JP2003094197A - プレス機械および同プレス機械を用いたプレス加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工内容に応じて最適なスライド運動曲線が
設定できる油圧駆動方式と、定格出力の小さいモータ
（電動機）で大きな加工力を得ることができるＡＣサー
ボモータを用いたメカニカル駆動方式とを複合した新規
なプレス機械および同プレス機械を用いたプレス加工方
法の提供。 【解決手段】 フライホイール３３を備えたクランクシ
ャフト１９の回転により駆動されるスライド駆動機構２
０を設け、該スライド駆動機構２０の直下に油圧駆動の
ラム駆動機構２２を設け、該ラム駆動機構に前記スライ
ド機構のスライド４１の加圧力を伝達または遮断可能な
クラッチ機能を設けたことを特徴とするプレス機械。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプレス機械および同
プレス機械を用いたプレス加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレスのスライド（ラムと呼ぶこともあ
る）の駆動方式には、メカニカル方式と油圧駆動方式の
二つの方式がある。

【０００３】メカニカル方式は、モータ（電動機）でフ
ライホイールを回転させて、このフライホイールに蓄積
した回転エネルギーでプレス加工を行うものである。フ
ライホイールの回転エネルギーを利用するメカニカル方
式は、定格出力の小さいモータで大きな加工力を得るこ
とができ、また駆動機構が比較的にシンプルで低価格で
あるなどの利点がある。

【０００４】一方、油圧駆動方式はサーボバルブを使用
してスライドの速度制御を行うことが多い。サーボバル
ブに代えて比例電磁弁が用いられることもあるが、応答
性および流量制御の特性の点においてサーボバルブ方式
よりもその制御精度が劣っている。サーボバルブを使用
した油圧駆動方式では、スライドの速度パターンを加工
内容に応じて任意に設定できるため、パンチング加工時
の低騒音化、成形加工部品の高精度加工などに大いに効
果が認められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のメカニカル方式
はスライドの移動速度パターンは一定であり、加工内容
に応じて変更することはできないなどの欠点がある。

【０００６】スライドの移動速度パターンを変更する手
段として、駆動軸の回転運動をリンク機構を介してスラ
イドに伝達するリンクモーションプレスも提案されてい
るが、これもスライドの下死点近傍での速度パターンを
一部変更することはできるものの正弦曲線を基本とした
動作であるため、加工内容に応じて最適な運動曲線に設
定できるものではない。

【０００７】一方、油圧駆動方式は油圧ポンプを常時稼
働させておく必要があり、また油圧ポンプを駆動するモ
ータは使用する油圧の最大圧力およびするスライドの使
用最高速度が得られるような出力性能を有している必要
がある（通常、電動機お出力は「最大圧力×スライドの
最高速度」の値と一次式の関係がある）。

【０００８】したがって、投入動力の観点からは油圧駆
動方式は合理的（あるいは経済的）であるとは言えな
い。さらに、圧油を扱うために配管系統が複雑になる、
油漏れや作動油へのゴミの混入などに対する配慮が必要
であり、また作動油の冷却手段も必要などの欠点もあ
る。

【０００９】近年、上述のメカニカル方式および油圧駆
動方式とも、電動サーボドライブ方式が採用されるよう
になった。メカニカル方式の電動サーボドライブ方式
は、駆動源にＡＣサーボモータを用い、このＡＣサーボ
モータの主軸の回転をスライドの昇降動作に変換してプ
レス動作を行うものでメカニカル方式のひとつではある
が、前述のフライホイールに蓄積した回転エネルギーを
使用してプレス加工を行う方式ではない。

【００１０】しかし、電動サーボドライブ方式は基本的
にサーボモータの出力トルクが打抜き力（スライドの推
力）に直接関与する機構となるため、従来のメカニカル
方式に比べて数段大きな出力を有するモータが必要とな
る。

【００１１】また、この方式ではサーボモータの回転角
度を制御することにより、スライドの昇降速度パターン
を変更することは可能ではあるが、油圧駆動方式ほど任
意に変更できるものではない。

【００１２】本発明は上述の如き問題を解決するために
なされたものであり、本発明の課題は加工内容に応じて
最適なスライド運動曲線が設定できる油圧駆動方式と、
定格出力の小さいモータ（電動機）で大きな加圧力を得
ることができるＡＣサーボモータを用いたメカニカル駆
動方式とを複合した新規なプレス機械および同プレス機
械を用いたプレス加工方法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する手
段として請求項１に記載のプレス機械は、フライホイー
ルを備えたクランクシャフトの回転により駆動されるス
ライド駆動機構を設け、該スライド駆動機構の直下に油
圧駆動のラム駆動機構を設け、該ラム駆動機構に前記ス
ライド機構のスライド加圧力を伝達または遮断可能なク
ラッチ機能を設けたことを要旨とするものである。

【００１４】請求項２に記載のプレス機械は、請求項１
に記載のプレス機械において、前記スライド駆動機構の
直下に中間ラムシリンダを上下動可能に設け、該中間ラ
ムシリンダの上部に前記クラッチ機能を有する連結ロッ
ドを備えた第１油圧シリンダを設け、該第１油圧シリン
ダの下部にパンチ上部を押圧自在のラムロッド有する第
２油圧シリンダを設けたことを要旨とするものである。

【００１５】請求項３に記載のプレス機械は、請求項２
に記載のプレス機械において、前記フライホイール回転
駆動モータがサーボモータであることを要旨とするもの
である。

【００１６】請求項４に記載のプレス機械は、請求項３
に記載のプレス機械において、打抜き加工に必要な打抜
きエネルギーを算出する打抜きエネルギー算出手段と、
この打抜きエネルギーにほぼ等しい回転エネルギーを保
有するフライホイール回転数を算出するフライホイール
回転数算出手段と、少なくとも材質別の剪断応力および
金型番号に対応する切断周長を入力したデータベースと
をＮＣ装置に内蔵し、該ＮＣ装置によって前記サーボモ
ータの回転数を制御することを要旨とするものである。

【００１７】請求項５に記載のプレス加工方法は、請求
項３に記載のプレス機械において、打抜き加工に必要な
打抜きエネルギーを算出する打抜きエネルギー算出手段
と、この打抜きエネルギーにほぼ等しい回転エネルギー
を保有するフライホイール回転数を算出するフライホイ
ール回転数算出手段と、少なくとも材質別の剪断応力お
よび金型番号に対応する切断周長を入力したデータベー
スとをＮＣ装置に内蔵し、入力された加工サイズおよび
材質データに基づき前記サーボモータの回転数が算出し
た回転数になったとき、パンチングまたはニブリング加
工を行うことを要旨とするものである。

【００１８】請求項６に記載のプレス加工方法は、請求
項５に記載のプレス加工方法において、パンチが被加工
材に食い込んだ瞬間から破断直後までの行程における前
記ラムロッドの下降速度を減速することにより打抜き騒
音を大幅に低減させることを要旨とするものである。

【００１９】請求項７に記載のプレス加工方法は、請求
項１、請求項２または請求項３に記載のプレス機械にお
いて、前記スライド駆動機構と前記ラム駆動機構の間の
連結を遮断し、スライドの動作と第２油圧シリンダの動
作とを無関係とし、第２油圧シリンダのラムロッドの上
下ストロークを制御してワーク表面にマーキングを行う
ことを要旨とするものである。

【００２０】請求項８に記載のプレス機械は、請求項２
または請求項３に記載のプレス機械において、クラッチ
機能を有する前記第１油圧シリンダが連結ロッドを有す
る電磁アクチュエータであることを要旨とするものであ
る。

【００２１】請求項９に記載のプレス機械は、請求項２
または請求項３に記載のプレス機械において、前記第２
油圧シリンダのラムロッドがリニアモータ駆動のねじか
らなること要旨とするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
よって説明する。

【００２３】図１は、本発明に係わるプレス機械につい
てタレットパンチプレス１を例にした説明図である。

【００２４】タレットパンチプレス１は下部フレーム３
の両側に立設したサイドフレーム５，７に上部フレーム
９の両側を一体的に結合した、いわゆる門型フレームを
有している。

【００２５】上部フレーム９の下部には、多数のパンチ
組立体（上型）１０を複数個（実施例では３個）の同心
円の金型軌道（内側、中央、外側の軌道またはトラッ
ク）上に適宜な間隔を置いて着脱可能に装着した円盤状
の上部タレット１１が回転可能に設けてある。

【００２６】また、下部フレーム３の上部には、上部タ
レット１１と若干の距離を置いて対向するほぼ同径の下
部タレット１３が回転可能に設けてある。この下部タレ
ット１３上には、前記パンチ組立体（上型）１０と対を
成す多数のダイ（下型）１４が前記パンチ組立体（上
型）１０を配置した金型軌道と同一の同心円の金型軌道
（内側、中央、外側）上に着脱可能に装着してある。

【００２７】上述の上部タレット１１および下部タレッ
ト１３の回転軸は同軸に設けてあり、この上部タレット
１１と下部タレット１３は図示省略の駆動手段によって
同方向へ同期回転可能に設けてある。

【００２８】そして、多数のパンチ組立体（上型）１０
とダイ（下型）１４のセットの中から所望する上下金型
セット（１０，１４）を後述の加工中心１６へ回転割り
出しできるように設けてある 。

【００２９】また、タレットパンチプレス１には、板状
のワークＷを把持するワーククランプ装置１５を備えた
ワーク位置決め装置１７が設けてあり、このワーク位置
決め装置１７は後述するＮＣ装置７９の制御の下に、Ｘ
軸方向とＹ軸方向（図１において紙面に直交する方向と
左右方向）へ移動位置決め可能に設けてある。

【００３０】上述のワーク位置決め装置１７により、ワ
ークＷの加工部を加工中心１６に割り出したパンチ組立
体（上型）１０とダイ（下型）１４の間に位置決めする
ことができる。

【００３１】次に、金型加圧機構について図１および図
２にを参照しながら説明する。

【００３２】図２に示すように、金型加圧機構はメカニ
カル方式で駆動されるスライド駆動機構２０と、このス
ライド駆動機構２０の直下に設けたラム駆動機構２２と
からなっている。

【００３３】始めにスライド駆動機構２０について説明
する。

【００３４】前述の上部フレーム９は前後（図２におい
て左右方向）に離隔した２枚の上部フレーム９f、９rか
らなっている。この上部フレーム９のほぼ中央部（図１
において左右方向の中央部）の前記加工中心１６には、
上部フレーム９(f,r)を前後方向に貫通して水平に延伸
するクランクシャフト１９が上部フレーム９(f,r)に固
定した軸受け２１(f,r)に回転自在に軸支してある。

【００３５】また、クランクシャフト１９のほぼ中央部
には偏心量ｅの偏心部２３が設けてあり、この偏心部２
３の両側を軸支する軸受け２１(f,r)が上部フレーム９
(f,r)にそれぞれ設けてある。

【００３６】なお、軸受け２１(f,r)を設けた部分の上
部フレーム９(f,r)には、上部フレーム９(f,r)をサンド
イッチするように補強部材２５、２７が接合してある。

【００３７】クランクシャフト１９の両端部は、上部フ
レーム９(f,r)の外方に突出しており、この両端部のそ
れぞれには、フライホイール３３(f,r)がクランクシャ
フト１９にキー２９およびナット３１などの固定手段に
より固定してある。

【００３８】フライホイール３３fを回転駆動するため
のサーボモータ３５が上部フレーム９fに設けてある。
このサーボモータ３５の出力軸に設けた駆動プーリ３７
とフライホイール３３fとの間には、Ｖベルトまたは歯
付きベルトの如き回転伝達用ベルト３９が卷回してあ
る。

【００３９】前述の上部フレーム９fと９rの間の空間部
で前記クランクシャフト１９の下方位置には、スライド
４１を前記加工中心１６を軸心に上下方向にガイドする
ためのスライドガイド４３が設けてある。このスライド
ガイド４３は前記補強部材２５の下面に複数のボルト４
５によって一体的に固定してある。また、スライド４１
はクランクシャフト１９の偏心部２３に回動可能に係合
するコネクチングロッド４７と連結ピン４９で連結して
ある。

【００４０】上記構成のスライド駆動機構２０におい
て、サーボモータ３５を回転駆動すれば、フライホイー
ル３３(f、r)と共にクランクシャフト１９が回転し、ク
ランクシャフト１９の偏心部２３に係合するコネクチン
グロッド４７によって、スライド４１がスライドガイド
４３にガイドされて偏心量（ｅ）の２倍のストロークを
上下動することになる。

【００４１】次いで、ラム駆動機構２２について説明す
る。

【００４２】上述のスライド４１の下方には、中間ラム
シリンダ５１を複数のリフトスプリング５３を介して上
下動可能に支持するシリンダ支持体５５が設けてある。
中間ラムシリンダ５１には、上下に分割した第１油圧シ
リンダ５７と小径の第２油圧シリンダ５９とが同軸に設
けてある。

【００４３】第１油圧シリンダ５７には中間ラムシリン
ダ５１の上方へ突出する連結ロッド６１を備えた第１ピ
ストン６３が設けてある。一方、第１油圧シリンダ５７
の下に同軸に設けた第２油圧シリンダ５９には、中間ラ
ムシリンダ５１の下方へ突出する小径のラムロッド６５
を備えた第２ピストン６７が設けてある。

【００４４】前述のシリンダ支持体５５は、Ｙ軸方向へ
水平に延伸させて設けた一対のガイドレール６９に移動
自在に設けてあり、このガイドレール６９は前記スライ
ドガイド４３の下面にボルト７１などの固定手段により
固定した一対のサポートブラケット７３に固定してあ
る。図１に示すように、上述のシリンダ支持体５５は前
記上部フレーム９の下面に設けた軌道切換へシリンダ７
５のピストンロッド７７に連結してある。

【００４５】したがって、軌道切換へシリンダ７５を適
宜制御することにより、前記ラムロッド６５の下端部を
パンチ組立体（上型）１０が配置された３個の軌道（内
側、中央、外側）上のいずれかの軌道のパンチ組立体
（上型）１０直上へ移動位置決めすることができる。

【００４６】前述の軌道切換へシリンダ７５には、例え
ば、２個のシリンダを直列に結合した構成ものを使用し
ても構わない。

【００４７】なお、ラム駆動機構２２においては、例え
ば、前述のスライド４１が下死点前数十ミリの位置まで
下降したとき、前記第１ピストン６３を上昇端に移動さ
せると連結ロッド６１の上端とスライド４１の下面とが
当接可能に設けてある。

【００４８】また、上述の如く連結ロッド６１の上端と
スライド４１の下面とが当接した状態で第２ピストン６
７を下降端に移動させたとき、ラムロッド６５の下端部
とパンチ組立体（上型）１０の頭部との間に若干の間隙
ができるように設けてある。

【００４９】次に、図３を参照しながら金型加圧機構の
制御システムについて説明する。

【００５０】前記クランクシャフト１９の一端部には、
クランクシャフト１９の回転角度または回転数を検出す
るためのロータリーエンコーダの如き回転角度検出手段
７８が設けてあり、この回転角度検出手段７８からの回
転角度信号がＮＣ装置７９に入力されるようになってい
る。

【００５１】前記ＮＣ装置７９は、材質別の剪断応力τ
および金型番号Ｔに対応する金型の切断周長lからなる
内蔵のデータベースと、図示省略の入力手段から入力さ
れたワークＷの材質と板厚tから、例えば、打抜き加工
では、打抜き加工に必要な打抜きエネルギー（または加
工エネルギー）ＥをＮＣ装置７９に内蔵する打抜きエネ
ルギー（または加工エネルギー）算出手段（プログラ
ム）で演算して求め、この打抜きエネルギー（または加
工エネルギー）Ｅにほぼ等しい回転エネルギーを保有す
るフライホイールの回転数Ｎを同様にＮＣ装置７９に内
蔵するフライホイールの回転数算出手段（プログラム）
で演算して求める。

【００５２】上述の如くして求めたフライホイールの回
転数Ｎを基にして、ＮＣ装置７９からサーボモータ３５
の回転数を制御する回転指令がサーボアンプ８１を介し
てサーボモータ３５に与えられるように設けてある。な
お、実際には一回の打抜き加工で減少するフライホイー
ルの速度減少率を１０％程度または１０％以下になるよ
うにするのが普通である。

【００５３】またＮＣ装置７９は、油圧源８２から流れ
る圧油の方向をダブルソレノイド形の方向切換弁８３を
切換指令で制御して、前記中間ラムシリンダ５１に設け
た第１油圧シリンダ５７の第１ピストン６３を上昇位置
または下降位置に移動させることができる。

【００５４】実施例では、Ａ-Ｐポートブロック、Ｂ-Ｔ
ポートオープンのダブルソレノイド・スプリングセンタ
ー形３位置方向切換弁８３のＰポートを管路８４を介し
て油圧源８２に接続すると共に、Ａポートを第１油圧シ
リンダ５７のピストン側油室５８に管路８６を介して接
続してある。また管路８６には第１油圧シリンダ５７の
ピストン側油室５８からの油の流出を防止するパイロッ
トチェックバルブ８５が設けてある。なお、このパイロ
ットチェックバルブ８５のパイロット圧力はＢポートか
らとっている。

【００５５】したがって、第１油圧シリンダ５７の第１
ピストン６３を上昇端に移動した状態において、第１ピ
ストン６３の連結ロッド６１が前記スライド４１に押圧
された場合、第１油圧シリンダ５７のピストン側油室５
８からの油はパイロットチェックバルブ８５で確実にそ
の流出を阻止され、前記ピストンロッドを６１は中間ラ
ムシリンダ５１と一体的に下降することになる。

【００５６】前記第１ピストン６３を下降させるときに
は、ＰポートとＢポートが連通する位置へ方向切換弁８
３を切り換えれば、油圧源８２からの圧油はＢポートか
ら管路８８を介して第１油圧シリンダ５７のロッド側油
室６０に流入すると共に、第１油圧シリンダ５７のピス
トン側油室５８の油は、パイロットチェックバルブ８５
が開くので、管路８６、パイロットチェックバルブ８
５、方向切換弁８３のＡ-Ｔポート、管路９０を経てタ
ンクＴへ戻る。

【００５７】また、前記第２油圧シリンダ５９のラムロ
ッド６５の上下方向の位置（Ｚ軸座標）を制御するサー
ボ弁８７が設けてある。

【００５８】上述のサーボ弁８７は、サーボ弁８７のＰ
ポートを管路９１を介して前記圧力源８２へ接続すると
共に、Ａポートを第２油圧シリンダ５９のロッド側油室
９２に管路９３を介して接続してある。また、サーボ弁
８７のＢポートは第２油圧シリンダ５９のピストン側油
室９４に管路９５を介して接続すると共に圧力スイッチ
８９に接続してある。なお、Ｔポートは前記戻り管路９
０を介してタンクＴへ接続してある。

【００５９】上述のラムロッド６５の上下方向の位置
（Ｚ軸座標）は、公知の位置検出センサー９７で検出さ
れ、ピストン変位量（Ｚ軸座標）として前記ＮＣ装置７
９にフィードバックされるように設けてある。

【００６０】したがって、ラムロッド６５の上下方向の
位置（Ｚ軸座標）は、前記ＮＣ装置７９からの変位指令
によって制御されるサーボ弁８７で流量制御された圧油
によって、任意の位置へかつ任意の速度で移動位置決め
可能である。

【００６１】また、前記軌道切換へシリンダ７５が２個
のシリンダを直列に結合した構成である場合には、例え
ば、２個の方向切換弁からなる軌道切換回路９９に対す
る前記ＮＣ装置７９からの軌道切換指令によって、前記
中間ラムシリンダ５１の軸心を、換言すればラムロッド
６５の下端部を、指定した上金型配置軌道（内側、中
央、外側）の上方へ移動位置決めすることができる。

【００６２】次に、パンチングまたはニブリング加工を
行う場合の動作について、図４を参照しながら説明す
る。

【００６３】始めに加工準備として、サーボモータ３５
を低速回転で運転する共に第１ピストン６３を下降端に
下げておく（ステップＳ１、ステップＳ２）。次いで、
加工開始になると（ステップＳ３）、加工プログラムか
ら金型番号を示すＴコードを抽出する（ステップＳ
４）。

【００６４】抽出したＴコードに対応して軌道切換指令
が軌道切換回路９９に出力され、軌道切換へシリンダ７
５が作動し、抽出したＴコードを有する金型（上型）１
０が配置された上部タレットの金型軌道上方へ中間ラム
シリンダ５１を位置決めする（ステップＳ５）。

【００６５】次に、フライホイール３３(f,r)の回転数
は、選択した金型を用いた加工に必要かつ十分なエネル
ギーを有する計算で求めた回転数になっているかをチェ
ックする（ステップＳ６）。

【００６６】もし、回転数が不足している場合には、サ
ーボモータ３５の回転数を適宜に増加させ（ステップＳ
８）、再度計算で求めた回転数になっているかをチェッ
クする（ステップＳ６）。

【００６７】フライホイール３３(f,r)の回転数が計算
で求めた回転数になったら、ワークＷの加工部位を加工
中心１６に割り出された上下金型間に位置決めする（ス
テップＳ７，ステップＳ９）。

【００６８】位置決めが完了した時点で、回転角度検出
手段７８からのＺ相信号を検出したか否かをチェックす
る（ステップＳ１０）。実施例ではスライド４１が上死
点位置に来たときクランクシャフト１９の回転角度を検
出する前記回転角度検出手段７８から出力するように設
定してある。

【００６９】Ｚ相信号を検出したら、ＮＣ装置７９は方
向切換弁８３に第１ピストン６３を上昇位置にする切換
指令を出力して、第１ピストン６３を上昇端へ移動させ
る（ステップＳ１１）。

【００７０】次いで、パンチング加工またはニブリング
加工を実行する（ステップＳ１２）。

【００７１】上述のパンチング加工工程を詳細に説明す
ると、スライド４１が上死点位置から下降行程に移行
し、スライド４１の下面が前記第１ピストン６３の連結
ロッド６１の上端に接触した時点から第１ピストン６３
が押し下げられる。

【００７２】第１ピストン６３を有する第１油圧シリン
ダ５７のピストン側油室５８の油は流出をロックされて
いるので、中間ラムシリンダ５１が第１ピストン６３と
一体的に下降することになる。

【００７３】上述の如く、中間ラムシリンダ５１が下降
するとき、第１油圧シリンダ５７の下に同軸に設けた第
２油圧シリンダ５９の小径のラムロッド６５は、下降端
に位置決め保持された状態で中間ラムシリンダ５１と共
にに下降する。

【００７４】したがって、中間ラムシリンダ５１が下降
することにより、ラムロッド６５も同時に下降し、ラム
ロッド６５の下方に位置決めされているパンチ１０を押
圧することによりパンチング加工が行われる。

【００７５】上述のスライド４１の位置が下死点を過ぎ
て上昇行程になったのを確認したら、第１ピストン６３
を下降させる（ステップＳ１３、ステップＳ１４）。ま
た、スライド４１の上昇につれて、中間ラムシリンダ５
１もリフトスプリング５３によって上方へ戻され、スラ
イド４１の下面とピストンロッドを６１の先端が離れた
時点で元の位置へ復帰する。

【００７６】次に、加工プログラムにおける全加工が終
了したか否かを判断（ステップＳ１５）し、次の加工が
あるときはステップＳ４に戻り、全加工が終了となるま
でステップＳ４からステップＳ１５までの行程を繰返し
実行する。なお、ニブリング加工も上述のパンチング加
工と同様である。

【００７７】次に、低騒音モードでのパンチング加工動
作について、図５、図６を参照しながら説明する。

【００７８】低騒音モードは、パンチング加工におい
て、パンチが被加工材に食い込んだ瞬間から破断直後ま
での行程におけるラムロッド６５の下降速度を減速する
ことにより、打抜き騒音を大幅に低減させることを目的
としている。

【００７９】図６に示す如く、低騒音モードにおける行
程曲線は、クランクプレスの行程曲線である正弦曲線
（２点鎖線）と、油圧ピストン（第２ピストン６７）の
動作とを複合することにより低騒音モードの行程曲線
（実線部分）を実現している。

【００８０】すなわち、Ａ-Ｄ'-Ｇ間はクランクプレス
のスライドの行程曲線を示しており正弦曲線となってい
る。始めにスライド４１がＡ点（上死点）から下降を開
始し、Ｂ点において、パンチがラムロッド６５に接触す
るとスライド４１と同時に正弦曲線に沿って下降を開始
し、Ｃ点でパンチ先端がワーク（材料）Ｗに接触し、こ
こから打抜き行程が開始される。

【００８１】Ｃ-Ｄ間は油圧ピストン（第２ピストン６
７）を作動させてパンチの下降速度を減速させ、打抜き
行程の最終点のＤ点で、油圧ピストン（第２ピストン６
７）の下降速度を増速させて抜きカスをダイ１４から下
方へ払い出し、油圧ピストン（第２ピストン６７）の下
死点のＥ点に至り、パンチはＥ-Ｆ間はスライド４１と
共に上昇行程に入り、Ｆ点において、パンチとラムロッ
ド６５とが離れてスライド４１だけがＧ点（上死点）に
戻る。

【００８２】次に図４および図５を参照しながら低騒音
モードにおけるパンチング動作について説明する。

【００８３】始めに、低騒音モードの動作においてステ
ップＳ１からステップＳ９までの行程は前述の図４で説
明した通常のパンチング動作と同一であるので説明を省
略する。

【００８４】ステップＳ９に続いて、第２ピストン６７
を下降端へ移動（ステップＳ１０）させてＺ相信号の検
出を待ち（ステップＳ１１）、Ｚ相信号（上死点位置）
を検出したら、第１ピストン６３を上昇端へ移動させる
（ステップＳ１２）。

【００８５】スライド４１の下面が第１油圧シリンダ５
７の連結ロッド６１上端に接触した時点から中間ラムシ
リンダ５１が押し下げられ、中間ラムシリンダ５１が下
降させられると同時に第２油圧シリンダ５９のラムロッ
ド６５も同時に下降し、ラムロッド６５がパンチ頭部に
当接してパンチが下降を開始をする。

【００８６】パンチの先端がワーク（材料）Ｗに接触す
ると、第２油圧シリンダ５９のピストン側油室９４内の
圧力が上昇する。ピストン側油室９４内の圧力上昇が設
定圧力になったか否かを圧力スイッチ８９で検出する
（ステップＳ１３）。

【００８７】圧力スイッチ８９の圧力上昇（設定圧力
値）を検出（ＯＮ）したら、検出後直ちに、第２油圧シ
リンダ５９のラムロッド６５を指定した速度で上昇位置
決め制御を開始する（ステップＳ１４）。すなわち、こ
のときの上昇位置決め制御は、前述の行程曲線の説明に
おけるＣ-Ｄ間（抜き行程）の曲線になるように制御さ
れるように設けてある。

【００８８】このとき、スライド４１自体は正弦曲線動
作を行うが、ラムロッド６５が上昇動作を行うため、こ
れらの動作を複合させると曲線Ｃ-Ｄのように減速され
た行程曲線が得られる。このときラムロッド６５位置検
出に位置検出センサー９７からの位置フィードバック信
号（ピストン変位量）を用いている。

【００８９】打抜き行程においてワーク（材料）Ｗが破
断すると、第２油圧シリンダ５９のピストン側油室９４
内の圧力が急激に設定圧力以下に低下し、圧力スイッチ
８９がＯＦＦとなる。この圧力スイッチ８９のＯＦＦ信
号を検出したら（ステップＳ１５）、直ちに第２油圧シ
リンダ５９の小径のラムロッド６５を高速度で下降さ
せ、ダイ（下型）１４から抜きカスの払い出しを行う。
（ステップＳ１６）。

【００９０】以後スライド４１の上昇するに連れて、中
間ラムシリンダ５１も上昇する。スライド４１の上死点
復帰を検出したら（ステップＳ１７）、第１油圧シリン
ダ５７の連結ロッド６１を下降（ステップＳ１８）さ
せ、スライド４１と中間ラムシリンダ５１間の結合を切
り離して一行程が終了する。

【００９１】次いで、加工プログラムにおける全加工が
終了したか否かを判断（ステップＳ１９）し、次の加工
があるときはステップＳ４に戻り、全加工が終了となる
までステップＳ４からステップＳ１９の行程を繰返し実
行する。

【００９２】次に図７を参照しながらマーキング動作に
ついて説明する。

【００９３】マーキング動作は、第１油圧シリンダ５７
の連結ロッド６１を下降端に移動して固定保持（ステッ
プＳ１）した状態で、第２油圧シリンダ５９の小径のラ
ムロッド６５をサーボ弁８７を制御して上下動させてワ
ーク（材料）Ｗ表面にマーキングを行うものであり、ス
ライド４１の動作とは無関係に行うものである。

【００９４】なお、第２油圧シリンダ５９およびラムロ
ッド６５は小径であるので、高速での移動が容易であ
る。

【００９５】始めに、連結ロッド６１を下降端に移動し
て固定保持（ステップＳ１）すると同時に、第２油圧シ
リンダ５９のラムロッド６５を上昇端位置に移動させ
（ステップＳ２）、ワーク（材料）Ｗの位置決めを行う
（ステップＳ３）。

【００９６】ワーク（材料）Ｗの位置決めが完了（ステ
ップＳ４）したら、第２油圧シリンダ５９のラムロッド
６５を下降（ステップＳ５）させてパンチ１０を押圧
し、パンチ１０の先端でワーク（材料Ｗ）表面にマーキ
ング加工を行う。

【００９７】圧力スイッチ８９の圧力上昇（設定圧力
値）を検出（ＯＮ）したら、直ちに第２油圧シリンダ５
９のラムロッド６５を上昇させる。次いで、次のマーキ
ング加工プログラムが有るか否かをチェックし（ステッ
プＳ８）、次のマーキング加工プログラムが有るときは
ステップＳ３に戻り、全マーキング加工プログラムが終
了するまでステップＳ３からステップＳ８までを繰返し
実行し、次のマーキングプログラムが無ければ終了とす
る。

【００９８】なお、圧力スイッチ８９の設定圧力値を適
宜な圧力に設定することによりマーキングの深さまたは
濃淡を調節することが可能である。

【００９９】前述の第１油圧シリンダ５７における連結
ロッド６１の上下動は、スライド４１と中間ラムシリン
ダ５１とを連結または遮断するクラッチの役割を果たす
ものといえる。すなわち、スライド４１の加圧力をラム
駆動機構に伝達または遮断することが可能である。この
クラッチ機能部を電磁アクチュエータに置換することも
可能である。

【０１００】上述のクラッチ機能部を電磁アクチュエー
タ１００に置換した例を図８を参照しながら説明する。

【０１０１】第１油圧シリンダ５７内底部に、上側がＮ
極、下側がＳ極の永久磁石１０１が固定してある。この
永久磁石１０１のＮ極の上部には、このＮ極に対面する
電磁石を備えた可動子１０３が上下動可能に設けてあ
る。この可動子１０３の上部は前記第１油圧シリンダ５
７から突出したロッド部１０５が形成してある。また、
前記電磁石のコイル１０７は励磁極性を切換可能な励磁
回路１０９に接続してある。

【０１０２】なお、前記図２において説明した部品と同
一の部品には同一の参照符号を付しその説明を省略す
る。

【０１０３】上記構成の電磁アクチュエータ１００にお
いて、可動子１０３の電磁石が永久磁石に対面する側の
極性がＮ極になるように前記ＮＣ装置７９から励磁回路
１０９に極性切換信号を送り、可動子１０３の電磁石の
極性を切り換えれば、可動子１０３は磁気による反発力
で上昇し、電磁石の極性をこの逆にすれば下降すること
になり、前述の油圧ピストン機構と同様な機能を持たせ
ることができる。

【０１０４】前述の第２油圧シリンダ５９のラムロッド
６５の駆動手段を油圧シリンダ駆動方式をやめてねじ方
式に置換することもできる。

【０１０５】図９、図１０には、ラムロッド６５の駆動
手段をリニアモータ駆動のねじ方式にした例を示してあ
る。

【０１０６】図９、図１０に示す如く、軸心を中心とす
る回転を公知の手段で規制したラムロッド１２１が前記
中間ラムシリンダ５１の下方に上下動可能に設けてあ
る。

【０１０７】このラムロッド１２１の上部に設けた雄ね
じ部１２１aには、外周に歯車１２４を設けたナット１
２３が螺合してあり、このナット１２３は前記中間ラム
シリンダ５１のシリンダに一体的に固定したハウジング
部材１２５に設けた軸受け１２７に回転可能に、かつ上
下動を規制した状態に設けてある。

【０１０８】上述のハウジング部材１２５には、水平方
向に延伸するリニアモータの励磁コイル１２６を有する
固定子（一次側）１２９が設けてあり、この固定子１２
９に対面するように永久磁石１３１を設けた可動子１３
３が前記ハウジング部材１２５に水平方向に延伸させて
設けたガイドレール１３５に移動自在に設けてある。ま
た、可動子１３３には前記歯車１２４に係合するラック
１３７が設けてある。

【０１０９】上記構成において、リニアモータ固定子１
２９の励磁コイル１２６に対して前記ＮＣ装置７９から
適宜な位置決め指令を出力することにより、可動子１３
３を移動位置決めすれば、この可動子１３３に設けたラ
ック１３７に係合する歯車１２４を備えたナット１２３
が回転し、このナット１２３に螺合するラムロッド１２
１が上下動して指定した位置に位置決めすることができ
る。

【０１１０】

【発明の効果】請求項１〜請求項４または請求項８、請
求項９のプレス機械によれば、フライホイール効果によ
る投入エネルギーの効率化と、油圧駆動のラム（ラムロ
ッド）駆動制御の柔軟性とを組み合わせることにより、
プレス加工の内容に最適なラム（ラムロッドまたはパン
チ）の移動制御を実現できる。その結果、投入エネルギ
ーの低減、パンチング加工の低騒音化、高精度または高
品位なプレス加工を行うことができる。

【０１１１】請求項５のプレス加工方法によれば、上述
の請求項１〜請求項４と同様な効果を有したパンチング
またはニブリング加工を行うことができる。特に請求項
６のプレス加工方法によれば、油圧プレスとほぼ同等な
低騒音でのパンチング加工を行うことができる。

【０１１２】請求項７のプレス加工方法によれば、小径
の第２油圧シリンダを使用するため高速でのマーキング
加工を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるタレットパンチプレスプレスの
正面図。

【図２】図１のII-II線に沿った断面の説明図。

【図３】本発明に係わる金型加圧機構の制御システムの
説明図。

【図４】本発明に係わるプレス機械を用いたプレス加工
（パンチングまたはニブリング加工）方法の動作説明
図。

【図５】低騒音モードでのパンチング加工動作について
の説明図。

【図６】低騒音モードにおけるパンチの行程曲線の説明
図。

【図７】マーキング動作についての説明図。

【図８】本発明に係わる金型加圧機構のクラッチ機能部
を電磁アクチュエータに置換した例の説明図。

【図９】本発明に係わるプレス機械のラム部をリニアモ
ータ駆動のねじ方式にした例の説明図。

【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿った断面の説明図。

【符号の説明】

１ タレットパンチプレス ３ 下部フレーム ５,７ サイドフレーム ９(f,r) 上部フレーム １０ パンチ組立体（上型） １１ 上部タレット １３ 下部タレット １４ ダイ（下型） １５ ワーククランプ装置 １６ 加工中心 １７ ワーク位置決め装置 １９ クランクシャフト ２０ スライド駆動機構 ２１(f,r) 軸受け ２２ ラム駆動機構 ２３ 偏心部 ２５,２７ 補強部材 ２９ キー ３１ ナット ３３(f,r) フライホイール ３５ サーボモータ ３７ 駆動プーリ ３９ 回転伝達用ベルト ４１ スライド ４３ スライドガイド ４５ ボルト ４７ コネクチングロッド ４９ 連結ピン ５１ 中間ラムシリンダ ５３ リフトスプリング ５５ シリンダ支持体 ５７ 第１油圧シリンダ ５８ ピストン側油室 ５９ 第２油圧シリンダ ６０ ロッド側油室 ６１ 連結ロッド ６３ 第１ピストン ６５ ラムロッド ６７ 第２ピストン ６９ ガイドレール ７１ ボルト ７３ サポートブラケット ７５ 軌道切換へシリンダ ７７ ピストンロッド ７９ ＮＣ装置 ８１ サーボアンプ ８２ 油圧源 ８３ 方向切換弁 ８４,８６,８８,９０,９１,９３,９５ 管路 ８５ パイロットチェックバルブ ８７ サーボ弁 ８９ 圧力スイッチ ９２ ロッド側油室 ９４ ピストン側油室 ９７ 位置検出センサー ９９ 軌道切換回路 １００ 電磁アクチュエータ １０１ 永久磁石 １０３ 可動子 １０５ ロッド部 １０７ コイル １０９ 励磁回路 １２１ ラムロッド １２１ａ 雄ねじ部 １２３ ナット １２４ 歯車 １２５ ハウジング部材 １２７ 軸受け １２９ 固定子 １３１ 永久磁石 １３３ 可動子 １３５ ガイドレール １３７ ラック Ｗ ワーク（板材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 宜孝 神奈川県秦野市南が丘３−４−１ Ｆターム(参考） 4E048 MA09 4E089 EA01 EB02 EC01 EE02 EE04 4E090 AB01 BA02 BB01 BB03 BB06 CA01 CC01 EB01 HA04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フライホイールを備えたクランクシャフ
   トの回転により駆動されるスライド駆動機構を設け、該
   スライド駆動機構の直下に油圧駆動のラム駆動機構を設
   け、該ラム駆動機構に前記スライド機構のスライド加圧
   力を伝達または遮断可能なクラッチ機能を設けたことを
   特徴とするプレス機械。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のプレス機械において、
   前記スライド駆動機構の直下に中間ラムシリンダを上下
   動可能に設け、該中間ラムシリンダの上部に前記クラッ
   チ機能を有する連結ロッドを備えた第１油圧シリンダを
   設け、該第１油圧シリンダの下部にパンチ上部を押圧自
   在のラムロッド有する第２油圧シリンダを設けたことを
   特徴とするプレス機械。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のプレス機械において、
   前記フライホイール回転駆動モータがサーボモータであ
   ることを特徴とするプレス機械。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のプレス機械において、
   打抜き加工に必要な打抜きエネルギーを算出する打抜き
   エネルギー算出手段と、この打抜きエネルギーにほぼ等
   しい回転エネルギーを保有するフライホイール回転数を
   算出するフライホイール回転数算出手段と、少なくとも
   材質別の剪断応力および金型番号に対応する切断周長を
   入力したデータベースとをＮＣ装置に内蔵し、該ＮＣ装
   置によって前記サーボモータの回転数を制御することを
   特徴とするプレス機械。
5. 【請求項５】 請求項３に記載のプレス機械において、
   打抜き加工に必要な打抜きエネルギーを算出する打抜き
   エネルギー算出手段と、この打抜きエネルギーにほぼ等
   しい回転エネルギーを保有するフライホイール回転数を
   算出するフライホイール回転数算出手段と、少なくとも
   材質別の剪断応力および金型番号に対応する切断周長を
   入力したデータベースとをＮＣ装置に内蔵し、入力され
   た加工サイズおよび材質データに基づき前記サーボモー
   タの回転数が算出した回転数になったとき、パンチング
   またはニブリング加工を行うことを特徴とするプレス加
   工方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のプレス加工方法におい
   て、パンチが被加工材に食い込んだ瞬間から破断直後ま
   での行程における前記ラムロッドの下降速度を減速する
   ことにより打抜き騒音を大幅に低減させることを特徴と
   するプレス加工方法。
7. 【請求項７】 請求項１、請求項２または請求項３に記
   載のプレス機械において、前記スライド駆動機構と前記
   ラム駆動機構の間の連結を遮断し、スライドの動作と第
   ２油圧シリンダの動作とを無関係とし、第２油圧シリン
   ダのラムロッドの上下ストロークを制御してワーク表面
   にマーキングを行うことを特徴とするプレス加工方法。
8. 【請求項８】 請求項２または請求項３に記載のプレス
   機械において、クラッチ機能を有する前記第１油圧シリ
   ンダが連結ロッドを有する電磁アクチュエータであるこ
   とを特徴とするプレス機械。
9. 【請求項９】 請求項２または請求項３に記載のプレス
   機械において、前記第２油圧シリンダのラムロッドがリ
   ニアモータ駆動のねじからなることを特徴とするプレス
   機械。