JP7574017B2 - 油圧プレス、油圧プレスの制御装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、油圧プレス、油圧プレスの制御装置及びプログラムに関する。

特許文献１には、スライドを高い精度で下死点へ移動させる機械式のサーボプレスが記載されている。機械式のサーボプレスは、サーボモータの動力がリンク機構を介してスライドに伝達される。

特開２０００－１７６６９９号公報

近年、サーボモータにより油圧ポンプの駆動量を制御することでスライドの位置、速度又は荷重等を制御する油圧プレスが実用化されている。油圧を用いることで安価に大きなスライドの荷重を得ることができる。一方、油圧ポンプにより作動油を圧送する作用の応答性は高くなく、加えて、作動油は圧縮性を有する。したがって、油圧ポンプの駆動量を制御する油圧プレスにおいては、機械式のサーボプレスと比較してスライドの位置精度が得られにくいという課題を有する。

本発明は、精度の高い成形を行うことのできる油圧プレス、油圧プレスの制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る油圧プレスは、
ワークへ荷重を加える第１スライドと、
前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、
前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサと、
前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する位置計算部と、
前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御部と、
を備え、
前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記ワークの目標歪み速度又は前記第１スライドの速度変更区間の除変パラメータと、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
前記位置計算部は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算する。

本発明に係る油圧プレスの制御装置は、
ワークへ荷重を加える第１スライドと、前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサとを備えた油圧プレスに搭載される油圧プレスの制御装置であって、
前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する位置計算部と、
前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御部と、
を備え、
前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記ワークの目標歪み速度又は前記第１スライドの速度変更区間の除変パラメータと、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
前記位置計算部は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算する。

本発明に係るプログラムは、
ワークへ荷重を加える第１スライドと、前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサとを備えた油圧プレスに搭載されるコンピュータが実行するプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する計算機能と、
前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御機能と、
を実現させ、
前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記ワークの目標歪み速度又は前記第１スライドの速度変更区間の除変パラメータと、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
前記位置計算部は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算する。

本発明によれば、油圧プレスにおいて精度の高い成形を行うことができる。

本発明の実施形態１に係る油圧プレスを示す図である。 本発明の実施形態１に係る油圧プレスの制御構成を示す図である。 位置計算部が計算するスライドの時間ごとの目標位置の一例を示すタイミングチャートである。 図３の速度変更区間Ｃ１を拡大したタイミングチャートである。 ワークの歪み速度を説明する図である。 制御部に含まれる演算機能構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態２に係る油圧プレスを示す図である。 本発明の実施形態２に係る油圧プレスの制御構成を示す図である。 第２スライドの作用を説明する図であり、（Ａ）は成形途中のワークと金型を示し、（Ｂ）は成形後のワークを示す。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る油圧プレスを示す図である。図２は、本発明の実施形態１に係る油圧プレスの制御構成を示す図である。以下では、スライド１２Ａに荷重が加えられる方向を下方として説明する。なお、説明上の方向は油圧プレス１Ａの使用時における方向と一致しなくてもよい。

実施形態１の油圧プレス１Ａは、図１に示すように、下金型Ｄ２を支持するベッド１１と、上金型Ｄ１を支持するスライド１２Ａと、作動油の圧力によりスライド１２Ａを下降させる油圧シリンダを含んだ油圧回路１３Ａと、作動油に圧力を加える油圧ポンプ２１Ａと、油圧ポンプ２１Ａを駆動するサーボモータ２３Ａと、スライド１２Ａの下降位置を検出する位置センサ１８Ａとを備える。油圧プレス１Ａは、さらに、油圧回路１３Ａを支持するクラウン１６と、クラウン１６とベッド１１とを連結するアップライト１４及びタイロッド１５とを備える。スライド１２Ａは、アップライト１４に昇降可能にガイドされている。位置センサ１８Ａは、例えばリニアセンサであり、アップライト１４に固定される。上記の構成要素のうち、スライド１２Ａは、本発明に係る第１スライドの一例に相当する。油圧回路１３Ａは、本発明に係る第１油圧回路の一例に相当する。油圧ポンプ２１Ａは、本発明に係る第１油圧ポンプの一例に相当する。位置センサ１８Ａは、本発明に係る第１位置センサの一例に相当する。

油圧プレス１Ａは、さらに、位置センサ１８Ａの検出出力を受けて、油圧ポンプ２１Ａを駆動するための操作量ＭＶの信号を出力する制御装置３０と、制御装置３０からの操作量ＭＶの信号に応じて油圧ポンプ２１Ａを駆動する駆動回路４１とを備える。油圧ポンプ２１Ａの駆動とはサーボモータ２３Ａの駆動と言い換えてもよい。制御装置３０は、コンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０Ａと、ＣＰＵが実行するプログラムＰ３０を格納した記憶装置３０Ｂと、ＣＰＵ３０Ａと外部機器との間で信号を仲介するインタフェース３０Ｃと、タッチパネルなどユーザとの間で情報を入出力するユーザインタフェース３０Ｄとを備える。制御装置３０では、ＣＰＵ３０ＡがプログラムＰ３０を実行することで、ソフトウェアによる複数の機能モジュールが実現される。制御装置３０は、油圧プレス１Ａの本体部に後付け可能である。

制御装置３０により実現される複数の機能モジュールには、図２に示すように、ユーザの操作によりスライド１２Ａの目標移動条件を入力する入力機能部３３と、入力された目標移動条件に基づいてスライド１２Ａの時間ごとの目標位置ＳＶを計算する位置計算部３１と、位置センサ１８Ａが検出したスライド１２Ａの検出位置ＰＶと上記計算された時間ごとの目標位置ＳＶとの差に基づいて油圧ポンプ２１Ａの操作量ＭＶを計算する制御部３２と、を備える。なお、目標移動条件は、ユーザから入力される構成とせず、予め制御装置３０が保有する構成としてもよい。

図３は、スライドの時間ごとの目標位置の一例を示すタイミングチャートである。図４は、図３の速度変更区間Ｃ１を拡大したタイミングチャートである。図５は、ワークの歪み速度を説明する図である。ここでは、図３及び図４をスライド１２Ａの実際の移動位置を示すタイミングチャートと見なして説明する。図３及び図４において上金型Ｄ１がワークに荷重を加え始めるスライド１２Ａの加圧開始位置を“Ｐｓ”、ワークの成形工程でスライド１２Ａが最も降下する加圧終了位置を“Ｐｅ”と記す。

入力機能部３３から入力されるスライド１２Ａの目標移動条件には、次の第１例～第５例の目標移動条件など、様々な条件を含めることができる。
第１例・・・１つの目標移動速度、及び、１つの目標到達位置
第２例・・・第１目標移動速度、第１目標到達位置、第２目標移動速度、及び、第２目標到達位置
第３例・・・第１～第ｎ（ｎは３以上の整数）の目標移動速度、並びに、第１～第ｎの目標到達位置
第４例・・・第１例から第３例に加えて速度変更区間の除変パラメータ
第５例・・・ワークの目標歪み速度

第１例の目標移動条件において、目標移動速度とは、図３に示すように、加圧開始位置Ｐｓ（又はそれよりも上方の位置）から加圧終了位置Ｐｅの近傍までのスライド１２Ａの下降速度Ｖ１の目標値を意味する。また、目標到達位置とは、加圧終了位置Ｐｅの目標値を意味する。

第２例の目標移動条件において、第１目標移動速度と第１目標到達位置とは、加圧開始位置Ｐｓと加圧終了位置Ｐｅとの任意の中間位置までのスライド１２Ａの下降速度の目標値と、上記中間位置の目標値とを、それぞれ意味する。また、第２目標移動速度と第２目標到達位置とは、上記中間位置から加圧終了位置Ｐｅの近傍までのスライド１２Ａの下降速度の目標値と、加圧終了位置Ｐｅの目標値とを意味する。言い換えれば、第２例の目標移動条件は、加圧開始位置Ｐｓから加圧終了位置Ｐｅの近傍までを任意の位置で２分割した２区間で、スライド１２Ａの下降速度の目標値をそれぞれ指定する目標移動条件である。

第３例の目標移動条件は、第２例が２区間のスライド１２Ａの下降速度の目標値を指定できたのに対して、加圧開始位置Ｐｓから加圧終了位置Ｐｅまでを任意の複数の位置で３つ以上に分割した、各分割区間のスライド１２Ａの下降速度の目標値をそれぞれ指定する目標移動条件である。

第４例の目標移動条件において、除変パラメータとは、スライド１２Ａの速度変化の緩急を示すパラメータの目標値を意味する。図４に示すように、速度変更区間Ｃ１においてスライド１２Ａの下降速度は徐々に低下するように設定され、除変パラメータにより、下降速度の緩急を変更できる。除変パラメータには、速度が低下し始める位置の目標値が含まれてもよい。

第５例の目標移動条件において、目標歪み速度とは、ワークＷの歪み速度ε’＝Ｖ／（Ｌ－ｙ）＝Ｖ／ｚの目標値を示す（図５を参照）。ここで、Ｖはスライド１２Ａの下降速度（すなわち上金型Ｄ１の下降速度）、Ｌは成形前のワークＷの縦寸、ｙは成形中のワークＷの縦寸の減少量、ｚは成形中のワークＷの縦寸である。図５は、スライド１２Ａに支持される上金型Ｄ１と、ベッド１１に支持される下金型Ｄ２との間で、ワークＷが荷重を受けて変形する例を示している。工程Ｊ１は変形前、工程Ｊ２は変形途中を示している。歪み速度が一定の場合、スライド１２Ａの下降速度Ｖは、歪み速度ε’に基づいて、Ｖ＝ε’（Ｌ－ｙ）＝ε’×ｚのように決定される。すなわち、下降速度Ｖは、スライド１２Ａの位置が低くなるほど低下する速度となる。第５例の目標移動条件において、目標歪み速度は、加圧開始位置Ｐｓから加圧終了位置Ｐｅまでの全区間において、一つの目標値が指定されてもよいし、あるいは、第２例及び第３例の目標移動条件のように、加圧開始位置Ｐｓから加圧終了位置Ｐｅまでを複数に分割した区間のうち、いずれか１つ又は複数の区間において、目標値が指定されてもよい。また、複数の区間のうち、いずれかの区間は目標移動速度が指定され、別のいずれかの区間は目標歪み速度が指定されてもよい。

入力機能部３３は、ユーザがタッチパネル等のユーザインタフェース３０Ｄを介して目標移動条件を入力できる構成としてもよいし、目標移動条件が書き込まれた可搬型の記憶装置（メモリカード等）を読み込ませることで目標移動条件が入力される構成としてもよいなど、入力方式は特に限定されない。入力機能部３３は、予め複数パターンの目標移動条件を保持し、ユーザがその中からいずれかの目標移動条件を選択することで、選択された目標移動条件が入力される構成としてもよい。

位置計算部３１は、入力機能部３３から入力された目標移動条件に基づいて、目標移動条件に対応した時間ごとにスライド１２Ａの目標位置を計算する。例えば、入力機能部３３から第１例の目標移動条件（目標移動速度と目標到達位置）が入力された場合、位置計算部３１は、図３及び図４のタイムチャートに示すような、スライド１２Ａの時間ごとの目標位置を計算する。目標移動速度がタイムチャートの速度Ｖ１に相当し、目標到達位置が加圧終了位置Ｐｅに相当する。入力された目標移動条件に第４例の除変パラメータが含まれなければ、デフォルトの除変パラメータ“１．０”のチャート線に示されるように、位置計算部３１は、デフォルトの除変を加えた時間ごとの目標位置を計算する。また、入力された目標移動条件に第４例の除変パラメータが含まれる場合、図４の複数のチャート線のうち、入力された除変パラメータに対応するチャート線に示されるように、位置計算部３１は、指定された除変を加えた時間ごとの目標位置を計算する。

また、入力機能部３３から第５例の目標移動条件（ワークの目標歪み速度）が入力された場合には、位置計算部３１は、ワークの歪み速度が目標歪み速度になるように、スライド１２Ａの時間ごとの目標位置を計算する。図５のようなワークＷ及び金型（Ｄ１、Ｄ２）の場合、位置計算部３１は、図５のワークＷの縦寸の減少量ｙ、すなわち、スライド１２Ａの下降量ｙが大きくなるに従って、成形中のワークＷの縦寸ｚに比例してスライド１２Ａの下降速度Ｖが低下する時間ごとの目標位置を計算する。

前述したように、位置計算部３１は、目標移動条件に対応した時間ごとのスライド１２Ａの目標位置を計算するが、「目標移動条件に対応した」とは、目標移動条件を厳密に満たすものに限られない。「目標移動条件に対応した」とは、例えば速度変更区間で速度の除変が加えられるなど、所定の補正が加えられた上で目標移動条件をほぼ満たすものを含む概念である。位置計算部３１は、スライド１２Ａが実際に移動する成形工程よりも前に、予め全区間の時間ごとの目標位置を計算し、計算結果を保持していてもよいし、成形工程中のスライド１２Ａの移動と並行して１つ又は複数の制御サイクル先のスライド１２Ａの目標位置を計算してもよい。制御サイクルとは、制御部３２によるスライド１２Ａの位置制御処理のサイクル期間を意味する。

図６は、制御部に含まれる演算機能構成の一例を示す図である。

制御部３２は、位置センサ１８Ａから送られるスライド１２Ａの検出位置ＰＶと、位置計算部３１が計算したスライド１２Ａの時間ごとの目標位置ＳＶとに基づいて、各制御サイクルの検出位置ＰＶと目標位置ＳＶとの差が小さくなるようにフィードバック制御を行う。又は、フォードバック制御とフィードフォワード制御の両方を行う。そして、上記制御の結果、制御部３２は、油圧ポンプ２１Ａを駆動制御するための操作量ＭＶを計算する。制御部３２は、上記の制御及び計算をリアルタイムに所定の制御サイクル（例えば１ｍｓｅｃ）ごとに繰り返し実行する。

制御部３２は、より詳細には、図６に示すように、減算器３２１、伝達ブロック３２２、３２３、加算器３２４、ゲインブロック３２５及び積算器３２６を有する。減算器３２１は、位置センサ１８Ａから入力された現制御サイクルのスライド１２Ａの検出位置ＰＶ_ｎと、位置計算部３１が計算した現制御サイクルの目標位置ＳＶ_ｎとの差ＥＶ_ｎを計算する。伝達ブロック３２２は、差ＥＶ_ｎに伝達関数“１＋１／（Ｔｉ・ｓ）”を適用し、適用後の値を出力する。伝達ブロック３２３は、検出位置ＰＶ_ｎに伝達関数“Ｔｄ・ｓ／（１＋Ｔｄ・Ｋｄ・ｓ）”を適用し、適用後の値を出力する。加算器３２４は、伝達ブロック３２２、３２３の出力を加算する。ゲインブロック３２５は、加算器３２４の出力に比例ゲインＫｐを及ぼして前回の制御サイクルからの操作量差分ΔＭＶを出力する。積算器３２６は操作量差分ΔＭＶを積算して油圧ポンプ２１Ａを駆動制御するための操作量ＭＶを出力する。ここで、Ｔｉは積分時間、Ｔｄは微分時間、Ｋｄは微分ゲイン、ｓはラプラス演算子、添え字ｎはｎ番目の制御サイクルを示す。上記のような演算機能構成により、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御によって速やかに差ＥＶ_ｎを小さくする操作量ＭＶが計算される。制御部３２は、リアルタイムにかつ所定の制御サイクルごとに上記の計算処理を繰り返す。

上記のような制御部３２の計算処理の結果、制御サイクルごとに操作量ＭＶが駆動回路４１に送られ、駆動回路４１は入力された操作量ＭＶに応じて油圧ポンプ２１Ａを駆動する。具体的には、操作量ＭＶがサーボモータ２３Ａの回転速度に合致するように、駆動回路４１はサーボモータ２３Ａを駆動する。このような駆動制御により、位置計算部３１が計算した時間ごとの目標位置ＳＶに各時点の位置が合致するようにスライド１２Ａが移動し、ユーザが入力した目標移動条件に対応したスライド１２Ａの移動が実現される。

なお、制御部３２には、図２に示すように、入力機能部３３からスライド１２Ａの停止位置（例えば第１例の目標移動条件の目標到達位置）の値が入力されてもよい。この場合、制御部３２は、スライド１２Ａの位置が停止位置に移動した場合にスライド１２Ａの停止判定を行って、スライド１２Ａの移動制御を停止する処理へ移行してもよい。

ここで、比較例として、スライドの下降速度が目標速度に合致するようにスライドを移動させる速度制御方式について検討する。速度制御方式では、例えばスライドの下降初期に速度のズレが生じると、その後の速度制御により、速度のズレが解消された場合でも、速度のズレに基づくスライドの位置ズレ（あるタイミングにおける予定位置と実際の位置とのズレ）は、解消されず残ってしまう。このような位置ズレを解消するには、スライドの速度を増加又は減少する制御が必要であるが、速度制御方式ではスライドの速度を目標速度に合わせるように制御が働くので、上記のような位置ズレを解消するための速度の増減ができない。

一方、本実施形態のスライド１２Ａの駆動制御によれば、時間ごとの目標位置ＳＶに従うようにスライド１２Ａが移動する。したがって、例えば、スライド１２Ａの下降初期にスライド１２Ａの位置にズレが生じても、その後に、スライド１２Ａの下降速度が増加又は減少されて、スライド１２Ａの位置ズレが解消される。よって、下降初期のスライド１２Ａの位置ズレが、その後のスライド１２Ａの移動中に解消されず継続的に残ってしまうといったことが抑制される。したがって、本実施形態の制御によれば、スライド１２Ａの動きに乱れが生じにくく、高い精度のスライド１２Ａの移動を実現できる。よって、高精度な成形処理を実現できる。

さらに、上述した比較例（速度制御方式）では、スライドを加圧終了位置Ｐｅの近傍で低速域で移動させる場合に、低速域におけるスライドの速度制御の分解能が不足するという課題が生じる。例えば、スライドの移動速度は、演算周期ΔＴの間のスライドの位置の変化ΔＹにより演算して求められる。演算周期が１［ｍｓｅｃ］で、スライドの位置の分解能（位置センサの最小単位）が１［μｍ］とすると、計算された速度ΔＹ／ΔＴの分解能は１［ｍｍ／ｓｅｃ］となる。この場合、１［ｍｍ／ｓｅｃ］未満の速度制御が行えず、仮に数［ｍｍ／ｓｅｃ］の速度制御を行う場合でも、目標速度に対する偏差の比率が大きくなって、フィードバック制御により精度の高い速度制御を行うことが困難となる。このような分解能不足に起因した精度の低下という課題は、ワークの歪み速度を低速域で制御したい場合にも、同様に生じる。

一方、実施形態１のスライド１２Ａの駆動制御であれば、仮にスライド１２Ａの位置の分解能が１［μｍ］であれば、その分解能でスライド１２Ａの位置を制御できる。したがって、スライド１２Ａの速度が低速域であっても、スライド１２Ａを高い精度で移動できる。したがって、スライド１２Ａを加圧終了位置Ｐｅの近傍で低速域で移動させて加圧終了位置Ｐｅに到達させるといった制御を、安定的に高精度で実行することができ、これにより高精度な成形処理を実現できる。また、ワークの歪み速度を制御する場合でも、同様の理由から、低速域での高精度な制御が可能となる。

以上のように、実施形態１の油圧プレス１Ａによれば、位置計算部３１が目標移動条件に基づいてスライド１２Ａの時間ごとの目標位置ＳＶを計算し、制御部３２が目標位置ＳＶとスライド１２Ａの検出位置ＰＶとの差に基づき油圧ポンプ２１Ａの駆動量を制御する。したがって、前述したように、スライド１２Ａの速度を目標値に合わせる速度制御方式と比較して、スライド１２Ａを高い精度で移動させることができ、これにより高品質な成形処理を実現できる。また、目標移動条件を指定すれば、位置計算部３１が目標移動条件に対応するスライド１２Ａの時間ごとの目標位置ＳＶを計算するので、スライド１２Ａを動かすための制御データの入力の煩雑さを低減できる。

さらに、実施形態１の油圧プレス１Ａによれば、目標移動条件としてスライド１２Ａの目標移動速度及び目標到達位置が指定された場合に、位置計算部３１は、スライド１２Ａが目標移動速度で移動し、下降速度を徐々に減少（漸次減少）して目標到達位置に移動するような、スライド１２Ａの時間ごとの目標位置を計算する。したがって、少ない制御データ（目標移動速度及び目標到達位置）の入力によって、スライド１２Ａが一定の速度で下降し、安定的に目標到達位置に到達する移動を実現できる。

プレス処理では、荷重を加えてワークを変形させる際のスライド１２Ａの移動速度と、ワークの変形が終了するスライド１２Ａの下降終了位置（加圧終了位置Ｐｅ）とが、スライド１２Ａの移動条件としてユーザから指定されることが多い。このような移動条件に対して、なんら工夫がないと、移動速度の指定に合わせて、速度制御方式によりスライド１２Ａの速度制御を行い、その後、制御方式を位置制御方式に変えて、下降終了位置の指定に合わせて、スライド１２Ａの停止位置を制御するといった制御方法が採用されることが想定される。しかし、このように途中で速度制御方式から位置制御方式に切り替える制御方法では、制御方式を切り替える際に制御の乱れが生じやすい。一方、実施形態１の油圧プレス１Ａによれば、スライド１２Ａの速度（加工初期から終了直前までの速度）の指定と位置（加工終了位置）の指定との両方が行われた場合でも、速度の指定は、時間ごとの目標位置の指定に変換されることで、速度の指定と位置の指定との両方を、スライド１２Ａの位置制御によって達成する。したがって、速度制御から位置制御に途中で制御方式が切り替わることがなく、成形開始から終了まで乱れの少ない高精度な制御が可能となる。

さらに、実施形態１の油圧プレス１Ａによれば、目標移動条件としてワークの目標歪み速度が指定された場合、位置計算部３１は、ワークの歪み速度が目標歪み速度になるようにスライド１２Ａの時間ごとの目標位置を計算する。そして、目標位置に従ったスライド１２Ａの駆動制御が行われることで、ワークの歪み速度が高精度に制御された成形処理を実現できる。さらに、上記の構成によれば、簡単な目標移動条件の入力により、ワークの歪み速度を指定した成形処理を実現できる。

（実施形態２）
図７は、本発明に係る実施形態２の油圧プレスを示す図である。図８は、実施形態２の油圧プレスの制御構成を示す図である。図９は、第２スライドの作用を説明する図であり、（Ａ）は成形途中のワークと金型を示し、（Ｂ）は成形後のワークを示す。

実施形態２の油圧プレス１Ｂは、実施形態１の油圧プレス１Ａの構成要素に加えて、第２スライド１２Ｂ、ピストンシリンダを有する第２油圧回路１３Ｂ、第２油圧ポンプ２１Ｂ、第２油圧ポンプ２１Ｂを駆動する第２サーボモータ２３Ｂ、並びに、リニアセンサなどの第２位置センサ１８Ｂを備える。実施形態１と同様の構成要素は、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。実施形態１のスライド１２Ａ、油圧回路１３Ａ、油圧ポンプ２１Ａ、サーボモータ２３Ａ及び位置センサ１８Ａに対応する構成要素は、第１スライド１２Ａ、第１油圧回路１３Ａ、第１油圧ポンプ２１Ａ、第１サーボモータ２３Ａ及び第１位置センサ１８Ａと記す。

実施形態２の油圧プレス１Ｂにおいては、第１油圧ポンプ２１Ａにより加圧された作動油が第１油圧回路１３Ａに供給され、それにより第１スライド１２Ａが下降し、第１位置センサ１８Ａが第１スライド１２Ａの位置を検出する。一方、第２油圧ポンプ２１Ｂにより加圧された作動油がピストンシリンダを含んだ第２油圧回路１３Ｂに供給され、それにより第２スライド１２Ｂが上昇し、第２位置センサ１８Ｂが第２スライド１２Ｂの位置を検出する。

第２スライド１２Ｂ及び第２油圧回路１３Ｂは、例えば、ベッド１１内に配置され、図９（Ａ）に示すように、下金型Ｄ１２の一部である下パンチＤ１３を上昇させてワークＷに別途荷重を加える。すなわち、上金型Ｄ１１と下金型Ｄ１２との間に形成されるキャビティに、下パンチＤ１３の先端部が進退可能にされる。なお、第２スライド１２Ｂ及び第２油圧回路１３Ｂの配置及び作用は、上記の例に限定されず、例えば、第２スライド１２Ｂ及び第２油圧回路１３Ｂは、上金型Ｄ１１の一部を別途動かす構成であってもよいし、下金型Ｄ１２の全体を昇降する構成であってもよい。

制御装置３０においては、ＣＰＵ３０ＡがプログラムＰ３０を実行することで、ソフトウェアによる複数の機能モジュールが実現される。複数の機能モジュールには、図８に示すように、第１スライド１２Ａの目標移動条件及び第２スライド１２Ｂの目標移動条件が入力される入力機能部３３Ｂと、第１スライド１２Ａの目標移動条件に基づいて第１スライド１２Ａの時間ごとの目標位置ＳＶａを計算する第１位置計算部３１と、第１位置センサ１８Ａにより検出された第１スライド１２Ａの検出位置ＰＶａと上記計算された時間ごとの目標位置ＳＶａとの差に基づいて第１油圧ポンプ２１Ａを駆動制御するための操作量ＭＶａを計算する第１制御部３２とが含まれる。実施形態１と同様の構成要素については、実施形態１と同一符号を付して詳細な説明を省略する。

さらに、複数の機能モジュールには、第２スライド１２Ｂの目標移動条件に基づいて第２スライド１２Ｂの時間ごとの目標位置ＳＶｂを計算する第２位置計算部３６と、第２位置センサ１８Ｂにより検出された第２スライド１２Ｂの検出位置ＰＶｂと上記計算された時間ごとの目標位置ＳＶｂとの差に基づいて第２油圧ポンプ２１Ｂを駆動制御するための操作量ＭＶｂを計算する第２制御部３７とが含まれる。操作量ＭＶｂは、第２サーボモータ２３Ｂの駆動回路４２へ送られ、駆動回路４２は操作量ＭＶｂに応じた回転速度で第２サーボモータ２３Ｂを駆動する。上記の構成要素のうち、第１位置計算部３１及び第２位置計算部３６が、本発明に係る位置計算部の一例に相当する。第１制御部３２及び第２制御部３７が、本発明に係る制御部の一例に相当する。

入力機能部３３Ｂには、実施形態１の入力機能部３３と同様に第１スライド１２Ａの目標移動条件が入力される。さらに、入力機能部３３Ｂには、第１スライド１２Ａの目標移動条件と同様に、第２スライド１２Ｂの目標移動条件が入力される。さらに、入力機能部３３Ｂには、第１スライド１２Ａの目標移動条件と第２スライド１２Ｂの目標移動条件とがどのように同期するかを示す同期条件が入力される。同期条件は、例えば第２スライド１２Ｂがどの位置に移動するタイミングと、第１スライド１２Ａがどの位置に移動するタイミングとが同期するといった条件を示す。第１スライド１２Ａ及び第２スライド１２Ｂの目標移動条件及び同期条件は、例えばユーザによりユーザインタフェース３０Ｄを介して入力される。

第２位置計算部３６は、第１位置計算部３１と同様に、第２スライド１２Ｂの目標移動条件に対応する第２スライド１２Ｂの時間ごとの目標位置を計算する。ただし、目標移動条件にワークの目標歪み速度が含まれる場合には、第１スライド１２Ａの移動と第２スライド１２Ｂの移動とが組み合わされたときのワークの歪み速度が目標歪み速度に一致するように、第１スライド１２Ａの時間ごとの目標位置に合わせて、第２スライド１２Ｂの時間ごとの目標位置が計算される。

第２制御部３７は、第１制御部３２が第１スライド１２Ａに対して行う処理と同様に、第２位置センサ１８Ｂから送られる第２スライド１２Ｂの検出位置ＰＶｂと、第２位置計算部３６が計算した第２スライド１２Ｂの目標位置ＳＶｂとを入力する。そして、第２制御部３７は、検出位置ＰＶｂと目標位置ＳＶｂの差が小さくなるようにフィードバック制御、又は、フィードバック制御とフィードフォワード制御の両方を行って、第２油圧ポンプ２１Ｂの駆動量を制御する。第２制御部３７は、上記の制御処理を、リアルタイムにかつ第１制御部３２の制御処理と同期させて、所定の制御サイクルごとに繰り返す。

第１位置計算部３１及び第２位置計算部３６により計算された第１スライド１２Ａの時間ごとの目標位置と、第２スライド１２Ｂの時間ごとの目標位置とは、入力機能部３３Ｂを介して入力された同期条件を満たすように計算されている。したがって、第１制御部３２と第２制御部３７とが、制御タイミングを同期させ、かつ、同一の制御サイクルで上記の制御処理を実行することで、それぞれの目標移動条件に対応しかつ同期条件を満たした第１スライド１２Ａ及び第２スライド１２Ｂの移動が実現される。

第２制御部３７の詳細な演算機能の一例としては、図６に示した第１制御部３２の詳細な演算機能と同様の構成を適用できる。

なお、第２制御部３７には、図８に示すように、入力機能部３３Ｂから第２スライド１２Ｂの停止位置の値が入力されてもよい。この場合、第２制御部３７は、第２スライド１２Ｂの位置が停止位置に移動した場合に第２スライド１２Ｂの停止判定を行って、第２スライド１２Ｂの移動制御を停止する処理へ移行してもよい。

実施形態２の油圧プレス１Ｂによれば、第１スライド１２Ａの目標移動条件及び第２スライド１２Ｂの目標移動条件に基づいて、第１スライド１２Ａ及び第２スライド１２Ｂの時間ごとの目標位置が計算される。そして、時間ごとの目標位置に検出位置が一致するように第１スライド１２Ａ及び第２スライド１２Ｂが位置制御される。したがって、図９（Ａ）に示すように、上金型Ｄ１１と下金型Ｄ１２とがワークＷに荷重を加えてワークＷが変形を開始する加圧開始位置から、ワークＷの成形が終了する加圧終了位置まで、上金型Ｄ１１が高い精度で目標移動条件に合致するように移動する。同様に、下パンチＤ１３がワークＷに荷重を加えて加圧終了位置へ上昇するまで、下パンチＤ１３が高い精度で目標移動条件に合致するように移動する。さらに、第１スライド１２Ａの位置制御と第２スライド１２Ｂの位置制御とが同期して行われるので、上金型Ｄ１１と下パンチＤ１３との相互の位置関係がそれぞれの目標移動条件により示された位置関係に高い精度で合致する。

図９に示すようなワークＷの成形では、ワークＷが変形する際のワークＷの各部の素材の流れが目標の流れになるように要求されることがある。この場合、目標の素材の流れが得られるように、上金型Ｄ１１と下パンチＤ１３との相互の位置関係を制御する必要が生じる。実施形態２の油圧プレス１Ｂによれば、上述の第１スライド１２Ａ及び第２スライド１２Ｂの位置制御により、上記の要求に応じることができる。

以上のように、実施形態２の油圧プレス１Ｂによれば、実施形態１の油圧プレス１Ａと同様に、第１スライド１２Ａの高い精度の移動、並びに、低速域における高い精度の移動が実現する。さらに、実施形態２の油圧プレス１Ｂによれば、第１スライド１２Ａと同様の移動制御が、第２スライド１２Ｂに対しても行われることから、第２スライド１２Ｂについても、高い精度の移動、並びに、低速域における高い精度の移動が実現する。さらに、第１スライド１２Ａと第２スライド１２Ｂとの移動は、ともに位置制御によって実施されるため、いずれかのタイミングで第１スライド１２Ａの移動位置と第２スライド１２Ｂの移動位置とが合わせられることで、その後、第１スライド１２Ａの移動と第２スライド１２Ｂの移動との同期がずれにくい。したがって、第１スライド１２Ａ及び第２スライド１２Ｂの相関位置が高い精度で制御されたプレス動作が得られる。よって、高品質なプレス成形が実現できる。

さらに、実施形態２の油圧プレス１Ｂにおいても、目標移動条件として第２スライド１２Ｂの目標移動速度及び目標到達位置が指定された場合に、第２位置計算部３６は、第２スライド１２Ｂが目標移動速度で上昇し、上昇速度を徐々に減少（漸次減少）して目標到達位置に移動するような、第２スライド１２Ｂの時間ごとの目標位置を計算する。したがって、少ない制御データ（目標移動速度及び目標到達位置）の入力により、第２スライド１２Ｂが一定の速度で上昇したのち、安定的に目標到達位置に到達する移動を実現できる。

さらに、実施形態２の油圧プレス１Ｂによれば、目標移動条件としてワークの目標歪み速度が指定された場合、第１位置計算部３１及び第２位置計算部３６は、ワークの歪み速度が目標歪み速度になるように第１スライド１２Ａと第２スライド１２Ｂの時間ごとの目標位置を計算する。そして、目標位置に従った第１スライド１２Ａ及び第２スライド１２Ｂの駆動制御が行われることで、ワークの歪み速度が高精度に制御された成形処理を実現できる。さらに、上記の構成によれば、簡単な目標移動条件の入力により、ワークの歪み速度を指定した成形処理を実現できる。

以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、油圧ポンプの駆動量を制御する構成を、ソフトウェアにより実現した例を示したが、これらはハードウェアにより構成されてもよい。また、油圧ポンプ２１Ａ、第１油圧ポンプ２１Ａ及び第２油圧ポンプ２１Ｂを駆動するモータとしてサーボモータを適用した例を示したが、駆動力が可変制御可能な電動機など、サーボモータ以外のモータが適用されてもよい。また、上記の実施形態では、制御装置３０に制御部３２、位置計算部３１、第１制御部３２、第１位置計算部３１、第２制御部３７、第２位置計算部３６の各機能を実現させるプログラム（Ｐ３０）が、制御装置３０の記憶装置３０Ｂに格納されている例を示した。しかし、上記のプログラムは、光ディスク又はＩＣ（Integrated Circuit）メモリなどの可搬型記録媒体に格納され、これを制御装置（コンピュータ）３０に読み込ませて実行させる構成が採用されてもよい。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１Ａ、１Ｂ 油圧プレス
１２Ａ スライド、第１スライド
１２Ｂ 第２スライド
１３Ａ 油圧回路、第１油圧回路
１３Ｂ 第２油圧回路
１８Ａ 位置センサ、第１位置センサ
１８Ｂ 第２位置センサ
２１Ａ 油圧ポンプ、第１油圧ポンプ
２１Ｂ 第２油圧ポンプ
２３Ａ サーボモータ、第１サーボモータ
２３Ｂ 第２サーボモータ
３０ 制御装置
Ｐ３０ プログラム
３１ 位置計算部、第１位置計算部
３２ 制御部、第１制御部
３３、３３Ｂ 入力機能部
３６ 第２位置計算部
３７ 第２制御部
ＳＶ、ＳＶａ、ＳＶｂ 時間ごとの目標位置
ＰＶ、ＰＶａ、ＰＶｂ 検出位置
ＭＶ、ＭＶａ、ＭＶｂ 操作量
Ｄ１、Ｄ１１ 上金型
Ｄ２、Ｄ１２ 下金型
Ｄ１３ 下パンチ
Ｗ ワーク

Claims (9)

1. ワークへ荷重を加える第１スライドと、
   前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
   前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、
   前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサと、
   前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する位置計算部と、
   前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御部と、を備え、
   前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記ワークの目標歪み速度と、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
   前記位置計算部は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算する油圧プレス。
2. ワークへ荷重を加える第１スライドと、
   前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
   前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、
   前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサと、
   前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する位置計算部と、
   前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御部と、を備え、
   前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記第１スライドの速度変更区間の除変パラメータと、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
   前記位置計算部は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算する油圧プレス。
3. ワークへ荷重を加える第２スライドと、
   前記第２スライドを駆動する第２油圧回路と、
   前記第２油圧回路へ油圧を加える第２油圧ポンプと、
   前記第２スライドの位置を検出する第２位置センサと、
   を備え、
   前記位置計算部は、更に、前記第２スライドの目標移動条件に基づいて、前記第２スライドの時間ごとの目標位置を計算し、
   前記制御部は、更に、前記第２位置センサにより検出された前記第２スライドの検出位置と前記第２スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第２油圧ポンプの駆動量を制御する、
   請求項１又は請求項２に記載の油圧プレス。
4. 前記第２スライドの目標移動条件には、前記第２スライドの目標移動速度と前記第２スライドの目標到達位置とが含まれ、
   前記位置計算部は、前記第２スライドの速度が前記第２スライドの前記目標移動速度から漸次減少して前記第２スライドの前記目標到達位置に移動するように前記第２スライドの前記時間ごとの目標位置を計算する、
   請求項３記載の油圧プレス。
5. 前記第１スライド及び前記第２スライドの目標移動条件には、前記ワークの目標歪み速度が含まれ、
   前記位置計算部は、前記第１スライドと前記第２スライドとが前記ワークを加圧する速度が前記目標歪み速度になるように前記第１スライドの時間ごとの目標位置と前記第２スライドの時間ごとの目標位置とを計算する、
   請求項３又は請求項４に記載の油圧プレス。
6. ワークへ荷重を加える第１スライドと、前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
   前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサとを備えた油圧プレスに搭載される油圧プレスの制御装置であって、
   前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する位置計算部と、
   前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御部と、
   を備え、
   前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記ワークの目標歪み速度と、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
   前記位置計算部は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算する油圧プレスの制御装置。
7. ワークへ荷重を加える第１スライドと、前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
   前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサとを備えた油圧プレスに搭載される油圧プレスの制御装置であって、
   前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する位置計算部と、
   前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御部と、
   を備え、
   前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記第１スライドの速度変更区間の除変パラメータと、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
   前記位置計算部は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算する油圧プレスの制御装置。
8. ワークへ荷重を加える第１スライドと、前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
   前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサとを備えた油圧プレスに搭載されるコンピュータが実行するプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する計算機能と、
   前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御機能と、
   を実現させ、
   前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記ワークの目標歪み速度と、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
   前記計算機能は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算するプログラム。
9. ワークへ荷重を加える第１スライドと、前記第１スライドを駆動する第１油圧回路と、
   前記第１油圧回路へ油圧を加える第１油圧ポンプと、前記第１スライドの位置を検出する第１位置センサとを備えた油圧プレスに搭載されるコンピュータが実行するプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記第１スライドの目標移動条件に基づいて、当該目標移動条件に対応する前記第１スライドの時間ごとの目標位置を計算する計算機能と、
   前記第１位置センサにより検出された前記第１スライドの検出位置と前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置との差に基づいて前記第１油圧ポンプの駆動量を制御する制御機能と、
   を実現させ、
   前記第１スライドの目標移動条件には、前記第１スライドの目標移動速度と、前記第１スライドの速度変更区間の除変パラメータと、前記第１スライドの目標到達位置とが含まれ、
   前記計算機能は、前記目標移動条件を満たし、かつ、前記第１スライドが前記目標到達位置に移動するように前記第１スライドの前記時間ごとの目標位置を計算するプログラム。

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