JP2010036225A - プレス機械のダイクッション装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイクッション装置は、クッションパッド2を支持する油圧シリンダ3の下室3cに油圧切換部Aを介して蓄圧装置9が接続され、この蓄圧装置9に油圧ポンプ/モータ4、電動モータ5を含む電力回生部Cが接続されている。ダイクッション作用時にクッションパッド2が受ける機械エネルギは、一旦、蓄圧装置9に油圧エネルギとして蓄積される。蓄圧装置9に蓄積された油圧エネルギ(圧油)により油圧ポンプ/モータ4を介して電動モータ5が発電機として駆動され、これによりクッションパッド2が受ける機械エネルギが電気エネルギとして回生される。
【選択図】 図1
Description
油圧式ダイクッション装置は、クッションパッドを支持する油圧シリンダの下室(クッション圧発生側加圧室)の管路にリリーフ弁等の圧力制御弁や、サーボ弁等の比例流量制御弁を装着し、プレス・スライドに押されて発生する油流を絞り勝手に制御することにより、ダイクッション圧を発生させるものである。
電動(サーボ)式ダイクッション装置には、ダイクッションパットを電動(サーボ)モータとスクリュ・ナット機構やリンク機構やラック&ピニオン機構で押圧制御するもの(特許文献3、特許文献4)や、電動(サーボ)モータと油圧シリンダで押圧制御するもの(特許文献5)がある。
空気圧式ダイクッション装置は、クッションパッドを支持する空気圧シリンダと、低い空気圧が蓄積されたボンベとを接続することで構成されており、原理的に簡単な構造である。
<一般的な絞り加工に関して>
図1は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第1の実施の形態を示す構成図である。
プレス加工が開始される時はスライド101が材料(及び皺押さえ板203)に衝突する(衝撃的に当たる)ために、クッションパッド2には衝撃力(油圧シリンダ3ではサージ圧)が発生し易く、衝撃力は所定のダイクッション力を上回るため、成形品を破断させたり、金型を破損させたり、機械自身の耐久寿命にも悪影響を及ぼす(ダイクッション装置自体が破損する事故が生じる場合もある。)
<本ダイクッション装置に関して>
ダイクッション装置は、主として上記クッションパッド2を支持する油圧シリンダ3、
高圧側の油圧と低圧側の油圧を切り換える油圧切換部A、ダイクッション作用時にクッションパッド2が受ける機械エネルギを油圧エネルギとして蓄積する蓄圧部B、この蓄圧部Bに蓄積された油圧エネルギを電気エネルギとして回生する電力回生部C、及びクッションパッド2を初期位置に保持するとともに、プレス加工後に上昇動作(製品ノックアウト動作)を行わせるクッションパッド位置制御部Dから構成されている。
油圧シリンダ3のピストンロッド3aは、クッションパッド2に連結されている。油圧シリンダ3の下降側加圧室(以下「上室」と称す)3bに接続された配管には、低圧力源6が接続されている。尚、低圧力源6に用いられるアキュムレータは、0.5〜1Mpa程度に圧力が設定されており、タンクの役割を果す。この低圧力源6の圧力は、圧力検出器21cにより検出される。
図2に示すように油圧切換部Aは、2つの高速の弁(高圧側の第1弁11、低圧側の第2弁12)と、第1弁11を開閉させる電磁比例流量制御弁11aと、第2弁12を開閉させる電磁比例流量制御弁12aとから構成されている。
図3に示すように蓄圧部Bは、蓄圧装置(アキュムレータ)9と、遮断弁10と、電磁開閉弁14と、蓄圧装置9に蓄積された圧油の圧力を検出する圧力検出器21bとから構成されている。
図5に示すように電力回生部Cは、主として油圧ポンプ/モータ4と、電動(サーボ)モータ5と、強制開放駆動式逆止弁13と、交流電源30とを有している。
図1上で、二点鎖線で囲んだクッションパッド位置制御部Dとしては、例えば、特許文献5(特開2006−315074号公報)に記載の装置を適用することができる。
前述した油圧シリンダ3の下室3cが蓄圧装置9に接続可能な油圧シリンダ3によるダイクッション力は、油圧シリンダ3の下室3c’の圧力(蓄圧装置9の圧力)とシリンダ面積の積で表すことができるが、蓄圧装置9の圧力は、予め設定される一定値からダイクッション作用時に上昇する圧力増分の油圧値幅をもって変動するため、ダイクッション力を可変制御することはできない。
油圧シリンダ3’のダイクッション圧発生側(下室3c’)の体積:V
ダイクッション力:P
電動モータ5’のトルク:T
電動モータ5’の慣性モーメント:I
電動モータ5’の粘性抵抗係数:DM
電動モータ5’の摩擦トルク:fM
油圧ポンプ/モータ4’の押し退け容積:Q
スライド101から油圧シリンダ3’のピストンロッド3a’に加わる力:F
プレスに押されて発生するパッド速度:v
油圧シリンダ3’のピストンロッド+パッドの慣性質量:M
油圧シリンダ3’の粘性抵抗係数:DS
油圧シリンダ3’の摩擦力:fS
圧油に押されて回転するサーボモータ角速度:ω
作動油の体積弾性係数:K
比例定数:k1、k2
とすると、静的な挙動は(1)及び(2)式で表すことができる。
T=k2・PQ/(2π) ……(2)
また、動的な挙動は(1)、(2)式に加えて(3)、(4)式で表すことができる。
T−k2・PQ/(2π)=I・dω/dt+DM・ω+fM ……(4)
上記(1)〜(4)式が意味するもの、即ち、スライド101からクッションパッド2を介して油圧シリンダ3’に伝わった力は、油圧シリンダ3’の下室3c’を圧縮し、ダイクッション力を発生させる。同時に、ダイクッション力によって油圧ポンプ/モータ4’を油圧モータ作用させ、この油圧ポンプ/モータ4’に発生する回転軸トルクが電動モータ5’の駆動トルクに抗じたところで、電動モータ5’を回転(回生作用)させ、圧力の上昇が抑制される。結局、油圧シリンダ3’によるダイクッション力は、電動モータ5’の駆動トルクに応じて決定される。
図8にクッションパッド位置制御部Dの制御装置を示す。
このクッションパッド位置制御部Dは、主としてダイクッション力・位置の制御装置400と、増幅器兼PWM制御器402と、電力回生機能付き電源装置404と、交流電源406とから構成されている。
図12に、図2に示した油圧切換部Aを制御する制御装置500を示す。
図15は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第2の実施の形態を示す構成図である。尚、図1に示した第1の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図16は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第3の実施の形態を示す構成図である。尚、図15に示した第2の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図17は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第4の実施の形態を示す構成図である。尚、図15に示した第2の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態のクッションパッド位置制御部Dは、クッションパッド2をダイクッション初期位置に待機(保持)させるとともに、プレス加工後の上昇動作(製品ノックアウト動作、初期位置への復帰)を行わせ、更にダイクッション作用時にダイクッション力制御及び電力回生動作を行うようにしているが、これに限らず、クッションパッド2をダイクッション初期位置に待機(保持)させる機能と、プレス加工後に上昇動作させる機能のみを持つものでもよく、もちろん、他の駆動方法を用いてもよい。
Claims (9)
- クッションパッドを支持し、プレス機械のスライドの下降時にクッション圧を発生させる液圧シリンダと、
前記液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する蓄圧手段と、
前記蓄圧手段に接続され、前記蓄圧手段に蓄積された圧液により駆動される液圧モータと、
前記液圧モータにより発電機として駆動される電動モータと、
を備えたことを特徴とするプレス機械のダイクッション装置。 - 前記液圧シリンダは、前記クッションパッドに対して複数本並列に配設され、
前記蓄圧手段は、各液圧シリンダの下室に共通配管を介して接続されることを特徴とする請求項1に記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記液圧モータは、前記蓄圧手段から分岐配管を介して圧液がそれぞれ供給される複数の液圧モータからなり、
前記電動モータは、前記複数の液圧モータによりそれぞれ駆動される複数の電動モータからなることを特徴とする請求項1又は2に記載のプレス機械のダイクッション装置。 - クッションパッドを支持し、プレス機械のスライドの下降時にクッション圧を発生させる複数の液圧シリンダと、
前記複数の液圧シリンダの下室に接続され、前記クッション圧の発生時に前記液圧シリンダの下室から吐出される圧液を蓄積する複数の蓄圧手段と、
前記複数の蓄圧手段に接続され、各蓄圧手段に蓄積された圧液によりそれぞれ駆動される複数の液圧モータと、
前記複数の液圧モータによりそれぞれ発電機として駆動される複数の電動モータと、
を備えたことを特徴とするプレス機械のダイクッション装置。 - 前記蓄圧手段に蓄積された圧液の圧力を検出する圧力検出器と、
前記液圧モータ又は電動モータの角速度を検出する角速度検出器と、
前記圧力検出器により検出された圧力と前記角速度検出器により検出された角速度とに基づいて、前記クッション圧の発生により所定の一定値から上昇した前記蓄圧手段の圧力が前記プレス機械の1サイクル期間内に前記一定値になるように前記電動モータのトルクを制御する回生制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記蓄圧手段は、該蓄圧手段に供給される気体の圧力を連続的又は段階的に調整する調整手段を備え、該蓄圧手段に蓄積される圧液の蓄圧値を調整可能にしたことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
- 前記液圧シリンダの下室と前記蓄圧手段との間の配管に配設された高圧側の第1の弁と、
前記液圧シリンダの下室と低圧力源との間の配管に配設された低圧側の第2の弁と、
前記スライドの位置を検出するスライド位置検出手段と、
前記スライド位置検出手段により検出された前記スライドの位置に基づいて前記第1の弁及び第2の弁を制御する第1の制御手段であって、ダイクッション力の発生前は、前記第1の弁を閉成するとともに前記第2の弁を開放し、前記スライドがダイクッション初期位置に到達すると、前記第2の弁を閉成するとともに前記第1の弁を開放し、前記スライドが下死点に到達すると、前記第1の弁を閉成するとともに前記第2の弁を開放する第1の制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記第1の制御手段は、前記第1の弁を開放する際にダイクッション初期にサージ圧が発生しないように前記第1の弁を徐々に開放し、前記第2の弁を開放する際に前記クッションパッドが前記液圧シリンダの下室の圧液の急激な低下により振動しないように前記第2の弁を徐々に開放することを特徴とする請求項7に記載のプレス機械のダイクッション装置。
- 前記クッションパッドの位置を検出するクッションパッド位置検出手段と、
前記クッションパッドを昇降させるクッションパッド昇降手段と、
前記クッションパッド位置検出手段により検出された前記クッションパッドの位置に基づいて前記クッションパッド昇降手段を制御する第2の制御手段であって、前記クッションパッドをダイクッション初期位置に待機させるとともに、ノックアウト動作を行わせる第2の制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
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