JP2003136288A - 油圧プレス装置 - Google Patents

油圧プレス装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動油の油温の上昇が少なく水冷クーラを必
要とせず、コンパクトで省エネルギーを実現できる油圧
プレス装置を提供する。 【解決手段】 高速下降用の第１のシリンダ室５１と高
速上昇用の第２のシリンダ室５２の受圧面積を等しく
し、第２のシリンダ室５２から油圧通路３１、油圧ポン
プ７、油圧通路３４、第１のシリンダ室５１に至る閉回
路を構成する。そして、交流サーボモータ６により油圧
ポンプ７の回転数を正逆両方向に制御してピストン体５
４の進退スピード、圧力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、油圧プレス装置に
関し、特に板金成形用に適した油圧プレス装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車のドア、フード、トランクリッド
等を製作するには、インナー部品とアウター部品を縁部
でかしめるヘムプレス加工（Ｈｅｍ−Ｐｒｅｓｓ）が行
われ、これらの加工には油圧プレス機械が用いられる。
従来の油圧プレス機械では誘導電動機で油圧ポンプを絶
えず駆動し、油圧シリンダに送油しないときにはアンロ
ード弁で圧油をタンクに戻していた。このため、油温が
上昇し、作動油を冷却する水冷クーラー等を必要とする
と共に、エネルギー消費（電力消費）も大であった。
【０００３】これら油圧プレス機械において単一の油圧
シリンダを用いると金型の昇降に多量の圧油を要し、金
型の昇降工程に多くの時間を要し生産性が落ちるという
問題点がある。このため、特開２０００−２５４７９９
号公報（第１の公報）では、ねじ式スライド駆動装置１
５と油圧シリンダ式スライド駆動装置２２を並列に設置
し、急速昇降駆動にはねじ式スライド駆動装置１５を用
い、ワークの加圧時にのみ油圧シリンダ式スライド駆動
装置２２を使用するものが提案されている。また、特開
平１０−２６３８８８号公報（第２の公報）には、昇降
用の急速シリンダ３６とワーク加圧用の加圧シリンダ３
７を用いたものが提案されている。さらに、特開平１０
−１８０４９９号公報（第３の公報）には、ワーク加圧
用の第１シリンダと２４下降用の第２シリンダ２５と上
昇用シリンダ２６の３つのシリンダを備え、交流サーボ
モータ１８で油圧ポンプ１７を駆動するようにしラム６
の位置を精密に制御するようにしたものが提案されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の公報のものは、電気モータ１２で駆動されるねじ１
５と油圧シリンダ２２が併設され、構造や制御が複雑に
なるという問題点があった。上記第２の公報のものは、
２つのシリンダ３６、３７が直列に接続されシリンダの
高さが高く大型のものになるという問題点、サーボバル
ブ５２で油圧、油量を調節しているためエネルギーロス
が大きくなるという問題点があった。上記第３の公報の
ものは、交流サーボモータ１８を用いているが、交流サ
ーボモータ１８に結合される油圧ポンプ１７は一方向に
吐出するタイプのもので逆方向に吐出できるタイプのも
のではない。このため、交流サーボモータ１８では回転
数とトルクのみの制御を行い、逆転制御を行うものでは
ない。したがって、各シリンダ２４、２５，２６からの
戻り油はタンク１６に戻されており、ここでエネルギー
ロス、油温の上昇が生じていた。
【０００５】そこで、本発明は、作動油の温度の上昇が
少なく水冷クーラー等を必要とせず、コンパクトで省エ
ネルギーを実現できる油圧プレス装置を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のうち第１の実施態様の発明は、図２に例示
するように、受圧面積の小さな往道用の第１のシリンダ
室５１と、第１のシリンダ５１と同じ受圧面積を有する
復道用の第２のシリンダ室５２と、受圧面積の大きな往
道用の第３のシリンダ室５３と、各シリンダ室を区画す
る一体のピストン体５４とを有する多重シリンダ５０
と、正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型可逆の油
圧ポンプ７及びその油圧ポンプ７を正逆両方向に回転駆
動するサーボモータ６と、前記第１のシリンダ室５１と
前記第２のシリンダ室５２とを前記油圧ポンプ７を介し
て連結するクローズド油圧回路３１、３４と、前記第３
のシリンダ５３と油タンク１とを自動供給弁２３を介し
て連結する自動供給油圧回路３２と、前記油圧ポンプ７
の一方の吐出口と第３のシリンダ室５３とをチェック弁
２７を介して連結する加圧油圧回路３５と、前記第３の
シリンダ５３の油圧を検出する圧力センサー２８と、前
記圧力センサー２８からの信号に基づいて前記サーボモ
ータを６制御する制御装置８０と、を備えることを特徴
とする。
【０００７】このように形成すると、第１のシリンダ室
５１は早送り及び加圧用の、第２のシリンダ室５２は早
戻し用の、第３のシリンダ室５３は加圧用のシリンダと
してそれぞれ用いられる。早送り時には、第２のシリン
ダ室５２から油圧回路３１、油圧ポンプ７、油圧回路３
４そして第１のシリンダ５１に至るクローズド油圧回路
が形成される。ここで、第１のシリンダ室５１の受圧面
積と第２のシリンダ室５２の受圧面積が等しくされてい
るから、第２のシリンダ室５２から吐出される作動油の
量と第１のシリンダ室５１に供給される作動油の量が等
しい。このため、油圧ポンプ７から吐出される作動油は
上記のクローズド油圧回路５２、３１、７、３４、５１
を通過するのみで油タンク１に戻されることがない。し
たがって、エネルギーロスがなく作動油の油温が上昇す
ることもない。なお、加圧用の第３のシリンダ室５３に
は自動供給油圧回路３２及び自動供給弁２３を経由して
油タンク１の作動油が負圧により吸引される。
【０００８】同様に、早戻し時には、第１のシリンダ室
５１から油圧回路３４、油圧ポンプ７、油圧回路３１そ
して第２のシリンダ５２に至るクローズド油圧回路が形
成される。油圧ポンプ７を逆転駆動することにより、第
１のシリンダ室５１から第２のシリンダ室５２に作動油
が送られ、ピストン体５４が後退する。このときも、エ
ネルギーロスがなく作動油の油温が上昇することがな
い。なお、第３のシリンダ室５３の作動油は自動供給弁
２３及び自動供給油圧回路３２を経由して油タンク１に
逃がされる。このように、早送り時、早戻し時には作動
油が第３のシリンダ室５３に自動的に吸引されたり排出
されたりするから、油圧ポンプ７の吐出量が少なくて済
み、油圧ポンプ７の小型化が図れる。
【０００９】加圧時には、自動供給弁２３が閉じられ
る。そして、油圧ポンプ７と連通する油圧回路３４と第
３のシリンダ室５３と連通する加圧油圧回路３５が接続
される。そして、油圧ポンプ７を正転駆動することによ
り、作動油が第３のシリンダ室５３及び第１のシリンダ
室５１に送られ、第３のシリンダ室５３の受圧面積と第
１のシリンダ室５１の受圧面積とを加えた受圧面積で受
ける圧力でもってピストン体５４を押し出す。このと
き、圧力センサー２８で第３のシリンダ室５３の油圧を
検出し、その圧力が適正となるようにサーボモータ６の
回転数を制御する。このように、サーボバルブで油圧を
制御するのではなく、サーボモータ６すなわち油圧ポン
プ７の回転数及びトルクで油圧を制御しているので、エ
ネルギーロスが少なく作動油の油温の上昇も僅かであ
る。さらに、ワークによってプレス圧力を変更する等の
タクトの変更も、制御装置８０内の設定を電気的に変更
しサーボモータ６の回転数等の制御を変更するだけで変
更でき容易である。
【００１０】待機時には、サーボモータ６及び油圧ポン
プ７は停止しており、アンロード弁で圧油を逃がすこと
もないから、エネルギーロスがなく作動油の油温が上昇
することがない。このように、本発明の油圧プレス装置
は、作動油の上昇がほとんどなく冷却装置もいらないこ
とから、省エネルギーでコンパクトな装置を提供できる
という効果を奏する。
【００１１】ここで、第２の実施態様の発明のように、
前記定容積型可逆の油圧ポンプ７が、ベーンポンプであ
ることを特徴とすることができる。このように形成する
と、ベーンポンプは吐出圧力の脈動が小さいため、騒音
が小さくなると共にプレスの加圧圧力が安定する。
【００１２】ここで、第３の実施態様の発明のように、
前記定容積型可逆の油圧ポンプ７が、ピストンポンプで
あることを特徴とすることができる。このように形成す
ると、ピストンポンプは誤差の少ない吐出量が得られ、
高回転かつ高圧力が得られるので、小型のシリンダでも
って高速でかつ高圧力の油圧プレス装置が実現できる。
【００１３】ここで、第４の実施態様の発明のように、
図１を参照し、前記制御装置８０が、前記ピストン体５
４若しくはピストン体５４と一体となったラム２０５、
スライド２０４等の位置を検出する位置検出装置９１か
らの信号に基づき前記サーボモータ６を制御する手段を
備えることを特徴とすることができる。このように形成
すると、ピストン体５４の高速移動から低速高圧力移動
に移る場所等を正確に制御できる。また、タクトの変更
も制御装置８０内の設定の変更で容易にできるようにな
る。
【００１４】ここで、第５の実施態様の発明のように、
図５を参照し、前記制御装置８０が、前記サーボモータ
６の回転を検出する回転検出器９２と、その回転検出器
９２の出力に基づき前記サーボモータ６の回転数の総和
を記憶する手段と、その記憶された回転数の総和からラ
ム２０５、スライド２０４の位置を特定し、特定された
ラム２０５、スライド２０４の位置に基づき前記サーボ
モータ６を制御する手段を備えることを特徴とすること
ができる。このように形成すると、前記第２のシリンダ
室５２から油圧回路３１、油圧ポンプ７、油圧回路３４
そして第１のシリンダ室５１に至るクローズド油圧回路
が形成されており、油圧ポンプ７が定容積型可逆の油圧
ポンプであるから、サーボモータ６の回転数の総和（逆
転は負で数える）すなわち油圧ポンプ７の回転数の総和
は、油圧ポンプ７からいずれかのシリンダ室５１、５２
へ吐出された作動油の容積に対応する。したがって、回
転数の総和によりピストン体５４の位置を特定すること
ができ、ピストン体５４の高速移動から低速高圧力移動
に移る場所等を正確に制御できる。また、タクトの変更
も制御装置８０内の設定の変更で容易にできるようにな
る。さらに、検出器９２がサーボモータ６に付属するた
め配線の取り回しが簡易になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照し説明する。図１は、本発明に係る油圧プレス装
置を示す正面図である。ベッド２０１には４本のコラム
２０２が立設され、コラム２０２の上にはクラウン２０
３が固定されている。クラウン２０３上には油圧駆動ユ
ニット１０、多重シリンダ５０とその付属機器からなる
シリンダユニット２０が設置され、地上には油圧駆動ユ
ニット１０を電気的に駆動制御する制御装置８０が載置
される。コラム２０２には昇降自在にスライダ２０４が
支承されている。スライダ２０４はラム２０５を介して
多重シリンダ５０のピストン体５４に固定され、ピスト
ン体５４の進退により昇降する。スライダ２０４にはそ
の昇降位置を検出する位置検出装置９１が取り付けられ
ている。ベッド２０１上にはボルスタ２０６が固定さ
れ、その上に下金型２０７が固定される。スライダ２０
４には上板２０８が固定され、その下に上金型２０９が
固定される。
【００１６】図２は、油圧プレス装置の油圧回路図であ
る。ここには、油圧駆動ユニット１０、シリンダユニッ
ト２０及びこれらを電気的に制御する制御装置８０が示
されている。油圧駆動ユニット１０は、交流サーボモー
タ６と、その交流サーボモータ６により両方向に回転駆
動され両方向に作動油が吐出されるベーンポンプからな
る油圧ポンプ７と、油タンク１とを主な要素としてい
る。交流サーボモータ６は出力１１Ｋｗ、２０００ｒｐ
ｍのものである。油圧ポンプ７は高圧型のベーンポンプ
であり、最大吐出圧力３２Ｍｐａ、吐出量２８ｃｃ／ｒ
ｅｖで両方向に吐出可能なポンプである。
【００１７】油圧ポンプ７と直接接続する油圧通路とし
て、油圧ポンプ７が正転駆動されたときに圧油が送られ
る正転側の油圧通路３４と、油圧ポンプ７が逆転駆動さ
れたときに圧油が送られる逆転側の油圧通路３１とがあ
る。逆転側の油圧通路３１にはチェックバルブ１０１、
サクションフィルタ５を経由して油タンク１の作動油が
吸引できるようになっている。正転側の油圧通路３４に
はチェックバルブ１０２、サクションフィルタ５を経由
して油タンク１の作動油が吸引できるようになってい
る。また、油圧リミッターとして、正転側の油圧通路３
４にはリリーフバルブ１０４が設けられ、正転側の油圧
通路３４の油圧が３１Ｍｐａを超えたときは作動油を油
タンク１に戻すようになっている。同様に、逆転側の油
圧通路３１にはリリーフバルブ１０３が設けられ、逆転
側の油圧通路３１の油圧が１７Ｍｐａを超えたときは作
動油を油タンク１に戻すようになっている。これらのリ
リーフバルブ１０３、１０４は安全弁として作用する。
【００１８】正転側の油圧通路３４にはゲージバルブ１
０５を介して油圧計１０６が接続されている。逆転側の
油圧通路３１にはゲージバルブ１０７を介して油圧計１
０８が接続されている。油タンク１には、オイルゲージ
２、フィルター３、エアブレザー４が取り付けられてい
る。
【００１９】交流サーボモータ６は制御装置８０と電気
配線により接続され、制御装置８０により正逆回転駆動
される。油圧駆動ユニット１０とシリンダユニット２０
とは、正転側の油圧通路３４と逆転側の油圧通路３１の
他に油タンク１と連通する２つの油圧通路３２、３３
の、４本の油圧通路３１、３２、３３、３４により接続
されている。
【００２０】シリンダユニット２０は多重シリンダ５０
とその付属機器からなる。多重シリンダ５０はピストン
体５４で区画された３つのシリンダ室５１、５２、５３
を有する。中央部の円形の受圧面を持つ第１のシリンダ
室５１は早送り及び加圧用のシリンダ室である。周辺部
の環状の受圧面を持つ第２のシリンダ室５２は早戻し用
のシリンダ室であり、その受圧面積は第１のシリンダ室
５１の受圧面積と等しくされている。上部の第３のシリ
ンダ室５３は大きな受圧面積を有する加圧用のシリンダ
室である。
【００２１】正転側の油圧通路３４は直接第１のシリン
ダ室５１に連通している。逆転側の油圧通路３１はチェ
ックバルブ２１とカウンターバランス弁２２との並列回
路を経由して第２のシリンダ室５２に連通している。カ
ウンターバランス弁２２はリリーフバルブであり、第２
のシリンダ室５２からの油圧が所定の圧力以上になった
ときに導通し第２シリンダ室５２の作動油を逆転側の油
圧通路３１に逃がす。したがって、カウンターバランス
弁のリリーフ圧を図１に示す上金型２０９等の重量に相
当する圧力に調整することによりカウンターバランスを
とることができる。そして、第１のシリンダ室５１と第
２のシリンダ室５２との受圧面積が等しいから、第１の
シリンダ室５１から、正転側の油圧通路３４、油圧ポン
プ７、逆転側の油圧通路３１、チェックバルブ２１ある
いはカウンターバランス弁２２、第２のシリンダ室５２
に至るクローズド油圧回路が形成される。このクローズ
ド油圧回路内の作動油に限って考えれば、油圧ポンプ７
を正転させても逆転させても、作動油はクローズド油圧
回路内を移動するだけで油タンク１等に移動することは
ない。
【００２２】油タンク１からの油圧通路３２は自動供給
弁２３を介して第３のシリンダ室５３に連通している。
第１の電磁弁２４をオンとしたときに自動供給弁２３が
開かれ、油タンク１から作動油を第３のシリンダ室５３
に吸引したり、第３のシリンダ室５３から作動油を油タ
ンク１に戻したりすることができる。第１の電磁弁２４
をオフとすると第３のシリンダ室５３から作動油を油タ
ンク１に戻すことが阻止される。油圧通路３２と自動供
給弁２３は自動供給油圧回路を構成している。
【００２３】正転側の油圧通路３４は、また、第２の電
磁弁２５、スロットルチェックバルブ２６、チェックバ
ルブ２７、油圧通路３５を経由して第３のシリンダ室５
３に連結している。第２の電磁弁２５をオンとすると正
転側の油圧通路３４の油圧が第３のシリンダ室５３に加
えられる。油圧ポンプ７から油圧通路３４、第２の電磁
弁２５、スロットルチェックバルブ２６、チェックバル
ブ２７、油圧通路３５を経由して第３のシリンダ室５３
に至る油圧回路は加圧油圧回路を構成している。油圧通
路３５には圧力センサー２８が取り付けられ、第３のシ
リンダ室５３の油圧が圧力センサー２８により電気信号
に変えられ制御装置８０に送られる。また、第２の電磁
弁２５の他方のポートは、油圧通路３３により油タンク
１に連通され、第２の電磁弁２５をオフとしたときのサ
ージ圧を逃がすようにしている。第１の電磁弁２４及び
第２の電磁弁２５はそれぞれ制御装置８０に電気的に接
続されオンオフ制御される。
【００２４】図３は、シリンダユニット２０の正面図で
あり左半分を断面にして示している。図４は、シリンダ
ユニット２０を示す側面図である。また、いずれの図も
長さ方向は切断短縮して示している。シリンダ筒６１の
上下に上フランジ６２と下フランジ６３が固定されてい
る。上フランジ６２にはヘッドカバーブロック６４が固
定されている。ヘッドカバーブロック６４の中心にはキ
ッカーロッド６５がシリンダ筒６１の中心部に延伸して
固定されている。キッカーロッド６５の中心には中心孔
６５Ａが開けら、上下で開口している。シリンダ筒６１
には、下からピストン体５４が嵌挿されている。ピスト
ン体５４の中心には孔５４Ａが穿たれ、その孔５４Ａに
キッカーロッド６５が入り込むように組み立てられる。
ピストン体５４の外径は２段に形成され、上部はシリン
ダ筒６１の内径と等しいφ２６０（ｍｍ）とされ、下部
は若干縮径してφ２４０（ｍｍ）とされている。キッカ
ーロッド６５の外径はφ１００（ｍｍ）とされている。
【００２５】キッカーロッド６５の外径部とピストン体
５４の孔５４Ａとの間には、ピストン体５４の上方に第
１のシール体６６が設けられ、油密に区画している。シ
リンダ筒６１の下端内径部にはピストン体５４の縮径部
（φ２４０）との間に第２のシール体６７が設けられ、
油密に区画している。また、ピストン体５４の上部の大
径部（φ２６０）にはシリンダ筒６１の内径部と摺接す
る第３のシール体６８が設けられ、油密に区画してい
る。この結果、シリンダ筒６１、ヘッドカバーブロック
６４、キッカーロッド６５、ピストン体５４等で構成さ
れる多重シリンダ５０は、ピストン体５４の孔５４Ａと
キッカーロッド６５で区画される円形の第１のシリンダ
室５１と、シリンダ筒６１の内壁（φ２６０）とピスト
ン体の縮径部（φ２４０）で区画される環状の第２のシ
リンダ室５２と、シリンダ筒６１の内壁、キッカーロッ
ド６５の外壁、ピストン体５４の上面等で区画される環
状の第３のシリンダ室５３とを有することになる。
【００２６】ここで、第１のシリンダ室５１に作動油を
供給するとピストン体５４を下降させるように働く。そ
の有効受圧面積は、第１のシール体６６によりキッカー
ロッド体６５の外径部がシールされているから、キッカ
ーロッド体６５の外径（φ１００）の断面積であるπ×
２５ｃｍ2 ＝７８．５ｃｍ2 である。一方、第２のシリ
ンダ室５２に作動油を供給するとピストン体５４を上昇
させるように働く。第２のシリンダ室５２はφ２６０−
φ２４０の環状であるから、その受圧面積はπ×（１３
2 −１２2 ）＝π×（１６９−１４４）＝π×２５ｃｍ
2 である。つまり、第１のシリンダ室５１の受圧面積と
第２のシリンダ室５２の受圧面積は等しくなるように作
られている。第３のシリンダ室５３（φ２６０）に作動
油を供給するとピストン体５４を下降させるように働
く。第３のシリンダ室５３に作動油を供給しピストン体
５３に圧力を掛けるときは第１のシリンダ室５１にも作
動油を供給し加圧するから、２つのシリンダ室５１、５
３を合わせた受圧面積はπ×１３2 ＝π×１６９ｃｍ2
＝５３０．７ｃｍ2 になる。
【００２７】ヘッドカバーブロック６４の上には、圧力
センサー２８が取り付けられたブロック、チェックバル
ブ２７のブロック、スロットルチェックバルブ２６のブ
ロック、第２の電磁弁２５が積み上げられ一体とされて
いる。また、ヘッドカバーブロック６４の右側面には自
動供給弁２３が取り付けられる。図４を参照し、ヘッド
カバーブロック６４の側部にカウンターバランス弁２２
が取り付けられている。カウンターバランス弁２２から
はパイプ６９によりシリンダ筒６１の側部に接続され、
第２のシリンダ室５２に連通している。上記の部材によ
りシリンダユニット２０を構成している。
【００２８】図５は、制御装置８０を示すブロック図で
ある。制御装置８０は、全体を制御するコンピュータ
（ＰＣ）８１、プレス条件等を入力するタッチパネル８
２、交流サーボモータ６を回転駆動するサーボモータ制
御装置８３、外部機器との入出力をするインターフェー
スパネル８４を有する。インターフェースパネル８４に
は第１の電磁弁２４、第２の電磁弁２５が接続されオン
オフ制御される。また、インターフェースパネル８４に
は圧力センサー２８からの信号が入力され第３のシリン
ダ室５３の油圧が伝えられる。サーボモータ６にはロー
タリエンコーダ９２が取り付けられサーボモータ６の回
転情報をインターフェースパネル８４に伝える。さら
に、図１に示すスライド２０４の位置を検出するエンコ
ーダからなる位置検出装置９１からの信号が入力され
る。
【００２９】以上の構成に基づき、作動について説明す
る。図６は、作動を説明する動作線図である。図６にお
いて縦軸はピストン体５４すなわちスライダ２０４の下
降距離（ｍｍ）を示し、横軸は時間（ｓｅｃ）である。
折れ線３００〜３０８、４００〜４０８はスライダ２０
４の下降上昇を示し、実線で示す折れ線３００〜３０８
は本発明装置の作動を示し、破線で示す折れ線４００〜
４０８は従来の三相誘導モータを用いた装置の作動を示
す。ここでは、まず、実線で示す本発明装置の作動につ
いて図２を併せ参照し説明する。
【００３０】実線３００は準備作動の工程である。ここ
では、０．２秒の間に第１の電磁弁２４をオンとして自
動供給弁２３が開くことができる状態にする。第２の電
磁弁２５はオフのままである。
【００３１】実線３０１はプレス高速下降の工程であ
る。ここでは、交流サーボモータ６を正方向に２０００
回転で高速回転させる。油圧ポンプ７から吐出される作
動油は正転側の油圧通路３４を経由して第１のシリンダ
室５１に送られる。一方、第２のシリンダ室５２から吐
出される作動油はカウンターバランス弁２２、逆転側の
油圧通路３１を経由して油圧ポンプ７に戻される。ここ
で、第１のシリンダ室５１の受圧面積と第２のシリンダ
室５２の受圧面積は等しくされているから、第２のシリ
ンダ室５２から、カウンターバランス弁２２、逆転側の
油圧通路３１、油圧ポンプ７、正転側の油圧通路３４、
第１のシリンダ室５１に至る閉回路が形成され、第２の
シリンダ室５２から排出される作動油はすべて油圧ポン
プ７を経由して第１のシリンダ室５１に注入される。第
３のシリンダ室５３には、油圧通路３２、自動供給弁２
３を経由して油タンク１の作動油が吸引される。
【００３２】プレス高速下降は、ピストン体５４が約５
００ｍｍ下降するまで続けられる。この間、油圧ポンプ
７の吐出圧力は３．５Ｍｐａでピストン体５４の押圧力
は２．７トンである。ピストン体５４の下降速度は１０
８ｍｍ／ｓで高速下降に４．７秒の時間が掛かる。約５
００ｍｍ下降すると位置検出装置９１がそれを検出し、
制御装置８０が交流サーボモータ６を低速回転にする。
この結果、プレス低速下降の工程に移行する。
【００３３】実線３０２はプレス低速下降の工程であ
る。ここでは、油圧回路は前のままで交流サーボモータ
６の回転数が落とされ、ピストン体５４は減速されて５
０ｍｍ／ｓで１．８秒間下降する。このとき、油圧ポン
プ７の吐出圧は最大２０Ｍｐａまで上昇できるように交
流サーボモータ６が制御され、ピストン体５４の最大押
圧力は１５．７トンになる。プレス低速下降は約６００
ｍｍの位置まで続けられ、この間の時間は１．８秒であ
る。
【００３４】実線３０３はプレス加圧の工程である。こ
こでは、第１の電磁弁２４をオフとし第２の電磁弁２５
をオンとする。その結果、自動供給弁２３が閉じられ第
２の電磁弁２５が開かれる。この結果、油圧ポンプ７か
ら吐出される作動油は、正転側の油圧通路３４を経由し
て第１のシリンダ室５１に送られると共に、加圧油圧通
路３５を経由して第３のシリンダ室５３に送られる。径
φ２６０の大径の第３のシリンダ室５３に送られる作動
油は、油タンク１からサクションフィルター５、チェッ
クバルブ１０１、油圧通路３１を経由して吸入し油圧ポ
ンプ７に供給される。油圧ポンプ７から吐出される作動
油が供給されるシリンダ室５１。５３の有効受圧面積が
大きくなるためピストン体５４の下降速度はさらに低下
し、ゆっくり７．８ｍｍ／ｓで１．３秒間下降する。こ
のとき、油圧ポンプ７の吐出圧は最大２９．０Ｍｐａま
で上昇できるように交流サーボモータ６が制御され、ピ
ストン体５４の最大押圧力は１５３．９トンになる。こ
の間に、下金型２０７上に載置されたワークが上金型２
０９で押圧され塑性変形する。上金型がゆっくり下降す
ることにより塑性変形するワークの素材の流れが整い、
プレス加工の仕上がりが良くなる。
【００３５】実線３０４はプレス加圧保持の工程であ
る。ここでは、ワークの塑性変形が終了し上金型２０９
がワークを押し切った状態である。ピストン体５４が止
まった状態で交流サーボモータ６を制御し油圧ポンプ７
の吐出圧を所定圧たとえば２９．０Ｍｐａに保持し、ピ
ストン体５４の押圧力を１５３．９トンに保持する。こ
のプレス加圧保持は１．０秒間続けられる。
【００３６】実線３０５はプレス圧抜きの工程である。
ここでは、約１秒掛けてゆっくりシリンダ室５１、５３
の圧力を０Ｍｐａ近くまで下げる。これは交流サーボモ
ータ６の回転を制御することにより行われる。シリンダ
室５１、５３の圧力が０Ｍｐａになると第２の電磁弁２
５をオフとして残圧を逃がす。この工程により仕上がり
の良いプレス加工品が得られる。
【００３７】実線３０６はプレス低速上昇の工程であ
る。ここでは、第１の電磁弁２４がオンとされ、第３の
シリンダ室５３の作動油が自動供給弁２３、油圧通路３
２を経由して油タンク１に逃げることができるようにす
る。そして交流サーボモータ６を低速で逆転駆動するこ
とにより、第１のシリンダ室５１から、正転側の油圧通
路３４、油圧ポンプ７、逆転側の油圧通路３１、チェッ
クバルブ２１を経て第２のシリンダ室５２に至る閉回路
を通り、作動油が第２のシリンダ室５２に供給されてピ
ストン体５２が約５００ｍｍの位置まで上昇する。第３
のシリンダ室５３の作動油は油タンクに戻される。この
間の所要時間は３．１秒、上昇速度は３３．２ｍｍ／ｓ
であり、ピストン体５４の上昇力は１３．３トンであ
る。
【００３８】実線３０７はプレス高速上昇の工程であ
る。ここでは、油圧回路は前のままで、交流サーボモー
タ６が高速で逆転駆動される。これによりピストン体５
４は上昇端まで上昇し停止する。この間の所要時間は
６．３秒、上昇速度は８０．０ｍｍ／ｓであり、ピスト
ン体５４の上昇力は１３．３トンである。
【００３９】実線３０８は待機工程である。この間にワ
ークの交換等が行われる。待機工程では交流サーボモー
タ６は停止したままで油圧ポンプ７も停止しているの
で、無駄な作動油の流れはなく、省エネルギーが達成で
きる。また、実線３００〜３０７の１サイクルに要する
時間は総時間として１９．４秒であった。
【００４０】このように、本実施の形態では油圧ポンプ
７としてベーンポンプを使用しているので油圧の脈動が
少なく、騒音値も６８ｄＢと静かなプレス装置とするこ
とができた。また、上記のように、プレス加圧工程３０
３，プレス加圧保持工程３０４以外の高速下降、高速上
昇等の工程は作動油を第３のシリンダ室５３に自動吸
引、自動排出させているから、油圧ポンプ７の吐出量が
少なくて済み、油圧ポンプ７の小型化ができた。さら
に、最大圧力３２Ｍｐａの高圧のベーンポンプを用いて
いるので低騒音かつコンパクトにできた。また、油圧プ
レス装置のタクトの変更や調整は制御装置８０内のタッ
チパネル８２から容易に行うことができ、ワークの変更
等に対処するのも容易である。
【００４１】図６に破線で示した従来のプレス機の作動
について簡単に説明する。破線４００〜４０８は実線３
００〜３０８にそれぞれ対応し、破線４００は準備作
動、破線４０１はプレス高速下降、破線４０２はプレス
低速下降、破線４０３はプレス加圧、破線４０４はプレ
ス加圧保持、破線４０５はプレス圧抜き、破線４０６は
プレス低速上昇、破線４０７はプレス高速上昇、破線４
０８は待機工程をそれぞれ示している。破線３００〜３
０７の１サイクルに要する時間は総時間として２６．３
秒であった。
【００４２】従来の１５０トンプレス機では２２Ｋｗの
交流誘導モータを用いている。交流誘導モータは１２０
０回転の一定回転数で油圧ポンプを回転駆動し、負荷ト
ルクに応じて電流値を増やし出力を増加させる。つま
り、従来は油圧ポンプは一定方向に定速で回転しっぱな
しであり、油圧回路のバルブの切り替えで上記４００〜
４０８の作動をさせてきた。このため、高圧の作動油を
油タンクに逃がしたりする必要が生じ、エネルギーロス
を生じていた。
【００４３】たとえば、高圧でワークを押し付け静止し
ている破線４０４のプレス加圧保持の際には１５，７３
０kcal/hの発熱量が生じていた。これに対して、本発明
装置では実線３０４のプレス加圧保持の際には２０４kc
al/hしか発熱しなかった。これは、交流サーボモータ６
の回転を制御して圧力を制御しているからである。ま
た、破線４０８の待機工程では、アンロード弁で作動油
をすべて油タンクに戻さなければならないので、１，８
７５kcal/hの作動油の発熱を生じる。これに対して、本
発明装置では実線３０８の待機工程では油圧ポンプ７は
停止しており作動油の発熱量は０kcal/hである。待機工
程はワークの交換等でかなりの時間を要するから、この
エネルギーロスは機械の全稼働時間で考えるとかなりの
量になる。
【００４４】以上述べた実施の形態では油圧ポンプ７を
ベーンポンプとして説明したが、油圧ポンプ７としてピ
ストンポンプを用いてもよい。ピストンポンプは、ベー
ンポンプに比べて脈動はやや大きくなるが、高い圧力を
出すことができ、また、高回転まで使用できる特徴があ
る。
【００４５】同じシリンダユニット５０を用いて発明者
が実験した例では、ピストンポンプとして最大吐出圧力
４０Ｍｐａ、最大回転数５０００ｒｐｍ、吐出量２８ｃ
ｃの両方向に吐出可能なポンプを用いた。サーボモータ
６は同じ１１ｋｗ、２０００ｒｐｍのものも使用できる
が、高速回転を利用するため１５ｋｗ、５０００ｒｐｍ
のものを用いた。この結果、図６に示す高速下降３０
１、高速上昇３０７のスピードが２倍以上になった。ま
た、プレス加圧３０３、プレス加圧保持３０４では油圧
ポンプ７の吐出圧を４０．０Ｍｐａに保持し、ピストン
体５４の押圧力を２００トンとすることができた。ま
た、低速上昇３０６でのピストン体５４の上昇力は１５
トンにまで向上した。ただ、騒音値はベーンポンプに比
べて大きくなり、７５ｄＢとなった。それでも従来の油
圧プレス機に比べると静かである。
【００４６】図５に示すブロック図では、ピストン体５
４の突出位置を検出する素子としてスライダ２０４の位
置を直接検出するエンコーダ等の位置検出装置９１と、
サーボモータ６に取り付けたロータリエンコーダ９２と
の２つを示したが、実際にはどちらか片方で良い。位置
検出装置９１を用いると直接スライダ２０４の位置を検
出し、プレス高速下降３０１からプレス低速下降３０２
に移行する時点、プレス低速下降３０２からプレス加圧
３０３に移行する時点、プレス低速上昇３０６からプレ
ス高速上昇３０７に移行する時点をコンピュータ８１が
判断しサーボモータ６等を制御する。この方式は制御が
容易であるという利点がある。
【００４７】ロータリエンコーダ９２を用いたもので
は、サーボモータ６の回転数の総和（累積値）から油圧
ポンプ７からいずれかのシリンダ室５１、５２へ吐出さ
れた作動油の容積を算出し、ピストン体５４の位置を算
出する。そして、プレス高速下降３０１から低速下降３
０２に移行する時点等を検出し制御する。この方式はロ
ータリエンコーダ９２がサーボモータ６に付属するため
配線の取り回しが簡易になるという利点がある。さらに
は、ロータリエンコーダ９２を特別に取り付けず、交流
サーボモータ６を制御するサーボモータ制御装置８３が
有する回転データをコンピュータ８１に直接取り込み交
流サーボモータの回転数の総和を算出しても良い。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、クロー
ズド油圧回路を構成し、サーボモータにより油圧ポンプ
を正逆両方向に制御するものであるから、作動油の温度
の上昇が少なく水冷クーラー等を必要とせず、高速かつ
コンパクトで省エネルギーを実現できる油圧プレス装置
を提供することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧プレス装置を示す正面図であ
る。
【図２】油圧プレス装置の油圧回路図である。
【図３】シリンダユニットの正面図であり左半分を断面
にして示している。
【図４】シリンダユニットの側面図である。
【図５】制御装置を示すブロック図である。
【図６】作動を説明する動作線図である。
【符号の説明】
１ 油タンク ６ 交流サーボモータ ７ 油圧ポンプ ２３ 自動供給弁 ２７ チェック弁 ２８ 圧力センサー ３１ 逆転側の油圧通路 ３２ 自動供給弁への油圧通路 ３４ 正転側の油圧通路 ３５ 加圧油圧通路 ５０ 多重シリンダ ５１ 第１のシリンダ室 ５２ 第２のシリンダ室 ５３ 第３のシリンダ室 ５４ ピストン体 ８０ 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H089 AA86 BB01 CC01 DA02 DA14 DB33 EE36 FF03 FF08 FF10 FF12 FF15 GG02 JJ03 4E088 JJ02 JJ04 JJ10 4E090 AA01 AB01 BA02 BB06 CA02 CA03 HA01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受圧面積の小さな往道用の第１のシリン
    ダ室と、第１のシリンダと同じ受圧面積を有する復道用
    の第２のシリンダ室と、受圧面積の大きな往道用の第３
    のシリンダ室と、各シリンダ室を区画する一体のピスト
    ン体とを有する多重シリンダと、 正逆両方向に作動油を圧送可能な定容積型可逆の油圧ポ
    ンプ及びその油圧ポンプを正逆両方向に回転駆動するサ
    ーボモータと、 前記第１のシリンダ室と前記第２のシリンダ室とを前記
    油圧ポンプを介して連結するクローズド油圧回路と、 前記第３のシリンダと油タンクとを自動供給弁を介して
    連結する自動供給油圧回路と、 前記油圧ポンプの一方の吐出口と第３のシリンダ室とを
    チェック弁を介して連結する加圧油圧回路と、 前記第３のシリンダの油圧を検出する圧力センサーと、 前記圧力センサーからの信号に基づいて前記サーボモー
    タを制御する制御装置と、を備えることを特徴とする油
    圧プレス装置。
  2. 【請求項２】 前記定容積型可逆の油圧ポンプが、ベー
    ンポンプであることを特徴とする請求項１記載の油圧プ
    レス装置。
  3. 【請求項３】 前記定容積型可逆の油圧ポンプが、ピス
    トンポンプであることを特徴とする請求項１記載の油圧
    プレス装置。
  4. 【請求項４】 前記制御装置が、前記ピストン体若しく
    はピストン体と一体となったラム、スライド等の位置を
    検出する位置センサーからの信号に基づき前記サーボモ
    ータを制御する手段を備えることを特徴とする請求項
    １、２又は３に記載の油圧プレス装置。
  5. 【請求項５】 前記制御装置が、前記サーボモータの回
    転を検出する回転検出器と、その回転検出器の出力に基
    づき前記サーボモータの回転数の総和を記憶する手段
    と、その記憶された回転数の総和からラム、スライドの
    位置を特定し、特定されたラム、スライドの位置に基づ
    き前記サーボモータを制御する手段を備えることを特徴
    とする請求項１、２又は３に記載の油圧プレス装置。
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