JP2010089148A - サーボモータ駆動プレスおよびその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】背高くして大型化せずに、プレスのスライドを任意な位置での高速と高出力のプレス制御を簡単に行えて、精度も向上させたサーボモータ駆動プレスを提供する。
【解決手段】プレス１のスライド５にスライド昇降用のスクリュウ軸６を垂設して、このスクリュウ軸に平行状に低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８の出力軸とクラッチを配設した高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０の出力軸１１をそれぞれ配設し、スクリュウ軸の下方部に内ねじ１２を介してスクリュウ軸昇降用歯車１３を螺合するとともに、非加圧成形用サーボモータの出力軸と加圧成形用サーボモータの出力軸にそれぞれ軸着した回転伝達歯車１４、１５をスクリュウ軸昇降用歯車にそれぞれ係合してスクリュウ軸を高速ないし低速で昇降駆動自在に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス分野におけるサーボモータ駆動プレスおよびその成形方法に関するものである。

プレスでは、スライドを押圧して加工物を所定の形状に成形加工しているが、近年騒音を抑制する環境にやさしいプレスや、任意の位置での高速と高出力が得られる生産性の高いプレスの開発が進められている。

プレスの生産性の面からは、加工物を成形加工しない、金型閉塞のアプローチや金型開放の上昇工程の、いわゆる非加圧成形時におけるスライドの昇降を、できるだけ高速化することが望ましく、この非加圧成形時には大きな駆動力を必要としない。
一方、加工物を成形加工する金型閉塞工程の、いわゆる加圧成形時におけるスライドの下降速度は低速ではあるが、大きな駆動力を必要とする。

そこで、これらの非加圧成形工程と加圧成形工程の両方を満足させるためには、プレスに倍力機構が必要と考えられ、従来ではリンク機構、トグル機構、クランク機構を用いていた。

しかしながら、これらの機構では、プレスストロークの下死点付近でしか駆動力を発揮できなく、そのためにロングストロークの成形のためには大型の電動サーボモータが必要となって、現実的には入手困難であるとともに、プレス装置の価格が非常に高くなっていた。また、大型の電動サーボモータは、慣性力が大きくて、スライドの加速、減速の駆動制御をするのに必要以上のエネルギーが必要となり、省エネルギーにならなかった。

またさらに、スライドやベッドに装着する金型に対して高さの変更が必要となる場合、プレスストロークの下死点の位置を変更する必要があり、下死点調整機構が必要となって、プレス装置の価格が高くなるものであった。

プレス分野では、生産性の向上、精度の向上、価格の低減、操作性の向上などを課題として装置の研究、開発が進められ、できるだけ高速で、価格が高くならずに、下死点調整、操作の容易なプレスが要望されている。

そのため、本出願人は、特開２００２−６６７９８号公報のように主サーボモータと副サーボモータを差動歯車の減速機を介して所要のプレスモーションカーブとなるようにスライドを駆動制御するＡＣサーボモータ駆動によるプレス装置を開発している。
特開２００２−６６７９８号公報

しかし、差動歯車の減速機をプレスの上部のクラウン上に設置しているため、プレス装置が背高くなって大型化するとともに、主サーボモータと副サーボモータの出力軸を共に差動歯車の減速機に接続してスライドを昇降駆動しているため、これらのサーボモータの相対的な駆動制御が必要で、単純な駆動でなくて複雑な制御となり、任意な位置での高速と高出力のプレス制御が容易でないものであった。

また、プレス機械は、動力であるサーボモータの回転運動を歯車やねじ機構等でスライドに動力を伝達するが、スライドの下限精度が安定しないと、成形品の形状が安定しなかったり、金型を破損したり、金型の寿命を短くする。この不安定な要因としてあげられるものに機械系のバックラッシュがあるが、スライド駆動用の歯車伝達機構のバックラッシュにも対応することが難しく、精度の向上に課題があった。

本発明は、電動サーボモータを使用したプレス装置を背高くして大型化せずに、プレスのスライドを任意な位置で高速と高出力のプレス制御を簡単に行え、さらにバックラッシュに対応し易いプレスを開発することにある。

本発明は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータと高出力低速度の加圧成形用サーボモータを昇降用駆動源として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形するようにしたサーボモータ駆動プレスであって、上記プレスのスライドにスライド昇降用のスクリュウ軸を垂設して、このスクリュウ軸に平行状に低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸をそれぞれ配設して、上記スクリュウ軸の下方部に内ねじを介してスクリュウ軸昇降用歯車を螺合するとともに、上記低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸にそれぞれ軸着した回転伝達歯車をスクリュウ軸昇降用歯車にそれぞれ係合してスクリュウ軸を高速ないし低速で昇降駆動自在に形成し、上記高出力低速度の加圧成形用サーボモータにその出力軸を係脱自在にクラッチを接続して、非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱状態とし、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合状態として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形するようにしたことを特徴とするサーボモータ駆動プレスを提供するにある。

また、非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱状態として低出力高速度の非加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に高速回転伝達してスライドを高速で昇降駆動伝達自在とし、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合状態として高出力低速度の加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に低速回転伝達してスライドを高出力で加圧成形するようにしているとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動するするようにしたことを特徴とするサーボモータ駆動プレスを提供するにある。

さらに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータと高出力低速度の加圧成形用サーボモータを昇降用駆動源として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形するサーボモータ駆動プレス成形方法であって、上記プレスのスライドにスライド昇降用のスクリュウ軸を垂設して、このスクリュウ軸に平行状に低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸をそれぞれ配設して、上記スクリュウ軸の下方部に内ねじを介してスクリュウ軸昇降用歯車を螺合するとともに、上記低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸にそれぞれ軸着した回転伝達歯車をスクリュウ軸昇降用歯車にそれぞれ係合してスクリュウ軸を高速ないし低速で昇降駆動自在に形成し、上記高出力低速度の加圧成形用サーボモータにその出力軸をクラッチで係脱自在に接続し、プレスのスライドの位置を位置検出器で検出自在として、スライドが非加圧成形位置のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱し、スライドが加圧成形位置のときに非加圧成形用サーボモータを低速回転して、加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合して所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形することを特徴とするサーボモータ駆動プレス成形方法を提供するにある。

さらにまた、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合して高出力低速度の加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に低速回転伝達してスライドを高出力で加圧成形するとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータをブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動することを特徴とするサーボモータ駆動プレス成形方法を提供するにある。

さらにまた、スライドのトルク制御開始位置を設定して、スライドがトルク制御開始位置に下降してきたときに低出力高速度の非加圧成形用サーボモータを位置制御からトルク制御に切換えるとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータをブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動するサーボモータ駆動プレス成形方法を提供するにある。

本発明は、プレスのスライドにスライド昇降用のスクリュウ軸を垂設して、このスクリュウ軸に平行状に低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸をそれぞれ配設して、上記スクリュウ軸の下方部に内ねじを介してスクリュウ軸昇降用歯車を螺合するとともに、上記低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸にそれぞれ軸着した回転伝達歯車をスクリュウ軸昇降用歯車にそれぞれ係合してスクリュウ軸を高速または低速で昇降駆動自在に形成したことによって、プレスの上部のクラウンに減速機を搭載して設置せずに、スクリュウ軸の下方部で歯車を係合して駆動伝達するためプレス装置が背高くならずに大型化しないようにできるとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸の回転伝達歯車と、高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸の回転伝達歯車をそれぞれ別個にプレスのスクリュウ軸のスクリュウ軸昇降用歯車に係合してスクリュウ軸を高速ないし低速で昇降駆動することができる。

そして、上記高出力低速度の加圧成形用サーボモータにその出力軸を係脱自在にクラッチを接続して、非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱状態とし、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合状態として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形するようにしたことによって、加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱状態として金型の高さに対応して容易に任意な位置での高速と高出力のプレス制御を簡単に設定することができ、所定のプレスモーションカーブでのスライドの高速アプローチ、低速高出力の加圧成形、高速のスライド上昇のプレス成形サイクルによる生産性を向上できるプレス加工を行うことができる。

また、非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱状態として低出力高速度の非加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に高速回転伝達してスライドを高速で昇降駆動伝達自在とし、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合状態として高出力低速度の加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に低速回転伝達してスライドを高出力で加圧成形するようにしているとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータをスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動するようにしたことによって、上記のように所定のプレスモーションカーブでのスライドの高速アプローチ、低速高出力の加圧成形、高速のスライド上昇のプレス成形サイクルによる生産性を向上できるプレス加工を行うことができるとともに、非加圧成形用サーボモータで加圧成形用サーボモータによる動作と逆の動力が加わるようにでき、非加圧成形の減速機、回転伝達歯車、スクリュウ軸昇降用歯車、加圧成形用サーボモータの減速機、クラッチ、回転伝達歯車、スクリュウ軸昇降用歯車の歯車伝達機構のバックラッシュを防止できて、プレス成形の精度を向上することができる。

さらに、プレスのスライドにスライド昇降用のスクリュウ軸を垂設して、このスクリュウ軸に平行状に低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸をそれぞれ配設して、上記スクリュウ軸の下方部に内ねじを介してスクリュウ軸昇降用歯車を螺合するとともに、上記低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸にそれぞれ軸着した回転伝達歯車をスクリュウ軸昇降用歯車にそれぞれ係合してスクリュウ軸を高速または低速で昇降駆動自在に形成し、上記高出力低速度の加圧成形用サーボモータにその出力軸をクラッチで係脱自在に接続し、プレスのスライドの位置を位置検出器で検出自在として、スライドが非加圧成形位置のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱し、スライドが加圧成形位置のときに非加圧成形用サーボモータを低速回転して、加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合して所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形することによって、スライドの位置を検出して、スライドが非加圧成形位置のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱し、スライドが加圧成形位置のときに非加圧成形用サーボモータを低速回転して加圧成形用サーボモータに出力軸を確実にクラッチで係合でき、上記のように所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形することができる。

さらにまた、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合して高出力低速度の加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に低速回転伝達してスライドを高出力で加圧成形するとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータをブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動することによって、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータをブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸に上昇方向への回転方向に回転伝達で、上記のように回転伝達の歯車によるバックラッシュを防止できて、プレス成形の精度を向上することができる。

またさらに、スライドのトルク制御開始位置を設定して、スライドがトルク制御開始位置に下降してきたときに低出力高速度の非加圧成形用サーボモータを位置制御からトルク制御に切換えるとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータをブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動することによって、スライドのトルク制御開始位置で低出力高速度の非加圧成形用サーボモータを位置制御からトルク制御に切換えて、上記のように歯車伝達機構のバックラッシュが生じるのを防止できて、プレス成形の精度を向上することができる。

本発明のサーボモータ駆動プレスおよびその成形方法は、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータと高出力低速度の加圧成形用サーボモータを昇降用駆動源として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形するようにしたサーボモータ駆動プレスであって、上記プレスのスライドにスライド昇降用のスクリュウ軸を垂設して、このスクリュウ軸に平行状に低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸をそれぞれ配設して、上記スクリュウ軸の下方部に内ねじを介してスクリュウ軸昇降用歯車を螺合するとともに、上記低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸にそれぞれ軸着した回転伝達歯車をスクリュウ軸昇降用歯車にそれぞれ係合してスクリュウ軸を高速または低速で昇降駆動自在に形成し、上記高出力低速度の加圧成形用サーボモータにその出力軸を係脱自在にクラッチを接続して、非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱状態とし、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合状態として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形することを特徴としている。

サーボモータ駆動のプレス１は、深絞り、打抜き、鍛造等のプレスに利用できるもので、図１、図２のようにベッド２に両側に垂設したアップライト３の上端にクラウン４を架設し、このアップライト３間にスライド５をスクリュウ軸６を介して昇降駆動自在に配設している。

上記スクリュウ軸６は、図１のようにスライド５の上面の中央に十分な剛性を有して８００〜２０００ｍｍといった所要のスライドストロークの長さ、１００〜２００ｍｍの太さとしてスライド５を貫通して垂設し、ねじ断面を台形状、角形状として十分に推力を伝達できるようにしていて、クラウン４部の中程部に旋回自在にスラスト軸受の軸支部７に垂直に螺着し、このスクリュウ軸６に平行状にクラウン４部の中程から下部に埋設状態として低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８の出力軸９と、高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０の出力軸１１をそれぞれ配設し、スクリュウ軸６の下方部に内ねじ１２を介してスクリュウ軸昇降用歯車１３を螺合するとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８の出力軸９と高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０の出力軸１１にそれぞれ軸着した回転伝達歯車１４、１５をスクリュウ軸昇降用歯車１３にそれぞれ係合してスクリュウ軸６を所定の高速ないし低速で昇降駆動自在に形成している。

そして、上記高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０の出力軸１１を図１の右側に示しているようにクラッチ１６で係脱自在に接続して、非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータ１０に出力軸１１をクラッチ１６で離脱状態とし、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータ１０に出力軸１１をクラッチ１６で係合状態とし、上記のようにプレス１の上部のクラウン４に搭載して減速機を設置せずにプレス装置が背高くならずに大型化しないようにして、所定のプレスモーションカーブでスライド５を昇降駆動してプレス成形するようにしている。

上記非加圧成形用サーボモータ８は、図１のようにカップリング１７を介して比較的小さい所定減速比の減速機１８を接続し、さらにカップリング１９を介して連結した出力軸９に上記したように回転伝達歯車１４を軸着して図１、図３のようにスクリュウ軸昇降用歯車１３に係合し、スクリュウ軸昇降用歯車１３に回転伝達してスクリュウ軸６を介してスライド５を所定の高速ないし低速で昇降駆動自在としている。

また、上記加圧成形用サーボモータ１０は、プレス装置が背高くならないようにクラウン４の側部に取着して図１、図２のようにタイミングベルトやカップリング等の駆動伝達手段２０を介して比較的大きい所定減速比の減速機２１と接続し、減速機２１に上記したようにクラッチ１６で係脱自在に接続して、その出力軸１１に回転伝達歯車１５を軸着して図３のようにスクリュウ軸昇降用歯車１３に係合し、スクリュウ軸昇降用歯車１３に回転伝達してスクリュウ軸６を介してスライド５を所定の低速で昇降駆動自在としている。

上記加圧成形用サーボモータ１０は、プレスの容量に対応してＡＣ５．５〜７０ｋｗ等の出力のものが利用でき、加圧成形用サーボモータ１０と非加圧成形用サーボモータ８との出力比が１：５〜１０、減速比は加圧成形では１：５０〜１００、非加圧成形では１：１０〜２０、スクリュウ軸６による位置決め精度は１／１００ｍｍ、スライド５の側部にエンコーダ等の位置検出器２２を配設し、スライド５のトルク制御開始位置を設定し、スライド５がトルク制御開始位置に下降してきたときに低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８を位置制御からトルク制御に切換えるとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８をブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸６に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動して、プレスモーションカーブにそった所要のプレス成形を制御装置を介して行えるようにしている。

クラッチ１６は、図４のように上下に爪状に凸凹状とした係止部２３としてエヤー等を供給して係脱自在とし、クラッチ１６の上下部にクラッチ係合用のエンコーダの位相検出器を配設してこれらの位相制御を行って上下の位相が一致したときに係合するようにしている。そして、スライド５の加圧成形工程時にクラッチ１６をＯＮとして係合し、加圧成形が終了するとクラッチ１６をＯＦＦとして係合を解いて出力軸１１が空転するようにしている。

上記スクリュウ軸６は、非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータ１０のクラッチ１６を離脱状態として出力軸１１を空転状態として、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８でスクリュウ軸昇降用歯車１３を介してスクリュウ軸６に高速低出力回転伝達してスライド５を高速で昇降駆動伝達し、図５のように加圧成形のときに加圧成形用サーボモータ１０のクラッチ１６を係合状態として高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０でスクリュウ軸昇降用歯車１３を介してスクリュウ軸６に低速高出力回転伝達して、スライド５を高出力の速度制御やトルク制御で加圧成形するようにしている。そして、図６のように加圧成形から、好ましくは生産性から低速終了位置から少し下降したトルク制御開始位置で低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８をブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸６に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動する低速度の回転伝達状態とすることによって、非加圧成形の減速機１８、回転伝達歯車１４、スクリュウ軸昇降用歯車１３、加圧成形用サーボモータ１０の減速機２１、クラッチ１６、回転伝達歯車１５、スクリュウ軸昇降用歯車１３の回転伝達系の歯車によるバックラッシュを防止できて、プレス成形の精度を高めるようにしている。

低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８は、高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０の回転によって逆回転状態のブレーキトルクが負荷される低速回転とすることでも、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８に逆回転状態となるので、相対的に上記のように非加圧成形の減速機１８、回転伝達歯車１４、スクリュウ軸昇降用歯車１３、加圧成形用サーボモータ１０の減速機２１、クラッチ１６、回転伝達歯車１５、スクリュウ軸昇降用歯車１３の回転伝達系の歯車伝達機構によるバックラッシュを防止できて、プレス成形の精度を高めることができる。なお、加圧成形のときに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８でスクリュウ軸昇降用歯車１３を介してスクリュウ軸６にスライド５を下降駆動伝達するように回転伝達して、加圧成形のときに非加圧成形用サーボモータ８の出力を加えるようにして成形することもできる。

低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８、高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０の制御としては、図６のようにスライド５のトルク制御開始位置を設定して、スライド５がトルク制御開始位置に下降してきたときに、位置検出器２２で検出して、図５のように低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８を位置制御からトルク制御に切換えるとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８をブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸６に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動することが好ましい。特に、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８の回転伝達歯車１４と高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０の回転伝達歯車１５を同一径としておくと、それぞれのサーボモータ８、１０の制御を簡単化できるが、異径としても所定比率で制御することができる。また、回転伝達歯車１４、１５、スクリュウ軸昇降用歯車１３は、所定モジュールの平歯車としたが、はすば歯車、やまば歯車とすることもできる。２４は、スライド押上げ用シリンダーで、スクリュウ軸６自体のバックラッシュを抑制したり、非加圧成形のときスライド５の高速上昇に補助するようにしている。

図１以下は、本発明の一実施例を示すものである。プレス１は、図１のように１軸駆動の５００トン出力、１０００ｍｍストロークの絞り加工用のもので、非加圧成形用サーボモータ８が０．７５ｋｗ、加圧成形用サーボモータ１０が７５ｋｗの出力比１：１０、減速比も１：１０として、スライド５を図６のよう所定のプレスモーションカーブで昇降駆動するようにしている。

プレス成形にあっては、上記したように加圧成形用サーボモータ１０のクラッチ１６をＯＦＦとして出力軸１１を離脱した空転状態として、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８を駆動して減速機１８、回転伝達歯車１４を介してスクリュウ軸昇降用歯車１３を回転してスクリュウ軸６に回転伝達し、スライド５を金型に対応した図６のように上限位置を所定の位置に設定する。そして、図６のような所要のプレスモーションカーブにしたがって低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８を駆動し、所定の制御装置のサーボアンプを介して高速で正転駆動し、減速機１８を介して出力軸９に軸着した回転伝達歯車１４を回転し、スクリュウ軸昇降用歯車１３に回転伝達してスクリュウ軸６を高速で下降する。そして、設定したトルク制御開始位置の加工成形位置に向かって制御していく。

加工成形の被加工物に負荷がかかり始める加工成形位置では、加圧成形用サーボモータ１０を駆動（当初から駆動しておくことも可能）し、クラッチ１６の上下部に配設したクラッチ係合用のエンコーダの位相検出器２２でこれらの上下の位相が一致したときに係合クラッチ１６をＯＮとして出力軸１１に係合状態とし、減速機２１を介して出力軸１１に軸着した回転伝達歯車１５を回転し、スクリュウ軸昇降用歯車１３に回転伝達してスクリュウ軸６を所定の低速で下降してスライド５を高出力で加圧成形する。

そして、上記設定したトルク制御開始位置で、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８をスクリュウ軸６に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動するようにし、非加圧成形の減速機１８、回転伝達歯車１４、スクリュウ軸昇降用歯車１３、加圧成形用サーボモータ１０の減速機２１、クラッチ１６、回転伝達歯車１５、スクリュウ軸昇降用歯車１３の回転伝達系の歯車伝達機構によるバックラッシュが生じるのを防止している。加圧成形が終了すると、クラッチ１６をＯＦＦとして出力軸１１との係合を解き、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８を高速逆転駆動し、スクリュウ軸昇降用歯車１３を逆転してスクリュウ軸６を高速逆回転し、スライド５を高速上昇していくものである。

上記スライド５の駆動制御としては、図６のプレスモーションカーブに示すようにスライド５が高速下降から低速下降のトルク制御開始位置までは位置制御や速度制御で行い、トルク制御開始位置から下限位置までは主としてトルク制御で行うもので、図５のように位置検出器２２による制御器２５の入力ユニット２６での位置検出で、パネル２７に設定したトルク制御開始位置に到達したら、出力ユニット２８でリレーのスイッチ２９を位置制御または速度制御からトルク制御に切換えるとともに、非加圧成形用サーボモータ８にサーボアンプ３０を介してスライド下降と逆向きの回転トルク指令を与えるようにしている。

このようにして加工成形の際、トルク制御開始位置から低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８でスクリュウ昇降用歯車１３を逆回転駆動して上昇方向への回転トルクを発生させるようにするので、非加圧成形の減速機１８、回転伝達歯車１４、スクリュウ軸昇降用歯車１３、加圧成形用サーボモータ１０の減速機２１、クラッチ１６、回転伝達歯車１５、スクリュウ軸昇降用歯車１３の回転伝達系の歯車伝達機構によるバックラッシュを簡単に防止できて、プレス成形の精度を高めることができる。

このようにプレス１の上部のクラウン４に減速機を搭載して設置せずに、プレス装置が背高くならずに大型化しないようにできるとともに、クラウン４部の下方部で低出力高速度の非加圧成形用サーボモータ８の出力軸９の回転伝達歯車１４と、高出力低速度の加圧成形用サーボモータ１０の出力軸１１の回転伝達歯車１５をそれぞれ別個にプレス１のスクリュウ軸６のスクリュウ軸昇降用歯車６に係合してスクリュウ軸６を高速または低速で昇降駆動することができ、金型の高さに対応して容易に任意な位置での高速と高出力のプレス制御を設定することができ、所定のプレスモーションカーブでのスライドの高速アプローチ、低速、高出力の加圧成形、高速のスライド５上昇のプレス成形サイクルによるプレス加工を行うことができる。

以上では、プレスのスライドをスクリュウ軸の１軸駆動のものとしたが、２軸駆動、３軸駆動、４軸駆動等の複数軸での駆動とすることもでき、上記した本願発明の趣旨に基づいて非加圧成形用サーボモータ、加圧成形用サーボモータを適宜数併設してプレス成形することができるものである。

本発明の一実施例の一部省略した正面説明用図、 同上の加圧成形用サーボモータ部の側面図、 同上のスクリュウ軸の歯車伝達説明用平断面図、 同上の加圧成形用サーボモータのクラッチ部の一部省略した正面図、 同上にプレスのスライド駆動の説明用概要図、 同上のプレスモーションカーブ、サーボモータ回転速度および回転トルク線図。

符号の説明

１…プレス ４…クラウン ５…スライド ６…スクリュウ軸
８…非加圧成形用サーボモータ ９…出力軸 １０…加圧成形用サーボモータ １１…出力軸 １２…内ねじ １３…スクリュウ軸回転歯車
１４、１５…回転伝達歯車 １６…クラッチ

Claims (5)

1. 低出力高速度の非加圧成形用サーボモータと高出力低速度の加圧成形用サーボモータを昇降駆動源として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形するようにしたサーボモータ駆動プレスであって、
   上記プレスのスライドにスライド昇降用のスクリュウ軸を垂設して、このスクリュウ軸に平行状に低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸をそれぞれ配設して、上記スクリュウ軸の下方部に内ねじを介してスクリュウ軸昇降用歯車を螺合するとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸にそれぞれ軸着した回転伝達歯車をスクリュウ軸昇降用歯車にそれぞれ係合してスクリュウ軸を高速ないし低速で昇降駆動自在に形成し、
   上記高出力低速度の加圧成形用サーボモータにその出力軸を係脱自在にクラッチを配設して、非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱状態とし、加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合状態として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形するようにしたことを特徴とするサーボモータ駆動プレス。
2. 非加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱状態として低出力高速度の非加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に高速回転伝達してスライドを高速で昇降駆動伝達自在とし、
   加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合状態として高出力低速度の加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に低速回転伝達してスライドを高出力で加圧成形するようにしているとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動するようにした請求項１に記載のサーボモータ駆動プレス。
3. 低出力高速度の非加圧成形用サーボモータと高出力低速度の加圧成形用サーボモータを昇降駆動源として所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形するサーボモータ駆動プレス成形方法であって、
   上記プレスのスライドにスライド昇降用のスクリュウ軸を垂設して、このスクリュウ軸に平行状に低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸をそれぞれ配設して、上記スクリュウ軸の下方部に内ねじを介してスクリュウ軸昇降用歯車を螺合するとともに、上記低出力高速度の非加圧成形用サーボモータの出力軸と高出力低速度の加圧成形用サーボモータの出力軸にそれぞれ軸着した回転伝達歯車をスクリュウ軸昇降用歯車にそれぞれ係合してスクリュウ軸を高速ないし低速で昇降駆動自在に形成し、
   上記高出力低速度の加圧成形用サーボモータにその出力軸をクラッチで係脱自在に接続し、プレスのスライドの位置を位置検出器で検出自在として、スライドが非加圧成形位置のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで離脱し、スライドが加圧成形位置のときに非加圧成形用サーボモータを低速回転して、加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合して所定のプレスモーションカーブでスライドを昇降駆動してプレス成形することを特徴とするサーボモータ駆動プレス成形方法。
4. 加圧成形のときに加圧成形用サーボモータに出力軸をクラッチで係合して高出力低速度の加圧成形用サーボモータでスクリュウ軸昇降用歯車を介してスクリュウ軸に低速回転伝達してスライドを高出力で加圧成形するとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータをブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動する請求項３に記載のサーボモータ駆動プレス成形方法。
5. スライドのトルク制御開始位置を設定して、スライドがトルク制御開始位置に下降してきたときに低出力高速度の非加圧成形用サーボモータを位置制御からトルク制御に切換えるとともに、低出力高速度の非加圧成形用サーボモータをブレーキトルクが負荷される低速回転、またはスクリュウ軸に上昇方向への回転トルクを発生させるように回転駆動する請求項４に記載のサーボモータ駆動プレス成形方法。

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