(57)【要約】【課題】油圧シリンダの荷重精度、ならびに停止位置の精度および繰り返し精度を向上させることができる油圧プレス装置を提供する。【解決手段】プレス装置本体に設置された第１の油圧シリンダとしての大型油圧シリンダ１のヘッド側に接続される第１の油圧配管Ｐ１に設けられる該大型油圧シリンダ１の送り動作のための第１の圧力機構Ａ1と、該第１の油圧配管Ｐ１の途中から分岐した分岐油圧配管Ｐ１aに連結される第２の油圧シリンダとしての小型油圧シリンダ２と、該小型油圧シリンダ２のロッド２ａに連結されるサーボシリンダ３と、前記大型油圧シリンダ１のロッド側に接続される第２の油圧配管Ｐ２に設けられる該大型油圧シリンダ１の送り動作のための第２の圧力機構Ａ２と、前記大型油圧シリンダ１の動作を制御する制御手段Ｂとを備えている。【選択図】図１
2008073741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス装置本体に設置された第１の油圧シリンダのヘッド側に接続される第１の油圧配管に設けられる該第１の油圧シリンダの送り動作のための第１の圧力機構と、
前記第１の油圧配管の途中から分岐した分岐油圧配管に連結される第２の油圧シリンダと、
該第２の油圧シリンダのロッドに連結される電動アクチュエータと、
前記第１の油圧シリンダのロッド側に接続される第２の油圧配管に設けられる該第１の油圧シリンダの送り動作のための第２の圧力機構と、
前記第１の油圧シリンダの動作を制御する制御手段
とを備えてなる油圧プレス装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記第１の油圧シリンダのロッドの位置を測定するリニアスケールと、該リニアスケールと前記サーボシリンダに接続されるサーボアンプと、前記第２の油圧シリンダのロッドとサーボシリンダのロッドとのあいだに連結されるロードセルと、該ロードセルと前記サーボアンプに接続されるサーボコントローラとを具備する請求項1記載の油圧ポンプ装置。
【請求項３】
前記第１の圧力機構と第２の圧力機構として、空気圧を油圧に変換するエアハイドロコンバータが用いられてなる請求項１または２記載の油圧ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油圧プレス装置に関する。さらに詳しくは、油圧シリンダの荷重精度、ならびに停止位置の精度および繰り返し精度を向上させることができる油圧プレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、第１シリンダおよび第２シリンダからなる一対の油圧シリンダと、両シリンダの各端を接続する２つの配管と、第１シリンダを往復動させるボールねじ装置と、該ボールねじ装置を駆動する減速機付きサーボモータと、制御装置とから構成される油圧プレス装置がある(特許文献１参照)。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２９５６２４号公報、図４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１記載の油圧プレス装置では、油圧シリンダを直接サーボ系（サーボモータとボールねじ）で作動させるようにしているので、加圧荷重が高くなると、ねじがこの高い圧力に耐えられなくなり、高い精度を保持するのが難しいという問題を残している。
【０００５】
そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、油圧シリンダの荷重精度、ならびに停止位置の精度および繰り返し精度を向上させることができる油圧プレス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の油圧プレス装置は、プレス装置本体に設置された第１の油圧シリンダのヘッド側に接続される第１の油圧配管に設けられる該第１の油圧シリンダの送り動作のための第１の圧力機構と、前記第１の油圧配管の途中から分岐した分岐油圧配管に連結される第２の油圧シリンダと、該第２の油圧シリンダのロッドに連結される電動アクチュエータと、前記第１の油圧シリンダのロッド側に接続される第２の油圧配管に設けられる該第１の油圧シリンダの送り動作のための第２の圧力機構と、前記第１の油圧シリンダの動作を制御する制御手段とを備えてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、パスカルの原理による第１の油圧シリンダの面積と第２の油圧シリンダの面積との面積比の値を用いて、第１の油圧シリンダのロッドをリニアに動作させるとともに、粗動作時はエアで動作させるが、第１の油圧シリンダに取り付けた制御手段で位置を計測し、また第２の油圧シリンダに取り付けた制御手段で荷重を計測して、微調整時にフィードバックすることにより、荷重と位置を容易に制御することができるため、第１の油圧シリンダの荷重精度、ならびに停止位置の精度および繰り返し精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、油圧プレス装置として、高出カを得るため、第１の油圧シリンダの大型油圧シリンダを使用し、制御手段のリニアスケールにより、ストローク値をサーボアンプに取り込む。大型油圧シリンダの油圧配管に第２の油圧シリンダの小型油圧シリンダを直結させ、この小型油圧シリンダのロッドをサーボシリンダで伸縮させる。このサーボシリンダには制御手段のロードセルを取り付け、小型油圧シリンダにかかる荷重を検知させ、制御手段のサーボコントローラに取り込む。そして、サーボシリンダを伸長させ、小型油圧シリンダに圧力をかけると、パスカルの原理により、つぎの式（１）に示される大きさ（面積比の値）をかけた圧力が大型油圧シリンダにかかることになる。
【０００９】
2008073741.tif 000003
この面積比の値とサーボシリンダに連結されるロードセルの実測値をフィードバックして、サーボシリンダを制御すれば、高出力(高荷重)を制御することができる。また、小型油圧シリンダ側の圧力を測定するので、ロードセルも小さく、安価となる。
【００１０】
また、位置制御の場合も同様に、サーボシリンダを伸長させ、小型油圧シリンダを動作させれば、つぎの式（２）に示されるストロークの分（面積比の逆値）だけ、大型油圧シリンダを動作させることができる。
【００１１】
2008073741.tif 000004
前記面積比は、常に一定の比で動作させることができるので、ロッドがリニアに動作して、荷重と位置を容易に制御することができる。
【００１２】
また、この面積比の値とリニアスケールの値をフィードバックしてサーボシリンダを制御すれば、正確に任意の位置に停止させることが可能となり、繰り返し精度も得ることができる。
【００１３】
前記面積比が大きいほど、大型油圧シリンダのストロークは小さくなるが、行き動作や帰り動作時の早送りの揚合は、大型油圧シリンダのための圧力機構を利用しており、荷重制御と位置制御のときだけ、油圧配管を切り替え、サーボシリンダで動作させる。その際のストロークは、数ｍｍで充分である。
【００１４】
以下、添付図面に基づいて本発明の油圧プレス装置を説明する。図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる油圧プレス装置は、プレス装置本体に設置された第１の油圧シリンダとしての大型油圧シリンダ１のヘッド側（以下、ＩＮ側という）に接続される第１の油圧配管Ｐ１に設けられる該大型油圧シリンダ１の送り動作のための第１の圧力機構Ａ1と、該第１の油圧配管Ｐ１の途中から分岐した分岐油圧配管Ｐ１aに連結される第２の油圧シリンダとしての小型油圧シリンダ２と、該小型油圧シリンダ２のロッド２ａに連結される電動アクチュエータとしてのサーボシリンダ３と、前記大型油圧シリンダ１のロッド側（以下、ＯＵＴ側という）に接続される第２の油圧配管Ｐ２に設けられる該大型油圧シリンダ１の送り動作のための第２の圧力機構Ａ２と、前記大型油圧シリンダ１の動作を制御する制御手段Ｂとを備えている。
【００１５】
本実施の形態では、前記制御手段Ｂとして、前記大型油圧シリンダ１のロッド１ａの位置を測定するリニアスケール４と、該リニアスケール４と前記サーボシリンダ３に接続されるサーボアンプ（制御部）５と、前記小型油圧シリンダ２のロッド２ａとサーボシリンダ３のロッド３ａとのあいだに配置されるロードセル６と、該ロードセル６と前記サーボアンプ５に接続されるサーボコントローラ７とを具備している。前記リニアスケール４のプレス装置本体およびロッド１ａへの取付けについては、適宜選定することができる。
【００１６】
また、本実施の形態では、前記ＩＮ側の圧力機構Ａ１およびＯＵＴ側の圧力機構Ａ２として外部より、電気とエアのみを供給することで動作できるように、空気圧を油圧に変換するエアハイドロコンバータ１０、１１が使用されている。前記ＯＵＴ側のエアハイドロコンバータ１１へのエア供給口に連結されるエア配管Ｐ３には常時開のエア供給弁１２と減圧弁１３とが設置されており、このエアハイドロコンバータ１１の空気圧は大型油圧シリンダ１の最低動作圧以上の設定値に設定されている。なお、図１において、符号１４は圧力計である。
【００１７】
前記ＩＮ側のエアハイドロコンバータ１０は、第１の油圧配管Ｐ１に供給弁１５を介して設けられている。このエアハイドロコンバータ１０へのエア供給口に連結されるエア配管Ｐ４にはエア供給３方弁１６が設置されている。このエアハイドロコンバータ１０においては、前記大型油圧シリンダ１の押し側の面積は戻し側よりロッド径分大きいので、エアハイドロコンバータ１１と同圧で動作する。また、前記油圧配管Ｐ１の分岐油圧配管Ｐ１ａにはバイパス弁１７を設けて、前記小型油圧シリンダ２が連結されている。
【００１８】
なお、前記エア配管Ｐ３およびエア配管Ｐ４に連結されるエア配管Ｐ５には、たとえばエアポンプなどのエア源から供給されるエアの流量を調整するために、圧力計１８、減圧弁１９、エアフィルタ２０およびエア元弁２１が設けられている。
【００１９】
また、前記小型油圧シリンダ２とサーボシリンダ３とは、フレーム２２で連結されており、両シリンダのロッド２ａ、３ａもボルト（図示せず）で固定されている。このサーボシリンダ３は、小型油圧シリンダ２に押し負けないだけの出力が必要であるため、サーボシリンダ３のロッド３ａは全ストロークの中間の位置で待機するように位置決められている。
【００２０】
さらに、前記大型油圧シリンダ１に取り付けられたリニアスケール４の読取り値は、サーボコントローラ７に取り込み移動距離の表示、およびエアハイドロコンバータへのエア供給用バルプ切り替えの制御に使用されている。また、前記サーボシリンダ３のロッド３ａに取り付けたロードセル６の読取り値もサーボコントローラ７に取り込み荷重の表示に使用されている。
なお、本実施の形態では、圧力機構Ａ１、Ａ２としてエアハイドロコンバータ１０、１１が使用されているが、本発明においては、これに限定されるものではない。たとえば油圧ポンプまたはアキュムレータなどを使用することができる。また、荷重および位置の動作を制御する制御手段Ｂとして、たとえばリニアスケール４が用いられているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、通常用いられる計測器を適宜選定して用いることができる。
【００２１】
つぎに、以上のように構成された本実施の形態にかかわる油圧プレス装置の作動について、以下説明する。まず、大型油圧シリンダ１を早送りする際は、第１の油圧配管Ｐ１の供給弁１５を開き、そしてバイパス弁１７を閉じたのち、エア供給３方弁１６よりエアハイドロコンバータ１０内にエアを供給する。このエア供給により、大型油圧シリンダ１のＩＮ側ポートに給油されるので、行き動作（大型油圧シリンダ１のロッド１ａの下降送り動作）を行う。この行き動作ののち、後述する荷重制御と位置制御を行ない、所定のプレス作業を終えたのち、帰り動作を行う。この帰り動作の場合は、前記エア供給３方弁１６を切り替え、エアハイドロコンバータ１０内のエアを開放する。このエアの開放により、逆にエアハイドロコンバータ１１からＯＵＴ側ポートに給油されるので、帰り動作（大型油圧シリンダ１のロッド１ａの上昇送り動作）を行う。なお、荒停止させるときは、前記供給弁１５を閉めれば、油の動き（給油）がなくなるので停止ができる。
【００２２】
つぎに、前記荷重制御をする場合は、あらかじめワークＷの高さを制御手段Ｂに入力しメモリしておき、ワークＷの直前まで、早送りを行い、設定（目的）位置の直前になったら、供給弁１５を閉じ、そしてバイパス弁１７を開ける。これにより、大型油圧シリンダ１と小型油圧シリンダ２がつながったことになるので、パスカルの原理により小型油圧シリンダ２にサーボシリンダ３から圧力をかけると、前記式（１）から算出される面積比の大きさの圧力を大型油圧シリンダ１にかけることができる。この面積比の値をあらかじめ制御手段Ｂの制御回路に取り込んで、前記サーボシリンダ３に取り付けられるロードセル６の実測値をフィードバックさせることにより、サーボシリンダ３を制御して、目的の荷重に設定する。なお、前記供給弁１５を閉じているのは、高圧がエアハイドロコンバータ１０にかからないようにするためである。
【００２３】
ついで、位置制御の場合も前記荷重制御の場合と同様に、設定（目的）位置の直前になったら、供給弁１５を閉じ、そしてバイパス弁１７を開ける。これにより、大型油圧シリンダ１と小型油圧シリンダ２がつながったことになるので、小型油圧シリンダ２に連結されたサーボシリンダ３を動作させれば、前記式（２）から算出されるサーボシリンダ３のストローク分（式（１）の面積比の逆値）だけ、大型油圧シリンダ１を動作させる。このストローク分をあらかじめ制御回路に取り込んで、リニアスケール４の測定値をフィードバックさせることにより、サーボシリンダ３を制御して、目的の位置に停止する。
【００２４】
本実施の形態における油圧プレス装置は、高出力を得るために、油圧シリンダを使用することで、コスト面およびサイズ面の両方で同出力のサーボシリンダを用いたサーボプレス装置より優れている。また、性能的にも、制御には小型のサーボシリンダを使用しているので反応が速く、また大型油圧シリンダに取り付けたリニアスケールの測定値をフィードバック制御しているので、高い停止精度および繰り返し精度、ならびに荷重精度を得ることができる。
また、パスカルの原理による大小油圧シリンダの面積比を用いて、リニアに動作させることができるため、荷重および位置制御が容易である。
さらに、本実施の形態では、油圧ポンプや、流量の調整装置を使用しないで、電気とエアのみで、高荷重を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる油圧プレス装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ１        第１の圧力機構
Ａ２        第２の圧力機構
Ｂ          制御手段
Ｐ１        第１の油圧配管
Ｐ１ａ      分岐油圧配管
Ｐ２        第２の油圧配管
Ｐ３、Ｐ４、
Ｐ５        エア配管
１          大型油圧シリンダ（第１の油圧シリンダ）
１ａ、２ａ、
３ａ        ロッド
２          小型油圧シリンダ（第２の油圧シリンダ）
３          サーボシリンダ
４          リニアスケール
５          サーボアンプ
６          ロードセル
７          サーボコントローラ
１０、１１  エアハイドロコンバータ
１２        エア供給弁
１３、１９  減圧弁
１４、１８  圧力計
１５        供給弁
１６        エア供給３方弁
１７        バイパス弁
２０        エアフィルタ
２１        エア元弁
２２        フレーム
【図１】
2008073741.tif 000005