JP2907426B2

JP2907426B2 - パンチプレス

Info

Publication number: JP2907426B2
Application number: JP63093264A
Authority: JP
Inventors: 欽志郎内藤; 善晴広田
Original assignee: Amada Co Ltd; Yuken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd; Yuken Kogyo Co Ltd
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1988-04-15
Publication date: 1999-06-21
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JPH01266997A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、パンチプレスに関し、特に、低騒音、低振
動で打抜加工及び絞り加工を行うことができる油圧シリ
ンダ式のパンチプレスに関する。

（従来の技術）従来よりパンチプレスとして、いわゆるクランクモー
ションタイプの機械式パンチプレスが多用されている。

しかしながら、従来の機械式パンチプレスは加工作業
中に極めて大きな振動ないし騒音が発生する。

すなわち、従来は、モータによって回転されるクラン
ク機構によってラムが上下動され、このラムによってパ
ンチが下降されてワークに当接するとき、パンチは高速
でもってワークに衝撃的に当接するので大きな騒音を生
じるものである。

また、環境規制基準に適合させるため、パンチプレス
は、その使用を時間的、地域的に大きく制限され、規制
の厳しい地域では大がかりな防振装置や防音装置を付属
せざるを得ない状況にある。

一方、従来の機械式パンチプレスは、打抜加工を目的
として構成されており、絞り加工を行うことは困難であ
る。

特に、一枚の板材上に多数の絞り部を有する場合や、
一枚の板材上に打抜部の他に絞り部を混在させる場合等
の加工を精度良く迅速に行うことができる装置の開発が
望まれている。

（発明が解決しようとする課題）上述のように従来の機械式パンチプレスにあっては、
打抜時の振動・騒音が大きく、環境規制基準に適応する
ことができなかった。

また、従来のパンチプレスでは絞り加工を行うことが
でなかった。

さらに、油圧シリンダによってラムを上下動し、この
ラムによってパンチを下降する形式のパンチプレスにお
いては、上記油圧シリンダの作動を高速化すべく、油圧
シリンダの制御を行う制御弁の切り換えを高速で行う
と、管路内を高速で移動している作動油の遮断を瞬間的
に行う態様となり、サージ圧の発生による油撃音（オイ
ルハンマ）が発生するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、低振動ないし低騒音で、かつ打抜加工の他に絞り
加工をも行うことができるパンチプレスを提供すること
にある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、パンチ
を下降せしめるためのラムを上下動するための油圧シリ
ンダと、この油圧シリンダの動作を制御する制御弁と、
上記制御弁の制御を行うサーボ増幅器と、所定の打抜加
工パターンを記憶した打抜加工パターン記憶部と、所定
の絞り加工パターンを記憶した絞り加工パターン記憶部
と、指令入力部からの指令により前記打抜加工パターン
記憶部又は絞り加工パターン記憶部に記憶された打抜用
又は絞り用の加工パターンを前記サーボ増幅器に与える
主制御部とを備えてなり、前記制御弁のＴポートに伸縮
性ホースの一端側を接続し、この伸縮性ホースの他端側
にタンクに接続した管路を接続して、前記制御弁と前記
管路との接続部付近に発生する油撃音を吸収する構成と
してなるものである。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

最初に、この発明をタレットパンチプレスを例にとっ
てその機械的構成及び作用を説明する。タレットパンチ
プレスは下部フレームの上部に回転自在に設けられた上
部タレットと、上部フレームの下部に上部タレットと同
期して回転自在に設けられた下部タレットなどから構成
されている。上部タレットの円周上には複数のパンチが
回転自在に割出されるように装着されている。下部タレ
ットの円周上には前記パンチと対応した位置に複数のダ
イが回転自在に割出されるように装着されている。

前記上部フレームの上方には、往復動自在なラムを備
えた油圧シリンダが設けられている。その油圧シリンダ
を高速に作動せしめることにより、ラムが往復動され
る。そのラムの往復動によりパンチが往復動されてダイ
上に載置されたワークにパンチ加工が施されることにな
る。

第１図において、パンチプレスにおける下型としての
ダイ１上に板材Ｗが載置されている。そのダイ１の上方
にはパンチガイド３が設けられており、そのパンチガイ
ド３内には往復動自在な上型としてのパンチ５がスプリ
ング７を介して装着されている。そのパンチ５の上方に
はストライカ９を介してラム11が設けられている。

そのラム11の上方には油圧シリンダ13が設けられてお
り、その油圧シリンダ13内にはピストン15が設けられて
いる。そのピストン15の下部には下方へ突出したピスト
ンロッド17が一体化されており、そのピストンロッド17
の下部には前記ラム11が取付けられている。

前記油圧シリンダ13内にはピストン15を境にして上部
シリンダ室19Aと下部シリンダ室19Bとが形成されてお
り、その上部シリンダ室19Aと下部シリンダ室19Bとの受
圧面積が3:1となるように予め設定されている。

その上部シリンダ室19Aには管路21の一端が連通され
ており、管路21の他端は制御弁としての高速用の４ポー
ト３位置比例弁23におけるＡポートに接続されている。
下部シリンダ室19Bには管路25の一端が連通されてお
り、管路25の他端は前記４ポート３位置比例弁23におけ
るＢポートに接続されている。

４ポート３位置比例弁23にはソレノイドSOLが備えら
れている。その４ポート３位置比例弁23におけるＰポー
トには管路27の一端が接続されており、その管路27の他
端はサージダンパ29に接続されている。前記管路27の途
中における接続部31には管路33の一端が接続されてお
り、管路33の他端はアキュームレータ35に接続されてい
る。

前記サージダンパ29には管路37の一端が接続されてお
り、管路37の他端はチェック弁CVに接続されている。そ
のチェック弁CVには管路39の一端が接続されており、管
路39の他端は油圧ポンプＰに接続されている。その油圧
ポンプＰには油圧ポンプＰを作動せしめるための電動機
のごとき駆動モータＭが連結されている。その油圧ポン
プＰには管路41の一端が接続されており、管路41の他端
はフィルタＦに接続されてタンクＴに連通されている。
前記管路37の途中における接続部43には管路45の一端が
接続されており、管路45の他端は圧力計47に接続されて
いる。

前記４ポート３位置比例弁23におけるＴポートには管
路49の一端が接続されており、その管路49の他端は伸縮
性ホース51に接続されている。この伸縮性ホース51は、
第２図に示すように、ホース51Aとホース51Bに分割され
ている。そして、この伸縮性ホース51には、管路53の一
端が接続されており、管路53の他端は前記タンクＴに連
通されている。タンクＴにはオイルクーラ装置OCが連結
されており、タンクＴ内の油を冷却せしめている。

前記４ポート３位置比例弁23に備えられたソレノイド
SOLには管路55の一端が接続されており、その管路55の
他端はシーケンス弁57に接続されている。そのシーケン
ス弁57には管路59の一端が接続されており、管路59の他
端は前記管路37の接続部43に接続されている。前記管路
55の途中における接続部61には管路63の一端が接続され
ており、管路63の他端は圧力計65に接続されている。前
記管路55の途中における接続部67には管路69の一端が接
続されており、管路69の他端はアキュムレータ71に接続
されている。

なお、２点鎖線で囲った部分は通称油圧駆動源と呼ん
でいる。

上記構成により、駆動モータＭを駆動し油圧ポンプＰ
を作動させると、タンクＴ内の油はフィルタF,管路41を
介して管路39に吐出される。管路39に吐出された圧油は
チェック弁CV,管路37,サージダンパ29,管路27を経て、
４ポート３位置比例弁23のＰポートに送られる。

４ポート３位置比例弁23のソレノイドSOLを作動させ
て、ＰポートとＡポート，およびＢポートとＴポートを
連通せしめることによって、Ｐポートに送られた圧油は
管路21を経て油圧シリンダ13の上部シリンダ室19Aに供
給される。下部シリンダ室19B内の油は管路25,49,伸縮
性ホース51A,51Bおよび管路53を経てタンクＴに戻され
る。

上部シリンダ室19Aに送られた油圧によりピストン15
が下降しピストンロッド17に取付けられたラム11も一緒
に下降する。ラム11が下降することによってストライカ
９を介してパンチ５が下降してダイ１上に載置された板
材Ｗにパンチ加工が施される。また、４ポート３位置比
例弁23のソレノイドSOLを作動させて、ＰポートとＢポ
ート，およびＡポートとＴポートが連通するように切換
えると、Ｐポートに送られた圧油は管路25を経て下部シ
リンダ室19Bに供給される。上部シリンダ室19A内の圧油
は管路21,49,伸縮性ホース51A,51Bおよび管路53を経て
タンクＴに戻される。而して、下部シリンダ室19Bに送
られた圧油により、パンチ11が上昇して元の状態に戻さ
れる。

前記管路27と管路37との間にはサージ圧や油圧の脈動
を吸収緩和するためのアキュームレータ等よりなるサー
ジダンパ29が配設されている。このサージダンパ29を設
けたことにより、油圧ポンプＰの作動で発生する油圧ポ
ンプＰのポンプ吐出音を低減することができる。また、
油圧ポンプＰに連結され駆動モータＭを制振鋼板で覆
い、内側を吸音材で貼り、ポンプ吸入側配管をフレキシ
ブルホースとしてタンクＴへの防振を行ないタンク共鳴
をおさえることにより油圧駆動源単体の騒音を減少させ
ている。

また前記油圧シリンダ13における上部シリンダ室19A
と下部シリンダ室19Bの受圧面積を3:1とすると共に、第
２図に示したように４ポート３位置比例弁23のスプール
23Sにおいて、ポートＰとポートＡとの連通の開度を調
節するエッジ部Ｅと、ポートＰとポートＢとの連通の開
度を調節するエッジ部Ｅとを、図２に示すように、逆方
向に切削し、各エッジ部Ｅの傾向きを、前記上部シリン
ダ室19Aと下部シリンダ室19Bの受圧面積の比に対して3:
1に形成してある。すなわち、ポートＰとポートＡとが
連通してポートＰからポートＡへ流れる圧油の流量とポ
ートＢとポートＴとが連通してポートＢからポートＴへ
流れる圧油の流量との比が3:1となり、またポートＰと
ポートＢとが連通してポートＰからポートＢへ流れる圧
油の流量とポートＡとポートＴとが連通してポートＡか
らポートＴへ流れる圧油の流量との比が1:3となるよう
に構成してある。換言すれば、油圧シリンダ13によって
ラム11が下降するときの応答性と上昇するときの応答性
がほぼ等しくなるように構成してある。而して、スプー
ル変位と比例弁無負荷流量Ｑとの関係を見ると、第３図
に示す如き曲線となっている。すなわち、第３図におい
て、ＰポートからＡポートへの供給流量は曲線C₁に、Ｐ
ポートからＢポートへの供給流量は曲線C₂に示す如く制
御されて油圧シリンダ13の高速応答と加減速制御を行な
っているのである。

このように、油圧シリンダ13を高速サイクルで作動さ
せるため、４ポート３位置比例弁23のスプールＳは高速
で切り換えられ、戻りポートとなるＢポート又はＡポー
トの開閉が高速かつ急速に切換えられる。而して、Ｔポ
ートに流れた油量は慣性で流れるため、Ｔポートを閉じ
た瞬間には管路53内の油は慣性でもってオイルタンクへ
排出される傾向にある。したがって、Ｔポートの閉じた
部分と管路53内の油は分離する傾向にあり、この部分に
負圧空間が生じる傾向にある。よって、管路53内をオイ
ルタンクへ排出される傾向にある油は上記負圧空間に戻
されることとなり、この際に大きな油撃音（オイルハン
マ）が発生し騒音となっていた。

この騒音となる油撃音を緩和するために、種々検討を
重ねた結果、戻り回路としての管路53におけるＴポート
側の近傍に伸縮性ホース51A及び51Bを介設せしめた。そ
の結果、戻り油が衝撃的に衝突する際、伸縮性ホース51
A及び51Bが伸縮して衝撃時のエネルギーが吸収されて油
撃音が非常に小さく緩和される。而して、パンチプレス
の周囲には騒音になるまでの音は発生しなくなる。

この伸縮性ホース51A及び51Bは戻り回路の管路53より
太く、かつ伸縮性の大きなものを使用することが好まし
い。また、第２図に示したように、伸縮性ホース51は伸
縮性ホース51A及び51Bに分割して使用した方が音の発生
がさらに緩和されて効果が大となる。伸縮性ホース51A
及び51Bはゴムなどの弾性ホースが適しているが、それ
以外の音を吸収する材質であっても構わない。さらに、
この伸縮性ホース51A及び51BはＴポートより遠く離れた
位置に介設せしめたのでは効果がなく、従来油撃音が生
じていた位置に介設せしめるものである。

これにより、本実施例によれば、騒音値を従来装置に
比べて約15dB低下させることが可能となった。

次に、本発明の制御系の構成及び作用を説明する。

前記油圧シリンダ装置13には、ラム11のストローク位
置を逐一検出する差動トランス73が設けられており、そ
の検出信号（アナログ信号）は差動トランス増幅器75で
増幅された後、制御装置77及びサーボ増幅器79へ供給さ
れる一方、この検出信号は微分器81を介して速度信号に
変換された後、サーボ増幅器79へ供給されている。

また、制御装置77には、圧力センサ83で検出された油
圧シリンダ13の上部シリンダ室19Aの圧力信号が供給さ
れている。

前記サーボ増幅器79は、制御装置77から供給される基
準位置信号とフィードバックされた検出位置信号との偏
差を増幅し、その偏差信号と速度帰還信号との誤差を演
算して増幅する位置・速度制御部85と、この誤差信号の
位相補償をする位相補償器87と、位相補償後の信号を電
力増幅して比例弁23へ制御信号として出力する電力増幅
器89とから成っている。

従って、制御装置77の位置基準信号に対して位置の帰
還信号のみならず、速度の帰還信号が補助ループとして
入力され、また、位相補償器87で、位相遅れ、位相進み
が是正されているので、制御系の応答性が向上し、かつ
オーバシュートが改善され、その結果、装置の低騒音化
が可能となる。

前記制御装置77は、第４図に示すように、主制御部77
aを制御中枢として、位置検出部77bと、圧力検出部77c
と、加工パターン設定部77dと、打抜加工パターン記憶
部77eと、絞り加工パターン記憶部77fと、指令入力部77
gとを備えている。

位置検出部77b及び圧力検出部77cは、前記位置検出信
号及び圧力信号を入力してラム11の現在位置及び加圧力
を検出している。

打抜加工パターン記憶部77eには、各種打抜加工に対
する加工パターンが記憶されている。絞り加工パターン
記憶部77fには、各種絞り加工に対する加工パターンが
記憶されている。これら加工パターンは各種打抜又は絞
り加工に対し固定的であるもののほか、各種加工条件に
応じて変更可能のものを含んでいる。

次に、上記構成のパンチプレスの作用を説明する。

第５図は、打抜加工パターン記憶部に記憶されるテー
ブルデータの説明図、第６図及び第７図は、打抜加工用
及び絞り加工用の金型の説明図、第８図及び第９図は、
打抜加工及び絞り加工の加工のパターンの説明図であ
る。板材Ｗは、共に厚みｄであるとし、その上表面位置
はZ₁であるとする。

まず、指令入力部77gから所定の打抜又は、絞りの加
工が指令されると、ラム11の直下に指令に応じた打抜用
又は絞り用の金型が選択配置される。これは、タレット
パンチプレスではタレットの回転により行われる。

次に、加工種に応じ、打抜加工パターン記憶部77e又
は絞り加工パターン記憶部77fの検索が行われ、加工パ
ターン設定部77dに、第８図又は第９図に示すように所
定の加工パターンが以下のように設定される。

第５図に示すように、前記打抜加工パターン記憶部77
eには、材質毎、板厚毎及び時間毎に打抜トン数、振動
数及び騒音値を法規制以下のものにすることができる速
度値のデータがテーブルとして記憶されている。

そして、打抜加工パターン記憶部77eは、指令入力部7
7gから打抜トン数が入力されると、前記テーブルから所
定のデータ（適正速度値）を抽出し、第８図に示す加工
パターンを生成して保持する。

図示のように、加工パターンP_Aは、接近区間の速度
V_A,打抜区間の速度V_B、スクラップ（ブランキングの場
合は製品）打抜区間の速度V_C,復帰区間の速度V_Dで規定
されている。

接近区間は、板材Ｗの上面より小さな距離（例えば2m
m）だけ上方側の始端位置Z₂から開始され、その速度V_A
は高速に定められる。

打抜区間は、厚み2mm以下の板材では、その厚みｄ、
厚み2mm以上の板材では、板材Ｗの上面から2mm下方側の
位置Z₃まで定められ、速度V_Bは第５図のテーブルデータ
で定められる。

打出し区間は打抜終端点Z₃から板材Ｗの下部より所定
距離（例えば2mm）下方の位置Z₄までに定められ、その
速度V_Cは最高速に定められる。

復帰区間は、打出し終端Z₄から前記始端Z₂に向けて定
められ、その速度V_Dは最高速に設定される。

以上の如く生成された加工パターンP_Aは主制御部77a
に転送され、このパターンP_Aにより前記比例弁23がサー
ボ増幅器79で制御される。

このとき、サーボ増幅器79には、位置の復帰信号のみ
ならず、速度の帰還信号が入力され、制御量のオーバー
シュートが防止されている。また、位相補償がされてい
るので、速やかな位置制御が実行できる。

そして、パンチ５は第８図に示す通りの適正加工パタ
ーンで駆動され、低振動ないし低騒音で高効率の加工が
続行されることになる。

一方、第９図に示すように、絞り加工パターンP_Bは、
板材Ｗの上表面位置Z₁より少し高い位置から板材Ｗの上
表面位置Z₁にかけての接近区間と、板材の上表面位置Z₁
から絞り終了位置Z₂にかけての絞り区間と、絞り終了位
置Z₂での加圧保持区間と、加圧保持後の復帰区間とで規
定されている。複雑な絞り形状では、絞り区間を複数段
に分割しても良い。

絞り区間での速度は、板材に割れなど生ずることがな
いよう、十分小さな値が適用される。加圧保持時間△ｔ
は、板材Ｗに反りが生ずることがないよう、スプリング
バックを吸収するためのもので、具体的には絞り形状に
応じ30〜90msの値が適用される。

各区間域及び各区間速度並びに加圧保持時間で定まる
絞り加工パターンは、板厚、絞り形状に応じて予めパタ
ーン化され、絞り加工パターン記憶部77fに記憶されて
いるが、定形的な絞り加工にあっては、板厚及び絞り深
さに応じて自動演算することもできる。

以上により、本例のパンチプレスは、指令入力部77g
から順次所定の打抜又は絞りの加工を指令し、第８図又
は第９図に示す打抜用又は絞り用の加工パターンを主制
御部77aからサーボ増幅器79に与えつつ、板材Ｗの所定
の平面位置に所定の打抜又は絞り加工を与えることがで
きる。

なお、打抜加工パターンP_A又は絞り加工パターンP
_Bは、打抜加工パターン記憶部77e又は絞り加工パターン
記憶部77fから迅速に検索されあるいは演算されるの
で、打抜及び絞り加工の切換えに多くの時間を要するこ
とはない。

以上、上記実施例では、打抜速度V_Bのみを第５図のテ
ーブルデータから抽出して加工パターンP_Aを生成した
が、材質毎、厚みｄ毎の時間帯毎の加工パターンのテー
ブルデータを準備しておいて、加工パターンそのものを
テーブルデータから選択するようにしてもよい。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではな
く、適宜の設計的変更を行うことにより、他の態様でも
実施し得るものである。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要
するに本発明は、パンチ（５）を下降せしめるためのラ
ム（11）を上下動するための油圧シリンダ（13）と、こ
の油圧シリンダ（13）の動作を制御する制御弁（23）
と、上記制御弁（23）の制御を行うサーボ増幅器（79）
と、所定の打抜加工パターンを記憶した打抜加工パター
ン記憶部（77e）と、所定の絞り加工パターンを記憶し
た絞り加工パターン記憶部（77f）と、指令入力部（77
g）からの指令により前記打抜加工パターン記憶部（77
e）又は絞り加工パターン記憶部（77f）に記憶された打
抜用又は絞り用の加工パターンを前記サーボ増幅器（7
9）に与える主制御部（77a）とを備えてなり、前記制御
弁（23）のＴポートに伸縮性ホースの一端側を接続し、
この伸縮性ホースの他端側にタンクに接続した管路（5
3）を接続して、前記制御弁（23）と前記管路（53）と
の接続部付近に発生する油撃音を吸収する構成である。

前記構成により、本発明によれば、加工パターンに従
って制御弁23が制御されてラム11の下降速度が制御さ
れ、このラム11の下降によってパンチ５がワークに当接
するときの速度を減速して低速にできるので、加工時の
騒音発生を抑制することができる。この際、加工パター
ンは打抜用又は絞り用の加工パターンが指令されるの
で、打抜き加工時及び絞り加工時とも騒音の発生を抑制
できるものである。そして、制御弁23の切換操作時に戻
り油の衝撃によってオイルハンマによる騒音が生じる傾
向にある場合であっても、伸縮ホース51の伸縮によって
衝撃時のエネルギーが吸収されてオイルハンマによる騒
音の発生が緩和されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図に係るパンチプレスの一実施例を示す構成図、第
２図は同実施例の制御弁部分の拡大図、第３図は制御弁
の特性図、第４図は第１図実施例における制御装置の構
成を示すブロック図、第５図乃至第９図は同実施例の作
用説明図である。１……ダイ（下型）、５……パンチ（上型）、11……ラ
ム 13……油圧シリンダ、23……４ポート３位置比例弁（制
御弁） 49,53……管路、51A,51B……伸縮性ホース、77……制御
装置 77a……主制御部、77e……打抜加工パターン記憶部 79……サーボ増幅器、87……位相補償部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−148500（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−141899（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−9799（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−191700（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−68088（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−129989（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−93692（ＪＰ，Ｕ) 特公昭55−20113（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭32−2484（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B30B 15/16,15/20 B30B 15/00 B21D 24/00,28/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パンチ（５）を下降せしめるためのラム
（11）を上下動するための油圧シリンダ（13）と、この
油圧シリンダ（13）の動作を制御する制御弁（23）と、
上記制御弁（23）の制御を行うサーボ増幅器（79）と、
所定の打抜加工パターンを記憶した打抜加工パターン記
憶部（77e）と、所定の絞り加工パターンを記憶した絞
り加工パターン記憶部（77f）と、指令入力部（77g）か
らの指令により前記打抜加工パターン記憶部（77e）又
は絞り加工パターン記憶部（77f）に記憶された打抜用
又は絞り用の加工パターンを前記サーボ増幅器（79）に
与える主制御部（77a）とを備えてなり、前記制御弁（2
3）のＴポートに伸縮性ホースの一端側を接続し、この
伸縮性ホースの他端側にタンクに接続した管路（53）を
接続して、前記制御弁（23）と前記管路（53）との接続
部付近に発生する油撃音を吸収する構成としてなること
を特徴とするパンチプレス。