プレス機械のダイクッション装置
【課題】電力回生機能によりエネルギ効率が良く、かつ回生時に使用される電動モータ（発電機）の小型化が可能なプレス機械のダイクッション装置を提供する。
【解決手段】ダイクッション装置は、クッションパッド２を支持する油圧シリンダ３の下室３ｃに油圧切換部Ａを介して蓄圧装置９が接続され、この蓄圧装置９に油圧ポンプ／モータ４、電動モータ５を含む電力回生部Ｃが接続されている。ダイクッション作用時にクッションパッド２が受ける機械エネルギは、一旦、蓄圧装置９に油圧エネルギとして蓄積される。蓄圧装置９に蓄積された油圧エネルギ（圧油）により油圧ポンプ／モータ４を介して電動モータ５が発電機として駆動され、これによりクッションパッド２が受ける機械エネルギが電気エネルギとして回生される。
【解決手段】ダイクッション装置は、クッションパッド２を支持する油圧シリンダ３の下室３ｃに油圧切換部Ａを介して蓄圧装置９が接続され、この蓄圧装置９に油圧ポンプ／モータ４、電動モータ５を含む電力回生部Ｃが接続されている。ダイクッション作用時にクッションパッド２が受ける機械エネルギは、一旦、蓄圧装置９に油圧エネルギとして蓄積される。蓄圧装置９に蓄積された油圧エネルギ（圧油）により油圧ポンプ／モータ４を介して電動モータ５が発電機として駆動され、これによりクッションパッド２が受ける機械エネルギが電気エネルギとして回生される。
【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技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
(a) 油圧（サーボ）式ダイクッション装置
油圧式ダイクッション装置は、クッションパッドを支持する油圧シリンダの下室（クッション圧発生側加圧室）の管路にリリーフ弁等の圧力制御弁や、サーボ弁等の比例流量制御弁を装着し、プレス・スライドに押されて発生する油流を絞り勝手に制御することにより、ダイクッション圧を発生させるものである。
【０００３】
この利点は、上記の比例制御機器を用いることにより、ダイクッション力を制御可能な点であり、必要に応じて変圧させることも可能な点や、比較的高圧で使用可能なため、油圧シリンダを小径化することが可能で、ピットレス化等、装置のコンパクト化を推進可能な点である。
【０００４】
反面、第１の欠点は、圧力発生が油流を絞ることによるものであるため、ダイクッション作用に費やされたエネルギは全て熱に変換され、また、装置の能力に比例した冷却機能（冷却装置）が必要になる。対環境性から見てエネルギの無駄とも考えられる。あらゆるタイプの油圧式のものがそうである。
【０００５】
第２の欠点として、空気に比較すると油は非圧縮性流体に近く、スライドによる衝突時にサージ圧を発生し易い点が上げられる。この点に関しては、特許文献１のように２、衝突時に予め弁を開口していることによりサージ圧の発生を回避しているものもあるが、特許文献２のように、予備加速をして回避しようとするものも有り、ダイクッション力作用（有効）ストローク量を減少させる問題点を併発させる。
【０００６】
(b) 電動（サーボ）式ダイクッション装置
電動（サーボ）式ダイクッション装置には、ダイクッションパットを電動（サーボ）モータとスクリュ・ナット機構やリンク機構やラック＆ピニオン機構で押圧制御するもの（特許文献３、特許文献４）や、電動（サーボ）モータと油圧シリンダで押圧制御するもの（特許文献５）がある。
【０００７】
これらの共通する利点は、エネルギ効率の良い点であり、ダイクッション機能に費やされたエネルギは、同時に電動モータにより電源に回生される（発電される）。
【０００８】
反面、共通する欠点はダイクッション作用時に、ダイクッション作用に要する仕事率を、全てダイクッション作用と同時に賄うことができる大容量の電動（サーボ）モータが必要になる。しかも、ダイクッション作用はプレス機械の運転サイクル中の短い時間に集中して（大きなピーク動力として）生じるためにその容量は莫大であり、しかし電動（サーボ）モータはサイクル中の大半の時間は、ほとんど仕事を行わない無駄を生じる。サイクル中の極１点のピークのために、電動（サーボ）モータが大容量化すれば、装置が大型化するとともに受電設備も大容量化し、システムの複雑化及び高価格化は避けられない。
【０００９】
従って、電動（サーボ）式ダイクッション装置は、エネルギ効率が良くても、設備投資面では非効率である。
【００１０】
(c) 空気圧式ダイクッション装置
空気圧式ダイクッション装置は、クッションパッドを支持する空気圧シリンダと、低い空気圧が蓄積されたボンベとを接続することで構成されており、原理的に簡単な構造である。
【００１１】
最大の問題は、スライドがクッションパッドに衝突する時（ダイクッション作用が開始する時）に急激に最大ダイクッション力が作用すると同時に、空気圧シリンダのダンピング不足（低粘性）のため、サージ（衝撃）力と大きな振動が発生し易い点である。
【００１２】
また、空気圧が小さい（５〜１０bar程度）ため、空気圧シリンダの断面積が大きくなり、装置が大型化する問題がある。
【００１３】
更に、空気圧式のバネをスライド下死点で強制的にロック（最大ダイクッション力を一時的に固定）するロッキング装置が必要になる場合が一般的であり、装置は意外にも複雑である。
【００１４】
また、空気圧シリンダを上昇させる場合に、衝撃を回避し緩やかに（ダイクッション力で加速しないように）上昇させるために、油圧駆動の抵抗装置（油圧ロッキング装置に付随）を必要とする場合もあり、必ずしもエネルギ効率が良いとは言えない。
【特許文献１】特開２００６−１４２３１２号公報
【特許文献２】特開平７−２４６００号公報
【特許文献３】特開平５−７９４５号公報
【特許文献４】特開平６−５４３号公報
【特許文献５】特開２００６−３１５０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記従来のダイクッション装置のうち(a) 油圧（サーボ）式、(b)電動（サーボ）式のサーボ化可能なダイクッション装置は、それぞれ利点・欠点を有している。
【００１６】
本発明は、(a) 油圧（サーボ）式と、(b)電動（サーボ）式のダイクッション装置の欠点を克服、排除して利点を多く集約するとともに、(c) 空気圧式ダイクッション装置の問題点（振動や装置の大型化）を克服するところにある。
【００１７】
本発明の目的は、電動サーボ式のようにエネルギ回生機能に伴いエネルギ効率が良く、油圧式のように液体の弾性、粘性を生かしてサージ圧レス化、振動レス化が可能であり、更に電動モータの容量が小さく、装置の小型化、システムの簡素化、及び低価格化を実現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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために請求項１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時にクッション圧を発生させる液圧シリンダと、前記液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する蓄圧手段と、前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄積された圧液により駆動される液圧モータと、前記液圧モータにより発電機として駆動される電動モータと、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
即ち、クッションパッドを支持する液圧シリンダの下室に蓄圧手段を接続し、ダイクッション作用時にクッションパッドが受ける機械エネルギを一旦、蓄圧手段に液圧エネルギとして蓄積する。この蓄圧手段に蓄積された液圧エネルギ（液圧）により液圧モータを介して電動モータを発電機として駆動し、前記クッションパッドが受ける機械エネルギを電気エネルギとして回生するようにしている。尚、回生作用による発熱量は機械損失分に限られるため、冷却装置を設ける必要はない。
【００２０】
前記蓄圧手段には、ダイクッション作用時（プレス機械の運転サイクル中の短い期間）に圧液が蓄積され、ここに蓄積された圧液は、サイクルを通して（平均して）液圧モータに供給され、該液圧モータを介して電動モータが発電機として駆動される。これにより、従来の電動（サーボ）式ダイクッション装置では、ダイクッションの最大仕事率に相当する大容量の電動サーボモータを必要とするのに対して、本発明は、小容量の電動モータで電気エネルギを回生することができる。
【００２１】
請求項２に示すように請求項１に記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記液圧シリンダは、前記クッションパッドに対して複数本並列に配設され、前記蓄圧手段は、各液圧シリンダの下室に共通配管を介して接続されることを特徴としている。
【００２２】
請求項３に示すように請求項１又は２に記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記液圧モータは、前記蓄圧手段から分岐配管を介して圧液がそれぞれ供給される複数の液圧モータからなり、前記電動モータは、前記複数の液圧モータによりそれぞれ発電機として駆動される複数の電動モータからなることを特徴としている。これによれば、前記電動モータは、更に小容量のものとすることができる。
【００２３】
請求項４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時にクッション圧を発生させる複数の液圧シリンダと、前記複数の液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する複数の蓄圧手段と、前記複数の蓄圧手段に接続され、各蓄圧手段に蓄積された圧液によってそれぞれ駆動される複数の液圧モータと、前記複数の液圧モータによりそれぞれ発電機として駆動される複数の電動モータと、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、並列の複数系統の装置によりダイクッション装置を構成することができ、個々の装置（液圧モータ、電動モータ等）の容量を小さくすることができる。
【００２５】
請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記蓄圧手段に蓄積された圧液の圧力を検出する圧力検出器と、前記液圧モータ又は電動モータの角速度を検出する角速度検出器と、前記圧力検出器により検出された圧力と前記角速度検出器により検出された角速度とに基づいて、前記クッション圧の発生により所定の一定値から上昇した前記蓄圧手段の圧力が前記プレス機械の１サイクル期間内に前記一定値になるように前記電動モータのトルクを制御する回生制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２６】
これにより、プレス機械の１サイクル期間を通して（平均して）、ダイクッション作用時に前記蓄圧手段に蓄積された液圧エネルギを電気エネルギとして回生することができる。
【００２７】
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記蓄圧手段は、該蓄圧手段に供給される気体の圧力を連続的又は段階的に調整する調整手段を備え、該蓄圧手段に蓄積される圧液の蓄圧値を調整可能にしたことを特徴としている。これにより、プレス加工する製品に応じて任意にダイクッション力を調整することができる。
【００２８】
請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記液圧シリンダの下室と前記蓄圧手段との間の配管に配設された高圧側の第１の弁と、前記液圧シリンダの下室と低圧力源との間の配管に配設された低圧側の第２の弁と、前記スライドの位置を検出するスライド位置検出手段と、前記スライド位置検出手段により検出された前記スライドの位置に基づいて前記第１の弁及び第２の弁を制御する第１の制御手段であって、ダイクッション力の発生前は、前記第１の弁を閉成するとともに前記第２の弁を開放し、前記スライドがダイクッション初期位置に到達すると、前記第２の弁を閉成するとともに前記第１の弁を開放し、前記スライドが下死点に到達すると、前記第１の弁を閉成するとともに前記第２の弁を開放する第１の制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２９】
即ち、前記第１の弁、第２の弁の２つの弁の開閉を切り換えることにより、前記ダイクッションを初期位置に保持する位置制御状態からダイクッション力制御状態に高速に切り換えることができる。
【００３０】
請求項８に示すように請求項７に記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記第１の制御手段は、前記第１の弁を開放する際にダイクッション初期にサージ圧が発生しないように前記第１の弁を徐々に開放し、前記第２の弁を開放する際に前記クッションパッドが前記液圧シリンダの下室の圧液の急激な低下により振動しないように前記第２の弁を徐々に開放することを特徴としている。
【００３１】
即ち、インパクト時（スライドが直接または間接的にクッションパッドに接触する時）、液圧シリンダの下室は低圧側の第２の弁に接続されている状態から高圧側の第１の弁に接続される状態に切り換えらえる。この過度期に液圧シリンダ内は、スライドから受ける動力により発生する圧液と、蓄圧手段に予め確保されている与圧から伝播する圧液と、低圧力源へ開放される圧液（経路）が交錯するため、２つの弁（第１、第２の弁）の動作を調整することによりサージ圧を抑制し、かつ適度な応答性を確保できるようにしている。また、プレス加工後に液圧シリンダの下室の圧液を徐々に低圧力側に開放させることにより、脱圧時のショックを防止するようにしている。
【００３２】
請求項９に示すように請求項１から８のいずれかに記載の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の位置を検出するクッションパッド位置検出手段と、前記クッションパッドを昇降させるクッションパッド昇降手段と、前記クッションパッド位置検出手段により検出された前記クッションパッドの位置に基づいて前記クッションパッド昇降手段を制御する第２の制御手段であって、前記クッションパッドをダイクッション初期位置に待機させるとともに、プレス加工後の上昇動作を行わせる第２の制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００３３】
これにより、プレス加工時（ダイクッション作用時）以外の期間に、液圧シリンダ（クッションパッド）の位置制御を可能とし、また、上昇動作（製品ノックアウト動作）を行うようにしている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、クッションパッドを支持する液圧シリンダの下室に蓄圧手段を接続し、ダイクッション作用時にクッションパッドが受ける機械エネルギを一旦、蓄圧手段に液圧エネルギとして蓄積し、この蓄積された液圧エネルギ（圧液）により液圧モータを介して電動モータを発電機として駆動し、サイクルを通じて発電することができるようにしたため、小型の電動モータによりクッションパッドが受ける機械エネルギを電気エネルギとして回生することができ、エネルギ効率がよく、かつ装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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の形態について詳説する。
【００３６】
［ダイクッション装置の構成（第１の実施の形態）］
＜一般的な絞り加工に関して＞
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第１の実施の形態を示す構成図である。
【００３７】
図１に示すプレス機械は、フレーム（コラム）１００、スライド１０１、ボルスタ（ベッド）１０２等により構成され、スライド１０１は、フレーム１００に設けられたガイド部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１０３を含むクランク機構によって図１上で上下方向に移動させられる。
【００３８】
プレス機械のボルスタ１０２側には、スライド１０１の位置を検出するスライド位置検出器２５が設けられ、クランク軸１０３には、クランク軸１０３の角速度を検出する角速度検出器２４が設けられている。
【００３９】
スライド１０１には上型２０１が装着され、ボルスタ１０２上には下型２０２が装着されている。本例における金型（上型２０１、下型２０２）は、上に閉じた中空カップ状（絞り形状）の製品３０１の成形用途のものである。
【００４０】
上型２０１と下型２０２の間には皺押さえ板２０３があり、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、上側には材料がセットされる（接触する）。このクッションパッド２は、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の位置を検出するクッションパッド位置検出器２３が設置されている。
【００４１】
所定の初期位置でクッションピン１に支持されて待機している皺押さえ板２０３に材料（本例では円状の板）がセットされている状態で、スライド１０１が下降する。上型２０１が製品に接触した時点で、製品のプレス加工（絞り加工）が開始される。材料は上型２０１と下型２０２の間で、塑性加工されると同時に、絞り加工の際に生じ易い円形材料の半径方向に発生する皺や亀裂を抑制するために、必要な設定力でクッションピン１、皺押さえ板２０３を介して材料を下方から押さえながら支持する。この時の力がダイクッション力であり、絞り加工中には常時作用する。
【００４２】
＜一般的なダイクッション機能に関しての補足＞
プレス加工が開始される時はスライド１０１が材料（及び皺押さえ板２０３）に衝突する（衝撃的に当たる）ために、クッションパッド２には衝撃力（油圧シリンダ３ではサージ圧）が発生し易く、衝撃力は所定のダイクッション力を上回るため、成形品を破断させたり、金型を破損させたり、機械自身の耐久寿命にも悪影響を及ぼす（ダイクッション装置自体が破損する事故が生じる場合もある。）
＜本ダイクッション装置に関して＞
ダイクッション装置は、主として上記クッションパッド２を支持する油圧シリンダ３、
高圧側の油圧と低圧側の油圧を切り換える油圧切換部Ａ、ダイクッション作用時にクッションパッド２が受ける機械エネルギを油圧エネルギとして蓄積する蓄圧部Ｂ、この蓄圧部Ｂに蓄積された油圧エネルギを電気エネルギとして回生する電力回生部Ｃ、及びクッションパッド２を初期位置に保持するとともに、プレス加工後に上昇動作（製品ノックアウト動作）を行わせるクッションパッド位置制御部Ｄから構成されている。
【００４３】
［油圧シリンダ３］
油圧シリンダ３のピストンロッド３ａは、クッションパッド２に連結されている。油圧シリンダ３の下降側加圧室（以下「上室」と称す）３ｂに接続された配管には、低圧力源６が接続されている。尚、低圧力源６に用いられるアキュムレータは、0.５〜１Mpa程度に圧力が設定されており、タンクの役割を果す。この低圧力源６の圧力は、圧力検出器２１ｃにより検出される。
【００４４】
また、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に接続された配管には、下室３ｃの圧力を検出する圧力検出器２１ａが接続されるとともに、油圧切換部Ａが接続されている。
【００４５】
油圧シリンダ３の上室３ｂに接続された配管と、下室３ｃに接続された配管との間には、安全弁(リリーフ弁）７が接続されている。この安全弁７は、異常圧力発生時（ダイクッション力制御が不能で、突発的に異常圧力が発生した場合）に、油圧機器破損防止用途に使用される。
【００４６】
［油圧切換部Ａ］
図２に示すように油圧切換部Ａは、２つの高速の弁（高圧側の第１弁１１、低圧側の第２弁１２）と、第１弁１１を開閉させる電磁比例流量制御弁１１ａと、第２弁１２を開閉させる電磁比例流量制御弁１２ａとから構成されている。
【００４７】
電磁比例流量制御弁１１ａは、後述する弁制御装置により駆動され、位置Ｉに切り換えられると、第１弁１１のスプールを図２上で下方に移動させる（第１弁１１を開放させる）ための圧油を第１弁１１に供給し、位置IIに切り換えられると、第１弁１１のスプールの位置を維持し、位置IIIに切り換えられると、第１弁１１のスプールを上方に移動させる（第１弁１１を閉成する）ための圧油を第１弁１１に供給する。
【００４８】
電磁比例流量制御弁１２ａは、上記電磁比例流量制御弁１１ａと同様に弁制御装置により駆動され、第２弁１２を開閉させる。
【００４９】
これらの第１弁１１、第２弁１２をそれぞれ開閉制御することにより、第２弁１２を全閉し、第１弁１１を全開すると、油圧シリンダ３の下室３ｃは、高圧側の蓄圧装置９に接続され、逆に第２弁１２を全開し、第１弁１１を全閉すると、油圧シリンダ３の下室３ｃは、低圧側の低圧力源６に接続される。
【００５０】
即ち、油圧切換部Ａは、油圧シリンダ３の下室３ｃを高圧側の蓄圧装置９、又は低圧側の低圧力源６に高速に切り換え接続する。
【００５１】
また、第１弁１１、第２弁１２には、それぞれスプール位置検出器２６ａ，２６ｂが取り付けられている。これらのスプール位置検出器２６ａ，２６ｂによって検出される第１弁１１、第２弁１２のスプール位置は、第１弁１１、第２弁１２の開閉過程をフィードバック制御する際に利用される。
【００５２】
［蓄圧部Ｂ］
図３に示すように蓄圧部Ｂは、蓄圧装置（アキュムレータ）９と、遮断弁１０と、電磁開閉弁１４と、蓄圧装置９に蓄積された圧油の圧力を検出する圧力検出器２１ｂとから構成されている。
【００５３】
ここで、遮断弁１０は、蓄圧装置９の圧力が、異常時（予期せぬ時）に油圧シリンダ３に作用しないように安全化を図るものである。また、電磁開閉弁１４は、運転終了時に蓄圧装置９の圧油（残圧）を開放するものである。
【００５４】
図４に、空気圧設定式の蓄圧装置９の一例を示す。
【００５５】
この蓄圧装置９は、空気圧源９ａ、レギュレータ９ｂ、給気弁９ｃ、マフラー９ｄ、及び蓄圧シリンダ９ｅから構成されている。
【００５６】
蓄圧装置９における圧力設定値は、レギュレータ９ｂにより空気圧源９ａから蓄圧シリンダ９ｅに給気する空気圧を、０．５〜１Mpa程度の範囲で調整することにより変更することができる。尚、レギュレータ９ｂは、圧力設定値の目盛りが付されたダイヤル等を操作することで、段階的又は連続的に圧力設定できるものが好ましい。
【００５７】
［電力回生部Ｃ］
図５に示すように電力回生部Ｃは、主として油圧ポンプ／モータ４と、電動（サーボ）モータ５と、強制開放駆動式逆止弁１３と、交流電源３０とを有している。
【００５８】
油圧ポンプ／モータ４は、一方の吐出口が強制開放駆動式逆止弁１３を介して蓄圧装置９に接続され、他方の吐出口が低圧力源６に接続されている。
【００５９】
また、油圧ポンプ／モータ４の回転軸には、直接又は減速機を介して電動モータ５の駆動軸が接続され、電動モータ５には、電動モータ５の角速度を検出するための角速度検出器２２ａが設けられている。
【００６０】
蓄圧装置９に蓄積された圧油は、サイクルを通して油圧ポンプ／モータ４を油圧モータ作用させ、従動する電動モータ５を発電機として機能させることができ、圧油エネルギを電気エネルギに変換し、交流電源３０に回生する（サイクルを通して動力回生する）。
【００６１】
この回生作用による発熱量は機械損失分に限られるため、冷却は不要である。
【００６２】
図６に回生制御部の構成を示す。回生制御部４０には、圧力検出器２１ａから蓄圧装置９の油圧を示す圧力信号が加えられるとともに、角速度検出器２２ａから電動モータ５の角速度を示す角速度信号が加えられており、回生制御部４０は、蓄圧装置９に蓄積された油圧を予め設定した設定値にすべく、前記圧力信号及び角速度信号を用いてトルク指令信号を出力し、電動モータ５を制御すると、結果として蓄圧装置９に蓄積された剰余分の圧油で発電させることができる。
【００６３】
図７に上記回生制御部４０の内部構成の一例を示すが、これは一具体例にすぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６４】
尚、強制開放駆動式逆止弁１３は、蓄圧装置９の圧油リークを防止するもので、プレス機械とダイクッション装置が機能停止状態では逆止させ、機能（運転）中は、強制開放し動力回生可能にしている。
【００６５】
また、前記油圧ポンプ／モータ４は、蓄圧装置９の初期圧をチャージしたり、運転サイクルにおけるダイクッション機能工程外で、リークの為初期圧以下になった場合にチャージする。油圧ポンプ／モータ４は、これらのチャージ時には、油圧ポンプとして作用する。
【００６６】
［クッションパッド位置制御部Ｄ］
図１上で、二点鎖線で囲んだクッションパッド位置制御部Ｄとしては、例えば、特許文献５（特開２００６−３１５０７４号公報）に記載の装置を適用することができる。
【００６７】
即ち、クッションパッド位置制御部Ｄは、上記クッションパッド２を支持する油圧シリンダ３’、油圧ポンプ／モータ４’、電動（サーボ）モータ５’、及び後述するダイクッション力・位置の制御部等から構成されている。
【００６８】
油圧シリンダ３’の下室３ｃ’に接続された配管には、下室３ｃ’圧力を検出する圧力検出器２１ａ’、強制開放駆動式逆止弁８’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。
【００６９】
油圧シリンダ３’の上室３ｂ’に接続された配管には、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、低圧力源６が接続されている。
【００７０】
また、油圧シリンダ３’の上室３ｂ’に接続された配管と、下室３ｃ’に接続された配管との間には、安全弁(リリーフ弁）７’が接続されている。
【００７１】
油圧ポンプ／モータ４’の回転軸には、直接又は減速機を介して電動モータ５’の駆動軸が接続され、電動モータ５’には、電動モータ５’の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。
【００７２】
［ダイクッション力制御の原理］
前述した油圧シリンダ３の下室３ｃが蓄圧装置９に接続可能な油圧シリンダ３によるダイクッション力は、油圧シリンダ３の下室３ｃ’の圧力（蓄圧装置９の圧力）とシリンダ面積の積で表すことができるが、蓄圧装置９の圧力は、予め設定される一定値からダイクッション作用時に上昇する圧力増分の油圧値幅をもって変動するため、ダイクッション力を可変制御することはできない。
【００７３】
一方、油圧シリンダ３’の下室３ｃ’に油圧ポンプ／モータ４’の吐出口が接続された油圧シリンダ３’の下室３ｃ’の圧力は、油圧ポンプ／モータ４’を制御することにより可変制御することができる。
【００７４】
以下、油圧シリンダ３’によるダイクッション力制御の原理について説明する。
【００７５】
いま、油圧シリンダ３’のダイクッション力発生側断面積：Ａ
油圧シリンダ３’のダイクッション圧発生側（下室３ｃ’）の体積：Ｖ
ダイクッション力：Ｐ
電動モータ５’のトルク：Ｔ
電動モータ５’の慣性モーメント：Ｉ
電動モータ５’の粘性抵抗係数：ＤM
電動モータ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
プレスに押されて発生するパッド速度：ｖ
油圧シリンダ３’のピストンロッド＋パッドの慣性質量：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
とすると、静的な挙動は（１）及び（２）式で表すことができる。
【００７６】
Ｐ=∫Ｋ（（ｖ・Ａ−ｋ１Ｑ・ω）／Ｖ）ｄｔ ……（１）
Ｔ=ｋ２・ＰＱ／（２π） ……（２）
また、動的な挙動は（１）、（２）式に加えて（３）、（４）式で表すことができる。
【００７７】
ＰＡ−Ｆ＝Ｍ・ｄv／ｄｔ＋ＤS・ｖ＋ｆS ……（３）
Ｔ−ｋ２・ＰＱ／（２π）＝I・ｄω／ｄｔ＋ＤM・ω＋ｆM ……（４）
上記（１）〜（４）式が意味するもの、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、ダイクッション力を発生させる。同時に、ダイクッション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電動モータ５’の駆動トルクに抗じたところで、電動モータ５’を回転（回生作用）させ、圧力の上昇が抑制される。結局、油圧シリンダ３’によるダイクッション力は、電動モータ５’の駆動トルクに応じて決定される。
【００７８】
［クッションパッド位置制御部Ｄの制御装置の実施の形態］
図８にクッションパッド位置制御部Ｄの制御装置を示す。
このクッションパッド位置制御部Ｄは、主としてダイクッション力・位置の制御装置４００と、増幅器兼ＰＷＭ制御器４０２と、電力回生機能付き電源装置４０４と、交流電源４０６とから構成されている。
【００７９】
制御装置４００には、図１に示したクッションパッド位置検出器２３からクッションパッド位置を示す位置検出信号、スライド位置検出器２５からスライド位置を示す位置検出信号、圧力検出器２１ａ及び２１ｂからそれぞれ油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力Ｐ１及び油圧シリンダ３’の下室３ｃ’の圧力Ｐ２を示す圧力検出信号、角速度検出器２２’から電動モータ５’の角速度ωを示す角速度信号、及び角速度検出器２４からクランク軸１０３の角速度を示す角速度信号がそれぞれ加えられている。
【００８０】
制御装置４００は、予め設定されたダイクッション力指令を出力するダイクッション力指令器を含み、ダイクッション力指令どおりにダイクッション力を制御するために圧力検出器２１ａ，２１ａ’から圧力Ｐ１、Ｐ２を示す圧力検出信号を入力している。
【００８１】
また、制御装置４００は、主としてダイクッション力の動的安定性を確保するための角速度フィードバック信号として角速度検出器２２’から電動モータ５’の角速度ωを示す角速度信号を入力し、更に角速度検出器２４によって検出されるクランク軸１０３の角速度を示す角速度信号を、ダイクッション力制御における動的安定性を確保のための補償に使用するために入力している。尚、スライド位置検出器２５から検出される位置信号を時間微分して得られるスライド速度ｖを示すスライド速度信号をクランク軸１０３の角速度信号に代えて使用するようにしてもよい。
【００８２】
更に、制御装置４００は、ダイクッション機能の開始タイミングを得るためにスライド位置検出器２５からスライド位置信号を入力しており、制御装置４００内のダイクッション力指令器は、この入力するスライド位置信号に基づいて対応するダイクッション力指令を出力する。また、制御装置４００は、製品ノックアウト動作時又は単独で油圧シリンダ３’を上下動させる場合の位置フィードバック信号としてクッションパッド位置検出器２３からクッションパッド位置を示す位置検出信号を入力している。
【００８３】
スライド１０１が上死点近傍にある時、予めクッションパッド２（皺押さえ板２０３）は、初期位置で待機している。即ち、制御装置４００は、待機位置指令値、クッションパッド位置検出器２３の位置検出信号を用いて演算したトルク指令値を電動モータ５’に出力することにより、位置（保持）制御している。その状態で、ダイクッション力は、ほぼ０（プリ加圧力分のみ作用）である。
【００８４】
スライド１０１が降下して、スライド位置検出器２５の位置検出信号がダイクッション初期位置（近傍）に到達すると、制御装置４００は、位置（保持）制御状態からダイクッション力制御状態に制御を切り換える。即ち、制御装置４００は、ダイクッション力指令値、油圧シリンダ３、３’の下室３ｃ、３ｃ’のそれぞれ圧力を示す圧力検出信号、角速度信号（プレス速度信号）を用いて演算したトルク指令値を、増幅器兼ＰＷＭ制御器４０２を介して電動モータ５’に出力することでダイクッション力制御を行う。
【００８５】
また、ダイクッション力制御時の、スライド１０１が材料（及び皺押さえ板２０３）に衝突してから下死点に至るまでの下降時（成形時）は、電動モータ５’のトルク出力方向と発生速度が反対になる。即ち、スライド１０１からクッションパッド２が受ける動力によって油圧シリンダ３’の下室３ｃ’から圧油が油圧ポンプ／モータ４’に流入し、油圧ポンプ／モータ４’が油圧モータとして作用する。この油圧ポンプ／モータ４’によって電動モータ５’が従動して発電機として作用する。電動モータ５’によって発電された電力は、増幅器兼ＰＷＭ制御器４０２及び電力回生機能付き電源装置４０４を介して交流電源４０６に回生される。
【００８６】
いま、図９に示すように、プレス成型時のダイクッション力が一定圧となるダイクッション力指令が出力される場合、油圧シリンダ３により発生するダイクッション力Ｐ１は、圧力検出器２１ａにより検出される油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力とシリンダ面積の積によって算出することができる。
【００８７】
従って、ダイクッション力指令によるダイクッション力Ｐと、前記算出されたダイクッション力Ｐ１との差分を求め、その差分のダイクッション力Ｐ２が、油圧シリンダ３’によって賄うダイクッション力となる。
【００８８】
制御装置４００は、油圧ポンプ／モータ４’の回転軸に接続された電動モータ５’をトルク制御することにより、油圧シリンダ３’の下室３ｃ’の圧力（即ち、ダイクッション力Ｐ２）を制御する。
【００８９】
これにより、ダイクッション力指令どおりにダイクッション力を制御することができ、ダイクッション作用時に油圧シリンダ３’が受けるエネルギは、油圧シリンダ３’、油圧ポンプ／モータ４’及び電動モータ５’を介して電気エネルギとして回生される。
【００９０】
また、図９に示す例では、全ダイクッション力のうち大部分のダイクッション力Ｐ１は、油圧シリンダ３側で賄い、残りのダイクッション力Ｐ２を油圧シリンダ３’側で賄うようにしたため、サーボ制御するダイクッション力Ｐ２を小さくすること（即ち、電動モータ５’の容量を小さくすること）ができる。
【００９１】
一方、プレス成形が終了（スライド１０１が下死点に到達）すると、制御装置４００は、製品ノックアウト動作させるとともに、クッションパッド２を初期位置に待機させるために、クッションパッド２の位置を制御する位置制御に切り換わる。
【００９２】
この場合、制御装置４００は、位置フィードバック信号としてクッションパッド位置検出器２３からクッションパッド位置を示す位置検出信号を入力し、電動モータ５’を駆動制御することにより、クッションパッド２の上昇制御（製品ノックアウト動作及び初期位置への復帰動作）を行う。尚、このときに要する電動モータ５’の動力は、微々たるものであるため、容量の小さな電動モータ５’でも十分に対応できる。
【００９３】
一方、図１０に示す例では、全ダイクッション力（例えば、２００ton）のうち約半分のダイクッション力Ｐ１（約１００ton）は、油圧シリンダ３側で賄い、残りの約半分のダイクッション力Ｐ２（約１００ton）を油圧シリンダ３’側で賄うようにしている。
【００９４】
また、変圧制御する場合は、図１１に示すようにダイクッション力Ｐ１（100ton）はそのままで、ダイクッション力Ｐ２を可変させることにより行うことができる。
【００９５】
上記図１０、図１１に示す制御の場合、クッションパッド位置制御部Ｄでは、ダイクッション作用時（プレス機械の運転サイクル中の短い時間）に比較的大きなダイクッション力Ｐ２を発生させる必要があるため、電動モータ５’の容量を大きくする必要がある。但し、特許文献５に記載の装置と比較すると、約半分の容量の電動モータ５’で同様な制御を行うことができる。
【００９６】
［油圧切換部Ａの制御装置］
図１２に、図２に示した油圧切換部Ａを制御する制御装置５００を示す。
【００９７】
この制御装置５００には、図１に示したスライド位置検出器２５からスライド位置を示す位置検出信号、圧力検出器２１ａから油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力を示す圧力検出信号、及び角速度検出器２４からクランク軸１０３の角速度を示す角速度信号がそれぞれ加えられている。
【００９８】
制御装置５００は、予め設定されたダイクッション力指令を出力するダイクッション力指令器を含み、前記スライド位置検出信号、圧力検出信号及び角速度信号に基づいて油圧切換部Ａの切り換え制御を行う。
【００９９】
図１３は、本発明の基本的な作用例として、プレス機械のスライド１０１を１サイクルさせた場合のダイクッション力作用に伴う各物理量の変化を示した波形図であり、図１４は、主としてダイクッション力作用時の各物理量の変化を示した波形図である。
【０１００】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）に、１サイクルさせた場合のスライド１０１及びダイクッションの位置及び速度を示す。
【０１０１】
図１３（Ａ）に示すように、スライド１０１が上死点（１１００ｍｍ）から下降工程に至る過程で、ダイクッション（皺押さえ板２０３、クッションパッド２）は、初期位置（１８０ｍｍ）で待機している。このクッションパッド２の位置制御は、前述したクッションパッド位置制御部Ｄにより行われる。
【０１０２】
図１３（Ｃ）にダイクッション力を示す。ダイクッション力はインパクト時に、蓄圧装置９から供給される圧油により昇力応答が早まり、かつ蓄圧装置９の弾性作用により、スライド１０１がインパクトする時に受ける衝撃を吸収し、サージ圧が抑制される。
【０１０３】
図１３（Ｄ）に、蓄圧装置９の圧力を示す。ダイクッション力に伴うダイクッション作用のエネルギは、ダイクッション作用時に蓄圧装置９にほぼ全量が蓄積され、サイクルを通した動力回生に伴い、徐々に減圧する。本例では、蓄圧装置９における圧力設定値は、レギュレータ９ｂ（図４参照）により200barに調整されており、ダイクッション作用時に最大、217barまで上昇する。その後、１サイクルを通して減圧（電力回生）され、200barに復帰させられる。
【０１０４】
図１３（Ｅ）に、ダイクッションシリンダ（油圧シリンダ３）が行う仕事率（ダイクッション作用の仕事率）、電動モータ５が回生する仕事率（電力）、蓄圧装置９に蓄積される圧油の仕事率を示す。
【０１０５】
図１３（Ｆ）に、それぞれを積算した仕事量を示す。本発明の最大の特徴は、サイクルにおいて、大きなピークを示すダイクッション作用の仕事率に対して、電動モータ５が行う（ダイクッション作用に伴うエネルギの）回生電力が極めて小さいことにある（図１３（Ｅ）参照）。これは、ダイクッション作用と同時に、蓄圧装置９に蓄積された圧油のエネルギ（仕事量）が、サイクルを通して（サイクル時間で平均して）、機械的なロス分を除くほぼ全量が電源回生されているためである。
【０１０６】
制御装置５００は、上記のダイクッション作用及び電源回生を行うために、スライド１０１が降下して、スライド位置検出器２５の位置検出信号がダイクッション初期位置（近傍）に到達（インパクト）すると、ダイクッション装置は、位置（保持）制御状態からダイクッション力制御状態に切り換える。
【０１０７】
ダイクッションの位置（保持）制御状態時には、高圧側の第１弁１１は全閉し、低圧側の第２弁１２は全開しているが、制御装置５００は、図１４（Ａ）に示すようにダイクッション力制御状態への切り換え時に低圧側の第２弁１２を開閉する指令をOFF（１→０）し、一定時間（閉応答時間）おいて、高圧側の第１弁１１を開閉する指令をON（０→１）し、これにより第２弁１２を全閉させるとともに、第１弁１１を全開させる。
【０１０８】
即ち、制御装置５００は、ダイクッション力制御状態への切り換え時に、電磁比例流量制御弁１２ａを位置IIIに切り換える指令を出力し、第２弁１２のスプールを図２上で上昇させて第２弁１２を閉成させ、一定時間おいて電磁比例流量制御弁１１ａを位置Ｉに切り換える指令を出力し、第１弁１１のスプールを図２上で下降させて第１弁１１を全開させる。
【０１０９】
ここで、制御装置５００は、ダイクッション力上昇指令に対してダイクッション力を追従させるべく制御する過程で、図１４（Ｂ）に示すように高圧側の第１弁１１のスプール位置（弁開度）を制御し、サージ圧を抑制している。
【０１１０】
図１４（Ｃ）に示すように、ダイクッション力が立ち上がる過程において、前半は指令に対する追従性を促進するために、蓄圧装置９から油圧シリンダ３に圧油が流出している（蓄圧装置９の流入油量がマイナスになっている）。その後、ダイクッション力が定常化するにしたがい、油圧シリンダ３から蓄圧装置９に圧油が流入し、蓄圧装置９の圧力は蓄油量に応じて上昇する（図１３（Ｄ））。
【０１１１】
ダイクッション力が立ち上がった（インパクト）後、スライド１０１が下死点に至るまでの期間に成形（絞り加工）が行われる。
【０１１２】
スライド１０１が下死点に到達すると成形が終了するため、それに伴い、ダイクッション力も立ち下げる（図１４（Ｄ）の2.05sec付近）。この時、制御装置５００は、まず、高圧側の第１弁１１を開閉する指令をOFF（１→０）にし、一定時間（閉応答時間）おいて低圧側の第２弁１２を開閉する指令をON（０→１）にする（図１４（Ａ））。
【０１１３】
制御装置５００は、低圧側の第２弁１２を開閉する指令ONに同期して、図１４（Ｄ）に示すダイクッション力降下指令に対してダイクッション力を追従させるべく制御する過程で、図１４（Ｂ）に示すように低圧側の第２弁１２のスプール位置を制御し、これによりクッションパッド２が油圧シリンダ３の下室３の圧油の急激な低下により振動しないように第２弁１２を徐々に開放するようしている。
【０１１４】
そして、ダイクッション力の降下が完了すると、ダイクッション力制御状態からクッションパッド２の位置を制御する位置（保持）制御状態に切り換わる。クッションパッド２の位置制御は、初期位置待機と同様にクッションパッド位置制御部Ｄにより行われる。
【０１１５】
即ち、前述した制御装置４００（図８）は、位置制御状態に切り換わると、クッションパッド２の位置指令値、クッションパッド位置検出器２３の位置検出信号を用いて演算したトルク指令値を電動モータ５’に出力し、位置指令値に対応する位置になるようにクッションパッド２の位置制御を行う。これにより、クッションパッド２は、スライド１０１が上昇開始した後、（スライド１０１と製品とダイクッション装置が干渉して、製品を破損させる事故の無いように）一定時間停止した後上昇（下型に残存（密着した）成形品をノックアウト）し、初期位置（待機位置）に戻り、次サイクルに備える。（図１３（Ａ））。
【０１１６】
図１３（Ｆ）に示すように、ダイクッション力作用時に蓄圧装置９に蓄積された圧油のエネルギは、油圧ポンプ／モータ４及び電動モータ５により、ダイクッション力が立ち上がった（インパクト）後、次サイクルのダイクッション力が立ち上がる（インパクト）する（直）前まで、サイクル時間を通して回生される。
【０１１７】
図１３（Ｅ）に示すように、ダイクッション力作用時は、ダイクッション（油圧シリンダ３の行う）仕事率（≒蓄圧装置９に蓄積される圧油の仕事率）が大きなピークを示す（従来の特許文献５に記載の動力回生可能なダイクッション装置はこの仕事率に匹敵する容量の電動モータを付属していた）が、本発明では、電動モータ５により単位時間に回生する電力は微小であり、従来の１／１０にも満たない容量の電動モータ５により電力回生することができる。
【０１１８】
［ダイクッション装置の構成（第２の実施の形態）］
図１５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の実施の形態を示す構成図である。尚、図１に示した第１の実施の形態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。
【０１１９】
図１５に示す第２の実施の形態のダイクッション装置は、主として第１の実施の形態の１つの油圧シリンダ３の代わりに、２つの油圧シリンダ３１、３２を使用している点で相違する。
【０１２０】
即ち、第２の実施の形態のダイクッション装置は、クッションパッド２に対して２つの油圧シリンダ３１、３２を並列に配設されている。また、これらの油圧シリンダ３１、３２の下室３１ｃ、３２ｃは、共通配管５０により接続され、それぞれ油圧切換部Ａに接続されている。また、油圧シリンダ３１、３２の上室３１ｂ、３２ｂは、共通配管５２により接続され、それぞれ低圧力源６に接続されている。
【０１２１】
これにより、第２の実施の形態のダイクッション装置は、２つの油圧シリンダ３１、３２によりダイクッション力を発生させることができる。
【０１２２】
尚、ダイクッション力を発生させる油圧シリンダの本数はこの実施の形態に限らず、３本以上でもよい。
【０１２３】
［ダイクッション装置の構成（第３の実施の形態）］
図１６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の実施の形態を示す構成図である。尚、図１５に示した第２の実施の形態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。
【０１２４】
図１６に示す第３の実施の形態のダイクッション装置は、主として第２の実施の形態の１組の油圧ポンプ／モータ４、電動モータ５の代わりに、２組の油圧ポンプ／モータ４ａ、４ｂ、電動モータ５ａ、５ｂを使用している点で相違する。
【０１２５】
即ち、蓄圧装置９から吐出される圧油は、分岐配管５４を介してそれぞれの油圧ポンプ／モータ４ａ、４ｂの吐出口に供給されるようになっている。これらの油圧ポンプ／モータ４ａ、４ｂによりそれぞれ電動モータ５ａ、５ｂが発電機として駆動される。
【０１２６】
これによれば、電動モータ５ａ、５ｂの個々の容量は、図１に示した電動モータ５の容量の半分にすることができる。
【０１２７】
［ダイクッション装置の構成（第４の実施の形態）］
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４の実施の形態を示す構成図である。尚、図１５に示した第２の実施の形態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４の実施の形態のダイクッション装置は、二点鎖線で囲んだクッションパッド位置制御部Ｄを挟んで左右対称に２系統のダイクッション装置が設けられている点で、１系統のダイクッション装置からなる第２の実施の形態と相違する。
【０１２９】
これによれば、１系統内の個々の装置（油圧ポンプ／モータ、電動モータ等）の容量を小さくすることができる。
【０１３０】
［変形例］
この実施の形態のクッションパッド位置制御部Ｄは、クッションパッド２をダイクッション初期位置に待機（保持）させるとともに、プレス加工後の上昇動作（製品ノックアウト動作、初期位置への復帰）を行わせ、更にダイクッション作用時にダイクッション力制御及び電力回生動作を行うようにしているが、これに限らず、クッションパッド２をダイクッション初期位置に待機（保持）させる機能と、プレス加工後に上昇動作させる機能のみを持つものでもよく、もちろん、他の駆動方法を用いてもよい。
【０１３１】
また、この実施の形態では、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。更に本発明に係るダイクッション装置は、クランクプレスに限らず、他の機械式プレス、油圧式プレス等のプレス機械にも適用できる。
【０１３２】
更に、本発明は、以上の例には限定されず、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。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【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第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図２は図１に示した油圧切換部Ａの拡大図である。
【図３】図３は図１に示した蓄圧部Ｂの拡大図である。
【図４】図４は空気圧設定式の蓄圧装置の一例を示す図である。
【図５】図５は図１に示した電力回生部Ｃの拡大図である。
【図６】図６は電力回生部の回生制御部を示す図である。
【図７】図７は上記回生制御部の内部構成の一例を示す図である。
【図８】図８は図１に示したクッションパッド位置制御部Ｄの制御部を示す図である。
【図９】図９はクッションパッド位置制御部Ｄによるダイクッション力制御を説明するために用いた図である。
【図１０】図１０はクッションパッド位置制御部Ｄによるダイクッション力制御の他の例を説明するために用いた図である。
【図１１】図１１はクッションパッド位置制御部Ｄによるダイクッション力制御の更に他の例を説明するために用いた図である。
【図１２】図１２は図２に示した油圧切換部Ａを制御する制御部を示す図である。
【図１３】図１３は本発明の基本的な作用例としてプレス機械のスライドを１サイクルさせた場合のダイクッション力作用に伴う各物理量の変化を示した波形図である。
【図１４】図１４は主としてダイクッション力作用時の各物理量の変化を示した波形図である。
【図１５】図１５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の実施の形態を示す構成図である。
【図１６】図１６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の実施の形態を示す構成図である。
【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４の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…クッションピン、２…クッションパッド、３、３ａ、３ｂ、３’、３１、３２…油圧シリンダ、４、４ａ、４ｂ、４’…油圧ポンプ／モータ、５、５’…電動（サーボ）モータ、６…低圧力源、９…蓄圧装置、１１…第１弁、１２…第２弁、２１ａ、２１ａ’、２１ｂ、２１ｃ…圧力検出器、２２、２２’、２４…角速度検出器、２３…クッションパッド位置検出器、２５…スライド位置検出器、２６ａ、２６ｂ…スプール位置検出器、３０、４０６…交流電源、４０…回生制御部、１００…フレーム（コラム）、１０１…スライド、１０２…ボルスタ、２０１…上型、２０２…下型、２０３…皺押さえ板、３０１…製品、４００、５００…制御装置、Ａ…油圧切換部、Ｂ…蓄圧部、Ｃ…電力回生部、Ｄ…クッションパッド位置制御部
【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技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
(a) 油圧（サーボ）式ダイクッション装置
油圧式ダイクッション装置は、クッションパッドを支持する油圧シリンダの下室（クッション圧発生側加圧室）の管路にリリーフ弁等の圧力制御弁や、サーボ弁等の比例流量制御弁を装着し、プレス・スライドに押されて発生する油流を絞り勝手に制御することにより、ダイクッション圧を発生させるものである。
【０００３】
この利点は、上記の比例制御機器を用いることにより、ダイクッション力を制御可能な点であり、必要に応じて変圧させることも可能な点や、比較的高圧で使用可能なため、油圧シリンダを小径化することが可能で、ピットレス化等、装置のコンパクト化を推進可能な点である。
【０００４】
反面、第１の欠点は、圧力発生が油流を絞ることによるものであるため、ダイクッション作用に費やされたエネルギは全て熱に変換され、また、装置の能力に比例した冷却機能（冷却装置）が必要になる。対環境性から見てエネルギの無駄とも考えられる。あらゆるタイプの油圧式のものがそうである。
【０００５】
第２の欠点として、空気に比較すると油は非圧縮性流体に近く、スライドによる衝突時にサージ圧を発生し易い点が上げられる。この点に関しては、特許文献１のように２、衝突時に予め弁を開口していることによりサージ圧の発生を回避しているものもあるが、特許文献２のように、予備加速をして回避しようとするものも有り、ダイクッション力作用（有効）ストローク量を減少させる問題点を併発させる。
【０００６】
(b) 電動（サーボ）式ダイクッション装置
電動（サーボ）式ダイクッション装置には、ダイクッションパットを電動（サーボ）モータとスクリュ・ナット機構やリンク機構やラック＆ピニオン機構で押圧制御するもの（特許文献３、特許文献４）や、電動（サーボ）モータと油圧シリンダで押圧制御するもの（特許文献５）がある。
【０００７】
これらの共通する利点は、エネルギ効率の良い点であり、ダイクッション機能に費やされたエネルギは、同時に電動モータにより電源に回生される（発電される）。
【０００８】
反面、共通する欠点はダイクッション作用時に、ダイクッション作用に要する仕事率を、全てダイクッション作用と同時に賄うことができる大容量の電動（サーボ）モータが必要になる。しかも、ダイクッション作用はプレス機械の運転サイクル中の短い時間に集中して（大きなピーク動力として）生じるためにその容量は莫大であり、しかし電動（サーボ）モータはサイクル中の大半の時間は、ほとんど仕事を行わない無駄を生じる。サイクル中の極１点のピークのために、電動（サーボ）モータが大容量化すれば、装置が大型化するとともに受電設備も大容量化し、システムの複雑化及び高価格化は避けられない。
【０００９】
従って、電動（サーボ）式ダイクッション装置は、エネルギ効率が良くても、設備投資面では非効率である。
【００１０】
(c) 空気圧式ダイクッション装置
空気圧式ダイクッション装置は、クッションパッドを支持する空気圧シリンダと、低い空気圧が蓄積されたボンベとを接続することで構成されており、原理的に簡単な構造である。
【００１１】
最大の問題は、スライドがクッションパッドに衝突する時（ダイクッション作用が開始する時）に急激に最大ダイクッション力が作用すると同時に、空気圧シリンダのダンピング不足（低粘性）のため、サージ（衝撃）力と大きな振動が発生し易い点である。
【００１２】
また、空気圧が小さい（５〜１０bar程度）ため、空気圧シリンダの断面積が大きくなり、装置が大型化する問題がある。
【００１３】
更に、空気圧式のバネをスライド下死点で強制的にロック（最大ダイクッション力を一時的に固定）するロッキング装置が必要になる場合が一般的であり、装置は意外にも複雑である。
【００１４】
また、空気圧シリンダを上昇させる場合に、衝撃を回避し緩やかに（ダイクッション力で加速しないように）上昇させるために、油圧駆動の抵抗装置（油圧ロッキング装置に付随）を必要とする場合もあり、必ずしもエネルギ効率が良いとは言えない。
【特許文献１】特開２００６−１４２３１２号公報
【特許文献２】特開平７−２４６００号公報
【特許文献３】特開平５−７９４５号公報
【特許文献４】特開平６−５４３号公報
【特許文献５】特開２００６−３１５０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記従来のダイクッション装置のうち(a) 油圧（サーボ）式、(b)電動（サーボ）式のサーボ化可能なダイクッション装置は、それぞれ利点・欠点を有している。
【００１６】
本発明は、(a) 油圧（サーボ）式と、(b)電動（サーボ）式のダイクッション装置の欠点を克服、排除して利点を多く集約するとともに、(c) 空気圧式ダイクッション装置の問題点（振動や装置の大型化）を克服するところにある。
【００１７】
本発明の目的は、電動サーボ式のようにエネルギ回生機能に伴いエネルギ効率が良く、油圧式のように液体の弾性、粘性を生かしてサージ圧レス化、振動レス化が可能であり、更に電動モータの容量が小さく、装置の小型化、システムの簡素化、及び低価格化を実現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にある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために請求項１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時にクッション圧を発生させる液圧シリンダと、前記液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する蓄圧手段と、前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄積された圧液により駆動される液圧モータと、前記液圧モータにより発電機として駆動される電動モータと、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
即ち、クッションパッドを支持する液圧シリンダの下室に蓄圧手段を接続し、ダイクッション作用時にクッションパッドが受ける機械エネルギを一旦、蓄圧手段に液圧エネルギとして蓄積する。この蓄圧手段に蓄積された液圧エネルギ（液圧）により液圧モータを介して電動モータを発電機として駆動し、前記クッションパッドが受ける機械エネルギを電気エネルギとして回生するようにしている。尚、回生作用による発熱量は機械損失分に限られるため、冷却装置を設ける必要はない。
【００２０】
前記蓄圧手段には、ダイクッション作用時（プレス機械の運転サイクル中の短い期間）に圧液が蓄積され、ここに蓄積された圧液は、サイクルを通して（平均して）液圧モータに供給され、該液圧モータを介して電動モータが発電機として駆動される。これにより、従来の電動（サーボ）式ダイクッション装置では、ダイクッションの最大仕事率に相当する大容量の電動サーボモータを必要とするのに対して、本発明は、小容量の電動モータで電気エネルギを回生することができる。
【００２１】
請求項２に示すように請求項１に記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記液圧シリンダは、前記クッションパッドに対して複数本並列に配設され、前記蓄圧手段は、各液圧シリンダの下室に共通配管を介して接続されることを特徴としている。
【００２２】
請求項３に示すように請求項１又は２に記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記液圧モータは、前記蓄圧手段から分岐配管を介して圧液がそれぞれ供給される複数の液圧モータからなり、前記電動モータは、前記複数の液圧モータによりそれぞれ発電機として駆動される複数の電動モータからなることを特徴としている。これによれば、前記電動モータは、更に小容量のものとすることができる。
【００２３】
請求項４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時にクッション圧を発生させる複数の液圧シリンダと、前記複数の液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する複数の蓄圧手段と、前記複数の蓄圧手段に接続され、各蓄圧手段に蓄積された圧液によってそれぞれ駆動される複数の液圧モータと、前記複数の液圧モータによりそれぞれ発電機として駆動される複数の電動モータと、を備えたことを特徴としている。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、並列の複数系統の装置によりダイクッション装置を構成することができ、個々の装置（液圧モータ、電動モータ等）の容量を小さくすることができる。
【００２５】
請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記蓄圧手段に蓄積された圧液の圧力を検出する圧力検出器と、前記液圧モータ又は電動モータの角速度を検出する角速度検出器と、前記圧力検出器により検出された圧力と前記角速度検出器により検出された角速度とに基づいて、前記クッション圧の発生により所定の一定値から上昇した前記蓄圧手段の圧力が前記プレス機械の１サイクル期間内に前記一定値になるように前記電動モータのトルクを制御する回生制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２６】
これにより、プレス機械の１サイクル期間を通して（平均して）、ダイクッション作用時に前記蓄圧手段に蓄積された液圧エネルギを電気エネルギとして回生することができる。
【００２７】
請求項６に示すように請求項１から５のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記蓄圧手段は、該蓄圧手段に供給される気体の圧力を連続的又は段階的に調整する調整手段を備え、該蓄圧手段に蓄積される圧液の蓄圧値を調整可能にしたことを特徴としている。これにより、プレス加工する製品に応じて任意にダイクッション力を調整することができる。
【００２８】
請求項７に示すように請求項１から６のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記液圧シリンダの下室と前記蓄圧手段との間の配管に配設された高圧側の第１の弁と、前記液圧シリンダの下室と低圧力源との間の配管に配設された低圧側の第２の弁と、前記スライドの位置を検出するスライド位置検出手段と、前記スライド位置検出手段により検出された前記スライドの位置に基づいて前記第１の弁及び第２の弁を制御する第１の制御手段であって、ダイクッション力の発生前は、前記第１の弁を閉成するとともに前記第２の弁を開放し、前記スライドがダイクッション初期位置に到達すると、前記第２の弁を閉成するとともに前記第１の弁を開放し、前記スライドが下死点に到達すると、前記第１の弁を閉成するとともに前記第２の弁を開放する第１の制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００２９】
即ち、前記第１の弁、第２の弁の２つの弁の開閉を切り換えることにより、前記ダイクッションを初期位置に保持する位置制御状態からダイクッション力制御状態に高速に切り換えることができる。
【００３０】
請求項８に示すように請求項７に記載のプレス機械のダイクッション装置において、前記第１の制御手段は、前記第１の弁を開放する際にダイクッション初期にサージ圧が発生しないように前記第１の弁を徐々に開放し、前記第２の弁を開放する際に前記クッションパッドが前記液圧シリンダの下室の圧液の急激な低下により振動しないように前記第２の弁を徐々に開放することを特徴としている。
【００３１】
即ち、インパクト時（スライドが直接または間接的にクッションパッドに接触する時）、液圧シリンダの下室は低圧側の第２の弁に接続されている状態から高圧側の第１の弁に接続される状態に切り換えらえる。この過度期に液圧シリンダ内は、スライドから受ける動力により発生する圧液と、蓄圧手段に予め確保されている与圧から伝播する圧液と、低圧力源へ開放される圧液（経路）が交錯するため、２つの弁（第１、第２の弁）の動作を調整することによりサージ圧を抑制し、かつ適度な応答性を確保できるようにしている。また、プレス加工後に液圧シリンダの下室の圧液を徐々に低圧力側に開放させることにより、脱圧時のショックを防止するようにしている。
【００３２】
請求項９に示すように請求項１から８のいずれかに記載の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の位置を検出するクッションパッド位置検出手段と、前記クッションパッドを昇降させるクッションパッド昇降手段と、前記クッションパッド位置検出手段により検出された前記クッションパッドの位置に基づいて前記クッションパッド昇降手段を制御する第２の制御手段であって、前記クッションパッドをダイクッション初期位置に待機させるとともに、プレス加工後の上昇動作を行わせる第２の制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００３３】
これにより、プレス加工時（ダイクッション作用時）以外の期間に、液圧シリンダ（クッションパッド）の位置制御を可能とし、また、上昇動作（製品ノックアウト動作）を行うようにしている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、クッションパッドを支持する液圧シリンダの下室に蓄圧手段を接続し、ダイクッション作用時にクッションパッドが受ける機械エネルギを一旦、蓄圧手段に液圧エネルギとして蓄積し、この蓄積された液圧エネルギ（圧液）により液圧モータを介して電動モータを発電機として駆動し、サイクルを通じて発電することができるようにしたため、小型の電動モータによりクッションパッドが受ける機械エネルギを電気エネルギとして回生することができ、エネルギ効率がよく、かつ装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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の形態について詳説する。
【００３６】
［ダイクッション装置の構成（第１の実施の形態）］
＜一般的な絞り加工に関して＞
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第１の実施の形態を示す構成図である。
【００３７】
図１に示すプレス機械は、フレーム（コラム）１００、スライド１０１、ボルスタ（ベッド）１０２等により構成され、スライド１０１は、フレーム１００に設けられたガイド部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１０３を含むクランク機構によって図１上で上下方向に移動させられる。
【００３８】
プレス機械のボルスタ１０２側には、スライド１０１の位置を検出するスライド位置検出器２５が設けられ、クランク軸１０３には、クランク軸１０３の角速度を検出する角速度検出器２４が設けられている。
【００３９】
スライド１０１には上型２０１が装着され、ボルスタ１０２上には下型２０２が装着されている。本例における金型（上型２０１、下型２０２）は、上に閉じた中空カップ状（絞り形状）の製品３０１の成形用途のものである。
【００４０】
上型２０１と下型２０２の間には皺押さえ板２０３があり、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、上側には材料がセットされる（接触する）。このクッションパッド２は、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の位置を検出するクッションパッド位置検出器２３が設置されている。
【００４１】
所定の初期位置でクッションピン１に支持されて待機している皺押さえ板２０３に材料（本例では円状の板）がセットされている状態で、スライド１０１が下降する。上型２０１が製品に接触した時点で、製品のプレス加工（絞り加工）が開始される。材料は上型２０１と下型２０２の間で、塑性加工されると同時に、絞り加工の際に生じ易い円形材料の半径方向に発生する皺や亀裂を抑制するために、必要な設定力でクッションピン１、皺押さえ板２０３を介して材料を下方から押さえながら支持する。この時の力がダイクッション力であり、絞り加工中には常時作用する。
【００４２】
＜一般的なダイクッション機能に関しての補足＞
プレス加工が開始される時はスライド１０１が材料（及び皺押さえ板２０３）に衝突する（衝撃的に当たる）ために、クッションパッド２には衝撃力（油圧シリンダ３ではサージ圧）が発生し易く、衝撃力は所定のダイクッション力を上回るため、成形品を破断させたり、金型を破損させたり、機械自身の耐久寿命にも悪影響を及ぼす（ダイクッション装置自体が破損する事故が生じる場合もある。）
＜本ダイクッション装置に関して＞
ダイクッション装置は、主として上記クッションパッド２を支持する油圧シリンダ３、
高圧側の油圧と低圧側の油圧を切り換える油圧切換部Ａ、ダイクッション作用時にクッションパッド２が受ける機械エネルギを油圧エネルギとして蓄積する蓄圧部Ｂ、この蓄圧部Ｂに蓄積された油圧エネルギを電気エネルギとして回生する電力回生部Ｃ、及びクッションパッド２を初期位置に保持するとともに、プレス加工後に上昇動作（製品ノックアウト動作）を行わせるクッションパッド位置制御部Ｄから構成されている。
【００４３】
［油圧シリンダ３］
油圧シリンダ３のピストンロッド３ａは、クッションパッド２に連結されている。油圧シリンダ３の下降側加圧室（以下「上室」と称す）３ｂに接続された配管には、低圧力源６が接続されている。尚、低圧力源６に用いられるアキュムレータは、0.５〜１Mpa程度に圧力が設定されており、タンクの役割を果す。この低圧力源６の圧力は、圧力検出器２１ｃにより検出される。
【００４４】
また、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に接続された配管には、下室３ｃの圧力を検出する圧力検出器２１ａが接続されるとともに、油圧切換部Ａが接続されている。
【００４５】
油圧シリンダ３の上室３ｂに接続された配管と、下室３ｃに接続された配管との間には、安全弁(リリーフ弁）７が接続されている。この安全弁７は、異常圧力発生時（ダイクッション力制御が不能で、突発的に異常圧力が発生した場合）に、油圧機器破損防止用途に使用される。
【００４６】
［油圧切換部Ａ］
図２に示すように油圧切換部Ａは、２つの高速の弁（高圧側の第１弁１１、低圧側の第２弁１２）と、第１弁１１を開閉させる電磁比例流量制御弁１１ａと、第２弁１２を開閉させる電磁比例流量制御弁１２ａとから構成されている。
【００４７】
電磁比例流量制御弁１１ａは、後述する弁制御装置により駆動され、位置Ｉに切り換えられると、第１弁１１のスプールを図２上で下方に移動させる（第１弁１１を開放させる）ための圧油を第１弁１１に供給し、位置IIに切り換えられると、第１弁１１のスプールの位置を維持し、位置IIIに切り換えられると、第１弁１１のスプールを上方に移動させる（第１弁１１を閉成する）ための圧油を第１弁１１に供給する。
【００４８】
電磁比例流量制御弁１２ａは、上記電磁比例流量制御弁１１ａと同様に弁制御装置により駆動され、第２弁１２を開閉させる。
【００４９】
これらの第１弁１１、第２弁１２をそれぞれ開閉制御することにより、第２弁１２を全閉し、第１弁１１を全開すると、油圧シリンダ３の下室３ｃは、高圧側の蓄圧装置９に接続され、逆に第２弁１２を全開し、第１弁１１を全閉すると、油圧シリンダ３の下室３ｃは、低圧側の低圧力源６に接続される。
【００５０】
即ち、油圧切換部Ａは、油圧シリンダ３の下室３ｃを高圧側の蓄圧装置９、又は低圧側の低圧力源６に高速に切り換え接続する。
【００５１】
また、第１弁１１、第２弁１２には、それぞれスプール位置検出器２６ａ，２６ｂが取り付けられている。これらのスプール位置検出器２６ａ，２６ｂによって検出される第１弁１１、第２弁１２のスプール位置は、第１弁１１、第２弁１２の開閉過程をフィードバック制御する際に利用される。
【００５２】
［蓄圧部Ｂ］
図３に示すように蓄圧部Ｂは、蓄圧装置（アキュムレータ）９と、遮断弁１０と、電磁開閉弁１４と、蓄圧装置９に蓄積された圧油の圧力を検出する圧力検出器２１ｂとから構成されている。
【００５３】
ここで、遮断弁１０は、蓄圧装置９の圧力が、異常時（予期せぬ時）に油圧シリンダ３に作用しないように安全化を図るものである。また、電磁開閉弁１４は、運転終了時に蓄圧装置９の圧油（残圧）を開放するものである。
【００５４】
図４に、空気圧設定式の蓄圧装置９の一例を示す。
【００５５】
この蓄圧装置９は、空気圧源９ａ、レギュレータ９ｂ、給気弁９ｃ、マフラー９ｄ、及び蓄圧シリンダ９ｅから構成されている。
【００５６】
蓄圧装置９における圧力設定値は、レギュレータ９ｂにより空気圧源９ａから蓄圧シリンダ９ｅに給気する空気圧を、０．５〜１Mpa程度の範囲で調整することにより変更することができる。尚、レギュレータ９ｂは、圧力設定値の目盛りが付されたダイヤル等を操作することで、段階的又は連続的に圧力設定できるものが好ましい。
【００５７】
［電力回生部Ｃ］
図５に示すように電力回生部Ｃは、主として油圧ポンプ／モータ４と、電動（サーボ）モータ５と、強制開放駆動式逆止弁１３と、交流電源３０とを有している。
【００５８】
油圧ポンプ／モータ４は、一方の吐出口が強制開放駆動式逆止弁１３を介して蓄圧装置９に接続され、他方の吐出口が低圧力源６に接続されている。
【００５９】
また、油圧ポンプ／モータ４の回転軸には、直接又は減速機を介して電動モータ５の駆動軸が接続され、電動モータ５には、電動モータ５の角速度を検出するための角速度検出器２２ａが設けられている。
【００６０】
蓄圧装置９に蓄積された圧油は、サイクルを通して油圧ポンプ／モータ４を油圧モータ作用させ、従動する電動モータ５を発電機として機能させることができ、圧油エネルギを電気エネルギに変換し、交流電源３０に回生する（サイクルを通して動力回生する）。
【００６１】
この回生作用による発熱量は機械損失分に限られるため、冷却は不要である。
【００６２】
図６に回生制御部の構成を示す。回生制御部４０には、圧力検出器２１ａから蓄圧装置９の油圧を示す圧力信号が加えられるとともに、角速度検出器２２ａから電動モータ５の角速度を示す角速度信号が加えられており、回生制御部４０は、蓄圧装置９に蓄積された油圧を予め設定した設定値にすべく、前記圧力信号及び角速度信号を用いてトルク指令信号を出力し、電動モータ５を制御すると、結果として蓄圧装置９に蓄積された剰余分の圧油で発電させることができる。
【００６３】
図７に上記回生制御部４０の内部構成の一例を示すが、これは一具体例にすぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６４】
尚、強制開放駆動式逆止弁１３は、蓄圧装置９の圧油リークを防止するもので、プレス機械とダイクッション装置が機能停止状態では逆止させ、機能（運転）中は、強制開放し動力回生可能にしている。
【００６５】
また、前記油圧ポンプ／モータ４は、蓄圧装置９の初期圧をチャージしたり、運転サイクルにおけるダイクッション機能工程外で、リークの為初期圧以下になった場合にチャージする。油圧ポンプ／モータ４は、これらのチャージ時には、油圧ポンプとして作用する。
【００６６】
［クッションパッド位置制御部Ｄ］
図１上で、二点鎖線で囲んだクッションパッド位置制御部Ｄとしては、例えば、特許文献５（特開２００６−３１５０７４号公報）に記載の装置を適用することができる。
【００６７】
即ち、クッションパッド位置制御部Ｄは、上記クッションパッド２を支持する油圧シリンダ３’、油圧ポンプ／モータ４’、電動（サーボ）モータ５’、及び後述するダイクッション力・位置の制御部等から構成されている。
【００６８】
油圧シリンダ３’の下室３ｃ’に接続された配管には、下室３ｃ’圧力を検出する圧力検出器２１ａ’、強制開放駆動式逆止弁８’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。
【００６９】
油圧シリンダ３’の上室３ｂ’に接続された配管には、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、低圧力源６が接続されている。
【００７０】
また、油圧シリンダ３’の上室３ｂ’に接続された配管と、下室３ｃ’に接続された配管との間には、安全弁(リリーフ弁）７’が接続されている。
【００７１】
油圧ポンプ／モータ４’の回転軸には、直接又は減速機を介して電動モータ５’の駆動軸が接続され、電動モータ５’には、電動モータ５’の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。
【００７２】
［ダイクッション力制御の原理］
前述した油圧シリンダ３の下室３ｃが蓄圧装置９に接続可能な油圧シリンダ３によるダイクッション力は、油圧シリンダ３の下室３ｃ’の圧力（蓄圧装置９の圧力）とシリンダ面積の積で表すことができるが、蓄圧装置９の圧力は、予め設定される一定値からダイクッション作用時に上昇する圧力増分の油圧値幅をもって変動するため、ダイクッション力を可変制御することはできない。
【００７３】
一方、油圧シリンダ３’の下室３ｃ’に油圧ポンプ／モータ４’の吐出口が接続された油圧シリンダ３’の下室３ｃ’の圧力は、油圧ポンプ／モータ４’を制御することにより可変制御することができる。
【００７４】
以下、油圧シリンダ３’によるダイクッション力制御の原理について説明する。
【００７５】
いま、油圧シリンダ３’のダイクッション力発生側断面積：Ａ
油圧シリンダ３’のダイクッション圧発生側（下室３ｃ’）の体積：Ｖ
ダイクッション力：Ｐ
電動モータ５’のトルク：Ｔ
電動モータ５’の慣性モーメント：Ｉ
電動モータ５’の粘性抵抗係数：ＤM
電動モータ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
プレスに押されて発生するパッド速度：ｖ
油圧シリンダ３’のピストンロッド＋パッドの慣性質量：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
とすると、静的な挙動は（１）及び（２）式で表すことができる。
【００７６】
Ｐ=∫Ｋ（（ｖ・Ａ−ｋ１Ｑ・ω）／Ｖ）ｄｔ ……（１）
Ｔ=ｋ２・ＰＱ／（２π） ……（２）
また、動的な挙動は（１）、（２）式に加えて（３）、（４）式で表すことができる。
【００７７】
ＰＡ−Ｆ＝Ｍ・ｄv／ｄｔ＋ＤS・ｖ＋ｆS ……（３）
Ｔ−ｋ２・ＰＱ／（２π）＝I・ｄω／ｄｔ＋ＤM・ω＋ｆM ……（４）
上記（１）〜（４）式が意味するもの、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、ダイクッション力を発生させる。同時に、ダイクッション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電動モータ５’の駆動トルクに抗じたところで、電動モータ５’を回転（回生作用）させ、圧力の上昇が抑制される。結局、油圧シリンダ３’によるダイクッション力は、電動モータ５’の駆動トルクに応じて決定される。
【００７８】
［クッションパッド位置制御部Ｄの制御装置の実施の形態］
図８にクッションパッド位置制御部Ｄの制御装置を示す。
このクッションパッド位置制御部Ｄは、主としてダイクッション力・位置の制御装置４００と、増幅器兼ＰＷＭ制御器４０２と、電力回生機能付き電源装置４０４と、交流電源４０６とから構成されている。
【００７９】
制御装置４００には、図１に示したクッションパッド位置検出器２３からクッションパッド位置を示す位置検出信号、スライド位置検出器２５からスライド位置を示す位置検出信号、圧力検出器２１ａ及び２１ｂからそれぞれ油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力Ｐ１及び油圧シリンダ３’の下室３ｃ’の圧力Ｐ２を示す圧力検出信号、角速度検出器２２’から電動モータ５’の角速度ωを示す角速度信号、及び角速度検出器２４からクランク軸１０３の角速度を示す角速度信号がそれぞれ加えられている。
【００８０】
制御装置４００は、予め設定されたダイクッション力指令を出力するダイクッション力指令器を含み、ダイクッション力指令どおりにダイクッション力を制御するために圧力検出器２１ａ，２１ａ’から圧力Ｐ１、Ｐ２を示す圧力検出信号を入力している。
【００８１】
また、制御装置４００は、主としてダイクッション力の動的安定性を確保するための角速度フィードバック信号として角速度検出器２２’から電動モータ５’の角速度ωを示す角速度信号を入力し、更に角速度検出器２４によって検出されるクランク軸１０３の角速度を示す角速度信号を、ダイクッション力制御における動的安定性を確保のための補償に使用するために入力している。尚、スライド位置検出器２５から検出される位置信号を時間微分して得られるスライド速度ｖを示すスライド速度信号をクランク軸１０３の角速度信号に代えて使用するようにしてもよい。
【００８２】
更に、制御装置４００は、ダイクッション機能の開始タイミングを得るためにスライド位置検出器２５からスライド位置信号を入力しており、制御装置４００内のダイクッション力指令器は、この入力するスライド位置信号に基づいて対応するダイクッション力指令を出力する。また、制御装置４００は、製品ノックアウト動作時又は単独で油圧シリンダ３’を上下動させる場合の位置フィードバック信号としてクッションパッド位置検出器２３からクッションパッド位置を示す位置検出信号を入力している。
【００８３】
スライド１０１が上死点近傍にある時、予めクッションパッド２（皺押さえ板２０３）は、初期位置で待機している。即ち、制御装置４００は、待機位置指令値、クッションパッド位置検出器２３の位置検出信号を用いて演算したトルク指令値を電動モータ５’に出力することにより、位置（保持）制御している。その状態で、ダイクッション力は、ほぼ０（プリ加圧力分のみ作用）である。
【００８４】
スライド１０１が降下して、スライド位置検出器２５の位置検出信号がダイクッション初期位置（近傍）に到達すると、制御装置４００は、位置（保持）制御状態からダイクッション力制御状態に制御を切り換える。即ち、制御装置４００は、ダイクッション力指令値、油圧シリンダ３、３’の下室３ｃ、３ｃ’のそれぞれ圧力を示す圧力検出信号、角速度信号（プレス速度信号）を用いて演算したトルク指令値を、増幅器兼ＰＷＭ制御器４０２を介して電動モータ５’に出力することでダイクッション力制御を行う。
【００８５】
また、ダイクッション力制御時の、スライド１０１が材料（及び皺押さえ板２０３）に衝突してから下死点に至るまでの下降時（成形時）は、電動モータ５’のトルク出力方向と発生速度が反対になる。即ち、スライド１０１からクッションパッド２が受ける動力によって油圧シリンダ３’の下室３ｃ’から圧油が油圧ポンプ／モータ４’に流入し、油圧ポンプ／モータ４’が油圧モータとして作用する。この油圧ポンプ／モータ４’によって電動モータ５’が従動して発電機として作用する。電動モータ５’によって発電された電力は、増幅器兼ＰＷＭ制御器４０２及び電力回生機能付き電源装置４０４を介して交流電源４０６に回生される。
【００８６】
いま、図９に示すように、プレス成型時のダイクッション力が一定圧となるダイクッション力指令が出力される場合、油圧シリンダ３により発生するダイクッション力Ｐ１は、圧力検出器２１ａにより検出される油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力とシリンダ面積の積によって算出することができる。
【００８７】
従って、ダイクッション力指令によるダイクッション力Ｐと、前記算出されたダイクッション力Ｐ１との差分を求め、その差分のダイクッション力Ｐ２が、油圧シリンダ３’によって賄うダイクッション力となる。
【００８８】
制御装置４００は、油圧ポンプ／モータ４’の回転軸に接続された電動モータ５’をトルク制御することにより、油圧シリンダ３’の下室３ｃ’の圧力（即ち、ダイクッション力Ｐ２）を制御する。
【００８９】
これにより、ダイクッション力指令どおりにダイクッション力を制御することができ、ダイクッション作用時に油圧シリンダ３’が受けるエネルギは、油圧シリンダ３’、油圧ポンプ／モータ４’及び電動モータ５’を介して電気エネルギとして回生される。
【００９０】
また、図９に示す例では、全ダイクッション力のうち大部分のダイクッション力Ｐ１は、油圧シリンダ３側で賄い、残りのダイクッション力Ｐ２を油圧シリンダ３’側で賄うようにしたため、サーボ制御するダイクッション力Ｐ２を小さくすること（即ち、電動モータ５’の容量を小さくすること）ができる。
【００９１】
一方、プレス成形が終了（スライド１０１が下死点に到達）すると、制御装置４００は、製品ノックアウト動作させるとともに、クッションパッド２を初期位置に待機させるために、クッションパッド２の位置を制御する位置制御に切り換わる。
【００９２】
この場合、制御装置４００は、位置フィードバック信号としてクッションパッド位置検出器２３からクッションパッド位置を示す位置検出信号を入力し、電動モータ５’を駆動制御することにより、クッションパッド２の上昇制御（製品ノックアウト動作及び初期位置への復帰動作）を行う。尚、このときに要する電動モータ５’の動力は、微々たるものであるため、容量の小さな電動モータ５’でも十分に対応できる。
【００９３】
一方、図１０に示す例では、全ダイクッション力（例えば、２００ton）のうち約半分のダイクッション力Ｐ１（約１００ton）は、油圧シリンダ３側で賄い、残りの約半分のダイクッション力Ｐ２（約１００ton）を油圧シリンダ３’側で賄うようにしている。
【００９４】
また、変圧制御する場合は、図１１に示すようにダイクッション力Ｐ１（100ton）はそのままで、ダイクッション力Ｐ２を可変させることにより行うことができる。
【００９５】
上記図１０、図１１に示す制御の場合、クッションパッド位置制御部Ｄでは、ダイクッション作用時（プレス機械の運転サイクル中の短い時間）に比較的大きなダイクッション力Ｐ２を発生させる必要があるため、電動モータ５’の容量を大きくする必要がある。但し、特許文献５に記載の装置と比較すると、約半分の容量の電動モータ５’で同様な制御を行うことができる。
【００９６】
［油圧切換部Ａの制御装置］
図１２に、図２に示した油圧切換部Ａを制御する制御装置５００を示す。
【００９７】
この制御装置５００には、図１に示したスライド位置検出器２５からスライド位置を示す位置検出信号、圧力検出器２１ａから油圧シリンダ３の下室３ｃの圧力を示す圧力検出信号、及び角速度検出器２４からクランク軸１０３の角速度を示す角速度信号がそれぞれ加えられている。
【００９８】
制御装置５００は、予め設定されたダイクッション力指令を出力するダイクッション力指令器を含み、前記スライド位置検出信号、圧力検出信号及び角速度信号に基づいて油圧切換部Ａの切り換え制御を行う。
【００９９】
図１３は、本発明の基本的な作用例として、プレス機械のスライド１０１を１サイクルさせた場合のダイクッション力作用に伴う各物理量の変化を示した波形図であり、図１４は、主としてダイクッション力作用時の各物理量の変化を示した波形図である。
【０１００】
図１３（Ａ）及び（Ｂ）に、１サイクルさせた場合のスライド１０１及びダイクッションの位置及び速度を示す。
【０１０１】
図１３（Ａ）に示すように、スライド１０１が上死点（１１００ｍｍ）から下降工程に至る過程で、ダイクッション（皺押さえ板２０３、クッションパッド２）は、初期位置（１８０ｍｍ）で待機している。このクッションパッド２の位置制御は、前述したクッションパッド位置制御部Ｄにより行われる。
【０１０２】
図１３（Ｃ）にダイクッション力を示す。ダイクッション力はインパクト時に、蓄圧装置９から供給される圧油により昇力応答が早まり、かつ蓄圧装置９の弾性作用により、スライド１０１がインパクトする時に受ける衝撃を吸収し、サージ圧が抑制される。
【０１０３】
図１３（Ｄ）に、蓄圧装置９の圧力を示す。ダイクッション力に伴うダイクッション作用のエネルギは、ダイクッション作用時に蓄圧装置９にほぼ全量が蓄積され、サイクルを通した動力回生に伴い、徐々に減圧する。本例では、蓄圧装置９における圧力設定値は、レギュレータ９ｂ（図４参照）により200barに調整されており、ダイクッション作用時に最大、217barまで上昇する。その後、１サイクルを通して減圧（電力回生）され、200barに復帰させられる。
【０１０４】
図１３（Ｅ）に、ダイクッションシリンダ（油圧シリンダ３）が行う仕事率（ダイクッション作用の仕事率）、電動モータ５が回生する仕事率（電力）、蓄圧装置９に蓄積される圧油の仕事率を示す。
【０１０５】
図１３（Ｆ）に、それぞれを積算した仕事量を示す。本発明の最大の特徴は、サイクルにおいて、大きなピークを示すダイクッション作用の仕事率に対して、電動モータ５が行う（ダイクッション作用に伴うエネルギの）回生電力が極めて小さいことにある（図１３（Ｅ）参照）。これは、ダイクッション作用と同時に、蓄圧装置９に蓄積された圧油のエネルギ（仕事量）が、サイクルを通して（サイクル時間で平均して）、機械的なロス分を除くほぼ全量が電源回生されているためである。
【０１０６】
制御装置５００は、上記のダイクッション作用及び電源回生を行うために、スライド１０１が降下して、スライド位置検出器２５の位置検出信号がダイクッション初期位置（近傍）に到達（インパクト）すると、ダイクッション装置は、位置（保持）制御状態からダイクッション力制御状態に切り換える。
【０１０７】
ダイクッションの位置（保持）制御状態時には、高圧側の第１弁１１は全閉し、低圧側の第２弁１２は全開しているが、制御装置５００は、図１４（Ａ）に示すようにダイクッション力制御状態への切り換え時に低圧側の第２弁１２を開閉する指令をOFF（１→０）し、一定時間（閉応答時間）おいて、高圧側の第１弁１１を開閉する指令をON（０→１）し、これにより第２弁１２を全閉させるとともに、第１弁１１を全開させる。
【０１０８】
即ち、制御装置５００は、ダイクッション力制御状態への切り換え時に、電磁比例流量制御弁１２ａを位置IIIに切り換える指令を出力し、第２弁１２のスプールを図２上で上昇させて第２弁１２を閉成させ、一定時間おいて電磁比例流量制御弁１１ａを位置Ｉに切り換える指令を出力し、第１弁１１のスプールを図２上で下降させて第１弁１１を全開させる。
【０１０９】
ここで、制御装置５００は、ダイクッション力上昇指令に対してダイクッション力を追従させるべく制御する過程で、図１４（Ｂ）に示すように高圧側の第１弁１１のスプール位置（弁開度）を制御し、サージ圧を抑制している。
【０１１０】
図１４（Ｃ）に示すように、ダイクッション力が立ち上がる過程において、前半は指令に対する追従性を促進するために、蓄圧装置９から油圧シリンダ３に圧油が流出している（蓄圧装置９の流入油量がマイナスになっている）。その後、ダイクッション力が定常化するにしたがい、油圧シリンダ３から蓄圧装置９に圧油が流入し、蓄圧装置９の圧力は蓄油量に応じて上昇する（図１３（Ｄ））。
【０１１１】
ダイクッション力が立ち上がった（インパクト）後、スライド１０１が下死点に至るまでの期間に成形（絞り加工）が行われる。
【０１１２】
スライド１０１が下死点に到達すると成形が終了するため、それに伴い、ダイクッション力も立ち下げる（図１４（Ｄ）の2.05sec付近）。この時、制御装置５００は、まず、高圧側の第１弁１１を開閉する指令をOFF（１→０）にし、一定時間（閉応答時間）おいて低圧側の第２弁１２を開閉する指令をON（０→１）にする（図１４（Ａ））。
【０１１３】
制御装置５００は、低圧側の第２弁１２を開閉する指令ONに同期して、図１４（Ｄ）に示すダイクッション力降下指令に対してダイクッション力を追従させるべく制御する過程で、図１４（Ｂ）に示すように低圧側の第２弁１２のスプール位置を制御し、これによりクッションパッド２が油圧シリンダ３の下室３の圧油の急激な低下により振動しないように第２弁１２を徐々に開放するようしている。
【０１１４】
そして、ダイクッション力の降下が完了すると、ダイクッション力制御状態からクッションパッド２の位置を制御する位置（保持）制御状態に切り換わる。クッションパッド２の位置制御は、初期位置待機と同様にクッションパッド位置制御部Ｄにより行われる。
【０１１５】
即ち、前述した制御装置４００（図８）は、位置制御状態に切り換わると、クッションパッド２の位置指令値、クッションパッド位置検出器２３の位置検出信号を用いて演算したトルク指令値を電動モータ５’に出力し、位置指令値に対応する位置になるようにクッションパッド２の位置制御を行う。これにより、クッションパッド２は、スライド１０１が上昇開始した後、（スライド１０１と製品とダイクッション装置が干渉して、製品を破損させる事故の無いように）一定時間停止した後上昇（下型に残存（密着した）成形品をノックアウト）し、初期位置（待機位置）に戻り、次サイクルに備える。（図１３（Ａ））。
【０１１６】
図１３（Ｆ）に示すように、ダイクッション力作用時に蓄圧装置９に蓄積された圧油のエネルギは、油圧ポンプ／モータ４及び電動モータ５により、ダイクッション力が立ち上がった（インパクト）後、次サイクルのダイクッション力が立ち上がる（インパクト）する（直）前まで、サイクル時間を通して回生される。
【０１１７】
図１３（Ｅ）に示すように、ダイクッション力作用時は、ダイクッション（油圧シリンダ３の行う）仕事率（≒蓄圧装置９に蓄積される圧油の仕事率）が大きなピークを示す（従来の特許文献５に記載の動力回生可能なダイクッション装置はこの仕事率に匹敵する容量の電動モータを付属していた）が、本発明では、電動モータ５により単位時間に回生する電力は微小であり、従来の１／１０にも満たない容量の電動モータ５により電力回生することができる。
【０１１８】
［ダイクッション装置の構成（第２の実施の形態）］
図１５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の実施の形態を示す構成図である。尚、図１に示した第１の実施の形態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。
【０１１９】
図１５に示す第２の実施の形態のダイクッション装置は、主として第１の実施の形態の１つの油圧シリンダ３の代わりに、２つの油圧シリンダ３１、３２を使用している点で相違する。
【０１２０】
即ち、第２の実施の形態のダイクッション装置は、クッションパッド２に対して２つの油圧シリンダ３１、３２を並列に配設されている。また、これらの油圧シリンダ３１、３２の下室３１ｃ、３２ｃは、共通配管５０により接続され、それぞれ油圧切換部Ａに接続されている。また、油圧シリンダ３１、３２の上室３１ｂ、３２ｂは、共通配管５２により接続され、それぞれ低圧力源６に接続されている。
【０１２１】
これにより、第２の実施の形態のダイクッション装置は、２つの油圧シリンダ３１、３２によりダイクッション力を発生させることができる。
【０１２２】
尚、ダイクッション力を発生させる油圧シリンダの本数はこの実施の形態に限らず、３本以上でもよい。
【０１２３】
［ダイクッション装置の構成（第３の実施の形態）］
図１６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の実施の形態を示す構成図である。尚、図１５に示した第２の実施の形態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。
【０１２４】
図１６に示す第３の実施の形態のダイクッション装置は、主として第２の実施の形態の１組の油圧ポンプ／モータ４、電動モータ５の代わりに、２組の油圧ポンプ／モータ４ａ、４ｂ、電動モータ５ａ、５ｂを使用している点で相違する。
【０１２５】
即ち、蓄圧装置９から吐出される圧油は、分岐配管５４を介してそれぞれの油圧ポンプ／モータ４ａ、４ｂの吐出口に供給されるようになっている。これらの油圧ポンプ／モータ４ａ、４ｂによりそれぞれ電動モータ５ａ、５ｂが発電機として駆動される。
【０１２６】
これによれば、電動モータ５ａ、５ｂの個々の容量は、図１に示した電動モータ５の容量の半分にすることができる。
【０１２７】
［ダイクッション装置の構成（第４の実施の形態）］
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４の実施の形態を示す構成図である。尚、図１５に示した第２の実施の形態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４の実施の形態のダイクッション装置は、二点鎖線で囲んだクッションパッド位置制御部Ｄを挟んで左右対称に２系統のダイクッション装置が設けられている点で、１系統のダイクッション装置からなる第２の実施の形態と相違する。
【０１２９】
これによれば、１系統内の個々の装置（油圧ポンプ／モータ、電動モータ等）の容量を小さくすることができる。
【０１３０】
［変形例］
この実施の形態のクッションパッド位置制御部Ｄは、クッションパッド２をダイクッション初期位置に待機（保持）させるとともに、プレス加工後の上昇動作（製品ノックアウト動作、初期位置への復帰）を行わせ、更にダイクッション作用時にダイクッション力制御及び電力回生動作を行うようにしているが、これに限らず、クッションパッド２をダイクッション初期位置に待機（保持）させる機能と、プレス加工後に上昇動作させる機能のみを持つものでもよく、もちろん、他の駆動方法を用いてもよい。
【０１３１】
また、この実施の形態では、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。更に本発明に係るダイクッション装置は、クランクプレスに限らず、他の機械式プレス、油圧式プレス等のプレス機械にも適用できる。
【０１３２】
更に、本発明は、以上の例には限定されず、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。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【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第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】図２は図１に示した油圧切換部Ａの拡大図である。
【図３】図３は図１に示した蓄圧部Ｂの拡大図である。
【図４】図４は空気圧設定式の蓄圧装置の一例を示す図である。
【図５】図５は図１に示した電力回生部Ｃの拡大図である。
【図６】図６は電力回生部の回生制御部を示す図である。
【図７】図７は上記回生制御部の内部構成の一例を示す図である。
【図８】図８は図１に示したクッションパッド位置制御部Ｄの制御部を示す図である。
【図９】図９はクッションパッド位置制御部Ｄによるダイクッション力制御を説明するために用いた図である。
【図１０】図１０はクッションパッド位置制御部Ｄによるダイクッション力制御の他の例を説明するために用いた図である。
【図１１】図１１はクッションパッド位置制御部Ｄによるダイクッション力制御の更に他の例を説明するために用いた図である。
【図１２】図１２は図２に示した油圧切換部Ａを制御する制御部を示す図である。
【図１３】図１３は本発明の基本的な作用例としてプレス機械のスライドを１サイクルさせた場合のダイクッション力作用に伴う各物理量の変化を示した波形図である。
【図１４】図１４は主としてダイクッション力作用時の各物理量の変化を示した波形図である。
【図１５】図１５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の実施の形態を示す構成図である。
【図１６】図１６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の実施の形態を示す構成図である。
【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４の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１…クッションピン、２…クッションパッド、３、３ａ、３ｂ、３’、３１、３２…油圧シリンダ、４、４ａ、４ｂ、４’…油圧ポンプ／モータ、５、５’…電動（サーボ）モータ、６…低圧力源、９…蓄圧装置、１１…第１弁、１２…第２弁、２１ａ、２１ａ’、２１ｂ、２１ｃ…圧力検出器、２２、２２’、２４…角速度検出器、２３…クッションパッド位置検出器、２５…スライド位置検出器、２６ａ、２６ｂ…スプール位置検出器、３０、４０６…交流電源、４０…回生制御部、１００…フレーム（コラム）、１０１…スライド、１０２…ボルスタ、２０１…上型、２０２…下型、２０３…皺押さえ板、３０１…製品、４００、５００…制御装置、Ａ…油圧切換部、Ｂ…蓄圧部、Ｃ…電力回生部、Ｄ…クッションパッド位置制御部
【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時にクッション圧を発生させる液圧シリンダと、
前記液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する蓄圧手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄積された圧液により駆動される液圧モータと、
前記液圧モータにより発電機として駆動される電動モータと、
を備えた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】
前記液圧シリンダは、前記クッションパッドに対して複数本並列に配設され、
前記蓄圧手段は、各液圧シリンダの下室に共通配管を介して接続されることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項３】
前記液圧モータは、前記蓄圧手段から分岐配管を介して圧液がそれぞれ供給される複数の液圧モータからなり、
前記電動モータは、前記複数の液圧モータによりそれぞれ駆動される複数の電動モータからな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】
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時にクッション圧を発生させる複数の液圧シリンダと、
前記複数の液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する複数の蓄圧手段と、
前記複数の蓄圧手段に接続され、各蓄圧手段に蓄積された圧液によりそれぞれ駆動される複数の液圧モータと、
前記複数の液圧モータによりそれぞれ発電機として駆動される複数の電動モータと、
を備えた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５】
前記蓄圧手段に蓄積された圧液の圧力を検出する圧力検出器と、
前記液圧モータ又は電動モータの角速度を検出する角速度検出器と、
前記圧力検出器により検出された圧力と前記角速度検出器により検出された角速度とに基づいて、前記クッション圧の発生により所定の一定値から上昇した前記蓄圧手段の圧力が前記プレス機械の１サイクル期間内に前記一定値になるように前記電動モータのトルクを制御する回生制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項６】
前記蓄圧手段は、該蓄圧手段に供給される気体の圧力を連続的又は段階的に調整する調整手段を備え、該蓄圧手段に蓄積される圧液の蓄圧値を調整可能にしたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項７】
前記液圧シリンダの下室と前記蓄圧手段との間の配管に配設された高圧側の第１の弁と、
前記液圧シリンダの下室と低圧力源との間の配管に配設された低圧側の第２の弁と、
前記スライドの位置を検出するスライド位置検出手段と、
前記スライド位置検出手段により検出された前記スライドの位置に基づいて前記第１の弁及び第２の弁を制御する第１の制御手段であって、ダイクッション力の発生前は、前記第１の弁を閉成するとともに前記第２の弁を開放し、前記スライドがダイクッション初期位置に到達すると、前記第２の弁を閉成するとともに前記第１の弁を開放し、前記スライドが下死点に到達すると、前記第１の弁を閉成するとともに前記第２の弁を開放する第１の制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項８】
前記第１の制御手段は、前記第１の弁を開放する際にダイクッション初期にサージ圧が発生しないように前記第１の弁を徐々に開放し、前記第２の弁を開放する際に前記クッションパッドが前記液圧シリンダの下室の圧液の急激な低下により振動しないように前記第２の弁を徐々に開放する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９】
前記クッションパッドの位置を検出するクッションパッド位置検出手段と、
前記クッションパッドを昇降させるクッションパッド昇降手段と、
前記クッションパッド位置検出手段により検出された前記クッションパッドの位置に基づいて前記クッションパッド昇降手段を制御する第２の制御手段であって、前記クッションパッドをダイクッション初期位置に待機させるとともに、ノックアウト動作を行わせる第２の制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
【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時にクッション圧を発生させる液圧シリンダと、
前記液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する蓄圧手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄積された圧液により駆動される液圧モータと、
前記液圧モータにより発電機として駆動される電動モータと、
を備えた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】
前記液圧シリンダは、前記クッションパッドに対して複数本並列に配設され、
前記蓄圧手段は、各液圧シリンダの下室に共通配管を介して接続されることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項３】
前記液圧モータは、前記蓄圧手段から分岐配管を介して圧液がそれぞれ供給される複数の液圧モータからなり、
前記電動モータは、前記複数の液圧モータによりそれぞれ駆動される複数の電動モータからな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】
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時にクッション圧を発生させる複数の液圧シリンダと、
前記複数の液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する複数の蓄圧手段と、
前記複数の蓄圧手段に接続され、各蓄圧手段に蓄積された圧液によりそれぞれ駆動される複数の液圧モータと、
前記複数の液圧モータによりそれぞれ発電機として駆動される複数の電動モータと、
を備えた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５】
前記蓄圧手段に蓄積された圧液の圧力を検出する圧力検出器と、
前記液圧モータ又は電動モータの角速度を検出する角速度検出器と、
前記圧力検出器により検出された圧力と前記角速度検出器により検出された角速度とに基づいて、前記クッション圧の発生により所定の一定値から上昇した前記蓄圧手段の圧力が前記プレス機械の１サイクル期間内に前記一定値になるように前記電動モータのトルクを制御する回生制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項６】
前記蓄圧手段は、該蓄圧手段に供給される気体の圧力を連続的又は段階的に調整する調整手段を備え、該蓄圧手段に蓄積される圧液の蓄圧値を調整可能にしたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項７】
前記液圧シリンダの下室と前記蓄圧手段との間の配管に配設された高圧側の第１の弁と、
前記液圧シリンダの下室と低圧力源との間の配管に配設された低圧側の第２の弁と、
前記スライドの位置を検出するスライド位置検出手段と、
前記スライド位置検出手段により検出された前記スライドの位置に基づいて前記第１の弁及び第２の弁を制御する第１の制御手段であって、ダイクッション力の発生前は、前記第１の弁を閉成するとともに前記第２の弁を開放し、前記スライドがダイクッション初期位置に到達すると、前記第２の弁を閉成するとともに前記第１の弁を開放し、前記スライドが下死点に到達すると、前記第１の弁を閉成するとともに前記第２の弁を開放する第１の制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項８】
前記第１の制御手段は、前記第１の弁を開放する際にダイクッション初期にサージ圧が発生しないように前記第１の弁を徐々に開放し、前記第２の弁を開放する際に前記クッションパッドが前記液圧シリンダの下室の圧液の急激な低下により振動しないように前記第２の弁を徐々に開放する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９】
前記クッションパッドの位置を検出するクッションパッド位置検出手段と、
前記クッションパッドを昇降させるクッションパッド昇降手段と、
前記クッションパッド位置検出手段により検出された前記クッションパッドの位置に基づいて前記クッションパッド昇降手段を制御する第２の制御手段であって、前記クッションパッドをダイクッション初期位置に待機させるとともに、ノックアウト動作を行わせる第２の制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−３６２２５（Ｐ２０１０−３６２２５Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０２９４４（Ｐ２００８−２０２９４４）
【出願日】平成２０年８月６日（２００８．８．６）
【出願人】（０００１００８６１）アイダエンジニアリング株式会社 (153)
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月６日（２００８．８．６）
【出願人】（０００１００８６１）アイダエンジニアリング株式会社 (153)
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