WO2020261345A1

WO2020261345A1 - プレス成形機械及びその制御方法

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Publication number: WO2020261345A1
Application number: PCT/JP2019/025005
Authority: WO
Inventors: 込山　隆士; 賢一蓬莱; 隆一木村
Original assignee: 株式会社栗本鐵工所
Priority date: 2019-06-24
Filing date: 2019-06-24
Publication date: 2020-12-30

Abstract

プレス成形機械（２）において、油圧シリンダ（３）に作動油を送り込んでスライド（４）を押し下げる押し下げ側ポンプ（５）と、押し下げ側ポンプ（５）を駆動する押し下げ側電動モータ（６）と、油圧シリンダ（３）に接続され、油圧シリンダ（３）に作動油を送り込んでスライド（４）を引き上げる引き上げ側ポンプ（１５）と、引き上げ側ポンプ（１５）を駆動すると共に回生制動可能な引き上げ側電動モータ（１６）とを設ける。スライド（４）の押し下げ時にバルブによる速度制御又は圧力制御を行わずに逆回転する引き上げ側電動モータ（１６）により速度制御又は圧力制御する。これにより、スライド（４）の速度制御又は圧力制御を広範囲で精度よく行うことができるようにする。

Description

プレス成形機械及びその制御方法

　本発明は、油圧シリンダを駆動して押圧体を押し下げてワークを成形する、ＬＦＴ－Ｄ（Long FiberThermoplastic-Direct ）成形、プリプレグ（prepreg）成形、金属の曲げ加工、金属の深絞り加工、ＲＴＭ（Resin TransferMolding）成形等を行うプレス成形機械及びその制御方法に関する。

　従来より、例えば図５の油圧回路図３０１で示すように、サーボモータ３０６で駆動される双方向ポンプ３０５によって作動油タンク３０７から吸い上げた作動油を加圧して複動油圧シリンダ３０３に送り込み、ピストン３０３ａを往復させてパンチ３０４を押し下げてワークを成形するプレス成形機械３０２は知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなプレス成形機械３０２では、通常、複動油圧シリンダ３０３にはリリーフ弁３０８が接続されるが、特に押圧体Ｗが自重で下がってしまわないように、カウンターバランス弁３０９を設けることがある。

　また、例えば特許文献２のように、油圧ポンプで出力シリンダを駆動して所定の位置にスライド等の押圧体を押し下げるようにした押圧用の油圧制御方法であって、油圧ポンプをサーボモータ等の駆動モータで回転数を可変駆動制御するとともに、出力シリンダと油圧ポンプとの間の押圧用油圧回路に所定流量を逃がす逃がし弁を配設し、出力シリンダの押圧時に押圧体の位置指令又は速度指令に基づいて油圧ポンプを駆動するサーボモータ等の駆動モータの回転数を可変に制御して逃がし弁からの逃げ量以上に油量を供給しつつ漸次回転数を減少していって、所定の位置又は所定の速度に押圧体を位置制御又は速度制御するものが知られている。

　さらに近年、熱可塑性樹脂等の樹脂と炭素繊維等の繊維とを混合した複合材料を製造する成形方法であるＬＦＴ－Ｄ法が知られている（例えば特許文献３参照）。

特開２０００－３１２９２９号公報特開２０００－３２９１０４号公報特開２０１３－１７３３３０号公報

　上記特許文献１のようなプレス成形機械３０２では、１つの双方向ポンプ３０５で複動油圧シリンダ３０３の受圧面積の異なるヘッド側受圧室とロッド側受圧室での作動油の供給及び排出制御を行っているので、高速押し下げ、低速押し下げ等の細やかな速度制御が困難である。また、ピストンポンプ等の双方向から作動油を吐出可能な双方向ポンプは、特殊なポンプであるため、種類が限られる。このため、大型プレスの制御には相当な大きさの双方向ポンプが必要となり、必要な大きさのものが存在しなかったり、非常に高価であったりする。

　また、従来の比例弁やサーボ弁を用いた作動油の供給及び排出制御では、作動油の１次圧と２次圧との差圧を利用するため、作動油が弁を通過する際のオリフィスでの減圧効果で圧力エネルギーが熱エネルギーに変換され、発熱することが知られている。特に大型プレスにおいては、発熱量が非常に大きく、対応して大型冷却装置も必要で作動油の品質劣化が激しくなり、エネルギーロスも顕著となる。また、油圧回路の構成が複雑になるという問題もある。

　また、特許文献２のものでは、方向切換弁を切り換えてスライドの自重を用いて高速でスライドを高速で降下させることができるが、目標速度に制御するには何らかのブレーキ機構が必要となる。さらに、反力をアキュムレータで制御するようにしているので、細かな制御は困難であるという問題がある。

　また、特許文献３のようなＬＦＴ-Ｄ成形等の熱可塑性ＣＦＲＰ成形法では、ＣＦ（炭素繊維）を含むため、原料の放熱量が多く温度の低下が非常に早くなる。温度低下した状態でプレス成形をすると、繊維が均一に流動しない、所定形状への成形ができない等、製品の品質に悪影響を与えるおそれがある。この温度低下による品質低下を極力抑制するためには、成形プレスを高速圧下し、原料が高温状態の間に成形を完了させる必要がある。さらに、成形品の寸法精度や品質を安定させるには、原料加圧時の位置制御及び加圧力制御を精密に行うこと必要不可欠となる。以上から、スライド（押圧体）の速度制御又は圧力制御を広範囲で精度よく行うプレスが必要である。

　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作動油の減圧効果による発熱を防ぎながら、押圧体の速度制御又は圧力制御を広範囲で精度よく行うことができるようにすることにある。

　上記の目的を達成するために、第１の発明では、液圧シリンダを駆動して押圧体を押し下げてワークを成形するプレス成形機械を前提とする。

　そして、上記プレス成形機械は、
　上記液圧シリンダに作動液を送り込んで上記押圧体を押し下げる押し下げ側ポンプと、
　上記押し下げ側ポンプを駆動する押し下げ側電動モータと、
　上記液圧シリンダに作動液を送り込んで上記押圧体を引き上げる引き上げ側ポンプと、
　上記引き上げ側ポンプを駆動すると共に回生制動可能な引き上げ側電動モータとを備えており、
　上記押圧体の押し下げ時にバルブによる速度制御又は圧力制御を行わずに逆回転する上記引き上げ側電動モータにより速度制御又は圧力制御されるように構成されている。

　上記の構成によると、押し下げ側電動モータと引き上げ側電動モータとを別々に制御し、押圧体の押し下げ動作と引き上げ動作とを行うので、フィードバック信号等を利用することにより、高速押し下げ、低速押し下げ、高速引き上げなど細かな速度制御又は圧力制御も容易である。また、加圧した作動液を双方向に吐出可能な双方向ポンプを使用する必要がなく、入手が容易な、加圧した作動液を一方向に吐出可能なポンプを使用できる。さらに、押圧体の押し下げ時にバルブによる速度制御又は圧力制御を行わずに逆回転する引き上げ側電動モータの回生制動により速度制御又は圧力制御するので、作動液の圧力エネルギーが熱エネルギーではなく、回生エネルギーに変換されることで、作動液の減圧過程での発熱が抑制される。このため、大型プレス機械のように押圧体の質量が大きいものであっても、大型の冷却装置が不要となり、作動液の劣化も抑制できると共に、エネルギーの有効活用が行われる。なお、ここでの速度制御は位置制御を含み得る。

　第２の発明では、第１の発明において、
　上記液圧シリンダは、複動液圧シリンダであり、
　上記押し下げ側ポンプは、上記複動液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成され、
　上記引き上げ側ポンプは、上記複動液圧シリンダのロッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成されている。

　上記の構成によると、押し下げ側電動モータで回転させる押し下げ側ポンプで複動式の液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出して押圧体を押し下げ、引き上げ側電動モータで回転させる引き上げ側ポンプで液圧シリンダのロッド側に加圧した作動液を吐出して押圧体を引き上げる。１つの複動液圧シリンダにおいて、ヘッド側液圧室の断面積とロッド側液圧室の断面積とが異なるが、それぞれの液圧室で異なる容量の作動液を押し下げ側ポンプと引き上げ側ポンプとでそれぞれ出入りさせるので、細かな速度制御又は圧力制御も容易であると共に、構造が複雑とならない。

　第３の発明では、第２の発明において、
　上記液圧シリンダは、複数本設けられ、
　それぞれの液圧シリンダに上記押し下げ側ポンプ及び上記引き上げ側ポンプが接続されており、複数の上記液圧シリンダで上記押圧体を押し下げ及び引き上げるように構成されている。

　上記の構成によると、押し下げ側電動モータで押圧体の押し下げ動作を、引き上げ側電動モータで押圧体の引き上げ動作をそれぞれ精密に制御できるので、複数の液圧シリンダを互いに調和させながら上記押圧体の速度制御又は圧力制御を行えるという優れた効果が発揮される。

　第４の発明では、第１の発明において、
　上記液圧シリンダは、単動シリンダで構成された押し下げ側液圧シリンダ及び引き上げ側液圧シリンダからなり、
　上記押し下げ側ポンプは、上記押し下げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成され、
　上記引き上げ側ポンプは、上記引き上げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成されている。

　上記の構成によると、押し下げ側電動モータで回転させる押し下げ側ポンプで単動式の押し下げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出して押圧体を押し下げ、それとは別に引き上げ側電動モータで回転させる引き上げ側ポンプで単動式の引き上げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出して押圧体を引き上げる。このため、押し下げ側液圧シリンダの受圧面積と引き上げ側液圧シリンダの受圧面積が異なる場合でも細かな速度制御又は圧力制御が可能であると共に、スライドを移動させるシリンダが全て単動式の液圧シリンダなので構造が複雑とならない。また、引き上げ側ポンプ及び引き上げ側電動モータを小型化できるという利点がある。

　第５の発明では、第１の発明において、
　上記液圧シリンダは、単動式の押し下げ側液圧シリンダと、複動式の引き上げ側液圧シリンダとからなり、
　上記押し下げ側ポンプは、上記押し下げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成され、
　上記引き上げ側ポンプは、上記引き上げ側液圧シリンダのロッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成されている。

　上記の構成によると、押し下げ側電動モータで回転させる押し下げ側ポンプで単動式の押し下げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出して押圧体を押し下げ、引き上げ側電動モータで回転させる引き上げ側ポンプで複動式の引き上げ側液圧シリンダのロッド側に加圧した作動液を吐出して押圧体を引き上げる。このため、例えば、押し下げ側液圧シリンダは大きな容量の液圧シリンダとすることで、押圧体を大きな力で押し下げるようにし、引き上げ側液圧シリンダは、容量が小さく伸縮動作が機敏なものとすることができるので、好みの押圧体の速度制御又は圧力制御を行える。また、引き上げ側ポンプ及び引き上げ側電動モータを小型化できるという利点がある。

　第６の発明では、第１から第５のいずれか１つの発明において、
　上記押し下げ側電動モータも逆回転時に回生制動可能に構成されている。

　上記の構成によると、押圧体の引き上げ時の速度制御又は圧力制御時に発生するエネルギーも、従来のようなバルブでの熱発生としてではなく、電力として回収できる。

　第７の発明では、液圧シリンダを駆動して押圧体を押し下げてワークを成形するプレス成形機械の制御方法を前提とし、
　上記成形機の制御方法は、
　押し下げ側電動モータを回転制御して押し下げ側ポンプから上記液圧シリンダに作動液を送り込んで上記押圧体を押し下げてワークを成形する加圧工程と、
　引き上げ側電動モータを回転制御して引き上げ側ポンプから上記液圧シリンダに作動液を送り込んで上記押圧体を引き上げる上昇工程と、
　上記押圧体の自重を利用し、上記引き上げ側電動モータで回生制動しながら上記引き上げ側ポンプを逆回転させて速度制御又は圧力制御しながら押圧体を下降させる下降工程とを含む構成とする。

　上記の構成によると、押し下げ側電動モータと引き上げ側電動モータとを別々に制御し、押圧体の押し下げ動作と引き上げ動作とを行うので、フィードバック信号等により、高速押し下げ、低速押し下げ、高速引き上げなど細かな速度制御又は圧力制御も容易である。また、双方向に吐出可能な双方向ポンプを使用する必要がなく、入手が容易な一方向に吐出可能なポンプを使用できる。さらに、押圧体の押し下げ時にバルブによる速度制御又は圧力制御を行わずに逆回転する引き上げ側電動モータにより速度制御又は圧力制御することがきるので、作動液の減圧効果による発熱が抑制される。このため、大型プレス機械のように押圧体の質量が大きいものであっても、大型の冷却装置が不要となり、作動液の劣化も抑制できると共に、エネルギーの有効活用が行われる。

　第８の発明では、第７の発明において、
　上記上昇工程は、
　上記押し下げ側電動モータで回生制動しながら上記押し下げ側ポンプを逆回転させて上記押圧体を上昇させる負荷上昇工程と、
　上記押し下げ側ポンプを逆回転させずに作動液タンクに排出しながら上記押圧体を上昇させる高速上昇工程とを含む。

　上記の構成によると、高速で上昇させたいときには、押し下げ側モータは、回生制動を行わずに作動液を作動液タンクに直接排出し、速度や加圧力の制御を伴って上昇させるときには、押圧体の引き上げ時の速度制御又は圧力制御時に発生するエネルギーを従来のようなバルブでの熱発生としてではなく、電力として回収できる。

　以上説明したように、本発明によれば、押圧体の押し下げ時にバルブによる速度制御又は圧力制御を行わずに逆回転する引き上げ側電動モータにより速度制御又は圧力制御されるように構成したので、作動液の減圧効果による発熱を抑制しながら、押圧体の速度制御又は圧力制御を広範囲で精度よく行うことができる。

本発明の実施形態１に係るプレス成形機械の概要を示す油圧回路図である。本発明の実施形態１に係るプレス成形機械の１サイクルを示す概略図である。本発明の実施形態２に係るプレス成形機械の概要を示す油圧回路図である。本発明の実施形態３に係るプレス成形機械の概要を示す油圧回路図である。従来技術に係るプレス成形機械の概要を示す油圧回路図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　（実施形態１）
　図１は本発明の実施形態１のプレス成形機械としての油圧プレス２の油圧回路図１を示し、この油圧プレス２は、詳細は図示しないが、複動式の液圧シリンダとしての油圧シリンダ３を駆動して押圧体としてのスライド４を押し下げてワークを成形するものである。ワークは鍛造品、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）など特に限定されない。

　具体的には、油圧シリンダ３は、ピストン３ａ及びピストンロッド３ｂを有する複動式油圧シリンダであり、このピストンロッド３ｂに押圧体としてのスライド４が連結されている。このピストン３ａの移動により、スライド４を昇降させてワークが成形されるようになっている。油圧シリンダ３は、スライド４の上方に設けられ、加圧力を確保するにはある程度大きな複動式油圧シリンダが必要となる。

　油圧プレス２は、油圧シリンダ３に作動液としての作動油を送り込んでスライド４を押し下げる押し下げ側ポンプ５を備えている。この押し下げ側ポンプ５は、加圧した作動油を一方向にのみ吐出可能なポンプである。押し下げ側ポンプ５は、サーボモータなどの押し下げ側電動モータ６で駆動可能に連結されている。押し下げ側電動モータ６を正回転に駆動して作動油を作動液タンクとしての作動油タンク７から吸い上げて油圧シリンダ３のヘッド側油圧室３ｃに加圧した作動油を送り込んで、ピストン３ａを押し下げるようになっている。また、ピストン３ａが引き上げられたときに、ヘッド側油圧室３ｃの作動油が押し下げ側ポンプ５に流れ込み、押し下げ側電動モータ６を逆回転させながら作動油が作動油タンク７に戻るようになっている。本実施形態では、この押し下げ側電動モータ６は、コントローラ１０で精密な回転等の制御をされると共に、回生制動可能に構成されており、コントローラ１０を介して又は別の充電制御器を介して蓄電装置９に接続されている。蓄電装置９は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、キャパシタ等特に限定されない。なお、油圧シリンダ３のロッド側及びヘッド側には、それぞれリリーフ弁８が設けられている。設定圧以上に配管内の圧力が高まらない限り、このリリーフ弁８から作動油が作動油タンク７に流れ込むことはない。

　油圧シリンダ３のロッド側には、そのロッド側油圧室３ｄに作動油タンク７からの加圧した作動油を送り込んでピストン３ａを上昇させてスライド４を引き上げる引き上げ側ポンプ１５が接続されている。引き上げ側ポンプ１５には、回生制動可能な引き上げ側電動モータ１６が接続されている。ピストン３ａが押し下げられたときに、ロッド側油圧室３ｄの作動油が引き上げ側ポンプ１５に流れ込み、引き上げ側電動モータ１６を逆回転させながら作動油が作動油タンク７に戻るようになっている。引き上げ側電動モータ１６もサーボモータ等よりなり、コントローラ１０で精密な回転等の制御をされると共に、コントローラ１０を介して又は別の充電制御器を介して蓄電装置９に接続されている。すなわち、スライド４の押し下げ時には、バルブによる速度制御又は圧力制御を行わずに逆回転する引き上げ側電動モータ１６により速度制御又は圧力制御されるように構成されている。

　油圧シリンダ３のヘッド側油圧室３ｃは、パイロット付チェック弁を含むサクションバルブ１１を介して作動油タンク７に接続されている。

　スライド４の位置は、位置センサ１２によりリアルタイムに計測されてコントローラ１０に送られるようになっている。また、押し下げ側ポンプ５の吐出側には、押し下げ側圧力センサ１７が設けられ、引き上げ側ポンプ１５の吐出側には、引き上げ側圧力センサ１８が設けられており、これらのセンサ１２，１７，１８で得られた情報がコントローラ１０に送信されるようになっている。

　－油圧プレスの作動－
　次に、本実施形態に係る油圧プレス２の作動について図２を用いて説明する。

　まず下降工程としての高速下降工程において、スライド４の自重を利用し、引き上げ側電動モータ１６を回転制御しながら引き上げ側ポンプ１５を逆回転させてスライド４を高速で下降させる。このとき、サクションバルブ１１は、オープンで、ヘッド側圧力Ａは（背圧－質量負荷Ｗに対応した圧力）×ロッド側面積／ヘッド側面積となり、ロッド側圧力Ｂは背圧となる。サクションバルブ１１がオープンなので、油圧シリンダ３のヘッド側油圧室３ｃへの供給油は、作動油タンク７から流れ込む。このとき、ヘッド側の押し下げ側電動モータ６はフリーである。そして、油圧シリンダ３のロッド側油圧室３ｄの排出油は、速度フィードバックしながら（場合により位置フィードバックも行いながら）引き上げ側電動モータ１６の回転制動により排出される。このとき、回生制動により発生した電力が蓄電装置９に貯えられたり、そのまま別工程において利用されたりする。この回生制動の程度を弱くすることで、スライド４をより高速で下降させることができる。

　次いで、加圧工程では、まず、加圧下降工程で、押し下げ側電動モータ６を回転制御して押し下げ側ポンプ５から油圧シリンダ３に作動油を送り込んでスライド４を押し下げてワークを成形する。このとき、サクションバルブ１１はクローズで、ヘッド側圧力Ａは背圧×ロッド側面積／ヘッド側面積に成形圧力を加えた値となっており、ロッド側圧力Ｂは背圧となっている。このとき、ヘッド側は押し下げ側電動モータ６を速度フィードバックにより（場合により位置フィードバックも行って）力行（りっこう）運転し、ヘッド側油圧室３ｃへの供給油は、押し下げ側電動モータ６に駆動された押し下げ側ポンプ５から送り込まれる。そして、ロッド側油圧室３ｄの排出油は、速度フィードバックしながら逆回転する引き上げ側電動モータ１６によって引き上げ側ポンプ１５から排出され、場合によっては回生制動が行われる。このとき発生した電力が蓄電装置９に貯えられたり、そのまま別工程で利用されたりする。

　次いで、ホールディング工程では、サクションバルブ１１は、クローズで、ヘッド側で位置（圧力）フィードバックによる押し下げ側電動モータ６の回生制動を行いながらワークが押圧される。

　次いで、圧抜工程において、サクションバルブ１１は、クローズで、ヘッド側で圧力フィードバックによる押し下げ側電動モータ６の回生制動を行いながら、圧抜きが行われる。

　次いで、上昇工程では、まず、負荷上昇工程において、引き上げ側電動モータ１６を回転制御して引き上げ側ポンプ１５から油圧シリンダ３に作動油を送り込んでスライド４を引き上げる。このとき、サクションバルブ１１は、クローズで、ヘッド側圧力Ａは背圧で、ロッド側圧力Ｂはスライド４を含む質量負荷Ｗに対応した圧力に背圧×ヘッド側面積／ロッド側面積を加えた値となっている。このとき、油圧シリンダ３のロッド側油圧室３ｄへの供給油は、速度フィードバックによる引き上げ側電動モータ１６の力行運転により引き上げ側ポンプ１５から送り込まれる。そして、速度フィードバックによる押し下げ側電動モータ６の回生制動を行いながら押し下げ側ポンプ５により油圧シリンダ３のヘッド側の排出油が排出され、このときの回生制動により発生した電力が蓄電装置９に貯えられたり、そのまま別工程において利用されたりする。

　次いで、高速上昇工程では、サクションバルブ１１は、オープンとなり、速度フィードバックによる引き上げ側電動モータ１６の力行運転により引き上げ側ポンプ１５から加圧された作動油を油圧シリンダ３に送り込んでスライド４を高速で上昇させる。

　油圧プレス２の停止中は、サクションバルブ１１は、クローズで、ヘッド側圧力Ａは０で、ロッド側圧力Ｂはスライド４を含む質量負荷Ｗに対応した圧力となっている。

　なお、加圧工程や負荷上昇工程では、加工材料や加工形状に応じ、速度制御及び圧力制御を適宜切換又は組み合わせて用いてもよい。

　このように本実施形態では、押し下げ側電動モータ６と引き上げ側電動モータ１６とを別々に制御し、１つの複動式の油圧シリンダ３の伸縮によるスライド４の押し下げ動作と引き上げ動作とを行うので、別々のフィードバック信号等により精密に制御できる。このため、高速押し下げ、低速押し下げ、高速引き上げなど細かな速度制御も容易であると共に、比例弁やサーボ弁を用いる必要がなく、構造が複雑とならない。また、ヘッド側油圧室３ｃの断面積とロッド側油圧室３ｄの断面積とは、ピストンロッド３ｂの断面積の分だけ差があるので、ピストンロッド３ｂを動かしたときに、増減するヘッド側油圧室３ｃの作動油の量とロッド側油圧室３ｄの作動油の量とが異なるが、ヘッド側とロッド側とでそれぞれ別々の電動モータ６，１６で制御するので、油圧シリンダ３の精密な伸縮制御も容易である。

　また、加圧された作動油を双方向に吐出可能な双方向ポンプを使用する必要がなく、入手が容易な加圧された作動油を一方向に吐出可能なポンプを使用できる。

　さらに、スライド４の押し下げ時にバルブによる速度制御又は圧力制御を行わずに逆回転する引き上げ側電動モータ１６により速度制御することがきるので、作動油の減圧効果による発熱が抑制される。このため、大型プレス成形機械のようにスライド４の質量が大きいものであっても、大型の冷却装置が不要となり、作動油の劣化も抑制できる。さらに、引き上げ側電動モータ１６で回生制動することで、エネルギーの有効活用が行われる。

　しかも、上昇工程においても押し下げ側電動モータを逆回転させて回生制動することにより、スライド４の引き上げ時の速度制御時に発生するエネルギーも従来のようなバルブでの熱発生としてではなく、電力として回収できる。

　したがって、本実施形態に係る油圧プレス２によると、作動油の減圧効果による発熱を防ぎながら、スライド４の速度制御又は圧力制御を広範囲で精度よく行うことができる。

　－実施形態１の変形例－
　本発明の実施形態１の変形例として、詳しくは図示しないが、図１で示した上記油圧シリンダ３、押し下げ側ポンプ５、引き上げ側ポンプ１５等を複数セット設けて複数の油圧シリンダ３で１つのスライド４を押し下げ及び引き上げ制御するようにしてもよい。

　そうすれば、上記実施形態１で説明したように、例えば、押し下げ側電動モータ６でスライド４の押し下げ動作を、引き上げ側電動モータ１６でスライド４の引き上げ動作をそれぞれ精密に制御できるので、複数の油圧シリンダ３を互いに調和させながらスライド４の速度制御及び圧力制御を行えるという優れた効果が発揮される。これにより、一般的なプレス成形機械に比べて平行の精度を高める等により、ワークをより均一にプレスすることができる。

　（実施形態２）
　図３は本発明の実施形態２に係る油圧回路図１０１を示し、特に油圧シリンダの構成が異なる点で上記実施形態１と異なる。なお、以下の各実施形態では、図１及び図２と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

　具体的には、本実施形態に係る油圧プレス１０２では、１本の押し下げ側液圧シリンダとしての押し下げ側油圧シリンダ１０３のピストンロッド１０３ｂと、２本の引き上げ側液圧シリンダとしての引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５のピストンロッド１０４ｂ，１０５ｂとがスライド４に連結されている。引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５の数は、１本でもよいし、３本以上でもよい。本実施形態では、加圧力を確保するためには、押し下げ側油圧シリンダ１０３はある程度大きな単動式油圧シリンダを用いる必要がある。図３に示すように、押し下げ側油圧シリンダ１０３がスライド４の上方に設けられ、引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５がスライドの下方に設けられている。

　本実施形態では、押し下げ側電動モータ６で回転させる押し下げ側ポンプ５で押し下げ側油圧シリンダ１０３のヘッド側に加圧した作動油を吐出し、引き上げ側電動モータ１６で回転させる引き上げ側ポンプ１５で引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５のヘッド側に加圧した作動油を吐出するようにしている。

　本実施形態では、全ての油圧シリンダ１０３，１０４，１０５が単動式であるため、スライド４側のロッド側圧力室が大気に連通している。

　油圧プレス１０２の作動については、引き上げ側ポンプ１５からの高圧油が引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５のロッド側ではなくヘッド側に供給され、引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５のロッド側ではなくヘッド側の作動油が、引き上げ側ポンプ１５を介して排出される点以外は、上記実施形態１とほぼ同じであるため、省略する。

　本実施形態においては、特に、押し下げ側電動モータ６で回転させる押し下げ側ポンプ５で単動式の押し下げ側油圧シリンダ１０３のヘッド側に加圧した作動油を吐出し、それとは別に引き上げ側電動モータ１６で回転させる引き上げ側ポンプ１５で単動式の引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５のヘッド側に加圧した作動油を吐出するので、押し下げ側油圧シリンダ１０３の受圧面積と引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５の受圧面積が異なる場合でも細かな速度制御が可能であると共に、全て単動式油圧シリンダを用いているので、構造が複雑とならない。

　（実施形態３）
　図４は本発明の実施形態３に係る油圧回路２０１を示し、特に引き上げ側ポンプ１５，２１５及び引き上げ側電動モータ１６，２１６の構成が異なる点で上記実施形態２と異なる。

　すなわち、上記実施形態２では、１つの引き上げ側ポンプ１５で２つの引き上げ側油圧シリンダ１０４，１０５のヘッド側に加圧した作動油を吐出するように構成したが、本実施形態では、２つの引き上げ側液圧シリンダとしての引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５のロッド側にそれぞれ別々の引き上げ側ポンプ１５，２１５で加圧した作動油を吐出するようにしている。また、２つの引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５は、上記実施形態２のような単動式ではなく、複動式油圧シリンダとなっている。本実施形態では、加圧力を確保するためには、押し下げ側液圧シリンダとしての押し下げ側油圧シリンダ２０３はある程度大きな単動式油圧シリンダを用いる必要がある。一方、引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５は、高速で動かすためには、比較的ピストンの受圧面積の小さな複動油圧シリンダが用いられる。すると、引き上げ側ポンプ１５，２１５も容量が小さく高速回転可能な油圧ポンプを用いることができる。図３に示すように、押し下げ側油圧シリンダ２０３がスライド４の上方に設けられ、引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５もスライドの上方に設けられている。

　上記実施形態１のように押し下げ側油圧シリンダ２０３のヘッド側にサクションバルブ１１が設けられているだけでなく、引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５のヘッド側にもサクションバルブ２１１が接続されている。

　　－油圧プレスの作動－
　次に、本実施形態に係る油圧プレス２０２の作動について説明する。

　まず、油圧プレス２０２の静止中は、全てのサクションバルブ１１，２１１は、クローズで、ヘッド側圧力Ａは０で、ロッド側圧力Ｂはスライド４を含む質量負荷Ｗに対応した圧力となっている。

　次いで、負荷上昇工程では、引き上げ側電動モータ１６，２１６を回転制御して引き上げ側ポンプ１５，２１５から引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５に作動油を送り込んでスライド４を引き上げる。このとき、押し下げ側油圧シリンダ２０３のヘッド側のサクションバルブ１１はクローズで、引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５のヘッド側のサクションバルブ２１１はオープンとなっている。ヘッド側圧力Ａは背圧で、ロッド側圧力Ｂはスライド４を含む質量負荷Ｗに対応した圧力に背圧×ヘッド側面積／ロッド側面積を加えた値となっている。そして、ヘッド側の排出油を逆回転する押し下げ側電動モータ６でトルク制御しながら排出し、場合によって回生制動により発生した電力が、蓄電装置９に貯えられたり、そのまま使用されたりする。なお、図３では、見やすくするためにコントローラ１０及び蓄電装置９を省略しているが、図２と同様に各部品に接続される。

　次いで、高速上昇工程では、引き上げ側電動モータ１６，２１６を回転制御して引き上げ側ポンプ１５，２１５から引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５に作動油を送り込んでスライド４を引き上げる。このとき、全てのサクションバルブ１１，２１１はオープンとなっている。ヘッド側圧力Ａは０で、ロッド側圧力Ｂはスライド４を含む質量負荷Ｗに対応した圧力に背圧×ヘッド側面積／ロッド側面積を加えた値となっている。このとき、引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５のロッド側への供給油は、引き上げ側電動モータ１６，２１６の回転制御等により、引き上げ側ポンプ１５，２１５から送り込まれる。押し下げ側油圧シリンダ２０３の作動油は、サクションバルブ１１，２１１をほぼ無負荷で通過して作動油タンク７に戻り、引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５は比較的小さな油圧シリンダなので必要な作動油の量が少なく、高速上昇が可能である。

　次いで、高速下降工程では、スライド４の自重を利用し、引き上げ側ポンプ１５，２１５を逆回転させて引き上げ側電動モータ１６，２１６で回生制動させ速度制御しながらスライド４を下降させる。このとき、サクションバルブ１１，２１１は、全てオープンであり、ヘッド側は無負荷でヘッド側圧力Ａは０で、ロッド側圧力Ｂは背圧となる。このとき、押し上げ側油圧シリンダ２０４，２０５のロッド側からの排出油は、逆回転する引き上げ側電動モータ１６，２１６で速度及び位置制御しながら引き上げ側ポンプ１５，２１５から排出され、回生制動が行われ、発生した電力が蓄電装置９に貯えられたり、そのまま別工程において利用されたりする。

　最後に加圧工程では、押し下げ側電動モータ６を回転制御して押し下げ側ポンプ５から油圧シリンダ２０３に作動油を送り込んでスライド４を押し下げてワークを成形する。このとき、サクションバルブ１１，２１１は全てクローズで、ヘッド側圧力Ａは背圧×ロッド側面積／ヘッド側面積に成形圧力を加えた値となっており、ロッド側圧力Ｂは背圧となっている。このとき、押し下げ側油圧シリンダ２０３のヘッド側への供給油は、押し下げ側電動モータ６の回転制御等により、押し下げ側ポンプ５から送り込まれる。そして、引き上げ側油圧シリンダ２０４，２０５のロッド側からの排出油を逆回転する引き上げ側電動モータ１６，２１６にて圧力制御しながら排出し、場合によっては回生制動により発生した電力が蓄電装置９に貯えられたり、そのまま別工程において利用されたりする。

　（その他の実施形態）
　本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

　すなわち、上記実施形態では、プレス成形機械として油圧プレス２，１０２，２０２の例を示したが、ＬＦＴ－Ｄ（Long Fiber Thermoplastic-Direct ）成形、プリプレグ成形、金属の曲げ加工、金属の深絞り加工、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形等を行うプレス成形機械にも適用可能である。

　また、押し下げ側ポンプ５、引き上げ側ポンプ５，２１５は、加圧された作動油を一方向のみに吐出可能なポンプとしているが、加圧された作動油を両方向に吐出可能な双方向ポンプとしてもよい。

　また、各実施形態において、スライド４を押し下げてワークを成形するようにしているが、スライド４を押し上げてワークを成形するようにしてもよい。その場合、油圧シリンダ３、押し下げ側油圧シリンダ１０３，２０３等を地面等に埋め込んで省スペースを実現できる。自重のかかる方向が逆になるが、基本的には、構成及び制御はそれに合わせて上記各実施形態のものを天地逆にすればよい。

　上記各実施形態では、液圧シリンダとして作動液である作動油を利用した油圧シリンダを用いているが、作動液である水を利用した水圧シリンダであってもよい。その場合には、油圧ポンプではなく、水圧ポンプを用いればよい。

　なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

　　　　　　１，１０１，２０１　　　油圧回路図
　　　　　　２，１０２，２０２　　　油圧プレス（プレス成形機械）
　　　　　　３　　　油圧シリンダ（液圧シリンダ）
　　　　　　３ａ　　ピストン
　　　　　　３ｂ　　ピストンロッド
　　　　　　３ｃ　　ヘッド側油圧室
　　　　　　３ｄ　　ロッド側油圧室
　　　　　　４　　　スライド（押圧体）
　　　　　　５　　　押し下げ側ポンプ
　　　　　　６，１６，２１６　　　押し下げ側電動モータ
　　　　　　７　　　作動油タンク（作動液タンク）
　　　　　　８　　　リリーフ弁
　　　　　　９　　　蓄電装置
　　　　　１０　　　コントローラ
　　　　　１１，２１１　　　サクションバルブ
　　　　　１２　　　位置センサ
　　　　　１５，２１５　　　引き上げ側ポンプ
　　　　　１６，２１６　　　引き上げ側電動モータ
　　　　１０３，２０３　　　押し下げ側油圧シリンダ（押し下げ側液圧シリンダ）
　　　　１０４，１０５，２０４，２０５　　引き上げ側油圧シリンダ（引き上げ側液圧シリンダ）

Claims

　液圧シリンダを駆動して押圧体を押し下げてワークを成形するプレス成形機械において、
　上記液圧シリンダに作動液を送り込んで上記押圧体を押し下げる押し下げ側ポンプと、
　上記押し下げ側ポンプを駆動する押し下げ側電動モータと、
　上記液圧シリンダに作動液を送り込んで上記押圧体を引き上げる引き上げ側ポンプと、
　上記引き上げ側ポンプを駆動すると共に回生制動可能な引き上げ側電動モータとを備えており、
　上記押圧体の押し下げ時にバルブによる速度制御又は圧力制御を行わずに逆回転する上記引き上げ側電動モータにより速度制御又は圧力制御されるように構成されている
ことを特徴とするプレス成形機械。
　請求項１に記載のプレス成形機械において、
　上記液圧シリンダは、複動液圧シリンダであり、
　上記押し下げ側ポンプは、上記複動液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成され、
　上記引き上げ側ポンプは、上記複動液圧シリンダのロッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成されている
ことを特徴とするプレス成形機械。
　請求項２に記載のプレス成形機械において、
　上記液圧シリンダは、複数本設けられ、
　　それぞれの液圧シリンダに上記押し下げ側ポンプ及び上記引き上げ側ポンプが接続されており、複数の上記液圧シリンダで上記押圧体を押し下げ及び引き上げるように構成されている
ことを特徴とするプレス成形機械。
　請求項１に記載のプレス成形機械において、
　上記液圧シリンダは、単動シリンダで構成された押し下げ側液圧シリンダ及び引き上げ側液圧シリンダからなり、
　上記押し下げ側ポンプは、上記押し下げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成され、
　上記引き上げ側ポンプは、上記引き上げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成されている
ことを特徴とするプレス成形機械。
　請求項１に記載のプレス成形機械において、
　上記液圧シリンダは、単動式の押し下げ側液圧シリンダと、複動式の引き上げ側液圧シリンダとからなり、
　上記押し下げ側ポンプは、上記押し下げ側液圧シリンダのヘッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成され、
　上記引き上げ側ポンプは、上記引き上げ側液圧シリンダのロッド側に加圧した作動液を吐出可能に構成されている
ことを特徴とするプレス成形機械。
　請求項１から５のいずれか１つに記載のプレス成形機械において、
　上記押し下げ側電動モータも逆回転時に回生制動可能に構成されている
ことを特徴とするプレス成形機械。
　液圧シリンダを駆動して押圧体を押し下げてワークを成形するプレス成形機械の制御方法において、
　押し下げ側電動モータを回転制御して押し下げ側ポンプから上記液圧シリンダに作動液を送り込んで上記押圧体を押し下げてワークを成形する加圧工程と、
　引き上げ側電動モータを回転制御して引き上げ側ポンプから上記液圧シリンダに作動液を送り込んで上記押圧体を引き上げる上昇工程と、
　上記押圧体の自重を利用し、上記引き上げ側電動モータで回生制動しながら上記引き上げ側ポンプを逆回転させて速度制御又は圧力制御しながら押圧体を下降させる下降工程とを含む
ことを特徴とするプレス成形機械の制御方法。
　請求項７に記載のプレス成形機械の制御方法において、
　上記上昇工程は、
　上記押し下げ側電動モータで回生制動しながら上記押し下げ側ポンプを逆回転させて上記押圧体を上昇させる負荷上昇工程と、
　上記押し下げ側ポンプを逆回転させずに作動液タンクに排出しながら上記押圧体を上昇させる高速上昇工程とを含む
ことを特徴とするプレス成形機械の制御方法。