JP4866383B2 - 湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス - Google Patents
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Description
また、高速成形が必要な熱間鍛造用プレスでは、そのクラッチは大きなトルクを必要とするが、湿式クラッチブレーキ装置の騒音、振動の低さのため、油漏れによる火災の恐れがあるにも拘らず、最近採用されはじめている。
同図において、101は高低圧の2連ポンプで、高低圧2本のアキュムレータ102,103に圧油を供給する。2本のアキュムレータ102,103はいずれもクラッチシリンダ125の油圧源であるが、低圧のアキュムレータ103はクラッチピストンの駆動に使用され、高圧のアキュムレータ102は必要なクラッチ力を確保するために用いられている。
104はロジックバルブで、開弁するとアキュムレータ103内の圧油がクラッチシリンダ125に供給され、閉弁すると圧油の供給が遮断される。105は前記ロジックバルブ104を開閉するパイロット制御弁である。
106は高圧アキュムレータ102用の電磁開閉弁で、クラッチ動作時には前記ロジックバルブ104の開弁によるクラッチシリンダ125の動作直後に開弁し、高圧アキュムレータ102からクラッチシリンダ125に高圧油を供給し、必要なクラッチ力を確保するようにしている。
107はクラッチシリンダ125内の圧力を急速に抜くための電磁開閉弁で、ブレーキ信号と同時に働く。
108は、電磁開閉弁107の圧抜き速度を制御する絞りである。
109は、電磁開閉弁でショック(騒音)防止のために設けている。すなわち、クラッチシリンダ125内の圧力を電磁開閉弁107で急速に抜くと、急ブレーキが作動して大きなショックと騒音が発生するので、これを防止するため、ブレーキ信号にて電磁開閉弁107をOFFにし、タイマー後に再度ONすると同時に、この電磁開閉弁109をOFFして、この回路から圧力を徐々に抜くようにしている。
111は、流量コントロール用の電磁弁である。すなわち、ブレーキを効かすためには電磁弁109から圧油を抜くことになるが、電磁弁109,110のみでは微少な流量コントロールが実現できない。そのため、電磁弁111からクラッチシリンダに圧油を少量づつ供給しながら、電磁弁109,110から圧油を排出し、ブレーキのショックを柔らげるようにしている。
112は、電磁開閉弁107が作動不良となった場合でも、ブレーキが作動して安全を確保できるように設けた電磁開閉弁である。
113は、アキュムレータ102,103内の圧力が異常に高圧とならないように設けられている安全弁である。
114,115は高低圧アキュムレータ102,103の圧力が設定圧に達した後、アンロードさせポンプ駆動モータの電力を下げるための省エネ回路である。
第2発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレスは、第1発明において、前記油圧シリンダと前記クラッチシリンダとの間の油路に、前記クラッチシリンダの作動に必要な設定圧以上の過大圧を逃がすリリーフ弁を介装したことを特徴とする。
第3発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレスは、第1発明において、前記油圧シリンダと前記クラッチシリンダとの間の油路に、作動油の排出を制御する開閉弁を介装したことを特徴とする。
第4発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレスは、第1発明において、前記油圧シリンダと作動油タンクとの間の油路に逆止弁が介装されており、該逆止弁は、前記油圧シリンダへの作動油の供給を許容し、前記油圧シリンダから前記作動油タンクへの排出を阻止するものであることを特徴とする。
第5発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレスは、第1発明において、前記油圧シリンダと該油圧シリンダへ作動油を供給する油圧ポンプとの間の油路に、該油路を開閉する開閉弁を介装したことを特徴とする。
第6発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレスは、第1発明において、前記油圧シリンダのピストンの移動位置を検出するピストン位置センサと、前記ピストン位置センサが検出したピストンの移動位置に基づく前記油圧シリンダの計画内圧を演算すると共に、前記内圧センサで検出された実内圧を比較し、実内圧が計画内圧に一致するまで、前記サーボモータへ駆動信号を送る追込み制御機能を有するコントローラを備えたことを特徴とする。
第7発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレスは、第6発明において、前記コントローラが、追込み制御中に前記内圧センサにより検出した実内圧と前記計画内圧とを比較し、前記実内圧が前記計画内圧を超えたときは、停止信号を出力する緊急停止機能を有することを特徴とする。
第8発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレスは、第6発明において、前記コントローラが、追込み制御中に前記内圧センサにより検出した実内圧と前記計画内圧とを比較し、前記実内圧が前記計画内圧に対し許容範囲以上に下廻っているときは、異常表示信号を出力する異常表示機能を有する
a)クラッチシリンダに作動油を供給する油圧シリンダのピストン進退量はサーボモータの回転量に比例し、内圧センサで検出した油圧シリンダ内の実圧力が必要な圧力に到達するようにサーボモータの回転量を制御することは容易なので、油温の変化などに影響することなく、プレス1サイクル毎にクラッチシリンダの実圧力を計画圧力に一致させることができる。このため、クラッチシリンダの作動を確実にできる。
b)しかも、構成要素は基本的にサーボモータ駆動の油圧シリンダで足りるので複雑で大きな油圧回路を必要としない。
c)さらに、サーボモータの回転量のみを制御すればよく、油温に対応させて数多くのバルブを調整する必要がないので、プレスの運転に熟練を要しない。
d)内圧センサが油圧シリンダの実圧内を検出するので、少量の油漏れであっても直ちに検出できる。
第2発明によれば、油圧シリンダの内圧をリリーフ弁で設定したクラッチ設定圧力まで確実に昇圧させることができるので、クラッチ動作が確実になる。また、リリーフ弁設定圧以上に油圧シリンダの内圧を少し上げる運転をすることで、クラッチ動作の度に油圧シリンダ内の作動油をリリーフ弁から少量づつ排出できるので、作動油補給を組合わせて運転すれば、新しい作動油への入れ替えができ、作動油の温度上昇や劣化を防止することができる。
第3発明によれば、開閉弁を開位置にすることで油圧シリンダ内の圧力を急降下させ、クラッチを入状態から断状態へ瞬時に切換えることができる。このため、ピストンを高速後退させるための高速回転をサーボモータにさせる必要がないので、容量の小さいサーボモータを使用でき、制御装置をコンパクト化することができる。
第4発明によれば、油圧シリンダのピストンを後退させるとき油圧シリンダ内が負圧になる傾向が生ずるが、逆止弁を介して作動油タンクからの補給が可能なので、油圧シリンダへのエア吸い込み等の障害を予防できる。
第5発明によれば、油圧シリンダにつながる開閉弁を開位置とし油圧ポンプを駆動すれば、油圧シリンダへの作動油補給を必要に応じ行うことができる。
第6発明によれば、油圧シリンダ内の実内圧が規定値に達しない状態では追込み駆動が行われるので、確実に実内圧を規定値まで昇圧させることができる。このため、経年劣化等によるクラッチシリンダのストローク増加や油漏れ等があっても、クラッチシリンダを確実に作動させることができる。
第7発明によれば、追込み制御による油圧シリンダの内圧が規定値よりも過大になったときは、油圧シリンダの動きを緊急停止するので、クラッチシリンダの異常動作を防止することができる。
第8発明によれば、追込み制御の実行によっても油圧シリンダの内圧が充分に上昇せず計画内圧よりも許容範囲以上に下廻っているときは、異常表示することにより油漏れ等の発生を表示できるので、火災などの災害を防止できる。
図2は本発明の油圧制御装置を適用するのに好適な熱間鍛造プレスにおける湿式クラッチブレーキを示している。まず、同図に基づき、湿式クラッチブレーキの構成を説明する。
符号Fは機械プレスのフレームを示しており、符号Aは機械プレスのクランク軸を示している。また、符号Sは、フレームFに固定された、前記クランク軸Aの一端部を回転自在に支持する円筒状の固定部材である。
前記固定部材Sの外周には、フライホイールWが、回転可能に取り付けられている。そして、このフライホイールWと前記クランク軸Aの一端部との間には、両者を連結分離する湿式クラッチブレーキ10が設けられている。
そして、上記ケース11内には、クラッチ機構15、ブレーキ機構20、クラッチシリンダ25が設けられている。
前記ケース11の頂部11aには、前記クランク軸Aの一端に取り付けられた回転部材16の外端部が、回転自在に保持されている。この回転部材16は、スプライン等を介してクランク軸Aに対する相対的な回転は拘束されているが、クランク軸Aの軸方向には移動可能となるように、クランク軸Aに取り付けられている。
この回転部材16とケース11の間には、互い違いに入れ合わせられた複数枚のクラッチプレート17が配設されている。
前記固定部材Sは、その一端がケース11の空間内に位置しており、その一端にはクランク軸Aを囲むように、拡径した固定側ブレーキ部材21が設けられている。また、この固定側ブレーキ部材21とクランク軸Aとの間には、軸側ブレーキ部材22が設けられている。この軸側ブレーキ部材22は、スプライン等を介してクランク軸Aに対する相対的な回転は拘束されているがクランク軸Aの軸方向には移動可能となるように、クランク軸Aに取り付けられている。そして、軸側ブレーキ部材22と固定側ブレーキ部材21との間には、互い違いに入れ合わせられた複数枚のブレーキプレート23が配設されている。
前記クランク軸Aの軸方向において、前記軸側ブレーキ部材22と、前記回転部材16との間には、クランク軸Aの軸方向に沿って摺動可能なピストン25aが設けられている。このピストン25aと軸側ブレーキ部材22側との間には、液密に密閉された油室25bが形成されており、この油室25bは、回転部材16の一端に取り付けられたロータリジョイント29から、回転部材16の内部に形成された連通路26を介して外部の油圧源と連通されるようになっている。上記したピストン25aと油室25bとでクラッチシリンダ25が構成されている。
このため、クラッチシリンダ25の油室25bに油が供給されていない状態では、ピストン25aはバネ27によって図中左方に向かって付勢される。つまり、軸側ブレーキ部材22に向かって移動するから、軸側ブレーキ部材22と固定側ブレーキ部材21との間が複数枚のブレーキプレート23によって連結され、回転部材16とケース11との間が分離される。この場合、ブレーキ機構20が機能し、クラッチ機構15は機能しない状態となる。
図1は本発明の一実施形態における湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を示す油圧回路図および電子回路図である。
そして、上記油圧シリンダ30のシリンダ31は、油路41および前記ロータリジョイント29を通る連通路26を介して、クラッチシリンダ25の油室25bに連通されている。
ネジ棒35の回転量は、サーボモータ38の回転量に正比例するので、ピストン32の進退量もサーボモータ38の回転量に正確に正比例する。したがって、ピストン32の進退量は、ピストン位置センサ39で正確に把握することができる。
前記油圧シリンダ30とクラッチシリンダ25の間の油路41には、作動油タンク40につながる油路42が設けられており、この油路42にはリリーフ弁43が介装されている。このリリーフ弁43は、クラッチシリンダ25の作動に必要な圧力(以下、設定圧力という)を超える過大圧を逃がすように設定されている。
この電磁開閉弁45を開位置にすれば、油圧シリンダ30内の圧力を急降下させ、クラッチ機構15を入状態から断状態へ瞬時に切換えることができる。このため、ピストン32を高速後退させるようにサーボモータ38を高速回転させる必要がないので、容量の小さいサーボモータ38を使用でき、制御装置をコンパクト化することができる。
また、前記電磁開閉弁45は、サーボモータ38の作動不良時などの緊急時に、クラッチ機構15を切断するためにも利用できる。
この電磁開閉弁52を開位置とし油圧ポンプ53を駆動すれば、油圧シリンダ30への作動油補給を行うことができる。前記油圧シリンダ30から前記クラッチシリンダ25までの油圧回路は、基本的に閉鎖回路であるが、既述のごとくリリーフ弁43からの作動油排出により作動油補給の必要があり、また後述する逆止弁55からの補給を補うため、電磁開閉弁52が利用される。この電磁開閉弁52を通じての作動油補給は低圧でよく、クラッチシリンダ25が作動しない状態で使用される。
このため、油圧シリンダ30のピストン32を後退させるとき油圧シリンダ30内が負圧になる傾向が生ずるが、逆止弁55を介して作動油タンク40からの補給が可能である。またこのため、油圧シリンダ30へのエア吸い込み等の障害を予防できる。
60はコントローラで、マイクロコンピュータ等で構成された公知のものである。このコントローラ60は、演算部61と制御部62を有しており、演算部61には、内圧センサ65、スライド位置センサ66および前記ピストン位置センサ39の検知信号が入力されるようになっている。
前記制御部62は、通常行われる基本運転制御に加え追込み制御と緊急停止制御と異常表示制御を実行する機能を有している。
クラッチシリンダ25の基本運転制御は、つぎのように行われる。
クラッチ作動時にはピストン位置センサ39の位置信号を入力しつつ所定の位置まで、サーボモータ38の正転を続けることでよく、これによってクラッチシリンダ25に必要な設定圧力の作動油を供給できる。
クラッチ切断時には、サーボモータ38を逆転させ、ピストン32を後退させるか、これに加え電磁開閉弁45を開弁して、クラッチシリンダ25内の圧力を抜くことで行える。
前記追込み制御は、演算部61で算出した計画内圧P1と内圧センサ65で検出したクラッチシリンダ25の実内圧P2を比較し、実内圧P2が計画内圧P1に一致するまで、サーボモータ38へ駆動信号に送る制御である。
前記基本運転制御のみによる場合、規定のピストンストロークで、クラッチシリンダ25の内圧が設定圧力に達しないことがある。たとえば、クラッチ機構15のクラッチプレート17やブレーキ機構20のブレーキプレート23の摩耗、あるいは油圧シリンダ30のパッキンからの油漏れ等があると、規定のタイミングでクラッチ機構15が作動しない。このような場合でも、本追込み制御が自動的に実行されることにより、油圧シリンダ30内の実内圧P2が計画内圧P1に達しない状態では、その偏差が0になるまでピストン32の追込み駆動が行われる。このため、確実に実内圧P2を計画内圧P1に昇圧させることができる。よって、経年劣化によるクラッチシリンダ25のストローク増加や油漏れ等があっても、クラッチシリンダ25の作動を確実にできる。
前記緊急停止制御は、前記追込み制御中に実内圧P2と計画内圧P1を比較しつつ、実内圧P2が計画内圧P1に対し、一定値以上を超えると停止信号を出力する制御である。
上記の制御により実内圧P2が高すぎると、油圧シリンダ30の動きを緊急停止するので、クラッチシリンダ25の異常動作を防止することができる。
また、前記追込み制御中に、追込み量を増やしても実内圧P2が充分に上昇せず、計画内圧P1と比較しても、その偏差dが許容範囲dp以上に下廻っているときは、油圧シリンダ30からクラッチシリンダ25に至る油路に油漏れ等のトラブルが発生している可能性が高い。そこで、このような場合は、表示器63に表示信号Seを送り、油漏れ等の原因を示す異常表示をするようにしている。この異常表示によって、火災等を未然に防止することができる。
15 クラッチ機構
20 ブレーキ機構
25 クラッチシリンダ
30 油圧シリンダ
31 シリンダ
33 ネジ・ナット機構
38 サーボモータ
39 ピストン位置センサ
43 リリーフ弁
45 電磁開閉弁
52 電磁開閉弁
55 逆止弁
60 コントローラ
61 演算部
62 制御部
Claims (8)
- 外部駆動源から回転動力が供給されるフライホイールとクランク軸との間にクラッチ機構とブレーキ機構が設けられており、いずれか一方をクラッチシリンダで選択的に作動させる湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレスであって、
前記クラッチシリンダに作動油を供給する油圧シリンダと、
該油圧シリンダのピストンを進退させるネジ・ナット機構と、
該ネジ・ナット機構を回転制御するサーボモータと、
前記油圧シリンダの内圧を検出する内圧センサを備えている
ことを特徴とする湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス。 - 前記油圧シリンダと前記クラッチシリンダとの間の油路に、前記クラッチシリンダの作動に必要な設定圧以上の過大圧を逃がすリリーフ弁を介装した
ことを特徴とする請求項1記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス。 - 前記油圧シリンダと前記クラッチシリンダとの間の油路に、作動油の排出を制御する開閉弁を介装した
ことを特徴とする請求項1記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス。 - 前記油圧シリンダと作動油タンクとの間の油路に逆止弁が介装されており、
該逆止弁は、前記油圧シリンダへの作動油の供給を許容し、前記油圧シリンダから前記作動油タンクへの排出を阻止するものである
ことを特徴とする請求項1記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス。 - 前記油圧シリンダと該油圧シリンダへ作動油を供給する油圧ポンプとの間の油路に、該油路を開閉する開閉弁を介装した
ことを特徴とする請求項1記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス。 - 前記油圧シリンダのピストンの移動位置を検出するピストン位置センサと、
前記ピストン位置センサが検出したピストンの移動位置に基づく前記油圧シリンダの計画内圧を演算すると共に、前記内圧センサで検出された実内圧を比較し、実内圧が計画内圧に一致するまで、前記サーボモータへ駆動信号を送る追込み制御機能を有するコントローラを備えた
ことを特徴とする請求項1記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス。 - 前記コントローラが、追込み制御中に前記内圧センサにより検出した実内圧と前記計画内圧とを比較し、前記実内圧が前記計画内圧を超えたときは、停止信号を出力する緊急停止機能を有する
ことを特徴とする請求項6記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス。 - 前記コントローラが、追込み制御中に前記内圧センサにより検出した実内圧と前記計画内圧とを比較し、前記実内圧が前記計画内圧に対し許容範囲以上に下廻っているときは、異常表示信号を出力する異常表示機能を有する
ことを特徴とする請求項6記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を有する熱間鍛造プレス。
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