JPS5987944A - エアスタンプハンマの自動運転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、エアスタンプハンマの運転操作を自動化す
るだめの装置に関する。

ところでエアスタンプハンマは、単なるドロップハンマ
と異なシ、ラムの自重による下降を更に圧縮空気圧で加
勢して、鍛造加工の能力を高め得るように構成されてい
る。従ってこのエアスタンプハンマでは、ラムの被加工
素材へ与える打撃力カ、該ラムの重量及びストロークと
このラムに加えられる下向きの圧縮空気圧とで定まるだ
め、その空気圧を加減することによって、打撃力の強弱
調整が可能である。

そこで従来に於ては−ラム昇降用エアシリンダの動作方
向切換え用制御弁を利用して、そのエアシリンダに供給
されるべき下降用圧縮空気の量を。

従って該シリンダ内で膨張しつつラムに加わる下向きの
空気圧を加減し、もって打撃力を強弱に調整することが
行なわれている。即ち上記の制御弁を操作する機構は、
公知の如く１足で踏まれて動作するペダルと、ラムの側
面に摺接して揺動する弓形の揺りカムと、それらを相互
に連結し且つ制御弁の弁体へも連結するロッド及びアー
ム類から構成されているので一該機構によれば、ラム下
降時における上記ペダルの踏下げ量を加減して制御弁の
動作量を増減することにより、エアシリンダに対する下
降用圧縮空気の供給量を人為的に制御でき、従ってラム
の打撃力を強弱に調整することができる。

然し乍ら上記したようなペダル路下げ量の加減は、あく
までも経験にもとづいた勘が頼りであり。

然モ各エアスタンプノ＼ンマごとに特有な癖や前記操作
機構の各部材間にみられる遊び量の多寡などによシ微妙
に相違して、−律には行々い難い。従って、そのような
加減をし乍らのペダル操作ニハ。

高度な熟練が必要とされる。

一方、他の工作機械分野では、数値制御その他による運
転操作の自動化が一般的なものとなりつつあシ、熟練し
た作業員の絶対数が不足し且つまた生産コストのよシ一
層なる引下げが要求される現状に対応して、それなりの
成果を挙げている。

然ルニエアスタンプハンマでは、これの運転操作に経験
的外勤を頼りとするところが上記の如く多いため、その
自動化も容易でない。

また一般に、運転操作の自動化を実現させるためには、
これに必要な原動力が安定して与えられねばならない。

然るにエアスタンプハンマの原動力としてラム昇降用エ
アシリンダに供給される圧縮空気の圧力は、常時一定で
あることを建前としているけれども、実際には変動し易
くて、成る回のラム下降時と次回のラム下降時とで相違
することが稀ではなく−また２台以上のエアスタンプハ
ンマが同一の圧縮空気源を共有するときには、いずれか
での圧縮空気の消費が他へ供給される圧縮空気の圧力を
一時的であるにしろ低下させることにがり易い。そこで
従来に於ては、この場合にも作業員がペダル操作を加減
して、その圧縮空気の圧力変動に対処し、ラムの打撃力
に及はす影響をできるだけ少なくするように留意してｂ
る。従つエアスタンプハンマの運転操作を自動化しよう
とする場合には、これの原動力となる圧縮空気圧の上記
したような変動をも充分に考慮して、これに対処する自
動的な補正手段を講じておがないと。

ラムの打撃力に予期しないバラツキが生じて、加工精度
の著しい低下を招くことになシ易い。

たような考察にもとづいて、これの運転操作を好ましい
形態、即ち熟練した作業員に依る場合と同　′様の形態
で、圧縮空気圧の変動にも対処し乍ら自動的に行なわせ
ようとするものである。

かかる本発明によって提供されるエアスタンプハンマ自
動運転装置の特徴とするところは、熟練した作業員によ
る一連の模範的な運転操作およびこのとき供給される圧
縮空気の圧力を予め記憶する機能と、その記憶された内
容及び順序に従って上記の運転操作を自動的に再現させ
る機能と、この再現時に供給される圧縮空気圧と記憶さ
れた圧縮空気圧との間に差があるときのみ、再現される
運転操作をその圧力差に応じて自動的に補正する機能と
が備えられている点にある。以下これを図面に示す実施
例について詳述する。

図に於てｌはエアスタンプハンマ全体の基台となるアン
ビルで、その上には左右一対のフレーム２．２が起立さ
せられ−シリ／ダブロック３を支持している。このブロ
ック３には縦形のラム昇降れており、６はそのピストン
に一体化されたピストンロッドで、上記シリンダ４の下
端からフレーム２．２間へ垂下されている。フはピスト
ンロッド６の下端へ一体的に取り付けられたラムであっ
て、左右両フレーム２，２の各内側面へ設けられたラム
ガイド８．８に沿い昇降自在とされ、ｔｈたこのラム１
の下面と前記アンビルｌ上のソープロック９の上面に１
．−組の鍛造上型１０ａと同下型１０ｂとが夫々取り付
けられている。１１は前記エアシリンダ４の動作方向切
換え用制御弁であって、前記のシリンダブロック３に備
えられている。この制御弁１１は、公知の如く、垂直な
弁筺１２と−これに収容された弁体１３とを有し、１４
は弁体１３に一体化された弁軸である。かかる制御弁１
１の弁筺１２は、給気路１５を介して適当な圧縮空気源
へ接続される給気用ポー）１２ａと。

排気路１６を介して大気中へ開放される排気用ボー）１
２ｂと、上昇用通気路ｌマを介して前記エアシリンダ４
の下端部内へ通じる上昇用ポート１２Ｃと、下降用通気
路１８を介して同シリンダ４の上端部内へ通じる下降用
ポート１２ｄとを有し。

また弁体１３は、第２図に示した中立位置にあるとき、
上記の各ポート１２ａ〜１２ｄをいずれも閉鎖せしめ、
下降させられたときにはポート１２ａ、１２０問および
１２ｂ　、１２ａ間を夫々連通せしめ、上昇させられた
ときにはポート１２．ａ、１２ａ問および１２ｂ　、１
２ａ間を夫々連通せしめ得るように、内部中空な鼓形と
されている。１９は上記した制御弁１１を操作するため
の公知な操作機構でおって、ペダル２０の踏下げにより
下降させられる下部操作ロッド２１と、中程をピン２２
で枢支されて一端に上記ロッド２１の上端が連接された
ロッカーアーム２３と一該アームの他端にピン２４で枢
支されて前記ラムツの側部傾斜面２５へ摺接する弓形の
揺シカム２６と、該カムに一体なカムアーム２７の先端
へ下端で連接されている上部操作ロッド２８と、ピン２
９で枢支されて先端に上記ロッド２８及び前記弁軸１４
の各上端が連接されたリンク３０とから構成されている
。

このよう々エアスタンプハンマに於て５本発明は、直接
的には上記した制御弁操作機構１９の下部操作ロッド２
１と前記した制御弁１１への圧縮空気供給系とに対し９
次の如〈実施される。まず下部操作ロッド２１には、該
ロッドの動作量検出系（Ａ’ｌを構成する変位セ／す３
１及びアンプ３４が用意される。このセンサ３１は、上
記ロッド２１の長さ方向への動作量を、経時的に検出し
つつ電気量に変換して、アンプ３４へ出力するものであ
り、従って図例では、その検出端３２が）＜−３３を介
してそのロッド２１に連結されている。これに対して圧
縮空気供給系には、これの空気圧検出系（ｎ）を構成す
る圧力センサ３５及びアンプ３７が用意されている。こ
のセンサ３５は、前記制御弁１１の給気路１５へ供給さ
れる圧縮空気の圧力を。

該制御弁のラム下降方向への動作開始直前に検出し電気
量に変換して、アンプ３′７へ出力するものであり、従
って図例では、その検出端３６が圧縮空気源３日から上
記給気路１５に至る給気管３９の途中へ臨ませられてい
る。また前記の下部操作ロッド２１には、これの油圧駆
動系（ｃ）を構成する油圧サーボシリンダユニット４０
と該ユニット制御用のサーボ弁４３及びサーボアンプ４
４とが用意され、４５はそのサーボ弁４３を介して上記
ユニット４０へ接続された油圧源である。このユニット
４０は、下部操作ロッド２１をペダル２０に替わって動
作させるものであり、従って図例では。

ロッド２１における前記変位センサ３１の連結個所より
もペダル２０寄りの途中へ介在せしめられ一シリンダ４
１及びピストン４２の夫々が、二分されたロッド２１　
、＋　２１’のいずれかへ夫々連結されている。

かかる検出系（Δ）（Ｂ）及び駆動系（Ｃ）に対しては
、更に運転制御系（Ｄ）及び駆動補正系（Ｅ）が用意さ
れている。この運転制御系（■））は、各検出系（Ａ）
　（１）から出力された検出データが夫々のＡＤコンバ
ータ４６゜４７でアナログ値からデジタル値へ変換され
て入力される制御処理回路４日と、この回路４８を通じ
て上記の各データが個別に書き込１れ或は読み出される
主副の両メモリ４９ａ、４９ｂとから構成されている。

但しこれらの各メモリ４９ａ、４９ｂは、１個のメモリ
を兼用するようにしてもよい。

また駆動補正系（ｐ、）は、制御処理回路４日を通じて
副メモＩ７４９　ｂから読み出された圧力に関するデー
タと新たに空気圧検出系（Ｂ）から与えられるデータと
を比較して両者に差があるときのみ補正出力を生じる比
較回路５０と、同じく上記回路４８を通じて主メモリ４
９ａから読み出された動作量に関するデータを上記の補
正出力により補正する演算回路５１とで構成され、且つ
その補正されたデータはＤＡコ／バータ５２でデジタル
値からアナログ値に変換され御所たに動作量検出系（Ａ
）から与えられるデータと共に前記のサーボアンプ４４
へ入力されるようになっている。

上記した本発明装置は一エアスタンプハンマの自動運転
を次のようにして実現させる。まずこの自動運転が熟練
した作業員に依る場合と同様の好ましい形但で実現され
るようにするため、これに必要なデータの採取を行なう
。かかるデータ採取は、熟練した作業員をして模範的な
操作で実際にエアスタンプハンマを運転させ乍ら行なわ
れる。

即ち、いま図示の如く制御弁１１が中立位置に例では一
ヒ昇）させた状態にロックされているものとする。

この状態に於て鍛造下型ｌＯｂ上へ被加工素材（図示せ
ず）を置き、弁操作機構１９のペダル２０を作業員が人
為的に踏み下けると、ロックされたユニット４０で連結
されている下部操作ロット２１．２１′が引き下げられ
、ビ／２２を支点にロッカーアーム２３が時計回多方向
へ回動して、ピン２４で才窒シカム２６の全体を上昇さ
せ、該カムに一体なカムアーム２７の先端で上部操作ロ
ッド２８を押しあげるため、制御弁１１の弁体１３は、
す／久−３０及び弁軸１４を介して引き上げられ、ボー
ト１２ｃをボート１２ｂへ接続させると同時に、ボート
１２ａをボート１２ｄへ接続させる。するとエアシリン
ダ４の下部へ送り込寸れ−〔いた圧縮空気が２通気路１
）かも制御弁１１のボート１２ｃ。

１２ｂを経て排気路１６から大気中へ放出されるため、
その空気圧によって上昇位置に保たれていたラノ・７は
、自重によって下降し始める。またこのときＫは、圧縮
空気源３日から給気管３９を介して給気路１５へ供給さ
れる圧縮空気が、制御弁１１のボート１２ａ　、１２ｄ
を経て通気路１８からエアシリンダ４の上部へ送り込ま
れるため、下降し始めたラム７は、その空気圧により加
勢される。従ってラムグは、自重と空気圧とで急速に下
降させられて、鍛造上型１０ａで同下型、ｔｏｂ上の被
加工素材を打撃することになる。

また上記の如く引き上げられた制御弁１１の弁体１３は
、ペダル２ｏの踏下けを解除したとき。

該弁体及び揺りカム２６等の重量と、そのペダル２０に
復帰用バネが附加されている場合には該バネの復元弾力
とによって下降させられる。加えてラム７が上記の如く
下降すると、とれに摺接している揺りカム２６が第１図
に於て時計回多方向へ回動し、カムアーム２フを介して
上部操作ロッド２８を引き下げるため、その弁体１３は
１元の中立位置を越えて更に下降させられ一ポート１２
ｄをボート１２ｂへ、ボートｌ　２　ｃをボート１２ａ
ｂから排気路１６を経て大気中へ放出され、新たにボー
ト１２ａ、１２ｃからエアシリンダ４の下部へ圧縮空気
が送シ込まれる。従って下降したラムツは、再び上昇し
始め１元の位置へ戻ったとき、ペダル２０が再度踏まれ
ない限りに於て、揺りカム２６の復動によシ制御弁の弁
体１３も元の中立位置へ戻るため、該ラムはその位置に
静止する。

然してこのようにラム７を昇降させるだめの制御弁１１
の操作は、上記より明らか々如く、ペダル２０の人為的
な踏下り及び解除と、該ラムの昇降動作釦応動する揺り
カム２６の動きによって行なわれる。従ってラム７の被
加工素材へ与える打撃力は−ペダル２０の踏み加減、即
ち該ペダルの踏下げ量の多寡と踏下げ速さの緩急とによ
って調整できる。

そこで運転・制御系（Ｄ）の制御処理回路４８を、デー
タの受入れ態勢、即ち各検出系（Ａ）　（ＴＩ）から得
られた検出データをメモリ４９ａ、４９ｂへ夫々記憶さ
せる態勢に保ち乍ら、熟練した作業員により、エア抹タ
ンプハンマを上記の如く運転させる。すると人為的に操
作されるペダル２０の動き、即ち変位成分である踏下げ
動作及び踏下げ量とその後の踏下げ解除に伴なう復帰動
作とは１時間成分である踏下げ速さ及び踏下げ解除に至
るまでの経過時間と共に、下部操作ロッド２１からバー
３３を介して変位センサ３１によシ検出され、アンプ３
４及びＡ　Ｉ）コンバータ４６を経て制御処理回路４８
へ受は入れられた後、自動運転時の駆動用データとして
メモリ４９ａに記憶せしめられる。また、かかるペダル
２０の踏下げによつ、て制御弁１１の弁体１３がラムマ
を下降させる方向に動作し始める直前の圧縮空気圧、即
ちエアシリンダ４の上部へ供給されようとする圧縮空気
の圧力は、圧力センサ３５により検出され一アンプ３７
及びＡｒｌコンバータ４゛７を経て制御処理回路４Ｂへ
受は入れられた後、基準空気圧データとしてメモリ４９
ｂに記憶せしめられる。なお被加工素材の加工が。

１回の打撃だけでは完了しなくて２回もしくけそれ以上
の打撃を必要とする場合Ｃζは、ペダル２゜の動き及び
圧縮空気圧も、それらの各回ごとに検出されてメモリ４
９　ａ　、　４９１）へ順次に記憶され。

且つまだ各口開の時間的な間隔も共に記憶される、この
ようにして必要なデータを採取した後、運転制御系（ｒ
））の制御処理回路４８を、データの再生態勢、即ちメ
モＩＪ　４９　ａ　、　４９　ｂに記憶されているデー
タを該各メモリから読み出して出方させる態勢に切シ替
える。かかるデータの上記回路４日からの出力け、入カ
時七同じ１１序及び時間差で行なわれる。、ムシ・この
Ｊｊ、７．沿ｔこ本１名イ令１１じｆ＜（Ａｌ（川は動
作態勢に保たれるが、しかしそれら各系からの検出デー
タは、メモリ４９ａ、４９ｂへは入力されないで、駆動
系（Ｃ）もしくは補正系（Ｅ）へ辱えられる。

かかる態勢に於て、鍛造下型１０　ｈ　ｌへ被加工素材
を載せ、制御処理回路４日に自動運転開始の指令を力え
ると、メモリ４９ａからは、ペダル２゜の人為的な操作
に替えて下部操作ロッド２１を動作させるに必要な駆虫
す用データが読み出され−いつたん補正系（Ｅ）の演算
回路５１へ入力される。同時にメモリ４９ｂからは、上
記データを採取したときの圧縮空気圧にもとづく基準空
気圧データが読み出され、補正系（Ｅ）の比較回路５０
へ入力される。一方このときには、エアシリンダ４の上
部へ供給されるべき圧縮空気の現在の圧力が、実空気圧
として検出系（Ｂ）の圧力センサ３５によシ検出され、
アンプ３フ及びＡＤコンバータ４７．を得て。

同じく比較回路５．０へ入力される。この比較回路５０
は、上記のようにして入力された基準空気圧データと実
空気圧データとを比較し１両空気圧間に差があるときの
み、その差に応じた出力を生じて演算回路５１へ与える
。すると演算回路５１は。

比較回路５０からの入力に基づき、上記の雨空気圧間に
差があるときのみ、その差に応じ″て駆動用データを補
正する。即ちこの演算回路５１は一両空気圧間に差がな
いとき、入力された駆動用データを、内容に変更を加え
ることなく実質的にその！、ま出力し、実空気圧が基準
空気圧よシ低いとき。

駆動用データの初めの部分における内容のうち。

少なくともペダル路下げ量に相当した変位成分を増加さ
せ、もしくは踏下げ速さに相当１７た時間成（ 分を加速するように補正して、該データを出力し。

逆に実空気圧の方が高いとき、その変位成分もしくは時
間成分を抑えるように補正して出力する。

このようにして出力された。駆動用データは−ｒｌＡコ
ンバータ５２を経て駆動系（匂のサーボアンプ４４に入
力され、サーボ弁４３をして、油圧源４５から与えられ
る油圧力を油圧ザーボシリンダユニット４０におけるシ
リンダ４１の上部へ供給せしめ一ピストン４２へ作用す
る下向きの油圧力で下部操作ロッド２１を引き下げさせ
る。かかるロッド２〕。

の引下げ量は、直ちに検出系（Ａ）の変位センサ３１で
検出されて、アンプ３４からザーボアンプ４４へ入力さ
れ−この引下げ量が前記しだ補正済み駆動用データの変
位成分に一致するところまで該ロツ；パが引き下げられ
る。従って下部操作ロッド２１は、前記した作業員の模
範的なペダル操作に、しる場合と同様に、また圧縮空気
圧がデー、夕採取時と相違してＹるときはその圧力差に
相当ジる分だけ補正した状態で、上記油圧力により引き
下げられ一制御弁１１の弁体１３を引き上げてラム７を
下降させ、被加工素材を打撃せしめる。

一方、駆動用データに含まれた復帰用の変位成分及び時
間成分は、下部操作ロッド２１を引き下げてから所要の
時間が経過したとき、サーボアンプ４４を通じサーボ弁
４３を復動させて、油圧シリンダユニット４０における
シリンダ４１の下部へ油圧力を供給せしめ、ピストン４
２へ作用する上向きの油圧力で下部操作ロッド２１を元
の位置まで押し上げさせる。従って制御弁１１の弁体１
３は、上記したロッド２１の復動と、ラム７の昇降動作
に追従した揺りカム２６の動きとで、いったん下限まで
下降させられた後に元の中立位置まで戻されて一下降し
たラムマを上昇復帰させ且つ停止させる。

なお被加工素材の加工が１回の打撃だけでは完了しない
場合には、そのことに関して予め採取されたデータに従
い、上記と同様な運転操作が繰シ返される。

以上の如く、本発明は圧縮空気圧で駆動されるエアスタ
ンプハンマにつき、まず作業員をして実　。

際に行なわせた一連の人為的寿運転操作を、そのとき供
給される圧縮空気圧と共に記憶させ１次回以降からは、
この記憶された運転操作に関する内容及び順序に従いそ
の運転操作を自動的に再現させると共に、この再現時に
供給される圧縮空気圧と先に記憶された圧縮空気圧との
間に差があるときのみ、再現される自動的な運転操作を
その圧力差に応じて自動的に補正させるようにしたもの
であるから−かかる本発明によれば、最初に熟練した作
業員をして模範的な運転操作を行なわせるだけで１次回
以降からはこれと同様の好ましい形態。

即ちその熟練した作業員に依る場合と同様の形態のもと
に、圧縮空気圧の変動にも対応し乍ら、エアスタンプハ
ンマの理想的な自動運転を容易に実現させることができ
、従って熟練した作業員の絶対数不足に対処すぺ〈１例
えば−人で２台以上のエアスタンプハンマを受は持たせ
ることも充分に可能となる。また本発明に係る自動運転
装置は。

エアスタンプハンマに対して変位センサ及び圧力センサ
を取り付は且つ油圧サーボシリンダユニットを附加する
だけで、当該ノ・ンマに装備せしめ得るため、既製のエ
アスタンプノ・ンマをも容易に自動化することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すエアスタ／ブノ・ンマの
一部欠截正面図、第２図はその要部を示す系統図併用の
一部欠截拡大図である。 ４・・・ラム昇降用エアシリンダ、７・・・ラム、１１
・−制御弁、１３・・・弁体、１９−・制御弁操作機構
。 ２０・・・ペダル、２１・・・下部操作ロッド〜２６・
−・揺シカム、３１・・変位センサ単、３５・・・圧力
センサー３９−・給気管、４０・・・油圧サーボシリン
ダユニット、４３・・・サーボ弁、４４・−・サーボア
ンプ、４８・・・制御処理回路−４９３，４９ｂ・・・
メモリ、５０・・・比較回路、５１・・・演算回路、（
Ａ）・・・動作量検出系。 （ｎ）・・・空気圧検出系、（Ｃ）・・油圧駆動系、（
旬・・・運転制御系、（Ｅ）・・駆動補正系

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）ラム昇降用エアシリンダの動作方向切換え用制御
   弁と、ペダルの操作及びラムの昇降に応動して上記制御
   弁の弁体を動作させる制御弁操作機構とが備えられたエ
   アスタンプハンマに於て、上記制御弁操作機構のペダル
   に連動する下部操作ロッドからこれの動きを経時的に検
   出するだめの変位センナが備えられた動作量検出系と。 上記制御弁を介してエアシリンダに供給されるラム下降
   用圧縮空気の圧力を検出するための圧力センナが備えら
   れた空気圧検出系と、上記制御弁操作機構の下部操作ロ
   ッドをペダルに替わって動作させるだめの油圧サーボシ
   リンダユニット及びサーボ弁が備えられた油圧駆動系と
   。 上記した動作量検出系及び空気圧検出系から与えられる
   検出データを自動運転時の駆動用データ及び基準空気圧
   データとして適当なメモリに書き込み或は該メモリから
   読み出すための制御処理回路が備えられた運転制御系と
   、上記メモリから続み出された基準空気圧データと新た
   に上記空気圧検出系から与えられた実空気圧データとの
   間に差があるときのみ補正出力を生じさせるための比較
   回路および上記メモリから読み出された駆動用データを
   その比較回路からの補正出力で補正させるための演算回
   路が備えられた駆動補正系とからなり、且つ前記の油圧
   駆動系には、上記の駆動補正系から与えられる駆動用デ
   ータと前記の動作量検出系から与えられる検出データと
   が一致するまで前記の油圧サーボシリンダユニットを動
   作させるための一す°−ボアンプが備えられていること
   を特徴とするエアスタンプハンマの自動運転装置。