JP2007507349A

JP2007507349A - トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための装置

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Publication number: JP2007507349A
Application number: JP2006522323A
Authority: JP
Inventors: アルンスシュテファン; ベールヘルムート
Original assignee: Bosch Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2007-03-29
Also published as: US20060254337A1; DE10336279A1; EP1656224B1; WO2005016571A1; EP1656224A1; ATE390966T1; US7827843B2; DE502004006732D1; ES2302006T3

Abstract

相互に作用し合う２つの成形ツール部分（１１，１２）を備えていて、両成形ツール部分の間に、変形加工したいワーク（１０）が保持されている、トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための装置が記載される。一方の成形ツール部分（１１）は、一定の回転速度で駆動される機械的なクランク伝動装置（１３）によって２つの反転点（ＯＴ，ＵＴ）の間を移動可能である。第２の成形ツール部分（１２）は、ピストンロッド（１７）を介してハイドロリック式の差動シリンダ（１５）のピストン（１６）に結合されている。第１の反転点と第２の反転点とにより仕切られた範囲内の第１の時間区分の間、ピストンのロッド側の面（Ａｒ）は、両成形ツール部分の衝突時に両成形ツール部分が実質的に同じ速度で運動するように第２の成形ツール部分（１２）を加速するために十分な大きさの圧力で負荷されている。底部側のチャンバ（１５ｂ）とタンク（２６）との間には、制御可能な絞り（３５）が配置されている。このようなトランスファプレスの運転時にエネルギを節約するために、第１の時間区分に続いて第２の反転点（ＵＴ）への到達にまで延びる第２の時間区分において、ピストンのロッド側の面（Ａ_ｒ）が、第１の時間区分の間の第１の圧力よりも小さな第２の圧力で負荷されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式の、トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための装置に関する。

トランスファプレスの形のプレスでは、変形加工したいワークが、相互に作用する２つの成形ツール部分の間に保持されている。両成形ツール部分のうち、特に雌型として形成されている方の成形ツール部分は、一定の回転数で駆動される機械的なクランク伝動装置によって上側の反転点と下側の反転点との間を移動可能である。この場合、上側の反転点から下側の反転点への運動は「前進ストローク（Vorhub）」と呼ばれ、引き続き行われる、下側の反転点から上側の反転点への運動は「後退ストローク（Rueckhub）」と呼ばれている。クランク伝動装置によって駆動される方の成形ツール部分の運動は、クランク伝動装置の構造的な設計およびその回転速度により規定されている。絞り成形過程の、「前進ストローク」と「後退ストローク」とから成る１回の作業サイクルの間、クランク伝動装置は完全な１回転を実施する。クランク伝動装置の回転速度が一定であるので、クランク角度と時間との間には固定的な関係が生じる。したがって、その都度のクランク角度の代わりに、当該クランク角度に対応する時間点を評価することが可能となる。この関係は、以下の説明においても使用される。特に絞り過程用クッションとして形成されている他方の成形ツール部分は、ピストンロッドを介して、ハイドロリック式の差動シリンダのピストンに結合されている。ピストンロッドの運動は差動シリンダの第１のチャンバ内への圧力媒体供給と、それぞれ他方のチャンバからの圧力媒体排出とにより制御されている。ピストンロッドに保持された成形ツール部分の運動には、差動シリンダに供給されかつ差動シリンダから導出される圧力媒体流の制御により、前記クランク伝動装置の運動とは別個に独立して影響を与えることができる。プレスの絞り成形過程の１回の作業サイクルは連続する一連の時間区分に分割される。選択された例で前進ストローク内に延びる第１の時間区分の間は、ピストンのロッド側の面が圧力媒体で負荷される。この場合、差動シリンダは、第１の成形ツール部分が第２の成形ツール部分に衝突したときに両成形ツール部分が実質的に同一の速度で運動するように第２の成形ツール部分を著しく加速する。前進ストローク内で第１の時間区分に続いて第２の時間区分が設定されており、この第２の時間区分は下側の反転点にまで延びている。この第２の時間区分では、両成形ツール部分が互いに反対の側からワークに接触し、このワークを変形加工する。変形加工の間、両成形ツール部分は引き続き互いに接近する。下側の反転点において、差動シリンダ内の圧力媒体のデコンプレッション（減圧）が行われる。クランク伝動装置の運動方向の反転と共に後退ストロークが開始する。後退ストロークは引き続き別の時間区分を有しており、この時間区分は最大で上側の反転点への到達時まで延びている。この時間区分において、第２の成形ツール部分は特別な取出し位置へ移動するか、またはまずクランク伝動装置と一緒に上側の反転点の方向へ運動することができる。両方の場合とも、差動シリンダにより駆動される第２の成形ツール部分の速度は、クランク伝動装置により駆動される第１の成形ツール部分の速度よりも大きくない。差動シリンダ内に圧力媒体を供給するために設けられたポンプは、このポンプが第２の成形ツール部分を第１の時間区分の間、上で説明したように加速することができるように設計されていなければならない。この第１の時間区分は作業サイクル中の最大の所要圧力媒体量を必要とする時間区分である。ポンプはこの最大の所要圧力媒体量に合わせて設計されていなければならないので、このポンプは、より小さな所要圧力媒体量しか必要としない時間区分に対しては過剰寸法設定されていて、これらの時間区分では必要以上のエネルギを消費することになる。トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するためのこのような装置は、マンネスマン・レックスロース社（Mannesmann Rexroth AG；現在はBosch Rexroth AG社）により提供されて市販されている。

本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた形式の、トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための装置を所要エネルギ量の減少を目的にして改良することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴により解決される。本発明は、絞り成形過程の第１の時間区分の間しか高い圧力は必要とならず、作業サイクルの少なくとも１つの別の時間区分では、第２の成形ツール部分を運動させるために、この高い圧力に比べて低い圧力で十分となるという思想に基づくものである。このために必要となる低圧ポンプの使用は、たしかにプレスの仕入れコストを高めるが、しかしこの過剰コストは運転コストの節約により補って余りあるので、プレスの全寿命にわたって見れば結果的にエネルギ節約の方が優勢となる。

本発明の有利な改良形は請求項２以下に記載されている。これらの改良形は、一層のエネルギ節約をもたらす手段およびこのような装置の詳細に関するものである。これらの手段に基づき、とりわけ一層小さな構成サイズのシリンダを使用することができる。さらに、必要となる冷却出力も減少する。圧力媒体のためには、より小さな容積を有するタンクを使用することができる。

以下に、本発明の３つの実施例を図面につき詳しく説明する。

図１は、トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための本発明により形成された装置の第１実施例を示す概略図であり、
図２は、図１に示したトランスファプレスの両成形ツール部分の運動を１作業サイクルの個々の時間区分毎に示す線図であり、
図３は、トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための本発明により形成された装置の第２実施例を示すハイドロリック部分の概略図であり、
図４は、トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための本発明により形成された装置の第３実施例を示すハイドロリック部分の概略図であり、
図５は、図４に示した第３実施例で使用されるシリンダの拡大図であり、
図６は、図５に示したシリンダの、圧力媒体で負荷されたロッド側の環状面を示す断面図であり、
図７は、図５に示したシリンダの、圧力媒体で負荷された底部側の面を示す断面図である。

図１には、トランスファプレスならびに本発明による、絞り成形過程を制御するための装置の第１実施例が概略図で図示されている。変形加工したいワーク１０が、相互作用する２つの成形ツール部分１１，１２の間に保持されている。両成形ツール部分のうち成形ツール部分１１は雌型として形成されており、成形ツール部分１２は絞り過程用クッション（Ziehkissen）として形成されている。成形ツール部分１１は、図１には図示されていないモータにより一定の回転速度で駆動される機械的なクランク伝動装置１３によって、上側の反転点ＯＴと下側の反転点ＵＴとの間を移動させられる。この場合、成形ツール部分１１の下限位置は参照位置ｓ_ｓとして示されている。成形ツール部分１２は、ピストン１６と、成形ツール部分１２に作用するピストンロッド１７とを備えたハイドロリック式の差動シリンダ１５によって、上下の反転点ＯＴ，ＵＴにより仕切られた範囲内を移動させられる。この場合、成形ツール部分１２の上限位置は参照位置ｓ_ｋとして示されている。成形ツール部分１１の位置ｓ_ｓのための尺度となるクランク伝動装置１３の角度位置φは、回転角度センサ２０によって電圧信号ｕ_φへ変換される。成形ツール部分１２の位置ｓ_ｋは、定規によりシンボル化されて図示されたストロークセンサ２１によって別の電圧信号ｕ_ｓｋへ変換される。両電圧信号ｕ_φおよびｕ_ｓｋは演算回路２２に入力信号として供給される。この演算回路２２はこれらの入力信号を規定のアルゴリズムに基づき結合して、制御信号ｕ_ｓｔｂおよびｕ_ｓｔｓを形成する。これらの制御信号は、差動シリンダ１５に設けられた、符号１５ｓおよび１５ｂで示したチャンバに対する圧力媒体供給を制御する。

圧力媒体は、定吐出量形ポンプとして形成された第１のポンプ２５によってタンク２６から圧送される。この圧力媒体はアキュムレータ２７を所定の圧力ｐ_ｓＨにまでチャージする。この圧力ｐ_ｓＨの高さは圧力遮断弁２８によって制限されている。同じく定吐出量形ポンプとして形成された別のポンプ３０が設けられており、このポンプ３０は圧力媒体をタンク２６から圧送して、別のアキュムレータ３１を所定の圧力ｐ_ｓＮにまでチャージする。この圧力ｐ_ｓＮの高さは別の圧力遮断弁３２によって制限されている。圧力ｐ_ｓＨは、成形ツール部分１２が、運転時に最大に必要となる加速をもって移動され得るような大きさに設定されている。圧力ｐ_ｓＮは圧力ｐ_ｓＨよりも著しく小さく設定されている。１実施例では、圧力ｐ_ｓＮが圧力ｐ_ｓＨの１／４のオーダにある。

アキュムレータ２７，３１から差動シリンダ１５のチャンバ１５ｓ，１５ｂへの圧力媒体供給は比例弁３５と切換弁３６とによって、演算回路２２により送出された制御信号ｕ_ｓｔｂおよび制御信号ｕ_ｓｔｓに相応して制御される。アキュムレータ３１は逆止弁３９と、ハイドロリック的な管路４０，４１とを介して差動シリンダ１５のロッド側のチャンバ１５ｓに接続されている。比例弁３５の両終端位置のうちの一方の終端位置である、比例弁３５の、図１に示した休止位置では、チャンバ１５ｂが別のハイドロリック的な管路４２を介してタンク２６に接続されている。逆止弁３９とチャンバ１５ｂとの間の接続は比例弁３５の休止位置では遮断されている。切換弁３６も、図１に示した休止位置に位置していると、アキュムレータ２７とハイドロリック的な管路４１との間の接続が遮断されており、チャンバ１５ｓはアキュムレータ３１の圧力ｐ_ｓＮでしか負荷されていない。制御信号ｕ_ｓｔｂの最大値に相当する、比例弁３５の他方の終端位置では、チャンバ１５ｓに対して付加的にチャンバ１５ｂも圧力ｐ_ｓＮで負荷されている。制御信号ｕ_ｓｔｂのゼロと最大値との間の中間に位置する値では、チャンバ１５ｂがタンク２６にもハイドロリック的な管路４０にも接続されており、この場合、各流過横断面の大きさは制御信号ｕ_ｓｔｂのその都度の大きさにより決定される。

切換弁３６が作業位置に位置していると、チャンバ１５ｓが圧力ｐ_ｓＨで負荷されており、面Ａ_ｒに圧力ｐ_ｓＨが作用する。上で説明したように圧力ｐ_ｓＨは圧力ｐ_ｓＮよりも大きいので、逆止弁３９は遮断される。比例弁３５が休止位置に位置していると、チャンバ１５ｂはタンク２６へ放圧されている。比例弁３５および切換弁３６のこのような位置では、ピストン１６に、下方へ向けられた最大力が作用する。制御信号ｕ_ｓｔｂが増大すると、タンク２６に対する接続が絞られる。この場合には、ピストン１６の底部の面Ａ_ｂに、制御信号ｕ_ｓｔｂの大きさにより規定された、上方へ向けられた力が作用し、この力は下方へ向かって作用する力に抗して作用し、これによって、下方へ向かって作用する合成力を減少させる。

以下に、図１に示した制御装置を備えたトランスファプレスの機能形式を図２につき詳しく説明する。図２には、トランスファプレスの１回の作業サイクルの間の成形ツール部分１１の位置ｓ_ｓ（曲線４５）および成形ツール部分１２の位置ｓ_ｋ（曲線４６）が示されている。クランク伝動装置１３の回転速度は一定であるので、位置ｓ_ｓのための尺度となるクランク角度φと時間ｔとの間には一定の関係が生じる。これによって、その都度のクランク角度φ_ｉの代わりに、このクランク角度に対応する時点ｔ_ｉを評価することが可能となる。以下に説明する作業サイクルは、時点ｔ_０で前進ストロークと共に開始する。この前進ストロークでは、成形ツール部分１１が上側の反転点ＯＴから下側の反転点ＵＴへ運動する。下側の反転点ＵＴは時点ｔ_３で到達されている。前進ストロークには後退ストロークが続いている。後退ストロークでは、成形ツール部分１１が下側の反転点ＵＴから上側の反転点ＯＴへ向かって後退する。この場合、上側の反転点ＯＴは時点ｔ_６で到達されている。クランク伝動装置１３の永続的な回転運動に基づき、時点ｔ_６では直ちに新たな作業サイクルが開始する。新たな作業サイクルも、時点ｔ_０と時点ｔ_６との間の作業サイクルと同様に進行する。クランク伝動装置１３により固定的に規定されている運動を実施する成形ツール部分１１の運動とは異なり、成形ツール部分１２の運動は、差動シリンダ１５のチャンバ１５ｂ，１５ｓをハイドロリック的な圧力媒体で負荷することにより制御され得る。このためには、演算回路２２に所定のプログラムがファイルされている。このプログラムは、成形ツール部分１２の位置ｓ_ｋが曲線４６に相当するように信号ｕ_φおよびｕ_ｓｋから比例弁３５もしくは切換弁３６のための制御信号ｕ_ｓｔｂおよび制御信号ｕ_ｓｔｓを形成する。時点ｔ_０で切換弁３６はその作業位置に位置する。すなわち、チャンバ１５ｓは圧力ｐ_ｓＨで負荷されている。時点ｔ１にまで、比例弁３５は、成形ツール部分１２がｓ_ｋ０で示された初期位置を維持するように制御されている。この場合、チャンバ１５ｂ内には、互いに逆の側からピストン１６に作用する力（成形ツール部分１２の自重およびワーク１０の自重を考慮して）がちょうど互いに相殺し合うような圧力が生じる。成形ツール部分１１の運動に基づき、時点ｔ_０と時点ｔ_１との間の時間区分Δｔ_１において、両成形ツール部分１１，１２の間の間隔は減少する。時点ｔ_１が超えられると、演算回路２２は、時点ｔ_２で両成形ツール部分１１，１２が互いに衝突するまで両成形ツール部分１１，１２の間の間隔が引き続き減少するように比例弁３５を制御する。時点ｔ_２で演算回路２２は切換弁３６を休止位置へ戻す。これによって、ポンプ２５のエネルギ消費量は減少する。なぜならば、アキュムレータ２７から圧力媒体が取り出されることなく、たんにアキュムレータ２７の圧力ｐ_ｓＨだけが維持されるからである。前進ストロークの残りの時間に、つまり時点ｔ_２と時点ｔ_３との間の時間区分Δｔ_３において、ならびに後退ストロークの最初の部分、つまり時点ｔ_３と時点ｔ_５との間の時間区分Δｔ_４およびΔｔ_５の間、切換弁３６は休止位置を維持する。この時間中、差動シリンダ１５のチャンバ１５ｂおよびチャンバ１５ｓはアキュムレータ３１からの圧力媒体でしか負荷されていない。このときに演算回路２２は比例弁３５を再び制御し、この場合、比例弁３５は、チャンバ１５ｂ内に生じる、ピストン１６の面Ａ_ｂに作用する圧力が、ピストン１６に作用するその他の力と相まって成形ツール部分１２を曲線４６の経過に相応して運動させるように制御される。曲線４６は、両成形ツール部分１１，１２がその間に位置するワーク１０と共に時点ｔ_４まで一緒に上方へ向かって移動する場合に適用される。時点ｔ５にまで延びる時間区分Δｔ_５において、両成形ツール部分１１，１２は互いに分離して、ワーク１０を取出しのために解放する。時点ｔ_５で、成形ツール部分１２はその初期位置ｓ_ｋ０に到達しており、成形ツール部分１１はさらに上側の反転点ＯＴにまで移動する。時点ｔ_６で成形ツール部分１１はこの上側の反転点ＯＴに到達する。時点ｔ_６では、演算回路２２が切換弁３６を再びその作業位置へ切り換える。この作業位置では、差動シリンダ１５の両チャンバにハイドロリック的な管路４０，４１を介して圧力ｐ_ｓＨが供給されている。原則的に作業位置への切換弁３６の切換をもっと遅い時点で行うこともできるが、ただし遅くとも時点ｔ_１までには行わなくてはならない。破線４７は曲線４６に対して択一的に、成形ツール部分１２が時点ｔ_３を超えてまずワーク１０のための特別な取出し位置へ移動し、そして時点ｔ_５と時点ｔ_６との間でようやく再びその初期位置ｓ_ｋ０に到達する事例を示している。

図３には、トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための本発明により形成された装置の第２実施例が示されている。図３には、この装置のハイドロリック部分しか図示されていない。第２実施例による装置は多くの部分で図１に示した第１実施例による装置と一致している。図１で一点鎖線５０の上方に図示されている構成部分、つまり成形ツール部分１１，１２、クランク伝動装置１３ならびに演算回路２２は、図面を見易くするという理由から図３には図示されていない。差動シリンダ１５の、図３において一点鎖線５０のところで終わっているピストンロッド１７は成形ツール部分１２に通じている。ストロークセンサ２１の出力信号ｕ_ｓｋは演算回路２２に入力信号として供給される。演算回路２２には、別の入力信号として回転角度センサ２０の出力信号ｕ_φが供給される。演算回路２２はこれらの信号からハイドロリック的な弁５１のための制御信号ｕ_ｓｔｂと、別のハイドロリック的な弁５２のための制御信号ｕ_ｓｔｓとを形成する。両弁５１，５２は比例弁として形成されている。この手段は圧力媒体流の微妙な制御を可能にする。ハイドロリック的な管路５３を介してチャンバ１５ｂに接続されている弁５１は底部側のチャンバ１５ｂに対する圧力媒体流を制御する。弁５２はロッド側のチャンバ１５ｓに対する圧力媒体流を制御する。図１に示した実施例の場合と同様に、図３の実施例にも２つのポンプ２５，３０、２つの圧力遮断弁２８，３２、２つのアキュムレータ２７，３１ならびに１つの逆止弁３９が設けられている。アキュムレータ３１は逆止弁３９とハイドロリック的な管路４０，４１とを介してチャンバ１５ｓに接続されている。

弁５１は制御信号ｕ_ｓｔｂによって２つの終端位置の間で無段階に制御可能である。図３に示した終端位置では、チャンバ１５ｂがタンク２６に対して放圧されている。弁５１の他方の終端位置では、チャンバ１５ｂが圧力ｐ_ｓＨで負荷されている。制御信号ｕ_ｓｔｂの値がゼロと最大値との間の中間に位置する場合には、弁５１が中間位置をとり、この中間位置ではチャンバ１５ｂがタンク２６にもアキュムレータ２７にも接続されており、この場合、その都度の通過横断面の大きさは制御信号ｕ_ｓｔｂのその都度の値によって規定される。弁５２は制御信号ｕ_ｓｔｓによって、やはり２つの終端位置の間で無段階に制御可能である。図３に示した終端位置では、チャンバ１５ｓが圧力ｐ_ｓＨで負荷されている。弁５２のこの終端位置では圧力ｐ_ｓＨが圧力ｐ_ｓＮよりも大きいので、逆止弁３９は遮断されている。弁５２の他方の終端位置では、弁５２が遮断されていて、チャンバ１５ｓは圧力ｐ_ｓＮで負荷されている。弁５２の中間位置では、チャンバ１５ｓ内の圧力が、圧力ｐ_ｓＨと圧力ｐ_ｓＮとの間に位置する値をとる。この値は制御信号ｕ_ｓｔｓの大きさに関連している。

演算回路２２は、ピストンロッド１７に結合された成形ツール部分１２が図２に示した曲線４６に従うように両弁５１，５２を制御する。作業サイクルは時点ｔ_０で前進ストロークと共に開始する。前進ストロークでは成形ツール部分１１が上側の反転点ＯＴから下側の反転点ＵＴへ向かって運動する。時点ｔ_１と時点ｔ_２との間の時間区分Δｔ_２では、両弁５１，５２が、図３に示した休止位置に位置している。この休止位置では、チャンバ１５ｓが圧力ｐ_ｓＨで負荷されており、チャンバ１５ｂがタンク２６に対して放圧されている。このような弁位置組合せでは、ピストン１６にできるだけ大きな力が作用する。成形ツール部分１１が成形ツール部分１２に衝突する時点ｔ_２で、弁５２が閉じる。チャンバ１５ｓはアキュムレータ３１から逆止弁３９とハイドロリック的な管路４０，４１とを介して圧力媒体で負荷されている。クランク伝動装置１３により駆動された成形ツール部分１１は、ピストンロッド１７に保持された成形ツール部分１２をアクティブに下方へ向かって押しのける。演算回路２２はこのときに、成形ツール部分１２の所望のカウンタ力が生じるように弁５１を制御する。この場合に云えることは、チャンバ１５ｂとタンク２６との間の接続部の通過横断面を減少させることによって成形ツール部分１２のカウンタ力が高められることである。弁５１はこの限りでは、底部側のチャンバ１５ｂ内の圧力を決定する制御可能な絞りとして働く。時点ｔ_３において成形ツール部分１２は下側の反転点ＵＴに到達する。このときに演算回路２２は、チャンバ１５ｂもチャンバ１５ｓも圧力ｐ_ｓＨで負荷されるように弁５１，５２を制御する。すなわち、両弁５１，５２は、成形ツール部分１２が曲線４６に従うように制御される。この場合にも、時間区分Δｔ_２において差動シリンダ１５には、圧力ｐ_ｓＨよりも低い圧力ｐ_ｓＮにまでチャージされたアキュムレータ３１からのみ圧力媒体を供給することが有効となる。このことは、この実施例においても時間区分Δｔ_２でのポンプ２５のエネルギ消費量が作業サイクルの別の時間区分に比べて減少することを意味する。

図４〜図７につき説明する実施例により、トランスファプレスの１作業サイクル中に消費されるエネルギの一層の低減が可能となる。図４には、制御装置が図１もしくは図３に相当する図で図示されている。図１、図３および図４において同一の構成部分が使用されている場合、これらの構成部分には同じ符号が付与されている。図４に示した実施例では、成形ツール部分１２を駆動するために、図１および図３に示した実施例において使用された差動シリンダ１５の構造とは異なる構造を有する差動シリンダ５５が働く。既に図３においてそうであったように、成形ツール部分１１，１２ならびにクランク伝動装置１３は図４には図示されていない。差動シリンダ５５は図５に拡大されて図示されている。このような差動シリンダは実用車との関係で、たとえば米国特許第６１４５３０７号明細書に基づき公知である。差動シリンダ５５はピストン５６を有しており、このピストン５６は孔５７を備えている。この孔５７内にはハウジング固定のピストン５８が係合しており、このピストン５８は孔５７と一緒になって内側の底部側のチャンバ５５ｂ_ｉを形成している。チャンバ５５ｂ_ｉへの圧力媒体供給はピストン５８に設けられた通路５９を介して行われる。さらに差動シリンダ５５は外側の底部側のチャンバ５５ｂ_ａならびにロッド側のチャンバ５５ｓを有している。ハイドロリック的な管路４１（弁５２から到来）およびハイドロリック的な管路５３（弁５１から到来）はチャンバ５５ｓ；５５ｂ_ａに接続されている。ピストン５６の、圧力媒体負荷される面は符号Ａ_ｒ，Ａ_ｂｉおよびＡ_ｂａで示されている。図６には、ロッド側のチャンバ５５ｓの環状面Ａ_ｒが図示されている。図７には、外側の底部側のチャンバ５５ｂ_ａの環状面Ａ_ｂａと、内側の底部側のチャンバ５５ｂ_ｉの円形面Ａ_ｂｉとが図示されている。この場合、環状面Ａ_ｂａは円形面Ａ_ｂｉよりも大きく形成されている。電動モータ６２により、シャフト６３を介してはずみ質量体６４と可変吐出量形ポンプ６５とが駆動される。可変吐出量形ポンプ６５の圧送容量は制御信号ｕ_ｓｔＨにより所定の最小値と所定の最大値との間で調節可能である。シャフト６３にはクラッチ６７を介して第２のシャフト６６が結合されている。このシャフト６６はハイドロリック機械７０を駆動する。このハイドロリック機械７０は制御信号ｕ_ｓｔＭに関連して連続的にポンプ運転からモータ運転へ制御可能である。さらにシャフト６６は、定吐出量形ポンプとして形成されたポンプ３０を駆動する。ハイドロリック機械７０はハイドロリック的な管路７３を介して、差動シリンダ５５のハウジング固定のピストン５８に設けられた、チャンバ５５ｂ_ｉに通じた通路５９に接続されている。アキュムレータ３１とハイドロリック的な管路７３との間には、逆止弁７５が配置されている。この逆止弁７５は、ハイドロリック的な管路７３内の圧力がｐ_ｓＮよりも大きくなった場合には必ず遮断される。

演算回路７７は規定のアルゴリズムに基づき、入力信号ｕ_ψおよびｕ_ｓｋから制御信号ｕ_ｓｔｂおよびｕ_ｓｔｓ（弁５１；５２のための）ならびに別の制御信号ｕ_ｓｔＨ（可変吐出量形ポンプ６５のための）およびｕ_ｓｔＭ（ハイドロリック機械７０のための）を形成する。図面を見易くするという理由から、図４には演算回路７７と作動機構（弁５１，５２、可変吐出量形ポンプ６５、ハイドロリック機械７０）との間の個々の電気的な線路は図示されていない。演算回路７７はこれらの作動機構を、成形ツール部分１２の位置ｓ_ｋがこの実施例においても図２に示した曲線４６に相当するように制御する。作業サイクルは再び時点ｔ_０で前進ストロークと共に開始し、この前進ストロークでは、成形ツール部分１１が上側の反転点ＯＴから下側の反転点ＵＴへ運動する。時点ｔ_１と時点ｔ_２との間の時間区分Δｔ_２では、弁５１，５２が図４に示した休止位置に位置しており、この休止位置では、チャンバ５５ｓが圧力ｐ_ｓＨで負荷されており、チャンバ５５ｂ_ａがタンク２６に対して放圧されている。ハイドロリック機械７０はこの時間区分では約５０％のタンク圧送モードにセットされている。この組合せにおいて、ピストン５６には、できるだけ大きな力が作用する。成形ツール部分１１が成形ツール部分１２に衝突する時点ｔ_２で、弁５２が閉鎖される。時間区分Δｔ_３の間、チャンバ５５ｓはアキュムレータ３１によって逆止弁３９とハイドロリック的な管路４０，４１とを介して圧力媒体で負荷されている。ピストン５６により保持された成形ツール部分１２はアクティブにクランク伝動装置１３によって成形ツール部分１１と、両成形ツール部分１１，１２の間に位置するワーク１０とを介して下方へ向かって押しのけられる。この時間区分において演算回路７７は弁５１を、成形ツール部分１２の所望の対抗力もしくはカウンタ力が生じるように制御する。この場合に云えることは、チャンバ５５ｂ_ａとタンク２６との間の接続の通過横断面を減少させることにより成形ツール部分１２のカウンタ力が高められることである。ハイドロリック機械７０はモータとして働いて、はずみ質量体６４に機械的なエネルギを送出する。可変吐出量形ポンプ６５は１００％圧送容量モードへ切り換わる。チャンバ５５ｂ_ａ内の圧力制御は弁５１とハイドロリック機械７０とを介して行われる。時点ｔ_３で成形ツール部分１２は下側の反転点ＵＴへ到達する。このときに演算回路７７は弁５１，５２を、チャンバ５５ｂ_ａもチャンバ５５ｓも圧力ｐ_ｓＨで負荷されるように制御する。さらに、チャンバ５５ｂ_ｉは逆止弁７５と、このために演算回路７７によりポンプとして運転されるハイドロリック機械７０とを介して充填される。作動機構（弁５１，５２、可変吐出量形ポンプ６５、ハイドロリック機械７０）は、成形ツール部分１２が曲線４６に従うように制御されている。この場合にも、時間区分Δｔ_２において差動シリンダ５５には、より高い圧力ｐ_ｓＨにまでチャージされたアキュムレータ２７から圧力媒体が供給されないことが云える。このことは、この実施例においても時間区分Δｔ_２におけるポンプ２５のエネルギ消費量が１作業サイクルのその他の時間区分に比べて減少することを意味する。この場合、ハイドロリック機械７０の使用により、電動モータ６２への供給のために使用されるエネルギの一層改善された利用が与えられている。

トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための本発明により形成された装置の第１実施例を示す概略図である。図１に示したトランスファプレスの両成形ツール部分の運動を１作業サイクルの個々の時間区分毎に示す線図である。トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための本発明により形成された装置の第２実施例を示すハイドロリック部分の概略図である。トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための本発明により形成された装置の第３実施例を示すハイドロリック部分の概略図である。図４に示した第３実施例で使用されるシリンダの拡大図である。図５に示したシリンダの、圧力媒体で負荷されたロッド側の環状面を示す断面図である。図５に示したシリンダの、圧力媒体で負荷された底部側の面を示す断面図である。

Claims

トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための装置であって、相互に作用し合う２つの成形ツール部分が設けられており、両成形ツール部分の間に、変形加工したいワークが保持されており、両成形ツール部分のうち一方の成形ツール部分、特に雌型が、一定の回転速度で駆動される機械的なクランク伝動装置によって２つの反転点の間を移動可能であり、両反転点のうち第１の反転点が作業サイクルの開始に対応しており、両成形ツール部分のうち第２の成形ツール部分、特に絞り過程用クッションが、ピストンロッドを介してハイドロリック式の差動シリンダのピストンに結合されており、該ピストンの運動が、差動シリンダの第１のチャンバ内への圧力媒体供給と、差動シリンダの第２のチャンバからの圧力媒体導出とによって制御されており、しかも前記ピストンのロッド側の面は、第１の反転点と第２の反転点とにより仕切られた範囲内に延びている第１の時間区分の間、第１の成形ツール部分と第２の成形ツール部分との衝突時に両成形ツール部分が実質的に同じ速度で運動するように第２の成形ツール部分を加速するために十分な大きさの圧力で負荷されており、さらに差動シリンダの底部側のチャンバとタンクとの間に制御可能な絞りが配置されており、該絞りが、底部側のチャンバ内の圧力を決定している形式のものにおいて、第１の時間区分（Δｔ_２）に続いて第２の反転点（ＵＴ）への到達にまで延びる第２の時間区分（Δｔ_３）が設定されていて、該第２の時間区分（Δｔ_３）では、ピストン（１６；５６）のロッド側の面（Ａ_ｒ）が、第１の時間区分（Δｔ_２）の間の第１の圧力（ｐ_ｓＨ）よりも小さな第２の圧力（ｐ_ｓＮ）で負荷されていることを特徴とする、トランスファプレスにおける絞り成形過程を制御するための装置。
ピストン（１６；５６）のロッド側の面（Ａ_ｒ）が、作業サイクルの、クランク伝動装置（１３）の運動方向の反転と共に開始する第３の時間区分（Δｔ_４＋Δｔ_５）で再び第１の圧力（ｐ_ｓＨ）で負荷されており、ただし第３の時間区分は遅くとも、クランク伝動装置（１３）が第１の反転点（ＯＴ）へ到達する時点（ｔ_６）で終了する、請求項１記載の装置。
ピストン（１６；５６）のロッド側の面（Ａ_ｒ）が、作業サイクルの、ピストン（１６；５６）の運動方向の反転と共に開始する第３の時間区分（Δｔ_４＋Δｔ_５）で引き続き第２の圧力（ｐ_ｓＮ）で負荷されており、ただし第３の時間区分は遅くとも、クランク伝動装置（１３）が第１の反転点（ＯＴ）へ到達する時点（ｔ_６）で終了する、請求項１記載の装置。
２つのアキュムレータ（２７，３１）が設けられており、両アキュムレータのうち第１のアキュムレータ（２７）は第１の圧力（ｐ_ｓＨ）にまで、第２のアキュムレータ（３１）は第２の圧力（ｐ_ｓＮ）にまで、それぞれチャージされており、差動シリンダ（１５；５５）のロッド側のチャンバ（１５ｓ；５５ｓ）の圧力媒体負荷が、各時間区分（Δｔ_２，Δｔ_３，Δｔ_４＋Δｔ_５）のためにそれぞれ規定された圧力（ｐ_ｓＨ，ｐ_ｓＮ）にまでチャージされている方のアキュムレータ（２７；３１）からの圧力媒体で行われる、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
第２のアキュムレータ（３１）が逆止弁（３９）を介して差動シリンダ（１５；５５）のロッド側のチャンバ（１５ｓ；５５ｓ）に接続されている、請求項４記載の装置。
差動シリンダ（１５；５５）の底部側のチャンバ（１５ｂ；５５ｂ_ａ）に通じた管路（４２；５３）に、制御可能な絞りとして働く比例弁（３５；５１）が配置されており、該比例弁（３５；５１）が、両アキュムレータ（２７，３１）のうちの一方のアキュムレータから差動シリンダ（１５；５５）の底部側のチャンバ（１５ｂ；５５ｂａ）へ圧力媒体流と、該底部側のチャンバからタンク（２６）への圧力媒体流とを制御する、請求項５記載の装置。
第１のアキュムレータ（２７）内の圧力（ｐ_ｓＨ）が第１のポンプ（２５；６５）により維持されており、第２のアキュムレータ（３１）内の圧力（ｐ_ｓＮ）が第２のポンプ（３０）により維持されている、請求項４から６までのいずれか１項記載の装置。
前記両ポンプ（２５，３０）が定吐出量形ポンプであり、該ポンプ（２５，３０）と、対応するアキュムレータ（２７，３１）との間にそれぞれ圧力遮断弁（２８，３２）が配置されている、請求項７記載の装置。
第１のポンプ（６５）が可変吐出量形ポンプである、請求項７記載の装置。
第１のアキュムレータ（２７）と差動シリンダ（１５；５５）のロッド側のチャンバ（１５ｓ；５５ｓ）との間に、圧力媒体流を制御する弁（３６；５２）が配置されており、該弁（３６；５２）の出口接続部が、前記逆止弁（３９）からロッド側のチャンバ（１５ｓ；５５ｓ）に通じた管路（４０，４１）に開口している、請求項４から９までのいずれか１項記載の装置。
第１のアキュムレータ（２７）と差動シリンダ（１５；５５）のロッド側のチャンバ（１５ｓ；５５ｓ）との間に配置された弁が切換弁（３６）である、請求項１０記載の装置。
第１のアキュムレータ（２７）と差動シリンダ（１５；５５）のロッド側のチャンバ（１５ｓ；５５ｓ）との間に配置された弁が比例弁（５２）である、請求項１０記載の装置。
差動シリンダ（５５）のピストン（５６）の底部側の面が、互いに大小異なる大きさの２つの部分面（Ａ_ｂａ，Ａ_ｂｉ）に分割されており、両部分面（Ａ_ｂａ，Ａ_ｂｉ）が、互いに異なる大きさの圧力（ｐ_ｂａ，ｐ_ｂｉ）によって負荷されており、大きい方の部分面（Ａ_ｂａ）を負荷する圧力（ｐ_ｂａ）が前記比例弁（５１）により制御されており、小さい方の部分面（Ａ_ｂｉ）を負荷する圧力（ｐ_ｂｉ）が、ポンプ運転からモータ運転へ連続的に切換制御可能なハイドロリック機械（７０）により制御されている、請求項６記載の装置。
差動シリンダ（５５）のピストン（５６）が孔（５７）を備えており、該孔（５７）内にハウジング固定のピストン（５８）が係合しており、該孔（５７）と該ハウジング固定のピストン（５８）とから形成された内側の底部側のチャンバ（５５ｂ_ｉ）に対する圧力媒体供給が、ハウジング固定のピストン（５８）に設けられた通路（５９）を介して行われる、請求項１３記載の装置。
前記ポンプ（３０，６５）および前記ハイドロリック機械（７０）が電動モータ（６２）によって１つの共通のシャフト（６３，６６）を介して駆動されており、該シャフト（６３）にはずみ質量体（６４）が結合されている、請求項１３または１４記載の装置。
小さい方の部分面（Ａ_ｂｉ）を負荷する圧力（ｐ_ｂｉ）は、該圧力（ｐ_ｂｉ）が第１の時間区分（Δｔ_２）では第１の圧力（ｐ_ｓＨ）よりも小さくなり、第２の時間区分（Δｔ_３）では第２の圧力（ｐ_ｓＮ）に等しくなるように制御されている、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の装置。
小さい方の部分面（Ａ_ｂｉ）を負荷する圧力（ｐ_ｂｉ）は、該圧力（ｐ_ｂｉ）が第３の時間区分（Δｔ_４＋Δｔ_５）では第１の圧力（ｐ_ｓＨ）に等しくなるように制御されている、請求項１６記載の装置。
前記ハイドロリック機械（７０）が、作業サイクルの開始（ｔ_０）に対応する反転点（ＯＴ）と、第１の時間区分（Δｔ_２）の開始（ｔ_１）との間でタンク圧送モードに切換制御されている、請求項１３から１７までのいずれか１項記載の装置。
第２のアキュムレータ（３１）と、前記ハイドロリック機械（７０）から差動シリンダ（５５）の内側の底部側のチャンバ（５５ｂｉ）に通じた管路（７３）との間に、別の逆止弁（７５）が配置されている、請求項１４から１８までのいずれか１項記載の装置。