JP5296806B2 - プレス機械のダイクッション装置 - Google Patents
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Description
比例弁で絞り制御する油圧サーボ式のダイクッション装置としては、特許文献1に記載のものがある。
電動サーボ式ダイクッション装置としては、特許文献2に記載のものがある。
<一般的な絞り加工に関して>
図1は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第1の実施の形態を示す構成図であり、図2は図1中の一点鎖線で囲んだ油圧回路50の拡大図である。
プレス加工が開始される時はスライド101が材料(及び皺押さえ板203)に衝突する(衝撃的に当たる)ために、クッションパッド2には衝撃力(油圧シリンダ3ではサージ圧)が発生し易く、衝撃力は所定のダイクッション圧力を上回るため、成形品を破断させたり、金型を破損させたり、機械自身の耐久寿命にも悪影響を及ぼす(ダイクッション装置自体が破損する事故が生じる場合もある。)。
ダイクッション装置は、主として上記クッションパッド2を支持する油圧シリンダ3と、油圧シリンダ3のクッション圧発生側加圧室(以下「下室」と称す)3cと低圧力源6との間にそれぞれ並列に接続された比例弁10及び油圧ポンプ/モータ4と、油圧ポンプ/モータ4の回転軸に接続された電動(サーボ)モータ5と、ダイクッション圧力指令器60(図4参照)と、油圧シリンダ3の下室3cの圧力を検出する圧力検出器21aと、比例弁10の開度及び電動モータ5のトルクを制御する制御器70(図3、図4参照)とから構成されている。
前述した油圧シリンダ3によるダイクッション圧力は、油圧シリンダ3の下室3cの圧力を制御することにより、即ち、油圧シリンダ3の下室3cにそれぞれ接続された比例弁10の開度、及び油圧ポンプ/モータ4のトルクを制御することにより発生する。
油圧シリンダ3のダイクッション圧力発生側体積:V
ダイクッション圧力:P
電動モータ5のトルク:T
電動モータ5の慣性モーメント:I
電動モータ5の粘性抵抗係数:DM
電動モータ5の摩擦トルク:fM
油圧ポンプ/モータ4の押し退け容積:Q
スライド101から油圧シリンダ3のピストンロッド3aに加わる力:F
プレスに押されて発生するクッションパッド速度:v
油圧シリンダ3のピストンロッド+クッションパッドの慣性質量:M
油圧シリンダ3の粘性抵抗係数:DS
油圧シリンダ3の摩擦力:fS
圧油に押されて回転するサーボモータ角速度:ω
作動油の体積弾性係数:K
比例定数:k1、k2
比例弁による開放油量:qv
比例弁指令量:R
比例弁流量係数:Cv
とすると、静的な挙動は(1)及び(2)式で表すことができる。
qv=R・Cv√P ……(2)
T=k2・PQ/(2π) ……(3)
また、動的な挙動は(1)、(2)式に加えて(4)、(5)式で表すことができる。
T−k2・PQ/(2π)=I・dω/dt+DM・ω+fM ……(5)
上記(1)〜(5)式が意味するもの、即ち、スライド101からクッションパッド2を介して油圧シリンダ3のピストンロッド3aに伝わった力は、油圧シリンダ3の下室3cを圧縮し、ダイクッション圧力を発生させる。
図3は前記比例弁10の開度及び電動モータ5のトルクを制御する制御器70、及び電力回生部80を含むダイクッション装置の概略図であり、図4は制御器70の詳細を示すブロック図である。
図5及び図6は、本発明の基本的な作用例としてプレス機械のスライドを1サイクルさせた場合のダイクッション圧力作用に伴う各物理量の変化を示した波形図である。
図7は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第2の実施の形態を示す構成図であり、図8は図7中の一点鎖線で囲んだ油圧回路52の拡大図である。尚、図7及び図8において、図1及び図2に示した第1の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図9は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第3の実施の形態を示す構成図である。図13は図9中の一点鎖線で囲んだ油圧回路130の拡大図である。尚、図1に示した第1の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図10は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第4の実施の形態を示す構成図である。図14は図10中の一点鎖線で囲んだ油圧回路140の拡大図である。尚、図7に示した第2の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図11は本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の第5の実施の形態を示す構成図である。図15は図11中の一点鎖線で囲んだ油圧回路150の拡大図である。尚、図7に示した第2の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態では、ダイクッション装置の作動液として油を使用した場合について説明したが、これに限らず、水やその他の液体を使用してもよい。即ち、本願実施例においては、油圧シリンダ、油圧ポンプを使用した形態で説明したが、これらに限定されるものではなく、水やその他の液体を使用した液圧シリンダ、液圧ポンプを本願発明において使用できることは言うまでもない。また、本発明に係るダイクッション装置は、クランクプレスに限らず、機械式プレスを筆頭に、あらゆる種類のプレス機械に適用することができる。
Claims (14)
- クッションパッド(2)を支持し、プレス機械のスライドの下降時にダイクッション圧力を発生させる液圧シリンダ(3)と、
前記液圧シリンダ(3)の下室と低圧力源(6)の間にそれぞれ並列に接続された比例弁(10)及び液圧ポンプ/モータ(4)と、
前記液圧ポンプ/モータ(4)の回転軸に接続された電動モータ(5)と、
予め設定されたダイクッション圧力指令を出力するダイクッション圧力指令器(60)と、
前記液圧シリンダ(3)の下室の圧力を検出する圧力検出器(21a)と、
前記ダイクッション圧力指令と前記圧力検出器(21a)によって検出された圧力とに基づいてダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記比例弁(10)の開度及び前記電動モータ(5)のトルクを制御する制御器(70)と、
を備えたことを特徴とするプレス機械のダイクッション装置。 - 前記プレス機械のダイクッション作用時に前記液圧シリンダ(3)が受けるダイクッション作用に要したエネルギを、前記液圧ポンプ/モータ(4)及び電動モータ(5)を介して電気エネルギとして回生する回生部(80)を有することを特徴とする請求項1に記載のプレス機械のダイクッション装置。
- 前記スライドの速度を検出するスライド速度検出手段を備え、
前記制御器(70)は、前記スライド速度検出手段により検出された速度に基づいて、前記プレス機械のダイクッション作用時に、前記速度がある一定値より大きい場合に前記比例弁(10)を制御し、前記液圧シリンダ(3)から押し退けられる圧液の一部を、前記比例弁(10)を介して低圧力源(6)に開放することを特徴とする請求項1又は2に記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記制御器(70)は、前記ダイクッション圧力指令と、前記圧力検出器(21a)によって検出された圧力と、前記スライド速度検出手段により検出された速度と、に基づいて、前記プレス機械のダイクッション作用時に、前記比例弁(10)の開度を制御することを特徴とする請求項3に記載のプレス機械のダイクッション装置。
- 前記スライドの速度を検出するスライド速度検出手段と、前記液圧ポンプ/モータ(4)あるいは前記電動モータ(5)の角速度を検出する角速度検出器とを備え、
前記制御器(70)は、前記ダイクッション圧力指令と前記圧力検出器(21a)によって検出された圧力と前記スライド速度検出手段により検出された速度と前記角速度検出器により検出された角速度とに基づいて、前記プレス機械のダイクッション作用時に、ダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記電動モータ(5)のトルクを制御することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器(25)を備え、
前記ダイクッション圧力指令器(60)は、前記スライド位置検出器によって検出されるスライド位置に基づいてダイクッション圧力指令を出力することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記クッションパッド(2)の位置を検出するダイクッション位置検出器(23)を備え、
前記制御器(70)は、前記ダイクッション位置検出器(23)によって検出されるダイクッション位置信号を、製品ノックアウト動作時又は単独で前記液圧シリンダ(3)を上下動させる場合の位置フィードバック信号として前記電動モータ(5)の制御に用いることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記液圧シリンダ(3)は、前記クッションパッド(2)に対して複数本並列に配設され、前記比例弁(10)と前記液圧ポンプ/モータ(4)は、各液圧シリンダ(3)の下室に共通配管を介して接続されることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
- 前記液圧ポンプ/モータ(4)は、前記液圧シリンダ(3)の下室から分岐配管を介して圧液がそれぞれ供給される複数の液圧ポンプ/モータ(4)からなり、
前記電動モータ(5)は、前記複数の液圧ポンプ/モータ(4)にそれぞれ接続され、それぞれトルク制御される複数の電動モータ(5)からなることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記比例弁(10)は、前記液圧シリンダ(3)の下室から分岐配管を介して圧液がそれぞれ供給され、それぞれ開度が制御される複数の比例弁(10)からなることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
- 前記液圧シリンダ(3)、前記比例弁(10)、前記液圧ポンプ/モータ(4)、前記電動モータ(5)及び前記圧力検出器(21a)は、1つの前記クッションパッド(2)に対して複数組設けられていることを特徴とする請求項1、2、3、6、9、及び10のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
- 前記スライドの速度を検出するスライド速度検出手段を備え、
前記制御器(70)は、前記ダイクッション圧力指令と前記圧力検出器(21a)によって検出された圧力と前記スライド速度検出手段により検出された速度とに基づいて、前記プレス機械のダイクッション作用時に、各液圧シリンダ(3)毎の比例弁(10)の開度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項11に記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記スライドの速度を検出するスライド速度検出手段と、前記液圧ポンプ/モータ(4)あるいは前記電動モータ(5)のそれぞれの角速度を検出する複数の角速度検出器とを備え、
前記制御器(70)は、前記ダイクッション圧力指令と前記スライド速度検出手段により検出された速度と前記複数の圧力検出器(21a)によって検出されたそれぞれの圧力と前記複数の角速度検出器により検出されたそれぞれの角速度とに基づいて、前記プレス機械のダイクッション作用時に、前記複数の液圧シリンダ(3)におけるそれぞれのダイクッション圧力が前記ダイクッション圧力指令に対応する圧力になるように前記複数の電動モータ(5)のそれぞれのトルクを制御することを特徴とする請求項11又は12に記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 前記クッションパッド(2)の位置を検出するダイクッション位置検出器(23)を各液圧シリンダ(3)ごとに備え、
前記制御器(70)は、前記複数のダイクッション位置検出器(23)によって検出されるそれぞれのダイクッション位置信号を、製品ノックアウト動作時又は単独で各液圧シリンダ(3)を上下動させる場合のそれぞれの位置フィードバック信号として、相応するそれぞれの液圧シリンダ(3)を駆動する電動モータ(5)の制御に用いることを特徴とする請求項11から13のいずれかに記載のプレス機械のダイクッション装置。
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