(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加圧シリンダを備えた液圧鍛造プレス装置において、
前記複数の加圧シリンダは、鍛造時に常に作動油を供給可能に構成された主加圧シリンダと、鍛造荷重に応じて作動油の供給及び停止を切換可能に構成された少なくとも１本以上の副加圧シリンダとを備え、
前記副加圧シリンダは、ヘッド側油圧室が前記主加圧シリンダのヘッド側油圧室と切換弁を介して接続されており、
鍛造荷重が所定の設定荷重を超えるまでは前記主加圧シリンダのみを使用し、鍛造荷重が前記設定荷重を超えた後、鍛造荷重が増加するに従って前記副加圧シリンダの使用本数を順次増加するようにしたことを特徴とする液圧鍛造プレス装置。
【請求項２】
前記副加圧シリンダは、１本ずつ又は複数本ずつ増加可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項３】
前記複数の加圧シリンダは、前記加圧シリンダの使用本数に応じて設定荷重が設定されており、該設定荷重を超える前に前記副加圧シリンダの使用本数が増加されることを特徴とする請求項１に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項４】
前記副加圧シリンダは、ヘッド側油圧室が補助アキュムレータに更に接続されており、前記副加圧シリンダの加圧時に前記補助アキュムレータから前記ヘッド側油圧室に作動油を供給可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項５】
前記複数の加圧シリンダは、作動油を供給する複数のポンプに接続されており、前記加圧シリンダの使用本数及び必要加圧速度に応じて、前記ポンプの使用台数を鍛造中に変更するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項６】
前記ポンプは、設定圧力を変更可能に構成されており、前記ポンプの設定圧力を変更することにより前記複数の加圧シリンダの加圧力を変更するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項７】
前記複数の加圧シリンダは、鍛造荷重の最大値に応じて前記加圧シリンダの使用本数の上限を設定可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項８】
前記副加圧シリンダの増加時に、前記加圧シリンダの使用本数に応じて制御回路のパラメータを変更するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項９】
前記液圧鍛造プレス装置は、上金型を有するスライドと、下金型を有するベッドとを備え、前記上金型及び前記下金型の少なくとも一方に複数の金型を配置し、前記金型を移動させて切り換えながら連続鍛造するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項１０】
前記液圧鍛造プレス装置は、上金型を有するスライドと、下金型を有するベッドとを備え、前記スライドを保持するとともに前記スライドの平衡度を制御する複数のサポートシリンダを有することを特徴とする請求項１に記載の液圧鍛造プレス装置。
【請求項１１】
複数の加圧シリンダを備えた液圧鍛造プレス装置の制御方法において、
前記複数の加圧シリンダは、鍛造時に常に作動油を供給可能に構成された主加圧シリンダと、鍛造荷重に応じて作動油の供給及び停止を切換可能に構成された少なくとも１本以上の副加圧シリンダとを備え、
前記主加圧シリンダに作動油を供給し、使用中の主加圧シリンダの鍛造荷重が所定の設定荷重を越える前に前記副加圧シリンダのうち少なくも１本にも作動油を供給し、使用中の加圧シリンダの鍛造荷重が所定の設定荷重を越える前にさらに別の副加圧シリンダのうち少なくとも１本にも作動油を供給していくというシーケンスにより、
使用する前記加圧シリンダの本数を自動的に増加するとともに、前記副加圧シリンダの増加時に、前記加圧シリンダの使用本数に比例する前記加圧シリンダの断面積の総和に応じて、加圧速度制御系の制御ゲインを変更するようにした、
ことを特徴とする液圧鍛造プレス装置の制御方法。
【請求項１２】
前記副加圧シリンダは、１本ずつ又は複数本ずつ増加可能に構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液圧鍛造プレス装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液圧鍛造プレス装置及びその制御方法に関し、特に、低荷重から高荷重までの広範囲に渡って高精度に鍛造することができる、液圧鍛造プレス装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、航空機部品等を鍛造する大型鍛造工場では、加圧能力５万トン級の超大型鍛造プレス装置が設置されている。一方で、例えば、１万トン以下の荷重しか必要のない部品を生産する場合には、例えば、１万５０００トン級の加圧能力を持つ中型鍛造プレス装置を別に設置して成型加工をしていた。すなわち、従来の大型鍛造工場では、鍛造荷重に応じて大型から小型まで数種類の鍛造プレス装置を設置するか、低荷重で鍛造できる材料は中小型鍛造プレス装置を設置している別の鍛造工場へ搬送して、鍛造していた。
【０００３】
上述したように、大型鍛造工場に必要な種類の鍛造プレス装置を全て設置する場合には、多額の初期投資を必要とし、１企業のみで対応することは困難であった。また、大型液圧鍛造プレス装置は、鍛造時に使用する作動油の量が莫大であることから、エネルギーの消費が多大となる。そのため、大型液圧鍛造プレス装置について、省エネルギー化という面から技術的な改良が望まれていた。
【０００４】
ここで、図６は、従来の大型液圧鍛造プレス装置の一例を示す全体構成図である。図示した液圧鍛造プレス装置は、上金型Ｄ１を有するスライドＳと、下金型Ｄ２を有するベッドＢと、スライドＳを加圧する５本の加圧シリンダＣ１〜Ｃ５と、加圧シリンダＣ１〜Ｃ５に作動油を供給する複数のポンプＰと、加圧シリンダＣ１〜Ｃ５に補助的に作動油を供給するプレフィルタンクＴｐと、スライドＳを下方から支持するサポートシリンダＣｓと、作動油を貯留するオイルタンクＴｏとを備えている。各ポンプＰは、使用条件に応じて遮断弁を開閉することにより使用するポンプＰを選択できるように構成されている。また、加圧シリンダＣ１〜Ｃ５は、それぞれ逆止弁を介してプレフィルタンクＴｐと接続されており、ポンプＰからの作動油の供給と同時にプレフィルタンクＴｐからも作動油が補助的に供給される。なお、サポートシリンダＣｓに作動油を供給するポンプについては図を省略してある。
【０００５】
かかる従来例では、鍛造条件に応じてポンプＰの使用台数を変更することができるものの、作動油は全ての加圧シリンダＣ１〜Ｃ５に同時に供給され、スライドＳは常に５本の加圧シリンダＣ１〜Ｃ５により加圧されるように構成されている。したがって、５本の加圧シリンダＣ１〜Ｃ５を同じ速度で動かすためには、大型のポンプで大量の作動油を供給する必要があり、エネルギー消費が過大になる。また、加圧シリンダの本数が多いため、加圧シリンダの断面積の総和が大きくなることから、以下に説明するように、鍛造荷重の制御精度に関し不利となる。
【０００６】
図７は、加圧シリンダの本数と加圧力との関係を示す説明図であり、（ａ）は加圧シリンダが１本の場合、（ｂ）は加圧シリンダが３本の場合を示している。図７（ａ）に示したように、加圧シリンダＣは、シリンダ内の作動油を圧縮することにより加圧力を発生する。いま、κを作動油の体積弾性係数、Ａを加圧シリンダＣの受圧面積、Ｌを加圧シリンダＣ内の作動油の初期高さとすると、作動油のバネ定数は、Ｋｏ＝κ・Ａ／Ｌにより表される。したがって、加圧シリンダＣ内に作動油がΔｘだけ流入すると、発生する力Ｆは、Ｆ＝Ｋｏ×Δｘ＝κ・Ａ・Δｘ／Ｌとなる。すなわち、１本の加圧シリンダＣでＦという力を発生させるには、Δｘの作動油の圧縮が必要となる。
【０００７】
ここで、図７（ｂ）に示したように、３本の加圧シリンダＣ１〜Ｃ３を同時に使用する場合には、同じＦの力を発生させるためには、各加圧シリンダＣ１〜Ｃ３においてΔｘ／３だけ油を圧縮させる必要がある。換言すれば、図７（ａ）に示したように、１本の加圧シリンダＣで制御する場合と比較すると、作動油の圧縮量が１／３となる。すなわち、制御すべき量が１／３と小さくなるので、作動油の流量を制御する大型ポンプの制御分解能を３倍高くする必要がある。同様に、５本の加圧シリンダを同時に使用する場合には、ポンプの制御分解能を１本のシリンダを使用する場合と比較して５倍高くしなければならない。このため、一般に、加圧シリンダを複数本使用する大型鍛造プレス装置では、最低鍛造荷重は最大荷重の１０％程度が限界であった。
【０００８】
特許文献１に記載された大型液圧鍛造プレス装置では、スライドを加圧するシリンダを大容量シリンダ（大口径のシリンダ）と小容量シリンダとの組み合わせで構成している。そして、鍛造の１周期をスタートから終わりまで、高速下降→低出力加圧下降（低鍛造荷重）→中出力加圧下降（中鍛造荷重）→高出力加圧下降（高鍛造荷重）→圧抜→上昇の６つの工程に分けて、使用する加圧シリンダを使い分けることを特徴としている。
【０００９】
高速下降（無荷重）工程では、小容量シリンダのみに作動油を供給してスライドを下降させている。かかる処理によって、全シリンダに作動油を供給するよりも小さな流量で同じ速度を出すことができ、ポンプやプレフィル弁等を小型化することができる。また、低出力加圧下降（低鍛造荷重）工程では、鍛造荷重が低く、加圧速度が速いことから、小容量シリンダのみに作動油を供給し、かつ、小容量シリンダのみで加圧している。中出力加圧下降（中鍛造荷重）工程では、小容量シリンダ及び大容量シリンダのヘッド側に作動油を供給した上に、大容量シリンダのロッド側の作動油をヘッド側に戻して作動圧回路として使用し、中出力の荷重を発生させている。また、この作動圧回路により下降速度を速めている。
【００１０】
また、高出力加圧下降（高鍛造荷重）工程では、小容量シリンダ及び大容量シリンダのヘッド側にポンプから作動油を供給し、全シリンダのロッド側はオープンにしてヘッド側の圧力をすべて鍛造に使うようにしている。圧抜工程では、全シリンダのヘッド側の作動油をタンクに戻すことにより、ヘッド側圧力を零にしている。上昇工程では、小容量シリンダのロッド側のみに作動油を供給し、小容量シリンダのヘッド側の作動油をタンクに戻すようにしている。また、大容量シリンダのヘッド側の作動油は、ロッド側に流入して上昇を補助し、ヘッド側の作動油はプレフィルタンクに戻ることとなる。
【００１１】
上述した、高速下降→低出力加圧下降（低鍛造荷重）→中出力加圧下降（中鍛造荷重）→高出力加圧下降（高鍛造荷重）→圧抜→上昇までの鍛造中の一連の状態の切り替えは、特許文献１の図４に記載されたように、プレススライドの一連の動作とその時のソレノイド弁の励磁状態を示す星取表に示されたように、ソレノイド弁の励磁状態を時間に従って変更することにより行っている。
【００１２】
また、特許文献２に記載された大型液圧鍛造プレス装置は、上述した特許文献１に記載された作業工程を鍛造荷重に従って自動的に切り替えるようにしたものに過ぎない。ここで、特許文献２に記載された「作動油が供給されている切替元加圧シリンダ」とは、特許文献１に記載された「小容量シリンダ」に相当し、「加圧能力が高くなる組合せである切替先加圧シリンダ」とは、特許文献１に記載された「小容量シリンダと大容量シリンダを組み合わせたもの」に相当する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】実用新案登録第２５７５６２５号公報
【特許文献２】特許第５４６１２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述した特許文献２において、使用する加圧シリンダを「作動油が供給されている切替元加圧シリンダ」から「加圧能力が高くなる組合せである切替先加圧シリンダ」に切り替える時、「作動油が供給されている切替元加圧シリンダ」に接続されている圧抜きバルブを「切替元加圧シリンダ」内の油圧が負圧になる直前で開状態にしている。このことは、鍛造荷重が小さい時に使用していた加圧シリンダの圧力を、別のシリンダの組み合わせに切り替えた時、一旦、零にすることを意味する。したがって、特許文献２の図３（Ａ）に示されているように、加圧力に息つきが生じるとともに、鍛造速度が零となる不感帯が生じることとなる。
【００１５】
また、特許文献２には、この不感帯を少しでも軽減するために、切替元加圧シリンダと切替先加圧シリンダとを連通バルブで接続し、切り替え時に連通バルブを開にして、ポンプから圧油を供給すると同時に、圧力を有している切替元加圧シリンダからも切替先加圧シリンダに圧油を供給することが提案されている。しかしながら、上述した不感帯は、特許文献２の図３（Ｂ）に示されているように、完全には解消することができない。
【００１６】
本発明は、上述した問題点に鑑みて創案されたものであり、鍛造荷重の息つきや鍛造速度が零となる不感帯の発生を抑制し、かつ、従来よりも低荷重から高荷重までの広範囲に渡って高精度に鍛造することができる、液圧鍛造プレス装置及びその制御方法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】
【００１７】
本発明によれば、複数の加圧シリンダを備えた液圧鍛造プレス装置において、前記複数の加圧シリンダは、鍛造時に常に作動油を供給可能に構成された主加圧シリンダと、鍛造荷重に応じて作動油の供給及び停止を切換可能に構成された少なくとも１本以上の副加圧シリンダとを備え、前記副加圧シリンダは、ヘッド側油圧室が前記主加圧シリンダのヘッド側油圧室と切換弁を介して接続されており、鍛造荷重が所定の設定荷重を超えるまでは前記主加圧シリンダのみを使用し、鍛造荷重が前記設定荷重を超えた後、鍛造荷重が増加するに従って前記副加圧シリンダの使用本数を順次増加するようにしたことを特徴とする液圧鍛造プレス装置が提供される。
【００１８】
また、本発明によれば、複数の加圧シリンダを備えた液圧鍛造プレス装置の制御方法において、前記複数の加圧シリンダは、鍛造時に常に作動油を供給可能に構成された主加圧シリンダと、鍛造荷重に応じて作動油の供給及び停止を切換可能に構成された少なくとも１本以上の副加圧シリンダとを備え、前記主加圧シリンダに作動油を供給し、使用中の主加圧シリンダの鍛造荷重が所定の設定荷重を越える前に前記副加圧シリンダのうち少なくも１本にも作動油を供給し、使用中の加圧シリンダの鍛造荷重が所定の設定荷重を越える前にさらに別の副加圧シリンダのうち少なくとも１本にも作動油を供給していくというシーケンスにより、使用する前記加圧シリンダの本数を自動的に増加するとともに、前記副加圧シリンダの増加時に、前記加圧シリンダの使用本数に比例する前記加圧シリンダの断面積の総和に応じて、加圧速度制御系の制御ゲインを変更するようにした、ことを特徴とする液圧鍛造プレス装置の制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る液圧鍛造プレス装置及びその制御方法によれば、鍛造荷重が所定の設定荷重を超えるまでは前記主加圧シリンダのみを使用し、鍛造荷重が前記設定荷重を超えた後、鍛造荷重が増加するに従って前記副加圧シリンダの使用本数を順次増加するようにしたことにより、加圧シリンダの使用本数の変更を、例えば、特許文献２に記載されたように、加圧シリンダの加圧力を零にすることなく、連続的に行うことができる。すなわち、従来技術のように、加圧シリンダの切換によって使用本数を増加するのではなく、加圧シリンダの使用本数を順次付加していくことにより、鍛造荷重の息つきや鍛造速度が零となる不感帯の発生を抑制することができる。
【００２０】
また、主加圧シリンダのみによっても鍛造することができることから、極低荷重（最大荷重の１％程度）の鍛造にも適応することができるとともに、副加圧シリンダの増加本数によって所望の最大荷重まで適応することができ、従来よりも極低荷重（最大荷重の１％程度）から最大荷重までの広範囲に渡って高精度に鍛造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の基本的な実施形態に係る液圧鍛造プレス装置を示す全体構成図である。
【図２】図１に示した液圧鍛造プレス装置のシリンダ圧力と鍛造荷重との関係を示す説明図である。
【図３】図１に示した液圧鍛造プレス装置の加圧速度制御系の特性を表すブロック線図である。
【図４】図１に示した液圧鍛造プレス装置の別の一実施例を示す説明図であり、（ａ）は第一待機工程、（ｂ）は第一プレス工程、（ｃ）は第二待機工程、（ｄ）は第二プレス工程を示している。
【図５】図１に示した液圧鍛造プレス装置のスライド平衡度制御に関する説明図である。
【図６】従来の大型液圧鍛造プレス装置の一例を示す全体構成図である。
【図７】加圧シリンダの本数と加圧力との関係を示す説明図であり、（ａ）は加圧シリンダが単数の場合、（ｂ）は加圧シリンダが３本の場合を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の基本的な実施形態に係る液圧鍛造プレスを示す全体構成図である。図２は、図１に示した液圧鍛造プレス装置のシリンダ圧力と鍛造荷重との関係を示す説明図である。
【００２３】
本発明の基本的な実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１は、図１に示したように、複数の加圧シリンダ（以下、加圧シリンダ群２と称する。）を備え、加圧シリンダ群２は、鍛造時に常に作動油を供給可能に構成された主加圧シリンダ２１と、鍛造荷重に応じて作動油の供給及び停止を切換可能に構成された複数の副加圧シリンダ２２〜２５とを備え、鍛造荷重が所定の設定荷重を超えるまでは主加圧シリンダ２１のみを使用し、鍛造荷重が設定荷重を超えた後、鍛造荷重が増加するに従って自動的に副加圧シリンダ２２〜２５の使用本数を順次増加するようにしたことを特徴とする。
【００２４】
液圧鍛造プレス装置１は、上金型３１を有するスライド３と、下金型４１を有するベッド４と、加圧シリンダ群２に作動油を供給する複数のポンプ５と、副加圧シリンダ２２〜２５に補助的に作動油を供給するプレフィルタンクＴｐと、作動油を貯留するオイルタンクＴｏとを備えている。プレフィルタンクＴｐには、零圧に近い作動油が満たされており、鍛造に使用しない副加圧シリンダ２２〜２５にスライド３の上下移動に従って、作動油を供給したり、副加圧シリンダ２２〜２５から排出される作動油を受け入れたりするのである。
【００２５】
また、液圧鍛造プレス装置１は、補助アキュムレータ６を備えていてもよい。補助アキュムレータ６は、主加圧シリンダ２１に副加圧シリンダ２２〜２５を付加して行く時、鍛造速度が速い場合にポンプ５からの作動油の供給を助けて、加圧された作動油を副加圧シリンダ２２〜２５に供給して圧力の確立を早くする役目を果たすものであり、鍛造条件によっては使用しない場合もある。また、スライド３には、スライド３を支持する複数のサポートシリンダ７が備えられている。なお、加圧シリンダ２を支持するクラウンやフレーム等の構造物については図を省略してある。
【００２６】
ポンプ５は、例えば、４台の大型油圧ポンプ（第一ポンプ５１、第二ポンプ５２、第三ポンプ５３、第四ポンプ５４）により構成されており、各ポンプ５は、オイルタンクＴｏに接続されている。第一ポンプ５１は、作動時にオイルタンクＴｏから第一供給ラインＬ１を経由して作動油を加圧シリンダ群２に供給できるように構成されている。同様に、第二ポンプ５２は第二供給ラインＬ２を経由して作動油を加圧シリンダ群２に供給できるように構成され、第三ポンプ５３は第三供給ラインＬ３を経由して作動油を加圧シリンダ群２に供給できるように構成され、第四ポンプ５４は第四供給ラインＬ４を経由して、作動油を加圧シリンダ群２に供給できるように構成されている。
【００２７】
また、第一供給ラインＬ１〜第四供給ラインＬ４には、それぞれ電磁切換弁５ａが接続されており、これらの電磁切換弁５ａの開閉を制御することにより、使用するポンプ５の台数を制御することができる。したがって、加圧シリンダ群２（主加圧シリンダ２１、副加圧シリンダ２２〜２５）は、作動油を供給する複数のポンプ５（第一ポンプ５１〜第四ポンプ５４）に接続されており、加圧シリンダ群２の使用本数及び必要加圧速度に応じて、ポンプ５の使用台数を鍛造中に変更することができるように構成されている。なお、ポンプ５は、４台に限定されるものではなく、２台以上の複数台が設置できることは言うまでもない。
【００２８】
また、第一供給ラインＬ１〜第四供給ラインＬ４は、途中で合流して共通供給ラインＬ５を形成している。共通供給ラインＬ５から加圧シリンダ群２（主加圧シリンダ２１、副加圧シリンダ２２〜２５）のそれぞれに作動油を供給する分岐供給ラインＬ６〜Ｌ１０が接続される。
【００２９】
また、副加圧シリンダ２２〜２５に接続された分岐供給ラインＬ７〜Ｌ１０には、それぞれ電磁切換弁２ａ及び圧力計２ｂが配置されている。また、これらの分岐供給ラインＬ７〜Ｌ１０には、ポンプ５からの作動油の供給と同時に副加圧シリンダ２２〜２５に作動油を補助的に供給可能な補助供給ラインＬ１１〜Ｌ１４が接続されている。補助供給ラインＬ１１〜Ｌ１４には、それぞれ逆止弁６ａ及び電磁切換弁６ｂを介して補助アキュムレータ６が接続されている。すなわち、副加圧シリンダ２２〜２５は、ヘッド側油圧室２２ｈ〜２５ｈが補助アキュムレータ６に接続されており、副加圧シリンダ２２〜２５の加圧時に補助アキュムレータ６からヘッド側油圧室２２ｈ〜２５ｈに作動油を供給可能に構成されている。
【００３０】
図示した油圧回路によれば、主加圧シリンダ２１と副加圧シリンダ２２〜２５とは、それぞれ分岐供給ラインＬ６、共通供給ラインＬ５及び分岐供給ラインＬ７〜Ｌ１０を介して作動油を流通可能に接続されている。すなわち、副加圧シリンダ２２〜２５は、ヘッド側油圧室２２ｈ〜２５ｈが主加圧シリンダ２１のヘッド側油圧室２１ｈと電磁切換弁２ａを介して接続されていることとなる。
【００３１】
加圧シリンダ群２は、図示したように、１本の主加圧シリンダ２１と、４本の副加圧シリンダ２２〜２５とを有している。副加圧シリンダの本数は、４本に限定されるものではなく、少なくとも１本以上であればよく、２本であってもよいし、３本であってもよいし、５本以上であってもよい。また、主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２〜２５の配置は任意に設定することができ、スライド３に対して均等に加圧力を作用させることができれば、どのような配置であっても構わない。
【００３２】
また、本実施形態において、加圧シリンダ群２のうちの１本の加圧シリンダ（すなわち、主加圧シリンダ２１）のみで加圧可能な鍛造荷重を「低荷重」、加圧シリンダ群２のうちの３本の加圧シリンダ（すなわち、主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３）で加圧可能な鍛造荷重を「中荷重」、加圧シリンダ群２のうちの５本の加圧シリンダ（すなわち、主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２〜２５）で加圧可能な鍛造荷重を「大荷重」と呼ぶこととする。例えば、加圧シリンダ群２（主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２〜２５）の最大加圧能力がそれぞれ１万トンである場合には、１万トンまでの鍛造荷重を「低荷重」、１万トン〜３万トンまでの鍛造荷重を「中荷重」、３万トン〜５万トンまでの鍛造荷重を「高荷重」と呼ぶ。
【００３３】
また、本実施形態において、特に、最大荷重（例えば、５万トン）の１％程度の鍛造荷重を「極低荷重」と称し、本実施形態では、この極低荷重から最大荷重までの広い範囲に渡って鍛造荷重を高精度に制御することができる。以下、図１に示した液圧鍛造プレス装置１の作用について、図１〜図２を参照しつつ説明する。
【００３４】
いま、鍛造荷重が低荷重→中荷重→高荷重と変化する場合における、鍛造荷重が低荷重の場合について説明する。鍛造荷重が低荷重の場合、主加圧シリンダ２１のみを使用することから、分岐供給ラインＬ７〜Ｌ１０に配置された電磁切換弁２ａは全て閉状態に設定されている。また、このとき、第一供給ラインＬ１、第二供給ラインＬ２、第三供給ラインＬ３及び第四供給ラインＬ４に配置された電磁切換弁５ａは開状態に設定されている。また、補助供給ラインＬ１１〜Ｌ１４に配置された電磁切換弁６ｂは閉状態に設定されている。
【００３５】
したがって、第一ポンプ５１〜第四ポンプ５４から供給される作動油は、第一供給ラインＬ１及び第二供給ラインＬ２から共通供給ラインＬ５及び分岐供給ラインＬ６を経由して主加圧シリンダ２１に供給され、図２に示した時間ｔ１にシリンダ圧力が立ち上がり始める。このように、主加圧シリンダ２１のみを使用して、全てのポンプ５からの作動油を主加圧シリンダ２１に供給するので、スライド３を高速で下降させながら低荷重鍛造を実施することができる。
【００３６】
また、主加圧シリンダ２１の圧力は、分岐供給ラインＬ６に配置された圧力計２ｂにより計測され、その信号は時々刻々とシリンダ選択制御装置８に送信され、その計測値にシリンダ断面積を乗じることにより加圧力が算出される。なお、図１において、説明の便宜上、シリンダ選択制御装置８を液圧鍛造プレス装置１から離隔した位置に図示しているが、シリンダ選択制御装置８は、液圧鍛造プレス装置１に内蔵されていてもよいし、離隔した位置（制御室等）に配置されていてもよい。
【００３７】
次に、鍛造荷重が低荷重から中荷重に移行する場合について説明する。主加圧シリンダ２１には、所定の設定荷重Ｗ１（図２参照）が設定されており、主加圧シリンダ２１の加圧力が設定荷重Ｗ１を超える寸前（図２の時間ｔ２）に、副加圧シリンダ２２，２３に作動油を供給し、２本の副加圧シリンダ２２，２３の圧力を上昇させる。具体的には、分岐供給ラインＬ７，Ｌ８に配置された電磁切換弁２ａを閉状態から開状態に変更することにより、共通供給ラインＬ５から副加圧シリンダ２２，２３に作動油が供給される。
【００３８】
また、共通供給ラインＬ５には、主加圧シリンダ２１も接続されていることから、主加圧シリンダ２１と副加圧シリンダ２２，２３との圧力は、パスカルの原理により同一になろうとする。したがって、主加圧シリンダ２１の圧力は降下し、副加圧シリンダ２２，２３の圧力は上昇することとなる。このように、本実施形態では、副加圧シリンダ２２，２３を追加するだけで、その圧力が自動的に調整されることから、図２に示したように、特許文献２に記載されたシリンダ追加時に生じる鍛造荷重の息つきや鍛造速度が零となる不感帯が発生しない。
【００３９】
また、鍛造速度が速い場合は、副加圧シリンダ２２，２３の圧力を速やかに目標値に近付けるために、補助供給ラインＬ１１，Ｌ１２に配置された電磁切換弁６ｂを閉状態から開状態に変更し、補助アキュムレータ６から副加圧シリンダ２２，２３に作動油を供給して圧力の早期確立を助ける。
【００４０】
なお、ここでは、副加圧シリンダ２２，２３を追加する場合について説明したが、この組み合わせに限定されるものではなく、副加圧シリンダ２２〜２５の中から任意の２本の加圧シリンダを選択して追加することができるし、１本の加圧シリンダのみを追加してもよいことは言うまでもない。
【００４１】
また、鍛造荷重の増加に伴って、鍛造速度は遅くなるので、ポンプ５の使用台数を順次減らしていくこともできる。第三供給ラインＬ３に配置された電磁切換弁５ａを開状態から閉状態に変更することにより、第三ポンプ５３から第三供給ラインＬ３を介して共通供給ラインＬ５に供給される作動油を停止することができる。
【００４２】
また、主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３の個々の圧力は、分岐供給ラインＬ６〜Ｌ８に配置された圧力計２ｂにより計測され、その信号は時々刻々とシリンダ選択制御装置８に送信され、その計測値にシリンダ断面積を乗じることにより個々の加圧力が算出され、その和を計算することにより使用中の加圧シリンダ群２による加圧力を算出することができる。
【００４３】
次に、鍛造荷重が中荷重から高荷重に移行する場合について説明する。加圧シリンダ群２の使用本数が３本（主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３）の場合には、所定の設定荷重Ｗ２（図２参照）が設定されており、これらの加圧シリンダ群２の加圧力（主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３の加圧力の合計）が設定荷重Ｗ２を超える寸前（図２の時間ｔ３）に、副加圧シリンダ２４，２５に作動油を供給し、さらに２本の副加圧シリンダ２４，２５の圧力を上昇させる。具体的には、分岐供給ラインＬ９，Ｌ１０に配置された電磁切換弁２ａを閉状態から開状態に変更することにより、共通供給ラインＬ５から副加圧シリンダ２４，２５に作動油が供給される。
【００４４】
このとき、上述したように、パスカルの原理により、使用中の主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３と追加された副加圧シリンダ２４，２５とは、同一の圧力になろうとすることから、主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３の圧力は降下し、副加圧シリンダ２４，２５の圧力は上昇することとなる。したがって、図２に示したように、特許文献２に記載されたシリンダ追加時に生じる鍛造荷重の息つきや鍛造速度が零となる不感帯が発生しない。
【００４５】
また、鍛造速度が速い場合は、副加圧シリンダ２４，２５の圧力を速やかに目標値に近付けるために、補助供給ラインＬ１３，Ｌ１４に配置された電磁切換弁６ｂを閉状態から開状態に変更し、補助アキュムレータ６から副加圧シリンダ２４，２５に作動油を供給して圧力の早期確立を助ける。
【００４６】
なお、ここでは、最後に副加圧シリンダ２４，２５を追加する場合について説明したが、この組み合わせに限定されるものではなく、先に追加された副加圧シリンダによって適宜変更されるものである。また、上述したように、鍛造荷重の増加に伴って、鍛造速度は遅くなるので、ポンプ５の使用台数を順次減らしていくことができることは言うまでもない。
【００４７】
また、主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２〜２５の個々の圧力は、分岐供給ラインＬ６〜Ｌ１０に配置された圧力計２ｂにより計測され、その信号は時々刻々とシリンダ選択制御装置８に送信され、その計測値にシリンダ断面積を乗じることにより個々の加圧力が算出され、その和を計算することにより使用中の加圧シリンダ群２による加圧力を算出することができる。
【００４８】
したがって、使用中の加圧シリンダ群２のシリンダ圧力を計測し、シリンダ選択制御装置８により加圧シリンダ群２に接続された電磁切換弁２ａの開閉を制御することにより、例えば、図２に示したように、鍛造荷重を最大荷重まで徐々に増大させ、一定時間、その最大荷重を保持するように、加圧シリンダ群２への作動油の供給を制御することができる。
【００４９】
上述した実施形態では、副加圧シリンダ２２〜２５を２本ずつ増加させる場合について説明したが、副加圧シリンダ２２〜２５を１本ずつ増加するようにしてもよいし、その他の任意の組み合わせによって副加圧シリンダ２２〜２５を増加させるようにしてもよい。例えば、加圧シリンダの使用本数を、１本→３本→４本→５本と増加させてもよいし、１本→２本→４本→５本と増加させてもよいし、１本→３本→４本→５本と増加させてもよい。すなわち、副加圧シリンダ２２〜２５は、１本ずつ又は複数本ずつ増加可能に構成されている。
【００５０】
また、上述した実施形態では、加圧シリンダの使用本数が１本及び３本に応じた設定荷重Ｗ１，Ｆ２が設定されており、この設定荷重Ｗ１，Ｆ２を超える前（時間ｔ２，ｔ３）に副加圧シリンダ２２〜２４の使用本数を増加する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、加圧シリンダ群２の使用本数を１本ずつ増加していく場合には、使用本数が１本（主加圧シリンダ２１のみ）の設定荷重、使用本数が２本（主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２）の設定荷重、使用本数が３本（主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３）の設定荷重、使用本数が４本（主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２〜２４）の設定荷重を設定する。
【００５１】
また、上述した実施形態において、加圧シリンダ群２に作動油を供給するポンプ５の使用台数は、加圧シリンダ群２の使用本数及び必要加圧速度に応じて任意に変更することができる。
【００５２】
ここで、図２について詳述しておく。図２は、図１に示した液圧鍛造プレス装置１を用いた鍛造中に、加圧シリンダ群２の使用本数を１本→３本→５本と自動的に増加させた場合における、シリンダ圧力及び鍛造荷重の変化の測定チャートを示している。横軸は時間Ｔ（ｓｅｃ）を示し、左縦軸はシリンダ圧力Ｐ（ＭＰａ）、右縦軸は鍛造荷重Ｆｐ（ＭＮ）を示している。また、実線は鍛造荷重、点線は１本の加圧シリンダによるシリンダ圧力、一点鎖線は３本の加圧シリンダによるシリンダ圧力、二点鎖線は５本の加圧シリンダによるシリンダ圧力、を示している。
【００５３】
図２に示したように、低荷重から中荷重への切換時に、主加圧シリンダ２１の圧力が設定荷重Ｗ１相当に到達する寸前に下降し、副加圧シリンダ２２，２３の圧力が上昇し始める。これは、副加圧シリンダ２２，２３にポンプ５及び主加圧シリンダ２１から同時に作動油が流入するためである。そして、主加圧シリンダ２１と副加圧シリンダ２２，２３の圧力が等しくなると、主加圧シリンダ２１から副加圧シリンダ２２，２３への作動油の流入は止まり、３本の加圧シリンダ群２（主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３）の作動油の量はポンプ５から吐出する作動油の量で制御されることになる。
【００５４】
同様に、中荷重から高荷重への切換時に、３本の加圧シリンダ群２の合計圧力が設定荷重Ｗ２相当に到達する寸前に下降し、副加圧シリンダ２４，２５の圧力が上昇し始める。これは、副加圧シリンダ２４，２５にポンプ５及び使用中の３本の加圧シリンダ群２から作動油が同時に流入するためである。そして、主加圧シリンダ２１と副加圧シリンダ２２〜２５の圧力が等しくなると、使用中の加圧シリンダ群２から副加圧シリンダ２４，２５への作動油の流入は止まり、５本の加圧シリンダ群２（主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２〜２５）の作動油の量はポンプ５から吐出する作動油の量で制御されることになる。
【００５５】
このように、本実施形態によれば、加圧シリンダ群２の使用本数の増加又は付加は、連続的かつ滑らかに行われることから、加圧シリンダの「付加」ではなく「切換」を行う特許文献２に記載されている加圧速度の不感帯や鍛造荷重の低下等は発生せず、図２に示したように、鍛造荷重の立ち上がりも連続的で滑らかなものとなる。なお、最大荷重に達した後、一時的に鍛造荷重が低下し再度増加しているのは、このように鍛造荷重を意図的に制御したものである。
【００５６】
上述した本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１は、例えば５万トンという大きな鍛造荷重を生成可能な大型の液圧鍛造プレス装置であるにも拘わらず、鍛造荷重が低荷重の場合であっても精度よく鍛造することができる。従来の大型鍛造液圧プレスでは、図６に示したように、加圧シリンダＣ１〜Ｃ５を初めから使用することから、低荷重の領域では制御すべき作動油の量が少量となり、実質的に制御することができない。
【００５７】
それに対して、本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１は、低荷重の領域では１本の加圧シリンダ（主加圧シリンダ２１）のみを使用していることから、制御すべき作動油の量を一定量確保することができ、十分制御することが可能となる。その結果、最大荷重（例えば５万トン）の１％程度の鍛造荷重である極低荷重の領域であっても制御可能となる。
【００５８】
次に、ポンプ５の制御精度から鍛造荷重の制御について説明する。一般に、大型の液圧鍛造プレス装置に使用される大型ポンプは、通常２％程度のヒステリシスを有している。換言すれば、２％という極小量を制御することは基本的に不可能であることを意味している。例えば、４５０ｋｇｆ／ｃｍ２の最大使用圧力で５万トンという最大鍛造荷重を出力する液圧鍛造プレス装置の場合、２％を荷重に変換すると１０００トンに相当する。すなわち、従来の液圧鍛造プレス装置において精度を得ることができるのは高々数千トンのオーダーとなる。
【００５９】
それに対して、本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１では、最初は１本の加圧シリンダしか使用しないことから、低荷重の領域では最大荷重が１／５の１万トンとなる。この２％は２００トンの荷重に相当し、数百トンのオーダーの鍛造荷重の制御が可能となる。すなわち、５万トンの最大荷重をもつ大型の液圧鍛造プレス装置１において、数百トンの鍛造が可能となることから、低荷重の領域のみならず、極低荷重（５００トン程度）の領域においても高精度な鍛造を行うことができる。したがって、本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１によれば、極低荷重から高荷重の広範囲において高精度に鍛造することができる。
【００６０】
また、ポンプ５は、設定圧力を変更可能に構成されていてもよい。例えば、最初に３５ＭＰａで使用していたポンプ５を鍛造が進行するに連れて高荷重が必要になった時に、３５ＭＰａから４４ＭＰａに変更すると、鍛造荷重を１．２６倍に上昇させることが可能となる。すなわち、４台のポンプ５を３５ＭＰａで使用して７８．５ＭＮ（８０００トン重）の鍛造荷重を行っている時に、４台のポンプ５の設定圧力を最大吐出圧（例えば、４４ＭＰａ）に引き上げることにより、鍛造荷重を９８．３ＭＮ（１万トン重）まで上昇させることができる。
【００６１】
したがって、ポンプ５の吐出圧を最大値未満の設定圧力で使用して鍛造を開始し、鍛造が進行して全ての加圧シリンダを使用した後、さらに鍛造荷重を上げるために、ポンプ５の設定圧力を最大値に変更することもできる。また、加圧シリンダ群２の使用本数が増加する毎にポンプ５の設定圧力を変更するようにしてもよい。例えば、１本の加圧シリンダのみを使用するときに低い設定圧力でポンプ５を使用し、設定荷重Ｗ１に到達する前にポンプ５の設定圧力を高い設定圧力（最大値）に変更し、使用する加圧シリンダが３本に変更された後、ポンプ５の設定圧力を低い設定圧力に戻し、設定荷重Ｗ２に到達する前にポンプ５の設定圧力を高い設定圧力（最大値）に変更し、使用する加圧シリンダが５本に変更された後、ポンプ５の設定圧力を低い設定圧力に戻すようにしてもよい。
【００６２】
このように、設定圧力を変更可能に構成されたポンプ５を使用することにより、ポンプ５の設定圧力を変更することにより加圧シリンダ群２の加圧力を変更することができる。上述した説明では、ポンプ５の設定圧力を２段階に変更する場合について説明したが、設定圧力を３段階又はそれ以上の段階に変更することが可能なポンプ５を使用するようにしてもよい。
【００６３】
ところで、大型の液圧鍛造プレス装置で熱間鍛造を実施する場合、材料や金型の温度管理が重要となり、鍛造時間に直接的に影響するスライド３の加圧速度を精密に制御することが重要となる。ここで、図３は、図１に示した液圧鍛造プレス装置の加圧速度制御系の特性を表すブロック線図である。なお、図３において、Ｖｒｅｆはスライド速度の設定値、Ｖｓはスライド速度、ｅは偏差、Ｋｐは比例制御ゲイン、ＫＩは積分制御ゲイン、ｓはラプラス演算子、ｖｐは比例制御による修正量、ｖｉは積分制御による修正量、ＫＱはポンプ流量ゲイン、ｋｑは偏差ｅを修正するポンプの流量、Ａは加圧シリンダの断面積、Ｋｏは作動油のバネ定数（加圧シリンダ群２内の作動油と配管（分岐供給ラインＬ６〜Ｌ１０）内の作動油の容積を考慮した油圧系のバネ常数）、ｍはスライド３の質量、ｂはスライド機械系の摩擦、Ｘｓはスライド変位、である。
【００６４】
スライド速度の設定値Ｖｒｅｆは、時々刻々と鍛造条件に従って変更する。このスライド速度の設定値Ｖｒｅｆは実際のスライド速度Ｖｓと比較され、その偏差ｅに比例制御ゲインＫｐが乗じられて、加圧速度制御系の比例制御による修正量ｖｐとなる。一方、スライド速度の偏差ｅは積分されて、それに積分制御ゲインＫＩが乗じられて、加圧速度制御系の積分制御による修正量ｖｉとなる。比例制御による修正量ｖｐと積分制御による修正量ｖｉの和がポンプ流量ゲインＫＱに働き、偏差ｅを修正するポンプの流量ｋｑが決定される。
【００６５】
この流量ｋｑが使用中の加圧シリンダ群２に働き、油圧バネが撓んで加圧力が発生し、その結果、スライド３が加速されて下降する。使用中の加圧シリンダ群２が発生する加圧力はスライド３を動かすとともに、材料を鍛造する力となる。なお、図３に示したブロック線図は、加圧速度制御系の特性を調べることを主目的としているために材料の特性は考慮していない。
【００６６】
図３のブロック線図により、スライド速度Ｖｓを求めると数１式を得ることができる。
【００６７】
【数１】
0005769859.tif 000002
【００６８】
いま、積分制御ゲインＫＩ＝０とすると、数２式を得ることができる。
【００６９】
【数２】
0005769859.tif 000003
【００７０】
スライド速度の設定値Ｖｒｅｆにステップ入力を印加した時、最終的にスライド速度Ｖｓが到達する値は、制御理論で一般的に知られている最終値の定理を使って、時間ｔ→∞、すなわち、ｓ→０とすることにより、数３式を得ることができ、スライド速度Ｖｓは設定値Ｖｒｅｆに一致しない。
【００７１】
【数３】
0005769859.tif 000004
【００７２】
ここで、ＫＱ・Ｋｏ・Ｋｐ＜Ａ・Ｋｏ＋ＫＱ・Ｋｏ・Ｋｐ、すなわち、右辺第１項＜１であるから、スライド速度Ｖｓは設定値Ｖｒｅｆより小さな値にしか到達しない。すなわち、本制御系では、比例制御では加圧速度を制御できないことが分かる。いま、比例制御ゲインＫｐ＝０とすると、数１式から数４式を得ることができる。数４式では、分母にｓの３次、２次、１次、０次の項が揃っていることから安定である。
【００７３】
【数４】
0005769859.tif 000005
【００７４】
また、スライド速度の設定値Ｖｒｅｆのステップ入力に対して、先と同じように最終値の定理を使って、時間ｔ→∞、すなわち、ｓ→０とすることにより、数５式を得ることができる。数５式において、分母と分子は同じ式となり、約して１となることから、スライド速度Ｖｓは設定値Ｖｒｅｆに一致することがわかる。
【００７５】
【数５】
0005769859.tif 000006
【００７６】
また、数１式において、比例制御ゲインＫｐ＝０とすると、上述したように、数４式を得ることができる。ここで、数４式の分母が安定判別式になり、制御理論で一般的に知られているＲｏｕｔｈの安定判別条件より、Ａ・ｍ＞０、Ａ・ｂ＞０、Ａ・Ｋｏ＞０、ＫＱ・Ｋｏ・ＫＩ＞０、かつ、Ａ・ｂ・Ａ・Ｋｏ＞Ａ・ｍ・ＫＱ・Ｋｏ・ＫＩ、の条件が制御系の安定のためには必要となる。ここで、Ａ・ｍ＞０、Ａ・ｂ＞０、Ａ・Ｋｏ＞０、ＫＱ・Ｋｏ・ＫＩ＞０の条件式は自ずから満足されていることから、Ａ・ｂ・Ａ・Ｋｏ＞Ａ・ｍ・ＫＱ・Ｋｏ・ＫＩの条件式より、ＫＩ＜Ａ・ｂ／（ｍ・ＫＱ）の条件式αを得ることができる。
【００７７】
この条件式αが、積分制御ゲインＫＩが満足すべき条件であり、条件式αにより、積分制御ゲインＫＩは以下の条件（１）〜（４）を満足することが必要である。
（１）積分制御ゲインＫＩは、シリンダ断面積Ａに比例して大きくする必要があり、加圧シリンダが付加されるタイミングで変更する。例えば、加圧シリンダ群２が３本の時は１本の時の３倍とする。
（２）積分制御ゲインＫＩは、スライド３の質量ｍが大きいほど小さくすべきである。
（３）積分制御ゲインＫＩは、ポンプ５の容量が大きいほど、すなわち、ポンプ５の使用台数が増加するほど、それに応じて小さくする。具体的には、ポンプ５の使用台数を変更する時に、それに応じて積分制御ゲインＫＩも変更する。
（４）スライド機械系の摩擦ｂ（ここでは、速度に比例するものを考えている）で、機械の動きを安定化する。従って、条件式αから理解であるように、ｂを含む項が大きいほど積分制御ゲインＫＩを大きくすることができる。
【００７８】
条件（２）及び（４）は、機械的条件であり変更することができない。一方、条件（１）及び（３）は、加圧シリンダを付加していく時、すなわち、シリンダ断面積Ａが増加していく時、及び、ポンプ５の使用台数を変更した時は、積分制御ゲインＫＩをそれに応じて変更する必要があることを示している。本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１では、加圧シリンダ群２の使用本数を増加したり、ポンプ５の使用台数を増加したりした時に、その使用本数や使用台数に応じて加圧速度制御系や後述する平衡度制御系における制御回路の各設定パラメータを変更する。
【００７９】
図４は、図１に示した液圧鍛造プレス装置の別の一実施例を示す説明図であり、（ａ）は第一待機工程、（ｂ）は第一プレス工程、（ｃ）は第二待機工程、（ｄ）は第二プレス工程、を示している。なお、以下の説明において、第一待機工程及び第一プレス工程を併せて第一工程、第二待機工程及び第二プレス工程を併せて第二工程と呼ぶものとする。
【００８０】
図４（ａ）〜（ｄ）に示した実施例は、液圧鍛造プレス装置１において、金型保持装置３１ｃに複数の金型、本実施例では第一上金型３１ａ及び第二上金型３１ｂを配置し、第一上金型３１ａ及び第二上金型３１ｂを移動させて切り換えながら連続鍛造するようにしたものである。本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１は、一般の鍛造プレス装置よりも鍛造可能な荷重範囲が１０倍以上広いことから、１度加熱した材料を再加熱することなくワンヒートで複数工程の鍛造を行うことが可能である。
【００８１】
図４（ａ）に示したように、スライド３に金型シフト装置３２を取り付けた中間ダイ３３を設置している。金型シフト装置３２は、例えば、金型保持装置３１ｃをスライドさせる油圧シリンダ３２ａと、中間ダイ３３側に設置されたガイド装置３２ｂとを有しており、油圧シリンダ３２ａを作動させることにより、第一上金型３１ａ及び第二上金型３１ｂが配置された金型保持装置３１ｃをガイド装置３２ｂに沿ってスライドさせることができる。
【００８２】
具体的には、最初に、図４（ａ）に示したように、下金型４１の上方に第一上金型３１ａを配置する（第一待機工程）。次に、図４（ｂ）に示したように、スライド３を下降させてプレス加工前製品Ｍｐを第一上金型３１ａ及び下金型４１により成型する（第一プレス工程）。次に、図４（ｃ）に示したように、金型保持装置３１ｃをスライドさせて下金型４１の上方に第二上金型３１ｂを配置する（第二待機工程）。次に、図４（ｄ）に示したように、スライド３を下降させてプレス加工前製品Ｍｐを第二上金型３１ｂ及び下金型４１により成型する（第二プレス工程）。
【００８３】
かかる実施例によれば、この種の大型鍛造プレス装置では鍛造することができない極低荷重の鍛造を第１工程で実施し、再加熱することなく第二上金型３１ｂで第二工程の高荷重の鍛造を実施することができる。本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１では、第１工程目と第２工程目との荷重比を１００倍以上に設定することができることから、ワンヒートで極低荷重及び高荷重の両方の鍛造を実施することができる。
【００８４】
図示した実施例では、上金型３１として二種類の金型、第一上金型３１ａ及び第二上金型３１ｂを配置した場合について説明したが、上金型３１に配置される金型は三種類以上であってもよい。また、上金型３１に複数の金型を配置する場合について説明したが、ベッド４上を走るボルスター（図示せず）に金型シフト装置を設置して下金型４１に複数の金型を配置して、下金型４１をシフトさせるようにしてもよい。また、上金型３１及び下金型４１の両方にそれぞれ複数の金型を配置して上金型３１及び下金型４１の両方をシフトさせるようにしてもよい。
【００８５】
図５は、図１に示した液圧鍛造プレス装置のスライド平衡度制御に関する説明図である。図１に示した液圧鍛造プレス装置１は、スライド３の重量を保持するとともにスライド３の平衡度を制御する４本のサポートシリンダ７を有している。また、サポートシリンダ７に作動油を供給又は排出するラインには、それぞれ小型のポンプ７ａ及び絞り弁７ｂが配置されている。なお、図５において、説明の便宜上、スライド３を一点鎖線で図示している。
【００８６】
いま、図５に示したように、スライド３の機械中心をＯとし、この機械中心Ｏを中心にして４本のサポートシリンダ７が均等な間隔でスライド３の下面に配置されている。鍛造中に荷重中心Ｏｅがスライド３の機械中心Ｏからずれた場合、偏心荷重Ｆｍがスライド３に働き、スライド３は傾こうとする。スライド３が傾くと、スライド３のガイド（図示せず）が液圧鍛造プレス装置の支持部（図示せず）と接触して摺動することから、装置が停止したり、装置が止まらずに鍛造できたとしても、製品の形状が歪んで製品不良が発生したりする。
【００８７】
したがって、液圧鍛造プレス装置１において、スライド３の平衡度を制御することは鍛造作業の安定のために重要である。このため、本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１には、スライド３の重量を支える４本のサポートシリンダ７の加圧力を調節してスライド３の傾きを修正する制御装置（図示せず）が設けられている。
【００８８】
鍛造中は、図１に示したスライド３が加圧シリンダ群２により押圧されて下降することから、スライド３を支持する４本のサポートシリンダ７からは作動油が流出する。その流出量は、絞り弁７ｂの開度を調節して制御することにより、偏心荷重Ｆｍによってスライド３の傾きを生じさせる回転モーメントを、４本のサポートシリンダ７の力Ｆ１〜Ｆ４により生成される回転モーメントで打ち消すように制御する。具体的には、４本のサポートシリンダ７の近傍に設けた変位センサ（図示せず）が計測したスライド３の縦方向変位ｘ１〜ｘ４の平均値（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３＋ｘ４）／４を求め、各縦方向変位ｘ１〜ｘ４がその平均値と一致するように、各サポートシリンダ７から排出される作動油の流量を絞り弁７ｂで制御する。
【００８９】
以上の説明では、補助供給ラインＬ１１〜Ｌ１４毎に補助アキュムレータ６が配置されている場合について説明したが、例えば、補助供給ラインＬ１１，Ｌ１２で一つの補助アキュムレータ６を使用し、補助供給ラインＬ１３，Ｌ１４で一つの補助アキュムレータ６を使用するようにしてもよいし、補助供給ラインＬ１１〜Ｌ１４で一つの補助アキュムレータ６を使用するようにしてもよい。
【００９０】
また、加圧シリンダ群２として主加圧シリンダ２１と副加圧シリンダ２２〜２５とを配置して、これら５本の加圧シリンダ２を全て使用する場合について説明したが、加圧シリンダ群２は、鍛造荷重の最大値に応じて加圧シリンダ群２の使用本数の上限を設定可能に構成されていてもよい。すなわち、低荷重の鍛造のみを実施する場合には、加圧シリンダ群２の使用本数の上限を１本に設定してもよいし、中荷重までの鍛造を実施する場合には、加圧シリンダ群２の使用本数の上限を３本に設定してもよい。
【００９１】
以上の液圧鍛造プレス装置１によれば、複数の加圧シリンダ（加圧シリンダ群２）を備えた液圧鍛造プレス装置の制御方法であって、加圧シリンダ群２は、鍛造時に常に作動油を供給可能に構成された主加圧シリンダ２１と、鍛造荷重に応じて作動油の供給及び停止を切換可能に構成された少なくとも１本以上の副加圧シリンダ２２〜２５とを備え、主加圧シリンダ２１に作動油を供給し、使用中の主加圧シリンダ２１の鍛造荷重が所定の設定荷重Ｗ１を越える前に副加圧シリンダ２２，２３にも作動油を供給し、使用中の加圧シリンダ群２（例えば、主加圧シリンダ２１及び副加圧シリンダ２２，２３）の鍛造荷重が所定の設定荷重Ｗ２を越える前にさらに別の副加圧シリンダ２４，２５にも作動油を供給していくというシーケンスにより、使用する加圧シリンダ群２の本数を自動的に増加するようにしたことを特徴とする液圧鍛造プレス装置１の制御方法が実現可能である。
【００９２】
かかる液圧鍛造プレス装置１の制御方法において、副加圧シリンダ２２〜２５は、上述したように２本ずつ増加してもよいが、１本ずつ増加するようにしてもよいし、その他の任意の組み合わせで増やすことが可能である。また、副加圧シリンダ２２〜２５を付加していく時、加圧シリンダ群２の使用本数に比例するシリンダ断面積Ａの総和に応じて、加圧速度制御系の制御ゲイン（例えば、積分制御ゲインＫＩ）を変更するようにしてもよい。
【００９３】
上述した本実施形態に係る液圧鍛造プレス装置１及びその制御方法によれば、鍛造荷重が所定の設定荷重Ｗ１を超えるまでは主加圧シリンダ２１のみを使用し、鍛造荷重が設定荷重Ｗ１を超えた後、鍛造荷重が増加するに従って副加圧シリンダ２２〜２５の使用本数を順次増加するようにしたことにより、加圧シリンダ群２の使用本数の変更を、加圧シリンダ群２の加圧力を零にすることなく、連続的に行うことができる。すなわち、従来技術のように、加圧シリンダの切換によって使用本数を増加するのではなく、加圧シリンダ群２の使用本数を順次付加していくことにより、特許文献２に記載されたシリンダ追加時に生じる鍛造荷重の息つきや鍛造速度が零となる不感帯が発生しない。
【００９４】
また、主加圧シリンダ２１のみによっても鍛造することができることから、極低荷重（最大荷重の１％程度）の鍛造にも適応することができるとともに、副加圧シリンダ２２〜２５の増加本数によって所望の最大荷重まで適応することができ、従来よりも極低荷重（最大荷重の１％程度）から最大荷重までの広範囲において高精度に鍛造することができる。
【００９５】
本発明は上述した実施形態に限定されず、例えば、作動油の供給ライン（配管）の構成は本発明を実施可能な範囲内で適宜変更することができ、切換弁は市販されているものを適宜選択して使用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００９６】
１  液圧鍛造プレス装置
２  加圧シリンダ
２ａ  電磁切換弁
２ｂ  圧力計
３  スライド
４  ベッド
５  ポンプ
５ａ  電磁切換弁
６  補助アキュムレータ
６ａ  逆止弁
６ｂ  電磁切換弁
７  サポートシリンダ
７ａ  ポンプ
７ｂ  絞り弁
８  シリンダ選択制御装置
２１  主加圧シリンダ
２１ｈ  ヘッド側油圧室
２２〜２５  副加圧シリンダ
２２ｈ〜２５ｈ  ヘッド側油圧室
３１  上金型
３１ａ  第一上金型
３１ｂ  第二上金型
３２  金型シフト装置
３２ａ  油圧シリンダ
３２ｂ  ガイド装置
３２ｃ  金型保持装置
３３  中間ダイ
４１  下金型
５１  第一ポンプ
５２  第二ポンプ
５３  第三ポンプ
５４  第四ポンプ
【要約】
【課題】鍛造荷重の息つきや鍛造速度が零となる不感帯の発生を抑制し、かつ、従来よりも低荷重から高荷重までの広範囲に亘って渡って高精度に鍛造することができる、液圧鍛造プレス装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】複数の加圧シリンダ（加圧シリンダ群２）を備え、加圧シリンダ群２は、鍛造時に常に作動油を供給可能に構成された主加圧シリンダ２１と、鍛造荷重に応じて作動油の供給及び停止を切換可能に構成された複数の副加圧シリンダ２２〜２５とを備え、鍛造荷重が所定の設定荷重を超えるまでは主加圧シリンダ２１のみを使用し、鍛造荷重が設定荷重を超えた後、鍛造荷重が増加するに従って副加圧シリンダ２２〜２５の使用本数を順次増加するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１【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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