JP2007222926A - クッション荷重制御装置およびクッション荷重制御装置を備えたプレス機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ダイクッションを構成する油圧シリンダ2と、油圧シリンダ2に接続された油圧制御弁4と、油圧制御弁4を介して油圧シリンダ2に接続された油圧源6と、油圧制御弁4の開度を調節するための制御信号を、油圧シリンダの設定圧力値に基づいて、出力する開度制御部11と、ダイクッションの下降速度を検知する速度検知装置15と、設定圧力値と、速度検知装置15により検知された下降速度値とに応じて、制御信号の値を補正する信号補正部18とを、備える。
【選択図】 図1
Description
スライドの下降時に、スライドの下面に固定された上金型と、スライドの下方に配置された下金型との間に被加工物を挟み込んでプレスを行う。
図5は、このクッション機構を示している。クッション機構は、プレス機械の下部構造体であるベッド28に固定され、上面に下金型が固定されているボルスタプレート45と、下金型43に内蔵されているブランクホルダ46と、ブランクホルダ46を下方から支える複数のクッションピン47と、これらクッションピン47を下方から支えるピンプレート49と、ピンプレート49を下方から支えるクッションパッド14と、を有する。
さらに、クッション機構は、クッションパッド14に作用するプレス荷重を受けるエアシリンダ53と油圧シリンダ2とを有する。
ダイクッションは、ブランクホルダ46、クッションピン47、ピンプレート49、クッションパッド14及び油圧シリンダ2から構成される。
この時、クッションパッド14の下部に設けられているエアシリンダ53と油圧シリンダ2により、上金型56からクッションパッド14に作用するプレス荷重が支持される。
プレス機械には、さらにクッション荷重制御装置が設けられ、このクッション制御装置は、図5に示すように、油圧シリンダ2と、油圧シリンダ2に接続されたサーボ弁4と、サーボ弁4を介して油圧シリンダ2に接続される油圧タンク6と、油圧シリンダ2の油圧を検出する圧力トランスデューサ12と、設定圧力値と圧力トランスデューサ12からの圧力検出値とを比較して、油圧シリンダ2の油圧が設定圧力値となるように、サーボ弁4の開度を制御する開度制御部11と、を備える。
特許文献1のクッション荷重制御装置は、スライドの下降速度を検出し、スライドが下死点付近に達してスライドの下降速度が小さくなるに従い、サーボ弁を閉じる方向に制御補正を行っている。これにより、油圧シリンダの油圧を、設定圧力値に近づけている。
本実施形態では、設定圧力値が大きいほど油圧制御弁の開度を減少させるように、制御信号の値が補正されるので、上記傾向が抑制される。
この実施形態では、さらに、ダイクッションの下降速度が小さくなるほど、油圧制御弁の開度を減少させるように、制御信号の値が補正されるので、設定圧力値の変化と、ダイクッションの下降速度の変化とによる油圧のずれを補正することができる。
プレス機械は、モータと、このモータにより回転駆動され回転運動を往復運動に変換する回転体であるクランク軸と、下面に上金型が固定されており、クランク軸に連結されて昇降するスライドと、スライドの下方に配置され、スライドの下降時に上金型からの荷重を受けるクッション機構と、を備える。なお、回転体であるクランク軸とこれに連結されている機械要素は、回転体の回転運動をスライドの往復運動に変換する変換機構を構成するが、例えばカムなどの他の適切なもので変換機構を構成してもよい。
図1は、本発明の第1実施形態によるクッション荷重制御装置10の構成を示している。図1に示すように、クッション荷重制御装置10は、油圧シリンダ2と、油圧シリンダ2に接続されたサーボ弁4と、サーボ弁4を介して油圧シリンダ2に接続された油圧タンク6と、オペレータなどにより入力されたプレス条件などに応じて油圧シリンダ2の設定圧力値を出力する荷重指令部8と、荷重指令部8から入力された設定圧力値に基づいて、サーボ弁4の開度を調節するための制御信号を出力する開度制御部11と、を備える。
なお、サーボ弁4は油圧制御弁を構成するが、他の適切なもので油圧制御弁を構成してもよい。また、油圧タンク6は油圧源を構成するが、他の適切なもので油圧源を構成してもよい。
この制御信号は、後述の信号補正部18とリミッタ9を介してサーボ弁4へ入力される。サーボ弁4では、入力された制御信号に基づいて、その開度が調整される。例えば、制御信号は、電圧信号であってよく、サーボ弁4の開度は、この電圧値に比例する。
なお、プレス時において、油圧シリンダ2にはスライドからのプレス荷重が作用しているので、油圧シリンダ2の油圧は、油圧タンク6の圧力よりも大きい。また、油圧シリンダ2のピストンが下降するプレス時に、サーボ弁4の開度を制御することで、油圧シリンダ2から油圧タンク6へ流れる流量を制御して、油圧シリンダ2の油圧を設定圧力値になるようにしている。
この速度センサ15は、例えば、スライド又はクッションパッド14のストロークを検出するストロークセンサあるいは速度を検出する速度センサの検出値からダイクッションの下降速度を検出するものであってよい。また、速度センサ15は、ロータリエンコーダなどでクランク軸の回転角を検出し、予め求めたクランク軸の回転角とクッションパッド14の下降速度との関係に基づき、回転角の検出値から、ダイクッションの下降速度を算出するものであってもよい。
なお、このような速度センサ15は、ダイクッションの下降速度を検知する速度検知装置を構成するが、他の適切なもので速度検知装置を構成してもよい。
以下、ダイクッションの下降速度をクッションパッド14の速度から検出する場合について説明を行う。
加算部18bは、開度制御部11が出力した制御信号の値に、演算部18aからの補正値を加算して補正した制御信号を出力する。
信号補正部18は、クッションパッド14の下降速度が小さくなるほど、サーボ弁4の開度を減少させるように、制御信号の値を補正する。この場合、制御信号の補正値がクッションパッド14の下降速度に比例するように補正値を定めることができる。
また、PR≫PC−PTの場合には、プレス開始時には、設定圧力値からの実際の油圧のオーバーシュート量は、減少するが、下死点付近で実際の油圧は設定圧力値から増加してしまう。
このように、制御信号の補正を、クッションパッド14の下降速度にのみ基づいて行うと、PR≒PC−PTの場合には、実際の油圧は、プレス開始時を除いて設定圧力値によく一致したものとなるが、設定圧力値が、PC=PT+PRから大きくずれると、実際の油圧は、設定圧力値から大きくずれたものとなってしまう。
以下、クッションパッド14の下降速度と設定圧力値に基づいて、制御信号を補正する場合について説明する。
信号補正部18は、設定圧力値が大きいほどサーボ弁4の開度を減少させるように、制御信号の値を補正する。
図3から分かるように、いずれの場合にも、実際の油圧を、プレス開始時を除いて設定圧力値によく一致させることができる。
なお、この例では、速度vは、クッションパッド14の下降開始から下死点に至るまでの間におけるクッションパッド14の下降速度であり、下死点でゼロとなる。下死点以降では、この速度vはゼロを保持する。
従って、補正値は、[数1]に示すように、下降速度vが大きいほど大きくなる。
また、油圧シリンダ2の有効面積や、サーボ弁4の定格流量を考慮することも好ましい。
[数3]は、これらの要素も考慮した場合の補正値を示している。
[数3]に示す補正値により、サーボ弁4の個数n、油圧シリンダ2の有効面積A及びサーボ弁4の定格流量QRを考慮した開度調節を行うことができる。
図4は、本発明の第2実施形態によるクッション荷重制御装置20を示している。第2実施形態によるクッション機構では、図1の油圧シリンダ2の代わりに、サーボモータ26を設け、このサーボモータ26によりクッションパッド14を昇降させてクッションパッド14に作用する荷重を調節する。以下、第1実施形態と異なる部分について説明する。その他の部分は第1実施形態と同様であってよい。
ボールナット29は、例えば、プレス機械のベッド28にて、回転可能に、かつ、鉛直方向には不動に、設置されている。また、ロッド25には、ボールナット29の雌ネジに螺合するボールスクリュー32が形成されている。これにより、ボールナット29が回転駆動されると、ロッド25は昇降させられる。なお、伝達ベルト27とボールナット29は動力伝達手段を構成するが、他の適切なもので動力伝達手段を構成してもよい。
位置制御部34は、ロードセル24により検出された荷重検出値を受け、この荷重検出値と設定荷重値とを比較し、これらの値に基づいて、クッションパッド14に作用する荷重が荷重指令値となるように、フィードバック制御を行う。
また、クッション荷重制御装置20は、速度センサ15が検知した下降速度値と、荷重指令部8からの設定荷重値とが入力され、これらの値に基づいて制御信号の補正値を算出する演算部18aをさらに有する。
モータ駆動部36は、この補正された制御信号を受け、リミッタ9を介してサーボモータ26へ所定時間、電流を流して、補正された制御信号に従った回転角だけサーボモータ26を回転駆動させる。
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
4 サーボ弁(油圧制御弁)
6 油圧タンク(油圧源)
8 荷重指令部
9 リミッタ
10 クッション荷重制御装置
11 開度制御部
12 圧力トランスデューサ
14 クッションパッド
15 速度センサ(速度検知装置)
18 信号補正部
18a 演算部
18b 加算部
20 クッション荷重制御装置
24 ロードセル
25 ロッド(動力伝達手段)
26 サーボモータ
27 伝達ベルト(動力伝達手段)
28 ベッド
29 ボールナット
32 ボールスクリュー
34 位置制御部
36 モータ駆動部
Claims (5)
- 昇降運動するスライドの下方に配置されたダイクッションに作用するプレス荷重を制御するプレス機械のクッション荷重制御装置であって、
前記ダイクッションを構成する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに接続された油圧制御弁と、
該油圧制御弁を介して前記油圧シリンダに接続された油圧源と、
油圧制御弁の開度を調節するための制御信号を、油圧シリンダの設定圧力値に基づいて、出力する開度制御部と、
ダイクッションの下降速度を検知する速度検知装置と、
前記設定圧力値と、速度検知装置により検知された下降速度値とに応じて、前記制御信号の値を補正する信号補正部とを、備え、
油圧制御弁の開度は、信号補正部により補正された制御信号により調節される、ことを特徴とするクッション荷重制御装置。 - 前記信号補正部は、前記設定圧力値が大きいほど前記油圧制御弁の開度を減少させるように、前記制御信号の値を補正することを特徴とする請求項1に記載のクッション荷重制御装置。
- 前記信号補正部は、前記ダイクッションの下降速度が小さくなるほど、油圧制御弁の開度を減少させるように、前記制御信号の値を補正することを特徴とする請求項1又は2に記載のクッション荷重制御装置。
- モータと、該モータにより回転運動される回転体を有しこの回転運動を往復運動に変換する変換機構と、該変換機構に連結されて往復運動するスライドと、該スライドの下方に配置されたダイクッションに作用するプレス荷重を制御するクッション荷重制御装置と、を備えたプレス機械であって、
該クッション荷重制御装置は、
前記ダイクッションを構成する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに接続された油圧制御弁と、
該油圧制御弁を介して前記油圧シリンダに接続された油圧源と、
油圧制御弁の開度を調節するための制御信号を、油圧シリンダの設定圧力値に基づいて、出力する開度制御部と、
ダイクッションの下降速度を検知する速度検知装置と、
前記設定圧力値と、速度検知装置により検知された下降速度値とに応じて、前記制御信号の値を補正する信号補正部とを、備え、
油圧制御弁の開度は、信号補正部により補正された制御信号により調節される、ことを特徴とするプレス機械。 - 昇降運動するスライドの下方に配置されたダイクッションに作用するプレス荷重を制御するプレス機械のクッション荷重制御装置であって、
サーボモータと、
該サーボモータの回転運動を昇降運動に変換し前記ダイクッションを昇降させる動力伝達手段と、
前記ダイクッションの高さを調節するための制御信号を、ダイクッションの設定荷重値に基づいて、出力する位置制御部と、
ダイクッションの下降速度を検知する速度検知装置と、
前記設定荷重値と、速度検知装置により検知された下降速度値とに応じて、前記制御信号の値を補正する信号補正部と、を備え、
前記ダイクッションの高さは、信号補正部により補正された制御信号により調節される、ことを特徴とするクッション荷重制御装置。
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