JP2007301591A - ダイクッション機構の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイクッションを円滑に動作させる。
【解決手段】サーボモータ（１８）を駆動源としてプレス機械のスライド（２４）に対して力を生ずるダイクッション機構（２０）の制御装置（１０）が、サーボモータの速度を指令する速度指令手段（８２）と、サーボモータの速度を検出する速度検出手段（２２）と、ダイクッションの上昇および下降を切換える切換手段（７０）とを具備する。切換手段は、速度指令手段により作成されたサーボモータの速度指令（Ｖｃ）の符号の変化または速度検出手段により検出されたサーボモータの検出速度（Ｖｄ）の符号の変化に基づいて動作する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダイクッション機構の制御装置に関する。

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一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、第二の型を支持する支持部材（一般にボルスタと称する）の側から所用の力（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は知られている。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（一般には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（または第一の型）を直接また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。

特許文献１に開示されるダイクッション制御装置においては、油圧アキュムレータを用いて油をシリンダの下部油室に供給し、それにより、シリンダ内のピストンおよびピストンに連結されたダイクッションを上昇させている。さらに、レリーフ弁を調整することによって、クッション効果を発揮しつつ下部油室内の油を排出し、それにより、ダイクッションを下降させるようにしている。また、別途設けられたサーボ弁はストローク末期においてクッション力を減少させるようにしている。
特開昭６３−６３５３３号公報

しかしながら、特許文献１に示されるような従来技術のダイクッション制御装置においては、レリーフ弁またはサーボ弁の制御は簡単なシーケンス制御により行われることが多い。このような場合にはこれら弁を高速かつ高精度で制御できず、従って、ダイクッションを円滑に昇降させるのが困難である。

また、特許文献１においてはダイクッションを上昇させるときと下降させるときとでその駆動源が異なっており、このことも弁を高速かつ高精度で制御することの妨げになる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ダイクッションを円滑に動作させることのできるダイクッション機構の制御装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに対して力を生ずるダイクッション機構の制御装置であって、前記サーボモータの速度を指令する速度指令手段と、前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、ダイクッションの上昇および下降を切換える切換手段とを具備し、前記切換手段は、前記速度指令手段により作成された前記サーボモータの速度指令の符号の変化または前記速度検出手段により検出された前記サーボモータの検出速度の符号の変化に基づいて動作する、ダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１番目の発明においては、サーボモータの速度、つまり速度指令または検出速度の符号の変化に基づいて切換手段を動作させている。つまり、符号がプラスからマイナスへ変化したとき、またはマイナスからプラスに変化したときに、切換手段によってダイクッションの昇降を切換えるようにしている。このため、切換手段を高速かつ高精度で制御できて、ダイクッションの動作が円滑になる。なお、切換手段は例えば切換弁であるが、ダイクッションの上昇および下降を切換えることのできる他の切換手段を用いるようにしてもよい。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記速度指令または前記検出速度の符号が変化した場合であっても、前記速度検出手段により検出される検出速度が零または所定の値よりも小さくなるまで前記切換手段を動作させないようにした。
符号が変化して直ちに切換操作が行われるときにはダイクッションに衝撃が生じうるので、２番目の発明においては、このような衝撃が発生するのを防止できる。

３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記速度指令または前記検出速度の符号が変化したときに前記速度指令が所定の範囲内に在る場合には、前記速度指令を零とは異なる所定の値に維持するようにした。
通常は速度指令の符号が変化するときにはサーボモータの実際の速度が一旦零になるものの、３番目の発明においては、サーボモータの実際の速度が零になることはないのでより迅速な速度制御が可能となる。なお、速度指令が零以上であるときには正の所定の値、速度指令が零より小さい場合には負の所定の値を使用する。

４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記速度指令または前記検出速度の符号が変化したときに前記速度指令が零であるかまたは所定の範囲内に在る場合には、前記ダイクッションが上昇および下降しないように前記切換手段を制御する。
速度指令が零または所定の範囲内にあって比較的小さい場合にはノイズの影響で切換手段が誤動作することがあるものの、４番目の発明においては、切換手段を実質的に停止させているので、切換手段の誤動作を回避できる。

５番目の発明によれば、１番目の発明において、前記速度指令または前記検出速度の符号が変化した場合には、前記検出速度が所定の範囲内になるまで、前記ダイクッションが上昇および下降しないように前記切換手段を制御する。
すなわち５番目の発明においては、切換手段を停止させることによりサーボモータの実際の速度を迅速に零にすることと同等の制御効果を実現でき、その結果、ダイクッションをより迅速に制御できる。

６番目の発明によれば、１番目の発明において、前記速度指令または前記検出速度の符号が変化した場合には、前記検出速度が所定の範囲内になるまで、変化後の符号の速度指令が使用されるようにした。
すなわち６番目の発明においては、符号変化後の速度指令を使用することによって比較的大きなトルク指令を発生させられ、サーボモータの実際の速度を迅速に零にすることができる。その結果、ダイクッションをより迅速に制御できる。

７番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明において、さらに、前記速度指令手段により作成される将来の速度指令を予測する予測手段を具備し、前記予測手段により予測された速度指令の符号を、前記速度指令手段により作成された前記速度指令の符号として使用し、それにより、前記切換手段を動作させるようにした。
８番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明において、さらに、前記速度指令手段により作成される将来の速度指令を予測する予測手段を具備し、前記予測手段により予測された速度指令を、前記速度指令手段により作成された前記速度指令の符号及びサーボモータの速度制御に使用する速度指令として同時に使用した。
９番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明において、さらに、前記速度指令手段により作成される将来の速度指令を予測する予測手段を具備し、前記予測手段により予測された速度指令を、サーボモータの速度指令のみとして使用し、予測前の速度指令の符号で前記切換手段を動作させるようにした。
すなわち７番目から９番目の発明においては、将来の速度指令を用いることによってダイクッション機構をさらに迅速に制御できる。なお、前記予測手段により予測された速度指令をサーボモータの速度制御に使用する速度指令のみとして使用することにより、切換手段の制御とサーボモータの速度制御とのタイミングを一致させる効果も実現できる。予測手段については、速度指令の直前の変化率を用いるようにしてもよく、また予測手段としてハイパスフィルタを採用してもよい。

１０番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明において、さらに、前記速度検出手段により検出される将来の検出速度を予測する予測手段を具備し、前記予測手段により予測された検出速度の符号を、前記速度検出手段により検出された前記検出速度の符号として使用し、それにより、前記切換手段を動作させるようにした。
すなわち１０番目の発明においては、将来の検出速度を用いることによってダイクッション機構をさらに高速で制御できる。なお、予測手段は速度指令の直前の変化率を用いるようにしてもよく、また予測手段としてハイパスフィルタを採用してもよい。

１１番目の発明によれば、１番目から１０番目のいずれかの発明において、前記切換手段の動作に使用される前記速度指令は、所定時間前に前記速度指令手段により作成された速度指令であるようにした。
すなわち１１番目の発明においては、速度指令に基づいたサーボモータの動作が切換手段の切換えよりも時間が掛かるので、所定時間前の速度指令を用いることにより切換手段の制御とサーボモータの速度制御とのタイミングを一致させる。

１２番目の発明によれば、１番目から１１番目のいずれかの発明において、さらに、ローパスフィルタを具備し、前記切換手段の動作に使用される前記速度指令は、前記ローパスフィルタ通過後の速度指令であるようにした。
１３番目の発明によれば、１番目から１１番目のいずれかの発明において、さらに、ローパスフィルタを具備し、前記切換手段の動作及びサーボモータの速度制御に使用される前記速度指令は、前記ローパスフィルタ通過後の速度指令であるようにした。
すなわち１２番目または１３番目の発明においては、速度指令に基づいたサーボモータの動作が切換手段の切換えよりも時間が掛かるので、所定時間前の速度指令を用いることにより切換手段の制御とサーボモータの速度制御のタイミングを一致させる。また、ローパスフィルタを用いることによって、切換手段の誤動作の原因となるノイズをカットすることも可能となる。

１４番目の発明によれば、１番目から１３番目のいずれかの発明において、さらに、前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じる圧力を指令する圧力指令手段と、前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じる圧力を検出する圧力検出手段とを具備し、前記速度指令手段は、前記圧力指令手段により作成された圧力指令と前記圧力検出手段により検出された検出圧力とに基づいて、前記サーボモータの速度を指令する。
すなわち１４番目の発明においては、ダイクッションとスライダとの間の圧力制御をさらに組合わせることにより、より高精度でダイクッションを制御できる。

１５番目の発明によれば、１番目から１３番目のいずれかの発明において、さらに、前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じる圧力を指令する圧力指令手段と、前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じる圧力を検出する圧力検出手段と、前記ダイクッションの位置を指令する位置指令手段と、前記ダイクッションの位置を検出する位置検出手段とを具備し、前記圧力指令手段により作成された圧力指令と前記圧力検出手段により検出された検出圧力とに基づいて作成された第一速度指令と前記位置指令手段により作成された位置指令と前記位置検出手段により検出された第二速度指令とのうちの少なくとも一方を用いて、または第一速度指令と第二速度指令との演算の結果を用いて、前記速度指令手段が前記サーボモータの速度を指令する。
すなわち１５番目の発明においては、ダイクッションとスライダとの間の圧力制御とダイクッションの位置制御とをさらに組合わせることにより、さらに高精度でダイクッションを制御できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明に基づく制御装置１０、例えばＣＮＣを備えたプレス機械のダイクッション機構２０の基本構成を示す模式図であり、プレス機械は開放状態になっている。図１に示されるように、二つの支持部１２がベース１１から鉛直方向に延びており、これら支持部１２の先端には、平板状のボルスタ１５がダンパ１３をそれぞれ介して配置されている。図１においては、ボルスタ１５の下方には、ダイクッション機構２０が設けられている。

スライド２４はプレス加工に用いる第一型２６を支持している。スライド２４はボルスタ１５に支持された第二型２７に対し、プレス加工に要求される速度で接近又は離反する方向へ移動する。

本発明に基づくダイクッション機構２０は、スライド２４の動作に対応してボルスタ１５の下面に対して垂直方向に摺動するクッションパッド１６と、クッションパッド１６を昇降させる昇降機構５０とを含んでいる。クッションパッド１６の頂面から延びる複数のクッションピン３０はボルスタ１５の孔を通ってボルスタ１５から突出している。被加工ワーク４５はクッションピン３０の先端に支持されている。

クッションパッド１６は第二型２７に関連して配置されており、クッションパッド１６の下面からロッド５１が延びている。ロッド５１の先端に設けられたピストン５２は、密閉油が充填されているダイクッションシリンダ６０（以下、単に「シリンダ６０」と称する）内を摺動するようになっている。図示されるように、シリンダ６０はピストン５２によって上室６１と下室６２とに仕切られている。

一方、サーボモータ１８の出力軸１９には、油圧ポンプ５５が接続されている。油圧ポンプ５５は切換器７０に接続された配管６３に設けられている。図示されるように、配管６３の両端部は切換器７０においてそれぞれ接続点７１、７４として終端している。本発明においては、油圧ポンプ５５は出力軸１９の回転に応じて一方向にのみ駆動され、配管６３内の密閉油は接続点７１側から接続点７４側に向かって流れる。

図示されるように、切換器７０には、他の接続点７２、７３、７５、７６も含まれている。切換器７０は配管６３の接続点７１を接続点７２と接続点７３との間で切換えられると共に、配管６３の接続点７４を接続点７５と接続点７６との間で切換えることができる。本発明においては、切換器７０における接続点７１および接続点７４の切換作業は同時に行われ、これら切換作業が別々に行われることは無いものとする。このような切換器７０は例えば切換弁であるが、他の切換手段を採用してもよい。

切換器７０の接続点７２は、配管６４によってシリンダ６０の上室６１上端側に接続されている。同様に、切換器７０の接続点７５は、配管６５によってシリンダ６０の下室６２下端側に接続されている。さらに、図示されるように、配管６４から延びる別の配管６６が切換器７０の接続点７６に接続されており、配管６５から延びる別の配管６７が切換器７０の接続点７３に接続されている。

これらシリンダ６０および配管６３〜６７は密閉油により充填されている。このため、接続点７１と接続点７２とが接続されると共に接続点７４と接続点７５とが接続されるように切換器７０が切換えられる場合には、油圧ポンプ５５によって上室６１内の密閉油は配管６４、配管６３および配管６５を通って下室６２まで供給される。これにより、ピストン５２および関連するダイクッション機構２０が上昇する。

また、接続点７１と接続点７３とが接続されると共に接続点７４と接続点７６とが接続されるように切換器７０が切換えられる場合には、油圧ポンプ５５によって下室６２内の密閉油が配管６５、配管６７、配管６３、配管６６および配管６４を通って上室６１に供給される。この場合には、ピストン５２および関連するダイクッション機構２０が下降する。

スライド２４（又は第一型２６）は、型閉め方向へ移動する間に、所定位置に待機していたクッションパッド１６に直接又は間接に衝突する。そして通常は、型閉め（成形）を経て型開きに至るまで、クッションパッド１６がスライド２４に所要の力（圧力）Ｆを加えながらスライド２４と共に移動するように構成されている。なお、本願明細書においては、クッションパッド１６およびこれに関連する部材を適宜、ダイクッションと呼ぶことにする。

このような動作は本発明に基づくプレス機械の制御装置１０により行われている。プレス機械の動作時には、制御装置１０が前述した切換動作を行うことによって、スライド２４が下降する。このため、第一型２６が被加工ワーク４５を介して複数のクッションピン３０を押圧する。これにより、クッションパッド１６が下方に押される。

一方、制御装置１０によって、クッションパッド１６の下降動作に応じて、サーボモータ１８が回転し、それにより、クッションパッド１６が下降するよう油圧ポンプ５５が動作する。クッションパッド１６に作用する力（圧力）が大きくなると、クッションピン３０がさらに下降し、被加工ワーク４５がスライド２４の第一型２６とボルスタ１５の第二型２７との間で把持されてプレス加工される。このとき、ボルスタ１５はスライド２４によってわずかながら下降する。次いで、スライド２４がその下死点に到達すると、スライド２４は上昇開始し、他の部材も初期位置まで戻ってプレス加工が終了する。

このように、制御装置１０はサーボモータ１８を通じて油圧ポンプ５５を制御してクッションパッド１６とスライド２４との間に相関的な圧力（すなわち力Ｆ）を生じさせている。サーボモータ１８はサーボモータ速度検出部２２に接続されており、それにより、サーボモータ１８の回転速度がサーボモータの検出速度Ｖｄとして検出される。なお、サーボモータ速度検出部２２は制御装置１０に接続されている。

図１に示されるように、ダイクッション位置検出部２５が支持部１２に隣接して配置されており、このダイクッション位置検出部２５も制御装置１０に接続されている。ダイクッション位置検出部２５はダイクッション２０の鉛直方向位置、特にクッションパッド１６の鉛直方向位置を検出し、これを制御装置１０に供給する。

さらに、シリンダ６０の下室６２の圧力を検出する圧力検出部５３が配管６５に設けられている。圧力検出部５３により検出される検出圧力も制御装置１０に供給されるものとする。なお、サーボモータ速度検出部２２は公知のエンコーダを、ダイクッション位置検出部２５は公知のリニアスケールをそれぞれ採用することができる。

図２（ａ）は本発明の第一の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図２（ａ）に示されるように、制御装置１０は、下室６２の圧力に関する圧力指令Ｐｃを作成する圧力指令部８１と、サーボモータ１８の速度に関する速度指令Ｖｃを作成する速度指令部８２と、サーボモータ１８に流れる電流に関する電流指令Ｉｃを作成する電流指令部８３とを含んでいる。

図示されるように、圧力指令部８１にて作成された圧力指令Ｐｃと圧力検出部５３にて検出された検出圧力Ｐｄとの間の圧力偏差ΔＰが速度指令部８２に供給される。速度指令部８２は圧力偏差ΔＰに基づいて速度指令Ｖｃを公知の手法で作成する。厳密に言えば、速度指令部８２は、速度指令Ｖｃの絶対値｜Ｖｃ｜、または絶対値｜Ｖｃ｜に「−１」を乗算した値「−｜Ｖｃ｜」を作成する。次いで、速度指令Ｖｃの絶対値｜Ｖｃ｜（または絶対値｜Ｖｃ｜の負の値「−｜Ｖｃ｜」）とサーボモータ速度検出部２２からの検出速度Ｖｄとの間の速度偏差ΔＶが電流指令部８３に供給される。

なお、絶対値｜Ｖｃ｜の負の値「−｜Ｖｃ｜」は、例えばダイクッションを下降させるときに使用される。また、本発明において絶対値｜Ｖｃ｜またはその負の値「−｜Ｖｃ｜」を使用しているのは、サーボモータ１８の回転方向が一方向であるためである。

電流指令部８３は速度偏差ΔＶに基づいて電流指令Ｉｃを公知の手法で作成する。次いで、電流指令Ｉｃは図示しないドライバを介してサーボモータ１８に供給され、サーボモータ１８は電流指令Ｉｃに従って駆動される。

ところで、本発明の第一の実施形態においては、速度指令部８２で作成されたサーボモータ１８の速度指令Ｖｃの符号が切換器７０に常時供給されるようになっている。例えば速度指令Ｖｃの符号がプラスである場合には、切換器７０の接続点７１および接続点７４はそれぞれ接続点７２および接続点７５に接続した状態にあり、ダイクッション２０は上昇する。同様に、速度指令Ｖｃの符号がマイナスである場合には、切換器７０の切換器７０の接続点７１および接続点７４はそれぞれ接続点７３および接続点７６に接続した状態にあり、ダイクッション２０は下降する。そして、本発明の第一の実施形態においては、切換器７０は速度指令Ｖｃの符号が変化したときに切換動作を行う。

すなわち、例えば速度指令Ｖｃの符号がプラスからマイナスに変化したときに切換器７０は接続点７１を接続点７２から接続点７３に切換えると共に接続点７４を接続点７５から接続点７６に切換える。同様に、速度指令Ｖｃの符号がマイナスからプラスに変化したときに切換器７０は接続点７１を接続点７３から接続点７２に切換えると共に接続点７４を接続点７６から接続点７５に切換える。

このような切換器７０の切換動作によって、各配管における密閉油の流れが滑らかかつ迅速に反転するようになる。その結果、ダイクッションは上昇状態から下降状態へまたは下降状態から上昇状態へ切換えられる。すなわち、本実施形態においては、速度指令Ｖｃの符号変化に基づいて切換器７０を動作させているので、切換器７０を高速かつ高精度で制御でき、その結果、ダイクッションを円滑に動作させることが可能となる。

図２（ｂ）は本発明の他の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図２（ｂ）に示される実施形態においては、サーボモータ速度検出部２２で検出されるサーボモータ１８の検出速度Ｖｄの符号が切換器７０に供給されるようになっている。すなわち本実施形態においては、速度指令部８２で作成される速度指令Ｖｃは使用されず、その代わりにサーボモータ１８の検出速度Ｖｄの符号が使用される。このような場合には、サーボモータ１８の実際の速度Ｖｄの符号変化に基づいて切換動作を行っているために、前述した場合よりもより精密な動作が可能になるのが分かるであろう。

図３は本発明に基づくダイクッション機構の制御装置の動作プログラムを示す第一のフローチャートである。図３に示される動作プログラム１１０および後述する他の動作プログラム１２０、１３０、１４０は制御装置１０の図示しない記憶部に予め記憶されているものとする。また、動作プログラム１１０〜１４０においては、速度指令部８２において作成される速度指令Ｖｃの符号変化を判断の基準として使用しているが、検出速度Ｖｄの符号変化を代わりに使用することも可能である。

図３に示される動作プログラム１１０のステップ１１１においては、速度指令Ｖｃの符号変化が生じたか否かを判定し、符号変化が生じた場合にはステップ１１２において速度指令Ｖｃの値が所定の下限値ａおよび所定の上限値ｂの間にあるか否かがさらに判定される。下限値ａおよび上限値ｂは零よりもわずかながら大きい値であり、切換器７０の切換時にダイクッション２０に衝撃が発生しない程度に十分に小さい。動作プログラム１１０においては、速度指令Ｖｃの値が所定の下限値ａおよび所定の上限値ｂの間にある場合には、ステップ１１３において切換器７０の切換動作を行う。

このように速度指令Ｖｃが所定の下限値ａと上限値ｂとの間の範囲に在るときに切換動作を行う場合には、サーボモータ１８の速度は十分に小さいといえるので、切換器７０の切換動作を行ったとしてもダイクッション２０に衝撃が発生することはない。言い換えれば、符号が変化した直後に切換えを行うときにはダイクッション２０に衝撃が生じる場合があるものの、前述した動作プログラム１１０によってこのような衝撃の発生を防止することが可能である。

なお、ステップ１１１、１１２においてＮＯ判定された場合にはステップ１１４に進み、切換器７０の切換動作はすぐには行わない。この場合には、速度指令Ｖｃが所定の下限値ａおよび上限値ｂの間になるまで処理を繰返すようにしてもよい。

なお、図示しない実施形態においては、ステップ１１２において速度指令Ｖｃが所定の下限値ａおよび上限値ｂの間にあるか否かを判定する代わりに、速度指令Ｖｃの絶対値｜Ｖｃ｜が零になるか否かを判定するようにしてもよい。この場合には前述した衝撃の発生を完全に防止することができる。

ところで、速度指令Ｖｃの符号が変化するときには、サーボモータ１８の実際の速度Ｖｄは符号変化の際に瞬間的に零になり、次いで符号変化後の速度Ｖｄになる。つまり、サーボモータ１８の実際の速度Ｖｄが零になる時間が存在するために、ダイクッション２０の制御にその分だけ時間を要することになる。

図４は、このような問題を解決するための本発明に基づくダイクッション機構の制御装置の動作プログラムを示す第二のフローチャートである。図４に示される動作プログラム１２０のステップ１２１においては、速度指令Ｖｃの値が所定の下限値ｃおよび所定の上限値ｄの間にあるか否かが判定される。次いで、速度指令Ｖｃが所定の下限値ｃおよび上限値ｄの間にあると判定された場合には、ステップ１２２に進み、速度指令Ｖｃが零以上であるか否かがさらに判定される。

そして、速度指令Ｖｃが零以上である場合には、ステップ１２３において所定値ｘを速度指令Ｖｃとして使用する。一方、速度指令Ｖｃが零より小さいと判定された場合には、ステップ１２４において所定値−ｘを速度指令Ｖｃとして使用する。所定値ｘの絶対値｜ｘ｜は零に比較的近い値であり、絶対値｜ｘ｜は絶対値｜ｃ｜および絶対値｜ｄ｜よりも小さいものとする。

つまり、動作プログラム１２０において速度指令Ｖｃが零に近くなった場合には、速度指令Ｖｃを所定値ｘ（または−ｘ）に維持し、サーボモータ１８を停止させないようにする。すなわち、動作プログラム１２０においては、サーボモータ１８の実際の速度が零になるのを回避できるので、ダイクッション２０の制御をより迅速に行うことが可能となる。一方、速度指令Ｖｃが下限値ｃと上限値ｄとの間の所定の範囲から逸脱している場合（ステップ１２５を参照されたい）には、速度指令Ｖｃの値をそのまま採用するようにする。

さらに、図５は本発明に基づくダイクッション機構の制御装置の動作プログラムを示す第三のフローチャートである。図５に示される動作プログラム１３０のステップ１３１においては速度指令Ｖｃの符号変化が生じたか否かを判定し、符号変化が生じた場合にはステップ１３２において速度指令Ｖｃの値が所定の下限値ｅおよび所定の上限値ｆの間にあるか否かがさらに判定される。下限値ｅおよび上限値ｆは零に比較的近い値である。

速度指令Ｖｃが所定の下限値ｅおよび上限値ｆの間にある場合には、速度指令Ｖｃの絶対値｜Ｖｃ｜が零に比較的近いと判断できる。一般的に、速度指令Ｖｃの値が零に近い場合には、ノイズの影響によって切換器７０が誤動作する場合がある。このため、動作プログラム１３０においては、速度指令Ｖｃの値が零に近い場合に切換器７０を停止する（ステップ１３３）。

ここで、切換器７０を停止させるということは、切換器７０の接続点７１および接続点７４の両方を他の接続点７２、７３、７５、７６のいずれにも接続させない状態を指す（図１を参照されたい）。従って、動作プログラム１３０においては、切換器７０がノイズの影響で誤動作するのを回避できる。

一方、ステップ１３２において速度指令Ｖｃが下限値ｅと上限値ｆとの間の所定の範囲から逸脱していると判定された場合には、速度指令Ｖｃがノイズの影響を無視できる程度に大きいと判断できるので、ステップ１３４において切換器７０の切換動作を行う。なお、ステップ１３１において速度指令Ｖｃの符号変化が無い場合には動作プログラム１１０のステップ１１４と同様に切換器７０の切換動作は行わない（ステップ１３５）。なお、速度指令Ｖｃの代わりに検出速度Ｖｄを使用するようにしてもよい。

さらに、図６は本発明に基づくダイクッション機構の制御装置の動作プログラムを示す第四のフローチャートである。図６に示される動作プログラム１４０のステップ１４１においては、速度指令Ｖｃの符号変化が生じたか否かを判定し、符号変化が生じた場合にはステップ１４２において検出速度Ｖｄの値が所定の下限値ｇおよび所定の上限値ｈの間にあるか否かがさらに判定される。前述した場合と同様に下限値ｇおよび上限値ｈは零に比較的近い値である。

検出速度Ｖｄが所定の下限値ｇおよび上限値ｈの間にある場合には、ステップ１４４に進んで、通常通り、絶対値｜Ｖｃ｜またはその負の値「−｜Ｖｃ｜」を使用して、速度偏差ΔＶを作成する。一方、検出速度Ｖｄが下限値ｇと上限値ｈとの間の範囲から逸脱している場合には、ステップ１４３に進んで、符号変化後の速度指令Ｖｃを使用して速度偏差ΔＶを作成する。

このような制御を行う理由は以下の通りである。速度指令Ｖｃの符号が変化した場合には、サーボモータ１８の実際の検出速度Ｖｄは一旦零になり、次いでサーボモータ１８は切換器７０の切換動作後の速度指令Ｖｃに基づいて同一方向に再び回転する。このため、速度指令Ｖｃの符号の変化後においては、比較的大きなトルクによってサーボモータ１８の実際の速度Ｖｄを零にし、それにより、必要時間を短縮することが望まれる。そして、比較的大きなトルクを得るためには、速度偏差ΔＶを大きくすることが必要とされる。

一般に、「Ｖｃ−Ｖｄ」で表される速度偏差ΔＶは、「｜Ｖｃ｜−Ｖｄ」または「−｜Ｖｃ｜−Ｖｄ」で表される速度偏差ΔＶよりも大きくなる。従って、図６に示される実施形態においては、検出速度Ｖｄが下限値ｇと上限値ｈとの間の範囲から逸脱する場合、つまり検出速度Ｖｄが比較的大きい場合には、符号変化後の速度指令Ｖｃをそのまま使用するようにする。

これにより、速度指令Ｖｃの符号変化後に、サーボモータ１８の検出速度Ｖｄを迅速に零にすることができる。すなわち、このような制御によって、ダイクッション２０の制御をより迅速に行うことが可能となる。なお、図６から分かるように、ステップ１４１において速度指令Ｖｃの符号変化が無い場合には動作プログラム１１０のステップ１１４と同様に切換器７０の切換動作は行わない。なお、図３から図６を参照して説明した実施形態においては、上限値ａ、ｃ、ｅ、ｇが互いに等しくてもよく、また下限値ｂ、ｄ、ｆ、ｈが互いに等しくてもよい。

図７（ａ）から図７（ｃ）は本発明の第二の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図７（ａ）から図７（ｃ）に示される実施形態においては、予測部８６が速度指令部８２の直後に設けられている。本実施形態における予測部８６は現時点から所定時間後の速度指令Ｖｃ’の値を予測する役目を果たす。

図８は予測部の予測手法の一つの例を示す図であり、縦軸は速度指令Ｖｃを示すと共に横軸は時間を示している。速度指令Ｖｃは所定間隔毎に作成されており、図８においては現在の時間ｎＴにおける速度指令Ｖｃを速度指令Ｖｃ（ｎ）のように表す。

予測部８６は、現在の時間ｎＴよりも所定時間後の時間（ｎ＋１）Ｔにおける速度指令Ｖｃ（ｎ＋１）を以下のようにして求める。はじめに、所定時間前の時間（ｎ−１）Ｔにおける速度指令Ｖｃ（ｎ−１）と現在の時間ｎＴにおける速度指令Ｖｃ（ｎ）とから速度指令Ｖｃの変化率ａ（ｎ）を算出する。次いで、現在の時間ｎＴにおける速度指令Ｖｃ（ｎ）と所定時間後の時間（ｎ＋１）Ｔにおける速度指令Ｖｃ（ｎ＋１）との間の変化率ａ（ｎ＋１）が前述した変化率ａ（ｎ）に等しいものと仮定する。次いで、所定時間後の時間（ｎ＋１）Ｔにおける速度指令Ｖｃ（ｎ＋１）を前述した仮定に基づいて算出する。

図７（ａ）に示される実施形態においては、予測部８６で予測された速度指令Ｖｃ’の符号が前述したように切換器７０に供給される。すなわち、図７（ａ）に示される実施形態においては、予測された将来の速度指令を使用しているので、ダイクッション機構をさらに迅速に制御するのが可能となる。

なお、図７（ｄ）に示されるようにサーボモータ速度検出部２２で検出された検出速度Ｖｄの符号を切換器７０に供給する場合においても、予測部８６を採用するようにしてもよい。つまり、図７（ｄ）に示される実施形態においては、予測部８６において検出速度Ｖｄの変化率から所定時間後の検出速度Ｖｄ’を算出し、その符号を切換器７０に供給する。この場合にも、前述したのと同様にダイクッションをさらに迅速に制御できるのが分かるであろう。

さらに、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示される実施形態においては、電流指令部８３に入力される速度偏差ΔＶを算出する際に所定時間後の速度指令Ｖｃ’の絶対値｜Ｖｃ’｜またはその負の値「−｜Ｖｃ’｜」を利用するようにしてもよい。この場合には、将来の速度指令を利用しているので、サーボモータ１８の迅速な制御が可能になるのが分かるであろう。
ところで、切換器７０の切換作用は制御装置１０からの信号によって瞬時に行うことができるものの、イナーシャおよび負荷のためにサーボモータ１８の応答は切換器７０の応答よりも遅れる場合がある。図７（ｃ）に示される実施形態においては、サーボモータ１８の速度制御に使用される速度指令のみを予測部８６に通過させているために、サーボモータ１８の応答がより迅速になる。その結果、切換器７０の応答のタイミングとサーボモータ１８の応答のタイミングとを概ね一致させることも可能である。言い換えれば、予測部８６は、サーボモータ１８の応答と切換器７０の応答とを一致させられるように設定されている。

なお、図７（ａ）から図７（ｄ）に示される実施形態においては、速度指令Ｖｃまたは検出速度Ｖｄの変化率を利用して将来の速度指令Ｖｃ’または検出速度Ｖｄ’を算出する予測部８６が示されている。図示しない実施形態においては、このような予測部８６の代わりに、ハイパスフィルタ（図示しない）を設けるようにしてもよく、ハイパスフィルタを通過して得られた速度指令Ｖｃ’または検出速度Ｖｄ’を所定時間後の値として利用してもよい。

図９（ａ）および図９（ｂ）は本発明の第三の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示される実施形態においては、速度指令部８２により作成された速度指令Ｖｃをローパスフィルタ８７に通過させるようにしている。これにより、高域のノイズがカットされた正確な速度指令Ｖｃ’が作成される。第三の実施形態においては、正確な速度指令Ｖｃ’の符号を切換器７０に供給しているので、より正確な制御が可能になる。

図９（ｂ）に示される実施形態においては、ローパスフィルタ８７を通過させているために、切換器７０の応答が遅れる。その結果、切換器７０の応答のタイミングとサーボモータ１８の応答のタイミングとを概ね一致させることも可能である。言い換えれば、ローパスフィルタ８７は、サーボモータ１８の応答と切換器７０の応答とを一致させられるように設定されている。

なお、図９（ｃ）に示されるようにサーボモータ速度検出部２２で検出された検出速度Ｖｄの符号を切換器７０に供給する場合においても、ローパスフィルタ８７を採用するようにしてもよい。この場合にも、図９（ｂ）の場合と同様に、切換器７０の応答のタイミングとサーボモータ１８の応答のタイミングとを概ね一致させられるのが分かるであろう。

図１０は本発明の第四の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図１０に示される実施形態においては、速度指令部８２により作成された速度指令Ｖｃを遅れ要素８８に通過させるようにしている。

図１０に示される遅れ要素８８は一種の記憶装置であり、所定の周期で入力される速度指令Ｖｃを順次記憶すると共に、所定時間前に入力された速度指令Ｖｃを順次出力するようになっている。つまり、速度指令部８２から遅れ要素８８に入力された速度指令ＶｃをＶｃ（ｎ）と称すると、遅れ要素８８は所定時間前、例えば前回入力された速度指令Ｖｃ（ｎ−１）を出力する。

従って、本実施形態においては、所定時間前の速度指令Ｖｃ’の符号が切換器７０に供給されるようになる。このような場合においても、切換器７０の応答が遅れるので、切換器７０の応答のタイミングとサーボモータ１８の応答のタイミングとを概ね一致させられるという前述したのと同様な効果が得られる。

さらに、図１１は本発明の第五の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。図１１に示される実施形態においては、制御装置１０は、ダイクッション２０の位置、特にクッションパッド１６の位置に関する位置指令Ｘｃを作成する位置指令部８４と、ダイクッションの検出位置Ｘｄを検出するダイクッション位置検出部２５とを含んでいる。

図１１から分かるように、制御装置１０に含まれる第二速度指令部８２Ｂは、位置指令Ｘｃとダイクッションの検出位置Ｘｄとの間の位置偏差ΔＸに基づいて公知の手法で第二速度指令ＶｃＢを作成する。また、図１１に示される本発明の第五の実施形態においては、速度指令部８２は、第一速度指令ＶｃＡを出力する第一速度指令部８２Ａとして示されている。

制御装置１０は第一速度指令部８２Ａが作成した第一速度指令ＶｃＡと第二速度指令部８２Ｂが作成した第二速度指令ＶｃＢとから速度指令Ｖｃを作成する演算部８５も含んでいる。演算部８５は以下の式（１）に基づいて、速度指令Ｖｃを作成する。
Ｖｃ＝（１−α）・ＶｃＢ＋α・ＶｃＡ （１）

式（１）における変数αは検出圧力Ｐｄの大きさによって変化する。図１２は変数αと検出圧力Ｐｄとの関係を示す図である。図１２に示されるように変数αは検出圧力Ｐｄが所定値Ｐ１以下である場合には零であり、検出圧力Ｐｄが所定値Ｐ１より大きい他の所定値Ｐ２以上である場合には１である。さらに、変数αは検出圧力Ｐｄが所定値Ｐ１とＰ２との間にある場合には図示されるように線形的に変化する。

図１１に示される実施形態においては、ダイクッションとスライダとの間の圧力制御によって第一速度指令部８２Ａにおいて第一速度指令ＶｃＡが作成され、ダイクッションの位置制御によって第二速度指令部８２Ｂにおいて第二速度指令ＶｃＢが作成される。そして、演算部８５はこれら第一速度指令ＶｃＡおよび第二速度指令ＶｃＢから速度指令Ｖｃを作成し、その符号が切換器７０に供給される。すなわち、図１１に示される実施形態においては、ダイクッションとスライダとの間の圧力制御とダイクッションの位置制御とを組合わせることにより、さらに高精度でダイクッションを制御するのが可能となる。

当然のことながら、演算部８５を排除して、第一速度指令ＶｃＡおよび第二速度指令ＶｃＢのうちのいずれか一方の符号が切換器７０に供給されるようにする場合も本発明の範囲に含まれる。さらに、前述した実施形態のうちのいくつかを適宜組み合わせるようにしてもよい。

本発明に基づくダイクッション機構の基本構成を示す模式図である。 （ａ）本発明の第一の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 （ｂ）本発明の他の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明に基づくダイクッション機構の制御装置の動作プログラムを示す第一のフローチャートである。 本発明に基づくダイクッション機構の制御装置の動作プログラムを示す第二のフローチャートである。 本発明に基づくダイクッション機構の制御装置の動作プログラムを示す第三のフローチャートである。 本発明に基づくダイクッション機構の制御装置の動作プログラムを示す第四のフローチャートである。 （ａ）本発明の第二の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 （ｂ）本発明の第二の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す他の機能ブロック図である。 （ｃ）本発明の第二の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す他の機能ブロック図である。 （ｄ）本発明の他の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 予測部の予測手法の一つの例を示す図である。 （ａ）本発明の第三の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 （ｂ）本発明の第三の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す他の機能ブロック図である。 （ｃ）本発明の他の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明の第四の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 本発明の第五の実施形態に基づくダイクッション機構の制御装置を示す機能ブロック図である。 変数αと検出圧力Ｐｄとの関係を示す図である。

符号の説明

１０ 制御装置
１１ ベース
１２ 支持部
１３ ダンパ
１５ ボルスタ
１６ クッションパッド
１８ サーボモータ
１９ 出力軸
２０ ダイクッション
２２ サーボモータ速度検出部
２４ スライド
２５ ダイクッション位置検出部
２６ 第一型
２７ 第二型
３０ クッションピン
４５ 被加工ワーク
５０ 昇降機構
５１ ロッド
５２ ピストン
５３ 圧力検出部
５５ 油圧ポンプ
６０ ダイクッションシリンダ
６１ 上室
６２ 下室
６３〜６７ 配管
７０ 切換器
７１〜７６ 接続点
８１ 圧力指令部
８２ 速度指令部
８２Ａ 第一速度指令部
８２Ｂ 第二速度指令部
８３ 電流指令部
８４ 位置指令部
８５ 演算部
８６ 予測部
８７ ローパスフィルタ
８８ 遅れ要素
Ｉｃ 電流指令
Ｐｃ 圧力指令
Ｐｄ 検出圧力
Ｖｃ 速度指令
Ｖｃ’ フィルタ、予測器、遅れ要素を通過した速度指令
ＶｃＡ 第一速度指令
ＶｃＢ 第二速度指令
Ｖｄ 検出速度
Ｖｄ’ フィルタ、予測器を通過した検出速度
Ｘｃ 位置指令
Ｘｄ 検出位置
ΔＰ 圧力偏差
ΔＶ 速度偏差
ΔＸ 位置偏差

Claims (15)

1. サーボモータを駆動源としてプレス機械のスライドに対して力を生ずるダイクッション機構の制御装置であって、
   前記サーボモータの速度を指令する速度指令手段と、
   前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、
   ダイクッションの上昇および下降を切換える切換手段とを具備し、
   前記切換手段は、前記速度指令手段により作成された前記サーボモータの速度指令の符号の変化または前記速度検出手段により検出された前記サーボモータの検出速度の符号の変化に基づいて動作する、ダイクッション機構の制御装置。
2. 前記速度指令または前記検出速度の符号が変化した場合であっても、前記速度検出手段により検出される検出速度が零または所定の値よりも小さくなるまで前記切換手段を動作させないようにした請求項１に記載のダイクッション機構の制御装置。
3. 前記速度指令または前記検出速度の符号が変化したときに前記速度指令が所定の範囲内に在る場合には、前記速度指令を零とは異なる所定の値に維持するようにした請求項１に記載のダイクッション機構の制御装置。
4. 前記速度指令または前記検出速度の符号が変化したときに前記速度指令が零であるかまたは所定の範囲内に在る場合には、前記ダイクッションが上昇および下降しないように前記切換手段を制御する請求項１に記載のダイクッション機構の制御装置。
5. 前記速度指令または前記検出速度の符号が変化した場合には、前記検出速度が所定の範囲内になるまで、前記ダイクッションが上昇および下降しないように前記切換手段を制御する請求項１に記載のダイクッション機構の制御装置。
6. 前記速度指令または前記検出速度の符号が変化した場合には、前記検出速度が所定の範囲内になるまで、変化後の符号の速度指令が使用されるようにした請求項１に記載のダイクッション機構の制御装置。
7. さらに、前記速度指令手段により作成される将来の速度指令を予測する予測手段を具備し、
   前記予測手段により予測された速度指令の符号を、前記速度指令手段により作成された前記速度指令の符号として使用し、それにより、前記切換手段を動作させるようにした請求項１から６のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。
8. さらに、前記速度指令手段により作成される将来の速度指令を予測する予測手段を具備し、
   前記予測手段により予測された速度指令を、前記速度指令手段により作成された前記速度指令の符号及びサーボモータの速度制御に使用する速度指令として同時に使用した請求項１から６のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。
9. さらに、前記速度指令手段により作成される将来の速度指令を予測する予測手段を具備し、
   前記予測手段により予測された速度指令を、サーボモータの速度指令のみとして使用し、予測前の速度指令の符号で前記切換手段を動作させるようにした請求項１から６のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。
10. さらに、前記速度検出手段により検出される将来の検出速度を予測する予測手段を具備し、
    前記予測手段により予測された検出速度の符号を、前記速度検出手段により検出された前記検出速度の符号として使用し、それにより、前記切換手段を動作させるようにした請求項１から６のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。
11. 前記切換手段の動作に使用される前記速度指令は、所定時間前に前記速度指令手段により作成された速度指令であるようにした請求項１から１０のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。
12. さらに、ローパスフィルタを具備し、
    前記切換手段の動作に使用される前記速度指令は、前記ローパスフィルタ通過後の速度指令であるようにした請求項１から１１のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。
13. さらに、ローパスフィルタを具備し、
    前記切換手段の動作及びサーボモータの速度制御に使用される前記速度指令は、前記ローパスフィルタ通過後の速度指令であるようにした請求項１から１１のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。
14. さらに、前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じる圧力を指令する圧力指令手段と、
    前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じる圧力を検出する圧力検出手段とを具備し、
    前記速度指令手段は、前記圧力指令手段により作成された圧力指令と前記圧力検出手段により検出された検出圧力とに基づいて、前記サーボモータの速度を指令する請求項１から１３のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。
15. さらに、前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じる圧力を指令する圧力指令手段と、
    前記ダイクッションと前記スライドとの間に生じる圧力を検出する圧力検出手段と、
    前記ダイクッションの位置を指令する位置指令手段と、
    前記ダイクッションの位置を検出する位置検出手段とを具備し、
    前記圧力指令手段により作成された圧力指令と前記圧力検出手段により検出された検出圧力とに基づいて作成された第一速度指令と前記位置指令手段により作成された位置指令と前記位置検出手段により検出された第二速度指令とのうちの少なくとも一方を用いて、または第一速度指令と第二速度指令との演算の結果を用いて、前記速度指令手段が前記サーボモータの速度を指令する請求項１から１３のいずれか一項に記載のダイクッション機構の制御装置。

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