(57)【要約】【課題】電動モータと液圧シリンダとを併用して大きな加圧能力を有するとともに、全体として電動モータの特性で高精度にスライドを駆動することができ、またエネルギ効率に優れたプレス機械のスライド駆動装置を提供する。【解決手段】プレス機械１００のスライド１１０は、電動(サーボ）モータＳＭ（からスクリュ・ナット機構を介した）推力と、定高圧力源から圧油が供給される油圧シリンダSYL1、SYL2の推力との複合推力で駆動される。スライド制御装置３００は、スライド位置信号及びモータ角速度信号に基づいて電動モータＳＭ及び油圧シリンダSYL1、SYL2を制御するとともに、スライド１１０の負荷が小さくなる期間に油圧シリンダSYL1をポンプとして作用させ、電動モータＳＭからスクリュ・ナット機構及びスライド１１０を介して油圧シリンダSYL1に伝達される推力により定高圧力源に圧油をチャージさせる。【選択図】      図１
2006192458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、
前記電動モータの出力トルクを可動盤を移動させるための推力として該可動盤に伝達させるスクリュ・ナット機構と、
略一定圧力の作動液を発生する定高圧力源と低圧力源に弁を介して接続された単数又は複数の液圧シリンダと、
前記液圧シリンダの推力を前記可動盤に伝達する推力伝達手段であって、前記スクリュ・ナット機構の任意のストローク位置で随時推力が伝達可能なように連結する推力伝達手段と、
前記可動盤の速度又は前記電動モータの駆動軸からスクリュ・ナット機構までのいずれかの回転部の角速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータ及び液圧シリンダを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記可動盤の負荷が小さくなる所定の期間に前記液圧シリンダの少なくとも１つの液圧シリンダをポンプとして作用させ、前記電動モータから前記スクリュ・ナット機構、可動盤及び推力伝達手段を介して前記液圧シリンダに伝達される推力により前記低圧力源から前記定高圧力源に作動液をチャージさせることを特徴とする可動盤の駆動装置。
【請求項２】
前記定高圧力源、低圧力源及び液圧シリンダを含んで構成される作動液が循環する液圧装置は、大気と遮断されていることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項３】
前記定高圧力源は、作動液を略一定高圧に保持するアキュムレータを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項４】
前記低圧力源は、作動液を大気圧のタンク又は略一定低圧に保持するアキュムレータを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項５】
前記定高圧力源は、略一定圧力の作動液を供給する作動液補助供給手段が接続されることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項６】
前記電動モータは、少なくとも１つのサーボモータを含む複数の電動モータを含むことを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項７】
前記電動モータの出力トルクは、減速機を介して前記スクリュ・ナット機構に伝達されることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項８】
前記液圧シリンダは、シリンダ径の異なる２種類以上のシリンダが用いられていることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項９】
前記液圧シリンダは、シリンダ径の同一な一対の液圧シリンダを含み、前記一対の液圧シリンダは前記可動盤の中心に対して対称の位置に配置されるとともに、前記一対の液圧シリンダの圧液接続ポート間は、作動液が同時に供給可能に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１０】
前記液圧シリンダは、少なくとも１つの液圧シリンダのピストロッド側の圧液接続ポートが前記低圧力源に常時通じるように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１１】
前記可動盤は鉛直方向に移動可能に案内され、前記液圧シリンダはシリンダ下室側の圧液接続ポートにパイロット操作逆止弁が接続され、非駆動時に前記可動盤の自重を支えることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１２】
前記可動盤の目標速度又は前記回転部の目標角速度を指令する速度指令手段を備え、
前記制御手段は、前記速度指令手段によって指令された目標速度又は目標角速度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータ及び液圧シリンダを制御することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１３】
前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、
前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータ及び液圧シリンダを制御することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、
前記複合モータトルク指令信号に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１３に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１５】
前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記液圧シリンダを制御するためのモーションベース信号を演算するモーションベース演算手段と、
前記モーションベース信号に基づいて前記液圧シリンダを制御するシリンダ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１６】
前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記液圧シリンダを制御するためのモーションベース信号を演算するモーションベース演算手段と、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、
前記複合モータトルク指令信号、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う外乱トルクを推定して該外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算する外乱トルク推定手段と、
前記モーションベース信号及び前記外乱トルク推定信号に基づいて前記液圧シリンダを制御するシリンダ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１７】
前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、
前記複合モータトルク指令信号、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う外乱トルクを推定して該外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算する外乱トルク推定手段と、
前記複合モータトルク指令信号及び前記外乱トルク推定信号に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記弁の開口量を制御することにより前記液圧シリンダを制御することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記弁の開口量を指令する指令信号の発生時から前記液圧シリンダの圧力が所定値に達するまでの応答性に基づいて前記電動モータを制御することを特徴とする請求項１８に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２０】
前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段を備え、
前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、
前記複合モータトルク指令信号、前記弁の開口量を指令する指令信号の発生時から前記液圧シリンダの圧力が所定値に達するまでの第１の応答性、及び前記電動モータへのトルク指令又は電流指令から前記指令されたトルク又は電流に達するまでの第２の応答性に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１８に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２１】
前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記液圧シリンダの圧力を検出する圧力検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、
前記複合モータトルク指令信号、及び前記圧力検出手段によって検出された圧力に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２２】
前記液圧シリンダの圧力を検出する圧力検出手段と、前記弁の開口量を検出する開口量検出手段とを備え、
前記制御手段は、
前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記液圧シリンダを制御するための液圧シリンダ制御信号を演算する演算手段と、
前記液圧シリンダ制御信号、前記圧力検出手段によって検出された圧力、及び前記開口量検出手段によって検出された開口量に基づいて前記液圧シリンダを制御するシリンダ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２３】
前記演算手段は、略一定低圧状態と略一定高圧状態の２つの定常状態の間で変化するシリンダ圧力を示す液圧シリンダ制御信号を算出し、
前記シリンダ制御手段は、前記液圧シリンダが２つの定常状態の間で変化するシリンダ圧力の過渡期に限り、前記液圧シリンダ制御信号、前記圧力検出手段によって検出された圧力、及び前記開口量検出手段によって検出された開口量に基づいて前記液圧シリンダを制御することを特徴とする請求項２１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２４】
前記弁は、前記定高圧力源と前記液圧シリンダとの間に介在する第１の弁と、前記低圧源と前記液圧シリンダとの間に介在する第２の弁とからなり、
前記制御手段は、前記第１の弁を遮断した後に前記第２の弁を開き、又は前記第２の弁を遮断した後に前記第１の弁を開くように前記第１の弁及び第２の弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２５】
前記制御手段は、略一定低圧状態（P0）と略一定高圧状態(P1)の２つの定常状態の間で変化するシリンダ圧力を示す液圧シリンダ制御信号を算出する演算手段と、前記液圧シリンダ制御信号に基づいて前記弁を制御する弁制御手段とを有し、
前記弁は、前記液圧シリンダ制御信号の変化時点から遅くとも６０ｍｓ以内に２つの定常状態の間で少なくとも｜P1−P0｜の５０％以上の変化が可能な開口量及び応答性を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２６】
前記可動盤の加速度又は前記回転部の角加速度を検出する加速度検出手段を備え、
前記制御手段は、前記加速度検出手段によって検出された角速度又は角加速度に基づいて前記液圧シリンダの少なくとも１つの液圧シリンダをポンプとして作用させることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２７】
前記加速度検出手段は、前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記加速度又は角加速度を算出することを特徴とする請求項２６に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２８】
前記制御手段は、前記速度指令手段によって指令された目標速度又は目標角速度に基づいて角速度又は角加速度を算出する加速度演算手段を有し、前記算出した角速度又は角加速度に基づいて前記液圧シリンダの少なくとも１つの液圧シリンダをポンプとして作用させることを特徴とする請求項１２に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項２９】
前記電動モータは、１つのスクリュ・ナット駆動機構に２個以上接続されることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項３０】
前記スクリュ・ナット駆動機構は１つの可動盤に対して複数配設され、前記電動モータは各スクリュ・ナット駆動機構別に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項３１】
前記液圧シリンダは、同一方向に動作可能な独立した複数の受圧面を有することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項３２】
前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、
前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する第１の位置検出手段と、
前記可動盤の前記第１の位置検出手段によって検出される位置とは異なる位置、又は前記可動盤に配設された複数のスクリュ・ナット駆動機構のうちの前記回転部と異なるスクリュ・ナット駆動機構に係わる回転部の角速度を検出する第２の位置検出手段と、を備え、
前記速度検出手段は、前記可動盤の位置の速度又は前記電動モータの駆動軸からスクリュ・ナット機構までのいずれかの回転部の角速度を検出する第１の速度検出手段と、前記可動盤の前記第１の速度検出手段によって速度検出される位置とは異なる位置の速度、又は前記可動盤に配設された複数のスクリュ・ナット駆動機構のうちの前記回転部と異なるスクリュ・ナット駆動機構に係わる回転部の角加速度を検出する第２の速度検出手段とを有し、
前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第１及び第２の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１及び第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記複数の電動モータ及び液圧シリンダを制御することを特徴とする請求項３０に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項３３】
前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第１の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記複数の電動モータのうちの第１の電動モータを制御するための第１の複合モータトルク指令信号を演算する第１の複合モータトルク指令演算手段と、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第２の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記第１の電動モータとは異なるスクリュ・ナット駆動機構を駆動する第２の電動モータを制御するための第２の複合モータトルク指令信号を演算する第２の複合モータトルク指令演算手段と、
前記第１の複合モータトルク指令信号、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第１の外乱トルクを推定して該第１の外乱トルクを示す第１の外乱トルク推定信号を演算する第１の外乱トルク推定手段と、
前記第２の複合モータトルク指令信号、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第２の外乱トルクを推定して該第２の外乱トルクを示す第２の外乱トルク推定信号を演算する第２の外乱トルク推定手段と、
前記第１の複合モータトルク指令信号、及び前記第１の外乱トルク推定信号に基づいて前記第１の電動モータを制御する第１のモータ制御手段と、
前記第２の複合モータトルク指令信号、及び前記第２の外乱トルク推定信号に基づいて前記第２の電動モータを制御する第２のモータ制御手段と、を有することを特徴とする請求項３２に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項３４】
前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、
前記液圧シリンダは１つの可動盤に対して複数配設され、
前記速度検出手段は、前記可動盤の速度又は前記電動モータの駆動軸からスクリュ・ナット機構までのいずれかの回転部の角速度を検出する第１の速度検出手段と、前記可動盤の前記第１の速度検出手段によって速度検出される位置とは異なる位置の速度、又は前記可動盤に配設された複数のスクリュ・ナット駆動機構のうちの前記回転部と異なるスクリュ・ナット駆動機構に係わる回転部の角加速度を検出する第２の速度検出手段とを有し、  前記制御手段は、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１及び第２の速度検出手段によってそれぞれ検出された速度又は角速度のうちの少なくとも一方の速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、
前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１及び第２の速度検出手段によってそれぞれ検出された速度又は角速度のうちの少なくとも一方の速度又は角速度に基づいて前記液圧シリンダを制御するためのモーションベース信号を演算するモーションベース演算手段と、
前記複合モータトルク指令信号、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第１の外乱トルクを推定して該第１の外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算する第１の外乱トルク推定手段と、
前記複合モータトルク指令信号、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第２の外乱トルクを推定して該第２の外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算する第２の外乱トルク推定手段と、
前記モーションベース信号、及び前記第１の外乱トルク推定信号に基づいて前記複数の液圧シリンダのうちの第１の液圧シリンダを制御する第１のシリンダ制御手段と、
前記モーションベース信号、及び前記第２の外乱トルク推定信号に基づいて前記複数の液圧シリンダのうちの第２の液圧シリンダを制御する第２のシリンダ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項３５】
前記スクリュ・ナット駆動機構は１つの可動盤に対して複数配設され、前記電動モータは各スクリュ・ナット駆動機構別に設けられ、
前記位置検出手段は、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する第１の位置検出手段と、前記可動盤の前記第１の位置検出手段によって検出される位置とは異なる位置、又は前記可動盤に配設された複数のスクリュ・ナット駆動機構のうちの前記回転部と異なるスクリュ・ナット駆動機構に係わる回転部の角速度を検出する第２の位置検出手段とを有し、
前記複合モータトルク指令信号演算手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第１の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて複数の電動モータのうちの第１の電動モータを制御するための第１の複合モータトルク指令信号を演算する第１の複合モータトルク指令演算手段と、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第２の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて複数の電動モータのうちの第２の電動モータを制御するための第２の複合モータトルク指令信号を演算する第２の複合モータトルク指令演算手段とを有し、
前記第１の外乱トルク推定手段は、前記第１の複合モータトルク指令信号、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第１の外乱トルクを推定して該第１の外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算し、
前記第２の外乱トルク推定手段は、前記第２の複合モータトルク指令信号、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第２の外乱トルクを推定して該第２の外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算することを特徴とする請求項３４に記載の可動盤の駆動装置。
【請求項３６】
請求項１乃至３５のいずれかに記載の可動盤の駆動装置を含み、前記可動盤はプレス機械のスライドであることを特徴とするプレス機械のスライド駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可動盤の駆動装置及びプレス機械のスライド駆動装置に係り、特に電動モータと液圧シリンダとを併用してプレス機械のスライドや各種の推力を要する産業機械や建設機械等の可動盤を駆動する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
(a) 電動サーボモータ駆動のプレスのスライド駆動装置
特許文献１には、電動モータ（電動サーボモータ）のみで直接又は間接的に（減速機等を介して）スライドを駆動する電動プレスが開示されている。この電動プレスは、スライドの高い制御性は得られるものの、プレス機械や成形機の重要な能力要素となる仕事能力（エネルギ能力）が確保できない（不十分となる）。これは電動モータによる駆動において、エネルギを貯える機能を有さないため、及びモータ内部の発熱により大きな出力の連続放出が不能なためであり、成形時にモータから得られるエネルギ量が限られているからである。
【０００３】
これを解決するためには、かなり出力（Ｗ）の大きい電動モータを準備する必要があり、それに対応する使用者側の受電容量（設備）が莫大になる。また、スライドの加減速、成形を伴わない等速動作時には、電動モータは極めて低い負荷トルクに伴う小さい仕事量にとどまり、電動モータの剰余トルク（エネルギ）を有効に活用できない。
【０００４】
(b) 可変吐出容量ポンプ＋（複数の）油圧モータ（の閉回路接続）＋スクリュウで駆動されるプレス機械のスライド駆動装置
特許文献２には、可変吐出容量油圧ポンプ＋油圧モータ＋スクリュウでスライドを駆動するプレス機械のスライド駆動装置が開示されている。このプレス機械のスライド駆動装置によってスライドを駆動する場合は、スライドの制御性（応答性や静的な［速度や位置の］精度）に問題を有する。
【０００５】
即ち、スライドを駆動するために必要な力は、可変吐出容量ポンプが吐出する単位時間当たりに流れる油量が負荷発生に伴い油圧モータに接続される管路内で圧縮されて発生する圧力（負荷圧）に比例するため、その圧縮に伴う応答遅れによりスライドの動特性が低下する（応答性や速度、位置のフィードバックゲインが低下する）。また、前記負荷圧に比例した圧油の漏れが可変吐出容量油圧ポンプや油圧モータ、弁類から発生し、特に負荷圧が高くなる成形中の速度、位置精度を大きく低下させる。しかも、可変容量ポンプモータによる油量制御を基幹とした駆動のため、単位時間内に流れる油量が大量に必要となり、設備が増大化する危惧がある。
【０００６】
反面、電動モータと可変容量ポンプ／モータの間にフライホイールを有すことが可能であり、エネルギの蓄積機能を有すため、エネルギ的な制約は受けない。また、同様な油圧回路で、機械プレスのクランク軸を駆動するタイプの装置（特許文献３等）もあるが、前記の問題の他に、油圧モータによる駆動軸からスライドに至る特性が非線型であり、スライド加圧力値に制約が加わる等、更に制御上の問題が加わる。
【０００７】
(c)  特許文献４には、電動モータで固定吐出容量ポンプを回転駆動し、ポンプに接続された油圧シリンダや油圧モータによって可動盤を駆動する液圧駆動式塑性加工装置が開示されている。この装置は、電動モータの持つ制御性を油圧媒体を駆動部の途中に介在させることで（作動油の圧縮性、圧油の漏れの影響で）著しく低下させる問題点を有する。更に電動モータ制御特有の問題であるエネルギの蓄積機能を有さない点やコイル発熱の問題をそのまま引き継いでいる。そのため、プレス加圧力及びプレス成形に伴う必要仕事量は、電動モータの最大瞬間出力で制限される。利点は、簡単にシステムを構成可能なところに限られる。
【０００８】
(d) 特許文献５には、電動モータと固定容量式油圧ポンプ／モータの並列駆動によりスクリュ・ナット機構を介してスライドを駆動するスライド駆動装置が開示されている。この装置は、電動モータと固定容量式油圧ポンプ／モータとの両者の回転力を複合してスクリュ・ナット機構に伝達するようにしている。
【０００９】
(e) 特許文献６には、サーボモータで駆動されるねじ加圧装置の直動駆動力と、可変容量ポンプ又は定吐出ポンプを動力源とする油圧シリンダ（油圧装置）の直動駆動力とをそれぞれスライドに伝達可能した板材加工機におけるラム駆動装置が開示されている。このラム駆動装置は、ラム往復駆動時の位置決めを主にねじ加圧装置で行い、板材加工時の加圧を主に油圧装置で行うことにより、位置決め精度が高精度で、大なる加圧力で板材加工を行うことができるようにしている（特許文献６の段落［００５６］）。
【特許文献１】特許第２５０６６５７号明細書
【特許文献２】米国特許第４５６３８８９号明細書
【特許文献３】特開平１−３０９７９７号公報
【特許文献４】特開平１０−１６６１９９号公報
【特許文献５】特開２００２−１７２４９９号公報
【特許文献６】特開平７−２６６０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献５に記載のプレス機械のスライド駆動装置は、以下の問題点がある。
【００１１】
(1) エネルギ効率
一定圧力源によって駆動される油圧モータは、油圧モータ内での作動油の漏れ量が多く、また摩擦損失も大きいため、エネルギ効率が悪い。
【００１２】
(2) 制御性
電動モータと固定容量式油圧ポンプ／モータとの両者の回転力を複合してスクリュ・ナット機構に伝達するため、スクリュ・ナット機構及び駆動軸の剛性増加を伴い、電動モータ軸換算の慣性モーメントが増大し、制御性の低下（応答性低下やフィードバック制御における比例ゲイン確保の制約）を伴う。
【００１３】
(3) コスト
固定容量式油圧ポンプ／モータは、市場性や部品点数の観点から高価である。
【００１４】
(4) 騒音
固定容量式油圧ポンプ／モータは、回転数に比例した高圧−低圧切換の脈動音が発生し、騒音源となる。
【００１５】
一方、特許文献６に記載の板材加工機におけるラム駆動装置は、油圧シリンダを使用しているため、上記(1) 〜(4) の問題点はないが、前述したように板材加工時の圧力制御を油圧装置で行っており、また、この油圧装置は、可変容量ポンプ又は定吐出ポンプから直接作動油を油圧シリンダの上室に供給しているため、加圧力やエネルギを自在に確保可能となるが、作動油の圧縮や圧油の漏れにより著しく制御性を損ない、また、加圧力を高精度にかつ応答性よく制御することが難しいという問題がある。
【００１６】
更に、特許文献６に記載の油圧装置は、板材加工時に加圧可変容量ポンプ又は定吐出ポンプを駆動して作動油を油圧シリンダに供給する必要があり、ポンプを駆動するモータも出力の大きなものが必要になる。
【００１７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、電動モータと液圧シリンダとを併用して大きな加圧能力を有するとともに、全体として電動モータの特性で高精度に可動盤を駆動することができ、またエネルギ効率に優れた可動盤の駆動装置及びプレス機械のスライド駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために請求項１に係る可動盤の駆動装置は、電動モータと、前記電動モータの出力トルクを可動盤を移動させるための推力として該可動盤に伝達させるスクリュ・ナット機構と、略一定圧力の作動液を発生する定高圧力源と低圧力源に弁を介して接続された単数又は複数の液圧シリンダと、前記液圧シリンダの推力を前記可動盤に伝達する推力伝達手段であって、前記スクリュ・ナット機構の任意のストローク位置で随時推力が伝達可能なように連結する推力伝達手段と、前記可動盤の速度又は前記電動モータの駆動軸からスクリュ・ナット機構までのいずれかの回転部の角速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータ及び液圧シリンダを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記可動盤の負荷が小さくなる所定の期間に前記液圧シリンダの少なくとも１つの液圧シリンダをポンプとして作用させ、前記電動モータから前記スクリュ・ナット機構、可動盤及び推力伝達手段を介して前記液圧シリンダに伝達される推力により前記低圧力源から前記定高圧力源に作動液をチャージさせることを特徴としている。
【００１９】
即ち、電動モータの出力トルクは、スクリュ・ナット機構を介して直線駆動力として可動盤に加わり、また、定高圧力源と低圧力源に弁を介して接続された単数又は複数の液圧シリンダの推力は、推力伝達手段を介して前記スクリュ・ナット機構の任意のストローク位置で前記可動盤に随時伝達可能になっており、力次元で複合される。そして、前記可動盤の速度又は前記電動モータの駆動軸からスクリュ・ナット機構までのいずれかの回転部の角速度に基づいて前記電動モータ及び液圧シリンダを制御することにより、可動盤の動作は、電動モータの制御性に依存させることで高精度な制御を可能にし、電動モータによる加圧力の不足分は、液圧シリンダの圧力により行うことでアシストするようにしている。また、液圧シリンダをポンプとして作用させることにより、電動モータの剰余トルクを圧液エネルギとして定高圧力源にチャージし、更に可動盤の減速時の可動盤の運動エネルギを圧液エネルギとして定高圧力源にチャージ（回生）することができる。
【００２０】
請求項２に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記定高圧力源、低圧力源及び液圧シリンダを含んで構成される作動液が循環する液圧装置は、大気と遮断されていることを特徴としている。これにより、作動液に不純物が混入することを防止できるようにしている。
【００２１】
請求項３に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記定高圧力源は、作動液を略一定高圧に保持するアキュムレータを含んで構成されることを特徴としている。前記液圧シリンダをポンプとして作用させたときに吐出される圧液は、前記アキュムレータにチャージされる。
【００２２】
請求項４に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記低圧力源は、作動液を大気圧のタンク又は略一定低圧に保持するアキュムレータを含んで構成されることを特徴としている。
【００２３】
請求項５に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記定高圧力源は、略一定圧力の作動液を供給する作動液補助供給手段が接続されることを特徴としている。前記液圧シリンダをポンプとして作用させることにより作動液を定高圧力源にチャージすることができるが、前記作動液補助供給手段は、運転開始時や可動盤の加圧に使用する作動液の液量が不足する場合に作動液を定高圧力源に供給する。
【００２４】
請求項６に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記電動モータは、少なくとも１つのサーボモータを含む複数の電動モータを含むことを特徴としている。
【００２５】
請求項７に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記電動モータの出力トルクは、減速機を介して前記スクリュ・ナット機構に伝達されることを特徴としている。
【００２６】
請求項８に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記液圧シリンダは、シリンダ径の異なる２種類以上のシリンダが用いられていることを特徴としている。
【００２７】
請求項９に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記液圧シリンダは、シリンダ径の同一な一対の液圧シリンダを含み、前記一対の液圧シリンダは前記可動盤の中心に対して対称の位置に配置されるとともに、前記一対の液圧シリンダの圧液接続ポート間は、作動液が同時に供給可能に接続されていることを特徴としている。前記一対の液圧シリンダによって可動盤をバランスよく加圧することができるとともに、一対の液圧シリンダの制御系を１つにすることができる。
【００２８】
請求項１０に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記液圧シリンダは、少なくとも１つの液圧シリンダのピストロッド側の圧液接続ポートが前記低圧力源に常時通じるように接続されていることを特徴としている。
【００２９】
請求項１１に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤は鉛直方向に移動可能に案内され、前記液圧シリンダはシリンダ下室側の圧液接続ポートにパイロット操作逆止弁が接続され、非駆動時に前記可動盤の自重を支えることを特徴としている。
【００３０】
請求項１２に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の目標速度又は前記回転部の目標角速度を指令する速度指令手段を備え、前記制御手段は、前記速度指令手段によって指令された目標速度又は目標角速度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータ及び液圧シリンダを制御することを特徴としている。即ち、前記電動モータ及び液圧シリンダは、速度フィードバックによる制御が行われている。
【００３１】
請求項１３に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータ及び液圧シリンダを制御することを特徴としている。即ち、前記電動モータ及び液圧シリンダは、速度マイナーループフィードバック付き位置フィードバックによる制御が行われている。
【００３２】
請求項１４に示すように請求項１３に記載の可動盤の駆動装置において、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、前記複合モータトルク指令信号に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を有することを特徴としている。
【００３３】
請求項１５に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記液圧シリンダを制御するためのモーションベース信号を演算するモーションベース演算手段と、前記モーションベース信号に基づいて前記液圧シリンダを制御するシリンダ制御手段と、を有することを特徴としている。
【００３４】
請求項１６に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記液圧シリンダを制御するためのモーションベース信号を演算するモーションベース演算手段と、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、前記複合モータトルク指令信号、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う外乱トルクを推定して該外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算する外乱トルク推定手段と、前記モーションベース信号及び前記外乱トルク推定信号に基づいて前記液圧シリンダを制御するシリンダ制御手段と、を有することを特徴としている。
【００３５】
請求項１７に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、前記複合モータトルク指令信号、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う外乱トルクを推定して該外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算する外乱トルク推定手段と、前記複合モータトルク指令信号及び前記外乱トルク推定信号に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を有することを特徴としている。
【００３６】
請求項１６及び１７に示すように複合モータトルク指令信号、及び検出された可動盤の速度又は回転部の角速度に基づいて可動盤の駆動に伴う外乱トルクを推定している。そして、前記シリンダ制御手段は、前記モーションベース信号及び外乱トルク推定信号に基づいて液圧シリンダを制御し、同様にモータ制御手段は、前記複合モータトルク指令信号及び外乱トルク推定信号に基づいて電動モータを制御するようにしている。
【００３７】
請求項１８に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記制御手段は、前記弁の開口量を制御することにより前記液圧シリンダを制御することを特徴としている。
【００３８】
請求項１９に示すように請求項１８に記載の可動盤の駆動装置において、前記制御手段は、前記弁の開口量を指令する指令信号の発生時から前記液圧シリンダの圧力が所定値に達するまでの応答性に基づいて前記電動モータを制御することを特徴としている。
【００３９】
前記液圧シリンダには、定高圧力源から略一定圧力の作動液が加えられるため、前記弁を開く指令が与えられると、前記液圧シリンダの圧力は、所要の応答遅れをもって所定値に達する。前記制御手段は、前記液圧シリンダの応答性を考慮して電動モータを制御し、これにより連続的に変化する推力指令に対して連続的な推力を発生させることができる。
【００４０】
請求項２０に示すように請求項１８に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段を備え、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、前記複合モータトルク指令信号、前記弁の開口量を指令する指令信号の発生時から前記液圧シリンダの圧力が所定値に達するまでの第１の応答性、及び前記電動モータへのトルク指令又は電流指令から前記指令されたトルク又は電流に達するまでの第２の応答性に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を有することを特徴としている。前記制御手段は、前記液圧シリンダの第１の応答性とともに、電動モータの第２の応答性の両方を考慮して前記電動モータを制御するようにしている。
【００４１】
請求項２１に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記液圧シリンダの圧力を検出する圧力検出手段とを備え、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、前記複合モータトルク指令信号、及び前記圧力検出手段によって検出された圧力に基づいて前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を有することを特徴としている。
【００４２】
前記制御手段は、前記液圧シリンダの応答性を考慮して電動モータを制御するが、前記圧力検出手段が検出した液圧シリンダの圧力（圧力応答）に合わせて電動モータを制御するようにしている。
【００４３】
請求項２２に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記液圧シリンダの圧力を検出する圧力検出手段と、前記弁の開口量を検出する開口量検出手段とを備え、前記制御手段は、前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記液圧シリンダを制御するための液圧シリンダ制御信号を演算する演算手段と、前記液圧シリンダ制御信号、前記圧力検出手段によって検出された圧力、及び前記開口量検出手段によって検出された開口量に基づいて前記液圧シリンダを制御するシリンダ制御手段と、を有することを特徴としている。
【００４４】
前記制御手段は、前記圧力検出手段によって検出される圧力が、前記液圧シリンダ制御信号（圧力指令）に追従するように前記液圧シリンダ（弁の開口量）を制御するようにしている。
【００４５】
請求項２３に示すように請求項２１に記載の可動盤の駆動装置において、前記演算手段は、略一定低圧状態と略一定高圧状態の２つの定常状態の間で変化するシリンダ圧力を示す液圧シリンダ制御信号を算出し、前記シリンダ制御手段は、前記液圧シリンダが２つの定常状態の間で変化するシリンダ圧力の過渡期に限り、前記液圧シリンダ制御信号、前記圧力検出手段によって検出された圧力、及び前記開口量検出手段によって検出された開口量に基づいて前記液圧シリンダを制御することを特徴としている。
【００４６】
前記シリンダ制御手段は、前記液圧シリンダの圧力を所定の圧力（定高圧力源の略一定高圧力、又は低圧力源の略一定低圧力）に昇圧又は減圧させるまでの過渡応答期間だけ前記液圧シリンダ（弁の開口量）を制御する。
【００４７】
請求項２４に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記弁は、前記定高圧力源と前記液圧シリンダとの間に介在する第１の弁と、前記低圧源と前記液圧シリンダとの間に介在する第２の弁とからなり、前記制御手段は、前記第１の弁を遮断した後に前記第２の弁を開き、又は前記第２の弁を遮断した後に前記第１の弁を開くように前記第１の弁及び第２の弁を制御することを特徴としている。
【００４８】
請求項２５に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記制御手段は、略一定低圧状態（P0）と略一定高圧状態(P1)の２つの定常状態の間で変化するシリンダ圧力を示す液圧シリンダ制御信号を算出する演算手段と、前記液圧シリンダ制御信号に基づいて前記弁を制御する弁制御手段とを有し、前記弁は、前記液圧シリンダ制御信号の変化時点から遅くとも６０ｍｓ以内に２つの定常状態の間で少なくとも｜P1−P0｜の５０％以上の変化が可能な開口量及び応答性を有するものであることを特徴としている。即ち、液圧シリンダの圧力の立ち上がりは、弁を介して供給される作動液の液量に比例し、この液量を大きくするためには、弁の応答性を高めることと、弁の開口量を大きくすることが必要である。
【００４９】
請求項２６に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の加速度又は前記回転部の角加速度を検出する加速度検出手段を備え、前記制御手段は、前記加速度検出手段によって検出された角速度又は角加速度に基づいて前記液圧シリンダの少なくとも１つの液圧シリンダをポンプとして作用させることを特徴としている。即ち、前記加速度検出手段の検出出力に基づいて比較的大きなトルクを要する可動盤の加速領域でない期間（前記可動盤の駆動負荷が小さくなる期間）を検知し、この期間に液圧シリンダをポンプとして作用させ、電動モータの剰余トルクを圧液エネルギとして定高圧力源にチャージさせる。
【００５０】
請求項２７に示すように請求項２６に記載の可動盤の駆動装置において、前記加速度検出手段は、前記速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記加速度又は角加速度を算出することを特徴としている。
【００５１】
請求項２８に示すように請求項１２に記載の可動盤の駆動装置において、前記制御手段は、前記速度指令手段によって指令された目標速度又は目標角速度に基づいて角速度又は角加速度を算出する加速度演算手段を有し、前記算出した角速度又は角加速度に基づいて前記液圧シリンダの少なくとも１つの液圧シリンダをポンプとして作用させることを特徴としている。
【００５２】
請求項２９に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記電動モータは、１つのスクリュ・ナット駆動機構に２個以上接続されることを特徴としている。
【００５３】
請求項３０に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記スクリュ・ナット駆動機構は１つの可動盤に対して複数配設され、前記電動モータは各スクリュ・ナット駆動機構別に設けられていることを特徴としている。
【００５４】
請求項３１に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置において、前記液圧シリンダは、同一方向に動作可能な独立した複数の受圧面を有することを特徴としている。
【００５５】
請求項３２に示すように請求項３０に記載の可動盤の駆動装置において、前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する第１の位置検出手段と、前記可動盤の前記第１の位置検出手段によって検出される位置とは異なる位置、又は前記可動盤に配設された複数のスクリュ・ナット駆動機構のうちの前記回転部と異なるスクリュ・ナット駆動機構に係わる回転部の角速度を検出する第２の位置検出手段と、を備え、前記速度検出手段は、前記可動盤の位置の速度又は前記電動モータの駆動軸からスクリュ・ナット機構までのいずれかの回転部の角速度を検出する第１の速度検出手段と、前記可動盤の前記第１の速度検出手段によって速度検出される位置とは異なる位置の速度、又は前記可動盤に配設された複数のスクリュ・ナット駆動機構のうちの前記回転部と異なるスクリュ・ナット駆動機構に係わる回転部の角加速度を検出する第２の速度検出手段とを有し、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第１及び第２の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１及び第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記複数の電動モータ及び液圧シリンダを制御することを特徴としている。
【００５６】
請求項３３に示すように請求項３２に記載の可動盤の駆動装置において、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第１の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記複数の電動モータのうちの第１の電動モータを制御するための第１の複合モータトルク指令信号を演算する第１の複合モータトルク指令演算手段と、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第２の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記第１の電動モータとは異なるスクリュ・ナット駆動機構を駆動する第２の電動モータを制御するための第２の複合モータトルク指令信号を演算する第２の複合モータトルク指令演算手段と、前記第１の複合モータトルク指令信号、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第１の外乱トルクを推定して該第１の外乱トルクを示す第１の外乱トルク推定信号を演算する第１の外乱トルク推定手段と、前記第２の複合モータトルク指令信号、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第２の外乱トルクを推定して該第２の外乱トルクを示す第２の外乱トルク推定信号を演算する第２の外乱トルク推定手段と、前記第１の複合モータトルク指令信号、及び前記第１の外乱トルク推定信号に基づいて前記第１の電動モータを制御する第１のモータ制御手段と、前記第２の複合モータトルク指令信号、及び前記第２の外乱トルク推定信号に基づいて前記第２の電動モータを制御する第２のモータ制御手段と、を有することを特徴としている。
【００５７】
請求項３２又は請求項３３に記載の制御手段は、各スクリュ・ナット駆動機構別に設けられた電動モータをそれぞれ個別に制御するため、可動盤に偏心した外部負荷や外乱が加わっても、それに対応した電動モータの推力制御を行うことができる。
【００５８】
請求項３４に示すように請求項１に記載の可動盤の駆動装置は、前記可動盤の目標位置又は前記回転部の目標角度を指令する位置指令手段と、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する位置検出手段とを備え、前記液圧シリンダは１つの可動盤に対して複数配設され、前記速度検出手段は、前記可動盤の速度又は前記電動モータの駆動軸からスクリュ・ナット機構までのいずれかの回転部の角速度を検出する第１の速度検出手段と、前記可動盤の前記第１の速度検出手段によって速度検出される位置とは異なる位置の速度、又は前記可動盤に配設された複数のスクリュ・ナット駆動機構のうちの前記回転部と異なるスクリュ・ナット駆動機構に係わる回転部の角加速度を検出する第２の速度検出手段とを有し、前記制御手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１及び第２の速度検出手段によってそれぞれ検出された速度又は角速度のうちの少なくとも一方の速度又は角速度に基づいて前記電動モータを制御するための複合モータトルク指令信号を演算する複合モータトルク指令演算手段と、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１及び第２の速度検出手段によってそれぞれ検出された速度又は角速度のうちの少なくとも一方の速度又は角速度に基づいて前記液圧シリンダを制御するためのモーションベース信号を演算するモーションベース演算手段と、前記複合モータトルク指令信号、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第１の外乱トルクを推定して該第１の外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算する第１の外乱トルク推定手段と、前記複合モータトルク指令信号、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第２の外乱トルクを推定して該第２の外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算する第２の外乱トルク推定手段と、前記モーションベース信号、及び前記第１の外乱トルク推定信号に基づいて前記複数の液圧シリンダのうちの第１の液圧シリンダを制御する第１のシリンダ制御手段と、前記モーションベース信号、及び前記第２の外乱トルク推定信号に基づいて前記複数の液圧シリンダのうちの第２の液圧シリンダを制御する第２のシリンダ制御手段と、を有することを特徴としている。
【００５９】
請求項３５に示すように請求項３４に記載の可動盤の駆動装置において、前記スクリュ・ナット駆動機構は１つの可動盤に対して複数配設され、前記電動モータは各スクリュ・ナット駆動機構別に設けられ、前記位置検出手段は、前記可動盤の位置又は前記回転部の角度を検出する第１の位置検出手段と、前記可動盤の前記第１の位置検出手段によって検出される位置とは異なる位置、又は前記可動盤に配設された複数のスクリュ・ナット駆動機構のうちの前記回転部と異なるスクリュ・ナット駆動機構に係わる回転部の角速度を検出する第２の位置検出手段とを有し、前記複合モータトルク指令信号演算手段は、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第１の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて複数の電動モータのうちの第１の電動モータを制御するための第１の複合モータトルク指令信号を演算する第１の複合モータトルク指令演算手段と、前記位置指令手段によって指令された目標位置又は目標角度、前記第２の位置検出手段によって検出された位置又は角度、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて複数の電動モータのうちの第２の電動モータを制御するための第２の複合モータトルク指令信号を演算する第２の複合モータトルク指令演算手段とを有し、前記第１の外乱トルク推定手段は、前記第１の複合モータトルク指令信号、及び前記第１の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第１の外乱トルクを推定して該第１の外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算し、前記第２の外乱トルク推定手段は、前記第２の複合モータトルク指令信号、及び前記第２の速度検出手段によって検出された速度又は角速度に基づいて前記可動盤の駆動に伴う第２の外乱トルクを推定して該第２の外乱トルクを示す外乱トルク推定信号を演算することを特徴としている。
【００６０】
請求項３４又は請求項３５に記載の制御手段は、１つの可動盤に対して複数配設された液圧シリンダをそれぞれ個別に制御するため、可動盤に偏心した外部負荷や外乱が加わっても、それに対応した液圧シリンダの推力制御を行うことができる。
【００６１】
請求項３６に係るプレス機械のスライド駆動装置は、請求項１乃至３５のいずれかに記載の可動盤の駆動装置を含み、前記可動盤はプレス機械のスライドであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００６２】
本発明によれば、電動モータの駆動トルクをスクリュ・ナット機構を介して直線駆動力として可動盤（スライド）に伝達し、また、液圧シリンダの推力を前記可動盤に伝達可能にして力次元で複合し、更に電動モータ及び液圧シリンダを少なくとも速度制御するようにしたため、大きな加圧能力を有するとともに、全体として電動モータの特性で高精度に可動盤を駆動することができる。また、液圧シリンダは作動液の漏れ量が少なく、摩擦損失も少ないためエネルギ効率がよく、更に電動モータの剰余トルクを圧液エネルギとして定高圧力源にチャージし、可動盤の減速時の可動盤の運動エネルギを圧液エネルギとして定高圧力源にチャージ（回生）することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下添付図面に従って本発明に係る可動盤の駆動装置及びプレス機械のスライド駆動装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００６４】
〈第１の実施の形態〉
図１は本発明に係るプレス機械のスライド駆動装置の第１の実施の形態の全体構成を示す概略図である。同図に示すように、このプレス機械のスライド駆動装置は、主としてプレス機械１００と、油圧シリンダ駆動装置２００と、補助圧油供給装置２３０と、自重落下防止装置２５０と、チャージ駆動装置２７０と、スライド制御装置３００と、モータ駆動装置３９０とから構成されている。
【００６５】
[プレス機械の構成]
このプレス機械１００は、ベッド１０２、コラム１０４及びクラウン１０６でフレームが構成され、スライド（可動盤）１１０は、コラム１０４に設けられたガイド部１０８により鉛直方向に移動自在に案内されている。
【００６６】
スライド１１０を駆動する駆動手段として、大小２本ずつの油圧シリンダSYL1(SYL1a，SYL1b）、SYL2(SYL2a，SYL2b）と、電動（サーボ）モータＳＭの出力トルクが伝達されるスクリュ・ナット機構とが設けられている。
【００６７】
油圧シリンダSYL1(SYL1a,SYL1b）は、シリンダ径の小さな一対の油圧シリンダであり、スライド１１０の中心に対して対称の位置に配設され、同様に油圧シリンダSYL2(SYL2a，SYL2b）は、シリンダ径の大きな一対の油圧シリンダであり、スライド１１０の中心に対して対称の位置に配設されている。これらの油圧シリンダSYL1、SYL2は、シリンダ本体がクラウン１０６に固定され、ピストンロッドがスライド１１０に固定されており、スライド１１０の全ストロークにわたって推力をスライド１１０に伝達できるようになっている。
【００６８】
スクリュ・ナット機構は、軸受け１１２を介してクラウン１０６に回転自在に固定された駆動スクリュウ１２０と、スライド１１０に固定されるとともに前記駆動スクリュウ１２０と螺合する従動ナット１２２とから構成されており、駆動スクリュウ１２０には減速機１２４を介して電動モータＳＭの出力トルクが伝達されるようになっている。
【００６９】
尚、プレス機械１００のベース１０２側には、スライド１１０の位置を検出するスライド位置検出器１３０が設けられ、電動モータＳＭには駆動軸の角速度を検出する駆動軸角速度検出器１３２が設けられている。スライド位置検出器１３０は、インクリメンタル型又はアブソリュート型のリニアエンコーダ、ポテンショメータ、マグネスケール等の種々のセンサによって構成することができ、また、駆動軸角速度検出器１３２は、インクリメンタル型又はアブソリュート型のロータリエンコーダや、タコジェネレータによって構成することができる。
【００７０】
［電動モータと油圧シリンダの力次元における複合化］
〔複合化を可能にする基本原理〕
次に、上記油圧シリンダSYL1、SYL2の推力と、電動モータＳＭ（からスクリュ・ナット機構を介した）推力とを複合化させる基本原理について説明する。
【００７１】
まず、油圧シリンダの推力ＦCYLは、次式で表すことができる。
【００７２】
［数１］
ＦCYL＝ＳH・ＰA− ＳR・ＰT   …（１）  
ただし、ＦCYL ：油圧シリンダ推力［Ｎ］
ＳH ：シリンダヘッド側断面積［ｍ2 ］
ＳR ：シリンダロッド側断面積［ｍ2 ］
ＰA ：油圧シリンダのヘッド側に作用する圧力［Pa］
ＰT ：油圧シリンダのロッド側に作用する圧力［Pa］≒０
油圧は、弁を介して供給される油量ＱA が圧縮されて発生するため、前記圧力ＰA は、次式で表すことができる。
【００７３】
［数２］
ＰA ＝∫Ｋ（ＱA  ／ＶA  ）ｄｔ  … （２） 
ただし、Ｋ：油の体積弾性係数［Ｐａ］  
ＱA ：油圧シリンダに供給される油量［ｍ3 ／ｓ］
ＶA ：油圧シリンダのヘッド側管路体積［ｍ3 ］
油圧シリンダのヘッド側に作用する圧力ＰA の立ち上がりは、弁を介して供給される油量ＱA に比例し、油量ＱA を大きくとるためには、弁の応答性を高めることと、弁の開口量を大きくすること（流量係数を大きくとる＝流れやすくすること）、及び弁差圧が高いこと（定高圧力源を有すること）が重要になる。また、高圧力源から供給される作動油の圧力を略一定にすることにより、推力応答の変動を抑える（一定化する）意義も有する。
【００７４】
具体的には、弁への指令から所望のシリンダ推力が発生までに要す時間を、３０ｍｓ程度以下にすることが充分に可能である。
【００７５】
一方、電動（サーボ）モータの出力トルクＴEは、次式で表すことができる。
【００７６】
［数３］
ＴE ＝ｋE ・Ｉ    …（３）
ただし、ｋE ：トルク定数［Ｎｍ／Ａ］
Ｉ：電流［Ａ］
また、スクリュ・ナット機構を介してスライドに伝達される推力ＦE は、次式で表すことができる。
【００７７】
［数４］
ＦE＝ ｋS・ＴE  …（４）
ただし、ＴE：電動（サーボ）モータトルク［Ｎｍ］
ｋS：スクリュ・ナット機構に依存する比例定義［ｍ-1］
推力ＦE の応答は、電流Ｉの応答に比例する。電動モータへの指令から駆動電流に至る応答性（電流応答）は良好であり、全体として指令に対する電動モータによる推力発生の応答遅れは少ない。
【００７８】
このように、油圧シリンダ推力と電動モータ（からスクリュ・ナット機構を介した）推力を複合させるには、２者の推力の応答性（動的特性）が良いことが非常に重要である。
【００７９】
〔静的な複合〕
スライド制御装置は、全体の（加減速、成形、粘性、摩擦等に要す）推力を自動認識し、電動サーボモータによる推力では不足する時に油圧シリンダ単数または複数のシリンダの推力を複合させる。
【００８０】
図１に示したように、大小２個（又は２系統：ただし、配管で結合されているものは同系統とする）の油圧シリンダSYL1、SYL2のうちのシリンダ小の油圧シリンダSYL1が、電動モータＳＭ（からスクリュ・ナット機構を介して伝達される）サーボ制御用の推力のうちの最大推力と同等の推力を有し、シリンダ大の油圧シリンダSYL2が、電動モータＳＭの最大推力の２倍の推力を有するものとした場合、これらの電動モータＳＭ、及び油圧シリンダSYL1、SYL2の各推力、及び複合した総推力は、図２に示すように複合される。ただし、図２の原理図には、油圧シリンダを両方向に駆動した場合の各推力が示されているが、後述の実施の形態の油圧シリンダは、１方向のみ推力が発生するように駆動するようにしている。
【００８１】
即ち、電動モータＳＭのみの最大推力の４倍を複合モータの総推力の最大推力（１００％）と考え、総推力が0〜＋２５％までは電動モータ単体の推力で賄う。総推力が＋２５％〜＋５０％の範囲ではシリンダ小の油圧シリンダＳＹＬ１をＯＮにし、電動モータＳＭは２５％分（シリンダ小の油圧シリンダSYL1の推力分）オフセット駆動する。
【００８２】
総推力が＋５０％〜＋７５％の範囲ではシリンダ小の油圧シリンダSYL1をＯＦＦにし、シリンダ大の油圧シリンダSYL2をＯＮにし、電動モータＳＭが２５％分（シリンダ大の油圧シリンダSYL2の推力とシリンダ小の油圧シリンダSYL1の推力の差分）オフセット駆動する。
【００８３】
総推力が＋７５％を超える範囲ではシリンダ大の油圧シリンダSYL2に加えてシリンダ小の油圧シリンダSYL1を再度ＯＮにし、電動モータＳＭは２５％分オフセット駆動する。結局、各油圧シリンダSYL1、SYL2はＯＮ／ＯＦＦ動作することにより推力の大きさを確保し、電動モータＳＭが複合推力指令に対して推力が連続作用するように調整作用し、全体として複合モータの静的な推力特性を機能させる。
【００８４】
〔動的な複合〕
図３は電動モータＳＭ及び油圧シリンダSYL（SYL1、SYL2）に指令を出力する制御器の概略図である。
【００８５】
前記のように電動モータＳＭの推力に対して油圧シリンダSYLの推力を複合させる場合に、図３に示すように油圧シリンダSYLの応答性を考慮した制御器を構成する。
【００８６】
即ち、電動モータＳＭの応答性と油圧シリンダSYLの応答性とは差異があるため、図３に示す制御器では、複合時は動的（過度的に）に（各々の推力の立ち上がり時定数に合わせて）釣り合いがとれるように、電動モータＳＭ（＋スクリュ機構）とシリンダ推力の立ち上がり応答差フィルタ（伝達関数）を利用し、応答性の高い電動モータＳＭを油圧シリンダSYLの応答に合わせるようにしている。
【００８７】
尚、図３上で、ＧCYL(S) は、油圧シリンダSYLへの制御指令から油圧シリンダSYLの圧力発生に至るまでの伝達関数を示し、ＧMOT(S) は、電動モータＳＭへのトルク指令又は電流指令から電動モータＳＭのトルク出力又は駆動電流に至るまでの伝達関数を示している。
【００８８】
また、油圧シリンダSYLは、高応答性（デッドバンド１０ｍｓ以内程度、立ち上がり２０ｍｓ以内程度）が要求されるが、動力（粘性）損失を避けるために開口量の大きな弁をＯＮ／ＯＦＦ駆動し、略一定高圧源下で駆動される弁の（スプールやポペットの）応答性のよいものを使用することで、供給油量による油の圧縮（油圧の発生）時間を考慮した理論上及び実験上の確認においても要求値を満足させることができる。
【００８９】
図４（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ電動モータ及び油圧シリンダの各推力と、これらの推力を複合させた複合推力との関係を示すグラフである。
【００９０】
図４（Ａ）には、ランプ状に推力指令を増減させた場合に、静的のみ考慮した推力複合が示されているが、動的に考慮しない場合の複合推力は不連続性を有すことが判る。
【００９１】
一方、図４（Ｂ）には、ランプ状に推力指令を増減させた場合に、静的及び動的に考慮した推力複合が示されているが、この場合には複合推力は油圧シリンダのＯＮ／ＯＦＦにかかわらず連続的に変化することが判る。
【００９２】
即ち、推力指令に対して推力が連続的に応答可能な複合モータを構成するためには、昇圧に伴うシリンダ推力発生の動特性と、サーボモータ（＋スクリュ・ナット機構）による推力発生の動特性とを基にした動的な考慮が不可欠である。
【００９３】
〔油圧シリンダ駆動装置及び補助圧油供給装置〕
次に、図１に示した油圧シリンダ駆動装置２００及び補助圧油供給装置２３０について、図５を参照しながら説明する。
【００９４】
この油圧シリンダ駆動装置２００は、主として略一定高圧の作動油を保持するアキュムレータ２０２を含んで構成される定高圧力源２０４と、略一定低圧の作動油を保持するアキュムレータ２０６を含んで構成される低圧力源２０８と、弁駆動装置２１０と、油圧シリンダSYL1駆動用の一対の弁V1_D(V1_D_H,V1_D_L)と、油圧シリンダSYL2駆動用の一対の弁V2_D(V2_D_H,V2_D_L)と、アキュムレータ２０２に接続された高圧側の管路Ｐとアキュムレータ２０６に接続された低圧側の管路Ｔとの間に配設された高圧用リリーフ弁２２０と、アキュムレータ２０２に蓄圧された作動油の圧力を検出する圧力検出器P_H と、油圧シリンダSYL1のシリンダ上室側に接続された管路２２２の回路圧を検出する圧力検出器P_1_Dと、油圧シリンダSYL2のシリンダ上室側に接続された管路２２４の回路圧を検出する圧力検出器P_２_D と、弁V1_D_H,V1_D_L，V2_D_H,及びV2_D_Lのスプール位置をそれぞれ検出するスプール位置検出器S1_D_L,S1_D_H,S2_D_L,及びS2_D_Hとから構成されている。尚、低圧力源２０８は、大気圧のタンクであってもよい。
【００９５】
高圧側の管路Ｐは、弁V1_D_H 及びV2_D_Hを介してそれぞれ管路２２２、２２４に接続され、低圧側の管路Ｔは、弁V1_D_L 及びV2_D_Lを介してそれぞれ管路２２２、２２４に接続されている。
【００９６】
また、高圧側の管路Ｐ及び低圧側の管路Ｔは、それぞれチャージ駆動装置２５０に接続され、低圧側の管路Ｔは、油圧シリンダSYL2(SYL2a,SYL2b) のシリンダ下室に直接接続されている（図１参照）。
【００９７】
弁駆動装置２１０は、後述するスライド制御装置３００内の油圧シリンダ制御器３５０から加えられる弁指令信号L1_L_SLV,L1_H_SLV,L2_L_SLV, 及びL2_H_SLVに基づいて４つの弁V1_D_H,V1_D_L,V2_D_H,及びV2_D_Lを駆動する。
【００９８】
補助圧油供給装置２３０は、電動機２３１と、油圧ポンプ２３２と、フィルタ２３３と、電磁方向切換弁２３４と、逆止弁２３５とから構成されている。
【００９９】
圧力検出器P_H は、アキュムレータ２０２に蓄圧された作動油の圧力を示す略一定高圧信号をスライド制御装置３００に出力し、スライド制御装置３００は、入力する略一定高圧信号が動作時蓄圧下限設定圧（例えば21.5ＭＰａ）以下になると、補助圧油供給装置２３０に圧油供給信号を出力する（図１参照）。
【０１００】
前記圧油供給信号によって補助圧油供給装置２３０の電磁方向切換弁２３４が切り替えられ、電動機２３１で駆動される油圧ポンプ２３２の吐出ライン（逆止弁２３５の保持側）がオンロードすることにより、定高圧力源２０４に圧油が蓄積される。尚、動作中は所定の圧力（動作時蓄圧上限設定圧：例えば22.5ＭPａ）に達するとアンロードする。
【０１０１】
〔自重落下防止装置及びチャージ駆動装置〕
次に、図１に示した自重落下防止装置２５０及びチャージ駆動装置２７０について、図６を参照しながら説明する。                                                  自重落下防止装置２５０は、スライド１１０が自重によって落下しないようにするもので、油圧シリンダCYL1a,CYL1bのシリンダ下室側の圧液接続ポートに接続された２系統の管路に配設されたパイロット操作逆止弁２５１、２５２と、電磁方向切換弁２５３、２５４と、リリーフ弁２５５、２５６とから構成されている。
【０１０２】
プレス機械１００を運転していない非駆動時には、スライド制御装置３００は、電磁方向切換弁２５３、２５４にブレーキＯＦＦ信号Ｂ１，Ｂ２を出力せず、その結果、電磁方向切換弁２５３、２５４は、図６に示す位置に切り替えられており、電磁方向切換弁２５３、２５４からはパイロット操作逆止弁２５１、２５２にパイロット圧が出力されない。図１に示すように、スライド１１０の自重により油圧シリンダSYL1a,SYL1bのピストンロッドが下方に引っ張られ、油圧シリンダSYL1a,SYL1bのシリンダ下室の圧力が上昇するが、CYL1a,CYL1bのシリンダ下室側の圧油接続ポートに接続された２系統の管路に配設されたパイロット操作逆止弁２５１、２５２によって管路が遮断されるため、スライド１１０の自重による下降は阻止される。
【０１０３】
一方、プレス機械１００を運転する場合には、スライド制御装置３００から電磁方向切換弁２５３、２５４にブレーキＯＦＦ信号Ｂ１，Ｂ２を出力し、電磁方向切換弁２５３、２５４を、図６に示す位置から切り替える。これにより、電磁方向切換弁２５３、２５４からパイロット操作逆止弁２５１、２５２にパイロット圧が加えられ、パイロット操作逆止弁２５１、２５２での逆方向の圧油の流れを可能にする。
【０１０４】
チャージ駆動装置２７０は、油圧シリンダSYL1a,SYL1bをポンプとして作用させ、定高圧力源２０４に圧油をチャージさせるもので、逆止弁２７１と、パイロット操作逆止弁２７２と、電磁方向切換弁（チャージ弁）２７３とから構成されている。
【０１０５】
スライド制御装置３００は、チャージを行う所定の期間、チャージ用弁指令信号をチャージ弁２７３に出力し、チャージ弁２７３を図６に示す位置から切り替える。これにより、パイロット操作逆止弁２７２にはパイロット圧が加わらなくなり、油圧シリンダSYL1a,SYL1bのシリンダ下室側から自重落下防止装置２５０を経由して低圧側の管路Ｔに流れる流路が遮断され、スライド１１０の下降時に油圧シリンダSYL1a,SYL1bのシリンダ下室から吐出される圧油は、逆止弁２７１を介して高圧側の管路Ｐを経由して定高圧力源２０４にチャージされる。尚、圧油のチャージを行う所定の期間の詳細については後述する。
【０１０６】
〔スライド制御〕
次に、図１に示したスライド制御装置３００について、図７を参照しながら説明する。
【０１０７】
スライド制御装置３００は、スライド統括制御器３１０と、スライド位置制御器３２０と、速度制御器３３０と、圧油チャージ制御器３４０と、油圧シリンダ制御器３５０と、複合モータ制御器３６０と、外乱トルク推定器３７０と、モータ制御器３８０とから構成されている。
【０１０８】
スライド統括制御器３１０は、プレス機械１００の運転を統括するもので、プレス機械１００の運転中にスライド統括制御信号、及びブレーキＯＦＦ信号Ｂ１，Ｂ２を出力する。スライド統括制御器３１０には、油圧シリンダ駆動装置２００内の圧力検出器P_H から定高圧力源２０４の圧力を示す略一定高圧信号が加えられており、スライド統括制御器３１０は、入力する略一定高圧信号が動作時蓄圧下限設定圧（例えば２１ＭＰａ）以下になると、補助圧油供給装置２３０を駆動するための圧油供給信号を出力する。
【０１０９】
また、スライド統括制御器３１０は、ブレーキＯＦＦ信号Ｂ１，Ｂ２を自重落下防止装置２５０に出力することにより、運転停止時のスライド１１０の自重落下機能（ブレーキ機能）を解除する。
【０１１０】
スライド統括制御器３１０から出力されるスライド統括制御信号は、スライド位置制御器３２０に加えられる。スライド位置制御器３２０の他の入力には、スライド１１０の位置を検出するスライド位置検出器１３０から位置信号処理装置１３１を介してスライド１１０の位置を示すスライド位置信号が加えられている。
【０１１１】
図８はスライド位置制御器３２０の内部構成を示す図であり、このスライド位置制御器３２０は、フィルタ３２１、積分器３２２、チャージ信号生成器３２３、積分器３２４及び制御演算器３２５から構成されている。
【０１１２】
スライド統括制御器３１０から入力するスライド統括制御信号は、ステップ的に変化するスライド速度信号であり、このスライド速度信号はフィルタ３２１を介してフィルタリングされた後、微分器３２２及び積分器３２３に加えられる。
【０１１３】
微分器３２２によって時間微分されたスライド速度信号は、スライド加速度指令量としてチャージ信号生成器３２４に加えられる。チャージ信号生成器３２４は、スライド加速度指令量から比較的大きなトルクを必要とするスライド加速領域を過ぎた時点を判断し、チャージ駆動装置２７０を制御するための基礎となるチャージベース信号を出力する。尚、チャージ信号生成器３２４が、実際の加速度信号等を使用せずに、演算によって算出した加速度指令信号からチャージベース信号を生成しているのは、高周波成分を多く含むノイズによるチャタリングを防止するためであるが、実際の加速度信号や実際の速度を微分処理したもの、あるいは実際のモータトルク信号からチャージベース信号を生成することも可能である。
【０１１４】
一方、積分器３２３によって時間積分されたスライド速度信号は、スライド目標位置指令信号として制御演算器３２５に加えられる。制御演算器３２５の他の入力にはスライド位置信号が加えられており、制御演算器３２５は２入力信号の偏差を求め、その偏差信号に基づいて操作量信号(速度指令信号)を決定し、この速度指令信号を出力する。
【０１１５】
図７に戻って、速度制御器３３０の一方の入力には、前記スライド位置制御器３２０から速度指令信号が加えられており、速度制御器３３０の他の入力には、駆動軸角速度検出器１３２からモータ駆動装置３９０を介してモータ角速度信号が加えられており、速度制御器３３０は、これらの２入力信号に基づいて位置、速度の制御を司るモーションベース信号と複合モータトルク指令信号とを演算する。前記モーションベース信号は、油圧シリンダ制御器３５０に出力され、複合モータトルク指令信号は複合モータ制御器３６０及び外乱トルク推定器３７０に出力される。
【０１１６】
尚、モーションベース信号は、複合モータトルク指令信号が基幹にあって、油圧シリンダを安定かつ高応答に制御するために、位置、速度のフィードバック量を基にした（実質的にモーションを司る）複合モータトルク指令信号に、ある種（複数）の処理を行うことによって算出される。例えば、複合モータトルク指令信号に一次フィルタを介してモーションベース信号にしたり、複合モータトルク指令信号に定数を乗じ、ある上下限値で飽和させる飽和要素を介してモーションベース信号にしたりする。尚、定数や飽和要素によっては、複合モータトルク指令信号とモーションベース信号とが同じ場合も含む。
【０１１７】
外乱トルク推定器３７０には、前記複合モータトルク指令信号の他に、モータ駆動装置３９０から電動モータＳＭのトルク（電流）を検出するトルク検出器からモータトルク信号（有効電流信号）と、モータ角速度信号が加えられており、外乱トルク推定器３７０は、モータ角速度信号等を基にプレス荷重等を含む外乱トルクを演算推定する。即ち、外乱トルク推定器は、モータ速度信号の微分演算処理信号と複合モータトルク信号に遅れ要素等のフィルタを乗じた演算量との差や前記モータ速度信号の微分演算処理信号と複合モータトルク信号に遅れ要素等のフィルタを乗じた演算量との差とモータトルク信号を基にした補正演算量との和に基づいて外乱トルクを演算推定する。この推定された外乱トルクを示す外乱トルク推定信号は、油圧シリンダ制御器３５０及び複合モータ制御器３６０に出力される。
【０１１８】
油圧チャージ制御器３４０は、下降中に加速領域から等速領域に入ったことを示すチャージベース信号を受けて、チャージ用弁指令信号等をチャージ駆動装置２７０に出力するもので、スライド位置制御器３２０からチャージベース信号を入力するとともに、圧力検出器P_H から略一定高圧信号を入力している。油圧チャージ制御器３４０は、スライド位置制御器３２０からチャージベース信号を入力すると、チャージ駆動装置２７０内のチャージ弁２７３をＯＮさせるためのチャージ用弁指令信号を出力し、一方、油圧シリンダ制御器３５０から油圧シリンダSYL1がアシスト用に駆動されたことを示す信号が加えられると、チャージ用弁指令信号の出力を停止する。また、圧力検出器P_H から入力する略一定高圧信号が、蓄圧上限設定圧（例えば２２.５ＭPａ）に達する場合もチャージ用弁指令信号の出力を停止する。
【０１１９】
このとき（下降中にチャージ駆動装置を駆動する場合）は、圧油チャージ制御器３４０からチャージ駆動装置２７０を介してチャージ用弁２７３によりCYL1（ロッド側＝上昇側）が駆動されたことと同期して、その予め予測される圧力応答に比例する推力応答と予め予測されるサーボモータＳＭのトルク応答差を補正するようなシリンダ１上昇ＯＮ調整信号（図７）が出力され、複合モータ制御器３６０ではＳＭトルク指令量に本調整信号を加算することによって、サーボモータ＋スクリュ・ナット機構を介した推力と油圧シリンダ推力が、動的においても（複合の過度状態においても）、滑らかに複合する。
【０１２０】
また、油圧チャージ制御器３４０は、スライド１１０下降時と同様にスライドの上昇時にも加速領域から等速領域に入ったことを示すチャージベース信号を受けて、略一定高圧信号が所定の範囲内であるとき、油圧シリンダ制御器３５０に上昇中チャージＯＮ信号を出力する。尚、油圧シリンダ制御器３５０は、上昇中チャージＯＮ信号を受入すると、油圧シリンダSYL1が下降する方向に圧油が加わるように弁V1_D_H,V1_D_L を制御する。これにより、スライド１１０の上昇中に油圧シリンダSYL1をポンプとして作用させ、圧油を定高圧力源２０４にチャージさせることができる。
【０１２１】
次に、油圧シリンダ制御器３５０について説明する。
【０１２２】
油圧シリンダ制御器３５０は、４つの弁V1_D_H,V1_D_L,V2_D_H,及びV2_D_Lを駆動(開閉）するための弁指令信号L1_L_SLV,L1_H_SLV,L2_L_SLV, 及びL2_H_SLVを出力するとともに、油圧シリンダSYL1,SYL2の発生推力に相当するSYL1_ON調整信号,SYL2_ON調整信号を複合モータ制御器３６０に出力するもので、速度制御器３３０からモーションベース信号が加えられ、外乱トルク推定器３７０から外乱トルク推定信号が加えられている。
【０１２３】
また、油圧シリンダ制御器３５０には、圧力検出器P_1_D及びP_２_D によって検出された圧力信号L1_P及びL2_Pと、スプール位置検出器S1_D_L,S1_D_H,S2_D_L,及びS2_D_Hによって検出されたスプール位置信号L1_L_POS,L1_H_POS,L2_L_POS,及びL2_H_POSとが加えられている。
【０１２４】
油圧シリンダ制御器３５０は、入力するモーションベース信号と外乱トルク推定信号との総和から電動モータＳＭ単体の推力で賄うことができるかどうか、また、油圧シリンダのアシストが必要な場合には、油圧シリンダSYL1，SYL2のうちのいずれか一方、又は両方のアシストが必要かを判断し、油圧シリンダSYL1をアシストＯＮ、アシストＯＦＦさせるためのCYL1_OFF 指令、及び油圧シリンダSYL2をアシストＯＮ、アシストＯＦＦさせるためのCYL2_ON指令、CYL2_OFF 指令を発生する。
【０１２５】
また、CYL1_ON指令、CYL1_OFF指令には、上昇時に必要に応じて圧油チャージ制御器３４０から上昇ＯＮチャージ信号が加算される。
【０１２６】
いま、図９（Ａ）に示すように油圧シリンダSYL1をアシストＯＮするCYL1_ON指令（０→１）を発生する場合、CYL1_ON指令の立ち上がりに同期して低圧力源２０８に通じる弁V1_D_Lを全閉させる弁指令信号L1_L_SLVを出力し(図９（Ｃ）)、続いて所定の遅延時間後に定高圧力源２０４に通じる弁V1_D_Hを開くための、後述のアシスト時昇圧アルゴリズムにしたがった弁指令信号L1_H_SLVを出力する(図９（Ｂ））。尚、アシスト時昇圧アルゴリズムは、所定のアシスト時昇圧制御時間（数ｍ〜数10ｍsec間）（シリンダ圧力の過渡期)だけ行われる。
【０１２７】
図１０は前記弁指令信号L1_H_SLVを出力する油圧シリンダ制御器３５０の一部を示す回路図である。同図に示すように、アシスト時昇圧制御時間に昇圧時CYL１圧力指令CYL１REFを出力する。油圧シリンダ制御器３５０は、前記圧力指令CYL１REFと圧力検出器P_1_Dによって検出された圧力信号L1_Pとの偏差に基づいて弁V1_D_Hのスプール位置指令を演算し、このスプール位置指令とスプール位置検出器S1_D_Hによって検出されたスプール位置信号L1_H_POSとの偏差に基づいて前記弁指令信号L1_H_SLVを演算し、この弁指令信号L1_H_SLVによって弁V1_D_Hのスプール位置(開口量）を制御する。
【０１２８】
上記アシスト時昇圧アルゴリズムにしたがって演算された弁指令信号L1_H_SLVによって弁V1_D_Hを制御することにより、油圧シリンダSYL1の圧力は圧力指令CYL１REFに追従するようになる。
【０１２９】
また、このアシスト時昇圧アルゴリズムによる昇圧後、弁V1_D_Hは、定常ＯＮ用の一定量（略全開の開口量）になるように制御される。これは、昇圧工程が終了したら油流が絞られないように弁開度を大きくし、エネルギ効率を低下させないようにするためである。
【０１３０】
油圧シリンダ制御器３５０は、油圧シリンダをアシストＯＦＦする場合にもアシストＯＮ時と同様な制御を行う。
【０１３１】
即ち、図１１（Ａ）に示すように油圧シリンダSYL2をアシストＯＦＦするCYL2_OFF指令（１→０）を発生する場合、CYL2_OFF指令の立ち下がりに同期して定高圧力源２０４に通じる弁V2_D_Hを全閉させる弁指令信号L2_H_SLVを出力し(図１１（Ｃ）)、続いて所定の遅延時間後に低圧力源２０８に通じる弁V2_D_Lを開くための、アシスト時脱圧アルゴリズムにしたがった弁指令信号L2_L_SLVを出力する(図１１（Ｂ））。尚、アシスト時脱圧アルゴリズムは、所定のアシスト時脱圧制御時間（数ｍ〜数10ｍsec間）（シリンダ圧力の過渡期)だけ行われる。
【０１３２】
図１２は前記弁指令信号L2_L_SLVを出力する油圧シリンダ制御器３５０の一部を示す回路図である。同図に示すように、アシスト時脱圧制御時間に脱圧時CYL2圧力指令CYL2REFを出力する。油圧シリンダ制御器３５０は、前記圧力指令CYL2REFと圧力検出器P_2_Dによって検出された圧力信号L2_Pとの偏差に基づいて弁V2_D_Lのスプール位置指令を演算し、このスプール位置指令とスプール位置検出器S2_D_Lによって検出されたスプール位置信号L2_L_POSとの偏差に基づいて前記弁指令信号L2_L_SLVを演算し、この弁指令信号L2_L_SLVによって弁V2_D_Lのスプール位置(開口量）を制御する。
【０１３３】
上記アシスト時脱圧アルゴリズムにしたがって演算された弁指令信号L2_L_SLVによって弁V2_D_Lを制御することにより、油圧シリンダSYL2の圧力は圧力指令CYL2REFに追従するようになる。
【０１３４】
また、このアシスト時脱圧アルゴリズムによる脱圧後、弁V2_D_Lは、定常ＯＦＦ用の一定量（略全開の開口量）になるように制御される。これは、脱圧工程が終了したら油流が絞られないように弁開度を大きくし、エネルギ効率を低下させないようにするためである。
【０１３５】
尚、上記のようにして制御される前記弁V1_D_H,V1_D_L,V2_D_H,及びV2_D_Lは、弁指令信号群の変化時点から遅くとも６０ｍｓ以内に２つの定常状態（略一定低圧状態（P0）と略一定高圧状態(P1))の間で、少なくとも｜P1−P0｜の５０％以上の変化が可能な開口量及び応答性を有するものが適用される。
【０１３６】
更に、油圧シリンダ制御器３５０は、油圧チャージ制御器３４０から上昇中チャージＯＮ信号を入力した場合には、油圧シリンダSYL1をポンプとして作用させるための弁指令信号を上記と同様にして演算して出力する。
【０１３７】
また、油圧シリンダ制御器３５０は、油圧シリンダSYL1やCYL2が駆動された時、予め予測される圧力応答に比例する推力応答と、予め予測される電動モータＳＭのトルク応答の差を補正するような調整信号（CYL1_ON調整信号、CYL2_ON調整信号）を演算し、この調整信号を複合モータ制御器３６０に出力する。
【０１３８】
図１３(Ａ)は油圧シリンダSYL1をアシストＯＮするCYL1_ON指令が与えられたときの油圧シリンダSYL1の圧力応答を示すグラフであり、図１３(Ｂ)は電動モータＳＭに対してステップ状のトルク指令が与えられたときのトルク応答を示すグラフである。
【０１３９】
図１４(Ａ)はCYL1_ON指令から油圧シリンダSYL1の圧力応答に至るまでの伝達関数を示し、図１４（Ｂ）はトルク指令から電動モータＳＭのトルク応答に至るまでの伝達関数を示している。
【０１４０】
油圧シリンダ制御器３５０は、図１５に示すように図１４に示した伝達関数を用いて、CYL1_ON指令やCYL2_ON指令が発生した場合、そのCYL1_ON指令やCYL2_ON指令に基づくシリンダ推力がスライド１１０に加算される分に相応する調整信号（CYL1_ON調整信号、CYL2_ON調整信号）を複合モータ制御器３６０に出力する。複合モータ制御器３６０では、複合モータトルク指令信号からCYL1_ON調整信号、CYL2_ON調整信号を減算して、電動モータＳＭへのモータトルク指令信号を演算しているが、このモータトルク指令信号は、過度的にも整合した信号となる。
【０１４１】
図１６は、より簡易的に動的な整合をとるためのCYL1_ON調整信号、CYL2_ON調整信号を演算する油圧シリンダ制御器の他の実施の形態を示している。
【０１４２】
同図に示す油圧シリンダ制御器３５０’は、電動モータＳＭのトルク応答より十分に遅い油圧シリンダSYL1,SYL2 の圧力応答に合わせて、シリンダ推力に相応するトルクを減算するため、油圧シリンダSYL1,SYL2 の圧力を示す圧力信号L1_P，L2_P（圧力応答）に電動モータＳＭ応答分の遅れを位相改善させる伝達関数ＧPC1(S)、ＧPC2(S)を乗じたものを調整信号（CYL1_ON調整信号、CYL2_ON調整信号）として複合モータ制御器３６０に出力している。
【０１４３】
次に、複合モータ制御器３６０について説明する。
【０１４４】
図７に示すように複合モータ制御器３６０には、速度制御器３３から複合モータトルク指令信号が加えられ、外乱トルク推定器３７０から外乱トルク推定信号が加えられ、圧油チャージ制御器３４０からシリンダ上昇ＯＮ調整信号が加えられ、油圧シリンダ制御器３５０からSYL1_ON調整信号及びSYL2_ON調整信号が加えられている。
【０１４５】
複合モータ制御器３６０は、入力する複合モータトルク指令信号と外乱トルク推定信号とを加算してプレス荷重等を含む外乱トルクを考慮した複合モータトルク指令信号を得、この複合モータトルク指令信号から図１５及び図１６に示したように調整信号（CYL1_ON調整信号、CYL2_ON調整信号）を減算し、その減算結果をモータトルク指令信号として出力する。
【０１４６】
モータ制御器３８０には、複合モータ制御器３６０からモータトルク指令信号が加えられ、モータ駆動装置３９０からモータトルク信号及びモータ角速度信号が加えられており、モータ制御器３８０はこれらの信号からモータ駆動信号を演算し、このモータ駆動信号をモータ駆動装置３９０に出力する。本例におけるモータ制御器３８０へ入力するモータ角速度信号は、逆起電力による指令電圧低下に伴うモータトルク低下を補正するためのものである。即ち、モータ角速度信号は、速度に比例して生じる逆起電力分の電圧をモータ制御器３８０内の指令電圧のＰＷＭ（パルス幅変調制御部）で補正（加算）操作するために使用される。尚、モータ制御器にはいろいろな形態が知られており、本例には限らない。
【０１４７】
モータ駆動装置３９０(図１)は、スライド制御装置３００から入力するモータ駆動信号に基づいて電動モータＳＭを駆動する。
【０１４８】
次に、上記構成のプレス機械のスライド駆動装置の動作について説明する。
【０１４９】
〔作用説明〕
＜状態波形＞
図１７乃至図２６はそれぞれスライド１１０を駆動させる場合の１サイクルにおける各種の状態波形（スライド位置、モータ角速度、モータによる（減速器、スクリュ、ナット機構を介した）推力、各油圧シリンダ圧力、各油圧シリンダ推力、定高圧力源から各油圧シリンダに流入出する油量、定高圧力源圧力、定高圧力源油量、プレス荷重及びスライド加速度指令）を示すグラフである。
【０１５０】
図１７の実線及び点線は、それぞれスライド目標位置指令及びスライド位置を示している。スライド目標位置指令の上限位置指令は３００ｍｍ、下限位置指令は０ｍｍである（上方向を正方向としている）。図８で説明したようにスライド目標位置指令は、スライド位置制御器３２０内の積分器３２３がスライド速度指令を時間積分して生成しており、この実施の形態では、２００ｍｍ／ｓのスライド速度指令を時間積分したものである。
【０１５１】
＜スライド動作開始前＝スライド停止中＞
プレス機械１００の運転開始時（運転開始前）には、定高圧力源２０４にシリンダ駆動用の圧油が蓄積されていない。スライド制御装置３００のスライド統括制御器３１０（図７）は、圧力検出器P_H から入力する略一定高圧力信号に基づいて圧油の圧力が、停止時蓄圧下限設定圧（例えば２１ＭＰａ）以下であることを検知すると、圧油供給信号を補助圧油供給装置２３０に出力する。補助圧油供給装置２３０は、圧油供給信号の入力により圧油を定高圧力源２０４にチャージし、定高圧力源２０４内の初期圧油を確保する。
【０１５２】
図２３は定高圧力源２０４の圧力を示しており、時間０ｓにおける圧力が動作前に補助圧油供給装置２３０によりチャージされた圧油の圧力である。
【０１５３】
＜スライド下降開始  下方加速→一定速（等速）、波形図の０〜1.15秒＞
スライド制御装置３００のスライド統括制御器３１０からはブレーキＯＦＦ信号Ｂ１，Ｂ２が自重落下防止装置２５０に出力され、運転停止時のスライド１１０の自重落下機能（ブレーキ機能）が解除される。
【０１５４】
一方、スライド位置制御器３２０の積分器３２２（図８）では、スライド加速度指令を演算している。図２６はスライド加速度指令を示している。チャージ信号生成器３２４は、スライド加速度指令から比較的大きなトルクを必要とするスライド加速領域を過ぎた時点(図２６に示す０秒近傍の負側のトルク絶対値が小さくなった時点）を判断して、チャージベース信号をチャージ駆動装置２７０に出力する。
【０１５５】
チャージベース信号を受けた圧油チャージ制御器３４０は、油圧シリンダSYL1がアシスト用に駆動されたことを示す信号が加えられるまで、チャージ駆動装置２７０内のチャージ弁２７３をＯＮさせるためのチャージ用弁指令信号を出力する。チャージ用弁指令信号受けたチャージ駆動装置２７０(図６）は、チャージ弁２７３をＯＮさせてパイロット操作逆止弁２７２により低圧側の管路Ｔを遮断させ、スライド１１０の下降時に油圧シリンダSYL1a,SYL1bのシリンダ下室から吐出される圧油を、逆止弁２７１を介して高圧側の管路Ｐを経由して定高圧力源２０４にチャージさせる。
【０１５６】
図２３及び図２４はそれぞれ定高圧力源２０４内の圧油の圧力、及び油量を示しており、図２３及び図２４に示す0.4ｓ〜1.15ｓ間の圧力上昇部及び油量上昇部は、スライド下降時のチャージによるものである。
【０１５７】
＜スライド下降後半  成形力負荷、アシスト作用  下死点停留  波形図の1.1〜2.5秒＞
スライド位置１００ｍｍ（経過時間1.1ｓ）からスライド下死点位置（０ｍｍ）に至る期間は、図２５に示すような成形力が作用する。
【０１５８】
図１８には、電動モータＳＭのモータ角速度(駆動軸角速度)を示す。成形力（プレス荷重）が作用した瞬間の過度時を除いて、荷重作用によらず安定した速度曲線を示していることが分かる。これは、図７に示すスライド制御装置３００内の外乱トルク推定器３７０により、プレス荷重等を含む外乱トルクを、速度信号等を基に演算推定し、複合モータ制御器３６０に外乱トルクを相殺すべく出力することによる作用が大きい。
【０１５９】
成形力が作用した時、油圧シリンダ制御器３５０では、位置、速度の制御を司るモーションベース信号と外乱トルク推定信号（これら総和（アシスト判断量))に基づき、その量の大小によって、油圧シリンダSYL1(シリンダ小)、油圧シリンダSYL2(シリンダ大)を駆動させるべく弁指令信号群を出力し、電動モータＳＭ（からスクリュ・ナット機構を介した）推力の不足分をシリンダ推力で補うようにしている。
【０１６０】
油圧シリンダ制御器３５０は、油圧シリンダCYL1やCYL2を駆動する時には、予め予測される圧力応答に比例する推力応答と予め予測される電動モータＳＭのトルク応答差を補正するような調整信号（CYL1_ON調整信号、CYL2_ON調整信号）を複合モータ制御器３６０に出力し、複合モータ制御器３６０は複合モータトルク指令信号に調整信号を加算することによって、電動モータＳＭからスクリュ・ナット機構を介した推力と油圧シリンダ推力とを、動的においても（複合の過度状態においても）滑らかに複合させる。
【０１６１】
また、この時は圧油が成形に消費され、略一定高圧信号が動作時蓄圧下限設定圧（例えば２１ＭＰａ）以下になると、補助圧油供給装置２３０が動作して定高圧力源２０４に圧油が蓄積される。尚、プレス機械１００の動作中は所定の圧力（動作時蓄圧上限設定圧（例えば２２.5ＭPａ）)に達すると、補助圧油供給装置２３０による圧油の供給は停止する。
【０１６２】
＜スライド上昇初期（加速）  成形力徐荷  アシスト解除  波形図の2.5〜2.8秒＞
図１７に示すように下降時と同様に、スライド１１０は、スライド制御装置３００に基づきスライド位置制御器３２０で生成されたスライド目標位置指令にスライド位置が追従するように制御される。
【０１６３】
この時、上昇開始初期に成形力が解除され、位置、速度の制御を司るモーションベース信号と外乱トルク推定信号（これら総和（アシスト判断量))が小さくなるため、油圧シリンダ制御器３５０は、油圧シリンダSYL1(シリンダ小)、油圧シリンダSYL2(シリンダ大)を順次アシストＯＦＦさせる弁指令信号群を出力する。
【０１６４】
また、油圧シリンダ制御器３５０は、油圧シリンダCYL1やCYL2をアシストＯＦＦする時には、アシストＯＮ時と同様に調整信号を複合モータ制御器３６０に出力し、複合モータ制御器３６０は複合モータトルク指令信号に調整信号を加算することによって、電動モータＳＭからスクリュ・ナット機構を介した推力と油圧シリンダ推力とを、動的においても（複合の過度状態においても）滑らかに複合させる。
【０１６５】
＜スライド上昇中期（等速）  上昇中の圧油チャージ  波形図の2.8〜4.0秒＞
スライド下降時と同様に、スライド位置制御器３２０の積分器３２２（図８）では、スライド加速度指令を演算しており、チャージ信号生成器３２４は、スライド加速度指令から比較的大きなトルクを必要とする上昇時のスライド加速領域を過ぎた時点(図２６に示す2.5秒近傍の正側のトルク絶対値が小さくなった時点）を判断して、チャージベース信号をチャージ駆動装置２７０に出力する。
【０１６６】
チャージベース信号を受けた圧油チャージ制御器３４０は、スライド上昇工程においては、油圧シリンダ制御器３５０に上昇中チャージＯＮ信号を出力する。油圧シリンダ制御器３５０は、上昇中チャージＯＮ信号を入力すると、油圧シリンダSYL1を駆動すべく、弁指令信号郡を出力して油圧シリンダSYL1を駆動し、その圧力はアシスト時と同様に予め設定された応答性に基づいて制御される。
【０１６７】
このときの油圧シリンダSYL1推力は下方向であり、電動モータＳＭの動作方向と反対であるため、電動モータＳＭは油圧シリンダSYL1の推力に相当するトルクを余計に担う。この油圧シリンダSYL1の推力に相当するトルク増加分のモータトルク指令は、アシスト作用時と同様にCYL1_ON調整信号や外乱トルク推定信号に基づいて演算される。結局、油圧シリンダSYL1はポンプ作用を行い、電動モータＳＭのスライド上昇時の余剰動力で、低圧力源２０８から定高圧力源２０４へ圧油をチャージする。尚、上昇チャージは、上昇開始時の所定の時点で、略一定高圧信号が上昇チャージ起動設定圧（例えば21.8ＭＰａ）以下に限り許可される。
【０１６８】
＜スライド上昇後期（減速）  制動時エネルギ回生  波形図の4.0〜4.2秒＞
スライド１１０は、スライド制御装置３３０によりスライド目標位置指令にスライド位置を追従させるように制御される結果、上死点位置に近づくと減速させられる。この時、電動モータＳＭのトルクは、本来減速側（下降側）に生じるが、上昇チャージ時のポンプとして油圧シリンダSYL1を（継続して）駆動する（下降側に推力が発生している）ため、加速側（上昇側）に生じている。即ち、油圧シリンダSYL1による低圧力源２０８から定高圧力源２０４にポンプ作用（圧油チャージ）を行う際の下降側の力からサーボモータ（＋スクリュ機構）による上昇側の力を減じた力が制動力となり、結局、スライド１１０の保有している運動エネルギと電動モータＳＭによる上昇側動力で圧油をチャージすることになり、少なくても、スライド１１０の保有する運動エネルギは全て、圧油として定高圧力源２０８に回生される。
【０１６９】
〈第２の実施の形態〉
図２７は本発明に係るプレス機械のスライド駆動装置の第２の実施の形態の全体構成を示す概略図である。尚、図１に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１７０】
図２７に示す第２の実施の形態のプレス機械のスライド駆動装置は、図１に示した第１の実施の形態のものとは、主としてプレス機械１００’及びスライド制御装置３００’が異なる。
【０１７１】
［プレス機械の構成］
このプレス機械１００’は、ベッド１０２、コラム１０４及びクラウン１０６でフレームが構成され、スライド（可動盤）１１０は、コラム１０４に設けられたガイド部１０８により鉛直方向に移動自在に案内されている。
【０１７２】
スライド１１０を駆動する駆動手段として、二重油圧シリンダＳＹＬと、電動モータSM1a,SM2a及びSM1b,SM2bの出力トルクが伝達される一対のスクリュ・ナット機構とが設けられている。
【０１７３】
二重油圧シリンダＳＹＬは、受圧面積の小さい油室１４０を含む油圧シリンダSYL1と、受圧面積の大きい油室１４１、１４２を含む油圧シリンダSYL2とからなり、この二重油圧シリンダＳＹＬのシリンダ本体がクラウン１０６に固定され、ピストンロッドがスライド１１０に固定されており、スライド１１０の全ストロークにわたって推力をスライド１１０に伝達できるようになっている。尚、油室１４０、１４１は、それぞれ管路２２２、２２４に接続され、油室１４２は自重落下防止装置２５０に接続されている。
【０１７４】
一対のスクリュ・ナット機構は、それぞれ軸受け１１２ａ，１１２ｂを介してクラウン１０６に回転自在に固定された駆動スクリュウ１２０ａ，１２０ｂと、スライド１１０に固定されるとともに前記駆動スクリュウ１２０ａ，１２０ｂと螺合する従動ナット１２２ａ，１２２ｂとから構成されており、駆動スクリュウ１２０ａ，１２０ｂｂには減速機１２４ａ，１２４ｂを介して電動モータSM1a,SM2a及びSM1b,SM2bの出力トルクが伝達されるようになっている。尚、一対のスクリュ・ナット機構は、スライド１１０の中心に対して対称の位置に配設されている。
【０１７５】
また、プレス機械１００’のベース１０２側には、スライド１１０の左右のスライド位置をそれぞれ検出するスライド位置検出器１３０ａ，１３０ｂが設けられ、電動モータSM1a,SM2aと、電動モータSM1b,SM2bには、各駆動軸の角速度を検出する駆動軸角速度検出器１３２ａ，１３２ｂが設けられている。
【０１７６】
スライド位置検出器１３０ａ，１３０ｂからは、位置信号処理装置１３１ａ，１３１ｂを介してスライド１１０の左右のスライド位置を示すスライド位置信号ａ，ｂがスライド制御装置３００’に出力され、駆動軸角速度検出器１３２ａ，１３２ｂからは、モータ駆動装置３９０ａ，３９０ｂを介して各駆動軸の角速度信号（モータ角速度信号ａ，ｂ）がスライド制御装置３００’に出力されている。また、モータ駆動装置３９０ａ，３９０ｂからはそれぞれモータトルク信号ａ，ｂがスライド制御装置３００’に出力されている。
【０１７７】
〔スライド制御〕
次に、図２７に示したスライド制御装置３００’について、図２８を参照しながら説明する。尚、図７に示したスライド制御装置３００と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１７８】
図２８に示すようにスライド制御装置３００’は、スライド統括制御器３１０と、スライド位置制御器３２０’と、速度制御器３３０’と、圧油チャージ制御器３４０と、油圧シリンダ制御器３５０と、複合モータ制御器３６０’と、外乱トルク推定器３７０ａ，３７０ｂと、モータ制御器３８０ａ、３８０ｂとから構成されている。
【０１７９】
スライド位置制御器３２０’は、図８に示したスライド位置制御器３２０と同様な構成を有するが、スライド位置検出器１３０ａ，１３０ｂから位置信号処理装置１３１ａ，１３１ｂを介してスライド１１０の左右のスライド位置を示すスライド位置信号ａ，ｂを入力しているため、スライド１１０の左右の速度指令信号ａ，ｂを個別に演算して出力する。また、このスライド位置制御器３２０’からはチャージベース信号は出力せず、モータ角速度信号ａ，ｂを入力している加速度演算器３２６からチャージベース信号を圧油チャージ制御器３４０に出力している。この加速度演算器３２６は、モータ角速度信号ａ，ｂからスライド１１０の左右平均の加速度を演算し、その加速度に基づいてチャージベース信号を生成して圧油チャージ制御器３４０に出力している。
【０１８０】
速度制御器３３０’には、速度指令信号ａ，ｂと、モータ角速度信号ａ，ｂとが加えられており、速度制御器３３０’は、これらの入力信号に基づいて位置、速度の制御を司るモーションベース信号と、複合モータトルク指令信号ａ，ｂとを演算する。前記モーションベース信号は、油圧シリンダ制御器３５０に出力され、複合モータトルク指令信号ａ，ｂは複合モータ制御器３６０’及び外乱トルク推定器３７０ａ，３７０ｂに出力される。
【０１８１】
外乱トルク推定器３７０ａには、前記複合モータトルク指令信号ａの他に、モータトルク信号（有効電流信号）ａと、モータ角速度信号ａが加えられており、外乱トルク推定器３７０ａは、モータ角速度信号ａ等を基にプレス荷重等を含む外乱トルクを演算推定する。同様に、外乱トルク推定器３７０ｂには、前記複合モータトルク指令信号ｂの他に、モータトルク信号（有効電流信号）ｂと、モータ角速度信号ｂが加えられており、外乱トルク推定器３７０ｂは、モータ角速度信号ｂ等を基にプレス荷重等を含む外乱トルクを演算推定する。これらの外乱トルク推定器３７０ａ，ｂは、それぞれ演算した外乱トルクを示す外乱トルク推定信号ａ，ｂを、油圧シリンダ制御器３５０及び複合モータ制御器３６０’に出力する。
【０１８２】
複合モータ制御器３６０’は、入力する複合モータトルク指令信号ａと外乱トルク推定信号ａとを加算してプレス荷重等を含む外乱トルクを考慮した複合モータトルク指令信号を得、この複合モータトルク指令信号から調整信号（CYL1_ON調整信号、CYL2_ON調整信号）を減算し、その減算結果をモータトルク指令信号ａとして出力するとともに、入力する複合モータトルク指令信号ｂと外乱トルク推定信号ｂとを加算して複合モータトルク指令信号を得、この複合モータトルク指令信号から調整信号を減算し、その減算結果をモータトルク指令信号ｂとして出力する。
【０１８３】
モータ制御器３８０ａ，３８０ｂには、それぞれ複合モータ制御器３６０からモータトルク指令信号ａ、ｂが加えられ、モータ駆動装置３９０ａ，ｂからモータトルク信号ａ,ｂ及びモータ角速度信号ａ，ｂが加えられており、モータ制御器３８０ａ、ｂはこれらの信号からモータ駆動信号ａ，ｂを演算し、このモータ駆動駆動信号ａ，ｂをモータ駆動装置３９０ａ，ｂに出力する。モータ駆動装置３９０ａ，３９０ｂ(図２７)は、スライド制御装置３００’から入力するモータ駆動信号ａ，ｂに基づいて電動モータSM1a,SM2aと、電動モータSM1b,SM2bとを駆動する。
【０１８４】
即ち、第２の実施の形態のプレス機械のスライド駆動装置は、電動モータSM1a,SM2aと、電動モータSM1b,SM2bとを個別に駆動し、左右一対のスクリュ・ナット機構を介してスライド１１０の左右に個別に推力を加えることができ、これによりスライド１１０に対して偏心したプレス荷重がかかる場合でも、その偏心したプレス荷重に対応した推力を加えることができ、スライド１１０の平行度を高精度に維持することができる。
【０１８５】
〈第３の実施の形態〉
図２９は本発明に係るプレス機械のスライド駆動装置の第３の実施の形態の要部構成を示す概略図である。尚、図１及び図２７に示した第１及び２の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１８６】
図２９に示す第３の実施の形態のプレス機械のスライド駆動装置は、図１及び図２７に示した第１及び第２の実施の形態のものとは、主としてプレス機械１００”及び油圧シリンダ駆動装置２００’が異なる。
【０１８７】
［プレス機械の構成］
このプレス機械１００”は、図１に示したプレス機械１００と同様に大小２本ずつの油圧シリンダSYL1(SYL1a，SYL1b）、SYL2(SYL2a，SYL2b）が設けられ、また、図２７に示したプレス機械１００’と同様に電動モータの出力トルクが伝達される一対のスクリュ・ナット機構が設けられている。
【０１８８】
尚、一対のスクリュ・ナット機構を駆動する電動モータＳＭａ，ＳＭｂは、図２８に示した第２の実施の形態のスライド制御装置３００’と同様のスライド制御装置により個別に駆動制御される。
【０１８９】
〔油圧シリンダ駆動装置〕
第３の実施の形態の油圧シリンダ駆動装置２００’は、第１の油圧シリンダ駆動装置２００ａと、第２の油圧シリンダ駆動装置２００ｂとから構成され、各油圧シリンダ駆動装置は、図５に示した油圧シリンダ駆動装置２００と同様に構成されている。第１の油圧シリンダ駆動装置２００ａには、管路２２２ａ，２２４ａを介して図２９上で左側の油圧シリンダSYL1a，SYL2aが接続され、第２の油圧シリンダ駆動装置２００ｂには、管路２２２ｂ，２２４ｂを介して図２９上で右側の油圧シリンダSYL1b，SYL2bが接続されている。
【０１９０】
一方、第１の油圧シリンダ駆動装置２００ａには、弁指令信号L1_L_SLVa,L1_H_SLVa,L2_L_SLVa,及びL2_H_SLVaが加えられ、第２の油圧シリンダ駆動装置２００ｂには、弁指令信号L1_L_SLVb,L1_H_SLVb,L2_L_SLVb,及びL2_H_SLVbが加えられる。これらの弁指令信号L1_L_SLVa,L1_H_SLVa,L2_L_SLVa,及びL2_H_SLVaと、弁指令信号L1_L_SLVb,L1_H_SLVb,L2_L_SLVb,及びL2_H_SLVbとは、図示しないスライド制御装置内の油圧シリンダ制御器により個別に生成されている。
【０１９１】
即ち、この油圧シリンダ駆動装置２００’は、第１の油圧シリンダ駆動装置２００ａと、第２の油圧シリンダ駆動装置２００ｂとにより、左側の油圧シリンダSYL1a，SYL2aと、右側の油圧シリンダSYL1b，SYL2bとを個別に駆動している。
【０１９２】
従って、第３の実施の形態のプレス機械のスライド駆動装置は、プレス機械１００”の左右の電動モータＳＭａと電動モータＳＭｂとを個別に駆動制御するとともに、左右の油圧シリンダSYL1a，SYL2aと油圧シリンダSYL1b，SYL2bとを個別に制御しており、これによりスライド１１０に対して偏心したプレス荷重がかかる場合でも、その偏心したプレス荷重に対応した推力を加えることができ、スライド１１０の平行度を高精度に維持することができる。
【０１９３】
尚、この実施の形態では、スライド１１０の位置を示すスライド位置信号を使用しているが、駆動軸角度信号を使用してもよく、また、速度信号として駆動軸角速度を使用しているが、スライド速度を使用してもよい。また、速度マイナーループフィードバック付き位置フィードバックによる制御を行っているが、速度フィードバックのみによる制御でもよい。更に、この実施の形態では、作動液として油を使用した場合について説明したが、これに限らず、水やその他の液体を使用してもよい。また、本発明は、プレス機械のスライド(可動盤）に限らず、射出成形機のダイプレートなどの各種の推力を要する産業機械や建設機械等の可動盤の駆動装置としても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９４】
【図１】図１は本発明に係るプレス機械のスライド駆動装置の第１の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】図２は電動モータに対する大小の油圧シリンダの静的なアシスト作用を説明するために用いた図である。
【図３】図３は電動モータ及び油圧シリンダに指令を出力する制御器の概略図である。
【図４】図４は電動モータ推力と大小の油圧シリンダ推力と、これらの推力を複合させた複合推力との関係を示すグラフである。
【図５】図５は図１に示した油圧シリンダ駆動装置及び補助圧油供給装置の内部構成を示す油圧回路図である。
【図６】図６は図１に示した自重落下防止装置及びチャージ駆動装置の内部構成を示す油圧回路図である。
【図７】図７は図１に示したスライド制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図８】図８は図７に示したスライド位置制御器の内部構成を示すブロック図である。
【図９】図９は図７に示した油圧シリンダ制御器における油圧シリンダのアシストＯＮ時の各指令の出力タイミングを示す図である。
【図１０】図１０は油圧シリンダのアシストＯＮ時における図７に示した油圧シリンダ制御器の一部を示す回路図である。
【図１１】図１１は図７に示した油圧シリンダ制御器における油圧シリンダのアシストＯＦＦ時の各指令の出力タイミングを示す図である。
【図１２】図１２は油圧シリンダのアシストＯＦＦ時における図７に示した油圧シリンダ制御器の一部を示す回路図である。
【図１３】図１３(Ａ)は油圧シリンダをアシストＯＮするCYL1_ON指令が与えられたときの油圧シリンダの圧力応答を示すグラフであり、図１３(Ｂ)は電動モータに対してステップ状のトルク指令が与えられたときのトルク応答を示すグラフである。
【図１４】図１４(Ａ)はCYL1_ON指令から油圧シリンダの圧力応答に至るまでの伝達関数を示す図であり、図１４（Ｂ）はトルク指令から電動モータのトルク応答に至るまでの伝達関数を示す図である。
【図１５】図１５はCYL1_ON調整信号及びCYL2_ON調整信号を演算する図７に示した油圧シリンダ制御器及びトルク調整を行う複合モータ制御器を説明するために用いた図である。
【図１６】図１６はCYL1_ON調整信号及びCYL2_ON調整信号を演算する他の実施の形態の油圧シリンダ制御器及びトルク調整を行う複合モータ制御器を説明するために用いた図である。
【図１７】図１７は１サイクルのスライド目標位置及びスライド位置を示すグラフである。
【図１８】図１８は１サイクルの電動モータのモータ角速度を示すグラフである。
【図１９】図１９は１サイクルの電動モータによる推力を示すグラフである。
【図２０】図２０は１サイクルの小油圧シリンダのヘッド側圧、ロッド側圧、及び大油圧シリンダのヘッド側圧を示すグラフである。
【図２１】図２１は１サイクルの小油圧シリンダのヘッド側推力、ロッド側推力、及び大油圧シリンダのヘッド側推力を示すグラフである。
【図２２】図２２は１サイクルの小油圧シリンダのヘッド側油量、ロッド側油量、及び大油圧シリンダのヘッド側油量を示すグラフである。
【図２３】図２３は１サイクルの定高圧力源の圧力を示すグラフである。
【図２４】図２４は１サイクルの定高圧力源の油量を示すグラフである。
【図２５】図２５は１サイクルのプレス荷重を示すグラフである。
【図２６】図２６は１サイクルのスライド加速度指令を示すグラフである。
【図２７】図２７は本発明に係るプレス機械のスライド駆動装置の第２の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【図２８】図２８は図２７に示したスライド制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２９】図２９は本発明に係るプレス機械のスライド駆動装置の第３の実施の形態の要部構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１９５】
１００、１００’、１００”…プレス機械、１１０…スライド、１２０、１２０ａ、１２０ｂ…駆動スクリュウ、１２２、１２２ａ、１２２ｂ…従動ナット、１３０，１３０ａ、１３０ｂ…スライド位置検出器、１３２、１３２ａ、１３２ｂ…駆動軸角速度検出器、２００、２００’…油圧シリンダ制御器、２０２，２０６…アキュムレータ、２０４…定高圧力源、２０８…低圧力源、２１０…弁駆動装置、２００ａ…第１の油圧シリンダ制御器、２００ｂ…第２の油圧シリンダ制御器、２３０…補助圧油供給装置、２３１…電動機、２３２…油圧ポンプ、２３４、２５３、２５４…電磁方向切換弁、２３５、２７１…逆止弁、２５０…自重落下防止装置、２５１、２５２、２７２…パイロット操作逆止弁、２７０…チャージ駆動装置、３００、３００’…スライド制御装置、３１０…スライド統括制御器、３２０、３２０’…スライド位置制御器、３２２…微分器、３２３…積分器、３２４…チャージ信号生成器、３２５…制御演算器、３２６…加速度演算器、３３０、３３０’…速度制御器、３４０…圧油チャージ制御器、３５０、３５０’…油圧シリンダ制御器、３６０、３６０’…複合モータ制御器、３７０、３７０ａ、３７０ｂ…外乱トルク推定器、３８０、３８０ａ、３８０ｂ…モータ制御器、３９０、３９０ａ、３９０ｂ…モータ駆動装置、ＳＭ、SM1a、SM2a、SM1b、SM2b、ＳＭａ、ＳＭｂ…電動モータ、SYL、SYL1、SYL2、SYL1a、SYL1b、SYL2a、SYL2ｂ…油圧シリンダ、P_H 、P_1_D、P_２_D …圧力検出器、V1_D_H、V1_D_L、V2_D_H、V2_D_L…の弁、S1_D_L、S1_D_H、S2_D_L、S2_D_…スプール位置検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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