JP5471476B2 - 閉塞装置および閉塞方法 - Google Patents
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Description
前記閉塞鍛造法は、主に閉塞鍛造装置(例えば、鍛造プレス機など)によって行われ、該閉塞鍛造装置は、上下方向に対向して配設されるとともに上下方向に各々移動可能に設けられる上型および下型や、該下型の下方に配設される閉塞装置や、これら上型および下型の平面視中央部において、軸心方向を上下方向に向けて各々貫装される一対のパンチなどを有して構成される。
そして、上型を下降させつつ、閉塞装置が有する閉塞用油圧シリンダーによって、下型を上方に向かって押圧することで、これら上型および下型が閉塞され、このような閉塞状態を維持しつつ、一対のパンチによって鍛造することで、鍛造品は成形されるのである(例えば、「特許文献1」を参照。)。
つまり、上型および下型が閉塞状態となった後、閉塞用油圧シリンダーに送給される作動油には、上型の下降に関する推力(プレス力)によって、前記作動油を吐出する油圧ポンプ側に押し戻す力が働くこととなる。
よって、作動油の圧力は上昇し、このような状態を放置すれば、いずれは油圧ポンプへの作動油の逆流や、油圧配管経路の破損などを引き起こし、閉塞装置全体として故障の要因となる。
そして、リリーフ弁(圧力制御弁)の設定圧については、油圧ポンプの吐出圧よりも高圧な値、即ち、鍛造品を閉塞鍛造するうえで経験上定められる、上型および下型の閉塞状態を維持するために必要な圧力値を予め設定していた。
図4は従来の閉塞装置において、1サイクルあたりの生産サイクルに渡る閉塞圧とラム角度との関係を示した線図であり、本図中の実線は、実際の作動油に関する圧力変動を示し、二点鎖線は、リリーフ弁(圧力制御弁)の設定圧に関する圧力変動を示す。
また、「ラム角度」とは、上型に関する上下方向の位置を示す。
即ち、上型が固設されるプレススライド板は連結機構を介して、駆動モータによって回転駆動されるクランク機構と連結され、該クランク機構の有するクランク軸が一回転することで、前記プレススライド板の昇降移動に関する1サイクルが完了する。
そこで、図4においては、クランク軸の回転角度を「ラム角度」として表現し、該「ラム角度」の値によって上型の現状の位置を表すこととしている。
つまり、「ラム角度」が0°の状態にある場合、上型は最上位の位置にあり、また、「ラム角度」が180°の状態にある場合、上型は下降して最下位(下死点)の位置にあり、更に、「ラム角度」が360°の状態にある場合、上型は前記最下位の位置より上昇して、再び最上位の位置にあることを示す。
そして、更に上型が下降することで、これら上型および下型は閉塞状態を維持したまま、一体となって下降し、ラム角度が180°となる位置(上型が最下位の位置)にて、これら上型および下型の下降は終了する。
そして、更に上型は上昇し、ラム角度が360°となると、上型は再び最上位の位置となり、上型における1サイクルあたりの移動が完了する。
つまり、ラム角度がX1°となる位置を超えた瞬間、閉塞圧には一時的にサージ圧(図4に示すZ1の領域)が発生し、その後時間の経過とともに、リリーフ弁(圧力制御弁)の作動の遅れが緩和されることで、作動油は作動油送還経路を介して油圧タンクに送還され、閉塞圧はリリーフ弁(圧力制御弁)の設定圧であるa1MPa付近にまで下降する。
よって、リリーフ弁(圧力制御弁)の設定圧値は、閉塞鍛造する鍛造品ごとに定められる値である。
また、このような構成からなる閉塞装置にあわせて、閉塞鍛造装置自身も強固な構成とする必要があり、設備全体として大掛かりな構成となり、設備コストが嵩むという問題があった。
即ち、「特許文献2」においては、クッションパッドを支持する油圧シリンダーから流出する、作動油の流量を制御する比例流量制御弁に関して、予め指令器から指令されたダイクッション圧力指令と、スライド速度検出器から入力するスライド速度信号と、に基づいて、制御器によって前記比例流量制御弁の開度を演算処理し、その演算結果に基づいて前記比例流量制御弁の開度を適切な開度に制御する技術が開示されている。
即ち、前記「特許文献2」に示される技術は、ファインブランキング加工など生産サイクルに関する1サイクルあたりの時間について、比較的余裕のある打抜き成形に用いられる技術である。
よって、上述したように生産サイクルの1サイクルあたり数秒という短時間で行われる閉塞鍛造においては、制御器による演算結果に基づいて比例流量制御弁の開度を調節しても、サージ圧の発生に間に合わず、該サージ圧を低減することは事実上困難である。
即ち、本発明に拠れば、閉塞用油圧シリンダーに供給される作動油において、上型および下型が閉塞する瞬間に発生するサージ圧を低減し、閉塞装置の簡素化、延いては閉塞鍛造装置全体として設備コストの低減化を図ることができる閉塞装置および閉塞方法を提供することができる。
先ず、本発明に係る閉塞装置1の全体構成について、図1を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図面上の上下方向を、閉塞装置1に備えられる閉塞用油圧シリンダー2の上下方向と規定して以下説明する。
閉塞装置1は主に閉塞用油圧シリンダー2や、該閉塞用油圧シリンダー2を作動させる油圧回路3などにより構成される。
一方、閉塞鍛造装置100は、閉塞装置1に加えて、基部となるベッド54や、該ベッド54の上方に配設され上下方向に移動可能なプレススライド板55や、該ベッド54の上方において上下方向に対向して配設される上型51および下型52などを有して構成される。
そして、下型52の下方において、閉塞用油圧シリンダー2は、下型52を上方に向かって押圧するようにしてベッド54に内装され、また、プレススライド板55の下面に上型51が固設されることで、これら上型51および下型52は、上下方向に各々移動可能に設けられる。
閉塞用油圧シリンダー2は、シリンダーチューブ21や、ノックアウトピン23や、複数のピストン22・22・22や、クッションピン24・24などにより構成される。
また、胴体部材21Aの内部空間である内周部には、該胴体部材21Aの内周面から軸心方向と直交する方向の内側に突出する複数の突出部21a・21a・21aが形成される。
より具体的には、前記突出部21aは、中央部に貫通孔21bを有する円盤形状に各々形成される。そして、胴体部材21Aの内部において、これら複数の突出部21a・21a・21aは、胴体部材21Aと同軸上に配設されるとともに、軸心方向に沿って一定の間隔を有して並設され、胴体部材21Aと一体的に形成される。
前記油圧経路21cは、胴体部材21Aの下端部より上方に向かって延出し、胴体部材21Aの上端部付近において、延出方向を胴体部材21Aの内周部側に屈曲して形成される。
また、各分岐経路21d・21dの延出端は、最上段の突出部21aと中段の突出部21aとの間、および中段の突出部21aと最下段の突出部21aとの間において、それぞれ前記内周部と連通される。
そして上蓋部材21Bは、ボルトなどの締結部材(図示せず)を介して、胴体部材21Aに着脱可能に固設される。
そして下蓋部材21Cは、ボルトなどの締結部材(図示せず)を介して、胴体部材21Aに着脱可能に固設される。
なお、第三貫通孔21gの内径寸法は、上蓋部材21Bに形成される第一貫通孔21eの内径寸法と同程度に形成される。
また、胴体部材21Aの上端部において上蓋部材21Bが同軸上に固設され、胴体部材21Aの下端部において下蓋部材21Cが同軸上に固設されることで、下蓋部材21Cに形成される第三貫通孔21gと、上蓋部材21Bに形成される第一貫通孔21eとが同軸上に配設される。
ピストン22は、基部となる円柱形状の本体部22aと、該本体部22aの一方の端部に設けられ該本体部22aの軸心方向断面に比べて大きな断面形状からなる円盤形状の拡径部22bとからなり、これら本体部22aと拡径部22bとは互いに同軸上に配設され、一体的に形成される。
また、拡径部22bの下部には、拡径部22bの下面と、本体部22aの外周面と、突出部21aの上面と、胴体部材21Aの内周面と、によって囲まれた空間部25が形成され、該空間部25内に作動油が流れ込むことで、拡径部22bの下面は上方に押圧され、各ピストン22は上方へと摺動する。
ノックアウトピン23は棒状部材から形成され、前述のように、シリンダーチューブ21の内周部において、軸心方向を上下方向に向けて貫装されるとともに、軸心方向に沿って摺動可能に配設される。
クッションピン24・24・・・・は丸棒部材からなり、軸心方向を上下方向に向けて、シリンダーチューブ21の上部に複数配設される。
(なお、図1は閉塞装置1の断面を示した図であるため、クッションピン24は、二本のみ記されている。)
油圧回路3は、主に該油圧回路3内を循環する作動油を貯溜する油圧タンク33や、閉塞用油圧シリンダー2に作動油を送給する作動油送給回路31や、閉塞用油圧シリンダー2より押し戻された作動油を油圧タンク33に送還する作動油送還回路32などにより構成される。
油圧ポンプ34は、油圧タンク33に貯溜される作動油を、予め設定された圧力(吐出圧)に加圧して吐出するための装置であり、たとえば圧力可変方式のピストン型油圧ポンプによって構成される。
ロジック弁40は、本体部の内部を摺動移動可能に設けられ、スプリングの付勢力によって付勢される弁体が備えられた、所謂既知のロジックバルブであり、作動油送還回路32内に流れ込んだ作動油の流れ方向を切替えるためのものである。
つまり、これら比例電磁式制御弁41や複数のロジック弁40・40・40によって、圧力設定回路が構成され、前記圧力設定回路によって作動油送還経路42に流れ込んだ作動油の流れ方向が制御されるのである。
前記第二本流経路42a・42a・42aは、一方の端部において、ロジック弁40・40・40が有する複数のポートのうちの何れかに連通されるとともに、他方の端部において前述した作動油送給経路35の中途部に各々連通される。
そして、これら第三本流経路42d・42d・42dは、末端部において互いに合流し、油圧タンク33内へと導かれている。
即ち、第三分岐経路42bは、一方の端部において第二本流経路42aと連通されるとともに、他方の端部において、ロジック弁40のパイロット室(ロジック弁40内において、弁座と対向する側に設けられる空間部)に連通される。
そして、これら複数の第三分岐経路42b・42b・42bは、中途部において、中継経路42c・42cを介して互いに並列して連通される。
また、前述した複数の第三本流経路42d・42d・42dのうち、いずれか一つの第三本流経路42dの中途部には合流点47が設けられる。
そして、これら分岐点46および合流点47に第四分岐経路42eの両端部が接続されるとともに、該第四分岐経路42eの中途部には、比例電磁式制御弁41が配設される。
そして、前記圧力設定回路は、作動油送還経路42の中途部、即ち、第二本流経路42a・42a・42aと第三本流経路42d・42d・42dとの間に配設されるのである。
即ち、油圧ポンプ34によって吐出された作動油は、二系統の第一本流経路35aおよび第一分岐経路35bに分配されて下流側(閉塞用油圧シリンダー2側)へと流通され、閉塞用油圧シリンダー2の近傍、即ち合流点44において再び合流された後、前記第一本流経路35aを介して閉塞用油圧シリンダー2の油圧経路21cに導かれる。
そして、空間部25・25・25全体に作動油が充填され、ピストン22・22・22が上蓋部材21Bの下面および突出部21a・21aの下面に当接すると、ピストン22・22・22の上昇は停止し、下型52は、最上位の位置にて停止することとなる。
そして、上型51が下型52の最上位の位置にまで下降すると、これら上型51および下型52は閉塞される。
そして、これらロジック弁40・40・40によって堰き止められた第二本流経路42a・42a・42a内の作動油は、上型51の下降が進むにつれて、徐々に内圧が高められる。
そして、第三分岐経路42b・42b・42bに導かれた作動油は、第四分岐経路42e、あるいはロジック弁40・40・40のパイロット室に各々導かれる。
このように、比例電磁式制御弁41によりロジック弁40・40・40の設定圧力が所定の圧力に設定された状態で、第二本流経路42a・42a・42a(第一本流経路35a)内の作動油の圧力が、ロジック弁40・40・40の設定圧力よりも大きくなると、ロジック弁40・40・40が開いて、第二本流経路42a・42a・42aと第三本流経路42d・42d・42dとが連通することとなる。
次に閉塞装置1の動作方法について、図2を用いて説明する。
まず、閉塞鍛造装置100による閉塞鍛造が開始される前において、閉塞圧の設定値は、比例電磁式制御弁41によって低圧に設定されている(ステップS101)。
即ち、ロジック弁40が開放される作動油の圧力は、比例電磁式制御弁41により低圧に設定されている。
このように、閉塞圧の設定値を油圧ポンプ34の吐出圧付近に設定することで、例えば下型52が最上位の位置に到達した後、更に第一本流経路35aを通じて作動油を送給したとしても、閉塞用油圧シリンダー2へはそれ以上の作動油を供給することができないため、第一本流経路35a内の作動油の圧力が上昇してロジック弁40・40・40の「低圧」の設定圧力を超えることとなる。
これにより、ロジック弁40・40・40が開いて、第一本流経路35aに送給された作動油はロジック弁40・40・40を通じて第三本流経路42d・42d・42dに導かれ、油圧タンク33に還流されることとなる。
即ち、プレススライド板55の下降に伴って、上型51は下降を開始する。
即ち、上型51と下型52とは互いに接触して閉塞状態となり、その直後において、閉塞用油圧シリンダー2による下型52に対する上方への押圧力に抗して、上型51が下降することで、下型52は上型51より下方に向かう押圧力を加えられ、閉塞圧は上昇する(ステップS103)。
即ち、ロジック弁40が開放される作動油の圧力は、比例電磁式制御弁41により高圧に切替えられる。
即ち、上型51(プレススライド板55)の位置が最下位(下死点)の位置に達するまで、閉塞圧の設定値は高圧に保持される(ステップS105)。
即ち、ロジック弁40が開放される作動油の圧力は、比例電磁式制御弁41により再び低圧に切替えられる。
そして、上型51(プレススライド板55)が上昇を開始すれば、閉塞用油圧シリンダー2によって上方へと押圧される下型52についても上昇を開始し、これら上型51および下型52は閉塞状態を維持したまま一体となって上昇を開始する。
つまり、上型51(プレススライド板55)の上昇に伴って、閉塞圧は下降する(ステップS106)。
図3は本実施例の閉塞装置1において、1サイクルあたりの生産サイクルに渡る閉塞圧とラム角度との関係を示した線図であり、本図中の実線は、実際の作動油に関する圧力変動を示し、二点鎖線は、比例電磁式制御弁41により切替えられるロジック弁40の実際の設定圧に関する圧力変動を示す。
また、「ラム角度」とは、上型51に関する上下方向の位置を示す。
そして、前述のとおり、前記「低圧」の具体的な圧力値としては、例えば油圧ポンプ34の吐出圧を僅かに超える閉塞圧、つまり4MPa付近を選定し、また、前記「高圧」の具体的な圧力値としては、鍛造品を閉塞鍛造するうえで経験上定められる、上型と下型との閉塞状態を維持するために必要な閉塞圧、つまり32MPa付近を選定している。
つまり、ラム角度の位置がX2°となった時点で、比例電磁式制御弁41に対する前記設定圧切替えの制御信号が発せられ、その後若干の遅れを伴って、比例電磁式制御弁41の実際の動作やロジック弁40・40・40のパイロット室に導かれる作動油の圧力の上昇が生じることで、ロジック弁40の設定圧の低圧から高圧への実際の切替わりが行われる。
そして、ラム角度がY2°となる位置において、上型51および下型52の閉塞状態が開放された後は、閉塞圧(実線の曲線)は、油圧ポンプ34(図1を参照)の吐出圧である4MPa付近の値となる。
よって、上型51と下型52との衝突によって閉塞圧は急激に上昇する一方、ロジック弁40の設定圧も、閉塞圧(実線の曲線)の上昇に追従するようにして急激に上昇し始めることとなる。
その結果、上型51と下型52との衝突によって閉塞圧は急激に上昇して、多少のサージ圧が発生するものの、ロジック弁40の設定圧の上昇に転じる動作、つまり比例電磁式制御弁41の低圧から高圧への切替え動作によって、特に前記設定圧の低圧から高圧への切替えに比例電磁式制御弁41やロジック弁40に関する多少の作動遅れが発生することによって、サージ圧の上昇が緩和され、その上昇端は従来の閉塞装置(45MPa付近)に比べて非常に低い略35MPa付近にまで抑えられることとなる。
そして、閉塞装置1全体としての簡素化を図ることで、延いては閉塞鍛造装置100全体として設備コストの低減化を図ることができるのである。
2 閉塞用油圧シリンダー
33 油圧タンク
34 油圧ポンプ
35 作動油送給経路
40 ロジック弁
41 比例電磁式制御弁
42 作動油送還経路
51 上型
52 下型
100 閉塞鍛造装置
Claims (2)
- 上下方向に対向して配設されるとともに、上下方向に各々移動可能に設けられる上型および下型を有し、
これら上型および下型を閉塞して鍛造する閉塞鍛造装置に備えられる閉塞装置であって、
前記下型の下方に設けられ、前記下型を上方に向かって押圧することでこれら上型および下型の閉塞状態を保持する閉塞用の油圧シリンダーと、
前記油圧シリンダーの作動油を貯溜する油圧タンクと、
前記油圧タンクより前記作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプによって吐出された前記作動油を前記油圧シリンダーへ送給する作動油送給経路と、
前記作動油送給経路より分岐して設けられ、前記油圧タンクに前記作動油を送還する作動油送還経路と、
を有し、
前記作動油送還経路の中途部には圧力設定回路が設けられ、
前記作動油送給経路内に送給される作動油の圧力が前記圧力設定回路における設定圧を超えると、前記作動油は前記作動油送還経路を介して前記油圧タンクに送還され、
前記圧力設定回路における設定圧は、前記上型と前記下型とが閉塞されるタイミングまでは低圧に設定され、
前記上型と前記下型とが閉塞した後に、前記低圧に比べて高い高圧に切替えられる、
ことを特徴とする閉塞装置。 - 上下方向に対向して配設されるとともに、上下方向に各々移動可能に設けられる上型および下型を有し、
これら上型および下型を閉塞して鍛造する閉塞鍛造装置の閉塞方法であって、
前記閉塞鍛造装置の閉塞装置は、
前記下型の下方に設けられ、前記下型を上方に向かって押圧することでこれら上型および下型の閉塞状態を保持する閉塞用の油圧シリンダーと、
前記油圧シリンダーの作動油を貯溜する油圧タンクと、
前記油圧タンクより前記作動油を吐出する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプによって吐出された前記作動油を前記油圧シリンダーへ送給する作動油送給経路と、
前記作動油送給経路より分岐して設けられ、前記油圧タンクに前記作動油を送還する作動油送還経路と、
を有し、
前記作動油送還経路の中途部には圧力設定回路が設けられ、
前記作動油送給経路内に送給される作動油の圧力が前記圧力設定回路における設定圧を超えると、前記作動油は前記作動油送還経路を介して前記油圧タンクに送還され、
前記圧力設定回路における設定圧は、前記上型と前記下型とが閉塞されるタイミングまでは低圧に設定され、
前記上型と前記下型とが閉塞した後に、前記低圧に比べて高い高圧に切替えられる、
ことを特徴とする閉塞方法。
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