｗｐは、図２の相信号生成部４０で生成される。７３は、相モータ電流検出器で、各相電流（値）信号Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉを検出して電流制御部７１へフィードバックする。
【００５０】
ＰＷＭ制御部（ドライバー部）７２は、図６に示すパルス幅変調を行う回路（図示省略）と図５（Ａ）に示すアイソレーション回路７２Ａと図５（Ｂ）に示すドライバー７２Ｂとから成る。
【００５１】
すなわち、電流制御部７１から出力される各相の電流偏差信号Ｓｉｕ，Ｓｉｖ，ＳｉｗからＰＷＭ変調され、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍが生成される。
【００５２】
ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍのパルス信号幅（Ｗｐ）は、点弧信号（＋Ｕ点弧信号あるいは−Ｕ点弧信号）の時間幅Ｗｐで決まるが、高負荷（例えばＳｉｕが大電流）の場合は長く、低負荷の場合は短い。
【００５３】
ドライバー７２Ｂは、図５（Ｂ）に示す各相用の各１対のトランジスタ，ダイオードを含むスイッチング回路からなり、各ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍ（例えば、＋Ｕ，−Ｕ）でスイッチング（ＯＮ／ＯＦＦ）制御され、各相モータ駆動電流Ｕ，Ｖ，Ｗを出力することができる。
【００５４】
かくして、スライド位置ＰＴが図７に示す設定変更可能な初期位置（この実施形態では上死点位置ＰＴ０と同じとした。）からプレス加工領域（θ１〜θ２）［ＰＴ１〜ＰＴ２］への切替え位置（θ１…ＰＴ１）までの間に存在すると判別された場合は、位置制御系（５３，６０，７０）によりモータ３０を正回転駆動制御させてスライド１７を下降させることができる。
【００５５】
次に、設定選択指令部５０の加圧力制御用としては、スライド位置設定器相当のクランク軸回転角度（クランク角度）設定器５５，スライド加圧力設定器５６，スライド加圧力パターン選択器５７およびスライド加圧力指令部５８を含み、モータ駆動制御部（加圧力制御部）７０に設定スライド加圧力（モータトルク値）ＰＲＳ（Ｔｓ）相当のトルク信号（設定選択スライド加圧力指令信号相当）Ｓｔを出力可能に形成されている。
【００５６】
つまり、設定選択スライド加圧力指令信号（ＰＲｓ）としては、これに対応する設定選択モータトルク指令信号Ｔｓとして出力するように形成されている。スライド加圧力指令部５８は、モータ駆動制御部７０とともに加圧力制御系の一部を形成する。
【００５７】
クランク軸回転角度設定器（スライド位置設定器相当）５５は、クランク軸角度θを設定するもので、図７に示す角度θ１と角度θ２とを選択入力することで、プレス加工領域（θ１〜θ２）を設定するものである。なお、スライド位置ＰＴ１とＰＴ２とを選択入力することでプレス加工領域（ＰＴ１〜ＰＴ２）を設定可能に形成してもよい。さらに、スライド位置設定器や加工領域設定器として、結果としてプレス加工領域を設定できればその形式や名称を問わない。
【００５８】
加圧力設定器５６は、設定プレス加工領域（θ１〜θ２）内でのスライド加圧力［例えば、図８（Ａ）のＰＲｓ］を設定するものである。
【００５９】
スライド加圧力指令部５８は、エンコーダ３５で検出されたクランク軸回転角度θに対応する設定加圧力信号ＰＲｓ（モータトルク信号Ｔｓ）を出力する。
【００６０】
この実施形態では、加圧力制御系におけるスライド加圧力指令部５８からモータ駆動制御部７０へ出力する目標値信号は、設定されたスライド加圧力指令パターン［加圧力ＰＲ（トルクＴ）−角度θあるいは、加圧力ＰＲ（トルクＴ）−時間ｔ］に基き出力され、この実施形態ではスライド加圧力（ＰＲ）の信号（ＰＲｓ）に対応するトルク信号（Ｔｓ）とされている。
【００６１】
詳しくは、加圧力制御系には、予めまたはその場で設定されたスライド１７の加圧力指令パターン［例えば、クランク角度（クランク軸回転角度）θと加圧力ＰＲとの関係］に基き、当該時のクランク角度θに対応するスライド加圧力ＰＲに相当するトルク信号（目標値信号）Ｔｓが入力される。
【００６２】
したがって、加圧力指令パターンには、プレス加工領域内での１または２以上の加圧力を組込むことができるから、図８（Ａ）に示す１つの加圧力ＰＲｓのみならず、例えば図８（Ｂ）に示す２つの加圧力（加圧力ＰＲｓ、これより高加圧力のきめ込み圧ＰＲｓ１）を設定することができる。
【００６３】
ここに、クランク角度θと加圧力ＰＲとトルクＴとの関係式を、図３を参照して説明する。図３において、クランク軸１２のトルクをＴ，クランク半径をＬ１，コンロッド１６の長さをＬ２，クランク回転方向の力をＦ１，コンロッド軸方向の力をＦ２，スライド１７の加圧力をＦｓ，Ｆ１とＦｓとのなす角をα，Ｆ１とＦ２とのなす角をβとすると、
【数１】
0003860743.tif 000002
が成立するので、設定加圧力Ｆｓとクランク角度θとから当該時のトルクＴを求めるには、スライド加圧力指令部５８において
【数２】
0003860743.tif 000003
を演算すれば、設定加圧力Ｆｓに対応する設定トルク信号Ｔｓを出力することができる。したがって、検出クランク角度θに応じた正確なスライド加圧力ＰＲ（Ｆｓ）［トルクＴ］を迅速に出力することができる。
【００６４】
ここに、プレス加工領域に突入したか否かの判別，制御モードの切替タイミングの判別およびプレス加工領域内での鍛造成形終了の判別には、加圧力管理および時間管理が考えられる。加圧力管理は、直接に加圧力ＰＲｉ（モータトルクＴｉ）を管理するほか、これに代えて間接的な角度（θｉ）やスライド位置（ＰＴｉ）を管理して行う。一方の時間管理は、経過時間（ｔｉ）を管理して行うものである。
【００６５】
この実施形態では、プレス加工領域に突入したか否かの判別はモータトルク（加圧力）［Ｔｉ］の管理によるが、制御モードの切替タイミングの判別およびプレス加工領域内での鍛造成形終了の判別にはモータトルク（加圧力）管理（Ｔｉ）と時間管理（ｔｉ）とを選択切替可能（図１０のＳＴ１４を参照）に形成してある。加圧力管理は、例えば肉厚の材料で深い模様等の鍛造成形に好適で確実な製品を生産できかつ安全性が高い。時間管理は例えば肉薄の材料で浅い模様等の鍛造成形に好適で確実な製品を生産できかつ取扱いが簡単である。
【００６６】
図１０において、位置制御モードでモータ正回転によりスライド１７が下降中（ＳＴ１０）にクランク軸１２の回転角度θｉが予め設定された計測開始角度θｓｔ（例えば、θｓｔ＝θ１−β）以上になった場合（ＳＴ１１でＹＥＳ）に、モータトルクＴｉの計測を開始させる（ＳＴ１２）。そして、計測されたモータトルクＴｉが設定トルク値Ｔｓｔ（この実施形態では、図８の設定加圧力ＰＲｓに対応するモータトルク値に等しい。）以上になった場合（ＳＴ１３でＹＥＳ）にプレス加工領域に突入したと判別する。
【００６７】
加圧力管理が選択されている場合（ＳＴ１４でＹＥＳ）には、直ちに制御モード切替制御部３７が切替信号ＣＨＧを出力し、図２の切替スイッチ３８ＡをＯＦＦ、３８ＢをＯＮし、加圧力制御系（５８，７０）に切替える（ＳＴ１５）。時間管理が選択されている場合（ＳＴ１４でＮＯ）には、経過時間ｔｉをカウントするためのタイマー（図示省略）をスタートさせ（ＳＴ２１）、しかる後に加圧力制御系（５８，７０）に切替えられる（ＳＴ２２）。
【００６８】
いずれの場合でも、スライド位置ＰＴ（この実施形態では、クランク軸回転角度θ）がプレス加工領域ＰＴ１〜ＰＴ２（この実施形態では、θ１〜θ２）内に存在する場合には、位置制御系（５３，６０，７０）から切替えた加圧力制御系（５８，７０）によりモータ３０を正転駆動制御させてスライド１７を下降させつつプレス加工可能である（ＳＴ１６、ＳＴ２３）。
【００６９】
プレス加工領域内での鍛造成形（プレス加工）の終了は、加圧力管理の場合はモータトルクＴｉが設定加工終了トルク値Ｔｓｔ１以上になったか否かで判別（ＳＴ１７）され、時間管理の場合には計測した経過時間ｔｉが設定加工終了時間ｔｓ以上になったか否かで判別（ＳＴ２４）される。したがって、加圧力一定でのプレス加工の場合でも、その加工終了とともにスライド１７を迅速かつ確実に反転動（下死点を通過させることなく上昇）させられる（ＳＴ１８）。クランク角度（θ）による監視・判断の場合も同様である。
【００７０】
詳しくは、プレス加工終了後でかつスライド位置ＰＴが下死点位置（図７のＰ１８０）に至る以前の下死点手前位置（Ｐ１８０−α）に到達後に制御モード切替制御部３７は切替信号ＣＨＧを出力し、図２の切替スイッチ３８ＡをＯＮ、３８ＢをＯＦＦし、再び加圧力制御系から位置制御系に切替えかつ切替え後の位置制御系によりモータ３０を逆回転駆動制御させてスライド１７を上昇（ＳＴ１８）させつつ初期位置（ＰＴ０）まで戻し上昇した場合（ＳＴ１９でＹＥＳ）にモータ３０を停止させる（ＳＴ２０）。
【００７１】
かかる第１の実施形態に係るプレス機械１０では、クランク軸１７が図７の上死点位置（ＰＴ０）に停止されているプレス運転停止状態において、プレス運転駆動制御部の駆動制御電源を投入する。
【００７２】
すると、制御モード切替制御部３７は、エンコーダ３５で検出されたクランク回転角度θがプレス加工領域（θ１〜θ２）以外の領域内に存在するので、切替信号ＣＨＧを出力して図２の切替スイッチ３８ＡをＯＮ（閉成）してかつ切替スイッチ３８ＢをＯＦＦ（開成）する。つまり、位置（速度）制御モードに切替える（図１０のＳＴ１０）。
【００７３】
ここで、プレス運転指令を発すると、モーション指令部５３から選択されたモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブ）に基づき設定するスライド位置信号（位置パルス）ＰＴｓが出力（払出し）される。
【００７４】
したがって、位置（速度）制御系を形成する位置・速度制御部６０およびモータ駆動制御部７０が働き、モータ３０は各相モータ駆動電流Ｕ，Ｖ，Ｗにより正（例えば、左回り）回転される。スライド１７は図１に示すクランク軸１２，コンロッド１６を介して下降する（図１０のＳＴ１０）。
【００７５】
この際のスライド下降速度は、図７に示す選択スライドモーションパターンに基くモ―ションＳＭ（カーブ）通りになる。速度設定器５１で“自動”を設定した場合には、最高速度でスライド下降される。
【００７６】
加圧力管理が選択されている場合（図１０のＳＴ１４でＹＥＳ）において、制御モード切替制御部３７は、モータトルクＴｉが設定トルク値Ｔｓｔ以上になったと判別（ＳＴ１３でＹＥＳ）された場合、つまり選択プレス加工領域（θ１〜θ２）に突入したと判別された場合に、切替信号ＣＨＧを出力して切替スイッチ３８ＢをＯＮ（閉成）してかつ切替スイッチ３８ＡをＯＦＦ（開成）させて加圧力制御系（５８，７０）に切替える（ＳＴ１５）。
【００７７】
なお、時間管理が選択されている場合（ＳＴ１４でＹＥＳ）には、タイマーをスタート（経過時間Ｔｉの計数開始）させる（ＳＴ２１）。
【００７８】
この時間管理は、図８（Ｂ）に示す如く、鍛造成形（プレス成形）の終了を時間管理（ｔ１〜ｔ２）による場合に必要である。タイマー自体（図示省略）は、制御モード切替制御部３７内に設けられているが、プレス運転駆動制御部内に設けてもよい。
【００７９】
この時間管理でなく、加圧力管理（や図８（Ａ）に示すクランク角度管理等）の場合には、タイマー並びに図１０のＳＴ１２は必要ない。
【００８０】
ここに、モータ駆動制御部７０には、スライド加圧力指令部５８からの設定スライド加圧力指令（ＰＲｓ）つまりはこれに対応するモータトルク指令（Ｓｔ）が入力されるので、モータ３０をスライド加圧力が設定スライド加圧力（ＰＲｓ）に一定になるように加圧力一定化制御しつつ下降させる（ＳＴ１６）。ＳＴ２３の場合も同様である。
【００８１】
加圧力一定制御であるから、ワーク（材料）の厚み誤差の影響を受けない。例えば、コイン相当物（ワーク）の場合、成形前の材料にバラツキがあつたとしても、全てのコイン相当物（ワーク）に同一模様等を同一深さ・幅で成形することができる。ヘリカルギヤ等の場合も同様である。
【００８２】
すなわち、鍛造成形を安定して行えかつ高品質な製品（ヘリカルギヤ，コイン相当物等）を確実に生産することができる。しかも、加圧力制御であるからモータ３０の超低速回転でのプレス加工が可能である。しかも、回転速度が零から最大トルクを発生できるから適応性が広い。
【００８３】
そして、加圧力管理の場合は、モータトルクＴｉが設定加工終了トルク値Ｔｓｔ１以上になった場合に鍛造成形終了と判別（ＳＴ１７のＹＥＳ）される。時間管理（監視）の場合には、タイマーによる計測経過時間Ｔｉが設定加工終了時間ｔｓ以上になった場合に鍛造成形終了と判別（ＳＴ２４でＹＥＳ）される。つまり、プレス加工終了後でかつスライド位置ＰＴ（θ）が下死点位置手前（Ｐ１８０−α）に到達後に、再び加圧力制御系（５８，７０）から位置制御系（５３，６０，７０）に切替えかつ切替え後の位置制御系によりモータ３０を逆回転駆動制御させてスライド１７を図７のカーブＳＲＭ［カーブＳＭ（角度θ（１８０°）の右側に点線で示したカーブをその左側に反転させた場合のカーブに等しい。）］で上昇（ＳＴ１８）させつつ初期位置（Ｐｔ０）まで戻し上昇される。初期位置に戻ったらモータ３０を停止させる（ＳＴ１９でＹＥＳ，ＳＴ２０）。
【００８４】
なお、初期位置は、上死点位置（ＰＴ０…θ０）ではなく任意の角度（例えば、θ０＋α）に設定してプレス運転することができる。
【００８５】
すなわち、プレス加工終了後でかつ下死点手前位置に到達後は再び位置制御系に切替えてスライド１７を下死点位置を通過させることなく上昇させるので、無駄な可動ストロークを昇降させないでよい。つまり、生産タクトタイムの短縮を図れる。
【００８６】
（第２の実施形態）
この第２の実施形態は、基本的構成が第１の実施形態の場合（図１〜図５）と同様とされているが、図２における速度設定器（５１），角度設定器（５５）および圧力設定器（５６）が図９に示すコンピュータ８０の一部を構成する操作パネル８５から形成され、モーションパターン選択器（５２）およびモーション指令部（５３）並びにスライド加圧力パターン選択器（５７）およびスライド加圧力指令部（５８）が図９に示す操作パネル８５，ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３から形成されている。
【００８７】
すなわち、コンピュータは、図９に示す如く、ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３，発振器（ＯＳＣ）８４，操作パネル（ＰＮＬ）８５，表示部（ＩＮＤ）８６およびインターフェイス（Ｉ／Ｆ）［乃至入出力ポート（Ｉ／Ｏ）］８７を含み、上記の他、設定選択指令駆動制御部をも構成する。
【００８８】
インターフェイス（Ｉ／Ｆ）［乃至入出力ポート（Ｉ／Ｏ）］８７に接続された入出力機器１００は、上記の通り、位置・速度制御部６０，モータ駆動制御部７０等を含む総称概念である。
【００８９】
なお、以下では、各種の固定情報，制御プログラム，演算（算出）式等は、ＲＯＭ８２に固定的に格納されているものとして説明するが、これらは書替え可能なフラッシュメモリやハードディスク装置（ＨＤＤ）等に格納させておくように形成してもよい。
【００９０】
いずれにしても、記憶関係情報（例えば、データテーブル）を交換するだけで、多様なスライド加圧力を利用できるようになるから、第１の実施形態の場合に比較してもプレス加工態様等に対する適応性を一段と拡大できる。
【００９１】
モーションパターン選択器（５２）としては、ＲＯＭ８２に予め記憶されかつ表示部８６に表示させた複数のスライドモーションパターン（クランク角度θとスライド位置ＰＴとを対応させた関係情報）の中から、キー（８５）操作により選択された１つの記憶関係情報（選択モーションパターン）をモーション指令部（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３）に出力する。
【００９２】
モーション指令部（５３）としては、ＣＰＵ８１がＲＯＭ８２に格納された制御プログラムおよび入力（ＲＡＭ８３に一時記憶される。）された記憶関係情報（選択モーションパターン）に基き、第１の実施形態の場合と同様なタイミング（５ｍＳ）で位置パルス（ＰＴｓ）を出力する。
【００９３】
スライド加圧力パターン選択器５７としては、ＲＯＭ８２に予め記憶されかつ表示部８６に表示させた複数のスライド加圧力パターン（クランク角度θとスライド加圧力ＰＲとを対応させた関係情報）の中から、キー（８５）操作により選択された１つの記憶関係情報（選択スライド加圧力パターン）をスライド加圧力指令部（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３）に出力する。
【００９４】
スライド加圧力指令部（５８）としては、ＣＰＵ８１がＲＯＭ８２に格納された制御プログラムおよび入力（ＲＡＭ８３に一時記憶される。）された記憶関係情報（選択スライド加圧力）に基き、第１の実施形態の場合と同様なタイミング（５ｍＳ）で加圧力パルス相当のトルク信号（Ｔｓ）を出力する。
【００９５】
なお、発振器８４のクロックパルスをベースに、払出し制御用のタイミングや決められ、タイマー（ＣＰＵ８１，ＲＯＭ８２）も経過時間Ｔｉ計数可能に構築される。
【００９６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、次のような優れた効果を奏することができる。
▲１▼  鍛造成形を安定して行えかつ高品質な製品（ヘリカルギヤ等）を確実に生産することができる。
▲２▼  ワーク（材料）の厚み誤差の影響を受けない。
▲３▼  加圧力制御であるからモータの超低速回転でのプレス加工が可能である。しかも、回転速度が零から最大トルクを発生できるから適応性が広い。
▲４▼  設定位置（上死点等）と下死点手前位置との間つまり初期位置からプレス加工終了位置までのプレス運転ストロークだけスライドを昇降させるだけでよいから、生産タクトタイムを大幅に短縮できる。
【００９７】
また、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、さらにスライドのモーション指令パターンに加工領域突入時におけるスライドの衝撃力の緩和化，加工領域内を除く他の領域でのスライド昇降（１往復）時間の最短化（最高速化）を企図するための情報を盛りこめるから、プレス加工時の衝撃，騒音の低減を図りつつ生産性を一段と向上できる。
【００９８】
また、請求項３の発明によれば、請求項１および請求項２の各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、さらに加圧力指令パターンには、プレス加工領域内での１または２以上の加圧力を組込むことができるので、例えば鍛造成形終了時にそれまでの加圧力よりも大きな加圧力でのきめ込みを行うように企図することもできる。
【００９９】
さらに、請求項４の発明によれば、請求項３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、さらに検出クランク角度に応じた正確なスライド加圧力を迅速に出力することができる。
【０１００】
さらに、請求項５の発明によれば、請求項３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、さらに記憶関係情報（例えば、データテーブル）を交換するだけで、多様なスライド加圧力を利用できるようになり、プレス加工態様等に対する適応性が一段と拡大できる。
【０１０１】
さらにまた、請求項６の発明によれば、請求項１から請求項５までの各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、さらに例えば加圧力一定でのプレス加工の場合でもその加工終了とともにスライドを迅速かつ確実に反転動（下死点を通過させることなく上昇）させられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するためのプレス機械の概略図である。
【図２】同じく、設定選択指令駆動制御部［設定選択指令部・位置（速度）制御部・加圧力制御部］を説明するためのブロック図である。
【図３】同じく、クランク軸のトルクＴと回転角度θとスライド加圧力Ｆｓとの関係を説明するための図である。
【図４】同じく、電流制御部を説明するための図である。
【図５】同じく、ＰＷＭ制御部（ドライバー部）を説明するための図である。
【図６】同じく、ＰＷＭ制御部（ドライバー部）の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図７】同じく、スライドモーションとプレス加工領域内の加圧力一定化とを説明するためのタイムチャートである。
【図８】同じく、プレス加工領域内加圧力の設定態様例を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る設定選択指令駆動制御部［設定選択指令部・位置（速度）制御部・加圧力制御部］を説明するためのブロック図である。
【図１０】同じく、プレス運転動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  プレス機械
１２  クランク軸
１６  コンロッド
１７  スライド
２０  金型
３０  ＡＣサーボモータ（モータ）
３５  エンコーダ
３６  速度検出部
３７  制御モード切替制御部
４０  相信号生成部
５０  設定選択指令部
５１  速度設定器
５２  モーションパターン選択器
５３  モーション指令部（位置制御系）
５５  角度設定器
５６  圧力設定器
５７  スライド加圧力パターン選択器
５８  スライド加圧力指令部（加圧力制御系）
６０  位置・速度制御部（位置制御系）
６１  位置比較器
６２  位置制御部
６３  速度比較器
６４  速度制御部
７０  モータ駆動制御部（位置・速度制御部…位置制御系，加圧力制御部…加圧力制御系）
７１  電流制御部
７２  ＰＷＭ制御部（ドライバー部）
７３  電流検出部
８０  パソコン（設定選択指令駆動制御部）
８１  ＣＰＵ
８５  操作部（ＰＮＬ）
１００  その他機器
【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】
0003860743.tif 000009
【図７】
0003860743.tif 000010
【図８】
0003860743.tif 000011
【図９】
0003860743.tif 000012
【図１０】
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