(57)【要約】【課題】  エネルギ効率が良好で、且つ、複雑な構成の装置の追加を必要としないダイクッションプレス機械を提供する。【解決手段】  電源側に接続されるリアクトル８７と、リアクトル８７を通じて電源側に接続される半導体電力変換回路８９と、平滑コンデンサ９１と、半導体電力変換回路９３と、コントロール部７１とを備える。半導体電力変換回路８９は、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の力行運転時には、電源側から供給される交流電圧を脈流成分を含んだ直流電圧に変換し、平滑コンデンサ９１へ出力する。サーボモータ３の回生運転時には、半導体電力変換回路９３から平滑コンデンサ９１を通じて供給される平滑化された直流電圧を、交流電圧に変換し、リアクトル８７を通じて電源側へ出力する。半導体電力変換回路９３も、半導体電力変換回路８９と同様の動作を実行する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転運動力を直線方向への運動力に変換するための動力伝達機構を介して昇／降動作するよう構成されるダイクッション機構と、
回転運動力を前記動力伝達機構に出力することにより、前記動力伝達機構を介して前記ダイクッション機構を駆動するための電動機と、
前記電動機の回生運転時に、前記電動機に生じる回生電力を外部出力するための電力回生用の回路と、
を備えるダイクッション装置。
【請求項２】
請求項１記載のダイクッション装置において、
前記電力回生用の回路から外部出力される前記回生電力が、電源側に出力されるダイクッション装置。
【請求項３】
請求項１記載のダイクッション装置において、
前記ダイクッション機構を駆動するための電動機が、ＡＣサーボモータであるダイクッション装置。
【請求項４】
プレス装置と、前記プレス装置と協働してワークに所定の加工を施すためのダイクッション装置と、を備え、
前記ダイクッション装置が、
回転運動力を直線方向への運動力に変換するための動力伝達機構を介して昇／降動作するよう構成されるダイクッション機構と、
回転運動力を前記動力伝達機構に出力することにより、前記動力伝達機構を介して前記ダイクッション機構を駆動するための第１の電動機と、
前記第１の電動機の回生運転時に、前記第１の電動機に生じる回生電力を外部出力するための電力回生用の回路と、
を有するダイクッションプレス機械。
【請求項５】
請求項４記載のダイクッションプレス機械において、
前記プレス装置が第２の電動機からの回転運動力を駆動源としてプレス動作を行うようになっているダイクッションプレス機械。
【請求項６】
請求項４記載のダイクッションプレス機械において、
前記ダイクッション機構を駆動するための第１の電動機が、ＡＣサーボモータであるダイクッションプレス機械。
【請求項７】
請求項４記載のダイクッションプレス機械において、
前記プレス装置を駆動するための第２の電動機が、ＡＣサーボモータであるダイクッションプレス機械。
【請求項８】
請求項４乃至請求項６の何れか１項記載のダイクッションプレス機械において、
前記ダイクッション機構を駆動するための第１のＡＣサーボモータが、回生運転しているときに前記第１のＡＣサーボモータに生じる回生電力が、前記電力回生用の回路から電源側、又は前記プレス装置を駆動するための第２のＡＣサーボモータへ出力されるダイクッションプレス機械。
【請求項９】
請求項４記載のダイクッションプレス機械において、
前記プレス装置の駆動源が、油圧機器又は空気圧機器から供給されるダイクッションプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス装置と、前記プレス装置と協働してワークに所定の加工を施すためのダイクッション装置と、を備えるダイクッションプレス機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイクッション装置において、空圧クッション機構を有するものでは、プレスの加圧により空気圧クッションシリンダ内の空気を圧縮することで、また、油圧クッション機構を有するものでは、プレスの加圧により油圧のリリーフを行うことで、夫々ダイクッション力を発生させる。上述したプレスの加圧に際して、プレスはダイクッション力とストローク長さとの積で示される量の仕事をするが、その仕事によってダイクッション装置に蓄積されるべきエネルギが、空気からの発熱や油からの発熱となって無駄に消費されてしまう。
【０００３】
そこで、従来、ダイクッションによって蓄積されるエネルギを有効に回収することができると共に、構造についても簡単にすることができるダイクッション装置を提供することを目的とした提案が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平7-195129号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した提案では、プレスの動きに伴って空気圧クッションシリンダが連結されたクッション台の往復動、即ち、直線運動を変換機構で回転運動に変換し、その回転運動による回転力を、フライホイールにエネルギとして蓄積し、このフライホイールに蓄積されたエネルギを有効に再利用しようとするものである。しかし、上記提案に係るダイクッション装置では、変換機構を通じて採り出された回転運動のエネルギのフライホイールへの蓄積や、フライホイールに蓄積されたエネルギの再利用には、複雑な構成の装置の追加を必要とするだけでなく、エネルギの変換効率も悪いという問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、エネルギ効率が良好で、且つ、複雑な構成の装置の追加を必要としないダイクッションプレス機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点に従うダイクッション装置は、回転運動力を直線方向への運動力に変換するための動力伝達機構を介して昇／降動作するよう構成されるダイクッション機構と、回転運動力を上記動力伝達機構に出力することにより、上記動力伝達機構を介して上記ダイクッション機構を駆動するための電動機と、上記電動機の回生運転時に、上記電動機に生じる回生電力を外部出力するための電力回生用の回路と、を備える。
【０００８】
本発明の第１の観点に係る好適な実施形態では、上記電力回生用の回路から外部出力される上記回生電力が、電源側に出力される。
【０００９】
上記とは別の実施形態では、上記ダイクッション機構を駆動するための電動機が、ＡＣサーボモータである。
【００１０】
本発明の第２の観点に従うダイクッションプレス機械は、プレス装置と、上記プレス装置と協働してワークに所定の加工を施すためのダイクッション装置と、を備え、上記ダイクッション装置が、回転運動力を直線方向への運動力に変換するための動力伝達機構を介して昇／降動作するよう構成されるダイクッション機構と、回転運動力を上記動力伝達機構に出力することにより、上記動力伝達機構を介して上記ダイクッション機構を駆動するための第１の電動機と、上記第１の電動機の回生運転時に、上記第１の電動機に生じる回生電力を外部出力するための電力回生用の回路と、を有する。
【００１１】
本発明の第２の観点に係る好適な実施形態では、上記プレス装置が第２の電動機からの回転運動力を駆動源としてプレス動作を行うようになっている。
【００１２】
上記とは別の実施形態では、上記ダイクッション機構を駆動するための第１の電動機が、ＡＣサーボモータである。
【００１３】
また、上記とは別の実施形態では、上記プレス装置を駆動するための第２の電動機が、ＡＣサーボモータである。
【００１４】
また、上記とは別の実施形態では、上記ダイクッション機構を駆動するための第１のＡＣサーボモータが、回生運転しているときに上記第１のＡＣサーボモータに生じる回生電力が、上記電力回生用の回路から電源側、又は上記プレス装置を駆動するための第２のＡＣサーボモータへ出力される。
【００１５】
更に、上記とは別の実施形態では、上記プレス装置の駆動源が、油圧機器又は空気圧機器から供給される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、エネルギ効率が良好で、且つ、複雑な構成の装置の追加を必要としないダイクッションプレス機械を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面により詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るダイクッションプレス機械の全体構成を示す図である。
【００１９】
このダイクッションプレス機械は、図１に示すように、枠体１と、複数個の三相ダイクッション駆動用ＡＣ（交流）サーボモータ（以下、単に「ダイクッション用ＡＣサーボモータ」と表記する）３、５と、複数個の動力伝達機構７、９と、を備える。上記各部に加えて、ダイクッションプレス機械は、複数個のダイクッション１１、１３と、クッションパッド１５と、ボルスタ１７と、下型１９と、複数個のクッションピン２１、２３と、リング状のブランクホルダ２５と、スライド２７と、上型２９をも備える。
【００２０】
ダイクッション用ＡＣサーボモータ３、５、複数個の動力伝達機構７、９、複数個のダイクッション１１、１３、クッションパッド１５、ボルスタ１７、下型１９、複数個のクッションピン２１、２３、及びブランクホルダ２５は、何れも枠体１の下部に配置されている。一方、スライド２７、及び上型２９は、何れも枠体１の上部に配置されている。
【００２１】
枠体１は、全体として略直方体形状を呈するよう構成されている。枠体１は、その下部（底部）を構成するベッド３１、及びビーム３３と、複数個の支柱３５、３７と、複数個の支柱３５、３７によって支持されて枠体１の上部を構成するスライド駆動機構３９とから構成される。支柱は、実際には４個設けられているが、図１では、図示と説明の都合上、符号３５、３７で示した２個のみを記載した。
【００２２】
ビーム３３には、図示のように、複数個の貫通孔が形成されており、それらの貫通孔には、複数個のダイクッション用ＡＣサーボモータ３、５や、複数個のダイクッション１１、１３が、嵌挿されて固定されている。クッションパッド１５は、略直方体形状を呈しており、ベッド３１内に形成された略直方体形状を呈する空間内に、下面（底面）を複数個のダイクッション１１、１３によって支持された状態で設けられている。クッションパッド１５は、複数個のダイクッション１１、１３を介して上記空間内を上／下動自在に移動する。
【００２３】
クッションパッド１５には、スライド２７の下動により上型２９が下動して、上型２９がワーク４１に圧接することによって圧力（クッション圧）が発生する。このクッション圧は、電源側からダイクッション用ＡＣサーボモータ３、５へ供給される電流をコントロール部（図２において、符号７１で示す）が制御することによって可変調整される。
【００２４】
ボルスタ１７は、断面が平板形状を呈していて、上記空間を上方から跨いだ状態でベッド３１の上端部に取付固定されており、ボルスタ１７の上面には、下型１９が取付固定されている。ボルスタ１７における適宜な箇所には、図示のように、複数個の貫通孔が形成されている。下型１９は、図示のように、断面が略凸型形状を呈していて、ボルスタ１７上の所定位置に取付固定される。
【００２５】
ここで、下型１９が取付固定されるボルスタ１７上の所定位置とは、図から明らかなように、下型１９の凸部の位置が、下型１９と上下方向に対向関係にある、スライド下面（底面）の所定位置に取付固定される上型２９の凹部の位置と一致することとなる位置を指す。下型１９には、下型１９がボルスタ１７上の所定位置に位置決めされて取付固定されたときに、ボルスタ１７が有する複数個の貫通孔と夫々一致する位置に、複数個の貫通孔が形成されている。
【００２６】
複数個のクッションピン２１、２３は、何れも上述したボルスタ１７、及び下型１９の複数の貫通孔を貫通した状態で、それらの上端部がブランクホルダ２５の底面と、また、それらの下端部がクッションパッド１５の上面と、夫々当接している。
【００２７】
ブランクホルダ２５は、既述のように、略リング形状を呈する部材であり、ボルスタ１７に上記態様で取付固定された下型１９の凸部を包囲した状態で、複数個のクッションピン２１、２３により、下型１９の凸部の周縁において上／下動自在に保持されている。ブランクホルダ２５は、上型２９がスライド２７と共に下動するプレス加工時、特に絞り加工時に、ワーク４１にしわが発生するのを防ぐため、ワーク４１の周縁部位を下動する上型２９と共に所定の圧力で挟持（保持）する。そして、その状態で、複数個のクッションピン２１、２３、クッションパッド１５、及び複数個のダイクッション１１、１３等を介して所定距離だけ上／下動する。
【００２８】
動力伝達機構７は、ダイクッション１１と同軸の大プーリ４３と、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の出力軸（回転軸）と同軸の小プーリ４５と、大プーリ４３、及び小プーリ４５に卷回されるタイミングベルト４７とから構成されている。動力伝達機構９も、動力伝達機構７におけると同様に、ダイクッション１３と同軸の大プ−リ４９と、ダイクッション用ＡＣサーボモータ５の出力軸（回転軸）と同軸の小プーリ５１と、大プーリ４９、及び小プーリ５１に卷回されるタイミングベルト５３とから構成されている。
【００２９】
動力伝達機構７は、ブランクホルダ２５の下動によって生じた回転力を、クッションピン２１、クッションパッド１５、及びダイクッション１１を介して受けると、その回転力をダイクッション用ＡＣサーボモータ３へ伝達する。動力伝達機構９も、動力伝達機構７におけると同様に、ブランクホルダ２５の下動によって生じた回転力を、クッションピン２３、クッションパッド１５、及びダイクッション１３を介して受けると、その回転力をダイクッション用ＡＣサーボモータ５へ伝達する。
【００３０】
動力伝達機構７は、また、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３からの回転力を、ダイクッション１１へ伝達する。この回転力が、ダイクッション１１においてクッションパッド１５を上動させる力に変換される。動力伝達機構９も、動力伝達機構７におけると同様に、ダイクッション用ＡＣサーボモータ５からの回転力を、ダイクッション１３へ伝達する。この回転力も、ダイクッション１１におけると同様に、ダイクッション１３においてクッションパッド１５を上動させる力に変換される。
【００３１】
スライド駆動機構３９には、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３、５と同様の構成の三相プレス駆動用ＡＣサーボモータ（以下、単に「プレス用ＡＣサーボモータ」と表記する）５５、５７を内蔵している。スライド駆動機構３９からは、スライド２７を上／下方向に移動自在に支持するための、プレス用ＡＣサーボモータ５５の回転軸に連繋している、例えばカムのように偏心運動するトグルリンク機構が支持機構５９として、スライド駆動機構３９の下部に設けられている。同様に、スライド駆動機構３９からは、スライド２７を上／下方向に移動自在に支持するための、プレス用ＡＣサーボモータ５７の回転軸に連繋している、例えばカムのように偏心運動するトグルリンク機構が支持機構６１として、スライド駆動機構３９の下部に設けられている。
【００３２】
スライド２７は、スライド駆動機構３９の下方の、複数個の支柱３５、３７によって画定された空間内に位置するように、上記支持機構５９、６１に連結されている。
【００３３】
上型２９は、既述のように、スライド２７の下面（底面）の所定位置に取付固定され、スライド２７の上／下動に伴って、上述した複数個の支柱３５、３７により画定された空間内を上／下方向に移動する。なお、スライド２７の下面（底面）における上型２９の所定の取付位置とは、既述のように、ボルスタ１７の上面における所定の位置に取付固定された下型１９に対応して決められる位置である。
【００３４】
上述したダイクッション用ＡＣサーボモータ３、５と、プレス用ＡＣサーボモータ５５、５７とは、何れも正／逆回転が自在なように構成されている。ダイクッション用ＡＣサーボモータ３、５と、プレス用ＡＣサーボモータ５５、５７とは、後に詳述するような半導体電力変換回路を駆動回路として夫々持ち、これらの駆動回路を通じて、コントロール部（図２において、符号７１で示す）によって制御される。
【００３５】
図２は、図１で示したダイクッションプレス機械のダイクッション、及び動力伝達機構の詳細構成を示す部分断面図である。
【００３６】
図２において、図１で示したダイクッション１１、１３、及び動力伝達機構７、９は、夫々構成が同一であるため、以下ではダイクッション１１、及び動力伝達機構７についてのみ詳細に説明し、ダイクッション１３、及び動力伝達機構９については、詳細な説明を省略する。
【００３７】
ダイクッション１１は、図２に示すように、略円筒形状を呈する部分と鍔部とが一体的に構成されたナット部材６３と、連結部材６５とにより構成される。
【００３８】
ナット部材６３は、略円筒形状を呈する部分６３ａが、雌ねじが切ってある比較的小径の円形空間部と、該比較的小径の円形空間部に連通する、該比較的小径の円形空間部と同心の、雌ねじが切っていない比較的大径の円形空間部とを持つ。また、ナット部材６３は、鍔部６３ｂが、上記比較的大径の円形空間部に連通する、上記比較的大径の円形空間部と同心の、上記比較的大径の円形空間部よりも僅かに小径の円形空間部を中央に持ち、鍔部６３ｂは、クッションパッド１５の（下面）底面に取付固定されている。
【００３９】
連結部材６５は、（動力伝達機構７を構成する）大プーリ４３の回転軸と同軸に形成されており、図２の下方側の部位が軸受６７を介してビーム３３に取付固定されている。連結部材６５の上方には、ナット部材６３の上記略円筒形状を呈する部分６３ａの雌ねじと螺合するための雄ねじが切られている。ナット部材６３と、連結部材６５とは、上記略円筒形状を呈する部分６３ａの雌ねじに、連結部材６５の雄ねじが切ってある部位（以下、「ねじ部」と表記する）６７が螺合することにより、両者が相対移動可能になっている。
【００４０】
クッションパッド１５の下動により、ナット部６３が下動することによって連結部材６５に生じる回転力は、大プーリ４３の回転軸を介して大プーリ４３に伝達され、更に、大プーリ４３からタイミングベルト４７、小プーリ４５、及び小プーリ４５の回転軸を介してダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回転軸からダイクッション用ＡＣサーボモータ３側に伝達される。
【００４１】
一方、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３が駆動されることによってダイクッション用ＡＣサーボモータ３に生じる回転力は、その回転軸から小プーリ４５の回転軸を介して小プーリ４５に伝達され、更に、小プーリ４５からタイミングベルト４７、大プーリ４３、及び大プーリ４３の回転軸を介して連結部材６５に伝達される。そして、連結部材６５に伝達された回転力が、ナット部６３を上動させる力に変換され、それによりナット部６３を介してクッションパッド１５が上動する。
【００４２】
クッションパッド１５の側面には、クッションパッド１５に生じる負荷（クッションパッド１５に加わる圧力）を測定するために、歪ゲージ６９が貼着されている。歪ゲージ６９によって測定された圧力値は、所定の電気信号として歪ゲージ６９から、後述するコントロール部７１へ出力される。クッションパッド１５は、既述のように、ベッド３１内に形成された空間内を、下面（底面）を複数個のダイクッション１１、１３によって支持された状態で、上／下動自在に移動する。上記空間を画定するベッド３１の内壁面には、複数の箇所に、夫々アウターガイド７３（図２では図示と説明の都合上、１箇所に設けられたアウターガイドのみを記載）が設けられている。
【００４３】
一方、クッションパッド１５の各側面の、上記アウターガイド７３の設置箇所に対応する箇所には、夫々インナーガイド７５、７７（図２では図示と説明の都合上、２箇所に設けられたインナーガイドのみを記載）が設けられている。上記各アウターガイド７３と、上記各インナーガイド７５、７７とは、互いに対向関係にあるもの同士が係合することによって、クッションパッド１５の上／下動（即ち、昇降動作）をガイドするように構成されている。
【００４４】
クッションパッド１５と、上記空間を画定するベッド３１の内壁面との間には、クッションパッド１５の上／下動方向（昇降方向）を測定方向とするリニアスケール機構７９が設けられている。リニアスケール機構７９は、ベッド３１の内壁面側に設けられるスケール部８１と、クッションパッド１５の、スケール部８１が設けられている側面と対向関係にある側面の、上記スケール部８１と対向する位置に設けられているヘッド部８３とから構成される。ヘッド部８３は、スケール部８１と近接するようにして、クッションパッド１５の側面に取付固定されている。クッションパッド１５が上／下動（昇降動作）すると、その上／下動（昇降動作）に伴ってヘッド部８３がスケール部８１に沿って上／下動することにより、クッションパッド１５の上下方向（垂直方向）の位置が測定される。
【００４５】
リニアスケール機構７９によって測定されたクッションパッド１５の上下方向（垂直方向）の位置情報は、所定の電気信号としてヘッド部８３から、コントロール部７１へ出力される。
【００４６】
ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回転軸には、例えばパルスエンコ−ダ８５が設けられている。パルスエンコーダ８５は、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回転数（回転速度）に見合ったパルス信号を、コントロール部７１へ出力する。
【００４７】
コントロール部７１は、歪ゲージ６９から出力される圧力値を示す電気信号、ヘッド部８３から出力されるクッションパッド１５の上下方向（垂直方向）の位置情報を示す電気信号、及びパルスエンコーダ８５から出力されるダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回転速度を示す電気信号を入力する。コントロール部７１は、入力した上記各電気信号に基づき、所定の演算処理を行うことによって、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３を制御する。
【００４８】
図３は、図１、及び図２で示したダイクッションプレス機械が備えるクッションパッド１５を、上方から見た図である。
【００４９】
図３を参照して明らかなように、上方から見た形状が矩形を呈するクッションパッド１５の各側面には、インナーガイド（７５、７７）が夫々２個ずつ、合計８個設けられている。また、クッションパッド１５の各側面に対向するベッド３１の各内壁面には、上記各インナーガイド（７５、７７）に対応する位置にアウターガイド７３が夫々２個ずつ、合計８個設けられている。更に、ベッド３１の内壁面の一隅の近傍には、リニアスケール機構７９のスケール部８１が設けられており、クッションパッド１５の、上記スケール部８１が設けられている部位と対向する部位には、リニアスケール機構７９のヘッド８３が設けられている。
【００５０】
図４は、本発明の一実施形態に係るダイクッション用ＡＣサーボモータの制御系の回路構成を示すブロック図である。
【００５１】
上記制御系は、三相交流電源（以下、単に「電源」と表記する）の側に接続される三相分のリアクトル（以下、単に「リアクトル」と表記する）８７と、リアクトル８７を通じて電源側に接続される順・逆両方向運転が可能な三相の自励式半導体電力変換回路（以下、単に「半導体電力変換回路」と表記する）８９と、を備える。上記制御系は、上記各部に加えて、三相分の平滑コンデンサ（以下、単に「平滑コンデンサ」と表記する）９１と、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３側に接続される、半導体電力変換回路９３と、コントロール部７１をも備える。なお、図４では、リアクトル８７、平滑コンデンサ９１、及び半導体電力変換回路８９、９３については、何れも図示の都合上、単相分の回路構成しか記載していない。
【００５２】
半導体電力変換回路８９、９３は、回路構成が同一であり、何れも、例えばダイオード素子と、コントロール部７１からのＰＷＭ方式のオン／オフ制御信号によって動作を制御される半導体スイッチング素子である（バイポーラ型）パワートランジスタと、を構成要素として含む三相のＰＷＭ変換回路が採用される。
【００５３】
リアクトル８７は、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回生運転時に、負荷であるダイクッション用ＡＣサーボモータ３側から、半導体電力変換回路９３、平滑コンデンサ９１、半導体電力変換回路８９を通じて供給される回生電力を入力する。そして、該回生電力に含まれるサージや高周波ノイズ成分を除去する。即ち、リアクトル８７は、それらサージや高周波ノイズ成分が、回生電力と共に負荷側から電源側に戻るのを防止している。
【００５４】
平滑コンデンサ９１は、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の力行運転時には、（電源側の）半導体電力変換回路８９から出力される脈流成分を含んだ直流電圧を入力して、その直流電圧に含まれる脈流成分を平滑化した後、半導体電力変換回路９３へ出力する。平滑コンデンサ９１は、また、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回生運転時には、（ダイクッション用ＡＣサーボモータ３側の）半導体電力変換回路９３から出力される脈流成分を含んだ直流電圧を入力して、その直流電圧に含まれる脈流成分を平滑化した後、半導体電力変換回路８９へ出力する。
【００５５】
半導体電力変換回路８９は、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の力行運転時には、電源側から供給される交流電圧を複数個のダイオード素子から成る整流回路で脈流成分を含んだ直流電圧に変換する。そして、該直流電圧を、平滑コンデンサ９１へ出力する。半導体電力変換回路８９は、また、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回生運転時には、半導体電力変換回路９３から平滑コンデンサ９１を通じて供給される平滑化された直流電圧を、複数個の（バイポーラ型）パワートランジスタ素子から成るインバータ回路を通じて交流電圧に変換する。そして、該交流電圧を、リアクトル８７を通じて電源側へ出力する。
【００５６】
半導体電力変換回路９３は、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の力行運転時には、半導体電力変換回路８９から平滑コンデンサ９１を通じて供給される平滑化された直流電圧を、複数個の（バイポーラ型）パワートランジスタ素子から成るインバータ回路を通じて交流電圧に変換する。そして、該交流電圧を、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３へ供給する。半導体電力変換回路９３は、また、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回生運転時には、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３から出力される交流電圧を、複数個のダイオード素子から成る整流回路で脈流成分を含んだ直流電圧に変換する。そして、該直流電圧を、平滑コンデンサ９１へ出力する。
【００５７】
コントロール部７１は、半導体電力変換回路９３に含まれるインバータ回路を構成する複数個の（バイポーラ型）パワートランジスタ素子のベース端子に対し、ＰＷＭ方式によるオン／オフ制御信号を出力する。これにより、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の力行運転時における半導体電力変換回路９３の逆変換動作（直流から交流への変換動作）を制御する。コントロール部７１は、また、半導体電力変換回路８９に含まれるインバータ回路を構成する複数個の（バイポーラ型）パワートランジスタ素子のベース端子に対し、オン／オフ制御信号を出力する。これにより、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回生運転時における半導体電力変換回路８９の逆変換動作を制御する。
【００５８】
上記構成において、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回生運転時（即ち、プレス用ＡＣサーボモータ５５（、５７）の力行運転時）に、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３で生じた回生電力は、半導体電力変換回路９３、平滑コンデンサ９１、半導体電力変換回路８９、及びリアクトル８７を通じて、電源側に戻される。
【００５９】
以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、ダイクッション用ＡＣサーボモータ３の回生運転時にダイクッション用ＡＣサーボモータ３に生じる回生電力を、電源側に戻すことが可能であるので、無駄な電力消費を抑制することができる。
【００６０】
即ち、従来、ダイクッション成形において要していたプレス時の消費電力（エネルギ）を、格段に低減することができる。また、機械的な手段によって、ダイクッション側で生じるエネルギ（ワーク４１をプレスするに際して、ダイクッションを押し下げるのに必要な仕事量）を蓄積するのではなく、電力回生回路を使用して上記エネルギを電力として回生するため、高効率のエネルギ回収が可能である。
【００６１】
また、上記のように、機械的な手段によって、ダイクッション側で生じるエネルギを蓄積する構成ではないため、ダイクッションプレス機械の機械的な構成を簡単化することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、プレス駆動用モータとして、プレス用ＡＣサーボモータ（５５、５７）を用いることとして説明したが、ＡＣサーボモータに限らず、種々のモータ（電動機）を、プレス駆動用モータとして採用することが可能である。
【００６３】
また、上述した本発明の一実施形態では、半導体電力変換回路８９、９３を構成するインバータ回路に、複数個の（バイポーラ型）パワートランジスタを構成要素とするインバ−タ回路を採用した。しかし、上記各半導体電力変換回路８９、９３のインバータ回路に、（バイポーラ型）パワートランジスタに代えて、例えば制御整流素子の一種である複数個のＧＴＯ素子（ゲート・ターンオフ・サイリスタ）を構成要素とするインバータ回路を採用することとしても差し支えない。
【００６４】
図５は、図２で示したダイクッションプレス機械のダイクッションの変形例の詳細構成を示す部分断面図である。
【００６５】
本変形例に係るダイクッションは、以下に記載する点で、図２で示したダイクッション１１（１３）と構成が相違する。
【００６６】
即ち、本変形例に係るダイクッション１０１は、大プーリ１０３の回転軸と同軸に形成された略円筒形状を呈する連結部材１０５が、大プーリ１０３の回転軸と一体的に成形されている。これと共に、連結部材１０５の上端に形成された鍔部１０５ａに、ナット部１０７が、その鍔部１０７ａを介して取付固定され、連結部材１０５とナット部１０７とが一体的に回動する。連結部材１０５が有する円形空間部の径は、雌ねじが切ってあるナット部１０７の円形空間部の径よりも、やや大径に形成されている。一方、外周面に雄ねじが切ってあるねじ部１０９は、取付基部１０９ａを介してクッションパッド１１１の下面（底面）に、取付固定されている。
【００６７】
上記構成において、クッションパッド１１１が下動すると、その下動によりねじ部１０９に回転力が生じ、その回転力がねじ部１０９と螺合しているナット部１０７を介して、連結部材１０５、及び大プーリ１０３の回転軸を介して大プーリ１０３に伝達される。上記回転力は、更に、大プーリ１０３からタイミングベルト１１３、小プーリ１１５、及び小プーリ１１５の回転軸を介してダイクッション用ＡＣサーボモータ５５（又は５７．以下ではダイクッション用ＡＣサーボモータとしては、符号５５を付したものについてのみ説明する。）の回転軸からダイクッション用ＡＣサーボモータ５５側に伝達される。
【００６８】
一方、ダイクッション用ＡＣサーボモータ５５が駆動されることによってダイクッション用ＡＣサーボモータ５５に生じる回転力は、その回転軸から小プーリ１１５の回転軸を介して小プーリ１１５に伝達され、更に、小プーリ１１５からタイミングベルト１１３、大プーリ１０３、及び大プーリ１０３の回転軸を介して連結部材１０５、ナット部１０７に伝達される。そして、ナット部１０７に伝達された回転力が、ナット部１０７とねじ部１０９との螺合により、ねじ部１０９において、クッションパッド１１１を上動させる力に変換され、それによりねじ部１０９を介してクッションパッド１１１が上動する。
【００６９】
なお、上記以外の構成については、図５において、図２で示したものと同一物には同一符号を付してそれらに関する詳細な説明を省略する。
【００７０】
図６は、本発明の別の実施形態に係るダイクッション用ＡＣサーボモータの制御系の回路構成を示すブロック図である。
【００７１】
本実施形態に係る制御系は、図６に示すように、回生運転時にダイクッション用ＡＣサーボモータ１２１側に生じた回生電力を、（バイポーラ型）パワートランジスタ等の半導体スイッチング素子１２９を導通させて、回生抵抗素子１２７で消費させる回路構成を前提とする。即ち、上記回路構成において、電源側に、図４で示したリアクトル８７、及び半導体電力変換回路８９と同様の、リアクトル１３５、及び半導体電力変換回路１３３をダイオード型コンバータ１３１と並列に接続する。そして、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１２１の回生運転時には、半導体スイッチング素子１２９を非導通にしたままで、半導体電力変換回路１２３に含まれるインバータ回路を構成する複数個の（バイポーラ型）パワートランジスタ素子の方を駆動する。
【００７２】
これにより、平滑コンデンサ１２５から出力される直流電圧は、回生抵抗素子１２７、及び半導体スイッチング素子１２９の直列体には印加されずに、半導体電力変換回路１３３の方に印加され、半導体電力変換回路１３３において交流電圧に逆変換された後、該交流電圧がリアクトル１３５を通じて電源側に戻されることになる。
【００７３】
なお、力行運転時には、電源側から供給される交流電圧が、ダイオード型コンバータ１３１において直流電圧に順変換された後、該直流電圧が、平滑コンデンサ１２５を通じて半導体電力変換回路１２３に供給され、半導体電力変換回路１２３において交流電圧に逆変換された後、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１２１に供給される。
【００７４】
本実施形態においても、上述した本発明の一実施形態におけると同様に、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１２１の回生運転時にダイクッション用ＡＣサーボモータ１２１に生じる回生電力を、電源側に戻すことが可能であるので、無駄な電力消費を抑制することができる。
【００７５】
なお、本実施形態では、新たに設けた電源側の半導体電力変換回路１３３に、複数個のダイオード素子から成る整流回路と、複数個の（バイポーラ型）パワートランジスタ素子から成るインバータ回路とを備えたものを採用した。しかし、ダイオード型コンバータ１３１が電源側に接続されているので、半導体電力変換回路１３３には、インバータ回路のみを備えたものを採用してもよい。また、インバータ回路を構成する回路素子として、（バイポーラ型）パワートランジスタ素子に代えて、例えばＧＴＯ素子のような制御整流素子を用いることとしても差し支えない。
【００７６】
なお、図６において、コントロール部については、図２、及び図４で夫々示したコントロール部と同様、符号７１を付して詳細な説明を省略する。
【００７７】
図７は、本発明の更に別の実施形態に係るダイクッション用ＡＣサーボモータの制御系の回路構成を示すブロック図である。
【００７８】
本実施形態に係る制御系では、図７に示すように、プレス用ＡＣサーボモータ１４３を力行運転するための駆動回路、及びダイクッション用ＡＣサーボモータ１４１を力行運転するための駆動回路が、電源側に接続される、リアクトル１５３、半導体電力変換回路１５１、及び平滑コンデンサ１４９を共用する構成となっている。
【００７９】
上記構成において、プレス用ＡＣサーボモータ１４３の力行運転時、即ち、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１４１の回生運転時には、電源側から駆動電力が、リアクトル１５３、半導体電力変換回路１５１、平滑コンデンサ１４９、及び半導体電力変換回路１４７を通じて、プレス用ＡＣサーボモータ１４３に供給される。これと共に、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１４１に生じる回生電力も、半導体電力変換回路１４５、平滑コンデンサ１４９、及び半導体電力変換回路１４７を通じて、プレス用ＡＣサーボモータ１４３に供給される。
【００８０】
よって、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１４１の回生運転時に、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１４１に生じる回生電力をプレス用ＡＣサーボモータ１４３に、駆動電力として供給することができるので、上記回生電力が無駄に消費されることがなく、上記回生電力を有効に活用することが可能になる。
【００８１】
本実施形態においても、電源側の半導体電力変換回路１５１、（負荷である）プレス用ＡＣサーボモータ１４３側の半導体電力変換回路１４７、及び（負荷である）ダイクッション用ＡＣサーボモータ１４１側の半導体電力変換回路１４５には、複数個のダイオード素子から成る整流回路と、複数個の（バイポーラ型）パワートランジスタ素子から成るインバータ回路とを備えたものを採用したが、インバータ回路を構成する回路素子として、（バイポーラ型）パワートランジスタ素子に代えて、例えばＧＴＯ素子のような制御整流素子を用いることとしても差し支えない。
【００８２】
なお、図７において、コントロール部については、図２、図４、及び図６で夫々示したコントロール部と同様、符号７１を付して詳細な説明を省略する。
【００８３】
本実施形態では、プレス用ＡＣサーボモータ１４３の力行運転時に、平滑コンデンサ１４９を介してプレス用ＡＣサーボモータ１４３に供給される、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１４１側からの回生電力と、電源側からの駆動電力とによって、プレス用ＡＣサーボモータ１４３が万一過電圧状態になった場合には、ダイクッション用ＡＣサーボモータ１４１側からの回生電力を、半導体電力変換回路１５１を介して電源側に戻すことも可能である。また、上記過電圧状態を防止するため、図６で示したような、回生抵抗素子１２７と半導体スイッチング素子１２９とから成る直列体を、半導体電力変換回路１５１、及び平滑コンデンサ１４９に対して並列に接続するようにしてもよい。更には、半導体電力変換回路１５１に代えて、図６において符号１３１で示したダイオード型コンバータを用いることとしても差し支えない。
【００８４】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。例えば、プレス駆動機構に、プレス用ＡＣサーボモータに代えて、油圧を駆動源とする駆動機構を用いることとしても良い。
【００８５】
また、本発明の実施形態の説明において、動力伝達機構の構成として、雌ねじと雄ねじの螺合という表現を使用しているが、この構成の中には、金属球を介して螺合するボールスクリュー機構が当然含まれる。ボールスクリュー機構を採用することにより、摩擦損失が極めて小さくなり、回生電力を効率よく回収することができる。
【００８６】
更に、本発明の実施形態の説明において、動力伝達機構の構成として、大プーリ、タイミングベルト、及び小プーリを介して、連結部材の回転軸とACサーボモータの回転軸との間の動力伝達を行っていたが、これに限らずACサーボモータの回転軸を連結部材の回転軸に直結させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイクッションプレス機械の全体構成を示す図。
【図２】図１で示したダイクッションプレス機械のダイクッション、及び動力伝達機構の詳細構成を示す部分断面図。
【図３】図１、及び図２で示したダイクッションプレス機械が備えるクッションパッドを、上方から見た図。
【図４】本発明の一実施形態に係るダイクッション駆動用ＡＣサーボモータの制御系の回路構成を示すブロック図。
【図５】図２で示したダイクッションプレス機械のダイクッションの変形例の詳細構成を示す部分断面図。
【図６】本発明の別の実施形態に係る三相のダイクッション駆動用ＡＣサーボモータの制御系の回路構成を示すブロック図。
【図７】本発明の更に別の実施形態に係る三相のダイクッション駆動用ＡＣサーボモータの制御系の回路構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８８】
１  枠体
３、５  ダイクッション用ＡＣ（交流）サーボモータ
７、９  動力伝達機構
１１、１３  ダイクッション
１５  クッションパッド
１７  ボルスタ
１９  下型
２１、２３  クッションピン
２５  ブランクホルダ
２７  スライド
２９  上型
３１  ベッド
３３  ビーム
３５、３７  支柱
３９  スライド駆動機構
４１  ワーク
４３、４９  大プーリ
４５、５１  小プーリ
４７、５３  タイミングベルト
５５、５７  プレス用ＡＣサーボモータ
５９、６１  支持機構
６３  ナット部
６５  連結部材
６７  ねじ部
６９  歪ゲージ
７１  コントロール部
７３  アウターガイド
７５、７７  インナーガイド
７９  リニアスケール機構
８１  スケール部
８３  ヘッド
８５  パルスエンコーダ
８７  リアクトル
８９、９３  順・逆両方向運転が可能な自励式半導体電力変換回路（半導体電力変換回路）
【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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