JP2014176863A - 絞り成形方法及びサーボプレスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】サーボプレスを使用して大きな成形エネルギを要する絞り成形を実現可能にし、かつ省エネルギ化及びプレスサイクルの短縮化を図ることができるようにする。
【解決手段】サーボモータからリンク機構を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスと、クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション装置と、からなるサーボプレスシステムを使用した絞り成形方法である。絞り成形を行うストロークの過程で、スライドを所定期間停止させるとともに、スライド停止期間内において、ダイクッション力を低下させて待機させ、その後、スライドを再起動させる。この絞り成形動作を、スライドが下死点に至るまで繰り返す。スライド停止期間内において、ダイクッション力を低下させることにより、プレス荷重を低下させる（図１（ｂ））。このスライド停止時に省エネルギ化を図り、その間にサーボモータの駆動エネルギの蓄積を可能にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は絞り成形方法及びサーボプレスシステムに係り、特にサーボモータからリンク機構を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスを使用して材料を深絞り成形する技術に関する。

従来、成形エネルギの比較的小さいサーボプレスに大きなエネルギを要する成形を可能とするサーボプレスの自動スライド位置制御装置が提案されている（特許文献１）。

このサーボプレスの自動スライド位置制御装置は、設定荷重でスライドを下降させ、成形が動摩擦から静摩擦に変わりスライドが止まると、一定寸法戻し（上昇させ）た後、再加圧して動摩擦で成形を進める。このように、スライドの下降及び上昇の上下動作（下降量＞上昇量）を、目標成形量に達するまで繰り返すことにより、サーボモータの出力エネルギが小さくても所要の成形量を確保することができるようにしている。

また、絞り成形を行うストロークの過程で、プレス荷重が所定の値以上になると、皺押さえ板を金属板から離し、その後、ポンチとダイスを用いて再度皺押さえ板とダイスで金属板を挟んで成形するという動作を、少なくとも１回経るような金属板のプレス成形方法が提案されている（特許文献２）。

この金属板のプレス成形方法によれば、皺押さえ板を金属板から離すことで、潤滑剤の膜厚が回復し、同じポンチとダイスと皺押さえ板を用いて、再度金属板の成形を行う、という動作に入ったときに、摺動性が回復して金属板に割れが発生したり、型かじりが発生したりするのを抑制することができる。

更に、スライドを下降及び上昇の反復モーションをさせながら成形する直動型プレスの振動成形方法において、反復時の上昇行程では、上型を被加工材に当接させたまま、スライド荷重を下降行程よりも小さい値に戻し、予め決められた時間保持する直動型プレスの振動成形方法が提案されている（特許文献３）。

この直動型プレスの振動成形方法によれば、振動成形中に上型と被加工材とが離れずに刻印加工を行うため、振動成形開始時と終了時とで上型と被加工材の間の位置ズレが発生せず、かつ上型と被加工材との接触及び非接触を繰り返すことがなくなるので、上型が被加工材にタッチした時に発生する騒音が無くなって作業環境が向上するとともに、金型寿命の低下を抑制することができる。

特開平１１−２５４１９７号公報 特開２００８−２３５３５号公報 特許第３６８５６１５号公報

特許文献１に記載の発明は、成形動作中にスライドの上下動作を繰り返すため、サーボプレス自身を駆動する運動エネルギの消費が大きくなる（省エネルギ化を図ることができない）という問題がある。

特許文献２に記載の発明は、皺押さえ板と金属板を一旦離すことを基本手段とし、摺動抵抗を低減させて絞り成形性の向上を図るものであり、また、特許文献３に記載の発明は、直動型プレスの振動成形方法であり、特許文献２、３には、いずれもサーボプレスに関する記載がなく、大きな成形エネルギを要する絞り成形をサーボプレスにより実現可能にし、かつ省エネルギ化及びプレスサイクルの短縮化を図る工夫に関する記載はない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、サーボプレスを使用して大きな成形エネルギを要する絞り成形を実現可能にし、かつ省エネルギ化及びプレスサイクルの短縮化を図ることができる絞り成形方法及びサーボプレスシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の一の態様に係る発明は、サーボモータからリンク機構を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスと、クッションパッドを支持し、該クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション装置と、からなるサーボプレスシステムを使用した絞り成形方法であって、
(a) 絞り成形を行うストロークの過程で、前記スライドを第１の期間停止させる工程と、
(b) 前記スライドが停止している第１の期間内において、前記ダイクッション力を所定のダイクッション力よりも低下させて第２の期間待機させる工程と、
(c) 前記第２の期間の待機後、前記スライドを再起動させる工程と、を含み、
絞り成形を行うストロークの過程で、前記工程(a) から工程(c) による絞り成形を１回以上行うことを特徴とする。

本発明の一の態様によれば、絞り成形を行うストロークの過程で、スライドを第１の期間停止させ、この第１の期間内において、ダイクッション力を所定のダイクッション力よりも低下させて第２の期間待機させる。これにより、サーボプレスを使用して大きな成形エネルギを要する絞り成形を実現可能にし、かつ省エネルギ化及びプレスサイクルの短縮化を図ることができるようにしている。即ち、スライドを停止させる第１の期間内において、成形時の所定のダイクッション力よりもダイクッション力を低下させて第２の期間待機させる。ダイクッション力を低下させることにより、プレス荷重がダイクッション力の低下分減少し、同時に皺押さえ力が減少することにより、材料に残留する引張応力も低減するため、プレス荷重は結局、ダイクッション力の低下分以上に減少する。これにより、スライドの停止期間中にプレス荷重を低減させることができ、スライドの停止期間中にサーボモータに作用するトルクを低減させ、銅損や鉄損を減少させ、省エネルギ化を図ることができる。また、スライドの停止期間中に、電源から供給される駆動エネルギを短時間で所望の上限値まで蓄積することができるため、プレスサイクルの短縮化を図ることができ、かつスライドの再起動時に大きな駆動トルクでサーボモータを駆動することができる。

本発明の他の態様に係る絞り成形方法において、前記工程(b) は、少なくとも前記クッションパッドに支持されたブランクホルダと該ブランクホルダ上の材料との密着を維持するために必要なダイクッション力に低下させることが好ましい。ダイクッション力が少なくとも０にならないようにダイクッション力を低下させることで、ブランクホルダと材料との密着を維持することができ、これにより絞り成形をよりスムーズに、かつ成形表面を綺麗に仕上げることができる。

本発明の更に他の態様に係る絞り成形方法において、前記工程(a) は、前記スライドの停止後に、該スライドを所定量だけ上昇させた位置で停止させることが好ましい。材料に作用する残留引張力が、ダイクッション力のみを低下させる場合に対して更に低下し、これによりプレス荷重を低下させ、省エネルギ化及びプレスサイクルの短縮化をより一層図ることができる。

本発明の更に他の態様に係る絞り成形方法において、前記所定量は、０ｍｍよりも大きく５ｍｍよりも小さい値であることが好ましい。これにより、プレス荷重を低下させることができるとともに、スライドの上昇による駆動エネルギの消費量を抑制することができる。

本発明の更に他の態様に係る絞り成形方法において、前記サーボプレスは、前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置を有し、前記第１の期間及び第２の期間は、前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した上限値に回復するまでの期間に対応して設定されることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係る発明は、サーボモータからリンク機構を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスであって、前記スライドの位置を示すスライド位置指令を出力するスライド位置指令器と、前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器と、前記スライド位置指令器から出力されるスライド位置指令と前記スライド位置検出器により検出された前記スライドの位置とに基づいて前記サーボモータを制御するスライド位置制御装置と、を備えたサーボプレスと、クッションパッドを支持し、該クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション力発生手段と、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と、前記ダイクッション力指令器から出力されるダイクッション力指令に基づいて、前記ダイクッション力が前記ダイクッション力指令に対応するダイクッション力になるように前記ダイクッション力発生手段を制御するダイクッション力制御装置と、を備えたダイクッション装置と、からなるサーボプレスシステムにおいて、前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記スライドを１回以上停止させる前記スライド位置指令を出力し、前記ダイクッション力指令器は、前記スライド位置指令器から前記スライドを停止させるスライド位置指令が出力されている期間内において、前記ダイクッション力指令を低下させるダイクション力指令を出力することを特徴とする。

前記スライド位置指令器から前記スライドを停止させるスライド位置指令を出力することにより、プレス成形を行うストロークの過程で前記スライドを１回以上停止させる。また、前記スライドが停止している期間内において、前記ダイクッション力指令器からダイクッション力指令を低下させるダイクション力指令を出力することにより、ダイクッション力を低下させ、これにより停止時のプレス荷重を低下させ、停止中のエネルギの消費を最小限にし、かつ駆動エネルギの蓄積を可能にしている。

本発明の更に他の態様に係るサーボプレスシステムにおいて、前記ダイクッション力指令器は、前記ダイクッション力指令を低下させる際に、少なくとも前記クッションパッドに支持されたブランクホルダと該ブランクホルダ上の材料との密着を維持するために必要なダイクッション力に対応するダイクッション力指令を出力することが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るサーボプレスシステムにおいて、前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記スライドを１回以上停止させる前記スライド位置指令を出力する際に、前記スライドを停止させるスライド位置指令の出力後に、該スライド位置指令のスライド位置よりも所定量だけ上昇したスライド位置を示すスライド位置指令を出力することが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るサーボプレスシステムにおいて、前記スライドが停止したことを検出するスライド停止検出器と、前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を検出するエネルギ蓄積量検出器とを有し、前記ダイクッション力指令器は、前記スライド停止検出器により前記スライドが停止したことが検出されると、前記停止が検出された時点から前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が予め設定した上限値に達するまでの期間、前記ダイクッション力指令を低下させ、前記エネルギ蓄積量検出器により前記エネルギ蓄積量が前記上限値に達したことが検出されると、その後、前記低下させたダイクッション力指令を上昇させることが好ましい。これにより、ダイクッション力指令の低下及び復帰のタイミングを自動化することができ、また、ダイクッション力指令の低下期間（スライドの停止期間）を最小限にすることができ、プレスサイクルの短縮化を図ることができる。

本発明の更に他の態様に係るサーボプレスシステムにおいて、前記ダイクッション力指令器は、前記スライド位置指令器から前記スライドを停止させるスライド位置指令が出力された後、前記スライドを再起動させるスライド位置指令が出力される前に、前記低下させたダイクッション力指令を上昇させることが好ましい。スライドの再起動時には、絞り成形上必要なダイクッション力を発生させておく必要があるからである。

本発明の更に他の態様に係るサーボプレスシステムにおいて、前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を検出するエネルギ蓄積量検出器を有し、前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した下限値に達すると、前記スライドを停止させるスライド位置指令を出力することが好ましい。これにより、スライド位置を停止させるスライド位置指令の出力タイミングを自動化することができる。

本発明の更に他の態様に係るサーボプレスシステムにおいて、前記スライド位置指令器は、前記スライドを停止させるスライド位置指令を出力した後、前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した上限値に達すると、前記スライドを再起動させるスライド位置指令を出力することが好ましい。これにより、スライドを再起動させるスライド位置指令の出力タイミングを自動化することができる。

本発明の更に他の態様に係るサーボプレスシステムにおいて、前記スライドが停止したことを検出するスライド停止検出器と、タイマーとを有し、前記ダイクッション力指令器は、前記スライド停止検出器により前記スライドが停止したことが検出されると、前記停止が検出された時点から前記タイマーにより計測される一定時間、前記ダイクッション力指令を低下させ、その後、低下させたダイクッション力指令に上昇させることが好ましい。これにより、ダイクッション力指令の低下及び復帰のタイミングを自動化することができる。

本発明の更に他の態様に係るサーボプレスシステムにおいて、前記スライドは、前記リンク機構を介して駆動力が伝達されるメインスライドと、該メインスライドに対して相対的に昇降可能に配設されたサブスライドとからなり、前記サーボプレスは、前記サブスライドを前記メインスライドと同じ方向に往復駆動させるサブスライド駆動装置と、前記メインスライドに対する前記サブスライドの相対的な位置を示す相対位置指令を出力するサブスライド相対位置指令器と、前記サブスライド相対位置指令器から出力されるサブスライド相対位置指令に基づいて前記メインスライドに対する前記サブスライドの位置を制御するサブスライド位置制御装置と、を備え、前記サブスライド相対位置指令器は、前記スライド位置指令器から前記メインスライドを停止させるスライド位置指令が出力される際に、前記メインスライドを停止させるスライド位置指令の出力後に、前記サブスライドを所定量だけ上昇させる相対位置を示すサブスライド相対位置指令を出力することが好ましい。

これにより、メインスライドの停止中にサブスライドを上昇させ、プレス荷重を低下させることができ、また、サブスライドの昇降動作にはメインスライドを駆動するサーボモータを使用する必要がなく、かつ駆動エネルギも小さくすることができる。

本発明によれば、絞り成形を行うストロークの過程で、サーボモータからリンク機構を介して駆動されるスライドを期間停止させ、このスライドの停止期間内において、ダイクッション力を所定のダイクッション力よりも低下させて所定の期間待機させ、その後、ダイクッション力を上昇させた後、スライドを再起動させる絞り成形動作を、絞り成形を行うストロークの過程で１回以上行うようにしたため、スライドの停止期間中にプレス荷重を低減させることができる。これにより、スライドの停止期間中にサーボモータに作用するトルクを低減させ、銅損や鉄損を減少させ、サーボモータの効率を一時的に向上させることがでる。また、スライドの停止期間中に、電源から供給される駆動エネルギを短時間で所望の上限値まで蓄積することができるため、プレスサイクルの短縮化を図ることができ、かつスライドの再起動時に大きな駆動トルクでサーボモータを駆動することができる。

図１（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態の絞り成形方法による絞り成形の実験結果を示す波形図である。 図２（ａ）及び（ｂ）は、図１（ａ）及び（ｂ）の一部拡大図である。 図３（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態の絞り成形方法による絞り成形の実験結果を示す波形図である。 図４は、本発明に係るサーボプレスシステムの第１の実施形態に適用されるサーボプレス本体及びダイクッション装置本体を示す図である。 図５は、図４に示したサーボプレス本体及びダイクッション装置本体を制御するサーボプレス制御装置、ダイクッション制御装置及びエネルギ保護制御装置を示すブロック図である。 図６は、図５に示したエネルギ保護制御装置等の動作を説明するために用いたフローチャートである。 図７（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態のサーボプレスシステムの絞り成形の実験結果を示す波形図である。 図８は、本発明に係るサーボプレスシステムの第２の実施形態に適用されるサーボプレス本体及びダイクッション装置本体を示す図である。 図９は、図８に示したサーボプレス本体及びダイクッション装置本体を制御するサーボプレス制御装置、ダイクッション制御装置、エネルギ保護制御装置及びサブスライド制御装置を示すブロック図である。 図１０は、図９に示したエネルギ保護制御装置等の動作を説明するために用いたフローチャートである。 図１１（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態のサーボプレスシステムの絞り成形の実験結果を示す波形図であり、サブスライドを停止後１．５ｍｍ上昇させた場合の波形図である。 図１２（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態のサーボプレスシステムの絞り成形の実験結果を示す波形図であり、サブスライドを停止後２ｍｍ上昇させた場合の波形図である。 図１３は、ダイクッション力制御装置内のダイクッション力指令器の他の実施形態を示すフローチャートである。 図１４は、一般的なサーボプレスのトルク能力カーブを示すグラフである。 図１５（ａ）〜（ｄ）は、一般的なサーボプレスによりスライドをノンストップで駆動した場合のスライド位置、プレス荷重、ダイクション力、クランク軸駆動トルク、プレス仕事量、蓄積エネルギを示す波形図である。 図１６（ａ）〜（ｄ）は、一般的なサーボプレスによりスライドをノンストップで駆動した場合に発生するエラー停止前に、スライドを一旦停止させた場合のスライド位置、プレス荷重、ダイクション力、クランク軸駆動トルク、プレス仕事量、蓄積エネルギを示す波形図である。

以下添付図面に従って本発明に係る絞り成形方法及びサーボプレスシステムの好ましい実施形態について詳説する。

＜本発明の背景＞
サーボプレスで絞り成形を行う場合、その他の加工に比較して大きな成形エネルギを必要とし、特に深絞り成形時には、大きな成形エネルギを必要とし、かつサーボモータを大きな駆動トルクで駆動する必要がある。その時、絞り成形上、ダイクッション力作用は不可欠であり、ダイクッション力はプレス荷重全体の５０％前後を占める。

サーボモータからリンク機構（クランク機構を含む）を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスは、サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置（コンデンサ）を備えている。しかし、使用コンデンサ容量の縮小化や機械電源設備容量の縮小化に伴い、コンデンサに一時的に蓄えられる駆動エネルギ量（J）は有限であり、かつ、電源から補給する駆動エネルギの仕事率（ｗ）も有限である場合が多い。

深絞り成形は、絞りストローク量が大きく、プレス機械の高いストローク位置から成形が開始されるために、プレス荷重作用（N）に伴う、サーボモータトルク（N・m）は、例えば、同様なプレス荷重値が下死点近傍で作用するような場合に対して、非常に大きくなる。

＜問題＞
本出願人は、以下の実験を行うことにより、下記の問題を見いだした。比較的大きなプレス荷重作用を伴う、深絞り成形を行う場合、成形を続行すると、コンデンサに蓄積された駆動エネルギが急激に低下するため、プレスを成形過程で一旦停止させ、成形荷重を低減して駆動エネルギが電源から供給、蓄積されるまで待機させる。

しかし、成形荷重が減少しても、ダイクッション力が減少しなければ、プレス荷重は、少なくとも当初の５０％程度が残存する。このことにより、成形エネルギが０でも、サーボモータのトルク（∝電流）の２乗に比例する銅損や、鉄損に伴い消費するエネルギ量が多く、消費エネルギが供給エネルギよりも大きくなり、駆動エネルギの回復を図ることができない。また、かろうじて、消費エネルギが供給エネルギよりも小さくなり、駆動エネルギが蓄積される場合でも、蓄積の仕事率が低く、蓄積に時間を要し、停止時間を延長する必要性が生じ、一工程（成形）時間が遅延するという問題がある。

以下、加圧能力２０００kＮ、クランク機構式の一般的なサーボプレスを用いて、比較的大きなプレス荷重が作用する、ストローク７８ｍｍの絞り加工を行った場合を例に、上記問題を具体的に説明する。尚、この絞り加工時に作用させるダイクッション力は、２００ｋNである。また、このサーボプレスが一工程で行える成形は、概ね（仕様上）１５kＪである。

図１４は、一般的なサーボプレスのトルク能力カーブを示すグラフである。トルク能力カーブは、クランク軸等、駆動軸の強度確保上、制限トルク範囲内で、スライドストロークと許容（作用させて良い）プレス荷重との関係を示したものである。

トルク能力カーブ上では、ほぼ一定の制限トルクが作用する。つまり、例えば、下死点上６０ｍｍでは、プレス荷重は、軸強度上、約７２０kＮ作用させることができる。言い方を変えれば、下死点上６０ｍｍで、７２０kＮ作用した場合には、クランク軸に、強度上の制限値約８０ｋＮｍが作用している。このトルク値は、一般的に、サーボモータの定格トルクの数（２〜４）倍程度と大きく、サーボモータに作用する負荷は最大になる。

＜スライドを比較的緩やかな５ｓｐｍで、ノンストップで駆動した場合＞
このサーボプレスで、深絞り加工を行う場合、先ず、プレス荷重がトルク能力カーブにおいて、絞りストローク全域で、プレス荷重が許容範囲内にあることが前提であり、本ケースにおいては、それは、“ぎりぎり”クリアしている。

次に、このサーボプレスによりスライドを比較的緩やかな５ｓｐｍ（ストローク／分）で、ノンストップで駆動すると、図１５（ａ）〜（ｄ）に示すようにスライド位置、プレス荷重、ダイクション力、クランク軸駆動トルク、プレス仕事量、蓄積エネルギを示す各波形図が得られた。

図１５（ａ）〜（ｄ）に示すように、成形開始後の成形過程で、サーボプレスは、蓄積エネルギ量が下限値に至り、エラー停止した。

図１５（ｄ）に、サーボプレスの成形に伴う仕事量と、サーボプレスのサーボモータを駆動するための蓄積エネルギ量とを示すが、成形に伴う仕事量の増加に伴い、サーボプレスのコンデンサ等を使用したエネルギ蓄積装置に蓄積される、蓄積エネルギは減少し、成形開始後、約３０ｍｍ程度下降した時点（図１５（ａ））で、エラー停止した（図１５上で、2.1秒付近）。

＜上記のエラー停止する前にスライドを一旦停止させ、蓄積エネルギ量の回復を試みた場合＞
図１６（ａ）〜（ｄ）は、上記のエラー停止する前にスライドを一旦停止させ、蓄積エネルギ量の回復を試みた場合の各波形図である。

即ち、蓄積エネルギ量が、未だサーボプレスの下限に至らない３kＪ程度の段階（図１６上で、2.0秒）で、スライドを停止させた。

成形を中断することで、外部に対して行う仕事量を０にして、電源からサーボプレスに供給されるエネルギにより、サーボプレスの蓄積エネルギ量を回復させようとした意図である。

しかし、スライドが停止後、蓄積エネルギ量は、減少の度合こそ緩和されたものの、依然として減少傾向にあり、停止から約0.8秒後（図１６上で、約2.85秒の時点）に、蓄積エネルギ量の低下エラーを生じた。

スライド停止中、サーボプレスが外部に対して行う（成形や加減速に伴う）仕事量は無いが、プレス荷重は約７００kＮ作用しており（図１６（ｂ））、これに伴い、クランク軸駆動トルクは制限値に近い約７５ｋＮｍ作用している（図１６（ｃ））。このトルク値は、サーボモータのトルクに比例し、サーボモータの定格トルクに対して３倍程度に大きい。この時、トルクの２乗に比例する銅損を主とするサーボモータの損失（の仕事率）が、電源から（使用電力を、電源設備の容量範囲内に制限する為の）電流制限装置を介して供給される供給電力を上回るため、このような状況が生じる。

［本発明に係る絞り成形方法の概要］
本発明に係る絞り成形方法の第１の実施形態は、上記と同じサーボプレスにより絞り成形を行うストロークの過程で、スライドを停止させる期間（第１の期間）内において、ダイクッション力を低下させて所定期間（第２の期間）待機させる。また、スライドを停止させる期間において、スライドが停止すると同時に該スライドを定量だけ上昇させた位置で停止させるようにしている。

続いて、ダイクション力を低下させた状態で第２の期間待機させた後、スライドを再起させる。そして、絞り成形を行うストロークの過程で、上記のスライドの停止、ダイクッション力の低下及びスライドの再起動による絞り成形を、スライドが下死点に至るまで１回以上行う。

図１（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態の絞り成形方法による絞り成形の実験結果を示す波形図であり、ストローク約１００ｍｍの深絞り成形を行った場合の、スライド位置（ｍｍ）、ダイクッション位置（ｍｍ）、プレス荷重（ｋＮ）、ダイクション力（ｋＮ）、成形パワー（ｋＷ）、及び成形エネルギ（ｋＪ）を示す波形図である。尚、この実験では、絞り成形を行うストロークの過程で、スライドを７回停止させており、最初の停止前の絞り成形を含めると、８回に分けて絞り成形を行っている。

図２（ａ）及び（ｂ）は、図１（ａ）及び（ｂ）の一部拡大図である。

第１の実施形態の実験例を基に説明する。このサーボプレスのエネルギ能力では、成形不可能であるところ、成形ストローク過程で、サーボプレスが保有する駆動エネルギが不足する前にスライドを停止させた。図２（ｂ）に示すようにスライドの停止時に、ダイクッション力が約２３０ｋＮ、プレス荷重が約７２０ｋＮ作用していた状態から、ダイクッション力を、（ブランクホルダと材料間、かつ、材料と上型間が密着を十分に維持する）約２６ｋＮに減少させた。

また、スライド停止直後に、スライド位置（ダイクッション位置）を定量（約２ｍｍ）上昇させ（図２（ａ））、残留するプレス荷重を低下させた。

ダイクッション力の低下分は２０４ｋＮであるのに対して、プレス荷重は（停止期間中に）、約２００ｋＮまで、差分は約５２０ｋＮ減少した。つまり、ダイクッション力は２０４ｋＮの減少分に対して、プレス荷重は、その約２．５倍の割合で減少した。

尚、ブランクホルダと材料間の密着を維持させるためのダイクッション力（上記の例では、約２６ｋＮ）は、ブランクホルダ、材料、クッションピン、クッションパッド、油圧シリンダピストン等の、ブランクホルダとブランクホルダに連動する可動質量に作用する重力と、停止後にダイクッション位置を上昇させた場合の加速度と可動質量を乗じた加速力との合力よりも大きくする必要がある。

上記プレス荷重の低下により、サーボプレスを駆動するサーボモータに作用する電流が減少し、コンデンサに蓄えられる電圧は（一次側電源から供給される電力によって）回復した。

その後、ダイクッション力を低下前の約２３０ｋＮに復帰させ、スライド位置を上昇させた分だけ下降させた後、スライドを再起動（下降）させた。これを７回繰り返すことにより、一工程で６０ｋＪ程度になる大きな成形エネルギ消費を伴う絞り加工が可能になった。

本発明に係る絞り成形方法の第２の実施形態は、第１の実施形態において、スライドを停止させた後、該スライドを定量だけ上昇させずにスライド位置を保持する点で第１の実施形態と相違するが、その他は第１の実施形態と共通している。

図３（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施形態の絞り成形方法による絞り成形の実験結果を示す波形図である。尚、図３（ａ）及び（ｂ）に示す波形図は、図２（ａ）及び（ｂ）に示した第１の実施形態の波形図に対応するものであり、ストローク約１００ｍｍの深絞り成形を行った場合の、スライド位置（ｍｍ）、ダイクッション位置（ｍｍ）、プレス荷重（ｋＮ）、及びダイクション力（ｋＮ）を示す波形図である。

第２の実施形態の実験例を基に説明する。図３（ｂ）に示すようにスライドの停止時に、ダイクッション力が約２００ｋＮ、プレス荷重が約６５０ｋＮ作用していた状態から、ダイクッション力を約２６ｋＮに減少させた。

ダイクッション力の低下分は１７４ｋＮであるのに対して、プレス荷重は（停止期間中に）、約３００ｋＮまで、差分は約３５０ｋＮ減少した。つまり、ダイクッション力は１７４ｋＮの減少分に対して、プレス荷重は、その約２倍の割合で減少した。

プレス荷重減少作用は、ダイクッション力のみを低下させる第２の実施形態に対して、ダイクッション力を低下させ、更にスライド位置を定量上昇させ（て、材料に作用する残留応力の除去程度を高め）た第１の実施形態の方がより効果的である。

図１６で説明したように、サーボプレスを停止させるだけでは、（成形エネルギは消費しないが）、ストローク毎のプレス荷重が残存して作用するため、サーボモータには、特に高いストローク位置で作用するプレス荷重を支えるために、大きなサーボモータ駆動トルクに比例する電流が作用し、銅損、鉄損分によりコンデンサ電圧は低下した（回復に至らなかった）。

これに対し、本発明の第１、第２の実施形態の絞り成形方法によれば、スライド停止期間内にダイクッション力を低下させることにより、プレス荷重をダイクッション力が低下した影響分より更に低下させることで、サーボモータに作用するトルクを激減させ、銅損や鉄損を減少させて省エネルギ化を可能にし、かつ、消費エネルギよりも供給エネルギを充分に大きくして、駆動エネルギの蓄積量を回復させる効果が得られる。

尚、ダイクッション力の低下後、更にスライド位置を上昇させた方が、よりプレス荷重を低下させることができ、サーボプレスの駆動エネルギの回復作用は強く、短時間の停止時間における駆動エネルギの回復作用が得られる。また、停止時間の短縮化によりプレスサイクルの短縮化も図ることができる。

［サーボプレスシステム］
＜第１の実施形態＞
図４及び図５は、本発明に係るサーボプレスシステムの第１の実施形態を示すシステム構成図である。

図４及び図５に示すように第１の実施形態のサーボプレスシステムは、主としてサーボプレス（サーボプレス本体１００及びサーボプレス制御装置２００）と、ダイクッション装置（ダイクッション装置本体３００及びダイクッション制御装置４００）と、エネルギ保護制御装置５００とから構成されている。エネルギ保護制御装置５００は独立しているが、サーボプレス制御装置２００、あるいは、ダイクッション制御装置４００内に含まれていても良い。

＜サーボプレス＞
図４に示すようにサーボプレス本体１００は、コラム（フレーム）２０、クランク軸２１、コンロッド２２、スライド２３（メインスライド２４、サブスライド２６）、ボルスタ２７等を有するクランク式サーボプレスである。

メインスライド２４は、コラム２０に設けられたガイド部により直進方向（図４上で上下方向）に往復移動可能に案内されている。

メインスライド２４とサブスライド２６とは、シリンダ−ピストン機構（油圧シリンダ）を構成しており、メインスライド２４は油圧シリンダのシリンダに対応し、サブスライド２６は、油圧シリンダのピストンに対応する。サブスライド２６は、メインスライド２４に対して、メインスライド２４が移動する直進方向と同方向に往復移動可能に配設されている。

クランク軸２１に設けられたコンロッド２２の先端部は、メインスライド２４と連結されている。クランク軸２１には、サーボモータ４０、減速機４２を介して回転駆動力が伝達されるようになっており、クランク軸２１が回転すると、メインスライド２４は、クランク軸２１及びコンロッド２２を介して加えられる駆動力によりサブスライド２６とともに、図４上で上下方向に移動させられる。

また、油圧シリンダの下降側油圧室２５ａには、リリーフ弁４３を含む過負荷除去装置４４が接続されている。

クランク軸２１には、クランク軸２１の角速度及び角度を検出するクランク軸エンコーダ１４が設けられ、サブスライド２６とボルスタ２７との間には、ボルスタ基準のスライド位置を検出するスライド位置検出器１７が設けられている。

サブスライド２６には上型（ダイ）３１ａが装着され、ボルスタ２７上には下型（パンチ）３１ｂが装着されている。本例における金型（上型３１ａ、下型３１ｂ）は、上に閉じた中空カップ状（絞り形状）の製品の成形用途のものである。

図５に示すようにサーボプレス制御装置２００は、主としてスライド位置制御装置２１０と、サーボアンプ２３０と、電流制御装置２５０と、直流電源２６０とから構成されている。

また、スライド位置制御装置２１０は、スライド位置指令器２１２、スライド位置指令をクランク角度指令に変換する変換器２１４、減算器２１６、２２０、比例制御器２１８、２２２、加算器２２４、及び位置制御補償器２２６から構成されている。

サーボプレス制御装置２００による制御は、スライド位置指令器２１２から出力されるスライド位置指令（スライド位置指令に対応するクランク角度指令）に対して、検出されるクランク軸角度を追従させるべく、サーボモータ４０を駆動制御する形を基本とする。

即ち、スライド位置指令器２１２から出力されるスライド位置指令は、変換器２１４によりクランク角度指令に変換されて減算器２１６の正入力に出力される。減算器２１６の負入力には、サーボモータ４０の回転量を検出するサーボモータ・エンコーダ４１の検出信号をクランク軸角度に変換する信号変換器２４０から、クランク軸角度検出信号が加えられており、減算器２１６は、２入力の偏差量を比例制御器２１８に出力する。比例制御器２１８は、入力した偏差量を増幅し、第１の操作量信号として減算器２２０の正入力に出力する。

減算器２２０の負入力には、サーボモータ４０の回転量を検出するサーボモータ・エンコーダ４１の検出信号をサーボモータ角速度に変換する信号変換器２４０から、サーボモータ角速度信号が加えられており、減算器２２０は、２入力の偏差量を比例制御器２２２に出力する。比例制御器２２２は、入力した偏差量を増幅し、第２の操作量信号として加算器２２４に出力する。

また、スライド位置指令器２１２は、スライド位置指令を位置制御補償器２２６に出力する。位置制御補償器２２６は、動作中のスライド位置偏差（スライド位置指令−スライド位置）を減少させる指令を出力する。

加算器２２４は、２入力を加算した加算信号を、サーボモータ４０のトルク指令信号としてサーボアンプ２３０に出力する。

サーボプレス制御装置２００は、上記のようにしてサーボモータ４０のトルクを制御するためのトルク指令信号を演算し、この演算したトルク指令信号をサーボアンプ２３０を介してサーボモータ４０に出力し、サーボモータ４０により駆動されるサーボプレス本体１００のスライド２３を位置制御する。

尚、位置制御補償器２２６は、本発明を実現するために絶対必要なものでは無く、制御性を向上させるために、装着することが望ましいものである。

また、直流電源２６０は、エネルギ蓄積装置（コンデンサ）２６０ａを有し、交流電源２４８から電流制御装置２５０を介して供給される交流を直流に変換し、サーボモータ４０の駆動エネルギとしてコンデンサ２６０ａに蓄積し、コンデンサ２６０ａに蓄積した駆動エネルギをサーボアンプ２３０に供給する。尚、本例ではエネルギ蓄積装置２６０ａとしてコンデンサを使用しているが、これに限らず、コンデンサ以外のもの、例えば二次電池などを使用しても良い。

＜ダイクッション装置＞
図４及び図５に示すようにダイクッション装置は、ダイクッション装置本体３００と、ダイクッション駆動装置３５０と、ダイクッション制御装置４００とから構成されている。

図４に示すようにダイクッション装置本体３００は、上型３１ａと下型３１ｂとの間に配置されるブランクホルダ（皺押さえ板）３１０と、ブランクホルダ３１０を複数のクッションピン３１２を介して支持するクッションパッド３２０と、クッションパッド３２０を支持し、該クッションパッド３２０にダイクッション力を発生させる油圧シリンダ（ダイクッション力発生手段）３３０とを備えている。

ダイクッション駆動装置３５０は、油圧シリンダ３３０の上昇側油圧室３３０ａ、下降側油圧室３３０ｂに流出入する圧油を制御する油圧回路により構成されており、主としてアキュムレータ３５２、油圧ポンプ／モータ３５４、３５６、油圧ポンプ／モータ３５４、３５６の回転軸に接続されたサーボモータ３６４、３６６、サーボモータ３６４、３６６の駆動軸の角速度をそれぞれ検出するエンコーダ３７４、３７６、パイロット操作チェック弁３８０、３８２、電磁方向切換弁３８４、３８６、リリーフ弁３９０、チェック弁３９２、３９４及び圧力検出器３９６から構成されている。

アキュムレータ３５２は、低圧のガス圧がセットされ、タンクの役割を果たす。油圧ポンプ／モータ３５４、３５６の一方のポートは、油圧シリンダ３３０の上昇側油圧室（クッション圧発生側油圧室）３３０ａに接続され、他方のポートは油圧シリンダ３３０の下降側油圧室（パッド側油圧室）３３０ｂに接続されている。

電磁方向切換弁３８４、３８６は、それぞれ切り換え制御されることによりパイロット操作チェック弁３８０、３８２にパイロット圧を印加可能にし、上昇側油圧室３３０ａ、油圧ポンプ／モータ３５４、３５６（○３）側に作用する圧油を強制的に低圧（アキュムレータが接続される）ラインに排出したり、低圧ラインから吸入したりする役割を果たす。通常時（機能時）には使用せず、保守時等に使用する。リリーフ弁３９０は、異常圧力発生時（ダイクッション力制御が不能で、突発的な異常圧力発生時）に油圧機器の破損防止のために設けられている。

油圧シリンダ３３０のクッション圧発生側油圧室３３０ａに作用する圧力は、圧力検出器３９６により検出され、サーボモータ３６４，３６６の角速度はそれぞれエンコーダ３７４，３７６により検出される。

［ダイクッション力制御の原理］
ダイクッション力は、油圧シリンダ３３０のクッション圧発生側油圧室３３０ａの圧力とシリンダ面積の積で表すことができるため、ダイクッション力を制御することは、油圧シリンダ３３０のクッション圧発生側油圧室３３０ａの圧力を制御することを意味する。

いま、油圧シリンダ・ダイクッション力発生側断面積：Ａ
油圧シリンダ・ダイクッション力発生側体積：Ｖ
ダイクッション力：Ｐ
サーボモータトルク：Ｔａ、Ｔｂ
モータの慣性モーメント：Ｉａ、Ｉｂ
モータの粘性抵抗係数：ＤMａ、ＤMｂ
モータの摩擦トルク：ｆMａ、ｆMｂ
油圧ポンプ／ モータの押し退け容積：Ｑａ、Ｑｂ
スライドから油圧シリンダピストンロッドに加わる力：Ｆ
プレスに押されて発生するパッド速度：ｖ
油圧シリンダピストンロッド＋ パッドの慣性質量：Ｍ
油圧シリンダの粘性抵抗係数：ＤS
油圧シリンダの摩擦力：ｆS
圧油に押されて回転するサーボモータ角速度：ωａ、ωｂ
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、下記の［数１］式及び［数２］式で表すことができる。

［数１］
Ｐ=∫Ｋ（（ｖ・Ａ−ｋ１（Ｑａ・ωａ＋Ｑｂ・ωｂ））／Ｖ）ｄｔ
［数２］
Ｔａ=ｋ２・ＰＱａ／（２π）、Ｔｂ=ｋ２・ＰＱｂ／（２π）
また、動的な挙動は、［数１］式、［数２］式に加えて、［数３］式、［数４］式で表すことができる。

［数３］
ＰＡ−Ｆ＝Ｍ・ｄv／ｄｔ＋ＤS・ｖ＋ｆS
［数４］
Ｔａ−ｋ２・ＰＱａ／（２π）＝Iａ・ｄωａ／ｄｔ＋ＤMａ・ωa＋ｆMａ
Ｔｂ−ｋ２・ＰＱｂ／（２π）＝Iｂ・ｄωｂ／ｄｔ＋ＤMｂ・ωｂ＋ｆMｂ
上記［数１］式〜［数４］式が意味するもの、即ち、スライド２３からクッションパッド３２０を介して油圧シリンダ３３０に伝わった力は、油圧シリンダ３３０のクッション圧発生側油圧室３３０ａ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３５４、３５６を油圧モータ作用させ、この油圧ポンプ／モータ３５４、３５６に発生する回転軸トルクがサーボモータ３６４、３６６の駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ３６４、３６６を回転させ、圧力の上昇が抑制される。

結局、油圧シリンダ３３０から発生するダイクッション力は、サーボモータ３６４、３６６の駆動トルクに応じて決定される。

図５に示すようにダイクッション制御装置４００は、ダイクッション力制御装置４１０、ダイクッション位置制御装置４２０、及びサーボアンプ４３０等を備えている。

ダイクッション制御装置４００は、クランク軸２１の角速度及び角度を検出するクランク軸エンコーダ１４から入力するクランク角度信号に基づいて、スライド２３が非成形工程の領域にある場合には、ダイクッション力制御装置４１０によるダイクッション力制御状態から、ダイクッション位置制御装置４２０によるダイクッション位置制御状態に切り換え、スライド２３が成形工程の領域にある場合には、ダイクッション位置制御状態からダイクッション力制御状態に切り換える。

ダイクッション力制御装置４１０は、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４１２を有し、ダイクッション力制御状態の場合、ダイクッション力指令器４１２から出力されるダイクッション力指令と、圧力検出器３９６により検出された油圧シリンダ３３０のクッション圧発生側油圧室３３０ａの圧力とシリンダ面積との積により算出したダイクッション力とに基づいて、サーボモータ３６４、３６６のトルクを制御するためのトルク指令信号を演算する。この演算したトルク指令信号をサーボアンプ４３０を介してサーボモータ３６４、３６６に出力し、前記算出したダイクッション力がダイクッション力指令に対応するダイクッション力になるようにサーボモータ３６４、３６６の駆動トルクを制御する。尚、サーボモータ３６４、３６６の駆動軸の角速度をそれぞれ検出するエンコーダ３７４、３７６の検出信号は、ダイクッション力を安定に制御するための補償に用いる。

ダイクッション位置制御装置４２０は、ダイクッション位置指令を出力するダイクッション位置指令器４２２を有し、ダイクッション位置制御状態の場合、ダイクッション位置指令器４２２から出力されるダイクッション位置指令と、ダイクッション位置検出器４４０により検出された位置検出値とに基づいて、サーボモータ３６４、３６６を制御し、油圧ポンプ／モータ３５４、３５６から油圧シリンダ３３０の上昇側油圧室３３０ａ、又は下降側油圧室３３０ｂに圧油を供給する。

これにより、油圧シリンダ３３０のピストンロッドの伸縮方向の位置を制御することにより、クッションパッド３２０の昇降方向の位置（ダイクッション位置）を制御する。

＜エネルギ保護制御装置＞
図５に示すようにエネルギ保護制御装置５００は、スライド位置制御装置２１０からスライド速度信号を入力し、エネルギ蓄積装置（コンデンサ）２６０ａに蓄積されたエネルギ蓄積量を検出するエネルギ蓄積量検出器２６２からエネルギ蓄積量を示す検出信号（例えば、コンデンサ２６０ａの電圧値）を入力する。尚、スライド速度信号は、サーボモータ・エンコーダ４１の検出信号から（クランク軸角度と、クランク軸角速度とを演算し、両者から）スライド速度を演算し、又はスライド位置検出器１７から出力されるスライド位置検出信号を微分することで算出することができる。

また、エネルギ保護制御装置５００は、圧力検出器３９６から検出された圧力と油圧シリンダ上昇側油圧室３３０ａの断面積とを乗じた値に基づくダイクッション力を示す信号をダイクッション制御装置４００から入力する。

エネルギ保護制御装置５００は、これらの入力信号に基づいて、スライド２３を停止させる停止指令信号、スライド２３を定量上昇又は下降させる指令信号をスライド位置指令器２１２に出力し、また、ダイクッション力を低下又は上昇させる指令信号をダイクッション制御装置４００に出力する。

次に、エネルギ保護制御装置５００の動作について、図６に示すフローチャート及び図７に示す1サイクル（本例では約１５秒）の各波形図にしたがって説明する。

いま、スライド２３が1サイクル中の絞り成形を行うストロークの過程にあるとする。絞り成形を行うストロークの過程では、ダイクッション装置３００は、ダイクッション力制御状態にある。

絞り成形中は、エネルギ蓄積装置２６０ａに蓄積されたエネルギの消費量が、電流制御装置２５０を介して供給される供給量を上回り、エネルギ蓄積装置２６０ａの蓄積エネルギは、徐々に低下する（図７（ｄ）の下側波形）。

エネルギ保護制御装置５００は、エネルギ蓄積量検出器２６２から入力する検出信号によりエネルギ蓄積装置２６０ａに蓄積されているエネルギ蓄積量を監視し、エネルギ蓄積量が、エネルギ蓄積量の許容下限値以下か否かを判断する（図６のステップＳ１０）。尚、エネルギ蓄積量の許容下限値は、スライド速度が大きい程、許容下限値が大きくなるようにスライド速度毎に決定することが望ましい。つまり、スライド速度が大きい程、スライド停止指令が出力されてからスライドが停止するまでにより多くの時間を要し、スライドが惰性で下降し、その分、余計にエネルギを消費するからである。

エネルギ蓄積量が許容下限値以下に達したことが検出されると、エネルギ保護制御装置５００は、スライド停止指令をスライド位置指令器２１２に出力する。スライド位置指令器２１２は、入力するスライド停止指令により現在のスライド位置指令を一定の値にホールドし、ホールドした値に追従してスライド２３は停止制御される。

スライド位置指令値を一定にホールドする方法は幾通りかある。スライド停止指令が出力された時点で、位置指令値をホールドする方法が、最も滑らかに（減速の加速度が小さく）停止するが、停止に至るまでの堕走下降距離が大きくなる。一方で、スライド停止指令が出力された時点の実位置をホールドする方法は、最も早く停止するが、減速の加速度が大きくなると共に、一度、停止位置指令値をアンダーシュートする。本例では、その中間程度のスライド位置指令値をホールドする方法を採っている。

エネルギ保護制御装置５００は、スライド停止指令を出力した後、スライド２３が停止したか否かを判断する（ステップＳ１２）。スライド２３の停止判断は、スライド位置制御装置２１０から入力するスライド速度が０になったこと、又はクランク軸エンコーダ１４のクランク角度信号の変化が０になったことを検出するスライド停止検出器により行うことができる。

エネルギ保護制御装置５００は、スライド２３が停止したことを判断すると（「Yes」の場合）、スライド定量上昇指令をスライド位置指令器２１２に出力する。スライド２３を上昇させる定量は、０＜定量＜５ｍｍの範囲内で決定した値とする。定量が小さいと、プレス除荷効果が低く、定量が５ｍｍ以上になると、スライド２３を上昇させるための消費エネルギが大きくなるからである。

続いて、エネルギ保護制御装置５００は、スライド２３が定量上昇したか否かを判断する（ステップＳ１４）。定量上昇したことを判断すると（「Yes」の場合）、エネルギ保護制御装置５００は、ダイクッション制御装置４００にダイクッション力低下指令を出力する。尚、スライド定量上昇指令、及び定量上昇の判断を行うステップＳ１４は、プレス除荷効果をより向上させる場合に行われるが、省略してもよく、図７の実験結果を示す波形図は、ステップＳ１４の処理を省略した場合に関して示している。

エネルギ保護制御装置５００からダイクッション力低下指令を入力すると、ダイクッション力制御装置４１０内のダイクッション力指令器４１２は、ダイクッション力指令値を小さい値にホールドする。本ケースでは、低下させるダイクッション力指令値は４０kＮであり、ブランクホルダ３１０とブランクホルダ３１０上の材料間の密着を維持させることができる指令値である。ダイクッション力は、ダイクッション力指令値に追従して、２００kＮから４０kＮに低下する（図７（ｂ）の下側波形）。これに伴い、プレス荷重もダイクッション力が低下した分と、それに伴い、材料に生じる残留引張力が低下した分（の合計分）低下する（図７（ｂ）の上側波形）。

エネルギ保護制御装置５００は、ダイクッション制御装置４００から入力するダイクッション力を示す信号に基づいてダイクッション力が低下したか否かを判断し（ステップＳ１６）、低下したと判断すると（「Yes」の場合）、続いて、エネルギ蓄積装置２６０ａの蓄積エネルギが、エネルギ蓄積量上限値に達したか否か（エネルギ蓄積量が回復したか否か）を判断する（ステップＳ１８）。

即ち、プレス荷重の低下と同時に、サーボモータ４０のトルクが約半減し（図７（ｃ））、電流制御装置２５０を介して供給される電力は、サーボモータ４０の銅損を主とする損失を上回り、エネルギ蓄積装置２６０ａ内のエネルギ蓄積量が回復する（図７（ｄ）の下側波形）。

蓄積エネルギが上限値に達したと判断すると（「Yes」の場合）、エネルギ蓄積装置２６０ａは、ダイクッション制御装置４００にダイクッション力上昇指令を出力する。

エネルギ保護制御装置５００からダイクッション力上昇指令を入力すると、ダイクッション力制御装置４１０内のダイクッション力指令器４１２は、低下させたダイクッション力（４０kＮ）を、元のダイクッション力（２００kＮ）に上昇させるダイクッション力指令値を出力する。ダイクッション力は、ダイクッション力指令値に追従して、４０kＮから２００kＮに上昇し（図７（ｂ）の下側波形）、これに伴い、プレス荷重も上昇する（図７（ｂ）の上側波形）。

エネルギ保護制御装置５００は、ダイクッション力上昇指令を出力した後、ダイクッション力が元のダイクッション力（２００kＮ）に上昇（復帰）したか否かを判断し（ステップＳ２０）、ダイクッション力が上昇したことを判断すると（「Yes」の場合）、スライド下降指令をスライド位置指令器２１２に出力する。

スライド位置指令器２１２は、入力するスライド下降指令により、ホールドしたスライド位置指令（停止指令）を解除し、スライド２３を下降させるスライド位置指令を出力する。これにより、スライド２３を下降させるスライド位置指令に追従して、スライド２３は下降を開始（再起動）し、成形を続行する（ステップＳ２２）。

上記ステップＳ１０からステップＳ２２の処理を、スライド２３が下死点に至るまで繰り返す。

＜第２の実施形態＞
図８及び図９は、本発明に係るサーボプレスシステムの第２の実施形態を示すシステム構成図である。

図８及び図９に示すように第２の実施形態のサーボプレスシステムは、主としてサーボプレス（サーボプレス本体１００、サーボプレス制御装置２００、及びサブスライド制御装置６００）と、ダイクッション装置（ダイクッション装置本体３００及びダイクッション制御装置４００）と、エネルギ保護制御装置５００Ａとから構成されている。尚、図４及び図５に示した第１の実施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。

＜サーボプレス＞
図８及び図９に示すように第２の実施形態のサーボプレスは、第１の実施形態のサーボプレスの過負荷除去装置４４の替りにサブスライド駆動装置５０が設けられ、かつサブスライド制御装置６００が追加されている点で、第１の実施形態のサーボプレスと相違する。

メインスライド２４とサブスライド２６とからなるスライド２３は、前述したように油圧シリンダを構成しており、サブスライド駆動装置５０から下降側油圧室２５ａに供給される圧油は、サブスライド２６をメインスライド２４（コンロッド先端）に対して、相対的に下降させる動力源になる。また、サブスライド２６をコンロッド先端に対して、相対的に上昇させる動力源は、上昇側油圧室２５ｂにエアタンク６０から空気圧を供給することで発生する力で賄ったり、バランサシリンダ６２の推力で賄ったりする。

図８に示すようにサブスライド駆動装置５０は、主としてアキュムレータ５１と、油圧ポンプ／モータ５２と、油圧ポンプ／モータ５２の回転軸に接続されたサーボモータ５３と、パイロット操作チェック弁５４と、電磁弁５５と、リリーフ弁５６とから構成されている。

アキュムレータ５１は、１〜５ｋｇ／ｃｍ^２程度のガス圧がセットされ、１０ｋｇ／ｃｍ^２以下程度の低圧状態（略一定低圧）の作動油を蓄積し、タンクの役割を果たす。

油圧ポンプ／モータ５２の一方のポートは、パイロット操作チェック弁５４を介して、メインスライド２４とサブスライド２６とによって構成された油圧シリンダの下降側油圧室２５ａに接続され、他方のポートはアキュムレータ５１に接続され、油圧ポンプ／モータ５２は、サーボモータ５３から加えられるトルクと、両ポートに作用する油圧力に応じて、正方向（下降側油圧室２５ａを加圧する側）、逆方向（下降側油圧室２５ａから除圧する側）に回転動作する。

パイロット操作チェック弁５４は、プレス（スライド）１サイクル動作の中で、非成形工程（少なくともスライドストロークの上半分）の領域では、サーボモータ５３（＋油圧ポンプ／モータ５２）の負荷を低減させるために、サーボモータ５３が無負荷状態（トルク０状態）でも下降側油圧室２５ａの圧力を一定に保持可能にし、サブスライド２６をメインスライド２４に対して下降端（限）に保持している。パイロット操作用には、一例として、油圧ポンプ／モータ５２の下降側油圧室２５ａのポートに作用する圧力を用いている。

電磁弁５５は、下降側油圧室２５ａに作用する圧力を強制的に脱圧する役割を果たす。通常時（機能時）には使用せず、保守時（機械解体時前）等に使用する。

リリーフ弁５６は、下降側油圧室２５ａに、正常に発生する圧力とは別に、予期せぬ異常圧力が作用した場合に、圧油を略一定低圧（アキュムレータ５１）側に逃がす役割を果たす。

尚、油圧ポンプ／モータ５２の下降側油圧室２５ａのポートに作用する圧力（パイロット操作チェック弁５４が開いているときの下降側油圧室２５ａの圧力）、及び油圧ポンプ／モータ５２のアキュムレータ側のポートに作用する圧力は、それぞれ圧力検出器５７及び５８により検出され、また、サーボモータ５３の角速度はエンコーダ５９により検出される。

図９に示すサブスライド制御装置６００は、上記サブスライド駆動装置５０を介して、サブスライド２６の位置（メインスライド２４に対する相対的な位置）を制御するもので、主としてサブスライド位置制御装置６１０及びサーボアンプ６２０を備えており、サブスライド位置制御装置６１０は、サブスライド相対位置指令器６１２を有している。

サブスライド制御装置６００による制御は、サブスライド相対位置指令器６１２から出力される、メインスライド２４に対するサブスライド２６の相対位置指令信号に対して相対位置検出信号を追従させるべく、両者の偏差量に比例したトルク指令信号をサーボアンプ６２０を介して、サブスライド駆動装置５０のサーボモータ５３（図８）に出力する。

ここで、クランク軸エンコーダ１４により検出されるクランク軸角度によりメインスライド２４の位置（コンロッド先端位置）を検出することができ、また、スライド位置検出器１７によりボルスタ基準のスライド位置（サブスライド２６の金型取付面の高さ）を検出しているため、メインスライド２４に対するサブスライド２６の相対位置を示す相対位置検出信号は、クランク軸エンコーダ１４及びスライド位置検出器１７の各検出信号に基づいて検出することができる。

また、サーボモータ５３の駆動軸の角速度を検出するエンコーダ５９の検出信号は、サブスライド２６の相対位置をプレス荷重作用下でサブスライド相対位置指令の通り、かつ安定に制御するための補償に用いる。

サブスライド制御装置６００による制御は、メインスライド２４に対するサブスライド２６の相対位置を制御するため、クランク機構及びスライド全体のイナーシャの影響を受けないため、メインスライド２４（コンロッド先端）の位置を、サーボモータ４０によりサーボ制御する場合に比べて、スライドの可変速応答性が格段に向上する。

本例では、メインスライド２４の停止制御中に、サブスライド２６を定量上昇及び下降させる制御を、サブスライド制御装置６００により行う。

図９に示すエネルギ保護制御装置５００Ａは、図５に示したエネルギ保護制御装置５００と比較して、サブスライド制御装置６００にサブスライド２６を上昇又は下降させる指令信号を更に出力する点で、エネルギ保護制御装置５００と相違する。

エネルギ保護制御装置５００Ａは、サーボプレス制御装置２００からスライド速度及びエネルギ蓄積量を示す検出信号を入力し、ダイクッション制御装置４００からダイクッション力を示す信号を入力し、サブスライド制御装置６００からサブスライド相対位置を示す信号を入力する。

エネルギ保護制御装置５００Ａは、これらの入力信号に基づいて、スライド２３を停止又は下降（再起動）させる指令信号をスライド位置指令器２１２に出力し、また、ダイクッション力を低下又は上昇させる指令信号をダイクッション制御装置４００に出力し、更にサブスライド２６を上昇又は下降させる指令信号をサブスライド制御装置６００に出力する。

次に、エネルギ保護制御装置５００Ａの動作について、図１０に示すフローチャート及び図１１に示す各波形図にしたがって説明する。尚、図１０に示すフローチャートにおいて、図６と共通する部分には、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１０に示すフローチャートは、図６に示したフローチャートのうちのステップＳ１４及びＳ１６の替わりに、ステップＳ１００〜Ｓ１３０の処理を実行し、また、ステップＳ２０とＳ２２との間に、ステップＳ１４０が追加されている点で相違する。

図１０において、エネルギ保護制御装置５００Ａは、ステップＳ１２によりスライド２３が停止したことを判断すると、サブスライド２６を定量上昇させるサブスライド上昇指令をサブスライド制御装置６００に出力し、サブスライド上昇指令の出力後、ステップＳ１１０にて一定時間遅れて、ダイクッション力低下指令をダイクッション制御装置４００に出力する。

尚、サブスライド上昇指令は、サブスライド２６を１．５ｍｍ上昇させる指令である。また、タイミングを遅らせて、ダイクッション力を下降させることは、絶対条件では（必ずしも必要では）無いが、２つの作用を同時に行った場合、ダイクッション力の低下が一瞬先行して、サブスライド２６が、その分のフレーム弾性変形量の回復分下降することに伴う、（皺押さえ力不足による）成形不良が発生するおそれがあるため、これを回避するために行う方が望ましい。また、サブスライド２６を１．５ｍｍ上昇させると、プレス荷重は、そうしない場合に対して更に半減する。材料に作用する残留引張力がダイクッション力のみを低下させる場合に対して、更に低下するためである。

エネルギ保護制御装置５００Ａからサブスライド上昇指令を入力すると、サブスライド位置制御装置６１０内のサブスライド相対位置指令器６１２は、サブスライド相対位置指令を、サブスライド２６を定量上昇させる値に切り換えてホールドする。本ケースでは、スライド停止指令により一旦停止したサブスライド２６の位置（金型取付面の位置）は、サブスライド２６を定量上昇させるサブスライド相対位置指令に追従して、サブスライド駆動装置５０が制御され、一旦停止した位置から１．５ｍｍ上昇した位置で停止する。

図１１（ｅ）は、同図（ａ）のスライド位置及びダイクッション位置を示す波形の拡大図であるが、図１１（ｅ）に示すようにスライド位置（サブスライド位置）は、停止後、直ちに定量上昇した位置で停止させられる。

その後、エネルギ蓄積装置２６０ａの蓄積エネルギが、エネルギ蓄積量上限値に達し（ステップＳ１８、図１１（ｄ）の下側波形）、ダイクッション力が復帰させられると（ステップＳ２０、図１１（ｂ）の下側波形）、エネルギ保護制御装置５００Ａは、サブスライド下降指令をサブスライド制御装置６００に出力する。サブスライド下降指令を入力したサブスライド位置制御装置６１０内のサブスライド相対位置指令器６１２は、サブスライド相対位置指令を、サブスライド２６を定量（１．５ｍｍ）下降させる値に切り換えてホールドする。

エネルギ蓄積装置２６０ａは、サブスライド２６が定量下降（復帰）したか否かを判断し（ステップＳ１４０）、サブスライド２６が定量下降したことを判断すると（「Yes」の場合）、スライド下降指令をスライド位置指令器２１２に出力する。これにより、スライド２３（メインスライド２４）を下降させるスライド位置指令に追従して、スライド２３は下降を開始（再起動）し、成形を続行する（ステップＳ２２）。

上記ステップＳ１０からステップＳ２２の処理を、スライド２３が下死点に至るまで繰り返す。

本例の１サイクルは約１１秒であり、ダイクッション力のみを低下させる場合（第１の実施形態の約１５秒）よりも１サイクルの時間の短縮を図ることができた。これは、ダイクッション力のみを低下させる場合に対して、プレス荷重の除荷度合いが大きく、サーボモータ４０のトルクが定格トルクより小さくなり、銅損を主とする損失が激減した為に、損失（ｋｗ）＜＜供給電力（ｋｗ）になり、蓄積エネルギの回復時間が大幅に短縮されたことに伴う、スライド途中停止時間減少による効果である。

途中停止時にスライド２３を上昇／下降させることは、第１の実施形態において、サーボプレスを制御するシーケンス（図６の点線で囲まれたシーケンス等）によって実施することが可能である。しかし、サーボプレスのスライド２３を駆動するための蓄積エネルギを回復させるために、エネルギ消費の大きいスライド２３の急加速（を伴う上昇／下降）をさせることは相応しく無いことと、局所的にサブスライド２６を駆動する場合に対して、クランク軸を駆動して行う分応答が低下し、サイクル時間が増大化すること等、問題を有する。従って、このような問題のないサブスライド２６のみをサブスライド駆動装置５０により上昇／下降させることがより有効である。

図１２に示す波形図は、第２の実施形態において、サブスライド２６の上昇量を１．５ｍｍから２ｍｍに上昇させた場合に関して示している。

図１１（ｂ）のプレス荷重と、図１２（ｂ）のプレス荷重との比較からも明らかなように、１．５ｍｍ上昇させた場合に対して、２ｍｍ上昇させたことにより、プレス荷重が更に激減し、サイクル時間が０．５秒程度減少した。

言い方を変えれば、プレス荷重が更に激減した割に、サイクル短縮時間は０．５程度しか減少していない。

これは、サーボモータ４０に作用するトルクが定格値を下回ると、サーボモータ４０の効率は極向上（損失は極低下）するために、両者の損失格差がトルク作用値の格差の割に微小なものとなることに拠る。

＜ダイクッション力指令器の他の実施形態＞
図１３は、ダイクッション力制御装置４１０内のダイクッション力指令器４１２の他の実施形態を示すフローチャートである。

図１３に示すように、他の実施形態のダイクッション力指令器は、絞り成形に必要なダイクッション力指令を出力し（ステップＳ２００）、その後、スライド２３が停止したかを判断する（ステップＳ２１０）。スライド２３の停止判断は、クランク軸エンコーダ１４のクランク角度信号の変化が０になったことを検出するスライド停止検出器により行うことができる。

スライド２３が停止すると、タイマーをリセットし、タイマーカウンタをスタートさせる（ステップＳ２２０）。また、スライド２３が停止すると、同時に、ダイクッション力指令を低下させる（ステップＳ２３０）。

その後、タイマーカウンタにより計測した時間が、予めタイマーで指定した時間経過したか否かを判断する（ステップＳ２４０）。そして、スライド２３が停止（ダイクッション力が低下）してから、タイマーで指定した時間が経過すると、ステップＳ２００に遷移し、元のダイクッション力指令を出力する。

ここで、タイマーで指定する時間は、スライド２３が停止した後の蓄電により、エネルギ蓄積装置２６０ａにサーボプレスを駆動するために必要なエネルギが蓄積される時間にする。

［その他］
本実施形態では、ダイクッション力が少なくとも０にならないようにダイクッション力を低下させることで、ブランクホルダと材料との密着を維持し、これにより絞り成形をよりスムーズに、かつ成形表面を綺麗に仕上げるようにしたが、成形表面の仕上げを問題にしなければ、ダイクッション力を０にしてもよい。この場合、プレス荷重は更に低下し、より省エネルギ化、及びプレスサイクルの短縮化を図ることができる。

また、ダイクッション力指令は、ダイクッション力を低下させた後、同じダイクッション力指令に復帰させるようにしているが、これに限らず、絞り成形の深さに応じて異なるダイクッション力指令を出力するようにしてもよい。

また、サブスライドは、メインスライドとの間で構成されたシリンダ−ピストン機構により駆動されるが、これに限らず、サブスライドとメインスライドとの間で構成された、ねじ部とナット部とからなるねじ機構や、ラック・アンド・ピニオン機構により駆動されるものでもよい。

更に、ダイクッション装置は、油圧シリンダによりクッション力を発生するものに限らず、例えば、サーボモータにより駆動されるねじ機構によりクッションパッドを昇降させるものもよい。

また、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１４…クラン軸エンコーダ、１７…スライド位置検出器、２１…クランク軸、２２…コンロッド、２３…スライド、２４…メインスライド、２６…サブスライド、３１ａ…上型（ダイ）、３１ｂ…下型（パンチ）、４０…サーボモータ、４２…減速機、１００…サーボプレス本体、２００…サーボプレス制御装置、２１０…スライド位置制御装置、２１２…スライド位置指令器、２６０…直流電源、２６０ａ…エネルギ蓄積装置、２６２…エネルギ蓄積量検出器、３００…ダイクッション装置本体、３１０…ブランクホルダ（皺押さえ板）、３１２…クッションピン、３２０…クッションパッド、３３０…油圧シリンダ、４００…ダイクッション制御装置、４１０…ダイクッション力制御装置、４１２…ダイクッション力指令器、４２０…ダイクッション位置制御装置、４２２…ダイクッション位置指令器、４４０…ダイクッション位置検出器、５００…エネルギ保護制御装置、６００…サブスライド制御装置、６１２…サブスライド相対位置指令器

Claims (14)

1. サーボモータからリンク機構を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスと、クッションパッドを支持し、該クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション装置と、からなるサーボプレスシステムを使用した絞り成形方法であって、
   (a) 絞り成形を行うストロークの過程で、前記スライドを第１の期間停止させる工程と、
   (b) 前記スライドが停止している第１の期間内において、前記ダイクッション力を所定のダイクッション力よりも低下させて第２の期間待機させる工程と、
   (c) 前記第２の期間の待機後、前記スライドを再起動させる工程と、を含み、
   絞り成形を行うストロークの過程で、前記工程(a) から工程(c) による絞り成形を１回以上行うことを特徴とする絞り成形方法。
2. 前記工程(b) は、少なくとも前記クッションパッドに支持されたブランクホルダと該ブランクホルダ上の材料との密着を維持するために必要なダイクッション力に低下させる請求項１に記載の絞り成形方法。
3. 前記工程(a) は、前記スライドの停止後に、該スライドを所定量だけ上昇させた位置で停止させる請求項１又は２に記載の絞り成形方法。
4. 前記所定量は、０ｍｍよりも大きく５ｍｍよりも小さい値である請求項３に記載の絞り成形方法。
5. 前記サーボプレスは、前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置を有し、
   前記第１の期間及び第２の期間は、前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した上限値に回復するまでの期間に対応して設定される請求項１から４のいずれか１項に記載の絞り成形方法。
6. サーボモータからリンク機構を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスであって、前記スライドの位置を示すスライド位置指令を出力するスライド位置指令器と、前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器と、前記スライド位置指令器から出力されるスライド位置指令と前記スライド位置検出器により検出された前記スライドの位置とに基づいて前記サーボモータを制御するスライド位置制御装置と、を備えたサーボプレスと、
   クッションパッドを支持し、該クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション力発生手段と、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と、前記ダイクッション力指令器から出力されるダイクッション力指令に基づいて、前記ダイクッション力が前記ダイクッション力指令に対応するダイクッション力になるように前記ダイクッション力発生手段を制御するダイクッション力制御装置と、を備えたダイクッション装置と、からなるサーボプレスシステムにおいて、
   前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記スライドを１回以上停止させる前記スライド位置指令を出力し、
   前記ダイクッション力指令器は、前記スライド位置指令器から前記スライドを停止させるスライド位置指令が出力されている期間内において、前記ダイクッション力指令を低下させるダイクション力指令を出力することを特徴とするサーボプレスシステム。
7. 前記ダイクッション力指令器は、前記ダイクッション力指令を低下させる際に、少なくとも前記クッションパッドに支持されたブランクホルダと該ブランクホルダ上の材料との密着を維持するために必要なダイクッション力に対応するダイクッション力指令を出力する請求項６に記載のサーボプレスシステム。
8. 前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記スライドを１回以上停止させる前記スライド位置指令を出力する際に、前記スライドを停止させるスライド位置指令の出力後に、該スライド位置指令のスライド位置よりも所定量だけ上昇したスライド位置を示すスライド位置指令を出力する請求項６又は７に記載のサーボプレスシステム。
9. 前記スライドが停止したことを検出するスライド停止検出器と、前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を検出するエネルギ蓄積量検出器とを有し、
   前記ダイクッション力指令器は、前記スライド停止検出器により前記スライドが停止したことが検出されると、前記停止が検出された時点から前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が予め設定した上限値に達するまでの期間、前記ダイクッション力指令を低下させ、前記エネルギ蓄積量検出器により前記エネルギ蓄積量が前記上限値に達したことが検出されると、その後、前記低下させたダイクッション力指令を上昇させる請求項６から８のいずれか１項に記載のサーボプレスシステム。
10. 前記ダイクッション力指令器は、前記スライド位置指令器から前記スライドを停止させるスライド位置指令が出力された後、前記スライドを再起動させるスライド位置指令が出力される前に、前記低下させたダイクッション力指令を上昇させる請求項６から９のいずれか１項に記載のサーボプレスシステム。
11. 前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を検出するエネルギ蓄積量検出器を有し、
    前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した下限値に達すると、前記スライドを停止させるスライド位置指令を出力する請求項６から１０のいずれか１項に記載のサーボプレスシステム。
12. 前記スライド位置指令器は、前記スライドを停止させるスライド位置指令を出力した後、前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した上限値に達すると、前記スライドを再起動させるスライド位置指令を出力する請求項１１に記載のサーボプレスシステム。
13. 前記スライドが停止したことを検出するスライド停止検出器と、タイマーとを有し、
    前記ダイクッション力指令器は、前記スライド停止検出器により前記スライドが停止したことが検出されると、前記停止が検出された時点から前記タイマーにより計測される一定時間、前記ダイクッション力指令を低下させ、その後、低下させたダイクッション力指令に上昇させる請求項６から８のいずれか１項に記載のサーボプレスシステム。
14. 前記スライドは、前記リンク機構を介して駆動力が伝達されるメインスライドと、該メインスライドに対して相対的に昇降可能に配設されたサブスライドとからなり、
    前記サーボプレスは、
    前記サブスライドを前記メインスライドと同じ方向に往復駆動させるサブスライド駆動装置と、
    前記メインスライドに対する前記サブスライドの相対的な位置を示す相対位置指令を出力するサブスライド相対位置指令器と、
    前記サブスライド相対位置指令器から出力されるサブスライド相対位置指令に基づいて前記メインスライドに対する前記サブスライドの位置を制御するサブスライド位置制御装置と、を備え、
    前記サブスライド相対位置指令器は、前記スライド位置指令器から前記メインスライドを停止させるスライド位置指令が出力される際に、前記メインスライドを停止させるスライド位置指令の出力後に、前記サブスライドを所定量だけ上昇させる相対位置を示すサブスライド相対位置指令を出力する請求項６又は７に記載のサーボプレスシステム。