(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動状態と空転停止状態とを切り替え可能なメインモータ１１と、
前記メインモータ１１により回転させられて回転エネルギーを蓄積可能なフライホイール１２と、
前記フライホイール１２により回転させられるクランク軸１３と、
前記フライホイール１２からクランク軸１３への回転動力を伝達状態または遮断状態に切り替え可能なクラッチ１４と、
前記クランク軸１３の回転を減速または停止させるブレーキ１５と、
前記クランク軸１３の回転動に連動して上側の待機位置と下側のプレス位置との間で往復昇降動する、下面に鍛造プレスのための金型を取り付け可能なスライド１６と、
前記スライド１６の下方に対向して配置され、その上面に鍛造プレスのための金型を取り付け可能なボルスタ１８と、を備える鍛造プレス機を用い、
前記スライド１６が待機位置にあり、かつ前記クラッチ１４を切って前記フライホイール１２から前記クランク軸１３への回転動力を遮断した状態で、駆動する前記メインモータ１１により前記フライホイール１２を予め設定された回転数になるまで回転させる蓄積ステップＳ１と、
前記予め設定された回転数となったフライホイール１２の回転を前記クラッチ１４を入れることで前記クランク軸１３に伝達し前記スライド１６をプレス位置まで下降させる下降ステップＳ２と、
前記スライド１６がワークのプレス時に要するエネルギーの放出による減速を許容しながらプレス作業をおこなう加圧ステップＳ３と、
前記メインモータ１１を空転させながら、前記フライホイール１２に残存する回転エネルギーにより前記スライド１６を待機位置まで上昇させるとともに、前記クラッチ１４を切って前記フライホイール１２から前記クランク軸１３への回転動力を遮断し、前記ブレーキ１５により前記クランク軸１３を停止させる上昇ステップＳ４と、を含む鍛造プレス方法。
【請求項２】
前記メインモータ１１として、サーボモータを用いる請求項１に記載の鍛造プレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造プレス機を用いた鍛造プレス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献1に開示されているように、鍛造プレス機として、クランク軸を回転駆動して金型を取り付けたスライドを昇降動作させる、いわゆる機械式のものが知られている。
【０００３】
図１を参照して、この種の鍛造プレス機では、フライホイール１２がメインモータ１１により回転させられて回転エネルギーを蓄積可能となっており、クラッチ１４を介してクランク軸１３への回転動力の伝達状態と遮断状態を切り替え可能となっている。
クランク軸１３は、コンロッド（コネクティングロッド）１７を介してスライド１６に連結され、その回転動がスライド１６の往復昇降動に変換される。クランク軸１３の回転はブレーキ１５により停止または減速できるようになっている。
フレーム１６ａ内に配置されたスライド１６の下面には金型が取り付けられ、スライド１６の下方に対向して配置されたボルスタ１８の上面にも金型が取り付けられて、スライド１６の昇降動にともないワークが上下の金型によって鍛造プレスされるようになっている。
【０００４】
従来のこの種の鍛造プレス機では、ＧＤ２（ＧＤスクウェア）の大きなフライホイールが用いられ、また高出力のモータが用いられており、これによりフライホイールの回転数をほぼ一定に保ったままでプレスがおこなわれていた。
このような設計思想から、鍛造プレス機全体が大型化する問題があった。
【０００５】
いっぽう特許文献２には、フライホイールを回転させるメインモータには汎用モータを用い、これとは別にサブモータとして、サーボモータをクランク軸にフライホイールとクラッチを介在させることなく直接かつ常時連結した鍛造プレス機が開示されている。
【０００６】
このような鍛造プレス機では、フライホイールとサーボモータのいずれか一方の回転をクランク軸に切り替えて伝達できるようになっている。
そして、量産加工中はフライホイールによりクランク軸を回転させ、所定の鍛造速度で効率よく鍛造し、試作時にはサーボモータによりクランク軸を回転させ、最適な鍛造速度を容易に短時間で選定できるようにしている。
【０００７】
ここでサーボモータは応答性、停止精度等に優れ、回転速度の微妙な調整等が可能ではあるが、特許文献２の鍛造プレス機では、サーボモータはクランク軸に直接かつ常時連結されており、回転エネルギーを十分に蓄積した状態でクランク軸を駆動させることができない。
このため、高価な高出力サーボモータなしには、高負荷のプレス加工を行うことができない問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５８‐１７０１４４号公報
【特許文献２】特開２０１１‐７９０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明の解決すべき課題は、鍛造プレス方法において、比較的低出力のモータを用いて高負荷のプレス加工をおこなえるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記した課題を解決するため、本発明の鍛造プレス方法に用いる鍛造プレス機として、駆動状態と空転停止状態とを切り替え可能なメインモータと、前記メインモータにより回転させられて回転エネルギーを蓄積可能なフライホイールと、前記フライホイールにより回転させられるクランク軸と、前記フライホイールからクランク軸への回転動力を伝達状態または遮断状態に切り替え可能なクラッチと、前記クランク軸の回転を減速または停止させるブレーキと、前記クランク軸の回転動に連動して上側の待機位置と下側のプレス位置との間で往復昇降動する、下面に鍛造プレスのための金型を取り付け可能なスライドと、前記スライドの下方に対向して配置され上面に鍛造プレスのための金型を取り付け可能なボルスタと、を備える構成を採用したのである。
そして本発明の鍛造プレス方法として、前記スライドが待機位置にあり、かつ前記クラッチを切って前記フライホイールから前記クランク軸への回転動力を遮断した状態で、駆動する前記メインモータにより前記フライホイールを予め設定された回転数になるまで回転させる蓄積ステップと、前記予め設定された回転数となったフライホイールの回転を前記クラッチを入れることで前記クランク軸に伝達し前記スライドをプレス位置まで下降させる下降ステップと、前記スライドがワークのプレス時に要するエネルギーの放出により減速を許容しながらプレス作業をおこなう加圧ステップと、を含む構成を採用したのである。
ここで加圧ステップでは、メインメータを駆動させても空転させてもよい。
【００１１】
前記メインモータとして、サーボモータを用いるのが好ましい。
【００１２】
また、前記加圧ステップと次回の前記蓄積ステップとの間に、前記メインモータを空転させながら、前記フライホイールに残存する回転エネルギーにより前記スライドを待機位置まで上昇させるとともに、前記クラッチを切って前記フライホイールから前記クランク軸への回転動力を遮断し、前記ブレーキにより前記クランク軸を停止させる上昇ステップをさらに含むのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
蓄積ステップでフライホイールに十分に回転エネルギーを蓄積したうえで、加圧ステップで高負荷のプレス加工をおこなう瞬間にそのフライホイールに蓄積された回転エネルギーを消費させ、スライドの速度が自動的に減速するのを許容したため、スライドを一定速度に維持しようとする従来の設計思想と異なり、メインモータとして比較的低出力で低容量のものを用い、またＧＤ２の小さい小型のフライホイールを用いることができ、鍛造プレス機全体の小型化および低廉化を図ることができる。
【００１４】
ここでメインモータがサーボモータとすると、その駆動状態と空転停止状態の調整等を素早くかつ精度高くおこなうことが低出力で実現できる。特にフライホイールの回転数が増減しながら空転、駆動が繰り返されるときに、その回転数制御、トルク制御等を好適におこなうことができる。
容量の小さなサーボモータを用いることができるため、鍛造プレス機全体の小型化と低廉化を図ることができる。
【００１５】
上昇ステップでメインモータを空転させてフライホイールに残存する回転エネルギーだけでスライドを上昇させると、メインモータを駆動させる場合に比べて、エネルギーコストを低減することができる。
また、スライドの待機位置で残存するエネルギーが小さいため、ブレーキによりクランク軸を停止させる際に要する力が小さくすむことになり、ブレーキの容量設計の低減化およびブレーキライニングの高寿命化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】鍛造プレス機の構成概略図
【図２】第１実施形態の鍛造プレス方法における鍛造プレス機の動作サイクルを示すグラフ
【図３】第２実施形態の鍛造プレス方法における鍛造プレス機の動作サイクルを示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１のように、実施形態の鍛造プレス方法に用いられる鍛造プレス機１０は、メインモータ１１と、フライホイール１２と、クランク軸１３と、クラッチ１４と、ブレーキ１５と、スライド１６と、コンロッド１７と、ボルスタ１８と、を備える。
【００１９】
この鍛造プレス機１０では、メインモータ１１にサーボモータを用いている。サーボモータは、応答性、停止精度等に優れており、過渡状態における制御を、素早く精度が高く実現するのに適している。ここでは、比較的低出力の廉価なサーボモータを用いる。当然ながら駆動状態と空転停止状態を自由に切り替えられるようになっているものとする。
【００２０】
図示のように、メインモータ１１とフライホイール１２とは、Ｖベルト１１ａを介して連結され、メインモータ１１の回転動力が、フライホイール１２に伝達され、回転エネルギーが蓄積されるようになっている。
フライホイール１２は、サーボモータの容量と要求されるプレス能力に応じて、その回転速度を制御しやすい大きさのＧＤ２（ＧＤスクウェア）を有するものが適宜選択される。
すなわち、ＧＤ２が大きくなると速度変化率が小さくなり制御が困難となり、ＧＤ２が小さくなると速度変化率が大きくなって制御が容易となる一方で、ＧＤ２が小さすぎると蓄積可能な回転エネルギーが小さくなってしまうため、その均衡から決定される。
【００２１】
フライホイール１２とクランク軸１３の一端とは、クラッチ１４を介して連結され、そのクラッチ１４の入り切りによって、フライホイール１２からクランク軸１３へ回転が伝達される状態と回転が遮断される状態とに切り替え可能となっている。
屈曲するクランク軸１３は、主軸受１３ａに回転可能に支持されている。
一方、クランク軸１３の他端には、ブレーキ（ディスク型）１５が連結され、そのブレーキ１５の操作により回転するクランク軸１３を減速または停止できるようになっている。
【００２２】
クランク軸１３とスライド１６とは、コンロッド１７を介して連結されている。このスライド１６は、直立する複数のフレーム（ストレートサイドフレーム）１６ａ内に昇降可能に収められている。
このためクランク軸１３の回転は、コンロッド１７を介してスライド１６の昇降往復動に変換されるようになっている。スライド１６は、上方の待機位置（上死点付近）と下方のプレス位置（下死点付近）との間で昇降する。
またスライド１６の下面には、鍛造プレスする際に用いられる金型の上型が取り付け可能となっており、この上型はワークの種類に応じて取り換え可能となっている。
【００２３】
さらにスライド１６の下方には、ボルスタ１８がスライド１６と上下に対向するように配置されている。
ボルスタ１８の上面には、金型の下型が取り付け可能となっており、かつワークの種類に応じて取り換え可能となっている。
【００２４】
鍛造プレス機１０の構成は、以上のようであり、つぎに図２を参照しつつ第１実施形態の鍛造プレス方法について説明する。
【００２５】
（蓄積ステップＳ１）
いまスライドが待機位置にありクラッチ１４が切られた状態で、メインモータ１１を規定トルクで駆動させながら、その回転数を所定の回転数まで増加させてゆくと、これに伴いＶベルト１１ａを介してフライホイール１２の回転数が増加する（図２では４５ＳＰＭ→７０ＳＰＭ）。
図２のステップＳ１に示すように、フライホイールが予め定められた回転数になり、所定の回転エネルギーが蓄積されるまでこの状態が継続される。メインモータ１１にサーボモータを使用していることから、回転数やトルクの調整が容易となっている。
このフライホイール１２の加速は、たとえばワークの順送りまたはセッティングの際におこなう。
【００２６】
（下降ステップＳ２）
フライホイール１２に所定の回転エネルギーが蓄積された状態で、クラッチ１４を入れてフライホイール１２とクランク軸１３を接続する。
これによりクランク軸１３の回転が開始され、図２のステップＳ２に示すように、コンロッド１７を介して動力が伝達されてスライド１６が待機位置から下降をはじめる。
この間、メインモータ１１は駆動状態を継続させておく。
【００２７】
（加圧ステップＳ３）
スライド１６がプレス位置まで下降すると、メインモータ１１の駆動を停止しそのまま空転状態とする。
プレス位置においてワークはスライド１６の上型とボルスタ１８の下型によりプレス加工され、これに伴いフライホイール１２の回転エネルギーが消費される。メインモータ１１が空転状態にあるため、メインモータ１１からフライホイール１２にエネルギーが補充されることはない。
そのため図２のステップＳ３に示すように、エネルギーの消費によりフライホイール１２の回転数が減少しながらプレス作業がおこなわれる。ちなみに、フライホイール１２のＧＤ２が小さいほど、この減少量は大きなものとなる。
ここで、プレス加工時のスライドの速度を比較的遅くするほうが、成型品にしわや亀裂が発生しにくく成型の精度が高まるという知見もあることから、実施形態のようにスライド１６が自動的に減速することで、成型精度の向上が期待できる。
この実施形態では、加圧ステップＳ３でメインモータ１１を空転させているため、メインモータ１１の制御が容易になっている。
【００２８】
（上昇ステップＳ４）
プレス作業が終了すると、図２に示すように、メインモータ１１を空転させたままで、フライホイール１２に残存する回転エネルギーを利用してスライド１６を待機位置まで上昇させる。
スライド１６が待機位置まで上昇すると、クラッチ１４を切ってフライホイール１２からクランク軸１３への回転動力を遮断する。そしてブレーキ１５によりクランク軸１３を停止させる。
待機位置において残存するスライド１６のエネルギーが小さいため、ブレーキ１５によりクランク軸１３を停止させる際に要する力が小さくすむことになり、ブレーキ１５の容量設計の低減化およびブレーキライニングの高寿命化が図られる。
このステップＳ１〜Ｓ４が繰り返されることで、プレス作業が連続的におこなわれることになる。
【００２９】
つぎに図３を参照して、第２実施形態の鍛造プレス方法を説明する。第１実施形態の鍛造プレス方法と同様の構成については、説明を省略する。
図示のように、この実施形態では、第１実施形態と異なり、加圧ステップＳ３においてメインモータ１１を駆動させて、その出力の範囲でフライホイール１２の回転数の減少量を適宜増減させている。フライホイール１２の回転数の減少量をメインモータ１１によりさらに大きくしたり、逆にメインモータ１１により回転数の減少量を小さくしたりして、成形精度の向上を図ることが可能である。
これにより、低出力のモータを用いた場合でも、ワークの種類に応じて最適のプレス速度に調節することができる。
【００３０】
たとえば、鍛造プレス機のプレス能力を１６００ｔで設計する場合、従来の鍛造プレス機では、クランク軸の減速を１０％以内に留める設計とし、これにより１５０ｋｗ程度の比較的高出力のメインモータを必要としていた。
これに対して、上記各実施形態の鍛造プレス機１０の場合、クランク軸１３の減速を５０％程度まで許容する設計とし、これにより１００ｋｗ程度の比較的低出力のメインモータ１１が採用可能である。
【００３１】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。
本発明の範囲は以上の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
【００３２】
たとえば実施形態の鍛造プレス方法では、下降ステップＳ２においてメインモータ１１を駆動させているが、空転させてもよい。
また上昇ステップＳ４においてメインモータ１１を空転させているが、駆動させてもよい。
実施形態では、メインモータ１１にサーボモータを用いているが、他の汎用モータを用いることもできる。
なお第２実施形態の加圧ステップＳ３における減速量の調整度合いは、図３に示されるものに限定されない。
【００３３】
鍛造プレス方法に用いる鍛造プレス機１０の構成も実施形態に限定されない。
たとえば鍛造プレス機１０では、Ｖベルト１１ａを用いてメインモータ１１の回転をフライホイール１２に伝達しているが、回転伝達機構はこれに限定されず、ギヤを用いたり、タイミングベルトを用いたりしてもよい。
また、フレーム１６ａをストレートサイドフレーム（門型フレーム）としているが、フレーム１６ａの構造はこれに限定されず、ギャップフレーム（Ｃ型フレーム）としてもよい。ブレーキ１５をディスク型ブレーキとしているが、これに限定されない。
フライホイール１２の回転動をスライド１６の昇降動に変換する機構は、コンロッド１７に限定されない。
また本明細書でいうクランク軸１３には、エキセン軸も含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３４】
１０  鍛造プレス機
１１  メインモータ（サーボモータ）
１１ａ  Ｖベルト
１２  フライホイール
１３  クランク軸
１３ａ  主軸受
１４  クラッチ
１５  ブレーキ
１６  スライド
１６ａ  フレーム
１７  コンロッド
１８  ボルスタ
Ｓ１  蓄積ステップ
Ｓ２  下降ステップ
Ｓ３  加圧ステップ
Ｓ４  上昇ステップ
【図１】
0005806032.tif 000002
【図２】
0005806032.tif 000003
【図３】
0005806032.tif 000004