JP4359559B2 - サーボ制御の液圧ピストンで使用する機械的な止め具を提供するための装置、およびそれを操作する方法 - Google Patents
サーボ制御の液圧ピストンで使用する機械的な止め具を提供するための装置、およびそれを操作する方法 Download PDFInfo
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Description
1.発明の分野
この発明は、第1(作動)および第2(停止)のサーボ制御の液圧ピストンを利用する装置とそこで用いるための付随する方法とに関し、第2のピストンは第1のピストンに対する制御された機械的な止め具として作用する。有利には、当該装置は、弾性ひずみを、たとえあったとしてもほんのわずかしか装置にもたらさずに、極めて短時間に極めて短距離を比較的高速で移動する第1のピストンを制御可能に停止させることができる。
金属材料は多数のさまざまな製品の本質的な構成要素として必要不可欠な役割を果たす。このような材料は典型的には大きなインゴットまたは他の形状で製造され、たとえば圧延、鍛造または押出成形することにより、容易に使用可能な従来のシート、プレート、コイルまたはワイヤの形に制御可能に変形されて、その後機械加工または成形される。これらの変形は、典型的には、たとえば連続した対のロールの中を材料が繰返し通されるマルチスタンドの圧延機を介して繰返し漸進的に行われる。材料が通過するたびにこの材料を漸進的に圧縮、すなわち変形して、より薄い素材にする。典型的には、ロールの対は各々、次の対から等しい距離を空けて配置されているが、ロール間の間隔(「ロール間隙」)が次の対よりも狭くなっている。したがって、材料は薄くなるにつれ、連続したロールの対を通ってより高速で移動し、これにより各圧縮の間に発生する時間が短くなる。押出成形、鍛造およびブレーキ動作はまた、典型的には、材料が適切な寸法にされるまで漸進的な変形を必要とする。
ばしば使用されるが、毎秒1〜2メートルの速度が極めて一般的である。
ル560′によって進められる。試料570が楔の組合せによって左方に進められるたびにアンビル560が格納され、次いで高速で右方に進められ、こうして、止め板543がクロスストップ550に当るまで試料570が変形される。このシステムに固有の欠点は、当るたびに、試料の右側(ロードセル側)で負荷を支える楔アセンブリ全体に或る量のひずみが弾力的に生じることである。この弾性ひずみにより、アンビル560が変形方向に移動することが可能となり、こうして試料の変形する量が減り、各変形の後の試料の最終的な厚さをわずかに損なうこととなる。当該システムを用いて特定の試料を或る温度で変形させると、システムを制御するコンピュータ制御の変形スケジュール(変形プログラム)に変更を加えることにより、弾性ひずみに起因する変形における予期される損失(材料の厚さの増大)に対応することができる。しかしながら、そのようにすることは受動的な修正であり決して正確ではない。試料に3回以上当ることを必要とする複数回の変形については、プログラムに対する適切な修正は決定に時間と手間がかかるものとなる。さらに、当る回数が増えると、当るたびに精度が低くなる。したがって、当るたびにひずみを、たとえあったとしてもほんのわずかしかシステム自体の構造部材に与え返さない停止機構が、熱力学的材料試験システムにおいて用いるために直ちに所望される。
この発明は、停止機構において生じるひずみがたとえあったとしても本質的にわずかである極めて急速な停止が必要とされる当該技術において公知のサーボ制御の液圧システムを高速で用いることに伴う欠点を有利に克服する。この発明により、第1の高速(作動)ピストンは、この作動ピストンに同軸に位置する第2の(停止)ピストンで形成される調整可能な機械的な止め具によって停止させられる。
以下の説明を考慮すると、停止機構に(かつそれを通じて、たとえば、それに相互接続された機械的な装置の構造部材の中に)過度のひずみをもたらさずに最短距離で確実に一貫して正確に停止させなければならないような液圧ピストンの高速運動に依拠する多種多様な応用例のいずれかに関連してこの発明の広範な教示を容易に利用し得ることを当業者は明確に理解するだろう。このような応用例は、具体的には、たとえば圧延機、押出成形機およびハンマー鍛造機械をシミュレートする高速プレスブレーキおよび熱力学的材料試験システムを含む。
3に直接当るまで作動ピストン301が下方向に伸長して駆動され、面322および323が互いに対して係合しかつ当接し、この時点で作動ピストン301およびシャフト312のさらなる下方向への移動が実際には直ちに止まる。
説明する。双方向の停止を実現するために2つの別個の停止要素がピストンシャフト412において形成されており、要素421は停止ピストン413の上方に位置し、要素426はその下方に位置している。当該要素はともに、ピストンシャフト412の放射状に伸長した部分として形成され、停止ピストン413の中央のボア450を通るシャフトのその部分よりも十分に大きな半径を有し、傾斜した面422および428をそれぞれ備えている。これらの面は、作動ピストン401が下方向または上方向に移動すると、停止ピストン413の相補形の傾斜した上面423および下面427とそれぞれ当接して係合する。シャフト312と同様に、シャフト412は部品ごとに製造され、ねじ部分を用いて適切にねじで留められる。
長するシャフトが作動ピストンから上向きに伸長するシャフトとは異なる可能性がある。さらに、前者のシャフトは停止ピストンの中央のボアの中を通る単一のシャフトである必要はないが、代わりに1つ以上のシャフトで形成される可能性があり、この場合、各シャフトは、これらのシャフトのうちの1つ以上のシャフトの上に適切な停止要素が位置しているとすれば、停止ピストンにおける別のボアの中を通る。
Claims (14)
- 第1の液圧ピストン(301;401)のさらなる移動を停止させる制御された機械的な止め具を提供するための装置(300;400)であって、前記装置は、
第1のピストンシリンダ(308;408)において制御可能に移動することのできる前記第1の液圧ピストンを含み、前記第1の液圧ピストンは、該第1の液圧ピストンに取付けられ、そこから外方向に伸長するピストンシャフト(312;412)を有しており、前記装置はさらに、
第2のピストンシリンダ(317;417)において所望の停止位置に制御可能に位置決めすることのできる第2の液圧ピストン(313;413)を含み、前記第2のピストンシリンダは前記第1のピストンシリンダとは別個であり、前記第2の液圧ピストンは前記第1の液圧ピストンよりも大きな力を生成し、前記装置はさらに、
前記ピストンシャフトを含み、前記ピストンシャフトは前記第2の液圧ピストンを通って摺動可能に第2の液圧ピストンにおけるボア(350;450)を通って長手方向に伸長し、前記装置はさらに、
停止要素(321;421)を含み、前記停止要素(321;421)は、前記第1の液圧ピストンおよび前記ピストンシャフトの予め規定された方向への移動中に、前記第2の液圧ピストンが前記ピストンシャフトおよび前記第1の液圧ピストンの予め規定された方向へのさらなる移動を抑えて停止させるように前記停止要素が前記停止位置において前記第2の液圧ピストンと当接して係合するように前記ピストンシャフト上に位置する、装置。 - 前記第1の液圧ピストンは、前記ピストンシャフトの端部(302;402)に位置する機器に対し、出力される作動力を与える、請求項1に記載の装置。
- 前記ピストンシャフトは前記第1および前記第2の液圧ピストンの両方に対して共通であり、前記第2の液圧ピストンの中央の長手方向を向くボアを通って伸長する、請求項2に記載の装置。
- 前記第1および前記第2の液圧ピストンは前記ピストンシャフト上に同軸に配置され、互いから間隔をあけて配置される、請求項3に記載の装置。
- 前記第1および前記第2のピストンシリンダは、前記第1のピストンシリンダが前記第2のピストンシリンダの上方にある状態で前記ピストンシャフト上でタンデム式に配置され、前記停止要素は前記第1の液圧ピストンと前記第2の液圧ピストンとの間または前記第2の液圧ピストンの下方において前記ピストンシャフト上に位置する、請求項4に記載の装置。
- 前記停止要素は予め規定された向きの第1の停止面(322;422、428)を有し、前記第2の液圧ピストンは前記第1の停止面の前記予め規定された向きに対して相補形の向きである第2の停止面(323;423、427)を含み、前記第1および前記第2の停止面は停止位置において互いに当接して係合する、請求項5に記載の装置。
- 前記第1および前記第2の停止面は各々、前記ピストンシャフトの長手方向軸に対し予め規定された傾斜に傾けられている、請求項6に記載の装置。
- 前記機器はラム、アンビルまたはダイである、請求項7に記載の装置。
- 前記第1および前記第2のピストンシリンダは別個の対応する第1および第2のサーボ液圧弁(305、320;405、420)に接続され、前記第1および前記第2のサーボ液圧弁は別個の第1および第2の対応するサーボコントローラに接続され、これらによって制御されており、前記第2のサーボコントローラは、前記第2の液圧ピストンを停止位置に位置決めし、前記第2の液圧ピストンを前記停止位置に保持するように前記第2のサーボ液圧弁を作動させ、
前記第2の液圧ピストンがそのように保持されている間に、前記第2の液圧ピストンが前記第1の液圧ピストンの連続した移動を抑えてさらなる伸長または格納動作をそれぞれ停止させるように前記第1の停止面が前記第2の停止面と当接して係合するようなときまで、前記第1のサーボコントローラが前記第1の弁を作動させて予め定められた速度で前記第1の液圧ピストンを制御可能に伸長または格納する、請求項6に記載の装置。 - 前記第1および前記第2の停止面は、前記ピストンシャフトの長手方向軸に対し予め規定された傾斜で傾けられている、請求項9に記載の装置。
- 前記機器はラム、アンビルまたはダイである、請求項10に記載の装置。
- 第1の液圧ピストン(301;401)のさらなる移動を停止させる制御された機械的な止め具を提供するための装置(300;400)を操作する方法であって、
前記装置は、
第1のピストンシリンダ(308;408)において制御可能に移動することのできる前記第1の液圧ピストンを含み、前記第1の液圧ピストンは、該第1の液圧ピストンに取付けられ、そこから外方向に伸長するピストンシャフト(312;412)を有しており、前記装置はさらに、
第2のピストンシリンダ(317;417)において所望の停止位置に制御可能に位置決めすることのできる第2の液圧ピストン(313;413)を含み、前記第2のピストンシリンダは前記第1のピストンシリンダとは別個であり、前記第2の液圧ピストンは前記第1の液圧ピストンよりも大きな力を生成し、前記装置はさらに、
前記ピストンシャフトを含み、前記シャフトは前記第2の液圧ピストンを通って摺動可能に第2の液圧ピストンにおけるボア(350;450)を通って長手方向に伸長し、前記装置はさらに、
前記ピストンシャフト上に位置する停止要素(321;421)を含み、
前記方法は、
前記第2の液圧ピストンを前記停止位置に移動させ、その後前記第2の液圧ピストンを前記停止位置において保持するステップと、
前記第2の液圧ピストンが前記第1の液圧ピストンの連続した移動を抑えて、予め規定された方向へのそのさらなる移動を停止させるように前記停止要素の第1の停止面が前記第2の液圧ピストンと当接して係合するようなときまで、予め定められた速度で予め規定された方向に前記第1の液圧ピストンを移動させるステップとを含む、方法。 - 前記第1および前記第2のピストンシリンダは別個の対応する第1および第2のサーボ液圧弁(305、320;405、420)に接続され、前記第1および前記第2のサーボ減圧弁は別個の第1および第2の対応するサーボコントローラに接続され、これらによって制御されており、前記方法は、
前記第2の液圧ピストンを前記停止位置に位置決めし、次いで前記第2の液圧ピストンを前記停止位置で保持するように前記第2のサーボコントローラによって前記第2のサーボ減圧弁を作動させるステップと、
前記第2の液圧ピストンがそのように保持されている間に、前記第2の液圧ピストンが前記第1の液圧ピストンの連続した移動を抑えて、そのさらなる伸長または格納動作をそれぞれ停止させるように前記第1の停止面が、該第1の停止面の向きに対して相補形の向きに、前記第2の液圧ピストンに設けられた第2の停止面と当接して係合するようなときまで、前記第1のサーボコントローラによって前記第1のサーボ減圧弁を作動させて前記第1の液圧ピストンを予め定められた速度で制御可能に伸長または格納するステップとをさらに含む、請求項12に記載の方法。 - 前記第1の液圧ピストンの移動によって、前記ピストンシャフトの端部(302;402)に位置する機器に対し、出力される作動力を与えるステップをさらに含む、請求項13に記載の方法。
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