JP7068394B2 - プレス機械及びそれを用いたワークのプレス方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス機械及びそれを用いたワークのプレス方法に関し、更に詳しくは、板金プレス成型及び樹脂プレス成型の両方を行うことが可能なプレス機械及びそれを用いたワークのプレス方法に関する。

プレス加工の分野においては、板金をプレス加工する板金プレス成型が行われている。
ところで、近年、軽量化を目的として、板金の代わりに、例えば、樹脂に強化用繊維を付与して強度を向上させた複合材料である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）をプレス加工する樹脂プレス成型を行うことが検討されている。

例えば、互いに昇降移動する下方付勢手段及び上方付勢手段からなる狭圧機構を備え、加熱されたＦＲＰシートを、下方付勢手段と上方付勢手段との間に挟み込んで、連続して成形加工するものであり、下方付勢手段がクランク機構により昇降移動され、クランク機構がサーボモータにより駆動され、上方付勢手段が油圧ポンプにより昇降移動され、油圧ポンプがサーボモータにより駆動されるＦＲＰ用成形機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、上金型と下金型を用いて、炭素繊維が混ぜ込まれた熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂を含む材料に対してプレス成形を行うものであり、下面に上金型が取り付けられるスライドと、電動モータと、電動モータの駆動をスライドに伝達する第１伝達機構と、を有し、スライドを昇降させる駆動部と、油圧によって上金型を下向きに移動して材料に成形荷重を付与する荷重付与部と、成形荷重の反力を受け止めるようにスライドを機械的に保持する保持部と、駆動部によりスライドを所定の高さまで移動して保持部によりスライドを保持した後に、電動モータの駆動を停止し、その後、荷重付与部により材料に成形荷重を付与することで材料を成形し、加圧状態を所定時間保持することで冷却に伴う材料の体積減少を上金型の下降で吸収する制御を行う制御部と、を備えるプレス装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第５９４５５６１号公報 特許第６６６１２７７号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のＦＲＰ用成形機は、挟圧機構が上方に付勢する上方付勢手段を備えるため、樹脂プレス成型専用であり、板金プレス成型はできないという欠点がある。

一方、上記特許文献２記載のプレス装置においては、スライドの昇降移動時、保持時、プレス時等の一連の動作に対して、油圧シリンダに対するプランジャの位置が決められていないため、スライドの位置が安定しないという欠点がある。なお、仮に、油圧シリンダ内の油の出入りを制限してロックしたとしても、油自体が伸縮又は膨張するものであるから、特に大きな応力が発生するプレス時においては、応力が油に伝わり、結果的に、スライドの位置が安定しないことになる。このため、特許文献２記載のプレス装置においては、一応、板金プレス成型及び樹脂プレス成型の両方を行うことが可能ではあるものの、特に板金プレス成型を行う場合は、プレス精度が極めて劣るという欠点がある。
また、特許文献２記載のプレス装置においては、スライドを保持するための保持部が必要となることに加え、ワークをプレスする際にスライドが傾斜し易いため、これを補正する傾き補正部も必要となることから、構造が複雑となる欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、シンプルな構造でありながら、板金プレス成型及び樹脂プレス成型の両方を行うことができ、且つ、プレス精度に優れるプレス機械及びそれを用いたワークのプレス方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、ギア駆動部に油圧シリンダを取り付け、スライドに油圧ピストンを取り付けることとし、油圧用サーボモータにより油圧ピストンが上方に付勢された状態で維持することを可能とし、更に、このとき、油圧ピストンがスペーサー部を介して油圧シリンダ内の上壁面に当接されるようにすることで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、（１）ワークをプレスするための上金型及び下金型と、下面に上金型が取り付けられたスライドと、スライドに連結された油圧装置と、油圧装置に連結されたギア駆動部と、を備え、油圧装置及びギア駆動部が、スライドを昇降移動させるためのものであり、油圧装置が、ギア駆動部に取り付けられた油圧シリンダと、スライドに取り付けられ油圧シリンダの内面に沿って摺動可能な油圧ピストンと、該油圧ピストンの上面に取り付けられたスペーサー部と、油圧シリンダ内に油を流入若しくは流出させることにより、油圧シリンダに対する油圧ピストンの位置を制御可能な油圧用サーボモータと、を有し、油圧用サーボモータにより、油圧ピストンが上方に付勢された状態、又は、油圧ピストンが下方に付勢された状態で維持することが可能となっており、スペーサー部の周囲には、油が流通可能な空隙部が設けられており、油圧ピストンが油圧上死点にある場合、該油圧ピストンがスペーサー部を介して油圧シリンダ内の上壁面に当接されるプレス機械に存する。

本発明は、（２）ギア駆動部によりスライドを昇降移動させる場合に、油圧用サーボモータにより、油圧ピストンを上方に付勢された状態とする制御を行う制御部を更に備える上記（１）記載のプレス機械に存する。

本発明は、（３）制御部が、ギア駆動部によりスライドが下死点に到達した後、油圧ピストンを下降させる制御を行う上記（２）記載のプレス機械に存する。

本発明は、（４）油圧シリンダには、油圧ピストンの位置を検出するための位置センサーが内設されている上記（１）～（３）のいずれか１つに記載のプレス機械に存する。

本発明は、（５）ギア駆動部が、ギアと、該ギアに取り付けられたロッドとを有し、ギアには、低速で駆動させることが可能な微速駆動部が取り付けられており、該微速駆動部が、マイクロインチング機構であり、ギアが、マイクロインチング機構により駆動される上記（１）～（４）のいずれか１つに記載のプレス機械に存する。

本発明は、（６）ギア駆動部が、ギアと、該ギアに取り付けられたロッドとを有し、ギアには、低速で駆動させることが可能な微速駆動部が取り付けられており、該微速駆動部が、ギア用サーボモータであり、ギアが、ギア用サーボモータにより駆動される上記（１）～（４）のいずれか１つに記載のプレス機械に存する。

本発明は、（７）上記（１）～（６）のいずれか１つに記載のプレス機械を用いたワークのプレス方法であって、ギア駆動部によりスライドが昇降移動する範囲において該スライドが最上端にある位置を上死点、最下端にある位置を下死点とし、油圧サーボモータにより油圧ピストンが昇降移動する範囲において該油圧ピストンが最上端にある位置を油圧上死点、最下端にある位置を油圧下死点とした場合に、ギア駆動部が上死点にあるスライドを下死点まで下降させると共に、油圧用サーボモータが油圧上死点にある油圧ピストンを上方に付勢した状態で維持する機械プレスステップと、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させた状態で、油圧用サーボモータが油圧上死点にある油圧ピストンを下降させ、ワークをプレスする油圧プレスステップと、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させた状態で維持し、油圧用サーボモータが油圧ピストンを下方に付勢した状態で維持することにより、ワークがプレスされた状態で保持される加圧保持ステップと、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させた状態で維持し、油圧用サーボモータが油圧ピストンを所定の位置まで上昇させる第１退避ステップと、ギア駆動部が下死点にあるスライドを上死点まで上昇させると共に、油圧用サーボモータが油圧上死点にある油圧ピストンを上方に付勢した状態を維持する第２退避ステップと、を有するワークのプレス方法に存する。

本発明は、（８）上記（５）又は（６）に記載のプレス機械を用いたワークのプレス方法であって、ギア駆動部によりスライドが昇降移動する範囲において該スライドが最上端にある位置を上死点、最下端にある位置を下死点とし、油圧サーボモータにより油圧ピストンが昇降移動する範囲において該油圧ピストンが最上端にある位置を油圧上死点、最下端にある位置を油圧下死点とした場合に、ギア駆動部が上死点にあるスライドを下死点まで下降させると共に、油圧用サーボモータが油圧上死点にある油圧ピストンを上方に付勢した状態で維持する機械プレスステップと、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させた状態で、油圧用サーボモータが油圧上死点にある油圧ピストンを下降させ、ワークをプレスする油圧プレスステップと、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させた状態で維持し、油圧用サーボモータが油圧ピストンを下方に付勢した状態で維持することにより、ワークがプレスされた状態で保持される加圧保持ステップと、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させた状態で維持し、油圧用サーボモータが油圧ピストンを所定の位置まで上昇させる第１退避ステップと、ギア駆動部が下死点にあるスライドを上死点まで上昇させると共に、油圧用サーボモータが油圧上死点にある油圧ピストンを上方に付勢した状態を維持する第２退避ステップと、を有し、機械プレスステップにおいて、スライドが下死点近傍まで下降した時、微速駆動部により、該スライドを下死点に到達するまで低速で下降させるワークのプレス方法に存する。

本発明のプレス機械においては、ギア駆動部とスライドとの間に油圧装置を配置し、油圧シリンダをギア駆動部に取り付け、油圧ピストンをスライドに取り付けることにより、ギア駆動部によるスライドの昇降移動時又は板金プレス成型時には、例えば、油圧ピストンが、スペーサー部を介して、油圧シリンダ内の上壁面に当接されるようにし、且つ、油圧用サーボモータにより油圧ピストンを上方に付勢した状態で維持することにより、油圧ピストンの位置が決定することになるので、油圧ピストンの位置精度、ひいてはスライドの位置精度を向上させることができる。
また、油圧用サーボモータが、油圧上死点にある油圧ピストンを下降させる場合には、スペーサー部周囲の空隙部に充填された油に、油を流入させて追加することになるので、油圧ピストンの上面の面方向に対して均一に油圧が働くことになる。これにより、油圧ピストンが傾斜することを防止し、スムーズに下降させることが可能となる。ちなみに、スペーサー部が無い油圧ピストンを下降させる場合には、油圧シリンダ内の上壁部と、これに当接された油圧ピストンとの間に、一方側から油が流入されることになるので、下降の初期段階で油圧ピストンが傾斜し易い。
また、樹脂プレス成型時には、油圧用サーボモータにより、油圧ピストンを下方に付勢した状態で維持することにより、ワークがプレスされた状態を保持することができる。

本発明のプレス機械は、制御部を更に備えることにより、スムーズにプレス加工を行うことができる。
ここで、制御部が、ギア駆動部によりスライドを昇降移動させる場合に、油圧用サーボモータにより、油圧ピストンを上方に付勢された状態を維持するという制御を行うことにより、スライドの位置精度を向上させることができる。
また、制御部が、ギア駆動部によりスライドが下死点に到達した後、油圧ピストンを下降させるという制御を行うことにより、ギア駆動部へのトルク負荷を軽減することができる。

本発明のプレス機械においては、油圧シリンダに、油圧ピストンの位置を検出するための位置センサーを内設することにより、油圧用サーボモータによる油圧ピストンの位置制御をより正確に行うことができる。
また、油圧ピストンの昇降移動に異常があった場合に、速やかに機械を停止させることができる。これにより、プレス精度が劣った状態でプレス成型（板金プレス成型又は樹脂プレス成型）が繰り返し行われることを防ぐことができる。

本発明のプレス機械においては、ギアに微速駆動部が取り付けられている場合、当該微速駆動部が、下死点近傍から下死点に到達する際のスライドの下降速度を減速させることで、下死点に到達した際に反動が生じることを抑制することができる。また、正確に下死点で停止させることが容易となる。
また、下死点に到達した際のスライドの位置精度も向上させることができる。
なお、上死点近傍から上死点に到達する際のスライドの上昇速度についても同様である。

ここで、微速駆動部としては、スライドを低速下降させるマイクロインチング機構や、スライドの下降速度を減速させるギア用サーボモータ等が採用できる。これらの場合、既存のギア駆動部に追加して設置すればよいので、コスト面でも有用である。

本発明のワークのプレス方法においては、機械プレスステップと、油圧プレスステップと、加圧維持ステップと、第１退避ステップと、第２退避ステップと、を行うことにより、樹脂プレス成型を行うことができる。
また、油圧プレスステップ、加圧維持ステップ及び第１退避ステップを行わず、機械プレスステップと、第２退避ステップと、を行うことにより、板金プレス成型を行うことができる。
このとき、ワークのプレス方法においては、上述したプレス機械が用いられるので、シンプルな構造でありながら、プレス精度に優れる加工が可能となる。

なお、機械プレスステップにおいて、スライドが下死点近傍まで下降した時、微速駆動部により、該スライドを下死点に到達するまで低速で下降させることにより、下死点に到達した際に反動が生じることを抑制することができる。
また、下死点に到達した際のスライドの位置精度も向上させることができる。

図１は、本発明に係るプレス機械の第１実施形態を模式的に示す透過正面図である。 図２は、第１実施形態に係るプレス機械の油圧装置を模式的に示す拡大断面図である。 図３は、本実施形態に係るワークのプレス方法による樹脂プレス成型のフローチャートである。 図４（ａ）は、本実施形態に係るワークのプレス方法を説明するための説明図である。 図４（ｂ）は、本実施形態に係るワークのプレス方法を説明するための説明図である。 図４（ｃ）は、本実施形態に係るワークのプレス方法を説明するための説明図である。 図４（ｄ）は、本実施形態に係るワークのプレス方法を説明するための説明図である。 図４（ｅ）は、本実施形態に係るワークのプレス方法を説明するための説明図である。 図４（ｆ）は、本実施形態に係るワークのプレス方法を説明するための説明図である。 図５は、本実施形態に係るワークのプレス方法による板金プレス成型のフローチャートである。 図６は、本発明に係るプレス機械の第２実施形態を模式的に示す透過正面図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

本発明に係るプレス機械は、板金プレス成型及び樹脂プレス成型の両方を行うことが可能となっている。このため、本明細書において、ワークには、板金や樹脂が含まれる。
具体的には、板金としては、鉄板、ステンレス板、銅板、アルミニウム板等が挙げられ、樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂単体、樹脂を炭素繊維やガラス繊維等で強化させた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等が挙げられる。

また、本明細書において、ギア駆動部によりスライドが昇降移動する範囲において該スライドが最上端にある位置を上死点、最下端にある位置を下死点とし、油圧サーボモータにより油圧ピストンが昇降移動する範囲において該油圧ピストンが最上端にある位置を油圧上死点、最下端にある位置を油圧下死点という。

本発明に係るプレス機械においては、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させることにより板金プレス成型が行われ、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させた後、油圧装置が油圧ピストンを下降させることにより樹脂プレス成型が行われる。
ちなみに、下死点は、一般に、一点で決まるのではなく、上下方向に一定範囲の遊びのための領域が存在する。
また、板金プレス成型は、一瞬のプレスで加工が可能であるが、樹脂プレス成型は、プレスした状態で一定時間保持する必要がある。

（第１実施形態）
まず、本発明に係るプレス機械の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るプレス機械の第１実施形態を模式的に示す透過正面図である。
図１に示すように、第１実施形態に係るプレス機械Ａは、ワークＷをプレスするための上金型１１及び下金型１２と、下面に上金型１２が取り付けられたスライド１と、スライド１に連結された油圧装置２と、油圧装置２に連結されたギア駆動部３と、油圧装置２の制御を行う制御部（図示しない）とを備える。
なお、図1に示すプレス機械Ａにおいては、ワークＷとして、樹脂を採用している。

プレス機械Ａにおいて、ギア駆動部３は、板金プレス成型又は樹脂プレス成型において、スライド１を昇降移動させるためのものであり、ギア３１と、該ギア３１の軸心とはずれた位置に枢着されたロッド３２とを有する。
プレス機械Ａにおいて、ギア駆動部３は、いわゆるクランク機構となっている。このため、ギア駆動部３においては、ギア３１の回転に基づいて、ロッド３２の下端部が直線的に昇降移動するようになっている。これにより、ロッド３２の下端部に、油圧装置２を介して取り付けられたスライド１は、昇降移動することになる。

プレス機械Ａにおいて、ギア３１には、当該ギア３１を低速で駆動させることが可能な微速駆動部が取り付けられている。
第１実施形態に係るプレス機械Ａにおいては、微速駆動部として、マイクロインチング機構４を採用している。したがって、ギア３１は、マイクロインチング機構４によっても駆動可能となっている。
マイクロインチング機構４は、ギア３１に取り付けられたマイクロインチングギア４１と、マイクロインチングギア４１を減速させるためのマイクロインチング減速機４２と、マイクロインチングギア４１を駆動させるためのマイクロインチングモータ４３とを有する。なお、マイクロインチング機構４においては、ギア３１に取り付けられたマイクロインチングギア４１がブレーキと一体となっている。

マイクロインチング機構４は、ギア３１を一定の低速で回転させることが可能となっている。このため、例えば、スライド１が下死点近傍から下死点に到達する際に、マイクロインチング機構４を起動させ、スライドの下降速度を減速させることで、下死点に到達した際に反動が生じることを抑制し、また、正確に停止させることができる。これにより、下死点に到達した際のスライド１の位置精度を向上させることができる。なお、マイクロインチング機構４を起動させない場合は、通常のメーンモータ（図示しない）が用いられる。
同様に、スライド１が上死点近傍から上死点に到達する際に、マイクロインチング機構４を起動させ、スライドの上降速度を減速させることで、上死点に到達した際に反動が生じることを抑制することができる。

油圧装置２は、樹脂プレス成型において、スライドを昇降移動させるためのものであり、ギア駆動部３と、スライド１との間に設けられる。
図２は、第１実施形態に係るプレス機械の油圧装置を模式的に示す拡大断面図である。
図２に示すように、油圧装置２は、油圧シリンダ２１と、油圧シリンダ２１の内面に沿って上下方向に摺動可能な油圧ピストン２２と、該油圧ピストン２２の上面に取り付けられたスペーサー部５と、油圧シリンダ内に油を流入若しくは流出させるためのポンプＰと、ポンプＰを制御することにより油圧ピストン２２を制御可能な油圧用サーボモータＭと、を有する。

油圧装置２においては、油圧シリンダ２１内の油圧ピストン２２の頭部の上側の空間Ｅ１（以下「上側空間」ともいう。）に、ポンプＰが上側管Ｔ１を介して油を流入させ、油圧シリンダ２１内の油圧ピストン２２の頭部の下側の空間Ｅ２（以下「下側空間」ともいう。）の油をポンプＰが下側管Ｔ２を介して流出させることにより、油圧ピストン２２が下降し、また、上側空間Ｅ１に、ポンプＰが油圧を付与することにより、油圧ピストン２２が下方に付勢される。
同様に、下側空間Ｅ２にポンプＰが下側管Ｔ２を介して油を流入させ、上側空間Ｅ１の油をポンプＰが上側管Ｔ１を介して流出させることにより、油圧ピストン２２が上昇し、また、下側空間Ｅ２に、ポンプＰが油圧を付与することにより、油圧ピストン２２が上方に付勢される。
そして、これらのポンプＰの駆動は、油圧用サーボモータＭにより制御される。すなわち、後述するように、油圧用サーボモータＭは、制御部の指令に基づいて、ポンプＰの駆動を制御する。

油圧装置２において、油圧シリンダ２１は、ギア駆動部３のロッド３２の下端部に取り付けられており、油圧ピストン２２は、スライド１のスライド本体部１ａに取り付けられている。
そして、油圧用サーボモータＭは、上述したように、油圧ピストン２２が上方に付勢された状態、又は、油圧ピストン２２が下方に付勢された状態で維持することが可能となっている。
これらのことから、ギア駆動部３によるスライド１の昇降移動時又は板金プレス成型時には、油圧用サーボモータＭが、油圧上死点にある油圧ピストン２２を上方に付勢した状態で維持することにより、油圧ピストン２２の位置が安定化し、また、プレスによる応力が油に伝わることがないので、スライド１の位置精度を向上させることができる。
また、樹脂プレス成型時には、油圧用サーボモータＭが、油圧ピストン２２を下方に付勢した状態で維持することにより加圧が保持される。なお、この場合、油圧ピストン２２を油圧下死点に到達させる必要はない。

油圧ピストン２２が油圧上死点にある場合、油圧ピストン２２は、スペーサー部５を介して油圧シリンダ２１内の上壁面に当接された状態となる。すなわち、油圧ピストン２２に取り付けられたスペーサー部５が直接油圧シリンダ２１内の上壁面に当接されることになる。
このとき、上述したように、スペーサー部５においては、その周囲に空隙部が設けられている。これにより、油圧用サーボモータＭが油圧ピストン２２を下降させる場合には、油が充填された空隙部に、油が追加されることになるので、油圧ピストン２２の上面の面方向に対して均一に油圧が働くことになる。これにより、油圧ピストン２２を傾斜させることなく、水平な状態でスムーズに下降させることが可能となる。

ここで、スペーサー部５は、鉄、銅合金、ニッケル合金等の金属材料を使用することが好ましい。この場合、油圧よりも高い面圧に耐えられるので、スペーサー部５の当接される面の面積を極力小さくすることができる。その結果、当接面の油圧膜による寸法誤差も抑えることができる。
また、スペーサー部５の形状は、ブロック状となっており、油圧ピストン５の上面に取り付けられる。取り付け方法は、ボルト留め、溶接等、特に限定されない。

油圧装置２において、上側管Ｔ１及び下側管Ｔ２には、それぞれ、流通する油の圧力を検出するための圧力センサーＳＥ１が取り付けられている。
油圧用サーボモータＭは、圧力センサーＳＥ１の検出値に基づいて、ポンプＰが流通させる油の圧力を制御する。これにより、例えば、油圧上死点にある油圧ピストン２２は、下側空間Ｅ２に流入させる油の圧力が制御されることにより（圧力制御）、適正な圧力で上方に付勢されることになる。
また、流通する油の圧力に異常があった場合に、速やかに機械を停止させることができる。これにより、予期せぬトラブルが生じることを未然に防ぐことができる。

油圧装置２において、油圧シリンダ２１内には、油圧ピストン２２の位置を検出するための位置センサーＳＥ２が内設されている。
油圧用サーボモータＭは、位置センサーＳＥ２の検出値に基づいて、ポンプＰが流通させる油の量を制御する（位置制御）。これにより、例えば、油圧ピストン２２を下降させる場合、上側空間Ｅ１に流入させる油の量が制御されることにより（位置制御）、油圧ピストン２２の位置を正確に決定することができる。
また、油圧ピストンの昇降移動に異常があった場合に、速やかに機械を停止させることができる。これにより、プレス精度が劣った状態でプレス成型（板金プレス成型又は樹脂プレス成型）が繰り返し行われることを防ぐことができる。

図１に戻り、スライド１は、スライド本体部１ａと、スライド本体部１ａの周縁に立設された外壁部１ｂとを有している。
スライド本体部１ａは、油圧ピストン２２に連結されており、その下面に上金型１１が取り付けられている。
また、外壁部１ｂは、内側が空間となっており、スライド本体部１に取り付けられた油圧装置２を収容している。

上金型１１及び下金型１２は、従来のものを適宜採用することができるので説明を省略する。なお、上金型１１及び下金型１２は、ワークを加熱又は冷却する機能を有していてもよい。
同様に、下金型１２が配置されるボルスタＶも同様に、従来のものを適宜採用することができるので説明を省略する。

制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、外部記憶装置、入力部及び出力部を備え、通常のコンピュータと同様の構成を備えている。
上述した、ギア駆動部３及び油圧用サーボモータＭによる制御は、制御部の指令に基づいて行われる。すなわち、これらは、制御部により制御されているともいえる。
例えば、制御部は、ギア駆動部３によるスライド１の昇降移動、及び、スライド１を昇降移動させる場合に、油圧用サーボモータＭにより、油圧ピストン２２を上方に付勢された状態とする制御を行う。
また、例えば、制御部は、樹脂プレス成型においては、ギア駆動部３によりスライド１が下死点に到達した後、油圧ピストン２２を下降させる制御、及び、その後、下方に付勢する制御を行う。
また、制御部は、プレス後、油圧ピストン２２を油圧上死点まで戻す制御を行う。
このように、プレス機械Ａは、制御部を備えるので、スムーズにプレス加工を行うことができる。

次に、本実施形態に係るワークのプレス方法について説明する。
本実施形態に係るワークのプレス方法においては、上述した第１実施形態に係るプレス機械が用いられる。
図３は、本実施形態に係るワークのプレス方法による樹脂プレス成型のフローチャートである。
図３に示すように、本実施形態に係るワークのプレス方法においては、機械プレスステップＳ１と、油圧プレスステップＳ２と、加圧保持ステップＳ３と、第１退避ステップＳ４と、第２退避ステップＳ５とを有する。なお、樹脂プレス成型においては、これらのステップが繰り返し行われる。
そして、ワークのプレス方法においては、これらのステップが制御部により遂行される。
本実施形態に係るワークのプレス方法においては、上述したプレス機械Ａが用いられるので、シンプルな構造でありながら、プレス精度に優れる加工が可能となる。

図４（ａ）～図４（ｆ）は、本実施形態に係るワークのプレス方法を説明するための説明図である。なお、図４（ａ）～図４（ｆ）において、マイクロインチング機構、ポンプ、油圧用サーボモータ等の記載は省略している。
ワークのプレス方法において、機械プレスステップＳ１は、ギア駆動部３が上死点にあるスライド１を下死点まで下降させると共に、油圧用サーボモータが油圧上死点にある油圧ピストンを上方に付勢した状態で維持するステップである。

まず、図４（ａ）に示すように、スライド１が上死点に位置し、油圧ピストン２２が油圧上死点に位置し、上金型１１と下金型１２との間に、樹脂からなるワークＷが配置された状態から機械プレスステップＳ１が行われる。
そして、図４（ｂ）に示すように、ギア駆動部３によりスライドが下降すると、上金型１１がワークＷに接触する。このとき、ワークＷの形状や材質によっては、スライド１に、偏在した応力が付与されるが、油圧ピストン２２は、スペーサー部５を介して、油圧シリンダ２１の上壁部に当接されているので、傾くことが防止される。すなわち、プレス機械Ａを用いることにより、ワークＷの形状や材質にかかわらず、スライド１が傾くことを防止することができる。

一方、油圧用サーボモータは、スライド１が下降している間、油圧ピストン２２を上方に付勢した状態で維持する。
このとき、制御部においては、圧力センサーＳＥ１による圧力制御が行われる。
そして、図４（ｃ）に示すように、スライド１が下死点に到達する。このとき、ロッド３２は、直線状に突っ張った配置となる。

ここで、機械プレスステップＳ１においては、スライド１が下死点近傍まで下降した時、マイクロインチング機構（変速駆動部）により、スライド１を下死点に到達するまで低速で下降させることが好ましい。この場合、下死点に到達した際に反動が生じることを抑制することができ、また正確に停止させることができる。
また、下死点に到達した際のスライドの位置精度も向上させることができる。

ワークのプレス方法において、油圧プレスステップＳ２は、ギア駆動部３がスライド１を下死点に到達させた状態で、油圧用サーボモータ（図示しない）が油圧上死点にある油圧ピストン２２を下降させ、ワークＷをプレスするステップである。

図４（ｃ）のスライド１が下死点に到達した状態から、油圧プレスステップＳ２が行われる。
ギア駆動部３は、スライド１が下死点に位置した状態を維持しつつ、その下死点において、油圧用サーボモータは、油圧ピストン２２を下降させる。これにより、図４（ｄ）に示すように、ワークＷのプレスが行われる。
このように、ワークのプレス方法においては、油圧プレスステップＳ２が、スライド１が下死点にある状態で行われるため、ギア駆動部３に付与されるトルク負荷が殆ど発生しないため、加圧保持時間が拘束されない。

ワークのプレス方法において、加圧保持ステップＳ３は、ギア駆動部３がスライド１を下死点に到達させた状態で維持し、油圧用サーボモータが油圧ピストン２２を下方に付勢した状態で維持することにより、ワークがプレスされた状態で保持されるステップである。

油圧プレスステップＳ２において、油圧ピストン２２が十分に下降されると、所定の位置で停止することになる。なお、この位置は、必ずしも油圧下死点である必要はない。
そして、図４（ｅ）に示すように、油圧ピストン２２が停止した状態から、加圧保持ステップＳ３が行われる。
このとき、制御部においては、油圧用サーボモータにより、油圧ピストン２２が下降する際には、上述した位置センサーＳＥ２による位置制御が行われ、油圧ピストン２２が停止し、油圧用サーボモータにより、油圧ピストン２２が下方に付勢される際には、制御が切り替わり、圧力センサーＳＥ３による圧力制御が行われる。

ワークのプレス方法において、第１退避ステップＳ４は、ギア駆動部がスライドを下死点に到達させた状態で維持し、油圧用サーボモータが油圧ピストンを所定の位置まで上昇させるステップであり、第２退避ステップＳ５は、ギア駆動部が下死点にあるスライドを上死点まで上昇させると共に、油圧用サーボモータが油圧上死点にある油圧ピストンを上方に付勢した状態を維持するステップである。
すなわち、第１退避ステップＳ４は、油圧ピストン２２を退避させるステップであり、第２退避ステップＳ５は、スライド１を退避させ、図４（ｆ）に示す元の状態とするステップである。

図４（ｄ）のスライド１が下死点に到達し、油圧ピストン２２が十分に下降した状態から、第１退避ステップＳ４が行われる。
第１退避ステップＳ４において、ギア駆動部３は、スライド１が下死点に位置した状態を維持しつつ、その下死点において、油圧用サーボモータは、油圧ピストン２２を上昇させる。
このとき、制御部においては、油圧用サーボモータにより、油圧ピストン２２が上昇する際には、上述した圧力センサーＳＥ３による圧力制御により除圧される。

そして、油圧ピストン２２が所定の位置に達すると、第２退避ステップＳ５が行われる。
なお、所定の位置は、加圧保持した時の油圧プレス２２の位置から、油圧上死点までの間であれば特に限定されない。油圧上死点であってもよい。
かかる所定の位置を予め設定することにより、第１退避ステップＳ４から第２退避ステップＳ５への移行を速やかに行うことができる。

第２退避ステップＳ５において、ギア駆動部３は、スライド１を上死点まで上昇させる。
一方、油圧用サーボモータは、スライド１が上昇している間、油圧ピストン２２を所定の位置から油圧上死点に到達させると共に、油圧上死点にて上方に付勢した状態で維持する。
このとき、制御部においては、圧力センサーＳＥ３による圧力制御により除圧され、続いて位置センサーＳＥ２による位置制御が行われる。
そして、図４（ｆ）に示すように、スライド１が上死点に到達する。

ワークのプレス方法において、上述したように、制御部は、油圧ピストンが昇降移動する際には、位置制御が行われ、上方又は下方に付勢されている際には、圧力制御が行われる。
このとき、位置制御及び圧力制御においては、いわゆるフィードバック制御が行われることが好ましい。

図５は、本実施形態に係るワークのプレス方法による板金プレス成型のフローチャートである。
図５に示すように、本実施形態に係るワークのプレス方法においては、機械プレスステップＳ１と、第２退避ステップＳ５とを有する。なお、板金プレス成型においては、これらのステップが繰り返し行われる。
すなわち、板金プレス成型においては、通常の方法で、ギア駆動部３がスライドを昇降移動させ、板金がプレスされる。このように、プレス機械Ａにおいては、通常の方法で板金をプレス成型することができるので、当該プレス機械Ａにダイクッション装置等を装備することも可能である。
一方で、油圧用サーボモータは、板金プレス成型の際には、油圧ピストン２２を常に上方に付勢した状態で維持することになる。

（第２実施形態）
まず、本発明に係るプレス機械の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明に係るプレス機械の第２実施形態を模式的に示す透過正面図である。
図６に示すように、第２実施形態に係るプレス機械Ｂは、ワークＷをプレスするための上金型１１及び下金型１２と、下面に上金型１２が取り付けられたスライド１と、スライド１に連結された油圧装置２と、油圧装置２に連結されたギア駆動部３と、油圧装置２の制御を行う制御部（図示しない）とを備える。
そして、ギア３１には、当該ギア３１を低速で駆動させることが可能な微速駆動部が取り付けられている。

第２実施形態に係るプレス機械Ｂにおいては、微速駆動部として、ギア用サーボモータ４４を採用している。したがって、ギア３１は、ギア用サーボモータ４４によって駆動可能となっている。
なお、第２実施形態に係るプレス機械Ｂは、微速駆動部が異なること以外は第１実施形態に係るプレス機械Ａと同じであるので、重複する部分は説明を省略する。

ギア用サーボモータ４４は、ギア３１に取り付けられた減速機４５を介して、取り付けられている。
ギア用サーボモータ４４は、ギア３１を変速的に回転させることが可能となっている。このため、例えば、スライド１が下死点近傍から下死点に到達する際に、スライドの下降速度を減速させることで、下死点に到達した際に反動が生じることを抑制することができる。これにより、下死点に到達した際のスライド１の位置精度を向上させることができる。
同様に、スライド１が上死点近傍から上死点に到達する際に、スライドの上降速度を減速させることで、上死点に到達した際に反動が生じることを抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

第１実施形態に係るプレス機械Ａにおいて、ギア駆動部３は、いわゆるクランク機構となっているが、これに限定されない。例えば、ナックル機構やリンク機構を採用することも可能である。

第１実施形態に係るプレス機械Ａにおいては、ギア３１に微速駆動部が取り付けられているが、微速駆動部は必須ではない。すなわち、一連の動作において、ギア３１を低速回転させなくてもよい。
なお、微速駆動部の代わりに、時間がかかる、十分な圧力が出ない等の欠点があるものの、通常のメーンモータを低速回転させることも可能である。

第１実施形態に係るプレス機械Ａにおいては、スペーサー部５の形状がブロック状となっているが、これに限定されない。
第１実施形態に係るプレス機械Ａにおいては、油圧ピストン２２の上面にスペーサー部５が取り付けられているが、これの代わりに、油圧シリンダ２１内の上壁部にスペーサー部を取り付けてもよい。
また、スペーサー部５は、油圧ピストン５の上面に取り付けられているが、油圧ピストン５と一体であってもよい。すなわち、油圧ピストン５の上面を切り欠いて、空隙部を作ることにより、その空隙部の間をスペーサー部としてもよい。

第１実施形態に係るプレス機械Ａにおいては、制御部を備えているが、必須ではない。シーケンサー等を用い、手動で行うことも可能である。

本発明に係るプレス機械は、板金プレス成型、又は、樹脂プレス成型を行う場合に利用することができる。
本発明に係るプレス機械によれば、シンプルな構造でありながら、板金プレス成型及び樹脂プレス成型の両方を行うことができ、且つ、プレス精度に優れる加工が可能となる。

１・・・スライド
１１・・・上金型
１２・・・下金型
１ａ・・・スライド本体部
１ｂ・・・外壁部
２・・・油圧装置
２１・・・油圧シリンダ
２２・・・油圧ピストン
３・・・ギア駆動部
３１・・・ギア
３２・・・ロッド
４・・・マイクロインチング機構
４１・・・マイクロインチングギア
４２・・・マイクロインチング減速機
４３・・・マイクロインチングモータ
４４・・・ギア用サーボモータ
４５・・・減速機
５・・・スペーサー部
Ａ，Ｂ・・・プレス機械
Ｅ１・・・上側空間
Ｅ２・・・下側空間
Ｍ・・・油圧用サーボモータ
Ｐ・・・ポンプ
Ｓ１・・・機械プレスステップ
Ｓ２・・・油圧プレスステップ
Ｓ３・・・加圧保持ステップ
Ｓ４・・・第１退避ステップ
Ｓ５・・・第２退避ステップ
ＳＥ１,ＳＥ３・・・圧力センサー
ＳＥ２・・・位置センサー
Ｔ１・・・上側管
Ｔ２・・・下側管
Ｖ・・・ボルスタ
Ｗ・・・ワーク

Claims (8)

1. ワークをプレスするための上金型及び下金型と、
   下面に前記上金型が取り付けられたスライドと、
   前記スライドに連結された油圧装置と、
   前記油圧装置に連結されたギア駆動部と、
   を備え、
   前記油圧装置及び前記ギア駆動部が、前記スライドを昇降移動させるためのものであり、
   前記油圧装置が、前記ギア駆動部に取り付けられた油圧シリンダと、前記スライドに取り付けられ前記油圧シリンダの内面に沿って摺動可能な油圧ピストンと、該油圧ピストンの上面に取り付けられたスペーサー部と、前記油圧シリンダ内に油を流入若しくは流出させることにより、前記油圧シリンダに対する前記油圧ピストンの位置を制御可能な油圧用サーボモータと、を有し、
   前記油圧用サーボモータにより、前記油圧ピストンが上方に付勢された状態、又は、前記油圧ピストンが下方に付勢された状態で維持することが可能となっており、
   前記スペーサー部の周囲には、油が流通可能な空隙部が設けられており、
   前記油圧ピストンが油圧上死点にある場合、該油圧ピストンが前記スペーサー部を介して前記油圧シリンダ内の上壁面に当接されるプレス機械。
2. 前記ギア駆動部により前記スライドを昇降移動させる場合に、前記油圧用サーボモータにより、前記油圧ピストンを上方に付勢された状態とする制御を行う制御部を更に備える請求項１記載のプレス機械。
3. 前記制御部が、前記ギア駆動部により前記スライドが下死点に到達した後、前記油圧ピストンを下降させる制御を行う請求項２記載のプレス機械。
4. 前記油圧シリンダには、前記油圧ピストンの位置を検出するための位置センサーが内設されている請求項１～３のいずれか１項に記載のプレス機械。
5. 前記ギア駆動部が、ギアと、該ギアに取り付けられたロッドとを有し、
   前記ギアには、低速で駆動させることが可能な微速駆動部が取り付けられており、
   該微速駆動部が、マイクロインチング機構であり、
   前記ギアが、前記マイクロインチング機構により駆動される請求項１～４のいずれか１項に記載のプレス機械。
6. 前記ギア駆動部が、ギアと、該ギアに取り付けられたロッドとを有し、
   前記ギアには、低速で駆動させることが可能な微速駆動部が取り付けられており、
   該微速駆動部が、ギア用サーボモータであり、
   前記ギアが、前記ギア用サーボモータにより駆動される請求項１～４のいずれか１項に記載のプレス機械。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のプレス機械を用いたワークのプレス方法であって、
   前記ギア駆動部により前記スライドが昇降移動する範囲において該スライドが最上端にある位置を上死点、最下端にある位置を下死点とし、前記油圧サーボモータにより前記油圧ピストンが昇降移動する範囲において該油圧ピストンが最上端にある位置を油圧上死点、最下端にある位置を油圧下死点とした場合に、
   前記ギア駆動部が前記上死点にある前記スライドを前記下死点まで下降させると共に、前記油圧用サーボモータが前記油圧上死点にある前記油圧ピストンを上方に付勢した状態で維持する機械プレスステップと、
   前記ギア駆動部が前記スライドを前記下死点に到達させた状態で、前記油圧用サーボモータが前記油圧上死点にある前記油圧ピストンを下降させ、前記ワークをプレスする油圧プレスステップと、
   前記ギア駆動部が前記スライドを前記下死点に到達させた状態で維持し、前記油圧用サーボモータが前記油圧ピストンを下方に付勢した状態で維持することにより、前記ワークがプレスされた状態で保持される加圧保持ステップと、
   前記ギア駆動部が前記スライドを前記下死点に到達させた状態で維持し、前記油圧用サーボモータが前記油圧ピストンを所定の位置まで上昇させる第１退避ステップと、
   前記ギア駆動部が前記下死点にある前記スライドを前記上死点まで上昇させると共に、前記油圧用サーボモータが前記油圧上死点にある前記油圧ピストンを上方に付勢した状態を維持する第２退避ステップと、
   を有するワークのプレス方法。
8. 請求項５又は６に記載のプレス機械を用いたワークのプレス方法であって、
   前記ギア駆動部により前記スライドが昇降移動する範囲において該スライドが最上端にある位置を上死点、最下端にある位置を下死点とし、前記油圧サーボモータにより前記油圧ピストンが昇降移動する範囲において該油圧ピストンが最上端にある位置を油圧上死点、最下端にある位置を油圧下死点とした場合に、
   前記ギア駆動部が前記上死点にある前記スライドを前記下死点まで下降させると共に、前記油圧用サーボモータが前記油圧上死点にある前記油圧ピストンを上方に付勢した状態で維持する機械プレスステップと、
   前記ギア駆動部が前記スライドを前記下死点に到達させた状態で、前記油圧用サーボモータが前記油圧上死点にある前記油圧ピストンを下降させ、前記ワークをプレスする油圧プレスステップと、
   前記ギア駆動部が前記スライドを前記下死点に到達させた状態で維持し、前記油圧用サーボモータが前記油圧ピストンを下方に付勢した状態で維持することにより、前記ワークがプレスされた状態で保持される加圧保持ステップと、
   前記ギア駆動部が前記スライドを前記下死点に到達させた状態で維持し、前記油圧用サーボモータが前記油圧ピストンを所定の位置まで上昇させる第１退避ステップと、
   前記ギア駆動部が前記下死点にある前記スライドを前記上死点まで上昇させると共に、前記油圧用サーボモータが前記油圧上死点にある前記油圧ピストンを上方に付勢した状態を維持する第２退避ステップと、
   を有し、
   前記機械プレスステップにおいて、前記スライドが前記下死点近傍まで下降した時、前記微速駆動部により、該スライドを下死点に到達するまで低速で下降させるワークのプレス方法。

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