JP4315547B2 - プレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス機械のプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス機械は、上下動する上型と、上型に対向して設置された下型との間で、搬入される金属板等のワークを成形加工する機械である。図６，７によりプレッシャーピン均圧化装置を装着したプレス機械の概要を説明する。図７は、図６に記載されている均圧化装置の拡大図である。
図示しないスライド駆動機構を介して昇降自在とされたスライド２の下面に上型１が装着されている。プレス機械のベッド５０上にはプレスキャリア５が移動自在に設置されており、プレスキャリア５の上部にはボルスタ４が設置されている。またベッド５０にはダイクッション装置９が装着されており、後述するようにダイクッション装置９内のクッションロッド９ｊに固着されたクッションシリンダ９ｂは上下動自在となっている。クッションシリンダ９ｂの上にはクッションパッド１０が接離可能に搭載されており、クッションパッド１０上に均圧化プレート２６が取着されている。均圧化プレート２６の上面には複数の均圧化シリンダ８が取着され、均圧化シリンダ８内には均圧化ピストン８ｂが摺動自在に挿入されている。均圧化ピストン８ｂには、プレッシャーピン７の下端部が当接しており、各プレッシャーピン７の上端面により下型３を支持している。
前記各均圧化シリンダ８の油室８ｄは、均圧化プレート２６内に形成された均圧回路４２に連通しており、この均圧回路４２は配管１５を介して油圧ポンプ２５に接続されている。上型１が下降してきてワーク１８を成形するときの加圧力は、複数のプレッシャーピン７及びピストン８ｂを介して複数の均圧化シリンダ８の油室８ｄに伝達され、連通された複数の均圧化シリンダ８により均圧化されるようになっている。
【０００３】
クッションピストン９ａとクッションシリンダ９ｂとにより形成されるエア室５２には、エア源９ｆからレギュレータ９ｇ及びエアタンク９ｈを経由して所定のエア圧のエアが供給されている。クッションシリンダ９ｂの中央部には、軸方向に貫通したクッションロッド９ｊが配設されており、クッションロッド９ｊの上端はクッションシリンダ９ｂに固着されている。
【０００４】
以上のような構成を有するプレッシャーピン均圧化装置を装着したプレス機械において、加圧力を均圧化するための各均圧化シリンダ８の油室８ｄの油圧制御は図８に示す方法により行われている。
各均圧化シリンダ８の油室８ｄは、均圧化プレート２６の均圧回路４２を介して連通しており、均圧化プレート２６の均圧回路４２の一端の油圧ポートの入口側には電磁弁２０が、他端の油圧ポートの出口側には電磁弁２１がそれぞれ配設されている。油タンク２９の油は油圧ポンプ２５を介して入口側の電磁弁２０を介して均圧回路４２に接続され、出口側の電磁弁２１からの圧油は油タンク２９に戻っている。入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１は、それぞれ電磁弁開位置２７及び電磁弁閉位置２８の二位置を有していて、オフ信号が入力されているときには電磁弁閉位置２８が、オン信号が入力されているときには電磁弁開位置２７がそれぞれ作動するようになっている。均圧化プレート２６の他端の油圧ポートにおける油圧を検出する油圧検出器２２により検出した油圧信号及びスライド２の位置を検出する位置検出器２４からの位置信号がコントローラ２３に入力されている。また、コントローラ２３から入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１にそれぞれのオンオフ信号が出力されている。
【０００５】
上型１が装着されているスライド２が下降してきてワーク１８が成形されているときには、入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１は電磁弁閉位置２８を保持している。そして、成形が完了しスライド２が上昇してその略上死点に達したことを位置検出器２４が検出すると、コントローラ２３から入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１にオンオフ信号が出力される。このとき、入口側の電磁弁２０にオン信号が出力されているときには、出口側の電磁弁２１にはオフ信号が出力されるように交互にオンオフを繰り返して、油圧検出器２２により検出した油圧値が所定の油圧値に近づくように制御されている。
油圧検出器２２により検出した油圧値が所定の油圧値に十分近づいたら入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１の両方が閉位置２８になり、全ての均圧化シリンダ８の油室８ｄの油圧は所定の油圧値に保持される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術においては、以下のような問題がある。
入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１は、均圧化シリンダ８の油圧を所定の油圧に制御を容易にするために、均圧化プレート２６の近傍に搭載されている。また、均圧化プレート２６は常に大きな振動及び衝撃に曝されているクッションパッド１０の上に配設されているので、入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１は常に大きな振動及び衝撃に曝されている。また、プレッシャーピン７が昇降するボルスタ４の穴から鉄粉及び油飛沫がボルスタ４の下方に配設されている均圧化シリンダ８の上部に流入して飛散する。そして、入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１が常に鉄粉及び油飛沫の雰囲気に曝される。このため、入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１の内部に油が浸入して故障が頻発し、プレス機械の稼働率が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、プレス機械において、制御弁の故障の少ないプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明によるプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置は、
下型を支持する複数のプレッシャーピンと、
各プレッシャーピンを支持し、油圧を均圧化する均圧回路を介して相互に連通された複数の均圧化シリンダと、
均圧回路に所定のプリロード圧の圧油を給油する給油手段とを有するプレス機械のプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置において、
上記給油手段と上記均圧回路との間の油路を開閉する機械式の開閉弁と、
ボトム室が上記給油手段に連通し、ボトム室より受圧面積の小さいヘッド室が上記均圧回路に連通した切換シリンダと、
上記切換シリンダの切換ロッドの伸縮に伴い入力軸が回転するとともに、上記切換シリンダが伸長するとき出力軸を回動させ、上記切換シリンダが縮退するとき出力軸の回動を拘束するラチェットと、
上記ラチェットの出力軸に取着した第１ギアと、
上記第１ギアに噛合し、上記切換ロッドが伸長するとき１回転する第２ギアと、
上記第２ギアと共に回転し、上記開閉弁を切換えるカムとを備え、
上記切換シリンダが伸長する過程で上記開閉弁を閉位置から開位置に作動させた後に閉位置に戻し、上記切換シリンダが縮退する過程で上記開閉弁を閉位置に保持するように構成されることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、ワークの成形完了時、均圧化シリンダ内の油圧は大きなピークをもち振動しながら減少する。減少して所定値よりも小さくなったときに均圧回路の油圧力及びプリロード圧力により均圧回路に給油手段が接続される。すると、給油手段からのプリロード圧が均圧回路に作用する。均圧回路には複数の均圧化シリンダが連結されているので、全ての均圧化シリンダの油圧はプリロード圧になる。全ての均圧化シリンダの油圧がプリロード圧に設定された後に給油手段との連通は均圧回路の油圧力及びプリロード圧力により遮断される。連通の遮断は、次の成形時の均圧回路の油圧がピーク圧から減少して再度所定値よりも小さくなるまで継続する。このように、成形の１サイクル毎に均圧化シリンダの油圧を信号として全ての均圧化シリンダの油圧をプリロード圧に再設定する。本発明によれば、均圧化シリンダの油圧を入力信号としてラチェット、第１ギア、第２ギアおよびカム等によって全機械的に均圧化シリンダの油圧を補償するように構成されているので、機械式の開閉弁、切換シリンダ及び開閉弁駆動機構が大きな振動及び衝撃に曝され鉄粉及び油飛沫の雰囲気の中で作動するときに油が浸入しても故障することがない。これにより、圧力補償装置の故障が減少するので稼動率のよいプレス機械が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
本実施形態は、入口側の電磁弁２０、出口側の電磁弁２１、油圧検出器２２、位置検出器２４及びコントローラ２３から構成される従来のプレッシャーピン均圧化装置の圧力補償装置を全て機械式の要素により構成される全機械式の圧力補償装置とする発明である。図１により、本実施形態の構成を説明する。図６の構成要素と同一要素には同一符号を付して説明する。
切換シリンダ３８は、シリンダの片方だけにロッド（以降、切換ロッド３８ｃと呼ぶ）が設けてあるシリンダであり、ボトム室３８ｂにシリンダの伸縮量を制限する第１ストッパ３８ｄ、ヘッド室３８ａに第２ストッパ３８ｅを有する。切換シリンダ３８には、均圧化シリンダ８の油室８ｄの圧力及びプリロード圧Ｐｐが入力されていて、これらの油圧値に基づいて伸縮することにより均圧化シリンダ８の油圧を制御する。
切換シリンダ３８の切換ロッド３８ｃの先端に第１レバー３２の一端が回動自在に取着されていて、第１レバー３２の他端は第２レバー３３の一端と回動自在に取着されている。第２レバー３３の他端は第１ギア３０の中心に装着されたラチェット３４の入力軸に装着されている。ラチェット３４の出力軸は、第１ギア３０の中心に装着されている。第１ギア３０には第１ギア３０の歯数の三分の一の歯数を有する第２ギア３１が噛合しており、第２ギア３１には第２ギア３１の回転と同期して回転するカム３６が搭載されている。
【００１３】
開位置３５ｂ及び閉位置３５ｃの二位置を有している開閉弁３５のスプール３５ｅの一端にカム３６のカム面に当接するカムフォロワ３５ｄが設けてある。また、スプール３５ｅの他端には、ばね３５ａの付勢力が作用している。カムフォロワ３５ｄにカム３６のカム突起部３７が当接しないときには、ばね３５ａの付勢力により閉位置３５ｃが作用し、カムフォロワ３５ｄにカム突起部３７が当接したときには、ばね３５ａの付勢力に打ち勝ってスプール３５ｅが移動し開位置３５ｂが作用する。第１レバー３２、第２レバー３３、ラチェット３４、第１ギア３０、カム３６、第２ギア３１により構成される要素を開閉弁駆動機構と呼ぶ。
エア等により駆動される給油手段としての油圧ポンプ２５は、油タンク２９からの油を吸引して吐出する。油圧ポンプ２５の吐出側に吐出圧を所定のプリロード圧Ｐｐに設定するレギュレータ４１が配設されており、設定されたプリロード圧Ｐｐを有するレギュレータ４１の出口側は、切換シリンダ３８のボトム室３８ｂに接続され、また絞り弁４３を介して開閉弁３５の油圧ポートＡに油圧配管により連結されている。プリロード圧Ｐｐは、例えば一平方ｃｍ当り３４３Ｎである。また、均圧化シリンダ８内の油室８ｄに通じる均圧化プレート２６の油圧ポートＣは、開閉弁３５の油圧ポートＢに連結されている。均圧化プレート２６の内部には、複数の均圧化シリンダ８の油室８ｄを連通する均圧回路４２が配設されていて、油圧ポートＣは均圧回路４２への油の供給口である。均圧化プレート２６の油圧ポートＣは、チェック弁３９及び絞り弁４０からなる並列回路の一端に連結されている。チェック弁３９及び絞り弁４０からなる並列回路の他端は切換シリンダ３８のヘッド室３８ａに連結されている。
【００１４】
ここで、以上説明した構成を有する本実施形態の切換シリンダ３８の切換ロッド３８ｃの伸縮とカム３６の回転の関係をまず説明する。
切換ロッド３８ｃが左方向に伸長するときに、第１レバー３２の他端が第２レバー３３の一端を左上方に押す。すると、第１ギア３０の中心に配設されている第２レバー３３の他端を中心に第２レバー３３は反時計方向回り（以降、ＣＣＷと呼ぶ）に回転する。
ラチェット３４の入力軸がＣＣＷに回転するときに、ラチェット３４の出力軸もＣＣＷに回転するようにラチェット３４が設定されているので、第２レバー３３がＣＣＷに回転するときには、第１ギア３０もＣＣＷに回転する。なお、ラチェット３４の入力軸が時計方向回り（以降、ＣＷと呼ぶ）に回転するときには、ラチェット３４の出力軸は回転しない。即ち、切換ロッド３８ｃが縮退しているときには、第２レバー３３はＣＷに回転するが、第１ギア３０は回転しないでその位置を保持している。
切換ロッド３８ｃが伸長して第２レバー３３がＣＣＷに回転して第１ギア３０もＣＣＷに回転すると、第１ギア３０に噛合している第２ギア３１がＣＷ方向に第１ギア３０の３倍の回転角度だけ回転する。
【００１５】
次に図２，３，４により、スライド２の上下方向の位置と切換ロッド３８ｃの伸縮状態の関係について説明する。
図２は、スライド２に装着されている上型１がワーク１８に接触してワーク１８を成形しながら下死点に達して成形を完了しワーク１８から離脱する直前までの間の状態を示している。図２（ｂ）の円グラフは、スライド２が上死点から下降を開始し、下死点に達した後上死点に戻る作業の１サイクルを示していて、この円グラフにおいて黒く塗った位置が、上型１がワーク１８に接触してワークを成形し、その後ワーク１８から離脱する直前までの位置であることを示している。また、この位置にある時間は、横軸に時間ｔ、縦軸に均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓをそれぞれ設定した図２（ｃ）の矢印で示した時間帯である。
図２（ｃ）に示すように、この間の均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓは、上型１がワーク１８を成形完了した時に瞬間的に大きく立ち上がりピーク圧を形成し、脈動しながら徐々に減衰してゆく。この一連の油圧の脈動を残留圧と呼ぶ。
【００１６】
残留圧は、絞り弁４０を介して切換シリンダ３８のヘッド室３８ａにかかっている。一方、切換シリンダ３８のボトム室３８ｂにはレギュレータ４１により設定された所定のプリロード圧Ｐｐがかかっている。ここで、残留圧とヘッド室３８ａの受圧面積との積により演算された力が、プリロード圧Ｐｐとボトム室３８ｂの受圧面積との積により演算された力よりも大きくなるように、受圧面積を設定しているので、図２（ａ）に示すように切換ロッド３８ｃは縮退し、縮退を制限する第１ストッパ３８ｄの位置に停止している。
このとき、第２レバー３３と水平との成す角度は、第１ギア３０の中心から右方向への水平がゼロ度とすると、例えば３５度である。また、カム３６のカム面に形成したカム突起部３７は、カム３６の中心とカムフォロワ３５ｄの中心を結ぶ線から９０度ＣＣＷに回転した原位置Ｑにある。開閉弁３５においては、カム突起部３７によりカムフォロワ３５ｄが右方向に変位されていないので、ばね３５ａの付勢力により開閉弁３５の閉位置３５ｃが作動している。
【００１７】
図３は、スライド２に装着されている上型１が成形を完了してワーク１８から離脱し、均圧化シリンダ８の残留圧が消滅したときの状態を示している。図３（ｂ）の黒く塗った部分が、残留圧が消滅した後から開閉弁３５が開位置３５ｂになるまでの位置を示している。また、この位置にある時間は、図３（ｃ）の矢印で示した時間帯である。
上型１がワーク１８を離脱すると残留圧が消滅するのでヘッド室３８ａの油圧は小さくなり、またボトム室３８ｂにプリロード圧Ｐｐがかかっているので、切換ロッド３８ｃは伸長する。このとき、ヘッド室３８ａの油はチェック弁３９を介して均圧化シリンダ８の油室８ｄに逆流する。切換ロッド３８ｃが伸長して第２レバー３３がＣＣＷに回転して、３５度の位置からもう３０度回転したときに、第２ギア３１はＣＷに９０度回転するので、カム突起部３７がカムフォロワ３５ｄの位置まで回転してきてカムフォロワ３５ｄをばね３５ａの付勢力に抗して右方向に押す。これにより、開閉弁３５の開位置３５ｂが作動して、均圧化シリンダ８の油室８ｄにレギュレータ４１により設定されたプリロード圧Ｐｐが絞り弁４３を介してかかり、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓはプリロード圧Ｐｐに設定される。このとき、均圧化シリンダ圧Ｐｓが所定の時間内でプリロード圧Ｐｐになるように、カム突起部３７の形状及び絞り弁４３の絞り具合を設定している。
図３（ａ）は、開閉弁３５の開位置３５ｂが作動した瞬間の状態を示しており、この直後に均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓはプリロード圧Ｐｐに設定されると共に切換ロッド３８ｃは最も伸長した位置に移動し第２ストッパ３８ｅによりその位置に停止する。
【００１８】
図４は、スライド２に装着されている上型１がワーク１８から完全に離脱し、上型１の上死点まで戻りまた下降を開始して、ワーク１８に再度当接する直前までの状態を示している。図４（ｂ）の黒く塗った部分が、上型１がワーク１８を離脱して再度ワーク１８に当接するまでの位置を示している。また、この位置にある時間は、図４（ｃ）の矢印で示した時間帯である。即ち、カム突起部３７が原位置Ｑに戻ってから次の成形時のピーク圧が立ち上がるまでの時間帯である。このときには、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓは既にプリロード圧Ｐｐに設定されていて、図４（ａ）に示すように切換ロッド３８ｃは最も伸長した位置に移動し第２ストッパ３８ｅによりその位置に停止している。この位置は、カム突起部３７がカムフォロワ３５ｄを右方向に押したときの第２レバー３３の角度から第２レバー３３がもう９０度ＣＣＷに回転した位置である。即ちカム３６はもう２７０度ＣＷに回転した位置であり、カム突起部３７は図２（ａ）に示す位置から３６０度回転して元に戻った位置である。また、カムフォロワ３５ｄは、ばね３５ａの付勢力により元の位置に戻されることにより開閉弁３５は閉位置３５ｃが作動している。
【００１９】
上型１が下降して再度ワーク１８に当接して成形を完了したとき、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓが残留圧に変化するので、残留圧は絞り弁４０を介してヘッド室３８ａに作用し、切換ロッド３８ｃを伸長させようとするボトム室３８ｂからの力よりも、縮退させようとするヘッド室３８ａから作用する力の方が大きいので切換ロッド３８ｃは第１ストッパ３８ｄまで縮退する。なお、切換ロッド３８ｃの縮退する速度が所定の速度になるように、絞り弁４０の絞り具合を設定している。このとき、第２レバー３３は１２０度ＣＷに回転するが、ラチェット３４の入力軸がＣＷに回転するときにはラチェット３４の出力軸は回転しないので第１ギア３０は回転せず、その位置を保持する。
【００２０】
次に本実施形態の作用効果を説明する。
まず、最初に本実施形態が全機械式の圧力補償装置であることによる作用及び効果を説明する。
作業前にプレス機械のスライド２が上死点にあるとき、プレッシャーピン７に負荷がかかっていないので、プレッシャーピン７を支持している均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓは小さい。このとき、切換シリンダ３８のボトム室３８ｂにはプリロード圧Ｐｐがかかっているので、切換ロッド３８ｃは第２ストッパ３８ｅ位置まで伸長する。切換ロッド３８ｃの伸長と連動して回転する第１ギア３０及び第２ギア３１によりカム突起部３７はカム３６の中心とカムフォロワ３５ｄの中心を結ぶ線から９０度ＣＣＷに回転した原位置Ｑに位置決めされている。このとき開閉弁３５の閉位置３５ｃが作動している。
スライド２が下降を開始して上型１がワーク１８に当接し、成形が完了したとき、プレッシャーピン７を介して負荷が均圧化シリンダ８にかかり、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓは例えば１平方ｃｍ当り３４３０Ｎにまで増加する。この大きい油圧がヘッド室３８ａにかかるので、切換ロッド３８ｃは一瞬の内に第１ストッパ３８ｄの位置まで縮退する。切換ロッド３８ｃが縮退するときには、第２レバー３３がＣＷに回転するが、ラチェット３４の働きにより第１ギア３０は回転せずその位置を保持している。このため、第２ギア３１及びカム３６も回転せず、その位置を保持している。
【００２１】
上型１がワーク１８の成形を完了してワーク１８から離脱したときからプレッシャーピン７にかかっている負荷は下型３及びワーク１８の質量だけになるので、切換シリンダ３８のヘッド室３８ａにかかっていた残留圧は減少してくる。そして、切換シリンダ３８のプリロード圧Ｐｐとボトム室３８ｂの受圧面積との積で演算される力の方が、減少してきた残留圧とヘッド室３８ａの受圧面積との積で演算される力よりも大きくなったときに切換ロッド３８ｃは伸長を開始する。切換ロッド３８ｃが伸長してゆくと、第２レバー３３がＣＣＷに回転する。第２レバー３３がＣＣＷに回転すると、ラチェット３４の出力軸もＣＣＷに回転するので、ラチェット３４の出力軸に取着している第１ギア３０がＣＣＷに回転する。第２レバー３３が、切換ロッド３８ｃが最も縮退しているときの第２レバー３３の位置から３０度ＣＣＷに回転すると、第１ギア３０の三分の一の歯数を有している第２ギア３１は９０度ＣＷに回転するので、カム突起部３７がカムフォロワ３５ｄに当接して、開閉弁３５は機械的に開位置３５ｂに切り換わる。
開閉弁３５が開位置３５ｂに切り換わると、プリロード圧Ｐｐは均圧化シリンダ８の油室８ｄにかかるので、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓはプリロード圧Ｐｐに設定される。また、切換シリンダ３８のヘッド室３８ａ及びボトム室３８ｂにもプリロード圧Ｐｐがかかっているので切換ロッド３８ｃは第２ストッパ３８ｅの位置にまで伸長して停止する。カム突起部３７がカムフォロワ３５ｄに当接したときから、切換ロッド３８ｃが第２ストッパ３８ｅの位置にまで伸長して停止するまでに第２レバー３３はＣＣＷに９０度回転する。そして、カム突起部３７はＣＷに２７０度回転して原位置Ｑに戻る。
【００２２】
このように、上型１が上死点から下降してワーク１８に当接して成形するときに、均圧化シリンダ８内で変化する油圧を信号として切換シリンダ３８の切換ロッド３８ｃを伸縮し、第１，２レバー、第１，２ギア、ラチェット３４、カム３６、カムフォロワ３５ｄ及び開閉弁３５の機械的な作動を介して均圧化シリンダ８の油圧を制御する全機械式のプレッシャーピン均圧化装置の圧力補償装置としたので、機械式の開閉弁、切換シリンダ及び開閉弁駆動機構が大きな振動及び衝撃に曝され鉄粉及び油飛沫の雰囲気の中で作動するときに油が浸入しても故障することがない。これにより、圧力補償装置の故障が減少するので稼動率のよいプレス機械が得られる。また、高価な検出器、電磁弁及びコントローラ２３が不要になるので安価なプレッシャーピン均圧化装置の圧力補償装置が得られる。
【００２３】
次に、切換シリンダ３８及びカム３６の緒元を変更して残留圧を制御することによる作用及び効果を説明する。
上型１がワーク１８に当接して成形が完了したときに、均圧化シリンダ８の油圧は大きなピーク値をとった後、脈動しながら減衰してゆく。そして、上型１の上昇位置に基づいて変化するワーク１８への押付力に応じた油圧値を経て、均圧化シリンダ８の均圧化シリンダ圧Ｐｓは略プリロード圧Ｐｐに戻る。このとき、ピーク圧の後に生ずる油圧の脈動は大きな騒音及び機械振動の原因となる。
【００２４】
そこで、均圧化シリンダ圧Ｐｓのピーク圧後の油圧の脈動を回避するために、ピーク圧が発生した直後から切換シリンダ３８の切換ロッド３８ｃの伸長が開始するように、切換シリンダ３８のボトム室３８ｂ及びヘッド室３８ａの受圧面積を設定する。即ち、ヘッド室３８ａの受圧面積を小さくして、切換ロッド３８ｃの伸長の開始を早めてやる。すると、カム突起部３７が早く開閉弁３５のカムフォロワ３５ｄを押して開閉弁３５の開位置３５ｂを作動させる。このとき、開位置３５ｂの作動開始が早すぎると、上型１が下降して上昇中の成形の途中で均圧化シリンダ８の油圧はプリロード圧Ｐｐになり、成形不能になる。これを回避するために、ヘッド室３８ａの受圧面積を小さく設定して切換ロッド３８ｃの伸長開始を早めると共に、カム突起部３７の位置及び形状を開閉弁３５の開位置３５ｂが徐々に作動するように設定する。
【００２５】
図５に従来技術及び本実施形態による均圧化シリンダ圧Ｐｓの比較を示す。図５（ａ）は従来技術による均圧化シリンダ圧Ｐｓを示しているが、ピーク圧が発生してその後急激に減少した後、脈動を繰り返しながら略プリロード圧Ｐｐに戻る。図５（ｂ）は本実施形態による均圧化シリンダ圧Ｐｓを示しており、均圧化シリンダ圧Ｐｓはピーク圧の後になだらかに脈動なく減少している。
以上説明した方法によると、ピーク圧後に早くから開閉弁３５の開位置３５ｂを徐々に作動開始させるので、均圧化シリンダ圧Ｐｓがプリロード圧Ｐｐに徐々に落ち着こうとするので均圧化シリンダ圧Ｐｓが急激に減少することがない。また従来技術により脈動が発生していた時間帯において、開閉弁３５の開位置３５ｂが作動しているので、均圧化シリンダ８の油室８ｄは油圧ポンプ２５又はレギュレータ４１を介して油タンク２９に連通しているので油圧脈動が発生することがない。
これにより、上型１及びワーク１８間の作用力が常に適切に保持できるので優れた成形品質が得られる。また、均圧化シリンダ圧Ｐｓの脈動がないので、低騒音で機械振動の小さいプレス機械が得られる。
【００２６】
なお、本実施形態においては、プリロード圧Ｐｐは給油手段としての油圧ポンプ２５の吐出口に設けたレギュレータ４１により設定されるとしているが、油圧ポンプ２５及びレギュレータ４１の替わりにプリロード圧Ｐｐに設定されたアキュームレータを給油手段として使用しても何ら差し支えない。
また、第２ギアの歯数を第１ギアの三分の一と設定しているが、切換ロッド３８ｃが伸長するときに一回転、即ち３６０度回転するという拘束条件下であれば、例えば四分の一としてもよく、三分の一に制限されることはない。
【００２７】
以上、本発明によると、複数の均圧化シリンダの油室が連通している均圧回路の油圧を信号として取り出し、取り出した油圧力により切換シリンダを伸縮させる。切換シリンダの伸縮する切換ロッドは開閉弁駆動機構の入力端に連結されている。均圧回路の油圧が成形時のピーク圧の発生後に所定値まで小さくなったときに切換ロッドは伸長して開閉弁駆動機構は、機械式の開閉弁の作動を閉位置から開位置に切り換える。開閉弁が開位置になると、所定の一定のプリロード圧を有する給油手段からプリロード圧が均圧回路に供給され、全ての均圧化シリンダの油圧がプリロード圧に設定される。均圧回路の油圧がプリロード圧に設定された後、開閉弁駆動機構は開閉弁の作動を閉位置に戻す。この閉位置を、均圧回路の油圧が次の成形のピーク圧の発生後に所定値まで減少するまで継続する。このように、均圧化シリンダの油圧を信号として取り出しこの油圧力により成形の１サイクル毎に機械的に均圧化シリンダの油圧をプリロード圧に設定する。これにより、プレッシャーピン均圧化装置の全機械式の圧力補償方法及び装置が得られるので、機械式の開閉弁、切換シリンダ及び開閉弁駆動機構が大きな振動及び衝撃に曝され鉄粉及び油飛沫の雰囲気の中で作動するときに油が浸入しても故障することがない。これにより、圧力補償装置の故障が減少するので、稼動率のよいプレス機械が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の構成図である。
【図２】上型がワークを成形中の本実施形態の作動説明図である。
【図３】上型がワークを離脱後の本実施形態の作動説明図である。
【図４】上型がワークを離脱して再度ワークに当接するまでの本実施形態の作動説明図である。
【図５】残留圧制御の有無による均圧化シリンダ圧の比較図である。
【図６】プレス機械の説明図である。
【図７】均圧化装置の説明図である。
【図８】均圧化装置の従来の油圧補償方法の説明図である。
【符号の説明】
１…上型、２…スライド、３…下型、４…ボルスタ、５…プレスキャリア、７…プレッシャーピン、８…均圧化シリンダ、８ｂ…均圧化ピストン、８ｄ…油室、９…ダイクッション装置、９ａ…クッションピストン、９ｂ…クッションシリンダ、９ｆ…エア源、９ｇ…エアレギュレータ、９ｈ…エアタンク、９ｊ…クッションロッド、１０…ダイクッションパッド、１５…配管、２０…入口側の電磁弁、２１…出口側の電磁弁、２２…油圧検出器、２３…コントローラ、２４…位置検出器、２５…油圧ポンプ、２６…均圧化プレート、２７…電磁弁開位置、２８…電磁弁閉位置、２９…油タンク、３０…第１ギア、３１…第２ギア、３２…第１レバー、３３…第２レバー、３４…ラチェット、３５…開閉弁、３５ａ…ばね、３５ｂ…開位置、３５ｃ…閉位置、３５ｄ…カムフォロワ、３５ｅ…スプール、３６…カム、３７…カム突起部、３８…切換シリンダ、３８ａ…ヘッド室、３８ｂ…ボトム室、３８ｃ…切換ロッド、３８ｄ…第１ストッパ、３８ｅ…第２ストッパ、４１…レギュレータ、４２…均圧回路、５０…ベッド、５２…エア室、Ｐｐ…プリロード圧、Ｐｓ…均圧化シリンダ圧、Ｑ…原位置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス機械のプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス機械は、上下動する上型と、上型に対向して設置された下型との間で、搬入される金属板等のワークを成形加工する機械である。図６，７によりプレッシャーピン均圧化装置を装着したプレス機械の概要を説明する。図７は、図６に記載されている均圧化装置の拡大図である。
図示しないスライド駆動機構を介して昇降自在とされたスライド２の下面に上型１が装着されている。プレス機械のベッド５０上にはプレスキャリア５が移動自在に設置されており、プレスキャリア５の上部にはボルスタ４が設置されている。またベッド５０にはダイクッション装置９が装着されており、後述するようにダイクッション装置９内のクッションロッド９ｊに固着されたクッションシリンダ９ｂは上下動自在となっている。クッションシリンダ９ｂの上にはクッションパッド１０が接離可能に搭載されており、クッションパッド１０上に均圧化プレート２６が取着されている。均圧化プレート２６の上面には複数の均圧化シリンダ８が取着され、均圧化シリンダ８内には均圧化ピストン８ｂが摺動自在に挿入されている。均圧化ピストン８ｂには、プレッシャーピン７の下端部が当接しており、各プレッシャーピン７の上端面により下型３を支持している。
前記各均圧化シリンダ８の油室８ｄは、均圧化プレート２６内に形成された均圧回路４２に連通しており、この均圧回路４２は配管１５を介して油圧ポンプ２５に接続されている。上型１が下降してきてワーク１８を成形するときの加圧力は、複数のプレッシャーピン７及びピストン８ｂを介して複数の均圧化シリンダ８の油室８ｄに伝達され、連通された複数の均圧化シリンダ８により均圧化されるようになっている。
【０００３】
クッションピストン９ａとクッションシリンダ９ｂとにより形成されるエア室５２には、エア源９ｆからレギュレータ９ｇ及びエアタンク９ｈを経由して所定のエア圧のエアが供給されている。クッションシリンダ９ｂの中央部には、軸方向に貫通したクッションロッド９ｊが配設されており、クッションロッド９ｊの上端はクッションシリンダ９ｂに固着されている。
【０００４】
以上のような構成を有するプレッシャーピン均圧化装置を装着したプレス機械において、加圧力を均圧化するための各均圧化シリンダ８の油室８ｄの油圧制御は図８に示す方法により行われている。
各均圧化シリンダ８の油室８ｄは、均圧化プレート２６の均圧回路４２を介して連通しており、均圧化プレート２６の均圧回路４２の一端の油圧ポートの入口側には電磁弁２０が、他端の油圧ポートの出口側には電磁弁２１がそれぞれ配設されている。油タンク２９の油は油圧ポンプ２５を介して入口側の電磁弁２０を介して均圧回路４２に接続され、出口側の電磁弁２１からの圧油は油タンク２９に戻っている。入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１は、それぞれ電磁弁開位置２７及び電磁弁閉位置２８の二位置を有していて、オフ信号が入力されているときには電磁弁閉位置２８が、オン信号が入力されているときには電磁弁開位置２７がそれぞれ作動するようになっている。均圧化プレート２６の他端の油圧ポートにおける油圧を検出する油圧検出器２２により検出した油圧信号及びスライド２の位置を検出する位置検出器２４からの位置信号がコントローラ２３に入力されている。また、コントローラ２３から入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１にそれぞれのオンオフ信号が出力されている。
【０００５】
上型１が装着されているスライド２が下降してきてワーク１８が成形されているときには、入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１は電磁弁閉位置２８を保持している。そして、成形が完了しスライド２が上昇してその略上死点に達したことを位置検出器２４が検出すると、コントローラ２３から入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１にオンオフ信号が出力される。このとき、入口側の電磁弁２０にオン信号が出力されているときには、出口側の電磁弁２１にはオフ信号が出力されるように交互にオンオフを繰り返して、油圧検出器２２により検出した油圧値が所定の油圧値に近づくように制御されている。
油圧検出器２２により検出した油圧値が所定の油圧値に十分近づいたら入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１の両方が閉位置２８になり、全ての均圧化シリンダ８の油室８ｄの油圧は所定の油圧値に保持される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術においては、以下のような問題がある。
入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１は、均圧化シリンダ８の油圧を所定の油圧に制御を容易にするために、均圧化プレート２６の近傍に搭載されている。また、均圧化プレート２６は常に大きな振動及び衝撃に曝されているクッションパッド１０の上に配設されているので、入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１は常に大きな振動及び衝撃に曝されている。また、プレッシャーピン７が昇降するボルスタ４の穴から鉄粉及び油飛沫がボルスタ４の下方に配設されている均圧化シリンダ８の上部に流入して飛散する。そして、入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１が常に鉄粉及び油飛沫の雰囲気に曝される。このため、入口側の電磁弁２０及び出口側の電磁弁２１の内部に油が浸入して故障が頻発し、プレス機械の稼働率が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、プレス機械において、制御弁の故障の少ないプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明によるプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置は、
下型を支持する複数のプレッシャーピンと、
各プレッシャーピンを支持し、油圧を均圧化する均圧回路を介して相互に連通された複数の均圧化シリンダと、
均圧回路に所定のプリロード圧の圧油を給油する給油手段とを有するプレス機械のプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置において、
上記給油手段と上記均圧回路との間の油路を開閉する機械式の開閉弁と、
ボトム室が上記給油手段に連通し、ボトム室より受圧面積の小さいヘッド室が上記均圧回路に連通した切換シリンダと、
上記切換シリンダの切換ロッドの伸縮に伴い入力軸が回転するとともに、上記切換シリンダが伸長するとき出力軸を回動させ、上記切換シリンダが縮退するとき出力軸の回動を拘束するラチェットと、
上記ラチェットの出力軸に取着した第１ギアと、
上記第１ギアに噛合し、上記切換ロッドが伸長するとき１回転する第２ギアと、
上記第２ギアと共に回転し、上記開閉弁を切換えるカムとを備え、
上記切換シリンダが伸長する過程で上記開閉弁を閉位置から開位置に作動させた後に閉位置に戻し、上記切換シリンダが縮退する過程で上記開閉弁を閉位置に保持するように構成されることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、ワークの成形完了時、均圧化シリンダ内の油圧は大きなピークをもち振動しながら減少する。減少して所定値よりも小さくなったときに均圧回路の油圧力及びプリロード圧力により均圧回路に給油手段が接続される。すると、給油手段からのプリロード圧が均圧回路に作用する。均圧回路には複数の均圧化シリンダが連結されているので、全ての均圧化シリンダの油圧はプリロード圧になる。全ての均圧化シリンダの油圧がプリロード圧に設定された後に給油手段との連通は均圧回路の油圧力及びプリロード圧力により遮断される。連通の遮断は、次の成形時の均圧回路の油圧がピーク圧から減少して再度所定値よりも小さくなるまで継続する。このように、成形の１サイクル毎に均圧化シリンダの油圧を信号として全ての均圧化シリンダの油圧をプリロード圧に再設定する。本発明によれば、均圧化シリンダの油圧を入力信号としてラチェット、第１ギア、第２ギアおよびカム等によって全機械的に均圧化シリンダの油圧を補償するように構成されているので、機械式の開閉弁、切換シリンダ及び開閉弁駆動機構が大きな振動及び衝撃に曝され鉄粉及び油飛沫の雰囲気の中で作動するときに油が浸入しても故障することがない。これにより、圧力補償装置の故障が減少するので稼動率のよいプレス機械が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
本実施形態は、入口側の電磁弁２０、出口側の電磁弁２１、油圧検出器２２、位置検出器２４及びコントローラ２３から構成される従来のプレッシャーピン均圧化装置の圧力補償装置を全て機械式の要素により構成される全機械式の圧力補償装置とする発明である。図１により、本実施形態の構成を説明する。図６の構成要素と同一要素には同一符号を付して説明する。
切換シリンダ３８は、シリンダの片方だけにロッド（以降、切換ロッド３８ｃと呼ぶ）が設けてあるシリンダであり、ボトム室３８ｂにシリンダの伸縮量を制限する第１ストッパ３８ｄ、ヘッド室３８ａに第２ストッパ３８ｅを有する。切換シリンダ３８には、均圧化シリンダ８の油室８ｄの圧力及びプリロード圧Ｐｐが入力されていて、これらの油圧値に基づいて伸縮することにより均圧化シリンダ８の油圧を制御する。
切換シリンダ３８の切換ロッド３８ｃの先端に第１レバー３２の一端が回動自在に取着されていて、第１レバー３２の他端は第２レバー３３の一端と回動自在に取着されている。第２レバー３３の他端は第１ギア３０の中心に装着されたラチェット３４の入力軸に装着されている。ラチェット３４の出力軸は、第１ギア３０の中心に装着されている。第１ギア３０には第１ギア３０の歯数の三分の一の歯数を有する第２ギア３１が噛合しており、第２ギア３１には第２ギア３１の回転と同期して回転するカム３６が搭載されている。
【００１３】
開位置３５ｂ及び閉位置３５ｃの二位置を有している開閉弁３５のスプール３５ｅの一端にカム３６のカム面に当接するカムフォロワ３５ｄが設けてある。また、スプール３５ｅの他端には、ばね３５ａの付勢力が作用している。カムフォロワ３５ｄにカム３６のカム突起部３７が当接しないときには、ばね３５ａの付勢力により閉位置３５ｃが作用し、カムフォロワ３５ｄにカム突起部３７が当接したときには、ばね３５ａの付勢力に打ち勝ってスプール３５ｅが移動し開位置３５ｂが作用する。第１レバー３２、第２レバー３３、ラチェット３４、第１ギア３０、カム３６、第２ギア３１により構成される要素を開閉弁駆動機構と呼ぶ。
エア等により駆動される給油手段としての油圧ポンプ２５は、油タンク２９からの油を吸引して吐出する。油圧ポンプ２５の吐出側に吐出圧を所定のプリロード圧Ｐｐに設定するレギュレータ４１が配設されており、設定されたプリロード圧Ｐｐを有するレギュレータ４１の出口側は、切換シリンダ３８のボトム室３８ｂに接続され、また絞り弁４３を介して開閉弁３５の油圧ポートＡに油圧配管により連結されている。プリロード圧Ｐｐは、例えば一平方ｃｍ当り３４３Ｎである。また、均圧化シリンダ８内の油室８ｄに通じる均圧化プレート２６の油圧ポートＣは、開閉弁３５の油圧ポートＢに連結されている。均圧化プレート２６の内部には、複数の均圧化シリンダ８の油室８ｄを連通する均圧回路４２が配設されていて、油圧ポートＣは均圧回路４２への油の供給口である。均圧化プレート２６の油圧ポートＣは、チェック弁３９及び絞り弁４０からなる並列回路の一端に連結されている。チェック弁３９及び絞り弁４０からなる並列回路の他端は切換シリンダ３８のヘッド室３８ａに連結されている。
【００１４】
ここで、以上説明した構成を有する本実施形態の切換シリンダ３８の切換ロッド３８ｃの伸縮とカム３６の回転の関係をまず説明する。
切換ロッド３８ｃが左方向に伸長するときに、第１レバー３２の他端が第２レバー３３の一端を左上方に押す。すると、第１ギア３０の中心に配設されている第２レバー３３の他端を中心に第２レバー３３は反時計方向回り（以降、ＣＣＷと呼ぶ）に回転する。
ラチェット３４の入力軸がＣＣＷに回転するときに、ラチェット３４の出力軸もＣＣＷに回転するようにラチェット３４が設定されているので、第２レバー３３がＣＣＷに回転するときには、第１ギア３０もＣＣＷに回転する。なお、ラチェット３４の入力軸が時計方向回り（以降、ＣＷと呼ぶ）に回転するときには、ラチェット３４の出力軸は回転しない。即ち、切換ロッド３８ｃが縮退しているときには、第２レバー３３はＣＷに回転するが、第１ギア３０は回転しないでその位置を保持している。
切換ロッド３８ｃが伸長して第２レバー３３がＣＣＷに回転して第１ギア３０もＣＣＷに回転すると、第１ギア３０に噛合している第２ギア３１がＣＷ方向に第１ギア３０の３倍の回転角度だけ回転する。
【００１５】
次に図２，３，４により、スライド２の上下方向の位置と切換ロッド３８ｃの伸縮状態の関係について説明する。
図２は、スライド２に装着されている上型１がワーク１８に接触してワーク１８を成形しながら下死点に達して成形を完了しワーク１８から離脱する直前までの間の状態を示している。図２（ｂ）の円グラフは、スライド２が上死点から下降を開始し、下死点に達した後上死点に戻る作業の１サイクルを示していて、この円グラフにおいて黒く塗った位置が、上型１がワーク１８に接触してワークを成形し、その後ワーク１８から離脱する直前までの位置であることを示している。また、この位置にある時間は、横軸に時間ｔ、縦軸に均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓをそれぞれ設定した図２（ｃ）の矢印で示した時間帯である。
図２（ｃ）に示すように、この間の均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓは、上型１がワーク１８を成形完了した時に瞬間的に大きく立ち上がりピーク圧を形成し、脈動しながら徐々に減衰してゆく。この一連の油圧の脈動を残留圧と呼ぶ。
【００１６】
残留圧は、絞り弁４０を介して切換シリンダ３８のヘッド室３８ａにかかっている。一方、切換シリンダ３８のボトム室３８ｂにはレギュレータ４１により設定された所定のプリロード圧Ｐｐがかかっている。ここで、残留圧とヘッド室３８ａの受圧面積との積により演算された力が、プリロード圧Ｐｐとボトム室３８ｂの受圧面積との積により演算された力よりも大きくなるように、受圧面積を設定しているので、図２（ａ）に示すように切換ロッド３８ｃは縮退し、縮退を制限する第１ストッパ３８ｄの位置に停止している。
このとき、第２レバー３３と水平との成す角度は、第１ギア３０の中心から右方向への水平がゼロ度とすると、例えば３５度である。また、カム３６のカム面に形成したカム突起部３７は、カム３６の中心とカムフォロワ３５ｄの中心を結ぶ線から９０度ＣＣＷに回転した原位置Ｑにある。開閉弁３５においては、カム突起部３７によりカムフォロワ３５ｄが右方向に変位されていないので、ばね３５ａの付勢力により開閉弁３５の閉位置３５ｃが作動している。
【００１７】
図３は、スライド２に装着されている上型１が成形を完了してワーク１８から離脱し、均圧化シリンダ８の残留圧が消滅したときの状態を示している。図３（ｂ）の黒く塗った部分が、残留圧が消滅した後から開閉弁３５が開位置３５ｂになるまでの位置を示している。また、この位置にある時間は、図３（ｃ）の矢印で示した時間帯である。
上型１がワーク１８を離脱すると残留圧が消滅するのでヘッド室３８ａの油圧は小さくなり、またボトム室３８ｂにプリロード圧Ｐｐがかかっているので、切換ロッド３８ｃは伸長する。このとき、ヘッド室３８ａの油はチェック弁３９を介して均圧化シリンダ８の油室８ｄに逆流する。切換ロッド３８ｃが伸長して第２レバー３３がＣＣＷに回転して、３５度の位置からもう３０度回転したときに、第２ギア３１はＣＷに９０度回転するので、カム突起部３７がカムフォロワ３５ｄの位置まで回転してきてカムフォロワ３５ｄをばね３５ａの付勢力に抗して右方向に押す。これにより、開閉弁３５の開位置３５ｂが作動して、均圧化シリンダ８の油室８ｄにレギュレータ４１により設定されたプリロード圧Ｐｐが絞り弁４３を介してかかり、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓはプリロード圧Ｐｐに設定される。このとき、均圧化シリンダ圧Ｐｓが所定の時間内でプリロード圧Ｐｐになるように、カム突起部３７の形状及び絞り弁４３の絞り具合を設定している。
図３（ａ）は、開閉弁３５の開位置３５ｂが作動した瞬間の状態を示しており、この直後に均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓはプリロード圧Ｐｐに設定されると共に切換ロッド３８ｃは最も伸長した位置に移動し第２ストッパ３８ｅによりその位置に停止する。
【００１８】
図４は、スライド２に装着されている上型１がワーク１８から完全に離脱し、上型１の上死点まで戻りまた下降を開始して、ワーク１８に再度当接する直前までの状態を示している。図４（ｂ）の黒く塗った部分が、上型１がワーク１８を離脱して再度ワーク１８に当接するまでの位置を示している。また、この位置にある時間は、図４（ｃ）の矢印で示した時間帯である。即ち、カム突起部３７が原位置Ｑに戻ってから次の成形時のピーク圧が立ち上がるまでの時間帯である。このときには、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓは既にプリロード圧Ｐｐに設定されていて、図４（ａ）に示すように切換ロッド３８ｃは最も伸長した位置に移動し第２ストッパ３８ｅによりその位置に停止している。この位置は、カム突起部３７がカムフォロワ３５ｄを右方向に押したときの第２レバー３３の角度から第２レバー３３がもう９０度ＣＣＷに回転した位置である。即ちカム３６はもう２７０度ＣＷに回転した位置であり、カム突起部３７は図２（ａ）に示す位置から３６０度回転して元に戻った位置である。また、カムフォロワ３５ｄは、ばね３５ａの付勢力により元の位置に戻されることにより開閉弁３５は閉位置３５ｃが作動している。
【００１９】
上型１が下降して再度ワーク１８に当接して成形を完了したとき、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓが残留圧に変化するので、残留圧は絞り弁４０を介してヘッド室３８ａに作用し、切換ロッド３８ｃを伸長させようとするボトム室３８ｂからの力よりも、縮退させようとするヘッド室３８ａから作用する力の方が大きいので切換ロッド３８ｃは第１ストッパ３８ｄまで縮退する。なお、切換ロッド３８ｃの縮退する速度が所定の速度になるように、絞り弁４０の絞り具合を設定している。このとき、第２レバー３３は１２０度ＣＷに回転するが、ラチェット３４の入力軸がＣＷに回転するときにはラチェット３４の出力軸は回転しないので第１ギア３０は回転せず、その位置を保持する。
【００２０】
次に本実施形態の作用効果を説明する。
まず、最初に本実施形態が全機械式の圧力補償装置であることによる作用及び効果を説明する。
作業前にプレス機械のスライド２が上死点にあるとき、プレッシャーピン７に負荷がかかっていないので、プレッシャーピン７を支持している均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓは小さい。このとき、切換シリンダ３８のボトム室３８ｂにはプリロード圧Ｐｐがかかっているので、切換ロッド３８ｃは第２ストッパ３８ｅ位置まで伸長する。切換ロッド３８ｃの伸長と連動して回転する第１ギア３０及び第２ギア３１によりカム突起部３７はカム３６の中心とカムフォロワ３５ｄの中心を結ぶ線から９０度ＣＣＷに回転した原位置Ｑに位置決めされている。このとき開閉弁３５の閉位置３５ｃが作動している。
スライド２が下降を開始して上型１がワーク１８に当接し、成形が完了したとき、プレッシャーピン７を介して負荷が均圧化シリンダ８にかかり、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓは例えば１平方ｃｍ当り３４３０Ｎにまで増加する。この大きい油圧がヘッド室３８ａにかかるので、切換ロッド３８ｃは一瞬の内に第１ストッパ３８ｄの位置まで縮退する。切換ロッド３８ｃが縮退するときには、第２レバー３３がＣＷに回転するが、ラチェット３４の働きにより第１ギア３０は回転せずその位置を保持している。このため、第２ギア３１及びカム３６も回転せず、その位置を保持している。
【００２１】
上型１がワーク１８の成形を完了してワーク１８から離脱したときからプレッシャーピン７にかかっている負荷は下型３及びワーク１８の質量だけになるので、切換シリンダ３８のヘッド室３８ａにかかっていた残留圧は減少してくる。そして、切換シリンダ３８のプリロード圧Ｐｐとボトム室３８ｂの受圧面積との積で演算される力の方が、減少してきた残留圧とヘッド室３８ａの受圧面積との積で演算される力よりも大きくなったときに切換ロッド３８ｃは伸長を開始する。切換ロッド３８ｃが伸長してゆくと、第２レバー３３がＣＣＷに回転する。第２レバー３３がＣＣＷに回転すると、ラチェット３４の出力軸もＣＣＷに回転するので、ラチェット３４の出力軸に取着している第１ギア３０がＣＣＷに回転する。第２レバー３３が、切換ロッド３８ｃが最も縮退しているときの第２レバー３３の位置から３０度ＣＣＷに回転すると、第１ギア３０の三分の一の歯数を有している第２ギア３１は９０度ＣＷに回転するので、カム突起部３７がカムフォロワ３５ｄに当接して、開閉弁３５は機械的に開位置３５ｂに切り換わる。
開閉弁３５が開位置３５ｂに切り換わると、プリロード圧Ｐｐは均圧化シリンダ８の油室８ｄにかかるので、均圧化シリンダ８の油室８ｄの均圧化シリンダ圧Ｐｓはプリロード圧Ｐｐに設定される。また、切換シリンダ３８のヘッド室３８ａ及びボトム室３８ｂにもプリロード圧Ｐｐがかかっているので切換ロッド３８ｃは第２ストッパ３８ｅの位置にまで伸長して停止する。カム突起部３７がカムフォロワ３５ｄに当接したときから、切換ロッド３８ｃが第２ストッパ３８ｅの位置にまで伸長して停止するまでに第２レバー３３はＣＣＷに９０度回転する。そして、カム突起部３７はＣＷに２７０度回転して原位置Ｑに戻る。
【００２２】
このように、上型１が上死点から下降してワーク１８に当接して成形するときに、均圧化シリンダ８内で変化する油圧を信号として切換シリンダ３８の切換ロッド３８ｃを伸縮し、第１，２レバー、第１，２ギア、ラチェット３４、カム３６、カムフォロワ３５ｄ及び開閉弁３５の機械的な作動を介して均圧化シリンダ８の油圧を制御する全機械式のプレッシャーピン均圧化装置の圧力補償装置としたので、機械式の開閉弁、切換シリンダ及び開閉弁駆動機構が大きな振動及び衝撃に曝され鉄粉及び油飛沫の雰囲気の中で作動するときに油が浸入しても故障することがない。これにより、圧力補償装置の故障が減少するので稼動率のよいプレス機械が得られる。また、高価な検出器、電磁弁及びコントローラ２３が不要になるので安価なプレッシャーピン均圧化装置の圧力補償装置が得られる。
【００２３】
次に、切換シリンダ３８及びカム３６の緒元を変更して残留圧を制御することによる作用及び効果を説明する。
上型１がワーク１８に当接して成形が完了したときに、均圧化シリンダ８の油圧は大きなピーク値をとった後、脈動しながら減衰してゆく。そして、上型１の上昇位置に基づいて変化するワーク１８への押付力に応じた油圧値を経て、均圧化シリンダ８の均圧化シリンダ圧Ｐｓは略プリロード圧Ｐｐに戻る。このとき、ピーク圧の後に生ずる油圧の脈動は大きな騒音及び機械振動の原因となる。
【００２４】
そこで、均圧化シリンダ圧Ｐｓのピーク圧後の油圧の脈動を回避するために、ピーク圧が発生した直後から切換シリンダ３８の切換ロッド３８ｃの伸長が開始するように、切換シリンダ３８のボトム室３８ｂ及びヘッド室３８ａの受圧面積を設定する。即ち、ヘッド室３８ａの受圧面積を小さくして、切換ロッド３８ｃの伸長の開始を早めてやる。すると、カム突起部３７が早く開閉弁３５のカムフォロワ３５ｄを押して開閉弁３５の開位置３５ｂを作動させる。このとき、開位置３５ｂの作動開始が早すぎると、上型１が下降して上昇中の成形の途中で均圧化シリンダ８の油圧はプリロード圧Ｐｐになり、成形不能になる。これを回避するために、ヘッド室３８ａの受圧面積を小さく設定して切換ロッド３８ｃの伸長開始を早めると共に、カム突起部３７の位置及び形状を開閉弁３５の開位置３５ｂが徐々に作動するように設定する。
【００２５】
図５に従来技術及び本実施形態による均圧化シリンダ圧Ｐｓの比較を示す。図５（ａ）は従来技術による均圧化シリンダ圧Ｐｓを示しているが、ピーク圧が発生してその後急激に減少した後、脈動を繰り返しながら略プリロード圧Ｐｐに戻る。図５（ｂ）は本実施形態による均圧化シリンダ圧Ｐｓを示しており、均圧化シリンダ圧Ｐｓはピーク圧の後になだらかに脈動なく減少している。
以上説明した方法によると、ピーク圧後に早くから開閉弁３５の開位置３５ｂを徐々に作動開始させるので、均圧化シリンダ圧Ｐｓがプリロード圧Ｐｐに徐々に落ち着こうとするので均圧化シリンダ圧Ｐｓが急激に減少することがない。また従来技術により脈動が発生していた時間帯において、開閉弁３５の開位置３５ｂが作動しているので、均圧化シリンダ８の油室８ｄは油圧ポンプ２５又はレギュレータ４１を介して油タンク２９に連通しているので油圧脈動が発生することがない。
これにより、上型１及びワーク１８間の作用力が常に適切に保持できるので優れた成形品質が得られる。また、均圧化シリンダ圧Ｐｓの脈動がないので、低騒音で機械振動の小さいプレス機械が得られる。
【００２６】
なお、本実施形態においては、プリロード圧Ｐｐは給油手段としての油圧ポンプ２５の吐出口に設けたレギュレータ４１により設定されるとしているが、油圧ポンプ２５及びレギュレータ４１の替わりにプリロード圧Ｐｐに設定されたアキュームレータを給油手段として使用しても何ら差し支えない。
また、第２ギアの歯数を第１ギアの三分の一と設定しているが、切換ロッド３８ｃが伸長するときに一回転、即ち３６０度回転するという拘束条件下であれば、例えば四分の一としてもよく、三分の一に制限されることはない。
【００２７】
以上、本発明によると、複数の均圧化シリンダの油室が連通している均圧回路の油圧を信号として取り出し、取り出した油圧力により切換シリンダを伸縮させる。切換シリンダの伸縮する切換ロッドは開閉弁駆動機構の入力端に連結されている。均圧回路の油圧が成形時のピーク圧の発生後に所定値まで小さくなったときに切換ロッドは伸長して開閉弁駆動機構は、機械式の開閉弁の作動を閉位置から開位置に切り換える。開閉弁が開位置になると、所定の一定のプリロード圧を有する給油手段からプリロード圧が均圧回路に供給され、全ての均圧化シリンダの油圧がプリロード圧に設定される。均圧回路の油圧がプリロード圧に設定された後、開閉弁駆動機構は開閉弁の作動を閉位置に戻す。この閉位置を、均圧回路の油圧が次の成形のピーク圧の発生後に所定値まで減少するまで継続する。このように、均圧化シリンダの油圧を信号として取り出しこの油圧力により成形の１サイクル毎に機械的に均圧化シリンダの油圧をプリロード圧に設定する。これにより、プレッシャーピン均圧化装置の全機械式の圧力補償方法及び装置が得られるので、機械式の開閉弁、切換シリンダ及び開閉弁駆動機構が大きな振動及び衝撃に曝され鉄粉及び油飛沫の雰囲気の中で作動するときに油が浸入しても故障することがない。これにより、圧力補償装置の故障が減少するので、稼動率のよいプレス機械が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の構成図である。
【図２】上型がワークを成形中の本実施形態の作動説明図である。
【図３】上型がワークを離脱後の本実施形態の作動説明図である。
【図４】上型がワークを離脱して再度ワークに当接するまでの本実施形態の作動説明図である。
【図５】残留圧制御の有無による均圧化シリンダ圧の比較図である。
【図６】プレス機械の説明図である。
【図７】均圧化装置の説明図である。
【図８】均圧化装置の従来の油圧補償方法の説明図である。
【符号の説明】
１…上型、２…スライド、３…下型、４…ボルスタ、５…プレスキャリア、７…プレッシャーピン、８…均圧化シリンダ、８ｂ…均圧化ピストン、８ｄ…油室、９…ダイクッション装置、９ａ…クッションピストン、９ｂ…クッションシリンダ、９ｆ…エア源、９ｇ…エアレギュレータ、９ｈ…エアタンク、９ｊ…クッションロッド、１０…ダイクッションパッド、１５…配管、２０…入口側の電磁弁、２１…出口側の電磁弁、２２…油圧検出器、２３…コントローラ、２４…位置検出器、２５…油圧ポンプ、２６…均圧化プレート、２７…電磁弁開位置、２８…電磁弁閉位置、２９…油タンク、３０…第１ギア、３１…第２ギア、３２…第１レバー、３３…第２レバー、３４…ラチェット、３５…開閉弁、３５ａ…ばね、３５ｂ…開位置、３５ｃ…閉位置、３５ｄ…カムフォロワ、３５ｅ…スプール、３６…カム、３７…カム突起部、３８…切換シリンダ、３８ａ…ヘッド室、３８ｂ…ボトム室、３８ｃ…切換ロッド、３８ｄ…第１ストッパ、３８ｅ…第２ストッパ、４１…レギュレータ、４２…均圧回路、５０…ベッド、５２…エア室、Ｐｐ…プリロード圧、Ｐｓ…均圧化シリンダ圧、Ｑ…原位置。
Claims (1)
- 下型を支持する複数のプレッシャーピンと、
各プレッシャーピンを支持し、油圧を均圧化する均圧回路を介して相互に連通された複数の均圧化シリンダと、
均圧回路に所定のプリロード圧の圧油を給油する給油手段とを有するプレス機械のプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置において、
上記給油手段と上記均圧回路との間の油路を開閉する機械式の開閉弁と、
ボトム室が上記給油手段に連通し、ボトム室より受圧面積の小さいヘッド室が上記均圧回路に連通した切換シリンダと、
上記切換シリンダの切換ロッドの伸縮に伴い入力軸が回転するとともに、上記切換シリンダが伸長するとき出力軸を回動させ、上記切換シリンダが縮退するとき出力軸の回動を拘束するラチェットと、
上記ラチェットの出力軸に取着した第１ギアと、
上記第１ギアに噛合し、上記切換ロッドが伸長するとき１回転する第２ギアと、
上記第２ギアと共に回転し、上記開閉弁を切換えるカムとを備え、
上記切換シリンダが伸長する過程で上記開閉弁を閉位置から開位置に作動させた後に閉位置に戻し、上記切換シリンダが縮退する過程で上記開閉弁を閉位置に保持するように構成されることを特徴とするプレッシャーピン均圧化装置の油圧補償装置。
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