JP2008000803A

JP2008000803A - プレス機

Info

Publication number: JP2008000803A
Application number: JP2006174496A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Akami; 俊也赤見
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】バックラッシュを低減して位置制御精度の向上を図ることができるとともに、減速部の耐久性にも優れたプレス機を提供する。
【解決手段】減速部１６は、枠体１１に固定される減速部本体１８と、減速部本体１８の内周に設けられるピン歯１９と、ピン歯１９に噛み合うとともに歯形状がピン歯１９に対応する外歯歯車２０と、偏心した状態で回転する偏心部（２１ａ、２１ｂ）を有するとともに外歯歯車２０を揺動させるクランク軸２１と、外歯歯車２０の回転が伝達されて外歯歯車２０とともに回転する支柱２２と、支柱２２に連結される出力軸２３と、を備える。出力軸２３は主軸１２に固定され、クランク軸２１にモータ部１７の回転が伝達される
【選択図】図１

Description

本発明は、回転自在に支持される主軸に対して偏心して回転する偏心軸によって駆動されるラムを有し、主軸を減速部を介してモータにて回転駆動するプレス機に関する。

従来、回転自在に支持される主軸に対して偏心して回転する偏心軸によって駆動されるラムを有し、主軸を減速部を介してモータにて回転駆動するプレス機が知られている（特許文献１参照）。特許文献１に記載されたプレス機は、サーボモータを原動機とし、このサーボモータの回転を遊星歯車機構からなる減速歯車機構を用いて減速してラムを駆動するようになっている。そして、このプレス機では、遊星歯車機構を構成する遊星歯車を弾性部材（樹脂製部材）からなる歯車によって構成することで、歯車のバックラッシュの影響を低減し、ラムの昇降動作の位置決め制度を向上させることを目的としている。

特開２００４−２４３３７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたプレス機においては、遊星歯車を弾性部材からなる歯車にて構成しているため、その弾性部材の弾性変形に伴う位置のずれの影響を排除することは難しい。また、弾性部材の場合、繰り返し使用に伴う磨耗や変形が比較的短期間の使用で生じやすく減速部の耐久性の低下が懸念され、継続的な使用に応じてバックラッシュが増大したりメンテナンス負荷が増大してしまう虞がある。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、バックラッシュを低減して位置制御精度の向上を図ることができるとともに、減速部の耐久性にも優れたプレス機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明は、枠体に設けられる軸受と、前記軸受に対して回転自在に支持される主軸と、前記主軸に対して偏心して回転するように当該主軸に連結される偏心軸と、前記偏心軸によって駆動されるラムと、前記主軸に連結される減速部と、前記減速部に連結されるモータ部と、を備えているプレス機に関する。
そして、上記目的を達成するための本発明に係るプレス機は、前記減速部は、前記枠体に固定される減速部本体と、前記減速部本体の内周に設けられるピン歯と、前記ピン歯に噛み合うとともに歯形状が前記ピン歯に対応する外歯歯車と、偏心した状態で回転する偏心部を有するとともに前記外歯歯車を揺動させるクランク軸と、前記外歯歯車の回転が伝達されて当該外歯歯車とともに回転する支柱と、前記支柱に連結される出力軸と、を備え、前記出力軸は前記主軸に固定され、前記クランク軸に前記モータ部の回転が伝達されることを特徴とする。

この構成によると、モータ部によってクランク軸が回転されることで、減速部本体の内周に設けられたピン歯と噛み合う外歯歯車が、クランク軸の偏心部を介して揺動しながら回転するようになっている。そして、この外歯歯車は、減速部本体の内周のピン歯に対して歯形状が対応するように設けられている。このため、ピン歯と外歯歯車との間において同時に噛み合う歯数を多くとることができ、バックラッシュを低減することができる。また、ピン歯と外歯歯車については高強度の金属材料で形成することができるため、弾性部材を用いる場合のような繰り返し使用に伴う磨耗や変形等の減速部の耐久性の問題も軽減されることになる。したがって、本発明の構成によると、バックラッシュを低減して位置制御精度の向上を図ることができるとともに、減速部の耐久性にも優れたプレス機を得ることができる。
また、本発明の構成によると、耐久性に優れるとともにバックラッシュを低減できることから、長期間高い頻度で使用するような場合であっても、長期間に亘って安定して騒音を低減することができる。
また、本発明の構成によると、ピン歯と外歯歯車の歯数とを適宜設定することで非常に大きな歯数比に容易に設定することができるため、減速部を扁平な形状に形成でき、プレス機の小型化を図ることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の実施形態に係るプレス機は、回転自在に支持される主軸に対して偏心して回転する偏心軸によって駆動されるラムを有し、主軸を減速部を介してモータにて回転駆動するプレス機に関して広く適用することができる。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプレス機を例示した一部断面を含む側面図である。この図１に示すプレス機１は、枠体１１、主軸１２、軸受１３、偏心軸１４、ラム１５、減速部１６、モータ部１７などを備えて構成されている。

枠体１１はプレス機１のハウジングを構成しており、この枠体１１内には主軸１３、偏心軸１４、ラム１５などが配設されている。また、枠体１１に形成された貫通孔には軸受１３が嵌め込まれている。主軸１２は、枠体１１に設けられた軸受１３に対して回転自在に支持されている。

偏心軸１４は、その中心位置が主軸１２の軸心に対してずれるようにこの主軸１２に連結されている。これにより、偏心軸１４は、主軸１２に対して偏心して回転するようになっている。ラム１５は、その連結部１５ａを介して偏心軸１４に対して回転自在に連結されており、偏心軸１４の回転とともにラム本体部１５ｂが昇降駆動されるようになっている。すなわち、主軸１２の回転にともなって偏心軸１４が偏心しながら回転し、この偏心軸１４がカム機構を構成することでラム１５が昇降駆動され、プレス作業が行われることになる。

減速部１６およびモータ部１７は、枠体１１の上方にて、枠体１１の外部に配設されている。減速部１６は主軸１２に連結されており、モータ部１７は減速部１６に連結されている。モータ部１７は、サーボモータで構成されており、図示しないコントローラからの指令に基づいて回転動作が制御されるようになっている。

ここで、図２乃至図４を参照しながら減速部１６の構成について詳しく説明する。なお、図２は、減速部１６の一部断面を含む側面図である。また、図３は図２のIII−III線矢視図であり、図４は図２のIV−IV線矢視図である。

図２乃至図４に示すように、減速部１６は、減速部本体１８、ピン歯１９、外歯歯車２０、クランク軸２１、支柱２２、出力軸２３、第１平歯車２４、第２平歯車２５、第１プレート２６、第２プレート２７などで構成されている。

減速部本体１８は、減速機機構を内部に収納する減速機ハウジングとして形成されており、枠体１１に対して固定される（図１参照）。ピン歯１９は、図２および図４に示すように減速部本体１８の内周に設けられており、減速部本体１８の内周の周方向に沿って等間隔で平行に多数配設されている。この各ピン歯１９は、減速部本体１８とは別体の円柱状に形成されており、減速部本体１８の内周に形成された各溝に対して嵌め込まれた状態になっている。

外歯歯車２０は、第１外歯歯車２０ａと第２外歯歯車２０ｂとの２つが設けられており、第１および第２外歯歯車（２０ａ、２０ｂ）は、それぞれリング状に形成されている（図２参照）。この外歯歯車２０は、減速部本体１８の内部にて、平行に配置される第１プレート２６および第２プレート２７の間に配設されている。そして、第１および第２外歯歯車（２０ａ、２０ｂ）にはそれぞれ周方向に沿って外歯２８が設けられている（図４参照）。この第１および第２外歯歯車（２０ａ、２０ｂ）は、それぞれピン歯１９に噛み合うようになっている。そして、第１および第２外歯歯車（２０ａ、２０ｂ）の外歯２８の歯形状は、図４に示すように、ピン歯１９に対応するように形成されている。すなわち、外歯２８の形状は、ピン歯１９とほぼ同じ形状であって、ピン歯１９の径よりも僅かに径の大きい半円状に形成されている。

クランク軸２１は、図３および図４に示すように、外歯歯車２０の周方向に沿って３つ配置されている。そして、このクランク軸２１は、図２によく示すように、偏心した状態で回転する２つの偏心部（第１偏心部２１ａ、第２偏心部２１ｂ）を有している。第１偏心部２１ａは軸受２９ａを介して外歯歯車２０ａに対して回転自在に支持されており、第２偏心部２１ｂは軸受２９ｂを介して外歯歯車２０ｂに対して回転自在に支持されている。これにより、クランク軸２１の回転に伴って第１および第２偏心部（２１ａ、２１ｂ）の偏心した状態での回転を介して第１および第２外歯歯車（２０ａ、３０ｂ）が揺動するようになっている。なお、クランク軸２１の一端側は第１プレート２６に対して軸受３０を介して回転自在に支持されており、クランク軸２１の他端側は第２プレート２７に対して軸受３１を介して回転自在に支持されている。また、本実施形態で例示した減速部１６においては、ピン歯１９の歯数に対して外歯２８の歯数が１つ少なくなっているため、クランク軸２１が１回転するごとに、ピン歯１９と外歯歯車２０（２０ａ、２０ｂ）との噛み合いが１歯ずつずれていくようになっている。

支柱２２は、第２プレート２７から突設されており、第２プレート２７の周方向（すなわち、外歯歯車２０の周方向）に沿って３つ配設されている。支柱２２の先端側は、それぞれ第１プレート２６に取り付けられている。また、支柱２２は、外歯歯車２０を遊嵌状態で貫通するように配設されており、外歯歯車２０の回転が伝達されてこの外歯歯車２０とともに回転するようになっている。

出力軸２３は、図２に示すように、第２プレート２７と一体的に形成されており、この第２プレート２７を介して支柱２２に連結されている。この出力軸２３は、減速部本体１８に対して軸受を介して回転自在に支持されている。そして、図１に示すように、出力軸２３は主軸１２に対して固定されている。

図２および図３に示すように、第１平歯車２４および第２平歯車２５は外歯歯車２６と平行な状態で配置されており、第１平歯車２４はモータ部１７の出力軸１７ａに連結されている。一方、第２平歯車２５は、外歯歯車２０の周方向に沿って３つ配設されており、いずれも第１平歯車２４に対してその周囲で噛み合うように配設されている。また、第２平歯車２５の中心部分には貫通孔が形成されており、この貫通孔に対してクランク軸２１の一端側がそれぞれ嵌入されるように配置されている。第２平歯車２５の貫通孔の内周には内歯が形成され、クランク軸２１の一端側の端部には外歯が形成され、これらの内歯と外歯とが噛み合うことで、第２平歯車２５の回転がクランク軸２１に伝達されるようになっている。これらの構成により、第１平歯車２４および第２平歯車２５を介してクランク軸２１にモータ部１７の回転が伝達されるようになっている。

次に、プレス機１の作動について説明する。まず、モータ部１７が回転すると、図２に示すように、モータ部１７の回転は、出力軸１７ａから第１平歯車２４へと伝達される。そして、このモータ部１７の回転は、第１平歯車２４および第２平歯車２５を介してクランク軸２１に伝達され、クランク軸２１が回転する。クランク軸２１が回転すると、第１および第２偏心部（２１ａ、２１ｂ）も偏心した状態でともに回転し、第１および第２外歯歯車（２０ａ、２０ｂ）が、ピン歯１９と噛み合いながら揺動して徐々に回転していくことになる。なお、前述したように、クランク軸２１が１回転する毎に外歯歯車２０とピン歯１９との噛み合いが１歯ずつずれていくことになる。外歯歯車２０が回転すると、これにより、支柱２２および第２プレート２７がともに回転し、さらに、この支柱２２とともに出力軸２３が回転することになる。出力軸２３が回転すると、図１に示すように、主軸２２がともに回転し、さらに、偏心軸１４もともに回転する。この偏心軸１４の回転に伴って、前述したように、ラム１５の昇降動作が行われ、プレス作業が行われることになる。

なお、図２に示すように、減速部本体１８の上部側には給油口３２が、下部側には排油口３３が設けられている。この給油口３２および排油口３３は通常はプラグで閉じられており、必要に応じて、潤滑油を給油口３２から供給し、また排油口３３から排出することができるようになっている。これにより、減速部１６内で生じる発熱に伴う焼き付きや、磨耗の発生を抑制することができる。

以上説明したように、プレス機１によると、モータ部１７によってクランク軸２１が回転されることで、減速部本体１８の内周に設けられたピン歯１９と噛み合う外歯歯車２０が、クランク軸２１の偏心部（２１ａ、２１ｂ）を介して揺動しながら回転するようになっている。そして、この外歯歯車２０は、減速部本体１８の内周のピン歯１９に対して歯形状が対応するように設けられている。このため、ピン歯１９と外歯歯車２０との間において同時に噛み合う歯数を多くとることができ、バックラッシュを低減することができる。
さらに、大型プレス（例えば、２０００ｔクラス）の場合には高減速比の設定にする必要があり、従来の減速機では数段配設されるが、本実施例では容易に高減速比を達成することができ、減速の段数を減らすことができ、バックラッシュを低減することができる。
また、ピン歯１９と外歯歯車２０については高強度の金属材料で形成することができるため、弾性部材を用いる場合のような繰り返し使用に伴う磨耗や変形等の減速部の耐久性の問題も軽減されることになる。したがって、プレス機１の構成によると、バックラッシュを低減して位置制御精度の向上を図ることができるとともに、減速部１６の耐久性にも優れたプレス機を得ることができる。

また、プレス機１によると、耐久性に優れるとともにバックラッシュを低減できることから、長期間高い頻度で使用するような場合であっても、長期間に亘って安定して騒音を低減することができる。また、バックラッシュが少ないため、モータ１７の高速での制御が可能であり、制御の高応答化を図ることができる。

また、プレス機１によると、ピン歯１９と外歯歯車２０の歯数とを適宜設定することで非常に大きな歯数比に容易に設定することができるため、減速部１６を扁平な形状に形成でき、プレス機１の小型化を図ることができる。また、減速機１６を扁平な形状にできるため、減速部１６の配置スペースについての制約が緩和され、プレス機１の設計の自由度が高くなることになる。

また、プレス機１によると、外歯歯車２０が多数のピン歯１９と噛み合う構成であるため、回転伝達荷重を分散支持することができ、減速部１６の剛性を高く確保することができる。このため、減速部１６と主軸１２とを直接連結することができる。これにより、減速部１６と主軸１２との間におけるカプラーの使用を省略することができる。

また、プレス機１によると、設計の際に、モータ部１７とクランク軸２１との間に配置する平歯車（２４、２５）の仕様を適宜変更することにより、モータ部１７を構成するサーボモータの容量に合った条件を容易に選択することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係るプレス機２を示す一部断面を含む側面図である。この図５に示すプレス機２は、第１実施形態のプレス機１と同様に、枠体１１、主軸１２ａ、軸受１３、偏心軸１４（図示せず）、ラム１５（図示せず）、減速部１６ａ、モータ部１７などを備えて構成されている。ただし、このプレス機２においては、減速部１６ａの出力軸２３ａに対して主軸１２ａが固定される形態と、減速部１６ａがさらに歯車機構３４を備えている点が第１実施形態とは異なっている。

第１実施形態のプレス機１では、出力軸２３は主軸１２に対して嵌合することで固定されていたが、プレス機２では、出力軸２３ａに対して主軸１２が嵌合することで出力軸２３ａが主軸１２ａに固定されるようになっている。なお、出力軸２３ａは、第１実施形態における第２プレート２７に相当する部分が一体的に形成された形状として構成されている。この構成によると、図５によく示すように、主軸１２ａと外歯歯車２０とをそれらの軸方向と垂直な方向において重なるように配置することができる（すなわち、主軸１２ａの周囲に平行に出力軸２３ａを配置することができる）。このため、主軸１２ａと出力軸２３ａとをそれらの軸方向においてコンパクトに配設することができ、プレス機２の主軸２３ａ軸方向における長さを短くすることができる。

また、減速部１６ａは、第１実施形態の減速部１６とは異なり、複数の平歯車で形成される歯車機構３４をさらに備えて構成されている。すなわち、減速部本体１８とモータ部１７との間に歯車機構３４が配設されている。これにより、減速部本体１８とモータ部１７とを出力軸２３ａの軸方向に並列に配置し、歯車機構３４を介してモータ部１７の出力軸１７ａから第２平歯車２５に動力が伝達されるようになっている。この場合、歯車機構３４を設けたことに伴い、その分バックラッシュが増えることになるが、減速部本体１８とモータ１７とが同軸方向に延びてしまうことを防止して、プレス機２の減速部本体１８軸方向における長さを短くすることができる。

なお、このプレス機２では、第１実施形態のプレス機１とは異なり、軸受１３と減速部１６ａとの間におけるシールが省略されており、減速部１６ａと軸受１３との潤滑が共通化されている。

以上、本発明の第１および第２実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。

（１）実施形態では、ピン歯は減速部本体の内周に形成された溝に直接嵌め込まれることで保持されていたが、それぞれ軸受を介して保持されていてもよい。この場合、ピン歯近傍で生じる発熱を低減することができる。また、ピン歯の磨耗進行速度をより緩和することができる。

（２）実施形態では、出力軸および主軸は一方が他方に嵌合されることで固定されているが、出力軸と主軸とがスプライン結合により固定されているものであっても良い。

（３）実施形態ではラムは偏心軸１４によって直接駆動されるようになっているが、この通りでなくてもよく、ラムがリンク機構を介して偏心軸によって駆動されるものであってもよい。

（４）実施形態においては、クランク軸が３本配設される場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、クランク軸が２本または４本配設されるものであっても良い。

本発明の第１実施形態に係るプレス機を例示した一部断面を含む側面図である。図１に示すプレス機における減速部の一部断面を含む側面図である。図２のIII−III線矢視図である。図２のIV−IV線矢視図である。本発明の第２実施形態に係るプレス機を例示した一部断面を含む側面図である。

符号の説明

１プレス機
１１枠体
１２主軸
１３軸受
１４偏心軸
１５ラム
１６減速部
１７モータ部
１８減速部本体
１９ピン歯
２０外歯歯車
２１クランク軸
２１ａ第１偏心部（偏心部）
２１ｂ第２偏心部（偏心部）
２２支柱
２３出力軸

Claims

枠体に設けられる軸受と、前記軸受に対して回転自在に支持される主軸と、前記主軸に対して偏心して回転するように当該主軸に連結される偏心軸と、前記偏心軸によって駆動されるラムと、前記主軸に連結される減速部と、前記減速部に連結されるモータ部と、を備えているプレス機であって、
前記減速部は、前記枠体に固定される減速部本体と、前記減速部本体の内周に設けられるピン歯と、前記ピン歯に噛み合うとともに歯形状が前記ピン歯に対応する外歯歯車と、偏心した状態で回転する偏心部を有するとともに前記外歯歯車を揺動させるクランク軸と、前記外歯歯車の回転が伝達されて当該外歯歯車とともに回転する支柱と、前記支柱に連結される出力軸と、を備え、
前記出力軸は前記主軸に固定され、前記クランク軸に前記モータ部の回転が伝達されることを特徴とするプレス機。