JP2003117698A - プレス機械のスライド駆動装置及びその駆動方法 - Google Patents
プレス機械のスライド駆動装置及びその駆動方法Info
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Abstract
ローク数でのプレス加工に対応できるプレス機械のスラ
イド駆動装置及びその駆動方法を提供する。 【解決手段】 スライドモーション制御用のサーボモー
タ21の回転動力を機械的な動力伝達機構3を介してスラ
イド4の往復動に変換し、スライド4のダイハイト調整を
ダイハイト調整用のサーボモータ31の位置制御により行
う。スライドモーション制御中に、ダイハイト調整を行
う方がよい。ダイハイト調整をスライドストローク毎に
行う方がよい。前記動力伝達機構はリンク機構3、エキ
セン機構又はボールスクリュウ機構である。
Description
イド駆動装置及びその駆動方法に関する。
度差が生じるためダイハイトが変化するが、高い製品精
度が要求される場合には、このダイハイト変化が製品精
度に大きな影響を与える。近年、非常に高い製品精度が
要求されるものが多くなってきており、この問題が重要
となっている。このようなダイハイトの変化に対してダ
イハイト調整装置が従来から提案されており、例えば、
実公平3−29036号公報に開示されたものが知られ
ている。図7は、同公報に記載されたダイハイト調整装
置の構成図である。図7において、上下方向に作動する
プランジャ19に、調整ねじ41を介してスライド4を
連結し、調整ねじ41を回転することによりプランジャ
19に対してスライド4の位置を調整可能としている。
前記調整ねじ41にはウオームホイール78を同心状に
固着してあり、ウオームホイール78にウオーム79が
噛合している。このウオーム79の軸には、不等辺山形
で、かつその一辺を係止面とした多数の爪を持つ2個の
爪車81,82をそれぞれの爪の係止面を互いに逆方向
に向けて固着し、各爪車81,82の爪の係止面側に
は、シリンダ装置83,84のピストンロッド85,8
6の先端を、このロッドの伸長方向に対向させている。
さらに、シリンダ装置83,84のシリンダ室をそれぞ
れソレノイド弁87,88を介してリザーバ等の流体圧
源89に連結している。
公平3−29036号公報に開示されたダイハイト調整
装置では、シリンダ装置83,84によりそれぞれ爪車
81,82を正逆回転駆動して、ウオーム79及びウオ
ームホイール78を介して調整ねじ41を回転させてい
るので、応答性があまり良くない。このため、ダイハイ
ト調整時の位置決め精度をあまり高くすることができな
いので、高精度を要求する製品に適用するのが非常に困
難である。また、このダイハイト調整に要する時間がか
かるので、各プレスストローク毎に、スライド稼働中
で、かつ非加工時にダイハイト調整を行おうとした場
合、例えば300SPM以上等の高ストローク数でのプ
レス加工には対応できないという問題もある。
たものであり、ダイハイト調整時の位置決め精度を高く
でき、また高ストローク数でのプレス加工に対応できる
プレス機械のスライド駆動装置及びその駆動方法を提供
することを目的としている。
的を達成するために、第1発明は、プレス機械のスライ
ド駆動装置において、スライドモーション制御用のサー
ボモータの回転動力を機械的な動力伝達機構を介してス
ライドの往復動に変換し、スライドのダイハイト調整を
ダイハイト調整用のサーボモータの位置制御により行う
ようにした構成としている。
ボモータの位置制御により行うので、制御の応答性が非
常に良くなり、非常に高精度でダイハイト調整ができ、
製品精度を格段に高めることができる。また、短時間で
ダイハイト調整が完了するので、高ストローク数でのス
ライド運転時でも容易に対応できる。
動装置において、スライドモーション制御用のサーボモ
ータの回転動力を機械的な動力伝達機構を介してスライ
ドの往復動に変換し、このスライドモーション制御中
に、スライドのダイハイト調整をダイハイト調整用のサ
ーボモータの位置制御により行うようにした構成として
いる。
イドモーション制御中にサーボモータの位置制御により
行うので、第1発明と同じ理由から、高精度でダイハイ
ト調整ができ、製品精度を格段に高めることができると
共に、高ストローク数でのスライド運転時でも容易に対
応可能となる。さらに、スライドモーション制御中にダ
イハイト調整を行うので、従来対応が困難であった例え
ば300SPM以上の高ストローク数での高速運転が容
易にできる。
前記スライドのダイハイト調整を、スライドストローク
毎に行うようにした構成としている。
イドストローク毎に行うので、常時ダイハイトを高精度
に維持した状態でプレス加工でき、高精度の製品をばら
つきなく確実に生産できる。
前記動力伝達機構はリンク機構であることを特徴として
いる。
ーボモータ回転動力をスライド往復動に変換するので、
比較的小さなトルクで大きな加圧力が容易に得られるこ
とに加えて、大きな荷重をサーボモータで直接受けなく
てすみ、しかも成形加工や切断加工に適したリンクモー
ションを容易に実現できる。また、サーボモータの一方
向への連続回転によりスライドを連続運転できるから、
連続運転時のサーボモータの駆動制御が容易である。
前記動力伝達機構はエキセン機構であることを特徴とし
ている。
サーボモータ回転動力をスライド往復動に変換するの
で、大きな荷重をサーボモータで直接受けなくてすみ、
また変換機構を簡単にできる。
前記動力伝達機構はボールスクリュウ機構であることを
特徴としている。
を介してサーボモータ回転動力をスライド往復動に変換
するので、大きな荷重をサーボモータで直接受けなくて
すみ、また変換機構を簡単にできる。
法において、スライド駆動中に、ダイハイト調整用のサ
ーボモータを位置制御してスライドのダイハイト調整を
行う方法としている。
イハイト調整をサーボモータの位置制御により行うの
で、非常に高精度でダイハイト調整ができ、製品精度を
格段に高めることができる。また、スライド駆動源がサ
ーボモータでない、例えばDCモータまたはACモータ
等であっても、スライド位置センサなどの信号を受けて
ダイハイト調整用サーボモータの位置制御を行えば、ス
ライド駆動中にダイハイト調整ができる。さらに、スラ
イドモーション制御をサーボモータで行えば、スライド
モーション制御用サーボモータと連動してスライドモー
ション制御中にダイハイト調整を行うので、より高スト
ローク数でのスライド運転時でも容易に対応可能とな
り、プレスの高速運転ができる。
て図面を参照して詳細に説明する。図1に基づき、第1
実施形態を説明する。図1は、本実施形態の概要構成図
である。同図において、プレス機械1のスライド4及び
プランジャ19は共に本体フレーム2に上下動自在に支
承されており、スライド4とプランジャ19はプランジ
ャ19の下部突出部19aで上下摺動自在に嵌合してい
る。そして、スライド4に設けられた調整ねじ41のね
じ部がプランジャ19の下部に形成した雌ねじ部に螺合
している。このプランジャ19の上部は、リンク機構3
を介して本体フレーム2に連結されている。すなわち、
第1リンク11の一端側はピン14により本体フレーム
2の上部に回動自在に連結されており、他端側は三角リ
ンク12の一辺の両端部の一端側にピン15により連結
されている。また、三角リンク12の前記一辺の両端部
の他端側は第2リンク13の一端側にピン16により連
結されており、第2リンク13の他端側はプランジャ1
9の上部にピン18により連結されている。これらの第
1リンク11、三角リンク12及び第2リンク13によ
り、前記リンク機構3を構成している。
のサーボモータ21の出力軸には第1プーリー22が取
り付けてあり、本体フレーム2に回動自在に支承された
第2プーリー23と前記第1プーリー22との間にはタ
イミングベルト22aが装着されている。そして第2プ
ーリー23と同心軸上には第1歯車24が取り付けら
れ、この第1歯車24と噛み合う第2歯車25が本体フ
レーム2に回動自在に支承されており、第2歯車25の
偏心位置には、三角リンク12の前記ピン15,16間
の一辺に対向する他端側のピン17が回動自在に連結さ
れている。サーボモータ21を回転制御することによ
り、第2歯車25の回転角度を制御し、三角リンク12
等のリンク機構3を介してプランジャ19及びスライド
4を上下方向に往復動させている。
1の下端部にはギア42が取り付けられており、このギ
ア42は中間ギア43を介して、スライド4に取り付け
たダイハイト調整用のサーボモータ31の出力軸に装着
したピニオン44に噛合している。
サーボモータ21及びダイハイト調整用のサーボモータ
31には、それぞれ制御器30から制御指令信号が入力
され、また両サーボモータ21,31にそれぞれ設けら
れている位置センサ27,32の位置検出信号θ1,θ
2は制御器30に入力されている。また、スライド4に
は歪みセンサ等からなる荷重センサ33が取り付けられ
ており、荷重センサ33の荷重検出信号Pは制御器30
に入力されている。
速数値演算プロセッサなどの高速演算装置から構成され
ており、所定の制御パラメータや制御目標データなどを
記憶するためのメモリを有している。例えば、ワークの
加工種別(成形、絞り、打ち抜き、刻印など)およびワ
ーク加工条件(板厚、成形形状、スライドSPMなど)
等に応じて1サイクルでのスライド位置とスライド速度
とをスライド制御パターンとしてあらかじめ設定するた
めの設定手段(図示せず)を備えており、この設定した
スライド制御パターンを前記メモリに記憶しておく。ま
た、ワークを上記設定した条件で実加工する前に、予め
試打により加工した製品の精度を計測して最適の精度と
なるダイハイト量に対応した目標荷重を求めておき、こ
の目標荷重を前記メモリに記憶しておく。
駆動する時の作動を説明する。サーボモータ21を図示
の矢印21aの方向へ回転させると、プーリー22,2
3及びギア24,25を介してそれぞれ減速され、三角
リンク12の一ピン17は矢印25aの方向に回転す
る。ピン17が位置17a(2点鎖線で示す三角リンク
12に対応する)にあるとき、プランジャ19上部のピ
ン18の位置は、スライド4の上死点に対応する位置1
8aにあり、またピン17が位置17b(実線で示す三
角リンク12に対応する)にあるとき、ピン18の位置
はスライド4の下死点に対応する位置18bにあるよう
に設定している。ピン17の上記回転に伴って、ピン1
8は位置18aと位置18bとの間を往復動することに
なり、これによりプランジャ19及びスライド4は下死
点位置と上死点位置の間で往復動することができる。そ
して、サーボモータ21を同一方向に連続回転させるこ
とにより、スライド4を連続運転することができる。
設定された制御パターンに基づきサーボモータの回転角
度及び速度を制御することにより、このパターンにあっ
たスライドモーションを実現する。このスライドモーシ
ョンは、例えば図2で表される。ここで、図2におい
て、横軸は制御上でのクランク角度を表しており、スラ
イドモーション1サイクルの時間軸を従来の機械式リン
クプレスにおけるクランク角度の0°〜360°に対応
させて表わしている。また、縦軸は、スライドストロー
ク(移動距離)を表わしている。制御器30は、制御す
べきスライドモーションの横軸を、スライドSPMに応
じた1サイクル時間に対応させて、スライド等速作動で
の時間軸の各点に対応するスライドストローク位置を上
記スライドモーションに基づいて求め、この求めたスラ
イドストローク位置を実現するモータ回転角度を目標位
置として設定する。そして、この目標位置と、位置セン
サ27からの位置検出信号θ1との偏差値が小さくなる
ように、制御指令値を演算し、この制御指令値によりサ
ーボモータ21の回転角度を制御する。このような制御
を、スライドモーションの1サイクル毎に順次繰返すこ
とにより、モーションを実現している。
1を回転させると、ピニオン44、ギア43,42を介
して調整ねじ41が回転し、スライド4が上下移動する
ので、ダイハイトが調整される。このダイハイトの調整
は、例えば図3のフローチャートに示すような手順で行
われる。図3において、ステップS1でスライド4を予
め設定されているスライドモーションに基づいてサーボ
モータ21により下死点まで制御し、次にステップS2
で加圧時の荷重値を荷重センサ33から入力し、当該ス
ライドストロークでの荷重最大値Pmax を求める。次
に、ステップS3で、荷重最大値Pmax が予め記憶して
いた目標荷重値P0よりも大きいかをチェックし、大き
いときには、ステップS5でスライド下死点通過後、上
死点まで前記スライドモーションに基づいてサーボモー
タ21によりスライド4を制御すると共に、サーボモー
タ31によりダイハイトを所定量ΔH上方へ移動させ
る。この後、ステップS1に戻って以上の処理を繰り返
す。前記ステップS3で荷重最大値Pmax が前記目標荷
重値P0以下のときには、ステップS4で荷重最大値P
max が目標荷重値P0よりも小さいかをチェックし、目
標荷重値P0よりも小さいときには、ステップS6でス
ライド下死点通過後、上死点まで前記スライドモーショ
ンに基づいてサーボモータ21によりスライド4を制御
すると共に、サーボモータ31によりダイハイトを所定
量ΔH下方へ移動させる。この後、ステップS1に戻っ
て以上の処理を繰り返す。前記ステップS4で荷重最大
値Pmax が目標荷重値P0よりも小さくないとき、すな
わち両者が等しいときには、ステップS7でスライド下
死点通過後、上死点まで前記スライドモーションに基づ
いてサーボモータ21によりスライド4を制御し、ステ
ップS1に戻って以上の処理を繰り返す。
より以下の効果を奏する。 (1)ダイハイト調整のためのスライド4の微量移動を
サーボモータ31により制御するので、制御応答性が非
常に良く、このため所定のスライド微小移動量(1〜5
μm)の位置決めを精度良く完了することができる。し
たがって、ダイハイトを高精度で調整できるので、製品
精度を高く維持できる。 (2)上記(1)の如くサーボモータ制御によりダイハ
イト調整を行うため、応答性良く短時間で調整を完了す
ることができるから、高ストローク数(高速SPM)で
のスライド駆動時でも各スライドストローク毎に調整で
きる。したがって、常に最適なダイハイト位置に調整で
き、高精度の製品をばらつきなく安定して生産できる。
下死点通過後から上死点を経由してワーク接触位置まで
移動中に、サーボモータ31によるダイハイト調整を短
時間で完了するので、高ストローク数での加工時でも対
応でき、これにより、スライド停止中にダイハイト調整
を行うものに比べて同一SPMの場合スライド4の移動
速度及び加速度が小さくて済むので、サーボモータ21
を小型化できる。 (4)荷重値を監視して、ワークに応じた最適荷重にな
るようにダイハイトを調整しているから、ダイハイトを
高精度のリニアセンサ等で直接計測して制御するものに
比べ、安いコストで構成できる。
る。図4は、本実施形態のプレス駆動装置の概略構成図
であり、同図において図1と同じ構成要素には同一符号
を付して以下での説明を省く。スライド駆動用のサーボ
モータ21の出力軸に取り付けたピニオン51はギア5
2に噛合しており、ギア52の軸心にはナット部材54
が固設されていて、ナット部材54は本体フレーム2に
回動自在に支承されている。また、このナット部材54
にはボールスクリュウ53がその軸心方向に移動自在に
螺合し、ボールスクリュウ53の先端部は、リンク機構
3の三角リンク12に形成した、ボールスクリュウ軸心
に対し垂直方向に長い長孔55と、係止ピン56により
上下方向に摺動自在に係合して連結されている。
説明する。サーボモータ21を回転させると、ギア5
1,52を介してナット部材54が回転し、これにより
ボールスクリュウ53が軸心方向に進退し、三角リンク
12を矢印方向へ押し引き駆動する。ボールスクリュウ
53は、三角リンク12がスライド4の第1の上死点に
対応する位置12aと第2の上死点に対応する位置12
cとの間を下死点に対応する位置12bを経由して移動
するように往復駆動される。このとき、三角リンク12
の上下方向の移動分は長孔55内を係止ピン56が上下
摺動することにより吸収するようにしている。これによ
り、第1実施形態の場合と同様に、プランジャ19の上
部に連結したピン18を介してプランジャ19及びスラ
イド4が上死点と下死点との間を往復動する。また、サ
ーボモータ31によりダイハイト調整が行われるのは、
第1実施形態と同様である。
様であるが、その他以下のような特有の効果を有する。 (1)ボールスクリュウ53を水平方向に往復駆動し
て、三角リンク12を、下死点に対応する位置12bを
挟んで、上死点に相当する2つの位置12a,12c間
で往復移動させるので、サーボモータ21による1サイ
クルの往復駆動で下死点を2回通過させることができ
る。これにより、サーボモータ21の駆動サイクル数に
対して2倍のスライド4のストローク数を実現できるの
で、高ストローク数でのスライド駆動が容易にできる。 (2)また、上記のように2倍のストローク数を実現で
きるので、例えばコイニング加工の場合に2回打ちによ
り明瞭な刻印が行えるので有効である、等の効果が得ら
れる。
る。図1と同一構成要素には同一符号を付して、ここで
の説明は省く。サーボモータ21の出力軸に取り付けた
ピニオン51はギア52に噛合し、ギア52の軸心には
ボールスクリュウ53aが取り付けてあり、ボールスク
リュウ53aは本体フレーム2に回動自在に支承されて
いる。このボールスクリュウ53aにはナット部材54
aが軸心方向に移動自在に螺合している。ナット部材5
4aには、リンク66の上部が揺動自在にピン連結さ
れ、リンク66の下部にはプランジャ19の上部がピン
18により連結されている。これらのボールスクリュウ
53a、ナット部材54a及びリンク66によりボール
スクリュウ機構5を構成している。
ーボモータ21を回転させると、ボールスクリュウ53
aが回転し、これに伴いナット部材54aが軸心方向
(本例では水平方向)に移動する。このナット部材54
aの移動はリンク66により上下動に変換され、プラン
ジャ19及びスライド4を上下駆動する。ボールスクリ
ュウ53aを所定回転数の範囲で正逆回転させると、ナ
ット部材54aは所定位置54b,54c間を往復動
し、リンク66を介してプランジャ19及びスライド4
は上下動する。なお、前記所定位置54b,54cを前
実施形態と同様に2つの上死点に対応する位置に設定し
た場合には、ナット部材54aの1サイクル往復動に対
して、スライド4は2ストローク上下動して2回下死点
を通過する。また、ダイハイト調整用のサーボモータ3
1及び調整ねじ41などを有しているのは、前記実施形
態と同様である。
形態と同様であるので、説明を省く。
て、三角リンク12またはナット部材54aが1サイク
ル往復動に対し、スライド4は2ストローク上下動して
いたが、三角リンク12またはナット部材54aを、ス
ライド上死点対応位置と下死点対応位置の間を往復動さ
せ、1サイクル往復動に対しスライド4を1ストローク
上下動させても構わない。
る。図6において、スライド駆動用のサーボモータ21
の出力軸に取り付けた第1ピニオン61は第1ギア62
に噛合しており、第1ギア62の軸心位置には同軸心を
有する第2ピニオン63が固設されている。第2ピニオ
ン63には第2ギア64が噛合し、第2ギア64には偏
心位置にリンク66の上部がピン65により揺動自在に
連結されている。また、リンク66の下部にはプランジ
ャ19の上部がピン18により連結されている。そし
て、第1実施形態と同様に、プランジャ19には調整ね
じ41が螺合し、調整ねじ41のギア42には、スライ
ド4に取り付けられたダイハイト調整用のサーボモータ
31の出力軸に取り付けたピニオン44が中間ギア43
を介して噛合している。これらのギア64、ピン65及
びリンク66によりエキセン機構6を構成している。
する。サーボモータ21を回転させると、第2ピニオン
63を介して第2ギア64が回転し、第2ギア64に偏
心してピン連結されたリンク66及びリンク66に連結
したプランジャ19が上下方向に往復動し、これにより
スライド4が上下方向に往復動する。このとき、サーボ
モータ21の一方向の連続回転により、スライド4は連
続往復動を行う。また、サーボモータ31の回転により
調整ねじ41を介してダイハイトを調整することは前実
施形態と同様である。なお、第4実施形態による効果は
第1実施形態と同様であるので、説明を省く。
ような効果を奏する。 (1)ダイハイト調整をサーボモータの位置制御により
行うので、制御応答性が非常に良く、このため短時間で
高精度のダイハイト調整を完了できる。したがって、高
い製品精度でのプレス加工が高ストローク数での運転時
でもできる。 (2)ダイハイト調整をサーボモータの位置制御により
行うことにより、上記(1)の理由によって、スライド
モーション制御中にダイハイト調整を行ってもスライド
ストローク数を下げないで対応できる。このため、高ス
トローク数でのプレス運転ができ、生産性が良い。また
サーボモータでのダイハイト調整の制御を、サーボモー
タによるスライドモーション制御と連動させるので、連
動が容易にできる。 (3)サーボモータでのダイハイト調整を各スライドス
トローク毎に行うので、常時ダイハイトを高精度に維持
した状態でプレス加工ができ、高精度の製品をばらつき
なく確実に生産できる。
4…スライド、5…ボールスクリュウ機構、11,11
a…第1リンク、12…三角リンク、13,13a…第
2リンク、14,15,16,17,18…ピン、19
…プランジャ、21…サーボモータ(モーション制御
用)、22…第1プーリー、22a…タイミングベル
ト、23…第2プーリー、24…第1歯車、25…第2
歯車、27…位置センサ、30…制御器、31…サーボ
モータ(ダイハイト調整用)、32…位置センサ、33
…荷重センサ、41…調整ねじ、42…ギア、43…中
間ギア、44…ピニオン、51…ピニオン、52…ギ
ア、53,53a…ボールスクリュウ、54,54a…
ナット部材、55…長孔、56…係止ピン、61,63
…ピニオン、62,64…ギア、66…リンク、78…
ウオームホイール、79…ウオーム、81,82…爪
車、83,84…シリンダ装置。
Claims (7)
- 【請求項1】 プレス機械のスライド駆動装置におい
て、 スライドモーション制御用のサーボモータ(21)の回転動
力を機械的な動力伝達機構(3,5,6)を介してスライド(4)
の往復動に変換し、 スライド(4)のダイハイト調整をダイハイト調整用のサ
ーボモータ(31)の位置制御により行うようにしたことを
特徴とするプレス機械のスライド駆動装置。 - 【請求項2】 プレス機械のスライド駆動装置におい
て、 スライドモーション制御用のサーボモータ(21)の回転動
力を機械的な動力伝達機構(3,5,6)を介してスライド(4)
の往復動に変換し、 このスライドモーション制御中に、スライド(4)のダイ
ハイト調整をダイハイト調整用のサーボモータ(31)の位
置制御により行うようにしたことを特徴とするプレス機
械のスライド駆動装置。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載のプレス機械のスラ
イド駆動装置において、 前記スライド(4)のダイハイト調整を、スライドストロ
ーク毎に行うようにしたことを特徴とするプレス機械の
スライド駆動装置。 - 【請求項4】 請求項1又は2記載のプレス機械のスラ
イド駆動装置において、 前記動力伝達機構はリンク機構(3)であることを特徴と
するプレス機械のスライド駆動装置。 - 【請求項5】 請求項1又は2記載のプレス機械のスラ
イド駆動装置において、 前記動力伝達機構はエキセン機構(6)であることを特徴
とするプレス機械のスライド駆動装置。 - 【請求項6】 請求項1又は2記載のプレス機械のスラ
イド駆動装置において、 前記動力伝達機構はボールスクリュウ機構(5)であるこ
とを特徴とするプレス機械のスライド駆動装置。 - 【請求項7】 プレス機械のスライド駆動方法におい
て、 スライド駆動中に、ダイハイト調整用のサーボモータ(3
1)を位置制御してスライド(4)のダイハイト調整を行う
ことを特徴とするプレス機械のスライド駆動方法。
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