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JP5934673B2 - クランクプレス機 - Google Patents

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JP5934673B2
JP5934673B2 JP2013108292A JP2013108292A JP5934673B2 JP 5934673 B2 JP5934673 B2 JP 5934673B2 JP 2013108292 A JP2013108292 A JP 2013108292A JP 2013108292 A JP2013108292 A JP 2013108292A JP 5934673 B2 JP5934673 B2 JP 5934673B2
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Description

本発明は、フライホイールと、このフライホイールの動力をクランク軸に伝達可能な湿式のクラッチ機構と、このクラッチ機構を駆動するクラッチシリンダとを備えたクランクプレス機に関するものである。
従来より、外部駆動源から回転動力が供給されるフライホイールとクランク軸との間にクラッチ機構とブレーキ機構が設けられており、いずれか一方をクラッチシリンダで選択的に作動させる湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を備えたクランクプレス機は知られている。
例えば、特許文献1では、クラッチシリンダに作動油を供給する油圧シリンダと、この油圧シリンダのピストンを進退させるネジ・ナット機構と、このネジ・ナット機構を回転制御するサーボモータとを備えている。
特開2009−236173号公報
しかしながら、従来のクランクプレス機では、大質量のフライホイールの回転を制御するために、クラッチシリンダのサイズが大きく、その圧力室内に大量の高圧油を送り込まなければならない。
上記特許文献1の発明では、クラッチシリンダのサイズが大きくなると、制御用のサーボモータが連結された油圧シリンダのサイズも大きくせざるを得ず、それを駆動させるためのサーボモータも大きくする必要があり、結果としてクランクプレス機のサイズが大きくなってしまうという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大型のサーボモータを用いることなく、精密な制御が容易なクランクプレス機を得ることにある。
上記の目的を達成するために、この発明では、サーボモータを有する回路に加え、別の油圧源を有する回路を設けた。
具体的には、第1の発明では、フライホイールと、該フライホイールの動力をクランク軸に伝達可能な湿式のクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動するクラッチシリンダとを備えたクランクプレス機を前提とする。
そして、上記クラッチシリンダの圧力室に高圧油を供給する油圧回路は、
上記クラッチ機構が完全に接続されるフルクラッチ圧まで上記圧力室内の圧力を上昇させる第1油圧源を有する第1回路と、
上記フルクラッチ圧よりも低く上記クラッチシリンダを駆動可能な一定圧力まで高圧油を供給する第2油圧源を有する第2回路とを備え、
上記第1油圧源は、サーボモータ及び該サーボモータに正方向及び逆方向に駆動される第1油圧ポンプを備えている。
すなわち、サーボモータは精密で高速な回転制御ができる点で有利であるが、サーボモータのみでクランクプレス機のクラッチシリンダを高速駆動するためには、比較的大きなサーボモータで油圧ポンプを駆動して、クラッチシリンダの圧力室に高圧油を送り込む必要がある。しかし、上記の構成によると、特にクラッチ接続時の大容量の高圧油をサーボモータ及びこのサーボモータに正方向及び逆方向に駆動される第1油圧ポンプだけでなく、第2油圧源を用いて送り込むことができるので、サーボモータの大きさを大きくすることなく、高速でクラッチ機構をつなぐことができる。
第2の発明では、第1の発明において、
上記圧力室が上記一定圧力になるのを検出し、上記第2回路による高圧油の供給を停止させる圧力センサを有し、
上記一定圧力を超えた後、上記フルクラッチ圧までは、上記サーボモータ及び上記第1油圧ポンプのみで高圧油を供給するように構成されている。
上記の構成によると、クラッチ機構が完全につながるフルクラッチの手前では、第2油圧源での高圧油の供給を止めてサーボモータ及びそれに駆動される第1油圧ポンプのみで高圧油を供給することができるので、精密なクラッチ制御が可能となる。
第3の発明では、フライホイールと、該フライホイールの動力をクランク軸に伝達可能な湿式のクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動するクラッチシリンダと、該クラッチシリンダにより駆動されて上記クランク軸の回転を停止させるブレーキ機構と、該クラッチシリンダのピストンを該ブレーキ機構側へ付勢するバネ部材とを備えたクランクプレス機を前提とし、
上記クラッチシリンダの圧力室に高圧油を供給する油圧回路は、
上記バネ部材と釣り合う一定圧力になるまで上記圧力室の高圧油を逃がすロジック回路と、
上記一定圧力から上記ブレーキ機構が完全に接続されるフルブレーキとなるまで上記圧力室の高圧油を逃がすサーボモータ及び該サーボモータに正方向及び逆方向に駆動される第1油圧ポンプとを備えている。
すなわち、サーボモータは精密で高速な回転制御ができる点で有利であるが、サーボモータのみでクランクプレス機のクラッチシリンダを高速駆動するためには、比較的大きなサーボモータで油圧ポンプを駆動して、クラッチシリンダの圧力室の高圧油を逃がしてバネ部材によりピストンを押し付ける必要がある。しかし、上記の構成によると、特にクラッチ解放後にブレーキ機構を効かせるために大容量の高圧油をロジック回路で逃がすことができるので、サーボモータ及びこれに正方向及び逆方向に駆動される第1油圧ポンプの大きさを大きくすることなく、高速でブレーキ機構を効かせることができる。一方、ブレーキ機構が完全に接続されるフルブレーキとなるまでサーボモータで圧力室の高圧油を逃がすことができるので、精度のよいブレーキ制御が可能となる。
第4の発明では、第3の発明において、
上記ロジック回路は、
上記一定圧力になると高圧油を逃がすリリーフ弁と、
上記リリーフ弁が高圧油を逃がしている間は開いて上記クラッチシリンダ内の高圧油を逃がし、該リリーフ弁が高圧油を逃がすのを止めると閉じるロジック弁とを備えている。
上記の構成によると、リリーフ弁が一定圧力まで高圧油を逃がしている間はロジック弁が開いて圧力室の高圧油を高速で逃がし、圧力室が一定圧力まで低下すると、リリーフ弁が閉じてロジック弁も閉じるので、その後はサーボモータで精密な制御を行いながら圧力室の高圧油を逃がすことができる。
第5の発明では、フライホイールと、該フライホイールの動力をクランク軸に伝達可能な湿式のクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動するクラッチシリンダと、該クラッチシリンダにより駆動されて上記クランク軸の回転を停止させるブレーキ機構と、該クラッチシリンダのピストンを該ブレーキ機構側へ付勢するバネ部材とを備えたクランクプレス機を前提とし、
上記クラッチシリンダの圧力室に高圧油を供給する油圧回路は、
上記クラッチ機構が完全に接続されるフルクラッチ圧まで上記圧力室の圧力を上昇させるサーボモータを含む第1油圧源を有する第1回路と、
上記フルクラッチ圧よりも低く上記クラッチシリンダを駆動可能な一定圧力まで高圧油を供給する第2油圧源を有する第2回路と、
上記バネ部材と釣り合う一定圧力になるまで高圧油を逃がすロジック回路とを備え、
上記サーボモータは、上記一定圧力から上記ブレーキ機構が完全に接続されるフルブレーキとなるまで上記圧力室の高圧油を逃がすように構成されている。
すなわち、サーボモータは精密で高速な回転制御ができる点で有利であるが、サーボモータのみでクランクプレス機のクラッチシリンダを高速駆動するためには、比較的大きなサーボモータで油圧ポンプを駆動して、クラッチシリンダの圧力室に高圧油を送り込んでクラッチ機構をつないだり、圧力室内の高圧油を逃がしてブレーキ機構を効かせる必要がある。しかし、上記の構成によると、クラッチ接続時の大容量の高圧油をサーボモータだけでなく、第2油圧源を用いて送り込んだり、ブレーキ機構を効かせるときにロジック回路を開いて高圧油を高速で排出することができるので、サーボモータの大きさを大きくすることなく、高速でクラッチ機構をつないだり、ブレーキ機構を効かせたりすることができる。
以上説明したように、本発明では、クラッチシリンダに高圧油を供給する油圧回路にクラッチ機構が完全に接続されるフルクラッチ圧まで圧力を上昇させるサーボモータを含む第1油圧源を有する第1回路と、フルクラッチ圧よりも低くクラッチシリンダを駆動可能な一定圧力まで高圧油を供給する第2油圧源を有する第2回路とを設けた。
また、クラッチシリンダに高圧油を供給する油圧回路にバネ部材と釣り合う一定圧力になるまで高圧油を逃がすロジック回路と、一定圧力からブレーキ機構が完全に接続されるフルブレーキとなるまでクラッチシリンダを駆動するサーボモータを設けた。
したがって、これらの発明によると、大型のサーボモータを用いることなく、制御が容易なクランクプレス機を得ることができる。
本発明の実施形態に係るクランクプレス機の油圧回路図である。 クラッチシリンダ及びその周辺を簡略化して示す模式図である。 クラッチシリンダの作動する様子を時系列で示すグラフである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
詳しくは図示しないが、本発明の実施形態に係るクランクプレス機は、駆動状態と空転状態とを切換可能なメインモータを備え、このメインモータの動力がフライホイール10に伝達されるようになっている。図2に一部を示すように、クランクプレス機は、さらにフライホイール10により回転されるクランク軸11を備えている。クランク軸11の一端は、湿式ディスク型のクラッチ機構12を介してフライホイール10に連結されている。このクラッチ機構12をつなぐとフライホイール10の回転動力がクランク軸11に伝達され、クラッチ機構12を離すとその回転動力が遮断されるようになっている。クラッチ機構12と対向する位置にクランク軸11の回転を減速又は停止させるディスク型のブレーキ機構13が設けられている。
そして、クランク軸11の下方には、コンロッドを介してスライドが連結され、このスライドは、クランク軸11に連動して上側の待機位置と下側のプレス位置との間で往復昇降運動可能に構成され、その下面に鍛造プレスのための金型の上型を取付可能となっている。クランクプレス機は、制御盤9(図1にのみ示す)で制御されている。
図2に示すように、クラッチ機構12は、クランク軸11に回転一体に固定されたクラッチボス部14に内周がスプライン結合された内側ディスク10aと、フライホイール10側に外周がスプライン結合された外側ディスク10bとを備えている。
ブレーキ機構13は、クランク軸11に回転一体に固定されたブレーキボス部15に内周がスプライン結合された内側ディスク13aと、ケース16に外周がスプライン結合された外側ディスク13bとを備えている。
クラッチ機構12とブレーキ機構13との間には、クランク軸11に沿って往復移動可能なクラッチシリンダ17が配置されている。このクラッチシリンダ17は、ピストン17aと、このピストン17aに連結されたロッド17bと、ピストン17aをブレーキ機構13側へ押圧するバネ部材17cとを備えている。この構成により、バネ部材17cと反対側の圧力室17dに高圧油を導入することで、バネ部材17cを押し戻し、内側ディスク10aを外側ディスク10bに密着させると、クラッチ機構12が接続され、逆に圧力室17dの高圧油を抜くことで、バネ部材17cの付勢力により、内側ディスク10aと外側ディスク10bとが離間してクラッチが遮断されるようになっている。
本実施形態では、圧力室17dの高圧油を抜くことで、バネ部材17cがさらにピストン17aを押圧し、内側ディスク13aと、外側ディスク13bとが密着してブレーキ機構13が効くようになっている。
そして、本実施形態のクランクプレス機は、圧力室17dへ高圧油を送り込む油圧回路20を備えている。図1に示すように、この油圧回路20は、クラッチ機構12が完全に接続されるフルクラッチ圧まで圧力室17d内の圧力を上昇させるサーボモータ21を有する第1回路20aと、フルクラッチ圧よりも低くクラッチシリンダ17を駆動可能な一定圧力まで高圧油を供給する第2油圧源を有する第2回路20bとを備えている。サーボモータ21は制御盤9で制御される。
第1回路20aは、サーボモータ21に正方向及び逆方向に駆動される第1ピストンポンプ22を備えている。第1ピストンポンプ22は、オイルタンク23の作動油を高圧油として圧力室17dに吐出可能となっており、逆方向に回転することで圧力室17dの高圧油を強制的にオイルタンク23へ排出することも可能となっている。サーボモータ21及び第1ピストンポンプ22が第1油圧源を構成している。第1油圧源としてピストンポンプ以外の油圧ポンプを用いてもよい。
第2回路20bは、例えば定トルク電動機24を備えている。定トルク電動機24には、第2ピストンポンプ25が連結されている。定トルク電動機24及び第2ピストンポンプ25が第2油圧源を構成している。第2油圧源としては、定トルク電動機24以外の電動機を用いてもよく、サーボモータ21ほど高精度な回転制御を行う必要はない。また、ピストンポンプ以外の油圧ポンプを用いてもよい。第2ピストンポンプ25の吐出側には、第1電磁弁26が設けられている。
第2回路20bには、第2ピストンポンプ25からの高圧油を蓄えておくアキュムレータ27が設けられている。このアキュムレータ27により、圧力室17d内に大容量の高圧油を送り込む際に油圧回路20内の圧力が急激に低下しないようになっている。
一方、油圧回路20には、圧力室17dが一定圧力になるのを検出する圧力センサ28が設けられている。例えば、本実施形態では、圧力室17d内の圧力が2MPaのときにバネ部材17cと釣り合い、5MPaを超えるとクラッチ機構12がつながり始める半クラッチ(ソフトクラッチ)状態となり、8MPaでクラッチ機構12が完全につながるフルクラッチ状態になるものとする。例えば圧力センサ28は、クラッチ機構12の接続時に圧力室17d内の圧力が一定圧力である5MPaになるのを検出し、その検出信号を制御盤9に送るようになっている。そして、信号を受けた制御盤9は、第1電磁弁26に信号を送り、図1に示すOFF状態とし、第2ピストンポンプ25からの高圧油の供給を停止するように構成されている。そして、5MPaを超えた後、フルクラッチ圧までは、サーボモータ21のみで圧力室17dへ高圧油を供給するように構成されている。
第1回路20aには、バネ部材17cと釣り合う2MPaになるまで圧力室17dの高圧油を逃がすロジック回路30が設けられている。ロジック回路30は、2MPaになると高圧油を逃がすリリーフ弁31を備えている。
リリーフ弁31の吐出側には、第2電磁弁32が設けられている。この第2電磁弁32は、図1に示すOFFの場合、リリーフ弁31からの2MPa以上の高圧油をオイルタンク23に逃がし、ONの場合、リリーフ弁31からの2MPa以上の高圧油を通過させないようになっている。
第1回路20aには、リリーフ弁31が高圧油を逃がしている間はクラッチシリンダ17内の高圧油を逃がし、リリーフ弁31が高圧油を逃がすのを止めると閉じるロジック弁33が設けられている。このロジック弁33の制御のために、ロジック弁33とリリーフ弁31との間には、シャトル弁34が配置されている。このシャトル弁34からのパイロット圧でロジック弁33が閉じるように構成されている。
ロジック弁33が閉じた状態では、サーボモータ21により、ブレーキ機構13が完全に接続されるフルブレーキとなるまで回転を調整しながら圧力室17dの高圧油を逃がすことができるようになっている。
次に、本実施形態に係るクランクプレス機の作動について説明する。
図3に時系列で例示するように、クラッチ機構12を接続してフライホイール10の動力をクランク軸11に伝達する場合、制御盤9の制御により、第1電磁弁26及び第2電磁弁32はONとなり、サーボモータ21が正転される。クラッチ機構12を素早く接続するために、サーボモータ21だけでなく、定トルク電動機24も駆動され、第2ピストンポンプ25によってオイルタンク23からの高圧油が急速に圧力室17dに供給される。このため、圧力センサ28の圧力は、0MPaから5MPaへ効率よく上昇する。このとき、ロジック回路30では、シャトル弁34からのパイロット圧により、ロジック弁33が閉じられている。また、アキュムレータ27の作用により、圧力室17d内に大容量の高圧油を送り込む際でも油圧回路20内の圧力が急激に低下しない。
圧力センサ28の値が5MPaに到達すると、その信号が制御盤9に送られ、第1電磁弁26がOFFとなり、高圧油の供給を停止する。5MPaではクラッチ機構12は、半クラッチ状態となる直前にある。
そして、圧力室17dが5MPaの状態からサーボモータ21を正確に制御しながら8MPaまで徐々に昇圧させる。8MPaにおいて、クラッチ機構12が完全に接続されてフライホイール10の動力がクランク軸11に伝達され、プレス作業が行われる。サーボモータ21による昇圧はこれ以上必要がないので、サーボモータ21は停止する。
次いで、図1に示すように、制御盤9により第2電磁弁32がOFFとなると、圧力室17dの高圧油がシャトル弁34を通ってリリーフ弁31へ流れ込む。リリーフ弁31は、2MPaまでリリーフするので、圧力室17d内の高圧油が第2電磁弁32を通ってオイルタンク23へ排出される。すると、ロジック弁33を閉じていたパイロット圧がなくなり、ロジック弁33が開いて一気に圧力室17d内の高圧油がオイルタンク23へ排出される。同時にサーボモータ21も逆転し始め、圧力室17d内の高圧油をオイルタンク23に強制的に排出する。これにより、圧力室17d内の圧力が減少し、バネ部材17cに押されたピストン17aがブレーキ機構13側へ一気にブレーキ機構13が効き始める直前に移動する。
次いで、圧力室17dの圧力が2MPaまで低下すると、リリーフ弁31のリリーフが停止し、シャトル弁34のパイロット圧により、ロジック弁33が再び閉じられる。この後は、サーボモータ21の逆転動作により、圧力室17d内の高圧油が高精度で排出され、ブレーキ機構13が完全に接続されてフルブレーキとなり、クランク軸11の回転が停止する。
このように、サーボモータ21は精密で高速な回転制御ができる点で有利であるが、サーボモータ21のみでクランクプレス機のクラッチシリンダ17を高速駆動するためには、比較的大きなサーボモータ21で油圧ポンプを駆動して、クラッチシリンダ17の圧力室17dに高圧油を送り込んだり、圧力室17d内の高圧油を逃がしてブレーキ機構13を効かせる必要がある。
しかし、本実施形態では、クラッチ接続時の大容量の高圧油をサーボモータ21だけでなく、定トルク電動機24を用いて圧力室17dへ送り込んでいる。また、ブレーキ機構13を効かせるときにロジック回路30を開いて高圧油を高速で排出するようにしている。このため、サーボモータ21の大きさを大きくすることなく、高速でクラッチ機構12をつないだり、ブレーキ機構13を効かせたりすることができる。
クラッチ機構12が完全につながるフルクラッチの手前では、定トルク電動機24での高圧油の供給を止めてサーボモータ21で高圧油を供給することができるので、精密な制御が可能となる。
同様にブレーキ機構13が完全に接続されるフルブレーキとなるまでサーボモータ21で圧力室17dの高圧油を逃がすことができるので、精度のよい制御が可能となる。
したがって、本実施形態に係るクランクプレス機によると、大型のサーボモータ21を用いることなく、制御が容易なクランクプレス機を得ることができる。
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
すなわち、上記実施形態では、ブレーキ機構13とクラッチ機構12とが1つのクラッチシリンダ17で駆動されるようにしているが、ブレーキ機構13が、クラッチ機構12とは離れた位置に配置され、別々のシリンダで駆動されるように構成されていてもよい。
また、サーボモータ21に正方向駆動されるときに第1ピストンポンプ22は、オイルタンク23の作動油を直接吐出するのではなく、第2ピストンポンプ25の2次側からの作動油を吐出するものとしてもよい。この場合はサーボモータ21に必要とされる昇圧能力を小さくすることができ、さらに設計の自由度が高まる。
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
9 制御盤
10 フライホイール
10a 内側ディスク
10b 外側ディスク
11 クランク軸
12 クラッチ機構
13 ブレーキ機構
13a 内側ディスク
13b 外側ディスク
14 クラッチボス部
15 ブレーキボス部
16 ケース
17 クラッチシリンダ
17a ピストン
17b ロッド
17c バネ部材
17d 圧力室
20 油圧回路
20a 第1回路
20b 第2回路
21 サーボモータ(第1油圧源)
22 第1ピストンポンプ(第1油圧源)
23 オイルタンク
24 定トルク電動機(第2油圧源)
25 第2ピストンポンプ(第2油圧源)
26 第1電磁弁
27 アキュムレータ
28 圧力センサ
30 ロジック回路
31 リリーフ弁
32 第2電磁弁
33 ロジック弁
34 シャトル弁

Claims (5)

  1. フライホイールと、該フライホイールの動力をクランク軸に伝達可能な湿式のクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動するクラッチシリンダとを備えたクランクプレス機において、
    上記クラッチシリンダの圧力室に高圧油を供給する油圧回路は、
    上記クラッチ機構が完全に接続されるフルクラッチ圧まで上記圧力室内の圧力を上昇させる第1油圧源を有する第1回路と、
    上記フルクラッチ圧よりも低く上記クラッチシリンダを駆動可能な一定圧力まで高圧油を供給する第2油圧源を有する第2回路とを備え、
    上記第1油圧源は、サーボモータ及び該サーボモータに正方向及び逆方向に駆動される第1油圧ポンプを備えている
    ことを特徴とするクランクプレス機。
  2. 請求項1に記載のクランクプレス機において、
    上記圧力室が上記一定圧力になるのを検出し、上記第2回路による高圧油の供給を停止させる圧力センサを有し、
    上記一定圧力を超えた後、上記フルクラッチ圧までは、上記サーボモータ及び上記第1油圧ポンプのみで高圧油を供給するように構成されている
    ことを特徴とするクランクプレス機。
  3. フライホイールと、該フライホイールの動力をクランク軸に伝達可能な湿式のクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動するクラッチシリンダと、該クラッチシリンダにより駆動されて上記クランク軸の回転を停止させるブレーキ機構と、該クラッチシリンダのピストンを該ブレーキ機構側へ付勢するバネ部材とを備えたクランクプレス機において、
    上記クラッチシリンダの圧力室に高圧油を供給する油圧回路は、
    上記バネ部材と釣り合う一定圧力になるまで上記圧力室の高圧油を逃がすロジック回路と、
    上記一定圧力から上記ブレーキ機構が完全に接続されるフルブレーキとなるまで上記圧力室の高圧油を逃がすサーボモータ及び該サーボモータに正方向及び逆方向に駆動される第1油圧ポンプとを備えている
    ことを特徴とするクランクプレス機。
  4. 請求項3に記載のクランクプレス機において、
    上記ロジック回路は、
    上記一定圧力になると高圧油を逃がすリリーフ弁と、
    上記リリーフ弁が高圧油を逃がしている間は開いて上記クラッチシリンダ内の高圧油を逃がし、該リリーフ弁が高圧油を逃がすのを止めると閉じるロジック弁とを備えている
    ことを特徴とするクランクプレス機。
  5. フライホイールと、該フライホイールの動力をクランク軸に伝達可能な湿式のクラッチ機構と、該クラッチ機構を駆動するクラッチシリンダと、該クラッチシリンダにより駆動されて上記クランク軸の回転を停止させるブレーキ機構と、該クラッチシリンダのピストンを該ブレーキ機構側へ付勢するバネ部材とを備えたクランクプレス機において、
    上記クラッチシリンダの圧力室に高圧油を供給する油圧回路は、
    上記クラッチ機構が完全に接続されるフルクラッチ圧まで上記圧力室の圧力を上昇させるサーボモータを含む第1油圧源を有する第1回路と、
    上記フルクラッチ圧よりも低く上記クラッチシリンダを駆動可能な一定圧力まで高圧油を供給する第2油圧源を有する第2回路と、
    上記バネ部材と釣り合う一定圧力になるまで高圧油を逃がすロジック回路とを備え、
    上記サーボモータは、上記一定圧力から上記ブレーキ機構が完全に接続されるフルブレーキとなるまで上記圧力室の高圧油を逃がすように構成されている
    ことを特徴とするクランクプレス機。
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