プレスが急停止するまでの時間と距離の計算方法

質問

プレスが急停止するまでの時間と距離の計算の仕方がわかりません。

プレスの最大降下速度　41.6ｍｍ/ｓ

ストロ－ク　50ｍｍ

圧力　15ｔ（油圧シリンダ－）　185ｋｇのプレ－トがシリンダ－先端部に
付いてあります。（４支柱）

これだけの条件で計算できますか？

お教えください。

シリンダの内径、ロッド径からブレーキを掛ける側の受圧面積が必要です。

内径　100Ф　　　受圧面積　6264mm

次に、油圧回路を見て、ブレーキ用のリリーフ弁のリリーフ設定圧を見ます。

20.6MPです。

まったくわかりませんのでお教えください。

ちなみに、メ－カ－は分かりません。

3.項の追加説明。低硬度高靱性にするには焼入温度を低くする。

6.項の追加説明。硬さの上昇に伴い破壊靱性値が低下する。ある硬さまで上昇すると、破壊を引き起こす臨界寸法が組織欠陥と同等になるまで小さくなるので、それ以上の硬さでは脆性破壊を起して引張強度が低下する。組織欠陥の寸法が大きい鋼種ほど、低い硬さから引張強度が低下する。例えばSKD11は大きな一次炭化物を含み、マルエージング鋼は欠陥らしい欠陥を含まない。

7. ハイスの靱性。ハイスでは、抗折力(前述のように引張強度でもある)が高いほど靱性は高いと評価され、硬さを高くすると抗折力は低下する(超硬合金やセラミックスも同じ)。靱性が低くすぎて、衝撃試験では正確な評価ができない。抗折試験は衝撃試験の荷重速度を大幅に遅くした試験でもある。55HRC程度以下の鋼で引張強度と靱性が逆相関するのとは、逆になっている。
http://www.hitachi-metals.co.jp/product/steel/characteristics/01.html
のあるように、ハイスの硬さ領域では、硬さを上げる、衝撃値と同様に抗折力も低下している。図の衝撃値は通常の2mmノッチでは低くすぎるので、10mmRノッチで評価されている。また硬さと抗折力の関係に山があるが、山の左側が高強度域、右側が脆性域と言える。

回答No.7

noname#230359

ロッド径が不明では、ブレーキ側の受圧面積が不明なので計算不可能ですね。

失礼しました。受圧面積がお判りなのですね。

受圧面積が、6264mm^2（φ１００ロッドＣ径列）で、「ブレーキ回路」のリリーフ圧が２０．６ＭＰａであれば、計算上の減速力はＦは、

　6264✕20.6－185✕9.8 ＝129038.4＝ 127225.4 N

減速加速度ａは、

　127225.4／185 ＝ 687.7 m／s^2

減速時間ｓは、

　41.6／1000／687.7 ＝ 6.049e-5 sec

あくまで純理論的な話です。

電気、油圧回路の切り替わりによる空走時間は含みません。

回答No.6

noname#230359

中古機械の表示例

　　油圧プレス 三恵機械 1985 PR-30
　　30t ST)350mm OH)545 B)500x600
　　ラム最大加工速度166mm/sec
　　急停止時間49MS 最大停止時間56MS 慣性下降値20mm

プレス機は労安法の規制があり、天下り団体が審査し、基準に合致すれば「安全プレス」と名乗れる等々、、、
受審は殆ど義務といえ、メーカは上記の停止性能を試験して提出するので、機械表示銘板に値を書いた中古機ならこのように判る。しかしメーカサイトでも殆ど出てこない。

メカプレスは鈍くて、急停止時間は140MSとか。

＞メ－カ－は分かりません
運動を記述する微分方程式は簡単な形ながら、諸元を出すのが殆ど無理。

自分で試験するしかないでしょう。位置センサ(近接、光)とタイミングを見るオッシロが最低必要。距離はメジャーで充分。

上記メーカ表示:急停止時間49MSは回答(2)にあるように電磁弁応答速度の大小で殆ど決まってます。

　　油研　電磁弁
　　http://www.yuken.co.jp/catalog_pdf/JC-10001-11-ELDF-H-G.pdf
　　5ﾍﾞｰｼﾞ　　ステップ応答特性（例）供給圧力：2 MPa　offの切替えで約30MS　

供給圧力：4 MPaに上げると約20MSに短縮されるが、動作にバタつきがあり、<本特性は弁単体で計測したものです。したがってそれぞれの使用回路により特性が異なります>　で重いスライダを駆動させると更にバタつきが大きくなって危なく、絞りを入れて動作を鈍くする必要がある。

なので電磁弁特性をカタログで調べたりメーカに聞かないと大凡の推定も無理。それが判っても他の諸元は誰も教えてくれず、結局計算は不可能なんです。

回答No.5

noname#230359

一般的には、２つの方法の和で導きます。

ですが、保証範囲でなく、理論的な内容です。

さて、先ず、電磁弁の動作時間で、どれだけ空走するかの確認をします。

? 非常停止ボタンを押して、信号が入るまでの時間；0.1秒と仮定します
　 危険と感じ、非常停止ボタンに手を置くまでの最長時間を入れる場合もあります
　 ですが、セーフティー・ライトカーテン・スイッチのような物の場合は、危険域に
　 ゾーンが変わるシーケンサーのスキャンタイム時間分の約20 m sec程度
　 回路が複雑な場合は、長くなりますが、その場合は、回避ゾーン運用を
　 一般的にするので、それ位ですかね
? ?の信号を受けて、シーケンサー（論理回路）が、作動するスキャンタイムが約20 m sec
? バルブのソレノイドが作動し、直動式の場合はその作動しスプールを動かす、
　 油圧パイロットなら油がスプールを動かす時間を0.3sec（300 m sec）程度と仮定
で、?と?と?の和、0.1sec＋0.02sec＋0.3sec＝0.42sec間プレスが空走
油圧なので非常に遅い降下速度の41.6mm/sec×0.42sec＝分が空走

実際の条件を、?は貴殿の仕様で、?は電気制御仕様なので電気屋さんに、?は油圧バルブ
メーカーに確認し、実際の値を算出してください。

次に、負荷と速度（実際は1秒間に進む距離）の積で仕事量が算出できます
そして、停止までに油圧バルブが切り替わり、0.1秒で停止すると考えますと、
負荷×1秒間に進む距離÷実際の停止予測時間で、配管に掛かる力又は負の圧力が計算できます。
が、非圧縮性の油圧でも、負圧はマイナス0.1MPa以上にならないので、20.6MPa
用高圧配管では、配管の膨張係数分がプレスの降下に寄与することになります。
それを、計算するか、油圧メーカー若しくはポンプメーカーに確認し、割り出して、
降下にプラスさせます。
ですから、油圧のフレキホースは膨張が著しいので、使用しない方がこの場合には賢明です。

以上、

回答No.4

noname#230359

計算なんて無駄な事するよりも実測

いくら細かい計算したところで実測より正確な計算は不可能

各部のイナーシャ、電磁弁の応答速度、シリンダの摩擦抵抗、配管抵抗
更に、温度特性（粘度等）
それらから精密な計算可能

イナーシャは可動部の寸法を計測すれば計算可能
電磁弁の応答速度はメーカカタログに記載されてる
シリンダの摩擦抵抗はシリンダメーカに訊けば教えてもらえる
配管抵抗はどこに聞いても教えてもらえない（誰も知らない）　　＜この一点を持って精密な計算は不可能

それにしても、誤記でなければストローク５０ｍｍ　＜スッゴイ短い
このストロークから推定される許容誤差は０．５ｍｍくらいか？

電磁弁カタログに電磁弁応答速度は記載されてる
http://www.nachi-fujikoshi.co.jp/web/hydraulic/
http://www.nachi-fujikoshi.co.jp/web/hydraulic/b_catalog2014/e-01.pdf
https://www.daikinpmc.com/products00/kobetsu.php?pid=10009
http://www.taiyo-ltd.co.jp/login/products/products3/3_CA41.html

０．０２～０．２ｓｅｃ

プレスの最大降下速度　41.6ｍｍ/ｓ
４１．６[mm/s]＊０．０２[sec]＝０．８３２[mm]　＜早い電磁弁での最短距離
４１．６[mm/s]＊０．２[sec]＝８．３２[mm]　　　＜遅い電磁弁の場合

電磁弁の応答特性だけでもこれくらい違う
それ以外に摩擦抵抗やらなんやら不明なパラメータ多過ぎ
つまり、計算で出せる誤差は大きすぎる

これがストローク５０００ｍｍくらいで許容誤差５０ｍｍ程度なら
それなりに算出可能かも知れないけれど

回答No.3

noname#230359

メーカーに確認するのが一番です。
メーカーの回答＝保証もあると思いますよ。
なんでもかんでもここへ投稿するのは止めた方が良いですよ。

回答No.2

noname#230359

No.1さんが既に回答されてますが補足を少しだけ。

まずは、シリンダの内径、ロッド径からブレーキを掛ける側の受圧面積が必要です。

次に、油圧回路を見て、ブレーキ用のリリーフ弁のリリーフ設定圧を見ます。

後はその圧力で、プレートの運動エネルギーをシリンダが吸収出来るストロークを算出します。

これをベースに電気・油圧回路的な遅れを考慮すれば良いと思います。

プレートの運動エネルギーだけではなく、位置エネルギーも考慮必要でしたね。

回答No.1

noname#230359

簡単に言えば「解りません」。
電気的に停止を掛けてから電磁弁が遮閉する時間、その間の作動油の吐出量、油圧シリンダーの径等々が必要でしょう。