JP4761410B2 - ダイクッション装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はダイクッション装置に関し、特に加圧エアで低圧油圧を発生させてクッションシリンダに充填し、小型の油圧ポンプで発生させた高圧油圧を上死点付近の時にクッションシリンダに供給して昇圧させるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレス機械にはその下型にクッション作用を与え、絞り加工などの種々の成形加工を可能にするダイクッション装置が設けられている。例えば、従来、図４、図５に示すようなダイクッション装置１００，１２０が夫々実用に供されている。
【０００３】
図４に示すように、ダイクッション装置１００は、クッションシリンダ１０１、加圧エアにより低圧（例えば、0.4 〜0.5 ＭＰａ）の油圧を発生する油圧発生機構１０２、パイロットリリーフ弁１０３、加圧エア供給系１０４、これらの油圧機器を接続する図示のような複数の油路などを備えている。
【０００４】
油圧発生機構１０２は、レギュレータ１０６、方向切換弁１０７、密閉油タンク１０８、この油タンク１０８からクッションシリンダ１０１の油室に通ずる油路１０９、チェック弁１１０などを有する。加圧エア供給源１０５からレギュレータ１０６と方向切換弁１０７を介して例えば0.4 〜0.5 ＭＰａの加圧エアが供給され、タンク１０８内に加圧エアと同圧の低圧の油圧が発生し、その低圧油圧が油路１０９によりクッションシリンダ１０１の油圧作動室に供給可能である。方向切換弁１０７は、バネの付勢力で図示の供給位置に切換えられ、エア通路１１１からパイロットエアが供給されると別の排出位置に切換えられる。
【０００５】
クッションシリンダ１０１の油室は油路１１２によりタンク１０８に接続され、パイロットリリーフ弁１０３は油路１１２に介装され、レギュレータ１１３からリリーフ弁１０３にパイロットエアが供給される。加圧エア供給系１０４は、レギュレータ１１４、アキュムレータ１１５、電磁方向切換弁１１６、エア通路１１７など有する。プレス機械のクランク軸の回転位相を検出するロータリカムスイッチからの位相信号が制御ユニット（図示略）に供給され、電磁方向切換弁１１６は制御ユニットにより制御され、通常は図示の排出位置に保持される。プレス機械の調整や修理の際に、クッションシリンダのピストンロッドを強制的に退入させる際には、電磁方向切換弁１１６が供給位置に切換えられるとともに、方向切換弁１０７が排出位置に切換えられ、クッションシリンダのピストンロッドが強制的に下降させられる。
【０００６】
成形時には、クッションシリンダ１０１内の圧油がかなり高い圧力状態に圧縮され、その圧油はパイロットリリーフ弁１０３を介してタンク１０８へリリーフする。このダイクッション装置１００においては、クッションシリンダ１０１のピストンロッドの退入開始後、クッションシリンダ１０１内の低圧油圧がある程度高い圧力状態になるまで、クッション作用を殆ど発揮できない。
【０００７】
図５に示すように、従来の別のダイクッション装置１２０は、電動式油圧ポンプで高圧の油圧を発生させてクッションシリンダに充填する型式のものである。このダイクッション装置１２０は、クッションシリンダ１２１、高圧（例えば、20〜30ＭＰａ）の油圧を発生させる油圧発生機構１２２、パイロットリリーフ弁１２３、加圧エア供給系１２４などを備えている。油圧発生機構１２２は、油圧タンク１２９、油圧ポンプ１３０及び電動モータ１３１、アンロード弁１３２、オイルクーラー１３３、チェック弁１３４、アキュムレータ１３５、チェック弁１３６、油路１３７などを有する。
【０００８】
クッションシリンダ１２１の油圧作動室をタンク１２９に接続する油路１３８が設けられ、この油路１３８にパイロットリリーフ弁１２３が介装され、このパイロットリリーフ弁１２３にレギュレータ１３９からパイロットエアが供給される。加圧エア供給系１２４は、加圧エア供給源１４０から加圧エアを受ける電磁方向切換弁１４１を有し、この電磁方向切換弁１４１は前記電磁方向切換弁１１６と同様に制御ユニットにより制御される。
【０００９】
油圧発生機構１２２で発生させた高圧の油圧がアキュムレータ１３５に蓄圧され、プレス機械のスライドが下死点から上昇する際には、高圧油圧がアキュムレータ１３５からクッションシリンダ１２１に充填され、スライドが下降して成形する際にはクッションシリンダ１２１内の圧油がパイロットリリーフ弁１２３から油タンク１２９へリリーフされる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図４に示したダイクッション装置では、油圧発生機構の構造が簡単であるため製作費の面で有利である。しかし、クッションシリンダに充填する油圧が低圧であるため、その圧油に溶解している空気量も多く、また、低圧状態からクッション時の高圧状態になるまでの圧油の体積減少率が大きくなる。そのため、クッションシリンダのピストンロッドの下降開始後クッション作動を実質的に開始するまでに下降するピストンロッドの無効移動量が非常に大きく、数ｍｍ〜約10ｍｍ程度にもなる。それ故、クッションシリンダの応答性（追従性）が低くなり、クッション性能を高めるのが難しく、ワークに皺が発生したりクラックが発生したりする。
【００１１】
図５に示したダイクッション装置では、高圧の油圧を発生させてクッションシリンダに充填することができるから、クッション性能を高めることができる。しかし、プレス機械が高速作動する関係上、大きな容量の油圧発生機構が必要であり、大型の油圧ポンプと電動モータを含む高価な油圧発生機構が必要となり、ダイクッション装置の製作費が高価になる。本発明の目的は、クッション性能を高めることができ、油圧発生機構の製作費を格段に低減可能なダイクッション装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１のダイクッション装置は、プレス機械に付設されるクッションシリンダを含むダイクッション装置において、加圧エアの供給を受けて油タンクに第１設定圧の油圧を発生してクッションシリンダに供給する第１油圧発生手段と、前記第１設定圧よりも高圧の第２設定圧の油圧を発生する第２油圧発生手段と、前記第２油圧発生手段で発生させた油圧を蓄圧可能なアキュムレータと、前記第２油圧発生手段及びアキュムレータをクッションシリンダに接続する油路に設けられた電磁方向切換弁と、前記クッションシリンダを前記油タンクに接続する油路に設けられたリリーフ弁とを備え、前記プレス機械の作動位相が上死点付近のときに、前記電磁方向切換弁を供給位置に切換えて第２油圧発生手段で発生させた油圧をクッションシリンダに供給し、前記作動位相が上死点付近でないとき、前記電磁方向切換弁を排出位置に維持するように構成したことを特徴としている。
尚、前記第２油圧発生手段は電動モータで油圧ポンプを駆動する電動式のものが望ましいが、加圧エアで油圧ポンプを駆動するエア駆動式のものでもよい。
【００１３】
プレス機械のスライドが上昇する際に、第１油圧発生手段で油タンクに発生させた第１設定圧（例えば、0.4 〜0.5 ＭＰａ）の油圧がクッションシリンダに充填されて、クッションシリンダが伸長状態になる。このとき、電磁方向切換弁は非供給位置を維持し、第２油圧発生手段で発生した油圧をクッションシリンダに供給しない。スライドが例えば上死点付近のときに、電磁方向切換弁を供給位置に切換えて第２油圧発生手段で発生した第１設定圧よりも高圧の第２設定圧（例えば、20〜30ＭＰａ）の油圧がクッションシリンダに充填される。第１設定圧の油圧を充填した状態で、第２設定圧の油圧を充填して第２設定圧まで昇圧するだけであるから、第２設定圧の油圧の充填量は極く少量である。
【００１４】
このようにクッションシリンダに高い第２設定圧の油圧を充填した状態で、スライドが下降して成形が実行され、クッションシリンダによるクッション作用が発揮される。クッションシリンダ内の油圧がリリーフ弁の設定圧よりも高くなるためリリーフ弁がリリーフ作動し、クッションシリンダ内の圧油がタンクへ排出される。クッションシリンダのクッション作動前に、クッションシリンダ内に第２設定圧の高圧油圧を充填することができるから、クッション性能を十分に高めることができる。
【００１５】
クッションシリンダに充填する大部分の油圧を、加圧エアの供給を受ける第１油圧発生手段により油タンクに発生させ、第２油圧発生手段では極く少量の第２設定圧の油圧を発生させればよいから、簡単な構造の第１油圧発生手段と、容量が非常に小さな第２油圧発生手段とで、クッションシリンダに供給するための油圧を発生させることができる。
【００１６】
【００１７】
請求項２のダイクッション装置は、請求項１の発明において、前記第２油圧発生手段は、プランジャポンプ又はギヤポンプと、ポンプ駆動用電動モータとを有することを特徴としている。第２油圧発生手段で発生する油圧が高圧で、その吐出量は非常に少量であるから、プランジャポンプ又はギヤポンプが好適である。
【００１８】
【００１９】
請求項３のダイクッション装置は、請求項１または２の発明において、前記リリーフ弁が設けられた油路のうちのリリーフ弁よりもクッションシリンダ側の部位に設けられクッションシリンダからの油圧の排出を禁止するパイロットチェック弁と、このパイロットチェック弁を開弁可能な開弁操作手段とを設けたことを特徴としている。この開弁操作手段は第２設定圧の油圧をクッションシリンダに充填後、少なくとも成形作動中にはパイロットチェック弁を開弁状態に保持する。このパイロットチェック弁と開弁操作手段とを設けるため、クッションシリンダに第２設定圧の油圧を充填する際にパイロットチェック弁を逆止状態（開弁しない状態）に保持し、第２設定圧の油圧がリリーフ弁からリリーフする量を極力少なくすることができる。
【００２０】
請求項４のダイクッション装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記第１油圧発生手段をクッションシリンダに接続する油路に介装されたロッキング用電磁開閉弁であって、クッションシリンダへの第１設定圧の油圧の供給を所定時間遅らせる為のロッキング用電磁開閉弁を備えたことを特徴としている。クッションシリンダへの第１設定圧の油圧の供給を所定時間遅らせてクッションシリンダの伸長を所定時間遅らせることにより、成形品と金型やダイクッション装置との干渉を防止したり、ワークの素材や成形品の着脱を円滑に行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態は、プレス機械に付設されるダイクッション装置に本発明を適用した場合の一例である。図１に示すように、ダイクッション装置１は、図示外の部材を介してダイに連係しているクッションシリンダ２、加圧エアの供給を受けて第１設定圧（例えば、0.4 〜0.5 ＭＰａ）の油圧を発生してクッションシリンダ２に供給する第１油圧発生機構３、第１設定圧よりも高圧の第２設定圧（例えば、20〜30ＭＰａ）の油圧を発生する電動式の第２油圧発生機構４、この第２油圧発生機構４をクッションシリンダ２に接続する油路２３，２４に設けられた電磁方向切換弁５、パイロットリリーフ弁６、パイロットチェック弁７、クッションシリンダ２に加圧エアを供給する加圧エア供給系８、制御ユニット９などを有する。
【００２２】
第１油圧発生機構３は、密閉油タンク１１、例えば0.5 ＭＰａの加圧エアを供給する加圧エア供給源１２から密閉油タンク１１に通ずるエア通路１３、このエア通路１３に設けたレギュレータ１４、密閉油タンク１１の下部（液相部）をクッションシリンダ２の油圧作動室２ａに接続する油路１５、この油路１５に設けたチェック弁１６などを有する。この第１油圧発生機構３においては、油タンク１１内の気相部にレギュレータ１４で調整される第１設定圧の加圧エアが供給され、その加圧エアにより密閉油タンク１１内に第１設定圧の油圧が発生し、その油圧が油路１５からチェック弁１６を経てクッションシリンダ２の油圧作動室２ａに供給される。
【００２３】
第２油圧発生機構４は、十分に小容量の油圧ポンプ２０（プランジャポンプまたはギヤポンプからなる）、この油圧ポンプ２０を駆動する電動モータ２１、密閉油タンク１１から油圧ポンプ２０へ延びる油路２２、油圧ポンプ２０の吐出ポートから電磁方向切換弁５を経てクッションシリンダ２の油圧作動室２ａへ通ずる油路２３，２４，２５、チェック弁２６，２７、アキュムレータ２８、油路２３の油圧を第２設定圧に調整するアンロード弁２９、オイルクーラ３０などを有する。
【００２４】
電動モータ２１は制御ユニット９により駆動制御される。プレス機械の作動中には、この油圧ポンプ２０と電動モータ２１は連続運転され、この第２油圧発生機構４で発生した第２設定圧の油圧がアキュムレータ２８に蓄圧され、プレス機械のクランク軸の回転位相（プレス機械の作動位相）が上死点付近にある間にアキュムレータ２８からクッションシリンダ２に第２設定圧の油圧が供給される。尚、アキュムレータ２８は高圧の窒素ガスを収容した一般的な構造ものである。
【００２５】
このプレス機械のクランク軸の回転位相を検出するロータリカムスイッチ１０からの検出信号が制御ユニット９に供給され、制御ユニット９は、プレス機械の作動位相が上死点付近（例えば、上死点に対して−10度〜＋10度）のときに、電磁方向切換弁５を供給位置ａに切換え、アキュムレータ２８に蓄圧した高圧の油圧を電磁方向切換弁５を介してクッションシリンダ２に供給する。プレス機械の作動位相が上死点付近でないときには、電磁方向切換弁５が図示の排出位置ｂに維持される。
【００２６】
クッションシリンダ２の油圧作動室２ａを密閉油タンク１１に接続する油路３１には、パイロットチェック弁７が設けられ、電磁方向切換弁５が図示の排出位置ｂのとき電磁方向切換弁５からパイロットチェック弁７にパイロット油圧が供給されて開弁状態となる。電磁方向切換弁５と第２油圧発生機構４とパイロット油路３２と制御ユニット９などが開弁操作手段に相当する。
【００２７】
油路３１にはパイロットリリーフ弁６が設けられており、パイロットチェック弁７はパイロットリリーフ弁６よりもクッションシリンダ２側に設けられている。パイロットリリーフ弁６にパイロットエアを供給するレギュレータ３３が設けられ、このレギュレータ３３には加圧エア供給系８から加圧エアが供給される。
【００２８】
加圧エア供給系８は、加圧エア供給源３４をクッションシリンダ２のエア作動室２ｂに接続するエア通路３５と、このエア通路３５に介装された電磁方向切換弁３６を有し、電磁方向切換弁３６は制御ユニット９により制御される。プレス機械の調整や修理などの際に、クッションシリンダ２のピストンロッド２ｃを強制的に退入駆動する際には、電磁方向切換弁３６が供給位置ａに切換えられる。但し、通常の運転状態のときには、電磁方向切換弁３６は図示の排出位置ｂに保持される。
【００２９】
以上説明したダイクッション装置１の作用について説明する。
プレス機械の作動中には油圧ポンプ２０と電動モータ２１が連続運転され、この油圧ポンプ２０で発生した高い第２設定圧の油圧がアキュムレータ２８に蓄圧される。そして、油路２３の油圧が第２設定圧になると、アンロード弁２９がリリーフ作動して油圧を第２設定圧に維持する。各成形サイクルにおいて、スライドが下死点から上昇する際には、第１油圧発生機構３で発生した低い第１設定圧の油圧が油路１５を介してクッションシリンダ２の油圧作動室２ａに充填される。そして、スライドが上死点付近にある間だけ、制御ユニット９により電磁方向切換弁５が供給位置ａに保持され、アキュムレータ２８に蓄圧された第２設定圧の油圧がクッションシリンダ２の油圧作動室２ａに充填され、油圧作動室２ａに高圧の第２設定圧の油圧を充填した状態になる。
【００３０】
その状態で、スライドが上死点付近よりも下降すると、電磁方向切換弁５が排出位置ｂに切換えられてパイロットチェック弁７が開弁する。尚、パイロットリリーフ弁６の設定圧が第２設定圧よりも低い場合には、パイロットチェック弁７の開弁後リリーフ弁６がリリーフ作動する。その後、プレス機械のスライドが下死点に到達する間に下型と上型とでワークが成形される。この成形時にクッションシリンダ２によるクッション作用が発揮され、クッションシリンダ２内の圧油はパイロットリリーフ弁６から油タンク１１へリリーフされる。
【００３１】
このダイクッション装置１においては、クッションシリンダ２のクッション作動前に、クッションシリンダ２内に第２設定圧の高圧の油圧を充填することができるから、クッション性能を十分に高めることができる。しかも、クッションシリンダ２に充填する大部分の油圧を、加圧エアの供給を受ける第１油圧発生機構３により発生させ、電動式の第２油圧発生機構４では少量の第２設定圧の油圧を発生させればよいから、簡単な構造で安価に製作可能な第１油圧発生機構３と、非常に小型で安価に製作可能な電動式の第２油圧発生機構４とで、クッションシリンダ２に供給する為の油圧を発生させることができる。その結果、ダイクッション装置１の高いクッション性能を確保しながら、ダイクッション装置１の製作費を格段に低減することができる。
【００３２】
第２油圧発生機構４で発生させた第２設定圧の油圧をアキュムレータ２８に蓄圧することができるため、第２油圧発生機構４を連続運転させることができ、第２油圧発生機構４の小容量化、小型化を図ることができる。クッションシリンダ２からの油圧の排出を禁止するパイロットチェック弁７を設け、プレス機械のスライドが上死点付近にある間はパイロットチェック弁７を開弁しないため、クッションシリンダ２に第２設定圧の油圧を充填する際に、第２設定圧の油圧がパイロットリリーフ弁６からリリーフする量を極力少なくすることができる。
【００３３】
次に、本実施形態を部分的に変更した変更形態について説明する。
１）前記パイロットチェック弁７は必須のものではないので、省略可能である。前記パイロットリリーフ弁６はパイロット式のものである必要はなく、パイロットエアの供給を受けない通常のリリーフ弁で構成してもよい。油圧ポンプ２０は、プランジャポンプやギヤポンプ以外のポンプであってもよく、また加圧エアの供給を受けて高圧の油圧を発生するエア駆式の往復動型油圧ポンプであってもよく、その他の駆動方式の油圧ポンプであってもよい。前記アキュムレータ２８は、高圧窒素ガスのガス圧の代わりにスプリングの弾性力で蓄圧する型式のものでもよい。
【００３４】
２）図２に示したダイクッション装置１Ａにおいては、第１油圧発生機構３で発生した油圧をクッションシリンダ２に供給する油路１５にロッキング用電磁開閉弁４０を設け、この電磁開閉弁４０を制御ユニット９で制御する。ロッキング用電磁開閉弁４０は、第１油圧発生機構３で発生した第１設定圧の油圧のクッションシリンダ２への供給を所定時間遅らせる為のものである。
【００３５】
制御ユニット９は、ロータリカムスイッチの検出信号に基づいて、プレス機械の作動位相が下死点を経過した所定時期に電磁開閉弁４０を開位置に切換え、例えば上死点付近の適当時期に閉位置に切換える。このロッキング用電磁開閉弁４０を設けたので、クッションシリンダ２への第１設定圧の油圧の供給を所定時間遅らせてクッションシリンダ２の伸長を所定時間遅らせることにより、成形品と金型やダイクッション装置１Ａとの干渉を防止したり、ワークの素材や成形品の着脱を円滑に行うことができる。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
３）図３に示したダイクッション装置１Ｂにおいては、前記の変更形態と同様にロッキング用電磁開閉弁４０を設け、前記パイロットチェック弁７を省略してある。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、クッションシリンダのクッション作動前に、クッションシリンダ内に第２設定圧の高い圧力の油圧を充填することができるから、クッション性能を十分に高めることができる。そして、クッションシリンダに充填する大部分の油圧を、加圧エアの供給を受ける第１油圧発生手段により油タンクに発生させ、第２油圧発生手段では極く少量の第２設定圧の油圧を発生させればよいから、簡単な構造で安価に製作可能な第１油圧発生手段と、非常に小型で安価に製作可能な第２油圧発生手段とで、クッションシリンダに供給する為の油圧を発生させることができる。その結果、ダイクッション装置のクッション性能を低下させることなく、ダイクッション装置の製作費を格段に低減することができる。
【００３８】
そして、プレス機械の作動位相が上死点付近のときに、電磁方向切換弁を供給位置に切換えて、第２油圧発生手段で発生させた油圧をクッションシリンダに供給し、作動位相が上死点付近でないとき、電磁方向切換弁を排出位置に維持するので、最初第１油圧発生手段で発生させた第１設定圧の油圧をクッションシリンダに充填してから、第２油圧発生手段で発生させた第２設定圧の油圧をクッションシリンダに充填することができ、第２設定圧の油圧の充填量を極力少なくすることができる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、プランジャポンプ又はギヤポンプと、ポンプ駆動用電動モータとを有する小型で高性能の第２油圧発生手段を実現できる。
【００４０】
請求項３の発明によれば、クッションシリンダからの油圧の排出を禁止するパイロットチェック弁と、このパイロットチェック弁を開弁可能な開弁操作手段とを設けたので、クッションシリンダに第２設定圧の油圧を充填する際に、第２設定圧の油圧がリリーフ弁からリリーフする量を極力少なくすることができる。
【００４１】
請求項４の発明によれば、クッションシリンダへの第１設定圧の油圧の供給を所定時間遅らせる為のロッキング用電磁開閉弁を備えたので、クッションシリンダへの第１設定圧の油圧の供給を所定時間遅らせてクッションシリンダの伸長を所定時間遅らせることにより、成形品と金型やダイクッション装置との干渉を防止したり、ワークの素材や成形品の着脱を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るダイクッション装置の油圧回路図である。
【図２】変更形態に係るダイクッション装置の油圧回路図である。
【図３】別の変更形態に係るダイクッション装置の油圧回路図である。
【図４】従来のダイクッション装置の油圧回路図である。
【図５】従来の別のダイクッション装置の油圧回路図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ ダイクッション装置
２ クッションシリンダ
３ 第１油圧発生機構
４ 第２油圧発生機構
５ 電磁方向切換弁
６ パイロットリリーフ弁
７ パイロットチェック弁
１１ 密閉油タンク
２０ 油圧ポンプ
２１ ポンプ駆動用電動モータ
２８ アキュムレータ
４０ ロッキング用電磁開閉弁

Claims (4)

1. プレス機械に付設されるクッションシリンダを含むダイクッション装置において、
   加圧エアの供給を受けて油タンクに第１設定圧の油圧を発生してクッションシリンダに供給する第１油圧発生手段と、
   前記第１設定圧よりも高圧の第２設定圧の油圧を発生する第２油圧発生手段と、
   前記第２油圧発生手段で発生させた油圧を蓄圧可能なアキュムレータと、
   前記第２油圧発生手段及びアキュムレータをクッションシリンダに接続する油路に設けられた電磁方向切換弁と、
   前記クッションシリンダを前記油タンクに接続する油路に設けられたリリーフ弁とを備え、
   前記プレス機械の作動位相が上死点付近のときに、前記電磁方向切換弁を供給位置に切換えて第２油圧発生手段で発生させた油圧をクッションシリンダに供給し、前記作動位相が上死点付近でないとき、前記電磁方向切換弁を排出位置に維持するように構成した、
   ことを特徴とするダイクッション装置。
2. 前記第２油圧発生手段は、プランジャポンプ又はギヤポンプと、ポンプ駆動用電動モータとを有することを特徴とする請求項１に記載のダイクッション装置。
3. 前記リリーフ弁が設けられた油路のうちのリリーフ弁よりもクッションシリンダ側の部位に設けられクッションシリンダからの油圧の排出を禁止するパイロットチェック弁と、このパイロットチェック弁を開弁可能な開弁操作手段とを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のダイクッション装置。
4. 前記第１油圧発生手段をクッションシリンダに接続する油路に介装されたロッキング用電磁開閉弁であって、クッションシリンダへの第１設定圧の油圧の供給を所定時間遅らせる為のロッキング用電磁開閉弁を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のダイクッション装置。

Images