(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライド（４５）を上下動して当該スライド（４５）に備えた上型（５３）とボルスタ（７）に備えた下型（９）との協働によってワークにプレス加工を行うプレス機械において、プレス機械のフレームに回転自在に備えられたクランク軸（２７）と、このクランク軸（２７）を回転するためのプレス駆動用サーボモータ（１３）と、このプレス駆動用サーボモータ（１３）の回転位置を検出するための位置検出センサ（１１）及び回転速度を検出するための速度検出センサ（７１）と、前記クランク軸（２７）に上部を装着したコネクティングロッド（２９）の下部に、当該コネクティングロッド（２９）に上下動自在に螺合されたオスネジ（３５）を回転して前記コネクティングロッド（２９）に対して前記スライド（４５）の下死点の位置を上下に調整するための下死点調整用サーボモータ（４１）と、この下死点調整用サーボモータ（４１）の回転位置を検出するための位置検出センサ（４７）及び回転速度を検出するための速度検出センサ（７３）とを備え、前記プレス駆動用サーボモータ（１３）の正転、逆転と前記下死点調整用サーボモータ（４１）の回転を制御して前記スライド（４５）の実ストロークを制御する構成であることを特徴とするプレス機械。
【請求項２】
請求項１に記載のプレス機械において、前記プレス駆動用サーボモータ（１３）の正転、逆転によって前記スライド（４５）が下死点を通過して上昇時に前記下死点調整用サーボモータ（４１）を正転して前記コネクティングロッド（２９）に対して前記スライド（４５）を下降する構成であることを特徴とするプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クランク又はリンク，トグルなどのプレス駆動によりワークにプレス加工を行うプレス機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プレス加工の多様化に伴い、如何にそのプレス加工に合ったプレス動作を作り出し得るかが課題となっている。従来のプレス機械にても改善が図られ、しかも経済ベースに乗るコストで提供されている。例えばリンクモーションのプレス機械では、絞り加工時スライド速度を押さえ加工終了後は速度を早め生産性と絞り性能を両立させることができる。また、リンク機構の設定で下死点保持時間を長く取ることで冷間鍛造加工に適した性能を持たすこともなされている。
【０００３】
しかしながら、これらはプレスの特性を一定の範囲でしか変更できないという欠点があった。この限定された特性を抜本的に改善しうるものとして、油圧サーボプレスまたサーボモータ駆動のネジプレスさらにリニアモータにて直接スライドの上下を行うプレス機械も考え出され実用化されつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のこれら直接油圧又は電気サーボモータにてスライドを駆動するプレス機械は、プログラマブルにスライド速度を可変することができ、加工および金型にあった加圧および速度が選べる優位性がある。それに反して、油圧又は電動機による直接かつモータのトルクが直接加圧力に変換される機構では、加圧力に比例した動力を有することになり、従来のクランク式プレス機械又はリンク式プレス機械＋フライホイール付のものと比較して大型の動力が必要とされプレス機械の高価格化を招くという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、従来のクランク式プレスなどの下死点に近づくにつれて加圧力が増加する特徴を活かし、かつ下死点近傍で駆動部を正逆回転させて高い加圧力を維持した状態で、下死点を下げることで加圧を繰り返してプレス加工できるようにしたプレス機械を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、スライド（４５）を上下動して当該スライド（４５）に備えた上型（５３）とボルスタ（７）に備えた下型（９）との協働によってワークにプレス加工を行うプレス機械において、プレス機械のフレームに回転自在に備えられたクランク軸（２７）と、このクランク軸（２７）を回転するためのプレス駆動用サーボモータ（１３）と、このプレス駆動用サーボモータ（１３）の回転位置を検出するための位置検出センサ（１１）及び回転速度を検出するための速度検出センサ（７１）と、前記クランク軸（２７）に上部を装着したコネクティングロッド（２９）の下部に、当該コネクティングロッド（２９）に上下動自在に螺合されたオスネジ（３５）を回転して前記コネクティングロッド（２９）に対して前記スライド（４５）の下死点の位置を上下に調整するための下死点調整用サーボモータ（４１）と、この下死点調整用サーボモータ（４１）の回転位置を検出するための位置検出センサ（４７）及び回転速度を検出するための速度検出センサ（７３）とを備え、前記プレス駆動用サーボモータ（１３）の正転、逆転と前記下死点調整用サーボモータ（４１）の回転を制御して前記スライド（４５）の実ストロークを制御する構成であることを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記プレス機械において、前記プレス駆動用サーボモータ（１３）の正転、逆転によって前記スライド（４５）が下死点を通過して上昇時に前記下死点調整用サーボモータ（４１）を正転して前記コネクティングロッド（２９）に対して前記スライド（４５）を下降する構成であることを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
【００１３】
図１を参照するに、プレス機械１は立設されたフレーム３を備えており、このフレーム３における下部の前部にはフレーム５が一体化されている。この前フレーム５の上部にはボルスタ７が設けられており、このボルスタ７上には下型９が交換可能に装着されている。
【００１４】
前記フレーム３の図１において右側上部にはエンコーダなどの位置検出センサ１１を備えたプレス駆動用サーボモータ１３が設けられている。このプレス駆動用サーボモータ１３の出力軸には駆動伝達部材のうちの駆動プーリ１５が装着されている。この駆動プーリ１５の下方におけるフレーム３には従動プーリ１７が回転可能に設けられており、この従動プーリ１７と前記駆動プーリ１５とにはタイミングプーリ１９が巻回されている。
【００１５】
前記従動プーリ１７の軸心部には図１において左右方向へ延伸した回転軸２１が装着されている。この回転軸２１の図１において左側にはピニオンギヤ２３が装着されており、このピニオンギヤ２３にはメインギヤ２５が噛合されている。このメインギヤ２５の軸心部には図１において左右方向へ延伸したクランク軸２７が装着されている。このクランク軸２７にはコネクティングロッド２９の上部が装着されている。しかも、このコネクティングロッド２９の下部内には上下方向へメネジ３１が形成されている。
【００１６】
このメネジ３１には玉ネジ３３に備えられたオスネジ３５が螺合されている。玉ネジ３３にはウオームホイール３７が設けられており、このウオームホイール３７にはウオーム３９が噛合されている。このウオーム３９には下死点調整用サーボモータ４１の出力軸４３が装着されている。下死点調整用サーボモータ４１はスライド４５に取付けられている。しかも、下死点調整用サーボモータ４１にはエンコーダなどの位置検出センサ４７が備えられいている。
【００１７】
前記フレーム３の図１において左側上部にはバランスシリンダ４９が設けられており、このバランスシリンダ４９に装着されたピストンロッド５１の先端（下端）は前記スライド４５の上部に取付けられている。前記スライド４５の下部には前記下型９に対応した上型５３が交換可能に設けられている。さらに、前記フレーム３の図１において右方には制御装置５５が配置されている。前記バランスシリンダ４９を作動せしめることによりスライド４５がバランスされるものである。
【００１８】
上記構成により、制御装置５５にプレス駆動用サーボモータ１３を制御せしめて駆動せしめると、出力軸を介して駆動プーリ１５が回転される。この駆動プーリ１５の回転はタイミングベルト１９，従動プーリ１７を介して回転軸２１に伝達される。この回転軸２１の回転はピニオンギヤ２３，メインギヤ２５を介してクランク軸２７に伝達される。このクランク軸２７の回転はコネクティングロッド２９に上下運動に変換され、さらに玉ネジ３３，ウオームホイール３７およびウオーム３９を介してスライド４５が上下動される。
【００１９】
また、制御装置５５により下死点調整用サーボモータ４１を制御し駆動せしめると、出力軸４３を介してウオーム３９が回転され、ウオームホイール３７を介して玉ネジ３３が回転される。玉ネジ３３が回転されると、オネジ３５とメネジ３１とが螺合されているから、コネクティングロッド２９に対してスライド４５の下死点の位置が上下に調整される。
【００２０】
而して、プレス駆動用サーボモータ１３によるスライド４５の上下動と、下死点調整用サーボモータ４１によるスライド４５における下死点の位置の調整が行われることにより、フィードクリアランスを大きくしてスライド４５のストロークが従来よりも大ストロークが得られてプレス加工を行うことができる。
【００２１】
前記制御装置５５は、図２に示されているように、ＣＰＵ５７を備えており、このＣＰＵ５７にはキーボードのごとき入力装置５９やＣＲＴのごとき出力装置６１が接続されている。また、ＣＰＵ５７にはワークにプレス加工を行う種々なプログラムが記憶されているプログラム・メモリ６３が接続されている。
【００２２】
前記ＣＰＵ５７にはスライドモータ制御部６５，下死点調整用モータ制御部６７および同期制御部６９が接続されている。前記スライドモータ制御部６７にはプレス駆動用サーボモータ１３，位置検出センサ１１および速度検出センサ７１が接続されている。前記下死点調整用モータ制御部６７には下死点調整用サーボモータ４１，位置検出センサ４７，速度検出センサ７３およびタイマ７５が接続されている。ＣＰＵ５７には異常加圧力によりプレス機械１および上型５３，下型９の金型を破損し得る機能部を備えるようにしてもよい。
【００２３】
前記スライド用モータ制御部６５では、プレス駆動用サーボモータ１３に対しスライド４５の位置に対するモータのトルク指令およびトルク変動幅を指令できる。このことでスライド４５に加わる加圧力を指定できる。
【００２４】
前記下死点調整用モータ制御部６７では、スライド４５の位置に対し下死点調整用サーボモータ４１へ下死点調整の移動指令を行うことができる。また、下死点調整の移動指令が実行され下死点が変化するタイミングにはタイマ７５でプログラマブルにある時間後スライド４５を駆動するように制御せしめている。
【００２５】
プレス駆動用サーボモータ１３への指令は正転，逆転その移動量はプログラマブルになっており、かつ正転，逆転に伴うスライド４５の位置のどの位置においてもプログラマブルに下死点調整用サーボモータ４１に回転指令を与え、スライド４５の下死点位置を調整できるようになっている。また、スライド４５の位置およびプレス駆動用サーボモータ１３の回転角位置によりプログラマブルに設定し、ワーク位置決め装置へ移動指令を出せるようになっている。
【００２６】
前記同期制御部６９はスライド用モータ制御部６５，下死点調整モータ制御６７のそれぞれに接続され、プレス駆動用サーボモータ１３と下死点調整用サーボモータ４１とを各々に正逆，速度，位置，トルクをプログラマブルに同期をとって指令し得るものである。
【００２７】
上記構成により、プレス駆動用サーボモータ１３および下死点調整用サーボモータ４１をプログラム・メモリ６３に記憶されたプログラムに基いてスライド用モータ制御部６５，下死点調整用モータ制御部６７により制御せしめると共に同期制御部６９で制御せしめることによって、クランク軸２７のストローク量Ｓ0 （例えば１００ｍｍ），下死点調整ストローク量Ｓ1 （例えば５０ｍｍ）でそれぞれ図３（Ａ），（Ｂ）に示すようにスライド４５が上下動されると、図３（Ｃ）に示されるように、スライド４５の実ストロークがＳ0 ＋Ｓ1 （例えば１５０ｍｍ）となってワークにプレス加工を行うことができる。
【００２８】
すなわち、通常はＳ0 （例えば１００ｍｍ）のストロークで加工を行っていたものが、ストロークＳ1 （例えば５０ｍｍ）だけ多くなって、ストロークＳ0 ＋Ｓ1 （例えば１５０ｍｍ）によりワークにプレス加工を行うことによって、図３（Ｄ）に示すように従来の加圧力Ｔ0 よりも大きい加圧力Ｔ1 で加工を行うことができる。その結果、フイードクリアクリアランスを大きく保って、ワークの移動，製品の抜き取りなどを容易に行うことができる。
【００２９】
次に、図４（Ａ）に示すようにクランク軸２７のストロークを正転，逆転および正転となるよう繰り返し、また、図４（Ｂ）に示すように下死点調整ストロークを正転後タイマ７５で一定時間同じように保ち、次いで正転、さらにタイマ７５で一定時間同じように保ち、逆転するように繰り返すことによって、図４（Ｃ）に示すように同じワークに第１，第２および第３回の加工を行うことができる。このときには図４（Ｄ）に示すようにワークに移動指令が与えられる。その結果、３回の加圧が深さ（ストローク）を変えながら行うことができる。
【００３０】
また、図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）と同様に、ワークを移動せずに同じ所で３回の加工を行うこと（コイニング成形）により、ワークのコーナ部のダレを少なくすることができ、高い形状精度を得ることができる。
【００３１】
なお、この発明は、前述した発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、本発明によれば、プレス駆動用サーボモータによるスライドの上下動と、下死点調整用サーボモータによるスライドにおける下死点の位置の調整が行われることによりフィードクリアランスを大きくして、スライドのストロークが従来よりも大ストロークでプレス加工を行うことができ、ワークの移動，製品の抜き取りなどを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を実施するプレス機械の側面図である。
【図２】制御装置の構成ブロック図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明のプレス機械の加工方法の一例を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明のプレス機械の加工方法の一例を示す図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明のプレス機械の加工方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  プレス機械
７  ボルスタ
９  下型
１１，４７  位置検出センサ
１３  プレス駆動用サーボモータ
２７  クランク軸
４１  下死点調整用サーボモータ
４５  スライド
５３  上型
５５  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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