JP2003200220A

JP2003200220A - 曲げ加工装置

Info

Publication number: JP2003200220A
Application number: JP2001399550A
Authority: JP
Inventors: Seiju Nagakura; 正受長倉
Original assignee: TOYO KOKI KK; Toyo Koki Co Ltd
Current assignee: TOYO KOKI KK; Toyo Koki Co Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】最大トルクの殊更大きなモータを使用せずに
曲げ作業の高速化と曲げ加工の高精度化とを実現する。【解決手段】プレスブレーキは、サーボモータ２０、
ボールネジ機構５０、動力伝達機構３０，４０、制御装
置６０を備える。第１の動力伝達機構３０はサーボモー
タ２０の回転を第１の減速比で減速してボールネジ機構
５０へ伝達する。第２の動力伝達機構４０はサーボモー
タ２０の回転を第１の減速比より大きな第２の減速比で
減速してボールネジ機構５０へ伝達する。制御装置６０
は、曲げ加工作業時は第１の動力伝達機構３０を非作動
状態、第２の動力伝達機構４０を作動状態にそれぞれ設
定する。また、曲げ加工作業の前後は第１の動力伝達機
構３０を作動状態、第２の動力伝達機構４０を非作動状
態にそれぞれ設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、型を昇降動作さ
せて板状のワークを折り曲げるプレスブレーキのような
曲げ加工装置に関し、特にこの発明は、モータが駆動源
として用いられた曲げ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の典型的なプレスブレーキでは、図
６に示すように、テーブル１００の上面に下型１０１
が、ラムの下端にホルダ１０２を介して上型１０３が、
それぞれ対向して取り付けられている。下型１０１上に
は板状のワークＷが支持され、このワークＷに対して上
型１０３をラムと一体に昇降動作させる。上型１０３は
下降途中でワークＷに突き当たり、上型１０３による加
圧力がワークＷに作用する。この加圧力によってワーク
Ｗは下型１０１のＶ字溝１０４内へ押し込まれ、その押
込量ｄに応じた曲げ角度αだけ折り曲げられる。

【０００３】この種のプレスブレーキには、ラムの駆動
源として油圧シリンダが用いられた油圧駆動方式のプレ
スブレーキと、サーボモータが用いられたモータ駆動方
式のプレスブレーキとがある。モータ駆動方式のプレス
ブレーキでは、例えばサーボモータに動力伝達機構を介
して往復動機構としてのボールネジ機構が連結されてお
り、サーボモータの回転数や回転方向を制御して、ボー
ルネジ機構を介してラムを昇降動作させている。

【０００４】近年、プレスブレーキの性能向上が強く要
望されており、曲げ作業の高速化と曲げ加工の高精度化
とを実現するために、曲げ加工作業時はラムを低速で移
動させ、一方、曲げ加工作業の前後のアプローチ時やリ
ターン時はラムを高速で上昇または下降動作させること
が提案されている。アプローチ時などのラムの高速動作
によって生産性の要求を満足させることができ、一方、
曲げ加工作業時のラムの低速移動によってワークが徐々
に折り曲げられる結果、ワークの反りなどを防止でき、
また、作業者の安全も確保できる。

【０００５】前記サーボモータは、使用可能な最大回転
数Ｎと最大トルクＴを持っており、ラムの最高速度や型
による最大加圧力はサーボモータの能力と動力伝達機構
の減速比によって決まる。いま、ラムを所望の最高速度
で昇降動作させるときのボールネジ機構の回転数をＮｂ
とすると、動力伝達機構の減速比（１／Ａ）は、１／Ａ
＝Ｎｂ／Ｎであり、また、プレスブレーキの最大加圧ト
ルクＴｐは、Ｔｐ＝ＡＴ＝ＴＮ／Ｎｂとなる。以上のこ
とから、ラムを所望の最高速度で昇降動作させるときの
ボールネジ機構の回転数Ｎｂを前提とした場合、プレス
ブレーキの加圧能力は一義的に決定されることになる。

【０００６】上記のプレスブレーキでは、曲げ加工作業
時はラムを低速で移動させ、一方、アプローチ時やリタ
ーン時はラムを高速で移動させるために、サーボモータ
の回転数を高速と低速との２段階に切り換える制御を行
っている。この場合にサーボモータは、回転数が変化し
ても出力可能なトルクは一定もしくは僅かに変化するの
みである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アプロ
ーチ時やリターン時のラムの移動速度を高速化するため
に前記減速比（１／Ａ）を小さく設定すると、最大加圧
トルクＴｐは不足気味となる。一方、最大加圧トルクＴ
ｐを十分に大きくとるために減速比（１／Ａ）を大きく
設定すると、アプローチ時やリターン時のラムの移動速
度を十分に高速化できない。この問題を解決するには、
最大トルクの大きなモータを使用する必要があるが、こ
れでは機械が大型化し、コスト高を招くという問題があ
る。

【０００８】この発明が目的とするところは、曲げ加工
作業時は型を低速で移動させて最大加圧トルクを十分に
大きくとることができ、しかも、アプローチ時やリター
ン時は型を高速で移動させることができる曲げ加工装置
を提供することにある。さらに、この発明の目的は、最
大トルクの殊更大きなモータを使用せずに曲げ作業の高
速化と曲げ加工の高精度化とを実現して、機械の大型化
とコスト高とを必要最小限に抑えることのできる曲げ加
工装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明による曲げ加工
装置は、型を昇降動作させてワークを折り曲げるもので
あって、回転駆動源としてのモータと、回転運動を直線
運動に変換して型を昇降動作させる往復動機構と、モー
タの回転を第１の減速比で減速して往復動機構へ伝達す
る第１の動力伝達機構と、モータの回転を第１の減速比
より大きな第２の減速比で減速して往復動機構へ伝達す
る第２の動力伝達機構と、第１、第２の各動力伝達機構
の動作を制御する制御装置とを備えている。前記制御装
置は、曲げ加工作業時は第１の動力伝達機構を非作動状
態、第２の動力伝達機構を作動状態にそれぞれ設定して
型を移動させ、曲げ加工作業の前後は第１の動力伝達機
構を作動状態、第２の動力伝達機構を非作動状態にそれ
ぞれ設定して型を移動させる。

【００１０】上記した構成の曲げ加工装置において、モ
ータを回転させると、その回転は第１の動力伝達機構に
より第１の減速比で減速されて往復動機構に伝達される
か、または、第２の動力伝達機構により第１の減速比よ
り大きな第２の減速比で減速されて往復動機構に伝達さ
れる。往復動機構は回転運動を直線運動に変換し、型を
高速または低速で移動させる。まず、アプローチ時は、
第１の動力伝達機構が作動状態、第２の動力伝達機構が
非作動状態にそれぞれ設定されるので、型はワークに向
けて高速で移動する。つぎに、第１の動力伝達機構が非
作動状態、第２の動力伝達機構が作動状態にそれぞれ設
定されるので、型は低速で移動し、ワークは曲げ加工さ
れる。リターン時は、第１の動力伝達機構が作動状態、
第２の動力伝達機構が非作動状態にそれぞれ設定される
ので、型はワークから離れる方向へ高速で移動する。

【００１１】この発明によると、曲げ加工作業時には型
を十分に低速で移動させて十分に大きな最大加圧トルク
を得ることができ、しかも、アプローチ時やリターン時
には型を十分に高速で移動させることができる。また、
最大トルクの殊更大きなモータを使用せずに曲げ作業の
高速化と曲げ加工の高精度化とを実現できるので、機械
の大型化とコスト高とを必要最小限に抑えることができ
る。

【００１２】この発明の上記した構成において、「型」
はラムが昇降する機種であれば上型を指し、一方、テー
ブルを支えるベッドが昇降する機種であれば下型を指
す。

【００１３】この発明の好ましい実施態様では、回転駆
動源としてのモータはサーボモータが用いられ、このサ
ーボモータに第１、第２の各動力伝達機構を介して往復
動機構としてのボールネジ機構が接続されている。な
お、往復動機構としてボールネジ機構以外の機構を使用
することもできる。

【００１４】この発明の好ましい実施態様では、前記制
御装置は、第１の動力伝達機構中に介装された第１の電
磁クラッチと、第２の動力伝達機構中に介装された第２
の電磁クラッチと、第１、第２の各電磁クラッチの作動
を制御する制御回路とを含んでいる。なお、制御回路
は、プログラムされたコンピュータによって実現できる
が、専用のハードウェア回路によっても実現できる。

【００１５】前記の第２の動力伝達機構は、好ましく
は、モータの回転を２段階で減速して往復動機構へ伝達
する機構を用いる。１段階による減速では十分に大きな
減速比が得られず、また、３段階以上による減速では動
力伝達機構の構造の複雑化と大型化とを招く。２段階で
減速する動力伝達機構であれば、十分に大きな減速比が
得られ、しかも、動力伝達機構の構造の複雑化と大型化
とは必要最小限に抑えられる。

【００１６】この発明の上記した構成において、第１、
第２の各動力伝達機構は歯車を用いたものであってもよ
く、また、ベルトとプーリとを用いたものであってもよ
い。ベルトとプーリとによって第１、第２の各各動力伝
達機構を構成するには種々の形態があるが、好ましい実
施態様として、第１の動力伝達機構は、モータの出力軸
に設けられた第１のプーリと、往復動機構の入力軸に設
けられた第２のプーリと、第１のプーリと第２のプーリ
との間に掛け渡された第１のベルトとで構成し、また、
第２の動力伝達機構は、モータの出力軸に設けられた第
３のプーリと、第３のプーリより大径であって中間軸に
設けられた第１の中間プーリと、第１の中間プーリより
小径であって中間軸に設けられた第２の中間プーリと、
第２の中間プーリより大径であって往復動機構の入力軸
に設けられた第４のプーリと、第３のプーリと第１の中
間プーリとの間に掛け渡された第２のベルトと、第２の
中間プーリと第４のプーリとの間に掛け渡された第３の
ベルトとで構成する。この場合に、モータの出力軸と第
１のプーリとの間に第１の電磁クラッチを介装し、中間
軸と第２の中間プーリとの間の第２の電磁クラッチを介
装して、制御装置を構成するとよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施例であ
るプレスブレーキの外観を示す。図示例のプレスブレー
キは、床面上に設置される機械本体１の一側面に電気制
御ボックス２が設けられて成る。電気制御ボックス２の
前面には各種のデータを入力するための多数のキーを備
えた操作部１１と、キー入力データや演算結果などを表
示するための表示部１２とが設けられている。

【００１８】前記機械本体１は、前面のベッド３の上面
に下型５を支持するためのテーブル４が取り付けられ、
このテーブル４の上方にラム６が両側のガイド７，７に
沿って昇降可能に設けられて成る。前記ラム６の下端に
はアダプタ１２およびホルダ９を介して上型８が取り付
けられており、下型５上に支持された板状のワークに対
して上型８を下降させて加圧力を作用させることにより
ワークを所定の角度に折り曲げる。前記アダプタ１２
は、左右の偏心軸１３，１３を回動させて上型８の傾き
を調整するためのものである。前記ベッド３の前面下部
にはフットスイッチ１０が配備され、作業者がフットス
イッチ１０を踏み操作することによりラム６が昇降動作
する。

【００１９】図２および図３は、ラム６を昇降動作させ
るための駆動機構１１の構成例を示す。この駆動機構１
１は、回転駆動源としての交流サーボモータ２０と、こ
のサーボモータ２０に第１、第２の各動力伝達機構３
０，４０を介して接続されたボールネジ機構５０とを含
んでいる。サーボモータ２０および第１、第２の各動力
伝達機構３０，４０は制御装置６０によりそれぞれの動
作が制御される。

【００２０】前記制御装置６０は、第１の動力伝達機構
３０の中に介装されている高速用の電磁クラッチ６１
と、第２の各動力伝達機構４０の中に介装されている加
圧用の電磁クラッチ６２とを含む他、各電磁クラッチ６
１，６２の動作とサーボモータ２０の動作とを制御する
制御回路６３（図４に示す。）を含んでいる。前記制御
回路６３は、前記電気制御ボックス２の内部に組み込ま
れている。

【００２１】前記ボールネジ機構５０は回転運動を直線
運動に変換してラム６を昇降動作させるためのもので、
サーボモータ２０の回転を第１、第２の各動力伝達機構
３０，４０を介して入力する入力軸としての送りネジ軸
５１と、送りネジ軸５１を回転自由に支える軸受５２
と、送りネジ軸５１に螺合するナット５３とを含んでい
る。前記ナット５３はラム６に一体化されており、サー
ボモータ２０の駆動により送りネジ軸５１が正逆いずれ
かの方向に回転したとき、その回転方向に応じて上下い
ずれかの方向へ移動する。

【００２２】前記の第１の動力伝達機構３０はサーボモ
ータ２０の回転を第１の減速比（１／Ａ）で減速してボ
ールネジ機構５０の送りネジ軸５１へ伝達するためのも
ので、出力軸２３に設けられた第１のプーリ３２と、ボ
ールネジ機構５０の送りネジ軸５１に設けられた第２の
プーリ３３と、第１のプーリ３２と第２のプーリ３３と
の間に掛け渡された第１のベルト３４とで構成されてい
る。前記出力軸２３はサーボモータ２０のモータ軸２１
にカップリング２２によって連結されたものである。

【００２３】前記の第２の動力伝達機構４０は交流サー
ボモータ２０の回転を第１の減速比より大きな第２の減
速比（１／Ｂ）で減速してボールネジ機構５０の送りネ
ジ軸５１へ伝達するためのもので、前記出力軸２３に設
けられた第３のプーリ４１と、第３のプーリ４１より大
径であって中間軸４２に設けられた第１の中間プーリ４
３と、第１の中間プーリ４３より小径であって中間軸４
２に設けられた第２の中間プーリ４４と、第２の中間プ
ーリ４４より大径であってボールネジ機構５０の送りネ
ジ軸５１に設けられた第４のプーリ４５と、第３のプー
リ４１と第１の中間プーリ４３との間に掛け渡された第
２のベルト４６と、第２の中間プーリ４４と第４のプー
リ４５との間に掛け渡された第３のベルト４７とで構成
されている。

【００２４】ここで、サーボモータ２０の使用可能な最
大回転数Ｎと最大トルクＴ、およびラム６を所望の最高
速度で昇降動作させるときのボールネジ機構５０の回転
数Ｎｂが所定の値としたとき、第１の減速比（１／Ａ）
は、１／Ａ＝Ｎｂ／Ｎによって決定され、従って、第１
の動力伝達機構３０における各プーリ３２，３３の径は
第１の減速比（１／Ａ）に応じて設定される。一方、最
大加圧トルクＴｐについては、第２の減速比（１／Ｂ）
によって自由に決定することができ、従って、第２の動
力伝達機構４０における各プーリ４１，４３，４４，４
５の径は第２の減速比（１／Ｂ）に応じて適宜設定す
る。いま、アプローチ時やリターン時におけるラム６の
移動速度を曲げ加工作業時におけるラム６の移動速度の
１０倍程度とすると、Ｂ＝１０Ａであり、最大加圧トル
クＴｐは、Ｔｐ＝ＢＴ＝１０ＡＴとなり、従来例と比較
して１０倍の加圧能力が得られることとなる。なお、図
２および図３では、第１の動力伝達機構３０におけるプ
ーリ３２，３３の径をほぼ同一（第１の減速比（１／
Ａ）がほぼ「１」）に表してあるが、第１の減速比（１
／Ａ）の大きさに応じた径になることはいうまでもな
い。

【００２５】前記制御装置６０を構成する高速用の電磁
クラッチ６１は前記出力軸２３と第１のプーリ３２との
間に、また、加圧用の電磁クラッチ６２は中間軸４２と
第２の中間プーリ４４との間に、それぞれ介装されてい
る。

【００２６】高速用の電磁クラッチ６１は、ロータが出
力軸２３に、アーマチュアが第１のプーリ３２に、それ
ぞれ一体に設けられており、コイルに通電することによ
りアーマチュアがロータに吸着される結果、第１のプー
リ３２が出力軸２３と一体に回転する。加圧用の電磁ク
ラッチ６２は、ロータが中間軸４２に、アーマチュアが
第２の中間プーリ４４に、それぞれ一体に設けられてお
り、コイルに通電することによりアーマチュアがロータ
に吸着される結果、第２の中間プーリ４４が中間軸４２
と一体に回転する。

【００２７】前記制御装置６０を構成する制御回路６３
は、各電磁クラッチ６１，６２のコイルへの通電をオ
ン、オフ制御するもので、曲げ加工作業時は加圧用の電
磁クラッチ６２を作動させて第１の動力伝達機構３０を
非作動状態、第２の動力伝達機構４０を作動状態にそれ
ぞれ設定し、また、曲げ加工作業の前後のアプローチ時
およびリターン時は高速用の電磁クラッチ６２を作動さ
せて第１の動力伝達機構３０を作動状態、第２の動力伝
達機構４０を非作動状態にそれぞれ設定する。

【００２８】図４は、前記した制御回路６３を含んだプ
レスブレーキの電気的な構成を示している。図中、マイ
クロコンピュータのＣＰＵ７１はＲＯＭ７２やＲＡＭ７
３とともに制御回路６３を構成しており、各種の演算を
実行するとともに、入出力各部を一連に制御する。な
お、ＲＯＭ７２はプログラムや固定データなどを格納
し、ＲＡＭ７３は演算結果などのデータの読み書きに用
いられる。

【００２９】また、ＣＰＵ７１は、電流指令値をサーボ
アンプ７４に出力し、サーボアンプ７４はＣＰＵ７１か
らの出力値を増幅して前記サーボモータ２０へ与える。
このサーボモータ２０には位置検出器としてのロータリ
エンコーダ１４が接続されており、サーボモータ２０の
回転角度をラム６の現在移動位置として検出してその値
をＣＰＵ７１へ出力する。なお、位置検出器として、ロ
ータリエンコーダ１４に代えてリニアセンサを用いても
よい。リニアセンサを用いる場合、スケールをフレーム
に、ヘッドをラムに、それぞれ取り付ける。

【００３０】図５は、サーボモータ２０の動作と高速用
および加圧用の各電磁クラッチ６１，６２の動作とラム
６の昇降動作位置（縦軸）との関係を示している。最
初、ラム６は上死点に位置し作業者によるフットスイッ
チ１０の操作に待機している。フットスイッチ１０が操
作されると、制御回路６３のＣＰＵ７１はサーボモータ
２０の回転を開始させる。このアプローチ時は、ＣＰＵ
７１は高速用の電磁クラッチ６１をオン、加圧用の電磁
クラッチ６２をオフに設定することにより第１の動力伝
達機構３０を作動状態、第２の動力伝達機構４０を非作
動状態にそれぞれ設定する。その結果、サーボモータ２
０の回転は第１の動力伝達機構３０を介してボールネジ
機構５０の送りネジ軸５１に伝達され、ラム６はワーク
に向けて高速で下降する。

【００３１】このアプローチの期間、ＣＰＵ７１は、ロ
ータリエンコーダ１４の出力を取り込んでラム６の昇降
動作位置を監視しており、ラム６が所定の速度切換点に
達したとき、サーボモータ２０の回転を一旦停止させ、
高速用の電磁クラッチ６１をオフ、加圧用の電磁クラッ
チ６２をオンに設定することにより第１の動力伝達機構
３０を非作動状態、第２の動力伝達機構４０を作動状態
にそれぞれ設定する。その後、ＣＰＵ７１がサーボモー
タ２０の回転を再度開始させると、その回転は第２の動
力伝達機構４０を介してボールネジ機構５０の送りネジ
軸５１に伝達され、ラム６は低速で下降してワークを折
り曲げる。

【００３２】ラム６が下死点に達したとき、ＣＰＵ７１
はサーボモータ２０の回転を再度停止させ、つぎのリタ
ーン時のために高速用の電磁クラッチ６１をオン、加圧
用の電磁クラッチ６２をオフに設定することにより第１
の動力伝達機構３０を作動状態、第２の動力伝達機構４
０を非作動状態にそれぞれ設定する。その後、ＣＰＵ７
１がサーボモータ２０を上記と逆方向に回転させると、
その回転は第１の動力伝達機構３０を介してボールネジ
機構５０の送りネジ軸５１に伝達され、ラム６は高速で
上昇する。ラム６が上死点に達したとき、ＣＰＵ７１は
サーボモータ２０の回転を停止させて一連の曲げ加工動
作が完了する。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、最大トルクの殊更大
きなモータを使用せずに曲げ作業の高速化と曲げ加工の
高精度化とを実現できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例であるプレスブレーキの外
観を示す正面図である。

【図２】駆動機構の構成を示す断面図である。

【図３】駆動機構の構成を示す平面図である。

【図４】プレスブレーキの電気的な構成を示すブロック
図である。

【図５】サーボモータおよび電磁クラッチの各動作とラ
ムの昇降動作位置（縦軸）との関係を示す説明図であ
る。

【図６】プレスブレーキにおける上型および下型の各構
成例を示す側面図である。

【符号の説明】

５下型６ラム８上型２０サーボモータ３０第１の動力伝達機構４０第２の動力伝達機構５０ボールネジ機構６０制御装置６１高速用の電磁クラッチ６２加圧用の電磁クラッチ６３制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J050 AA01 AB07 BA12 BA15 BA16 BB16 DA08 3J062 AA21 AB12 AB22 AC07 BA12 CD02 4E063 AA01 BA07 CA01 JA07 LA03 LA12 LA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】型を昇降動作させてワークを折り曲げる
曲げ加工装置において、回転駆動源としてのモータと、
回転運動を直線運動に変換して型を昇降動作させる往復
動機構と、モータの回転を第１の減速比で減速して往復
動機構へ伝達する第１の動力伝達機構と、モータの回転
を第１の減速比より大きな第２の減速比で減速して往復
動機構へ伝達する第２の動力伝達機構と、第１、第２の
各動力伝達機構の動作を制御する制御装置とを備えてお
り、前記制御装置は、曲げ加工作業時は第１の動力伝達
機構を非作動状態、第２の動力伝達機構を作動状態にそ
れぞれ設定して型を移動させ、曲げ加工作業の前後は第
１の動力伝達機構を作動状態、第２の動力伝達機構を非
作動状態にそれぞれ設定して型を移動させる曲げ加工装
置。
【請求項２】前記モータはサーボモータであり、この
サーボモータに第１、第２の各動力伝達機構を介して往
復動機構としてのボールネジ機構が接続されている請求
項１に記載された曲げ加工装置。
【請求項３】前記制御装置は、第１の動力伝達機構中
に介装された第１の電磁クラッチと、第２の動力伝達機
構中に介装された第２の電磁クラッチと、第１、第２の
各電磁クラッチの作動を制御する制御回路とを含んでい
る請求項１に記載された曲げ加工装置。
【請求項４】前記第２の動力伝達機構は、モータの回
転を２段階で減速して往復動機構へ伝達する機構である
請求項１に記載された曲げ加工装置。
【請求項５】第１の動力伝達機構は、モータの出力軸
に設けられた第１のプーリと、往復動機構の入力軸に設
けられた第２のプーリと、第１のプーリと第２のプーリ
との間に掛け渡された第１のベルトとから成り、第２の
動力伝達機構は、モータの出力軸に設けられた第３のプ
ーリと、第３のプーリより大径であって中間軸に設けら
れた第１の中間プーリと、第１の中間プーリより小径で
あって中間軸に設けられた第２の中間プーリと、第２の
中間プーリより大径であって往復動機構の入力軸に設け
られた第４のプーリと、第３のプーリと第１の中間プー
リとの間に掛け渡された第２のベルトと、第２の中間プ
ーリと第４のプーリとの間に掛け渡された第３のベルト
とから成り、前記制御装置は、モータの出力軸と第１の
プーリとの間に介装された第１の電磁クラッチと中間軸
と第２の中間プーリとの間の介装された第２の電磁クラ
ッチとを含んでいる請求項１または４に記載された曲げ
加工装置。