JP3171124B2 - パンチプレス駆動装置 - Google Patents

パンチプレス駆動装置

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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、サーボモータを
駆動源としてパンチの駆動を行うパンチプレス駆動装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】パンチプレスにおいて、騒音低下や加工
品質の向上のため、ストローク途中でパンチ速度を可変
とすることが要求される。パンチ速度を可変とするもの
は、油圧プレスにおいて各種のものが実用化されている
が、油圧系統が必要なために設備が煩雑で高価なものと
なる。そのため、ストローク途中でパンチ速度を可変と
した簡易な構成のパンチプレス駆動装置として、油圧プ
レス式のものに代えて、サーボモータを使用したものが
開発されている。前記サーボモータとしては、図4
(A)に一次巻線を示すような三相式の誘導モータが使
用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この種のサーボモータ
は、同図(B)に曲線pで示すように、速度(回転数)
に対して出力(ワット)が比例する出力特性を有してい
る。パンチプレスの駆動に使用する場合、適正なパンチ
加工が可能となる必要最低出力WL ′が得られるモータ
速度NL ′から出力曲線pの直線度が保たれる最大のモ
ータ速度Nb′までの速度範囲で使用される。しかし、
パンチ加工では、連続打ち抜きを行って板材の切断を行
うニブリング加工等において、高速のパンチ動作が求め
られており、前記の速度範囲(NL ′−Nb′)ではパ
ンチ加工の高速化が難しい。サーボモータを、速度変化
に対する出力変化の割合が小さい特性のもの(図4
(B)の曲線pの傾斜が緩やかなもの)とすれば、高速
加工は可能となるが、低速時に出力不足となる。
【0004】この発明は、上記の課題を解消するもので
あり、使用できるサーボモータの速度範囲を広げると共
に、低速時の出力不足を解消できるパンチプレス駆動装
置を提供することを目的とする。この発明の他の目的
は、簡単な構成でサーボモータの出力特性を可変とする
ことである。この発明のさらに他の目的は、無駄な出力
を少なくして省エネルギを図ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形
態に対応する図1を参照して説明する。このパンチプレ
ス駆動装置は、パンチ(5)をサーボモータ(2)で駆
動するパンチプレス駆動装置であって、前記サーボモー
タ(2)の速度に対するトルクを調整する出力特性調整
手段(11B)を設け、パンチ(5)の速度が所定速度
を超えたときに、トルクを下げるように前記出力特性調
整手段(11B)を制御する切換制御手段(16)を設
けたものである。一般的にサーボモータ(2)は、モー
タ速度に対してトルク一定、出力比例の特性があり、モ
ータ出力とトルクの関係は、(出力)=(定数)×(ト
ルク)×(速度)である。そのため、上記の構成とする
ことで、低速のときは、速度に対してトルクが大きくな
る出力特性として運転されることにより、出力不足が防
げる。また、高速になると、トルクが下がるように出力
特性を変えることで、速度に対する出力変化の直線性が
得られる速度が高速域まで得られ、高速運転が可能とな
る。高速時は、トルクが小さくても、大きな出力が得ら
れるため、トルクを下げてもパンチ加工に支障は生じな
い。
【0006】上記構成において、前記出力特性調整手段
(11B)を、サーボモータ(2)の一次巻線(10)
に設けた少なくとも1つの中間端子とし、前記切換制御
手段(16)を、前記一次巻線(10)に電源(14)
を接続する端子(11A,11B)を切り換えるものと
しても良い。これにより、簡単な構成で出力特性を可変
とできる。また、前記切換制御手段(16)は、前記一
次巻線(10)の全長使用時において、前記中間端子
(11B)までの巻線部分(10b)のみの使用であっ
ても必要最低出力が得られるモータ速度に達したときに
切換を行うものとしても良い。一次巻線(10)の全長
使用時に、その速度に対する出力の曲線の直線性が得ら
れる最大範囲でモータ特性を切り換えても動作に支障は
ないが、この構成のように中間端子(11B)までの巻
線部分(10b)のみの使用であっても必要最低出力が
得られるモータ速度に達したときに切換を行うと、小ト
ルクで運転される期間が長くなり、使用電力が節減され
る。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図1ない
し図3に基づいて説明する。パンチプレス1は、サーボ
モータ2の回転出力を運動変換機構3を介してラム4の
昇降動作に変換し、ラム4に連結されたパンチ5とダイ
6の間で板材Wのパンチ加工を行うものである。パンチ
およびダイ6は、上下のタレット7,8に設置されてい
る。前記運動変換機構3は、サーボモータ2の回転を水
平方向の往復直線運動に変換するクランク機構と、その
変換された往復直線運動をラム4の上下方向の往復直線
運動に変換するトグル機構(いずれも図示せず)で構成
される。サーボモータ2は、パンチプレス1の全体を制
御するコンピュータ式のNC装置9で制御される。NC
装置9は、プログラマブルコントローラを備えたもので
ある。
【0008】サーボモータ2は、三相の誘導モータから
なり、その固定子巻線である一次巻線は、図1(B)に
示すようにY形結線としてある。一次巻線の各相の巻線
10は、いずれも中間端子11Bを設けて複数(この例
では2個)の直列接続された巻線部分10a,10bに
分けてある。これら中間端子11Bにより、サーボモー
タ2の速度に対するトルクを調整する出力特性調整手段
が構成される。各相の終端の端子11Aと中間端子11
Bとは、電源14に対して各々スイッチ15で切り換え
て接続可能としてある。
【0009】これらスイッチ15は、切換制御手段16
で切り換えられる。切換制御手段16は電子回路等から
なり、モータ速度の検出手段17の検出値からパンチ5
の速度が所定速度を超えたことを判定して端子11Aか
ら端子11Bに接続を切り換え、かつ所定速度以下にな
ると元の接続状態に再度切り換える操作を行う。速度上
昇時と、速度加工時の接続切換を行う前記所定速度は、
互いに異なる値としても良い。速度上昇時の所定速度
は、詳しくは次の速度としている。すなわち、中間端子
11Bまでの一次巻線10の使用であっても必要最低出
力WL (図2(A))が得られるモータ速度としてあ
る。
【0010】上記構成の動作説明する。サーボモータ2
の一次巻線10の全線10a,10bを使用した場合の
モータ速度(回転数)に対する出力(ワット)の出力特
性は、図2(A)に曲線aで示すようになり、速度Nc
までは直線性(比例関係)を保持する。中間端子11B
に接続して巻線部分10bのみを使用する場合の出力特
性は、同図に曲線bで示すように、前記曲線aよりも緩
傾斜となり、前記速度NC よりも高速の速度Ndまで直
線性を保持する。サーボモータ2のトルクは、各巻線の
使用状態において、図3(A)のように速度に対して一
定であり、全巻線部分10a,10bを使用した場合の
トルクTcに比べて、一部の巻線部分10bのみを使用
した場合のトルクTdは小さくなる。このように、接続
する端子11A,11Bを切り換えることで、サーボモ
ータ2の速度に対する出力の特性が可変となる。
【0011】サーボモータ2の駆動開始時は、スイッチ
15が端子11A側に接続状態となっており、一次巻線
10の全線10a,10bが使用される。このとき、前
記曲線aで示される出力がパンチ加工に必要な必要最低
出力WL に達する速度NL から、直線性の保たれる最大
出力の速度Ncまではこの状態で正常な運転が可能であ
るが、ここではこの速度Ncに達するまでの速度Nbで
スイッチ15の切換を行う。速度Nbは、中間端子11
Bまでの巻線部分10bのみを使用した場合に、曲線b
で示されるモータ出力が必要最低出力WL に達するとき
の速度である。このように巻線10の使用部分を少なく
してモータ特性を変えることにより、全巻線を使用する
場合に直線性が保持される最大速度NC よりも高速の速
度Ndまで直線性が保たれることになる。そのため、サ
ーボモータ2の使用可能な速度範囲がNL 〜Nd(A+
B)と広がる。特に高速域が広がり、したがってニブリ
ング加工等において、高速のパンチ加工が可能となる。
【0012】巻線部分10bのみを使用する場合、トル
クは図3(A)および図2(B)に曲線Tdで示すよう
に小さくなるが、モータ出力とトルクの関係は、(出
力)=(定数)×(トルク)×(速度)であり、巻線部
分10bのみを使用するときは高速時であるため、出力
不足とならない。パンチプレス1の打抜動力は、図3
(B)に示すように、パンチ速度に対して出力一定の特
性を示すため、前記のようにサーボモータの特性を可変
とすることで、サーボモータ2の特性をプレス特性に近
づけることになり、効果的なサーボモータ2の利用が行
える。出力特性の切換は、前記のように巻線部分10b
のみで必要最低出力WL が得られる速度Nbで行ってお
り、この速度Nbは全巻線を使用する場合の最大速度N
cよりも遅い速度であるが、このように早く切り換える
ことで、小トルクでの使用期間が長くなり、無駄な電力
使用が少なくなって省エネルギが図られる。
【0013】なお、前記実施形態では、中間端子11B
を中央の1箇所とし、巻線10を半分ずつに分けたが、
中間端子11Bを設ける箇所は希望の出力特性が得られ
るように、巻線10の任意の箇所しても良く、また中間
端子11Bを巻線10の複数箇所に設け、3段階以上に
出力特性が変わるようにしても良い。また、サーボモー
タ2の出力特性を変える構成は、中間端子11Bを設け
る構成に限らず、種々の構成とできる。さらに、この発
明は、サーボモータ2が3相の誘導モータである場合に
限らず、2相の誘導モータや、同期モータ、直流モータ
である場合にも適用することができる。
【0014】
【発明の効果】この発明のパンチプレス駆動装置は、パ
ンチをサーボモータで駆動するパンチプレス駆動装置で
あって、前記サーボモータの速度に対するトルクを調整
する出力特性調整手段を設け、パンチの速度が所定速度
を超えたときに、トルクを下げるように前記出力特性調
整手段を制御する切換制御手段を設けたため、使用でき
るサーボモータの速度範囲を広げると共に、低速時の出
力不足を解消することができる。前記出力特性調整手段
を、サーボモータの一次巻線に設けた少なくとも1つの
中間端子とし、前記切換制御手段を、前記一次巻線に電
源を接続する端子を切り換えるものとした場合は、簡単
な構成でサーボモータの出力特性を可変とできる。ま
た、前記切換制御手段が、前記一次巻線の全長使用時に
おいて、前記中間端子までの巻線部分のみの使用であっ
ても必要最低出力が得られるモータ速度に達したときに
切換を行うものとした場合は、無駄に大トルクで運転す
ることが避けられ、使用電力が節減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)はこの発明の一実施形態にかかるパンチ
プレス駆動装置を用いたパンチプレスの概念図、(B)
はそのパンチプレス駆動装置の構成説明図である。
【図2】(A)はサーボモータの速度に対する出力の特
性図、(B)は同サーボモータの特性切換時のトルク変
化の説明図である。
【図3】(A)はサーボモータの速度に対するトルクの
説明図、(B)はパンチプレスのパンチ速度に対する出
力の特性図である。
【図4】従来のサーボモータの一次巻線を示す回路図、
(B)はその速度に対する出力の特性図である。
【符号の説明】
1…パンチプレス 10…巻線 2…サーボモータ 10a,10b…巻線部分 3…運動変換機構 11A…終端の端子 4…ラム 11B…中間端子(出力特性
調整手段) 5…パンチ 14…電源 6…ダイ 15…スイッチ 7,8…タレット 16…切換制御手段 9…NC装置 17…検出手段

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パンチをサーボモータで駆動するパンチ
    プレス駆動装置であって、前記サーボモータの速度に対
    するトルクを調整する出力特性調整手段を設け、パンチ
    の速度が所定速度を超えたときに、トルクを下げるよう
    に前記出力特性調整手段を制御する切換制御手段を設け
    たパンチプレス駆動装置。
  2. 【請求項2】 前記出力特性調整手段は、サーボモータ
    の一次巻線に設けた少なくとも1つの中間端子からな
    り、前記切換制御手段は前記一次巻線に電源を接続する
    端子を切り換えるものである請求項1記載のパンチプレ
    ス駆動装置。
  3. 【請求項3】 前記切換制御手段は、前記一次巻線の全
    長使用時において、前記中間端子までの巻線部分のみの
    使用であっても必要最低出力が得られるモータ速度に達
    したときに切換を行うものである請求項2記載のパンチ
    プレス駆動装置。
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