JP2002103089A - プレス機械 - Google Patents

プレス機械

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JP2002103089A
JP2002103089A JP2000297921A JP2000297921A JP2002103089A JP 2002103089 A JP2002103089 A JP 2002103089A JP 2000297921 A JP2000297921 A JP 2000297921A JP 2000297921 A JP2000297921 A JP 2000297921A JP 2002103089 A JP2002103089 A JP 2002103089A
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JP
Japan
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slide
knuckle
press machine
driving means
servo motor
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JP2000297921A
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English (en)
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Hirohide Sato
宏秀 佐藤
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Komatsu Ltd
Komatsu Industries Corp
Original Assignee
Komatsu Ltd
Komatsu Industries Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/10Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism
    • B30B1/103Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by toggle mechanism operated by screw means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Presses And Accessory Devices Thereof (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的容量の小さなサーボモータとコンパク
トな構造の駆動部分とで所望の加圧能力を発生させ、か
つ成形性も向上させる。 【解決手段】 サーボモータ7にてボールねじ装置を備
えるナックル駆動手段10を駆動し、このナックル駆動
手段10によりナックル機構17を駆動して、このナッ
クル機構17の屈伸運動によりプランジャ6を介してス
ライド5を昇降動させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、二つのリンクとそ
れらリンクを連結する連結ピンとを備えるナックル機構
によりスライドを昇降動させるプレス機械に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、サーボモータの回転運動を動力変
換機構により上下運動に変換してスライドを駆動するよ
うにしたサーボプレス機として、特開平11−3379
9号公報に開示されているように、サーボモータにて駆
動されるボールねじに直接スライドを連結するように構
成するとともに、スライドの位置を検出するスライド位
置検出手段を設け、このスライド位置検出手段の出力信
号に基づいてサーボモータを制御するようにしたものが
知られている。しかし、この従来例のように、スライド
をボールねじに直接連結する方式では、スライドに加わ
る力が直接に駆動部に加わるために、ボールねじの強度
限界またはモータ容量によってスライドに加わる力が制
限されるという問題点があった。
【0003】このような問題点を解消するものとして、
特開平10−249590号公報においては、トグルリ
ンク機構の倍力特性を利用し、このトグルリンク機構を
介してスライドを昇降させるようにしたものが提案され
ている。このようなトグルリンク機構を採用すれば、ス
ライドに加わる力に対し駆動部に加わる力を小さくする
ことができるという利点がある。
【0004】また、トグル機構を用いた他の例として、
特開2000−202700号公報に開示されているよ
うに、サーボモータを駆動源として、クランクシャフト
を介してトグル機構によりスライド(ラム)を作動させ
るようにしたものがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記前
者(特開平10−249590号公報)の方式では、1
個のモータに対して2個のトグル機構が使用されている
ために、構造が複雑であるだけでなく、スライドの左右
位置における平行度の制御ができないという問題点があ
る。なお、この左右の平行度を保ちながらスライド制御
を行いたい場合には、2基のプレス機を並列配置するこ
とが必要となるが、このようにした場合には部品点数が
多くなり、構造が更に複雑化してしまう。
【0006】一方、前記後者(特開2000−2027
00号公報)の方式では、モータからトグル機構に至る
駆動部に減速機構を有していないために、スライドの同
じストローク長さに対してモータ容量を大きくしなけれ
ばならないという問題点がある。また、この方式では、
クランク運動を利用してスライドを移動させるようにし
ているために、ストローク長さに限度があるとともに、
スライドの速度、力が自由に変えられないという問題点
がある。
【0007】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、比較的容量の小さなサーボモータ
とコンパクトな構造の駆動部分とで所望の加圧能力を発
生させることができるとともに、成形性も向上させるこ
とのできるプレス機械を提供することを目的とするもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、本発明によるプレス機械は、二つ
のリンクとそれらリンクを連結する連結ピンとを備える
ナックル機構によりスライドを昇降動させるプレス機械
において、前記連結ピンを揺動させるナックル駆動手段
を、サーボモータにより駆動されるスクリュー・ナット
の組合せ構造にするとともに、このナックル駆動手段を
水平方向または水平方向に対し所定角度傾斜させて配置
することを特徴とするものである。
【0009】本発明によれば、ナックル機構によってス
ライドが昇降動されるように構成されているので、サー
ボモータの駆動を直接スライドに伝達するようにした直
動タイプのものに比べて、サーボモータの容量を小さく
することができるとともに、スライド駆動部分もコンパ
クトにすることができる。また、スライドの下限付近の
速度を直動タイプのものよりも遅くできるので、成形性
を向上させることができる。さらに、ナックル駆動手段
がスクリュー・ナットの組合せ構造とされているので、
クランク機構を用いた従来例のものに比べて、ストロー
ク長さを変えることなく、ねじの外径やリードを変える
ことで減速比を自由に変えることができ、スライド速
度、力およびストローク長さの組み合わせを自由に選択
することができる。
【0010】本発明において、前記スクリュー・ナット
の組合せ構造がボールねじであるのが好ましい。こうす
ることで、サーボモータの回転駆動力をナックル機構へ
よりスムーズに伝達することができる。
【0011】本発明において、前記サーボモータとナッ
クル駆動手段との間に減速手段が介挿されるのが好まし
い。このようにすれば、スクリュー・ナットの組合せ構
造よりなるナックル駆動手段による減速機構との組み合
わせにより、スライド速度、力およびストローク長さの
組み合わせ選択の自由度がより増すことになる。
【0012】前記ナックル機構、ナックル駆動手段およ
びサーボモータよりなる機構は複数組設けられるのが好
ましい。こうすることで、スライドが複数軸にて制御さ
れることになるので、偏心荷重がかかった場合でもスラ
イドの平行度を維持することができる。
【0013】さらに、前記スライドの上下位置を検出す
るスライド位置検出手段が設けられるのが好ましい。こ
のようなスライド位置検出手段を設けるようにすれば、
このスライド位置検出手段からの位置検出信号に基づい
てサーボモータを制御することで、当該プレス機械にフ
リーモーション機能を持たせることができ、成形品に応
じた最適モーションで成形精度を維持しながら生産速度
向上を図ることができる。
【0014】さらに、前記スライドの上下位置を調整す
るスライドアジャスト手段が設けられるのが好ましい。
こうすることで、スライドの能力発生位置を成形品に合
わせて自由に選択することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明によるプレス機械の
具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明す
る。
【0016】図1には本発明の一実施形態に係るプレス
機械の正面図が、図2には同プレス機械の側面図がそれ
ぞれ示されている。
【0017】本実施形態のプレス機械1においては、本
体フレーム2の下部にベッド3が設けられ、このベッド
3の上部にボルスタ4が設置されている。また、このボ
ルスタ4の上方にはスライド5が上下動可能に配されて
いる。
【0018】前記スライド5は、鉛直向きに作動される
プランジャ6,6の下部に後述するスライドアジャスト
機構27を介して取着され、これらプランジャ6,6が
上下動することで左右面および前後面を案内されて上下
動される。こうして、このスライド5の上下動に伴い、
ボルスタ4の上面に設けられる下型(図示せず)と、ス
ライド5の下面に設けられる上型(図示せず)との間で
ワークに対しプレス加工が施される。
【0019】前記本体フレーム2の上部には前記スライ
ド5を上下動させる駆動源としてのサーボモータ7,7
が設けられている。このサーボモータ7の出力軸8には
駆動側プーリー(小径プーリー)9が取着され、この駆
動側プーリー9と後述のナックル駆動手段10の主軸
(入力軸)11に取着される従動側プーリー(大径プー
リー)12との間にはタイミングベルト13が巻き掛け
られて、サーボモータ7の回転動力が減速されて前記ナ
ックル駆動手段10に伝達される。なお、本実施形態に
おける駆動側プーリー9、タイミングベルト13および
従動側プーリー12等が、本発明における減速手段に相
当する。
【0020】前記サーボモータ7の下方には、このサー
ボモータ7の軸心方向に平行な向きにナックル駆動手段
10が配されている。図3にその詳細構造が示されてい
るように、このナックル駆動手段10は、主軸11の先
端部にボールねじ装置14を備えてなり、主軸11の回
転に伴いそのボールねじ装置14のボールねじ部14a
が回転されることで、ナット部14bが図で左右方向に
摺動されるようになっている。また、このナット部14
bの先端にはプランジャ15がボルト締結により一体的
に取り付けられ、このプランジャ15の先端部にピン挿
通孔16が設けられて、このピン挿通孔16に、後述す
るナックル機構17における揺動ロッド18の基端部の
連結ピン26が枢着されている。
【0021】また、このナックル駆動手段10におい
て、主軸11の基端部側はベアリング19にて支承され
るとともに、先端部側はプランジャ15の外周側に配さ
れるガイド部材20にて支承され、これによりナックル
駆動手段10が両端で支持されてその軸心ブレが防止さ
れるようになっている。
【0022】前記ナックル機構17は、基端部が前記ナ
ックル駆動手段10の先端部に回動可能に連結される揺
動ロッド18と、この揺動ロッド18の先端部に配され
る連結ピン21に回動可能に連結される二つのリンク
(第1リンク22および第2リンク23)とにより構成
されている。ここで、第1リンク22は、上端部が本体
フレーム2に連結ピン24を介して回動可能に連結され
ており、また第2リンク23は、下端部が前記プランジ
ャ6の上端部に連結ピン25を介して回動可能に連結さ
れている。こうして、サーボモータ7の正逆回転制御に
よるナックル駆動手段10の水平方向への往復運動に基
づき、揺動ロッド18がその基端部側の連結ピン26を
中心にして揺動されることで、先端側の連結ピン21に
連結される第1リンク22および第2リンク23がその
連結ピン21を枢軸にして屈伸運動をする。そして、こ
の屈伸運動により、第2リンク23の下端部の連結ピン
25に枢着されるプランジャ6が上下運動をしてスライ
ド5が昇降される。
【0023】一方、前記各プランジャ6とスライド5と
の取着部にはスライドアジャスト機構(スライドアジャ
スト手段)27が介挿されている。このスライドアジャ
スト機構27は、図4にその詳細構造図が示されている
ように、プランジャ6の下端部にねじ部28が設けら
れ、このねじ部28に螺合するようにナット29が配さ
れ、このナット29の外周面がウォームホイール30に
固着されてなり、アジャストモータ31の回転力がウォ
ームを介してウォームホイール30に減速されて伝達さ
れるように構成されている。こうして、アジャストモー
タ31が回転されると、ウォームホイール30とともに
ナット29が回転され、このナット29に螺合するねじ
部28が上下方向に移動してプランジャ6に対するスラ
イド5の取付位置が調整される。
【0024】また、図5に示されているように、本体フ
レーム2には下端部がピン40により枢着されるととも
に、倒れ止め手段41によりほぼ直立状態に保持された
補助フレーム42が設けられ、この補助フレーム42の
自由端側とスライド5との間にはリニアセンサよりなる
スライド位置検出手段43が設けられている。このスラ
イド位置検出手段43は、スライド5側に支持されたセ
ンサロッド43aと、このセンサロッド43aに嵌挿さ
れるとともに本体フレーム2側に取り付けられたセンサ
ヘッド43bとよりなり、スライド5の上下動に伴って
センサロッド43aがセンサヘッド43bに対して上下
動することにより、スライド5の上下位置がボルスタ4
の上面からの高さとして検出できるようになっている。
なお、このスライド位置検出手段43により検出された
スライド5の位置信号は図示されないコントローラに入
力される。コントローラは、入力された位置信号に基づ
きサーボモータ7,7を駆動してスライド5の位置を所
定のモーションカーブに沿うように制御する。
【0025】本実施形態のプレス機械1によれば、倍力
機構としてのナックル機構17を用いてスライド5を昇
降動させているので、比較的容量の小さなサーボモータ
と小さなサイズの駆動部分を用いても、スライド5の下
限付近において大きな成形力を発揮することができる。
この場合、スライドアジャスト機構27によりプランジ
ャ6に対するスライド5の上下位置が調整できるように
されているので、成形品に合わせて常に下限付近が使え
るように最適の能力発生位置にスライド5を調整するこ
とができる。また、前記ナックル機構17により、スラ
イド下限付近でのスライド速度を遅くすることができる
ので、高精度の成形が実現できるという利点もある。
【0026】また、本実施形態によれば、ナックル機構
17を駆動するナックル駆動手段10がボールねじ装置
14を用いた減速機構を有する構造とされているので、
ストローク長さを変えることなく、このボールねじ装置
14のボールねじ部14aの外径やリードを変えること
で減速比を自由に変えることができるという利点があ
る。さらに、この減速機構と、駆動側プーリー9、タイ
ミングベルト13および従動側プーリー12よりなる減
速手段とを組み合わせることで、より柔軟に、スライド
速度、力およびストローク長さの組み合わせを選択する
ことができる。
【0027】本実施形態においては、連結ピン21を押
出し方向に作動させることによりリンク22,23を伸
長させる(スライド5を下動させる)ものについて説明
したが、連結ピン21を引き戻し方向に作動させること
によりリンク22,23を伸長させるようにする実施形
態も可能である。
【0028】本実施形態においては、ナックル駆動手段
10を水平方向に配置した例について説明したが、この
ナックル駆動手段10は水平方向に対し所要角度傾斜さ
せて配置するようにしても良い。
【0029】本実施形態においては、ナックル駆動手段
10として、ボールねじ装置14を用いたものを説明し
たが、このナックル駆動手段としてはボールねじ装置1
4に限る必要はなく、その他の、スクリュー・ナットの
組み合わせ構造を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係るプレス機械
の正面図である。
【図2】図2は、本実施形態のプレス機械の側面図であ
る。
【図3】図3は、ナックル駆動手段の断面図である。
【図4】図4は、スライドアジャスト機構の詳細構造図
である。
【図5】図5は、スライド位置検出手段の取付構造を示
す図である。
【符号の説明】
1 プレス機械 2 本体フレーム 4 ボルスタ 5 スライド 6 プランジャ 7 サーボモータ 9 駆動側プーリー 10 ナックル駆動手段 11 主軸 12 従動側プーリー 13 タイミングベルト 14 ボールねじ装置 15 プランジャ 17 ナックル機構 18 揺動ロッド 21 連結ピン 22 第1リンク 23 第2リンク 27 スライドアジャスト機構 29 ナット 30 ウォームホイール 31 アジャストモータ 43 スライド位置検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E088 AB04 CA02 CA03 CA07 EA05 EA06 JJ02 JJ04 4E090 AA01 AB01 BA02 BB04 CB02 CC04 HA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二つのリンクとそれらリンクを連結する
    連結ピンとを備えるナックル機構によりスライドを昇降
    動させるプレス機械において、 前記連結ピンを揺動させるナックル駆動手段を、サーボ
    モータにより駆動されるスクリュー・ナットの組合せ構
    造にするとともに、このナックル駆動手段を水平方向ま
    たは水平方向に対し所定角度傾斜させて配置することを
    特徴とするプレス機械。
  2. 【請求項2】 前記スクリュー・ナットの組合せ構造が
    ボールねじである請求項1に記載のプレス機械。
  3. 【請求項3】 前記サーボモータとナックル駆動手段と
    の間に減速手段が介挿される請求項1または2に記載の
    プレス機械。
  4. 【請求項4】 前記ナックル機構、ナックル駆動手段お
    よびサーボモータよりなる機構が複数組設けられる請求
    項1〜3のうちのいずれかに記載のプレス機械。
  5. 【請求項5】 さらに、前記スライドの上下位置を検出
    するスライド位置検出手段が設けられる請求項1〜4の
    うちのいずれかに記載のプレス機械。
  6. 【請求項6】 さらに、前記スライドの上下位置を調整
    するスライドアジャスト手段が設けられる請求項1〜5
    のうちのいずれかに記載のプレス機械。
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