JP2557113Y2 - プレス成形機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本考案は、プレス成形品をダイスから押出すエジェク
タ装置を備えるプレス成形機に関する。

B.従来の技術と考案が解決しようとする課題 従来のプレス成形機では、プレス速度を設定しその速
度となるようにフィードバック制御しているが、エジェ
クタ装置の押出し速度はこのようなフィードバック速度
制御を行っていない。特に、真空高温下でプレス成形す
るいわゆる新素材のような特殊材料については、ダイス
から取り出す際に傷が付いたり割れたりすることがあっ
た。

本考案の技術的課題は、プレス成形品をダイスから設
定した速度で押出して、いわゆるスティックスリップの
ようなぎくしゃくした動きの発生を防止することにあ
る。

C.課題を解決するための手段 本考案に係るプレス成形機は、原材料をポンチとダイ
スとの間でプレスするプレス手段と、ダイス内でプレス
成形された完成品を上下で挟持しつつダイスから押し出
すエジェクタ手段と、設定されたプレス速度と実速度と
の偏差によりプレス手段のプレス速度を制御するプレス
速度制御手段と、設定された押出し速度と実速度との偏
差によりエジェクタ手段の押し出し速度を制御するエジ
ェクタ速度制御手段とを具備するものである。

D.作用 エジェクタ手段は、プレス成形品を上下で挟持し速度
制御しながらダイスから押し出す。したがって、プレス
成形品に発生する傷や割れが防止される。また、プレス
速度も速度制御されプレス時にスティックスリップが発
生しないから、均一でむらのないプレス成形品が得られ
る。

E.実施例 第１図〜第５図により一実施例を説明する。

プレス成形機の全体構成図である第１図において、基
台１に立設された支柱２は上端がヨーク３で連結され、
そこにプレス用油圧シリンダ４が装着されている。その
ピストンロッド41には上プレスロッド５が接続され、ピ
ストンロッド41内に上エジェクタシリンダ６が内蔵され
ている。また上プレスロッド５の下端にはポンチ７が設
けられている。一方、基台１には支持台８を介して下プ
レスロッド９とダイ10が配設されている。下プレスロッ
ド９の軸心には下エジェクタシリンダ19が設けられてい
る。また、11は真空チャンバであり、プレス成形品はこ
のチャンバ11内でヒータ26で加熱されつつポンチ７とダ
イ10との間でプレス成形される。さらに第１図におい
て、30はプレス用制御装置、50はエジェクタ用制御装
置、70はこれらを制御するパーソナルコンピュータであ
る。

第２図は、プレス成形機のより詳細を示す図である。

油圧シリンダ４はいわゆるパッキンレスシリンダであ
り、シリンダチューブ42にはオイルポケット42aが設け
られ、このオイルポケット42aに所定の圧力を加えてシ
リンダ室を油密している。ピストンロッド41の軸心部に
は上エジェクタシリンダ６のチューブが螺合され、その
ピストンロッド61にはアダプタ15を介して上エジェクタ
シリンダ６のロッド62が、更にその先端に断熱材16を介
してロッド63が接続されている。ピストンロッド41の先
端部には油受け12が設けられ、この油受け12とヨーク３
間に防塵用ベロー13が設けられている。中空状の上プレ
スロッド５は、接続部材14によりピストンロッド41と接
続されている。この上プレスロッド５は、SUS製のロッ
ド5aの下端に断熱材5bを介して断熱材から成るポンチ接
続部5cを接続して成る。

一方、支持台８上には円環くさび機構17を介して下プ
レスロッド９が設置されている。中空状の下プレスロッ
ド９は、SUS製のロッド9aの上端に断熱材9bを介して断
熱材から成るダイス接続部5cを接続して成る。円環くさ
び機構17は、ポンチ７とダイス10の平行度を出すために
設けられ、下プレスロッド９のロッド9aの下面に傾斜面
を形成するとともに、くさび状リング17aの上面に形成
された傾斜面にその傾斜面を接して成る。この円環くさ
び機構17の周囲には、芯出しリング18aと、芯出しボル
ト18bから成り、上下プレスロッド5,19の芯出し調節を
行う芯出し機構18が支持台８の凹みに設置されている。
さらに支持台８には、下エジェクタシリンダ19のチュー
ブ191が螺合され、そのピストンロッド192にはアダプタ
20と断熱材21を介して下エジェクタシリンダ19のロッド
193が接続されている。そのロッド192の先端はダイス10
の底部まで延設している。

なお、ポンチ７と上エジェクタシリンダ６の先端ロッ
ド63とは、例えば第２図（ｂ）のように係合されてい
る。ダイス10と下エジェクタシリンダ19の先端ロッド19
3も同様に係合している。また、上下のプレスロッド5,1
9の外周部にウオータージャケット27,28が設置されて各
ロッドを冷却している。

真空チャンバ11は不図示の支持部材で基台１上に設置
され、その上開口部には上プレスロッド５が挿入され、
下開口部には下プレスロッド19が挿入されている。上開
口部と上プレスロッド５との間には上気密ベロー装置23
が設置され、下開口部と下プレスロッド19との間には下
気密ベロー装置24が設置され、真空チャンバ11の気密が
保たれている。また真空チャンバ11内には不図示の支持
部材で断熱箱25が設置され、その内部にはヒータ26が設
置されている。ポンチ７とダイス10はヒータ26の中央部
に位置するようにされている。

第３図は、上述したプレス成形機の油圧回路である。

プレス用油圧シリンダ４のボトム室には、サーボ弁31
を介して高圧油圧源32から圧油が供給され、ロッド室に
は低圧油圧源33からリリーフ弁34で定められた圧力の圧
油が供給される。ロッド室に低圧油を供給するのは、ボ
トム室がサーボ弁31を介してタンクに接続されたとき、
油圧シリンダ４のピストンロッドを初期位置まで自動的
に上昇させるとともに、ピストンロッドなどの自重分を
保持するためである。

上エジェクタシリンダ６のボトム室とロッド室は、切
換弁52を介して油圧源51またはタンクに接続される。こ
の上エジェクタシリンダ６へ供給される圧力はリリーフ
弁53により規定される。下エジェクタシリンダ19のボト
ム室にはサーボ弁54を介して圧油が供給され、ロッド室
は直接タンクと接続されている。

プレス用油圧シリンダ４のボトム室の圧力は圧力セン
サ35で、ピストンロッド41のストロークはストロークセ
ンサ36でそれぞれ検出され、圧力信号，ストローク信号
としてプレス用制御装置30に入力される。下エジェクタ
シリンダ19のピストンロッド192のストロークはストロ
ークセンサ55で検出され、エジェクタストローク信号と
してエジェクタ用制御装置50に入力される。

第４図は、この実施例の制御系の詳細を示すブロック
図である。

パソコン70は、パソコン本体70a、キーボード70bおよ
びI/Oインタフェース70cから成り、予めプログラムされ
た条件（例えば、上プレスロッドの降下速度、プレス
力、下エジェックタシリンダの伸出速度など）でプレス
用制御装置30およびエジェクタ用制御装置50などを自動
制御する。

プレス用制御装置30は、上プレスロッド５の設定降下
速度等を入力する手動操作部30Aと、設定降下速度と実
速度との偏差をとる偏差器30Bと、偏差信号を増幅する
アンプ30Cと、設定速度信号などを手動操作部30Aまたは
パソコン70から入力する切換スイッチ30Dとを有する。
スイッチ30Dは、手動操作部30Aで手動モードを選択する
とＭ接点が、プログラムモードを選択するとＰ接点が閉
じる。アンプ30Cの出力でサーボ弁31を駆動し、油圧シ
リンダ４を駆動制御する。油圧シリンダ４のストローク
はストロークセンサ36で検出され、偏差器30Bにフィー
ドバックされる。以上の各要素によりプレス用油圧シリ
ンダ４の速度フィードバック回路101が構成される。

エジェクタ用制御装置50は、下エジェクタシリンダ19
の設定伸出速度などを入力する手動操作部50Aと、下エ
ジェクタシリンダ19の設定速度と実速度との偏差をとる
偏差器50Bと、偏差信号を増幅するアンプ50Cと、手動モ
ードあるいはプログラムモードによって入力信号を選択
するスイッチ回路50Dとを有する。スイッチ回路50Dは、
手動操作部50Aで手動モードが選択されると手動操作部5
0Aからの信号を出力し、プログラムモードが選択される
とパソコン70からの信号を出力する。アンプ50Cの出力
でサーボ弁54を駆動し、下エジェクタシリンダ19を駆動
する。下エジェクタシリンダ19のストロークはストロー
クセンサ55で検出され、偏差器50Bにフィードバックさ
れる。52a,52bは、上エジェクタシリンダ６に接続され
た切換弁52のソレノイド部であり、手動操作部50Aまた
はI/Oインタフェース70cからの駆動信号で駆動される。
以上の各要素により下エジェクタシリンダ19の速度フィ
ードバック回路102が構成される。

このように構成されたプレス成形機のプログラムモー
ド時の動作を第５図のフローチャートを参照して説明す
る。

下エジェクタシリンダ19のピストンロッド192の上端
面をダイス10の底面と一致させた状態で、真空チャンバ
11の扉を開けてダイス10内に原材料（以下、粉末試料）
MAを投入する。次に、扉を閉め真空チャンバ11内を真空
引きしヒータ26により粉末試料MAを加熱する。一定温度
まで加熱した状態でプレス開始を指令すると、第５図の
プログラムが起動される。

ステップS1において設定降下速度を読み込んでステッ
プS2に進み、パソコン70からプレス用フィードバック回
路101に設定降下速度信号を送出する。今、プログラム
モードが選択されているのでスイッチ30DはＰ接点が閉
じており、設定降下速度信号が偏差器30Bに入力され
る。偏差器30Bはストロークセンサ36からのストローク
信号との偏差を取り、アンプ30Cを介してサーボ弁31を
駆動制御する。これにより、プレス用油圧シリンダ４が
設定速度で降下し、ポンチ７とダイス10との間の試料を
プレスする。プレスが終了したか否かをステップS3aで
判定し、終了が判定されるまでステップS2,3aを繰り返
し、終了が判定されるとステップS3bでプレス成形品を
炉冷する時間だけ待機した後に、ステップS4に進む。

ステップS4では、ソレノイド部52bに駆動信号を通電
して切換弁52をイ位置に切換える。これにより、上エジ
ェクタシリンダ６のボトム室にリリーフ弁53で設定され
た圧力が発生し、プレス成形品を上下エジェクタロッド
63と193とで挟持する。またこのとき、プレス用のサー
ボ弁31を介して油圧シリンダ４のボトム室がタンクと接
続されているから、そのロッド室に作用する低圧油圧源
33からの圧油で油圧シリンダ４のピストンロッド41が自
動的に上昇する。それに伴い、上エジェクタシリンダ６
のピストンロッド61,63はプレス成形品を挟持したまま
伸出する。

次いでステップS5において、ピストンロッド41、すな
わち上プレスロッド５が初期位置にいるか否かを判定す
る。上プレスロッド５が初期位置に来るまで待ち、その
後、ステップS6に進む。ステップS6では下エジェクタシ
リンダ19の設定伸出速度を読み込み、ステップS7におい
て、パソコン70から下エジェクタ用フィードバック回路
102に設定伸出速度信号を送出する。今、プログラムモ
ードが選択されておりスイッチ回路50Dはパソコン側の
入力信号を出力するので、パソコン70からの設定伸出速
度信号が偏差器50Bに入力される。偏差器50Bはストロー
クセンサ55からのストローク信号との偏差を取り、アン
プ50Cを介してサーボ弁54を駆動制御する。これによ
り、下エジェクタシリンダ19が速度制御されて伸出す
る。このとき、上エジェクタシリンダ６のボトム室には
リリーフ弁53のリリーフ圧が作用しているので、プレス
成形品は所定の圧力で上下のエジェクタロッド63と193
との間に挟持されて上昇する。すなわち、下エジェクタ
シリンダ19の推力は上エジェクタシリンダ６よりも大き
く設定されている。

プレス成形品が取出し位置まで上昇するか否かをステ
ップS8で判定し、肯定されるまでステップS7,8を繰り返
し実行し、肯定されるとステップS9に進む。ステップS9
では切換弁52のソレノイド部52aに駆動信号を印加して
切換弁52をロに切換える。これにより、上エジェクタシ
リンダ６が収縮しプレス成形品の挟持が解放される。ス
テップS10で時間待機した後にステップS11で切換弁52を
中立にして上エジェクタシリンダ５の収縮を停止し、一
連の手順を終了する。

このような手順により、上プレスロッド５が予め設定
した降下速度で粉末試料をプレスする。このプレス時に
プレス用油圧シリンダ４がスティックスリップすると所
望のプレス成形品が得られないから、プレス用フィード
バック回路101は油圧シリンダ４がスティックスリップ
を起こさないような分解能に設計されている。したがっ
て、均一でむらのないプレス成形品が得られる。なお、
従来のプレス成形機もプレス速度の速度制御を行ってい
るが、いわゆる新素材のような特殊材料のプレス成形に
ついては分解能が不足して、所望の完成品が得られなか
った。

一方、プレス終了後、上下エジェクタシリンダ６と19
との間でプレス成形品を挟持してダイス10から取出す
際、下エジェクタシリンダ19の伸出速度を速度制御す
る。この場合も、下エジェクタシリンダ19がスティック
スリップすると作成されたプレス成形品に傷がついたり
割れたりするため、下エジェクタ用フィードバック回路
102はスティックスリップを起こさないような分解能に
設計されている。したがって、傷などのないプレス成形
品が確実に得られる。

以上の操作を手動で行うこともできる。

なお、上プレスロッド６を油圧シリンダ４で駆動する
ようにしたが、液圧、空圧、ガス圧で駆動されるシリン
ダでもよい。また、基台の左右に一対のねじ棒を立設さ
せ、そこにクロスヘッドを横架螺合して、ねじ棒の回転
によりクロスヘッドを降下させるようなプレス手段でも
よい。この場合、上プレスロッドはクロスヘッドに固設
される。さらに、エジェクタ装置は上下プレスロッド内
蔵方式に限定されない。

F.考案の効果 本考案によれば、エジェクタ手段がプレス成形品を上
下で挟持し速度制御しながらダイスから押し出すように
したので、ぎくしゃくした動きが防止されプレス成形品
の傷や割れの発生が防止される。また、プレス速度も速
度制御されプレス時にスティックスリップのようなぎく
しゃくした動きが発生しないから、均一でむらのないプ
レス成形品が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は一実施例を説明するもので、第１図が
プレス成形機の全体構成を示す正面図、第２図（ａ）は
その要部詳細図、（ｂ）はポンチとエジェクタシリンダ
ロッドとの係合関係を説明する拡大図、第３図は油圧回
路図、第４図は制御系のブロック図、第５図は処理手順
例を示すフローチャートである。 1:基台、4:プレス用油圧シリンダ 5:上プレスロッド、6:上エジェクタシリンダ 7:ポンチ、9:下プレスロッド 10:ダイス、11:真空チャンバ 19:下エジェクタシリンダ 30:プレス用制御装置、31:サーボ弁 36:ストロークセンサ 50:エジェクタ用制御装置 54:サーボ弁、55:ストロークセンサ 70:パーソナルコンピュータ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】原材料をポンチとダイスとの間でプレスす
   るプレス手段と、前記ダイス内でプレス成形された完成
   品を上下で挟持しつつダイスから押し出すエジェクタ手
   段と、設定されたプレス速度と実速度との偏差により前
   記プレス手段のプレス速度を制御するプレス速度制御手
   段と、設定された押出し速度と実速度との偏差により前
   記エジェクタ手段の押し出し速度を制御するエジェクタ
   速度制御手段とを具備することを特徴とするプレス成形
   機。