JP2011189351A - プレス機 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源の大型化に拘わらず、制動装置の小型化が可能な制動装置付きプレス機を提供する。
【解決手段】プレス機は、駆動源の出力軸又は駆動源に作動的に結合された出力軸と、該出力軸に固定された駆動歯車、該駆動歯車に従動し該駆動歯車の歯数よりも少ない歯数のブレーキ用歯車及び前記駆動歯車に従動するメイン歯車を備える歯車列と、前記メイン歯車の回転と一体に回転するクランクシャフトと、金型が保持され、前記クランクシャフトの回転に応じて上下運動するスライドと、制動装置とを含む。前記ブレーキ用歯車を制動すべく該ブレーキ用歯車に関連して前記制動装置が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動源の作動によって動作するプレス機に関し、特に安全装置が設けられたプレス機に関する。

プレス機には、安全装置として、プレス動作を阻止しあるいは強制的に停止する制動装置が設けられている。このような制動装置は、駆動源がサーボモータの場合、該サーボモータの出力軸に制動力を直接作用させるように、該出力軸に設けられている（例えば、特許文献１及び２参照）。

従来の前記制動装置によれば、駆動源の出力軸に制動を加えることにより、前記出力軸に歯車列を介して駆動力が伝達されるクランク軸の回転が停止し、このクランク軸に運動変換機構を介して連結されたスライドの上下運動が停止する。

特開２００３−２９０９９７号公報 特開２００７−４４７２０号公報

しかしながら、駆動源の出力軸に制動力を作用させる従来の前記したような制動装置では、プレス機の作動を迅速かつ確実に停止させるために、駆動源のトルクに応じたブレーキ容量すなわちブレーキ能力を有する制動装置が必要になる。そのため、大型プレスでは、その駆動源の大型化に伴い、制動装置も大型化する。

したがって、本発明の目的は、制動装置のブレーキ容量の増大を招くことなく、プレス機を制動して、該プレス機の作動を確実かつ迅速に停止することにある。

本発明は、基本的に、駆動源の出力軸又は駆動源に作動的に結合された出力軸
に設けられる駆動歯車を含む歯車列に、前記駆動歯車の歯数よりも少ない歯数を有するブレーキ用歯車を付加し、該ブレーキ用歯車に関して制動装置を設けることを特徴とする。

ために、本発明に係るプレス機は、駆動源の出力軸又は前記駆動源に作動的に結合された出力軸と、該出力軸に固定された駆動歯車、該駆動歯車に従動し該駆動歯車の歯数より少ない歯数を有するブレーキ用歯車及び前記駆動歯車に従動するメイン歯車を備える歯車列と、前記メイン歯車の回転と一体に回転するクランクシャフトと、金型が保持され、前記クランクシャフトの回転に応じて上下運動するスライドと、制動装置とを含み、前記ブレーキ用歯車を制動すべく該ブレーキ用歯車に関連して前記制動装置が設けられている。

本発明に係る前記プレス機では、前記出力軸に設けられる駆動歯車に従動する前記ブレーキ用歯車は、前記駆動歯車の歯数よりも少ない歯数を有する。そのため、前記ブレーキ用歯車は、前記駆動歯車に比較して、高速で回転される反面、低トルクで回転するに過ぎないことから、このブレーキ用歯車に制動をかける前記制動装置は、前記出力軸に制動をかける従来例に比較して、より小さなブレーキ容量が要求されるに過ぎない。したがって、従来例に比較して、制動装置の小型化を実現することができる。

前記歯車列の前記メイン歯車は、前記クランク軸に固定され、このメイン歯車は、前記クランク軸に所定のトルクを付与すべく前記駆動歯車の歯数よりも大きな歯数を有する。このようなメイン歯車が前記駆動歯車に噛合し、また、このメイン歯車に前記ブレーキ用歯車が噛合するように、各歯車を配列することができる。すなわち、この配列によれば、前記駆動歯車、前記メイン歯車及び前記ブレーキ用歯車が順次相互に噛合するように、直列的に配列される。また、前記ブレーキ用歯車が前記出力軸から前記クランク軸に至る動力伝達経路外に位置することから、前記ブレーキ用歯車と前記メイン歯車との間のバックラッシュがプレス動作に直接的な影響を与えることを防止することができる。

また、前記した歯車配列に代えて、前記ブレーキ用歯車が前記駆動歯車と前記メイン歯車との間で該両歯車に噛合するように、各歯車を配列することができる。すなわち、前記駆動歯車、前記ブレーキ用歯車及び前記メイン歯車が順次相互に噛合するように、直列的に配列される。しかしながら、この場合、前記駆動源の出力軸から前記クランク軸に至る歯車列の動力伝達経路に前記ブレーキ用歯車が組み込まれる。そのため、前記駆動歯車と前記ブレーキ用歯車との噛合及び前記ブレーキ用歯車と前記メイン歯車との噛合の両噛合でのバックラッシュがプレス動作に影響を及ぼすおそれがある。したがって、バックラッシュの影響を抑制する上で、前者の歯車列の構成が好ましい。

前記駆動歯車、メイン歯車及びブレーキ用歯車の歯数をそれぞれｎ１、ｎ２及びｎ３とすると、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係が与えられる。前記メイン歯車の歯数（ｎ２）を前記駆動歯車の歯数（ｎ１）より大きく設定することにより、駆動源のトルク増大を招くことなく、前記クランクにプレス動作に最適なトルクを付与することができる。また、前記したように、前記ブレーキ用歯車の歯数（ｎ３）を前記駆動歯車の歯数（ｎ１）より小さく設定することにより、前記ブレーキ用歯車のトルクを前記駆動用歯車のトルクよりも小さく設定することができる。これにより、前記したように、前記ブレーキ用歯車に制動を与える前記制動装置のブレーキ容量の低減を図ることが可能となる。

前記駆動源に帰還制御を受けるサーボモータを用いることができる。このサーボモータを用いることにより、フライホイールを用いることなく前記出力軸に安定した回転を与えることができる。

前記制動装置には、前記ブレーキ用歯車の回転軸に固定されたブレーキディスクを有するディスクブレーキを用いることができる。

前記駆動源に、サーボモータに代えて交流モータを用いることができる。この場合、前記駆動源に作動的に結合された前記出力軸にクラッチを設け、該出力軸を前記交流モータに断続可能に接続することができる。また、前記出力軸に安定した回転を与えるために、該出力軸にフライホイールを設けることが望ましい。

本発明によれば、前記したように、前記出力軸に設けられる駆動歯車に従動し該駆動歯車の歯数よりも少ない歯数を有するブレーキ用歯車は、前記駆動歯車のトルクよりも低いトルクで回転する。前記制動装置は、このブレーキ用歯車に制動力を作用させるので、前記制動装置に要求されるブレーキ容量の低減を図り、その小型化を図ることができる。

本発明に係るプレス機の一具体例をその一部を破断して示す正面図である。 図１に示すプレス機の一部を破断して示す側面図である。 本発明に係るプレス機の他の具体例を示す図１と同様な図面である。 本発明に係るプレス機のさらに他の具体例を示す図１と同様な図面である。

図１は、本発明をクランク式プレス機１０に適用した例を示す。本発明に係るプレス機１０は、図１及び２に示されているように、フレーム１２を含む。フレーム１２は、図示しないプレス型の下型が配置される下部フレーム１２ａと、支持部１２ｂを介して下部フレーム１２ａに間隔をおいて支持された上部フレーム１２ｃとを備える。上部フレーム１２ｃは、図示の例では、全体に矩形の筐体からなるクラウン部である。

クラウン部１２ｃには、クランク軸１４が水平方向に配置されている。クランク軸１４は、一対の主軸部１４ａと、両主軸部１４ａ間に設けられた偏心軸部１４ｂとを有する。クランク軸１４は、軸受け１６により、各主軸部１４ａで、該主軸部の軸線の回りに回転可能に、上部フレーム１２ｃに支持されている。

前記プレス型の上型が組み付けられるスライド１８は、図１及び図２に示されているように、上部フレーム１２ｃの下端部を上下方向に貫通する連結ロッド２０の下端に一体的に取り付けられている。連結ロッド２０は、上部フレーム１２ｃの軸受け２２により、該連結ロッドの軸線方向に沿った上下方向への往復運動を案内される。

クランク式プレス機１０では、クランク軸１４の回転運動をスライド１８の直線往復運動に変換する運動変換機構として、コネクション部材２４が用いられている。コネクション部材２４は、その上端部で、クランク軸１４の偏心軸部１４ｂに回転可能に結合されている。また、コネクション部材２４は、その下端部で枢軸２６を介して連結ロッド２０に結合されている。このコネクション部材２４は、従来よく知られているように、クランク軸１４の偏心軸部１４ｂの偏心運動に伴って該偏心軸部及び枢軸２６間で揺動することにより、スライド１８を上下方向に往復運動させる。

クランク軸１４を主軸部１４ａの回りに駆動回転するために、クラウン部１２ｃには、図１に示されているように、駆動装置２８が設けられている。駆動装置２８は、駆動源３０と、該駆動源の動力を主軸部１４ａに伝達するための歯車列３２を備え、また、この歯車列３２に関連して制動装置３４が組み込まれている。

図示の例では、歯車列３２は、駆動歯車３６、該駆動歯車に噛合するメイン歯車３８及び該メイン歯車に噛合するブレーキ用歯車４０からなり、これらはクラウン部１２ｃに取り付けられたギヤボックス１２ｄ内に収容されている。駆動歯車３６は歯数ｎ１を有し、メイン歯車３８は歯数ｎ２を有し、ブレーキ用歯車４０は歯数ｎ３を有する。

歯数ｎ１〜ｎ３は、次式
ｎ３＜ｎ１＜ｎ２
を満たすように、設定されている。

駆動源３０は帰還制御を受ける電動サーボモータからなる。電動サーボモータ３０の出力軸３０ａは、ギヤボックス１２ｄの外方から該ギヤボックス１２ｄを貫通してクラウン部１２ｃに至り、ギヤボックス１２ｄ及びクラウン部１２ｃに回転可能に支持されている。この電動サーボモータ３０の出力軸３０ａに前記駆動歯車３６が固定されており、電動サーボモータ３０の作動により駆動歯車３６が回転する。

メイン歯車３８は、主軸部１４ａを回転軸とすべく該主軸部に固定されている。このメイン歯車３８はその一側で駆動歯車３６に噛合する。また、ブレーキ用歯車４０は、これと一体的に回転する回転軸４０ａを有し、該回転軸がクラウン部１２ｃ及びギヤボックス１２ｄに回転可能に支持されている。ブレーキ用歯車４０は、メイン歯車３８の他方の側でメイン歯車３８に噛合する。したがって、歯車列３２は、出力軸３０ａの駆動歯車３６からクランク軸１４のメイン歯車３８に至る動力伝達路を構成する。またブレーキ用歯車４０は、前記動力伝達路外に位置する。

このブレーキ用歯車４０の回転軸４０ａはギヤボックス１２ｄを貫通し、該ギヤボックスの外方に突出する。前記制動装置３４は、回転軸４０ａの突出端部にが設けられている。

制動装置３４は、例えば、回転軸４０ａの前記突出端部を覆うブレーキハウジング３４ａと、該ハウジング内に収容され、回転軸４０ａに固定的に設けられるブレーキディスク３４ｂとを備えるディスクブレーキである。このディスクブレーキ３４は、従来よく知られているように、例えば前記特許文献２に記載されているようなばね締め型エアブレーキで構成することができる。

このばね締め型エアブレーキによれば、図示しないが、エアシリンダの非作動時はスプリングの偏倚力によってブレーキディスク３４ｂが固定ディスク及び可動ディスク間で挟みこまれる。これにより前記エアシリンダの非作動時、ブレーキディスク３４ｂが制動を受ける。したがって、制動装置３４は、ブレーキ用歯車４０を制動状態に保持する。他方、前記エアシリンダが作動されると、前記スプリングの偏倚力に打ち勝ってブレーキディスク３４ｂの制動が解除され、これにより、制動装置３４は、ブレーキ用歯車４０の制動を解除する。

前記プレス機１０の作動時、制動装置３４は、制動を解除する状態に保持される。この制動解除状態で、電動サーボモータ３０が作動されると、その回転力は非制動状態におかれたブレーキ用歯車４０によって実質的に損なわれることはなく、駆動歯車３６、該駆動歯車に噛合するメイン歯車３８からなる動力伝達路を経て、メイン歯車３８が固定されたクランク軸１４に伝えられる。この回転力により、クランク軸１４がその主軸部１４ａの回りに回転すると、前記したコネクション部材２４からなる運動変換機構によってスライド１８が下部フレーム１２ａに配置された前記プレス型の下型に向けて及びこれから離れる方向へ往復運動する。この往復運動により、スライド１８に組み付けられた前記プレス型の上型と、前記下型との共同によってプレス作業が遂行される。

このプレス作業では、メイン歯車３８の歯数ｎ２は駆動歯車３６の歯車数ｎ１よりも大きく設定されていることから、クランク軸１４は最適なプレス作業に必要な所定のトルクで回転される。また、メイン歯車３８に噛合するブレーキ用歯車４０の歯数ｎ３は、駆動歯車３６のｎ１よりも小さく設定されているので、メイン歯車３８を経て電動サーボモータ３０の回転力を受けるブレーキ用歯車４０は、サーボモータ３０の出力軸３０ａの出力トルクよりも小さなトルクで回転する。

緊急時のような場合、制動装置３４が制動を発揮すべく作動されるが、ブレーキ用歯車４０の回転を停止させるとき、前記したようにブレーキ用歯車４０の回転軸４０ａに固定されたブレーキディスク３４ｂが制動を受ける。このブレーキディスク３４ｂは、ブレーキ用歯車４０の回転軸４０ａに固定されており、前記したようにサーボモータ３０の出力軸３０ａの出力トルクよりも小さなトルクで回転する。そのため、電動サーボモータ３０の出力軸３０ａを直接的に制動する従来技術に比較して、小さなブレーキ容量で確実にブレーキ用歯車４０の回転を止め、したがって、クランク軸１４の回転を停止させることができる。このことから、制動装置３４に従来のような大きなブレーキ容量は不要であり、制動装置３４の小型化を図ることが可能となる。

図１には、歯車列３２として、駆動歯車３６、メイン歯車３８及びブレーキ用歯車４０が順次噛合する直列配列を採用した。この例に代えて、図３に示すように、駆動歯車３６と、メイン歯車３８との間にブレーキ用歯車４０を挿入することができる。

図３に示す例では、電動サーボモータ３０からクランク軸１４への動力伝達路が駆動歯車３６、ブレーキ用歯車４０及びメイン歯車３８で構成されることから、駆動歯車３６とブレーキ用歯車４０との噛合及びブレーキ用歯車４０とメイン歯車３８との噛合のそれぞれでのバックラッシュがプレス動作に影響を及ぼすおそれがある。したがって、バックラッシュの影響を抑制する上で、ブレーキ用歯車４０が前記動力伝達路外におかれる図１に示す歯車列３２の例が好ましい。

図１ないし図３に示す例では、駆動源３０として電動サーボモータを用いた例を示した。これに代えて、図４に示すように、帰還制御を受けない例えば誘導モータのような交流モータ３０を用いることができる。

図４に示す例では、歯車列３２として図１に示したと同様な歯車列が用いられている。また駆動歯車３６の回転軸となる出力軸３０ａには、従来よく知られたフライホイール４２及びクラッチ４４が組み付けられている。クラッチ４４の操作によって出力軸３０ａと、フライホイール４２及び帰還制御を受けない交流モータ３０の出力軸との接続を遮断することができる。したがって、出力軸３０ａは、クラッチ４４、さらにフライホイール４２を経て、駆動源である交流モータ３０に作動的にかつ結合を断続可能に結合されている。

図４に示すようなクラッチ４４が組み込まれたプレス機１０では、制動装置３４によってブレーキ用歯車４０に制動を与えるに先立って、クラッチ４４が操作され、これにより出力軸３０ａは、フライホイール４２及び交流モータ３０との結合を解除される。したがって、制動装置３４は、その制動動作で、フライホイール４２による慣性の影響を受けることはなく、好適に歯車列３２を経てクランク軸１４の回転を停止する。

クラッチ４４に従来よく知られているように、図示しないブレーキ装置を組み込むことができる。この場合、制動装置３４は、クラッチ４４に組み込まれた前記ブレーキ装置の補助ブレーキとして使用することができる。

前記したところでは、本発明をクランク式プレス機に適用した例に沿って説明したが、クランク軸の偏心軸部の偏心運動をスライド１８の直線往復運動に変換する運動変換機構としてリンク機構が用いられたリンク式プレス機構に適用することができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない限り、種々に変更することができる。例えば、駆動歯車、メイン歯車及びブレーキ用歯車の３つの歯車からなる歯車列を用いたが、歯車列に、必要に応じてさらに多数の歯車を組み込むことができる。また、制動装置として、前記したエア作動のディスクブレーキに限らず、電磁作動方式、油圧作動方式のような種々の作動方式の制動装置を用いることができ、またドラムブレーキのような種々の制動装置を用いることができる。

１０ プレス機
１２ フレーム
１４ クランク軸
１８ スライド
２４ 運動変換機構（コネクション部材）
２８ 駆動装置
３０ 駆動源（電動サーボモータ、交流モータ）
３２ 歯車列
３４ 制動装置
３６ 駆動歯車
３８ メイン歯車
４０ ブレーキ用歯車
４２ フライホイール
４４ クラッチ

Claims (8)

1. 駆動源の出力軸又は前記駆動源に作動的に結合された出力軸と、該出力軸に固定された駆動歯車、該駆動歯車に従動し該駆動歯車の歯数よりも少ない歯数を有するブレーキ用歯車及び前記駆動歯車に従動するメイン歯車を備える歯車列と、前記メイン歯車の回転と一体に回転されるクランクシャフトと、金型が保持され、前記クランクシャフトの回転に応じて上下運動するスライドと、制動装置とを含み、前記ブレーキ用歯車を制動すべく該ブレーキ用歯車に関連して前記制動装置が設けられている、プレス機。
2. 前記駆動歯車、前記メイン歯車及び前記ブレーキ用歯車が順次相互に噛合すべく直列的に配列されている、請求項１に記載のプレス機。
3. 前記駆動歯車、前記ブレーキ用歯車及び前記メイン歯車が順次相互に噛合すべく直列的に配列されている、請求項１に記載のプレス機。
4. 前記駆動歯車、メイン歯車及びブレーキ用歯車の歯数をそれぞれｎ１、ｎ２及びｎ３とすると、ｎ３＜ｎ１＜ｎ２の関係を有する、請求項１に記載のプレス機。
5. 前記駆動源はサーボモータである、請求項１に記載のプレス機。
6. 前記制動装置は、前記ブレーキ用歯車の回転軸に固定されたブレーキディスクを有するディスクブレーキである、請求項１に記載のプレス機。
7. 前記駆動源は帰還制御を受けない交流モータであり、前記駆動源に作動的に結合された前記出力軸はクラッチを経て前記交流モータに断続可能に接続されている、請求項１に記載のプレス機。
8. 前記出力軸には、フライホイールが設けられている請求項７に記載のプレス機。

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