サーボプレスと空気圧プレス

どちらもパンチプレスですが、サーボ式のものはノギスを装着しているような動作をし、空気圧式のものは大ハンマーを振り回すような動作をします。違いは精度だけでなく、生産ラインの収益にも表れます。

正しく選択すれば、効率とコスト削減の両方を実現できます。間違った選択をすると、精度の低下と過剰なエネルギー消費に悩まされることになります。
今日は、これら 2 種類のパンチプレスの主な違いについて説明します。これを読めば、自分のワークショップでどちらを選択すべきかがわかるでしょう。

目次

空気圧式スタンピングプレスとは?(従来の機械式 - エアクラッチ/ブレーキ)

空気圧スタンピングプレスは、 空気圧プレス 空気圧パンチプレスは、金属プレス加工における主力機械です。その基本設計は、一定速度で稼働する交流誘導モーターを採用しています。

空気圧プレスはどのように機能しますか?

エネルギー貯蔵と転送モーターは重いフライホイールを継続的に駆動し、運動エネルギーを蓄えます。作動中はエアクラッチが作動し、フライホイールの回転をクランクシャフト(または偏心ギア)に伝達します。

モーション変換: クランクシャフト/偏心ギアは、コネクティングロッド機構を介して回転運動をラム/スライダーの直線往復運動に変換します。

停止: サイクルの終わりに、空気圧プレスブレーキが動きを停止します。

空気圧プレス

動作特性

固定サイクル: 固定ストローク長さと固定速度曲線(正弦波)。

柔軟性のない道: ラムの軌道、速度、および下死点(BDC)位置は基本的に固定されています(機械的な調整は限定的に可能です)。各ストロークは主にフライホイールに蓄えられた慣性エネルギーに依存します。

パフォーマンスと柔軟性:

固定曲線: 動きは厳密な正弦曲線に従います。最速は BDC 付近で、上死点/下死点では速度がゼロになります。

固定ストローク: 長さは機械的に決定される(クランクの偏心)ため、調整には制限があり、時間がかかります。

シングルスピード: 1 分あたりの最大ストローク数 (SPM) が重要ですが、ストローク内の速度の変化は制御できません。

柔軟性が低い: 特殊な動作プロファイルを必要とするプロセス (例: 深絞り、コイニング、タッピング、アイロン加工) には適していません。

精度と制御

再現性: 機械的な公差(ベアリングの遊び、リンケージの摩耗)に依存し、通常は±0.1mm程度です。時間の経過や高速走行時には慣性の影響で精度が低下します。

BDCの安定性: フライホイールの慣性と負荷の変化に大きく影響され、安定性が低下します。

コントロール: 基本的な始動/停止(クラッチ/ブレーキ経由)。正確な力/トン数制御には、別途油圧/空気圧クッションが必要であり、限界があります。

効率性と生産性

高速性の利点フライホイールのエネルギーにより、ロングストローク、シンプルなブランキング操作において高い公称 SPM を実現します。

現実世界の効率: 滞留時間や低速成形が必要なプロセスでは速度を活用できず、速度の低下が必要になる場合もあります。

切り替え時間ストロークの調整や金型の交換には長い機械のダウンタイムが必要です。

エネルギーと環境

継続的なエネルギー消費: モーターはフライホイールを回転させ続けるために継続的に動作し、アイドル状態のときでも大量の電力を消費します (使用率/フライホイールのサイズに応じて、合計エネルギーの 30% ~ 70%)。

空気消費量: クラッチ/ブレーキ操作に使用される圧縮空気には追加のエネルギーコストがかかります。

騒音と振動フライホイール、クラッチの接続、および機械的衝撃による騒音と振動のレベルが高くなります。

金型寿命と部品品質

衝撃応力: 固有の高速衝撃により金型(特に精密型/脆性型)にかかるストレスが増加し、摩耗や欠けが促進されます。

フロー制御が不十分: 固定曲線は複雑な成形(深絞りなど)における材料の流れの最適化を妨げ、ひび割れやしわのリスクを高めます。

一貫性が低い: 精度と安定性の低下は部品の均一性に影響します。

構造とメンテナンス

複雑なデザイン: 多数の可動部品: モーター、フライホイール、クラッチ、ブレーキ、クランクシャフト/偏心ギア、リンケージ。

メンテナンス費用が高い: 摩耗部品(クラッチ/ブレーキライニング、ベアリング、ドライブキー、潤滑システム)は頻繁に点検、調整、交換する必要があります。

メンテナンスコストの増加: スペアパーツ(ライニング)と人件費による累積コストは相当なものになります。

コスト: 初期投資とTCO(総所有コスト)

初期コストが低い成熟した技術、比較的「シンプルな」構造、低い製造コスト。購入価格は通常、同等のトン数のサーボプレス機よりもはるかに低くなります。

TCOの増加: エネルギー消費量の増加、メンテナンス費用 (部品、労働力) の上昇、金型寿命の短縮、歩留まりの低下により、長期的な TCO が大幅に増加することがよくあります。

空気圧プレスに最適な用途

大量生産のシンプルなブランキング(例:標準部品、電気鋼板積層板)。

精度や成形の複雑さの要件が低いアプリケーション。

予算を重視する購入者は、長期的なエネルギーコストにそれほど敏感ではありません。

非常に高い公称 SPM を要求する、シンプルで長いストロークの操作。

TP-EXシリーズCフレーム空気圧プレスソリューション:

従来の空気圧プレスのシンプルさと高速ブランキング能力が理想的な用途には、当社の TP-EXシリーズ Cフレーム空気圧プレスは、堅牢で費用対効果の高いソリューションを提供します。 空気圧プレスをカスタマイズするTP-EX シリーズは 15 トンから 400 トンまで利用可能で、多用途の C フレーム構造内に空気圧スタンピング プレス技術の中核となる利点を備えており、大量生産での効率性が求められる多くの標準的なスタンピング作業に適しています。

TP-EXシリーズ空気圧プレス 10~400トン

サーボスタンピングプレスとは?(スタンピングの革命)

サーボ スタンピング プレス (電動サーボ プレスとも呼ばれます) は、従来のフライホイール、クラッチ、ブレーキ システムを高出力サーボ モーター (通常は永久磁石同期モーター) に置き換えた、高度なタイプのスタンピング プレスです。

サーボスタンピングプレスはどのように機能しますか?

コアテクノロジー: 電動サーボドライブ

駆動源高出力サーボモーター(通常は永久磁石同期モーター)。

動力伝達サーボモータは、ボールねじまたはリンク機構(トグル式など)を直接(または減速機、タイミングベルト/ギアを介して)駆動し、スライドを動かします。これにより、フライホイールと従来のクラッチ/ブレーキシステムが不要になります。

モーションコントロール完全デジタルのプログラマブル制御。サーボシステムはスライドの位置、速度、加速度を正確に制御し、あらゆる動作プロファイル(例:低速アプローチ、高速スタンピング、ドウェル、低速リターン)を実現します。電力はサーボモーターによってリアルタイムで「オンデマンド」供給されます。

サーボスタンピングプレス

比類のないモーションパフォーマンスと柔軟性

  • プログラム可能な曲線 (コアの利点!): 特定の材料やプロセスに合わせて、HMIのスライドモーションをカスタマイズします。例:

    • ゆっくりとした接近/接触: 衝撃/騒音を軽減し、金型寿命を延ばします。

    • 高速スタンピング: 生産性を維持します。

    • 下死点(BDC)ドウェル: 成形、コイニング、リバウンド制御を可能にします。

    • ゆっくりとした帰還: 素材のくっつきや破れを防ぎます。

    • マルチスピードコントロール: 1 回のストロークで複数の速度変更を実現します。

  • 可変ストローク長: サーボモーターの容量内で任意のストロークの長さを設定できます。ハードウェアの変更は必要なく、セットアップ時間が大幅に短縮されます。

  • 正確な速度制御: 最高速度、ゾーン固有の速度、加速/減速率を設定します。

  • 究極の柔軟性: 1台の機械がプログラミングを通じて多数の複雑なプロセスに適応します。 NB-EXシリーズサーボプレス この点で優れており、15T-300T の範囲内で比類のない適応性を提供します。

NB-EX電動サーボプレス 15-300トン

優れた精度と制御

  • 優れた再現性: スライドの位置を常に監視および調整する閉ループフィードバック (エンコーダ) により、超高繰り返し位置決め精度 (±0.01mm 以上) を実現します。

  • 安定したBDC: 精密成形に不可欠な、負荷/速度の変化に影響されない優れた安定性。

  • 正確なトン数管理: 精密なモータートルク制御により、精密なトン数管理と監視が可能になり、一定の力でスタンピングして金型と部品を保護することができます。

  • スマートコントロール: 統合された高度な PLC/CNC システムにより、複雑なプログラミング、パラメータ監視、診断、およびデータ ロギングが可能になります。

効率と生産性の向上

  • 最適化された効果的なSPM: ピークSPMはロングストロークのトップクラスの空気圧式スタンピングプレスよりわずかに低いかもしれませんが、プログラム可能な動作により大幅に向上します。 効果的 出力:

    • 曲線を最適化することにより(例:より速い戻り)、ショートストローク アプリケーションで高い有効 SPM を実現します。

    • 二次操作を削減/排除します (例: 1 回のストロークでのブランキング + 成形 + コイニング)。

    • セットアップ時間は最小限です (プログラムをロードするだけです)。

  • 全体的な効率: 複雑な成形、複数工程の統合、頻繁なジョブチェンジなどにおいて、電動サーボプレスは空気圧プレスよりもはるかに高い生産性を実現します。NB-EXシリーズは、稼働時間とスループットを最大限に高めるように設計されています。

大幅な省エネと環境への配慮

  • オンデマンドエネルギー(コアアドバンテージ!): 電気を消費する のみ スライド移動中は、作業量(トン数×距離)に比例して電力が消費されます。待機電力は最小限です(制御システムのみ)。

  • フライホイールアイドリング損失なし: 待機電力の無駄の最大の原因を排除します。

  • 空気圧クラッチなし: 圧縮空気の消費量を節約します。

  • 実証済みの節約: 通常、30% ~ 70% は、プロセスと利用状況に応じて、空気圧スタンピング プレスよりもエネルギー効率が高くなります。

  • 騒音と振動の低減: 最適化された動作(例:低速接触)、クラッチの接続なし、巨大なフライホイールなしにより、騒音/振動が大幅に低減し、作業環境が向上します。

金型寿命の延長と優れた部品品質

  • ダイ寿命の延長: プログラム可能な低速アプローチ、ドウェル、および低速リターンにより、衝撃負荷と金型のストレスが大幅に軽減されます。

  • 最適化された材料フロー: 正確な速度/位置制御により、成形中の材料の流れがスムーズになり、欠陥(均一な伸び、制御されたスプリングバックなど)が最小限に抑えられ、複雑な部品の歩留まりが大幅に向上します。

  • 高精度と安定性: NB-EX シリーズ サーボ スタンピング プレスの特徴である、非常に一貫性のある部品寸法を保証します。

簡素化された構造と低いメンテナンス

  • 合理化されたデザイン: 主要コンポーネントは、サーボモーター、減速機(オプション)、ボールねじ、またはダイレクトドライブ/リンケージです。複雑なフライホイール、クラッチ、ブレーキシステムは不要です。

  • メンテナンスが簡単: 可動部品が少なく、主なメンテナンスはモーター(多くの場合メンテナンスフリー)、スクリュー/ガイドウェイの潤滑、またはベアリングです。メンテナンス作業の負担が大幅に軽減されます。

  • メンテナンスコストの削減: 摩耗部品が少ないため、空気圧式スタンピングプレスに比べて長期的なコストが大幅に削減されます。

投資と総所有コスト(TCO)

  • 初期投資額の増加: 高出力サーボモーター、ドライブ、精密部品、高度な制御により、購入価格は同等の空気圧スタンピングプレスよりも高くなります(多くの場合、1.5 倍から 2.5 倍以上)。

  • 強力な TCO の優位性 (コアの優位性!): 電気サーボプレスは、エネルギーコストの大幅な削減、メンテナンスの軽減、金型寿命の延長、歩留まりの向上、生産性の向上により、中長期的に総所有コスト (TCO) の削減を実現します。 

サーボプレスに最適な用途

複合体形成深絞り、アイロン加工、サイジング、コイニング、フランジ加工、タッピングなど、精密な動作制御が求められるプロセス。

精密スタンピング: 高い寸法精度と BDC 安定性が求められる部品 (コネクタ、リード フレーム、精密部品など)。

マルチプロセス統合: ブランク加工、成形加工、コイニング加工などを1回の機械サイクルで行います。

多品種少量生産: 迅速なジョブ変更とプログラムの切り替えが重要な場合。

挑戦的な材料: 高強度鋼、マグネシウム、チタン、精密合金。

騒音、振動、またはエネルギー消費の要件が厳しい環境。

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