JP3943656B2

JP3943656B2 - Screw press machine

Info

Publication number: JP3943656B2
Application number: JP15811897A
Authority: JP
Inventors: 久雄小林
Original assignee: ENOMOTO MACHINE CO., LTD.
Current assignee: ENOMOTO MACHINE CO., LTD.
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2017-05-29
Also published as: JPH10328898A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュープレス装置に係り、特にラムの速度からその加速度を演算して該加速度の大きさに応じて加速度が大きいときは駆動装置とフライホィールとの動力伝達を断接するクラッチ装置の切断時期を早め、加速度が小さいときはクラッチ装置の切断時期を遅くして該フライホィールの回転加速度のばらつきにより生じるクラッチ装置切断後のフライホィールの運動エネルギのばらつきをなくし、クラッチ切断時のフライホィールが常に一定の運動エネルギとなるように制御して安定したプレス加工を行うことができるようにしたスクリュープレス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクリュープレス装置は、回転しているフライホィールの持つエネルギをねじ機構によって直線運動に変換し、上型及び下型とで素材を押圧してプレス加工するプレス装置であり、ストロークを長く取れること、経済的に少量生産できることなど、他のプレス装置にない多くの特長を持ち、ボルト頭部の成形、コイニングなどの作業に多用されている。
【０００３】
成形のためのエネルギは、クラッチ装置によって回転する摩擦盤とフライホィールとの接続を断接して付与するようになっており、加工に必要なエネルギ（フライホィールの慣性モーメントに比例し、その回転速度の二乗に比例する）がフライホィールに与えられるとクラッチ装置を切ることによって予め決められた大きさの運動エネルギをフライホィールに付与するようになっている。
【０００４】
図６において、クラッチ装置により摩擦盤とフライホィールとが接続されると、フライホィールは時間と共に加速されて次第に回転速度が速くなり、このときのラムのストロークＳとフライホィールに付与される運動のエネルギＥとは、相関関係にあり、クラッチ装置の切断後のフライホィールの持つ運動のエネルギＥは一定となる。
【０００５】
スクリュープレス装置では、クラッチ装置が切られるまでにフライホィールに与えられた運動のエネルギ（回転エネルギ）Ｅを、クラッチ装置が切られた後に１回の加工ごとにすべて使用して成形が行われ、成形に要する以上の余分の運動のエネルギは、スクリュープレスのフレームの弾性で吸収することとなるので、成形に必要な適正な大きさの運動のエネルギをフライホィールに付与する必要があり、クラッチの切断タイミングの制御が重要となる。
【０００６】
フライホィールに与えられた運動のエネルギは、フライホィールの回転速度の二乗に比例して計算によって求めることができ、従来のスクリュープレスは、ラムにラック、ピニオン機構を配設し、ピニオンに装着したエンコーダによってラムの下降速度求め、該速度が所定の速度に達したとき、クラッチ装置のオフ信号を送出して、フライホィールに付与する運動のエネルギを制御するようになっていた。
【０００７】
しかし、上記したスクリュープレス装置を用いて連続して製品を成形すると、時間経過と共にフライホィールに付与される運動のエネルギが変動する傾向があり、これが原因して製品のばらつきが生じるという欠点があった。
【０００８】
本願発明者は、製品のばらつきをなくし、安定したプレス加工を可能とすべく、フライホィールに付与される運動のエネルギの経時変化の原因を調査し、ついに真の原因を究明することができた。
【０００９】
即ち、図７において、スクリュープレスを長時間連続して操作すると、フライホィールと摩擦盤との温度が上昇して摩擦力が変化し、フライホィールの加速度が次第に変動し、運転初期には直線ａで示される加速度で加速されていたフライホィールが、時間が経つにつれて摩擦力の変動によって直線ｂで示されるように、小さな加速度で加速されるように変化することが分かった。
【００１０】
一方、ラムの速度が所定の速度に達したときにクラッチオフ信号が出力されるが、該クラッチオフ信号から実際にクラッチ装置が切断されるまでには、タイムラグΔｔがあり、付与された運動のエネルギＥがＥ₁に達したときにエンコーダからクラッチオフ信号を送出しても、実際にクラッチが切断されて摩擦盤からフライホィールへの運動のエネルギの付与が終了するのは、Δｔ時間後であり、大きな加速度で加速されている直線ａでは、運動のエネルギＥ₃が付与され、小さな加速度で加速されている直線ｂでは、運動のエネルギＥ₂までしか付与されないこととなる。
【００１１】
図８及び図９において、フライホィールの加速度が変化するにもかかわらずラムの速度が一定速度に達したとき、クラッチオフ信号が送出される従来のスクリュープレス装置では、直線ａで示す大きな加速度で加速されて、大きな運動のエネルギＥ₃が付与されたフライホィールによる加工では、製品１の頭部１ａの外径Ｄ₁は大きく、また高さＨ₁は小さく加工され、直線ｃで示す小さな加速度で加速されて小さな運動のエネルギＥ₁しか付与されなかったフライホィールによる加工では、製品１の頭部１ａの外径Ｄ₃は小さく高さＨ₃は十分にプレスされず厚いままとなる。
【００１２】
また、直線ｂで示す中間的な加速度で加速さる中間的な運動のエネルギＥ₂が付与されたフライホィールによる加工では、頭部１ａの外径Ｄ₂及び高さＨ₂は中間の寸法となり、製品形状のばらつきを生じさせることになる。
【００１３】
上記したように、従来スクリュープレス装置では、フライホィールに付与される運動のエネルギの大きさが、摩擦盤とフライホィールの温度上昇に伴う摩擦力の変化によって時間と共に変化し、それが原因となって製品形状がばらついてしまうという欠点があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、ラムの加速度を検出し、該加速度の大きさに応じてクラッチオフ信号の送出タイミングを制御することにより、加速度が大きいときには早いタイミングでクラッチオフ信号を送出し、加速度が小さいときには遅いタイミングでクラッチオフ信号を送出することができるようにすることであり、またこれによってクラッチオフ信号送出から実際にクラッチが切断するまでのタイムラグの影響をなくし、常に一定の運動のエネルギを安定してフライホィールに付与できるようにすることである。
【００１５】
また他の目的は、ラムに配設されたラック、ピニオン機構にエンコーダを装着して該エンコーダにより得られる速度データから演算によりラムの加速度を求め、該加速度の大きさに応じてクラッチの切断時期を制御することにより、クラッチオフ信号送出から実際にクラッチが切断されるまでのタイムラグの影響を補正して常に一定の大きさの運動のエネルギがフライホィールに付与されるようにすることであり、またこれによってスクリュープレス装置を連続して使用したときに生じる摩擦力の変化による付与運動のエネルギのばらつきを防止し、常に一定の運動のエネルギでプレス加工することができるようにして製品の品質を一定レベルに安定して維持できるようにすることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
要するに本発明（請求項１）は、クラッチ装置によって断接されて駆動装置から動力が伝達されて回転するフライホィールと該フライホィールの回転運動をねじ機構により直線運動に変換し上型及び下型を相対的に接近又は離脱する方向に移動させてプレス加工するスクリュープレス装置において、直線運動するラムの移動速度を検出する速度センサと、該速度センサからの検出信号を受信して前記ラムの加速度を演算し該加速度の大きさに応じて加速度が大きいときは前記フライホィールに接続されている前記クラッチ装置の切断時期を早め、前記加速度が小さいときは前記フライホィールに接続されている前記クラッチ装置の切断時期を遅くして前記クラッチ装置と前記駆動装置との接続が切断された後の前記フライホィールの持つ運動エネルギが常に一定となるように制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明（請求項２）は、クラッチ装置によって断接されて駆動装置から動力が伝達されて回転するフライホィールと該フライホィールの回転運動をねじ機構により直線運動に変換し上型及び下型を相対的に接近又は離脱する方向に移動させてプレス加工するスクリュープレス装置において、ラムに固定されたラックに噛合して回転するピニオンに装着され前記ラムの移動に応じて検出信号を送出するエンコーダと、該エンコーダからの検出信号を受信して前記ラムの加速度を演算し該加速度の大きさに応じて前記クラッチ装置の切断時期を制御して該クラッチ装置の切断信号が送出されてから実際に切断されるまでのタイムラグを補正して前記クラッチ装置と前記駆動装置との接続が切断された後の前記フライホィールの持つ運動エネルギが常に一定となるように制御する制御装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明する。図１から図３において、本発明に係るスクリュープレス装置１０は、速度センサの一例たるエンコーダ１１と、制御装置１２とを備えている。
【００１９】
まず、スクリュープレス装置１０の基本構成を説明すると、図１及び図２において、門型のフレーム１３にはフレームベッド１４及び摺動部１５が固定され、ラム１６は摺動部１５によって上下方向に摺動自在に支持されており、ラム１６には上型４６が、フレームベッド１４には下型４９が夫々固定されている。
【００２０】
ラム１６の中央には、雌ねじ（図示せず）が形成されたガイドスクリュー２１が配設され、該ガイドスクリュー２１に螺合する雄ねじであるリードスクリュー２２は、フレーム１３の上部フレーム１３ａに配設されたブッシュ２３及びラム１６内に配設されたブッシュ（図示せず）に回動自在に嵌合している。
【００２１】
上部フレーム１３ａから上方に突出したリードスクリュー２２の上端には、フライホィール２４が固定され、該フライホィール２４を回転させることによりリードスクリュー２２を回転させて螺合するガイドスクリュー２１をラム１６と共に上下方向に移動させることができるように構成されている。
【００２２】
フライホィール２４の上方には軸方向に移動可能とされた駆動軸２６が水平に配設されており、摩擦盤２９，３０が該駆動軸２６に固定されてフライホィール２４の両側部に対向するように配設されると共にベルト３１が駆動装置の一例たるモータ３２のプーリ３３に巻き掛けられ、該モータ３２で駆動されて回転するようになっている。なお、摩擦盤２９，３０が駆動軸２６に固定されず、スラスト方向に移動する型式のものもある。
【００２３】
また駆動軸２６の両端にはクラッチ装置３４の一例たる上昇シリンダ３５及び下降シリンダ３６が配設され、該上昇シリンダ３５又は下降シリンダ３６に圧縮空気を供給して駆動軸２６を摩擦盤２９，３０と共に左右方向に移動させ、フライホィール２４と摩擦盤２９又は３０とを接触させて摩擦盤２９又は３０の摩擦力によりこれらの回転をフライホィール２４に伝達するようになっている。
【００２４】
フライホィール２４には、該フライホィール２４を皿ばね、コイルばね等のばねの弾発力によりブレーキパッド４０で挟持してフライホィール２４の回転に制動力を付与し、またエアシリンダ３９を作動させることにより該制動力を解除するブレーキ装置４１が配設されている。
【００２５】
ラム１６の側面にはバランスシリンダ４２，４３のピストンロッド４４，４５が固定され、該バランスシリンダ４２，４３に圧縮空気を供給してラム１６及び上型４６の重量と釣り合わせるように構成されている。
【００２６】
そして、ラム１６及びフレームベッド１４に上型４６、下型４９を夫々取り付け、フライホィール２４の回転をガイドスクリュー２１及びリードスクリュー２２で直線運動に変換してラム１６を上下動させ、上型４６と下型４９とで素材をプレスして所望の形状に加工するように構成されている。
【００２７】
次に、スクリュープレス装置１０の制御系について説明すると、図３及び図５において、ラム１６にはピニオン５０と噛合するラック５１が装着され、該ピニオン５０には速度センサの一例たるエンコーダ１１が取り付けられてラム１６の上下動に伴うピニオン５０の回転速度をエンコーダ１１で検出して信号線５２を介してラム１６の速度データを制御装置１２のＩ／Ｏポート６８を介して制御装置１２の中央演算処理装置６４に伝達するようになっている。
【００２８】
上昇シリンダ３５及び下降シリンダ３６には、信号線５５，５６によってＡ／Ｄ変換器６９を介して制御装置１２と電気的に接続された上昇圧力センサ５３、下降圧力センサ５４が装着され、上昇シリンダ３５及び下降シリンダ３６内の空気圧を検出して制御装置１２に伝達するように構成されている。
【００２９】
バランスシリンダ４２には、信号線５９によって制御装置１２と接続されバランスシリンダ４２内の空気圧を検出して制御装置１２に伝達するバランスシリンダ圧力センサ６０が配設され、またフレーム１３に取り付けられた２つの荷重センサ６１は、信号線６３によって荷重計６２及び制御装置１２と接続されており、プレス加工時にラム１６に作用する力を検出するように構成されている。また制御装置１２は、その出力が信号線５７，５８により下降シリンダ３５，上昇シリンダ３６に夫々伝達されるようにこれら２つのシリンダに接続されている。
【００３０】
制御装置１２は、図５において、中央演算処理装置６４，ＲＯＭ６５，ＲＡＭ６６及びＩ／Ｏポート６８とから構成されたいわゆるマイクロコンピュータであり、エンコーダ１１からの速度データはＩ／Ｏポート６８に直接入力され、下降圧力センサ５４及び荷重センサ６１によって検出された空気圧変動データ、上昇圧力センサ５３からの検出信号及びスピード設定器７１からの各信号をＡ／Ｄ変換装置６９でデジタル信号に変換し、Ｉ／Ｏポート６８を介して中央演算処理装置６４に入力し、該中央演算処理装置６４で演算処理して得られたラム１６の加速度により定まるクラッチの切断時期等の信号を上昇シリンダ３５及び下降シリンダ３６に出力して該上昇シリンダ３５及び下降シリンダ３６の作動を制御するように構成されている。
【００３１】
本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図２から図４において、電源スイッチ（図示せず）を投入すると、モータ３２が回転し、プーリ３３及びベルト３１を介して摩擦盤３０に伝達されて摩擦盤２９，３０及び駆動軸２６は一定速度で矢印Ａ方向に回転する。
【００３２】
このとき、駆動軸２６は中立位置にあり、摩擦盤２９，３０とフライホィール２４とは離間しているので、フライホィール２４は停止し、ラム１６は上昇位置にある。
【００３３】
ここで、下型４９内に加工すべき素材を載せてセットし、始動スイッチ（図示せず）を操作すると、下降シリンダ３６に圧縮空気が供給されて駆動軸２６は矢印Ｃ方向に移動して摩擦盤３０とフライホィール２４とが接触し、摩擦力によって摩擦盤２９の回転がフライホィール２４に伝達されて該フライホィール２４は矢印Ｅ方向に増速しながら回転する。
【００３４】
フライホィール２４に固定されたリードスクリュー２２が矢印Ｅ方向に回転すると、該リードスクリュー２２が螺合するガイドスクリュー２１が固定されたラム１６は、矢印Ｈ方向に下降を開始する。
【００３５】
ラム１６の下降により、ラック５１に噛合するピニオン５０はエンコーダ１１と共に、ラム１６の下降速度に比例した速度で回転し、エンコーダ１１からはラムの速度データが信号線５２を介して制御装置１２に伝達される。
【００３６】
図４において、フライホィール２４は滑りを伴う摩擦力によって回転が伝達されるので、時間と共に次第に回転速度が速くなる。即ち、時間ｔ又はラム１６のストロークＳに対応してフライホィール２４に付与される運動のエネルギＥも増加し、所定の回転速度に達すると、換言すれば所定量の運動のエネルギがフライホィール２４に付与されると、制御装置１２からクラッチオフ信号が送出されて下降シリンダ３６への圧縮空気の供給が遮断され、駆動軸２６は矢印Ｂ方向に移動して摩擦盤２９とフライホィール２４とが離間して動力の伝達が遮断される。
【００３７】
フライホィール２４は、クラッチ装置３４によって動力の伝達が遮断された後も慣性力によって回転し続けるので、ラム１６も下降し続け、やがて上型４６が下型４９の位置まで到達して該上型４６と下型４９とで素材を押圧して所望の形状にプレス加工する。該加工によってフライホィール２４の持つ運動のエネルギがすべて消費されてフライホィール２４の回転が停止する。
【００３８】
ここで、制御装置１２からクラッチオフ信号が送出されてから実際に下降シリンダ３６への圧縮空気の供給が遮断され、駆動軸２６が矢印Ｂ方向に移動して摩擦盤２９とフライホィール２４とが離間するまでの間には、一定のタイムラグΔｔがあり、クラッチオフ信号が送出されたときにフライホィール２４の持っている運動のエネルギよりも多くの運動のエネルギがフライホィール２４に付与されることとなり、クラッチオフ信号送出後フライホィール２４に付与される運動のエネルギは、フライホィール２４の回転加速度に比例して増大した分である。
【００３９】
制御装置１２は、例えばフライホィール２４の加速度に比例したタイミングでクラッチオフ信号を送出するためのテーブル（数値表）を記憶しており、エンコーダ１１が検出するラムの速度データから演算によって求められた加速度により、該テーブルからクラッチオフ信号送出タイミングを読み出し、該タイミングでクラッチオフ信号を送出する。
【００４０】
具体的には、図４において、フライホィール２４が大きな加速度で加速されている直線ｄでは、小さな運動のエネルギＥ₄がフライホィール２４に付与された段階でクラッチオフ信号を送出し、また小さな加速度で加速されている直線ｅでは、より大きな運動のエネルギＥ₅がフライホィール２４に付与された段階でクラッチオフ信号を送出する。
【００４１】
クラッチオフ信号送出から摩擦盤２９とフライホィール２４とが離間するまでのタイムラグΔｔは一定時間であり、加速度が大きい場合には、クラッチオフ信号送出後、より大きな運動のエネルギが付与され、加速度が小さい場合には小さな運動のエネルギが付与され、結果としていずれの場合にも一定の運動のエネルギＥ₆が安定してフライホィール２４に付与される。
【００４２】
従ってプレス成形の加工力は、摩擦盤２９又は３０とフライホィール２４との摩擦力の大小にかかわらず、常に一定の加工力で加工することができ、製品形状や仕上がり寸法のばらつきを防止することができる。
【００４３】
フライホィール２４の回転が停止し、即ちラム１６が下降位置で停止してプレス加工が終了すると、制御装置１２から上昇シリンダ３５への圧縮空気の供給が指令され、駆動軸２６を矢印Ｂ方向に移動させて摩擦盤２９とフライホィール２４とを接触させて該フライホィール２４を矢印Ｄ方向に回転させると、リードスクリュー２２は矢印Ｆ方向に回転し、これによりラム１６は矢印Ｇ方向に上昇して元の位置に復帰し、次のプレス加工に備える。
【００４４】
なお、上記実施例においては、クラッチオフ信号送出は制御装置に記憶されたテーブルから読み出したタイミングで送出するものとして説明したが、クラッチオフ信号送出はテーブルを使用したもの限定されるものではなく、その都度加速度から演算によって求めるようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、上記のようにラムの加速度を検出し、該加速度の大きさに応じてクラッチオフ信号の送出タイミングを制御することにより、加速度が大きいときには早いタイミングでクラッチオフ信号を送出し、加速度が小さいときには遅いタイミングでクラッチオフ信号を送出することができ、またこの結果クラッチオフ信号送出から実際にクラッチが切断されるまでのタイムラグの影響をなくすことができ、常に一定の運動のエネルギを安定してフライホィールに付与できるという効果がある。
【００４６】
またラムに配設されたラック、ピニオン機構にエンコーダを装着して該エンコーダにより得られる速度データから演算によりラムの加速度を求め、該加速度の大きさに応じてクラッチの切断時期を制御するようにしたので、クラッチオフ信号送出から実際にクラッチが切断されるまでのタイムラグの影響を補正して常に一定の大きさの運動のエネルギがフライホィールに付与されるようにすることがてでき、またこの結果スクリュープレス装置を連続して使用したときに生じる摩擦力の変化による運動のエネルギのばらつきを防止し得、常に一定の運動のエネルギでプレス加工することができるため、製品の品質を一定レベルに安定して維持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１から図５は本発明の実施例に係り、図１はスクリュープレス装置の正面図である。
【図２】スクリュープレス装置の要部拡大斜視図である。
【図３】スクリュープレス装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】フライホィールに付与される加速度によってクラッチオフ信号送出時期を変化させ、タイムラグの影響を補正して常に一定のエネルギを付与することを示す線図である。
【図５】スクリュープレス装置の制御装置のブロック図である。
【図６】図６から図９は従来に係り、図６はラムのストロークと付与されるエネルギとの関係を示す線図である。
【図７】ラム速度が一定速度に達したとき、クラッチオフ信号を送出した場合、実際に付与される運動のエネルギが加速度によって異なる原理を示す線図である。
【図８】加速度の大きさに比例して付与される運動のエネルギが変化する状態を示す線図である。
【図９】異なる大きさの運動のエネルギが付与されたスクリュープレス装置によってプレス加工した製品形状及び寸法のばらつきを示す正面図である。
【符号の説明】
１０スクリュープレス装置
１１速度センサの一例たるエンコーダ
１２制御装置
１６ラム
２４フライホィール
３２駆動装置の一例たるモータ
３４クラッチ装置
４６上型
４９下型
５０ピニオン
５１ラック
Δｔタイムラグ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a screw press device, and in particular, cutting of a clutch device for connecting / disconnecting power transmission between a drive device and a flywheel when the acceleration is large from the speed of a ram and the acceleration is large according to the magnitude of the acceleration. If the acceleration is small, delay the clutch device disengagement timing to eliminate the variation in kinetic energy of the flywheel after the clutch device disengagement caused by the variation in rotational acceleration of the flywheel, and the flywheel at the time of clutch disengagement The present invention relates to a screw press apparatus that can perform stable pressing by controlling to always have a constant kinetic energy.
[0002]
[Prior art]
The screw press device is a press device that converts the energy of the rotating flywheel into linear motion by a screw mechanism and presses the material with the upper die and the lower die, and can take a long stroke, It has many features not found in other press machines, such as being economically available in small quantities, and is often used for operations such as bolt head molding and coining.
[0003]
The energy for molding is applied by connecting and disconnecting the rotating friction disk and the flywheel by the clutch device. The energy required for processing (proportional to the inertia moment of the flywheel and its rotational speed) Is applied to the flywheel, a predetermined amount of kinetic energy is applied to the flywheel by disengaging the clutch device.
[0004]
In FIG. 6, when the friction disc and the flywheel are connected by the clutch device, the flywheel is accelerated with time and gradually increases in rotational speed. At this time, the stroke S of the ram and the motion applied to the flywheel are increased. The energy E has a correlation, and the energy E of the movement of the flywheel after the clutch device is disconnected is constant.
[0005]
In the screw press device, the kinetic energy (rotational energy) E given to the flywheel until the clutch device is disengaged is completely used for each processing after the clutch device is disengaged. Excess kinetic energy required for molding is absorbed by the elasticity of the frame of the screw press. Therefore, it is necessary to apply the appropriate amount of kinetic energy necessary for molding to the flywheel. Control of cutting timing is important.
[0006]
The energy of movement given to the flywheel can be obtained by calculation in proportion to the square of the rotational speed of the flywheel, and the conventional screw press is equipped with a rack and pinion mechanism on the ram and mounted on the pinion. The lowering speed of the ram is obtained by an encoder, and when the speed reaches a predetermined speed, an off signal of the clutch device is sent to control the energy of the motion applied to the flywheel.
[0007]
However, when a product is continuously formed using the above-described screw press device, the energy of the movement imparted to the flywheel tends to fluctuate with time, and this causes a disadvantage that the product varies. It was.
[0008]
The inventor of the present application investigated the cause of the time-dependent change in the energy of movement imparted to the flywheel to eliminate product variations and enable stable pressing, and finally found the true cause. .
[0009]
That is, in FIG. 7, when the screw press is operated continuously for a long time, the temperature of the flywheel and the friction disk rises and the frictional force changes, and the flywheel acceleration gradually changes. It has been found that the flywheel that has been accelerated at the acceleration indicated by the following changes over time to be accelerated at a small acceleration as indicated by the straight line b due to the fluctuation of the frictional force.
[0010]
On the other hand, a clutch-off signal is output when the ram speed reaches a predetermined speed, but there is a time lag Δt from the clutch-off signal until the clutch device is actually disconnected, also sends out a clutch-off signal from the encoder when the energy E reaches E _1, actually the grant from the clutch is disconnected friction plate of the energy of motion of the flywheel is completed, after Δt time In the straight line a accelerated with a large acceleration, the kinetic energy E ₃ is given, and in the straight line b accelerated with a small acceleration, only the kinetic energy E ₂ is given.
[0011]
8 and 9, in the conventional screw press device in which the clutch-off signal is sent when the ram speed reaches a constant speed despite the change in the flywheel acceleration, the acceleration shown by the straight line a is large. In the processing by the flywheel that is accelerated and applied with the energy E ₃ of a large movement, the outer diameter D ₁ of the head 1a of the product ₁ is processed to be large and the height H ₁ is processed to be small, and a small acceleration indicated by a straight line c. in the processing by accelerated by a small movement flywheel only energy E ₁ has not been granted, the outer diameter D ₃ is smaller height H ₃ of the product 1 head 1a is sufficiently remains thick without being pressed.
[0012]
Further, in the processing by the flywheel to which the energy E ₂ of the intermediate motion accelerated by the intermediate acceleration shown by the straight line b is applied, the outer diameter D ₂ and the height H ₂ of the head 1a become intermediate dimensions, This will cause variations in product shape.
[0013]
As described above, in the conventional screw press apparatus, the magnitude of the motion energy imparted to the flywheel changes with time due to the change of the frictional force accompanying the temperature rise of the friction disk and the flywheel, which is the cause. As a result, the product shape varies.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in order to eliminate the above-described drawbacks of the prior art. The object of the present invention is to detect the acceleration of the ram and to set the timing of sending the clutch-off signal in accordance with the magnitude of the acceleration. By controlling, it is possible to send a clutch-off signal at an early timing when the acceleration is large, and to send a clutch-off signal at a late timing when the acceleration is small. It is to eliminate the influence of the time lag until the clutch is actually disengaged, and to always apply a constant movement energy to the flywheel stably.
[0015]
Another object is to install an encoder on a rack and pinion mechanism arranged in the ram, obtain the acceleration of the ram from the speed data obtained by the encoder, and determine the clutch disengagement timing according to the magnitude of the acceleration. To control the influence of the time lag from when the clutch-off signal is sent to when the clutch is actually disengaged, so that a constant amount of kinetic energy is always applied to the flywheel. This also prevents variations in the energy of the applied motion due to changes in the frictional force that occurs when the screw press device is used continuously, so that press processing can always be performed with a constant motion energy, thereby improving product quality. It is to be able to stably maintain a certain level.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In short, the present invention (Claim 1) has a flywheel that is connected and disconnected by a clutch device and receives power from a drive device to rotate, and the rotational motion of the flywheel is converted into linear motion by a screw mechanism to convert the upper die and the lower die. In a screw press apparatus that presses by moving in a direction toward or away from each other, a speed sensor that detects a moving speed of a linearly moving ram, and receives a detection signal from the speed sensor to accelerate the ram When the acceleration is large according to the magnitude of the acceleration, the disconnection time of the clutch device connected to the flywheel is advanced, and when the acceleration is small, the clutch device connected to the flywheel. The movement of the flywheel after the disconnection time of the clutch is delayed and the connection between the clutch device and the drive device is disconnected Nerugi is always characterized in that a control device is controlled to be constant.
[0017]
Further, according to the present invention (Claim 2), a flywheel which is connected by a clutch device and receives power from a drive device and rotates, and the rotational motion of the flywheel is converted into a linear motion by a screw mechanism to convert the upper die and the lower die. In a screw press apparatus that presses by moving in a direction toward or away from the encoder, an encoder that is attached to a pinion that rotates in mesh with a rack fixed to the ram and sends a detection signal according to the movement of the ram And receiving the detection signal from the encoder, calculating the acceleration of the ram, controlling the disconnection timing of the clutch device according to the magnitude of the acceleration, and actually transmitting the disconnection signal of the clutch device. The motion energy of the flywheel after correcting the time lag until disconnection and disconnecting the clutch device from the drive device There is always characterized in that a control device is controlled to be constant.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. 1 to 3, a screw press device 10 according to the present invention includes an encoder 11 as an example of a speed sensor and a control device 12.
[0019]
First, the basic configuration of the screw press device 10 will be described. In FIGS. 1 and 2, a frame bed 14 and a sliding portion 15 are fixed to a portal frame 13, and the ram 16 is vertically moved by the sliding portion 15. The upper die 46 is fixed to the ram 16, and the lower die 49 is fixed to the frame bed 14.
[0020]
A guide screw 21 in which a female screw (not shown) is formed is disposed at the center of the ram 16, and a lead screw 22, which is a male screw screwed into the guide screw 21, is disposed in the upper frame 13 a of the frame 13. The bush 23 and the bush (not shown) disposed in the ram 16 are rotatably fitted.
[0021]
A flywheel 24 is fixed to the upper end of the lead screw 22 projecting upward from the upper frame 13 a, and the guide screw 21 that rotates and engages the lead screw 22 by rotating the flywheel 24 is moved up and down together with the ram 16. It can be moved in the direction.
[0022]
A drive shaft 26 that is movable in the axial direction is horizontally disposed above the flywheel 24, and friction disks 29 and 30 are fixed to the drive shaft 26 and face both side portions of the flywheel 24. The belt 31 is wound around a pulley 33 of a motor 32 which is an example of a drive device, and is driven by the motor 32 to rotate. There is a type in which the friction disks 29 and 30 are not fixed to the drive shaft 26 but move in the thrust direction.
[0023]
Further, an ascending cylinder 35 and a descending cylinder 36 as an example of the clutch device 34 are disposed at both ends of the drive shaft 26, and compressed air is supplied to the ascending cylinder 35 or the descending cylinder 36 so that the drive shaft 26 is connected to the friction discs 29, 30. At the same time, the flywheel 24 and the friction disk 29 or 30 are brought into contact with each other, and the rotation is transmitted to the flywheel 24 by the frictional force of the friction disk 29 or 30.
[0024]
The flywheel 24 is clamped by the brake pad 40 by the elastic force of a spring such as a disc spring or a coil spring to apply a braking force to the rotation of the flywheel 24 and the air cylinder 39 is operated. Accordingly, a brake device 41 for releasing the braking force is provided.
[0025]
Piston rods 44 and 45 of balance cylinders 42 and 43 are fixed to the side surfaces of the ram 16, and compressed air is supplied to the balance cylinders 42 and 43 to balance the weight of the ram 16 and the upper mold 46. Yes.
[0026]
Then, the upper die 46 and the lower die 49 are attached to the ram 16 and the frame bed 14, respectively, and the rotation of the flywheel 24 is converted into a linear motion by the guide screw 21 and the lead screw 22 to move the ram 16 up and down. The lower die 49 is configured to press the material and process it into a desired shape.
[0027]
Next, the control system of the screw press apparatus 10 will be described. In FIGS. 3 and 5, a rack 51 that meshes with the pinion 50 is attached to the ram 16, and an encoder 11 as an example of a speed sensor is attached to the pinion 50. The rotation speed of the pinion 50 accompanying the vertical movement of the ram 16 is detected by the encoder 11, and the speed data of the ram 16 is detected via the signal line 52 via the I / O port 68 of the control device 12. The information is transmitted to the arithmetic processing unit 64.
[0028]
The ascending cylinder 35 and the descending cylinder 36 are equipped with an ascending pressure sensor 53 and a descending pressure sensor 54 that are electrically connected to the control device 12 via the A / D converter 69 via signal lines 55 and 56. The air pressure in the cylinder 35 and the descending cylinder 36 is detected and transmitted to the control device 12.
[0029]
The balance cylinder 42 is provided with a balance cylinder pressure sensor 60 which is connected to the control device 12 by a signal line 59 and detects the air pressure in the balance cylinder 42 and transmits it to the control device 12. The two load sensors 61 are connected to the load meter 62 and the control device 12 by a signal line 63, and are configured to detect a force acting on the ram 16 during press working. The control device 12 is connected to these two cylinders so that the output thereof is transmitted to the descending cylinder 35 and the ascending cylinder 36 by signal lines 57 and 58, respectively.
[0030]
The control device 12 is a so-called microcomputer composed of a central processing unit 64, ROM 65, RAM 66 and I / O port 68 in FIG. 5, and speed data from the encoder 11 is directly input to the I / O port 68. The air pressure fluctuation data detected by the descending pressure sensor 54 and the load sensor 61, the detection signal from the ascending pressure sensor 53, and each signal from the speed setter 71 are converted into digital signals by the A / D converter 69, / O port 68 is input to the central processing unit 64, and signals such as the clutch disengagement timing determined by the acceleration of the ram 16 obtained by the central processing unit 64 are processed. 36 is configured to control the operation of the ascending cylinder 35 and the descending cylinder 36.
[0031]
The present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below. 2 to 4, when a power switch (not shown) is turned on, the motor 32 rotates and is transmitted to the friction disc 30 via the pulley 33 and the belt 31 so that the friction discs 29 and 30 and the drive shaft 26 are constant. Rotates in the direction of arrow A at speed.
[0032]
At this time, the drive shaft 26 is in the neutral position, and the friction disks 29, 30 and the flywheel 24 are separated from each other, so that the flywheel 24 is stopped and the ram 16 is in the raised position.
[0033]
Here, when a material to be processed is placed and set in the lower die 49 and a start switch (not shown) is operated, compressed air is supplied to the lowering cylinder 36 and the drive shaft 26 moves in the direction of arrow C. The friction disk 30 and the flywheel 24 come into contact with each other, and the rotation of the friction disk 29 is transmitted to the flywheel 24 by the frictional force, and the flywheel 24 rotates while increasing in the direction of arrow E.
[0034]
When the lead screw 22 fixed to the flywheel 24 rotates in the direction of arrow E, the ram 16 to which the guide screw 21 to which the lead screw 22 is screwed starts to descend in the direction of arrow H.
[0035]
As the ram 16 descends, the pinion 50 that meshes with the rack 51 rotates together with the encoder 11 at a speed proportional to the descending speed of the ram 16, and the ram speed data is sent from the encoder 11 to the control device 12 via the signal line 52. Communicated.
[0036]
In FIG. 4, since the rotation of the flywheel 24 is transmitted by frictional force accompanied by slip, the rotation speed gradually increases with time. That is, the motion energy E applied to the flywheel 24 corresponding to the time t or the stroke S of the ram 16 also increases, and when a predetermined rotational speed is reached, in other words, a predetermined amount of motion energy is transferred to the flywheel 24. , The control device 12 sends a clutch-off signal to cut off the supply of compressed air to the descending cylinder 36, the drive shaft 26 moves in the direction of arrow B, and the friction disc 29 and the flywheel 24 move. The transmission of power is cut off after being separated.
[0037]
Since the flywheel 24 continues to rotate due to the inertial force even after the transmission of power is interrupted by the clutch device 34, the ram 16 also continues to descend, and the upper mold 46 eventually reaches the position of the lower mold 49, and the upper mold The material is pressed by 46 and the lower die 49 and pressed into a desired shape. This processing consumes all of the kinetic energy of the flywheel 24 and stops the rotation of the flywheel 24.
[0038]
Here, after the clutch-off signal is sent from the control device 12, the supply of compressed air to the descending cylinder 36 is actually cut off, the drive shaft 26 moves in the direction of arrow B, and the friction disc 29 and the flywheel 24 move. There is a certain time lag Δt until the separation, and when the clutch-off signal is sent, more kinetic energy than the kinetic energy possessed by the flywheel 24 is applied to the flywheel 24. Thus, the energy of motion applied to the flywheel 24 after the clutch-off signal is sent is an amount increased in proportion to the rotational acceleration of the flywheel 24.
[0039]
The control device 12 stores, for example, a table (numerical table) for sending a clutch-off signal at a timing proportional to the acceleration of the flywheel 24, and is obtained by calculation from the ram speed data detected by the encoder 11. The clutch-off signal transmission timing is read from the table by acceleration, and the clutch-off signal is transmitted at the timing.
[0040]
Specifically, in FIG. 4, in a straight line d where the flywheel 24 is accelerated with a large acceleration, a clutch-off signal is sent out when a small motion energy E ₄ is applied to the flywheel 24 and a small acceleration is applied. In the straight line e accelerated at, the clutch-off signal is sent out when a larger kinetic energy E ₅ is applied to the flywheel 24.
[0041]
The time lag Δt from when the clutch-off signal is sent to when the friction disc 29 and the flywheel 24 are separated is a fixed time. When the acceleration is large, after the clutch-off signal is sent, more energy of movement is applied and the acceleration is increased. If it is small, small kinetic energy is applied, and as a result, in any case, constant kinetic energy E ₆ is stably applied to the flywheel 24.
[0042]
Therefore, the pressing force can always be processed with a constant processing force regardless of the frictional force between the friction disk 29 or 30 and the flywheel 24, thereby preventing variations in product shape and finished dimensions. Can do.
[0043]
When the rotation of the flywheel 24 is stopped, that is, when the ram 16 is stopped at the lowered position and the press working is finished, supply of compressed air to the ascending cylinder 35 is commanded from the control device 12 and the drive shaft 26 is moved in the direction of arrow B. When the friction plate 29 and the flywheel 24 are brought into contact with each other and the flywheel 24 is rotated in the direction of arrow D, the lead screw 22 is rotated in the direction of arrow F, whereby the ram 16 is raised in the direction of arrow G. Return to the original position and prepare for the next press work.
[0044]
In the above embodiment, the clutch-off signal transmission is described as being transmitted at the timing read from the table stored in the control device, but the clutch-off signal transmission is not limited to using a table, You may make it obtain | require by calculation from an acceleration each time.
[0045]
【The invention's effect】
The present invention detects the acceleration of the ram as described above and controls the transmission timing of the clutch-off signal according to the magnitude of the acceleration, so that when the acceleration is large, the clutch-off signal is transmitted at an early timing. The clutch-off signal can be sent at a later timing when the time is small, and as a result, the influence of the time lag from the clutch-off signal sending to the actual clutch being disconnected can be eliminated, and the constant kinetic energy is always stable. The effect is that it can be applied to the flywheel.
[0046]
Also, an encoder is attached to the rack and pinion mechanism arranged in the ram, and the acceleration of the ram is obtained from the speed data obtained by the encoder, and the clutch disengagement timing is controlled according to the magnitude of the acceleration. Therefore, the influence of the time lag from when the clutch-off signal is sent to when the clutch is actually disengaged can be corrected so that a constant amount of kinetic energy is always applied to the flywheel. As a result, it is possible to prevent variation in kinetic energy due to changes in frictional force that occurs when the screw press device is used continuously, and press processing with constant kinetic energy is always possible. There is an effect that it can be stably maintained.
[Brief description of the drawings]
1 to FIG. 5 relate to an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a front view of a screw press device.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part of the screw press device.
FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the screw press device.
FIG. 4 is a diagram showing that a constant energy is always applied by changing the clutch-off signal transmission timing according to the acceleration applied to the flywheel and correcting the influence of the time lag.
FIG. 5 is a block diagram of a control device of the screw press device.
6 to 9 are related to the prior art, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between ram stroke and applied energy.
FIG. 7 is a diagram showing the principle that the energy of motion actually applied differs depending on acceleration when a clutch-off signal is sent when the ram speed reaches a constant speed.
FIG. 8 is a diagram showing a state in which the energy of motion applied in proportion to the magnitude of acceleration changes.
FIG. 9 is a front view showing variations in product shape and dimensions pressed by a screw press apparatus to which kinetic energy of different sizes is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Screw press apparatus 11 Encoder which is an example of speed sensor 12 Control apparatus 16 Ram 24 Flywheel 32 Motor which is an example of a drive device 34 Clutch apparatus 46 Upper mold 49 Lower mold 50 Pinion 51 Rack Δt Time lag

Claims

A flywheel that is connected and disconnected by a clutch device and receives power from a drive device to rotate, and the rotational motion of the flywheel is converted into a linear motion by a screw mechanism so that the upper die and the lower die are relatively approached or separated. In a screw press apparatus that moves and presses, a speed sensor that detects the moving speed of a linearly moving ram, receives a detection signal from the speed sensor, calculates acceleration of the ram, and responds to the magnitude of the acceleration When the acceleration is high, the disconnection time of the clutch device connected to the flywheel is advanced, and when the acceleration is low, the disconnection time of the clutch device connected to the flywheel is delayed. So that the kinetic energy of the flywheel after the connection with the drive device is disconnected is always constant Screw press apparatus characterized by comprising a Gosuru controller.

A flywheel that is connected and disconnected by a clutch device and receives power from a drive device to rotate, and the rotational motion of the flywheel is converted into a linear motion by a screw mechanism so that the upper die and the lower die are relatively approached or separated. In a screw press apparatus that moves and presses, an encoder that is mounted on a pinion that rotates in mesh with a rack that is fixed to a ram, sends a detection signal in response to the movement of the ram, and receives a detection signal from the encoder Then, the acceleration of the ram is calculated and the disconnection timing of the clutch device is controlled according to the magnitude of the acceleration to correct the time lag from when the disconnection signal of the clutch device is sent until it is actually disconnected. Control is made so that the kinetic energy of the flywheel after the connection between the clutch device and the drive device is disconnected is always constant. Screw press apparatus characterized by comprising a control device for.