特開 2024-92422 プレス機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024092422

(43)【公開日】2024-07-08

(54)【発明の名称】プレス機

(51)【国際特許分類】

   B30B 15/34 20060101AFI20240701BHJP

【ＦＩ】

B30B15/34 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022208329

(22)【出願日】2022-12-26

(71)【出願人】

【識別番号】000107147

【氏名又は名称】ニデックドライブテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100138689

【弁理士】

【氏名又は名称】梶原 慶

(72)【発明者】

【氏名】草野 智司

(72)【発明者】

【氏名】田中 康宏

【テーマコード（参考）】

4E090

【Ｆターム（参考）】

4E090AA01

4E090AB01

4E090BA02

4E090CC01

4E090DA04

4E090DA08

(57)【要約】

【課題】攪拌過熱の抑制によって無駄な電力消費を低減可能なプレス機を提供する。
【解決手段】プレス機１は、駆動及びプレヒートが可能なプレス機本体と、潤滑油７０を攪拌するとともに、潤滑油７０をプレス機本体に供給する潤滑油ポンプ５４と、プレス機本体の駆動及びプレヒートと潤滑油ポンプ５４の回転とを制御する制御部６０とを備え、制御部６０は、プレス機本体のプレヒート時の潤滑油ポンプ５４の平均回転速度である第１平均回転速度をプレス機本体の駆動時の潤滑油ポンプ５４の平均回転速度である第２平均回転速度から下げる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動及びプレヒートが可能なプレス機本体と、
潤滑油を攪拌するとともに、前記潤滑油を前記プレス機本体に供給する潤滑油ポンプと、
前記プレス機本体の駆動及びプレヒートと前記潤滑油ポンプの回転とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記プレス機本体のプレヒート時の前記潤滑油ポンプの平均回転速度である第１平均回転速度を前記プレス機本体の駆動時の前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度である第２平均回転速度から下げる、プレス機。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１平均回転速度を前記第２平均回転速度の半分以下に下げる、請求項１に記載のプレス機。

【請求項3】

前記制御部は、前記第１平均回転速度を複数の段階に分けて下げる、請求項２に記載のプレス機。

【請求項4】

前記プレス機本体を駆動する第１電動機をさらに備え、
前記制御部は、前記第１電動機の運転中の前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度を前記第１平均回転速度から上げる、請求項１～３のいずれか１項に記載のプレス機。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１電動機の運転停止後に前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度を前記第２平均回転速度よりも下げる、請求項４に記載のプレス機。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１電動機の運転停止後に前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度を前記第１平均回転速度まで下げる、請求項５に記載のプレス機。

【請求項7】

前記潤滑油ポンプは、前記プレス機本体の内部に収容される、請求項１～３のいずれか１項に記載のプレス機。

【請求項8】

前記潤滑油ポンプを駆動する第２電動機として同期電動機を使用する、請求項４に記載のプレス機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、固定金型上に載置した金属板などを可動金型の上下動によって加工するプレス機に関し、特に、運転開始時のスライドの下死点精度を安定させるためにプレヒートを行うプレス機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の熱プレス装置は、相対する第１熱盤及び第２熱盤と、第２熱盤を移動させる油圧シリンダと、油圧シリンダを駆動させる１個あるいは複数の油圧ポンプと、油吐出圧を検出する圧力センサと、油圧ポンプを回転駆動するモータの回転数あるいは複数の油圧ポンプの切替えを制御するコントローラとを具備し、圧力センサからの圧力信号あるいはモータの回転信号が入力されるコントローラで、モータの回転数と複数の油圧ポンプの切替えを制御する構成とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１５２９０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プレス機は冷えた状態から運転した場合、運転中にプレス機本体の温度が徐々に上昇する。プレス機の温度上昇に伴って金属部の伸びが発生することで、スライドの下死点が変化するので、下死点精度が安定しないという問題が発生する。そこで、運転開始時の下死点精度を安定させるため、プレス機の運転開始前や停止中もヒータで加熱した潤滑油をプレス機内にポンプにて循環させることで、プレス機本体の温度を運転中の飽和温度付近に維持するようにしている（プレヒート）。

【0005】

プレス機のプレヒート時は、潤滑油の上限温度を設定してヒータにて加熱する。加熱された潤滑油は潤滑油ポンプにてプレス機内へ供給されるが、潤滑油ポンプの攪拌によっても潤滑油の温度が上昇することがある（攪拌過熱）。上限温度を超えて加熱された潤滑油はクーラーにて冷却されるが、加熱した潤滑油をクーラーにて冷却するという無駄な電力消費を低減したい。

【0006】

本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、攪拌過熱の抑制によって無駄な電力消費を低減可能なプレス機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】

本開示の例示的なプレス機は、駆動及びプレヒートが可能なプレス機本体と、潤滑油を攪拌するとともに、前記潤滑油を前記プレス機本体に供給する潤滑油ポンプと、前記プレス機本体の駆動及びプレヒートと前記潤滑油ポンプの回転とを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記プレス機本体のプレヒート時の前記潤滑油ポンプの平均回転速度である第１平均回転速度を前記プレス機本体の駆動時の前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度である第２平均回転速度から下げる。

【発明の効果】

【0008】

例示的な本開示によれば、攪拌過熱の抑制によって無駄な電力消費が低減可能となり、ランニングコストも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の一実施形態に係るプレス機１の構成を示す図である。

【図2】制御部６０による潤滑油ポンプ５４に関する処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0011】

１．１ プレス機１の構成
図１は本開示の一実施形態に係るプレス機１の構成を示す図である。

【0012】

この図１に示すように、プレス機１は、金属製の板材を固定金型９１と可動金型９２との間に配置し、可動金型９２を上下動させることにより、板材を加工する装置である。プレス機１は、例えば、コネクタ等の電子部品を製造するために用いられる。ただし、本開示のプレス機は、電子部品以外のプレス製品を製造するものであってもよい。プレス機１は、枠体１０、金型保持部２０、主モータ３０、動力伝達機構４０、オイル供給機構５０、及び制御部６０を備える。なお、枠体１０、金型保持部２０、主モータ３０、及び動力伝達機構４０が本開示の「プレス機本体」に対応する。

【0013】

枠体１０は、後述するクランクシャフト４４、コネクティングロッド４５、プランジャ４６、及び金型保持部２０を内部に収容する略箱状のフレームである。枠体１０は、ベッド部１１、クラウン部１２、及び一対のコラム部１３を備える。ベッド部１１は、工場の床面に設置される。クラウン部１２は、ベッド部１１から間隔をあけて上方に配置される。一対のコラム部１３は、ベッド部１１とクラウン部１２との間に介在する。各コラム部１３の下面は、ベッド部１１の上面に接続される。また、各コラム部１３の上面は、クラウン部１２の下面に接続される。クラウン部１２は、その内部に、クランクシャフト４４及びコネクティングロッド４５を配置するためのスペースを備える。

【0014】

金型保持部２０は、固定的に配置されたボルスタ２１と、ボルスタ２１の上方に配置されたスライド２２とを備える。ボルスタ２１及びスライド２２は、一対のコラム部１３の間に配置されている。また、スライド２２は、後述する一対のプランジャ４６とともに、上下方向に移動可能となっている。プレス加工を行うときには、ボルスタ２１の上部に固定金型９１が取り付けられ、スライド２２の下部に可動金型９２が取り付けられる。

【0015】

主モータ３０は、可動金型９２を上下に移動させるための動力を供給する動力源である。図１の例では、クラウン部１２の上面に主モータ３０が配置されている。ただし、主モータ３０の位置は、必ずしも図１の通りでなくてもよい。例えば、枠体１０の内部に、主モータ３０が配置されていてもよい。主モータ３０に通電すると、主モータ３０内のコイルとマグネットとの間に生じる回転磁界によって、トルクが発生する。そして、当該トルクにより、主モータ３０から突出する出力軸３１が回転する。なお、主モータ３０が本開示の「第１電動機」に対応する。

【0016】

動力伝達機構４０は、主モータ３０から得られる動力を、上下方向の往復運動に変換して、スライド２２に伝達する機構である。動力伝達機構４０は、環状ベルト４１、フライホイル４２、摩擦板４３、クランクシャフト４４、一対のコネクティングロッド４５、及び一対のプランジャ４６を備える。

【0017】

環状ベルト４１は、主モータ３０の出力軸３１の先端に取り付けられたプーリ３２と、プーリ３２よりも径の大きいフライホイル４２との間に掛け渡されている。主モータ３０を駆動させると、出力軸３１及びプーリ３２が回転する。そして、プーリ３２の回転が、環状ベルト４１を介してフライホイル４２へ伝達される。これにより、フライホイル４２が回転する。

【0018】

クランクシャフト４４は、屈曲した柱状の部材であり、水平に配置されている。クランクシャフト４４は、クラウン部１２に対して回転自在に支持される。クランクシャフト４４の端部に固定された摩擦板４３と、フライホイル４２とは、図示しない機構によって、互いに接触及び離間させることができる。フライホイル４２と摩擦板４３とを互いに接触させると、主モータ３０の駆動力が、フライホイル４２からクランクシャフト４４へ伝達する。これにより、フライホイル４２とともにクランクシャフト４４が回転する。

【0019】

クランクシャフト４４は、その回転中心よりも外側に位置する複数の偏心部４４１を備える。一対のコネクティングロッド４５の各々の上端部は、偏心部４４１に対して、回転自在に接続されている。また、一対のコネクティングロッド４５の各々の下端部は、一対のプランジャ４６の上端部に対して、回転自在に接続されている。各プランジャ４６は、図示しないガイドに沿って、上下方向に移動する。また、一対のプランジャ４６の各々の下端部は、スライド２２に接続されている。

【0020】

クランクシャフト４４が回転すると、クランクシャフト４４に接続された一対のコネクティングロッド４５が、水平成分を含む横方向に揺動する。また、コネクティングロッド４５の揺動に伴い、一対のプランジャ４６が、上下方向に往復移動する。これにより、可動金型９２を保持するスライド２２が、上死点と下死点との間で上下方向に往復移動する。スライド２２が下死点まで下降すると、固定金型９１と可動金型９２とが接近して、両金型の間に挟まれた金属板が加工される。

【0021】

このように、クランクシャフト４４の回転運動が、コネクティングロッド４５の水平方向の揺動に変換される。そして、コネクティングロッド４５の揺動が、それよりも移動ストロークの小さいプランジャ４６の上下方向の往復運動に変換される。

【0022】

オイル供給機構５０は、枠体１０の内部に位置する動力伝達機構４０の各部に潤滑油７０を供給する機構である。オイル供給機構５０は、オイル供給源５１、一括温度調節部５２、潤滑油７０の供給経路５３、及び潤滑油ポンプ５４を備える。

【0023】

オイル供給源５１は、潤滑油７０を内部に貯留した貯留タンクである。一括温度調節部５２は、オイル供給源５１との間で潤滑油７０を交換しながら、潤滑油７０を加熱又は冷却する。これにより、オイル供給源５１に貯留された潤滑油７０の温度を、設定された温度に調節する。すなわち、一括温度調節部５２は、供給経路５３に供給される潤滑油７０の温度を、その供給先に関わらず全体として調節する機構である。

【0024】

オイル供給源５１と動力伝達機構４０の各部とは、潤滑油７０の供給経路５３によって結ばれている。供給経路５３は、主流路５３０、第１分岐流路５３２、及び第２分岐流路５３３を備える。主流路５３０の上流側の端部は、オイル供給源５１に接続されている。第１分岐流路５３２は、主流路５３０から分岐して、コネクティングロッド４５へ至る。第２分岐流路５３３は、主流路５３０から分岐して、クランクシャフト４４へ至る。

【0025】

主流路５３０の経路上には、潤滑油ポンプ５４が介挿されている。潤滑油ポンプ５４を動作させると、オイル供給源５１に貯留された潤滑油７０が、主流路５３０へ流れ出す。そして、主流路５３０から、第１分岐流路５３２及び第２分岐流路５３３を通って、プランジャ４６、コネクティングロッド４５、及びクランクシャフト４４へ、潤滑油７０がそれぞれ供給される。

【0026】

オイル供給機構５０の構成部材のうち、例えば、潤滑油ポンプ５４を含む一部を枠体１０の内部に収容してもよい。これはすなわち、本開示の「プレス機本体の内部に収容される」ことを意味する。これにより、枠体１０（プレス機本体と考えてもよい）の周辺に設置スペースを確保する必要がなくなる。

【0027】

潤滑油ポンプ５４を駆動するモータ５４ａとしては、同期電動機や誘導電動機が挙げられるが、これらに限らない。本実施形態では同期電動機を用いる。誘導電動機と比較して、消費電力を低減できるとともに回転速度を下げても十分な回転トルクを確保できるからである。同期電動機であれば、駆動する交流電源によって生じる回転磁界と同じ速度（同期速度）で回転子が回転するので、回転速度は電源周波数に比例する。誘導電動機であれば、すべりによって同期速度より少し遅い速度で回転子が回転する。

【0028】

潤滑油ポンプ５４の駆動回路（不図示）には、インバータが内蔵されており、このインバータによって交流電源の周波数を変えることで潤滑油ポンプ５４の回転速度を変えられるように構成されている。なお、モータ５４ａが本開示の「第２電動機」に対応する。

【0029】

ベッド部１１の内部には、使用後の潤滑油７０を貯留する貯留部１１１が設けられている。クランクシャフト４４及びコネクティングロッド４５へ供給された潤滑油７０は、潤滑剤としての機能を果たした後、一対のコラム部１３内に形成された回収流路１３１を通って、ベッド部１１内の貯留部１１１に回収される。また、プランジャ４６へ供給された潤滑油７０も、潤滑剤としての機能を果たした後、図示しない回収流路を通って、ベッド部１１内の貯留部１１１に回収される。また、貯留部１１１に回収された潤滑油７０は、帰還流路１１２を通ってオイル供給源５１に再供給される。

【0030】

制御部６０は、プレス機１内の各部を動作制御するための手段である。制御部６０には、例えば、ＣＰＵ等の演算処理部、ＲＡＭ等のメモリ、及びハードディスクドライブ等の記憶部を備えるコンピュータが用いられる。ただし、コンピュータに代えて、マイクロコントローラ等の演算装置を備える電気回路が用いられていてもよい。

【0031】

１．２ 制御部６０による潤滑油ポンプ５４に関する処理
図２は制御部６０による潤滑油ポンプ５４に関する処理を示すフローチャートである。

【0032】

この図２に示すように、プレス機１の電源がＯＮになると、制御部６０による潤滑油ポンプ５４に関する処理が開始される。

【0033】

まず、ステップＳ１では、潤滑油ポンプ５４を起動（モータ５４ａによる回転駆動を開始）して次のステップＳ２へ進む。

【0034】

ステップＳ２では、主モータ３０がＯＮか否かを判定し、ＯＮであれば次のステップＳ３へ進み、そうでなければステップＳ６へ進む。

【0035】

ステップＳ３では、主モータ３０がＯＮ、すなわちプレス機本体の駆動時（運転中）なので、潤滑油ポンプ５４が通常の運転速度Ｎｎとなるようにモータ５４ａの回転を制御し、次のステップＳ４へ進む。

【0036】

一方、ステップＳ６では、主モータ３０がＯＦＦ、すなわちプレス機本体のプレヒート時（暖機中）なので、攪拌過熱を抑制するため、潤滑油ポンプ５４が暖機速度Ｎｗとなるようにモータ５４ａの回転を制御し、次のステップＳ７へ進む。

【0037】

プレヒート時の攪拌過熱を抑制するには、潤滑油ポンプ５４の暖機速度Ｎｗを本体駆動時の運転速度Ｎｎより低くする必要がある。また、あくまでも攪拌過熱の抑制が目的であって、攪拌による潤滑油の温度変化も緩慢なので、潤滑油ポンプ５４の駆動は定速回転でなくてもよいし、連続回転と間欠回転のいずれであってもよい。よって、潤滑油ポンプ５４の回転制御は平均回転速度で考えてもよい。ただし、本実施形態では説明の簡略化のため、各回転速度に「平均」を付さないこととする。つまり、プレヒート時の暖機速度Ｎｗを本体駆動時の運転速度Ｎｎから下げるとの記載は、プレヒート時の平均回転速度Ｎｗａｖｅを本体駆動時の平均回転速度Ｎｎａｖｅから下げるという意味ということである。なお、平均回転速度Ｎｗａｖｅが本開示の「第１平均回転速度」に対応し、平均回転速度Ｎｎａｖｅが本開示の「第２平均回転速度」に対応する。

【0038】

このように、プレヒート時の潤滑油ポンプ５４の暖機速度Ｎｗを本体駆動時の運転速度Ｎｎより下げることによって潤滑油の攪拌過熱が抑制されるので、潤滑油の温度が上限温度を超えることが少なくなる。これにより、加熱した潤滑油をクーラーにて冷却する状況も起こりにくくなるので無駄な電力消費が低減され、ランニングコストも低減できる。

【0039】

例えば、ステップＳ３で、商用交流電源の周波数（日本国内では西日本なら６０Ｈｚ）のままでモータ５４ａを駆動する場合、ステップＳ６では、半分の周波数（西日本なら３０Ｈｚ）でモータ５４ａを駆動する。潤滑油ポンプ５４を駆動するモータ５４ａは同期電動機であり、その回転速度は電源周波数に比例するので、ステップＳ３の運転速度Ｎｎに対してステップＳ６の暖機速度Ｎｗはその半分である。もちろん、暖機速度Ｎｗは運転速度Ｎｎの半分には限定されず、半分以下であってもよいし、２／３以下、１／３以下などであってもよい。適正な暖機速度Ｎｗはプレス機１や設置条件などで異なるので、試験運転時などの測定データに基づいて予め定めるようにしてもよい。

【0040】

本体駆動時からプレヒート時へ移行する際の潤滑油ポンプ５４の制御では、平均回転速度を一気に下げるのではなく、複数の段階に分けて下げるようにしてもよい。

【0041】

ステップＳ４では、主モータ３０がＯＦＦか否かを判定し、ＯＦＦであれば次のステップＳ５へ進み、そうでなければこのステップＳ４の判定を繰り返す。つまり、このステップＳ４は、主モータ３０のＯＮからＯＦＦへの変化、すなわち、主モータ３０の運転が停止されるのを待ち受ける。

【0042】

ステップＳ５では、主モータ３０の運転が停止されたことでプレヒートを再開するので、潤滑油ポンプ５４の回転速度が運転速度Ｎｎから暖機速度Ｎｗまで下がるように、モータ５４ａの回転を制御した後でステップＳ７へ進む。

【0043】

ステップＳ７では、主モータ３０がＯＮか否かを判定し、ＯＮであれば次のステップＳ８へ進み、そうでなければこのステップＳ７の判定を繰り返す。つまり、このステップＳ７は、主モータ３０のＯＦＦからＯＮへの変化、すなわち、主モータ３０の運転が開始されるのを待ち受ける。

【0044】

ステップＳ８では、主モータ３０の運転が開始又は再開されたので、潤滑油ポンプ５４の回転速度が暖機速度Ｎｗから運転速度Ｎｎまで上がるように、モータ５４ａの回転を制御した後でステップＳ４へ進む。

【0045】

以上、図面を参照しながら本開示の実施形態を説明した。ただし、上記実施形態は、本開示の例示にすぎず、本開示は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本開示の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。実施形態の構成は、本開示の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、実施形態は、可能な範囲で組み合わせて実施されてもよい。

【0046】

１．３ 本開示で想定し得る他の構成
なお、本開示は、以下のような構成を採用することも可能である。

【0047】

（１）駆動及びプレヒートが可能なプレス機本体と、
潤滑油を攪拌するとともに、前記潤滑油を前記プレス機本体に供給する潤滑油ポンプと、
前記プレス機本体の駆動及びプレヒートと前記潤滑油ポンプの回転とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記プレス機本体のプレヒート時の前記潤滑油ポンプの平均回転速度である第１平均回転速度を前記プレス機本体の駆動時の前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度である第２平均回転速度から下げる、プレス機。

【0048】

（２）前記制御部は、前記第１平均回転速度を前記第２平均回転速度の半分以下に下げる、（１）に記載のプレス機。

【0049】

（３）前記制御部は、前記第１平均回転速度を複数の段階に分けて下げる、（２）に記載のプレス機。

【0050】

（４）前記プレス機本体を駆動するモータをさらに備え、
前記制御部は、前記モータの駆動を制御するとともに、前記モータの運転中の前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度を前記第１平均回転速度から上げる、（１）～（３）のいずれか１つに記載のプレス機。

【0051】

（５）前記制御部は、前記モータの運転停止後に前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度を前記第２平均回転速度よりも下げる、（４）に記載のプレス機。

【0052】

（６）前記制御部は、前記モータの運転停止後に前記潤滑油ポンプの前記平均回転速度を前記第１平均回転速度まで下げる、（５）に記載のプレス機。

【0053】

（７）前記潤滑油ポンプは、前記プレス機本体の内部に収容される、（１）～（６）のいずれか１つに記載のプレス機。

【0054】

（８）前記モータとして同期電動機を使用する、（４）～（７）のいずれか１つに記載のプレス機。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本開示は、金属板など加工するプレス機などに利用可能である。

【符号の説明】

【0056】

１ プレス機
１０ 枠体
２０ 金型保持部
３０ モータ
４０ 動力伝達機構
５０ オイル供給機構
５１ オイル供給源
５２ 一括温度調節部
５３ 供給経路
５３０ 主流路
５３２ 第１分岐流路
５３３ 第２分岐流路
５４ 潤滑油ポンプ
５４ａ モータ
６０ 制御部
７０ 潤滑油
９１ 固定金型
９２ 可動金型

【図1】

【図2】