JPS6143129B2 - - Google Patents

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
自動化するための装置に関する。

ところでエアスタンプハンマは、単なるドロツ
プハンマと異なり、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。従つてこのエアスタン
プハンマでは、ラムの被加工素材に与える打撃力
が、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ため、そ
の空気圧を加減することによつて、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、従つ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、もつて打撃力を強弱
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、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ツド及びアーム類
から構成されているので、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、従つ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踏下げ量の加減
は、あくまでも経験にもとづいた勘が頼りであ
り、然も各エアスタンプハ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
などにより微妙に相違して、一律には行ない難
い。従つて、そのような加減をし乍らのペダル操
作には、高度な熟練が必要とされる。

一方、他の工作機械分野では、数値制御もの他
による運転操作の自動化が一般的なものとなりつ
つあり、熟練した作業員の絶対数が不足し且つま
た生産コストのより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。
然るにエアスタンプハンマでは、これの運転操作
に経験的な勘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、或る回
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
になり易い。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、ラムの打撃力に及ぼす影響を
できるだけ少なくするように留意している。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かないと、
ラムの打撃力に予測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り易い。

本発明は、エアスタンプハンマに関する上記し
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。

かかる本発明によつ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つて
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１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、シリンダブロツク３を支
持している。このブロツク３には縦形のラム昇降
用エアシリンダ４があつて、ピストン５が収めら
れており、６はそのピストンに一体化されたピス
トンロツドで、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。７はピストンロツ
ド６の下端へ一体的に取り付けられたラムであつ
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、また
このラム７の下面と前記アンビル１上のソーブロ
ツク９の上面には、一組の鍛造上型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
つて、前記のシリンダブロツク３に備えられてい
る。この制御弁１１は、公知の如く、垂直な弁筐
１２と、これに収容された弁体１３とを有し、１
４は弁体１３に一体化された弁軸である。かかる
制御弁１１の弁筐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ト１２ａ
と、排気路１６を介して大気中へ開放される排気
用ポート１２ｂと、上昇用通気路１７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，１２ｃ間および１２ｂ，１２ｄ間を
夫々連通せしめ、上昇させられたときにはポート
１２ａ，１２ｄ間および１２ｂ，１２ｃ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あつて、ペダル２０の踏下げ
により下降させられる下部操作ロツド２１と、中
程をピン２２で枢支されて一端に上記ロツド２１
の上端が連接されたロツカーアーム２３と、該ア
ームの他端にピン２４で枢支されて前記ラム７の
側部傾斜面２５へ摺接する弓形の揺りカム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ツド２８と、ピン２
９で枢支されて先端に上記ロツド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。

このようなエアスタンプハンマに於て、本発明
は、直接的には上記した制御弁操作機構１９の下
部操作ロツド２１と前記した制御弁１１への圧縮
空気供給系とに対し、次の如く実施される。まず
下部操作ロツド２１には、該ロツドの動作量検出
系Ａを構成する変位センサ３１及びアンプ３４が
用意される。このセンサ３１は、上記ロツド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、従つて図例では、その検出端３２がバー３３
を介してそのロツド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Ｂ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３７へ出力する
ものであり、従つて図例では、その検出端３６が
圧縮空気源３８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
操作ロツド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ツト４０と該ユニツ
ト制御用のサーボ弁４３及びサーボアンプ４４と
が用意され、４５はそのサーボ弁４３を介して上
記ユニツト４０へ接続された油圧源である。この
ユニツト４０は、下部操作ロツド２１をペダル２
０に替わつて動作させるものであり、従つて図例
では、ロツド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、シリンダ４１及びピストン４２の夫々
が、二分されたロツド２１，２１′のいずれかへ
夫々連結されている。

かかる検出系Ａ，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。この運動制御系Ｄは、各検出系Ａ，Ｂから
出力された検出データが夫々のADコンバータ４
６，４７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４８と、この回路４８
を通じて上記の各データが個別に書き込まれ或は
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４９
ａ，４９ｂは、１個のメモリを兼用するようにし
ていてもよい。また駆動補正系Ｅは、制御処理回
路４８を通じて副メモリ４９ｂ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４９ａ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コンバータ５２でデジ
タル値からアナログ値に変換され、新たに動作量
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つている。

上記した本発明装置は、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
ましい形態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
あつて、ラム７を上昇させた位置に保ち、且つ油
圧サーボシリンダユニツト４０がピストン４２を
往動（図例では上昇）させた状態にロツクされて
いるものとする。

この状態に於て鍛造下型１０ｂ上へ被加工素材
（図示せず）を置き、弁操作機構１９のペダル２
０を作業員が人為的に踏み下げると、ロツクされ
たユニツト４０で連結されている下部操作ロツド
２１，２１′が引き下げられ、ピン２２を支点に
ロツカーアーム２３が時計回り方向へ回動して、
ピン２４で揺りカム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ツ
ド２８を押しあげるため、制御弁１１の弁体１３
は、リンク３０及び弁軸１４を介して引き上げら
れ、ポート１２ｃをポート１２ｂへ接続させると
同時に、ポート１２ａをポート１２ｄへ接続させ
る。するとエアシリンダ４の下部へ送り込まれて
いた圧縮空気が、通気路１７から制御弁１１のポ
ート１２ｃ，１２ｂを経て排気路１６から大気中
へ放出されるため、その空気圧によつて上昇位置
に保たれていたラム７は、自重によつて下降し始
める。またこのときには、圧縮空気源３８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のポート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。従つてラム７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１０ｂ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２０の踏下げを解除したとき、
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つて下降させられる。加えて
ラム７が上記の如く下降すると、これに摺接して
いる揺りカム２６が第１図に於て時計回り方向へ
回動し、カムアーム２７を介して上部操作ロツド
２８を引き下げるため、その弁体１３は、元の中
立位置を越えて更に下降させられ、ポート１２ｄ
をポート１２ｂへ、ポート１２ｃをポート１２ａ
へ夫々接続させる。するとエアシリンダ４の上部
に送り込まれていた圧縮空気がポート１２ｄ，１
２ｂから排気路１６を経て大気中へ放出され、新
たにポート１２ａ，１２ｃからエアシリンダ４の
下部へ圧縮空気が送り込まれる。従つて下降した
ラム７は、再び上昇し始め、元の位置へ戻つたと
き、ペダル２０が再度踏まれない限りに於て、揺
りカム２６の復動により制御弁の弁体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を昇降させるための制
御弁１１の操作は、上記より明らかな如く、ペダ
ル２０の人為的な踏下げ及び解除と、該ラムの昇
降動作に応動する揺りカム２６の動きによつて行
なわれる。従つてラム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つて調
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，Ｂ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、エアス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、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、下部操作ロツド２１からバ
ー３３を介して変位センサ３１により検出され、
アンプ３４及びADコンバータ４６を経て制御処
理回路４８へ受け入れられた後、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７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、アンプ３７
及びADコンバータ４７を経て制御処理回路４８
へ受け入れられた後、基準空気圧データとしてメ
モリ４９ｂ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
もしくはそれ以上の打撃を必要とする場合には、
ペダル２０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４９ａ，４９ｂへ順次
に記憶され、且つまた各回間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Ｄの制御処理回路４８を、データの再生
態勢、即ちメモリ４９ａ，４９ｂ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力させる
態勢に切り替える。かかるデータの上記回路４８
からの出力は、入力時と同じ順序及び時間差で行
なわれる。なおこの場合にも、各検出系Ａ，Ｂ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へ与えられ
る。

かかる態勢に於て、鍛造下型１０ｂ上へ被加工
素材を載せ、制御処理回路４８に自動運転開始の
指令を与えると、メモリ４９ａからは、ペダル２
０の人為的な操作に替えて下部操作ロツド２１を
動作させるに必要な駆動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により検出
され、アンプ３７及びADコンバータ４７を得
て、同じく比較回路５０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、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５
１は、比較回路５０からの入力に基づき、上記の
両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、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
にそのまま出力し、実空気圧が基準空気圧より低
いとき、駆動用データの初めの部分における内容
のうち、少なくともペダル踏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し
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、
DAコンバータ５２を経て駆動系Ｃ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サーボシリンダ
ユニツト４０におけるシリンダ４１の上部へ供給
せしめ、ピストン４２へ作用する下向きの油圧力
で下部操作ロツド２１を引き下げさせる。かかる
ロツド２１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からサーボ
アンプ４４へ入力され、この引下げ量が前記した
補正済み駆動用データの変位成分に一致するとこ
ろまで該ロツドが引き下げられる。従つて下部操
作ロツド２１は、前記した作業員の模範的なペダ
ル操作による場合と同様に、また圧縮空気圧がデ
ータ採取時と相違しているときはその圧力差に相
当す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、下部操作ロツド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
リンダユニツト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４２へ作用する
上向きの油圧力で下部操作ロツド２１を元の位置
まで押し上げさせる。従つて制御弁１１の弁体１
３は、上記したロツド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、いつ
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、下降したラム７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り
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な運転操作を、その
とき供給される圧縮空気圧と共に記憶させ、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、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、従つて熟練した作業
員の絶対数不足に対処すべく、例えば一人で２台
以上のエアスタンプハンマを受け持たせることも
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
び出力センサを取り付け且つ油圧サーボシリンダ
ユニツトを附加するだけで、当該ハンマに装備せ
しめ得るため、既製のエアスタンプハンマをも容
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ンプハ
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
ツド、２６……揺りカム、３１……変位センサ、
３５……圧力センサ、３９……給気管、４０……
油圧サーボシリンダユニツト、４３……サーボ
弁、４４……サーボアンプ、４８……制御処理回
路、４９ａ，４９ｂ……メモリ、５０……比較回
路、５１……演算回路、Ａ……動作量検出系、Ｂ
……空気圧検出系、Ｃ……油圧駆動系、Ｄ……運
転制御系、Ｅ……駆動補正系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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ツ
   ドからこれの動きを経時的に検出するための変位
   センサ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サが備え
   られた空気圧検出系と、上記制御弁操作機構の下
   部操作ロツドをペダルに替わつて動作させるため
   の油圧サーボシリンダユニツ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
   ユニツトを動作させるためのサーボアンプが備え
   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。