JP5147148B2 - 液圧プレス機におけるラム振動抑制方法およびその装置 - Google Patents
液圧プレス機におけるラム振動抑制方法およびその装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液圧シリンダにより上型と下型を接近・退避させることにより加工を行う液圧プレス機におけるラム振動抑制方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５には、従来より良く知られている、上型であるパンチＰを装着したラム（上部テーブル）１０１を、パンチＰに対向する下型であるダイＤを装着した下部テーブル１０３対して接近・退避させることにより加工を行うタイプのプレス機１０５の油圧回路１０７が示されている。このプレス機１０５では、例として液圧シリンダとしてのラムシリンダ１０９のピストン１１１に連結されたラム１０１を上下移動させるタイプが示されている。
【０００３】
この油圧回路１０７では、モータ１１３により正逆回転する双方向吐出型ポンプ１１５が用いられており、この双方向吐出型ポンプ１１５は配管１１７を介してラムシリンダ１０９の上シリンダ室１１９に接続されている。上シリンダ室１１９は、プレフィル弁１２１が設けられている配管１２３により直接タンクＴに接続されている。
【０００４】
また、双方向吐出型ポンプ１１５は、配管１２５およびチェック弁１２７を介してタンクＴに接続されると共に、配管１２５の途中から分かれる配管１２９および配管１３１を介してラムシリンダ１０９の下シリンダ室１３３に接続されている。なお、配管１２９と配管１３１は、速度切換え弁１３５あるいはカウンタバランス弁１３７を介して接続されている。また、配管１２９とプレフィル弁１２１の間にはパイロット管１３９が設けられている。
【０００５】
なお、この油圧回路１０７では、ラムシリンダ１０９の速度は双方向吐出型ポンプ１１５の回転数により制御され、ラムシリンダ１０９の移動方向は双方向吐出型ポンプ１１５の回転方向により制御される。
【０００６】
図６を参照して、ラムシリンダ１０９によりラム１０１を下降させて下部テーブル１０３に接近させる接近動作について説明する。まず、速度切換え弁１３５をＯＮ（図６中右方向へ移動）し、モータ１１３により双方向吐出型ポンプ１１５を回転させて、下シリンダ室１３３の作動油を吸引すると共に上シリンダ室１１９に作動油を供給することにより、ラム１０１等の自重を利用してピストン１１１を高速で下降させる。
【０００７】
このとき、上シリンダ室１１９は負圧になり、且つ上シリンダ室１１９の受圧面積と下シリンダ室１３３の受圧面積の差（すなわちピストンロッド１１１Ｒの断面積に相当）により、下シリンダ室１３３から吸引されて上シリンダ室１１９の作動油の量が不足するので、不足分をプレフィル弁１２１を介して直接タンクＴから吸い込む。
【０００８】
次に、図７を参照して、加工の際の加圧動作について説明する。速度切換え弁１３５をＯＦＦ（図７に示されている状態）し、双方向吐出型ポンプ１１５により作動油を上シリンダ室１１９に供給すると共に下シリンダ室１３３の作動油を吸引して、ピストン１１１をさらに下降させる。このとき、配管１２９のパイロット圧が低下するので、プレフィル弁１２１は閉じている。
【０００９】
また、上シリンダ室１１９の受圧面積と下シリンダ室１３３の受圧面積の差により、上シリンダ室１１９に供給する作動油の量に対して下シリンダ室１３３から吸引される作動油の量が不足するので、不足分の作動油はチェック弁１２７を介してタンクＴから吸い上げられる。
【００１０】
次に、図８を参照して、加工後のラム１０１の上方への退避動作について説明する。モータ１１３により双方向吐出型ポンプ１１５を逆転させて、下シリンダ室１３３に作動油を供給すると共に、上シリンダ室１１９から作動油を吸引する。このとき、配管１２９のパイロット圧が上昇するので、プレフィル弁１２１が開き、前述した受圧面積の差により生じる上シリンダ室１１９からの余剰の作動油は、プレフィル弁１２１を介して直接タンクＴへ戻される。
【００１１】
以上説明したような油圧回路１０７では、接近動作および退避動作におけるラム移動速度を高速にして加工時間の短縮を図りたいため、上シリンダ室１１９の受圧面積と、下シリンダ室１３３の受圧面積の比を大きくする、すなわち下シリンダ室１３３の受圧面積を小さくすることが望まれている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、下シリンダ室１３３の受圧面積を小さくすると、図９に示されているように、下シリンダ室１３３内部の圧力が振動して接近動作および退避動作時にラム１０１の動作が不安定になり、ついには図１０に示されているように振動しながら動作するため加工精度の低下を招くという問題がある。
【００１３】
このときの振動の周波数ωは、ω＝√（２Ａ２／βｍＶ）により表されることがわかっている。ここで、Ａはシリンダ面積、ｍは質量、Ｖは作動油の体積、βは作動油の圧縮率を示している。この振動周波数が低くなると、機械が共振し易くなるが、上記式により振動周波数ωはシリンダ面積Ａが小さいときに作動油の圧縮率βが大きく関係していることがわかる。
【００１４】
この発明の目的は、以上のような従来の技術の問題点に着目してなされたものであり、プレス機による加工時における上型と下型の接近動作時および退避動作時に発生する振動を抑えて、滑らかに動作するための液圧プレス機におけるラム振動抑制方法およびその装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１による発明の液圧プレス機におけるラム振動抑制方法は、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数の制御によりラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラム移動速度を制御し、ラムの移動により上型と下型を接近・退避させて加工を行う液圧プレス機におけるラム振動抑制方法において、前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間を接続する配管に、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置を設け、該振動抑制装置により前記ラムの急速接近動作時および急速退避動作時に前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して、前記ラムの振動を抑制することを特徴とするものである。
【００１６】
従って、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型の液圧ポンプの回転数を制御してラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラムを上下移動させ、加工に用いる上型と下型を接近・退避させる際に、ラムを急速接近あるいは急速退避させると液圧シリンダの圧力が急激に変化してラムが振動する場合があるが、この様なときに前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間に設けられ、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置が、前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して前記ラムの振動を防止する。
【００２１】
請求項２による発明の液圧プレス機におけるラム振動抑制装置は、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数の制御によりラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラム移動速度を制御し、ラムの移動により上型と下型を接近・退避させて加工を行う液圧プレス機におけるラム振動抑制装置であって、前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間を接続する配管に、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置を設け、該振動抑制装置により前記ラムの急速接近動作時および急速退避動作時に前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して、前記ラムの振動を抑制することを特徴とするものである。
【００２２】
従って、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数を制御してラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラムを上下移動させ、加工に用いる上型と下型を接近・退避させる際に、ラムを急速接近あるいは急速退避させると液圧シリンダの圧力が急激に変化してラムが振動する場合があるが、この様なときに液圧シリンダの下シリンダ室と液圧ポンプとの間に設けられた、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置が前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより液圧シリンダの圧力の急激な変化を吸収してラムの振動を防止する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１には、この発明に係る振動抑制装置１を用いた、液圧ポンプの一例として例えば双方向吐出型ポンプ３を用いたプレス機５の油圧回路７が示されている。ここでは、例として上型であるパンチＰを装着したラム（上部テーブル）９を、パンチＰに対向する下型であるダイＤを装着した下部テーブル１１対して接近・退避させることにより加工を行うタイプのプレス機５が示されているが、このプレス機５は既に良く知られているものなので、詳細な説明は省略する。
【００２９】
この油圧回路７では、モータ１３により正逆回転する双方向吐出型ポンプ３が用いられており、この双方向吐出型ポンプ３は配管１５を介して液圧シリンダとしてのラムシリンダ１７の上シリンダ室１９に接続されている。上シリンダ室１９は、プレフィル弁２１が設けられている配管２３によりタンクＴに直接接続されている。
【００３０】
また、双方向吐出型ポンプ３は、配管２５およびチェック弁２７を介してタンクＴに接続されると共に、配管２５の途中から分かれる配管２９および配管３１を介してラムシリンダ１７の下シリンダ室３３に接続されている。なお、配管２９と配管３１との間は、速度切換え弁３５またはカウンタバランス弁３７を介して接続されている。また、配管２９とプレフィル弁２１の間にはパイロット管３９が設けられており、配管２９内の圧力に応じてプレフィル弁２１が開閉するようになっている。
【００３１】
双方向吐出型ポンプ３と下シリンダ室３３の間にある前記配管２５には、振動抑制装置１が取り付けられている。図２を併せて参照するに、この振動抑制装置１は、オリフィス４１と耐圧容器４３から構成されている。
【００３２】
図２を参照するに、オリフィス４１を通過する作動油の流量Ｑは、
Ｑ＝ＣＡ√（２ｇ（Ｐ１−Ｐ２）／ρ）＝βＶ２（ｄＰ２／ｄｔ）……（１）
で与えられる。ここで、Ｐ１は下シリンダ室３３の圧力、Ｐ２は耐圧容器４３内の圧力、Ｖ２は耐圧容器容積、Ｑは通過流量、Ａは絞りの断面積、Ｃは縮流係数、ρは密度、βは圧縮率を示している。
【００３３】
上記（１）式の中央の式は非線型なのでこれを局所線形化すると、
κ１Ｐ１−κ２Ｐ２＝βＶ２（ｄＰ２／ｄｔ）……（２）
ここで、κ１＝∂Ｑ／∂Ｐ１、κ２＝∂Ｑ／∂Ｐ２である。
【００３４】
上記（２）式をラプラス変換すると、
κ１Ｐ１（ｓ）−κ２Ｐ２（ｓ）＝βＶ２ｓＰ２（ｓ）
κ１Ｐ１（ｓ）＝（κ２＋βＶ２ｓ）Ｐ２（ｓ）
Ｐ２（ｓ）／Ｐ１（ｓ）＝κ１／（κ２＋βＶ２ｓ）……（３）
上式より、振動抑制装置１はローパスフィルターであることがわかる。なお、ローパスフィルタであるがゆえに、下シリンダ室３３における内部の圧力と、耐圧容器４３における内部の圧力に位相差を生じさせることができる。
【００３５】
次に、図１に図３および図４を併せて参照して、動作について説明する。まず、ラムシリンダ１７によりラム９を下降させてパンチＰをダイＤに接近させる接近動作では、速度切換え弁３５を図１中右方向へ移動させてＯＮし、モータ１３により双方向吐出型ポンプ３を回転させて、配管３１、２９、２５を介して下シリンダ室３３の作動油を双方向吐出型ポンプ３により、ラム９等の自重を利用してピストン４５を高速で下降させる。
【００３６】
このとき、下シリンダ室３３の圧力が急激に減少する（図３中Ａの破線で表示）ので、耐圧容器４３が減少した圧力を補うと共にローパスフィルターの役目をすることから、図３中Ａの実線で示されているように下シリンダ室３３内の圧力の変動を抑制して、図４中Ａの破線で示されているようにラム９の振動を防止して接近動作を滑らかにする。なお、図４中実線はラム指令速度を示している。
【００３７】
そして、上シリンダ室１９は負圧になるので、下シリンダ室３３の受圧面積と上シリンダ室１９の受圧面積の差により不足する作動油を、プレフィル弁２１を介してタンクＴから直接吸い込む。
【００３８】
また、加工後のラム９の上方への退避動作では、モータ１３により双方向吐出型ポンプ３を逆転させて、配管２５、２９、３１を介して下シリンダ室３３に作動油を供給すると共に、配管１５を介して上シリンダ室１９から作動油を双方向吐出型ポンプ３へ吸引する。
【００３９】
このとき、下シリンダ室３３の圧力が急激に上昇する（図３中Ｂの破線で表示）ので、耐圧容器４３が上昇した圧力を吸収すると共にローパスフィルターの役目をすることから、図３中Ｂの実線で示されているように下シリンダ室３３内の圧力の変動を抑制して、図４中Ｂの破線で示されているようにラムであるラム９の振動を防止して退避動作を滑らかにする。
【００４０】
なお、パイロット管３９のパイロット圧が上昇するのでプレフィル弁２１が開き、前述した受圧面積の差により生じる上シリンダ室１９からの余剰の作動油は、プレフィル弁２１を介して直接タンクＴへ戻される。
【００４１】
以上の結果から、ラムシリンダ１７と双方向吐出型ポンプ３との間に設けた振動抑制装置１がローパスフィルターの役目をするので、ラムシリンダ１７の急速下降時あるいは急速上昇時にラムシリンダ１７と双方向吐出型ポンプ３との間の圧力が急激に変化しても、ラム９の振動を抑制して、滑らかな接近動作あるいは退避動作を行うことができる。
【００４２】
また、振動抑制装置１の耐圧容器４３内の圧力は急激な圧力変化には反応しないため、ラム９の応答時間を落とさず、ラム９を急加速あるいは急減速させることができる。
【００４３】
なお、前述の実施の形態においては、双方向吐出型ポンプ３を用いた油圧回路について説明したが、この他、ポンプの回転数によって作動油の吐出量を制御してラム９の移動速度を変化させる液圧プレス機であれば、双方向吐出型ポンプ３を用いていないものであっても同様に適用することができる。
【００４４】
また、前述の実施の形態においては、ラムシリンダ１７によりラム９としての上部テーブルを上下移動させるタイプのプレス機５について説明したが、下部テーブルを上下移動させるタイプのプレス機についてもまったく同様に適用することができる。この場合には、前述した実施の形態における接近動作が退避動作に、前述した退避動作が接近動作に該当する。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明による液圧プレス機におけるラム振動抑制方法では、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型の液圧ポンプの回転数を制御してラム移動用の液圧シリンダへの作動油の吐出量を調整してラムを上下移動させ、加工に用いる上型と下型を接近・退避させる際に、ラムを急速接近あるいは急速退避させると液圧シリンダの圧力が急激に変化してラムが振動する場合があるが、この様なときに前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間に設けられ、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置が、前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して前記ラムの振動を防止して、スムーズな移動を行うことができる。これにより加工精度の向上を図ることができる。
【００４８】
請求項２の発明による液圧プレス機におけるラム振動抑制装置では、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数を制御してラム移動用の液圧シリンダへの作動油の吐出量を調整してラムを上下移動させ、加工に用いる上型と下型を接近・退避させる際に、ラムを急速接近あるいは急速退避させると液圧シリンダの圧力が急激に変化してラムが振動する場合があるが、この様なときに前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間に設けられ、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置が、前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して、前記ラムの振動を防止してスムーズな移動を行うことができる。これにより、加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る液圧プレス機におけるラム振動抑制装置を用いた油圧回路図である。
【図２】この発明に係る液圧プレス機におけるラム振動抑制装置である。
【図３】ラムの接近動作時および退避動作時における下シリンダ室内圧力および耐圧容器内圧力の変化を示すグラフである。
【図４】ラムの接近動作時および退避動作時における実速度および指令速度を示すグラフである。
【図５】従来の液圧プレス機における油圧回路図である。
【図６】ラム接近動作時における作動油の流れを示す油圧回路図である。
【図７】加工動作時における作動油の流れを示す油圧回路図である。
【図８】ラム退避動作時における作動油の流れを示す油圧回路図である。
【図９】ラムの接近動作時および退避動作時における下シリンダ室内圧力の変化を示すグラフである。
【図１０】ラムの接近動作時および退避動作時におけるラム実速度および指令速度を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 振動抑制装置
３ 双方向吐出型ポンプ（液圧ポンプ）
５ プレス機
９ ラム
１７ ラムシリンダ（液圧シリンダ）
２９ 配管
３３ 下シリンダ室
４１ オリフィス
４３ 耐圧容器
Ｐ パンチ（上型）
Ｄ ダイ（下型）
【発明の属する技術分野】
この発明は、液圧シリンダにより上型と下型を接近・退避させることにより加工を行う液圧プレス機におけるラム振動抑制方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５には、従来より良く知られている、上型であるパンチＰを装着したラム（上部テーブル）１０１を、パンチＰに対向する下型であるダイＤを装着した下部テーブル１０３対して接近・退避させることにより加工を行うタイプのプレス機１０５の油圧回路１０７が示されている。このプレス機１０５では、例として液圧シリンダとしてのラムシリンダ１０９のピストン１１１に連結されたラム１０１を上下移動させるタイプが示されている。
【０００３】
この油圧回路１０７では、モータ１１３により正逆回転する双方向吐出型ポンプ１１５が用いられており、この双方向吐出型ポンプ１１５は配管１１７を介してラムシリンダ１０９の上シリンダ室１１９に接続されている。上シリンダ室１１９は、プレフィル弁１２１が設けられている配管１２３により直接タンクＴに接続されている。
【０００４】
また、双方向吐出型ポンプ１１５は、配管１２５およびチェック弁１２７を介してタンクＴに接続されると共に、配管１２５の途中から分かれる配管１２９および配管１３１を介してラムシリンダ１０９の下シリンダ室１３３に接続されている。なお、配管１２９と配管１３１は、速度切換え弁１３５あるいはカウンタバランス弁１３７を介して接続されている。また、配管１２９とプレフィル弁１２１の間にはパイロット管１３９が設けられている。
【０００５】
なお、この油圧回路１０７では、ラムシリンダ１０９の速度は双方向吐出型ポンプ１１５の回転数により制御され、ラムシリンダ１０９の移動方向は双方向吐出型ポンプ１１５の回転方向により制御される。
【０００６】
図６を参照して、ラムシリンダ１０９によりラム１０１を下降させて下部テーブル１０３に接近させる接近動作について説明する。まず、速度切換え弁１３５をＯＮ（図６中右方向へ移動）し、モータ１１３により双方向吐出型ポンプ１１５を回転させて、下シリンダ室１３３の作動油を吸引すると共に上シリンダ室１１９に作動油を供給することにより、ラム１０１等の自重を利用してピストン１１１を高速で下降させる。
【０００７】
このとき、上シリンダ室１１９は負圧になり、且つ上シリンダ室１１９の受圧面積と下シリンダ室１３３の受圧面積の差（すなわちピストンロッド１１１Ｒの断面積に相当）により、下シリンダ室１３３から吸引されて上シリンダ室１１９の作動油の量が不足するので、不足分をプレフィル弁１２１を介して直接タンクＴから吸い込む。
【０００８】
次に、図７を参照して、加工の際の加圧動作について説明する。速度切換え弁１３５をＯＦＦ（図７に示されている状態）し、双方向吐出型ポンプ１１５により作動油を上シリンダ室１１９に供給すると共に下シリンダ室１３３の作動油を吸引して、ピストン１１１をさらに下降させる。このとき、配管１２９のパイロット圧が低下するので、プレフィル弁１２１は閉じている。
【０００９】
また、上シリンダ室１１９の受圧面積と下シリンダ室１３３の受圧面積の差により、上シリンダ室１１９に供給する作動油の量に対して下シリンダ室１３３から吸引される作動油の量が不足するので、不足分の作動油はチェック弁１２７を介してタンクＴから吸い上げられる。
【００１０】
次に、図８を参照して、加工後のラム１０１の上方への退避動作について説明する。モータ１１３により双方向吐出型ポンプ１１５を逆転させて、下シリンダ室１３３に作動油を供給すると共に、上シリンダ室１１９から作動油を吸引する。このとき、配管１２９のパイロット圧が上昇するので、プレフィル弁１２１が開き、前述した受圧面積の差により生じる上シリンダ室１１９からの余剰の作動油は、プレフィル弁１２１を介して直接タンクＴへ戻される。
【００１１】
以上説明したような油圧回路１０７では、接近動作および退避動作におけるラム移動速度を高速にして加工時間の短縮を図りたいため、上シリンダ室１１９の受圧面積と、下シリンダ室１３３の受圧面積の比を大きくする、すなわち下シリンダ室１３３の受圧面積を小さくすることが望まれている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、下シリンダ室１３３の受圧面積を小さくすると、図９に示されているように、下シリンダ室１３３内部の圧力が振動して接近動作および退避動作時にラム１０１の動作が不安定になり、ついには図１０に示されているように振動しながら動作するため加工精度の低下を招くという問題がある。
【００１３】
このときの振動の周波数ωは、ω＝√（２Ａ２／βｍＶ）により表されることがわかっている。ここで、Ａはシリンダ面積、ｍは質量、Ｖは作動油の体積、βは作動油の圧縮率を示している。この振動周波数が低くなると、機械が共振し易くなるが、上記式により振動周波数ωはシリンダ面積Ａが小さいときに作動油の圧縮率βが大きく関係していることがわかる。
【００１４】
この発明の目的は、以上のような従来の技術の問題点に着目してなされたものであり、プレス機による加工時における上型と下型の接近動作時および退避動作時に発生する振動を抑えて、滑らかに動作するための液圧プレス機におけるラム振動抑制方法およびその装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１による発明の液圧プレス機におけるラム振動抑制方法は、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数の制御によりラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラム移動速度を制御し、ラムの移動により上型と下型を接近・退避させて加工を行う液圧プレス機におけるラム振動抑制方法において、前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間を接続する配管に、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置を設け、該振動抑制装置により前記ラムの急速接近動作時および急速退避動作時に前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して、前記ラムの振動を抑制することを特徴とするものである。
【００１６】
従って、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型の液圧ポンプの回転数を制御してラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラムを上下移動させ、加工に用いる上型と下型を接近・退避させる際に、ラムを急速接近あるいは急速退避させると液圧シリンダの圧力が急激に変化してラムが振動する場合があるが、この様なときに前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間に設けられ、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置が、前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して前記ラムの振動を防止する。
【００２１】
請求項２による発明の液圧プレス機におけるラム振動抑制装置は、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数の制御によりラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラム移動速度を制御し、ラムの移動により上型と下型を接近・退避させて加工を行う液圧プレス機におけるラム振動抑制装置であって、前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間を接続する配管に、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置を設け、該振動抑制装置により前記ラムの急速接近動作時および急速退避動作時に前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して、前記ラムの振動を抑制することを特徴とするものである。
【００２２】
従って、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数を制御してラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラムを上下移動させ、加工に用いる上型と下型を接近・退避させる際に、ラムを急速接近あるいは急速退避させると液圧シリンダの圧力が急激に変化してラムが振動する場合があるが、この様なときに液圧シリンダの下シリンダ室と液圧ポンプとの間に設けられた、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置が前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより液圧シリンダの圧力の急激な変化を吸収してラムの振動を防止する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１には、この発明に係る振動抑制装置１を用いた、液圧ポンプの一例として例えば双方向吐出型ポンプ３を用いたプレス機５の油圧回路７が示されている。ここでは、例として上型であるパンチＰを装着したラム（上部テーブル）９を、パンチＰに対向する下型であるダイＤを装着した下部テーブル１１対して接近・退避させることにより加工を行うタイプのプレス機５が示されているが、このプレス機５は既に良く知られているものなので、詳細な説明は省略する。
【００２９】
この油圧回路７では、モータ１３により正逆回転する双方向吐出型ポンプ３が用いられており、この双方向吐出型ポンプ３は配管１５を介して液圧シリンダとしてのラムシリンダ１７の上シリンダ室１９に接続されている。上シリンダ室１９は、プレフィル弁２１が設けられている配管２３によりタンクＴに直接接続されている。
【００３０】
また、双方向吐出型ポンプ３は、配管２５およびチェック弁２７を介してタンクＴに接続されると共に、配管２５の途中から分かれる配管２９および配管３１を介してラムシリンダ１７の下シリンダ室３３に接続されている。なお、配管２９と配管３１との間は、速度切換え弁３５またはカウンタバランス弁３７を介して接続されている。また、配管２９とプレフィル弁２１の間にはパイロット管３９が設けられており、配管２９内の圧力に応じてプレフィル弁２１が開閉するようになっている。
【００３１】
双方向吐出型ポンプ３と下シリンダ室３３の間にある前記配管２５には、振動抑制装置１が取り付けられている。図２を併せて参照するに、この振動抑制装置１は、オリフィス４１と耐圧容器４３から構成されている。
【００３２】
図２を参照するに、オリフィス４１を通過する作動油の流量Ｑは、
Ｑ＝ＣＡ√（２ｇ（Ｐ１−Ｐ２）／ρ）＝βＶ２（ｄＰ２／ｄｔ）……（１）
で与えられる。ここで、Ｐ１は下シリンダ室３３の圧力、Ｐ２は耐圧容器４３内の圧力、Ｖ２は耐圧容器容積、Ｑは通過流量、Ａは絞りの断面積、Ｃは縮流係数、ρは密度、βは圧縮率を示している。
【００３３】
上記（１）式の中央の式は非線型なのでこれを局所線形化すると、
κ１Ｐ１−κ２Ｐ２＝βＶ２（ｄＰ２／ｄｔ）……（２）
ここで、κ１＝∂Ｑ／∂Ｐ１、κ２＝∂Ｑ／∂Ｐ２である。
【００３４】
上記（２）式をラプラス変換すると、
κ１Ｐ１（ｓ）−κ２Ｐ２（ｓ）＝βＶ２ｓＰ２（ｓ）
κ１Ｐ１（ｓ）＝（κ２＋βＶ２ｓ）Ｐ２（ｓ）
Ｐ２（ｓ）／Ｐ１（ｓ）＝κ１／（κ２＋βＶ２ｓ）……（３）
上式より、振動抑制装置１はローパスフィルターであることがわかる。なお、ローパスフィルタであるがゆえに、下シリンダ室３３における内部の圧力と、耐圧容器４３における内部の圧力に位相差を生じさせることができる。
【００３５】
次に、図１に図３および図４を併せて参照して、動作について説明する。まず、ラムシリンダ１７によりラム９を下降させてパンチＰをダイＤに接近させる接近動作では、速度切換え弁３５を図１中右方向へ移動させてＯＮし、モータ１３により双方向吐出型ポンプ３を回転させて、配管３１、２９、２５を介して下シリンダ室３３の作動油を双方向吐出型ポンプ３により、ラム９等の自重を利用してピストン４５を高速で下降させる。
【００３６】
このとき、下シリンダ室３３の圧力が急激に減少する（図３中Ａの破線で表示）ので、耐圧容器４３が減少した圧力を補うと共にローパスフィルターの役目をすることから、図３中Ａの実線で示されているように下シリンダ室３３内の圧力の変動を抑制して、図４中Ａの破線で示されているようにラム９の振動を防止して接近動作を滑らかにする。なお、図４中実線はラム指令速度を示している。
【００３７】
そして、上シリンダ室１９は負圧になるので、下シリンダ室３３の受圧面積と上シリンダ室１９の受圧面積の差により不足する作動油を、プレフィル弁２１を介してタンクＴから直接吸い込む。
【００３８】
また、加工後のラム９の上方への退避動作では、モータ１３により双方向吐出型ポンプ３を逆転させて、配管２５、２９、３１を介して下シリンダ室３３に作動油を供給すると共に、配管１５を介して上シリンダ室１９から作動油を双方向吐出型ポンプ３へ吸引する。
【００３９】
このとき、下シリンダ室３３の圧力が急激に上昇する（図３中Ｂの破線で表示）ので、耐圧容器４３が上昇した圧力を吸収すると共にローパスフィルターの役目をすることから、図３中Ｂの実線で示されているように下シリンダ室３３内の圧力の変動を抑制して、図４中Ｂの破線で示されているようにラムであるラム９の振動を防止して退避動作を滑らかにする。
【００４０】
なお、パイロット管３９のパイロット圧が上昇するのでプレフィル弁２１が開き、前述した受圧面積の差により生じる上シリンダ室１９からの余剰の作動油は、プレフィル弁２１を介して直接タンクＴへ戻される。
【００４１】
以上の結果から、ラムシリンダ１７と双方向吐出型ポンプ３との間に設けた振動抑制装置１がローパスフィルターの役目をするので、ラムシリンダ１７の急速下降時あるいは急速上昇時にラムシリンダ１７と双方向吐出型ポンプ３との間の圧力が急激に変化しても、ラム９の振動を抑制して、滑らかな接近動作あるいは退避動作を行うことができる。
【００４２】
また、振動抑制装置１の耐圧容器４３内の圧力は急激な圧力変化には反応しないため、ラム９の応答時間を落とさず、ラム９を急加速あるいは急減速させることができる。
【００４３】
なお、前述の実施の形態においては、双方向吐出型ポンプ３を用いた油圧回路について説明したが、この他、ポンプの回転数によって作動油の吐出量を制御してラム９の移動速度を変化させる液圧プレス機であれば、双方向吐出型ポンプ３を用いていないものであっても同様に適用することができる。
【００４４】
また、前述の実施の形態においては、ラムシリンダ１７によりラム９としての上部テーブルを上下移動させるタイプのプレス機５について説明したが、下部テーブルを上下移動させるタイプのプレス機についてもまったく同様に適用することができる。この場合には、前述した実施の形態における接近動作が退避動作に、前述した退避動作が接近動作に該当する。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明による液圧プレス機におけるラム振動抑制方法では、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型の液圧ポンプの回転数を制御してラム移動用の液圧シリンダへの作動油の吐出量を調整してラムを上下移動させ、加工に用いる上型と下型を接近・退避させる際に、ラムを急速接近あるいは急速退避させると液圧シリンダの圧力が急激に変化してラムが振動する場合があるが、この様なときに前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間に設けられ、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置が、前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して前記ラムの振動を防止して、スムーズな移動を行うことができる。これにより加工精度の向上を図ることができる。
【００４８】
請求項２の発明による液圧プレス機におけるラム振動抑制装置では、正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数を制御してラム移動用の液圧シリンダへの作動油の吐出量を調整してラムを上下移動させ、加工に用いる上型と下型を接近・退避させる際に、ラムを急速接近あるいは急速退避させると液圧シリンダの圧力が急激に変化してラムが振動する場合があるが、この様なときに前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間に設けられ、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置が、前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して、前記ラムの振動を防止してスムーズな移動を行うことができる。これにより、加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る液圧プレス機におけるラム振動抑制装置を用いた油圧回路図である。
【図２】この発明に係る液圧プレス機におけるラム振動抑制装置である。
【図３】ラムの接近動作時および退避動作時における下シリンダ室内圧力および耐圧容器内圧力の変化を示すグラフである。
【図４】ラムの接近動作時および退避動作時における実速度および指令速度を示すグラフである。
【図５】従来の液圧プレス機における油圧回路図である。
【図６】ラム接近動作時における作動油の流れを示す油圧回路図である。
【図７】加工動作時における作動油の流れを示す油圧回路図である。
【図８】ラム退避動作時における作動油の流れを示す油圧回路図である。
【図９】ラムの接近動作時および退避動作時における下シリンダ室内圧力の変化を示すグラフである。
【図１０】ラムの接近動作時および退避動作時におけるラム実速度および指令速度を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 振動抑制装置
３ 双方向吐出型ポンプ（液圧ポンプ）
５ プレス機
９ ラム
１７ ラムシリンダ（液圧シリンダ）
２９ 配管
３３ 下シリンダ室
４１ オリフィス
４３ 耐圧容器
Ｐ パンチ（上型）
Ｄ ダイ（下型）
Claims (2)
- 正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数の制御によりラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラム移動速度を制御し、ラムの移動により上型と下型を接近・退避させて加工を行う液圧プレス機におけるラム振動抑制方法において、前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間を接続する配管に、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置を設け、該振動抑制装置により前記ラムの急速接近動作時および急速退避動作時に前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して、前記ラムの振動を抑制することを特徴とする液圧プレス機におけるラム振動抑制方法。
- 正逆方向に選択的に回転可能な双方向吐出型液圧ポンプの回転数の制御によりラム移動用の液圧シリンダへの作動液の吐出量を調整してラム移動速度を制御し、ラムの移動により上型と下型を接近・退避させて加工を行う液圧プレス機におけるラム振動抑制装置であって、前記液圧シリンダの下シリンダ室と前記液圧ポンプとの間を接続する配管に、前記下シリンダ室からの作動液の流入を制限するオリフィスを備えた耐圧容器からなるローパスフィルター機能を有する振動抑制装置を設け、該振動抑制装置により前記ラムの急速接近動作時および急速退避動作時に前記下シリンダ室の内部の圧力と前記耐圧容器内部の圧力に位相差を生じさせることにより前記下シリンダ室内の急激な圧力変化を吸収して、前記ラムの振動を抑制することを特徴とする液圧プレス機におけるラム振動抑制装置。
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