JP2015123464A - ダイクッション力制御方法及びダイクッション装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は本発明に係るダイクッション装置の実施の形態を示す構成図である。尚、図1において、プレス機械100は2点鎖線で示され、ダイクッション装置200は実線で示されている。
ダイクッション装置200は、主としてブランクホルダ202と、ブランクホルダ202を複数のクッションピン204を介して支持するクッションパッド210と、クッションパッド210を支持し、クッションパッド210にダイクッション力を発生させる油圧シリンダ(液圧シリンダ)220と、油圧シリンダ220を駆動する油圧回路250と、油圧回路250を制御するダイクッション制御装置300(図2)とから構成されている。
ダイクッション力は、油圧シリンダ220の上昇側加圧室220bの圧力とシリンダ面積の積で表すことができるため、ダイクッション力を制御することは、油圧シリンダ220の上昇側加圧室220bの圧力を制御することを意味する。
油圧シリンダ・ダイクッション圧発生側体積:V
ダイクッション圧:P
電動(サーボ)モータトルク:T
サーボモータの慣性モーメント:I
サーボモータの粘性抵抗係数:DM
サーボモータの摩擦トルク:fM
油圧モータの押し退け容積:Q
スライドから油圧シリンダピストンロッドに加わる力:Fslide
プレスに押されて発生するパッド速度:v
油圧シリンダピストンロッド+パッドの慣性質量:M
油圧シリンダの粘性抵抗係数:DS
油圧シリンダの摩擦力: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110からクッションパッド210を介して油圧シリンダ220に伝わった力は、油圧シリンダ220の上昇側加圧室220bを圧縮し、ダイクッション圧を発生させる。同時に、ダイクッション圧によって油圧ポンプ/モータ254を油圧モータ作用させ、この油圧ポンプ/モータ254に発生する回転軸トルクがサーボモータ256の駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ256を回転させ、圧力の上昇が抑制される。結局、ダイクッション圧は、サーボモータ256の駆動トルクに応じて決定される。
図2は、ダイクッション装置200におけるダイクッション制御装置300の実施の形態を示すブロック図である。
ダイクッション位置制御装置310は、主としてダイクッション位置指令器312、及びダイクッション位置制御器314を有している。ダイクッション位置指令器312には、位置指令生成における初期値生成用に使用するためにダイクッション位置検出器224からダイクッション位置(クッションパッド位置)を示すダイクッション位置検出信号が加えられており、ダイクッション位置指令器312は、スライド110が下死点に到達し、ダイクッション力制御終了後に、製品ノックアウト動作を行うとともに、クッションパッド210を初期位置であるダイクッション待機位置に待機させるために、ダイクッション位置(クッションパッド210の位置)を制御するダイクッション位置指令を出力する。
ダイクッション力制御装置320は、主としてダイクッション力指令器322と、ダイクッション力制御器324とから構成されている。
本発明は、サーボモータで駆動するダイクッション装置において、ダイクッション力制御開始(直)前に、上方(ダイクッション力が作用する方向)に、予備(先行)加圧することにより、ダイクッション力作用を早めることにある。
ダイクッション力制御方法の第1の実施形態では、図3に示したようにプレス・スライドが、ダイクッション待機位置に到達する時刻tDCよりも時間cだけ早い予備加圧開始時刻t0にダイクッション力指令Bを出力しており、この予備加圧開始時刻t0は、時刻t0にダイクッション力指令Bを出力すると、プレス・スライドがダイクッション待機位置に到達する時刻tDC(即ち、時間cの経過後)に、ダイクッション力がダイクッション力指令Bに達する時刻としたが、これに限らず、予備加圧開始時刻t0としては、プレス・スライドがダイクッション待機位置に到達する時刻tDCよりも前の時刻であって、0.001秒以上0.1秒以下の範囲内の適宜の時刻を設定することができる。
ダイクッション力制御方法の第1の実施形態では、図3に示したようにプレス・スライドが、ダイクッション待機位置に到達する時刻tDCよりも時間cだけ早い予備加圧開始時刻t0にダイクッション力指令Bを出力したが、ダイクッション力制御方法の第2の実施形態は、プレス・スライドが、ダイクッション待機位置よりも距離Hだけ上方のダイクッション作用開始位置(予備加圧開始時刻t0に相当する予備加圧開始位置)に到達したときに、ダイクッション力指令Bを出力する。
ダイクッション力制御方法の第2の実施形態では、ダイクッション待機位置よりも距離Hだけ上方の予備加圧開始位置は、プレス・スライドがダイクッション待機位置に到達したときに、ダイクッション力がダイクッション力指令Bに対応する設定値に達する位置としたが、これに限らず、予備加圧開始位置としては、ダイクッション待機位置よりも上方の0.1mm以上60mm以下の範囲内の適宜の位置を設定することができる。
以下の条件によりプレス機械100を運転し、ダイクッション力の作用効果を確認する実験を行った。
クランクモーション: 10spm
ダイクッション力: 2000kN
ダイクッションストローク: 96.1mm
衝突速度(スライド位置96.1mm到達時の速度): 350mm/s
<比較例1>
図4は、従来の予備加速を行った場合のダイクッション力作用時の各物理量の変化を示す波形図であり、図4(a)はスライド位置及びダイクッション位置(DC位置)を示す波形図であり、図4(b)はダイクッション力指令(DC荷重指令)及びダイクッション力応答(DC荷重)を示す波形図である。
図5は、予備加速を行わない場合の従来のダイクッション力作用時の各物理量の変化を示す波形図であり、図5(a)はスライド位置及びダイクッション位置を示す波形図であり、図5(b)はダイクッション力(荷重)指令及びダイクッション力(荷重)応答を示す波形図である。
図6は、本発明に係る予備加圧を行った場合のダイクッション力作用時の各物理量の変化を示す波形図であり、図6(a)はスライド位置及びダイクッション位置を示す波形図であり、図6(b)はダイクッション力(荷重)指令及びダイクッション力(荷重)応答を示す波形図である。
この実施形態のダイクッション力発生器は、クッションパッドを昇降させる油圧シリンダと、この油圧シリンダを駆動する油圧モータ及びサーボモータにより構成されているが、これに限らず、ダイクッション力を発生させるものであれば、例えば、クッションパッドを昇降させるスクリューナット機構と、このスクリューナット機構を駆動するサーボモータを用いた機構や、クッションパッドを昇降させるラック・アンド・ピニオン機構と、このラック・アンド・ピニオン機構を駆動するサーボモータで基本構成されるものでもよく、本発明はサーボダイクッション装置であれば、いかなるものにも適用することができる。
Claims (11)
- 予め設定されたダイクッション力指令に基づいてサーボモータを駆動し、クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション力制御方法であって、
前記クッションパッドを、ダイクッション力作用開始予定位置である所定のダイクッション待機位置に待機させる工程と、
プレス機械のスライドが、前記ダイクッション待機位置に到達する前に、前記ダイクッション力指令を出力し、前記クッションパッドを予備加圧する予備加圧工程と、
を含むダイクッション力制御方法。 - 前記予備加圧工程は、プレス機械のスライドが、前記ダイクッション待機位置よりも上方の、0.1mm以上60mm以下の範囲内の予備加圧開始位置に達すると、前記ダイクッション力指令を出力する請求項1に記載のダイクッション力制御方法。
- 前記予備加圧工程は、プレス機械のスライドが、前記ダイクッション待機位置に到達する時刻よりも前の予備加圧開始時刻であって、0.001秒以上0.1秒以下の範囲内の予備加圧開始時刻に達すると、前記ダイクッション力指令を出力する請求項1に記載のダイクッション力制御方法。
- 前記プレス機械のスライドにセットされる上金型と前記クッションパッドにクッションピンを介して支持されるブランクホルダとに設けられたロックビード成形部により、前記ブランクホルダ上にセットされる材料に少なくともロックビードを成形するプレス加工に使用される請求項1から3のいずれか1項に記載のダイクッション力制御方法。
- サーボモータを駆動してクッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション力発生器と、
ダイクッション力指令を出力するダイクッション力指令器と、
前記ダイクッション力指令器から出力されるダイクッション力指令に基づいて、前記ダイクッション力が前記ダイクッション力指令に対応するダイクッション力になるように前記サーボモータを制御するダイクッション力制御器と、を備え、
前記ダイクッション力指令器は、プレス機械のスライドが、ダイクッション力作用開始予定位置である所定のダイクッション待機位置に到達する前に、前記ダイクッション力指令を出力することを特徴とするダイクッション装置。 - 前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器を備え、
前記ダイクッション力指令器は、前記スライド位置検出器により検出される前記スライドの位置が、前記ダイクッション待機位置よりも上方の所定の位置に達すると、前記ダイクッション力指令を出力する請求項5に記載のダイクッション装置。 - 前記所定の位置は、0.1mm以上60mm以下の範囲内の位置である請求項6に記載のダイクッション装置。
- 前記スライドの1サイクル内の時刻を計測する計測器を有し、
前記ダイクッション力指令器は、前記計測器により計測される時刻が、前記スライドが前記ダイクッション待機位置に到達する時刻よりも前の所定の時刻に達すると、前記ダイクッション力指令を出力する請求項5に記載のダイクッション装置。 - 前記所定の時刻は、0.001秒以上0.1秒以下の範囲内の時刻である請求項8に記載のダイクッション装置。
- 前記クッションパッドの位置を制御するダイクッション位置制御器を備え、
前記ダイクッション位置制御器は、前記クッションパッドを、前記ダイクッション待機位置に移動させて待機させる請求項5から9のいずれか1項に記載のダイクッション装置。 - 前記ダイクッション力発生器は、前記クッションパッドを支持する液圧シリンダと、前記液圧シリンダのクッション圧発生側加圧室に吐出口が接続された液圧ポンプ/モータと、前記液圧ポンプ/モータの回転軸に接続された前記サーボモータとからなる請求項5から10のいずれか1項に記載のダイクッション装置。
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