JP2002160100A - クランクプレス機械におけるラム昇降装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サーボモータの回転軸の指令回転速度と実回
転速度の偏差量を小さくしつつ、ラムを昇降させること
ができるため、サーボモータの総トルクを小さくする。 【解決手段】 クランク軸４１ｅに連動連結した回転軸
を有したサーボモータ４５を設け、サーボモータ４５の
回転軸４５ｓの実回転速度を検出する速度検出手段を設
け、加工時のラム３５の１ストローク中における回転軸
４５ｓの連続して検出された実回転速度（実回転速度曲
線）を記憶する回転速度記憶手段５９を設け、次に加工
を行うときに、記憶された実回転速度曲線に近似した又
はほぼ同じ指令速度曲線に基づく指令をサーボモータ４
５へ連続して出力するモータ制御手段６７を設けてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クランク軸の１回
転によりラムを１ストロークだけ昇降させるクランクパ
ンチプレスの如きクランクプレス機械におけるラム昇降
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のクランクプレス機械におけるラム
昇降装置としては、フライホイールの回転エネルギーを
クラッチ・ブレーキを介してクランク軸を回転させて、
ラムを昇降させるフライホイール方式と、サーボモータ
の回転軸の回転によりクランク軸を連動して回転させ
て、ラムを昇降させるサーボモータ方式とがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者のラム昇降装置に
あっては、ラムのストロークを可変することができない
ため、絞り成型等の成形加工を行うことが困難である。
また、ラムの速度を調節できないため、加工条件に応じ
て最適の速度に調節することができず、上記成形加工に
おいては特に不利になる。

【０００４】後者のラム昇降装置にあっては、ラムのス
トロークを可変したり、ラムの速度を調節したりするこ
とができる一方、フライホイール等により回転エネルギ
ーを蓄えることなく、サーボモータの回転軸の回転によ
りクランク軸を回転させているため、加工中においてパ
ンチとワークが接触すると、サーボモータへ回転速度指
令と実回転速度の偏差量が大きくなって、サーボモータ
のトルクが大きくなる。そのため、サーボモータの駆動
に大量の電力を消費して、省エネを図ることが困難にな
ると共に、サーボモータ及びこのサーボモータに電気的
に接続したトランジスタ、コンデンサ等の電気機器の寿
命が短くなる。

【０００５】そこで、本発明は、サーボモータのトルク
を極量小さくすることができるサーボモータ方式のクラ
ンクプレス機械におけるラム昇降装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
あっては、クランク軸の１回転によりラムを１ストロー
クだけ昇降させるクランクプレス機械におけるラム昇降
装置において、上記クランク軸を回転させるため、上記
クランクプレス機械のフレームに上記クランク軸に連動
連結した回転軸を有したサーボモータを設け、上記サー
ボモータの回転軸の実回転速度を検出する速度検出手段
を設け、加工時の上記ラムの１ストローク中における上
記回転軸の連続して検出された実回転速度（実回転速度
曲線）を記憶する回転速度記憶手段を設け、次に加工を
行うときに、記憶された実回転速度曲線に近似した又は
ほぼ同じ指令速度曲線に基づく指令を前記サーボモータ
へ連続して出力するモータ制御手段を設けてなることを
特徴とする。

【０００７】請求項１に記載の発明特定事項によると、
サーボモータの駆動によりクランク軸を１回転させて、
ラムを１ストロークだけ昇降させることにより（下降さ
せて、上昇させることにより）、ワークに対してプレス
加工を行うことができる。

【０００８】ここで、加工を行うときに、速度検出手段
によりサーボモータの回転軸の実回転速度を検出し、速
度記憶手段により連続して検出された実回転速度（実回
転速度曲線）を記憶する。

【０００９】次に加工を行うときに、記憶された実回転
速度曲線に近似した又はほぼ同じ指令回転速度曲線に基
づく指令をサーボモータに連続して出力する。これによ
って、サーボモータの回転軸の指令回転速度と実回転速
度の偏差量を小さくしつつ、ラムを１ストロークだけ昇
降させて、ワークに対してプレス加工を行うことができ
る。

【００１０】請求項２に記載の発明にあっては、請求項
１に記載の発明特定事項の他に、指令回転速度と実回転
速度の偏差量を演算する偏差量演算手段を設け、加工時
の上記ラムの１ストローク中の累積された偏差量と予め
設定された所定量を比較する偏差量比較手段を設け、累
積された偏差量が所定量よりも大きい場合には、次に加
工を行うときに、記憶された実回転速度曲線に近似した
又はほぼ同じ指令速度曲線に基づく指令を前記モータ制
御手段により前記サーボモータへ連続して出力するよう
に構成したことを特徴とする。

【００１１】請求項２に記載の発明特定事項によると、
請求項１に記載の発明特定事項による作用の他に、更
に、偏差量演算手段により指令回転速度と実回転速度の
偏差量を演算し、偏差量比較手段より上記ラムの１スト
ローク中の累積された偏差量と予め設定された所定量を
比較する。

【００１２】累積された偏差量が所定量よりも大きい場
合には、次に加工を行うときに、記憶された実回転速度
曲線に近似した又はほぼ同じ指令速度曲線に基づく指令
をサーボモータに連続して出力する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照にして説明する。

【００１４】図４には、クランク式パンチプレスの側面
図が示してあり、図５には、図４におけるＶ−Ｖ線に沿
った図が示してある。

【００１５】図４及び図５に示すように、本発明の実施
の形態に係わるクランクパンチプレス１はプレス本体フ
レーム３をベースとして備えており、このプレス本体フ
レーム３は上下（図４において上下、図５において紙面
に向かって表裏）に対向した上部フレーム５と下部フレ
ーム７を有している。上記下部フレーム７には板状のワ
ークＷを支持する固定テーブル９が設けてあり、下部フ
レーム７における固定テーブル９の左右（図４において
紙面に向かって表裏、図５において下上）両側にはワー
クＷを支持する一対の可動テーブル１１，１３が前後方
向（図４及び図５において右左方向）へ移動可能に設け
てある。

【００１６】上記ワークＷを前後方向、左右方向へ移動
させるため、下部フレーム７には左右方向へ延伸しかつ
一対の可動テーブル１１，１３に連結したキャレッジベ
ース１５が前後方向へ移動可能に設けてあり、キャレッ
ジベース１５にはワークＷの端部をクランプするクラン
パ１７を備えたキャレッジ１９が左右方向へ移動可能に
設けてある。ここで、キャレッジベース１５はキャレッ
ジベース用サーボモータ２１の駆動により前後方向へ移
動するものであって、キャレッジ１９はキャレッジ用サ
ーボモータ２３の駆動により左右方向へ移動するもので
ある。

【００１７】上部フレーム５における固定テーブル９の
後側には複数のパンチ２５を周方向へ適宜間隔に備えた
上部タレット２７が回転可能に設けてあり、下部フレー
ム７には複数のダイ２９を周方向へ適宜間隔に備えた下
部タレット３１が回転可能かつ上部タレット２７に上下
に対向して設けてある。ここで、タレット用サーボモー
タ３３の駆動により上部タレット２７及び下部タレット
３１を同期して回転させることにより、加工領域Ａに割
り出しできるように構成してある。そして、上部フレー
ム５における上部タレット２７の上方にはラム３５が昇
降可能に設けてあり、このラム３５には加工領域Ａに割
り出したパンチ２５を上方向から押圧するストライカー
３７が設けてある。

【００１８】図１には、ラム昇降装置の模式的な図が示
してある。

【００１９】図１に示すように、上部フレーム５にはラ
ム昇降装置３９が設けてあり、このラム昇降装置３９は
クランク軸４１の１回転によりラム３５を１ストローク
だけ昇降させるものである。このラム昇降装置３９の詳
細について説明すると、以下のようになる。

【００２０】即ち、上部フレーム５には上記クランク軸
４１が回転可能に設けてあり、このクランク軸４１は偏
心部４１ｅを有している。上記クランク軸４１における
偏心部４１ｅにはコンロッド４３の上端が回転自在に連
結してあり、このコンロッド４３の下端がラム３５の適
宜位置に回転自在に連結してある。上記クランク軸４１
を回転させため、上部フレーム５には回転駆動可能な回
転軸４５ｓを有したクランク軸用サーボモータ４５が設
けてあり、このクランク軸用サーボモータ４５の回転軸
４５ｓとクランク軸４１が駆動プーリ４７、タイミング
ベルト４９、従動プーリ５１を介して連動連結してあ
る。また、上記クランク軸用サーボモータ４５は回転軸
４５ｓの実回転速度を検出するエンコーダ５３を備えて
いる。

【００２１】クランクパンチプレス１は上記ラム昇降装
置３９を制御する制御システム５５を備えている。

【００２２】上記制御システム５５におけるＣＰＵ５７
には回転速度記憶手段５９、偏素量演算手段６１、偏差
量比較手段６３、回転速度演算手段６５が電気的に接続
してあり、更に、ＣＰＵ５７にはクランク軸用サーボモ
ータ４５を制御するモータ制御手段６７が電気的に接続
してあり、このモータ制御手段６７はアンプ６９を介し
てクランク軸用サーボモータ４５に電気的に接続してあ
る。

【００２３】図２には、加工中のラム３５のストローク
（時間）に対するクランク軸用サーボモータ４５の回転
軸４５ｓの実回転速度、クランク軸用サーボモータ４５
のトルクが模式的に示してある。図３には、 図２
（ａ）の実回転速度曲線に近似した指令回転曲線に基づ
いて加工を行った場合において、加工中のラム３５のス
トローク（時間）に対するクランク軸用サーボモータ４
５の実回転速度、クランク軸用サーボモータ４５のトル
クが模式的に示してある。

【００２４】ここで、上記回転速度記憶手段５９は、加
工時の上記ラム３５の１ストローク中における上記回転
軸４５ｓの連続した図２(ａ)に示すような実回転速度
（実回転速度曲線）を記憶するものであって、上記偏差
量演算手段６１は、指令回転速度と実回転速度の偏差量
を演算するものである。なお、記憶された上記実回転速
度は、図２（ａ）に示すように、パンチ２５がワークＷ
に接触すると、所定の回転速度ＶａからＶｂまで一旦下
大きくがって、指令回転速度と実回転速度との偏差量が
累積され、その後累積された偏差量を消去しようとして
実回転速度が所定の回転速度Ｖａよりも大きな回転速度
Ｖｃまで上昇する。

【００２５】また、上記偏差量比較手段６３は、上記ラ
ム３５の１ストローク中の累積された偏差量と予め設定
された所定の偏差量を比較するものであって、上記回転
速度演算手段６５は、記憶された上記実回転速度曲線に
基づいて近似した指令速度曲線を演算するものである。
なお、近似した回転速度は、上述のようにＶａからＶｂ
の速度の低下を想定して、一例として図３（ａ）に示す
ような曲線にしている。

【００２６】更に、上記モータ制御手段６７は、累積さ
れた偏差量が所定量よりも大きい場合に、図３（ａ）に
示すような近似した指令速度曲線に基づく指令をクラン
ク軸用サーボモータ４５に連続して出力するものであ
る。なお、記憶された実回転速度に近似した指令回転速
度の代わりに、記憶された実回転速度とほぼ同じ回転速
度曲線に基づく指令をクランク軸用サーボモータ４５に
連続して出力しても差し支えない。

【００２７】次に、本発明の実施の形態の作用について
説明する。

【００２８】複数のクランパ１７により板状のワークＷ
をクランプした状態の下で、キャレッジベース用サーボ
モータ２１の駆動によりキャレッジベース１５を一対の
可動テーブル１１，１３と一体的に前後方向へ移動させ
る共に、キャレッジ用サーボモータ２３の駆動によりキ
ャレッジ１９を左右方向へ移動させる。これによって、
ワークＷを前後方向、左右方向へ移動させて、上部タレ
ット２７と下部タレット３１の間の所定位置に位置決め
する。また、タレット用サーボモータ３３の駆動により
上部タレット２７及び下部タレット３１を同期して回転
させて、所定のパンチ２５及び所定のダイ２９を加工領
域Ａに割り出す。そして、クランク軸用サーボモータ４
５の駆動によりクランク軸４１を１回転させて、ラム３
５を１ストロークだけ昇降させる（下降させて、上昇さ
せる）。これによって、ストライカー３７により所定の
パンチ２５を上方向から押圧して、所定のパンチ２５と
所定のダイ２９を協働させることができ、ワークＷに対
して所望のプレス加工（絞り成形加工等の成形加工、打
ち抜き加工等）を行うことができる。

【００２９】ここで、プレス加工を行うときに、エンコ
ーダ５３によりクランク軸用サーボモータ４１の回転軸
４１ｓの実回転速度を検出し、回転速度記憶手段５９に
より連続して検出された実回転速度（実回転速度曲線）
を記憶する。更に、偏差量演算手段６１より指令回転速
度と実回転速度の偏差量を演算し、偏差量比較手段６３
によりラム３５の１ストローク中の累積された偏差量と
予め設定された所定量と比較する。

【００３０】累積された偏差量が上記所定量よりも大き
い場合には、次にプレス加工を行うときに、図３（ａ）
に示すように近似した指令回転速度曲線に基づく指令を
クランク軸用サーボモータ４５に連続して出力する。こ
れによって、クランク軸用サーボモータ４５の回転軸４
５ｓの指令回転速度と実回転速度の偏差量を小さくしつ
つ、ラム３５を１ストロークだけ昇降させて、ワークＷ
に対してプレス加工を行うことができる。

【００３１】以上の如き、本発明の実施の形態によれ
ば、クランク軸用サーボモータ４５の回転軸４５ｓの指
令回転速度と実回転速度の偏差量を小さくしつつ、ラム
３５を昇降させることができるため、図２（ｂ）示した
ようなクランク軸用サーボモータ４５の総トルク（トル
ク曲線によって規定される面積に相当する）に比較し
て、図３（ｂ）に示すようにクランク軸用サーボモータ
４５の総トルクを小さくすることができる。そのため、
クランク軸用サーボモータ４５の駆動に要する電力の削
減して、省エネを図ることができると共に、クランク軸
用サーボモータ４５及びこのクランク軸用サーボモータ
４５に電気的に接続したトランジスタ、コンデンサ等の
電気機器の寿命の向上を図ることができる。

【００３２】なお、本発明は、前述の如き発明の実施の
形態の説明に限るものではなく、例えば、偏差量演算手
段６１、偏差量比較手段６３を省略しても差し支えな
い。

【００３３】

【発明の効果】請求項１又は請求項２に記載の発明によ
れば、サーボモータの回転軸の指令回転速度と実回転速
度の偏差量を小さくしつつ、ラムを昇降させることがで
きるため、サーボモータの総トルクを小さくすることが
できる。そのため、サーボモータの駆動に要する電力の
削減して、省エネを図ることができると共に、サーボモ
ータ及びこのサーボモータに電気的に接続したトランジ
スタ、コンデンサ等の電気機器の寿命の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ラム昇降装置の模式的な図である。

【図２】加工中のラムのストローク（時間）に対するク
ランク軸用サーボモータの回転軸の実回転速度、クラン
ク軸用サーボモータのトルクを模式的に示した図であ
る。

【図３】図２（ａ）の実回転速度曲線に近似した指令回
転曲線に基づいて加工を行った場合において、加工中の
ラムのストローク（時間）に対するクランク軸用サーボ
モータの実回転速度、クランク軸用サーボモータのトル
クを模式的に示した図である。

【図４】クランク式パンチプレスの側面図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に沿った図である。

【符号の説明】 １ パンチプレス ３ プレス本体フレーム ５ 上部フレーム ３９ ラム昇降装置 ４１ クランク軸 ４１ｅ 偏心部 ４５ クランク軸用サーボモータ ５３ エンコーダ ５５ 制御システム ５７ ＣＰＵ ５９ 回転速度記憶手段 ６１ 偏差量演算手段 ６３ 偏差量比較手段 ６５ 回転速度演算手段 ６７ モータ制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク軸の１回転によりラムを１スト
   ロークだけ昇降させるクランクプレス機械におけるラム
   昇降装置において、 上記クランク軸を回転させるため、上記クランクプレス
   機械のフレームに上記クランク軸に連動連結した回転軸
   を有したサーボモータを設け、上記サーボモータの回転
   軸の実回転速度を検出する速度検出手段を設け、加工時
   の上記ラムの１ストローク中における上記回転軸の連続
   して検出された実回転速度（実回転速度曲線）を記憶す
   る回転速度記憶手段を設け、次に加工を行うときに、記
   憶された実回転速度曲線に近似した又はほぼ同じ指令速
   度曲線に基づく指令を前記サーボモータへ連続して出力
   するモータ制御手段を設けてなることを特徴とするクラ
   ンクプレス機械におけるラム昇降装置。
2. 【請求項２】 指令回転速度と実回転速度の偏差量を演
   算する偏差量演算手段を設け、加工時の上記ラムの１ス
   トローク中の累積された偏差量と予め設定された所定量
   を比較する偏差量比較手段を設け、累積された偏差量が
   所定量よりも大きい場合には、次に加工を行うときに、
   記憶された実回転速度曲線に近似した又はほぼ同じ指令
   速度曲線に基づく指令を前記モータ制御手段により前記
   サーボモータへ連続して出力するように構成したことを
   特徴とする請求項１に記載のクランクプレス機械におけ
   るラム昇降装置。