湿式クラッチブレーキの油圧制御装置
【課題】複雑で大きな油圧制御回路を必要とせず、クラッチブレーキ作動時のショックを防止できる湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を提供する。
【解決手段】ブレーキバネ２４でブレーキ機構２０を作動させ、作動油の供給によりクラッチ機構１５を作動させるクラッチシリンダ２５を備えた湿式クラッチブレーキ１０において、クラッチシリンダ２５に供給する作動油の給排と圧力を制御するサーボ制御弁Ｖ１と、クラッチシリンダ内の実圧力を検出する圧力センサ３５と、サーボ制御弁Ｖ１の開閉と吐出圧力を制御するコントローラ４０を備えており、コントローラ４０は、クラッチシリンダ２５の目標圧力を指示する目標圧設定手段に、半クラッチ状態にするソフトクラッチ圧と、フルクラッチ動作を行わせるフルクラッチ圧と、半ブレーキ状態にするソフトブレーキ圧と、フルブレーキ動作を行わせるフルブレーキ圧を、目標圧として設定している。
【解決手段】ブレーキバネ２４でブレーキ機構２０を作動させ、作動油の供給によりクラッチ機構１５を作動させるクラッチシリンダ２５を備えた湿式クラッチブレーキ１０において、クラッチシリンダ２５に供給する作動油の給排と圧力を制御するサーボ制御弁Ｖ１と、クラッチシリンダ内の実圧力を検出する圧力センサ３５と、サーボ制御弁Ｖ１の開閉と吐出圧力を制御するコントローラ４０を備えており、コントローラ４０は、クラッチシリンダ２５の目標圧力を指示する目標圧設定手段に、半クラッチ状態にするソフトクラッチ圧と、フルクラッチ動作を行わせるフルクラッチ圧と、半ブレーキ状態にするソフトブレーキ圧と、フルブレーキ動作を行わせるフルブレーキ圧を、目標圧として設定している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式クラッチブレーキの油圧制御装置に関する。たとえば、機械プレスには、外部動力源の動力を、クランク軸に伝達・遮断してプレスの作動を制御するクラッチブレーキ装置が設けられている。クラッチブレーキ装置には、大別して乾式と湿式があるが、本発明は湿式クラッチブレーキの油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械プレス等の湿式クラッチブレーキ装置は、乾式クラッチブレーキ装置に比べて、制御性が良い。したがって、クラッチやブレーキ作動時のショックを防止でき、発生する騒音を低減できる。また、装置をコンパクトにでき、省エネルギー化でき、しかも、クラッチやブレーキのライニングの寿命を長くすることができる。このため、機械プレスでは湿式クラッチブレーキ装置が採用される場合がある（特許文献１，２参照）。
また、高速成形が必要な熱間鍛造用プレスでは、そのクラッチは大きなトルクを必要とするが、湿式クラッチブレーキ装置の騒音、振動の低さのため、油漏れによる火災の恐れがあるにも拘らず、最近採用されはじめている。
【０００３】
機械式プレス等における湿式クラッチブレーキ装置は、クラッチ機構とブレーキ機構とからなり、クラッチ機構とブレーキ機構は、そのいずれか一方のみが機能するようにクラッチシリンダとブレーキバネで制御されている。また、クラッチシリンダを駆動するために油圧制御回路が組み込まれている。
【０００４】
図１０に、その油圧制御回路の一例を示す。この油圧制御回路は、プレス１サイクルの中でポンプから吐出する油と、各種バルブのＯＮ・ＯＦＦ制御をスライドの位置測定に基づいて非常に短時間の中で実施し、ショックレス作動を達成させるため、油圧機器の構成は以下のように複雑なものとなっている。
【０００５】
まず、基本的な作動回路は以下のとおりである。
同図において、101は高低圧の２連ポンプで、高低圧２本のアキュムレータ102,103に圧油を供給する。２本のアキュムレータ102,103はいずれもクラッチシリンダ125の油圧源であるが、低圧のアキュムレータ103はクラッチピストンの駆動に使用され、高圧のアキュムレータ102は必要なクラッチ力を確保するために用いられている。
104はロジックバルブで、開弁するとアキュムレータ103内の圧油がクラッチシリンダ125に供給され、閉弁すると圧油の供給が遮断される。105は前記ロジックバルブ104を開閉するパイロット制御弁である。
106は高圧アキュムレータ102用の電磁開閉弁で、クラッチ動作時には前記ロジックバルブ104の開弁によるクラッチシリンダ125の動作直後に開弁し、高圧アキュムレータ102からクラッチシリンダ125に高圧油を供給し、必要なクラッチ力を確保するようにしている。
107はクラッチシリンダ125内の圧力を急速に抜くための電磁開閉弁で、ブレーキ信号と同時に働く。
【０００６】
以上の基本的回路の外、クラッチシリンダの制御性を向上するための調整回路が設けられている。
108は、電磁開閉弁107の圧抜き速度を制御する絞りである。
109は、電磁開閉弁でショック（騒音）防止のために設けている。すなわち、クラッチシリンダ125内の圧力を電磁開閉弁107で急速に抜くと、急ブレーキが作動して大きなショックと騒音が発生するので、これを防止するため、ブレーキ信号にて電磁開閉弁107をＯＦＦにし、タイマー後に再度ＯＮすると同時に、この電磁開閉弁109をＯＦＦして、この回路から圧力を徐々に抜くようにしている。
【０００７】
110は電磁開閉弁109から抜かれる流量をコントロールする弁である。
111は、流量コントロール用の電磁弁である。すなわち、ブレーキを効かすためには電磁弁109から圧油を抜くことになるが、電磁弁109,110のみでは微少な流量コントロールが実現できない。そのため、電磁弁111からクラッチシリンダに圧油を少量づつ供給しながら、電磁弁109,110から圧油を排出し、ブレーキのショックを柔らげるようにしている。
【０００８】
以上のほか、安全確保や省エネルギーに対策のための安全対策回路も設けられている。
112は、電磁開閉弁107が作動不良となった場合でも、ブレーキが作動して安全を確保できるように設けた電磁開閉弁である。
113は、アキュムレータ102,103内の圧力が異常に高圧とならないように設けられている安全弁である。
114,115は高低圧アキュムレータ102,103の圧力が設定圧に達した後、アンロードさせポンプ駆動モータの電力を下げるための省エネ回路である。
【０００９】
以上のような油圧回路により、プレス１サイクル毎のクラッチとブレーキの作動を実現しているのであるが、上記従来の油圧制御回路においては、プレス１サイクルの中でポンプから吐出する油と各種バルブのＯＮ・ＯＦＦ制御を非常に短時間の中で実施し、ショックレス動作を達成させるため、油圧機器の構成は複雑なものとなっている。
また、クラッチシリンダ125に給排される作動油の圧力や流量が油温により変化するため、１度調整しても再度調整が必要となるのでプレスの運転に相当な熟練が必要となる。
さらに、制御性を維持するためには油温の管理が重要となり、油温をある設定範囲に保つためのヒーターやクーラーが必要で設備が大型化し、設備起動時の設定温度になるまでの時間が必要なため生産性を低下させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３０５４００号
【特許文献２】特開２００１−５８２９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑み、複雑で大きな油圧制御回路を必要とせず、プレスの運転にさほどの熟練を要せず、なおかつクラッチブレーキ作動時のショックを防止できる湿式クラッチブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、外部駆動源とクランク軸とを接続・切断するクラッチ機構と、前記クランク軸を制動・解放するブレーキ機構と、作動油の供給圧力により前記クラッチ機構と前記ブレーキ機構を作動させるクラッチシリンダを備えた湿式クラッチブレーキにおいて、前記クラッチシリンダに供給する作動油の給排と圧力を制御する制御弁と、前記クラッチシリンダ内の実圧力を検出する圧力センサと、前記制御弁の開閉と吐出圧力を制御するコントローラを備えており、該コントローラは、前記クラッチシリンダの目標圧力を指示する目標圧設定手段と、該目標圧設定手段で与えられた目標圧力と、前記圧力センサで検出した実圧力との偏差が無くなるように前記制御弁を開閉する制御信号を出力する制御部とからなり、前記目標圧設定手段は、前記クラッチ機構を接続して前記ブレーキ機構を解放するフルクラッチ動作を行わせるフルクラッチ圧と、前記クラッチ機構を切断して前記ブレーキ機構を制動させるフルブレーキ動作を行わせるフルブレーキ圧を、目標圧として設定していることを特徴とする。
第２発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第１発明において、前記目標圧設定手段は、前記目標圧力として、前記クラッチ機構に半クラッチ動作を行わせるソフトクラッチ圧と、前記ブレーキ機構に半ブレーキ動作を行わせるソフトブレーキ圧を用い、前記ソフトクラッチ圧、前記フルクラッチ圧、前記ソフトブレーキ圧および前記フルブレーキ圧をその順で指令するように設定していることを特徴とする。
第３発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第２発明において、前記コントローラは、目標圧力としてフルブレーキ圧を指令し前記ブレーキ機構にフルブレーキ動作をさせた状態で、前記クランク軸を上死点で停止させることを特徴とする。
第４発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第２発明において、前記コントローラは、目標圧力としてソフトブレーキ圧を指令し前記ブレーキ機構に半ブレーキ動作をさせた状態で、前記クランク軸を上死点で停止させることを特徴とする。
第５発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第３発明において、前記コントローラは、前記フルブレーキ圧を指令するタイミング調整手段を備えており、前記クランク軸の停止位置が基準値より早いとき前記フルブレーキ圧の指令タイミングを遅らせ、前記クランク軸の停止位置が基準値より遅いとき前記フルブレーキ圧の指令タイミングを早めることを特徴とする。
第６発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第４発明において、前記コントローラは、前記ソフトブレーキ圧を指令するタイミング調整手段を備えており、前記クランク軸の停止位置が基準値より早いとき前記ソフトブレーキ圧の指令タイミングを遅らせ、前記クランク軸の停止位置が基準値より遅いとき前記ソフトブレーキ圧の指令タイミングを早めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、クラッチシリンダ内の実圧力を検出して目標圧力に一致させる圧力フィードバック制御を行うため、油温の変化などによる制御性の悪化が生じない。このため、油温補償等のための制御弁やそれらを組み込んだ複雑な回路が不要なので、油圧制御回路が制御弁をクラッチシリンダと油圧源との間に介装する簡単な構成となる。また、フィードバック制御することにより油温に基づく制御誤差を補償できるため、油温管理を厳重に行う必要がなく、プレスの運転が容易となる。さらに、目標圧力の数値調整は容易なのでブレーキ動作とクラッチ動作の衝撃や騒音の回避が容易に行える。
第２発明によれば、フルクラッチの前に半クラッチ動作が自動で行え、フルブレーキの前に半ブレーキ動作が自動で行えるので、円滑なクラッチ接続とブレーキ動作が可能であり、騒音も生じにくい。しかも、それらの圧力やタイミングは目標圧力の数値調整だけで行えるので、ブレーキ機構とクラッチ機構の円滑かつフレキシブルな動作を容易に実現できる。
第３発明によれば、フルブレーキでクランク軸を上死点で停止させるので、プレススライド等の慣性の大きい物でも確実に目標停止位置で停止させることができる。
第４発明によれば、半ブレーキでクランク軸を上死点で停止させるので、プレススライド等を衝撃や騒音を大きく発生させないで、停止することができる。
第５発明によれば、クランク軸の停止位置が基準値より早いときは、フルブレーキ設定タイミングを遅らせ、停止位置が遅いときはフルブレーキ設定タイミングを早めるので、クランク軸の停止位置を基準値に自動的に収めることができる。このため、動作の狂いの累積が生じず、正確なタイミングでの運転が可能となる。
第６発明によれば、クランク軸の停止位置が基準値より早いときは、ソフトブレーキ設定タイミングを遅らせ、停止位置が遅いときはソフトブレーキ設定タイミングを早めるので、クランク軸の停止位置を基準値に自動的に収めることができる。このため、動作の狂いの累積が生じず、正確なタイミングでの運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を示す油圧回路図および制御回路図である。
【図２】サーボ制御弁Ｖ１とクラッチシリンダ２５の半クラッチ、フルクラッチ、半ブレーキ時の状態を示す油圧回路図である。
【図３】サーボ制御弁Ｖ１とクラッチシリンダ２５のフルブレーキ時の状態を示す油圧回路図である。
【図４】プレス制御動作の一例を示す説明図であって、（Ａ）はクラッチシリンダ２５の目標圧力（Ｌ２）と実圧力（Ｌ３）を示す圧力線図であり、（Ｂ）はサーボ制御弁Ｖ１の開閉タイミングチャートである。
【図５】図４のプレス制御動作において、スライドの上死点停止位置調整制御を説明するタイミングチャートである。
【図６】本発明の油圧制御装置が適用される湿式クラッチブレーキの構造説明図である。
【図７】図６に示す湿式クラッチブレーキの要部拡大図である。
【図８】プレス制御動作の他の例を示す説明図であって、（Ａ）はクラッチシリンダ２５の目標圧力（Ｌ２）と実圧力（Ｌ３）を示す圧力線図であり、（Ｂ）はサーボ制御弁Ｖ１の開閉タイミングチャートである。
【図９】図８のプレス制御動作において、スライドの上死点停止位置制御を説明するタイミングチャートである。
【図１０】従来の湿式クラッチブレーキにおける油圧制御回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、湿式クラッチブレーキの構成を説明する。図６は本発明の油圧制御装置が適用される湿式クラッチブレーキの一例を示している。
符号Ａは機械プレスのクランク軸、Ｂは駆動軸であり、この駆動軸Ｂと前記クランク軸Ａとは遊星歯車減速機Ｃを介して連結されている。Ｄはプレスフレームに取付けられた固定部材である。
【００１６】
前記固定部材Ｄの外周には、フライホイールＦが、回転可能に取付けられている。また、フライホイールＦにはベルト車Ｅが同軸に固定されており、外部駆動源であるメインモータで回転されるようになっている。そして、このベルト車Ｅと前記駆動軸Ｂとの間には、両者を接続・切断し制動・解放する湿式クラッチブレーキ１０が設けられている。
【００１７】
前記湿式クラッチブレーキ１０は、クラッチ機構１５、ブレーキ機構２０、クラッチシリンダ２５からなる。
このクラッチシリンダ２５には、駆動軸Ｂ内に形成した油路２８と、駆動軸Ｂの先端に取付けたロータリジョイント２９を経て作動油が供給されるようになっている。
また、このロータリジョイント２９には、外部からの油路３２が接続されている。
【００１８】
図７に基づき、さらに湿式クラッチブレーキ１０を詳細に説明する。
前記クラッチ機構１５は、クラッチハウジング１６とクラッチボス１７と複数枚のディスク18a,18bからなる。
前記クラッチハウジング１６は、ベルト車Ｅ側に連結された円筒状の回転部材であり、その内側に複数枚のディスク18aがスプライン等で結合されている。前記クラッチボス１７は前記駆動軸Ｂにキー等で固定された円筒状の回転部材であり、その外側に複数枚のディスク18bがスプライン等で結合されている。
【００１９】
前記クラッチハウジング１６側のディスク18aとクラッチボス１７側のディスク18bは互いにクシ歯状に入れ合わされており、後述するピストン２６で圧縮すると、全てのディスク18a,18bが強く密着してクラッチが完全に接続した状態となり、ピストン２６が離れるとすべてのディスク18a,18bが互いに離間してクラッチが遮断した状態となる。また、両方のディスク18a,18bが軽く接触すると、いわゆる半クラッチ状態となる。
【００２０】
前記ブレーキ機構２０は、ブレーキハウジング２１とブレーキボス２２と複数枚のディスク23a,23bとからなる。
前記ブレーキハウジング２１は、プレスの固定部材Ｄに連結された円筒状の静止部材であり、その内側に複数枚のディスク23aがスプライン等で結合されている。前記ブレーキボス２２は前記駆動軸Ｂにキー等で固定された円筒状の回転部材であり、その外側に複数枚のディスク23bがスプライン等で結合されている。
【００２１】
前記ブレーキハウジング２１側のディスク23aとブレーキボス２２側のディスク23bは互いにクシ歯状に入れ合わされており、ピストン２６で押圧すると、全てのディスク23a,23bが密着してブレーキが完全に効いた状態となり、ピストン２６が離れると、全てのディスク23a,23bが互いに離間して、ブレーキが解放された状態となる。また、両方のディスク23a,23bが軽く接触すると、いわゆる半ブレーキ状態となる。
【００２２】
つぎに、前記クラッチシリンダ２５を説明する。
前記駆動軸Ｂの軸方向において、前記クラッチ機構１５と、前記ブレーキ機構２０との間には、ピストン２６が設けられている。このピストン２６とブレーキボス２２側との間には、液密に密閉された油室２７が形成されており、この油室２７は、駆動軸Ｂの内部に形成された油路２８およびロータリジョイント２９を介して作動油が供給されるようになっている。上記したピストン２６と油室２７とでクラッチシリンダ２５が構成されている。
【００２３】
一方、前記ピストン２６とクラッチボス１７との間には、ブレーキバネ２４が配設されている。このブレーキバネ２４はピストン２６を常時ブレーキ機構２０側に押し付け、ブレーキを効かせるものである。
したがって、クラッチシリンダ２５の油室２７に油が供給されていない状態では、ピストン２６はブレーキバネ２４によって図中左方に向かって付勢される。このとき、ブレーキ機構２０のディスク23a,23b同士が互いに密着してブレーキが効き、クラッチ機構１５のディスク18a,18b同士は互いに離間してクラッチが切れた状態となる。すると、駆動軸Ｂもクランク軸Ａも回転を停止する。この状態を、フルブレーキという。なお、フルブレーキには至らないが、ある程度ブレーキが効く状態を、半ブレーキという。
【００２４】
逆に、クラッチシリンダ２５の油室２７に作動油を供給すると、ピストン２６は油室２７内の油圧によって図中右方に向かって付勢される。つまり、ブレーキバネ２４を圧縮しつつ、ブレーキ機構２０のディスク23a,23b同士が互いに離間してブレーキが解放され、クラッチ機構１５のディスク18a,18b同士は互いに密着してクラッチが接続した状態となる。
すると、駆動軸Ｂはベルト車Ｅからの動力を受けて回転し、その回転が遊星歯車減速機Ｃを介してクランク軸Ａに伝えられるので、クランク軸Ａが起動回転する。この状態を、フルクラッチという。なお、フルクラッチには至らないが、ある程度クラッチが接続している状態を半クラッチという。
【００２５】
以上のように、湿式クラッチブレーキ１０は、クラッチシリンダ２５の油室２７への作動油の給排ならびに供給圧力を制御することにより、外部動力であるメインモータのクランク軸Ａに対する接続・切断を制御することができる。また、クラッチの半接続（つまり、半クラッチ）もブレーキの半制動（つまり、半ブレーキ）も制御することができ、さらに、半クラッチおよび半ブレーキの程度も連続的に変えることができる。
【００２６】
上記したクラッチ機構１５のディスク18a,18b間およびブレーキ機構２０のディスク23a,23b間には、ロータリジョイント２９と駆動軸Ｂ内に設けた図示しない油路を介して潤滑油が供給されている。また、この潤滑油は回収されてクーラー等で冷却されるようになっている。
【００２７】
つぎに、上記湿式クラッチブレーキ１０を制御するための油圧制御装置を説明する。
図１の油圧回路図および制御回路図に示すクラッチシリンダ２５、クラッチ機構１５、ブレーキ機構２０は、図６および図７で解説したものである。
このクラッチシリンダ２５の油室２７には、油圧源３１から作動油が油路３２を介して供給されるようになっている。３３はタンクである。
Ｖ１はサーボ制御弁であって、特許請求の範囲にいう「制御弁」に相当し、前記油路３２に介装されている。
【００２８】
このサーボ制御弁Ｖ１は、４ポート３位置の方向制御弁であって、スプリングセンタ付勢電磁油圧駆動型の高速リニアサーボ弁である。
なお、このサーボ制御弁Ｖ１の駆動型式は特に制限がなく、電磁駆動型でもよく、パイロット油圧駆動型でもよく、それらの複合型であってもよい。
また、このサーボ制御弁Ｖ１は、給排時の作動油圧力を制御する圧力制御サーボ弁であり、電流や電圧等の入力値（目標値）に比例した圧力の作動油を供給することができる。
【００２９】
前記サーボ制御弁Ｖ１の出力側油路３２には圧力センサ３５が接続されている。前記油路３２はクラッチシリンダ２５の油室２７に連通しているので、圧力センサ３５はクラッチシリンダの油室２７内の実圧力を検出することができる。
なお、圧力センサ３５は、クラッチシリンダ２５により近いロータリジョイント２９などに取付けてもよい。要するに、クラッチシリンダ２５内の実圧力を検出することができれば、どこに取付けてもよいものである。
【００３０】
図示の状態のサーボ制御弁Ｖ１は中立位置IIIであり、全てのポートはブロックされているので、クラッチシリンダ２５内の油室２７から作動油が排出されず、油室２７内は一定圧に保たれている。
供給位置Ｉへ切換えると、油圧源３１がクラッチシリンダ２５の油室２７に連通され、油室２７内の圧力が上昇する。すると、ピストン２６が右方向へ動き、ブレーキバネ２４の圧縮力に抗してクラッチ機構１５を接続する。
排出位置IIへ切換えると、タンク３３にクラッチシリンダ２５の油室２７が連通して、油室２７内の圧力が降下する。すると、ブレーキバネ２４の圧縮力によってピストン２６が左方向へ動き、ブレーキ機構２０を作動させる。
上記の供給位置Ｉへの切換え、また排出位置IIへの切換えは、断続的ではなく連続的に行え、サーボ制御弁Ｖ１から吐出する作動油の圧力を連続的に変えることができる。
【００３１】
４０は前記サーボ制御弁Ｖ１を圧力フィードバック制御するコントローラである。このコントローラ４０は、つぎのように構成されている。
４１は制御器で、これには、圧力センサ３５が検出したクラッチシリンダ２５の実圧力検出値と後述する目標圧設定値が共に入力されるようになっている。制御器４１は目標圧力と実圧力の偏差を演算し、その偏差が０になるように制御用指令信号を増幅器４２に送る。増幅器４２は、制御器４１からの制御用指令信号に応じた駆動電流をサーボ制御弁Ｖ１のソレノイドV1sに駆動電流を送るものである。この駆動電流によりサーボ制御弁Ｖ１が開閉制御される。
４３は信号発生器で、目標圧力信号を前記制御器４１に供給する信号生成回路である。４４は目標圧設定手段で、クラッチシリンダ２５の目標圧力を設定する回路である。この目標圧設定手段４４に設定されている目標圧力に対応させて、前記信号発生器４３が目標圧力信号を出力する。なお、４５はタイミング調整手段であるが、その詳細は後述する。
【００３２】
前記目標圧設定手段４４は、適宜のコンピュータプログラムで構成されている。
設定している目標圧力は、少なくとも二つ必要で、それはクラッチ機構を接続してブレーキ機構を解放するフルクラッチ動作を行わせるｄフルクラッチ圧と、その後でクラッチ機構を切断してブレーキ機構を制動させるフルブレーキ動作を行わせるａフルブレーキ圧である。
好ましくは、さらに、二つの目標圧力を備えているのがよく、それはクラッチ機構に半クラッチ動作を行わせるｃソフトクラッチ圧と、ブレーキ機構に半ブレーキ動作を行わせるｂソフトブレーキ圧である。そして、本実施形態では、ｃソフトクラッチ圧、ｄフルクラッチ圧、ｂソフトブレーキ圧およびａフルブレーキ圧の四つが、その順で設定されている。
【００３３】
上記の制御回路によると、目標圧設定手段４４が目標圧力を出力すると、制御器４１および増幅器４２からの指令信号に基づき、サーボ制御弁Ｖ１が開閉動作を行い、クラッチシリンダ２５に作動油が給排される。クラッチシリンダ２５内の油室２７内の圧力は圧力センサ３５で制御器４１にフィードバックされるので、目標圧力と実圧力の偏差が０となるように、サーボ制御弁Ｖ１が開閉制御される。このような圧力フィードバック制御に基づき、クラッチシリンダ２５の実圧力は目標圧力に追随するので、予め設定した圧力をもって、クラッチ機構１５とブレーキ機構２０を任意に動作させることができる。すなわち、本制御回路によれば、フルブレーキ、半ブレーキ、フルクラッチおよび半クラッチを任意に制御することができる。
【００３４】
図２および図３は、図１の発明の一実施形態を示す油圧回路図である。
本図では、サーボ制御弁Ｖ１を開閉制御する電子回路は省略している。また、本実施形態では、安全対策として安全弁Ｖ２，Ｖ３を油路３２に介装している。この安全弁Ｖ２，Ｖ３は、いずれも４ポート２位置の開閉弁であって、スプリング付勢ソレノイド駆動でＩ位置とII位置をとることができる。その余の点は、図１の構成と実質的に異なることはない。
【００３５】
図２に示すように、クラッチシリンダ２５に作動油を供給するときは、サーボ制御弁Ｖ１が供給位置Ｉとなり、かつ２個の安全弁Ｖ２，Ｖ３は、いずれもＩ位置で直列に作動油が流れるように接続されている。
図３に示すように、クラッチシリンダ２５から作動油を排出するときは、サーボ制御弁Ｖ１が排出位置IIとなり、かつ２個の安全弁Ｖ２，Ｖ３は、いずれもII位置で並列に作動油が流れるように接続されている。つまり、一方の安全弁Ｖ２（またはＶ３）が故障したとしても、ブレーキは確実に効き、両方の安全弁Ｖ２，Ｖ３が正常な場合のみクラッチが接続するようになっている。
【００３６】
つぎに図４に基づき、図２〜３に示す実施形態の制御動作を説明する。
なお、以下の実施形態では、クラッチシリンダ２５の目標圧力を以下のように設定しているが、これはブレーキバネ２４の仕様等によって変動するものであり、あくまでも一例である。
図４に示すように、クラッチシリンダ２５の目標圧力は、つぎのように設定されている。
ａ フルブレーキ圧 ：０kgf/ｃｍ2
ｂ ソフトブレーキ圧：２０〜２６kgf/ｃｍ2
ｃ ソフトクラッチ圧：３３〜４０kgf/ｃｍ2
ｄ フルクラッチ圧 ：６５〜７０kgf/ｃｍ2
【００３７】
そして、プレスの１サイクルの間で、サーボ制御弁Ｖ１の圧力制御は、つぎのシーケンスで繰り返される。
ａフルブレーキ圧→ｃソフトクラッチ圧→ｄフルクラッチ圧→ｂソフトブレーキ圧→ａフルブレーキ圧。以後はこの順を繰り返す。
なお、安全対策用の安全弁Ｖ２，Ｖ３は、II半クラッチ状態−IIIフルクラッチ状態−IV半ブレーキ状態の間は、いずれも供給位置にあり、Ｉフルブレーキ状態のみ排出位置となる。
【００３８】
上記のバルブ開閉動作に基づく、クラッチブレーキの動作を図４に基づき説明する。
線Ｌ１（細線）は機械プレスのスライドの一サイクルを示し、Ｕｄは上死点、Ｌｄは下死点を示している。
線Ｌ２（太点線）はサーボ制御弁Ｖ１で与えるクラッチシリンダ２５の目標圧力を示している。
まず、図４下段のバルブ開閉タイミングチャート（Ｂ）と図４上段の目標圧力Ｌ２に基づき、サーボ制御弁Ｖ１の制御動作を説明する。この制御動作に基づくクラッチシリンダ２５の実動作は後述する。
【００３９】
Ｉ：ソフトクラッチ圧の指令
クランク軸（およびプレススライド）が上死点Ｕｄで停止している間に、ソフトクラッチ圧への目標圧力をステップ応答で指令する。また、同時に安全弁Ｖ２，Ｖ３を共にＩ位置とする。
上記の目標圧力は、ブレーキバネ２４のクラッチ側ストローク端における吊合圧力と同じか、少し高い圧力とし、クラッチ接続時の衝撃とスライド起動タイミングをみて決めればよく、実施例では３３〜４０kg/ｃｍ2の中で最適値に決定している。この目標圧力の調整は、設定数値を変えるだけなので簡単に行える。
【００４０】
II：フルクラッチ圧の指令
クランク軸（およびプレススライド）が上死点Ｕｄから少し動いた時、フルクラッチ圧力への目標圧力をステップ応答で指令する。
【００４１】
III：ソフトブレーキ圧の指令
クランク軸（およびプレススライド）が下死点Ｌｄに達した直後に、ソフトブレーキ圧への目標圧力をステップ応答で指令する。
【００４２】
IV：フルブレーキ圧の指令
クランク軸（およびプレススライド）が上死点Ｕｄに戻る手前で、フルブレーキ圧への目標圧力指令する。すなわち、０圧を指令する。また、同時に安全弁Ｖ２，Ｖ３を共にII位置とする。
なお、上記の０圧力への指令タイミングは後述するタイミング調整手段で調整可能とされている。
【００４３】
つぎに、図４上段の圧力線図（Ａ）に基づき、クラッチシリンダ２５によるブレーキ制御とクラッチ制御の実動作を説明する。なお、図４において、線Ｌ３（太実線）はクラッチシリンダ２５の油室２７内の実圧力を示している。
（Ｉフルブレーキ状態）
クラッチシリンダ２５の実圧力が０のときクラッチシリンダ２５のピストン２６はブレーキバネ２４の付勢力によってブレーキ機構２０側にフルストロークしているので、フルブレーキの状態となっている。この状態では、スライドは上死点Ｕｄで停止している。
【００４４】
（Ｉフルブレーキ→II半クラッチへ）
点線Ｌ２で示す目標圧力・ソフトクラッチ圧の指令があると、サーボ制御弁Ｖ１が開弁し、ソフトクラッチ圧の作動油がクラッチシリンダ２５に供給される。これにより、クラッチシリンダ２５内の圧力はやや遅れて急激に立上る。圧力がＰ１点に上昇した時点で、ブレーキバネ２４が押し戻され始め、その後、緩やかに圧力が立上り、Ｐ２点でピストン２６がクラッチ側に移動してブレーキバネ２４と吊り合ったときピストン２６のストロークが停止する。この状態では、ディスク18a,18bが軽く接触し、クラッチが半分効いた半クラッチ状態となる。
この半クラッチ状態になると、スライドが上死点から下降し始める。この状態の各弁の弁位置は図２に示すとおりである。すなわち、サーボ制御弁Ｖ１はＩ位置であり、安全弁Ｖ２，Ｖ３もＩ位置となっており、クラッチシリンダ２５に作動油が供給される状態となっている。
【００４５】
（II半クラッチ→IIIフルクラッチ）
目標圧力としてフルクラッチ圧を指令すると、サーボ制御弁Ｖ１がさらに開度を増し、フルクラッチ圧に上昇させた作動油がクラッチシリンダ２５に供給される。これにより、目標圧力の指令より少し遅れて（Ｐ３点）、クラッチシリンダ２５内の圧力が急上昇して、クラッチシリンダ２５内はフルクラッチ圧になる（Ｐ４点）。この結果、ピストン２６をクラッチ側にフルストロークさせクラッチを完全接続する。また、ブレーキバネ２４は圧縮され、ブレーキは完全開放される。この状態になると、スライドにはクランク軸Ａの回転駆動力がフルに伝えられ、スライドは高速下降する。
【００４６】
（IIIフルクラッチ→IV半ブレーキ）
目標圧力としてソフトブレーキ圧を指令すると、サーボ制御弁Ｖ１が開弁度を小さくし、ソフトブレーキ圧に下降させた作動油がクラッチシリンダ２５に供給される。これにより、目標圧力の指令より少し遅れて（Ｐ５点）クラッチシリンダ２５内の圧力が急低下する。その圧力がＰ６点になるとブレーキバネ２４と吊り合って、その後の圧力降下は緩やかとなり、Ｐ７点になるとブレーキバネ２４によるブレーキがある程度効いて半ブレーキ状態となる。
このときスライドは下死点から上昇に転じているので、その上昇速度が緩やかに抑制されていく。
【００４７】
（IV半ブレーキ→Ｉフルブレーキ）
スライドが上死点の手前、例えば300°の時点で、目標圧力としてフルブレーキ圧を指令すると、サーボ制御弁Ｖ１が図３に示すII位置に切換えられ、安全弁Ｖ２，Ｖ３もII位置に切換えられている。これにより、クラッチシリンダ２５内の圧力はやや遅れて（Ｐ８点）、急激に低下し、フルブレーキ圧、すなわち０kgf/ｃｍ2となる（Ｐ９点）。この状態ではピストン２６はブレーキバネ２４でブレーキ機構２０側にフルストロークしており、フルブレーキが効く。フルブレーキが効いた時点で、スライドは上死点Ｕｄで停止するように、フルブレーキのタイミングが調整されている。
【００４８】
通常のプレス動作は、以上のクラッチブレーキ動作を順に行うことにより、実行される。
【００４９】
つぎに、上死点停止位置のタイミング調整を説明する。
（IV上死点停止位置のタイミング調整）
プレスは１サイクルの最後に停止するが、最後のプレス停止時は、上記のごとく３つのバルブ、すなわちサーボ制御弁Ｖ１、安全弁Ｖ２，Ｖ３を全て排出位置IIとして作動油を排出する。このように、バルブ内に作動油を通過させるときは、作動油の温度によって排出時間が早くなったり遅くなったりする。その結果、スライドの停止位置が上死点の前後で狂ってしまうことがある。
このスライド停止位置の狂いを補償する制御を図１および図５に基づき説明する。
【００５０】
図１に示すコントローラ４０はタイミング調整手段４５を備えている。このタイミング調整手段４５は、クランク軸またはスライドの上死点での停止位置信号を取り込み、基準停止位置（360°すなわち０°）と比較し、その誤差に応じてフルブレーキ目標圧を指令するタイミングを早く又は遅く調整する演算回路である。クランク軸またはスライドの停止位置は、クランク軸に取付けられたエンコーダ等で検出できる。
【００５１】
前記タイミング調整手段４５における調整ロジックは、つぎのようになっている。
まず、フルブレーキ圧の指令タイミングは、本実施形態では、300°を基本指令角度Ｓｄとしているが、その前後で５度きざみで数点の調整指令角度（たとえば、295°,305°,310°）を設定している。
実際のスライド停止角度が±５度以内ならば前回使用した指令角度とする。そして、−５度より早く停止してそれがＮ回続いたらフルブレーキ圧指令角度を遅らせる。たとえば、305°あるいは310°とする。遅らせる角度の選択は、早停止の度合いや頻度で選択すればよい。逆にスライド停止角度が、＋５度より大きい場合はフルブレーキ圧指令角度を早め、たとえば295°とする。
このように、フルブレーキ時には、上死点停止角度を検出して常に上死点で停止するようにフィードバックをかけた制御とすることにより、スライドを上死点で正確に停止させることができるようになる。
【００５２】
本実施形態の油圧制御装置によれば、つぎの利点がある。
１）微妙なクラッチシリンダ２５の圧力を高応答なサーボ制御弁Ｖ１の圧力フィードバック制御で制御することにより、フレキシブルな制御が容易に実施できる。
２）目標圧力の調整も容易にできる。
３）圧力フィードバックにより、クラッチシリンダ２５内の実圧力を制御するため、油温の変化などによるクラッチシリンダ内の圧力制御性の悪化を引き起こすことはない。
４）高応答のサーボ制御弁Ｖ１を使用することにより、熱間鍛造の高サイクル、高頻度にも使用できる。なお、サイクルが遅くサーボ弁より応答性の悪い比例制御弁でも使用できる場合には、サーボ制御弁の代わりに比例制御弁を使用してもよい。
５）高速成形が必要な熱間鍛造プレス用のクラッチは大きなトルクを必要とし、高圧油を用いることから油漏れが生じやすいが、本実施形態では、油圧回路が単純なので、油漏れ自体の可能性が小さいうえ、仮に油漏れがあった場合は少量の油漏れでも直ちに検出することができるため、火災などの災害を未然に防止できる。
【００５３】
つぎに、本発明の他の実施形態を説明する。
図４に示すプレス制御動作では、スライドの上死点停止を、目標圧力をフルブレーキ圧としたフルブレーキで停止させていた。
これに対し、スライドの上死点停止を、ソフトブレーキ圧（目標圧力）とした半ブレーキで停止させてもよい。このプレス制御動作を、図８に基づき説明する。
【００５４】
図８ではソフトブレーキも圧指令より以前の制御動作は示していないが、この点は図４に示すソフトクラッチ圧指令とフルクラッチ圧指令と同じである。
そこで、フルクラッチ圧以後の制御動作を説明する。
【００５５】
（IV上死点停止動作）
スライドＳが下死点Ｌｄに至り、プレス加工を終えると上死点に向けて上昇しはじめる。この下死点Ｌｄを越えてから目標圧力としてソフトブレーキ圧を指令する。これにより、マイナスの圧力偏差（電圧偏差）によりサーボ制御弁Ｖ１がII位置に切り替えられ、かつ、圧力偏差（電圧偏差）に相当する弁開度となりソフトブレーキ圧力で維持される。このとき、クラッチシリンダ２５内の圧力が、ソフトブレーキ圧に下降するように排出される。このように、目標圧力の指令より少し遅れてクラッチシリンダ２５内の圧力が低下しはじめ（Ｐ５点）、その圧力がＰ６点に低下するとピストン２６が動きはじめる。そして、圧力がＰ７点になるとピストン２６はブレーキ側ストローク端でブレーキバネ２４と吊り合って、その後圧力降下して、Ｐ８点になると圧力差（Ｐ７−Ｐ８）に相当するブレーキバネ２４によるブレーキが効いてくる。この状態が半ブレーキ状態である。
【００５６】
この半ブレーキの間にスライドＳは下死点から上昇に転じているので、その上昇速度が制動されていき、上死点Ｕｄに至ると、この半ブレーキ状態でスライドＳは完全停止して保持される。つまり、スライドＳの上死点停止後も半ブレーキ状態が継続する。
このように半ブレーキでスライドを停止させると、スライド停止時の衝撃が少なく騒音の発生も少なくなる。
【００５７】
スライドが上死点で停止した後、目標圧力としてフルブレーキ圧を指令すると、サーボ制御弁Ｖ１はII位置のままでマイナスの圧力偏差（電圧偏差）に相当する弁開度となり、これにより、クラッチシリンダ２５内の圧力は、急激に低下しはじめ（Ｐ９点から）、後にフルブレーキ圧、すなわち０kgf/ｃｍ2となる。この状態ではピストン２６はブレーキバネ２４でブレーキ機構２０側にフルストロークしており、フルブレーキが効いている。したがって、慣性の大きいプレススライドも動くことはない。
【００５８】
半ブレーキでスライド停止させるプレス制御動作での、タイミング調整手段４５における調整方法を図９に基づき説明する。
ソフトブレーキ圧の指令タイミングの基本指令角度Ｓｄに対し、その前後で５度きざみで数点の調整指令角度を設定しておく。
そして、実際のスライド停止角度が±５度以内ならば前回使用した指令角度とする。そして、−５度より早く停止してそれがＮ回続いたらソフトブレーキ圧指令角度を遅らせる。遅らせる角度の選択は、早停止の度合いや頻度で選択すればよい。逆にスライド停止角度が、＋５度より大きい場合はフルブレーキ圧指令角度を早めればよい。
このように、ソフトブレーキ時において、上死点停止角度を検出して常に上死点で停止するようにフィードバックをかけた制御とすることにより、スライドを上死点で正確に停止させることができるようになる。
【００５９】
（プレス以外の応用）
図６には機械プレスに使用した湿式クラッチブレーキ装置の一例を示したが、本図に示した湿式クラッチブレーキ装置１０以外の構造を有するクラッチシリンダにも、本発明の制御装置を適用できる。
また、本発明の湿式クラッチブレーキ制御装置は、機械プレスに限られず、湿式クラッチブレーキ制御装置を使用する機械であれば、切断機やフォージングミル等の機械にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 湿式クラッチブレーキ
１５ クラッチ機構
２０ ブレーキ機構
２４ ブレーキバネ
２５ クラッチシリンダ
２６ ピストン
２７ 油室
３５ 圧力センサ
Ｖ１ サーボ制御弁
４０ コントローラ
４４ 目標圧設定手段
４５ タイミング調整手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式クラッチブレーキの油圧制御装置に関する。たとえば、機械プレスには、外部動力源の動力を、クランク軸に伝達・遮断してプレスの作動を制御するクラッチブレーキ装置が設けられている。クラッチブレーキ装置には、大別して乾式と湿式があるが、本発明は湿式クラッチブレーキの油圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械プレス等の湿式クラッチブレーキ装置は、乾式クラッチブレーキ装置に比べて、制御性が良い。したがって、クラッチやブレーキ作動時のショックを防止でき、発生する騒音を低減できる。また、装置をコンパクトにでき、省エネルギー化でき、しかも、クラッチやブレーキのライニングの寿命を長くすることができる。このため、機械プレスでは湿式クラッチブレーキ装置が採用される場合がある（特許文献１，２参照）。
また、高速成形が必要な熱間鍛造用プレスでは、そのクラッチは大きなトルクを必要とするが、湿式クラッチブレーキ装置の騒音、振動の低さのため、油漏れによる火災の恐れがあるにも拘らず、最近採用されはじめている。
【０００３】
機械式プレス等における湿式クラッチブレーキ装置は、クラッチ機構とブレーキ機構とからなり、クラッチ機構とブレーキ機構は、そのいずれか一方のみが機能するようにクラッチシリンダとブレーキバネで制御されている。また、クラッチシリンダを駆動するために油圧制御回路が組み込まれている。
【０００４】
図１０に、その油圧制御回路の一例を示す。この油圧制御回路は、プレス１サイクルの中でポンプから吐出する油と、各種バルブのＯＮ・ＯＦＦ制御をスライドの位置測定に基づいて非常に短時間の中で実施し、ショックレス作動を達成させるため、油圧機器の構成は以下のように複雑なものとなっている。
【０００５】
まず、基本的な作動回路は以下のとおりである。
同図において、101は高低圧の２連ポンプで、高低圧２本のアキュムレータ102,103に圧油を供給する。２本のアキュムレータ102,103はいずれもクラッチシリンダ125の油圧源であるが、低圧のアキュムレータ103はクラッチピストンの駆動に使用され、高圧のアキュムレータ102は必要なクラッチ力を確保するために用いられている。
104はロジックバルブで、開弁するとアキュムレータ103内の圧油がクラッチシリンダ125に供給され、閉弁すると圧油の供給が遮断される。105は前記ロジックバルブ104を開閉するパイロット制御弁である。
106は高圧アキュムレータ102用の電磁開閉弁で、クラッチ動作時には前記ロジックバルブ104の開弁によるクラッチシリンダ125の動作直後に開弁し、高圧アキュムレータ102からクラッチシリンダ125に高圧油を供給し、必要なクラッチ力を確保するようにしている。
107はクラッチシリンダ125内の圧力を急速に抜くための電磁開閉弁で、ブレーキ信号と同時に働く。
【０００６】
以上の基本的回路の外、クラッチシリンダの制御性を向上するための調整回路が設けられている。
108は、電磁開閉弁107の圧抜き速度を制御する絞りである。
109は、電磁開閉弁でショック（騒音）防止のために設けている。すなわち、クラッチシリンダ125内の圧力を電磁開閉弁107で急速に抜くと、急ブレーキが作動して大きなショックと騒音が発生するので、これを防止するため、ブレーキ信号にて電磁開閉弁107をＯＦＦにし、タイマー後に再度ＯＮすると同時に、この電磁開閉弁109をＯＦＦして、この回路から圧力を徐々に抜くようにしている。
【０００７】
110は電磁開閉弁109から抜かれる流量をコントロールする弁である。
111は、流量コントロール用の電磁弁である。すなわち、ブレーキを効かすためには電磁弁109から圧油を抜くことになるが、電磁弁109,110のみでは微少な流量コントロールが実現できない。そのため、電磁弁111からクラッチシリンダに圧油を少量づつ供給しながら、電磁弁109,110から圧油を排出し、ブレーキのショックを柔らげるようにしている。
【０００８】
以上のほか、安全確保や省エネルギーに対策のための安全対策回路も設けられている。
112は、電磁開閉弁107が作動不良となった場合でも、ブレーキが作動して安全を確保できるように設けた電磁開閉弁である。
113は、アキュムレータ102,103内の圧力が異常に高圧とならないように設けられている安全弁である。
114,115は高低圧アキュムレータ102,103の圧力が設定圧に達した後、アンロードさせポンプ駆動モータの電力を下げるための省エネ回路である。
【０００９】
以上のような油圧回路により、プレス１サイクル毎のクラッチとブレーキの作動を実現しているのであるが、上記従来の油圧制御回路においては、プレス１サイクルの中でポンプから吐出する油と各種バルブのＯＮ・ＯＦＦ制御を非常に短時間の中で実施し、ショックレス動作を達成させるため、油圧機器の構成は複雑なものとなっている。
また、クラッチシリンダ125に給排される作動油の圧力や流量が油温により変化するため、１度調整しても再度調整が必要となるのでプレスの運転に相当な熟練が必要となる。
さらに、制御性を維持するためには油温の管理が重要となり、油温をある設定範囲に保つためのヒーターやクーラーが必要で設備が大型化し、設備起動時の設定温度になるまでの時間が必要なため生産性を低下させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−３０５４００号
【特許文献２】特開２００１−５８２９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記事情に鑑み、複雑で大きな油圧制御回路を必要とせず、プレスの運転にさほどの熟練を要せず、なおかつクラッチブレーキ作動時のショックを防止できる湿式クラッチブレーキ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、外部駆動源とクランク軸とを接続・切断するクラッチ機構と、前記クランク軸を制動・解放するブレーキ機構と、作動油の供給圧力により前記クラッチ機構と前記ブレーキ機構を作動させるクラッチシリンダを備えた湿式クラッチブレーキにおいて、前記クラッチシリンダに供給する作動油の給排と圧力を制御する制御弁と、前記クラッチシリンダ内の実圧力を検出する圧力センサと、前記制御弁の開閉と吐出圧力を制御するコントローラを備えており、該コントローラは、前記クラッチシリンダの目標圧力を指示する目標圧設定手段と、該目標圧設定手段で与えられた目標圧力と、前記圧力センサで検出した実圧力との偏差が無くなるように前記制御弁を開閉する制御信号を出力する制御部とからなり、前記目標圧設定手段は、前記クラッチ機構を接続して前記ブレーキ機構を解放するフルクラッチ動作を行わせるフルクラッチ圧と、前記クラッチ機構を切断して前記ブレーキ機構を制動させるフルブレーキ動作を行わせるフルブレーキ圧を、目標圧として設定していることを特徴とする。
第２発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第１発明において、前記目標圧設定手段は、前記目標圧力として、前記クラッチ機構に半クラッチ動作を行わせるソフトクラッチ圧と、前記ブレーキ機構に半ブレーキ動作を行わせるソフトブレーキ圧を用い、前記ソフトクラッチ圧、前記フルクラッチ圧、前記ソフトブレーキ圧および前記フルブレーキ圧をその順で指令するように設定していることを特徴とする。
第３発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第２発明において、前記コントローラは、目標圧力としてフルブレーキ圧を指令し前記ブレーキ機構にフルブレーキ動作をさせた状態で、前記クランク軸を上死点で停止させることを特徴とする。
第４発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第２発明において、前記コントローラは、目標圧力としてソフトブレーキ圧を指令し前記ブレーキ機構に半ブレーキ動作をさせた状態で、前記クランク軸を上死点で停止させることを特徴とする。
第５発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第３発明において、前記コントローラは、前記フルブレーキ圧を指令するタイミング調整手段を備えており、前記クランク軸の停止位置が基準値より早いとき前記フルブレーキ圧の指令タイミングを遅らせ、前記クランク軸の停止位置が基準値より遅いとき前記フルブレーキ圧の指令タイミングを早めることを特徴とする。
第６発明の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置は、第４発明において、前記コントローラは、前記ソフトブレーキ圧を指令するタイミング調整手段を備えており、前記クランク軸の停止位置が基準値より早いとき前記ソフトブレーキ圧の指令タイミングを遅らせ、前記クランク軸の停止位置が基準値より遅いとき前記ソフトブレーキ圧の指令タイミングを早めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、クラッチシリンダ内の実圧力を検出して目標圧力に一致させる圧力フィードバック制御を行うため、油温の変化などによる制御性の悪化が生じない。このため、油温補償等のための制御弁やそれらを組み込んだ複雑な回路が不要なので、油圧制御回路が制御弁をクラッチシリンダと油圧源との間に介装する簡単な構成となる。また、フィードバック制御することにより油温に基づく制御誤差を補償できるため、油温管理を厳重に行う必要がなく、プレスの運転が容易となる。さらに、目標圧力の数値調整は容易なのでブレーキ動作とクラッチ動作の衝撃や騒音の回避が容易に行える。
第２発明によれば、フルクラッチの前に半クラッチ動作が自動で行え、フルブレーキの前に半ブレーキ動作が自動で行えるので、円滑なクラッチ接続とブレーキ動作が可能であり、騒音も生じにくい。しかも、それらの圧力やタイミングは目標圧力の数値調整だけで行えるので、ブレーキ機構とクラッチ機構の円滑かつフレキシブルな動作を容易に実現できる。
第３発明によれば、フルブレーキでクランク軸を上死点で停止させるので、プレススライド等の慣性の大きい物でも確実に目標停止位置で停止させることができる。
第４発明によれば、半ブレーキでクランク軸を上死点で停止させるので、プレススライド等を衝撃や騒音を大きく発生させないで、停止することができる。
第５発明によれば、クランク軸の停止位置が基準値より早いときは、フルブレーキ設定タイミングを遅らせ、停止位置が遅いときはフルブレーキ設定タイミングを早めるので、クランク軸の停止位置を基準値に自動的に収めることができる。このため、動作の狂いの累積が生じず、正確なタイミングでの運転が可能となる。
第６発明によれば、クランク軸の停止位置が基準値より早いときは、ソフトブレーキ設定タイミングを遅らせ、停止位置が遅いときはソフトブレーキ設定タイミングを早めるので、クランク軸の停止位置を基準値に自動的に収めることができる。このため、動作の狂いの累積が生じず、正確なタイミングでの運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における湿式クラッチブレーキの油圧制御装置を示す油圧回路図および制御回路図である。
【図２】サーボ制御弁Ｖ１とクラッチシリンダ２５の半クラッチ、フルクラッチ、半ブレーキ時の状態を示す油圧回路図である。
【図３】サーボ制御弁Ｖ１とクラッチシリンダ２５のフルブレーキ時の状態を示す油圧回路図である。
【図４】プレス制御動作の一例を示す説明図であって、（Ａ）はクラッチシリンダ２５の目標圧力（Ｌ２）と実圧力（Ｌ３）を示す圧力線図であり、（Ｂ）はサーボ制御弁Ｖ１の開閉タイミングチャートである。
【図５】図４のプレス制御動作において、スライドの上死点停止位置調整制御を説明するタイミングチャートである。
【図６】本発明の油圧制御装置が適用される湿式クラッチブレーキの構造説明図である。
【図７】図６に示す湿式クラッチブレーキの要部拡大図である。
【図８】プレス制御動作の他の例を示す説明図であって、（Ａ）はクラッチシリンダ２５の目標圧力（Ｌ２）と実圧力（Ｌ３）を示す圧力線図であり、（Ｂ）はサーボ制御弁Ｖ１の開閉タイミングチャートである。
【図９】図８のプレス制御動作において、スライドの上死点停止位置制御を説明するタイミングチャートである。
【図１０】従来の湿式クラッチブレーキにおける油圧制御回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、湿式クラッチブレーキの構成を説明する。図６は本発明の油圧制御装置が適用される湿式クラッチブレーキの一例を示している。
符号Ａは機械プレスのクランク軸、Ｂは駆動軸であり、この駆動軸Ｂと前記クランク軸Ａとは遊星歯車減速機Ｃを介して連結されている。Ｄはプレスフレームに取付けられた固定部材である。
【００１６】
前記固定部材Ｄの外周には、フライホイールＦが、回転可能に取付けられている。また、フライホイールＦにはベルト車Ｅが同軸に固定されており、外部駆動源であるメインモータで回転されるようになっている。そして、このベルト車Ｅと前記駆動軸Ｂとの間には、両者を接続・切断し制動・解放する湿式クラッチブレーキ１０が設けられている。
【００１７】
前記湿式クラッチブレーキ１０は、クラッチ機構１５、ブレーキ機構２０、クラッチシリンダ２５からなる。
このクラッチシリンダ２５には、駆動軸Ｂ内に形成した油路２８と、駆動軸Ｂの先端に取付けたロータリジョイント２９を経て作動油が供給されるようになっている。
また、このロータリジョイント２９には、外部からの油路３２が接続されている。
【００１８】
図７に基づき、さらに湿式クラッチブレーキ１０を詳細に説明する。
前記クラッチ機構１５は、クラッチハウジング１６とクラッチボス１７と複数枚のディスク18a,18bからなる。
前記クラッチハウジング１６は、ベルト車Ｅ側に連結された円筒状の回転部材であり、その内側に複数枚のディスク18aがスプライン等で結合されている。前記クラッチボス１７は前記駆動軸Ｂにキー等で固定された円筒状の回転部材であり、その外側に複数枚のディスク18bがスプライン等で結合されている。
【００１９】
前記クラッチハウジング１６側のディスク18aとクラッチボス１７側のディスク18bは互いにクシ歯状に入れ合わされており、後述するピストン２６で圧縮すると、全てのディスク18a,18bが強く密着してクラッチが完全に接続した状態となり、ピストン２６が離れるとすべてのディスク18a,18bが互いに離間してクラッチが遮断した状態となる。また、両方のディスク18a,18bが軽く接触すると、いわゆる半クラッチ状態となる。
【００２０】
前記ブレーキ機構２０は、ブレーキハウジング２１とブレーキボス２２と複数枚のディスク23a,23bとからなる。
前記ブレーキハウジング２１は、プレスの固定部材Ｄに連結された円筒状の静止部材であり、その内側に複数枚のディスク23aがスプライン等で結合されている。前記ブレーキボス２２は前記駆動軸Ｂにキー等で固定された円筒状の回転部材であり、その外側に複数枚のディスク23bがスプライン等で結合されている。
【００２１】
前記ブレーキハウジング２１側のディスク23aとブレーキボス２２側のディスク23bは互いにクシ歯状に入れ合わされており、ピストン２６で押圧すると、全てのディスク23a,23bが密着してブレーキが完全に効いた状態となり、ピストン２６が離れると、全てのディスク23a,23bが互いに離間して、ブレーキが解放された状態となる。また、両方のディスク23a,23bが軽く接触すると、いわゆる半ブレーキ状態となる。
【００２２】
つぎに、前記クラッチシリンダ２５を説明する。
前記駆動軸Ｂの軸方向において、前記クラッチ機構１５と、前記ブレーキ機構２０との間には、ピストン２６が設けられている。このピストン２６とブレーキボス２２側との間には、液密に密閉された油室２７が形成されており、この油室２７は、駆動軸Ｂの内部に形成された油路２８およびロータリジョイント２９を介して作動油が供給されるようになっている。上記したピストン２６と油室２７とでクラッチシリンダ２５が構成されている。
【００２３】
一方、前記ピストン２６とクラッチボス１７との間には、ブレーキバネ２４が配設されている。このブレーキバネ２４はピストン２６を常時ブレーキ機構２０側に押し付け、ブレーキを効かせるものである。
したがって、クラッチシリンダ２５の油室２７に油が供給されていない状態では、ピストン２６はブレーキバネ２４によって図中左方に向かって付勢される。このとき、ブレーキ機構２０のディスク23a,23b同士が互いに密着してブレーキが効き、クラッチ機構１５のディスク18a,18b同士は互いに離間してクラッチが切れた状態となる。すると、駆動軸Ｂもクランク軸Ａも回転を停止する。この状態を、フルブレーキという。なお、フルブレーキには至らないが、ある程度ブレーキが効く状態を、半ブレーキという。
【００２４】
逆に、クラッチシリンダ２５の油室２７に作動油を供給すると、ピストン２６は油室２７内の油圧によって図中右方に向かって付勢される。つまり、ブレーキバネ２４を圧縮しつつ、ブレーキ機構２０のディスク23a,23b同士が互いに離間してブレーキが解放され、クラッチ機構１５のディスク18a,18b同士は互いに密着してクラッチが接続した状態となる。
すると、駆動軸Ｂはベルト車Ｅからの動力を受けて回転し、その回転が遊星歯車減速機Ｃを介してクランク軸Ａに伝えられるので、クランク軸Ａが起動回転する。この状態を、フルクラッチという。なお、フルクラッチには至らないが、ある程度クラッチが接続している状態を半クラッチという。
【００２５】
以上のように、湿式クラッチブレーキ１０は、クラッチシリンダ２５の油室２７への作動油の給排ならびに供給圧力を制御することにより、外部動力であるメインモータのクランク軸Ａに対する接続・切断を制御することができる。また、クラッチの半接続（つまり、半クラッチ）もブレーキの半制動（つまり、半ブレーキ）も制御することができ、さらに、半クラッチおよび半ブレーキの程度も連続的に変えることができる。
【００２６】
上記したクラッチ機構１５のディスク18a,18b間およびブレーキ機構２０のディスク23a,23b間には、ロータリジョイント２９と駆動軸Ｂ内に設けた図示しない油路を介して潤滑油が供給されている。また、この潤滑油は回収されてクーラー等で冷却されるようになっている。
【００２７】
つぎに、上記湿式クラッチブレーキ１０を制御するための油圧制御装置を説明する。
図１の油圧回路図および制御回路図に示すクラッチシリンダ２５、クラッチ機構１５、ブレーキ機構２０は、図６および図７で解説したものである。
このクラッチシリンダ２５の油室２７には、油圧源３１から作動油が油路３２を介して供給されるようになっている。３３はタンクである。
Ｖ１はサーボ制御弁であって、特許請求の範囲にいう「制御弁」に相当し、前記油路３２に介装されている。
【００２８】
このサーボ制御弁Ｖ１は、４ポート３位置の方向制御弁であって、スプリングセンタ付勢電磁油圧駆動型の高速リニアサーボ弁である。
なお、このサーボ制御弁Ｖ１の駆動型式は特に制限がなく、電磁駆動型でもよく、パイロット油圧駆動型でもよく、それらの複合型であってもよい。
また、このサーボ制御弁Ｖ１は、給排時の作動油圧力を制御する圧力制御サーボ弁であり、電流や電圧等の入力値（目標値）に比例した圧力の作動油を供給することができる。
【００２９】
前記サーボ制御弁Ｖ１の出力側油路３２には圧力センサ３５が接続されている。前記油路３２はクラッチシリンダ２５の油室２７に連通しているので、圧力センサ３５はクラッチシリンダの油室２７内の実圧力を検出することができる。
なお、圧力センサ３５は、クラッチシリンダ２５により近いロータリジョイント２９などに取付けてもよい。要するに、クラッチシリンダ２５内の実圧力を検出することができれば、どこに取付けてもよいものである。
【００３０】
図示の状態のサーボ制御弁Ｖ１は中立位置IIIであり、全てのポートはブロックされているので、クラッチシリンダ２５内の油室２７から作動油が排出されず、油室２７内は一定圧に保たれている。
供給位置Ｉへ切換えると、油圧源３１がクラッチシリンダ２５の油室２７に連通され、油室２７内の圧力が上昇する。すると、ピストン２６が右方向へ動き、ブレーキバネ２４の圧縮力に抗してクラッチ機構１５を接続する。
排出位置IIへ切換えると、タンク３３にクラッチシリンダ２５の油室２７が連通して、油室２７内の圧力が降下する。すると、ブレーキバネ２４の圧縮力によってピストン２６が左方向へ動き、ブレーキ機構２０を作動させる。
上記の供給位置Ｉへの切換え、また排出位置IIへの切換えは、断続的ではなく連続的に行え、サーボ制御弁Ｖ１から吐出する作動油の圧力を連続的に変えることができる。
【００３１】
４０は前記サーボ制御弁Ｖ１を圧力フィードバック制御するコントローラである。このコントローラ４０は、つぎのように構成されている。
４１は制御器で、これには、圧力センサ３５が検出したクラッチシリンダ２５の実圧力検出値と後述する目標圧設定値が共に入力されるようになっている。制御器４１は目標圧力と実圧力の偏差を演算し、その偏差が０になるように制御用指令信号を増幅器４２に送る。増幅器４２は、制御器４１からの制御用指令信号に応じた駆動電流をサーボ制御弁Ｖ１のソレノイドV1sに駆動電流を送るものである。この駆動電流によりサーボ制御弁Ｖ１が開閉制御される。
４３は信号発生器で、目標圧力信号を前記制御器４１に供給する信号生成回路である。４４は目標圧設定手段で、クラッチシリンダ２５の目標圧力を設定する回路である。この目標圧設定手段４４に設定されている目標圧力に対応させて、前記信号発生器４３が目標圧力信号を出力する。なお、４５はタイミング調整手段であるが、その詳細は後述する。
【００３２】
前記目標圧設定手段４４は、適宜のコンピュータプログラムで構成されている。
設定している目標圧力は、少なくとも二つ必要で、それはクラッチ機構を接続してブレーキ機構を解放するフルクラッチ動作を行わせるｄフルクラッチ圧と、その後でクラッチ機構を切断してブレーキ機構を制動させるフルブレーキ動作を行わせるａフルブレーキ圧である。
好ましくは、さらに、二つの目標圧力を備えているのがよく、それはクラッチ機構に半クラッチ動作を行わせるｃソフトクラッチ圧と、ブレーキ機構に半ブレーキ動作を行わせるｂソフトブレーキ圧である。そして、本実施形態では、ｃソフトクラッチ圧、ｄフルクラッチ圧、ｂソフトブレーキ圧およびａフルブレーキ圧の四つが、その順で設定されている。
【００３３】
上記の制御回路によると、目標圧設定手段４４が目標圧力を出力すると、制御器４１および増幅器４２からの指令信号に基づき、サーボ制御弁Ｖ１が開閉動作を行い、クラッチシリンダ２５に作動油が給排される。クラッチシリンダ２５内の油室２７内の圧力は圧力センサ３５で制御器４１にフィードバックされるので、目標圧力と実圧力の偏差が０となるように、サーボ制御弁Ｖ１が開閉制御される。このような圧力フィードバック制御に基づき、クラッチシリンダ２５の実圧力は目標圧力に追随するので、予め設定した圧力をもって、クラッチ機構１５とブレーキ機構２０を任意に動作させることができる。すなわち、本制御回路によれば、フルブレーキ、半ブレーキ、フルクラッチおよび半クラッチを任意に制御することができる。
【００３４】
図２および図３は、図１の発明の一実施形態を示す油圧回路図である。
本図では、サーボ制御弁Ｖ１を開閉制御する電子回路は省略している。また、本実施形態では、安全対策として安全弁Ｖ２，Ｖ３を油路３２に介装している。この安全弁Ｖ２，Ｖ３は、いずれも４ポート２位置の開閉弁であって、スプリング付勢ソレノイド駆動でＩ位置とII位置をとることができる。その余の点は、図１の構成と実質的に異なることはない。
【００３５】
図２に示すように、クラッチシリンダ２５に作動油を供給するときは、サーボ制御弁Ｖ１が供給位置Ｉとなり、かつ２個の安全弁Ｖ２，Ｖ３は、いずれもＩ位置で直列に作動油が流れるように接続されている。
図３に示すように、クラッチシリンダ２５から作動油を排出するときは、サーボ制御弁Ｖ１が排出位置IIとなり、かつ２個の安全弁Ｖ２，Ｖ３は、いずれもII位置で並列に作動油が流れるように接続されている。つまり、一方の安全弁Ｖ２（またはＶ３）が故障したとしても、ブレーキは確実に効き、両方の安全弁Ｖ２，Ｖ３が正常な場合のみクラッチが接続するようになっている。
【００３６】
つぎに図４に基づき、図２〜３に示す実施形態の制御動作を説明する。
なお、以下の実施形態では、クラッチシリンダ２５の目標圧力を以下のように設定しているが、これはブレーキバネ２４の仕様等によって変動するものであり、あくまでも一例である。
図４に示すように、クラッチシリンダ２５の目標圧力は、つぎのように設定されている。
ａ フルブレーキ圧 ：０kgf/ｃｍ2
ｂ ソフトブレーキ圧：２０〜２６kgf/ｃｍ2
ｃ ソフトクラッチ圧：３３〜４０kgf/ｃｍ2
ｄ フルクラッチ圧 ：６５〜７０kgf/ｃｍ2
【００３７】
そして、プレスの１サイクルの間で、サーボ制御弁Ｖ１の圧力制御は、つぎのシーケンスで繰り返される。
ａフルブレーキ圧→ｃソフトクラッチ圧→ｄフルクラッチ圧→ｂソフトブレーキ圧→ａフルブレーキ圧。以後はこの順を繰り返す。
なお、安全対策用の安全弁Ｖ２，Ｖ３は、II半クラッチ状態−IIIフルクラッチ状態−IV半ブレーキ状態の間は、いずれも供給位置にあり、Ｉフルブレーキ状態のみ排出位置となる。
【００３８】
上記のバルブ開閉動作に基づく、クラッチブレーキの動作を図４に基づき説明する。
線Ｌ１（細線）は機械プレスのスライドの一サイクルを示し、Ｕｄは上死点、Ｌｄは下死点を示している。
線Ｌ２（太点線）はサーボ制御弁Ｖ１で与えるクラッチシリンダ２５の目標圧力を示している。
まず、図４下段のバルブ開閉タイミングチャート（Ｂ）と図４上段の目標圧力Ｌ２に基づき、サーボ制御弁Ｖ１の制御動作を説明する。この制御動作に基づくクラッチシリンダ２５の実動作は後述する。
【００３９】
Ｉ：ソフトクラッチ圧の指令
クランク軸（およびプレススライド）が上死点Ｕｄで停止している間に、ソフトクラッチ圧への目標圧力をステップ応答で指令する。また、同時に安全弁Ｖ２，Ｖ３を共にＩ位置とする。
上記の目標圧力は、ブレーキバネ２４のクラッチ側ストローク端における吊合圧力と同じか、少し高い圧力とし、クラッチ接続時の衝撃とスライド起動タイミングをみて決めればよく、実施例では３３〜４０kg/ｃｍ2の中で最適値に決定している。この目標圧力の調整は、設定数値を変えるだけなので簡単に行える。
【００４０】
II：フルクラッチ圧の指令
クランク軸（およびプレススライド）が上死点Ｕｄから少し動いた時、フルクラッチ圧力への目標圧力をステップ応答で指令する。
【００４１】
III：ソフトブレーキ圧の指令
クランク軸（およびプレススライド）が下死点Ｌｄに達した直後に、ソフトブレーキ圧への目標圧力をステップ応答で指令する。
【００４２】
IV：フルブレーキ圧の指令
クランク軸（およびプレススライド）が上死点Ｕｄに戻る手前で、フルブレーキ圧への目標圧力指令する。すなわち、０圧を指令する。また、同時に安全弁Ｖ２，Ｖ３を共にII位置とする。
なお、上記の０圧力への指令タイミングは後述するタイミング調整手段で調整可能とされている。
【００４３】
つぎに、図４上段の圧力線図（Ａ）に基づき、クラッチシリンダ２５によるブレーキ制御とクラッチ制御の実動作を説明する。なお、図４において、線Ｌ３（太実線）はクラッチシリンダ２５の油室２７内の実圧力を示している。
（Ｉフルブレーキ状態）
クラッチシリンダ２５の実圧力が０のときクラッチシリンダ２５のピストン２６はブレーキバネ２４の付勢力によってブレーキ機構２０側にフルストロークしているので、フルブレーキの状態となっている。この状態では、スライドは上死点Ｕｄで停止している。
【００４４】
（Ｉフルブレーキ→II半クラッチへ）
点線Ｌ２で示す目標圧力・ソフトクラッチ圧の指令があると、サーボ制御弁Ｖ１が開弁し、ソフトクラッチ圧の作動油がクラッチシリンダ２５に供給される。これにより、クラッチシリンダ２５内の圧力はやや遅れて急激に立上る。圧力がＰ１点に上昇した時点で、ブレーキバネ２４が押し戻され始め、その後、緩やかに圧力が立上り、Ｐ２点でピストン２６がクラッチ側に移動してブレーキバネ２４と吊り合ったときピストン２６のストロークが停止する。この状態では、ディスク18a,18bが軽く接触し、クラッチが半分効いた半クラッチ状態となる。
この半クラッチ状態になると、スライドが上死点から下降し始める。この状態の各弁の弁位置は図２に示すとおりである。すなわち、サーボ制御弁Ｖ１はＩ位置であり、安全弁Ｖ２，Ｖ３もＩ位置となっており、クラッチシリンダ２５に作動油が供給される状態となっている。
【００４５】
（II半クラッチ→IIIフルクラッチ）
目標圧力としてフルクラッチ圧を指令すると、サーボ制御弁Ｖ１がさらに開度を増し、フルクラッチ圧に上昇させた作動油がクラッチシリンダ２５に供給される。これにより、目標圧力の指令より少し遅れて（Ｐ３点）、クラッチシリンダ２５内の圧力が急上昇して、クラッチシリンダ２５内はフルクラッチ圧になる（Ｐ４点）。この結果、ピストン２６をクラッチ側にフルストロークさせクラッチを完全接続する。また、ブレーキバネ２４は圧縮され、ブレーキは完全開放される。この状態になると、スライドにはクランク軸Ａの回転駆動力がフルに伝えられ、スライドは高速下降する。
【００４６】
（IIIフルクラッチ→IV半ブレーキ）
目標圧力としてソフトブレーキ圧を指令すると、サーボ制御弁Ｖ１が開弁度を小さくし、ソフトブレーキ圧に下降させた作動油がクラッチシリンダ２５に供給される。これにより、目標圧力の指令より少し遅れて（Ｐ５点）クラッチシリンダ２５内の圧力が急低下する。その圧力がＰ６点になるとブレーキバネ２４と吊り合って、その後の圧力降下は緩やかとなり、Ｐ７点になるとブレーキバネ２４によるブレーキがある程度効いて半ブレーキ状態となる。
このときスライドは下死点から上昇に転じているので、その上昇速度が緩やかに抑制されていく。
【００４７】
（IV半ブレーキ→Ｉフルブレーキ）
スライドが上死点の手前、例えば300°の時点で、目標圧力としてフルブレーキ圧を指令すると、サーボ制御弁Ｖ１が図３に示すII位置に切換えられ、安全弁Ｖ２，Ｖ３もII位置に切換えられている。これにより、クラッチシリンダ２５内の圧力はやや遅れて（Ｐ８点）、急激に低下し、フルブレーキ圧、すなわち０kgf/ｃｍ2となる（Ｐ９点）。この状態ではピストン２６はブレーキバネ２４でブレーキ機構２０側にフルストロークしており、フルブレーキが効く。フルブレーキが効いた時点で、スライドは上死点Ｕｄで停止するように、フルブレーキのタイミングが調整されている。
【００４８】
通常のプレス動作は、以上のクラッチブレーキ動作を順に行うことにより、実行される。
【００４９】
つぎに、上死点停止位置のタイミング調整を説明する。
（IV上死点停止位置のタイミング調整）
プレスは１サイクルの最後に停止するが、最後のプレス停止時は、上記のごとく３つのバルブ、すなわちサーボ制御弁Ｖ１、安全弁Ｖ２，Ｖ３を全て排出位置IIとして作動油を排出する。このように、バルブ内に作動油を通過させるときは、作動油の温度によって排出時間が早くなったり遅くなったりする。その結果、スライドの停止位置が上死点の前後で狂ってしまうことがある。
このスライド停止位置の狂いを補償する制御を図１および図５に基づき説明する。
【００５０】
図１に示すコントローラ４０はタイミング調整手段４５を備えている。このタイミング調整手段４５は、クランク軸またはスライドの上死点での停止位置信号を取り込み、基準停止位置（360°すなわち０°）と比較し、その誤差に応じてフルブレーキ目標圧を指令するタイミングを早く又は遅く調整する演算回路である。クランク軸またはスライドの停止位置は、クランク軸に取付けられたエンコーダ等で検出できる。
【００５１】
前記タイミング調整手段４５における調整ロジックは、つぎのようになっている。
まず、フルブレーキ圧の指令タイミングは、本実施形態では、300°を基本指令角度Ｓｄとしているが、その前後で５度きざみで数点の調整指令角度（たとえば、295°,305°,310°）を設定している。
実際のスライド停止角度が±５度以内ならば前回使用した指令角度とする。そして、−５度より早く停止してそれがＮ回続いたらフルブレーキ圧指令角度を遅らせる。たとえば、305°あるいは310°とする。遅らせる角度の選択は、早停止の度合いや頻度で選択すればよい。逆にスライド停止角度が、＋５度より大きい場合はフルブレーキ圧指令角度を早め、たとえば295°とする。
このように、フルブレーキ時には、上死点停止角度を検出して常に上死点で停止するようにフィードバックをかけた制御とすることにより、スライドを上死点で正確に停止させることができるようになる。
【００５２】
本実施形態の油圧制御装置によれば、つぎの利点がある。
１）微妙なクラッチシリンダ２５の圧力を高応答なサーボ制御弁Ｖ１の圧力フィードバック制御で制御することにより、フレキシブルな制御が容易に実施できる。
２）目標圧力の調整も容易にできる。
３）圧力フィードバックにより、クラッチシリンダ２５内の実圧力を制御するため、油温の変化などによるクラッチシリンダ内の圧力制御性の悪化を引き起こすことはない。
４）高応答のサーボ制御弁Ｖ１を使用することにより、熱間鍛造の高サイクル、高頻度にも使用できる。なお、サイクルが遅くサーボ弁より応答性の悪い比例制御弁でも使用できる場合には、サーボ制御弁の代わりに比例制御弁を使用してもよい。
５）高速成形が必要な熱間鍛造プレス用のクラッチは大きなトルクを必要とし、高圧油を用いることから油漏れが生じやすいが、本実施形態では、油圧回路が単純なので、油漏れ自体の可能性が小さいうえ、仮に油漏れがあった場合は少量の油漏れでも直ちに検出することができるため、火災などの災害を未然に防止できる。
【００５３】
つぎに、本発明の他の実施形態を説明する。
図４に示すプレス制御動作では、スライドの上死点停止を、目標圧力をフルブレーキ圧としたフルブレーキで停止させていた。
これに対し、スライドの上死点停止を、ソフトブレーキ圧（目標圧力）とした半ブレーキで停止させてもよい。このプレス制御動作を、図８に基づき説明する。
【００５４】
図８ではソフトブレーキも圧指令より以前の制御動作は示していないが、この点は図４に示すソフトクラッチ圧指令とフルクラッチ圧指令と同じである。
そこで、フルクラッチ圧以後の制御動作を説明する。
【００５５】
（IV上死点停止動作）
スライドＳが下死点Ｌｄに至り、プレス加工を終えると上死点に向けて上昇しはじめる。この下死点Ｌｄを越えてから目標圧力としてソフトブレーキ圧を指令する。これにより、マイナスの圧力偏差（電圧偏差）によりサーボ制御弁Ｖ１がII位置に切り替えられ、かつ、圧力偏差（電圧偏差）に相当する弁開度となりソフトブレーキ圧力で維持される。このとき、クラッチシリンダ２５内の圧力が、ソフトブレーキ圧に下降するように排出される。このように、目標圧力の指令より少し遅れてクラッチシリンダ２５内の圧力が低下しはじめ（Ｐ５点）、その圧力がＰ６点に低下するとピストン２６が動きはじめる。そして、圧力がＰ７点になるとピストン２６はブレーキ側ストローク端でブレーキバネ２４と吊り合って、その後圧力降下して、Ｐ８点になると圧力差（Ｐ７−Ｐ８）に相当するブレーキバネ２４によるブレーキが効いてくる。この状態が半ブレーキ状態である。
【００５６】
この半ブレーキの間にスライドＳは下死点から上昇に転じているので、その上昇速度が制動されていき、上死点Ｕｄに至ると、この半ブレーキ状態でスライドＳは完全停止して保持される。つまり、スライドＳの上死点停止後も半ブレーキ状態が継続する。
このように半ブレーキでスライドを停止させると、スライド停止時の衝撃が少なく騒音の発生も少なくなる。
【００５７】
スライドが上死点で停止した後、目標圧力としてフルブレーキ圧を指令すると、サーボ制御弁Ｖ１はII位置のままでマイナスの圧力偏差（電圧偏差）に相当する弁開度となり、これにより、クラッチシリンダ２５内の圧力は、急激に低下しはじめ（Ｐ９点から）、後にフルブレーキ圧、すなわち０kgf/ｃｍ2となる。この状態ではピストン２６はブレーキバネ２４でブレーキ機構２０側にフルストロークしており、フルブレーキが効いている。したがって、慣性の大きいプレススライドも動くことはない。
【００５８】
半ブレーキでスライド停止させるプレス制御動作での、タイミング調整手段４５における調整方法を図９に基づき説明する。
ソフトブレーキ圧の指令タイミングの基本指令角度Ｓｄに対し、その前後で５度きざみで数点の調整指令角度を設定しておく。
そして、実際のスライド停止角度が±５度以内ならば前回使用した指令角度とする。そして、−５度より早く停止してそれがＮ回続いたらソフトブレーキ圧指令角度を遅らせる。遅らせる角度の選択は、早停止の度合いや頻度で選択すればよい。逆にスライド停止角度が、＋５度より大きい場合はフルブレーキ圧指令角度を早めればよい。
このように、ソフトブレーキ時において、上死点停止角度を検出して常に上死点で停止するようにフィードバックをかけた制御とすることにより、スライドを上死点で正確に停止させることができるようになる。
【００５９】
（プレス以外の応用）
図６には機械プレスに使用した湿式クラッチブレーキ装置の一例を示したが、本図に示した湿式クラッチブレーキ装置１０以外の構造を有するクラッチシリンダにも、本発明の制御装置を適用できる。
また、本発明の湿式クラッチブレーキ制御装置は、機械プレスに限られず、湿式クラッチブレーキ制御装置を使用する機械であれば、切断機やフォージングミル等の機械にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 湿式クラッチブレーキ
１５ クラッチ機構
２０ ブレーキ機構
２４ ブレーキバネ
２５ クラッチシリンダ
２６ ピストン
２７ 油室
３５ 圧力センサ
Ｖ１ サーボ制御弁
４０ コントローラ
４４ 目標圧設定手段
４５ タイミング調整手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部駆動源とクランク軸とを接続・切断するクラッチ機構と、前記クランク軸を制動・解放するブレーキ機構と、作動油の供給圧力により前記クラッチ機構と前記ブレーキ機構を作動させるクラッチシリンダを備えた湿式クラッチブレーキにおいて、
前記クラッチシリンダに供給する作動油の給排と圧力を制御する制御弁と、
前記クラッチシリンダ内の実圧力を検出する圧力センサと、
前記制御弁の開閉と吐出圧力を制御するコントローラを備えており、
該コントローラは、
前記クラッチシリンダの目標圧力を指示する目標圧設定手段と、
該目標圧設定手段で与えられた目標圧力と、前記圧力センサで検出した実圧力との偏差が無くなるように前記制御弁を開閉する制御信号を出力する制御部とからなり、
前記目標圧設定手段は、
前記クラッチ機構を接続して前記ブレーキ機構を解放するフルクラッチ動作を行わせるフルクラッチ圧と、前記クラッチ機構を切断して前記ブレーキ機構を制動させるフルブレーキ動作を行わせるフルブレーキ圧を、目標圧として設定している
ことを特徴とする湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項２】
前記目標圧設定手段は、前記目標圧力として、前記クラッチ機構に半クラッチ動作を行わせるソフトクラッチ圧と、前記ブレーキ機構に半ブレーキ動作を行わせるソフトブレーキ圧を用い、
前記ソフトクラッチ圧、前記フルクラッチ圧、前記ソフトブレーキ圧および前記フルブレーキ圧をその順で指令するように設定している
ことを特徴とする請求項１記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項３】
前記コントローラは、目標圧力としてフルブレーキ圧を指令し前記ブレーキ機構にフルブレーキ動作をさせた状態で、前記クランク軸を上死点で停止させる
ことを特徴とする請求項２記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項４】
前記コントローラは、目標圧力としてソフトブレーキ圧を指令し前記ブレーキ機構に半ブレーキ動作をさせた状態で、前記クランク軸を上死点で停止させる
ことを特徴とする請求項２記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記フルブレーキ圧を指令するタイミング調整手段を備えており、
前記クランク軸の停止位置が基準値より早いとき前記フルブレーキ圧の指令タイミングを遅らせ、
前記クランク軸の停止位置が基準値より遅いとき前記フルブレーキ圧の指令タイミングを早める
ことを特徴とする請求項３記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記ソフトブレーキ圧を指令するタイミング調整手段を備えており、
前記クランク軸の停止位置が基準値より早いとき前記ソフトブレーキ圧の指令タイミングを遅らせ、
前記クランク軸の停止位置が基準値より遅いとき前記ソフトブレーキ圧の指令タイミングを早める
ことを特徴とする請求項４記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項１】
外部駆動源とクランク軸とを接続・切断するクラッチ機構と、前記クランク軸を制動・解放するブレーキ機構と、作動油の供給圧力により前記クラッチ機構と前記ブレーキ機構を作動させるクラッチシリンダを備えた湿式クラッチブレーキにおいて、
前記クラッチシリンダに供給する作動油の給排と圧力を制御する制御弁と、
前記クラッチシリンダ内の実圧力を検出する圧力センサと、
前記制御弁の開閉と吐出圧力を制御するコントローラを備えており、
該コントローラは、
前記クラッチシリンダの目標圧力を指示する目標圧設定手段と、
該目標圧設定手段で与えられた目標圧力と、前記圧力センサで検出した実圧力との偏差が無くなるように前記制御弁を開閉する制御信号を出力する制御部とからなり、
前記目標圧設定手段は、
前記クラッチ機構を接続して前記ブレーキ機構を解放するフルクラッチ動作を行わせるフルクラッチ圧と、前記クラッチ機構を切断して前記ブレーキ機構を制動させるフルブレーキ動作を行わせるフルブレーキ圧を、目標圧として設定している
ことを特徴とする湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項２】
前記目標圧設定手段は、前記目標圧力として、前記クラッチ機構に半クラッチ動作を行わせるソフトクラッチ圧と、前記ブレーキ機構に半ブレーキ動作を行わせるソフトブレーキ圧を用い、
前記ソフトクラッチ圧、前記フルクラッチ圧、前記ソフトブレーキ圧および前記フルブレーキ圧をその順で指令するように設定している
ことを特徴とする請求項１記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項３】
前記コントローラは、目標圧力としてフルブレーキ圧を指令し前記ブレーキ機構にフルブレーキ動作をさせた状態で、前記クランク軸を上死点で停止させる
ことを特徴とする請求項２記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項４】
前記コントローラは、目標圧力としてソフトブレーキ圧を指令し前記ブレーキ機構に半ブレーキ動作をさせた状態で、前記クランク軸を上死点で停止させる
ことを特徴とする請求項２記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記フルブレーキ圧を指令するタイミング調整手段を備えており、
前記クランク軸の停止位置が基準値より早いとき前記フルブレーキ圧の指令タイミングを遅らせ、
前記クランク軸の停止位置が基準値より遅いとき前記フルブレーキ圧の指令タイミングを早める
ことを特徴とする請求項３記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記ソフトブレーキ圧を指令するタイミング調整手段を備えており、
前記クランク軸の停止位置が基準値より早いとき前記ソフトブレーキ圧の指令タイミングを遅らせ、
前記クランク軸の停止位置が基準値より遅いとき前記ソフトブレーキ圧の指令タイミングを早める
ことを特徴とする請求項４記載の湿式クラッチブレーキの油圧制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１５８７１８（Ｐ２０１０−１５８７１８Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４６０５５（Ｐ２００９−２４６０５５）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（５０２２３５３２６）住友重機械テクノフォート株式会社 (122)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【出願人】（５０２２３５３２６）住友重機械テクノフォート株式会社 (122)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]