JP2003320485A

JP2003320485A - モータ駆動式リンクプレス

Info

Publication number: JP2003320485A
Application number: JP2002129563A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nagae; 正行長江
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-05-01
Filing date: 2002-05-01
Publication date: 2003-11-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】小出力のモータを用いても、高いプレス荷重
による加工、および高速の加工が可能で、かつ制御性に
も優れ、またツールの上死点位置を下げて、サイクルタ
イムをさらに向上できるモータ駆動式リンクプレスを提
供する。【解決手段】回転動作を直線動作に変換するリンク機
構１と、その直線動作でプレス加工のために昇降するラ
ム６とを備える。リンク機構１は、クランク軸３および
偏心軸部４を有するクランク部材２と、揺動リンク５
と、コネクティングロッド７と、拘束リンク８とを有す
る。モータからリンク機構１のクランク軸３に駆動を伝
達する駆動伝達系を設け、この駆動伝達系は、モータの
回転制御によりラム６の昇降動作を制御可能に駆動伝達
可能なものとする。クランク部材２の動作とは別に、ラ
ム６の下端位置を上方シフト位置と下方シフト位置とに
切り換えるラムシフト機構２０を設ける。

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、パンチプレスや
その他のプレス機械に適用されるモータ駆動式リンクプ
レスに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】機械式の
パンチプレスでは、モータの回転動作をラムの昇降動作
に変換するスライド駆動機構としてクランク機構が一般
に用いられている。また、フライホイールを用い、クラ
ッチの入切でフライホイールの回転の接・断によるラム
の駆動と停止の切換を行っている。クランク機構では、
ラムの昇降速度の曲線は、下降時と上昇時とで下死点に
対して対称であり、下降速度と上昇速度とが同じとな
る。しかし、パンチ加工など、プレス加工一般におい
て、ラムの下降時は静音化やプレス荷重の要求から、低
速とすることが好ましいが、上昇時は特に制限事項がな
いため、高速であることが望ましい。下降速度と上昇速
度とが同じとなるクランク機構では、上昇に必要以上の
時間を要し、パンチ加工のサイクルタイムが長くなる。
最近では、駆動源としてサーボモータを用い、フライホ
イールを設けずにクランク機構を介してラムを昇降させ
るようにしたものも提案されている。サーボモータを用
いると、ラムのストローク途中の速度変更が自在であ
り、下降時の速度を速く、上昇時の速度を遅くすること
も自在である。しかし、モータの能力は、回転速度によ
って変わり、モータの能力を最大に活かすには、モータ
特性に応じた最適なモータ回転速度の範囲で運転する必
要がある。モータ回転速度を制御することでラムの下降
時と上昇時の速度を変えるのでは、モータの能力を十分
に活かすことができず、必要なプレス荷重を得て上昇時
の速度も速めるには、大型のモータが必要となる。

【０００３】そこで、本発明者は、適切なスライド機構
の選択によって、下降時に遅く、上昇時に速くなるもの
を種々研究した。従来、金属の冷間押出し，据え込み等
の塑性加工用のプレス装置に用いられるスライド機構と
して、リンクプレスが古くから用いられている（例え
ば、特公平３−４２１５９号）。リンクプレスは、クラ
ンク機構のクランクピンに揺動リンクを連結し、揺動リ
ンクにコネクティングロッドを連結すると共に、揺動リ
ンクに拘束リンクを連結したものである。クランク軸の
駆動は、モータによりフライホイールを介して行う。リ
ンクプレスによると、拘束リンクの作用により、ラム速
度が下降時は遅くて上昇時は速いという動作特性が得ら
れる。

【０００４】しかし、従来のリンクプレスは、その下死
点付近の非常に遅い下降動作を利用することで、冷間押
出し等の塑性加工の加工品質を上げるために使用される
ものであり、塑性加工とは異なる動作特性の要求される
パンチプレスへの適用例はない。また、モータ出力を慣
性エネルギとして蓄えるフライホイールを備えるため、
制御性に欠ける。また、従来、タレット式のパンチプレ
スにおいて、パンチツールが上死点位置から板材ワーク
表面に達するまでの下降時間やパンチ工具が上昇復帰す
る時間を短くしてサイクルタイムを短縮するために、ラ
ムで昇降駆動されるときのパンチツールの上死点位置
を、プレス加工位置以外でタレットに支持されている間
のパンチツール高さよりも低くすることが考えられてい
る。プレス加工位置以外でタレットに支持されている待
機状態のパンチツールの高さを低くすると、板材ワーク
送り時に板材ワークの上面や、先に加工された上向きの
成形加工部分と待機ツールとが干渉する恐れがあり、低
くすることができないからである。しかし、このように
プレス加工位置のパンチツールの上死点を下げようとし
た場合、ラムを上死点で待機させてタレットを回転させ
ても、ラムの下端はタレット上のパンチツールの上端よ
りも下方に延び、パンチツールがラムの側面に干渉する
ことになってラムに対するツール交換が行えない。

【０００５】この発明の目的は、比較的小出力のモータ
を用いても、高いプレス荷重による加工、およびサイク
ルタイムの向上が可能で、かつ制御性にも優れ、またツ
ールの上死点位置を下げてサイクルタイムをさらに向上
させることのできるモータ駆動式リンクプレスを提供す
ることである。この発明の他の目的は、ラム下端位置の
シフトのために大掛かりな機構や大出力の駆動源が不要
で、ラムシフトが簡単な構成で行えるようにすることで
ある。この発明のさらに他の目的は、ラムで駆動すると
きのツールの上死点を、ツール支持手段に支持された待
機位置のツールよりも低くしながら、ツール交換が行え
るようにすることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のモータ駆動式
リンクプレスは、モータと、このモータから駆動伝達系
を介して伝達された回転動作を直線動作に変換するリン
ク機構と、上記リンク機構の下方に設置されて上記直線
動作によりプレス加工のために昇降するラムとを備え
る。上記リンク機構は、クランク軸および偏心軸部を有
するクランク部材と、回転自在な連結を行う第１ないし
第３の連結部をそれぞれ３角形の各頂点に位置するよう
に有し、第１の連結部が上記クランク部材の偏心軸部に
連結された揺動リンクと、第２の連結部と上記ラムの上
端とに両端が連結されたコネクティングロッドと、基端
がフレームに回動自在に連結され先端が上記揺動リンク
の第３の連結部に連結されて上記揺動リンクの揺動を規
制する拘束リンクとを備える。上記駆動伝達系は、モー
タの回転制御によりラムの昇降動作を制御可能に上記モ
ータの回転駆動を上記クランク軸に伝達するものであ
る。この駆動伝達系は、フライホイール等の慣性付与を
目的とした部品の介在しないものであり、減速機を有し
ていても、またモータの出力軸とクランク軸とを直結す
るようにしても良い。上記クランク部材の動作とは別
に、ラムの下端位置を上方シフト位置と下方シフト位置
とに切り換えるラムシフト機構を設け、このラムシフト
機構がラムを下方シフト位置とした状態で上記モータに
よる上記クランク軸の駆動を許すラム軸制御手段を設け
る。

【０００７】この構成の作用を説明する。クランク軸の
回転により、揺動リンクは偏心軸部の軸心の旋回軌道に
沿った公転動作と、拘束リンクが連結されていることに
よって正逆に振られる自転運動との複合動作を行う。揺
動リンクの上記公転動作のため、これに連結されたコネ
クティングロッドが昇降するが、上記の自転運動を伴う
ため、コネクティングロッドの下端位置、つまりラム位
置の昇降速度曲線は、準サイン曲線とはならず、下降時
と上昇時とで非対称となる。下降時と上昇時とのいずれ
が速くなるかは、拘束リンクの支点位置や長さなど、各
種の要素の組み合わせによって定まる。そこで、各要素
を適宜設計することで、クランク軸を一方向に一定速度
で回転させたときのラムの下降動作が上昇速度よりも遅
くなるように、拘束リンクで揺動リンクの揺動を規制す
ることができる。このように、下降時の速度を遅くする
ことで、比較的小出力のモータを用いても、高いプレス
荷重による加工が行え、また上昇速度が速くなるため、
加工のサイクルタイムが向上する。モータ速度は一定と
したままで上記の速度変化を与えるため、例えば適宜の
減速比率の減速機を介在させることで、モータ特性に応
じ、モータ出力が最大となるモータ回転速度で運転でき
る。これによっても、小出力のモータの使用が可能にな
る。また、モータとクランク軸とは、フライホイール等
の慣性付与系の介在しない駆動伝達系を介して連結する
ため、例えば、モータの回転速度制御によるラム速度変
更等の制御性に優れる。ラムにより加工に使用するラム
下方のツールを交換するときは、クランク軸の駆動によ
るラムのストローク位置を上死点とし、ラムシフト機構
によりラムを上方シフト位置とする。ラムシフト機構で
ラムを通常の上死点よりも上方にシフトさせることによ
り、待機位置のツールが、通常の上死点にあるラムの下
端よりも上方にあっても、ラムの側面と干渉することな
く、ツール交換が行える。このようにラムシフト機構を
設けてツール交換を可能としたため、待機位置のツール
を高い位置に保持してワーク送り時のワークと待機ツー
ルとの干渉を回避しながら、プレス加工位置のツールの
上死点位置を下げ、ツールとワーク表面との距離をでき
るだけ小さくできる。このため、ラムストロークを短く
して、ツールが上死点からワーク表面に触れるまでの下
降時間や、ツールが上昇退避する時間を短縮でき、ワー
ク加工のサイクルタイムを向上させることができる。ラ
ム軸制御手段は、ラムシフト機構がラムを下方シフト位
置とした状態で上記モータによる上記クランク軸の駆動
を許すものとしたため、誤って上方シフト位置としたま
まで加工しようとして不具合を招くことが回避される。
このように、ツールの上死点位置を下げてサイクルタイ
ムを向上させる構成としながら、ラムに対するツール交
換作業も容易に行うことができる。

【０００８】上記ラムシフト機構は、コネクティングロ
ッドの両端の連結点間の長さを変更するものであっても
良い。コネクティングロッドの長さで上下のシフト位置
を変えるようにすると、クランク軸や各リンク等を含む
リンク機構の全体を上下にスフトさせる場合と異なり、
大がかりな機構が不要で、シフトのための駆動源に大き
なものが必要なく、ラムシフト機構が簡単な構成のもの
で済む。コネクティングロッドの長さを可変とするラム
シフト機構は、例えば、次の構成とできる。コネクティ
ングロッドは、全体長さが可変となるように上ロッドと
下ロッドとに分割されたものとする。コネクティングロ
ッドには、前記上下のロッドの端部間に抜き差し可能に
介在して、その介在部分の厚さが抜き差し位置によって
異なるスライダを設置し、かつこのスライダを介して隙
間なく上下のロッドが接するように、前記スライダの抜
き差し動作に機械的に連動して下ロッドを昇降させる連
動機構を設ける。ラムシフト機構をこの構成にした場
合、上ロッドと下ロッドの間にスライダの厚肉部分を差
し込むと、コネクティングロッドが伸長し、スライダの
厚肉部分を抜き出すと、コネクティングロッドが短縮す
る。このコネクティングロッドの伸縮は、連動機構の機
能により、スライダの抜き差し動作に機械的に連動して
下ロッドを昇降させることで行われる。そのため、下ロ
ッドを昇降させる駆動源をスライダの抜き差し駆動源と
別に設ける必要がなくて、ラムシフト機構が簡略化され
る。また、スライダの抜き差し動作に連動して下ロッド
を昇降させるようにしたため、スライダの抜き出しの完
了やスライダの差し込みの完了を待って下ロッドを昇降
動作させるものに比べて、コネクティングロッドの長さ
変更に必要な総時間が短縮される。

【０００９】この発明において、複数のツールを支持す
るツール支持手段を設け、このツール支持手段は、支持
した任意のツールを、上記ラムで加工に使用する位置に
移動させるものとしても良い。この場合に、上記ラムシ
フト機構は、ラムで加工に使用する位置のツールを上記
ツール支持手段に支持された他のツールと交換する際
に、ツール支持手段のツールと交換可能な高さ位置であ
る上方シフト位置にラムを位置させるものとする。な
お、上記ラムは、例えばツールの首部に係合してツール
を強制引き上げ可能な形式のものとされる。このよう
に、ツール支持手段の他のツールと交換する際に、ラム
シフト機構によりラムを上方シフト位置に位置させるよ
うにし、この上方シフト位置を、ツール支持手段のツー
ルと交換可能な高さ位置とした場合、ツール交換を円滑
に行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面と共
に説明する。図１はこのモータ駆動式リンクプレスにお
けるリンク機構の破断正面図である。このモータ駆動式
リンクプレスは、モータ１３と、このモータ１３から駆
動伝達系１４を介して伝達された回転動作を直線動作に
変換するリンク機構１と、このリンク機構１の下方に設
置されて上記直線動作によりプレス加工のために昇降す
るラム６とを備える。リンク機構１は、クランク軸３の
軸心に対して偏心した偏心軸部４を有するクランク部材
２と、偏心軸部４に連結された揺動リンク５と、コネク
ティングロッド７と、拘束リンク８とを有する。クラン
ク軸３は、フレーム９に回転自在に設置されており、回
転駆動力を受ける軸となる。偏心軸部４は、クランク軸
４よりも大径の軸部とされている。偏心軸４は、上記の
ような大径のものとする代わりに、クランク軸３よりも
小径として、クランクアーム（図示せず）を介してクラ
ンク軸４に一体化されたものとしても良い。ラム６は、
パンチツール等のプレス加工の作用部の昇降を行わせる
部材であり、フレーム９に、ガイド部材１０を介して昇
降自在に設置されている。ラム６は、クランク軸２の真
下である。

【００１１】揺動リンク５は、第１ないし第３の連結部
Ｐ１〜Ｐ３を有し、第１の連結部Ｐ１でクランク部材２
の偏心軸部４に連結されている。各連結部Ｐ１〜３は、
いずれも回転自在な連結を行う連結部分であり、図７に
模式的に示すように、３角形Ｔの各頂点にそれぞれ位置
する。この三角形Ｔは、クランク軸３の軸心に垂直な平
面内における任意の三角形である。図１において、コネ
クティングロッド７は、揺動リンク５の第２の連結部Ｐ
２に上端が連結され、下端がラム６の上端にピン１１を
介して回転自在に連結される。拘束リンク８は、基端が
フレーム９に支点軸１２を介して回動自在に支持され、
先端が揺動リンク５の第３の連結部Ｐ３に連結されてい
る。拘束リンク８は、その支点軸１２の軸心である揺動
中心と第３の連結部Ｐ３とを、クランク軸３の両横に振
り分けて配置してある。上記両横は、クランク軸３の軸
心に対する垂直な平面内における両横であり、モータ駆
動式リンクプレスの全体に対して、左右方向の両側であ
っても、前後方向の両側であっても良い。

【００１２】クランク軸３は、図４，図５に示すよう
に、モータ１３の出力軸（図示せず）に駆動伝達系１４
を介して連結されている。駆動伝達系１４は、モータ１
３の回転制御によりラム６の昇降動作を制御可能にモー
タ１３の回転駆動をクランク軸３に伝達可能なものとす
る。したがって、駆動伝達系１４は、フライホイール等
の慣性付与を目的とした部品が介在せず、モータ１３の
トルクを伝達する手段である。駆動伝達系１４は、この
実施形態では、減速機１５と、この減速機１５の出力軸
をクランク軸３に連結するカップリング１６とでなる。
モータ１３にはサーボモータが用いられている。減速機
１５とモータ１３とは、互いに一体化されて減速機付き
モータを構成するもの等が用いられる。

【００１３】図２は、リンク機構１の破断側面を示す。
クランク軸３は偏心軸部４の両側に延びており、両側で
ジャーナル軸受等の軸受１７を介してフレーム９に回転
自在に支持されている。揺動リンク５は、第１の連結部
Ｐ１を構成する連結孔の内径面が、偏心軸部４の外周に
ライナ１８を介して嵌合している。揺動リンク５の第２
の連結部Ｐ２とコネクティングロッド７とは、連結ピン
１９により連結されている。

【００１４】コネクティングロッド７は、長さ方向の中
間部に、コネクティングロッド７の長さを長，短の２段
階に変更することで、ラム６の下端位置を上方シフト位
置と下方シフト位置とに切り換えるラムシフト機構２０
を有している。ラムシフト機構２０は、シリンダ装置等
からなるシフト用駆動源２１を有し、シフト用駆動源２
１の駆動によって上記シフト位置の切換を行う。このシ
フト位置の切換は、後に詳述するが、ラム６で駆動する
ときのパンチツールの上死点を、タレット上の待機パン
チツールよりも低くしながら、ツール交換が行えるよう
にするために用いられる。パンチツールの上死点を低く
するのは、サイクルタイムの向上と、偏心量の小さいク
ランク部材２を採用可能とし、モータトルクを低減する
ためである。リンク機構１とラムシフト機構２０の両方
で、トルクの低減を図る。クランク部材２の偏心軸部４
の偏心量の２倍が、下方シフト位置と下死点との間の距
離、すなわちパンチツールおよびラム６の昇降ストロー
クとなる。

【００１５】図５に示すように、フレーム９は、リンク
機構１を支持する独立のリンク部フレームとされ、本体
フレーム２２の上フレーム部２２ａの先端に取付けられ
ている。リンク部フレーム９はボックス状とされてい
る。フレーム９は、取付基板９ａの内面に設けた支持板
９ｂとこれに対向する対向板９ｃとで、クランク軸３の
両端を支持する。フレーム９には、モータ支持部材２３
が設けられ、上記モータ１３はモータ支持部材２３に設
置されている。したがって、モータ９は、リンク機構１
を設置したリンク部フレーム９と共に、本体フレーム２
２に対して着脱可能に組み付けられる。本体フレーム２
２は、側面形状がＣ字状とされ、その開口部分２４は、
板材ワークやツール支持体が進入する空間となる。本体
フレーム２２は、一対の対向側板を有しており、図５に
は片方の対向側板のみを図示してある。上フレーム部２
２ａにおいて、両側の対向側板は、上フレーム下面板２
５および中間補強板２６により互いに接合されている。

【００１６】図１０，図１１は、図１のリンク機構１を
備えたモータ駆動式リンクプレスをパンチプレスに適用
した例の全体の平面図，側面図をそれぞれを示す。本体
フレーム２２は機体カバー３０で覆われている。本体フ
レーム２２に、リンク機構１の他に、ツール支持手段２
８とワーク送り手段２９とが設置されいる。ツール支持
手段２８は、複数のパンチツール３１およびダイツール
３２を搭載し、ラム６によるプレス加工位置Ｑに任意の
ツール３１，３２（図１１）を割出可能としたのもので
ある。ツール支持手段２８は、それぞれパンチツール３
１およびダイツール３２を搭載した上下のタレット２８
ａ，２８ｂからなる。ワーク送り手段２９は、テーブル
３３上の板材ワークＷを、任意部分がプレス加工位置Ｑ
に来るように直交２軸方向（Ｘ軸，Ｙ軸）に移動させる
手段である。ワーク送り手段２９は、前後（Ｙ軸方向）
移動するキャリッジ３４と、キャリッジ３４に搭載され
て左右（Ｘ軸方向）移動するクロススライド３５とを有
し、クロススライド３５に設けられた複数のワークホル
ダ３６により板材ワークＷを把持する。キャリッジ３４
の前後移動とクロススライド３５の左右移動とで、上記
２軸方向の板材ワークＷの送りが行われる。

【００１７】上記構成の動作を説明する。なお、ラムシ
フト機構２０の具体的構成および動作は、後に説明す
る。図１のリンク機構１は、図７の模式図を参照してわ
かるように、次の動作を行う。クランク軸３がモータ駆
動により回転すると、クランク部材２の偏心軸部４の中
心は、図７に示すように、クランク軸３の軸心を中心と
する円周軌道Ｃ１を描く。揺動リンク５は、偏心軸部４
に第１の連結部Ｐ１で回転自在に連結されているため、
上記円周軌道Ｃ１に沿った公転運動を行う。揺動リンク
５は、第３の連結部Ｐ３で拘束リンク８に連結されてい
ることにより動作が規制され、上記公転運動に伴って、
第１の連結部Ｐ１の回りに正逆に振られる自転運動を行
う。この公転運動と自転運動の複合動作のため、揺動リ
ンク５のコネクティングロッド７との連結部である第２
の連結部Ｐ２は、同図に示すように斜めの楕円状の軌道
Ｃ２を移動する。ラム６は昇降のみ自在に支持されてい
て、コネクティングロッド７を介して揺動リンク５の第
２の連結部Ｐ２に連結されているため、第２の連結部Ｐ
２が楕円状の軌道を描くことによって昇降動作する。こ
のラム６の昇降動作の速度は、図８に１周期のクランク
角度と変位の関係を曲線Ｈで示す示すように、下降時と
上昇時とで非対称となる。また、ラム６が下死点ＢＤＣ
に達する時のクランク角度θ_BDCは１８０°からずれた
位置となる。同図中に併記した曲線Ｊは、一般的なクラ
ンク機構におけるラムの上下変位を示し、対称となって
いる。

【００１８】リンク機構１の動作に影響を与える要素
は、図７に示す次の８つの要素である。クランク長さ
（偏心量）ｒ、拘束リンク８の長さｗ、コネクティング
ロッド７の長さＬ、揺動リンク５の連結部Ｐ２，Ｐ３間
の開き角度α、揺動リンク５の連結部Ｐ１と連結部Ｐ
２，Ｐ３間の各長さａ，ｂ、および拘束リンク８の支点
位置のＸ座標Ｅｘ，Ｙ座標Ｅｙである。なお、座標の中
心はクランク軸３の軸心とする。リンク機構１の成り立
つ条件として、クランク軸３の回転中心−連結部Ｐ１−
連結部Ｐ３−拘束リンク８の支点軸１２を、各節間の連
結点として成り立つ４節回転連鎖が成立する必要があ
り、最短節をクランク長さｒとして、次の各式を満たす
必要がある。Ａ＝√（Ｅｘ＾２＋Ｅｙ＾２）として、ｒ＋ａ≦ｗ＋Ａｒ＋ｗ≦ａ＋Ａｒ＋Ａ≦ａ＋ｗこれは、グラスホフの定理として知られており、この条
件を満たす範囲で上記各要素の値を適宜設計すること
で、ラム８の変位曲線を自由に設計することができる。

【００１９】下降時と上昇時とのいずれが速くなるか
は、モータ回転方向と上記各要素の組み合わせによって
定まる。そこで、モータ回転方向が一定方向であるとし
て、各要素を適宜設計することで、モータ１３が一定速
度で回転したときのラム６の下降速度が上昇速度よりも
遅くなる動作を行うものとできる。このように、下降時
の速度を遅くすることで、比較的小出力のモータ１３を
用いても、高いプレス荷重による加工が行え、また上昇
速度が速くなるため、加工のサイクルタイムが向上す
る。図９にクランク式プレスとリンク式プレスとを比較
して示すように、サイクルタイムを「１０」とした場
合、クランク式では同図（Ａ）のように下降時間と上昇
時間が共に「５」となるが、リンク式では、例えば同図
（Ｂ）のように下降時間が「７」，上昇時間が「３」と
なるように設計することが可能である。このようにリン
ク機構１を設計した場合、クランク式に比べて、下降動
作のラム速度は５／７と遅くなり、その分、プレス荷重
は７／５と大きくなり、同じモータを用いても、４０％
のプレス荷重の向上が図れる。ラム６の上昇時は特に仕
事を行わないため、力が弱くても加工に影響しない。

【００２０】また、モータ速度は一定としたままで上記
の速度変化を与えるため、適宜の減速比率の減速機１５
（図４）を介在させることで、モータ特性に応じ、モー
タ出力が最大となるモータ回転速度で運転できる。これ
によっても、小出力のモータ１３の使用が可能になる。
また、モータ１３とクランク軸３とは、フライホイール
等の慣性付与系の介在しない駆動伝達系１４を介して連
結するため、モータ１３の回転速度制御によるラム速度
変更等の制御性に優れる。

【００２１】モータ１３がサーボモータである場合は、
モータ速度の自由な変更が行えるため、ラム６の昇降ス
トローク中における速度を変化させることもでき、各種
の要望に応じた加工が行える。すなわち、モータ１３を
等速回転させた場合の速度曲線として、クランク部材２
や各揺動リンク５，拘束リンク８等で構成されるリンク
機構１の動作に従った速度曲線を基本とし、モータ速度
を変化させることで、例えばパンチツール３１が板材ワ
ークＷに接するときの速度をより遅くしてより一層の静
音化を図ったり、また上昇時の速度をさらに速めること
も可能である。また、ラム６を任意高さで止めることも
できる。

【００２２】このモータ駆動式リンクプレスにおいて、
パンチ加工を行う場合は、図８に示すように、板材ワー
クＷの打ち抜きに使用する区間である打抜区間Ｍは、ラ
ム昇降ストロークの下降過程の中間区間とする必要があ
る。この打抜区間Ｍとする中間区間は、ラム６のクラン
ク角度に対する変位の曲線Ｈが略直線状となる区間であ
る。打抜区間Ｍの下限位置Ｈ₁は、ダイハイトＤＨより
も若干上方の位置にある。リンクプレスでは、モータ速
度が一定であると、同図のラム変位曲線Ｈからわかるよ
うに、上死点ＴＤＣ付近では緩やかな曲線となり、中間
区間で直線状となり、下死点ＢＤＣの付近で再度緩やか
な曲線となる。下死点ＢＤＣ付近の速度が最も遅く、し
たがって下死点ＢＤＣ付近で最も大きなプレス荷重が得
られる。従来の成形加工のリンクプレスでは、この下死
点ＢＤＣ付近の大きなプレス荷重を成形に用いる。しか
しパンチ加工の場合、打ち抜きカスを確実に落とすため
に、板材ワークＷの下面よりも下方にストロークが必要
となる。これに対して、ストロークの中間区間を打抜区
間Ｍとすると、板材ワークＷの下面の下方に十分なスト
ロークを得て、打ち抜きカスを確実に落とすことがで
き、中間区間での本来小さなパンチ荷重をリンク機構１
で補える。言い換えれば、このため、大きなプレス荷重
が得られる下死点ＢＤＣ付近を使用することはできない
が、従来の対称動作のクランク機構と比較して効率的に
使うことができる。パンチ加工では大きなプレス荷重と
共に、加工の高速化が要求される。また、パンチ加工で
は打ち抜き速度が速い方が加工品質が良く、打抜区間Ｍ
を中間区間とすると、加工品質上で要求される打ち抜き
速度を無駄なく得ることができる。このように、パンチ
プレスに適用する場合に、従来の成形加工用のリンクプ
レスとは異なる使用形態で、そのリンク機構１の作用を
効果的に用いることができる。

【００２３】つぎに、図１３，図１４と共に、ラムシフ
ト機構２０の各シフト位置と、ツール支持手段２８上の
パンチツール３１との高さ関係を説明する。ツール支持
手段２８の上側のタレット２８ａに支持された各位置の
パンチツール３１（３１₁〜３１₈）は、プレス加工位
置Ｑのパンチツール３１₁を除き、一定の高さに保持さ
れる。この高さ保持は、例えばタレット２８ａの上方に
タレット円周方向に沿って設けられた位置固定のガイド
リング（図示せず）でパンチツール３１の首部を係合さ
せることにより行われ、または各パンチツール３１毎に
タレット２８ａに支持用のばね部材（図示せず）を設け
ることで行われている。上記ガイドリングの場合、プレ
ス加工位置Ｑで欠如部を有する形状とされる。タレット
２８ａに上記のように支持された各パンチツール３１の
高さは、例えば下面がタレット２８ａの下面に略位置す
る位置とされる。この実施形態では、ラム６は、プレス
加工位置Ｑに来たパンチツール３１の首部に係合してパ
ンチツール３１を強制引き上げ可能な形式のものとして
あり、他の位置でのパンチツール３１の支持は、上記ガ
イドリングで行われる。上記首部での係合は、ラム６の
下端に形成された断面Ｔ字状の溝に、パンチツール３１
のＴ字形の頭部が嵌まり、このＴ字形頭部のくびれ部分
である首部を吊ることで行われる。

【００２４】プレス加工位置Ｑでパンチツール３１をラ
ム６により昇降駆動するときは、図１４（Ｂ）のよう
に、昇降ストロークの上死点位置にあるパンチツール３
１が、タレット２８ａ上の他の各パンチツール３１より
も下方位置となるようにする。このようにプレス加工位
置Ｑのパンチツール３１の上死点位置を下げた場合、そ
のままのラム６の高さでは、タレット２８ａの他の各パ
ンチツール３１の上端よりもラム６の下端の方が下方に
延びているため、タレット２８ａを回転させたときに、
他のパンチツール３１がラム６の側面に干渉することに
なり、ラム６に対するツール交換が行えない。そこで、
ラムシフト機構２０により、ラム６の下端位置を上方シ
フト位置と下方シフト位置とに切り換えるようにしてい
る。この場合に、リンク機構１でラム６を上死点位置と
し、ラムシフト機構２０で上方シフト位置とした状態
で、図１４（Ａ）のように、ラム６に支持されたパンチ
ツール３１とタレット２８ａ上の各パンチツール３１と
が同じ高さとなるようにしている。これにより、タレッ
ト２８ａが回転するだけで、ラム６に対する円滑なツー
ル交換が行われる。パンチ加工は、上記のようにラムシ
フト機構２０によりラム６を下方シフト位置して行われ
る。そのため、パンチツール３１の昇降ストロークにお
ける上死点を低くでき、パンチツール３１と板材ワーク
Ｗの表面との距離をできるだけ小さくできる。このた
め、ラムストロークを短く設計して、パンチツール３１
が上死点から板材ワーク表面に触れるまでの下降時間
や、パンチツール３１が上昇退避する時間を短縮でき、
ワーク加工のサイクルタイムを向上させることができ
る。このように、パンチツール３１の上死点を下げてサ
イクルタイムを向上させる構成としながら、ラム６に対
するツール交換作業も容易に行うことができる。

【００２５】ラムシフト機構２０の詳細を図１および図
１２と共に説明する。ラムシフト機構２０は、コネクテ
ィングロッド７を、互いに伸縮自在に結合された上ロッ
ド７ａと下ロッド７ｂとに分割し、上下のロッド７ａ，
７ｂの端部間に抜き差し可能にスライダ５２（図１２）
を介在させたものである。スライダ５２は、上下のロッ
ド７ａ，７ｂ間の介在部分の厚さが抜き差し位置によっ
て異なるものである。また、ラムシフト機構２０には、
スライダ５２が抜き差し動作を行っても、スライダ５２
を介して上下のロッド７ａ，７ｂが隙間なく接するよう
に、スライダ５２の抜き差し動作に機械的に連動して下
ロッド７ｂを昇降させる連動機構５３が設けられる。

【００２６】コネクティングロッド７の分割部分では、
下ロッド７ｂの上部が上ロッド７ａの下部に挿脱自在に
結合されている。具体的には、上ロッド７ａの下部は中
空軸状に形成され、その中空孔内に下ロッド７ｂの上部
が長手方向に摺動自在に嵌合している。

【００２７】連動機構５３は、ガイド孔５５を有するガ
イド板５４と、このガイド板５４のガイド孔５５に摺動
自在に係合する作用ロッド５６とからなるカム機構とさ
れている。ガイド板５４は、２枚がスライダ５２の両側
面に各々設けられて、前後端でスライダ５２に固定され
ている。ガイド板５４は、スライダ５２よりも下方に突
出した部分に前記ガイド孔５５が設けられている。作用
ロッド５６は、一対のものが、下ロッド７ａの上端部
に、その長手方向と直交する方向に突出するように設け
られ、各々両側のガイド板５４のガイド孔５５に係合し
ている。上ロッド７ａの中空軸状となった下部には、下
ロッド７ｂの作用ロッド５６が突出する長孔５７が、長
手方向に沿って形成されている。両ガイド板５４のガイ
ド孔５５は、前半部がほぼ水平で後半部が上方に傾斜し
た形状とされていて、スライダ５２と一体にガイド板５
４が図１２（Ｂ）のように進出すると、ガイド孔５５の
案内で下ロッド４７ｂが引き上げられる。これによりコ
ネクティングロッド７が短縮させられる。

【００２８】スライダ５２は、上ロッド７ａに形成され
た横孔６４内に抜き差し自在に挿入されており、上ロッ
ド７ａに取付けられたエアシリンダ等からなるシフト用
駆動源２１により進退駆動される。横孔６４は、具体的
には上ロッド４７ａの中空軸状部分の上底面沿って形成
されている。また、下ロッド７ｂの上端７ｂｂと対向す
るスライダ５２の下面部分には、下ロッド７ｂの上端７
ｂｂを嵌まり込ませる嵌込用凹部５２ａが形成されてい
る。この嵌込用凹部５２ａには、スライダ５２が上ロッ
ド７ａに対して所定の抜き差し位置に移動した状態で、
下ロッド７ｂの上端７ｂｂが嵌り込み可能となる。この
嵌込用凹部５２ａの形成により、スライダ５２の厚さが
抜き差し位置によって異なっている。すなわち、スライ
ダ５２の嵌込用凹部５２ａの形成された箇所が薄肉部分
であり、形成されていない箇所が厚肉部分である。下ロ
ッド７ｂの上端７ｂｂは、下ロッド７ｂの上端面に突出
したボスとして形成されている。

【００２９】ラムシフト機構２０は、プレス加工を行う
ときは下方シフト位置として使用するものである。図１
において、クランク軸３の駆動用のモータ１３を制御す
るラム軸制御手段６１は、ラムシフト機構２０がラム６
を下方シフト位置とした状態で上記モータ１３によるク
ランク軸１３の駆動を許すものとしてある。ラムシフト
機構２０は、下方シフト位置となったことを検出するシ
フト位置検出手段６２を有している。シフト位置検出手
段６２は、シフト用駆動源２１に設けられたものであっ
ても良い。ラム軸制御手段６１は、加工プログラム（図
示せず）等から与えられるラム駆動指令に従って、モー
タ１３の制御を行う手段であり、例えばこのモータ駆動
式リンクプレスの全体を制御する数値制御装置（図示せ
ず）の一部として設けられる。

【００３０】ラムシフト機構２０の動作を説明する。上
方シフト位置とする場合は、コネクティングロッド７を
次のように短縮させる。すなわち、シフト用駆動源２１
の駆動により、スライダ５２を、図１２（Ａ）に示す正
規位置から同図（Ｂ）に示すように所定位置まで進入動
作させる。これによりスライダ５２の嵌込用凹部５２ａ
が上ロッド７ａの内部に跨がる位置に達すると共に、ス
ライダ５２と一体に進出するガイド板５４のガイド孔５
５に下ロッド４７ｂの作用ロッド５６がガイドされて、
下ロッド７ｂはその上端７ｂｂがスライダ５２の嵌込用
凹部５２ａの上底面に隙間なく接するように嵌込用凹部
５２ａに進入し、コネクティングロッド７が短縮状態と
なる。シフト用駆動源２１の駆動でスライダ５２を同図
（Ａ）の位置に戻すと、コネクティングロッド７は元の
長さとなる。

【００３１】この構成のラムシフト機構２０は、このよ
うにコネクティングロッド７を伸縮させるものであるた
め、クランク軸３や各リンク５，８等を含むリンク機構
１の全体を上下にシフトさせるものと異なり、大がかり
な機構が不要で、シフトのための駆動源に大きなものが
必要なく、ラムシフト機構２０が簡単な構成のもので済
む。また、コネクティングロッド７の伸縮動作は、ガイ
ド孔５５および作用ロッド５６で構成される連動機構５
３の作用により、スライダ５２の進退駆動に伴って行わ
れるため、伸縮用の駆動源を別に設ける必要がなくてよ
り一層簡単な構成で済み、コスト低下が図れる。また、
コネクティングロッド７の伸縮を、スライダ５２の移動
完了を待って行う必要がなく、伸縮に必要な動作時間が
短縮される。ラムシフト機構２０を上方シフト位置とし
たままで、モータ１３によるラム６の駆動を行おうとし
た場合は、ラム軸制御手段６１の機能により、駆動が阻
止され、不具合が生じることが防止される。

【００３２】なお、上記実施形態では、ラムシフト機構
２０は、コネクティングロッド７を伸縮させるものとし
たが、ラムシフト機構２０は、ラム６の下端位置を上方
シフト位置と下方シフト位置とに切り換えることができ
る機構であれば良く、例えばリンク機構１の全体を上下
にシフトさせるものであっても良い。また、上記実施形
態では、モータ１３としてサーボモータを用いたが、必
ずしもサーボモータでなくても良い。また、上記実施形
態は、パンチプレスに適用した場合につき説明したが、
この発明のモータ駆動式リンクプレスは、パンチ加工の
他に成形加工や曲げ加工など、各種のプレス加工に適用
することができる。

【００３３】

【発明の効果】この発明のモータ駆動式リンクプレス
は、クランク部材，揺動リンク，コネクティングロッ
ド，および拘束リンクを有するリンク機構を採用したた
め、比較的小出力のモータを用いても、高いプレス荷重
による加工、および加工のサイクルタイムの向上が可能
である。また、リンク機構を採用しながら、モータの回
転駆動をリンク機構のクランク軸に伝達する駆動伝達系
として、モータの回転制御によりラムの昇降動作を制御
可能に伝達するものを用いたため、つまりフライホイー
ル等の慣性付与を目的とした部品の介在しない駆動伝達
系を用いたため、制御性にも優れたものとなる。また、
クランク部材の動作とは別に、ラムの下端位置を上方シ
フト位置と下方シフト位置とに切り換えるラムシフト機
構を設けたため、ツールの上死点位置を下げてサイクル
タイムをさらに向上させることができる。さらに、上記
ラムシフト機構がラムを下方シフト位置とした状態で上
記モータによる上記クランク軸の駆動を許すラム軸制御
手段を設けたため、上方シフト位置のままでラムが動作
する不具合が回避される。上記ラムシフト機構が、コネ
クティングロッド両端の連結点間の長さを変更するもの
である場合は、大がかりな機構が不要で、シフトのため
の駆動源に大きなものが必要でなく、ラムシフト機構が
簡単な構成のもので済む。また、複数のツールを支持す
るツール支持手段を設けた場合に、上記ラムシフト機構
を、ツール交換時にラムをツール支持手段のツールと交
換可能な高さ位置である上方シフト位置に位置させるも
のとした場合は、ラムで駆動するときのツールの上死点
を、ツール支持手段に支持された待機位置のツールより
も低くしてもツール交換が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるモータ駆動式リ
ンクプレスのリンク機構の破断正面図である。

【図２】同リンク機構の破断側面図である。

【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ同リンク機構の正面
図および側面図である。

【図４】同リンク機構とモータとの連結状態を示す側面
図である。

【図５】同リンク機構とモータを本体フレームに設置し
た部分を示す斜視図である。

【図６】同リンク機構の一部省略斜視図である。

【図７】同リンク機構の動作モデルの説明図である。

【図８】同リンク機構におけるクランク角度とラム変位
の関係を示すグラフである。

【図９】同リンク機構とクランク式プレスとのラム変位
過程を比較したグラフである。

【図１０】同実施形態のモータ駆動式リンクプレスの全
体を示す平面図である。

【図１１】同モータ駆動式リンクプレスの全体を示す側
面図である。

【図１２】同モータ駆動式リンクプレスにおけるラムシ
フト機構の下方シフト状態および下方シフト位置を示す
破断側面図である。

【図１３】同モータ駆動式リンクプレスにおけるタレッ
トの平面図である。

【図１４】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ同モータ駆動式リ
ンクプレスにおける上方シフト位置および下方シフト位
置におけるラム，タレット，およびパンチツールの位置
関係を示す破断側面図である。

【符号の説明】

１…リンク機構２…クランク部材３…クランク軸４…偏心軸部５…揺動リンク６…ラム７…コネクティングロッド８…拘束リンク９…フレーム１０…ガイド部材１１…ピン１２…支点軸１３…モータ１４…駆動伝達系１５…減速機６１…ラム軸制御手段６２…シフト位置検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータと、このモータから駆動伝達系を
介して伝達された回転動作を直線動作に変換するリンク
機構と、上記リンク機構の下方に設置されて上記直線動
作によりプレス加工のために昇降するラムとを備え、上
記リンク機構は、クランク軸および偏心軸部を有するク
ランク部材と、回転自在な連結を行う第１ないし第３の
連結部をそれぞれ３角形の各頂点に位置するように有
し、第１の連結部が上記クランク部材の偏心軸部に連結
された揺動リンクと、第２の連結部と上記ラムの上端と
に両端が連結されたコネクティングロッドと、基端がフ
レームに回動自在に連結され先端が上記揺動リンクの第
３の連結部に連結されて上記揺動リンクの揺動を規制す
る拘束リンクとを備え、上記駆動伝達系は、モータの回
転制御によりラムの昇降動作を制御可能に上記モータの
回転駆動を上記クランク軸に伝達するものであり、上記
クランク部材の動作とは別に、ラムの下端位置を上方シ
フト位置と下方シフト位置とに切り換えるラムシフト機
構を設け、このラムシフト機構がラムを下方シフト位置
とした状態で上記モータによる上記クランク軸の駆動を
許すラム軸制御手段を設けたモータ駆動式リンクプレ
ス。
【請求項２】上記ラムシフト機構は、コネクティング
ロッドの両端の連結点間の長さを変更するものである請
求項１記載のモータ駆動式リンクプレス。
【請求項３】複数のツールを支持するツール支持手段
を設け、このツール支持手段は、支持した任意のツール
を、上記ラムで加工に使用する位置に移動させるもので
あり、上記ラムシフト機構は、ラムで加工に使用する位
置のツールを上記ツール支持手段に支持された他のツー
ルと交換する際に、ツール支持手段のツールと交換可能
な高さ位置である上方シフト位置にラムを位置させるも
のとした請求項１または請求項２に記載のモータ駆動式
リンクプレス。