JP2018083212A - プレス機械の荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス機械のスライド内に設けた油圧室の圧力に基づく荷重測定と過負荷防止の機能を有し、かつプレス機械の振動を低減できる荷重測定装置を提供する。【解決手段】プレス機械のスライド内に組み込んだ油圧シリンダ６の油圧室６ａと油タンク８とを接続する油圧配管７の途中に、油圧室６ａへの圧油供給手段としてのブースタポンプ９と、スライドにかかる負荷が大きくなったときに開く過負荷防止弁１０とを並列に設けるとともに、ブースタポンプ９および過負荷防止弁１０よりも油圧室６ａ側の油圧配管７の途中に圧力センサ１１とアキュムレータ１２を設けることにより、油圧室６ａの圧力に基づく荷重測定と過負荷防止の機能が得られるうえ、プレス機械でのプレス加工時の最大荷重が抑えられ、過負荷防止機能作動後の油圧室６ａへの圧油供給時にも過度な封入圧力上昇が生じにくくなって、プレス機械の振動を低減できるようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、プレス機械のプレス加工時にスライドに負荷された荷重を測定する荷重測定装置に関する。

プレス機械は、スライドを所定の昇降ストロークで往復動させ、そのスライドの下面側に取り付けた上金型とスライドの下方に設置されるボルスタの上面側に取り付けた下金型とで、ワーク（被成形材料）のプレス加工を行うものである。このプレス機械のうち、板金プレスを行うものでは、フレーム等の受圧構造部分に歪みゲージを貼り付けて、その受圧構造部分の負荷による歪みを検出し、検出された歪みに基づいてプレス加工時の荷重（加工力）を測定するものが多い。

しかし、上記の歪みゲージを用いた荷重測定では、プレス作業の種類や受圧構造部分の位置によって歪みが大きく変動するため、実際の測定を行う前に歪みゲージの貼り付けに適切な箇所を探したり、測定値の較正を行ったりする必要があり、測定の準備に非常に手間がかかる。また、プレス機械の設置場所の雰囲気温度の変化やプレス作業中の各部品の温度上昇によっても受圧構造部分の歪みが変動するので、測定誤差が大きくなりやすいという問題もある。

これに対して、特許文献１では、プレス機械のスライド内に油圧室を設け、プレス加工時の駆動力が油圧室内の圧油を介してスライドへ伝達されるようにして、その油圧室の圧力を検出し、検出された圧力に基づいてプレス加工時の荷重を求めることが提案されている。このようにすれば、歪みゲージを用いた荷重測定方法に比べて、測定の準備に手間がかからなくなるし、雰囲気温度の変化やプレス作業中の各部品の温度上昇の影響を受けにくくなって精度よく荷重を測定することができる。

特開２００１−９６００号公報

上記特許文献１で提案されている荷重測定装置では、スライド内の油圧室と油タンクとを接続する油圧配管の途中に、圧油供給手段としてのブースタポンプと過負荷防止弁とを並列に設け、何らかの原因によってスライドに大きな負荷がかかって圧力センサで検出された油圧室の圧力が所定値を超えたときは、過負荷防止弁を開いて油圧室内の圧油を油タンクへ戻すことにより、過負荷を防止するようになっている。

ところが、このような過負荷防止機能を有する荷重測定装置を組み込んだプレス機械では、過負荷防止機能が作動した後にスライドにかかる負荷が小さくなって、ブースタポンプによって油タンクから油圧室へ圧油が供給されるときに、油圧室の圧力が通常よりも低くなっていると、圧油が過剰に供給されて圧油の封入圧力が通常よりも高くなりやすい。

ここで、油圧室内の圧油はプレス加工時にクッションの役割も果たしているので、圧油の封入圧力が高くなると、圧油のクッション性が低下してプレス加工時の最大荷重が高くなり、それにつれてプレス機械の振動が大きくなって製品品質を低下させてしまうおそれがある。

特に、板金プレスを行うプレス機械では、近年、高張力鋼の板金が多くなり、高荷重でのプレス加工が必要とされるようになってきたことにともない、高荷重に起因する振動の問題も大きくなっている。

そこで、本発明は、プレス機械のスライド内に設けた油圧室の圧力に基づく荷重測定と過負荷防止の機能を有し、かつプレス機械の振動を低減できる荷重測定装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、プレス機械のスライド内に組み込まれ、プレス加工時の駆動力をスライドに伝達する圧油が封入される油圧室を有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの油圧室の圧力を検出する圧力センサと、前記油圧シリンダの油圧室と油圧配管で接続される油タンクと、前記油圧配管の途中に設けられ、前記油タンクから油圧シリンダの油圧室に圧油を供給する圧油供給手段と、前記油圧配管の途中に圧油供給手段と並列に設けられる過負荷防止弁とを備え、前記圧力センサで検出された圧力に基づいて前記スライドに負荷された荷重を求め、前記圧力センサで検出された圧力が所定値を超えたときは、前記過負荷防止弁を開いて前記油圧シリンダの油圧室内の圧油を油タンクへ戻すプレス機械の荷重測定装置において、前記油圧シリンダの油圧室から前記圧油供給手段または過負荷防止弁までの油圧配管の途中にアキュムレータが設けられている構成を採用した。

上記の構成によれば、プレス機械のスライド内に組み込んだ油圧シリンダの油圧室の圧力に基づく荷重測定と過負荷防止の機能が得られるうえ、油圧シリンダの油圧室内の圧油と油圧配管の途中に設けられたアキュムレータとが二重のクッションの役割を果たすようになり、プレス機械でのプレス加工時の最大荷重が抑えられる。また、プレス加工中にスライドに大きな負荷がかかって過負荷防止弁が開いた場合でも、アキュムレータの作用により油圧室の圧力低下が抑えられるので、その後にスライドにかかる負荷が小さくなって油圧室へ圧油が供給されるときにその圧油供給量が過剰にならず、過度な封入圧力上昇に起因するプレス機械の振動を防止することができる。

本発明のプレス機械の荷重測定装置は、上述したように、スライド内に組み込んだ油圧シリンダの油圧室と油タンクとを接続する油圧配管の途中に、圧油供給手段と過負荷防止弁とを並列に設けるとともに、油圧シリンダの油圧室から圧油供給手段または過負荷防止弁までの油圧配管の途中にアキュムレータを設けたものであるから、油圧シリンダの油圧室の圧力に基づく荷重測定と過負荷防止の機能が得られるうえ、プレス機械でのプレス加工時の最大荷重を抑えることができる。また、過負荷防止機能が作動した場合も、アキュムレータの作用によってその後の油圧室への圧油供給時に過度な封入圧力上昇を防止できるので、プレス機械の振動を低減することができる。

実施形態の荷重測定装置を組み込んだプレス機械の縦断正面図 図１の荷重測定装置の油圧回路図 ａ、ｂは、それぞれ図１のアキュムレータの動作の説明図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は実施形態の荷重測定装置を組み込んだプレス機械を示す。このプレス機械は、床Ｆに固定設置されるフレーム１と、フレーム１に両端部を回転自在に支持されたクランク軸２と、クランク軸２の軸方向中央の偏心部２ａの外周に摺動自在に取り付けられたコネクティングロッド（コンロッド）３と、コネクティングロッド３の下端部に連結され、フレーム１に昇降自在に支持されたスライド４と、スライド４の下面と対向するようにフレーム１の下部１ａの上面に固定されるボルスタ５と、スライド４内に組み込まれて荷重測定装置の一部を構成する油圧シリンダ６とを備えている。その油圧シリンダ６は、油圧室６ａに封入された圧油がプレス加工時の駆動力をコネクティングロッド３からスライド４に伝達するように配置されている。

また、図示は省略するが、前記クランク軸２は減速機構およびクラッチを介してフライホイールに連結されており、そのフライホイールをモータで回転駆動するとともにクラッチを入状態にすることにより、フライホイールの回転が減速されてクランク軸２に伝達されるようになっている。なお、その減速機構には、クランク軸２を停止状態に保持するブレーキも設けられている。

そして、クランク軸２の回転に伴って、クランク軸２からコネクティングロッド３および油圧シリンダ６を介してスライド４に駆動力が伝達され、スライド４が上下に一定のストロークで往復動することにより、スライド４の下面側に取り付けた上金型（図示省略）とボルスタ５の上面側に取り付けた下金型（図示省略）とでワークの加工が行われるようになっている。

このプレス機械に組み込まれている実施形態の荷重測定装置は、図１および図２に示すように、前記油圧シリンダ６と、油圧シリンダ６の油圧室６ａと油圧配管７で接続される油タンク８と、油圧配管７の途中に設けられ、油タンク８から油圧シリンダ６の油圧室６ａに圧油を供給する圧油供給手段としてのブースタポンプ９と、油圧配管７の途中にブースタポンプ９と並列に設けられる過負荷防止弁１０とを備えている。

前記油圧配管７は、一端側が油圧シリンダ６の油圧室６ａに接続される接続路７ａと、接続路７ａの他端から分岐して油タンク８に接続される供給路７ｂおよび排出路７ｃとからなり、その供給路７ｂの途中に前記ブースタポンプ９が設けられ、排出路７ｃの途中に前記過負荷防止弁１０が設けられている。また、接続路７ａの途中には、圧力センサ１１とアキュムレータ１２が設けられている。

そして、圧力センサ１１で油圧配管７の接続路７ａの圧力、すなわち接続路７ａにつながっている油圧シリンダ６の油圧室６ａの圧力を検出し、検出された圧力に基づいて、プレス加工中にスライド４に負荷された荷重を求め、圧力センサ１１で検出された圧力が所定値を超えたときは、過負荷防止弁１０を開いて油圧シリンダ６の油圧室６ａ内の圧油を油タンク８へ戻し、過負荷を防止するようになっている。

ここで、前記アキュムレータ１２は、図３に示すように、下端部を油圧配管７（の接続路７ａ）に接続された筒状の本体１３の内部に、その内部空間を仕切るゴム製の隔膜１４を設け、その隔膜１４の内部に窒素ガスを封入したものである。そして、図３（ａ）の一点鎖線の状態から油圧配管７の圧力が高くなると、隔膜１４内の窒素ガスが圧縮されて図３（ａ）の実線の状態になり、図３（ａ）の実線の状態から油圧配管７の圧力が元のレベルに下がると、図３（ｂ）に示すように隔膜１４内の窒素ガスが膨張して図３（ａ）の一点鎖線の状態に戻るようになっている。

したがって、プレス機械で高荷重のプレス加工を行う場合でも、アキュムレータ１２が図３（ａ）に示した動作を行うことで、油圧配管７の接続路７ａおよび油圧シリンダ６の油圧室６ａの圧力上昇が抑えられる。すなわち、アキュムレータ１２が油圧シリンダ６の油圧室６ａ内の圧油とともに二重のクッションの役割を果たすことになり、プレス加工の最大荷重が抑えられる。

また、プレス機械でのプレス加工中に何らかの原因によりスライド４に大きな負荷がかかって過負荷防止弁１０が開いた場合でも、アキュムレータ１２が図３（ｂ）に示した動作を行うことで、油圧シリンダ６の油圧室６ａの圧力低下が抑えられるので、その後にスライド４にかかる負荷が小さくなって油圧室６ａへ圧油が供給されるときにその圧油供給量が過剰にならず、圧油の封入圧力が通常程度に戻る。

この荷重測定装置は、上述したように、高荷重でのプレス加工が必要な場合でも最大荷重を低く抑えることができ、また、過負荷防止機能が作動した後も油圧シリンダの油圧室での過度な封入圧力上昇を防止できるので、従来よりもプレス機械の振動を低減することができる。したがって、この荷重測定装置を組み込んだプレス機械では、振動による製品品質の低下が生じにくく、安定して製品の製造を行うことができる。

なお、本発明の荷重測定装置は、上述した実施形態のようなクランク式のプレス機械に限らず、スライド内に油圧室を設けた（油圧シリンダを組み込んだ）プレス機械に広く適用することができる。

１ フレーム
２ クランク軸
３ コネクティングロッド
４ スライド
５ ボルスタ
６ 油圧シリンダ
６ａ 油圧室
７ 油圧配管
８ 油タンク
９ ブースタポンプ（圧油供給手段）
１０ 過負荷防止弁
１１ 圧力センサ
１２ アキュムレータ

Claims (1)

1. プレス機械のスライド内に組み込まれ、プレス加工時の駆動力をスライドに伝達する圧油が封入される油圧室を有する油圧シリンダと、前記油圧シリンダの油圧室の圧力を検出する圧力センサと、前記油圧シリンダの油圧室と油圧配管で接続される油タンクと、前記油圧配管の途中に設けられ、前記油タンクから油圧シリンダの油圧室に圧油を供給する圧油供給手段と、前記油圧配管の途中に圧油供給手段と並列に設けられる過負荷防止弁とを備え、
   前記圧力センサで検出された圧力に基づいて前記スライドに負荷された荷重を求め、前記圧力センサで検出された圧力が所定値を超えたときは、前記過負荷防止弁を開いて前記油圧シリンダの油圧室内の圧油を油タンクへ戻すプレス機械の荷重測定装置において、
   前記油圧シリンダの油圧室から前記圧油供給手段または過負荷防止弁までの油圧配管の途中にアキュムレータが設けられていることを特徴とするプレス機械の荷重測定装置。

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