JP2017030025A

JP2017030025A - クランクプレスの制御方法

Info

Publication number: JP2017030025A
Application number: JP2015153954A
Authority: JP
Inventors: 裕次木下; Yuji Kinoshita; 京治中谷; Kyoji Nakatani; 智道寺川; Tomomichi Terakawa; 里衣志井; Rie Shii
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2035-08-04
Also published as: JP6576730B2

Abstract

【課題】クランクプレスのフライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結したときのモータのオーバーヒートを防止できる制御方法を提供する。【解決手段】モータで回転駆動されているフライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結した時点から、クランクシャフトとの連結によって減速されたフライホイールの回転数がクランクシャフトとの連結前の回転数に戻るまでの間、モータのトルクが予め設定した上限値を超えないように制御することにより、フライホイールが大きく減速した場合でも、モータの電流値が大きく上昇することがなく、モータのオーバーヒートを防止できるようにしたのである。【選択図】図２

Description

本発明は、モータで回転駆動されるフライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結することにより、クランクシャフトを回転させてプレス作業を行うクランクプレスの制御方法に関する。

クランクプレスは、図１に示すように、モータ１で回転駆動されるフライホイール２と、プレス本体３に両端部を回転自在に支持されたクランクシャフト４とをクラッチ５で連結して、フライホイール２の回転エネルギーでクランクシャフト４を回転させることにより、クランクシャフト４にコネクティングロッド６を介して連結されたスライド７を上下に往復動させて、スライド７とその下方のボルスタ８にそれぞれ取り付けられた上下の金型（図示省略）でワークの加工（プレス作業）を行うものが多い（例えば、特許文献１、２参照。）。

ところで、上記のようなクランクプレスでは、フライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結すると、その瞬間にモータがフライホイールとともにクランクシャフトも回転駆動するようになり、モータの駆動対象物のＧＤ^２（ＧＤスクエア）が急に大きくなるので、フライホイールは減速することになる。

そして、フライホイールが減速すると、通常は、モータの電流値を上昇させて、フライホイールの回転数（回転エネルギー）をクランクシャフトとの連結前の回転数に復帰させるように制御している。

特開２０１３−２７９１０号公報特開２０１３−２７９１１号公報

ところが、上記のような従来の制御方法を採用しているクランクプレスでは、フライホイールがクランクシャフトとの連結によって大きく減速した場合に、モータの電流値が急激に上昇して、モータの発熱の程度を表す指標（例えば、電流値と時間の積の累積値）がモータ毎に設定されている上限値を超えることにより、モータがオーバーヒートして熱的な問題を生じ、モータ自体やその周りの制御機器に不具合が発生することがある。

これに対し、モータの発熱程度を表す指標の上限値を大きくすれば、モータのオーバーヒートを防止することができるが、そのためにはモータのサイズアップが必要となる。また、フライホイールの容量を大きくすれば、クランクシャフトとの連結による減速が小さくなるので、モータの電流値の上昇が抑えられ、モータのオーバーヒートが生じにくくなるが、この場合はフライホイールのサイズが大きくなってしまう。

そこで、本発明は、クランクプレスのフライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結したときのモータのオーバーヒートを防止できる制御方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、モータで回転駆動されるフライホイールと、プレス本体に両端部を回転自在に支持されたクランクシャフトとをクラッチで連結することにより、前記フライホイールの回転エネルギーで前記クランクシャフトを回転させてプレス作業を行うクランクプレスの制御方法において、前記モータで回転駆動されているフライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結したときは、前記フライホイールの回転数がクランクシャフトとの連結前の回転数に戻るまでの間、前記モータのトルクが予め設定した上限値を超えないように制御するようにした。

すなわち、モータで回転駆動されているフライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結した時点から、クランクシャフトとの連結によって減速されたフライホイールの回転数がクランクシャフトとの連結前の回転数に戻るまでの間、モータのトルクを所定の上限値以下に抑えることにより、フライホイールが大きく減速した場合でも、モータの電流値が大きく上昇することがなく、モータのオーバーヒートを防止できるようにしたのである。

ここで、前記フライホイールの回転数がクランクシャフトとの連結前の回転数に戻るまでの間に前記モータのトルクが前記上限値に達したときは、前記モータを一時的に停止させ、前記モータ停止から一定時間経過後にモータを再起動するようにすれば、モータの電流値が一時的にゼロになるので、より確実にモータのオーバーヒートを防止することができる。

本発明のクランクプレスの制御方法は、上述したように、モータで回転駆動されているフライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結したときは、その連結の時点からフライホイールの回転数がクランクシャフトとの連結前の回転数に戻るまでの間、モータのトルクを制限することにより、モータの電流値の上昇を抑えるようにしたものであるから、モータのサイズアップやフライホイールの容量アップを行うことなく、モータのオーバーヒートを防止することができ、クランクプレスの運転を従来よりも安定させることができる。

一般的なクランクプレスの構成概略図第１実施形態のクランクプレスの制御方法によるモータ電流の挙動を示すグラフ第２実施形態のクランクプレスの制御方法によるモータ電流の挙動を示すグラフ

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。本発明の第１および第２の実施形態の制御方法では、前述の図１に示したクランクプレスを制御の対象とする。このクランクプレスは、モータ１で回転駆動されるフライホイール２と、プレス本体３に両端部を回転自在に支持されたクランクシャフト４と、フライホイール２とクランクシャフト４の接続（連結）と切断を切り換えるクラッチ５と、クランクシャフト４の制動を行うブレーキ９とを備えている。

前記モータ１は、ベルト１０を介してフライホイール２を回転駆動するようになっている。このモータ１には、サーボモータやインバータモータを用いることができる。

前記プレス本体３は、上部フレーム１１と下部フレーム１２とが、クランクシャフト４の両端部を支持する両側のサイドフレーム１３を挟んだ状態で、タイロッド１４とナット１５によって連結されている。また、前記クランクシャフト４の長手方向中央部にはスライド７がコネクティングロッド６で連結され、下部フレーム１２の上面にはボルスタ８が固定されている。

前記クラッチ５は、エア圧供給装置１６からエア圧を付与されるピストン式のシリンダ５ａと、クランクシャフト４の一端に取り付けられる摩擦プレート５ｂとからなり、エア圧供給装置１６が所定値以上のエア圧を付与すると（クラッチ５を入れると）、シリンダ５ａでフライホイール２を摩擦プレート５ｂに押し付けることにより、フライホイール２とクランクシャフト４とを連結して、フライホイール２の回転エネルギーをクランクシャフト４に伝達するものである。そして、エア圧供給装置１６が付与するエア圧を所定値より小さくすると（クラッチ５を切ると）、フライホイール２が摩擦プレート５ｂから離れ、フライホイール２とクランクシャフト４とが切断されるようになっている。

このクランクプレスは、上記の構成であり、ブレーキ９を切った状態で、フライホイール２とクランクシャフト４とをクラッチ５で連結して、フライホイール２の回転エネルギーでクランクシャフト４を回転させることにより、クランクシャフト４に連結されたスライド７を上下に一定のストロークで往復動させて、スライド７とボルスタ８にそれぞれ取り付けられた上下の金型（図示省略）でワークの加工（プレス作業）を行うようになっている。

次に、上記のクランクプレスにおいて、モータ１で回転駆動されているフライホイール２とクランクシャフト４とをクラッチ５で連結したときに行う実施形態の制御方法について説明する。

まず、第１実施形態の制御方法では、クラッチ５を入れてフライホイール２とクランクシャフト４を連結した時点から、フライホイール２の回転数がクランクシャフト４との連結前の回転数に戻るまでの間、モータ１のトルクが予め設定した上限値を超えないように制御する。

すなわち、モータ１の電流値は、図２に示すように、クラッチ５を入れた直後は、クランクシャフト４との連結により減速したフライホイール２の回転数を連結前の回転数に復帰させるために、従来の制御方法（図中の点線）と同様に上昇していくが、これに比例して上昇したモータ１のトルクが前記の上限値に達すると（図中のＴ_１）、その後はトルクが上限値を超えないように一定に保たれる。そして、この一定の電流値（トルク）で増速されるフライホイール２の回転数が所定値に達した時点（図中のＴ_２）から電流値は低下していき、フライホイール２の回転数が連結前の回転数に復帰すると、この制御は終了する。

したがって、このクランクプレスの制御方法では、従来の制御方法に比べて、フライホイール２の回転数の復帰に多少時間はかかるが、フライホイール２が大きく減速した場合でも、モータ１の電流値の上昇を抑えてオーバーヒートを防止することができる。

また、第２実施形態の制御方法では、第１実施形態の制御に加えて、フライホイール２の回転数がクランクシャフト４との連結前の回転数に戻るまでの間に、モータ１のトルクが前記上限値に達したときは、モータ１を一時的に停止させ、モータ１停止から一定時間経過後にモータ１を再起動する。すなわち、図３に示すように、モータ１のトルクが上限値に達したときに電流値を一時的にゼロにするので、第１実施形態よりも確実にモータ１のオーバーヒートを防止できる。

そして、上述した第１実施形態または第２実施形態の制御方法を適用したクランクプレスは、モータ１のオーバーヒートに起因するトラブルが生じにくく、安定性の高い運転ができるものとなるし、モータ１のオーバーヒート防止のためにモータ１のサイズアップやフライホイール２の容量アップを行う必要がないので、全体としてコンパクトなものとすることができる。

１モータ
２フライホイール
３プレス本体
４クランクシャフト
５クラッチ
９ブレーキ

Claims

モータで回転駆動されるフライホイールと、プレス本体に両端部を回転自在に支持されたクランクシャフトとをクラッチで連結することにより、前記フライホイールの回転エネルギーで前記クランクシャフトを回転させてプレス作業を行うクランクプレスの制御方法において、
前記モータで回転駆動されているフライホイールとクランクシャフトとをクラッチで連結したときは、前記フライホイールの回転数がクランクシャフトとの連結前の回転数に戻るまでの間、前記モータのトルクが予め設定した上限値を超えないように制御することを特徴とするクランクプレスの制御方法。
前記フライホイールの回転数がクランクシャフトとの連結前の回転数に戻るまでの間に前記モータのトルクが前記上限値に達したときは、前記モータを一時的に停止させ、前記モータ停止から一定時間経過後にモータを再起動することを特徴とする請求項１に記載のクランクプレスの制御方法。