JPH0615499A - 電気−油圧サーボプレス機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形品の寸法精度・再現性及び良品率を向上
させる。 【構成】 電気−油圧サーボプレス機械において、位置
検出器１からの位置検出信号と位置指令信号とを比較し
て位置偏差を算出し、その偏差に応じた偏差信号を電圧
又は電流に変換増幅する位置制御回路３を設ける。油圧
シリンダ６の負荷圧力を検出する圧力検出器２からの圧
力検出信号により、負荷圧力の大小を判断してその大小
に応じた出力信号を電圧又は電流に変換増幅して位置制
御回路３へ出力するファジィ制御部４を設ける。ファジ
ィ制御部４から出力される電圧値又は電流値により、位
置制御回路３で変換増幅された電圧値又は電流値を補正
して、サーボ弁５へ出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプレス機械に関し、さら
に詳しくは電気−油圧サーボシステムを利用した電気−
油圧サーボプレス機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気−油圧サーボプレス
機械は、位置制御のみで金型の位置を制御すると、材料
を加圧するにしたがい負荷圧力（材料の圧縮反力）が著
しく増大し、サーボ弁圧損が極めて小さくなり、位置決
め精度が低下することから、成形の最終工程で位置制御
から圧力制御へ切り換える制御方法が採られている。

【０００３】例えば、図４に示すような制御システムで
ある。すなわち、油圧シリンダ１０１に取り付けられた
金型の位置を検出する位置検出器１０２と、位置検出器
１０２からの位置検出信号ｆと入力信号発生器１０９か
らの位置指令信号ｉ₁ とが入力されると共に、位置検出
信号ｆと位置指令信号ｉ₁ との偏差に応じた電圧又は電
流を出力する位置制御回路１０３と、油圧シリンダ１０
１の負荷圧力を検出する圧力検出器１０４と、該圧力検
出器１０４からの圧力検出信号ｐと入力信号発生器１０
９からの圧力指令信号ｉ₂ とが入力されると共に、圧力
検出信号ｐと圧力指令信号ｉ₂ との偏差に応じた電圧又
は電流を出力する圧力制御回路１０５と、位置制御回路
１０３と圧力制御回路１０５とから出力される電圧又は
電流が入力され、いずれかの電圧又は電流をサーボ弁１
０７へ出力する切り換え回路１０６と、圧力検出器１０
４と接続され負荷圧力（材料の圧縮反力）が設定値以上
になった場合に、位置制御から圧力制御へ切り換える切
り換え信号を切り換え回路１０６へ出力する比較回路１
０８と、を有して構成されている。

【０００４】そして、油圧シリンダ１０１のラムに支持
された上金型の移動位置及び移動速度は、加圧工程の中
途までは、位置制御回路１０３からの電圧又は電流出力
により制御され、加圧工程において材料の圧縮反力が設
定値以上となった場合には、比較回路１０８からの出力
信号により切り換え回路１０６が切り換わり、保圧工程
終了まで、圧力制御回路１０５から出力される電圧又は
電流により圧力制御される。なお、圧力制御する際の負
荷圧力は、所望の寸法の成形品を得るために経験則に基
づいて得られたデータから決定している。保圧工程終了
後は切り換え回路１０６の切り換えにより再び位置制御
によって金型を離型・上昇工程へ移行せしめる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の制御システムを採用した電気−油圧サーボプレス
機械は、成形最終工程、すなわち加圧工程の後半及び保
圧工程において、負荷圧力と得られる成形品の寸法との
相関関係を、経験によりつまり複数個の成形品を製造し
てみた結果から判断して負荷圧力を決定し、この負荷圧
力で圧力制御を行っていた。したがって、最終工程にお
いては、成形品の寸法（すなわち、金型の位置）を直接
的には制御していないため、成形品寸法上の誤差が生
じ、寸法精度あるいは成形の再現性の点で問題があっ
た。

【０００６】また、位置制御から圧力制御への切り換え
時に生じるショック（振動）のため、成形材料あるいは
成形品にキズ等が生じ、不良品発生の原因となることも
あった。特に、成形後（保圧工程終了後）に圧力制御か
ら位置制御へ切り換える際に発生する振動によって生じ
る成形品のキズの影響は非常に大きかった。

【０００７】さらに、位置制御と圧力制御を切り換える
必要があることから、位置制御回路の他に圧力制御回路
及び切り換え回路を必要とするなど、構造が複雑となら
ざるを得ないという問題もあった。

【０００８】本発明は上記課題を解消するためになされ
たものであり、簡単な構造で位置制御と圧力制御との切
り換えを不要とし、金型の位置制御を位置制御回路から
の出力信号に基づいて行うことにより、成形品の寸法精
度・再現性及び良品率を向上させることができる電気−
油圧サーボプレス機械を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明にかかる電気−油圧サーボプレス機械は、電気−
油圧サーボ弁により流量制御される油圧シリンダを有
し、対向配設される金型のうち、少なくとも一方の金型
が該油圧シリンダにより所定量ストロークせしめられる
ように構成されている電気−油圧サーボプレス機械にお
いて、金型の位置を検出する位置検出器と、位置指令信
号と該位置検出器から出力される位置検出信号とを比較
して位置偏差を算出し、その偏差に応じた偏差信号を電
圧又は電流に変換増幅して電気−油圧サーボ弁に出力す
る位置制御回路と、油圧シリンダの負荷圧力を検出する
圧力検出器と、該圧力検出器から出力された圧力検出信
号により負荷圧力の大小を判断してその大小に応じた出
力信号を電圧又は電流に変換増幅して前記位置制御回路
へ出力するファジィ制御部とを備え、該ファジィ制御部
から出力される電圧値又は電流値により、前記位置制御
回路で変換増幅された電圧値又は電流値が補正されて出
力されることを特徴とする。

【００１０】

【作用】ファジィ制御部に出力される油圧シリンダの負
荷圧力（材料の圧縮反力）検出信号量がいずれの範囲内
にあるかどうかを検知する。これにより、検出信号量が
ある一定範囲内にあると判断された場合には、位置制御
回路へ出力される電圧又は電流はゼロとなる。

【００１１】検出信号量が一定範囲より大きい範囲ある
いは小さい範囲と判断された場合には、位置制御回路へ
は、位置指令信号と位置検出信号の偏差に応じた電圧値
又は電流値に対して、その大きさを補正する電圧又は電
流が出力される。これにより、サーボ弁に対しては、補
正された値の電圧又は電流が供給され、サーボ弁から油
圧シリンダへはその電圧値又は電流値に応じた量の油が
供給される。

【００１２】サーボ弁から油圧シリンダへ供給される油
量が多量の場合には、油圧シリンダのラムに保持された
一方の金型は速く移動する。油圧シリンダへ供給される
油量が比較的少量の場合には、一方の金型は上記の場合
よりも遅く移動する。位置検出器により一方の金型が設
定位置に至り、位置制御回路へ入力される位置検出信号
量と、位置指令信号量とが等しくなると偏差信号量がゼ
ロになり、サーボ弁からの油の流量もゼロになり、一方
の金型の移動は停止する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明にかかる電気−油圧サーボプレ
ス機械を図面に示した一実施例に基づきさらに詳細に説
明する。図１は本実施例の電気−油圧サーボプレス機械
のの制御システムを説明するための概念図であり、位置
検出器１、圧力検出器２、位置制御回路３、ファジィ制
御部４、サーボ弁５、油圧シリンダ６等を有して構成さ
れている。

【００１４】位置検出器１は、油圧シリンダ６に支持さ
れて移動する金型、例えば、図３に示した金属粉末製品
成形用のプレス機械１０の場合には、上金型１１の適宜
部位に取り付けられる。ここで、この上金型１１は、油
圧シリンダ６のラム１３先端部に装着されたスライド１
４に取り付けられ、ラム１３が油圧シリンダ６内に供給
される油の流量により移動するとそれに追随して上下動
する。また、図３において１５はラム１６に固定された
下金型であり、上金型１１に対向配設され、両者間に成
形材料１７が配置されて、所定形状に成形される。な
お、位置検出器１は、このように上金型１１に取り付け
ず、油圧シリンダ６により移動せしめられるスライド１
４等に取り付けてもよく、取付け位置は特に限定される
ものではない。

【００１５】圧力検出器２は、油圧シリンダ６の上部又
は下部の圧力、あるいは上部と下部の圧力の差値（軸
力）を検出可能に設けられ、後述のファジィ制御部４に
接続されている。

【００１６】位置制御回路３は、図１に示すように、位
置検出器１とファジィ制御部４に接続されていると共
に、図２に示すように、入力信号発生器７から出力され
る位置指令信号Ｉと位置検出器１から出力される位置検
出信号Ｆとを比較演算してその偏差信号Ｅを出力する比
較演算回路３ａと、偏差信号Ｅを電圧Ｖ₁ に変換する変
換増幅回路３ｂと、さらに、この偏差信号Ｅに対応する
電圧Ｖ₁ に後述のファジィ制御部４から入力された電圧
Ｖ₂ を加えて補正し、補正後の電圧Ｖ₃ を出力する電圧
値補正回路３ｃとを含んで構成されている。

【００１７】ファジィ制御部４は、圧力検出器２から出
力された圧力検出信号あるいは油圧シリンダ推力検出信
号Ｐが、予め設定した範囲のうちどの範囲の信号量か否
かを判断して、その範囲に応じた電圧Ｖ₂ を位置制御回
路３へ出力するものである。すなわち、圧力検出信号あ
るいは油圧シリンダ推力検出信号Ｐが、例えば、圧力１
０〜１００f/cm² の範囲内の場合には出力電圧Ｖ₂ を
０、圧力１００〜１８０f/cm² の範囲内の場合には出力
電圧Ｖ₂ を１〜４、圧力１８０〜２１０（最大圧力）f/
cm² の範囲内の場合には出力電圧Ｖ₂ を４〜１０、のよ
うに設定しておき、圧力に応じた電圧が位置制御回路３
へ出力されるものである。

【００１８】サーボ弁５としては電気−油圧サーボ弁が
用いられるが、サーボ弁の有する高い応答性と高分解能
性、電磁比例弁の有する扱いやすさ、優れた耐コンタミ
性を兼ね備え、さらに大流量を特徴としてもつ従来公知
のサーボ比例弁を用いることが好ましい。このサーボ弁
５は上記した位置制御回路３に接続され、位置偏差信号
Ｅに対応する電圧Ｖ₁ にファジィ制御部４からの出力電
圧Ｖ₂ を乗算した電圧Ｖ₃ が入力されると、この電圧Ｖ
₃ の値に対応した量の油を油圧源から油圧シリンダ６へ
供給する。

【００１９】本実施例の電気−油圧サーボプレス機械に
よれば、下降工程（成形材料に接触するまでの工程）に
おいては、入力信号発生回路７からの位置指令信号Ｉと
位置検出器１からの位置検出信号Ｆとの偏差に応じた偏
差信号Ｅが電圧Ｖ₁ に変換されて変換増幅回路３ｂから
電圧値補正回路３ｃへ出力される。下降工程においては
一方の金型が未だ成形材料に接触していないため、圧力
検出器２からは負荷圧力（材料の圧縮反力）は検出され
ず、電圧Ｖ₁ が補正されずにそのままサーボ弁５へ出力
される。これにより、油圧シリンダ６に装着された一方
の金型は下降速度で移動する。

【００２０】加圧工程（成形材料に接触してから目的と
する寸法に至るまでの工程）においては、上記と同様に
偏差信号Ｅが電圧Ｖ₁ に変換されて変換増幅回路３ｂか
ら電圧値補正回路３ｃへ出力される。加圧工程におい
て、圧力検出器２が負荷圧力（材料の圧縮反力）を検出
すると、圧力検出信号あるいは油圧シリンダ推力検出信
号Ｐがファジィ制御部４へ出力される。そして、この圧
力検出信号あるいは油圧シリンダ推力検出信号Ｐの信号
量がいずれの範囲に相当するかを判断して、それに応じ
た電圧Ｖ₂ を電圧値補正回路３ｃへ出力し、電圧値補正
回路３ｃでは、電圧Ｖ₁ に電圧Ｖ₂ を乗算した補正後の
電圧Ｖ₃ をサーボ弁５へ出力する。

【００２１】ここで、通常、一方の金型は、偏差信号Ｅ
に対応する電圧Ｖ₁ の大きさに応じた量の油が供給され
ることにより所定の速度（加圧速度）により移動する
が、負荷圧力（材料の圧縮反力）が加わると、速度が遅
くなり、所定時間内で目的とする位置まで移動できなく
なる。しかし、本実施例の場合には、例えば、負荷圧力
（材料の圧縮反力）が大きくなれば、それに応じた電圧
Ｖ₃ が出力され、この電圧Ｖ₃ に対応する量の油が油圧
シリンダ６へ供給される。したがって、油圧シリンダ６
のラム及び一方の金型は目的位置まで所定の速度（加圧
速度）を維持して移動する。特に、材料が圧縮されてい
くに従って、負荷圧力（材料の圧縮反力）が大きくなる
と、加圧速度に与える影響は大きくなるが、ファジィ制
御部４から出力される電圧Ｖ₂ により、位置制御回路３
からの出力電圧が補正されるため、その影響を極めて少
なくすることができる。したがって、本実施例によれ
ば、成形最終工程まで、位置制御回路３から出力される
電圧Ｖ₃ のみで金型の位置制御がなされる。

【００２２】なお、加圧工程終了後保圧工程に移行した
場合にも、本実施例では、ファジィ制御部４からの出力
電圧Ｖ₂ によって補正された、位置制御回路３から出力
される電圧Ｖ₃ のみで位置制御がなされる。

【００２３】保圧工程が終了すると離型・上昇工程に移
行するが、本実施例では、位置制御回路３からの出力電
圧による位置制御のみで制御しているため、制御手段を
圧力制御に変換する従来の制御手段と比較して、離型・
上昇時に変換によるショックが生ずることがない。

【００２４】なお、本発明の電気−油圧サーボプレス機
械は、上記した実施例に何ら限定されるものではない。
例えば、上記実施例では、偏差信号Ｅ又は圧力検出信号
Ｐを電圧に変換して出力していたが、電流に変換して制
御する構成としても良い。また、図３に示したように、
金属粉末製品成形用のプレス機械を例に挙げて説明した
が、樹脂成形用のプレス機械等、電気−油圧サーボシス
テムを用いたプレス機械であればどのようなものであっ
ても適用可能であることはもちろんである。特に、シス
テムの制御ゲインが、動作中に機械側の要因で大きく低
下する場合、複雑な変化の状況に応じた補償信号を発生
する必要のあるシステムに有効である。

【００２５】

【発明の効果】本発明の電気−油圧サーボプレス機械
は、位置制御回路からサーボ弁へ出力される電圧又は電
流によってのみ、油圧シリンダを制御している。また、
油圧シリンダの負荷圧力（材料の圧縮反力）を検出する
ファジィ制御部を備え、位置制御回路へこの負荷圧力
（材料の圧縮反力）に対応した電圧又は電流を出力し、
位置制御回路から出力される電圧又は電流の大きさを補
正する回路を備えている。

【００２６】したがって、成形最終工程まで、位置制御
により制御できるため、成形品の寸法精度・再現性を向
上させることができる。また、従来のように圧力制御に
変換する回路、外部からの他の制御信号（タイミングあ
るいはシーケンス信号）など一切不要であり、構造が簡
易であるばかりか、位置制御と圧力制御との変換時にお
けるショックをなくすことができ、良品率を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の電気−油圧サーボプレス機械の
一実施例の制御システムを概略的に示す回路図である。

【図２】図２は同実施例の位置制御回路を概略的に示す
回路図である。

【図３】図３は金属粉末製品成形用のプレス機械を示す
模式図である。

【図４】図４は従来の電気−油圧サーボプレス機械の制
御システムを概略的に示す回路図である。

【符号の説明】

１ 位置検出器 ２ 圧力検出器 ３ 位置制御回路 ４ ファジィ制御部 ５ サーボ弁 ６ 油圧シリンダ ７ 入力信号発生器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気−油圧サーボ弁により流量制御され
   る油圧シリンダを有し、対向配設される金型のうち、少
   なくとも一方の金型が該油圧シリンダにより所定量スト
   ロークせしめられるように構成されている電気−油圧サ
   ーボプレス機械において、 金型の位置を検出する位置検出器と、位置指令信号と該
   位置検出器から出力される位置検出信号とを比較して位
   置偏差を算出し、その偏差に応じた偏差信号を電圧又は
   電流に変換増幅して電気−油圧サーボ弁に出力する位置
   制御回路と、油圧シリンダの負荷圧力を検出する圧力検
   出器と、該圧力検出器から出力された圧力検出信号によ
   り負荷圧力の大小を判断してその大小に応じた出力信号
   を電圧又は電流に変換増幅して前記位置制御回路へ出力
   するファジィ制御部とを備え、該ファジィ制御部から出
   力される電圧値又は電流値により、前記位置制御回路で
   変換増幅された電圧値又は電流値が補正されて出力され
   ることを特徴とする電気−油圧サーボプレス機械。