JPS6031600B2 - プレス機械 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、材料たる金属板母材を、加圧工程中に変化す
る液体圧をもって、プレス加工を行なうようにしたプレ
ス機械であって、プレス加工中に相対運動を行なうよう
になっている１対の相対的可動部分と、この相対運動に
対応する位置信号を発生する測定トランスジューサと、
該位置信号に基づき、相対運動と液体圧との関係に応答
し、かつプレス加工に関する制御信号を発生するための
装置と、プレス加工中に、前記関係に基づいて液体圧を
変化させるべく、制御信号に基づいて液体圧を制御する
液体圧装置とを含むプレス機械に関する。

より具体的に云うと、本発明は、加圧工程中にプレス機
械に作用する液体圧を制御することにより、１対の相対
可動部分の運動を、直接的又は間接的に制御して、プレ
ス加工を効果的に行なうように改良を加えたプレス機械
に関するものである。

公知技術 金属板母村を探絞りしたり、複雑な形状にプレス加工し
たりする場合に、良好な結果を得るためには、プレス機
械の液体圧を制御することが必要である。

この目的のために、液体圧と相対運動との関係を、一定
の尺度で描いた曲線に基づいて、プレス加工が実施され
ている。

この曲線により示された関係は、プレス加工の際に、好
適だと確められているものである。このような装置では
、普通、板等の剛性のある材料により、上記カーブを忠
実に再現するような輪郭を有するテンプレートを作成し
、これを、プレス機械に付設された、運動を機械的に検
出し得る可動部分に固着してある。

このテンプレートの輪郭に沿って動き、かつテンプレー
トが運動する方向に対して直角な方向に可動とされてい
るテンプレート検出装置は、プレス加工中に、テンプレ
ートの運動によって、それと直角な方向に発生する運動
を、増幅器を介して電気−液体圧バルブを制御するよう
になっている圧力制御弁、もしくはポテンショメーター
のような信号発生器に伝達する。このような装置は、ス
ウェーデン国特許願第７５０５８１４一９号明細書に開
示されている。

前記相対運動と、テンプレートの輪郭とにより表現され
る相対運動量と発生圧力値との間の関係を定めるには、
通常、大がかりなサンプリング工程を必要とする。この
ことは、高い絞り率を伴う部品を加工する際等には、特
に著しく、一連のプレス加工を開始する前に、２０点も
のサンプリングを行ない、テンプレートの輪郭を、各サ
ンプル点に応じて調整しなければ、満足のいく加工を行
なうことはできなかった。単に切り抜いただけのテンプ
レートでは、大して効果のないことは明らかである。

しかし、たとえカム板を用いたとしても、その輪郭は、
鋼製の帯板片を連結する多数の位置決めねじを調節する
ことにより形成されるため、この操作が面倒であり、し
かも、多大の時間を要するとともに、必ず工具を必要と
するという欠点がある。さらに、信号発生用の制御弁の
機械的な不完全性により、各工程毎に伝達される運動が
変化しないように、正確にテンプレートを機械的に検出
することは困難である。

液体圧プレス用の、フオトセルにより作動するテンプレ
ート検出装置は、スウェーデン国特許第３２２１９３号
明細書により公知である。この場合、上託したような構
成におけると同様に、プレスの可動部分の１つによって
変位させられるテンプレートは、所望の液体圧力ーブを
形成するように１枚の紙から切り抜かれ、ホルダー内に
挿入される。

そして、テンプレートの片方の側に位置する光源からの
光が、テンプレートの運動により、他方の側に配設され
た１列のフオトセルに達したり、達しなかったりする。
この構成による場合、新たな部品を加工しようとする度
毎に、テンプレートを作成するか、使用したすべてのテ
ンプレートを、後日のためにとっておくか、あるいは既
に使用したカーブを変更する必要がある。

しかし、所望のカーブを切り抜く作業は、通常は板から
なるテンプレートを作成するのを同じくらいやつかいで
あり、しかも多大の時間を要する。

何故なら、この場合も、圧力値を変更する度毎に、テン
プレートを装置からはずし、所望のパターンの輪郭に沿
って切り取ったり、紙を継ぎたしたりして調節をした後
は、テンプレートを再びホルダーに戻す必要があるから
である。また、公知の圧力制御装置においては、種々の
融通性をもって、連続的にプレス加工をなすことが出来
ない。

例えば、基本材料の硬さ、或いは加工段階において重要
な他の性質における変更を許容することが出来ない。ま
た、上託したような装置では、いずれも、加工工程中に
、圧力の増減に伴って圧力媒体中に発生する温度の変化
を補償するように圧力カーブを、簡便かつ迅速に変更す
ることができない。そのため、加工工程が、１日のうち
に何度も中断してしまうことがある。発明の目的 上記の点に鑑み、本発明の目的とするところは、加工工
程中に変化する液体圧力により作動するプレス機械にお
いて、上記したような公知装置における欠点を除去し、
しかもプレス加工工程中に、液体圧とプレス加工運動と
の間の関数関係を、プレス機械に、簡単な操作をもって
迅速に設定することができ、さらに、一旦プレス機械に
設定した関係を、その後、連続的な生産過程をほとんど
中断することなく、簡単に変更及び調節できるような融
通性に富む圧力調整装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、機械的摩耗等によるプレス
装置の不正確な検出による誤差を生ずることなく、プレ
ス加工工程の進行を目で追うことができ、従って、あら
ゆる瞬間においても、関連する関係に基づくプレス装置
の運動と圧力値との関係を目で追うことができるような
制御信号を発生させることにある。

この場合、プレス菱鷹の運動と圧力値との関係は、ファ
イルに記憶させておいて、プレス加工工程中に、同様な
条件で繰り返し実施しうるものでなくてはならない。解
決法 本発明の上記した目的は、測定トランスジューサに接続
され、かつ複数の段階的に増加する運動値に対する１蓮
の出力を有するデコーダーを含むプログラム可能な制御
信号発生用のファンクションジヱネレータを備え、その
出力は、位置信号が、加工工程における各運動値を通過
する度毎に順次作動するようになっており、かつ前記出
力に並列的に接続された導体のシステムからなる公知の
プログラム可能なパネルと、前記導体についての特定の
接点に沿って可動である接点と、該接点により作動する
抵抗体とを含み、前記した段階的増加運動に対応する圧
力値が、前記ファンクションジェネレー夕の出力に発生
し、かつ前記したような関係を持つ圧力値が可視化され
、しかも関係する抵抗体について、選択された接点の位
置に依存するようになっており、前記ファンクションジ
ェネレータの出力に接続された回路により、圧力値の段
階的な変化を滑らかにさせることにより、連続的に変化
する制御信号が、プレス加工工程の間、液体圧システム
に供鎌舎されるようになっていることを主たる特徴とす
る装置をもってし、達成される。

ファンクションジェネレータは、共通な始点からそれぞ
れ段階的に徐々に増加する圧力値と運動値とにそれぞれ
対応するように、異なる平面上に互いに交差して配設さ
れた２個の並列な導体の粗からなるシステムを含む、云
わゆるプログラム用パネルからなるものであるのが好ま
しい。

また、プログラム用パネルは、適当なプラグを挿入する
ための孔を各導体の各交点に有し、かつ導体のシステム
が多孔板で覆われた形式の公知パネルであるのが好まし
い。

圧力値と運動との関係をプログラムするために要する手
順は、次の通りである。

まず、各運動値に対して選択された所望の圧力値に対応
する孔に、プラグを挿入することにより、パネル上のプ
ラグが、全体として、特定のプレス作業に適すると思わ
れる圧力力−ブを描くようにする。

このようにして行なったプレス加工の結果が不満足な場
合には、プラグを１個又はそれ以上引き抜き、プレス機
械の可動部分の特定の相対位置関係時における液圧値、
或いは、全プレス加工工程中の或る一部に関する液圧値
を、既に設定されている値から下げたり上げたりするこ
とにより、カーブを迅速かつ簡便に変更することができ
る。

このようにしてプログラムされた関数関係は、プラグを
パネルに挿入する前に、パネル面上にダイアグラム紙を
鮎り、それをプラグにより貫通することにより、迅速か
つ簡便に記録し、それをファイルとして保存することが
できる。本発明の別の特徴においては、ファンクション
ジェネレ−外こ、運動値の検出を同時に順次点灯するラ
ンプ等を設けてあるが、このことも、極めて有用な点で
ある。

このようにすることにより、操作者は、プレス加工の進
行状況を容易に確認することができる。好適実施例の詳
し、、説明 以下、本発明を、その好適実施例について、添付の図面
を参照しつつ詳しく説明する。

図面中、第１図は、本発明に基づく液体圧プレス機械の
縦断面図、第２図は、その電気回路図、第３図は、プレ
ス機械の運動と圧力との間のプログラムされた関係を、
それぞれ示している。

本発明は、液体圧で駆動され、加工部分が純粋に機械的
に作動し、かつ加工工程の進行に応じて、液体圧が制御
されるようになっている型式のプレス機械、或いは純粋
に機械的に駆動され、加工工程の進行に応じて、容積を
変化させることにより、液体圧を制御し得る圧力室を有
する型式のプレス機械等、加工工程の進行に応じて、液
体圧が制御されるようになっている任意の型式のプレス
機械に応用可能である。しかし、説明を簡単にするため
に、持開昭５０−１０６２８４号（特公昭５５−１７９
５６号）公報における第９図に示されている構造のプレ
ス機械に応用した場合のみに限定して説明する。

第１図において、１‘まスタンドを示し、その上部には
、金属板の母材３をプレス加工するためのユニット２が
取付けられている。

このユニット２は、一定量の液体を収容した成型室５の
底部を膜４で閉塞して構成されている。スタンドーの下
部には、シリンダー７を備える液体圧アセンブリー６が
取付けられている。

シリンダー７の内部には、プレス用アウターピストン８
が鉄挿され、その上部は、中間板９を介して、プレスが
開いた時には金属板母材３を挿入するようになっている
金型リンク１０１こ連結されている。また、液体圧アセ
ンブリー６におけるアウターピストン８の内部には、イ
ンナーピストン１１が設けられ、その上端の中央には、
例えばダイ１２のよな工具が設けられている。アウター
ピストン及びインナーピストンの下部にそれぞれ位置す
る液体室１３，１４は、液体により満たされ、かつそれ
ぞれ、圧力管１５，１６を介して、ポンプアセンブリー
１７を内蔵する液体圧システムに接続されている。

この液体圧システムは、プレス機械を閉じる、即ち成型
室５が消滅するまで、シリンダー７を上昇させるのに必
要なすべての液体を移送するように設計されている。

プレス機械を閉じるには、液体室１３を膨張させ、アウ
ターピストン８をインナーピストン１１とともに、図示
の位置まで上昇させる。

同様にして、プレス機械を開くには、液体室１３を圧縮
させ、シリンダー７とアウターピストンとの間、及びア
ウターピストンとインナーピストンとの間にそれぞれ設
けられた環状室１８，１９に、圧力媒体を導入する。プ
レス加工自体は、この種のプレス装置について周知のよ
うに行なわれ、インナーピストン１１がダイ１２ととも
に、ポンプアセンブリー１７から圧力管路を１６を経て
液体室１４に送られて来る圧力媒体により上昇させられ
ると、金属板母材３は、ダィにより絞られて変形する。

この間、成型室５内に高い圧力が発生し、そのため、膜
４の作用により、金属板母材は、ターーィの全面に亘つ
て押し付けられ、ダィと同一の形状になるまで変形させ
られる。それに加えて、ユニット２のケーシング、それ
に取付けられた金型リング１０及びアゥターピストン８
は、液体が、液体室１３から圧力管１５を経て液体圧装
置へと流出するのに伴って下降する。

スウェーデン国特許（公告第３９５３９１号）明細書に
説明されているように、いわゆるマトリックス成型法に
おいては、これら２個の都村間の相対運動は、上記した
のとは逆向きに行なわれる。

この種のプレス加工においては、成型室５内の圧力が、
成型結果に対して重要な影響を持っている。この圧力は
、アウターピストン８とインナーピストン１１との間の
相対的な運動の関数として変化するように制御するべき
であることがわかている。以下、アウターピストン８と
インナーピストン１１を、プレス機械の２個の可動部分
と呼ぶことにする。このような圧力制御の方法としては
、プレス加工中に液体圧アセンブリー６から出た液体を
、バルブ２０から流出させることにより、バルブの上流
側、及びプレス加工中に圧縮されるる液体室（ダィ成型
法による場合には、液体室１３内の圧力が、プレス機械
の２個の可動部分の相対運動により変化する目標値に対
応して変化させる方法がある。

この場合には、バルブが、成型室５内に発生している液
体圧を間接的に制御することになる。このようにして流
出した液体は、タンク２１に送るか、或いはスウェーデ
ン国特許第７５０斑１４−９号（公告第４０１８９８号
）明細書に開示されているように、膨張しつつある液体
室（この場合液体室１４）に戻すことができるため、上
昇しつつある部材が行なう仕事を助けることとなり、結
果として、エネルギーの消費が節約される本発明によれ
ば、上記したようなプレス機械において、プレス成型加
工中に金属板母材に直接に作用するか、或いは間接的に
作用する成型加工を制御する液体圧Ｐは、液体圧アセン
ブリーに関係し、かつ加工中には加圧されて液体室に満
ちており、しかもその制御は、基本的には、プレス機械
の２個の可動部分８，１１間の相対変位Ｓを検出するた
めの測定用トランスジューサ２２と、前記圧力Ｐと相対
変位Ｓとの間の関数関係Ｐ＝ｆ（Ｓ）は、手動によりプ
ログラムする電気的ファンクションジェネレータ２３よ
りなる装置によりなされる。

この装置は、成型操作のために、プログラムされた関係
に応じて変化し、バルブ２０‘こ送られる制御信号を、
相対運動の進展につれ生成するために使用される。デジ
タルコード信号を発生する光学式絶対位置測定トランス
ジユーサとして示してある測定トランスジューサ２２は
、中間板９に対して回動可能ではあるが、直線運動はで
きないように取付けられているグリツドデイスク２４と
、、ブラケツト２６によりインナーピストンに取付けら
れ、かつグリッドディスクを回動させるようになってい
るロッド２５とを備えている。

このブラケツト２６は、金型リング１０のスリット２７
を通って横方向に突出しており、インナーピストンの上
昇運動に従い、ブラケツトが金型リングに対して自由に
上下に動き得るような空間を確保してある。それにより
、グリッドディスクは、２個の可動部材８，１１間の相
対運動に正確に対応する角度だけ回敷する。この角度は
、ファンクションジェネレータの入力２８に供Ｖ給され
るデジタル測定信号により、明確に表示される。しかし
、その代りに、例えば無接触ポテンショメータ等のよう
なアナログ位置測定トランスジューサを利用することも
できる。

この場合には、位置測定トランスジューサとファンクシ
ョンジェネレータとの接続については、別途適当な構成
が必要であることは云うまでもない。第２図に電気的構
成が示されているファンクションジェネレータは、２組
の導体システムを、互いに接触することのないよに、異
なる平面に配設してある公知の型式のプログラム用パネ
ル２９を備えている。

図面中には少数しか示していないが、各導体システムは
、互いに等間隔をなし、かつ恰かも碁盤の目のように配
列された多数の導体を有し、その各行各列は、左下隅３
２から右上隅に向けて除々に段階的に増大する圧力及び
運動値を、それぞれ表現するようになっている。

図示のように、導体システムは、絶縁性の材料からなり
、かつ各交点に孔を穿設した多孔板により覆われている
。

プラグ３４を孔に挿通すると、その孔に対応する交点を
通る行と列の導体同士は導通し、所望の関数関係の１点
が、ファンクションジエネレータにプログラムされる。
ボード上には、各孔の位置に対応する圧力及び変位の関
数値が、それぞれ最大圧力に対する％、及び適当な長さ
の単位により適宜表示しておくとよい。

また、プログラム用パネル上には、パネルの各列に対応
するランプ３６の行３５を設けてある。これらのランプ
３６は、位置測定トランスジューサ２２からの測定信号
を受けとるデコーダー３７に連結され、運動値が各列に
対応する値に達するのに応じて、順次各ランプが点灯す
るようになている。ファンクションジエネレータの入力
２８には、第２のデコーダー３８が接続されている。

このデコーダーは、加工工程中に、対応するランプ３６
が点灯するのと同時に推移する測定信号の助けにより、
導体列の１つを作動させるように設計されたゲートから
なる出力装置３９を介して、各導体列に接続されている
。この動作は、該当する導体列を、そのゲートにより電
気的に接地するとともに、残りの導体列を非動作状態と
して、該当する導体列以外の導体列を、接地線に対して
高いインピーダンスを有するようにしておくことにより
達成される。ファンクションジェネレータの出力側には
、抵抗体１０が、隣接する導体行３０の各抵抗体間に接
続されている。

その抵抗値は、端子４１において、行に応じた電圧によ
り測定した時に、直列抵孔値が段階的に一定値ずつ増加
するようになっているのが好ましい。端子に接続された
電流発生器４２は、一定の電流を発生するようになって
おり、プレス加工が行なわれている間、この電流は、そ
の時に作動中である導体のみを経て接地される。

その導体３１が、プラグ３４に接続されていると仮定す
ると、電流は、抵抗体の列４０の下端の２個のみを通り
、ついで、水平に延びる導体３０を経てプラグに達し、
さらに導体３１を通り、そのゲートにより接地される。
同時に、ファンクションジェネレータを通る他のすべて
の経路は遮断される。それに伴い、点４１における電圧
は、加工工程の運動が進むに従い、また、プラグ接点が
挿通された行に依存して、除々に変化する。しかし、こ
のような特性を有する電圧は、圧力を制御するために直
接使用されるのではなく、本発明の特徴に基づき、フィ
ルター４３により、連続的に変化する信号にまず変換さ
れる。このフィルターは、可変コンデンサを含むＲＣ回
路からなっており、この可変コンデンサにより、プレス
機械の可動部分の相対運動速度に応じて、フィルターの
時定数を調節することができる。

それによって、一つの列３１から他の列に移るときに、
ファンクションジェネレータから発生する直流電流に起
きる階段状の変化を、少くとも概ね平滑化することがで
きる。図示した好適実施例の場合のよに、パルプ２０が
、スプール４５に流れる電流値に比例して圧力を変化す
るような圧力制御弁４４である場合には、平滑化された
直流電流を「次のように処理するのが適切である。

発振器４６により、前記直流電流に比して小さな振幅を
有するような交流信号を発生させ、公知の要領で、圧力
制御弁の機械的ヒステリシス、すなわち、その拘着しよ
うとする傾向を除去するべく、演算増幅器４７において
、前記直流信号に重畳する。

点４１における電流値に対して平均値が変化することの
なり和信号を、別の演算増幅器４８に付加し、この和信
号を、バルブスプール４５に直列接続した低抵抗値を有
する抵抗体４９の両端に発生するバルブ直流値に対応し
た電圧値と比較する。

そのために該電圧は、導体５川こよりフィードバックさ
れる。その結果発生する制御電流は、バルブスプールを
駆動するための増幅器５１に最終的に供給される。

この電流は、増幅器の入力における電流と比例する大き
さであて、点４１における電圧に比例する。第１図に示
したプレス機械、或いはそれと類似するプレス機械のよ
うに、多量の流量を伴うような圧力制御が必要となる場
合には、圧力制御バルブは、主バルブ５２を制御するパ
イロットバルブとして機能する。

この主バルブ５２は、プレス機械から排出される液体の
すべて、もしくは大部分を、タンク２１へ送り込んだり
、或いは、プレス機械の１つの液体室１３から、別の液
体室１４へ循環させるように、その寸法が定められてい
る。

上記した構成のプレス機械をもってすれば、所望のタイ
プのプレス加工に対し、広い範囲に亘つて、所与の関数
関係Ｐ＝ｆ（Ｓ）に追随し、かつ連続的工程の間に、簡
便かつ迅速に変更もしくは調整し得るような、効果的か
つ好適な圧力制御を行ない得る。

本発明に基づくプレス機械の諸特徴のもう一つの長所は
、上記したような関数関係が、ファンクションジェネレ
ータに適当な型紙等を挿入するという簡便な手段により
、再現可能であるということである。

この目的のために、パネルの４隅に、位置決め用の整合
マーク５４や、ボード３３の孔のパターンに対応する碁
盤目を印刷してあるダイヤグラム紙（第３図を見よ）を
、プログラムパネルについて用意してある。

図示しないホルダーにより、ダイヤグラム紙をボード上
の正しい位置に取付けた後、プラグを、プログラム点に
対応する一連の孔５６を形成するように、プログラム紙
に挿適することにより、実際の圧力カーブを紙面に移す
ことができる。

機械的もしくは光学的に検出するようなテンプレートを
ファイルする場合に比して、本発明の利点は、特定の母
材についての圧力カーブを、取扱い容易な形でファイル
でき、しかも、これを、当該母材が加工されている間に
、次の工程の準備をするために利用できるということに
ある。ＦＩＧＩ ＦＩＧ２ ＦＩＧ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ プレス加工中に、互いに接近したり離隔したりする
   ような相対運動Ｓを行なう２個の可動部分８，１１と、
   行なわれた相対運動に応じ、その位置関係を示す位置信
   号を発生するようなつている測定トランスジユーサ２２
   と、前記位置信号により、プレス加工の間の相対運動の
   位置関係と液体圧Ｐとの間の関係を示す制御信号を発生
   するようになつている装置と、前記制御信号により、プ
   レス加工中に、液体圧が前記関係に基づき変化するよに
   液体圧を制御する液体圧装置とを含み、プレス加工中に
   変化する液体圧により、金属板母材ををプレス成型加工
   するため等に用いられるプレス機械であつて、制御信号
   を発生するために、行に沿い段階的に増加する複数の運
   動値のそれぞれを示す１行の出力装置３９を備えるとと
   もに、測定用トランスジユーサに接続されたデコーダー
   ３８であつて、この出力装置３９が別々に作動し、プレ
   ス加工の間に、前記位置信号が前記運動値を通過するよ
   うになつている前記デコーダー３８と、並列導体３１に
   より前記出力装置３９に接続された公知のプログラム用
   パネル２９と、前記導体における接点を移動しながら選
   択する接点プラグ３４と、接点プラグ３４により作動さ
   れ、出力点４１で段階的な電圧の変化を生じさせる抵抗
   体４０であつて、この電圧が、導体で選択された接点に
   応じて可視的に表示される前記抵抗体４０とを含むプロ
   グラム可能なフアンクシヨンジエネレータ２３並びに前
   記フアンクシヨンジエネレータ２３の出力点に接続され
   、電圧の段階的な変化を平滑化し、それにより生じた連
   続的な可変制御信号を液体圧装置に送るための回路４３
   を具備することを特徴とするプレス機械。 ２ 位置信号が、デコーダーの出力値により表現された
   運動値の各値を通過する度毎に前記位置信号により点減
   されるように、デコーダーの各出力に接続されたランプ
   ３６等の行を、フアンクシヨンジエネレータ２３に設け
   てあることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のプレ
   ス機械。 ３ プログラム用パネル２９が、プログラムされた関数
   関係をフイルムするべく、パネル５５の導体システムと
   適合する整合マーク５４により、ダイアグラム５３に取
   り付けられるようになつていることを特徴とする請求の
   範囲第１項に記載のプレス機械。 ４ 回路４３が調節可能な時定数を有し、それによりプ
   レス加工の間の可動部分８，１１の相対的な運動により
   生じた電圧の段階的な変化が平滑化されるようになつて
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のプレス機械
   。