特許 7576014 平衡装置、および、プレス成形機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-22

(45)【発行日】2024-10-30

(54)【発明の名称】平衡装置、および、プレス成形機

(51)【国際特許分類】

   B30B 15/18 20060101AFI20241023BHJP

   B30B 15/06 20060101ALI20241023BHJP

   B30B 1/32 20060101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

B30B15/18 A

B30B15/06 G

B30B1/32 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021170343

(22)【出願日】2021-10-18

(65)【公開番号】P2023060636

(43)【公開日】2023-04-28

【審査請求日】2023-10-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中谷 京治

(72)【発明者】

【氏名】寺川 直人

【審査官】飯田 義久

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－１５７７９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１３３２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２５８９００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ３０Ｂ １５／１８

Ｂ３０Ｂ １５／０６

Ｂ３０Ｂ １／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上型を保持するスライドを下降させて、ボルスタに保持された下型に載置されたワークを加圧成形するプレス成形機に搭載される平衡装置であって、
前記スライドに、前記スライドから外方に張り出すように左右対称に取り付けられ、接触面としての下面を有する少なくとも一対の拡張部と、
平面視において前記拡張部に重なるように、前記スライドから独立して前記ボルスタの周囲に設置され、前記拡張部よりも下方位置で待機するピストンロッドを有する少なくとも一対の流体圧シリンダと、
前記スライドの下降時に、いずれかの前記流体圧シリンダの前記ピストンロッドが前記拡張部の前記接触面に接触したことをトリガとして、前記流体圧シリンダそれぞれの前記ピストンロッドの位置制御を行って前記上型を平衡状態にする平衡制御装置とを備え、
前記平衡制御装置は、前記拡張部に押圧されて先行している前記ピストンロッドをマスタ軸とし、前記マスタ軸の軸長を維持した状態で残りの前記ピストンロッドを下降させることにより、前記ピストンロッドの平衡補正を実行する、平衡装置。

【請求項2】

前記各流体圧シリンダに設けられた圧力センサと、
前記各流体圧シリンダのピストンロッドの位置を検知する位置センサとをさらに備え、
前記平衡制御装置は、前記圧力センサの測定値により前記拡張部からの反力を検知した場合に、前記位置センサの測定値をフィードバック値として前記流体圧シリンダの位置制御を行う、請求項１に記載の平衡装置。

【請求項3】

前記各流体圧シリンダのピストンロッドの待機高さは、前記スライドの下降速度切替えタイミングにおける前記拡張部の接触面の高さ以下である、請求項２に記載の平衡装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに記載の平衡装置と、
前記スライドを昇降制御する昇降制御装置とを備えた、プレス成形機。

【請求項5】

前記昇降制御装置は、前記平衡制御装置による平衡補正が行われている期間、前記スライドの下降速度を減速する、請求項４に記載のプレス成形機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、平衡装置に関し、特に、上型を保持するスライド部材を下降させてワークを加圧成形するプレス成形機に搭載される平衡装置に関する。

【背景技術】

【0002】

プレス成形機は、上型を保持するスライドと、下型を保持するボルスタと、スライドを昇降させるための昇降機構と、昇降機構を制御する昇降制御装置とを備えている。昇降機構は、典型的には油圧シリンダなどの液圧シリンダを含む。昇降制御装置は、液圧シリンダの圧力制御や位置制御を行うことによりスライドの下降および上昇を繰り返し実行する。これにより、高速かつ連続的にワークを加圧成形することができる。

【0003】

このようなプレス成形機においてワークの加工精度を高めるためには、スライドの平衡度を維持することが重要である。たとえば特開２０１９－１２２９６８号公報（特許文献１）および特開２０２０－１９９５２７号公報（特許文献２）では、スライドの上面にピストンロッドの先端部（下端部）が固定された油圧シリンダを複数個（たとえば４個）設けることにより、スライドを平衡状態にする技術が提案されている。

【0004】

なお、スライドのバランサ制御装置としては、特開２０００－３２９１０４号公報（特許文献３）などに示されるように、スライドに対向して左右一対の反力シリンダを設けることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－１２２９６８号公報

【文献】特開２０２０－１９９５２７号公報

【文献】特開２０００－３２９１０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１および２に開示されているように、昇降機構としての液圧シリンダを複数個（たとえば４個）設けると、理想的にはスライドを平衡状態にすることができる。しかしながら、経年変化等によってスライド自体に僅かな歪み等が生じた場合には、スライドの下面に取り付けられた上型の平衡度を担保できないおそれがある。

【0007】

また、昇降機構として用いられる液圧シリンダは大型であり、高価であることから、スライド昇降用の液圧シリンダの個数を増やすことなく、ワークの加圧加工時に上型の平衡度を保証できる技術が求められていた。

【0008】

また、上述のように、プレス機のスライド（上型）を平衡補正することのできる平衡装置が存在するものの、上型がワークに接触している期間においては、スライドを平衡補正するだけではワークの加工精度が低下する可能性があることが判明した。

【0009】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ワークの加工精度を向上させることのできる平衡装置を提供することである。

【0010】

また、このような平衡装置を備えたプレス成形機を提供することも、他の目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この発明のある局面に従う平衡装置は、上型を保持するスライド部材を下降させてワークを加圧成形するプレス成形機に搭載される平衡装置であって、スライド部材の水平方向両端部を下方から支持し、上下方向に進退する進退部材を有する少なくとも一対のスライド支持装置と、スライド部材の下降時に、一対のスライド支持装置それぞれの進退部材の位置制御を行ってスライド部材を平衡状態にする平衡制御装置とを備える。平衡制御装置は、スライド部材に押圧されて先行している進退部材をマスタ軸とし、マスタ軸の軸長を維持した状態で残りの進退部材を下降させることにより、進退部材の平衡補正を実行する。

【0012】

好ましくは、各スライド支持装置は、スライド部材から独立して設けられている。

【0013】

好ましくは、スライド支持装置は、進退部材としてのピストンロッドを含む流体圧シリンダであり、各流体圧シリンダに設けられた圧力センサと、各流体圧シリンダのピストンロッドの位置を検知する位置センサとをさらに備える。この場合、平衡制御装置は、圧力センサの測定値によりスライド部材からの反力を検知した場合に、位置センサの測定値をフィードバック値として流体圧シリンダの位置制御を行うことが望ましい。

【0014】

好ましくは、各流体圧シリンダのピストンロッドの待機高さは、スライド部材の下降速度切替えタイミングにおけるスライド部材の接触面の高さ以下である。

【0015】

この発明のある局面に従う成形機は、上述の平衡装置と、スライド部材を昇降制御する昇降制御装置とを備える。

【0016】

好ましくは、昇降制御装置は、平衡制御装置による平衡補正が行われている期間、スライド部材の下降速度を減速する。

【発明の効果】

【0017】

本発明の平衡装置によれば、安価かつ高精度で、ワークの加圧加工時に上型を平衡状態にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施の形態に係るプレス成形機を模式的に示す斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態に係るプレス成形機の昇降機構の構成例を示す回路図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る支持用シリンダ（油圧シリンダ）の配置例を模式的に示す図であり、（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ待機状態および作動時を示す。

【図4】本発明の実施の形態に係る支持用シリンダの油圧回路の構成例を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態における平衡補正方法の一例を模式的に示す図である。

【図6】一つの支持用シリンダの圧力変化の例を示すグラフである。

【図7】本発明の実施の形態における平衡補正方法の他の例を模式的に示す図である。

【図8】本発明の実施の形態における平衡補正方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0020】

本実施の形態では、平衡装置を備えたプレス成形機について説明する。

【0021】

（プレス成形機の基本構成）
図１を参照して、本実施の形態に係るプレス成形機１の基本構成について説明する。図１に示す矢印Ａ１は、プレス成形機１の正面側（前方）を表わし、矢印Ａ２は、プレス成形機１の左右方向を表わしている。

【0022】

プレス成形機１は、筐体（フレーム）１０と、スライド部材１１と、ボルスタ１２と、スライド部材１１を昇降させるための昇降機構２０と、昇降機構２０を制御する昇降制御装置２８とを備えている。スライド部材１１は、上型（図示せず）を保持する上型保持部材である。ボルスタ１２は、下型（図示せず）を保持する下型保持部材であり、筐体１０のベッド部材１３の中央部に配置されている。スライド部材１１は、たとえば４本の棒状のガイド部材１５に沿って上下にスライド移動するように構成されている。４本のガイド部材１５は、筐体１０の四隅に位置し、ベッド部材１３とそれに対面する上部部材１４との間を上下方向に延びている。

【0023】

プレス成形機１は典型的には油圧プレス成形機であり、昇降機構２０は、スライド部材１１の上面中央に取り付けられた１個の油圧シリンダ２１と、油圧シリンダ２１に油圧を送る油圧回路（図示せず）とを含む。油圧シリンダ２１は、上下方向に進退するピストンロッド（進退部材）を有する液圧シリンダの一種であり、広義には、流体圧シリンダの一種である。昇降制御装置２８は、油圧シリンダ２１の圧力制御や位置制御を行うことによりピストンロッドの位置を調整して、スライド部材１１の昇降制御（押し下げ制御および引き上げ制御）を行う。

【0024】

プレス成形機１は、昇降制御装置２８によりスライド部材１１の押し下げ制御をすることにより、下型に載置されたワークを上型で加圧して加工する。このように、昇降制御装置２８は、スライド部材１１の加圧制御を行う加圧制御装置として機能する。プレス成形機１による加工対象のワークは、典型的には、炭素繊維と合成樹脂とを組み合わせた炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）であるものの、金属材料からなる鍛造品などであってもよい。

【0025】

本実施の形態に係るプレス成形機１は、平衡装置３０をさらに備えている。平衡装置３０は、下降途中のスライド部材１１の水平方向両端部を下方から支持する少なくとも一対（２個または４個）の流体圧シリンダ（以下、「支持用シリンダ」という）３１と、支持用シリンダ３１を個別に制御して、ワークの加圧加工時に上型（スライド部材１１）を平衡状態にする平衡制御装置３２とを含む。

【0026】

支持用シリンダ３１は、押し上げ式の液体圧シリンダであり、典型的には複動型の油圧シリンダである。支持用シリンダ３１のピストンロッド３１３は上方に延び、その先端部（以下「ロッド先端部」という）３１４が外部に露出している。

【0027】

このように、プレス成形機１には、昇降機構２０とは別に平衡装置３０を備えているため、昇降機構２０を構成する油圧シリンダ２１を複数個設けなくても（１個であっても）、ワークの加圧加工時に上型（スライド部材１１）を平衡に保つことができる。その結果、スライド部材１１の平衡補正機能を有するプレス成形機１を安価かつ小型化することができる。

【0028】

また、平衡制御装置３２は、ロッド先端部３１４をスライド部材１１に密着させた状態で、ピストンロッド３１３の位置制御を同期させることにより、高精度で、ワークの加圧加工時に上型を平衡状態にすることができる。

【0029】

さらに、平衡制御装置３２は、上型９１がワークに接触している期間に、スライド部材１１に押圧されて先行しているピストンロッド３１３（つまり、先に荷重を受けたピストンロッド３１３）をマスタ軸とし、マスタ軸の軸長を維持した状態で残りのピストンロッド３１３を下降させることにより、ピストンロッド３１３の平衡補正を実行する。

【0030】

（昇降機構の構成例）
プレス成形機１の基本動作を担う昇降機構２０の構成例を、図２に示す。図２に示されるように、昇降機構２０は、上述の油圧シリンダ２１と、油圧シリンダ２１に油圧を供給する油圧回路２２とを含む。油圧回路２２は、昇降制御装置２８を構成するモーションコントローラ（ＭＣ）２８１により制御される。

【0031】

油圧シリンダ２１は、上下方向に延びるシリンダチューブ２１１と、シリンダチューブ２１１内を進退するピストン２１２と、ピストン２１２に一端が固定され、スライド部材１１に他端が固定されたピストンロッド（以下「ロッド」と略す）２１３とを含む。シリンダチューブ２１１の内部空間は、ピストン２１２を仕切壁として、ヘッド側油圧室２１ｈおよびロッド側油圧室２１ｒとに仕切られている。

【0032】

油圧回路２２は、ヘッド側油圧回路２２ｈ、ロッド側油圧回路２２ｒの２系統を有し、両系統は分離されている。ヘッド側油圧回路２２ｈは、一端がヘッド側油圧室２１ｈに接続され、他端が作動液タンク２４ｈに接続されるヘッド側通路２３ｈと、ヘッド側通路２３ｈの途中に設けられるヘッド側ポンプＰｈと、ヘッド側通路２３ｈに接続される油圧センサ２５ｈおよびリリーフ弁２６ｈと、ヘッド側ポンプＰｈと駆動結合するサーボモータＳＭｈと、リリーフ弁２６ｈから流出する作動液を受ける作動液タンク２７ｈとを含む。

【0033】

ロッド側油圧回路２２ｒもヘッド側油圧回路２２ｈと同様に構成される。図２では、ヘッド側油圧回路２２ｈと同様の構成物については、符号中の「ｈ」を「ｒ」として示している。

【0034】

ヘッド側油圧回路２２ｈは、ヘッド側油圧室２１ｈに油圧を供給して、ロッド２１３を進動させてスライド部材１１を押し下げたり、あるいはスライド部材１１の引き上げ時にヘッド側油圧室２１ｈの油圧が急激に抜けたりしないようにする。ロッド側油圧回路２２ｒは、ロッド側油圧室２１ｒに油圧を供給して、ロッド２１３を退動させてスライド部材１１を引き上げたり、あるいはスライド部材１１の押し下げ時にロッド側油圧室２１ｒの油圧が急激に抜けたりしないようにする。

【0035】

モーションコントローラ２８１は、複数の系統をそれぞれ同時に制御する上位の制御部であり、下位のサーボモータＳＭｈ，ＳＭｒをそれぞれ制御して、油圧回路２２の各系統（ヘッド側油圧回路２２ｈおよびロッド側油圧回路２２ｒ）を個別に運転する。昇降制御装置２８は、モーションコントローラ２８１およびメモリ（図示せず）などを含む。

【0036】

スライド部材１１には、スライド部材１１の位置を検出する位置センサ１８が設けられている。モーションコントローラ２８１は、たとえば、スライド部材１１の位置、速度、およびプレス圧を条件として、複数のモードの中から最適な１のモードを選択し、当該モードに従って各油圧回路２２ｈ，２２ｒ（具体的には各サーボモータＳＭｈ，ＳＭｒ）を制御する。

【0037】

なお、本実施の形態の昇降制御装置２８は、プレスサイクルごとに、スライド部材１１の「高速下降」、「加圧下降（低速下降）」、「ホールディング（型締め）」、「負荷上昇」、および「高速上昇」を順に実行する。「高速下降」は、典型的にはフリーフォール（油圧によらない自然落下）により実現される。昇降制御装置２８は、スライド部材１１の下降時（加圧下降時）に、油圧シリンダ２１を圧力制御する。油圧力による「加圧下降」において、上型９１がワークＷに接触し、その後、上型９１と下型９２とが接触する。加圧下降の際、少なくともロッド側の制御モードを圧力モードとしていればよく、ヘッド側の制御モードは位置モードであってもよい。

【0038】

（平衡装置の構成および配置例）
平衡装置３０の構成および配置例を、図１、図３および図４を参照しながら説明する。図３（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、待機状態および作動時の支持用シリンダ３１を模式的に示す断面図である。図４は、支持用シリンダ３１の油圧回路４０の構成例を示す図である。

【0039】

図１に示されるように、本実施の形態では、二対（４個）の支持用シリンダ３１が、ボルスタ１２の周りの下方部材１７に左右対称に配置されている。下方部材１７は、ベッド部材１３、および、ボルスタプレート１６の拡張部１６ｅを含む。この場合、二対の支持用シリンダ３１は、スライド部材１１の左右方向両端部を下方から支持する。なお、一対または二対の支持用シリンダ３１が、スライド部材１１の前後方向両端部を下方から支持するように設置されていてもよい。

【0040】

支持用シリンダ３１は、スライド部材１１から独立して設けられており、スライド部材１１が所定高さまで下降してはじめて、ロッド先端部３１４がスライド部材１１（より具体的には、後述の拡張部１１ｅ）に接触する。スライド部材１１の平衡補正は、少なくとも上型９１と下型９２とが接触する前（好ましくは、上型９１がワークに接触する前）に行われればよいため、ピストンロッド３１３のストロークは小さくてよい。そのため、支持用シリンダ３１は、昇降機構２０としての油圧シリンダ２１よりも小型で高速、かつ安価である。

【0041】

二対の支持用シリンダ３１は、それぞれ、平面視において、スライド部材１１の本体部（スライド本体）の左右方向両端部から外方に張り出して設けられた二対の拡張部１１ｅと重なる位置に設置されている。そのため、各支持用シリンダ３１は、スライド部材１１が所定の高さまで下降した場合に、ロッド先端部３１４が拡張部１１ｅに接触する。平衡制御装置３２は、支持用シリンダ３１のロッド先端部３１４が拡張部１１ｅと接触したことに応じて、支持用シリンダ３１の平衡制御を開始する。

【0042】

なお、拡張部１１ｅは、スライド本体と一体であってもよいし、別体であってもよい。また、拡張部１１ｅの下面、すなわちロッド先端部３１４との接触面（以下「スライド接触面１１ｓ」という）の高さは、スライド本体の下面（上型取り付け面）と面一状でなくてもよく、支持用シリンダ３１の設置高さやロッド３１３のストロークを考慮して定めることができる。

【0043】

図４を参照して、油圧回路４０は、支持用シリンダ３１ごとに（４個の支持用シリンダ３１ａ～３１ｄの各々に）油圧回路４１を有している。油圧回路４１は、ヘッド側油圧回路４１ｈおよびロッド側油圧回路４１ｒを有し、これらの間にサーボバルブ４４が設けられている。ヘッド側油圧回路４１ｈおよびロッド側油圧回路４１ｒには、それぞれの油圧を検知する圧力センサ４５ｈ，４５ｒが設けられている。本実施の形態では、支持用シリンダ３１が小型であり、能力を低くできるため、４系統の油圧回路４１に油圧を送るポンプ４６を１個（共通）にすることができる。

【0044】

ポンプ４６を駆動するモータ３２２は、平衡制御装置３２を構成するコントローラ３２１により駆動制御される。平衡制御装置３２は、コントローラ３２１およびメモリ（図示せず）などを含む。

【0045】

本実施の形態では、図３（Ａ）に模式的に示すように、支持用シリンダ３１のシリンダチューブ３１１内にも、圧力センサ４２ｈ，４２ｒが設けられている。圧力センサ４２ｈはヘッド側油室３３ｈに設けられ、圧力センサ４２ｒはロッド側油室３３ｒに設けられている。また、支持用シリンダ３１には、ロッド３１３の位置を検知する位置センサ４３が設けられている。位置センサ４３は、たとえば、ロッド３１３の変位量を検知する変位センサ（リニアスケール）により構成される。

【0046】

圧力センサ４２ｈ，４２ｒおよび位置センサ４３の検知信号は、コントローラ３２１に入力される。コントローラ３２１は、圧力センサ４２ｈ，４２ｒの測定値、すなわち各油室３３ｒ，３３ｈの圧力値の変化により、ロッド先端部３１４がスライド部材１１に接触したことを検知する。コントローラ３２１は、いずれかの支持用シリンダ３１のロッド先端部３１４がスライド部材１１に接触したことをトリガとして、支持用シリンダ３１の位置制御を開始する。支持用シリンダ３１の位置制御は、位置センサ４３の測定値をフィードバック値としてサーボバルブ４４を制御することにより実行される。

【0047】

なお、油圧回路４０の構成は、図４に示したような例に限定されず、４系統の油圧回路４１のそれぞれにポンプが設けられていてもよいし、図２に示した昇降機構２０の油圧回路２２のように、ヘッド側油圧回路４１ｈおよびロッド側油圧回路４１ｒのそれぞれにポンプが設けられていてもよい。また、サーボバルブ４４に代えて、サーボポンプ（サーボモータにより駆動されるポンプ）が設けられていてもよい。

【0048】

（平衡装置の動作）
図３および図５を主に参照しながら、平衡装置３０の動作について説明する。図５は、平衡装置３０による平衡補正方法の一例を模式的に示す図である。なお、図５では、理解を容易にするために、左右に１個ずつ支持用シリンダ３１ａ，３１ｂが設けられていると仮定する。また、スライド部材１１を単純化して記載している。

【0049】

プレスサイクルの開始時（スライド部材１１の下降前）、図３（Ａ）に示したように、支持用シリンダ３１（３１ａ，３１ｂ）は待機状態とされる。待機状態において、支持用シリンダ３１のピストン３１２は上方に付勢されいる。また、ロッド先端部３１４は、スライド部材１１から離れている。

【0050】

この時のロッド先端部３１４の高さ（先端高さ）Ｈ１は、少なくとも、金型（上型９１・下型９２）接触時におけるスライド接触面１１ｓの高さＨ３（図５）よりも上方であり、好ましくは、上型９１がワークＷに接触するタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ２（図５）と同じか、それよりも上方である。なお、高さＨ３は、スライド部材１１の下死点の高さに相当する。

【0051】

また、支持用シリンダ３１は、下降速度が高速から低速に切り替えられた後（すなわち下降速度切替えタイミング以降）のスライド部材１１の反力を受けることが望ましく、待機状態におけるロッド先端部３１４の高さＨ１は、下降速度切替えタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ１０（図３（Ａ））以下であることが望ましい（図３（Ａ）における高さＨ１０は、ピストンロッド３１３の待機高さＨ１と同じ高さであってもよい）。下降速度切替えタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ１０は、上型９１がワークＷに接触するタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ２と同じ高さであってもよい。

【0052】

そのため、本実施の形態では、昇降制御装置２８によるスライド部材１１の加圧下降途中または加圧下降開始時に、支持用シリンダ３１のロッド３１３（ロッド先端部３１４）がスライド接触面１１ｓに接触する。また、上型９１によりワークＷを加圧する（上型９１がワークＷに接触する）直前またはそれと同時に、ロッド先端部３１４がスライド接触面１１ｓに接触する。

【0053】

平衡装置３０の平衡制御装置３２（コントローラ３２１）は、各支持用シリンダ３１ａ，３１ｂに設けられた圧力センサ４２ｈ，４２ｒの測定値を入力し、各支持用シリンダ３１ａ，３１ｂ（ロッド３１３）がスライド部材１１に接触したか否かを判断する。平衡制御装置３２は、いずれかの支持用シリンダ３１がスライド部材１１に接触したことを検知したことに応じて位置制御を開始する。

【0054】

図５（Ａ）に示すように、スライド部材１１が傾いたり歪んだりしている場合、左右の支持用シリンダ３１ａ，３１ｂのロッド３１３は時間差でスライド接触面１１ｓに接触する。たとえば左側の支持用シリンダ３１ａが先にスライド部材１１に接触した場合、図５（Ｂ）に示されるように、平衡制御装置３２は、右側の支持用シリンダ３１ｂがスライド部材１１に接触するまで、左側の支持用シリンダ３１ａのヘッド側油室３３ｈに油圧を供給してピストン３１２を押し上げる制御を行う。

【0055】

その後、右側の支持用シリンダ３１ｂもスライド部材１１に接触したことを検知した場合、すなわち全ての支持用シリンダ３１ａ，３１ｂがスライド部材１１からの反力を受けている状態において、それぞれのロッド３１３の位置の差（平衡誤差）が所定範囲内となるように平衡補正を行いながら、ロッド３１３を下降させる。具体的には、平衡制御装置３２は、支持用シリンダ３１ａ，３１ｂそれぞれの位置センサ４３の測定値をフィードバック値として平衡誤差を検知し、平衡誤差が０に近づくように、各油圧回路４１のサーボバルブ４４を制御する。

【0056】

このように、平衡制御装置３２がスライド部材１１の反力を個別に制御しながら支持用シリンダ３１ａ，３１ｂの位置制御を行うことにより、図５（Ｂ）の実線で示すように、スライド部材１１を平衡状態に維持することができる。

【0057】

平衡制御装置３２による平衡補正方法が、図８のフローチャートに示されている。平衡制御装置３２は、先にスライド部材１１と接触するなど、先行するロッド３１３がある場合（ステップＳ２にてＹＥＳ）、そのロッド３１３をマスタ軸とし（ステップＳ４）、マスタ軸の位置を保持する（ステップＳ６）。つまり、ロッド３１３の引き出し長さを変えずに維持する。

【0058】

その状態で、他方の支持用シリンダ３１のロッド３１３（スレーブ軸）の位置をマスタ軸の位置に一致させるように位置制御を行う。つまり、スレーブ軸を引き下げる（引き出し長さを小さくする）ことにより、スレーブ軸の位置とマスタ軸の位置との差が所定範囲内となるように平衡補正する。

【0059】

スレーブ軸の位置とマスタ軸の位置との差が所定範囲内になると（ステップＳ８にてＹＥＳ）、平衡補正が終了する。なお、図８に示す平衡補正処理は、加圧下降期間およびホールディング期間において、一定間隔で繰り返し実行される。そのため、マスタ軸は、加圧状況によって入れ替わり得る。

【0060】

本実施の形態では、支持用シリンダ３１ａ，３１ｂの少なくとも一方がスライド部材１１の反力を受けると同時にスライド部材１１の平衡補正制御が開始されるが、平衡補正制御開始時における平衡補正（傾き補正）は、スライド部材１１の下降速度を、通常の「加圧下降」の速度よりも減速させた状態（たとえば「０ｍｍ／秒」として停止させた状態）で行われてもよい。つまり、個々のロッド３１３の位置調整による平衡補正を行ってから、全てのロッド３１３を同期下降させてもよい。

【0061】

上述のように、本実施の形態に係る平衡装置３０は、支持用シリンダ３１ごとに圧力センサ４２ｈ，４２ｒおよび位置センサ４３を備えており、昇降機構２０により圧力制御されているスライド部材１１の反力を受けている状態で、平衡補正を行う。したがって、圧力制御のみで平衡補正を行う場合や位置制御のみで平衡補正を行う場合に比べて、スライド部材１１を精度良く平衡補正することができる。その結果、図５（Ｃ）に示されるように、ホールディング工程におけるスライド部材１１を確実に平衡状態にできるので、ワークを精度良く加圧成形することができる。

【0062】

また、スライド部材１１を平衡状態で下降させることができるので、スライド部材１１が傾くことによる油圧シリンダ２１への負荷やガイド部材１５への負荷を軽減できる効果もある。

【0063】

図６は、一つの支持用シリンダ３１の圧力変化の例を示すグラフである。横軸に示した時間ｔ０～ｔ４がスライド部材１１の下降期間、時間ｔ４～ｔ５がホールディング期間である。時間ｔ５以降は、スライド部材１１の上昇期間である。

【0064】

図６に示されるように、スライド部材１１の下降途中に（たとえば「高速下降」から油圧力による「加圧下降」に切り替えられるタイミング、または切り替え後に）、ロッド３１３がスライド部材１１に接触すると（時間ｔ１）、平衡制御装置３２が、油圧回路４０のポンプ４６の駆動を開始し、平衡補正制御を開始する。平衡補正開始時（時間ｔ１）または平衡補正の途中（時間ｔ１～ｔ２の間）に、上型９１がワークＷに接触する。平衡補正では、他の支持用シリンダ３１との平衡補正が行われる（時間ｔ１～ｔ２）。その後、スライド部材１１の加圧下降に伴ってロッド側およびヘッド側の油圧の高低が入れ替わり（時間ｔ２～ｔ３）、ヘッド側の油圧がロッド側の油圧よりも高く維持され、全ての支持用シリンダ３１のロッド３１３が平衡に引き下げ制御（平衡ストローク制御）される（時間ｔ３～ｔ４）。ホールディング期間では、ヘッド側の油圧がロッド側の油圧が略一定に維持されている。

【0065】

なお、ホールディング期間から上昇期間に移行すると、平衡制御装置３２は、各支持用シリンダ３１のロッド３１３を引き上げる位置制御を行い、各支持用シリンダ３１を図３（Ａ）に示したような待機状態に復帰させる。

【0066】

以上説明したように、本実施の形態に係るプレス成形機１は、昇降機構２０を構成する油圧シリンダ２１とは別に、平衡装置３０を備えている。このようなプレス成形機１によれば、スライド部材１１（スライド本体）の歪み等にも対応できるため、昇降機構２０の油圧シリンダ２１を複数個設けるよりも、上型９１を確実に平衡にすることができる。また、昇降機構２０のプレス能力とは無関係に、平衡装置３０の支持用シリンダ３１の能力およびストロークを小さくできるので、コストの上昇を抑えることができる。

【0067】

また、支持用シリンダ３１がスライド部材１１から独立して設けられているので、上述の拡張部１１ｅをアタッチメント部材とし、スライド本体に取り付けることにより、既存の成形機に後付けで平衡装置３０を追加することが可能である。

【0068】

また、平衡装置３０の平衡制御装置３２（コントローラ３２１）が、スライド部材１１の反力を常時検知しながら支持用シリンダ３１の位置制御（平衡補正）を行うので、加圧下降時におけるスライド部材１１の平衡度を確実に保証することができる。

【0069】

また、スライド部材１１に歪み等がない場合でも、スライド部材１１の加圧下降中またはホールディング中にスライド部材１１に偏心荷重が発生したとしても、スライド部材１１を平衡に維持することができる。この場合の模式図を図７に示す。図７は、平衡装置３０による平衡補正方法の他の例を模式的に示す図である。図７では、上型９１が複雑な形状であり、偏心荷重が発生しやすい例を模式的に示している。

【0070】

図７の（Ａ）は、上型９１がワークＷに接触し始めの状態を示している。支持用シリンダ３１ａ，３１ｂのロッド３１３の待機高さＨ１（図３（Ａ））は、このときのスライド接触面１１ｓの高さＨ２よりも上方、または同じ高さであり、図７（Ａ）の状態において支持用シリンダ３１ａ，３１ｂのロッド３１３はスライド接触面１１ｓに接触している。（Ｂ）は、上型９１がワークＷに接触して偏心荷重が発生した状態を示し、（Ｃ）は、上型９１が下型９２に接触した状態（ホールディングの状態）を示している。

【0071】

図７（Ｂ）の想像線で示すように、複雑な形状の上型９１がワークＷに接触したことによりスライド部材１１が傾いたとしても、左右の支持用シリンダ３１ａ，３１ｂが受ける反力のアンバランスを補正しながらロッド３１３を同期させて引き下げるので、偏心荷重により傾こうとするスライド部材１１（想像線で示す）を平衡状態として型締めすることができる（図７（Ｃ））。

【0072】

さらに、本実施の形態では、ワークの加圧中、すなわち上型９１がワークに接触している期間（加圧下降期間およびホールディング期間の少なくともいずれか）に、スライド部材１１に押圧されて先行しているロッド３１３をマスタ軸とし、マスタ軸３１３の軸長を維持した状態で残りのロッド３１３を下降させることにより、ロッド３１３の平衡補正を実行する。これにより、ワークの加工精度を向上させることができる。

【0073】

（変形例）
上記実施の形態では、待機時における支持用シリンダ３１のロッド先端高さＨ１が、昇降制御装置２８による下降速度切替えタイミングにおけるスライド接触面１１ｓの高さＨ１０以下であることとしたが、このような例に限定されない。その場合、たとえば平衡制御装置３２と昇降制御装置２８とを連動させて、支持用シリンダ３１が下降途中のスライド部材１１の反力を受けた場合に、昇降制御装置２８に平衡補正開始を通知して、平衡補正が完了するまでスライド部材１１の下降速度を減速させるようにしてもよい。

【0074】

また、支持用シリンダ３１がスライド部材１１などの上型保持部材から独立して（離れて）配置されていることとしたが、このような例に限定されない。また、支持用シリンダ３１のヘッド側およびロッド側のそれぞれに圧力センサ４２ｈ，４２ｒが設けられていることとしたが、ヘッド側およびロッド側の少なくとも一方に圧力センサが設けられていればよい。

【0075】

また、支持用シリンダ３１が複動型シリンダである例について説明したが、単動型シリンダであってもよい。

【0076】

また、支持用シリンダ３１が油圧シリンダであることとしたが、流体圧シリンダであればよく、他種の液圧シリンダであってもよいし、エアシリンダであってもよい。

【0077】

あるいは、スライド部材１１を下方から支持するスライド支持装置は、上下方向に進退する進退部材を有していればよく、流体圧シリンダ以外の装置（たとえばリニアサーボなど）により構成されてもよい。

【0078】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0079】

１ プレス成形機、１１ スライド部材、１１ｅ 拡張部、１１ｓ スライド接触面、１２ ボルスタ、１８，４３ 位置センサ、２０ 昇降機構、２８ 昇降制御装置、３０ 平衡装置、３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ 支持用シリンダ、３２ 平衡制御装置、４２ｈ，４２ｒ 圧力センサ、９１，１９１ 上型、９２，１９２ 下型、２１２，３１２ ピストン、２１３，３１３ ピストンロッド、３１４ ロッド先端部、Ｗ ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】