JP5995918B2 - プレス機械の横方向高剛性化装置 - Google Patents

Description

本発明はプレス機械の横方向高剛性化装置に係り、特にプレス機械の横方向の剛性を能動的に高くする技術に関する。

プレス機械は、縦方向（加圧方向）に対しては高剛性に製作されているが、横方向（加圧方向と直交する方向）に対しては一般的に、低剛性（剛性が不十分）である場合が多く、また、横方向の固有振動数も低い場合（数１０Ｈｚ程度である場合）が多い。こうした中、プレス機械によりハイテン材等の高引張強度の材料を、（抜き、曲げ、又は絞り）成形する場合、材料強度アップに伴って大きな急激に作用する成形荷重により、横方向にも急激に偏心荷重が作用し、コラム−スライド間のギブ（ライナー）隙間が変化するとともに、スライドが横方向に振動し、成形に支障を来たす場合がある。近年のハイテン材等のプレス成形用材料の強度アップ化につれて、プレス成形中にギブ隙間が変化し、またスライドが横方向に振動するといった傾向が増えつつある。そして、ギブ隙間の変化と相俟って生じるスライド横方向の振動によって、プレス成形品に“ダレ”が生じたり、“振動痕”が生じるという問題があった。

特許文献１に記載のギブクリアランス調整装置は、コラムとスライドとの間の隙間を調整するギブを、スライドからコラムに押し付ける方式であり、傾斜したクサビ面を有する固定ウェッジと、固定ウェッジのクサビ面に対し重ね合わされる、傾斜したクサビ面を有する可動ウェッジとからギブを構成し、可動ウェッジを固定ウェッジのクサビ面に沿って移動させることによりギブ隙間を調整するものであり、特に可動ウェッジを移動させるモータの負荷からギブ隙間がゼロになる位置を検知し、ギブ隙間ゼロの検知後にモータを逆転させ、適正なギブ隙間になるようにしている。

また、特許文献２に記載のプレス機械におけるスライドガイド補正装置は、コラムからギブ（スライドガイド）を圧電アクチェータによりスライドに押し付ける方式であり、コラムに設けたスライドガイドとコラムとの間に複数の圧電アクチュエータを設け、プレス運転中におけるスライドガイドの傾き若しくはずれ、又は、プレス運転中の温度変化によるスライドガイドのクリアランスをセンサによって検出し、検出信号に応じて圧電アクチュエータを駆動してスライドガイドの傾き若しくはずれ又はクリアランスを補正する。

特許文献３に記載のプレス機械等のスライド位置保持装置は、先端にローラが設けられた開脚ロッドをスライドに配設し、開脚ロッドが左右対称にコラムを押圧することによりスライドをコラム間の中心に保持し、無負荷時と負荷時における上・下金型の位置ずれを抑制している。

一方、側板に支承された固定テーブル（ベッド）に対して昇降自在な可動テーブル（スライド）を有する油圧式プレスブレーキにおいて、加工材料の抗力により発生するスライド及びベッドの中央部の撓み（反り）により、スライドとベッドとの間隔が中央に行くほど広がるという問題を解決するために、ベッドの下方の両端部間に油圧シリンダを設けた油圧式プレスブレーキが提案されている（特許文献４）。

この油圧式プレスブレーキは、ベッドの下方の両端部間に設けた油圧シリンダに引張力を発生させることにより、加工材料の抗力によってベッドが下方に反るのを防止し、かつベッドを強制的に上方に反らせ、上方に反るスライドに合わせるようにしている。

特開２０１１−１５２５５３号公報 実開平５−３９７９９号公報 実開昭６０−１５１６９９号公報 特開昭５１−２９３６１号公報

特許文献１に記載のギブクリアランス調整装置は、無負荷時にギブ隙間を適正なギブ隙間に調整出来ても、負荷時（プレス成形中）に変動するギブ隙間を適正なギブ隙間に調整することは困難であり、まして、コラム間（横方向）の剛性を高めること、及びスライドの横方向の振動を防止することは出来ない。

特許文献２に記載のプレス機械におけるスライドガイド補正装置は、特許文献１に記載の装置よりも能動的にギブ隙間を調整することが出来ても、コラム間（横方向）の剛性を高めることは出来ない。

特許文献３に記載のプレス機械等のスライド位置保持装置は、特許文献１、２と同様にコラム間（横方向）の剛性を高めることは出来ない。また、スライドに加わる横方向荷重により対向するコラムが非対称に変形する場合には、開脚ロッドによりスライドをコラム間の中心に保持しても、上・下金型の位置ずれを抑制することはできない。

特許文献４に記載の油圧式プレスブレーキは、ベッドをスライドの撓みに沿わせる為に、油圧シリンダによってベッドを強制的に上方に反らせるように変形させているが、この油圧シリンダはコラム間に引張力を付与するものでは無く、コラム間（横方向）の剛性を高めることは出来ない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プレス機械の横方向の剛性を能動的に高めることができ、ギブ隙間の変化及びコラムの振動等を抑制することができるプレス機械の横方向高剛性化装置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プレス機械の横方向高剛性化装置は、クラウンとベッドとの間に配設された複数のコラムと、前記複数のコラム間に移動自在に案内されるスライドと、前記スライドを昇降させるスライド駆動機構とを備えたプレス機械において、前記複数のコラムの間を連結するように前記クラウンと前記ベッドとの中間の位置に配設され、前記スライドによるプレス成形中に前記複数のコラム間に引張力を発生させる引張力発生機構と、前記引張力発生機構が発生する引張力を制御する引張力制御部と、を備え、前記引張力発生機構が発生する引張力によって前記複数のコラムは前記スライドを介して一体化することを特徴としている。

本発明の一の態様によれば、コラム間を連結する引張力発生機構を設け、この引張力発生機構が発生する引張力を制御するようにしたため、引張力発生機構が設けられたコラム間（横方向）の剛性を能動的に高めることができ、ギブ隙間の変化及びコラムの振動等を抑制することができる。

本発明の他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記複数のコラムは、プレス機械の前後方向及び左右方向に配設され、前記引張力発生機構は、前後のコラム間、又は左右のコラム間、又は前後及び左右のコラム間に配設されることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記引張力制御部は、前記スライドに作用するプレス荷重、前記スライドのストローク位置あるいは前記スライド駆動機構を構成するクランク軸のクランク角度、又は前記スライドに作用するプレス荷重と前記スライドのストローク位置あるいは前記スライド駆動機構を構成するクランク軸のクランク角度に基づいて、前記引張力発生機構が発生する引張力を制御することが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記引張力制御部は、前記スライドに作用する偏心荷重に応じて前記引張力発生機構が発生する引張力を制御することが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記引張力発生機構は、前記複数のコラムのうちの対向するコラム間の一方にシリンダが配設され、他方にピストンロッドが配設された１又は複数の液圧シリンダである。前記液圧シリンダのピストンロッド側の液圧室に圧液を供給することにより、圧液の圧力と液圧室の断面積との積である引張力をコラム間に発生させることができる。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記引張力制御部は、前記液圧シリンダのピストンロッド側の液圧室に配管が接続された液圧ポンプ／モータと、前記液圧ポンプ／モータに回転軸が接続された電動サーボモータと、前記電動サーボモータのトルクを操作することにより前記液圧シリンダのピストンロッド側の液圧室の圧力を制御する制御部と、を有することが好ましい。前記液圧シリンダのピストンロッド側の液圧室に供給する液圧（液圧室の圧力）を、電動サーボモータにより駆動される液圧ポンプ／モータにより高応答に可変制御することができる。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記引張力発生機構は、前記複数のコラムのうちの対向するコラム間の一方にスクリューが配設され、他方に前記スクリューと螺合するナットが配設された１又は複数のスクリュー・ナット機構である。前記スクリュー・ナット機構のスクリュー又はナットにトルクを加えることにより、コラム間に引張力を発生させることができる。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記引張力制御部は、前記スクリュー・ナット機構のスクリュー又はナットのいずれか一方を回転させる電動サーボモータと、前記電動サーボモータのトルクを操作することにより、前記スクリュー・ナット機構が発生する引張力を制御する制御部と、を有することが好ましい。前記スクリュー・ナット機構が発生する引張力（軸力）を、前記スクリュー・ナット機構にトルクを与える電動サーボモータにより高応答に可変制御することができる。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記スライドに作用するプレス荷重、前記スライドのストローク位置あるいは前記スライド駆動機構を構成するクランク軸のクランク角度、又は前記スライドに作用するプレス荷重及び前記スライドのストローク位置もしくは前記スライド駆動機構を構成するクランク軸のクランク角度に基づいて前記引張力発生機構が発生する引張力、又は当該引張力に対応する物理量を目標値として指令する指令器と、前記引張力発生機構が発生する引張力、又は当該引張力に対応する物理量を検出値として検出する検出器と、を備え、前記引張力制御部は、前記指令器から指令される目標値と前記検出器により検出される検出値とを用いて演算した操作量に基づいて、前記検出器により検出される検出値が前記指令器により指令される目標値に追従すべく前記電動サーボモータのトルクを制御することが好ましい。即ち、前記指令器から指令される目標値と、前記指令器から指令される目標値と前記検出器により検出される検出値との差分値と、に対応した操作量に基づいて、差分値がゼロになるように電動サーボモータのトルクをフィードバック制御することにより、引張力発生機構が発生する引張力又は当該引張力に対応する物理量を目標値に追従させることができる。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記電動サーボモータの角速度を検出する角速度検出器を備え、前記引張力制御部は、前記指令器から指令される目標値と前記検出器により検出される検出値とを用いて演算した操作量と、前記角速度検出器により検出された前記電動サーボモータの角速度とに基づいて前記電動サーボモータのトルクを制御することが好ましい。前記角速度検出器によって検出される角速度は、引張力の動的安定性を確保するための制御に使用される。

本発明の更に他の態様に係るプレス機械の横方向高剛性化装置において、前記引張力発生機構が進退する移動速度を検出する速度検出器を備え、前記引張力制御部は、前記指令器から指令される目標値と前記検出器により検出される検出値とを用いて演算した操作量と、前記角速度検出器により検出された前記電動サーボモータの角速度と、前記速度検出器により検出された移動速度とに基づいて前記電動サーボモータのトルクを制御することが好ましい。前記角速度検出器によって検出される角速度、及び前記速度検出器により検出された移動速度は、自動制御上の安定性と目標値への追従精度とを確保するための制御に使用される。

本発明によれば、プレス機械のコラム間を連結する引張力発生機構を設け、引張力発生機構が発生する引張力を制御するようにしたため、コラム間（横方向）の剛性を能動的に高めることができ、ギブ隙間の変化及びコラムの振動等を抑制することができる。

図１は本発明に係る横方向高剛性化装置を含むプレス機械の第１の実施形態を示す概要図である。 図２は第１の実施形態の横方向高剛性化装置を含むプレス機械の基本構成を示す平面図である。 図３は第１の実施形態の横方向高剛性化装置を含むプレス機械の基本構成を示す正面図である。 図４は油圧回路及び駆動回路の構成を示す図である。 図５は横方向剛性制御部の実施形態を示すブロック図である。 図６はプレス荷重作用時に各コラムに作用するコラム荷重（プレス荷重の分力）、偏心荷重等を示すイメージ図である。 図７は１サイクル期間におけるクランク軸のクランク角度を示す波形図である。 図８はクランク角度に応答するスライド位置を示す波形図である。 図９は１サイクルにおけるプレス荷重（各コラム分力）を示す波形図である。 図１０は１サイクルにおけるプレス総荷重を示す波形図である。 図１１は１サイクルにおけるプレス横荷重を示す波形図である。 図１２は１サイクルにおける偏心荷重によるプレス横荷重（左右方向及び前後荷重）を示す波形図である。 図１３は１サイクルにおける前後方向目標力、左右方向目標力、前後総荷重及び左右総荷重を示す波形図である。 図１４は第１実施形態のプレス横荷重演算器による演算処理を示す図である。 図１５は第２実施形態のプレス横荷重演算器による演算処理を示す図である。 図１６は第３実施形態のプレス横荷重演算器による演算処理を示す図である。 図１７は第４実施形態のプレス横荷重演算器による演算処理を示す図である。 図１８はプレス偏心荷重演算器による演算処理を示す図である。 図１９は第２の実施形態の横方向高剛性化装置を含むプレス機械の基本構成を示す平面図である。 図２０は第２の実施形態の横方向高剛性化装置を含むプレス機械の基本構成を示す正面図である。 図２１は第２の実施形態の横方向高剛性化装置に適用される横方向剛性制御部の実施形態を示すブロック図である。 図２２（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ無負荷時及びプレス荷重作用時の従来のプレス機械及び本発明に係る横方向高剛性化装置を含むプレス機械を模式的に示した図である。

以下添付図面に従って本発明に係るプレス機械の横方向高剛性化装置の好ましい実施形態について詳説する。

［プレス機械］
図１は本発明に係る横方向高剛性化装置を含むプレス機械の第１の実施形態を示す概要図である。

図１に示すプレス機械１００は、クラウン５１と、ベッド５２と、クラウン５１とベッド５２との間に配設された複数のコラム５５とによりフレームが構成され、スライド５３は、コラム５５に取り付けられたガイド部としてのギブ５６により昇降方向（鉛直方向）に移動自在に案内されている。スライド５３は、サーボモータ（図示せず）の回転駆動力が伝達されるクランク軸５７を含むクランク機構（スライド駆動機構）によって図１上で上下方向に移動させられる。

クランク軸５７には、クランク軸５７の角度を検出するエンコーダ７１が設けられている。尚、エンコーダ７１の代わりに、又はエンコータ７１とともにスライド５３のストローク位置を検出するスライド位置検出器を設けるようにしてもよい。

スライド５３には上金型８１が装着され、ベッド５２のボルスタ５４上には下金型８２が装着されている。

［第１の実施形態の横方向高剛性化装置］
第１の実施形態の横方向高剛性化装置２００は、主として引張力発生機構として機能する液圧シリンダ（油圧シリンダ）１と、油圧シリンダ１が発生する引張力を制御する引張力制御部として機能する油圧回路２１０及び横方向剛性制御部（制御部）２２０とから構成されている。

油圧シリンダ１は、プレス機械１００の複数のコラム５５のうちの互いに対向するコラム５５間を連結するように配設されている。即ち、対向するコラム５５間の一方に油圧シリンダ１のシリンダ１ａの後端部が回動自在に配設され、他方にピストンロッド１ｂの先端が回動自在に配設されている。また、油圧シリンダ１は、クラウン５１とベッド５２との中間の位置に配設され、油圧シリンダ１の取り付け高さ位置は、コラム５５の（上下）長さ寸法の中央より下方で、（金型の脱着を妨げないように）最少ダイハイト時の下死点におけるスライド下面より上側の位置が望ましい。油圧シリンダ１の取り付け高さ位置を調整可能に構成するとなお良い。

油圧回路２１０は、油圧シリンダ１のピストンロッド側の油圧室（液圧室）１ｃに圧油（圧液）を供給し、油圧シリンダ１からコラム５５間に引張力を発生させるもので、主として油圧ポンプ／モータ（液圧ポンプ／モータ）２、油圧ポンプ／モータ２の回転軸に駆動軸が接続された電動サーボモータ３、電動サーボモータ３の駆動軸の角度を検出するエンコーダ（角度検出器）４、アキュムレータ５、リリーフ弁６及び圧力検出器９、１０から構成されている。

油圧ポンプ／モータ２の一方のポート（吐出口）は、配管７を介して油圧シリンダ１のピストンロッド側の油圧室（液圧室）１ｃに接続され、他方のポートはアキュムレータ５に接続されている。

アキュムレータ５は、低圧のガス圧がセットされ、０．１ＭＰａ程度の略一定圧の作動油を蓄積し、タンクの役割を果たす。

リリーフ弁６は、油圧室１ｃに意図的に制御する圧力とは別に、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５）側に逃がす役割を果たす。

油圧ポンプ／モータ２の油圧シリンダ１の油圧室１ｃ側のポートに作用する圧力、及び油圧ポンプ／モータ２のアキュムレータ５側のポートに作用する圧力は、それぞれ圧力検出器９及び１０により検出され、また、電動サーボモータ３の駆動軸の角度はエンコーダ４により検出される。

圧力検出器９は、油圧シリンダ１から発生させるコラム５５間の引張力を計測するために、油圧シリンダ１のピストンロッド側の油圧室１ｃに通じる配管７に配設され、配管７内の圧力（即ち、油圧室１ｃ内の圧力）を検出する。圧力検出器１０は、アキュムレータに蓄積する油量を検出したり、油圧回路２１０からの油漏れを検出したりするために設けられている。

横方向剛性制御部２２０は、電動サーボモータ３のトルクを制御することで、油圧シリンダ１のピストンロッド側の油圧室１ｃの圧力（ひいては、油圧シリンダ１が発生する引張力）を制御する部分である。

スライド５３からコラム５５に作用する横方向荷重Ｆ_Ｒは、プレス荷重Ｆ_Ｐの２〜４％程度であり、プレス荷重Ｆ_Ｐ及びクランク軸５７のクランク角度（スライド５３のストローク位置）により変化する。そこで、プレス荷重Ｆ_Ｐ、クランク角度等により能動的に油圧シリンダ１が発生する引張力を制御することが好ましい。

油圧シリンダ１が発生する引張力をＦとすると、引張力Ｆが横方向荷重Ｆ_Ｒ以上（Ｆ≧Ｆ_Ｒ）になるように制御することにより、プレス成形中のコラム５５の横方向の変形を防止し、ギブ隙間の変化及びコラムの振動等を抑制することができる。尚、横方向剛性制御部２２０の詳細な構成については後述する。

図２及び図３は、それぞれ第１の実施形態の横方向高剛性化装置を含むプレス機械の基本構成を示す平面図及び正面図である。尚、図２及び図３において、図１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。

図２及び図３に示すように、クラウン５１とベッド５２との間には左前、右前、左後及び右後の４本のコラム５５（５５ＬＦ，５５ＲＦ，５５ＬＢ，及び５５ＲＢ）が配設され、左右方向のコラム５５ＬＦ，５５ＲＦ間、コラム５５ＬＢ，５５ＲＢ間、及び前後方向のコラム５５ＬＦ，５５ＬＢ間、コラム５５ＲＦ，５５ＲＢ間には、それぞれ油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢ，１ＶＬ，及び１ＶＲが配設されている。

また、コラム５５ＬＦ，５５ＲＦ，５５ＬＢ，及び５５ＲＢには、それぞれプレス荷重を計測するプレス荷重検出器７２（７２ＬＦ，７２ＲＦ，７２ＬＢ，及び７２ＲＢ）が装着されている。プレス荷重が作用した時に、プレス荷重の分力（引張力）が４本のコラム５５に分散して作用する。各コラム５５に装着されたプレス荷重検出器７２は、上記引張力により各コラム５５に生じる歪を検出して荷重に変換する方式の検出器である。

また、各油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢ，１ＶＬ及び１ＶＲには、それぞれシリンダに対するピストンロッドの位置（シリンダ位置）を検出するシリンダ位置検出器１１ＰＦ，１１ＰＢ，１１ＶＬ及び１１ＶＲが配設されている。

そして、左右方向のコラム５５ＬＦ，５５ＲＦ間、及びコラム５５ＬＢ，５５ＲＢ間にそれぞれ配設された油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢのピストンロッド側の油圧室には、油圧回路２１０Ｐから圧油が供給され、前後方向のコラム５５ＬＦ，５５ＬＢ間、及びコラム５５ＲＦ，５５ＲＢ間にそれぞれ配設された油圧シリンダ１ＶＬ，１ＶＲのピストンロッド側の油圧室には、それぞれ油圧回路２１０Ｖから圧油が供給されるようになっている。

図４は、図２に示した油圧回路２１０Ｐ，２１０Ｖ及び駆動回路の構成を示す図である。

図４に示すように油圧回路２１０Ｐは、油圧ポンプ／モータ２Ｐａ，２Ｐｂ、電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂ、エンコーダ４Ｐａ，４Ｐｂ、アキュムレータ５Ｐ、リリーフ弁６Ｐ、及び圧力検出器９Ｐ、１０Ｐから構成され、また、油圧回路２１０Ｖは、油圧ポンプ／モータ２Ｖａ，２Ｖｂ、電動サーボモータ３Ｖａ，３Ｖｂ、エンコーダ４Ｖａ，４Ｖｂ、アキュムレータ５Ｖ、リリーフ弁６Ｖ、及び圧力検出器９Ｖ、１０Ｖから構成されている。

これらの油圧回路２１０Ｐ及び２１０Ｖは、それぞれ図１に示した油圧回路２１０と同様の構成を有しているが、油圧ポンプ／モータ、電動サーボモータ及びエンコーダが、それぞれ複数（２つ）設けられている点で相違する。

また、電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂには、それぞれ交流電源１７、回生器付の直流電源１６Ｐａ，１６Ｐｂ、及びサーボアンプ１５Ｐａ，１５Ｐｂからなる駆動回路が接続され、同様に電動サーボモータ３Ｖａ，３Ｖｂには、それぞれ交流電源１７、回生器付の直流電源１６Ｖａ，１６Ｖｂ、及びサーボアンプ１５Ｖａ，１５Ｖｂからなる駆動回路が接続されている。

サーボアンプ１５Ｐａ，１５Ｐｂ及びサーボアンプ１５Ｖａ，１５Ｖｂには、それぞれ横方向剛性制御部２２０から出力されるトルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｐａ、ＴｏｒＲ−Ｐｂ及びトルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｖａ、ＴｏｒＲ−Ｖｂが加えられており、トルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｐａ、ＴｏｒＲ−Ｐｂ及びトルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｖａ、ＴｏｒＲ−Ｖｂは、それぞれサーボアンプ１５Ｐａ，１５Ｐｂ及びサーボアンプ１５Ｖａ，１５Ｖｂにより増幅され、電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂ及び電動サーボモータ３Ｖａ，３Ｖｂに出力される。

［横方向剛性制御部］
図５は、横方向剛性制御部２２０の実施形態を示すブロック図である。

横方向剛性制御部２２０は、図４に示した電動サーボモータ３Ｐａ、３Ｐｂ，３Ｖａ，及び３Ｖｂのトルクを制御することで、油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢ，１ＶＬ，及び１ＶＲのピストンロッド側の油圧室の圧力（即ち、油圧シリンダが発生する引張力）を制御するもので、主として目標力演算器（指令器）２１、速度変換器２２ＰＦ，２２ＰＢ，２２ＶＬ，２２ＶＲ、角速度変換器２３Ｐａ、２３Ｐｂ，２３Ｖａ，２３Ｖｂ、左右荷重制御補償器２５Ｐ、前後荷重制御補償器２５Ｖ、トルク指令演算器２６Ｐ，２６Ｖ、左右荷重演算器２７Ｐ、及び前後荷重演算器２７Ｖから構成されている。

目標力演算器２１は、目標引張力又は目標圧力を示す目標値を演算して指令するもので、プレス横荷重演算器２１ａ、プレス偏心荷重演算器２１ｂ、左右方向目標力演算器２１Ｐ、及び前後方向目標力演算器２１Ｖから構成されている。

プレス横荷重演算器２１ａには、それぞれプレス荷重検出器７２ＬＦ，７２ＲＦ，７２ＬＢ，及び７２ＲＢから各コラムに加わるコラム荷重信号（プレス荷重分力信号）と、エンコーダ７１からクランク軸５７の角度を示すクランク角度信号とが加えられる。

図６は、プレス荷重作用時に各コラムに作用するコラム荷重（プレス荷重の分力）、クランク機構によるプレス横荷重、左右・前後の偏心位置、及び偏心荷重による左右、前後方向荷重を示すイメージ図である。

また、図７から図１３は、スライドのストローク１１００ｍｍ、加圧能力２００００ｋＮ、クランク軸をサーボモータで駆動するタイプの一般的なサーボプレスを用いて、ハイテン材（引張強さが通常の鉄材（約４００ＭＰａ）より大きい、本例では約８００ＭＰａの材料）を使用して絞り成形を行いながら、プレス機械の各部に生じる物理量の１サイクルにおける時間応答波形を示す波形図であり、それぞれ１サイクルにおけるクランク角度θ、スライド位置、プレス荷重（各コラム分力）、プレス総荷重、クランク機構によるプレス横荷重、偏心荷重による左右及び前後方向荷重、クランク機構及び偏心荷重による左右及び前後方向総荷重を示している。

図７は１サイクル期間におけるクランク軸のクランク角度を示す波形図である。図８はそれに応答する（一意的に決まる）スライド位置を示す波形図である。絞り成形はスライド位置が約１００ｍｍから開始する。成形が開始されると共に、左前、右前、左後及び右後のコラム５５ＬＦ，５５ＲＦ，５５ＬＢ，５５ＲＢには、図９に示すようにそれぞれプレス荷重（各コラム分力）（Ｆ−ＬＦ，Ｆ−ＲＦ，Ｆ−ＬＢ，及びＦ−ＲＢ）が作用する。それらの分力同士は一致しておらず、差異を生じており、それらの合計であるプレス総荷重（Ｆ−ｔｏｔａｌ）が作用する位置は、図６に示すようにプレス中心に対して偏心する。

図５に示すプレス横荷重演算器２１ａは、プレス荷重検出器７２ＬＦ，７２ＲＦ，７２ＬＢ，７２ＲＢにより検出される、左前、右前、左後及び右後のコラム５５ＬＦ，５５ＲＦ，５５ＬＢ，及び５５ＲＢに作用するプレス荷重（Ｆ−ＬＦ，Ｆ−ＲＦ，Ｆ−ＬＢ，及びＦ−ＲＢ）と、エンコーダ７１により検出されるクランク軸５７のクランク角度θとに基づいてプレス横荷重Ｆ−ｓｉｄｅを算出する。

図１４は、第１実施形態のプレス横荷重演算器２１ａによる演算処理を示す図である。同図に示すようにプレス横荷重演算器２１ａは、まずプレス荷重（コラム分力）（Ｆ−ＬＦ，Ｆ−ＲＦ，Ｆ−ＬＢ，及びＦ−ＲＢ）を合計する演算を行い、プレス総荷重Ｆ−ｔｏｔａｌを算出する。続いて、プレス総荷重Ｆ−ｔｏｔａｌと、クランク角度θ及び固定値（クランク半径Ｒ−ｃｒａｎｋ、コンロッド長さＬ−ｃｒａｎｋ（図６参照）とから、クランク駆動式プレスに特有のプレス横荷重（本例では、図２、図６に示すようにクランク回転方向がプレス機械１００の前後方向で有る為、前後方向荷重）を演算する。このプレス横荷重は、スライド位置（ストローク位置）が下死点の位置に比べて比較的高い位置で絞り荷重に応じて大きくなるが、プレス（総）荷重に対してはおよそ１０％以下と小さい。

図１５は、第２実施形態のプレス横荷重演算器による演算処理を示す図である。同図に示すプレス横荷重演算器２１ａ’は、プレス荷重（総荷重）Ｆを直接検出し、検出したプレス荷重Ｆと、クランク角度θ及び固定値とからプレス横荷重を演算する。ここで、プレス荷重Ｆの検出は、コンロッドとスライド５３との間に設けられた油圧室内の圧力を検出し、検出した圧力と油圧室の断面積とにより算出することができる。

図１６は、第３実施形態のプレス横荷重演算器による演算処理を示す図である。同図に示すプレス横荷重演算器２１ａ”は、予めスライド位置毎にプレス横荷重データが格納されたメモリＭを有し、スライド位置を示すスライド位置信号Ｓｘを入力すると、入力したスライド位置信号Ｓｘに対応して記憶されたプレス横荷重データをメモリＭから読み出す。尚、スライド位置信号Ｓｘに代えて、スライド位置が一意的に決まるクランク軸のクランク角度θを入力するようにしてもよい。

図１７は、第４実施形態のプレス横荷重演算器による演算処理を示す図である。同図に示すプレス横荷重演算器２１ａ'''は、予めプレス荷重毎にプレス横荷重データが格納されたメモリＭ’を有し、プレス荷重（総荷重）Ｆを入力すると、入力したプレス荷重Ｆに対応して記憶されたプレス横荷重データをメモリＭ’から読み出す。尚、プレス荷重（総荷重）Ｆは、コンロッドとスライド５３との間に設けられた油圧室内の圧力を検出して算出してもよいし、コラム分力を合計して算出するようにしてもよい。

図５に戻って、プレス偏心荷重演算器２１ｂは、プレス荷重検出器７２ＬＦ，７２ＲＦ，７２ＬＢ，及び７２ＲＢにより検出される、左前、右前、左後及び右後のコラム５５ＬＦ，５５ＲＦ，５５ＬＢ，及び５５ＲＢに作用するプレス荷重（コラム分力）に基づいて、偏心荷重による左右及び前後方向荷重Ｆｅ−ＬＲ，Ｆｅ−ＦＢを算出する。

図１８は、プレス偏心荷重演算器２１ｂによる演算処理を示す図である。同図に示すようにプレス偏心荷重演算器２１ｂは、まずプレス荷重（コラム分力）（Ｆ−ＬＦ，Ｆ−ＲＦ，Ｆ−ＬＢ，及びＦ−ＲＢ）と、コラム分力が作用する前後左右のコラム間隔寸法Ｌ１，Ｌ２（図６に示すＬ１，Ｌ２）とにより、プレス総荷重（Ｆ−ｔｏｔａｌ）とプレス総荷重が作用する（偏心）位置（プレス機械の中心から左右方向にｅｘ、前後方向にｅｙ）とを算出する。続いて、プレス総荷重Ｆ−ｔｏｔａｌ、偏心位置（ｅｘ，ｅｙ）、及びスライド高さ寸法（図６に示すＳ１）から、スライドの左右方向荷重（図６に示すＦｅ−ＬＲ）及び前後方向荷重（図６に示すＦｅ−ＦＢ）を演算する（図１２参照）。

プレス横荷重演算器２１ａで演算されたプレス横荷重Ｆ−ｓｉｄｅ（本例では前後方向に作用する荷重）と、プレス偏心荷重演算器２１ｂで演算された偏心荷重による前後方向荷重Ｆｅ−ＦＢとが前後方向目標力演算器２１Ｖに入力され、ここで前後方向総荷重として加算される（図１３に示すＦｙ）。この前後方向総荷重Ｆｙに対してさらに演算が施され、前後方向目標力（図１３に示すＦｙＲ）が演算される。

また、プレス偏心荷重演算器２１ｂで演算された偏心荷重による左右方向荷重Ｆｅ−ＬＲは、左右方向目標力演算器２１Ｐに入力され、ここで左右方向総荷重に変換される（図１３に示すＦｘ）。この左右方向総荷重Ｆｘに対してさらに演算が施され、左右方向目標力（図１３に示すＦｘＲ）が演算される。

尚、本例では、前後方向目標力演算器２１Ｖにより演算される前後方向目標力ＦｙＲは、前後方向総荷重Ｆｙに対して、左右方向目標力ＦｘＲは左右方向総荷重Ｆｘに対して、それぞれ若干（１０％程度）大きくし、かつ高周波成分を角周波数１００ｒａｄ／ｓのローパスフィルタにより除去している。

左右荷重制御補償器２５Ｐは、左右方向目標力演算器２１Ｐから左右方向目標力ＦｘＲを入力し、左右荷重演算器２７Ｐから左右荷重信号Ｆｘ-Ｃｙｌを入力する。尚、左右荷重演算器２７Ｐには、圧力検出器９Ｐ（図４）から圧力信号Ｐが入力され、左右荷重演算器２７Ｐは、油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢの数（２機）、断面積等を考慮して左右荷重信号Ｆｘ-Ｃｙｌを演算する。

左右荷重制御補償器２５Ｐは、入力した左右方向目標力ＦｘＲに左右荷重信号Ｆｘ−Ｃｙｌを追従させる為の演算を行い、その為に必要な電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂの基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｐpreを出力する。即ち、左右荷重制御補償器２５Ｐは、目標力演算器２１から入力する左右方向目標力ＦｘＲ（目標値）と、検出値として入力する左右荷重信号Ｆｘ-Ｃｙｌ（検出値）との差分をゼロにするための操作量である基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｐpreを生成する。

トルク指令演算器２６Ｐａ，２６Ｐｂには、基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｐpreと、角速度変換器２３Ｐａ，２３Ｐｂにより変換された電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂの角速度信号ω−Ｐａとω−Ｐｂと、速度変換器２２ＰＦ，２２ＰＢにより変換された油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢのシリンダ速度信号Ｖ−ＰＦ，Ｖ−ＰＢとが入力され、トルク指令演算器２６Ｐａ，２６Ｐｂは、これらの入力信号に基づいて自動制御上の安定性と荷重追従精度とを確保する為の演算を行い、それぞれ電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂを駆動する為のそれぞれのサーボアンプ１５Ｐａ，１５Ｐｂ（図４）に対してそれぞれのトルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｐａ，ＴｏｒＲ−Ｐｂを出力する。

同様に、前後荷重制御補償器２５Ｖは、前後方向目標力演算器２１Ｖから前後方向目標力ＦｙＲを入力し、前後荷重演算器２７Ｖから前後荷重信号Ｆｙ-Ｃｙｌを入力する。尚、前後荷重演算器２７Ｖには、圧力検出器９Ｖ（図４）から圧力信号Ｖが入力され、前後荷重演算器２７Ｖは、油圧シリンダ１ＶＬ，１ＶＲの数（２機）、断面積等を考慮して前後荷重信号Ｆｙ-Ｃｙｌを演算する。

前後荷重制御補償器２５Ｖは、入力した前後方向目標力ＦｙＲに前後荷重信号Ｆｙ−Ｃｙｌを追従させる為の演算を行い、その為に必要な電動サーボモータ３Ｖａ，３Ｖｂの基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｖpreを出力する。

トルク指令演算器２６Ｖａ，２６Ｖｂには、基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｖpreと、角速度変換器２３Ｖａ，２３Ｖｂにより変換された電動サーボモータ３Ｖａ，３Ｖｂの角速度信号ω−Ｖａとω−Ｖｂと、速度変換器２２ＶＬ，２２ＶＲにより変換された油圧シリンダ１ＶＬ，１ＶＲが進退する移動速度を示すシリンダ速度信号Ｖ−ＶＬ，Ｖ−ＶＲとが入力され、トルク指令演算器２６Ｖａ，２６Ｖｂは、これらの入力信号に基づいて自動制御上の安定性と荷重追従精度とを確保する為の演算を行い、それぞれ電動サーボモータ３Ｖａ，３Ｖｂを駆動する為のそれぞれのサーボアンプ１５Ｖａ，１５Ｖｂ（図４）に対してそれぞれのトルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｖａ，ＴｏｒＲ−Ｖｂを出力する。

ここで、速度変換器２２ＰＦ，２２ＰＢ，２２ＶＬ及び２２ＶＲは、それぞれシリンダ位置検出器１１ＰＦ，１１ＰＢ，１１ＶＬ及び１１ＶＲ（図２）により検出されるシリンダ位置信号を時間で微分することによりシリンダ速度信号に変換し、角速度変換器２３Ｐａ，２３Ｐｂ，２３Ｖａ及び２３Ｖｂは、それぞれエンコーダ４Ｐａ，４Ｐｂ，４Ｖａ及び４Ｖｂ（図４）により検出されるモータ角度信号を時間で微分することにより角速度信号に変換している。即ち、シリンダ位置検出器１１ＰＦ，１１ＰＢ，１１ＶＬ及び１１ＶＲと速度変換器２２ＰＦ，２２ＰＢ，２２ＶＬ及び２２ＶＲとによりシリンダ速度検出器が構成されている。尚、各油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢ，１ＶＬ及び１ＶＲにそれぞれシリンダ速度検出器を設けるようにしてもよい。

同様に本例では、エンコーダ４Ｐａ，４Ｐｂ，４Ｖａ及び４Ｖｂと角速度変換器２３Ｐａ，２３Ｐｂ，２３Ｖａ及び２３Ｖｂとにより角速度検出器が構成されているが、各電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂ，３Ｖａ及び３Ｖｂの回転軸にそれぞれ角速度検出器を設けるようにしてもよい。

上記のように横方向剛性制御部２２０により生成したトルク指令信号ＴｏｒＲ−Ｐａ，ＴｏｒＲ−Ｐｂ，ＴｏｒＲ−Ｖａ及びＴｏｒＲ−Ｖｂを、サーボアンプ１５Ｐａ，１５Ｐｂ，１５Ｖａ及び１５Ｖｂを介して電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂ，３Ｖａ及び３Ｖｂに出力し、電動サーボモータ３のトルクを制御することにより、プレス機械によるハイテン材のプレス成形中に、プレス機械のコラムの左右方向及び前後方向に作用する左右方向総荷重Ｆｘ及び前後方向総荷重Ｆｙよりも若干大きい引張力を、それぞれ油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢ及び油圧シリンダ１ＶＬ，１ＶＲから発生させることができる。

これにより、コラムの横方向（左右方向及び前後方向）の剛性を能動的に高めることができ、ハイテン材を使用した成形時等、急激に大きなプレス荷重が作用し、横方向に発生するギブ隙間の変化と相俟って生じるスライド横方向の振動によって、プレス成形品に“ダレ”が生じたり、“振動痕”が生じたりして“うまくいかなかった”成形が、“スムーズに”実現可能になる。

また、図１３に示すように前後方向目標力ＦｙＲ及び左右方向目標力ＦｘＲは、プレスの１サイクル期間内で変化しており、１サイクル期間内で変化する前後方向目標力ＦｙＲ及び左右方向目標力ＦｘＲに応じて、油圧シリンダ１ＰＦ，１ＰＢ及び油圧シリンダ１ＶＬ，１ＶＲが発生する引張力が追従するように、電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂ及び電動サーボモータ３Ｖａ，３Ｖｂのトルクが制御される。従って、引張力を減少させる場合は、図５に示す横方向剛性制御部２２０による自動制御の結果、油圧ポンプ／モータ２Ｐａ，２Ｐｂ及び２Ｖａ，２Ｖｂは油圧モータ作用を、電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂ及び３Ｖａ，３Ｖｂは発電機作用を担い、回生作用させながら、前後方向荷重Ｆｙ−Ｃｙｌ、左右方向荷重Ｆｘ−Ｃｙｌを、それぞれ前後方向目標力ＦｙＲ、及び左右方向目標力ＦｘＲに追従させる。

即ち、１サイクルを通して油圧ポンプ／モータ２Ｐａ，２Ｐｂ及び２Ｖａ，２Ｖｂが油圧モータとして作用する期間は、従動する電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂ及び３Ｖａ，３Ｖｂが発電機として機能し、電動サーボモータ３Ｐａ，３Ｐｂ及び３Ｖａ，３Ｖｂにより発電された電力は、サーボアンプ１５Ｐａ，１５Ｐｂ及び１５Ｖａ，１５Ｖｂ及び回生器付の直流電源１６Ｐａ，１６Ｐｂ及び１６Ｖａ，１６Ｖｂを介して交流電源１７に回生される。

［第２の実施形態の横方向高剛性化装置］
図１９及び図２０は、それぞれ第２の実施形態の横方向高剛性化装置を含むプレス機械の基本構成を示す平面図及び正面図である。尚、図１９及び図２０において、図２及び図３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。

図１９及び図２０に示すプレス機械は、クランク駆動式プレスであり、そのクランク軸５７の回転方向が前後方向の場合に関して示している。また、第２の実施形態の横方向高剛性化装置２００’は、クランク機構によるプレス横（前後）荷重に対してのみ高剛性化を行うもので、高剛性化を行う引張力発生機構としてスクリュー・ナット機構２０ＶＬ、２０ＶＲを使用している。

図１９及び図２０に示すように、左前、右前、左後及び右後の４本のコラム５５（５５ＬＦ，５５ＲＦ，５５ＬＢ，及び５５ＲＢ）のうちの前後方向のコラム５５ＬＦ，５５ＬＢ間、及びコラム５５ＲＦ，５５ＲＢ間には、それぞれスクリュー１８ＶＬ及びナット１９ＶＬとからなるスクリュー・ナット機構２０ＶＬと、スクリュー１８ＶＲ及びナット１９ＶＲとからなるスクリュー・ナット機構２０ＶＲとが配設されている。

図１９上で左側のスクリュー・ナット機構２０ＶＬのスクリュー１８ＶＬは、左前のコラム５５ＬＦに回転自在に固定され、スクリュー１８ＶＬと螺合するナット１９ＶＬは、左後のコラム５５ＬＢに固定されている。同様に図１９上で右側のスクリュー・ナット機構２０ＶＲのスクリュー１８ＶＲは、右前のコラム５５ＲＦに回転自在に固定され、スクリュー１８ＶＲと螺合するナット１９ＶＲは右後のコラム５５ＲＢに固定されている。

電動サーボモータ３ＶＬ，３ＶＲは、それぞれスクリュー・ナット機構２０ＶＬ，２０ＶＲのスクリュー１８ＶＬ，１８ＶＲに駆動軸が接続されており、スクリュー１８ＶＬ，１８ＶＲに駆動トルクを伝達することにより、スクリュー・ナット機構２０ＶＬ，２０ＶＲ（即ち、前後方向のコラム５５ＬＦ，５５ＬＢ間、及びコラム５５ＲＦ，５５ＲＢ間）に締結力（引張力）を発生させる。

また、電動サーボモータ３ＶＬ，３ＶＲには、それぞれ交流電源１７、回生器付の直流電源１６ＶＬ，１６ＶＲを介してサーボアンプ１５ＶＬ，１５ＶＲが接続されている。

サーボアンプ１５ＶＬ，１５ＶＲには、後述する横方向剛性制御部３２０から出力されるトルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＬ、ＴｏｒＲ−ＶＲが加えられており、トルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＬ，ＴｏｒＲ−ＶＲは、それぞれサーボアンプ１５ＶＬ，１５ＶＲにより増幅され、電動サーボモータ３ＶＬ，３ＶＲに出力される。

また、電動サーボモータ３ＶＬ，３ＶＲには、駆動軸の角度を検出するエンコーダ（角度検出器）４ＶＬ，４ＶＲが設けられている。

スクリュー・ナット機構２０ＶＬ，２０ＶＲ（ナット１９ＶＬ，１９ＶＲ）には、スクリュー・ナット機構２０ＶＬ，２０ＶＲが発生する引張力を検出する荷重検出器１２ＶＬ，１２ＶＲが設けられ、また、スクリュー・ナット機構２０ＶＬ，２０ＶＲのスクリュー位置を検出するスクリュー位置検出器１３ＶＬ，１３ＶＲが設けられている。

図２０に示すようにプレス荷重は、スライド５３に内蔵されたプレス（総）荷重を検出するプレス荷重検出器７２（油圧室に作用する圧力を検出する方式のもの）により検出され、また、実施例にバリエーションを加える為にクランク角度を検出するエンコーダ７１の代わりに、スライド位置を検出するスライド位置検出器７３が、スライド５３とボルスタ５４と間に設けられている。

［横方向剛性制御部］
図２１は、図１９及び図２０に示した第２の実施形態の横方向高剛性化装置に適用される横方向剛性制御部３２０の実施形態を示すブロック図である。

図２１に示す横方向剛性制御部３２０は、電動サーボモータ３ＶＬ，３ＶＲのトルクを制御することで、スクリュー・ナット機構２０ＶＬ，２０ＶＲが発生する引張力を制御するもので、主として目標力演算器（指令器）３２１、速度変換器３２２ＶＬ，３２２ＶＲ、角速度変換器３２３ＶＬ，３２３ＶＲ、左荷重制御補償器３２５Ｌ、右荷重制御補償器３２５Ｒ、及びトルク指令演算器３２６ＶＬ，３２６ＶＲから構成されている。

目標力演算器３２１は、目標引張力を示す目標値を演算して指令するもので、プレス横荷重演算器３２１ａ、及び前後方向目標力演算器３２１Ｖから構成されている。

プレス横荷重演算器３２１ａには、プレス荷重検出器７２からスライド５３に加わるプレス（総）荷重を示すプレス荷重信号が加えられるとともに、スライド位置検出器７３からスライド位置を示すスライド位置信号が加えられており、プレス横荷重演算器３２１ａは、これらの入力信号に基づいてプレス横荷重を演算する。

即ち、プレス横荷重演算器３２１ａは、スライド位置信号に基づいてスライド位置に応じて変化する、クランク駆動式プレスに特有のスライドに加わるプレス荷重とプレス横荷重との比を求める。プレス荷重とプレス横荷重との比は、スライド位置により一意的に決まるクランク軸のクランク角度と、固定値であるクランク半径Ｒ−ｃｒａｎｋ、及びコンロッド長さＬ−ｃｒａｎｋ（図６参照）とから算出するようにしてもよいし、予めスライド位置毎に求めたプレス荷重とプレス横荷重との比をメモリに格納しておき、スライド位置に応じてメモリから対応するプレス荷重とプレス横荷重との比を読み出すようにしてもよい。プレス横荷重演算器３２１ａは、上記のように求めたプレス荷重とプレス横荷重との比と、プレス荷重信号が示すプレス荷重とを乗算することによりプレス横荷重を演算する。

前後方向目標力演算器３２１Ｖは、プレス横荷重演算器３２１ａにより演算されたプレス横荷重を示すプレス横荷重信号を入力し、入力したプレス横荷重信号を若干（１０％程度）大きくし、かつ高周波成分を角周波数１００ｒａｄ／ｓのローパスフィルタにより除去したプレス横荷重信号を、更に２分の１の大きさにすることにより前後方向目標力を算出し、算出した前後方向目標力を示す指令値を、それぞれ左荷重制御補償器３２５Ｌ及び右荷重制御補償器３２５Ｒに出力する。

左荷重制御補償器３２５Ｌの他の入力には、荷重検出器１２ＶＬからスクリュー・ナット機構２０ＶＬが発生する引張力（荷重）を示す左荷重信号が加えられており、左荷重制御補償器３２５Ｌは、前後方向目標力を示す指令値に左荷重信号を追従させる為の演算を行い、その為に必要な電動サーボモータ３ＶＬの基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＬpreを出力する。

トルク指令演算器３２６ＶＬには、基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＬpreと、角速度変換器３２３ＶＬにより変換された電動サーボモータ３ＶＬの角速度信号と、速度変換器３２２ＶＬにより変換されたスクリュー・ナット機構２０ＶＬのスクリュー１８ＶＬが進退する移動速度を示すスクリュー速度信号とが入力され、トルク指令演算器３２６ＶＬは、これらの入力信号に基づいて自動制御上の安定性と荷重追従精度とを確保する為の演算を行い、電動サーボモータ３ＶＬを駆動する為のサーボアンプ１５ＶＬ（図１９）に対してトルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＬを出力する。

同様に右荷重制御補償器３２５Ｒの他の入力には、荷重検出器１２ＶＲからスクリュー・ナット機構２０ＶＲが発生する引張力（荷重）を示す右荷重信号が加えられており、右荷重制御補償器３２５Ｒは、前後方向目標力を示す指令値に右荷重信号を追従させる為の演算を行い、その為に必要な電動サーボモータ３ＶＲの基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＲpreを出力する。

トルク指令演算器３２６ＶＲには、基本トルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＲpreと、角速度変換器３２３ＶＲにより変換された電動サーボモータ３ＶＲの角速度信号と、速度変換器３２２ＶＲにより変換されたスクリュー・ナット機構２０ＶＲのスクリュー１８ＶＲが進退する移動速度を示すスクリュー速度信号とが入力され、トルク指令演算器３２６ＶＲは、これらの入力信号に基づいて自動制御上の安定性と荷重追従精度とを確保する為の演算を行い、電動サーボモータ３ＶＲを駆動する為のサーボアンプ１５ＶＲ（図１９）に対してトルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＲを出力する。

尚、速度変換器３２２ＶＬ，３２２ＶＲは、それぞれスクリュー位置検出器１３ＶＬ，１３ＶＲ（図１９）により検出されるスクリュー位置信号を時間で微分することによりスクリュー速度信号Ｖ−ＶＬ，Ｖ−ＶＲに変換し、角速度変換器３２３ＶＬ，３２３ＶＲは、それぞれエンコーダ４ＶＬ，４ＶＲ（図１９）により検出されるモータ角度信号を時間で微分することにより角速度信号に変換する。

上記のように横方向剛性制御部３２０により生成したトルク指令信号ＴｏｒＲ−ＶＬ，ＴｏｒＲ−ＶＲを、サーボアンプ１５ＶＬ，１５ＶＲを介して電動サーボモータ３ＶＬ，３ＶＲに出力し、電動サーボモータ３ＶＬ，３ＶＲのトルクを制御することにより、プレス機械によるハイテン材のプレス成形中に、プレス機械のコラムの横方向（前後方向）に作用する横荷重よりも若干大きい引張力を、左右一対のスクリュー・ナット機構２０ＶＬ，２０ＶＲから発生させる。

これにより、コラムの横方向（前後方向）の剛性を能動的に高めることができ、ハイテン材を使用した成形時等、急激に大きなプレス荷重が作用し、横方向に発生するギブ隙間の変化と相俟って生じるスライド横方向の振動によって、プレス成形品に“ダレ”が生じたり、“振動痕”が生じたりして“うまくいかなかった”成形が、“スムーズに”実現可能になる。

尚、目標力演算器３２１のプレス横荷重演算器３２１ａに代えて、図１６に示したプレス横荷重演算器２１ａ”、又は図１７に示したプレス横荷重演算器２１ａ'''を使用してもよい。

［比較例］
図２２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ従来のプレス機械に、従来技術のギブの隙間を０に調整するギブ隙間０化調整装置（の1例）と、本発明に係る横方向高剛性化装置とを装着し、無負荷状態（プレス荷重が作用しない状態）で、それぞれ油圧シリンダに（ギブ隙間を０に調整する、横方向を高剛性化する）荷重を作用させた場合を模式的に示した図である。

図２２（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ従来のプレス機械に、従来技術のギブの隙間を０に調整するギブ隙間０化調整装置（の1例）と、本発明に係る横方向高剛性化装置とを装着し、プレス荷重作用状態で、それぞれ油圧シリンダに（ギブ隙間を０に調整する、横方向を高剛性化する）荷重を作用させた場合を模式的に示した図である。

図２２（Ａ）に示すプレス機械は、スライド５３にギブ隙間ゼロ化調整装置（油圧シリンダ）５３Ｌ，５３Ｒを設け、油圧シリンダ５３Ｌ，５３Ｒのヘッド側に油圧を作用させてスライドからコラムに対して荷重を作用させて、ギブ隙間をほぼゼロに調整できるようにしている。

図２２（Ｂ）に示すプレス機械は、コラム５５Ｌと５５Ｒ間に横方向高剛性化装置（油圧シリンダ１）を設け、スライド５３を挟んだ状態で油圧シリンダ１のロッド側に油圧を作用させることにより、油圧シリンダ１には引張荷重を、スライド５３には圧縮荷重を作用させ、両コラム５５Ｌ，５５Ｒとスライド５３とを一体化させることで、プレス機械の横方向が高剛性化できるようにしている。

図２２（Ａ）に示すようにギブ隙間ゼロ化調整装置で、無負荷時にギブ隙間をほぼゼロに調整すべく油圧シリンダ５３Ｌ，５３Ｒで各コラム５５Ｌ，５５Ｒに荷重を作用させても、各コラム５５Ｌ，５５Ｒの剛性は変化せず、コラム５５Ｌ，５５Ｒはその剛性に応じて変形する。さらに図２２（Ｃ）に示すプレス荷重作用時には、クランク駆動式プレスでは、プレス荷重作用が下死点近傍になる為、プレス荷重Ｆの２〜４％程度が横方向荷重ｆ１としてスライド５３に加わり、この横方向荷重ｆ１によりコラム５５Ｌ、５５Ｌが非対称に変形させられ、またコラム５５Ｌ，５５Ｒが横方向に振動する。これらの挙動はギブ隙間０化調整装置の機能では変化（低減）させることができなない。

図２２（Ｂ）に示すプレス機械の横方向高剛性化装置で、無負荷時にコラム５５Ｌ，５５Ｒ間を連結する油圧シリンダ１で、コラム５５Ｌ，５５Ｒ間に引張荷重を作用させても、コラム５５Ｌ，５５Ｒ間に介在するスライド５３に圧縮荷重を作用させることで、引張荷重と圧縮荷重とは相殺し合う為、両コラム５５Ｌ，５５Ｒは変形せずスライド５３を介して一体化（高剛性化）する。さらに図２２（Ｄ）に示すプレス荷重作用時には、クランク駆動式プレスでは、プレス荷重作用が下死点近傍になる為、プレス荷重Ｆの２〜４％程度が横方向荷重ｆ１としてスライド５３に加わり、この横方向荷重ｆ１によりコラム５５Ｌ、５５Ｌが非対称に変形させられようとするが、スライド５３から加わる横方向荷重ｆ１に対して引張力ｆ２を、横方向荷重ｆ１以上になるように制御する為、引張力ｆ２によって両コラム５５Ｌ，５５Ｒはスライド５３を介して一体化する。

これにより、プレス機械（コラム）の横方向の剛性を能動的に高くすることができ、図２２（Ｄ）に示すようにプレス荷重Ｆに伴う横方向荷重ｆ１が加わってもコラム５５Ｌ，５５Ｒの変形及び振動を抑制することができる。

［その他］
本実施形態ではクランク駆動式プレスを例に説明したが、これに限らず、本発明はリンク駆動式プレス等の他の機械式プレスを筆頭に、あらゆる種類のプレス機械に適用することができる。

また、引張力発生機構として油圧シリンダを適用し、油圧シリンダが発生する引張力を制御する場合、油圧シリンダが発生する引張力と、油圧シリンダのピストンロッド側の油圧室の圧力（物理量）とは一対一に対応するため、油圧シリンダが発生する引張力を制御するための目標値及び検出値は、引張力（力）の目標値及び検出値に限らず、圧力の（物理量の）目標値及び検出値を使用してもよい。

更に、本実施形態では互いに対向するコラム間（前後のコラム間、左右のコラム間）に、１つの引張力発生機構（油圧シリンダ、スクリュー・ナット機構）を配設するようにしたが、一対のコラムに対してコラムへの取付位置を変えて複数の引張力発生機構を配設するようにしてもよい。

本実施の形態では、液圧シリンダの作動液として油を使用した場合について説明したが、これに限らず、水やその他の液体を使用してもよい。即ち、本願実施例においては、油圧シリンダ、油圧回路を使用した形態で説明したが、これらに限定されるものではなく、水やその他の液体を使用した液圧シリンダ、液圧回路を本発明において使用できることは言うまでもない。

また、油圧シリンダ、スクリュー・ナット機構等の引張力発生機構が発生する引張力を制御する際に、目標力と検出値とに基づいて電動サーボモータを制御するための基本トルク指令信号を生成し、更に電動サーボモータの角速度及び引張力発生機構の移動速度に基づいて自動制御上の安定性と荷重追従精度を確保するめのトルク指令信号を生成するようにしているが、これに限らず、基本トルク指令信号により電動サーボモータを制御してもよいし、電動サーボモータの角速度及び引張力発生機構の移動速度のうちの一方を使用してトルク指令信号を生成するようにしてもよい。

本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいことは言うまでもない。

１，１ＰＦ，１ＰＢ，１ＶＬ，１ＶＲ…油圧シリンダ、２，２Ｐａ，２Ｐｂ，２Ｖａ，２Ｖｂ…油圧ポンプ／モータ、３，３Ｐａ，３Ｐｂ，３Ｖａ，３Ｖｂ，３ＶＬ，３ＶＲ…電動サーボモータ、４，４Ｐａ，４Ｐｂ，４Ｖａ，４Ｖｂ，４ＶＬ，４ＶＲ，７１…エンコーダ、９，９Ｐ，９Ｖ 、１０、１０Ｐ，１０Ｖ…圧力検出器、１１ＰＦ，１１ＰＢ，１１ＶＬ，１１ＶＲ…シリンダ位置検出器、１２ＶＬ，１２ＶＲ…荷重検出器、１３ＶＬ，１３ＶＲ…スクリュー位置検出器、１２０ＶＬ，２０ＶＲ…スクリュー・ナット機構、５１…クラウン、５２…ベッド、５３…スライド、５５，５５ＬＦ，５５ＲＦ，５５ＬＢ，５５ＲＢ…コラム、５６…ギブ、５７…クランク軸、７２，７２ＬＦ，７２ＲＦ，７２ＬＢ，７２ＲＢ…プレス荷重検出器、２１，３２１……目標力演算器、２１ａ，３２１ａ…プレス横荷重演算器、２１ｂ…プレス偏心荷重演算器、２１Ｖ，３２１Ｖ…前後方向目標力演算器、２１Ｐ…左右方向目標力演算器、２５Ｐ…左右荷重制御補償器、２５Ｖ…前後荷重制御補償器、２６Ｐ，２６Ｐａ，２６Ｐｂ，２６Ｖ，２６Ｖａ，２６Ｖｂ，３２６ＶＬ，３２６ＶＲ…トルク指令演算器、１００…プレス機械、２００，２００…横方向高剛性化装置、２１０，２１０Ｐ，２１０Ｖ…油圧回路、２２０，３２０…横方向剛性制御部、３２５Ｌ…左荷重制御補償器、３２５Ｒ…右荷重制御補償器

Claims (11)

1. クラウンとベッドとの間に配設された複数のコラムと、前記複数のコラム間に移動自在に案内されるスライドと、前記スライドを昇降させるスライド駆動機構とを備えたプレス機械において、
   前記複数のコラムの間を連結するように前記クラウンと前記ベッドとの中間の位置に配設され、前記スライドによるプレス成形中に前記複数のコラム間に引張力を発生させる引張力発生機構と、
   前記引張力発生機構が発生する引張力を制御する引張力制御部と、を備え、
   前記引張力発生機構が発生する引張力によって前記複数のコラムは前記スライドを介して一体化することを特徴とするプレス機械の横方向高剛性化装置。
2. 前記複数のコラムは、プレス機械の前後方向及び左右方向に配設され、
   前記引張力発生機構は、前後のコラム間、又は左右のコラム間、又は前後及び左右のコラム間に配設される請求項１に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
3. 前記引張力制御部は、前記スライドに作用するプレス荷重、前記スライドのストローク位置あるいは前記スライド駆動機構を構成するクランク軸のクランク角度、又は前記スライドに作用するプレス荷重と前記スライドのストローク位置あるいは前記スライド駆動機構を構成するクランク軸のクランク角度に基づいて、前記引張力発生機構が発生する引張力を制御する請求項１又は２に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
4. 前記引張力制御部は、前記スライドに作用する偏心荷重に応じて前記引張力発生機構が発生する引張力を制御する請求項１から３のいずれか１項に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
5. 前記引張力発生機構は、前記複数のコラムのうちの対向するコラム間の一方にシリンダが配設され、他方にピストンロッドが配設された１又は複数の液圧シリンダである請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
6. 前記引張力制御部は、前記液圧シリンダのピストンロッド側の液圧室に配管が接続された液圧ポンプ／モータと、前記液圧ポンプ／モータに回転軸が接続された電動サーボモータと、前記電動サーボモータのトルクを操作することにより前記液圧シリンダのピストンロッド側の液圧室の圧力を制御する制御部と、を有する請求項５に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
7. 前記引張力発生機構は、前記複数のコラムのうちの対向するコラム間の一方にスクリューが配設され、他方に前記スクリューと螺合するナットが配設された１又は複数のスクリュー・ナット機構である請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
8. 前記引張力制御部は、前記スクリュー・ナット機構のスクリュー又はナットのいずれか一方を回転させる電動サーボモータと、前記電動サーボモータのトルクを操作することにより、前記スクリュー・ナット機構が発生する引張力を制御する制御部と、を有する請求項７に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
9. 前記スライドに作用するプレス荷重、前記スライドのストローク位置あるいは前記スライド駆動機構を構成するクランク軸のクランク角度、又は前記スライドに作用するプレス荷重及び前記スライドのストローク位置もしくは前記スライド駆動機構を構成するクランク軸のクランク角度に基づいて前記引張力発生機構が発生する引張力、又は当該引張力に対応する物理量を目標値として指令する指令器と、
   前記引張力発生機構が発生する引張力、又は当該引張力に対応する物理量を検出値として検出する検出器と、を備え、
   前記引張力制御部は、前記指令器から指令される目標値と前記検出器により検出される検出値とを用いて演算した操作量に基づいて、前記検出器により検出される検出値が前記指令器により指令される目標値に追従すべく前記電動サーボモータのトルクを制御する請求項６又は８に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
10. 前記電動サーボモータの角速度を検出する角速度検出器を備え、
    前記引張力制御部は、前記指令器から指令される目標値と前記検出器により検出される検出値とを用いて演算した操作量と、前記角速度検出器により検出された前記電動サーボモータの角速度とに基づいて前記電動サーボモータのトルクを制御する請求項９に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。
11. 前記引張力発生機構が進退する移動速度を検出する速度検出器を備え、
    前記引張力制御部は、前記指令器から指令される目標値と前記検出器により検出される検出値とを用いて演算した操作量と、前記角速度検出器により検出された前記電動サーボモータの角速度と、前記速度検出器により検出された移動速度とに基づいて前記電動サーボモータのトルクを制御する請求項１０に記載のプレス機械の横方向高剛性化装置。

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