JP5770586B2 - 鍛造プレス装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、鍛造プレス装置およびその制御方法に関する。さらに詳しくは、駆動源としてフライホイールとサーボモータの両方を備える鍛造プレス装置およびその制御方法に関する。

エキセンシャフトの回転によりスライドを昇降させる機械プレスの一つに、そのエキセンシャフトを回転させる駆動源としてフライホイールとサーボモータの両方を備えるハイブリッドプレス装置が提案されている（例えば特許文献１）。
特許文献１に記載のハイブリッドプレス装置は、エキセンシャフトにクラッチを介して連結されたフライホイールと、エキセンシャフトにクラッチブレーキを介して連結されたサーボモータとを備えている。そして、加圧成形はフライホイールの回転エネルギーを用いて行い、加圧成形の前後のスライドの昇降運動はサーボモータで行うことにより、下降速度と上昇速度を高速にして生産性を高めることができるとされている。

しかるに、上記従来技術では、加圧成形をフライホイールの回転エネルギーを用いて低速で行うため、加圧速度を高速にする必要のある熱間鍛造には適さないものであった。また、フライホイールの回転は略等速であり、成形中のスライドモーションを任意に設定することができないので、複雑形状の成形に適さないものであった。

特開２００４‐１１４１１９号公報

そこで、本願発明者は、ハイブリッドプレス装置において加圧成形をサーボモータで行うことにより、加圧速度を高速にし、スライドモーションを任意に設定することを検討した。
加圧成形をサーボモータで行うにあたり、加圧速度を高速にするためにはサーボモータを駆動するための電源の容量を大きくする必要があるという問題がある。特に、加圧成形に高エネルギーを必要とする場合には、相当大きな電源容量が必要であり現実的でないという知見を得た。逆に言えば、電源容量を抑えることができれば、現実的な設計が可能になる。

本発明は上記事情に鑑み、サーボモータを駆動するための電源の容量を抑えることができる鍛造プレス装置およびその制御方法を提供することを目的とする。

第１発明の鍛造プレス装置は、金型が取り付けられるスライドと、回転することにより前記スライドを昇降させる駆動軸と、該駆動軸にクラッチを介して連結されたフライホイールと、前記駆動軸に連結されたサーボモータと、前記駆動軸に連結された発電機と、該発電機が発電した電気を蓄電し、前記サーボモータに電力を供給する蓄電手段と、前記クラッチ、前記サーボモータおよび前記発電機の動作を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、上昇工程および／または下降工程において、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸を回転させて前記スライドを上昇および／または下降させるように制御し、加圧成形工程において、前記蓄電手段から前記サーボモータに電力を供給し、該サーボモータの駆動により前記駆動軸を回転させて加圧成形するように制御し、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転している間、および／または慣性力により前記駆動軸が回転している間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御することを特徴とする。
第２発明の鍛造プレス装置は、第１発明において、前記制御手段は、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転して前記スライドが下降する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御することを特徴とする。
第３発明の鍛造プレス装置は、第１または第２発明において、前記制御手段は、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転して前記スライドが上昇する間、または慣性力により前記駆動軸が回転して前記スライドが上昇する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御することを特徴とする。
第４発明の鍛造プレス装置は、第１、第２または第３発明において、前記制御手段は、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸を回転させて加圧成形する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御することを特徴とする。
第５発明の鍛造プレス装置は、第１、第２、第３または第４発明において、前記発電機は前記サーボモータであることを特徴とする。
第６発明の鍛造プレス装置の制御方法は、金型が取り付けられるスライドと、回転することにより前記スライドを昇降させる駆動軸と、該駆動軸にクラッチを介して連結されたフライホイールと、前記駆動軸に連結されたサーボモータと、前記駆動軸に連結された発電機と、該発電機が発電した電気を蓄電し、前記サーボモータに電力を供給する蓄電手段と、を備える鍛造プレス装置の制御方法であって、上昇工程および／または下降工程において、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸を回転させて前記スライドを上昇および／または下降させるように制御し、加圧成形工程において、前記蓄電手段から前記サーボモータに電力を供給し、該サーボモータの駆動により前記駆動軸を回転させて加圧成形するように制御し、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転している間、および／または慣性力により前記駆動軸が回転している間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御することを特徴とする。
第７発明の鍛造プレス装置の制御方法は、第６発明において、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転して前記スライドが下降する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御することを特徴とする。
第８発明の鍛造プレス装置の制御方法は、第６または第７発明において、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転して前記スライドが上昇する間、または慣性力により前記駆動軸が回転して前記スライドが上昇する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御することを特徴とする。
第９発明の鍛造プレス装置の制御方法は、第６、第７または第８発明において、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸を回転させて加圧成形する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御することを特徴とする。

第１発明によれば、蓄電手段に蓄電した電気を利用してサーボモータを駆動できるので、その分サーボモータを駆動するための電源の容量を抑えることができ、現実的な設計が可能となる。また、発電機は、フライホイールの回転エネルギーの余剰分や、従動系の慣性エネルギーを電気に変換するので、鍛造プレス装置全体としてエネルギーを効率的に使用できる。さらに、サーボモータの駆動により加圧成形するので、加圧速度を高速にでき、また、成形中のスライドモーションを任意に設定することができる。
第２発明によれば、スライドを下降させる際のフライホイールの回転エネルギーの余剰分を、電気に変換して蓄電できる。そのため、鍛造プレス装置全体としてエネルギーを効率的に使用できる。
第３発明によれば、スライドを上昇させる際のフライホイールの回転エネルギーの余剰分を、電気に変換して蓄電できる。また、従動系の慣性エネルギーを電気に変換することにより、スライドにブレーキをかけつつ蓄電することができる。そのため、鍛造プレス装置全体としてエネルギーを効率的に使用できる。
第４発明によれば、加圧成形する際のフライホイールの回転エネルギーの余剰分を、電気に変換して蓄電できる。また、発電機の発電時間を長時間確保できるので、蓄電手段の蓄電量を早期に回復させることができる。
第５発明によれば、サーボモータとは別に発電機を設ける必要がないため、鍛造プレス装置全体をコンパクトにできる。
第６発明によれば、蓄電手段に蓄電した電気を利用してサーボモータを駆動できるので、その分サーボモータを駆動するための電源の容量を抑えることができ、現実的な設計が可能となる。また、発電機は、フライホイールの回転エネルギーの余剰分や、従動系の慣性エネルギーを電気に変換するので、鍛造プレス装置全体としてエネルギーを効率的に使用できる。さらに、サーボモータの駆動により加圧成形するので、加圧速度を高速にでき、また、成形中のスライドモーションを任意に設定することがでる。
第７発明によれば、スライドを下降させる際のフライホイールの回転エネルギーの余剰分を、電気に変換して蓄電できる。そのため、鍛造プレス装置全体としてエネルギーを効率的に使用できる。
第８発明によれば、スライドを上昇させる際のフライホイールの回転エネルギーの余剰分を、電気に変換して蓄電できる。また、従動系の慣性エネルギーを電気に変換することにより、スライドにブレーキをかけつつ蓄電することができる。そのため、鍛造プレス装置全体としてエネルギーを効率的に使用できる。
第９発明によれば、加圧成形する際のフライホイールの回転エネルギーの余剰分を、電気に変換して蓄電できる。また、発電機の発電時間を長時間確保できるので、蓄電手段の蓄電量を早期に回復させることができる。

本発明の第１実施形態に係る鍛造プレス装置の概略説明図である。 同鍛造プレスの制御方法の説明図である。 本発明の第２実施形態に係る鍛造プレス装置の概略説明図である 同鍛造プレスの制御方法の説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（第１実施形態）
まず、図１に基づき本発明の第１実施形態に係る鍛造プレス装置Ｐの全体構造を説明する。
図１において、符号Ｂは鍛造プレス装置Ｐのベッドを示しており、このベッドＢの上面に設けられた下ダイホルダーＤＨの上面に金型Ｃの下型が取り付けられている。金型Ｃの上型は、スライドＳの下面に設けられた上ダイホルダーＤＨの下面に取り付けられている。

スライドＳは、コンロッドＣＲを介してエキセンシャフトＥＳの偏心部Ｈに連結されている。このエキセンシャフトＥＳは、そのジャーナル部ＪがクラウンＣＷに回転可能に支持されている。このエキセンシャフトＥＳは、いわゆるフルエキセン形のクランク軸であり、偏心部Ｈを挟むように、同軸かつ同軸径の一対のジャーナル部Ｊを有している。そして、エキセンシャフトＥＳは、その一対のジャーナル部Ｊ，Ｊが、ブシュなどからなるクラウンＣＷのサポート部ＳＰによって回転可能に支持されており、後述する駆動機構に連結されている。
このため、駆動機構によってエキセンシャフトＥＳが回転されることにより、スライドＳが上下に昇降し、このスライドＳが下方に移動したときに、金型Ｃの上型下型に素材（被成形品）が挟まれて鍛造されるのである。
なお、エキセンシャフトＥＳは、特許請求の範囲に記載の駆動軸に相当する。

つぎに、鍛造プレス装置Ｐの駆動機構を説明する。
図１に示すように、エキセンシャフトＥＳには、その軸端間を貫通する貫通孔である軸配置孔ｈが形成されている。この軸配置孔ｈは、一対のジャーナル部Ｊ，Ｊ、偏心部Ｈを貫通しており、その中心軸がエキセンシャフトＥＳの一対のジャーナル部Ｊ，Ｊと同軸となるように形成されている。
そして、この軸配置孔ｈ内には、伝動軸１１が配設されている。この伝動軸１１は、その軸径が軸配置孔ｈの内径よりも若干細く形成されたものである。そして、この伝動軸１１は、後述する伝達手段２０のケース２０ｃおよびクラッチブレーキ３１の本体部分によって、その中心軸が軸配置孔ｈの中心軸と同軸、言い換えれば、エキセンシャフトＥＳの一対のジャーナル部Ｊ，Ｊの中心軸と同軸となり、しかも、エキセンシャフトＥＳに対して回転自在となるように保持されている。

また、伝動軸１１は、エキセンシャフトＥＳの軸配置孔ｈ内に配置された状態において、その両端がエキセンシャフトＥＳの両端から突出する長さに形成されている。そして、伝動軸１１の一端（図１では右端）は公知の遊星歯車減速機である伝達手段２０に連結されている。

伝動軸１１の右端におけるエキセンシャフトＥＳの端部から突出した部分には、伝達手段２０の太陽歯車２１が固定されている。この太陽歯車２１には複数の遊星歯車２２が噛み合っており、この複数の遊星歯車２２は伝達手段２０のケース２０ｃの内面に設けられた歯と噛み合っている。複数の遊星歯車２２は、各歯車の中心軸が伝動軸１１の中心軸から全て同じ距離となるように回転部材２３に取付られている。この回転部材２３は、伝動軸１１に軸受等を介して回転自在に支持されている。また、回転部材２３は、エキセンシャフトＥＳの右端に固定された従動部材２４とギアカップリングで結合されている。

このため、伝動軸１１が回転すると、複数の遊星歯車２２が自転しながら太陽歯車２１のまわりを公転するので、回転部材２３が伝動軸１１の中心軸まわりに回転する。そして、回転部材２３と従動部材２４とがギアカップリングで結合された状態で回転するから、従動部材２４とともにエキセンシャフトＥＳがその中心軸まわりに回転するのである。
そして、太陽歯車２１と遊星歯車２２の歯数を調整すれば、エキセンシャフトＥＳの回転数を伝動軸１１の回転数に対して所定の割合に減速することができるので、エキセンシャフトＥＳに対し大きなトルクを発生させることができる。

伝動軸１１の左端において、エキセンシャフトＥＳから突出している部分には、クラッチブレーキ３１を備えたフライホイール３０が取り付けられている。このクラッチブレーキ３１は、その本体部分がクラウンＣＷに固定されており、クラッチを接続すると、フライホイール３０と伝動軸１１とが連結されるように構成されている。そして、フライホイール３０は、Ｖベルト３２を介して動力源となるＦＷ用モータ３３の主軸に連結されている。このため、ＦＷ用モータ３３を作動させた状態においてクラッチを接続すれば、フライホイール３０の駆動を伝動軸１１に伝達することができる。また、クラッチを切断すると、フライホイール３０と伝動軸１１との連結が解除され、フライホイール３０の駆動が伝動軸１１に伝達されないようになる。

クラッチブレーキ３１のブレーキを動作させると、クラッチブレーキ３１の本体部分を介してクラウンＣＷと伝動軸１１とが連結され、伝動軸１１の回転速度を低下させ、また、回転を停止させることができる。

伝動軸１１の右端におけるエキセンシャフトＥＳの端部から突出した部分には、伝達手段２０の他に、サーボモータ４０が連結されている。伝動軸１１とサーボモータ４０とは、サーボモータ４０の主軸が伝動軸１１に直結することで連結されている。
なお、サーボモータ４０は、特許請求の範囲に記載のサーボモータおよび発電機に相当する。

つぎに、サーボモータ４０の電源系について説明する。
サーボモータ４０の電源系は、交流電力を発生させる電源５１と、電源５１に接続されたコンバータ５２と、サーボモータ４０に接続されたコンバータ５５と、コンバータ５２とコンバータ５５とを接続するバス５３と、コンバータ５２と並列にバス５３に接続されたコンデンサ５４とから構成される。コンバータ５２は、電源５１から送られてくる交流電力を直流電力に変換する。コンバータ５５は、コンバータ５２またはコンデンサ５４から送られてくる直流電力を交流電力に変換する。また、コンバータ５５は、サーボモータ４０から送られてくる交流電力を直流電力に変換する。
そのため、サーボモータ４０は、電源５１およびコンデンサ５４の両方または一方から供給される電力により駆動できるようになっている。また、後述のごとくサーボモータ４０を発電機として動作させる場合には、サーボモータ４０で発電した電気をコンデンサ５４に蓄電できるようになっている。
なお、コンデンサ５４は、特許請求の範囲に記載の蓄電手段に相当する。蓄電手段としては、コンデンサ５４の他に蓄電池も用いることができる。

一方、ＦＷ用モータ３３は、サーボモータ４０に接続された電源５１と共通あるいは別系統の電源（図示せず）から電力が供給され、その電力により駆動できるように構成されている。

また、鍛造プレス装置Ｐには、クラッチブレーキ３１のクラッチの接続／切断およびブレーキの動作を制御し、ＦＷ用モータ３３、サーボモータ４０およびサーボモータ４０の電源系の動作を制御する制御手段６０が備えられている。この制御手段により、後述のフライホイール３０およびサーボモータ４０の動作の切り換えが行われる。
以上のように、エキセンシャフトＥＳを回転させる駆動源としてフライホイール３０とサーボモータ４０の両方を備えるので、鍛造プレス装置Ｐはいわゆるハイブリッドプレス装置である。

つぎに、図２に基づき鍛造プレス装置Ｐの制御方法について説明する。
図２に、プレス装置の基本的なスライドモーションを示す。スライドモーションの１サイクルは、下降、加圧成形、上昇の３つの工程に大きく分けられる。下降工程とは、スライドＳが下降する工程であり、スライドＳがストロークの最上点（例えば、上死点）から下降して上型Ｃが素材と接触するまでの工程である。また、加圧成形工程とは、上型Ｃと下型Ｃとで素材を加圧成形する工程であり、上型Ｃが素材と接触してからスライドＳがストロークの最下点（例えば、下死点）に達して再び上型Ｃが素材と離間するまでの工程である。また、上昇工程とは、スライドＳが上昇する工程であり、上型Ｃが素材から離間してからスライドＳがストロークの最上点まで上昇するまでの工程である。

本発明は、各工程において、フライホイール３０およびサーボモータ４０の動作を切り換えるところに特徴がある。図２においてパターン１〜５は、フライホイール３０およびサーボモータ４０の動作パターンを例示したものである。
図中、ＦＷはフライホイール３０を意味し、ＳＭはサーボモータ４０を意味する。そして、フライホイール３０がoffの工程は、クラッチブレーキ３１のクラッチが切断され、フライホイール３０の駆動が伝動軸１１に伝達されていない工程を意味する。また、フライホイール３０がonの工程は、クラッチブレーキ３１のクラッチが接続され、フライホイール３０の駆動が伝動軸１１に伝達されている工程を意味する。また、サーボモータ４０がoffの工程は、サーボモータ４０に電源５１からもコンデンサ５４からも電力が供給されておらず、サーボモータ４０が伝動軸１１によって回転させられているか、伝動軸１１とともに停止している工程である。また、サーボモータ４０がonの工程は、サーボモータ４０に電源５１およびコンデンサ５４の両方または一方から電力が供給されており、サーボモータ４０の駆動が伝動軸１１に伝達されている工程を意味する。また、サーボモータ４０の発電工程は、サーボモータ４０を発電機として動作させる工程であり、伝動軸１１の回転によりサーボモータ４０を回転させて発電し、サーボモータ４０で発電した電気をコンデンサ５４に蓄電する工程を意味する。

以下、パターン１〜５について説明する。
（パターン１）
まず、下降工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチが接続され、フライホイール３０の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳが回転してスライドＳが下降する。その間、サーボモータ４０は発電機として動作し、伝動軸１１の回転によりサーボモータ４０を回転させて発電し、サーボモータ４０で発電した電気をコンデンサ５４に蓄電する。

一般に、フライホイール３０の回転エネルギーは、停止しているスライドＳを起動させるのに要する起動エネルギーに比べ非常に大きい。したがって、スライドＳをフライホイール３０の駆動で下降させつつ、サーボモータ４０を発電し、発電した電気をコンデンサ５４に蓄電することができる。

つぎに、加圧成形工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチを切断する。そして、サーボモータ４０の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳを回転させて加圧成形を行う。このとき、サーボモータ４０には、コンデンサ５４から電力が供給される。また、コンデンサ５４の電力が足りない場合には、電源５１からも電力が供給される。

このように、サーボモータ４０の駆動による加圧成形を直前の下降工程において蓄電したエネルギーを利用して行うことができるため、加圧速度を高速にしても電源５１の電源容量の増大を抑制することができる。また、回転速度を自由に調整できるサーボモータ４０を用いて加圧成形を行うため、成形中のスライドモーションを任意に設定することができる。そのため、加圧速度を高速にする必要のある熱間鍛造や、複雑形状の成形にも適している。

つぎに、上昇工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチが接続され、フライホイール３０の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳが回転してスライドＳが上昇する。その間、サーボモータ４０は発電機として動作し、伝動軸１１の回転によりサーボモータ４０を回転させて発電し、サーボモータ４０で発電した電気をコンデンサ５４に蓄電する。

一般に、フライホイール３０の回転エネルギーは、スライドＳを上昇させるのに必要なエネルギーに比べて非常に大きい。したがって、スライドＳをフライホイール３０の駆動で上昇させつつ、サーボモータ４０を発電し、発電した電気をコンデンサ５４に蓄電することができる。

（パターン２）
パターン２の下降工程と加圧成形工程はパターン１と同様である。
パターン２の上昇工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチを切断する。クラッチを切断しても、従動系の慣性力により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳが回転してスライドＳが上昇する。ここで、従動系とは、伝動軸１１、エキセンシャフトＥＳ、コンロッドＣＲ、スライドＳ、上ダイホルダーＤＨ、および上型Ｃ等の、フライホイール３０やサーボモータ４０の駆動系によって動作する部分を意味する。一方、サーボモータ４０は発電機として動作し、伝動軸１１の回転によりサーボモータ４０を回転させて発電し、サーボモータ４０で発電した電気をコンデンサ５４に蓄電する。

一般に、スライドＳが最上点まで近づくと、クラッチブレーキ３１のブレーキを動作させてスライドＳの上昇速度を低下させ、場合によっては最上点においてスライドＳを停止させることが行われる。
一方、上記のように慣性力によりスライドＳが上昇している間に、サーボモータ４０で発電することにより、従動系の慣性エネルギーを電気に変換して蓄電しつつ、スライドＳにブレーキをかけることができる。すなわち、サーボモータ４０を回生ブレーキとして用いることができる。

（パターン３）
パターン３は、パターン１の成形工程において、フライホイール３０の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳを回転させて、サーボモータ４０で発電してコンデンサ５４に蓄電するパターンである。すなわち、スライドモーションの１サイクルすべてにおいて、フライホイール３０の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳを回転させて、サーボモータ４０で発電してコンデンサ５４に蓄電する。

一般に、フライホイール３０の回転エネルギーは、スライドＳの下降、加圧成形、スライドＳの上昇を行うのに必要なエネルギーに比べて非常に大きい。したがって、スライドＳをフライホイール３０で駆動させつつ、サーボモータ４０を発電し、発電した電気をコンデンサ５４に蓄電することができる。
また、コンデンサ５４の蓄電量が少ない場合には、サーボモータ４０による発電時間を長時間確保できるので、蓄電量を早期に回復させることができる。

（パターン４）
パターン４は、パターン１の成形工程において、フライホイール３０とサーボモータ４０の両方の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳを回転させて加圧成形するパターンである。
加工する素材や、成形形状によっては、サーボモータ４０のみでは加圧成形に必要なトルクやエネルギーが足りない場合がある。このような場合に、フライホイール３０とサーボモータ４０の両方で駆動することにより、加圧成形に必要なトルクやエネルギーを供給することができる。

（パターン５）
パターン５は、パターン１の下降工程および上昇工程において、サーボモータ４０に電力を供給せず、発電もしないように制御したパターンである。
例えば、大型のプレス装置では従動系の慣性質量が大きいため、スライドＳを停止状態から起動させるためには、非常に大きなトルクやエネルギーを必要とする場合がある。このような場合には、サーボモータ４０による発電を停止してクラッチトルクを下げることにより、スライドＳを起動させることができる。

以上のように、本発明に係る鍛造プレス装置Ｐの制御方法によれば、フライホイール３０の駆動または慣性力により回転する伝動軸１１によりサーボモータ４０を回転させて発電し、コンデンサ５４に蓄電できる。そして、コンデンサ５４に蓄電した電気を利用してサーボモータ４０を駆動できるので、その分サーボモータ４０を駆動するための電源５１の電源容量を抑えることができる。そのため、鍛造プレス装置Ｐの現実的な設計が可能となる。また、サーボモータ４０は、フライホイール３０の回転エネルギーの余剰分や、従動系の慣性エネルギーを電気に変換するので、鍛造プレス装置Ｐ全体としてエネルギーを効率的に使用できる。

なお、上記パターン１〜５においては、下降、加圧成形、上昇の各工程の境目において、クラッチブレーキ３１のクラッチの接続／切断を切り換え、サーボモータ４０の動作を切り換えるように説明したが、クラッチの接続／切断の切り換え、およびサーボモータ４０の動作の切り換えは、各工程の境目より時間的に前後してもよい。
クラッチの接続時には、サーボモータ４０による伝動軸１１の回転速度とフライホイール３０の回転速度を一致させることにより、クラッチの衝撃を低減することができる。そのため、クラッチの接続／切断の切り換え、および／またはサーボモータ４０の動作の切り換えを、各工程の境目より時間的に前後させることにより、伝動軸１１の回転速度とフライホイール３０の回転速度を一致させてクラッチの衝撃を低減することができる。

また、安全上の要求から、上記パターン１〜５の上昇工程において、スライドＳが最上点にて停止するよりも前にクラッチブレーキ３１のクラッチを切断してもよい。

また、上記パターン１〜５のいずれか１つのパターンを繰り返して、連続的にプレス加工を行ってもよいし、１サイクルごとに異なったパターンで、プレス加工を行っても良い。例えば、複数の金型を備え、トランスファ送り装置で素材を順次次工程の金型に送るトランスファプレスにおいては、１サイクルごとに、成形方法に合わせた最適なパターンで制御することが好ましい。この場合に、あるパターンでコンデンサ５４に蓄電した電気を、他のパターンでサーボモータ４０の駆動に用いるようにしてもよい。

（第２実施形態）
つぎに、図３に基づき本発明の第２実施形態に係る鍛造プレス装置Ｐ’について説明する。
本実施形態に係る鍛造プレス装置Ｐ’においては、伝動軸１１の右端にメインギア６１が固定され、このメインギア６１と噛み合う複数の駆動ギア６２が設けられている。各駆動ギア６２には、フレームなどよってクラウンＣＷに固定された複数のサーボモータ４１、４２の主軸がそれぞれ連結されている。このように、複数のサーボモータ４１、４２から伝動軸１１に駆動力を供給できるので、１つのサーボモータ４１、４２が発生する駆動力が小さくても、伝動軸１１に大きな駆動力を供給させることが可能である。
その余の構成は、第１実施形態に係る鍛造プレス装置Ｐと同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。

なお、サーボモータ４１、４２の電源系は、第１実施形態の電源系において、バス５３にサーボモータ４１と４２が並列に接続されたものである。
そのため、サーボモータ４１、４２は、電源５１およびコンデンサ５４の両方または一方から供給される電力により駆動できるようになっている。また、サーボモータ４１、４２を発電機として動作させる場合には、サーボモータ４１、４２で発電した電気をコンデンサ５４に蓄電できるようになっている。

本実施形態においても、実施形態１に係る鍛造プレス装置Ｐと同様の制御を行うことができる。
そのため、コンデンサ５４に蓄電した電気を利用してサーボモータ４１、４２を駆動できるので、その分サーボモータ４１、４２を駆動するための電源５１の電源容量を抑えることができる。そのため、鍛造プレス装置Ｐ’の現実的な設計が可能となる。また、サーボモータ４１、４２は、フライホイール３０の回転エネルギーや、従動系の慣性エネルギーを電気に変換するので、鍛造プレス装置Ｐ’全体としてエネルギーを効率的に使用できる。

また、サーボモータ４１、４２の一方を発電機としてのみ使用する場合、または、サーボモータ４１、４２の一方を発電機に代えた場合には、上記のパターン１〜５に加えて、図４に示すパターン６の制御をすることができる。以下では符号４１をサーボモータ、符号４２を発電機として説明する。

（パターン６）
まず、下降工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチが接続され、フライホイール３０の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳが回転してスライドＳが下降する。その間、サーボモータ４１には電力が供給されず、伝動軸１１の回転により回転させられている。一方、伝動軸１１の回転により発電機４２を回転させて発電し、発電機４２で発電した電気をコンデンサ５４に蓄電する。

つぎに、加圧成形工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチを切断する。そして、サーボモータ４１の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳを回転させて加圧成形を行う。このとき、サーボモータ４１には、コンデンサ５４から電力が供給される。また、コンデンサ５４の電力が足りない場合には、電源５１からも電力が供給される。また、発電機４２は発電しないように制御される。

つぎに、上昇工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチが接続され、フライホイール３０の駆動により伝動軸１１およびエキセンシャフトＥＳが回転してスライドＳが上昇する。その間、サーボモータ４１には電力が供給されず、伝動軸１１の回転により回転させられている。一方、伝動軸１１の回転により発電機４２を回転させて発電し、発電機４２で発電した電気をコンデンサ５４に蓄電する。

以上のように、サーボモータ４１と発電機４２を別々に設けることで、サーボモータ４１の動作に関係せず、任意のタイミングで発電機４２により発電することができる。
一方、第１実施形態のようにサーボモータ４０を発電機として動作させれば、サーボモータ４０とは別に発電機を設ける必要がないため、鍛造プレス装置Ｐ全体をコンパクトにできる。

（その他の実施形態）
本発明に係る鍛造プレス装置は、スライドを昇降させる駆動軸にフライホイールとサーボモータが連結された構成であれば、どのような構成のものでもよい。例えば、上記実施形態において、伝動軸１１および伝達手段２０が設けられておらず、フライホイールとサーボモータがエキセンシャフトに連結された形態のものでもよい。また、サーボモータと駆動軸とをクラッチを介して連結した形態としてもよい。

１１ 伝動軸
２０ 伝達手段
３０ フライホイール
３１ クラッチブレーキ
３２ Ｖベルト
３３ ＦＷ用モータ
４０ サーボモータ
５１ 電源
５２ コンバータ
５３ バス
５４ コンデンサ
５５ コンバータ
６０ 制御手段

Claims (9)

1. 金型が取り付けられるスライドと、
   回転することにより前記スライドを昇降させる駆動軸と、
   該駆動軸にクラッチを介して連結されたフライホイールと、
   前記駆動軸に連結されたサーボモータと、
   前記駆動軸に連結された発電機と、
   該発電機が発電した電気を蓄電し、前記サーボモータに電力を供給する蓄電手段と、
   前記クラッチ、前記サーボモータおよび前記発電機の動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   上昇工程および／または下降工程において、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸を回転させて前記スライドを上昇および／または下降させるように制御し、
   加圧成形工程において、前記蓄電手段から前記サーボモータに電力を供給し、該サーボモータの駆動により前記駆動軸を回転させて加圧成形するように制御し、
   前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転している間、および／または慣性力により前記駆動軸が回転している間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御する
   ことを特徴とする鍛造プレス装置。
2. 前記制御手段は、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転して前記スライドが下降する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス装置。
3. 前記制御手段は、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転して前記スライドが上昇する間、または慣性力により前記駆動軸が回転して前記スライドが上昇する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の鍛造プレス装置。
4. 前記制御手段は、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸を回転させて加圧成形する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御する
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の鍛造プレス装置。
5. 前記発電機は前記サーボモータである
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の鍛造プレス装置。
6. 金型が取り付けられるスライドと、
   回転することにより前記スライドを昇降させる駆動軸と、
   該駆動軸にクラッチを介して連結されたフライホイールと、
   前記駆動軸に連結されたサーボモータと、
   前記駆動軸に連結された発電機と、
   該発電機が発電した電気を蓄電し、前記サーボモータに電力を供給する蓄電手段と、を備える鍛造プレス装置の制御方法であって、
   上昇工程および／または下降工程において、前記フライホイールの駆動により前記駆動軸を回転させて前記スライドを上昇および／または下降させるように制御し、
   加圧成形工程において、前記蓄電手段から前記サーボモータに電力を供給し、該サーボモータの駆動により前記駆動軸を回転させて加圧成形するように制御し、
   前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転している間、および／または慣性力により前記駆動軸が回転している間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御する
   ことを特徴とする鍛造プレス装置の制御方法。
7. 前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転して前記スライドが下降する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御する
   ことを特徴とする請求項６記載の鍛造プレス装置の制御方法。
8. 前記フライホイールの駆動により前記駆動軸が回転して前記スライドが上昇する間、または慣性力により前記駆動軸が回転して前記スライドが上昇する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御する
   ことを特徴とする請求項６または７記載の鍛造プレス装置の制御方法。
9. 前記フライホイールの駆動により前記駆動軸を回転させて加圧成形する間、該駆動軸の回転により前記発電機で発電して、前記蓄電手段に蓄電するように制御する
   ことを特徴とする請求項６、７または８記載の鍛造プレス装置の制御方法。

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