JP3628624B2 - フライホイールの制動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鍛造プレスのフライホイールの制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鍛造プレスは、機械ベッド上に載置した金型内にラムを降下させて金型内の素材を押圧変形させて金属素材を製品として鍛造加工するプレス機械であるが、ラムをクランク軸で昇降動させる主軸の延長上には必ずフライホイールが装備されている。このフライホイールは、金属素材の製品への加工を連続して行なう際に、ラムを上昇から下降へ主軸の回転を停止することなく動作させることによってラムの下降から上昇までの１回当りの成形作業に必要なモータの消費電力をできるだけ小さく抑制するために必要とされるものであり、フライホイールに回転エネルギを蓄積することにより消費電力の有効利用を図っている。
【０００３】
このようなフライホイールを用いて消費電力の有効利用を図るようにした鍛造プレス装置は、１日、又は１連の鍛造加工の運転が終了すると、電源を遮断して装置を停止させるが、フライホイールにはその回転を強制的に停止させるため、フライホイールの外周面に当接し、接触自在なフライホイールブレーキが一般には備えられている。このフライホイールブレーキは、エアーシリンダでライニングをフライホイールに押し付け、機械的な摩擦力で回転を停止させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鍛造プレス装置のフライホイールは、質量が大きく回転慣性が大きいため、これを駆動するモータの電源を遮断しただけではその保有する回転エネルギで数十分間空転を続け、自然停止するまでにかなりの時間がかかる。作業終了後であってもフライホイールが空転し続けると、万が一の事故など不測の事態が生じるような危険な状況が残るため、このような状況を残さないように強制的に停止させる必要がある。
【０００５】
鍛造プレス装置では、このようなフライホイールを強制的に停止させる手段としては、前述したように、フライホイールブレーキを用いた機械的な制動手段を採用しているが、ブレーキライニングは長期間使用すると摩耗して交換しなければならない。又、フライホイールが大きいのに対し、フライホイールブレーキは運転終了時の停止制動のためのみに補助的に設けられるため制動力が小さく、制動開始後完全停止までに約３０〜４０秒程度という比較的長い制動時間が掛かる。さらに、機械的なブレーキではフライホイールに対し一方からブレーキ手段を押し付けているので、フライホイールの主軸に曲げモーメントを付加し、主軸の軸受に悪影響を及ぼす虞れがある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、鍛造プレスのフライホイールが連結された主軸を回転駆動する電動機に電源を供給する電源回路に対し、電動機への電源がスイッチ信号により遮断されると、その信号により電源ラインから電源が入力され、その交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機の固定子に供給して電動機を制動する制動回路を並設し、この制動回路を電源を入力するための電源切替スイッチと、回路のインピーダンスを調整するトランスと、このトランスを介して供給される交流電力を直流電力に変換するダイオードによる整流回路とから構成したフライホイールの制動装置としたのである。
【０００７】
上記の構成としたこの発明のフライホイールの制動装置は、鍛造プレスの運転を停止した際にフライホイールの空転を電気的な制動力で停止させる。運転停止のスイッチ信号により電動機へ電源を供給している電源回路が遮断されると、その電源回路から制動回路へ電源が供給される。制動回路では供給される三相交流電力を直流電力に変換し、これを電動機の固定子巻線へ供給する。
【０００８】
上記直流電力が固定子巻線へ与えられると、これによって生じる磁界が、なお回転し続けているフライホイールに連結されている電動機の回転子の回転を阻止する方向に作用して電気的な制動が電動機に働き、これによってフライホイールの回転が制動される。
【０００９】
制動回路ではトランスの容量を電動機に対し適宜設定することによりインピーダンスの調整をし、これによって制動時間が調整できる。整流回路ではダイオードを用いて整流すると同時に逆流電力が流れるのを阻止している。又、トランスから整流回路へ送られる三相交流電力に対してはノイズフィルタを挿入しておくと、トランスからの電力を安定供給できる。
【００１０】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は鍛造プレス１の動力部に電源を供給する電源系統を示す概略図である。鍛造プレス１は、フライホイール２を連結した主軸であるクランク軸３に、図示しないスライドの上端が連結され、フライホイール２には無端ベルト４を介してモータ５の回転力が伝達されることによりスライドを昇降駆動して機械ベッド上の金型内の金属素材を鍛造加工するように形成されている。モータ５へは制御回路１０からの制御信号により作動する配電盤１１を経由して電源ラインから電源が供給される。
【００１１】
配電盤１１は、スイッチＳから始動信号が制御回路１０を介して送られると配電盤１１内のスイッチをＯＮにして電源を供給しモータ５を駆動する。モータの始動時や定格運転時の電流、電圧は制御回路１０からの制御により適宜調整される。このような電源回路を有するモータ５を、鍛造プレス１の１日、又は１連の作業が終了した際に停止させるために、この実施形態では、上記電源回路と並列に制動回路１２を有し、この制動回路１２で変換された直流電力をモータ５の固定子巻線に供給してモータ５に電気的な制動力を付与するようにしている。
【００１２】
制動回路１２は、図２に示すように、モータ５の１次側の電源ラインから電源が供給されるよう接続されており、供給された交流電力はブレーカ（Ｂｒ）１２ａ、ナイフスイッチ１２ｂを経由してトランス１２ｃへ送られる。トランス１２ｃではインピーダンスを調整し、その交流電力はフューズ（Ｆｕ）１２ｄで安全性を保証し、ノイズフィルタ（Ｆｉ）１２ｅにより交流電力に含まれるノイズ成分を除去して安定した電力が整流回路１２ｆへ送られる。整流回路１２ｆはダイオードを用いて構成されており、交流電力を整流すると共に逆電流が流れるのを防止している。
【００１３】
整流回路１２ｆで整流された直流電力は、モータ５の固定子の巻線に供給され、フライホイール２に直結されているモータ５の回転子に対して固定子に与えられた直流電力による磁界を作用させることによりその回転を阻止するように働き、これによってモータ５の回転を制動する。なお、図示していないが、配電盤１１内にはモータ５に供給される電源ラインの三相交流電力をモータ５の始動時、負荷時及び軽負荷時などの変動状態に応じて電流、電圧について調整する手段を備えており、これら調整手段は制御回路１０からの制御信号により制御され、又、スイッチＳからの停止信号が制御回路１０を経て図示のスイッチ１１ａに送られるとモータ５への給電が遮断される。そして、モータ５への給電が遮断されると同時に、制御回路１０からの信号により制御回路１２のナイフスイッチ１２ｂが投入され電源が供給される。
【００１４】
上記のように構成された鍛造プレスの制動回路１２を含む電源回路では、鍛造プレス１の運転停止時に制動回路１２によりモータ５の回転を制動してフライホイール２の回転を停止させることができる。鍛造プレス１が、１日又は１連の加工運転を終了すると、スイッチＳから停止信号が制御回路１０へ入力され、その制御信号により配電盤１１のスイッチ１１ａを介してモータ５への電源が遮断されると共に、制動回路１２のナイフスイッチ１２ｂがオンとなり電源が供給される。制動回路１２では、前述したように、三相交流電力を整流回路１２ｆで整流し、その直流電力がモータ５の固定子巻線に供給される。
【００１５】
しかし、モータ５への電源ラインからの給電は遮断されているとしても、フライホイール２の回転エネルギが大きいため遮断直後にはなおモータ５はフライホイール２の回転慣性により回り続けている。このため、制動回路１２から供給される直流電力による磁界の作用により回転子の回転を阻止するように電気的な制動力が作用しモータ５の回転が急速に減速される。この時、制動回路１２からの直流電力を供給されている固定子巻線の磁界内で回転子が回転することによってモータ５には回生電流が生じるが、これについては電源ラインは遮断されているため逆流することはない。なお、トランス１２ｃは、その容量をモータ５に対し適宜設定することによりインピーダンス調整が行なわれ、これによって制動時間が調整される。
【００１６】
以上のような制動回路１２によるモータ５の停止制動では、機械式のフライホイールブレーキによる停止制動よりはるかに短い時間で完全停止に至る。その制動時間は、図示の例で機械式のホイールブレーキを備えた場合と制動回路１２による電気的な制動を実測した以下のデータからきわめて短いことが分かる。
【００１７】
鍛造プレス ２５００トン
モータ容量 １５０ｋｗ
フライホイール回転数 ６０ＲＰＭ
フライホイール保有エネルギ １４０，３００ｋｇＭ
フライホイール自然停止時間 １０分４８秒
・電気的ブレーキ
（トランス容量１３ＫＶＡの場合） ２０秒で停止
・機械的ブレーキ ３０秒で停止
なお、上記実施形態では従来の機械的な制動ブレーキを省略し、これに代えて制動回路１２を電源回路に並設することにより電気的な制動ブレーキを作用させる構成としたが、機械的な制動ブレーキを電気的に安全停止させた後の安全対策として並用してもよいことは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明のフライホイールの制動装置は鍛造プレスの電動機への電源回路に対し、運転停止時にその停止信号で電源が供給され、その交流電力を直流電力に変換して電動機へ送り、回転子の回転を阻止する制動力を与える制動回路を並設したものとしたから、機械的な制動手段でなく電気的な制動力でフライホイールの空転を制動でき、かつその制動時間を短縮して安全確実に制動できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の鍛造プレスの駆動部電源系統図
【図２】制動回路を含む電源回路の概略系統図
【符号の説明】
１ 鍛造プレス
２ フライホイール
３ クランク軸
４ 無端ベルト
５ モータ
１０ 制御回路
１１ 配電盤
１２ 制動回路
１２ｃ トランス
１２ｅ ノイズフィルタ
１２ｆ 整流回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、鍛造プレスのフライホイールの制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鍛造プレスは、機械ベッド上に載置した金型内にラムを降下させて金型内の素材を押圧変形させて金属素材を製品として鍛造加工するプレス機械であるが、ラムをクランク軸で昇降動させる主軸の延長上には必ずフライホイールが装備されている。このフライホイールは、金属素材の製品への加工を連続して行なう際に、ラムを上昇から下降へ主軸の回転を停止することなく動作させることによってラムの下降から上昇までの１回当りの成形作業に必要なモータの消費電力をできるだけ小さく抑制するために必要とされるものであり、フライホイールに回転エネルギを蓄積することにより消費電力の有効利用を図っている。
【０００３】
このようなフライホイールを用いて消費電力の有効利用を図るようにした鍛造プレス装置は、１日、又は１連の鍛造加工の運転が終了すると、電源を遮断して装置を停止させるが、フライホイールにはその回転を強制的に停止させるため、フライホイールの外周面に当接し、接触自在なフライホイールブレーキが一般には備えられている。このフライホイールブレーキは、エアーシリンダでライニングをフライホイールに押し付け、機械的な摩擦力で回転を停止させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、鍛造プレス装置のフライホイールは、質量が大きく回転慣性が大きいため、これを駆動するモータの電源を遮断しただけではその保有する回転エネルギで数十分間空転を続け、自然停止するまでにかなりの時間がかかる。作業終了後であってもフライホイールが空転し続けると、万が一の事故など不測の事態が生じるような危険な状況が残るため、このような状況を残さないように強制的に停止させる必要がある。
【０００５】
鍛造プレス装置では、このようなフライホイールを強制的に停止させる手段としては、前述したように、フライホイールブレーキを用いた機械的な制動手段を採用しているが、ブレーキライニングは長期間使用すると摩耗して交換しなければならない。又、フライホイールが大きいのに対し、フライホイールブレーキは運転終了時の停止制動のためのみに補助的に設けられるため制動力が小さく、制動開始後完全停止までに約３０〜４０秒程度という比較的長い制動時間が掛かる。さらに、機械的なブレーキではフライホイールに対し一方からブレーキ手段を押し付けているので、フライホイールの主軸に曲げモーメントを付加し、主軸の軸受に悪影響を及ぼす虞れがある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決する手段として、鍛造プレスのフライホイールが連結された主軸を回転駆動する電動機に電源を供給する電源回路に対し、電動機への電源がスイッチ信号により遮断されると、その信号により電源ラインから電源が入力され、その交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機の固定子に供給して電動機を制動する制動回路を並設し、この制動回路を電源を入力するための電源切替スイッチと、回路のインピーダンスを調整するトランスと、このトランスを介して供給される交流電力を直流電力に変換するダイオードによる整流回路とから構成したフライホイールの制動装置としたのである。
【０００７】
上記の構成としたこの発明のフライホイールの制動装置は、鍛造プレスの運転を停止した際にフライホイールの空転を電気的な制動力で停止させる。運転停止のスイッチ信号により電動機へ電源を供給している電源回路が遮断されると、その電源回路から制動回路へ電源が供給される。制動回路では供給される三相交流電力を直流電力に変換し、これを電動機の固定子巻線へ供給する。
【０００８】
上記直流電力が固定子巻線へ与えられると、これによって生じる磁界が、なお回転し続けているフライホイールに連結されている電動機の回転子の回転を阻止する方向に作用して電気的な制動が電動機に働き、これによってフライホイールの回転が制動される。
【０００９】
制動回路ではトランスの容量を電動機に対し適宜設定することによりインピーダンスの調整をし、これによって制動時間が調整できる。整流回路ではダイオードを用いて整流すると同時に逆流電力が流れるのを阻止している。又、トランスから整流回路へ送られる三相交流電力に対してはノイズフィルタを挿入しておくと、トランスからの電力を安定供給できる。
【００１０】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は鍛造プレス１の動力部に電源を供給する電源系統を示す概略図である。鍛造プレス１は、フライホイール２を連結した主軸であるクランク軸３に、図示しないスライドの上端が連結され、フライホイール２には無端ベルト４を介してモータ５の回転力が伝達されることによりスライドを昇降駆動して機械ベッド上の金型内の金属素材を鍛造加工するように形成されている。モータ５へは制御回路１０からの制御信号により作動する配電盤１１を経由して電源ラインから電源が供給される。
【００１１】
配電盤１１は、スイッチＳから始動信号が制御回路１０を介して送られると配電盤１１内のスイッチをＯＮにして電源を供給しモータ５を駆動する。モータの始動時や定格運転時の電流、電圧は制御回路１０からの制御により適宜調整される。このような電源回路を有するモータ５を、鍛造プレス１の１日、又は１連の作業が終了した際に停止させるために、この実施形態では、上記電源回路と並列に制動回路１２を有し、この制動回路１２で変換された直流電力をモータ５の固定子巻線に供給してモータ５に電気的な制動力を付与するようにしている。
【００１２】
制動回路１２は、図２に示すように、モータ５の１次側の電源ラインから電源が供給されるよう接続されており、供給された交流電力はブレーカ（Ｂｒ）１２ａ、ナイフスイッチ１２ｂを経由してトランス１２ｃへ送られる。トランス１２ｃではインピーダンスを調整し、その交流電力はフューズ（Ｆｕ）１２ｄで安全性を保証し、ノイズフィルタ（Ｆｉ）１２ｅにより交流電力に含まれるノイズ成分を除去して安定した電力が整流回路１２ｆへ送られる。整流回路１２ｆはダイオードを用いて構成されており、交流電力を整流すると共に逆電流が流れるのを防止している。
【００１３】
整流回路１２ｆで整流された直流電力は、モータ５の固定子の巻線に供給され、フライホイール２に直結されているモータ５の回転子に対して固定子に与えられた直流電力による磁界を作用させることによりその回転を阻止するように働き、これによってモータ５の回転を制動する。なお、図示していないが、配電盤１１内にはモータ５に供給される電源ラインの三相交流電力をモータ５の始動時、負荷時及び軽負荷時などの変動状態に応じて電流、電圧について調整する手段を備えており、これら調整手段は制御回路１０からの制御信号により制御され、又、スイッチＳからの停止信号が制御回路１０を経て図示のスイッチ１１ａに送られるとモータ５への給電が遮断される。そして、モータ５への給電が遮断されると同時に、制御回路１０からの信号により制御回路１２のナイフスイッチ１２ｂが投入され電源が供給される。
【００１４】
上記のように構成された鍛造プレスの制動回路１２を含む電源回路では、鍛造プレス１の運転停止時に制動回路１２によりモータ５の回転を制動してフライホイール２の回転を停止させることができる。鍛造プレス１が、１日又は１連の加工運転を終了すると、スイッチＳから停止信号が制御回路１０へ入力され、その制御信号により配電盤１１のスイッチ１１ａを介してモータ５への電源が遮断されると共に、制動回路１２のナイフスイッチ１２ｂがオンとなり電源が供給される。制動回路１２では、前述したように、三相交流電力を整流回路１２ｆで整流し、その直流電力がモータ５の固定子巻線に供給される。
【００１５】
しかし、モータ５への電源ラインからの給電は遮断されているとしても、フライホイール２の回転エネルギが大きいため遮断直後にはなおモータ５はフライホイール２の回転慣性により回り続けている。このため、制動回路１２から供給される直流電力による磁界の作用により回転子の回転を阻止するように電気的な制動力が作用しモータ５の回転が急速に減速される。この時、制動回路１２からの直流電力を供給されている固定子巻線の磁界内で回転子が回転することによってモータ５には回生電流が生じるが、これについては電源ラインは遮断されているため逆流することはない。なお、トランス１２ｃは、その容量をモータ５に対し適宜設定することによりインピーダンス調整が行なわれ、これによって制動時間が調整される。
【００１６】
以上のような制動回路１２によるモータ５の停止制動では、機械式のフライホイールブレーキによる停止制動よりはるかに短い時間で完全停止に至る。その制動時間は、図示の例で機械式のホイールブレーキを備えた場合と制動回路１２による電気的な制動を実測した以下のデータからきわめて短いことが分かる。
【００１７】
鍛造プレス ２５００トン
モータ容量 １５０ｋｗ
フライホイール回転数 ６０ＲＰＭ
フライホイール保有エネルギ １４０，３００ｋｇＭ
フライホイール自然停止時間 １０分４８秒
・電気的ブレーキ
（トランス容量１３ＫＶＡの場合） ２０秒で停止
・機械的ブレーキ ３０秒で停止
なお、上記実施形態では従来の機械的な制動ブレーキを省略し、これに代えて制動回路１２を電源回路に並設することにより電気的な制動ブレーキを作用させる構成としたが、機械的な制動ブレーキを電気的に安全停止させた後の安全対策として並用してもよいことは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明のフライホイールの制動装置は鍛造プレスの電動機への電源回路に対し、運転停止時にその停止信号で電源が供給され、その交流電力を直流電力に変換して電動機へ送り、回転子の回転を阻止する制動力を与える制動回路を並設したものとしたから、機械的な制動手段でなく電気的な制動力でフライホイールの空転を制動でき、かつその制動時間を短縮して安全確実に制動できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の鍛造プレスの駆動部電源系統図
【図２】制動回路を含む電源回路の概略系統図
【符号の説明】
１ 鍛造プレス
２ フライホイール
３ クランク軸
４ 無端ベルト
５ モータ
１０ 制御回路
１１ 配電盤
１２ 制動回路
１２ｃ トランス
１２ｅ ノイズフィルタ
１２ｆ 整流回路
Claims (2)
- 鍛造プレスのフライホイールが連結された主軸を回転駆動する電動機に電源を供給する電源回路に対し、電動機への電源がスイッチ信号により遮断されると、その信号により電源ラインから電源が入力され、その交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機の固定子に供給して電動機を制動する制動回路を並設し、この制動回路を電源を入力するための電源切替スイッチと、回路のインピーダンスを調整するトランスと、このトランスを介して供給される交流電力を直流電力に変換するダイオードによる整流回路とから構成したフライホイールの制動装置。
- 前記トランスから出力される電力を整流回路へ送るライン中にノイズフィルタを設けたことを特徴とする請求項１に記載のフライホイールの制動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001089849A JP3628624B2 (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | フライホイールの制動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001089849A JP3628624B2 (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | フライホイールの制動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002291269A JP2002291269A (ja) | 2002-10-04 |
| JP3628624B2 true JP3628624B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=18944715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001089849A Expired - Fee Related JP3628624B2 (ja) | 2001-03-27 | 2001-03-27 | フライホイールの制動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3628624B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100488522B1 (ko) | 2003-02-07 | 2005-05-11 | 삼성전자주식회사 | 모터제어장치 |
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2001
- 2001-03-27 JP JP2001089849A patent/JP3628624B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002291269A (ja) | 2002-10-04 |
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