解説 2

サーボプレスの活用による高付加価値加工事例
アイダエンジニアリング㈱ 下間隆志＊ーマ）（写真 1）は、サーボモータと駆動軸を直緒 言結させた機構（ダイレクトドライブ機構）を最大の特長としている。

近年の塑性加工製品は、省エネルギーの観点よまた当社製サーボプレスは、回転数が高くトルり軽量化が求められている。そのために難加工材

クが小さい一般の汎用サーボモータは採用せず、である高張力鋼板の採用が進んでおり、成形を困当社が独自に開発し、プレス駆動に適した低速高難とさせる要因となっている。また、コストダウトルクモータを搭載している。ダイレクトドラインの観点から今まで以上に高精度化や高付加価値ブ機構と低速高トルクサーボモータを組み合わせ化が高いレベルで要求されるようになってきていることにより、スライドへの急加速、急減速、微る。このような要求に応えるために、金型を搭載低速、停止、正逆転、一定速などのモーション設するプレス機械側に要求される機能も多様化して定に対し高精度にスライドの動作を実行することいる。このため、モーション設定機能を利用したができる。すなわち、プレス加工内容に合わせて成形性や生産性の向上が期待でき、将来も含めた選択された最適なプレスモーションを実行するこ金型工法の開発や加工内容の変化に柔軟に対応でとが可能なのである。

きるプレス機械として、サーボプレスに対する期待は大きく、有効な活用方法の提案が急務となっている。本稿では、サーボプレスのフレキシブルなモーション設定を活用した成形事例を紹介する。

サーボプレスとはサーボプレスは機械プレスの一種であるが、フライホイ−ルを介さずにスライドをサーボモータで駆動するプレス機械である。駆動方式には各社で様々な構造、機構が採用されている。当社製汎用サーボプレス（商品名：ダイレクトサーボフォ＊（しもま たかし）
：生産統括本部 FA 生産 BL
FA 生産部 金型装置課 課長〒252−0134 神奈川県相模原市緑区下九沢 1662
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第 59 巻 第 11 号
（2021 年 10 月号）

写真 1 サーボプレス（DSF−N 1−1500 A）

29スライド位置

スライド位置

スライド位置時間

時間

時間（a）クランクモーション（b）下死点停止モーション（c）下死点 2 度打ちモーション

溝深さμm

図 1 成形スライドモーション
109.8
9.6
9.4
9.2
98.8
8.6
8.4
8.2
8

押込み量

溝深さ

0sec

0.5sec
停止時間

1sec

図 2 下死点停止時間とコイニング溝深さ

写真 2 絞り製品

プレスモーションとは、時間の経過に対応した

0 sec では押込み量に対しやや浅くなるが、停止プレススライドの移動を表したものである。また、

時間をもうけることにより溝深さが押込み量に近最新のサーボプレスでは知能化が進化している。

づくことが分かる。下死点でスライドを停止する

当社の新製品である DSF−N 2−4000 A は学習機ことによりコイニング加工部の応力が緩和され、能（AI）を搭載しており、プレス機の各部位のスプリングバックが抑制されると考えられる。な

温度、サーボモータの電流値、電圧値などの測定

お本事例においては、停止時間 1 sec 以上は溝深データを集約して学習する。この機能により機械さに大きな変化は見られなかった。よって、0．
5の状態を自動で診断し、トラブルの未然防止に活sec から 1 sec 停止させると溝深さを安定させる用できる。

効果が期待できる。

下死点停止および下死点2度打ちモーションによる効果事例

2 に示す材質 SPCC、板厚 2 mm の絞り製品天井

次に下死点 2 度打ちモーションであるが、写真部を下死点で 2 度打ちすることにより平面度が向機械式プレスの一般的なモーションはクランク上した事例を紹介する。1 度打ちの場合の絞り製モーションであるが、サーボプレスにおいては図品天井部の平面度は 0．
06 であったが、2 度打ち

1 に示す下死点停止モーションや下死点 2 度打ちをすることにより平面度は 0．
03 まで向上させるモーションの設定も可能である。ここでは、これことができた。試しに下死点 3 度打ちを実施してらのモーションによる効果について事例とともにみたが平面度は 0．
03 のままで、これ以上の向上紹介する。

は見られなかった。この製品において 3 度打ちでまず下死点停止モーションであるが、図 2 は平面度が向上しなかった原因としては、加工材の材質 SUS 304、板厚 0．
5 mm の板 に 押 込 み 量 10

加工硬化やスプリングバックなどの影響が考えら

μm のコイニング成形を行ない、下死点停止時れるが、製品形状や材質が違う製品においては、間ごとに溝深さを測定した結果である。停止時間

3 度打ちでさらに平面度が向上する可能性もある。

30

プ レ ス 技 術

特集 高付加価値化を実現する！ サーボプレスを使った工法転換

8070

温度℃

605040

絞り加工後温度

3020100
SPC 材

590Mpa 材

980Mpa 材

材種

図 3 絞り加工後の製品温度

製品温度（℃）

写真 3 SUS 304 L 絞り製品10090807060504030201000100200300400500600

加工速度（mm/sec）

図 4 加工速度と製品温度の関係

ここでサーボプレスのモーションおよび低速域で高エネルギーを保有する特性を活用することに
写真 4 焼付きより絞り成形での発熱が軽減した事例を紹介する。
写真 3 に示す絞り製品の材質は、引張強度の高本項の事例のようにサーボプレスのモーション

い SUS 304 L、板 厚 1 mm、絞 り 径φ150、絞 りを工夫することにより製品精度の安定や向上させ深さ 73 mm の製品で、金型のダイラジアス R 4．
0、る効果が期待できる。

パンチラジアス R 3．
0 で初回絞りの R としては絞り加工におけるサーボモーションの優位性通常より小さな設定になっている。また、金型材
質はパンチ、ダイ、ブランクホルダとも SKD 11、HRC 58 で表面処理は施されていない。本絞り加

図 3 は、種類の異なる材料のカップ絞り加工工に必要な成形荷重は 400 kN（しわ押さえ力平において絞り成形後の製品温度を測定したデータ

均 120 kN）で、これをもとにして計算した作業である。測定方法は絞り加工後の製品側面を接触エネルギーは 30，000 J となる。本製品の材質 SUS式温度計により測定した。材料の種類は、SPC材は一般鋼板と比べてしわ押さえ圧力が高く、ま材および 590 MPa 級、780 MPa 級の高張力鋼板

た成形荷重も大きいので、成形するためには高エの 3 種類で板厚は 1 mm、絞り内径φ88、深さ 30ネルギーが必要となる。さらに、成形時の発熱にmm である。測定結果より材料の引張強度が高いよるダイスの焼付きを避けるため成形速度に制約

材料ほど製品温度が高くなっていることがわかる。

があり、加工速度 100 mm/sec 以下が成形性、金よって引張強度が高い材料を絞り成形する場合は、型寿命に対し良いとされている。

金型の焼付き対策が必要である。
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（2021 年 10 月号）

以上のことから、本製品を成形するためには低31

Ｃ面曲げ戻し品

曲げ成形品

戻し量

写真 5 曲げ成形品と C 面曲げ戻し製品の比較行った。その結果、40 mm/sec の低速でもプレスがエネルギー不足により成形途中で停止することもなく 73 mm 深さまで加工ができた。加工後C面の製品を接触温度計で計測した温度は 40℃ 程度
で金型の焼付きは見られなかった。
本成形品における絞り成形速度と製品温度の関係を図 4 に示す。成形時の速度が遅い分製品や金型の発熱が抑えられている。これは、成形速度＃1＃2を遅くすることにより金型の放熱時間が長くとれ逆方向荷重付加（圧縮）による変形抵抗の低下ることが要因と考えられ、発熱が金型におよぼす影響を軽減し、これにより金型寿命の向上が見込

図 5 C 面曲げ戻し成形法

まれる。
速にて高エネルギーを発生するプレス機械が必要

このように、成形速度のコントロールにより成となる。従来の機械式プレスはフライホイールの形時の発熱を制御できることは、金型の高寿命化

運動エネルギーをプレス加工の作業エネルギーにや高精度・高機能プレススタンピングに対し重要変換しているため、フライホイールの運動エネルな要素であると考えられる。

ギーが低下する低速での成形ではプレスの保有エサーボプレスでは、成形する材料の種類に合わネルギーが減少する。このため、100 mm/sec 以せて適切な成形速度に設定ができる。また、成形下での成形速度で高エネルギーを必要とする本製速度を遅くしても、モーションを工夫することに品の成形には不向きである。

より生産性を下げずに生産することが可能である。

実際に本製品を圧力能力 1，500 kN の機械式プ

さらに上下金型が当たる直前にスライドを減速し、レスで加工した場合、プレス保有エネルギーの関ソフトタッチさせることにより騒音や振動も軽減−1

係上、スライドのストローク数が 35 min （成形でき、金型や環境にやさしい成形が行えることも速度 353 mm/sec）以上でな い と 73 mm 深 さ ま

サーボプレスの大きな魅力である。

−1で絞ることができず、35 min （spm）未満の場
合はエネルギー不足によりプレスが成形途中で停止する。やむを得ず 35 min−1 で成形すると 1 回サーボプレスとサーボクッションとの組合せによる工程数削減事例の成形でダイスに焼付きが発生した（写真 4）。

写真 5 は板厚 1．
0 mm の 980 MPa 級の高張力

サーボプレスは作業エネルギーの発生方法が機鋼板のハット曲げ形状の製品である。本製品の形

械プレスとは異なり、低速時でも大きな作業エネ状は、製品フランジ部に伸びフランジ部と縮みフルギーが得られる。そこで本製品を圧力能力 1500

ランジ部が混在し、ねじれやスプリングバックがkN のサーボプレスで成形速度を絞り始めの下死発生しやすい形状となっている。本来このような点上 73 mm で 40 mm/sec とし、成形性の確認を形状の製品を曲げ成形すると写真 5 左の製品のよ32

プ レ ス 技 術

特集 高付加価値化を実現する！ サーボプレスを使った工法転換

エアシリンダエアシリンダエアシリンダ

4mm の隙間

サーボクッション圧＝100KNプレス上死点

4mm 曲げ戻し

サーボクッション圧＝0
プレス下死点 1

サーボクッション圧＝500KN
プレス下死点 2

図 6 成形プロセス

うにねじれおよびスプリングバックが発生し、修ねじれやスプリングバックは改善され、リストラ正するためにはハット曲げ成形後にリストライクイク工程を有する場合と同等な効果を得ることが工程が必要となる。本項で紹介する事例は工程をできた。

増やすことなく、サーボプレスのモーション制御

このようにサーボプレスとサーボクッションのと油圧式サーボクッションの機能を活用することフレキシブルな動作を組み合わせることにより工により製品のねじれやスプリングバックを解決し程削減となるほか、サーボクッション力を成形力た事例である。

として活用することにより多軸での成形が可能とねじれおよびスプリングバック対策の手段としては、ハット曲げ成形完了後に製品フランジ部をなり、板鍛造成形のような高付加価値加工への応用も期待できる。
☆

圧縮し、曲げ戻しを行う C 面曲げ戻し成形法（図☆

5）で検討を行った。使用したプレス機械は圧力サーボプレスを活用した実験例と成形事例を紹

能力 2，000 kN のサーボプレスで、製品フランジ介したが、サーボプレスは使用方法次第で、設備部の圧縮には当社製の油圧式サーボダイクッショのコンパクト化、成形性向上、生産性向上、工程ンを使用した。

数削減、新素材成形、金型寿命向上、製品精度向成形プロセスは図 6 に示す通り最初にハット

上、騒音・振動の軽減など様々な部分で効果が期

曲げ成形を行い、下死点でプレススライドを停止待できる。また、可動式金型の構造技術やサーボさせる。次にスライドが停止したタイミングで金クッションの圧力制御などとの組合せによりさら型に内蔵したシリンダにて受圧プレートを取り外なる高付加価値加工への期待が高まるが、この場し、金型側にフランジ部を 4 mm 突き上げるため合各装置において複雑な動作が必要となるため生の隙間を設けた。その後、下死点でプレススライ産性が下がることが課題である。本稿がサーボプドを停止させた状態で 500 kN のサーボクッショレスでの加工技術の進展への助力になれば幸いでン力により製品フランジ部を 4 mm 突き上げ、曲ある。

げ戻しを行った。加工完了後にサーボクッション圧を脱圧（ロッキング）し、プレススライドを上死点まで戻した。最後にサーボクッションにて製品をノックアウトし加工が完了となる。このプロセスにて成形を行った結果、写真 5 右に示す通り、
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