JP6059291B2 - プレス機械のダイクッション装置 - Google Patents
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Description
本発明はプレス機械のダイクッション装置に係り、特に1台のプレス機械に対して複数のクッションパッドを用いたプレス機械のダイクッション装置に関する。
従来、この種のダイクッション装置として、特許文献1、2及び3に記載のものがある。
特許文献1に記載のダイクッション装置は、下方よりクッションピンを介して下型を支持するクッションパッドを複数分割して、パッド部材毎にラック杆を接続し、かつこれらラック杆に、パッド部材毎に設置したサーボモータを減速ギヤ列を介して接続すると共に、各サーボモータを数値制御装置により位置及びトルク制御することにより、クッション作用が得られるようにしている。
特許文献1に記載の発明の実施例では、クッションパッドを4分割し、それぞれサーボモータにより駆動される4組のラック・アンド・ピニオン機構により各パッドに駆動力を伝達できるようになっているが、4組のラック・アンド・ピニオン機構のうちの左右方向に位置する二対のラック・アンド・ピニオン機構は、ピニオンの軸間が最小限のバックラッシュを有する継手により接続され、また、4組のラック・アンド・ピニオン機構のうちの上下方向に位置する二対のラック・アンド・ピニオン機構は、減速ギヤ列の中間ギヤ間が最小限のバックラッシュを存して噛合している(特許文献1の段落[0007]参照)。即ち、特許文献1には、4組のラック・アンド・ピニオン機構は、最小限のバックラッシュを存して機械的に同調されていることが示されている。
また、特許文献2に記載の発明は、パッド本体をクッションシリンダにより弾性支持すると共に、クッション力を数値制御されるNCクッションシリンダにより制御するようにしたプレスのダイクッション装置において、パッド本体を複数のパッド部材に分割し、かつ一部を連結手段で連結して柔構造となし、かつパッド部材毎に1本のクッションシリンダ及びNCクッションシリンダを設けている。
更に、特許文献3に記載のダイクッション装置は、スライドの押圧力をクッションピンを介して受ける複数の小パッドと、複数の小パッドを支持する大パッドと、押圧力に対し、上向きの付勢力を発生させながら大パッドを昇降させる付勢力発生手段とを備えている。
特許文献1には、任意のクッション作用が得られるサーボダイクッション装置の基本的な特徴の他に、従来のエアシリンダ及び油圧シリンダによりクッション作用を得ていたものに比べて装置全体の小型化及び低価格化を図ることができ、更に理由は記載されていないが、パッド毎にサーボモータで独立に制御されるクッション作用によって、アルミニウムのように皺や割れが発生し易いワークに対してもそれらを抑制可能であるという特徴が記載されている。
上記の特徴とクッションパッドを分割した理由との関係は明確に記載されていないが、察するに、プレス機械の(ボルスタ等の)変形に対しても、クッションパッドを分割することにより、所定の(作用させたい)ダイクッション力が均一に材料に作用すると考えているものと思われる。
しかしながら、特許文献1に記載のダイクッション装置は、各パッド部材をそれぞれ駆動するラック・アンド・ピニオン機構を用いているものの、複数のラック・アンド・ピニオン機構を、継手や噛合するギヤ列により機械的に同調させており、これでは、パッド部材毎に異なるダイクッションストロークを設定したり、パッド部材毎に異なるダイクッション力を設定することが可能な複数のダイクッション装置として(如何に制御的に創意工夫しても)機能させることはできない。
また、各パッド部材を駆動するラック・アンド・ピニオン機構の複数の駆動軸は、多くともギヤ列のバックラッシュ分の“ガタ”しか有しておらず、テーラードブランク材等の板厚がクッションパッド面上の部位毎に(大きく)異なる材料や、(シム調整された)左右あるいは前後方向に傾いたブランクホルダに、機械的な無理が生じること無く所定のダイクッション力を作用させることはできない。
更に、複数のパッド毎に異なるダイクッション力を精度良く作用させることは、それぞれの軸間で力が干渉し合う為にできない。
特許文献2に記載のダイクッション装置は、剛性の高い一体構造のクッションパッドを使用せずに、パッド本体を分割してパッド部材毎にNCクッションシリンダを数値制御し、かつ分割された各パッド部材の分割面下部を連結手段で連結することを特徴としており、これにより分割されたパッド部材毎にその傾きが大きくなったり、ダイクッション力にバラツキが発生しないようにしている。
しかし、特許文献2に記載のダイクッション装置は、特許文献1に記載のダイクッション装置と同様に、パッド部材毎に異なるダイクッションストロークを設定したり、パッド部材毎に異なるダイクッション力を設定することが可能な複数のダイクッション装置として機能させることはできない。
また、各パッド部材の分割面下部は連結部材を介して連結されている為、各パッド部材を各々独立して上下方向に大きく変位させることはできず、テーラードブランク材等の板厚がクッションパッド面上の部位毎に異なる材料や、成形性本位でシム調整されて左右あるいは前後方向に傾いたブランクホルダに、機械的な無理が生じること無く所定のダイクッション力を作用させることはできない。また、複数のパッド部材毎に異なるダイクッション力を精度良く作用させることはできない。
また、クッションパッドを複数のパッド部材に分割すると、絞り成形中において、パッド部材の作用点とパッド部材の中心の反力点との間には、パッド部材毎に異なった大きさの転倒モーメントが生じるため、各パッド部材が撓んでしまってスムーズに下降させることができず、高精度のプレス成形を行うには限界があるという課題を解決するために、特許文献3に記載のダイクッション装置は、クッションパッドの下降をスムーズに行う為にクッションパッドを複数の小パッドに分割し、各小パッドにダイクッション力を均一に作用させるようにし、複数の小パッドを支持する大パッドを設け、大パッドを昇降させる付勢力発生手段を備えている。しかしながら、複数の小パッドは大パットに連結されている為、小パッド毎に独立した動作は不可能であり、テーラードブランク材等の板厚がクッションパッド面上の部位毎に異なる材料や、シム調整された左右あるいは前後方向に傾いたブランクホルダに、機械的な無理が生じること無く所定のダイクッション力を作用させることはできない。更に、複数の小パッド毎に異なるダイクッション力を作用させることはできない。
これらの特許文献1〜3に記載のダイクッション装置において、全てに共通している技術的な特徴は、クッションパッドを分割することにより、クッションパッドに均一なダイクッション力を作用させようとしていることと、分割されたパッド部材間の平行(同調)を保持する為に機械的な同調機構を設けていることである。
しかしながら、機械的な同調機構を使用する場合、同調機構の剛性範囲内では、ダイクッション力やクッションパッド位置の同調作用を得ることができるが、それ以上の高精度な(積極的な)同調作用は得られない。また、分割されたパッド毎に異なるダイクッションストロークを設定したり、パッド毎にダイクッション力を設定することが可能な複数のダイクッション装置として機能させることはできない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、プレス機械のボルスタを中心とした撓み等によらず均一のダイクッション力を作用させる機能をより向上させ、また、複数のクッションパッド間の機械的な同調精度に比べて高精度な同調が可能であり、更に複数のクッションパッド毎にダイクッションストロークの設定やダイクッション力の設定が可能な複数のダイクッション装置として機能させることができるプレス機械のダイクッション装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の一の態様に係るプレス機械のダイクッション装置は、複数のクッションパッドと、前記複数のクッションパッドをそれぞれ支持し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させることが可能であり、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させることが可能な複数のダイクッション力発生器と、前記複数のダイクッション力発生器を制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させ、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるダイクッション制御器と、を備えている。
本発明の一の態様によれば、機械的な拘束を受けることなく、複数のクッションパッドに均一のダイクッション力、又は複数のクッションパッド毎に設定された所望のダイクッション力を精度よく作用させることができる。
本発明の他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のクッションパッドは、共通のダイクッションストロークを有し、前記ダイクッション制御器は、1つのダイクッション制御器により構成され、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドを1つのクッションパッドとして制御する。
本発明の他の態様によれば、複数のクッションパッドに均一のダイクッション力、又は複数のクッションパッド毎に設定された所望のダイクッション力を精度よく作用させることができ、かつ複数のクッションパッドを、仮想的に1つのクッションパッドとして制御することができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のクッションパッドのクッションパッド位置をそれぞれ検出する複数のクッションパッド位置検出器を備え、前記ダイクッション制御器は、共通のダイクッション位置指令を出力するダイクッション位置指令器と、前記ダイクッション位置指令器から出力される前記共通のダイクッション位置指令と前記複数のクッションパッド位置検出器により検出されたクッションパッド位置とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させる複数の位置制御補償器と、からなるダイクッション位置制御器を含んでいる。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッドを仮想的に1つのクッションパッドとして位置制御することができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のダイクッション力発生器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して2以上配置され、前記複数のクッションパッド位置検出器は、前記複数のダイクッション力発生器に対応して設けられ、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して配置された2以上のダイクッション力発生器の各位置又は各位置の近傍におけるダイクッション位置をそれぞれ検出し、前記複数の位置制御補償器は、前記複数のダイクッション力発生器にそれぞれ対応して設けられ、前記ダイクッション位置指令器から出力される前記共通のダイクッション位置指令と前記複数のクッションパッド位置検出器のうちの対応するクッションパッド位置検出器により検出されたダイクッション位置とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させることが好ましい。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッドを仮想的に1つのクッションパッドとして位置制御することができ、特に各クッションパッドに傾きが発生しないように位置制御することができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のダイクッション力発生器から前記複数のクッションパッドに加えられるダイクッション力をそれぞれ検出する複数のダイクッション力検出器を備え、前記ダイクッション制御器は、前記複数のダイクッション力発生器に対して共通のダイクッション力指令又は前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション力指令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共通のダイクッション力指令又は個別のダイクッション力指令と前記複数のダイクッション力検出器によりそれぞれ検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるダイクッション力制御補償器と、からなるダイクッション力制御器を含んでいる。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッドに共通のダイクッション力指令に対応する均一のダイクッション力、又は個別のダイクッション力指令に対応する所望のダイクッション力を精度よく作用させることができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のダイクッション力発生器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して2以上配置され、前記複数のダイクッション力検出器は、前記複数のダイクッション力発生器に対応して設けられ、前記複数のダイクッション力発生器から前記複数のクッションパッドに加えられるダイクッション力をそれぞれ検出し、前記複数のダイクッション力制御補償器は、前記ダイクッション力指令器から出力される共通のダイクッション力指令又は個別のダイクッション力指令と前記複数のダイクッション力検出器によりそれぞれ検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させることが好ましい。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッドに共通のダイクッション力指令に対応する均一のダイクッション力、又は個別のダイクッション力指令に対応する所望のダイクッション力を精度よく作用させることができ、特に1つのクッションパッド内においても均一のダイクッション力、又はダイクッション力発生器が配置された位置毎に所望のダイクッション力を精度よく作用させることができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記ダイクッション力指令器は、前記複数のダイクッション力発生器に対して共通のダイクッション力指令、各クッションパッドに配置された2以上のダイクッション力発生器に対して共通のダイクッション力指令、又は各クッションパッドに配置された2以上のダイクッション力発生器毎に個別のダイクッション力指令の設定が可能であり、前記設定されたダイクッション力指令を出力することが好ましい。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッドに均一のダイクッション力を作用させ、又はダイクッション力発生器が配置された位置毎に所望のダイクッション力を精度よく作用させることができ、特にダイクッション力指令器におけるダイクッション力指令の設定に応じて適宜のダイクッション力を作用させることができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のクッションパッドは、個別のダイクッションストロークを有し、前記ダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ制御する複数のダイクッション制御器により構成され、前記複数のダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ制御する。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を精度よく作用させることができ、特に用途に応じて複数台のダイクッション装置として使用することができ、多種多様な成形に適用することができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のクッションパッドのクッションパッド位置をそれぞれ検出する複数のクッションパッド位置検出器を備え、前記複数のダイクッション制御器の各ダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション位置指令を出力するダイクッション位置指令器と、前記ダイクッション位置指令器から出力されるダイクッション位置指令と前記複数のクッションパッド位置検出器のうちの対応するクッションパッド位置検出器により検出されたクッションパッド位置とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器のうちの対応するダイクッション力発生器を制御し、前記複数のクッションパッドのうちの対応するクッションパッドを独立して昇降させる位置制御補償器と、からなるダイクッション位置制御器を含んでいる。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッド毎の複数台のダイクッション装置として機能させることができ、その結果、ダイクッション装置毎に異なる金型を扱うことが可能になり、複数のクッションパッドのダイクッションストロークを個別に設定することが可能である。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のダイクッション力発生器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して2以上配置され、前記複数のクッションパッド位置検出器は、前記複数のダイクッション力発生器に対応して設けられ、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して配置された2以上のダイクッション力発生器の各位置又は各位置の近傍におけるダイクッション位置をそれぞれ検出し、前記複数の位置制御補償器は、前記複数のダイクッション力発生器にそれぞれ対応して設けられ、前記ダイクッション位置指令器から出力される前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション位置指令と前記複数のクッションパッド位置検出器のうちの対応するクッションパッド位置検出器により検出されたダイクッション位置とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させることが好ましい。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッド毎の複数台のダイクッション装置として機能させることができ、その結果、ダイクッション装置毎に異なる金型を扱うことが可能になり、複数のクッションパッドのダイクッションストロークを個別に設定することが可能であり、特に各クッションパッドに傾きが発生しないように位置制御することができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに発生するダイクッション力をそれぞれ検出する複数のダイクッション力検出器を備え、前記複数のダイクッション制御器の各ダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション力指令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と前記複数のダイクッション力検出器のうちの対応するダイクッション力検出器により検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドのうちの対応するクッションパッドに独立したダイクッション力を発生させるダイクッション力制御補償器と、からなるダイクッション力制御器を含んでいる。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッド毎の複数台のダイクッション装置として機能させることができ、その結果、ダイクッション装置毎に異なる金型を扱うことが可能になり、複数のクッションパッドのダイクッションストロークやダイクッション力を個別に設定することが可能である。これにより、1つのプレス機械において、例えば第1型における第1絞りから第N型における第N絞りといった、多工程の絞り成形を行うこと(によりより深い絞り成形)が可能になる等、多種多様な成形に適用することができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のダイクッション力発生器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して2以上配置され、前記複数のダイクッション力検出器は、前記複数のダイクッション力発生器に対応して設けられ、前記複数のダイクッション力発生器から前記複数のクッションパッドに加えられるダイクッション力をそれぞれ検出し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応するダイクッション力指令器は、更に各クッションパッドに配置された2以上のダイクッション力発生器にそれぞれ対応する個別のダイクッション力指令を出力し、前記複数のダイクッション力制御補償器は、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と前記複数のダイクッション力検出器のうちの対応するダイクッション力検出器により検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドのうちの対応するクッションパッドに独立したダイクッション力を発生させることが好ましい。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッド別に個別のダイクッション力指令に対応する所望のダイクッション力を精度よく作用させることができ、特に1つのクッションパッド内においてもダイクッション力発生器が配置された位置毎に所望のダイクッション力を精度よく作用させることができる。
本発明の更に他の態様に係るプレス機械のダイクッション装置において、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応するダイクッション力指令器は、各クッションパッドに対応する共通のダイクッション力指令、又は各クッションパッドに配置された2以上のダイクッション力発生器毎に個別のダイクッション力指令の設定が可能であり、前記設定されたダイクッション力指令を出力することが好ましい。
本発明の更に他の態様によれば、複数のクッションパッドに共通のダイクッション力指令に対応する均一のダイクッション力を発生させ、又はダイクッション力発生器が配置された位置毎に所望のダイクッション力を精度よく作用させることができ、特にダイクッション力指令器におけるダイクッション力指令の設定に応じて適宜のダイクッション力を作用させることができる。
本発明によれば、機械的な拘束を受けることなく、複数のクッションパッドを独立して制御するようにしたため、プレス機械のボルスタを中心とした撓み等によらず均一のダイクッション力を作用させる機能をより向上させ、また、複数のクッションパッド間の機械的な同調精度に比べて高精度な同調が可能であり、更に複数のクッションパッド毎にダイクッションストロークの設定やダイクッション力の設定が可能な複数のダイクッション装置として機能させることができる。
以下添付図面に従って本発明に係るプレス機械のダイクッション装置の好ましい実施形態について詳説する。
[ダイクッション装置の構成(第1の実施形態)]
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の実施形態を示す構成図である。
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の実施形態を示す構成図である。
図1に示すプレス機械100は、ボルスタ(ベッド)102、コラム104及びクラウン106でフレームが構成され、スライド110は、コラム104に設けられたガイド部108により鉛直方向に移動自在に案内されている。スライド110は、図示しない駆動手段によって回転駆動力が伝達されるクランク軸112を含むクランク機構によって図1上で上下方向に移動させられる。
クランク軸112には、クランク軸112の角度を検出するクランク角度検出器116及びクランク角速度検出器118が設けられている。
スライド110には上金型120が装着され、ベッド102上(のボルスタ上)には下金型122が装着されている。
ダイクッション装置200は、主としてブランクホルダ(皺押え板)202と、ブランクホルダ202を複数のクッションピン204を介して支持する複数のクッションパッド210−1〜210−N(Nは2以上の整数)と、クッションパッド210−1〜210−Nをそれぞれ支持し、クッションパッド210−1〜210−Nをそれぞれ支持する複数の油圧シリンダ220−1〜220−Nと、油圧シリンダ220−1〜220−Nをそれぞれ駆動する複数の油圧回路250−1〜250−Nと、油圧回路250−1〜250−Nを制御するダイクッション制御器300(図2)と、から構成されている。
ここで、油圧シリンダ220−1〜220−N及び油圧回路250−1〜250−Nは、各クッションパッド210−1〜210−Nをそれぞれ独立して昇降させることが可能であり、かつ各クッションパッド210−1〜210−Nにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させることが可能な複数のダイクッション力発生器として機能する。
また、油圧シリンダ220−1〜220−Nのピストンロッド220a−1〜220a−Nの伸縮方向の位置を、クッションパッド210−1〜210−Nの昇降方向の位置(クッションパッド位置)として検出する複数のクッションパッド位置検出器224−1〜224−Nが、それぞれ複数の油圧シリンダ220−1〜220−Nに対応して設けられている。
上金型120と下金型122の間には、ブランクホルダ202が配置され、下側が複数のクッションピン204を介してクッションパッド210−1〜210−Nで支持され、上側には材料203がセットされる(接触する)。尚、ブランクホルダ202は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nに対応して分割されていてもよい。
次に、油圧シリンダ220−1〜220−Nをそれぞれ駆動する油圧回路250−1〜250−Nの構成について説明する。
油圧回路250−1〜250−Nは、それぞれアキュムレータ252−1〜252−N、油圧ポンプ/モータ254−1〜254−N、油圧ポンプ/モータ254−1〜254−Nの回転軸に接続されたサーボモータ256−1〜256−N、サーボモータ256−1〜256−Nの駆動軸の角速度(サーボモータ角速度ω)を検出するサーボモータ角速度検出器258−1〜258−N、リリーフ弁260−1〜260−N、逆止弁262−1〜262−N及びダイクッション力検出器に相当するダイクッション圧力検出器264−1〜264−Nから構成されている。
尚、各油圧回路250−1〜250−Nは、それぞれ同一の構成のため、以下、油圧回路250−1について説明する。
アキュムレータ252−1は、低圧のガス圧がセットされ、タンクの役割を果たすとともに、逆止弁262−1を介して略一定の低圧油を油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室(クッション圧発生側加圧室)220b−1に供給し、ダイクッション力制御時に昇圧しやすくする役割も果す。
油圧ポンプ/モータ254−1の一方のポート(吐出口)は、油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1に接続され、他方のポートはアキュムレータ252−1に接続されている。
尚、リリーフ弁260−1は、異常圧力発生時(ダイクッション力制御が不能で、突発的な異常圧力発生時)に動作し、油圧機器の破損を防止する手段として設けられている。また、油圧シリンダ220−1の下降側加圧室(パッド側加圧室)220c−1は、アキュムレータ252−1に接続されている。
油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1に作用する圧力は、ダイクッション圧力検出器264−1により検出され、サーボモータ256−1の角速度はサーボモータ角速度検出器258−1により検出される。
[ダイクッション力制御の原理]
ダイクッション力は、油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1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220−1の上昇側加圧室220b−1の圧力を制御することを意味する。
ダイクッション力は、油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1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220−1の上昇側加圧室220b−1の圧力を制御することを意味する。
いま、油圧シリンダ・ダイクッション圧力発生側断面積:a
油圧シリンダ・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(サーボ)モータトルク:T
サーボモータの慣性モーメント:I
サーボモータの粘性抵抗係数:DM
サーボモータの摩擦トルク:fM
油圧モータの押し退け容積:Q
スライドから油圧シリンダピストンロッドに加わる力:Fslide
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:ω
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(1)及び(2)式で表すことができる。
油圧シリンダ・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(サーボ)モータトルク:T
サーボモータの慣性モーメント:I
サーボモータの粘性抵抗係数:DM
サーボモータの摩擦トルク:fM
油圧モータの押し退け容積:Q
スライドから油圧シリンダピストンロッドに加わる力:Fslide
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:ω
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(1)及び(2)式で表すことができる。
P=∫K((v・A−k1Q・ω)/V)dt ……(1)
T=k2・PQ/(2π) ……(2)
また、動的な挙動は(1)、(2)式に加えて(3)、(4)式で表すことができる。
T=k2・PQ/(2π) ……(2)
また、動的な挙動は(1)、(2)式に加えて(3)、(4)式で表すことができる。
PA−F=M・dv/dt+DS・v+fS ……(3)
T−k2・PQ/(2π)=I・dω/dt+DM・ω+fM ……(4)
上記(1)〜(4)式が意味するもの、即ち、スライド110からクッションパッド210−1を介して油圧シリンダ220−1に伝わった力は、油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1を圧縮し、ダイクッション圧力を発生させる。同時に、ダイクッション圧力によって油圧ポンプ/モータ254−1を油圧モータ作用させ、この油圧ポンプ/モータ254−1に発生する回転軸トルクがサーボモータ256−1の駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ256−1を回転させ、圧力の上昇が抑制される。結局、ダイクッション圧力(ダイクッション力)は、サーボモータ256−1の駆動トルクに応じて決定される。
T−k2・PQ/(2π)=I・dω/dt+DM・ω+fM ……(4)
上記(1)〜(4)式が意味するもの、即ち、スライド110からクッションパッド210−1を介して油圧シリンダ220−1に伝わった力は、油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1を圧縮し、ダイクッション圧力を発生させる。同時に、ダイクッション圧力によって油圧ポンプ/モータ254−1を油圧モータ作用させ、この油圧ポンプ/モータ254−1に発生する回転軸トルクがサーボモータ256−1の駆動トルクに抗じたところで、サーボモータ256−1を回転させ、圧力の上昇が抑制される。結局、ダイクッション圧力(ダイクッション力)は、サーボモータ256−1の駆動トルクに応じて決定される。
[ダイクッション制御器の第1の実施形態]
図2は、図1に示したダイクッション装置200におけるダイクッション制御器300の第1の実施形態を示すブロック図である。
図2は、図1に示したダイクッション装置200におけるダイクッション制御器300の第1の実施形態を示すブロック図である。
ダイクッション制御器300は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nの個数分の複数のダイクッション制御器300−1〜300−Nにより構成されており、特に第1の実施形態のダイクッション制御器300は、トルク指令N選択器340によりダイクッション制御器300−1が選択され、複数のクッションパッド210−1〜210−Nを1基の(多軸(N軸)同調式)サーボダイクッション装置として制御する場合に関して示している。
尚、複数のダイクッション制御器300−1〜300−Nは、それぞれ同一の機能を有するため、以下、主としてクッションパッド210−1を制御するダイクッション制御器300−1について説明する。
ダイクッション制御器300−1は、主としてダイクッション位置制御器310と、信号演算器311と、ダイクッション圧力制御器320と、トルク指令選択器330とから構成されている。
信号演算器311には、クランク角度検出器116及びクランク角速度検出器118からそれぞれクランク角度信号及びクランク角速度信号が加えられており、信号演算器311は、クランク角度信号からスライド位置を示すスライド位置信号を算出し、算出したスライド位置信号をそれぞれダイクッション位置制御器310、ダイクッション圧力制御器320及びトルク指令選択器330に出力し、クランク角速度信号からスライド速度を示すスライド速度信号を算出し、算出したスライド速度信号をダイクッション圧力制御器320に出力する。
トルク指令選択器330は、入力するスライド位置信号に基づいてスライド110が非加工工程の領域にあるか、又は加工工程の領域にあるかを判断し、スライド110が非加工工程の領域にある場合には、ダイクッション位置制御器310によるダイクッション位置制御状態に切り替え、スライド110が加工工程の領域にある場合には、ダイクッション圧力制御器320によるダイクッション力制御状態に切り替える。
<ダイクッション位置の制御>
ダイクッション位置制御器310は、主としてダイクッション位置指令器に相当する位置指令器312、及び複数の位置制御補償器314−1〜314−Nを有している。位置指令器312には、位置指令生成における初期値生成用に使用するためにクッションパッド位置検出器224−1〜224−Nからクッションパッド位置を示すクッションパッド位置検出信号が加えられており、位置指令器312は、スライド110が下死点に到達し、ダイクッション力制御終了後に、製品ノックアウト動作を行うとともに、クッションパッド210−1〜210−Nを初期位置であるクッションパッド待機位置に待機させるために、クッションパッド位置(クッションパッド210−1〜210−Nの位置)を制御する共通の位置指令(ダイクッション位置指令)を出力する。
ダイクッション位置制御器310は、主としてダイクッション位置指令器に相当する位置指令器312、及び複数の位置制御補償器314−1〜314−Nを有している。位置指令器312には、位置指令生成における初期値生成用に使用するためにクッションパッド位置検出器224−1〜224−Nからクッションパッド位置を示すクッションパッド位置検出信号が加えられており、位置指令器312は、スライド110が下死点に到達し、ダイクッション力制御終了後に、製品ノックアウト動作を行うとともに、クッションパッド210−1〜210−Nを初期位置であるクッションパッド待機位置に待機させるために、クッションパッド位置(クッションパッド210−1〜210−Nの位置)を制御する共通の位置指令(ダイクッション位置指令)を出力する。
ダイクッション位置制御状態の場合、位置制御補償器314−1〜314−Nは、位置指令器312から出力され共通の位置指令とクッションパッド位置検出器224−1〜224−Nによりそれぞれ検出されるクッションパッド位置検出信号とに基づいて複数のトルク指令T1〜TNを生成し、生成したトルク指令T1〜TNをトルク指令選択器330に出力する。トルク指令選択器330は、ダイクッション位置制御状態の場合、位置制御補償器314−1〜314−Nにより生成されたトルク指令T1〜TNを選択し、それぞれサーボアンプ360−1〜360−Nを介してサーボモータ256−1〜256−Nに出力する。
これにより、サーボモータ256−1〜256〜Nの駆動が制御され、サーボモータ256−1〜256−Nに駆動軸が接続された油圧ポンプ/モータ254−1〜254−N(図1)は、サーボモータ256−1〜256−Nから加えられる駆動トルクにより回転し、油圧シリンダ220−1〜220−Nの上昇側加圧室220b−1〜220b−Nに圧油を供給する。上昇側加圧室220b−1〜220b−Nに圧油が供給された油圧シリンダ220−1〜220−Nは、それぞれピストンロッド220a−1〜220a−Nを介してクッションパッド210−1〜210−Nを上昇させ、クッションパッド210−1〜210−Nの位置(ダイクッション位置)を制御することができる。尚、位置制御補償器314−1〜314−Nは、位置制御における動的安定性を確保するために、サーボモータ角速度検出器258−1〜258−Nにより検出されるサーボモータ256−1〜256−Nのサーボモータ角速度信号を入力し、これに基づいてクッションパッド210−1〜210−Nの昇降方向の位置制御を行うことが好ましい。
上記のように複数のクッションパッド210−1〜210−Nは、ダイクッション位置制御器310によりそれぞれ独立してダイクッション位置が制御されるが、共通の位置指令に基づいて精度よく位置制御されるため、共通のダイクッションストロークを有し、仮想的に1つのクッションパッドとして位置制御される。
<ダイクッション圧力(ダイクッション力)の制御>
ダイクッション力制御器に相当するダイクッション圧力制御器320は、主としてダイクッション力指令器に相当する圧力指令器322と、複数のダイクッション力制御補償器に相当する圧力制御補償器324−1〜324−Nとから構成されている。
ダイクッション力制御器に相当するダイクッション圧力制御器320は、主としてダイクッション力指令器に相当する圧力指令器322と、複数のダイクッション力制御補償器に相当する圧力制御補償器324−1〜324−Nとから構成されている。
圧力指令器322には、スライド110の位置に応じて圧力指令P1〜PNを出力するために、信号演算器311により演算されたスライド位置信号が加えられている。圧力指令器322は、例えば、ステップ状の圧力指令P1〜PNを出力し、スライド位置信号に基づいて圧力指令P1〜PNの出力タイミング等を制御している。
尚、圧力指令器322から出力される圧力指令P1〜PNは、複数の油圧シリンダ220−1〜220−N(複数のクッションパッド210−1〜210−N)に対して共通の圧力指令としてもよいし、複数の油圧シリンダ220−1〜220−Nにそれぞれ対応する個別の圧力指令としてもよい。即ち、圧力指令器322は、共通の圧力指令、又は油圧シリンダ220−1〜220−N毎に個別の圧力指令の設定が可能であり、設定された圧力指令P1〜PNを出力する。更に、圧力指令P1〜PNは、ステップ状の圧力指令に限らず、ダイクッション位置に応じて段階的に変化し、又はテーパー状に変化するものでもよい。
圧力制御補償器324−1〜324−Nは、圧力指令器322から加えられる圧力指令P1〜PN通りにダイクッション圧力を制御するために、ダイクッション圧力検出器264−1〜264−Nにより検出された油圧シリンダ220−1〜220−Nの上昇側加圧室220b−1〜220b−Nの圧力を示す圧力検出信号を入力している。また、圧力制御補償器324−1〜324−Nは、ダイクッション圧力制御における動的安定性を確保するために、サーボモータ角速度検出器258−1〜258−Nにより検出されるサーボモータ256−1〜256−Nのサーボモータ角速度信号を入力し、これに基づいてダイクッション圧力を制御することが好ましい。
各圧力制御補償器324−1〜324−Nは、それぞれダイクッション位置制御状態(ダイクッション待機位置(保持))制御状態からダイクッション圧力制御状態に制御を切り替えられると、圧力指令P1〜PN、圧力検出信号、サーボモータ角速度信号、及びスライド速度信号を用いて演算したトルク指令T1〜TNをトルク指令選択器330に出力する。トルク指令選択器330は、ダイクッション圧力制御状態の場合、圧力制御補償器324−1〜324−Nにより生成されたトルク指令T1〜TNを選択し、それぞれサーボアンプ360−1〜360−Nを介してサーボモータ256−1〜256−Nに出力する。
これにより、圧力制御補償器324−1〜324−Nは、各サーボモータ256−1〜256〜Nの駆動トルクを制御し、サーボモータ256−1〜256−Nに駆動軸が接続された油圧ポンプ/モータ254−1〜254−N(図1)から油圧シリンダ220−1〜220−Nの上昇側加圧室220b−1〜220b−Nに印加する圧力を制御することで、各油圧シリンダ220−1〜220−Nから発生するダイクッション力を制御する。
また、ダイクッション圧力制御時の、スライド110が材料203(及びブランクホルダ202)に衝突してから下死点に至るまでの下降時(加工時)は、サーボモータ256−1〜256−Nのトルク出力方向と発生速度が反対になる。即ち、スライド110からクッションパッド210−1〜210−Nがそれぞれ受ける動力によって油圧シリンダ220−1〜220−Nの上昇側加圧室220b−1〜220b−Nから圧油が油圧ポンプ/モータ254−1〜254−Nに流入し、油圧ポンプ/モータ254−1〜254−Nが油圧モータとして作用する。この油圧ポンプ/モータ254−1〜254−Nによってサーボモータ256−1〜256−Nが従動して発電機として作用する。サーボモータ256−1〜256−Nによって発電された電力は、サーボアンプ360−1〜360−Nに電力を供給する電力回生機能付き直流電源装置362を介して交流電源364に回生される。
複数のクッションパッド210−1〜210−Nは、機械的な拘束を受けず、ダイクッション圧力制御器320によりそれぞれ独立してダイクッション力が制御される。これにより、圧力指令器322から共通の圧力指令P1〜PNを出力することにより、複数のクッションパッド210−1〜210−Nに均一のダイクッション力を作用させることができる。また、圧力指令器322から個別の圧力指令P1〜PNを出力することにより、クッションパッド210−1〜210−N毎に圧力指令P1〜PNに対応する所望のダイクッション力を精度よく作用させることができる。
図3は、図1に示す破線で囲んだ成形途中の材料203(製品)の拡大図であり、図3(A)及び(B)は、それぞれ製品の平面図及び側面図である。
図3(A)に示すように左側が右側より大きな絞り形状を有する(1つの)製品の金型(上金型120及び下金型122)を用いて材料203を成形する場合、材料203の左右方向に偏心したプレス荷重が加わる。この場合、複数のクッションパッド210−1〜210−Nに均等なダイクッション力を作用させるよりも各クッションパッド210−1〜210−N(例えば、左右に分割したクッションパッド毎)に異なるダイクッション力を作用させることが好ましい。
図4は、図3に示す形状の製品のダイクッション力作用時の各物理量の変化を示す波形図であり、図4(A)はスライド位置及びダイクッション位置を示す波形図であり、図4(B)は左右のクッションパッドに作用するダイクッション荷重を示す波形図である。
図3(A)に示すように左側が右側より大きな絞り形状を有する製品をプレス成形する場合、図4(B)に示すように左側のクッションパッドに作用するダイクッション荷重が、右側のクッションパッドに作用するダイクッション荷重よりも大きくなるように、左右のクッションパッド毎にダイクッション力を制御する。このように機械的な拘束を受けることなく、分割された各クッションパッドに作用するダイクッション力を独立して制御するようにしたため、各クッションパッドに意図通りに(指令通りに精度良く)ダイクッション力を作用させることができ、成形性を格段に向上させることができる。
[ダイクッション装置の構成(第2の実施形態)]
図5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の実施形態を示す構成図である。尚、図1に示したプレス機械のダイクッション装置の第1の実施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5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の実施形態を示す構成図である。尚、図1に示したプレス機械のダイクッション装置の第1の実施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。
第1の実施形態のプレス機械のダイクッション装置は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nをそれぞれ独立してダイクッション位置制御及びダイクッション力制御を行うものの、複数のクッションパッドを有する1つのダイクッション装置として機能するのに対し、第2の実施形態のプレス機械のダイクッション装置は、1つのダイクッション装置として機能する他に、用途に応じて複数のクッションパッドの個数分の複数台のダイクッション装置として使用することができ、多種多様な成形に適用することができる点で相違する。
図5に示す第2の実施形態では、スライド110及びベッド102には、複数のクッションパッド210−1〜210−Nの各々に対応して、それぞれ独立した複数の上金型120−1〜120−N及び下金型122−1〜122−Nが装着されている。
また、複数のブランクホルダ202−1〜202−Nは、クッションピン204を介して複数のクッションパッド210−1〜210−Nによりそれぞれ独立して支持されている。
図5に示すように上金型120−1及び下金型122−1と、上金型120−N及び下金型122−Nとは金型形状が異なり、また、複数のクッションパッド210−1〜210−Nは、個別の(異なる)ダイクッションストロークを有している。
[ダイクッション制御器の第2の実施形態]
図6は、図5に示したダイクッション装置200におけるダイクッション制御器300の第2の実施形態を示すブロック図である。
図6は、図5に示したダイクッション装置200におけるダイクッション制御器300の第2の実施形態を示すブロック図である。
図6において、ダイクッション制御器300は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nの個数分の複数のダイクッション制御器300−1〜300−Nにより構成されており、特に第2の実施形態のダイクッション制御器300は、トルク指令N選択器340によりダイクッション制御器300−1〜300−Nが選択され、複数のクッションパッド210−1〜210−NをN基の別々のサーボダイクッション装置として制御する場合に関して示している。
尚、図2に示した第1の実施形態の1基のサーボダイクッション装置として機能させるか、図6に示す第2の実施形態のN基のサーボダイクッション装置として機能させるかは、ユーザがトルク指令N選択器340を切り換えることにより随時選択することができる。また、複数のダイクッション制御器300−1〜300−Nは、それぞれ同一の機能を有するため、以下、主としてクッションパッド210−1を制御するダイクッション制御器300−1について説明する。
ダイクッション制御器300−1は、主としてダイクッション位置制御器310−1と、ダイクッション圧力制御器320−1と、トルク指令選択器330−1とから構成されている。
ダイクッション位置制御器310−1は、主としてダイクッション位置指令器に相当する位置指令器312−1、及び位置制御補償器314−1を有している。位置指令器312−1には、位置指令生成における初期値生成用に使用するためにクッションパッド位置検出器224−1からクッションパッド位置を示すクッションパッド位置検出信号が加えられており、位置指令器312−1は、スライド110が下死点に到達し、ダイクッション力制御終了後に、製品ノックアウト動作を行うとともに、クッションパッド210−1を初期位置であるクッションパッド待機位置に待機させるために、クッションパッド位置(クッションパッド210−1の位置)を制御する位置指令(ダイクッション位置指令)を出力する。
ダイクッション位置制御状態の場合、位置制御補償器314−1は、位置指令器312−1から出力され位置指令とクッションパッド位置検出器224−1により検出されるクッションパッド位置検出信号とに基づいてトルク指令T1を生成し、生成したトルク指令T1をトルク指令選択器330−1に出力する。トルク指令選択器330−1は、ダイクッション位置制御状態の場合、位置制御補償器314−1により生成されたトルク指令T1を選択し、サーボアンプ360−1を介してサーボモータ256−1に出力する。
これにより、サーボモータ256−1の駆動が制御され、サーボモータ256−1に駆動軸が接続された油圧ポンプ/モータ254−1(図5)は、サーボモータ256−1から加えられる駆動トルクにより回転し、油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1に圧油を供給する。上昇側加圧室220b−1に圧油が供給された油圧シリンダ220−1は、ピストンロッド220a−1を介してクッションパッド210−1を上昇させ、クッションパッド210−1の位置(ダイクッション位置)を制御することができる。尚、位置制御補償器314−1は、位置制御における動的安定性を確保するために、サーボモータ角速度検出器258−1により検出されるサーボモータ256−1のサーボモータ角速度信号を入力し、これに基づいてクッションパッド210−1の昇降方向の位置制御を行うことが好ましい。
上記のようにダイクッション位置制御器310−1は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nのうちのクッションパッド210−1の位置を独立して精度よく位置制御することができる。同様にしてダイクッション位置制御器310−Nは、複数のクッションパッド210−1〜210−Nのうちのクッションパッド210−Nの位置を独立して精度よく位置制御することができる。
また、ダイクッション力制御器に相当するダイクッション圧力制御器320−1は、主としてダイクッション力指令器に相当する圧力指令器322−1と、ダイクッション力制御補償器に相当する圧力制御補償器324−1とから構成されている。
圧力指令器322−1には、スライド110の位置に応じて圧力指令を出力するために、信号演算器311により演算されたスライド位置信号が加えられている。圧力指令器322−1は、例えば、ステップ状の圧力指令を出力し、スライド位置信号に基づいて圧力指令の出力タイミング等を制御している。
圧力制御補償器324−1は、圧力指令器322−1から加えられる圧力指令通りにダイクッション圧力を制御するために、ダイクッション圧力検出器264−1により検出された油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1の圧力を示す圧力検出信号を入力している。また、圧力制御補償器324−1は、ダイクッション圧力制御における動的安定性を確保するために、サーボモータ角速度検出器258−1により検出されるサーボモータ256−1のサーボモータ角速度信号を入力し、これに基づいてダイクッション圧力を制御することが好ましい。
圧力制御補償器324−1は、ダイクッション位置制御状態(ダイクッション待機位置(保持))制御状態からダイクッション圧力制御状態に制御を切り替えられると、圧力指令、圧力検出信号、サーボモータ角速度信号、及びスライド速度信号を用いて演算したトルク指令T1をトルク指令選択器330−1に出力する。トルク指令選択器330−1は、ダイクッション圧力制御状態の場合、圧力制御補償器324−1により生成されたトルク指令T1を選択し、サーボアンプ360−1を介してサーボモータ256−1に出力する。
これにより、圧力制御補償器324−1は、サーボモータ256−1の駆動トルクを制御し、サーボモータ256−1に駆動軸が接続された油圧ポンプ/モータ254−1(図5)から油圧シリンダ220−1の上昇側加圧室220b−1に印加する油圧を制御することで、油圧シリンダ220−1から発生するダイクッション圧力を制御する。
上記のようにダイクッション位置制御器310−1は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nのうちのクッションパッド210−1に作用するダイクッション力を独立して精度よく制御することができる。同様にしてダイクッション位置制御器310−Nは、複数のクッションパッド210−1〜210−Nのうちのクッションパッド210−Nに作用するダイクッション力を独立して精度よく制御することができる。
したがって、第2の実施形態のダイクッション装置は、図5に示すように製品高さが異なる別々のダイクッションストロークを有する製品の金型を用いてプレス成形する場合、クッションパッド毎に別々のダイクッション装置として機能することができる。
このとき、ダイクッション制御器300は、同一のハードウエアを用いてソフトウエア上で複数のクッションパッドの個数分の複数のダイクッション制御器を構成する方法と、それぞれ別々のハードウエアを用いて複数のクッションパッドの個数分の複数のダイクッション制御器を構成する方法とがある。
[ダイクッション装置の構成(第3の実施形態)]
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3の実施形態を示す要部構成図である。尚、図1及び図5に示したプレス機械のダイクッション装置の第1の実施形態及び第2の実施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3の実施形態を示す要部構成図である。尚、図1及び図5に示したプレス機械のダイクッション装置の第1の実施形態及び第2の実施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。
第1の実施形態及び第2の実施形態のプレス機械のダイクッション装置は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nの個数と、複数のクッションパッド210−1〜210−Nを駆動する複数の油圧シリンダ220−1〜220−N及び複数の油圧回路250−1〜250−Nの個数とが同一の場合に関して示しているが、図7に示す第3の実施形態のプレス機械のダイクッション装置は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nのうちの1つのクッションパッド(図7に示す例では、クッションパッド210−1)に対して、複数の油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)及び複数の油圧回路250−1LF(250−1LB)、250−1RF(250−1RB)が設けられている点で相違する。
即ち、図7に示すように複数のクッションパッド210−1〜210−Nのうちの1つのクッションパッド210−1は、4つの油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)により昇降可能に支持されている。尚、4つの油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)は、クッションパッド210−1の左前、左後、右前及び右後に配置されているが、図7上では、左前の油圧シリンダ220−1LF及び右前の油圧シリンダ220−1RFのみが図示されている。
複数の油圧回路250−1LF(250−1LB)、250−1RF(250−1RB)は、それぞれ油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)を駆動するもので、図5に示した油圧回路250−1と同一の構成を有している。尚、図7上では、左前の油圧シリンダ220−1LF及び右前の油圧シリンダ220−1RFを駆動する油圧シリンダ220−1LF及び220−1RFのみが図示されている。
また、4つの油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)は、それぞれ内部にクッションパッド位置検出器224−1LF(224−1LB)、224−1RF(224−1RB)を備えている。クッションパッド位置検出器224−1LF(224−1LB)、224−1RF(224−1RB)を構成する磁気スケールは、ダイクションフレーム(シリンダ側)に固定され、磁気スケールを読み取る磁気検出ヘッドは、ピストンロッド側に固定されている。
これにより、クッションパッド位置検出器224−1LF(224−1LB)、224−1RF(224−1RB)は、4つの油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)のピストンロッドの位置(即ち、ピストンロッドの先端部が取り付けられたクッションパッド210−1の4箇所の高さ位置(クッションパッド位置))を、それぞれ検出することができる。尚、クッションパッド位置検出器224−1LF(224−1LB)、224−1RF(224−1RB)は、それぞれ油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)の取付位置(シリンダ内部)に設けられているが、各油圧シリンダの近傍に設けるようにしてもよい。
また、油圧回路250−1LF(250−1LB)、250−1RF(250−1RB)には、それぞれ油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)の各上昇側加圧室に作用する圧力を検出するダイクッション圧力検出器264−1LF(264−1LB)、264−1RF(264−1RB)が設けられている。
図8及び図9は、それぞれ図7に示したダイクッション装置におけるダイクッション制御器の第3の実施形態を示す要部ブロック図であり、図8はダイクッション位置制御器を示し、図9はダイクッション圧力制御器を示している。
図8に示すようにダイクッション位置制御器310−1は、主としてダイクッション位置指令器に相当する位置指令器312−1と、4つの位置制御補償器314−1LF、314−1LB、314−1RF、314−1RBからなる位置制御補償器314−1とから構成されている。
位置指令器312−1は、4つの位置制御補償器314−1LF、314−1LB、314−1RF、314−1RBに対して共通の位置指令を出力する。
4つの位置制御補償器314−1LF、314−1LB、314−1RF、314−1RBの他の入力には、クッションパッド位置検出器224−1LF、224−1LB、224−1RF、224−1RBからクッションパッド210−1の4箇所の位置(クッションパッド210−1の各油圧シリンダ220−1LF、220−1LB、220−1RF、220−1RBのピストンロッドが取り付けられた位置)の各クッションパッド位置を示すクッションパッド位置検出信号が加えられており、位置制御補償器314−1LF、314−1LB、314−1RF、314−1RBは、位置指令器312−1から出力され位置指令とクッションパッド位置検出器224−1LF、224−1LB、224−1RF、224−1RBによりそれぞれ検出されるクッションパッド位置検出信号とに基づいて、4つの油圧回路250−1LF、250−1LB、250−1RF、250−1RB内の各サーボモータ256−1を駆動するためのトルク指令を生成する。
位置制御補償器314−1LF、314−1LB、314−1RF、314−1RBにより生成された各トルク指令に基づいて各サーボモータ256−1をトルク制御することにより、クッションパッド210−1の位置を制御する。尚、位置制御補償器314−1LF、314−1LB、314−1RF、314−1RBは、位置制御における動的安定性を確保するために、各サーボモータ256−1のサーボモータ角速度信号を入力し、これに基づいてクッションパッド210−1の昇降方向の位置制御を行うことが好ましい。
これにより、ダイクッション位置制御器310−1は、クッションパッド210−1の平行度を保持しつつ、クッションパッド210−1の位置を位置指令通りに精度よく制御することができる。同様にダイクッション位置制御器310−N(図示せず)は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nのうちのクッションパッド210−Nの平行度を保持しつつ、クッションパッド210−Nの位置を位置指令通りに精度よく制御することができる。
図9に示すようにダイクッション圧力制御器320−1は、主としてダイクッション力指令器に相当する圧力指令器322−1と、4つの圧力制御補償器324−1LF、324−1LB、324−1RF、324−1RBからなる圧力制御補償器324−1とから構成されている。
圧力指令器322−1は、4つの油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)に対して共通の圧力指令又は個別の圧力指令を出力する。尚、圧力指令器322−1から出力される圧力指令は、複数の油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)に対して共通の圧力指令としてもよいし、複数の油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)にそれぞれ対応する個別の圧力指令としてもよい。即ち、圧力指令器322-1は、共通の圧力指令、又は油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)毎に個別の圧力指令の設定が可能であり、設定された圧力指令を出力する。
4つの圧力制御補償器324−1LF、324−1LB、324−1RF、324−1RBは、圧力指令器322−1から加えられる圧力指令通りにダイクッション圧力を制御するために、ダイクッション圧力検出器264−1LF、264−1LB、264−1RF、264−1RBにより検出された油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)の各上昇側加圧室に作用する圧力を示す圧力検出信号を入力している。
圧力制御補償器324−1LF、324−1LB、324−1RF、324−1RBは、圧力指令器322−1から入力する圧力指令と、ダイクッション圧力検出器264−1LF、264−1LB、264−1RF、264−1RBから入力する各圧力検出信号とに基づいて油圧回路250−1LF、250−1LB、250−1RF、250−1RB内の各サーボモータ256−1を駆動するためのトルク指令を演算する。
圧力制御補償器324−1LF、324−1LB、324−1RF、324−1RBにより演算された各トルク指令に基づいて各サーボモータ256−1をトルク制御することにより、各油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)に作用するダイクッション力を制御する。尚、圧力制御補償器324−1LF、324−1LB、324−1RF、324−1RBは、ダイクッション圧力制御における動的安定性を確保するために、各サーボモータ256−1のサーボモータ角速度信号を入力し、これに基づいてダイクッション圧力を制御することが好ましい。
これにより、ダイクッション圧力制御器320−1は、クッションパッド210−1に作用するダイクッション力を、クッションパッド210−1を支持する各油圧シリンダ220−1LF(220−1LB)、220−1RF(220−1RB)に作用するダイクッション力を個別に精度よく制御することができる。同様にダイクッション圧力制御器320−N(図示せず)は、複数のクッションパッド210−1〜210−Nのうちのクッションパッド210−Nに作用するダイクッション力を、クッションパッド210−Nを支持する2以上の油圧シリンダ毎に精度よく制御することができる。
[その他]
この実施形態のダイクッション力発生器は、クッションパッドを昇降させる油圧シリンダと、この油圧シリンダを駆動する油圧回路(油圧モータ及びサーボモータ)により構成されているが、これに限らず、ダイクッション力を発生させるものであれば、例えば、クッションパッドを昇降させるスクリューナット機構と、このスクリューナット機構を駆動するサーボモータを用いた機構や、クッションパッドを昇降させるラック・アンド・ピニオン機構と、このラック・アンド・ピニオン機構を駆動するサーボモータを用いた機構で構成されたものでもよく、本発明はサーボダイクッション装置であれば、いかなるものにも適用することができる。
この実施形態のダイクッション力発生器は、クッションパッドを昇降させる油圧シリンダと、この油圧シリンダを駆動する油圧回路(油圧モータ及びサーボモータ)により構成されているが、これに限らず、ダイクッション力を発生させるものであれば、例えば、クッションパッドを昇降させるスクリューナット機構と、このスクリューナット機構を駆動するサーボモータを用いた機構や、クッションパッドを昇降させるラック・アンド・ピニオン機構と、このラック・アンド・ピニオン機構を駆動するサーボモータを用いた機構で構成されたものでもよく、本発明はサーボダイクッション装置であれば、いかなるものにも適用することができる。
また、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
100…プレス機械、110…スライド、116…クランク角度検出器、118…クランク角速度検出器、120、120−1、120−N…上金型、122、122−1、122−N…下金型、200…ダイクッション装置、202、202−1、202−N…ブランクホルダ、203…材料、204…クッションピン、210−1、210−N…クッションパッド、220−1、220−N、220−1LF、220−1LB、220−1RF、220−1RB…油圧シリンダ、224−1、224−N、224−1LF、224−1LB、224−1RF、224−1RB…クッションパッド位置検出器、250−1、250−N、250−1LF、250−1LB、250−1RF、250−1RB…油圧回路、254−1、254−N…油圧ポンプ/モータ、256−1、256−N…サーボモータ、258−1、258−N…サーボモータ角速度検出器、264−1、264−N、264−1LF、264−1LB、264−1RF、264−1RB…ダイクッション圧力検出器、300、300−1、300−N…ダイクッション制御器、310、310−1、310−N…ダイクッション位置制御器、312、312−1、312−N…位置指令器、314−1、314−N…位置制御補償器、320、320−1、320−N…ダイクッション圧力制御器、322、322−1、322−N…圧力指令器、324−1、324−N…圧力制御補償器
Claims (8)
- 共通のダイクッションストロークを有する複数のクッションパッドと、
前記複数のクッションパッドをそれぞれ支持し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させることが可能であり、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させることが可能な複数のダイクッション力発生器と、
前記複数のクッションパッドのクッションパッド位置をそれぞれ検出する複数のクッションパッド位置検出器と、
前記複数のダイクッション力発生器を制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させ、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるダイクッション制御器と、を備え、
前記ダイクッション制御器は、1つのダイクッション制御器により構成され、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドを1つのクッションパッドとして制御し、
前記ダイクッション制御器は、共通のダイクッション位置指令を出力するダイクッション位置指令器と、前記ダイクッション位置指令器から出力される前記共通のダイクッション位置指令と前記複数のクッションパッド位置検出器により検出されたクッションパッド位置とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させる複数の位置制御補償器と、からなるダイクッション位置制御器を含み、
前記複数のダイクッション力発生器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して2以上配置され、
前記複数のクッションパッド位置検出器は、前記複数のダイクッション力発生器に対応して設けられ、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して配置された2以上のダイクッション力発生器の各位置又は各位置の近傍におけるダイクッション位置をそれぞれ検出し、
前記複数の位置制御補償器は、前記複数のダイクッション力発生器にそれぞれ対応して設けられ、前記ダイクッション位置指令器から出力される前記共通のダイクッション位置指令と前記複数のクッションパッド位置検出器のうちの対応するクッションパッド位置検出器により検出されたダイクッション位置とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させるプレス機械のダイクッション装置。 - 1つの製品の金型を用いて1つの材料をプレス成形するプレス機械のダイクッション装置において、
共通のダイクッションストロークを有する複数のクッションパッドと、
前記複数のクッションパッドをそれぞれ支持し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させることが可能であり、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させることが可能な複数のダイクッション力発生器と、
前記複数のダイクッション力発生器から前記複数のクッションパッドに加えられるダイクッション力をそれぞれ検出する複数のダイクッション力検出器と、
前記複数のダイクッション力発生器を制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させ、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるダイクッション制御器と、を備え、
前記ダイクッション制御器は、1つのダイクッション制御器により構成され、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドを1つのクッションパッドとして制御し、
前記ダイクッション制御器は、前記複数のダイクッション力発生器に対して前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション力指令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個別のダイクッション力指令と前記複数のダイクッション力検出器によりそれぞれ検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるプレス機械のダイクッション装置。 - 共通のダイクッションストロークを有する複数のクッションパッドと、
前記複数のクッションパッドをそれぞれ支持し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させることが可能であり、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させることが可能な複数のダイクッション力発生器と、
前記複数のダイクッション力発生器から前記複数のクッションパッドに加えられるダイクッション力をそれぞれ検出する複数のダイクッション力検出器と、
前記複数のダイクッション力発生器を制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させ、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるダイクッション制御器と、を備え、
前記ダイクッション制御器は、1つのダイクッション制御器により構成され、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドを1つのクッションパッドとして制御し、
前記ダイクッション制御器は、前記複数のダイクッション力発生器に対して共通のダイクッション力指令又は前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション力指令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共通のダイクッション力指令又は個別のダイクッション力指令と前記複数のダイクッション力検出器によりそれぞれ検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるダイクッション力制御補償器と、からなるダイクッション力制御器を含み、
前記複数のダイクッション力発生器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して2以上配置され、
前記複数のダイクッション力検出器は、前記複数のダイクッション力発生器に対応して設けられ、前記複数のダイクッション力発生器から前記複数のクッションパッドに加えられるダイクッション力をそれぞれ検出し、
前記複数のダイクッション力制御補償器は、前記ダイクッション力指令器から出力される共通のダイクッション力指令又は個別のダイクッション力指令と前記複数のダイクッション力検出器によりそれぞれ検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるプレス機械のダイクッション装置。 - 前記ダイクッション力指令器は、前記複数のダイクッション力発生器に対して共通のダイクッション力指令、各クッションパッドに配置された2以上のダイクッション力発生器に対して共通のダイクッション力指令、又は各クッションパッドに配置された2以上のダイクッション力発生器毎に個別のダイクッション力指令の設定が可能であり、前記設定されたダイクッション力指令を出力する請求項3に記載のプレス機械のダイクッション装置。
- 個別のダイクッションストロークを有する複数のクッションパッドと、
前記複数のクッションパッドをそれぞれ支持し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させることが可能であり、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させることが可能な複数のダイクッション力発生器と、
前記複数のクッションパッドのクッションパッド位置をそれぞれ検出する複数のクッションパッド位置検出器と、
前記複数のダイクッション力発生器を制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させ、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるダイクッション制御器と、を備え、
前記ダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ制御する複数のダイクッション制御器により構成され、前記複数のダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ制御し、
前記複数のダイクッション制御器の各ダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション位置指令を出力するダイクッション位置指令器と、前記ダイクッション位置指令器から出力されるダイクッション位置指令と前記複数のクッションパッド位置検出器のうちの対応するクッションパッド位置検出器により検出されたクッションパッド位置とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器のうちの対応するダイクッション力発生器を制御し、前記複数のクッションパッドのうちの対応するクッションパッドを独立して昇降させる位置制御補償器と、からなるダイクッション位置制御器を含み、
前記複数のダイクッション力発生器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して2以上配置され、
前記複数のクッションパッド位置検出器は、前記複数のダイクッション力発生器に対応して設けられ、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して配置された2以上のダイクッション力発生器の各位置又は各位置の近傍におけるダイクッション位置をそれぞれ検出し、
前記複数の位置制御補償器は、前記複数のダイクッション力発生器にそれぞれ対応して設けられ、前記ダイクッション位置指令器から出力される前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション位置指令と前記複数のクッションパッド位置検出器のうちの対応するクッションパッド位置検出器により検出されたダイクッション位置とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させるプレス機械のダイクッション装置。 - 前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに発生するダイクッション力をそれぞれ検出する複数のダイクッション力検出器を備え、
前記複数のダイクッション制御器の各ダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション力指令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と前記複数のダイクッション力検出器のうちの対応するダイクッション力検出器により検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドのうちの対応するクッションパッドに独立したダイクッション力を発生させるダイクッション力制御補償器と、からなるダイクッション力制御器を含む請求項5に記載のプレス機械のダイクッション装置。 - 個別のダイクッションストロークを有する複数のクッションパッドと、
前記複数のクッションパッドをそれぞれ支持し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させることが可能であり、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させることが可能な複数のダイクッション力発生器と、
前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに発生するダイクッション力をそれぞれ検出する複数のダイクッション力検出器と、
前記複数のダイクッション力発生器を制御し、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ独立して昇降させ、かつ各クッションパッドにそれぞれ独立したダイクッション力を発生させるダイクッション制御器と、を備え、
前記ダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ制御する複数のダイクッション制御器により構成され、前記複数のダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドをそれぞれ制御し、
前記複数のダイクッション制御器の各ダイクッション制御器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応する個別のダイクッション力指令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と前記複数のダイクッション力検出器のうちの対応するダイクッション力検出器により検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドのうちの対応するクッションパッドに独立したダイクッション力を発生させるダイクッション力制御補償器と、からなるダイクッション力制御器を含み、
前記複数のダイクッション力発生器は、前記複数のクッションパッドの各クッションパッドに対して2以上配置され、
前記複数のダイクッション力検出器は、前記複数のダイクッション力発生器に対応して設けられ、前記複数のダイクッション力発生器から前記複数のクッションパッドに加えられるダイクッション力をそれぞれ検出し、
前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応するダイクッション力指令器は、更に各クッションパッドに配置された2以上のダイクッション力発生器にそれぞれ対応する個別のダイクッション力指令を出力し、
前記複数のダイクッション力制御補償器は、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と前記複数のダイクッション力検出器のうちの対応するダイクッション力検出器により検出されたダイクッション力とに基づいて前記複数のダイクッション力発生器をそれぞれ制御し、前記複数のクッションパッドのうちの対応するクッションパッドに独立したダイクッション力を発生させるプレス機械のダイクッション装置。 - 前記複数のクッションパッドの各クッションパッドにそれぞれ対応するダイクッション力指令器は、各クッションパッドに対応する共通のダイクッション力指令、又は各クッションパッドに配置された2以上のダイクッション力発生器毎に個別のダイクッション力指令の設定が可能であり、前記設定されたダイクッション力指令を出力する請求項7に記載のプレス機械のダイクッション装置。
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