CN114682706A - 冲模缓冲装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够廉价且良好地控制冲模缓冲力的冲模缓冲装置。冲模缓冲装置具备支承缓冲垫(110)的第一油压缸(120)和驱动第一油压缸(120)的第一油压回路(140‑1)。第一油压回路(140‑1)是油压闭合回路,该油压闭合回路包括连接于冲模缓冲压力产生线(142)与***压力线(144)之间的逻辑阀(148)、以及向逻辑阀(148)施加先导压力的由第一伺服马达(SM1)驱动的油压泵(HP)。第一控制器基于与冲模缓冲力对应的第一压力指令和由第一压力检测器(143)检测的压力,来控制第一伺服马达(先导压力),将第一油压缸(120)的下室(120A)的压力控制为按第一压力指令所示的压力。
Description
技术领域
本发明涉及一种冲模缓冲装置,尤其涉及一种廉价地发挥功能的冲模缓冲装置。
背景技术
以往,作为廉价地发挥功能的冲模缓冲装置,提出专利文献1、2所记载的方案。
专利文献1所记载的冲模缓冲装置在支承缓冲垫的油压缸的下室连接有用于使冲模缓冲压力产生的油压闭合回路。该油压闭合回路具备连接于油压缸的下室的冲模缓冲压力产生线、能够发挥顶出作用的连接有将低压的***压力的工作油蓄压的蓄能器的***压力线、配置于冲模缓冲压力产生线与***压力线之间的在冲模缓冲作用时能够作为主安全阀进行动作的先导驱动式的逻辑阀、以及使先导压力产生的先导式安全阀,工作油被预先加压封入。
根据专利文献1所记载的冲模缓冲装置,油压闭合回路内的工作油在包含冲模缓冲作用和顶出作用在内的缓冲垫的一循环期间,仅通过经由油压缸施加的冲模缓冲力就能够从缓冲垫进行加压,能够得到无油压泵等油压驱动源而简单且廉价的装置。
另外,专利文献2所记载的冲模缓冲装置一并设置由比例阀来进行节流件控制的油压伺服式的控制功能、以及使用由伺服马达驱动的油压泵/油压马达的电动伺服式的控制功能,并通过控制比例阀的开度和伺服马达的转矩,使得支承缓冲垫的油压缸的冲模缓冲压力产生室(下室)的冲模缓冲压力成为与冲模缓冲压力指令对应的压力。
根据专利文献2所记载的冲模缓冲装置,在冲模缓冲压力作用时,将从油压缸的下室压出的工作油经由比例阀及油压泵/油压马达向低压源侧放出,由此与由伺服马达(+油压泵/油压马达)单独地控制冲模缓冲压力的情况相比,能够实现伺服马达的小容量化,其结果是,能够实现装置的小型化及低价格化。
在先技术文献
专利文献1:日本特开2016-000407号公报
专利文献2:国际公开第2010/058710号
发明内容
发明所要解决的技术问题
专利文献1所记载的冲模缓冲装置是无油压驱动源而简单且廉价的装置,但先导式安全阀利用油压缸的下室的工作油的压力使先导压力产生,因此存在冲模缓冲压力的提升迟缓、且为了达到规定压力而需要时间这一问题。
另外,专利文献1所记载的冲模缓冲装置由于先导式安全阀固有的流量特性而产生压力超控,因此根据流量(冲模缓冲缸的速度)而存在压力变动。在冲压机械中,尤其在下止点附近发生减速,因此与此相应地冲模缓冲压力下降。由此,存在无法在下止点之前保持规定压力这一问题。
另一方面,专利文献2所记载的冲模缓冲装置在冲压成形中的整个期间,将从油压缸的下室压出的工作油经由通过伺服马达来进行转矩控制的油压泵/油压马达向低压源侧放出,在从油压缸的下室压出的工作油多的期间(冲压机械的滑动件速度快的冲压成形的初始期间)打开比例阀,将无法仅通过油压泵/油压马达无法处理的工作油经由比例阀向低压源侧放出,但当在紧凑的油压驱动装置内进行伺服马达的控制和比例阀的控制时,有可能因互相的噪声而进行误动作,另外,存在伺服马达及比例阀的控制变得复杂这一问题。
另外,专利文献2所记载的冲模缓冲装置与不使用比例阀的电动伺服式的冲模缓冲装置相比,能够实现伺服马达的小容量化,但需要至少使所需要的冲模缓冲力产生的伺服马达(+油压泵/油压马达),而成为与其相应的高价的装置。
而且,专利文献2所记载的冲模缓冲装置在冲模缓冲工序(下降侧)中能够实现高速化或者伺服马达的小容量化,但在顶出工序侧(上升侧)由于伺服阀不持有动力,因而仅通过使与伺服马达连结的油压马达反向旋转来使缓冲垫上升,因此仅能够给出与油压马达的能力和数量相应的上升速度。伺服马达的小容量化越进展,则该现象越显著。
本发明是鉴于这样的情况而完成的,其目的在于提供一种能够廉价且良好地控制冲模缓冲力的冲模缓冲装置。
用于解决技术问题的技术方案
为了达到上述目的,本发明的第一方案涉及一种冲模缓冲装置,其特征在于,具备:第一液压缸,其支承缓冲垫,并在冲压机械的滑动件下降时使缓冲垫产生冲模缓冲力;第一液压回路,其驱动第一液压缸;第一压力指令器,其输出表示与冲模缓冲力对应的冲模缓冲压力的第一压力指令;第一压力检测器,其检测第一液压缸的下室的压力;以及第一控制器,其基于第一压力指令和由第一压力检测器检测的压力来控制第一液压回路,以使施加于第一液压缸的下室的压力成为与第一压力指令对应的压力,第一液压回路是液压闭合回路,该液压闭合回路包括:冲模缓冲压力产生线,其连接于第一液压缸的下室;***压力线,其连接有将第一***压力的工作液蓄压的第一蓄能器;先导驱动式的逻辑阀,其A端口连接于冲模缓冲压力产生线,且B端口连接于***压力线;以及压力产生器,其产生作用于逻辑阀的先导端口的先导压力,第一控制器基于第一压力指令和由第一压力检测器检测的压力来控制先导压力,将从逻辑阀的A端口流向B端口的工作液的A端口侧的压力即第一液压缸的下室的压力控制为与第一压力指令对应的压力。
根据本发明的第一方案,在冲模缓冲压力作用时,将从第一液压缸的下室压出的工作液经由先导驱动式的逻辑阀向第一***压力的低压源侧(第一蓄能器侧)放出,由此使冲模缓冲压力产生,但基于与冲模缓冲力对应的第一压力指令和由第一压力检测器检测的压力来控制作用于逻辑阀的先导端口的先导压力、即压力产生器产生的先导压力,因此能够良好地控制冲模缓冲力。
另外,即使在冲模缓冲压力作用时从第一液压缸的下室压出的工作液为大流量,也能够由逻辑阀处理,因此能够实现滑动件速度的高速化,能够适用于产生大的冲模缓冲力的冲模缓冲装置。而且,压力产生器能够产生先导压力即可,因此能够由廉价的装置构成,作为冲模缓冲装置能够设为廉价的装置。
在本发明的第二方案所涉及的冲模缓冲装置中,第一液压回路具有将冲模缓冲压力产生线与***压力线之间的流路开闭的第一电磁阀,第一控制器在冲压成形后、或在冲压成形后锁定一定期间后使第一电磁阀开阀,以使得能够将蓄压于第一蓄能器的第一***压力的工作液向第一液压缸的下室供给。
由此,在滑动件位置到达下止点时,能够将在第一液压缸的下室(冲模缓冲压力产生线)产生的冲模缓冲压力脱压为第一***压力,另外,通过蓄压于第一蓄能器的第一***压力的工作液向第一液压缸的下室供给,第一液压缸的活塞杆上升,由此能够进行包含产品的顶出作用在内的缓冲垫的上升动作。
在本发明的第三方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,第一液压回路具有将压力产生器与冲模缓冲压力产生线连接的第一液压线、以及将第一液压缸的上室与***压力线连接的第二液压线,第一压力指令器输出在冲压成形前使第一液压缸的下室的压力预加压为预先设定的压力的第二压力指令,第一控制器在冲压成形前基于第二压力指令及由第一压力检测器检测的压力来控制压力产生器,使第一液压缸的下室的压力预加压为与第二压力指令对应的压力。
在缓冲垫与上限限位器抵接而在冲模缓冲待机位置待机的状态下,从压力产生器向第一液压缸的下室供给与第二压力指令对应的压力的工作液,由此能够将第一液压缸的下室预加压为与第二压力指令对应的压力。在冲压成形前将第一液压缸预加压,由此能够从冲压机械的滑动件与缓冲垫碰撞的瞬间起以成形上所需的冲模缓冲压力开始成形。
在本发明的第四方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,在第一液压线与逻辑阀的先导端口之间、或者在压力产生器与逻辑阀的先导端口之间配设节流件。
在本发明的第五方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,第一液压回路具有使第一***压力或先导压力选择性地作用于逻辑阀的先导端口的第二电磁阀。在滑动件位置到达下止点时,将施加于逻辑阀的先导端口的压力从先导压力切换为第一***压力,由此能够将在第一液压缸的下室产生的冲模缓冲压力脱压为第一***压力。
在本发明的第六方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,压力产生器构成为包括配设于***压力线与逻辑阀的先导端口之间的液压泵、以及连接于液压泵的旋转轴的第一伺服马达,第一控制器在冲压成形时基于第一压力指令和由第一压力检测器检测的压力来控制第一伺服马达的转矩,从而控制先导压力。
在本发明的第七方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,压力产生器构成为包括配设于***压力线与第一液压线之间的第一液压泵/液压马达、以及连接于第一液压泵/液压马达的旋转轴的第一伺服马达,第一压力指令器在冲压成形前输出第二压力指令,第一控制器在冲压成形前基于第二压力指令及由第一压力检测器检测的压力来控制第一伺服马达,使第一液压泵/液压马达作为液压泵发挥作用而向第一液压缸的下室供给工作液,使第一液压缸的下室的压力预加压为与第二压力指令对应的压力,在冲压成形中基于第一压力指令及由第一压力检测器检测的压力来控制第一伺服马达,使第一液压泵/液压马达作为液压马达发挥作用而使从第一液压缸的下室压出的工作液的一部分经由第一液压泵/液压马达流向***压力线,并使从第一液压缸的下室压出的剩余工作液经由逻辑阀流向***压力线,将第一液压缸的下室的压力控制为与第一压力指令对应的压力。
根据本发明的第七方案,在冲压成形中使从第一液压缸的下室压出的工作液的一部分经由第一液压泵/液压马达流向***压力线,并使从第一液压缸的下室压出的剩余工作液经由逻辑阀流向***压力线,由此与仅经由逻辑阀流动的情况相比,能够增多从第一液压缸的下室压出的工作液的流量(加快滑动件速度),另外,与仅经由逻辑阀流动的情况相比,能够减少工作液的发热量。而且,在缓冲垫位于冲模缓冲待机位置时,使第一液压泵/液压马达作为液压泵发挥作用而向第一液压缸的下室供给工作液,由此能够在冲压成形前对缓冲垫加压(预加压),能够从冲击的瞬间起以成形上所需的压力开始成形。
在本发明的第八方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,所述冲模缓冲装置具备:第二液压缸,其支承缓冲垫,并使缓冲垫沿上下方向移动;第二液压回路,其驱动第二液压缸;冲模缓冲位置指令器,其输出表示缓冲垫的位置的冲模缓冲位置指令;冲模缓冲位置检测器,其检测缓冲垫的位置;以及第二控制器,其基于从冲模缓冲位置指令器输出的冲模缓冲位置指令和由冲模缓冲位置检测器检测的缓冲垫位置来控制第二液压回路,以使缓冲垫的位置成为与冲模缓冲位置指令对应的位置。
根据本发明的第八方案,与被压力控制的第一液压缸独立地设置被位置控制的第二液压缸,由此能够对缓冲垫进行位置控制,能够自如地进行缓冲垫的上升速度的控制、冲模缓冲待机位置等处的中途停止。例如,通过将缓冲垫位置控制在冲模缓冲待机位置,即使将第一液压缸的下室加压,也能够将缓冲垫保持在冲模缓冲待机位置,由此,能够使缓冲垫精度良好地位于冲模缓冲待机位置,同时能够将冲模缓冲待机位置处的第一液压缸的下室的压力预加压为期望的压力,能够从冲击的瞬间起以成形上所需的压力开始成形。
本发明的第九方案涉及一种冲模缓冲装置,其具备:第一液压缸,其支承缓冲垫,并在冲压机械的滑动件下降时使缓冲垫产生冲模缓冲力;第一液压回路,其驱动第一液压缸;第二液压缸,其支承缓冲垫,并使缓冲垫沿上下方向移动;第二液压回路,其驱动第二液压缸;冲模缓冲位置指令器,其输出表示缓冲垫的位置的冲模缓冲位置指令;冲模缓冲位置检测器,其检测缓冲垫的位置;以及第二控制器,其基于从冲模缓冲位置指令器输出的冲模缓冲位置指令和由冲模缓冲位置检测器检测的缓冲垫位置来控制第二液压回路,以使缓冲垫的位置成为与冲模缓冲位置指令对应的位置,第一液压回路是液压闭合回路,该液压闭合回路包括:冲模缓冲压力产生线,其连接于第一液压缸的下室;***压力线,其连接有将第一***压力的工作液蓄压的第一蓄能器;先导驱动式的逻辑阀,其A端口连接于冲模缓冲压力产生线,且B端口连接于***压力线;以及先导压力施加部,其施加作用于逻辑阀的先导端口的先导压力。
根据本发明的第九方案,设置被压力控制的第一液压缸和被位置控制的第二液压缸,由此能够独立地进行赋予缓冲垫的冲模缓冲力的控制和缓冲垫的位置控制,即使驱动第一液压缸的第一液压回路没有使缓冲垫上升的功能,也能够通过第二液压缸使缓冲垫移动到与冲模缓冲位置指令对应的位置。
另外,驱动第一液压缸的第一液压回路在冲模缓冲压力的作用时将从第一液压缸的下室压出的工作液经由先导驱动式的逻辑阀向低压源侧放出,由此使冲模缓冲压力产生,因此能够设为廉价的液压回路,另一方面,驱动第二液压缸的第二液压回路主要在冲压成形以外的期间能够使缓冲垫移动即可,因此能够设为比较廉价的装置,作为整体能够廉价地构成冲模缓冲装置。
在本发明的第十方案所涉及的冲模缓冲装置中,先导压力施加部是配设于冲模缓冲压力产生线与***压力线之间的先导式安全阀。将先导式安全阀的设定压力设定为期望的压力,将由先导式安全阀产生的压力作为先导压力而施加于逻辑阀,由此能够使与先导压力相应的冲模缓冲压力产生。
在本发明的第十一方案所涉及的冲模缓冲装置中,先导压力施加部是将逻辑阀的先导端口与第二液压缸的下室连接的第三液压线。例如,在使辅助第一液压缸产生的冲模缓冲力(主冲模缓冲力)的辅助冲模缓冲力从第二液压缸产生的情况下,能够将第二液压缸的下室的压力经由第三液压线而设为逻辑阀的先导压力。
在本发明的第十二方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,所述冲模缓冲装置具备开闭第三液压线的流路的第三电磁阀。在将第三液压线加压到期望的压力后,关闭第三电磁阀,由此能够保持先导压力。
在本发明的第十三方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,冲模缓冲位置指令器输出在冲压成形前使缓冲垫在冲模缓冲待机位置待机的第一冲模缓冲位置指令,第二控制器在冲压成形前基于第一冲模缓冲位置指令来控制第二液压回路,使缓冲垫在冲模缓冲待机位置待机。
根据本发明的第十三方案,能够基于第一冲模缓冲位置指令来使缓冲垫在冲模缓冲待机位置待机,因此不需要用于使缓冲垫在冲模缓冲待机位置待机的上限限位器、且能够任意设定冲模缓冲待机位置。另外,在从第一压力指令器输出在冲压成形前使预加压的第二压力指令,第一控制器控制压力产生器,将第一液压缸的下室的压力预加压为与第二压力指令对应的压力的情况下,即使没有阻止缓冲垫的上升的上限限位器,也能够将缓冲垫保持在冲模缓冲待机位置,因此能够进行预加压。
在本发明的第十四方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,冲模缓冲待机位置是比冲压成形开始的冲击位置靠上方的位置,冲模缓冲位置指令器在输出第一冲模缓冲位置指令后,输出在缓冲垫从冲模缓冲待机位置到达冲击位置为止的期间使缓冲垫预加速的第二冲模缓冲位置指令,第二控制器基于第二冲模缓冲位置指令来控制第二液压回路,在从冲模缓冲待机位置到达冲击位置为止的期间使缓冲垫预加速。由此,能够抑制在冲击时产生激动压力(冲击压)。
在本发明的第十五方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,所述冲模缓冲装置具备:第二压力指令器,其输出表示预先设定的第三压力的第三压力指令;以及第二压力检测器,其检测第二液压缸的下室的压力,第二控制器在冲压成形中基于第三压力指令和由第二压力检测器检测的压力来控制第二液压回路,将第二液压缸的下室的压力控制为与第三压力指令对应的第三压力。据此,第二液压缸的控制在冲压成形中从位置控制切换为压力控制。
在本发明的第十六方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,第三压力指令是对第一液压缸产生的主冲模缓冲力进行辅助的辅助冲模缓冲力所对应的压力指令、或者是使第二液压缸产生的冲模缓冲力为零的压力指令。
在第三压力指令是与辅助冲模缓冲力对应的压力指令的情况下,在第一液压缸产生的主冲模缓冲力作为期望的冲模缓冲力而不足时,第二液压缸能够产生补充该不足的量的辅助冲模缓冲力,在第三压力指令是使冲模缓冲力为零的压力指令的情况下,第二液压缸被进行压力控制,以免阻碍第一液压缸产生的主冲模缓冲力。
在本发明的第十七方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,冲模缓冲位置指令器在冲压成形中输出与滑动件的位置对应的第三冲模缓冲位置指令,第二控制器在冲压成形中基于第三冲模缓冲位置指令来控制第二液压回路,使缓冲垫移动到与滑动件的位置对应的位置。在该情况下,第二液压缸在冲压成形中被进行位置控制,以免阻碍第一液压缸产生的主冲模缓冲力。
在本发明的第十八方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,当滑动件到达下止点时,冲模缓冲位置指令器输出将缓冲垫保持在与下止点对应的位置的第四冲模缓冲位置指令,并在将所述第四冲模缓冲位置指令输出了一定时间后,输出使缓冲垫移动到冲模缓冲待机位置的第五冲模缓冲位置指令,当滑动件到达下止点时,第二控制器基于第四冲模缓冲位置指令及第五冲模缓冲位置指令来控制第二液压回路,使缓冲垫保持在与下止点对应的位置一定时间后,使缓冲垫移动到冲模缓冲待机位置。
在本发明的第十九方案所涉及的冲模缓冲装置中,优选的是,第二液压回路具有连接于第二液压缸的上室与下室之间的第二液压泵/液压马达、连接于第二液压泵/液压马达的旋转轴的第二伺服马达、将第二***压力的工作液蓄压的第二蓄能器、设置于第二液压缸的上室与第二蓄能器之间的流路的第一先导单向阀、以及设置于第二液压缸的下室与第二蓄能器之间的流路的第二先导单向阀,第二控制器在从第二液压泵/液压马达向第二液压缸的上室供给工作液的情况下,使第二伺服马达沿第一方向旋转,从第二液压泵/液压马达向第二液压缸的上室供给工作液,并且使从第二液压缸的下室压出的工作液经由第二先导单向阀蓄压于第二蓄能器,在从第二液压泵/液压马达向第二液压缸的下室供给工作液的情况下,使第二伺服马达沿第二方向旋转,从第二液压泵/液压马达向第二液压缸的下室供给工作液,并且使从第二液压缸的上室压出的工作液经由第一先导单向阀蓄压于第二蓄能器。在冲模缓冲工序中,在第一液压缸的上室产生的冲模缓冲压力(主冲模缓冲力)因液压特性而上下浮动,但第二液压缸能够进行响应性良好的电动伺服式的压力控制,因此能够抵消第一液压缸的压力的上下浮动。
发明效果
根据本发明,在冲模缓冲压力作用时,将从第一液压缸的下室压出的工作液经由先导驱动式的逻辑阀向第一***压力的低压源侧放出,由此能够使冲模缓冲压力产生,特别的是,基于第一压力指令和第一液压缸的下室的压力来控制作用于逻辑阀的先导端口的先导压力,因此能够良好地控制冲模缓冲压力(冲模缓冲力)。另外,即使在冲模缓冲压力作用时从第一液压缸的下室压出的工作液为大流量,也能够由逻辑阀来处理,因此能够实现滑动件速度的高速化,能够适用于产生大的冲模缓冲力的冲模缓冲装置。而且,压力产生器只要能够产生先导压力即可,因此能够由廉价的装置构成,能够将冲模缓冲装置设为廉价的装置。
附图说明
图1是表示具备第一实施方式的冲模缓冲装置的冲压机械的结构图。
图2是表示对图1所示的冲模缓冲装置的第一油压缸进行驱动的第一油压回路的第一实施方式的图。
图3是表示控制第一油压回路的第一控制器的第一实施方式的框图。
图4是表示对图1所示的冲模缓冲装置的第一油压缸进行驱动的第一油压回路的第二实施方式的图。
图5是表示控制第一油压回路的第一控制器的第二实施方式的框图。
图6是表示具备第二实施方式的冲模缓冲装置的冲压机械的结构图。
图7是表示适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第一实施方式的图。
图8是表示控制第二油压回路的第二控制器的第一实施方式的框图。
图9是表示利用第一控制方法控制冲模缓冲装置的情况下的冲压一循环的滑动件位置、冲模缓冲位置、压力指令(设定压力)及实际压力的波形图。
图10是表示利用第二控制方法控制冲模缓冲装置的情况下的冲压一循环的滑动件位置、冲模缓冲位置、压力指令(设定压力)及实际压力的波形图。
图11是表示适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第二实施方式的图。
图12是表示适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第三实施方式的图。
附图标记说明
10 冲压机械
11 缓冲垫
12 立柱
14 底座
15 上限限位器
18 引导部
20 滑动件
22 曲轴
24 连杆
26 滑动件位置检测器
28 曲轴编码器
30 上模
32 垫板
34 下模
100-1、100-2 冲模缓冲装置
102 压边圈
104 缓冲销
110 缓冲垫
112 油压回路
112A 逻辑阀
112B 电磁阀
112C 止回阀
112D 安全阀
114 第二压力检测器
115 固定部
116 冲模缓冲位置检测器
120 第一油压缸
120A 下室
120B 上室
120C 活塞杆
121 ***
130 第二油压缸
130A 下室
130B 上室
130C 活塞杆
140、140-1~140-5 第一油压回路
142 冲模缓冲压力产生线
143 第一压力检测器
144 ***压力线
145 压力检测器
146 第一蓄能器
147 第二油压线
148 逻辑阀
150 第一电磁阀
151 第一油压线
152 第三油压线
153 安全阀
154 第二电磁阀
156 节流孔
157 先导式安全阀
158 第三电磁阀
160 第一控制器
160-1 第一控制器
160-2 第一控制器
162-1 第一压力指令器
162-2 第一压力指令器
164、166 放大器
165 放大器兼PWM控制器
167 带电力再生功能的直流电源装置
169 交流电源
170 第二油压回路
171、172 油压线
173 第二蓄能器
174A 第一先导单向阀
174B 第二先导单向阀
175A、175B 电磁阀
176、177 压力检测器
178A 止回阀
178B 安全阀
179A、179B 接头
180 第二控制器
180A 冲模缓冲位置控制部
180B 冲模缓冲压力控制部
181 冲模缓冲位置控制器
182 冲模缓冲位置指令器
183 冲模缓冲压力控制器
184 第二压力指令器
185 放大器兼PWM控制器
186 带电力再生功能的直流电源装置
187 交流电源
188、189 放大器
SM1 第一伺服马达
SM2 第二伺服马达
P/M1 第一油压泵/油压马达
P/M2 第二油压泵/油压马达。
具体实施方式
按照以下附图来详细说明本发明涉及的冲模缓冲装置的优选的实施方式。
[冲模缓冲装置的第一实施方式]
图1是表示具备第一实施方式的冲模缓冲装置的冲压机械的结构图。
图1所示的冲压机械10由立柱12、底座14及冠构件(框架上部强度构件)16构成框架,且通过设置于立柱12的引导部18将滑动件20引导为沿上下方向(铅垂方向)移动自如。
滑动件20从伺服马达经由曲轴22及连杆24被传递驱动力,在图1上沿上下方向移动。
在冲压机械10的底座14侧设置有检测滑动件20的位置的滑动件位置检测器26,在曲轴22设置有用于分别检测曲轴22的角度及角速度的曲轴编码器28。
在滑动件20装配有上模30,在底座14的垫板32上装配有下模34。
在上模30与下模34之间配置有压边圈(褶皱压板)102,下侧经由多个缓冲销104而被缓冲垫110支承,上侧放置(接触)材料。
冲压机械10通过使滑动件20下降,在上模30与下模34之间将材料冲压成形。冲模缓冲装置100-1从下侧按压被冲压成形的材料的周缘。
第一实施方式的冲模缓冲装置100-1主要由压边圈102、经由多个缓冲销104支承压边圈102的缓冲垫110、支承缓冲垫110并使缓冲垫110产生冲模缓冲力的第一油压缸(第一液压缸)120、驱动第一油压缸120的第一油压回路(第一液压回路)140及控制第一油压回路140的第一控制器160构成。
第一油压缸120作为通过第一油压回路140及由第一控制器160进行的压力控制而使缓冲垫110产生冲模缓冲力的油压缸发挥功能。
<第一油压回路的第一实施方式>
图2是表示对图1所示的冲模缓冲装置的第一油压缸进行驱动的第一油压回路的第一实施方式的图。
图2所示的第一油压缸120的活塞杆120C连结于缓冲垫110的下表面。第一油压缸120的缓冲压产生侧加压室(以下称作“下室”)120A连接于第一油压回路140-1的冲模缓冲压力产生线142,第一油压缸120的杆侧压力室(以下称作“上室”)120B经由***121向大气开放。
在图2中,在底座14的下表面配设有能够供缓冲垫110抵接的上限限位器15。如图2所示,缓冲垫110抵接于上限限位器15,缓冲垫110的位置被限制的缓冲垫110的上下方向上的位置(冲模缓冲位置)是在冲压成形前缓冲垫110待机的冲模缓冲待机位置。
另外,在固定第一油压缸120的固定部115与缓冲垫110之间设置有检测缓冲垫110的位置的冲模缓冲位置检测器116。需要说明的是,冲模缓冲位置检测器可以内置于第一油压缸120内,并检测活塞杆120C在伸缩方向上的位置作为冲模缓冲位置,也可以设置于底座14与缓冲垫110之间。
第一油压回路140-1驱动第一油压缸120以使缓冲垫110产生冲模缓冲力,且由液压闭合回路构成,该液压闭合回路包括连接于第一油压缸120的下室120A的冲模缓冲压力产生线142、连接有将第一***压力的工作油(工作液)蓄压的第一蓄能器146的***压力线144、A端口连接于冲模缓冲压力产生线142且B端口连接于***压力线144的先导驱动式的逻辑阀148、开闭冲模缓冲压力产生线142与***压力线144之间的流路的第一电磁阀150、以及作为产生作用于逻辑阀148的先导端口P的先导压力的压力产生器发挥功能的第一伺服马达SM1及油压泵(液压泵)HP。
从供油装置经由未图示的带止回阀的接头(caupler)向第一油压回路140-1供给工作油,加压封入规定的第一***压力的工作油。
在连接于***压力线144的第一蓄能器146蓄压第一***压力的工作油。第一蓄能器146设定规定的气体压,起到罐的作用,并且作为低压源发挥功能。需要说明的是,低压的第一***压力需要设为至少使缓冲垫110上升、且能够发挥产品的顶出作用及使缓冲垫110向冲模缓冲待机位置移动的压力以上。
当第一***压力的工作油封入第一油压回路140时,从接头卸下供油装置,之后,第一油压回路140-1成为工作油不相对于外部流出流入的油压闭合回路。需要说明的是,在第一油压回路140-1中,只要第一***压力不比预先设定的下限值低,就不需要从供油装置向第一油压回路140-1注入工作油。
另外,在第一油压回路140-1设置有检测第一油压缸120的下室120A(冲模缓冲压力产生线142)的压力的第一压力检测器143、检测油压泵HP产生的工作油的压力(先导压力)的压力检测器145、配设于冲模缓冲压力产生线142与***压力线144之间的安全阀153、以及使第一***压力或先导压力选择性地作用于逻辑阀148的先导端口P的第二电磁阀154。需要说明的是,安全阀153在第一油压缸120的下室120A产生异常压力时(无法进行压力控制、产生突发的异常压力时)进行动作,作为防止油压设备的破损的机构而设置。
第一油压回路140-1具有通过施加于逻辑阀148的先导端口P的先导压力的控制而能够在冲模缓冲工序中使与先导压力相应的冲模缓冲压力产生的结构。
<第一控制器的第一实施方式>
图3是表示控制第一油压回路的第一控制器的第一实施方式的框图,特别是表示控制图2所示的第一油压回路140-1的第一实施方式的第一控制器160-1的框图。
如图3所示,从第一压力检测器143向第一控制器160-1施加了表示第一油压缸120的下室120A的压力的压力信号,且从滑动件位置检测器26向第一控制器160-1施加了表示滑动件20的位置的滑动件位置信号。
第一控制器160-1具备第一压力指令器162-1,为了输出与滑动件20的位置相应的冲模缓冲压力指令(第一压力指令)而向第一压力指令器162-1施加了由滑动件位置检测器26检测的滑动件位置信号。
第一压力指令器162-1为了控制冲压成形中的冲模缓冲力,输出表示与冲模缓冲力对应的冲模缓冲压力的第一压力指令,并基于滑动件位置信号来控制第一压力指令的输出时机等。
在此,从第一油压缸120向缓冲垫110施加的冲模缓冲力能够通过第一油压缸120的下室120A的压力与油压缸截面积之积来表示,因此控制冲模缓冲力意味着控制第一油压缸120的下室120A的压力。
第一控制器160-1基于从第一压力指令器162-1输出的第一压力指令和表示由第一压力检测器143检测的第一油压缸120的下室120A的压力的压力信号,来运算用于驱动第一伺服马达SM1的转矩指令,以便按第一压力指令控制第一油压缸120的下室120A的压力。
第一控制器160-1将使用第一压力指令、压力信号等运算出的转矩指令经由放大器164向第一伺服马达SM1输出,并借助第一伺服马达SM1驱动油压泵HP,由此控制油压泵HP产生的工作油的压力(先导压力)。
另外,第一控制器160-1在冲模缓冲工序中对第一油压缸120进行压力控制的情况下,将第一油压回路140-1的第一电磁阀150及第二电磁阀154分别设为OFF(图2所示的切换位置)。OFF状态的第一电磁阀150为闭阀,因此关闭冲模缓冲压力产生线142与***压力线144之间的流路。另外,第二电磁阀154是四通二位电磁阀,但OFF状态的第二电磁阀154选择输入的两个压力(先导压力及第一***压力)中的先导压力,并使其施加于逻辑阀148的先导端口P。
先导压力施加于先导端口P的逻辑阀148成为只要不经由冲模缓冲压力产生线142向逻辑阀148的A端口侧施加超出先导压力的压力则为关闭的状态,能够进行第一油压缸120的下室120A的加压。
在此,当冲压机械10的滑动件20下降、且滑动件位置到达冲击位置(冲模缓冲待机位置)时,缓冲垫110在之后伴随滑动件20的下降(通过来自滑动件20的下压力)而与滑动件20一起下降。
第一油压缸120的活塞杆120C与缓冲垫110的下降一起下降,第一油压缸120的下室120A的工作油被压缩,下室120A的压力上升。
在第一油压缸120的下室120A产生与冲模缓冲力成比例的冲模缓冲压力。在逻辑阀148的提动头(poppet)施加有如下力,即,由来自A端口的作用于冲模缓冲压力产生线142的冲模缓冲压力和来自B端口的作用于***压力线144的第一***压力打开提动头的力、由来自先导端口P的先导压力和逻辑阀内部的弹簧力关闭提动头的力、以及作用于妨碍压油从冲模缓冲压力产生线142流至***压力线144的(关闭提动头的)方向的流体力。
在此,冲模缓冲压力比先导压力大一些、且先导压力极大于第一***压力(先导压力与***压力之差大于冲模缓冲压力与先导压力之差)成为由先导压力控制冲模缓冲压力的情况下的条件。
在冲模缓冲工序中,为了保持这些力的均衡,调整逻辑阀148的提动头位置(开度),在该一连串的作用中产生冲模缓冲压力。第一控制器160-1基于表示期望的冲模缓冲压力的第一压力指令来控制油压泵HP产生的先导压力,由此使按第一压力指令所示的冲模缓冲压力产生。
当滑动件位置到达下止点时,第一控制器160-1为了使冲模缓冲压力的控制状态结束,将使第二电磁阀154为ON的驱动信号经由放大器168向第二电磁阀154输出。
由此,在逻辑阀148的先导端口P经由第二电磁阀154而施加有第一***压力,从而逻辑阀148的提动头向打开的方向移动,冲模缓冲压力被脱压。在第一油压缸120的下室120A的脱压完成的时间点,逻辑阀148的提动头关闭。需要说明的是,当滑动件位置到达下止点时,不需要向逻辑阀148的先导端口P施加先导压力,因此优选使第一伺服马达SM1停止。
在第一油压缸120的下室120A的脱压后,当滑动件20从下止点上升时,来自滑动件20的下压力不再施加于缓冲垫110,第一油压缸120的下室120A的工作油(脱压后的工作油)的压力开放,缓冲垫110稍微上升,但是,之后,冲模缓冲压力产生线142与***压力线144之间被逻辑阀148及第一电磁阀150切断,因此缓冲垫110能够在下止点附近停止(锁定)。
在锁定一定期间后,第一控制器160-1经由放大器166向第一电磁阀150输出使第一电磁阀150为ON的驱动信号。
第一电磁阀150当施加有驱动信号时,成为ON,阀位置从图2所示的状态切换而开阀。由此,冲模缓冲压力产生线142与***压力线144之间的流路开放,蓄压于第一蓄能器146的第一***压力的工作油能够经由***压力线144、第一电磁阀150及冲模缓冲压力产生线142向第一油压缸120的下室120A供给。
第一***压力具有使缓冲垫110上升、且能够发挥产品的顶出作用及使缓冲垫110向冲模缓冲待机位置移动的压力,因此通过第一***压力的工作油向第一油压缸120的下室120A流入,使第一油压缸120的活塞杆120C(缓冲垫110)上升。
缓冲垫110上升至抵接于上限限位器15,并在此停止(待机)。
根据具有第一油压回路140-1及第一控制器160-1的冲模缓冲装置,在冲模缓冲压力作用时,将从第一油压缸120的下室120A压出的工作油经由先导驱动式的逻辑阀148向第一***压力的低压源侧放出,由此能够使冲模缓冲压力产生,特别是,基于第一压力指令和第一油压缸120的下室120A的压力来伺服控制第一伺服马达SM1及油压泵HP,由此使作用于逻辑阀148的先导端口P的先导压力产生,因此能够良好地控制冲模缓冲压力(冲模缓冲力)。
即,具有第一油压回路140-1及第一控制器160-1的冲模缓冲装置与通过先导式安全阀使先导压力产生的专利文献1所记载的冲模缓冲装置相比,先导压力的控制的响应性良好,能够缩短冲模缓冲压力达到规定压力为止的时间(加快冲模缓冲压力的提升)。
另外,将比例阀及油压泵/油压马达分别进行伺服控制的专利文献2所记载的混合伺服冲模缓冲装置中的作为压力产生器的油压泵/油压马达直接承受冲模缓冲缸的大流量而干扰大,相对于此,第一油压回路140-1在无流量(少流量)的先导压力线存在作为压力产生器发挥功能的油压泵HP,因此干扰少。换言之,专利文献2所记载的混合伺服冲模缓冲装置控制大流量的冲模缓冲缸的压力线的压力,相对于此,第一油压回路140-1的油压泵HP控制不受冲模缓冲流量的影响的先导压力,因此干扰少、且能够良好地控制。
另外,即使在冲模缓冲压力作用时从第一油压缸120的下室120A压出的工作油为大流量,也能够由逻辑阀148处理流量,因此能够实现滑动件速度的高速化,能够适用于产生大的冲模缓冲力的冲模缓冲装置。而且,作为产生先导压力的压力产生器发挥功能的油压泵HP及伺服马达SM能够产生先导压力即可,因此不需要大的流量。因此,能够由廉价(小容量、少数)的装置构成,在作为冲模缓冲装置整体而能够设为廉价的装置的基础上,也能够实现装置整体的省空间化。
<第一油压回路的第二实施方式>
图4是表示对图1所示的冲模缓冲装置的第一油压缸进行驱动的第一油压回路的第二实施方式的图。需要说明的是,在图4中,对与图2所示的第一实施方式的第一油压回路140-1共用的部分标注同一附图标记,并省略其详细的说明。
图4所示的第一油压回路140-2代替图2所示的第一油压回路140-1的油压泵HP而配设有第一油压泵/油压马达(第一液压泵/液压马达)P/M1,另外,具有将第一油压泵/油压马达P/M1与冲模缓冲压力产生线142连接的第一油压线(第一液压线)151、以及将第一油压缸120的上室120B与***压力线144连接的第二油压线(第二液压线)147。另外,在第一油压泵/油压马达P/M1与第二电磁阀154之间配设有作为节流件发挥功能的节流孔156。
第一油压回路140-2能够从第一油压泵/油压马达P/M1经由第一油压线151及冲模缓冲压力产生线142向第一油压缸120的下室120A供给工作油,另外,具有并用第一油压泵/油压马达P/M1和逻辑阀148而在冲模缓冲工序中能够使冲模缓冲压力产生的结构。
<第一控制器的第二实施方式>
图5是表示控制第一油压回路的第一控制器的第二实施方式的框图,特别是表示控制图4所示的第一油压回路140-2的第一控制器160-2的框图。需要说明的是,在图5中,对与图3所示的第一控制器160-1共用的部分标注同一附图标记,并省略其详细的说明。
图5所示的第一控制器160-2具备第一压力指令器162-2,为了输出与滑动件20的位置相应的冲模缓冲压力指令(第一压力指令、第二压力指令)而向第一压力指令器162-2施加由滑动件位置检测器26检测的滑动件位置信号。
第一压力指令器162-2除了输出表示冲模缓冲压力的第一压力指令之外,还输出在冲压成形前使第一油压缸120的下室120A的压力预加压为预先设定的压力的第二压力指令,在该点上与图3所示的第一压力指令器162-1不同。
另外,第一控制器160-2为了在冲压成形前对第一油压缸120的下室120A预加压,运算用于驱动第一伺服马达SM1的转矩指令,为了在冲压成形中使第一油压缸120的下室120A产生期望的冲模缓冲压力,运算用于驱动第一伺服马达SM1的转矩指令,并基于运算出的转矩指令来驱动控制第一伺服马达SM1。
第一控制器160-2在使第一油压缸120的下室120A产生压力(预加压、冲模缓冲压力)的情况下,将第一油压回路140-2的第一电磁阀150及第二电磁阀154分别设为OFF(图4所示的切换位置)。OFF状态的第一电磁阀150闭阀,因此关闭冲模缓冲压力产生线142与***压力线144之间的流路。另外,第二电磁阀154是四通二位电磁阀,但OFF状态的第二电磁阀154选择输入的两个压力(先导压力及第一***压力)中的先导压力,并使其施加于逻辑阀148的先导端口P。
在此,如图4所示,将缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置,在滑动件位置到达冲击位置(冲模缓冲待机位置)之前,第一压力指令器162-2输出使第一油压缸120的下室120A预加压为预先设定的压力的第二压力指令(在本例中,第二压力指令是与表示对应于冲压成形中的冲模缓冲力的冲模缓冲压力的第一压力指令相同的压力的压力指令)。
第一控制器160-2基于从第一压力指令器162-2输出的预加压用的第二压力指令和表示由第一压力检测器143检测的第一油压缸120的下室120A的压力的压力信号,来运算用于驱动第一伺服马达SM1的转矩指令,以便按第二压力指令来控制第一油压缸120的下室120A的压力。在进行转矩指令的运算时,作为用于确保动态稳定性的角速度反馈信号,优选使用第一伺服马达SM1的驱动轴的角速度。
第一控制器160-2将使用第二压力指令、压力信号等运算出的转矩指令经由放大器兼PWM控制器(PWM:Pulse Width Modulation)165向第一伺服马达SM1输出,并借助第一伺服马达SM1将第一油压泵/油压马达P/M1作为油压泵来驱动,使工作油从第一油压泵/油压马达P/M1向第一油压缸120的下室120A供给。
为了缓冲垫110抵接于上限限位器15而不上升,第一油压缸120的下室120A的压力通过工作油的供给被加压(预加压)到按第二压力指令所示的压力。
接着,当冲压机械10的滑动件20下降、且滑动件位置到达冲击位置(冲模缓冲待机位置)时,缓冲垫110在之后伴随滑动件20的下降(通过来自滑动件20的下压力)而与滑动件20一起下降。
第一油压缸120的活塞杆120C与缓冲垫110的下降一起下降,第一油压缸120的下室120A的工作油被压出。从第一油压缸120的下室120A压出的工作油的一部分经由冲模缓冲压力产生线142、第一油压线151及第一油压泵/油压马达P/M1流向***压力线144,另外,从第一油压缸120的下室120A压出的剩余工作油经由冲模缓冲压力产生线142及逻辑阀148流向***压力线144。
在此,第一控制器160-2基于表示冲模缓冲压力的第一压力指令和表示由第一压力检测器143检测的第一油压缸120的下室120A的压力的压力信号,来运算用于驱动第一伺服马达SM1的转矩指令,以便按第一压力指令来控制第一油压缸120的下室120A的压力。在进行转矩指令的运算时,作为用于确保动态稳定性的角速度反馈信号,优选使用第一伺服马达SM1-1、SM1-2的驱动轴的角速度。
第一控制器160-2将使用压力指令、压力信号等运算出的转矩指令经由放大器兼PWM控制器165向第一伺服马达SM1输出,由此控制第一油压缸120的下室120A的压力。
可是,对第一油压缸120的下室120A进行预加压的情况下的压力控制时的第一伺服马达SM1的转矩输出方向与滑动件20向缓冲垫110冲击(装配于滑动件20的上模30碰撞材料、压边圈102及经由缓冲销104而由第一油压缸120支承的缓冲垫110)后到达下止点为止的滑动件的下降期间中(冲压成形时)的第一伺服马达SM1的转矩输出方向相反。
即,在缓冲垫110从滑动件20接受的动力的作用下,从第一油压缸120的下室120A压出的工作油流入第一油压泵/油压马达P/M1,第一油压泵/油压马达P/M1作为油压马达(液压马达)发挥作用。在该第一油压泵/油压马达P/M1的作用下,第一伺服马达SM1从动而作为发电机发挥作用。
换言之,从滑动件20经由缓冲垫110传到第一油压缸120的力压缩第一油压缸120的下室120A,使冲模缓冲压力产生。同时,在冲模缓冲压力的作用下,使第一油压泵/油压马达P/M1作为油压马达发挥作用,在第一油压泵/油压马达P/M1产生的旋转轴转矩抵抗第一伺服马达SM1的驱动转矩而使第一伺服马达SM1旋转,控制冲模缓冲压力。
在冲模缓冲压力的产生中由第一伺服马达SM1发出的电力经由放大器兼PWM控制器165及带电力再生功能的直流电源装置167而在交流电源169再生。
另外,在逻辑阀148的先导端口P经由节流孔156及第二电磁阀154作为先导压力而施加有第一油压泵/油压马达P/M1的流入侧的压力,但从第一油压缸120的下室120A压出的工作油中的、在第一油压泵/油压马达P/M1处未能处理的剩余的工作油从逻辑阀148的连接于冲模缓冲压力产生线142的A端口流向低压的***压力线144。
在冲压成形后,第一控制器160-2与图3所示的第一控制器160-1同样地能够控制第一油压回路140-2。
根据具有第一油压回路140-2及第一控制器160-2的冲模缓冲装置,如图4所示,缓冲垫110在抵接于上限限位器15的冲模缓冲待机位置待机的状态时,能够从第一油压泵/油压马达P/M1经由第一油压线151及冲模缓冲压力产生线142向第一油压缸120的下室120A供给工作油,由此,能够在冲压成形前对第一油压缸120的下室120A加压(预加压)。
另外,当在冲压成形中缓冲垫110与滑动件20一起下降时,从第一油压缸120的下室120A压出工作油,从第一油压缸120的下室120A压出的工作油的一部分经由冲模缓冲压力产生线142、第一油压线151及第一油压泵/油压马达P/M1流向***压力线144,从第一油压缸120的下室120A压出的剩余工作油经由冲模缓冲压力产生线142及逻辑阀148流向***压力线144。需要说明的是,伴随缓冲垫110的下降,从***压力线144经由第二油压线147向第一油压缸120的上室120B供给***压力的工作油。
将从第一油压缸120的下室120A压出的工作油的一部分经由第一油压泵/油压马达P/M1放出,以使第一油压泵/油压马达P/M1作为油压马达(负荷)发挥作用,由此第一油压泵/油压马达P/M1及第一伺服马达SM1能够承担缓冲垫110产生的冲模缓冲力的一部分。另外,将从第一油压缸120的下室120A压出的剩余工作油经由作为节流件发挥功能的逻辑阀148放出,由此逻辑阀148能够承担缓冲垫110产生的冲模缓冲力的一部分。另外,逻辑阀148能够流过大流量的工作油,因此能够实现驱动第一油压泵/油压马达P/M1的第一伺服马达SM1的小容量化。
而且,通过使第一伺服马达SM1沿着将工作油向第一油压缸120的下室120A送入的方向旋转,从而在顶出工序中能够对上升速度自如地进行速度控制。通过在该过程中施加第一伺服马达SM1的转矩能够增大第一油压缸120的下室120A的压力。其结果是,与通过依存于第一蓄能器146的压力而得到顶出力相比,能够使更大的顶出力产生。
[冲模缓冲装置的第二实施方式]
图6是表示具备第二实施方式的冲模缓冲装置的冲压机械的结构图。需要说明的是,在图6中,对与图1所示的第一实施方式的冲模缓冲装置共用的部分标注同一附图标记,并省略其详细的说明。
图6所示的第二实施方式的冲模缓冲装置100-2除了具备第一油压缸120以外,还具备支承缓冲垫110并使缓冲垫110沿上下方向移动的第二油压缸(第二液压缸)130,另外具备驱动第二油压缸130的第二油压回路(第二液压回路)170、以及控制第二油压回路170的第二控制器180,在该点上与图1所示的冲模缓冲装置100-1不同。
图6所示的第二油压缸130的活塞杆120C连结于缓冲垫110的下表面。
本例的第二油压缸130的上室130B的截面积优选大于第一油压缸120的下室120A的截面积,第二油压缸130的下室130A的截面积优选小于第二油压缸130的上室130B的截面积。
如后所述,若增大第二油压缸130的上室130B的截面积,即使增大下方向载荷(=由预加压产生的上方向载荷的反作用力),上室130B的压力也低。当上室130B的压力低时,能够加快冲击时的上室130B的脱压。(这是因为,从反作用力的量的压力降低为***压力的时间是能够无视的水平。)其结果是,能够在冲击后立刻使由第一油压缸120的下室120A带来的规定的缓冲力产生。另外,通过减小第二油压缸130的下室130A的截面积,能够加快相对于向第二油压缸130的下室130A供给的工作油的供给量的、活塞杆130C(缓冲垫110)向上方向的移动速度。
[适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第一实施方式]
图7是表示适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第一实施方式的图,特别是表示第一油压回路140-3及第二油压回路170的图。
在图7所示的第一油压回路140-3中,对与图4所示的第一油压回路140-2共用的部分标注同一附图标记,并省略其详细的说明。
图7所示的第一油压回路140-3与图4所示的第一油压回路140-2相比,代替第一油压泵/油压马达P/M1而配设有油压泵HP,另外,在第一油压线151配设有作为节流件发挥功能的节流孔156,在该点上不同。
该第一油压回路140-3与图2所示的第一油压回路140-1同样具有如下结构,在该结构中,通过由第一伺服马达SM1驱动油压泵HP,控制施加于逻辑阀148的先导端口P的先导压力,能够在冲模缓冲工序中使与先导压力相应的冲模缓冲压力产生。
另外,第一油压回路140-3例如具有如下结构,在该结构中,在缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置且缓冲垫110不移动的情况下,将第一电磁阀150及第二电磁阀154分别设为OFF,并由第一伺服马达SM1驱动油压泵HP,由此能够经由配设有节流孔156的第一油压线151及冲模缓冲压力产生线142对第一油压缸120的下室120A加压(预加压)。需要说明的是,在对第一油压缸120的下室120A预加压的情况下,从油压泵HP向逻辑阀148的先导端口P施加与预加压的压力相当的先导压力,逻辑阀148关闭,因此第一油压缸120的下室120A的工作油不会经由逻辑阀148而流向***压力线144。
根据具有第一油压回路140-3的冲模缓冲装置,与具有图2所示的第一油压回路140-1的冲模缓冲装置同样,在冲模缓冲压力作用时,将从第一油压缸120的下室120A压出的工作油经由先导驱动式的逻辑阀148向第一***压力的低压源侧放出,由此能够使冲模缓冲压力产生,尤其是,基于第一压力指令和第一油压缸120的下室120A的压力,使用第一伺服马达SM1及油压泵HP来对作用于逻辑阀148的先导端口P的先导压力进行伺服控制,由此能够良好地控制冲模缓冲压力(冲模缓冲力)。
即,具有第一油压回路140-3的冲模缓冲装置与由先导式安全阀使先导压力产生的专利文献1所记载的冲模缓冲装置相比,先导压力的控制的响应性良好,能够将冲模缓冲压力达到规定压力为止的时间缩短(加快冲模缓冲压力的提升)。
另外,对比例阀及油压泵/油压马达分别进行伺服控制的专利文献2所记载的混合伺服冲模缓冲装置中,作为压力产生器的油压泵/油压马达直接承受来自冲模缓冲缸的大流量,因此干扰大,相对于此,第一油压回路140-3在无流量(流量少)的先导压力线上存在作为压力产生器发挥功能的油压泵HP,因此干扰少。换言之,专利文献2所记载的混合伺服冲模缓冲装置控制大流量的冲模缓冲缸的压力线的压力,相对于此,第一油压回路140-3的油压泵HP经由节流孔156而与冲模缓冲压力产生线142连接,因此能够控制几乎不受从第一油压缸120的下室120A压出的流量的影响的先导压力。由此,第一油压回路140-3的干扰少、且能够良好地进行控制。
另一方面,第一油压回路140-3无法将使第一油压缸120移动的工作油流向第一油压缸120,无法使缓冲垫110沿上下方向移动。
<第二油压回路>
第二油压回路170具有如下结构,在该结构中,能够使缓冲垫110沿上下方向移动,另外,能够驱动第二油压缸130,以将其保持在期望的位置,另外,能够对第二油压缸130进行压力控制。
第二油压缸130的活塞杆130C与第一油压缸120同样地连结于缓冲垫110的下表面。第二油压缸130的下室130A经由具有防止自重落下功能的油压回路112连接于第二油压回路170的油压线171,第二油压缸130的上室130B经由油压回路112连接于第二油压回路170的油压线172。
油压线171、172在从一方的油压线向第二油压缸130供给工作油的情况下,另一方的油压线如后述那样被切换为低压的第二***压力,在从另一方的油压线向第二油压缸130供给工作油的情况下,一方的油压线被切换为第二***压力。
具有防止自重落下功能的油压回路112具有支撑包含缓冲垫110等在内的重量的功能,且具有逻辑阀112A、切换向逻辑阀112A的先导压力的电磁阀112B、一对止回阀112C、安全阀112D及第二压力检测器114。
通过电磁阀112B的ON/OFF向逻辑阀112A的先导端口施加第二油压缸130的下室130A(或油压线171)的压力、或第二油压缸130的上室130B(油压线172)的压力。
在不运转冲压机械10(冲模缓冲装置)的情况下电磁阀112B成为OFF时(图7的状态的情况下),向逻辑阀112A的先导端口P施加第二油压缸130的下室130A的压力(比油压线171的压力高重量相当的量的压力),逻辑阀112A关闭。其结果是,第二油压缸130的下室130A的工作油不会从下室130A流出,第二油压缸130能够支撑缓冲垫110等的重量。
另一方面,在为了使缓冲垫110上升而向第二油压缸130的下室130A供给工作油的情况下,使电磁阀112B为ON。需要说明的是,在使缓冲垫110上升的情况下,如后述那样向油压线171供给比第二***压力高的工作油,油压线172被脱压为第二***压力。
当使电磁阀112B为ON时,对于逻辑阀112A的先导端口P,向第二油压缸130的上室130B(油压线172)侧施加第二***压力。第二***压力比向第二油压缸130的下室130A供给工作油的情况下的油压线171的压力低,因此逻辑阀112A打开。其结果是,能够从油压线171经由逻辑阀112A向第二油压缸130的下室130A供给工作油,从第二油压缸130的上室130B压出的工作油流向第二***压力的油压线172。
另外,在为了使缓冲垫110下降而向第二油压缸130的上室130B供给工作油的情况下,使电磁阀112B为OFF。需要说明的是,在使缓冲垫110下降的情况下,如后述那样向油压线172供给比第二***压力高的工作油,油压线171被脱压为第二***压力。
当使电磁阀112B为OFF时,对于逻辑阀112A的先导端口P,向第二油压缸130的下室130A(油压线171)侧施加第二***压力。第二***压力比向第二油压缸130的上室130B供给工作油的情况下的油压线171的压力低,因此逻辑阀112A打开。其结果是,能够从油压线172向第二油压缸130的上室130B供给工作油,从第二油压缸130的下室130A压出的工作油经由逻辑阀112A流向第二***压力的油压线171。
需要说明的是,第二压力检测器114检测第二油压缸130的下室130A的压力。另外,具有防止自重落下功能的油压回路112不是第二实施方式的冲模缓冲装置的必须的构成要件。
第二油压回路170主要具备连接于油压线171与油压线172之间的第二油压泵/油压马达(第二液压泵/液压马达)P/M2、连接于第二油压泵/油压马达P/M2的旋转轴的第二伺服马达SM2、将第二***压力的工作油蓄压的第二蓄能器173、设置于第二油压缸130的下室130A与第二蓄能器173之间的流路的第一先导单向阀174A、设置于第二油压缸130的上室130B与第二蓄能器173之间的流路的第二先导单向阀174B、用于施加使第一先导单向阀174A及第二先导单向阀174B分别开放的先导压力的电磁阀175A、175B、以及分别检测油压线171、172的压力的压力检测器176、177。
另外,在油压线171、172之间配设有一对止回阀178A,在止回阀178A与第二蓄能器173之间配设有防止异常压力产生的安全阀178B。
第二油压回路170通过连接于油压线171、172的带止回阀的接头179A、179B,从未图示的供油装置供给工作油,封入规定的第二***压力的工作油。
在经由第一先导单向阀174A及第二先导单向阀174B而分别连接于油压线171、172的第二蓄能器173将第二***压力的工作油蓄压。第二***压力优选设定为0.1MPa~1.0MPa的范围内的压力。
第二油压泵/油压马达P/M2能够从2个端口排出工作油,且第二油压泵/油压马达P/M2的一方的端口连接于油压线171,另一方的端口连接于油压线172。
图7所示的电磁阀175A、175B均为OFF状态,但在使缓冲垫110上升的情况下,电磁阀175A是ON,电磁阀175B是OFF,另一方面,在使缓冲垫110下降的情况下,电磁阀175A是OFF,电磁阀175B是ON。
另外,第二伺服马达SM2在使缓冲垫110上升的情况下,驱动第二油压泵/油压马达P/M2,以使压油从第二油压泵/油压马达P/M2的一方的端口经由油压线171及油压回路112向第二油压缸130的下窒130A供给,在使缓冲垫110下降的情况下,驱动第二油压泵/油压马达P/M2,以使压油从第二油压泵/油压马达P/M2的另一方的端口经由油压线172及油压回路112向第二油压缸130的上室130B供给。
在使缓冲垫110上升的情况(对第二油压缸130的下室130A加压的情况)下,驱动第二油压泵/油压马达P/M2以使压油向第二油压缸130的下室130A供给,在该情况下,电磁阀175A为ON,蓄压于第二蓄能器173的第二***压力经由电磁阀175A施加于第一先导单向阀174A,因此第一先导单向阀174A维持闭状态。
另一方面,电磁阀175B为OFF,油压线171(第二油压缸130的下室130A)的压力经由电磁阀175B施加于第二先导单向阀174B,因此第二先导单向阀174B开放,第二油压缸130的上室130B的压力被脱压为第二***压力。
由此,从第二油压泵/油压马达P/M2的一方的端口排出的工作油经由油压线171及油压回路112向第二油压缸130的下室130A供给,伴随第二油压缸130的活塞杆130C(缓冲垫110)的上升而从第二油压缸130的上室130B压出的工作油经由油压线172流入第二油压泵/油压马达P/M2的另一方的端口,并且经由第二先导单向阀174B蓄压于第二蓄能器173。
另外,在使缓冲垫110下降的情况(对第二油压缸130的上室130B加压的情况)下,驱动第二油压泵/油压马达P/M2以使压油向第二油压缸130的上室130B供给,在该情况下,电磁阀175B为ON,蓄压于第二蓄能器173的第二***压力经由电磁阀175B施加于第二先导单向阀174B,因此第二先导单向阀174B维持闭状态。
另一方面,电磁阀175A为OFF,油压线172(第二油压缸130的上室130B)的压力经由电磁阀175A施加于第一先导单向阀174A,因此第一先导单向阀174A开放,第二油压缸130的下室130A的压力被脱压为第二***压力。
由此,从第二油压泵/油压马达P/M2的另一方的端口排出的工作油经由油压线172向第二油压缸130的上室130B供给,伴随第二油压缸130的活塞杆130C(缓冲垫110)的下降而从第二油压缸130的下室130A压出的工作油被第二油压泵/油压马达P/M2的一方的端口吸入。需要说明的是,第二油压缸130的上室130B的截面积比下室130A的截面积大,因此在使缓冲垫110下降的情况下,流入第二油压泵/油压马达P/M2的工作油的一部分工作油从第二蓄能器173供给。
像这样,第二油压泵/油压马达P/M2能够通过向第二油压缸130的下室130A供给工作油而使缓冲垫110上升,并能够通过向第二油压缸130的上室130B供给工作油而使缓冲垫110下降。
<第二控制器>
接着,说明对驱动第二油压缸130的第二油压回路170进行控制的第二控制器180。
图8是表示控制第二油压回路的第二控制器的第一实施方式的框图。
如图8所示,从冲模缓冲位置检测器116向第一实施方式的第二控制器180施加有表示缓冲垫110的位置(冲模缓冲位置)的冲模缓冲位置信号,从滑动件位置检测器26向第一实施方式的第二控制器180施加有表示滑动件20的位置的滑动件位置信号,以及从第二压力检测器114向第一实施方式的第二控制器180施加有表示第二油压缸130的下室130A的压力的压力信号。
本例的第二控制器180具备冲模缓冲位置控制部180A和冲模缓冲压力控制部180B。
冲模缓冲位置控制部180A主要具有冲模缓冲位置控制器181及冲模缓冲位置指令器182。从滑动件位置检测器26向冲模缓冲位置指令器182施加有滑动件位置信号,冲模缓冲位置指令器182基于输入的滑动件位置信号来输出用于控制在冲压成形期间以外的期间中的缓冲垫110的位置的冲模缓冲位置指令。
在本例中,冲模缓冲位置指令器182输出在冲压成形前使缓冲垫110在冲模缓冲待机位置待机的第一冲模缓冲位置指令、在输出第一冲模缓冲位置指令之后在缓冲垫110从冲模缓冲待机位置到达冲击位置为止的期间使缓冲垫110加速(预加速)的第二冲模缓冲位置指令、将缓冲垫110保持在与滑动件20的下止点对应的位置的第四冲模缓冲位置指令、以及在输出第四冲模缓冲位置指令一定时间后使缓冲垫110移动到冲模缓冲待机位置的第五冲模缓冲位置指令等。
冲模缓冲位置控制器181在第二油压缸130处于位置控制状态的情况下,基于从冲模缓冲位置指令器182输出的冲模缓冲位置指令和由冲模缓冲位置检测器116检测的冲模缓冲位置信号,来运算用于控制第二伺服马达SM2的转矩指令,以便使缓冲垫110的位置按冲模缓冲位置指令移动或保持。在运算转矩指令时,作为用于确保动态稳定性的角速度反馈信号,优选使用第二伺服马达SM2的驱动轴的角速度。
第二控制器180的冲模缓冲位置控制器181在第二油压缸130处于位置控制状态的情况下,经由放大器兼PWM控制器185向第二伺服马达SM2输出使用冲模缓冲位置指令、冲模缓冲位置信号等运算出的转矩指令,由此使第二油压缸130的活塞杆130C(缓冲垫110)沿上下方向移动或将缓冲垫110保持在期望的位置。
需要说明的是,冲模缓冲位置控制器181在输出向第二油压缸130的下室130A供给工作油的转矩指令的情况下,经由放大器188向电磁阀175A输出使电磁阀175A为ON的驱动信号,由此能够向第二油压缸130的下室130A供给工作油,以及能够从上室130B流出工作油。另外,冲模缓冲位置控制器181在输出向第二油压缸130的上室130B供给工作油的转矩指令的情况下,经由放大器189向电磁阀175B输出使电磁阀175B为ON的驱动信号,由此能够向第二油压缸130的上室130B供给工作油,以及能够从下室130A流出工作油。
另一方面,冲模缓冲压力控制部180B主要具有冲模缓冲压力控制器183及第二压力指令器184。从滑动件位置检测器26向第二压力指令器184施加有滑动件位置信号,第二压力指令器184基于输入的滑动件位置信号来输出用于在冲压成形期间对第二油压缸130进行压力控制的冲模缓冲压力指令(第三压力指令)。
在本例中,第二压力指令器184输出对在冲压成形中第一油压缸120产生的冲模缓冲力(主冲模缓冲力)进行辅助的辅助冲模缓冲力所对应的压力指令,或者输出使第二油压缸130产生的冲模缓冲力为零的压力指令。
冲模缓冲压力控制器183在第二油压缸130处于压力控制状态的情况下,基于从第二压力指令器184输出的冲模缓冲压力指令和从第二压力检测器114输出的压力信号,来运算用于驱动第二伺服马达SM2的转矩指令,以便按压力指令来控制第二油压缸130的下室130A的压力。在运算转矩指令时,作为用于确保动态稳定性的角速度反馈信号,优选使用第二伺服马达SM2的驱动轴的角速度。
而且,第二控制器180的冲模缓冲压力控制器183在第二油压缸130处于压力控制状态的情况下,将使用压力指令、压力信号等运算出的转矩指令经由放大器兼PWM控制器185向第二伺服马达SM2输出,由此将第二油压缸130的下室130A的压力控制为与辅助冲模缓冲力对应的压力,或者将第二油压缸130产生的冲模缓冲力控制为零。
需要说明的是,冲模缓冲压力控制器183在输出向第二油压缸130的下室130A供给工作油的转矩指令的情况下,将使电磁阀175A为ON的驱动信号经由放大器188向电磁阀175A输出,由此能够实现第二油压缸130的下室130A的加压,且能够使上室130B为第二***压力。
另外,在第二油压缸130被控制为产生辅助冲模缓冲力的情况下,第二伺服马达SM2作为发电机发挥作用,由第二伺服马达SM2发出的电力经由放大器兼PWM控制器185及带电力再生功能的直流电源装置186而在交流电源187再生。
另一方面,在对第二油压缸130进行压力控制以使第二油压缸130产生的冲模缓冲力为零的情况下,第二油压缸130不会阻碍第一油压缸120产生的冲模缓冲力。
由冲模缓冲位置控制部180A进行的第二油压缸130的位置控制和由冲模缓冲压力控制部180B进行的第二油压缸130的压力控制能够根据滑动件20的位置、由曲轴编码器28检测的曲轴角度来切换。
另外,第二控制器180也可以对第二油压缸130仅进行位置控制。在该情况下,在第二控制器180中,不需要冲模缓冲压力控制部180B。
另外,优选的是,在冲压成形中,冲模缓冲位置控制部180A的冲模缓冲位置指令器182输出与滑动件20的位置对应的冲模缓冲位置指令(第三冲模缓冲位置指令),冲模缓冲位置控制器181基于第三冲模缓冲位置指令和冲模缓冲位置信号来对第二油压缸130进行位置控制。由此,能够对第二油压缸130进行位置控制,以免阻碍第一油压缸120产生的冲模缓冲力。
需要说明的是,在本例中,在对第一油压缸120、第二油压缸130进行压力控制的情况下,为了说明简单而未考虑第一油压缸120的上室120B的压力(第一***压力)及第二油压缸130的上室130B的压力(第二***压力),但为了精度良好地控制缓冲垫110产生的冲模缓冲力,优选考虑第一油压缸120的上室120B的压力等。
<第二实施方式的冲模缓冲装置的第一控制方法>
接着,说明第二实施方式的冲模缓冲装置的第一控制方法。
图9是表示通过第一控制方法来控制冲模缓冲装置的情况下的冲压一循环的滑动件位置、冲模缓冲位置、压力指令(设定压力)及实际压力的波形图。
冲模缓冲装置100-2的第一控制方法的特征尤其在于,在冲压成形前将第一油压缸120的下室120A的压力预加压为预先设定的压力这一点。
冲压成形前,来自冲压机械10的滑动件20的下压力未施加于缓冲垫110,因此只要不是如图2所示那样缓冲垫110抵接于上限限位器15而缓冲垫110的上升被限制,就无法对第一油压缸120的下室120A预加压。
于是,冲模缓冲装置100-2在冲压成形前对缓冲垫110预加压的情况下,同时进行冲模缓冲压力控制和冲模缓冲位置控制。即,为了进行预加压而对第一油压缸120进行压力控制,并且对第二油压缸130进行位置控制,以免缓冲垫110从冲模缓冲待机位置移动。
在图9所示的一循环的波形图中,在比开始预加压的时刻t0靠前的状态的情况下,图7所示的控制第一油压回路140-3的第一控制器160优选在由第二控制器180对第二油压缸130进行着位置控制的状态下进行第一油压缸120的压力控制,以使第一油压缸120辅助地支撑缓冲垫110等的重量的量。即,第一控制器160控制第一伺服马达SM1,从第一油压泵HP向第一油压缸120的下室120A施加用于支撑缓冲垫110等的重量的量的压力P0。
需要说明的是,在比开始预加压的时刻t0靠前的状态的情况下,第一控制器160使第一电磁阀150为ON,预先使第一油压缸120的下室120A及上室120B分别与***压力线144连接而成为均等的压力(第一***压力),在通过第二油压缸130进行缓冲垫110的移动时,第一***压力的工作油在第一油压缸120的下室120A与上室120B之间移动。
另一方面,图8所示的第二控制器180通过使缓冲垫110位于冲模缓冲待机位置X1的冲模缓冲位置指令(第一冲模缓冲位置指令)进行第二油压缸130的位置控制。在该情况下,第二控制器180为了使缓冲垫110按第一冲模缓冲位置指令所示保持在冲模缓冲待机位置X1,使第二伺服马达SM2向一方的方向(第一方向)或另一方的方向(第二方向)旋转,调整从由第二伺服马达SM2驱动的第二油压泵/油压马达P/M2向第二油压缸130的下室130A施加的压力和向上室130B施加的压力。在缓冲垫110被保持在冲模缓冲待机位置X1的状态下,第二油压缸130的下室130A的截面积×压力与上室130B的截面积×压力大致一致。
之后,当滑动件20下降、且滑动件位置到达比冲模缓冲待机位置X1高高度H的位置X0(图9的时刻t0)时,第一控制器160开始将第一油压缸120的下室120A加压为设定压力P1的预加压。
在该情况下,第一控制器160基于使预加压为预先设定的压力P1的第二压力指令等借助第一伺服马达SM1驱动第一油压泵HP,从第一油压泵HP向第一油压缸120的下室120A供给压油,由此进行压力控制,以使第一油压缸120的下室120A成为设定压力P1。
第一油压缸120的下室120A被加压,由此,第一油压缸120向缓冲垫110施加使缓冲垫110上升的力。
当缓冲垫110通过预加压控制而要上升时,第二控制器180对第二油压缸130进行位置控制,以使缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置X1(以免缓冲垫110上升)。
由此,缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置X1,第一油压缸120的下室120A的工作油成为被加压(压缩)为设定压力P1的状态。在该状态下,工作油不会从第一油压泵HP向第一油压缸120的下室120A流入,但第一控制器160为了将第一油压缸120的下室120A的压力保持在设定压力P1,持续驱动第一伺服马达SM1,进行压力控制以使第一油压泵HP的排出侧的压力成为设定压力P1。
另一方面,第二控制器180对第二油压缸130进行位置控制以使缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置,其结果是,第二油压缸130向缓冲垫110施加与从第一油压缸120施加于缓冲垫110的上推的力抵消的力(下压的力)。
在此,从第一油压缸120施加于缓冲垫110的上推的力F1能够由下式表示,
[数1]
F1=第一油压缸120的下室120A的压力(设定压力P1)×截面积,
从第二油压缸130施加于缓冲垫110的下压的力F2能够由下式表示,
[数2]
F2=第二油压缸130的上室130B的压力×截面积。
因此,在缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置、且完成了预加压的情况下,成为F1=F2。
需要说明的是,在[数1]式中,未考虑第一油压缸120的上室120B的第一***压力,在[数2]式中,未考虑第二油压缸130的下室130A的第二***压力,但在第一***压力与第二***压力大致相同、且第一油压缸120的上室120B的截面积与第二油压缸130的下室130A的截面积大致相同的情况下,由第一***压力和第二***压力产生的力大致相抵消,上推缓冲垫110的力F1与下压缓冲垫110的力F2大致相等。
如图9所示,预加压在滑动件位置到达冲模缓冲待机位置X1(时刻t1)之前完成即可。
第一控制器160对第一油压缸120进行压力控制,以便即使在滑动件位置到达冲模缓冲待机位置X1后(冲击后)也将第一油压缸120的下室120A的压力保持为设定压力P1。在本例中,在冲压成形前使第一油压缸120的下窒120A的压力预加压为预先设定的压力P1的第二压力指令和表示与冲压成形中的冲模缓冲力对应的冲模缓冲压力P1的第一压力指令是相同的压力指令,因此第一控制器160在从时刻t0到时刻t1的期间和冲压成形期间即从时刻t1到时刻(滑动件位置到达下止点的时间点)t2的期间,基于相同的压力指令来对第一油压缸120进行压力控制。
另一方面,当滑动件位置到达冲模缓冲待机位置X1时(时刻t1),第二控制器180基于与滑动件位置对应的冲模缓冲位置指令(第三冲模缓冲位置指令)来对第二油压缸130进行位置控制,由此,能够避免阻碍由第一油压缸120产生的冲模缓冲力。
另外,当滑动件位置到达冲模缓冲待机位置X1时,第二控制器180代替第二油压缸130的位置控制,能够切换为基于第三压力指令进行的压力控制。第三压力指令是对在冲压成形中第一油压缸120产生的冲模缓冲力(主冲模缓冲力)进行辅助的辅助冲模缓冲力所对应的压力指令、或者使第二油压缸130产生的冲模缓冲力为零的压力指令。
接着,当滑动件位置到达下止点时,第一控制器160在从到达下止点的时刻t2到产品顶出的开始时刻t3为止的一定时间(将缓冲垫110保持在与下止点对应的位置的锁定期间)将第一油压缸120的下室120A的压力脱压,进行使转移到第一***压力P0的压力控制,并在锁定后(开始时刻t3以后)进行产品顶出所需的压力控制。
另一方面,当滑动件位置到达下止点时,第二控制器180在从到达下止点的时刻t2到时刻t3为止的一定时间(锁定期间),基于第四冲模缓冲位置指令来进行将缓冲垫110保持在与下止点对应的位置的位置控制(锁定控制),之后,基于第五冲模缓冲位置指令使缓冲垫110上升,再次进行使移动到冲模缓冲待机位置的位置控制。
根据冲模缓冲装置的第一控制方法,在冲压成形前将第一油压缸120的下室120A的压力预加压为设定压力P1,能够在冲击后立刻使从第二油压缸130施加于缓冲垫110的力为零,因此能够从冲击的瞬间起以成形上所需的冲模缓冲力(与冲模缓冲力对应的设定压力P1)开始冲压成形。
另外,通过在冲压成形前进行预加压,与不进行预加压的情况相比能够降低冲击时的激动压力(surge pressure)。
而且,在冲压成形前由第二油压缸130将缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置,因此即使弄错冲击位置,缓冲垫110也不会向上顶出,由于位置控制与压力控制分离,因此存在如下优点,即,即使草率地(在冲击后)进行从将缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置的位置控制向压力控制(或其他的位置控制)的切换,也不会出现故障。
另外,冲模缓冲待机位置能够自由设定,由此能够通过相同的长度的缓冲销来应对的模具的种类变多。
<冲模缓冲装置的第二控制方法>
接着,说明冲模缓冲装置的第二控制方法。
图10是表示通过第二控制方法来控制冲模缓冲装置的情况下的冲压一循环的滑动件位置、冲模缓冲位置、压力指令(设定压力)及实际压力的波形图。
冲模缓冲装置的第二控制方法与使用图9等说明的冲模缓冲装置的第一控制方法相比,追加在冲压成形前将缓冲垫110预加速的控制,在这点上不同。需要说明的是,在冲模缓冲装置的第二控制方法中,关于与第一控制方法共用的部分省略其详细的说明。
如图10所示,冲模缓冲待机位置X1’是比冲压成形开始的冲击位置X2高高度H2的上方的位置。
当滑动件20下降、且滑动件位置到达比冲模缓冲待机位置X1’高高度H1的位置X0(图10的时刻t0)时,与第一控制方法同样,第一控制器160开始将第一油压缸120的下室120A加压为设定压力P1的预加压,另外,第二控制器180对第二油压缸130进行位置控制,以使缓冲垫110保持在冲模缓冲待机位置X1’。
接着,第二控制器180的冲模缓冲位置指令器182在滑动件位置到达冲击位置之前(图10的时刻t1),代替表示冲模缓冲待机位置X1’的第一冲模缓冲位置指令的输出而输出使缓冲垫110预加速的第二冲模缓冲位置指令。
第二控制器180基于第二冲模缓冲位置指令来对第二油压缸130进行位置控制,以使缓冲垫110在冲击前进行加速(预加速)。
即,第二控制器180控制第二伺服马达SM2,从第二油压泵/油压马达P/M2向第二油压缸130的上室130B供给工作油,通过第二油压缸130使缓冲垫110下降(向下方向预加速)。
预加速中的第一控制器160持续进行压力控制,以使第一油压缸120的下室120A的压力成为预加压的设定压力P1。
之后,当滑动件位置到达冲压成形开始的冲击位置X2(图10的时刻t2)时,第二控制器180基于与当前的滑动件位置对应的冲模缓冲位置指令(第三冲模缓冲位置指令)来对第二油压缸130进行位置控制。由此,能够避免阻碍第一油压缸120产生的冲模缓冲力。需要说明的是,第二控制器180也可以在冲击时将第二油压缸130的控制从位置控制切换为压力控制。
另一方面,第一控制器160与预加速中的压力控制同样而对第一油压缸120持续进行压力控制。
图10上的时刻t3是滑动件位置到达下止点的时刻,时刻t4是锁定结束时刻,第一控制器160及第二控制器180与第一控制方法同样,在时刻t3、时刻t4这些时刻切换为不同的压力指令及位置指令来进行压力控制及位置控制。
需要说明的是,在使缓冲垫110预加速的第二控制器180进行的位置控制中,优选在冲击时缩小滑动件20的速度与缓冲垫110的速度之差。
根据冲模缓冲装置的第二控制方法,将第一油压缸120的下室120A的压力预加压为设定压力P1,并且使缓冲垫110预加速,因此能够从冲击的瞬间起以成形上所需的冲模缓冲力开始冲压成形,另外,能够进一步降低冲击时的激动压力。
需要说明的是,也可以代替图7所示的第一油压回路140-3而适用图2所示的第一油压回路140-1或图4所示的第一油压回路140-2。在该情况下,缓冲垫110能够通过第二油压缸130等来进行位置控制,因此不需要上限限位器15。另外,第一油压回路140-1无法向第一油压缸120的下室120A供给工作油,因此在缓冲垫110位于冲模缓冲待机位置时无法对缓冲垫110进行预加压,但在使缓冲垫110预加速的情况下,在从预加速开始到冲击为止的期间间能够进行预加压。
[适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第二实施方式]
图11是表示适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第二实施方式的图,特别是表示第一油压回路140-4及第二油压回路170的图。需要说明的是,在图11中,对与图7所示的油压回路等的第一实施方式共用的部分标注同一附图标记,并省略其详细的说明。
图11所示的油压回路等的第二实施方式与图7所示的第一实施方式相比,代替第一油压回路140-3而使用第一油压回路140-4,在这点上不同。
图11所示的第一油压回路140-4与第一油压回路140-3相比,代替作为压力产生器发挥功能的第一伺服马达SM1及油压泵HP而配设有先导式安全阀157。
先导式安全阀157配设于在第一油压线151上设置的作为节流件发挥功能的节流孔156与***压力线144之间,为了向逻辑阀148的先导端口P施加先导压力而设置。
与冲压成形中缓冲垫110的下降一起,第一油压缸120的活塞杆120C下降,第一油压缸120的下室120A的工作油被压缩,下室120A的压力上升。
伴随通过第一油压缸120的下室120A的压力(冲模缓冲压力)而从第一油压缸120的下室120A经由冲模缓冲压力产生线142、第一油压线151的节流孔156及先导式安全阀157流向***压力线144的油流(单位时间流动的压油的流量),在节流孔156与先导式安全阀157之间产生比冲模缓冲压力小的先导压力。该先导压力经由第二电磁阀154施加于逻辑阀148的先导端口P,冲模缓冲工序中的逻辑阀148的开度被调整。
需要说明的是,先导式安全阀157调整释放压力,以在第一油压缸120的下室120A产生期望的冲模缓冲压力。
该第一油压回路140-4无油压泵等动力源,与其他实施方式的第一油压回路相比结构最简单,成为廉价的装置。另外,作为控制第一油压回路140-4的第一控制器,只要具有控制第一电磁阀150及第二电磁阀154的功能即可。
另一方面,驱动第二油压缸130的第二油压回路170适用与图7所示的回路相同的回路。另外,控制第二油压回路170的第二控制器也能够适用与图8所示的第二控制器180相同的控制器。
由此,使用第二油压缸130、第二油压回路170等,能够进行缓冲垫110的位置控制。通过使第二油压缸130根据冲压速度而下降,能够将缓冲垫110预加速。另外,缓冲垫110在预加速中由第一油压缸120自动地进行预加压。
另外,能够将第二油压缸130的控制从位置控制切换为压力控制,在冲模缓冲工序中对第二油压缸130进行压力控制,由此能够使缓冲垫110产生冲模缓冲力。
即,在冲模缓冲工序中,能够使缓冲垫110产生基于第一油压缸120的冲模缓冲力(主冲模缓冲力)和基于第二油压缸130的冲模缓冲力(辅助冲模缓冲力)。由此,能够增大总冲模缓冲力,另外,辅助冲模缓冲力可变,因此能够使总冲模缓冲力也可变。而且,在冲模缓冲工序能够通过第二油压缸130的压力控制来抵消由油压特性引起的第一油压缸120的下室120A的压力的上下浮动,由此作为总冲模缓冲力而能够成为平滑的力。
另外,总冲模缓冲力中的主冲模缓冲力能够由第一油压缸120提供,因此能够减小辅助冲模缓冲力,能够将驱动第二油压缸130的第二油压回路170内的第二伺服马达SM2、第二油压泵/油压马达P/M2的数量设为最小限度(在本例中,1台),作为冲模缓冲装置整体能够设为廉价的装置。
[适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第三实施方式]
图12是表示适用于第二实施方式的冲模缓冲装置的油压回路等的第三实施方式的图,特别是表示第一油压回路140-5及第二油压回路170的图。需要说明的是,在图12中,对与图7所示的油压回路等的第一实施方式共用的部分标注同一附图标记,并省略其详细的说明。
图12所示的油压回路等的第二实施方式与图7所示的第一实施方式相比,代替第一油压回路140-3而使用第一油压回路140-5,在该点上不同。
图12所示的第一油压回路140-5与图2所示的第一油压回路140-1相比,代替作为压力产生器发挥功能的第一伺服马达SM1及油压泵HP而具备能够将逻辑阀148的先导端口P与第二油压回路170的油压线171连接的第三油压线(第三液压线)152、以及开闭第三油压线152的流路的第三电磁阀158。
第三油压线152及第三电磁阀158作为先导压力施加部发挥功能,该先导压力施加部使第二油压回路170的油压线171的压力(即,连接油压线171的第二油压缸130的下室130A的压力)作为控制逻辑阀148的先导压力发挥作用。
即,在第三电磁阀158为OFF的情况(图12所示的状态的情况)下,第一油压回路140-5与第二油压回路170成为作为油压回路而被断开的状态,但当第三电磁阀158为ON时,第一油压回路140-5与第二油压回路170经由第三油压线152连接,第二油压回路170的油压线171的压力能够经由具有第三电磁阀158的第三油压线152及第二电磁阀154而施加于逻辑阀148的先导端口P。
接着,说明第一油压回路140-5的作用。
在冲压成形前通过第二油压缸130对缓冲垫110进行位置控制的情况下,使第一电磁阀150为ON,将第一油压缸120的下室120A及上室120B分别与***压力线144连接而设为均等的第一***压力。由此,在通过第二油压缸130进行缓冲垫110的移动时,在第一油压缸120的下室120A与上室120B中,第一***压力的工作油移动。
在冲压成形中的冲模缓冲工序中,将第二油压缸130的控制从位置控制切换为压力控制,另外,使第一电磁阀150及第二电磁阀154分别为OFF,使第三电磁阀158为ON。由此,被压力控制的第二油压缸130的下室130A的压力(油压线171的压力)作为先导压力而经由第三油压线152、第三电磁阀158及第二电磁阀154施加于逻辑阀148的先导端口P。
逻辑阀148的开度根据先导压力来调整,第一油压缸120的下室120A的压力成为比先导压力稍高的压力(先导压力+α)的冲模缓冲压力。
通过第一油压缸120及第二油压缸130施加于缓冲垫110的总冲模缓冲力是基于第一油压缸120的下室120A的截面积×(先导压力(=第二油压缸130的下室130A的压力)+α)得到的主冲模缓冲力、以及基于第二油压缸130的下室130A的截面积×第二油压缸130的下室130A的压力得到的辅助冲模缓冲力的合计。因此,通过控制第二油压缸130的下室130A的压力,能够使缓冲垫110产生的总冲模缓冲力为设定冲模缓冲力。
另外,通过以下的方法,能够在缓冲垫110保持于冲模缓冲待机位置的状态下,对缓冲垫110进行预加压。
例如,在第二油压缸130的控制被切换为压力控制、且第二油压缸130的下室130A的压力成为与先导压力相当的压力时,使第三电磁阀158为OFF,封入从油压线171经由第三油压线152、第三电磁阀158及第二电磁阀154施加于逻辑阀148的先导端口P的先导压力。
接着,在对第二油压缸130进行位置控制的情况下,使缓冲垫110上升到比冲模缓冲待机位置稍高的位置,之后,进行使下降到冲模缓冲待机位置的位置控制。
另一方面,在缓冲垫110移动到比冲模缓冲待机位置稍高的位置之后,使第一电磁阀150为OFF,阻止第一油压缸120的下室120A与上室120B之间的第一***压力的工作油的移动。
之后,当通过第二油压缸130使缓冲垫110移动(下降)到冲模缓冲待机位置时,第一油压缸120的下室120A的工作油伴随该缓冲垫110的下降而被压缩。第一油压缸120的下室120A的工作油被压缩成为与施加于逻辑阀148的先导端口P的被封入的先导压力相应的压力。由此,第一油压缸120的下室120A被预加压为与封入的先导压力相应的压力。
需要说明的是,在冲模缓冲工序的期间使第三电磁阀158为ON、且使第二油压缸130的下室130A的压力为先导压力,但只要在冲模缓冲工序中封入的先导压力也不下降,也可以使第三电磁阀158继续为OFF,持续先导压力的封入。
该第一油压回路140-5与第一油压回路140-4同样地无油压泵等动力源,是简单的结构,成为廉价的装置。
[其他]
在本实施方式中,对缓冲垫110进行压力控制的第一油压缸120是1个,但第一油压缸120的数量不限定于此。另外,与第一油压缸120独立地被控制的第二油压缸130的数量也不限定于本实施方式。
另外,驱动第二油压缸130的第二油压回路170相对于1个第二油压缸130使用了1台伺服马达+油压泵/油压马达,但不限定于此,伺服马达+油压泵/油压马达能够设定为任意的数量。
而且,驱动第二油压缸的第二油压回路及控制第二油压回路的第二控制器不限定于本实施方式,至少能够对第二油压缸进行位置控制即可,也可以任意。
另外,说明了作为第一油压缸、第二油压缸及第一油压回路、第二油压回路的工作液而使用油的情况,但不限定于此,也可以使用水、其他的液体。
而且,另外,本发明不限定于上述的实施方式,不言而喻,本发明在不脱离本发明的精神的范围能够进行各种变形。
Claims (19)
1.一种冲模缓冲装置,其特征在于,
所述冲模缓冲装置具备:
第一液压缸,其支承缓冲垫,并在冲压机械的滑动件下降时使所述缓冲垫产生冲模缓冲力;
第一液压回路,其驱动所述第一液压缸;
第一压力指令器,其输出表示与所述冲模缓冲力对应的冲模缓冲压力的第一压力指令;
第一压力检测器,其检测所述第一液压缸的下室的压力;以及
第一控制器,其基于所述第一压力指令和由所述第一压力检测器检测的压力来控制所述第一液压回路,以使施加于所述第一液压缸的下室的压力成为与所述第一压力指令对应的压力,
所述第一液压回路是液压闭合回路,
该液压闭合回路包括:
冲模缓冲压力产生线,其连接于所述第一液压缸的下室;
***压力线,其连接有将第一***压力的工作液蓄压的第一蓄能器;
先导驱动式的逻辑阀,其A端口连接于所述冲模缓冲压力产生线,且B端口连接于所述***压力线;以及
压力产生器,其产生作用于所述逻辑阀的先导端口的先导压力,
所述第一控制器基于所述第一压力指令和由所述第一压力检测器检测的压力来控制所述先导压力,将从所述逻辑阀的A端口流向B端口的工作液的所述A端口侧的压力即所述第一液压缸的下室的压力控制为与所述第一压力指令对应的压力。
2.根据权利要求1所述的冲模缓冲装置,其中,
所述第一液压回路具有将所述冲模缓冲压力产生线与所述***压力线之间的流路开闭的第一电磁阀,
所述第一控制器在冲压成形后、或在冲压成形后锁定一定期间后使所述第一电磁阀开阀,以使得能够将蓄压于所述第一蓄能器的所述第一***压力的工作液向所述第一液压缸的下室供给。
3.根据权利要求1或2所述的冲模缓冲装置,其中,
所述第一液压回路具有将所述压力产生器与所述冲模缓冲压力产生线连接的第一液压线、以及将所述第一液压缸的上室与所述***压力线连接的第二液压线,
所述第一压力指令器输出在冲压成形前使所述第一液压缸的下室的压力预加压为预先设定的压力的第二压力指令,
所述第一控制器在冲压成形前基于所述第二压力指令及由所述第一压力检测器检测的压力来控制所述压力产生器,使所述第一液压缸的下室的压力预加压为与所述第二压力指令对应的压力。
4.根据权利要求3所述的冲模缓冲装置,其中,
在所述第一液压线与所述逻辑阀的先导端口之间、或者在所述压力产生器与所述逻辑阀的先导端口之间配设节流件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冲模缓冲装置,其中,
所述第一液压回路具有使所述第一***压力或所述先导压力选择性地作用于所述逻辑阀的先导端口的第二电磁阀。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的冲模缓冲装置,其中,
所述压力产生器构成为包括配设于所述***压力线与所述逻辑阀的先导端口之间的液压泵、以及连接于所述液压泵的旋转轴的第一伺服马达,
所述第一控制器在冲压成形时基于所述第一压力指令和由所述第一压力检测器检测的压力来控制所述第一伺服马达的转矩,从而控制所述先导压力。
7.根据权利要求3所述的冲模缓冲装置,其中,
所述压力产生器构成为包括配设于所述***压力线与所述第一液压线之间的第一液压泵/液压马达、以及连接于所述第一液压泵/液压马达的旋转轴的第一伺服马达,
所述第一压力指令器在冲压成形前输出所述第二压力指令,
所述第一控制器在冲压成形前基于所述第二压力指令及由所述第一压力检测器检测的压力来控制所述第一伺服马达,从而使所述第一液压泵/液压马达作为液压泵发挥作用而向所述第一液压缸的下室供给工作液,使所述第一液压缸的下室的压力预加压为与所述第二压力指令对应的压力,
所述第一控制器在冲压成形中基于所述第一压力指令及由所述第一压力检测器检测的压力来控制所述第一伺服马达,使所述第一液压泵/液压马达作为液压马达发挥作用而使从所述第一液压缸的下室压出的工作液的一部分经由所述第一液压泵/液压马达流向所述***压力线,并使从所述第一液压缸的下室压出的剩余工作液经由所述逻辑阀流向所述***压力线,将所述第一液压缸的下室的压力控制为与所述第一压力指令对应的压力。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的冲模缓冲装置,其中,
所述冲模缓冲装置具备:
第二液压缸,其支承所述缓冲垫,并使所述缓冲垫沿上下方向移动;
第二液压回路,其驱动所述第二液压缸;
冲模缓冲位置指令器,其输出表示所述缓冲垫的位置的冲模缓冲位置指令;
冲模缓冲位置检测器,其检测所述缓冲垫的位置;以及
第二控制器,其基于从所述冲模缓冲位置指令器输出的冲模缓冲位置指令和由所述冲模缓冲位置检测器检测的缓冲垫的位置来控制所述第二液压回路,以使所述缓冲垫的位置成为与所述冲模缓冲位置指令对应的位置。
9.一种冲模缓冲装置,其中,
所述冲模缓冲装置具备:
第一液压缸,其支承缓冲垫,并在冲压机械的滑动件下降时使所述缓冲垫产生冲模缓冲力;
第一液压回路,其驱动所述第一液压缸;
第二液压缸,其支承所述缓冲垫,并使所述缓冲垫沿上下方向移动;
第二液压回路,其驱动所述第二液压缸;
冲模缓冲位置指令器,其输出表示所述缓冲垫的位置的冲模缓冲位置指令;
冲模缓冲位置检测器,其检测所述缓冲垫的位置;以及
第二控制器,其基于从所述冲模缓冲位置指令器输出的冲模缓冲位置指令和由所述冲模缓冲位置检测器检测的缓冲垫的位置来控制所述第二液压回路,以使所述缓冲垫的位置成为与所述冲模缓冲位置指令对应的位置,
所述第一液压回路是液压闭合回路,
该液压闭合回路包括:
冲模缓冲压力产生线,其连接于所述第一液压缸的下室;
***压力线,其连接有将第一***压力的工作液蓄压的第一蓄能器;
先导驱动式的逻辑阀,其A端口连接于所述冲模缓冲压力产生线,且B端口连接于所述***压力线;以及
先导压力施加部,其施加作用于所述逻辑阀的先导端口的先导压力。
10.根据权利要求9所述的冲模缓冲装置,其中,
所述先导压力施加部是配设于所述冲模缓冲压力产生线与所述***压力线之间的先导式安全阀。
11.根据权利要求9所述的冲模缓冲装置,其中,
所述先导压力施加部是将所述逻辑阀的先导端口与所述第二液压缸的下室连接的第三液压线。
12.根据权利要求11所述的冲模缓冲装置,其中,
所述冲模缓冲装置具备开闭所述第三液压线的流路的第三电磁阀。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的冲模缓冲装置,其中,
所述冲模缓冲位置指令器输出在冲压成形前使所述缓冲垫在冲模缓冲待机位置待机的第一冲模缓冲位置指令,
所述第二控制器在冲压成形前基于所述第一冲模缓冲位置指令来控制所述第二液压回路,使所述缓冲垫在所述冲模缓冲待机位置待机。
14.根据权利要求13所述的冲模缓冲装置,其中,
所述冲模缓冲待机位置是比冲压成形开始的冲击位置靠上方的位置,
所述冲模缓冲位置指令器在输出所述第一冲模缓冲位置指令后,输出在所述缓冲垫从所述冲模缓冲待机位置到达所述冲击位置为止的期间使所述缓冲垫预加速的第二冲模缓冲位置指令,
所述第二控制器基于所述第二冲模缓冲位置指令来控制所述第二液压回路,在从所述冲模缓冲待机位置到达所述冲击位置为止的期间使所述缓冲垫预加速。
15.根据权利要求8至14中任一项所述的冲模缓冲装置,其中,
所述冲模缓冲装置具备:
第二压力指令器,其输出表示预先设定的第三压力的第三压力指令;以及
第二压力检测器,其检测所述第二液压缸的下室的压力,
所述第二控制器在冲压成形中基于所述第三压力指令和由所述第二压力检测器检测的压力来控制所述第二液压回路,将所述第二液压缸的下室的压力控制为与所述第三压力指令对应的所述第三压力。
16.根据权利要求15所述的冲模缓冲装置,其中,
所述第三压力指令是对所述第一液压缸产生的主冲模缓冲力进行辅助的辅助冲模缓冲力所对应的压力指令、或者是使所述第二液压缸产生的冲模缓冲力为零的压力指令。
17.根据权利要求8至14中任一项所述的冲模缓冲装置,其中,
所述冲模缓冲位置指令器在冲压成形中输出与所述滑动件的位置对应的第三冲模缓冲位置指令,
所述第二控制器在冲压成形中基于所述第三冲模缓冲位置指令来控制所述第二液压回路,使所述缓冲垫移动到与所述滑动件的位置对应的缓冲垫的位置。
18.根据权利要求8至17中任一项所述的冲模缓冲装置,其中,
当所述滑动件到达下止点时,所述冲模缓冲位置指令器输出将所述缓冲垫保持在与所述下止点对应的位置的第四冲模缓冲位置指令,并在将所述第四冲模缓冲位置指令输出了一定时间后,输出使所述缓冲垫移动到冲模缓冲待机位置的第五冲模缓冲位置指令,
当所述滑动件到达所述下止点时,所述第二控制器基于所述第四冲模缓冲位置指令及所述第五冲模缓冲位置指令来控制所述第二液压回路,使所述缓冲垫保持在与所述下止点对应的位置一定时间后,使所述缓冲垫移动到所述冲模缓冲待机位置。
19.根据权利要求8至18中任一项所述的冲模缓冲装置,其中,
所述第二液压回路具有连接于所述第二液压缸的上室与下室之间的第二液压泵/液压马达、连接于所述第二液压泵/液压马达的旋转轴的第二伺服马达、将第二***压力的工作液蓄压的第二蓄能器、设置于所述第二液压缸的上室与所述第二蓄能器之间的流路的第一先导单向阀、以及设置于所述第二液压缸的下室与所述第二蓄能器之间的流路的第二先导单向阀,
所述第二控制器在从所述第二液压泵/液压马达向所述第二液压缸的上室供给工作液的情况下,使所述第二伺服马达沿第一方向旋转,从所述第二液压泵/液压马达向所述第二液压缸的上室供给工作液,并且使从所述第二液压缸的下室压出的工作液经由所述第二先导单向阀而蓄压于所述第二蓄能器,在从所述第二液压泵/液压马达向所述第二液压缸的下室供给工作液的情况下,使所述第二伺服马达沿第二方向旋转,从所述第二液压泵/液压马达向所述第二液压缸的下室供给工作液,并且使从所述第二液压缸的上室压出的工作液经由所述第一先导单向阀而蓄压于所述第二蓄能器。
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