JP2007075846A

JP2007075846A - プレスのダイクッション装置

Info

Publication number: JP2007075846A
Application number: JP2005265620A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Amino; 網野　　廣之; Gen Ro; 言呂; Yoshimasa Koizumi; 義雅小泉
Original assignee: Amino Corp
Current assignee: Amino Corp
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2005-09-13
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】シンプルな構造で、耐久性、耐荷重性が高く、ダイクッション圧の安定性が高く、またダイクッション力の制御精度も良好なプレス用ダイクッション装置を提供する。
【解決手段】上部に金型との間でブランク周縁部を保持するためのパッドの下部に延びる複数本のピストンと、これらを受容する油室を有するシリンダ本体と、それらシリンダ本体とタンクを結ぶ配管と、該配管に介在され回転方向に応じてタンクからシリンダ本体へと圧油を供給し逆にシリンダ本体からタンクへ油圧を戻す油圧ポンプと、該油圧ポンプを正逆駆動するサーボモータを備え、該サーボモータの回転方向とトルクおよび速度制御によりクッション力を制御するよう構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は金属及び非金属材の塑性加工用のプレスにおけるダイクッション装置に関する。

金属及び非金属材の塑性加工たとえば絞り加工や張り出し成形を行う手段としてプレスが汎用されている。かかるプレスことに単動式のものにおいては、しわの発生の防止、絞込み量の制御のためにプレスラムの運動とは別に独立したダイクッションを装備させ、ブランクホルダーを駆動するようになっている。
かかるダイクッションとして、従来では空油圧式が多く使用されていたが、エアシリンダとその油圧シリンダを組み合わせるため回路が複雑でかつ大型となり、またＮＣ制御型のサーボ切換え弁を使用するため高価となるとともに、油圧回路の発熱が生ずる問題があった。

この対策として、先行技術には、パッドにラック杆を接続し、このラック杆とサーボモータの間をピニオンを用いた減速ギア列を介して接続した機械式のダイクッションが提案されている。
しかし、この先行技術は、サーボモータと機械系ラックピニオン構造であるため、スライドとダイクッションが衝突して、ダイクッション圧力の不安定性を招く可能性があり、またラックピニオンの構造の耐久性、耐荷重性などにより、実用が困難であるという問題があった。
このため、最近、新素材、新成形法の開発により、プレスのダイクッション装置に対する要求が益々高くなっているが、これに十分に対応できなかった。
特許第３２１１９０４号

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構造で、耐久性、耐荷重性が高く、ダイクッション圧の安定性が高く、またダイクッション力の制御精度も良好なプレス用ダイクッション装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、上部に金型との間でブランク周縁部を保持するためのパッドの下部に延びる複数本のピストンと、これらを受容する油室を有するシリンダ本体と、それらシリンダ本体とタンクを結ぶ配管と、該配管に介在され回転方向に応じてタンクからシリンダ本体へと圧油を供給し逆にシリンダ本体からタンクへ油圧を戻す油圧ポンプと、該油圧ポンプを正逆駆動し、回転方向とトルクおよび速度制御によりクッション力を制御するするサーボモータを備えたことを特徴としている。
なお、本発明において「油圧ポンプ」は油圧モータを含む油圧発生手段を指すものである。

サーボモータの正方向駆動によりタンクの油は油圧ポンプから配管を経てシリンダ本体に送られ、パッドは上昇する。また、サーボモータを逆方向に駆動すれば、シリンダ本体と配管にある油が油圧ポンプからタンクに戻されるのでパッドは下降する。
スライドが下降すると、その力でパッドが押圧されピストンがシリンダ本体内で移動するので、油圧ポンプにいたる系の圧力が増加し、この系内圧力がカウンター圧としてパッドに作用する。そこでサーボモータを逆方向に駆動すれば、油圧ポンプは配管の圧油を吸い込んでタンクに戻すので、サーボモータのトルクと速度のコントロールによってダイクッション力を任意に精度よく制御することができる。
本発明は油圧のクッションを利用するので、スライドとしわ押え（パッド）の衝突時のショックを低くすることができ、また、切換え弁を使用しないので回路内に発熱が生じない。しかも機械的構造が簡単であり、回路も単純であるため耐久性がよく、耐荷重性もよいものにすることができる。

図１は本発明にかかるダイクッション装置を適用したプレスの一例を示しており、１は所望の駆動機構により昇降されるスライド、２は本発明によるダイクッション装置、３はベッド５に配されたボルスタ、４はボルスタに固定された金型（この例ではパンチ）である。

前記ダイクッション装置２は、ベッド５のピットに配されたクッションパッド６を有しており、該クッションパッド６の上部にはピン７が立設され、それらピンはボルスタ３を貫いて上方に延び上端に環状のしわ押え板８を支えている。
前記クッションパッド６は、図２のように、下部に複数本たとえば４隅の位置に４本のピストン９を垂設しており、それらピストン９はそれぞれ所定位置に固定されたシリンダ本体１０の油室１００に上部から挿入されている。クッションパッド６の側部とピット部分には、非接触式あるいは接触式の位置センサー２０が設けられている。
前記各シリンダ本体１０、１０の下部には外部の油給排用タンク１２にいたる配管１１が接続されている。

前記配管１１には油給排用タンク１２に吸入・吐出部が連通可能な油圧ポンプ(既述のように油圧モータを含む)１３が介在されており、この油圧ポンプ１３はＡＣサーボモータ１４により駆動されるようになっている。前記油圧ポンプ１３は斜軸式ピストンポンプ、歯車ポンプ、ベーンポンプなどを用いることができる。
前記配管１１にはダイクッション圧力を検出する圧力センサー１５が取り付けられ、また分岐部１１０には安全用リリーフ弁１６が接続されている。

前記ＡＣサーボモータ１４はアンプを介してＣＮＣコントローラ１７に電気的に接続されており、材料の種類、特性、加工条件などをコンピュータ１８に入力記憶させ、演算した好適なダイクッション条件に呼応してコントローラ１７から回転方向、速度、トルクの指令が発せられるようになっている。
そして、ＡＣサーボモータ１４の出力系から配置、回転数、トルクがコントローラ１７にフィードバックされ、また、実際のクッションパッド６の位置が前記位置センサー２０で、速度が前記位置センサー２０の検出値を微分することにより、クッション圧力が圧力センサー１５によりそれぞれ検出され、コントローラ１７にフィードバックされ、それらに応じて適正かどうかが逐次比較演算され、差異があれば補正された回転方向、速度、トルクがコントローラ１７からＡＣサーボモータ１４に指令されるようになっている。

本発明の作用を説明すると、運転に当たっては、図4（ａ）のように
コントーラ１７からの指令でＡＣサーボモータ１４を設定されたトルクで正方向に回転させる。こうすれば、タンク１２の油は油圧ポンプ１３により配管１１を経由して各シリンダ本体１０、１０の油室１００，１００に送給され、それによってピストン９，９を介してクッションパッド６が上昇させられ、ピン７で支えられているしわ押え板８が金型４の上位レベルに至り、各シリンダ本体１０、１０の油室１００，１００は初期圧力Ｐ1に設定され、この初期位置で位置保持される。

ワークＷがしわ押え板８に載置され、スライド３を下降させると、金型４´としわ押え板８によりブランクＷの周縁部が挟圧されてしわ押さえがかけられ、スライド３がさらに下降することによってブランクＷは上下の金型４´，４により絞り加工される。
前記スライド３の下降力（プレス力Ｐ）によりクッションパッド６には力が加えられ、プレス力Ｐが前記シリンダ本体１０、１０の油室内圧力Ｐ１に勝ると、クッションパッド６およびこれと一体のピストン９、９は所定のストロークＳと速度Ｖで押し下げられ、油室１００，１００に進出する。これにより油室１００の内圧が増加し、油室内の油は配管１１を介して油圧ポンプ１３にいたる。ＡＣサーボモータ１４が作動を停止している間は、シリンダ本体１０、１０の油室１００から油圧ポンプ１３に至る系の圧力が高まるので、クッションパッド６にはカウンター圧力が創成され、その結果、しわ押え力は高いものとなる。

そこで、設定したダイクッション力に対応するコントローラ１７からの指令で、ＡＣサーボモータの回転方向を逆転しかつ加工条件に応じたトルクと回転数にてＡＣサーボモータ１４を駆動すれば、図４（ｂ）のように油圧ポンプ１３が逆回転して吸込みと吐出が切り替えられるので、配管１１内の圧油はトルクと回転数に応じてタンク１２に戻される。これにより、シリンダ本体１０、１０の油室１００の圧力すなわちダイクッション圧力Ｐ２を設定した力に保持しつつパッド６が下降し、その結果、しわ押え力は緩められ、絞りに適したクッション作用により材料流動が行われる。

前記ダイクッション圧力Ｐ２は、ＡＣサーボモータ１４のトルクと回転数により無段階に連続して制御することができる。すなわち、サーボモータのトルクを相対的に低下させれば、ＡＣサーボモータ１４が減速し、トルクを相対的に増せばＡＣサーボモータ１４が増速する。回転数が少なければ、油圧ポンプ１３からタンクへ戻される油が少なくなるので、シリンダ本体１０、１０の油室１００からの系内圧の低下は少なく、したがってダイクッション圧はサーボモータの回転数が多い場合よりも相対的に高くなる。
したがって、この特性と具体的な値でＡＣサーボモータ１４を駆動させることにより、ダイクッション圧力Ｐ２をスムーズかつ高精度に制御することができ、加工条件にマッチしたしわ押さえを実現することができる。また、パッド６のロッキングも自在に行なうことができる。

こうしてスライド1が下死点に達して成形が終わると、スライド1の上昇とともに、ＡＣサーボモータ１４が正方向に逆転され、図４（ａ）のように油圧ポンプ１３から配管１１を介してシリンダ本体１０、１０の油室１００へ油が送給され、ピストン９，９によりパッド６が押し上げられる。

図５は本発明を実際に適用したときの、プレスストローク、ダイクッション力と、ＡＣサーボモータ回転数・トルクの関係を示している。この図から明らかなように、サーボ式切換え弁を用いないにもかかわらず、ＡＣサーボモータ回転数とトルクの制御によって良好なクッション作用が得られていることがわかる。また、従来のような切換え弁を使用しないので、油圧回路内の発熱が発生しない。

本発明のダイクッション装置を適用したプレスの一例を示す正面図である。本発明のダイクッション装置の一例を示す説明図である。制御系を示す説明図である。（ａ）は本発明の初期状態を示す説明図、（ｂ）は作動中の状態を示す説明図である。本発明を適用した絞り成形ストローク・ダイクッション力とモータの回転数・トルクの関係を示す線図である。

符号の説明

１スライド
２本発明ダイクッション装置
５ベッド
６ダイクッションパッド
９ピストン
１０シリンダ本体
１１配管
１３油圧ポンプ
１４サーボモータ

Claims

上部に金型との間でブランク周縁部を保持するためのパッドの下部に延びる複数本のピストンと、これらを受容する油室を有するシリンダ本体と、それらシリンダ本体とタンクを結ぶ配管と、該配管に介在され回転方向に応じてタンクからシリンダ本体へと圧油を供給し逆にシリンダ本体からタンクへ油圧を戻す油圧ポンプと、該油圧ポンプを正逆駆動し、回転方向とトルクおよび速度制御によりクッション力を制御するするサーボモータを備えたことを特徴とするプレスのダイクッション装置。