JP2001349394A

JP2001349394A - 速比切替式遊星歯車装置及びプレス機械用速比切替式遊星歯車装置

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Publication number: JP2001349394A
Application number: JP2000171451A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kanemitsu; 雅宏兼光; Masayuki Nagae; 正行長江
Original assignee: Murata Machinery Ltd; Osaka Chain and Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd; Sumitomo Heavy Industries Gearbox Co Ltd
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2001-12-21
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JP3547370B2

Abstract

(57)【要約】【課題】遊星歯車機構に速比切替機構を組み込んだも
のであって、慣性力が小さく抑えられ、全体が小型に形
成できる速比切替式遊星歯車装置及びプレス機械用速比
切替式遊星歯車装置を提供する。【解決手段】入力軸５２に接続される２列の太陽歯車
５３，５４と、この２列の太陽歯車５３，５４に噛み合
う２列の遊星歯車５５，５６と、この２列の遊星歯車５
５，５６と選択的に噛み合う軸方向スライド自在な内歯
５７と、内歯５７に接続される出力軸５８とを備え、内
歯５７を選択手段５９によって所定位置にスライド移動
させ、第１列Ａまたは第２列Ｂのいずれかで遊星歯車機
構が作動するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝達比が切替え可
能な速比切替式遊星歯車装置であって、特にプレス機械
の駆動に適したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】パンチプレス機では、１ストローク中に
おいて、パンチ工具が実際にワークを打ち抜くときの速
度を低くし、その他のときはストローク速度を早くする
制御が望まれる。このようなパンチ速度の制御が可能な
パンチプレス機として、サーボモータの回転数を減速機
で減速し、減速機に変速機を直列に接続し、サーボモー
タの回転数を減速機で例えば１／１０に減速し、更に変
速機で１／１又は１／２に切り替え可能としたパンチプ
レス機が提案されている。

【０００３】この種のパンチプレス機では、慣性力が小
さな減速機及び変速機とすることが求められる。そこ
で、慣性力が小さな遊星歯車装置に、速比切替機能を付
けたものを用いることが提案されるようになった。

【０００４】このような速比切替式遊星歯車装置とし
て、特開平１１−３０９６７６号公報に開示されるよう
に、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構と第３遊星歯
車機構を直列に接続し、第２遊星歯車機構の内歯を軸方
向移動可能し、第２遊星歯車機構を作動させるか、第２
遊星歯車機構の内歯を第１遊星歯車機構の出力軸に連結
して第２遊星歯車機構を非作動にするかで、速比を変え
るものが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遊星歯
車機構の段数を変更する速比切替式遊星歯車装置は、全
体として大型になり、慣性力も大きくなる。また、遊星
歯車機構にクラッチを組み込み、複数の段数のうち特定
段をクラッチを介して接続可能にする速比切替式遊星歯
車装置も見受けられるが、クラッチを介することで大型
になるとともに、慣性力も大きくなる。

【０００６】そこで、本発明の目的は、遊星歯車機構に
速比切替機構を組み込んだものであって、慣性力が小さ
く抑えられ、全体が小型に形成できる速比切替式遊星歯
車装置及びプレス機械用速比切替式遊星歯車装置を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の速比切替式遊星歯車装置は、入力軸に接
続される太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車
と、前記遊星歯車と噛み合う内歯と、前記遊星歯車又は
内歯と接続される出力軸とを備え、前記遊星歯車を伝達
比の異なる２列以上にし、前記太陽歯車、前記２列以上
の遊星歯車、前記内歯のいずれかを軸方向にスライド自
在とし、前記２列以上の遊星歯車のいずれかを選択して
噛み合わせる選択手段を設けたものである。

【０００８】この請求項１によると、遊星歯車を伝達比
の異なる２列以上にし、太陽歯車、前記２列以上の遊星
歯車、内歯のいずれかを軸方向にスライドさせると、前
記２列以上の遊星歯車のうち何れかが選択され、太陽歯
車又は内歯に噛み合うようになる。空で回転する遊星歯
車が増えるだけで、太陽歯車、前記２列以上の遊星歯
車、内歯のいずれかを軸方向にスライドさせる機構も公
知の適宜なスライド機構が採用できる。これらにより、
速比切替機構の付加に伴う慣性力の増大と大型化を抑制
できる。

【０００９】請求項２の速比切替式遊星歯車装置は、請
求項１において、前記出力軸は前記内歯に接続され、遊
星歯車が固定されるスター形であって、前記内歯が軸方
向にスライド自在である。この請求項２によると、スタ
ー形により、内歯が出力軸に接続されるため、この内歯
を軸方向にスライドさせることにより、２列以上の遊星
歯車に対する噛み合わせを選択できる。外周に位置する
内歯の軸方向スライド移動であるため、円滑な切替えが
できる。

【００１０】請求項３の速比切替式遊星歯車装置は、請
求項２において、前記内歯は、第１の遊星歯車列と噛み
合う第１変速位置と、第２の遊星歯車列と噛み合う第２
変速位置と、第１及び第２の遊星歯車列の両方に噛み合
うロック位置とを有する。この請求項３によると、ロッ
ク位置では、第１及び第２の遊星歯車列の両方に内歯が
噛み合うため、両方の遊星歯車列がロック状態となり、
装置の位置保持も可能になる。

【００１１】請求項４の速比切替式遊星歯車装置は、請
求項１〜３のいずれかにおいて、前記入力軸にサーボモ
ータが接続され、前記選択手段により噛み合わされる歯
車同志の位相を合わせる位置まで前記入力軸を回転させ
る位相合わせ手段が設けられたものである。この請求項
４によると、サーボモータの回転、または回転角を制御
して、選択手段により噛み合わされる歯車同志の位相を
合わせる位置にすると、噛み合いがスムーズに行われ
る。

【００１２】請求項５のプレス機械用速比切替式遊星歯
車装置は、請求項１〜４の速比切替式遊星歯車装置をプ
レス機械に用いるものである。この請求項５によると、
プレス機械における必要なプレス力と加工速度が、慣性
力が小さく、小型の速比切替式遊星歯車装置を用いて得
られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しつつ説明する。図１は、速比切
替式遊星歯車装置の駆動系統図であり、図２は、その側
面の断面図であり、図３は、その正面の断面図である。

【００１４】図１〜図３において、速比切替式遊星歯車
装置５０は、固定枠又はケーシング５１と、ケーシング
５１の中心に軸支された入力軸５２と、入力軸５２に嵌
入された第１太陽歯車５３及び第２太陽歯車５４と、こ
の第１太陽歯車５３及び第２太陽歯車５４に噛み合い、
固定枠５１から突出する軸に軸支された第１遊星歯車５
５及び第２遊星歯車５６と、第１遊星歯車５５に噛み合
う第１歯５７ａ及び第２遊星歯車５６に噛み合う第２歯
５７ｂを有する軸方向にスライド自在な内歯５７と、こ
の内歯５７の内面のスプライン穴５７ｃに嵌入されたス
プライン軸５８ａから突設された出力軸５８と、前記内
歯５７を軸方向の所定位置にスライド移動させ、第１遊
星歯車５５及び第２遊星歯車５６のいずれかに噛み合わ
せるための選択手段５９と、を備えてなる。この速比切
替式遊星歯車装置５０は、第１遊星歯車５５及び第２遊
星歯車５６が恒星のように固定枠又はケーシング５１に
対して軸支され、内歯５７が回転して出力軸５８に伝達
されるスター形である。

【００１５】第１遊星歯車５５と第１太陽歯車５３とが
第１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２遊星歯車５６と第
２太陽歯車５４とが第２列Ｂの遊星歯車列を形成してい
る。この第１列Ａと第２列Ｂは、入力軸４２に所定間隔
Ｌを隔てて平行に配設されている。内歯５７の第１歯５
７ａと第２歯５７ｂは、所定間隔Ｌ＋αだけ隔てて配置
され、内歯５７を軸方向にαだけスライド移動させる
と、第１歯５７ａが前記第１列Ａと噛み合う第１変速位
置の場合と、第２歯５７ｂが前記第２列Ｂと噛み合う第
２変速位置の場合とに切り替えられる。また、第１列Ａ
で例えば１／ａに減速させ、第２列Ｂで例えば１／２ａ
に減速させるとすると、第１列Ａを選択する第１変速位
置の場合と、第２列Ｂを選択する第２変速位置の場合と
で、１対２の変速率が得られることになる。また、内歯
５７のスライド量をα／２にすると、内歯５７の第１歯
５７ａが第１遊星歯車５５に噛み合い、内歯５７の第２
歯５７ｂが第２遊星歯車５６に噛み合い、歯車列の回転
が止められるロック位置となる。

【００１６】内歯５７を軸方向の所定位置にスライド移
動させ、第１列Ａ又は第２列Ｂに切り替える選択手段５
９の詳細は図２及び図３に示される。図示例は手動切替
え又は自動切替えの両方に対応できるハンドル式となっ
ている。内歯５７の外周にリング溝５７ｄが形成され、
このリング溝５７ｄにメタルローラ６０が嵌まる。この
メタルローラ６０は、軸６１の両端のアーム６２に軸支
され、軸６１はエアシリンダ６４又はハンドル６５に連
結されている。エアシリンダ６４又はハンドル６５の駆
動により、内歯５７は、前進位置又は第１変速位置、中
間位置又はロック位置、後退位置又は第２変速位置にな
る。なお、図２及び図３では、内歯５７には一つの歯５
７ｅが設けられ、この歯５７ｅが第１遊星歯車５５に噛
み合う第１変速位置、又は、第２遊星歯車５６に噛み合
う第２変速位置、又は、第１遊星歯車５５及び第２遊星
歯車５６の両方に噛み合うロック位置となるように構成
されている。

【００１７】なお、内歯５７を軸方向の第１変速位置、
第２変速位置、ロック位置にスライド移動させる機構に
は種々のものが採用できる。内歯５７を回転自在に軸受
などで保持し、この保持体を軸方向にアクチュエータを
用いて移動させるものであれば、適宜な機構を採用でき
る。

【００１８】図１に戻り、入力軸５２には駆動モータ又
はサーボモータ６が連結され、出力軸５８にはパンチプ
レス機１の機構部分が連結される。また、制御装置３３
が駆動モータ又はサーボモータ６と自動切替えに対応で
きる選択手段５９に接続されている。制御装置３３は、
サーボモータ６の回転数制御に対応して各歯車５３〜５
５の歯の位置を認識できるようになっており、第１変速
位置、第２変速位置、ロック位置の相互の切替えに際し
て、内歯５７の歯５７ａが第１遊星歯車５５に噛む位
置、内歯５７の歯５７ｂが第２遊星歯車５６に噛む位置
まで、入力軸５２を僅かに回転させて停止させる機能を
有している。このようにサーボモータ３３と選択手段５
９に接続された制御装置３３は位相合わせ手段を構成し
ている。

【００１９】前述した構造の速比切替式遊星歯車装置５
０の作動を図１により説明する。図示例では、選択手段
５９は第２列Ｂを選択しており、例えば１／２ａに減速
される。速比の切替え時には、遊星歯車装置５０は一旦
停止する。この停止に際して、第１列Ａの第１遊星歯車
５５と内歯５７の第１歯５７ａが噛み合える位相になる
ように、回転数を制御しながら停止する。この制御はサ
ーボモータ６と制御装置３３による周知の位置制御で行
うことができる。選択手段５９により、内歯５７を図面
左側にαだけ寄せると、第２列Ｂの噛み合いが解消さ
れ、第１列Ａが噛み合うようになる。第１列Ａで例えば
１／ａに減速させ、変速比が変わる。

【００２０】また、選択手段５９により、内歯５７を図
面左側にα／２だけよせると、内歯５７の各歯５７ａ，
５７ｂは、それぞれ第１列Ａと第２列Ｂに噛み合うた
め、各歯車５３〜５６の動きが固定され、パンチプレス
機１の駆動機構を停止状態で保持するロック位置とな
る。

【００２１】上述した構造と作動を有する速比切替式遊
星歯車装置５０によると、第１遊星歯車５５と第１太陽
歯車５３の第１列Ａと、第２遊星歯車５６と第２太陽歯
車５４の第２列Ｂと、内歯５７を軸方向にスライド移動
させて、選択的に噛み合わせようにしているため、遊星
歯車列を部分的に増やすだけで、変速比を所定値にする
ことができ、空回りする部分を最小限にして、慣性力の
増大を極小化し、装置全体も小型に形成することができ
る。

【００２２】特に、スター形であって、内歯５７を軸方
向に移動させる構造であるため、内歯５７を回転自在に
支持すると、後は周知の軸方向移動手段を採用して簡単
に内歯５７をスライド移動させることができる。そのた
め、選択手段５９に伴う慣性力の増大もなく、選択手段
５９を付加しても装置全体を小型に保つことが可能にな
る。

【００２３】つぎに、図４及び図５により他の速比切替
式遊星歯車装置７０，９０を説明する。速比切替式遊星
歯車装置７０，９０のいずれもプラネタリー形と呼ばれ
るものであり、図１のスター形と同様に遊星歯車装置で
ある。

【００２４】図４において、速比切替式遊星歯車装置７
０は、入力軸７１と、入力軸７１に嵌入された第１太陽
歯車７２及び第２太陽歯車７３と、保持枠７４に回転自
在に支持され、前記第１太陽歯車７２及び第２太陽歯車
７３に噛み合う第１遊星歯車７５及び第２遊星歯車７６
と、第１遊星歯車７５及び第２遊星歯車７６と噛み合う
固定の内歯７７と、保持枠７４に対してスプライン又は
キー等を介して連結された出力軸７８と、保持枠７４を
軸方向に移動させる選択手段７９とを備えてなる。

【００２５】第１太陽歯車７２と第１遊星歯車７５が第
１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２太陽歯車７３と第２
遊星歯車７６が第２列Ｂの遊星歯車列を形成する。第１
遊星歯車７５と第２遊星歯車７６の間隔はＬであるが、
第１太陽歯車７２と第２太陽歯車７３の間隔はＬ＋αで
ある。そのため、保持枠７４を軸方向にαだけ移動させ
ると、第１列Ａ又は第２列Ｂを選択できる。選択手段７
９は保持枠７４に対して相対回転可能に連結され、アク
チュエータ等で保持枠７４を軸方向の所定位置までスラ
イド移動させることができる。

【００２６】図４の速比切替式遊星歯車装置７０も、第
１列Ａの第１遊星歯車７５と、第２列Ｂの第２遊星歯車
７６と、保持枠７４を軸方向にスライド移動させて、選
択的に噛み合わせようにしているため、遊星歯車列など
を部分的に増やすだけで、変速比を所定値にすることが
でき、空回りする部分を最小限にして、慣性力の増大を
少なくし、装置全体も小型に形成することができる。

【００２７】図５において、速比切替式遊星歯車装置８
０は、入力軸８１と、入力軸８１に対してスプライン又
はキーなどを介して連結された軸８１ａに嵌入された第
１太陽歯車８２及び第２太陽歯車８３と、保持枠８４に
回転自在に支持され、前記第１太陽歯車８２及び第２太
陽歯車８３に噛み合う第１遊星歯車８５及び第２遊星歯
車８６と、第１遊星歯車８５及び第２遊星歯車８６と噛
み合う固定の内歯８７と、保持枠８４に固定された出力
軸８８と、軸８１ａを軸方向に移動させる選択手段８９
とを備えてなる。

【００２８】第１太陽歯車８２と第１遊星歯車８５が第
１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２太陽歯車８３と第２
遊星歯車８６が第２列Ｂの遊星歯車列を形成する。第１
遊星歯車８５と第２遊星歯車８６の間隔はＬであるが、
第１太陽歯車８２と第２太陽歯車８３の間隔はＬ＋αで
ある。そのため、軸８１ａを軸方向にαだけ移動させる
と、第１列Ａ又は第２列Ｂを選択できる。選択手段８９
は軸８１ａに対して相対回転可能に連結され、アクチュ
エータなどで軸８１ａを軸方向の所定位置までスライド
移動させることができる。

【００２９】図５の速比切替式遊星歯車装置８０も、第
１列Ａの第１太陽歯車８２と、第２列Ｂの第２太陽歯車
８３と、軸８１ａを軸方向にスライド移動させて、選択
的に噛み合わせようにしているため、遊星歯車列などを
部分的に増やすだけで、変速比を所定値にすることがで
き、空回りする部分を最小限にして、慣性力の増大を少
なくし、装置全体も小型に形成することができる。

【００３０】なお、図１、図４又は図５の速比切替式遊
星歯車装置５０，７０，８０のいずれの場合も、変速段
が２段の場合を説明したが、遊星歯車列を例えば３列以
上にし、各列の減速比を順次変えておくと、変速段が３
段以上のものにする事が可能になる。このとき、軸方向
にスライド移動させる位置は３位置以上となり、各位置
で所定の遊星歯車と噛み合うように各歯車を配置すれば
よい。

【００３１】つぎに、上述した速比切替式遊星歯車装置
５０，７０，８０が好適に適用されるプレス機１を図６
により説明する。

【００３２】図６において、フレーム１０は、下部フレ
ーム１０ａと、下部フレーム１０ａから立設された上部
フレーム１０ｂとで形成されている。この上部フレーム
１０ｂ内の空間に、上下のタレット２Ａ，２Ｂが配置さ
れ、各フレーム１０ａ，１０ｂに対して回転自在に支持
されている。上タレット２Ａにはパンチ金型となるプレ
ス金型３が円周上に複数個配置され、下タレット２Ｂに
はダイ金型４が円周上に複数個設置されている。上下の
タレット２Ａ，２Ｂは、フレーム１０に設置した図示さ
れないタレット駆動装置により割り出し回転させられ
る。

【００３３】プレス金型３のパンチ駆動装置５は、上部
フレーム１０ｂから更に上に突出する中空フレーム１０
ｃの側面に取り付けられた速比切替式遊星歯車装置５
０，７０，８０と、速比切替式遊星歯車装置５０，７
０，８０の入力軸の側に一体に取り付けられたサーボモ
ータ６と、この速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８
０の出力軸の側に連結され、回転を上下方向の直線往復
動に変換する変速機構７とで構成される。

【００３４】変速機構７は、偏心カム機構からなるもの
であり、偏心カム１２が、速比切替式遊星歯車装置５
０，７０，８０の出力軸と同一回転中心Ｏ上で、一対の
軸受１１ａ，１１ｂにより回転自在に支持されている。
偏心カム１２は、その偏心軸部１２ａがクランクアーム
１３の上端の穴に図示されない軸受を介して回転自在に
嵌合している。クランクアーム１３の下端には、ピン１
５を介してラム１６が連結され、ラム１６は上部フレー
ム１０ｂに取り付けられたラムガイド１７に昇降自在に
支持されている。ラム１６の先端には、上タレット２Ａ
に保持されたプレス金型３の頭部と連結されるＴ溝状の
頭部連結部を有している。

【００３５】前述したプレス機１は、サーボモータ６、
速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０、偏心カム機
構７を介して、直接プレス金型３を駆動するため、プレ
ス金型３のストローク速度や位置の制御が、簡単な制御
で制御良く行われる。また、選択手段５９，７９，８９
により、通常は小さな減速比（変速比小）による高速加
工を選択し、制御装置３３の演算手段で演算されたプレ
ス力が所定値を越える場合に、大きな減速比（変速比
大）による高負荷加工を選択することができる。

【００３６】特に、速比切替式遊星歯車装置５０，７
０，８０は、全体に慣性力が小さく、小型に形成されて
いるため、ストローク速度や位置の制御が高精度且つ高
速で行うことができ、プレス機１の全体もコンパクトに
形成することが可能になる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜５の速
比切替式遊星歯車装置によると、変速機構を一体に備え
るため、遊星歯車装置が本来有する慣性力の小ささを保
持しつつ、特に頻繁に速度を変更するような場合に、慣
性力を小さくして、速度変動に対する追従性を高めるこ
とがでる。

【００３８】請求項２によると、スター形の遊星歯車装
置を使用し、内歯を軸方向にスライドさせるため、速比
の切替えが円滑にできる。請求項３によると、変速だけ
でなくロックもできるため、遊星歯車装置による動作保
持も簡単にできる。請求項４によると、サーボモータと
遊星歯車装置の組み合わせにして、位相合わせをサーボ
モータの回転数制御により行うため、切替え時の歯の噛
み合いがスムーズにできる。

【００３９】請求項５のプレス機械用速比切替式遊星歯
車装置によると、慣性力が小さく且つ小型の速比切替式
遊星歯車装置であるため、プレス機械における必要なプ
レス力と加工速度が加工精度が両立して得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】速比切替式遊星歯車装置の駆動系統図である。

【図２】速比切替式遊星歯車装置の側面の断面図であ
る。

【図３】速比切替式遊星歯車装置の正面の断面図であ
る。

【図４】他の速比切替式遊星歯車装置の駆動系統図であ
る。

【図５】更に他の速比切替式遊星歯車装置の駆動系統図
である。

【図６】パンチプレス機に適用された速比切替式遊星歯
車装置の配置例を示す側面の部分断面図である。

【符号の説明】

１プレス機６サーボモータ３３制御装置（位相合わせ手段）５０速比切替式遊星歯車装置５２入力軸５３第１太陽歯車５４第２太陽歯車５５第１遊星歯車５６第２遊星歯車５７内歯５８出力軸５９選択手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長江正行愛知県犬山市大字橋爪字中島２番地村田機械株式会社犬山工場内Ｆターム(参考） 3J028 EA25 EB04 EB33 EB35 EB37 EB63 EB67 FA06 FB03 FC13 FC24 FC62 FD11 GA25 4E048 AD02 AD04 4E087 EA18 4E090 AA01 AB01 BA02 BB10 CC01 HA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸に接続される太陽歯車と、この太
陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車と噛み合う
内歯と、前記遊星歯車又は内歯と接続される出力軸とを
備え、前記遊星歯車を伝達比の異なる２列以上にし、前
記太陽歯車、前記２列以上の遊星歯車、前記内歯のいず
れかを軸方向にスライド自在とし、前記２列以上の遊星
歯車のいずれかを選択して噛み合わせる選択手段を設け
た速比切替式遊星歯車装置。
【請求項２】前記出力軸は前記内歯に接続され、遊星
歯車が固定されるスター形であって、前記内歯が軸方向
にスライド自在である請求項１に記載の速比切替式遊星
歯車装置。
【請求項３】前記内歯は、第１の遊星歯車列と噛み合
う第１変速位置と、第２の遊星歯車列と噛み合う第２変
速位置と、第１及び第２の遊星歯車列の両方に噛み合う
ロック位置とを有する請求項２に記載の速比切替式遊星
歯車装置。
【請求項４】前記入力軸にサーボモータが接続され、
前記選択手段により噛み合わされる歯車同志の位相を合
わせる位置まで前記入力軸を回転させる位相合わせ手段
が設けられた請求項１〜３のいずれかに記載の速比切替
式遊星歯車装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の速比切
替式遊星歯車装置をプレス機械に用いるプレス機械用速
比切替式遊星歯車装置。