(57)【要約】【課題】簡単安価な構成で金型の位置を高精度に制御でき、成形品の仕上がり寸法のばらつきを極めて小さくできるプレス機を提供する。【解決手段】プレス機は、油圧ポンプ(Ｐ)と、油圧ポンプ(Ｐ)を駆動するモータ(Ｍ)と、油圧ポンプ(Ｐ)から作動油が供給され、金型(１０)を駆動する油圧シリンダ(２０)と、アクチュエータ(２０)の位置を検出する位置センサ(６１)と、油圧シリンダ(２０)に供給される作動油の圧力(Ｐｏ)を検出する圧力センサ(６２)と、位置センサ(６１)および圧力センサ(６２)の出力に基づいて、モータ(Ｍ)を制御する制御装置(３０,４０)とを備える。上記制御装置(３０,４０)は、モータ(Ｍ)を制御して、位置センサ(６１)により検出された油圧シリンダ(２０)の位置が目標位置に達した時点で作動油の圧力(Ｐｏ)を低下させる。【選択図】図１
2019089118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧ポンプ(Ｐ)と、
上記油圧ポンプ(Ｐ)を駆動するモータ(Ｍ)と、
上記油圧ポンプ(Ｐ)から作動油が供給され、主機の金型(１０)を駆動するアクチュエータ(２０)と、
上記アクチュエータ(２０)の位置を検出する位置センサ(６１)と、
上記アクチュエータ(２０)に供給される作動油の圧力(Ｐｏ)を検出する圧力センサ(６２)と、
上記位置センサ(６１)および上記圧力センサ(６２)の出力に基づいて、上記モータ(Ｍ)を制御する制御装置(３０,４０)と
を備え、
上記制御装置(３０,４０)は、上記モータ(Ｍ)を制御して、上記位置センサ(６１)により検出された上記アクチュエータ(２０)の位置が目標位置に達した時点で上記作動油の圧力(Ｐｏ)を低下させることを特徴とするプレス機。
【請求項２】
請求項１に記載のプレス機において、
上記制御装置(３０,４０)は、
上記位置センサ(６１)の出力に基づいて、圧力指令(Ｐｉ)と流量指令(Ｑｉ)とを出力する主機コントローラである第１コントローラ(３０)と、
上記第１コントローラ(３０)からの上記圧力指令(Ｐｉ)と上記流量指令(Ｑｉ)および上記圧力センサ(６２)の出力に基づいて、上記モータ(Ｍ)の回転速度を制御する第２コントローラ(４０)と
を有し、
上記第１コントローラ(３０)は、上記位置センサ(６１)により検出された上記アクチュエータ(２０)の位置が目標位置に達した時点で上記圧力指令(Ｐｉ)を下げることにより上記作動油の圧力(Ｐｏ)を低下させることを特徴とするプレス機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プレス機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレス機としては、図４に示すように、金型１１０と油圧シリンダ１２０と位置センサ１２１と方向制御弁１３０と油圧ポンプ１４０とモータ１５０とコントローラ１６０と主機コントローラ１７０とを備え、作動油が供給される油圧シリンダ１２０により金型１１０を駆動するものがある(例えば、特開２０１５−６８３８９号公報(特許文献１)参照)。なお、図４において、１３５はカウンタバランス弁、１３６はチェック弁、１４１はリリーフ弁、１４２は圧力センサである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−６８３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記プレス機では、プレス工程の下死点でプレス圧力を一定にする圧力制御が行われる。
【０００５】
しかしながら、上記プレス機では、プレス工程においてプレス圧力が一定に制御されても、プレス材料の厚さや材質のばらつきによりプレス後の成形品の仕上がり寸法がばらつくという問題がある。
【０００６】
このような成形品の仕上がり寸法のばらつきを抑えるために、位置制御コントローラを使用すれば、その調整工数も含めてコストが高くなる。
【０００７】
本開示では、成形品の仕上がり寸法のばらつきを小さくできるプレス機を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係るプレス機は、
油圧ポンプと、
上記油圧ポンプを駆動するモータと、
上記油圧ポンプから作動油が供給され、主機の金型を駆動するアクチュエータと、
上記アクチュエータの位置を検出する位置センサと、
上記アクチュエータに供給される作動油の圧力を検出する圧力センサと、
上記位置センサおよび上記圧力センサの出力に基づいて、上記モータを制御する制御装置と
を備え、
上記制御装置は、上記モータを制御して、上記位置センサにより検出された上記アクチュエータの位置が目標位置に達した時点で上記作動油の圧力を低下させることを特徴とする。
【０００９】
上記本開示によれば、位置センサにより検出されたアクチュエータの位置が目標位置に達した時点で作動油の圧力を低下させるように制御装置によりモータを制御することによって、プレス機の成形品の仕上がり寸法のばらつきを小さくできる。
【００１０】
また、一実施形態のプレス機では、
上記制御装置は、
上記位置センサの出力に基づいて、上記圧力指令と上記流量指令とを出力する主機コントローラである第１コントローラと、
上記第１コントローラからの上記圧力指令と上記流量指令および上記圧力センサの出力に基づいて、上記モータの回転速度を制御する第２コントローラと、
を有し、
上記第１コントローラは、上記位置センサにより検出された上記アクチュエータの位置が目標位置に達した時点で上記圧力指令を下げることにより上記作動油の圧力を低下させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は第１実施形態の油圧装置を用いたプレス機の概略ブロック図である。
【図２】図２は上記プレス機の動作を示すグラフである。
【図３】図３は先行技術のプレス機の動作を示すグラフである。
【図４】図４は先行技術のプレス機の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示のプレス機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態の油圧装置を用いたプレス機の概略ブロック図である。
【００１４】
この第１実施形態のプレス機は、図１に示すように、上型１１と下型１２とを有する金型１０と、金型１０の上型１１を駆動するアクチュエータの一例としての油圧シリンダ２０とを備えている。この油圧シリンダ２０は、片ロッド油圧シリンダである。
【００１５】
また、上記プレス機は、位置センサ６１により検出された上型１１の位置を表す位置検出信号を受ける主機コントローラ３０と、主機コントローラ３０からの圧力指令Ｐｉと流量指令Ｑｉを受けるサーボドライバ４０を備えている。上記主機コントローラ３０は、第１コントローラの一例であり、サーボドライバ４０は、第２コントローラの一例である。
【００１６】
上記主機コントローラ３０とサーボドライバ４０で制御装置を構成している。
【００１７】
さらに、上記プレス機は、油圧ポンプＰと、油圧ポンプＰを駆動するモータＭと、モータＭの回転速度を検出するエンコーダ５０と、金型１０の上型１１の位置を検出する位置センサ６１と、油圧ポンプＰの吐出ポート側の作動油の圧力を検出する圧力センサ６２と、油圧ポンプＰの吐出ポートにポンプポート７３が接続された方向制御弁７０(４ポート３位置)と、方向制御弁７０の負荷ポート７１に出口ポート８２が接続されたリリーフ弁８０と、リリーフ弁８０と並列に接続された逆止弁９０を備える。上記逆止弁９０は、リリーフ弁８０の出口ポート８２側から入口ポート８１側への作動油の流れのみを許容する。
【００１８】
上記油圧シリンダ２０のヘッド側ポート２１に方向制御弁７０の負荷ポート７２を接続している。また、方向制御弁７０のタンクポート７４にタンク１００を接続している。
【００１９】
また、上記サーボドライバ４０は、圧力センサ６２により検出された圧力を表す信号とエンコーダ５０により検出されたモータＭの回転速度を表す信号が入力される。このサーボドライバ４０は、圧力センサ６２により検出された圧力を表す負荷圧力Ｐｏの信号を主機コントローラ３０に出力する。また、サーボドライバ４０は、エンコーダ５０により検出されたモータＭの回転速度に基づいて、油圧ポンプＰの吐出された作動油の流量を算出し、算出された流量Ｑｏの信号を主機コントローラ３０に出力する。
【００２０】
上記サーボドライバ４０は、主機コントローラ３０からの圧力指令Ｐｉと流量指令Ｑｉに基づいて、モータＭを駆動する駆動信号を出力する。
【００２１】
上記油圧シリンダ２０とサーボドライバ４０とエンコーダ５０と位置センサ６１と圧力センサ６２と方向制御弁７０とリリーフ弁８０と逆止弁９０およびタンク１００で油圧装置を構成している。
【００２２】
上記位置センサ６１は、検出した上型１１の位置から油圧シリンダ２０のロッド２０ａの位置(すなわちアクチュエータの位置)を表す位置検出信号を出力する。この位置センサ６１からの位置検出信号を受けて、主機コントローラ３０は、サーボドライバ４０への圧力指令Ｐｉと流量指令Ｑｉ、さらに方向制御弁７０への制御信号を順次出力することにより、金型１０を備える主機を制御してプレス加工を行う。
【００２３】
上記構成のプレス機では、主機コントローラ３０からの圧力指令Ｐｉと流量指令Ｑｉおよび圧力センサ６２の出力を受けて、サーボドライバ４０は、モータＭの回転速度を制御する。そして、位置センサ６１により検出された上型１１の位置が目標位置に達した時点で主機コントローラ３０から圧力低下の圧力指令Ｐｉが出力され、その圧力指令Ｐｉを受けたサーボドライバ４０は、エンコーダ５０により検出されたモータＭの回転速度に基づいて、負荷圧力Ｐｏが低下するようにモータＭの回転速度を制御する。
【００２４】
次に、図２に従ってプレス機の動作を説明する。図２において、横軸は時間[任意目盛]を表し、上側からシリンダ位置、負荷圧力Ｐｏ、流量指令Ｑｉ、圧力指令Ｐｉ、方向制御弁７０の動作をそれぞれ表している。ここで、シリンダ位置とは、位置センサ６１により上型１１の位置から得られた油圧シリンダ２０のロッド２０ａの位置である。また、負荷圧力Ｐｏは、圧力センサ６２により検出された油圧ポンプＰの吐出ポート側の作動油の圧力である。
【００２５】
＜高速下降のステップ＞
上記構成のプレス機において、図１に示す油圧シリンダ２０のピストン２０ｂが最もヘッド側ポート２１の側に位置する状態(「上昇端」)で、主機コントローラ３０は、方向制御弁７０を中央のオフ位置から右側の切り換え位置(「下降」)に切り換える。これにより、油圧ポンプＰの吐出ポートが油圧シリンダ２０のヘッド側ポート２１に接続され、油圧シリンダ２０のロッド側ポート２２がリリーフ弁８０を介してタンク１００に接続される。リリーフ弁８０は、シリンダ２０が上型１１の重量により自重降下するのを防止するためのカウンタバランス弁として機能する。
【００２６】
そして、主機コントローラ３０からの流量指令Ｑｉ,圧力指令Ｐｉおよび圧力センサ６２の出力に基づいて、サーボドライバ４０によりモータＭの回転速度を制御して、油圧シリンダ２０のピストン２０ｂを高速で下降させる。
【００２７】
＜低速下降のステップ＞
次に、下降途中でシリンダ位置が低速切換位置になると、流量指令Ｑｉを下げることによりサーボドライバ４０はモータＭの回転速度を低下させ、油圧シリンダ２０のピストン２０ｂを低速で下降させる。
【００２８】
この低速下降の途中で上型１１の先端がプレス材料に接触してプレス加工が始まると、負荷圧力Ｐｏが徐々に上昇する。
【００２９】
このとき、モータＭの回転速度を制御して、油圧ポンプＰから油圧シリンダ２０のヘッド側ポート２１に供給される作動油の流量を一定に制御しており、また上昇する負荷圧力Ｐｏよりも圧力指令Ｐｉを高く設定してあるため、負荷圧力Ｐｏが上昇しても油圧シリンダ２０は低速で下降し続ける。
【００３０】
＜圧抜きのステップ＞
そうして、シリンダ位置が目標位置になった時点で、主機コントローラ３０は、圧力指令Ｐｉをゼロにする。これにより、圧力センサ６２により検出される負荷圧力Ｐｏが一気に低下してほぼゼロとなる。
【００３１】
ここで、目標位置とは、金型１０の上型１１と下型１２との間隔、すなわちプレス加工された成形品の厚さが設定寸法ｔとなるときのシリンダ位置である。
【００３２】
＜高速上昇のステップ＞
次に、主機コントローラ３０は、圧力センサ６２により検出される負荷圧力Ｐｏがほぼゼロになると、主機コントローラ３０は、方向制御弁７０を左側の切り換え位置(「上昇」)に切り換える。
【００３３】
そして、主機コントローラ３０からの流量指令Ｑｉ,圧力指令Ｐｉおよび圧力センサ６２の出力に基づいて、サーボドライバ４０によりモータＭの回転速度を制御して、油圧シリンダ２０のピストン２０ｂを高速で上昇させて、シリンダ位置を元の上昇端の位置に戻す。
【００３４】
このようにして、上記プレス機では、油圧シリンダ２０により金型１０の上型１１を高速下降させて、目標位置の直前の低速切換位置で低速下降に切り換えた後に目標位置で圧力指令Ｐｉをゼロにしてプレス圧力を抜くことによって、シリンダ位置の下死点が常に目標位置となって一定し、成形品の仕上がり寸法のばらつきを抑えることが可能となる。
【００３５】
図３は先行技術(特開２０１５−６８３８９号公報)のプレス機(図４に示す)の動作を示すグラフである。この先行技術のプレス機は、従来の一般的なプレス機と同様、プレス工程の下死点で負荷圧力Ｐｏが目標圧力になるように圧力制御を行う。
【００３６】
＜保圧のステップ＞
この先行技術では、高速下降から低速下降に切り換えた後、圧力センサ１４２により検出される負荷圧力Ｐｏが目標圧力になると、負荷圧力Ｐｏを目標圧力のまま保持する保圧を所定時間(例えば数秒〜数十秒)行う。成形品の仕上がり寸法はこの工程で決まる。
【００３７】
＜圧抜きのステップ＞
次に、保圧の終了後に、主機コントローラ１７０は、圧力センサ１４２により検出される負荷圧力Ｐｏがゼロになるまで圧力指令Ｐｉをゼロにする。
【００３８】
＜高速上昇のステップ＞
次に、主機コントローラ１７０は、圧力センサ１４２により検出される負荷圧力Ｐｏがゼロになると、方向制御弁１３０を左側の切り換え位置(「上昇」)に切り換える。
【００３９】
そして、主機コントローラ１７０からの流量指令Ｑｉ,圧力指令Ｐｉおよび圧力センサ１４２の出力に基づいて、コントローラ１６０によりモータ１５０の回転速度を制御して、油圧シリンダ１２０のピストンを高速で上昇させて、シリンダ位置を元の上昇端の位置に戻す。
【００４０】
上記先行技術では、目標圧力になるように油圧ポンプ１４０の吐出圧力である負荷圧力Ｐｏを制御することにより、ほぼ同じ寸法の成形品が得られるが、プレス材料の厚さや材質のばらつきがあると、プレス工程におけるシリンダ位置の下死点が一定せず、プレス後の成形品の仕上がり寸法がばらつく(例えば±１００μｍ〜±２００μｍ)。保圧工程では、圧力は一定に制御されるが、シリンダ位置が一定になる保証はない。材料や金型の温度、さらに保圧時間などの様々な要因により油圧シリンダ１２０の下死点位置は変化する。
【００４１】
これに対して、プレス工程のシリンダ位置の下死点が目標位置となる時点で圧抜きを行う第１実施形態のプレス機では、シリンダ位置(アクチュエータの位置)が目標位置に達した時点で負荷圧力Ｐｏを低下させるように制御装置(主機コントローラ３０,サーボドライバ４０)によりモータＭを制御することによって、簡単安価な構成で金型１０の下死点位置を高精度に制御できる。また、金型１０によりプレス加工される成形品の厚さが設定寸法ｔになる位置に目標位置を設定することで、成形品の仕上がり寸法のばらつきを極めて小さくできる。この第１実施形態のプレス機では、プレス材料の厚さや材質のばらつきによらず、±１０μｍオーダーの寸法精度の成形品を得ることができた。
【００４２】
また、上記シリンダ位置が目標位置に達した時点で主機コントローラ３０(第１コントローラ)から出力された圧力低下の圧力指令Ｐｉを受けて、サーボドライバ４０(第２コントローラ)は、圧力センサ６２により検出される作動油の圧力が低下するようにモータＭの回転速度を制御する。これにより、シリンダ位置が目標位置に達した時点で、すぐに作動油の圧力が低下し、圧力がほぼゼロになった時点で圧抜きが完了して油圧シリンダが元の位置に復帰可能となる。
【００４３】
〔第２実施形態〕
第２実施形態の油圧装置を用いたプレス機は、アクチュエータとして両ロッド油圧シリンダを備えている点を除いて第１実施形態のプレス機と同一の構成をしている。
【００４４】
この第２実施形態のプレス機は、第１実施形態のプレス機と同様の効果を有する。
【００４５】
上記第１,第２実施形態では、主機コントローラ３０とサーボドライバ４０で制御装置を構成したが、主機コントローラとサーボドライバの機能を備えた制御装置を用いてもよい。
【００４６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【００４７】
１０…金型
１１…上型
１２…下型
２０…油圧シリンダ
２０ａ…ロッド
２０ｂ…ピストン
３０…主機コントローラ(第１コントローラ)
４０…サーボドライバ(第２コントローラ)
５０…エンコーダ
６１…位置センサ
６２…圧力センサ
７０…方向制御弁
８０…リリーフ弁
９０…逆止弁
１００…タンク
Ｍ…モータ
Ｐ…油圧ポンプ
【図１】
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【図２】
2019089118.tif 000004
【図３】
2019089118.tif 000005
【図４】
2019089118.tif 000006