JP2004314118A

JP2004314118A - 加圧装置

Info

Publication number: JP2004314118A
Application number: JP2003110773A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takemoto; 祐二竹本; Ryoji Makino; 良治牧野; Tokuzo Sekiyama; 篤藏関山; Hiroshi Shibuya; 浩澁谷
Original assignee: Kyoho Machine Works Ltd; Nisso Electric Co
Current assignee: Kyoho Machine Works Ltd; Nisso Electric Co
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2003-04-15
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】コンパクト化及び高推力を実現することができる加圧装置を提供すること。
【解決手段】電動式加圧装置１は，ロータ３１の内部に中空穴３１１を備えた中空モータ３と，一対の送りネジ４１及びナット４２と，送りネジ４１の先端部に取り付けられた加圧部５と，送りネジ４１の進退をガイドするガイド部６と，送りネジ４１の軸方向に加わるスラスト荷重を受ける軸受部７とを有している。ナット４２は，ロータ３１の軸方向端面に結合されており，ロータ３１の回転数と略同一の回転数で回転する。送りネジ４１は，その一部がロータ３１の中空穴３１１内に配設されており，ナット４２の回転に伴って中空穴３１１内を利用して進退する。軸受部７は，ナット４２の外周側に配設されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は，モータの回転力を送りネジの軸方向推力に変換して加圧を行う加圧装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば，モータを使用して構成される電動プレスにおいては，高い減速比を得て，高い推力を出力するために，送りネジ及びこれに螺合するナットを使用している。また，上記電動プレスは，ギヤ又はプーリ等の減速機を介して，上記送りネジ又はナットをモータに接続してなり，送りネジ又はナットの先端部に設けた加圧部により加圧を行うことができる。このような電動プレスとしては，例えば，特許文献１〜３に示すものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−３２９６９０号公報
【特許文献２】
特開平５−３２９６９１号公報
【特許文献３】
特開平５−３２９６９２号公報
【０００４】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来の電動プレスにおいては，上記モータと上記送りネジ又はナットとの間に，送りネジ又はナットに働くラジアル荷重を受けると共に，上記加圧部に加わるスラスト荷重を受けるためのベアリングが配設されている。
また，モータと送りネジ又はナットとの間には，上記減速機も配設されている。そのため，上記電動プレスの全長又は大きさが大きくなり，そのコンパクト化を妨げる要因になっている。このことは，上記電動プレスが出力する推力を大きくすればするほど，上記モータの容量を大きくする又は上記減速機の減速比を大きくする等の対策が必要になり，顕著になる。
【０００５】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，コンパクト化及び高推力を実現することができる加圧装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題の解決手段】
本発明は，ロータの内部に中空穴を有する中空モータと，
めねじ部を有すると共に，上記ロータに結合され該ロータの回転数と略同一の回転数で回転するナットと，
上記めねじ部に螺合するおねじ部を有すると共に，上記ナットの回転に伴って上記中空穴内を利用して進退する送りネジと，
該送りネジの先端部に取り付けられた加圧部と，
上記送りネジの進退をガイドするガイド部と，
上記送りネジの軸方向に加わるスラスト荷重を受ける軸受部とを有しており，かつ上記軸受部は，上記ナットの外周側に配設されていることを特徴とする加圧装置にある（請求項１）。
【０００７】
本発明の加圧装置は，上記中空モータの回転力を上記送りネジ及びナットにより軸方向への推力に変換して上記加圧部から加圧を行うことができる電動式加圧装置である。
そして，上記中空モータのロータを回転させたときには，このロータの回転と共に上記ナットが回転する。このとき，上記めねじ部とおねじ部との螺合により，上記ナットの回転力が上記送りネジが軸方向へ進退する推力に変換される。そして，上記送りネジが，上記ガイド部によってガイドされて回り止めが行われた状態で進退することにより，その先端部に取り付けられた加圧部により加圧を行うことができる。
【０００８】
また，上記加圧部により加圧を行った際に生じる反力により上記送りネジの軸方向に加わるスラスト荷重は，上記軸受部によって受けることができる。そのため，上記加圧部による反力が上記ロータに直接加わってしまうことを防止することができる。
【０００９】
上記のごとく上記中空モータのロータには中空穴が設けられており，上記加圧装置への送りネジの配設は，送りネジの一部を中空穴内に配置した状態で行うことができる。そして，送りネジは，この中空穴内のスペースを利用して上記軸方向に進退することができる。
そのため，上記加圧部に必要なストロークに合わせて，上記送りネジの長さを設定したときには，この送りネジの一部を上記中空穴内に配置し，上記加圧装置の軸方向の全長が大きくなることを抑制することができる。
【００１０】
また，上記ナットは，ギヤ又はプーリ等の減速機を介すことなく上記ロータに結合されており，ロータの回転数と略同一の回転数で回転する。そのため，上記中空モータとナットとの間の減速機の配設スペースをなくすことができ，これによっても，上記加圧装置の軸方向の全長が大きくなることを抑制することができる。
【００１１】
さらに，上記のごとく上記軸受部は上記ナットの外周側に配設されている。そのため，これによっても，上記加圧装置の軸方向の全長が大きくなることを抑制することができる。
それ故，本発明によれば，コンパクトな加圧装置を形成することができる。
また，後述するように，上記中空モータにロータの出力回転数が小さく出力トルクが大きいモータを使用することにより，装置のコンパクト化ができると共に高推力も実現することができる加圧装置を形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
上記軸受部は，上記ナットの一部に設けた軸方向の面に接触する滑りスラスト軸受（スラストブッシュ）とすることができる。また，上記軸受部は，複数のボールによる転がりを利用して回転抵抗を減少させた転がりスラスト軸受（ボールスラストブッシュ）とすることもできる。
【００１３】
また，上記軸受部は，上記スラスト荷重を受けると共に上記ナットの回転によるラジアル荷重を受ける転がり軸受とすることが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記転がり軸受により，上記ナットの回転も保持することができ，かつナットの回転の際に生ずる回転抵抗を少なくすることができる。
なお，上記軸受部は，上記スラスト荷重及びラジアル荷重を受ける滑り軸受（ブッシュ）とすることもできる。
【００１４】
また，上記転がり軸受としては，その横断面において，ボールと内輪及び外輪の接触面とを結ぶラインがラジアル方向に対して所定の接触角（例えば２０〜４０°の接触角）を有してなるアンギュラ玉軸受がある。また，この他にも，上記転がり軸受としては，上記ボールの代わりに円筒状又は円錐状のころを用いたころ軸受がある。また，上記軸受部は，複数の転がり軸受を並列配置して構成することができる。
【００１５】
また，上記ロータの出力トルクは１７７［Ｎ・ｍ］以上であると共に上記ロータの出力回転数は１２００［ｒｐｍ］以下であり，上記加圧部は１００［ｋＮ］以上の推力を出力できるよう構成されていることが好ましい（請求項３）。
この場合には，上記のように減速機を用いることなく１７７［Ｎ・ｍ］以上の大きな出力トルクを出力できるだけでなく，出力回転数を１２００［ｒｐｍ］以下に維持することもできる中空モータを使用することにより，装置のコンパクト化ができると共に，上記１００［ｋＮ］以上の高推力を出力することができる加圧装置を形成することができる。
【００１６】
上記１００［ｋＮ］以上の高推力を実現するためには，上記送りネジのおねじ部における送りピッチ（リード）は，例えば，１０〜３０［ｍｍ］とすることができる。また，送りネジの直径は，上記高推力を出力するためには，少なくとも５０［ｍｍ］以上とすることが好ましい。
【００１７】
また，上記ロータの出力トルクが１７７［Ｎ・ｍ］未満の中空モータの場合には，上記高推力を出力することが困難になる。また，上記ロータの出力回転数が１２００［ｒｐｍ］を超える中空モータの場合には，その容量が大きくなり，上記加圧装置を大型化させてしまうおそれがある。
また，上記出力トルクの上限値は，上記加圧部に必要な推力に合わせて決定することができる。また，上記出力回転数の下限値は，加圧部を加圧部位まで移動させるときの移動速度を考慮すると１００［ｒｐｍ］以上であることが好ましいと考える。
【００１８】
また，上記軸受部は，上記ロータの回転を保持する一方のロータ軸受も兼用していることが好ましい（請求項４）。
この場合には，上記軸受部に上記ロータの回転を保持する一方のロータ軸受の役割もさせることができ，部品点数を減らして上記加圧装置の全長を一層コンパクトにすることができる。
【００１９】
【実施例】
以下に，図面を用いて本発明の加圧装置にかかる実施例につき説明する。
本例の加圧装置１は，図２に示すごとく，以下の中空モータ３，送りネジ４１，ナット４２，加圧部５，ガイド部６及び軸受部７を有する構造により，コンパクトであると共に高推力を実現することができる電動式加圧装置（電動式プレス）を形成している。
すなわち，図１に示すごとく，上記加圧装置１は，ロータ３１の内部に中空穴３１１を備えた中空モータ３を有している。この中空モータ３は，ステータ３２と，このステータ３２に対して回転するロータ３１と，ステータ３２を囲むハウジング３３とを備えている。
【００２０】
また，図１に示すごとく，上記加圧装置１は，一対の送りネジ４１及びナット４２を用いて，上記中空モータ３による回転力を軸方向への推力に変換している。すなわち，上記ナット４２は，貫通形成した内周面にめねじ部４２１を有するものであり，上記ロータ３１の軸方向端面に結合されている。そして，このナット４２は，ロータ３１の回転数と略同一の回転数で回転する。また，上記送りネジ４１は，外周面に上記めねじ部４２１に螺合するおねじ部４１１を有するものである。そして，送りネジ４１は，その一部がロータ３１の中空穴３１１内に配設されており，上記ナット４２の回転に伴って上記中空穴３１１内を利用して進退する。
【００２１】
また，図１に示すごとく，上記加圧装置１は，上記送りネジ４１の先端部に取り付けられた加圧部５と，送りネジ４１の進退をガイドするガイド部６と，送りネジ４１の軸方向に加わるスラスト荷重を受ける軸受部７とを有している。また，軸受部７は，上記ナット４２の外周側に配設されている。
【００２２】
以下に，これを詳説する。
図１に示すごとく，本例の中空モータ３は，１７７［Ｎ・ｍ］以上の高出力トルク及び１２００［ｒｐｍ］以下の低出力回転数を出力可能なものである。具体的には，上記ロータ３１の出力トルクが約１０５０［Ｎ・ｍ］であり，上記ロータ３１の出力回転数が約６００［ｒｐｍ］である。なお，上記出力トルクは，中空モータの最大出力トルクである。
【００２３】
また，本例の一対の送りネジ４１及びナット４２は，送りネジ４１のおねじ部４１１とナット４２のめねじ部４２１との間に複数のボールを配置して，この複数のボールを介して送りネジ４１とナット４２とが螺合するボールネジ４を用いて構成されている。本例のボールネジ４の送りピッチ（リード）は２０［ｍｍ］とし，送りネジ４１の直径は１００［ｍｍ］とした。
【００２４】
そして，上記中空モータ３及びボールネジ４を用いることにより，上記加圧部５は約３００［ｋＮ］の推力を出力することができる。このように，本例の加圧装置１は，低出力回転数及び高出力トルクを実現する上記中空モータ３を利用して，１００［ｋＮ］以上の高推力を出力することができる。
【００２５】
また，本例では，中空モータ３は，上記加圧部５の位置制御を行うことができるサーボモータとした。そして，加圧部５を加圧を行う部位まで移動させるとき（エアカット時）においては，中空モータ３を６００［ｒｐｍ］で回転させて，加圧部５を約２００［ｍｍ／ｓ］で移動させた。また，加圧部５により加圧を行うとき（加圧時）には，中空モータ３を約１５〜４５［ｒｐｍ］で低速回転させて，加圧部５を約５〜１５［ｍｍ／ｓ］で移動させながら加圧を行った。
【００２６】
表１に，上記加圧装置１が１００［ｋＮ］以上の推力Ｆを出力するために，中空モータ３の出力トルクＴ及び出力回転数Ｎとボールネジ４の送りピッチｐを選定した具体例１〜３について示す。ここで，推力Ｆは，Ｆ＝２・π・Ｔ・η／ｐ（η＝０．９：機械効率）として求めた。
具体例１は，１００［ｋＮ］の推力Ｆを出力すためには，出力トルクＴは１７７［Ｎ・ｍ］以上，出力回転数Ｎは１２００［ｒｐｍ］以下，送りピッチｐは１０［ｍｍ］以下とすることが好ましい旨を示すものである。また，この場合には，加圧部５は，約２００［ｍｍ／ｓ］の送り速度ｖで移動することができる。
【００２７】
また，具体例２は，本実施例における各値を示し，本実施例では約３００［ｋＮ］の推力Ｆを出力できる旨を示すものである。また，この場合には，加圧部５は，約２００［ｍｍ／ｓ］の送り速度ｖで移動することができる。
なお，参考として，具体例３は，出力トルクＴを約２２００［Ｎ・ｍ］とし，出力回転数Ｎを約４８０［ｒｐｍ］とし，送りピッチｐを２５［ｍｍ］とした場合には，加圧部５は，約５００［ｋＮ］の推力を出力でき，約２００［ｍｍ／ｓ］の送り速度ｖで移動することができる旨を示すものである。
【００２８】
【表１】

【００２９】
上記軸受部７は，上記スラスト荷重を受けると共に上記ナット４２の回転によるラジアル荷重を受ける転がり軸受としてのアンギュラ玉軸受７１である。このアンギュラ玉軸受７１は，内輪部７１２とその外周側に配設した外輪部７１１と，これらの間に複数配設されたボール７１３とにより構成されている。そして，軸受部７は，上記アンギュラ玉軸受７１を複数個（本例では３個）並列配置して構成されている。
また，本例の軸受部７は，上記ロータ３１の一方（下側）の第１ロータ軸受の役割も兼ねている。また，上記ロータ３１の他方（上側）の端部と上記ハウジング３３との間には，第２ロータ軸受３４が配設されている。
【００３０】
また，図２，図３に示すごとく，上記加圧装置１は，上記中空モータ３のハウジング３３及び上記軸受部７を，架台２に配設してなり，この架台２に対して上記ロータ３１及びナット４２が回転し上記送りネジ４１が進退する。また，上記架台２は，加圧成形を行うワークを供給する供給テーブル２１と，この供給テーブル２１の上方に対向配設され上記中空モータ３を固定するための上ベース２２と，この上ベース２２と上記供給テーブル２１とを連結する複数のガイドシャフト６１とを有している。
【００３１】
また，上記供給テーブル２１と上ベース２２との間には，加圧ベース２３が配設されており，上記送りネジ４１の先端部は加圧ベース２３に連結されている。また，本例の加圧部５は，上記加圧ベース２３の下面に取り付けてある。
そして，加圧ベース２３は，送りネジ４１の推力を受けて上下に移動し（進退し），下方に移動するときに加圧部５から加圧を行うことができる。
また，本例のガイド部６は，上記各ガイドシャフト６１と，上記加圧ベース２３に配設すると共に各ガイドシャフト６１にスライド可能に係合する各ブッシュ６２（本例ではボールブッシュ６２）とからなる。
なお，本例における送りネジ４１及び加圧部５の進退とは，上下方向への移動のことをいう。
【００３２】
また，図１に示すごとく，上記上ベース２２には，外ブラケット２４が設けてあり，この外ブラケット２４の上部には上記中空モータ３のハウジング３３が固定されている。また，上記ナット４２の外周側には，内ブラケット２５が設けてあり，上記中空モータ３のロータ３１と，内ブラケット２５とナット４２とはビスにより固定して一体化されている。このように，本例のロータ３１とナット４２とは一体化されている。
また，上記軸受部７は，その外輪部７１１を上記外ブラケット２４の内周面に圧入すると共に，その内輪部７１２を上記内ブラケット２５の外周面に圧入して，外ブラケット２４と内ブラケット２５との間に配設されている。
【００３３】
本例の加圧装置１は，上記中空モータ３の回転力を上記送りネジ４１及びナット４２により軸方向への推力に変換して上記加圧部５から加圧を行うことができる電動式加圧装置である。
そして，上記中空モータ３のロータ３１を回転させたときには，このロータ３１の回転と共に上記ナット４２が回転する。このとき，上記めねじ部４２１とおねじ部４１１との螺合により，上記ナット４２の回転力が上記送りネジ４１が軸方向へ進退する推力に変換される。
そして，図２，図３に示すごとく，上記送りネジ４１が，上記ガイド部６によってガイドされて回り止めが行われた状態で進退することにより，その先端部に取り付けられた加圧部５により加圧を行うことができる。
【００３４】
また，上記加圧部５により加圧を行った際に生じる反力により上記送りネジ４１の軸方向に加わるスラスト荷重は，上記軸受部７によって受けることができる。そのため，上記加圧部５による反力が上記ロータ３１に直接加わってしまうことを防止することができる。
【００３５】
また，図１に示すごとく，上記中空モータ３のロータ３１には中空穴３１１が設けられており，上記加圧装置１への送りネジ４１の配設は，送りネジ４１の一部を中空穴３１１内に配置した状態で行うことができる。そして，送りネジ４１は，この中空穴３１１内のスペースを利用して上記軸方向に進退することができる。
そのため，上記加圧部５に必要なストロークに合わせて，上記送りネジ４１の長さを設定したときに，この送りネジ４１の一部を上記中空穴３１１内に配置し，上記加圧装置１の軸方向の全長が大きくなることを抑制することができる。
【００３６】
また，図１に示すごとく，上記ナット４２は，ギヤ又はプーリ等の減速機を介すことなく上記ロータ３１に一体的に結合されており，ロータ３１の回転数と略同一の回転数で回転する。そのため，上記中空モータ３とナット４２との間の減速機の配設スペースをなくすことができ，これによっても，上記加圧装置１の軸方向の全長が大きくなることを抑制することができる。
【００３７】
さらに，上記軸受部７は上記ナット４２の外周側に配設されている。そのため，これによっても，上記加圧装置１の軸方向の全長が大きくなることを抑制することができる。
また，本例の加圧装置１においては，上記軸受部７は，上記中空モータ３のロータ３１の回転を保持する一方のロータ軸受の役割も兼ねている。そのため，上記ロータ３１と上記ナット４２とを一体化した構造により，部品点数を減らして上記加圧装置１の全長を短くすることができる。
それ故，本例の加圧装置１は，コンパクトであると共に高推力を出力することができる。
【００３８】
また，本例においては，上記ロータ３１に設けた中空穴３１１は貫通した穴ではなかったが，図４に示すごとく，中空穴３１１はロータ３１を貫通して形成されていてもよい。この場合には，一層長い送りネジ４１を使用することができ，上記加圧部５のストロークを容易に大きくすることができる。
【００３９】
また，上記加圧装置１は，図５に示すごとく，上記加圧部５としての上パンチ５１と，上記供給テーブル２１に配設した下パンチ５２とにより，種々のワークに加圧成形を行うことができる。この場合には，上記供給テーブル２１にダイス５３を配設し，このダイス５３の内周側に上記下パンチ５２を移動可能に配設し，上記上パンチ５１と下パンチ５２とにより，上記ダイス５３内において筒状ワーク８１に加圧成形を行うことができる。
【００４０】
また，上記加圧装置１は，図６に示すごとく，上記下パンチ５２を環状断面形状に形成すると共にこの下パンチ５２の内周側にコア５４を配設し，上記上パンチ５１の先端部を環状断面形状に形成して，上記環状ワーク８２の加圧成形を行うこともできる。この場合には，上記環状ワーク８２の中空穴８２１に上記コア５４を配置すると共に上記ダイス５３内に環状ワーク８２を配置した状態で上パンチ５１及び下パンチ５２により加圧成形を行うことができる。
また，上記加圧装置１は，上記高推力を生かして，粉末成形を行った粉末成形体に加圧して，この粉末成形体を規定寸法に成形するサイジング装置として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における，電動式加圧装置を示す部分拡大説明図。
【図２】実施例における，加圧部が後退位置にある電動式加圧装置を示す説明図。
【図３】実施例における，加圧部が前進位置にある電動式加圧装置を示す説明図。
【図４】実施例における，中空穴を貫通形成したロータを有する電動式加圧装置を示す部分拡大説明図。
【図５】実施例における，筒状ワークに加圧を行う加圧装置の上パンチ，下パンチ及びダイスを示す説明図。
【図６】実施例における，環状ワークに加圧を行う加圧装置の上パンチ，下パンチ，ダイス及びコアを示す説明図。
【符号の説明】
１．．．加圧装置，
２．．．架台，
３．．．中空モータ，
３１．．．ロータ，
３１１．．．中空穴，
３２．．．ステータ，
４．．．ボールネジ，
４１．．．送りネジ，
４１１．．．おねじ部，
４２．．．ナット，
４２１．．．めねじ部，
５．．．加圧部，
６．．．ガイド部，
７．．．軸受部，

Claims

ロータの内部に中空穴を有する中空モータと，
めねじ部を有すると共に，上記ロータに結合され該ロータの回転数と略同一の回転数で回転するナットと，
上記めねじ部に螺合するおねじ部を有すると共に，上記ナットの回転に伴って上記中空穴内を利用して進退する送りネジと，
該送りネジの先端部に取り付けられた加圧部と，
上記送りネジの進退をガイドするガイド部と，
上記送りネジの軸方向に加わるスラスト荷重を受ける軸受部とを有しており，かつ上記軸受部は，上記ナットの外周側に配設されていることを特徴とする加圧装置。
請求項１において，上記軸受部は，上記スラスト荷重を受けると共に上記ナットの回転によるラジアル荷重を受ける転がり軸受であることを特徴とする加圧装置。
請求項１又は２において，上記ロータの出力トルクは１７７［Ｎ・ｍ］以上であると共に上記ロータの出力回転数は１２００［ｒｐｍ］以下であり，上記加圧部は１００［ｋＮ］以上の推力を出力できるよう構成されていることを特徴とする加圧装置。
請求項１〜３のいずれか一項において，上記軸受部は，上記ロータの回転を保持するロータ軸受も兼用していることを特徴とする加圧装置。