(57)【要約】【課題】ダイクッションの特性に関する機差を低減または無くすことができるプレス機械を提供する。【解決手段】被加工物を上下方向に挟んでプレス加工を行うための上金型および下金型と、該上金型が下面に取り付けられ昇降駆動させられるスライド３と、プレス加工時に上金型との間に被加工物を挟んだ状態で下降する可動部９ａを有するダイクッション装置９と、可動部９ａの動作を制御するクッション制御装置２５と、を備えるプレス機械１０であって、クッション制御装置２５は、所定の目標クッション特性を与えるための可動部動作パターンを記憶した記憶部を有する。クッション制御装置２５は、可動部動作パターンに従って可動部９ａの動作を制御する。【選択図】図２
2009101396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を上下方向に挟んでプレス加工を行うための上金型および下金型と、該上金型が下面に取り付けられ昇降駆動させられるスライドと、プレス加工時に上金型との間に被加工物を挟んだ状態で下降する可動部を有するダイクッション装置と、前記可動部の動作を制御するクッション制御装置と、を備えるプレス機械であって、
前記クッション制御装置は、所定の目標クッション特性を与えるための可動部作動パターンを記憶した記憶部を有し、
前記クッション制御装置は、前記可動部作動パターンに従って前記可動部の動作を制御する、ことを特徴とするプレス機械。
【請求項２】
前記可動部は、プレス加工時に上向き推力が付与され、
前記可動部作動パターンは、前記可動部の上向き推力を、前記可動部の位置、スライドの位置または時間に対して定めた推力パターンであり、
前記クッション制御装置は、前記可動部の検出位置、スライドの検出位置または計測時間に基づいて、前記可動部が可動部作動パターンに従って動作するように、前記ダイクッション装置を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のプレス機械。
【請求項３】
前記クッション制御装置は、
前記推力パターンと、前記可動部の検出位置、スライドの検出位置または計測時間とに基づいて、指令推力値を出力する推力指令装置と、
可動部の上向き推力を検出する推力検出装置と、
該推力検出装置が検出した前記可動部の上向き推力値と、前記推力検出装置が検出した推力の値とに基づいて、前記可動部を制御する推力制御装置と、を有する、ことを特徴とする請求項２に記載のプレス機械。
【請求項４】
前記可動部が所定の上限位置より上昇しないように該上限位置まで上昇した可動部を係止する上限ストッパ部材と、
前記スライドの位置を検出するスライド位置検出装置と、を備え、
前記クッション制御装置は、該スライド位置検出装置により検出されたスライド検出位置に基づいて、スライドが前記可動部に下向き荷重を与え始める直前の所定位置になったと判断した時に、前記上限ストッパに係止されている前記可動部の上向き推力を低下させる制御を前記ダイクッション装置に対して行う、ことを特徴とする請求項１に記載のプレス機械。
【請求項５】
前記クッション制御装置は、前記スライド位置検出装置により検出されたスライド出位置に基づいて、スライドが前記可動部に下向き荷重を作用させる位置に下降したと判断した時に、前記可動部作動パターンに従う制御を開始する、ことを特徴とする請求項４に記載のプレス機械。
【請求項６】
前記ダイクッション装置はシリンダ装置であり、
前記クッション制御装置は、スライドが前記可動部に下向き荷重を作用させる前において、前記シリンダ装置のストローク位置を一定に保持しており、スライドが前記シリンダ装置に対し下向き荷重を作用させる時点からスライドがさらに下降することで、前記可動部の上向き推力が増加し所定値に達したら、可動部作動パターンに従う制御を開始する、ことを特徴とする請求項１に記載のプレス機械。
【請求項７】
所定の支持部材により外周部が支持され、上面に下金型が取り付けられるボルスタと、
プレス加工時において、そのストローク位置の変化により前記ボルスタの中央部の変位量を変化させるようにボルスタの中央部に下方から荷重を作用させるたわみ調整シリンダ装置と、
プレス加工時におけるたわみ調整シリンダ装置のストローク位置を調節するたわみ調整装置と、を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機械に関する。特に、本発明は、模擬対象プレスを模擬するために使用できるプレス機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボデー等の量産に用いる大型プレス金型（以下、金型という）は、自動車の価値を決定するため非常に重要である。このため金型は、車体デザインをパネル加工面に正確に転写するため、金型加工面（プレス面）はＣＡＤ，ＣＡＭシステムによりパネル板厚分をオフセットして完全に一致するように製作されている。
しかし、プレス加工時の成形圧により、金型（下金型と上金型）およびプレス装置（ボルスターとスライド）が変形し、下型と上型のプレス面は完全には一致しなくなる。そのため、プレス加工時において、プレス面が正確に一致するように金型製作の最終工程において、熟練技能者による「型合わせ作業」の繰り返しが必要となる。
【０００３】
型合わせ工程は、金型メーカにおいて試作用プレスを用いて行う工程（メーカでの型合わせ）と、金型ユーザ（自動車メーカ等）の量産用プレスを用いて行う工程（ユーザでの型合わせ）とがある。型合わせ工程の作業時間は両者合わせて、金型生産時間の１／２〜２／５に相当し、型合わせ工程の削減が生産性向上のため強く要望されている。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１〜３が既に開示されている。特許文献１は、クッションシリンダの最大力設定用に主調節弁を設け、クッションシリンダの初期力設定用に副調節弁を設けるものである。特許文献２は、スライドの下降速度とプレス運転速度を検出し、これら検出値に基づいてＮＣダイクッションの圧力制御を行うものである。特許文献３は、ダイクッションのオイルシリンダ室の内圧を随時読み取り、これに基づく制御により、製品の加工特性に応じて最適なクッション力を発生させるものである。
【０００５】
【特許文献１】特許第３６０８９５４号  「増圧式クッション回路」
【特許文献２】特公平８−３１９号  「ＮＣダイクッションの圧力制御装置」
【特許文献３】特開平１０−７６３２３  「板材プレス加工機械の自動調圧ダイクッション構造」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した金型の型合わせ工程において、ユーザでの型合わせは、通常１００〜２００時間であり、型合わせ工程全体の１／３以上に達している。ユーザでの型合わせは、その作業工費に加えて、その間のプレスラインの停止ロスがある。そのため、ユーザでの型合わせ工程は、金型ユーザ（自動車メーカ等）にとっても工程時間の短縮が強く要望されている。
【０００７】
あらかじめ金型メーカにおいて完全に型合わせが完了しているにもかかわらず、ユーザでの型合わせにも長時間を必要とするのは、金型メーカにおいて使用する試作用プレスと金型ユーザにおいて使用する量産用プレスとの間に差（プレス間の機差）があるためである。
このプレス間の機差の１つが、ダイクッションの特性の差である。ダイクッションは、絞り加工のしわ押え等のために、プレス加工時に上金型との間に被加工物を挟んでクッション力を上金型・スライドに対して作用させるものである。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ダイクッションの特性に関する機差を低減または無くすことができる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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明によると、被加工物を上下方向に挟んでプレス加工を行うための上金型および下金型と、該上金型が下面に取り付けられ昇降駆動させられるスライドと、プレス加工時に上金型との間に被加工物を挟んだ状態で下降する可動部を有するダイクッション装置と、前記可動部の動作を制御するクッション制御装置と、を備えるプレス機械であって、
前記クッション制御装置は、所定の目標クッション特性を与えるための可動部作動パターンを記憶した記憶部を有し、
前記クッション制御装置は、前記可動部作動パターンに従って前記可動部の動作を制御する、ことを特徴とするプレス機械が提供される。
【００１０】
上記構成では、クッション制御装置は、目標クッション特性を与えるための前記可動部作動パターンに従って前記可動部の動作を制御する。これにより、模擬対象プレスの目標クッション特性を模擬することができ、ダイクッションの特性に関する機差を低減または無くすことができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によると、前記可動部は、プレス加工時に上向き推力が付与され、
前記可動部作動パターンは、前記可動部の上向き推力を、前記可動部の位置、スライドの位置または時間に対して定めた推力パターンであり、
前記クッション制御装置は、前記可動部の検出位置、スライドの検出位置または計測時間に基づいて、前記可動部が可動部作動パターンに従って動作するように、前記ダイクッション装置を制御する。
【００１２】
上記構成では、可動部作動パターンは、前記可動部の上向き推力を前記可動部の位置、スライドの位置または時間に対して定めた推力パターンであるので、クッション制御装置のダイクッション装置に対する制御により、目標とする推力パターンを得ることができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によると、前記クッション制御装置は、
前記推力パターンと、前記可動部の検出位置、スライドの検出位置または計測時間とに基づいて、指令推力値を出力する推力指令装置と、
可動部の上向き推力を検出する推力検出装置と、
前記推力指令装置からの前記指令推力値と、前記推力検出装置が検出した前記可動部の上向き推力値とに基づいて、前記可動部を制御する推力制御装置と、を有する。
【００１４】
上記構成では、上向き推力の検出値と、推力パターンに従う指令推力値とに基づいて、前記可動部を制御するので、目標の推力パターンを精度よく模擬できる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によると、前記可動部が所定の上限位置より上昇しないように該上限位置まで上昇した可動部を係止する上限ストッパ部材と、
前記スライドの位置を検出するスライド位置検出装置と、を備え、
前記クッション制御装置は、該スライド位置検出装置により検出されたスライド検出位置に基づいて、スライドが前記可動部に下向き荷重を与え始める直前の所定位置になったと判断した時に、前記上限ストッパに係止されている前記可動部の上向き推力を低下させる制御を前記ダイクッション装置に対して行う。
【００１６】
上記構成では、スライドが前記可動部に下向き荷重を与え始める直前の所定位置になった時に、前記上限ストッパに係止されている前記可動部の上向き推力を低下させるので、スライドと上金型がダイクッション装置に下向き荷重を作用させ始める時に過大なクッション力が発生することを回避できる。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によると、前記クッション制御装置は、前記スライド位置検出装置により検出されたスライド検出位置に基づいて、スライドが前記可動部に下向き荷重を作用させる位置に下降したと判断した時に、前記可動部作動パターンに従う制御を開始する。
【００１８】
上記構成ではスライドが前記可動部に下向き荷重を作用させる位置に下降した時点で、可動部作動パターンに従う制御を開始するので、クッション機能が働き始めると同時に、可動部作動パターンによるクッション模擬制御を開始できる。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によると、前記可動部が上限ストッパ部材に係止されている状態において、前記クッション制御装置は、可動部作動パターンに定められた可動部の初期上向き推力と同じ程度の大きさの上向き推力を可動部に与えるように構成されている。
【００２０】
これにより、可動部作動パターンの開始時点において、可動部作動パターンに定められた初期上向き推力と、実際の可動部の上向き推力との差を低減または無くすことができる。
【００２１】
本発明の好ましい実施形態によると、前記ダイクッション装置はシリンダ装置であり、
前記クッション制御装置は、スライドが前記可動部に下向き荷重を作用させる前において、前記シリンダ装置のストローク位置を一定に保持しており、スライドが前記シリンダ装置に対し下向き荷重を作用させる時点からスライドがさらに下降することで、前記可動部の上向き推力が増加し所定値に達したら、可動部作動パターンに従う制御を開始する。
【００２２】
上記構成では、上限ストッパを設けなくても、目標とする可動部作動パターンを模擬することができる。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態によると、前記記憶部は、複数の前記可動部作動パターンを記憶している。これにより、一台のプレス機械で複数のクッション特性を模擬できる。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によると、所定の支持部材により外周部が支持され、上面に下金型が取り付けられるボルスタと、
プレス加工時において、そのストローク位置の変化により前記ボルスタの中央部の変位量を変化させるようにボルスタの中央部に下方から荷重を作用させるたわみ調整シリンダ装置と、
プレス加工時におけるたわみ調整シリンダ装置のストローク位置を調節するたわみ調整装置と、を備える。
【００２５】
上記構成では、プレス加工時でのボルスタ中央部の変位量を、模擬対象プレスにおけるボルスタのたわみ分布にする（又は、これに近づける）変位量に調節できる。従って、クッション模擬動作と、たわみ調整シリンダ装置によるボルスタのたわみ調整動作との両方を行うことができ、これにより、模擬対象プレスと本発明のプレス機械との間における上金型と下金型によるプレス面の差を相乗的に低減できる。
【発明の効果】
【００２６】
上述した本発明によれば、模擬対象プレスの目標クッション特性を模擬することができ、ダイクッションの特性に関する機差を低減または無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態によるプレス機械の構成図である。プレス機械１０は、スライド３、スライド駆動機構５、カウンタバランスシリンダ７、ダイクッション装置９などを備える。
【００２９】
スライド３は、上金型（図示せず）が下面に固定され昇降運動させられる。図１の例では、スライド３は、スライド本体３ａと、このスライド本体３ａの下面に固定されたスライドプレート３ｂとを有する。上金型は、後述のボルスタ１１の上面に固定される下金型（図示せず）との間で被加工物を挟んでプレス加工を行う。
【００３０】
スライド駆動機構５は、１つまたは複数のサーボモータ（図示せず）と、上部のクラウン１９内に設けられ上記サーボモータにより回転駆動させられる駆動ギア５ａと、駆動ギア５ａとスライド３とを連結し駆動ギア５ａの回転運動をスライド３の昇降運動に変換する変換機構５ｂ（図１の例では、リンク）とを有する。
【００３１】
カウンタバランスシリンダ７は、スライド３および上金型の重量とバランスする上向き力をスライド３に付加し、その上下動を容易にするようになっている。
【００３２】
ダイクッション装置９は、図１の例では、油圧シリンダであり、プレス加工時（例えば、スライド３が下死点に位置する時）に、上向き推力が付与されながら、上金型との間に被加工物を挟んだ状態で下降して上金型に対し上向き荷重を作用させる可動部９ａ（図１では、ピストン）と、可動部９ａの上端部で支持されるクッションパッド９ｂと、クッションパッド９ｂに支持されるピンプレート９ｃと、ピンプレート９ｃに支持されるクッションピン９ｄと、を備える。
【００３３】
プレス機械１０の他の部分の構成について説明する。
下部のベッド１３は、その上面でキャリア１５を支持する。キャリア１５は、図１の紙面と垂直な方向に移動可能であり、厚板状のボルスタ１１の外周部を下方から支持する支持部材でもある。ボルスタ１１には、クッションピン９ｄが通る貫通穴が設けられている。
複数のオーバーロードシリンダ１７は、例えば、油圧シリンダであってよく、リンク５ｂとスライド３とを連結している、各オーバーロードシリンダ１７のストローク位置は、互いに独立して、油圧回路、これを制御する制御装置などにより制御される。これにより、プレス加工時におけるスライド３の傾きが調節可能になっている。
また、シリンダ装置１８は、プレス加工時にスライドプレート３ｂの中央部に下向き荷重を作用させ、スライドプレート３ｂのたわみを調節するものである。シリンダ装置１８は後述のたわみ調節シリンダ装置３３と同じように制御されてよい。
プレス機械１０のフレームは、クラウン１９とベッド１３との間にアプライト２１を挟持し、これらを複数のタイロッド２３で一体的に連結したものである。
【００３４】
第１実施形態によると、プレス機械１０は、さらにクッション制御装置２５を有する。
【００３５】
クッション制御装置２５は、目標クッション特性を与えるための可動部作動パターンを記憶した記憶部（図示せず）を有する。クッション制御装置２５は、可動部作動パターンに従って可動部９ａの動作を制御する。可動部作動パターンは、この例では、可動部９ａの上向き推力を、可動部９ａの位置に対して定めた推力パターンである。クッション制御装置２５は、可動部９ａの検出位置に基づいて、可動部９ａが可動部作動パターンに従って動作するように、ダイクッション装置９を制御する。
【００３６】
クッション制御装置２５の構成例を図２に示す。クッション制御装置２５は、可動部位置検出装置２５ａ、推力指令装置２５ｂ、推力検出装置２５ｃ、推力制御装置２５ｄを有する。可動部位置検出装置２５ａは、可動部９ａの位置（図２の例では、油圧シリンダのストローク位置）を検出するものであって、例えばリニアスケールなどであってよい。推力指令装置２５ｂは、上記記憶部を有し、これに記憶された推力パターンと、可動部位置検出装置２５ａからの可動部９ａの検出位置とに基づいて、指令推力値を出力する。推力検出装置２５ｃは、可動部９ａの上向き推力を検出する。推力制御装置２５ｄは、推力指令装置２５ｂからの指令推力値（上向き推力の指令値）と、推力検出装置２５ｃが検出した上向き推力値とに基づいて、可動部９ａを制御する。なお、上記記憶部は、複数の可動部作動パターンを記憶しており、クッション制御装置２５は操作部を有し、オペレータが操作部を操作して、複数の可動部作動パターンのいずれを実施するかを選択できるようになっている。
推力検出装置２５ｃは、上部シリンダ室内の圧力を検出しこの圧力検出値を出力する第１の圧力センサ２５ｃ−１と、下部シリンダ室内の圧力を検出しこの圧力検出値を出力する第２の圧力センサ２５ｃ−２と、第１の圧力センサ２５ｃ−１からの圧力検出値および第２の圧力センサ２５ｃ−２からの圧力検出値に基づいて可動部９ａの上向き推力を算出する推力演算部２５ｃ−３と、を有する。
推力制御装置２５ｄは、制御信号出力装置２５ｄ−１と油圧回路２５ｄ−２を有する。制御信号出力装置２５ｄ−１は、推力指令装置２５ｂからの指令推力値と、推力検出装置２５ｃが検出した上向き推力値とに基づいて、推力制御信号を出力する。油圧回路２５ｄ−２は、この推力制御信号によりシリンダ室（図２の例では、上部シリンダ室と下部シリンダ室）の油圧を制御する。例えば、油圧回路２５ｄ−２は、油圧源２７と、上記推力制御信号により制御される切換弁（サーボ弁）２９を有し、切換弁２９の制御により、油圧源２７からの圧油を上部シリンダ室または下部シリンダ室に供給し、下部シリンダ室または上部シリンダ室の圧油を油タンクへ排出させる。
【００３７】
また、クッション制御装置２５はスライド位置検出装置２５ｅを有する。スライド位置検出装置２５ｅは、スライド３の昇降位置を検出する。このスライド位置検出装置２５ｅは、スライド３を駆動させる上記サーボモータの回転角または駆動ギア５ａの回転角などの回転位置を検出する回転角センサ（例えば、ロータリーエンコーダ）と、この回転角センサが検出した回転位置に基づいて、スライド３の昇降位置を算出する演算部とを有するものであってよい。代わりに、スライド位置検出装置２５ｅは、スライド３の昇降位置を直接検出する位置センサ（例えば、リニアスケール）であってもよい。
【００３８】
第１実施形態によると、可動部９ａをその上限位置で係止するために、上限ストッパ部材３１がプレス機械１０に設けられる。上限ストッパ部材３１は、可動部９ａが所定の上限位置より上昇しないように該上限位置まで上昇した可動部９ａを係止する。上限ストッパ部材３１は、プレス機械１０のフレーム（例えば、ベッド１３）に固定されている。
【００３９】
また、クッション制御装置２５の制御信号出力装置２５ｄ−１は、該スライド位置検出装置２５ｅによるスライド３の検出位置に基づいて、スライド３が可動部９ａに下向き荷重を与え始める直前の所定位置になったと判断した時に、上限ストッパ部材３１に係止されている可動部９ａの上向き推力を低下させる制御をダイクッション装置９に対して行う。また、制御信号出力装置２５ｄ−１は、スライド位置検出装置２５ｅによるスライド３の検出位置に基づいて、スライド３が可動部９ａに下向き荷重を作用させる位置に下降したと判断した時に、可動部作動パターンに従う制御を開始する。
【００４０】
次に、第１実施形態によるクッション模擬動作について説明する。
【００４１】
図３は、模擬対象プレスのダイクッション装置を示している。この例では、模擬対象プレスの模擬対象クッション特性は、一定空気圧が封入されたエアシリンダとタンクにより得られるクッション特性であるとし、クッション力は封入空気圧により決定されるものとする。図４は、このような場合の模擬対象クッション特性を示している。この場合、プレス加工前の待機状態では、上限ストッパ部材３１がエアシリンダの上向き推力を受けている。この状態からスライド３が下降し、スライド３がエアシリンダに下向き荷重を作用させ始めた時点から、クッション力が発生する。このクッション力は、スライド３の下降によりエアシリンダのシリンダ室の封入空気圧が圧縮されることで、スライド３の下降に応じて上昇する。
【００４２】
図５は、第１実施形態によるクッション模擬動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、スライド３と上金型が被加工物を介してダイクッション装置９に下向き荷重を作用させ始める前において、上向き推力が付与されているピストン９ａが上限ストッパ部材３１に係止された状態で待機する。即ち、プレス加工前の待機状態において、クッション制御装置２５は、可動部９ａに所定の大きさの上向き推力を付与するようにダイクッション装置９を制御する。
【００４３】
続いて、ステップＳ２において、スライド３が下降してきて、スライド３と上金型が被加工物を介してダイクッション装置９に下向き荷重を作用させ始める直前のクッション力発生直前位置に到達したかを制御信号出力装置２５ｄ−１が判断する。制御信号出力装置２５ｄ−１は、この判断を上記スライド位置検出装置２５ｅからのスライド３の検出位置に基づいて行う。制御信号出力装置２５ｄ−１が、スライド３が上記クッション力発生直前位置に到達していないと判断した場合には、ステップＳ２の判断を時々刻々と繰り返す。制御信号出力装置２５ｄ−１が、スライド３が上記クッション力発生直前位置に到達したと判断した場合には、ステップＳ３へ進む。
【００４４】
ステップＳ３では、制御信号出力装置２５ｄ−１は、スライド３が上記クッション力発生直前位置に到達したと判断した時に、可動部９ａに付与する上向き推力を低下させる制御を行う。例えば、制御信号出力装置２５ｄ−１が油圧シリンダのシリンダ室（図２の例では、下部シリンダ室）の圧油を抜く制御を行うことで、ピストン９ａに付与する上向き推力を低下させる。
【００４５】
ステップＳ４では、スライド３と上金型が被加工物を介してダイクッション装置９に下向き荷重を作用させ始めるクッション力発生開始位置に到達したかを判断する。制御信号出力装置２５ｄ−１は、この判断を上記スライド位置検出装置２５ｅからのスライド３の検出位置に基づいて行う。制御信号出力装置２５ｄ−１が、スライド３が上記クッション力発生開始位置に到達していないと判断した場合には、ステップＳ４の判断を時々刻々と繰り返す。制御信号出力装置２５ｄ−１が、スライド３が上記クッション力発生開始位置に到達したと判断した場合には、ステップＳ５へ進む。なお、ステップＳ４において、制御信号出力装置２５ｄ−１は、ピストン９ａの上向き推力を低下させ続ける制御をダイクッション装置９に対して行ってよい。
【００４６】
ステップＳ５では、スライド３が上記クッション力発生開始位置に到達したと判断した時に、クッション制御装置２５は、上記の可動部作動パターンに従う制御を開始する。具体的には、クッション制御装置２５の制御信号出力装置２５ｄ−１は、スライド位置検出装置２５ｅからのスライド位置検出値に基づいて、スライド３が上記クッション力発生開始位置に到達したと判断した時から、推力指令装置２５ｂからの指令推力値と、推力検出装置２５ｃからの可動部９ａの上向き推力検出値とを比較し、可動部９ａの上向き推力を指令推力値に追従させるための制御信号を時々刻々と出力する。なお、推力指令装置２５ｂは、上記スライド位置検出値とは関係なく、推力パターンと、可動部位置検出装置２５ａからの可動部９ａの検出位置とに基づいて指令推力値を時々刻々と出力する。
【００４７】
図６は、図５のフローチャートに従った場合において、可動部９ａの位置変位（油圧シリンダのストローク位置変位）、可動部９ａの上向き推力、および、可動部９ａがスライド３に作用させる上向き荷重（即ち、クッション力）を、時間に対して表したグラフである。なお、図６の可動部の上向き推力のグラフとクッション力のグラフで、実線が第１実施形態のクッション模擬動作の結果を示し、破線が模擬対象を示す。また、図６において、スライド３がピストン９ａに下向き荷重を作用させ始める直前のクッション力発生直前位置で、可動部９ａの上向き推力を低下させるので、スライド３と上金型が被加工物を介してダイクッション装置９に下向き荷重を作用させ始めた直後にクッション力が過大となることを回避できる。また、可動部９ａが上限ストッパ部材３１に係止されている状態において、クッション制御装置２５は、可動部作動パターンに定められた可動部９ａの初期上向き推力と同じ程度の大きさの上向き推力を可動部９ａに与えているので、可動部作動パターンの開始時点において、可動部作動パターンに定められた初期上向き推力と、実際の可動部９ａの上向き推力との差を低減または無くすことができる。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態によるプレス機械について説明する。第２実施形態では、第１実施形態における上限ストッパ部材３１を省略した点とクッション制御装置の構成とが、第１実施形態と異なる。第２実施形態の他の構成は第１実施形態と同じであってよい。
【００４９】
図７は、第２実施形態によるクッション制御装置２６の構成を示している。クッション制御装置２６は、可動部位置検出装置２６ａ、推力指令装置２６ｂ、推力検出装置２６ｃ、推力制御装置２６ｄを有する。第２実施形態の可動部位置検出装置２６ａ、推力指令装置２６ｂ、推力検出装置２６ｃは、それぞれ、第１実施形態による可動部位置検出装置２５ａ、推力指令装置２５ｂ、推力検出装置２５ｃと構成が同じであってよい。
第２実施形態では、推力制御装置２６ｄの制御信号出力装置２６ｄ−１は、スライド３が可動部９ａに下向き荷重を作用させる前において、ピストン９ａのストローク位置を一定に保持しており、スライド３が油圧シリンダに対し下向き荷重を作用させる位置からスライド３がさらに下降することで、可動部９ａの上向き推力が増加し所定値に達したら、可動部作動パターンに従う制御を開始するように構成されている。第２実施形態では、スライド位置検出装置２５ｅを省略してよい。第２実施形態による推力制御装置２６ｄの油圧回路２６ｄ−２の構成は、第１実施形態の油圧回路２５ｄ−２と同じであってよい。
【００５０】
次に、第２実施形態によるクッション模擬動作について説明する。図８は、第２実施形態によるクッション模擬動作を示すフローチャートである。なお、この場合も、図４のクッション特性が模擬対象のクッション特性である。
【００５１】
ステップＳ１１において、推力制御装置２６ｄは、可動部位置検出装置２６ａからのピストン９ａの検出位置に基づいてピストン９ａを所定のストローク位置に保持して待機する。この場合、推力制御装置２６ｄにより油圧シリンダの上部シリンダ室と下部シリンダ室の圧力をそれぞれ一定値にするようにしてよい。例えば、切換弁２９を図７の状態にしておく。
その後、スライド３と上金型が下降して被加工物を介してダイクッション装置９に下向き荷重を作用させ可動部９ａを押し下げる。
ステップＳ１２では、スライド３による可動部９ａの押し下げにより、油圧シリンダのシリンダ室の圧油が圧縮されることで可動部９ａの上向き推力が所定値に達したかどうかを判断する。この判断は、制御信号出力装置２６ｄ−１が推力検出装置２６ｃからの推力検出値に基づいて行う。また、この判断は、上向き推力が所定値に達するまで、時々刻々と繰り返す。上向き推力が上記所定値に達したと判断した場合には、ステップＳ１３へ進む。ステップＳ１２において、この例では、切換弁２９は図７の状態であってよい。
ステップＳ１３では、制御信号出力装置２６ｄ−１は、上向き推力が上記所定値に達したと判断した時から、推力指令装置２６ｂからの指令推力値と、推力検出装置２６ｃからの可動部９ａの上向き推力検出値とを比較し、可動部９ａの上向き推力を指令推力値に追従させるための制御信号を時々刻々と出力する。なお、推力指令装置２６ｂは、推力検出装置２６ｃからの指令推力値とは関係なく、推力パターンと、可動部位置検出装置２６ａからの可動部９ａの検出位置とに基づいて指令推力値を時々刻々と出力する。
【００５２】
図９は、図８のフローチャートに従った場合において、可動部９ａの位置変位（油圧シリンダのストローク位置変位）、可動部９ａの上向き推力、および、可動部９ａがスライド３に作用させる上向き荷重（即ち、クッション力）を、時間に対して表したグラフである。なお、図９の可動部の上向き推力のグラフとクッション力のグラフで、実線が第２実施形態のクッション模擬動作の結果を示し、破線が模擬対象を示す。また、図９において、推力制御装置２６ｄにより可動部９ａを所定位置に待機させた状態から、スライド３が下降することでスライド３から可動部９ａに下向き荷重が作用し、これにより、可動部９ａの上向き推力が所定値に達したら、推力パターンによる制御を開始する。従って、上限ストッパ部材３１を用いなくても、クッション制御装置２６の油圧サーボ制御機能だけで、目標のクッション特性を模擬できる。
【００５３】
［クッション模擬と剛性模擬］
プレス機械１０は、図１に示すように、さらに、たわみ調整シリンダ装置３３とたわみ調整装置３５を備える。
たわみ調整シリンダ装置３３は、液圧シリンダ（好ましくは、油圧シリンダ）であってよく、プレス加工時にボルスタ１１の中央部に下方から上方へ向けて荷重を作用させる。たわみ調整装置３５は、たわみ調整シリンダ装置３３がボルスタ１１の中央部に作用させる荷重の大きさを制御する。このたわみ調整装置３５は、たわみ調整シリンダ装置３３がボルスタ１１の中央部に作用させる荷重が設定荷重値になるように、たわみ調整シリンダ装置３３のシリンダ室内の圧力またはたわみ調整シリンダ装置３３のストローク位置を制御する。上記設定荷重は、プレス加工時（例えば、スライド３が下死点に位置する時）におけるボルスタ１１のたわみ分布が目標たわみ分布となるようにまたはこれに近づけるように予め設定されたものである。この目標たわみ分布は、例えば、模擬対象プレスにおけるボルスタの中央位置におけるプレス加工時のたわみ分布である。
このようなたわみ調整装置３５は、例えば、たわみ調整シリンダ装置３３がボルスタ１１の中央部に作用させる上向き荷重またはたわみ調整シリンダ装置３３のストローク位置を検出する検出装置と、検出装置の検出値と上記設定荷重とに基づいて制御信号を出力するサーボコントローラと、この制御信号によりたわみ調整装置３５のシリンダ室への圧油供給を制御する油圧回路と、を有していてよく、この構成によりサーボ制御を行ってよい。これにより、プレス加工時において、たわみ調整シリンダ装置３３が上記設定荷重をボルスタ１１の中央部に作用させることができる。なお、たわみ調整シリンダ装置３３のストローク位置を検出してサーボ制御を行う場合には、ストローク位置と発生荷重との関係を予め設定しておき、ストローク位置の検出値、上記関係、設定荷重に基づいて上記サーボ制御を行う。
【００５４】
代わりに、たわみ調整装置３５はシリンダ室内へ一定圧力の圧油を供給して、たわみ調整シリンダ装置３３がボルスタ１１の中央部に作用させる荷重が設定荷重値になるようにしてもよい。このようなたわみ調整装置３５は、シリンダ室内へ一定圧力の圧油を供給する油圧源を有する油圧回路であってよい。
【００５５】
なお、たわみ調整シリンダ装置３３は、クッションパッド９ｂの下方に設けられるので、ダイクッション装置９と干渉しないようにするため、クッションパッド９ｂとピンプレート９ｃの中央部には上下に貫通する開口が設けられている。たわみ調整シリンダ装置３３はこの開口を通して、そのピストンを上下動させ、ボルスタ１１の中央部に上向き荷重を作用させることができる。
【００５６】
上記設定荷重をボルスタ１１の中央位置に下方から上方に向けて作用させることで、模擬対象プレスにおけるボルスタ１１の目標たわみ分布を精度よく模擬できる。ボルスタ１１に作用するプレス荷重の重心がボルスタ１１の中央位置である場合だけでなく、この重心がボルスタ１１の中央位置からずれている場合でも、上記目標たわみ分布を精度よく模擬できることを解析で確認した。図１０と図１１に、その解析結果を示す。
図１０は、上記重心がボルスタ１１の中央位置である場合であり、図１１は、上記重心がボルスタ１１の中央位置からずれている場合である。図１０、図１１において、横軸は、図１における左右方向におけるボルスタ１１の位置を示し、縦軸は、図１における紙面と垂直な方向に関してはボルスタ中央でのプレス加工時のボルスタたわみ量（鉛直方向の変位）を示している。また、図１０、図１１において、破線は目標たわみ分布を示し、実線はたわみ調整シリンダ装置３３により上記設定荷重をボルスタ中央部に作用させた場合のたわみ分布を示している。
【００５７】
上述した第１実施形態または第２実施形態によるクッション模擬動作と、たわみ調整シリンダ装置３３によるボルスタ１１のたわみ調整動作との両方を行うことで、模擬対象プレスと本発明のプレス機械１０との間における上金型と下金型によるプレス面の差を相乗的に低減できる。
【００５８】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５９】
上述の実施形態では、ダイクッション装置９は油圧シリンダから構成されたが、本発明によると、ダイクッション装置９は、他の液圧シリンダまたはエアシリンダで構成されてもよい。この場合、液圧シリンダまたはエアシリンダのシリンダ室（好ましくは、上部シリンダ室と下部シリンダ室）の液圧または空気圧を制御することで、上記目標クッション特性（可動部作動パターン）が得られるように、クッション制御装置が上記液圧または空気圧を制御してよい。
また、本発明によれば、ダイクッション装置は、シリンダ装置に限定されず、その上向き推力が制御可能な他の手段であってもよい。例えば、ダイクッション装置は、サーボモータなどの駆動モータと、該駆動モータの回転駆動力を上向き推力に変換する変換機構（例えば、ボールスクリューとボールナット）を含むものであってもよい。この場合、上記ステップＳ３における上向き推力の低下は、駆動モータへの供給電圧を低下することにより行ってよい。
【００６０】
油圧シリンダのダイクッション装置９を図１のように複数設ける場合には、ダイクッション装置９のシリンダ室を互いに連通させて（例えば、下部シリンダ室同士を連通させ、上部シリンダ室同士を連通させて）、単一のクッション制御装置２５，２６により複数のダイクッション装置９を制御してもよい。
【００６１】
また、ダイクッション装置９を図１のように複数設ける場合に、ダイクッション装置９ごとに、クッション制御装置を設けてもよい。
【００６２】
上述の実施形態では、ダイクッション装置９の可動部９ａはピストンであったが、ピストンをベッド１３などに固定した場合には、ピストンに対し上下動可能なシリンダ部が可動部であってよい。
【００６３】
可動部作動パターンは、可動部９ａの上向き推力を、可動部９ａの位置に対して定めた推力パターンであったが、本発明はこれに限定されない。即ち、可動部作動パターンは、スライド３の位置または時間に対して定めた推力パターンであってよい。この場合、クッション制御装置は、スライド３の検出位置または計測時間に基づいて、可動部９ａが可動部作動パターンに従って動作するように、ダイクッション装置９を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態によるプレス機械の構成図である。
【図２】第１実施形態によるクッション制御装置の構成図である。
【図３】模擬対象のダイクッション装置の構成図である。
【図４】模擬対象のクッション特性を示す図である。
【図５】第１実施形態によるクッション模擬動作を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態によるクッション模擬動作により、図４のクッション特性を模擬した結果を示している。
【図７】第２実施形態によるクッション制御装置の構成図である。
【図８】第２実施形態によるクッション模擬動作を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態によるクッション模擬動作により、図４のクッション特性を模擬した結果を示している。
【図１０】プレス荷重が偏心していない場合における、ボルスタの目標たわみ分布と、たわみ調整シリンダ装置により調整した後のボルスタのたわみ分布を示している。
【図１１】プレス荷重が偏心している場合における、ボルスタの目標たわみ分布と、たわみ調整シリンダ装置により調整した後のボルスタのたわみ分布を示している。
【符号の説明】
【００６５】
３  スライド、３ａ  スライド本体、３ｂ  スライドプレート
５  スライド駆動機構、５ａ  駆動ギア、５ｂ  変換機構（リンク）
７  カウンタバランスシリンダ、９  ダイクッション装置
９ａ  可動部（ピストン）、９ｂ  クッションパッド、９ｃ  ピンプレート
９ｄ  クッションピン、１０  プレス機械、１１  ボルスタ
１３  ベッド、１５  キャリア、１７  オーバーロードシリンダ
１８  シリンダ装置、１９  クラウン、２１  アプライト
２３  タイロッド、
２５，２６  クッション制御装置、２５ａ，２６ａ  可動部位置検出装置
２５ｂ，２６ｂ  推力指令装置、２５ｃ，２６ｃ  推力検出装置
２５ｃ−１，２６ｃ−１  第１の圧力センサ
２５ｃ−２，２６ｃ−２  第２の圧力センサ
２５ｃ−３，２６ｃ−３  推力演算部、２５ｄ，２６ｄ  推力制御装置
２５ｄ−１，２６ｄ−１  制御信号出力装置
２５ｄ−２，２６ｄ−２  油圧回路
２５ｅ，２６ｅ  スライド位置検出装置、２７  油圧源、２９  切換弁
３１  上限ストッパ部材、３３  たわみ調整シリンダ装置、３５  たわみ調整装置
【図１】
2009101396.tif 000003
【図２】
2009101396.tif 000004
【図３】
2009101396.tif 000005
【図４】
2009101396.tif 000006
【図５】
2009101396.tif 000007
【図６】
2009101396.tif 000008
【図７】
2009101396.tif 000009
【図８】
2009101396.tif 000010
【図９】
2009101396.tif 000011
【図１０】
2009101396.tif 000012
【図１１】
2009101396.tif 000013