JP5802230B2 - 絞り成形方法及びサーボプレスシステム - Google Patents
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Description
(a) 絞り成形を行うストロークの過程で、前記スライドを第1の期間停止させる工程と、
(b) 前記スライドが停止している第1の期間内において、前記ダイクッション力を所定のダイクッション力よりも低下させて第2の期間待機させる工程と、
(c) 前記第2の期間の待機後、前記スライドを再起動させる工程と、を含み、
絞り成形を行うストロークの過程で、前記工程(a) から工程(c) による絞り成形を1回以上行うことを特徴とする。
サーボプレスで絞り成形を行う場合、その他の加工に比較して大きな成形エネルギを必要とし、特に深絞り成形時には、大きな成形エネルギを必要とし、かつサーボモータを大きな駆動トルクで駆動する必要がある。その時、絞り成形上、ダイクッション力作用は不可欠であり、ダイクッション力はプレス荷重全体の50%前後を占める。
本出願人は、以下の実験を行うことにより、下記の問題を見いだした。比較的大きなプレス荷重作用を伴う、深絞り成形を行う場合、成形を続行すると、コンデンサに蓄積された駆動エネルギが急激に低下するため、プレスを成形過程で一旦停止させ、成形荷重を低減して駆動エネルギが電源から供給、蓄積されるまで待機させる。
このサーボプレスで、深絞り加工を行う場合、先ず、プレス荷重がトルク能力カーブにおいて、絞りストローク全域で、プレス荷重が許容範囲内にあることが前提であり、本ケースにおいては、それは、“ぎりぎり”クリアしている。
図16(a)〜(d)は、上記のエラー停止する前にスライドを一旦停止させ、蓄積エネルギ量の回復を試みた場合の各波形図である。
本発明に係る絞り成形方法の第1の実施形態は、上記と同じサーボプレスにより絞り成形を行うストロークの過程で、スライドを停止させる期間(第1の期間)内において、ダイクッション力を低下させて所定期間(第2の期間)待機させる。また、スライドを停止させる期間において、スライドが停止すると同時に該スライドを定量だけ上昇させた位置で停止させるようにしている。
<第1の実施形態>
図4及び図5は、本発明に係るサーボプレスシステムの第1の実施形態を示すシステム構成図である。
図4に示すようにサーボプレス本体100は、コラム(フレーム)20、クランク軸21、コンロッド22、スライド23(メインスライド24、サブスライド26)、ボルスタ27等を有するクランク式サーボプレスである。
図4及び図5に示すようにダイクッション装置は、ダイクッション装置本体300と、ダイクッション駆動装置350と、ダイクッション制御装置400とから構成されている。
ダイクッション力は、油圧シリンダ330のクッション圧発生側油圧室330aの圧力とシリンダ面積の積で表すことができるため、ダイクッション力を制御することは、油圧シリンダ330のクッション圧発生側油圧室330aの圧力を制御することを意味する。
油圧シリンダ・ダイクッション力発生側体積:V
ダイクッション力:P
サーボモータトルク:Ta、Tb
モータの慣性モーメント:Ia、Ib
モータの粘性抵抗係数:DMa、DMb
モータの摩擦トルク:fMa、fMb
油圧ポンプ/ モータの押し退け容積:Qa、Qb
スライドから油圧シリンダピストンロッドに加わる力:F
プレスに押されて発生するパッド速度:v
油圧シリンダピストンロッド+ パッドの慣性質量:M
油圧シリンダの粘性抵抗係数:DS
油圧シリンダの摩擦力:fS
圧油に押されて回転するサーボモータ角速度:ωa、ωb
作動油の体積弾性係数:K
比例定数: k1、k2
とすると、静的な挙動は、下記の[数1]式及び[数2]式で表すことができる。
P=∫K((v・A−k1(Qa・ωa+Qb・ωb))/V)dt
[数2]
Ta=k2・PQa/(2π)、Tb=k2・PQb/(2π)
また、動的な挙動は、[数1]式、[数2]式に加えて、[数3]式、[数4]式で表すことができる。
PA−F=M・dv/dt+DS・v+fS
[数4]
Ta−k2・PQa/(2π)=Ia・dωa/dt+DMa・ωa+fMa
Tb−k2・PQb/(2π)=Ib・dωb/dt+DMb・ωb+fMb
上記[数1]式〜[数4]式が意味するもの、即ち、スライド23からクッションパッド320を介して油圧シリンダ330に伝わった力は、油圧シリンダ330のクッション圧発生側油圧室330aを圧縮し、ダイクッション力を発生させる。同時に、ダイクッション力によって油圧ポンプ/モータ354、356を油圧モータ作用させ、この油圧ポンプ/モータ354、356に発生する回転軸トルクがサーボモータ364、366の駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ364、366を回転させ、圧力の上昇が抑制される。
図5に示すようにエネルギ保護制御装置500は、スライド位置制御装置210からスライド速度信号を入力し、エネルギ蓄積装置(コンデンサ)260aに蓄積されたエネルギ蓄積量を検出するエネルギ蓄積量検出器262からエネルギ蓄積量を示す検出信号(例えば、コンデンサ260aの電圧値)を入力する。尚、スライド速度信号は、サーボモータ・エンコーダ41の検出信号から(クランク軸角度と、クランク軸角速度とを演算し、両者から)スライド速度を演算し、又はスライド位置検出器17から出力されるスライド位置検出信号を微分することで算出することができる。
図8及び図9は、本発明に係るサーボプレスシステムの第2の実施形態を示すシステム構成図である。
図8及び図9に示すように第2の実施形態のサーボプレスは、第1の実施形態のサーボプレスの過負荷除去装置44の替りにサブスライド駆動装置50が設けられ、かつサブスライド制御装置600が追加されている点で、第1の実施形態のサーボプレスと相違する。
図13は、ダイクッション力制御装置410内のダイクッション力指令器412の他の実施形態を示すフローチャートである。
本実施形態では、ダイクッション力が少なくとも0にならないようにダイクッション力を低下させることで、ブランクホルダと材料との密着を維持し、これにより絞り成形をよりスムーズに、かつ成形表面を綺麗に仕上げるようにしたが、成形表面の仕上げを問題にしなければ、ダイクッション力を0にしてもよい。この場合、プレス荷重は更に低下し、より省エネルギ化、及びプレスサイクルの短縮化を図ることができる。
Claims (14)
- サーボモータからリンク機構を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスと、クッションパッドを支持し、該クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション装置と、からなるサーボプレスシステムを使用した絞り成形方法であって、
(a) 絞り成形を行うストロークの過程で、前記スライドを第1の期間停止させる工程と、
(b) 前記スライドが停止している第1の期間内において、前記ダイクッション力を所定のダイクッション力よりも低下させて第2の期間待機させる工程と、
(c) 前記第2の期間の待機後、前記スライドを再起動させる工程と、を含み、
絞り成形を行うストロークの過程で、前記工程(a) から工程(c) による絞り成形を1回以上行うことを特徴とする絞り成形方法。 - 前記工程(b) は、少なくとも前記クッションパッドに支持されたブランクホルダと該ブランクホルダ上の材料との密着を維持するために必要なダイクッション力に低下させる請求項1に記載の絞り成形方法。
- 前記工程(a) は、前記スライドの停止後に、該スライドを所定量だけ上昇させた位置で停止させる請求項1又は2に記載の絞り成形方法。
- 前記所定量は、0mmよりも大きく5mmよりも小さい値である請求項3に記載の絞り成形方法。
- 前記サーボプレスは、前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置を有し、
前記第1の期間及び第2の期間は、前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した上限値に回復するまでの期間に対応して設定される請求項1から4のいずれか1項に記載の絞り成形方法。 - サーボモータからリンク機構を介してスライドに駆動力を伝達するサーボプレスであって、前記スライドの位置を示すスライド位置指令値を出力するスライド位置指令器と、前記スライドの位置を検出するスライド位置検出器と、前記スライド位置指令器から出力されるスライド位置指令値と前記スライド位置検出器により検出された前記スライドの位置とに基づいて前記サーボモータを制御するスライド位置制御装置と、を備えたサーボプレスと、
クッションパッドを支持し、該クッションパッドにダイクッション力を発生させるダイクッション力発生手段と、ダイクッション力指令値を出力するダイクッション力指令器と、前記ダイクッション力指令器から出力されるダイクッション力指令値に基づいて、前記ダイクッション力が前記ダイクッション力指令値に対応するダイクッション力になるように前記ダイクッション力発生手段を制御するダイクッション力制御装置と、を備えたダイクッション装置と、からなるサーボプレスシステムにおいて、
前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記スライドを1回以上停止させる前記スライド位置指令値を出力し、
前記ダイクッション力指令器は、前記スライド位置指令器から前記スライドを停止させるスライド位置指令値が出力されている期間内において、前記ダイクッション力を低下させるダイクッション力指令値を出力することを特徴とするサーボプレスシステム。 - 前記ダイクッション力指令器は、前記ダイクッション力を低下させる際に、少なくとも前記クッションパッドに支持されたブランクホルダと該ブランクホルダ上の材料との密着を維持するために必要なダイクッション力に対応するダイクッション力指令値を出力する請求項6に記載のサーボプレスシステム。
- 前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記スライドを1回以上停止させる前記スライド位置指令値を出力する際に、前記スライドを停止させるスライド位置指令値の出力後に、該スライド位置指令値のスライド位置よりも所定量だけ上昇したスライド位置を示すスライド位置指令値を出力する請求項6又は7に記載のサーボプレスシステム。
- 前記スライドが停止したことを検出するスライド停止検出器と、前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を検出するエネルギ蓄積量検出器とを有し、
前記ダイクッション力指令器は、前記スライド停止検出器により前記スライドが停止したことが検出されると、前記停止が検出された時点から前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が予め設定した上限値に達するまでの期間、前記ダイクッション力を低下させるダイクション力指令値を出力し、前記エネルギ蓄積量検出器により前記エネルギ蓄積量が前記上限値に達したことが検出されると、その後、前記低下させたダイクッション力を上昇させるダイクション力指令値を出力する請求項6から8のいずれか1項に記載のサーボプレスシステム。 - 前記ダイクッション力指令器は、前記スライド位置指令器から前記スライドを停止させるスライド位置指令値が出力された後、前記スライドを再起動させるスライド位置指令値が出力される前に、前記低下させたダイクッション力を上昇させるダイクション力指令値を出力する請求項6から9のいずれか1項に記載のサーボプレスシステム。
- 前記サーボモータに電力を供給するエネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量を検出するエネルギ蓄積量検出器を有し、
前記スライド位置指令器は、プレス成形を行うストロークの過程で、前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した下限値に達すると、前記スライドを停止させるスライド位置指令値を出力する請求項6から10のいずれか1項に記載のサーボプレスシステム。 - 前記スライド位置指令器は、前記スライドを停止させるスライド位置指令値を出力した後、前記エネルギ蓄積量検出器により検出される前記エネルギ蓄積装置のエネルギ蓄積量が、予め設定した上限値に達すると、前記スライドを再起動させるスライド位置指令値を出力する請求項11に記載のサーボプレスシステム。
- 前記スライドが停止したことを検出するスライド停止検出器と、タイマーとを有し、
前記ダイクッション力指令器は、前記スライド停止検出器により前記スライドが停止したことが検出されると、前記停止が検出された時点から前記タイマーにより計測される一定時間、前記ダイクッション力を低下させるダイクション力指令値を出力し、その後、低下させたダイクッション力を上昇させるダイクション力指令値を出力する請求項6から8のいずれか1項に記載のサーボプレスシステム。 - 前記スライドは、前記リンク機構を介して駆動力が伝達されるメインスライドと、該メインスライドに対して相対的に昇降可能に配設されたサブスライドとからなり、
前記サーボプレスは、
前記サブスライドを前記メインスライドと同じ方向に往復駆動させるサブスライド駆動装置と、
前記メインスライドに対する前記サブスライドの相対的な位置を示すサブスライド相対位置指令値を出力するサブスライド相対位置指令器と、
前記サブスライド相対位置指令器から出力されるサブスライド相対位置指令値に基づいて前記メインスライドに対する前記サブスライドの位置を制御するサブスライド位置制御装置と、を備え、
前記サブスライド相対位置指令器は、前記スライド位置指令器から前記メインスライドを停止させるスライド位置指令値が出力される際に、前記メインスライドを停止させるスライド位置指令値の出力後に、前記サブスライドを所定量だけ上昇させる相対位置を示すサブスライド相対位置指令値を出力する請求項6又は7に記載のサーボプレスシステム。
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