JP6185634B1

JP6185634B1 - ダイクッション装置

Info

Publication number: JP6185634B1
Application number: JP2016165613A
Authority: JP
Inventors: 義浩伊藤
Original assignee: SR Engineering Co Ltd
Current assignee: SR Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-08-26
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: JP2018030164A

Abstract

【課題】低コストでダイクッション装置のダイクッションの昇降制御を可能とする。【解決手段】プレス機械のスライド８の下方にダイクッションパッド１４が配置され、パット１４を支持している油圧シリンダ１８がプレス機械のワーク１０の成形加工時にパッド１４と共に昇降する。ワーク１０の成形加工時にシリンダ１８のストロークを磁歪センサ２８が検出する。ワーク１０の成形加工時におけるパッド１４の複数のストローク範囲と、これらにそれぞれ対応するパッド１４の上昇または下降の方向と、油圧シリンダ１８の圧力とが、設定部３０に設定されている。磁歪センサ２８が検出したストロークに基づいて、制御部２６が、油圧シリンダの上昇または下降の方向を判定し、判定された方向と検出されたストロークとに応じた圧力を設定部３０から読みだして、その圧力をシリンダ１８に供給するように、油圧シリンダ１８に設けた比例弁２２を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス機械と共に使用するダイクッション装置に関し、特に、ワークへの押圧力を調整することができるものに関する。

従来、プレス機械における絞り加工時のダイクッション装置のワークへの押圧力の特性を、ワークへの加工特性に応じて調整して、成形性を向上させようとするものがある。その一例が、特許文献１に開示されている。

特許文献１の技術では、ダイクッションはロッドを介してオイルシリンダのピストンに接続され、このピストンの昇降によって容積が変化するオイルシリンダのオイル室が電磁ソレノイド弁を介してオイルタンクに接続されている。オイル室には圧力センサが取り付けられ、その検出値は、電磁ソレノイド弁を制御する制御部に供給されている。ダイクッション内にエアー室が設けられ、このエアー室はエアタンクに接続されている。プレス機械のスライドの下降による加圧力によりダイクッションが下降し、エアー室のエアーは圧縮され、オイルシリンダの作動油はオイルタンクに流出するが、電磁ソレノイドの絞りによって流出流量が調整され、ダイクッションの圧力が調整される。スライドの上昇時には、圧縮されたエアー圧によってオイルシリンダのピストンがダイクッションを上昇させることによって、ピストンも上昇し、オイル室にオイルタンクからオイルが供給される。ダイクッションの下降時の圧力調整は、圧力センサによって検出されたオイル室の圧力に応じて、制御部が電磁ソレノイドの絞りを調整することによって行う。

特開平１０−７６３２３号公報

特許文献１の技術では、スライドが下降するときに、共にダイクッションが下降する場合に圧力を調整することができる。ところで、成型方法で、成型方向に下降、上昇を織り交ぜながら行うような複雑な工程が必要な場合に、ダイクッションの圧力を上昇時、下降時に変化させて制御することができない。例えば、エアーの使用を中止し、電磁ソレノイドに代えてサーボ弁を使用し、圧力センサの圧力に基づいてフィードバック制御を行えば、ダイクッションの昇降制御も可能となるが、サーボ弁やフィードバック制御を使用しなければならないので、高コストとなる。

本発明は、低コストでダイクッションの昇降制御が可能なダイクッション装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様のダイクッション装置では、プレス機械のスライドの下方にダイクッションパッドが配置されている。プレス機械では、例えばスライドに上金型が取り付けられ、ボルスタ上に下金型が配置され、上金型と下金型との間にワークが配置され、スライドがボルスタ側の下方に移動することによって、ワークを上金型と下金型との間でプレスする。ダイクッションパッドは、例えばボルスタの下方に配置され、ワークを支持しているダイクッションピンに結合されている。前記ダイクッションパットを流体圧シリンダが支持している。流体圧シリンダは、前記プレス機械のワークの成形加工時に前記ダイクッションパッドと共に昇降可能である。流体圧シリンダとしては、油圧シリンダやエアーシリンダを使用することができる。流体圧シリンダは、流体圧源からの流体によって駆動され、流体圧シリンダが例えばピストンによって２つの部屋に区画され、その一方の部屋に流体が供給されると共に、他方の部屋から流体が排出され、他方の部屋に流体が供給されると共に、他方の部屋から流体が排出されることによって、昇降するものとすることができる。比例弁が、前記プレス機械のワークの成形加工時に、前記流体圧シリンダでの流体の圧力を調整するように流体圧シリンダに設けられている。比例弁は、例えば流体圧源から前記流体圧シリンダの２つの部屋それぞれに供給される流体の圧力を調整するように設けることもできるし、前記流体圧シリンダの２つの部屋それぞれから排出される流体の圧力を調整するように設けることもできるし、流体圧シリンダの２つの部屋のうち１つの部屋への流体の供給時の圧力及び排出時の圧力を調整するように設けることもできる。また、比例弁は、パイロット式の圧力調整弁と、その圧力調整弁のパイロット圧を調整するパイロット圧調整弁とからなるものとすることもできる。前記プレス機械のワークの成形加工時に前記流体圧シリンダまたは前記ダイクッションパッドのストロークをストローク検出手段が、検出する。前記プレス機械のワークの成形加工時における前記ダイクッションパッドまたは前記流体圧シリンダの複数のストローク範囲と、これら複数のストローク範囲にそれぞれ対応する前記ダイクッションパッドまたは前記流体圧シリンダの上昇または下降の方向と、前記複数のストローク範囲にそれぞれ対応する前記流体圧シリンダの圧力とが、設定部に設定されている。前記ストローク範囲は、それぞれのストローク範囲の上限値と下限値との両方を設定する場合もあるし、各ストローク範囲を経時的に配置した場合に、各ストローク範囲の上限値が次のストローク範囲の下限値に一致することを繰り返すものである場合、各上限値及び各下限値のうち一方のみを設定しておくこともできる。前記流体圧シリンダまたは前記ダイクッションパッドの前記ストローク検出手段によって検出されたストロークに基づいて、制御部が、前記流体圧シリンダまたは前記ダイクッションパッドの上昇または下降の方向を判定し、判定された方向と前記検出されたストロークに応じた圧力を前記設定部から読みだして、その読みだされた圧力に前記流体圧シリンダ内の圧力を、前記比例弁が制御する。

このように構成されたダイクッション装置では、プレス機械がワークのプレスを開始すると、ダイクッションパッドが下降し、ダイクッションパッドまたは流体圧シリンダのストロークがストローク検出手段によって検出され、制御部に供給される。制御部は、検出されたストロークを内部に含むストローク範囲から選択する。選択されたストローク範囲が、下降用のものと上昇用のものとの両方になることがある。この場合、例えば検出されたストロークに従って、ダイクッションパッドの移動方向を判定し、その判定された方向に対応するストローク範囲の圧力に流体圧シリンダ内の圧力が変化するように、比例弁を制御する。従って、検出されたストロークに応じて、ダイクッションパッドへの圧力を、下降の場合でも上昇の場合でも、所望の値に調整することができ、しかもその調整にはサーボ弁やフィードバック制御が不要である。

前記制御部は、前記方向の判定を、前記ストローク検出手段の検出値が供給されるごとに、そのとき供給された検出値と前回に供給された検出値とを比較することによって行うことができる。今回のストローク検出値と前回のストローク検出値との偏差の正負を判断することによって、下降であるか上昇であるかを判断することができる。

また、前記ストローク検出手段は、前記流体圧シリンダ内に設けられたセンサとすることもできる。例えば、ストローク検出手段を、流体圧シリンダの外部に設けることもできるが、流体として油を使用した場合に、ストローク検出手段が油によって汚染され、使用不可になる可能性があるが、流体圧シリンダ内に設けることによって、このような問題は生じない。

以上のように、本発明によるダイクッション装置では、ダイクッションパッド及び流体圧シリンダを上昇、下降させる制御を、サーボ弁やフィードバック制御を使用せずに、安価に行うことができる。

本発明の１実施形態のダイクッション装置を使用したプレス機械の概略構成図である。図１のダイクッション装置の設定部に設定されたデータを示す図である。図１のダイクッション装置のクッションストロークとダイクッション圧力の変化を示す図である。図１のダイクッション装置の制御部の動作を示すフローチャートである。図１のダイクッション装置の設定されたデータの別例を示す図である。図５のデータに基づいて制御されるダイクッション装置のクッションストロークとクッション圧力の変化を示す図である。

本発明の１実施形態のダイクッション装置は、プレス機械に使用されている。プレス機械は、図１に示すように、ボルスタ２を有し、その上面に下金型４が配置されている。この下金型４の上方に、上金型６が取り付けられたプレススライド８が配置されている。下金型４と上金型６との間にワーク１０を配置し、プレススライド８を下降させることによって、ワーク１０を下金型４と上金型６とによって決まる形態にプレスする。

ワーク１０は、ダイクッション装置のクッションピン１２に取り付けられている。クッションピン１２は、ダイクッションパッド１４に取り付けられている。ダイクッションパッド１４は、ボルスタ２の下面側に配置したフレーム１６に上下方向に摺動可能に取り付けられている。このダイクッションパッド１４の上面にクッションピン１２が取り付けられている。従って、上金型６がワーク１０に接触し、更に下金型４にワーク１０をプレスするとき、クッションピン１２と共にダイクッション１４が下降する。

ダイクッションパッド１４の下面に、流体圧シリンダ、例えば油圧シリンダ１８の昇降部１８ａが取り付けられており、油圧シリンダ１８の固定部１８ｂが、フレーム１６に取り付けられたベース２０の上面に固定されている。従って、昇降部１８ａは、ダイクッションパッド１４と共に下降可能である。固定部１８ｂ内には図示しないピストンが設けられ、このピストンによって固定部１８ｂ内は２つの部屋に区画され、ピストンは昇降部１８ａに結合されている。

この昇降部１８ａの上昇は、固定部１８ｂ内の一方の部屋に、流体圧源、例えば油圧ポンプ２２から、流体、例えば圧油を圧油供給経路を介して供給し、他方の部屋から圧油を圧油排出経路を介して、例えば油圧ポンプ２２に排出することによって行われ、昇降部１８ａの降下は、固定部１８ｂの他方の部屋に圧油を供給し、一方の部屋から圧油を排出することによって行われる。この圧油の供給は、図示しない切換弁を介して、一方の部屋または他方の部屋に行われ、圧油の排出も、上記切換弁を介して他方の部屋または一方の部屋から行われる。

ベース２０の下面には、機械式リリーフ弁２３が設けられている。このリリーフ弁２３は、パイロット圧方式のもので、そのパイロット圧が比例リリーフ弁２４に供給されており、この比例リリーフ弁２４のリリーフ圧を制御部２６が制御することによって、リリーフ弁２３のパイロット圧が制御されて、シリンダ１８の一方の部屋に供給または排出される圧油の圧力が制御されて、ダイクッションパッド１４の昇降時それぞれに押し力、例えばダイクッション圧力を与えている。リリーフ弁２３と比例リリーフ弁２４とが比例弁を構成している。なお、比例リリーフ弁２４から排出された機械式リリーフ弁２３のパイロット圧油は、比例リリーフ弁２４の排出経路を介して油圧ポンプ２２に戻される。

このダイクッション圧力は、制御部２６が比例リリーフ弁２４を制御することによって調整される。この調整はダイクッションパッド１４のストロークに応じて行うため、このストロークを検出するように、ストローク検出手段、例えば磁歪センサ２８が油圧シリンダ１８内に設けられている。この磁歪センサ２８によって検出されたストロークは、制御部２６に供給されている。このストロークは、ダイクッションパッド１４が基準位置（ストローク０）、例えば上金型６がクッションピン１２に接触した位置から下降するほど、値が大きくなり、例えば基準位置から１２０ｍｍまで降下する。

ダイクッションストロークとダイクッション圧力との関係は、例えば図３に示すようにユーザーによって定められる。同図において、二点鎖線で示すように、プレススライド８が上死点から下死点まで、下降し、上昇し、上昇状態を維持し、下降し、下降状態を維持する。この間のダイクッションストロークに対応してダイクッション圧力が決定される。プレススライド８の下降に伴いダイクッションパッド１４がダイクッションストロークの基準位置０からダイクッションストローク２０ｍｍまで下降する間、３００ｋＮのダイクッション圧力を与えると決定される。０から２０ｍｍまでのダイクッションストローク範囲のダイクッション圧力は、成型開始時の圧力である。プレススライド８のさらなる下降に伴いダイクッションパッド１４がダイクッションストローク２０から４０ｍｍまで下降する間、２５０ｋＮのダイクッション圧力を与えると決定される。プレススライド８のさらなる下降に伴いダイクッションパッド１４がダイクッションストローク４０から６０ｍｍまで下降する間に、２００ｋＮのダイクッション圧力を与えると決定される。プレススライド８の上昇に伴いダイクッションパッド１４がダイクッションストローク６０から５０ｍｍまで上昇する間に、３００ｋＮのダイクッション圧力を与えると決定される。プレススライド８の下降に伴いダイクッションパッド１４がクッションストローク６０から８０ｍｍまで下降する間に、１５０ｋＮのダイクッション圧力を与えると決定される。プレススライド８の下降に伴いダイクッションパッド１４がダイクッションストローク８０から１２０ｍｍ（プレススライド８が下死点に到達したのに相当する位置）まで下降する間に、１００ｋＮのダイクッション圧力を与えると決定される。プレススライド８の停止に伴いダイクッションパッド１４がダイクッションストローク１２０ｍｍで停止する間に、３００ｋＮのダイクッション圧力を与えると決定される。なお、ダイクッションパッド１４の上昇は、例えばプレススライド８が上昇したことにより、ダイクッションパッド１４を押さえていた力が弱まり、ダイクッションパッド１４に油圧シリンダ１８が与えている力の方が大きくなることによって、生じる。

上述したストローク範囲とこれらにそれぞれ対応する設定圧力とが図２に示すようにユーザーによって設定部３０に設定される。但し、図２の設定１乃至設定６として設定されるのは、ダイクッションストローク０から２０ｍｍのストローク範囲を除いた範囲である。ダイクッションストローク０から２０ｍｍの設定圧力は、上述したように成型開始時の圧力であって、別途初期値として３００ｋＮと設定されている。

設定１乃至６において、図３から明らかなように、ダイクッションパッド１４は、常に下降するわけではなく、設定３や６のように下降から転じて上昇し、その上昇した位置を維持する場合がある。単に設定部３０において各ストローク範囲と、これらにそれぞれ対応する設定圧力とを設定しておいて、磁歪センサ２８が検出したストロークが含まれるストローク範囲に対応する設定圧力となるように、設定部２６が比例リリーフ弁２４を制御するだけでは、例えばストローク５０ｍｍは、設定２にも設定３にも含まれており、このストロークが検出された場合、制御部２６は、設定２または設定３の設定圧力のいずれを設定するべきか制御不能となる。そこで、設定部３０では、図２に示すように、各ストローク範囲に対応して、下降または上昇のストローク方向が設定されている。そして、制御部２６は、磁歪センサ２８からのストロークの変化から、ダイクッションパッド１４が上昇しているか、下降しているかを判断し、判断された方向で、検出されたストロークが含まれるストローク範囲に対応する設定圧力がダイクッションパッド１４に与えられるように、比例リリーフ弁２４を制御する。

図４は、ダイクッションストロークが２０から１２０ｍｍの範囲で、制御部２６が行う処理を示すフローチャートである。なお、ダイクッションストローク０から２０ｍｍの範囲で制御部２６が行う処理は、図示していない。予め定めた周期を持つサンプリングタイミングごとに磁歪センサ２８のストローク値が制御部２６に供給される。このストローク値が供給されるごとに図４に示す処理を制御部２６が実行する。図３に破線で示すのが、サンプリングタイミングである。この処理では、今回供給されたストローク値をＳ（０）として制御部２６が取得する（ステップＳ２）。そして、この取得したストローク値が含まれているストローク範囲を、設定部３０から制御部２６が読みだす（ステップＳ４）。例えば図２に示すように設定されている場合に、ストローク値が３０ｍｍであれば、３０ｍｍが含まれるストローク範囲として設定１の２０乃至４０ｍｍが読みだされる。またストローク値が５０ｍｍであれば、５０ｍｍが含まれるストローク範囲として設定２と設定３とが読みだされる。また、ストローク値が１１０ｍｍであれば、１１０ｍｍが含まれる設定５と設定６とが読みだされる。

ステップＳ４に続いて、Ｓ（０）と、前回のサンプリングタイミングに供給されて後述するように記憶されているストローク値Ｓ（−１）とを比較し、Ｓ（０）とＳ（−１）とが等しいか、Ｓ（０）がＳ（−１）より増加しているか、減少しているかを制御部２６が判断する（ステップＳ６）。Ｓ（０）とＳ（−１）とが等しいということは、例えば図３のサンプリングタイミングｔｘ１のストローク値をＳ（−１）と、ｔｘ１よりも一つ前のサンプリングタイミングｔｘ２のストローク値をＳ（０）とすると明らかなように、ダイクッションパッド１４が、前回のサンプリングタイミングと同じ位置に存在していることを表している。Ｓ（０）がＳ（−１）より増加しているということは、例えば図３のサンプリングタイミングｔｘ３のストローク値をＳ（０）、ｔｘ３の１つ前のサンプリングタイミングｔｘ４のストローク値をＳ（−１）とすると明らかなように、ダイクッションパッド１４が前回のサンプリングタイミングの位置よりも下降していることを表している。Ｓ（０）がＳ（−１）より減少しているということは、例えば図３のサンプリングタイミングｔｘ５のストローク値をＳ（０）、ｔｘ５の１つ前のサンプリングタイミングｔｘ６のストローク値をＳ（−１）とすると明らかなように、ダイクッションパッド１４が前回のサンプリングタイミングの位置よりも上昇していることを表している。

従って、ステップＳ６において、増加と判断されると、読みだされているストローク範囲のうち下降と方向が選択されている設定圧力を油圧シリンダ１８が発生するように比例リリーフ弁２４を制御部２６が制御する(ステップＳ８)。例えば、Ｓ（０）が５０ｍｍであれば、設定２と設定３とがステップＳ４において読みだされるが、ステップＳ６での判断の結果が増加であると、設定２の２００ｋＮが設定される。ステップＳ６において、減少または等しいと判断されると、読みだされているストローク範囲のうち上昇と方向が選択されている設定圧力を油圧シリンダ１８が発生するように比例リリーフ弁２４を制御する(ステップＳ１０)。例えば、Ｓ（０）が５０ｍｍであれば、設定２と設定３とがステップＳ４において読みだされるが、ステップＳ６での判断の結果が減少または等しいであると、設定３の３００ｋＮが設定される。

そして、ステップＳ８またはＳ１０に続いて、次回に、この処理を行うときに、現在のストローク値を前回のストローク値として使用するために、制御部２６は、Ｓ（０）のストローク値をＳ（−１）に記憶させ(ステップＳ１２)、この処理を終了する。

このように構成すると、磁歪センサ２８のストローク値と、設定部３０に設定されたデータとに基づいてダイクッションパッド１４に対するダイクッション圧力を、比例リリーフ弁２４を用いて制御することができる。特に、フィードバック制御を用いずに、磁歪センサ２８によって検出したダイクッションパッド１４のストロークの変化に従ってダイクッションパッド１４が下降する場合だけでなく、上昇する場合にも、ダイクッション圧力を調整できる。また、磁歪センサ２８に代えてレーザーセンサを使用することもできるが、油を多く使用する環境下では、油がレーザーセンサの遮光部に付着したり、油が霧状となってレーザー光を乱反射させたりして、レーザーセンサが使用不可になる可能性がある。しかし、磁歪センサ２８を油圧シリンダ１８内に設けているので、油を多く使用する環境下でも、使用不可とならず、ストロークを正確に検出することができる。

設定部３０では、ストローク範囲の下限値と上限値との両方を設定したが、例えば使用する各ストローク範囲を時系列で並べた場合、先行するストローク範囲の上限値が、次のストローク範囲の下限値と一致する場合には、下限値のみを設定するように構成することもできる。図５は、その場合の設定部３０の設定の例で、図６に示すようにダイクッションストローク範囲０から２０ｍｍにおいて、ダイクッション圧力が３００ｋＮ、次のダイクッションストローク範囲２０から４０ｍｍにおいて、ダイクッション圧力が２５０ｋＮ、次のダイクッションストローク範囲４０から２０ｍｍにおいて、ダイクッション圧力が２００ｋＮ、次のダイクッションストローク２０から８０ｍｍにおいて、ダイクッション圧力が１５０ｋＮ、次のダイクッションストローク８０から５０ｍｍにおいて、ダイクッション圧力が２００ｋＮ、次のダイクッションストローク５０から１２０ｍｍにおいて、ダイクッション圧力が１５０ｋＮ、最後のダイクッションストローク１２０から０ｍｍにおいて、ダイクッション圧力が予めノックアウト出力で、各ストローク範囲を時系列で並べると、それぞれ先行するストローク範囲の上限値が、次のストローク範囲の下限値に一致している。この場合、下限値のストローク値と、そのストローク値を下限値とするストローク範囲での設定圧力とストロークの方向とをそれぞれ設定部３０に設定している。このように構成すると、ストローク範囲は、その下限値のみを設定すればよいので、ユーザーの設定作業が容易になる。なお、この場合も、上記の実施形態と同様に、ストローク範囲０乃至２０ｍｍに対する設定圧力は初期値として別途設定されている。

上記の実施形態では、油圧シリンダ１８の一方の部屋への圧油の供給時及び排出時の圧力を調整したが、油圧シリンダ１８の２つの部屋それぞれへの圧油の供給時または排出時の圧力を調整を調整することもできる。また、比例弁としてリリーフ弁２３と比例リリーフ弁２４とを使用したが、これに代えて、単体のリリーフ弁であって、そのパイロット圧を制御部２６によって制御することができるタイプのリリーフ弁を比例弁として使用することもできるし、制御部２６によって制御可能な比例弁であれば、他のタイプのものを使用することもできる。流体圧シリンダとして油圧シリンダを使用したが、これに代えてエアーシリンダを使用することもできる。また、磁歪センサ２８をストローク検出手段として使用したが、これに代えて光電センサ等を使用することもできる。また、上記の実施形態では、ストローク検出手段としての磁歪センサ２８を油圧シリンダ１８に取り付けたが、ストローク検出手段をダイクッションパッド１４に設けることもできる。

２ボルスタ
４下金型
６上金型
８プレススライド
１０ワーク
１２クッションピン
１４ダイクッションパッド
１８油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
２３リリーフ弁（比例弁
２４比例リリーフ弁（比例弁）
２６制御部
２８磁歪センサ（ストローク検出手段）
３０設定部

Claims

プレス機械のスライドの下方に配置されるダイクッションパッドと、
前記ダイクッションパットを支持し、前記プレス機械のワークの成形加工時に前記ダイクッションパッドと共に昇降可能な流体圧シリンダと、
前記プレス機械のワークの成形加工時に前記流体圧シリンダの流体の圧力を調整するように前記流体圧シリンダに設けた比例弁と、
前記プレス機械のワークの成形加工時に前記流体圧シリンダまたは前記ダイクッションパッドのストロークを検出するストローク検出手段と、
前記プレス機械のワークの成形加工時における前記ダイクッションパッドまたは前記流体圧シリンダの複数のストローク範囲と、これら複数のストローク範囲にそれぞれ対応する前記ダイクッションパッドまたは前記流体圧シリンダの上昇または下降の方向と、前記複数のストローク範囲にそれぞれ対応する前記流体圧シリンダの圧力とが設定されている設定部と、
前記流体圧シリンダまたは前記ダイクッションパッドの前記ストローク検出手段によって検出されたストロークに基づいて前記流体圧シリンダまたは前記ダイクッションパッドの上昇または下降の方向を判定し、判定された方向と前記検出されたストロークに応じた圧力を前記設定部から読みだして、その読みだされた圧力に、前記流体圧シリンダの圧力を調整するように前記比例弁を制御する制御部とを、
有するダイクッション装置。
請求項１記載のダイクッション装置において、前記制御部は、前記方向の判定を、前記ストローク検出手段の検出値が供給されるごとに、そのとき供給された検出値と前回に供給された検出値とを比較することによって行うダイクッション装置。
請求項１または２記載のダイクッション装置において、前記ストローク検出手段は、前記流体圧シリンダ内に設けられたセンサであるダイクッション装置。