JP2006263794A - ファインブランキングプレス機の油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】板押さえ力および逆押さえ力を広範囲で調節できるファインブランキングプレス機の油圧回路を提供することを課題とする。
【解決手段】油圧シリンダ１０に所要の圧油を供給してワークを拘束せん断するファインブランキングプレス機の油圧回路であって、所要の圧油となるように油圧制御するサーボ式圧力制御弁ＲＶと、油圧制御した圧油を蓄圧可能なピストン式アキュムレータ２０とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ファインブランキングプレス機の油圧回路に関し、詳しくはラムを駆動させてワークを拘束せん断するファインブランキングプレス機の油圧回路に関する。

この種のファインブランキングプレス機の油圧回路として、例えば、図３または図４に示す構成の油圧回路が既に知られている。
前者は、ブラダ式アキュムレータ（以下、「アキュムレータ」を「ＡＣＣ」と記す）とバネ式圧力制御弁を使用した油圧回路である。例えば、この油圧回路をファインブランキングプレスの逆押さえシリンダの油圧回路に適用した場合について説明する。
スライドが上昇して拘束打抜行程を開始すると、逆押さえシリンダは急速にスライドの速度で圧縮される。このとき圧力弁のオーバライト特性のためにピーク圧が発生するのを抑制するためＡＣＣを装備する。このときＡＣＣのガス容積と圧力の関係は、断熱変化に近いポリトロープ変化である。
ｐ２×ｖ２＾ｎ＝ｐ３×ｖ３＾ｎ・・・（１）
ここに、ｐ２：圧力制御弁の設定圧＝ＡＣＣのガス圧
ｖ２：圧力ｐ２のガス容積＝ブラダの容積
ｐ３：ピーク圧
ｖ３：圧力ｐ２のガス容積＝ブラダの容積
ｎ：ポリトロープ指数
このときの容積変化はシリンダのストロークによるものだから、
Δｖ＝ｖ２−ｖ３・・・（２）
ここに、Δｖ：シリンダのストロークによる容積変化
与圧を与えたブラダはポンプ吐出に圧縮されている。この時の変化は比較的にゆっくりとしたもので等温変化であるから
ｐ１×ｖ１＝ｐ２×ｖ２・・・（３）
ここに、ｐ１：ＡＣＣの予圧
ｖ１：ＡＣＣの容器容積
上記（１）〜（３）からｖ２およびｖ３を消去して、容積変化Δｖによる増圧ｐ３−ｐ２は次の式で表すことができる。
ｐ３−ｐ２＝ｐ２×［１／（１−Δｖ／ｖ１×ｐ２／ｐ１）＾ｎ−１］・・・（４）
即ち、増圧量は設定圧ｐ２、ＡＣＣ容器容積／変動容積ｖ１／Δｖおよびポリトロープ指数ｎで決まることが分かる。

ＡＣＣと圧力制御弁を備えた回路にしても、上記（４）の増圧が発生する。この増圧の程度の上限を設定圧の１５％ｕｐまでとして次のように設定する。
ｐ３／ｐ２＝１．１５・・・（５）
ブラダ式ＡＣＣの制約は次の式で表すことができる。
最低設定圧ｐ２１は
ｐ２１≧１．１１×ｐ１・・・（６）
最高設定圧ｐ２２は、上記（５）の関係から
ｐ２２≦４×ｐ１／１．１５＝３．４８×ｐ１・・・（７）
上記（４）〜（７）の関係から、例えばｎ＝１．５９とすると、ＡＣＣ容器容積は
ｖ１／Δｖ＝４１．４・・・（８）
最高設定圧と最低設定圧の関係は
ｐ２２／ｐ２１≦３．４８／１．１１＝３．１・・・（９）
である。つまり、この回路で圧力調整範囲は最高圧／最低圧＝２．８〜３．０である。

一方、後者は、ピストン式ＡＣＣとバネ式圧力制御弁を使用した油圧回路である。この油圧回路を上記と同様にファインブランキングプレスの逆押さえシリンダの油圧回路に適用した場合について説明する。
ＡＣＣをピストン式としてＡＣＣの圧力制約を解除すると、圧力制御弁の圧力制約が現れる。
バネ式の圧力制御弁には、直動形とバランスピストン形があるが、いずれも設定圧が低いときには実際の圧力は流量によって変化し不安定である。一般に、流量の大きさに関係なく圧力を設定できるのは、圧力制御弁の定格圧の１０％ないし２０％である。いま、２０％を採って式で表現すると
ｐ２２／ｐ２１≦５・・・（１０）
ここに、ｐ２２：最高設定圧
ｐ２１：最低設定圧
また、最低設定圧は予圧ｐ１より大きくなければならないから上記（６）の関係が必要。
ｐ２１≧１．１１×ｐ１・・・（６ａ）
これを上記（１０）に代入すれば
ｐ２２≦５×１．１１×ｐ１＝５．５５×ｐ１・・・（１１）

このときも増圧の程度の上限を設定圧の１５％ｕｐまでとして
ｐ３／ｐ２＝１．１５・・・（５ａ）
上記（６ａ）、（１１）、（５ａ）およびポリトロープ指数ｎをＡＣＣの関係式（４）に適用すればＡＣＣ容器容積／変動容積ｖ１／Δｖを求めることができる。
上記（４）、（５ａ）、（６ａ）、（１１）の関係から、例えばｎ＝１．５９とすると
ＡＣＣ容器容積は
ｖ１／Δｖ＝６６・・・（１２）
最高設定圧と最低設定圧の関係は
ｐ２２／ｐ２１≦５
である。つまり、この回路で圧力調整範囲は最高圧／最低圧＝４．８〜５．０である。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平８−１１８０９８号公報

上述したファインブランキングプレス機の油圧回路では、板押さえ力および逆押さえ力の圧力調整範囲が狭いため加工されるワークの形状が限定されるという問題が生じていた。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、板押さえ力および逆押さえ力を広範囲で調節できるファインブランキングプレス機の油圧回路を提供することを課題とする。

本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、油圧シリンダに所要の圧油を供給してワークを拘束せん断するファインブランキングプレス機の油圧回路であって、所要の圧油となるように油圧制御するサーボ式圧力制御弁と、油圧制御した圧油を蓄圧可能なピストン式アキュムレータとを備えている構成である。
この構成によれば、サーボ式圧力制御弁を備えているため、油圧回路の油圧を所要の圧油にすることができる。また、ピストン式アキュムレータを備えているため、急激な圧力変化にも追従可能となる。さらに、ブラダ式アキュムレータと比較すると、圧力制約を受けないため広範囲の圧力制御に対応可能である。
したがって、圧力調整範囲は広くなり、様々な形状のワークを加工できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１〜２を用いて説明する。
図１は、本発明に係るファインブランキングプレス機の逆押さえ力を作用させるラム駆動用油圧回路の一実施例を概念的に示す油圧回路図である。図２は、油圧制御のブロック図である。

［油圧回路について］
まず、図１を参照して油圧回路について説明する。
油圧シリンダ１０の上室１１には、管路４１が接続してあり他端は制御弁ＳＶに接続してある。この管路４１には、管路内の圧力検出可能な圧力検出部ＰＨが設けてある。また、制御弁ＳＶには管路４２が接続してあり他端は絞り弁Ｃに接続している。絞り弁Ｃの出側は油タンクＴへの戻り管路４３に接続している。さらに、制御弁ＳＶには管路４４が接続してあり他端はサーボ式圧力制御弁ＲＶとピストン式ＡＣＣ２０および逆止弁３０が接続してある。また、サーボ式圧力制御弁ＲＶの出側は油タンクＴへの戻り管路４３に接続している。また、逆止弁３０には管路４５が接続してあり他端はモータＭで駆動されるポンプＰを接続してある。ポンプＰは油タンクＴからフィルタＦを経由して管路４５に圧油を供給する構成にしてある。

［動作について］
次に、本実施例の動作について説明する。
制御弁ＳＶのソレノイド（図示しない）がＯＮされていると管路４１と管路４４は接続され、ポンプＰにより油タンクＴの油は逆止弁３０を経て管路４４と管路４１を経て上室１１に供給され、ロッド１３を下方へ駆動させラム１４を押し下げる。このとき、管路４４の圧力はサーボ式圧力制御弁ＲＶで制御され、ピストン式ＡＣＣ２０もこの圧力で充満していて、上室１１の圧力はサーボ式圧力制御弁ＲＶの設定値になる。なお、ロッド１３には弾性部材（図示しない）が巻装されており、上室１１へ圧油が供給されると弾性部材の付勢力に抗してラム１４は下方へ駆動されている。

一方、制御弁ＳＶのソレノイドがＯＦＦされていると管路４１は管路４２に接続され、絞り弁Ｃと管路４３を経て油タンクＴに接続するから、管路４１の圧力はゼロとなり上室１１の油は弾性部材の付勢力で押し上げられて、ロッド１３は遅い速度で上昇ストロークし、油圧的にロック状態となる。

［油圧制御について］
続いて、図２を参照して油圧制御について説明する。
図２に示す制御で実施される油圧制御は、主制御部６４、サーボ式圧力制御弁駆動装置６６、サーボ式圧力制御弁ＲＶ、上室１１と圧力検出部ＰＨによって実施されている。サーボ式圧力制御弁駆動装置６６は圧力検出部ＰＨからの信号を受けて指令値との偏差信号を出力する主制御部６４が出力する信号を受けて、サーボ式圧力制御弁ＲＶを駆動する駆動電流を供給する。

上述した構成の油圧回路を従来技術と比較する。
サーボ式圧力制御弁ＲＶでの圧力制御は、圧力検出部ＰＨで検出した回路圧力値と予め設定した設定圧力値の差がゼロとなるように作用する。つまり、流量に影響されることなく圧力を制御できる。ただし、サーボ式圧力制御弁ＲＶの定格電流の３％程度の不感帯があるから正確に制御可能な最小設定圧は最高設定圧の約３％である。
ｐ２１≧ｐ２２×０．０３・・・（１３）
従来技術に記した（１０）と同じように表すと
ｐ２２／ｐ２１≦１／０．０３＝３３．３・・・（１４）
ここに、ｐ２２：最高設定圧
ｐ２１：最低設定圧
つまり、このやり方の圧力制約はバネ式圧力制御弁に比べると各段に改善する。また最低設定圧は予圧ｐ１より大きくなければならないから（６）の関係が必要。
ｐ２１≧１．１１×ｐ１・・・（６ｂ）
これを（１４）に代入すれば
ｐ２２≦３３．３×１．１１×ｐ１＝３６．９６×ｐ１・・・（１５）

このときも増圧の程度の上限を設定圧の１５％ｕｐまでとして
ｐ３／ｐ２＝１．１５・・・（５ｂ）
（６ｂ）、（１５）、（５ｂ）およびポリトロープ指数ｎをＡＣＣの関係式（４）に適用すればＡＣＣ容器容積／変動容積ｖ１／Δｖを求めることができる。

（４）、（５ｂ）、（６ｂ）、（１５）の関係から、例えばｎ＝１．５９とすると
ＡＣＣ容器容積は
ｖ１／Δｖ＝４３９．３・・・（１６）
最高設定圧と最低設定圧の関係は
ｐ２２／ｐ２１≦３３．３
である。つまり、この回路で圧力調整範囲は
最高圧／最低圧＝３３〜３３．３である。

このように、本実施例を従来技術と比較した場合、圧力調整範囲が大きくなるため、逆押さえ力を広範囲で調節できる。
また、ピストン式ＡＣＣを用いることにより、圧力制御の範囲が限定されないため、広範囲の圧力制御に対応することができる（従来技術に記したブラダ式ＡＣＣであれば、ゴム製のブラダの強度に由来する圧力制約が存在した）。

上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
実施例の油圧回路は、ファインブランキングプレス機の逆押さえ力を作用させるラム駆動用油圧回路に適用する例を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、ファインブランキングプレス機の板押さえ力を作用させるラム駆動用油圧回路に適用しても構わない。

図１は、本発明に係るファインブランキングプレス機の逆押さえ力を作用させるラム駆動用油圧回路の一実施例を概念的に示す油圧回路図である。 図２は、油圧制御のブロック図である。 図３は、従来技術の油圧回路図である。 図４は、図３とは異なる形態の従来技術の油圧回路図である。

符号の説明

１０ 油圧シリンダ
２０ ピストン式アキュムレータ
ＲＶ サーボ式圧力制御弁

Claims (1)

1. 油圧シリンダに所要の圧油を供給してワークを拘束せん断するファインブランキングプレス機の油圧回路であって、
   所要の圧油となるように油圧制御するサーボ式圧力制御弁と、
   油圧制御した圧油を蓄圧可能なピストン式アキュムレータとを備えているファインブランキングプレス機の油圧回路。
   
   
   
   
   

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