JP2003230997A

JP2003230997A - プレス機械

Info

Publication number: JP2003230997A
Application number: JP2002033403A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Oyamada; 裕彦小山田
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】電源設備の小型化および低コスト化を図りつ
つ安定したモータ駆動制御を行えるサーボモータ駆動方
式のプレス機械を提供する。【解決手段】モータのモータ駆動制御回路を電源設備
に接続された整流回路とこの整流回路に接続されたモー
タ駆動制御用電源を生成出力するドライバー回路とから
形成するとともに整流回路とドライバー回路との間でか
つ両極間に一定の条件式を満たすものとして選択された
容量の回生電圧上昇防止用コンデンサを接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータの回転によ
りスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械に
関する。

【０００２】

【背景技術】駆動機構（例えば、クランク機構）を介し
たモータの回転によりスライドを昇降させつつプレス加
工する従来のプレス機械は、フライホイールに蓄積され
た回転エネルギーを、クラッチ・ブレーキ装置を介して
クランク軸に選択的に伝達・分離し、プレス運転・停止
をするものと構成されている。

【０００３】かくして、クランク軸への回転動力は、モ
ータで駆動されるフライホイールに蓄積され、このフラ
イホイールとクランク軸との間に介装されたクラッチ・
ブレーキ装置のブレーキＯＦＦ・クラッチＯＮ状態でフ
ライホイールから伝達される。これにより、クランク軸
にコンロッドを介して連結されたスライドが上下方向に
移動（昇降）する。クラッチＯＦＦ・ブレーキＯＮ状態
に切替えると、クランク軸への回転動力は遮断（プレス
停止）される。

【０００４】ところで、駆動機構がクランク機構でかつ
フライホイール，クラッチ・ブレーキ装置を具備するプ
レス機械では、大きなスライド加圧力（荷重値）を得る
ことができるが、スライドモーション［時間ｔ―スライ
ド位置ＰＴ（乃至クランク角θ―スライド位置ＰＴ）］
カーブがサイン波形状になるので、他の駆動機構（例え
ば、ナックル機構，リンク機構等）の場合と同様なスラ
イドモーションカーブを採りえない。駆動機構が例えば
トグル機構（やリンク機構）の場合も、他の駆動機構
（例えば、クランク機構）の場合と同様なスライドモー
ションカーブを採り得ない。

【０００５】そこで、クランク機構の利点（大荷重値発
生，構造簡単，堅牢，低コスト等）を活用しつつ、クラ
ンク軸をモータで回転駆動するいわゆるサーボモータ駆
動方式プレス機械が提案（例えば、特願２００１−３８
８８３５号）されている。かかるプレス機械によれば、
各種スライドモーションを切替使用可能であるから、プ
レス加工態様に対する適応性を拡大できるとともに、従
来クランク機構方式のプレス機械の場合に比較してフラ
イホイール，クラッチ・ブレーキ装置の一掃化ができる
から、設備経済上や小型軽量化等の点でも優位である。
クラッチ・ブレーキ装置の頻繁動作による短命化問題も
生じることが無くなる。

【０００６】なお、サーボモータは、モータ駆動制御部
から生成出力されるＰＷＭ信号で駆動制御される。すな
わち、モータ駆動制御部は、位置指令信号に基づく電流
偏差信号（トルク偏差信号）を入力としかつ検出電流信
号等をフィードバック信号としてＰＷＭ信号を生成す
る。パワー電源（直流電源）は、工場の電源設備からの
元電源（交流電源）を整流回路によって整流された直流
電源である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、サーボモー
タ駆動方式のプレス機械においては、従来例の場合のよ
うにモータ回転動力をフライホイールに蓄積しておくこ
とができないから、工場内電源設備を大容量としなけれ
ばならない問題が内在する。

【０００８】すなわち、サーボモータ駆動方式のプレス
機械では、プレス成形時に加圧力（負荷）に応じた大き
さの電流をモータに供給するが、それ以外の場合はモー
タには最小の電流しか流れない。したがって、例えば油
圧ポンプ駆動の場合に比較して一段と省エネルギーを図
ることができるとされている。

【０００９】しかしながら、電源設備上は、プレス成形
時に最大電流が流れるので、常時必要としなくても、最
大電流を供給可能に構築しなければならい。つまり、設
備経済的な負担が重く、基本電力料金が上がり、工場内
レイアウトに影響を及ぼし、結果として、サーボモータ
駆動方式のプレス機械の普及拡大を阻害する要因の一つ
であるといえる。

【００１０】なお、かかる問題は、駆動機構がクランク
機構とは異なる他の機構（例えば、ねじ機構）を介した
モータの回転によりスライドを昇降させつつプレス加工
するプレス機械の場合も同様である。

【００１１】本発明の目的は、電源設備の小型化および
低コスト化を図りつつ安定したモータ駆動制御を行える
サーボモータ駆動方式のプレス機械を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】例えば図９において、交
流電源を供給する電源設備９０に接続された整流回路
（整流用ダイオードＤ）９５とドライバー回路７２Ｂと
からなる従来のモータ駆動制御回路では、両極間にモー
タ減速時（トランジスタＴｒがＯＮとなる。）に発生さ
れる逆起電力を熱に変換して消費するための外部抵抗
（モータ自体の抵抗を利用する場合もある。）Ｒを接続
してなる抵抗熱変換回路（抵抗熱変換方式）が設けられ
ている。しかし、スライド速度を自在に加減速制御する
ためにモータ駆動電流が大電流となる場合には、発熱に
よる損失が大きいので抵抗熱変換回路を設けることは採
用し難い。当然に、プレス成形時の最大必要電流に対す
る電源設備９０の小容量・小型化は期待できない。な
お、図９中、Ｃは整流された直流電源の平滑コンデンサ
である。

【００１３】また、抵抗熱変換方式に代わる直接回生回
路方式では、図１０に示すように各整流用ダイオードＤ
と並列接続されたトランジスタＴｒを含む直接回生回路
９７を設け、モータ減速時に発生される逆起電力を電源
設備９０に直接に戻す（回生する）。これによれば、省
エネルギーを図れる。しかし、電源設備９０が小さいと
回生電圧が上昇（過電圧化）し損傷を招く虞がつよい。
この方式の場合でも、プレス成形時の最大必要電流に対
する電源設備９０の小容量小型化要請を満たすことがで
きない。

【００１４】ここに、本発明は、従来プレス機械がフラ
イホイールによるエネルギー蓄積機能を備えていたこと
の再認識との関係からサーボモータ駆動方式でのモータ
駆動制御回路（インバータ回路）構造に着目し、モータ
駆動制御回路内に電気回路的なエネルギー蓄積機能を形
成し、前記目的を達成するものである。

【００１５】請求項１の発明は、駆動機構を介したモー
タの回転によりスライドを昇降させつつプレス加工する
プレス機械において、前記モータ用の回転駆動可能に構
成し、モータ駆動制御回路を電源設備に接続された整流
回路とこの整流回路に接続されたモータ駆動制御用電源
を生成出力するドライバー回路とから形成するとともに
整流回路とドライバー回路との間でかつ両極間に制動ト
ルク（Ｋｇ・ｍ）をＴｂ，モータトルク（Ｋｇ・ｍ）を
Ｔｍ，モータ内部損失定数をｋ，減速開始速度（ｒｐ
ｍ）をＮ，コンデンサ容量（Ｆ）をＣおよび直流回路電
圧（Ｖ）をＶ_０とした場合に次の条件式［１．０２（Ｔ
ｂ−ｋ×Ｔｍ）（Ｎ／２）≦（１／２）×（Ｃ
Ｖ_０ ^２）］を満たす回生電圧上昇防止用コンデンサを接
続したプレス機械である。

【００１６】この請求項１の発明に係るプレス機械で
は、整流回路が電源設備からの交流電源を整流すると、
ドライバー回路がモータ駆動制御用電源（交流電源）を
生成出力する。これにより、モータが回転制御されクラ
ンク軸が回転しスライドを昇降起動できる。

【００１７】モータ減速時には、モータから発生した逆
起電力は条件式を満たすものとして選択された容量の回
生電圧上昇防止用コンデンサで吸収されエネルギーとし
て蓄積されるから、抵抗熱変換方式の場合に比較して熱
損失がない。また、直接回生回路方式の場合に比較して
格別の直接回生回路を設ける必要がない。回生電圧の上
昇（過電圧化）も防止することができる。

【００１８】プレス成形時には、回生電圧上昇防止用コ
ンデンサからドライバー回路にエネルギーが放出（供
給）される。つまり、最大負荷相当の全電力を電源設備
から供給する必要がない。かくして、電源設備の小容量
化を図れるとともにスライド速度の増速時や再起動時に
もレスポンスが早く安定した運転ができる。

【００１９】また、請求項２の発明は、前記回生電圧上
昇防止用コンデンサが平滑コンデンサを兼用するプレス
機械である。

【００２０】この請求項２の発明に係るプレス機械で
は、請求項１の発明の場合に加え、さらに電源設備から
の交流電源を整流回路で整流した際のリップルを平滑コ
ンデンサ（回生電圧上昇防止用コンデンサ）の働きによ
り除去できるので、整流後の直流電源の平滑化を促進で
きる。平滑コンデンサが回生電圧上昇防止用コンデンサ
を兼用する構造であるから、回路全体の簡素化を図れ
る。

【００２１】また、請求項３の発明は、前記回生電圧上
昇防止用コンデンサが電解コンデンサから形成されかつ
この電解コンデンサに当該電解コンデンサの経時的容量
抜けに対するバックアップ用としての回生電圧上昇防止
用抵抗が接続されたプレス機械である。

【００２２】この請求項３の発明に係るプレス機械で
は、請求項１および請求項２の各発明の場合に加え、さ
らにプレス運転時間に伴い電解コンデンサ（回生電圧上
昇防止用コンデンサ）の容量が経時的容量抜けにより低
下した場合には、回生電圧上昇防止用抵抗がバックアッ
プするので、所定の回生電圧上昇防止効果を維持するこ
とができる。

【００２３】

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

【００２４】本プレス機械１０は、図１〜図７に示す如
く、モータ３０の回転駆動制御回路を電源設備９０に接
続された整流回路９５とこの整流回路９５に接続された
モータ駆動制御用電源を生成出力するドライバー回路７
２Ｂとから形成し、整流回路９５とドライバー回路７２
Ｂとの間でかつ両極間に一定の条件式を満たす回生電圧
上昇防止用コンデンサ７５を接続した構成で、モータ減
速時における回生電圧上昇を防止しつつ電源設備９０の
小容量・小型化を達成可能に形成されている。

【００２５】図１において、プレス機械１０の駆動機構
は、クランク軸１２等を含むクランク機構１１から構成
されている。このクランク軸１２は、軸受１４，１４に
回転自在に支持されかつモータ３０にはギヤ（メインギ
ヤ１３，ピニオン３０Ｇ…減速機構）を介して間接的に
連結されている。かかるギヤ（減速機構３０Ｇ，１３）
を介せば、一段と高いスライド荷重値を得ることができ
る。クランク軸１２にモータ３０を直結してもよい。

【００２６】なお、プレス機械１０の駆動機構は、クラ
ンク軸１２等を含むクランク機構１１に限定されず、他
の機構（例えば、図８に示すねじ機構）であってもよ
い。図８において、ねじ（例えば、ボールスクリュー）
機構を介して回転型モータ３０Ａの回転によりスライド
１７（枠体１７Ｐ，ナット部材１７Ｎ）を昇降可能に形
成する。つまり、ボールスクリュー３２（スクリュー部
３２Ｓ）を回転させるボールスキュリュー駆動方式であ
る。小型機に好適である。

【００２７】このモータ３０は、サーボモータ駆動方式
とするためのＡＣ（交流）サーボモータから形成され、
冷却ファン３０Ｆが一体的に設けられている。モータ軸
３０Ｓは、停止状態保持ブレーキ１９で回転停止状態を
保持（ロック）可能である。なお、モータ３０はＤＣ
（直流）サーボモータや永久磁石もブラシも有しないレ
ラクタンスモータ等から形成してもよい。

【００２８】駆動機構（１１）の一部を構成するコンロ
ッド１６は、上端部がクランク軸１２の偏心部に被嵌装
着され、下端部はスライド１７内の球面軸受部材（図示
省略）に回転可能に嵌装されている。なお、クランク機
構を具備する従来プレス機械の場合のように、コンロッ
ド１６とスライド１７との間に、油圧放出型の過負荷防
止装置を設けられてはいない。

【００２９】なぜならば、この実施形態では、モータ３
０の駆動電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を利用して算出した
スライド荷重値を監視して荷重値過大に至る以前にプレ
ス停止可能に形成してあるからである。過負荷防止装置
の一掃化は、プレス機械１０自体の機械軽量化，小型化
およびコスト低減に大きく貢献できる。

【００３０】スライド１７は、プレスフレーム１に上下
方向に摺動自在に装着されている。必要によって、ウエ
イトバランス装置に係合させてもよい。クランク軸１２
を回転駆動すれば、コンロッド１６を介してスライド１
７を昇降駆動することができる。金型はスライド１７側
の上型とボルスタ２側の下型とからなる。

【００３１】ＡＣサーボモータ（３０）の図３に示す各
相Ｕ，Ｖ，Ｗのモータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに対応
する各相電流信号Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉは、電流検出部７３
によって検出される。また、モータ３０には、図１，図
２に示すエンコーダ３５が連結されている。

【００３２】このロータリーエンコーダ３５は、原理的
には多数の光学的スリットと光学式検出器とを有し、図
３のモータ３０（クランク軸１２）の回転角度θｍを出
力するが、この第１の実施形態では、クランク角度θｍ
（パルス信号）をスライド１７の上下方向位置相当信号
ＰＴ（パルス信号）に変換して出力する信号変換器（図
示省略）を含むものとされている。

【００３３】図１，図２に示すように、プレス機械１０
のクランク軸１２には、モータ３０とクランク軸１２と
の間に減速機構（３０Ｇ，１３）が介装されていること
から、これに対応させるために検出軸１２Ｓを介してス
ライド位置（スライド移動速度）検出用のエンコーダ３
７を設けてある。このエンコーダ３７の基本的構成・機
能は、モータ回転駆動制御用のエンコーダ３５の場合と
同様である。

【００３４】図２，図３において、プレス機械１０の設
定選択指令駆動制御部は、設定選択指令部（５０）と位
置速度制御部６０とモータ駆動制御部７０とから形成さ
れている。なお、位置速度制御部６０とモータ駆動制御
部７０とを一体形成することもできる。

【００３５】図２において、コンピュータ８０は、ＣＰ
Ｕ（時計機能を含む）８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３，
操作パネル（ＰＮＬ）８４，表示部（ＩＮＤ）８５およ
び複数のインターフェイス（Ｉ／Ｆ）８６，８８，９
１，９２を含み、プレス機械１０についての設定選択指
令部（５０）等を構成するとともに、この実施形態では
プレス機械全体の監視部を形成する。

【００３６】コンピュータ８０には、自機（１０）の状
況判断便宜のために表示部（ＩＮＤ）８５に各種情報
（例えば、クランク角度θｋ，スライド位置ＰＴ，スラ
イド移動速度，加速度，荷重値等）の全てまたは操作パ
ネル（ＰＮＬ）８４を用いて選択された一部を、表示出
力可能に形成されている。

【００３７】クランク軸１２の回転角度（クランク角
度）θｋはエンコーダ３７で検出され、スライド位置Ｐ
Ｔはクランク軸１２の偏心量，コンロッド１６の長さ，
クランク角度θ等を利用し算出される。また、スライド
移動速度や加速度は、スライド位置（ＰＴ）情報を利用
して算出され、荷重値はモータ３０の駆動電流を換算し
て求められる。

【００３８】表示部８５への表示出力態様は、デジタル
数値やグラフィック曲線等として行える。かくして、プ
レス運転中の成形状況を迅速かつ正確に把握できるの
で、高品質製品を能率よく、しかも安全に生産すること
に大きく貢献できる。

【００３９】かかる各表示出力情報はメモリ（ＲＡＭ８
３乃至いずれも図示省略したフラッシュメモリやハード
ディスク装置）に記憶保持しておくことができる。さら
に、各値に対する閾値を設定しておき、警告やプレス停
止させるように利用することができる。

【００４０】コンピュータ８０のインターフェイス（Ｉ
／Ｆ）８６は図２，図３に示す位置指令信号（ＰＴｓ）
出力用で、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）８８は自機のス
ライド速度（位置）相当信号（θｋ）の検出用で、イン
ターフェイス（Ｉ／Ｆ）９１は停止状態保持ブレーキ１
９の制御信号用で、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）９２は
ワーク搬送装置１００の制御信号用である。

【００４１】なお、以下では、各種の固定情報，制御プ
ログラム，演算（算出）式等は、ＲＯＭ８２に固定的に
格納されているものとして説明するが、これらは書替え
可能なフラッシュメモリやハードディスク装置（ＨＤ
Ｄ）等に格納させておくように形成してもよい。

【００４２】各設定選択指令部５０は、速度設定器（５
１…図面上では符号省略），モーションパターン選択器
（５２…図面上では符号省略）およびモーション指令部
（５３…図面上では符号省略）を含み、位置速度制御部
６０に図３に示す設定スライド位置信号（設定選択モー
ション指令信号）ＰＴｓを出力可能に形成されている。

【００４３】操作パネル８４，スライドモーションパタ
ーンやパターン選択制御プログラムを格納させたＲＯＭ
８２およびＣＰＵ８１から形成されたモーションパター
ン選択器（５２）を用いて予め設定記憶された複数のモ
ーションパターン（経過時間ｔ−スライド位置ＰＴ）
［または、クランク角度θｋ−スライド位置ＰＴ］の中
から希望のモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブＳＭ
Ｃ）を選択することができる。選択されたモーションパ
ターン（ｔ−ＰＴカーブ）は、速度設定器（５１）を用
いて設定されたモータ回転速度（乃至ｒｐｍ…スライド
速度）［いわゆるスライドストローク数（ＳＰＭ）］と
ともにモーション指令部（５３）に出力される。

【００４４】速度設定器（５１）は、操作パネル８４か
ら形成され、モータ３０の回転速度［例えば、１００ｒ
ｐｍ（×減速比γ）］を“手動”で設定することができ
る。“自動”を選択した場合には、予め選択設定されて
いた最高回転速度［例えば、１２０ｒｐｍ（×減速比
γ）］が選択されたものとして取扱われる。なお、速度
設定器（５１）をＳＰＭ設定器としてＳＰＭを直接設定
するように形成してもよい。

【００４５】モーション指令プログラムを格納させたＲ
ＯＭ８２およびＣＰＵ８１から形成されたモーション指
令部（５３）は、位置パルスの払出し方式構造で、選択
されたモーションパターン（ｔ−ＰＴカーブＳＭＣ）に
則り位置指令パルスＰＴｓを出力する。

【００４６】例えば、速度設定器（５１）を用いて設定
されたモータ回転速度が１２０ｒｐｍで、エンコーダ３
５から１回転（３６０度）当りに出力されるパルス数が
１００万パルスで、払出しサイクルタイムが５ｍＳであ
る場合は、１サイクル（５ｍＳ）毎に出力されるパルス
数は、１００００パルス［＝（１００００００×１２
０）／（６０×０．００５）］となる。

【００４７】なお、速度設定器（５１），モーションパ
ターン選択器（５２）およびモーション指令部（５３）
は、各コンピュータ８０に接続可能なセッター，ロジッ
ク回路，シーケンサ等から構成してもよい。

【００４８】図３において、位置速度制御部６０は、位
置比較器６１，位置制御部６２，速度比較器６３，速度
制御部６４を含み、電流制御部７１に電流指令信号Ｓｉ
を出力可能に形成されている。なお、速度検出器３６
は、図示上の便宜性から位置速度制御部６０に含めた形
で表現した。

【００４９】まず、位置比較器６１は、モーション指令
部（５３）［８１，８２］の位置指令信号出力用インタ
ーフェイス８６から入力された設定スライド位置信号
（目標値信号）ＰＴｓとエンコーダ３５（減速比γを勘
案すれば、３７を利用しても実施することができる。）
で検出された実際のスライド位置フィードバック信号Ｆ
ＰＴ［θｍ＝（１／γ）・θｋ］とを比較して、位置偏
差信号△ＰＴを生成出力する。

【００５０】位置制御部６２は、入力された位置偏差信
号△ＰＴを累積し、それに位置ループゲインを乗じ、速
度信号Ｓｐを生成出力する。速度比較器６３は、この速
度信号Ｓｐと速度検出器３６からの速度信号（速度フィ
ードバック信号）ＦＳとを比較して、速度偏差信号△Ｓ
を生成出力する。

【００５１】速度制御部６４は、入力された速度偏差信
号△Ｓに速度ループゲインを乗じ電流指令信号Ｓｉを生
成して電流制御部７１に出力する。この電流指令信号Ｓ
ｉは、実質的にはトルク信号であるが、スライド下降中
はプレス負荷が加わらないのでモータトルクがほぼ一定
で回転速度の増減をするために必要なものでよいから、
荷重値制御中の場合に比較して信号レベルは小さい。

【００５２】モータ駆動制御部７０は、電流制御部７１
とＰＷＭ制御部（ドライバー部）７２と相信号生成部４
０とから構成されている。

【００５３】電流制御部７１は、図４に示す各相（Ｕ，
Ｖ，Ｗ）用電流制御部７１Ｕ，７１Ｖ，７１Ｗからな
る。例えばＵ相電流制御部７１Ｕは、電流指令信号（ト
ルク信号相当）ＳｉとＵ相信号Ｕｐとを乗算してＵ相目
標電流信号Ｕｓｉを生成し、引続きＵ相目標電流信号Ｕ
ｓｉと実際のＵ相電流信号Ｕｉとを比較して電流偏差信
号（Ｕ相電流偏差信号）Ｓｉｕを生成出力する。他の
Ｖ，Ｗ相電流制御部７１Ｖ，７１Ｗでも、Ｖ，Ｗ相電流
偏差信号Ｓｉｖ，Ｓｉｗが生成出力される。

【００５４】この電流制御部７１に入力される相信号Ｕ
ｐ，Ｖｐ，Ｗｐは、相信号生成部４０で生成される。７
３は、相モータ電流検出器で、各相電流（値）信号Ｕ
ｉ，Ｖｉ，Ｗｉを検出して電流制御部７１へフィードバ
ックする。

【００５５】ＰＷＭ制御部（ドライバー部）７２は、図
５に示すパルス幅変調を行う回路（図示省略）と図６の
アイソレーション回路７２Ａと図７に示すドライバー７
２Ｂとからなり、図３の電流制御部７１から出力される
各相の電流偏差信号Ｓｉｕ，Ｓｉｖ，ＳｉｗからＰＷＭ
変調され、ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍｕ，Ｓｐｗｍｖ，Ｓｐｗ
ｍｗを生成する。

【００５６】ドライバー７２Ｂは、図７に示す如く、各
相用の各１対のトランジスタを含むスイッチング回路か
らなり、各ＰＷＭ信号Ｓｐｗｍでスイッチング（ＯＮ／
ＯＦＦ）制御され、各相モータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉ
ｗをモータ各相にそれぞれ出力することができる。

【００５７】図７において、ドライバー（ドライバー回
路）７２Ｂは、各相用の整流ダイオードＤを含む整流回
路９５に接続され、この整流回路９５は電源設備９０に
接続されている。つまり、このドライバー７２Ｂは、整
流回路９５とともにインバータ回路を構成する。

【００５８】ここに、整流回路９５とドライバー回路
（７２Ｂ）との間でかつ両極間に回生電圧上昇防止用コ
ンデンサ７５が設けられている。

【００５９】この回生電圧上昇防止用コンデンサ７５の
容量は、条件式［１．０２（Ｔｂ−ｋ×Ｔｍ）（Ｎ／
２）≦（１／２）×（ＣＶ_０ ^２）］を満たすものとされ
ている。ここで、Ｔｂは制動トルク（Ｋｇ・ｍ）、Ｔｍ
はモータトルク（Ｋｇ・ｍ）、ｋはモータ内部損失定
数、Ｎは減速開始速度（ｒｐｍ）、Ｃはコンデンサ容量
（Ｆ）で、Ｖ_０は直流回路電圧（Ｖ）である。

【００６０】例えば、Ｔｂ＝１００Ｋｇ・ｍ、Ｔｍ＝２
００Ｋｇ・ｍ、ｋ＝０．２、Ｎ＝５００ｒｐｍおよびＶ
_０＝３８０Ｖ（電源電圧が２００Ｖの場合）では、Ｃ＝
０．２１Ｆになる。なお、電源電圧が４００Ｖの場合に
は、Ｖ_０＝７６０Ｖとする。因みに、図９の平滑コンデ
ンサＣの容量は、６８００μＦ〜１３６００μＦ程度で
ある。

【００６１】この回生電圧上昇防止用コンデンサ７５
は、平滑コンデンサ（図９のＣ相当）を兼用するととも
に、電解コンデンサから形成されている。なお、電解コ
ンデンサ（７５）の経時的容量抜けに対するバックアッ
プ用としての回生電圧上昇防止用抵抗（図示省略）を設
けることができる。この回生電圧上昇防止用抵抗は、当
該電解コンデンサ（７５）と並列に接続すればよい。

【００６２】かかる構成の実施形態では、整流回路９５
が電源設備９０からの交流電源を整流すると、ドライバ
ー回路（７２Ｂ）がモータ駆動制御用電源（交流電源…
各相モータ駆動電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を生成出力す
る。これにより、モータ３０が回転制御されクランク軸
１２が回転しスライド１７を昇降起動することができ
る。

【００６３】モータ減速時には、モータ３０から発生し
た逆起電力は条件式を満たすものとして選択された容量
の回生電圧上昇防止用コンデンサ７５で吸収されエネル
ギーとして蓄積されるから、抵抗熱変換方式の場合（図
９）に比較して熱損失がない。また、直接回生回路方式
の場合（図１０）に比較して格別の直接回生回路を設け
る必要がない。回生電圧の上昇（過電圧化）も防止する
ことができる。

【００６４】一方、プレス成形時には、回生電圧上昇防
止用コンデンサ７５からドライバー回路（７２Ｂ）にエ
ネルギーが放出（供給）される。つまり、最大負荷相当
の全電力を電源設備９０から供給する必要がない。かく
して、電源設備９０の小容量化を図れるとともにスライ
ド速度の増速時や再起動時にもレスポンスが早く安定し
た運転ができる。

【００６５】また、電源設備９０からの交流電源を整流
回路９５で整流した際のリップルを平滑コンデンサ（回
生電圧上昇防止用コンデンサ７５）の働きにより除去で
きるので、整流後の直流電源の平滑化を促進できる。し
かも、平滑コンデンサ（７５）が回生電圧上昇防止用コ
ンデンサ７５を兼用する構造であるから、回路全体の簡
素化を図れる。

【００６６】さらに、回生電圧上昇防止用抵抗を設けた
場合には、プレス運転時間に伴い電解コンデンサ（回生
電圧上昇防止用コンデンサ７５）の容量が経時的容量抜
けにより低下した場合に、回生電圧上昇防止用抵抗がバ
ックアップするので、所定の回生電圧上昇防止効果を維
持することができる。

【００６７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、モータ減速時
にはモータから発生した逆起電力は一定の条件式を満た
容量の回生電圧上昇防止用コンデンサで吸収されかつエ
ネルギーとして蓄積されるから、回生電圧の上昇（過電
圧化）も防止することができる。抵抗熱変換方式の場合
に比較して熱損失がない。また、直接回生回路方式の場
合に比較して格別の直接回生回路を設ける必要がない。
また、プレス成形時には、回生電圧上昇防止用コンデン
サからドライバー回路にエネルギーが放出（供給）され
るので、最大負荷相当の全電力を電源設備から供給する
必要がない。かくして、電源設備の小容量・小型化およ
び低コスト化を図れるとともにスライド速度の増速時や
再起動時にもレスポンスが早く安定した運転ができる。

【００６８】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明の場合と同様な効果を奏することができることに
加え、さらに平滑コンデンサが回生電圧上昇防止用コン
デンサを兼用する構造であるから、回路全体の簡素化を
図れる。

【００６９】また、請求項３の発明によれば、請求項１
および請求項２の各発明の場合と同様な効果を奏するこ
とができることに加え、さらに電解コンデンサ（回生電
圧上昇防止用コンデンサ）の経時的容量抜けに対しては
回生電圧上昇防止用抵抗がバックアップするので、所定
の回生電圧上昇防止効果を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するためのプレス機械
の側面図である。

【図２】同じく、設定選択指令部（コンピュータ）、位
置速度制御部およびモータ駆動制御部を説明するための
ブロック図である。

【図３】同じく、位置速度制御部およびモータ駆動制御
部の詳細を説明するための回路図である。

【図４】同じく、電流制御部を説明するための回路図で
ある。

【図５】同じく、パルス幅変調動作を説明するための図
である。

【図６】同じく、アイソレーション回路を説明するため
の図である。

【図７】同じく、エネルギー蓄積方式の電源回生回路を
説明するための図である。

【図８】駆動機構の変形例を説明するための図である。

【図９】従来例（抵抗熱変換方式）を説明するための図
である。

【図１０】従来例（直接回生回路方式）を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１０プレス機械１１クランク機構（駆動機構）１２クランク軸１３メインギヤ（ギヤ）１７スライド３０（３０Ａ）ＡＣサーボモータ（モータ）３０Ｇピニオン３２ボールスクリュー（ねじ）［駆動機構］３５モータ軸用エンコーダ３７クランク軸用エンコーダ４０相信号生成部６０位置速度制御部７０モータ駆動制御部（モータ駆動制御回路）７１電流制御部７２Ａアイソレーション回路７２Ｂドライバー（ドライバー回路）７５電解コンデンサ（回生電圧上昇防止用コンデン
サ）８０パソコン（設定選択指令部）９０電源設備９５整流回路（インバータ）９７直接回生回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動機構を介したモータの回転によりス
ライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械におい
て、前記モータ用のモータ駆動制御回路を電源設備に接続さ
れた整流回路とこの整流回路に接続されたモータ駆動制
御用電源を生成出力するドライバー回路とから形成する
とともに整流回路とドライバー回路との間でかつ両極間
に制動トルク（Ｋｇ・ｍ）をＴｂ，モータトルク（Ｋｇ
・ｍ）をＴｍ，モータ内部損失定数をｋ，減速開始速度
（ｒｐｍ）をＮ，コンデンサ容量（Ｆ）をＣおよび直流
回路電圧（Ｖ）をＶ_０とした場合に次の条件式［１．０
２（Ｔｂ−ｋ×Ｔｍ）（Ｎ／２）≦（１／２）×（ＣＶ
_０ ^２）］を満たす回生電圧上昇防止用コンデンサを接続
した、ことを特徴とするプレス機械。
【請求項２】前記回生電圧上昇防止用コンデンサが平
滑コンデンサを兼用するものとされている、請求項１記
載のプレス機械。
【請求項３】前記回生電圧上昇防止用コンデンサが電
解コンデンサから形成されかつこの電解コンデンサに当
該電解コンデンサの経時的容量抜けに対するバックアッ
プ用の回生電圧上昇防止用抵抗が接続されている、請求
項１または請求項２に記載されたプレス機械。