JP2003166501A - プレスの圧締力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電磁リリーフ弁を使用した圧締力の制
御方法においては制御性やコストに問題があった。 【解決手段】 油圧シリンダの加圧室に減圧シリンダの
大径室を連通させて、ポンプ圧力より低い油圧で圧締力
を制御するようにして、低圧領域の制御性と精度を向上
させたのである。さらに、減圧シリンダによって減圧し
ポンプ圧力より低い油圧で圧締力を制御する制御モード
１と、減圧シリンダによらずポンプ圧力と同圧で圧締力
を制御する制御モード２とを択一的に選択して広い圧締
力制御範囲が確保できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】油圧シリンダで発生する圧締
力を、特には低圧領域で精度良く制御するための制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この技術分野に関する先行技術は、実公
平３−５７３６０号公報に開示される。この中で最も基
本的な構成は、油圧シリンダの加圧室の管路に電磁リリ
ーフ弁を設け、加圧室の油圧を直接制御するものであ
る。しかしながら電磁リリーフ弁は機構上の問題からそ
の低圧特性が悪く、最大制御圧力の１０％程度から低圧
域は制御不能となり、油圧を０ＭＰａ近傍まで低下させ
ることは不可能であり、被加工物の成形上問題があっ
た。そのため広い圧力制御範囲が要求される被加工物に
用いられるプレスは、コストが嵩むにも拘わらずサーボ
バルブを使用せざるを得なかった。また、実公平３−５
７３６０号公報に開示される考案は、油圧源とシリンダ
との間に設定圧が電磁リリーフ弁の最大不感能圧以上に
設定されたシーケンス弁を設けたものである。この考案
においては、シーケンス弁が常に一定の差圧を有すると
いう前提で成り立っているが、シーケンス弁は一次圧力
が設定圧力に達して弁が開いたとき差圧がなくなるとい
う機構上の特性があり、シーケンス弁が開いたときには
シリンダの油圧は油圧源と同圧まで上昇する。そのと
き、電磁リリーフ弁はシリンダの油圧を下げるように作
動するので、シリンダの油圧は振動的となって安定した
圧力制御は期待出来ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】さらに、特公平３−４
３９６０号公報に開示の技術は、型締シリンダのラムを
大径部と小径部を有する復動式として、大径部と小径部
それぞれに連通する管路に電磁リリーフ弁を設けて、両
電磁リリーフ弁による圧力の均衡で低圧駆動を可能とし
たものである。しかしこの方式は特殊な復動式シリンダ
を必要とし、コスト高となる。このように、前記の電磁
リリーフ弁を使用した圧締力の制御方法における従来技
術では制御性やコストに問題があったので、本発明はこ
のような問題を解決することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、油圧
シリンダの加圧室に減圧シリンダの大径室を連通させ
て、ポンプ圧力より低い油圧で圧締力を制御するように
して、低圧領域の制御性と精度を向上させたのである。
さらに、減圧シリンダによって減圧しポンプ圧力より低
い油圧で圧締力を制御する制御モード１と、減圧シリン
ダによらずポンプ圧力と同圧で圧締力を制御する制御モ
ード２とを択一的に選択して広い圧締力制御範囲が確保
できるようにしたのである。

【０００５】

【発明の実施の形態】図面に基づいて本発明の実施の形
態を詳細に説明する。図１は本発明のホットプレスの概
略図とそれを駆動制御する油圧機器の回路図及び制御ブ
ロック図である。図２は油圧機器の回路図における各弁
のホットプレス作動工程での励磁状態を示す作動説明図
である。

【０００６】図１に示すように、ホットプレス１は、シ
リンダ７の鍔に立設した４本のタイバ５を所定の距離を
隔てて固定盤２に挿着して成形空間を形成し、シリンダ
７に油圧密かつ往復動可能にラム６を嵌挿し、該ラム６
の上部端面に可動盤３を固着し、可動盤３と固定盤２と
の間に複数の熱板４を可動盤３が最下降したとき等間隔
となるように配設した構成となっている。可動盤３が最
下降したとき各熱板４上に被加工物を載置し、シリンダ
７とラム６からなる圧締装置により図示のように可動盤
３を固定盤２に近接させさらに圧締させることにより被
加工物を成形する。なお、図示しないが、前記成形空間
を遮蔽してその内部を減圧し、真空下で成形するように
構成することもある。

【０００７】シリンダ７とラム６で形成された加圧室８
には油圧機器で調整された圧油が供給され、可動盤３を
各熱板４と被加工物とともに固定盤２に近接させさらに
圧締させる。油圧機器は、減圧シリンダ９、逆止弁１
４，１５、シャトル弁１６、圧力センサ１７、油圧切換
弁１８，１９、電磁リリーフ弁２０、ポンプ２２、フィ
ルタ２３及びタンク２４からなる。ポンプ２２はタンク
２４からフィルタ２３で濾過された作動油をモータ２１
の駆動によって汲み上げ、加圧して吐出する。吐出され
た圧油は電磁リリーフ弁２０で所定のポンプ圧力となる
ように制御装置２８で制御される。所定のポンプ圧力を
有する圧油は、油圧切換弁１８のソレノイドＬが励磁さ
れたとき逆止弁１５を経由してシリンダ７の加圧室８に
流入する。また、所定のポンプ圧力を有する圧油は、油
圧切換弁１８のソレノイドＣが励磁されたとき減圧シリ
ンダ９の小径室１３に流入する。

【０００８】減圧シリンダ９は大径室１２と小径室１３
を有し、大径室１２にはピストン１０が液圧密かつ往復
動可能に嵌挿され、ピストン１０の小径室１３側の端面
に固着されたロッド１１は大径室１２と小径室１３との
隔壁を液圧密かつ往復動可能に挿通してなる。大径室１
２のピストン１０で対向した部屋はタンク２４に管路で
連通している。減圧シリンダ９において、ピストン１０
及びロッド１１が平衡を保つには、小径室１３の油圧力
にロッド１１の端面の面積を乗じて得た力が、大径室１
２の油圧力にピストン１０の面積を乗じて得た力に等し
くなければならない。すなわち、小径室１３に与えた油
圧は、ロッド１１の端面の面積とピストン１０の面積の
比に比例して減圧されるのである。そのため、電磁リリ
ーフ弁２０で制御されるポンプ圧力も前記減圧比で減圧
されるので、制御可能な最低圧力が低下するとともに精
度も向上する。例えば、電磁リリーフ弁２０の制御可能
圧力範囲（ポンプ圧力）が３ＭＰａ〜３０ＭＰａでその
圧力精度が±０．１ＭＰａであったとき、減圧比が１／
４であれば加圧室８の油圧は０．７５ＭＰａ〜７．５Ｍ
Ｐａでその圧力精度は±０．０２５ＭＰａとなり、成形
上十分な低圧と精度が得られる。

【０００９】次に図２も参照して、ホットプレス１の作
動を説明する。ラム６を上昇させて可動盤３を固定盤２
に近接させる上昇工程は、油圧切換弁１８のソレノイド
Ｌを励磁するとともに、電磁リリーフ弁２０に上昇工程
に必要なポンプ圧力に応じた所定の電流を制御装置２８
から出力して行う。ポンプ２２から吐出された圧油は、
油圧切換弁１８と逆止弁１５を経由して加圧室８に供給
される。このとき、油圧切換弁１８を出た圧油はシャト
ル弁１６を通過して逆止弁１４のプランジャを押し開く
ように作用するので、減圧シリンダ９の大径室１２へ加
圧室８から圧油が流入する。なお、加圧室８から減圧シ
リンダ９の大径室１２への管路は、図示に拘らず逆止弁
１５から加圧室８への管路から分岐したものでもよい。
いずれにしても上記により、ピストン１０はラム６の上
昇工程中に小径室１３側の限度位置まで移動する。上昇
工程とは各熱板４上に載置した全ての被加工物が上方の
熱板４の下面に当接するまでをいう。

【００１０】次に圧締工程に移る。圧締工程は上昇工程
と同じ弁を励磁して行う制御モード１と、ソレノイドＬ
に替えてソレノイドＣを励磁して行う制御モード２があ
る。但し、電磁リリーフ弁２０に通電する電流は後述す
るように設定モードと設定する圧締力に応じて変化す
る。制御モード２ではソレノイドＣが励磁されるので、
ポンプ圧力は減圧シリンダ９の小径室１３に与えられ、
ポンプ圧力は減圧シリンダ９で減圧されて加圧室８に供
給される。このとき、逆止弁１４のプランジャはシャト
ル弁１６を経由したポンプ圧力で押し開かれているの
で、加圧室８と大径室１２とは相互に連通しており、小
径室１３のポンプ圧力で加圧室８の油圧が制御可能とな
るのである。

【００１１】所定時間圧締した後、加圧室８又は小径室
１３の圧抜工程となる。圧抜工程で励磁される弁は、圧
抜工程に入る前に圧締工程で励磁されていた弁と同じで
ある。また、電磁リリーフ弁２０の電流は、圧抜工程に
入る前に圧締工程で通電されていた値から圧抜工程中所
定の時間的変化により零まで降下させて、加圧室８又は
小径室１３の油圧を零近傍まで低下させる。

【００１２】圧抜が完了するとラム６を下降させる下降
工程となる。電磁リリーフ弁２０には、逆止弁１５のプ
ランジャを操作可能なパイロット圧力が発生するように
所定の電流が制御装置２８から供給される。そのパイロ
ット圧力は、油圧切換弁１９のソレノイドＯが励磁され
ることにより、逆止弁１５のプランジャを開かせ、加圧
室８がタンク２４に連通するので、ラム６はその自重と
可動盤３等の重力によって下降する。その後次の成形サ
イクルにおける上昇工程の開始までの間、成形された被
加工物の搬出及び新しい被加工物の搬入が行われる。こ
の期間は、全ての弁は非励磁であり、ニュートラル状態
である。ニュートラルではポンプ２２の吐出した作動油
は電磁リリーフ弁２０からタンク２４へ戻る。

【００１３】制御装置２８はマイクロプロセッサからな
り、ホットプレス１の作動を行う油圧機器のソレノイド
等へ指令するシーケンサと、電磁リリーフ弁２０へ指令
して圧締力を制御する演算部と、熱板の温度制御を実行
する温度制御部を含む。演算部は、２５の設定器１又は
２６の設定器２のいずれかをスイッチ２７で切換選択し
た設定信号と、加圧室８の油圧を検出する圧力センサ１
７からの圧力信号とに基づいて、圧力信号が設定信号に
一致するようにフィードバック制御するための信号を演
算出力する。スイッチ２７が設定器１を選択したときは
制御モード１であり、減圧シリンダ９により制御され
る。制御モード１では、設定器１の設定値は電磁リリー
フ弁２０で制御されるポンプ圧力より減圧された油圧分
低い。一方、スイッチ２７が設定器２を選択したときは
制御モード２であり、減圧シリンダ９によらず直接制御
される。制御モード２では、設定器２の設定値は電磁リ
リーフ弁２０で制御されるポンプ圧力と同圧である。ス
イッチ２７による制御モードの切換は、被加工物の要求
する圧締力が低圧領域であるときは制御モード１を選択
し、被加工物の要求する圧締力が高圧領域であるときは
制御モード２を選択する。被加工物によっては圧締力が
高圧から低圧まで必要な場合があり、そのときは圧締工
程中にスイッチ２７を切換えることも可能である。ま
た、上記説明はフィードバック制御すなわち閉ループ制
御をするように述べたが、圧力センサ１７の圧力信号に
よらず設定信号のみで電磁リリーフ弁２０を制御する開
ループ制御も出来る。

【００１４】

【発明の効果】上記のように本発明は、比較的簡単で安
価な機構によって従来不可能であった低圧から高圧まで
の圧締力制御を精度良く行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホットプレスの概略図とそれを駆動制
御する油圧機器の回路図及び制御ブロック図である。

【図２】油圧機器の回路図における各弁のホットプレス
作動工程での励磁状態を示す作動説明図である。

【符号の説明】

１ ……… ホットプレス ２ ……… 固定盤 ３ ……… 可動盤 ４ ……… 熱板 ５ ……… タイバ ６ ……… ラム ７ ……… シリンダ ８ ……… 加圧室 １６ …… シャトル弁 １７ …… 圧力センサ １８，１９ …… 油圧切換弁 ２０ …… 電磁リリーフ弁 ２１ …… モータ ２２ …… ポンプ ２３ …… フィルタ ２４ …… タンク ２５ …… 設定器１ ２６ …… 設定器２ ２７ …… スイッチ ２８ …… 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱板上に載置した被加工物を油圧シリン
   ダにより圧締するプレスの圧締力制御方法において、 前記油圧シリンダの加圧室に減圧シリンダの大径室を連
   通させて、ポンプ圧力より低い油圧で圧締力を制御する
   ことを特徴とするプレスの圧締力制御方法。
2. 【請求項２】 熱板上に載置した被加工物を油圧シリン
   ダにより圧締するプレスの圧締力制御方法において、 前記油圧シリンダの加圧室に減圧シリンダの大径室を連
   通させて、ポンプ圧力より低い油圧で圧締力を制御する
   制御モード１と、減圧シリンダによらずポンプ圧力と同
   圧で圧締力を制御する制御モード２とを択一的に選択し
   て圧締力を制御することを特徴とするプレスの圧締力制
   御方法。