JPH11226794A - 油圧ダイクッション装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】油圧ダイクッション装置におけるサージ圧の発
生を防止出来、クッション作用とクッション能力を、簡
単な油圧回路で制御可能とする。 【解決手段】クッションパッド６０を付勢するダイクッ
ションシリンダ２と、クッションパッド６０の位置を直
接的、あるいは間接的に検出する位置検出器３と、ダイ
クッションシリンダ２の作動圧油の圧力を検出する圧力
検出器４と、作動圧油を前記ダイクッションシリンダ２
に供給する油圧回路に流量制御機器、あるいは圧力制御
機器を少なくとも１個を備えたダイクッション装置にお
いて、クッションパッド２の位置指令値と位置制御機器
３の位置検出信号との偏差量に基づいて算出された操作
量に従って流量制御機器、あるいは圧力制御機器を制御
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プレスのダイク
ッション装置における、クッション作用とクッション能
力を制御可能とする、油圧ダイクッション装置の制御方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平７−２４６００号公報に
は、クッションパッドを下方より支持する複数の油圧シ
リンダよりなるクッションシリンダと、これらクッショ
ンシリンダを圧力制御することによりクッション作用を
得るＮＣサーボ弁と、上記クッションパッドを下方より
支持する油圧シリンダよりなるパッド上昇シリンダと、
このパッド上昇シリンダの上室及び下室へ給排される圧
油を制御することによりクッションパッドの予備加速、
補助リフト、ロッキング及び上昇を行う位置制御サーボ
弁とを具備してなるプレス油圧ダイクッション装置が開
示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来の技術では、クッションシリンダとパッド上昇シ
リンダを備える必要があるため、油圧回路や操作が複雑
となるほか、装置がコスト高になる。そのうえ、ダイク
ッションの作用開始時に発生するサージ力を緩和する効
果もあまり期待出来ない。

【０００４】この発明は、そのような不具合を改善する
ためになされたもので、油圧ダイクッション装置におけ
るサージ圧の発生を防止出来、クッション作用とクッシ
ョン能力を、簡単な油圧回路で制御可能とする方法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の油圧ダイクッション装置の制御方法は、ク
ッションパッド６０を付勢するダイクッションシリンダ
２と、クッションパッド６０の位置を直接的、あるいは
間接的に検出する位置検出器３と、ダイクッションシリ
ンダ２の作動圧油の圧力を検出する圧力検出器４と、作
動圧油をダイクッションシリンダ２に供給する油圧回路
に流量制御機器あるいは圧力制御機器を少なくとも１個
を備えたダイクッション装置において、クッションパッ
ド６０の位置指令値と位置検出器３の位置検出信号との
偏差量に基づいて算出された操作量に従って流量制御機
器、あるいは圧力制御機器を制御するようにした（請求
項１）。

【０００６】上記の油圧ダイクッション装置の制御方法
において、操作量に従って流量制御機器あるいは圧力制
御機器を制御する時点は、上型５２とブランクホルダ６
２とによる成形材料５３の押圧動作が開始される時点を
含ませたり（請求項２）、操作量は偏差量を加減して算
出されたもの（請求項３）とすることが好ましい。

【０００７】前記した各油圧ダイクッション装置の制御
方法において、操作量に操作制限量を設け、算出された
操作量が操作制限量を超える場合は、操作制限量で流量
制御機器あるいは圧力制御機器を制御する（請求項４）
とよい。

【０００８】上記の油圧ダイクッション装置の制御方法
において、操作制限量は、位置検出器の位置検出信号、
圧力検出器の圧力検出信号、及び上型５２の速度の内、
少なくともいずれか１つに基づいて算出される（請求項
５）ようにしたり、流量制御機器は、操作量あるいは操
作制限量を弁補償器で補償したもので制御される（請求
項６）ようにすることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の油圧ダイクッション装置
の制御方法の実施の形態を、最もサージ圧が発生しやす
く、かつ最も標準的なクランク式の機械プレスを例とし
て、絞り成形を行う場合を、図面を参照しながら、その
詳細を説明する。

【００１０】図１は機械プレスにおけるダイクッション
装置の油圧回路図、図２は機械プレスの要部を示す構成
図、図３は機械プレスの絞り加工の一行程を順次示す説
明図、図４は制御方法のブロック図、そして、図５は加
工の間における各部位の位置、または圧力の変動を示す
線図である。

【００１１】機械プレス５０には、図２に示したよう
に、スライド５１に上型５２が、ボルスタ５７に下型５
４が取り付けられている。成形材料５３はブランクホル
ダ６２上に供給され、ブランクホルダ６２はクッション
ピン６１を介してクッションパッド６０で支持されてい
る。クッションパッド６０はダイクッションシリンダ２
のピストンロッド２ｃの昇降運動に連動する。

【００１２】図１に示したように、ダイクッションシリ
ンダ２のキャップ側のシリンダ室２ｂは、流量制御機器
としての電磁比例流量制御弁６のａポートに接続されて
いる。そして、ダイクッションシリンダ２のヘッド側の
シリンダ室２ａは、電磁切換弁７ａを介して電磁比例流
量制御弁６のｂポート、及び電磁切換弁７ｂを介してタ
ンク１２に、それぞれ接続されている。

【００１３】この電磁比例流量制御弁６は中立状態でク
ローズセンタとなっており、すべてのポートが互いにブ
ロックされている。そして、そのプレッシャポートは、
アキュムレータ１０を介してポンプ１１の圧油供給側
に、戻りポートはタンク１２に、それぞれ接続されてい
る。また、圧油供給側の油路において、電磁比例流量制
御弁６を経由しない、絞り弁９と電磁切換弁８とからな
るバイパス回路も設けられている。

【００１４】さらに、クッションパッド６０には、ベー
スからの上下方向の位置を検出する位置検出器３が、ダ
イクッションシリンダ２のキャップ側のシリンダ室２ｂ
に通じる油路には圧力検出器４が、それぞれ設けられて
いる。

【００１５】このようなダイクッション装置を備えた機
械プレス５０を用いて、絞り成形する一行程を工程順に
説明する。なお、一例として、機械プレス５０のストロ
ークは３８０ｍｍ、ストローク数は１０サイクル／分と
して説明する。

【００１６】第１工程 図２及び図３（ａ）に示したように、機械プレス５０の
スライド５１が上死点にあり、ブランクホルダ６２は上
限にあり、このブランクホルダ６２の上に成形材料５３
が乗っている。この時、電磁切換弁７ａは閉、電磁切換
弁７ｂは開、となっており、ダイクッションシリンダ２
のヘッド側シリンダ室２ａは、タンク１２に向けて解放
されている。電磁切換弁８は開で、ポンプ１１から発生
し、アキュムレータ１０に蓄積された圧油は、絞り弁９
を介して、ダイクッションシリンダ２のキャップ側シリ
ンダ室２ｂをわずか加圧している。

【００１７】この時、図５で示した各部の位置と圧力の
波形は、時間０秒の初期状態にある。そして、その時の
クッションパッド６０の位置は、線Ｅのように、２００
ｍｍで押し切り状態、そして、ダイクッションシリンダ
２のキャップ側シリンダ室２ｂの圧力は、線Ｄのよう
に、約３０ｋｇ／ｃｍ2となっている。

【００１８】図４（ａ）は、ダイクッションシリンダ圧
の制御方法を示すブロック図であり、二点鎖線で示した
範囲は制御装置２０である。制御装置２０に入力される
ダイクッション開始位置指令が２００、補償量が３で、
従ってクッションパッド位置の指令値はそれらの合計の
２０３となっている。一方、クッションパッド位置検出
信号は上述のように２００であり、位置偏差量は＋３と
なっている。

【００１９】第１補償器、第２補償器は、最も単純な場
合比例定数であるため、第１補償器、第２補償器、及び
比較演算器を介した信号は、正の比較的に小さな値が出
力され、弁補償器を介して、電磁比例流量制御弁６に出
力される。

【００２０】弁補償器では、このように、圧力制御に電
磁比例流量制御弁６を使用する場合、圧力制御を可能と
するために、入力信号が０の場合は、スプール変位が最
大で、ｂ側スプールの移動量が最大値の２ｍｍであり、
入力信号が最大値の場合は、スプール変位が０で、ｂ側
スプールの移動量が０ｍｍ、すなわちシリンダ室２ｂは
電磁比例流量制御弁６でポートブロックされるような出
力信号となる演算が行われている。

【００２１】また、電磁比例流量制御弁６は、図示して
いないが、弁補償器から出力される信号に比例して、ス
プール位置が変位するように、スプール位置制御機能付
きのものを使用している。このようにして、電磁比例流
量制御弁６が作用して、ダイクッションシリンダ圧とし
て、初期圧３０ｋｇ／ｃｍ2が発生している。

【００２２】第２工程〜第３工程 すなわち、ダイクッションシリンダ２の圧力が、設定値
まで上昇する過程である。図３（ｂ）及び図３（ｃ）に
示したように、スライド５１が降下して上型５２が、成
形材料５３に当接する。

【００２３】そして、引き続いて絞り成形が開始され
る。スライド５１、上型５２、成形材料５３、ブランク
ホルダ６２は連動するので、クッションパッド６０の位
置、速度は、スライド５１の位置、速度に依存する。

【００２４】スライド５１がブランクホルダ６２と連動
中は、クッションパッド６０の位置検出信号はスライド
の下降とともに低下する。図４（ａ）の制御装置２０に
おいて、位置検出信号の低下に伴い、位置の指令値は不
変なため、位置の指令値と位置検出信号との偏差量が大
きくなり、その位置の偏差量に基づいて、第１補償器、
第２補償器、比較演算器、及び弁補償器で加減して算出
された操作量により、電磁比例流量制御弁６に出力され
る信号は、そのスプール全開時に対して小さくなり、そ
れに伴い、ダイクッションシリンダ２のキャップ側シリ
ンダ室２ｂのダイクッションシリンダ圧も増加する。

【００２５】この時、図５において、ダイクッションシ
リンダ圧は、線Ｄが示す通り、サージ圧は発生せずに、
安定して圧力が上昇している。これは、図４（ａ）に示
した制御装置２０のブロック図において、ダイクッショ
ン装置の系が安定に構成されているためである。

【００２６】換言すれば、図４（ａ）に示したダイクッ
ションシリンダ圧の制御系で、ＸからＹに至る開ループ
伝達関数のＹ／Ｘの周波数特性において、−２０ｄＢ程
度のゲイン余裕をもたせてあるので、安定化されている
のである。すなわち、ゲイン余裕は、第１補償器、第２
補償器の設定値いかんで調節可能であり、本例の場合
は、あらかじめ余裕をもって設定してある。

【００２７】この系は、位置制御サーボ系に相当し、ゲ
イン余裕が確保された安定な状態では、いかなる急激な
外部から作用するプレス荷重に対しても、サージは発生
せず、クッションパッド６０の位置が下降しても、それ
に伴うダイクッションシリンダ圧は安定となる。

【００２８】すなわち、ダイクッションシリンダの安定
な位置制御サーボ系を構成し、その系の中でのダイクッ
ションシリンダ圧発生の作用を、ダイクッションシリン
ダのサージ圧発生防止に利用している点が本発明の特徴
である。

【００２９】そのようにして上昇するダイクッションシ
リンダ圧、そのままではクッションパッド位置降下量に
比例して限り無く上昇してしまう圧力は、位置の指令値
と位置検出信号の偏差量に基づいた操作量から圧力検出
信号に基づいた操作量を減じた操作量と、操作制限量を
比較演算器で比較し、操作量が操作制限量を超す場合
は、電磁比例流量制御弁６を操作して、設定された操作
制限量の圧力で定常化される。このようにして、電磁比
例流量制御弁６は、図４（ａ）に示したダイクッション
シリンダ圧制御方法により自動制御されているが、それ
以外の機器は第１工程で、電磁切換弁７ａが閉、電磁切
換弁７ｂが開となっている。

【００３０】すなわち、クッションパッド６０の位置検
出信号を用いて、電磁比例弁流量制御弁６を操作するこ
とにより、ダイクッションシリンダとピストンとの間
に、サーボ的なバネ・マス系を構成し、ダイクッション
シリンダに外部から作用する、スライド衝突等の力に対
して、ダイクッションシリンダの動作を安定に操作する
ことが可能となる。これにより、サージ圧発生が防止可
能となり、さらに、圧力検出信号を利用して補正信号を
出力することにより、スライド速度や油温によらないダ
イクッションシリンダ圧制御が可能となる。

【００３１】第３工程〜第４工程 前記した工程で発生した設定値通りのダイクッションシ
リンダのダイクッションシリンダ圧を維持して、図３
（ｄ）に示したように、プレスのスライド５１は下死点
まで達して、成形材料５３の絞り成形が完了する。この
時のダイクッションシリンダ圧は、図５の線Ｄにおける
時間３秒後の地点となる。

【００３２】この工程では、プレス機械のスライド速度
は、図５の線Ｃで示したように、なめらかに大きく変化
する部分であり、スライド５１の速度とともに変化する
クッションパッド６０の降下速度に対応して、ダイクッ
ションシリンダ２のキャップ側シリンダ２ｂ室から掃き
出される油量も大幅に減少する。

【００３３】この時、図４（ａ）に示した、制御ブロッ
ク図の比較演算器の操作制限量を刻々、位置検出信号、
圧力検出信号を基に演算し、油量変化にもよらず、ダイ
クッションシリンダ圧を一定に保持している。演算の一
例として、本例では、位置検出信号からスライド速度を
演算し、あらかじめ設けてある速度−圧力指令関数に基
づき、操作制限量を決定している。その結果、電磁比例
流量制御弁６のスプールの移動量は、図５の線Ｆに示し
たように、線Ｃのスライド速度に同調して低下してい
る。

【００３４】スライド５１が下死点に到達し成形が完了
した時、電磁切換弁８は閉になり、圧油供給が遮断さ
れ、電磁比例流量制御弁６への指令は、強制的に０を出
力し、電磁比例流量制御弁６のスプールは中立保持され
る。これは、ダイクッションの空気圧式の場合における
ロッキング作用に相当するもので、スライド５１がきめ
られた位置まで上昇する間に、ブランクホルダ６２上の
製品が、上型５２と干渉して破損されるのを防止するた
めの処置である。また、電磁切換弁７ａは開で、電磁切
換弁７ｂは閉となって、次工程の製品のノックアウトに
備える。

【００３５】工程５〜工程６ ブランクホルダ６２を、スライド５１の下死点位置に残
留したまま、スライド５１が上昇し、図３（ｅ）に示し
たように、スライド５１が製品から離脱する位置（１６
２ｍｍ）に至った時、製品のノックアウトのために、図
４（ｂ）に示したノックアウト時の位置制御ブロック図
に従って、電磁比例流量制御弁６が自動制御される。

【００３６】図４（ｂ）に示したブロック図において、
ノックアウト位置指令は、最も単純な場合一定値２００
をとり、現在の位置がスライド下死点に相当する３８で
あり、位置偏差量に基づいて第４補償器、第５補償器を
介して電磁比例流量制御弁６に出力される。

【００３７】クッションパッド６０が上昇するにつれ
て、位置偏差量は小さくなり、位置偏差量が０になる位
置、すなわちクッションパッド位置２００となると、ク
ッションパッド６０は停止し、製品が排出され、絞り加
工の一行程は終了する。

【００３８】そして、電磁切換弁７ａが閉、電磁切換弁
７ｂが開、電磁切換弁８が開となり、図４（ａ）に示し
たダイクッションシリンダ圧制御ブロック図に基づいて
電磁比例流量制御弁６が自動制御される。その間にスラ
イド５１は、図３（ｆ）に示した、上死点の位置を経て
再度加工のため下降を開始する。

【００３９】なお、この第５工程〜第６工程における、
製品ノックアウト時に適用された制御は、ダイクッショ
ンシリンダの位置制御であり、前記した第１工程〜第４
工程における、ダイクッションシリンダ圧制御とは異な
る。構成上は、第１工程〜第４工程では比較補償器、弁
補償器、及び電磁比例流量制御弁の片ポート、すなわち
ｂポートしか使用しない点、電磁切換弁８と絞り弁９を
使用する点において異なる。

【００４０】図６は機械プレスにおけるダイクッション
装置の別の油圧回路図を示すもので、図１に示したもの
と類似した回路からなるが、圧油供給側の油路における
絞り弁９と電磁切換弁８を備えたバイパス回路を削除
し、電磁比例流量御弁６のみで、前記と同様の制御方法
により、サージ圧を発生させることなく、ダイクッショ
ンシリンダ圧を制御することも出来る。

【００４１】図７は、機械プレスにおけるダイクッショ
ン装置の別の油圧回路図を示すもので、圧力制御機器と
して電磁比例圧力制御弁４８が、流量制御機器として電
磁比例流量制御弁６が使用されている。

【００４２】この場合は、図４（ａ）にブロック図で示
したダイクッション圧制御方法により、ダイクッション
圧作用時には、電磁比例流量制御弁６は中立で、電磁切
換弁４９が開の状態で、圧力検出信号及び位置信号に基
づいて電磁比例圧力制御弁４８が制御され、電磁比例流
量制御弁６が補足制御される。

【００４３】そして、クッションパッド６０のロッキン
グやノックアウト時は、電磁切換弁４９が閉の状態で、
電磁流量流量制御弁６が制御される。

【００４４】この例では、電磁比例流量制御弁６が補足
制御されているが、電磁比例流量制御弁を使用せず、電
磁比例圧力制御弁４８のみが制御される方法でも、本発
明は実施可能である。

【００４５】この発明で使用される圧力制御機器として
は、電磁比例圧力制御弁のほかに、電磁比例リリーフ
弁、圧力サーボ弁等があげられ、流量制御機器として
は、電磁比例流量制御弁のほか、流量サーボ弁等があげ
られる。

【００４６】上記した実施例において、クッションパッ
ド６０の位置指令値と位置検出器３の位置検出信号との
偏差値に基づいて算出された操作量に従って、流量制御
弁あるいは圧力制御弁を制御する時点を、上型５２とブ
ランクホルダ６２とによる成形材料５３の押圧動作が開
始される時点を含んでいるが、成形材料５３の押圧動作
が開始され、圧力検出器が所定の圧力を検出した後、前
記した操作量に従って、流量制御弁、あるいは圧力制御
弁を制御するようにしてもよい。

【００４７】

【発明の効果】この発明は、上記したように構成されて
いて、油圧ダイクッションの制御方法は、スライドの位
置指令とスライドの位置検出信号の偏差量に比例した操
作量で、ダイクッションシリンダ圧を発生させるもので
あるから、スライドがダイクッションに衝突するときの
サージ圧の発生を確実に防止することが出来る。

【００４８】油圧ダイクッション装置は、単純な油圧回
路で構成することが出来るから、装置のコスト低減が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】機械プレスにおけるダイクッション装置の油圧
回路図

【図２】機械プレスの要部を示す構成図

【図３】機械プレスの絞り加工の一行程を順次示す説明
図

【図４】制御方法のブロック図

【図５】加工の間の各部位の位置又は圧力の変動を示す
線図

【図６】別の例の機械プレスにおけるダイクッション装
置の油圧回路図

【図７】別の例の機械プレスにおけるダイクッション装
置の油圧回路図

【符号の説明】

２はダイクッションシリンダ、２ａはダイクッションシ
リンダのヘッド側シリンダ室、２ｂはダイクッションシ
リンダのキャップ側シリンダ室、２はダイクッションシ
リンダのシリンダロッド、３は位置検出器、４は圧力検
出器、６は電磁比例流量制御弁、７ａは電磁切換弁、７
ｂは電磁切換弁、８は電磁切換弁、９は絞り弁、１０は
アキュムレータ、１１はポンプ、１２はタンク、２０は
制御装置、４８は電磁比例圧力制御弁、４９は電磁切換
弁、５０は機械プレス、５１はスライド、５２は上型、
５３は成形材料、５４は下型、５７はボルスタ、６０は
クッションパッド、６１はクッションピン、６２はブラ
ンクホルダ、である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クッションパッド（６０）を付勢するダイ
   クッションシリンダ（２）と、クッションパッド（６
   ０）の位置を直接的、あるいは間接的に検出する位置検
   出器（３）と、前記ダイクッションシリンダ（２）の作
   動圧油の圧力を検出する圧力検出器（４）と、前記作動
   圧油を前記ダイクッションシリンダ（２）に供給する油
   圧回路に流量制御機器、あるいは圧力制御機器を少なく
   とも１個を備えたダイクッション装置において、前記ク
   ッションパッド（６０）の位置指令値と前記位置検出器
   （３）の位置検出信号との偏差量に基づいて算出された
   操作量に従って前記流量制御機器、あるいは圧力制御機
   器を制御することを特徴とする油圧ダイクッション装置
   の制御方法。
2. 【請求項２】前記操作量に従って前記流量制御機器、あ
   るいは圧力制御機器を制御する時点は、上型（５２）と
   ブランクホルダ（６２）とによる成形材料（５３）の押
   圧動作が開始される時点を含むことを特徴とする請求項
   １記載の油圧ダイクッション装置の制御方法。
3. 【請求項３】前記操作量は、前記偏差量を加減して算出
   されたものであることを特徴とする請求項１記載の油圧
   ダイクッション装置の制御方法。
4. 【請求項４】前記操作量に操作制限量を設け、前記算出
   された操作量が前記操作制限量を超える場合は、前記操
   作制限量で前記流量制御機器、あるいは圧力制御機器を
   制御することを特徴とする請求項１、請求項２、あるい
   は請求項３記載の油圧ダイクッション装置の制御方法。
5. 【請求項５】前記操作制限量は、前記位置検出器の位置
   検出信号、前記圧力検出器の圧力検出信号、及び前記上
   型（５２）の速度の内、少なくともいずれか１つに基づ
   いて算出されることを特徴とする請求項４記載の油圧ダ
   イクッション装置の制御方法。
6. 【請求項６】前記流量制御機器は、前記操作量、あるい
   は前記操作制限量を弁補償器で補償したもので制御され
   ることを特徴とする請求項４記載の油圧ダイクッション
   装置の制御方法。