JP4112571B2 - ダイクッション機構の制御装置 - Google Patents

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。

ダイクッション機構を用いたプレス加工の精度を向上させるためには、クッションパッドがスライドと共に移動する間、スライドに対し一定の力（圧力）を安定して加えることが要求される。しかし、従来のダイクッション機構は、油空圧装置を駆動源としているものが多く、スライドの衝突時の外因による急激な圧力変動に応答して、スライドに対する力（圧力）を一定値に制御することが一般に困難であった。そこで、近年、応答性に優れた力制御を可能とすべく、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機構を有する。スライドが下降（すなわち加工動作）する間、サーボモータは、スライドがクッションパッドに衝突力を加えた後は、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ダと共に移動させながら、クッションパッドからスライダに加わる力（圧力）を調整する。なお、衝突および圧力の検知は、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。
特開平１０−２０２３２７号公報

特許文献１に開示されるような従来のサーボモータ駆動によるダイクッション機構においては、制御に用いられる設定ゲインはプレス機械の加工動作において一定であった。

しかしながら、ダイクッション機構の機械特性はダイクッション機構とスライドとの間に作用する力（圧力）に応じて変化するので力制御の物理的なゲインは変化する。このため、スライドとダイクッションとの間に作用する力が大きい場合には、物理的なゲインが大きくなり、駆動時に振動が生じやすくなる。一方、スライドとダイクッションとの間に作用する力が小さい場合には、ダイクッション機構の制御性が低下することになる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、機械特性が変化する場合であっても、ダイクッション機構を高精度で制御す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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じさせる力を指令する力指令手段と、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段と、前記力指令手段が指令した力指令値と前記力検出手段が検出した力検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段とを具備し、前記速度指令作成手段においては、前記力指令値と前記力検出値との間の差から定まる力偏差に力ゲインを乗ずることにより前記速度指令が作成されており、さらに、前記速度指令作成手段においては、前記スライドおよび前記ダイクッションの間に作用する力の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記力ゲインを変更するようにした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、力の指標から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて力ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。

２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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じさせる力を指令する力指令手段と、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段と、前記力指令手段が指令した力指令値と前記力検出手段が検出した力検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段とを具備し、前記速度指令作成手段においては、前記力指令値と前記力検出値との間の差から定まる力偏差と第一力ゲインとの積に、前記力偏差の積分値と第二力ゲインとの積を加算することにより前記速度指令が作成されており、さらに、前記速度指令作成手段においては、前記スライドおよび前記ダイクッションの間に作用する力の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記第一力ゲインおよび／または前記第二力ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち２番目の発明においては、力の指標から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて第一力ゲインおよび／または第二力ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。

３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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じさせる力を指令する力指令手段と、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段と、前記力指令手段が指令した力指令値と前記力検出手段が検出した力検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令手段が指令した速度指令値と前記速度検出手段が検出した速度検出値とに基づいて前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、前記電流指令作成手段においては、前記速度指令値と前記速度検出値との間の差から定まる速度偏差に速度ゲインを乗ずることにより前記電流指令が作成されており、さらに、前記速度指令作成手段においては、前記スライドおよび前記ダイクッションの間に作用する力の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記速度ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち３番目の発明においては、力の指標から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて速度ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。

４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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じさせる力を指令する力指令手段と、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段と、前記力指令手段が指令した力指令値と前記力検出手段が検出した力検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令手段が指令した速度指令値と前記速度検出手段が検出した速度検出値とに基づいて前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、前記電流指令作成手段においては、前記速度指令値と前記速度検出値との間の差から定まる速度偏差と第一速度ゲインとの積に、前記速度偏差の積分値と第二速度ゲインとの積を加算することにより前記電流指令が作成されており、さらに、前記速度指令作成手段においては、前記スライドおよび前記ダイクッションの間に作用する力の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記第一速度ゲインおよび／または前記第二速度ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち４番目の発明においては、力の指標から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて第一速度ゲインおよび／または第二速度ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。

５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記力の指標は、前記力指令手段が指令した力指令値である。
すなわち５番目の発明においては、比較的簡易な構成により、力の指標を容易に利用することができる。

６番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記力の指標は、前記力検出手段が検出した力検出値である。
すなわち６番目の発明においては、実際に検出された力検出値を用いているので、より適正に力ゲインまたは速度ゲインを変更することができる。

７番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、さらに、時間に応じて前記力ゲインを変更するようにした。
すなわち７番目の発明においては、時間を考慮することにより、さらに適正に力ゲインを変更することができる。

８番目の発明によれば、３番目または４番目の発明において、さらに、時間に応じて前記速度ゲインを変更するようにした。
すなわち８番目の発明においては、時間を考慮することにより、さらに適正に速度ゲインを変更することができる。

９番目の発明によれば、７番目または８番目の発明において、前記時間は、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の衝突からの時間である。
機械特性の変動はスライドとダイクッション機構との間の衝突後からの時間に応じて変化することが分かっているので、９番目の発明においては、衝突後からの時間を考慮することにより、力ゲインまたは速度ゲインをさらに適正に変更することができる。

１０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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記バネ要素の変位量を検出する変位量検出手段と、前記変位量検出手段により検出された前記バネ要素の変位量が所定の変位量になるように前記ダイクッション機構の位置を指令するダイクッション位置指令手段と、前記ダイクッション機構の位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段とを具備し、前記速度指令作成手段においては、前記ダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出値との間の差から定まる位置偏差に位置ゲインを乗ずることにより前記速度指令が作成されており、さらに、前記速度指令作成手段においては、前記変位量検出手段により検出された前記バネ要素の変位量から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記位置ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１０番目の発明においては、バネ要素の変位量から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて位置ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。さらに、この場合には、力検出手段を用いる必要性を排除できる。

１１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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記バネ要素の変位量を検出する変位量検出手段と、前記変位量検出手段により検出された前記バネ要素の変位量が所定の変位量になるように前記ダイクッション機構の位置を指令するダイクッション位置指令手段と、前記ダイクッション機構の位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段とを具備し、前記速度指令作成手段においては、前記ダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出値との間の差から定まる位置偏差と第一位置ゲインとの積に、前記位置偏差の積分値と第二位置ゲインとの積を加算することにより前記速度指令が作成されており、さらに、前記速度指令作成手段においては、前記変位量検出手段により検出された前記バネ要素の変位量から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記第一位置ゲインおよび／または第二位置ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１１番目の発明においては、バネ要素の変位量から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて第一位置ゲインおよび／または第二位置ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。さらに、この場合には、力検出手段を用いる必要性を排除できる。

１２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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記バネ要素の変位量を検出する変位量検出手段と、前記変位量検出手段により検出された前記バネ要素の変位量が所定の変位量になるように前記ダイクッション機構の位置を指令するダイクッション位置指令手段と、前記ダイクッション機構の位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令手段が指令した速度指令値と前記速度検出手段が検出した速度検出値とに基づいて前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、前記電流指令作成手段においては、前記速度指令値と前記速度検出値との間の差から定まる速度偏差に速度ゲインを乗ずることにより前記電流指令が作成されており、さらに、前記電流指令作成手段においては、前記変位量検出手段により検出された前記バネ要素の変位量から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記速度ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１２番目の発明においては、バネ要素の変位量から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて速度ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。さらに、この場合には、力検出手段を用いる必要性を排除できる。

１３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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記バネ要素の変位量を検出する変位量検出手段と、前記変位量検出手段により検出された前記バネ要素の変位量が所定の変位量になるように前記ダイクッション機構の位置を指令するダイクッション位置指令手段と、前記ダイクッション機構の位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令手段が指令した速度指令値と前記速度検出手段が検出した速度検出値とに基づいて前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、前記電流指令作成手段においては、前記速度指令値と前記速度検出値との間の差から定まる速度偏差と第一速度ゲインとの積に、前記速度偏差の積分値と第二速度ゲインとの積を加算することにより前記電流指令が作成されており、さらに、前記電流指令作成手段においては、前記変位量検出手段により検出された前記バネ要素の変位量から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記第一速度ゲインおよび／または第二速度ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１３番目の発明においては、バネ要素の変位量から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて第一速度ゲインおよび／または第二速度ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。さらに、この場合には、力検出手段を用いる必要性を排除できる。

１４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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記ダイクッション機構の位置を指令するダイクッション位置指令手段と、前記ダイクッション機構の位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段とを具備し、前記速度指令作成手段においては、前記ダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出値との間の差から定まる位置偏差に位置ゲインを乗ずることにより前記速度指令が作成されており、さらに、前記速度指令作成手段においては、前記ダイクッション装置に関する位置の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記位置ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１４番目の発明においては、ダイクッション装置に関する位置の指標から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて位置ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。さらに、この場合には、バネ要素の変位量を検出することなしにゲインを変更することができる。

１５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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記ダイクッション機構の位置を指令するダイクッション位置指令手段と、前記ダイクッション機構の位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段とを具備し、前記速度指令作成手段においては、前記ダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出値との間の差から定まる位置偏差と第一位置ゲインとの積に、前記位置偏差の積分値と第二位置ゲインとの積を加算することにより前記速度指令が作成されており、さらに、前記速度指令作成手段においては、前記ダイクッション装置に関する位置の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記第一位置ゲインおよび／または第二位置ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１５番目の発明においては、ダイクッション装置に関する位置の指標から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて第一位置ゲインおよび／または第二位置ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。さらに、この場合には、バネ要素の変位量を検出することなしにゲインを変更することができる。

１６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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記ダイクッション機構の位置を指令するダイクッション位置指令手段と、前記ダイクッション機構の位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令手段が指令した速度指令値と前記速度検出手段が検出した速度検出値とに基づいて前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、前記電流指令作成手段においては、前記速度指令値と前記速度検出値との間の差から定まる速度偏差に速度ゲインを乗ずることにより前記電流指令が作成されており、さらに、前記電流指令作成手段においては、前記ダイクッション装置に関する位置の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記速度ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１６番目の発明においては、ダイクッション装置に関する位置の指標から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて速度ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。さらに、この場合には、バネ要素の変位量を検出することなしにゲインを変更することができる。

１７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、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、前記ダイクッション機構の位置を指令するダイクッション位置指令手段と、前記ダイクッション機構の位置を検出するダイクッション位置検出手段と、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値と前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令手段が指令した速度指令値と前記速度検出手段が検出した速度検出値とに基づいて前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、前記電流指令作成手段においては、前記速度指令値と前記速度検出値との間の差から定まる速度偏差と第一速度ゲインとの積に、前記速度偏差の積分値と第二速度ゲインとの積を加算することにより前記電流指令が作成されており、さらに、前記電流指令作成手段においては、前記ダイクッション装置に関する位置の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記第一速度ゲインおよび／または第二速度ゲインを変更するようにしたダイクッション機構の制御装置が提供される。

すなわち１７番目の発明においては、ダイクッション装置に関する位置の指標から定まるバネ要素のバネ定数相当量に基づいて第一速度ゲインおよび／または第二速度ゲインを変更しているので、プレス機械の加工動作にわたって応答性を一定に保つことができ、駆動時に機械特性が変化したとしても、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となる。さらに、この場合には、バネ要素の変位量を検出することなしにゲインを変更することができる。

１８番目の発明によれば、１４番目から１７番目のいずれかの発明において、前記位置の指標は、前記ダイクッション位置指令手段が指令したダイクッション位置指令値である。
１９番目の発明によれば、１４番目から１７番目のいずれかの発明において、前記位置の指標は、前記ダイクッション位置検出手段が検出したダイクッション位置検出値である。
２０番目の発明によれば、１４番目から１７番目のいずれかの発明において、前記スライドは前記サーボモータにより駆動するようになっており、さらに、前記スライドの位置を指令するスライド位置指令作成手段を具備し、前記位置の指標は、前記スライド位置指令作成手段により指令された前記スライドの位置指令値である。
２１番目の発明によれば、１４番目から１７番目のいずれかの発明において、前記スライドは前記サーボモータにより駆動するようになっており、さらに、前記スライドの位置を指令するスライド位置指令作成手段と、前記スライドの位置を検出するスライド位置検出手段とを具備し、前記位置の指標は、前記スライド位置検出手段が検出した前記スライドの位置検出値である。
すなわち１８番目から２１番目の発明においては、比較的簡易な構成により位置の指標を容易に利用することができる。

２２番目の発明によれば、１０番目から１１番目または１４番目から１５番目のいずれかの発明において、さらに、時間に応じて前記位置ゲインを変更するようにした。
すなわち２２番目の発明においては、時間を考慮することにより、さらに適正に位置ゲインを変更することができる。

２３番目の発明によれば、１２番目から１３番目または１６番目から１７番目のいずれかの発明において、さらに、時間に応じて前記速度ゲインを変更するようにした。
すなわち２３番目の発明においては時間を考慮することにより、さらに適正に速度ゲインを変更することができる。

２４番目の発明によれば、２２番目または２３番目の発明において、前記時間は、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の衝突からの時間である。
機械特性の変動はスライドとダイクッション機構との間の衝突後からの時間に応じて変化することが分かっているので、２４番目の発明においては、衝突後からの時間を考慮することにより、位置ゲインまたは速度ゲインをさらに適正に変更することができる。

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様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（ａ）および図１（ｂ）は本発明に基づく制御装置１０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、それぞれプレス機械の開放状態および閉鎖状態を示している。これら図面に示されるように、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。これら図面に示されるように、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。

本発明に基づくダイクッション機構２０は、ボルスタ１５の下面に対して垂直方向に伸縮するバネ要素３０と、プレス機械に組み込まれていてスライド２４の動作に対応して移動するクッションパッド１６と、クッションパッド１６を昇降させるサーボモータ１８とを含んでいる。図示されるように、バネ要素３０の底面はクッションパッド１６に保持されている。ここで、バネ要素３０は、ゴム等の弾性体、バネまたは油室などを採用することができる。なお、図示されるバネ要素３０と例えばクッションパッド１６とをまとめて単一のバネ要素３０としてもよい。また、バネ要素３０の頂面から延びる複数のクッションピン３１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。被加工素材３５はクッションピン３１の先端に支持されている。

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。そして、スライド２４がボルスタ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Ｖで接近又は離反する方向へ移動する。このスライド２４がサーボモータ１８によって移動する構成であってもよい。

クッションパッド１６は、第二型２７に関連して配置され、ボールねじ装置１７を介して、サーボモータ１８の出力軸に接続されている。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。

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。図１（ａ）および図１（ｂ）を参照しつつ、プレス機械の具体的な動作を説明する。プレス機械の動作時には、スライド２４が下降し、第一型２６が被加工素材３５を介して複数のクッションピン３１を押圧する。これにより、バネ要素３０が鉛直方向に圧縮され、クッションパッド１６が下方に押される。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がボルスタ１５を同様に下降させるよう回転する。バネ要素３０に作用する力（圧力）が大きくなると、クッションピン３１がさらに下降し、被加工素材３５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。図１（ａ）および図１（ｂ）から分かるように、この圧力（すなわち力Ｆ）を検出する力検出部２１は制御装置１０に接続されている。同様に、サーボモータ１８に設けられたモータ速度検出部２２も制御装置１０に接続されている。図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるように、バネ要素３０の鉛直方向位置を検出することのできる位置検出部２５が支持部１２に隣接して配置されており、この位置検出部２５も制御装置１０に接続されている。位置検出部２５はダイクッション機構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すると共に、スライド２４の鉛直方向位置も検出することができる。つまり、位置検出部２５はダイクッション位置検出部およびスライド位置検出部としての役目を果たしうる。なお、力検出部２１は公知の力覚センサを、モータ速度検出部２２は公知のエンコーダを、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。また、ダイクッション機構の鉛直方向位置を検出するための専用の位置検出部（図示しない）および、スライド２４の鉛直方向位置を検出する専用の位置検出部（図示しない）を別途設けるようにしてもよい。

図２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に示されるように、第一の実施形態に基づく制御装置１０は、ダイクッション機構２０に生じさせる力Ｆを指令する力指令部５１と、ダイクッション機構２０が生じている力Ｆを検出する力検出部２１と、力指令部５１が指令した力指令値Ｃ１および力検出部２１が検出した力検出値Ｄ１からサーボモータ１８の速度を作成する速度指令作成部５２とを備えて構成される。

速度指令作成部５２においては、力指令値Ｃ１と力検出値Ｄ１との間の力偏差Δ１（＝Ｃ１−Ｄ１）を求め、この力偏差Δ１にゲインＧ０を乗ずることにより速度指令値Ｃ２が作成されている。従来技術においてはプレス加工時においてゲインが一定であったので、ダイクッションの機械特性が力に応じて変化する場合には力制御の物理的なゲインが変化して応答性が変化するという不具合があった。これに対し、本発明においては、プレス機械の動作時にゲインＧ０を変更し、それにより、応答性を一定に維持するようにしている。

以下、図２および図３を参照しつつ、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によるゲインの算出について説明する。なお、図３に示されるフローチャートのプログラム１００、および後述するプログラム１２０、１３０、２００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。

図３におけるステップ１０１においては、ダイクッション機構２０とスライド２４との間に生じる力の指標Ｆを取込む。本発明において、力の指標Ｆは、ダイクッション機構２０とスライド２４との間に生じる力を表する値であり、力指令部５１が指令した力指令値Ｃ１または力検出部２１が検出した力検出値Ｄ１が採用される。図２における点線はゲインを算出するのに用いられる力指令値Ｃ１および力検出値Ｄ１の流れを示しており、これら力指令値Ｃ１および力検出値Ｄ１のうちの所定のいずれか一方がＯＲ回路５８にて選択されて、力の指標Ｆとして速度指令作成部５２に供給される。なお、ＯＲ回路５８が力指令値Ｃ１を選択するように予め設定されている場合には、後述するように比較的簡易な構成により、ゲインを求めることができる。一方、ＯＲ回路５８が力検出値Ｄ１を選択するように予め設定されている場合には、実際の検出値に基づいてゲインをより適正に設定することが可能となる。

次いで、取込まれた力の指標Ｆから、ステップ１０２においてバネ要素３０のバネ定数相当量ｋを決定する。制御装置１０の図示しない記憶部には、力の指標Ｆとバネ定数相当量ｋとの関係を示すテーブル（図４（ａ）を参照されたい）が予め組み入れられている。ここで、バネ定数相当量ｋとは、スライド２４とダイクッション機構２０との間に鉛直方向に作用する力をバネ要素３０の鉛直方向変位量で除算することにより得られる値である。このようなバネ定数相当量ｋと力の指標Ｆとの間の関係を示すテーブルは実験等により予め求められている。バネ要素３０とクッションパッド１６とをまとめて単一のバネ要素３０とする場合には、このようなバネ要素３０に対して同様に求められたテーブル（図示しない）が参照されるものとする。ステップ１０２においては、図４（ａ）に示されるようなテーブルに基づいて、力の指標Ｆからバネ定数相当量ｋが決定される。なお、図４（ａ）に示されるようなテーブルの代わりに、力の指標Ｆとバネ定数相当量ｋとの間の所定の関係式を用いて、バネ定数相当量ｋを算出するようにしてもよい。

次いで、ステップ１０３に進み、現在の設定ゲインＧ０（本態様においては力ゲイン）をバネ定数相当量ｋで除算し、それにより、得られた値を新たな設定ゲインＧ０とする。すなわち、ステップ１０３においては、バネ定数相当量ｋに反比例するようにゲインが設定されるので、プレス機械の動作時に物理的なゲイン（＝ゲイン×バネ定数相当量ｋ）は実質的に一定に維持される。

その後、ステップ１０４に進み、新たな設定ゲインＧ０よりサーボモータ１８の速度指令Ｃ２（＝Ｇ０×Δ１）を算出する。そして、図２に示されるように、この速度指令Ｃ２をサーボモータ１８に出力する。このような制御はプレス機械の動作時に繰り返し行われ、ゲインは一定に維持されるように随時変更される。すなわち、本発明においては、力の指標Ｆから定まるバネ定数相当量ｋを用いてゲインを変更しているので、応答性を一定に維持することができ、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となっている。

なお、前述した態様においては所謂比例動作に基づいて速度指令Ｃ２を算出していたが、他の手法、例えばＰＩ動作に基づいて、速度指令Ｃ２を算出するようにしてもよい。

以下、ＰＩ動作に基づいて速度指令Ｃ２を算出する手法について簡単に説明する。この場合にも、はじめに力指令値Ｃ１と力検出値Ｄ１との間の力偏差Δ１（＝Ｃ１−Ｄ１）を同様に求める。次いで、力偏差Δ１に乗ずべき第一ゲインＧ１（本態様においては力ゲイン）と、力偏差Δ１の積分値∫Δ１に乗ずべき第二ゲインＧ２（本態様においては力ゲイン）とを求める。これら第一ゲインＧ１、第二ゲインＧ２の求め方は、ゲインＧ０の場合と同様である。すなわち、図４（ａ）に示されるテーブルから力の指標Ｆに対応するバネ定数相当量ｋを求め、次いで、ステップ１０３の場合と同様に、現在の第一ゲインＧ１、第二ゲインＧ２をバネ定数相当量ｋでそれぞれ除算し、それにより、得られた値をそれぞれ新たな第一ゲインＧ１、第二ゲインＧ２とする。その後、力偏差Δ１と新たな第一ゲインＧ１との積（Ｇ１×Δ１）に、力偏差Δ１の積分値∫Δ１と新たな第二ゲインＧ２との積（Ｇ２×∫Δ１）を加算して、これを速度指令Ｃ２（＝Ｇ１×Δ１＋Ｇ２×∫Δ１）として出力する。このような場合には、二つのゲインを用いているために、前述した場合よりも高精度での制御が可能となる。

図５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他の機能ブロック図である。図５においては、力指令部５１で指令された力指令値Ｃ１および力検出部２１で検出された力検出値Ｄ１から、速度指令作成部５２において速度指令Ｃ２を作成する。図５に示される態様においては速度指令Ｃ２は前述した比例動作またはＰＩ動作に基づいて作成されるが、速度指令Ｃ２の作成に用いられるゲインＧ０またはゲインＧ１、Ｇ２は所定の設定値のままであり、バネ定数相当量ｋによってこれらゲインが変更されないものとする。

図５に示される態様においては、作成された速度指令Ｃ２は制御装置１０の電流指令作成部５４に供給される。一方、サーボモータ１８に設けられたモータ速度検出部２２によってサーボモータ１８の回転速度が速度検出値Ｄ２として検出され、同様に電流指令作成部５４に供給される。

電流指令作成部５４においては、速度指令値Ｃ２と速度検出値Ｄ２との間の速度偏差Δ２（＝Ｃ２−Ｄ２）を求め、この速度偏差Δ２にゲインＧ３（本態様においては速度ゲイン）を乗ずることにより電流指令値Ｃ３が作成されている。従来技術においてはプレス加工時においてゲインが一定であったので、ダイクッションの機械特性が力に応じて変化する場合には力制御の物理的なゲインが変化して応答性が変化するという不具合があった。これに対し、本発明においては、プレス機械の動作時にゲインＧ３を変更し、それにより、応答性を一定に維持するようにしている。

ゲインの算出方法は、図３に示されるフローチャートの場合と概ね同様であるので、主に相違点について説明する。ステップ１０１においては、速度指令値Ｃ２および速度検出値Ｄ２のうちの所定のいずれか一方がＯＲ回路５８にて選択されて、力の指標Ｆとして電流指令作成部５４に供給される。そして、ステップ１０２において、図４（ａ）に示されるテーブルまたは所定の関係式を用いてバネ定数相当量ｋを決定する。

次いで、ステップ１０３において、現在の設定ゲインＧ３をバネ定数相当量ｋで除算し、それにより、得られた値を新たな設定ゲインＧ３とする。その後、ステップ１０４に進み、新たな設定ゲインＧ３よりサーボモータ１８の電流指令Ｃ３（＝Ｇ３×Δ２）を算出する。そして、図５に示されるように、この電流指令Ｃ３をサーボモータ１８に出力する。このような制御はプレス機械の動作時に繰り返し行われ、ゲインは一定に維持されるように随時変更される。従って、本実施形態においても、力の指標Ｆから定まるバネ定数相当量ｋを用いてゲインを変更しているので、プレス加工時において応答性を一定に維持することができ、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となっている。

当然のことながら、ＰＩ動作に基づいて電流指令Ｃ３を算出するようにしてもよい。この場合にも、はじめに速度指令値Ｃ２と速度検出値Ｄ２との間の速度偏差Δ２（＝Ｃ２−Ｄ２）を同様に求める。次いで、速度偏差Δ２に乗ずべき第一ゲインＧ４（本態様においては速度ゲイン）と、速度偏差Δ２の積分値∫Δ２に乗ずべき第二ゲインＧ５（本態様においては速度ゲイン）とを求める。第一ゲインＧ４、第二ゲインＧ５の求め方は、ゲインＧ０の場合と同様である。すなわち、図４（ａ）に示されるテーブルから力の指標Ｆに対応するバネ定数相当量ｋを求め、次いで、ステップ１０３の場合と同様に、現在の第一ゲインＧ４、第二ゲインＧ５をバネ定数相当量ｋでそれぞれ除算し、それにより、得られた値をそれぞれ新たな第一ゲインＧ４、第二ゲインＧ５とする。その後、速度偏差Δ２と新たな第一ゲインＧ４との積（Ｇ４×Δ２）に、速度偏差Δ２の積分値∫Δ２と新たな第二ゲインＧ５との積（Ｇ５×∫Δ２）を加算して、これを電流指令Ｃ３（＝Ｇ４×Δ２＋Ｇ５×∫Δ２）として出力する。このような場合にも、二つのゲインを用いているために、前述した場合よりも高精度での制御が可能となるのは明らかである。

図６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６に示されるように、第二の実施形態に基づく制御装置１０は、位置検出部２５により検出されたバネ要素３０の変位量が所定の変位量になるようにダイクッション機構２０の位置、例えばクッションパッド１６の位置を指令するダイクッション位置指令部６１と、ダイクッション機構２０の位置、例えばクッションパッド１６の位置を検出するダイクッション位置検出部２５と、ダイクッション位置指令部６１が指令したダイクッション位置指令値Ｃ１’およびダイクッション位置検出部２５が検出したダイクッション位置検出値Ｄ１’からサーボモータ１８の速度を作成する速度指令作成部６２とを備えて構成される。

速度指令作成部６２においては、ダイクッション位置指令値Ｃ１’とダイクッション位置検出値Ｄ１’との間の位置偏差Δ１’（＝Ｃ１’−Ｄ１’）を求め、この位置偏差Δ１’にゲインＧ０’（本態様においては位置ゲイン）を乗ずることにより速度指令値Ｃ２’が作成されている。従来技術においてはゲインが一定であったので、ダイクッションの機械特性が力に応じて変化する場合には力制御の物理的なゲインが変化して応答性が変化するという不具合があった。これに対し、本発明においては、プレス機械の動作時にゲインＧ０’を変更し、それにより、応答性を一定に維持するようにしている。

以下、図６および図７のプログラム１２０を参照しつつ、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によるゲインの算出について説明する。

プログラム１２０のステップ１２１においては、ダイクッション位置検出部２５により検出されるダイクッション機構２０のバネ要素３０の変位量を取込む。ここで、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照すると、プレス機械が開放状態にある図１（ａ）においては、バネ要素３０の上端および下端の鉛直方向位置はそれぞれＡ１、Ｂ１で示されている。そして、図１（ｂ）に示されるようにプレス機械が閉鎖すると、バネ要素３０は鉛直方向に変位し、その上端および下端の鉛直方向位置はそれぞれＡ２、Ｂ２になる。このような場合には、制御装置１０によってバネ要素３０の変位量ｘは、ｘ＝｛（Ａ１−Ｂ１）−（Ａ２−Ｂ２）｝であると算出される。そして、図６から分かるように、この変位量ｘが速度指令作成部６２に供給される。

次いで、取込まれた変位量ｘから、ステップ１２２においてバネ要素３０のバネ定数相当量ｋを決定する。制御装置１０の図示しない記憶部には、図４（ａ）に示されるテーブルと同様な、変位量ｘとバネ定数相当量ｋとの関係を示すテーブル（図４（ｂ）を参照されたい）が予め組み入れられている。ステップ１２２においては、図４（ｂ）に示されるようなテーブルに基づいて、変位量ｘからバネ定数相当量ｋが決定される。なお、図４（ｂ）に示されるようなテーブルの代わりに、変位量ｘとバネ定数相当量ｋとの間の所定の関係式を用いて、バネ定数相当量ｋを算出するようにしてもよい。

次いで、ステップ１２３に進み、現在の設定ゲインＧ０’をバネ定数相当量ｋで除算し、それにより、得られた値を新たな設定ゲインＧ０’とする。すなわち、ステップ１２３においては、バネ定数相当量ｋに反比例するようにゲインが設定されるので、プレス機械の動作時に物理的なゲイン（＝ゲイン×バネ定数相当量ｋ）は実質的に一定に維持される。

その後、ステップ１２４に進み、新たな設定ゲインＧ０’よりサーボモータ１８の速度指令Ｃ２’（＝Ｇ０’×Δ１’）を算出する。そして、図６に示されるように、この速度指令Ｃ２’をサーボモータ１８に出力する。このような制御はプレス機械の動作時に繰り返し行われ、ゲインは一定に維持されるように随時変更される。すなわち、本発明においては、変位量ｘから定まるバネ定数相当量ｋを用いてゲインを変更しているので、応答性を一定に維持することができ、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となっている。

本実施形態においても、ＰＩ動作に基づいて、速度指令Ｃ２’を算出するようにしてもよい。この場合にも、はじめにダイクッション位置指令値Ｃ１’とダイクッション位置Ｄ１’との間の位置偏差Δ１’（＝Ｃ１’−Ｄ１’）を同様に求める。次いで、位置偏差Δ１’に乗ずべき第一ゲインＧ１’（本態様においては位置ゲイン）と、位置偏差Δ１’の積分値∫Δ１’に乗ずべき第二ゲインＧ２’（本態様においては位置ゲイン）とを求める。第一ゲインＧ１’、第二ゲインＧ２’の求め方は、ゲインＧ０’の場合と同様である。すなわち、図４（ｂ）に示されるテーブルから変位量ｘに対応するバネ定数相当量ｋを求め、次いで、ステップ１０３の場合と同様に、現在の第一ゲインＧ１’、第二ゲインＧ２’をバネ定数相当量ｋでそれぞれ除算し、それにより、得られた値をそれぞれ新たな第一ゲインＧ１’、第二ゲインＧ２’とする。その後、位置偏差Δ１’と新たな第一ゲインＧ１’との積（Ｇ１’×Δ１’）に、位置偏差Δ１’の積分値∫Δ１’と新たな第二ゲインＧ２’との積（Ｇ２’×∫Δ１’）を加算して、これを速度指令Ｃ２’（＝Ｇ１’×Δ１’＋Ｇ２’×∫Δ１’）として出力する。このような場合にも、二つのゲインを用いているために、前述した場合よりも高精度での制御が可能となるのは明らかである。

図８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他の機能ブロック図である。図８においては、ダイクッション位置指令部６１で指令されたダイクッション位置指令値Ｃ１’およびダイクッション位置検出部２５で検出されたダイクッション位置検出値Ｄ１’から、速度指令作成部６２において速度指令Ｃ２’を作成する。図８に示される態様においては速度指令Ｃ２’は前述した比例動作またはＰＩ動作に基づいて作成されるが、速度指令Ｃ２’の作成に用いられるゲインＧ０’またはゲインＧ１’、Ｇ２’は所定の設定値のままであり、バネ定数相当量ｋによってこれらゲインが変更されないものとする。

図８においては、作成された速度指令Ｃ２’は制御装置１０の電流指令作成部６４に供給される。一方、サーボモータ１８に設けられたモータ速度検出部２２によってサーボモータ１８の回転速度が速度検出値Ｄ２’として検出され、同様に電流指令作成部６４に供給される。

電流指令作成部６４においては、速度指令値Ｃ２’と速度検出値Ｄ２’との間の速度偏差Δ２’（＝Ｃ２’−Ｄ２’）を求め、この速度偏差Δ２’にゲインＧ３’（本態様においては速度ゲイン）を乗ずることにより電流指令値Ｃ３’が作成されている。従来技術においてはゲインが一定であったので、ダイクッションの機械特性が力に応じて変化する場合には力制御の物理的なゲインが変化して応答性が変化するという不具合があった。これに対し、本発明においては、プレス機械の動作時にゲインＧ３’を変更し、それにより、応答性を一定に維持するようにしている。

ゲインの算出方法は、図７に示されるフローチャートの場合と概ね同様であるので、主に相違点について説明する。プログラム１２０のステップ１２１において、バネ要素３０の変位量ｘを前述したように算出して取込んだ後で、ステップ１２２において、図４（ｂ）に示されるテーブルまたは所定の関係式を用いてバネ定数相当量ｋを決定する。

次いで、ステップ１２３において、現在の設定ゲインＧ３’をバネ定数相当量ｋで除算し、それにより、得られた値を新たな設定ゲインＧ３’とする。その後、ステップ１２４に進み、新たな設定ゲインＧ３’よりサーボモータ１８の電流指令Ｃ３’（＝Ｇ３’×Δ２’）を算出する。そして、図８に示されるように、この電流指令Ｃ３’をサーボモータ１８に出力する。このような制御はプレス機械の動作時に繰り返し行われ、ゲインは一定に維持されるように随時変更される。従って、本実施形態においても、変位量ｘから定まるバネ定数相当量ｋを用いてゲインを変更しているので、応答性を一定に維持することができ、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となっている。

当然のことながら、ＰＩ動作に基づいて電流指令Ｃ３’を算出するようにしてもよい。この場合にも、はじめに速度指令値Ｃ２’と速度検出値Ｄ２’との間の速度偏差Δ２’（＝Ｃ２’−Ｄ２’）を同様に求める。次いで、速度偏差Δ２’に乗ずべき第一ゲインＧ４’（本態様においては速度ゲイン）と、速度偏差Δ２’の積分値∫Δ２’に乗ずべき第二ゲインＧ５’（本態様においては速度ゲイン）とを求める。第一ゲインＧ４’、第二ゲインＧ５’の求め方は、ゲインＧ０’の場合と同様である。すなわち、図４（ｂ）に示されるテーブルから変位量ｘに対応するバネ定数相当量ｋを求め、次いで、ステップ１２３の場合と同様に、現在の第一ゲインＧ４’、第二ゲインＧ５’をバネ定数相当量ｋでそれぞれ除算し、それにより、得られた値をそれぞれ新たな第一ゲインＧ４’、第二ゲインＧ５’とする。その後、速度偏差Δ２’と新たな第一ゲインＧ４’との積（Ｇ４’×Δ２’）に、速度偏差Δ２’の積分値∫Δ２’と新たな第二ゲインＧ５’との積（Ｇ５’×∫Δ２’）を加算して、これを電流指令Ｃ３’（＝Ｇ４’×Δ２’＋Ｇ５’×∫Δ２’）として出力する。このような場合にも、二つのゲインを用いているために、前述した場合よりも高精度での制御が可能となるのは明らかである。また、図６および図８に示される第二の実施形態においては力検出部２１を排除することができるのが明らかであろう。

さらに、図９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に示される態様においては、図６に示される場合と同様に、ダイクッション位置指令部６１で指令されたダイクッション位置指令値Ｃ１’およびダイクッション位置検出部２５で検出されたダイクッション位置検出値Ｄ１’から、速度指令作成部６２において速度指令Ｃ２’を作成する。図９に示される態様においては速度指令Ｃ２’は前述した比例動作またはＰＩ動作に基づいて作成されるが、速度指令Ｃ２’の作成に用いられるゲインＧ０’またはゲインＧ１’、Ｇ２’は所定の設定値のままであり、バネ定数相当量ｋによってこれらゲインが変更されないものとする。

図９においては、作成された速度指令Ｃ２’は制御装置１０の電流指令作成部６４に供給される。一方、サーボモータ１８に設けられたモータ速度検出部２２によってサーボモータ１８の回転速度が速度検出値Ｄ２’として検出され、同様に電流指令作成部６４に供給される。

電流指令作成部６４においては、速度指令値Ｃ２’と速度検出値Ｄ２’との間の速度偏差Δ２’（＝Ｃ２’−Ｄ２’）を求め、この速度偏差Δ２’にゲインＧ３’（本態様においては速度ゲイン）を乗ずることにより電流指令値Ｃ３’が同様に作成されている。

第三の実施形態におけるゲインの算出方法を、図１０のプログラム１３０を参照しつつ説明する。図１０におけるプログラム１３０のステップ１３１においては、ダイクッション機構２０に関する位置の指標Ｈを取込む。本発明において、位置の指標Ｈは、プレス機械の動作時におけるダイクッション機構２０の少なくとも一部分（例えばクッションパッド１６）の位置を表する値であり、例えばダイクッション位置指令部６１により指令されるダイクッション位置指令値Ｃ１’またはダイクッション位置検出部２５により検出されるダイクッション位置検出値Ｄ１’である。また、スライド２４がサーボモータ１８によって駆動される場合には、プレス機械の閉鎖時においてスライド位置指令作成部６３により指令されるスライド２４のスライド位置指令値Ｃ４、またはスライド位置検出部２５により検出されるスライド２４のスライド位置検出値Ｄ４を位置の指標Ｈとして採用するようにしてもよい。

図９における点線はゲインを算出するのに用いられるダイクッション位置指令値Ｃ１’、ダイクッション位置検出値Ｄ１’、スライド位置指令値Ｃ４およびスライド位置検出値Ｄ４の流れを示しており、これらのうちの所定の一つがＯＲ回路６８にて選択されて、位置の指標Ｈとして電流指令作成部６４に供給される。なお、ＯＲ回路６８がダイクッション位置指令値Ｃ１’またはスライド位置指令値Ｃ４を選択するように予め設定されている場合には、後述するように比較的簡易な構成により、ゲインを求めることができる。一方、ＯＲ回路６８がダイクッション位置検出値Ｄ１’またはスライド位置検出値Ｄ４を選択するように予め設定されている場合には、実際の検出値に基づいてゲインをより適正に設定することが可能となる。

次いで、取込まれた位置の指標Ｈから、ステップ１３２においてバネ要素３０のバネ定数相当量ｋを決定する。前述したのと同様に、制御装置１０の図示しない記憶部には、図４（ａ）に示されるテーブルと同様な、位置の指標Ｈとバネ定数相当量ｋとの関係を示すテーブル（図４（ｃ）を参照されたい）が予め組み入れられている。ステップ１３２においては、図４（ｃ）に示されるようなテーブルに基づいて、位置の指標Ｈからバネ定数相当量ｋが決定される。なお、図４（ｃ）に示されるようなテーブルの代わりに、位置の指標Ｈとバネ定数相当量ｋとの間の所定の関係式を用いて、バネ定数相当量ｋを算出するようにしてもよい。

次いで、ステップ１３３において、現在の設定ゲインＧ３’をバネ定数相当量ｋで除算し、それにより、得られた値を新たな設定ゲインＧ３’とする。その後、ステップ１３４に進み、新たな設定ゲインＧ３’よりサーボモータ１８の電流指令Ｃ３’（＝Ｇ３’×Δ２’）を算出する。そして、図９に示されるように、この電流指令Ｃ３’をサーボモータ１８に出力する。このような制御はプレス機械の動作時に繰り返し行われ、ゲインは一定に維持されるように随時変更される。従って、本実施形態においても、位置の指標Ｈから定まるバネ定数相当量ｋを用いてゲインを変更しているので、応答性を一定に維持することができ、ダイクッション機構を高精度で制御することが可能となっている。また、図９に示される第三の実施形態においては、バネ要素３０の変位量を検出することなしにゲインを変更することが可能となっている。なお、当然のことながら、前述した実施形態と同様に、ＰＩ動作に基づいて電流指令Ｃ３’を算出するようにしてもよい。

ところで、図２、図５、図６、図８および図９には、速度指令作成部５２、６２または電流指令作成部５４、６４に接続されたカウンタ５９またはカウンタ６９が示されている。これらカウンタ５９、６９はプレス機械の作動開始からの経過時間、特にスライド２４とクッションパッド１６との衝突開始からの経過時間を記録する。図１１には、スライド２４とクッションパッド１６との衝突開始からの経過時間を記録するためのカウンタ５９、６９の動作が示されている。図１１のフローチャートとして示されるプログラム２００から分かるように、これらカウンタ５９、６９は、スライド２４とクッションパッド１６とが衝突開始すると（ステップ２０１）、カウントを開始するようになる（ステップ２０２）。

このプログラム２００は、前述したプログラム１００、１２０、１３０に割込可能になっている。具体的には、プログラム２００はプログラム１００、１２０、１３０のそれぞれの最初のステップ１０１、１２１、１３１より前に割込み、衝突が生じた場合にはその経過時間をカウントする。そして、衝突が生じた場合には各プログラムにおいてバネ定数相当量ｋを決定する際（ステップ１０２、１２２、１３２）に、カウント値ＣＮＴを考慮したテーブル（マップ）を使用することができる。

図１２（ａ）から図１２（ｃ）はバネ定数相当量ｋのマップを示す図であり、それぞれプログラム１００、１２０、１３０において使用されるマップを示している。これら図面から分かるように、バネ定数相当量ｋは力の指標Ｆ（または変位量ｘ、位置の指標Ｈ）とカウンタ５９、６９のカウント値ＣＮＴとの関数として実験等により予め求められ、マップの形で制御装置１０の記憶部（図示しない）に記憶されている。機械特性の変動はスライドとダイクッション機構との間の衝突後からの時間に応じて変化することが分かっているので、本態様においては衝突後からの時間を考慮することにより、バネ定数相当量ｋをより適正に求めることができ、従って、ゲインをさらに適正に変更することができる。

なお、スライド２４とクッションパッド１６とが衝突してからのカウント値ＣＮＴの代わりに、プレス機械が動作してからのカウント値ＣＮＴを用いるようにしてもよく、この場合にも前述したのと概ね同様な効果を得ることができる。

また、図面には示さないものの、プログラム１００、１２０、１３０のステップ１０１、１２１、１３１においてそれぞれ力の指標Ｆ、変位量ｘおよび位置の指標Ｈを取込む代わりに、カウンタ５９、６９のカウント値ＣＮＴを取込むようにし、次いでカウント値ＣＮＴとバネ定数相当量ｋとからなる図４（ａ）に示されるようなテーブル（図示しない）から、バネ定数相当量ｋを決定するようにしてもよい。

以上、本発明のいくつかの好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載範囲内において様々な修正を施すことができる。例えばＰＩ動作に基づいて速度指令値Ｃ２、Ｃ２’または電流指令Ｃ３、Ｃ３’を作成する際に、第一ゲインおよび第二ゲインのうちの一方のみを変更するようにしてもよい。また、電流指令Ｃ３を作成する実施形態において、ゲインの変更を速度指令値Ｃ２作成時および電流指令Ｃ３作成時の両方に対して行うようにしてもよい。さらに、前述した態様のいくつかを適宜組み合わせることが本発明の範囲に含まれるのは当業者であれば明らかであろう。

（ａ）本発明に基づく制御装置を備えたプレス機械のダイクッション機構の基本構成を示す模式図であり、開放状態を示している。（ｂ）本発明に基づく制御装置を備えたプレス機械のダイクッション機構の基本構成を示す模式図であり、閉鎖状態を示している。 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。 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によるゲインを求めるためのフローチャートである。 （ａ）力の指標Ｆとバネ定数相当量ｋとの関係を示す図である。（ｂ）変位量ｘとバネ定数相当量ｋとの関係を示す図である。（ｃ）位置の指標Ｈとバネ定数相当量ｋとの関係を示す図である。 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他の機能ブロック図である。 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。 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によるゲインを求めるためのフローチャートである。 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。 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。 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によるゲインを求めるためのフローチャートである。 カウンタの使用を説明するためのフローチャートである。 （ａ）バネ定数相当量ｋのマップを示す図である。（ｂ）バネ定数相当量ｋのマップを示す他の図である。（ｃ）バネ定数相当量ｋのマップを示すさらに他の図である。

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
１７ ボールねじ装置
１８ サーボモータ
２０ ダイクッション機構
２１ 力検出部
２２ モータ速度検出部
２４ スライド
２５ 位置検出部（変位量検出手段、ダイクッション位置検出部、スライド位置検出部）
３０ バネ要素
３１ クッションピン
３５ 被加工素材
５１ 力指令部
５２、６２ 速度指令作成部
５４、６４ 電流指令作成部
５８、６８ ＯＲ回路
５９、６９ カウンタ
６１ ダイクッション位置指令部
６２ 速度指令作成部
６３ スライド位置指令作成部
６４ 電流指令作成部
Ｃ１ 力指令値
Ｃ１’ ダイクッション位置指令値
Ｃ２、Ｃ２’ 速度指令値
Ｃ３、Ｃ３’ 電流指令
Ｃ４ スライド位置指令値
Ｄ１ 力検出値
Ｄ１’ ダイクッション位置検出値
Ｄ２ 速度検出値
Ｄ２’ 速度検出値
Ｄ４ スライド位置検出値
Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２ 力ゲイン
Ｇ０’、Ｇ１’、Ｇ２’ 位置ゲイン
Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５ 速度ゲイン
Ｇ３’、Ｇ４’、Ｇ５’ 速度ゲイン
Ｆ 力の指標
Ｈ 位置の指標
ｋ バネ定数相当量
ｘ バネ要素の変位量

Claims (6)

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、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じさせる力を指令する力指令手段と、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段と、
   前記力指令手段が指令した力指令値と前記力検出手段が検出した力検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段とを具備し、
   前記速度指令作成手段においては、前記力指令値と前記力検出値との間の差から定まる力偏差に力ゲインを乗ずることにより前記速度指令が作成されており、
   さらに、前記速度指令作成手段においては、前記スライドおよび前記ダイクッションの間に作用する力の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記力ゲインを変更するようにしており、
   前記力の指標は、前記力指令手段が指令した力指令値または前記力検出手段が検出した力検出値である、ダイクッション機構の制御装置。
2. 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、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じさせる力を指令する力指令手段と、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段と、
   前記力指令手段が指令した力指令値と前記力検出手段が検出した力検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段とを具備し、
   前記速度指令作成手段においては、前記力指令値と前記力検出値との間の差から定まる力偏差と第一力ゲインとの積に、前記力偏差の積分値と第二力ゲインとの積を加算することにより前記速度指令が作成されており、
   さらに、前記速度指令作成手段においては、前記スライドおよび前記ダイクッションの間に作用する力の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記第一力ゲインおよび／または前記第二力ゲインを変更するようにしており、
   前記力の指標は、前記力指令手段が指令した力指令値または前記力検出手段が検出した力検出値である、ダイクッション機構の制御装置。
3. 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、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じさせる力を指令する力指令手段と、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段と、
   前記力指令手段が指令した力指令値と前記力検出手段が検出した力検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、
   前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、
   前記速度指令手段が指令した速度指令値と前記速度検出手段が検出した速度検出値とに基づいて前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、
   前記電流指令作成手段においては、前記速度指令値と前記速度検出値との間の差から定まる速度偏差に速度ゲインを乗ずることにより前記電流指令が作成されており、
   さらに、前記速度指令作成手段においては、前記スライドおよび前記ダイクッションの間に作用する力の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記速度ゲインを変更するようにしており、
   前記力の指標は、前記力指令手段が指令した力指令値または前記力検出手段が検出した力検出値である、ダイクッション機構の制御装置。
4. 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、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の力に応じて変位するバネ要素と、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じさせる力を指令する力指令手段と、
   前記ダイクッション機構と前記スライドとの間に生じている力を検出する力検出手段と、
   前記力指令手段が指令した力指令値と前記力検出手段が検出した力検出値とに基づいて前記サーボモータの速度指令を作成する速度指令作成手段と、
   前記サーボモータの速度を検出する速度検出手段と、
   前記速度指令手段が指令した速度指令値と前記速度検出手段が検出した速度検出値とに基づいて前記サーボモータの電流指令を作成する電流指令作成手段とを具備し、
   前記電流指令作成手段においては、前記速度指令値と前記速度検出値との間の差から定まる速度偏差と第一速度ゲインとの積に、前記速度偏差の積分値と第二速度ゲインとの積を加算することにより前記電流指令が作成されており、
   さらに、前記速度指令作成手段においては、前記スライドおよび前記ダイクッションの間に作用する力の指標から定まる前記バネ要素のバネ定数相当量に基づいて前記第一速度ゲインおよび／または前記第二速度ゲインを変更するようにしており、
   前記力の指標は、前記力指令手段が指令した力指令値または前記力検出手段が検出した力検出値である、ダイクッション機構の制御装置。
5. さらに、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の衝突開始からの経過時間に応じて前記力ゲインを変更するようにした請求項１または２に記載のダイクッション機構の制御装置。
6. さらに、前記ダイクッション機構と前記スライドとの間の衝突開始からの経過時間に応じて前記速度ゲインを変更するようにした請求項３または４に記載のダイクッション機構の制御装置。

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