JP2023060635A - 平衡装置、および、成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ高精度で、ワークの加圧加工時に上型を平衡状態にすることのできる平衡装置を提供する。【解決手段】平衡装置は、上型と下型とを含む金型でワークを加圧成形する成形機（１）に搭載される平衡装置（３０）であって、上型を保持する上型保持部材（１１）の水平方向両端部を下方から支持する少なくとも一対の流体圧シリンダ（３１）と、各流体圧シリンダの流体圧を検知する圧力センサと、各流体圧シリンダのピストンロッドの位置を検知する位置センサと、平衡制御装置（３２）とを備える。平衡制御装置（３２）は、圧力センサの測定値をフィードバック値として上型保持部材の反力を個別に制御しながら、位置センサの測定値をフィードバック値として流体圧シリンダの位置制御を行うことにより、ワークの加圧加工時に上型を平衡状態にする。【選択図】図１

Description

本発明は、平衡装置に関し、特に、上型と下型とを含む金型でワークを加圧成形する成形機に搭載される平衡装置に関する。

プレス成形機は、上型を保持するスライドと、下型を保持するボルスタと、スライドを昇降させるための昇降機構と、昇降機構を制御する昇降制御装置とを備えている。昇降機構は、典型的には油圧シリンダなどの液圧シリンダを含む。昇降制御装置は、液圧シリンダの圧力制御や位置制御を行うことによりスライドの下降および上昇を繰り返し実行する。これにより、高速かつ連続的にワークを加圧成形することができる。

このようなプレス成形機においてワークの加工精度を高めるためには、スライドの平衡度を維持することが重要である。たとえば特開２０１９－１２２９６８号公報（特許文献１）および特開２０２０－１９９５２７号公報（特許文献２）では、スライドの上面にピストンロッドの先端部（下端部）が固定された油圧シリンダを複数個（たとえば４個）設けることにより、スライドを平衡状態にする技術が提案されている。

なお、スライドのバランサ制御装置としては、特開２０００－３２９１０４号公報（特許文献３）などに示されるように、スライドに対向して左右一対の反力シリンダを設けることがある。

特開２０１９－１２２９６８号公報 特開２０２０－１９９５２７号公報 特開２０００－３２９１０４号公報

特許文献１および２に開示されているように、昇降機構としての液圧シリンダを複数個（たとえば４個）設けると、理想的にはスライドを平衡状態にすることができる。しかしながら、経年変化等によってスライド自体に僅かな歪み等が生じた場合には、スライドの下面に取り付けられた上型の平衡度を担保できないおそれがある。

また、昇降機構として用いられる液圧シリンダは大型であり、高価であることから、スライド昇降用の液圧シリンダの個数を増やすことなく、ワークの加圧加工時に上型の平衡度を保証できる技術が求められていた。

また、上型と下型との間に隙間をあけて金型内に樹脂を注入する成形方法を採用する樹脂含浸成形機においても、ワークの加圧加工時に上型の平衡度を保証できる技術が求められていた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安価かつ高精度で、ワークの加圧加工時に上型を平衡状態にすることのできる平衡装置を提供することである。

また、このような平衡装置を備えた成形機を提供することも、他の目的とする。

この発明のある局面に従う平衡装置は、上型と下型とを含む金型でワークを加圧成形する成形機に搭載される平衡装置であって、上型を保持する上型保持部材の水平方向両端部を下方から支持する少なくとも一対の流体圧シリンダと、各流体圧シリンダに設けられた圧力センサと、各流体圧シリンダのピストンロッドの位置を検知する位置センサと、平衡制御装置とを備える。平衡制御装置は、圧力センサの測定値により上型保持部材からの反力を検知した場合に、位置センサの測定値をフィードバック値として流体圧シリンダの位置制御を行うことにより、ワークの加圧加工時に上型を平衡状態にする。

好ましくは、平衡制御装置は、少なくとも一対の流体圧シリンダの双方が上型保持部材の反力を受けている状態において、それぞれのピストンロッドの位置の差が所定範囲内となるように平衡補正を行う。

好ましくは、各流体圧シリンダは、上型保持部材から独立して設けられている。

好ましくは、上型保持部材は、上下方向に昇降制御されるスライド部材により構成されており、各流体圧シリンダのピストンロッドの待機高さは、スライド部材の下降速度切替えタイミングにおけるスライド部材の接触面の高さ以下である。

好ましくは、流体圧シリンダは、ヘッド側流体室およびロッド側流体室を含む複動型シリンダであり、流体圧シリンダごとに、ヘッド側流体室およびロッド側流体室それぞれの流体圧の変化を検知する圧力センサが設けられている。

一実施形態として、上型保持部材は、上型が取り付けられる本体部と、本体部の左右方向または前後方向両端部から外方に張り出して設けられた少なくとも一対の拡張部とを含み、少なくとも一対の流体圧シリンダはそれぞれ、平面視において少なくとも一対の拡張部と重なる位置に設置されている。

この発明のある局面に従う成形機は、上述の平衡装置と、上型保持部材と、上型保持部材の加圧制御を行う加圧制御装置とを備えている。

本発明の平衡装置によれば、安価かつ高精度で、ワークの加圧加工時に上型を平衡状態にすることができる。また、流体圧シリンダを小型化することができるので、高速で平衡補正することができる。

本発明の実施の形態に係るプレス成形機を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るプレス成形機の昇降機構の構成例を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係る支持用シリンダ（油圧シリンダ）の配置例を模式的に示す図であり、（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ待機状態および作動時を示す。 本発明の実施の形態に係る支持用シリンダの油圧回路の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における平衡補正方法の一例を模式的に示す図である。 一つの支持用シリンダの圧力変化の例を示すグラフである。 本発明の実施の形態における平衡補正方法の他の例を模式的に示す図である。 本発明の他の実施の形態に係る樹脂含浸成形機を模式的に示す断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

本実施の形態では、平衡装置を備えたプレス成形機について説明する。

（プレス成形機の基本構成）
図１を参照して、本実施の形態に係るプレス成形機１の基本構成について説明する。図１に示す矢印Ａ１は、プレス成形機１の正面側（前方）を表わし、矢印Ａ２は、プレス成形機１の左右方向を表わしている。

プレス成形機１は、筐体（フレーム）１０と、スライド部材１１と、ボルスタ１２と、スライド部材１１を昇降させるための昇降機構２０と、昇降機構２０を制御する昇降制御装置２８とを備えている。スライド部材１１は、上型（図示せず）を保持する上型保持部材である。ボルスタ１２は、下型（図示せず）を保持する下型保持部材であり、筐体１０のベッド部材１３の中央部に配置されている。スライド部材１１は、たとえば４本の棒状のガイド部材１５に沿って上下にスライド移動するように構成されている。４本のガイド部材１５は、筐体１０の四隅に位置し、ベッド部材１３とそれに対面する上部部材１４との間を上下方向に延びている。

プレス成形機１は典型的には油圧プレス成形機であり、昇降機構２０は、スライド部材１１の上面中央に取り付けられた１個の油圧シリンダ２１と、油圧シリンダ２１に油圧を送る油圧回路（図示せず）とを含む。油圧シリンダ２１は、上下方向に進退するピストンロッド（進退部材）を有する液圧シリンダの一種であり、広義には、流体圧シリンダの一種である。昇降制御装置２８は、油圧シリンダ２１の圧力制御や位置制御を行うことによりピストンロッドの位置を調整して、スライド部材１１の昇降制御（押し下げ制御および引き上げ制御）を行う。

プレス成形機１は、昇降制御装置２８によりスライド部材１１の押し下げ制御をすることにより、下型に載置されたワークを上型で加圧して加工する。このように、昇降制御装置２８は、スライド部材１１の加圧制御を行う加圧制御装置として機能する。プレス成形機１による加工対象のワークは、典型的には、炭素繊維と合成樹脂とを組み合わせた炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）であるものの、金属材料からなる鍛造品などであってもよい。

本実施の形態に係るプレス成形機１は、平衡装置３０をさらに備えている。平衡装置３０は、下降途中のスライド部材１１の水平方向両端部を下方から支持する少なくとも一対（２個または４個）の流体圧シリンダ（以下、「支持用シリンダ」という）３１と、支持用シリンダ３１を個別に制御して、ワークの加圧加工時に上型（スライド部材１１）を平衡状態にする平衡制御装置３２とを含む。

支持用シリンダ３１は、押し上げ式の液体圧シリンダであり、典型的には複動型の油圧シリンダである。支持用シリンダ３１のピストンロッド３１３は上方に延び、その先端部（以下「ロッド先端部」という）３１４が外部に露出している。

このように、プレス成形機１には、昇降機構２０とは別に平衡装置３０を備えているため、昇降機構２０を構成する油圧シリンダ２１を複数個設けなくても（１個であっても）、ワークの加圧加工時に上型（スライド部材１１）を平衡に保つことができる。その結果、スライド部材１１の平衡補正機能を有するプレス成形機１を安価かつ小型化することができる。

また、平衡制御装置３２は、ロッド先端部３１４をスライド部材１１に密着させた状態で、ピストンロッド３１３の位置制御を同期させることにより、高精度で、ワークの加圧加工時に上型を平衡状態にすることができる。

（昇降機構の構成例）
プレス成形機１の基本動作を担う昇降機構２０の構成例を、図２に示す。図２に示されるように、昇降機構２０は、上述の油圧シリンダ２１と、油圧シリンダ２１に油圧を供給する油圧回路２２とを含む。油圧回路２２は、昇降制御装置２８を構成するモーションコントローラ（ＭＣ）２８１により制御される。

油圧シリンダ２１は、上下方向に延びるシリンダチューブ２１１と、シリンダチューブ２１１内を進退するピストン２１２と、ピストン２１２に一端が固定され、スライド部材１１に他端が固定されたピストンロッド（以下「ロッド」と略す）２１３とを含む。シリンダチューブ２１１の内部空間は、ピストン２１２を仕切壁として、ヘッド側油圧室２１ｈおよびロッド側油圧室２１ｒとに仕切られている。

油圧回路２２は、ヘッド側油圧回路２２ｈ、ロッド側油圧回路２２ｒの２系統を有し、両系統は分離されている。ヘッド側油圧回路２２ｈは、一端がヘッド側油圧室２１ｈに接続され、他端が作動液タンク２４ｈに接続されるヘッド側通路２３ｈと、ヘッド側通路２３ｈの途中に設けられるヘッド側ポンプＰｈと、ヘッド側通路２３ｈに接続される油圧センサ２５ｈおよびリリーフ弁２６ｈと、ヘッド側ポンプＰｈと駆動結合するサーボモータＳＭｈと、リリーフ弁２６ｈから流出する作動液を受ける作動液タンク２７ｈとを含む。

ロッド側油圧回路２２ｒもヘッド側油圧回路２２ｈと同様に構成される。図２では、ヘッド側油圧回路２２ｈと同様の構成物については、符号中の「ｈ」を「ｒ」として示している。

ヘッド側油圧回路２２ｈは、ヘッド側油圧室２１ｈに油圧を供給して、ロッド２１３を進動させてスライド部材１１を押し下げたり、あるいはスライド部材１１の引き上げ時にヘッド側油圧室２１ｈの油圧が急激に抜けたりしないようにする。ロッド側油圧回路２２ｒは、ロッド側油圧室２１ｒに油圧を供給して、ロッド２１３を退動させてスライド部材１１を引き上げたり、あるいはスライド部材１１の押し下げ時にロッド側油圧室２１ｒの油圧が急激に抜けたりしないようにする。

モーションコントローラ２８１は、複数の系統をそれぞれ同時に制御する上位の制御部であり、下位のサーボモータＳＭｈ，ＳＭｒをそれぞれ制御して、油圧回路２２の各系統（ヘッド側油圧回路２２ｈおよびロッド側油圧回路２２ｒ）を個別に運転する。昇降制御装置２８は、モーションコントローラ２８１およびメモリ（図示せず）などを含む。

スライド部材１１には、スライド部材１１の位置を検出する位置センサ１８が設けられている。モーションコントローラ２８１は、たとえば、スライド部材１１の位置、速度、およびプレス圧を条件として、複数のモードの中から最適な１のモードを選択し、当該モードに従って各油圧回路２２ｈ，２２ｒ（具体的には各サーボモータＳＭｈ，ＳＭｒ）を制御する。

なお、本実施の形態の昇降制御装置２８は、プレスサイクルごとに、スライド部材１１の「高速下降」、「加圧下降（低速下降）」、「ホールディング（型締め）」、「負荷上昇」、および「高速上昇」を順に実行する。「高速下降」は、典型的にはフリーフォール（油圧によらない自然落下）により実現される。昇降制御装置２８は、スライド部材１１の下降時（加圧下降時）に、油圧シリンダ２１を圧力制御する。油圧力による「加圧下降」において、上型９１がワークＷに接触し、その後、上型９１と下型９２とが接触する。加圧下降の際、少なくともロッド側の制御モードを圧力モードとしていればよく、ヘッド側の制御モードは位置モードであってもよい。

（平衡装置の構成および配置例）
平衡装置３０の構成および配置例を、図１、図３および図４を参照しながら説明する。図３（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、待機状態および作動時の支持用シリンダ３１を模式的に示す断面図である。図４は、支持用シリンダ３１の油圧回路４０の構成例を示す図である。

図１に示されるように、本実施の形態では、二対（４個）の支持用シリンダ３１が、ボルスタ１２の周りの下方部材１７に左右対称に配置されている。下方部材１７は、ベッド部材１３、および、ボルスタプレート１６の拡張部１６ｅを含む。この場合、二対の支持用シリンダ３１は、スライド部材１１の左右方向両端部を下方から支持する。なお、一対または二対の支持用シリンダ３１が、スライド部材１１の前後方向両端部を下方から支持するように設置されていてもよい。

支持用シリンダ３１は、スライド部材１１から独立して設けられており、スライド部材１１が所定高さまで下降してはじめて、ロッド先端部３１４がスライド部材１１（より具体的には、後述の拡張部１１ｅ）に接触する。スライド部材１１の平衡補正は、少なくとも上型９１と下型９２とが接触する前（好ましくは、上型９１がワークに接触する前）に行われればよいため、ピストンロッド３１３のストロークは小さくてよい。そのため、支持用シリンダ３１は、昇降機構２０としての油圧シリンダ２１よりも小型で高速、かつ安価である。

二対の支持用シリンダ３１は、それぞれ、平面視において、スライド部材１１の本体部（スライド本体）の左右方向両端部から外方に張り出して設けられた二対の拡張部１１ｅと重なる位置に設置されている。そのため、各支持用シリンダ３１は、スライド部材１１が所定の高さまで下降した場合に、ロッド先端部３１４が拡張部１１ｅに接触する。平衡制御装置３２は、支持用シリンダ３１のロッド先端部３１４が拡張部１１ｅと接触したことに応じて、支持用シリンダ３１の平衡制御を開始する。

なお、拡張部１１ｅは、スライド本体と一体であってもよいし、別体であってもよい。また、拡張部１１ｅの下面、すなわちロッド先端部３１４との接触面（以下「スライド接触面１１ｓ」という）の高さは、スライド本体の下面（上型取り付け面）と面一状でなくてもよく、支持用シリンダ３１の設置高さやロッド３１３のストロークを考慮して定めることができる。

図４を参照して、油圧回路４０は、支持用シリンダ３１ごとに（４個の支持用シリンダ３１ａ～３１ｄの各々に）油圧回路４１を有している。油圧回路４１は、ヘッド側油圧回路４１ｈおよびロッド側油圧回路４１ｒを有し、これらの間にサーボバルブ４４が設けられている。ヘッド側油圧回路４１ｈおよびロッド側油圧回路４１ｒには、それぞれの油圧を検知する圧力センサ４５ｈ，４５ｒが設けられている。本実施の形態では、支持用シリンダ３１が小型であり、能力を低くできるため、４系統の油圧回路４１に油圧を送るポンプ４６を１個（共通）にすることができる。

ポンプ４６を駆動するモータ３２２は、平衡制御装置３２を構成するコントローラ３２１により駆動制御される。平衡制御装置３２は、コントローラ３２１およびメモリ（図示せず）などを含む。

本実施の形態では、図３（Ａ）に模式的に示すように、支持用シリンダ３１のシリンダチューブ３１１内にも、圧力センサ４２ｈ，４２ｒが設けられている。圧力センサ４２ｈはヘッド側油室３３ｈに設けられ、圧力センサ４２ｒはロッド側油室３３ｒに設けられている。また、支持用シリンダ３１には、ロッド３１３の位置を検知する位置センサ４３が設けられている。位置センサ４３は、たとえば、ロッド３１３の変位量を検知する変位センサ（リニアスケール）により構成される。

圧力センサ４２ｈ，４２ｒおよび位置センサ４３の検知信号は、コントローラ３２１に入力される。コントローラ３２１は、圧力センサ４２ｈ，４２ｒの測定値、すなわち各油室３３ｒ，３３ｈの圧力値の変化により、ロッド先端部３１４がスライド部材１１に接触したことを検知する。コントローラ３２１は、いずれかの支持用シリンダ３１のロッド先端部３１４がスライド部材１１に接触したことをトリガとして、支持用シリンダ３１の位置制御を開始する。支持用シリンダ３１の位置制御は、位置センサ４３の測定値をフィードバック値としてサーボバルブ４４を制御することにより実行される。

なお、油圧回路４０の構成は、図４に示したような例に限定されず、４系統の油圧回路４１のそれぞれにポンプが設けられていてもよいし、図２に示した昇降機構２０の油圧回路２２のように、ヘッド側油圧回路４１ｈおよびロッド側油圧回路４１ｒのそれぞれにポンプが設けられていてもよい。また、サーボバルブ４４に代えて、サーボポンプ（サーボモータにより駆動されるポンプ）が設けられていてもよい。

（平衡装置の動作）
図３および図５を主に参照しながら、平衡装置３０の動作について説明する。図５は、平衡装置３０による平衡補正方法の一例を模式的に示す図である。なお、図５では、理解を容易にするために、左右に１個ずつ支持用シリンダ３１ａ，３１ｂが設けられていると仮定する。また、スライド部材１１を単純化して記載している。

プレスサイクルの開始時（スライド部材１１の下降前）、図３（Ａ）に示したように、支持用シリンダ３１（３１ａ，３１ｂ）は待機状態とされる。待機状態において、支持用シリンダ３１のピストン３１２は上方に付勢されいる。また、ロッド先端部３１４は、スライド部材１１から離れている。

この時のロッド先端部３１４の高さ（先端高さ）Ｈ１は、少なくとも、金型（上型９１・下型９２）接触時におけるスライド接触面１１ｓの高さＨ３（図５）よりも上方であり、好ましくは、上型９１がワークＷに接触するタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ２（図５）と同じか、それよりも上方である。なお、高さＨ３は、スライド部材１１の下死点の高さに相当する。

また、支持用シリンダ３１は、下降速度が高速から低速に切り替えられた後（すなわち下降速度切替えタイミング以降）のスライド部材１１の反力を受けることが望ましく、待機状態におけるロッド先端部３１４の高さＨ１は、下降速度切替えタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ１０（図３（Ａ））以下であることが望ましい（図３（Ａ）における高さＨ１０は、ピストンロッド３１３の待機高さＨ１と同じ高さであってもよい）。下降速度切替えタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ１０は、上型９１がワークＷに接触するタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ２と同じ高さであってもよい。

そのため、本実施の形態では、昇降制御装置２８によるスライド部材１１の加圧下降途中または加圧下降開始時に、支持用シリンダ３１のロッド３１３（ロッド先端部３１４）がスライド接触面１１ｓに接触する。また、上型９１によりワークＷを加圧する（上型９１がワークＷに接触する）直前またはそれと同時に、ロッド先端部３１４がスライド接触面１１ｓに接触する。

平衡装置３０の平衡制御装置３２（コントローラ３２１）は、各支持用シリンダ３１ａ，３１ｂに設けられた圧力センサ４２ｈ，４２ｒの測定値を入力し、各支持用シリンダ３１ａ，３１ｂ（ロッド３１３）がスライド部材１１に接触したか否かを判断する。平衡制御装置３２は、いずれかの支持用シリンダ３１がスライド部材１１に接触したことを検知したことに応じて位置制御を開始する。

図５（Ａ）に示すように、スライド部材１１が傾いたり歪んだりしている場合、左右の支持用シリンダ３１ａ，３１ｂのロッド３１３は時間差でスライド接触面１１ｓに接触する。たとえば左側の支持用シリンダ３１ａが先にスライド部材１１に接触した場合、図５（Ｂ）に示されるように、平衡制御装置３２は、右側の支持用シリンダ３１ｂがスライド部材１１に接触するまで、左側の支持用シリンダ３１ａのヘッド側油室３３ｈに油圧を供給してピストン３１２を押し上げる制御を行う。

その後、右側の支持用シリンダ３１ｂもスライド部材１１に接触したことを検知した場合、すなわち全ての支持用シリンダ３１ａ，３１ｂがスライド部材１１からの反力を受けている状態において、それぞれのロッド３１３の位置の差（平衡誤差）が所定範囲内となるように平衡補正を行いながら、ロッド３１３を下降させる。具体的には、平衡制御装置３２は、支持用シリンダ３１ａ，３１ｂそれぞれの位置センサ４３の測定値をフィードバック値として平衡誤差を検知し、平衡誤差が０に近づくように、各油圧回路４１のサーボバルブ４４を制御する。

このように、平衡制御装置３２がスライド部材１１の反力を個別に制御しながら支持用シリンダ３１ａ，３１ｂの位置制御を行うことにより、図５（Ｂ）の実線で示すように、スライド部材１１を平衡状態に維持することができる。

平衡制御装置３２による平衡補正は、先にスライド部材１１と接触した支持用シリンダ３１ａのロッド３１３をマスタ軸とし、他方の支持用シリンダ３１ｂのロッド３１３（スレーブ軸）の位置をマスタ軸の位置に一致させることにより実現可能である。

あるいは、全ての支持用シリンダ３１ａ，３１ｂがスライド部材１１に接触してから、各シリンダ３１ａ，３１ｂのロッド３１３の位置を微調整して、（適宜上下させながら）位置合わせをしてもよい。

このように、本実施の形態に係る平衡装置３０は、支持用シリンダ３１ごとに圧力センサ４２ｈ，４２ｒおよび位置センサ４３を備えており、昇降機構２０により圧力制御されているスライド部材１１の反力を受けている状態で、平衡補正を行う。したがって、圧力制御のみで平衡補正を行う場合や位置制御のみで平衡補正を行う場合に比べて、スライド部材１１を精度良く平衡補正することができる。その結果、図５（Ｃ）に示されるように、ホールディング工程におけるスライド部材１１を確実に平衡状態にできるので、ワークを精度良く加圧成形することができる。

また、スライド部材１１を平衡状態で下降させることができるので、スライド部材１１が傾くことによる油圧シリンダ２１への負荷やガイド部材１５への負荷を軽減できる効果もある。

図６は、一つの支持用シリンダ３１の圧力変化の例を示すグラフである。横軸に示した時間ｔ０～ｔ４がスライド部材１１の下降期間、時間ｔ４～ｔ５がホールディング期間である。時間ｔ５以降は、スライド部材１１の上昇期間である。

図６に示されるように、平衡制御装置３２は、スライド部材１１の下降途中に（たとえば「高速下降」から油圧力による「加圧下降」に切り替えられるタイミングで）、油圧回路４０のポンプ４６の駆動を開始する（時間ｔ１）。図６の例では、スライド部材１１の加圧下降期間に、ロッド３１３がスライド部材１１に接触すると（時間ｔ２）、ロッド側およびヘッド側の油圧の高低が入れ替わり、他の支持用シリンダ３１との平衡補正が行われている（時間ｔ２～ｔ３）。その後、スライド部材１１の下降に伴って上型９１がワークＷに接触すると（時間ｔ３）、ヘッド側の油圧がロッド側の油圧よりも高く維持され、全ての支持用シリンダ３１のロッド３１３が平衡に引き下げ制御（平衡ストローク制御）されている（時間ｔ３～ｔ４）。ホールディング期間では、ヘッド側の油圧がロッド側の油圧が略一定に維持されている。

なお、ホールディング期間から上昇期間に移行すると、平衡制御装置３２は、各支持用シリンダ３１のロッド３１３を引き上げる位置制御を行い、各支持用シリンダ３１を図３（Ａ）に示したような待機状態に復帰させる。

以上説明したように、本実施の形態に係るプレス成形機１は、昇降機構２０を構成する油圧シリンダ２１とは別に、平衡装置３０を備えている。このようなプレス成形機１によれば、スライド部材１１（スライド本体）の歪み等にも対応できるため、昇降機構２０の油圧シリンダ２１を複数個設けるよりも、上型９１を確実に平衡にすることができる。また、昇降機構２０のプレス能力とは無関係に、平衡装置３０の支持用シリンダ３１の能力およびストロークを小さくできるので、コストの上昇を抑えることができる。

また、支持用シリンダ３１がスライド部材１１から独立して設けられているので、上述の拡張部１１ｅをアタッチメント部材とし、スライド本体に取り付けることにより、既存の成形機に後付けで平衡装置３０を追加することが可能である。

また、平衡装置３０の平衡制御装置３２（コントローラ３２１）が、スライド部材１１の反力を常時検知しながら支持用シリンダ３１の位置制御（平衡補正）を行うので、加圧下降時におけるスライド部材１１の平衡度を確実に保証することができる。

また、スライド部材１１に歪み等がない場合でも、スライド部材１１の加圧下降中またはホールディング中にスライド部材１１に偏心荷重が発生したとしても、スライド部材１１を平衡に維持することができる。この場合の模式図を図７に示す。図７は、平衡装置３０による平衡補正方法の他の例を模式的に示す図である。図７では、上型９１が複雑な形状であり、偏心荷重が発生しやすい例を模式的に示している。

図７の（Ａ）は、上型９１がワークＷに接触し始めの状態を示している。支持用シリンダ３１ａ，３１ｂのロッド３１３の待機高さＨ１（図３（Ａ））は、このときのスライド接触面１１ｓの高さＨ２よりも上方、または同じ高さであり、図７（Ａ）の状態において支持用シリンダ３１ａ，３１ｂのロッド３１３はスライド接触面１１ｓに接触している。（Ｂ）は、上型９１がワークＷに接触して偏心荷重が発生した状態を示し、（Ｃ）は、上型９１が下型９２に接触した状態（ホールディングの状態）を示している。

図７（Ｂ）の想像線で示すように、複雑な形状の上型９１がワークＷに接触したことによりスライド部材１１が傾いたとしても、左右の支持用シリンダ３１ａ，３１ｂが受ける反力のアンバランスを補正しながらロッド３１３を同期させて引き下げるので、偏心荷重により傾こうとするスライド部材１１（想像線で示す）を平衡状態として型締めすることができる（図７（Ｃ））。

（変形例）
上記実施の形態では、待機時における支持用シリンダ３１のロッド先端高さＨ１が、昇降制御装置２８による下降速度切替えタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ１０以下であることとしたが、このような例に限定されない。その場合、たとえば平衡制御装置３２と昇降制御装置２８とを連動させて、支持用シリンダ３１が下降途中のスライド部材１１の反力を受けた場合に、昇降制御装置２８に平衡補正開始を通知して、平衡補正が完了するまでスライド部材１１の下降速度を減速させるようにしてもよい。

また、支持用シリンダ３１がスライド部材１１などの上型保持部材から独立して（離れて）配置されていることとしたが、このような例に限定されない。また、支持用シリンダ３１のヘッド側およびロッド側のそれぞれに圧力センサ４２ｈ，４２ｒが設けられていることとしたが、ヘッド側およびロッド側の少なくとも一方に圧力センサが設けられていればよい。

また、支持用シリンダ３１が複動型シリンダである例について説明したが、単動型シリンダであってもよい。

また、支持用シリンダ３１が油圧シリンダであることとしたが、流体圧シリンダであればよく、他種の液圧シリンダであってもよいし、エアシリンダであってもよい。

（他の実施形態）
上記実施の形態では、平衡装置３０がプレス成形機１に搭載された例について説明したが、上型と下型とを含む金型でワークを加圧成形する成形機であれば、他種の成形機にも適用可能である。具体的には、上述の平衡装置３０を、図８に示すような樹脂含浸成形機１００に適用することもできる。

樹脂含浸成形機１００は、金型１９０（下型１９２）内に積層された炭素繊維シートに、樹脂１８０を高圧で注入・含浸させ、加熱硬化させて炭素繊維強化プラスチックを成形する装置（ＧＡＰ－ＲＴＭシステム）である。この樹脂含浸成形機１００は、上型１９１と下型１９２との間に微小な隙間１９３を設けた状態で、下型１９２の注入口から樹脂１８０を注入する構成である。樹脂含浸成形機１００は、上型保持部材１１１の加圧制御を行う加圧制御装置（図示せず）を備えている。

図８の樹脂含浸成形機１００では、下型１９２を保持する下型保持部材または下方部材１１２の左右両端部に、少なくとも一対の支持用シリンダ３１が設置されている。これにより、上型保持部材１１１を平衡状態に維持できるので、金型１９０への樹脂１８０の注入に伴って左右の隙間１９３のバランスが崩れることを防止できる。その結果、樹脂含浸成形機１００により加圧成形される製品の加工精度を向上させることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ プレス成形機、１１ スライド部材、１１ｅ 拡張部、１１ｓ スライド接触面、１２ ボルスタ、１８，４３ 位置センサ、２０ 昇降機構、２８ 昇降制御装置、３０ 平衡装置、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 支持用シリンダ、３２ 平衡制御装置、４２ｈ，４２ｒ 圧力センサ、９１，１９１ 上型、９２，１９２ 下型、１００ 樹脂含浸成形機、１１１ 上型保持部材、１９０ 金型、１９３ 隙間、２１２，３１２ ピストン、２１３，３１３ ピストンロッド、３１４ ロッド先端部、Ｗ ワーク。

Claims (7)

1. 上型と下型とを含む金型でワークを加圧成形する成形機に搭載される平衡装置であって、
   前記上型を保持する上型保持部材の水平方向両端部を下方から支持する少なくとも一対の流体圧シリンダと、
   前記各流体圧シリンダに設けられた圧力センサと、
   前記各流体圧シリンダのピストンロッドの位置を検知する位置センサと、
   前記圧力センサの測定値により前記上型保持部材からの反力を検知した場合に、前記位置センサの測定値をフィードバック値として前記流体圧シリンダの位置制御を行うことにより、ワークの加圧加工時に前記上型を平衡状態にする平衡制御装置とを備える、平衡装置。
2. 前記平衡制御装置は、前記少なくとも一対の流体圧シリンダの双方が前記上型保持部材の反力を受けている状態において、それぞれのピストンロッドの位置の差が所定範囲内となるように平衡補正を行う、請求項１に記載の平衡装置。
3. 前記各流体圧シリンダは、前記上型保持部材から独立して設けられている、請求項１または２に記載の平衡装置。
4. 前記上型保持部材は、上下方向に昇降制御されるスライド部材により構成されており、
   前記各流体圧シリンダのピストンロッドの待機高さは、前記スライド部材の下降速度切替えタイミングにおける前記スライド部材の接触面の高さ以下である、請求項３に記載の平衡装置。
5. 前記流体圧シリンダは、ヘッド側流体室およびロッド側流体室を含む複動型シリンダであり、
   前記流体圧シリンダごとに、前記ヘッド側流体室および前記ロッド側流体室それぞれの流体圧の変化を検知する前記圧力センサが設けられている、請求項１～４のいずれかに記載の平衡装置。
6. 前記上型保持部材は、前記上型が取り付けられる本体部と、前記本体部の左右方向または前後方向両端部から外方に張り出して設けられた少なくとも一対の拡張部とを含み、
   前記少なくとも一対の流体圧シリンダはそれぞれ、平面視において前記少なくとも一対の拡張部と重なる位置に設置されている、請求項１～５のいずれかに記載の平衡装置。
7. 請求項１～６のいずれかに記載の平衡装置と、
   前記上型保持部材と、
   前記上型保持部材の加圧制御を行う加圧制御装置とを備えた、成形機。

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