JP2004358525A

JP2004358525A - 電動プレス加工機

Info

Publication number: JP2004358525A
Application number: JP2003160656A
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: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP4166119B2

Abstract

【課題】プレス加工の一サイクルを短縮化する。
【解決手段】枠体４、支柱３を摺動するスライダ５と６、ＡＣサーボモータ９によって駆動される早送り用のねじ軸１０を介し、スライダ６を上下動させるめねじ送りナット１１、ＡＣサーボモータ１７によって駆動されるボールねじ軸１８を介し、スライダ５を上下動させるボールねじ機構１９、スライダ６とボールねじ軸１８とを固定するロック機構１４、ベッド１に設置された下型２０、被加工物２２との接触位置並びに上型７の上限待機位置と下限降下位置とを検出するパルススケール２１、及びパルススケール２１の位置検出信号を基に、非プレス期間はＡＣサーボモータ９で上型７を急速に降下・上昇させ、プレス期間では、ＡＣサーボモータ１７のトルク付加モードで上型７を減速降下させて被加工物２２をプレスする制御を行わせる制御装置２３を備えて構成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動プレス加工機、特に往復運動をするスライダの下端に取り付けられた上型とベッドに取り付けられた下型とで、モータを駆動源にしてプレス加工する電動プレス加工機において、上限待機位置にある上型が降下し下型に載置された被加工物と接触するまでの間あるいは接触する直前までの間、及び上型が下限位置から上昇し上限待機位置に戻るまでの間の各時間を高速で上型を移動させ、プレスの一工程（サイクル）を短縮化するようにした電動プレス加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータを駆動源にしてプレス加工する電動プレス加工機は、被加工物をプレス加工する上型の速度に合わせ、被加工物をプレス加工しない工程においても上型が被加工物をプレス加工する際の一定速度で往復運動させていた。またこの点を解決しようとする特許出願も行われている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）が、具体化に当たっては、なお解決すべき問題があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６２５９７号公報
【特許文献２】
特開２００１−７１１９４号公報
【特許文献３】
特許第３０５１８４１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように被加工物をプレス加工しない工程も、被加工物をプレス加工する際の上型の速度に合わせ、プレスの一工程を行っているため、プレスの一工程に時間が掛かる欠点があり、この点を解決するに当って、サーボモータを用いる電動プレス加工機においてはねじ軸をロックするなどの必要があることが分かった。
【０００５】
本発明は、上記の欠点を解決することを目的としており、被加工物をプレス加工しない工程の非プレス期間では上型を高速移動させるようにして、プレス加工の一工程に要する時間を短縮化することができる電動プレス加工機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明の第１の電動プレス加工機は、ベッドとクラウンと複数の支柱とで形成された枠体と、下端面に上型が取り付けられると共に支柱を自在に摺動する第１のスライダと、クラウンと第１のスライダとの間に設けられ支柱を自在に摺動する第２のスライダと、クラウンに設けられた第１のモータによって正回転・逆回転駆動される早送り用の第１のねじ軸を介し、第２のスライダを上下動させる第１の連結機構と、第２のスライダに設けられた第２のモータによって正回転・逆回転駆動される第２のねじ軸を介し、第１のスライダを上下動させる第２の連結機構と、第２のスライダと第１のねじ軸とを固定する第１のロック機構と、上型に対応する位置にベッドに対応して設置された下型と、上型と下型に載置された被加工物との接触位置を検出すると共に、上型の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器と、位置検出器が検出する位置信号を基に、上型が下型に載置された被加工物と接触する時点までは、少なくとも第２のスライダを介して上型を急速に降下させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点で第１のロック機構を介して第２のスライダと第１のねじ軸とを固定させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型が予め定められた下限降下位置まで降下する時点までは、上型の降下を第１のスライダを介して減速し、第２のモータをトルク付加モードで上型が下型に載置された被加工物を押圧する制御を行わせ、上型が下限降下位置に到達後は第１のスライダ及び第２のスライダを介して上型を急速に上昇させる第１の制御装置とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
また本発明の第２の電動プレス加工機は、ベッドとクラウンと複数の支柱とで形成された枠体と、下端面に上型が取り付けられると共に支柱を自在に摺動する第３のスライダと、クラウンに設けられた第３のモータによって正回転・逆回転駆動される第３のねじ軸を介し、第３のスライダを上下動させる回転部を備えた第３の連結機構と、クラウンと第３のねじ軸とを固定する第２のロック機構と、第３のスライダに設けられ、第３の連結機構の回転部を正回転・逆回転させると共に、第３の連結機構の回転部の正回転・逆回転を介し第３のスライダを上下動させ、さらに第３のスライダと第３の連結機構の回転部との固定が可能な第４のモータと、上型に対応する位置にベッドに対応して設置された下型と、上型と下型に載置された被加工物との接触位置を検出すると共に、上型の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器と、位置検出器が検出する位置信号を基に、上型が下型に載置された被加工物と接触する直前の時点までは、少なくとも第３のモータによる第３のねじ軸の回転を介して上型を急速に降下させ、第３のモータの停止後直ちに第２のロック機構を介してクラウンと第３のねじ軸とを固定させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型が予め定められた下限降下位置まで降下する時点までは、上型の降下を、クラウンと第３のねじ軸との固定の下で第３の連結機構の回転による第３のスライダを介して減速し、クラウンと第３のねじ軸との固定の下で第４のモータのトルク付加モードで上型が下型に載置された被加工物を押圧する制御を行わせ、上型が下限降下位置に到達後は、第３のスライダと第３のねじ軸との固定開放の下で第３のスライダを介して上型を急速に上昇させる第２の制御装置とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
いずれの発明も、被加工物をプレス加工しない非プレス期間では上型が高速降下・上昇の高速移動をするので、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化することができると共に、ロック機構によりプレス加工の効率を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る第１の電動プレス加工機の一実施例概略説明図を示している。
【００１０】
図１において、ベッド１とクラウン２と複数の支柱３とで形成された枠体４の内部には、２つのスライダ（第１のスライダ）５、スライダ（第２のスライダ）６が設けられ、各スライダ５、６の四隅に、支柱３と係合し支柱３の軸方向にスライダ５、６が自在に摺動する摺動穴がそれぞれ設けられている。
【００１１】
クラウン２の上面には、複数個の、例えば４つの取り付け台８が設けられており、各取り付け台８には、エンコーダを内蔵したＡＣサーボモータ（第１のモータ）９が取り付けられている。
【００１２】
以下に説明する４つの取り付け台８に取り付けられた各ＡＣサーボモータ９に関連する構成・構成部品は全く同じものであるので、その一について説明することにする。
【００１３】
取り付け台８の内部においてＡＣサーボモータ９の軸に固着された早送り用のねじ軸（第１のねじ軸）１０は、回転自在にクラウン２に軸支されると共に、スライダ６に固定されためねじ送りナット１１に螺合され、スライダ６の下方にさらに設けられているスライダ５を突出することが可能となっている。従って、上記４つのＡＣサーボモータ９の同期した正回転・逆回転により、スライダ６が上昇或いは下降し、ＡＣサーボモータ９の回転制御でスライダ６を往復運動させることができる。
【００１４】
スライダ６には、ねじ軸１０を当該スライダ６にクランプする、すなわち固定するロック機構（第１のロック機構）１４が設けられている。このロック機構１４が働くと、ねじ軸１０がスライダ６に固定され、ねじ軸１０とスライダ６とが一体化し、ねじ軸１０とスライダ６とは相互に移動することができないようになっている。
【００１５】
スライダ６の上面には、複数個の、例えば２、３又は４つの取り付け台１５が設けられおり、各取り付け台１５には、エンコーダを内蔵した減速機１６付のＡＣサーボモータ（第２のモータ）１７が取り付けられている。取り付け台１５に取り付けられた各ＡＣサーボモータ１７に関連する構成・構成部品も全く同じものであるので、以下の説明でもその１つについて説明することにする。
【００１６】
取り付け台１５の内部においてＡＣサーボモータ１７の軸に固着されたボールねじ軸（第２のねじ軸）１８は、内部にボールとナット部材とが設けられた作動機構付ボールねじ機構（第２の連結機構）１９と螺合し、スライダ６に回転自在に軸支されている。ボールねじ軸１８とスライダ５の上面に固定された当該作動機構付ボールねじ機構１９とで、２つのスライダ６とスライダ５とが連結された構造となっている。つまり、取り付け台１５に設けられた上記複数個のＡＣサーボモータ１７を同期した正回転或いは逆回転させることにより、スライダ５が上昇或いは下降し、ＡＣサーボモータ１７の回転制御でスライダ５を往復運動させることができる。
【００１７】
スライダ５の下端面には上型７が取り付けられ、またベッド１にはこの上型７に対応する位置に下型２０が設けられている。そしてベッド１とクラウン２との間に、スライダ５の位置を検出するパルススケール２１が４つの支柱３に沿ってそれぞれ取り付けられ、上型７と下型２０に載置された被加工物２２との接触位置を検出すると共に、上型７の上限待機位置及び下限降下位置を検出するようになっている。スライダ５などの平行制御は、上記４つのパルススケール２１を基準にして、図示されていないサドルなどで行われる。
【００１８】
それぞれ複数個（４つ）のＡＣサーボモータ９と、２ないし４個のＡＣサーボモータ１７との各回転を制御し、そしてねじ軸１０をスライダ６に固定させ或いはその解除をさせるロック機構１４を制御する制御装置（第１の制御装置）２３は、予め各種の設定値が入力されるようになっている他、スライダ５の位置検出をするための、すなわち上型７の位置検出をするためのパルススケール２１が検出する位置信号を基に、上限待機位置にある上型７が、下型２０に載置された被加工物２２と接触する時点あるいは接触する直前の時点までは、ＡＣサーボモータ９によって下降するスライダ６を介して上型７を急速に降下させ、ＡＣサーボモータ９の停止後、直ちにロック機構１４をロックさせ、上型７が被加工物２２と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型７が予め定められた下限降下位置（図１の上型７の想像線位置（７））まで降下する時点までは、上型７の降下をＡＣサーボモータ１７によって下降するスライダ５を介して、上記の急速降下速度に対して減速し、ＡＣサーボモータ１７をトルク付加モードにして、上型７が下型２０に載置された被加工物２２を押圧し、被加工物２２を所定の形状にプレス加工を行う制御を行わせ、上型７が下限降下位置に到達後は、ロック機構１４のロックを解除すると共に、ＡＣサーボモータ１７によるスライダ５とＡＣサーボモータ９によるスライダ６とを介して上型７を急速に上昇させる制御を行わせるようになっている。
【００１９】
ＡＣサーボモータ９の停止後ロック機構１４をロックしてねじ軸１０をスライダ６に固定させるのは、上型７が下型２０に載置された被加工物２２をプレスする際に生じる反力で、スライダ５、差動機構付ボールねじ機構１９及びボールねじ軸１８などを介してスライダ６を上向きに移動させようとする力が働いても、上記説明のねじ軸１０とスライダ６との一体化により、ねじ軸１０はその回転が阻止されるので、スライダ６は上向きに移動することはなく停止位置を維持させるためである。つまり上型７は被加工物２２に所定のプレス荷重を付与することができる。
【００２０】
図２は図１に用いられている上型の移動機構部の拡大説明図を示しており、図１と同じものは同一の符号が付されている。
【００２１】
図２において、クラウン２の上面に取り付けられた取り付け台８を貫通したＡＣサーボモータ９の出力軸２５は、ねじ軸１０の先端部にカップリング２６を介して連結されている。クラウン２に設けられた孔２７には、ベアリングホルダ２８を介してねじ軸１０に嵌め込まれたベアリング２９が取り付けられ、ＡＣサーボモータ９によって駆動されるねじ軸１０が回転自在にクラウン２に取り付けられている。
【００２２】
またスライダ６の上面に取り付けられた取り付け台１５を貫通したＡＣサーボモータ１７の減速機１６を介しての出力軸３０は、ボールねじ軸１８の先端部にカップリング３１を介して連結されている。スライダ６に設けられた孔３２には、ベアリングホルダ３３を介してボールねじ軸１８に嵌め込まれたベアリング３４が取り付けられ、ＡＣサーボモータ１７によって駆動されるボールねじ軸１８が回転自在にスライダ６に取り付けられている。
【００２３】
スライダ６に取り付けられたロック機構１４は、スラスト荷重用のベアリング３５、ロックナット３６、クランプ片３７及びロックナット弛緩機構３８で構成され、弛緩を容易にするベアリング３５を中間にして配置されためねじ送りナット１１とロックナット３６とのダブルナットでねじ軸１０を固定（ロックナット３６に対するねじ軸１０の回転停止）し、或いはねじ軸１０を開放（ロックナット３６に対するねじ軸１０の回転自由）するようになっている。このめねじ送りナット１１とロックナット３６とのダブルナットでのねじ軸１０の固定・開放は、当該ロックナット３６に固着されたクランプ片３７を介しロックナット３６を僅かに正・逆回転させるロックナット弛緩機構３８で行われるようになっている。
【００２４】
図３はロック機構がロック状態となっているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図を示している。
【００２５】
図３において、紙面上側から見てロックナット３６がクランプ片３７を介して時計周りに回転させられ、ロックナット弛緩機構３８がクランプの状態にある。このときロックナット３６のねじ溝の下側とねじ軸１０のねじ山の下側とが当接すると共に、めねじ送りナット１１のねじ溝の上側とねじ軸１０のねじ山の上側とが当接し、ねじ軸１０はロックナット３６に対し固定される。従ってロックナット３６、クランプ片３７、そしてスライダ６に固定されているロックナット弛緩機構３８を介してねじ軸１０はスライダ６に固定される。
【００２６】
図４はロック機構がアンロック状態となってスライダ６を下送りしているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図を示している。
【００２７】
図４において、紙面上側から見てロックナット３６がクランプ片３７を介して反時計周りに回転させられ、ロックナット弛緩機構３８がアンクランプの状態にある。このときロックナット３６のねじ溝とねじ軸１０のねじ山とが中立状態に位置され、紙面上側から見てねじ軸１０が時計周りに回転すると、ねじ軸１０のねじ山の下側がめねじ送りナット１１のねじ溝の下側と当接しながら、スライダ６を下送りする。
【００２８】
図５はロック機構がアンロック状態となってスライダ６を上送りしているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図を示している。
【００２９】
図５において、紙面上側から見てロックナット３６がクランプ片３７を介して反時計周りに回転させられ、ロックナット弛緩機構３８がアンクランプの状態にある。このときロックナット３６のねじ溝とねじ軸１０のねじ山とが中立状態に位置され、紙面上側から見てねじ軸１０が反時計周りに回転すると、ねじ軸１０のねじ山の上側がめねじ送りナット１１のねじ溝の上側と当接しながら、スライダ６を上送りする。
【００３０】
図６は差動機構付ボールねじ機構の一実施例構造説明断面図を示している。なお、差動機構付ボールねじ機構については、本出願人によるものが特開２００２−１４４０９８号公報として公開されている。
【００３１】
図１で用いられている差動機構付ボールねじ機構１９は、図６図示の構造を備えており、差動機構付ボールねじ機構１９は、ボールねじ軸１８と複数のボール５０とナット部材５１とからなるボール軸受を備え、更に可動部材５２と差動部材５３と受け部材５４とを有するボール軸受位置調整手段を備えている。
【００３２】
ナット部材５１は、ボール５０を介してボールねじ軸１８とボールねじ係合すべくその孔部にボール溝５５が設けられており、ボール５０を介してのボールねじ軸１８とナット部材５１とのボールねじ係合によって、上型７の正確で高精度な位置制御ができるようになっている。
【００３３】
ナット部材５１の下端部には、ボール軸受位置調整手段に属する所の、中心部にボールねじ軸１８を貫通させるための孔が設けられた可動部材５２が固定されている。当該可動部材５２と、中心部にボールねじ軸１８を貫通させるための孔が設けられ、かつ上端面に傾斜面５６が形成されている受け部材５４との間に、中心部にボールねじ軸１８を貫通させると共に自身の摺動を可能にするに足る孔を備えた差動部材５３が設けられている。そして当該差動部材５３はその下端面が受け部材５４に形成されている傾斜面５６と同じ傾斜角で逆向きの傾斜面が形成されていて、差動部材５３が、図面左右方向（図６のＡの矢印両方向）に摺動し、可動部材５２を介してナット部材５１が垂直方向（図６のＢの矢印両方向）にのみ移動するようになっている（図６ではナット部材５１が垂直方向にのみ移動する拘束機構は図示省略されている）。
【００３４】
差動部材５３を上記図面左右方向に移動させるためのねじ部５７をＡＣサーボモータや手動で回転させ、ナット部材５１を垂直方向に微小距離移動させることにより、ボールねじを構成するボール５０とボール溝５５との線接触又は点接触で係合するボールねじにあって、荷重時常に同一位置での線接触又は点接触で係合することから生じるボール５０やボール溝５５の局部的な磨耗を回避することができる。
【００３５】
即ち、上型７が最下点に達した時点で上型７を更に降下させようとする最大荷重が生じるが、同じ上型７及び同じ下型２０と、同じ被加工物２２とを用いてプレス加工を続けると、当該最大荷重におけるボールねじ軸１８とボール５０とナット部材５１のボール溝５５は、同じ決まった位置関係の下でボールねじ軸１８とボール５０とが局部的に接触し、この接触部に局部的に磨耗が生じる。当該差動機構付ボールねじ機構１９を用い、各プレス加工の都度、或いは所定回（例えば５回程度）の各プレス加工の都度、差動部材５３を矢印Ａ両方向に挿入し、或いは排出することによって、最大荷重での上述のボールねじ軸１８とボール５０とナット部材５１のボール溝５５との位置関係が僅かにズレてゆくことになり、磨耗が防止される。差動部材５３を挿脱する状況は、１回の挿入で、径１０ｍｍ程度のボール５０の大径上で上記の接触部が２μｍ程度ずつズレてゆくようなものである。このようにすれば、差動部材５３が約１５７００回挿入することによって、接触点がボール５０の大径上を一周する。
【００３６】
なお、図１に示された本発明の場合、２つのスライダ５、６を備えているので、スライダ６の停止位置、すなわち上型７が上限待機位置にあるときのスライダ５とスライダ６との間隔を極僅か変えることにより、上記ボールねじ軸１８とボール５０とナット部材５１のボール溝５５との位置関係を変えることができ、そしてプレス加工時の荷重時にナット部材５１のボール溝５５は、その加工開始位置が替わり、ナット部材５１の耐久性が確保されが、必ずしもボール軸受位置調整手段を必要とするものではない。
【００３７】
このように構成された本発明の第１の電動プレス加工機の動作を、図７の本発明に係る第１の電動プレス加工機の自動運転における一実施例サイクル線図を用いて説明する。
【００３８】
図７の縦軸は上から順に上型７、ＡＣサーボモータ９、ロック機構１４、ＡＣサーボモータ１７の各動作、横軸は時間をそれぞれ表しており、一番上の実線は上型７の軌跡を示している。なおＡＣサーボモータ９やＡＣサーボモータ１７に対応する図の部分で、「正回転」として示されている部分の基準線からの高さと、「逆回転」として示されている部分の基準線からの高さとは同じである。
【００３９】
時間軸のＴ０は、ＡＣサーボモータ９、ロック機構１４、ＡＣサーボモータ１７がそれぞれオフ状態、上型７が上限待機位置にある状態のサイクル開始時点を表している。
【００４０】
時間Ｔ１〜Ｔ２は、ＡＣサーボモータ９が正回転の通電がなされスライダ６が降下を開始し、それに伴いスライダ５も降下するという上型７の下降期間（高速アプローチ期間）を表している。
【００４１】
この時間軸のＴ２においては、上型７が下型２０に載置された平板の被加工物２２の表面と接触する時点を表すと共にＡＣサーボモータ９の回転停止、その直後のロック機構１４の作動でねじ軸１０とスライダ６との一体化及びＡＣサーボモータ１７の正回転の通電がなされスライダ５が降下を開始する時点を表す。
【００４２】
すなわち時間Ｔ１〜Ｔ２は、上型７の上限待機位置から下型２０に載置された被加工物２２に接触するまでの非プレス期間で、ＡＣサーボモータ９の急速なねじ軸１０の回転により上型７を急速に降下させている。
【００４３】
そして時間Ｔ２〜Ｔ３は、ＡＣサーボモータ１７がトルク付加モードとなり、スライダ５を介して上型７が下型２０に載置された被加工物２２をプレス加工するプレス期間（加圧ストローク期間）を表している。
【００４４】
この時間軸のＴ３においては、上型７の予め定められた下限降下位置到達時点を表すと共に、その直後ロック機構１４の解除でねじ軸１０とスライダ６との一体化の開放及びＡＣサーボモータ９とＡＣサーボモータ１７との逆回転の通電がなされることを表す。
【００４５】
また時間Ｔ３〜Ｔ４は、ねじ軸１０とスライダ６との一体化の開放の下で、ＡＣサーボモータ９とＡＣサーボモータ１７とが逆回転してスライダ６、スライダ５が共に上昇し、上型７が下限降下位置から急速に上昇して上限待機位置に復帰する上昇期間（高速リターン期間）を表わしている。
【００４６】
この時間軸のＴ４においては、ＡＣサーボモータ９の逆回転が停止し、スライダ５が下降開始時点の元の位置に復帰し、上型７の上限待機位置到達時点を表す。なおスライダ６は時間軸のＴ４に至る以前にＡＣサーボモータ１７の逆回転が停止し、スライダ５はスライダ６との元の位置関係、すなわち上型７が上限待機位置にある状態のサイクル開始時点での間隔に復帰し終わっている。
【００４７】
時間軸のＴ５は一サイクル完了時点をそれぞれ表している。このようにして時間Ｔ１〜Ｔ２と時間Ｔ３〜Ｔ４との非プレス期間においては、上型７を急速に降下・上昇させることにより、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化させている。なお上記説明ではＡＣサーボモータ１７の正回転を時間軸のＴ２で開始するようにしているが、時間軸のＴ２の直前で開始するようにしてもよい。
【００４８】
図８はロック機構の他の実施例構成図を示している。
【００４９】
図１、図２に示されているダブルナットによるロック機構１４に替え、図８に示されたロック機構１４は、ねじ軸１０に固着される歯車３９とスライダ６に固定のソレノイド４０のプランジャに取り付けられた歯車片４１とによって構成される。
【００５０】
ソレノイド４０のコイルに通電すると、ソレノイド４０のプランジャに取り付けられた歯車片４１が飛び出して歯車３９と噛み合う。ソレノイド４０はスライダ６に取り付けられているので、ねじ軸１０がソレノイド４０を介してスライダ６と一体化される。
【００５１】
ソレノイド４０のプランジャに取り付けられた歯車片４１は、ソレノイド４０への通電を切ることによりその内部に設けられたバネの弾性力で、飛び出した歯車片４１が後退してねじ軸１０に固着された歯車３９との噛み合いが外れ、ねじ軸１０とスライダ６との一体化が開放される。
【００５２】
なお、ソレノイド４０に替え空気圧シリンダを用いて歯車片４１を駆動するようにしてもよく、また下型２０に載置された被加工物２２と上型７との接触位置を検出すると共に、上型７の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器として、パルススケール２１が示されているが、位置検出ができ制御装置２３へその検出信号を送出できるものであれば、他の電子式或いは機械式いずれの位置検出器でも使用することができる。
【００５３】
図９は本発明に係る第２の電動プレス加工機の上型の移動機構部の一実施例拡大説明図を示しており、図１、図２と同じものは同一の符号が付されている。
【００５４】
図９において、図示省略のベッドとクラウン２と複数の支柱３とで形成された枠体４の内部には、スライダ（第３のスライダ）６０が設けられ、スライダ６０の四隅に、支柱３と係合し支柱３の軸方向にスライダ６０が自在に摺動する摺動穴がそれぞれ設けられている。
【００５５】
クラウン２の上面には、例えば２つ又は４つなど複数個の取り付け台６１が設けられており、各取り付け台６１には、減速機１６を介して（当該減速機１６は省略してもよい）エンコーダを内蔵したＡＣサーボモータ１７（第３のモータ）が取り付けられている。
【００５６】
以下に説明する上記複数個の取り付け台６１に取り付けられた各ＡＣサーボモータ１７に関連する構成・構成部品は全く同じものであるので、その１つについて説明することにする。
【００５７】
スライダ６０の上面に取り付けられた取り付け台６１を貫通したＡＣサーボモータ１７の出力軸６２は、ボールねじ軸（第３のねじ軸）６３の先端部にカップリング６４を介して連結されている。クラウン２に設けられた孔６５には、ベアリングホルダ６６を介してボールねじ軸６３に嵌め込まれたベアリング６７が取り付けられ、ＡＣサーボモータ１７によって駆動されるボールねじ軸６３が回転自在にクラウン２に取り付けられている。
【００５８】
クラウン２にはロック機構（第２のロック機構）６８が設けられている。このロック機構６８は、ボールねじ軸６３（図８ではボールねじ軸１０）に固定された歯車３９と当該歯車３９と噛み合う歯車片４１を有するソレノイド４０で構成の図８で説明したロック機構１４と同じであるので、その説明は省略するが、このロック機構６８が働くと、ボールねじ軸６３がクラウン２に固定され、ボールねじ軸６３とクラウン２とが一体化し、ボールねじ軸６３が回転することができないようになっている。
【００５９】
スライダ６０の上面には内部が中空６９の支持体７０が固着されている。この支持体７０の中空６９には、スライダ６０に設けられた孔７２と共に中央にボールねじ軸６３を自在に回転させるに足る孔７３を有し、上下２つのスラスト荷重用のベアリング７４、７５でボールねじ軸６３を中心軸として回転自在に設けられたウォームホイール７６と、ウォームホイール７６に噛み合うウォーム７７が固定されたエンコーダ内蔵のＡＣサーボモータ（第４のモータ）７８とが設けられている。ウォームホイール７６の上部には、ボールねじ軸６３と螺合する、内部にボールとナット部材を備えたボールねじ機構７９が支持体７０の天井部に対し回転自在に突出する形態で固定されている。
【００６０】
ＡＣサーボモータ７８が停止していると、ＡＣサーボモータ７８の出力軸に固定されたウォーム７７とウォームホイール７６との噛み合いで、当該ウォームホイール７６の上部に固定されたボールねじ機構７９は、スライダ６０と一体化するので、ＡＣサーボモータ１７の正回転・逆回転によりボールねじ軸１８が駆動され、ボールねじ軸６３に螺合されているボールねじ機構７９、ウォームホイール７６、２つのベアリング７４、７５、支持体７０などで構成される連結機構（第３の連結機構）７１を介してスライダ６０が上昇或いは降下し、ＡＣサーボモータ１７の回転制御でスライダ６０を往復運動させることができる。
【００６１】
また、ロック機構６８が作動し、ボールねじ軸６３がクラウン２と一体化した状態の下で、ＡＣサーボモータ７８が正回転・逆回転すると、ウォームホイール７６とボールねじ機構７９とで構成される回転部が、静止状態にあるボールねじ軸６３を介して回転し、スライダ６０を上昇或いは降下させる。すなわちＡＣサーボモータ７８の回転制御でスライダ６０を往復運動させることができる。
【００６２】
ＡＣサーボモータ１７の停止後ロック機構６８をロックしてボールねじ軸６３をクラウン２に固定させるのは、上型７が下型２０に載置された被加工物２２をプレスする際に生じる反力で、スライダ６０を上向きに移動させようとする働きによりボールねじ軸６３を回転をさせようとするが、上記説明のボールねじ軸６３とクラウン２との一体化により、ボールねじ軸６３はその回転が阻止されるので、スライダ６０は上向きに移動することはなく、スライダ６０の上向きへの移動を阻止させるためである。つまり上型７は被加工物２２に所定のプレス荷重を付与することができる。
【００６３】
図示省略されているが、スライダ６０の下端面には上型７（図１参照）が取り付けられ、またベッド１（図１参照）にはこの上型７に対応する位置に下型２０（図１参照）が設けられている。そしてベッド１とクラウン２との間に、スライダ６０の位置を検出するパルススケール２１が４つの支柱３に沿ってそれぞれ取り付けられ、上型７と下型２０に載置された被加工物２２（図１参照）との接触位置を検出すると共に、上型７の上限待機位置及び下限降下位置を検出するようになっている。
【００６４】
各ＡＣサーボモータ１７及び７８の各回転を制御し、そしてしボールねじ軸６３をクラウン２に固定させ或いはその解除をさせるロック機構６８を制御する制御装置（第２の制御装置）８０は、予め各種の設定値が入力されるようになっている他、スライダ６０の位置検出をするための、すなわち上型７の位置検出をするためのパルススケール２１が検出する位置信号を基に、上限待機位置にある上型７が、下型２０に載置された被加工物２２と接触する直前の時点までは、ＡＣサーボモータ１７によるボールねじ軸６３の回転及びＡＣサーボモータ７８による連結機構７１の上記回転部の回転を介して上型７を急速に降下させ、ＡＣサーボモータ１７の停止後、直ちにロック機構６８をロックさせてクラウン２とボールねじ軸６３とを固定させ、上型７が被加工物２２と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型７が予め定められた下限降下位置（図１の上型７の想像線位置（７））まで降下する時点までは、上型７の降下を、クラウン２とボールねじ軸６３との固定の下で連結機構７１の回転部の回転によるスライダ６０を介して上記の急速降下速度に対して減速し、クラウン２とボールねじ軸６３との固定の下でＡＣサーボモータ７８のトルク付加モードで上型７が下型２０に載置された被加工物２２を押圧し、被加工物２２を所定の形状にプレス加工を行う制御を行わせ、上型７が下限降下位置に到達後は、ロック機構６８のロックを解除し、クラウン２とボールねじ軸６３との固定開放の下でＡＣサーボモータ１７と７８とによるスライダ６０を介して上型７を元の上限待機位置まで急速に上昇させる制御を行わせるようになっている。
【００６５】
なお、ボールねじ機構７９は、図６で説明した差動機構付ボールねじ機構１９のボール軸受位置調整手段を備えていない構造であるので、その説明は省略している。このボール軸受位置調整手段を備えていない構造のボールねじ機構７９を用いたのは、ロック機構６８をロックさせてクラウン２とボールねじ軸６３とを固定させた下で、ＡＣサーボモータ７８の回転でウォームホイール７６を極僅か回転させ、ボールねじ軸６３とボールねじ機構７９との噛み合わせ位置関係を変えることができるからである。ボールねじ機構７９に替え、図６で説明したボール軸受位置調整手段を備えた差動機構付ボールねじ機構１９と同様の機能を備えたものを用いることも勿論できる。これについては後の図１１で説明する。
【００６６】
このように構成された本発明の第２の電動プレス加工機の動作を、図１０の本発明に係る第２の電動プレス加工機の自動運転における一実施例サイクル線図を用いて説明する。
【００６７】
図１０の縦軸は上から順に上型７、ＡＣサーボモータ１７、ロック機構６８、ＡＣサーボモータ７８の各動作、横軸は時間をそれぞれ表しており、一番上の実線は上型７の軌跡を示している。なおＡＣサーボモータ１７やＡＣサーボモータ７８に対応する図の部分で、「正回転」として示している部分の基準線からの高さと、「逆回転」として示されている部分の基準線からの高さは同じである。
【００６８】
時間軸のＴ０は、ＡＣサーボモータ１７、ロック機構６８、ＡＣサーボモータ７８がそれぞれオフ状態、上型７が上限待機位置にある状態のサイクル開始時点を表している。
【００６９】
時間Ｔ１〜Ｔ２は、ＡＣサーボモータ１７と７８とが正回転の通電がなされスライダ６０が降下を開始し、ＡＣサーボモータ１７と７８との両者による上型７の下降期間（高速アプローチ期間）を表している。
【００７０】
この時間軸のＴ２においては、上型７が下型２０に載置された平板の被加工物２２の表面と接触する時点を表すと共にＡＣサーボモータ１７の回転停止、その直後のロック機構６８の作動でボールねじ軸６３とクラウン２との一体化及びＡＣサーボモータ７８の正回転の通電が引続きなされ、少なくともこの時点でトルク付加モードとなっている状態の下で、ＡＣサーボモータ７８だけによるスライダ６０の降下を開始する時点を表す。
【００７１】
すなわち時間Ｔ１〜Ｔ２は、上型７の上限待機位置から下型２０に載置された被加工物２２に接触するまでの非プレス期間で、ＡＣサーボモータ１７と７８との急速なボールねじ軸６３の回転と連結機構７１の回転部の急速な回転とにより上型７を急速に降下させている。
【００７２】
そして時間Ｔ２〜Ｔ３は、ＡＣサーボモータ１７のトルク付加モードでスライダ６０を介して上型７が下型２０に載置された被加工物２２をプレス加工するプレス期間（加圧ストローク期間）を表している。
【００７３】
この時間軸のＴ３においては、上型７の予め定められた下限降下位置到達時点を表すと共に、その直後ロック機構６８の解除でボールねじ軸６３とクラウン２との一体化の開放及びＡＣサーボモータ１７と７８との逆回転の通電がなされることを表す。
【００７４】
また時間Ｔ３〜Ｔ４は、ボールねじ軸６３とクラウン２との一体化の開放の下で、ＡＣサーボモータ１７と７８との両者の逆回転によりスライダ６０が上昇し、上型７が下限降下位置から急速に上昇して上限待機位置に復帰する上昇期間（高速リターン期間）を表わしている。
【００７５】
この時間軸のＴ４においては、ＡＣサーボモータ１７の逆回転が停止し、スライダ６０が下降開始時点の元の位置に復帰し、上型７の上限待機位置到達時点を表す。なおＡＣサーボモータ７８は時間軸のＴ４に至る以前にその逆回転が停止し、ボールねじ機構７９とボールねじ軸６３との元の位置関係、すなわち上型７が上限待機位置にある状態のサイクル開始時点での位置に復帰し終っている。
【００７６】
時間軸のＴ５は一サイクル完了時点をそれぞれ表している。このようにして時間Ｔ１〜Ｔ２と時間Ｔ３〜Ｔ４との非プレス期間においては、上型７を急速に降下・上昇させることにより、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化させている。
【００７７】
なお、上記説明ではＡＣサーボモータ１７の正回転を時間軸のＴ２で開始するようにしているが、時間軸のＴ２直前で開始するようにしてもよい。
【００７８】
図１１は本発明に係る第２の電動プレス加工機の上型の移動機構部の他の実施例拡大説明図である。
【００７９】
図１１において、図９と同じものは同一の符号が付され、基本的に図９と同じ構成になっており、図９のものと異なるところは、図６で説明した差動機構付ボールねじ機構１９が、ボールねじ機構７９とボール軸受位置調整手段８１とに分離されて、ボール軸受位置調整手段８１がスライダ６０とベース盤８２との間に設けられている点と、ボールねじ機構７９のナット部材（図６のナット部材５１参照）の内部構造の点である。
【００８０】
図１１のボールねじ機構７９のナット部材の内部構造は、図１１図示の如く、ボールねじ軸６３のボール溝に配置されたボールは、ボールねじ軸６３やボールねじ機構７９の回転によってその下方のボール溝から上方のボール溝に循環されるようになっており、このボールの循環により当該ボールの局部的な集中的磨耗に対する回避が行われる。
【００８１】
また、ボール軸受位置調整手段８１がスライダ６０とベース盤８２との間に設けられているので、ねじ部５７を回すことにより、差動部材５３が図面左右方向に移動する。従って支持体７０を取り付けているベース盤８２を介しボールねじ機構７９のナット部材が垂直方向に微小距離移動する。これによりプレス加工の荷重時にボールねじ機構７９のナット部材におけるボール溝は、ボールねじ軸６３のボール溝に配置されたボールとの当接する位置が変化し、すなわちプレス加工の荷重時におけるボールねじ機構７９のナット部材におけるボール溝がボールに当接する位置が変わり、毎回毎回同一位置にボールが当接する図９のものに比べ、ボールねじ機構７９のナット部材の耐久性が確保される。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、被加工物をプレス加工しない非プレス期間では上型が高速降下・上昇の高速移動をするので、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の電動プレス加工機の一実施例概略説明図である。
【図２】図１に用いられている上型の移動機構部の拡大説明図である。
【図３】ロック機構がロック状態となっているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図である。
【図４】ロック機構がアンロック状態となってスライダを下送りしているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図である。
【図５】ロック機構がアンロック状態となってスライダを上送りしているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図を示している。
【図６】差動機構付ボールねじ機構の一実施例構造説明断面図である。
【図７】本発明に係る第１の電動プレス加工機の自動運転における一実施例サイクル線図である。
【図８】ロック機構の他の実施例構成図である。
【図９】本発明に係る第２の電動プレス加工機の上型の移動機構部の一実施例拡大説明図である。
【図１０】本発明に係る第２の電動プレス加工機の自動運転における一実施例サイクル線図である。
【図１１】本発明に係る第２の電動プレス加工機の上型の移動機構部の他の実施例拡大説明図である。
【符号の説明】
１ベッド
２クラウン
３支柱
４枠体
５スライダ（第１のスライダ）
６スライダ（第２のスライダ）
７上型
９ＡＣサーボモータ（第１のモータ）
１０ねじ軸（第１のねじ軸）
１１めねじ送りナット（第１の連結機構）
１４ロック機構（第１のロック機構）
１７ＡＣサーボモータ（第２のモータ，第３のモータ）
１８ボールねじ軸（第２のねじ軸）
１９差動機構付ボールねじ機構（第２の連結機構）
２０下型
２１パルススケール
２２被加工物
２３制御装置（第１の制御装置）
６０スライダ（第３のスライダ）
６３ボールねじ軸（第３のねじ軸）
６８ロック機構（第２のロック機構）
７１連結機構（第３の連結機構）
７８ＡＣサーボモータ（第４のモータ）
８０制御装置（第２の制御装置）

Claims

ベッドとクラウンと複数の支柱とで形成された枠体と、
下端面に上型が取り付けられると共に支柱を自在に摺動する第１のスライダと、
クラウンと第１のスライダとの間に設けられ支柱を自在に摺動する第２のスライダと、
クラウンに設けられた第１のモータによって正回転・逆回転駆動される早送り用の第１のねじ軸を介し、第２のスライダを上下動させる第１の連結機構と、
第２のスライダに設けられた第２のモータによって正回転・逆回転駆動される第２のねじ軸を介し、第１のスライダを上下動させる第２の連結機構と、
第２のスライダと第１のねじ軸とを固定する第１のロック機構と、
上型に対応する位置にベッドに対応して設置された下型と、
上型と下型に載置された被加工物との接触位置を検出すると共に、上型の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器と、
位置検出器が検出する位置信号を基に、上型が下型に載置された被加工物と接触する時点までは、少なくとも第２のスライダを介して上型を急速に降下させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点で第１のロック機構を介して第２のスライダと第１のねじ軸とを固定させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型が予め定められた下限降下位置まで降下する時点までは、上型の降下を第１のスライダを介して減速し、第２のモータをトルク付加モードで上型が下型に載置された被加工物を押圧する制御を行わせ、上型が下限降下位置に到達後は第１のスライダ及び第２のスライダを介して上型を急速に上昇させる第１の制御装置と
を備えたことを特徴とする電動プレス加工機
ベッドとクラウンと複数の支柱とで形成された枠体と、
下端面に上型が取り付けられると共に支柱を自在に摺動する第３のスライダと、
クラウンに設けられた第３のモータによって正回転・逆回転駆動される第３のねじ軸を介し、第３のスライダを上下動させる回転部を備えた第３の連結機構と、
クラウンと第３のねじ軸とを固定する第２のロック機構と、
第３のスライダに設けられ、第３の連結機構の回転部を正回転・逆回転させると共に、第３の連結機構の回転部の正回転・逆回転を介し第３のスライダを上下動させ、さらに第３のスライダと第３の連結機構の回転部との固定が可能な第４のモータと、
上型に対応する位置にベッドに対応して設置された下型と、
上型と下型に載置された被加工物との接触位置を検出すると共に、上型の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器と、
位置検出器が検出する位置信号を基に、上型が下型に載置された被加工物と接触する直前の時点までは、少なくとも第３のモータによる第３のねじ軸の回転を介して上型を急速に降下させ、第３のモータの停止後直ちに第２のロック機構を介してクラウンと第３のねじ軸とを固定させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型が予め定められた下限降下位置まで降下する時点までは、上型の降下を、クラウンと第３のねじ軸との固定の下で第３の連結機構の回転による第３のスライダを介して減速し、クラウンと第３のねじ軸との固定の下で第４のモータのトルク付加モードで上型が下型に載置された被加工物を押圧する制御を行わせ、上型が下限降下位置に到達後は、第３のスライダと第３のねじ軸との固定開放の下で第３のスライダを介して上型を急速に上昇させる第２の制御装置と
を備えたことを特徴とする電動プレス加工機