JP2002219600A - コンピュータ数値制御プレス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工誤差を低減して加工精度を保持し、加工
効率が高く、設備費、運転コストの低減したコンピュー
タ数値制御プレス装置の提供。 【解決手段】 工程順序、加工寸法等を記憶せしめたコ
ンピュータＣの制御に従って駆動するプレス装置であっ
て、上・下に向けて駆動する上方ラム７に装着した上パ
ンチ８と下方ラム４に装着したダイス５とが所定位置で
係合されるように、上下に同軸に配され、前記上パンチ
８とダイス５の係合のため前記上方ラム７をクランク軸
１２を介して駆動モータＭに連結してなり、前記上方ラ
ム７に、下端に上パンチ８を装着した油圧ピストン２２
を有する油圧シリンダー２１を設けて、前記上方ラム７
の下方移動で下死点に達した時、前記油圧シリンダー２
１内の油圧ピストン２２が下方に駆動し、上パンチ８を
ダイス５に係合し、リニアスケール１４によりフィード
バック制御して押圧し、加工誤差を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉末成形等に使用
するプレス装置に関するもので、特にその工程をプログ
ラム駆動制御するコンピュータ数値制御（以下「ＣＮ
Ｃ」と称す）プレス装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の該種のプレス装置としては、上方
ラム及び下方ラムの駆動源として空気圧とモータとを併
用した汎用性機械プレスが用いられていたが、近年は駆
動源としてサーボモータを使用した機械式ＣＮＣプレス
装置が使用されるようになってきている。この機構は、
上方ラム側は従来の機械プレスと同様にクランク式又は
バートグルリンク式を踏襲している。そして下方ラム側
はギヤとレバーによる操作によったり、ボールネジ方式
で操作するいわゆる直動式を採用している。

【０００３】そして、その制御方法としては、いずれも
サーボモータのエンコーダにて制御するセミクローズト
ループ方式を採用しているものである。そしてこの種の
プレス装置では、上方ラム側はクランク機構のため、機
械的に駆動の下死点が決定されるが、各軸とメタルのク
リアランス分によるいわゆる「ガタ」や、加圧力による
撓みが存在し、加圧力が変化すると上パンチの下死点
も、おおよそ０.０５ｍｍ／１トン程度の割合で変化す
ることとなっていた。しかし、負荷が同程度の場合の繰
り返しにあっては、精度は安定している。

【０００４】又、駆動源として油圧シリンダーを使用す
るプレス装置があるが、この種装置では、上方ラム、下
方ラム共にその駆動源に油圧シリンダーを用いる油圧プ
レス装置である。そしてその制御は油圧サーボ弁を用い
て位置制御や圧力制御を行うものである。位置は、リニ
アスケールによって検出されて、フィードバック制御を
行っている。従って、位置制御してプレス運転操作した
場合、負荷の変動如何に拘わらず、上方及び下方ラムを
指令位置に達することが可能である。しかし、駆動源と
して大容量の油圧ユニットを常に稼働しておかなければ
ならないことから、ランニングコストが嵩み高価となる
と共に、又バルブを通過する時多くの熱量が発生して、
駆動効率を低下せしめることとなっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の如き現状に鑑
み、本発明は上記した従来の加圧によるクリアランスの
発生に伴う加工誤差を低減して加工精度を保持し、加工
効率を高く、設備費、ランニングコストの安価なコンピ
ュータ数値制御プレス装置を得ることを本発明の課題と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ため、本発明は以下の如き手段を講じたものである。請
求項１に係わる発明のコンピュータ数値制御プレス装置
は、予め工程順序及び加工寸法等を数値的にコンピュー
タに記憶させておいたプログラムに従って駆動するプレ
ス装置であって、上・下方向に向けて駆動される、上パ
ンチを装着した上方ラムと、上・下方向に向けて駆動さ
れるダイスを装着した下方ラムとを、前記上パンチとダ
イスとが所定位置で係合されるように、それぞれを上下
にして同軸に配置せしめてなり、かつ前記上パンチ−ダ
イスの係合と、上パンチによるダイス空間部の加圧との
ため前記上・下のラムをクランク機構を介して駆動用サ
ーボモータに連結してなるプレス装置において、前記上
方ラム内に油圧シリンダーを設けて、前記上パンチを前
記上方ラム内に設けた油圧シリンダーに配した油圧によ
って作動する油圧ピストンの外方に延びる先端にパンチ
プレートを介して装着して、前記上方ラムの下方への移
動で下死点に達した時、該上方ラム内の油圧シリンダー
に配した前記油圧ピストンが下方に駆動して上パンチを
ダイス空間部の下方に配された下パンチに向け押接せし
めるようにしてなることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、予め製造加工する工程
順序や、加工製作して得るべき物質の加工寸法等を数値
的にコンピュータに記憶させておいたプログラムに従っ
て駆動するプレス装置である。その一例を図１の断面概
略図を参照して説明する。本発明のＣＮＣプレス装置１
は、上・下方向にサーボモ−タの駆動で所定位置の間を
上昇せしめられたり、下降せしめられるとともに、所定
の位置に所定時間停止させられるよう、下方ガイド２内
を滑動する下方スライダー３の上面に配した下方ラム４
を介してその上部にダイス５が装着されてなり、又、こ
れと同軸に相対向して上方に配されて、上・下方に向け
て昇降駆動される上方スライダー６の下面に配した上方
ラム７を介してその下部に上パンチ８が装着されて設け
られている。なお、下パンチ９は、前記ダイス５の下方
でダイス５の空間部Ｓに出入可能で、かつ緊密に係合し
得るよう位置して固定板１３に固定されている。

【０００８】そして、前記上方ラム７は上方ガイド１０
内を上下に滑動する上方スライダー６の下部に配設さ
れ、該上方スライダー６の上端はリンク機構１１を介し
てクランク軸１２に連結され、そして該クランク軸１２
は駆動モータＭに連設されている。そしてこの駆動モー
タＭは、コンピュータＣに記憶されているプログラムに
沿って駆動、停止制御するサーボモータよりなってい
る。

【０００９】かくして、コンピュータＣのプログラムに
より、下方ラム４を上方に向け上昇せしめて、ダイス５
と下パンチ９との間に空間部Ｓが形成されるよう所定位
置に停止保持せしめる。続いて固定板１３に配設した下
パンチ９とダイス５で囲繞された前記空間部Ｓに所望の
成形用の粉末材料Ｚを投与するとともに、上方より下方
に向けて駆動される上方ラム７の下部に取り付けた上パ
ンチ８が、前記所定位置に停止して保持せしめられてい
るダイス５の空間部Ｓに向け上方より係合せしめ、そし
て更に、ダイス５に投与された所望の成形用の粉末材料
Ｚを加圧成形するよう、上・下のラム７、４を下方に向
け駆動せしめるようになっているクランク式プレス装置
である。なお、クランク式に代えて、トグルリンク式に
したプレス装置にも同様に適用することができる。

【００１０】そして、本発明のＣＮＣプレス装置１は、
前記上方ラム７の下部に配する上パンチ８を、前記上方
ラム７の内部に油圧シリンダー２１を設けて、該油圧シ
リンダー２１に油圧によって作動する油圧ピストン２２
を配し、該油圧ピストン２２の外方に延びる先端に、上
パンチプレート２３を介して装着せしめたものである。
そして、前記油圧シリンダー２１には油圧供給口２１ａ
と連結して、油圧サーボ弁２４が配された油圧供給管２
５が油圧ユニット２６に連通して設けられている。

【００１１】又、上方スライダー６の下方移動で下方に
移動する上パンチ８を装着している上パンチプレート２
３と下パンチ９が装着されている固定板１３との間にリ
ニアスケール１４が設けられている。そして、コンピュ
ータＣに設定してあるプログラムにより、駆動するサー
ボモータよりなる駆動モータＭを上パンチ８の下死点で
停止せしめる。それとと同時に、コンピュータＣは油圧
供給管２５に配設した油圧サーボ弁２４にプログラムに
応じて駆動信号を送信して、該油圧サーボ弁２４を駆動
し、油圧シリンダー２１に油圧供給管２５を介して油圧
ユニット２６より油圧をプログラムに沿って供給して、
油圧ピストン２２を作動せしめ、上パンチ８をダイス５
に向け押接して加圧せしめる。

【００１２】そして、ダイス５を挿通して対向する上パ
ンチ８と下パンチ９との間に生じるクリアランス（成形
体の高さとなる）は、上パンチプレート２３と下パンチ
９の固定板１３との間に配したリニアスケール１４によ
り監視され、所定の空隙寸法が形成されるまで継続して
油圧シリンダー２１に油圧が供給され、油圧ピストン２
２を押圧作動せしめる。

【００１３】

【実施例】上記した如き構造よりなる本発明のコンピュ
ータ数値制御プレス装置１は以下の如き態様で運転され
る。これを、クランク軸１２の角度と、●上パンチ８
（上方ラム７）の昇降位置との関係（直線表示）、●ダ
イス５（下方ラム４）の昇降位置との関係（一点鎖線表
示）、及び●下パンチ９の状態位置（点線表示）等をを
図示した図２の運転作動線図を参照して説明する。な
お、図２の線図で横軸はクランク軸１２のクランク部が
天頂に位置した点を０度し、それを基準にした角度
（度）を示し、縦軸は上方ラム７の下死点での上パンチ
８の位置を基準０として、相対的ストローク値を示した
ものである。

【００１４】先ず、下パンチ９を固定板１３に所定位置
にして固定配置した状態のもとで、下方ラム２を上昇駆
動せしめて、所定の位置に停止し、これに装着したダイ
ス５を所定位置（イ）に固定保持する。一方、コンピュ
ータＣに記憶されたプログラムに従ってサーボモータよ
りなる駆動モータＭを回転駆動せしめ、これによりクラ
ンク軸１２が回転しリンク機構１１を介して上方ガイド
１０内で上方スライダー６が下方に向け下降し、そして
上方スライダー６の下端に配設された上方ラム７（上パ
ンチ８）は図２の線（い）に従って下降する。

【００１５】上記した上パンチ８（上方ラム７）の下降
運転中、プログラムに従い、前記した所定位置に固定保
持されたダイス５には下パンチ９とによって形成されて
いる空間部Ｓに、成形せしめる加工設計に応じて、所定
の量の例えば粉末材料Ｚが投与される。そして、前記上
パンチ８（上方ラム７）の線（い）に沿った更なる下降
により、その先端に配した上パンチ８は、点（ろ）でダ
イス５の空間部Ｓに投与して余盛り状態にある粉末状材
料Ｚに当接し、これを加圧し圧縮せしめる。そして、上
パンチ８（上方ラム７）の線（い）に沿った更なる下降
により、クランク軸１２のクランク部の位置が最下点に
達した位置で、コンピュータＣに設定記憶せしめたプロ
グラムにより上方ラム７を駆動するサーボモータよりな
る駆動モータＭを停止する。

【００１６】かくして、前記上方ラム７の下方への移動
で下死点Ｄに達して、サーボモータよりなる駆動モータ
Ｍの駆動停止で上方スライダー６の滑動を停止せしめ、
上方ラム７を下死点Ｄで停止保持せしめる。これと同時
にコンピュータＣは、下死点Ｄの到達の信号を油圧サー
ボ弁２４に送信する。そして油圧サーボ弁２４をプログ
ラムに沿って作動せしめて、油圧ユニット２６より油圧
供給配管２５を介して、上方ラム７に配した油圧シリン
ダー２１内に油圧を供給する。その結果油圧シリンダー
２１に配した油圧ピストン２２に油圧が負荷されて、油
圧ピストン２２の先端に配した上パンチ８は線（は）に
沿ってが下方に駆動する。その結果、上パンチ８はダイ
ス５に充填した粉末状材料Ｚを更なる押圧力で加圧圧縮
して稠密状態にして所望形状に成形する。なお、加圧位
置はリニアスケール１４よりフィードバック制御され
る。一方この間ダイス５は、上パンチ８の下方への押圧
とともに幾分下方の位置（ロ）へと下降移動せしめて、
上パンチ８の押接を高める。

【００１７】このようにして、最終的の上パンチ８によ
るプレスは、油圧プレスによって行うので、機械式プレ
スのように上パンチ位置調整のネジがラム内に存在しな
いので、加圧時にネジのクリアランス分のガタが存在し
ない。その上、油圧プレスは最終プレスに限られてい
て、その油圧シリンダーは上方ラム７内に配してあるの
みであるので、全行程油圧式のＣＮＣプレス装置に較べ
てストロークが短く、かつスピードも低く抑えられるの
で、油圧ユニットの容量を低減せしめることが可能とな
り、設備費やランニングコストが安価になる。

【００１８】次いで、コンピュータＣのプログラムによ
り、油圧サーボ弁２４に、上パンチ８の下方への加圧圧
縮行程の終了の信号を送信し、油圧シリンダー２１内の
油圧を油圧ユニット２６に回収するようにし、その結果
油圧シリンダー２１内の油圧ピストン２２を上方に向け
駆動せしめ、上パンチ８を線（は）に沿って上昇せしめ
る。そして油圧ピストン２２が上死点に達すると、プロ
グラムに沿ってコンピュータＣはサーボモータよりなる
駆動モータＭを駆動する。その結果、クランク軸１２、
リンク機構１１を介して上方スライダー６が上方に向け
上昇し始めて、上方ラム７（上パンチ）は下死点Ｄを離
れ、上方ラム７（上パンチ８）は線（に）沿って上昇す
る。そしてこの間下方ラム４に装着したダイス５を更に
下方の位置（ハ）に下降せしめる。その結果成形された
製品Ｚ0は、下パンチ９上に載置されてダイス５の上部
外に現出し、ダイス５から脱離せしめて取り出される。

【００１９】このようにして、サーボモータよりなる駆
動モータＭの駆動で上方ラム７が最上部に達すると、更
なるクランク軸の回動で引き続き、コンピュータＣに記
憶せしめたプログラムに沿って上記した工程を繰り返し
て操作運転される。即ち、［ダイス５の所定位置への上
昇配置］−［上方ラム７の下降とダイス５へ成形用粉末
材料Ｚの充填］−「上方ラム７下死点Ｄに到達］−［油
圧サーボ弁２４の作動］−［上方ラム７の油圧シリンダ
ー２１内の油圧ピストン２２下降作動］−［上パンチ８
によるダイス５での粉末材料Ｚを加圧圧縮成形］−［上
方ラム７の油圧シリンダー２１内油圧回収・油圧ピスト
ン２２上昇］−［上方ラム７上昇・下死点Ｄ離脱］−
［上方ラム７最上部に到達とダイス５の下降による製品
の取り出し］の工程を繰り返して運転される。

【００２０】

【発明の効果】本発明のＣＮＣプレス装置は、上記した
形態で実施され、以下に記載する如き効果を奏する。上
方ラム内に油圧シリンダーを配設して、最終プレスを強
固な油圧プレスで行うようにしたので、プレスのずれや
斑がなく均一に行うことが出来る。しかも油圧シリンダ
ーが上方ラム内部に配されていて、全行程が油圧式であ
るＣＮＣプレスと比較して、ストロークが短く限定さ
れ、かつスピードが低く抑えられているので（早い移動
行程はサーボモータが受け持っている）、油圧ユニット
の容量を低減することが可能となり、設備費、ランニン
グコストが安価となる。

【００２１】又、上方ラムの駆動用モータは、成形時の
加圧によるトルク発生が無いため、機械式ＣＮＣプレス
装置よりも、少ない容量のモータで運転が可能となり、
設備費や運転費用を更に節減することができる。

【００２２】更に、機械式ＣＮＣプレス装置のように上
パンチ位置の調整のためのネジが上方ラム内に存在する
ことが無いので、加圧圧縮時にネジのクリアランス分の
ガタが生じることがないので、加工誤差を低減した正確
な圧縮成形が可能となる。更にその上、一部分に機械式
ＣＮＣプレス機構を使用していて、これにガタが存在す
るが、そのガタは油圧シリンダー部で相殺されるため、
負荷変動に拘わらず、油圧ＣＮＣプレス装置と同様に指
令位置まで制御が可能となる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＣＮＣプレス装置の断面概略図。

【図２】 本発明のＣＮＣプレス装置の運転作動線図。

【符号の説明】

１…本発明のＣＮＣプレス装置、 ２…下方ガイド、
３…下方スライダー、４…下方ラム、 ５…ダイス、
６…上方スライダー、 ７…上方ラム、８…上パンチ、
９…下パンチ、 １０…上方ガイド、 １１…リンク
機構、１２…クランク軸、 １３…固定板、 １４…リ
ニアスケール、２１…油圧シリンダー、 ２１ａ…油圧
供給口、 ２２…油圧ピストン、２３…上パンチプレー
ト、 ２４…油圧サーボ弁、 ２５…油圧供給管、２６
…油圧ユニット、 Ｍ…駆動モータ、 Ｃ…コンピュー
タ、 Ｄ…下死点、Ｚ…成形用粉末材料、 Ｚ0…成形
製品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め工程順序及び加工寸法等を数値的に
   コンピュータに記憶させておいたプログラムに従って駆
   動するプレス装置であって、上・下方向に向けて駆動さ
   れる、上パンチを装着した上方ラムと、上・下方向に向
   けて駆動されるダイスを装着した下方ラムとを、前記上
   パンチとダイスとが所定位置で係合されるように、それ
   ぞれを上下にして同軸に配置せしめてなり、かつ前記上
   パンチ−ダイスの係合と、上パンチによるダイス空間部
   の加圧とのため前記上・下のラムをクランク機構を介し
   て駆動用サーボモータに連結してなるプレス装置におい
   て、前記上方ラム内に油圧シリンダーを設けて、前記上
   パンチを前記上方ラム内に設けた油圧シリンダーに配し
   た油圧によって作動する油圧ピストンの外方に延びる先
   端にパンチプレートを介して装着して、前記上方ラムの
   下方への移動で下死点に達した時、該上方ラム内の油圧
   シリンダーに配した前記油圧ピストンが下方に駆動して
   上パンチをダイス空間部の下方に配された下パンチに向
   け押接せしめるようにしてなることを特徴とするコンピ
   ュータ数値制御プレス装置。