JP2020059038A - プレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダ及びピストンが水平方向へ移動するプレス装置において、シリンダ及びピストンの寿命を向上できるプレス装置を提供する。【解決手段】プレス装置は、フレーム（Ｃ）に対して水平方向へ移動可能に設けられたシリンダ（２３）と、金型取付台（８）が取り付けられ、シリンダに垂直方向に押し出し可能に内装されたピストン（２５）と、プレス加工時にシリンダ及びピストンに作用するモーメントを計算するモーメント計算部（５２）と、モーメント計算部により計算されたモーメントが所定の許容モーメントを超えた場合に異常と判定する異常判定部（５４）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス装置に関する。

従来、金型を昇降させるシリンダ及びピストンが水平方向へ移動するプレス装置がある（例えば特許文献１を参照）。特許文献１のプレス装置は、クラウンの上面にレールが設置され、その上を移動台車が横行する。移動台車の下にはラム及びシリンダが取り付けられ、ラムの下には上金型取付台が組み付けられている。移動台車が横行するとシリンダ及びラムが水平方向へ移動し、その後、シリンダからラムが押し出されることで、移動した位置でプレス加工を行うことができる。

特開２０００−２０７８７０号公報

シリンダ及びピストンが水平方向へ移動するプレス装置においては、ピストンのストローク方向の軸心が、プレス荷重の重心からずれると、ピストンに偏心荷重が生じる。そして、偏心荷重が大きくなると、シリンダ及びピントンに疲労が生じ、シリンダ及びピストンの寿命が低下する恐れがある。

本発明は、シリンダ及びピストンが水平方向へ移動するプレス装置において、シリンダ及びピストンの寿命を向上できるプレス装置を提供することを目的とする。

本発明に係るプレス装置は、
フレームに対して水平方向へ移動可能に設けられたシリンダと、
金型取付台が取り付けられ、前記シリンダに垂直方向に押し出し可能に内装されたピストンと、
プレス加工時に前記シリンダ及び前記ピストンに作用するモーメントを計算するモーメント計算部と、
前記モーメント計算部により計算されたモーメントが所定の許容モーメントを超えた場合に異常と判定する異常判定部と、
を備える構成とした。

本発明によれば、シリンダ及びピストンが水平方向へ移動するプレス装置において、シリンダ及びピストンの寿命を向上できるという効果が得られる。

本発明の実施形態に係るプレス装置を示す正面図である。 実施形態に係るプレス装置の荷重発生機構を示す一部破断の正面図である。 モーメント計算部の処理を説明する図である。 補正処理部により補正された許容モーメントの一例を示すグラフである。 加工処理部により実行される異常対応処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプレス装置を示す正面図である。図２は、実施形態に係るプレス装置の荷重発生機構を示す一部破断の正面図である。

本実施形態に係るプレス装置Ａは、上方に配置されるクラウンＣ、下方に配置されるベッドＢ、並びに、クラウンＣとベッドＢとの間に介在される複数の支柱（アプライト）Ｕを含んだフレームを備える。クラウンＣ、支柱Ｕ及びベッドＢは、これらにタイロッドＴが通され、かつ、タイロッドＴの上下にナットＮが螺合されることで、強固に連結されている。

さらに、プレス装置Ａは、クラウンＣに水平方向（Ｘ方向）に移動可能に支持された荷重発生機構２０と、荷重発生機構２０に取り付けられて昇降する金型取付台８と、例えば電気的な駆動により荷重発生機構２０を水平方向に移動させる移動台車６と、水平方向（Ｘ方向）に移動可能にベッドＢに支持された金型取付台９と、例えば電気的な駆動により金型取付台９を水平方向に移動させる移動台車１０と、荷重発生機構２０が移動可能な第１の水平方向（Ｘ方向）と交差する第２の水平方向（Ｙ方向）にプレス加工の素材Ｄを搬送する図示しない搬送装置とを備える。金型取付台９には下金型Ｋｂが取り付けられ、金型取付台８には上金型Ｋａが取り付けられる。

荷重発生機構２０は、図２に示すように、内部に作動液（例えば作動油）が供給される図示しない液路を有するシリンダ２３と、シリンダ２３に内装されるピストン２５とを備え、シリンダ２３内に作動液が圧入されることで、作動液の圧力を受けてシリンダ２３からピストン２５が押し出される。なお、本発明に係るピストンは、ラムを含む概念である。シリンダ２３及びピストン２５は、鉛直方向にピストン２５が押し出されるように配置され、金型取付台８はピストン２５の下部に取り付けられている。

シリンダ２３は、内径が大きな主シリンダ部２３ａと、主シリンダ部２３ａの上側を仕切る上壁体に設けられた貫通孔２３ｂとを有する。ピストン２５は、大径部２５ａと小径部２５ｂとを有し、押出し方向にこれらが並んで構成される。大径部２５ａは主シリンダ部２３ａに嵌入され、小径部２５ｂは貫通孔２３ｂに通される。主シリンダ部２３ａの内面下部とピストン２５の大径部２５ａとの間、並びに、貫通孔２３ｂの内面とピストン２５の小径部２５ｂとの間には、ブッシュＢＵが設けられている。ブッシュＢＵの内周面は、ピストン２５が摺動する摺動面となる。

上記のように構成されたプレス装置Ａにおいては、下金型Ｋｂと上金型Ｋａとの間に、例えば幅広の素材Ｄが搬送される。上下の移動台車６、１０は、同一移動量かつ同一方向に移動するように制御され、移動台車６、１０の移動により、上金型Ｋａと下金型Ｋｂとが第１の水平方向（Ｘ方向）に移動する。これにより、素材Ｄのプレス位置をＸ方向に変えることができる。さらに、搬送装置が素材ＤをＹ方向に変位させることで、素材Ｄのプレス位置を素材ＤのＹ方向に変えることができる。

プレス装置Ａは、さらに、荷重発生機構２０が発生する荷重の大きさを検出する発生荷重検出器３１と、プレス荷重の応力が伝達される複数の応力伝達部に設けられた複数の荷重検出器３２と、荷重発生機構２０のピストン２５の押出し量を計測する押出し量計測部３３と、移動台車６、１０の水平方向の移動量を識別可能なセンサ信号を出力するエンコーダ等の移動量計測部３４とを備える。発生荷重検出器３１は、例えばシリンダ２３に供給される作動液の液圧を検出する液圧センサである。複数の荷重検出器３２は、例えば複数の支柱Ｕにそれぞれ設けられた複数の歪みセンサである。液圧センサは、本発明に係るシリンダの作動圧力を検出する圧力センサの一例に相当する。

プレス装置Ａは、さらに、荷重発生機構２０に作動液を供給する液圧ユニット（例えば油圧ユニット）１２を備える。さらに、プレス装置Ａは、移動台車６、１０の移動と、搬送装置の搬送と、液圧ユニット１２の駆動との各制御を行う制御装置４０を備える。制御装置４０は、各種の信号が入出力されるＩ／Ｏ４１と、警告表示等を行う表示部４２と、外部からの操作を入力する操作部４３と、演算部５０とを備える。

Ｉ／Ｏ４１から出力される信号には、移動台車６、１０を駆動する制御信号、素材Ｄの搬送装置を駆動する制御信号、並びに、荷重発生機構２０を駆動（すなわち液圧ユニット１２を駆動）する制御信号が含まれる。Ｉ／Ｏ４１から入力される信号には、発生荷重検出器３１の検出信号、複数の荷重検出器３２の検出信号、押出し量計測部３３の計測信号、並びに、移動量計測部３４のエンコード信号が含まれる。荷重発生機構２０は液圧ユニット１２の制御弁が駆動されて動作する。

演算部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、制御プログラム及び制御データを格納した記憶装置と、ＣＰＵがデータを展開するメモリとを備える。演算部５０では、ＣＰＵが記憶装置の制御プログラムを実行することで、複数の機能モジュールが実現される。複数の機能モジュールには、各部の動作を制御してプレス加工を実施する加工処理部５１と、許容モーメントを補正処理する補正処理部５３と、プレス加工時に荷重発生機構２０に加わるモーメントを計算するモーメント計算部５２と、計算されたモーメントと所定の許容モーメントとの比較に基づいて異常を判定するモーメント異常判定部５４と、プレス荷重と許容荷重との比較に基づいて荷重の異常を判定する荷重異常判定部５５と、が含まれる。モーメント異常判定部５４は、本発明に係る異常判定部の一例に相当する。

上記のように構成されたプレス装置Ａは、外部からプレス加工の開始指令が入力されると、加工処理部５１が、予めオペレータにより指定された水平方向の位置に移動台車６、１０を移動させ、次いで、ピストン２５を押し出して荷重を発生させる。これにより、下金型Ｋｂと上金型Ｋａとの間の素材Ｄの指定箇所に荷重が加えられ、素材Ｄがプレス加工される。さらに、プレス加工時、モーメント計算部５２、補正処理部５３、モーメント異常判定部５４、荷重異常判定部５５及びがそれぞれ演算処理を行って、シリンダ２３とピストン２５に生じるモーメントが許容モーメントを超えないように、また、プレス荷重が許容荷重を超えないように、異常監視を行う。

＜モーメント計算処理＞
続いて、プレス加工時にモーメント計算部５２により実行されるモーメント計算処理の一例を説明する。図３は、モーメント計算処理を説明する図である。図３は、図１のＡ−Ａ線断面を示す。図中、プレス機中心Ｐ０は４本の支柱Ｕの中心からの各々の距離が等しい位置を示す。シリンダ中心Ｐ１は、シリンダ２３及びピストン２５のストローク方向の軸心を示す。プレス荷重重心Ｐ２は、素材Ｄに加わる荷重の重心を示す。プレス荷重重心Ｐ２は、素材Ｄの厚み等の偏りあるいは下金型Ｋｂと上金型Ｋａとの型形状の偏り等により、シリンダ中心Ｐ１からずれる。

モーメント計算部５２は、荷重発生機構２０が荷重を発生させる期間、繰り返し又は連続的に、複数の荷重検出器３２から、各支柱Ｕに加わる荷重の値Ｆｌｆ、Ｆｌｒ、Ｆｒｆ、Ｆｒｒの値を受け取る。Ｆｌｆは左前の支柱Ｕの荷重、Ｆｌｒは左後の支柱Ｕの荷重、Ｆｒｆは右前の支柱Ｕの荷重、Ｆｒｒは右後の支柱Ｕの荷重をそれぞれ表わす。さらに、モーメント計算部５２は、荷重発生機構２０が荷重を発生させる直前又はその期間に、移動量計測部３４の信号に基づくシリンダ２３の移動量の値を受け取る。移動量の値は、左支柱Ｕの中心からシリンダ中心Ｐ１までのＸ方向の距離Ｌ１又は右支柱Ｕの中心からシリンダ中心Ｐ１までのＸ方向の距離Ｌ２により表わされる。左右の支柱Ｕの中心間距離Ｌ（＝Ｌ１＋Ｌ２）は固定値であり、予めモーメント計算部５２に与えられている。

モーメント計算部５２は、各タイミングに受け取った荷重の値Ｆｌｆ、Ｆｌｒ、Ｆｒｆ、Ｆｒｒと、シリンダ中心Ｐ１の位置に基づいて、荷重発生期間の各タイミングにシリンダ２３及びピストン２５に生じるモーメントをリアルタイムで繰り返し計算する。以下、荷重発生期間の１つのタイミングにおける１回分のモーメントの計算処理について説明する。モーメント計算部５２は、続く、計算１〜計算５を逐次行って、モーメントを計算する。

計算１：モーメント計算部５２は、プレス荷重Ｆ、並びに、プレス荷重重心Ｐ２とシリンダ中心Ｐ１とが一致している場合に左の各支柱Ｕに生じる仮の荷重Ｆｌ及び右の各支柱Ｕに生じる仮の荷重Ｆｒを、次式（１）〜（３）に基づき計算する。
Ｆ＝Ｆｌｆ＋Ｆｌｒ＋Ｆｒｆ＋Ｆｒｒ （１）
Ｆｌ＝１／２・（Ｌ２／Ｌ）Ｆ （２）
Ｆｒ＝１／２・（Ｌ１／Ｌ）Ｆ 又は Ｆｒ＝１／２・（Ｆ−２Ｆｌ） （３）
なお、プレス荷重Ｆは、理論的には、発生荷重検出器３１が検出した荷重の値Ｆ０と一致する。したがって、値Ｆ０を用いてプレス荷重Ｆの値を補正してもよい。

計算２：次に、モーメント計算部５２は、プレス荷重重心Ｐ２とシリンダ中心Ｐ１とのＸ方向のズレ量ΔＬｒｌを、次式（４）、（５）に基づき計算する。
Ｆ１＝｜（Ｆｌｆ＋Ｆｌｒ）−２Ｆｌ｜及び｜（Ｆｒｆ＋Ｆｒｒ）−２Ｆｒ｜のいずれか大きい方 （４）
ΔＬｒｌ＝Ｌ・Ｆ１／Ｆ （５）

計算３：続いて、モーメント計算部５２は、プレス荷重重心Ｐ２とシリンダ中心Ｐ１とのＹ方向のズレ量ΔＬｆｒを、次式（６）、（７）に基づき計算する。
Ｆ２＝｜（Ｆｌｆ＋Ｆｒｆ）−（Ｆｌ＋Ｆｒ）｜及び｜（Ｆｌｒ＋Ｆｒｒ）−（Ｆｌ＋Ｆｒ）｜のいずれか大きい方 （６）
ΔＬｆｒ＝Ｌ・Ｆ２／Ｆ （７）

計算４：次に、モーメント計算部５２は、合成ズレ量ΔＬを、次式（８）に基づき計算する。
ΔＬ＝√（ΔＬｒｌ^２＋ΔＬｆｒ^２） （８）

計算５：そして、モーメント計算部５２は、計算１と計算４の結果から、次式（９）に基づきモーメントＭを計算する。
Ｍ＝Ｆ・ΔＬ （９）
以上のような計算処理により、各タイミングにシリンダ２３とピストン２５とに作用するモーメントが計算される。

＜モーメント異常判定処理＞
モーメント異常判定部５４は、モーメント計算処理により各タイミングのモーメントＭが計算されるごとに、計算されたモーメントＭと、許容モーメントＭａｌとを比較して、次式（１０）の関係（モーメントＭが許容モーメントＭａｌを超えたら）となったら異常と判定する。そして、モーメント異常判定部５４は、異常の判定に基づき、表示部４２に警告の出力を行い、かつ、加工処理部５１へ異常の通知を行う。
Ｍ＞Ｍａｌ （１０）

許容モーメントＭａｌは、シリンダ２３とピストン２５との各接触部に生じる面圧の最大値が許容面圧となる値であり、図２のシリンダ２３及びピストン２５の場合、次式（１１）のように求めることができる。許容面圧とは、適正な動作が保証される面圧の最大値を意味する。許容モーメントＭａｌは、予め定められてモーメント異常判定部５４に与えられている。あるいは、経年劣化により許容面圧が変わるような場合には、モーメント異常判定処理が、次式（１１）に基づき計算し、許容モーメントＭａｌを求めてもよい。
Ｍａｌ＝Ｑａｌ・Ｈ （１１）
ここで、ＱａｌはブッシュＢＵの許容面圧とブッシュＢＵの接触面積とから計算される許容反力、Ｈは上方のブッシュＢＵと下方のブッシュＢＵとの高低差（図２を参照）である。

＜許容モーメント補正処理＞
補正処理部５３は、次のような場合に、ピストン２５の押出し量に応じて許容モーメントＭａｌの値を補正してもよい。例えば、ピストン２５の押出し量が小さければ、ピストン２５に大きなモーメントが作用したとき、シリンダ２３及びピストン２５の各部のうち、適正な範囲を超える力が加わる可能性のある箇所は、両者の接触部（ブッシュＢＵ）となる。一方、ピストン２５の押出し量が大きければ、大きなモーメントにより別の特定箇所に適正な範囲を超える力が加わる可能性が生じる。例えば、図２の例では、ピストン２５の強度的に最も弱い特定箇所は、小径部２５ｂと大径部２５ａとの間の付根部２５ｔである。この構成では、ピストン２５の押出し量が大きいとき、ブッシュＢＵの面圧が許容面圧を超える前に、特定箇所（付根部２５ｔ）に適正な範囲を超える力が加わる可能性がある。したがって、接触部の許容面圧に基づく許容モーメントＭａｌだけを採用していたのでは、ピストン２５の押出し量が大きいときに、特定箇所に生じる曲げモーメントＴが適正な範囲を超えたことを判定できない。

したがって、補正処理部５３は、特定箇所に生じる曲げモーメントＴが適正な範囲となる許容モーメントＭａｌ_２（Ｓ）を別途計算し、許容モーメントＭａｌ_２（Ｓ）が許容モーメントＭａｌを上回ったときに、許容モーメントを、ピストン２５の押出し量Ｓに基づき計算したＭａｌ_２（Ｓ）へ補正する。

許容モーメントＭａｌ_２（Ｓ）は、ピストン２５の押出し量Ｓの関数であり、付根部２５ｔの許容曲げモーメントＴａｌから、次式（１２）のように計算できる。
Ｍａｌ_２（Ｓ）＝Ｔａｌ・Ｈ／（ｌ_０＋Ｓ） （１２）
∵ Ｔ＝Ｑ・ｌ＝Ｑ（ｌ_０＋Ｓ） （１３）
Ｑ＝Ｍ／Ｈ （１４）
図２に示すように、Ｔは付根部２５ｔの曲げモーメント、Ｑはシリンダ２３とピストン２５の接触部（ブッシュＢＵ）における反力、Ｈは上方のブッシュＢＵと下方のブッシュＢＵとの高低差、ｌは上方のブッシュＢＵから付根部２５ｔまでの高さ方向の距離、ｌ_０はピストン２５の押出し量がゼロのときのｌの値、Ｓはピストン２５の押出し量、Ｍはピストン２５に作用するモーメントである。

許容曲げモーメントＴａｌは、ピストン２５の形状等により決定される付根部２５ｔの断面係数Ｚと、ピストン２５の材質等により決定される許容応力σｍａｘとに基づき、次式（１５）に基づき計算できる。
Ｔａｌ＝σｍａｘ・Ｚ （１５）

図４は、許容モーメントとピストンの押出し量との関係を示すグラフである。

接触部の許容面圧に基づく許容モーメントＭａｌと、付根部２５ｔの許容曲げモーメントに基づく許容モーメントＭａｌ_２（Ｓ）とは、図４のように、押出し量Ｓが或る値Ｓｔｈの前後で大きさが逆転する。

このような場合、補正処理部５３は、ピストン２５の押出し量が値Ｓｔｈより小さい範囲では、許容モーメントＭａｌを補正せず、ピストン２５の押出し量が値Ｓｔｈ以上の範囲では、許容モーメントＭａｌ_２（Ｓ）を計算し、これを補正された許容モーメントの値として、モーメント異常判定部５４へ送る。これにより、ピストン２５の押出し量が値Ｓｔｈ以上の範囲では、モーメント異常判定部５４は、計算されたモーメントＭと補正処理部５３が計算した許容モーメントＭａｌ_２（Ｓ）とを比較して、異常か否かを判定することになる。

＜荷重異常判定＞
続いて、荷重異常判定部５５により実行される荷重異常判定処理について説明する。

荷重異常判定部５５は、荷重発生機構２０が荷重を発生させる期間に、繰り返し又は連続的に、発生荷重検出器３１から荷重発生機構２０が発生する荷重の値Ｆ０を受け取る。さらに、荷重異常判定部５５は、荷重発生機構２０が荷重を発生する直前又は発生する期間に、移動量計測部３４の信号に基づくシリンダ２３の移動量の値を受け取る。また、荷重異常判定部５５は、モーメント計算部５２から偏心量ΔＬｒｌ、ΔＬｆｒの値を受け取ってもよい。荷重異常判定部５５は、シリンダ２３の移動量の値からシリンダ中心Ｐ１の位置を計算でき、シリンダ中心Ｐ１の位置と偏心量ΔＬｒｌ、ΔＬｆｒとに基づいて、プレス荷重重心Ｐ２の位置を計算できる。

そして、荷重異常判定部５５は、各タイミングで受け取った荷重Ｆ０の値と、許容荷重Ｆａｌとをリアルタイムで比較する。許容荷重Ｆａｌは、フレーム内の強度的に最も弱い箇所（例えば支柱Ｕ）の作用する荷重が、適正な範囲に収まるよう保証された荷重である。許容荷重Ｆａｌは、シリンダ中心Ｐ１又はプレス荷重重心Ｐ２とプレス機中心Ｐ０との距離から決定される。荷重異常判定部５５は、次式（１６）の関係となったら（荷重Ｆ０が許容荷重Ｆａｌを超えたら）異常と判定する。そして、荷重異常判定部５５は、異常の判定に基づき、表示部４２に警告の出力を行い、かつ、加工処理部５１へ異常の通知を行う。
Ｆ０＞Ｆａｌ （１６）

許容荷重Ｆａｌは、プレス機中心Ｐ０を含む中央領域Ｒ１（図２）にシリンダ中心Ｐ１があるとき一定値に設定され、それより周辺の領域Ｒ２（図２）にシリンダ中心Ｐ１があるとき、プレス機中心Ｐ０から離れるに従って値が小さくなるように設定される。これは、次の理由に因る。プレス機中心Ｐ０に荷重が加わったとき、プレス荷重の応力は４つの支柱Ｕに等分されて作用する。一方、例えば、プレス機の領域Ｒ２の左端に荷重が加わったとき、プレス荷重の応力は左側の２つの支柱Ｕに分配されて作用する。したがって、１つの支柱Ｕが耐えうる応力を単独許容荷重Ｆｅとすれば、プレス機中心Ｐ０の荷重であれば、荷重の大きさが４×単独許容荷重Ｆｅとなるまで、各支柱Ｕに加わる荷重は許容範囲内となるが、領域Ｒ２の左端に荷重が加わる場合、荷重の大きさが２×単独許容荷重Ｆｅを超えると、左側の２つの支柱Ｕに適正の範囲を超えた荷重が加わることになる。また、プレス加工が高い頻度で行われる中央領域Ｒ１においては、位置に応じて許容荷重の値を変化させると、プレス処理の条件出しの際に煩雑さが生じる。このため、中央領域Ｒ１では、どこにシリンダ中心Ｐ１があっても、各支柱Ｕが単独許容荷重Ｆｅ以上の荷重にならないように一定の許容荷重Ｆａｌが設定され、周辺の領域Ｒ２では、全ての支柱Ｕに単独許容荷重Ｆｅ以上の荷重が作用しないように、プレス機中心Ｐ０とシリンダ中心Ｐ１との距離に応じて変化する許容荷重Ｆａｌが設定される。許容荷重Ｆａｌは、シリンダ中心Ｐ１の位置と許容荷重Ｆａｌの値とを対応づけたデータテーブルあるいは関数として、荷重異常判定部５５に予め与えられている。

＜異常対応処理＞
図５は、加工処理部により実行される異常対応処理の手順を示すフローチャートである。続いて、加工処理部５１がプレス加工処理を実行している際に、モーメント異常判定部５４又は荷重異常判定部５５が異常と判定した場合に、実行される異常対応処理について説明する。

プレス加工処理で荷重発生機構２０の荷重の発生中、モーメント異常判定部５４又は荷重異常判定部５５が異常と判定して、異常の通知が行われると、加工処理部５１は、プレス加工処理を中断し、処理を異常対応処理へ移行する。

異常対応処理が開始されると、先ず、加工処理部５１は、液圧ユニット１２の開放弁を駆動してシリンダ２３の圧力を抜く（ステップＳ１）。次に、加工処理部５１は、通知された異常が、荷重異常判定部５５からのものか、モーメント異常判定部５４からのものかを判別する（ステップＳ２）。その結果、荷重異常判定部５５が判定した異常であれば、加工処理部５１は、そのまま、プレス加工処理を終了するための終了時処理（ステップＳ６）を行って、異常対応処理を終了する。

一方、ステップＳ２で、モーメント異常判定部５４が判定した異常と判別されたら、加工処理部５１は、モーメント計算部５２が計算したズレ量ΔＬｒｌ、ΔＬｆｒのデータを読出す（ステップＳ３）。そして、加工処理部５１は、第１の水平方向（Ｘ方向）のズレ量ΔＬｒｌが小さくなるように、予め設定された方式に従って移動台車６、１０を移動させる（ステップＳ４）。さらに、加工処理部５１は、第２の水平方向（Ｙ方向）のズレ量ΔＬｆｒが小さくなるように、予め設定された方式に従って搬送装置を駆動して素材Ｄを移動させる（ステップＳ５）。そして、加工処理部５１は、プレス加工処理を終了するための終了時処理（ステップＳ６）を行って、異常対応処理を終了する。

このような異常対応処理により、次に同じ箇所のプレス加工を行うときに、シリンダ中心Ｐ１とプレス荷重重心Ｐ２との偏心量が小さくされて、モーメントが許容モーメントを超えないようにプレス加工を行うことができる。

＜実施形態効果＞
以上のように、本実施形態のプレス装置Ａによれば、モーメント計算部５２が、プレス加工時にシリンダ２３及びピストン２５に作用するモーメントを計算し、モーメントが許容モーメントを超えた場合にモーメント異常判定部５４が異常を判定する。したがって、シリンダ２３とピストン２５とが水平方向に移動可能なプレス装置Ａにおいて、シリンダ中心Ｐ１とプレス荷重重心Ｐ２とが比較的に大きく偏心し、モーメントが大きくなるような場合でも、モーメントが許容モーメントを超えないように制御することができる。これにより、シリンダ２３とピストン２５とに疲労が生じることを抑制し、シリンダ２３及びピストン２５の寿命を向上できる。

さらに、本実施形態のプレス装置Ａによれば、許容モーメントＭａｌの値が、シリンダ２３とピストン２５との接触部の面圧が許容面圧以下となるように設定されている。したがって、モーメント異常判定部５４の異常の判定に基づく制御によって、シリンダ２３とピストン２５との接触部に疲労が生じることを抑制し、シリンダ２３及びピストン２５の寿命を向上できる。

さらに、本実施形態のプレス装置Ａによれば、ピストン２５の押出し量に基づき許容モーメントを補正する補正処理部５３を備える。したがって、ピストン２５の押出し量が大きいときに、シリンダ２３及びピストン２５に適正な範囲を超えた力が生じやすい特定箇所がある場合に、特定箇所に異常な力が加わらないようピストン２５の押出し量に基づき許容モーメントが補正される。これにより、ピストン２５の押出し量が大きいときに、特定箇所で疲労が生じることを抑制し、シリンダ２３及びピストン２５の寿命を向上できる。

さらに、本実施形態のプレス装置Ａによれば、モーメント計算部５２は、荷重検出器３２が検出した複数の支柱Ｕに加わる荷重の値Ｆｌｆ、Ｆｌｒ、Ｆｒｆ、Ｆｒｒと、移動計測部の信号に基づき得られたシリンダ２３の第１の水平方向の移動量Ｌ１、Ｌ２とを用いて、あるいは、これらと発生荷重検出器３１が検出した荷重の値Ｆ０とを用いて、モーメントを計算する。これにより、複雑な計測部を要することなく、低いコストで正確にモーメントを計算することができる。また、モーメント計算部５２は、シリンダ中心Ｐ１とプレス荷重重心Ｐ２との偏心量ΔＬを計算し、偏心量ΔＬとプレス荷重の値Ｆとからモーメントを計算する。これにより、少ない演算負荷で、モーメントをリアルタイムで計算できる。

さらに、本実施形態のプレス装置Ａによれば、荷重異常判定部５５が、荷重発生機構２０が発生する荷重Ｆ０と、シリンダ中心Ｐ１の位置に応じて変化する許容荷重Ｆａｌとの比較に基づき、プレス荷重の異常を判定する。これにより、プレス荷重の大きさが許容荷重を超えないような制御を実現できる。また、シリンダ２３及びピストン２５が水平方向に移動可能な構成では、プレス位置に応じて各支柱Ｕが分担する荷重の割合が変化する。そこで、上記の許容荷重Ｆａｌを用いることで、このような荷重の分担割合の変化に応じて、各支柱Ｕに適正範囲を超えた荷重が作用しないようにプレス荷重の異常を判定できる。

さらに、本実施形態のプレス装置Ａによれば、モーメントの異常と判定された場合に、加工処理部５１は、荷重の発生を停止させた後、予め設定された方式でモーメントを発生させる偏心量を小さくする方向及び移動量で、シリンダ２３を移動させる。さらに、加工処理部５１は、予め設定された方式でモーメントを発生させる偏心量を小さくする方向及び移動量で、素材Ｄを移動させる。これにより、次のプレス処理を、モーメントが適正な範囲に抑えられる状態で、速やかに開始することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、モーメント計算部５２によるモーメントの計算方法を具体的に示したが、計算方法は一例に過ぎず、その他の様々な計算方法が適用されてもよい。また、上記実施形態では、モーメントの異常と、荷重の大きさの異常との両方が判定される構成を示したが、モーメントの異常のみが判定される構成としてもよい。また、上記実施形態では、許容モーメントの値を決定するシリンダとピストンとの接触部の許容面圧として、ブッシュの許容面圧を一例として示したが、ブッシュを介さない接触部があれば、その部分の許容面圧が採用されてもよいし、接触部の位置も上述したブッシュの位置に限られるものではない。その他、実施の形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

Ａ プレス装置
Ｂ ベッド
Ｃ クラウン
Ｕ 支柱
６、１０ 移動台車
８、９ 金型取付台
Ｋａ 上金型
Ｋｂ 下金型
１２ 液圧ユニット
２０ 荷重発生機構
２３ シリンダ
２３ａ 主シリンダ部
２３ｂ 貫通孔
２５ ピストン
２５ａ 大径部
２５ｂ 小径部
ＢＵ ブッシュ
３１ 発生荷重検出器
３２ 荷重検出器
３３ 押出し量計測部
３４ 移動量計測部
４０ 制御装置
５１ 加工処理部
５２ モーメント計算部
５３ 補正処理部
５４ モーメント異常判定部
５５ 荷重異常判定部
Ｒ１、Ｒ２ 領域
Ｐ０ プレス機中心
Ｐ１ シリンダ中心
Ｐ２ プレス荷重重心

Claims (10)

1. フレームに対して水平方向へ移動可能に設けられたシリンダと、
   金型取付台が取り付けられ、前記シリンダに垂直方向に押し出し可能に内装されたピストンと、
   プレス加工時に前記シリンダ及び前記ピストンに作用するモーメントを計算するモーメント計算部と、
   前記モーメント計算部により計算されたモーメントが所定の許容モーメントを超えた場合に異常と判定する異常判定部と、
   を備えるプレス装置。
2. プレス荷重の応力が伝達される複数の応力伝達部に設けられた複数の荷重検出器と、
   前記シリンダの水平方向の移動量を計測する移動量計測部と、
   備え、
   前記モーメント計算部は、前記複数の荷重検出器により検出された複数の荷重値と、前記移動量計測部により計測された移動量とを用いて、前記モーメントを計算する、
   請求項１記載のプレス装置。
3. 前記シリンダ及び前記ピストンが発生する荷重の大きさを検出する発生荷重検出器を更に備え、
   前記モーメント計算部は、更に、前記発生荷重検出器により検出された荷重値を用いて、前記モーメントを計算する、
   請求項２記載のプレス装置。
4. 前記シリンダ及び前記ピストンが発生する荷重が、前記シリンダの水平方向の位置に応じて変化する許容荷重を超えた場合に異常と判定する荷重異常判定部を、更に備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプレス装置。
5. 前記フレームは、前記シリンダを水平方向に移動可能に支持するクラウンと、前記クラウンを支持する複数の支柱と、を含み、
   前記複数の荷重検出器は前記複数の支柱に設けられ、
   前記発生荷重検出器は前記シリンダの作動圧力を検出する圧力センサである、
   請求項３又は請求項３を引用する請求項４に記載のプレス装置。
6. 前記モーメントが前記許容モーメント以下であれば、前記シリンダと前記ピストンとの間の摺動面の面圧が許容面圧以下となるように、前記許容モーメントの値が設定されている、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプレス装置。
7. 前記ピストンの押出し量を計測する押出し量計測部と、
   前記押出し量に基づき前記許容モーメントを補正する補正処理部と、
   を更に備える、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のプレス装置。
8. 前記モーメント計算部は、
   前記複数の荷重値と前記移動量とに基づいて、前記シリンダ及び前記ピストンのストローク方向の軸心とプレス荷重の重心との偏心量を計算し、
   前記プレス荷重の大きさと計算された前記偏心量とに基づいて前記モーメントを計算する、
   請求項３又は請求項３を引用する請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のプレス装置。
9. 前記シリンダの移動の制御と前記シリンダの荷重発生の制御とを行う加工処理部を備え、
   前記加工処理部は、前記異常判定部による異常の判定に基づいて、荷重の発生を停止した後、前記モーメントを発生させる偏心量を小さくする方向へ前記シリンダを移動させる、
   請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のプレス装置。
10. 前記加工処理部は、プレス加工の素材を搬送する制御を更に行い、
    前記加工処理部は、前記異常判定部による異常の判定に基づいて、更に、前記モーメントを発生させる偏心量を小さくする方向へ前記素材を移動させる、
    請求項９記載のプレス装置。

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