JP5332782B2 - ダイクッション装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス機械のダイクッション装置に関し、特に、絞り成形を行うときにしわ押え力を与えるために気体の圧力を利用するダイクッション装置に関する。

ダイクッション装置は、プレス機械で絞り加工を行うときに、しわの発生が起きないようにするための装置である。かかるダイクッション装置では、上金型とブランクホルダの間にワークを挟み込むことで、ワークのしわ押さえ力（クッション力）を発生させるようになっている。

従来の一般的なダイクッション装置は、上金型との間でワークを保持するブランクホルダと、ブランクホルダを支持するクッションピンと、クッションピンを支持するクッションパッドと、クッションパッドを上方付勢することでクッション力を発生させるクッション力発生源とを備えている。このクッション力発生源として、シリンダ内に封入した気体（通常は空気）の圧力を利用してクッション力を発生させるガス圧シリンダを用いたものがある（例えば、下記特許文献１を参照）。

また上述の絞り加工において、プレス成形が終了した後、上金型が上昇を開始する前に、ダイクッションの上昇を阻止する「ロッキング」を行い、ブランクホルダ上の成形後のワークを搬送装置により取り出してから、上述のロッキングを解除してダイクッションを上昇させる。このロッキングの機能を担う装置がロッキング装置である。かかるロッキング装置は、例えば、下記特許文献２に開示されているように、ガス圧シリンダに連結された油圧シリンダとこれに油圧を与える油圧装置とからなる。

特公平７−５７３９２号公報（第２図） 特許第３８５９３１１号公報（図１）

ダイクッションの上昇速度は、ダイクッションを上昇させようとするシリンダ内の気体の圧力と、ダイクッションの上昇を妨げようとする各種の摩擦・損失（ピストンとシリンダとの摩擦、ダイクッションを支持する摺動部の摩擦、シリンダ内を流れる気体の粘性摩擦など）との関係で決まる。シリンダ内の気体の圧力は、絞り成形に最適なしわ押さえ力を発生することを目的として設定され、ダイクッションの上昇速度を最適にすることを目的として設定されるわけではない。そのため、ダイクッションの上昇速度が不必要に遅くなってプレス生産のサイクルタイムが長くなり、その結果、生産性が低下するという問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、気体の圧力を利用してクッション力を発生させるダイクッションの、ロッキング解除後の上昇速度を速くすることができ、これにより、プレス生産のサイクルタイムを短くでき、生産性を向上できるダイクッション装置を提供することを課題とする。

上記の問題を解決するため、本発明のダイクッション装置は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、ワークのプレス成型時に上金型との間でワークを保持するブランクホルダと、該ブランクホルダを気体の圧力により弾性的に上方付勢しプレス成型時に前記ブランクホルダとともに降下するクッションと、該クッションの上昇を一時的に阻止するロッキング装置とを備えたダイクッション装置において、前記クッションを上下方向に駆動可能なクッション駆動手段と、前記クッションの上昇時に上向きの駆動力を発生するように前記クッション駆動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記の本発明の構成によれば、クッションの上昇時にクッション駆動手段によりクッションに上向きの駆動力を与え、クッションの上昇をアシストする。このため、ロッキング装置によるロッキングが解除された後のクッションの上昇速度を速くすることができるので、プレス生産のサイクルタイムを短くでき、生産性を向上できる。

（２）上記のダイクッション装置において、前記制御手段は、電源ラインから前記クッション駆動手段へ電力を供給する回路を開閉する開閉器と、該開閉器の開閉を制御する指示器とを備え、前記クッション駆動手段は、前記回路が閉じたときに上向きの駆動力を発生するように前記回路に接続され、前記指示器は、前記クッションの上昇時には前記回路を閉じるように前記開閉器に指示し、前記クッションの停止時又は下降時には前記回路を開くように前記開閉器に指示する。

上記の構成によれば、クッションの上昇時には指示器の指示によりクッション駆動手段への電力供給のための回路が閉じるのでクッションの上昇がアシストされる。一方、クッションの停止時又は下降時には、回路が開くことでクッション駆動手段がフリーラン状態となるので、従来のクッションと同じ動作になる。このように開閉器を開閉動作させるだけの簡単な構成で、クッション駆動手段を制御する制御手段を実現できる。

（３）上記のダイクッション装置において、前記指示器は、前記クッションが上昇中でありかつ上昇速度が所定速度値以下である場合にのみ前記回路を閉じるように前記開閉器に指示する。

上記の構成によれば、クッション上昇速度が変わり得る場合に節電効果がある。すなわち、シリンダ内の圧力が低くクッション上昇速度が所定速度値以下である場合は回路を閉じてクッションの上昇をアシストするが、シリンダ内の圧力が十分に高くクッション上昇速度が所定速度より速い場合は回路を開いてクッション駆動手段をフリーラン状態にするので、電力消費を節約できる。クッション上昇速度が低くなる場合としては、良好な絞り成形を行うためにしわ押さえ力を小さくした場合や、金型交換のためにクッションを一番低い位置で長時間停止し、シリンダ内の気体が漏れた場合などがある。

（４）上記のダイクッション装置において、前記指示器は、前記クッションが上昇中でありかつクッション高さが所定範囲内である場合にのみ前記回路を閉じるように前記開閉器に指示する。

上記の構成によれば、必要な高さ範囲でのみクッションの上昇をアシストするので、電力消費を節約できる。この場合、たとえばクッション駆動手段が駆動力を発生させる高さ範囲を、クッションの下降端よりも高い位置からクッションの上昇端よりも低い位置に設定すれば、クッションの上昇開始及び停止にともなう衝撃を緩和することができ、騒音の低減や装置の劣化・破損の予防に効果がある。

（５）上記のダイクッション装置において、前記指示器は、前記クッションが上昇中であり、上昇速度が所定速度値以下であり、かつクッション高さが所定範囲内である場合にのみ前記回路を閉じるように前記開閉器に指示する。

上記の構成によれば、クッション上昇速度が所定速度値以下でかつクッション高さが所定範囲内である場合にのみクッション駆動手段が駆動力を発生させ、クッションの上昇のアシストをより限定された必要な範囲で行うので、より効果的に電力消費を節約でき、かつ騒音低減・破損予防に効果がある。

（６）上記のダイクッション装置において、前記制御手段は、前記クッション駆動手段に供給する電力を制御する電力制御手段と、該電力制御手段を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記クッションの上昇時には、あらかじめ記憶された上昇アシスト速度値Ｖｃをクッション上昇速度目標値にして、前記クッションの上昇速度がクッション上昇速度目標値に一致するように前記電力制御手段を制御し、前記クッションの停止時又は下降時には、前記クッション駆動手段が駆動力を発生しないように前記電力制御手段を制御する。

上記の構成によれば、クッション上昇速度をフィードバック制御するので、外乱（例えば、ガス圧シリンダからの気体の漏れ、電源ラインの電圧変動など）があってもクッション上昇速度にばらつき・ふらつきが発生せず、クッション上昇速度目標値通りに上昇させることができる。

（７）上記のダイクッション装置において、前記コントローラは、前記クッションが上昇中でありかつクッション高さが所定範囲内である場合には、前記上昇アシスト速度値Ｖｃをクッション上昇速度目標値にして、前記電力制御手段を制御し、前記クッションが上昇中でありかつクッション高さが前記所定範囲以外である場合には、クッション上昇速度をクッション上昇速度目標値にして、前記電力制御手段を制御する。

上記の構成によれば、必要な高さ範囲でのみクッションの上昇をアシストするので、電力消費を節約できる。この場合、たとえばクッション駆動手段が駆動力を発生させる高さ範囲を、クッションの下降端よりも高い位置からクッションの上昇端よりも低い位置に設定すれば、クッションの上昇開始及び停止にともなう衝撃を緩和することができ、騒音の低減や装置の劣化・破損の予防に効果がある。

（８）上記のダイクッション装置において、前記制御手段は、前記クッション駆動手段に供給する電力を制御する電力制御手段と、該電力制御手段を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記クッションが上昇中でありかつ上昇速度が所定速度値Ｖ１より低い場合には該所定速度値Ｖ１をクッション上昇速度目標値にして、前記クッションの上昇速度がクッション上昇速度目標値に一致するように前記電力制御手段を制御し、クッション上昇速度が前記所定速度値Ｖ１より高い場合はクッション上昇速度をクッション上昇速度目標値にして、前記電力制御手段を制御し、前記クッションの停止時又は下降時には、前記クッション駆動手段が駆動力を発生しないように前記電力制御手段を制御する。

上記の構成によれば、クッション上昇速度が変わり得る場合に節電効果がある。すなわち、シリンダ内の圧力が低くクッション上昇速度が所定速度値以下である場合はクッション上昇速度を高めるような駆動力を発生するようクッション駆動手段を制御してクッションの上昇をアシストするが、シリンダ内の圧力が十分に高くクッション上昇速度が所定速度より速い場合はクッション駆動手段が駆動力を発生しないよう制御するので、電力消費を節約できる。クッション上昇速度が低くなる場合としては、良好な絞り成形を行うためにしわ押さえ力を小さくした場合や、金型交換のためにクッションを一番低い位置で長時間停止し、シリンダ内の気体が漏れた場合などがある。

本発明のダイクッション装置によれば、気体の圧力を利用してクッション力を発生させるダイクッションの、ロッキング解除後の上昇速度を速くすることができ、これにより、プレス生産のサイクルタイムを短くでき、生産性を向上できる。

本発明に係るダイクッション装置の第１実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係るダイクッション装置におけるクッションの基本動作を示す図である。 本発明（第１実施形態）と従来方式のクッションの動きを示す図である。 本発明に係るダイクッション装置の第３実施形態を示す概略構成図である。 本発明（第３実施形態）と従来方式のクッションの動きを示す図である。 本発明に係るダイクッション装置の第４実施形態を示す概略構成図である。 本発明のダイクッション装置に適用可能な速度変換機構の一例を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係るダイクッション装置１０の第１実施形態を示す概略構成図である。図１に示すようにダイクッション装置１０は、プレス機械の下部に設けられる。

図１のプレス機械において、スライド１は、クランク式やリンク式などの機構により上下に駆動される。上金型２はスライド１の下面に取り付けられ、スライド１とともに上下動する。上金型２と対向する位置には下金型３が配置されている。上金型２と下金型３によりワーク６がプレス成型される。下金型３は、ボルスタープレート４に支持されている。ボルスタープレート４はベッド５によって支持され、ベッド５がプレス成形荷重を受ける。

プレス機械の前後には、プレス間のワーク搬送のために、搬入側搬送装置８と搬出側搬送装置９が設置されている。
搬入側搬送装置８は、未加工のワーク６を把持部８ａで把持して移動させブランクホルダ１１上に置く動作を行なうことにより、ワーク６をプレス機械に搬入する。搬出側搬送装置９は、加工後のワーク６を把持部９ａで把持して移動させブランクホルダ１１上から取り除く動作を行なうことにより、ワーク６をプレス機械から搬出する。搬入側搬送装置８および搬出側搬送装置９としては、産業用ロボットや専用のトランスファー装置を使用できる。

ダイクッション装置１０は、ブランクホルダ１１、クッション１２、ガス圧シリンダ１６、ロッキング装置１７、クッション駆動手段２０及び制御手段３０を備える。

ブランクホルダ１１は、ワーク６のプレス成型時に上金型２との間でワーク６を保持するものであり、ワーク６下面の周縁部を支持してワーク６のしわ押さえを行う。
クッション１２は、気体の圧力を利用してブランクホルダ１１を弾性的に上方付勢しプレス成型時にブランクホルダ１１とともに降下する装置である。クッション１２は、１本もしくは複数のクッションピン１３と、クッションパッド１４と、ピストン１５とからなる。

クッションピン１３は、ボルスタープレート４を貫通して上下に延びる昇降移動可能な棒状の部品である。
クッションパッド１４は、上面でクッションピン１３を支持している。
ピストン１５は、クッションパッド１４の下面に連結されてクッションパッド１４を支持している。
クッションピン１３、クッションパッド１４及びピストン１５は、クッション１２として一体となって上下動する。

ガス圧シリンダ１６は、クッション力（しわ押さえ力）を発生する装置であり、クッションパッド１４の下方に配置されている。
ガス圧シリンダ１６内には圧縮ガス（例えば、空気や窒素）が封入されており、この圧縮ガスによりピストン１５に対して上向きの力を作用させる。
ブランクホルダ１１もおおむねクッション１２と一体となって上下するが、ブランクホルダ１１とクッションピン１３が短時間離れることもありえる。

ロッキング装置１７は、ガス圧シリンダ１６による上向きの力に抗して、クッション１２の上昇を一時的に阻止（ロッキング）するための装置である。本発明のダイクッション装置１０に適用できるロッキング装置１７の構成は特に限定されないが、例えば、特許文献２に開示されているような、ガス圧シリンダに連結された油圧シリンダとこれに油圧を与える油圧装置とからなる構成を採用することができる。また、図示例においてロッキング装置１７はガス圧シリンダ１６に付帯する形で設けられているが、クッション１２に対して直接連結された構成であってもよい。

上述のロッキング装置１７は、プレス機械においてプレス成形が終了した後、上金型２の上昇前もしくは上昇中に、クッション１２の上昇を阻止するロッキングを行い、ブランクホルダ１１上の成形後のワーク６を搬出側搬送装置９により取り出してから、上述のロッキングを解除してクッション１２を上昇させる。

クッション駆動手段２０は、クッション１２を上下方向に駆動可能な機構であり、図示例のように例えばリニアモータ２１を適用することができる。リニアモータ２１は、ベッド５内において適宜の位置に固定された固定子２２と、固定子２２に対して上下方向にスライドする移動子２３とからなる。クッション１２には支持材２４が連結されており、この支持材２４に移動子２３が固定されている。例えば、リニアモータ２１として永久磁石式を使用する場合、固定子２２としてリニアモータ２１のコイル側を、移動子２３としてリニアモータ２１の永久磁石側を使用することができる。

クッション駆動手段２０には電源ライン３４から電力が供給される。電源ライン３４は、発電設備や変電設備から送電されてくる電源ラインである。図示例では、三相交流で駆動されるリニアモータ２１と三相交流の電源ライン３４を示しているが、クッション駆動手段２０の形態に応じて適切な電源が供給できればよい。例えば、クッション駆動手段２０が単相交流で駆動されるリニアモータの場合には電源ライン３４は単相交流であり、クッション駆動手段２０が直流駆動されるリニアモータの場合には電源ライン３４は直流である。

制御手段３０は、クッション１２の上昇時に上向きの駆動力を発生するようにクッション駆動手段２０を制御する機能をもつ。
図１に示す第１実施形態において、制御手段３０は、電源ライン３４からクッション駆動手段２０へ電力を供給する回路を開閉する開閉器３１と、開閉器３１の開閉を制御する指示器３２とを備える。

開閉器３１は、ソレノイドやモータで駆動され機械的に回路を開閉するコンタクタや、トランジスタやＦＥＴやＩＧＢＴ等の電力制御素子を用いた電子スイッチなどを使用することができる。
指示器３２は、開閉器３１に回路の開閉を指示する装置であり、開閉信号Ｓｃを出力する。指示器３２は、例えば、プログラマブルな制御装置やリレー回路によって構成することができる。

クッション駆動手段２０は、開閉器３１によって回路が閉じたときに上向きの駆動力を発生するように回路に接続されている。図示例では、開閉器３１が閉じるとリニアモータ２１の移動子２３が上向きに動く（上向きのトルクが発生する）ようにリニアモータ２１が回路に接続されている。
指示器３２は、クッション１２の上昇時には回路を閉じるように開閉器３１に指示し、クッション１２の停止時又は下降時には回路を開くように開閉器３１に指示する。

リニアエンコーダ４１はクッション高さを時々刻々計測し、高さ信号Ｓｈを出力する。図１では、クッションパッド１４に固定されクッションパッド１４と同時に上下する支持材２４の高さを計測する構成を示しているが、クッションパッド１４の高さを直接計測するように構成してもよい。あるいは、クッションパッド１４と同時に上下するクッションピン１３やピストン１５の高さを計測する構成でもよい。

リニアエンコーダ４１としては、磁歪式（マグネットによって生じる磁歪までの距離を超音波の伝播時間で測定する方式）や光学式（一定間隔で光を透過/反射するパターンを設け、光の透過／反射量の変化から位置を計測する方式）がある。

変換器４２は、リニアエンコーダ４１で計測したクッション高さを時間微分してクッション上下速度に変換し、クッション上下速度信号Ｓｖを出力する。たとえば、リニアエンコーダ４１の出力がデジタル信号であればマイコン上での演算により、リニアエンコーダ４１の出力がアナログ信号であればオペアンプにコンデンサや抵抗を組み合わせた微分回路により実現することができる。

ここで、図２は、１サイクルにおけるスライド１及びクッション１２の動きと、ワークの搬入・搬出のタイミングを示している。以下、図１及び図２を参照し、上記のように構成されたプレス機械の１サイクルの動作について説明する。

（期間ａ）
搬入側搬送装置８が成形前のワーク６をブランクホルダ１１の上に置く。スライド１が上死点から下降を開始する。
（期間ｂ）
スライド１の下降とともに上金型２が下降し、ワーク６が上金型２とブランクホルダ１１に挟まれた状態になると、ガス圧シリンダ１６からピストン１５、クッションパッド１４、クッションピン１３を経てブランクホルダ１１に伝わる上向きの力によりしわ押さえが行われる。さらにスライド１が下降すると、しわ押さえが行われた状態でワーク６が下金型３に押し当てられ、絞り成形が行われる。さらにスライド１が下降して下死点に達するとワーク６が上金型２と下金型３に挟まれた状態になる。

（期間ｃ〜ｄ及び期間ｅ）
以下の動作１と動作２が並行して行われる。

（動作１）
スライド１とそれに固定された上金型２が上昇し上死点に達して１サイクルが終了する（期間ｅ）。
（動作２）
ブランクホルダ１１がロッキング装置１７によりロッキングされている状態で搬出側搬送装置９が成形後のワーク６をブランクホルダ１１の上から搬出する（期間ｃ）。その後、ロッキングが解除されガス圧シリンダ１６から伝わる上向きの力により、クッション１２が上昇する（期間ｄ）。

指示器３２は、変換器４２から送られてくるクッション上下速度にもとづいて、クッション１２の上昇速度が速くなるように開閉器３１へ開閉を指示する。具体的には、クッション１２が上方へ移動している場合に、開閉器３１を閉じる（回路がオンする）。リニアモータ２１は、移動子２３に上向きの力が発生するように結線されているので、移動子２３に発生した上向きの力は支持材２４を介してクッション１２に伝わり、クッション１２の上昇速度が高くなる。

図３は、本発明（第１実施形態）と従来方式のクッションの１サイクルの動きを示す図である。図３に示す「クッションの動き（本発明）」と「クッションの動き（従来）」を比較して明らかなように、本発明ではクッション１２の上昇速度が高くなった結果、クッション１２の上昇開始から上昇端に到達するまでの時間（クッション上昇時間ｄ１）が、従来のクッション上昇時間ｄ２よりも短くなる。このため、本発明では１サイクルの時間を従来よりも短くできる。

指示器３２は、クッション１２が停止ないし下方へ移動している場合には、開閉器３１を開く（回路がオフする）。この場合、移動子２３に力が発生しない、つまりリニアモータ２１はフリーラン状態となるので、クッションパッド１４に加わる力はガス圧シリンダ１６からピストン１５を介して加わる力だけとなり、従来のクッションと同じ動作となる。

このように、本発明の第１実施形態によれば、クッション１２の上昇時にクッション駆動手段２０によりクッション１２に上向きの駆動力を与え、クッション１２の上昇をアシストする。この場合、上昇中のスライド１（スライド１に固定された上金型２などを含む）に衝突しない限りにおいて、できるだけ速くクッション１２を上昇させるのがよい。
これにより、ロッキング装置１７によるロッキングが解除された後のクッション１２の上昇速度を速くすることができるので、プレス生産のサイクルタイムを短くでき、生産性を向上できる。

また第１実施形態によれば、クッション１２の上昇時には指示器３２の指示によりクッション駆動手段２０への電力供給のための回路が閉じるのでクッション１２の上昇がアシストされる。一方、クッション１２の停止時又は下降時には、回路が開くことでクッション駆動手段２０がフリーラン状態となるので、従来のクッションと同じ動作になる。このように開閉器３１を開閉動作させるだけの簡単な構成で、クッション駆動手段２０を制御する制御手段３０を実現できる。

［第２実施形態］
次に、本発明に係るダイクッション装置１０の第２実施形態について説明する。
本発明に係るダイクッション装置１０の第２実施形態の構成は、図１と同じであるが、第２実施形態では、指示器３２は、クッション１２が上昇中でありかつ上昇速度（変換器４２から入力されるクッション上下速度信号Ｓｖ）が所定速度値Ｖ１以下である場合にのみ回路を閉じるように開閉器３１に指示する。また指示器３２は、クッション１２が上昇中であっても、クッション１２の上昇速度が速度値Ｖ１よりも高い場合、及び、クッション１２が停止又は下降中の場合には、回路を開くように開閉器３１に指示する。

このような第２実施形態は、クッション上昇速度が変わり得る場合に電力消費を節約できる効果がある。すなわち、ガス圧シリンダ１６のシリンダ内の圧力が低くクッション上昇速度が所定速度値Ｖ１以下である場合は回路を閉じてクッション１２の上昇をアシストするが、シリンダ内の圧力が十分に高くクッション上昇速度が所定速度値Ｖ１より高い場合は回路を開いてクッション駆動手段２０をフリーラン状態にするので、電力消費を節約できる。クッション上昇速度が低くなる場合としては、良好な絞り成形を行うためにしわ押さえ力を小さくした場合や、金型交換のためにクッション１２を一番低い位置で長時間停止し、シリンダ内の気体が漏れた場合などがある。

［第３実施形態］
図４は、本発明に係るダイクッション装置１０の第３実施形態を示す概略構成図である。第３実施形態は、クッション高さ信号Ｓｈを指示器３２に入力する点で、第１実施形態（図１）と異なる。
第３実施形態では、指示器３２は、クッション１２が上昇中でありかつクッション高さ（リニアエンコーダ４１から入力されるクッション高さ信号Ｓｈ）が所定範囲内である場合にのみ回路を閉じるように開閉器３１に指示する。また、指示器３２は、クッション１２が上方に移動中であっても、クッション高さが所定範囲以外である場合、及び、クッション１２が停止又は下降中の場合には、回路を開くように開閉器３１に指示する。

ここで、図５は、本発明（第３実施形態）と従来方式のクッション１２の１サイクルの動きを示す図である。指示器３２は、例えば、クッション高さがＨ１以上、Ｈ２以下の場合に開閉器３１を閉じるように指示する。
このように第３実施形態では、必要な高さ範囲でのみクッション１２の上昇をアシストするので、電力消費を節約できる効果がある。
また、図５に示すように、Ｈ１をクッション１２の下降端よりも高い位置に設定し、Ｈ２をクッション１２の上昇端よりも低い位置に設定すれば、クッション１２の上昇開始及び停止にともなう衝撃を緩和することができ、騒音の低減や装置の劣化・破損の予防に効果がある。なお、Ｈ１を、クッション１２の下降端の位置に設定してもよい。

なお、上述の第２実施形態と第３実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、指示器３２は、クッション１２が上昇中であり、上昇速度が所定速度値Ｖ１以下であり、かつクッション高さが所定範囲内（Ｈ１以上、Ｈ２以下）である場合にのみ回路を閉じるように開閉器３１に指示する、ようにしてもよい。この構成によれば、クッション上昇速度が所定速度値Ｖ１以下でかつクッション高さが所定範囲内である場合にのみクッション駆動手段２０が駆動力を発生させ、クッション１２の上昇のアシストを、より限定された必要な範囲で行うので、効果的に電力消費を節約でき、かつ騒音低減・破損予防に効果がある。

［第４実施形態］
図６は、本発明に係るダイクッション装置１０の第４実施形態を示す概略構成図である。
図６に示す第４実施形態において、電源ライン３４には後述する電力制御手段５１（インバータ５１Ａ）に電力を供給するコンバータ５５が接続されている。コンバータ５５と電力制御手段５１は、直流バス５６により電気的に接続されている。
コンバータ５５としては、ダイオードブリッジやサイリスタブリッジを使用した電力非回生型コンバータや、ＩＧＢＴ・ＧＴＯ・パワーＭＯＳＦＥＴなどの電力制御素子でブリッジを構成した電力回生型コンバータを用いることができる。

第４実施形態における制御手段３０は、クッション駆動手段２０に供給する電力を制御する電力制御手段５１と、電力制御手段５１を制御するコントローラ５２とを備える。
図６の構成例において、電力制御手段５１は、コントローラ５２からの指令に従って、リニアモータ２１がトルクを発生するように、リニアモータ２１へ供給される電流・電圧を制御するインバータ５１Ａである。インバータ５１Ａとしては、ＩＧＢＴ・ＧＴＯ・パワーＭＯＳＦＥＴなどの電力制御素子をＰＷＭ変調によりスイッチングする電圧型ないし電流型インバータがよく用いられる。

コントローラ５２は、クッション１２の上昇時には、あらかじめ記憶された上昇アシスト速度値Ｖｃをクッション上昇速度目標値Ｓｔにして、クッション１２の上昇速度がクッション上昇速度目標値Ｓｔに一致するように電力制御手段５１を制御し、クッション１２の停止時又は下降時には、クッション駆動手段２０が駆動力を発生しないように電力制御手段５１を制御する。

図６の構成例において、コントローラ５２は、クッション上昇速度目標値Ｓｔを出力する目標速度生成器５４と、電力制御手段５１にトルク指令値Ｓｔｑを出力するトルク指令器５３とを有する。
変換器４２から出力されたクッション上下速度Ｓｖは、目標速度生成器５４とトルク指令器５３の両方に入力される。
トルク指令器５３は、目標速度生成器５４からのクッション上昇速度目標値Ｓｔと、変換器からのクッション上下速度Ｓｖを比較し、インバータ５１Ａへトルク指令値Ｓｔｑを出力する。トルク指令器５３は、ＰＩＤやＩ−ＰＤなどのフィードバック演算を行う。制御性を高めるためにフィードフォワード演算を併用してもよい。このようなトルク指令器５３は、アナログ電子回路や、プログラマブルな制御装置によって実現できる。

上述した第４実施形態における制御手段３０は、クッション１２が上方に移動している場合（クッション上下速度が上向きの場合）には以下のように動作する。
目標速度生成器５４は、変換器４２から送られてくるクッション上下速度Ｓｖに基づいて、クッション上昇速度目標値Ｓｔを生成する。具体的には、あらかじめ記憶させておいた値Ｖｃをクッション上昇速度目標値Ｓｔとしてトルク指令器５３へ出力する。ここで、本発明の効果を発揮させるために、従来方法でクッションが上昇する速度（クッション駆動手段２０で上昇をアシストしない場合のクッション上昇速度）よりも大きい速度目標値を、上昇アシスト速度値Ｖｃとして記憶させておく。記憶させておく値は、手動で設定したり、あらかじめ金型やワークごとに値を決めたりしてもよい。

トルク指令器５３は、クッション上昇速度目標値Ｓｔとクッション上下速度Ｓｖを比較して、フィードバック演算（および、フィードフォワードを併用する場合にはフィードフォワード演算）を行い、インバータ５１Ａへトルク指令値Ｓｔｑを出力する。トルク指令器５３、電力制御手段５１（インバータ５１Ａ）、クッション駆動手段２０（リニアモータ２１）、リニアエンコーダ４１および変換器４２で速度フィードバックループが構成されるので、リニアモータ２１の移動子２３はクッション上昇速度目標値Ｓｔに一致する速度で上昇するように制御され、移動子２３と機械的に連結されているクッション１２も移動子２３と同じ速度で上昇する。

その結果、図３に「クッションの動き（本発明）」で示すように、クッション１２が動作する。同一図に示した「クッションの動き（従来）」と比較すると、本発明ではクッション１２の上昇速度が高くなった結果、クッション１２の上昇開始から上昇端に到達するまでの時間（クッション上昇時間ｄ１）が、従来のクッション上昇時間ｄ２よりも短くなる。このため、本発明では１サイクルの時間を従来よりも短くできる。

クッション１２が停止又は下方へ移動している場合（クッション上昇速度がゼロまたは下向きの場合）には、以下のように動作する。
目標速度生成器５４は、任意の適当な値（例えば、ゼロ）を出力する。
トルク指令器５３は、目標速度生成器５４から入力されるクッション上昇速度目標値にかかわらず、トルク指令値としてインバータ５１Ａに対してゼロを出力する。この結果、インバータ５１Ａは、移動子２３に力が発生しないようにリニアモータ２１へ電流・電圧を供給するようになり、クッションパッドに加わる力はガス圧シリンダ１６からピストン１５を介して加わる力だけとなり、従来のクッションと同じ動作になる。

もしくは、以下のようにしてもよい。
インバータ５１Ａを構成するすべての電力制御素子のゲート信号をオフにし、インバータ５１Ａからリニアモータ２１へ電流・電圧を供給しないようにする。リニアモータ２１はフリーラン状態となり移動子２３に力が発生しなくなるので、クッションパッドに加わる力はガス圧シリンダ１６からピストン１５を介して加わる力だけとなり、従来のクッションと同じ動作になる。

上述の第４実施形態によれば、第１実施形態で得られる効果に加えて、以下の効果も得られる。
第１実施形態ではクッション上昇速度のフィードバック制御が行われていないので、外乱（例えば、ガス圧シリンダ１６からの気体の漏れ、電源ライン３４の電圧変動など）によってクッション１２の上昇速度にばらつき・ふらつきが発生することがある。これに対し、第４実施形態では、クッション上昇速度をフィードバック制御するので、外乱があってもクッション上昇速度にばらつき・ふらつきが発生せず、クッション上昇速度目標値Ｓｔ通りに上昇させることができる。

上述の第４実施形態において、以下のような変形を加えてもよい。

（第４実施形態の変形例１）
変形例１において、コントローラ５２は、以下のように動作する。
コントローラ５２は、クッション１２が上昇中でありかつクッション上下速度Ｓｖが所定速度値Ｖ１より低い場合には所定速度値Ｖ１をクッション上昇速度目標値Ｓｔにして、クッション１２の上昇速度がクッション上昇速度目標値に一致するように電力制御手段５１を制御する。
コントローラ５２は、クッション上下速度Ｓｖが所定速度値Ｖ１より高い場合はクッション上下速度Ｓｖをクッション上昇速度目標値として電力制御手段５１を制御する。
コントローラ５２は、クッション１２の停止時又は下降時には、クッション駆動手段２０が駆動力を発生しないように電力制御手段５１を制御する。具体的には、トルク指令器５３は、目標速度生成器５４から出力されたクッション上昇速度目標値にかかわらず、トルク指令値としてインバータ５１Ａに対してゼロを出力する。もしくは、インバータ５１Ａを構成するすべての電力制御素子のゲート信号をオフにしてもよい。
変形例１によれば、必要な場合にのみクッション１２の上昇をアシストするので、上述の第２実施形態と同様に、電力消費を節約できる効果がある。

（第４実施形態の変形例２）
変形例２において、コントローラ５２は、以下のように動作する。
コントローラ５２は、クッション１２が上昇中でありかつクッション高さが所定範囲内である場合には、上昇アシスト速度値Ｖｃをクッション上昇速度目標値Ｓｔにして、電力制御手段５１を制御する。
コントローラ５２は、クッション１２が上昇中でありかつクッション高さが所定範囲以外である場合には、クッション上下速度Ｓｖをクッション上昇速度目標値Ｓｔにして、電力制御手段５１を制御する。
上述の変形例２によれば、必要な高さ範囲でのみクッション１２の上昇をアシストするので、第３実施形態と同様に、電力消費を節約できるともに騒音の低減や装置の劣化・破損の予防に効果がある。

［その他の変形例］
（Ａ）第１〜第４の実施形態において、クッション駆動手段２０はリニアモータ２１に限られず、代わりに、クッション１２の上下動を回転運動に変換するラックピニオンと回転モータの組み合わせや、クッション１２の上下動を回転運動に変換するボールスクリューと回転モータの組み合わせでも良い。

（Ｂ）第１〜第４の実施形態において、リニアモータ２１の最大速度ＶＬｍａｘと、上昇をアシストした時の希望するクッション１２の最大速度ＶＣｍａｘが異なる場合、リニアモータ２１を支持材２４（もしくはクッション１２）と直結せず、その間に速度変換機構を配置することにより、リニアモータ２１の性能を最大限に生かすことが可能である。例えば、リニアモータ２１の最大速度ＶＬｍａｘが、クッション１２の最大速度ＶＣｍａｘよりも高く、かつ、クッション１２の上昇をアシストするのに必要な駆動力がリニアモータ複数台分に相当するような場合に、リニアモータ２１の移動子２３の移動を減速して支持材２４（もしくはクッション１２）に伝達する速度変換機構を配置することにより、リニアモータ２１の設置数を減らせる利点がある。

図７は、速度変換機構８０の一例を示す図である。図７において、リニアモータ２１の移動子２３と支持材２４（またはクッション１２）にはラック８２、８３が設けられており、２つのラック８２、８３に、ベッド５に対して位置が固定された軸心ａ１を中心に回転可能な歯車８１が噛み合っている。歯車８１は大径ピニオン８１ａ（半径Ｎ１）と小径ピニオン８１ｂ（半径Ｎ２）を有し、大径ピニオン８１ａが移動子２３側のラック８２と噛み合っており、小径ピニオン８１ｂが支持材２４（またはクッション１２）側のラック８３と噛み合っている。
このような構成で、Ｎ１：Ｎ２＝ＶＬｍａｘ：ＶＣｍａｘとなるように、大径ピニオン８１ａの半径Ｎ１と小径ピニオン８１ｂの半径Ｎ２を選べば、リニアモータ２１でＶＬｍａｘを出したときに、クッション１２をＶＣｍａｘで移動させることができる。

（Ｃ）第１〜第４の実施形態において、リニアモータ２１の移動子２３はクッションパッド１４ではなく、ピストン１５やクッションピン１３などクッション１２と共に上下動する他の部位に設置してもよい。

（Ｄ）第３実施形態において、リニアモータ２１の固定子２２の長さは、クッション１２のストローク全長にわたる必要はなく、Ｈ２−Ｈ１に相当する長さだけあればよい。

（Ｅ）第４実施形態において、クッション１２が停止ないし下方へ移動している場合に、トルク指令器５３がトルク指令値Ｓｔｑとしてゼロを出力する代わりに、移動子２３がクッション動作を妨げない程度の力を発生するようにしてもよい。

（Ｆ）第１〜第４の実施形態において、リニアエンコーダ４１のかわりに、クッション高さを計測する別の方式を用いてもよい。光スポットを上斜めもしくは下斜めから投影し、投影されたスポットの左右方向位置を計測して上下位置に変換する測距方式や、超音波の反射時間を利用する方式や、ボビンにワイヤを巻きつけておき繰り出したワイヤ長をエンコーダで測定したボビンの回転数から計測する方式などがある。

（Ｇ）第１、第２、第４の実施形態において、リニアエンコーダ４１と変換器４２の組み合わせのかわりに、クッション１２の上下動速度を直接測定してもよい。たとえば、ラックピニオンの組み合わせにより上下動速度を回転速度に変換し、回転速度をタコジェネレータで測定する方法がある。

（Ｈ）第３実施形態において、Ｈ１やＨ２が固定値ならば、クッション上下速度の測定は上記Ｇの方法で行い、クッション上下位置の検出は、Ｈ１からＨ２に相当する長さのストライカをクッション１２に固定し、リミットスイッチや近接スイッチでストライカを検出してもよい。

（Ｉ）第４実施形態において、センサレスで速度検知・トルク制御可能なモータ・インバータの組み合わせならば、リニアエンコーダ４１と変換器４２を省略することも可能である。

（Ｊ）第１〜第３の実施形態において、クッション１２を駆動する力を大きくするため、クッション駆動手段２０を複数台設けることも可能である。
（Ｋ）第４実施形態において、クッション１２を駆動する力を大きくするため、クッション駆動手段２０と電力制御手段５１を複数組設けることも可能である。

（Ｌ）第４実施形態において、インバータ５１Ａとコンバータ５５は物理的かつ／もしくは電気回路的に一体になっていてもよい。

（Ｍ）第１〜第４の実施形態において、ガス圧シリンダ１６内の気体の圧力の変動を小さくするため、気体用のタンクを別途設け、ガス圧シリンダ１６のシリンダとタンクを配管で連通する構成を採用してもよい。

（Ｎ）プレス機械において、ボルスタが可動式であり、クッションピンとクッションパッドの間にボルスタと一緒に動くピンプレートを有し、クッションピンがピンプレートで支持され、クッションパッドがピンプレートを押し上げるように構成されたものがある。本発明は、このようなプレス機械に対しても適用可能である。

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ スライド
２ 上金型
３ 下金型
４ ボルスタープレート
５ ベッド
６ ワーク
８ 搬入側搬送装置
９ 搬出側搬送装置
１０ ダイクッション装置
１１ ブランクホルダ
１２ クッション
１３ クッションピン
１４ クッションパッド
１５ ピストン
１６ ガス圧シリンダ
１７ ロッキング装置
２０ クッション駆動手段
２１ リニアモータ
２２ 固定子
２３ 移動子
２４ 支持材
３０ 制御手段
３１ 開閉器
３２ 指示器
３４ 電源ライン
４１ リニアエンコーダ
４２ 変換器
５１ 電力制御手段
５１Ａ インバータ
５２ コントローラ
５３ トルク指令器
５４ 目標速度生成器
５５ コンバータ
５６ 直流バス

Claims (8)

1. ワークのプレス成型時に上金型との間でワークを保持するブランクホルダと、該ブランクホルダを気体の圧力により弾性的に上方付勢しプレス成型時に前記ブランクホルダとともに降下するクッションと、該クッションの上昇を一時的に阻止するロッキング装置とを備えたダイクッション装置において、
   前記クッションを上下方向に駆動可能なクッション駆動手段と、
   前記クッションの上昇時に前記クッション駆動手段が上向きの駆動力を発生するように、かつ、前記クッションの下降時に前記クッション駆動手段が駆動力を発生しないように、前記クッション駆動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするダイクッション装置。
2. ワークのプレス成型時に上金型との間でワークを保持するブランクホルダと、該ブランクホルダを気体の圧力により弾性的に上方付勢しプレス成型時に前記ブランクホルダとともに降下するクッションと、該クッションの上昇を一時的に阻止するロッキング装置とを備えたダイクッション装置において、
   前記クッションを上下方向に駆動可能なクッション駆動手段と、
   前記クッションの上昇時に上向きの駆動力を発生するように前記クッション駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、電源ラインから前記クッション駆動手段へ電力を供給する回路を開閉する開閉器と、該開閉器の開閉を制御する指示器とを備え、
   前記クッション駆動手段は、前記回路が閉じたときに上向きの駆動力を発生するように前記回路に接続され、
   前記指示器は、前記クッションの上昇時には前記回路を閉じるように前記開閉器に指示し、前記クッションの停止時又は下降時には前記回路を開くように前記開閉器に指示することを特徴とするダイクッション装置。
3. 前記指示器は、前記クッションが上昇中でありかつ上昇速度が所定速度値以下である場合にのみ前記回路を閉じるように前記開閉器に指示する、請求項２記載のダイクッション装置。
4. 前記指示器は、前記クッションが上昇中でありかつクッション高さが所定範囲内である場合にのみ前記回路を閉じるように前記開閉器に指示する、請求項２記載のダイクッション装置。
5. 前記指示器は、前記クッションが上昇中であり、上昇速度が所定速度値以下であり、かつクッション高さが所定範囲内である場合にのみ前記回路を閉じるように前記開閉器に指示する、請求項２記載のダイクッション装置。
6. ワークのプレス成型時に上金型との間でワークを保持するブランクホルダと、該ブランクホルダを気体の圧力により弾性的に上方付勢しプレス成型時に前記ブランクホルダとともに降下するクッションと、該クッションの上昇を一時的に阻止するロッキング装置とを備えたダイクッション装置において、
   前記クッションを上下方向に駆動可能なクッション駆動手段と、
   前記クッションの上昇時に上向きの駆動力を発生するように前記クッション駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記クッション駆動手段に供給する電力を制御する電力制御手段と、該電力制御手段を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記クッションの上昇時には、あらかじめ記憶された上昇アシスト速度値Ｖｃをクッション上昇速度目標値にして、前記クッションの上昇速度がクッション上昇速度目標値に一致するように前記電力制御手段を制御し、
   前記クッションの停止時又は下降時には、前記クッション駆動手段が駆動力を発生しないように前記電力制御手段を制御することを特徴とするダイクッション装置。
7. 前記コントローラは、
   前記クッションが上昇中でありかつクッション高さが所定範囲内である場合には、前記上昇アシスト速度値Ｖｃをクッション上昇速度目標値にして、前記電力制御手段を制御し、
   前記クッションが上昇中でありかつクッション高さが前記所定範囲以外である場合には、クッション上昇速度をクッション上昇速度目標値にして、前記電力制御手段を制御する、請求項６記載のダイクッション装置。
8. ワークのプレス成型時に上金型との間でワークを保持するブランクホルダと、該ブランクホルダを気体の圧力により弾性的に上方付勢しプレス成型時に前記ブランクホルダとともに降下するクッションと、該クッションの上昇を一時的に阻止するロッキング装置とを備えたダイクッション装置において、
   前記クッションを上下方向に駆動可能なクッション駆動手段と、
   前記クッションの上昇時に上向きの駆動力を発生するように前記クッション駆動手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記クッション駆動手段に供給する電力を制御する電力制御手段と、該電力制御手段を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記クッションが上昇中でありかつ上昇速度が所定速度値Ｖ１より低い場合には該所定速度値Ｖ１をクッション上昇速度目標値にして、前記クッションの上昇速度がクッション上昇速度目標値に一致するように前記電力制御手段を制御し、
   クッション上昇速度が前記所定速度値Ｖ１より高い場合はクッション上昇速度をクッション上昇速度目標値にして、前記電力制御手段を制御し、
   前記クッションの停止時又は下降時には、前記クッション駆動手段が駆動力を発生しないように前記電力制御手段を制御することを特徴とするダイクッション装置。

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