サーボプレスの基礎：パワー、精度、効率を解説

サーボプレスとは？

サーボプレスはサーボモーターで駆動されます。従来のプレス機と同様に、成形用途向けに設計されています。ラム位置、ストローク長、スライドプロファイル、荷重値、トルク、速度を制御できるため、非常に効率的です。稼働中のエネルギー損失は極めて低いです。

サーボプレスは高トルクマシンです。動作のどの時点でもフルエネルギーで出力押圧力を生み出せます。その結果、高強度材料の加工に最適です。完全な制御能力により、高精度成形が可能です。表面仕上げなどの二次プロセスが削減されます。

押圧動作の完全な制御は、クローズドループフィードバックシステムによって実現されます。システムはラム部のセンサーで構成され、サイクルタイムと荷重をより精密に制御します。その結果、サーボプレスは異なるトルク、速度、スライド、ストロークを必要とするタスクを実行できます。一般的な用途には、プレスフィッティング、リベッティング、シーリング、曲げ、引き抜き、成形、切断、パンチングなどがあります。

電動サーボプレスの仕組み

ラムの動作原理は、従来のメカニカルプレスとは大きく異なります。サーボプレスでは、シリンダーの代わりにリードスクリューとナットがラムを動かします。サーボモーターはベルトでリードスクリューに接続されています。モーターのドライブシャフトが回転すると、ベルトがリードスクリューを引いて回転させます。

リードスクリューが回転すると、シリンダー内のナットがガイド溝に沿って移動します。一般的な電気モーターとは異なり、サーボモーターはドライブシャフトを時計回り・反時計回りの両方向に回転させられます。これによりリードスクリューの回転方向が制御され、ひいてはラムの押し出しと引き戻しが制御されます。以下はプレスの動作を示す動画です。

サーボ駆動プレスの種類

● 油圧式

油圧プレスはパスカルの法則に基づいて動作します。密閉環境で加えられた圧力はエネルギー損失なく均等に伝わります。つまり、閉鎖系内の圧力は一定です。従来の油圧プレスでは、一方のピストンが小さなシリンダーで力を発生させ、もう一方のピストンが大きなシリンダーで大きな力を生み出します。

従来の油圧プレスと比較し、高性能サーボモーターを搭載したサーボ油圧プレスは、成形プロセスではるかに高いスライドレートを達成します。鍛造、成形、パンチング、金属成形用途で一般的に使用されます。サーボ油圧プレスは、少ない材料廃棄で複雑な形状を成形できるため、産業製造で人気です。

● ボールねじ式

このタイプのサーボプレスはボールねじを使用して摩擦を低減します。従来のねじプレスとは異なり、クラッチやフライホイールなしで成形プロセス中にスライド速度を変更できます。利点は、フルスライドレートと最大フォースが任意の位置で作動することです。押出などの長ストローク用途にも適用可能です。

また、サーボボールねじプレスは、プロセス終盤で高速動作を必要とする成形用途に最適です。ボールねじタイプの最大荷重については、ボールねじの荷重容量とベルトの減速を考慮する必要があります。サーボモーターとスピンドルの数を増やすことで、マシンのパワーを強化できます。

● クランク式

サーボ駆動クランクプレスは、ボールねじタイプの経済的な代替案です。サーボクランクプレスでは、高トルク容量のサーボモーターをドライブシャフトに直接取り付けられます。従来のメカニカルプレスと非常に似ていますが、主な違いはフライホイールとクラッチが排除されている点です。2本の連結ロッドで動作し、高荷重用途のパワーを強化します。

● リンク機構式

リンク機構はスライド速度を低減し、底死点付近に配置されたモーターのより高い荷重容量を実現します。ストローク内でスライドレートを減速させることで、アプローチとリターンレートを向上させます。もう一つの利点は、比較的長い加工ストローク全体で高荷重を維持できることです。