(57)【要約】【課題】プレス機械の高速化に対応することができ、かつ装置の複雑化及び高コスト化を抑制することができるプレス機械のダイクッション装置を提供する。【解決手段】プレス機械のダイクッション装置１０は、クッションパッド２を支持し、プレス機械のスライドの下降中にダイクッション力を発生させる油圧シリンダ３と、油圧シリンダ３の下室３ｃとタンク９との間にそれぞれ並列に接続されたオリフィス５２及び油圧ポンプ／モータ４と、油圧ポンプ／モータ４の回転軸に接続されたサーボモータ５と、サーボモータ５のトルクを制御することによりダイクッション力を制御する制御部と、を備え、サーボモータ５の回転方向が、ダイクッション力の発生期間中に油圧ポンプ／モータ４が液圧モータとして作用する第１の回転方向から油圧ポンプ／モータ４が液圧ポンプとして作用する第２の回転方向に切り換わることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クッションパッドを支持し、プレス機械のスライドの下降中にダイクッション力を発生させる液圧シリンダと、
前記液圧シリンダの下室と低圧力源との間にそれぞれ並列に接続された絞り部及び液圧ポンプ／モータと、
前記液圧ポンプ／モータの回転軸に接続された電動モータと、
前記電動モータのトルクを制御することにより前記ダイクッション力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部によりトルクが制御される前記電動モータの回転方向が、前記ダイクッション力の発生期間中に、前記液圧ポンプ／モータが液圧モータとして作用する第１の回転方向から前記液圧ポンプ／モータが液圧ポンプとして作用する第２の回転方向に切り換わる、
ことを特徴とするプレス機械のダイクッション装置。
【請求項２】
前記絞り部は、少なくとも前記ダイクッション力の発生期間におけるダイクッション圧力指令が一定の場合、前記ダイクッション力の発生期間中の絞り開度が一定である請求項１に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項３】
前記電動モータの前記第１の回転方向から前記第２の回転方向への切り換わりは、少なくとも前記スライドが前記クッションパッドに衝突してから下死点に達するまでの前記クッションパッドの１ストローク中の下側半分以下の領域で生じることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項４】
前記クッションパッドを支持する前記液圧シリンダは、単数又は複数配備され、
前記液圧ポンプ／モータ及び前記電動モータは、１つの前記液圧シリンダに対して単数又は複数配備されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項５】
前記絞り部は、オリフィス又は絞り弁であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項６】
前記絞り部は、前記オリフィス又は絞り弁と直列に接続された電磁開閉弁を含むことを特徴とする請求項５に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項７】
前記絞り部は、前記液圧シリンダの下室と前記低圧力源との間に並列に複数配備されることを特徴とする請求項６に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項８】
前記制御部は、ダイクッション力作用開始時の近傍で前記電磁開閉弁を開き、ダイクッション力作用終了時の近傍で前記電磁開閉弁を閉じる制御を行うことを特徴とする請求項６又は７に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記複数配備された前記絞り部の電磁開閉弁のうちの１つ以上の電磁開閉弁をダイクッション力作用開始時の近傍で同時に開き、前記開いた前記電磁開閉弁をダイクッション力作用終了時の近傍で同時に閉じる制御を行うことを特徴とする請求項７に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記複数配備された前記絞り部の電磁開閉弁のうちの１つ以上の電磁開閉弁をダイクッション力作用開始時の近傍で開き、ダイクッション力作用中のダイクッション圧力指令の変更に基づいて前記開いた電磁開閉弁のうちの少なくとも１つの電磁開閉弁を閉じ、又は閉じている電磁開閉弁のうちの少なくとも１つの電磁開閉弁を開き、前記開いている電磁開閉弁をダイクッション力作用終了時の近傍で閉じる制御を行うことを特徴とする請求項７に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項１１】
前記絞り部は、比例流量制御弁であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項１２】
前記制御部は、ダイクッション力作用開始時の近傍で閉じている前記比例流量制御弁の弁開度が一定の弁開度になるように制御し、ダイクッション力作用終了時の近傍で前記比例流量制御弁を閉じる制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項１３】
前記制御部は、ダイクッション力作用開始時の近傍で閉じている前記比例流量制御弁の弁開度が一定の弁開度になるように前記比例流量制御弁を制御し、ダイクッション力作用中にダイクッション圧力指令の変更に基づいて前記比例流量制御弁の弁開度を変更し、ダイクッション力作用終了時の近傍で前記比例流量制御弁を閉じる制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項１４】
予め設定されたダイクッション圧力指令を出力するダイクッション圧力指令器と、
前記液圧シリンダの下室の圧力を検出する圧力検出器と、
前記液圧シリンダの下室から押し退けられる圧液の一部を含み、前記絞り部を介して前記低圧力源に放出される圧液の流量を直接又は間接的に検出する流量検出器と、を備え、
前記制御部は、前記ダイクッション圧力指令、前記圧力検出器により検出された圧力及び前記流量検出器により検出された流量に基づいて、ダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記電動モータのトルクを制御することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項１５】
前記スライドの速度を検出するスライド速度検出器と、前記電動モータの角速度を検出する角速度検出器と、を更に備え、
前記制御部は、前記ダイクッション圧力指令、前記圧力検出器により検出された圧力、前記流量検出器により検出された流量、前記スライド速度検出器により検出された速度、及び前記角速度検出器により検出された角速度に基づいて、前記プレス機械のダイクッション作用時に、ダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記電動モータのトルクを制御することを特徴とする請求項１４に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項１６】
ダイクッション力作用開始時の前記スライドの速度が所定の速度以下の場合、前記ダイクッション力の発生期間中の前記絞り部は全閉とされることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレス機械のダイクッション装置に係り、特にプレス機械の高速化に対応できるプレス機械のダイクッション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ダイクッション装置を有するプレス機械において、クッションパッドを支持する油圧シリンダのヘッド側油圧室の油圧（ダイクッション力）を、ヘッド側油圧室に接続された油圧ポンプ／モータを駆動するサーボモータを用いて制御するダイクッション装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載のダイクッション装置は、ダイクッション力作用工程で（間接的に）プレス・スライドにより油圧シリンダが押し下げられる為、サーボモータには、スライド速度に比例した回転数が発生する。
【０００４】
サーボモータの最大回転数は（一般的に2000〜3000[rpm]の）制限がある為、一般的に、プレス機械が発揮可能なスライド最大速度下では使用不可能な場合が多く、対応スライド速度制約を設けている場合が多い。これは、プレス機械の特徴でもある生産性を妨げる欠点である。
【０００５】
これを改善する為に、サーボモータの容量をアップすると、コスト高を招くという問題がある。
【０００６】
一方、サーボモータの速度制約上の問題点と、サーボモータの容量をアップすることに伴うコスト上の問題点とを解決すべく、油圧比例流量制御弁（あるいはサーボ弁）を、サーボモータと併用するダイクッション装置が提案されている（特許文献２）。
【０００７】
特許文献２に記載のダイクッション装置は、油圧シリンダのヘッド側油圧室（下室）と低圧力源の間に油圧ポンプ／モータとサーボ弁とを並列に接続し、油圧ポンプ／モータの回転軸に接続されたサーボモータのトルクを制御するとともに、サーボ弁の開度を制御することにより、ダイクッション力作用時に油圧シリンダの下室から押し退けられる油量のうちの一部の油量を油圧ポンプ／モータを介して低圧力源に放出し、残りの油量をサーボ弁を介して低圧力源に放出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３１５０７４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１０／０５８７１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載のダイクッション装置は、プレス・スライドが高速となり、サーボモータの回転数が最大回転数（例えば、3000[RPM]）を越える場合には、ダイクッション装置として使用することができず、プレス・スライドの高速化に対応できるようにサーボモータの容量をアップすると、コスト高を招くという問題がある。
【００１０】
一方、特許文献２に記載のダイクッション装置は、ダイクッション力（圧力）を制御する為に、サーボモータとサーボ弁とを協調制御する必要があり、制御システムが複雑化し、機械の調整工数が増大化する問題や、保守が複雑化するという問題がある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プレス機械の高速化に対応することができ、かつ装置の複雑化及び高コスト化を抑制することができるプレス機械のダイクッション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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の一の態様に係るプレス機械のダイクッション装置は、クッションパッドを支持し、プレス機械のスライドの下降中にダイクッション力を発生させる液圧シリンダと、前記液圧シリンダの下室と低圧力源との間にそれぞれ並列に接続された絞り部及び液圧ポンプ／モータと、前記液圧ポンプ／モータの回転軸に接続された電動モータと、前記電動モータのトルクを制御することにより前記ダイクッション力を制御する制御部と、を備え、前記制御部によりトルクが制御される前記電動モータの回転方向が、前記ダイクッション力の発生期間中に、前記液圧ポンプ／モータが液圧モータとして作用する第１の回転方向から前記液圧ポンプ／モータが液圧ポンプとして作用する第２の回転方向に切り換わる、ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の一の態様によれば、ダイクッション力作用時に液圧シリンダの下室から押し退けられる液量を、絞り部及び液圧ポンプ／モータを介して低圧力源側に放出することができるため、特に液圧シリンダの下室から押し退けられる液量が多い期間（スライドの速度が速い期間）において、液圧ポンプ／モータの回転軸に接続された電動モータの回転数を、絞り部が存在しない場合に比べて大幅に低減することができる。即ち、電動モータの容量をアップすることなく、絞り部を追加するだけで（殆ど製造原価を増加させることなく）、プレス機械の高速化（許容スライド速度の高速化）に対応することができる。また、制御部は、電動モータのトルクを制御することによりダイクッション力を制御し、ダイクッション力を制御するために絞り部の絞り開度を制御しないため、制御システムが複雑化することがない。尚、ダイクッション力を制御するために絞り部の絞り開度を制御しないため、スライドが下死点に近づき、液圧シリンダの下室から押し退けられる液量が少なくなると、液圧ポンプ／モータが液圧モータとして作用する第１の回転方向から液圧ポンプ／モータが液圧ポンプとして作用する第２の回転方向に切り換わり、その結果、絞り部から低圧力源に放出される液量（即ち、ダイクッション力）が保持される。
【００１４】
本発明の他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記絞り部は、少なくとも前記ダイクッション力の発生期間におけるダイクッション圧力指令が一定の場合、前記ダイクッション力の発生期間中の絞り開度が一定である。即ち、ダイクッション圧力指令が一定の場合、ダイクッション力の発生期間中の絞り開度も一定であり、絞り部の絞り開度が切り換えられることはない。
【００１５】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記電動モータの前記第１の回転方向から前記第２の回転方向への切り換わりは、少なくとも前記スライドが前記クッションパッドに衝突してから下死点に達するまでの前記クッションパッドの１ストローク中の下側半分以下の領域で生じることを特徴とする。クッションパッドの１ストローク中の下側半分以下のスライドの速度は、スライドがクッションパッドに衝突する時のスライドの速度に比べて大幅に低下する。そして、スライドの速度が低下すると（液圧シリンダの下室から押し退けられる液量が少なくなると）、電動モータの回転方向が第１の回転方向から第２の回転方向に切り換わり、液圧ポンプ／モータから圧液が絞り部に供給され、絞り部から低圧力源に放出される液量（即ち、ダイクッション力）が保持される。
【００１６】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記クッションパッドを支持する前記液圧シリンダは、単数又は複数配備され、前記液圧ポンプ／モータ及び前記電動モータは、１つの前記液圧シリンダに対して単数又は複数配備されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記絞り部は、オリフィス又は絞り弁であることを特徴とする。オリフィス又は絞り弁は、ダイクッション力の発生期間中の絞り開度が一定のものとして使用される。
【００１８】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記絞り部は、前記オリフィス又は絞り弁と直列に接続された電磁開閉弁を含むことを特徴とする。ダイクッション力の発生期間中のみ電磁開閉弁を開くことにより、オリフィス又は絞り弁をダイクッション力の発生期間中のみ使用できるようにしている。また、前記電磁開閉弁を閉じることにより、実質的に絞り部のないダイクッション装置として機能することができる。
【００１９】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記絞り部は、前記液圧シリンダの下室と前記低圧力源との間に並列に複数配備されることを特徴とする。
【００２０】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記制御部は、ダイクッション力作用開始時の近傍で前記電磁開閉弁を開き、ダイクッション力作用終了時の近傍で前記電磁開閉弁を閉じる制御を行うことを特徴とする。即ち、ダイクッション力の発生期間中のみ電磁開閉弁を開くことにより、オリフィス又は絞り弁をダイクッション力の発生期間中のみ使用できるようにしている。逆にプレスストローク中のダイクッション力の発生期間以外の期間（ダイクッション位置制御期間）には電磁開閉弁を閉じることにより、オリフィス又は絞り弁がダイクッション位置制御の妨げにならないようにすることができる。尚、ダイクッション力作用開始時の近傍及びダイクッション力作用終了時の近傍とは、スライドがクッションパッドに衝突する時、及び下死点に到達する時、及びそれぞれの前後0.2秒間を意味する。また、0.2秒は、電磁開閉弁の開閉の応答性を考慮した時間である。
【００２１】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記制御部は、前記複数配備された前記絞り部の電磁開閉弁のうちの１つ以上の電磁開閉弁をダイクッション力作用開始時の近傍で同時に開き、前記開いた前記電磁開閉弁をダイクッション力作用終了時の近傍で同時に閉じる制御を行うことを特徴とする。複数配備された絞り部の電磁開閉弁（複数の電磁開閉弁）のうちの１乃至複数を選択的に開閉することにより、実質的に絞り部での絞り開度を設定可能にしている。
【００２２】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記制御部は、前記複数配備された前記絞り部の電磁開閉弁のうちの１つ以上の電磁開閉弁をダイクッション力作用開始時の近傍で開き、ダイクッション力作用中のダイクッション圧力指令の変更に基づいて前記開いた電磁開閉弁のうちの少なくとも１つの電磁開閉弁を閉じ、又は閉じている電磁開閉弁のうちの少なくとも１つの電磁開閉弁を開き、前記開いている電磁開閉弁をダイクッション力作用終了時の近傍で閉じる制御を行うことを特徴とする。複数の電磁開閉弁のうちの少なくとも１つの電磁開閉弁を、ダイクッション力作用中のダイクッション圧力指令の変更に基づいて開閉することにより、絞り部から低圧力源に放出される液量を変更できるようにしている。
【００２３】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記絞り部は、比例流量制御弁であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記制御部は、ダイクッション力作用開始時の近傍で閉じている前記比例流量制御弁の弁開度が一定の弁開度になるように制御し、ダイクッション力作用終了時の近傍で前記比例流量制御弁を閉じる制御を行うことを特徴とする。前記比例流量制御弁は、ダイクッション力作用開始時及びダイクッション力作用終了時の近傍で開閉されるが、ダイクッション力の発生期間中には前記比例流量制御弁の絞り開度は制御されない。即ち、前記制御部は、ダイクッション力の発生期間中には前記比例流量制御弁の絞り開度を制御せず、前記電動モータのトルクを制御することによりダイクッション力を制御する。ダイクッション力（圧力）を制御するための制御対象は電動モータのみであるため、比例流量制御弁を使用する場合でも制御システムが複雑化せず、機械の調整工数が増大したり、保守が複雑化することもない。また、比例流量制御弁は、絞り開度を無段階に調整可能であるため、設定するダイクッション力（圧力）に適した絞り開度にすることができる。
【００２５】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記制御部は、ダイクッション力作用開始時の近傍で閉じている前記比例流量制御弁の弁開度が一定の弁開度になるように前記比例流量制御弁を制御し、ダイクッション力作用中にダイクッション圧力指令の変更に基づいて前記比例流量制御弁の弁開度を変更し、ダイクッション力作用終了時の近傍で前記比例流量制御弁を閉じる制御を行うことを特徴とする。比例流量制御弁の弁開度は、ダイクッション力作用中にも変更されるが、ダイクッション力作用中にダイクッション圧力指令が変更される場合、その変更に応じて比例流量制御弁の弁開度が変更されるため（ダイクッション力を制御するための弁開度の変更ではないため）、制御システムが複雑化することがない。
【００２６】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、予め設定されたダイクッション圧力指令を出力するダイクッション圧力指令器と、前記液圧シリンダの下室の圧力を検出する圧力検出器と、前記液圧シリンダの下室から押し退けられる圧液の一部を含み、前記絞り部を介して前記低圧力源に放出される圧液の流量を直接又は間接的に検出する流量検出器と、を備え、前記制御部は、前記ダイクッション圧力指令、前記圧力検出器により検出された圧力及び前記流量検出器により検出された流量に基づいて、ダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記電動モータのトルクを制御することを特徴とする。絞り部から低圧力源に放出される液量は、ベルヌーイの定理に沿いダイクッション圧力の平方根に比例するため、電動モータによりトルク制御される液圧ポンプ／モータと絞り部との併用は、ダイクッション圧力のサージ圧（オーバーシュート）の抑制に大きく寄与する。尚、流量検出器は、絞り部を介して低圧力源に放出される圧液の流量を直接検出するものでもよいし、ダイクッション圧力及び絞り部の絞り開度に基づいてベルヌーイの定理に基づいて算出（間接的に検出）するものでもよい。流量検出器により検出された流量を使用することにより、ダイクッション圧力制御における圧力精度を高めることができる。
【００２７】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記スライドの速度を検出するスライド速度検出器と、前記電動モータの角速度を検出する角速度検出器と、を更に備え、前記制御部は、前記ダイクッション圧力指令、前記圧力検出器により検出された圧力、前記流量検出器により検出された流量、前記スライド速度検出器により検出された速度、及び前記角速度検出器により検出された角速度に基づいて、前記プレス機械のダイクッション作用時に、ダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記電動モータのトルクを制御することを特徴とする。スライド速度検出器により検出されたスライド速度を使用することにより、ダイクッション圧力制御における圧力精度を確保することができる。また、角速度検出器により検出された角速度を使用することにより、ダイクッション圧力制御における動的安定性を確保することができる。
【００２８】
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、ダイクッション力作用開始時の前記スライドの速度が所定の速度以下の場合、前記ダイクッション力の発生期間中の前記絞り部は全閉とされることを特徴とする。ダイクッション力作用開始時のスライドの速度が所定の速度以下であり、液圧シリンダの下室から押し退けられる液量の全てを液圧ポンプ／モータを介して低圧力源に放出可能な場合には、絞り部を全閉とし、絞り部から低圧力源に圧液を放出しないことが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、ダイクッション力作用時に液圧シリンダの下室から押し退けられる液量を、絞り部及び液圧ポンプ／モータを介して低圧力源側に放出するため、特に液圧シリンダの下室から押し退けられる液量が多い期間において、液圧ポンプ／モータの回転軸に接続された電動モータの回転数を、絞り部が存在しない場合に比べて大幅に低減することができ、電動モータの容量をアップすることなく、絞り部を追加するだけで（殆ど製造原価を増加させることなく）、プレス機械の高速化（許容スライド速度の高速化）に対応することができる。
【００３０】
また、制御部は、電動モータのトルクを制御することによりダイクッション力を制御し、ダイクッション力を制御するために絞り部の絞り開度を制御しないため、制御システムの複雑化及び高コスト化を抑制することができる。
【００３１】
更に、絞り部から低圧力源に放出される液量は、ベルヌーイの定理に沿いダイクッション圧力の平方根に比例するため、電動モータによりトルク制御される液圧ポンプ／モータと絞り部との併用は、ダイクッション圧力のサージ圧（オーバーシュート）の抑制に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の模式図
【図２】図２は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の他の模式図
【図３】図３はスライド位置、ダイクッション位置及びダイクッション力を示す波形図
【図４】図４は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第１の実施形態を示す構成図
【図５】図５は図４に示した第１の実施形態のダイクッション装置における制御部の実施形態を示すブロック図
【図６】図６は従来のダイクッション装置におけるスライド位置及びダイクッション位置を示す波形図
【図７】図７は従来のダイクッション装置におけるスライド速度及びダイクッション速度を示す波形図
【図８】図８は従来のダイクッション装置におけるダイクッション力指令及びダイクッション力を示す波形図
【図９】図９は従来のダイクッション装置におけるサーボモータの回転数を示す波形図
【図１０】図１０は本発明の第１の実施形態のダイクッション装置におけるスライド位置及びダイクッション位置を示す波形図
【図１１】図１１は本発明の第１の実施形態のダイクッション装置におけるスライド速度及びダイクッション速度を示す波形図
【図１２】図１２は本発明の第１の実施形態のダイクッション装置におけるダイクッション力指令及びダイクッション力を示す波形図
【図１３】図１３は本発明の第１の実施形態のダイクッション装置におけるサーボモータの回転数を示す波形図
【図１４】図１４は本発明の第１の実施形態のダイクッション装置における電磁開閉弁をＯＮ／ＯＦＦさせる指令信号を示す波形図
【図１５】図１５は本発明の第１の実施形態のダイクッション装置における油圧シリンダ、油圧ポンプ／モータ、及びオリフィスから流出入する油量を示す波形図
【図１６】図１６は、ダイクッション力（圧力）及び各電磁開閉弁ＯＮ／ＯＦＦ毎の放出流量及び許容最大スライド速度を示す図表
【図１７】図１７は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第２の実施形態を示す構成図
【図１８】図１８は図１７に示した第２の実施形態のダイクッション装置における制御部の実施形態を示すブロック図
【図１９】図１９は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第３の実施形態を示す構成図
【図２０】図２０は図１９に示した第３の実施形態のダイクッション装置における制御部の実施形態を示すブロック図
【図２１】図２１は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第４の実施形態を示す構成図
【図２２】図２２は図２１に示した第４の実施形態のダイクッション装置における制御部の実施形態を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下添付図面に従って本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の好ましい実施形態について詳説する。
【００３４】
［本発明の原理］
まず、図１乃至図３を使用して本発明を原理的に説明する。
【００３５】
図１及び図２はそれぞれ本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の模式図であり、図３はスライド位置、ダイクッション位置及びダイクッション力を示す波形図である。
【００３６】
図１に示すダイクッション装置１０は、主としてクッションパッド２を支持し、プレス機械のスライドの下降中にダイクッション力を発生させる液圧シリンダ（油圧シリンダ）３と、油圧シリンダ３のクッション圧発生側加圧室（下室）３ｃと低圧力源として機能するタンク９との間にそれぞれ並列に接続された絞り部（オリフィス）５２及び液圧ポンプ／モータ（油圧ポンプ／モータ）４と、油圧ポンプ／モータ４の回転軸に接続された電動モータ（サーボモータ）５と、サーボモータ５のトルクを制御することによりダイクッション力を制御する制御部（図示せず）とから構成されている。
【００３７】
このダイクッション装置１０は、プレス機械のスライドにより間接的にクッションパッド２が押し下げられ、クッションパッド２の下降に伴って油圧シリンダ３の下室３ｃから作動油が押し退けられる。油圧シリンダ３の下室３ｃから押し退けられた作動油は、サーボモータ５により駆動される油圧ポンプ／モータ４を介してタンク９へ放出されるが、作動油の一部は、油圧ポンプ／モータ４を介してタンク９に放出する系統と並列に設けられた、オリフィス（固定穴）５２を介してタンク９へ通じる、別系統の油路を介してタンク９に放出される。
【００３８】
本例では、サーボモータ５のトルクを制御することにより、図３に示すように所定のダイクッション位置で待機しているクッションパッド２にスライドが間接的に衝突する時点（ダイクッション力作用開始時点）からダイクッション力作用終了時点（プレス下死点）までの期間、一定のダイクッション力が作用するように制御する。
【００３９】
スライド速度が速い（油圧シリンダ３からの押し退け油量が多い）ダイクッションストローク前半は、図１に示すように押し退け油量は、油圧ポンプ／モータ４とオリフィス５２とを介してタンク９に放出される。このとき、トルク制御されるサーボモータ５（＝油圧ポンプ／モータ４）の回転方向は第１の回転方向（例えば、正転側）であり、油圧ポンプ／モータ４は油圧モータとして作用し、サーボモータ５の回転数はダイクッション力作用開始時点で（正転側の）最大回転数になる。
【００４０】
そして、スライド速度が遅い（油圧シリンダ押し退け油量が少ない）ダイクッションストローク後半は、図２に示すように押し退け油量と、油圧ポンプ／モータ４による圧入油量との合算油量が、オリフィス５２を介してタンク９に放出される。このとき、トルク制御されるサーボモータ５（＝油圧ポンプ／モータ４）の回転方向は第２の回転方向（逆転側）であり、油圧ポンプ／モータ４は油圧ポンプとして作用し、サーボモータ５の回転数はダイクッション力作用終了時点（プレス下死点）で（逆転側の）最大回転数になる。
【００４１】
つまり、オリフィス５２（固定穴）を併設することで、ダイクッション力作用工程の始終において、正−逆最大回転数の範囲（一方向のみの最大回転数の２倍の回転数）で、サーボモータ５を余すところ無く使用可能になる。オリフィス５２は、後述するように電磁開閉弁と組み合わせて、ダイクッション力作用工程にのみ使用可能にし、ダイクッション圧力、スライド速度に応じて、複数パターン準備すれば良く、安価に構築でき（電磁開閉弁をサイクルで１回ON／OFFさせるだけであり）、システムも単純である。
【００４２】
［技術的証明］
次に、サーボモータ５の回転数が正−逆最大回転数の範囲（実質的に２倍の回転数の範囲）で使用可能になる技術的証明を行う。
【００４３】
いま、ダイクッション装置１０の各部のパラメータを下記の通り定義する。
【００４４】
［具体例］
q[cc/rev]：サーボモータで駆動する油圧ポンプ／モータの押し退け容積   40
NMot-max[rpm]     ：サーボモータの最大回転数                        3000
S[cm2]           ：油圧シリンダ断面積                               63.62
Pr[kg/cm2]       ：目標ダイクッション圧力                           240.4
P[kg/cm2]        ：ダイクッション圧力                               240.4
QMot-max[l/min]     ：油圧ポンプ／モータが処理可能な最大油量
QMot-max=1/1000×NMot-max×q・・・・・・・・・・・・・・ (式1)   120
V1max[cm/s]       ：従来対応可能な最大スライド速度
V1max=1000/60×QMot-max/S・・・・・・・・・・・・・・・（式2）   31.34
d[mm]            ：オリフィス径
d=(QMot-max/(0.424×Pr1/2)1/2  ・・・・・・・・・・・・  (式3）    4.27
Qorifice[l/min]     ：オリフィスが処理可能な油量
Qorifice=0.424×d2×P1/2  ・・・・・・・・・・・・・・・（式4）  120
（式3）、（式4）はベルヌーイの定理に基づく。定数は実験値を引用する。（定数は作動油の種類等条件によって変動する為、ここでは本値として仮定する。）
QCyl[l/min]        :油圧シリンダの押し退け油量
QMot[l/min]             :油圧ポンプ／モータの処理油量
QCyl=Qorifice＋QMot  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式5）
ここでQMotはQMot-max〜-QMot-maxまで制御可能な為、              120〜-120
QCyl=Qorifice + QMot-max〜Qorifice - QMot-maxまで制御可能である。   240 〜 0  
QCyl-max = Qorifice + QMot-max
V2max[cm/s]        ：本発明で対応可能な最大スライド速度
V2max=1000/60×（Qorifice + QMot-max）/S  ・・・・・・・・（式6） 62.68
V2min[cm/s]        ：本発明で対応可能な最小スライド速度
V2min=1000/60×（Qorifice -QMot-min）/S  ・・・・・・・・ （式7）   0
(式3)、(式4)、(式6)より、V2max=1000/60×2×QMot-max/S
結局V2max=2×V1maxとなり、対応スライド速度は、オリフィス５２を有する別系統を設けない場合の２倍になる。
［第１の実施形態］
図４は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第１の実施形態を示す構成図である。
【００４５】
図４に示すプレス機械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１０１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。スライド１０１は、図示しない駆動手段によって
回転駆動力が伝達されるクランク軸１１２及びコンロッド１１３を含むクランク機構によって、図４上で上下方向に移動させられる。
【００４６】
また、クランク軸１１２には、クランク軸１１２の角度及び角速度を検出するためのエンコーダ２４が設けられている。
【００４７】
スライド１０１には上型２０１が装着され、ベッド１０２上（のボルスタ上）には下型２０２が装着されている。
【００４８】
上型２０１と下型２０２の間には皺押さえ板（ブランクホルダ）２０３があり、皺押さえ板２０３の下側が複数のクッションピン１を介してクッションパッド２で支持され、上側には材料３０がセットされる（接触する）。
【００４９】
ダイクッション装置１０−１は、主としてクッションパッド２を支持する油圧シリンダ３と、油圧シリンダ３のクッション圧発生側加圧室（以下「下室」と称す）３ｃと低圧力源として機能するアキュムレータ６との間にそれぞれ並列に接続された油圧ポンプ／モータ４及び二点鎖線で囲んだ絞り部（電磁開閉弁５１，５３，５５，オリフィス５２，５４，５６）と、油圧ポンプ／モータ４の回転軸に接続された電動（サーボ）モータ５と、油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力を検出する圧力検出器２１と、サーボモータ５及び電磁開閉弁５１，５３，５５を制御する制御部３００−１（図５参照）とから構成されている。
【００５０】
クッションパッド２は、油圧シリンダ３のピストンロッド３ａに連結され、油圧シリンダ３によって支持され、クッションパッド２（あるいは油圧シリンダ・ピストンに連動する部分）には、クッションパッド２の位置を検出するダイクッション位置検出器２３が設置されている。
【００５１】
油圧シリンダ３のクッション圧発生側加圧室（以下「下室」と称す）３ｃに接続された高圧側の配管（高圧ライン）８０には、下室３ｃの圧力を検出する圧力検出器２１が接続されるとともに、油圧ポンプ／モータ４の一方の吐出口が接続されている。
【００５２】
油圧シリンダ３の下降側加圧室（以下「上室」と称す）３ｂに接続された低圧側の配管（低圧ライン）８２には、油圧ポンプ／モータ４の他方の吐出口が接続されるとともに、アキュムレータ６が接続されている。
【００５３】
また、油圧シリンダ３の下室３ｃに接続された高圧ライン８０には、リリーフ弁（安全弁）７が接続され、このリリーフ弁７の低圧ライン（戻りライン）はアキュムレータ６に接続されている。更に、油圧シリンダ３の上室３ｂと下室３ｃとを接続する配管上にはチェック弁（逆止弁）８が配設されている。
【００５４】
また、油圧シリンダ３の下室３ｃに接続された高圧ライン８０から分岐した高圧ライン８４には、高圧ライン８４を流れる圧油の流量を検出する流量検出器２７が配備されるとともに、３つの電磁開閉弁５１，５３，５５が並列に配備され、３つの電磁開閉弁５１，５３，５５にそれぞれ直列にオリフィス５２，５４，５６が配備され、オリフィス５２，５４，５６の出口側は、それぞれアキュムレータ６に接続されている。尚、本例のオリフィス５２，５４，５６の穴径は、それぞれ4.3mm，1.0mm，2.0mmである。
【００５５】
油圧ポンプ／モータ４の回転軸にはサーボモータ５の駆動軸が接続され、サーボモータ５には、サーボモータ５の回転角速度を検出するための角速度検出器２２が設けられている。
【００５６】
［ダイクッション力（圧力）制御の原理］
ダイクッション力は、油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力とシリンダ面積の積で表すことができるため、ダイクッション力を制御することは、油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力を制御することを意味する。また、油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力は、油圧シリンダ３の下室３ｃにそれぞれ接続されたオリフィス５２，５４，５６の絞り開度、及び油圧ポンプ／モータ４のトルクを制御することにより発生する。
【００５７】
いま、油圧シリンダ３の下室３ｃの断面積：Ａ
油圧シリンダ３の下室３ｃの体積：Ｖ
ダイクッション圧力：Ｐ
油圧ポンプ／モータ４のトルク：ｔ
サーボモータ５のトルク：Ｔ
サーボモータ５の慣性モーメント：Ｉ
サーボモータ５の粘性抵抗係数：ＤM
サーボモータ５の摩擦トルク：ｆM
油圧ポンプ／モータ４の押し退け容積：Ｑ
スライド１０１から油圧シリンダ３のピストンロッド３ａに加わる力：Ｆ
スライド１０１に押されて発生するクッションパッド２のパッド速度：ｖ
油圧シリンダ３のピストンロッド３ａ＋クッションパッド２の慣性質量：Ｍ
油圧シリンダ３の粘性抵抗係数：ＤS
油圧シリンダ３の摩擦力：ｆS
圧油に押されて回転するサーボモータ角速度：ω
作動油の体積弾性係数：Ｋ
比例定数：ｋ１、ｋ２、ｋ３
オリフィス５２，５４，５６を通過する油量：ｑ
オリフィス径（または絞り開度）：ｄor
とすると、静的な挙動は（式8）及び（式9）で表すことができる。
【００５８】
Ｐ=∫Ｋ｛（ｖ・Ａ−ｋ１Ｑ・ω−ｑ）／Ｖ｝ｄｔ  ・・・・・・・（式8）
ｔ=ｋ２・ＰＱ／（２π）  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式9）
ｑ=ｋ３・ｄor（Ｐ）1/2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式10）
また、動的な挙動は（式8）、（式9）、(式10)に加えて（式11）、（式12）で表すことができる。
【００５９】
ＰＡ−Ｆ＝Ｍ・ｄv／ｄｔ＋ＤS・ｖ＋ｆS・・・・・・・・・・・・（式11）
ｔ−Ｔ＝I・ｄω／ｄｔ＋ＤM・ω＋ｆM  ・・・・・・・・・・・・（式12）
上記（式8）〜（式11）が意味するもの、即ち、スライド１０１からクッションパッド２を介して油圧シリンダ３に伝わった力は、油圧シリンダ３の下室３ｃを圧縮し、ダイクッション圧力を発生させる。そして、ダイクッション圧力とオリフィス径に依存した油量がオリフィス５２、５４、５６から出される。さらに、油圧シリンダ３からの押し退け油量が多いダイクッションストローク前半は、ダイクッション圧力によって油圧ポンプ／モータ４を油圧モータ作用させ、この油圧ポンプ／モータ４に発生する回転軸トルクがサーボモータ５の駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ５を正転（回生作用）させ、ダイクッション圧力が所定のダイクッション圧力（ダイクッション圧力指令）になるように、圧力の上昇が抑制される。また、油圧シリンダ３からの押し退け油量が少ないダイクッションストローク後半は、油圧ポンプ／モータ４を油圧ポンプ作用させ、この油圧ポンプ／モータ４に発生する回転軸トルクにサーボモータ５の駆動トルクが抗じたところで、サーボモータ５を反転させ、ダイクッション圧力が所定のダイクッション圧力（ダイクッション圧力指令）になるように、圧力の低下が抑制される。
【００６０】
一定のダイクッション力（圧力）が作用するように制御する場合、ダイクッション圧力が一定であるため、オリフィス５２、５４、５６から放出される油量は一定量となり、結局、ダイクッション圧力は、サーボモータ５の駆動トルクに応じて決定される。ダイクッション圧力制御工程中は、油圧ポンプ／モータ４が油圧モータ作用する逆転動作から油圧ポンプ作用する正転動作と共に、サーボモータの回転数は連続的に変化するため、ダイクッションション圧力は安定化し易い。
【００６１】
［制御部の実施形態］
図５は、図４に示した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１における制御部３００−１の実施形態を示すブロック図である。
【００６２】
図５に示す制御部３００−１は、主としてダイクッション制御器３１０−１と、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御器を含むサーボアンプ３８０と、交流電源３８２と、電力回生機能付きの直流電源３８４とから構成されている。
【００６３】
ダイクッション制御器３１０−１は、ダイクッション圧力指令器３２２及び圧力制御補償器３２４を有する圧力制御器３２０と、ダイクッション位置指令器３３２及び位置制御補償器３３４を有する位置制御器３３０と、絞り制御器３４０と、信号演算器３５０、３５２と、トルク指令選択器３６０とから構成されている。
【００６４】
信号演算器３５０には、クランク軸１１２に設けられたエンコーダ２４からエンコーダ信号（パルス信号）が加えられており、信号演算器３５０は、入力するエンコーダ信号からクランク軸角度信号及びクランク角速度信号を生成し、信号演算器３５２に出力する。信号演算器３５２は、信号演算器３５０から入力するクランク軸角度信号及びクランク角速度信号を、スライド位置信号及びスライド速度信号に変換し、変換したスライド位置信号をそれぞれ圧力制御器３２０、位置制御器３３０及び絞り制御器３４０に出力し、変換したスライド速度信号をそれぞれ圧力制御器３２０及び位置制御器３３０に出力する。
【００６５】
尚、本例では、エンコーダ２４及び信号演算器３５０、３５２が、スライド位置検出器及びスライド速度検出器として機能するが、これに限らず、プレス機械１００のスライド１０１とベッド１０２との間にスライド１０１の位置及び速度を検出するスライド位置検出器及びスライド速度検出器を設けるようにしてもよい。
【００６６】
また、圧力制御器３２０には、図４に示した圧力検出器２１により検出されたダイクッション圧力を示すダイクッション圧力信号、角速度検出器２２により検出されたサーボモータ５の角速度を示すサーボモータ角速度信号、及び流量検出器２７により検出された作動油の流量（高圧ライン８０から分岐した高圧ライン８４（オリフィス５２、５４、５６））を通過する作動油の流量を示す流量信号が加えられている。
【００６７】
ダイクッション圧力指令器３２２は、入力するスライド位置信号に基づいてダイクッション圧力指令信号を圧力制御補償器３２４に出力する。本例の場合、ダイクッション圧力指令器３２２は、例えば、ステップ状のダイクッション圧力指令信号を出力し、スライド位置信号に基づいてダイクッション圧力指令信号の出力タイミング等を制御する。
【００６８】
圧力制御補償器３２４は、ダイクッション圧力制御状態の場合、ダイクッション圧力指令器３２２から出力されるダイクッション圧力指令信号、ダイクッション圧力信号、スライド速度信号、流量信号、及びサーボモータ角速度信号に基づいて、サーボモータ５を駆動するためのトルク指令信号を生成する。即ち、圧力制御補償器３２４は、ダイクッション圧力指令器３２２から加えられるダイクッション圧力指令信号どおりにダイクッション圧力を制御するために、ダイクッション圧力信号を圧力フィードバック信号として使用してトルク指令信号を生成する。圧力制御補償器３２４は、サーボモータ角速度信号をダイクッション圧力の動的安定性を確保するために、スライド速度信号や流量信号をダイクッション圧力の制御精度を向上させるために、フィードバックあるいはフィードフォワード信号として使用する。
【００６９】
尚、圧力制御器３２０は、ダイクッション位置制御状態（ダイクッション待機位置（保持）制御状態）からダイクッション圧力制御状態に制御が切り換えられると、ダイクッション圧力指令信号、ダイクッション圧力信号、スライド速度信号、流量信号、及びサーボモータ角速度信号に基づいてトルク指令信号を生成し、トルク指令選択器３６０に出力する。
【００７０】
位置制御器３３０には、信号演算器３５２からスライド位置信号及びスライド速度信号が加えられ、図４に示したダイクッション位置検出器２３により検出されたクッションパッド２の位置を示すダイクッション位置信号、及び角速度検出器２２により検出されたサーボモータ５の角速度を示すサーボモータ角速度信号が加えられている。
【００７１】
ダイクッション位置指令器３３２には、ダイクッション位置指令生成の起点を把握したり、スライドとの干渉を防止したりするためにスライド位置信号が、ダイクッション位置指令の初期値を生成するためにダイクッション位置信号が加えられており、ダイクッション位置指令器３３２は、スライド１０１が下死点に到達し、ダイクッション力作用終了後に、製品ノックアウト動作を行うとともに、クッションパッド２を初期位置であるダイクッション待機位置に待機させるために、ダイクッション位置（クッションパッド２の位置）を制御するダイクッション位置指令信号を生成し出力する。
【００７２】
位置制御補償器３３４は、ダイクッション位置制御状態の場合、ダイクッション位置指令器３３２から出力されるダイクッション位置指令信号、ダイクッション位置信号、サーボモータ角速度信号及びスライド速度信号に基づいてトルク指令信号を生成する。即ち、位置制御補償器３３４は、ダイクッション位置指令器３３２から加えられるダイクッション位置指令信号どおりにダイクッション位置を制御するために、ダイクッション位置信号を位置フィードバック信号として使用して、トルク指令信号を生成する。位置制御補償器３３４は、サーボモータ角速度信号をクッションパッド２の位置の動的安定性を確保するために、スライド速度信号をクッションパッド２の位置の応答性を改善するために、フィードバックあるいはフィードフォワード信号として使用する。
【００７３】
トルク指令選択器３６０には、圧力制御器３２０により生成されたトルク指令信号、又は位置制御器３３０により生成されたトルク指令信号が加えられ、トルク指令選択器３６０は、スライド位置信号、及びダイクッション位置信号に基づいてスライド１０１がダイクッション力制御工程、主に成形工程の領域にあるか、又はダイクッション位置制御工程、主に非成形工程の領域にあるかを判断し、スライド１０１が成形工程の領域にある場合には、圧力制御器３２０による生成されたトルク指令信号を選択出力し、スライド１０１が非成形工程の領域にある場合には、位置制御器３３０により生成されたトルク指令信号を選択出力する。
【００７４】
絞り制御器３４０には、信号演算器３５２からスライド位置信号が加えられており、絞り制御器３４０は、スライド位置信号に基づいて電磁開閉弁５１、５３、５５を開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）させる指令信号を出力する。本例の絞り制御器３４０は、ダイクッション力の発生期間中、オリフィス５２，５４，５６を組み合わせた絞り開度が一定になるように、電磁開閉弁５１，５３，５５をＯＮ／ＯＦＦさせる指令信号を出力し、ダイクッション力の発生期間以外の期間、クッションパッド２の位置制御を可能にするために、全ての電磁開閉弁５１，５３，５５をＯＦＦさせる指令信号を出力する。
【００７５】
ダイクッション制御器３１０−１は、トルク指令選択器３６０からサーボモータ５をトルク制御するトルク指令を、サーボアンプ３８０を介してサーボモータ５に出力するとともに、絞り制御器３４０から電磁開閉弁５１，５３，５５をＯＮ／ＯＦＦさせる指令信号を出力する。
【００７６】
スライド１０１の衝突時（スライド１０１が、直接または間接的にクッションパッド２に接触する時）以降は、スライド１０１の動力によって、金型・皺押さえ板２０３、クッションピン１、クッションパッド２を介して、油圧シリンダ３に圧力が発生し、油圧シリンダ３から作動油が押し退けられる。
【００７７】
スライド速度が速い（油圧シリンダ３からの押し退け油量が多い）ダイクッションストローク前半は、油圧シリンダ３から押し退けられた油量の一部は、電磁開閉弁５１，５３，５５及びオリフィス５２，５４，５６のうちのＯＮされている電磁開閉弁及びその電磁開閉弁に直列に接続されたオリフィスを介して低圧力源側に放出され、油圧ポンプ／モータ４を油圧モータ作用させて押し退けて回転させる。
【００７８】
このとき、トルク制御されるサーボモータ５（＝油圧ポンプ／モータ４）の回転方向は正転側であり、油圧ポンプ／モータ４に発生する回転軸トルクがサーボモータ５の駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ５を回転（回生作用）させる。即ち、サーボモータ５によって発電された電力は、サーボアンプ３８０、及び電力回生機能付きの直流電源３８４を介して交流電源３８２に回生される。
【００７９】
また、スライド速度が遅い（油圧シリンダ押し退け油量が少ない）ダイクッションストローク後半（クッションパッドの１ストローク中の下側半分以下の領域）では、トルク制御されるサーボモータ５（＝油圧ポンプ／モータ４）の回転方向は反転側に切り換わり、油圧ポンプ／モータ４に発生する回転軸トルクにサーボモータ５の駆動トルクが抗じたところで、サーボモータ５を反転させる。油圧ポンプ／モータ４が油圧ポンプ作用して油圧ポンプ／モータ４から吐出される圧入油量と、油圧シリンダ３から押し退けられた油量との合算油量が、電磁開閉弁５１，５３，５５及びオリフィス５２，５４，５６のうちのＯＮされている電磁開閉弁及びその電磁開閉弁に直列に接続されたオリフィスを介して低圧力源側に放出される。
【００８０】
一方、スライド１０１が下死点に到達（プレス成形が終了）すると、ダイクッション制御器３１０−１は、ダイクッション圧力制御状態からダイクッション位置（保持）制御状態に切り換えられる。
【００８１】
このダイクッション位置制御状態では、位置制御器３３０から出力されるトルク指令信号が、トルク指令選択器３６０及びサーボアンプ３８０を介してサーボモータ５に出力され、サーボモータ５がトルク制御される。
【００８２】
この時、位置制御器３３０は、スライド１０１が上昇を開始してから一定時間、ダイクッション装置を停止させ、スライド１０１と成形品とダイクッション装置が干渉して成形品を破損させる事故の無いようにし、その後、油圧シリンダ３（クッションパッド２）を上昇させ、下型２０２に密着した成形品をノックアウトし、初期位置（待機位置）に戻し、次サイクルに備える。このダイクッション位置（保持）制御状態時には、電磁開閉弁５１、５３、５５は全てＯＦＦにされ、オリフィス５２，５４，５６から圧油が放出されることがない。
【００８３】
［比較例］
本発明の第１の実施形態のダイクッション装置１０−１と特許文献１に記載の従来のダイクッション装置（以下、単に「従来のダイクッション装置」という）とを比較し、両者の作用効果の相違点について説明する。
【００８４】
従来のダイクッション装置は、主として図４に示した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１のうちの二点鎖線で囲んだ絞り部（電磁開閉弁５１，５３，５５、オリフィス５２，５４，５６）が設けられていない点で、第１の実施形態のダイクッション装置１０−１とは構成が異なる。
【００８５】
＜従来のダイクッション装置の作用＞
図６から図９を用いて、従来のダイクッション装置の作用を説明する。
【００８６】
図６から図９は、従来のダイクッション装置における各物理量の変化を示す波形図であり、図６はスライド位置及びダイクッション位置を示す波形図、図７はスライド速度及びダイクッション速度を示す波形図、図８はダイクッション力指令及びダイクッション力を示す波形図、及び図９はサーボモータの回転数を示す波形図である。
【００８７】
プレス機械はクランク式であり、スライドのストロークは200mmであり、クッションパッドのストローク（ダイクッションストローク）は、80mmに設定されている（図６）。また、ダイクッション力指令は150ｋＮに設定され（図８）、プレス機械をスライドストローク数30spmで駆動し（図６）、クッションパッドを連動させた状態を示す。
【００８８】
クッションパッドが待機位置である80mmmに待機している状態で、スライドが上死点から下降すると、衝撃を緩和させる為に（衝突時の対スライド相対速度を低下させる為に）スライドが下死点上約90mmmに達した時点から、下方にプリ加速されているクッションパッドに衝突する（図６、図７）。プリ加速後、約75mmの位置でクッションパッドにスライドが衝突した時点で、ダイクッション力制御が開始される（図６）。このように制御しても、サーボモータ（とそれに連動する）の回転軸を急激に角加速する際の応答遅れの影響によって、ダイクッション力にはサージ（オーバーシュート）が生じる（図８）。
【００８９】
ダイクッション速度（=クッションパッドの速度=油圧シリンダの速度）は、ダイクッション力制御工程中（80mmから下死点(0mm)に至る区間）は終始スライド速度に沿っている（図７）。つまり、ダイクッション速度は、スライド速度に依存し、サーボモータの回転数（図９）は、ダイクッション速度に比例している。
【００９０】
ダイクッション力制御開始時点では、ダイクッション速度が最も速くなり、本例では、サーボモータの回転数は許容限界値の約3000min-1を示している。一方、ダイクッション力制御終了時点（プレス下死点）では、0を示している。このダイクッションストロークでは、開始時点の回転数に依存して、これ（30spm）以上にスライドストローク数を増加させることができない。
【００９１】
＜第１の実施形態のダイクッション装置の作用＞
図１０から図１５を用いて、図４に示した本発明の第１の実施形態のダイクッション装置１０−１の作用を説明する。
【００９２】
図１０から図１５は、本発明の第１の実施形態のダイクッション装置１０−１における各物理量の変化を示す波形図であり、図１０はスライド位置及びダイクッション位置を示す波形図、図１１はスライド速度及びダイクッション速度を示す波形図、図１２はダイクッション力指令及びダイクッション力を示す波形図、図１３はサーボモータの回転数を示す波形図、図１４は電磁開閉弁５１，５３，５５をＯＮ／ＯＦＦさせる指令信号（０と１）を示す波形図、及び図１５は油圧シリンダ３、油圧ポンプ／モータ４、及びオリフィス５２から流出入する油量を示す波形図である。
【００９３】
図４に示すようにプレス機械１００は、クランク式であり、スライド１０１のストロークは200mmであり、クッションパッド２のストローク（ダイクッションストローク）は、80mmに設定されている（図１０）。また、ダイクッション力指令は150ｋＮに設定され（図１２）、プレス機械１００をスライドストローク数60spm（従来例の２倍）で駆動し（図１１）、クッションパッド２を連動させた状態を示す。
【００９４】
クッションパッド２が待機位置（80mm）に待機している状態で、スライド１０１が上死点から下降すると、待機位置（80mm）に達した時点で、クッションパッド２に衝突する（図１０）。このとき、クッションパッド２は、衝突直前において、下方にプリ加速されていない。
【００９５】
衝突時点から、ダイクッション力制御が開始され（図１２）。これとほぼ同時（本例では同時）に、電磁開閉弁５１のみをＯＮにする指令信号を出力する（図１４）。尚、本例では、ダイクッション力制御期間中も電磁開閉弁５３、５５はＯＦＦのままであり、電磁開閉弁５１と直列に接続されたオリフィス５２（穴径4.3mm）が、ダイクッション圧力の上昇に寄与する。
【００９６】
このように、スライド１０１が（上型、材料、皺押さえ板、クッションピン等を介して）、静止状態のダイクッション（クッションパッド２）に衝突しても、電磁開閉弁５１がＯＮされ、オリフィス５２の穴径4.3mmから放出される油量の作用によりダイクッション圧力はサージ（オーバーシュート）が発生することなく安定する。サーボモータ（とそれに連動する）の回転軸を急激に角加速する際の応答遅れに伴う作動油の放出が遅れる影響を補う作用による。そのためサージを抑制するプリ加速が不要になり、プリ加速を行わないで済む分、ダイクッション圧力作用時点も早まる（図１２）。
【００９７】
ダイクッション速度（=クッションパッドの速度=油圧シリンダの速度）は、従来のダイクッション装置の作用と同様にダイクッション力制御工程中（80mmから下死点(0mm)に至る区間）は終始スライド速度に沿っている（図１１）。
【００９８】
このダイクッション速度は、サーボモータの回転数（図１３）に比例せず、サーボモータの回転数相当の油量（油圧ポンプ／モータによる正又は負の圧入油量）と、オリフィスから放出される油量との和に比例する。ダイクッション力制御開始時点では、ダイクッション速度が最も速くなり、本例では、この時のサーボモータの回転数は許容限界に近い約3000min-1（図１３）を示し、これに比例する油圧ポンプ／モータによる放出油量約-120 l/min（図１５に示される油圧ポンプ／モータによる負の圧入油量）と、オリフィスから放出される油量約-120 l/min（図１５）との和が、ダイクッション速度に比例して、油圧シリンダから押し退けられる油量-240 l/min（図１５）と等しくなる。一方、プレス下死点近傍におけるダイクッション力制御終了時点では、ダイクッション速度が最も遅くなり、本例では、この時のサーボモータ回転数は、逆転側の許容限界に近い約-3000min-1（図１３）を示している。
【００９９】
結局、第１の実施形態のダイクッション装置１０−１は、従来のダイクッション装置の最大スライドストローク数（30spm)に対して２倍のスライドストローク数(60spm)に対応可能になっている。
【０１００】
ダイクッション力制御工程について、更に詳しく説明する。
【０１０１】
本例では、ダイクッション力150kNに比例するダイクッション圧力240.4kg/cm2をダイクッションストローク全域で制御する（図１２）。スライド１０１がダイクッション（クッションパッド２）に間接的に衝突し、ダイクッション力制御が開始される時点では、スライド速度約600mm/sに相当する油圧シリンダ押し退け油量約240 l/minを、サーボモータ回転に伴う油油圧ポンプ／モータ４から低圧ライン８２に放出される油量-120 l/minと、電磁開閉弁５１がＯＮ（開放）することで通じる直径4.3mmのオリフィス５２から放出される油量約-120 l/minとが賄って（総合収支油量がほぼ０になって）いる。
【０１０２】
電磁開閉弁５１の指令は、ダイクッション力制御開始時の近傍（前後）でＯＮさせ、ダイクッション力制御終了時の近傍（前後）でＯＦＦさせる。使用する電磁開閉弁の応答性によって、ＯＮタイミング、ＯＦＦタイミングを決定する。本例では丁度、ダイクッション力制御開始時点で指令をＯＮさせ（図１４）、電磁開閉弁５１のスプール開度は、ＯＮ後約0.01s後に開放開始し、約0.06s後に開放完了する。電磁開閉弁５１に直列に接続されたオリフィス５２は、これに応じて0.01s後から機能を開始し、約0.05s後には穴径4.3mmに見合う機能に至る。
【０１０３】
オリフィス５２から放出される油量は、（式4）のに示したようにベルヌーイの定理に沿いダイクッション圧力の平方根に比例して決定し、ダイクッション力制御開始時点直後に所定のダイクッション圧力約240kg/cm2に至った時点では、約120 l/minとなる。この放出油量が、従来のダイクッション装置の油圧ポンプ／モータが単独で賄っていたサーボモータ最大回転（3000min-1）時の放出油量約120 l/minと相俟って、油圧シリンダ押し退け油量240 l/minを賄う為、従来のダイクッション装置に対して２倍のスライド速度に対応可能になる。
【０１０４】
この時、ダイクッション圧力が所定値240kg/cm2を超過（オーバーシュート）しようとすると、ベルヌーイの定理によりオリフィス５２から放出される油量も増加し、油圧ポンプ／モータ４から放出される油量との合計が、油圧シリンダ押し退け油量を超過しようとして、それ以上の油圧シリンダの容積圧縮（加圧）作用を妨げ、ダイクッション圧力を低下させる（反）作用が働く。この作用が、ダイクッション圧力のサージ（オーバーシュート）抑制に大きく寄与する。したがって、オーバーシュート抑制のために、従来必要であったクッションパッドの下方に対するプリ加速が不要になり、従来のダイクッション装置に対して、ダイクッション力制御開始時点が早まり、ダイクッション力作用時点が早まる。
【０１０５】
スライド１０１が下降し、ダイクッションストロークが進むにつれて、スライド速度が低下し、油圧シリンダ押し退け油量は減少する。所定の圧力240kg/cm2を維持する為には、オリフィス５２から放出される油量120 l/minを維持しなければならない為、総合収支油量が０になるように、サーボモータ５で駆動する油圧ポンプ／モータ４は、油圧シリンダ押し退け油量とオリフィス５２から放出される油量との差分の油量を圧入する。この時、油圧シリンダ押し退け油量はスライド速度から演算推定することができ、オリフィス５２から放出される油量は流量検出器２７により検出することができる。本例では、オリフィス５２から放出される油量（流量信号）をダイクッション圧力制御の補償に用いて、サーボモータ５のトルク指令を演算する。こうすることで、より平滑なダイクッション圧力の制御が可能になる。
【０１０６】
本例に対して、流量検出器が装備されない場合は、圧力検出器２１により検出される圧力、電磁開閉弁の指令ＯＮ／ＯＦＦ信号とその応答性とオリフィス穴径から、演算推定する等、他の何らかの手段によって、オリフィスから放出される油量（流量信号）を演算する。
【０１０７】
結局、油圧シリンダ押し退け油量とオリフィス５２から放出される油量の差分として決定する油圧ポンプ／モータ４による放出油量は、ダイクッション力制御開始時点から徐々に減少し、スライド速度がダイクッション力制御開始時点（約600mm/s）の1/2（約300mm/s）に至った時点で0になる（図１５の0.65s付近）。つまり、サーボモータ５の回転数は0になる（図１３の0.65s付近）。この瞬間は、油圧シリンダ押し退け油量とオリフィス５２から放出される油量とが等しい状態である。
【０１０８】
これ（スライド速度が300mm/s以下になった）以降、サーボモータ５の回転数は逆転し、油圧ポンプ／モータ４の一方の吐出口（高圧ライン８０に接続された吐出口）から圧油が吐出（圧入）され、オリフィス５２から放出される油量約120 l/minが維持される結果、ダイクッション圧力約240kg/cm2が維持される。
【０１０９】
スライド１０１が下死点に近づき、スライド速度が０に近づくにつれ、オリフィス５２から放出される油量約120l/minを維持する為の、油圧ポンプ／モータ４による圧入油量が増加し、それに比例してサーボモータ５の回転数が増加する。そして、下死点では、スライド速度は０になり、油圧ポンプ／モータ４による圧入油量は、サーボモータ５の逆転側の最大回転数約-3000min-1に相当する120 l/minに至る。
【０１１０】
このように、サーボモータ駆動・動力油圧媒体伝達式のサーボダイクッション装置において、ダイクッション力制御工程でのサーボモータ５が、正転側最大回転域から逆転側最大回転数域に至るまで連続的に機能する作用により、許容スライド速度を倍増させ、実質的にプレス・スライドストローク数の制約を不要にする。その手段は、電磁開閉弁を介して、油圧シリンダ３から低圧ライン８２に通じる“穴”を（一つ）設ける簡単な変更によるもので有る為、既存の（既に製作された）サーボモータ駆動・動力油圧媒体伝達式のサーボダイクッション装置において、容易にスライド速度に倍速対応可能にすべくに改造可能である。
【０１１１】
本例では、電磁開閉弁５１をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、一種類のオリフィス５２（穴径4.3mm）のみを使用したが、ダイクッション圧力とスライド速度（最大スライド速度）に応じて、電磁開閉弁５１，５３，５５を適時切り替えてオリフィス５２，５４，５６を使用することを想定している。
【０１１２】
基本的に、使用するダイクッション圧力が大きい程、使用するオリフィス径は小さくする。圧力が大きい程、オリフィスを流れる（から放出される）油量が増加する為である。そして、ダイクッション圧力毎に、オリフィスから放出される油量が丁度、サーボモータ５が最大回転数（あるいは、最大回転数に近いそれ以下の回転数）作用時に油圧ポンプ／モータ４から圧入される油量以下程度になるように（スライド速度が０の時に、ダイクッション圧力を維持する為にオリフィスから放出される油量を、油圧ポンプ／モータ４から圧入される油量で賄えるように）オリフィス径を決定することが望ましい。
【０１１３】
図１６に示す表は、ダイクッション力（圧力）及び電磁開閉弁５１，５３，５５のＯＮ(1)／ＯＦＦ（0）毎の放出流量及び許容最大スライド速度を示す。
【０１１４】
上述した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１の使用例は、図１６の表(1)の通り、ダイクッション圧力設定240.4kg/cm2に合わせて、電磁開閉弁５１のみをＯＮさせ、オリフィス穴径4.3mmを機能させて、スライド速度（ダイクッション開始時の最大スライド速度）600mm/sに対応可能にしているが、ダイクッション力（圧力）の設定値等に基づいて図１６の表中の(1)〜(12)に示したように電磁開閉弁５１，５３，５５のＯＮ／ＯＦＦ（オリフィス径）を決定することが好ましい。
【０１１５】
図１６の表(2),(3)に示すように使用ダイクッション圧力が220.4 kg/cm2（表(2)）、200.4 kg/cm2（表(3)）と低下しても、電磁開閉弁５１（穴径4.3mmのオリフィス作用）のＯＮのみで、スライド速度600mm/sに対応可能である。
【０１１６】
しかし、図１６の表(4)に示すように使用ダイクッション圧力が180.4 kg/cm2（表(4))に低下すると、電磁開閉弁５１（穴径4.3mmのオリフィス作用）のＯＮのみでは、スライド速度600mm/sを維持する為にオリフィスから放出される油量が確保できない為、電磁開閉弁５１に併せて、電磁開閉弁５３を同時にＯＮさせ、穴径1.0mmのオリフィス５４も機能させる。
【０１１７】
更に、図１６の表(5)に示すように使用ダイクッション圧力が160.4 kg/cm2（表(5))に低下すると、電磁開閉弁５１と５３（穴径4.3mm，穴径1mmのオリフィス５２，５４）のＯＮのみでは、スライド速度600mm/sを維持する為にオリフィス５２，５４から放出される油量が確保できない為、電磁開閉弁５１と併せて、電磁開閉弁５３の代わりに電磁開閉弁５５を同時にＯＮさせ、穴径4.3mmと穴径2.0mmのオリフィス５２，５６を機能させる。
【０１１８】
更に図１６の表(7)に示すように使用ダイクッション圧力が120.4 kg/cm2（表(7))に低下すると、電磁開閉弁５１，５５（穴径4.3mm、穴径2mmのオリフィス５２，５６の作用）のＯＮでは、スライド速度600mm/sを維持する為にオリフィスから放出される油量が確保できない為、表(7)に示すように電磁開閉弁５１，５３，５５を同時にＯＮさせ、穴径4.3mm、穴径1.0mm、穴径2.0mmのオリフィス５２，５４，５６を機能させる。それでも、スライド速度が600mm/sの場合には放出される油量が不足する為、対応スライド速度は590mm/sに制限される。
【０１１９】
更にまた、図１６の表(8)〜(12)に示すように使用ダイクッション圧力が約100kg/cm2以下に低下すると、本例では、オリフィス穴径の作用形態が電磁開閉弁５１，５３，５５のＯＮ／ＯＦＦの組み合わせに伴う（そのうち電磁開閉弁５１のＯＮは基本的に常用の為）４パターンに限られており、電磁開閉弁５１，５３，５５を併用した（オリフィスから放出される総油量が最も大きくなった場合の）油量に応じて、許容最大スライド速度は低下する。それでも、オリフィスが設けられていない従来の許容最大スライド（300mm/s）に対しては（最大ダイクッション圧力に対して10％以下の20.4 kg/cm2作用時においても、430mm/sと）大きくなる。
【０１２０】
本例では、３つの電磁開閉弁５１，５３，５５に伴い、穴径4.3mm、1.0ｍｍ、2.0mmの３つのオリフィス５２，５４，５６を装備したが、使用する電磁開閉弁（オリフィス）の数や、オリフィスの穴径は問わない。より小さいダイクッション圧力に対しても、許容最大スライド速度が低下しないように、電磁開閉弁の数（オリフィスによる絞り開度のパターン）を増加させることが望ましい。
【０１２１】
本例では、最大ダイクッション圧力240.4 kg/cm2と、スライド速度600mm/sに対応可能な、電磁開閉弁５１と穴径4.3mmのオリフィス５２を基本機能用として装備し、ダイクッション圧力（設定）が低下する毎に、オリフィスから放出される油量を徐々に多く確保する為に穴径1.0mm，2.0mmを有する微調整用のオリフィス５４，５６を装備し、電磁開閉弁５３，５５のＯＮ／ＯＦＦにより基本径4.3mmを有するオリフィス５２と微調整用のオリフィス５４，５６とを組み合せ、基本径4.3mm ，3mm+1.0mm ，4.3mm+2.0mm ，4.3mm+1.0mm+2.0mmのように４パターンの穴径の使用が可能な形態をとっている。ダイクッション圧力とスライド速度（許容最大スライド速度）に応じて、それぞれ１つの電磁開閉弁（と１つオリフィス穴径）が対応するようにしても良いが、同機能に対して電磁開閉弁の数が増加する分、非効率である。例えば、電磁開閉弁Ａ（＋穴径4.3mmのオリフィス）、電磁開閉弁Ｂ（＋穴径4.4mmのオリフィス）、電磁開閉弁Ｃ（＋穴径4.7mmのオリフィス）、及び電磁開閉弁Ｄ（＋穴径4.8mmのオリフィス）の４パターンを装備すれば、図１６に示した表(1)〜(3)の場合は電磁開閉弁ＡをＯＮし、表(4)の場合は電磁開閉弁ＢをＯＮし、表(5),(6)の場合は電磁開閉弁ＣをＯＮし、表(7)〜(12)の場合は電磁開閉弁Ｄを機能させることが可能であるが、電磁開閉弁の数が１つ増加し、非効率である。
【０１２２】
また、本例では、ダイクッション力制御工程で終始一定の（ダイクッション力に相当する）ダイクッション圧力を制御しているが、ダイクッション力制御工程（ダイクッションストローク）中に変圧させる場合は、変圧度合（変圧後のダイクッション圧力）に応じて、ダイクッション力制御工程（ダイクッションストローク）中に電磁開閉弁（オリフィス穴径）を変更する場合も（本発明では）想定している。
【０１２３】
例えば、最初に（ダイクッション力制御開始時点で）ダイクッション圧力120.4 kg/cm2を作用させる場合は、表(7)より電磁開閉弁５１，５３，５５全てをＯＮさせるが、途中で（ダイクッションストローク半ばで）240.4 kg/cm2に変圧させる場合は、スライド位置信号に基づいて変圧させる時点で、電磁開閉弁５３と５５はＯＦＦさせ（５１のみＯＮを継続させ）る。その時点とは、変圧時点であり、使用する電磁開閉弁の（ON）応答時間によっては、その時点を前後させることも想定している。こうする（電磁開閉弁５３と５５をＯＦＦさせる）ことで、ダイクッション圧力（240.4 kg/cm2）を維持するために必要な（全ての）オリフィスから放出される総油量を、サーボモータ５が最大回転数時に油圧ポンプ／モータ４から圧入（供給）される油量範囲内に抑制するためである。こうしなければ（電磁開閉弁５３と５５をＯＦＦさせなければ）、少なくともプレス下死点で、オリフィスから放出される油量は（式4）より（（式4）を用いて、オリフィス径4.3ｍｍ，1.0mm，2.0mmそれぞれの場合の油量を演算し合算することにより）約153 l/minとなり、サーボモータ５の最大回転数時に油圧ポンプ／モータ４から圧入（供給）される油量範囲（120 l/min）を超過する為、ダイクッション圧力（240.4 kg/cm2）を維持不可能だからである。
【０１２４】
また、例えば（上記と反対に）、最初に（ダイクッション力制御開始時点で）ダイクッション圧力240.4 kg/cm2を作用させる場合は、図１６の表(1)より電磁開閉弁５１のみをＯＮさせるが、途中で（ダイクッションストローク半ば以降の20mmで）120.4 kg/cm2に変圧（降圧）させる場合は、その時点で、電磁開閉弁５３と５５はＯＮさせる必要は無い。その時点では、スライド速度が300mm/s以下に低下しており、電磁開閉弁５１のみの作用でダイクッション圧力（120.4 kg/cm2）を維持する為に必要なオリフィスから放出される油量は、(式4)より（(式4)を用いて、オリフィス径4.3ｍｍの場合の油量を演算することにより）約85 l/minとなり、サーボモータ５が最大回転数時に油圧ポンプ／モータ４から圧入（供給）される油量範囲（120 l/min）以下になる為、電磁開閉弁の作用を変更せずとも、ダイクッション圧力（120.4 kg/cm2）が維持可能だからである。
【０１２５】
また、オリフィスの代わりに、手動絞り弁（図１９）を使用することも本発明は想定している。固定穴径を有すオリフィスは、ダイクッション圧力に対してオリフィスから放出される油量を（微）調整出来ない（ダイクッション圧力に対してオリフィスから放出される油量を変更する為には、オリフィス（穴径）を変更する以外に方法は無く、調整が困難な問題を有す）。一方で、手動絞り弁を使用する場合は、ダイクッション圧力に対して手動絞り弁から放出される油量の（微）調整が容易に行える。実験的に油量を調整し、調整後に所望するオリフィス穴径に相当する絞り量を固定することが可能である。
【０１２６】
また、オリフィスの代わりに、比例流量制御弁（図２１）を使用することも本発明は想定している。比例流量制御弁を使用することで、弁数を減少させ、油圧装置における占有空間（設置スペース）を減少させることができる。ダイクッションション圧力とスライド速度（最大スライド速度）に応じた（オリフィス穴径に相当する）弁開度を、無段階で調整可能にする。更に、第１の実施形態のダイクッション装置１０−１に示したように、オリフィス穴径は比較的小さくて良い為、それを比例流量制御弁に置き換える場合も、比較的小容（油）量を賄えれば良く、パイロット圧を必要としない（パイロット駆動用のより小容量の比例流量制御弁でパイロット圧を制御し、より大容量の比例流量制御弁を駆動する方式を必要としない）為、安価で高応答の直動式比例流量弁を利用可能である。
【０１２７】
［第２の実施形態］
図１７は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第２の実施形態を示す構成図である。尚、図１７において、図４に示した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１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。
【０１２８】
図１７に示す第２の実施形態のダイクッション装置１０−２は、第１の実施形態のダイクッション装置１０−１には、高圧ライン８４に流量検出器２７が配備されているのに対し、第２の実施形態のダイクッション装置１０−２は、高圧ライン８４に流量検出器２７が配備されていない点で相違する。
【０１２９】
これは、電磁開閉弁５１，５３，５５のうちのＯＮされている電磁開閉弁に直列に接続されているオリフィスから低圧力源側に放出される流量は、ベルヌーイの定理（式4）に沿いダイクッション圧力の平方根に比例し、かつ使用されるオリフィスの開口面積（絞り部の絞り開度）に比例するため、ダイクッション圧力及びオリフィスの開口面積に基づいてベルヌーイの定理により算出することができるからである。
【０１３０】
図１８は、図１７に示した第２の実施形態のダイクッション装置１０−２における制御部３００−２の実施形態を示すブロック図である。尚、図１８において、図５に示した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１における制御部３００−１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。
【０１３１】
図１８に示す制御部３００−２は、ダイクッション制御器３１０−２が、図５に示したダイクッション制御器３１０−１と相違し、特にダイクッション制御器３１０−２のうちの絞り制御器３４０−２が、図５に示した絞り制御器３４０と相違し、その他の構成は制御部３００−１と共通する。
【０１３２】
絞り制御器３４０−２は、図５に示した絞り制御器３４０と同様に電磁開閉弁５１，５３，５５のＯＮ／ＯＦＦを制御するが、更にＯＮした電磁開閉弁に接続されたオリフィスの開口面積（複数の電磁開閉弁をＯＮした場合には、ＯＮした複数の電磁開閉弁に接続された複数のオリフィスの開口面積の総和）とダイクッション圧力とに基づいて、ベルヌーイの定理によりオリフィスから低圧力源側に放出される流量を算出する。尚、ダイクッション圧力は、圧力検出器２１の検出出力を使用することができる。
【０１３３】
絞り制御器３４０−２は、圧力信号を入力し、算出した流量を示す流量信号を、圧力制御器３２０（圧力制御補償器３２４）に出力する。
【０１３４】
［第３の実施形態］
図１９は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第３の実施形態を示す構成図である。尚、図１９において、図４に示した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１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。
【０１３５】
図１９に示す第３の実施形態のダイクッション装置１０−３は、高圧ライン８４と低圧ライン８２との間に２つの油圧ポンプ／モータ４−１，４−２が並列に配設され、各油圧ポンプ／モータ４−１，４−２にそれぞれサーボモータ５−１，５−２、及び角速度検出器２２−１，２２−２が設けられている点と、オリフィス５２，５４，５６の代わりに手動絞り弁６２，６４，６６が設けられている点で、第１の実施形態のダイクッション装置１０−１と相違する。
【０１３６】
２組の油圧ポンプ／モータ及びサーボモータを、高圧ライン８４と低圧ライン８２との間に並列に設けることにより、１組の油圧ポンプ／モータ及びサーボモータと比較して２倍の流量の制御に対応することができる。
【０１３７】
また、オリフィスの代わりに絞り弁（手動絞り弁）６２，６４，６６を設けることにより、ダイクッション圧力に対して絞り弁６２，６４，６６から放出される流量を、（微）調整することができる。
【０１３８】
尚、絞り弁６２，６４，６６から放出される流量は、絞り弁６２，６４，６６の圧力損失を抑制するために、最小限にすることが好ましい。逆に、油圧ポンプ／モータ（＋サーボモータ）をモータ作用させる際の流量は、ダイクッション作用に要したエネルギを電気エネルギとして回生するために、最大限にすることが好ましい。
【０１３９】
図２０は、図１９に示した第３の実施形態のダイクッション装置１０−３における制御部３００−３の実施形態を示すブロック図である。尚、図２０において、図５に示した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１における制御部３００−１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。
【０１４０】
図２０に示す制御部３００−３は、２つのサーボモータ５−１，５−２を独立して制御する構成になっている点で、１つのサーボモータ５を制御する制御部３００−１（図５）と相違する。
【０１４１】
即ち、図２０に示す制御部３００−３は、主としてダイクッション制御器３１０−３と、ＰＷＭ制御器を含むサーボアンプ３８０−１，３８０−２と、交流電源３８２−１，３８２−２と、電力回生機能付きの直流電源３８４−１，３８４−２とから構成されている。尚、交流電源３８２−１，３８２−２は、共通するものでよい。
【０１４２】
ダイクッション制御器３１０−３は、ダイクッション圧力指令器３２２及び圧力制御補償器３２４−３を有する圧力制御器３２０−３と、ダイクッション位置指令器３３２及び位置制御補償器３３４−３を有する位置制御器３３０−３と、絞り制御器３４０と、信号演算器３５０、３５２と、トルク指令選択器３６０−１，３６０−２とから構成されている。
【０１４３】
圧力制御補償器３２４−３には、ダイクッション圧力指令信号、ダイクッション圧力信号、スライド速度信号及び流量信号が加えられるとともに、角速度検出器２２−１、２２−２により検出されたサーボモータ５−１、５−２の角速度を示すサーボモータ角速度信号（独立したサーボモータ角速度信号）が加えられており、圧力制御補償器３２４−３は、ダイクッション圧力制御状態の場合、これらの信号に基づいてサーボモータ５−１，５−２をそれぞれ駆動するためのトルク指令信号を生成する。サーボモータ５−１に対応して生成されたトルク指令信号は、トルク指令選択器３６０−１に出力され、サーボモータ５−２に対応して生成されたトルク指令信号は、トルク指令選択器３６０−２に出力される。
【０１４４】
位置制御補償器３３４−３には、ダイクッション位置指令信号及びダイクッション位置信号及びスライド速度信号が加えられるとともに、角速度検出器２２−１、２２−２により検出されたサーボモータ５−１，５−２の角速度を示すサーボモータ角速度信号が加えられており、位置制御補償器３３４は、ダイクッション位置制御状態の場合、これらの信号に基づいてサーボモータ５−１，５−２をそれぞれ駆動するためのトルク指令信号を生成する。サーボモータ５−１に対応して生成されたトルク指令信号は、トルク指令選択器３６０−１に出力され、サーボモータ５−２に対応して生成されたトルク指令信号は、トルク指令選択器３６０−２に出力される。
【０１４５】
トルク指令選択器３６０−１，３６０−２には、圧力制御器３２０−３により生成されたサーボモータ５−１，５−２に対応するトルク指令信号、又は位置制御器３３０−３により生成されたサーボモータ５−１，５−２に対応するトルク指令信号が加えられ、トルク指令選択器３６０−１，３６０−２は、スライド１０１が成形工程の領域にある場合には、圧力制御器３２０−３による生成されたトルク指令信号を選択し、サーボアンプ３８０−１，３８０−２に出力し、スライド１０１が非成形工程の領域にある場合には、位置制御器３３０−３により生成されたトルク指令信号を選択し、サーボアンプ３８０−１，３８０−２に出力する。
【０１４６】
［第４の実施形態］
図２１は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第４の実施形態を示す構成図である。尚、図２１において、図４に示した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１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。
【０１４７】
図２１に示すプレス機械１００’は、図４に示したプレス機械１００と比較してスライド１０１’及び金型（上型２０１’、下型２０２’）等が異なり、大型化されている。図２１に示す第４の実施形態のダイクッション装置１０−４は、大型化されたプレス機械１００’に対応して大きなクッションパッド２’、皺押さえ板２０３’等を有している。その結果、ダイクッション装置１０−４は、クッションパッド２’を支持する左右一対の油圧シリンダ３−Ｌ，３−Ｒを備え、２つの油圧シリンダ３−Ｌ，３−Ｒに対応してそれぞれ２つの油圧ポンプ／モータ４−Ｌ，４−Ｒ，サーボモータ５−Ｌ，５−Ｒ，アキュムレータ６−Ｌ,６−Ｒ，リリーフ弁７−Ｌ，７−Ｒ，逆止弁８−Ｌ，８−Ｒ，圧力検出器２１−Ｌ，２１−Ｒ，角速度検出器２２−Ｌ，２２−Ｒ，ダイクッション位置検出器２３−Ｌ，２３−Ｒ，流量検出器２７−Ｌ，２７−Ｒ，及び比例流量制御弁７１−Ｌ，７１−Ｒを備えている。
【０１４８】
尚、左右一対の油圧シリンダ３−Ｌ，３−Ｒ，油圧ポンプ／モータ４−Ｌ，４−Ｒ等を含む２つの油圧回路はそれぞれ左右で独立しており、これらの油圧回路は、図４に示した電磁開閉弁５１，５３，５５及びオリフィス５２，５４，５６の代わりに、比例流量制御弁７１−Ｌ，７１−Ｒが設けられている点で、図４に示した油圧回路と相違するが、その他の構成は同一である。
【０１４９】
上記構成のダイクッション装置１０−４の場合、各油圧シリンダ３−Ｌ，３−Ｒに作用するダイクッション圧を個別に制御することができ、これによりクッションパッド２’の左、右の形状に応じてダイクッション圧を発生させることができる。
【０１５０】
また、図２１に示す第４の実施形態のダイクッション装置１０−４は、図４に示した電磁開閉弁５１，５３，５５及びオリフィス５２，５４，５６の代わりに、比例流量制御弁７１−Ｌ，７１−Ｒが設けられているため、電磁開閉弁が不要であり、かつ絞り開度（開口面積）を無段階に調整可能であるため、設定するダイクッション力（圧力）に適した絞り開度にすることができる。
【０１５１】
尚、図２１に示す第４の実施形態のダイクッション装置１０−４は、２つの油圧シリンダ３−Ｌ，３−Ｒ及び油圧回路を備えているが、３つ以上の油圧シリンダ及び油圧回路を備えるものでもよい。
【０１５２】
図２２は、図２１に示した第４の実施形態のダイクッション装置１０−４における制御部３００−４の実施形態を示すブロック図である。尚、図２２において、図５に示した第１の実施形態のダイクッション装置１０−１における制御部３００−１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。
【０１５３】
図２２に示す制御部３００−４は、２つのサーボモータ５−Ｌ，５−Ｌを独立して制御する構成になっている点で、１つのサーボモータ５を制御する制御部３００−１（図５）と相違する。
【０１５４】
即ち、図２２に示す制御部３００−４は、主としてダイクッション制御器３１０−４と、ＰＷＭ制御器を含むサーボアンプ３８０−Ｌ，３８０−Ｒと、交流電源３８２−Ｌ，３８２−Ｒと、電力回生機能付きの直流電源３８４−Ｌ，３８４−Ｒとから構成されている。尚、交流電源３８２−Ｌ，３８２−Ｒは、共通するものでよい。
【０１５５】
ダイクッション制御器３１０−４は、ダイクッション圧力指令器３２２’及び圧力制御補償器３２４−Ｌ，３２４−Ｒを有する圧力制御器３２０−４と、ダイクッション位置指令器３３２及び位置制御補償器３３４−Ｌ，３３４−Ｒを有する位置制御器３３０−４と、絞り制御器３４０−４と、信号演算器３５０，３５２と、トルク指令選択器３６０−Ｌ，３６０−Ｒとから構成されている。
【０１５６】
ダイクッション圧力指令器３２２’は、各油圧シリンダ３−Ｌ，３−Ｒに対して個別のダイクッション圧指令信号を圧力制御補償器３２４−Ｌ，３２４−Ｒに出力する。
【０１５７】
圧力制御補償器３２４−Ｌは、ダイクッション圧力制御状態の場合、入力するダイクッション圧力指令信号、圧力検出器２１−Ｌにより検出されたダイクッション圧力信号、スライド速度信号、流量検出器２７−Ｌにより検出された流量信号、及び角速度検出器２２−Ｌにより検出されたサーボモータ角速度信号に基づいて、サーボモータ５−Ｌを駆動するためのトルク指令信号を生成する。即ち、圧力制御補償器３２４−Ｌは、ダイクッション圧力指令器３２２’から加えられる油圧シリンダ３−Ｌ側のダイクッション圧力指令信号どおりにダイクッション圧力を制御するために、圧力検出器２１−Ｌから加えられるダイクッション圧力信号を圧力フィードバック信号として使用してトルク指令信号を生成する。サーボモータ角速度信号をダイクッション圧力の動的安定性を確保するために、スライド速度信号や流量信号をダイクッション圧力の制御精度を向上させるために、フィードバックあるいはフィードフォワード信号として使用する。
【０１５８】
同様に、圧力制御補償器３２４−Ｒは、ダイクッション圧力制御状態の場合、入力するダイクッション圧力指令信号、圧力検出器２１−Ｒにより検出されたダイクッション圧力信号、スライド速度信号、流量検出器２７−Ｒにより検出された流量信号、及び角速度検出器２２−Ｒにより検出されたサーボモータ角速度信号に基づいて、サーボモータ５−Ｒを駆動するためのトルク指令信号を生成する。
【０１５９】
圧力制御補償器３２４−Ｌによりサーボモータ５−Ｌに対応して生成されたトルク指令信号は、トルク指令選択器３６０−Ｌに出力され、圧力制御補償器３２４−Ｒによりサーボモータ５−Ｒに対応して生成されたトルク指令信号は、トルク指令選択器３６０−Ｒに出力される。
【０１６０】
一方、位置制御器３３０−４のダイクッション位置指令器３３２は、ダイクッション位置（クッションパッド２’の位置）を制御するためのダイクッション位置指令信号を、それぞれ位置制御補償器３３４−Ｌ，３３４−Ｒに出力する。クッションパッド２’の位置制御は、クッションパッド２’を平行に維持しつつ位置制御を行うため、油圧シリンダ３−Ｌ，３−Ｒに対するダイクッション位置指令信号は、共通の位置指令信号が使用される。
【０１６１】
位置制御補償器３３４−Ｌには、ダイクッション位置指令信号の他に、ダイクッション位置検出器２３−Ｌにより検出されたクッションパッド２’の左側の位置を示すダイクッション位置信号と、角速度検出器２２−Ｌにより検出されたサーボモータ５−Ｌの角速度を示すサーボモータ角速度信号とスライド速度信号とが加えられており、位置制御補償器３３４−Ｌは、ダイクッション位置制御状態の場合、これらの信号に基づいてサーボモータ５−Ｌを駆動するためのトルク指令信号を生成する。
【０１６２】
同様に、位置制御補償器３３４−Ｒには、ダイクッション位置指令信号の他に、ダイクッション位置検出器２３−Ｒにより検出されたクッションパッド２’の右側の位置を示すダイクッション位置信号と、角速度検出器２２−Ｒにより検出されたサーボモータ５−Ｒの角速度を示すサーボモータ角速度信号とスライド速度信号とが加えられており、位置制御補償器３３４−Ｒは、ダイクッション位置制御状態の場合、これらの信号に基づいてサーボモータ５−Ｒを駆動するためのトルク指令信号を生成する。
【０１６３】
位置制御補償器３３４−Ｌによりサーボモータ５−Ｌに対応して生成されたトルク指令信号は、トルク指令選択器３６０−Ｌに出力され、位置制御補償器３３４−Ｒによりサーボモータ５−Ｒに対応して生成されたトルク指令信号は、トルク指令選択器３６０−Ｒに出力される。
【０１６４】
絞り制御器３４０−４には、信号演算器３５２からスライド位置信号が加えられており、絞り制御器３４０−４は、スライド位置信号に基づいて比例流量制御弁７１−Ｌ，７１−Ｒの弁開度を指令する指令信号を出力する。
【０１６５】
ここで、絞り制御器３４０−４は、ダイクッション位置制御状態の場合には、弁開度を０にする指令信号を出力し、ダイクッション圧力制御状態の場合には、最大スライド速度、及びダイクッション圧力指令器３２２’により設定されるダイクッション圧力指令信号に適した弁開度を指令する指令信号を出力することが好ましい。
【０１６６】
また、絞り制御器３４０−４は、ダイクッション力（圧力）を制御するために比例流量制御弁７１−Ｌ，７１−Ｒの弁開度を制御するものではなく、設定されるダイクッション圧力指令信号に応じた弁開度を指令する指令信号を出力する。例えば、油圧シリンダの下室から押し退けられる油量の全てを、油圧ポンプ／モータを介して低圧力源に放出することができないスライドストローク数で運転する場合であって、かつ、設定されるダイクッション圧力指令信号が一定の場合、絞り制御器３４０−４は、一定のダイクッション圧力指令信号に対応した、一定の弁開度を指令する指令信号を出力し、設定されるダイクッション圧力指令信号が段階的に変化する場合、絞り制御器３４０−４は、段階的に変化するダイクッション圧力指令信号に対応した、段階的に変化する弁開度を指令する指令信号を出力することが好ましい。
【０１６７】
更に、左右の油圧シリンダ３−Ｌ，３−Ｒに対して設定するダイクッション圧力が異なる場合には、絞り制御器３４０−４は、設定するダイクッション圧力に応じて異なる指令信号を比例流量制御弁７１−Ｌ，７１−Ｒに出力することが好ましい。
【０１６８】
トルク指令選択器３６０−Ｌ，３６０−Ｒには、圧力制御器３２０−４により生成されたサーボモータ５−Ｌ，５−Ｒに対応するトルク指令信号、又は位置制御器３３０−４により生成されたサーボモータ５−Ｌ，５−Ｒに対応するトルク指令信号が加えられ、トルク指令選択器３６０−Ｌ，３６０−Ｒは、スライド１０１’が成形工程の領域にある場合には、圧力制御器３２０−４による生成されたトルク指令信号を選択し、サーボアンプ３８０−Ｌ，３８０−Ｒに出力し、スライド１０１’が非成形工程の領域にある場合には、位置制御器３３０−４により生成されたトルク指令信号を選択し、サーボアンプ３８０−Ｌ，３８０−Ｒに出力する。
【０１６９】
［その他］
尚、プレス・スライドの最大スライド速度が所定の速度以下の場合（例えば、図６に示すようにプレス機械をスライドストローク数30spmで駆動する場合）であって、油圧シリンダの下室から押し退けられる油量の全てを、油圧ポンプ／モータを介して低圧力源に放出することができる場合には、ダイクッション圧力制御状態であっても、絞り部の絞り開度を全閉にする（全ての電磁開閉弁をＯＦＦ、又は比例流量制御弁の弁開度を０にする）ことが好ましい。油圧シリンダの下室から押し退けられる油量を、油圧ポンプ／モータを介して低圧力源に放出する場合、油圧ポンプ／モータが油圧モータとして作用し、油圧ポンプ／モータに発生する回転軸トルクがサーボモータの駆動トルクに抗じたところで、サーボモータを発電機として回転させ、ダイクッション作用に要したエネルギを電気エネルギとして回生することができるからである。
【０１７０】
また、本発明は、第１の実施形態から第４の実施形態のダイクッション装置に限らず、第１の実施形態から第４の実施形態のダイクッション装置の構成要素を適宜組み合わせ、あるいは本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいことは言うまでもない。
【０１７１】
また、本実施形態では、ダイクッション装置の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。即ち、本実施形態においては、油圧シリンダ、油圧ポンプ／モータを使用した形態で説明したが、これらに限定されるものではなく、水やその他の液体を使用した液圧シリンダ、液圧ポンプ／モータを本願発明において使用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１７２】
１  クッションピン
２，２’クッションパッド
３，３−Ｌ，３−Ｒ  油圧シリンダ
３ａ  ピストンロッド
３ｂ  上室
３ｃ  下室
４，４−１，４−２，４−Ｌ，４−Ｒ  油圧ポンプ／モータ
５，５−１，５−２，５−Ｌ，５−Ｒ  サーボモータ
６，６−Ｌ，６−Ｒ  アキュムレータ
７，７−Ｌ，７−Ｒ  リリーフ弁
８，８−Ｌ，８−Ｒ  逆止弁
９  タンク
１０，１０−１，１０−２，１０−３，１０−４  ダイクッション装置
２１，２１−Ｌ，２１−Ｒ  圧力検出器
２２，２２−１，２２−２，２２−Ｌ，２２−Ｒ  角速度検出器
２３，２３−Ｌ，２３−Ｒ  ダイクッション位置検出器
２４  エンコーダ
２７，２７−Ｌ，２７−Ｒ  流量検出器
３０  材料
５１．５３，５５  電磁開閉弁
５２，５４，５６  オリフィス
６２，６４，６６  絞り弁
７１−Ｌ，７１−Ｒ  比例流量制御弁
８０，８４  高圧ライン
８２  低圧ライン
１００，１００'  プレス機械
１０１，１０１'  スライド
１０２  ベッド
１０４  コラム
１０６  クラウン
１０８  ガイド部
１１２  クランク軸
１１３  コンロッド
２０１，２０１'  上型
２０２，２０２'  下型
２０３，２０３'  皺押さえ板
３００−１，３００−２，３００−３，３００−４  制御部
３１０−１，３１０−２，３１０−３，３１０−４  ダイクッション制御器
３２０，３２０−３，３２０−４  圧力制御器
３２２，３２２'  ダイクッション圧力指令器
３２４，３２４−３，３２４−Ｌ，３２４−Ｒ  圧力制御補償器
３３０，３３０−３，３３０−４  位置制御器
３３２  ダイクッション位置指令器
３３４，３３４−３，３３４−Ｌ，３３４−Ｒ  位置制御補償器
３４０，３４０−２，３４０−４  絞り制御器
３５０，３５２  信号演算器
３６０，３６０−１，３６０−２，３６０−Ｌ，３６０−Ｒ  トルク指令選択器
３８０，３８０−１，３８０−２，３８０−Ｌ，３８０−Ｒ  サーボアンプ
３８２，３８２−１，３８２−２，３８２−Ｌ，３８２−Ｒ  交流電源
３８４，３８４−１，３８４−２，３８４−Ｌ，３８４−Ｒ  直流電源
【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】
2018069297.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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