トピック記事
機械プレス能力の3要素
プレス能力の3つの重要な要素
プレスの加圧能力は十分なのに、なぜ加工品質が安定せず、金型や機械の異常にまでつながるのか。これは、多くのプレス加工現場で直面する課題です。
実際の設備選定において、プレスの加圧能力だけで判断する場合、実際生産条件下における設備の加工能力を十分に把握できないことがあります。製品に求められる精度が高まり、金型構造が複雑化し、あるいは生産タクトが短縮されるにつれて、プレスの加圧能力が加工荷重の要求を満たしていても、金型寿命の短縮、加工精度の低下、設備への過負荷といった問題が発生する可能性があります。
実際、プレスの加圧能力だけで決まるものではありません。求められる成形品質を、設備が安定かつ安全に実現できるかも重要です。そのため、機械プレスが実際の生産要件に適しているかを評価する際には、3つの重要な能力要素を併せて確認する必要があります。
これらの要素を総合的に把握することで、製品品質、生産効率、設備の信頼性を確保するとともに、金型や設備の損耗リスクを低減し、長期にわたる安定した量産体制の実現につなげることができます。
機械プレスの基本的な能力は、圧力能力（加圧能力）、トルク能力、仕事能力という3つの重要な要素があり、プレスの総合的な加工能力を示す基本的な指標です。
これら3つの要素は、プレス加工と密接に関係しています。プレスの能力が実際の加工条件に適合していない場合、成形品の品質不良や加工不良につながる可能性があります。さらに、プレス機や金型の損傷を招くだけでなく、作業時の安全上のリスクにつながる可能性もあります。そのため、プレス加工を行う前に、これら3つの要素について基本的な知識を理解しておくことが重要です。
圧力能力：プレスが安全に発生できる最大加圧力
圧力能力（加圧能力）：プレス能力は、加圧能力や公称能力とも呼ばれ、プレスが安全に発生できる最大の加圧力を示します。加工時の負荷が許容圧力を超えると、スライド連結部などのプレス各部品が損傷する可能性があります。
過負荷は、必要な加工負荷が大きすぎる場合だけでなく、材料の硬さや板厚のばらつき、材料の送りミスなどによって発生する可能性もあります。加工負荷が許容能力を超えると、スライド連結部やその他のプレス部品が損傷するおそれがあります。
多くのプレス機には、加工荷重が過負荷の場合に機械を保護するためのオーバロードプロテクタが搭載されています。これにより、プレスや金型が損傷するリスクを低減できます。ただし、長期的な耐久性と安定した運転を確保するためには、実際の加工用途に応じて適切な負荷範囲内でプレス加工を行うことが推奨されます。
能力発生位置：公称能力を発生できるスライド位置
トルク能力：スライドの下死点上のある位置で、どのくらいの加圧力の発生が可能かの能力のことです。
機械プレスの駆動機構の構造により、能力発生位置より高い位置では、プレスの加圧能力より許容荷重は小さくなります。能力発生位置よりも大きく上方の位置で過大な加圧力を加えると、金型のスティックが発生するリスクが高まります。そのため、必要に応じて金型設計や加工工程を考慮し、金型の必要な加圧力を適切に設定する必要があります。
一方、スライドが能力発生位置と下死点に近づくにつれて、発生可能な加圧力は大きく増加します。理論上、スライドが下死点付近で無限大の荷重が発生する可能性があります。このため、過負荷が発生しないように、一般的にオーバロードプロテクタを搭載し、プレスや金型を破損から守ります。
図に示す加圧能力200トンのプレスの行程圧力線図を例にすると、スライドは下死点から6 mm上の位置で200トンの加圧能力を発生させることができます。これは緑色のラインで示されています。この位置が能力発生位置であり、プレスが定格能力を発生できるスライドの最高位置です。
下死点から10 mm上の位置では、発生可能な加圧力は赤色のラインで示されるように約150トンとなります。この行程圧力線図から、加工位置が能力発生位置より上方にある場合、スライドが下死点から離れるほど、発生可能な加圧力が低下することが分かります。
プレスの実際の性能については、プレスの取扱説明書に記載されている行程圧力線図で確認することができます。曲線の範囲外でプレス加工を行うと、スライド駆動機構、伝動部品、クラッチなどの部品が損傷する可能性があります。
仕事能力：１回の加工に安全に使用できるエネルギー
仕事能力：1ストロークのプレス加工に利用できる作業エネルギーのことです。
各ストロークで利用できるエネルギーは、フライホイールによって供給されます。フライホイールは、メインモータによって発生した回転エネルギーを蓄えます。プレス加工時には、フライホイールに蓄えられたエネルギーの一部が放出され、切断、成形などのプレス加工に必要な仕事を行います。
プレス加工後、スライドが上死点に戻る過程で、メインモータによってフライホイールにエネルギーが再び蓄えられ、次のストロークに備えます。
プレス加工に必要なエネルギーが、プレスで利用可能な仕事エネルギーを超えると、フライホイールの回転速度が徐々に低下する場合があります。その結果、プレスのSPM（毎分ストローク数）が低下し、生産量の低下につながる可能性があります。同時に、フライホイールの回転速度を回復させるためにメインモータに過大な負荷がかかり、過熱やモーターの破損につながるおそれがあります。
機械プレスの安全・安定した運転のために理解しておきたい3つの重要な要素
上記の3つの要素は、一般的なプレス加工において機械プレスを使用する際の重要な検討事項です。しかし、実際のプレス選定や加工においては、これら以外にも考慮すべきさまざまな要素があります。
適切なプレスは、実際の加工条件、プレス加工方法、用途、生産方式などを考慮して選定する必要があります。適切な設備を選定することで、生産効率の向上を図るとともに、安全かつ安定したプレス運転につなげることができます。
お客様の生産ニーズに応えるためには、より的確な設備選定が重要です。 製品、金型、加工工程に関するご要望をぜひSEYI営業チームにお問い合わせください。お客様のニーズに最適なプレス加工ソリューションの検討・評価をサポートし、製品品質、生産性、設備信頼性の向上につなげます。