JP2001071194A

JP2001071194A - 加圧装置

Info

Publication number: JP2001071194A
Application number: JP24871899A
Authority: JP
Inventors: Shoji Futamura; 昭二二村; Hiromitsu Kaneko; 廣光金子
Original assignee: Institute of Technology Precision Electrical Discharge Works
Current assignee: Institute of Technology Precision Electrical Discharge Works
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】加工精度が高く、加圧力が大であり、かつ駆
動エネルギーの小なる定点加工用の加圧装置を提供す
る。【解決手段】基板と、この基板と直交する方向に移動
可能に形成されたスライダと、このスライダを駆動する
第１の駆動手段および第２の駆動手段とからなり、前記
第１の駆動手段により前記スライダを所定の位置の近傍
まで移動させ、前記第２の駆動手段により前記スライダ
を所定の位置まで移動させることにより、前記スライダ
と基板との間に存在する被加圧体を加圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば板金加工等
に使用されるプレス装置のような加圧装置に関するもの
であり、特に正確な位置制御を要する定点加工が可能で
あると共に加圧力が大でありかつ駆動エネルギーが小で
ある加圧装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレス加工装置においてワークに
当接するラムを駆動する手段としては、流体圧シリンダ
が広く使用され、就中油圧シリンダが多用されている。
この油圧シリンダ駆動によるプレス装置において、定点
加工、すなわちラムとテーブルとの間隔を一定に保持し
た状態の加工を行なう場合には、通称「胴突き加工」と
称される加工を行なう必要がある。

【０００３】図６は従来の胴突き加工を示す説明図であ
る。図６において、３１はテーブルであり、このテーブ
ル３１に対してプレス装置のラム３２が例えば油圧シリ
ンダによって上下動し、ワーク３３をプレス加工するよ
うに構成されている。この場合、ワーク３３を厚さ寸法
ｔに正確に加工するために、ラム３２の下端部には、作
動面３４から下方に前記厚さ寸法ｔに相当する突出部３
５を突設する。

【０００４】上記の構成によりラム３２を下方に作動さ
せると、作動面３４によりワーク３３に所定の加工を行
なうことができるが、ラム３２の突出部３５がテーブル
３１に当接することにより、ワーク３３の厚さ寸法ｔが
正確に確保され、寸法のばらつきのない加工を行なうこ
とができ、ワーク３３に対する加工精度を向上させるこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記図６に示す加工態
様においては、定点加工により加工精度を向上させ得る
反面において下記のような問題点がある。すなわち、ラ
ム３２がワーク３３に対して衝撃的に当接することに加
えて、ラム３２の突出部３５がテーブル３１に対しても
衝突するため、衝突音が発生し、特に単位時間当たりの
ラム３２の作動回数が多い高速加工の場合には騒音が激
しくなり、作業環境を害するという問題点がある。

【０００６】一方、電動プレスによる定点加工も従来か
ら使用されており、上記油圧プレス等による胴突き加工
に起因する騒音の発生を防止する点において有利である
ことが知られている。

【０００７】図７は従来の電動プレスの例を示す要部縦
断面図であり、例えば特開平６−２１８５９１号公報に
記載されている。図７において、４１は加圧力発生手段
であり、テーブル４２と一体に形成されたコラム４３上
に設けられた頭部枠体４４内に収容されている。

【０００８】４５は筒状本体であり、頭部枠体４４内に
設けられ、上端に軸受部４６を備えている。４７はねじ
軸であり、軸受部４６によりその上端部が支持されて吊
下状態に形成されている。次に４８はラム軸であり、中
空円筒状に形成され、その上端部に前記ねじ軸４７と螺
合するナット体４９が固着され、かつ筒状本体４５内に
上下動可能に設けられている。５０は押圧体であり、ラ
ム軸４８の下端部に着脱可能に設けられている。なおね
じ軸４７とナット体４９とはボールねじ係合としてあ
る。

【０００９】次に５１は振れ止めであり、頭部枠体４４
内に設けられた案内部５２、案内部５２内に上下動可能
に設けられた振れ止め杆５３、およびラム軸４８と振れ
止め杆５３との下端部に設けられた連結板５４によって
構成されている。５５は駆動モータであり、頭部枠体４
４内に設けられ、前記ねじ軸４７の上端部に設けられた
プーリ５６およびベルト５７を介してねじ軸４７を正逆
回転可能に形成する。

【００１０】なお、図示省略した計測手段、中央演算処
理装置等によって、押圧体５０の初期位置、定位置停止
点、駆動モータ５５の回転速度、正逆転指示等を行ない
得るとしている。

【００１１】上記の構成により、駆動モータ５５の作動
によりベルト５７およびプーリ５６を介してねじ軸４７
を回転させると、上端部にナット体４９が固着されたラ
ム軸４８が下降し、鎖線で示すような予め設定された位
置および押圧力で押圧体５０が被加工物Ｗに当接し、所
定の加工が行なわれる。加工終了後、駆動モータ５５の
逆回転により、ラム軸４８および押圧体５０が上昇し、
初期の位置に復帰する。上記の動作を繰り返すことによ
り、複数個の被加工物Ｗに対して所定の定点加工を逐次
行なうことができるのである。

【００１２】上記のような電動プレスによれば、騒音を
発生することなく定点加工を行ない得るのであるが、従
来のものにおいては下記のような問題点がある。すなわ
ち、被加工物Ｗに印加される押圧力は駆動モータ５５の
容量によって定まるため、大容量のプレス装置の場合に
は駆動モータ５５もまた大容量のものが必要となる。更
に大容量かつ大型のプレス装置においては、ラム軸４８
および押圧体５０を含む可動体もまた大型かつ大重量と
なるため、可動体の繰返し上下動に要する駆動エネルギ
ーも大となり、駆動モータ５５の大型、大容量化に拍車
をかけることにもなるという問題点がある。

【００１３】また、押圧体５０を例えばテーブル４２上
方の所定の位置（高さｈ）に精度良く位置決めすること
がむずかしく、誤差が発生する。すなわち、押圧体５０
はねじ軸４７の回転によって、このねじ軸４７と螺合す
るナット体４９の移動によって上下動するのであるが、
加工タクトを短縮させるためには、必然的に上記ねじ軸
４７の回転数および／またはねじピッチを大にせざるを
得ず、押圧体５０の位置決め精度の低下を招来する。一
方押圧体５０の位置決め精度を向上させるべく、上記ね
じ軸４７の回転数および／またはねじピッチを小にする
と、押圧体５０の上下動に要する時間が長くなり、加工
タクトもまた長くなる結果、加工能率を低下させるとい
う問題点がある。

【００１４】一方、上記押圧体５０の上下動を複数の駆
動手段によって行なうことも考えられるが、構造が複雑
かつ大型化すると共に、複数の駆動手段の制御が円滑に
行なわれないこともあって、実用化には至っていない。

【００１５】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解決し、加工精度が高く、加圧力が大であり、かつ駆
動エネルギーの小なる定点加工用の加圧装置を提供する
ことを課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、基板と、この基板と直交する
方向に移動可能に形成されたスライダと、このスライダ
を駆動する第１の駆動手段および第２の駆動手段とから
なり、前記第１の駆動手段により前記スライダを所定の
位置の近傍まで移動させ、前記第２の駆動手段により前
記スライダを所定の位置まで移動させることにより、前
記スライダと基板との間に存在する被加圧体を加圧す
る、という技術的手段を採用した。

【００１７】本発明において、基板を水平面と平行に、
スライダを垂直方向に移動可能に形成することができ
る。

【００１８】次に上記の発明において、スライダの移動
位置を検出する位置検出装置を設け、この位置検出装置
からの位置信号により制御装置を介して第２の駆動手段
を制御するように構成することができる。

【００１９】また上記の発明において、第１の駆動手段
をフライホイール付クランク機構によって形成し、第２
の駆動手段を、前記第１の駆動手段と連結された非回転
の差動用おねじと、スライダ内に設けられかつ前記差動
用おねじと螺合する差動用めねじと、この差動用めねじ
を回転させる歯車減速機構とによって形成することがで
きる。このクランク機構には、連接棒と一体に形成され
た円環内において偏心円板が回転する態様のものも包含
する。

【００２０】この場合において、歯車減速機構がウオー
ムとウオームホイールとを包含することができる。

【００２１】また更に上記の発明において、第２の駆動
手段の駆動源をサーボモータとすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１および図２は各々本発明の実
施の形態を示す要部断面正面図および要部断面側面図で
ある。両図において、６１はベッドであり、その上面に
基板１が一体に設けられると共に、コラム６２が立設さ
れている。次に５はクランク軸であり、コラム６２の上
部に設けられた軸受８，８間に回転可能に設けられてい
る。６３，６４は各々クラッチおよびフライホイールで
あり、前記クランク軸５の一方の端部に設けられる。フ
ライホイール６４は従動プーリを兼用し、コラム６２の
上部に設けられたモータ６５の駆動プーリ６６との間に
ベルト６７が巻装されている。

【００２３】次に６８は支持部材であり、コラム６２の
中間部に設けられ、この支持部材６８上には例えば４本
のガイドバー２が立設され、これらのガイドバー２の上
端部には支持板３が例えば締結部材４を介して固着され
ている。７はスライダであり前記ガイドバー２にその軸
線方向に移動可能に係合されている。１０はクイルであ
り、前記支持板３を貫通して上下動可能に設けられ、こ
のクイル１０の下端部に一体に接合された差動用おねじ
１３は、前記スライダ７内に回転可能に設けられた差動
部材１４の差動用めねじ（図示せず、後に詳述する）と
螺合するように形成する。なおクイル１０の上端部は、
クランク軸５と連結された連接棒９と回動可能に連結さ
れている。

【００２４】６９は取付台であり、基板１上に着脱可能
に設けられ、この取付台６９にはガイドバー７０が立設
されると共に、これらのガイドバー７０には押圧子７１
を有する押圧部材７２がそれらの軸線方向に移動可能に
係合されている。７３は押圧桿であり、前記スライダ７
と押圧部材７２との間に接続され、スライダ７と一体に
上下動可能に形成されている。２５はリニアスケールで
あり、例えばコラム６２に設けられ、スライダ７に設け
られた検出子２６と対向し、スライダ７の位置検出装置
を構成する。Ｗは被加工物である。

【００２５】図３は図１および図２におけるスライダ７
およびその近傍を示す要部縦断面拡大図、図４は図３に
おけるＡ−Ａ線要部断面平面図であり、同一部分は図１
および図２と同一の参照符号で示す。図３および図４に
おいて、１４は差動部材であり、中空円筒状に形成し、
内周面に前記差動用おねじ１３と螺合する差動用めねじ
１５を設ける。１６はウオームホイールであり、前記差
動部材１４に一体に固着され、かつウオーム１７と係合
するように形成する。１８，１９は各々ラジアル軸受お
よびスラスト軸受であり、スライダ７内に設けられ、各
々差動部材１４およびウオームホイール１６を支持する
ものである。

【００２６】２０はウオーム軸であり、ウオーム１７の
中心部に挿通固着されると共に、両端部をスライダ７内
に設けられた軸受２１，２１によって回転可能に支持さ
れる。２３はパルスモータであり、ウオーム軸２０を回
転させ得るように設けられる。なおパルスモータ２３
は、例えばドライバ、インターフェイスを介して中央処
理装置（何れも図示せず）と接続される。位置検出装置
を構成するリニアスケール２５および検出子２６もまた
同様である。

【００２７】図５は図１における押圧子７１の位置と時
間との関係を示す説明図である。図５において、曲線ａ
は図１および図２におけるクランク軸５の回転のみによ
るものであり、典型的な正弦曲線で表される。但し、ク
ランク軸５および連接棒９の長さ関係により若干の歪が
ある。曲線ｂは図３および図４における差動用めねじ１
５の回転のみによるものであり、中央処理装置（図示せ
ず）からの指令によるパルスモータ２３の制御回転によ
って形成されるものである。そして曲線ｃは上記曲線
ａ，ｂの合成によるものである。以下図１ないし図５を
参照して作用について説明する。

【００２８】まず図１におけるクラッチ６３を作動させ
てフライホイール６４とクランク軸５との接続を遮断
し、無負荷状態でモータ６５を起動させてフライホイー
ル６４を所定の回転数に到達させる。この時クランク軸
５は上止点にあってブレーキ状態に保持されており、押
圧子７１は初期位置Ｈ₀にある。次にクラッチ６３を解
除させてフライホイール６４とクランク軸５とを接続す
ると、クランク軸５が回転し、連接棒９、クイル１０お
よび差動用おねじ１３を介してスライダ７が下降し、押
圧子７１は初期位置Ｈ₀（上止点）から曲線ａを辿って
定点加工位置Ｈの近傍の位置Ｈ₁まで下降する。

【００２９】上記の位置は、位置検出装置を構成するリ
ニアスケール２５および検出子２６からの信号により、
図示省略した中央処理装置（ＣＰＵ）に入力され、直ち
にパルスモータ２３に所定のパルス数が印加される。す
なわち、ウオーム軸２０，ウオーム１７およびウオーム
ホイール１６を回転させ、かつ差動部材１４の回転によ
り、押圧子７１には曲線ｂに示すような移動態様が重合
されて、押圧子７１は曲線ｃに示すように前記位置Ｈ₁
から定点加工位置Ｈまで下降し、被加工物Ｗに当接し、
時刻Ｔ₂から時刻Ｔ_Sに至る間（時間Ｔ）定点加工位置
Ｈを保持する。これにより、押圧子７１を介して予め設
定された押圧力で、被加工物Ｗに対する定点加工が行な
われるのである。

【００３０】加工終了後、クランク軸５の回転およびパ
ルスモータ２３の逆転により押圧子７１は初期位置Ｈ₀
に復帰する。この場合、クラッチ６３の作動制御によ
り、フライホイール６４の回転をクランク軸５の１回転
に伝達してクランク軸５を上止点に停止させることもで
きるし、また連続回転させることもできる。

【００３１】上記のようにして、クランク軸５の単独の
駆動による場合には、定点加工位置Ｈにおける加工時間
が時刻Ｔ_Sの一瞬のみに留まるのに対し、パルスモータ
２３の制御回転により、定点加工位置Ｈにおける加工時
間を時刻Ｔ₂から時刻Ｔ_Sに至るＴ時間保持することが
できるのである。なおパルスモータ２３による制御回転
の開始時刻Ｔ₁および終了時刻Ｔ₃、ならびに押圧子７
１に対する移動態様（曲線ｂ参照）は、要求される加工
態様により適宜選定可能である。またパルスモータ２３
に付与する制御回転の選定により、合成曲線ｄに示すよ
うにすることも可能である。この場合の定点加工位置は
Ｈ’である。

【００３２】上記のＨ₀，Ｈ₁，Ｈ，Ｈ’の値は、位置
検出装置を構成するリニアスケール２５および検出子２
６によって計測され、図示省略した中央処理装置に入力
され、かつパルスモータ２３との関係においても制御可
能に構成する。

【００３３】なお、上記加工態様において、押圧子７１
からの加工反力がスライダ７に印加されるが、この加工
反力は第１の駆動手段を構成するクランク軸５ならびに
第２の駆動手段を構成する差動用おねじ１３および差動
用めねじ１５が負担することになる。この場合、クラン
ク軸５にはフライホイール６４が装着されているため、
フライホイール６４の有する充分に大なる慣性力により
対抗することができる。また第２の駆動手段の側におい
てはねじ対偶が包含され、いわゆる非可逆回転の関係に
あるため、差動用めねじ１５が上記の反力によって回転
させられることは殆どなく、これまた充分に加工反力に
対抗できるのである。

【００３４】上記の発明の実施の形態においては、基板
１が水平面と平行に配置され、スライダ７が垂直方向に
移動するいわゆる竪型のものについて説明したが、基板
１が垂直面と平行に配置され、スライダ７が水平方向に
移動するいわゆる横型のものに対しても本発明の適用が
可能である。

【００３５】またスライダ７の差動用おねじ１３に対す
る相対移動手段としてウオームとウオームホイールによ
る減速機構の例を示したが、これに限らず３個以上の歯
車をも含めて減速機構を形成する公知の歯車群を用いる
ことができる。

【００３６】上記の実施の形態においては、ウオーム軸
２０の駆動モータをパルスモータとして説明したが、こ
の駆動モータは位置の検出および制御が可能であるサー
ボモータであればよい。

【００３７】更に、スライダ７の移動を案内するガイド
バー２は、大型のものまたは剛性を要求されるものにつ
いては複数本とするのが好ましいが、１本のものでもよ
く、場合によっては柱状または梁状に形成し、その側面
に沿ってスライダ７が摺動または滑動する構成としても
よい。

【００３８】また更に、本発明の加圧装置は単一に使用
される以外に、複数台をタンデムに配置して、例えば長
尺状の被加工物に対して順送り加工する場合にも当然に
適用可能である。なお、本発明の加圧装置は、板材に対
する板金加工の他に、複数個の部品の組立、圧入、カシ
メ等の加工、更には射出成形機、ダイカスト、粉末冶金
等における成形用金型の型締め用としても使用できる。

【００３９】更に、本発明の加圧装置においては、例え
ば上記の如き複数台をタンデムに配置する場合やまた単
独に使用する場合のいずれにおいても、第１の駆動手段
と第２の駆動手段とを常に組にして作動させることなく
第２の駆動手段の作動を一時的に中断して第１の駆動手
段のみを作動させておく如き使用態様をとることも自由
である。この場合には第１の駆動手段のみが作動される
も第２の駆動手段による加圧は中断されることになる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上記述のような構成および
作用であるから、下記の効果を奏し得る。（１）第１の駆動手段および第２の駆動手段による加圧
力をスライダに重畳させることができるため、加圧力を
増大させることができる。（２）被加工物または被加圧体に対する加圧力が減速機
構による減速比の逆数倍に増大されるため、大なる加圧
力が得られる。（３）スライダを駆動するモータを小容量のものとする
ことができ、駆動エネルギーを大幅に低減できる。（４）スライダの移動終点における加圧時刻および加圧
時間を自由に選定することができる。（５）スライダの終点停止位置を正確に制御できるた
め、加工精度を向上できる。（６）流体圧駆動のものにおけるような騒音がなく、静
粛な作業環境を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す要部断面正面図であ
る。

【図２】本発明の実施の形態を示す要部断面側面図であ
る。

【図３】図１および図２におけるスライダ７およびその
近傍を示す要部縦断面拡大図である。

【図４】図３におけるＡ−Ａ線要部断面平面図である。

【図５】図１における押圧子７１の位置と時間との関係
を示す説明図である。

【図６】従来の胴突き加工を示す説明図である。

【図７】従来の電動プレスの例を示す要部縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１基板５クランク軸７スライダ１３差動用おねじ１５差動用めねじ２５リニアスケール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板と直交する方向に移動
可能に形成されたスライダと、このスライダを駆動する
第１の駆動手段および第２の駆動手段とからなり、前記
第１の駆動手段により前記スライダを所定の位置の近傍
まで移動させ、前記第２の駆動手段により前記スライダ
を所定の位置まで移動させることにより、前記スライダ
と基板との間に存在する被加圧体を加圧することを特徴
とする加圧装置。
【請求項２】基板を水平面と平行に、スライダを垂直
方向に移動可能に形成したことを特徴とする請求項１記
載の加圧装置。
【請求項３】スライダの移動位置を検出する位置検出
装置を設け、この位置検出装置からの位置信号により制
御装置を介して第２の駆動手段を制御するように構成し
たことを特徴とする請求項１または２記載の加圧装置。
【請求項４】第１の駆動手段をフライホイール付クラ
ンク機構によって形成し、第２の駆動手段を、前記第１
の駆動手段と連結された非回転の差動用おねじと、スラ
イダ内に設けられかつ前記差動用おねじと螺合する差動
用めねじと、この差動用めねじを回転させる歯車減速機
構とによって形成したことを特徴とする請求項１ないし
３何れかに記載の加圧装置。
【請求項５】歯車減速機構がウオームとウオームホイ
ールとを包含することを特徴とする請求項４記載の加圧
装置。
【請求項６】第２の駆動手段の駆動源をサーボモータ
としたことを特徴とする請求項１ないし５何れかに記載
の加圧装置。