JP2005528220A - プレス - Google Patents

Abstract

プレスは、ブレーキライニングまたはクラッチライニングの摩擦ライニングの製造に使用され、プレス成形型（１５，１６，１８）とそれらと協働するプレスラム（１９）とが設けられた少なくとも１つのプレス作業部を有する。スピンドル駆動部（４，１０）は、成形型とプレスラムとの間で相対運動を発生させると共に、クランプ力および閉鎖力を発生するために使用され、この駆動部は、スピンドル（５，１２）と補助スピンドルナット（７，１３）とをそれぞれ有する。それらの相対移動は、補助電動モータ（６，１１）によって駆動されるものであり、そこでねじ付きローラ、または球状エレメントの形で具体化された動力伝達ローラ部材がスピンドルとスピンドルナットとの間にそれぞれ配置される。非常に正確な行程と力に依存した方法で制御される低摩擦領域は、多孔性と圧縮性の正確な調節の他に、広く力を配分させると共に摩擦ライニングの寸法精度を確保するために得られる。

Description

本発明は、プレス成形型とそれと協働するプレスラムとを有する少なくとも１つのプレス作業部を備えると共に、成形型とプレスラムとの間で相対運動を発生させ、クランプ力および閉鎖力を発生する少なくとも１つのリニア駆動部を備える樹脂結合プレス加工部品、特にブレーキライニングまたはクラッチライニングの摩擦ライニングの製造プレスに関する。

当業者にとって周知であるこの種のプレスは、油圧システムによって供給される油圧ピストン機械をリニア駆動部として有する。このようなリニア駆動部の制御は改善できることが分かった。

従って、本発明の目的は、プレスの駆動制御を改善することである。

この目的を達成するために、本発明によるプレスは、相対運動を発生すると共にクランプ力および閉鎖力を発生する働きを相対運動で行う少なくとも１つのスピンドルと関連するスピンドルナットとを備えるスピンドル駆動部としてリニア駆動部を造り、且つモータ、特に電動モータによって駆動するものであり、また動力伝達ローラ部材をスピンドルとスピンドルナットとの間に好ましくは配置することを特徴としている。

かくして、本発明は、油圧駆動システムを放棄し、機械式の、特に電気機械式の駆動部を採用している。

機械式のスピンドル駆動部は、費用を追加することなく広い領域に渡って力を発揮できるようになっている点が顕著な長所として挙げられる。油圧システムは、ここでは異なった寸法のシリンダと、同じく異なった寸法の油圧システムの圧力段とを基本とし、またこれらは複雑な関係を有する。さらに、スピンドル駆動部によって、高い移動速度が高いクランプ力と容易に組み合わされ、移動速度は、モータ速度によって制御される。さらに、このために、油圧システムは異なった寸法のシリンダおよび／または異なった圧力範囲（高速低力加工には低圧、実際のプレス力を加えるためには高圧）のシリンダを必要としている。さらに、スピンドル駆動部は、精密な制御ができるようにし、その精密な制御を、油圧加工機械の始動時にスタートトルクが克服しなければならず、且つシールの摩擦抵抗および油圧システムの構成要素が運転時間に渡って変化するために油圧加工機械では達成することができない。

さらに、スピンドル駆動部は、油圧駆動システムよりも優れた全体効率で作動することを強調すべきである。油圧ポンプおよびその下流に接続された油圧システムの流動損失は起きない。さらに、スピンドル駆動部は、油圧システムで必要な永続的な作動を必要としない。後者の場合、たとえ動力が要求されなくとも、ポンプも、システム圧力を維持しなければならない。最後に、油圧システムでは、かなりの摩擦抵抗がピストンシールとシリンダとの間で克服されなければならない。他方で、スピンドルナットとスピンドルとの間における動力伝達は、特に介設されたローラ部材が使用される場合に極めて低い摩擦で行われる。

油圧システムは、当然にある程度の漏れを伴う。漏れている流体は、環境にとって有害であり、（オイルサンプに）集められて、多分に有害な廃棄物として廃棄されなければならない。さらに、これら流体が摩擦ライニングと接触するようになれば、それらライニングの品質に極めて不利な影響を及ぼす。それら流体は、さらに安全上のリスクにもなる。このような理由によって、油圧アセンブリは、通常製造機械の下方に搭載される。しかし、この場合でも、これらの構成部品が略全期間攻撃的な物質のダスト粒子に曝される点で不利である。これらのダスト粒子は、シールを通して油圧システムに入り込み、摩耗を早めて損傷を起こす。他方で、スピンドル駆動部は、あらゆる潤滑剤に対しても漏れを起こさないように効果的にシールドされる。

とりわけ、スピンドル駆動部は、非常に簡単に造られ、且つ行程の関数として非常に正確に作動する制御手段を有すると言う大きな長所を持つ。圧縮行程は、非常に正確に調節される。万が一ライニングが収縮しても、移動が続行されたり、またはクランプ位置が維持される。このようにして、摩擦ライニングのプレスは、コンピュータ数値制御の機械の精度レベルを達成する。さらに、変換のために費用の掛かる電気油圧制御を必要とする油圧システムとは全く反対に、行程を関数とする制御から力を関数とする制御に問題無く変換することが可能である。スピンドル駆動部において、行程と力の精密な制御が容易に行われる。位置決め精度に加えて、高い反復精度（２．５／１００ｍｍ）が確保される。このように、摩擦ライニングは、特に自動車のさらに別の電気機械式ブレーキ系統に必要とされるような非常に狭い圧縮性帯域で造られる。力に順応した、また行程に順応した精密な制御は、多孔性の正確な調節も可能にする。

上述したように、高度に力を配分することで狭い許容範囲でもよくなり、それによって相応して不合格率が低くなる。大きな力を受けて成形を迅速化すると共に、最小限の力の変更の要求を受けて行程の精密な計量変更も可能にする。この場合、特定の製品に対して、また特定の製造状況に対して個別の仕上げが可能である。動力と行程の調節は弾力的に行われる。制御、駆動およびセンサのシステムは電気をベースにして機能するので、エネルギーを油圧の形にするなどの迂回をせずに直接的な連絡が可能である。

機械式駆動部は、数少ない簡単な構成部品で作動する。流動損失によって発生される廃棄熱を何ら除去する必要がないので、その駆動部は対応する冷却システムを全く必要としない。他の補助アセンブリも省かれるので、多くのスペースを必要としないコンパクトな構造を達成することができる。さらに保守コストも低い。

最後に、スピンドル駆動部によって達成される高い移動速度が、短いサイクル時間を可能にすることも挙げておくべきである。高い移動速度にも拘らず、プレスは防音を必要とせずに静かに作動する。

スピンドル駆動部の特に簡単な制御が、力センサをプレス成形型と連携させたり、または回転角度センサをスピンドルの駆動モータと連携させることで可能にされる。同期モータが使用されると、所定の行程を明確に、且つ再現可能に移動するために、供給パルスが制御手段によって登録される。

基本的には、スピンドルまたはスピンドルナットのいずれかをモータによって駆動する可能性が存在する。特に有利な実施形態では、スピンドルがモータに接続され、またスピンドルナットが、相対運動とクランプ力および閉鎖力を発生する押し引きエレメントを作動させることを特徴としている。モータは、好ましくはスピンドルに直接フランジ付けされ、それにより特にコンパクトな構造になる。

代替の実施形態として提案されているように、スピンドルナットは、モータによって回転駆動される駆動歯車と係合する歯を有する。

スピンドルナットの歯と駆動歯車の構造に対して、基本的にあらゆる対を成した歯車が考えられる。しかし、好ましい実施形態では、スピンドルナットが傘歯車を備え、駆動歯車が傘歯として造られることを特徴としている。歯車の軸が交差するので、それにより特にコンパクトな構造が可能になる。スピンドルナットがウオーム歯車噛み合いを備え、駆動歯車がウオームとして造られる場合に、その後者も当てはまる。この設計のさらに別の長所は、駆動部が自動ロックすることであり、その結果追加のブレーキが不要になる。

スピンドルとスピンドルナットとの間に配置されたローラ部材は、力の低摩擦伝達を可能にするばかりではなく、より高いクランプ力の発生も可能にする。特に、ローラ部材がねじ付きローラ（プラネタリローラのねじ駆動部）として造られる場合に、それは当てはまる。ボールの案内部は費用が掛かるが、ボールとしての構造も考えられる。さらに、力伝達スクリューねじも、ねじ付きローラの場合よりも目の粗い構造でなければならない。

摩擦材のガス抜きをする働きをするそれら動きも、成形型とプレスラムとの間の相対移動に包含されるものである。さらに別の有利な特長には、ライニングの排出、ガス抜きのための形状部分からのライニングの持ち上げなどの摩擦ライニングプレスの追加の機能が、スピンドル駆動部によって、または追加のモータ駆動のスピンドル駆動部によって実施されるという事実が在る。

本発明を添付された図面と関連する好ましい実施形態を参照して以下により詳細に説明する。

図１による摩擦ライニングプレスは、ベース１と、２つの側部品２から成る垂直フレームとフレームを閉じる上部支持部材３とを有する。

スピンドル駆動部４は、上部支持部材３上に固定される。それは、電動モータ６に接続され、且つそれによって駆動されるスピンドル５を有する。スピンドルナット７がスピンドル上で移動し、押し引きエレメント８を介して上部クロスピース９に接続される。ボールまたはねじ付きローラの形の力伝達ローラ部材は、スピンドル５とスピンドルナット７との間に配置され、確実に低摩擦運転を行うようにする。

クロスピース９は、フレームの側部品２で案内されると共に、スピンドル駆動部４によって垂直方向に移動される。上部クロスピースには、電気モータ１１と、これに接続されたスピンドル１２と、関連するスピンドルナット１３とを各々有する同じ構造の２組のスピンドル駆動部１０が固定される。介設された力伝達ローラ部材によって低摩擦でも作動するスピンドル駆動部１０は、フレームの側部品２で同じく案内されると共に、スピンドル駆動部１０によって上部クロスピース９に対して上下に移動される下部クロスピース１４に接続される。

２つの部分のプレス成形型の形状部分１５は、下部クロスピース１４上に配置される。形状部分１５は、摩擦材１６で充填されると共に、摩擦ライニング支持板１７によって覆われる成形型キャビティを形成する。

静止プレスラム１９は、成形型キャビティ内に突入する。

プレス成形型の第２の部分は、上部クロスピース９に搭載された鏡板１８によって形成される。

図１は、プレス運転の開始前の摩擦ライニングプレスの状態を示す。この運転は、上部クロスピース９を下降すると共に、同時にスピンドル駆動部４，１０を作動させ、下部クロスピース１４をその位置に維持することによって開始される。上部クロスピース９の鏡板１８が支持板１７に接触するや否や、２組のスピンドル駆動部１０は、プレス成形型の２つの部分を共にクランプするために、必要な閉鎖力を発生する。スピンドル駆動部４の作動を続けることで、閉鎖されたプレス成形型を静止プレスラム１９に向かって下方向に移動させる実際のプレス力を発生する。プレスラムは、成形型キャビティ内に入り込み、摩擦材を圧縮する。

プレス運転の途中において、摩擦材を通気することが必要である。このことは、下部クロスピース１４を下方に移動させることによってプレス成形型の形状部分１５を下方に移動させるように、スピンドル駆動部１０を作動させることで達成される。上部クロスピース９は、この運動に加わらず、即ち鏡板１８が、支持板１７を摩擦材１６と依然接触した状態に保持する。この場合、プレス加工力は同じく残るか、または次に適切に低減され、プレス成形型の形状部分１５が再び上方に移動された後に、以前に設定された値を越えて再び増大されると考えられる。

本発明により使用される電動モータによって駆動されるスピンドル駆動部４，１０は、必要な行程を早く、且つ非常に正確に移動できるようにする。制御は、行程および／または力の関数として、また最高の精度で実施される。最高度の正確性が、寸法に対しても、摩擦ライニングの多孔性および圧縮性に対しても達成される。

本発明の技術的範囲内での改造は当然可能である。このため、図示されたモータ駆動のスピンドル駆動部に代えて、介設された歯車によってスピンドルが電動モータに接続される駆動部を使用することができる。その場合、その可逆性無しで済ませる必要があれば、それも可能である。スピンドルナットを駆動する可能性もあり、その場合にはスピンドルは力の伝達を受け持つ。またこの場合、スピンドルナットには、従動の駆動歯車が係合する歯が設けられ、これらの歯は、傘歯車やウオーム歯車噛み合いとすることができる。いずれの場合でも、力伝達ローラ部材は、低摩擦駆動を確保するために、スピンドルとスピンドルナットとの間に配置される。効率は相応して高く、これはプレスの在来の有利な全体効率を高めるのに寄与する。ボールの場合、駆動部の自己制限が保持される。

プレス成形型が動かぬように保持されている間に、プレス力をプレスラムに作用させる可能性もある。この場合と、図１に示された場合とでも、成形型キャビティは、プレスラムの下方にも配置される。

図１に示された摩擦ライニングのプレスは、ただ１つの単一プレス作業部を有するだけである。互いに前後して複数のプレス作業部を配列することも同様に可能である。

好ましい電動モータの代わりに、例えば油圧モータなどの他のモータも考えられる。

本発明の主な適用分野は、ブレーキライニングまたはクラッチライニングの摩擦ライニングの製造である。従って、説明は主に摩擦ライニングのプレスに関するものであった。しかし、本発明が、あらゆる樹脂結合プレス材の加工にも、例えば電動モータのカーボンブラシの製造にも適用可能である点を強調しておくべきである。

摩擦ライニングプレスは、摩擦ライニングのみを製造するばかりでなく、同時に摩擦ライニングを関連する支持板に、多くの場合は介設された下部層によって結合させることもできる。

とりわけ、摩擦ライニングプレスは、成形、硬化、通気およびスコーチ（焼き付け）が１つの単一工程で実行される方法に適している。成形型を閉じた後に、成形は多くの場合同時加熱によって実施され、即ちそれは非常に高い圧力によって実施される。次に、硬化し、圧力は低減され、且つ温度は上げられる。圧力は、プレス力および／または行程の関数として変更される。成形品は、鏡板とプレスラムとの間の圧力を取り去る必要無しにプレス成形型の可動な形状部を下方向に移動することによって同時に通気される。捕捉された空気、樹脂の硬化中に発生するガスおよび発生された蒸気は、好ましい方法で成形品から半径方向に逃げることができる。硬化用の熱は、素材の導伝性を利用して摩擦ライニング内部で発生される。形状部が下降されると、鏡板とプレスラムは相互に分離される。かくして、摩擦ライニングを通る電流の流れは、これらの部品間で発生される。これは、ライニングの摩擦側でマトリックス状の電極を使用することによって実施される。電極は交互に反対になる極性を有するので、電流の流れは摩擦面に平行な近接領域で同時に発生される。これらの電流の流れは、同時にスコーチを行う。

本発明による摩擦ライニングプレスの部分的に切り取った正面図を示す。

Claims (10)

1. プレス成形型（１５，１６，１８）とこれと協働するプレスラム（１９）とを有する少なくとも１つのプレス作業部を備えると共に、成形型とプレスラムとの間で相対運動を発生させ、クランプ力および閉鎖力を発生させる少なくとも１つのリニア駆動部（４，１０）を備える樹脂結合プレス加工部品、特にブレーキライニングまたはクラッチライニングの摩擦ライニングの製造プレスにおいて、前記リニア駆動部は、前記相対運動、前記クランプ力および閉鎖力を発生する働きをするように相対運動する少なくとも１つのスピンドル（５，１２）と関連するスピンドルナット（７，１３）とを備えるスピンドル駆動部（４，１０）として造られ、且つモータ、特に電動モータ（６，１１）によって駆動されうるものであり、さらに好ましくは動力伝達ローラ部材が前記スピンドルと前記スピンドルナットとの間に配置されることを特徴とする樹脂結合プレス加工部品の製造プレス。
2. 力および／または行程の関数として選択的に作動するモータ（６，１１）の制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のプレス。
3. 前記制御手段は、プレス成形型（１５，１６，１８）と連携された力センサと、スピンドル（５，１２）、またはスピンドルを駆動するモータ（６，１１）と連携された回転角度センサとを有することを特徴とする請求項２記載のプレス。
4. スピンドル（５，１２）はモータ（６，１１）に接続され、スピンドルナット（７）は、前記相対運動、前記クランプ力および閉鎖力を発生する押し引きエレメント（８）を作動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のプレス。
5. スピンドルナットは、モータによって回転されうる駆動歯車と係合する歯を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のプレス。
6. スピンドルナットは、傘歯車を備え、駆動歯車が傘歯として造られていることを特徴とする請求項５記載のプレス。
7. スピンドルナットは、ウオーム歯車噛み合いを備え、駆動歯車がウオームとして造られていることを特徴とする請求項５記載のプレス。
8. 前記スピンドル（５，１２）と前記スピンドルナット（７，１３）との間に配置された動力伝達ローラ部材は、ねじ付きローラとして造られていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載のプレス。
9. 前記スピンドル（５，１２）と前記スピンドルナット（７，１３）との間に配置された動力伝達ローラ部材は、ボールとして造られていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか記載のプレス。
10. ライニングの排出、ガス抜きのための形状部分からのライニングの持ち上げなどの摩擦ライニングプレスの追加の機能は、スピンドル駆動部（４）によって、または追加のモータ駆動のスピンドル駆動部（１０）によって実行されうることを特徴とする請求項１〜９のいずれか記載のプレス。

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