JP3790188B2 - パンチプレスのサーボドライブシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばタレットパンチプレスに適用されるパンチプレスのサーボドライブシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、パンチプレスには、ラムの駆動源としてサーボモータを用いる電動式のものがある。このようなパンチプレスによる打ち抜き加工では、加工中にきわめて大きい騒音が発生するので、この種の騒音をできるだけ減らすことが望まれている。
【０００３】
このような打ち抜き加工における騒音の発生原理は複雑で、ワークの材質、板厚その他各種の条件によってさまざまであるが、ラムの駆動による打ち抜き速度が速いときは騒音は大きく、打ち抜き速度が遅くなるほど騒音は小さくなり、また、打ち抜き速度が一定であれば、負荷が軽いときは騒音は小さく、負荷が重いほど騒音は大きくなることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動式のパンチプレスは、例えばトグルやフライホイールなどの機構を利用することで加工に必要なトルクを発生しているため、この機構によるイナーシャがラムの往復動を遅らせる原因となり、また、それに加えて、サーボモータの主軸とラムを上下動させる作動軸とは、ギヤなどの動力伝達機構を介してドライブされるため、この動力伝達機構によるロスや遅れも生じることが避けられない。そのため、サーボモータの速度を制御してもラムの駆動速度を追従させることが困難で、ラムを速度制御することに適していない。
【０００５】
これにより従来は、負荷の軽重にかかわらず、打ち抜き速度はほぼ一定に設定されるため、騒音を減らそうとして打ち抜き速度を低めに設定すれば、作業効率が大幅に低下してしまい、一方、作業効率の要請から打ち抜き速度を高めに設定すれば、大きな騒音が発生してしまい、結局、低騒音化と作業効率とを両立させることができないという問題があった。
【０００６】
そこで、例えばトグルやフライホイールなどの機構を利用せず、また、ギヤなどの動力伝達機構も介さずに、ラムを上下動させる作動軸をサーボモータで直接駆動することを想定してみる。すると、このようなサーボモータによる直接駆動によれば、打ち抜き速度を負荷に応じて自動的に加減できる可能性があり、それにより、低騒音化と作業効率との両立が図れる可能性がある。
【０００７】
ところで、加工に必要なトルクを発生するのに、トグルやフライホイールなどの機構を利用する場合と利用しない（サーボモータによる直接駆動の）場合とを比較すると、パンチプレスによる打ち抜き加工では、ラムを上下動させる高速動作用の運動エネルギーに加えて、打ち抜き加工時の大きな抜きエネルギーも必要であるため、直接駆動の場合の方が大きい定格のサーボモータが必要となる。
【０００８】
そして、このようなサーボモータによりラムを上下動させる作動軸を直接駆動するには、サーボモータに高速動作用の電力エネルギーおよび打ち抜き用の電力エネルギーを供給することが必要で、そのためサーボモータ用制御回路のピーク電力がかなり高くなることが避けられない。
【０００９】
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、打ち抜き速度を負荷に応じて自動的に加減することで、低騒音化と作業効率との両立を図ることができるとともに、サーボモータ用制御回路のピーク電力を低減することのできるパンチプレスのサーボドライブシステムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係るパンチプレスのサーボドライブシステムは、ラムを上下動させる作動軸を少なくともその一端に設置したサーボモータにより直接駆動して、板状のワークをパンチ金型で打ち抜くパンチプレスにおいて、前記サーボモータの制御用パワードライバの前段に、高周波電流成分をカットすることでピーク電流を抑制するリアクトルと、このピーク電流の抑制により不足する高速動作用の電力エネルギーおよび／または打ち抜き用の電力エネルギーを供給するコンデンサとを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の請求項２に係るパンチプレスのサーボドライブシステムは、ラムを上下動させる作動軸を少なくともその一端に設置したサーボモータにより直接駆動して、板状のワークをパンチ金型で打ち抜くパンチプレスにおいて、前記サーボモータの制御用パワードライバの前段に、高周波電流成分をカットすることでピーク電流を抑制するリアクトルと、前記サーボモータの減速期間中に発生し前記制御用パワードライバのダイオードを通して流れ込む回生電流を回生電力として蓄えるコンデンサとを備え、前記コンデンサが、前記ピーク電流の抑制により不足する高速動作用の電力エネルギーおよび／または打ち抜き用の電力エネルギーを供給することを特徴とするものである。
この発明の請求項３に係るパンチプレスのサーボドライブシステムは、請求項１または請求項２記載のパンチプレスのサーボドライブシステムにおいて、前記サーボモータを、互いに同一の速度−トルク特性に基づくトルクを合成して使うことで必要なラム圧力を発生可能な一対のサーボモータで構成し、前記一対のサーボモータを、前記作動軸の両端に互いに対向して設置し、両サーボモータの前記制御用パワードライバの前段に、前記リアクトルおよび前記コンデンサをそれぞれ設けたことを特徴とするものである。
この発明の請求項４に係るパンチプレスのサーボドライブシステムは、請求項３記載のパンチプレスのサーボドライブシステムにおいて、前記一対のサーボモータを、一方のサーボモータ用の前記制御用パワードライバと、他方のサーボモータ用の前記制御用パワードライバとを同一ゲート信号でドライブすることで、両サーボモータを一体として動作させるように構成し、前記一対のサーボモータの速度−トルク特性を、ワークの種類に応じて、軽い負荷から重い負荷まで最適な打ち抜きパターンが生成される速度−トルク特性に設定したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明によるパンチプレスのサーボドライブシステムの一実施の形態を示す要部の縦断面図、図２はその右側面図である。
【００１３】
タレットパンチプレス１０は、平行に立設したフレーム１１ａ、１１ｂに設けた軸受部１２ａ、１２ｂにエキセンシャフト２０が軸支されている。フレーム１１ａ、１１ｂ間のほぼ中央に位置するエキセンシャフト２０の偏心軸部２０ｅには、コンロッド２１を介してラム２２が取り付けられ、エキセンシャフト２０が回転または回動することで、コンロッド２１を介してラム２２がラムガイド２３に沿って上下動し、ラム２２の下端に取り付けられるストライカ２４もラム２２と一体に上下動する。そして、ラム２２が下降するとき、ストライカ２４が、タレット２５に装着してあるパンチ金型２６を押圧してワークを打ち抜くようになっている。
【００１４】
また、エキセンシャフト２０の両端延長部２０ａ、２０ｂはフレーム１１ａ、１１ｂから外方へ延び、この延長部２０ａ、２０ｂをモータ主軸３１ａ、３１ｂとするサーボモータ３０ａ、３０ｂが、フレーム１１ａ、１１ｂの外側にそれぞれ取り付けられている。
【００１５】
サーボモータ３０ａは、モータ主軸３１ａすなわちエキセンシャフト２０の延長部２０ａの周囲に、外周に偶数個（４個）の磁極用マグネット（永久磁石）３２ａを円周方向に沿って所定間隔（９０°間隔）で備えたスリーブ３３ａを嵌装してブッシュ３４ａで固定し、これによりロータ（回転子）３５ａを構成する。すなわち、サーボモータ３０ａのロータ３５ａは、エキセンシャフト２０の延長部２０ａと不可分一体のものであり、そのため、サーボモータ３０ａは、実質的にエキセンシャフト２０をロータ３５ａとして用いるものである。
【００１６】
また、サーボモータ３０ａは、三相電機子巻線Ｕａ、Ｖａ、Ｗａを巻いた外筒３６ａをロータ３５ａに外装してフレーム１１ａに固定し、これによりステータ（固定子）３７ａを構成する。
【００１７】
一方、サーボモータ３０ｂも、サーボモータ３０ａと同様に、モータ主軸３１ｂすなわちエキセンシャフト２０の延長部２０ｂの周囲に、外周に偶数個（４個）の磁極用マグネット（永久磁石）３２ｂを円周方向に沿って所定間隔（９０°間隔）で備えたスリーブ３３ｂを嵌装してブッシュ３４ｂで固定し、これによりロータ（回転子）３５ｂを構成することで、実質的にエキセンシャフト２０をロータ３５ｂとして用いるとともに、三相電機子巻線Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂを巻いた外筒３６ｂをロータ３５ｂに外装してフレーム１１ｂに固定し、これによりステータ（固定子）３７ｂを構成する。
【００１８】
このように、サーボモータ３０ａとサーボモータ３０ｂとは、同様のものであるが、ただし、互いにミラーイメージで対称に構成されたものであり、このミラーイメージで対称である点を除けば、互いに全く同一のものであって、互いのロータ３５ａ、ロータ３５ｂが一体に構成されるから、ロータ３５ａ、３５ｂの回転角度を検出するロータリエンコーダ３８は一方のサーボモータ３０ｂにのみ設けて共用され、また、互いに同一の速度−トルク特性を有し、この速度−トルク特性に基づくトルクを合成して使うことで、必要なラム圧力を発生する性能を有するものである。
【００１９】
すなわち、サーボモータ３０ａのロータ３５ａの磁極位置（磁極用マグネット３２ａの円周方向位置）と、サーボモータ３０ｂのロータ３５ｂの磁極位置（磁極用マグネット３２ｂの円周方向位置）とは、互いにミラーイメージで対称に位置決めして取り付けられ、また、サーボモータ３０ａの三相電機子巻線Ｕａ、Ｖａ、Ｗａの円周方向位置と、サーボモータ３０ｂの三相電機子巻線Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂの円周方向位置とは、互いにミラーイメージで対称に位置決めして取り付けられている。
【００２０】
そのため、図３に示すように、サーボモータ３０ａの制御回路であるサーボアンプ４０ａのパワードライバ４２ａと、サーボモータ３０ｂの制御回路であるサーボアンプ４０ｂのパワードライバ４２ｂとを、同一ゲート信号でドライブすれば、サーボモータ３０ａおよびサーボモータ３０ｂには、同位相、同一電流値の三相交流電流しか流れないから、サーボモータ３０ａのトルクベクトルとサーボモータ３０ｂのトルクベクトルとが同位相、同一となり、そのため、サーボモータ３０ａおよびサーボモータ３０ｂの合成トルクは、正確に、両サーボモータ３０ａ、３０ｂのトルクの和となる。この関係は、サーボモータ３０ａとサーボモータ３０ｂとが、図１，図３に示すように別体に構成されていようが、後述する図１０，図１２に示すように三相並列回路として一体に構成されていようが、全く同様である。
【００２１】
サーボアンプ４０ａは、図３に示すように、三相の商用交流電源をＡ−Ｄ変換するコンバータ４１ａと、パワードライバ４２ａと、パワードライバ４２ａの前段に設けられ、高周波電流成分をカットすることでピーク電流を抑制するリアクトル４３ａと、容量の大きい蓄電用のコンデンサ４４ａとで構成され、パワードライバ４２ａの６個のパワートランジスタＱがゲート信号でドライブされることで、パワードライバ４２ａの三相交流出力によってサーボモータ３０ａを駆動するものである。パワードライバ４２ａの各パワートランジスタＱには、サーボモータ３０ａの減速期間中に発生する回生電流を流すためのダイオードＤが接続してあり、回生電流はコンデンサ４４ａに流れ込んで回生電力として蓄えられる。コンデンサ４４ａは、この回生電力を用いて、リアクトル４３ａによるピーク電流の抑制により不足する電力エネルギー、すなわち、高速動作用の電力エネルギーおよび／または打ち抜き用の電力エネルギーを供給するものである。また、サーボアンプ４０ｂも、サーボアンプ４０ａと全く同様に構成されている。
【００２２】
このようなサーボアンプ４０ａ、４０ｂの制御により、サーボモータ３０ａ、３０ｂは、ラム２２がパンチング加工に要する所定の下降端位置Ｌと、この位置から戻されてラム２２下端のストライカ２４がパンチ金型２６上面から離れる上昇端位置Ｈとの間を上下動するように、エキセンシャフト２０をラム２２の両位置Ｌ、Ｈ間に相当する角度範囲だけ往復して回動させることで、ワークにパンチング加工を行なうようになっている。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、ラム２２の前記下降端位置Ｌは、エキセンシャフト２０の偏心量Ｅ（エキセンシャフト２０の軸線と偏心軸部２０ｅの軸線との距離）によって決まるラム２２の全上下動可能ストロークの下死点Ｂよりやや手前に設定され、また、ラム２２の前記上昇端位置Ｈは、ラム２２の全上下動可能ストロークの中間高さよりやや下方に設定される。すなわち、エキセンシャフト２０の前記往復回動角度範囲は、使用するパンチ金型２６のストロークにもよるが、約４０°〜６０°程度に設定される。
【００２４】
また、図４（ｂ）に示すように、サーボモータ３０ａ、３０ｂは、金型交換時、タレット回転時などには、エキセンシャフト２０の偏心軸部２０ｅ（すなわちラム２２）を上死点Ｔに位置決めする。そして、加工開始にともない、ラム２２を上死点Ｔから下降端位置Ｌまで下降して１回目のパンチング加工を行なった後、上昇端位置Ｈまで戻してその位置でラム２２を待機させ、２回目以降のパンチング加工では上昇端位置Ｈと下降端位置Ｌとの間を往復して回動させる。
【００２５】
さらに、エキセンシャフト２０の全周回転範囲のうち、つねに図４（ｂ）に示すように片側半周分だけを使用すると、潤滑油の行き渡り方をはじめ各部が均等に使用されることにならず、図４（ｃ）に示すように反対側の半周分も使用することが好ましいことから、サーボモータ３０ａ、３０ｂは、金型交換の都度またはタレット回転のたびに、あるいは、あらかじめ決められたパンチング回数ごとに、図４（ｂ）に示す側と図４（ｃ）に示す側とを切り換えて使用するようになっている。
【００２６】
次に、上記の実施の形態の作用について、まず図５〜図９に示す説明図を用いて説明する。
【００２７】
図５は、サーボモータ３０ａ、３０ｂの速度−トルク特性の一例（▲１▼、▲２▼）を示し、この図は、ラム２２にかかる負荷の大きさによって、その負荷の大きさに必要なラム２２の駆動トルクを発生するうえで、サーボモータ３０ａ、３０ｂが運転可能な速度の上限を示したものである。
【００２８】
図５からわかるように、サーボモータ３０ａ、３０ｂは、ラム２２にかかる負荷が軽いときは必要なトルクが小さいため、ラム２２の駆動速度が低下しなくてパンチングの打ち抜き速度は速く、一方、ラム２２にかかる負荷が重いほど必要なトルクが大きくなるため、ラム２２の駆動速度が低下してパンチングの打ち抜き速度は遅くなる。そのため、負荷が重いほどラム速度が低下することは、そのまま低騒音化につながるのである。しかも、このようなラム速度の低下は、作業効率を妨げるものではないことが、以下に示す実測に基づく波形データから明らかである。
【００２９】
図６はノーワークのときの波形、図７は薄板のワークを小径のパンチで打ち抜いたときの波形、図８は同じワークを大径のパンチで打ち抜いたときの波形、図９は厚板のワークを小径のパンチで打ち抜いたときの波形を示す。
【００３０】
図６に示すようにワークのないときは、ラム２２の１サイクルの前半において、速度カーブおよびトルクカーブはいずれも正転方向に立ち上がって一定値を保ち、これによりラム位置カーブは上昇端位置Ｈから下降端位置Ｌまで実質的に均一に下降する。つぎに、ラム２２の１サイクルの後半において、速度カーブおよびトルクカーブはいずれも逆転方向に立ち上がって一定値を保ち、これによりラム位置カーブは下降端位置Ｌから上昇端位置Ｈまで実質的に均一に上昇する。
【００３１】
図７に示すように、薄板のワークを小径のパンチで打ち抜くときは、ラム２２の１サイクルの前半における挙動が図６の場合と異なる。すなわち、初期動作は図６の場合と同様、速度カーブおよびトルクカーブはいずれも正転方向に立ち上がって一定値になり、これによりラム位置カーブは上昇端位置Ｈから実質的に均一に下降し始める。ところが、ラム２２下端のストライカ２４がパンチ金型２６を押し込んでその先端がワーク上面に当たることでワークから負荷を受けると、トルクカーブが急激に上昇するとともに速度カーブが減少し、これにともなってラム位置カーブの下降が緩やかに（遅く）なる。そして、パンチ金型２６の先端がワーク下面手前まで下降してワークから受ける負荷が急減すると、トルクカーブが急激に下降するとともに、速度カーブが速度減少分を取り戻すべく前記一定値を超えて加速し、これにともなってラム位置カーブも下降速度を加速する。その後ラム２２の１サイクルの後半では、図６の場合と同様に、ラム位置カーブは下降端位置Ｌから上昇端位置Ｈまで実質的に均一に上昇する。
【００３２】
図８に示すように、薄板のワークを大径のパンチで打ち抜くときは、ラム２２の１サイクルの前半における挙動が図７の場合と異なる。すなわち、初期動作は図７の場合と同様、速度カーブおよびトルクカーブはいずれも正転方向に立ち上がって一定値になり、これによりラム位置カーブは上昇端位置Ｈから実質的に均一に下降し始める。ところが、ラム２２下端のストライカ２４がパンチ金型２６を押し込んでワークから負荷を受けると、図７の場合に比べてパンチの直径が大きいためワークから受ける負荷が大きく、そのため、トルクカーブが図７の場合より大きく上昇するとともに速度カーブが図７の場合より大きく減少し、これにともなってラム位置カーブの下降が図７の場合よりずっと緩やかに（遅く）なる。そして、パンチ金型２６の先端がワーク下面手前まで下降してワークから受ける負荷が急減すると、トルクカーブが急激に下降するとともに、速度カーブが速度減少分を取り戻すべく図７の場合より大きく加速し、これにともなってラム位置カーブも下降速度を図７の場合より大きく加速する。その後ラム２２の１サイクルの後半では、図７の場合と同様に、ラム位置カーブは下降端位置Ｌから上昇端位置Ｈまで実質的に均一に上昇する。
【００３３】
図９に示すように、厚板のワークを小径のパンチで打ち抜くときも、図７の場合に比べてワークの板厚が厚いためワークから受ける負荷が大きく、そのためラム２２の１サイクルの前半における挙動が図７の場合と異なるが、図８の場合と比べれば大差はない。
【００３４】
このように、ラム２２にかかる負荷の大きさによって、速度カーブが減少してラム位置カーブの下降が緩やかに（遅く）なれば、その速度減少分を取り戻すべく速度カーブが一定値を超えて加速し、ラム位置カーブも下降速度を加速することで、負荷によるラム速度の低下は、ラム２２の１サイクル中における加減速として吸収・解消されてしまい、そのため、ラム２２の１サイクルを通じて要する時間には実質的な変化がなく、作業効率の妨げとはならない。
【００３５】
ここで、リアクトル４３ａ、４３ｂおよびコンデンサ４４ａ、４４ｂの作用について説明する。
【００３６】
リアクトル４３ａ、４３ｂの値をＬとすると、インピーダンスＺはＺ＝２πｆＬであるから、周波数の高い成分に対しては大きな抵抗となる。そのためリアクトル４３ａ、４３ｂは、高周波電流成分をカットすることでピーク電流を抑制することができるものであり、これによりサーボアンプ４０ａ、４０ｂのピーク電力が抑制されるため、Ｌ値がかなり大きなリアクトル４３ａ、４３ｂを用いることで、例えばトグルやフライホイールなどの機構を利用する場合に比べて、電力会社との契約電力を実質的に変更する必要のないピーク電力に調整することができる。
【００３７】
ところが、パンチプレスによる打ち抜き加工では、ラム２２を上下動させるエキセンシャフト２０を高速動作させるには大きな運動エネルギーが必要で、しかもその頻度も高いから、リアクトル４３ａ、４３ｂのＬ値がかなり大きくなると、サーボアンプ４０ａ、４０ｂからサーボモータ３０ａ、３０ｂへの高速動作用の電力エネルギー供給が間に合わない虞がある。また、パンチプレスによる打ち抜き加工では、打ち抜き加工時に大きな抜きエネルギーが必要であるから、リアクトル４３ａ、４３ｂのＬ値がかなり大きくなると、サーボアンプ４０ａ、４０ｂからサーボモータ３０ａ、３０ｂへの打ち抜き動作用の電力エネルギー供給が不足する虞がある。
【００３８】
そこで、このようなサーボアンプ４０ａ、４０ｂからサーボモータ３０ａ、３０ｂへの高速動作用の電力エネルギー供給、および／または、打ち抜き動作用の電力エネルギー供給を補うために、コンデンサ４４ａ、４４ｂを設けてあり、容量がかなり大きなコンデンサ４４ａ、４４ｂを用いることで、高速動作用に必要な電力エネルギーおよび／または打ち抜き動作用に必要な電力エネルギーを、サーボアンプ４０ａ、４０ｂからサーボモータ３０ａ、３０ｂへ充分に供給することができる。
【００３９】
したがって、Ｌ値がかなり大きなリアクトル４３ａ、４３ｂを用いるとともに、容量がかなり大きなコンデンサ４４ａ、４４ｂを用いることで、ピーク電力を所望に応じて低減することができるとともに、タレットパンチプレス１０の本来の性能に応じた高速パンチング加工を実行することができる。
【００４０】
図１０は、この発明によるパンチプレスのサーボドライブシステムの他の実施の形態を示す要部の縦断面図、図１１はその右側面図である。
【００４１】
このタレットパンチプレス１１０は、一対のサーボモータ３０ａ、３０ｂに代えて、図１２に示すように、サーボモータ３０ａ、３０ｂを三相並列回路として一体に構成した１台のサーボモータ１３０を使用したものであり、サーボモータ３０ａ、３０ｂと同様の速度−トルク特性を有するものである。そのため、サーボモータ１３０は、サーボモータ３０ａまたは３０ｂの一方と比べると大型であり、それに応じて、エキセンシャフト１２０は一端にのみ、延長部２０ａに比べて長く延びた延長部１２０ａが形成され、この延長部１２０ａをモータ主軸１３１とするサーボモータ１３０が、フレーム１１１ａの外側に取り付けられている。
【００４２】
このパンチプレスのサーボドライブシステム１０１のその他の構成は、図１〜図３に示すパンチプレスのサーボドライブシステム１と同様のものであるので、同様の部分に図１〜図３で使用した符号に１００を加えた符号をつけて示すことで、パンチプレスのサーボドライブシステム１０１の各部の構成についての詳細な説明は省略する。また、このパンチプレスのサーボドライブシステム１０１の作用も、サーボアンプ１４０ａ、１４０ｂの作用を含めて、パンチプレスのサーボドライブシステム１と同様である。
【００４３】
このような、サーボモータ１３０が１台のみ（シングルドライブ）のタレットパンチプレス１１０と、一対のサーボモータ３０ａ、３０ｂを備えたツインドライブのタレットパンチプレス１０とを比較すると、つぎのような違いがある。すなわち、シングルドライブのタレットパンチプレス１１０の場合は、サーボモータ１３０の重量による応力をフレーム１１１ｂのみで受けるため、フレーム１１１ａ、１１１ｂに歪みが生じる。また、サーボモータ１３０の発熱により、熱の不均一による歪みも生じる。また、軸受部１１２ａ、１１２ｂの応力も互いに異なる。したがって、これらに対する対策を講じる必要がある。これに対し、ツインドライブのタレットパンチプレス１０の場合は、応力歪みがなくなり、熱も分散・平均化されるという利点がある。
【００４４】
なお、上記の実施の形態では、エキセンシャフト２０の両端延長部２０ａ、２０ｂ自体を、サーボモータ３０ａ、３０ｂの主軸３１ａ、３１ｂとして構成したが、これに限定するものでなく、例えば、エキセンシャフト２０と主軸３１ａ、３１ｂとを別部材として構成し、ボルト止めその他適宜の手段によりエキセンシャフト２０の両端部に主軸３１ａ、３１ｂをそれぞれ固着することで、両者を一体に構成することが可能であり、また、エキセンシャフト１２０とサーボモータ１３０の主軸１３１との関係も同様である。
【００４５】
【発明の効果】
この発明は以上のように、ラムを上下動させる作動軸を少なくともその一端に設置したサーボモータにより直接駆動して、板状のワークをパンチ金型で打ち抜くパンチプレスにおいて、前記サーボモータの制御用パワードライバの前段に、高周波電流成分をカットすることでピーク電流を抑制するリアクトルと、このピーク電流の抑制により不足する高速動作用の電力エネルギーおよび／または打ち抜き用の電力エネルギーを供給するコンデンサとを備えた構成としたので、サーボモータ用制御回路のピーク電力を低減することができるとともに、このピーク電力の低減により不足する虞のある高速動作用の電力エネルギーおよび／または打ち抜き用の電力エネルギーをサーボモータへ充分に供給することができ、これによりパンチプレスの本来の性能に応じた高速パンチング加工を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるパンチプレスのサーボドライブシステムの一実施の形態を示す要部の縦断面図である。
【図２】図１に示す要部の右側面図である。
【図３】図１のサーボモータとそれを駆動するサーボアンプの構成例を示す結線図である。
【図４】エキセンシャフト／ラムの作動領域を示す説明図である。
【図５】サーボモータの速度−トルク特性の一例を示す図である。
【図６】ノーワークのときの実測に基づく波形を示す図である。
【図７】薄板のワークを小径のパンチで打ち抜いたときの実測に基づく波形を示す図である。
【図８】薄板のワークを大径のパンチで打ち抜いたときの実測に基づく波形を示す図である。
【図９】厚板のワークを小径のパンチで打ち抜いたときの実測に基づく波形を示す図である。
【図１０】この発明によるパンチプレスのサーボドライブシステムの他の実施の形態を示す要部の縦断面図である。
【図１１】図１０に示す要部の右側面図である。
【図１２】図１０のサーボモータとそれを駆動するサーボアンプの構成例を示す結線図である。
【符号の説明】
１、１０１ パンチプレスのサーボドライブシステム
１０、１１０ タレットパンチプレス
１１ａ、１１ｂ、１１１ａ、１１１ｂ フレーム
１２ａ、１２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ 軸受部
２０、１２０ エキセンシャフト
２０ａ、２０ｂ、１２０ａ 延長部
２０ｅ、１２０ｅ 偏心軸部
２１、１２１ コンロッド
２２、１２２ ラム
２３、１２３ ラムガイド
２４、１２４ ストライカ
２５、１２５ タレット
２６、１２６ パンチ金型
３０ａ、３０ｂ、１３０ サーボモータ
３１ａ、３１ｂ、１３１ モータ主軸
３２ａ、３２ｂ、１３２ 磁極用マグネット（永久磁石）
３３ａ、３３ｂ、１３３ スリーブ
３４ａ、３４ｂ、１３４ ブッシュ
３５ａ、３５ｂ、１３５ ロータ（回転子）
３６ａ、３６ｂ、１３６ 外筒
３７ａ、３７ｂ、１３７ ステータ（固定子）
３８、１３８ ロータリエンコーダ
４０ａ、４０ｂ、１４０ａ、１４０ｂ サーボアンプ
４１ａ、４１ｂ、１４１ａ、１４１ｂ コンバータ
４２ａ、４２ｂ、１４２ａ、１４２ｂ パワードライバ
４３ａ、４３ｂ、１４３ａ、１４３ｂ リアクトル
４４ａ、４４ｂ、１４４ａ、１４４ｂ コンデンサ

Claims (4)

1. ラムを上下動させる作動軸を少なくともその一端に設置したサーボモータにより直接駆動して、板状のワークをパンチ金型で打ち抜くパンチプレスにおいて、
   前記サーボモータの制御用パワードライバの前段に、高周波電流成分をカットすることでピーク電流を抑制するリアクトルと、このピーク電流の抑制により不足する高速動作用の電力エネルギーおよび／または打ち抜き用の電力エネルギーを供給するコンデンサとを備えたことを特徴とするパンチプレスのサーボドライブシステム。
2. ラムを上下動させる作動軸を少なくともその一端に設置したサーボモータにより直接駆動して、板状のワークをパンチ金型で打ち抜くパンチプレスにおいて、
   前記サーボモータの制御用パワードライバの前段に、高周波電流成分をカットすることでピーク電流を抑制するリアクトルと、前記サーボモータの減速期間中に発生し前記制御用パワードライバのダイオードを通して流れ込む回生電流を回生電力として蓄えるコンデンサとを備え、
   前記コンデンサが、前記ピーク電流の抑制により不足する高速動作用の電力エネルギーおよび／または打ち抜き用の電力エネルギーを供給することを特徴とするパンチプレスのサーボドライブシステム。
3. 前記サーボモータを、互いに同一の速度−トルク特性に基づくトルクを合成して使うことで必要なラム圧力を発生可能な一対のサーボモータで構成し、
   前記一対のサーボモータを、前記作動軸の両端に互いに対向して設置し、両サーボモータの前記制御用パワードライバの前段に、前記リアクトルおよび前記コンデンサをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のパンチプレスのサーボドライブシステム。
4. 前記一対のサーボモータを、一方のサーボモータ用の前記制御用パワードライバと、他方のサーボモータ用の前記制御用パワードライバとを同一ゲート信号でドライブすることで、両サーボモータを一体として動作させるように構成し、
   前記一対のサーボモータの速度−トルク特性を、ワークの種類に応じて、軽い負荷から重い負荷まで最適な打ち抜きパターンが生成される速度−トルク特性に設定したことを特徴とする請求項３記載のパンチプレスのサーボドライブシステム。

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