JPH0679797B2 - 精密加減圧装置 - Google Patents

精密加減圧装置

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JPH0679797B2
JPH0679797B2 JP60269351A JP26935185A JPH0679797B2 JP H0679797 B2 JPH0679797 B2 JP H0679797B2 JP 60269351 A JP60269351 A JP 60269351A JP 26935185 A JP26935185 A JP 26935185A JP H0679797 B2 JPH0679797 B2 JP H0679797B2
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JP
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pressure
pressurizing
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compressible material
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塩川  清二
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Koshin Giken KK
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Koshin Giken KK
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、加熱成形等を含む混合粉体や合成樹脂の成
型、及び液圧バルジ加工等のプレス成型において使用す
る精密加減圧装置に関するものである。
〈従来の技術〉 混合粉体等の成型やプレス成型において使用する従来の
加圧装置は、いずれも加圧することを主目的にして構成
されており、しかも昇圧或は減圧のスピードを所望の精
度で制御することができない構造であった。例えば、ク
ランク機構やナックル機構により加圧力を発生させる機
械プレスは、その構造からして加圧時間が瞬間的であ
る。また、加圧状態を保持することができる油圧式の加
圧装置は、油圧ポンプから加圧シリンダに供給する作動
油の圧力と量を単に調整する弁を設けただけであり、加
圧力や加圧スピードを高い精度で制御する構成を備えて
いなかった。
〈発明が解決しようとする問題点〉 したがって、従来の機械プレス式加圧装置は、加圧状態
継続時間の調整ができないばかりか、加圧力の調整も微
調整が極めて困難であった。また、油圧式の加圧装置
は、弁の構造からして、最高圧力に対する調整圧の範囲
が狭いばかりでなく、圧力調整操作した値と実際に変化
した圧力との誤差が約20〜30%と大きく、加圧力を所望
する高い精度で制御することができない。また、従来の
油圧式加圧装置では、昇圧或は減圧スピードを高い精度
で制御することができなかった。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上記に鑑み提案されたもので、ベッドと加圧ス
ライドとの間に被加工物を装填し、可圧縮材を途中に介
在して当該可圧縮材により圧力を伝達する加圧力伝達機
構により上記加圧スライドをスライドさせて被加工物を
精密加圧加工する精密加減装置において、サーボモータ
と、雄ネジ杆と、当該雄ネジ杆に螺合するナット部とを
有し、サーボモータの回転運動を前記雄ネジ杆と前記ナ
ット部との作用により前記雄ネジ杆の直線運動に変換す
る圧力制御機構を設け、当該圧力制御機構の前記雄ネジ
杆により前記加圧力伝達機構中の前記可圧縮材を押圧
し、直線運動する前記雄ネジ杆により前記可圧縮材を圧
縮する量を増減調整して前記加圧スライドが前記被加工
物に加える圧力の値又は圧力の昇降速度を加減制御する
ようにしたものである。
〈作用〉 本発明によれば、直線運動する雄ネジ杆により可圧縮材
を押圧し可圧縮材の圧縮量に比例させて被加工物への加
圧力を定量的に加減制御することができる。また、回転
速度及びトルクを高い精度で制御することができるとい
うサーボモータの特性を利用し、このサーボモータの回
転を圧力制御機構により雄ネジ杆の直線運動に正確に変
換し、該雄ネジ杆の直線運動により可圧縮材を所定量だ
け正確に圧縮、膨張し、これにより加圧スライドの移動
の値又はその移動速度を高い精度で制御することができ
る。そして、可圧縮材の圧縮量を、圧縮調整の機械的な
調整代にすることができるので、被加工物が非弾性体で
あっても充分な圧力調整代を確保することができる。
〈実施例〉 以下本発明を図面の実施例にもとづいて説明する。
第1図で示す加減圧装置は、加圧力伝達機構として油圧
機器を使用したもので、ベッド1の左右端部に立設した
支柱2,2間にクラウン3を架設し、このクラウン3に下
向きに取付けた加圧シリンダ4のロッド5の下端に加圧
スライド6を接続した油圧式加減圧装置であって、加圧
シリンダ4と油圧ポンプ7との間を連結する油圧回路8
中に逆止弁9等の公知油圧機器を設けるとともに、油圧
回路8の加圧側回路に圧力制御機構10を接続して成る。
第1図で示す圧力制御機構10は、サーボモータ11とボー
ルスクリュー12と圧力制御シリンダ13とが主な構成要素
である。ボールスクリュー12は、第3図で示すように、
貫通孔の内周面に断面U字状の溝14…を螺旋状に形成す
るとともに内部にボール循環路15を形成したナット部16
と、外周に断面U字状の螺旋溝17を有しナット部16の溝
14…と螺旋溝17内にボール18…を装填した状態で貫通し
た雄ネジ杆19と、ナット部16を回転自在に支持する支持
部材(図示せず)とから構成され、ボール18…の循環に
よりナット部16の回転を効率良く、しかも正確に直線運
動に変換するもので、ナット部16の外周にはギア20を設
けてある。そして、サーボモータ11の出力軸11′に取付
けたギア21を上記ナット部16のギア20に噛合する。した
がって、電気的制御装置(図示せず)からの信号により
サーボモータ11を作動してナット部16を回転すると、雄
ネジ杆19が第1図上下方向にナット部16の回転速度に応
じて、即ちサーボモータ11の出力軸11′の回転角度に応
じて正確な長さだけ移動する。
上記雄ネジ杆19の直線運動により作動する圧力制御シリ
ンダ13は、第1図で示すように、油圧回路8に連通した
シリンダ本体22と、該シリンダ本体22に出入可能に設け
た調圧ラム23とからなり、該調圧ラム23の外部先端に前
記した雄ネジ杆19の先端を接続してある。
上記した構成からなる加減圧装置により加圧加工するに
は、ベッド1上に設置したダイス24と加圧スライド6に
取付けたパンチ25との間に被加工物26を装填し、油圧ポ
ンプ7を作動して加圧シリンダ4に可圧縮材としての作
動油を圧送し、パンチ25が被加工物26に接するまで加圧
スライド6を下降する。このようにして被加工物26をパ
ンチ25により押圧し始めると、被加工物26が塑性変形し
始める。そして、加圧シリンダ4への作動油の供給を止
めて油圧回路8を閉鎖した後に圧力制御機構10を作動す
ると、圧力制御シリンダ13の調圧ラム23により閉鎖され
た油圧回路8中の作動油を圧縮、膨張させてパンチ25が
被加工物26を加圧する圧力及び昇圧、降圧のスピードを
正確に制御することができる。
作動油は、僅かであるが圧力に正比例して圧縮される。
そしてその圧縮係数Kの概略値は1/15000である。即
ち、作動油に150kg/cm2の圧力を加えた場合、閉鎖油圧
回路8中の作動油は体積が1%減少することになる。換
言すれば、閉鎖された油圧回路8中の作動油の体積を1
%増減すると、それに比例して、作動油の圧力が150kg/
cm2増減することになる。
第1図で示す実施例において、加圧シリンダ4内の油量
をq1、圧力制御シリンダ13内の油量をq2、閉鎖された油
圧回路8の加圧側配管中の油量をq3とすると、全油量Q
は、q1+q2+q3で表わせる。したがって、圧力制御機構
10の作動により圧力制御シリンダ13の調圧ラム23をシリ
ンダ本体22内に押し入れて圧力制御シリンダ13内の容積
q2を全油量のn%減少すると、閉鎖油圧回路8中に作動
油を供給しなくても、調圧ラム23の押入による油量の圧
縮減少に比例して、作動油の圧力がn×150kg/cm2だけ
正確に増加する。この様に、サーボモータ11の回転に応
じて正確に移動する調圧ラム23をシリンダ本体22に出入
させると、その出入ストロークに伴う作動油の圧縮量に
比例して、尚且つ調圧ラム23の移動スピードに対応して
油圧回路8の加圧側の作動油の圧力を高い精度で昇圧、
降圧することができる。また、第1図で示す実施例にお
いては、調圧ラム23と雄ネジ杆19との間にロードセル27
を設け、該ロードセル27にかかる圧力、即ち作動油にか
かっている圧力を電気的に検出して電気的制御装置にフ
ィードバックさせ、これによりサーボモータの回転を補
正するるので、一層精密な圧力制御を行うことができ
る。したがって、本実施例によれば、加工法及び被加工
物26の特性に最も適合した昇圧、降圧スピード並びに加
圧力で加工することができる。
第2図で示す加減圧装置の他の実施例は、ベッド1′の
左右端部に立設した支柱2′,2′上にクラウン3′を架
設し、該クラウン3′にサーボモータ11′とボールスク
リュー12′とからなる圧力制御機構10′を設け、圧力制
御機構10′の一部を構成する雄ネジ杆19′の下端に可圧
縮材としてコイルスプリング28を接続し、該コイルスプ
リング28の下端に加圧スライド6′を上下動可能に設け
たものである。したがって、サーボモータ11′の回転に
より雄ネジ杆19′を下降すると、加圧スライド6′が下
降してパンチ25′がダイス24′中の被加工物26′に当接
する。そして、更に雄ネジ杆19′を下降してコイルスプ
リング28を圧縮すると、その圧縮量に比例した圧力でコ
イルスプリング28が加圧スライド6′を下方に押圧す
る。したがって、パンチ25はコイルスプリング28の圧縮
量に比例した圧力で被加工物26′を加圧する。即ち、コ
イルスプリング28の圧縮量を制御すると、パンチ25′が
被加工物26′を押圧する圧力及び時間を正確に制御する
ことができる。
上記コイルスプリング28の最高加圧力を1000kgとし、こ
の最高加圧時における圧縮量を20mmとすると、このコイ
ルスプリング28は圧縮量1mm増すごとに50kgの押圧力を
発生することになる。そして、サーボモータ11′の定格
回転数N、最低回転数n=0.001N、雄ネジ杆19′のピッ
チp=5mm、ギア20′、21′の比を1:1とすると、定格回
転時においては、 1000rpm÷60sec×5mm×50kg=4166kg/sec 最低回転時においては、 1rpm÷60sec×5mm×50kg=4.16kg/sec となる。即ち、定格回転時においては、毎秒4166kgずつ
加圧力を正確に増減することができ、また最低回転時に
おいては、毎秒4.16kgずつ加圧力を正確に加減すること
ができ、サーボモータ11′の回転数を適宜に設定するこ
とにより加工に最も適合した昇圧、降圧スピードで加工
することができる。なお、更に昇圧、降圧スピードを遅
くしたい場合には、サーボモータ11の最低起動時間を0.
3秒程度の起動と休止の繰り返しにして細かく段階的に
昇圧、降圧するようにすればよい。
また、第2図に示す実施例においては、雄ネジ杆19′と
コイルスプリング28の上端との間にロードセル27′を介
在させ、該ロードセル27′を電気的制御装置に接続し、
加圧スライド6′にかかっている圧力をロードセル27′
で電気的に検出して制御装置にフィードバックしてい
る。したがって、このロードセル27′からの信号により
サーボモータ11′の回転の補正し、一層高い精度の制御
を行うことができる。
〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、直線運動する雄ネ
ジ杆により可圧縮材を押圧し可圧縮材の圧縮量に比例さ
せて被加工物への加圧力を定量的に加減制御することが
できる。また、回転速度及びトルクを高い精度で制御す
ることができるというサーボモータの特性を利用し、サ
ーボモータの回転を制御することにより圧力制御機構の
雄ネジ杆の直線運動を正確に制御し、これにより可圧縮
材に作用する圧力を正確に上昇或は下降することができ
る。そして、本発明は加圧力の値を正確に制御できるば
かりでなく、昇圧或は降圧スピードを正確に制御するこ
とができる。したがって、従来の油圧機器では成し得な
かった高い精度で圧力調整することができ、しかも昇
圧、降圧スピードの制御も高い精度で所望の値に設定す
ることができる。このため、被加工物が非弾性体であっ
ても充分な圧力調整代を確保することができ、微妙な圧
力制御が不可欠な粉体の加熱成形等のプレス成形加工を
確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図は油圧式
プレスの概略正面図、第2図は機械式プレスの概略正面
図、第3図はボールスクリューの断面図である。 1はベッド、2は支柱、3はクラウン、4は加圧シリン
ダ、5はロッド、6は加圧スライド、8は油圧回路、10
は圧力制御機構、11はサーボモータ、12はボールスクリ
ュー、13は圧力制御シリンダ、16はナット部、19は雄ネ
ジ杆、22はシリンダ本体、23は調圧ラム、24はダイス、
25はパンチ、26は被加工物、28はコイルスプリング。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベッドと加圧スライドとの間に被加工物を
    装填し、可圧縮材を途中に介在して当該可圧縮材により
    圧力を伝達する加圧力伝達機構により上記加圧スライド
    をスライドさせて被加工物を精密加圧加工する精密加減
    圧装置において、 サーボモータと、雄ネジ杆と、当該雄ネジ杆に螺合する
    ナット部とを有し、サーボモータの回転運動を前記雄ネ
    ジ杆と前記ナット部との作用により前記雄ネジ杆の直線
    運動に変換する圧力制御機構を設け、当該圧力制御機構
    の前記雄ネジ杆により前記加圧力伝達機構中の前記可圧
    縮材を押圧し、直線運動する前記雄ネジ杆により前記可
    圧縮材を圧縮する量を増減調整して前記加圧スライドが
    前記被加工物に加える圧力の値又は圧力の昇降速度を加
    減制御するようにしたことを特徴とする精密加減圧装
    置。
JP60269351A 1985-12-02 1985-12-02 精密加減圧装置 Expired - Lifetime JPH0679797B2 (ja)

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