(57)【要約】  【課題】  クッション圧のフィードバック制御を閉ループで行い、クッションパッドの動作を高精度に制御する。  【解決手段】  クッションパッドに生ずる圧力が測定され、圧力測定値はパッド制御部に出力される。クッションパッドに圧力が発生すると、圧力測定値が所定値以上になる。このときパッド制御部ではスライドが下降動作し上型とワークとが接したと判断される。またクッションパッドの圧力が消失すると、圧力測定値が所定値以下になる。このときパッド制御部ではスライドが下死点から上昇動作に転じたと判断される。パッド制御部には予めクッション圧の圧力パターンが設定されている。圧力の発生時機から消失時機までの間は、パッド制御部は測定された圧力値と設定された圧力パターンとを比較し、圧力値が圧力パターンに追従するようにサーボモータを制御する。  【選択図】  図４
2006026738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クッションパッドの動作を制御するダイクッション制御装置において、
上向きの付勢力を与えつつクッションパッドを昇降駆動するパッド駆動機構と、
クッションパッドに生ずる負荷を測定する負荷測定手段と、
前記負荷の発生時機と消失時機を検知する時機検知手段と、
時機検知手段で負荷の発生時機を検知してから負荷の消失時機を検知するまでの間、負荷測定手段で測定される負荷測定値が予め設定された負荷パターンに追従するようにパッド駆動機構を制御する制御手段と、を備えたこと
を特徴とするダイクッション制御装置。
【請求項２】
前記負荷測定手段は、
前記クッションパッドあるいは前記クッションパッドを支持する支持体のひずみを測定するひずみゲージを備え、
ひずみゲージの測定結果を用いて負荷に相当する値を求めること
を特徴とする請求項１記載のダイクッション制御装置。
【請求項３】
前記負荷測定手段は、
前記クッションパッドと前記パッド駆動機構との間に介在する液圧室と、
液圧室内の圧力を測定する圧力計と、を備え、
圧力計の測定結果を用いて負荷に相当する値を求めること
を特徴とする請求項１記載のダイクッション制御装置。
【請求項４】
前記クッションパッドと前記パッド駆動機構と前記負荷測定手段と前記制御手段をプレス機械の１加工ステーションに複数備え、各クッションパッドの動作を独立して制御すること
を特徴とする請求項１記載のダイクッション制御装置。
【請求項５】
クッションパッドの動作を制御するダイクッション制御方法において、
クッションパッドの位置を測定し、位置測定値が予め設定された位置パターンに追従するようにクッションパッドの位置を制御する位置制御工程と、
クッションパッドに生ずる負荷を測定し、負荷測定値が予め設定された負荷パターンに追従するようにクッションパッドに生ずる負荷を制御する負荷制御工程と、を含み、
クッションパッドに負荷が生じ始めた時機で前記位置制御工程から前記負荷制御工程に切り換えること
を特徴とするダイクッション制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機械のスライドの動作と同期してクッションパッドの動作を制御するダイクッション制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス機械には絞り加工におけるしわ押さえのためにダイクッション装置（以下、単にダイクッションという）が設けられる。従来のダイクッションは油圧や空気圧を用いてクッションパッドを昇降駆動しつつクッション圧を発生させる。プレス機械の絞り加工性を高くしワークの破断やひずみを防止するためにはダイクッションのクッション圧を高精度に制御する必要があり、特にクッションパッドの下降動作時のクッション圧を高精度に制御する必要がある。
【０００３】
空気圧のみを利用するダイクッションはクッションパッド動作時にクッション圧を高精度に制御できない。油圧を利用するダイクッションは圧油の制御によってクッションパッド動作時にクッション圧を高精度に制御できる。しかし油圧機器の構造が複雑であり、また厳密な保守・管理を必要とするという点が難点である。そこで近年は構造が簡素であり、また厳密な保守・管理を必要としない電動サーボモータを備えたダイクッションが注目されている。
【０００４】
下記特許文献１には回転式の電動サーボモータを備えたダイクッションの制御技術が開示されている。図１８は従来のプレス機械及びその制御系統を示す図である。  
ここに示されるプレス機械では、スライド２がスライド駆動機構１内のクランク軸の偏心部と連結されている。クランク軸の回転に応じてスライド２は昇降動作する。クランク軸にはエンコーダが設けられており、クランク軸の回転に応じてエンコーダからコントローラ１００に信号が出力される。コントローラ１００はこの信号を用いてスライド２の位置を求める。
【０００５】
またここに示されるダイクッションでは、サーボモータ１６の出力軸がボールねじ１１２のねじ部１１２ｂと連結されており、このねじ部１１２ｂがクッションパッド１１に螺合されている。サーボモータ１６の回転に応じてボールねじ１１２のねじ部１１２ｂが回転すると、クッションパッド１１がねじ部１１２ｂに沿って昇降動作する。サーボモータ１６にはエンコーダが設けられており、サーボモータ１６の回転に応じてエンコーダ１９からコントローラ１００に信号が出力される。コントローラ１００はこの信号を用いてクッションパッドの位置を求める。
【０００６】
スライド２が上死点から１ストローク動作するうちの初期では、コントローラ１００はスライド２の位置に応じてクッションパッド１１の位置を制御する。この制御によってクッションパッド１１は、スライド２の下降速度よりも低速で下降し且つ所定位置で上型３ａとワーク４とが接するように動作する。上型３ａとワーク４が接すると、クッションパッド１１はスライド２の荷重を受け始める。この時にサーボモータ１６の電流値が変化する。この電流変化が検知されると、コントローラ１００は電流値に基づいてクッション圧を求め、求めたクッション圧が予め設定されたクッション圧の圧力パターンに追従するようにサーボモータ１６を制御する。するとクッションパッド１１は上向きの付勢力を発しつつ下降し下死点に到達する。
【０００７】
制御の誤差は絞り加工性に影響を及ぼし、ワーク４の破断やひずみの原因となる。したがってコントローラ１００は求められたクッション圧が設定された圧力パターンに追従するよう、クッションパッド１１の動作を制御する必要がある。
【特許文献１】特開平１０−２０２３２７号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
クッションパッドの動作の精度に関していえば上記特許文献１には問題がある。一般的にフィードバック制御は制御対象物における物理量を測定し、その測定値に基づいて制御対象物を制御するような閉ループでなければならない。クッションパッドのクッション圧のフィードバック制御を行うのであれば、クッションパッドに生ずる負荷を測定する必要がある。
【０００９】
ところが上記特許文献１では、クッションパッド側からは何ら物理量が測定されず、クッションパッドを駆動するサーボモータの電流値が測定されているに過ぎない。クッションパッドに生ずる負荷とサーボモータの電流値とはある程度の相対的な関係があるものの、かならずしも一定の関係があるとはいえない。よって厳密にいえば上記特許文献１のフィードバック制御は閉ループになっていないといえる。このような点から上記特許文献１の技術ではクッションパッドの動作を高精度に制御できないおそれがある。最悪の場合はワークの破断やひずみが発生する。
【００１０】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、クッション圧のフィードバック制御を閉ループで行い、クッションパッドのクッション圧を高精度に制御することを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明は、
クッションパッドの動作を制御するダイクッション制御装置において、
上向きの付勢力を与えつつパッドを昇降駆動するパッド駆動機構と、
クッションパッドに生ずる負荷を測定する負荷測定手段と、
前記負荷の発生時機と消失時機を検知する時機検知手段と、
時機検知手段で負荷の発生時機を検知してから負荷の消失時機を検知するまでの間、負荷測定手段で測定される負荷測定値が予め設定された負荷パターンに追従するようにパッド駆動機構を制御する制御手段と、を備えたこと
を特徴とする。
【００１２】
第２発明は第１発明において、
前記負荷測定手段は、
前記クッションパッドあるいは前記クッションパッドを支持する支持体のひずみを測定するひずみゲージを備え、
ひずみゲージの測定結果を用いて負荷に相当する値を求めること
を特徴とする。
【００１３】
第３発明は第１発明において、
前記負荷測定手段は、
前記クッションパッドと前記パッド駆動機構との間に介在する液圧室と、
液圧室内の圧力を測定する圧力計と、を備え、
圧力計の測定結果を用いて負荷に相当する値を求めること
を特徴とする。
【００１４】
第１〜第３発明を説明する。  
プレス機械のスライドの下部には上型が設けられ、ダイクッションのクッションパッドの上方にはワークが設けられる。スライドの下降動作に伴い上型とワークとが接すると、クッションパッドにはスライドの荷重に起因する負荷が生ずる。そしてクッションパッドはサーボモータの駆動力によって上向きの付勢力を発生させながらクッションパッドと同期して下死点まで下降する（パッド駆動機構）。
【００１５】
クッションパッドの側面にはひずみゲージが貼着される。このひずみゲージによってクッションパッドに生ずる圧力すなわちクッション圧が負荷として測定される（負荷測定手段）。ひずみゲージの測定値はパッド制御部に出力される。クッションパッドに圧力が発生すると、ひずみゲージの測定値が所定値以上になる。パッド制御部ではこの時機が検知され、スライドが下降動作し上型とワークとが接したと判断される。またクッションパッドの圧力が消失すると、ひずみゲージの測定値が所定値以下になる。パッド制御部ではこの時機が検知され、スライドが下死点から上昇動作に転じたと判断される（時機検知手段）。パッド制御部には予めクッション圧の圧力パターンが設定されている。負荷の発生時機から消失時機までの間は、パッド制御部は測定された圧力値と設定された圧力パターンとを比較し、圧力値が圧力パターンに追従するようにサーボモータを制御する（制御手段）。
【００１６】
ひずみゲージの代わりに圧力計を用いてクッションパッドに生ずる負荷を測定してもよい。そのような場合はクッションパッドとサーボモータの動力伝達系統にあってクッションパッドの荷重を受ける部分に液圧室が設けられる。そして圧力計によってこの液圧室内の圧力が測定される。
【００１７】
第１〜第３発明によれば、制御対象物であるクッションパッドから負荷を示す値が直接測定され、フィードバック制御が行われる。
【００１８】
第４発明は第１発明において、
前記クッションパッドと前記パッド駆動機構と前記負荷測定手段と前記制御手段をプレス機械の１加工ステーションに複数備え、各クッションパッドの動作を独立して制御すること
を特徴とする。
【００１９】
第４発明を説明する。  
プレス機械の１加工ステーションには複数のパッドが設けられる。
【００２０】
各クッションパッドの側面にはひずみゲージが貼着されており、このひずみゲージによって対応するクッションパッドに生ずる圧力すなわちクッション圧が負荷として測定される。ひずみゲージの測定値はパッド制御部に出力される。パッド制御部には予め各クッションパッドに対応するクッション圧の圧力パターンが設定されている。パッド制御部は測定された圧力値と設定された圧力パターンとを比較し、圧力値が圧力パターンに追従するように対応するサーボモータを制御する。
【００２１】
第４発明によれば、制御対象物である各クッションパッドから負荷を示す値が直接測定され、各クッションパッドに対して個々に独立したフィードバック制御が行われる。
【００２２】
第５発明は、
クッションパッドの動作を制御するダイクッション制御方法において、
クッションパッドの位置を測定し、位置測定値が予め設定された位置パターンに追従するようにクッションパッドの位置を制御する位置制御工程と、
クッションパッドに生ずる負荷を測定し、負荷測定値が予め設定された負荷パターンに追従するようにクッションパッドに生ずる負荷を制御する負荷制御工程と、を含み、
クッションパッドに負荷が生じ始めた時機で前記位置制御工程から前記負荷制御工程に切り換えること
を特徴とする。
【００２３】
第５発明を説明する。  
プレス機械においては、上型とワークとが接する際の衝撃を緩和するために予備加速が行われる。この予備加速の間はクッションパッドの位置が測定され、この位置測定値と予め設定された位置パターンとが比較され、位置測定値が位置パターンに追従するようにサーボモータが制御される所謂位置フィードバック制御が行われる。
【００２４】
上型とワークとが接するとクッションパッドに負荷が生じ始める。クッションパッドに生ずる負荷が検知されるか又は上型とワークとが接する位置にクッションパッドが達した後はクッションパッドに生ずる負荷が測定され、この負荷測定値と予め設定された負荷パターンとが比較され、負荷測定値が予め設定された負荷パターンに追従するようにサーボモータが制御される所謂圧力フィードバック制御が行われる。
【００２５】
このように上型とワークとが接する時機で位置フィードバック制御から圧力フィードバック制御に切り換えられる。
【００２６】
第５発明によれば、予備加速の間は制御対象物であるクッションパッドから位置を示す値が直接測定され、フィードバック制御が行われる。予備加速の後は制御対象物であるクッションパッドから負荷を示す値が直接測定され、フィードバック制御が行われる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、クッションパッドの圧力フィードバック制御を必要とするタイミングでクッションパッド自体から測定されたクッション圧をフィードバックする閉ループの圧力フィードバック制御が行われるため、クッションパッドのクッション圧を高精度に制御することが可能となる。したがってプレスの加工性を向上させることができる。
【００２８】
また第４発明によれば、１加工ステーション内のクッション圧を部分的に変えることができるため、プレス機械の精度をさらに向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１はプレス機械の構成を示す模式図である。  
プレス機械においては、上部に位置するスライド２と下部に位置するボルスタ８とが互いに対向するように設けられる。スライド２は上方のスライド駆動機構１から動力を受けて昇降動作する。スライド２の下部には上型３ａが取り付けられる。一方、ボルスタ８はベッド９の上部に固定されており、ボルスタ８の上部には下型３ｂが取り付けられる。ボルスタ８及び下型３ｂには上下方向に貫通する複数の孔が設けられ、この孔にはクッションピン７が挿通される。クッションピン７の上端は下型３ｂの凹部分に設けられたブランクホルダ５の下部に当接し、クッションピン７の下端はベッド９内に設けられたダイクッション１０のクッションパッド１１に当接する。ベッド９の内壁面間にはビーム６が設けられ、ビーム６でダイクッション１０が支持される。
【実施例１】
【００３０】
図２は第１の実施形態に係るダイクッションの模式図である。図３は第１の実施形態に係るダイクッションの上面図である。  
ダイクッション１０においては、クッションパッド１１はボールねじ１２と連結部材２５と大プーリー１３とベルト１４と小プーリー１５を介してサーボモータ１６の回転軸に連結される。クッションパッド１１とサーボモータ１６との間では互いの動力が伝達自在である。クッションパッド１１の下部にはボールねじ１２のナット部１２ａが連結される。ボールねじ１２のねじ部１２ｂはナット部１２ａに螺合される。ねじ部１２ｂの下部は連結部材２５に接続される。連結部材２５はビーム６に対してベアリングなどで軸支され、その下部は大プーリー１３に連結される。サーボモータ１６の回転軸には小プーリー１５が接続される。大プーリー１３と小プーリー１５にはベルト１４が巻架され、互いの動力が伝達自在である。
【００３１】
回転式のサーボモータ１６は回転軸を有し、電流の供給によって回転軸が正逆回転する。サーボモータ１６に電流が供給され回転軸が回転すると、小プーリー１５、大プーリー１３、連結部材２５、ねじ部１２ｂが回転動作する。ねじ部１２ｂの回転動作に伴い、ナット部１２ａがねじ部１２ｂに沿って上下方向すなわち昇降方向に直線動作する。するとナット部１２ａと共にクッションパッド１１が昇降動作する。サーボモータ１６への電流制御によってクッションパッド１１に与えられる付勢力すなわちクッションパッド１１に生ずるクッション圧が制御される。
【００３２】
ダイクッション１０には各種測定装置が設けられる。クッションパッド１１に生ずる負荷を測定するために、クッションパッド１１の側面にはひずみゲージ１７が貼着される。このひずみゲージ１７によってクッションパッド１１に生ずる圧力が測定される。またクッションパッド１１とベッド９との間には昇降方向を測定方向としたリニアスケール１８が設けられる。リニアスケール１８のうちスケール部１８ａはベッド９の内壁面に設けられ、ヘッド部１８ｂはスケール部１８ａに近接するようにしてクッションパッド１１側に固定される。クッションパッド１１の昇降動作に伴いヘッド部１８ｂがスケール１８ａに沿って移動する。このリニアスケール１８によってクッションパッド１１の昇降位置が測定される。サーボモータ１６の回転軸の周囲にはエンコーダ１９が設けられる。このエンコーダ１９によってサーボモータ１６の回転速度が測定される。パッド制御部３０には各測定値が入力され、サーボモータ１６への供給電流が出力される。パッド制御部３０については後述する。
【００３３】
さらにクッションパッド１１の各側面とその各側面に対向するベッド９の内壁面との間には１以上のガイド２１が設けられる。ガイド２１は互いに係合する一対のインナーガイド２１ａとアウターガイド２１ｂとからなり、クッションパッド１１の各側面にインナーガイド２１ａが設けられ、ベッド９の内壁面にアウターガイド２１ｂが設けられる。ガイド２１はクッションパッド１１を昇降方向に案内する。
【００３４】
次にダイクッションのフィードバック制御について説明する。  
図４は第１の実施形態で行われるフィードバック制御の制御ブロック図である。  
パッド制御部３０はコントローラ３１とアンプ３２を有する。コントローラ３１には、時間（あるいはプレス角度又はスライド位置）とクッションパッド１１に生ずる圧力すなわちクッション圧との所望の対応関係を示す圧力パターンと、時間（あるいはプレス角度又はスライド位置）とクッションパッド１１の位置との所望の対応関係を示す位置パターンと、が設定される。コントローラ３１では、圧力パターンを用いて時間（あるいはプレス角度又はスライド位置）に対応するクッション圧が求められ、圧力制御信号Ｓpとして出力される。また位置パターンを用いて時間（あるいはプレス角度又はスライド位置）に対応するクッション位置が求められ、位置制御信号Ｓhとして出力される。アンプ３２には、圧力制御信号Ｓp、位置制御信号Ｓh及びその他測定値が入力される。そしてアンプ３２からはサーボモータ１６への供給電流Ｉが出力される。アンプ３２では、圧力フィードバック制御又は位置フィードバック制御の何れかが行われており、両者は所定のタイミングで切り換えられる。
【００３５】
なお圧力パターンの「圧力」には、クッションパッド１１に生じる荷重及びクッションパッド１１の部材に生じる歪みを含むものとする。荷重と歪みは相互に相関関係があるためである。また実施例４−５のように油圧室１９が設けられる場合は、油圧室１９内の油圧を用いてもよい。
【００３６】
ここでパッド制御部３０で行われるフィードバック制御について、まず圧力フィードバック制御を説明する。  
クッションパッド１１に生ずる圧力すなわちクッション圧はひずみゲージ１７で測定され、その値は圧力フィードバック信号Ｓpfとして圧力比較部３３に出力される。圧力比較部３３では圧力フィードバック信号Ｓpfの値と圧力制御信号Ｓpの値とが比較され、圧力補正信号Ｓpcが生成される。圧力補正信号Ｓpcは圧力制御部３４に出力される。圧力制御部３４では圧力補正信号Ｓpcに基づいてサーボモータ１６の適切な速度が求められ、モータ速度制御信号Ｓr1が生成される。モータ速度制御信号Ｓr1は速度比較部３５に出力される。
【００３７】
サーボモータ１６の回転速度はエンコーダ１９で測定され、その値は速度フィードバック信号Ｓrfとして速度比較部３５に出力される。速度比較部３５ではモータ速度制御信号Ｓr1（位置フィードバック制御の場合はＳr2）の値と速度フィードバック信号Ｓrfの値とが比較され、モータ速度補正信号Ｓrcが生成される。モータ速度補正信号Ｓrcは速度制御部３６に出力される。速度制御部３６ではモータ速度補正信号Ｓrcに基づいてサーボモータ１６への適切な電流値が求められ、電流制御信号Ｓcが生成される。電流制御信号Ｓcは電流比較部３７に出力される。
【００３８】
サーボモータ１６への供給電流は電流検出部３９で測定され、その値は電流フィードバック信号Ｓcfとして電流比較部３７に出力される。電流比較部３７では電流制御信号Ｓcの値と電流フィードバック信号Ｓcfの値とが比較され、電流補正信号Ｓccが生成される。電流補正信号Ｓccは電流制御部３８に出力される。電流制御部３８では電流補正信号Ｓccに基づいてサーボモータ１６への適切な供給電流Ｉが生成される。供給電流Ｉは電流出部３９に出力されると共に、サーボモータ１６に供給される。するとサーボモータ１６はクッションパッド１１を駆動する。この際クッションパッド１１は上向きの付勢力を発生させながら下降動作する。こうして設定されたクッション圧が得られる。
【００３９】
次に位置フィードバック制御について説明する。  
クッションパッド１１の高さ位置はリニアスケール１８のヘッド部１８ｂで測定され、その値は位置フィードバック信号Ｓhfとして位置比較部４３に出力される。位置比較部４３では位置フィードバック信号Ｓhfの値と位置制御信号Ｓhの値とが比較され、位置補正信号Ｓhcが生成される。位置補正信号Ｓhcは位置制御部４４に出力される。位置制御部４４では位置補正信号Ｓhcに基づいてサーボモータ１６の適切な速度が求められ、モータ速度制御信号Ｓr2が生成される。モータ速度制御信号Ｓr2は速度比較部３５に出力される。速度比較部３５以降の信号の流れは圧力フィードバック制御と同じである。
【００４０】
なおパッド制御部３０において、コントローラ３１側に速度制御部３６までの機能を持たせ、アンプ３２側に電流比較部３７以降の機能をもたせてもよい。
【００４１】
圧力フィードバック制御と位置フィードバック制御とは切換部４５のスイッチ動作で切り換えられる。本実施形態では上型とワークとが接する第１の切換時機が検知された場合に位置フィードバック制御から圧力フィードバック制御に切り換えられ、クッションパッド１１が下死点に到達する第２の切換時機が検知された場合に圧力フィードバック制御から位置フィードバック制御に切り換えられる。
【００４２】
第１の切換時機は、クッションパッド１１の下降時にひずみゲージ１７の測定値が第１の閾値に達したとき（上型とワークが接してクッションパッド１１の圧力が発生し始めた場合）或いはリニアスケール１８のヘッド部１８ｂの測定値が第１の所定位置に達したとき（上型とワークが接する位置にクッションパッド１１が達した場合）である。第２の切換時機は、クッションパッド１１の下降時にひずみゲージ１７の測定値が第２の閾値に達したとき（上型とワークが離間してクッションパッド１１の圧力が消失した場合）或いはリニアスケール１８のヘッド部１８ｂの測定値が第２の所定位置に達したとき（クッションパッド１１が下死点に達した場合）である。
【００４３】
次にクッションパッド１１の動作と圧力・位置フィードバック制御との関係について図４、図５を用いて説明する。  
図５はスライドとダイクッションパッドの動作を示す図であり、時間の経過に伴うスライドとダイクッションパッドの位置の変化を示している。
【００４４】
プレス機械においては、上型とワークとが接する際の衝撃を緩和するためにクッションパッド１１の予備加速が行われる。時刻ｔ1からｔ2までの間は予備加速が行われる。この間はパッド制御部３０で位置フィードバック制御が行われており、位置測定値が予め設定された位置パターンに追従するようにクッションパッド１１の位置が制御される。クッションパッド１１はその結果に応じて下降する。
【００４５】
時刻ｔ2（第１の切換時機）で上型とワークとが接する。この時、パッド制御部３０の切換部４５ではスイッチが切り換えられ、位置フィードバック制御から圧力フィードバック制御へ切り換えられる。時刻ｔ2からｔ3までの間はスライド２とクッションパッド１１が一体となって下降し、ワークが絞り加工される。この間はパッド制御部３０で圧力フィードバック制御が行われており、圧力測定値が予め設定された圧力パターンに追従するようにクッションパッド１１に加える付勢力が制御される。クッションパッド１１はその結果に応じて下降する。
【００４６】
時刻ｔ3（第２の切換時機）でスライド２とクッションパッド１１は下死点に達する。この時、パッド制御部３０の切換部４５ではスイッチが切り換えられ、圧力フィードバック制御から位置フィードバック制御へ切り換えられる。時刻ｔ3からｔ4までの間はスライド２とクッションパッド１１が一体となって補助リフト分だけ上昇する。時刻ｔ4からｔ5までの間はクッションパッドはロッキングし上昇動作を一旦停止する。時刻ｔ5でクッションパッド１１は再び上昇動作を開始する。以上、時刻ｔ3以降はパッド制御部３０で位置フィードバック制御が行われており、位置測定値が予め設定された位置パターンに追従するようにクッションパッド１１の位置が制御される。クッションパッド１１はその結果に応じて上昇する。
【００４７】
なお本実施形態ではクッションパッド１１に生ずる圧力すなわちクッション圧が測定され圧力フィードバック制御が行われるが、クッションパッド１１に与えられる付勢力に基づきフィードバック制御することも、圧力フィードバック制御の一種と位置付けている。
【００４８】
第１の実施形態によれば、クッションパッドの圧力フィードバック制御を必要とするタイミングでクッションパッド自体から測定されたクッション圧をフィードバックする閉ループの圧力フィードバック制御が行われるため、クッションパッドのクッション圧を高精度に制御することが可能となる。したがってプレスの加工性を向上させることができる。
【００４９】
ところで本発明は種々のダイクッションに適用可能である。実施例２〜実施例６でそのうちの一部を説明する。
【実施例２】
【００５０】
図６は第２の実施形態に係るダイクッションの模式図である。図６で示されるダイクッション５０に関しては、図２で示されるダイクッション１０と異なる部分のみを説明する。
【００５１】
ダイクッション５０においては、クッションパッド１１はボールねじ５２と連結部材５５と大プーリー１３とベルト１４と小プーリー１５を介してサーボモータ１６の回転軸に連結される。クッションパッド１１とサーボモータ１６との間では互いの動力が伝達自在である。クッションパッド１１の下部にはボールねじ５２のねじ部５２ｂが連結される。ボールねじ５２のねじ部５２ｂはナット部５２ａに螺合される。ナット部５２ｂの下部は連結部材５５に接続される。連結部材５５はビーム６に対してベアリングなどで軸支され、その下部は大プーリー１３に連結される。サーボモータ１６の回転軸には小プーリー１５が接続される。大プーリー１３と小プーリー１５にはベルト１４が巻架され、互いの動力が伝達自在である。
【００５２】
サーボモータ１６に電流が供給され回転軸が回転すると、小プーリー１５、大プーリー１３、連結部材５５、ナット部５２ａが回転動作する。ナット部５２ａの回転動作に伴い、ねじ部５２ｂがナット部５２ａに沿って上下方向すなわち昇降方向に直線動作する。するとねじ部５２ｂと共にクッションパッド１１が昇降動作する。サーボモータ１６への電流制御によってクッションパッド１１に与えられる付勢力すなわちクッションパッド１１に生ずるクッション圧が制御される。
【００５３】
ダイクッション５０において、ひずみゲージ１７、リニアスケール１８、エンコーダ１９、パッド制御部３０については第１の実施形態のダイクッション１０と同様である。またパッド制御部３０では第１の実施形態のフィードバック制御と同様のフィードバック制御が行われる。
【００５４】
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００５５】
図７は第３の実施形態に係るダイクッションの模式図である。図８は第３の実施形態に係るダイクッションの上面図である。図７、図８で示されるダイクッション６０に関しては、図２で示されるダイクッション１０と異なる部分のみを説明する。
【００５６】
クッションパッド１１の各側面とその各側面に対向するベッド９の内壁面との間にはリニアサーボモータ６１が設けられる。リニアサーボモータ６１は一対のコイル部６１ａとマグネット部６１ｂとからなり、クッションパッド１１の各側面にコイル部６１ａが設けられ、ベッド９の内壁面にマグネット部６１ｂが設けられる。これとは逆にクッションパッド１１の各側面にマグネット部６１ｂが設けられ、ベッド９の内壁面にコイル部６１ａが設けられていてもよい。なお図７においては、クッションパッド１１の右側面及び対向するベッド９の内壁面にのみリニアサーボモータ６１が示されている。しかし実際は図８で示されるようにクッションパッド１１の各側面及び対向するベッド９の内壁面にリニアサーボモータ６１は設けられる。
【００５７】
クッションパッド１１にコイル部６１ａが設けられる場合は、コイル部６１ａが励磁されるとコイル部６１ａとマグネット部６１ｂとの間に引力及び反発力が働き、コイル部６１ａ及びクッションパッド１１が昇降方向の付勢力を受ける。クッションパッド１１にマグネット部６１ｂが設けられる場合は、コイル部６１ａが励磁されるとコイル部６１ａとマグネット部６１ｂとの間に引力及び反発力が働き、マグネット部６１ｂ及びクッションパッド１１が昇降方向の付勢力を受ける。コイル部６１ａへの供給電流が制御されると、クッションパッド１１に与えられる付勢力すなわちクッションパッド１１に生ずるクッション圧が制御される。
【００５８】
クッションパッド１１の下部にはピストンとシリンダからなる空圧式のバランサ６２が設けられる。図示されていないが、バランサ６２のピストンは下方をビーム６で支持される。こうしてクッションパッド１１はバランサ６２を介してビーム６で支持されるため、リニアサーボモータ６１の電源が遮断されてコイル部６１ａとマグネット６１ｂとの間の磁力が無くなってもクッションパッド１１が下方に落下することはない。
【００５９】
ダイクッション６０において、ひずみゲージ１７、リニアスケール１８、パッド制御部３０については第１の実施形態のダイクッション１０と同様である。  
フィードバック制御についても第１の実施形態のダイクッション１０と基本的には同じである。しかし回転式のサーボモータと直動式のサーボモータとは構造上の違いがあることから、モータ速度のフィードバック制御系が若干異なる。ここではその部分のみを説明する。
【００６０】
図９は第３の実施形態で行われるフィードバック制御の制御ブロック図である。  
リニアサーボモータ６１の速度とは、マグネット部６１ｂに対するコイル部６１ａの相対速度をいう。これはすなわちクッションパッド１１の昇降速度である。クッションパッド１１の昇降速度は変位量を時間で微分することによって求められる。ヘッド部１８ｂで測定された位置信号に基づいて微分が行われ、その値は速度フィードバック信号Ｓvfとして速度比較部３５に出力される。速度比較部３５ではモータ速度制御信号Ｓv1（位置フィードバック制御の場合はＳv2）の値と速度フィードバック信号Ｓvfの値とが比較され、モータ速度補正信号Ｓvcが生成される。モータ速度補正信号Ｓvcは速度制御部３６に出力される。速度制御部３６ではモータ速度補正信号Ｓvcに基づいてサーボモータ１６への適切な電流値が求められ、電流制御信号Ｓcが生成される。電流制御信号Ｓcは電流比較部３７に出力される。  
なお圧力フィードバック制御系と電流フィードバック制御系は第１の実施形態と同様である。
【００６１】
第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。  
また第３の実施形態によれば、サーボモータとクッションパッドとの間の動力伝達が、歯車やベルトやボールねじ等の咬合部材を用いた機械的接触によって行われるのではなく、磁力を用いた非接触によって行われる。したがって動力伝達の際の機械音が無くなり、プレス機械の動作音が低減する。
【００６２】
また第３の実施形態によれば、回転式のサーボモータを用いる場合よりも部品点数が少ない。したがってダイクッションのメンテナンスが容易である。
【実施例４】
【００６３】
図１０は第４の実施形態に係るダイクッションの模式図である。図１０で示されるダイクッション７０に関しては、図２で示されるダイクッション１０と異なる部分のみを説明する。
【００６４】
ダイクッション７０においては、クッションパッド１１はプランジャロッド７３とピストン７４とボールねじ７２と連結部材７５と大プーリー１３とベルト１４と小プーリー１５を介してサーボモータ１６の回転軸に連結される。クッションパッド１１とサーボモータ１６との間では互いの動力が伝達自在である。
【００６５】
クッションパッド１１の下部には柱状のプランジャロッド７３が接続される。プランジャロッド７３はその側面を筒状のプランジャガイド７６で摺動自在に支持される。プランジャガイド７６はビーム６に取付自在である。プランジャガイド７６がビーム６に固定されると、プランジャロッド７３はプランジャガイド７６に支持されつつ昇降動作する。プランジャガイド７６はプランジャロッド７３及びプランジャロッド７３に連結されるクッションパッド１１を昇降方向に案内する。
【００６６】
プランジャロッド７３の下部には下方向に開口を有するシリンダ７３ａが形成され、シリンダ７３ａの内部にはピストン７４が摺動自在に収容される。シリンダ７３ａの内壁面及びピストン７４の上面で油圧室７７が形成され、この油圧室７７には圧油が充填される。油圧室７７の軸心はプランジャロッド７３及びボールねじ７２の軸心と同一である。油圧室１９には衝撃緩和用の圧油が充填されている。油圧室７７の圧油は、上型とワークとが接する際に生ずる衝撃を緩和する。
【００６７】
なお図１１で示されるように、油圧室７７に管路８５が連通され、油圧室７７への圧油の供給及び油圧室７７からの圧油の排出が行われるようにしてもよい。油圧室７７には、管路８５を介して図１２、図１４、図１５で示されるような油圧回路が接続される。これらの油圧回路の詳細については実施例５で述べる。
【００６８】
ピストン７４の下端はボールねじ７２のねじ部７２ｂの上端に当接する。ピストン７４の下端には球面状の凹面７４ａが形成され、この凹面７４ａに対向するねじ部７２ｂの上端には球面状の凸面７２ｃが形成される。逆にピストン７８の下端に凸面が形成され、ねじ部７２ｂの上端に凹面が形成されていてもよい。ねじ部７２ｂのような棒状の部材は端部に働く軸方向の力には強いものの、曲げモーメントには弱い。ねじ部７２ｂの上端が球面形状であると、仮にクッションパッド１１が傾いてねじ部７２ｂの上端に曲げモーメントが発生したとしても、ねじ部７２ｂ全体には軸方向の力のみが働く。このような構造によって偏心荷重によるねじ部７２ｂの損傷を防止できる。
【００６９】
ボールねじ７２のナット部７２ａと大プーリー１３との間には連結部材７５が介在され、連結部材７５がビーム６に対してベアリングなどで軸支される。サーボモータ１６の回転軸には小プーリー１５が接続される。大プーリー１３と小プーリー１５にはベルト１４が巻架され、互いの動力が伝達自在である。
【００７０】
サーボモータ１６に電流が供給され回転軸が回転すると、小プーリー１５、大プーリー１３が回転動作する。大プーリー１３と連結部材７５とナット部７２ａは一体であるため、大プーリー１３の回転と共にナット部７２ａが回転動作する。ナット部７２ａの回転動作に伴い、ねじ部７２ｂがナット部７２ａに沿って上下方向すなわち昇降方向に直線動作する。ねじ部７２ｂ、ピストン７４、プランジャロッド７３と共にクッションパッド１１が昇降動作する。サーボモータ１６への電流制御によってクッションパッド１１に与えられる付勢力すなわちクッションパッド１１に生ずるクッション圧が制御される。
【００７１】
ダイクッション７０において、ひずみゲージ１７、リニアスケール１８、エンコーダ１９、パッド制御部３０については第１の実施形態のダイクッション１０と同様である。またパッド制御部３０では第１の実施形態のフィードバック制御と同様のフィードバック制御が行われる。  
なおひずみゲージ１７はクッションパッド１１の側面でなくプランジャロッド７３の側面に設けられていてもよい。
【００７２】
第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００７３】
図１１で示されるダイクッション７０に関しては、ひずみゲージ１７でクッションパッド１１に生ずる圧力を測定するのではなく油圧室７７の圧力を測定する形態も考えられる。
【００７４】
図１２は第５の実施形態に係る油圧回路図である。また図１３は第５の実施形態で行われるフィードバック制御の制御ブロック図である。
【００７５】
油圧ポンプ８３の圧油吐出ポートは、逆止弁８１および管路８５を介して油圧室７７の圧油ポートに連通している。油圧ポンプ８３と逆止弁８１の間の管路には分岐管路が接続されており、この分岐管路はリリーフ弁８２に連通している。さらにリリーフ弁８２はタンク８４に連通する。リリーフ弁８２によって、油圧ポンプ８３から吐出される圧油は、所定の圧力に設定され、残余の圧油はタンク８４に戻される。なお逆止弁８１によって、油圧室７７内の圧力変動が油圧ポンプ８３に直接影響を及ぼすことがないようになっている。
【００７６】
管路８５には分岐管路が接続されており、この分岐管路はリリーフ弁９３に連通している。さらにリリーフ弁９３はタンク８４に連通する。リリーフ弁９３は、オーバーロードを防止するための最大油圧がリリーフ圧として設定されている。油圧室７７内の油圧が最大油圧に達するとリリーフ弁９３が開き、管路８５内の圧油がリリーフ弁９３を介してタンク８４に戻される。すると油圧室７７内の油圧が低下する。圧力計８６の測定値が所定圧以下になると図示しないコントローラはプレス機械を緊急停止する。したがって管路８５内の圧油がタンク８４に排出されることによってオーバーロードが防止される。
【００７７】
管路８５には圧力計８６が設けられる。圧力計８６によって油圧室７７の圧力すなわちクッションパッド１１に生ずる負荷が測定される。圧力計８６の測定値はパッド制御部３０に出力される。そして図１３の制御ブロック図で示されるフィードバック制御が行われる。図１３の制御ブロック図で示されるフィードバック制御は、図４の制御ブロック図で示されるフィードバック制御と基本的に同じである。
【００７８】
なお本発明でいう「圧力計」には、油圧を測定する機器全般（例えば圧力センサ等）が包含される。
【００７９】
図１４は第５の実施形態の別形態に係る油圧回路図である。  
図１４で示されるように、図１２のリリーフ弁９３の代わりに方向制御弁８８が設けられていてもよい。通常、方向制御弁８８は、自身の内部に設けられたスプールやポペット等をばね力によって押圧し、管路８５とタンク８４を遮断する。圧力計８６の測定値が所定圧を超えた場合、オーバーロードのおそれがある。圧力計８６の測定値は圧力制御部８７に出力されており、測定値が所定圧を超えた場合に、圧力制御部８７は方向制御弁８８にリリーフ信号を出力する。リリーフ信号を入力した方向制御弁８８は自身の内部に設けられたコイルを励磁する。磁力による推進力がばね力による押圧力より勝ると、スプールやポペット等は移動する。こうして方向制御弁８８は切り替わり、管路８５とタンク８４が連通する。すると管路８５内の圧油が方向制御弁８８を介してタンク８４に戻される。圧力制御部８７はリリーフ信号と共に図示しないプレス機械のコントローラに緊急停止信号を出力する。コントローラは、緊急停止信号の入力に応じてプレス機械を緊急停止する。こうしてオーバーロードが防止される。
【００８０】
図１５も第５の実施形態の別形態に係る油圧回路図である。  
図１５で示されるように、図１２のリリーフ弁９３の代わりにプロテクタバルブ９５が設けられていてもよい。プロテクタバルブ９５は、小径の油室９５ａと大径の空気室９５ｂを備え、さらに油室９５ａ内を摺動自在な小径ピストン及び空気室９５ｂ内を摺動自在な大径ピストンとからなるピストン９５ｃを備える。管路８５と油室９５ａは連通する。空気室９５ｂは方向制御弁９６、逆止弁９７及び調圧装置９８を介して空気圧源９９に連通する。油室の９５ａ側面には油圧ポートが設けられている。油圧ポートはタンク８４に連通する。
【００８１】
管路８５内の油圧がオーバーロードを防止するための最大油圧である場合にピストン９５ｃがバランスするように、調圧装置９８によって空気室９５ｂ内の空気圧が設定されている。つまり管路８５内の油圧が最大油圧以上になると、ピストン９５ｃは空気室９５ｂ側に移動することになる。ピストン９５ｃの移動によって、管路８５とタンク８４が連通する。すると管路８５内の圧油がプロテクタバルブ９５を介してタンク８４に戻される。ピストン９５ｃが空気室９５ｂ側に移動すると、近接スイッチがピストン９５ｃの移動を検出し、図示しないプレス機械のコントローラに緊急停止信号を出力する。コントローラは、緊急停止信号の入力に応じてプレス機械を緊急停止する。こうしてオーバーロードが防止される。
【００８２】
通常、方向制御弁９６は、自身の内部に設けられたスプールやポペット等をばね力によって押圧し、管路８５とタンク８４を連通する。方向制御弁９６内部のソレノイドが励磁されると、スプールやポペット等には磁力による推進力が発生する。磁力による推進力がばね力による押圧力より勝ると、スプールやポペット等は移動する。こうして方向制御弁９６は切り替わり、空気室９５ｂ内の空気がサイレンサ９０を介して大気に放出される。すると油室７７内の油はタンク８４に戻される。こうした方向制御弁９６の操作は主にメンテナンス時に行われる。
【００８３】
第５の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【実施例６】
【００８４】
各実施形態では単体のダイクッションを説明したが、プレス機械の１加工ステーションに複数のダイクッションが設けられていてもよい。この場合はクッションパッドとその駆動機構の位置関係を次のようにすることが好ましい。その位置関係について図１６で示されるダイクッション７０′を例にして説明する。
【００８５】
図１６はクッションパッドとその駆動機構の位置関係を説明するための図である。  
まずクッションパッド１１の垂直上方から下方水平面へ投影した場合の第１投影像９１を想定する。同様にプランジャロッド７３、プランジャガイド７６、ボールねじ７２及びサーボモータ１６等、クッションパッド１１の下方に位置する駆動機構の垂直上方から下方水平面へ投影した場合の第２投影像９２を想定する。そして第２投影像９２の全てが第１投影像９１内に含まれるようにクッションパッド１１とその駆動機構が配置される。こうした配置によれば、ダイクッション７０′の水平方向の場積は、クッションパッド１１の上面面積よりも大きくなることがない。つまりクッションパッド１１が互いに隣接して設けられたとしても、各クッションパッド１１の下部の駆動機構同士が干渉することがなくなり、複数のダイクッション７０′を１加工ステーションに隣接して設けることが可能となる。
【００８６】
なお図１６において、サーボモータ１６、ベルト１４及び小プーリー１５の下方への投影像が第１投影像９１外にある場合は、ベルト１４の高さを違えたり、サーボモータ１６の配置を互いに逆にしたりすることによって隣接するダイクッション７０′を接近させて設置することも可能になる。こうすることによって、各ダイクッション７０′のクッションパッド１１の面積をさらに小さくすることが可能になり、ダイクッション７０′の配置が容易になると共に、配置の自由度が増す。
【００８７】
図１７（ａ）〜（ｄ）は１加工ステーションの上面図である。図１７（ａ）ではプレス機械の１加工ステーションに一つのダイクッション７０′が設けられ、図１７（ｂ）ではプレス機械の１加工ステーションに二つのダイクッション７０′が設けられ、図１７（ｃ）ではプレス機械の１加工ステーションに四つのダイクッション７０′が設けられ、図１７（ｄ）ではプレス機械の１加工ステーションに八つのダイクッション７０′が設けられている。
【００８８】
各ダイクッション７０′は独立して制御される。したがって１加工ステーション内のクッション圧が可変になる。また各ダイクッション７０′を連動させることも可能である。
【００８９】
複数の駆動機構を備えた一つのクッションパッドを１加工ステーションに設け、このクッションパッドの動作を制御する場合と、一つの駆動機構を備えたクッションパッドを１加工ステーションに複数設け、個々のクッションパッドの動作を制御する場合と、を比較すると、クッションパッドが分割されることから後者の方が独立制御性が高いといえる。
【００９０】
本実施形態では１加工ステーションに複数設けられるダイクッションとして、図１０で示されるダイクッション７０と同等のダイクッション７０′を例にあげて説明した。しかし図２で示されるダイクッション１０や、図６で示されるダイクッション５０や、図７で示されるダイクッション６０と同等のダイクッションであってもよい。但しそのような場合は互いに隣接するクッションパッド１１の対向側面にそれぞれをガイドするガイド部材を設ける必要がある。ダイクッション１０、５０、６０に対して、クッションパッド７０（７０′）は自身にガイド部材すなわちプランジャガイド７６を有するため、クッションパッド１１に互いをガイドするガイド部材を設ける必要がない。
【００９１】
第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。  
また第６の実施形態によれば、１加工ステーション内のクッション圧を部分的に変えることができるため、プレス機械の精度をさらに向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１はプレス機械の構成を示す模式図である。
【図２】図２は第１の実施形態に係るダイクッションの模式図である。
【図３】図３は第１の実施形態に係るダイクッションの上面図である。
【図４】図４は第１の実施形態で行われるフィードバック制御の制御ブロック図である。
【図５】図５はスライドとダイクッションパッドの動作を示す図である。
【図６】図６は第２の実施形態に係るダイクッションの模式図である。
【図７】図７は第３の実施形態に係るダイクッションの模式図である。
【図８】図８は第３の実施形態に係るダイクッションの上面図である。
【図９】図９は第３の実施形態で行われるフィードバック制御の制御ブロック図である。
【図１０】図１０は第４の実施形態に係るダイクッションの模式図である。
【図１１】図１１は第４の実施形態の別形態に係るダイクッションの模式図である。
【図１２】図１２は第５の実施形態に係る油圧回路図である。
【図１３】図１３は第５の実施形態で行われるフィードバック制御の制御ブロック図である。
【図１４】図１４は第５の実施形態の別形態に係る油圧回路図である。
【図１５】図１５は第５の実施形態の別形態に係る油圧回路図である。
【図１６】図１６はクッションパッド及びその駆動機構の配置を説明するための図である。
【図１７】図１７（ａ）〜（ｄ）は１加工ステーションの上面図である。
【図１８】図１８は従来のプレス機械及びその制御系統を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０、５０、６０、７０    ダイクッション
１１    クッションパッド
１２、５２、７２    ボールねじ
１２ａ、５２ａ、７２ａ    ナット部
１２ｂ、５２ｂ、７２ｂ    ねじ部
１６    サーボモータ
１７    ひずみゲージ
１８    リニアスケール
１８ａ    スケール部
１８ｂ    ヘッド部
１９    エンコーダ
３０    パッド制御部
６１    リニアサーボモータ
６１ａ    コイル部
６１ｂ    マグネット部
７７    油圧室
８６    圧力計
【図１】
2006026738.tif 000003
【図２】
2006026738.tif 000004
【図３】
2006026738.tif 000005
【図４】
2006026738.tif 000006
【図５】
2006026738.tif 000007
【図６】
2006026738.tif 000008
【図７】
2006026738.tif 000009
【図８】
2006026738.tif 000010
【図９】
2006026738.tif 000011
【図１０】
2006026738.tif 000012
【図１１】
2006026738.tif 000013
【図１２】
2006026738.tif 000014
【図１３】
2006026738.tif 000015
【図１４】
2006026738.tif 000016
【図１５】
2006026738.tif 000017
【図１６】
2006026738.tif 000018
【図１７】
2006026738.tif 000019
【図１８】
2006026738.tif 000020