JP2006055873A - ダイクッション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
偏心荷重によってクッションパッド下の機構に発生する軸方向以外に作用する力を低減する。
【解決手段】
クッションパッドとボールねじのねじ部（直動部）の間には、プランジャロッド（ロッド部材）が介在される。ねじ部にはナット部（回転部）が螺合され、ナット部は電動サーボモータの回転軸に連結される。プランジャロッド（ロッド部材）はプランジャガイド（ガイド部材）によって昇降方向にガイドされる。プランジャガイド（ガイド部材）はベッドに直接的又は間接的に固定される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動式のサーボモータでクッションパッドを昇降動作させるダイクッション装置に関する。

図１はプレス機械の構成を示す模式図である。
プレス機械においては、上部に位置するスライド２と下部に位置するボルスタ８とが互いに対向するように設けられる。スライド２は上方のスライド駆動機構１から動力を受けて昇降動作する。スライド２の下部には上型３ａが取り付けられる。一方、ボルスタ８はベッド９の上部に固定されており、ボルスタ８の上部には下型３ｂが取り付けられる。ボルスタ８及び下型３ｂには上下方向に貫通する複数の孔が設けられ、この孔にはクッションピン７が挿通される。クッションピン７の上端は下型３ｂの凹部分に設けられたブランクホルダ５の下部に当接し、クッションピン７の下端はベッド９内に設けられたダイクッション１０のクッションパッド１１に当接する。ベッド９の内壁面間にはビーム６が設けられ、ビーム６でダイクッション１０が支持される。

プレス加工の際にはブランクホルダ５上にワーク（ブランク）４が載置される。スライド２と共に上型３ａが下降すると、上型３ａの凸部とワーク４が当接する。上型３ａの凸部とブランクホルダ５でワーク４が狭持されてしわ押さえがなされる。さらにスライド２及び上型３ａが下降すると、ワーク４は上型３ａと下型３ｂによって絞り成形がなされる。この際、クッションパッド１１、クッションピン７及びブランクホルダ５は一体となって上方への付勢力を発生させつつ下降する。

例えば下記特許文献１で示されるように、クッションパッド１１は電動式のサーボモータ１６の駆動力を受けて上方への付勢力を発生させる。クッションパッド１１とサーボモータ１６との間にはボールネジ６２が設けられる。ボールねじ６２のねじ部６２ｂはクッションパッド１１の下面に連結される。一方ボールねじ６２のナット部６２ａはサーボモータ１６の回転軸に連結される。サーボモータ１６の回転軸が回転するとナット部６２ａが回転する。ボールねじ６２では、ナット部６２ａの回転動作がねじ部６２ｂの直線動作すなわちクッションパッド１１の昇降動作に変換される。

クッションパッド１１の各側面にはガイドプレートが設けられ、ベッド９の内壁面にもガイドプレートが設けられる。クッションパッド１１側のガイドプレートとベッド９側のガイドプレートは互いに摺動自在になっている。ベッド内に二つのクッションパッド１１が隣接して設けられ互いの側面が対向する場合は、それぞれのガイドプレートが互いに摺動自在になっている。このようにクッションパッド１１の四側面に設けられたガイドプレートによって、クッションパッド１１はベッド９の内壁面に沿って昇降方向に案内される。
特開平６−５４４号公報

上方から各クッションピン７に作用する力はそれぞれ異なることがある。このため上方からクッションパッド１１の上面に作用する力は部分的に異なることがある。こうした場合、ダイクッション１０にはクッションパッド１１を傾ける力が発生する。スライド側からのこのような荷重を偏心荷重という。

偏心荷重が発生した場合、クッションパッド１１の下方に位置する機構、例えばボールねじ６２には垂直下方向への力の他に水平方向への力が作用する。ボールねじ６２は、ねじ部６２ｂの軸方向に作用する力には強靱であるが、軸方向以外に作用する力には脆弱である。したがって偏心荷重はボールねじ６２を損傷させる原因となる。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、偏心荷重によってクッションパッド下の機構に発生する軸方向以外に作用する力を低減することを解決課題とするものである。

第１発明は、
駆動力を受けてベッド内で昇降動作するクッションパッドと、前記クッションパッドの駆動源である電動式のサーボモータと、前記サーボモータの駆動力を受けて回転動作する回転部と、前記回転部に螺合され該回転部の回転動作に応じて昇降方向に直線動作する直動部と、を備え、前記サーボモータの駆動力を前記回転部及び前記直動部を介して前記クッションパッドに伝達し、該クッションパッドを昇降動作させるダイクッション装置において、
前記クッションパッドの昇降方向と自身の軸が平行するようにして該クッションパッドの下端と前記直線部の上端との間に介在されるロッド部材と、
ベッドに対して直接的又は間接的に固定され、前記ロッド部材を昇降方向にガイドするガイド部材と、を備えたこと
を特徴とする。

クッションパッドとボールねじのねじ部（直動部）の間には、プランジャロッド（ロッド部材）が介在される。ねじ部にはナット部（回転部）が螺合され、ナット部は電動サーボモータの回転軸に連結される。プランジャロッド（ロッド部材）はプランジャガイド（ガイド部材）によって昇降方向にガイドされる。プランジャガイド（ガイド部材）はベッドに直接的又は間接的に固定される。

サーボモータの回転軸が回転するとナット部が回転する。ボールねじでは、ナット部の回転動作がねじ部の直線動作すなわちクッションパッドの昇降動作に変換される。クッションパッド及びねじ部の昇降動作に伴いプランジャロッドは昇降動作する。この際、プランジャガイドは昇降方向にプランジャロッドを案内する。

クッションパッドがスライド側からの押圧力を受けて下降する場合は、プランジャガイドは下降方向にプランジャロッドを案内する。この時に偏心荷重が発生するとプランジャロッドには垂直下方向への力の他に水平方向への力が作用する。この水平方向の力はプランジャガイドに作用する。ベッドに固定されたプランジャガイドはこの力に抗する。よってプランジャロッドは垂直下方向への力のみを下方のボールねじに伝達することになる。したがってボールねじには垂直下方向への力のみが作用する。

第２発明は、
駆動力を受けてベッド内で昇降動作するクッションパッドを備えたダイクッション装置において、
前記クッションパッドの昇降方向と自身の軸が平行するようにして該クッションパッドの下端に接続されるロッド部材と、
ベッドに対して直接的又は間接的に固定され、前記ロッド部材を昇降方向にガイドするガイド部材と、を備えたこと
を特徴とする。

クッションパッドの下端には軸がクッションパッドの昇降方向と平行するプランジャロッド（ロッド部材）が接続される。このプランジャロッド（ロッド部材）はプランジャガイド（ガイド部材）によって昇降方向にガイドされる。プランジャガイド（ガイド部材）はベッドに直接的又は間接的に固定される。

クッションパッドの昇降動作に伴い、プランジャロッドも昇降動作する。この際プランジャガイドは昇降方向にプランジャロッドを案内する。

本発明によれば、偏心荷重によってクッションパッド下の機構に発生する軸方向以外に作用する力は、ロッド部材を介してガイド部材で吸収される。したがってクッションパッド下の機構、例えばボールねじなどの損傷を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図２は第１の実施形態に係るダイクッションの模式図である。プレス機械の全体の構成については図１を用いて説明したため、ここではそのうちのダイクッションについてを説明する。以下の説明で使用される“上下”とは、図１及び図２における上下方向すなわちクッションパッドの昇降方向と同一であるとする。

ダイクッション６０においては、クッションパッド１１はプランジャロッド６３とピストン６４とボールねじ６２と連結部材６５と大プーリー１３とベルト１４と小プーリー１５を介してサーボモータ１６の回転軸に連結される。クッションパッド１１とサーボモータ１６との間では互いの動力が伝達自在である。

クッションパッド１１の下部には柱状のプランジャロッド６３が設けられる。プランジャロッド６３は軸方向がクッションパッド１１の昇降方向と平行するようにしてクッションパッド１１に接続される。さらにプランジャロッド６３はクッションパッド１１の昇降方向と平行する壁面を有し、その壁面は筒状のプランジャガイド６６で摺動自在に支持される。プランジャガイド６６はビーム６に取付自在である。プランジャガイド６６がビーム６に固定されると、プランジャロッド６３はプランジャガイド６６に支持されつつ昇降動作自在である。プランジャガイド６６はプランジャロッド６３を昇降方向に案内する。

クッションパッド１１がスライド側からの押圧力を受けて下降する場合は、プランジャガイド６６は下降方向にプランジャロッド６３を案内する。この時に偏心荷重が発生するとプランジャロッド６３には垂直下方向への力の他に水平方向への力が作用する。この水平方向の力はプランジャガイド６６に作用する。ビーム６を介してベッドに固定されたプランジャガイド６６はこの力に抗する。よってプランジャロッド６３は垂直下方向への力のみを下方のボールねじ６２に伝達することになる。したがってボールねじ６２には垂直下方向への力のみが作用する。

プランジャロッド６３の下部には下方向に開口を有するシリンダ６３ａが形成され、シリンダ６３ａの内部にはピストン６４が摺動自在に収容される。シリンダ６３ａの内壁面及びピストン６４の上面で油圧室６７が形成され、この油圧室６７には圧油が充填される。油圧室６７の軸心はプランジャロッド６３及びボールねじ６２の軸心と同一である。油圧室６７には圧油ポートが形成されている。この圧油ポートは図示しない油圧回路に接続され、油圧室６７と油圧回路との間で圧油の授受が行われる。油圧室６７の圧油は、上型とワークとが接する際に生ずる衝撃を緩和すると共に、油圧が所定値以上になるとタンクに排出される。油圧室６７の圧油はこうした過負荷保護機能を有する。

ピストン６４の下端はボールねじ６２のねじ部６２ｂの上端に当接する。ピストン６４の下端６４ａには球面状の凹面が形成され、この凹面に対向するねじ部６２ｂの上端６２ｃには球面状の凸面が形成される。逆にピストン６４の下端６４ａに凸面が形成され、ねじ部６２ｂの上端６２ｃに凹面が形成されていてもよい。ねじ部６２ｂのような棒状の部材は端部に働く軸方向の力には強いものの、曲げモーメントには弱い。ねじ部６２ｂの上端６２ｃが球面形状であると、仮にクッションパッド１１が傾いてねじ部６２ｂの上端に曲げモーメントが発生したとしても、ねじ部６２ｂ全体には軸方向の力のみが働く。このような構造によって偏心荷重によるねじ部６２ｂの損傷を防止できる。

このように、本実施形態ではプランジャロッド６３及びプランジャガイド６６の他にも偏心荷重に対応する構造が採用されている。

ボールねじ６２のナット部６２ａと大プーリー１３は連結部材６５を介して連結される。連結部材６５はビーム６にベアリングなどで軸支される。サーボモータ１６の回転軸には小プーリー１５が接続される。大プーリー１３と小プーリー１５にはベルト１４が巻架され、互いの動力が伝達自在である。

回転式のサーボモータ１６は回転軸を有し、電流の供給によって回転軸が正逆回転する。サーボモータ１６に電流が供給され回転軸が回転すると、小プーリー１５、大プーリー１３が回転動作する。大プーリー１３と連結部材６５とナット部６２ａは一体であるため、大プーリー１３の回転と共にナット部６２ａが回転動作する。ナット部６２ａの回転動作に伴い、ねじ部６２ｂがナット部６２ａに沿って上下方向すなわち昇降方向に直線動作する。するとねじ部６２ｂ、ピストン６４、プランジャロッド６３と共にクッションパッド１１が昇降動作する。なおねじ部６２ｂの昇降動作に関わりなく、ねじ部６２ｂの下端は連結部材６５の下端よりも上方に保持される。サーボモータ１６の電流制御によってクッションパッド１１に与えられる付勢力すなわちクッションパッド１１に生ずるクッション圧が制御される。

本実施形態では、サーボモータ１６の回転動をクッションパッド１１の直線動に変換すると共にクッションパッド１１の直線動に関わる機構、すなわちボールねじ６２、プランジャロッド６３及びプランジャガイド６６を動力変換機構７３といい、この動力変換機構７３にサーボモータ１６の回転動を伝達する機構、すなわち連結部材６５、大プーリー１３、ベルト１４及び小プーリー１５を動力伝達機構７４という。

次にクッションパッド１１とサーボモータ１６等からなる駆動機構の位置関係を説明する。
まずクッションパッド１１の垂直上方から下方水平面へ投影した場合の第１投影像７１を想定する。同様にサーボモータ１６、動力変換機構７３及び動力伝達機構７４の垂直上方から下方水平面へ投影した場合の第２投影像７２を想定する。そして第２投影像７２の全てが第１投影像７１内に含まれるようにクッションパッド１１とその駆動機構が配置される。こうした配置によれば、ダイクッション６０の水平方向の場積は、クッションパッド１１の上面面積よりも大きくなることがない。つまりクッションパッド１１が互いに隣接して設けられたとしても、各クッションパッド１１の下部の駆動機構同士が干渉することがなくなり、複数のダイクッション６０を１加工ステーションに隣接して設けることが可能となる。

なお図２において、サーボモータ１６、ベルト１４及び小プーリー１５の下方への投影像が第１投影像７１外にある場合は、ベルト１４の高さを違えたり、サーボモータ１６の配置を互いに逆にしたりすることによって隣接するダイクッション６０を接近させて設置することも可能になる。こうすることによって、各ダイクッション６０のクッションパッド１１の面積をさらに小さくすることが可能になり、ダイクッション６０の配置が容易になると共に、配置の自由度が増す。

ここで１加工ステーションに四つのダイクッション６０が設けられる場合を例にして、ダイクッション６０の配置について説明する。

図３は１加工ステーションの平面図である。
１加工ステーションに一つのダイクッションを配置した場合に、クッションパッドの四側面とベッド部材との間にガイドプレートを介在させると、このガイドプレートでも偏心荷重を分担して受けることができるので、プランジャロッド６３の径及びプランジャガイド６６の長さを抑えることができる。

ところが、図３のように１加工ステーションに複数（図３では四つ）のダイクッションを配置すると一つのクッションパッド１１の大きさが小さくなり、加工時に発生する偏心荷重が小さくなるので、プランジャロッド６３の径及びプランジャガイド６６の長さをさほど増やさなくても、プランジャガイド６６だけでガイド部材の機能を果たす。よって図３で示されるように、クッションパッド１１の側面のガイドプレートが不要になる。この構造によれば、ダイクッション６０の配置の自由度が増す。またガイドプレートの機械加工が不要になるため、製造コストの上昇を抑えることができる。

勿論、１加工ステーションに複数のダイクッションを配置させた場合でも、それぞれクッションパッド１１の四側面にガイドプレートを設けてもよい。

第１の実施形態によれば、偏心荷重によってクッションパッド下の機構に発生する軸方向以外に作用する力は、クッションパッドとクッションパッド下の機構との間に設けられたロッド部材を介してガイド部材で吸収される。クッションパッド下の機構、例えばボールねじなどの近傍で軸方向以外に作用する力を受けているので、クッションパッド下の機構の損傷を確実に防止することができる。

またプレス加工に伴い、クッションパッド側からボールねじなどに加工屑が落下し、ボールねじの動作に影響を与えることがあるが、ガイド部材とボールねじ周囲の覆いによってボールねじへの加工屑の落下が防止される。

またガイド部材はクッションパッドの側面に設けられるガイドプレートの役割を果たす。よって偏心荷重に対抗できるプランジャロッド６３の径及びプランジャガイド６６の長さが確保されれば、ガイドプレートを設ける必要がなくなる。二つのクッションパッドが隣接して設けられる場合に各クッションパッド間にガイドプレートが無いと、各クッションパッドは隣接するクッションパッドの動作に影響を受けることがなくなる。したがってクッションパッドの制御精度を向上させることができる。

図１０は第２の実施形態に係るダイクッションの模式図である。
第２の実施形態の構造は第１の実施形態の構造と多くの点で共通する。そこで相違点のみを説明する。なお本実施形態のプランジャロッド６３とプランジャガイド６６についても第１の実施形態と同じであるため説明を省略している。

ダイクッション８０においては、クッションパッド１１はプランジャロッド６３とピストン６４とボールねじ６２と連結部材６５とカップリング８１と減速機８２を介してサーボモータ１６の回転軸に直結される。クッションパッド１１と減速機８２との間では互いの動力が伝達自在である。

ボールねじ６２のナット部６２ａとカップリング８１は連結部材６５を介して連結される。連結部材６５はビーム６に対してベアリングなどで軸支される。カップリング８１の下部には減速機８２が接続され、減速機８２はサーボモータ１６の回転軸に接続される。なおサーボモータ１６が減速機を内蔵し、カップリング８１とサーボモータ１６の回転軸が直接接続されもよい。こうした構造によって、ボールねじ６２、連結部材６５、カップリング８１、減速機８２の軸が同軸上に位置することになり、さらに減速機８２の構造によっては、サーボモータ１６の回転軸も同軸上に位置することになる。

サーボモータ１６に電流が供給され回転軸が回転すると、減速機８２内のギヤ等が回転し、減速機８２の出力軸、カップリング８１、連結部材６５が回転動作する。連結部材６５とナット部６２ａは一体であるため、ナット部６２ａが回転動作し、ナット部６２ａの回転に伴いねじ部６２ｂがナット部６２ａに沿って上下方向すなわち昇降方向に直線動作する。するとねじ部６２ｂ、ピストン６４、プランジャロッド６３と共にクッションパッド１１が昇降動作する。なおねじ部６２ｂの昇降動作に関わりなく、ねじ部６２ｂの下端は連結部材６５の下端よりも上方に保持される。サーボモータ１６への電流制御によってクッションパッド１１に与えられる付勢力すなわちクッションパッド１１に生ずるクッション圧が制御される。

本実施形態では、サーボモータ１６の回転動をクッションパッド１１の直線動に変換すると共にクッションパッド１１の直線動に関わる機構、すなわちボールねじ６２、プランジャロッド６３及びプランジャガイド６６を動力変換機構９３といい、この動力変換機構９３にサーボモータ１６の回転動を伝達する機構、すなわち連結部材６５、カップリング８１及び減速機８２を動力伝達機構９４という。

次にクッションパッド１１とサーボモータ１６等からなる駆動機構の位置関係を説明する。
まずクッションパッド１１の垂直上方から下方水平面へ投影した場合の第１投影像９１を想定する。同様にサーボモータ１６、動力変換機構９３及び動力伝達機構９４の垂直上方から下方水平面へ投影した場合の第２投影像９２を想定する。そして第２投影像９２の全てが第１投影像９１内に含まれるようにクッションパッド１１とその駆動機構が配置される。こうした配置によれば、ダイクッション８０の水平方向の場積は、クッションパッド１１の上面面積よりも大きくなることがない。つまりクッションパッド１１が互いに隣接して設けられたとしても、各クッションパッド１１の下部の駆動機構同士が干渉することがなくなり、複数のダイクッション８０を１加工ステーションに隣接して設けることが可能となる。

本実施形態は駆動機構がほぼ同軸上に配置されるため、垂直上方から下方水平面へ投影した場合に想定される駆動機構の投影像が小さくなる。このためクッションパッド１１自体を小さくすることができる。したがってさらにダイクッション８０の組合せが容易になる。

ダイクッション８０は、第１の実施形態のダイクッション６０と同様に、図３で示されるように配置される。

第２に実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また第１の実施形態よりもクッションパッドを小さくすることが可能であり、ダイクッション８０の配列に関して自由度が増す。

なお、上記各実施形態においてはクッションパッド１１と動力変換機構９３との間にプランジャロッド６３を介在させているが、プランジャロッド６３及びプランジャガイド６６を動力変換機構９３の軸線上に設けていなくてもよい。この場合、クッションパッド１１には油圧室６７を介した動力変換機構９３とは別に、プランジャロッド６３が連結されることになる。これによってプランジャロッド６３の長さ分だけ動力変換機構９３及びその下の動力伝達機構９４の位置が上がり、浅いピットににに対応にある。

図１はプレス機械の構成を示す模式図である。 図２は第１の実施形態に係るダイクッションの模式図である。 図３は１加工ステーションの平面図である。 図４は第２の実施形態に係るダイクッションの模式図である。

符号の説明

６０、８０…ダイクッション
１１…クッションパッド
１３…大プーリー
１４…ベルト
１５…小プーリー
１６…サーボモータ
６２…ボールねじ
６２ａ…ナット部
６２ｂ…ねじ部
６３…プランジャロッド
６４…ピストン
６６…プランジャガイド

Claims (2)

1. 駆動力を受けてベッド内で昇降動作するクッションパッドと、前記クッションパッドの駆動源である電動式のサーボモータと、前記サーボモータの駆動力を受けて回転動作する回転部と、前記回転部に螺合され該回転部の回転動作に応じて昇降方向に直線動作する直動部と、を備え、前記サーボモータの駆動力を前記回転部及び前記直動部を介して前記クッションパッドに伝達し、該クッションパッドを昇降動作させるダイクッション装置において、
   前記クッションパッドの昇降方向と自身の軸が平行するようにして該クッションパッドの下端と前記直線部の上端との間に介在されるロッド部材と、
   ベッドに対して直接的又は間接的に固定され、前記ロッド部材を昇降方向にガイドするガイド部材と、を備えたこと
   を特徴とするダイクッション装置。
2. 駆動力を受けてベッド内で昇降動作するクッションパッドを備えたダイクッション装置において、
   前記クッションパッドの昇降方向と自身の軸が平行するようにして該クッションパッドの下端に接続されるロッド部材と、
   ベッドに対して直接的又は間接的に固定され、前記ロッド部材を昇降方向にガイドするガイド部材と、を備えたこと
   を特徴とするダイクッション装置。

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