JP3609127B2 - 油圧プレスのラム駆動用油圧回路 - Google Patents

油圧プレスのラム駆動用油圧回路 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は油圧プレスのラム駆動用油圧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
油圧プレスのラムを駆動する手段としては、サーボ弁や切換弁に代表される４ポートスプール弁による油圧回路が主に使われており、特に高速動作させるときにはサーボ弁が用いられるのが一般的である。
【０００３】
図３には、サーボ弁を用いた従来のラム駆動方式の油圧回路を概念的に示す。図中１は油圧シリンダ、２は可変吐出量の油圧ポンプであり、これらを接続する配管の途中にはサーボ弁３が設けてある。油圧ポンプ２はモータ４により駆動され、ストレーナ５を介してタンク６から油を吸引し、アキュームレータ７への蓄圧を行なうとともに、チェック弁８を介してサーボ弁３のＰポートへ圧油を供給している。またチェック弁８の出側にはチェック弁９を介して減圧弁１０を接続し、減圧弁１０の出力をサーボ弁１０のパイロット圧とするようにしてある。そしてサーボ弁３のＴポートは、ストレーナ１１を介してタンク６と接続し、またＡ、Ｂポートはそれぞれ油圧シリンダ１の上室１２、下室１３と接続し、上室１２あるいは下室１３への圧油の供給により油圧シリンダ１のロッド１４を駆動してラム１５を昇降作動させるようになっている。
【０００４】
この回路では、サーボ弁３の接続パターンを図中右側のパターンになるようにすると、油圧ポンプ２から供給された圧油はサーボ弁３を通って油圧シリンダ１の上室１２に流れ、油圧シリンダ１の下室１３から排出された油がサーボ弁３を通ってタンク６に戻り、これによってロッド１４が下方へ押し下げられ、ラム１５が下降動作する。一方、ラム１５を上昇動作させるときには、サーボ弁３の接続パターンを図中左側のパターンになるようにすると、油圧ポンプ２から供給された圧油はサーボ弁３を通って下室１３に流れ、油圧シリンダ１の上室１２から排出された油がサーボ弁３を通ってタンク６に戻り、これによってロッド１４が上方へ押し上げられ、ラム１５が上昇動作する。ここで、ラム１５による加圧力Ｆは、Ｆ＝Ａ１×Ｐ（但しＡ１：油圧シリンダ１の上室１２の断面積、Ｐ：供給される圧油の圧力）であらわされる。また、ラム１５の下降速度Ｖ１は、Ｖ１＝Ｑ／Ａ１（但しＱ：油圧ポンプ２から供給される圧油の流量）、ラム１５の上昇速度Ｖ２は、Ｖ２＝Ｑ／Ａ２（但しＡ２：油圧シリンダ１の下室１３のロッド１４部分を除く断面積）であらわされる。
【０００５】
ところでこの回路で、打ち抜き加工でワークを打ち抜くとき、ラム１５の位置をセンサにより検出してフィードバック制御しながら負荷が掛かるとサーボ弁３の開度が大きくなり、打ち抜いた瞬間に負荷が急に無くなるため、ラム１５が自走する、即ちオーバーシュートを生じやすく、このオーバーシュートは、ラム１５を高速駆動する場合には、移動距離の増加、即ち無駄時間になるという問題があった。また絞り加工などの成形加工の場合には、油圧シリンダ１の下室１３側の圧力を一定に保持できないために、ラム１５の下死点の高精度の位置決め制御を保証することが難しいという問題もあった。さらに、サーボ弁を用いて油圧プレスのラムを高速で駆動させるためには、高応答、大流量のサーボ弁と大流量の油圧ポンプが必要であり、エネルギー効率が悪いという本来的な問題点があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなしたもので、油圧プレスのラムを駆動するための油圧シリンダを高速に効率よく制御でき、かつ重負荷にも対応できる油圧プレスのラム駆動用油圧回路を提供することを目的とする。また、打ち抜き加工時にラムの自走を防ぐとともに、ラムの下死点位置精度を高く保ち、ＮＣコントローラ等の制御装置で容易に制御できる油圧プレスのラム駆動用油圧回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る油圧プレスのラム駆動用油圧回路は上記目的を達成するために、油圧プレスのラムを駆動する油圧シリンダと該油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプとを接続する主回路に、上記圧油の供給を制御するサーボ弁を配設し、上記ラムと接続する上記油圧シリンダのロッド側と上記サーボ弁との間を接続する管路に該管路を開閉する回路切換弁を配設するとともに、該回路切換弁を配した管路と並列に差動用管路を設け、該差動用管路に上記ロッド側から上記主回路への圧油の流れを許すチェック弁を配し、上記ラムを高速で動作させるときには上記回路切換弁を閉じて差動回路を構成し、上記ラムを重負荷で動作させるときには上記回路切換弁を開く構成としたものである。
【０００８】
本発明に係る油圧プレスのラム駆動用油圧回路は、上記回路切換弁に２ポート電磁切換弁を用い、上記サーボ弁とともに、ＮＣコントローラ等の外部制御装置にＮＣコントローラに登録した金型や加工対象の材質や板厚により加圧力を自動計算して選択的に切換制御可能とした構成とすることもできる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお以下では従来と共通する部分には共通する符号を付すに止め、重複する説明は省略する。
【００１０】
図１は、本発明に係る油圧プレスのラム駆動用油圧回路の一実施例を概念的に示す油圧回路図である。本実施例では、油圧シリンダ１の下室１３とサーボ弁３のＢポートの接続には２系統の配管を用いており、一方の配管には２ポート電磁切換弁を用いた回路切換弁２０を配設し、他方の配管にはサーボ弁３から下室１３への油の流入を許すチェック弁２１を配設してある。またこれら回路切換弁２０、チェック弁２１の配管系と並列に、油圧シリンダ１の下室１３とサーボ弁３のＰポートを接続する配管を設け、この配管に下室１３からサーボ弁３のＰポートへの油の流入を許すチェック弁２２を配設してある。
【００１１】
さらに本実施例ではダブルポンプ方式を採用しており、小容量の油圧ポンプ２３からチェック弁９、減圧弁１０を介してサーボ弁３のパイロット圧を供給するようにしてある。この油圧ポンプ２３の吸入側はストレーナ２４を介してタンク６に接続している。
【００１２】
次に本実施例の動作を説明する。まず高速動作する場合を説明する。この場合、回路切換弁２０を図中右側のパターンとし、油圧シリンダ１の下室１３から排出される油がサーボ弁３のＰポート入側へ戻るようにして差動回路を構成する。そしてラム１５を下降させるときには、サーボ弁３の接続パターンを図中右側のパターンになるようにする。すると、油圧ポンプ１から供給された圧油はサーボ弁３を通って上室１２へ流れ、下室１３から排出された油はチェック弁２２を通ってサーボ弁３のＰポート入側へ還流し、油圧ポンプ２の流量を補助し、油圧シリンダ１の上室１２側へ供給される。一方、ラム１５を上昇させるときには、サーボ弁３の接続パターンを図中左側のパターンになるようにする。するとチェック弁２１を通って油圧シリンダ１の下室１３に油が供給され、上室１２から排出された油はサーボ弁３を通ってタンク６に戻る。
【００１３】
この回路では、加圧力Ｆは、Ｆ＝（Ａ１−Ａ２）×Ｐ＝Ａ３×Ｐ（Ａ３：ロッド１４の断面積）であらわされる。また、ラム１５の下降速度Ｖ１は、Ｖ１＝Ｑ／Ａ３、ラム１５の上昇速度Ｖ２は、Ｖ２＝Ｑ／Ａ２であらわされる。従って、図３に示した従来の油圧回路と同容量の油圧ポンプを使用した場合、従来の下降速度Ｖ１（＝Ｑ／Ａ１）に比べて本実施例の下降速度Ｖ１（＝Ｑ／Ａ３：Ａ３＜Ａ１）は、油圧シリンダ１の下室１３から排出された分の油だけ下降速度が速くなる。そしてこの回路では、打ち抜き加工時でも油圧シリンダ１の下室１３側に背圧が立っている状態となるので、負荷が急になくなってもラム１５の自走がほとんど生じなくなる。従って、ラム１５の自走による無駄時間が無く、高速動作時にはラム１５の下降速度が早くなることと相俟って従来の回路より高速動作が可能となる。また、絞り加工などの成形加工の場合でも、油圧シリンダ１の下室１３側を一定の圧力に保持できるため、高精度の位置決め制御を実現できる。
【００１４】
次に重負荷加工をする場合を説明するが、この場合は回路切換弁２０を図中左側のパターンとし、従来と同様にサーボ弁３の接続パターンを図中右側のパターンとして、油圧ポンプ２から圧油を供給し、ラム１５を下降させればよい。またラム１５を上昇させる場合も従来と同様である。
【００１５】
なお、本実施例を用いた実際の加工では、ＮＣコントローラに登録した金型や加工対象の材質や板厚により加圧力を自動計算して、必要な油圧回路の選択を自動的に行なう。また、高精度な位置決め制御が必要な絞り加工などの成形工程でも、ＮＣコントローラで自動的に判断させ、油圧回路を差動回路にするか否かを選択させる。回路切換弁２０が故障しても、他の回路構成は従来と同様の油圧回路として作動できるようになっているので、油圧プレスの最大加工能力は保証される。
【００１６】
次に、本発明に係る油圧プレスのラム駆動用油圧回路をタレットパンチプレスに応用した例を説明する。タレットパンチプレスは、高頻度の打ち抜き加工と重負荷の打ち抜き加工という性質の異なる加工、さらに絞り加工のような成形加工を同一の機械で行なうという特徴を持ち、本発明の有効性を最も顕著に確認できる。
【００１７】
まずタレットパンチプレスの構成を概略的に説明すると、図２に示すように、タレットパンチプレス本体３１は、複数の脚部３２・・・を備えたフレーム３３により枠体が構成されており、作業部域３４の図中右側には、板材３５にパンチング（打ち抜き）加工を施すパンチング部３６が設けてある。
【００１８】
パンチング部３６は、フレーム３３の上側に回転自在に装着した円板状の上部タレット３７と、この上部タレット３７に対して適宜隔離されかつフレーム３３の下側に回転自在に装着した円板状の下部タレット３８等により構成してある。上部タレット３７には、図示せぬ複数のパンチング加工具（パンチ）を着脱自在に装着してある。なお、上部タレット３７、下部タレット３８は、図示せぬタレット駆動機構によって同期して同方向に回転させ得るとともに、所定位置において停止させることができる。また、上部タレット３７に装着したパンチは、フレーム３３の上部に備えた図示せぬラム駆動部により昇降し、同じく図示せぬラムによってパンチングされるようになっている。
【００１９】
またフレーム３３の下側上部には、板材３５を載置するテーブル３３が装着してある。そして、キャリッジ４０がキャリッジベース４１の長手方向と同一方向で摺動自在に装着してあり、複数のワーククランプ４２がキャリッジ４０の移動方向で移動及び固定可能に装着してある。従って、テーブル３９上に載置されてワーククランプ４２によって端部を把持された板材３５をパンチング部３６によりパンチング加工できる。
【００２０】
本発明者らの行なった実験によれば、このようなタレットパンチプレスにおいて従来の油圧回路を用いた場合は、打ち抜き回数は毎分２２０回であったものが、本発明の油圧回路を用いたところ、打ち抜き回数は毎分３４０回となり、約５０％の能力アップを果たした。また高精度な位置決めを要する絞り加工では、従来の油圧回路ではラムの下死点精度が±０．１ｍｍであったものが、本発明の油圧回路を用いると下死点精度が±０．０５ｍｍ以内となった。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に係る油圧プレスのラム駆動用油圧回路は以上説明してきたようなものなので、同容量の油圧ポンプやサーボ弁を使用した場合に、ラムの自走を防ぐとともにラムの下死点位置を高精度に保ち、従来方式に比べて油圧シリンダを高速かつ高精度に制御して加工を行なえるようになり、また重負荷にも対応でき、さらに、目標とする加工頻度を得ようとする場合にはエネルギー効率の優れる加工を行なえるようになるという効果がある。
【００２２】
請求項２に係る油圧プレスのラム駆動用油圧回路は、上記共通の効果に加え、打ち抜き加工や絞り加工の諸条件を自動計算できるＮＣコントローラ等の外部制御装置を併用して制御することにより、最適な油圧回路を選択できるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧プレスのラム駆動用油圧回路の一実施例を概念的に示す油圧回路図である。
【図２】本発明に係る油圧プレスのラム駆動用油圧回路の応用対象とするタレットパンチプレスの側面図である。
【図３】サーボ弁を用いた従来のラム駆動方式の油圧回路を概念的に示す油圧回路図である。
【符号の説明】
１ 油圧シリンダ
２ 油圧ポンプ
３ サーボ弁
４ モータ
５ ストレーナ
６ タンク
７ アキュームレータ
８ チェック弁
９ チェック弁
１０ 減圧弁
１１ ストレーナ
１２ 油圧シリンダの上室
１３ 油圧シリンダの下室
１４ 油圧シリンダのロッド
１５ ラム
２０ 回路切換弁
２１ チェック弁
２２ チェック弁
２３ 油圧ポンプ
２４ ストレーナ
３１ タレットパンチプレス本体
３２ 脚部
３３ フレーム
３４ 作業部域
３５ 板材
３６ パンチング部
３７ 上部タレット
３８ 下部タレット
３９ テーブル
４０ キャリッジ
４１ キャリッジベース
４２ ワーククランプ

Claims (2)

  1. 油圧プレスのラムを駆動する油圧シリンダと該油圧シリンダに圧油を供給する油圧ポンプとを接続する主回路に、上記圧油の供給を制御するサーボ弁を配設し、上記ラムと接続する上記油圧シリンダのロッド側と上記サーボ弁との間を接続する管路に該管路を開閉する回路切換弁を配設するとともに、該回路切換弁を配した管路と並列に差動用管路を設け、該差動用管路に上記ロッド側から上記主回路への圧油の流れを許すチェック弁を配し、上記ラムを高速で動作させるときには上記回路切換弁を閉じて差動回路を構成し、上記ラムを重負荷で動作させるときには上記回路切換弁を開くようにしたことを特徴とする油圧プレスのラム駆動用油圧回路。
  2. 上記回路切換弁に２ポート電磁切換弁を用い、上記サーボ弁とともに、ＮＣコントローラ等の外部制御装置にＮＣコントローラに登録した金型や加工対象の材質や板厚により加圧力を自動計算して選択的に切換制御可能としたことを特徴とする請求項１の油圧プレスのラム駆動用油圧回路。
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