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技術 プレス機械

出願人 アイダエンジニアリング株式会社
発明者 今西詔三落合憲治
出願日 2002年8月8日 (17年9ヶ月経過) 出願番号 2002-231336
公開日 2004年3月4日 (16年2ヶ月経過) 公開番号 2004-066319
状態 特許登録済
技術分野 プレス機械及び付属装置 プレス機械の駆動及びプレスライン
主要キーワード スライド行程 等速円運動 オフセット量δ 連結桿 行程線図 往復円弧運動 ボールヘッド 傾斜角度可変
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2004年3月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (10)

課題

簡単な構成でスライド往復動作を任意に変更することができるプレス機械を提供する。

解決手段

駆動力発生部7は、平面内で回転する回転体7aと、この回転体7aを回転自在に支持する固定体7bと有する円盤サーボモータである。駆動力発生部7は、スライド4の中心軸線C0 と回転体7aの回転軸線C1 とがオフセット量δだけ離間するようにトッププレート6に固定されている。駆動力伝達部8は、回転体7aの回転動作に応じてスライド4が往復動作するように、回転体7aとスライド4とを連結する連結部材8aなどを備えている。駆動制御部10は、回転検出部9の出力信号に基づいて、スライド4の一往復中で回転体7aの角速度を変化させたり、回転体7aを等速円運動又はこの等速円運動の一部を往復円弧運動させる。

概要

背景

従来、サーボモータ回転運動スライド直線運動に変換する駆動機構を備えるプレス機械が知られている。例えば、特開2000−343283号公報には、サーボモータの回転動作をねじ機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械(従来技術1)が開示されている。特開2001−62591号公報には、サーボモータの回転動作をクランク機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械(従来技術2)が開示されている。特開2001−150190号公報には、サーボモータの回転動作をてこ機構によってスライドの昇降動作に変換するプレス機械(従来技術3)が開示されている。特開2000−237897号公報には、サーボモータの回転動作をトグル機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械(従来技術4)が開示されている。従来技術1は、プレス機械の構成要素が少なく高精度であるが減速比が低く、従来技術2は小型機の場合には安価であるが精度が低く、従来技術3,4は減速比が高いが構成要素が多くなり小型機の場合には高価になるという問題があった。特に、従来技術1は、減速比が変化する従来技術2〜4と異なり減速比が固定であるため、従来技術2〜4に比べてサーボモータの容量が3〜5倍以上になるという問題があった。

概要

簡単な構成でスライドの往復動作を任意に変更することができるプレス機械を提供する。駆動力発生部7は、平面内で回転する回転体7aと、この回転体7aを回転自在に支持する固定体7bと有する円盤サーボモータである。駆動力発生部7は、スライド4の中心軸線C0 と回転体7aの回転軸線C1 とがオフセット量δだけ離間するようにトッププレート6に固定されている。駆動力伝達部8は、回転体7aの回転動作に応じてスライド4が往復動作するように、回転体7aとスライド4とを連結する連結部材8aなどを備えている。駆動制御部10は、回転検出部9の出力信号に基づいて、スライド4の一往復中で回転体7aの角速度を変化させたり、回転体7aを等速円運動又はこの等速円運動の一部を往復円弧運動させる。   

目的

この発明の課題は、簡単な構成でスライドの往復動作を任意に設定することができるプレス機械を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

スライドガイドに沿って往復動作するスライドと、前記スライドを駆動する駆動力を発生する駆動力発生部と、前記駆動力発生部から前記スライドに前記駆動力を伝達する駆動力伝達部と、を備えるプレス機械であって、前記駆動力発生部は、平面内で回転する回転体を有するサーボモータを備え、前記駆動力伝達部は、前記回転体の回転動作に応じて前記スライドが往復動作するように、前記回転体と前記スライドとを連結する連結部材を備えること、を特徴とするプレス機械。

請求項2

請求項1に記載のプレス機械において、前記駆動力発生部を水平方向に駆動して、前記スライドの中心軸線と前記回転体の回転軸線とのオフセット量を可変するオフセット量可変部を備えること、を特徴とするプレス機械。

請求項3

請求項1又は請求項2に記載のプレス機械において、前記駆動力発生部を垂直面内で回転してこの駆動力発生部の傾斜角度を可変する傾斜角度可変部を備えること、を特徴とするプレス機械。

技術分野

0001

この発明は、サーボモータ回転動作スライド直線動作に変換する駆動機構を備えるプレス機械に関する。

背景技術

0002

従来、サーボモータの回転運動をスライドの直線運動に変換する駆動機構を備えるプレス機械が知られている。例えば、特開2000−343283号公報には、サーボモータの回転動作をねじ機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械(従来技術1)が開示されている。特開2001−62591号公報には、サーボモータの回転動作をクランク機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械(従来技術2)が開示されている。特開2001−150190号公報には、サーボモータの回転動作をてこ機構によってスライドの昇降動作に変換するプレス機械(従来技術3)が開示されている。特開2000−237897号公報には、サーボモータの回転動作をトグル機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械(従来技術4)が開示されている。従来技術1は、プレス機械の構成要素が少なく高精度であるが減速比が低く、従来技術2は小型機の場合には安価であるが精度が低く、従来技術3,4は減速比が高いが構成要素が多くなり小型機の場合には高価になるという問題があった。特に、従来技術1は、減速比が変化する従来技術2〜4と異なり減速比が固定であるため、従来技術2〜4に比べてサーボモータの容量が3〜5倍以上になるという問題があった。

0003

特開昭55−84299号公報には、コネクティングロッドの一端がスライドに連結され、コネクティングロッドの他端がクランク軸の中心から離れた偏心位置に連結されているプレス機械(従来技術5)が開示されている。また、特開昭61−60300号公報には、連結棒の一端がスライドに連結され、連結棒の他端がジャーナルの中心から離れた偏心位置に連結されており、このジャーナルを回転自在に支持するヨーク旋回させてスライドのストロークを変化させるプレス機械(従来技術6)が開示されている。これらの従来技術5,6は、従来技術1〜4に比べて、構成要素が少なく精度が高く小型機の場合には安価になるという利点がある。しかし、これらの従来技術5,6は、減速比を変化させることができずスライドの往復動作を任意に設定することができないという問題があった。

発明が解決しようとする課題

0004

この発明の課題は、簡単な構成でスライドの往復動作を任意に設定することができるプレス機械を提供することである。

0005

この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、スライドガイド(5a〜5d)に沿って往復動作するスライド(4)と、前記スライドを駆動する駆動力を発生する駆動力発生部(7)と、前記駆動力発生部から前記スライドに前記駆動力を伝達する駆動力伝達部(8)とを備えるプレス機械であって、前記駆動力発生部は、平面内で回転する回転体(7a)を有するサーボモータを備え、前記駆動力伝達部は、前記回転体の回転動作に応じて前記スライドが往復動作するように、前記回転体と前記スライドとを連結する連結部材(8a)を備えることを特徴とするプレス機械(1)である。

0006

請求項2の発明は、請求項1に記載のプレス機械において、前記駆動力発生部を水平方向に駆動して、前記スライドの中心軸線(C0 )と前記回転体の回転軸線(C1 )とのオフセット量(δ)を可変するオフセット量可変部(11)を備えることを特徴とするプレス機械である。

課題を解決するための手段

0007

請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のプレス機械において、前記駆動力発生部を垂直面内で回転してこの駆動力発生部の傾斜角度(θ)を可変する傾斜角度可変部(13,14)を備えることを特徴とするプレス機械である。

0008

(第1実施形態)
以下、図面を参照して、この発明の第1実施形態について詳しく説明する。
図1は、この発明の第1実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点(最上昇点)に位置するときの正面図である。図2は、この発明の第1実施形態に係るプレス機械のスライドが下死点最下降点)に位置するときの正面図である。図3は、この発明の第1実施形態に係るプレス機械の断面図であり、図3(A)は図1のIII−IIIA線で切断した状態を示す断面図であり、図3(B)は図1のIII−IIIB線で切断した状態を示す断面図である。

0009

プレス機械1は、加工対象物プレス加工する装置である。プレス機械1は、図1及び図2に示すように、ボルスタ2と、ボトムプレート3と、スライド4と、スライドガイド(コラム)5a〜5dと、トッププレート6と、駆動力発生部7と、駆動力伝達部8と、回転検出部9と、駆動制御部10などを備えている。

0010

ボルスタ2は、下型着脱自在に装着する部材であり、ボトムプレート3はボルスタ2を支持し固定する部材である。スライド4は、上型を着脱自在に装着してスライドガイド5a〜5dに沿って往復動作する部材である。スライド4には、スライドガイド5a〜5dと摺動自在に嵌合するガイド部4a〜4dが形成されている。スライドガイド5a〜5dは、スライド4を移動自在にガイドする部材であり、スライドガイド5a〜5dはボトムプレート3とトッププレート6とを連結する。トッププレート6は駆動力発生部7を支持し固定する部材である。

0011

駆動力発生部7は、スライド4を駆動する駆動力を発生する部分である。駆動力発生部7は、図1図3に示すように、平面内で回転する回転体(移動体)7aと、この回転体7aを回転自在に支持する固定体7bと有するサーボモータである。駆動力発生部7は、例えば、7.5Nm〜200Nm程度のトルクを発生し、位置決め精度角が±0.76秒程度の薄型円盤サーボモータ(日機電装株式会社製 NMR Series)などである。駆動力発生部7は、回転体7aと固定体7bとの間に磁気力を発生させて回転体7aを回転させる。駆動力発生部7は、図3に示すように、スライド4の中心軸線(プレス中心)C0 と回転体7aの回転軸線C1 とが距離(オフセット量)δだけ離間するようにトッププレート6に固定されている。

0012

駆動力伝達部8は、駆動力発生部7からスライド4に駆動力を伝達する部分である。駆動力伝達部8は、駆動力発生部7が発生する回転動作をスライド4の往復動作に変換する。駆動力発生部7は、図1図3に示すように、連結部材(コネクティングロッド)8aと、ボールカップ8b,8cと、リテーナ8d,8eとを備えている。連結部材8aは、回転体7aの回転動作に応じてスライド4が往復動作するように、回転体7aとスライド4とを連結する連結軸連結桿)である。連結部材8aには、両端部にボールヘッド8f,8gが形成されている。ボールカップ8b,8cはボールヘッド8f,8gを回転自在に保持する部分である。ボールカップ8bは、図3(B)に示すように、ボールヘッド8fの回転軸線がスライド4の中心軸線C0 と一致するようにスライド4に固定されている。ボールカップ8cは、図3(A)に示すように、ボールヘッド8gの回転軸線が回転体7aの回転軸線C1 と距離(オフセット量)δだけ離れるようにこの回転体7a上に固定されており、回転体7aと一体となって回転する。リテーナ8dは、ボールカップ8bからボールヘッド8fが脱落しないようにこのボールヘッド8fを抑える部材であり、リテーナ8eはボールカップ8cからボールヘッド8gが脱落しないようにこのボールヘッド8gを抑える部材である。

0013

回転検出部9は、回転体7aの回転を検出する装置である。回転検出部9は、エンコーダなどの出力信号に基づいて回転体7aの回転量、回転方向及び回転角度などを検出する。駆動制御部10は、回転検出部9の検出結果に基づいて駆動力発生部7を駆動制御する部分である。駆動制御部10は、回転検出部9の出力信号に基づいて、スライド4の一往復(プレス加工の1サイクル)中で回転体7aの角速度を変化させたり、回転体7aを等速円運動又はこの等速円運動の一部を往復円弧運動させたりする。

0014

次に、この発明の第1実施形態に係るプレス機械の動作を説明する。
図4は、この発明の第1実施形態に係るプレス機械のサーボモータが等速円運動したときのスライドの行程線図を示す。ここで、図4に示す縦軸はスライド4の行程量(ストローク)Sであり、横軸は回転体7aの回転角度である。
図4に示すように回転体7aの回転角度が0°であるときには、図1に示すように連結部材8aは最も傾いた状態であり、スライド4が上死点(最上昇位置)に位置する。図3(A)及び図4に示すように、反時計回りに回転体7aが水平面内で等速回転すると、図3に示すようにスライド4の中心軸線C0 と回転体7aの回転軸線C1 とがオフセット量δだけ離れているため、ボールヘッド8fを中心として連結部材8aが旋回する。連結部材8aの傾きが徐々に小さくなって回転体7aの回転角度が180°に達すると、図2に示すようにボールヘッド8gの回転軸線とスライド4の中心軸線C0 とが一致して連結部材8aの傾きがゼロになり、スライド4が下死点(最下降位置)に位置する。回転体7aがさらに回転すると、連結部材8aの傾きが徐々に大きくなり回転角度が360°に達すると、図1に示すように連結部材8aが最も傾きスライド4が上死点に位置する。このように、回転体7aが等速円運動すると、図4に示すようにスライド4のスライド行程線図が正弦波近似した曲線になる。

0015

この発明の第1実施形態に係るプレス機械には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第1実施形態では、回転体7aの回転動作に応じてスライド4が往復動作するように、この回転体7aとこのスライド4とを連結する連結部材8aを駆動力伝達部8が備える。その結果、駆動力伝達部8が簡単で単純な機構になるため部品点数が減少するとともに、接点数がボールヘッド8f,8g部分の2箇所と少なくなるため接点クリアランスを特別に管理しなくても精度を維持することができる。また、上死点から下死点にスライド4が移動するに従って減速比を変化させることができるとともに、プレス機械1が小型機の場合には低コストになりエネルギー消費を少なくすることができる。例えば、プレス荷重が低く行程量Sが1〜2mm程度の場合などに使用することができる。

0016

(2) この第1実施形態では、平面内で回転する回転体7aを有するサーボモータを駆動力発生部7が備える。その結果、回転体7aの角速度を変化させたり回転体7aを任意の回転角度で往復運動させたりして、スライド4の動作パターンを任意に設定することができる。

0017

(第2実施形態)
図5は、この発明の第2実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点(最上昇点)に位置するときの正面図である。図6は、この発明の第2実施形態に係るプレス機械のオフセット量を小さくしたときのスライドの行程線図を示す。以下では、図1図4に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。

0018

図5に示すオフセット量可変部11は、駆動力発生部7を水平方向(図中矢印方向)に駆動して、スライド4の中心軸線C0 と回転体7aの回転軸線C1 とのオフセット量を可変する部分である。オフセット量可変部11は、駆動力発生部7の固定体7bを支持する移動体11aと、この移動体11aを水平方向に移動自在にガイドする固定体11bとを備えるリニアモータなどである。位置検出部12は、移動体11aの位置を検出する装置であり、エンコーダなどの出力信号に基づいて移動体11aの移動量及び移動方向などを検出する。駆動制御部10は、回転検出部9及び位置検出部12の検出結果に基づいて駆動力発生部7及びオフセット量可変部11を駆動制御する。

0019

図6に示すスライドの行程線図は、図5に示す駆動力発生部7を図中左方向に駆動して、図1図3に示すオフセット量δ=δ/2に設定した場合の行程線図である。この場合には、図6に示すようにスライド4の行程量Sが図4に示すスライド4の行程量Sに比べて小さくなる。この第2実施形態では、第1実施形態の効果に加えて、スライド4の行程量Sを変更して減速比を変化させることができる。例えば、オフセット量δを可変することによって下死点付近の減速比を正弦波よりも10%以上大きくすることができ、エネルギー伝達を有利にすることができる。

0020

(第3実施形態)
図7は、この発明の第3実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点(最上昇点)に位置するときの正面図である。図8は、この発明の第3実施形態に係るプレス機械のリニアモータの傾斜角度θ=+αのときのスライドの行程線図を示す。図9は、この発明の第3実施形態に係るプレス機械のリニアモータの傾斜角度θ=−αのときのスライドの行程線図を示す。

0021

図7に示す傾斜角度可変部13,14は、駆動力発生部7を回転してこの駆動力発生部7の傾斜角度θを可変する部分である。傾斜角度可変部13,14は、油圧アクチュエータ空気圧アクチュエータなどであり、傾斜角度可変部13は、固定体11bの一端側に連結されており傾斜角可変部14は固定体11bの他端側に連結されている。固定体11bの中心は、トッププレート6に回転自在に連結され支持されている。変位検出部15は、傾斜角度可変部13,14のピストンロッド13a,14aの変位を検出する装置である。駆動制御部10は、回転検出部9、位置検出部12及び変位検出部15の検出結果に基づいて駆動力発生部7、オフセット量可変部11及び傾斜角度可変部13,14を駆動制御する。この第3実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態の効果に加えて、図8及び図9に示すように、駆動力発生部7の傾斜角度θを可変することによってスライド4の行程量Sを変化させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0022

(他の実施形態)
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、この実施形態では、回転体7aの角速度、オフセット量δ又は傾斜角度θを可変することができるが、プレス加工の1サイクル中でこれらを同期させることもできる。また、この実施形態では、一本の連結部材8aによってスライド4と回転体7aとを連結しているが複数の連結部材によってこれらを連結して接点数を複数ポイントとすることもできる。

図面の簡単な説明

0023

以上説明したように、この発明によると、簡単な構成でスライドの往復動作を任意に変更することができる。

図1
この発明の第1実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点(最上昇点)に位置するときの正面図である。
図2
この発明の第1実施形態に係るプレス機械のスライドが下死点(最下降点)に位置するときの正面図である。
図3
この発明の第1実施形態に係るプレス機械の断面図であり、(A)は図1のIII−IIIA線で切断した状態を示す断面図であり、(B)は図1のIII−IIIB線で切断した状態を示す断面図である。
図4
この発明の第1実施形態に係るプレス機械のサーボモータが等速円運動したときのスライドの行程線図を示す。
図5
この発明の第2実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点(最上昇点)に位置するときの正面図である。
図6
この発明の第2実施形態に係るプレス機械のオフセット量を小さくしたときのスライドの行程線図を示す。
図7
この発明の第3実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点(最上昇点)に位置するときの正面図である。
図8
この発明の第3実施形態に係るプレス機械のリニアモータの傾斜角度θ=+αのときのスライドの行程線図を示す。
図9
この発明の第3実施形態に係るプレス機械のリニアモータの傾斜角度θ=−αのときのスライドの行程線図を示す。
【符号の説明】
1 プレス機械
2 ボルスタ
4 スライド
5a〜5d スライドガイド
7 駆動力発生部
7a 回転体
7b 固定体
8 駆動力伝達部
8a 連結部材
11 オフセット量可変部
11a 移動体
11b 固定体
13,14 傾斜角度可変部
13a,14a ピストンロッド
C0  スライドの中心軸線
C1  回転体の回転軸線
θ 傾斜角度

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