(57)【要約】【課題】スライドの下死点位置の熱変位に対してリアルタイムで補正制御するプレス機の下死点補正システムを提供すること。【解決手段】補正システム１は、プレス機１００の運転停止時に、演算制御手段３１のオイルコントローラ制御部３４は、オイルコントローラ７の動作を停止させる。センサ１５でスライド４の下死点位置におけるスライド４の下面４１の位置を検出し、その位置を停止時基準点として演算制御手段３１の記憶部３２に記憶させる。停止時基準点から所定量スライド４の下面４１の位置が変位した時点で、オイルコントローラ制御部３４は、オイルコントローラ７のヒーター３０を作動させ、スライド４の下死点位置を補正する制御を行なう。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体フレームと、スライドと駆動軸とを連結する連結部と、前記本体フレーム及び該連結部に潤滑油を供給する潤滑油回路と、前記潤滑油の温度を上昇させる加熱手段と、前記潤滑油の温度を下降させる冷却手段と、を備えたプレス機、
に用いられるプレス機の下死点補正システムであって、
前記スライドの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段が検出した前記スライドの位置信号により、前記加熱手段又は前記冷却手段を作動させて前記潤滑油の温度を制御する演算制御手段と、を有し、
前記位置検出手段で前記スライドの一行程における任意の位置での前記スライドの所定部位の位置を検出し、前記スライドの所定部位の位置を基準点として前記演算制御手段に記憶させ、
前記プレス機の運転停止時において、
前記演算制御手段は、前記スライドの所定部位の位置が前記基準点より所定量変化した時点から、前記加熱手段を作動させて、前記基準点に前記スライドの所定部位の位置を修正することを特徴とするプレス機の下死点補正システム。
【請求項２】
前記プレス機の運転再開時において、
前記位置検出手段で前記スライドの所定のストローク数における前記スライドの下死点位置の平均値を検出し作動時基準点として前記演算制御手段に記憶させ、
前記演算制御手段は、前記スライドの下死点位置が前記作動時基準点より所定量変化した時点から、前記冷却手段を作動させることを特徴とする請求項１記載のプレス機の下死点補正システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機のスライドの下死点位置の熱による変位を補正するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プレス機では、高速、長時間運転した場合等にスライドの下死点位置が変化するという問題があった。原因としては、プレス機を高速、長時間運転させるとプレス機より発する熱のために連結部（コネクション、プランジャ周り）が熱膨張するので、スライドの下死点位置が下がる、及び、本体フレーム（コラム等）が熱膨張してスライドの下死点位置が上がる、といったことがあげられる。
【０００３】
また、プレス機を停止させると、それぞれ上述した現象の逆の現象が発生するといった問題があった。
【０００４】
さらに、サイズの小さい前述の連結部は熱変位するまでの時間が短く、サイズの大きい本体フレームは、熱変位するまでの時間が長いという性質がある。
【０００５】
従来、プレス機のスライドの下死点位置補正装置として、特許文献１に記載されているものがあった。これによれば、スライドの下死点位置を検出するセンサと、潤滑油の温度を上げるための加熱部と、潤滑油の温度を下げるための冷却部と、潤滑油の温度を制御する油温設定回路と、を有していた。センサからのスライドの下死点位置に関する信号によって、油温設定回路により冷却部と加熱部を制御してスライドの下死点位置を一定に保つように構成されていた。
【０００６】
また、特許文献２に記載されたプレス機のダイハイト保持方法は、プレス機械の所定の発熱部分の温度を検出する発熱部分温度センサと、発熱部分を加熱する熱供給手段とを、有していた。プレス機械の運転停止時に発熱部分温度センサで発熱部分の温度を検出し、この温度を基準として所定幅の許容温度範囲を設定していた。運転停止から運転再開までの間、発熱部分温度センサで発熱部分の温度を検出し、この温度が許容温度範囲を外れた際に熱供給手段を作動させ、発熱部分温度が現在の許容温度範囲内に収まるように加熱するように構成されていた。
【０００７】
さらに、特許文献３に記載されたプレス機の下死点精度制御装置は、循環油を加熱する加熱手段と、循環油を冷却する冷却手段と、循環油温度等の外部情報を取り込み、加熱手段及び冷却手段を制御して循環油温度を制御する演算制御装置を備え、演算制御装置は、プリヒート制御を行なっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭６０−２１８４０号公報
【特許文献２】特開平８−１３９８号公報
【特許文献３】特開平４−２５１６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１のプレス機のスライドの下死点位置補正装置では、プレス機の運転停止時における制御は何ら開示されておらず、プレス機の起動時又は再稼働時にスライドの下死点位置の変位量が大きいという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２のプレス機のダイハイト保持方法では、温度による間接的な制御であり、実際のスライドの下死点位置の熱変位に対してリアルタイムで補正制御されていなかった。
【００１１】
さらに、特許文献３のプレス機の下死点精度制御装置では、プレス機の運転停止時に、プレス機が暖まった状態からさらにプリヒートを行なうために、フレーム等の熱膨張が大きくなり、スライドの下死点位置が上昇する傾向にあるという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、スライドの下死点位置の変位量を抑制することができるとともに、スライドの下死点位置の変化にリアルタイムで補正制御することができ、プレス機の運転停止時に、スライドの変位量の幅を小さくして、高い加工精度を確保することができるプレス機の下死点補正システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明は、本体フレームと、スライドと駆動軸とを連結する連結部と、前記本体フレーム及び該連結部に潤滑油を供給する潤滑油回路と、前記潤滑油の温度を上昇させる加熱手段と、前記潤滑油の温度を下降させる冷却手段と、を備えたプレス機、
に用いられるプレス機の下死点補正システムであって、
前記スライドの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段が検出した前記スライドの位置信号により、前記加熱手段又は前記冷却手段を作動させて前記潤滑油の温度を制御する演算制御手段と、を有し、
前記位置検出手段で前記スライドの一行程における任意の位置での前記スライドの所定部位の位置を検出し、前記スライドの所定部位の位置を基準点として前記演算制御手段に記憶させ、
前記プレス機の運転停止時において、
前記演算制御手段は、前記スライドの所定部位の位置が前記基準点より所定量変化した時点から、前記加熱手段を作動させて、前記基準点に前記スライドの所定部位の位置を修正することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記プレス機の運転再開時において、
前記位置検出手段で前記スライドの所定のストローク数における前記スライドの下死点位置の平均値を検出し作動時基準点として前記演算制御手段に記憶させ、
前記演算制御手段は、前記スライドの下死点位置が前記作動時基準点より所定量変化した時点から、前記冷却手段を作動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明では、位置検出手段でスライドの一行程における任意の位置でのスライドの所定部位の位置を検出し、スライドの所定部位の位置を基準点として演算制御手段に記憶させ、プレス機の運転停止時において、演算制御手段は、スライドの所定部位の位置が基準点より所定量変化した時点から、加熱手段を作動させて、基準点にスライドの位置を修正させている。
【００１６】
プレス機の運転停止時においては、本体フレームは冷えて収縮するがサイズが大きいためその熱変位量は少ない、一方、連結部は本体フレームよりサイズが小さいためすぐに冷えて収縮するので、スライドの下死点位置が上がる。
【００１７】
本体フレームの熱変位量が大きくなる前、つまり、スライドの所定部位の位置が基準点より所定量変化した時点に加熱手段を作動させることで、本体フレームを膨張させ基準点側から離隔させるとともに、連結部を膨張させて基準点側に戻すことになる。
【００１８】
よって、スライドの下死点位置の変位量を抑制することができるとともに、スライドの下死点位置の変化にリアルタイムで補正制御することができ、変位量の幅を小さくすることになり、高い加工精度を確保することができる。
【００１９】
請求項２記載の発明では、プレス機の運転再開時において、位置検出手段でスライドの所定のストローク数におけるスライドの下死点位置の平均値を検出し作動時基準点として演算制御手段に記憶させている。演算制御手段は、スライドの下死点位置が作動時基準点より所定量変化した時点から、冷却手段を作動させる。
【００２０】
運転再開によるプレス機の発熱によって、スライドの下死点位置が作動時基準点より所定量変化した時点から、冷却手段を作動させることで、スライドの下死点位置は、一定の範囲内に制御されプレス機の加工精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における一実施形態のプレス機の下死点補正システムの正面断面図である。
【図２】本発明における一実施形態のプレス機の下死点補正システムの構成図である。
【図３】本発明における一実施形態のプレス機の下死点補正システムの（ａ）旧仕様と本願実施態様との比較をしたグラフであり、（ｂ）本願実施態様での８００ｓｐｍ運転時と１０００ｓｐｍ運転時とを比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明におけるプレス機の下死点補正システムの第１の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、図１における上下を上下方向、左右を左右方向、奥行方向を前後方向とする。
【００２３】
図１に示すとおり、プレス機の下死点補正システム（以下、補正システムとする。）１は、プレス機１００に配設されている。
【００２４】
プレス機１００は、本体フレーム２と、クランク軸３（駆動軸）とスライド４とを連結する連結部５、本体フレーム２及び連結部５に潤滑油を供給する潤滑油回路６と、潤滑油の温度を上昇又は下降させるオイルコントローラ７（加熱手段、冷却手段）と、を備えている。
【００２５】
本体フレーム２は、ベッド８と、ベッド８の上方に設けられたクラウン９と、ベッド８とクラウン９との間に設けられたコラム１０と、を備えている。
【００２６】
クラウン９内部には、連結部５が配置されている。スライド４の下面４１には、上型１１が装着されている。コラム１０には、スライド４の動きをガイドする図示しないスライドガイドが配設されている。
【００２７】
ベッド８の上面には、ボルスタ１３が装着され、ボルスタ１３の上面１３１には、下型１４が装着されている。ボルスタ１３の上面１３１には、スライド４の下死点位置における下面４１の位置を検出するためのセンサ１５（位置検出手段）が配設されている。センサ１５は、レーザ式測定器が用いられ、センサ１５からスライド４の下面４１まで距離を測定するように構成されている。ベッド８の内部には、潤滑油が貯留される潤滑油溜め１６が形成されている。
【００２８】
連結部５はダブルリンク機構が用いられているが、本出願人が先にした、特願平４−２８８２０８号（特開平６−１１４５９９号公報）のダブルリンク機構と同様のものであるので構成について簡単に説明し、作用等の詳細な説明は省略する。
【００２９】
クランク軸３は、図示しないフライホィールの回転を受けるように形成され、クラウン９の前後方向へ伸びる軸線に沿って回動可能に支持されている。上型１１を支持するスライド４は、クラウン９の下端部において上下方向へ移動可能に貫通する一対のロッド１７の下端に止着されている。
【００３０】
各ロッド１７は、スライド４の両端部から上方へ平行に伸びて、クランク軸３の回転運動を上下方向の往復運動に変換する連結部５に連結されている。
【００３１】
連結部５は、クランク軸３に連結された連結リンク１８と、クラウン９に上下方向へ往復移動可能に配置され、かつ、連結リンク１８に枢軸的に連結された一対の第１のスライダ１９と、第１のスライダ１９の往復移動に追従しておよび互いに同期して屈伸される一対の第１のリンク機構２０と、を備えている。さらに、連結部５は、第１のリンク機構２０に個々に対応され、かつ、対応する第１のリンク機構２０の屈伸運動に追従して屈伸される一対の第２のリンク機構２１と、上下方向へ変位可能にクラウン９に配置され、かつ、両第１のリンク機構２０に枢軸的に連結された一対の第２のスライダ２２と、上下方向における第２のスライダ２２の位置を調整する位置調整機構２３と、を備えている。
【００３２】
本体フレーム２と、連結部５には、潤滑油回路６が配設されている。潤滑油回路６には、オイルコントローラ７と、オイルポンプ２４と、潤滑油溜め１６が、配設されている。
【００３３】
潤滑油回路６は、連結部５に潤滑油を供給する第１の送給路２５と、連結部５からコラム１０を通じて潤滑油溜め１６に潤滑油を戻す第２の送給路２６と、潤滑油溜め１６からオイルコントローラ７に潤滑油を送給する第３の送給路２７と、オイルコントローラ７から潤滑油溜め１６に潤滑油を戻す第４の送給路２８と、で構成されている。
【００３４】
オイルコントローラ７は、潤滑油の温度を下降させるクーラー２９と、潤滑油の温度を上昇させるヒーター３０を有している。第３の送給路２７から供給された潤滑油はオイルコントローラ７に送られ温度を上昇又は下降させた後、第４の送給路２８を介して潤滑油溜め１６に戻されるように構成されている。
【００３５】
潤滑油回路６は、オイルポンプ２４により潤滑油溜め１６から第１の送給路２５を通じて、連結部５及びコラム１０にその上方向からオイルコントローラ７で温度調節された潤滑油を供給するように構成されている。
【００３６】
上述したプレス機１００に配設されている補正システム１の説明をする。
【００３７】
補正システム１は、図２に示すように、スライド４の下面４１の位置を検出するセンサ１５が検出したスライド４の下死点位置における下面４１の位置信号により、演算制御手段３１がオイルコントローラ７を作動させて潤滑油の温度を制御して、スライド４の下面４１の位置を補正する。
【００３８】
演算制御手段３１は、記憶部３２と、選択部３３と、オイルコントローラ制御部３４と、を有している。
【００３９】
記憶部３２には、プレス機１００の運転時に許容されるスライド４の下死点位置における下面４１の変位量の上限値と下限値と、プレス機１００のプリヒート運転時に許容されるスライド４の下死点位置における下面４１の変位量の上限値と下限値と、スライド４の下死点位置における下面４１の位置の基準点と、プレス機１００の所定回転数での運転後における運転停止時のオイルコントローラ７のヒーター３０作動の最適ポイントと、が記憶されている。
【００４０】
選択部３３には、プレス機１００のプリヒート運転又は運転時又は運転停止時におけるセンサ１５により検出されたスライド４の下死点位置における下面４１の位置と、記憶部３２に記憶された各データと、を比較検索して、プレス機１００の運転状態に基づいて、上限値と下限値又は最適ポイントを選択して、オイルコントローラ制御部３４に出力するように構成されている。
【００４１】
オイルコントローラ制御部３４は、選択部３３の比較検索結果に基づいて、フィードバック制御を用いてスライド４の下死点位置における下面４１が、所定の変位量内に収まるように、オイルコントローラ７のクーラー２９又はヒーター３０を作動させるように構成されている。
【００４２】
補正システム１は、センサ１５及び温室センサ３７が、図２に示すように、演算制御手段３１の選択部３３に接続されている。選択部３３は、下死点変位表示装置３５（パソコン）に接続されている。オイルコントローラ制御部３４は、オイルコントローラ７に接続されている。オイルコントローラ７は、プレス機制御盤３６に接続されている。
【００４３】
なお、補正システム１の制御の基準となるスライド４の下死点位置の変位量等のデータは、予め運転条件や、外部の温度条件を応じて、実験あるいはシミュレーションを行い、演算制御手段３１の記憶部３２に記憶させている。
【００４４】
補正システム１の作用について説明する。プレス機１００の加工運転前には、本体フレーム２及び連結部５等を予め所定温度まで上昇させるプリヒート運転が行われる。演算制御手段３１のオイルコントローラ制御部３４は、オイルコントローラ７のヒーター３０を作動させ潤滑油の温度を上昇させ、所定温度を超えた場合には、オイルコントローラ７のクーラー２９を作動させ温度を下降させる。オイルコントローラ制御部３４は、潤滑油の温度が下がりすぎたら再度ヒーター３０を作動させる制御を行なう。潤滑油の温度が一定水準になった時点で、下死点位置におけるスライド４の下面４１の位置を加工時基準点として、演算制御手段３１の記憶部３２に記憶させる。
【００４５】
プレス機１００の加工運転時に発生する熱で、スライド４の下面４１の位置が加工時基準点から変動すると、演算制御手段３１のオイルコントローラ制御部３４は、オイルコントローラ７の潤滑油のクーラー２９を作動させ温度を下降させ、潤滑油の温度が下がりすぎたら再度ヒーター３０を作動させる制御を行なう。
【００４６】
プレス機１００の運転停止時（休憩時、異常時、所定カウント数終了時等の一時的な停止を言う。）には、演算制御手段３１のオイルコントローラ制御部３４は、オイルコントローラ７の動作を停止させる。この時、下死点位置におけるスライド４の下面４１の位置を停止時基準点として、演算制御手段３１の記憶部３２に記憶させる。自然放熱により、本体フレーム２及び連結部５が冷えるので、その性質上スライド４の下面４１の位置が上昇し始める。プレス機１００の運転回転数に応じ、停止時基準点から所定量スライド４の下面４１の位置が変動した時点で、オイルコントローラ制御部３４は、オイルコントローラ７のヒーター３０を作動させ、所定温度を超えた場合には、オイルコントローラ７の潤滑油のクーラー２９を作動させて温度を下降させる制御を行なう。
【００４７】
プレス機１００の運転再開時には、スライド４の所定のストローク数におけるスライド４の下死点位置の下面４１の平均値を検出し作動時基準点として演算制御手段３１の記憶部３２に記憶させる。プレス機１００の加工運転時に発生する熱で、スライド４の下死点位置の下面４１が作動時基準点から所定量変動した時点で、演算制御手段３１のオイルコントローラ制御部３４は、オイルコントローラ７のクーラー２９を作動させ温度を下降させ、潤滑油の温度が下がりすぎたら再度ヒーター３０を作動させる制御を行なう。
【００４８】
より具体的な実施態様を以下に詳説する。旧仕様の下死点補正システムでは、プレス機１００停止中にスライド４の下死点位置が、約１０μｍ上昇し、プレス機１００起動後３０分程度でスライド４の下死点位置が約１０μｍ下がり安定するという現象が現われていた。  
【００４９】
図３（ａ）は、本出願人の旧仕様の下死点補正システムと、本出願における実施態様の補正システム１とのスライド４の下死点位置変位量を比較したものである。旧仕様の下死点位置におけるスライド４の下面４１の位置を第一の基準点とし、本出願における実施態様のスライド４の下面４１の位置を第二の基準点としている。
【００５０】
図３（ａ）では、プレス機１００を８００ｓｐｍ（連続ストローク数）で運転させた後、プレス機１００を停止させた時から、すぐにオイルコントローラ７のヒーター３０を作動させた場合（旧仕様）と、スライド４の下面４１が第二の基準点から２μｍ変位した時点で、オイルコントローラ７のヒーター３０を作動させた場合（本出願における実施態様）との、比較グラフを表している。プレス機１００を停止させた状態から、４０分経過後のスライド４の下面４１の変位量は、本出願における実施態様では第二の基準点から４μｍで、旧仕様では第一の基準点から９μｍであるので、大幅に改善されていることがわかる。
【００５１】
また、図３（ｂ）では、プレス機１００を８００ｓｐｍと、１０００ｓｐｍとで運転させた後、プレス機１００を停止させ、８００ｓｐｍ時の下死点位置におけるスライド４の下面４１の位置を第三の基準点とし、１０００ｓｐｍ時における実施態様のスライド４の下面４１の位置を第四の基準点として、スライド４の下面４１の位置が、８００ｓｐｍ時では第三の基準点、１０００ｓｐｍ時では第四の基準点から４．７μｍ変位した時点で、オイルコントローラ７のヒーター３０を作動させた場合の比較グラフを表している。
【００５２】
８００ｓｐｍ時では、４０分経過後のスライド４の下面４１の位置変位量は第三の基準点から４．８μｍで、１０００ｓｐｍ時では、４０分経過後のスライド４の下面４１の変位量は第四の基準点から５．６μｍという結果が得られた。
【００５３】
以上のことより、８００ｓｐｍ時では、プレス機１００を停止させた状態から、スライド４の下面４１の位置が第二の基準点から２μｍ変位した時点で、オイルコントローラ７のヒーター３０を作動させることが望ましく、１０００ｓｐｍ時では、スライド４の下面４１の位置が第四の基準点から４．７μｍ変位した時点で、オイルコントローラ７のヒーター３０を作動させることが望ましいことがわかる。
【００５４】
ｓｐｍ（連続ストローク数）によって、オイルコントローラ７のヒーター３０作動の最適ポイントが異なるので、予め運転条件や、外部の温度条件を応じて、実験あるいはシミュレーションを行うことが望ましい。
【００５５】
補正システム１では、センサ１５でスライド４の下死点位置におけるスライド４の下面４１の位置を検出し、その位置を停止時基準点として演算制御手段３１の記憶部３２に記憶させ、プレス機１００の運転停止時において、経時変化するスライド４の位置を、演算制御手段３１のオイルコントローラ制御部３４は、スライド４の位置が停止時基準点より所定量変化した時点から、ヒーター３０を作動させて、停止時基準点にスライド４の下面４１の位置を修正している。
【００５６】
センサ１５でスライド４の下面４１の位置の変位量を検出することで、スライド４の下死点位置の熱変位に対してリアルタイムで補正制御することができるので、プレス機１００の加工精度をよくすることができる。
【００５７】
本体フレーム２は冷えて収縮するがサイズが大きいためその熱変位量は少ない、一方、連結部５は本体フレーム２よりサイズが小さいためすぐに冷えて収縮するので、スライド４の下死点位置が上がる。本体フレーム２の熱変位量が大きくなる前、つまり、スライド４の下死点位置が停止時基準点より所定量変化した時点にヒーター３０を作動させることで、本体フレーム２を膨張させ基準点Ｐ２側から離隔させるとともに、連結部５を膨張させて停止時基準点側に戻すことになる。
【００５８】
よって、スライド４の下死点位置の変位量を抑制することができるとともに、スライド４の下死点位置の変化にリアルタイムで対応することができ、変位量の幅を小さくすることになり、高い加工精度を確保することができる。
【００５９】
また、プレス機１００の運転再開時において、センサ１５でスライド４の所定のストローク数におけるスライド４の下死点位置における下面４１の平均値を検出し、作動時基準点として演算制御手段３１の記憶部３２に記憶させている。演算制御手段３１のオイルコントローラ制御部３４は、スライド４の下死点位置における下面４１が作動時基準点より所定量変化した時点から、ヒーター３０を作動させる。
【００６０】
運転再開によるプレス機１００の発熱によって、スライド４の下死点位置における下面４１が作動時基準点より所定量変化した時点から、クーラー２９を作動させることで、スライド４の下死点位置は、一定の範囲内に制御されプレス機１００の加工精度を維持することができる。
【００６１】
なお、補正システム１の効果を高めるため、プレス機１００を防音、遮音ボックス等で覆って、温度を一定に保つようにするのが望ましい。
【００６２】
上記実施形態においては、センサ１５でスライド４の下死点位置におけるスライド４の下面４１の位置を検出して、その位置を停止時基準点としているが、スライドの一行程における任意の位置でのスライド４の任意の部分の位置を検出してその位置を停止時基準点としてもよい。これにより、プレス機１００の停止位置に係わらずスライド４の下死点位置を補正することができる。
【００６３】
センサ１５は、レーザ式測定器を用いているが、リニアスケール等の絶対位置を検出できる機器を用いることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００  プレス機
１  補正システム
２  本体フレーム
３  クランク軸
４  スライド
４１  下面
５  連結部
６  潤滑油回路
８  ベッド
９  クラウン
１０  コラム
１５  センサ
２９  クーラー
３０  ヒーター
【図１】
2012101272.tif 000003
【図２】
2012101272.tif 000004
【図３】
2012101272.tif 000005