JPH0377039B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、打抜き作業時に生ずる騒音及び振動
を抑制する液圧プレスに関するものである。

（従来の技術） 従来、液圧プレスによる打抜き作業は単位時間
の生産数を多くできない構造的理由から機械プレ
スによる打抜き作業に主流を奪われてきた。近
年、液圧プレス制御技術の進歩により機械プレス
に匹敵する高速型の液圧プレスが開発されてはい
るが、未だに打抜き作業に適した液圧プレスの出
現を見ない。

液圧プレスによる打抜き作業においては、著し
く衝撃的な騒音及び振動を発生する問題点を抱え
ている。その主因は、打抜き作業時の所謂ブレー
クスルー現象に起因することが知られている。し
かしながら、最新の液圧プレスでスライド速度や
加圧力を制御しているものではあつても、騒音及
び振動を微細に抑制できるものは皆無である。
又、液圧プレスに衝撃緩衝シリンダ装置を付加的
に設けて騒音及び振動の対策を計つたものがある
が、緩衝装置の動作タイミングがあいまいであり
制御機能に欠けたものであつた。

打抜き作業時の騒音および振動が高いと、プレ
ス自体はボルトのゆるみ、部材の損傷を生じ、金
型は異常摩耗を起し、このため、打抜き制度が劣
欠するなど種々の悪影響が発生する。又、作業者
の作業環境を悪くし、生産効率を低下させるが、
特に騒音及び振動のレベルが一定基準を越えると
公害防止を定めた法律による規制を受けることに
なる。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、打抜き作業時に騒音及び振動の発生
を微細に抑制緩和することができる液圧プレスを
提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明において課題を解決するための手段は、
プレスフレームの上部に設けられた第１のシリン
ダ、前記第１のシリンダ内に設けられたピストン
と共に昇降するスライドに連結したパンチ、前記
プレスフレームの下部に設けられた第２のシリン
ダ、前記第２のシリンダ内に設けられたピストン
と共に昇降して前記パンチの下降速度を制御する
ホルダ、前記第２のシリンダの上面に設けられか
つ前記パンチと対となるダイス、前記スライドの
位置を検出するスライド位置検出手段、前記ダイ
スの温度変化及びダイスが受ける圧力並びにダイ
スの歪みを検出するダイス監視手段、前記第１及
び第２のシリンダ内の液圧を検出する液圧検出手
段、プレス加工時に前記パンチの下降位置及び下
降速度並びに前記第１及び第２のシリンダの液圧
に基づいて前記パンチがワークピースの食い込み
点位置まで食い込んだことを検出した時に前記第
２のシリンダからの作動液の排出を急速に閉止し
て前記パンチの下降を一旦停止したのち前記第２
のシリンダの閉止を緩やかに開放して当該パンチ
を加工完了位置まで緩やか等速にて下降させる速
度制御手段とを具備することを特徴とするもので
ある。

（作用） パンチ７はワークピース２０に接触して食い込
み始めると、食い込み点位置までほぼ等速で食い
込み下降し、食い込み点位置に到達したときに第
２のシリンダ１４の急速閉止により下降を阻止さ
れる。その後、第２のシリンダ１４の閉止を緩や
かに解放することによりパンチ７を緩やかな等速
にて打抜き完了位置まで下降させる。

（実施例） 第１図は実施例の油圧プレスの構成図である。
液圧プレスのフレーム１の上部に第１のシリンダ
２を設け、この第１のシリンダ２のピストン３に
スライド５が連結されていて、前記ピストン３に
よりスライド５は上下方向に移動するようになつ
ている。前記スライド５の下面にパンチ７が下向
きに固定されている。

前記フレーム１の下部の、所謂ベツド部１０の
上面にはボルスタ１１が固定され、このボルスタ
１１の上には下型台１２及びダイス１３が前記パ
ンチ７に適合するように設置されている。前記ベ
ツド部１０の下方には前記第１のシリンダと対向
する第２のシリンダ１４が設けられ、そのピスト
ン１５の上面にはホルダ１７が係合している。第
１図ではダイス１３上に板状のワークピース２０
が載置され、パンチ７がワークピース２０に接触
する位置まで下降しており、ワークピース２０は
下面をホルダ１７により保持され、パンチ７がワ
ークピース２０に食い込む直前の状態が図示され
ている。

第１のシリンダ２及び第２のシリンダ１４を駆
動する配管系は簡易に図示されているが、第１の
シリンダ２の加圧側２Ａ及び戻し側２Ｂ、ならび
に第２のシリンダ１４の加圧側１４Ａ及び戻し側
１４Ｂと図示しない油圧源とは、それぞれデジタ
ル制御のサーボ制御弁２１及び圧力調整弁（図示
せず）を介在して連通しており、これらサーボ制
御弁２１の開閉及び圧力調整弁の調整によりピス
トン３並びにピストン１５の上下運動が制御され
かつその作動油圧も抑制される。

本発明の油圧プレスの制御は、デジタル制御を
基本としている。第１図に例示したごとくCPU
２４を中心としてRAM２５、キーボード２６、
CRTデイスプレイ２７等の周辺装置を電気的に
接続して打抜き作業を実行する構成となつてい
る。

RAM２５は初期データ及び検知データを記憶
させるために備えられ、キーボード２６はワーク
ピース２０及び加工品並びに作業内容に関する初
期データを入力するためのものである。又、
CRTデイスプレイ２７ではCPU２４からの入出
力データが適時に読み出しできるようになつてい
る。又、圧力センサ３２，３２ａ及び位置センサ
３３並びに金型内センサ３４などの検出信号は
Ｉ／Ｏポート２８を介してCPU２４に逐次入力
されるようになつている。

CPU２４ではワークピース２０の打抜き作業
の試し打ち加工データ値を逐次入力して本工程の
目標値とし、本工程の打抜き作業工程において逐
次検知入力される加工データ値が前記目標値に一
致するまでパンチ７の加工出力を教示制御する加
工指令デジタル信号を出力する。この制御手段と
して設けたCPU２４から出力される加工指令出
力信号は増幅器２９によつて増幅され、サーボ制
御弁２１の開度を変えてパンチ７およびホルダ１
７の運動を抑制する。

圧力センサ３２は第１のシリンダ２の加圧側２
Ａと連結していて、この加圧側２Ａに作動する油
圧の大きさをデジタル信号としてCPU２４に送
信する。

第１のシリンダ２では常にピストン３の戻し側
２Ｂに背圧をかけているので、戻し側２Ｂ内の油
の排出を制御することによりパンチ７の下降速度
を制御できる。又、加圧側２Ａにかかる作動油圧
から戻し側２Ｂの作動油圧を減じたものがパンチ
７の加工出力となる。

本発明では、第２のシリンダ１４の加圧側１４
Ａおよび戻し側１４Ｂの両側に油圧を作動させる
ようにし、パンチ７がワークピース２０を介して
ホルダ１７を圧下するような構成となつているの
で、加圧側１４Ａの油の排出を制御することによ
りパンチ７の下降速度を制御できる。

又、第２のシリンダ１４の加圧側１４Ａに圧力
センサ３２ａを付設しているので、加圧側１４Ａ
に作動する油圧の大きさをデジタル信号として
CPU２４に送信する。なお、第１のシリンダ２
に供給される油圧と第２のシリンダ１４に供給さ
れる油圧を同一にする場合は、第２のシリンダ１
４Ａ側の圧力センサ３２ａを省略して第１のシリ
ンダ２の加圧側２Ａの圧力センサ３２を共通に使
用し、上下移動を制御することも可能である。こ
の場合は、ホルダ１７の微細な制御を若干犠牲に
することにはなるが、本発明の目的を達成するこ
とは可能である。

位置センサ３３は、ベツド部１０の固定ブラケ
ツト３６に設けた位置検出体３７と、上下運動す
るスライド５の側面に前記位置検出体３７と係合
して設置された磁気スケールとから構成され、ベ
ツド部１０に対するスライド５の上下移動量に応
じたデジタル信号をCPU２４に供給する。なお、
CPU２４において位置センサ３３からの位置検
出データはCPU２４に内蔵されたタイマーによ
り時間的変化として演算され、パンチ７の各位置
における速度データとして随時利用できる。又、
位置検出体３７は、ベツド部１０の上に設けたブ
ラケツト３６に設置され、スライド５との相対位
置を検出するから常にベツド面を基準位置として
スライドの位置が計測でき、第１のシリンダ２と
ベツド部１０との間の加圧負荷時のフレーム１の
伸びの影響を受けないで検知できる。

金型内センサ３４は、温度センサ及び歪みセン
サ等から構成されて下型台１２に設置され、打抜
き作業時にダイス１３の温度変化及びダイスが受
ける圧力並びにダイスの歪を検知してその検知量
に応じてデジタル信号をCPU２４に供給する。
温度は熱電素子等の温度センサによりワークピー
ス２０から伝播される温度を検知する。ダイスが
受ける圧力及び歪みは、歪みセンサによりワーク
ピース２０を介して下型台１２に加えられる加工
圧力を検知する。

なお、前記金型内センサ３４は、ダイス１３内
に又は下型台１２とダイス１３の間に設置しても
よい。

第２図は、本発明の油圧プレスの打抜き作業時
におけるパンチ７の作動状態を示すタイミング線
図である。図の上半分は、縦に打抜き作業時のパ
ンチ７の下降と上昇ストローク位置を示し、横に
パンチ７が下降してワークピース２０に接触して
から食い込みを終了し、続いて打抜きを完了する
までの下降時間を示す。図の下半分は、縦に打抜
き作業時にパンチ７が受ける負荷とブレークスル
ーを阻止するため第２のシリンダ１４に蓄積され
る内部圧力をいずれも油圧の大きさで示し、横に
パンチ７がワークピース２０に接触してから打抜
き完了までの下降時間を示す。

図においてＧ，Ｈ，Ｂ，Ｃ，Ｊ，Ｋの各点を結
ぶ線は、従来技術による液圧プレスによる打抜き
作業のときのパンチが下降してワークピースに接
触してから食い込みを終了し、続いて打抜きを完
了して上昇するまでの各ストローク位置を示して
いる。次にＥ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆは本発明の油
圧プレスによる打抜き作業のときのパンチの同じ
く各ストローク位置を示している。

スライド５が下降しパンチ７がワークピース２
０に接触するとき、従来はＧ→Ｈのように急速に
接触しているため高い衝撃音を発生したが、本発
明ではＥ→Ａのように緩やかに接触するので衝撃
音が激減する。これは第１のシリンダ２の戻し側
２Ｂの背圧を制御することにより行なわれる。

パンチ７がさらに下降を続け、パンチ７がワー
クピース２０に食い込みを始め、ワークピースの
材質及び板厚により決まる食い込み点Ｂまで食い
込むと食い込みを終了する。このＢ位置からワー
クピース２０はパンチ７の下降とは無関係に自ら
「割れ」を開始する。「割れ」はワークピース２０
の底まで急速に進行し打抜き作業を完了する。こ
のような「割れ」の発生により従来プレスでは、
パンチ７はフレームに蓄積された弾性エネルギの
放出を受け、下死点Ｊまで急激に下降し衝撃的な
振動と騒音を発生する。

本発明の油圧プレスは、パンチのワークピース
への「食い込み」から「割れ」に進行する食い込
み点Ｂを正確に検知し、パンチ７が食い込み点Ｂ
に達したとき、フレーム１に蓄積された弾性エネ
ルギを第２のシリンダの背圧エネルギとして蓄積
するようにし、この第２のシリンダによりパンチ
７の下降を抑制し、しかる後この背圧エネルギを
徐々に放出することによりパンチ７を下死点Ｄま
で緩やかに等速で下降させ、これにより衝撃的な
振動と騒音の発生を抑止しようとするものであ
る。

本発明の油圧プレスは、前記のパンチ７の食い
込み工程において、食い込み時間Ｌを従来プレス
の食い込み時間Ｒより長くし、かつ食い込み工程
の下降速度を等速にしているので、騒音振動に対
する効果のみならず剪断面精度に著しい向上が見
られた。

本発明の構成の主要点である第２のシリンダに
おける背圧エネルギの蓄積と放出に関し第２図に
基づき説明する。

フレーム１には接触点Ａに対応するＯ点から打
抜き負荷が蓄積されて伸び始め、食い込み点Ｂに
対応するＰ点において最大負荷の伸びの状態を呈
する。Ｂ点では前述のごとく「割れ」の発生が始
まるが、「割れ」の進行と共にフレーム１に蓄積
された弾性エネルギの放出を始め、伸びはＰから
Ｖへと急速に復帰を始める。フレーム１の伸びの
復帰と共にパンチ７はＢからＣへと急下降する。

パンチ７はＢ点の通過前と通過後では急激な速
度の変化を示す。又、Ｂ点通過後、第１のシリン
ダ２の加工側２Ａの油圧は急激な低下を示し、逆
に第２のシリンダ１４の加圧側１４Ａの油圧は急
激な上昇を示す。これらの速度及び油圧変化の各
データ圧力センサ３２，３２ａ及び位置センサ３
３並びに金型内センサ３４により検知され、
CPU２４において総合的に論理計算され、食い
込み点Ｂの位置を微細に検知する。一方、パンチ
７は下降のときワークピース２０を介してホルダ
１７を圧下する。このホルダ１７は第２のシリン
ダ１４の加圧側１４Ａにより支持されているの
で、加圧側１４Ａからの排油を閉止すればパンチ
７の下降を阻止できる。

本発明の油圧プレスは食い込み点Ｂを検知し、
パンチ７がＢ点に到達したとき第２のシリンダ１
４の加圧側１４Ａのサーボ制御弁２１Ｄを急速閉
止し加圧側１４Ａにパンチ下降阻止エネルギの蓄
積を始める。前述のごとくフレーム１は食い込み
点Ｂから蓄積した弾性エネルギの放出を始め、パ
ンチ７は弾性エネルギの放出と共にＢからＣへと
急下降するので、第２のシリンダ１４の加圧側１
４Ａに蓄積されたパンチ下降阻止エネルギはＢ点
に対応するＵ点で最低圧（一般にゼロ）であつた
ものが急速に蓄積され最大負荷Ｗに達する。阻止
エネルギの蓄積によりＣまで下降していたパンチ
７は、第２のシリンダ１４により下降を拘束され
下降の停滞を始める。このとき、第２のシリンダ
１４の加圧側１４Ａのサーボ制御弁２１Ｄを徐々
に開いて蓄積されたパンチ下降阻止エネルギの解
放を行うが、解放は最大負荷Ｗから最低圧Ｑに戻
るまで徐々に行なわれる。又、放出を阻止されて
いたフレーム１の伸びの弾性エネルギはＶからＱ
へと完全放出され、パンチ７はＣから下死点Ｄへ
と緩やかに下降する。この解放時間（Ｍ→Ｔ）が
長い程、パンチ７の下降速度は緩やかになるが、
本発明の油圧プレスは、食い込み点Ｂから下死点
Ｑまでの下降時間Ｍを従来プレスの下降時間Ｓの
10倍以上にとつたとき、衝撃的な振動および騒音
の発生を皆無に近く激減できた。

なお、パンチ７の停滞点Ｃの位置は食い込み点
Ｂの位置に近い（即ち、高さＮが高い）方が望ま
しいが、第２のシリンダ１４の加圧側１４Ａの阻
止エネルギの蓄積時間Ｔを短くすることが必要と
なる。

本発明の油圧プレスは、高さＮを破断工程の高
さの約３分の２にとつたが本発明の目的を満足す
る結果を得た。

本発明の油圧プレスは、デジタル制御を基本と
し、打抜き作業工程を前工程の試し打ち工程と本
工程の２つの作業工程に分け、前工程でCPU２
４に試し打ちデータを入力し、次の工程で入力さ
れる作業時の検知データと前記の記憶された試し
打ちデータとを比較しながらパンチ７の加工出力
を教示制御して、結果的に試し打ち時と同じ加工
制御を得るようにしている。

本発明の油圧プレス打抜き作業工程を、第３
図、第４図、第５図、第６図のフローチヤートで
示し、以下にその説明を行なう。

まず、CPU２４にスライド５（パンチ７）の
上限位置を設定してからスライド５を上限位置に
復帰する。ダイス１３上にワークピース２０を供
給する。CPU２４に第２のシリンダ１４の加圧
側１４Ａの最高阻止油圧値及び阻止蓄積エネルギ
の放出時間の初期データを入力し、併せて運転モ
ードを「試打」に設定する。サーボ制御弁２１Ａ
を小さく開いてパンチ７を微速で下降させ、打抜
き作業の試し打ち工程を開始する。パンチ７がワ
ークピース２０に緩やかに接触したときの接触圧
力、ワークピースの高さ（板厚）をCPUにフイ
ードバツクしRAM２５に記憶させる（ステツプ
101〜113）。

パンチ７がさらに下降を続けてワークピース２
０に食い込み始め、食い込み点Ｂに到達するまで
パンチ７の位置と下降時間と主シリンダのサーボ
弁制御量の試し打ちデータを検知し、RAM２５
に記憶させる。なお、パンチ７の食い込み工程進
行中に、パンチ７の下降速度の急激な変化及び第
１のシリンダ２の加圧側２Ａ並びに第２のシリン
ダ１４の加圧側１４Ａの油圧の急激な変化を微細
に検知し、これらのデータはCPU２４にて総合
的に論理計算され、ワークピース２０の食い込み
点Ｂを検知するために、この食い込み点Ｂの検知
精度が高くなる。なお、食い込み工程所要時間は
短い方が生産性の点からは望ましいが、所要時間
は打ち抜き加工の精度により設定する（ステツプ
115〜125）。

パンチ７が食い込み点Ｂを通過するとワークピ
ース２０には破断（割れ）が始まる。パンチ７が
食い込み点Ｂに到達したときサーボ弁２１Ｄを閉
止して第２のシリンダ１４の加圧側１４Ａからの
油の排出を閉止し、パンチ７の急速下降を阻止す
る。第２のシリンダ１４の加圧側１４Ａの阻止油
圧が急上昇して最高油圧に達したら、第２のシリ
ンダ１４の加圧側１４Ａの閉止を徐々に開放す
る。下降を停滞していたパンチ７は再び緩速にて
下降を始め打抜き完了位置に達して停止する。な
お、第２のシリンダの解放時間は短ければ発生騒
音および振動は逆に増大するので、許容できる騒
音振動の大きさから解放時間を設定する（ステツ
プ126〜152）。

次に、本工程の打抜き作業工程に入るが、ま
ず、パンチ７を上限位置に戻す。運転モードを
「作業」に設定する。RAM２５に記憶された試
し打ちデータに基づく打抜き実行工程に入る。パ
ンチ７を全速で下降させるがワークピース２０に
接触する直前に試し打ちデータと同じように微速
に減速し緩やかに接触する。試し打ちデータと比
較して不良のワークピースのときは排出する（ス
テツプ154〜162）。

かくして、パンチ７は食い込み工程に入るが、
パンチは試し打ちデータにならつて食い込み点Ｂ
に到達し食い込み工程を終了する。この間、不良
ワークピースのときは排出してパンチ７が上死点
に復帰する（ステツプ164〜172）。

次いで、パンチ７が食い込み点Ｂを通過してワ
ークピース２０が破断工程に入ると、試し打ちデ
ータにならつて第２のシリンダ１４の阻止制御を
行ない、パンチ７を設定どおりの緩速で下降させ
打抜き作業を完了する。この間、不良ワークピー
スのときは排出してパンチ７が上死点に復帰する
（ステツプ174〜194）。

又、必要な生産個数を初期設定しておけば、打
抜き作業を生産個数分繰り返して行う（ステツプ
195〜196）。

さらに又、金型内センサ３４からCPU２４に
供給される温度データ、圧力歪データによりパン
チ７の位置及び下降速度、第１のシリンダ及び第
２のシリンダ油圧等の試し打ちデータ値が適時演
算補正されるから一層高精度な製品加工を可能に
している。なお、これら温度データ及び圧力歪デ
ータが異常数値を示したときは、加工プロセス及
びワークピース並びに金型の何れかに異常現象を
発生したときであり、CPU２４から異常信号が
発せられ直ちに加工作業を中止し、不良製品の検
知及び予防、機械金型の保全管理を行なう。

なお、本発明の液圧プレスの実施例は、石油系
作動油を使用した油圧プレスについて説明を行な
つたが、他の作動液を使用した液圧プレスでもよ
い。又、石油系作動液に代りもつと体積弾性係数
の高い作動液を使用することにより第２のシリン
ダ１４の阻止エネルギの蓄積効率を向上すること
ができる。

第７図にはホルダ１７によるパンチ７の下降阻
止手段の他の実施例を示す。当てピン４１は下向
きに上型に設置されている。又、受けピン４３は
ピストン１５に連結された受けバー４２上にホル
ダ１７と並んで設置され、当てピン４１と係合す
るようになつている。

かかる構成であるから食い込み点Ｂを通過後、
第２のシリンダ１４を閉止してパンチ７の下降を
阻止するとき、ワークピース２０を介することな
く当てピン４１と受けピン４３の係合によりスラ
イド５の下降を直接阻止する。従つて、スライド
の下降阻止エネルギの負荷のときワークピース２
０を無視できるのでより精微な抑制を行い得る。

（発明の効果） 本発明は、パンチがワークピースの食い込み点
位置まで食い込んだとき第２のシリンダを急速閉
止してパンチの下降を阻止し、これによつて、ワ
ークピースの割れの発生と共にフレームの伸び等
に蓄積された弾性エネルギの放出をパンチ及びホ
ルダ等を介して第２のシリンダの内部液圧に吸収
蓄積し、しかる後、第２のシリンダの蓄積エネル
ギを緩やかに解放してパンチを打抜き完了位置ま
で緩やかな等速にて下降させるようにしたから、
打抜き加工時にパンチのブレークスルーにより発
生する衝撃的な騒音および振動を抑制することが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る油圧プレス実施例を示す
ブロツク図、第２図は本発明に係る油圧プレスの
打抜き作業時におけるパンチの作動状態を示すタ
イミング線図、第３図、第４図、第５図、第６図
は本発明に係る油圧プレスの打抜き加工工程を示
すフローチヤート、第７図は本発明の他の実施例
を示すパンチの加工阻止手段の構成図である。 １……フレーム、２……第１のシリンダ、５…
…スライド、７……パンチ、１０……ベツド、１
２……下型台、１３……ダイス、１４……第２の
シリンダ、１７……ホルダ、２０……ワークピー
ス、２１……サーボ制御弁、２４……CPU、３
２，３２ａ……圧力センサ、３３……位置セン
サ、３４……金型内センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プレスフレームの上部に設けられた第１のシ
   リンダ、前記第１のシリンダ内に設けられたピス
   トンと共に昇降するスライドに連結したパンチ、
   前記プレスフレームの下部に設けられた第２のシ
   リンダ、前記第２のシリンダ内に設けられたピス
   トンと共に昇降して前記パンチの下降速度を制御
   するホルダ、前記第２のシリンダの上面に設けら
   れかつ前記パンチと対となるダイス、前記スライ
   ドの位置を検出するスライド位置検出手段、前記
   ダイスの温度変化及びダイスが受ける圧力並びに
   ダイスの歪みを検出するダイス監視手段、前記第
   １及び第２のシリンダ内の液圧を検出する液圧検
   出手段、プレス加工時に前記パンチの下降位置及
   び下降速度並びに前記第１及び第２のシリンダの
   液圧に基づいて前記パンチがワークピースの食い
   込み点位置まで食い込んだことを検出した時に前
   記第２のシリンダからの作動液の排出を急速に閉
   止して前記パンチの下降を一旦停止したのち前記
   第２のシリンダの閉止を緩やかに解放して当該パ
   ンチを加工完了位置まで緩やかな等速にて下降さ
   せる速度制御手段とを具備することを特徴とする
   振動及び騒音を抑制する液圧プレス。