JP2009079648A - Slide drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーボモータにてスライダの直動位置を制御するスライド駆動装置に関する。 The present invention relates to a slide drive device that controls a linear movement position of a slider with a servo motor.
従来、この種のスライド駆動装置の一例として、サーボモータの回転出力をカムリンク機構で直動運動に変換してスライダに伝達するものが知られている。このスライド駆動装置では、スライダを高速かつ高出力で直動させるために複数のサーボモータを駆動源として備えていた。具体的には、カムと一体回転する合力伝達ギヤの周りに複数のサーボモータを配置し、それら複数のサーボモータの回転出力軸を合力伝達ギヤにそれぞれギヤ連結していた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記した従来のスライド駆動装置では、複数のサーボモータが設置されたモータ設置部が、スライダの細長い直動領域の後端部に位置しかつその直動領域より両側方に大きく張り出した構造になるため、スライド駆動装置を例えば工作機械等の一部として利用し難いという問題があった。 However, in the above-described conventional slide drive device, the motor installation portion where a plurality of servo motors are installed is located at the rear end portion of the elongated linear motion region of the slider and protrudes greatly on both sides of the linear motion region. Therefore, there is a problem that it is difficult to use the slide drive device as a part of a machine tool, for example.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高速かつ高出力で直動可能であると共に従来よりコンパクトなスライド駆動装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a slide drive device that is capable of linear motion at high speed and high output, and that is more compact than the prior art.
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係るスライド駆動装置は、ベース部材に直動可能に支持されたスライダにラックを固定し、ピニオンと減速機とサーボモータとを同軸上に配置して連結したピニオン駆動ユニットをスライダの直動方向に複数並べてベース部材に取り付け、各ピニオンをラックに噛合させると共に全てのサーボモータの出力回転軸をタイミングベルトで連結し、それらサーボモータを協働させてスライダの直動位置を制御可能としたところに特徴を有する。 In order to achieve the above object, the slide drive device according to the invention of claim 1 is configured such that a rack is fixed to a slider supported so as to be linearly movable on a base member, and a pinion, a speed reducer, and a servo motor are coaxially arranged. A plurality of pinion drive units that are arranged and connected are aligned in the linear direction of the slider and attached to the base member, and each pinion is meshed with the rack, and the output rotation shafts of all servo motors are connected by timing belts. It is characterized in that it can control the linear movement position of the slider.
請求項2の発明は、請求項1に記載のスライド駆動装置において、ピニオン駆動ユニットを少なくとも3つ以上備え、隣り合った1対ずつのサーボモータの出力回転軸同士をタイミングベルトで連結したところに特徴を有する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the slide drive device according to the first aspect, wherein at least three pinion drive units are provided and the output rotation shafts of a pair of adjacent servo motors are connected by a timing belt. Has characteristics.
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載のスライド駆動装置において、ラックを、ピニオンと同じ数に分割したところに特徴を有する。 The invention of claim 3 is characterized in that, in the slide drive device according to claim 1 or 2, the rack is divided into the same number as the pinion.
[請求項1の発明]
請求項1のスライド駆動装置では、スライダの細長い直動領域の一側方に駆動源である複数のピニオン駆動ユニットを並べたので、従来のスライド駆動装置に比べてスライダの直動方向及び直動方向と直交する方向との両方向でコンパクトになる。また、複数のサーボモータでスライダを直動させるのでスライダを高速かつ高出力で直動させることができる。しかも、全てのサーボモータの出力回転軸をタイミングベルトで連結したので、サーボモータ同士が互いに発振を規制し、発熱によるサーボダウンを防ぐことが可能になる。
[Invention of Claim 1]
In the slide drive device according to the first aspect, since the plurality of pinion drive units as drive sources are arranged on one side of the elongated linear motion region of the slider, the linear motion direction and the linear motion of the slider compared to the conventional slide drive device. It becomes compact in both directions, the direction orthogonal to the direction. Further, since the slider is linearly moved by a plurality of servo motors, the slider can be linearly moved at high speed and high output. In addition, since the output rotation shafts of all the servo motors are connected by the timing belt, the servo motors can mutually regulate oscillation and prevent servo down due to heat generation.
[請求項2の発明]
請求項2の構成によれば、ピニオン駆動ユニットを少なくとも3つ以上備え、隣り合った1対ずつのサーボモータの出力回転軸同士をタイミングベルトで連結したので、各タイミングベルトを比較的短くすることができ、タイミングベルトの弛みを容易に排除することができる。
[Invention of claim 2]
According to the configuration of the second aspect, since at least three pinion drive units are provided and the output rotation shafts of the adjacent pairs of servo motors are connected to each other by the timing belt, each timing belt is relatively short. The slack of the timing belt can be easily eliminated.
[請求項3の発明]
請求項3の構成によれば、ラックを、ピニオンと同じ数に分割したので、スライダの直動ストロークに合わせてラックを必要最小限の長さにすることが可能になる。
[Invention of claim 3]
According to the configuration of the third aspect, since the rack is divided into the same number as the pinion, it is possible to make the rack the minimum necessary length in accordance with the linear motion stroke of the slider.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。図1には、本発明に係るスライド駆動装置20を複数横並びに配置して備えた絞り成形機10が示されている。この絞り成形機10には、複数のスライド駆動装置20に対応させてダイ12に複数の成形孔12Aが形成されると共に、それら複数の成形孔12Aに挿抜される複数のパンチ25が設けられている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a
具体的には、図2に示すように、絞り成形機10は直方体状の台座部11を有している。台座部11の上面からは起立支持壁13とダイ12とが対峙して起立している。また、起立支持壁13には、ダイ12の各成形孔12Aと同軸上にそれぞれパンチ挿通孔13Aが貫通形成され、それらパンチ挿通孔13Aにパンチ25が直動可能に挿通されている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
図2に示すように、起立支持壁13のうちダイ12と反対側の面には、駆動装置支持テーブル14(本発明に係る「ベース部材」に相当する)が固定されている。駆動装置支持テーブル14は、平坦水平になった支持プレート14Bの下面に補強リブ14Lを備えた構造になっている。
As shown in FIG. 2, a driving device support table 14 (corresponding to a “base member” according to the present invention) is fixed to the surface of the
図1に示すように、支持プレート14Bには、パンチ挿通孔13Aの中心軸の真下に角溝14Mが形成されている。また、図3に示すように、支持プレート14Bの上面には、角溝14Mの上面開口の幅をその幅方向の両側から狭めるように1対の係止プレート23,23が固定されている。
As shown in FIG. 1, a
角溝14Mには、スライダ21が直動可能に係合している。図1及び図2に示すようにスライダ21は、パンチ挿通孔13Aの中心軸方向に延びた略角柱状になっており、そのスライダ21の先端部にパンチ25の基端部が固定されている。また、スライダ21の下面から下方に向けてスライド係合突部21Aが突出形成されている。図3に示すようにスライド係合突部21Aは、下端部が幅広になっている。そして、スライド係合突部21Aの下端幅広部分が角溝14M内に直動可能に収容されかつ係止プレート23,23によって上方への移動が規制されている。
The
図2に示すように、スライダ21の側面には、そのスライダ21の直動方向に延びたラック22が複数(例えば、3つ)、一直線状に配置されている。そして、スライダ21の側面下縁部から側方に張り出したラック固定壁21D(図3参照)に各ラック22が固定されている。なお、スライダ21に形成された複数の歯は、スライダ21の幅方向に対して斜めになった所謂「はす歯構造」になっている。また、それに対応して次述するピニオン31も「はす歯構造」になっている
As shown in FIG. 2, on the side surface of the
図1に示すように、支持プレート14Bのうちラック22に対する側方位置には、スライダ21の直動方向に沿って複数(例えば、3つ)の上下貫通孔14Cが形成され、それら各上下貫通孔14Cに本発明に係るピニオン駆動ユニット30が嵌合固定されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of (for example, three) upper and lower through
図3に示すように、ピニオン駆動ユニット30は、ピニオン31と減速機32とサーボモータ33とを同軸上に配置して連結した構造になっている。減速機32は、上下方向に延びた円柱構造の減速機本体32Hの内部に複数のギヤを備えている。そして、減速機本体32Hの上端部を支持プレート14Bの上下貫通孔14Cに下方から嵌合し、減速機本体32Hの上端寄り位置から側方に張り出したフランジ32Fを支持プレート14Bの下面に当接させた状態で、減速機32がボルトにて支持プレート14Bに固定されている。減速機32の出力軸32Jは、減速機本体32Hの上端部の中心に配置され、減速機本体32Hに内蔵した図示しないベアリングによって減速機本体32Hに回転可能に支持されている。そして、ピニオン31が出力軸32Jに一体回転可能にキー連結されて、ラック22に噛合している。
As shown in FIG. 3, the
図2に示すように減速機32の入力軸32Gは、減速機本体32Hの下端部の中心に配置されている。また、減速機本体32Hの下端部には中継シャフトケース34が取り付けられ、その中継シャフトケース34の下端部にサーボモータ33のステータ33Tが固定されている。さらに、中継シャフトケース34内には、中継シャフト35がベアリング35B1,35B2にて回転可能に軸支されている。そして、その中継シャフト35の上端部に減速機32の入力軸32Gが一体回転可能にキー連結される一方、中継シャフト35の下端部にサーボモータ33の出力回転軸33Sが一体回転可能にキー連結されている。
As shown in FIG. 2, the
中継シャフト35の中間部分には、プーリが一体回転可能にキー連結されている。そして、図2に示すように、中継シャフトケース34の側部に貫通形成されたベルト挿通孔34Wを通してタイミングベルト41が隣り合ったピニオン駆動ユニット30,30におけるプーリ同士を連結している。詳細には、3つのピニオン駆動ユニット30のうち中央のピニオン駆動ユニット30の中継シャフト35には、1対のプーリ37,37がキー連結され、両端部のピニオン駆動ユニット30,30の各中継シャフト35には、1つのプーリ36がそれぞれキー連結されている。そして、一端側のピニオン駆動ユニット30に備えたプーリ36と中央のピニオン駆動ユニット30に備えた一方のプーリ37とがタイミングベルト41により連動回転可能に連結され、他端側のピニオン駆動ユニット30に備えたプーリ36と中央のピニオン駆動ユニット30に備えた他方のプーリ37とがタイミングベルト41により連動回転可能に連結されている。
A pulley is key-connected to an intermediate portion of the
なお、隣り合ったピニオン駆動ユニット30,30同士の間には、それぞれプーリブラケット39が駆動装置支持テーブル14に固定され、各プーリブラケット39に回転可能に支持されたアイドルプーリ38が各タイミングベルト41の内面又は外面に押しつけられて各タイミングベルト41にテンションがかけられている。
A
絞り成形機10には、複数のスライド駆動装置20に対応させて複数のスライド制御装置(図示せず)が備えられている。各スライド制御装置には、対応したスライド駆動装置20の各サーボモータ33に係る回転位置データがそれぞれ記憶されている。また、スライド制御装置には各サーボモータ33が有する回転位置センサ(図示せず)の検出信号が取り込まれている。そして、スライド制御装置は、記憶した回転位置データと減速機32の減速比とに基づいて所定周期毎の各サーボモータ33の回転位置の指令値を生成する。そして、回転位置センサによって検出した実際のサーボモータ33の回転位置と前記指令値との偏差に応じたモータ駆動電流をサーボモータ33に流し、これによりスライダ21の直動位置を制御している。
The drawing
絞り成形機10によって成形されるワーク(図示せず)は、例えば、円筒形状になっている。また、絞り成形機10には、スライド駆動装置20毎に図示しないワークフィーダーが備えられ、各ワークフィーダーが、ダイ12と起立支持壁13との間に上方から進入して成形孔12Aの前方位置にワークを保持するようになっている。
A workpiece (not shown) formed by the drawing
本実施形態の構成に関する説明は以上である。次に、本実施形態の作用効果について説明する。絞り成形機10を起動すると、各ワークフィーダーがそれぞれワークを成形孔12Aの前方位置に保持し、この状態で各スライド制御装置が各スライド駆動装置20に備えた全てのサーボモータ33を駆動してパンチ25をパンチ挿通孔13Aに向けて前進させる。すると、パンチ25と共にワークが成形孔12A内に押し込まれて絞り成形される。そして、ワークが成形孔12Aの奥部開口から下方に排出され、パンチ25が後退する。以下、この動作を繰り返す。ここで本実施形態の各スライド駆動装置20は、複数のサーボモータ33でスライダ21を直動させるので、スライダ21を高速かつ高出力で直動させることができる。
This completes the description of the configuration of the present embodiment. Next, the effect of this embodiment is demonstrated. When the drawing
ところで、各スライド駆動装置20のパンチ25がワークを成形孔12Aに押し込むと、その際の加工抵抗が複数のサーボモータ33にかかる。ところが、ピニオン31とラック22との間のバックラッシにより、一部のサーボモータ33のみに加工抵抗がかかり、残りのサーボモータ33に加工抵抗がかからない状態が起こり得る。しかしながら、本実施形態のスライド駆動装置20では、全てのサーボモータ33の出力回転軸33Sをタイミングベルト41で連結したので加工抵抗がかかっているサーボモータ33が、加工抵抗がかかっていないサーボモータ33の発振を規制し、発熱によるサーボダウンを防ぐことが可能になる。
By the way, when the
しかも、本実施形態のスライド駆動装置20は、スライダ21の細長い直動領域の一側方にサーボモータ33を含む複数のピニオン駆動ユニット30を並べて配置したので、従来のスライド駆動装置に比べてスライダ21の直動方向及び直動方向と直交する方向との両方向でコンパクトになる。これにより、上記絞り成形機10のように複数のスライド駆動装置20を横並びに配置することができる。また、本実施形態のスライド駆動装置20では、複数(3つ)のピニオン駆動ユニット30のうち隣り合った1対ずつのサーボモータ33,33の出力回転軸33S,33S同士をタイミングベルト41でそれぞれ連結したので、各タイミングベルト41を比較的短くすることができ、タイミングベルト41の弛みの除去が容易になる。また、ラック22を、ピニオン31と同じ数に分割したので、スライダ21の直動ストロークに合わせてラック22を必要最小限の長さにすることでき、これにより製造コストを抑えることができる。
Moreover, in the
[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1)前記実施形態では、ラック22がピニオン31と同じ数に分割されていたが、1つのラック22に複数のピニオン31を噛合させた構成にしてもよい。
(1) In the above embodiment, the
(2)前記実施形態では、複数のサーボモータ33のうち隣り合った1対ずつのサーボモータ33,33同士をタイミングベルト41でそれぞれ連結していたが、複数のサーボモータの全てを1つのタイミングベルトで連結してもよい。
(2) In the above-described embodiment, adjacent pairs of the
10 絞り成形機
14 駆動装置支持テーブル(ベース部材)
20 スライド駆動装置
21 スライダ
22 ラック
25 パンチ
30 ピニオン駆動ユニット
31 ピニオン
32 減速機
33 サーボモータ
33S 出力回転軸
35 中継シャフト
41 タイミングベルト
10
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ピニオンと減速機とサーボモータとを同軸上に配置して連結したピニオン駆動ユニットを前記スライダの直動方向に複数並べて前記ベース部材に取り付け、
前記各ピニオンを前記ラックに噛合させると共に全ての前記サーボモータの出力回転軸をタイミングベルトで連結し、それらサーボモータを協働させて前記スライダの直動位置を制御可能としたことを特徴とするスライド駆動装置。 Fix the rack to the slider supported by the base member so that it can move directly,
A plurality of pinion drive units in which a pinion, a speed reducer, and a servo motor are coaxially arranged and connected are arranged in the linear motion direction of the slider and attached to the base member,
The pinions are meshed with the rack, and the output rotation shafts of all the servo motors are connected by timing belts, and the servo motors cooperate to control the linear movement position of the slider. Slide drive device.
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