JP2009226451A - スライド傾き軽減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス機械における偏心荷重時のスライド傾きを軽減する。
【解決手段】本発明は、スライドの両側に設けられ当該スライド１１のダイハイトを調整するダイハイト調整装置１３から受ける荷重をそれぞれ検出する荷重検出装置１７と、両側の荷重検出装置１７で検出された荷重をそれぞれ入手して荷重の差分を検出する左右荷重差検出部１９とを有して、この左右荷重差検出部１９でスライド１１の傾きによる荷重差が検出されたときには、ダイハイト調整装置１３の油圧を調整することで偏心荷重によるスライド１１の傾きを軽減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス機械における偏心荷重時のスライド傾きを軽減するためのスライド傾き軽減装置に関する。

プレス機械の本体上部に設けられたスライド駆動機構により、スライドを上下駆動することより、ワークの成形を行う際に、ワークの性状によっては成形時に偏心荷重を生じ、スライドに傾きが発生することがある。
例えば、スライドは降下してプレス加工が行われるが、加工荷重中心は成形品の水平断面形状の図心に一致することが知られる。つまり、スライドの降下につれて成形品の水平断面形状が変化する場合には、プレス加工した際の加工荷重中心は一定場所に固定されなくなり、断面形状の図心の移動と共に加工荷重中心も移動することになる。

すなわち、スライドの降下に従って加工荷重中心の位置が変化することから、スライドの傾きも加工荷重中心の移動に伴って変化することになる。
一方、プレス加工はスライドの傾きを少なくするほど加工精度が高まるといってよいから、偏心荷重が刻々と変わっても、スライドの傾きを変えないことが求められていた。プレス加工は１台のプレス機械に一つの金型を取り付けて行う単発加工、１台のプレス機械に数台の金型を取り付け、金型から金型へ材料を送りながら順送り加工を加える多工程加工がある。多工程加工は自動化され、コイル材を用いた順送り加工、１個材を用いるトランスファ加工やロボット加工方式がある。
多工程加工の生産開始は入口に最も近い金型から順次材料が送り込まれて生産が進む。すなわち、１型ずつ金型に材料が送り込まれる毎に偏心荷重位置が変わる。こうして１工程ずつ加工が進み、金型に材料が行き渡った時から定常生産が始まる。生産の終了時は開始時とは逆に金型内の材料が１つずつ減っていくので偏心荷重位置も変化することになり、同じくスライドの傾きも１つ材料が減る毎に変化するので、生産終了時のスライドの傾きを抑えることが必要である。
また、トランスファープレス等の複数金型による成形、順送成形による多工程成形などの場合、材料投入時や成形終了時においては、荷重の発生している所が、最初の金型または最後の金型となり、偏心荷重がスライドに発生し、荷重の掛かった方向にスライドは上にも持ち上がるようにスライドは傾きを生じる。この傾きによってスライド下面に取り付けられた上型と、ボルスタ上に固定された下型に位置ずれが発生して精度の高い成形が出来なかったり、金型が早期に磨耗して金型寿命が著しく低下する。また、スライドが傾くことによってスライドをガイドするスライドギブとスライドの摺動部が早期に磨耗したり、摺動部に焼き付きが発生して、プレス機械の運転が不能になる可能性も指摘されている。

現在、プレス機械においては、例えば特許文献１に記載のようにスライドの傾きを補正する装置がある。この特許文献１に記載のプレス機械は、プレス本体の上部に設けられたスライド機構により、複数のポイントを介して、スライドを上下駆動し、ワークの成形を行うようにしたものである。このプレス機械において、成形時スライドに発生する偏心荷重を金型毎に実測もしくは計算して、各金型毎に金型補正データを作成し、かつ得られた金型補正データを基に、上記スライドの傾き量を補正するための傾きを付与するようにしたものである。
特願２００１−１２１２９７号公報

しかしながら、上述した従来の特許文献１に記載の方法はメカプレスなどのオーバーロードプロテクタの油室を利用しスライドの傾きを補正するため、オーバープロテクタが装備されている機械に限定されるものである。
つまりサーボプレスや油圧プレスなどオーバープロテクタが装備されていない機種に対しては対応することが出来なかった。また、この特許文献１に記載の装置はスライド駆動部に油室（またはスクリュウ）に内蔵されているため製作完了後や客先納入後の機械に装置を追加することは不可能である。
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、その目的は、プレス作業時に発生するスライドの傾きを油圧式に抑制する装置として利用し、高精度なプレス加工を実現することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１のスライド傾き軽減装置は、プレス機械における偏心荷重によって生じるスライドの傾きを軽減するスライド傾き軽減装置であって、スライドの両側に設けられ当該スライド１１のダイハイトを調整するダイハイト調整装置１３と、このダイハイト調整装置１３から受ける荷重をそれぞれ検出する荷重検出装置１７と、両側の荷重検出装置１７で検出された荷重をそれぞれ入手して荷重の差分を検出する左右荷重差検出部１９とを有して、この左右荷重差検出部１９でスライド１１の傾きによる荷重差が検出されたときには、ダイハイト調整装置１３の油圧を調整し当該スライド１１の傾きを軽減することを特徴とする。

また請求項２のスライド傾き軽減装置は、前記請求項１に記載のダイハイト調整装置１３における油圧の調整が、ダイハイト調整装置１３を駆動する油圧系に設けられるリリーフバルブ１５３の制御によるものであることを特徴とする。
さらに請求項３のスライド傾き軽減装置は、プレス機械における偏心荷重によって生じるスライドの傾きを軽減するスライド傾き軽減装置であって、スライドの両側に設けられ当該スライド３１のダイハイトをサーボモータ３３１の回転駆動により調整するダイハイト調整装置３３と、前記スライド３１の傾きによって生じるスライドの位置変化をそれぞれ検出するスライド位置検出装置３７と、両側のスライド位置検出装置３７で検出されたスライド位置をそれぞれ入手してスライド位置の差分を検出する左右スライド位置差検出部３９とを有して、この左右スライド位置差検出部３９でスライド１１の傾きによるスライド位置差が検出されたときには、ダイハイト調整装置３３のサーボモータ３３１の回転駆動により、当該スライド３１の傾きを軽減することを特徴とする。

本発明によれば、プレス機械における偏心荷重時のスライド傾きを軽減することができる。

好適には、プレス機械のスライドの両側に設けられ当該スライド１１のダイハイトを調整するダイハイト調整装置１３と、このダイハイト調整装置１３から受ける荷重をそれぞれ検出する荷重検出装置１７と、両側の荷重検出装置１７で検出された荷重をそれぞれ入手して荷重の差分を検出する左右荷重差検出部１９とを有して、この左右荷重差検出部１９でスライド１１の傾きによる荷重差が検出されたときには、ダイハイト調整装置１３の油圧を、ダイハイト調整装置１３を駆動する油圧系に設けられるリリーフバルブ１５３の制御によって調整し、当該スライド１１の傾きを軽減する。
これにより、偏心荷重Ｆがプレス機械１０の中心位置から、いずれの方向に偏心した位置に存在した場合であっても、プレス機械における偏心荷重時のスライド傾きを軽減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプレス機械１０の外観を示す構成図である。この図１に示す第１の実施形態では、油圧式スライド傾き抑制装置を使用したプレス機械１０において、偏心荷重によるスライド１１の傾きを油圧の変化により検出し、このスライド１１の傾きを軽減するものである。なお、以下に説明する第１の実施形態は、プレス機械全般において、任意の駆動方式のプレス機械１０に適用可能である。

図1において、本実施形態の要部は、プレス機械１０本体中央部分にあってプレス金型の上型を取り付け昇降動作を繰り返すスライド１１と、プレス機械１０の左右にそれぞれ設けられ、前記スライド１１の下面からボルスタ上面までの距離をスライド位置で調整する油圧クッション装置付きダイハイト調整装置１３（１３Ｌ、１３Ｒ）と、このダイハイト調整装置１３に常に所定の油圧を付加しスライド１１のバランスを保持する油圧式バランス保持装置１５（１５Ｌ、１５Ｒ）と、前記ダイハイト調整装置１３に取り付けられ、該ダイハイト調整装置１３に掛かる荷重を検出する荷重検出装置１７（１７Ｌ、１７Ｒ）および左右のダイハイト調整装置１３Ｌ、１３Ｒのそれぞれに設けられる荷重検出装置１７Ｌ、１７Ｒからの荷重値を入力し、その荷重差を検出する左右荷重差検出部１９によって構成される。

さらに詳細に説明する。ダイハイト調整装置１３は、プレス機械１０の左右のサイドフレームにスライド１１位置を調整可能に設けられ、それぞれダイハイト調整装置１３Ｌ、ダイハイト調整装置１３Ｒとする。このダイハイト調整装置１３は、ダイハイト、すなわちスライド１１の位置を調整可能とするためのスクリュウねじとこれに螺合するナットからなるスクリュウ・ナット部１３１及び油圧クッションシリンダを含む油圧クッション部１３３から構成される。
また油圧式バランス保持装置１５は、プレス機械１０の左右に各々設けられ、それぞれ油圧式バランス保持装置１５Ｌ、油圧式バランス保持装置１５Ｒとする。この油圧式バランス保持装置１５は、いわゆるハイドロリックバランス装置によって構成され、高圧の油圧を油圧クッション部１３３に供給可能に高圧の流体を蓄えておくアキュムレータ１５１と、前記油圧クッション部１３３に掛かる圧力が所定値を超えたときには当該圧力を外部に逃がすことにより所定の圧力に保つリリーフバルブ１５３及び圧力の掛かる向きを切り換える方向切換等から構成される。

また、荷重検出装置１７は、図示しないプレス機械１０の左右のサイドフレーム上に油圧クッション部１３３への荷重を検出可能に各々設置され、左側を荷重検出装置１７Ｌとし、右側を荷重検出装置１７Ｒとする。
さらに、左右荷重差検出部１９は、左側の荷重検出装置１７Ｌと右側の荷重検出装置１７Ｒに接続され、これら両荷重検出装置１７からの荷重検出値から荷重差を検出し、この荷重差に基づいて油圧式バランス保持装置１５のリリーフバルブ１５３の制御を行うようにしている。

次に図１を参照して作用を説明する。図１においてプレス機械１０の正面左側のみに金型Ｐを設置し加圧したときに、スライド１１に偏心荷重が発生した場合を想定する。この場合、プレス機械１０の左右の荷重検出装置１７Ｌ、１７Ｒでそれぞれ検出された出力値は、上述したようにプレス機械１０の正面左側のみに金型Ｐが設置されていることから加圧スライド１１が右方向に傾斜し（図中１１ａで示す）、そのため、荷重検出装置１７Ｌと荷重検出装置１７Ｒの荷重検出値に差異が発生することになる。

この荷重検出値の差異は、荷重検出装置１７Ｌと荷重検出装置１７Ｒの荷重検出値が入力される左右荷重差検出部１９で検出される。この左右荷重差検出部１９の一例としては油圧クッションシリンダと同じ油圧回路内に圧力検出口（プレッシャーヘッド）を設け、右及び左側の回路内の圧力を検出する。そして、この検出された荷重差に基づいて後述するような油圧式バランス保持装置１５のリリーフバルブ１５３の圧力設定、すなわち圧力を外部に逃がす圧力値を上げるまたは下げる制御を行うようにしている。

以下、具体的に説明する。
例えば、プレス能力Ｆ１が５０００ｋＮプレス機械１０において、金型Ｐの位置がプレス中心から距離Ｌ１の１ｍ左側に位置されている場合を想定する。この場合の偏心荷重（モーメント）はＦ１×Ｌ１で５０００ｋＮ・ｍである。
この偏心荷重は、荷重検出装置１７Ｌと荷重検出装置１７Ｒとの荷重検出値の差異として左右荷重差検出部１９で検出され、この検出された荷重差に基づいて
上記偏心荷重をキャンセルするために右側のリリーフバルブ１５３の圧力を偏心荷重をキャンセルするための所定の圧力に調節する。
例えば、偏心荷重の発生に伴うスライド１１の傾きを補正するためには、ダイハイト調整装置１３の設置位置がプレス中心より左側へＬ２の距離２ｍの場合に、Ｆ１×Ｌ１=Ｆ２×Ｌ２であることから、ダイハイト調整装置１３内の油圧クッション部１３３のクッション出力Ｆ２を２５００ｋＮに設定する必要が生じる。

しかしながら、上述したようにスライドの降下に従って加工荷重中心の位置が変化し、あるいは多工程加工の生産開始時にも加工荷重中心の位置が変化することから、生産時の荷重中心の位置変化を知ることは困難である。本実施形態によれば、このような荷重中心の位置変化を知ることなく、５０００kN・mの偏心荷重を油圧式バランス保持装置１５によりキャンセルすることが出来るため、スライド１１の傾きを抑制することが可能となる。

以下、２回目以降の加圧は右側のリリーフバルブ１５３の圧力設定が既になされているため、金型Ｐが偏心して設置されている状態であってもスライド１１が右側に下がる方向に傾きが生じにくいため、偏心荷重の軽減が可能となる。
これにより、プレス精度の長期間の維持及び成形品の精度維持に貢献できる。
この圧力設定は複数の金型使用時は、最大使用金型数分の偏心荷重のパターンが発生する。１工程目、２工程目・・・Ｎ工程目と加工が進行においてそれぞれの偏心荷重をキャンセルするためにバランス装置内の設定圧力をプログラムすることにより自動的に行うようにしても良い。
また、荷重検出装置１７は左右に各１組設置されることで精度が増すが、左右のどちらかにのみ設置しても圧力設定、すなわち偏心荷重を軽減することは可能である。また、本実施形態では、荷重検出装置１７は油圧クッション部１３３に掛かる荷重を検出するようにしたが、後述する実施例２と同様にスライド１１の傾きによって生じる荷重を検出するようにしても良い。

上述してきたように本実施形態は、スライド１１の外側にスライド傾き軽減装置が設置できるため、プレス装置１０本体の製作が完了した後や客先納入後のプレス機械に対しても後付けで本実施形態の荷重検出装置１７や左右荷重差検出部１９等の装置を追加設置することが可能である。

次に、図２に示す概略の構成図を参照して本発明の第２の実施形態に係るスライド傾き軽減装置について説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係るプレス機械３０の外観を示す構成図である。この図２に示す第２の実施形態では、油圧式スライド傾き抑制装置を使用したプレス機械３０において、偏心荷重によるスライド３１の傾きを位置の変化として直接的に検出し、この検出結果に基づきスライド３１の傾きを軽減するものである。なお、以下に説明する第２の実施形態は、プレス機械全般において、任意の駆動方式のプレス機械３０に適用可能である。

図２において、本実施形態の要部は、プレス機械３０本体中央部分にあってプレス金型の上型を取り付け昇降動作を繰り返すスライド３１と、プレス機械３０の左右にそれぞれ設けられ、前記スライド３１の下面からボルスタ上面までの距離をスライド位置で調整するダイハイト調整装置３３（３３Ｌ、３３Ｒ）と、スライド３１に取り付けられ、該スライド３１の偏心荷重による傾きによって生じたスライド位置の変化を検出するスライド位置検出装置３７（３７Ｌ、３７Ｒ）と、このスライド位置検出装置３７（３７Ｌ、３７Ｒ）からの二つのスライド位置値を入力し、そのスライド位置差を検出する左右スライド位置差検出部３９によって構成される。

またダイハイト調整装置３３は、サーボモータ３３１と、このサーボモータ３３１の回転数を減速する減速機３３３と、この減速機３３３によって回転駆動されるボールスクリュウ３３５と、このボールスクリュウ３３５の回転力をスライド３１の昇降に変換するスクリュウナット部３３７によって構成される。

次に、図３を参照して第２の実施形態で使用されるスライド位置検出装置３７の一例について説明する。この図３に示すスライド位置検出装置３７は、エンコーダを利用した位置検出装置の例で、スライド３１の側面若しくは下端面にラック３７１を固設し、このラック３７１に螺合するようにを配置すると共に、このピニオン３７３の回転量からスライド３１の移動量を検出する位置検出出力部３７５をピニオン３７３の回転量を検出可能なように取り付けて構成される。
またスライド位置検出装置３７は、スライド３１の左右の両側に設けられ、それぞれスライド位置左側検出装置３７Ｌ、スライド位置右側検出装置３７Ｒとする。なお、図３では、スライド３１の左側に設けたスライド位置左側検出装置３７Ｌの構成を特に示していないが、スライド位置右側検出装置３７Ｒと同様な構成であるので、その説明と共に図示を省略した。

また、スライド位置左側検出装置３７Ｌとスライド位置右側検出装置３７Ｒからのスライド位置検出値は、位置検出部演算部３９１にてそのスライド位置信号がデジタル電気信号に変換された後に表示部３９３に出力されて、当該スライド位置が表示されると共にスライド位置左側検出装置３７Ｌとスライド位置右側検出装置３７Ｒからのスライド位置検出値の差が演算される。さらにこの演算されたデジタルスライド位置差信号は制御部３９５にも出力されて、その制御信号により、例えばダイハイト調整装置３３のサーボモータ３３１の回転数制御が行われる。

次に図２を参照して作用を説明する。図２においてプレス機械３０の正面左側、中心からＬ３の位置に金型Ｐを設置し加圧したときに、スライド３１に偏心荷重が発生した場合を想定する。この場合、プレス機械３０の左右のスライド位置左側検出装置３７Ｌとスライド位置右側検出装置３７Ｒでそれぞれ検出された出力値は、上述したようにプレス機械３０の正面左側のみに金型Ｐが設置されていることから加圧スライド３１が右方向に傾斜し（図中３１ａで示す）、そのため、スライド位置左側検出装置３７Ｌとスライド位置右側検出装置３７Ｒとでスライド位置検出値に差異が発生することになる。
このスライド位置検出値の差異は、スライド位置左側検出装置３７Ｌとスライド位置右側検出装置３７Ｒのスライド位置検出値が入力される左右スライド位置差検出部３９で検出される。そして、この検出されたスライド位置差に基づいて後述するようなダイハイト調整装置３３のサーボモータ３３１の回転数制御が行われ、正規のスライド設定位置に戻され、スライド３１の傾きが補正される。
例えば、設定された正規のスライド位置に対して右側が下がりすぎているときには右側のダイハイト調整装置３３Ｒのサーボモータ３３１Ｒを制御し正規な位置に戻す（上げる）ようにする。逆に左側も正規な位置に無いため、左側のサーボモータ３３１Ｌの制御により正規な位置にする（下げる）。

この左右の位置設定は複数の金型使用時は、最大使用金型数分の偏心荷重パターン及び左右のスライド位置検出の誤差が発生する。１工程目、２工程目・・・N工程目と加工が進行においてそれぞれの偏心荷重に対しスライドの傾きを補正するためにダイハイト調整装置内における左右のそれぞれの位置設定をプログラムし、工程毎自動でスライド傾きの補正を行うことができる。
上述してきたように本実施形態は、スライド３１の外側にスライド傾き軽減装置が設置できるため、プレス装置３０本体の製作が完了した後や客先納入後のプレス機械に対しても後付けで、本実施形態のスライド位置検出装置３７や左右スライド位置差検出部３９等の装置を追加設置し、スライド３１の傾きを軽減することが可能である。

なお、以上に示したスライド傾き軽減装置は、主プレスの駆動方法としては油圧シリンダ駆動、メカ式リンクサーボ駆動方式等、任意の駆動方法に適用できることは言うまでもないことである。
このように、本発明はここでは記載していない様々実施の形態等を包含するということは十分に理解すべきである。

本発明の第１の実施形態に係るスライド傾き軽減装置の概略の構成を示す構成図である。 本発明の第２の実施形態に係るスライド傾き軽減装置の概略の構成を示す構成図である。 第２の実施形態に係るスライド傾き軽減装置におけるスライド位置検出装置の一例の構成を示す図である。

符号の説明

１０…プレス機械
１１…スライド
１３…ダイハイト調整装置
１３１…スクリュウ・ナット部
１３３…油圧クッション部
１５…ハイドロリックバランス装置
１５１…アキュムレータ
１５３…リリーフバルブ
１７…荷重検出装置
１９…左右荷重差検出部
３０…プレス機械
３１…スライド
３３…ダイハイト調整装置
３３１…サーボモータ
３３３…減速機
３３５…ボールスクリュウ
３３７…スクリュウナット部
３７…スライド位置検出装置
３７Ｒ…スライド位置右側検出装置
３７Ｌ…スライド位置左側検出装置
３７１…ラック
３７３…ピニオン
３７５…位置検出出力部
３９…左右スライド位置差検出部
３９１…位置検出部演算部
３９３…表示部
３９５…制御部

Claims (3)

1. プレス機械における偏心荷重によって生じるスライドの傾きを軽減するスライド傾き軽減装置であって、スライドの両側に設けられ当該スライド１１のダイハイトを調整するダイハイト調整装置１３と、このダイハイト調整装置１３から受ける荷重をそれぞれ検出する荷重検出装置１７と、両側の荷重検出装置１７で検出された荷重をそれぞれ入手して荷重の差分を検出する左右荷重差検出部１９とを有して、この左右荷重差検出部１９でスライド１１の傾きによる荷重差が検出されたときには、ダイハイト調整装置１３の油圧を調整し当該スライド１１の傾きを軽減することを特徴とするプレス機械のスライド傾き軽減装置。
2. 前記ダイハイト調整装置１３における油圧の調整が、ダイハイト調整装置１３を駆動する油圧系に設けられるリリーフバルブ１５３の制御によるものであることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のスライド傾き軽減装置。
3. プレス機械における偏心荷重によって生じるスライドの傾きを軽減するスライド傾き軽減装置であって、スライドの両側に設けられ当該スライド３１のダイハイトをサーボモータ３３１の回転駆動により調整するダイハイト調整装置３３と、前記スライド３１の傾きによって生じるスライドの位置変化をそれぞれ検出するスライド位置検出装置３７と、両側のスライド位置検出装置３７で検出されたスライド位置をそれぞれ入手してスライド位置の差分を検出する左右スライド位置差検出部３９とを有して、この左右スライド位置差検出部３９でスライド３１の傾きによるスライド位置差が検出されたときには、ダイハイト調整装置３３のサーボモータ３３１の回転駆動により、当該スライド３１の傾きを軽減することを特徴とするプレス機械のスライド傾き軽減装置。

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