JP2004058105A

JP2004058105A - 電動プレス装置および電動シリンダの同期システム

Info

Publication number: JP2004058105A
Application number: JP2002220583A
Authority: JP
Inventors: Kunimasa Kimura; 木村　邦昌
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】被成形物の高さが変化しても、効率のよい被成形物の押付ができる増圧機構を用いたコンパクトな電動プレス装置を提供する。
【解決手段】電動シリンダの電動機により回転されるネジ機構を介して昇降されるプレス部及び上型と、前記ネジ機構により発生する押付力を拡大して前記プレス部及び上型に伝える増圧機構と、を具備した電動プレス装置であって、前記増圧機構がプレス部及び上型と一体で昇降することを特徴とする電動プレス装置。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、増圧機構を用いた電動プレス装置および電動シリンダの同期システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動プレス装置にリンク機構を用いたことは公知である（例えば、特開平１１−１７０２２７号公報）。
【０００３】
【従来技術の問題点】
しかしながら、この公報に記載された電動プレス装置は、クランクリンク機構の制限のために被成形物への押付を開始する高さが制限されるため、電動プレス装置の用途の制限があった。また、被成形物への押付を開始する高さを変えるためには、被成形物の高さ位置を変更するなどの工夫が必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので被成形物の高さが変化しても、効率のよい被成形物の押付ができる増圧機構を用いたコンパクトな電動プレス装置および電動シリンダの同期システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる電動プレス装置は、電動シリンダの電動機により回転されるネジ機構を介して昇降されるプレス部及び上型と、前記ネジ機構により発生する押付力を拡大して前記プレス部及び上型に伝える増圧機構と、を具備した電動プレス装置であって、前記増圧機構がプレス部及び上型と一体で昇降することを特徴とする。
また、前記プレス部及び上型が下降して被成形物の上面に当たったとき前記増圧機構が作用を開始することができる。
【０００６】
上記の本発明にかかる電動プレス装置においては、増圧機構は、同一形状の２組若しくは４組の構成部材からなり、プレス部とヘッドフレームの間に配置された可動なスライダに連結されており、この増圧機構の支軸、第１ローラ及び第２ローラは、三角形の頂点の位置にある。
加えて、前記電動シリンダはベッドに組付けられており、電動シリンダロッドの先端には、連結ロッドの一端が連結されており、この連結ロッドの他端は、ヘッドフレームに組付けることもできる。
【０００７】
本発明によれば、押付作用開始位置が被成形物高さに応じて自動的に変化する。このため、被成形物を効率よく圧縮することができる。このため、プレス機構やモータをコンパクトにすることができる。さらに、コンパクト化によってコストダウンや省エネルギー化を図ることができる。
また、同一の押付力であっても、駆動装置等に対する負荷が少なく電動プレス装置の耐久性を向上できる。
【０００８】
本発明にかかる電動プレス装置は様々な用途に使用できる。被成形物としては粉体、固体、半溶融体、板材などその形態は問わない。また、その材質もプラスチックス、金属、セラミックスなど問わない。
本発明における電動シリンダは、電動機により回転されるネジ機構を介して直線運動に変換させるシリンダをいう。その型は限定しない。
電動機の回転をクランク機構により回転運動を直線運動に変換するものは含まない。本発明によれば、クランク機構の使用がないため小型になるという利点がある。さらに、作用点を自在に動かすためにはクランク機構ではできないが本発明では可能である。なお、油圧は使用しないため、油圧配管がないなどの点で油圧を用いたリンクプレスに比べて優れている。
【０００９】
昇降されるプレス部及び上型は、型を交換できるようになっており、かつ、押付時に強固に合体していれば、つまり、支承されていれば、その手段は問わない。例えば、電動シリンダロッドを介して昇降可能なプレス部の下面にボルトなどで上型を組み付けることができる。
【００１０】
前記ネジ機構により発生する押付力を拡大して前記プレス部及び上型に伝える増圧機構は、同一形状の２組若しくは４組の構成部材からなり、該増圧機構の支軸、第１ローラ及び第２ローラは、三角形の頂点の位置にあり、前記支軸がプレス部とヘッドフレームの間に配置された可動なスライダに連結することにより実現できる。この場合、第１ローラと支軸との距離と、第２ローラと支軸８との距離の比によって押圧力の倍増度が決まってくる。ただし、これらの距離の比は２：１乃至４：１程度が好ましい。尚、構成部材の数は、ヘッドフレームの左右に１組づつ設けても、２組づつ設けてもよい。この場合、この数に対応してガイドバーを２本又は４本とすることができる。またなお、この増圧機構は簡単な形状と最小限の数で構成されているため、多数のリンクを用いないためメンテナンスが簡単になる。
【００１１】
本発明においては、増圧機構がプレス部及び上型と一体で昇降する。より詳しくは、押圧ではない時、即ちプレス部の上昇開始から上昇端の時には、増圧機構がプレス部と上型と一体で、かつスライダの上端がヘッドフレームに接触しない状態で、増圧機構が昇降する。また、下降開始から下降端寸前では、増圧機構がプレス部と上型と一体で、かつ、スライダの上端がヘッドフレームに近づき接触するような状態で、増圧機構が昇降する。さらに、下降端で押圧する時には、増圧機構がプレス部と上型と一体で、かつ、スライダの上端がヘッドフレームに近づき接触したままの状態で、増圧機構が昇降する。このように増圧機構がプレス部及び上型と一体で昇降する。
【００１２】
さらに、前記プレス部及び上型が下降して被成形物の上面に当たったとき前記増圧機構が作用を開始することができる。これは、リンクの形状及び機構による。加えて、前記電動シリンダはベッドに組付けられており、電動シリンダロッドの先端には、連結ロッドの一端が連結されており、この連結ロッドの他端は、ヘッドフレームに組み付けることもできる。この構成により更に装置がコンパクトになる。ただし、電動シリンダをベッドではなく、他のベッド外に設けることも可能であるが、装置が大掛かりになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に基づいて説明する。第１図〜第８図に本発明の実施の形態にかかる電動プレス装置が示されている。
図１〜図３において、ベッド１上の４つの隅部に４本のガイドバー２ａ〜２ｄが配置されている。各ガイドバー２ａ〜２ｄの中間部には、プレス部３のガイド部３ａ〜３ｄとなっている。また、各ガイドバー２ａ〜２ｄの上端部には、ヘッドフレーム４が固定的に架設されている。プレス部３の下面には、上型５が組付けられており、この上型５は、ベッド１上に支承された取付ベース５ａ上に組付けた下型６に進退可能に対向し、この下型６とにより素材（被成形物Ｗ）を押圧して成形する。なお、ガイドバー２ａ〜２ｄには、図示されないプレス部３の落下防止機構が設けられている。
【００１４】
４組の増圧機構Ｌは、第１図〜第４図に示すように、同一の構成部材７ａ、７ａ〜７ｄ、７ｄから出来ている。増圧機構Ｌの支軸８、第１ローラ９及び第２ローラ１０は、図４に示すような構成部材７ａ、７ａ連結している。また、　図１これらは、ような三角形の位置にあり、前記支軸８ａ〜８ｄは、プレス部３とヘッドフレーム４の間に配置されたスライダ１１ａ
〜１１ｄに各々連結されている。尚、本実施の形態では第１ローラ９ａと支軸８ａとの距離と、第２ローラ１０ａと支軸８ａとの距離の比が３：１に構成してあるものを用いた。
図３及び図５において、電動シリンダ１２ａ、１２ｂは、ベッド１に組付けられており、電動シリンダロッド１２Ｒａ、１２Ｒｂの先端には、前記連結ロッド１３ａ、１３ｂの一端が連結されており、この連結ロッド１３ａ，１３ｂの他端は、ヘッドフレーム４に組付けられている。
【００１５】
以下、このように構成した電動プレス装置の作動について説明する。運転開始前の停止時においては、図６に示すように電動シリンダ１２ａ，１２ｂのロッドが伸びた状態にあって、ヘッドフレーム４及び、ガイドバー２ａ〜２ｄで支えられているプレス部３が、上端部に位置している。この状態において、運転を開始すべく電動シリンダ１２ａ、１２ｂを始動すると、増圧機構Ｌを介してヘッドフレーム４と、プレス部３が同時に下降する。より詳しくは、押圧してない時、即ちプレス部３の上昇開始から上昇端の時には、増圧機構がプレス部３と上型５と一体で、かつスライダ１１ａ〜１１ｄの上端がヘッドフレーム４に接触しない状態で、増圧機構Ｌが昇降する。この時は、電動シリンダ１２ａ、１２ｂの力がそのままプレス部３に伝わっている。
【００１６】
そして、プレス部３の下部に取付けられた上型５が下降し、ベッド１上の取付ベース５ａの上に固定された下型６上の被成形物Ｗがサンドイッチ状態になった時、スライダ１１ａ〜１１ｄは上方のヘッドフレーム４に押付けられるような状態になる。より詳しくは、下降開始から下降端寸前では、増圧機構Ｌがプレス部３と上型５と一体で、かつ、スライダ１１ａ〜１１ｄの上端がヘッドフレーム４に近づき、その後接触した状態で、増圧機構Ｌが下降する。この時は、スライダ１１ａ〜１１ｄの上端はヘッドフレーム４に接して押し付けられる。
【００１７】
この時、増圧機構Ｌは、スライダ１１ａ〜１１ｄに取付けられた支軸８ａ〜８ｄを支点にして、ヘッドフレーム４から加わる押圧力を、第１ローラ９ａ〜９ｄに伝え、てこの原理を利用して、第２ローラ１０ａ〜１０ｄに、３倍に増幅して圧力を伝える（図７）。この場合、第１ローラ９ａと支軸８ａとの距離と、第２ローラ１０ａと支軸８ａとの距離の比が３：１であるため、電動シリンダの押圧力は３倍に増幅されて被成形物Ｗを押圧する。
さらに、押圧の下端まで増圧機構Ｌがプレス部３と上型５と一体で、かつ、スライダ１１ａ〜１１ｄの上端がヘッドフレーム４に近づき接触したままの状態で、増圧機構Ｌが下降する。この間、上述のてこの原理により押圧力が増幅していく（図８）。このように増圧機構Ｌがプレス部３及び上型５と一体で昇降する。
【００１８】
その後、成形が終了後は電動シリンダの回転を反転して元の位置に戻される。なお、かかる昇降時には、図５に示すように、ガイドバー２ａ〜２ｄは、ガイド部３ａ〜３ｄにガイドされて上下運動するため、その上下方向の往復動作が的確にされる。
【００１９】
従って、本発明の電動プレス装置によれば、被成形物Ｗの高さが変わっても自動的に押圧開始される位置が変わるため、被成形物Ｗが効率よく的確に押圧される。尚、押圧機構を電動シリンダで作動するように構成しているため、プレス部３の上下方向の往復運動を高速度で行なうことができる。さらに、プレス部３と、ヘッドフレーム４の間に構成された増圧機構Ｌにより、押圧力をさらに増大させることができる。さらになお、本実施の形態においては電動シリンダ１２を２台用いたが、１台にしておいてガイドを増やしてもよい。
【００２０】
なお、前記２個の電動シリンダ１２ａ、１２ｂは、作動を相互に同期させるべく同期システムをそなえており、この同期システムは、図１０に示すように構成されている。すなわち、前記２個の電動シリンダ１２ａ、１２ｂのそれぞれに一体的に装着されて２個の電動シリンダ１２ａ、１２ｂをそれぞれ駆動する２個の誘導モータ２１ａ、２１ｂと、これら２個の誘導モータ２１ａ、２１ｂのそれぞれの速度を制御する２個のインバータ２２ａ、２２ｂと、前記２個の電動シリンダ１２ａ、１２ｂにそれぞれ装着されて２個の電動シリンダ１２ａ、１２ｂのそれぞれの回転軸に係る回転角をデジタル量に変換する２個のエンコーダ２３ａ、２３ｂと、前記複数の誘導モータ２１ａ、２１ｂにそれぞれ動作指令を発信し、かつ前記複数のエンコーダ２３ａ、２３ｂからの出力に基づき前記複数の誘導モータを同期させるべく前記複数の誘導モータ２１ａ、２１ｂの回転速度の差異を算出してその算出結果に基づき前記複数のインバータ２２ａ、２２ｂに前記複数の誘導モータ２１ａ、２１ｂの速度を制御する指令を出力するコントローラ２４と、によって構成されている。そして、コントローラ２４は前記電動シリンダ１２ａ、１２ｂをシーケンス制御すべく発信するシーケンサ２５に電気的に接続されている。
【００２１】
このように構成されたシステムにおいては、シーケンサ２５からの発信に基づきコントローラ２４からインバータ２２ａ・２２ｂにそれぞれ運転指令を送信する。運転指令を受信したインバータ２２ａ、２２ｂは誘導モータ２１ａ、２１ｂをそれぞれ所定の回転速度で回転させて電動シリンダ１２ａ、１２ｂをそれぞれ作動し、この時の誘導モータ２１ａ、２１ｂの回転速度をエンコーダ２３ａ、２３ｂによりそれぞれ検知する。そして、検知した誘導モータ２１ａ、２１ｂの回転速度をコントローラ２４に出力する。すると、コントローラ２３は、エンコーダ２３ａ、２３ｂからの入力に基づき誘導モータ２１ａ、２１ｂを相互に同期させるべく誘導モータ２１ａ、２１ｂの回転速度の差異を算出してその算出結果をインバータ２２ａ・２２ｂにそれぞれ出力する。これにより、誘導モータ２１ａ、２１ｂの回転速度の差異をなくすべく誘導モータ２１ａ、２１ｂの回転速度がそれぞれ加減され、前記電動シリンダ１２ａ、１２ｂは相互に同期されることとなる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明のように、本発明に係る電動プレス装置は、電動シリンダの電動機により回転されるネジ機構を介して昇降されるプレス部及び上型と、前記ネジ機構により発生する押付力を拡大して前記プレス部及び上型に伝える増圧機構と、を具備した電動プレス装置であって、前記増圧機構がプレス部及び上型と一体で昇降することから、プレス部の上下方向の往復運動を高速度で行なうことができる。また、ワーク高さが変化しても、押付作用位置が自動的にワーク高さにより決まるため増圧機構による押付力拡大プレスがワーク高さの制約なく簡単な構造で採用できるため、プレスの駆動機構であるネジやモーターの小型化によるコストダウンや省エネルギー化、同一押付力に対してこれらの駆動機構に作用する負荷が少なくなり耐久性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態に係る電動プレス装置の正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】電動シリンダー取付関係側面図である。
【図４】増圧機構の平面図である。
【図５】図１のベッドテーブル面の平面図である。
【図６】実施の形態に係る増圧機構の動きとプレス部及び上型の動きの正面図である。
【図７】実施の形態に係る増圧機構の動きとプレス部及び上型の動きの正面図である。
【図８】実施の形態に係る増圧機構の動きとプレス部及び上型の動きの正面図である。
【図９】実施の形態に係る増圧機構の動きとプレス部及び上型の動きと力の変化を表す
グラフである。
【図１０】本発明である電動シリンダの同期システムの一実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１　　　ベッド
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ　　ガイドバー
３　　　プレス部
４　　　ヘッドフレーム
５　　　上型
６　　　下型
７　　　構成部材
８　　　支軸
９　　　第１ローラ
１０　　第２ローラ
１１　　スライダ
１２ａ、１２ｂ　電動シリンダ
１２Ｒａ、１２Ｒｂ　　電動シリンダロッド
１３ａ、１３ｂ　　連結ロッド
Ｌ　　増圧機構

Claims

電動シリンダの電動機により回転されるネジ機構を介して昇降されるプレス部及び上型と、前記ネジ機構により発生する押付力を拡大して前記プレス部及び上型に伝える増圧機構と、を具備した電動プレス装置であって、前記増圧機構がプレス部及び上型と一体で昇降することを特徴とする電動プレス装置。
前記プレス部及び上型が下降して被成形物の上面に当たったとき前記増圧機構が作用を開始することを特徴とする請求項１に記載の電動プレス装置。
前記増圧機構は、同一形状の２組若しくは４組の構成部材からなり、プレス部とヘッドフレームの間に配置された可動なスライダに連結された支軸と、第１ローラと第２ローラとを具備し、これらは三角形の頂点の位置にあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動プレス装置。
前記電動シリンダはベッドに組付けられており、電動シリンダロッドの先端には、連結ロッドの一端が連結されており、この連結ロッドの他端は、ヘッドフレームに組付けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動プレス装置。
ベッドと、このベッド上の複数位置に配置したガイドバーと、これらのガイドバーの上端部に架設されたヘッドフレームと、
このヘッドフレームに一端を組み付けられた複数の連結ロッドと、
これらの連結ロッドに一端を連結されると共に他端を前記ベッドに組み付けられた電動機により回転されるネジ機構を有する電動シリンダロッドと、
前記ガイドバーの中間部に設けられるとともに前記電動シリンダロッドを介して昇降可能なプレス部と、
このプレス部の下面に組み付けられた上型と、
前記ネジ機構により発生する押付力を拡大して前記プレス部及び上型に伝える増圧機構であって、同一形状の２組若しくは４組の構成部材からなり、前記プレス部とヘッドフレームの間に配置された可動なスライダに連結された支軸と、第１ローラと、第２ローラとを具備し、これらは三角形の頂点の位置にある増圧機構と、
該上型に対向してベッド上に支承された取付ベース上に組み付けられた下型と、を具備することを特徴とする電動プレス装置。
前記電動シリンダが複数であることを特徴とする請求項５に記載の電動プレス装置。
前記電動シリンダが複数である場合にこれら複数の電動シリンダの動作を同期させるシステムであって、
前記複数の電動シリンダのそれぞれに一体的に装着されて複数の電動シリンダをそれぞれ駆動する複数の誘導モータと、
これら複数の誘導モータのそれぞれの速度を制御する複数のインバータと、
前記複数の電動シリンダにそれぞれ装着されて複数の電動シリンダのそれぞれの回転軸に係る回転角をデジタル量に変換する複数のエンコーダと、
前記複数の誘導モータにそれぞれ動作指令を発信し、かつ前記複数のエンコーダからの出力に基づき前記複数の誘導モータを同期させるべく前記複数の誘導モータの回転速度の差異を算出してその算出結果に基づき前記複数のインバータに前記複数の誘導モータの速度を制御する指令を出力するコントローラと、
を備えたことを特徴とする電動シリンダの同調システム。