JP2008260041A - プレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スライダが摺動するようにされた従来から存在していたガイド柱を省略した構成において、当該構成の下でねじ軸が回転する場合に生じかねないねじ軸の回転ブレをなくし、スライダが正しく水平な状態を保ちつつプレス加工できるようにする。
【解決手段】 駆動源として電動機を用いるプレス装置において、電動機によって従来回転駆動されていたねじ軸を非回転状態に固定せしめて、ねじ軸が回転される際に生じかねない回転ブレをなくし、スライダまたは基台に対して回転可能にかつスライダまたは基台に対して上下方向の移動を生じないように当該スライダまたは基台に取り付けられたナットを回転駆動せしめる構成として、スライダを上下に駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、１つまたは複数個の駆動源、例えば１つまたは複数個の電動機によって駆動されるスライダを有し、スライダの移動によって被加工体をプレス加工するプレス装置に関する。

近年、電動機を駆動源とするプレス装置が実用の域に達し、個々の電動機による例えばスライダの四角近傍に作用する力によって基台に対してスライダが移動されて、被加工体をプレス加工するに当たって、前記電動機の制御によって当該スライダを、被加工体による偏心荷重にも拘らず、前記基台に対していわば完全に平行状態に保ちつつ、被加工体をプレス加工されるようにされることが行われている（特許文献１，特許文献２参照）。
特公２００２−２６３９００号公報 ＷＯ２００５／０５３９４３Ａ１

実用の域に達している現状の前記電動機駆動のプレス装置においては、スライダを基台に対して上下動させるに当たって、電動機によって回転されるねじ軸を備え、当該ねじ軸の回転によって、スライダに備えられたナットを介して当該スライダが上下動せしめられるよう構成されている。

また、この種の電動機駆動によるプレス装置において、被加工体が現にプレス加工されつつある状態の下での、前記スライダの比較的小さい移動距離の間に限って、前記ねじ軸の回転をロックせしめた上でスライダに存在するナットの側を回転させることが行われることがある。

しかし、いずれにしても、基台に対してスライダが位置移動する基本的な構成は、電動機によってねじ軸が回転せしめられ、当該ねじ軸の回転に伴ってスライダが上下動する構成となっている。

プレス装置の全体の価格を低減するために、基台と当該基台に対して門型の太い支柱で支えられた構造の上部水平部分支持板をもつ従来の構成に代えて、門型構造を省略ないしは可能な限り簡単化しようとすることがあるが、このような場合に、ねじ軸の回転ブレが生じる。

即ち、この種の電動機駆動によるプレス装置において、スライダが上下動する間においてもスライダの水平度をより厳密に制御しようと努力を続けている状況の下でねじ軸の回転ブレが生じることが判った。特に前記ねじ軸として比較的細くて長いねじ軸を用いられるような場合に、当該ねじ軸が回転せしめられる際に当該ねじ軸が当該ねじ軸の軸心に対してブレが生じ易くなり、スライダを厳密に水平に保ちつつ上下動させる上で困難となることが判った。

またスライダが上下動する間に、スライダが基台と平行する方向に揺動することを防止するために前記支柱をガイド柱として利用し、スライダが当該支柱に支えられて摺動されつつ上下動するようにした従来の構成を変更しようとする場合に、ねじ軸の回転ブレがスライダの水平方向のブレの原因となることが判明した。

本発明は、上記の解題を解決するために、前記ねじ軸を非回転状態に、基台に対してあるいは基台に固定的に存在する固定部（又は支持体）に対してあるいはスライダに対して固定的に取り付けるようにしてねじ軸が回転しないようにし、ねじ軸の回転に伴う回転ブレを完全に防止するようにしている。即ち、スライダに設けられているあるいは基台に設けられているあるいは前記固定部に設けられているナットの側を回転駆動せしめてスライダを上下動するようにしている。そしてその上で、ねじ軸としていわば比較的断面積の大きいものを用いるか、ねじ軸の個数を多くするようにして、ねじ軸全体でもってスライダが基台に対して平行な方向に揺動することを抑止するようにしている。換言すると、従来のプレス装置において介在していた所の、スライダの前記揺動を抑止していた太いガイド柱を省略することを可能にしている。

前述のように、前記ガイド柱を省略しても、ねじ軸自体を例えば太くして、ねじ軸が基台に対してあるいは基台に対して固定されている固定部に対してあるいはスライダに対して非回転状態に固定されているために、ねじ軸が回転駆動される従来の場合にくらべて、ねじ軸が回転ブレを生じることがない。したがって、スライダが上下動する間におけるスライダの水平度を厳密に保つようにすることが可能となる。

図５および図６は発明展開段階で考慮された構成についての説明図である。当該図５は正面図、図６は上面図である。図５および図６は、前記特許文献１，２に開示されているプレス装置において、構造を簡略化するために、門型構造を省略することを考慮した構成に対応している。

図５および図６において、１は基台、２は基台を支える脚部のうちの水平部、３は同じく脚部のうちの垂直部、４−１，４−２…はガイド柱であって基台１に直立されて固定されているもの、５はスライダであって当該スライダ５と基台１との間で被加工体がプレス加工されるよう設けられているものである。また、６−１，６−２…は駆動源を構成する電動機、７−１，７−２…はねじ軸であって電動機６−１，６−２…によって回転駆動されるもの、８−１，８−２…はナットであってスライダ５の例えば四つの角にスライダ５に固定されているもの、９−１，９−２…はリニア・スケールであって基台１とガイド柱４−ｉの上端とに取り付けられていてスライダ５の高さ位置を計測可能にしているものである。なお、図６に示されている矢印１００−ｉはねじ軸７−ｉの回転方向を表している。

電動機６−ｉによる駆動によって、ねじ軸７−ｉが回転せしめられる。スライダ５はねじ軸７−ｉが貫通される孔を備えると共にガイド柱４−ｉが貫通される孔を備えている。またスライダ５には前述の如くナット８−ｉが固定されている。

ねじ軸７−ｉの回転に伴って、ナット８−ｉと一体になっているスライダ５が、ガイド柱４−ｉに沿って、摺動状態で上下動せしめられる。

リニア・スケール９−ｉは、ナット８−ｉが取り付けられている位置近傍でスライダ５の高さ位置を計測する。即ち、スライダ５が完全に正しく水平状態で上下動しているか否かを当該リニア・スケール９−ｉによって計測している。

特許文献１，２に開示されたプレス装置において門型構造を省略することを考慮した場合には、一般には電動機６−ｉは基台１に取り付けられる構成となり、基台１に固定的に取り付けられている当該電動機６−ｉによって、夫々の対応するねじ軸７−ｉが回転駆動される構成となる。

図５および図６に示されているガイド柱４−ｉが存在している構造においては、スライダ５は当該ガイド柱４−ｉによって摺動可能に支えられていることから、スライダ５が基台１に対して平行な方向に揺動することは殆ど抑止することができる。

しかし、更に構造を簡略化するために、ガイド柱４−ｉを省略しようとする場合、ねじ軸７−ｉの径を大にしてねじ軸７−ｉによって前記ガイド柱４−ｉが備えていた機能を持たせるようにする。このような構造において、ねじ軸７−ｉの径を大とした場合でも、スライダ５の移動距離の大きいプレス装置を構成するようにしようとすると、ねじ軸７−ｉがいわば細長いものとなり、当該ねじ軸７−ｉが回転駆動されることから、ねじ軸７−ｉに回転ブレが生じてしまう。

図１および図２は本発明の一実施例構成を示し、図１は一部を断面で示しかつ一部を省略した正面図、図２は上面図を表している。

符号１は基台、５はスライダ、６−ｉは電動機、７−ｉはねじ軸、８−ｉはナット、９−ｉはリニア・スケールを表している。

なお、図１において、図５に示した所の基台を支える脚部の水平部２や脚部の垂直部３は省略されている。また当然に存在する電動機６−２や当然に存在するリニア・スケール９−１は図１から省略されている。

図１，図２から判るように、ねじ軸７−ｉは基台１に対して非回転状態にかつ上下方向にも移動しないようにしっかり固定されている。ナット８−ｉは、夫々対応するねじ軸７−ｉと噛合しているが、スライダ５に対しては、対応する電動機６−ｉによって、ねじ軸７−ｉの廻りを回動できるようにされている。

即ち、電動機６−ｉの回転軸は、図示のカップリング１０−ｉによって、図示の小歯車１１−ｉの回転軸１２−ｉに連結される。これによって、小歯車１１−ｉは軸受１３−ｉに支えられた回転軸１２−ｉを介して電動機６−ｉにより回転駆動される。一方、ナット８−ｉは、スライダ５に対して回転可能に、かつスラスト受け１４−ｉによってスライダ５に対して上下方向に移動できないように保持されている円筒状体１５−ｉに、機械的に固定されている。言うまでもなく、円筒状体１５−ｉの内周面はねじ軸７−ｉに対して図示しないガイドで支えられて僅かな間隙を介して対峙している。そして、前記小歯車１１−ｉと噛合している大歯車１６−ｉの中心部が前記円筒状体１５−ｉの外周面に機械的に固定されている。

前記スラスト受け１４−ｉは、スライダ５に嵌合している筒形環状体１７−ｉの内周面に設けられており、前述の如く、円筒状体１５−ｉが大歯車１６−ｉによってねじ軸７−ｉの廻りを回転できるが当該円筒状体１５−ｉが筒形環状体１７−ｉに対して図示の上下方向には移動できないように、円筒状体１５−ｉを保持している。

したがって、円筒状体１５−ｉが電動機６−ｉによって小歯車１１−ｉと大歯車１６−ｉとを介して回転駆動され、あわせてナット８−ｉがねじ軸７−ｉの周面を回動させられる時には、スライダ５は前記筒形環状体１７−ｉと一緒に、ねじ軸７−ｉに対しては非回転状態の下で上下動する。

前述した如く、被加工体（図示せず）は、基台１とスライダ５との間に配置され、周知の如く、プレス型（図示せず）によってプレス加工される。

図示の場合には、４個の電動機６−ｉが存在していて、プレス加工時にはスライダ５の４つの隅に対して夫々下降方向に力を加えてゆく。この間に、４個の電動機６−ｉの夫々は互いに独立に制御され、スライダ５が図示の場合には正しく水平状態を保つように働く。更に言えば、スライダ５が下降する各所定高さ位置毎に、スライダ５が正しく水平状態を保つように、電動機６−ｉが互いに独立に運転される。

言うまでもなく、被加工体をプレス加工するに当たっては、被加工体の形状によってスライダ５に偏心荷重が掛かることになり、スライダ５の水平状態を正しく保ちつつ下降させることが一般には困難である。

しかし、本願出願人が既に特許文献１に記載している如く、プレス加工の試行段階において、スライダ５をきわめて低速度で下降せしめてゆき、偏心荷重の下でのプレス加工中で、スライダ５の高さ位置の各高さ毎に、４個のリニア・スケール９−ｉによってスライダ５の４つの隅の高さ位置が計測される。そして当該各高さ位置毎に、スライダ５の４つの隅の高さ位置が等しい値を示すようになるために、各電動機６−ｉに対してどのような駆動力を発揮せしめるべきかを決定する。即ち、各高さ位置毎に、個々の電動機６−ｉを制御する条件を決定し、電動機６−ｉを駆動するための回転数および／またはトルクを決定し、当該低速度のプレス加工中の下降の間に、各高さ位置毎にスライダ５が正しく水平状態を保つように電動機６−ｉを互いに独立に駆動する。

次いで、スライダ５の下降速度を少し速くして、同様に当該下降速度でのプレス加工中で、スライダ５が各高さ位置毎に、正しく水平状態になる運転制御の条件を決定する。このようにして、スライダ５の下降速度を少しづつ高めながら、最終的には、スライダ５がプレス加工中の所望される下降速度の下で、スライダ５が各高さ位置毎に正しく水平を保つための、各電動機毎の運転制御条件を決定する。

この間の試行段階を、いわばティーチング加工段階とすると、当該ティーチング加工段階の最終時において、スライダ５が水平を保ちながらプレス加工が行われるための、各電動機６−ｉ毎の運転制御条件が決定される。そして、次の本番加工段階においては、各電動機６−ｉに対して、当該電動機６−ｉが先に得られている運転制御条件の下で運転されるように互いに独立に制御を行ってゆく。

前述のティーチング加工段階における各高さ位置毎でのスライダ５の４つの隅の高さ位置を計測するために、前述の如く、４個のリニア・スケール９−ｉが設けられている。当該各リニア・スケール９−ｉの下端は基台１にスケール・ブラケット固定部１８−ｉによって固定されるが、上端は前記ねじ軸７−ｉの上端に取り付けられる支え棒１９−ｉに対して上下方向に位置移動可能にスケール・ブラケット支持部２０−ｉによって支えられる。即ち、各リニア・スケール９−ｉは、各ねじ軸７−ｉに沿うよう平行に、基台１に固定されるが、ねじ軸７−ｉがプレス加工の間に熱膨張および加工による変形を生じることがあることから、各リニア・スケール９−ｉがねじ軸７−ｉの当該熱膨張および加工による変形の影響を受けないように、スケール・ブラケット支持部２０−ｉの所で、各リニア・スケール９−ｉの上端が上下動可能に支えられている。言うまでもなく、リニア・スケール９−ｉには目盛が刻まれていて、スライダ５の側から僅かに突出する指針が当該スライダ５の高さ位置の変化によって上下動する状態が計測される。

図１に明瞭に示される構成においては、ねじ軸７−１とねじ軸７−２とは、ねじ切りの方向が互いに反対になっており、スライダ５を例えば下降せしめる際のナット８−１の回転駆動方向とナット８−２の回転駆動方向とは互いに反対の方向となるようにされる。

このように反対の方向に回転駆動されることによって、電動機６−ｉが同じ方向に回転されてナット８−１が一斉に同じ方向に回転駆動される場合に生じかねない無用な振動を極力防止するようにしている。

図３は駆動部を基台に固定的に取り付けた場合の他の実施例を示している。
図中の符号１ないし２０は図１に対応しており、符号２１は支持体であって複数個のねじ軸７−ｉの上部を相互に連結するように設けられた板状のものである。また符号２２−ｉはスプライン軸であって図１に示す回転軸１２−ｉに代わるスプラインが切られた回転軸、２３−ｉはスプライン軸２２−ｉに対する保持ブレーキ、２４−ｉは支持環体であって回転駆動されるスプライン軸２２−ｉと一緒に回転されるがスプライン軸２２−ｉの軸上の任意の高さ位置に摺動された上でスプライン軸２２−ｉを支持するもの、２５−ｉは支持環体保持部であってスライダ５の上下動につれて支持環体２４−ｉが回転可能にかつ当該支持環体２４−ｉをスプライン軸２２−ｉに対して上下方向に移動せしめるものである。なお、小歯車１１−ｉは、前記支持環体２４−ｉに固定されて、回転駆動されるスプライン軸２２−ｉと当該支持環体２４−ｉと一緒に回転駆動される。

また前記支持体２１は、図１に示される支え棒１９−ｉが個々のねじ軸７−ｉの上端に個別に設けられていたものに代えて、複数個のねじ軸７−ｉの上端の相互の間を連結するように設けられている。このような板状の支持体２１を設けることによって、大きい偏心荷重が掛かる場合でも、個々のねじ軸７−ｉが揺動する可能性を複数個存在するねじ軸７−ｉが一緒になって互いに抑止するように働くことになる。

図３の構成の場合におけるプレス加工が行われる態様は、図１に示した場合と実質的に同じである。ただ、各駆動源である電動機６−ｉが基台１に固定的に取り付けられているだけである。

即ち、電動機６−ｉが回転駆動されると、スプライン軸２２−ｉが回転し、支持環体２４−ｉと小歯車１１−ｉとが回転せしめられる。これによって、大歯車１６−ｉが回転せしめられ、円筒状体１５−ｉを介してナット８−ｉが回動せしめられる。このナット８−ｉの回動に対応して、スライダ５が例えば下降されプレス加工が行われる。このスライダ５の下降に対応して支持環体保持部２５−ｉも下降し、支持環体２４−ｉをスプライン軸２２−ｉに沿って下降せしめてゆく。更に言えば、スライダ５の上下動につれて、支持環体２４−ｉ、小歯車１１−ｉ、大歯車１６−ｉ、ナット８−ｉが一斉に上下動する。

図３に示す構成においては、ねじ軸７−１とねじ軸７−２とが同じ方向に切られたねじ軸となっているが、図１に示すように互いに反対の方向に切られたねじ軸を用いることが必須の要件ではない。

図４はねじ軸をスライダに対して非回転状態で取り付けた場合の他の実施例を示している。
図中の符号１ないし１８は図１に対応しており、また符号２１は図３に存在するものとして示されている支持体に相当する支持体である。

図４の構成の場合には、図１や図３に示した場合と基本的には同じであるが、ねじ軸７−ｉが夫々スライダ５に対して非回転状態でかつ軸方向に位置移動しない状態で固定されている。そして、ナット８−ｉは、基台１の側に当該基台１に対して回転可能でかつねじ軸７−ｉの軸方向に位置移動しない状態で固定されている。また電動機６−ｉは基台１に取り付けられている。

電動機６−ｉが回転されると、小歯車１１−ｉを介して大歯車１６−ｉが回転駆動される。そして、図１に示した如く、ナット８−ｉが回転駆動され、ねじ軸７−ｉが基台１に対して一斉に上下動されることになる。即ち、ねじ軸７−ｉに固定されているスライダ５が上下動されることになる。勿論、図４に示される支持体２１もスライダ５の上下動につれて上下動する。

図４に示される場合には、リニア・スケール９−ｉの下端は基台１に固定され、リニア・スケール９−ｉの上端はスライダ５に沿うように配置されている。

なお、図４においては電動機６−ｉが基台１に取り付けられているとしている。しかし、図４に示す構成において、図３に示す構成の場合のように、電動機６−ｉの存在位置とナット８−ｉの存在位置とが離れていてもよい。即ち、図４において電動機６−ｉがスライダ５の側に取り付けられていて、図３に示す構成の場合のようにスプライン軸２２−ｉを介してナット８−ｉを回転駆動するようにしてもよい。

更に、図１や図３や図４においては、基台１がプレス装置の下部に位置するものとして示されている。しかし基台１がプレス装置と結合されている所の何らかの頑丈な固定部（図示せず）が存在しているような場合には、図１や図３や図４に天地を逆にして基台１自体を当該固定部と考えるようにしても良い。即ち、図１や図３の場合において、ねじ軸７−ｉが当該固定部に非回転状態に固定されるようにしても良い。図４の場合には、ナット８−ｉが当該固定部に回転可能状態に固定されることになる。

また、図３や図４に示した板状の支持体２１を、図３や図４に示す状態の支持体２１よりも充分に頑丈な構造体として、あるいは基台１にしっかりと固定された構造体として、図３や図４に示される駆動源としての電動機６−ｉが当該構造体に固定的に取り付けられるようにされていても良い。

本発明の一実施例構成の正面図を示す。 図１に示す構成の上面図を示す。 駆動部を基台に固定的に取り付けた場合の他の実施例を示す。 ねじ軸をスライダに対して非回転状態で取り付けた場合の他の実施例を示す。 発明展開段階で考慮された構成についての説明図であり正面図である。 図５に示す構成の上面図である。

符号の説明

１：基台
５：スライダ
６：電動機
７：ねじ軸
８：ナット
９：リニア・スケール
１１：小歯車
１４：スラスト受け
１５：円筒状体
１６：大歯車
１７：筒形環状体
１８：スケール・ブラケット固定部
２０：スケール・ブラケット支持部

Claims (8)

1. 基台と、該基台に対して垂直に存在する１つまたは複数個のねじ軸と、前記基台と平行でかつ前記ねじ軸に垂直な方向に延在するスライダとを備え、前記基台と前記スライダとの間の空間に被加工体が載置されて前記スライダの移動に伴う加圧力によって当該被加工体がプレス加工されるプレス装置において、
   前記１つまたは複数個のねじ軸が、前記基台に対してまたは基台に対して固定されている固定部に対して非回転状態に固定されると共に、
   前記スライダは、前記１つまたは複数個のねじ軸に螺合して当該ねじ軸の夫々に対して回転可能に支えられた１つまたは複数個のナットを、当該スライダに対して回転可能状態にかつ前記ねじ軸の方向に非移動状態に、保持しており、
   かつ前記１つまたは複数個のナットは夫々駆動源によって回動され、
   更に、前記スライダは、当該スライダを貫通する孔として、前記１つまたは複数個のねじ軸が貫通する孔のみを有するよう構成され、
   前記１つまたは複数個のねじ軸は、当該１つまたは複数個のねじ軸によって、前記スライダが前記基台と平行な方向に揺動する位置変動を抑止するよう構成されている
   ことを特徴とするプレス装置。
2. 前記１つまたは複数個のナットは、夫々、前記スライダに支えられて当該スライダと一緒に移動する駆動源によって回動され、
   当該１つまたは複数個のナットの回動によって、前記スライダが前記基台に近づく方向と遠ざかる方向とに移動される
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
3. 前記１つまたは複数個のナットは、夫々、前記基台に支えられてまたは前記固定部に支えられて固定されている駆動源によって回動され、
   当該１つまたは複数個のナットの回動によって、前記スライダが前記基台に近づく方向と遠ざかる方向とに移動される
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
4. 前記複数個存在するねじ軸は、前記基台または前記固定部に固定されている端と反対の端において、当該複数個のねじ軸相互の間を連結するように存在する支持体または前記基台に対して固定されて存在する支持体によって支えられる
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
5. 前記基台に対して位置移動する前記スライダの移動位置を計測するスケールを備え、
   当該スケールは、前記ねじ軸の夫々に対応して設けられており、かつ当該ねじ軸に対応する前記夫々のナットが前記スライダに支えられて存在する位置の近傍における当該スライダの前記移動位置を計測する
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
6. 前記１つまたは複数個のスケールは、夫々、
   一端が前記基台に対して固定的に取り付けられると共に、
   他端が、前記ねじ軸が前記基台にまたは前記固定部に固定されていない側の端に、または前記ねじ軸が基台にまたは前記固定部に固定されていない側の端で複数個のねじ軸相互の間を連結するように存在する支持体に、または前記ねじ軸が基台にまたは前記固定部に固定されていない側の端を支持して前記基台に対して固定する支持体に、前記ねじ軸の長手方向に位置移動可能に支えられている
   ことを特徴とする請求項５記載のプレス装置。
7. 偶数個ずつ対となって存在する前記ねじ軸の一方は対となる他方のねじ軸のねじの方向とは反対のねじ方向となるよう形成されたねじを持つよう構成され、かつ、
   対応する偶数個のナットの一方は対となる他方のナットの回転方向とは反対方向に回動駆動される
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
8. 基台と、該基台に対して平行に設けられるスライダと、
   該スライダに対して垂直に存在する１つまたは複数個のねじ軸とを備え、前記基台と前記スライダとの間の空間に被加工体が載置されて前記スライダの移動に伴う加圧力によって当該被加工体がプレス加工されるプレス装置において、
   前記１つまたは複数個のねじ軸が、前記スライダに対して非回転状態に固定されると共に、
   前記基台または該基台に対して固定されている固定部が、前記１つまたは複数個のねじ軸に螺合して当該ねじ軸の夫々に対して回転可能に支えられた１つまたは複数個のナットを、当該基台または当該固定部に対して回転可能状態にかつ前記ねじ軸の方向に非移動状態に、保持しており、
   かつ前記１つまたは複数個のナットは夫々駆動源によって回動され、
   更に、前記基台または前記固定部は、当該基台または当該固定部を貫通する孔として、前記１つまたは複数個のねじ軸が貫通する孔のみを有するよう構成され、
   前記１つまたは複数個のねじ軸は、当該１つまたは複数個のねじ軸によって、前記スライダが前記基台と平行な方向に揺動する位置変動を抑止するよう構成されている
   ことを特徴とするプレス装置。

Images