JP2003320489A

JP2003320489A - サーボモータ駆動式リンクプレス

Info

Publication number: JP2003320489A
Application number: JP2002129615A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nagae; 正行長江
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2002-05-01
Publication date: 2003-11-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】比較的小出力のモータを用いても、高いプレ
ス荷重による加工、および加工のサイクルタイムの向上
が可能で、かつ制御性にも優れ、また、多種の加工がで
きるサーボモータ駆動式リンクプレスを提供する。【解決手段】回転動作を直線動作に変換するリンク機
構１と、その直線動作でプレス加工のために昇降するラ
ム６とを備える。サーボモータ１３からリンク機構１の
クランク軸３に駆動を伝達する駆動伝達系１４を設け
る。この駆動伝達系１４は、サーボモータ１３の回転制
御によりラム６の昇降動作を制御可能に駆動伝達可能な
ものとする。上記ラム６を、昇降ストローク範囲内にお
いて任意の位置で停止するようにサーボモータ１３を制
御するサーボモータ制御手段６１を設ける。

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、パンチプレスや
その他のプレス機械に適用されるサーボモータ駆動式リ
ンクプレスに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】機械式の
パンチプレスでは、モータの回転動作をラムの昇降動作
に変換するスライド駆動機構としてクランク機構が一般
に用いられている。また、フライホイールを用い、クラ
ッチの入切でフライホイールの回転の接・断によるラム
の駆動と停止の切換を行っている。クランク機構では、
ラムの昇降速度の曲線は、下降時と上昇時とで下死点に
対して対称であり、下降速度と上昇速度とが同じとな
る。しかし、パンチ加工など、プレス加工一般におい
て、ラムの下降時は静音化やプレス荷重の要求から、低
速とすることが好ましいが、上昇時は特に制限事項がな
いため、高速であることが望ましい。下降速度と上昇速
度とが同じとなるクランク機構では、上昇に必要以上の
時間を要し、パンチ加工のサイクルタイムが長くなる。
最近では、駆動源としてサーボモータを用い、フライホ
イールを設けずにクランク機構を介してラムを昇降させ
るようにしたものも提案されている。サーボモータを用
いると、ラムのストローク途中の速度変更が自在であ
り、下降時の速度を速く、上昇時の速度を遅くすること
も自在である。しかし、モータの能力は、回転速度によ
って変わり、モータの能力を最大に活かすには、モータ
特性に応じた最適なモータ回転速度の範囲で運転する必
要がある。モータ回転速度を制御することでラムの下降
時と上昇時の速度を変えるのでは、モータの能力を十分
に活かすことができず、必要なプレス荷重を得て上昇時
の速度も速めるには、大型のモータが必要となる。

【０００３】そこで、本発明者は、適切なスライド機構
の選択によって、下降時に遅く、上昇時に速くなるもの
を種々研究した。従来、金属の冷間押出し，据え込み等
の塑性加工用のプレス装置に用いられるスライド機構と
して、リンクプレスが古くから用いられている（例え
ば、特公平３−４２１５９号）。リンクプレスは、クラ
ンク機構のクランクピンに揺動リンクを連結し、揺動リ
ンクにコネクティングロッドを連結すると共に、揺動リ
ンクに拘束リンクを連結したものである。クランク軸の
駆動は、モータによりフライホイールを介して行う。リ
ンクプレスによると、拘束リンクの作用により、ラム速
度が下降時は遅くて上昇時は速いという動作特性が得ら
れる。

【０００４】しかし、従来のリンクプレスは、その下死
点付近の非常に遅い下降動作を利用することで、冷間押
出し等の塑性加工の加工品質を上げるために使用される
ものであり、塑性加工とは異なる動作特性の要求される
パンチプレスへの適用例はない。また、モータ出力を慣
性エネルギとして蓄えるフライホイールを備えるため、
制御性に欠ける。

【０００５】この発明の目的は、比較的小出力のモータ
を用いても、高いプレス荷重による加工、および加工の
サイクルタイムの向上が可能で、かつ制御性にも優れ、
多種の加工ができるサーボモータ駆動式リンクプレスを
提供することである。この発明の他の目的は、ラムの停
止位置をより細かいレンジで制御可能とすることであ
る。この発明のさらに他の目的は、早く加工ができるパ
ンチプレスのような加工と、他の加工との切換を制御的
に可能とすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のサーボモータ
駆動式リンクプレスは、サーボモータと、このサーボモ
ータから駆動伝達系を介して伝達された回転動作を直線
動作に変換するリンク機構と、上記リンク機構の下方に
設置されて上記直線動作によりプレス加工のために昇降
するラムと、サーボモータ制御手段とを備える。上記リ
ンク機構は、クランク軸および偏心軸部を有するクラン
ク部材と、回転自在な連結を行う第１ないし第３の連結
部をそれぞれ３角形の各頂点に位置するように有し、第
１の連結部が上記クランク部材の偏心軸部に連結された
揺動リンクと、第２の連結部と上記ラムの上端とに両端
が連結されたコネクティングロッドと、基端がフレーム
に回動自在に連結され先端が上記揺動リンクの第３の連
結部に連結されて上記揺動リンクの揺動を規制する拘束
リンクとを備える。上記駆動伝達系は、サーボモータの
回転制御によりラムの昇降動作を制御可能に上記サーボ
モータの回転駆動を上記クランク軸に伝達するものとす
る。この駆動伝達系は、フライホイール等の慣性付与を
目的とした部品の介在しないものであり、減速機を有し
ていても、またモータの出力軸とクランク軸とを直結す
るようにしても良い。サーボモータ制御手段は、上記ラ
ムを、昇降ストローク範囲内において任意の位置で停止
するように上記サーボモータを制御する手段である。

【０００７】この構成の作用を説明する。クランク軸の
回転により、揺動リンクは偏心軸部の軸心の旋回軌道に
沿った公転動作と、拘束リンクが連結されていることに
よって正逆に振られる自転運動との複合動作を行う。揺
動リンクの上記公転動作のため、これに連結されたコネ
クティングロッドが昇降するが、上記の自転運動を伴う
ため、コネクティングロッドの下端位置、つまりラム位
置の昇降速度曲線は、準サイン曲線とはならず、下降時
と上昇時とで非対称となる。下降時と上昇時とのいずれ
が速くなるかは、拘束リンクの支点位置や長さなど、各
種の要素の組み合わせによって定まる。そこで、各要素
を適宜設計することで、クランク軸を一方向に一定速度
で回転させたときのラムの下降動作が上昇速度よりも遅
くなるように、拘束リンクで揺動リンクの揺動を規制す
ることができる。このように、下降時の速度を遅くする
ことで、比較的小出力のサーボモータを用いても、高い
プレス荷重による加工が行え、また上昇速度が速くなる
ため、加工のサイクルタイムが向上する。モータ速度は
一定としたままで上記の速度変化を与えるため、例えば
適宜の減速比率の減速機を介在させることで、モータ特
性に応じ、モータ出力が最大となるモータ回転速度で運
転できる。これによっても、小出力のサーボモータの使
用が可能になる。また、サーボモータとクランク軸と
は、フライホイール等の慣性付与系の介在しない駆動伝
達系を介して連結するため、例えば、サーボモータを停
止させたときに、ラムの動作を即座に止めることができ
るなどの制御性に優れる。

【０００８】駆動源としてサーボモータを用いるため、
ラムを任意位置で停止させることができる。このような
モータ特性と、その制御手段として、上記ラムを昇降ス
トローク範囲内において任意の位置で停止するように上
記サーボモータを制御するサーボモータ制御手段を設け
たこととにより、リンクプレスでありながら、ラムを任
意の位置で停止させて多種の加工を行うことができる。
例えば、成形加工や、ロータリツールを用いた加工、ま
た切削加工等が可能になる。サーボモータ制御手段は、
上記停止後にサーボモータの回転方向を逆転させるもの
としても良い。この場合、クランク軸の１回転のうちの
一部の区間で往復動作させて加工を行うようにでき、ラ
ムを下死点まで下降させない加工や、あるいはラムを上
死点まで上昇させずに所定待機高さ位置で待機させる加
工も可能になる。例えば、ラムの下降途中でサーボモー
タを反転させることにより、ラムストロークを変化させ
て成形加工時における成形高さを変えることが可能であ
る。なお、駆動源としてサーボモータを用いた場合、モ
ータ速度の自由な変更が行えるため、ラムの昇降ストロ
ーク中における速度を変化させることもでき、各種の要
望に応じた加工が行える。すなわち、モータを等速回転
させた場合の速度曲線として、クランク機構や揺動リン
ク，拘束リンク等で構成されるリンク機構の動作に従っ
た速度曲線を基本とし、モータ速度を変化させること
で、例えばパンチツールがワークに接するときの速度を
より遅くしてさらなる静音化を図ったり、あるいは上昇
時の速度をさらに速めることも可能である。

【０００９】上記サーボモータ制御手段は、上記リンク
機構の特性により上昇時よりも下降時の方がラムの速度
が遅くなる回転方向に上記サーボモータを回転させてい
る間において、ラムの下降中に上記サーボモータを停止
させてラムを昇降ストローク範囲における任意の位置で
停止させる機能を有するものとしても良い。この構成の
場合、ラムの速度が遅くなる下降中に停止させるため、
モータの単位回転当たりに対するラムの下降量が少な
い。そのため、ラムの停止位置をより細かく制御するこ
とが可能となり、より細かいレンジで制御が可能となっ
て、精密な加工に適する。

【００１０】上記サーボモータ制御手段は、ラムの下降
中にサーボモータを停止させない非停止動作モードと、
ラムの下降中にサーボモータを停止させる途中停止動作
モードとを切り換えて運転可能なものとしても良い。そ
の場合に、上記非停止動作モードと途中停止動作モード
に切換指令を与える加工切換手段を設けても良い。この
構成の場合、例えば非停止動作モードで、パンチプレス
のような早く加工ができる加工を行い、非停止動作モー
ドで、上記成形加工や、ロータリツールを用いた加工、
また切削加工等が行え、その加工の切換が制御的に可能
となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面と共
に説明する。図１はこのサーボモータ駆動式リンクプレ
スにおけるリンク機構の破断正面図である。このサーボ
モータ駆動式リンクプレスは、サーボモータ１３と、こ
のサーボモータ１３から駆動伝達系１４を介して伝達さ
れた回転動作を直線動作に変換するリンク機構１と、こ
のリンク機構１の下方に設置されて上記直線動作により
プレス加工のために昇降するラム６とを備える。リンク
機構１は、クランク軸３の軸心に対して偏心した偏心軸
部４を有するクランク部材２と、偏心軸部４に連結され
た揺動リンク５と、コネクティングロッド７と、拘束リ
ンク８とを有する。クランク軸３は、フレーム９に回転
自在に設置されており、回転駆動力を受ける軸となる。
偏心軸部４は、クランク軸４よりも大径の軸部とされて
いる。偏心軸４は、上記のような大径のものとする代わ
りに、クランク軸３よりも小径として、クランクアーム
（図示せず）を介してクランク軸４に一体化されたもの
としても良い。ラム６は、パンチツール等のプレス加工
の作用部の昇降を行わせる部材であり、フレーム９に、
ガイド部材１０を介して昇降自在に設置されている。ラ
ム６は、クランク軸２の真下である。

【００１２】揺動リンク５は、第１ないし第３の連結部
Ｐ１〜Ｐ３を有し、第１の連結部Ｐ１でクランク部材２
の偏心軸部４に連結されている。各連結部Ｐ１〜３は、
いずれも回転自在な連結を行う連結部分であり、図７に
模式的に示すように、３角形Ｔの各頂点にそれぞれ位置
する。この三角形Ｔは、クランク軸３の軸心に垂直な平
面内における任意の三角形である。図１において、コネ
クティングロッド７は、揺動リンク５の第２の連結部Ｐ
２に上端が連結され、下端がラム６の上端にピン１１を
介して回転自在に連結される。拘束リンク８は、基端が
フレーム９に支点軸１２を介して回動自在に支持され、
先端が揺動リンク５の第３の連結部Ｐ３に連結されてい
る。拘束リンク８は、その支点軸１２の軸心である揺動
中心と第３の連結点Ｐ３とを、クランク軸３の両横に振
り分けて配置してある。上記両横は、クランク軸３の軸
心に対する垂直な平面内における両横であり、サーボモ
ータ駆動式リンクプレスの全体に対して、左右方向の両
側であっても、前後方向の両側であっても良い。

【００１３】クランク軸３は、図４，図５に示すよう
に、サーボモータ１３の出力軸（図示せず）に駆動伝達
系１４を介して連結されている。駆動伝達系１４は、サ
ーボモータ１３の回転制御によりラム６の昇降動作を制
御可能にサーボモータ１３の回転駆動をクランク軸３に
伝達可能なものとする。したがって、駆動伝達系１４
は、フライホイール等の慣性付与を目的とした部品が介
在せず、サーボモータ１３のトルクを伝達する手段であ
る。駆動伝達系１４は、この実施形態では、減速機１５
と、この減速機１５の出力軸をクランク軸３に連結する
カップリング１６とでなる。減速機１５とサーボモータ
１３とは、互いに一体化されて減速機付きモータを構成
するもの等が用いられる。

【００１４】図２は、リンク機構１の破断側面を示す。
クランク軸３は偏心軸部４の両側に延びており、両側で
ジャーナル軸受等の軸受１７を介してフレーム９に回転
自在に支持されている。揺動リンク５は、第１の連結部
Ｐ１を構成する連結孔の内径面が、偏心軸部４の外周に
ライナ１８を介して嵌合している。揺動リンク５の第２
の連結部Ｐ２とコネクティングロッド７とは、連結ピン
１９により連結されている。

【００１５】図５に示すように、フレーム９は、リンク
機構１を支持する独立のリンク部フレームとされ、本体
フレーム２２の上フレーム部２２ａの先端に取付けられ
ている。リンク部フレーム９はボックス状とされてい
る。フレーム９は、取付基板９ａの内面に設けた支持板
９ｂとこれに対向する対向板９ｃとで、クランク軸３の
両端を支持する。フレーム９には、モータ支持部材２３
が設けられ、上記サーボモータ１３はモータ支持部材２
３に設置されている。したがって、モータ９は、リンク
機構１を設置したリンク部フレーム９と共に、本体フレ
ーム２２に対して着脱可能に組み付けられる。本体フレ
ーム２２は、側面形状がＣ字状とされ、その開口部分２
４は、板材ワークやツール支持体が進入する空間とな
る。本体フレーム２２は、一対の対向側板を有してお
り、図５には片方の対向側板のみを図示してある。上フ
レーム部２２ａにおいて、両側の対向側板は、上フレー
ム下面板２５および中間補強板２６により互いに接合さ
れている。

【００１６】図１１，図１２は、図１のリンク機構１を
備えたサーボモータ駆動式リンクプレスをパンチプレス
に適用した例の全体の平面図，側面図をそれぞれを示
す。本体フレーム２２は機体カバー３０で覆われてい
る。本体フレーム２２に、リンク機構１の他に、ツール
支持手段２８とワーク送り手段２９とが設置されいる。
ツール支持手段２８は、複数のパンチツール３１および
ダイツール３２を搭載し、ラム６によるプレス加工位置
Ｑに任意のツール３１，３２（図１２）を割出可能とし
たのものである。ツール支持手段２８は、それぞれパン
チツール３１およびダイツール３２を搭載した上下のタ
レット２８ａ，２８ｂからなる。ワーク送り手段２９
は、テーブル３３上の板材ワークＷを、任意部分がプレ
ス加工位置Ｑに来るように直交２軸方向（Ｘ軸，Ｙ軸）
に移動させる手段である。ワーク送り手段２９は、前後
（Ｙ軸方向）移動するキャリッジ３４と、キャリッジ３
４に搭載されて左右（Ｘ軸方向）移動するクロススライ
ド３５とを有し、クロススライド３５に設けられた複数
のワークホルダ３６により板材ワークＷを把持する。キ
ャリッジ３４の前後移動とクロススライド３５の左右移
動とで、上記２軸方向の板材ワークＷの送りが行われ
る。

【００１７】図１３（Ａ）〜（Ｄ）は、このサーボモー
タ駆動式リンクプレスで用いられてラム６で駆動される
ツールの各種の例を示す。同図（Ａ）は、パンチ加工用
のツール、つまり穴明け加工用のツールであり、上記パ
ンチツール３１およびダイツール３２の一例を示す。同
図（Ｂ）は成形加工用のツールを示す。上ツール３１Ｂ
が、凹面の成形型面３１Ｂａを有し、下ツール３２Ｂ
が、凸面の成形型面３２Ｂａを有している。上ツール３
１Ｂがラム６（図１）で下降させられることにより、上
下のツール３１Ｂ，３２Ｂの成形型面３１Ｂａ，３２Ｂ
ａ間で板材ワークＷに成形部分Ｗａが成形される。

【００１８】同図（Ｃ）は、ロータリツールの一例を示
す。上ツール３１Ｃおよび下ツール３２Ｃは、それぞれ
ツール中心軸に対して直交する軸心回りに回転自在な加
工ローラ３１Ｃａ，３２Ｃａを有している。上ツール３
１Ｃがラム６で所定高さ位置まで下降させられて、板材
ワークＷを両加工ローラ３１Ｃａ，３２Ｃａで挟み付け
ることにより、板材ワークＷに溝状の成形部分が加工さ
れる。加工ローラ３１Ｃａ，３２Ｃａは、互いに挟み付
けて板材ワークＷを切断するものであっても良い。

【００１９】同図（Ｄ）は、切削加工用のツールの一例
を示す。上ツール３１Ｄは、バイト３１Ｄａを有し、下
ツール３１Ｄは板材ワークＷを載せる台とされている。
上ツール３１Ｄがラム６で所定高さ位置まで下降させら
れて、板材ワークＷにバイト３１Ｄａが板厚の途中まで
食い込んだ状態で、板材Ｗの送りを行うことにより、板
材ワークＷに溝Ｗｂが切削加工される。なお、上記各ツ
ール３１Ｂ〜３１Ｄ，３２Ｂ〜３２Ｄは、上記ツール支
持手段２８に設置される。例えば、ツール支持手段２８
を構成するタレット２８ａ，２８ｂに上下の上記各ツー
ル３１Ｂ〜３１Ｄ，３２Ｂ〜３２Ｄがそれぞれ設置され
る。

【００２０】図１と共に制御系を説明する。このサーボ
モータ駆動式リンクプレスは、ラム６を、昇降ストロー
ク範囲内において任意の位置で停止するようにサーボモ
ータ１３を制御するサーボモータ制御手段６１を有して
いる。サーボモータ制御手段６１は、例えばこのサーボ
モータ駆動式リンクプレスの全体を制御する数値制御装
置等を構成するコンピュータにより構成される。サーボ
モータ制御手段６１は、ラム６の下降中にサーボモータ
１３を停止させない非停止動作モードＭ１と、ラム６の
下降中にサーボモータ１３を停止させる途中停止動作モ
ードＭ２とを切り換えて運転可能なものとされている。
このサーボモータ制御手段６１に対し、非停止動作モー
ドＭ１と途中停止動作モードＭ２とに切り換える指令を
与える加工切換手段６２が設けられている。加工切換手
段６２は、例えば上記数値制御装置等を構成するコンピ
ュータに構成されたものであっても、操作盤等に設けら
れたスイッチであっても良い。

【００２１】サーボモータ制御手段６１は、上記途中停
止動作モードＭ２では、リンク機構１の特性によって上
昇時よりも下降時の方がラム６の速度が遅くなる回転方
向にサーボモータ１３を回転させている間において、ラ
ム６の下降中に上記サーボモータ１３を停止させてラム
を昇降ストローク範囲における任意の位置で停止させる
ものとしてある。また、この途中停止動作モードＭ２で
は、上記停止後にサーボモータの回転方向を逆転させる
ものとしてある。すなわち下死点まで行かずに停止し、
逆転する。この逆転の後、ラム６が上死点ＴＤＣまたは
所定の上昇位置まで達すると、再度逆転、つまり元の回
転方向に切り換えるものとしてある。

【００２２】上記構成の動作を説明する。図１のリンク
機構１は、図７の模式図を参照してわかるように、次の
動作を行う。クランク軸３がモータ駆動により回転する
と、クランク部材２の偏心軸部４の中心は、図７に示す
ように、クランク軸３の軸心を中心とする円周軌道Ｃ１
を描く。揺動リンク５は、偏心軸部４に第１の連結部Ｐ
１で回転自在に連結されているため、上記円周軌道Ｃ１
に沿った公転運動を行う。揺動リンク５は、第３の連結
部Ｐ３で拘束リンク８に連結されていることにより動作
が規制され、上記公転運動に伴って、第１の連結部Ｐ１
の回りに正逆に振られる自転運動を行う。この公転運動
と自転運動の複合動作のため、揺動リンク５のコネクテ
ィングロッド７との連結部である第２の連結部Ｐ２は、
同図に示すように斜めの楕円状の軌道Ｃ２を移動する。
ラム６は昇降のみ自在に支持されていて、コネクティン
グロッド７を介して揺動リンク５の第２の連結部Ｐ２に
連結されているため、第２の連結部Ｐ２が楕円状の軌道
を描くことによって昇降動作する。このラム６の昇降動
作の速度は、図８に１周期のクランク角度と変位の関係
を曲線Ｈで示す示すように、下降時と上昇時とで非対称
となる。また、ラム６が下死点ＢＤＣに達する時のクラ
ンク角度θ_BDCは１８０°からずれた位置となる。同図
中に併記した曲線Ｊは、一般的なクランク機構における
ラムの上下変位を示し、対称となっている。

【００２３】リンク機構１の動作に影響を与える要素
は、図７に示す次の８つの要素である。クランク長さ
（偏心量）ｒ、拘束リンク８の長さｗ、コネクティング
ロッド７の長さＬ、揺動リンク５の連結部Ｐ２，Ｐ３間
の開き角度α、揺動リンク５の連結部Ｐ１と連結部Ｐ
２，Ｐ３間の各長さａ，ｂ、および拘束リンク８の支点
位置のＸ座標Ｅｘ，Ｙ座標Ｅｙである。なお、座標の中
心はクランク軸３の軸心とする。リンク機構１の成り立
つ条件として、クランク軸３の回転中心−連結部Ｐ１−
連結部Ｐ３−拘束リンク８の支点軸１２を、各節間の連
結点として成り立つ４節回転連鎖が成立する必要があ
り、最短節をクランク長さｒとして、次の各式を満たす
必要がある。Ａ＝√（Ｅｘ＾２＋Ｅｙ＾２）として、ｒ＋ａ≦ｗ＋Ａｒ＋ｗ≦ａ＋Ａｒ＋Ａ≦ａ＋ｗこれは、グラスホフの定理として知られており、この条
件を満たす範囲で上記各要素の値を適宜設計すること
で、ラム８の変位曲線を自由に設計することができる。

【００２４】下降時と上昇時とのいずれが速くなるか
は、モータ回転方向と上記各要素の組み合わせによって
定まる。そこで、モータ回転方向が一定方向であるとし
て、各要素を適宜設計することで、サーボモータ１３が
一定速度で回転したときのラム６の下降速度が上昇速度
よりも遅くなる動作を行うものとできる。このように、
下降時の速度を遅くすることで、比較的小出力のサーボ
モータ１３を用いても、高いプレス荷重による加工が行
え、また上昇速度が速くなるため、加工のサイクルタイ
ムが向上する。図９にクランク式プレスとリンク式プレ
スとを比較して示すように、サイクルタイムを「１０」
とした場合、クランク式では同図（Ａ）のように下降時
間と上昇時間が共に「５」となるが、リンク式では、例
えば同図（Ｂ）のように下降時間が「７」，上昇時間が
「３」となるように設計することが可能である。このよ
うにリンク機構１を設計した場合、クランク式に比べ
て、下降動作のラム速度は５／７と遅くなり、その分、
プレス荷重は７／５と大きくなり、同じモータを用いて
も、４０％のプレス荷重の向上が図れる。ラム６の上昇
時は特に仕事を行わないため、力が弱くても加工に影響
しない。

【００２５】モータ速度は一定としたままで上記の速度
変化を与えるため、適宜の減速比率の減速機１５（図
４）を介在させることで、モータ特性に応じ、モータ出
力が最大となるモータ回転速度で運転できる。これによ
っても、小出力のサーボモータ１３の使用が可能にな
る。また、サーボモータ１３とクランク軸３とは、フラ
イホイール等の慣性付与系の介在しない駆動伝達系１４
を介して連結するため、サーボモータ１３の回転速度制
御によるラム速度変更等の制御性に優れる。

【００２６】また、このサーボモータ駆動式リンクプレ
スは、駆動源としてサーボモータ１３を用いたため、ラ
ム６を任意位置で停止させることができる。このような
モータ特性と、その制御手段として、ラム６を昇降スト
ローク範囲内において任意の位置で停止するようにサー
ボモータ１３を制御するサーボモータ制御手段６１を設
けたこととにより、リンクプレスでありながら、ラム６
を任意の位置で停止させて多種の加工を行うことができ
る。例えば、図１３（Ｂ）の成形加工や、同図（Ｃ）の
ロータリツール３１Ｃ，３２Ｃを用いた加工、また同図
（Ｄ）のバイト３１Ｄａを用いた溝Ｗｂの切削加工等が
可能になる。図１３（Ｂ）の成形加工を行う場合に、ラ
ム６の停止位置の制御によって上ツール３１Ｂの下降停
止位置を変更することにより、板材ワークＷに成形され
る成形部分Ｗａの突出高さを変える加工も可能である。
なお、この場合、ラム６の停止後にサーボモータ１３の
回転方向を反転させ、ラム６を上昇させる。

【００２７】これらのラム６を下降途中で停止させる加
工を行う場合に、ラム６の速度が遅くなる下降中に停止
させるため、サーボモータ１３の単位回転当たりに対す
るラム６の下降量が少ない。そのため、ラム６の停止位
置をより細かく制御することが可能となり、より細かい
レンジで制御が可能となって、精密な加工を行うことが
できる。ラム６を下降途中で停止させる加工を行う場
合、その停止の後は、サーボモータ制御手段６１の制御
により、サーボモータ１３の回転方向を逆転させる。こ
の場合、図１０に示すように、クランク軸の１回転のう
ちの一部の区間Ｕで往復動作させて加工を行うことにな
る。これにより、ラム６を下死点まで下降させない加工
が行える。なお、ラム６を上死点まで上昇させずに所定
待機高さ位置で待機させる加工も可能になる。このよう
なラム６を下降途中で停止させる加工と、ラム６を下降
途中で停止させない加工とは、加工切換手段６２により
サーボモータ制御手段６１の動作モードを切り換えるこ
とで行える。このように、制御により上記加工の種類切
換を自由に行うことができる。

【００２８】なおサーボモータ１３を用いたため、モー
タ速度の自由な変更も可能であり、ラム６の昇降ストロ
ーク中における速度を変化させることもできて、各種の
要望に応じた加工が行える。すなわち、サーボモータ１
３を等速回転させた場合の速度曲線として、クランク部
材２や各揺動リンク５，拘束リンク８等で構成されるリ
ンク機構１の動作に従った速度曲線を基本とし、モータ
速度を変化させることで、例えばパンチツール３１が板
材ワークＷに接するときの速度をより遅くしてより一層
の静音化を図ったり、また上昇時の速度をさらに速める
ことも可能である。

【００２９】このサーボモータ駆動式リンクプレスにお
いて、パンチ加工を行う場合は、図８に示すように、板
材ワークＷの打ち抜きに使用する区間である打抜区間Ｍ
は、ラム昇降ストロークの下降過程の中間区間とする必
要がある。この打抜区間Ｍとする中間区間は、ラム６の
クランク角度に対する変位の曲線Ｈが略直線状となる区
間である。打抜区間Ｍの下限位置Ｈ₁は、ダイハイトＤ
Ｈよりも若干上方の位置にある。リンクプレスでは、モ
ータ速度が一定であると、同図のラム変位曲線Ｈからわ
かるように、上死点ＴＤＣ付近では緩やかな曲線とな
り、中間区間で直線状となり、下死点ＢＤＣの付近で再
度緩やかな曲線となる。下死点ＢＤＣ付近の速度が最も
遅く、したがって下死点ＢＤＣ付近で最も大きなプレス
荷重が得られる。従来の冷間押出しや据え込み等の塑性
加工のリンクプレスでは、この下死点ＢＤＣ付近の大き
なプレス荷重を成形に用いる。しかしパンチ加工の場
合、打ち抜きカスを確実に落とすために、板材ワークＷ
の下面よりも下方にストロークが必要となる。これに対
して、ストロークの中間区間を打抜区間Ｍとすると、板
材ワークＷの下面の下方に十分なストロークを得て、打
ち抜きカスを確実に落とすことができ、中間区間での本
来小さなパンチ荷重をリンク機構１で補える。言い換え
れば、このため、大きなプレス荷重が得られる下死点Ｂ
ＤＣ付近を使用することはできないが、従来の対称動作
のクランク機構と比較して効率的に使うことができる。
パンチ加工では大きなプレス荷重と共に、加工の高速化
が要求される。また、パンチ加工では打ち抜き速度が速
い方が加工品質が良く、打抜区間Ｍを中間区間とする
と、加工品質上で要求される打ち抜き速度を無駄なく得
ることができる。このように、パンチプレスに適用する
場合に、従来の成形加工用のリンクプレスとは異なる使
用形態で、そのリンク機構１の作用を効果的に用いるこ
とができる。

【００３０】

【発明の効果】この発明のサーボモータ駆動式リンクプ
レスは、クランク部材，揺動リンク，コネクティングロ
ッド，および拘束リンクを有するリンク機構を採用した
ため、比較的小出力のモータを用いても、高いプレス荷
重による加工、および加工のサイクルタイムの向上が可
能である。また、リンク機構を採用しながら、モータの
回転駆動をリンク機構のクランク軸に伝達する駆動伝達
系として、モータの回転制御によりラムの昇降動作を制
御可能に伝達するものを用いたため、つまりフライホイ
ール等の慣性付与を目的とした部品の介在しない駆動伝
達系を用いたため、制御性にも優れたものとなる。さら
に、上記モータとして、サーボモータを用いたため、制
御性にも優れ、また上記ラムを昇降ストローク範囲内に
おいて任意の位置で停止するように上記サーボモータを
制御するサーボモータ制御手段を設けたため、ラムの位
置を任意の位置で停止させて、多種の加工を行うことが
できる。上記サーボモータ制御手段を、上記リンク機構
の特性により遅くなるラムの下降中に上記サーボモータ
を停止させてラムを昇降ストローク範囲における任意の
位置で停止させるものとした場合は、ラムの停止位置を
より細かいレンジで制御することが可能である。上記サ
ーボモータ制御手段を、ラムの下降中にサーボモータを
停止させない非停止動作モードと、ラムの下降中にサー
ボモータを停止させる途中停止動作モードとを切り換え
て運転可能なものとし、上記非停止動作モードと途中停
止動作モードに切換指令を与える加工切換手段を設けた
場合は、早く加工ができるパンチプレスのような加工
と、他の加工との切換を制御的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるサーボモータ駆
動式リンクプレスのリンク機構の破断正面図である。

【図２】同リンク機構の破断側面図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ同リンク機構の正面
図および側面図である。

【図４】同リンク機構とモータとの連結状態を示す側面
図である。

【図５】同リンク機構とモータを本体フレームに設置し
た部分を示す斜視図である。

【図６】同リンク機構の一部省略斜視図である。

【図７】同リンク機構の動作モデルの説明図である。

【図８】同リンク機構におけるクランク角度とラム変位
の関係を示すグラフである。

【図９】同リンク機構とクランク式プレスとのラム変位
過程を比較したグラフである。

【図１０】同リンク機構を下降途中で止める場合のクラ
ンク角度とラム変位の関係を示すグラフである。

【図１１】同実施形態のサーボモータ駆動式リンクプレ
スの全体を示す平面図である。

【図１２】同サーボモータ駆動式リンクプレスの全体を
示す側面図である。

【図１３】（Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれこのサーボモー
タ駆動式リンクプレスにより各種の加工を行うツールの
例を示す破断正面図である。

【符号の説明】

１…リンク機構２…クランク部材３…クランク軸４…偏心軸部５…揺動リンク６…ラム７…コネクティングロッド８…拘束リンク９…フレーム１０…ガイド部材１１…ピン１２…支点軸１３…モータ１４…駆動伝達系１５…減速機６１…サーボモータ制御手段６２…加工切換手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボモータと、このサーボモータから
駆動伝達系を介して伝達された回転動作を直線動作に変
換するリンク機構と、上記リンク機構の下方に設置され
て上記直線動作によりプレス加工のために昇降するラム
とを備え、上記リンク機構は、クランク軸および偏心軸
部を有するクランク部材と、回転自在な連結を行う第１
ないし第３の連結部をそれぞれ３角形の各頂点に位置す
るように有し、第１の連結部が上記クランク部材の偏心
軸部に連結された揺動リンクと、第２の連結部と上記ラ
ムの上端とに両端が連結されたコネクティングロッド
と、基端がフレームに回動自在に連結され先端が上記揺
動リンクの第３の連結部に連結されて上記揺動リンクの
揺動を規制する拘束リンクとを備え、上記駆動伝達系
は、サーボモータの回転制御によりラムの昇降動作を制
御可能に上記サーボモータの回転駆動を上記クランク軸
に伝達するものとし、上記ラムを、昇降ストローク範囲
内において任意の位置で停止するように上記サーボモー
タを制御するサーボモータ制御手段を設けたサーボモー
タ駆動式リンクプレス。
【請求項２】上記サーボモータ制御手段は、上記リン
ク機構の特性により上昇時よりも下降時の方がラムの速
度が遅くなる回転方向に上記サーボモータを回転させて
いる間において、ラムの下降中に上記サーボモータを停
止させてラムを昇降ストローク範囲における任意の位置
で停止させる機能を有する請求項１記載のリンクプレ
ス。
【請求項３】上記サーボモータ制御手段は、ラムの下
降中にサーボモータを停止させない非停止動作モード
と、ラムの下降中にサーボモータを停止させる途中停止
動作モードとを切り換えて運転可能なものとし、上記非
停止動作モードと途中停止動作モードとに切り換える指
令を与える加工切換手段を設けた請求項１または請求項
２記載のサーボモータ駆動式リンクプレス。