JP7101095B2 - プレス装置 - Google Patents
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Description
フレームに対して水平方向へ移動可能に設けられたシリンダと、
金型取付台が取り付けられ、前記シリンダに垂直方向に押し出し可能に内装されたピストンと、
プレス加工時に前記シリンダ及び前記ピストンに作用するモーメントを計算するモーメント計算部と、
前記モーメント計算部により計算されたモーメントが所定の許容モーメントを超えた場合に異常と判定する異常判定部と、
を備える構成とした。
続いて、プレス加工時にモーメント計算部52により実行されるモーメント計算処理の一例を説明する。図3は、モーメント計算処理を説明する図である。図3は、図1のA-A線断面を示す。図中、プレス機中心P0は4本の支柱Uの中心からの各々の距離が等しい位置を示す。シリンダ中心P1は、シリンダ23及びピストン25のストローク方向の軸心を示す。プレス荷重重心P2は、素材Dに加わる荷重の重心を示す。プレス荷重重心P2は、素材Dの厚み等の偏りあるいは下金型Kbと上金型Kaとの型形状の偏り等により、シリンダ中心P1からずれる。
F=Flf+Flr+Frf+Frr (1)
Fl=1/2・(L2/L)F (2)
Fr=1/2・(L1/L)F 又は Fr=1/2・(F-2Fl) (3)
なお、プレス荷重Fは、理論的には、発生荷重検出器31が検出した荷重の値F0と一致する。したがって、値F0を用いてプレス荷重Fの値を補正してもよい。
F1=|(Flf+Flr)-2Fl|及び|(Frf+Frr)-2Fr|のいずれか大きい方 (4)
ΔLrl=L・F1/F (5)
F2=|(Flf+Frf)-(Fl+Fr)|及び|(Flr+Frr)-(Fl+Fr)|のいずれか大きい方 (6)
ΔLfr=L・F2/F (7)
ΔL=√(ΔLrl2+ΔLfr2) (8)
M=F・ΔL (9)
以上のような計算処理により、各タイミングにシリンダ23とピストン25とに作用するモーメントが計算される。
モーメント異常判定部54は、モーメント計算処理により各タイミングのモーメントMが計算されるごとに、計算されたモーメントMと、許容モーメントMalとを比較して、次式(10)の関係(モーメントMが許容モーメントMalを超えたら)となったら異常と判定する。そして、モーメント異常判定部54は、異常の判定に基づき、表示部42に警告の出力を行い、かつ、加工処理部51へ異常の通知を行う。
M>Mal (10)
Mal=Qal・H (11)
ここで、QalはブッシュBUの許容面圧とブッシュBUの接触面積とから計算される許容反力、Hは上方のブッシュBUと下方のブッシュBUとの高低差(図2を参照)である。
補正処理部53は、次のような場合に、ピストン25の押出し量に応じて許容モーメントMalの値を補正してもよい。例えば、ピストン25の押出し量が小さければ、ピストン25に大きなモーメントが作用したとき、シリンダ23及びピストン25の各部のうち、適正な範囲を超える力が加わる可能性のある箇所は、両者の接触部(ブッシュBU)となる。一方、ピストン25の押出し量が大きければ、大きなモーメントにより別の特定箇所に適正な範囲を超える力が加わる可能性が生じる。例えば、図2の例では、ピストン25の強度的に最も弱い特定箇所は、小径部25bと大径部25aとの間の付根部25tである。この構成では、ピストン25の押出し量が大きいとき、ブッシュBUの面圧が許容面圧を超える前に、特定箇所(付根部25t)に適正な範囲を超える力が加わる可能性がある。したがって、接触部の許容面圧に基づく許容モーメントMalだけを採用していたのでは、ピストン25の押出し量が大きいときに、特定箇所に生じる曲げモーメントTが適正な範囲を超えたことを判定できない。
Mal2(S)=Tal・H/(l0+S) (12)
∵ T=Q・l=Q(l0+S) (13)
Q=M/H (14)
図2に示すように、Tは付根部25tの曲げモーメント、Qはシリンダ23とピストン25の接触部(ブッシュBU)における反力、Hは上方のブッシュBUと下方のブッシュBUとの高低差、lは上方のブッシュBUから付根部25tまでの高さ方向の距離、l0はピストン25の押出し量がゼロのときのlの値、Sはピストン25の押出し量、Mはピストン25に作用するモーメントである。
Tal=σmax・Z (15)
続いて、荷重異常判定部55により実行される荷重異常判定処理について説明する。
F0>Fal (16)
図5は、加工処理部により実行される異常対応処理の手順を示すフローチャートである。続いて、加工処理部51がプレス加工処理を実行している際に、モーメント異常判定部54又は荷重異常判定部55が異常と判定した場合に、実行される異常対応処理について説明する。
以上のように、本実施形態のプレス装置Aによれば、モーメント計算部52が、プレス加工時にシリンダ23及びピストン25に作用するモーメントを計算し、モーメントが許容モーメントを超えた場合にモーメント異常判定部54が異常を判定する。したがって、シリンダ23とピストン25とが水平方向に移動可能なプレス装置Aにおいて、シリンダ中心P1とプレス荷重重心P2とが比較的に大きく偏心し、モーメントが大きくなるような場合でも、モーメントが許容モーメントを超えないように制御することができる。これにより、シリンダ23とピストン25とに疲労が生じることを抑制し、シリンダ23及びピストン25の寿命を向上できる。
B ベッド
C クラウン
U 支柱
6、10 移動台車
8、9 金型取付台
Ka 上金型
Kb 下金型
12 液圧ユニット
20 荷重発生機構
23 シリンダ
23a 主シリンダ部
23b 貫通孔
25 ピストン
25a 大径部
25b 小径部
BU ブッシュ
31 発生荷重検出器
32 荷重検出器
33 押出し量計測部
34 移動量計測部
40 制御装置
51 加工処理部
52 モーメント計算部
53 補正処理部
54 モーメント異常判定部
55 荷重異常判定部
R1、R2 領域
P0 プレス機中心
P1 シリンダ中心
P2 プレス荷重重心
Claims (10)
- フレームに対して水平方向へ移動可能に設けられたシリンダと、
金型取付台が取り付けられ、前記シリンダに垂直方向に押し出し可能に内装されたピストンと、
プレス加工時に前記シリンダ及び前記ピストンに作用するモーメントを計算するモーメント計算部と、
前記モーメント計算部により計算されたモーメントが所定の許容モーメントを超えた場合に異常と判定する異常判定部と、
を備えるプレス装置。 - プレス荷重の応力が伝達される複数の応力伝達部に設けられた複数の荷重検出器と、
前記シリンダの水平方向の移動量を計測する移動量計測部と、
備え、
前記モーメント計算部は、前記複数の荷重検出器により検出された複数の荷重値と、前記移動量計測部により計測された移動量とを用いて、前記モーメントを計算する、
請求項1記載のプレス装置。 - 前記シリンダ及び前記ピストンが発生する荷重の大きさを検出する発生荷重検出器を更に備え、
前記モーメント計算部は、更に、前記発生荷重検出器により検出された荷重値を用いて、前記モーメントを計算する、
請求項2記載のプレス装置。 - 前記シリンダ及び前記ピストンが発生する荷重が、前記シリンダの水平方向の位置に応じて変化する許容荷重を超えた場合に異常と判定する荷重異常判定部を、更に備える、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のプレス装置。
- 前記フレームは、前記シリンダを水平方向に移動可能に支持するクラウンと、前記クラウンを支持する複数の支柱と、を含み、
前記複数の荷重検出器は前記複数の支柱に設けられ、
前記発生荷重検出器は前記シリンダの作動圧力を検出する圧力センサである、
請求項3又は請求項3を引用する請求項4に記載のプレス装置。 - 前記モーメントが前記許容モーメント以下であれば、前記シリンダと前記ピストンとの間の摺動面の面圧が許容面圧以下となるように、前記許容モーメントの値が設定されている、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のプレス装置。 - 前記ピストンの押出し量を計測する押出し量計測部と、
前記押出し量に基づき前記許容モーメントを補正する補正処理部と、
を更に備える、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のプレス装置。 - 前記モーメント計算部は、
前記複数の荷重値と前記移動量とに基づいて、前記シリンダ及び前記ピストンのストローク方向の軸心とプレス荷重の重心との偏心量を計算し、
前記プレス荷重の大きさと計算された前記偏心量とに基づいて前記モーメントを計算する、
請求項3又は請求項3を引用する請求項4から請求項7のいずれか一項に記載のプレス装置。 - 前記シリンダの移動の制御と前記シリンダの荷重発生の制御とを行う加工処理部を備え、
前記加工処理部は、前記異常判定部による異常の判定に基づいて、荷重の発生を停止した後、前記モーメントを発生させる偏心量を小さくする方向へ前記シリンダを移動させる、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のプレス装置。 - 前記加工処理部は、プレス加工の素材を搬送する制御を更に行い、
前記加工処理部は、前記異常判定部による異常の判定に基づいて、更に、前記モーメントを発生させる偏心量を小さくする方向へ前記素材を移動させる、
請求項9記載のプレス装置。
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