CN110227751A - 缓冲销压力均衡装置、具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置和缓冲销压力均衡方法 - Google Patents

缓冲销压力均衡装置、具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置和缓冲销压力均衡方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种缓冲销压力均衡装置、具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置和缓冲销压力均衡方法，该缓冲销压力均衡装置能够吸收多个缓冲销的高度变化，并且高精度地控制模具缓冲负载。用于吸收多个缓冲销126a至126n的高度变化的压力均衡液压缸组(151)的升压侧加压室中的初始压力被控制成适当的压力。通过这样做，在滑块(110)与缓冲垫(128)碰撞之后，可以在滑块(110)的最短冲程内吸收多个缓冲销的高度变化，从而均衡单独向缓冲销施加的模具缓冲负载，并且可以在滑块(110)的最短行程内产生目标模具缓冲负载，由此对施加模具缓冲负载的响应可以很稳定而没有过度延迟。

Description

缓冲销压力均衡装置、具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲 装置和缓冲销压力均衡方法
技术领域
本发明涉及一种缓冲销压力均衡装置、一种具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置和一种缓冲销压力均衡方法，更具体地，涉及一种通过吸收模具缓冲装置的多个缓冲销的高度变化和对每个缓冲销施加有利的(均匀的)坯料保持力(坯料保持分力)来提高拉伸精度的技术。
背景技术
专利文献1至3描述了通过吸收多个缓冲销的高度变化来均衡施加到模具缓冲装置的多个缓冲销的坯料保持力的传统装置。
在专利文献1(日本专利申请公开No.H05-069050)中描述的压力机中，支撑坯料保持器的多个缓冲销的下端分别经由压力均衡液压缸连接到模具缓冲的缓冲垫，并且可以通过初始压力控制装置来控制供应到各液压缸的初始液压。
特别地，初始压力控制装置控制液压缸的相应的初始液压，使得初始液压具有在压力负载与向各液压缸共同施加的液压均衡时应当得到的值(均衡压力值)，而不将所有缓冲销完全推到其行程末端。该初始液压控制防止了当初始液压过高时，由于缓冲销的长度不同而使短缓冲销不与坯料保持器接触的状态，或者当初始液压太低时，一部分缓冲销(长缓冲销)被完全推到相应的液压缸的行程末端并冲压的状态。
专利文献2(日本专利申请公开No.H08-001247)中描述的用于压力机的压力均衡缓冲装置的控制装置控制压力均衡液压缸的初始压力，作为专利文献1的初始压力控制装置。具体地，在专利文献2的控制装置中，在加压时，液压缸的活塞行程尺寸(用于使所有缓冲销与坯料保持器接触的液压缸的活塞的下降量的平均值)与为压力模具预先确定的设定尺寸相匹配，从而获得适当的加压质量。
在专利文献3(日本专利申请公开No.H06-190464)中描述的压力机的模具缓冲装置中，在与压力均衡液压缸的液压加压室连通的管道中设置有能够连续改变开口量(流动截面积)的流量控制阀，该液压缸支撑多个缓冲销的相应的下端。在加压时，缓冲销、液压缸和缓冲垫整体下降，控制器打开流量控制阀，以使工作流体流出，从而使液压缸中的液压暂时降低，以控制坯料保持器负载(模具缓冲负载)。
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.H05-069050
专利文献2：日本专利申请公开No.H08-001247
专利文献3：日本专利申请公开No.H06-190464
发明内容
专利文献1至3中描述的装置表示的缓冲销压力均衡功能通过吸收多个缓冲销的高度变化来均衡施加到多个缓冲销的坯料保持力。传统地，缓冲销压力均衡功能作为提高拉伸精度的功能而具有确定的声誉。
然而，传统的缓冲销压力均衡装置具有多个问题。问题包括(a)压力均衡液压缸(活塞密封件等)的维护麻烦的问题，和(b)只有缓冲销压力均衡功能不足以满足拉伸功能的问题。存在很多问题。
在下文中，将详细描述问题(a)和问题(b)。
<问题(a)：压力均衡液压缸(活塞密封件等)的维护麻烦>
专利文献1至3描述了采用气动模具缓冲装置(模具缓冲负载由气缸产生)。在气动模具缓冲装置中，当开始施加模具缓冲负载时，倾向于容易地产生浪涌(冲击)。
这是因为气动模具缓冲装置中的缓冲垫加速反作用力变大。这对应于冲击力。在开始施加模具缓冲负载之前，将气动模具缓冲装置的气缸推力(向上)施加到压力机的框架的一端。在开始施加模具缓冲负载时，当加压滑块经由模具缓冲加压构件(例如上模具、材料(坯料)、坯料保持器，缓冲销等)与缓冲垫接触时，首先，已经加载和压缩的框架的一端开始卸载。同时，模具缓冲加压构件开始被加压和压缩。然后，当模具缓冲负载加载到预期的模具缓冲加压构件上时，即，在框架的一端完全卸载并且模具缓冲加压构件被完全压缩的时刻，缓冲垫在一个时间点急剧向下加速。由于此时的加速度很大，因此，使与缓冲垫相关联的整个质量(相关质量)的加速反作用力(冲击力)变大。此外，由于缓冲垫提升机构(缓冲垫上升/下降机构)的粘性(阻力系数)非常小，因此难以抑制与冲击相关的振动。
因此，在专利文献1至3中描述的应用于气动模具缓冲装置的缓冲销压力均衡装置中，当开始施加模具缓冲负载时，施加有冲击的模具缓冲负载(冲击地)直接作用于压力均衡液压缸。因此，在液压缸中也产生与模具缓冲负载成比例的浪涌压力。重复施加浪涌压力(对于每个周期)对压力均衡液压缸的活塞密封件产生不良影响，并且促进活塞密封件的劣化。
此外，在液压装置中还存在产生热量(流体温度升高)的严重问题，对于每个周期，其在压力均衡液压缸中产生初始液压。
如专利文献1和2中简要描述的那样，当使用一般构型的液压装置——该液压装置通过打开或关闭开关阀(关闭阀)，使通过液压泵的旋转而喷射的一部分液压流体量释放到液罐侧，以控制初始液压，或者该液压装置使用减压阀代替关闭阀来产生初始液压——时(即，使用采用阀控制的初始压力产生装置)，流体的温度在大多数情况下稳定地超过40℃，并且流体的温度超过50℃很正常。丁腈橡胶的标准活塞密封件的寿命与流体的温度相关，并且在高流体温度环境下稳定地使用这种活塞密封件显著地促进活塞密封件的劣化。
<问题(b)：单独的缓冲销压力均衡功能不足以满足拉伸功能>
专利文献3不仅描述了缓冲销压力均衡功能，还描述了一种控制坯料保持器负载(模具缓冲负载)的技术。
专利文献3将其目的描述成“通过使得能够根据加压行程——即加压操作的过程——精确地控制坯料保持器负载，可以获得多种优点；例如，坯料保持器负载在加压过程中减小，以防止工作失败，或者通过以这种方式防止工作失败，可以使用较低等级的材料。因此，通过结合坯料保持器负载控制功能(功能A)和坯料保持器负载的均衡(功能B)，可以实现更好的加压工作”，并且还公开了一种以低成本实现那些功能(功能A和功能B)的装置。
专利文献3描述了在加压过程中，装置通过经由流量控制阀(其由流量控制装置控制)排出压力均衡液压缸(其构造成均匀地施加坯料保持器负载)中的工作流体来改变坯料保持器负载。然而，这不是真的(从物理角度来看这是错误的)。
无论压力均衡液压缸中的工作流体如何流出，坯料保持器负载都不能改变。确定(施加)坯料保持器负载(即模具缓冲负载)的是施加坯料保持器负载的装置(坯料保持器负载施加装置)，并且坯料保持器负载经由串联的诸如缓冲垫那样的模具缓冲压力构件、压力均衡液压缸、缓冲销、坯料保持器和上模件传递到加压滑块。
压力均衡液压缸是(串联地)布置成“一个通道”的一个元件，坯料保持器负载施加到该压力均衡液压缸上，并且支承由坯料保持器负载施加装置物理地(不可避免地)产生的坯料保持器负载。在如专利文献3所述流量控制阀(或多或少地)打开，同时施加坯料保持器负载的情况下，压力均衡液压缸中的活塞杆急剧下降与在流量控制阀打开瞬间从流量控制阀排出的工作流体的量相对应的量，并且缓冲销和坯料保持器随着活塞杆的下降而下降。坯料保持器负载在下降时变为零(0)，在完成下降之后，原坯料保持器负载恢复。也就是说，工作流体的排出导致产生拉伸皱褶，这是由于促进了在坯料保持器负载瞬间失去时保持进行的拉伸操作而导致，并且只导致了非常不适合拉伸的情况。
也就是说，尽管专利文献3也试图将压力均衡液压缸(及其液压驱动装置)用作坯料保持器负载控制装置，但是专利文献3包括物理矛盾(功能故障)。
因此，尽管专利文献3中描述的压力机的模具缓冲装置具有坯料保持器负载均衡功能(功能B)，但是失去了坯料保持器负载控制功能(功能A)。
本发明在这些情况下完成，其目的是提供一种缓冲销压力均衡装置、一种具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置和一种缓冲销压力均衡方法，其能够通过吸收缓冲销的高度变化，实现单独地施加到多个缓冲销的坯料保持器负载(模具缓冲负载)的均衡，并且精确地控制模具缓冲负载。
为了实现该目的，根据本发明的第一方面，提供了一种用于模具缓冲装置的缓冲销压力均衡装置，其包括插入穿过压力机的垫板的多个缓冲销、构造成经由多个缓冲销支撑坯料保持器的缓冲垫、构造成产生要被施加到缓冲垫的模具缓冲负载的模具缓冲负载发生器和模具缓冲控制器，其构造成控制模具缓冲负载发生器，使得由模具缓冲负载发生器产生的模具缓冲负载变成设定的目标模具缓冲负载，缓冲销压力均衡装置包括：设置在缓冲垫上的液压缸组，其中，插入穿过垫板的缓冲销的下端抵接液压缸组的活塞杆，并且液压缸组的升压侧加压室彼此连通；液压装置，其构造成将工作流体供应到液压缸组的升压侧加压室，或者从升压侧加压室排出工作流体；压力检测器，其构造成检测液压缸组的升压侧加压室的压力；初始压力设定单元，其构造成设定液压缸组的升压侧加压室中的初始压力；和控制器，其构造成基于由初始压力设定单元设定的初始压力和由压力检测器检测的压力来控制液压装置，使得液压缸组的升压侧加压室中的压力在模具缓冲装置开始施加模具缓冲负载之前变成初始压力，其中，初始压力设定单元基于液压缸组的升压侧加压室和管线的总容积、液压缸组的升压侧加压室在吸收多个缓冲销的高度变化时的最小容积变化量和工作流体的体积弹性模量设定初始压力，使得当具有初始压力的工作流体的总体积被压缩该容积变化量时，增加的工作流体的压力变成与设定的目标模具缓冲负载的最低模具缓冲负载相对应。
根据本发明的第一方面，吸收多个缓冲销的高度变化的压力均衡液压缸组的升压侧加压室中的初始压力被设定成适当的压力(基于液压缸组的升压侧加压室和管线的总容积、液压缸组的升压侧加压室在吸收多个缓冲销的高度变化时的最小容积变化量和工作流体的体积弹性模量，当具有初始压力的工作流体的总体积被压缩该容积变化量时所增加的工作流体的压力变成与设定的目标模具缓冲负载的最低模具缓冲负载相对应时的初始压力)。
通过采用这种结构，在滑块碰撞缓冲垫之后，可以在滑块的最短冲程内(在最短时间内)吸收多个缓冲销的高度变化，从而可以使向各缓冲销施加的坯料保持器负载(模具缓冲负载)均衡。另外，可以在滑块的最短冲程内(在最短时间内)产生目标模具缓冲负载。因此，当模具缓冲控制器控制模具缓冲负载发生器，使得产生设定的目标模具缓冲负载时，对施加模具缓冲负载(坯料保持器负载)的响应可以很稳定而没有过度延迟。
根据本发明的第二方面，在缓冲销压力均衡装置中，优选地，控制器控制液压装置，使得在压力机的一个运行周期中，除了加压过程和脱模过程之外，当缓冲垫等待时，液压缸组的升压侧加压室中的压力变成初始压力。这是因为当缓冲垫等待时，密封在液压缸组的升压侧加压室中的工作流体的压力没有变化，因此，缓冲垫等待的时间段适合于将升压侧加压室中的压力设定成初始压力。
根据本发明的第三方面，提供了一种具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置，包括：插入穿过压力机的垫板的多个缓冲销；构造成经由多个缓冲销支撑坯料保持器的缓冲垫；构造成支撑缓冲垫并产生要施加到缓冲垫的模具缓冲负载的液压缸；第一液压装置，其构造成将工作流体供应到液压缸的升压侧加压室，或从升压侧加压室排出工作流体；第一压力检测器，其构造成检测液压缸的升压侧加压室中的压力；第一控制器，其构造成基于由第一压力检测器检测到的压力来控制第一液压装置，使得液压缸产生的模具缓冲负载变成设定的目标模具缓冲负载；设置在缓冲垫上的液压缸组，其中，插入穿过垫板的缓冲销的下端抵接液压缸组的活塞杆，并且液压缸组的升压侧加压室彼此连通；第二液压装置，其构造成将工作流体供应到液压缸组的升压侧加压室，或者从升压侧加压室排出工作流体；第二压力检测器，其构造成检测液压缸组的上升侧加压室中的压力；初始压力设定单元，其构造成设定液压缸组的升压侧加压室中的初始压力；和第二控制器，其构造成基于由初始压力设定单元设定的初始压力和由第二压力检测器检测的压力来控制第二液压装置，使得液压缸组的升压侧加压室中的压力在开始施加模具缓冲负载之前变成初始压力，其中，第一液压装置兼作第二液压装置，并且其中，初始压力设定单元基于液压缸组的升压侧加压室和管线的总容积、液压缸组的升压侧加压室在吸收多个缓冲销的高度变化时的最小容积变化量和工作流体的体积弹性模量设定初始压力，使得当具有初始压力的工作流体的总体积被压缩该容积变化量时，增加的工作流体的压力变成与设定的目标模具缓冲负载的最低模具缓冲负载相对应的压力。
根据本发明的第三方面，通过在滑块碰撞缓冲垫之后，将压力均衡液压缸组的升压侧加压室的初始压力设定成适当的压力，可以在滑块的最短冲程内(在最短时间内)吸收多个缓冲销的高度变化，从而可以使向各缓冲销施加的坯料保持器负载(模具缓冲负载)均衡。另外，可以在滑块的最短冲程内(在最短时间内)产生目标模具缓冲负载，因此，当模具缓冲控制器控制模具缓冲负载发生器，使得产生设定的目标模具缓冲负载时，对施加模具缓冲负载(坯料保持器负载)的响应可以很稳定而没有过度延迟。此外，由于第一液压装置兼作第二液压装置的整体或一部分，因此独立的(附加的)压力均衡液压装置变得多余，从而可以抑制整个系统的成本。
根据本发明的第四方面，在具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置中，优选地，第一液压装置和第二液压装置共用第一液压泵/马达和第一伺服马达，该第一液压泵/马达具有经由管道连接到液压缸的升压侧加压室和液压缸组的升压侧加压室的排出口，该第一伺服马达连接到第一液压泵/马达的旋转轴。
根据本发明的第五方面，优选地，具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置包括阀装置，该阀装置构造成在第一液压装置由第一控制器控制时，使第一液压泵/马达的排出口与液压缸的升压侧加压室连接，和使第一液压泵/马达的排出口从液压缸组的升压侧加压室断开，并且构造成在第二液压装置由第二控制器控制时，使第一液压泵/马达的排出口从液压缸的升压侧加压室断开，和使第一液压泵/马达的排出口与液压缸组的升压侧加压室连接。
第一液压泵/马达和第一伺服马达由阀装置切换，以用作用于模具缓冲的第一液压装置或用于压力均衡的第二液压装置，由此，第一液压泵/马达和第一伺服马达可以由第一液压装置和第二液压装置共同使用。
根据本发明的第六方面，在具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置中，优选地，第二控制器控制第一伺服马达，使得在压力机的一个运行周期中，除了加压过程和脱模过程之外，当缓冲垫等待时，液压缸组的升压侧加压室中的压力变成初始压力。
根据本发明的第七方面，在具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置中，优选地，第一液压装置包括第二液压泵/马达，其具有经由管道连接到液压缸的升压侧加压室的排出口；和第二伺服马达，其连接到第二液压泵/马达的旋转轴，第一控制器在第一伺服马达由第二控制器控制的时间段期间，仅控制第二伺服马达，以在缓冲垫等待时控制缓冲垫的位置，并且在压力机的一个运行周期中的至少加压过程期间控制第一伺服马达和第二伺服马达二者。
由于与在压力机的一个运行周期中的加压过程期间施加初始压力相比，需要为施加模具缓冲负载产生大功率，因此，使用第一伺服马达和第二伺服马达。
然后，通过还包括第二液压泵/马达和第二伺服马达，即使在通过驱动第一伺服马达来控制液压缸组的升压侧加压室中的初始压力的时间段期间，可以通过驱动不用于控制初始压力的第二伺服马达来连续地控制液压缸的位置(在缓冲垫等待时，缓冲垫的位置)。另一方面，在压力机的一个运行周期中的加压过程期间，通过驱动第一伺服马达和第二伺服马达，可以产生与施加模具缓冲负载相关的大功率。
根据本发明的第八方面，在具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置中，优选地，设置有多个构造成支撑缓冲垫的液压缸，液压缸组分成分别与构造成支撑缓冲垫的多个液压缸相对应的多个液压缸组，并且多个液压缸组中的每个的升压侧加压室彼此连通，第一压力检测器分别检测多个液压缸的升压侧加压室中的压力，第二压力检测器分别检测多个液压缸组的升压侧加压室中的压力，初始压力设定单元可以分别设定多个液压缸组的升压侧加压室中的初始压力，为多个液压缸中的每个设置第一液压泵/马达和第一伺服马达，在压力机的一个运行周期中，第一控制器在至少一个加压过程期间基于由第一压力检测器检测到的压力控制多个第一伺服马达，使得由多个液压缸产生的模具缓冲负载变成单独设定的目标模具缓冲负载，在压力机的一个运行周期中，除了加压过程和脱模过程之外，当缓冲垫等待时，第二控制器基于由第二压力检测器检测到的压力单独地控制多个第一伺服马达，使得多个液压缸组的升压侧加压室中的压力变成可以分别为多个液压缸组设定的初始压力。
根据本发明的第八方面，模具缓冲负载可以被单独控制，以变成可以为多个液压缸中的每个单独设定的目标模具缓冲负载。另外，可以为分别与多个液压缸相对应的多个液压缸组中的每个液压缸组的升压侧加压室设定初始压力。通过采用这种构型，可以向用于形状不同的产品的模具施加必需的模具缓冲负载，从而可以提高构成质量。
根据本发明的第九方面，提供了一种用于模具缓冲装置的缓冲销压力均衡方法，该模具缓冲装置包括插入穿过压力机的垫板的多个缓冲销、构造成经由多个缓冲销支撑坯料保持器的缓冲垫、构造成产生要施加到缓冲垫的模具缓冲负载的模具缓冲负载发生器和模具缓冲控制器，其构造成控制模具缓冲负载发生器，使得由模具缓冲负载发生器产生的模具缓冲负载变成设定的目标模具缓冲负载，缓冲销压力均衡方法包括：准备设置在缓冲垫上的液压缸组，其中，插入穿过缓冲垫的缓冲销的下端抵接液压缸组的活塞杆，液压缸组的升压侧加压室彼此连通；为液压缸组的升压侧加压室设定初始压力；和控制密封在液压缸组的升压侧加压室中的工作流体的压力，使得在压力机的一个运行周期中，当缓冲垫等待时，液压缸组的升压侧加压室中的压力变成设定的初始压力，其中，在初始压力的设定中，基于液压缸组的升压侧加压室和管线的总容积、液压缸组的升压侧加压室在吸收多个缓冲销的高度变化时的最小容积变化量和工作流体的体积弹性模量设定初始压力，使得当具有初始压力的工作流体的总体积被压缩该容积变化量时，增加的工作流体的压力变成与设定的目标模具缓冲负载的最低模具缓冲负载相对应的压力。
根据本发明的第十方面，在缓冲销压力均衡方法中，优选地，模具缓冲负载发生器包括：液压缸，其构造成产生要施加到缓冲垫的模具缓冲负载；和液压装置，其构造成将工作流体供应到液压缸的升压侧加压室，或从升压侧加压室排出工作流体，并且在初始压力的设定中，当缓冲垫等待时，通过使用液压装置将液压缸组的升压侧加压室中的压力控制成变成初始压力。
根据本发明，通过在滑块碰撞缓冲垫之后，将用于吸收多个缓冲销的高度变化的压力均衡液压缸组的升压侧加压室中的初始压力设定成适当的压力，可以在滑块的最短冲程内(在最短时间内)吸收多个缓冲销的高度变化，从而向各缓冲销施加的坯料保持器负载(模具缓冲负载)可以均衡。因此，当控制模具缓冲负载发生器以产生设定的目标模具缓冲负载时，对施加模具缓冲负载(坯料保持器负载)的响应可以很稳定而没有过度延迟。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的包括具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的压力系统的主要框图；
图2是示出多个缓冲销126a、126b、......、126n的高度(长度)变化的图；
图3是主要示出应用于图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的控制装置的第一实施例的框图；
图4示出图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的一个周期中(在连续操作期间)的主要物理量的波形；
图5是详细示出图3所示的初始压力控制器188的框图；
图6示出当基于图5所示的初始压力控制器188的框图控制初始压力(PkL0)时，初始压力(PkL0)等的时间响应波形；
图7示出图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置在一个周期中(在连续操作期间)的主要物理量的其它波形；
图8是表示根据本发明的第二实施例的包括具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的压力系统的主要框图；
图9是主要示出应用于图8所示的根据第二实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的控制装置的第二实施例的框图；
图10是示出根据本发明的第三实施例的包括具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的压力系统的主要框图；
图11是主要示出应用于图10所示的根据第三实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的控制装置的第三实施例的框图；
图12是示出根据本发明的第四实施例的包括具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的压力系统的主要框图；
图13是示出模具缓冲负载的分量的框图；和
图14示出在气动模具缓冲装置和伺服模具缓冲装置的一个周期中(在连续操作期间)的主要物理量的波形。
具体实施方式
在下文中，参考附图，将描述根据本发明的缓冲销压力均衡装置、具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置和缓冲销压力均衡方法的优选实施例。
<压力系统>
图1是示出根据本发明的第一实施例的包括具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的压力系统的主要框图。
<压力机>
在图1所示的压力机100中，框架包括床102、柱104等，滑块10沿着竖直方向由设置在柱104上的滑动构件108可移动地引导。滑块110在图1中沿着上下方向由包括曲轴的曲柄机构移动，驱动装置(未示出)将旋转驱动力传递到该曲轴。
构造成检测滑块110的高度位置的滑块位置检测器115设置在压力机100的床102上。
上模具120安装在滑块110上，下模具122安装在床102(的垫板)上。
<具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的第一实施例>
图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置包括缓冲销压力均衡装置150和模具缓冲装置160。
模具缓冲装置160包括：多个(n个)(n：任何大于一的正整数)缓冲销126a、126b、126c、......、126n；缓冲垫128；液压缸130；第一液压装置；和第一控制器(图3中的模具缓冲控制器181，将在下文描述)。多个缓冲销126a、126b、126c、......、126n插入穿过压力机100的床102和床102上的垫板。缓冲垫128构造成经由n个缓冲销126a、126b、126c、......、126n支撑坯料保持器124。液压缸130构造成支撑缓冲垫128，并且用作模具缓冲负载发生器，其构造成在缓冲垫128中产生模具缓冲负载。第一液压装置构造成将工作流体供应到升压侧加压室130b——该升压侧加压室130b在液压缸130的头侧构成液压室——或从升压侧加压室130b排出工作流体。第一控制器构造成控制第一液压装置，使得主要由液压缸130产生的模具缓冲负载变成设定的目标模具缓冲负载。
液压缸130具有活塞杆130c，其连接到缓冲垫128的下表面，并且用于驱动模具缓冲。液压缸130产生将主要在模具缓冲负载施加过程中施加到缓冲垫128的模具缓冲负载，并且在脱模过程期间使缓冲垫128升高到待机位置。
第一液压装置包括第一压力检测器132、均为固定排量型的第一液压泵/马达(第一液压泵/马达)135和第二液压泵/马达(第二液压泵/马达)137、分别轴连接到第一液压泵/马达135和第二液压泵/马达137的旋转轴的第一伺服马达136和第二伺服马达138、分别设置在第一伺服马达136和第二伺服马达138的驱动轴上的编码器156、158、蓄能器162和减压阀164。
第一液压泵/马达135的一个端口(液压连接端口)经由低压管线——蓄能器162连接到该低压管线——连接到液压缸130的杆侧液压室130a，另一端口构造成可以经由第二逻辑阀173连接到液压缸130的升压侧加压室130b。
第二液压泵/马达137的一个端口经由低压管线连接到液压缸130的杆侧液压室130a，另一端口连接到液压缸130的升压侧加压室130b。
蓄能器162保持大约5至10kg/cm2的基本恒定的压力(系统压力)。蓄能器162实现与通用液压装置的液罐相对应的功能。
减压阀164作用在液压缸130的升压侧加压室130b上，并且用作模具缓冲装置的安全阀。
第一压力检测器132检测施加到液压缸130的升压侧加压室130b的压力，并且主要用于控制与模具缓冲负载相对应的压力。
模具缓冲位置检测器133构造成检测缓冲垫128的位置(模具缓冲位置)，并且设置在模具缓冲装置160中。模具缓冲位置检测器133主要用于控制模具缓冲(缓冲垫128)的位置。
第一伺服马达136和第二伺服马达138基本上用于通过压力机100的一个周期来驱动模具缓冲。此外，第一伺服马达136用于在压力机100的一个运行周期中，在缓冲垫128保持在待机位置(当模具缓冲负载控制开始时的滑块位置)的时间点附近产生用于缓冲销压力均衡装置150的初始压力。
缓冲销压力均衡装置150包括：液压缸组(液压缸组)151，其包括多个(n个)缓冲销压力均衡液压缸151a、151b、151c、......、151n；第二液压装置(第二液压装置)；和第二控制器(初始压力控制器)188(见图3)。第二液压装置构造成将工作流体供应到液压缸组151的升压侧加压室，或从升压侧加压室排出工作流体。第二控制器188包括初始压力设定单元188a，并且构造成控制第二液压装置，使得液压缸组151的升压侧加压室中的压力变成设定的初始压力。
液压缸组151设置在缓冲垫128(的销板127)上，使得至少一个液压缸分别位于n个缓冲销126a、126b、126c、......、126n的投影平面下方，该缓冲销126a、126b、126c、......、126n插入穿过床102和床102上的垫板，并且缓冲销的相应的下端可以接触液压缸组151的活塞杆(制备液压缸组的步骤)。另外，液压缸组151的升压侧加压室经由管道彼此连通。
在该实施例中，液压缸组151的数量等于缓冲销——即n个缓冲销126a、126b、126c、......、126n——的数量。然而，液压缸组151的数量可以大于实际使用的缓冲销的数量。这是因为，尽管可以根据将使用的模具等适当地设定插入穿过垫板的缓冲销的数量和布置，但是无论缓冲销的数量和布置如何，在每个缓冲销的投影平面下方都存在一个缓冲销压力均衡液压缸。优选地，即使在这种情况下，只有与实际使用的n个缓冲销相对应的n个缓冲销压力均衡液压缸的升压侧加压室通过管道相互连通，未使用的缓冲销压力均衡液压缸与液压回路断开。这是因为用于压力控制的工作流体的总体积尽可能小。
第二液压装置包括缓冲销压力均衡液压回路170、第一液压泵/马达135和第一伺服马达136，该第一伺服马达136轴连接到第一液压泵/马达135的旋转轴。
这里，设置在第二液压装置中的第一液压泵/马达135和第一伺服马达136共同用于第一液压装置，该第一液压装置将工作流体供应到液压缸130的升压侧加压室130b，或从升压侧加压室130b排出工作流体。
缓冲销压力均衡液压回路170包括第二压力检测器140、减压阀141、第一电磁阀175、第二电磁阀177、止回阀143、145、节流阀146、147、148、149、第一逻辑阀171和第二逻辑阀173。
第二压力检测器140用于检测施加到液压缸组151的升压侧加压室的压力，并且主要控制用于缓冲销压力均衡的初始压力(Pko)。减压阀141作用在液压缸组151上，并且用作用于缓冲销压力均衡装置的安全阀。电磁阀142用于在不使用机器时安全地释放作用在(保持在)液压缸组151上的压力。
第一逻辑阀171和第二逻辑阀173分别由第一电磁阀175和第二电磁阀177打开或关闭。第一逻辑阀171和第二逻辑阀173用作阀装置，该阀装置构造成在用于通过轴连接到第一伺服马达136的第一液压泵/马达135驱动液压缸130的模式和用于通过第一液压泵/马达135驱动液压缸组151的模式之间切换模式。
第一电磁阀175在其关闭/打开时关闭/打开第一逻辑阀171，第二电磁阀177在其关闭/打开时打开/关闭第二逻辑阀173。当第一电磁阀175和第二电磁阀177关闭(正常)时，模式是用于驱动模具缓冲装置的基本模式。(先导)压力经由第一电磁阀175和第二电磁阀177施加到第一逻辑阀171和第二逻辑阀173的先导端口。在经由止回阀143施加到液压缸组151的压力和经由止回阀145施加的第一液压泵/马达135的排出压力之中，选择较大的压力作为先导压力。
当第一电磁阀175和第二电磁阀177都关闭时，第一逻辑阀171关闭，第二逻辑阀173打开，从而模式切换到用于驱动液压缸130的模式。也就是说，第一液压泵/马达135的排出口和液压缸130的升压侧加压室130b通过第二逻辑阀173和管道彼此连通，而第一液压泵/马达135的排出口与液压缸组151的升压侧加压室分离。
另一方面，当第一电磁阀175和第二电磁阀177都打开时，第一逻辑阀171打开，第二逻辑阀173关闭，从而模式切换到用于驱动液压缸组151的模式。也就是说，第一液压泵/马达135的排出口和液压缸组151的升压侧加压室通过第一逻辑阀171、第二逻辑阀173和管道彼此连通，而第一液压泵/马达135的排出口与液压缸130的升压侧加压室130b分离。
<初始压力>
然后，将描述初始压力，该初始压力是缓冲销压力均衡液压缸组151的升压侧加压室中的密封压力。
在本发明中，缓冲销压力均衡液压缸组151的平均收缩量(ΔLk)是吸收多个缓冲销的长度和缓冲垫的倾斜度的变化所需的最小量，其通过利用工作流体的特定(固有)弹性产生，而不添加任何专门的弹性元件。为了产生平均收缩量(ΔLk)，根据本实施例，基于最低模具缓冲负载(FL)高度精确(精度在初始压力目标值Pk0r±0.1kg/cm2的范围内)地控制液压缸组151的升压侧加压室中的初始压力(PkL0)。与此相关，模具缓冲负载(坯料保持器负载)的操作响应可以很稳定而没有过度延迟。这将在下文说明具体示例时描述。
首先，在该示例中，如下假设缓冲销压力均衡液压缸组151、在它们之间建立连通的管道和工作流体。
每个液压缸的截面积Sk[em2]：28.27(对应于6cm的圆柱直径)
液压缸的数量n：30
液压缸组的总截面积∑Sk[cm2]：
∑Sk＝n×Sk＝848.1
液压缸的总冲程Lk[cm]：5
管道的内径d[cm]和长度1[cm]：2.5和500
液压缸组和管道的总容积Vk[cm3]：
Vk＝∑Sk×Lk+d2×π/4×1≈6695
工作流体的(实际)体积弹性模量K[kg/cm2]：10000
然后，在该示例中，假设多个(n个)缓冲销的高度(长度)变化如图2所示。
图2是示出多个缓冲销126a、126b、......、126n的高度(长度)变化的图。
在图2所示的示例中，缓冲垫128和坯料保持器124不倾斜。具有30个缓冲销。在这30个缓冲销中，假设包括缓冲销126a、126c、126e的16个缓冲销具有预定长度，包括缓冲销126d的10个缓冲销的长度比预定长度长1.0mm，包括缓冲销126b的4个缓冲销的长度比预定长度短0.6mm。
在图2所示的状态下，缓冲销压力均衡液压缸151c的活塞杆的收缩量b是0.75mm，缓冲销126c的下端在该液压缸151c中抵接活塞杆，液压缸151d的活塞杆的收缩量c是1.75mm，缓冲销126d的下端在该液压缸151d中抵接活塞杆，液压缸151b的活塞杆的收缩量a是0.15mm，缓冲销126b的下端在该液压缸151b中抵接活塞杆。
因此，缓冲销126d比具有预定长度的缓冲销126c长1.0(＝1.75-0.75)mm，缓冲销126b比具有预定长度的缓冲销126c短0.6(＝0.75-0.15)mm。
在缓冲销的长度存在如上所述的变化的情况下，当压力机100开始加压时，首先，长1mm的缓冲销在缓冲垫128和坯料保持器124之间与坯料保持器124接触，然后，具有预定长度的缓冲销接触，最后，短0.6mm的缓冲销接触。
缓冲销压力均衡液压缸组151在短缓冲销接触坯料保持器124的时间点必须平均收缩{(1.0+0.6)×10+0.6×16}/30＝0.85mm。为了使所有缓冲销的压力以确保的方式均衡，在短缓冲销已经接触坯料保持器124之后，所有缓冲销必须进一步被平均压缩。假设平均附加(额外)收缩量是0.15mm，液压缸组151的必需平均收缩量ΔLk[em]是0.85+0.15＝1mm，以均衡缓冲销的压力。
然后，假设在压力机100的加压过程中，最低模具缓冲负载(FL)是2000[kN]，当施加最低模具缓冲负载(FL)时所产生的与最低模具缓冲负载相对应的压力(PkLD)是240.6[kg/cm2]，如下所述。
PkLD＝1000×FL/g/∑Sk≈240.6
另外，可以通过下面的[表达式1]计算初始压力(PkL0[kg/cm2])，
[表达式1]
PkL0＝PkLD-K×ΔLk×∑Sk/Vk，在该示例中，PkL0≈113.9[kg/cm2]。
使用[表达式1]计算出的满足与从最低模具缓冲负载(FL)和液压缸组151的必需平均收缩量(ΔLk)计算的最低模具缓冲负载相对应的压力(PkLD)的初始压力(PkL0)是113.9[kg/cm2]，该表达式1在假设工作流体的压缩系数随着该示例周围的环境中的体积弹性模量K的变化而恒定时成立。缓冲销压力均衡液压缸组151的压力产生室中的初始压力(PkL0)应当精确地设定成113.9[kg/cm2]。
基于最低模具缓冲负载(FL)计算和设定初始压力(PkL0)的原因是为了满足吸收多个缓冲销的高度变化所需的收缩量(ΔLk)。出于说明的目的，假设模具缓冲负载(F*)是3000[kN]。3000[kN]的模具缓冲负载(F*)不是最低模具缓冲负载，但是在该示例中可以在加压过程期间产生。基于模具缓冲负载(F*)，当通过使用与模具缓冲负载(F*)相对应的压力Pk*D[kg/cm2](＝1000×F*/g/∑Sk≈361.0)代替[表达式1]的PkLD计算初始压力(Pk*0＝361.0-K×(ΔLk)×∑Sk/Vk＝234.3)，然后施加计算出的初始压力时，可以通过与[表达式1]相对应的以下表达式来计算在施加最低模具缓冲负载(2000[kN])的时间点的收缩量(ΔLk*)，
[表达式2]
(ΔLk*)＝Vk(PkD-Pk0)/K/∑Sk。
当用与最低模具缓冲负载相对应的压力PkLD(＝240.6[kg/cm2])代替[表达式2]中与一般模具缓冲负载相对应的压力(PkD)，并且用压力Pk*0(≈234.3[kg/cm2])代替一般初始压力(Pk0)时，计算出的收缩量(ΔLk*)是0.005[em](0.05[mm])。在这种情况下，不能满足吸收多个缓冲销的高度变化所需的1mm的收缩量(ΔLk)，并且当模具缓冲负载在加压过程中变为最低模具缓冲负载时，缓冲销压力均衡效果丧失。
因此，当计算并然后“相应地”施加满足与最低模具缓冲负载(FL)相对应(即从最低模具缓冲负载计算出)的压力(PkLD)和液压缸组151的缓冲销压力均衡所必需的收缩量(ΔLk)的初始压力(PkL0)时，在加压过程的整个区域上可以确保多个缓冲销的压力均衡效果，并且对模具缓冲负载(坯料保持器负载)的施加的响应可以很稳定而没有过度延迟。
<控制装置的第一实施例>
图3是主要示出应用于图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的控制装置的第一实施例的框图。
图3所示的控制装置180包括模具缓冲控制器(第一控制器)181，其构造成控制驱动模具缓冲液压缸130的第一液压装置；和初始压力控制器(第二控制器)188，其构造成控制驱动缓冲销压力均衡液压缸组151的第二液压装置。
<模具缓冲控制器>
模具缓冲控制器181是构造成控制缓冲垫位置和模具缓冲负载的控制器，并且包括模具缓冲负载设定单元(模具缓冲负载设定器)181a。
模具缓冲控制器181接收：模具缓冲压力信号194，其表示由第一压力检测器检测的液压缸130的升压侧加压室130b中的压力；模具缓冲位置信号196，其表示由模具缓冲位置检测器133检测的缓冲垫128的位置；滑块位置信号195，其表示由滑块位置检测器115检测的滑块110的位置；滑块速度信号197，其表示经由信号转换器155从角度检测器(构造成检测构造成驱动滑块110的曲轴的角度的角度检测器)的曲柄角度信号产生的滑块110的速度；和伺服马达角速度信号192、193，其从分别构造成经由信号转换器157、159检测第一伺服马达136和第二伺服马达138的角度的编码器156、158产生。
模具缓冲控制器181基于滑块位置信号195或曲柄角度信号确定滑块110是否处于非加压过程区域或滑块110是否处于加压过程区域，未示出。当模具缓冲控制器181确定滑块110处于非加压过程区域时，模具缓冲控制器181将模式切换到模具缓冲位置控制模式，其中，控制缓冲垫位置，而当它确定滑块110处于加压过程区域时，模具缓冲控制器181将其模式切换到模具缓冲负载(压力)控制模式。
<模具缓冲位置控制>
在模具缓冲位置控制模式中，模具缓冲控制器181基于来自模具缓冲位置指令单元(未示出)的模具缓冲位置指令、第一伺服马达136和第二伺服马达138的伺服马达角速度信号192、193以及滑块位置信号195计算扭矩指令190、191。模具缓冲控制器161使用扭矩指令190、191经由伺服放大器182、183控制第一伺服马达136和第二伺服马达138，并且将加压工作流体从第一液压泵/马达135和第二液压泵/马达137供应到液压缸130的升压侧加压室130。
因此，可以相对于活塞杆130c伸长或缩短的方向控制液压缸130的活塞杆130c的位置，由此可以控制缓冲垫128的高度位置(模具缓冲位置)。
模具缓冲指令单元接收模具缓冲位置信号，并且使用模具缓冲位置信号以在产生模具缓冲位置指令时产生初始值。模具缓冲位置指令单元在滑块110到达其下止点之后实施产品脱模操作，并且模具缓冲负载控制结束。另外，模具缓冲位置指令单元输出模具缓冲位置指令，以控制缓冲垫128的高度位置，从而保持缓冲垫128在作为缓冲垫128的初始位置的模具缓冲待机位置等待。
<<模具缓冲负载控制原理>>
模具缓冲负载可以通过升压侧加压室130c的压力和液压缸130的缸面积的乘积来表示。因此，控制模具缓冲负载意味着液压缸130的升压侧加压室130b中的压力的控制。
现在，假设：
模具缓冲压力产生侧的液压缸面积：a
模具缓冲压力产生侧的液压缸容积：V
模具缓冲压力：P
液压马达的负载扭矩：t
伺服马达的驱动扭矩：T
伺服马达的惯性力矩：I
伺服马达的粘性阻力系数：DM
伺服马达的摩擦力矩：fM
液压马达的位移容积：Q
从滑块施加到液压缸活塞杆的力：Fslide
通过加压被推进而产生的垫速度：v
液压缸活塞杆和垫的惯性质量：M
液压缸的粘性阻力系数：DS
液压缸的摩擦力：fS
通过工作流体被推动而旋转的伺服马达的角速度：ω
工作流体的体积弹性模量：K，和
比例常数：k1、k2。
然后，可以用[表达式3]和[表达式4]表示静态行为。
[表达3]
P＝∫K((v·A-2·k1·Q·ω)/V)dt(当使用两个液压马达时)
[表达4]
t＝k2·PQ/(2π)。
另外，除了[表达式3]和[表达式4]之外，可以用[表达式5]和[表达式6]表示动态行为。
[表达式5]
PA-Fslide＝M·dv/dt+DS·v+fS
[表达式6]
T-t＝I·dω/dt+DM·ω+fM
[表达式3]至[表达式6]的含义，即，经由缓冲垫128从滑块110向液压缸130传递力(模具缓冲负载)使液压缸130的升压侧加压室130b压缩，以由此产生模具缓冲压力。
在图3所示的示例中，为了产生模具缓冲压力，使第一液压泵/马达135和第二液压泵/马达137用作液压马达。当在第一液压泵/马达135和第二液压泵/马达137中产生的负载扭矩抵抗第一伺服马达136和第二伺服马达138的驱动扭矩时，第一伺服马达136和第二伺服马达138旋转，以抑制压力增加。最终，根据第一伺服马达136和第二伺服马达138的驱动扭矩来确定模具缓冲压力。
<模具缓冲负载(压力)控制>
模具缓冲控制器181包括模具缓冲负载设定单元181a。模具缓冲负载设定单元181a基于由滑块位置检测器115检测的滑块位置信号195，根据滑块110的位置，输出表示目标模具缓冲负载的模具缓冲负载(压力)指令。
当模具缓冲控制器181处于模具缓冲负载(压力)控制模式时，为了控制如由模具缓冲负载设定单元181a给出的模具缓冲压力指令所表示的模具缓冲压力，模具缓冲控制器181接收模具缓冲压力信号194，其表示由第一压力检测器132检测的液压缸130的升压侧加压室130b的压力。
当模具缓冲控制器181从模具缓冲位置控制模式(用于控制(保持)模具缓冲待机位置的模式)切换到模具缓冲压力控制模式时，模具缓冲控制器181通过分别经由伺服放大器182、183向第一伺服马达136和第二伺服马达138输出扭矩指令190、191来控制模具缓冲压力，该扭矩指令190、191通过使用模具缓冲压力指令、模具缓冲压力信号194、第一伺服马达136和第二伺服马达138的伺服马达角速度信号192、193以及滑块速度信号197来计算。
在模具缓冲压力控制模式下，在从滑块110碰撞材料(坯料)121(和坯料保持器124)的时间直到滑块110到达下止点之前的下降过程(加压过程)期间，与滑块上升期间相比，第一伺服马达136和第二伺服马达138的扭矩输出方向和产生速度相反。也就是说，加压工作流体通过缓冲垫128从滑块110接收的动力从液压缸130的升压侧加压室130b流入第一液压泵/马达135和第二液压泵/马达137，由此，第一液压泵/马达135和第二液压泵/马达137用作液压马达。然后，第一伺服马达136和第二伺服马达138分别由第一液压泵/马达135和第二液压泵/马达137驱动，并且用作发电机。由第一伺服马达136和第二伺服马达138产生的电力经由伺服放大器182、183和具有电力再生器的直流电源186、187再生成交流电源184。
模具缓冲控制器181具有阀控制器(未示出)，并且阀控制器使第一电磁阀175和第二电磁阀177都打开，以在缓冲垫128在待机位置(当模具缓冲负载控制开始时的滑块位置)等待时(位置控制模式)的时间点(时间点TTaiki)附近打开第一逻辑阀171和关闭第二逻辑阀173。另外，对于模具缓冲位置控制，阀控制器计算用于仅驱动第二伺服马达138的扭矩指令191，并且将扭矩指令191输出到第二伺服马达138(通过仅使用第二伺服马达138实施模具缓冲位置控制)。
在模具缓冲控制器181中，第一伺服马达136和第二伺服马达138的伺服马达角速度信号192、193用于通过改善模具缓冲位置控制和模具缓冲压力控制中的压力相位延迟特性(即，进相(advancing phase))来确保动态稳定性。滑块速度信号197用于控制补偿，以提高压力精度。滑块位置信号195用于升高缓冲垫128，同时自动避免与滑块110的碰撞(干涉)(用于具有自动干涉避免的移动功能)。
<初始压力控制>
初始压力控制器188包括初始压力设定单元188a。如上述[表达式1]所示，初始压力设定单元188a基于液压缸组151的升压侧加压室的最小容积变化量(ΔLk×∑Sk)和工作流体的体积弹性模量(K)来设定初始压力(PkL0)，使得当工作流体的总体积在初始压力下被压缩体积变化量(ΔLk×∑Sk)时增加的工作流体的压力变成在模具缓冲负载施加开始之前由模具缓冲负载设定单元181a设定的目标模具缓冲负载(设定初始压力的步骤)中的最低模具缓冲负载相对应的压力(PkLD)。这里，如上所述，根据液压缸组151的升压侧加压室和管道的总容积(Vk)、用于吸收n个缓冲销126a至126n的高度变化的液压缸组151的最小平均收缩量(ΔLk)以及液压缸组151的总截面积(∑Sk)计算液压缸组151的升压侧加压室的最小容积变化量(ΔLk×∑Sk)。
初始压力控制器188计算扭矩指令190，使得在缓冲垫128在待机位置(当模具缓冲负载控制开始时的滑块位置)等待时(位置控制模式)的时间点(时间点TTaiki)附近，在液压缸组151的升压侧加压室中产生由初始压力设定单元188a设定的初始压力(PkL0)。基于表示由初始压力设定单元188a设定的初始压力(PkL0)的初始压力指令、表示由第二压力检测器140检测的液压缸组151的升压侧加压室中的压力的压力信号198以及经由信号转换器157从第一伺服马达136的编码器156产生的伺服马达角速度信号192计算该扭矩指令190。
初始压力控制器188基于计算出的扭矩指令190经由伺服放大器182控制第一伺服马达136，并且将工作流体从第一液压泵/马达135供应到液压缸组151的升压侧加压室和管道中，其经由第二逻辑阀173和第一逻辑阀171与液压缸组151的升压侧加压室连通(控制压力的步骤)。
因此，缓冲销压力均衡液压缸组151的升压侧加压室中的压力被控制以变成(匹配)由初始压力设定单元188a设定的初始压力(PkL0)。
这里，模具缓冲控制器181的阀控制器(未示出)打开第一电磁阀175和第二电磁阀177，以在缓冲垫128在待机位置等待的时间点附近打开第一逻辑阀171和关闭第二逻辑阀173。另外，扭矩指令选择器189选择从初始压力控制器188输出的扭矩指令作为扭矩指令190，并且在缓冲垫128在待机位置等待的时间点附近经由伺服放大器182将扭矩指令190输出到第一伺服马达136。
这通过在缓冲垫128在待机位置等待的时间点附近使用第一伺服马达136和第一液压泵/马达135个来控制缓冲销压力均衡液压缸组151的升压侧加压室(以及与缓冲销压力均衡液压缸组151的升压侧加压室连通的管道)中的初始压力。即，在该示例中，尽管第一伺服马达136和第一液压泵/马达135主要用于模具缓冲位置控制和模具缓冲压力控制，但是第一伺服马达136和第一液压泵/马达135暂时用于在缓冲垫128在待机位置等待时，将缓冲销压力均衡液压缸组151的升压侧加压室中的压力设定为初始压力(PkL0)。
另外，在使用初始压力控制器188控制液压缸组151的升压侧加压室中的初始压力时，第一伺服马达136的伺服马达角速度信号192用于改善压力相位延迟特性(即进相)和确保动态稳定性。
<具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的操作>
图4示出图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的一个周期中(在连续操作期间)的主要物理量的波形。
在图4中，第一图示出加压滑块位置和模具缓冲位置，第二图示出模具缓冲负载，第三图示出缓冲销压力均衡液压缸组151中的压力，其中，升压侧加压室彼此连通，第四图示出第一电磁阀175和第二电磁阀177的开/关状态。
在该示例中，假设由模具缓冲负载设定单元181a设定的目标模具缓冲负载的模具缓冲负载值是2000[kN]的恒定值(加压过程中的最低模具缓冲负载也是该值)，则缓冲销压力均衡液压缸组151的平均收缩量(ΔLk)的必需最小值是1mm。基于平均收缩量(ΔLk)的必需最小值，液压缸组151的初始压力PkL0(在初始压力控制器188中预先计算，并且在初始压力设定单元188a中设定)是113.9[kg/cm2]。随着平均收缩量的设定值变小，初始压力Pk0变大，并且当施加模具缓冲负载时，液压缸组151的收缩量减小(液压缓冲负载响应变得更快)。因此，希望平均收缩量根据多个缓冲销的长度变化范围设定在必需的最小值。
<0至约1.25s，加压滑块下降，模具缓冲待机，并且不实施加压>
加压滑块从上止点下降，尚未开始加压。模具缓冲(缓冲垫128)在待机位置(当开始施加模具缓冲负载时的滑块位置)等待(即，控制模具缓冲以在待机位置等待)。
在缓冲垫128等待的0.59s(时间点(TTaiki＝0.7s)附近)处，确定液压缸组151的初始压力Pk0是否保持在初始压力控制器188中的设定的目标值(初始压力PkL0)的范围113.9±0.1[kg/cm2]内。然后，仅当确定为否定时，实施初始压力控制，使得初始压力Pk0落入目标值的范围内。在该示例中，由于初始压力Pk0是113.77[kg/cm2]，因此，确定是否定(即，实施初始压力控制)。
当实施初始压力控制时，第二电磁阀177在0.6s的时间点打开，以关闭第二逻辑阀173。然后，当第二逻辑阀173在0.65s的时间点完全关闭时，仅通过第二伺服马达138控制缓冲垫128等待(保持)在待机位置。
同时，扭矩指令选择器189从初始压力控制器188侧选择扭矩指令输出。然后，初始压力控制器188经由扭矩指令选择器189向伺服放大器183输出与约113.9[kg/cm2](例如，113.9±5[kg/cm2])的初始压力目标值相对应(成比例)的扭矩(开环)指令190，并且打开第一电磁阀175，以打开第一逻辑阀171。这里，在第二逻辑阀173关闭之后施加扭矩(开环)指令190的状态下打开第一逻辑阀171的原因是在第一逻辑阀171打开时防止初始压力Pk0下降。
然后，当第一逻辑阀171在0.7s的时间点完全打开时，初始压力控制器188向伺服放大器182输出扭矩(闭环)指令190，使得主要基于初始压力Pk0的目标值113.9[kg/cm2]和来自第二压力检测器140的压力信号198将液压缸组151的初始压力Pk0控制成具有114.0[kg/cm2]的指令值，该指令值比113.9[kg/cm2]的目标值高0.1[kg/cm2]。
初始压力Pk0在0.73s的时间点附近稳定在114.0±0.02[kg/cm2]的范围内。在0.75s的时间点，第一电磁阀175关闭，第一逻辑阀171关闭。此后，当第一逻辑阀171在0.8s的时间点完全关闭时，扭矩指令选择器189选择从模具缓冲控制器181侧输出的扭矩指令。再次使用第一伺服马达136和第二伺服马达138将缓冲垫128的位置控制成在待机位置等待。
同时，第二电磁阀177关闭，第二逻辑阀173打开。第二逻辑阀173在0.85s的时间点完全打开，并且完成初始压力Pk0的一系列重新控制操作和加压工作流体的密封操作。初始压力Pk0是113.932[kg/cm2]。当在第二电磁阀177关闭(以打开第二逻辑阀173)时切换(移动)(提升阀型)电磁阀的提升阀时，由于微量工作流体从液压缸组151泄漏到低压(系统压力)管线中，初始压力Pk0下降0.1[kg/cm2]或更小的数量级。因此，初始压力Pk0的指令值被设定成比目标值大0.1[kg/cm2]，以处理初始值Pk0的下降。在该示例中(在缓冲销压力均衡液压回路170中)，由于初始压力Pk0保持在基本上没有泄漏的情况下确定的压力，因此在几个周期到几十个周期中实施一次初始压力Pk0的重新控制操作和加压工作流体的密封操作。
<1.25s至2.15s，加压滑块下降到下止点，施加模具缓冲负载，并且实施加压>
当滑块110经由上模具120(当开始施加模具缓冲负载时)、材料121、坯料保持器124、缓冲销126a至126n、液压缸组151等与缓冲垫128碰撞时，开始经由模具缓冲控制器181的作用向上(沿着将材料121压在坯料保持器124和上模具120之间的方向)施加预定的(设定的)模具缓冲负载，在该示例中是2000[kN]。然后，模具缓冲负载的施加在约0.05秒内完成。与此相关(与此成比例)，液压缸组151的升压侧加压室中的压力从初始压力Pk0(113.93[kg/cm2])增加到与模具缓冲负载(2000[kN])相对应的压力PkD(240.6[kg/cm2])。此时(当压力增加时)，吸收缓冲销(30个缓冲销中，16个缓冲销具有预定长度，10个缓冲销比预定长度长1mm，4个缓冲销比预定长度短0.5mm)的长度变化，从而对所有缓冲销施加约66.7(＝2000/30)[kN]的均匀负载。
在将用于每个缓冲销的预定的均匀的模具缓冲负载分力施加到保持在坯料保持器124和上模具120之间的材料121上时施加拉伸，而不在材料121的每个部分上产生拉伸皱褶或缺陷。
在加压过程的下止点附近(在下止点上方约1mm或更小的位置处)完成拉伸，并且通过模具缓冲控制器181的作用减轻模具缓冲负载(与模具缓冲负载相对应的压力)。与此相关(与此成比例)，液压缸组151的压力也从与模具缓冲负载相对应的压力PkD(240.6[kg/cm2])下降到初始压力Pk0(113.92[kg/cm2])。由于初始压力Pk0几乎不会改变(减小)，因此对于下一周期，当模具缓冲在待机位置等待时，不重新控制初始压力Pk0，并且不实施对工作流体的密封操作(不需要重新控制和密封操作)。
<2.15s至4.3s，加压滑块上升到上止点，产品脱模，并且缓冲垫在待机位置等待>
滑块110从下止点上升到上止点。当模具缓冲负载(与模具缓冲负载相对应的压力)几乎完全减掉时，通过模具缓冲控制器181，模具缓冲(缓冲垫128)从模具缓冲压力控制切换到模具缓冲位置控制。根据基于脱模设定值(在下止点附近的位置的保持时长的设定值或上升速度的设定值)自动产生且连续变化的模具缓冲位置指令，模具缓冲从加压过程的下止点附近的位置连续地朝向模具缓冲待机位置移动，同时脱模产品。然后，模具缓冲到达待机位置。
另外，在设定初始压力(PkL0)发生错误的情况下，例如，当初始压力(PkL0)变得比目标初始压力指令值(PkL0Ref)大时，液压缸组151的收缩量相应地减小。这导致压力均衡效果变得比期望效果减弱的担忧。另一方面，当初始压力(PkL0)变得比初始压力指令值(PkL0Ref)小时，液压缸组151的收缩量相应地增大。这导致对施加模具缓冲负载的响应变差的担忧。
当初始压力(PkL0)变得比初始压力指令值(PkL0Ref)大或小时，液压缸组151的收缩量都改变，导致对模具缓冲负载的响应变差的担忧。
因此，根据初始压力指令值(PkL0Ref)来精确地控制和产生初始压力(PkL0)实际上非常重要。在下文中，将对此进行详细描述。
图5是详细示出图3所示的初始压力控制器188的框图。
图5中的参考符号和附图标记如下。
190：第一伺服马达136的扭矩指令[kgm]；
192：伺服马达角速度信号ω[rad/s]；
198：来自第二压力检测器140的压力信号Pk[kg/cm2]；
PkL0Ref：初始压力指令[kg/cm2]；
q：第一液压泵/马达135的位移容积[cm3/rev]；
Kp：比例补偿常数；
KI：综合补偿常数；
1/S：积分；和
Kω：角速度补偿常数。
在图5中，初始压力控制器188基于初始压力指令值(PkL0Ref)、缓冲销压力均衡液压缸组151的压力(Pk)和第一伺服马达136的伺服马达角速度信号(ω)实施控制。具体地，前馈(打开)补偿分量与初始压力指令值(PkL0Ref)成比例。反馈(关闭)补偿分量与通过从与初始压力指令值(PkL0Ref)和当前压力(Pk)的偏差成比例的分量(比例补偿常数为Kp的比例补偿器的输出)和与该偏差的积分成比例的分量(积分补偿常数为KI的积分补偿器的输出)之和(比例-积分补偿)中减去伺服马达角速度信号ω而获得的结果成比例。初始压力控制器188将前馈(打开)补偿分量和反馈(关闭)补偿分量之和作为扭矩指令190输出到伺服放大器182，由此驱动第一伺服马达136。
前馈补偿分量是基本扭矩分量，其与初始压力指令(PkL0Ref)在物理上成比例，并且起到合理地产生PkL0Ref的作用。反馈补偿分量起到在控制中使初始压力(PkL0)快速地(主要通过Kp的作用)、准确地(主要通过KI的作用)且稳定地(主要通过Kω的作用)响应初始压力指令值(PkL0Ref)的作用。
图6示出当基于图5所示的初始压力控制器188的框图控制初始压力(PkL0)时，初始压力(PkL0)等的时间响应波形。在图6中，上部的图表示出表示对初始压力指令的时间响应的初始压力指令(PkL0Ref)和初始压力(PkL0)。图6中部的图表示出第一伺服马达136的伺服马达扭矩。图6下部的图表示出第一液压泵/马达135的工作流体的排出量。
在该示例中，假设所使用的第一伺服马达136的扭矩响应能力(角频率)在初次近似之后是600[rad/s]，第一伺服马达136和与其轴连接的第一液压泵/马达135的惯性力矩是0.4[kgm2]，第一液压泵/马达135的位移容积(q)是500[cm3/rev]。在这种情况下，如图6中的第一张图表所示，通过适当地控制参数(常数)Kp、KI、Kω，初始压力PkL0在0.1s内响应初始压力指令PkL0Ref(113.9[kg/cm2])，精度范围是±0.02[kg/cm2]。
因此，通过驱动轴连接到第一伺服马达136的第一液压泵/马达135来控制压力的方法适合于将由第二压力检测器140检测的液压缸组151的压力控制到目标值(最坏的情况下，在目标值的±0.1[kg/cm2]的范围内)。
在多个缓冲销以良好的精度制成，并且由此不需要吸收缓冲销的长度变化的情况下，不需要必需最小平均收缩量(ΔLk)。初始压力可以从一开始就设定成与模具缓冲负载(设定的目标模具缓冲负载中的最大模具缓冲负载或更大)相对应的压力，在这种情况下，由于液压缸组151的插入的模具缓冲负载的响应延迟时间几乎消除。
<具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的操作(当模具缓冲负载在加压过程中变化时)>
将描述本发明的一个特征，即，使用特殊材料时的有效性。
图7示出图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置在一个周期中(在连续操作期间)的主要物理量的其它波形。更具体地，图7示出当在加压过程中可以将模具缓冲负载均匀地施加到材料上同时根据材料的性质或模具的特定成形性能改变模具缓冲负载从而改善将来预期的特殊材料或低加工性材料的成形性能时，主要物理量的波形。
如图4所示，图7中最上部的图表示出加压滑块的位置和模具缓冲的位置，图7中第二高的部分的图表示出模具缓冲负载，图7中第三高的部分的图表示出缓冲销压力均衡液压缸组151的压力，其中，升压侧加压室彼此连通，图7中底部的图表示出第一电磁阀175和第二电磁阀177的打开/关闭状态。图7所示的波形与图4所示的波形不同，特别是模具缓冲负载在如第二高的部分的图表所示的加压过程期间变化，并且缓冲销压力均衡液压缸组151的压力也随着模具缓冲负载的变化而变化，如第三高的部分的图表所示。
如图7的第二高部分的图表所示，在模具缓冲负载施加开始(在300毫米处)之后，当模具缓冲位置是从300mm到160mm时，由模具缓冲负载设定单元181a设定的目标模具缓冲负载的值变成1800[kN]的恒定值。然后，模具缓冲负载(以逐渐减小的方式，或逐渐地)连续变化(下降)到1200[kN]，同时模具缓冲位置从160mm变成60mm。然后，当模具缓冲位置接近下止点附近时，模具缓冲负载变化(增加)到2000[kN]。
模具缓冲负载的第一次下降旨在抑制材料的失效，模具缓冲负载最后的增加旨在确保产品的精度。
缓冲销压力均衡液压缸组151的必需平均收缩量ΔLk是1mm。基于图7的第二高部分的图表所示的模具缓冲负载值中的最低模具缓冲负载值1200[kN]，基于1mm的必需平均收缩量ΔLk，液压缸组151的初始压力PK0(该初始压力PK0在初始压力控制器188中预先计算，然后在初始压力设定单元188a中设定)是17.7[kg/cm2]。
随着模具缓冲负载变小，初始压力相对于恒定的平均收缩量ΔLk变小。因此，对模具缓冲负载施加的响应时间相应地延长了必需的最小量。
以这种方式，不管最近变得普遍的模具缓冲负载在加压过程期间变化与否，都可以将初始压力PkL0控制成与必需最小平均收缩量ΔLk相对应。这是本发明的特征之一。
<具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的第二实施例>
图8是示出根据本发明的第二实施例的包括具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的压力系统的主要框图。在图8中，与图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的共同部分将被给予相似的附图标记，并且这里将省略其描述。
图8所示的根据第二实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置与图1所示的第一实施例的模具缓冲装置的不同之处在于模具缓冲装置160的构型。即，在根据第二实施例的模具缓冲装置160中，用于模具缓冲的第一液压装置和用于缓冲销压力均衡的第二液压装置包括第一伺服马达136和轴连接到第一伺服马达136的第一液压泵/马达135，第一和第二液压装置共同使用或共用该第一伺服马达136和第一液压泵/马达135。根据第二实施例的模具缓冲装置160不包括第二伺服马达138和轴连接到第二伺服马达138的第二液压泵/马达137，在根据第一实施例的模具缓冲装置160中，第二伺服马达138和第二液压泵/马达137专门用于驱动模具缓冲液压缸130。
在压力机的一个运行周期中，第一伺服马达136和轴连接到第一伺服马达136的第一液压泵/马达135用于在缓冲垫128在待机位置(当模具缓冲负载控制开始时的滑块位置)等待的时间点(时间点TTaiki)附近产生用于缓冲销压力均衡液压缸组151的初始压力。否则，第一伺服马达136和第一液压泵/马达135用于驱动模具缓冲液压缸130。
在缓冲垫128在待机位置等待的时间点TTaiki附近，第一伺服马达136不驱动缓冲垫128。然而，在通过关闭第二逻辑阀173而没有泄漏(通过第二逻辑阀173的提升阀部分的就座作用)的情况下，通过保持施加到液压缸130(的升压侧加压室130b)以将缓冲垫128保持在待机位置的压力，将缓冲垫128保持在待机位置。
控制缓冲销压力均衡液压缸组151的初始压力的时间段是当缓冲垫128在待机位置等待时的时间点TTaiki附近的微小时间段，并且在该时间段过去之后，模具缓冲位置控制模式恢复。因此，即使在控制液压缸组151的初始压力的时间段期间将模具缓冲位置控制模式切换到非控制模式，由于模具缓冲位置控制模式在此后恢复，因此缓冲垫128可以准确地保持在待机位置。
<控制装置的第二实施例>
图9是主要示出图8所示的根据第二实施例的应用于具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的控制装置的第二实施例的框图。在图9中，与应用于图3所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的根据第一实施例的控制装置的共同部分将被给予相似的附图标记，并且这里将省略其描述。
图9所示的控制装置180与图3所示的控制装置180的不同之处在于，控制装置180仅控制第一伺服马达136。即，在模具缓冲位置控制模式或模具缓冲压力控制模式下，图9所示的模具缓冲控制器181仅使用第一伺服马达136经由第一液压泵/马达135控制模具缓冲位置和模具缓冲压力(模具缓冲负载)。
图9所示的初始压力控制器188仅控制第一伺服马达136，以控制缓冲销压力均衡液压缸组151的初始压力，因此，图9所示的初始压力控制器188与图3所示的初始压力控制器188相似。
<具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的第三实施例>
图10是示出根据本发明的第三实施例的包括具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的压力系统的主要框图。在图10中，与图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的共同部分将被给予相似的附图标记(尽管添加了后缀编号)，并且这里将省略其描述。
图10所示的根据第三实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置与第一实施例的模具缓冲装置的不同之处在于，根据第三实施例的模具缓冲装置包括多个(两个)图1所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置。
也就是说，在图10中，缓冲销126-1a至126-1n和缓冲销126-2a至126-2n沿着左右方向布置，类似地，缓冲销压力均衡液压缸组151-1(液压缸151-1a至151-1n)和缓冲销压力均衡液压缸组151-2(液压缸151-2a至151-2n)沿着左右方向布置。
缓冲垫在左右方向的中心处分成缓冲垫128-1、128-2。在图10中，液压缸组151-1排列在右缓冲垫128-1(的销板127-1)上，液压缸组151-2排列在左垫板128-2(的销板127-2上)。
模具缓冲液压缸130-1、130-2分别支撑缓冲垫128-1、128-2，并且独立地为缓冲垫128-1、128-2产生模具缓冲负载。
两个第一液压装置分别用于驱动模具缓冲液压缸130-1、130-2，两个第二液压装置分别用于设定缓冲销压力均衡液压缸组151-1、151-2的初始压力，在左右两侧设置有两套各种类型的探测器。
使用根据第三实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的上述构型，可以向每个缓冲垫128-1、128-2施加必需的模具缓冲负载。因此，缓冲销压力均衡液压缸组151-1、151-2分别与缓冲垫128-1、128-2连通，使得可以独立地向缓冲垫128-1、128-2施加液压缸组151-1、151-2的初始压力。
通过采用这种构型，在加压用于形状不同(左侧和右侧)的产品的材料时，可以容易地将均匀的模具缓冲负载施加到模具的必需部分，从而可以提高构成的产品的质量。
在该示例中，缓冲垫在中心处分成缓冲垫128-1、128-2，以在横向上彼此独立；然而，左、右缓冲垫可以彼此集成。即使使用左右集成的缓冲垫，其它构型保持如图10中的第三实施例所示，并且向左、右侧上的两个模具缓冲液压缸130-1、130-2中的每一个理想地施加必需的模具缓冲负载，使得必需的初始压力被理想地施加到每个缓冲销压力均衡液压缸组151-1、151-2。即使当缓冲垫彼此集成时，缓冲垫也会根据向左、右缓冲垫施加的模具缓冲负载而弹性变形，从而相应地向模具施加模具缓冲负载，从而也可以容易地向模具(的左侧和右侧)上的必需部分施加必需的模具缓冲负载。因此，可以容易地加压材料，以获得具有良好质量的(左侧和右侧)形状不同的产品。
在图10所示的第三实施例中，说明了一个示例，其中对左、右缓冲垫128-1、128-2中的每一个或者对每个模具缓冲液压缸130-1、130-2控制模具缓冲负载，和对每个缓冲销压力均衡液压缸组151-1、151-2控制初始压力。然而，本发明不限于如此描述的构型。因此，可以采用这样的构型，其中，可以对横向(左右)和纵向(前后)分离的四个缓冲垫中的每一个或对四个模具缓冲液压缸中的每一个控制模具缓冲负载，并且对四个模具缓冲销压力均衡液压缸组中的每一个控制初始压力。在这种情况下，在加压材料以构成横向和纵向形状不同的产品时，可以容易地向模具的每个必需部分均匀地施加必需的模具缓冲负载，从而可以提高构成的产品的质量。
<控制装置的第三实施例>
图11是主要示出应用于图10所示的根据第三实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的控制装置的第三实施例的框图。在图11中，与应用于图3所示的根据第一实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的根据第一实施例的控制装置的共同部分将被给予相似的附图标记(尽管添加了后缀编号)，并且这里将省略其描述。
图11所示的控制装置180包括第一模具缓冲控制器181-1、第一初始压力控制器188-1、第二模具缓冲控制器181-2和第二初始压力控制器188-2，其独立且单独地控制两组第一伺服马达136-1和第二伺服马达138-1以及第一伺服马达136-2和第二伺服马达138-2。
第一模具缓冲负载设定单元181-1a和第二模具缓冲负载设定单元181-2a可以独立且单独地设定目标模具缓冲负载，第一模具缓冲控制器181-1和第二模具缓冲控制器181-2可以独立且单独地控制向在中心处分开的缓冲垫128-1、128-2施加的模具缓冲负载。通过采用这种结构，在加压材料以构成形状不同的产品时，可以向模具的每个必需部件施加必需的模具缓冲负载，从而可以提高构成的产品的质量。
第一初始压力设定单元188-1a和第二初始压力设定单元188-2a可以根据独立设定的目标模具缓冲负载(目标模具缓冲负载的相应的最低模具缓冲负载)独立且单独地设定初始压力目标值。第一初始压力设定单元188-1a和第二初始压力设定单元188-2a可以根据设定的初始压力目标值独立地控制缓冲销压力均衡液压缸组151-1、151-2的初始压力。
<具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的第四实施例>
图12是示出根据本发明的第四实施例的包括具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的压力系统的主要框图。在图12中，与图10所示的根据第三实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的共同部分将被给予相似的附图标记，并且这里将省略其描述。
图12所示的第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置与第三实施例的模具缓冲装置不同。也就是说，与第三实施例不同，根据第四实施例的模具缓冲装置包括：液压泵/马达135-1、137-1和135-2、137-2，其作为第一液压泵/马达布置在左侧和右侧；以及分别轴连接到液压泵/马达135-1、137-1的旋转轴的伺服马达136-1、138-1，和分别轴连接到液压泵/马达135-2、137-2的旋转轴的伺服马达136-2、138-2，其作为第一伺服马达布置在左侧和右侧。另外，与第三实施例不同，根据第四实施例的模具缓冲装置不包括用于专门驱动模具缓冲液压缸130-1、130-2的第二伺服马达。
根据第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置与图8所示的根据第二实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置相似，因为没有设置用于专门驱动模具缓冲液压缸130-1、130-2的第二伺服马达。
因此，在第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的控制装置中，实施与图9所示的根据第二实施例的控制装置实施的控制相同的控制。也就是说，在压力机的一个运行周期中，右侧伺服马达136-1、138-1对和左侧伺服马达136-2、138-2对用于在缓冲垫128-1、128-2在待机位置(模具缓冲负载控制开始的滑块位置)等待的时间点(时间点TTaiki)附近产生用于缓冲销压力均衡装置的初始压力。另外，右侧伺服马达136-1、138-1对和左侧伺服马达136-2、138-2对用于驱动模具缓冲。
分别为左侧和右侧设置右侧伺服马达136-1、138-1对和左侧伺服马达136-2、138-2对的原因是在加压滑块以较高速度下降的情况下，向缓冲垫128-1、128-2施加模具缓冲负载。在产生用于缓冲销压力均衡装置的初始压力时(也)使用两个伺服马达的原因主要是通过不同时实施不同的控制(控制模具缓冲位置和控制缓冲销压力均衡液压缸组的初始压力)来简化控制器(控制计算)。
可以向在中心处分离的缓冲垫128-1、128-2单独施加必需的模具缓冲负载和可以向缓冲销压力均衡液压缸组151-1、151-2单独施加初始压力的原因是为了如使用图10所示的第三实施例那样，在加压形成(左、右)形状不同的产品，以均匀的方式容易地向模具上的每个必需部分施加必需的模具缓冲负载，并且提高构成的产品的质量。
<比较示例>
(1)整个系统可以低成本地构成。
专利文献1描述了传统的缓冲销压力均衡装置应用于气动模具缓冲装置的实施例。
专利文献1中描述的缓冲销压力均衡装置需要用于将工作流体供应到缓冲销压力均衡液压缸组的液压装置(初始压力产生装置)，其与用于气动模具缓冲装置的加压空气供应源分离。
与这种传统的气动模具缓冲装置相比，在根据本发明的第一至第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置中，用于模具缓冲的第一液压装置和用于缓冲销压力均衡的第二液压装置可以共同使用或共用第一伺服马达136和与其轴连接的第一液压泵/马达135。根据本实施例，不需要新添加液压装置(特别是第一伺服马达136和与其轴连接的第一液压泵/马达135的基本元件)来将工作流体供应到缓冲销压力均衡液压缸。
也就是说，应用于传统的气动模具缓冲装置的缓冲销压力均衡装置需要专门用于将工作流体供应到缓冲销压力均衡液压缸组的缓冲销压力均衡装置的液压装置(装备有马达和液压泵)和用于控制初始压力的控制装置(与初始压力产生装置一起)。然而，在根据本发明的第一至第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置中，伺服模具缓冲装置的液压装置可以兼作初始压力产生装置，因此，专用的液压装置变得不必要，从而可以以低成本构造整个系统。
(2)缓冲销压力均衡液压缸组(活塞密封件等)易于维护。
在专利文献1中描述的传统的气动模具缓冲装置中，当开始施加模具缓冲负载时，容易在模具缓冲负载中产生浪涌(冲击)。
图13是示出模具缓冲负载的分量的框图。图13中所示的附图标记如下。
Vdc：缓冲垫速度(mm/s)；
Ddc：粘性阻力系数＝196(kN·s/m)；
Sdc：总圆柱截面积(cm2)；
Sdc_a＝40791.35：气动模具缓冲
Sdc_s＝815.83：伺服模具缓冲
Pdc：模具缓冲缸中的压力(kg/cm2)；
(当施加2000kN时的速率值)
Pdc_a＝5.0：气动模具缓冲
Pdc_s＝250.0：伺服模具缓冲
g：重力加速度＝9.806(m/s2)；
adc：缓冲垫加速度(m/s2)；
Mdc：缓冲垫互锁质量＝12900(kg)；
f1：气缸推力(kN)；
f1＝Sdc×Pdc×g/1000
f2：缓冲垫的加速反作用力(kN)；
f2＝-adc×Mdc/10002(kN)；
f3：缓冲垫互锁部分的重力(kN)；
f3＝Mdc×g/1000(kN)；
f4：缓冲垫的粘性阻力(kN)；
f4＝-Vdc×Ddc/1000(kN)；和
F：DC_force：模具缓冲负载(kN)；
F＝f1+f2-f3+f4，
其中，关于缓冲垫的速度和加速度，向上的速度和加速度表示正的速度和加速度。
图14示出气动模具缓冲装置和伺服模具缓冲装置的一个周期中(在连续操作期间)的主要物理量的波形。图14示出当向专利文献1中描述的传统的气动模具缓冲装置施加约2000[kN]的模具缓冲负载时的结果，以及当向根据本发明的第一至第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置施加约2000[kN]的模具缓冲负载时的结果(即，伺服模具缓冲装置，其中，经由轴连接到伺服马达的液压泵/马达和液压缸产生模具缓冲负载)。
图14中最上部的图表示出加压滑块位置、气动模具缓冲(垫)位置和伺服模具缓冲(垫)位置。
图14中第二高部分的图表示出加压滑块速度、气动模具缓冲(垫)速度和伺服模具缓冲(垫)速度。
图14中第三高部分的图表示出气动模具缓冲中的气缸推力和伺服模具缓冲中的液压缸推力。
图14中底部的图表示出气动模具缓冲负载和伺服模具缓冲负载。
通常，气动模具缓冲装置和伺服模具缓冲装置中的一个与一台压力机互锁；然而，这里，为了容易地比较两种模具缓冲装置的不同特性，当两个模具缓冲装置与同一压力机的同一运动互锁时，也一起示出了这两个模具缓冲装置的模具缓冲的物理量。
模具缓冲冲程是300mm，并且当开始施加模具缓冲负载时(当滑块经由上模具、材料、坯料保持器和缓冲销间接地与缓冲垫碰撞时)的滑块速度是约600mm/s。
气动模具缓冲装置和伺服模具缓冲装置的构造条件是相同的，只要原理不矛盾，从而尽可能以相匹配的比例比较该装置。
气动模具缓冲构造成使得当气动模具缓冲下降(移动)300mm(空气罐装备有气动模具缓冲)时，其与气缸连通的体积被压缩20％。
如专利文献1等所述，在将缓冲销压力均衡装置应用于气动模具缓冲装置的情况下，当开始施加模具缓冲负载时，通过冲击(冲击地)施加的模具缓冲负载直接施加到缓冲销压力均衡液压缸组。因此，与模具缓冲负载成比例的浪涌压力也施加到液压缸组。反复施加这种浪涌压力(对于每个周期)严重影响液压缸组的活塞密封件等并促进其劣化。
此外，对于每个周期在液压缸组中产生初始压力(Pk0)的液压装置中还存在相当大的热量产生(流体温度的温升)的问题。如专利文献1和专利文献2中简要描述的那样，在传统构造的液压装置中，通过打开或关闭关闭阀，将通过液压泵的旋转排出的工作流体的量的一部分释放(排放)到罐侧，从而控制初始压力，或者通过减压阀的功能代替关闭阀产生初始压力(使用采用阀控制的初始压力产生装置)。在使用传统构型的液压装置的情况下，在大多数情况下，流体温度稳定地超过40℃，并且流体温度超过50℃很正常。丁腈橡胶的标准活塞密封件的寿命与流体的温度相关，并且在高流体温度环境下稳定地使用这种活塞密封件显著地促进活塞密封件的劣化。
另一方面，在根据本发明的第一至第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置中，(在使用具有泵控制的初始压力产生装置的情况下)，在不经由阀将通过旋转使用伺服马达液压泵排出的部分工作流体(即完全使用的工作流体)释放(排放)到罐的情况下产生初始压力。因此，根据第一至第四实施例的模具缓冲装置具有良好的能量效率，产生很少的热量以产生用于模具缓冲负载的压力和用于液压缸组的初始压力，因此不存在流体温度稳定地超过40℃的风险(理论上和经验上)。
因此，使用根据本发明的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置，其中，模具缓冲负载几乎不包含浪涌，并且易于将液压缸组的流体温度稳定地维持在40℃或更低，通过延长缓冲销压力均衡液压缸组中的活塞密封件等的寿命，可以改善液压缸组的维护。
这里，在本发明的第一至第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的“模具缓冲装置”和“缓冲销压力均衡装置”中，“模具缓冲装置”对应于日本专利申请公开No.2006-315074中公开的伺服模具缓冲装置。该伺服模具缓冲装置已被证明在平稳的压力可控性和高机械耐久性方面具有良好的性能结果。在上述比较示例中，关于模具缓冲负载的施加形式，将该伺服模具缓冲装置与一般的气动模具缓冲装置进行了比较。然而，在上述示例中，可以用其它装置代替气动模具缓冲装置进行比较。例如，可以使用一种模具缓冲装置进行比较，该模具缓冲装置使用液压缸来升降缓冲垫，并且具有液压回路，在该液压回路中设置有用于压力控制的减压阀(与伺服模具缓冲装置不同)，或者使用采用螺旋机构来升降缓冲垫的模具缓冲装置进行比较。即使使用这些模具缓冲装置，与本实施例的伺服模具缓冲装置相比，由于前一模具缓冲装置中的减压阀的阀开启响应性的作用和由于后一模具缓冲装置中的螺旋机构的启动摩擦力，当开始施加模具缓冲负载时，模具缓冲负载倾向于包含浪涌。因此，根据本发明的第一至第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的意义在于，伺服模具缓冲装置还用作根据本发明的缓冲销压力均衡装置。
(3)专利文献1和专利文献2没有充分公开(或者不够充分公开)用于产生(控制)影响缓冲销压力均衡施加和模具缓冲负载施加(响应性和响应性的变化)的用于缓冲销压力均衡液压缸组的初始压力的方法。
专利文献1(图2)和专利文献2(图3)没有详细描述用于产生用于缓冲销压力均衡液压缸组的初始压力的方法。也就是说，没有描述用于精确地产生初始压力的范围(例如，产生相对于目标初始压力具有约±1kg/cm2的容差的初始压力)。专利文献1和专利文献2中的发明的有益效果由于初始压力的产生精度而波动，因此，基础的描述很重要。
例如，在专利文献2中，基于各模具特有的活塞冲程尺寸X或适当的坯料保持器负载F计算适当的初始液压Psso。专利文献2公开了在能够(实际上准确地)产生该Psso的情况下，可以获得专利文献2中描述的发明所期望的适当的加压质量。
然而，关于用于产生Psso的方法，专利文献2仅公开了“控制泵34和关闭阀36，使得由液压传感器38检测到的液压Ps(即初始液压Pss)达到上述适当的初始液压Psso”。没有公开如何控制泵34和关闭阀36。此外，在完全产生初始压力的状态下，关闭阀36必须完全关闭，并且在该阶段，泵34必须停止。用于控制两个元件的控制方法不清楚，并且没有描述通过所公开的构型“适当地”控制初始压力的基础。
在本发明的实施例中，通过伺服马达或模具缓冲控制伺服马达高度精确地(关于初始压力目标值Pk0r在±0.1[kg/cm2]的范围内)控制基于最低模具缓冲负载(FL)的缓冲销压力均衡液压缸组的初始压力(PkL0)，从而产生必需最小平均收缩量(ΔLk)，以通过利用工作流体特有的弹性而不使用特殊的弹性元件，吸收缓冲垫的倾斜和缓冲销的长度变化。结果，对施加模具缓冲负载(坯料保持器负载)的响应可以很稳定而没有过度延迟。
<其它>
本发明不限于根据第一至第四实施例的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置。本发明还包括“缓冲销压力均衡装置”本身，其构成具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置的一部分。即使在这种情况下，尽管“伺服模具缓冲装置”的伺服马达等不能被通用地作为初始压力产生装置的一部分，但是通过用根据本发明的“缓冲销压力均衡装置”控制缓冲销压力均衡液压缸组的升压侧加压室中的初始压力，提供了在“伺服模具缓冲装置”中稳定对施加模具缓冲负载(坯料保持器负载)的响应而没有过度延迟。在这种情况下，“伺服模具缓冲装置”包括一种装置，其中，螺旋机构用于升降缓冲垫，该螺旋机构由伺服马达控制。
尽管模具缓冲液压缸和缓冲销压力均衡液压缸组使用工作流体，但不用说，液压或流体压力缸使用任何类型的工作流体，例如水、油或本发明可以使用的其它类型的液体或流体。
此外，本发明不限于上文已经描述的实施例，因此，不用说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改。

Claims (10)

1.一种用于模具缓冲装置的缓冲销压力均衡装置，所述模具缓冲装置包括插入穿过压力机的垫板的多个缓冲销、构造成经由所述多个缓冲销支撑坯料保持器的缓冲垫、构造成产生要被施加到所述缓冲垫的模具缓冲负载的模具缓冲负载发生器和模具缓冲控制器，所述模具缓冲控制器构造成控制所述模具缓冲负载发生器，使得由所述模具缓冲负载发生器产生的所述模具缓冲负载变成设定的目标模具缓冲负载，所述缓冲销压力均衡装置包括：
设置在所述缓冲垫上的液压缸组，其中，插入穿过所述垫板的所述缓冲销的下端抵接所述液压缸组的活塞杆，并且所述液压缸组的升压侧加压室彼此连通；
液压装置，所述液压装置构造成将工作流体供应到所述液压缸组的所述升压侧加压室，或者从所述升压侧加压室排出所述工作流体；
压力检测器，所述压力检测器构造成检测所述液压缸组的所述升压侧加压室的压力；
初始压力设定单元，所述初始压力设定单元构造成设定所述液压缸组的所述升压侧加压室中的初始压力；和
控制器，所述控制器构造成基于由所述初始压力设定单元设定的所述初始压力和由所述压力检测器检测的压力来控制所述液压装置，使得所述液压缸组的所述升压侧加压室中的压力在所述模具缓冲装置开始施加所述模具缓冲负载之前变成所述初始压力，
其中，所述初始压力设定单元基于所述液压缸组的所述升压侧加压室和管线的总容积、所述液压缸组的所述升压侧加压室在所述多个缓冲销的高度变化被吸收时的最小容积变化量、和所述工作流体的体积弹性模量设定所述初始压力，使得当具有所述初始压力的所述工作流体的总体积被压缩所述容积变化量时，增加的所述工作流体的压力变成与设定的目标模具缓冲负载的最低模具缓冲负载相对应的压力。
2.根据权利要求1所述的缓冲销压力均衡装置，
其中，所述控制器控制所述液压装置，使得在所述压力机的一个运行周期中，除了加压过程和脱模过程之外，当缓冲垫等待时，所述液压缸组的所述升压侧加压室中的压力变成所述初始压力。
3.一种具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置，包括：
插入穿过压力机的垫板的多个缓冲销；
缓冲垫，所述缓冲垫构造成经由多个缓冲销支撑坯料保持器；
液压缸，所述液压缸构造成支撑所述缓冲垫并产生要施加到所述缓冲垫的模具缓冲负载；
第一液压装置，所述第一液压装置构造成将工作流体供应到所述液压缸的升压侧加压室或从所述升压侧加压室排出工作流体；
第一压力检测器，所述第一压力检测器构造成检测所述液压缸的所述升压侧加压室中的压力；
第一控制器，所述第一控制器构造成基于由所述第一压力检测器检测到的压力来控制所述第一液压装置，使得所述液压缸产生的所述模具缓冲负载变成设定的目标模具缓冲负载；
设置在所述缓冲垫上的液压缸组，其中，插入穿过所述垫板的所述缓冲销的下端抵接所述液压缸组的活塞杆，并且所述液压缸组的所述升压侧加压室彼此连通；
第二液压装置，所述第二液压装置构造成将工作流体供应到所述液压缸组的所述升压侧加压室或者从所述升压侧加压室排出工作流体；
第二压力检测器，所述第二压力检测器构造成检测所述液压缸组的所述上升侧加压室中的压力；
初始压力设定单元，所述初始压力设定单元构造成设定所述液压缸组的所述升压侧加压室中的初始压力；和
第二控制器，所述第二控制器构造成基于由所述初始压力设定单元设定的所述初始压力和由第二压力检测器检测的压力来控制所述第二液压装置，使得所述液压缸组的所述升压侧加压室中的压力在开始施加所述模具缓冲负载之前变成所述初始压力，
其中，所述第一液压装置兼作所述第二液压装置，并且
其中，所述初始压力设定单元基于所述液压缸组的所述升压侧加压室和管线的总容积、所述液压缸组的所述升压侧加压室在所述多个缓冲销的高度变化被吸收时的最小容积变化量、和所述工作流体的体积弹性模量设定所述初始压力，使得当具有所述初始压力的所述工作流体的总体积被压缩所述容积变化量时，增加的所述工作流体的压力变成与设定的目标模具缓冲负载的最低模具缓冲负载相对应的压力。
4.根据权利要求3所述的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置，
其中，所述第一液压装置和所述第二液压装置共用第一液压泵/马达和第一伺服马达，所述第一液压泵/马达具有经由管道连接到所述液压缸的所述升压侧加压室和所述液压缸组的所述升压侧加压室的排出口，所述第一伺服马达连接到所述第一液压泵/马达的旋转轴。
5.根据权利要求4所述的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置，还包括：
阀装置，所述阀装置构造成在所述第一液压装置由所述第一控制器控制时，使所述第一液压泵/马达的所述排出口与所述液压缸的所述升压侧加压室连接，和使所述第一液压泵/马达的所述排出口从所述液压缸组的所述升压侧加压室断开连接，并且构造成在所述第二液压装置由所述第二控制器控制时，使所述第一液压泵/马达的排出口从所述液压缸的所述升压侧加压室断开连接，和使所述第一液压泵/马达的排出口与所述液压缸组的所述升压侧加压室连接。
6.根据权利要求5所述的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置，
其中，所述第二控制器控制所述第一伺服马达，使得在所述压力机的一个运行周期中，除了加压过程和脱模过程之外，当所述缓冲垫在等待时，所述液压缸组的所述升压侧加压室中的压力变成所述初始压力。
7.根据权利要求6所述的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置，
其中，所述第一液压装置还包括：
第二液压泵/马达，所述第二液压泵/马达具有经由管道连接到所述液压缸的所述升压侧加压室的排出口；和
第二伺服马达，所述第二伺服马达连接到所述第二液压泵/马达的旋转轴，并且
其中，所述第一控制器在所述第一伺服马达由所述第二控制器控制的时间段期间，仅控制所述第二伺服马达，以在所述缓冲垫等待时控制所述缓冲垫的位置，并且在所述压力机的一个运行周期中的至少一个加压过程期间控制所述第一伺服马达和所述第二伺服马达两者。
8.根据权利要求6或7所述的具有缓冲销压力均衡功能的模具缓冲装置，
其中，设置有多个被构造成支撑所述缓冲垫的所述液压缸，
其中，所述液压缸组分成分别与构造成支撑所述缓冲垫的所述多个液压缸相对应的多个液压缸组，并且所述多个液压缸组中的每个的所述升压侧加压室彼此连通，
其中，所述第一压力检测器分别检测所述多个液压缸的所述升压侧加压室中的压力，
其中，所述第二压力检测器分别检测用于所述多个液压缸组的所述升压侧加压室中的压力，
其中，所述初始压力设定单元可以分别设定用于所述多个液压缸组的所述升压侧加压室中的初始压力，
其中，为所述多个液压缸中的每个设置所述第一液压泵/马达和所述第一伺服马达，
其中，在所述压力机的一个运行周期中，所述第一控制器在至少所述加压过程期间基于由所述第一压力检测器检测到的压力控制多个第一伺服马达，使得由所述多个液压缸产生的模具缓冲负载变成单独设定的目标模具缓冲负载，和
其中，在所述压力机的一个运行周期中，除了所述加压过程和所述脱模过程之外，当所述缓冲垫等待时，所述第二控制器基于由所述第二压力检测器检测到的压力单独地控制多个第一伺服马达，使得所述多个液压缸组的所述升压侧加压室中的压力变成可以为所述多个液压缸组分别设定的所述初始压力。
9.一种用于模具缓冲装置的缓冲销压力均衡方法，所述模具缓冲装置包括插入穿过压力机的垫板的多个缓冲销、构造成经由所述多个缓冲销支撑坯料保持器的缓冲垫、构造成产生要被施加到所述缓冲垫的模具缓冲负载的模具缓冲负载发生器、和模具缓冲控制器，所述模具缓冲控制器构造成控制所述模具缓冲负载发生器，使得由所述模具缓冲负载发生器产生的所述模具缓冲负载变成设定的目标模具缓冲负载，所述缓冲销压力均衡方法包括：
准备设置在所述缓冲垫上的液压缸组，其中，插入穿过所述垫板的所述缓冲销的下端抵接所述液压缸组的活塞杆，所述液压缸组的升压侧加压室彼此连通；
为所述液压缸组的所述升压侧加压室设定初始压力；和
控制被密封在所述液压缸组的所述升压侧加压室中的工作流体的压力，使得在所述压力机的一个运行周期中，当所述缓冲垫等待时，所述液压缸组的所述升压侧加压室中的压力变成设定的初始压力，
其中，在初始压力的设定中，基于所述液压缸组的所述升压侧加压室和管线的总容积、所述液压缸组的所述升压侧加压室在所述多个缓冲销的高度变化被吸收时的最小容积变化量、和所述工作流体的体积弹性模量设定所述初始压力，使得当具有所述初始压力的所述工作流体的总体积被压缩所述容积变化量时，增加的所述工作流体的压力变成与设定的目标模具缓冲负载的最低模具缓冲负载相对应的压力。
10.根据权利要求9所述的缓冲销压力均衡方法，
其中，所述模具缓冲负载发生器包括：
液压缸，所述液压缸构造成产生要施加到所述缓冲垫的模具缓冲负载；和
液压装置，所述液压装置构造成将工作流体供应到所述液压缸的升压侧加压室或从所述升压侧加压室排出所述工作流体，并且
其中，在初始压力的设定中，当所述缓冲垫等待时，通过使用所述液压装置将所述液压缸组的所述升压侧加压室中的压力控制为变成初始压力。
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