JP2012055932A

JP2012055932A - プレス機械

Info

Publication number: JP2012055932A
Application number: JP2010201879A
Authority: JP
Inventors: Wataru Imaeda; 亙今枝; Akiyasu Watanabe; 晃庸渡邊
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: EP2614899A1; EP2614899A4; EP2614899B1; TR201818960T4; KR101487702B1; KR20130051005A; US20130152661A1; CN103079722B; CN103079722A; WO2012032892A1; JP5593992B2; US9138794B2

Abstract

【課題】高速低負荷用の昇降機構により可動側の金型を安定して昇降させることができ、かつ低速高負荷用の昇降機構により確実なプレス加工を行えるプレス機械を提供する。
【解決手段】プレス機械は、可動側の金型を昇降させる昇降機構２７を備える。昇降機構２７は、サーボモータ３１を駆動源とするモータ駆動系昇降機構３０と、油圧アクチュエータ４１を駆動源とする油圧駆動系昇降機構４０とを有する。可動側の金型を、モータ駆動系昇降機構３０により待機位置から可動側の金型がワークとの接触を開始するプレス開始位置の直前の駆動系切換位置まで移動させ、かつ油圧駆動系昇降機構４０により駆動系切換位置から下死点位置まで移動させるように昇降機構２７を制御する。
【選択図】図６

Description

この発明は、プレスブレーキ等のプレス機械に関する。

プレスブレーキをラムの駆動方式で区別した場合、油圧シリンダを用いた油圧駆動方式と、サーボモータを用いたモータ駆動方式とに分けられる。モータ駆動方式は、サーボモータの回転運動をボールねじ機構等の動作変換機構により直線運動に変換する。他に、サーボモータと油圧シリンダを併用した方式（特許文献１）や、それぞれ役割の異なる２つのサーボモータを使用するモータ駆動方式（特許文献２）が提案されている。

特許第３５５８６７９号公報特開２００４−１８８４６０号公報

油圧駆動方式およびモータ駆動方式には、それぞれに一長一短がある。一般的には、油圧駆動方式は高出力が得られるが、ラムの速度制御、特に高速駆動させることが難しいとされ、モータ駆動方式はその逆とされる。そのため、油圧駆動方式によると、ラムを待機位置からプレス開始位置まで移動させるのに時間がかかり、作業能率が問題となる。加えて、油圧駆動方式は、油のリークが生じるため、ラムの下降を完全に止めることが難しい。モータ駆動方式によると、高荷重をかけることが難しく、厚板には適用できない等、用途に制限がある。また、モータ駆動方式は、動作変換機構の構造上、高速と低速の速度切換が難しい。

特許文献１は、モータ駆動方式の出力不足を油圧シリンダで補おうとするものである。ただし、ラムの位置決めはモータ駆動方式で行われ、油圧シリンダは補助的に使用されるのにすぎない。具体的には、モータ駆動方式のボールねじ機構にかかる負荷をロードセルで測定し、出力が不足している場合にだけ油圧シリンダを作動させる。この方式であると、基本的にボールねじ機構で加圧するため、大きな出力のサーボモータを選定する必要がある。そのため、急停止性能が悪くなる。

特許文献２は、高速低負荷用と低速高負荷用の２つのサーボモータを設置し、ラムが待機位置からプレス開始位置の直前まで移動する間は高速低負荷用のサーボモータでボールねじ機構を作動させ、プレス動作時は低速高負荷用のサーボモータでボールねじ機構を作動させる。この方式は、ボールねじ機構のみで加圧駆動するため、ボールねじ機構を大型にする必要がある。しかし、ボールねじ機構が大型であると、高速駆動時の慣性が大きいため、停止距離が長くなる。ボールねじ機構による加圧であるため、大型のプレスブレーキには適用し難い。

この発明の目的は、高速低負荷用の昇降機構により可動側の金型を安定して昇降させることができ、かつ低速高負荷用の昇降機構により確実なプレス加工を行えるプレス機械を提供することである。
この発明の他の目的は、高速低負荷用の昇降機構であるモータ駆動系昇降機構の小型化、およびエネルギー効率の向上を図ることである。
この発明のさらに他の目的は、低速高負荷用の昇降機構である油圧駆動系昇降機構を、油圧回路が簡略で、可動側の金型の動作位置を正確に定めることができるものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、可動側の金型を支持する可動型支持部材を左右に傾けた場合に対応可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、プレス機械がプレスブレーキである場合に、可動側の金型を正確に高速で駆動することが容易で、可動側の金型を左右に傾けられるようにすることである。

この発明のプレス機械は、本体フレームと、この本体フレームに対して位置固定状態とされる固定側の金型と、この固定側の金型に対して離れた待機位置から前記固定側の金型に近い下死点位置まで上下に昇降可能な可動側の金型と、この可動側の金型を昇降させる昇降機構と、この昇降機構を制御する制御装置とを備える。前記昇降機構は、サーボモータを駆動源とするモータ駆動系昇降機構と、油圧アクチュエータを駆動源とする油圧駆動系昇降機構とを有する。前記制御装置は、前記可動側の金型を、前記モータ駆動系昇降機構により前記待機位置から、可動側の金型がワークとの接触を開始するプレス開始位置の直前の駆動系切換位置まで移動させ、かつ前記油圧駆動系昇降機構により前記駆動系切換位置から前記下死点位置まで移動させるように前記昇降機構を制御する。

この構成によると、高速低負荷の駆動力を出力するモータ駆動系昇降機構により、可動側の金型を待機位置から駆動系切換位置まで移動させ、低速高負荷の駆動力を出力する油圧駆動系昇降機構により、可動側の金型を駆動系切換位置から下死点位置まで移動させる。それにより、可動側の金型の高速で安定した移動と、確実なプレス加工とを実現できる。モータ駆動系昇降機構は、可動側の金型の加圧駆動に関与しないため、小容量のものを選択できる。そのため、慣性が小さく急停止性が良い。また、可動側の金型が待機位置で待機しているときは、モータ駆動系昇降機構により支持されるため、油圧駆動系昇降機構の油漏れの影響を受けない。

この発明において、前記可動側の金型が上型である場合、この上型である可動側の金型を支持する可動型支持部材は、前記本体フレームに吊り下げ状態に支持され、この可動型支持部材の重量の少なくとも一部を支えるカウンタバランスを設けるのが良い。
カウンタバランスを設ければ、可動側の金型を小さな駆動力で昇降させられるため、モータ駆動系昇降機構を小型化できると共に、エネルギー効率が向上する。

この発明において、前記油圧アクチュエータは、前記可動側の金型を前記駆動系切換位置から前記下死点位置まで移動させる駆動力を発生する第１のシリンダ室と、前記可動側の金型を前記下死点位置から前記駆動系切換位置へ戻す駆動力を発生する第２のシリンダ室とを有する複動型の油圧シリンダであり、前記油圧駆動系昇降機構は、前記油圧シリンダと、この油圧シリンダの前記第１のシリンダ室に対し油を給排可能な油ポンプと、前記第２のシリンダ室に圧力をかけるアキュームレータからなる前記カウンタバランスと、前記第１のシリンダ室に油を供給する側に前記油ポンプが作動するときには、前記第１のシリンダ室からの油の流出を防止し、前記第１のシリンダ室から油を排出する側に前記油ポンプが作動するときには、前記第１のシリンダ室からの油の流出を許容するプレフィル弁とを備えた構成しても良い。

この構成の油圧駆動系昇降機構は、油ポンプにより第１のシリンダ室に油を供給することにより、油圧シリンダが定められた方向に作動し、可動側の金型が駆動系切換位置から下死点位置まで移動する。このとき、プレフィル弁は、第１のシリンダ室からの油の流出を防止するように作用する。油ポンプにより第１のシリンダ室から油を排出させると、アキュームレータに蓄えられた圧力油により油圧シリンダが逆向きに作動し、可動側の金型が下死点位置から駆動系切換位置へ戻る。このとき、プレフィル弁は、第１のシリンダ室からの油の流出を許容するように作用する。アキュームレータを設けることで、制御弁の数を減少させ、油圧回路を簡略化できる。この構成であると、油ポンプの回転数を調整することで、可動側の金型の動作位置を正確に定めることができ、適正なプレス加工を行える。

この発明において、前記可動側の金型を支持する可動型支持部材は、前記本体フレームに対して傾動可能に設けられ、この可動型支持部材は、前記モータ駆動系昇降機構の可動部分とリンクを介して連結され、かつ前記油圧駆動系昇降機構の可動部分と球面状または円筒状の案内面で互いに接しているのが良い。
この構成であれば、可動型支持部材を左右に傾けた場合に対応可能である。

この発明は、例えばプレスブレーキに適用できる。その場合、前記モータ駆動系昇降機構は、サーボモータの回転運動をボールねじ機構により直線運動に変換する構成であり、前記モータ駆動系昇降機構と前記油圧駆動系昇降機構の組合せが、前記可動側の金型の左右両側にそれぞれ位置して左右一対で設けられ、各組合せは、前記モータ駆動系昇降機構の方が前記油圧駆動系昇降機構よりも外側に配置されているのが良い。
モータ駆動系昇降機構にボールねじ機構を採用すると、構造が簡単でありながら、可動側の金型を正確に高速で駆動することができる。また、モータ駆動系昇降機構と油圧駆動系昇降機構の組合せが左右一対で設けられていれば、可動側の金型を適正な左右傾斜に保持しながら昇降させることができる。高圧のプレス加工に用いられる油圧駆動系昇降機構は、モータ駆動系昇降機構よりも嵩張る。そのため、モータ駆動系昇降機構よりも油圧駆動系昇降機構を内側に配置すれば、昇降機構のメンテナンスを機械の左右外側から行い易い。

この発明の他の構成にかかるプレス機械は、本体フレームと、この本体フレームに対して位置固定状態とされる固定側の金型と、この固定側の金型に対して離れた待機位置から前記固定側の金型に近い下死点位置まで上下に昇降可能な可動側の金型と、この可動側の金型を昇降させる昇降機構と、この昇降機構を制御する制御装置とを備える。前記昇降機構は、駆動源である油圧シリンダと、この油圧シリンダを高速で作動させる高速用油圧回路と、前記油圧シリンダを低速で作動させる低速用油圧回路と有する。前記制御装置は、前記高速用油圧回路で前記油圧シリンダを作動して、前記可動側の金型を前記待機位置から、可動側の金型がワークとの接触を開始するプレス開始位置の直前の油圧回路切換位置まで移動させ、かつ前記低速用油圧回路で前記油圧シリンダを作動して、前記可動側の金型を前記油圧回路切換位置から前記下死点位置まで移動させるように前記昇降機構を制御する。

この構成の油圧駆動系昇降機構は、高速用油圧回路により油圧シリンダを作動させることで、可動側の金型を待機位置から油圧回路切換位置まで移動させ、低速用油圧回路により油圧シリンダを作動させることで、可動側の金型を油圧回路切換位置から下死点位置まで移動させる。それにより、可動側の金型の高速で安定した移動と、確実なプレス加工とを実現できる。

この発明のプレス機械は、本体フレームと、この本体フレームに対して位置固定状態とされる固定側の金型と、この固定側の金型に対して離れた待機位置から前記固定側の金型に近い下死点位置まで上下に昇降可能な可動側の金型と、この可動側の金型を昇降させる昇降機構と、この昇降機構を制御する制御装置とを備え、前記昇降機構は、サーボモータを駆動源とするモータ駆動系昇降機構と、油圧アクチュエータを駆動源とする油圧駆動系昇降機構とを有し、前記制御装置は、前記可動側の金型を、前記モータ駆動系昇降機構により前記待機位置から、可動側の金型がワークとの接触を開始するプレス開始位置の直前の駆動系切換位置まで移動させ、かつ前記油圧駆動系昇降機構により前記駆動系切換位置から前記下死点位置まで移動させるように前記昇降機構を制御することにより、高速低負荷で可動側の金型を安定して移動させることができ、かつ低速高負荷で確実なプレス加工を行える。

前記可動側の金型は上型であって、この上型である可動側の金型を支持する可動型支持部材は、前記本体フレームに吊り下げ状態に支持され、この可動型支持部材の重量の少なくとも一部を支えるカウンタバランスを設けた場合は、モータ駆動系昇降機構の小型化、およびエネルギー効率の向上を図れる。

前記油圧アクチュエータは、前記可動側の金型を前記駆動系切換位置から前記下死点位置まで移動させる駆動力を発生する第１のシリンダ室と、前記可動側の金型を前記下死点位置から前記駆動系切換位置へ戻す駆動力を発生する第２のシリンダ室とを有する複動型の油圧シリンダであり、前記油圧駆動系昇降機構は、前記油圧シリンダと、この油圧シリンダの前記第１のシリンダ室に対し油を給排可能な油ポンプと、前記第２のシリンダ室に圧力をかけるアキュームレータからなる前記カウンタバランスと、前記第１のシリンダ室に油を供給する側に前記油ポンプが作動するときには、前記第１のシリンダ室からの油の流出を防止し、前記第１のシリンダ室から油を排出する側に前記油ポンプが作動するときには、前記第１のシリンダ室からの油の流出を許容するプレフィル弁とを備える場合は、油圧駆動系昇降機構の油圧回路を簡略にでき、かつ油圧駆動系昇降機構により可動側の金型の動作位置を正確に定めることができる。

前記可動側の金型を支持する可動型支持部材は、前記本体フレームに対して傾動可能に設けられ、この可動型支持部材は、前記モータ駆動系昇降機構の可動部分とリンクを介して連結され、かつ前記油圧駆動系昇降機構の可動部分と球面状または円筒状の案内面で互いに接していると、可動側の金型を支持する可動型支持部材を左右に傾けた場合に対応可能である。

プレス機械がプレスブレーキである場合、前記モータ駆動系昇降機構は、サーボモータの回転運動をボールねじ機構により直線運動に変換する構成であり、前記モータ駆動系昇降機構と前記油圧駆動系昇降機構の組合せが、前記可動側の金型の左右両側にそれぞれ位置して左右一対で設けられ、各組合せは、前記モータ駆動系昇降機構の方が前記油圧駆動系昇降機構よりも外側に配置されていると、可動側の金型を正確に高速で駆動することが容易で、可動側の金型を左右に傾けることができ、メンテナンスがし易くい。

この発明の他の構成にかかるプレス機械は、本体フレームと、この本体フレームに対して位置固定状態とされる固定側の金型と、この固定側の金型に対して離れた待機位置から前記固定側の金型に近い下死点位置まで上下に昇降可能な可動側の金型と、この可動側の金型を昇降させる昇降機構と、この昇降機構を制御する制御装置とを備え、前記昇降機構は、駆動源である油圧シリンダと、この油圧シリンダを高速で作動させる高速用油圧回路と、前記油圧シリンダを低速で作動させる低速用油圧回路と有し、前記制御装置は、前記高速用油圧回路で前記油圧シリンダを作動して、前記可動側の金型を前記待機位置から、可動側の金型がワークとの接触を開始するプレス開始位置の直前の油圧回路切換位置まで移動させ、かつ前記低速用油圧回路で前記油圧シリンダを作動して、前記可動側の金型を前記油圧回路切換位置から前記下死点位置まで移動させるように前記昇降機構を制御することにより、高速低負荷で可動側の金型を安定して移動させることができ、かつ低速高負荷で確実なプレス加工を行える。

この発明の一実施形態にかかるプレス機械の正面図である。同プレス機械の平面図である。同プレス機械の側面図である。（Ａ）は同プレス機械の上型支持部の正面図、（Ｂ）はその破断側面図である。同上型支持部の中間くさび部材と上型ホルダを分離した状態を示す正面図である。（Ａ）は同プレス機械の左側の昇降機構の一部破断正面図、（Ｂ）はその側面図である。同プレス機械の油圧駆動系昇降機構の油圧回路図である。制御装置のブロック図である。上型の各金型分割体の配置を示す正面図である。異なる油圧駆動系昇降機構の油圧回路図である。さらに異なる油圧駆動系昇降機構の油圧回路図である。さらに異なる油圧駆動系昇降機構の油圧回路図である。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１はこの実施形態にかかるプレス機械の正面図、図２はその平面図、図３はその側面図である。このプレス機械はプレスブレーキであって、本体フレーム１の前面側に、固定側の金型である下型２を支持するテーブル３と、可動側の金型である上型４を支持する可動型支持部材としてのラム５とが設けられている。本体フレーム１に対しテーブル３は位置固定であり、ラム５は左右両側部でガイド手段２６（図２、図３）を介して昇降可能である。下型２は、成形用の凹部２ａ（図３）を有する左右方向に長い一体の金型である。上型４は、下型２の凹部２ａに進入する先端部分４ａ（図３）を有し、下型２と同じく左右に長い金型であるが、図１に示すように、左右方向に分割された複数の金型分割体４Ａからなる。下型２の上に載置された板材からなるワークＷに対し上型４を下降させ、下型２の凹部２ａに上型４の先端部分４ａを進入させることで、ワークＷをＶ字状に曲げ加工する。

なお、本体フレーム１は、図２に示すように、左右一対の板状の側部フレーム１ａと、左右の側部フレーム１ａの上部同士を互いに連結する平面形状がはしご状の連結フレーム１ｂとでなる。図３に示すように、左右の側部フレーム１ａは、加工時に左右幅の広いワークＷとの干渉を避けるために、前端の上下中央部が後方に凹んだ凹み部１ａａを有する形状とされている。

上型４の各金型分割体４Ａの高さは、図４に示す中垂れ調整装置６により、個別に調整することが可能とされている。中垂れ調整装置６は、ラム５に対し各金型分割体４Ａを高さ調整可能に固定する金型固定手段７、およびラム５と金型分割体４Ａとの間に介在させて両者の間隔を調整する中間くさび部材８を備える。図例では、金型分割体４Ａはこの金型分割体４Ａと同幅の上型ホルダ１０に保持されており、中間くさび部材８は、ラム５と上型ホルダ１０との間隔を調整する。上型ホルダ１０への金型分割体４Ａの取付けは、上型ホルダ１０の薄肉下部１０ａに金型分割体４Ａの薄肉上部４Ａａを前後に重ね合わせ、上型ホルダ１０の前後両側に配置した一対の押え板１１をボルト１２で締付け、後側の押え板１１と上型ホルダ１０の薄肉下部１０ａとで金型分割体４Ａの薄肉上部４Ａａを挟み付けて行う。

金型固定手段７は、上型ホルダ１０とほぼ左右同じ幅で、上端がラム５の下端に押付け固定される固定用部材１３を有し、この固定用部材１３の下端に上型ホルダ１０がボルト１４で締結されている。ボルト１４が挿通される固定用部材１３のボルト孔１４ａは、ボルト径に対し上下方向に調整用の隙間を持つルーズ孔、例えば上下方向に長い長孔である。固定用支持部材１３のラム５への固定は、固定用支持部材１３の上端の片方の面をラム５の鉛直面１６に当て、もう片方の面に断面Ｌ字状の押付け部材１７を被せ、この押付け部材１７をボルト１８による締付けで鉛直面１６に押付けることにより行われる。ラム５の鉛直面１６には左右方向に沿う上向きの段面１６ａが形成され、固定用部材１３には上記段面１６ａに引っ掛かる引っ掛かり部１３ａが形成されている。

中間くさび部材８は、上型ホルダ１０の上面の左右方向に並ぶ２箇所に設けた凹部１０ｂに嵌り込ませて設けられている。この凹部１０ｂは、中心軸が前上がりに傾斜した円筒面状である。図５に示すように、中間くさび部材８は、上面が水平面８ａで、かつ下面が前記凹部１０ｂに対応して前後方向に傾斜し下側に凸の円筒面８ｂとなっている。水平面８ａからなる上面は、ラム５の下端面に摺動自在に接し、円筒面８ｂからなる下面は、前記凹部１０ｂの内周面に前後方向および円周方向に摺動自在に接している。

中間くさび部材８の前後位置を変更させる前後位置変更手段２１が設けられている。前後位置変更手段２１は、中間くさび部材８に形成された前後方向に沿うねじ孔２２と、固定用部材１３を貫通し先端のねじ部２３ａを前記ねじ孔２２に螺合させたねじ部材２３とで構成される。ねじ孔２２に対するねじ部材２３のねじ込み量を変えることで、中間くさび部材８の前後位置が変更される。ねじ部材２３の頭部２３ｂには、ねじ部材２３の回転位置を示すマーク２４が設けられている。また、固定用部材１３の前面には、前記マーク２５に対応して円周方向の位相を示す目盛り２５が付けられている。この目盛り２５に、ねじ部材２３の回転位置に応じた金型分割体４Ａの高さ位置を示す数値を添付しておいても良い。
金型分割体４Ａの高さを調整する方法については、後で説明する。

図２に示すように、前記ラム５は、左右両側部がそれぞれガイド手段２６によって本体フレーム１に対し昇降自在に支持されており、左右両側部がそれぞれ左右の昇降機構２７によって独立して昇降駆動される。ガイド手段２６は、本体フレーム１の側部フレーム１ａに設けた上下方向に沿う昇降ガイド２６ａと、ラム５の裏面側に設けられ前記昇降ガイド２６ａの前後両面をそれぞれ転動する一対のローラ２６ｂとでなる。昇降機構２７は、サーボモータを駆動源とするモータ駆動系昇降機構３０と、油圧アクチュエータを駆動源とする油圧駆動系昇降機構４０との組合せでなる。各組合せは、モータ駆動系昇降機構３０の方が油圧駆動系昇降機構４０よりも左右外側に配置されている。

図６に示すように、モータ駆動系昇降機構３０は、サーボモータ３１の回転運動をボールねじ機構３２により直線運動に変換するものである。ボールねじ機構３２は、上下方向に沿うねじ軸３２ａと、このねじ軸３２ａに内蔵のボール（図示せず）を介して螺合するナット３２ｂとでなる。ねじ軸３２ａの上下両端は、後記油圧シリンダ４１のシリンダチューブ４２に固定された上ねじ軸支持部材３３および下ねじ軸支持部材３４により、それぞれ回転自在に支持されている。なお、シリンダチューブ４２は、本体フレーム１に固定されている。モータ駆動系昇降機構３０の可動部分であるナット３２ｂは、シリンダチューブ４２に固定して設けた上下方向の直動ガイド３５に沿って摺動自在である。ナット３２ｂは、前後一対のリンク３６を介して、ラム５の左右両側の肩部に設けられた連結板５ａに連結されている。

ねじ軸３２ａは、上端側でサーボモータ３１の出力軸（図示せず）に回転伝達可能に連結されており、サーボモータ３１の駆動で正逆両方向に選択的に回転させられる。ねじ軸３２ａが回転することによりナット３２ｂがねじ軸３２ａに沿って昇降し、このナット３２ｂの昇降がリンク３６を介してラム５に伝えられる。なお、サーボモータ３１は、前記上ねじ軸支持部材３３に固定状態に取付けられている。

油圧駆動系昇降機構４０は、油圧アクチュエータとして複動型の油圧シリンダ４１を備える。油圧シリンダ４１は、本体フレーム１に固定されたシリンダチューブ４２にピストン４３が上下に摺動自在に嵌合し、シリンダチューブ４２内におけるピストン４３の上下両側に、ボトム側となる第１のシリンダ室４４と、トップ側となる第２のシリンダ室４５とが形成されている。これら第１のシリンダ室４４と第２のシリンダ室４５には、油の出入りするポートＰ１，Ｐ２がそれぞれ設けられている。ピストン４３からは、ピストンロッド４３ａが下方に延びている。ピストンロッド４３ａの先端面には、凹面座となる球面状の凹部４６が形成されており、この凹部４６に、前記ラム５の連結板５ａに設けられた上面が球面状の凸部４７が接している。これら凹部４６と凸部４７とで、ピボット連結部４８が構成される。

油圧駆動系昇降機構４０の油圧回路図を図７に示す。左右の油圧駆動系昇降機構４０は、配管を介して油圧シリンダ４１の第１のシリンダ室４４に接続されたメイン油ポンプ５０を備える。このメイン油ポンプ５０は、ポンプ駆動モータ５１の回転数と回転方向を変えることで、油の吐出量と吐出方向を制御する形式のものである。第１のシリンダ室４４と油タンク５２とを結ぶ配管中には、圧力制御され必要時に油タンク５２の油を第１のシリンダ室４４へ流すプレフィル弁５３が設けられている。また、左右の油圧シリンダ４１の第２のシリンダ室４５には、左右の油圧駆動系昇降機構４０で互いに共用のアキュームレータ５４が接続されている。アキュームレータ５４は、油圧シリンダ４１の第２のシリンダ室４５に常時圧力をかけることによりラム５の重量の一部を支えるカウンタバランスとして機能する。前記プレフィル弁５３の圧力制御は、開閉弁５５および方向制御弁５６を電磁制御することで、アキュームレータ５４の圧力を用いたパイロット圧で行う。他に、アキュームレータ５４に油を補給する補助ポンプ５７等が設けられている。なお、油圧シリンダ４１およびアキュームレータ５４を除く油圧駆動系昇降機構４０の本体部４０ａ（図２）は、本体フレーム１の連結フレーム１ｂの上に設置され、アキュームレータ５４は本体フレーム１の左側方に設置されている。

このプレス機械には、プレス加工を実行させる指令信号を出力するペダル式等のプレススイッチＳＷ（図１）と、上型４の高さを検出するためのリニアスケール７２（図１、図２）とが設けられている。リニアスケール７２は、側部フレーム１ａに取付けられた上下に長いスケール部７２ａと、ラム５に取付けられ前記スケール部７２ａの目盛りを読み取る読取ヘッド７２ｂとでなる。

図８は、昇降機構２７を制御する制御装置のブロック図である。制御装置７０は、制御盤７１（図１）の内部に設けられていても、制御盤７１の外部に設けられていても良い。制御装置７０はコンピュータ式の数値制御装置からなり、前記プレススイッチＳＷおよびリニアスケール７２からの入力に基づき、前記サーボモータ３１、ポンプ駆動モータ５１、開閉弁５５、および方向制御弁５６に指令信号を出力する。制御装置７０は、以下の一連の制御を行う。

通常は、上型４が待機位置Ｈ１（図１）で待機する状態にある。この状態から、プレススイッチＳＷからの指令信号を入力すると、サーボモータ３１を下降側に回転させ、モータ駆動系昇降機構３０によりラム５を高速低負荷の駆動力で下降させる。このとき、開閉弁５５を開くことで、アキュームレータ５４の圧力をプレフィル弁５３にかけ、プレフィル弁５３を開き状態にする。それにより、油タンク５２の油が油圧シリンダ４１の第１のシリンダ室４４へ供給され、モータ駆動系昇降機構３０のボールねじ機構３２の動作に追随して、油圧シリンダ４１のピストン４３が下方へ突出する。

そして、上型４が駆動系切換位置Ｈ２（図１）となる高さまでラム５が下降すると、サーボモータ３１を停止すると共に、ポンプ駆動モータ５１を回転させ、メイン油ポンプ５０により油圧シリンダ４１の第１のシリンダ室４４に油を送り込む。それにより、油圧駆動系昇降機構４０の駆動に切り換えて、低速高負荷の駆動力でラム５を下降させる。このとき、開閉弁５５を閉じると共に、方向制御弁３６をプレフィル弁５３から油を戻す側に切り換えて、プレフィル弁５３を閉じ状態にする。

上型４が下死点位置Ｈ３（図１）となる高さまでラム５が下降すると、ポンプ駆動モータ５１を逆転させる。すると、油圧シリンダ４１の第1のシリンダ室４４から油が排出され、それに伴いアキュームレータ５４に蓄えられている圧力油が第２のシリンダ室４５に供給される。それにより、ラム５が上昇する。このときの駆動力は、アキュームレータ５４の圧力を利用するため、メイン油ポンプ５０で駆動力を発生させる場合に比べて低負荷である。

上型４が駆動系切換位置Ｈ２となる高さまでラム５が上昇すると、ポンプ駆動モータ５１を停止すると共に、サーボモータ３１を上昇側に回転させる。それにより、モータ駆動系昇降機構３０の駆動に切り換えて、高速低負荷の駆動力でラム５を上昇させる。

このように昇降機構２７を制御することにより、高速低負荷の駆動力を出力するモータ駆動系昇降機構３０により、上型４を待機位置Ｈ１から駆動系切換位置Ｈ２まで昇降させ、低速高負荷の駆動力を出力する油圧駆動系昇降機構４０により、上型４を駆動系切換位置Ｐ２から下死点位置Ｈ３まで昇降させる。モータ駆動系昇降機構３０に採用されているボールねじ機構３２は、構造が簡単でありながら、上型４を正確に高速で駆動することができる。油圧駆動系昇降機構４０は、ポンプ駆動モータ５１を制御して油ポンプ５０の回転数を調整することで、上型４の動作位置を正確に定めることができる。それにより、上型４の高速で安定した移動と、確実なプレス加工とを実現できる。

モータ駆動系昇降機構３０は、プレス加工のための加圧駆動に関与しないため、小容量のものを選択できる。そのため、慣性が小さく急停止性が良い。また、上型５が待機位置Ｈ１で待機しているときは、モータ駆動系昇降機構３０により支持されるため、油圧駆動系昇降機構４０の油漏れの影響を受けない。

油圧駆動系昇降機構４０にカウンタバランスとしてアキュームレータ５４が設けられているため、上型４を小さな駆動力で昇降させられる。そのため、モータ駆動系昇降機構３０を小型化できると共に、エネルギー効率が良い。また、アキュームレータ５４を設けたことで、制御弁の数を減少させることができ、油圧駆動系昇降機構４０の油圧回路を簡略化できる。

ラム５は本体フレーム１に対して傾動可能に設けられ、昇降機構２７のモータ駆動系昇降機構３０と油圧駆動系昇降機構４０の組合せが左右一対で設けられているため、ラム５を任意の左右の傾きにすることができる。嵩張る油圧駆動系昇降機構４０をモータ駆動系昇降機構３０よりも内側に配置しているため、昇降機構２７のメンテナンスを機械の左右外側から行いやすい。

ラム５の連結板５ａとモータ駆動系昇降機構３０の可動部分であるナット３２ｂとがリンク３６を介して連結され、かつ連結板５ａと油圧駆動系昇降機構４０の可動部分であるピストンロッド４３ａとが、球面状の接触面を有するピボット連結部４８で互いに連結されているため、ラム５の左右の傾きに対応可能である。なお、連結板５ａとピストンロッド４３ａとが、円筒面状の接触面で互いに接していてもよい。

上型４の各金型分割体４Ａの高さは、ワークＷの肉厚、材質、曲げ形状等に合わせて、中垂れ調整装置６により個別に調整する。これは、加圧時にラム５の左右中央部が加圧方向と反対側に撓んで、上型４と下型２との高さ関係が不適正になることを防ぐためである。

金型分割体４Ａの高さ調整は、前後位置変更手段２１により中間くさび部材８の前後位置を変更させることで行う。詳しくは、ボルト１４を緩めた状態で、前後位置変更手段２１のねじ部材２３を回してねじ孔２２に対するねじ込み量を変える。それにより、中間くさび部材８の前後位置が変更される。中間くさび部材８が前方に位置変更した場合は、中間くさび部材８の円筒面８ｂにより上型ホルダ１０が押下げられる。中間くさび部材８が後方に位置変更した場合は、中間くさび部材８の円筒面８ｂと上型ホルダ１０の凹部１０ｂとの間に隙間が生じるため、その隙間分だけ上型ホルダ１０を持上げる。これに伴い、固定用部材１３と上型ホルダ１０の上下方向の相対位置関係が変化する。固定用部材１３のボルト孔１４ａは上下方向に長い長孔であるため、上記相対位置関係の変化に対応できる。ねじ部材２３のマーク２４と合致する目盛り２５を読むことで、金型分割体４Ａの高さ位置が分かる。調整終了後、ボルト１４を締めて、固定用部材１３と上型ホルダ１０を固定する。

また、１つの上型ホルダ１０につき２つ設けられている中間くさび部材８の前後位置を互いに異ならせることで、金型分割体４Ａを左右に傾斜させることができる。それにより、例えば図９に示すように、各金型分割体４Ａの下端を結ぶ線が１本の繋がった曲線に近い形状、すなわちクラウニング形状にすることができる。この形状であると、各金型分割体４Ａの各部がワークＷに対しほぼ同じ力で強く当てられ、良好な曲げ加工を行える。

中間くさび部材８の上型ホルダ１０と接する面が、上型ホルダ１０側に凸の円筒面８ｂであるため、中間くさび部材８に対し上型ホルダ１０をどの傾き姿勢にも傾斜させることができる。また、上型ホルダ１０がどの傾き姿勢であっても、中間くさび部材８と上型ホルダ１０とが面で接触した状態に保たれるため、常に加圧に対して十分な耐力を確保できる。

中間くさび部材８の上面が水平面８ａであるため、中間くさび部材８の高さを低くできる。また、上面が水平面８ａであると、中間くさび部材８をラム５に対し容易に左右にスライドさせることができ、金型分割体４Ａの左右位置を調整が簡単である。金型分割体４Ａの左右位置を調整は、ボルト１８を緩めて押付け部材１７による固定用部材１３の押付けを解除した状態で行うが、このときラム５の段面１６ａに固定用部材１３の引っ掛かり部１３ａが引っ掛かることで固定用部材１３の落下が規制されるため、調整作業を行い易い。

油圧駆動系昇降機構４０は、図７の油圧回路図に示す以外の構成としても良い。以下、油圧駆動系昇降機構４０の異なる構成について説明する。
図１０の油圧駆動系昇降機構４０は、図７の油圧駆動系昇降機構４０と異なり、プレフィル弁５３の開閉をメイン油ポンプ５０で行う。すなわち、メイン油ポンプ５０を逆回転させた状態で、方向制御弁５６を切り替えることで、プレフィル弁５３にパイロット圧をかけ、プレフィル弁５３を開く。他は、基本的に図７の油圧駆動系昇降機構４０と同じ構成である。左右の油圧駆動系昇降機構４０は同じ構成であるので、左側の油圧駆動系昇降機構４０のみを図示してある。

図１１の油圧駆動系昇降機構４０は、ラム５のカウンタバランスを油圧経路中に設けずに、外部に設けた例である。このため、この油圧駆動系昇降機構４０は、図７におけるアキュームレータ５４が無い構成となっている。アキュームレータ以外のカウンタバランス（図示せず）としては、例えばガスダンパ、ガススプリング、コイルスプリング、錘等を採用できる。左右の油圧駆動系昇降機構４０は同じ構成であるので、左側の油圧駆動系昇降機構４０のみを図示してある。

図１２の油圧駆動系昇降機構４０は、ラム５の高速低負荷の駆動力による昇降と、低速高負荷の駆動力による昇降の両方を行う。油圧アクチュエータとして、３つのシリンダ室６１，６２，６３を有する多重油圧シリンダ６０が用いられている。第２のシリンダ室６２はピストン内に設けられており、シリンダチューブに固定されピストンに摺動自在に嵌合するロッドの内部に、第２のシリンダ室６２への油路が形成されている。第１のシリンダ室６１は、低速高負荷の駆動力を発生させるためのもので、開閉弁６４を介在させた低速用油圧回路６５によりメイン油ポンプ５０に接続されている。第２のシリンダ室６２は、高速低負荷の駆動力を発生させるためのもので、高速用油圧回路６６によりメイン油ポンプ５０に直接接続されている。第３のシリンダ室６３は、戻し用の駆動力を発生させるためのもので、アキュームレータ５４に接続されている。メイン油ポンプ５０は、前記同様、ポンプ駆動モータ５１の回転数と回転方向を変えることで、油の吐出量と吐出方向を制御する形式のものである。第１のシリンダ室６１と油タンク５２とを結ぶ配管中には、圧力制御され必要時に油タンク５２の油を第１のシリンダ室６１へ流すプレフィル弁５３が設けられている。プレフィル弁５３は、メイン油ポンプ５０を逆回転させた状態で、方向制御弁６７を切り替えることで、プレフィル弁５３にパイロット圧をかけて開く。左右の油圧駆動系昇降機構４０は同じ構成であるので、左側の油圧駆動系昇降機構４０のみを図示してある。

この油圧駆動系昇降機構４０は、高速用油圧回路６６により第１のシリンダ室６１に油を供給して多重油圧シリンダ６０を作動させることで、上型４を待機位置Ｐ１（図１参照）から、上型４がワークとの接触を開始するプレス開始位置の直前の油圧回路切換位置まで高速低負荷の駆動力で移動させ、低速用油圧回路６５により第２のシリンダ室６２に油を供給して多重油圧シリンダ６０を作動させることで、上型４を低速高負荷の駆動力で油圧回路切換位置から下死点位置まで移動させる。また、アキュームレータ５４に蓄えられている油を第３のシリンダ室６３に供給して多重油圧シリンダ６０を作動させることで、上型４を下死点位置から待機位置まで戻す。このように、油圧駆動系昇降機構４０で２系統の駆動力を出力させることによっても、上型４の高速で安定した移動と、確実なプレス加工とを実現できる。

１…本体フレーム
２…下型
３…テーブル
４…上型
４Ａ…金型分割体
５…ラム（可動型支持部材）
３０…モータ駆動系昇降機構
３１…サーボモータ
３２…ボールねじ機構
３２ｂ…ナット（可動部分）
３６…リンク
４０…油圧駆動系昇降機構
４１…油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
４４…第１のシリンダ室
４５…第２のシリンダ室
４６…球面状の凹部
４７…球面状をした凸部
５０…メイン油ポンプ
５３…プレフィル弁
５４…アキュームレータ（カウンタバランス）
６０…多重油圧シリンダ
６５…低速用油圧回路
６６…高速用油圧回路
Ｈ１…待機位置
Ｈ２…駆動系切換位置
Ｈ３…下死点位置

Claims

本体フレームと、この本体フレームに対して位置固定状態とされる固定側の金型と、この固定側の金型に対して離れた待機位置から前記固定側の金型に近い下死点位置まで上下に昇降可能な可動側の金型と、この可動側の金型を昇降させる昇降機構と、この昇降機構を制御する制御装置とを備え、
前記昇降機構は、サーボモータを駆動源とするモータ駆動系昇降機構と、油圧アクチュエータを駆動源とする油圧駆動系昇降機構とを有し、
前記制御装置は、前記可動側の金型を、前記モータ駆動系昇降機構により前記待機位置から、可動側の金型がワークとの接触を開始するプレス開始位置の直前の駆動系切換位置まで移動させ、かつ前記油圧駆動系昇降機構により前記駆動系切換位置から前記下死点位置まで移動させるように前記昇降機構を制御するプレス機械。
前記可動側の金型は上型であって、この上型である可動側の金型を支持する可動型支持部材は、前記本体フレームに吊り下げ状態に支持され、この可動型支持部材の重量の少なくとも一部を支えるカウンタバランスを設けた請求項１記載のプレス機械。
前記油圧アクチュエータは、前記可動側の金型を前記駆動系切換位置から前記下死点位置まで移動させる駆動力を発生する第１のシリンダ室と、前記可動側の金型を前記下死点位置から前記駆動系切換位置へ戻す駆動力を発生する第２のシリンダ室とを有する複動型の油圧シリンダであり、
前記油圧駆動系昇降機構は、
前記油圧シリンダと、
この油圧シリンダの前記第１のシリンダ室に対し油を給排可能な油ポンプと、
前記第２のシリンダ室に圧力をかけるアキュームレータからなる前記カウンタバランスと、
前記第１のシリンダ室に油を供給する側に前記油ポンプが作動するときには、前記第１のシリンダ室からの油の流出を防止し、前記第１のシリンダ室から油を排出する側に前記油ポンプが作動するときには、前記第１のシリンダ室からの油の流出を許容するプレフィル弁と、
を備える請求項２記載のプレス機械。
前記可動側の金型を支持する可動型支持部材は、前記本体フレームに対して傾動可能に設けられ、この可動型支持部材は、前記モータ駆動系昇降機構の可動部分とリンクを介して連結され、かつ前記油圧駆動系昇降機構の可動部分と球面状または円筒状の案内面で互いに接している請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプレス機械。
プレスブレーキであって、前記モータ駆動系昇降機構は、サーボモータの回転運動をボールねじ機構により直線運動に変換する構成であり、前記モータ駆動系昇降機構と前記油圧駆動系昇降機構の組合せが、前記可動側の金型の左右両側にそれぞれ位置して左右一対で設けられ、各組合せは、前記モータ駆動系昇降機構の方が前記油圧駆動系昇降機構よりも外側に配置されている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のプレス機械。
本体フレームと、この本体フレームに対して位置固定状態とされる固定側の金型と、この固定側の金型に対して離れた待機位置から前記固定側の金型に近い下死点位置まで上下に昇降可能な可動側の金型と、この可動側の金型を昇降させる昇降機構と、この昇降機構を制御する制御装置とを備え、
前記昇降機構は、駆動源である油圧シリンダと、この油圧シリンダを高速で作動させる高速用油圧回路と、前記油圧シリンダを低速で作動させる低速用油圧回路と有し、
前記制御装置は、前記高速用油圧回路で前記油圧シリンダを作動して、前記可動側の金型を前記待機位置から、可動側の金型がワークとの接触を開始するプレス開始位置の直前の油圧回路切換位置まで移動させ、かつ前記低速用油圧回路で前記油圧シリンダを作動して、前記可動側の金型を前記油圧回路切換位置から前記下死点位置まで移動させるように前記昇降機構を制御するプレス機械。