鍛造プレス装置およびその制御方法
【課題】下降速度と上昇速度が高速である鍛造プレス装置およびその制御方法を提供する。
【解決手段】スライドＳを昇降させる駆動軸ＥＳと、駆動軸ＥＳに連結されたフライホイール３０と、駆動軸ＥＳに連結されたサーボモータ４０とを備える。上昇工程および／または下降工程において、フライホイール３０の駆動により駆動軸ＥＳを回転させてスライドＳを上昇および／または下降させるように制御する。発生するトルクの大きいフライホイール３０の駆動によりスライドＳを上昇、下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても駆動軸ＥＳを目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度と下降速度を高速にできる。
【解決手段】スライドＳを昇降させる駆動軸ＥＳと、駆動軸ＥＳに連結されたフライホイール３０と、駆動軸ＥＳに連結されたサーボモータ４０とを備える。上昇工程および／または下降工程において、フライホイール３０の駆動により駆動軸ＥＳを回転させてスライドＳを上昇および／または下降させるように制御する。発生するトルクの大きいフライホイール３０の駆動によりスライドＳを上昇、下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても駆動軸ＥＳを目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度と下降速度を高速にできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
しかし、サーボモータの能力の限界から、従動系の慣性質量の小さい小型のハイブリッドプレス装置に限って開発された事実はあるが、従動系の慣性質量の大きい大型のハイブリッドプレス装置についてはこれまで開発されたことはなかった。そのため、従来のハイブリッドプレス装置は小型のものばかりであり、大型のハイブリッドプレス装置は存在しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４‐１１４１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本願発明者は、大型のハイブリッドプレス装置について検討した。
一般に、サーボモータはフライホイール・クラッチに比べて発生するトルクが小さい。また、大型のハイブリッドプレス装置は従動系の慣性質量が大きいため、従動系の加速に大きなエネルギーが必要となる。そのため、本願発明者は、大型のハイブリッドプレス装置において、従来技術のごとく加圧成形の前後のスライドの昇降運動をサーボモータで行うと、エキセンシャフトを目的の回転速度まで加速するのに時間がかかり、むしろ下降速度と上昇速度が遅くなるという問題を見出した。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、下降速度と上昇速度が高速であ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記クラッチおよび前記サーボモータのそれぞれ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、加圧成形工程において、前記クラッチを切断して、前記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することを特徴とする。
第３発明の鍛造プレス装置は、第２発明において、前記制御手段は、加圧成形工程において、前記スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させ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２発明において、前記制御手段は、加圧成形工程において、前記スライドが最下点に達する前に前記サーボモータにより前記駆動軸に逆回転方向のトルクを与え、該スライドが最下点に達した後に該サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させ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、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す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、第５発明において、加圧成形工程において、前記クラッチを切断して、前記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、加圧成形工程において、前記スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させ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発明において、加圧成形工程において、前記スライドが最下点に達する前に前記サーボモータにより前記駆動軸に逆回転方向のトルクを与え、該スライドが最下点に達した後に該サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、発生するトルクの大きいフライホイールの駆動によりスライドを上昇、下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても駆動軸を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度と下降速度を高速にできる。
第２発明によれば、サーボモータの駆動により加圧成形を行うので、加圧速度を調整でき、スライドモーションを任意に設定できる。そのため、種々の加工方法を実現できる。
第３発明によれば、スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させるので、スライドが下死点で停止するスティックを防止できる。また、薄肉製品の加工のように、素材を複数回加圧して所定の厚さまで圧縮する加工方法を実現できる。
第４発明によれば、スライドが最下点に達する前にサーボモータにより駆動軸に逆回転方向のトルクを与えるので、最下点における下降から上昇への切り換えが速くなる。
第５発明によれば、発生するトルクの大きいフライホイールの駆動によりスライドを上昇、下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても駆動軸を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度と下降速度を高速にできる。
第６発明によれば、サーボモータの駆動により加圧成形を行うので、加圧速度を調整でき、スライドモーションを任意に設定できる。そのため、種々の加工方法を実現できる。
第７発明によれば、スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させるので、スライドが下死点で停止するスティックを防止できる。また、薄肉製品の加工のように、素材を複数回加圧して所定の厚さまで圧縮する加工方法を実現できる。
第８発明によれば、スライドが最下点に達する前にサーボモータにより駆動軸に逆回転方向のトルクを与えるので、最下点における下降から上昇への切り換えが速くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】同鍛造プレスの制御方法の説明図である。
【図３】同鍛造プレスの他の制御方法の説明図である。
【図４】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
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。すなわち、スライドＳには上ダイホルダーＤＨを介して金型Ｃが取り付けられている。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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およびサーボモータ４０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。
【００２０】
つぎに、図２および図３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。
【００２１】
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。
【００２２】
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には電力が供給されておらず、伝動軸１１によって回転させられている。
【００２３】
一般に、サーボモータ４０に比べてフライホイール３０で発生するトルクは大きい。そのフライホイール３０の駆動によりスライドＳを下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、下降速度を高速にできる。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。そして大型のプレス装置の場合には、この従動系の慣性質量が大きくなる。そのため、本発明の制御方法は、大型の鍛造プレス装置Ｐを制御するのに適した方法である。
【００２４】
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。
【００２５】
このように、サーボモータ４０の駆動により加圧成形するので、加圧速度を任意に調整できる。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。そのため、加圧速度を高速にする必要のある熱間鍛造や、複雑形状の成形等に適した種々の加工方法を実現できる。
【００２６】
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には電力が供給されておらず、伝動軸１１によってサーボモータ４０が回転させられている。
【００２７】
発生するトルクが大きいフライホイール３０の駆動によりスライドＳを上昇させるので、従動系の慣性質量が大きくても伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度を高速にできる。
【００２８】
（パターン２）
パターン２は、下降工程と上昇工程において、クラッチブレーキ３１のクラッチを接続するとともにサーボモータ４０に電力を供給して、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スライドＳを下降、上昇させるパターンである。
【００２９】
従動系の慣性質量が大きく、フライホイール３０・クラッチ３１のトルクによっても、伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに時間がかかる場合には、サーボモータ４０によっても伝動軸１１を駆動することにより、フライホイール３０単独による駆動の場合に比べて伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに要する時間を短くできる。その結果、上昇速度および下降速度を高速にできる。
【００３０】
（パターン３）
パターン３は、パターン１の上昇工程において、クラッチブレーキ３１のクラッチが切断されるとともに、サーボモータ４０には電力が供給されておらず、従動系の慣性エネルギーにより伝動軸１１によってサーボモータ４０が回転させられているパターンである。
【００３１】
従動系は、一度動き出すと慣性エネルギーにより動き続けるという性質を有する。そのため、加圧成形工程の後、スライドＳはその慣性エネルギーにより上昇する。上昇工程において、伝動軸１１の回転を加速する必要のない場合には、本パターンのように、フライホイール３０およびサーボモータ４０の駆動を伝動軸１１に供給しなくてよい。
【００３２】
（パターン４）
パターン４は、パターン１の上昇工程において、クラッチブレーキ３１のクラッチが切断され、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を回転させてスライドＳを上昇させるパターンである。
【００３３】
上昇工程において、伝動軸１１の回転を加速する必要はないが、スライドＳを最上点まで上昇させる駆動が必要な場合には、フライホイール３０に代えてサーボモータ４０の駆動で伝動軸１１を回転させてもよい。
【００３４】
（パターン５）
パターン４は、下降工程のみフライホイール３０の駆動により伝動軸１１を回転させたが、これに代えて、上昇工程のみフライホイール３０の駆動により伝動軸１１を回転させてスライドＳを上昇させてもよい。この場合、上昇工程において、サーボモータ４０は、電力が供給されておらず、伝動軸１１によってサーボモータ４０が回転させられている。
【００３５】
このように、上昇工程のみ、発生するトルクが大きいフライホイール３０の駆動によりスライドＳを上昇させることにより、上昇速度を高速にできる。
【００３６】
つぎに、スライドモーションが異なるパターン６、７について説明する。
図３に示すスライドモーションは、スライドＳの最下点が、下死点よりも上方に設定された場合のスライドモーションである。このスライドモーションは、スライドＳが予め定められた最下点に達したとき（図３におけるＡ時点）、すなわちスライドＳが下死点に達する前に、伝動軸１１をスライドＳの下降時とは逆回転させてスライドＳを上昇させることにより実現される。
【００３７】
（パターン６）
パターン６の加圧成形工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチを切断し、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。そして、スライドＳが最下点に達したとき（Ａ時点）に、サーボモータ４０を逆回転させることにより、伝動軸１１を逆回転させてスライドＳを上昇させる。
【００３８】
また、上昇工程においても、クラッチブレーキ３１のクラッチを切断したまま、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を逆回転させてスライドＳを上昇させる。
【００３９】
本パターンで制御することにより、スライドが下死点で停止するスティックを防止できる。そのため、鍛造プレス装置Ｐの各部材や金型Ｃが損傷することを防止できる。また、熱間鍛造の場合にスティックが起きると、金型Ｃが高温になって硬化し、素材の熱が金型Ｃに伝達されることにより素材は冷却されて黒色化してしまうが、本パターンで制御することによりこのような問題を防止できる。
【００４０】
このようなスライドモーションで成形する例として、ブレード等の薄肉製品の加工が挙げられる。薄肉製品の加工では、サイクルごとにスライドＳの最下点を徐々に下げながら、素材を複数回加圧して所定の厚さまで圧縮することが行われる。本パターンで制御することにより、このような加圧方法を実現できる。
【００４１】
（パターン７）
パターン６は、スライドＳが最下点に達したときにサーボモータ４０を逆回転させてスライドＳを上昇させたが、これに代えて、スライドＳが最下点に達する前にサーボモータ４０により伝動軸１１に逆回転方向のトルクを与え、スライドＳが最下点に達した後にサーボモータ４０を逆回転させてスライドＳを上昇させてもよい。
より詳細には、下降工程の途中でクラッチブレーキ３１のクラッチを切断し、サーボモータ４０により伝動軸１１に逆回転方向のトルクを与えてスライドＳの下降を制動し、スライドＳが最下点に達したとき（Ａ時点）に従動系の運動エネルギーの全てを消費することにより、伝動軸１１を逆回転させてスライドＳを上昇させる。
【００４２】
本パターンでは、スライドＳが最下点に達する前にサーボモータ４０により伝動軸１１に逆回転方向のトルクを与えるので、最下点における下降から上昇への切り換えが速くなる。
【００４３】
なお、上記パターン１〜６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、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。
【００４４】
また、上記パターン１〜７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。
【００４５】
（第２実施形態）
つぎに、図４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５１が固定され、このメインギア５１と噛み合う複数の駆動ギア５２が設けられている。各駆動ギア５２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で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。
【００４６】
小径の駆動ギア５２から大径のメインギア５１に駆動力が伝達されるので、サーボモータ４１、４２の回転数を、伝動軸１１に対して減速して伝達することができる。すなわち、メインギア５１と駆動ギア５２とで減速機が構成されている。
また、駆動ギア５２とメインギア５１の径を調整すれば減速比を変えることができる。そして、減速比を変えることで、サーボモータ４１、４２の駆動による伝動軸１１の最高回転速度を任意に設定できる。そのため、種々の加圧方法を実現できる。
【００４７】
なお、駆動ギア５２とメインギア５１との間に中間ギアを設ければ、さらに減速比を大きくすることができる。すると、高速低トルクのサーボモータ４１、４２を使用してもより大きなトルクを発生させることも可能であるから、より大きな鍛造エネルギーを必要とするプレスにも採用することができる。具体的には、サーボモータ４１、４２の主軸に固定されたピニオンと、このピニオンと噛み合う中間ギアとを設け、この中間ギアと駆動ギア５２と連結する回転軸を設ければ、サーボモータ４１、４２の回転をさらに減速してメインギア５１に伝達することができる。
【００４８】
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、保有するエネルギーが大きいフライホイール３０の駆動によりスライドＳを上昇、下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度および下降速度を高速にできる。
【００４９】
（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と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。
【００５０】
また、制御手段６０は、１つの制御装置でクラッチブレーキ３１およびサーボモータ４０の動作を制御するものでも良いし、クラッチブレーキ３１の動作を制御する第１の制御装置とサーボモータ４０の動作を制御する第２の制御装置とから構成されるものでも良い。
【符号の説明】
【００５１】
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 メインギア
５２ 駆動ギア
６０ 制御手段
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
しかし、サーボモータの能力の限界から、従動系の慣性質量の小さい小型のハイブリッドプレス装置に限って開発された事実はあるが、従動系の慣性質量の大きい大型のハイブリッドプレス装置についてはこれまで開発されたことはなかった。そのため、従来のハイブリッドプレス装置は小型のものばかりであり、大型のハイブリッドプレス装置は存在しなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４‐１１４１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本願発明者は、大型のハイブリッドプレス装置について検討した。
一般に、サーボモータはフライホイール・クラッチに比べて発生するトルクが小さい。また、大型のハイブリッドプレス装置は従動系の慣性質量が大きいため、従動系の加速に大きなエネルギーが必要となる。そのため、本願発明者は、大型のハイブリッドプレス装置において、従来技術のごとく加圧成形の前後のスライドの昇降運動をサーボモータで行うと、エキセンシャフトを目的の回転速度まで加速するのに時間がかかり、むしろ下降速度と上昇速度が遅くなるという問題を見出した。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、下降速度と上昇速度が高速であ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記クラッチおよび前記サーボモータのそれぞれ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、加圧成形工程において、前記クラッチを切断して、前記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することを特徴とする。
第３発明の鍛造プレス装置は、第２発明において、前記制御手段は、加圧成形工程において、前記スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させ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２発明において、前記制御手段は、加圧成形工程において、前記スライドが最下点に達する前に前記サーボモータにより前記駆動軸に逆回転方向のトルクを与え、該スライドが最下点に達した後に該サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させ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、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す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、第５発明において、加圧成形工程において、前記クラッチを切断して、前記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、加圧成形工程において、前記スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させ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発明において、加圧成形工程において、前記スライドが最下点に達する前に前記サーボモータにより前記駆動軸に逆回転方向のトルクを与え、該スライドが最下点に達した後に該サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１発明によれば、発生するトルクの大きいフライホイールの駆動によりスライドを上昇、下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても駆動軸を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度と下降速度を高速にできる。
第２発明によれば、サーボモータの駆動により加圧成形を行うので、加圧速度を調整でき、スライドモーションを任意に設定できる。そのため、種々の加工方法を実現できる。
第３発明によれば、スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させるので、スライドが下死点で停止するスティックを防止できる。また、薄肉製品の加工のように、素材を複数回加圧して所定の厚さまで圧縮する加工方法を実現できる。
第４発明によれば、スライドが最下点に達する前にサーボモータにより駆動軸に逆回転方向のトルクを与えるので、最下点における下降から上昇への切り換えが速くなる。
第５発明によれば、発生するトルクの大きいフライホイールの駆動によりスライドを上昇、下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても駆動軸を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度と下降速度を高速にできる。
第６発明によれば、サーボモータの駆動により加圧成形を行うので、加圧速度を調整でき、スライドモーションを任意に設定できる。そのため、種々の加工方法を実現できる。
第７発明によれば、スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させるので、スライドが下死点で停止するスティックを防止できる。また、薄肉製品の加工のように、素材を複数回加圧して所定の厚さまで圧縮する加工方法を実現できる。
第８発明によれば、スライドが最下点に達する前にサーボモータにより駆動軸に逆回転方向のトルクを与えるので、最下点における下降から上昇への切り換えが速くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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。
【図２】同鍛造プレスの制御方法の説明図である。
【図３】同鍛造プレスの他の制御方法の説明図である。
【図４】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
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。すなわち、スライドＳには上ダイホルダーＤＨを介して金型Ｃが取り付けられている。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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およびサーボモータ４０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。
【００２０】
つぎに、図２および図３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。
【００２１】
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。
【００２２】
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には電力が供給されておらず、伝動軸１１によって回転させられている。
【００２３】
一般に、サーボモータ４０に比べてフライホイール３０で発生するトルクは大きい。そのフライホイール３０の駆動によりスライドＳを下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、下降速度を高速にできる。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。そして大型のプレス装置の場合には、この従動系の慣性質量が大きくなる。そのため、本発明の制御方法は、大型の鍛造プレス装置Ｐを制御するのに適した方法である。
【００２４】
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。
【００２５】
このように、サーボモータ４０の駆動により加圧成形するので、加圧速度を任意に調整できる。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。そのため、加圧速度を高速にする必要のある熱間鍛造や、複雑形状の成形等に適した種々の加工方法を実現できる。
【００２６】
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には電力が供給されておらず、伝動軸１１によってサーボモータ４０が回転させられている。
【００２７】
発生するトルクが大きいフライホイール３０の駆動によりスライドＳを上昇させるので、従動系の慣性質量が大きくても伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度を高速にできる。
【００２８】
（パターン２）
パターン２は、下降工程と上昇工程において、クラッチブレーキ３１のクラッチを接続するとともにサーボモータ４０に電力を供給して、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スライドＳを下降、上昇させるパターンである。
【００２９】
従動系の慣性質量が大きく、フライホイール３０・クラッチ３１のトルクによっても、伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに時間がかかる場合には、サーボモータ４０によっても伝動軸１１を駆動することにより、フライホイール３０単独による駆動の場合に比べて伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに要する時間を短くできる。その結果、上昇速度および下降速度を高速にできる。
【００３０】
（パターン３）
パターン３は、パターン１の上昇工程において、クラッチブレーキ３１のクラッチが切断されるとともに、サーボモータ４０には電力が供給されておらず、従動系の慣性エネルギーにより伝動軸１１によってサーボモータ４０が回転させられているパターンである。
【００３１】
従動系は、一度動き出すと慣性エネルギーにより動き続けるという性質を有する。そのため、加圧成形工程の後、スライドＳはその慣性エネルギーにより上昇する。上昇工程において、伝動軸１１の回転を加速する必要のない場合には、本パターンのように、フライホイール３０およびサーボモータ４０の駆動を伝動軸１１に供給しなくてよい。
【００３２】
（パターン４）
パターン４は、パターン１の上昇工程において、クラッチブレーキ３１のクラッチが切断され、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を回転させてスライドＳを上昇させるパターンである。
【００３３】
上昇工程において、伝動軸１１の回転を加速する必要はないが、スライドＳを最上点まで上昇させる駆動が必要な場合には、フライホイール３０に代えてサーボモータ４０の駆動で伝動軸１１を回転させてもよい。
【００３４】
（パターン５）
パターン４は、下降工程のみフライホイール３０の駆動により伝動軸１１を回転させたが、これに代えて、上昇工程のみフライホイール３０の駆動により伝動軸１１を回転させてスライドＳを上昇させてもよい。この場合、上昇工程において、サーボモータ４０は、電力が供給されておらず、伝動軸１１によってサーボモータ４０が回転させられている。
【００３５】
このように、上昇工程のみ、発生するトルクが大きいフライホイール３０の駆動によりスライドＳを上昇させることにより、上昇速度を高速にできる。
【００３６】
つぎに、スライドモーションが異なるパターン６、７について説明する。
図３に示すスライドモーションは、スライドＳの最下点が、下死点よりも上方に設定された場合のスライドモーションである。このスライドモーションは、スライドＳが予め定められた最下点に達したとき（図３におけるＡ時点）、すなわちスライドＳが下死点に達する前に、伝動軸１１をスライドＳの下降時とは逆回転させてスライドＳを上昇させることにより実現される。
【００３７】
（パターン６）
パターン６の加圧成形工程においては、クラッチブレーキ３１のクラッチを切断し、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。そして、スライドＳが最下点に達したとき（Ａ時点）に、サーボモータ４０を逆回転させることにより、伝動軸１１を逆回転させてスライドＳを上昇させる。
【００３８】
また、上昇工程においても、クラッチブレーキ３１のクラッチを切断したまま、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を逆回転させてスライドＳを上昇させる。
【００３９】
本パターンで制御することにより、スライドが下死点で停止するスティックを防止できる。そのため、鍛造プレス装置Ｐの各部材や金型Ｃが損傷することを防止できる。また、熱間鍛造の場合にスティックが起きると、金型Ｃが高温になって硬化し、素材の熱が金型Ｃに伝達されることにより素材は冷却されて黒色化してしまうが、本パターンで制御することによりこのような問題を防止できる。
【００４０】
このようなスライドモーションで成形する例として、ブレード等の薄肉製品の加工が挙げられる。薄肉製品の加工では、サイクルごとにスライドＳの最下点を徐々に下げながら、素材を複数回加圧して所定の厚さまで圧縮することが行われる。本パターンで制御することにより、このような加圧方法を実現できる。
【００４１】
（パターン７）
パターン６は、スライドＳが最下点に達したときにサーボモータ４０を逆回転させてスライドＳを上昇させたが、これに代えて、スライドＳが最下点に達する前にサーボモータ４０により伝動軸１１に逆回転方向のトルクを与え、スライドＳが最下点に達した後にサーボモータ４０を逆回転させてスライドＳを上昇させてもよい。
より詳細には、下降工程の途中でクラッチブレーキ３１のクラッチを切断し、サーボモータ４０により伝動軸１１に逆回転方向のトルクを与えてスライドＳの下降を制動し、スライドＳが最下点に達したとき（Ａ時点）に従動系の運動エネルギーの全てを消費することにより、伝動軸１１を逆回転させてスライドＳを上昇させる。
【００４２】
本パターンでは、スライドＳが最下点に達する前にサーボモータ４０により伝動軸１１に逆回転方向のトルクを与えるので、最下点における下降から上昇への切り換えが速くなる。
【００４３】
なお、上記パターン１〜６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、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。
【００４４】
また、上記パターン１〜７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。
【００４５】
（第２実施形態）
つぎに、図４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５１が固定され、このメインギア５１と噛み合う複数の駆動ギア５２が設けられている。各駆動ギア５２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で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。
【００４６】
小径の駆動ギア５２から大径のメインギア５１に駆動力が伝達されるので、サーボモータ４１、４２の回転数を、伝動軸１１に対して減速して伝達することができる。すなわち、メインギア５１と駆動ギア５２とで減速機が構成されている。
また、駆動ギア５２とメインギア５１の径を調整すれば減速比を変えることができる。そして、減速比を変えることで、サーボモータ４１、４２の駆動による伝動軸１１の最高回転速度を任意に設定できる。そのため、種々の加圧方法を実現できる。
【００４７】
なお、駆動ギア５２とメインギア５１との間に中間ギアを設ければ、さらに減速比を大きくすることができる。すると、高速低トルクのサーボモータ４１、４２を使用してもより大きなトルクを発生させることも可能であるから、より大きな鍛造エネルギーを必要とするプレスにも採用することができる。具体的には、サーボモータ４１、４２の主軸に固定されたピニオンと、このピニオンと噛み合う中間ギアとを設け、この中間ギアと駆動ギア５２と連結する回転軸を設ければ、サーボモータ４１、４２の回転をさらに減速してメインギア５１に伝達することができる。
【００４８】
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、保有するエネルギーが大きいフライホイール３０の駆動によりスライドＳを上昇、下降させるので、従動系の慣性質量が大きくても伝動軸１１を目的の回転速度まで加速するのに時間がかからない。その結果、上昇速度および下降速度を高速にできる。
【００４９】
（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と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。
【００５０】
また、制御手段６０は、１つの制御装置でクラッチブレーキ３１およびサーボモータ４０の動作を制御するものでも良いし、クラッチブレーキ３１の動作を制御する第１の制御装置とサーボモータ４０の動作を制御する第２の制御装置とから構成されるものでも良い。
【符号の説明】
【００５１】
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 メインギア
５２ 駆動ギア
６０ 制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記クラッチおよび前記サーボモータのそれぞれ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する
ことを特徴とする鍛造プレス装置。
【請求項２】
前記制御手段は、加圧成形工程において、前記クラッチを切断して、前記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する
ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス装置。
【請求項３】
前記制御手段は、加圧成形工程において、前記スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御する
ことを特徴とする請求項２記載の鍛造プレス装置。
【請求項４】
前記制御手段は、加圧成形工程において、前記スライドが最下点に達する前に前記サーボモータにより前記駆動軸に逆回転方向のトルクを与え、該スライドが最下点に達した後に該サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御する
ことを特徴とする請求項２記載の鍛造プレス装置。
【請求項５】
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、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する
ことを特徴とする鍛造プレス装置の制御方法。
【請求項６】
加圧成形工程において、前記クラッチを切断して、前記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する
ことを特徴とする請求項５記載の鍛造プレス装置の制御方法。
【請求項７】
加圧成形工程において、前記スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御する
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。
【請求項８】
加圧成形工程において、前記スライドが最下点に達する前に前記サーボモータにより前記駆動軸に逆回転方向のトルクを与え、該スライドが最下点に達した後に該サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御する
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。
【請求項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、
前記クラッチおよび前記サーボモータのそれぞれ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する
ことを特徴とする鍛造プレス装置。
【請求項２】
前記制御手段は、加圧成形工程において、前記クラッチを切断して、前記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する
ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス装置。
【請求項３】
前記制御手段は、加圧成形工程において、前記スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御する
ことを特徴とする請求項２記載の鍛造プレス装置。
【請求項４】
前記制御手段は、加圧成形工程において、前記スライドが最下点に達する前に前記サーボモータにより前記駆動軸に逆回転方向のトルクを与え、該スライドが最下点に達した後に該サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御する
ことを特徴とする請求項２記載の鍛造プレス装置。
【請求項５】
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、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する
ことを特徴とする鍛造プレス装置の制御方法。
【請求項６】
加圧成形工程において、前記クラッチを切断して、前記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する
ことを特徴とする請求項５記載の鍛造プレス装置の制御方法。
【請求項７】
加圧成形工程において、前記スライドが下死点に達する前に前記サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御する
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。
【請求項８】
加圧成形工程において、前記スライドが最下点に達する前に前記サーボモータにより前記駆動軸に逆回転方向のトルクを与え、該スライドが最下点に達した後に該サーボモータを逆回転させて該スライドを上昇させるように制御する
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７１１３２（Ｐ２０１３−７１１３２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０２７１（Ｐ２０１１−２１０２７１）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（５０２２３５３２６）住友重機械テクノフォート株式会社 (122)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（５０２２３５３２６）住友重機械テクノフォート株式会社 (122)
【Ｆターム（参考）】
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