説明

ファインブランキングプレス機の油圧回路

【課題】板押さえ力および逆押さえ力を広範囲で調節できるファインブランキングプレス機の油圧回路を提供することを課題とする。
【解決手段】油圧シリンダ10に所要の圧油を供給してワークを拘束せん断するファインブランキングプレス機の油圧回路であって、所要の圧油となるように油圧制御するサーボ式圧力制御弁RVと、油圧制御した圧油を蓄圧可能なピストン式アキュムレータ20とを備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ファインブランキングプレス機の油圧回路に関し、詳しくはラムを駆動させてワークを拘束せん断するファインブランキングプレス機の油圧回路に関する。
【背景技術】
【0002】
この種のファインブランキングプレス機の油圧回路として、例えば、図3または図4に示す構成の油圧回路が既に知られている。
前者は、ブラダ式アキュムレータ(以下、「アキュムレータ」を「ACC」と記す)とバネ式圧力制御弁を使用した油圧回路である。例えば、この油圧回路をファインブランキングプレスの逆押さえシリンダの油圧回路に適用した場合について説明する。
スライドが上昇して拘束打抜行程を開始すると、逆押さえシリンダは急速にスライドの速度で圧縮される。このとき圧力弁のオーバライト特性のためにピーク圧が発生するのを抑制するためACCを装備する。このときACCのガス容積と圧力の関係は、断熱変化に近いポリトロープ変化である。
p2×v2^n=p3×v3^n・・・(1)
ここに、p2:圧力制御弁の設定圧=ACCのガス圧
v2:圧力p2のガス容積=ブラダの容積
p3:ピーク圧
v3:圧力p2のガス容積=ブラダの容積
n:ポリトロープ指数
このときの容積変化はシリンダのストロークによるものだから、
Δv=v2−v3・・・(2)
ここに、Δv:シリンダのストロークによる容積変化
与圧を与えたブラダはポンプ吐出に圧縮されている。この時の変化は比較的にゆっくりとしたもので等温変化であるから
p1×v1=p2×v2・・・(3)
ここに、p1:ACCの予圧
v1:ACCの容器容積
上記(1)〜(3)からv2およびv3を消去して、容積変化Δvによる増圧p3−p2は次の式で表すことができる。
p3−p2=p2×[1/(1−Δv/v1×p2/p1)^n−1]・・・(4)
即ち、増圧量は設定圧p2、ACC容器容積/変動容積v1/Δvおよびポリトロープ指数nで決まることが分かる。
【0003】
ACCと圧力制御弁を備えた回路にしても、上記(4)の増圧が発生する。この増圧の程度の上限を設定圧の15%upまでとして次のように設定する。
p3/p2=1.15・・・(5)
ブラダ式ACCの制約は次の式で表すことができる。
最低設定圧p21は
p21≧1.11×p1・・・(6)
最高設定圧p22は、上記(5)の関係から
p22≦4×p1/1.15=3.48×p1・・・(7)
上記(4)〜(7)の関係から、例えばn=1.59とすると、ACC容器容積は
v1/Δv=41.4・・・(8)
最高設定圧と最低設定圧の関係は
p22/p21≦3.48/1.11=3.1・・・(9)
である。つまり、この回路で圧力調整範囲は最高圧/最低圧=2.8〜3.0である。
【0004】
一方、後者は、ピストン式ACCとバネ式圧力制御弁を使用した油圧回路である。この油圧回路を上記と同様にファインブランキングプレスの逆押さえシリンダの油圧回路に適用した場合について説明する。
ACCをピストン式としてACCの圧力制約を解除すると、圧力制御弁の圧力制約が現れる。
バネ式の圧力制御弁には、直動形とバランスピストン形があるが、いずれも設定圧が低いときには実際の圧力は流量によって変化し不安定である。一般に、流量の大きさに関係なく圧力を設定できるのは、圧力制御弁の定格圧の10%ないし20%である。いま、20%を採って式で表現すると
p22/p21≦5・・・(10)
ここに、p22:最高設定圧
p21:最低設定圧
また、最低設定圧は予圧p1より大きくなければならないから上記(6)の関係が必要。
p21≧1.11×p1・・・(6a)
これを上記(10)に代入すれば
p22≦5×1.11×p1=5.55×p1・・・(11)
【0005】
このときも増圧の程度の上限を設定圧の15%upまでとして
p3/p2=1.15・・・(5a)
上記(6a)、(11)、(5a)およびポリトロープ指数nをACCの関係式(4)に適用すればACC容器容積/変動容積v1/Δvを求めることができる。
上記(4)、(5a)、(6a)、(11)の関係から、例えばn=1.59とすると
ACC容器容積は
v1/Δv=66・・・(12)
最高設定圧と最低設定圧の関係は
p22/p21≦5
である。つまり、この回路で圧力調整範囲は最高圧/最低圧=4.8〜5.0である。
【0006】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【特許文献1】特開平8−118098号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したファインブランキングプレス機の油圧回路では、板押さえ力および逆押さえ力の圧力調整範囲が狭いため加工されるワークの形状が限定されるという問題が生じていた。
【0008】
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、板押さえ力および逆押さえ力を広範囲で調節できるファインブランキングプレス機の油圧回路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項1に記載の発明は、油圧シリンダに所要の圧油を供給してワークを拘束せん断するファインブランキングプレス機の油圧回路であって、所要の圧油となるように油圧制御するサーボ式圧力制御弁と、油圧制御した圧油を蓄圧可能なピストン式アキュムレータとを備えている構成である。
この構成によれば、サーボ式圧力制御弁を備えているため、油圧回路の油圧を所要の圧油にすることができる。また、ピストン式アキュムレータを備えているため、急激な圧力変化にも追従可能となる。さらに、ブラダ式アキュムレータと比較すると、圧力制約を受けないため広範囲の圧力制御に対応可能である。
したがって、圧力調整範囲は広くなり、様々な形状のワークを加工できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図1〜2を用いて説明する。
図1は、本発明に係るファインブランキングプレス機の逆押さえ力を作用させるラム駆動用油圧回路の一実施例を概念的に示す油圧回路図である。図2は、油圧制御のブロック図である。
【0011】
[油圧回路について]
まず、図1を参照して油圧回路について説明する。
油圧シリンダ10の上室11には、管路41が接続してあり他端は制御弁SVに接続してある。この管路41には、管路内の圧力検出可能な圧力検出部PHが設けてある。また、制御弁SVには管路42が接続してあり他端は絞り弁Cに接続している。絞り弁Cの出側は油タンクTへの戻り管路43に接続している。さらに、制御弁SVには管路44が接続してあり他端はサーボ式圧力制御弁RVとピストン式ACC20および逆止弁30が接続してある。また、サーボ式圧力制御弁RVの出側は油タンクTへの戻り管路43に接続している。また、逆止弁30には管路45が接続してあり他端はモータMで駆動されるポンプPを接続してある。ポンプPは油タンクTからフィルタFを経由して管路45に圧油を供給する構成にしてある。
【0012】
[動作について]
次に、本実施例の動作について説明する。
制御弁SVのソレノイド(図示しない)がONされていると管路41と管路44は接続され、ポンプPにより油タンクTの油は逆止弁30を経て管路44と管路41を経て上室11に供給され、ロッド13を下方へ駆動させラム14を押し下げる。このとき、管路44の圧力はサーボ式圧力制御弁RVで制御され、ピストン式ACC20もこの圧力で充満していて、上室11の圧力はサーボ式圧力制御弁RVの設定値になる。なお、ロッド13には弾性部材(図示しない)が巻装されており、上室11へ圧油が供給されると弾性部材の付勢力に抗してラム14は下方へ駆動されている。
【0013】
一方、制御弁SVのソレノイドがOFFされていると管路41は管路42に接続され、絞り弁Cと管路43を経て油タンクTに接続するから、管路41の圧力はゼロとなり上室11の油は弾性部材の付勢力で押し上げられて、ロッド13は遅い速度で上昇ストロークし、油圧的にロック状態となる。
【0014】
[油圧制御について]
続いて、図2を参照して油圧制御について説明する。
図2に示す制御で実施される油圧制御は、主制御部64、サーボ式圧力制御弁駆動装置66、サーボ式圧力制御弁RV、上室11と圧力検出部PHによって実施されている。サーボ式圧力制御弁駆動装置66は圧力検出部PHからの信号を受けて指令値との偏差信号を出力する主制御部64が出力する信号を受けて、サーボ式圧力制御弁RVを駆動する駆動電流を供給する。
【0015】
上述した構成の油圧回路を従来技術と比較する。
サーボ式圧力制御弁RVでの圧力制御は、圧力検出部PHで検出した回路圧力値と予め設定した設定圧力値の差がゼロとなるように作用する。つまり、流量に影響されることなく圧力を制御できる。ただし、サーボ式圧力制御弁RVの定格電流の3%程度の不感帯があるから正確に制御可能な最小設定圧は最高設定圧の約3%である。
p21≧p22×0.03・・・(13)
従来技術に記した(10)と同じように表すと
p22/p21≦1/0.03=33.3・・・(14)
ここに、p22:最高設定圧
p21:最低設定圧
つまり、このやり方の圧力制約はバネ式圧力制御弁に比べると各段に改善する。また最低設定圧は予圧p1より大きくなければならないから(6)の関係が必要。
p21≧1.11×p1・・・(6b)
これを(14)に代入すれば
p22≦33.3×1.11×p1=36.96×p1・・・(15)
【0016】
このときも増圧の程度の上限を設定圧の15%upまでとして
p3/p2=1.15・・・(5b)
(6b)、(15)、(5b)およびポリトロープ指数nをACCの関係式(4)に適用すればACC容器容積/変動容積v1/Δvを求めることができる。
【0017】
(4)、(5b)、(6b)、(15)の関係から、例えばn=1.59とすると
ACC容器容積は
v1/Δv=439.3・・・(16)
最高設定圧と最低設定圧の関係は
p22/p21≦33.3
である。つまり、この回路で圧力調整範囲は
最高圧/最低圧=33〜33.3である。
【0018】
このように、本実施例を従来技術と比較した場合、圧力調整範囲が大きくなるため、逆押さえ力を広範囲で調節できる。
また、ピストン式ACCを用いることにより、圧力制御の範囲が限定されないため、広範囲の圧力制御に対応することができる(従来技術に記したブラダ式ACCであれば、ゴム製のブラダの強度に由来する圧力制約が存在した)。
【0019】
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
実施例の油圧回路は、ファインブランキングプレス機の逆押さえ力を作用させるラム駆動用油圧回路に適用する例を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、ファインブランキングプレス機の板押さえ力を作用させるラム駆動用油圧回路に適用しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】図1は、本発明に係るファインブランキングプレス機の逆押さえ力を作用させるラム駆動用油圧回路の一実施例を概念的に示す油圧回路図である。
【図2】図2は、油圧制御のブロック図である。
【図3】図3は、従来技術の油圧回路図である。
【図4】図4は、図3とは異なる形態の従来技術の油圧回路図である。
【符号の説明】
【0021】
10 油圧シリンダ
20 ピストン式アキュムレータ
RV サーボ式圧力制御弁

【特許請求の範囲】
【請求項1】
油圧シリンダに所要の圧油を供給してワークを拘束せん断するファインブランキングプレス機の油圧回路であって、
所要の圧油となるように油圧制御するサーボ式圧力制御弁と、
油圧制御した圧油を蓄圧可能なピストン式アキュムレータとを備えているファインブランキングプレス機の油圧回路。






【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2006−263794(P2006−263794A)
【公開日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−88274(P2005−88274)
【出願日】平成17年3月25日(2005.3.25)
【出願人】(591153651)浅井興産株式会社 (4)
【Fターム(参考)】