JP4587326B2 - プレス機械のエネルギー蓄積装置及びプレス機械 - Google Patents
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Description
従来のプレス機械(機械プレス)101は、図6に示すように、下型を装着するボルスタ102と、上型を装着して上下方向に移動するスライド103と、このスライド103を駆動するクランク軸104と、このクランク軸104とスライド103とを連結するコネクティングロッド105と、クランク軸104を駆動するメインギヤ106a及びこのメインギヤ106aと噛み合うピニオンギヤ106bと、機械フレームと一体となっているブレーキ板107と、駆動力を発生する三相誘導電動機などの駆動モータ108と、ピニオンギヤ106bと一体であり回転エネルギーを蓄積するフライホイール109と、駆動モータ108の駆動力をフライホイール109に伝達する駆動ベルト110と、クランク軸104を回転するときにはフライホイール109側に押し付けられ、クランク軸104を停止するときにはブレーキ板107側に押し付けられるクラッチ板111と、駆動モータ108を起動する起動スイッチ112と、駆動モータ108の回転速度を検出する回転速度検出器113と、駆動モータ108を動作制御するインバータなどのモータコントロール部114と、このモータコントロール部114に速度指令したり、駆動モータ108の回転速度に応じてクラッチ板111を動作制御するプレスコントロール部115などを備えている。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、スライド(3)を駆動する駆動軸(4)と、電源からの電流によって前記駆動軸を駆動する駆動モータ(9)とを備えるプレス機械(1)のエネルギー蓄積装置であって、前記電源からエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積部(24,34)と、前記エネルギーを前記電源から蓄積する蓄積動作に切り替える切替部(25,35)と、前記エネルギー蓄積部が蓄積動作するように前記切替部を制御する制御部(26,36)とを備え、前記エネルギー蓄積部は、前記電源に流れるピーク電流を抑えるようにこの電源の電圧よりも高い電圧をこの電源から蓄積し、前記電源に流れるピーク電流を抑えるためにこの電源の電圧よりも高い電圧を前記駆動モータに放電し、前記駆動モータは、前記エネルギー蓄積部がエネルギーを全て放出したときには、前記電源から供給されるエネルギーによって前記駆動軸を駆動することを特徴とするプレス機械のエネルギー蓄積装置で(21,31)ある。
以下、図面を参照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明する。
図1は、この発明の第1実施形態に係るプレス機械の構成図である。図2は、この発明の第1実施形態に係るプレス機械のモータコントロール部の構成図である。図3は、この発明の第1実施形態に係るプレス機械のエネルギー蓄積装置の構成図である。
図1に示すように、電源が投入されてプレスコントロール部16がプレス制御開始指令を受けると、解除スイッチ8及び起動スイッチ10に動作準備完了信号を出力する。その結果、起動スイッチ10がON動作して駆動モータ9に電源が供給されるとともに、解除スイッチ8がON動作してブレーキ装置7が停止解除する。プレスコントロール部16が加工開始指令を受けると、動作パターン記憶部15が記憶する動作パターン情報を読み出して、1加工サイクルにおける駆動モータ9の回転速度を演算して内部メモリに記憶する。プレスコントロール部16がモータコントロール部17に速度指令すると、上死点から加工開始までの動作情報に基づいて駆動モータ9がクランク軸4を駆動し、加工開始位置までスライド3が高速で下降する。スライド3が加工開始位置に達すると、指定された加工動作情報に基づいてスライド3が加工終了位置まで移動して、加工終了位置から上死点までの動作情報に基づいてスライド3が高速で上昇し1加工サイクルが終了する。
図4は、この発明の第1実施形態に係るプレス機械のエネルギー蓄積装置における電源電流の変化を説明するための図であり、図4(A)はエネルギー蓄積装置がないときの電源電流の変化を示す図であり、図4(B)はエネルギー蓄積装置があるときの電源電流の変化を示す図である。
スライド3が加工終了位置(時刻T2 ,T4 ,T6 )に達してプレスコントロール部16が制御部26に蓄積動作を指令すると、制御部26がON動作信号を切替部25に出力する。その結果、図3に示す充電経路Aに沿って電流が流れてエネルギー蓄積部24の電圧が0Vから約140V程度に上昇し、エネルギー蓄積部24が充電されてエネルギー蓄積部24に電気エネルギーが蓄積される。
スライド3が加工開始位置(時刻T1 ,T3 ,T5 )に達すると電源に大きな電流(突入電流)が流れようとするが、プレスコントロール部16が制御部26に放出動作を指令して、制御部26がOFF動作信号を切替部25に出力する。電源に大きな電流が流れる加工動作時とそれ以外の非加工動作時とではエネルギー蓄積部19の電圧差は僅かであり、切替部25がOFF動作してもエネルギー蓄積部19から駆動モータ9に流れる電流は僅かである。一方、切替部25がON動作している間は、エネルギー蓄積部24に電気エネルギーが蓄積されてエネルギー蓄積部24の電圧が電源電圧よりも高くなる。このため、切替部25がOFF動作すると、図3に示す主電流経路Bに沿ってモータコントロール部17に流れる主電流よりも、図3に示す放電経路Cに沿ってエネルギー蓄積部24からモータコントロール部17に電流が流れるようとする。その結果、切替部25がOFF動作するとエネルギー蓄積部24の電圧が0Vになるまでエネルギー蓄積部24が放電してこのエネルギー蓄積部24から電気エネルギーが放出され、図3に示す放電経路Cに沿ってモータコントロール部17に電流が流れる。エネルギー蓄積部24が完全に放電した後に、この放電した電気エネルギーでは不足する分の電気エネルギーが主電流経路Bからモータコントロール部17に供給される。その結果、図4(A)に示すように、エネルギー蓄積装置21がないときには、加工動作時に電源に大きなピーク電流が流れるが、図4(B)に示すようにエネルギー蓄積装置21があるときには、加工動作時に電源に流れるピーク電流が抑えられる。
(1) この第1実施形態では、加工動作時にはエネルギー蓄積部24が放出動作し、非加工動作時にはエネルギー蓄積部24が蓄積動作するように制御部26が切替部25を制御する。その結果、加工動作時に電源に流れる駆動電流の変動を抑えることができる。
図5は、この発明の第2実施形態に係るプレス機械のエネルギー蓄積装置の構成図である。以下では、図1〜図4に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
エネルギー蓄積装置31は、図5に示すように、電源電流を検出する電流検出部32と、フライホイール34の回転数を検出する回転数検出部33と、回転エネルギーを蓄積するフライホイール34と、切替モータ35と、制御部36などを備えている。エネルギー蓄積装置31は、切替モータ35を駆動してフライホイール34に回転エネルギーを蓄積するとともに、このフライホイール34の回転エネルギーによって切替モータ35を発電して発電電力を放出する。
(蓄積動作)
電源が投入されると切替モータ35の固定子35a側に制御部36が定格電流を流し、切替モータ35の回転子35b側に電源からの電流が流れる。その結果、切替モータ35がフライホイール34を駆動してフライホイール34の回転数が所定の回転数まで上昇し、フライホイール34に回転エネルギーが蓄積される。フライホイール34の回転数が所定の回転数に達すると、フライホイール34が一定速度で回転して回転エネルギーの蓄積が完了する。制御部36は、回転数検出部33の出力信号に基づいて、フライホイール34が所定の回転数に達したか否かを判断し、フライホイール34の回転数が所定の回転数に達したときには、プレスコントロール部16にプレス制御開始を指令する。その結果、駆動モータ9が駆動してプレス加工が開始される。
加工動作を開始する直前に放出動作開始指令をプレスコントロール部16から制御部36が受けたり、電流検出部32の出力信号に基づいて電源電流が所定値を超えたと制御部36が判断したときには、切替モータ35の固定子35a側に流れる電流を制御部36が所定量だけ増加させる。その結果、切替モータ35の回転子35b側の出力電圧が固定子35a側の電流の増加分に比例して増加して、切替モータ35の発電電圧が電源電圧よりも高くなり、フライホイール34の回転エネルギーを切替モータ35が電気エネルギーに変換して、切替モータ35から駆動モータ9に電力が供給される。
この第2実施形態では、加工動作時には切替モータ35が放出動作し、非加工動作時には切替モータ35が蓄積動作するように切替モータ35の固定子35a側に流れる電流を制御部36が制御する。その結果、加工動作時の電源電流の変動を抑えることができるとともに、加工動作時に切替モータ35の発電電圧が一定になり、加工動作時に駆動モータ9が消費する電力を電源側から供給せずに切替モータ35側から供給することもできる。
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、この実施形態では、クランク軸4を駆動モータ9が直接駆動する場合を例に挙げて説明したが、エキセントリック軸を駆動モータが直接駆動するプレス機械についてもこの発明を適用することができる。
3 スライド
4 クランク軸(駆動軸)
9 駆動モータ
12 動作パターン生成部
21 エネルギー蓄積装置
24 エネルギー蓄積部
25 切替部
26 制御部
31 エネルギー蓄積装置
34 フライホイール
35 切替モータ
33a 固定子
36 制御部
Claims (5)
- スライドを駆動する駆動軸と、
電源からの電流によって前記駆動軸を駆動する駆動モータと、
を備えるプレス機械のエネルギー蓄積装置であって、
前記電源からエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積部と、
前記エネルギーを前記電源から蓄積する蓄積動作に切り替える切替部と、
前記エネルギー蓄積部が蓄積動作するように前記切替部を制御する制御部とを備え、
前記エネルギー蓄積部は、前記電源に流れるピーク電流を抑えるようにこの電源の電圧よりも高い電圧をこの電源から蓄積し、前記電源に流れるピーク電流を抑えるためにこの電源の電圧よりも高い電圧を前記駆動モータに放電し、
前記駆動モータは、前記エネルギー蓄積部がエネルギーを全て放出したときには、前記電源から供給されるエネルギーによって前記駆動軸を駆動すること、
を特徴とするプレス機械のエネルギー蓄積装置。 - 請求項1に記載のプレス機械のエネルギー蓄積装置において、
前記エネルギー蓄積部は、電気エネルギーを蓄積するコンデンサを備え、
前記切替部は、前記電気エネルギーを前記電源から蓄積する蓄積動作に前記コンデンサを切り替え、
前記コンデンサは、前記電源に流れるピーク電流を抑えるようにこの電源から電気エネルギーを蓄積し、前記電源に流れるピーク電流を抑えるためにこの電源から蓄積した電気エネルギーを前記駆動モータに放出し、
前記駆動モータは、前記コンデンサが電気エネルギーを全て放出したときには、前記電源から供給される電気エネルギーによって前記駆動軸を駆動すること、
を特徴とするプレス機械のエネルギー蓄積装置。 - 請求項1に記載のプレス機械のエネルギー蓄積装置において、
前記エネルギー蓄積部は、回転エネルギーを蓄積するフライホイールを備え、
前記切替部は、前記回転エネルギーによって発電して電気エネルギーを前記駆動モータに放出する放出動作と、前記電源からの電気エネルギーによって前記フライホイールを駆動して前記回転エネルギーを蓄積する蓄積動作とに切り替わる切替モータであり、
前記制御部は、前記電源に流れるピーク電流を抑えるように前記切替モータを蓄積動作に切り替え、前記電源に流れるピーク電流を抑えるために前記切替モータを放出動作に切り替え、
前記駆動モータは、前記フライホイールが回転エネルギーを全て放出したときには、前記電源から供給される電気エネルギーによって前記駆動軸を駆動すること、
を特徴とするプレス機械のエネルギー蓄積装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載のプレス機械のエネルギー蓄積装置において、
前記制御部は、前記切替部が前記エネルギー蓄積部を蓄積動作に切り替えているときに、前記電源にピーク電流が流れるのを抑えるようにこの電源からこのエネルギー蓄積部に流れる電流をこの切替部に制限させること、
を特徴とするプレス機械のエネルギー蓄積装置。 - 加工動作時及び非加工動作時のスライドの動作パターンを生成する動作パターン生成部と、
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載のプレス機械のエネルギー蓄積装置とを備え、
前記制御部は、前記動作パターンに基づいて前記切替部を制御すること、
を特徴とするプレス機械。
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