JP2004298909A

JP2004298909A - 加圧装置

Info

Publication number: JP2004298909A
Application number: JP2003093878A
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: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】定点加工が可能で駆動エネルギーが小さく、加圧時に大きな衝撃が生じても駆動モータやロータリーエンコーダの誤動作や破損がなく寿命の長い加圧装置を提供する。
【解決手段】基板と、その基板から離れて設けられた支持板と、それらの間で移動可能なスライダとを有する加圧装置で、往復駆動手段でスライダをその移動終点近傍まで動かす。加圧装置は更に、スライダに設けられたおねじと、それと螺合するめねじと、前記支持板に取り付けられた駆動モータとを有している。その駆動モータとめねじ（第二のねじ）とを接続している回転伝達機構によって駆動モータの回転をめねじに伝えてスライダと基板との間に加圧力を生じさせる。
【選択図】図１

Description

【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きくかつ駆動エネルギーが小さい加圧装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、テーブル１に対してプレス装置のラム２が例えば油圧シリンダによって上下動し、ワーク３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３を厚さ寸法ｔに正確に加工するために、ラム２の下端部には、作動面４から下方に前記厚さ寸法ｔに相当する突出部５を突設する。
【０００４】
上記の構成によりラム２を下方に作動させると、作動面４によりワーク３に所定の加工を行なうことができるが、ラム２の突出部５がテーブル１に当接することにより、ワーク３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３に対する加工精度を向上させることができる。
【０００５】
図６に示す加工装置では、定点加工により加工精度を向上させ得る反面、ラム２がワーク３に対して衝撃的に当接することに加えて、ラム２の突出部５がテーブル１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２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ぐことができる。図７と図８に示す加圧装置は、特許文献１に示されているものであって、リンク機構を備えた往復動手段によってスライダをその移動終点近傍まで移動し、スライダに取り付けてある駆動モータによってその位置からスライダを基板の方向に移動させて、スライダと基板との間に置かれているワークに加圧力を生じさせてワークを成形加工する。
【０００７】
図７は特許文献１に示されている加圧装置の要部縦断面正面図、図８は図７における８−８線要部断面平面図である。両図において、１０’は基板であり、その四隅には円柱状のガイドバー２０’が立設されている。このガイドバー２０’の上端部に支持板３０’が固定されている。基板１０’と支持板３０’との間で、スライダ４０’がガイドバー２０’に沿って上下動することができるように設けられている。スライダの基板対向面には押圧子４１’が着脱可能に設けられていて、スライダを基板の方向に駆動させることで押圧子４１’と基板１０’との間でワークＷを加圧成形することができるようになっている。
【０００８】
クランク軸５１’が、支持板３０’上に立設された１対の支持部材３５’，３５’間に軸受を介して回転可能に設けられ、連接棒５２’を介して支持板３０’を貫通して設けられたクイル５３’と接続されている。おねじ５４’が前記クイル５３’の下端部に一体に接合される。
【０００９】
スライダ４０’内に円筒部材が設けられている。円筒部材の内周面におねじ５４’と螺合するめねじ６１’が設けられている。その外周にはウオームホイール６２’が形成されている。スライダ内には更に、ウオームホイール６２’と係合するように設けたウオームギア７２’が設けられている。ラジアル軸受およびスラスト軸受によって、各々円筒部材およびウオームホイール６２’をスライダ内で支持している。
【００１０】
スライダ側面に設けられた駆動モータ（例えばパルスモータ。以下「第二の駆動モータ」と呼ぶことがある）７０’はその回転軸につながったウオーム軸７１’がウオームギア７２’の中心部に挿通固定されてウオームギア７２’を回転させるようになっている。また、支持部材３５’に設けられた駆動モータ（例えばパルスモータ。以下「第一の駆動モータ」と呼ぶことがある）５０’は前記クランク軸を回転させる。
【００１１】
まず第一の駆動モータ５０’に所定の駆動信号を印加して作動させると、クランク軸５１’が回転し、連接棒５２’、クイル５３’およびおねじ５４’を介してスライダ４０’が下降し、押圧子４１’は初期高さＨ_０（上止点）から定点加工高さＨの近傍の高さＨ_１（下止点）まで下降し、この位置において駆動モータ５０’が停止する。
【００１２】
次に第二の駆動モータ７０’に所定の駆動信号を印加して作動させ、ウオーム軸７１’，ウオームギア７２’およびウオームホイール６２’を回転させ、かつめねじ６１’の回転により、押圧子４１’が前記高さＨ_１から定点加工高さＨまで下降し、ワークＷに当接する。これにより押圧子４１’を介して予め設定された押圧力でワークＷに対する定点加工が行なわれる。
【００１３】
加工終了後、まず第二の駆動モータ７０’の逆作動によりスライダ４０’が上昇し、押圧子４１’は定点加工高さＨから高さＨ_１まで上昇し、第一の駆動モータ５０’の逆作動により、押圧子４１’は初期高さに復帰する。
【００１４】
上記のスライダ４０’の下降時に押圧子４１’によるワークＷに対する加圧力は、第二の駆動モータ７０’によるものなので大きなものとすることができる。すなわち、第二の駆動モータ７０’による回転はウオームギア７２’とウオームホイール６２’との間の減速比によって大幅に減速されるため伝達されるトルクが前記減速比の逆数倍に増大される。その結果として、駆動モータ７０’を小容量のものとすることができる。
【００１５】
【特許文献１】
特許第３０５１８４１号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
スライダが押圧子を介してワークを加圧する際には、ワークあるいは金型からスライダ及び基板に大きな反力が生じる。スライダがワークを加圧する間だけでなく、スライダが定点加工高さＨの近傍まで下降してワークに当たったときにも、金型から衝撃や反力がスライダに生じる。
【００１７】
スライダ４０’に生じた衝撃がスライダに取り付けられた駆動モータ７０’に伝わり駆動モータの寿命を短くするおそれがある。特にロータリーエンコーダを備えている駆動モータの場合には、ロータリーエンコーダは衝撃を受けるとその位置が狂い測定誤差を生じ、あるいはその衝撃が大きい場合には破損することがある。そのために加圧装置全体の寿命を短くすると言う欠点を持っている。
【００１８】
そこで、本発明の目的とするところは、定点加工が可能で駆動エネルギーが小さく、上記欠点を改善した寿命の長い加圧装置を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の加圧装置は、基板と、その基板から所定距離離れて対向して設けられた支持板と、基板と支持板との間で移動可能に形成されたスライダとを有している。支持板には、移動終点を有する往復駆動手段が設けられており、その往復駆動手段はスライダに連結されていて、スライダをその移動終点近傍まで動かす。本発明の加圧装置は更に、往復駆動手段に設けられた第一のねじと、スライダに設けられ第一のねじと螺合した第二のねじと、前記支持板に取り付けられた駆動モータとを有している。その駆動モータと第二のねじとを接続している回転伝達機構によって駆動モータの回転を第二のねじに伝えて第二のねじを第一のねじに対して回転させることによってスライダと基板との間に加圧力を生じさせるものである。
【００２０】
本発明の加圧装置で第二のねじを回転させるための駆動モータはロータリーエンコーダを持っていることが好ましい。
【００２１】
また前記加圧装置において、支持板上で駆動モータの回転を受けて回転する歯車と、スライダ上で第二のねじに回転を伝えるための歯車と、それら歯車の間に設けられていてそれらの歯車の間で回転を伝える回転軸とで、前記回転伝達機構を構成していることが望ましい。その回転軸はそれら歯車の一方に対して軸方向に移動できる構造をしているのがよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明を実施例について詳しく説明する。図１に本発明の実施例による加圧装置を要部断面正面図で示している。図２は図１における２−２線断面図、図３は図１における３−３線断面図である。これらの図で、基板１０が床面上に固定されていて、基板１０に垂直に立てられたガイドバー２０によって支持板３０が保持されている。基板１０と支持板３０との間にガイドバー２０に沿って往復動することができるスライダ４０が設けられており、スライダ４０と基板との間に成形空間がある。この成形空間では、基板上に成型用の固定金型（下型）が、スライダの下面に固定金型に対応する可動金型（上型）が取り付けられており、これら両金型の間に例えば被成形板を入れて成形するようになっている。
【００２３】
スライダ４０は、支持板に取り付けた駆動モータ（例えばパルスモータ。以下「第一の駆動モータ」ということがある）５０によって支持板３０に対して駆動させることができる往復駆動手段によって、基板１０と支持板３０との間でガイドバー２０に沿って往復運動させられる。クランク軸５１が支持板３０上に立てられた１対の支持部材３５，３５間に軸受を介して回転可能に設けられ、クランク軸５１は連接棒５２を介して支持板３０を貫通して設けられたクイル５３と接続している。第一の駆動モータ（例えばパルスモータ）５０は一方の支持部材３５に取り付けられており、その回転が減速機を介してクランク軸５１に伝わるようになっている。クイル５３の下端部には第一のねじ（第一のねじは、本実施例ではおねじなので、以下「おねじ」と呼ぶ）５４が設けられている。そのおねじ５４と螺合している第二のねじ（第二のねじは、本実施例ではめねじなので、以下「めねじ」と呼ぶ）６１を内周面に持った大歯車６２がスライダ４０内に軸受によって回転可能に保持されている。大歯車６２はスライダ４０に対してその中心軸の周りにのみ回転して、その軸方向には動かないので、駆動モータ５０によってクランク軸５１が回転したときにスライダ４０はガイドバー２０に沿って往復運動する。
【００２４】
スライダ４０内には、めねじ６１を持った大歯車６２と係合している他の歯車（「小歯車」という）６３が軸受で支持されて、回転可能に設けられている。その小歯車６３は、前記大歯車６２よりも歯数を少なくして、小歯車６３の回転が大歯車６２に減速して伝わるようになっていることが好ましい。
【００２５】
支持板３０には、前記クランク軸５１を回転させるための第一の駆動モータ５０とは別に駆動モータ（「第二の駆動モータ」という）７０が取り付けられていて、その駆動モータ７０の駆動軸に取り付けられた小歯車７２を回転させる。支持板３０にはこの小歯車７２と係合している大歯車７３が回転自在に取り付けられている。第二の駆動モータ７０の回転が小歯車７２から大歯車７３に減速されて伝わる。この大歯車７３はスライダ４０に設けられた小歯車６３と同軸に位置しており、これら歯車の間に渡された回転軸８０によって大歯車７３からスライダの小歯車６３へ回転が伝わるようになっている。このように第二の駆動モータ７０とスライダ４０に設けられた大歯車６２との間あるいはスライダに設けているめねじ６１との間に回転伝達機構が構成されている。
【００２６】
スライダ４０に設けられた小歯車６３は前記回転軸８０に固定されており、小歯車６３が回転軸８０とともに回転するようになっている。しかし、支持板３０に設けられている大歯車７３に対して回転軸８０はスプラインあるいは滑りキーなどで取り付けられており、回転軸８０は大歯車７３とともに回転はするが、軸方向には大歯車７３に対して自由に移動することができるようになっている。スライダ４０は、クランク軸５１の回転あるいはスライダに設けた大歯車６２の回転によって基板１０と支持板３０との間で上下に動くので、その動きに伴ってスライダ４０に取り付けた小歯車６３と支持板３０に取り付けられている大歯車７３との間隔が変化する。支持板３０に設けた大歯車７３と回転軸８０との間は軸方向に自由に移動することができるので、スライダ４０が支持板３０に対して上下動をしても第二の駆動モータ７０の回転をスライダ４０の小歯車６３に伝えることができる。
【００２７】
支持板３０に取り付けられた第二の駆動モータ７０の回転によってその小歯車７２が回転し、その回転が回転軸８０を介してスライダ４０に取り付けられた大歯車６２に伝わる。大歯車６２の回転によって、その大歯車内周に付けられためねじ６１がクイル５３に対して上下動して、スライダ４０が上下動する。第二の駆動モータ７０とスライダの大歯車６２との間では大きな減速比となっているので、第二の駆動モータ７０の回転が大幅に減速されてスライダ４０の上下動となる。そのためにスライダを上下に動かす力はその減速比の逆数倍に増大されてワークに対する加圧力を大幅に増大させ得る。その結果第二の駆動モータを小容量のものとすることができる。
【００２８】
図示していない駆動制御装置から第一の駆動モータ５０に所定の駆動信号を供給してクランク軸５１を回転させるとスライダ４０は図９に示す初期高さＨ_０（上止点）から定点加工高さＨの近傍の高さＨ_１（下止点）まで下降する。この位置で、第二の駆動モータ５０に所定の駆動信号を供給して作動させて、スライダ４０の大歯車６２をクイル５３に対して回転させると、スライダ４０が高さＨ_１から定点加工高さＨまで下降しワークに当接する。これにより、金型を介して予め設定された押圧力でワークに対する定点加工が行われる。
【００２９】
下降終了後まず第二の駆動モータ７０を逆回転させてスライダ４０を定点加工高さＨから高さＨ_１まで上昇して、第一の駆動モータ５０の回転によってスライダ４０を上止点まで上昇させる。あるいは、まず第一の駆動モータ５０を回転させてスライダ４０を図９の鎖線のように動かすこともできる。
【００３０】
加工時にスライダ４０を高さＨ_１から定点加工高さＨまで下降させ、下降終了後スライダ４０を定点加工高さＨから高さＨ_１まで上昇させるために第二の駆動モータ７０を所定回数あるいは所定角度回転させる。第二の駆動モータ７０の回転を正確に制御するには、第二の駆動モータ７０にロータリーエンコーダ７１を取り付けておき、その回転数あるいは回転角度を測定しながらその回転量を制御することが望ましい。
【００３１】
上記実施例では往復駆動装置としてクランク軸の回転によってスライダを上下に移動させた構成としていたが、クランク軸に代えて、トグル機構などを用いることができる。
【００３２】
図４，図５に本発明の他の実施例による加圧装置を示し、図４は加圧装置を要部断面で示す正面図であり、図５は図４における５−５線断面図である。これらの図で、上に述べた実施例と同じ部分、部品は同じ参照番号を用いて示している。
【００３３】
スライダ４０は、支持板に取り付けた駆動モータ（例えばパルスモータ。以下「第一の駆動モータ」ということがある）５５によって支持板３０に対して駆動させることができる往復駆動手段によって、基板１０と支持板３０との間でガイドバー２０に沿って往復運動させられる。この実施例で往復駆動手段は、第一の駆動モータ５５と、その駆動軸から延びて設けられたボールねじ軸５６と、ボールねじ軸と螺合してその回転によって上下動させられる円筒状のボールねじ５７から構成されており、ボールねじ５７はスライダ４０に対して回転可能にスライダ４０に取り付けられており、第一の駆動モータ５５の回転によってスライダ４０をガイドバー２０に沿って往復運動させる。支持板３０上に、ボールねじ軸５６の回転を止めるためのブレーキ５９が設けられている。ここでボールねじ軸５６の下端近くの外面には第一のねじとしておねじが設けられており、ボールねじ５７はその内面に第一のねじと螺合している第二のねじ（めねじ）が設けられている。ボールねじ軸５６とボールねじ５７との相対回転によって、螺合した第一のねじと第二のねじによってそれらが相対的に上下動して、スライダ４０がボールねじ軸５６に対して上下動する。
【００３４】
円筒状ボールねじ５７の外周面にはウオームホイール５８が設けられている。ウオームホイール５８の中心軸とほぼ垂直に回転軸を持つウオームギア６６がウオームホイール５８と係合してスライダ内に設けられており、ウオームギア６６の回転によってウオームホイール５８が回転してウオームホイールとともにスライダ４０が上下に駆動させられる。スライダ内にはウオームギア６６の回転軸に取り付けられたベベルギア６７及びそのベベルギア６７と係合している他のベベルギア６８が設けられている。ベベルギア６８の回転がベベルギア６７を介してウオームホイール５８に伝わるので大きな減速比を持ってスライダ４０を駆動することになる。
【００３５】
支持板３０には、前記往復駆動手段を駆動させるための第一の駆動モータ５５とは別に駆動モータ（「第二の駆動モータ」という）７０が取り付けられていて、その駆動モータ７０の駆動軸に取り付けられた小歯車７２を回転させる。支持板３０にはこの小歯車７２と係合している大歯車７３が回転自在に取り付けられている。第二の駆動モータ７０の回転が小歯車７２から大歯車７３に減速されて伝わる。この大歯車７３はスライダ４０に設けられたベベルギア６８と同軸に位置しており、これら歯車の間に渡された回転軸８０によって大歯車７３からスライダのベベルギア６８へ回転が伝わるようになっている。このように第二の駆動モータ７０とスライダ４０に設けられたウオームホイール５８との間あるいはスライダに設けられているボールねじ５７の第二のねじ（めねじ）との間に回転伝達機構が構成されている。
【００３６】
スライダ４０に設けられたベベルギア６８は前記回転軸８０に固定されており、ベベルギア６８が回転軸８０とともに回転するようになっている。しかし、支持板３０に設けられている大歯車７３に対して回転軸８０はスプラインあるいは滑りキーなどで取り付けられており、回転軸８０は大歯車７３とともに回転はするが、軸方向には大歯車７３に対して自由に移動することができるようになっている。スライダ４０は、ボールねじ軸５６の回転あるいはスライダに設けたボールねじ５７の回転によって基板１０と支持板３０との間で上下に動くので、その動きに伴ってスライダ４０に取り付けたベベルギア６８と支持板３０に取り付けられている大歯車７３との間隔が変化する。支持板３０に設けた大歯車７３と回転軸８０との間は軸方向に自由に移動することができるので、スライダ４０が支持板３０に対して上下動をしても第二の駆動モータ７０の回転をスライダ４０のベベルギア６８に伝えることができる。
【００３７】
支持板３０に取り付けられた第二の駆動モータ７０の回転によってその小歯車７２が回転し、その回転が回転軸８０を介してスライダ４０に取り付けられたウオームギア６６に伝わる。往復駆動手段のボールねじ軸５６をブレーキ５９で止めておいて、ウオームギア６６を回転すると、ウオームホイール５８がそれに係合しているので、ボールねじ軸５６のおねじと螺合しているボールねじ５７がボールねじ軸５６に対して上下動して、スライダ４０が上下動する。第二の駆動モータ７０とウオームホイール５８との間では大きな減速比となっているので、第二の駆動モータ７０の回転が大幅に減速されてスライダ４０の上下動となる。そのためにスライダを上下に動かす力はその減速比の逆数倍に増大されてワークに対する加圧力を大幅に増大させ得る。その結果第二の駆動モータを小容量のものとすることができる。
【００３８】
図示していない駆動制御装置から第一の駆動モータ５５に所定の駆動信号を供給してボールねじ軸５６を回転させると、ボールねじ５７はウオームギア６６によって回転を止められているので、スライダ４０は図９に示す初期高さＨ_０（上止点）から定点加工高さＨの近傍の高さＨ_１（下止点）まで下降する。この位置で、ブレーキ５９を働かせてボールねじ軸５６を止めておいて、第二の駆動モータ７０に所定の駆動信号を供給して作動させると、ボールねじ５７がボールねじ軸５６に対して回転して、スライダ４０が高さＨ_１から定点加工高さＨまで下降しワークに当接する。これにより、金型を介して予め設定された押圧力でワークに対する定点加工が行われる。その後スライダ４０を上昇させるが、その説明は必要ないと思われるのでここでは省略する。
【００３９】
上記においては、第二の駆動モータが支持板上に取り付けられているので、スライダと基板との間で加圧成形を行ったときの衝撃や振動が第二の駆動モータに伝わることがなく、駆動モータの寿命を長くすることができるとともに、ロータリーエンコーダのように振動に弱い部品が駆動モータに取り付けられていてもその誤動作を生じることがない。
【００４０】
上記実施例で、スライダに設けためねじを回す駆動モータを支持板に取り付けた構成について説明をしたが、スライダから振動や衝撃が直接作用しない他の部分に駆動モータを取り付けた構成としても良い。
【００４１】
また支持板に設けた大歯車とスライダに設けた歯車との間を接続している回転軸を、スライダ側の歯車には固定して、支持板側の大歯車にはその軸方向に移動できる構造について説明をしたが、スライダ側の歯車のところで回転軸がその軸方向に移動することができるようにしても良いことは明らかであろう。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明の加圧装置では、基板とスライダとの間に加圧力を生じさせるための駆動モータを加圧時に大きな衝撃が直接作用しない支持板に取り付けている。そのために加圧時の衝撃による駆動モータやロータリーエンコーダの誤動作や破損がなく、寿命の長い加圧装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による加圧装置を示す要部断面正面図である。
【図２】図１における２−２線断面図である。
【図３】図１における３−３線断面図である。
【図４】本発明の他の実施例による加圧装置を示す要部断面正面図である。
【図５】図４における５−５線断面図である。
【図６】従来の胴突き加工を示す説明図である。
【図７】特許文献１に示されている加圧装置の要部縦断面正面図である。
【図８】図７における８−８線要部断面平面図である。
【図９】加圧装置におけるスライダの変位と時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１テーブル
２ラム
３ワーク
４作動面
５突出部
１０、１０’ 基板
２０、２０’ ガイドバー
３０、３０’ 支持板
３５、３５’ 支持部材
４０、４０’ スライダ
４１’ 押圧子
５０、５０’、５５（第一の）駆動モータ
５１、５１’ クランク軸
５２、５２’ 連接棒
５３、５３’ クイル
５４第一のねじ（おねじ）
５４’ おねじ
５６ボールねじ軸（第一のねじ）
５７ボールねじ（第二のねじ）
５８、６２’ ウオームホイール
６１第二のねじ（めねじ）
６１’ めねじ
６２、７３大歯車
６３、７２小歯車
６６、７２’ ウオームギア
６７、６８ベベルギア
７０、７０’ （第二の）駆動モータ
７１ロータリーエンコーダ
７１’ ウオーム軸
８０回転軸

Claims

基板と、
基板から所定距離離れて対向して設けられた支持板と、
支持板に設けられかつ移動終点を有する往復駆動手段と、
この往復駆動手段と連結され前記基板と支持板との間で移動可能に形成されたスライダと、
往復駆動手段に設けられた第一のねじと、
スライダに設けられ前記第一のねじと螺合した第二のねじと、
前記支持板に取り付けられた駆動モータと、
駆動モータと前記第二のねじとを接続していて駆動モータの回転を第二のねじに伝える回転伝達機構とによって構成し、
前記往復駆動手段によって前記スライダをその移動終点近傍まで動かして、前記第二のねじを第一のねじに対して回転させることによりスライダと基板との間に加圧力を生じさせることを特徴とする加圧装置。
前記駆動モータはロータリーエンコーダを持っていることを特徴とする請求項１記載の加圧装置。
前記回転伝達機構は、支持板上で前記駆動モータの回転を受けて回転する歯車と、前記スライダ上で前記第二のねじに回転を伝えるための歯車と、それら歯車の間に設けられていてそれらの歯車の間で回転を伝える回転軸とを持っており、
その回転軸はそれら歯車の一方に対して軸方向に移動できる構造をしていることを特徴とする請求項１あるいは２記載の加圧装置。