JPH0555240B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液圧室荷重制御方法及びその装置に
関するものである。

［従来の技術］ 例えば複動メカニカルプレスの一般的な例を第
４図により説明すると、軸受１により支持された
駆動可能なクランク軸２には、２組のピツトマン
３，４が枢着され、ピツトマン３の下端には、パ
ンチ６を備えたインナースライド５が連結され、
ピツトマン４の下端には、ねじ軸７が連結されて
いる。

下端に押え板８を備えたブランクホルダ９に形
成した中空部９ａには、第５図に拡大して示すよ
うにオーバーロード防止用のシリンダ１０が嵌
入、固定され、該シリンダ１０には、軸心部に上
下へ貫通する中空孔１１ａが設けられ且つ上端が
シリンダ１０から上方へ突出し、下端がシリンダ
１０から下方へ突出したピストン１１が昇降可能
に嵌入され、シリンダ１０内部にはピストン１１
との間に油圧室１２が形成されており、ピストン
１１の下端突出部外周には、上面がシリンダ１０
の下面に当接し得るようにした位置決め用のナツ
ト１４が螺合されている。又ピストン１１の上面
には、ケーシング７５がボルト７６により取付け
られており、該ケーシング７５内には、軸心部に
雌ねじの設けられたウオームホイール１３が格納
され、ウオームホイール１３の下面はピストン１
１の上面に当接し、ウオームホイール１３の上面
は、ケーシング７５の上部に設けた位置決め部材
７５ａに当接している。更にウオームホイール１
３の雌ねじ部には、ピストン１１の中空孔１１ａ
に挿通された前記ねじ軸７が挿通、螺合されてい
る。

而して、ウオームホイール１３に噛合したウオ
ーム１５を駆動することによりウオームホイール
１３が回動して、ねじ軸７は上下しようとする
が、ねじ軸７はクランク軸２に連結されていて昇
降できないため、相対的にブランクホルダ９が昇
降し、ダイハイト調整を行い得るようになつてい
る。

第４図中１６はボルスタ、１７はブレツシヤー
パツド、１８はプレツシヤーピン、１９はクツシ
ヨン、２０は材料である。

上述の複動メカニカルプレスに使用するブラン
クホルダ荷重制御装置は第５図に示され、油圧室
１２に一端に接続した管路２１の他端にはシリン
ダ２２が接続されている。前記油圧室１２と連通
したシリンダ２２の中空部２３には、昇降可能な
小径ピストン２４が嵌合され、該小径ピストン２
４の下端には、シリンダ２５に昇降自在に嵌合さ
れた大径ピストン２６が一体的に固着され、シリ
ンダ２５の大径ピストン２６下部中空部２７に
は、管路２８を介して供給した圧縮空気を封入し
得るようになつている。

シリンダ２２の上端には、中空部２３と連通す
る管路２９が接続され、該管路２９から中空部２
３及び管路２１を介して前記ブランクホルダ９の
油圧室１２へ油を補給し得るようになつている。

第５図中３０は油圧ポンプ、３１は逆止弁、３
２は安全弁、３３はシリンダ２２の中間部に設け
られ管路３４を介して油をタンク３５へ戻す油抜
き孔である。

第４図に示す上記複動メカニカルプレスでプレ
ス加工を行う場合には、図示してない駆動装置に
よりクランク軸２を回転させる。そうすると、ピ
ツトマン３，４は第４図に示す上限位置から下降
を開始し、このためインナースライド５及びブラ
ンクホルド９も下降を開始する。しかるに、クラ
ンク軸２の回転中心（軸受１の中心）からピツト
マン３枢着部までの距離e₁は、クランク軸２の回
転中心からピツトマン４枢着部までの距離e₂より
も大きいため、クランク軸２の回転により、ブラ
ンクホルダ９よりもインナースライド５の方が速
く下降し、インナースライド５の下端に取付けら
れたパンチ６は下降しつつブランクホルダ９中央
部の中空部へ徐々に進入して来る。

一方、ブランクホルダ９が所定量下降すると、
ボルスタ１６上の材料２０の周縁部は押え板８に
より押えられ、その直後にパンチ６が材料２０に
当接し、それ以降はブランクホルダ９は下降せ
ず、パンチ６が下降し、プレツシヤーパツド１７
がパンチ６により押されて下降することにより、
材料２０はパンチ６とプレツシヤーパツド１７間
に挾まれて所定の形状にプレス成形される。

ブランクホルダ９の押え板８が材料２０周縁部
を押えたまま、更にクランク軸２が回転しても、
ブランクホルダ９は材料２０を介してボルスタ１
６に押えられており、それ以上は下降できない。
このためクランク軸２の回転によりピツトマン４
に対し下向きに作用する力はねじ軸７及びウオー
ムホイール１３を介してピストン１１に作用し、
これにより油圧室１２内の圧力は急激に増大す
る。そうすると、油圧室１２の圧力上昇分は第５
図の管路２１からシリンダ２２の中空部２３へ伝
えられ、小径ピストン２４の上面に作用する。

油圧室１２の圧力が低く、小径ピストン２４上
面に作用する力が大径ピストン２６下面に作用す
る空気による力よりも小さい場合は、小径ピスト
ン２４は空気圧により大径ピストン２６を介して
上限位置まで押上げられている。しかるに、上述
のように油圧室１２の圧力が増大し、小径ピスト
ン２４の上面に作用する力が大径ピストン２６下
面に作用する力よりも大きくなると、小径ピスト
ン２４及び大径ピストン２６は押下げられる。而
して、小径ピストン２４の上端が油抜き孔３３の
上縁部下方まで下降すると、中空部２３の油は油
抜き孔３３から管路３４を経てタンク３５へ戻
る。このため、油圧室１２内の圧力は略一定に保
持され、ブランクホルダ９の押え荷重も第６図の
直線イに示すようにクランク軸回転角度のいかん
に拘らず略一定に保持され、従つて材料２０周縁
部は略一定の荷重によつて押えられる。このよう
に、従来の装置では、プレスのオーバーロードを
防ぐと共にブランクホルダの押え力が略一定にな
るようにしている。なお、押え力を一定にするよ
うにするものとしてリンクモーシヨンにより制御
するようにしたものもある。

しかるに、近年、ブランクホルダ９の押え荷重
を第６図の直線ロ、曲線ハに示すようにクランク
軸回転角度θに応じて変化させることが要求され
るようになり、このような手段として、例えば特
開昭60−261698号公報に示すような荷重制御手段
が提案されている。

この荷重制御手段は、原理的には例えば第５図
の管路２９のシリンダ２２と逆止弁３１との間
に、圧力制御弁を設けると共に圧力制御弁の一次
側にアキユムレータを設け、更に圧力制御弁の作
動を制御する制御装置を設けたものである。

又、ブランクホルダ押え荷重をクランク軸回転
角度に応じて任意に変化させるものとして例えば
特開昭60−9526号公報に示すようなものがある。

而して、上述の各装置では、油圧ポンプ３０と
雰囲気の悪いブランクホルダ９の油圧室１２との
間を流れる油は圧力制御弁を通るため荷重制御手
段の圧力制御弁として制御性能の良いサーボ弁を
用いた場合、サーボ弁の性能保持のためにライン
全体の油の汚染度の管理を厳重に行う必要があ
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかるに、特開昭60−261698号公報及び特開昭
60−9526号公報に示すものの何れにあつても管路
の中途にサーボ弁を用いた場合、管路の油は、
熱、粉塵等により雰囲気の悪化しているブランク
ホルダの油圧室へ送られるため劣化し易く、従つ
て油の汚染度の管理が大掛りで大変であるという
問題がある。

本発明は、上述の実情に鑑み、サーボ弁を用い
てブランクホルダに設けられているオーバーロー
ド防止用油圧室１２をはじめとして種々の装置の
油圧室の圧力を制御し、これによつて荷重を制御
する場合にも、油の汚染度の管理を簡単且つ容易
に行い得るようにすることを目的としてなしたも
のである。

［課題を解決するための手段］ 第１の手段は、オーバーロード防止用シリンダ
の液圧室の圧力変化に対応して、液圧源からの液
をサーボ弁を通して２個のピストンを有する圧力
制御用シリンダの一のピストンの前後に形成され
た液圧室に送り、２個のピストンを一体的に移動
させることによりオーバーロード防止用シリンダ
の液圧室に連通する、前記圧力制御用シリンダの
他のピストンの前方若しくは後方に形成された液
圧室の容積を変化させ、これによつてオーバーロ
ード防止用シリンダの液圧室の圧力を所定の圧力
に制御すると共に、圧力調整装置のピストンの移
動により、前記オーバーロード防止用シリンダの
液圧室と圧力制御用シリンダの他のピストンの前
方若しくは後方に形成された液圧室に連通する管
路の圧力調整を行い、前記圧力制御用シリンダの
ピストン或いは圧力調整装置のピストンの移動量
を検出して該移動量に所定の係数を掛けたものと
設定されたオーバーロード防止用シリンダの液圧
室の荷重の偏差を求め、該偏差に対応した大きさ
の指令信号を前記サーボ弁に与えるものである。

第２の手段は、一体的に移動し得るようにした
直列配置の２個のピストンを有し且つ２個のピス
トン間を仕切られると共に各ピストンの前後に液
圧室を形成した圧力制御用シリンダを設置し、該
圧力制御用シリンダの一のピストンの前後に形成
した液圧室と液圧源を結ぶ管路にサーボ弁を設
け、前記圧力制御用シリンダの他のピストンの前
方若しくは後方に形成された液圧室のうち一方の
液圧室に、オーバーロード防止用シリンダの液圧
室を通過させ、前記他のピストンの一方の液圧室
とオーバーロード防止用シリンダの液圧室を連通
させる管路に、ピストンの移動により前記オーバ
ーロード防止用シリンダの液圧室の圧力を調整す
る圧力調整装置を接続すると共に、圧力制御用シ
リンダ或いは前記圧力調整装置のピストンの移動
量を検出する位置検出器を設け、該位置検出器で
検出された位置信号に所定の係数を掛けたものと
設定されたオーバーロード防止用シリンダの液圧
室の荷重の偏差を求め、該偏差に対応した大きさ
の指令信号を前記サーボ弁に出力する制御装置を
設けたものである。

［作用］ 本発明においては、オーバーロード防止用シリ
ンダの液圧室と圧力制御用シリンダの一の液圧室
とを連通させる管路にはサーボ弁を設けず、圧力
制御用シリンダの他の液圧室と液圧源を接続する
管路にサーボ弁を設けるようにしているため、サ
ーボ弁を通る液は汚染されない。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ
説明する。

第１図は本発明の一実施例で、ブランクホルダ
に適用した場合の例である。

ブランクホルダのシリンダ１０とピストン１１
により形成された油圧室１２に管路３６を接続
し、管路３６に油圧ポンプ３７、チエツク弁３
８、アキユムレータ３９、チエツク弁４０、リリ
ーフ弁４１を接続し、管路３６の中途部に、リリ
ーフ弁４３を備えた管路４２を接続し、管路４２
の中途部に接続した管路６５の先端に圧力調整装
置６６を接続する。圧力調整装置６６は、一体的
に設けられた大径ケーシング６７及び小径ケーシ
ング６８を備えている。而してピストン６９の大
径部６９ａを大径ケーシング６７内に、又ピスト
ン６９の小径部６９ｂを小径ケーシング６８内に
夫々摺動自在に嵌合させ、小径ケーシング６８内
のピストン６９小径部６９ｂ先端に油圧室７０を
形成させ、該油圧室７０に前記管路６５を接続
し、大径ケーシング６７内にピストン６９を油圧
室７０側へ付勢するばね７１を収納し、大径ケー
シング６７のばね７１よりも反ピストン側に調整
板７２を螺合させ、調整板７２によりばね７１の
撓みを調整し得るようにし、又ピストン６９の移
動量をロツド７３を介して検出するマグネスケー
ル等の位置検出器７４を圧力調整装置６６の外部
へ配置する。

アクチユエータである圧力制御用シリンダ４４
について説明すると、中間部に仕切り板４７を介
してシリンダ４５，４６を直列配置すると共にシ
リンダ４５，４６内にピストン４８，４９を摺動
自在に嵌合させ、ピストン４８，４９を、仕切り
板４７を貫通して両シリンダ４５，４６内へ延び
るロツド５０の両端部に固着し、シリンダ４５に
は、ピストン４８のヘツド側に油圧室５１を形成
させ、シリンダ４６には、ピストン４９のロツド
５０側に油圧室５２を、又ヘツド側に油圧室５３
を形成させ、前記管路４２を油圧室５１と連通す
るようシリンダ４５に接続する。又シリンダ４５
のピストン４８ロツド側は空気抜き孔を設けるか
或いは油圧源を接続する。

管路５４に油圧ポンプ（油圧源）５５、チエツ
ク弁５６、アキユムレータ５７、サーボ弁５８を
接続し、サーボ弁５８の出側に管路５９，６０を
接続し、管路５９，６０を油圧室５２，５３と連
通するようシリンダ４６に接続する。又管路５４
にはリリーフ弁６１を、サーボ弁５８には戻り管
路６２を接続する。

制御装置６３に、第４図に示すブランクホルダ
９の押え荷重とクランク軸回転角度θの関係を設
定する設定器６４を接続し、制御装置６３からサ
ーボ弁５８へ指令信号を与え得るようにし、第４
図に示すクランク軸２にロータリーエンコーダを
取付け、ロータリーエンコーダーで検出したクラ
ンク軸２の回転角度の信号を制御装置６３へ与え
得るようにし、又位置検出器７４で検出したピス
トン６９の位置信号を制御装置６３へ与え得るよ
うにする。なお、複動メカニカルプレス自体の構
造は第４図に示すものと同じであり、図中７７は
圧力検出器である。

作業時には、設定器６４により制御装置６３に
対し、第６図のイ，ロ，ハ，ニ，ホに示すような
ブランクホルダ押え荷重とクランク軸回転角度θ
との関係を予め設定すると共に調整板７２により
圧力調整装置６６のばね７１の撓みを所定の状態
に設定しておく。而して、第４図のパンチ６によ
り材料２０がプレス成形される際には、ロータリ
エンコーダによりクランク軸２の回転角度θが検
出されてその信号が制御装置６３に与えられ、制
御装置６３からはクランク軸２の回転角度θに対
応したブランクホルダ押え荷重の信号が指令信号
としてサーボ弁５８に与えられ、サーボ弁５８の
開度が所定の開度に制御される。このため油圧ポ
ンプ５５から吐出された油は、管路５４を通り、
サーボ弁５８で油量を制御され、管路５９若しく
は６０を通りシリンダ４６の油圧室５２，５３へ
供給され、油圧室５３，５２から流出する油の量
がサーボ弁５８により制御され、ピストン４９が
所定の位置へ移動する。このため、ピストン４８
もピストン４９と一緒に移動し、油圧室５１の容
積が変化するため、ブランクホルダのシリンダ１
０の油圧室１２の圧力は油圧室５１の容積変化に
対応して変化し、所定の圧力に制御される。その
結果、第４図のブランクホルダ９の押え荷重は予
め設定された荷重に制御される。

又圧力調整装置６６がないと、圧力制御用シリ
ンダ４４の油圧室５１のわずかな容積変化により
油圧室１２の圧力は大きく変動し、ブランクホル
ダ押え荷重が大きく変動するおそれがあるが、圧
力調整装置６６が設けてあるため、油圧室５１の
容積変化による圧力の変動は圧力調整装置６６で
吸収される。このため、油圧室１２の圧力変動も
少なくてすみ、ブランクホルダ押え荷重の精度が
向上する。例えば、第２図に示すように、設定さ
れたばね７１の撓みがδ₁の場合、ばね７１により
発生する荷重はP₁であり、ピストン４８の移動
による油圧室５１の容積変化が生じた場合ばね７
１により発生する最大荷重P₀と設定された撓みδ₁
により発生する荷重P₁の差P₀−P₁が圧力調整装
置６６で調整される圧力調整範囲である。

更に荷重上記制御時には、位置検出器７４によ
り圧力調整装置６６のピストン６９の移動量Ｘが
検出されてその信号が制御装置６３へ与えられ、
制御装置６３ではその信号にある係数が掛けら
れ、設定器６４による設定圧力と比較され、偏差
がある場合には、その偏差に応じた信号がサーボ
弁５８へ与えられ、サーボ弁５８の制御が行われ
る。これによつてクランク軸回転角度θが対応し
た油圧室１２の圧力はより一層正確に制御され
る。

なお、油圧ポンプ３７は油圧室１２，５１の油
補給用として使用され、アキユムレータ３９，５
７は油圧ポンプ３７，５５の停止時の油送給手段
として使用される。

次に、制御の具体的な手順について説明する。

() ブランクホルダ押え荷重がクランク軸回転
角度θのいかんにかかわらず一定の場合（第６
図の直線イの場合）。

クランク軸２の回転によりピツトマン４が下
降し、押え板８が材料２０を押えると、以後は
ピツトマン４の下降に従いピツトマン４に使用
する垂直力が急激に増大する。従つて、材料２
０を押えたら、それ以後のピツトマン４の下降
に従い、シリンダ４６の油圧室５２へサーボ弁
５８で制御した油を供給し、ピストン４９，４
８を第１図の右方向へ所定量移動させる。そう
すると、シリンダ４５の油圧室５１の容積が増
加し、ブランクホルダ９のシリンダ１０の油圧
室１２の圧力は上昇することを防止される。そ
の結果、ブランクホルダ押え荷重は略一定に保
持される。こうすることにより、ブランクホル
ダ押え荷重を一定に保持する精度も高くなる。

() ブランクホルダ押え荷重がクランク軸回転
角度θに従い減少する場合（第６図の直線ロの
場合）。

この場合は、油圧室５２へ供給する油の流量
を第６図のイの場合の流量より増加し、油圧室
５１の単位時間当りの容積変化量すなわち容積
変化率を大きくする。このため、油圧室１２に
作用する圧力は減少し、ブランクホルダ押え荷
重はクランク軸２の回転角度の増加すなわちビ
ツトマン４の下降に従い減少する。

() ブランクホルダ押え荷重がクランク軸回転
角度θに従い増加し、ピークに達した後減少す
るような場合（第６図の曲線ハ，ニの場合）。

ブランクホルダ９の押え板８が材料２０を押
えた直後は、油圧室５２へ供給する油量を油圧
室１２の圧力増大に比較して少量とし、クラン
ク軸２が所定の角度になつたら、以後油圧室５
２へ供給する油量を油圧室１２の圧力増大に比
較して多くする。このため、油圧室５１の単位
時間当りの容積増加量は最初は小さいが、徐々
に大きくなる。このためブランクホルダ押え荷
重は徐々に増加し、ピーク後は減少する。

() ブランクホルダ押え荷重がクランク軸回転
角度θに従い増加、減少を繰返すような場合
（第６図の曲線ホの場合）。

（）の項で説明した制御を繰返す。

第３図の本発明の他の実施例で、前記実施例と
異なるところは、位置検出器７４を圧力制御用シ
リンダ４４のそばに配設し、位置検出用のロツド
７３を圧力制御用シリンダ４４のピストン４８，
４９に連結されたロツド５０に取付け、ロツド５
０の移動量Ｘは位置検出器７４により検出して制
御装置６３へ与え得るようにしものの例である。
斯かる構成としても前記実施例と同様油圧室１２
の圧力は正確に制御される。

なお、本発明の実施例ではブランクホルダ油圧
室の押え荷重を制御する場合について説明した
が、他の装置の油圧室に対して適用することもで
きること、油圧以外の水等の液圧の使用も可能な
こと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 本発明の液圧室荷重制御方法及びその装置によ
れば、サーボ弁をオーバーロード防止用のシリン
ダ液圧室と連通するラインとは別のラインに設け
ているため、サーボ弁により制御される液は汚染
しにくく、従つて液の管理が簡単且つ容易とな
り、且つ押え荷重の急激な変動が防止されて押え
荷重精度が良好になると共に、液圧により移動す
る部材の移動量によりサーボ弁の開度を調整する
ようにしているためプレス時の材料の押え荷重を
自由に変化させることができる、等種々の優れた
効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液圧室荷重制御方法及びその
装置の一実施例の説明図、第２図は圧力調整装置
のばねの撓みと荷重の関係を表わすグラフ、第３
図は本発明の液圧室荷重制御方法及びその装置の
他の実施例の説明図、第４図は複動メカニカルプ
レスの原理的な説明図、第５図は従来の油圧室荷
重制御装置の一例の説明図、第６図は油圧室をブ
ランクホルダに適用した場合のブランクホルダ押
え荷重とクランク軸回転角度の関係を表わすグラ
フである。 図中２はクランク軸、３，４はピツトマン、５
はインナースライド、６はパンチ、８は押え板、
９はブランクホルダ、１０はシリンダ、１１はピ
ストン、１２は油圧室、３６は管路、３７は油圧
ポンプ、４２は管路、４４は圧力制御用シリン
ダ、４５，４６はシリンダ、４８，４９はピスト
ン、５０はロツド、５１，５２，５３は油圧室、
５４は管路、５５は油圧ポンプ、５８はサーボ
弁、５９，６０は管路、６３は制御装置、６４は
設定器、６６は圧力調整装置、７４は位置検出器
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ オーバーロード防止用シリンダの液圧室の圧
   力変化に対応して、液圧源からの液をサーボ弁を
   通して２個のピストンを有する圧力制御用シリン
   ダの一のピストンの前後に形成された液圧室に送
   り、２個のピストンを一体的に移動させることに
   よりオーバーロード防止用シリンダの液圧室に連
   通する、前記圧力制御用シリンダの他のピストン
   の前方若しくは後方に形成された液圧室の容積を
   変化させ、これによつてオーバーロード防止用シ
   リンダの液圧室の圧力を所定の圧力に制御すると
   共に、圧力調整装置のピストンの移動により、前
   記オーバーロード防止用シリンダの液圧室と圧力
   制御用シリンダの他のピストンの前方若しくは後
   方に形成された液圧室に連通する管路の圧力調整
   を行い、前記圧力制御用シリンダのピストン或い
   は圧力調整装置のピストンの移動量を検出して該
   移動量に所定の係数を掛けたものと設定されたオ
   ーバーロード防止用シリンダの液圧室の荷重の偏
   差を求め、該偏差に対応した大きさの指令信号を
   前記サーボ弁に与えることを特徴とする液圧室荷
   重制御方法。 ２ 一体的に移動し得るようにした直列配置の２
   個のピストンを有し且つ２個のピストン間を仕切
   られると共に各ピストンの前後に液圧室を形成し
   た圧力制御用シリンダを設置し、該圧力制御用シ
   リンダの一のピストンの前後に形成した液圧室と
   液圧源を結ぶ管路にサーボ弁を設け、前記圧力制
   御用シリンダの他のピストンの前方若しくは後方
   に形成された液圧室のうち一方の液圧室に、オー
   バーロード防止用シリンダの液圧室を連通させ、
   前記他のピストンの一方の液圧室とオーバーロー
   ド防止用シリンダの液圧室を連通させる管路に、
   ピストンの移動により前記オーバーロード防止用
   シリンダの液圧室の圧力を調整する圧力調整装置
   を接続すると共に、圧力制御用シリンダ或いは前
   記圧力調整装置のピストンの移動量を検出する位
   置検出器を設け、該位置検出器で検出された位置
   信号に所定の係数を掛けたものと設定されたオー
   バーロード防止用シリンダの液圧室の荷重の偏差
   を求め、該偏差に対応した大きさの指令信号を前
   記サーボ弁に出力する制御装置を設けたことを特
   徴とする液圧室荷重制御装置。