JP6153270B2 - ダイクッション装置及びダイクッション装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明はダイクッション装置及びダイクッション装置の制御方法に係り、特にクッション力作用の応答性を高める技術に関する。

従来、ダイクッション装置を有するプレス機械において、クッションパッドを支持する油圧シリンダのヘッド側油圧室の油圧（ダイクション力）を、ヘッド側油圧室に接続された油圧ポンプを駆動するサーボモータ、あるいはサーボ弁を用いて制御するダイクッション装置が知られている（特許文献１、２）。

また、特許文献３に記載のダイクッション機構の制御装置は、ダイクッション機構を駆動するサーボモータを力制御する際に、スライド速度を用いて要求されるダイクッション力を高い応答性で適正に生じさせている。

特許文献４に記載のサーボモータの制御装置は、サーボモータによって駆動される被駆動体に力を加えるときに、圧力制御の指令補正手段を用いて制御的に高い応答性を実現させている。

特許文献５に記載のダイクッション制御装置は、圧力の上昇指令を制御して制御的に高い応答性を実現させ、ワーク保持に要求される大きなクッション圧を速やかに生じさせ、かつクッション圧の変動を抑制して良好に製品を成形できるようにしている。

特許文献６に記載のダイクッションの制御方法は、クッションシリンダの位置検出による位置制御・圧力制御の切替えと、比例（Ｐ）・積分（Ｉ）制御指令及びバイアス信号による圧力制御によって制御的に高い応答性を実現させている。

一方、クッションパッドをダイクッション待機位置よりも一定量だけ上昇した位置に待機させ、スライドがクッションパッドに衝突後、クッションパッドがダイクッション待機位置に下降するまでの期間内（即ち、ダイクッション力の応答遅れ時間内）にダイクッション力を設定値まで上昇させる制御方法が一般的に考えられる。

特開２００６−３１５０７４号公報 特開２００６−１４２３１２号公報 特開２００６−１３０５２４号公報 特開２００６−１３０５３３号公報 特開２００６−２５５７４３号公報 特開平１０−１９２９９７号公報

特許文献１、２に記載のダイクッション装置では、プレス機械のスライドの下降時にスライドがクッションパッドに衝突（スライドに装着された上型が、材料、ブランクホルダ及びクッションピンを介して油圧シリンダにより支持されたクッションパッドに衝突）してからダイクッション力が予め設定値に上昇するまでに応答遅れ時間が発生し、また、この応答遅れ時間経過の間に、スライドが衝突したクッションパッドの初期位置（金型毎に設定されるダイクッション待機位置）よりも下降してしまうという問題がある。

また、特許文献１、２に記載のダイクッション装置は、油圧シリンダのヘッド側油圧室の油圧を制御することによりダイクッション力を発生させているが、この機構ではスライドとクッションパッドとが衝突する前に油圧シリンダのヘッド側油圧室の圧力を制御することができない。

また、特許文献３〜６に記載の装置は、ダイクッション力を高い応答性で発生させるが、特許文献１、２に記載のダイクッション装置と同様にスライドとクッションパッドとが衝突する前に油圧シリンダのヘッド側油圧室の圧力を制御することができない。

一方、クッションパッドをダイクッション待機位置よりも一定量だけ上昇した位置に待機させ、クッションパッドがダイクッション待機位置に下降した時点にダイクッション力を設定値に上昇させる技術の場合、クッションパッドをダイクッション待機位置よりも一定量だけ上昇させる必要があり、それにより金型構造（金型ストローク上限位置など）に大きな制約を受け、実用性に乏しかった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ダイクッション力作用の応答性を高めることができ、特にクッションパッドがダイクッション待機位置に位置するときに所望のダイクッション力を発生させることができ、かつ金型構造に大きな制約がないダイクッション装置及びダイクッション装置の制御方法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ダイクッション装置は、クッションパッドを支持し、プレス機械のスライドの下降時にダイクッション力を発生させる液圧シリンダを備えたダイクッション装置において、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止し、又は前記ロッド側液圧室への作動液の流入を可能にする液圧回路と、ダイクッション力制御開始前に前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止し、前記作動液の流出を阻止した状態で前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に圧液を供給し、前記ヘッド側液圧室を加圧する加圧制御器と、を備える。

本発明の一の態様によれば、前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止できるようにしたため、ダイクッション力制御開始前であっても前記作動液の流出を阻止し、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に圧液を供給することで、前記ヘッド側液圧室を加圧することができる。そして、ダイクッション力制御開始前に液圧シリンダのヘッド側液圧室を昇圧させことで、ダイクッション力作用の応答性を高めることができる。尚、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室が加圧されることにより、前記作動液の流出が阻止された前記液圧シリンダのロッド側液圧室も加圧されることになるが、このロッド側液圧室の加圧による容積圧縮量に対応する前記クッションパッドの上昇量は僅かであるため、金型構造に大きな制約を受けるという問題は発生しない。

本発明の他の態様に係るダイクッション装置において、前記液圧回路は、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止する逆止弁と、前記逆止弁と並列に設けられた脱圧弁とを有し、前記加圧制御器は、前記ダイクッション力制御開始前に前記脱圧弁が閉じるように制御し、前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止する。

前記逆止弁は、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止するが、前記ロッド側液圧室への作動液の流入を可能にするため、前記スライドが前記クッションパッドに衝突してクッションパッドが下降（液圧シリンダのピストンロッドが下降）を開始すると、直ちに前記ロッド側液圧室に作動液を流入させることができる。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置において、前記液圧回路は、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止するパイロット駆動式逆止弁を有し、前記加圧制御器は、前記ダイクッション力制御開始前に前記パイロット駆動式逆止弁が閉じるようにパイロット圧を制御し、前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止する。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置において、ダイクッション力制御終了後に前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に作動液を供給し、前記クッションパッドを上昇させ、該クッションパッドを所定のダイクッション待機位置に移動させるダイクッション位置制御器を備え、前記加圧制御器は、前記ダイクッション位置制御器により前記クッションパッドが前記ダイクッション待機位置に移動すると、前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止し、前記作動液の流出を阻止した状態で前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に圧液を供給することが好ましい。

前記ダイクッション位置制御器により前記クッションパッドをダイクッション待機位置に移動させる期間（位置制御期間）は、前記クッションパッドを上昇させる（液圧シリンダのヘッド側液圧室に作動液を供給する）必要があるため、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液を流出可能にし、前記クッションパッドが前記ダイクッション待機位置に移動すると、前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止し、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力を制御できるようする（圧力制御に切り換える）。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置において、前記加圧制御器により加圧される前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力は、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力であることが好ましい。

即ち、前記加圧制御器により前記液圧シリンダのヘッド側液圧室が前記圧力になるように加圧すると、作動液の流出が阻止された前記液圧シリンダのロッド側液圧室も加圧され、このロッド側液圧室の加圧による容積圧縮量に対応してクッションパッドがダイクッション待機位置から僅かに上昇する。その後、スライドの下降によりスライドがクッションパッドに衝突し、クッションパッドがスライドとともに下降すると、前記液圧シリンダのロッド側液圧室の圧力が減圧され、ダイクッション力が上昇する。そして、前記クッションパッドがダイクッション待機位置に達すると（即ち、前記加圧制御器での加圧による上昇量分だけ下降し、前記液圧シリンダのロッド側液圧室の圧力がダイクッション待機位置状態の圧力まで減圧されると）、前記液圧シリンダは予め設定されたダイクッション力を発生することになる。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置において、前記加圧制御器により加圧される前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力は、前記クッションパッドを前記ダイクッション待機位置に移動させたときの圧力よりも高く、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力よりも低い圧力であることが好ましい。

これによれば、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力を、予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力にする場合の前記クッションパッドの上昇量に比べて上昇量を小さくすることができ、また、スライドがクッションパッドに衝突してから前記クッションパッド待機位置に下降するまでの間に、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力まで上昇させることにより、クッションパッド待機位置にて予め設定されたダイクッション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ダイクッション装置において、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力を検出する圧力検出器と、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に配管を介して吐出口が接続された液圧ポンプ／モータと、前記液圧ポンプ／モータの回転軸に接続された電動モータと、予め設定されたダイクッション圧力指令を出力するダイクッション圧力指令器と、前記ダイクッション圧力指令と前記圧力検出器によって検出された圧力とに基づいてダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記電動モータのトルクを制御するダイクッション力制御器と、を備えることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置において、前記加圧制御器は、ダイクッション力制御開始前に前記電動モータのトルクを制御し、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に供給する液圧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ダイクッション装置において、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に接続された配管に設けられた比例流量制御弁と、前記比例流量制御弁の開度を制御することにより前記液圧シリンダのヘッド側液圧室から吐き出される流量を制御し、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力を制御するダイクッション力制御器と、を備えることが好ましい。

更に他の態様に係る発明は、クッションパッドを支持し、プレス機械のスライドの下降時にダイクッション力を発生させる液圧シリンダと、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止し、又は前記ロッド側液圧室への作動液の流入を可能にする液圧回路と、を備えたダイクッション装置の制御方法であって、ダイクッション力制御開始前に前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止するステップと、前記作動液の流出を阻止した状態で前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に圧液を供給し、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室を加圧するステップと、を含む。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置の制御方法において、ダイクッション力制御終了後に前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に作動液を供給し、前記クッションパッドを上昇させ、該クッションパッドを所定のダイクッション待機位置に移動させるステップを備え、前記作動液の流出を阻止するステップは、前記クッションパッドが前記ダイクッション待機位置に移動すると、前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止することが好ましい。これにより、前記クッションパッドがダイクッション待機位置に移動した後に、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力制御を可能にしている。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置の制御方法において、前記加圧するステップにより加圧される前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力は、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力であることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置の制御方法において、前記加圧するステップにより加圧される前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力は、前記クッションパッドを前記ダイクッション待機位置に移動させたときの圧力よりも高く、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力よりも低い圧力であることが好ましい。

本発明の更に他の態様に係るダイクッション装置の制御方法において、前記ダイクッション装置は、ダイクッション力制御終了後に前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に作動液を供給し、前記クッションパッドを上昇させ、該クッションパッドを所定のダイクッション待機位置に移動させるダイクッション位置制御器を備え、前記スライドの下降によるプレス成形中及び前記クッションパッドの位置制御中に前記液圧回路を制御し、前記プレス成形中に前記液圧シリンダのロッド側液圧室への作動液の流入を可能にするとともに、前記位置制御中に前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を可能にするステップを含むことが好ましい。

本発明によれば、ダイクッション力制御開始前にダイクッション力を発生させる液圧シリンダのヘッド側（ダイクッション圧力発生側）液圧室の圧力を制御可能にし、これによりダイクッション力作用の応答性を高めることができ、かつクッションパッドを通常のダイクッション待機位置に対して大きく上昇させないようにすることができる。

図１は本発明に係るダイクッション装置の第１の実施形態を示す構成図である。 図２は本発明に係るダイクッション装置の制御方法を示すフローチャートであり、特に第１の実施形態のダイクッション装置の制御方法を示す図である。 図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれクッションパッドがダイクッション待機位置に位置している状態から予め設定されたダイクッション力を発生するまでの油圧シリンダの推移を示す図である。 図４は本発明に係るダイクッション装置の第２の実施形態を示す構成図である。 図５は本発明に係るダイクッション装置の制御方法を示すフローチャートであり、特に第２の実施形態のダイクッション装置の制御方法を示す図である。 図６は図４に示した第２の実施形態のダイクッション装置に対応する構成図であり、特に第１の実施形態の第１の油圧回路を含む構成図である。 図７は図４に示した第２の実施形態のダイクッション装置に対応する構成図であり、特に第２の実施形態の第１の油圧回路を含む構成図である。 図８（Ａ）〜（Ｄ）従来のダイクッション装置のクッションパッドがダイクッション待機位置に位置している状態から予め設定されたダイクッション力を発生するまでの油圧シリンダの推移を示す図である。

以下添付図面に従って本発明に係るダイクッション装置及びダイクッション装置の制御方法の好ましい実施形態について詳説する。

［ダイクッション装置の第１の実施形態］
図１は本発明に係るダイクッション装置の第１の実施形態を示す構成図である。

図１において、ダイクッション装置１００が適用されるプレス機械１０は、ベッド１１、コラム１２及びクラウン（図示せず）でフレームが構成され、スライド１４は、コラム１２に設けられたガイド部１５により鉛直方向に移動自在に案内されている。スライド１４は、スライド駆動部（図示せず）により駆動力が伝達され、図１上で上下方向に移動させられる。

スライド１４には上型２０が装着され、ベッド１１のボルスタ１８上には下型２２が装着されている。

上型２０と下型２２の間には、ブランクホルダ（皺押え板）１０２が配置され、下側が複数のクッションピン１０４を介してクッションパッド１１０で支持され、上側には材料３０がセットされる（接触する）。

プレス機械１０は、スライド１４を下降させることにより、上型２０と下型２２との間で材料３０をプレス成形する。ダイクッション装置１００は、プレス成形される材料３０の周縁を下側から押圧するものである。

＜ダイクッション装置の構造＞
ダイクッション装置１００は、主としてブランクホルダ１０２と、ブランクホルダ１０２を複数のクッションピン１０４を介して支持するクッションパッド１１０と、クッションパッド１１０を支持し、クッションパッド１１０にダイクッション力を発生させる油圧シリンダ（液圧シリンダ）１２０と、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室（ヘッド側液圧室）１２０ａに接続された第１の油圧回路１３０と、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室（ロッド側液圧室）１２０ｂに接続された第２の油圧回路１４０と、指令器１５０と、制御器１６０とから構成されている。

このダイクッション装置１００は、クッションパッド１１０に発生するダイクッション力を制御するダイクッション力制御機能と、クッションパッド１１０の位置を制御するダイクッション位置制御機能とを有し、ダイクッション力制御は、主としてプレス機械１０のスライド１４の下降時にスライド１４がクッションパッド１１０に衝突（スライド１４に装着された上型２０が、材料３０、ブランクホルダ１０２及びクッションピン１０４を介して油圧シリンダ１２０により支持されたクッションパッド１１０に衝突）してからスライド１４が下死点に達するまでのダイクッション力発生期間（プレス成形中）に行われ、ダイクッション位置制御は、クッションパッド１１０を下死点に対応する位置から金型に応じて設定された待機位置（ダイクッション待機位置）までクッションパッド１１０を上昇させる期間に行われる。

油圧シリンダ１２０及び第１の油圧回路１３０は、クッションパッド１１０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器として機能するとともに、クッションパッド１１０を昇降動作させるクッションパッド昇降器として機能する。

また、図１において、１１２は、油圧シリンダ１２０のピストンロッド１２０ｃの伸縮方向の位置を、クッションパッド１１０の昇降方向の位置として検出するダイクッション位置検出器１１２であり、１２２は、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室（ダイクッション圧力発生側油圧室）１２０ａの圧力を検出するダイクッション圧力検出器である。

指令器１５０は、ダイクッション力（圧力）指令器とダイクッション位置指令器とを含み、ダイクッション力制御時には制御目標値であるダイクッション力又はダイクッション力に対応するダイクッション圧力を示す指令値を出力し、ダイクッション位置制御時には制御目標値であるダイクッション位置を示す指令値を出力する。

制御器１６０は、ダイクッション力（圧力）制御器とダイクッション位置制御器とを含み、ダイクッション力制御時には指令器１５０から入力する指令値（ダイクッション圧力を示す指令値）とダイクッション圧力検出器１２２により検出される圧力とに基づいて、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力が指令値になるように制御信号を第１の油圧回路１３０に出力し、一方、ダイクッション位置制御時には指令器１５０から入力する指令値（ダイクッション位置を示す指令値）とダイクッション位置検出器１１２により検出されるダイクッション位置に基づいて、クッションパッド１１０の位置が指令値になるように制御信号を第１の油圧回路１３０に出力する。

第１の油圧回路１３０は、制御器１６０から入力する指令信号に基づいてダイクッション力制御時には、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａから流出する油圧を制御し、クッションパッド１１０に所望のダイクッション力を発生させ、ダイクッション位置制御時には、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに流入する油量を制御し、クッションパッド１１０をダイクッション待機位置まで上昇させる。

尚、第１の油圧回路１３０及び制御器１６０は、ダイクッション力制御開始前に油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに圧油（圧液）を供給し、ヘッド側油圧室１２０ａを加圧する加圧制御器としても機能するが、その詳細については後述する。

第２の油圧回路１４０（液圧回路）は、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂから作動油（作動液）の流出を阻止し、又はロッド側油圧室１２０ｂへの作動油の流入を可能にする油圧回路であり、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂから作動油の流出を阻止する逆止弁１４２と、逆止弁１４２と並列に設けられた脱圧弁１４４と、リリーフ弁１４６と、タンク１４８とから構成されている。

脱圧弁１４４は、制御器１６０により開閉制御され、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂから作動油の流出を阻止し、又は油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂから作動油の流出を可能にする。

リリーフ弁１４６は、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂに異常圧力が発生時（圧力制御が不能で、突発的に異常圧力が発生した時）に圧油を流出させ、油圧機器破損防止用途に使用される。

［ダイクッション装置の制御方法］
次に、上記構成のダイクッション装置１００の制御方法について説明する。

図２は本発明に係るダイクッション装置の制御方法を示すフローチャートであり、特に第１の実施形態のダイクッション装置１００の制御方法を示す図である。

ダイクッション装置１００は、プレス機械１０のスライド１４が下死点に到達（プレス成形が終了）し、スライド１４が上昇すると、その後、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状態に遷移し、予め設定したダイクッション待機位置にクッションパッド１１０を移動（上昇）させる。

図２に示すステップＳ１０は、クッションパッド１１０が、ダイクッション待機位置に待機（位置）しているダイクション位置制御状態を示している。

クッションパッド１１０がダイクッション待機位置に位置すると、ダイクッション装置１００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遷移し、加圧制御器として機能する制御器１６０は、まず脱圧弁１４４が閉じるように制御する（ステップＳ１２）。これにより、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂからの作動油の流出が阻止される。

続いて、制御器１６０は、第１の油圧回路１３０を制御し、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに圧油を供給し、ヘッド側油圧室１２０ａが予め設定された圧力に達するまで加圧する（ステップＳ１４）。ここで、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂからは作動油の流出が阻止されているため、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａが予め設定された圧力に達するまで加圧することができる。尚、予め設定された圧力は、本例では油圧シリンダ１２０が予め設定されたダイクッション力を発生するときにヘッド側油圧室１２０ａに加わる圧力である。

また、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力を予め設定された圧力になるまで加圧すると、作動油の流出が阻止された油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂも加圧され、このロッド側油圧室１２０ｂの加圧による容積圧縮量に対応してクッションパッド１１０（ピストンロッド１２０ｃ）は上昇するが、容積圧縮量に対応するクッションパッド１１０の上昇量は僅かであるため、クッションパッド１１０は、通常のダイクッション待機位置に対して大きく上昇することはない。

その後、プレス機械１０のスライド１４が、クッションパッド待機位置よりも僅かに上昇した位置まで下降すると、クッションパッド１１０に衝突する（ステップＳ１６）。

スライド１４がクッションパッド１１０に衝突すると、クッションパッド１１０は、スライド１４とともに下降するが、制御器１６０は、第１の油圧回路１３０を通じて油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力を、予め設定された圧力に維持するように制御する。一方、スライド１４とクッションパッド１１０との衝突後、クッションパッド１１０（ピストンロッド１２０ｃ）が下降すると、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの圧力（事前に加圧された圧力）が減圧され、その結果、油圧シリンダ１２０は、ヘッド側油圧室１２０ａとロッド側油圧室１２０ｂとの圧力差に応じたダイクッション力を発生する。そして、クッションパッド１１０が上昇以前の高さ（ダイクッション待機位置）まで押し下げられた時（ロッド側油圧室１２０ｂの圧力がダイクッション待機位置の圧力（本例ではタンク１４８の圧力）まで減圧された時）、油圧シリンダ１２０は、予め設定されたダイクッション力を発生する（ステップＳ１８）。

これにより、クッションパッド１１０は、クッションパッド１１０がダイクッション待機位置に位置する時点（プレス成形が開始される時点）から予め設定されたダイクッション力を発生することができ、ダイクッション力作用の応答性を高めることができる。

スライド１４が更に下降すると、材料にダイクッション力を作用させつつ、上型２０と下型２２とにより材料の成形が行われるが、制御器１６０は、この成形中に脱圧弁１４４を開くように制御する（ステップＳ２０）。尚、クッションパッド１１０の下降時には、逆止弁１４２からも油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂに作動油が流入可能であるため、クッションパッド１１０の位置制御（上昇）を開始するまでの間に脱圧弁１４４を開くように制御すればよい。

スライド１４が下死点を達すると、成形が完了し、その後、スライド１４は上昇し始める（ステップＳ２２）。スライド１４が上昇し始めると、ダイクッション装置１００は、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状態に遷移し、クッションパッド１１０を上昇させ、クッションパッド待機位置に移動させる（ステップＳ２４）。即ち、制御器１６０は、ダイクッション位置制御時に指令器１５０から入力するダイクッション位置を示す指令値とダイクッション位置検出器１１２により検出されるダイクッション位置とに基づいてクッションパッド１１０の位置を制御する制御信号を第１の油圧回路１３０に出力し、第１の油圧回路１３０は、制御器１６０から加えられる制御信号に応じて油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに作動油を供給し、クッションパッド１１０を上昇させ、クッションパッド待機位置に移動させる。このとき、脱圧弁１４４は、ステップＳ２０により開いているため、クッションパッド１１０（ピストンロッド１２０ｃ）の上昇時にロッド側油圧室１２０ｂの作動油をタンク１４８に流すことができる。

そして、プレス機械１０の１サイクル期間に上記ステップＳ１０〜ステップＳ２４の処理が行われる。

＜ダイクッション装置の作用＞
次に、ダイクッション装置１００の作用について説明する。

図３（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれクッションパッドがダイクッション待機位置に位置している状態から予め設定されたダイクッション力を発生するまでの油圧シリンダ１２０の推移を示す図である。

図３（Ａ）は、ダイクッション位置制御によりクッションパッド１１０がダイクッション待機位置に位置（待機）している状態の油圧シリンダ１２０に関して示している。

このダイクッション待機位置にて脱圧弁１４４を閉じるため、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの作動油は、ロッド側油圧室１２０ｂからの流出が阻止され、封じ込まれた状態となっている。

この時のロッド側油圧室１２０ｂの圧力をＰＲ０とし、ロッド側油圧室１２０ｂの伸縮方向の寸法（長さ）をＬとする。

図３（Ｂ）に示すように、図３（Ａ）の状態から油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに圧油を供給し、ヘッド側油圧室１２０ａが予め設定された圧力ＰＨｄｃに達するまで加圧する。

油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの封じ込め圧力ＰＲ０は、ヘッド側油圧室１２０ａが圧力ＰＨｄｃに加圧されることにより、次式に示すようにヘッド側油圧室１２０ａの圧力ＰＨｄｃと釣り合う圧力ＰＲ１になる。

［数１］
ＰＲ１＝ＰＨｄｃ*ＡＨ/ＡＲ
但し、
ＡＨ：油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの断面積
ＡＲ：油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの断面積
である。

尚、本例では、説明を簡単にするために、封じ込められた作動油の容積は、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの容積のみとし、ロッド側油圧室１２０ｂに接続される配管内の容積は省略する。また、クッションパッド１１０等の重量も省略する。

図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａが圧力ＰＨｄｃに加圧されることにより、ダイクッション待機位置でのロッド側油圧室１２０ｂの作動油の容積は圧縮され、その結果、油圧シリンダ１２０のピストンロッド１２０ｃ（クッションパッド１１０）は、ダイクッション待機位置から上昇量ｘだけ上昇して釣り合う。

ここで、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂにおいて、ヘッド側油圧室１２０ａを加圧することにより、ロッド側油圧室１２０ｂの容積が変化した後のロッド側油圧室１２０ｂの圧力と容積の関係は、次式で表すことができる。

［数２］
Ｐ＝Ｐ’＋ｋΔＶ/Ｖ
但し、
Ｐ：容積変化後の油圧室圧力
Ｐ’：容積変化前の油圧室圧力
Ｖ：容積変化前の油圧室容積
ΔＶ：容積圧縮量
ｋ：作動油の体積弾性係数
である。

また、［数２］式は、ＰＲ１、ＰＲ０、Ｌ、ＡＲ、ＡＨ、及び上昇量ｘを用いて、次式に書き替えることができる。

［数３］
ＰＲ１＝ＰＲ０＋ｋ*ＡＲ*ｘ/(ＡＲ*Ｌ)
また、［数１］式及び［数３］式により、
ＰＨｄｃ*ＡＨ/ＡＲ＝ＰＲ０＋ｋ*ｘ/Ｌ
となり、上昇量ｘは、次式で表すことができる。

［数４］
ｘ＝(ＰＨｄｃ*ＡＨ/ＡＲ−ＰＲ０)*Ｌ/ｋ
したがって、設計上必要な位置で必要なダイクッション力Ｆを得るためにヘッド側油圧室１２０ａの圧力をＰＨｄｃとした場合の上昇量ｘも、［数４］式により算出することが出来る。

図３（Ｂ）に示した状態からスライド１４の下降によりスライド１４がクッションパッド１１０に衝突し、スライド１４とともにクッションパッド１１０が下降すると、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの圧力が圧力ＰＲ１から徐々に減少する。このとき、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力は、圧力ＰＨｄｃに保持されるように制御される。これにより、油圧シリンダ１２０は、ロッド側油圧室１２０ｂの圧力が徐々に減少するにつれて徐々に大きくなるダイクッション力を発生する。

そして、図３（Ｄ）に示すようにクッションパッド１１０が上昇量ｘだけ押し下げられると（クッションパッド１１０がダイクッション待機位置に達すると）、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの圧力ＰＲｄｃは、図３（Ａ）の状態の圧力ＰＲ０に戻り（ＰＲｄｃ＝ＰＲ０）、油圧シリンダ１２０は、必要なダイクッション力Ｆを発生する。

ここで、必要なダイクッション力Ｆを得るために必要な油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力ＰＨｄｃは、次式により算出することができる。

［数５］
ＰＨｄｃ＝(Ｆ＋ＰＲｄｃ*ＡＲ)/ＡＨ
但し、油圧シリンダ１２０が必要なダイクッション力Ｆを発生しているときの油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの圧力ＰＲｄｃは、ＰＲ０と等しい圧力である（ＰＲｄｃ＝ＰＲ０）。

いま、油圧シリンダ１２０のシリンダ内径を230ｍｍ、ピストンロッド１２０ｃのロッド径を180ｍｍ，シリンダストロークを４００ｍｍ、所望のダイクッション力Ｆを500ｋＮ、ダイクッション力Ｆを得たいシリンダ位置（クッションパッド待機位置に対応するシリンダ位置）をストローク下限から350ｍｍ、ロッド側油圧室１２０ｂの初期圧力ＰＲ０を0.7ＭＰａ、作動油の体積弾性係数ｋを1000Ｎ／ｍ^２とすると、
ＡＲ＝π＊｛（230/2）^２−（180/2）^２）｝≒16100ｍｍ^２
ＡＨ＝π*(230/2)^２≒41548ｍｍ^２
となり、これらの既知の値を、［数４］式に代入すると、圧力ＨＰｄｃは、
ＰＨｄｃ＝(500000＋0.7*16100)/41548≒12.3ＭＰａ
となる。

また、上記既知の値及び算出したＰＨｄｃを、［数１］式に代入すると、圧力ＰＲ１は、
ＰＲ１＝12.3*41548/16100≒31.7ＭＰａ
となる。

更に、図３（Ａ）に示したＬは、Ｌ＝300−250＝50ｍｍであり、既知の値及び算出したＰＨｄｃを、［数４］式に代入して算出される上昇量ｘは、
ｘ＝(12.3*41548/16100−0.7)*50/1000≒1.55ｍｍ
となる。

このようにダイクッション力制御開始前に油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力が、圧力ＰＨｄｃ（上記の例では、12.3ＭＰａ）になるように加圧すると、クッションパッド１１０は、上昇量ｘ（約1.55ｍｍ）だけ上昇し、一方、スライド１４がクッションパッド１１０に衝突し、クッションパッド１１０が上昇量ｘ分だけ下降すると（ダイクッション待機位置に達すると）、油圧シリンダ１２０は、必要なダイクッション力Ｆ（＝500ｋＮ）を発生することができる。

即ち、ダイクッション力制御開始前に油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａを加圧してもクッションパッド１１０（油圧シリンダ１２０）の上昇量は僅かであり、一方、ダイクッション待機位置にて必要なダイクッション力を発生させることができ、ダイクッション力作用の応答性を高めることができる。

また、ダイクッション力制御開始前に加圧されるヘッド側油圧室１２０ａの圧力は、ダイクッション待機位置に移動させたときの圧力よりも高く、圧力ＰＨｄｃよりも低い圧力でもよい。条件により油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの強度や金型構造上などの制約があって、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力を圧力ＰＨｄｃまで上げられない（あるいは上昇量ｘを確保できない）場合でも、圧力ＰＨｄｃを抑え(上昇量ｘを少なくし)、スライド１４とクッションパッド１１０とが衝突した時点、又は遅くともクッションパッド１１０が上昇量ｘだけ下降するまでの時点にヘッド側油圧室１２０ａを圧力ＰＨｄｃになるように制御すれば、上昇量ｘを減少させつつ、高い応答性を実現することができる。

［ダイクッション装置の第２の実施形態］
図４は本発明に係るダイクッション装置の第２の実施形態を示す構成図である。

図４に示す第２の実施形態のダイクッション装置１００’は、図１に示した第１の実施形態のダイクッション装置１００の第２の油圧回路１４０の代わりに、第２の油圧回路１４０’を適用している点で相違する。尚、図４において、図１に示した第１の実施形態のダイクッション装置１００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４に示す第２の油圧回路１４０’は、図１に示した第２の油圧回路１４０の逆止弁１４２及び脱圧弁１４４の代わりに、パイロット駆動式逆止弁１４１及びパイロット圧力発生装置１４３を備えている。

パイロット圧力発生装置１４３は、パイロット駆動式逆止弁１４１の開閉を制御するパイロット圧力を発生させるもので、主としてパイロット圧力の作動油を蓄圧するアキュムレータ１４３Ａ、パイロット圧力を発生させるための油圧ポンプ１４３Ｂ、パイロット操作用の電磁切換弁（３ポート２位置電磁弁）１４３Ｃ等から構成されている。

油圧ポンプ１４３Ｂは、電動モータ１４３Ｄにより駆動され、圧油を逆止弁１４３Ｅを介してアキュムレータ１４３Ａに供給する。尚、油圧ポンプ１４３Ｂは、アキュムレータ１４３Ａの蓄圧された作動油の圧力が所定のパイロット圧力よりも低下するときのみ駆動される。尚、１４３Ｆは、パイロット圧力が異常圧力になったときに圧油を流出させ、油圧機器破損防止用途に使用されるリリーフ弁であり、１４３Ｇは、パイロット圧力を脱圧するときに使用される脱圧弁１４３Ｇであり、通常、脱圧弁１４３Ｇは閉じている。

電磁切換弁１４３Ｃは、制御器１６０から加えられる切替信号により制御（方向切替制御）され、切替信号により電磁切換弁１４３Ｃのソレノイドが励磁されると、図４に示した位置から切り替わり、パイロット圧力をパイロット駆動式逆止弁１４１に印加する。これにより、パイロット駆動式逆止弁１４１は開き、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの作動油は、ロッド側油圧室１２０ｂからパイロット駆動式逆止弁１４１を介してタンク１４８に流出可能になる。

一方、電磁切換弁１４３Ｃは、制御器１６０から加えられる切替信号により電磁切換弁１４３Ｃのソレノイドが消磁されると、図４に示した位置に切り替わり、パイロット駆動式逆止弁１４１に印加されたパイロット圧力を低下させ、パイロット駆動式逆止弁１４１を閉じる。これにより、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂからの作動油の流出が阻止される。

上記構成の第２の油圧回路１４０’は、図１に示した第２の油圧回路１４０とは構成が異なるが、第２の油圧回路１４０と同様に制御器１６０からの切替信号により油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂから作動油の流出を阻止し、又は油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂから作動油の流出を可能にすることができる。

図５は上記第２の実施形態のダイクッション装置１００’の制御方法を示すフローチャートである。尚、図２に示したフローチャートと共通する部分には共通のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すフローチャートは、図２に示したフローチャートのステップＳ１２及びステップＳ２０の代わりに、ステップＳ１２０及びステップＳ２００の処理を行う点で相違する。

即ち、図２のステップＳ１２が脱圧弁１４４を閉じるのに対し、ステップＳ１２０は、パイロット駆動式逆止弁１４１を閉じ、これにより油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂからの作動油の流出を阻止し、ヘッド側油圧室１２０ａの加圧を可能にしている。

また、図２のステップＳ２０が脱圧弁１４４を開くのに対し、ステップＳ２００は、パイロット駆動式逆止弁１４１を開く。尚、クッションパッド１１０の下降時には、パイロット駆動式逆止弁１４１にパイロット圧力が印加されていても、パイロット駆動式逆止弁１４１から油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂに作動油が流入可能であるため、クッションパッド１１０の位置制御（上昇）を開始するまでの間にパイロット駆動式逆止弁１４１を開くように制御すればよい。

［第１の油圧回路の第１の実施形態］
図６は、図４に示した第２の実施形態のダイクッション装置１００’に対応する構成図であり、特に図１に示した第１の油圧回路１３０に対応する第１の実施形態の第１の油圧回路１３０−１を含む構成図である。尚、図６に示すダイクッション装置１００’は、図４に示したタンク１４８の代わりに、低圧（例えば、０．７ＭＰａ）のガス圧がセットされ、タンクの役割を果たすアキュムレータ１４９が低圧ラインに接続されている。

図６に示す第１の実施形態の第１の油圧回路１３０−１は、主として油圧ポンプ／モータ（液圧ポンプ／モータ）１３０Ａ，油圧ポンプ／モータ１３０Ａの回転軸に接続されたサーボモータ（電動モータ）１３０Ｂ、サーボモータ１３０Ｂの駆動軸の角速度（サーボモータ角速度ω）を検出する角速度検出器１３０Ｃ、パイロット駆動式逆止弁１３０Ｄ、電磁切換弁１３０Ｅ、及び安全弁として機能するリリーフ弁１３０Ｆから構成されている。

油圧ポンプ／モータ１３０Ａの一方のポート（吐出口）は、パイロット駆動式逆止弁１３０Ｄを介して油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに接続され、他方のポートはアキュムレータ１４９が接続されている低圧ラインに接続されている。

油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに作用する圧力は、ダイクッション圧力検出器１２２により検出され、サーボモータ１３０Ｂの駆動軸の角速度は角速度検出器１３０Ｃにより検出される。

ダイクッション力は、主として油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａ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１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力を制御することを意味する。

スライド１４がクッションパッド１１０に衝突し、クッションパッド１１０を介して油圧シリンダ１２０に伝わった力は、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａを圧縮し、ダイクッション圧を発生させる。同時に、ダイクッション圧力によって油圧ポンプ／モータ１３０Ａを油圧モータ作用させ、この油圧ポンプ／モータ１３０Ａに発生する回転軸トルクがサーボモータ１３０Ｂの駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ１３０Ｂを回転させ、圧力の上昇が抑制される。結局、ダイクッション力は、サーボモータ１３０Ｂの駆動トルクに応じて決定される。

＜ダイクッション力の制御＞
ダイクッション力制御時には、指令器１５０は、必要なダイクッション力に対応する指令値を出力する。本例では、クッションパッド１１０が位置制御され、ダイクッション待機位置に達すると、予め設定された圧力ＰＨｄｃを示す指令値を出力する。

制御器１６０は、指令器１５０から加えられる指令値どおりに油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力を制御するために、ダイクッション圧力検出器１２２により検出された油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力を示すダイクッション圧力検出信号を入力している。また、制御器１６０は、ダイクッション力の動的安定性を確保するための角速度フィードバック信号として、角速度検出器１３０Ｃにより検出されるサーボモータ１３０Ｂの駆動軸の角速度（サーボモータ角速度（ω））を示すサーボモータ角速度信号を入力している。

制御器１６０は、クッションパッド１１０がダイクッション待機位置に達し、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制御が切り替えられると、ダイクッション力に対応する指令値、ダイクッション圧力検出信号、サーボモータ角速度信号を用いて演算したトルク指令を、図示しない増幅器を介してサーボモータ１３０Ｂに出力することでダイクッション力制御を行う。

尚、スライド１４がクッションパッド１１０に衝突する前（ダイクッション力制御開始前）は、図３（Ｂ）に示したように油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力が指令値に対応する圧力ＰＨｄｃに制御されても、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの圧力が圧力ＰＲ１に上昇し、両者の圧力が釣り合った状態でクッションパッド１１０は静止するため、ダイクッション力は発生しない。

また、電磁切換弁１３０Ｅによりパイロット駆動式逆止弁１３０Ｄが閉じるように制御し、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力が圧力ＰＨｄｃに達すると、スライド１４がクッションパッド１１０に衝突するまでの間、サーボモータ１３０Ｂを停止させるように制御することが好ましい。これにより、サーボモータ１３０Ｂによる消費電力の無駄を省くことができる。尚、サーボモータ１３０Ｂを停止させてもヘッド側油圧室１２０ａの圧力ＰＨｄｃは、パイロット駆動式逆止弁１３０Ｄにより保持することができる。

スライド１４が下降し、クッションパッド１１０に衝突すると、制御器１６０は、サーボモータ１３０Ｂのトルク制御を開始するとともに、電磁切換弁１３０Ｅを制御して（切り替えて）パイロット駆動式逆止弁１３０Ｄを開放させる。

スライド１４がクッションパッド１１０に衝突してから下死点に至るまでの下降時（成形時）は、サーボモータ１３０Ｂのトルク出力方向と発生速度が反対になる。即ち、スライド１４からクッションパッド１１０が受ける動力によって油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａから圧油が、パイロット駆動式逆止弁１３０Ｄを介して油圧ポンプ／モータ１３０Ａに流入し、油圧ポンプ／モータ１３０Ａが油圧モータとして作用する。この油圧ポンプ／モータ１３０Ａによってサーボモータ１３０Ｂが従動して発電機として作用するため、サーボモータ１３０Ｂによって発電された電力を回生することが好ましい。

＜ダイクッション位置の制御＞
指令器１５０は、スライド１４が下死点に到達し、ダイクッション力制御終了後に、製品ノックアウト動作を行うとともに、クッションパッド１１０をダイクッション待機位置に移動（上昇）させるために、クッションパッド１１０の位置を制御する指令値（位置指令値）を出力する。

ダイクッション位置制御状態の場合、制御器１６０は、指令器１５０から入力する位置指令値とダイクッション位置検出器１１２により検出されるダイクッション位置検出信号とに基づいてサーボモータ１３０Ｂを制御し、油圧ポンプ／モータ１３０Ａから油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに圧油を供給する。

これにより、油圧シリンダ１２０のピストンロッド１２０ｃ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１１０の昇降方向の位置（ダイクッション位置）を制御することができる。

［第１の油圧回路の第２の実施形態］
図７は、図４に示した第２の実施形態のダイクッション装置１００’に対応する構成図であり、特に第２の実施形態の第１の油圧回路１３０−２を含む構成図である。

図６に示す第２の実施形態の第１の油圧回路１３０−２は、主として４ポート式２位置形比例流量制御弁（以下、単に「比例流量制御弁」という）１３１、電磁切換弁１３２、チェック弁１３３、アキュムレータ１４３Ａを有する圧油供給源（油圧ポンプ１４３Ｂ、電動モータ１４３Ｄ、及びリリーフ弁１４３Ｆを含む）等から構成されている。

油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに接続された流路には、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力を検出するダイクッション圧力検出器１２２が接続されるとともに、比例流量制御弁１３１のＡポートが接続され、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂに接続された流路には、パイロット駆動式逆止弁１４１を介して比例流量制御弁１３１のＢポートが接続されるとともに、チェック弁１３３を介してタンク１４８が接続されている。

比例流量制御弁１３１の圧力供給ポート（Ｐポート）は、開閉可能な電磁切換弁１３２を介してアキュムレータ１４３Ａを有する圧油供給源に接続され、比例流量制御弁１３１のＴポートは、タンク１４８に接続されている。

尚、アキュムレータ１４３Ａは、高圧のガス圧がセットされ、高圧の圧油を保持しており、この高圧の圧油は、ダイクッション位置制御時に電磁切換弁１３２及び比例流量制御弁１３１を介して油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに供給されることにより、クッションパッド１１０を上昇させ、また、電磁切換弁１４３Ｃを介してパイロット駆動式逆止弁１４１のパイロット圧力として供給される。

一方、プレス機械のスライド１４には、スライド位置検出器３２及びスライド速度検出器３３が設置されている。

スライド位置検出器３２、スライド速度検出器３３、ダイクッション位置検出器１１２、及びダイクッション圧力検出器１２２の各検出信号は、それぞれ制御器１６０’に取り込まれる。また、制御器１６０’には、指令器１５０からダイクッション力又はダイクッション力に対応するダイクッション圧力を示す指令値や、ノックアウト位置、ダイクッション待機位置等の位置（ダイクッション位置）を示す指令値が加えられるようになっている。

制御器１６０’は、ダイクッション力制御とダイクッション位置制御とを行うためのもので、上記指令値及び検出信号に基づいて比例流量制御弁１３１制御する制御信号を出力するとともに、電磁切換弁１３２、１４３Ｃを切り替えるための切替信号を出力する。

［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１２０のヘッド側油圧室１２０ａ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１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力を制御することを意味する。

油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力Ｐは、次式で表すことができる。

［数６］
Ｐ＝(Ｋ/Ｖ)*ｑ*(１/ｓ)
上記［数６］式中の各記号の意味は、下記の通りである。

Ｋ ： 体積弾性係数
Ｖ ：シリンダ下室の体積［ｃｍ^３］
ｑ ： シリンダ下室への流入出量［ｃｍ^３/ｓ］
１/ｓ： 積分
この［数６］式からヘッド側油圧室１２０ａへの流入出量ｑが制御可能であれば、発生する圧力（ダイクッション力）を制御することができることが分かる。

ベルヌーイの式を用いると、比例流量制御弁１３１を通過するヘッド側油圧室１２０ａからの流出量Ｑは、比例流量制御弁１３１の開度に比例する弁係数Ｋｖと、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力Ｐにより、次式で表すことができる。

［数７］
Ｑ＝ Ｋｖ√Ｐ
［数８］
Ｋｖ＝Ｃd*π*ｄ√(２/ρ)*ｘ
＝Ｃ＊ｘ（Ｃ：定数）
上記［数７］式、［数８］式中の各記号の意味は、下記の通りである。

Ｐ： 圧力［kgf/ｃｍ^２］
Ｑ：比例流量制御弁を通過する流量［ｃｍ^３/ｓ］
ρ： 作動油密度［kgf ｓ²/ｃｍ^４］
Ｃd： 流量係数
ｄ： 比例流量制御弁のスプール直径［ｃｍ］
ｘ：比例流量制御弁１３１のスプール変位量［ｃｍ］
ヘッド側油圧室１２０ａへの流入出量ｑは、流入量Ｑsから流出量Ｑを減算したものである（ｑ＝Ｑs−Ｑ）。流入量Ｑsは、スライド速度（シリンダのピストンの下降速度）とシリンダ面積との積で決定されるため、ヘッド側油圧室１２０ａからの流出量Ｑを制御することにより、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力を制御することができる。

また、弁係数Ｋｖは、［数８］式に示すように比例流量制御弁１３１のスプール変位量ｘに比例し、比例流量制御弁１３１は、比例流量制御弁指令に比例してスプール位置が変化するため、圧力差が一定であれば、比例流量制御弁指令に比例して作動油の通過流量が決定される。

ここで、［数７］式は、次式、
［数９］
Ｋｖ＝Ｑ/√Ｐ
に変形することができる。ダイクッションの指令圧力をＰr、スライド速度から求めた流量をＱs として、［数９］式のＱ ，Ｐに代入することにより、弁係数Ｋｖを求めることができる。この弁係数Ｋｖに対応するスプール変位量（開度）になるように比例流量制御弁１３１を制御することにより、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力Ｐを指令圧力Ｐrになるように制御することができる。

即ち、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力Ｐが指令圧力Ｐrよりも低い時（Ｐ＜Ｐr）、比例流量制御弁１３１を通過する流出量Ｑは、ヘッド側油圧室１２０ａへの流入量Ｑsよりも少なくなる（Ｑ＜Ｑs）。この時、ヘッド側油圧室１２０ａへの流入出量ｑ（＝Ｑs−Ｑ）が増加し、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力Ｐも上昇する。ヘッド側油圧室１２０ａの圧力Ｐが指令圧力Ｐrと等しくなると（Ｐ＝Ｐr） 、ヘッド側油圧室１２０ａからの流出量Ｑも流入量Ｑsと等しくなり（Ｑ＝Ｑs）、シリンダ下室の圧力Ｐは、指令圧力Ｐrに落ち着く。

＜ダイクッション力の制御＞
ダイクッション力制御時には、指令器１５０は、必要なダイクッション力に対応する指令値を出力する。本例では、クッションパッド１１０が位置制御され、ダイクッション待機位置に達すると、予め設定された圧力ＰＨｄｃを示す指令値を出力する。尚、アキュムレータ１４３Ａを有する圧油供給源は、圧力ＰＨｄｃの圧油を供給することが好ましいが、圧力ＰＨｄｃよりも低くてもよい。

制御器１６０’は、クッションパッド１１０がダイクッション待機位置に達し、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制御が切り替えられると、電磁切換弁１４３Ｃのソレノイドを消磁する切替信号を出力し、パイロット駆動式逆止弁１４１にパイロット圧力が印加されないようにし、パイロット駆動式逆止弁１４１を閉じる。また、制御器１６０’は、電磁切換弁１３２及び比例流量制御弁１３１に制御信号を出力し、アキュムレータ１４３Ａを有する圧油供給源から高圧の圧油を電磁切換弁１３２及び比例流量制御弁１３１を介して油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａに供給し、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力を、アキュムレータ１４３Ａの圧力と同じ圧力になるように加圧する。

尚、スライド１４がクッションパッド１１０に衝突する前（ダイクッション力制御開始前）に、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力が加圧されても、ロッド側油圧室１２０ｂからの作動油の流出が阻止されているため、ロッド側油圧室１２０ｂの圧力が上昇し、両者の圧力が釣り合った状態でクッションパッド１１０は静止しており、ダイクッション力は発生しない。

スライド１４が下降し、スライド１４がクッションパッド１１０に衝突してから下死点に至るまでの下降時（成形時）、制御器１６０’は、電磁切換弁１３２を閉じる切替信号を出力し、比例流量制御弁１３１のＰポートを閉じた状態にするとともに、予め設定されたダイクッション力に対応する圧力指令とスライド速度とに基づいて算出した比例流量制御弁制御信号を比例流量制御弁１３１に出力し、比例流量制御弁１３１が適切な開度となるように制御する。これにより、比例流量制御弁１３１を通過する流量（油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａから流出する流量）が制御され、ヘッド側油圧室１２０ａの圧力は、必要なダイクッション力を発生する圧力になるように制御される。

＜ダイクッション位置の制御＞
指令器１５０は、スライド１４が下死点に到達し、ダイクッション力制御終了後に、製品ノックアウト動作を行うとともに、クッションパッド１１０をダイクッション待機位置に移動（上昇）させるために、クッションパッド１１０の位置を制御する指令値（位置指令値）を出力する。

ダイクッション位置制御状態の場合、制御器１６０’は、電磁切換弁１３２を開く切替信号を出力し、比例流量制御弁１３１のＰポートを開いた状態にするとともに、電磁切換弁１４３Ｃのソレノイドを励磁して電磁切換弁１４３Ｃを介してパイロット駆動式逆止弁１４１にパイロット圧力を印加し、パイロット駆動式逆止弁１４１を開き、ロッド側油圧室１２０ｂからの作動油の流出を可能にする。続いて、制御器１６０’は、指令器１５０からの位置指令値、ダイクッション位置検出器１１２からのダイクッション位置信号に基づいて比例流量制御弁１３１の開度を制御し、クッションパッド１１０をダイクッション待機位置に移動させる。

［比較例］
次に、本発明に係るダイクッション装置と従来のダイクッション装置との構成及び作用効果を比較する。

従来のダイクッション装置としては、ダイクッション力制御開始前にクッションパッドをクッションパッド待機位置から所定量上昇した位置で停止させ、その後、スライドがクッションパッドに衝突し、クッションパッドが上昇以前の高さまで押し下げられた時に、ダイクッション力が設定圧力になるように制御するものとする。また、クッションパッドがクッションパッド待機位置から所定量上昇した位置で停止している状態では、油圧シリンダのロッド側油圧室の作動油は、その流出入が自由になっており、油圧シリンダのヘッド側油圧室及びロッド側油圧室は、高圧に加圧されてない（加圧できない）状態になっている。

図８（Ａ）〜（Ｄ）は、従来のダイクッション装置のクッションパッド１１０がダイクッション待機位置に位置している状態から予め設定されたダイクッション力を発生するまでの油圧シリンダ１２０の推移を示す図である。

図８（Ａ）は、ダイクッション位置制御によりクッションパッド１１０がダイクッション待機位置に位置（待機）している状態の油圧シリンダ１２０に関して示している。

この時のロッド側油圧室１２０ｂの圧力をＰＲ０とし、ロッド側油圧室１２０ｂの伸縮方向の寸法（長さ）をＬ、ヘッド側油圧室１２０ａの伸縮方向の寸法（長さ）をＬ２とする。

図８（Ｂ）に示すように、図８（Ａ）の状態から更にクッションパッドの位置制御を行い、クッションパッド１１０（ピストンロッド１２０ｃ）をクッションパッド待機位置から所定の上昇量ｘ’だけ上昇した位置に移動させる。このとき、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力は圧力ＰＨ０、ロッド側油圧室１２０ｂの圧力は、圧力ＰＲ０となっているものとする。

尚、説明を簡単にするために、封じ込められた作動油の容積は、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの容積のみとし、配管内の容積は省略する。また、ロッド側油圧室１２０ｂの容積は十分に大きいものとし、更にクッションパッド１１０等の重量は省略する。

油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの封じ込め圧力ＰＨ０は、ロッド側油圧室１２０ｂの圧力を圧力ＰＲ０とすると、次式で表すことができる。

［数１０］
ＰＨ０＝ＰＲ０*ＡＲ/ＡＨ
但し、
ＡＨ：油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの断面積
ＡＲ：油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの断面積
である。

尚、本例では、説明を簡単にするために、封じ込められた作動油の容積は、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの容積のみとし、ロッド側油圧室１２０ｂに接続される配管内の容積は省略する。また、クッションパッド１１０等の重量も省略する。

図８（Ｂ）に示した状態からスライド１４の下降によりスライド１４がクッションパッド１１０に衝突し、スライド１４とともにクッションパッド１１０が下降すると、油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの圧力が圧力ＰＲ０から徐々に上昇する。

そして、図８（Ｄ）に示すようにクッションパッド１１０が上昇量ｘ’だけ押し下げられると（クッションパッド１１０がダイクッション待機位置に達すると）、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力は、所定の圧力ＰＨｄｃになり、油圧シリンダ１２０は、必要なダイクッション力Ｆを発生する。逆に、クッションパッド１１０の上昇量ｘ’は、その上昇量ｘ’分だけ押し下げられたときに、ヘッド側油圧室１２０ａの容積変化によって容積変化前の圧力ＰＨ０が圧力ＰＨｄｃになるように決定される。

ここで、油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａにおいて、ヘッド側油圧室１２０ａの容積が変化した後のヘッド側油圧室１２０ａの圧力と容積の関係は、次式で表すことができる。

［数１１］
Ｐ＝Ｐ’＋ｋΔＶ/Ｖ
但し、
Ｐ：容積変化後の油圧室圧力
Ｐ’：容積変化前の油圧室圧力
Ｖ：容積変化前の油圧室容積
ΔＶ：容積圧縮量
ｋ：作動油の体積弾性係数
である。

また、［数１１］式は、ＰＨｄｃ、ＰＨ０，Ｌ２、ＡＲ、ＡＨ、及び上昇量ｘ’を用いて、次式に書き替えることができる。

［数１２］
ＰＨｄｃ＝ＰＨ０＋ｋ*ＡＨ*ｘ’/(ＡＨ*Ｌ２)
ｘ’＝(ＰＨｄｃ−ＰＨ０)*Ｌ２/ｋ
また、必要なダイクッション力Ｆを得るために必要な油圧シリンダ１２０のヘッド側油圧室１２０ａの圧力ＰＨｄｃは、次式により算出することができる。

［数１３］
ＰＨｄｃ＝(Ｆ＋ＰＲ０*ＡＲ)/ＡＨ
したがって、［数１２］式及び［数１３］により、上昇量ｘ’は、次式により表すことができる。

［数１４］
ｘ’＝｛(Ｆ＋ＰＲ０*ＡＲ)/ＡＨ−ＰＨ０｝*Ｌ２/ｋ
したがって、設計上必要な位置で必要なダイクッション力Ｆを得るためにヘッド側油圧室１２０ａの圧力をＰＨｄｃとした場合の上昇量ｘ’も、［数１４］式により算出することが出来る。

いま、図３を用いて説明した本発明に係るダイクッション装置に適用した既知の値と同じ値を使用して、ＰＨｄｃ，ＰＨ０を求めると、
ＰＨｄｃ＝(500000＋0.7*16100)/41548≒12.3ＭＰａ
ＰＨ０＝0.7*16100/41548≒0.27ＭＰａ
となり、これらを［数１２］式に代入して、上昇量ｘ’を算出すると、上昇量ｘ’は、
ｘ’＝(12.3−0.27)*350/1000≒4.21ｍｍ
となる。

本発明に係るダイクッション装置のようにダイクッション力制御開始前に油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの作動油の流出を阻止してヘッド側油圧室１２０ａの圧力をＰＨｄｃになるように加圧したときのクッションパッド１１０の上昇量ｘ（約1.55ｍｍ）に対して、従来のダイクッション装置（油圧シリンダ１２０のロッド側油圧室１２０ｂの作動油の流出を阻止せずに）、ダイクッション待機位置にて必要なダイクッション力を得るためにクッションパッドを上昇させる上昇量ｘ’(約4.21)は、３倍近い上昇量が必要になる。

［その他］
クッションパッドに配設される油圧シリンダは、本実施形態の１箇所に限らず、例えば、クッションパッドの前後の２箇所、あるいは前後左右の４箇所に配置してもよく、また、油圧シリンダから必要なダイクッション力を発生させるための油圧回路及びその制御方法は、本実施形態に限らず、種々のものを適用することができる。

また、本実施形態では、ダイクッション装置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、本実施形態においては、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。

更に、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。

１０…プレス機械、１４…スライド、１００…ダイクッション装置、１１０…クッションパッド、１１２…ダイクッション位置検出器、１２０…油圧シリンダ、１２０ａ…ヘッド側油圧室、１２０ｂ…ロッド側油圧室、１２０ｃ…ピストンロッド、１２２…ダイクッション圧力検出器、１３０、１３０−１、１３０−２…第１の油圧回路、１３０Ａ…油圧ポンプ／モータ，１３０Ｂ…サーボモータ、１３０Ｄ…パイロット駆動式逆止弁、１３０Ｅ、１３２、１４３Ｃ…電磁切換弁、１３１…比例流量制御弁、１４０、１４０’…第２の油圧回路、１４１…パイロット駆動式逆止弁、１４２…逆止弁、１４３…パイロット圧力発生装置、１４３Ａ…アキュムレータ、１４４…脱圧弁、１５０…指令器、１６０、１６０’…制御器

Claims (14)

1. クッションパッドを支持し、プレス機械のスライドの下降時にダイクッション力を発生させる液圧シリンダを備えたダイクッション装置において、
   前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止し、又は前記ロッド側液圧室への作動液の流入を可能にする液圧回路と、
   ダイクッション力制御開始前に前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止し、前記作動液の流出を阻止した状態で前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に圧液を供給し、前記ヘッド側液圧室を加圧する加圧制御器と、
   を備えたダイクッション装置。
2. 前記液圧回路は、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止する逆止弁と、前記逆止弁と並列に設けられた脱圧弁とを有し、
   前記加圧制御器は、前記ダイクッション力制御開始前に前記脱圧弁が閉じるように制御し、前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止する請求項１に記載のダイクッション装置。
3. 前記液圧回路は、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止するパイロット駆動式逆止弁を有し、
   前記加圧制御器は、前記ダイクッション力制御開始前に前記パイロット駆動式逆止弁が閉じるようにパイロット圧を制御し、前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止する請求項１に記載のダイクッション装置。
4. ダイクッション力制御終了後に前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に作動液を供給し、前記クッションパッドを上昇させ、該クッションパッドを所定のダイクッション待機位置に移動させるダイクッション位置制御器を備え、
   前記加圧制御器は、前記ダイクッション位置制御器により前記クッションパッドが前記ダイクッション待機位置に移動すると、前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止し、前記作動液の流出を阻止した状態で前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に圧液を供給する請求項１から３のいずれか１項に記載のダイクッション装置。
5. 前記加圧制御器により加圧される前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力は、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力である請求項１から４のいずれか１項に記載のダイクッション装置。
6. 前記加圧制御器により加圧される前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力は、前記クッションパッドを前記ダイクッション待機位置に移動させたときの圧力よりも高く、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力よりも低い圧力である請求項４に記載のダイクッション装置。
7. 前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力を検出する圧力検出器と、
   前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に配管を介して吐出口が接続された液圧ポンプ／モータと、
   前記液圧ポンプ／モータの回転軸に接続された電動モータと、
   予め設定されたダイクッション圧力指令を出力するダイクッション圧力指令器と、
   前記ダイクッション圧力指令と前記圧力検出器によって検出された圧力とに基づいてダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記電動モータのトルクを制御するダイクッション力制御器と、
   を備えた請求項１から６のいずれか１項に記載のダイクッション装置。
8. 前記加圧制御器は、ダイクッション力制御開始前に前記電動モータのトルクを制御し、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に供給する液圧を制御する請求項７に記載のダイクッション装置。
9. 前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に接続された配管に設けられた比例流量制御弁と、
   前記比例流量制御弁の開度を制御することにより前記液圧シリンダのヘッド側液圧室から吐き出される流量を制御し、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力を制御するダイクッション力制御器と、
   を備えた請求項１から６のいずれか１項に記載のダイクッション装置。
10. クッションパッドを支持し、プレス機械のスライドの下降時にダイクッション力を発生させる液圧シリンダと、前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を阻止し、又は前記ロッド側液圧室への作動液の流入を可能にする液圧回路と、を備えたダイクッション装置の制御方法であって、
    ダイクッション力制御開始前に前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止するステップと、
    前記作動液の流出を阻止した状態で前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に圧液を供給し、前記液圧シリンダのヘッド側液圧室を加圧するステップと、
    を含むダイクッション装置の制御方法。
11. ダイクッション力制御終了後に前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に作動液を供給し、前記クッションパッドを上昇させ、該クッションパッドを所定のダイクッション待機位置に移動させるステップを備え、
    前記作動液の流出を阻止するステップは、前記クッションパッドが前記ダイクッション待機位置に移動すると、前記液圧回路を制御して前記液圧シリンダのロッド側液圧室からの作動液の流出を阻止する請求項１０に記載のダイクッション装置の制御方法。
12. 前記加圧するステップにより加圧される前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力は、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力である請求項１０又は１１に記載のダイクッション装置の制御方法。
13. 前記加圧するステップにより加圧される前記液圧シリンダのヘッド側液圧室の圧力は、前記クッションパッドを前記ダイクッション待機位置に移動させたときの圧力よりも高く、前記液圧シリンダが予め設定されたダイクッション力を発生するときの圧力よりも低い圧力である請求項１１に記載のダイクッション装置の制御方法。
14. 前記ダイクッション装置は、ダイクッション力制御終了後に前記液圧シリンダのヘッド側液圧室に作動液を供給し、前記クッションパッドを上昇させ、該クッションパッドを所定のダイクッション待機位置に移動させるダイクッション位置制御器を備え、
    前記スライドの下降によるプレス成形中及び前記クッションパッドの位置制御中に前記液圧回路を制御し、前記プレス成形中に前記液圧シリンダのロッド側液圧室への作動液の流入を可能にするとともに、前記位置制御中に前記液圧シリンダのロッド側液圧室から作動液の流出を可能にするステップを含む請求項１０又は１１に記載のダイクッション装置の制御方法。

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