JP3308463B2 - ダイクッションの制御方法 - Google Patents

ダイクッションの制御方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレス機械に使用
する油圧サーボを用いたダイクッションの制御方法に関
し、特にクッションパッドの上下方向の待機位置の如何
に拘わらず、クッション力を遅れなく正確に制御して、
各種製品のプレス加工を行う場合に有効であるととも
に、既存のプレス機械に後付けで装備することが出来
る。
【0002】
【従来の技術】プレス機械で板材の絞り加工を行うた
め、スライドの下降に対向してクッション力を発生する
油圧シリンダを設け、油圧を制御して油圧シリンダで押
し上げるクッションパッドとスライドとの間に板材を挟
み、板材のしわの発生を防止するようクッション力を発
生させていた。
【0003】このダイクッションの制御の従来の技術の
一例として、雑誌「油空圧」の平成4年8月号の22〜
26ページに掲載された「機械プレスダイクッション圧
力制御系のシュミレーション」があり、この装置の概念
と圧力制御系構成図とダイクッション圧力制御ブロック
図は、図5及び図6に示したとおりである。
【0004】図5及び図6において、プレス機械の無負
荷下降時には、クッションパッド37はクッションスト
ロークの上限位置で待機し、この間、油圧シリンダ36
の油圧を圧力検出器46で検出し、その圧力と圧力指令
値の偏差に応じてサーボ弁43への出力をフィードバッ
ク制御する比例(P)・積分(I)コントローラ39
(以下、PIコントローラと呼ぶ)は無効にしておき、
サーボ弁43にはバイアス回路49からプレス機械の回
転数に見合う一定のバイアス電圧Ebを入力して、上型
32のクッションピン30への衝突(以下、ピンタッチ
と呼ぶ)時に油圧シリンダ36内にサージ圧力が発生し
ないよう、ある程度の開度(以下、待機開度)を与えて
いる。
【0005】加工が始まり、ピンタッチして油圧シリン
ダ36から油の排出が始まり圧力が発生すると、その圧
力発生をピンタッチ検出回路48によって検出し、でP
Iコントローラ39の動作を有効とし、クッション圧力
Prが圧力指令値に一致するように、フィードバック制
御を開始する。フィードバック制御開始後、クランク角
度検出器40のクランク角度に応じてあらかじめ設定さ
れたパターンで圧力指令が与えられ、それに追従してサ
ーボ弁43が制御され、圧力指令に追従するクッション
圧力Prの変化を得ることが出来る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図5と図6に示した従
来の装置は、クッションパッド37の待機位置が上限に
限定されるので、高さの異なる各種の製品に対して常に
有効なクッションストロークで動作すると言う自由度に
欠けている。また、ピンタッチした時、サーボ弁43へ
バイアス電圧Ebを印加してクッションシリンダ36の
圧力サージを抑制する一方、圧力制御をそのサージ検知
(圧力検出器46)により開始するため圧力制御の開始
が遅れる。さらには、圧力制御の目標値をクランク角度
に基づいて設定するので、クランク角度検出器40が必
要であり、また運転速度に応じたバイアス電圧Ebを得
るための設定ストローク数の検出器も必要であり、この
制御系を既設のプレス機械に後付けで装備するのは困難
であった。
【0007】本発明の目的は、上述の課題を解決し、ク
ッションパッドの待機位置を任意に設定出来、ピンタッ
チから圧力制御に切り換えるまでの制御遅れを少なく
し、かつ初期のバイアス電圧も得られ、プレス機械との
接続を不要とし、既設のプレス機械に後付け可能なダイ
クッションの制御方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、クッションシリンダのヘッド側及びキャ
ップ側の圧力信号からクッション力現在値を求め、ダイ
クッションのストロークからあらかじめ作成したクッシ
ョン力線図に基づき、ダイクッションの現在位置に対す
るクッション力目標値を求める。
【0009】まず、加工時に、ダイクッションが待機位
置から下降を開始したことで検出されるピンタッチON
信号で前記クッション力目標値を出力し、その目標値と
前記クッション力現在値の偏差に基づき、その偏差がゼ
ロになるようにサーボ弁への出力電圧を調節する(以
下、この制御を軸力のフィードバック制御と呼ぶ)。な
お、この加工過程におけるクッションストロークの変化
を記憶し、それを時間軸に対して折り返すことにより、
クッション上昇時の位置目標カーブを生成する。
【0010】次に、加工の終了に伴い、ダイクッション
が上昇に転じたことで検出されるピンタッチOFF信号
で、前記軸力フィードバック制御を、前記位置目標カー
ブと現在位置の偏差に基づき、その偏差がゼロになるよ
う、サーボ弁への出力電圧を調節する制御に切り換える
(以下、この制御を位置のフィードバック制御と呼
ぶ)。この切り換えは、具体的には軸力フィードバック
制御に対する軸力指令をクッション目標値から位置制御
のための軸力指令に切り換えることで実現される。
【0011】また、ダイクッションの現在の位置信号を
微分して得られるクッション速度に見合ったバイアス信
号を求め、これを前記クッション力コントローラ出力か
ら減ずることにより、ダイクッションの速度変化による
制御性能の低下を抑制する(以下、この制御をフィード
フォワード制御と呼ぶ)。
【0012】
【発明の実施の形態】図1から図4に、本発明のダイク
ッションの制御方法の一実施例を示す。図1は、ダイク
ッション装置の概念と圧力制御系構成図を示す。スライ
ド1に取り付けられた上型2が下降し、ベッド3に取り
付けられた下型4との間で板材5を絞り加工する場合、
板材5の周辺部は、クッションシリンダ6の上向きのク
ッション力でクッションパッド7を介して上型4との間
に押さえられ、しわの発生を防止している。クッション
パッド7は、上下方向の位置を位置検出器8、例えば、
リニアスケールで検出し、出力信号をコントロール9に
入力し、クッションシリンダ6は上シリンダ室、すなわ
ちヘッド側の圧力を検出するヘッド側圧力検出器10と
下シリンダ室、すなわちキャップ側の圧力を検出するキ
ャップ側圧力検出器11とを備え、これらの出力信号を
コントローラ9に入力する。
【0013】スライド1とともに上型2が下降し、クッ
ションパッド7に衝突、すなわちピンタッチして待機位
置から下降すると、クッションシリンダ6のキャップ側
からは油の排出、ヘッド側へは油の流入が始まり、圧力
が発生する。位置検出器8、圧力検出器10、11から
の出力信号をコントローラ9で処理し、コントローラ9
のクッション力コントローラ出力は、サーボアンプ12
で増幅され、電気・油圧サーボ弁13を制御してクッシ
ョンシリンダ6の圧力を制御し、クッション力を絞り加
工に最適に制御する。
【0014】図2は、コントローラ9の制御ブロック図
を示す。前述の位置検出器8の出力信号はクッション位
置信号14としてクッションパッド7の現在位置の信号
として入力される。また、前述のクッションシリンダ6
のヘッド側圧力検出器10とキャップ側圧力検出器11
との出力信号は、ヘッド側圧力信号15とキャップ側圧
力信号16として入力される。
【0015】ヘッド側圧力信号15とキャップ側圧力信
号16とから、軸力計算器17は、現在クッションパッ
ド7に作用しているクッション力を計算し、出力する。
ピンタッチにより、クッションパッド7が待機位置から
下降を始め、クッション位置信号14が下降開始を示す
と、ピンタッチ検出器18はON信号を発信し、位置制
御・軸力制御の切り換え器19を位置制御から軸力制御
に切り換える。すなわち、クッション力コントローラ2
4への軸力指令値をクッション位置コントローラ22か
らの軸力指令からクッション目標値生成器20からの軸
力指令に切り換えることにより、クッション力の制御が
開始される。
【0016】下降行程が進み、クッションパッド7が下
死点を通り上昇に転ずると、クッション位置信号14が
反転し、この信号の反転でピンタッチ検出器18はOF
F信号を発信し、前記切り換え器19を軸力制御から位
置制御に切り換える。すなわち、クッション待機位置ま
でのリターンのための位置制御が開始される。
【0017】クッション力目標値生成器20は、あらか
じめクッションシリンダ6のストロークとクッション力
目標値のパターンを、図3に示すように作成したものを
記憶し、クッション位置信号14の入力に対応したクッ
ション力目標値を出力し、切り換え器19が軸力制御に
切り換わっている間、軸力指令として発信するものであ
る。なお、目標値の連続的な発生方法としては、図3に
点で示したように、いくつかのストローク代表点での目
標値を表(MAP)の形で記憶しておき、それ以外の任
意位置における目標値は、隣接する代表点での目標値か
ら各種主補間演算によって求めることが出来る。
【0018】位置制御目標値生成器21は、図4に示す
ように、クッション位置信号14をモニタすることによ
りピンタッチaから下死点bまでの時間に対するダイク
ッションのストローク線図abを記憶しておき、bcの
下死点停留時間が経過してからabを時間に対して折り
返したストローク曲線cdを時間に対する位置目標値と
して出力する。なお、図4に点線で示したbeは、スラ
イドモーションである。
【0019】クッション位置コントローラ22は、加減
算器23で求められた位置制御目標値生成器21から出
力された位置指令とクッション位置信号14の位置偏差
を入力し、クッション位置を目標値に合致させるべく軸
力指令を出力し、切り換え器19に供給する比例(P)
・積分(I)・微分(D)コントローラ(以下、PID
コントローラと呼ぶ)である。
【0020】クッション力コントローラ24は、加減算
器25で求められた切り換え器19から出力される軸力
指令と軸力計算器17から出力される軸力(クッション
力)信号の軸力偏差からクッション力を目標値に合致さ
せるべくコントローラ出力26、すなわちサーボ弁指令
電圧を演算し出力するPIコントローラである。
【0021】コントローラ出力26、すなわち電気油圧
サーボ弁13に対する指令電圧は、加減算器27でクッ
ションコントローラ24の出力から、クッション速度変
化による外乱を抑制するため、クッション位置信号14
を微分回路28で微分した速度信号から、バイアス信号
生成回路29で速度に応じて出力したバイアス信号を減
算したものである。
【0022】以上は、本発明の一実施例であるが、クッ
ションパッドの位置検出値とクッションシリンダの圧力
検出値に基づき、ダイクッションの下降時はクッション
力を、上昇時はクッション位置をそれぞれ目標値に合致
させるよう軸力制御及び位置制御するダイクッションの
制御方法としてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明に
よれば、クッションパッドの待機位置は、上限に限定さ
れず、任意に選択出来る。従って、高さの異なる各種の
製品に応じたダイクッションのストロークが得られる。
また、ピンタッチによるクッションシリンダの下降で直
ちに圧力制御が開始され、制御遅れが極めて少ない。し
かも、位置信号を微分した速度信号に見合うバイアス信
号をフィードフォワードして外乱を抑制出来る。さらに
は、ダイクッション装置として独立して制御出来るの
で、既製のプレス機械に対して後付け装備することが容
易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるダイクッション装置の
概念と圧力制御系構成図
【図2】同じく、コントローラの制御ブロック図
【図3】同じく、クッションストロークとクッション力
目標値線図
【図4】同じく、時間とクッション目標位置を示すクッ
ションストローク線図
【図5】従来例におけるダイクッション装置の概念と圧
力制御系構成図
【図6】同じく、ダイクッション装置の圧力制御ブロッ
ク図
【符号の説明】 1はスライド、2は上型、3はベッド、4は下型、5は
板材、6はクッションシリンダ、7はクッションパッ
ド、8は位置検出器、9はコントローラ、10はヘッド
側圧力検出器、11はキャップ側圧力検出器、12はサ
ーボアンプ、13は電気・油圧サーボ弁、14はクッシ
ョン位置信号、15はヘッド側圧力信号、16はキャッ
プ側圧力信号、17は軸力計算器、18はピンタッチ検
出器、19は切り換え器、20はクッション力目標値生
成器、21は位置制御目標生成器、22はクッション位
置コントローラ、23、25、27は加減算器、24は
クッション力コントローラ、26はコントローラ出力、
28は微分回路、29はバイアス信号生成回路、であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 24/02 B30B 15/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】プレス機械で使用する油圧サーボを用いた
    ダイクッションの制御方法において、 (イ)クッションシリンダの圧力信号からクッション力
    現在値を求める。 (ロ)ダイクッションのストロークからあらかじめ作成
    したクッション力線図に基づきダイクッションの現在位
    置に対するクッション力目標値を求める。 (ハ)前記ダイクッションが待機位置から下降を開始し
    たことで検出されるピンタッチON信号で、前記クッシ
    ョン力目標値と前記クッション力現在値に基づく、クッ
    ション力のフィードバック制御を開始する。 (ニ)このクッション下降行程で得られたダイクッショ
    ンのストローク線図に基づき、クッション上昇行程にお
    けるダイクッションの位置目標値を求める。 (ホ)前記ダイクッションが上昇に転じたことで検出さ
    れるピンタッチOFF信号で、前記ダイクッションの位
    置目標値とクッション現在位置に基づくクッション位置
    のフィードバック制御を開始する。以上のことを特徴と
    するダイクッションの制御方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、ダイクッションの現在
    位置の位置信号を微分して得られるクッション速度に見
    合ったバイアス信号を、前記クッション力コントローラ
    出力にフィードフォワードすることを特徴とするダイク
    ッションの制御方法。
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