JP2610849B2

JP2610849B2 - 油圧式プレス機械のラム駆動装置

Info

Publication number: JP2610849B2
Application number: JP29778286A
Authority: JP
Inventors: 輝明本宮; 進石井
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1986-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JPS63150712A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、油圧式プレス機械のカム駆動装置に関す
る。

（従来技術）従来の油圧式プレス機械のラム駆動装置の例として
は、分配パルスと実際のラム移動量との偏差（エラー
量）に基づいて開度調節されるサーボ弁を用い、シリン
ダに供給される油量を制御しつつラムを目標位置に駆動
するようにしたものがある。

この種のラム駆動装置では、ラムに加圧力が作用しな
いことを条件として該ラムを所定の目標位置に位置決め
制御することが可能である。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記の如き従来よりのラム駆動装置に
あっては、前記サーボ弁に定常的な溢流が存在するため
に、前記偏差とシリンダ加圧力とが位置決め時点で平衡
し、加圧力に応じて位置決め誤差が発生するという問題
点があった。

そこで、この発明は、加圧力に関係なく、ラムを目標
位置に位置決め可能の油圧式プレス機械のラム駆動装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、油圧式プ
レス機械におけるラムを上下動する油圧シリンダと、上
記ラムの位置を検出する位置検出器と、油圧ポンプと前
記油圧シリンダとを接続した主回路に配置したサーボ弁
と、NC装置からの指令に応じたパルスを発生するパルス
発生器からの分配パルスと前記位置検出器からの帰還パ
ルスとを比較して偏差を出力する比較部と、上記偏差を
増幅する第１の増幅器を備えた第１の増幅部と、前記偏
差を制限するリミッタによって制限された偏差の積分値
を求める積分器を備えると共に当該積分器の積分結果を
増幅する第２の増幅器を備えた第２の増幅部と、前記比
較部の出力としての前記偏差を微分する微分器を備える
と共に微分結果を増幅する第３の増幅器を備えた第３の
増幅部と、上記第1,第2,第３の増幅部の出力和を求める
加え合せ回路と、当該加え合せ回路で加え合せた信号を
電流信号に変換して前記サーボ弁に出力する電流変換部
と、を備えてなるものである。

（作用）前記構成において、油圧ポンプから油圧シリンダに圧
油を供給してラムを駆動するとき、サーボ弁を制御して
ラムの位置制御が行われる。この際、第１の増幅部によ
って、通常のフィードバック制御が行われる。

又、第２増幅部によって加圧力に基づき生ずる偏差の
制限値の積分値が算出され、ラムを誤差ゼロとなる位置
まで補正動作させる。

又、第３増幅部によって、ラムの振動の減衰性を高め
る。

（実施例）第１図を参照するに、この発明を実施した油圧式プレ
ス機械の１例としてプレスブレーキが示されている。

上記プレスブレーキ１は、左右のサイドフレーム3R,3
Lを垂直に備えており、このサイドフレーム3R,3Lの下部
には、左右方向に延伸した下部フレーム５の両側部が適
宜に支承されている。上記下部フレーム５の上方位置に
は、下部フレーム５と対向したラム７が上下動自在に設
けられており、ラム７の下部には、前記下部フレーム５
上に設けられた下型９と協働してワークＷの加工を行な
う上型11が装着されている。

前記ラム７を上下動するために、各サイドフレーム3
R,3Lの上部にはそれぞれ油圧シリンダ13R,13Lが装着し
てあり、各油圧シリンダ13R,13Lにおける各ピストンロ
ッドはラム７と適宜に連結してある。上記各油圧シリン
ダ13R,13Lの上部には、各油圧シリンダ13R,13Lの作動を
制御するための各種のバルブ（第１図には図示省略）を
装着したバルブブロック15R,15Lが取付けてある。

なお、詳細な図示は省略するけれども、前記各サイド
フレーム3R,3Lの上部は適宜のビーム部材等を介して互
に連結してある。各油圧シリンダ13R,13Lを作動するた
めの油圧ポンプやオイルタンク等は上記ビーム部材に支
承されている。

各バルブブロック15R,15Lは、NC装置NCMに接続される
ラム駆動回路RCMと接続され、ラム駆動回路RCMから出力
される電流信号により、バルブブロック15R,15L内のサ
ーボ弁（第１図には図示せず）が制御されるようになっ
ている。

又、前記ラム７の背面にはリニアスケールが装着さ
れ、該リニアスケールと対向して、前記サイドフレーム
3R,3Lにはラム７の動作を検出すべく位置検出器Ｓ（SR,
SL）が設けられている。

上記構成において、各油圧シリンダ13R,13Lを適宜に
作動することによってラム７の上下動が行なわれ、ラム
７の下降によってワークＷの加工が行なわれ得る。

第２図を参照するに、各油圧シリンダ13R,13Lへ圧油
を供給するための油圧ポンプＰには主回路17が接続して
あり、主回路17は各油圧シリンダ13R,13Lに適宜に接続
してある。なお、左右の油圧シリンダ13R,13Lを制御す
るための油圧回路は同一構成であるので、一方の油圧シ
リンダ13Lを制御する油圧回路についてのみ詳細に説明
し、他方の油圧回路については説明を省略する。

より詳細には、前記主回路17にはフイルタ19が配設し
てあると共に、主回路17内の油圧が設定圧以上に上昇す
ると作用する電磁比例リリーフバルブ21が分岐接続して
ある。この電磁比例リリーフバルブ21は、一体的に備え
られた電磁比例ソレノイドSOL1への入力電流を適宜に制
御することにより、主回路17の設定圧を任意に制御でき
るものである。

前記主回路17はサーボ弁23のＰポートに接続してあ
る。上記サーボ弁23のＡポートは第１接続路25を介して
油圧シリンダ13Lの下部室13Dに接続してある。また、サ
ーボ弁23のＢポートは第２接続路27を介して油圧シリン
ダ13Lの上部室13Uに接続してある。さらにサーボ弁23の
Ｔポートはフイルタ29を配設したドレン油路31を介して
オイルタンクＴに接続してある。

前記第１接続路25には、油圧シリンダ13Lの異常な圧
力上昇を検知する圧力スイッチPSが分岐接続してあると
共に、背圧を与えるためのカウンタバランスバルブ33が
配設してある。このカウンタバランスバルブ33には第１
のロジックバルブ35が並列に接続してある。

上記ロジックバルブ35は、圧力差のみによって作動す
るもので、内部にはＡポートと対応して最小の受圧面積
Ｓ₁を備えると共にＢポートに対応した中段の受圧面積
Ｓ₂を備え、かつ制御ポートｘに対応して最大の受圧面
積Ｓ₃を備えたポペットを摺動自在に備えている。上記
ロジックバルブ35は、Ａポート、Ｂポートの圧力をそれ
ぞれＰ₁,P₂としたとき、〔（Ｓ₁×Ｐ₁）＋（Ｓ₂×
Ｐ₂）〕と〔Ｓ₃×Px）＋Ｆ〕（ただし、Ｆはスプリング
を内装している場合のスプリング力）の大小関係におい
てＡポートとＢポートとを連通したり、遮断したりする
ものである。

上記第１のロジックバルブ35を制御するために、ロジ
ックバルブ35のカバー37にはソレノイドSOL2を備えたソ
レノイドバルブ39が装着されている。

また前記第１接続路25には第２のロジックバルブ41が
配設してあり、このロジックバルブ41のカバー43にはソ
レノイドSOL3を備えたソレノイドバルブ45が装着されて
いる。さらに上記カバー43には第１接続路25内の圧が異
常に上昇したときに作用する安全弁としてのリリーフ弁
47が設けられている。

さらに前記第２接続路27には、前記ドレン油路31に接
続した給排路49が分岐接続してあり、この給排路49には
第３のロジックバルブ51が配置されている。このロジッ
クバルブ51のＡポートはドレン油路31側に接続してあ
り、Ｂポートは第２接続路27側に接続してある。またロ
ジックバルブ51の制御ポートｘはソレノイドSOL4,SOL5
を備えた４ポート３位置のソレノイドバルブ53のＰポー
トに接続してある。

上記ソレノイドバルブ53は、ロジックバルブ51の連通
遮断状態を制御するものであって、そのＡポートは前記
主回路17に接続してあり、Ｂポートは前記第２接続路27
に接続してある。さらにＴポートはロジックバルブ51の
Ａポート側に接続してあり、Ｔポートは中立位置におい
てはＰポートと接続状態にある。

以上のごとき構成において、サーボ弁23を切換えてＰ
ポートとＢポートを接続し、ＡポートとＴポートとを接
続すると共に、ソレノイドバルブ39,45における各ソレ
ノイドSOL2,SOL3を励磁し、各ロジックバルブ35,41のＡ
ポートとＢポートとが接続可能な状態にする。上記操作
により、油圧ポンプＰからの圧油は主回路17,サーボ弁2
3,第２接続路27を経て油圧シリンダ13Lの上部室13Uに流
入する。同時に油圧シリンダ13Lの下部室13Dの圧油は、
各ロジックバルブ35,41,第１接続路25およびサーボ弁23
を経てオイルタンクＴへ排出される。したがって、ラム
７は下降されることとなる。

上述のごとくラム７の下降が行なわれるとき、油圧ポ
ンプＰからの圧油のみが油圧シリンダ13Lの上部室13Uに
供給されるだけでは、ラム17の自重による高速下降が規
制され、作業能率向上に望ましいものではない。そこ
で、ソレノイドバルブ53のソレノイドSOL5を励磁してＰ
ポートとＢポートとを接続すると、第３のロジックバル
ブ51における制御ポートｘは油圧シリンダ13Lの上部室1
3Uと接続され、負圧となる。

したがって、上記ロジックバルブ51のＡポートとＢポ
ートが接続可能となり、吸込み許容状態となる。よって
油圧シリンダ13Lの上部側室13U内には、オイルタンクＴ
から給排路49を経て大量の油が吸引流入される態様とな
り、ラム７は自重によって高速下降することとなる。

ラム７が適宜位置迄高速下降した後、ソレノイドバル
ブ39のソレノイドSOL2を消磁すると、第１のロジックバ
ルブ35の制御ポートｘに第１接続路25内の圧力が作用す
ることとなり、ポートＡとポートＢとの接続が遮断され
る。したがって、油圧シリンダ13Lの下部室13D内の圧油
はカウンターバランスバルブ33を経て排出されることと
なり、ラム７の自重による高速下降は停止される。

前述のごとくソレノイドバルブ39のソレノイドSOL2が
消磁されるのと同時に、ソレノイドバルブ53のソレノイ
ドSOL5を消磁し、ソレノイドSOL4を励磁すると、第３の
ロジックバルブ51の制御ポートｘには主回路17の圧力が
作用するので、ＡポートとＢポートとの接続が遮断され
た状態となる。したがって油圧シリンダ13Lの上部側室1
3Uには油圧ポンプＰからの圧のみが供給されることとな
り、ラム７の下降が低速になると共に、ラム７は下降端
付近において、加圧され、下型９と上型11とによってワ
ークＷの加工が行なわれる。

第３図はサーボ弁23の等価回路を示すものである。

ＰポートとＴポートとの間には抵抗Ｒ_Tが存在し、Ｐ
ポートとＢポートとの間には可変抵抗Ｒ_Bが存在する。

従って、ラム７の位置決め制御時には、Ｐポートから
Ｔポートへ向けて溢流ρが発生し、従来技術で示したラ
ム駆動装置では、ラム７への加圧力と溢流ρとが平衡
し、第４図タイムチャートに示したように、位置決め終
了時に定常偏差（位置決め誤差）ΔＤが発生する。

第５図にラム駆動回路RCMの詳細図を示した。

ラム駆動回路RCMは、NC装置NCMからの指令に応じたパ
ルスを発生するパルス発生器からの分配パルスと位置検
出器Ｓ（SR,SL）からの帰還パルスとを比較し、偏差ｅ
を出力する比較部55を有している。又、該比較部55と接
続される第1,第2,第３の増幅部57,59,61と、全増幅部5
7,59,61の出力和を求める加え合わせ回路63とを有して
いる。更に、該回路63で加え合わせた信号を電流信号に
変換し、変換電流を前記サーボ弁23に出力する電流変換
部65を有している。

第１増幅部57は、ゲインＫ_Pの増幅器67で構成されて
いる。

第２増幅部59は、偏差ｅを制限するリミッタ69と、制
限された偏差ｅの積分値を求める積分値71と、積分結果
をゲインＫ_Iで増幅する増幅器73との直列回路で構成さ
れている。

第３増幅部61は、偏差ｅを微分する微分器75と、微分
結果をゲインＫ_Dで増幅する増幅器77との直列回路で構
成されている。

第６図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、第２増幅部59の作用を
示す説明図である。

第６図（ａ）に示すように、リミッタ69は、偏差ｅを
斜線部分で示すように所定値ｅ₀以下に制限する。

リミッタ69が無い場合に、偏差ｅがプラス又はマイナ
ス方向に繰り返し作用するがため、ラム７位置は、第６
図（ｃ）に示すように目標位置Ｄ₀に対してΔｌだけ大
きくオーバーシュートする。このオーバーシュートΔｌ
は折曲不良を生ずるので許すことができないものであ
る。

第６図（ｂ）に示すように、積分器71は、第６図
（ａ）に示したところの制限された偏差ｅを積分し、補
正量SEを出力する。

従って、第５図において、第３増幅部61を除いた形の
ラム駆動装置は、第４図に示した従来のものと異なっ
て、第６図（ｃ）に示すように、定常偏差ΔＤを残すこ
とがないようにラム７を駆動する。

第７図（ａ）（ｂ）は第３増幅部61の作用を示す説明
図である。

第７図（ａ）に示すように、微分器75は、偏差ｅを微
分して、所定の補正量BEを生成する。この補正量BEは、
偏差の勾配が大なる場合には、駆動量を小とする方向に
生成されるものであり、ラムの動作が振動的になるのを
防いでいる。

以上のように、本例では、第２増幅部59にリミッタ69
を設けたので、第６図（ａ）に示すように偏差ｅを制限
することができ、制限された偏差の積分値で定常誤差Δ
Ｄに対する補正を行うことが可能である。

又、第２増幅部59にリミッタを設けたので、オーバー
シュートによって折曲精度が悪化されることがなく、高
精度の折曲加工を行うことができる。

以上の実施例では、プレスブレーキの例を示したが、
絞り加工用のプレス機械であっても同様である。この場
合、絞り圧に関係なく、ラム（絞り金型）を所定の位置
に位置決め制御することができ、高精度の絞り加工を行
うことができる。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものでは
なく、適宜の設計的変更を行うことにより、他の態様で
も実施し得るものである。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要
するに本発明は、油圧式プレス機械におけるラム（７）
を上下動する油圧シリンダと、上記ラム（７）の位置を
検出する位置検出器（Ｓ）と、油圧ポンプ（Ｐ）と前記
油圧シリンダとを接続した主回路（17）に配置したサー
ボ弁（23）と、NC装置からの指令に応じたパルスを発生
するパルス発生器からの分配パルスと前記位置検出器
（Ｓ）からの帰還パルスとを比較して偏差（ｅ）を出力
する比較部（55）と、上記偏差（ｅ）を増幅する第１の
増幅器（67）を備えた第１の増幅部（57）と、前記偏差
（ｅ）を制限するリミッタ（69）によって制限された偏
差の積分値を求める積分器（71）を備えると当該積分器
（71）の積分結果を増幅する第２の増幅器（73）を備え
た第２の増幅部（59）と、前記比較部（55）の出力とし
ての前記偏差（ｅ）を微分する微分器（75）を備えると
共に微分結果を増幅する第３の増幅器（77）を備えた第
３の増幅部（61）と、上記第1,第2,第３の増幅部（57,5
9,61）の出力和を求める加え合せ回路（63）と、当該加
え合せ回路（63）で加え合せた信号を電流信号に変換し
て前記サーボ弁（23）に出力する電流変換部（65）と、
を備えてなるものである。

したがって、本発明によれば、油圧ポンプＰから油圧
シリンダへ圧油を供給してラム７を駆動する際、サーボ
弁23を制御することにより上記ラム７の位置が制御され
る。

この際、ラム７の通常のフィードバック制御は第１の
増幅部57によって行われる。この際、第２の増幅部59に
おける積分器71によって定常的な偏差を減少させ、かつ
リミッタ69を設けたことによりオーバーシュートを小さ
くできるものである。さらに、第３の増幅部61における
微分器75の作用により、振動の減衰性が向上し、目標位
置への位置決めを高精度に行うことができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施したプレスブレーキの正面図、
第２図はその油圧回路の回路図、第３図はサーボ弁の等
価回路を示す図、第４図は定常偏差の発生原理を示す説
明図、第５図はこの発明の一実施例に係るラム駆動回路
のブロック図、第６図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は第２増幅部
の作用を示す説明図、第７図（ａ）（ｂ）は第３増幅部
の作用を示す説明図である。７……ラム 23……サーボ弁 57……第１増幅部 59……第２増幅部 61……第３増幅部 69……リミッタ 71……積分器 75……微分器 ΔＤ……定常偏差ｅ……偏差（エラー）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】油圧式プレス機械におけるラム（７）を上
下動する油圧シリンダと、上記ラム（７）の位置を検出
する位置検出器（Ｓ）と、油圧ポンプ（Ｐ）と前記油圧
シリンダとを接続した主回路（17）に配置したサーボ弁
（23）と、NC装置からの指令に応じたパルスを発生する
パルス発生器からの分配パルスと前記位置検出器（Ｓ）
からの帰還パルスとを比較して偏差（ｅ）を出力する比
較部（55）と、上記偏差（ｅ）を増幅する第１の増幅器
（67）を備えた第１の増幅部（57）と、前記偏差（ｅ）
を制限するリミッタ（69）によって制限された偏差の積
分値を求める積分器（71）を備えると共に当該積分器
（71）の積分結果を増幅する第２の増幅器（73）を備え
た第２の増幅部（59）と、前記比較部（55）の出力とし
ての前記偏差（ｅ）を微分する微分器（75）を備えると
共に微分結果を増幅する第３の増幅器（77）を備えた第
３の増幅部（61）と、上記第1,第2,第３の増幅部（57,5
9,61）の出力和を求める加え合せ回路（63）と、当該加
え合せ回路（63）で加え合せた信号を電流信号に変換し
て前記サーボ弁（23）に出力する電流変換部（65）と、
を備えてなることを特徴とする油圧式プレス機械のラム
駆動装置。