JP3461927B2 - 電力回生装置を備えた折曲げ加工装置 - Google Patents

電力回生装置を備えた折曲げ加工装置

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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は電力回生装置を備えた折
曲げ加工装置に関する。 【0002】 【従来の技術】サーボモータを種々の工作機械の駆動源
として利用する場合、被駆動体の減速、停止時にサーボ
モータによる回生制動が利用されていることはよく知ら
れている。図4には工作機械の駆動源として利用される
サーボモータの一般的な駆動制御回路の1例が示してあ
る。 【0003】このサーボモータの駆動制御回路100の
構成は、3相交流(R,S,T)電源101を直流に変
換するコンバ−タ部103と、このコンバ−タ部103
で得られた直流を交流に変換するインバータ部105
と、このインバータ部105を制御するPWM(Pul
se Width Modulation)制御回路部
107と、サーボモータ109と電力回生制御回路部1
11などから構成されている。 【0004】上記コンバ−タ部103は6個のダイオー
ドをブリッジ状に用いた整流回路と電流平滑用のコンデ
ンサからなっており、またインバータ部105はパワー
トランジスタ6個からなるブリッジ回路で構成されてい
る。このインバータ部105の6個のパワートランジス
タは前記PWM制御回路部107によりオン、オフ制御
され、サーボモータ109に入力されるU,V,W相の
電流、電圧は120度の位相差をもって適宜に制御さ
れ、このサーボモータ109の回転数、回転速度、回転
方向などを任意に制御することができるようになってい
る。また前記インバータ部105の6個のパワートラン
ジスタにはそれぞれ、ダイオードが並列に挿入されてお
り、6個のダイオードでブリッジ回路が構成されてい
る。 【0005】このサーボモータ109の回転は伝達機構
(図示省略)を経由して、工作機械の被駆動体、例えば
折曲げ加工装置のラムに伝達されこの被駆動体(ラ
ム)、が往復動させられる。また前記電力回生制御回路
部111には、電力回生制御回路113により制御され
るスイッチングトランジスタと、このスイッチングトラ
ンジスタに直列に挿入された回生電力を消費させるため
の回生抵抗115とからなっている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】従来のサーボモータの
駆動制御回路は上述のように構成されており、工作機械
の被駆動体の減速または停止時にこの駆動制御回路を回
生制動として使用するときは、前記サーボモータ109
に逆起電力がすなわち電流が発生する。この発生した電
流は前記インバータ部105の6個のパワートランジス
タに並列に挿入された6個のダイオードブリッジで整流
されて前記電力回生制御回路部111の回生制御回路1
13に制御されて回生抵抗115において熱エネルギー
として消費されるものである。 【0007】本発明に係わる折曲げ加工装置に上記のサ
ーボモータの駆動制御回路を使用した場合、折曲げ加工
装置の被駆動体の加減速または停止動作は頻繁に行われ
るものであり、また被駆動体の慣性モーメントも大きい
ので回生抵抗において熱エネルギーとして消費されるエ
ネルギ量はかなり大きなものとなり回生抵抗が過熱して
破壊されることも考えられる。 【0008】従って回生抵抗も大容量のものが必要であ
ると同時に、この回生抵抗の冷却用にファンなども必要
となり、その取付けスペースが余分に必要になると共に
コストが上昇するという問題がある。また回生抵抗で発
生した熱が周囲の機械構成部材に伝達されて機械の精度
に悪影響を及ぼすという問題もある。 【0009】さらにサーボモータでラムの往復動を制御
するネジ駆動方式の折曲げ加工装置においては、ラムの
駆動源に油圧を用いる折曲げ加工装置に比較してラムの
駆動系が複雑になるため被駆動体の慣性モーメントも大
きくなり、その分余分の駆動エネルギーを必要とし電気
代が多くなるという問題がある。 【0010】本発明は上述のごとき問題点に鑑みてなさ
れたものであり、サーボモータをラムの駆動源に用いた
折曲げ加工装置において、サーボモータの回生制動時に
発生する熱の発生を最低限に押さえた電力回生装置を備
えた折曲げ加工装置を提供することである。 【0011】また回生電力消費による発熱の機械への熱
影響のない電力回生装置を備えた折曲げ加工装置を提供
することである。さらに回生電力消費の消費をなくしエ
ネルギーの節減を図った電力回生装置を備えた折曲げ加
工装置を提供することである。 【0012】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力回生装置を備えた折曲げ加工装置は、
サーボモータでラムの往復動を制御するネジ駆動方式の
折曲げ加工装置において、前記サーボモータの回生制動
時にサーボモータに発生する回生電力を電源側に返送す
る電力回生装置を設け、該電力回生装置は交流電源から
の交流電力を直流に変換するコンバータと、前記直流を
交流に逆変換して前記サーボモータに供給する第1イン
バータと、該第1インバータを制御するPWM制御回路
とから構成されるサーボアンプに前記回生電力を交流電
力に逆変換して前記電源側へ返送する第2インバータを
組み合わせてなるものである。 【0013】 【0014】 【作用】本発明の電力回生装置を備えた折曲げ加工装置
は、上述のような構成としたので、サ−ボアンプ43に
おいての回生電力の消費による発熱がほとんどない。ま
た、回生電力消費用の回生抵抗および回生抵抗冷却のた
めの冷却装置、たとえばファンおよびその駆動モータ等
の部品が不必要になった。 【0015】 【実施例】以下に本発明の実施例について図面に基づい
て説明する。図1は本発明の電力回生装置を備えた折曲
げ加工装置の実施例である。この図1は折曲げ加工装置
1の全体の概略を斜視図でが示してある。なお図1では
板金材料を折曲げる工具である上下の金型および材料位
置決め装置などは図示省略してある。 【0016】さて、折曲げ加工装置1はC形状をした両
側のサイドフレーム(3,3)の前側下部に下型(図示
省略)を支承する下部テーブル5を備え、この下部テー
ブル5の上方位置には、下型に対応する上型(図示省
略)を支承する上部テーブル7を備えている。 【0017】折曲げ加工装置1においては、下部テーブ
ル5と上部テーブル7に取付けられた折曲げ金型(図示
省略のパンチとダイ)の間に位置決め載置された板金材
料を、下部テーブル5または上部テーブル7の適宜一方
を上下動させ押圧挟持して曲げ加工がなされるものであ
る。本実施例においては上部テーブル7を上下動する構
成として示してある。従って、本実施例においては上部
テーブル7が往復動するラムに相当することになる。な
お上部テーブル7は前記両側のサイドフレームの上部前
方に取付けられた連結板9に設けられた案内機構(図示
省略)により左右が平行に上下動するように構成されて
いるものである。 【0018】上記上部テーブル(ラム)7を上下動させ
るために、サイドテーブル3の両側には、ラム駆動装置
11が設けられている。この両側ラム駆動装置11の構
造は同一であるので、図1に示されている右側のラム駆
動装置11について説明することにする。ラム駆動装置
11には上部テーブル7を上下に移動させるためのサー
ボモータ13が備えらていると共に、サーボモータ13
により回転駆動されるボールネジ15を備えている。こ
のボールネジ15の上端部は、前記上部テーブル(ラ
ム)7の裏側に取付られたボールナット17に回転自在
に螺合すると共に、ボールネジ15の下端部はサイドフ
レーム3の下方に取付られた軸受け部材19に回転自在
に支持されている。また前記サーボモータ13の出力軸
21にはピニオンギヤ23が取付られており、このピニ
オンギヤ23はボールネジ15に取付られたギヤ25と
係合させてある。 【0019】上記の構成において、サーボモータ13を
回転駆動すれば、例えば前記サーボモータ13を正転駆
動すれば上部テーブル7(ラム)は下方に移動し、逆転
駆動すれば上部テーブル7は上方に移動するようにな
ている。なお両側のラム駆動装置11は常に同期して駆
動されるようになっている。従って前記上部テーブル7
は左右が平行に上下動するものである。 【0020】さて、図2には本発明の電力回生装置を備
えた折曲げ加工装置の制御装置のブロック図の1例が示
してある。なおこの制御装置31は前記折曲げ加工装置
1を数値制御するCNC装置31の機能を概略的に示し
たものであり、CNC装置の内部機能を詳細にしめした
ものではない。 【0021】CNC装置31は、プラグラムにしたがっ
て各種の指令などを演算する数値演算部33と、キーボ
ードおよびCRTなどからなる入力装置35と、CNC
装置31と外部との入出力信号用インターフェイス37
と、位置決め装置その他の駆動軸を制御する軸制御部3
9および強電部41などから構成されている。 【0022】上記CNC装置31の入出力装置35から
加工プラグラムがCNC装置31に入力されると、CN
C装置31はこの加工プラグラムを実行するために軸制
御部39に適宜な指令を出すべく、数値演算部33では
必要な数値演算をおこない前記軸制御部39に適宜な指
令を出力するものである。軸制御部39からの指令はサ
ーボアンプ43において増幅されてサーボモータ13
与えられサーボモータ13が適宜に回転駆動される。な
お強電部41から3相交流の電源がサーボアンプ43に
接続されている。 【0023】上記サーボアンプ43および電力回生装置
44の詳細を図3に示してある。このサーボアンプ43
および電力回生装置44の構成は、3相交流(R、S、
T)の電源41を直流に変換するコンバータ部47と、
このコンバータ部47で得られた直流を交流に変換する
第1インバータ部49と、この第1インバータ部49を
制御するPWM制御回路部51と、このこの第1インバ
ータ部49の出力(U、V、W)に接続されたサーボモ
ータ13と、第2インバータ部53および回生制御回路
55などから構成されている。なお、サーボモータ13
はACサーボモータ(ブラシレスDCサーボモータとも
いう)またはDCサーボモータのどちらでも使用でき
る。 【0024】上記コンバータ部47は6個のダイオード
をブリッジ状に用いた整流回路と電流平滑用のコンデン
サとからなっており、また第1インバータ部49はパワ
ートランジスタ6個からなるブリッジ回路で構成されて
いる。この第1インバータ部49の6個のパワートラン
ジスタは前記PWM制御回路部51によりオン、オフ制
御され、その出力はサーボモータ13に入力される。な
おPWM制御回路部51は周知のものが使用できるので
詳細は省略してある。 【0025】上記第1インバータ部49で前記コンバー
タ部47からの直流電源は3相交流となり、その3相交
流出力(U、V、W)の電流、電圧は適宜に制御され、
このサーボモータ13の回転数、回転速度、回転方向な
どを任意に制御することができるようになっている。 【0026】さらに上記第1インバータ部49の6個の
パワートランジスタにはそれぞれ、ダイオードが前記コ
ンバータ47で直流変換された電流に対して逆極性
に、かつ並列に挿入されており、この6個のダイオード
でブリッジ回路が構成されている。すなわち第1インバ
ータ部49をPWM制御回路51で制御してサーボモー
13に回生制動をかけたとき、この第1インバータ部
49のダイオードブリッジ回路はサーボモータ13に発
生する3相交流を直流に変換する整流器として作用す
る。 【0027】工作機械の被駆動体(本実施例では前記上
部テーブル(ラム)7に相当)を減速時または停止時に
サーボモータ13のPWM制御回路部51の第1インバ
ータ部49を回生制動として使用するときは、サーボモ
ータ13に回生電力すなわち逆起電力と電流が発生し、
この電圧と電流は上記のように第1インバータ部49の
ダイオードブリッジ回路で直流に変換され、第2インバ
ータ部53に入力される。この第2インバータ部53
は、6個のサイリスタブリッジ回路で構成され回生制御
回路55に制御されている。この回生制御回路55は3
相交流電源41の電圧または電流の位相を検出して、回
生電力の電圧または電流の位相をこの3相交流電源41
の電圧または電流の位相に同期させて3相交流に変換し
て電源41に戻すようになっている。 【0028】 【発明の効果】本発明は前記のような構成としたので、
サーボアンプにおいて回生電力が消費されないのでサー
ボアンプの発熱による機械への熱影響が減少すると共
に、回生抵抗およびその冷却装置などの部品が不要にな
った分コストの低減が図れた。またサーボアンプがコン
パクトにできるなどスペース的なメリットもある。さら
に、回生電力を電源側に戻すことによりエネルギーの節
減がはかれるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の電力回生装置を備えた折曲げ加工装置
の全体の概要図。 【図2】本発明の電力回生装置を備えた折曲げ加工装置
の制御装置のブロック図の例。 【図3】本発明の電力回生装置の1実施例。 【図4】工作機械の駆動源として利用されるサーボモー
タの一般的な駆動制御回路の1例。 【符号の説明】 1 折曲げ加工装置 3 サイドフレーム 5 下部テーブル 7 上部テーブル 11 ラム駆動装置13 サーボモータ 15 ボールネジ 41 交流電源 43 サーボアンプ 44 電力回生装置 47 コンバータ 49 第1インバータ 51 PWM制御回路 53 第2インバータ 55 回生制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 5/02 B30B 15/14 H02P 3/18 H02P 7/63

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 サーボモータでラムの往復動を制御する
    ネジ駆動方式の折曲げ加工装置において、前記サーボモ
    ータの回生制動時にサーボモータに発生する回生電力を
    電源側に返送する電力回生装置を設け、該電力回生装置
    は交流電源からの交流電力を直流に変換するコンバータ
    と、前記直流を交流に逆変換して前記サーボモータに供
    給する第1インバータと、該第1インバータを制御する
    PWM制御回路とから構成されるサーボアンプに前記回
    生電力を交流電力に逆変換して前記電源側へ返送する第
    2インバータを組み合わせてなることを特徴とする電力
    回生装置を備えた折曲げ加工装置。
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