JP4757892B2 - プレス内の板押え力調整システムの改良 - Google Patents

Description

本発明は油圧プレスまたはメカニカルプレスに用いるスタンピングツールの分野に関する。とくに、スタンピング用プレス内での板押え力を調整するためのシステムに関する。

スタンピング用のプレスは、本質的に、スタンピングされるピースの外表面と同じ形状のくぼみをもつダイを固定するためのテーブル、スタンピングされるシート状ブランクを固定するための板押え、および、プレスのラムに固定されたポンチからなり、このポンチはダイのくぼみを補完する形状を備えている。ダイの上に置かれたブランクに対してポンチが圧力を加えると、ポンチはこのプレートをダイとポンチのあいだで変形させる。

板押えは、縮み作用に基づくシートの皺を防ぐために、ブランクの表面に締め付け力を加える。板押えによって加えられる締め付け力は、テーパ状のスタンピングのばあい、またはたとえばポンチ上での引き抜きによる較正では、スタンピングのスカート部内に強い張力を発生させる役目を果たす。

板押え力を迅速に変化させ、この板押え力をスタンピングプロセスの重要なパラメータに基づいて自動的に制御することの可能なシステムが、特許文献１に開示されている。

欧州特許第０４７５９２３号明細書

前述のシステムを油圧プレスまたはメカニカルプレスのクッションに用いたばあい、クッション力は、制御の枠内で加えられる最大板押え力を超えるように選択され、この応力は、プレスの可動ラムに連結されたツール部分に支持されたスラスト軸受に対して加えられる。したがってこのばあい、クッションによって加えられる力は、ツールセットを閉鎖することにのみ用いられ、有効な板押え力はツールセット内に配置された小型シリンダーによって加えられる。実際の工業では、板押え力の調整システムを板押えの全領域で用いる必要のないケースがある。すなわち、従来のツールの領域（以下、この領域を、従来の板押え領域と呼ぶ）のように、板押えの大部分の領域には一定の板押え力を適用することができ、１または２以上の特定の領域（以下、この領域を板押え力の調整領域と呼ぶ）にのみ可変の板押え力を適用することができる。本発明はこれらの工業的な事例に対応している。

この目的を達成するために、本発明は、板押え力の調整システムを提案しており、これによれば、板押え力の調整領域内における力の変化は、従来の板押え領域内において不変の所定圧力が維持されるように補償される。本発明による実施例の１つでは、従来の板押え領域内におけるこの力も同様に可変とすることができる。

本発明の板押え力の制御システムは後続する特許請求の範囲で定義されている。

以下、本発明とその実施例について添付図面を用いてより詳細に説明する。

図１は、本発明を採用したタイプのスタンピング用プレスの正面図であり、プレスはスタンピング前で開放されている。

図２は、スタンピングを終えた閉鎖された同プレスを示す。

図３は、本発明にかかわるプロセスにて発生する力を示す図である。

図４、５および６は、本発明の変形例を示す。

図１において、参照符号１は、スタンピング用プレスの可動ラムを示し、符号２は、ラムに固定され、スタンピングしたい工作物の形状を凹みとして備えたダイを示し、符号３は板押えを示し、符号４は、たとえばピラー８の助けで、テーブル１０を介してプレスのクッションに直接的または間接的に支持されている板押え保持ピースを示す。簡単のために、以下、このピース４を「クッション」と称する。この構成では、ポンチ９がプレスのテーブル１０の上に固定されて静置されており、板押え３の開口部を貫通している。スタンピングされる板材は符号１１で示される。図２において、板材１１は、ラム１の矢印Ｆ方向への移動と、パンチ９に被さるダイ２の移動ののちにスタンピングされたピース１１′に変形されている。

本発明に基づき、プレスのクッション４上に直接的にまたは間接的に載置される補償用シリンダー５が設けられており、該シリンダー５はラム１に力を加える。前記補償用シリンダーは、本発明の原理に応じて、作動行程が数ミリ、あるいは、十分の数ミリに限定されたコンパクト・シリンダーである。これらの補償用シリンダーは板押えの周囲に設けられ、その配置は、その占有空間の大きさまたは応力分布を配慮して決められる。これらの補償用シリンダーの機能は、板押え力の調整領域から発生する応力変化と拮抗し、必要に応じてこれを補償することである。これらの補償用シリンダー同士は油圧経路によって共に連結されていてもよいが、いくつかの領域毎に連結されていてもよい。すなわち、このばあい、複数の異なったグループの補償用シリンダーが、従来の板押え領域内における板押え力の分布の配慮に応じて、板押えの周囲に設けられる。

ラム１が移動すると、まずラム１が補償用シリンダー５と接触し、その直後にダイ２が板材１１と接触し、これによって、プレスのクッション４は抵抗力Ａを発生しながら移動する。板押え３内には１または２以上の領域６が組み込まれており、この領域では、ヨーロッパ特許第０４７５９２３号明細書に記載されているように、１または２以上のサーボバルブ（これは、板押えの圧力調整領域が一つ有るか複数有るかによる）に連結された、作動行程の短い小さなコンパクト・シリンダー７によって板押え力がえられる。これらのサーボバルブの制御ポイントは、スタンピングに先立って決めておいてもよいし、ポンチ力の測定、皺の検知、スタンピングされる板材の移動量などの、スタンピングプロセスを特徴づけるパラメータから発生させてもよい。このパラメータの発生は、たとえばＰＩＤタイプのような制御論理により行なってもよい。言い換えれば、圧力制御ポイントは、少なくとも１つの測定ピックアップによって発生され、板押え力の影響を受けたスタンピングプロセスのパラメータを代表する少なくとも１つの測定信号によって決定される。すなわち、制御ポイントは、スタンピングプロセスの前に定義された方法によってこのパラメータの変数を制御するように、閉ループの制御理論によって決定される。

前記領域６（図１では軸線で規定されている）の内部では、板押えの形状または構造（厚さは、たとえば図１に示されるように縮めてもよい）は、スタンピングされる板材１１上の圧力分布が良好になるように変更することができるが、この圧力はシリンダー７によって決定される。一方、従来の板押えの領域内では、板押えはクッション４の上に直接取り付けられており、このクッション４が板押えに伝える力が、この領域における板押え力を決定する。

補償用シリンダー５内に加えられる圧力は、シリンダーが１つの領域にグループ化されるか複数の領域にグループ化されるかに応じて、すなわち、従来の板押えの領域内の圧力分布の必要性に応じて、１つまたは複数のサーボバルブによって発生される。この１つまたは複数のサーボバルブに与えられる圧力の制御ポイントは、板押え力制御領域内に発生する応力変化を補償して、従来の板押え領域内の板押え力が一定となるように算出される。

図３は、板押えに作用する発生力の図である。プレスのクッション４によって加えられる、一定であるか、またはスタンピングに際してはほぼ一定である力Ａは、対向する二つの力、すなわち、板押え力調整領域内でえられる力Ｂと、種々の補償用シリンダーによってえられる力Ｃとによって部分的に釣り合っている。したがって、残った値、すなわち力Ａと、力ＢとＣの合計とのあいだの差は、従来の板押え領域に作用する。この領域内における板押え力を一定にするためには、補償用圧力Ｃの合計と、可変の板押えを備えた領域内でえられる力の合力が一定であれば充分である。すなわち、従来の板押え領域に加えられる応力は、プレスのクッションによって加えられる応力Ａと、この合計Ｂ＋Ｃのあいだの差である。

補償用シリンダー内に加えられる圧力は、補償用シリンダーの領域が１つしか無いか複数有るかに応じて、１つまたは複数のサーボバルブによって発生される。これらのサーボバルブに与えられる圧力制御ポイントは、力Ｂの合計値に応じて、補償用の力Ｃの合計値は、Ｂ＋Ｃの合計が一定となるように、コンピュータによって算出される。補償用シリンダーの領域が複数あるばあいには、従来の板押え領域内における板押え力の均衡を考慮すれば、圧力は各領域で異なるかも知れないが、補償用圧力Ｃの合計値は前述の規準に一致しなければならない。

変形例の１つでは、補償用の力Ｃは、合計Ｂ＋Ｃが一定ではなく変化するように決められてもよい。すなわち、ここでは従来の板押え領域において可変の板押え力が同様にえられる。その利点は経済性にあり、板押え力をツールの大きな領域内にて平均化するように可変とすれば、補償用シリンダーを用いることは、ツールセットに配分されたシリンダーよりも経済的である。

別の実施例では、補償圧力は、対向するシリンダー同士の仲介によって補償圧力を自動的に発生するような油圧装置によって発生される。この種のシステムの一例の原理が図４に示されている。プレスとは独立したフレーム１２内に、種々のシリンダーが搭載されている。シリンダー１３は、フレームに固定された円柱体１６によってガイドされ、図示されていないストッパーによって行程を制限されたプレート１５に当接している。プレート１５は、少なくとも二つのグループのシリンダーに当接している。参照符号７１で示された第1群のシリンダーは、別々のサーボバルブに油圧で連結されたシリンダーのグループで構成されており、板押え６の複数の圧力調整領域において圧力変化を発生させる。サーボバルブ毎に少なくとも一つのシリンダーがあり、各シリンダーは単一のサーボバルブにしか連結されていない。一個のサーブバルブに連結されたシリンダーが１つのシリンダーグループを構成する。参照符号５１によって示される第２のグループのシリンダーは、補償用シリンダー５に連結されたシリンダーで構成されている。装置の各シリンダー領域の全断面と、プレス中の対応するシリンダーの全断面の比は等しい。すなわち、Ｓ１が装置のシリンダー５１の全断面を表し、Ｓ２がツールの補償用シリンダーの全断面を表し、Ｓ３がサーボバルブｉに連結されたグループのシリンダー７１の全断面を表し、Ｓ４がツール内の同じサーボバルブに連結されたシリンダーの全断面を表すとすれば、Ｓ１／Ｓ２＝Ｓ３ｉ／Ｓ４ｉが成り立つ。

シリンダー１３からプレート１５に加えられる力は、サーブバルブの圧力を受けるシリンダー７１によって加えられる力の合計を常に上回るように選択される。この条件下では、それはクッション４の力Ａ、および、従来の板押え領域において獲得したい板押え力に応じて選択される。このようにして、補償用圧力が自動的に発生する。油圧装置内の別々のシリンダーの行程は、効果のある加圧力を保証できるような補償用シリンダーの行程を生み出すのに充分でなければならない。従来の板押え領域内における板押え力は、スタンピング時の力ＦＴを、たとえばサーボバルブの助けによって変えることで可変としても良い。

また別の変形例では、補償用シリンダー５が単独で用いられて（板押え内に圧力可変領域６も無ければ、シリンダー７も無い）、従来の板押え領域内における板押え力を単純に変更させる。補償用シリンダーがコンパクトであれば、力の変化に関して、良いダイナミックパフォーマンスがえられる。補償用のシリンダーは、適切な板押え力の分布がえられるように、ツールの周辺に設けられる。

この変形例は、スタンピングされるピースの形状に応じて配分された補償用シリンダーの幾つかの領域を使用することによって最適化される。図５は矩形タイプのスタンピングの事例を示しており、板押えとクッションの平面図が、補償用シリンダーの配分例と共に示されている。補償用シリンダー５の二つの領域５０１が長辺に対応していることが判る。これらの領域に属している補償用シリンダー同士は油圧的に連結されている。補償用シリンダー５の二つの領域５０２は短辺に対応しており、ここでもやはり補償用シリンダー同士は油圧的に連結されている。残りの４つのシリンダー５はピースのコーナー部に対応しており、これら４つのシリンダー５同士も同様に油圧的に連結されている。そして、これら３つのグループの補償用シリンダー５は、シリンダーの内部の流体圧力を制御可能な１つのエレメント、たとえば１つのサーボバルブに連結されている。したがって、この例では、３個のサーボバルブがある。これらの補償用シリンダーの領域内の圧力はヨーロッパ特許第０４７５９２３号明細書に定義された原理によって制御される。すなわち、圧力制御ポイントは、少なくとも１つの測定ピックアップによって発生され、かつ、板押え力の影響を受けたスタンピングプロセスのパラメータを代表する少なくとも１つの測定信号によって決定され、この制御ポイントは、スタンピングプロセスの前に定義された方法によってこのパラメータの変数を制御するように、閉ループ制御理論によって決定される。すなわち、このばあい、補償用シリンダー５の領域５０１と５０２に隣接する板押え３の領域（コーナー部の領域）内における圧力変化は、板押えとダイのエレメントの弾性曲げに作用しつつ間接的にえられる。すなわち、補償用シリンダーによって加えられる応力が大きいほど、クッション４によって直接的に、板押え３、スタンピングされる板材１１、ダイ２を介して伝達される応力は小さくなる。利点はすなわちツールの構造の単純化である。

ここまでの記載では、板押えがプレスのクッション上に直接設置された事例によって発明を記載した（図１と２を参照）が、構成が逆で、図６に示されるように、板押え３がダイ４の上に載置され、プレスのスライダー１７の移動によって駆動されるばあいにも、同様の考察が適用可能である。このばあい、移動するスライダーによってポンチ９も同様に動かされて可動となり、矢印Ｆ′の向きに力を発揮する。

本発明を採用したタイプのスタンピング用プレスの正面図であり、プレスはスタンピング前で開放されている。 スタンピングを終えた閉鎖された同プレスを示す。 本発明にかかわるプロセスにて発生する力を示す図である。 本発明の変形例を示す。 本発明の変形例を示す。 本発明の変形例を示す。

Claims (1)

1. クッション、
   プレスのクッションに対して近接ないし離間可能に載置されたラム１、
   前記クッションと前記ラムの間に位置する板押え３、
   前記ラムに固定され、該ラムの下降に際して前記板押え３上に置かれた板材１１を押し付けることが可能なダイ２からなるスタンピングプレスであって、前記板押えがさらに、
   前記プレスの前記クッションに支持された前記板押え３を支持するための保持ピース４と、
   前記板押えの周囲に設けられ、前記保持ピース４上に直接的または間接的に取り付けられた少なくとも１つの補償用流体シリンダー５であって、前記補償用流体シリンダーは前記下降するラムに対して直接的または間接的に接触し、およびダイ２が板材１１に接触する前に前記下降するラムに対して直接的または間接的に力を加え、
   前記少なくとも１つの補償用シリンダーに加圧流体を供給し、また圧力制御ポイントを有する少なくとも１つの調整弁とからなり、これによって、該補償用シリンダーによって加えられる力の全体Ｂが、前記プレスの前記クッションによって加えられる力Ａを常に下回るかまたは等しい状態を維持しつつスタンピングプロセス中に変化し、前記ダイと前記板押えとのあいだの前記板材１１に加えられ、かつ力ＡとＢの差に等しい前記板押え力が、たとえ前記プレスの前記クッションによって加えられる力Ａが一定であっても、スタンピングプロセス中に変化すること
   を特徴とするスタンピングプレス。

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