JPH11510435A - プレス内の板押え力調整システムの改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流体作動型補償シリンダー（５、７）を用いて板押え力を調整するシステムを備えたスタンピングプレス。板押え力調整領域内における力の変化は、従来の板押え領域内の所定の一定圧力が維持されるように、補償される。本発明の別の実施形態によれば、従来の板押え領域内での前記圧力もまた可変としてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 プレス内の板押え力調整システムの改良 本発明は油圧プレスまたはメカニカルプレスに用いるスタンピングツールの分 野に関する。とくに、スタンピング用プレス内での板押え力を調整するためのシ ステムに関する。 スタンピング用のプレスは、本質的に、スタンピングされるピースの外表面と 同じ形状のくぼみをもつダイを固定するためのテーブル、スタンピングされるシ ート状ブランクを固定するための板押え、および、プレスのラムに固定されたポ ンチからなり、このポンチはダイのくぼみを補完する形状を備えている。ダイの 上に置かれたブランクに対してポンチが圧力を加えると、ポンチはこのプレート をダイとポンチのあいだで変形させる。 板押えは、縮み作用に基づくシートの皺を防ぐために、ブランクの表面に締め 付け力を加える。板押えによって加えられる締め付け力は、テーパ状のスタンピ ングのばあい、またはたとえばポンチ上での引き抜きによる較正では、スタンピ ングのスカート部内に強い張力を発生させる役目を果たす。 板押え力を迅速に変化させ、この板押え力をスタンピングプロセスの重要なパ ラメータに基づいて自動的に制御することの可能なシステムが、ヨーロッパ特許 第０４７５９２３号明細書に開示されている。 前述のシステムを油圧プレスまたはメカニカルプレスのクッションに用いたば あい、クッション力は、制御の 枠内で加えられる最大板押え力を超えるように選択され、この応力は、プレスの 可動ラムに連結されたツール部分に支持されたスラスト軸受に対して加えられる 。したがってこのばあい、クッションによって加えられる力は、ツールセットを 閉鎖することにのみ用いられ、有効な板押え力はツールセット内に配置された小 型シリンダーによって加えられる。実際の工業では、板押え力の調整システムを 板押えの全領域で用いる必要のないケースがある。すなわち、従来のツールの領 域（以下、この領域を、従来の板押え領域と呼ぶ）のように、板押えの大部分の 領域には一定の板押え力を適用することができ、１または２以上の特定の領域（ 以下、この領域を板押え力の調整領域と呼ぶ）にのみ可変の板押え力を適用する ことができる。本発明はこれらの工業的な事例に対応している。 この目的を達成するために、本発明は、板押え力の調整システムを提案してお り、これによれば、板押え力の調整領域内における力の変化は、従来の板押え領 域内において不変の所定圧力が維持されるように補償される。本発明による実施 例の１つでは、従来の板押え領域内におけるこの力も同様に可変とすることがで きる。 本発明の板押え力の制御システムは後続する特許請求の範囲で定義されている 。 以下、本発明とその実施例について添付図面を用いてより詳細に説明する。 図１は、本発明を採用したタイプのスタンピング用プレスの正面図であり、プ レスはスタンピング前で開放されている。 図２は、スタンピングを終えた閉鎖された同プレスを示す。 図３は、本発明にかかわるプロセスにて発生する力を示す図である。 図４、５および６は、本発明の変形例を示す。 図１において、参照符号１は、スタンピング用プレスの可動ラムを示し、符号 ２は、ラムに固定され、スタンピングしたい工作物の形状を凹みとして備えたダ イを示し、符号３は板押えを示し、符号４は、たとえばピラー８の助けで、テー ブル１０を介してプレスのクッションに直接的または間接的に支持されている板 押え保持ピースを示す。簡単のために、以下、このピース４を「クッション」と 称する。この構成では、ポンチ９がプレスのテーブル１０の上に固定されて静置 されており、板押え３の開口部を貫通している。スタンピングされる板材は符号 １１で示される。図２において、板材１１は、ラム１の矢印Ｆ方向への移動と、 パンチ９に被さるダイ２の移動ののちにスタンピングされたピース１１′に変形 されている。 本発明に基づき、プレスのクッション４上に直接的にまたは間接的に載置され る補償用シリンダー５が設けられており、該シリンダー５はラム１に力を加える 。前記補償用シリンダーは、本発明の原理に応じて、作動行程が数ミリ、あるい は、十分の数ミリに限定されたコンパクト・シリンダーである。これらの補償用 シリンダーは板押えの周囲に設けられ、その配置は、その占有空間の大きさまた は応力分布を配慮して決められる。これらの補償用シリンダーの機能は、板押え 力の調整領域から発 生する応力変化と拮抗し、必要に応じてこれを補償することである。これらの補 償用シリンダー同士は油圧経路によって共に連結されていてもよいが、いくつか の領域毎に連結されていてもよい。すなわち、このばあい、複数の異なったグル ープの補償用シリンダーが、従来の板押え領域内における板押え力の分布の配慮 に応じて、板押えの周囲に設けられる。 ラム１が移動すると、まずラム１が補償用シリンダー５と接触し、その直後に ダイ２が板材１１と接触し、これによって、プレスのクッション４は抵抗力Ａを 発生しながら移動する。板押え３内には１または２以上の領域６が組み込まれて おり、この領域では、ヨーロッパ特許第０４７５９２３号明細書に記載されてい るように、１または２以上のサーボバルブ（これは、板押えの圧力調整領域が一 つ有るか複数有るかによる）に連結された、作動行程の短い小さなコンパクト・ シリンダー７によって板押え力がえられる。これらのサーボバルブの制御ポイン トは、スタンピングに先立って決めておいてもよいし、ポンチ力の測定、皺の検 知、スタンピングされる板材の移動量などの、スタンピングプロセスを特徴づけ るパラメータから発生させてもよい。このパラメータの発生は、たとえばＰＩＤ タイプのような制御論理により行なってもよい。言い換えれば、圧力制御ポイン トは、少なくとも１つの測定ピックアップによって発生され、板押え力の影響を 受けたスタンピングプロセスのパラメータを代表する少なくとも１つの測定信号 によって決定される。すなわち、制御ポイントは、スタンピングプロセスの前に 定義された方法によってこのパラメータの変数 を制御するように、閉ループの制御理論によって決定される。 前記領域６（図１では軸線で規定されている）の内部では、板押えの形状また は構造（厚さは、たとえば図１に示されるように縮めてもよい）は、スタンピン グされる板材１１上の圧力分布が良好になるように変更することができるが、こ の圧力はシリンダー７によって決定される。一方、従来の板押えの領域内では、 板押えはクッション４の上に直接取り付けられており、このクッション４が板押 えに伝える力が、この領域における板押え力を決定する。 補償用シリンダー５内に加えられる圧力は、シリンダーが１つの領域にグルー プ化されるか複数の領域にグループ化されるかに応じて、すなわち、従来の板押 えの領域内の圧力分布の必要性に応じて、１つまたは複数のサーボバルブによっ て発生される。この１つまたは複数のサーボバルブに与えられる圧力の制御ポイ ントは、板押え力制御領域内に発生する応力変化を補償して、従来の板押え領域 内の板押え力が一定となるように算出される。 図３は、板押えに作用する発生力の図である。プレスのクッション４によって 加えられる、一定であるか、またはスタンピングに際してはほぼ一定である力Ａ は、対向する二つの力、すなわち、板押え力調整領域内でえられる力Ｂと、種々 の補償用シリンダーによってえられる力Ｃとによって部分的に釣り合っている。 したがって、残った値、すなわち力Ａと、力ＢとＣの合計とのあいだの差は、従 来の板押え領域に作用する。この領域内にお ける板押え力を一定にするためには、補償用圧力Ｃの合計と、可変の板押えを備 えた領域内でえられる力の合力が一定であれば充分である。すなわち、従来の板 押え領域に加えられる応力は、プレスのクッションによって加えられる応力Ａと 、この合計Ｂ＋Ｃのあいだの差である。 補償用シリンダー内に加えられる圧力は、補償用シリンダーの領域が１つしか 無いか複数有るかに応じて、１つまたは複数のサーボバルブによって発生される 。これらのサーボバルブに与えられる圧力制御ポイントは、力Ｂの合計値に応じ て、補償用の力Ｃの合計値は、Ｂ＋Ｃの合計が一定となるように、コンピュータ によって算出される。補償用シリンダーの領域が複数あるばあいには、従来の板 押え領域内における板押え力の均衡を考慮すれば、圧力は各領域で異なるかも知 れないが、補償用圧力Ｃの合計値は前述の規準に一致しなければならない。 変形例の１つでは、補償用の力Ｃは、合計Ｂ＋Ｃが一定ではなく変化するよう に決められてもよい。すなわち、ここでは従来の板押え領域において可変の板押 え力が同様にえられる。その利点は経済性にあり、板押え力をツールの大きな領 域内にて平均化するように可変とすれば、補償用シリンダーを用いることは、ツ ールセットに配分されたシリンダーよりも経済的である。 別の実施例では、補償圧力は、対向するシリンダー同士の仲介によって補償圧 力を自動的に発生するような油圧装置によって発生される。この種のシステムの 一例の原理が図４に示されている。プレスとは独立したフレー ム１２内に、種々のシリンダーが搭載されている。シリンダー１３は、フレーム に固定された円柱体１６によってガイドされ、図示されていないストッパーによ って行程を制限されたプレート１５に当接している。プレート１５は、少なくと も二つのグループのシリンダーに当接している。参照符号７１で示された第１群 のシリンダーは、別々のサーボバルブに油圧で連結されたシリンダーのグループ で構成されており、板押え６の複数の圧力調整領域において圧力変化を発生させ る。サーボバルブ毎に少なくとも一つのシリンダーがあり、各シリンダーは単一 のサーボバルブにしか連結されていない。一個のサーブバルブに連結されたシリ ンダーが１つのシリンダーグループを構成する。参照符号５１によって示される 第２のグループのシリンダーは、補償用シリンダー５に連結されたシリンダーで 構成されている。装置の各シリンダー領域の全断面と、プレス中の対応するシリ ンダーの全断面の比は等しい。すなわち、Ｓ１が装置のシリンダー５１の全断面 を表し、Ｓ２がツールの補償用シリンダーの全断面を表し、Ｓ３がサーボバルブ ｉに連結されたグループのシリンダー７１の全断面を表し、Ｓ４がツール内の同 じサーボバルブに連結されたシリンダーの全断面を表すとすれば、Ｓ１／Ｓ２＝ Ｓ３ｉ／Ｓ４ｉが成り立つ。 シリンダー１３からプレート１５に加えられる力は、サーブバルブの圧力を受 けるシリンダー７１によって加えられる力の合計を常に上回るように選択される 。この条件下では、それはクッション４の力Ａ、および、従来の板押え領域にお いて獲得したい板押え力に応じて選択 される。このようにして、補償用圧力が自動的に発生する。油圧装置内の別々の シリンダーの行程は、効果のある加圧力を保証できるような補償用シリンダーの 行程を生み出すのに充分でなければならない。従来の板押え領域内における板押 え力は、スタンピング時の力ＦＴを、たとえばサーボバルブの助けによって変え ることで可変としても良い。 また別の変形例では、補償用シリンダー５が単独で用いられて（板押え内に圧 力可変領域６も無ければ、シリンダー７も無い）、従来の板押え領域内における 板押え力を単純に変更させる。補償用シリンダーがコンパクトであれば、力の変 化に関して、良いダイナミックパフォーマンスがえられる。補償用のシリンダー は、適切な板押え力の分布がえられるように、ツールの周辺に設けられる。 この変形例は、スタンピングされるピースの形状に応じて配分された補償用シ リンダーの幾つかの領域を使用することによって最適化される。図５は矩形タイ プのスタンピングの事例を示しており、板押えとクッションの平面図が、補償用 シリンダーの配分例と共に示されている。補償用シリンダー５の二つの領域５０ １が長辺に対応していることが判る。これらの領域に属している補償用シリンダ ー同士は油圧的に連結されている。補償用シリンダー５の二つの領域５０２は短 辺に対応しており、ここでもやはり補償用シリンダー同士は油圧的に連結されて いる。残りの４つのシリンダー５はピースのコーナー部に対応しており、これら ４つのシリンダー５同士も同様に油圧的に連結されている。そして、これら３つ の グループの補償用シリンダー５は、シリンダーの内部の流体圧力を制御可能な１ つのエレメント、たとえば１つのサーボバルブに連結されている。したがって、 この例では、３個のサーボバルブがある。これらの補償用シリンダーの領域内の 圧力はヨーロッパ特許第０４７５９２３号明細書に定義された原理によって制御 される。すなわち、圧力制御ポイントは、少なくとも１つの測定ピックアップに よって発生され、かつ、板押え力の影響を受けたスタンピングプロセスのパラメ ータを代表する少なくとも１つの測定信号によって決定され、この制御ポイント は、スタンピングプロセスの前に定義された方法によってこのパラメータの変数 を制御するように、閉ループ制御理論によって決定される。すなわち、このばあ い、補償用シリンダー５の領域５０１と５０２に隣接する板押え３の領域（コー ナー部の領域）内における圧力変化は、板押えとダイのエレメントの弾性曲げに 作用しつつ間接的にえられる。すなわち、補償用シリンダーによって加えられる 応力が大きいほど、クッション４によって直接的に、板押え３、スタンピングさ れる板材１１、ダイ２を介して伝達される応力は小さくなる。利点はすなわちツ ールの構造の単純化である。 ここまでの記載では、板押えがプレスのクッション上に直接設置された事例に よって発明を記載した（図１と２を参照）が、構成が逆で、図６に示されるよう に、板押え３がダイ４の上に載置され、プレスのスライダー１７の移動によって 駆動されるばあいにも、同様の考察が適用可能である。このばあい、移動するス ライダーによってポンチ９も同様に動かされて可動となり、矢印Ｆ′ の向きに力を発揮する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プレスのクッション４に対して近接ないし離間可能に載置されたラム１を有 し、板押え３上に置かれた板材１１を押し付けるダイ２がこのラムに固定されて いるスタンピングプレスであって、 板押え３の周囲に１または２以上の補償用流体シリンダー５が設けられてお り、前記補償用シリンダーはクッション４上に直接的または間接的に取り付けら れていて、プレスのラム１に対して直接的または間接的に力を加えること、 ラム１の下降に際してダイが板材１１に接触する前に、補償用シリンダー５ はラム１と接触すること、および 補償用シリンダーは、当該補償用シリンダーによって加えられる力の全体Ｂ が、クッション４によって加えられる力Ａを常に下回るかまたは等しい状態を維 持しつつスタンピングプロセス中に変化するように、加圧流体を圧力制御ポイン トを有する少なくとも１つの調整弁を介して受け、これによって、ダイと板押え 間の板材に加えられる板押え力、すなわち、力ＡとＢの差は、たとえクッション によって加えられる力Ａが一定であっても、スタンピングプロセス中に変化する こと を特徴とするスタンピングプレス。 ２．板押え３は、１または２以上の領域６を備えており、該領域では、前記板押 えに力を加えかつクッション４に支持された少なくとも１つのコンパクトな流体 シリンダー７によって、局地的な板押え力がえられ、前記コンパクトなシリンダ ーは、対応する領域内の板押え３によって加えられる力を変えるかは調整するよ うに加圧流体を受け、 補償用シリンダー５は、領域６と対応しない板押え領域内における圧力を制御 するために用いられ、これらの領域に加えられる力の全体は、クッションによっ て加えられた力Ａと、補償用シリンダーによって加えられた力Ｂおよびシリンダ ー７の全体によって加えられた力Ｃの合計とのあいだの差と等しい ことを特徴とする請求の範囲第１項記載のスタンピングプレス。 ３．補償用シリンダー５はラム１に固定されていることを特徴とする請求の範囲 第１項または第２項記載のスタンピングプレス。 ４．少なくとも１つのストッパーがラム１とクッション４のあいだに、ツールの 少なくとも一領域内において板押えとダイのあいだの間隔を制御するように、直 接または間接に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項また は第３項記載のスタンピングプレス。 ５．補償用シリンダー５は、グループ分けされ、別々の領域（たとえば領域５０ １、５０２）で油圧的に連結されており、スタンピングされるピースの各領域に 関連づけられており（たとえば矩形のスタンピング材料の長辺と短辺）、これら の領域は各々、これらの領域を構成しているシリンダーの流体圧力を制御する１ つの弁に連結されていることを特徴とする請求の範囲第 １項、第２項、第３項または第４項記載のスタンピングプレス。 ６．補償用シリンダー５の少なくとも１つは、少なくとも１つ弁の圧力を受け、 この弁の圧力制御ポイントは、少なくとも１つの測定ピックアップから発生し、 かつ板押さえ力の影響を受けたスタンピングプロセスの少なくとも１つのパラメ ータを代表する少なくとも１つの測定信号によって決定されること、および、こ の制御ポイントは、スタンピングプロセスの前に定義された方法によってこのパ ラメータの変数を制御するように、閉ループの制御理論によって決定されること を特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項または第５項記載のス タンピングプレス。 ７．少なくとも１つの領域６内の流体シリンダー７の少なくとも１つは、少なく とも１つ弁の圧力を受け、この弁の圧力制御ポイントは、少なくとも一つの測定 ピックアップから発生し、かつ板押え力の影響を受けたスタンピングプロセスの 少なくとも１つのパラメータを代表する少なくとも１つの測定信号によって決定 されること、および、この制御ポイントは、スタンピングプロセスの前に定義さ れた方法によってこのパラメータの変数を制御するように、閉ループの制御理論 によって決定されることを特徴とする請求の範囲第２項、第３項、第４項、第５ 項または第６項記載のスタンピングプレス。 ８．補償用シリンダーはそれらの圧力を少なくとも１つの弁で受け、この弁の圧 力制御ポイントは、補償用シリンダー内とコンパクトなシリンダー内の圧力測定 に 基づいて、力ＢとＣの合計が一定となるように決定されることを特徴とする請求 の範囲第２項、第３項、第４項、第５項または第７項記載のスタンピングプレス 。 ９．補償用シリンダーの圧力は、可動プレート１５に一定の力を加え、少なくと も２つのシリンダー群５１、７１に作用を及ぼす少なくとも１つのシリンー１３ からなる流体装置の助けによってえられ、これらのシリンダー群の一方５１は補 償用シリンダーに油圧的に連結され、他の各群のシリンダー７１は前記領域６の コンパクトなシリンダー７に連結されており、同一の圧力で働く領域６または領 域群６の各々は、一群のシリンダー７１にのみ連結されており、シリンダー５１ の全断面Ｓ１の、補償用シリンダー５の全断面Ｓ２に対する割合と、同一の圧力 で働く各領域ｉのシリンダー７１の全断面Ｓ３ｉの、対応するコンパクトなシリ ンダー７の全断面Ｓ４ｉに対する割合とは等しく、シリンダー１３によって加え られる力は、シリンダー７１によって加えられる力の全体値を上回り、これらシ リンダー７１は、それらの圧力を弁で受けて、シリンダー７の領域ｉ内における 圧力を決定することを特徴とする請求の範囲第２項、第３項、第４項、第５項ま たは第７項記載のスタンピングプレス。 10．シリンダー１３によって加えられる力は一定ではなく、スタンピングプロセ スの前に決められた方法によって、または、シリンダー７１によって加えられる 力の合計を常に上回っている板押え力の影響を受けた、スタンピングプロセスの 少なくともつのパラメータの 測定に基づく閉ループの制御理論によって決定されることを特徴とする請求の範 囲第９項に記載のスタンピングプレス。 11．少なくとも１つの弁内の圧力は、少なくとも１つの測定ピックアップから発 生し、かつ板押え力の影響を受けたスタンピングプロセスの少なくとも１つのパ ラメータを代表する少なくとも１つの測定信号によって決定される圧力制御ポイ ントによって定義されること、および、この制御ポイントは、スタンピングプロ セスの前に定義された方法によってこのパラメータの変数を制御するように、閉 ループの制御理論によって決定されることを特徴とする請求の範囲第１項、第２ 項、第７項または第８項記載のスタンピングプレス。 12．板押え３はプレスのクッション上に直接設置されていることを特徴とする請 求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、 第９項、第１０項または第１１項記載のスタンピングプレス。 13．板押え３は、プレスの板押えラム１７上に載置されており、ダイ３はプレス のテーブル１０上に設置されており、ポンチ９はプレスのラムによって動かされ ることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６ 項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項または第１２項記載のスタン ピングプレス。 14．圧力制御ポイントは常にプロセッサーによって算出されることを特徴とする 請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項 、 第９項、第１０項、第１１項、第１２項または第１３項記載のスタンピングプレ ス。