JP2000280095A

JP2000280095A - プレス機

Info

Publication number: JP2000280095A
Application number: JP11089287A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kashiwa; 寛之栢; Takamitsu Matsuda; 隆光松田
Original assignee: Yamada Dobby Co Ltd
Current assignee: Yamada Dobby Co Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】プレス機の摺動部における軸部を非接触で支持
することにより、振動や騒音を少なくし更なる高速運転
を可能にするプレス機を提供すること。【解決手段】クランクシャフト３は回転支持部３ａとク
ランクピン部３ｂを有して形成され、一方の回転支持部
３ａは第１磁気軸受１０Ａと補助メタル２０によって非
接触状態で支持され、他方の回転支持部３ａは第２磁気
軸受１０Ｂと補助メタル２０によって非接触状態で支持
されている。また、クランクピン部３ｂに装着されるコ
ネクション４、及びプランジャ５、またスライド６の下
方に装着されたガイドポスト７も、それぞれ第２磁気軸
受１０Ｂと補助メタル２０によって非接触状態で支持さ
れている。クランクシャフト３は、クランクシャフト３
を支持する第１磁気軸受１０Ａによって回転駆動され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、クランクシャフ
トを有するプレス機に関し、さらには磁気軸受で支持さ
れたクランクシャフトを有するプレス機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、金属を連続的に加工するプレス
機は、クランクシャフトが機枠に回転可能に支持され、
クランクシャフトがクラッチ機構を有してモータにより
回転駆動され、クランクシャフトの回転によりクランク
シャフトにコネクションを介して連結されたスライドが
往復移動するように構成されている。このようなプレス
機では、摺動する部位、例えば、クランクシャフトやス
ライドには軸受やガイド部材が介在される。通常、クラ
ンクシャフトの両端には、機枠との間に軸受が装着さ
れ、クランクシャフトの中央部には、コネクションとの
間に軸受が装着されている。また、スライドには、機枠
との間にガイド部材を設けてスライドの摺動を安定させ
ている。プレス加工の精度を向上したり高速回転を行な
うためには、できるだけ軸受との隙間を小さくするとと
もに摺動部分における潤滑を確実に供給する必要があ
る。

【０００３】従来のクランクシャフトに装着される軸受
には、クランクシャフトとの僅かな隙間を有して装着さ
れるプレーンメタル、またはクランクシャフトとの隙間
を有することなく圧入して装着するベアリング等が使用
され、いずれも潤滑を絶やすことなく供給している。さ
らにスライドのガイド方式としては、スライドと機枠と
の摺動部分にギブと呼ばれるプレーンガイドを装着した
り、スライドあるいは機枠にガイドポストを立設してベ
アリングを装着することによってスライドの摺動ガイド
を行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のプレス
機は高速回転するための各部位における改良は為されて
いるものの、プレス機をさらに高速回転すればする程、
クランクシャフトに装着される軸受は、クランクシャフ
トの回転から発生する摩擦熱や潤滑油の供給不足による
焼き付けのおそれが生じたり、ベアリングの場合には許
容回転数の制限があったりして要求される高速には限界
があった。さらに、クランクシャフトは機械的なクラッ
チ機構を介してモータによって駆動され、軸受は主に回
転するクランクシャフトを支持するように装着されてい
るため、クランクシャフトを駆動する機構が複雑でプレ
ス機を大型化するとともに、製造コストを高くしてい
た。

【０００５】この発明は、上述の課題を解決するもので
あり、更なる高速回転を求めるために、クランクシャフ
トと非接触で装着でき、しかもクランクシャフトを駆動
することの可能な軸受を装着してコンパクトに構成する
プレス機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明にかかわるプレ
ス機では、上記の課題を解決するために以下のように構
成するものである。即ち、機枠に回転可能に支持される
クランクシャフトと、前記クランクシャフトに連結され
ベッドに対して接近離隔する方向に往復移動するスライ
ドと、を有し、前記クランクシャフトが、前記機枠に支
持され内部に電磁石を有する磁気軸受により非接触で支
持されることを特徴とするものである。

【０００７】またこのプレス機は、機枠に回転可能に支
持されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトに
連結されベッドに対して接近離隔する方向に往復移動す
るスライドと、を有し、前記クランクシャフトが、両端
部に配設され機枠に回転可能に支持される回転支持部
と、前記回転支持部間に配設され前記スライドに連結す
る少なくとも１個のコネクションを回転可能に支持する
クランクピン部と、を有して形成され、一方の回転支持
部には、前記クランクシャフトを回転駆動するための回
転駆動ユニット部と前記クランクシャフトの軸心に対す
る変動位置を検出するための位置センサ部及び前記位置
センサ部の検出結果によって電流値が制御される電磁石
部とを有する第１磁気軸受が、機枠に装着されるととも
に前記回転支持部と非接触状態で配設され、他方の回転
支持部には、前記クランクシャフトの軸心に対する変動
位置を検出するための位置センサ及び前記位置センサの
検出結果によって電流値が制御される電磁石を有する第
２磁気軸受が、機枠に装着されるとともに前記回転支持
部と非接触状態で配設されることを特徴とするものであ
る。

【０００８】好ましくは、前記クランクシャフトの回転
支持部には、機枠に装着されるとともに前記回転支持部
と非接触状態で支持する補助軸受が、前記回転支持部に
対する前記第１磁気軸受と前記第２磁気軸受との隙間よ
り小さい隙間を有して配設されることを特徴とするもの
であればよい。

【０００９】また、前記第１磁気軸受が、前記回転駆動
ユニット部と、前記位置センサ部及び前記電磁石部と、
が分割されたケース体に配設されることを特徴とするも
のであってもよい。

【００１０】さらに、前記補助軸受が、プレーンメタル
で形成されていることを特徴とするものであればなおよ
い。

【００１１】また、前記補助軸受が、ベアリングで形成
されていることを特徴とするものであってもよい。

【００１２】またこのプレス機は、前記スライドが、少
なくとも１本のガイドポストとともに往復移動され、前
記ガイドポストが、前記ガイドポストの軸心に対する変
動位置を検出するための位置センサ及び前記位置センサ
の検出結果によって電流値が制御される電磁石を有する
磁気軸受で非接触で支持されることを特徴とするもので
あればよい。

【００１３】さらにこのプレス機は、前記クランクピン
部が、前記クランクピン部の軸心に対する変動位置を検
出するための位置センサ及び前記位置センサの検出結果
によって電流値が制御される電磁石を有する磁気軸受で
非接触で支持されることを特徴とするものであればよ
い。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面に基づいて説明する。

【００１５】本形態のプレス機Ｐ１は、図１に示すよう
に、機枠１の上部に、磁気軸受１０と補助メタル（補助
軸受）２０によって回転可能に支持されたクランクシャ
フト３が装着されている。クランクシャフト３は、両側
に配設される回転支持部３ａと中央部に配設されるクラ
ンクピン部３ｂとを有して形成され、各回転支持部３ａ
は、内方に配置される磁気軸受１０と外方に配置される
補助メタル２０とによって非接触で支持されている。ク
ランクピン部３ｂにはコネクション４が回転可能に支持
され、コネクション４の下方にはプランジャ５を介して
スライド６が上下移動可能に装着されている。

【００１６】プランジャ５は、クランクシャフト３の回
転を直線方向に変換するために、プランジャ５の回りに
配置される磁気軸受１０と補助メタル２０によって非接
触で支持され、スライド６は、下方に複数のガイドポス
ト７を装着して、ガイドポスト７の回りに配置される磁
気軸受１０と補助メタル２０によって非接触で支持され
ている。

【００１７】本プレス機で使用される磁気軸受１０は、
クランクシャフト３の一方の回転支持部３ａに装着され
る第１磁気軸受１０Ａと、それ以外の部位に装着される
第２磁気軸受１０Ｂとに区別される。第１磁気軸受１０
Ａは、図２〜３に示すように、機枠１に支持されるケー
ス体１１と、ケース体１１に支持され回転支持部３ａの
端部側で回転支持部３ａの回りに対称の位置に複数個配
置される位置センサ１２と、位置センサ１２の内方に配
置され回転支持部３ａの回りに対称の位置に複数個配置
される軸位置補正用電磁石（以下、電磁石という）１３
と、回転支持部３ａのクランクピン部３ｂ側で回転支持
部３ａの回りに複数個配置されるモータステータ部１４
と、を有して構成されている。さらに、モータステータ
部１４に対向するようにクランクシャフト３の回転支持
部３ａには、回転支持部３ａに装着されるリング状のモ
ータロータ部１５が配置されて、モータステータ部１４
とモータロータ部１５と図示しない制御装置内のモータ
駆動回路とを含めて回転駆動ユニットが構成され、クラ
ンクシャフト３を回転駆動させる。

【００１８】一方、電磁石１３に対向するようにクラン
クシャフト３の回転支持部３ａには積層コア１６が装着
され、電磁石１３と積層コア１６との間で磁気回路を形
成可能に構成するとともに渦電流を防止する。そして、
位置センサ１２、電磁石１３を図示しない制御装置に接
続し、クランクシャフト３の軸心位置を設定された位置
に常時保持できるように、位置センサ１２による位置検
出及び電磁石１３への電流値制御を行なっている。

【００１９】つまり、図３において、クランクシャフト
３に負荷がかかり軸心位置のずれが生じようとしても、
軸心との位置を常時検出している例えば位置センサ１２
Ａに位置ずれの信号を制御装置に送信することにより、
位置センサ１２Ａに最も近い電磁石１３Ａに強い電流を
流してクランクシャフト３との吸引力を上げてクランク
シャフト３を設定された軸心上に保持する。

【００２０】クランクシャフト３の他方の回転支持部３
ａに装着される第２磁気軸受１０Ｂは、図４に示すよう
に、前述と同様の位置センサ１２、電磁石１３が配置さ
れ、クランクシャフト３の回転支持部３ａには、電磁石
１３に対向するように積層コア１６が装着されている。
そして、前述の磁気軸受１０Ａに配置されているモータ
ステータ部１４及びモータロータ部１５が除かれてい
る。

【００２１】補助メタル２０は、クランクシャフト３の
両回転支持部３ａの端部側に第１磁気軸受１０Ａ、第２
磁気軸受１０Ｂより外方に位置して機枠１に装着され、
円筒状に形成されるとともに一方の端面に機枠に装着す
るためにフランジ部２１が形成されている。そして、補
助メタル２０の内径は回転支持部３ａの外径より僅かに
大きく形成されている。補助メタル２０と回転支持部３
ａとの隙間は、磁気軸受１０Ａ、１０Ｂの電磁石１３と
回転支持部３ａとの隙間より小さく形成されている。そ
のため、例えば、停電の際にクランクシャフト３の回転
支持部３ａは補助メタル２０に支持されることになり電
磁石１３を損傷させない。

【００２２】クランクシャフト３のクランクピン部３ｂ
には、図５に示すように、中央部にモータステータ部の
ない第２磁気軸受１０Ｂがコネクション４に装着される
とともにクランクピン部３ｂに非接触状態で支持するよ
うに配置され、第２磁気軸受１０Ｂを挟んで両側に補助
メタル２０がクランクシャフト３のクランクピン部３ｂ
を非接触で支持するように装着される。クランクピン部
３ｂには、電磁石１３に対向するように積層コア１７が
装着され電磁石１３との間に磁気回路を形成するととも
に渦電流を防止する。そして、第２磁気軸受１０Ｂと補
助メタル２０の外周面にコネクション４が嵌合固着され
る。

【００２３】コネクション４の下方でピンで連結される
プランジャ５と、スライド６の下方に装着されるガイド
ポスト７を支持する磁気軸受も、モータステータ部１４
のない第２磁気軸受１０Ｂが使用され、第２磁気軸受１
０Ｂの両側に配置される補助メタル２０と共に、プラン
ジャ５及びガイドポスト７を非接触状態で機枠１に支持
されている。

【００２４】上記のように構成されるプレス機１は、ク
ランクシャフト３の一方の回転支持部３ａに装着された
第１磁気軸受１０Ａの回転駆動ユニットによって、クラ
ンクシャフト３を回転駆動する。クランクシャフト３は
第１磁気軸受１０Ａ、第２第２磁気軸受１０Ｂの各電磁
石１３の磁力で支持され、第１磁気軸受１０Ａ、第２第
２磁気軸受１０Ｂ及び補助メタル２０とは非接触の状態
にある。この状態においては、クランクシャフトの軸心
線は、機枠１のクランクシャフト３支持孔の軸心線と一
致するように設定されている。

【００２５】クランクシャフト３のクランクピン部３ｂ
は、回転支持部３ａに対してその中心線が偏心され、ク
ランクピン部３ｂにコネクション４及びスライド６が連
結しているため、クランクシャフト３の回転により、慣
性力が働くとともにワークを加工する際の負荷が発生し
てクランクシャフト３自体を設定された軸心位置から移
動させようとする。クランクシャフト３（回転支持部３
ａ）の設定された軸心位置の保持は、第１磁気軸受１０
Ａ、第２磁気軸受１０Ｂに装着された位置センサ１２
と、位置センサ１２から送られる信号によって制御され
る電磁石１３の電流値量で行なわれる。

【００２６】このようにクランクシャフト３は磁気軸受
１０により主軸制御されるため、クランクシャフトの心
振れはほとんどなく振動レベルを最小限に抑えることが
できる。しかも、クランクシャフトの回転中に各軸受と
は非接触の状態にあるので、クランクシャフト３に掛か
る負荷が小さくなり摩擦係数が減少するため、従来の高
速回転のレベルををさらに向上させることが可能とな
る。

【００２７】なお、停電あるいは運転開始前の状態にお
いては、クランクシャフト３は補助メタル２０で支持さ
れ、電磁石１３に干渉することはないため、電磁石１３
自体を損傷させることはない。

【００２８】図６に示すプレス機Ｐ２は、クランクシャ
フト３を一方の回転支持部３ａに装着される第１磁気軸
受１０Ａが、分割されて、モータステータ部を有してク
ランクシャフトを回転駆動する磁気軸受３０と、クラン
クシャフトの軸位置補正を行なうための位置センサ１２
と電磁石１３を有する第２磁気軸受１０Ｂと、が回転支
持部３ａに別々に装着される形態を示すものであり、さ
らにこの形態においては、他方の回転支持部３ａには第
２磁気軸受１０Ｂと補助メタル２０との間にクランクシ
ャフト３のスラスト方向（クランクシャフトの軸心方
向）の移動を制御するスラスト磁気軸受４０が装着され
ている。スラスト磁気軸受４０には、機枠１にクランク
シャフト３の軸心方向に沿って位置センサ１２と電磁石
１３が配置され、クランクシャフト３の回転支持部３ａ
に装着された回転リング４１との間で磁気回路を発生す
るように構成される。電磁石１３と対向する回転リング
４１の外縁部には積層コア４２が配置され渦電流を防止
している。そして、磁気軸受１０Ｂによりクランクシャ
フト３の軸心位置の保持、及びスラスト磁気軸受４０に
よるクランクシャフト３のスラスト方向の位置の保持が
行なわれる。

【００２９】なお、本発明のプレス機は、磁気軸受でク
ランクシャフトを非接触で支持するように構成するもの
であり、磁気軸受の配置及び構成は特許請求の範囲内で
あれば上記に限るものではない。また、補助軸受として
は、上記形態においてはプレス機で通常使用されている
プレーンメタルを使用しているが、市販のベアリングで
あっても構わない。但しこの場合、ベアリングの内径
は、上記のプレーンメタルと同様クランクシャフトの回
転支持部との間には隙間が形成される。

【００３０】さらに、スライドの上下移動の案内は、上
記形態ではガイドポストが使用されているが、従来から
公知のプレーンガイド構造であってもよい。この場合、
スライドのガイド面に沿って機枠にフラット状の磁気軸
受が装着される。磁気軸受には第２磁気軸受と同様に位
置センサと電磁石が適宜装着される。

【００３１】上記のように、プレス機の摺動部には磁気
軸受を装着して非接触で支持すれば、振動や騒音を最小
限に抑え摩擦係数を減少させて、更なる高速化を図るこ
とができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１のプレス機
は、機枠に回転可能に支持されるクランクシャフトと、
前記クランクシャフトに連結されベッドに対して接近離
隔する方向に往復移動するスライドと、を有し、前記ク
ランクシャフトが、前記機枠に支持され内部に電磁石を
有する磁気軸受により非接触で支持される。磁気軸受に
より主軸制御を行なうことができるのでクランクシャフ
トの回転による振動の発生は極めて少なく、それによる
高速化を図ることが可能となる。しかも、クランクシャ
フトを非接触で支持するため、摩擦係数を減少させクラ
ンクシャフトに掛かる負荷が軽減されてこれによる高速
化を図ることができる。

【００３３】また、請求項２のプレス機は、機枠に回転
可能に支持されるクランクシャフトと、前記クランクシ
ャフトに連結されベッドに対して接近離隔する方向に往
復移動するスライドと、を有し、前記クランクシャフト
が、両端部に配設され機枠に回転可能に支持される回転
支持部と、前記回転支持部間に配設され前記スライドに
連結する少なくとも１個のコネクションを回転可能に支
持するクランクピン部と、を有して形成され、一方の回
転支持部には、前記クランクシャフトを回転駆動するた
めの回転駆動ユニット部と前記クランクシャフトの軸心
に対する変動位置を検出するための位置センサ部及び前
記位置センサ部の検出結果によって電流値が制御される
電磁石部とを有する第１磁気軸受が、機枠に装着される
とともに前記回転支持部と非接触状態で配設され、他方
の回転支持部には、前記クランクシャフトの軸心に対す
る変動位置を検出するための位置センサ及び前記位置セ
ンサの検出結果によって電流値が制御される電磁石を有
する第２磁気軸受が、機枠に装着されるとともに前記回
転支持部と非接触状態で配設される。

【００３４】前記クランクシャフトは、前記第１及び第
２磁気軸受によって非接触状態で支持されるとともに、
クランクシャフトの回転は第１磁気軸受によって行なわ
れ、クランクシャフトの軸位置補正は第２磁気軸受によ
って行なわれる。従って、磁気軸受により主軸制御を行
なうことができるのでクランクシャフトの回転による振
動や騒音の発生は極めて少なくそれによる高速化を図る
ことが可能となる。しかも、クランクシャフトを非接触
で支持するため摩擦係数が減少し、クランクシャフトに
掛かる負荷が軽減されてこれによる高速化を図ることが
できる。さらに、従来から装着されたクラッチ機構を省
略できるので、極めてコンパクトなプレス機を提供する
ことができる。

【００３５】請求項３のプレス機は、前記クランクシャ
フトの回転支持部には、機枠に装着されるとともに前記
回転支持部と非接触状態で支持する補助軸受が、前記回
転支持部に対する前記第１磁気軸受と前記第２磁気軸受
との隙間より小さい隙間を有して配設されている。その
ため、異常時が発生した場合に、前記クランクシャフト
が補助軸受で保護されるので前記第１磁気軸受及び前記
第２磁気軸受を損傷させることはない。

【００３６】請求項４のプレス機は、前記第１磁気軸受
が、前記回転駆動ユニット部と、前記位置センサ部及び
前記電磁石部と、が分割されたケース体に配設されてい
ても、請求項２記載のプレス機と同様の効果を有する。

【００３７】請求項５のプレス機は、前記補助軸受が、
プレーンメタルで形成されているので請求項３のプレス
機と同様の効果を有する。

【００３８】請求項６のプレス機は、前記補助軸受が、
ベアリングで形成されているので請求項３のプレス機と
同様の効果を有するとともにコストを廉価にすることが
できる。

【００３９】請求項７のプレス機は、前記スライドが、
少なくとも１本のガイドポストとともに往復移動され、
前記ガイドポストが、前記ガイドポストの軸心に対する
変動位置を検出するための位置センサ及び前記位置セン
サの検出結果によって電流値が制御される電磁石を有す
る磁気軸受で非接触で支持される。そのため、請求項２
のプレス機と同様の効果を有するとともに、スライドの
上下移動における振動を最小限にすることができるとと
もに、スライドの摺動における負荷を軽減できる。

【００４０】請求項８のプレス機は、前記クランクピン
部が、前記クランクピン部の軸心に対する変動位置を検
出するための位置センサ及び前記位置センサの検出結果
によって電流値が制御される電磁石を有する磁気軸受で
非接触で支持される。請求項２のプレス機と同様の効果
を有するとともに、クランクピン部に装着されるコネク
ションの回転における振動をも少なくするとともに負荷
をも軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレス機の一形態を示す正面断面図

【図２】図１における第１磁気軸受の詳細を示す拡大断
面図

【図３】図２における第１磁気軸受の詳細を示す拡大側
面断面図

【図４】図１における第２磁気軸受の詳細を示す拡大断
面図

【図５】図１におけるクランクピン部の詳細を示す拡大
断面図

【図６】磁気軸受の別の形態を示す一部断面図

【符号の説明】

Ｐ１、Ｐ２…プレス機１…機枠３…クランクシャフト３ａ…回転支持部３ｂ…クランクピン部４…コネクション５…プランジャ６…スライド７…ガイドポスト１０Ａ…第１磁気軸受１０Ｂ…第２磁気軸受１１…ケース体１２…位置センサ１３…電磁石１４…モータステータ１５…モータロータ２０…補助メタル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機枠に回転可能に支持されるクランクシ
ャフトと、前記クランクシャフトに連結されベッドに対
して接近離隔する方向に往復移動するスライドと、を有
し、前記クランクシャフトが、前記機枠に支持され内部に電
磁石を有する磁気軸受により非接触で支持されることを
特徴とするプレス機。
【請求項２】機枠に回転可能に支持されるクランクシ
ャフトと、前記クランクシャフトに連結されベッドに対
して接近離隔する方向に往復移動するスライドと、を有
し、前記クランクシャフトが、両端部に配設され機枠に回転
可能に支持される回転支持部と、前記回転支持部間に配
設され前記スライドに連結する少なくとも１個のコネク
ションを回転可能に支持するクランクピン部と、を有し
て形成され、一方の回転支持部には、前記クランクシャフトを回転駆
動するための回転駆動ユニット部と前記クランクシャフ
トの軸心に対する変動位置を検出するための位置センサ
部及び前記位置センサ部の検出結果によって電流値が制
御される電磁石部とを有する第１磁気軸受が、機枠に装
着されるとともに前記回転支持部と非接触状態で配設さ
れ、他方の回転支持部には、前記クランクシャフトの軸心に
対する変動位置を検出するための位置センサ及び前記位
置センサの検出結果によって電流値が制御される電磁石
を有する第２磁気軸受が、機枠に装着されるとともに前
記回転支持部と非接触状態で配設されることを特徴とす
るプレス機。
【請求項３】前記クランクシャフトの回転支持部に
は、機枠に装着されるとともに前記回転支持部と非接触
状態で支持する補助軸受が、前記回転支持部に対する前
記第１磁気軸受と前記第２磁気軸受との隙間より小さい
隙間を有して配設されることを特徴とする請求項２記載
のプレス機。
【請求項４】前記第１磁気軸受が、前記回転駆動ユニ
ット部と、前記位置センサ部及び前記電磁石部と、が分
割されたケース体に配設されることを特徴とする請求項
２記載のプレス機。
【請求項５】前記補助軸受が、プレーンメタルで形成
されていることを特徴とする請求項３記載のプレス機。
【請求項６】前記補助軸受が、ベアリングで形成され
ていることを特徴とする請求項３記載のプレス機。
【請求項７】前記スライドが、少なくとも１本のガイ
ドポストとともに往復移動され、前記ガイドポストが、
前記ガイドポストの軸心に対する変動位置を検出するた
めの位置センサ及び前記位置センサの検出結果によって
電流値が制御される電磁石を有する磁気軸受で非接触で
支持されることを特徴とする請求項１または２記載のプ
レス機。
【請求項８】前記クランクピン部が、前記クランクピ
ン部の軸心に対する変動位置を検出するための位置セン
サ及び前記位置センサの検出結果によって電流値が制御
される電磁石を有する磁気軸受で非接触で支持されるこ
とを特徴とする請求項２記載のプレス機。