JP2008126257A - プレス機 - Google Patents

Abstract

【課題】荷重検出器の脱着作業を簡単に行えるプレス機を提供する。
【解決手段】本発明は、ラム７を進退駆動させてプレス加工するプレス機を対象とする。ラム５の先端に、ワークに押圧する押圧体６が着脱自在に取り付けられる。押圧体６の裏面側に荷重検出器８が設けられる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ラムを進退駆動させてプレス加工するプレス機に関する。

サーボモータを駆動源とする電動プレス機は、荷重や位置を精密にコントロールでき、カシメや圧入等のプレス加工を精度良く行うことができる。この電動プレス機は、サーボモータの回転駆動力を往復直線運動に変換し、この往復直線運動により進退駆動するラムの先端側（下端側）においてワークを押圧加工するようになっている。

このような電動プレス機は通常、プレス加工時の荷重を検出するためのロードセル等の荷重検出器を備えている。例えば特許文献１に示す電動プレス機において、ロードセルはハウジング内におけるラムの上部に組み込まれている。
特開２００５−１３８１１０号（請求項２、図３−６）

電動プレス機のロードセルは、高い精度を維持するために時折、更正作業例えば、荷重と電圧値との関係をチェックする作業等が必要である。このような保守点検作業を行う場合、ロードセルをプレス機から取り外すことになるが、上記特許文献１に示す従来のプレス機では、ロードセルがハウジング内のラム上部に組み込まれているため、ロードセルを取り外したり、取り付けたりする、ロードセルの脱着作業が困難であるという問題を抱えている。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、荷重検出器の脱着作業を簡単に行うことができるプレス機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は下記の手段を提供する。

［１］ ラムを進退駆動させてプレス加工するプレス機であって、
ラムの先端に、ワークに押圧する押圧体が着脱自在に取り付けられるとともに、
押圧体の裏面側に荷重検出器が設けられたことを特徴とするプレス機。

［２］ 荷重検出器が押圧体に固定される前項１に記載のプレス機。

［３］ 押圧体がラムに、受圧体を介してラム進退方向にスライド自在に取り付けられ、
押圧体および受圧体間において荷重検出器の感圧部が受圧体に対向して配置され、
無荷重状態においては、荷重検出器の感圧部と受圧体との間に隙間が設けられる前項２に記載のプレス機。

［４］ 荷重検出器の周囲に外周壁が設けられるとともに、その外周壁にケーブル引出口が設けられ、
荷重検出器に接続される電気ケーブルがケーブル引出口を介して外部に引き出される前項１〜３のいずれか１項に記載のプレス機。

上記発明［１］にかかるプレス機によると、押圧体をラムに対し脱着するだけで簡単に、荷重検出器を脱着することができる。

上記発明［２］にかかるプレス機によると、押圧体をラムから取り外すだけで、荷重検出器をプレス機から取り外すことができる。

上記発明［３］にかかるプレス機によると、ラム進退方向の荷重を正確に荷重検出器に伝えることができ、測定精度を向上させることできる。

上記発明［４］にかかるプレス機によると、電気ケーブルが外部に配置されるため、ケーブルの保守点検作業等を簡単に行うことができる。

図１はこの発明の一実施形態にかかるプレス機を示す断面図である。同図に示すように、このプレス機は、サーボモータ２の回転駆動力をボールネジ機構３により上下方向の往復直線運動に変換し、その往復直線運動力によって、ラム５を上下方向に進退駆動させて、ラム下端（先端）の押圧加工部をワークに押圧させるようになっている。

すなわち本実施形態のプレス機は、ベース台１を備え、そのベース台１上に支持部材１１が設けられるとともに、支持部材１１に、下端に開口部を有する略筒状のハウジングフレーム１２が軸心を垂直に配置した状態で取り付けられている。

ハウジングフレーム１２内にはボールネジ機構３が設けられる。ボールネジ機構３はボールネジ軸３１およびボールナット３２を備えている。ボールネジ軸３１は、ハウジングフレーム１２の上壁に、軸心を垂直に配置した状態で、ベアリング３５を介して軸心回りに回動自在に取り付けられている。

ハウジングフレーム１２の上部には、上部ボックスフレーム１３が取り付けられている。この上部ボックスフレーム１３内に、上記ボールネジ軸３１の上端が配置されるとともに、そのボールネジ軸３１の上端にプーリ４１が固定される。

また上部ボックスフレーム１３は、その一部がハウジングフレーム１２に対し水平方向に突出しており、その突出部にサーボモータ２が上向きに固定されている。サーボモータ２のモータ軸は、上部ボックスフレーム１３の水平突出部内に配置されて、そのモータ軸にプーリ４２が固定されている。

サーボモータ２側のプーリ４２と、ボールネジ軸３１側のプーリ３１との間にはタイミングベルト４３が架け渡されて、サーボモータ２の正逆方向の回転駆動に同期して、ボールネジ軸３１が正逆方向に回転駆動するように構成されている。

ハウジングフレーム１２内には、シャフト、ロッド等とも称される筒状のラム５が軸心を垂直に配置した状態で収容されている。このラム５の上端部内側には、ボールネジ機構３のボールナット３２が固定されており、このボールナット３２に、上記ボールネジ軸３１が螺合状態に挿入されている。これによりボールネジ軸３１が正逆方向に回転駆動することにより、ボールナット３２がラム５と共に上下に移動するようになっている。

またハウジングフレーム１２の側部には、ラム５と平行にガイドシャフト５１が取り付けられている。このガイドシャフト５１にはシャフト５１に沿って上下方向に移動自在なスライダ５１１が外嵌されるとともに、このスライダ５１１がラム５に連結されている。そしてラム５が昇降する際に、スライダ５１１がガイドシャフト５１に沿って上下にスライドすることにより、ラム５の軸回り方向の回転が阻止されるよう構成されている。

図２〜７に示すように、ラム５の先端部（下端部）における押圧加工部には、押圧体６、セルホルダー７およびロードセル８が設けられている。本実施形態において、セルホルダー７は受圧体を構成するとともに、ロードセル８は荷重検出器を構成している。

セルホルダー７は、上側部７１の外周形状が、ラム５の下端部内周形状に対応して形成されており、上側部７１がラム５の下端部に嵌合できるようになっている。

セルホルダー７の下側部７２には、下向きに開放されたセル収容凹部７３が形成されている。さらに下側部７２の外周壁には、周方向に等間隔おきに３つのネジ孔７４が形成されるとともに、外周壁の一部が除去されるようにして、ケーブル引出口７５が形成されている。

また図６に示すようにセルホルダー７の下側部７２における外周壁には、周方向に沿って等間隔おきに４つのネジ装着凹部７６１が形成されるとともに、各ネジ装着凹部７６１には、セルホルダー７の上面側に連通するネジ挿通孔７６がそれぞれ形成されている。

さらに下側部７２におけるセル収容凹部７３の底面（天井面）には、その中央に感圧部収容凹部７７が形成されるとともに、その感圧部収容凹部７７の周囲４箇所にスプリング取付凹部７８が形成されている。

このセルホルダー７の上側部７１がラム５の下端部に嵌合された状態で、下方側から４本のホルダー固定ネジ９１が各ネジ挿通孔７６にそれぞれ挿通されて、ラム５の外周壁下端部にそれぞれねじ込まれて固定される。これにより、セルホルダー７がラム５の下端部に固定される。また各ホルダー固定ネジ９１の頭部は各ネジ装着凹部７６１内に収容されている。

図２〜７に示すように、プランジャ、アタッチメント等とも称される押圧体６は、円盤型の形状を有している。この押圧体６は、上記セルホルダー７の３つのネジ孔７４に対応して、周方向に等間隔おきに３つのシャフトピン挿通孔６４が形成されている。このシャフトピン挿通孔６４の内周部には、後述のシャフトピン９２を軸心方向に沿ってスライド自在に支持するためのベアリング６４２（図４，５参照）がそれぞれ設けられるとともに、シャフトピン挿通孔６４の下端開口部には、シャフトピン９２の頭部を収容可能な座ぐり凹部６４１がそれぞれ形成されている。

また押圧体６には、上記セルホルダー７のセル収容凹部７３に対応して、周方向に等間隔おきに４つのネジ挿通孔６３（図４参照）が形成されている。各ネジ挿通孔６３の下端開口部には、後述のセル固定ネジ９３の頭部を収容可能な座ぐり凹部６３１がそれぞれ形成されている。

なお図３に示すように押圧体６には、その下面側に付属の治具を取り付けるためのネジ切り孔６９が形成されている。

押圧体６をセルホルダー７に取り付けるためのシャフトピン９２は、段付きピンとなっており、その軸部中間の大径部は円柱状に形成され、軸部先端の小径部はオネジとされている。さらにこのピン９２の頭部は、平坦な円盤形状に形成されている。

ロードセル８は、上面中央に感圧部（ロードボタン８１）が設けられるとともに、外周側面には電気信号を送信するケーブル８２が接続されている。このロードセル８においては、感圧部８１に圧縮荷重が加わると、圧縮応力（圧縮荷重）に応じた電気信号がケーブル８２を介して出力されるよう構成されている。

このロードセル８が、押圧体６の上面側中央部に配置された状態で、押圧体６の下方側から、４本のセル固定ネジ９３が各ネジ挿通孔６３にそれぞれ挿通されて、ロードセル８にそれぞれねじ込まれて固定される。これによりロードセル８が押圧体６の上面側（裏面側）中央に固定される。また各セル固定ネジ９３の頭部は各座ぐり凹部６３１内に収容されている。

さらにこのロードセル付の押圧体６が上記セルホルダー７に支持される。すなわちセルホルダー７の各スプリング取付凹部７８内にスプリング８５をそれぞれ配置しておいて、セルホルダー７のセル収容凹部７３内にロードセル８を収容しつつ、押圧体６の外周部をセルホルダー７の外周壁下端面に対応させるように配置する。そしてその状態で、下方側から３本のシャフトピン９２を、押圧体６の各シャフトピン挿通孔６４にそれぞれ挿通して、シャフトピン９２の先端オネジ部をネジ孔７４にねじ込むことで、段付き部及びネジ部の摩擦によりシャフトピン９２がセルホルダー７に固定される。これにより、押圧体６が、シャフトピン９２にベアリング６４２を介して上下方向（軸心方向）に沿ってスライド自在に支持される。このとき、各シャフトピン９２の頭部が押圧体６の各座ぐり凹部６４１に収容されて、各座ぐり凹部６４１の底面（天井面）に係止することにより、セル付の押圧体６が下方に抜け落ちるのが防止されている。

さらにこの組付状態では、スプリング８５がセルホルダー７とロードセル８との間に圧縮状態に介装されて、通常状態（無荷重状態）では、スプリング８５の付勢力と、ロードセル８および押圧体６の自重とによって、ロードセル８および押圧体６が下方に押し込まれて、ロードセル８の感圧部８１と、セルホルダー７における感圧部収容凹部７７の天井面との間に隙間が形成される。

またロードセル８のケーブル８２は、セルホルダー７のケーブル引出口７５を介して外部に引き出されて、プレス機の制御装置（図示省略）に接続される。

本実施形態のプレス機において、プレス加工を行う場合には、ラム５を上方に配置した状態で、ラム５の下方にワーク（図示省略）をセットする。その状態で、サーボモータ２を駆動させてボールネジ軸３１を回転させることにより、ラム５を降下させてラム先端の押圧体６をワークに押圧させる。

さらにこの押圧荷重がロードセル８を介して計測される。すなわち押圧体６がワークに押圧した際には、その反発力によって押圧体６に上向きの荷重が加わって、ロードセル８の感圧部８１がセルホルダー７に押し付けられることにより、ロードセル８に圧縮荷重が作用する。そのときの圧縮荷重に対応する電気信号がロードセル８からケーブル８２を介して制御装置に取得されることによって押圧荷重が求められる。

以上のように本実施形態のプレス機においては、押圧体６にロードセル８をネジ止め支持しておいてそのセル付押圧体６を、ラム先端にネジ止め支持しているため、ロードセル８の保守点検作業を行う場合には、押圧体６を固定しているネジ付シャフトピン９２を取り外すだけで簡単に、押圧体６と共にロードセル８を取り外すことができる。さらにセル固定ネジ９３を取り外せば、ロードセル８を押圧体６から簡単に取り外すことができる。このようにロードセル８を簡単に取り外すことができるため、ロードセル８の保守点検作業を効率良くスムーズに行えて、押圧荷重を高い精度で測定することができ、加工精度を向上させることができる。

また保守点検後は、ロードセル８を押圧体６にネジ止めして、そのセル付押圧体６をセルホルダー７にネジ止めするだけで簡単に、ロードセル８を組み付けることができる。

また本実施形態においては、ワークに押圧させる押圧体６の上側にロードセル８を配置しているため、押圧体６のワークに対する押圧位置と、ロードセル８との間の距離を短くでき、ロードセル８によって、押圧体６に加わる荷重を近傍位置で受け止めることができる。このため垂直方向の荷重（押圧荷重）が、ロードセル以外の部位に分散するのを有効に防止でき、プレス荷重を正確に計測することができ、測定精度を一層向上させることができる。

さらに本実施形態においては、押圧体６をセルホルダー７に上下方向にスライド自在に取り付けるとともに、セルホルダー７とロードセル８との間に圧縮スプリング８５を配置して、ロードセル８の感圧部８１とセルホルダー７との間に隙間を形成している。つまり無荷重状態においては、ロードセル８の感圧部８１とセルホルダー７との間に隙間を形成しておき、荷重が加わった際にロードセル８の感圧部８１をセルホルダー７に圧接させるようにしているため、垂直方向の荷重を確実に感圧部８１に伝えることができ、測定精度をより一層向上させることできる。

しかも本実施形態においては、押圧体６を、セルホルダー７にネジ止めされたシャフトピン９２にベアリング６４２を介して上下方向にスライド自在に支持しているため、押圧体６を上下方向に沿って正確かつスムーズに移動させることができる。このため、プレス加工によって押圧体６に上向きの荷重が加わった際に、押圧体６が上方へスムーズに上昇することにより、プレス荷重を、その水平方向への分散をより確実に防止しつつ、ロードセル８に確実に伝えることができ、より一層正確に圧縮荷重を測定することができる。

また本実施形態のプレス機は、セルホルダー７の下側部外周壁にケーブル引出口７５を形成して、その引出口７５を介してロードセル８の電気ケーブル８２を外部に引き出して配置しているため、電気ケーブルをハウジング内に配置する場合等と比較して、電気ケーブル８２の保守点検作業や交換作業を簡単に行うことができる。さらに電気ケーブル８２を外部に配置するようにしているため、ケーブル８２の配線接続作業も簡単に行うことができる。

なお本実施形態においては、スプリング８５の付勢力と、押圧体６およびロードセル８の自重によって、セル付押圧体６をセルホルダー７に対し離間させるようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、スプリング等の付勢手段を設けずに、押圧体６等の自重のみで、押圧体６をセルホルダー７に対し離間させるようにしても良い。

また上記実施形態においては、ロードセル８を、セルホルダー７（ラム側）に固定せずに、押圧体６に固定するようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、ロードセル等の荷重検出器を押圧体に固定せずに、セルホルダー等のラム側に固定するようにしても良い。この場合ロードセル８の感圧部８１を押圧体６側とし、押圧体６にスプリング取付凹部７８相当、感圧部収納凹部７７相当を設ける。セルホルダー７側にネジ挿通孔６３相当を設け、セル固定ネジ９３相当でロードセル８をセルホルダー７に固定する。セルホルダー７をホルダー固定ネジ９１によりラム５に固定する。感圧部収納凹部７７相当にスプリング８５を介装した状態で、ラム５に固定したセルホルダー７に押圧体６を、シャフトピン９２により上下方向小ストローク移動可能に支持する。この場合においても、ハウジングフレーム１２の外方に露出する押圧体６とセルホルダー７を順々に取り外すだけで、荷重検出器（ロードセル８）を簡単に取り外すことができる。

この発明の一実施形態にかかるプレス装置を示す断面図である。 上記プレス装置におけるラム先端部の押圧加工部を分解して示す側面図である。 上記プレス装置の押圧加工部を示す底面図である。 図３のＤ４−Ｄ４線断面に相当する押圧加工部の断面図である。 図３のＤ５−Ｄ５線断面に相当する押圧加工部の断面図である。 図４のＤ６−Ｄ６線断面図である。 図４のＤ７−Ｄ７線断面図である。

符号の説明

５ ラム
６ 押圧体
７ セルホルダー（受圧体）
７５ ケーブル引出口
８ ロードセル（荷重検出器）
８２ 電気ケーブル

Claims (4)

1. ラムを進退駆動させてプレス加工するプレス機であって、
   ラムの先端に、ワークに押圧する押圧体が着脱自在に取り付けられるとともに、
   押圧体の裏面側に荷重検出器が設けられたことを特徴とするプレス機。
2. 荷重検出器が押圧体に固定される請求項１に記載のプレス機。
3. 押圧体がラムに、受圧体を介してラム進退方向にスライド自在に取り付けられ、
   押圧体および受圧体間において荷重検出器の感圧部が受圧体に対向して配置され、
   無荷重状態においては、荷重検出器の感圧部と受圧体との間に隙間が設けられる請求項２に記載のプレス機。
4. 荷重検出器の周囲に外周壁が設けられるとともに、その外周壁にケーブル引出口が設けられ、
   荷重検出器に接続される電気ケーブルがケーブル引出口を介して外部に引き出される請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス機。

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