JP2011245533A - 複数モータ駆動のサーボプレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、高効率、低トルク脈動の駆動ができる複数モータ駆動の大容量サーボプレス装置を提供すること。
【解決手段】複数のクランク構造(偏心リング２ａ、２ｂ、コンロッド３ａ、３ｂ)により昇降されるスライド１と、前記複数のクランク構造を駆動するメインギヤ１１ａ、１１ｂと、メインギヤ１１ａ、１１ｂと直接、または、間接に接続される複数のドライブギヤ１２ａ、１２ｂと、前記複数のメインギヤ１１ａ、１１ｂを直接、または、間接に接続する中間ギヤと、前記ドライブギヤ１２ａ、１２ｂを駆動する駆動軸に接続されるサーボモータ群２１ａ、２１ｂをもつサーボプレスにおいて、前記サーボモータ群２１ａ、２１ｂの各サーボモータ軸には複数のサーボモータが直接接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は大型のサーボプレス装置、特に複数のサーボモータで駆動する大容量サーボプレス装置に関する。

サーボモータで駆動されるサーボプレス機械は、様々なスライドモーションができることから、例えば、プレス負荷直前に減速して絞り加工をしやすくしたり、あるいは、騒音を下げたり、または、スライドの下死点付近でスライドを上下させるいわゆる振り子運転による生産性向上などに利用される。大型のサーボプレス装置はスライドを複数点で加圧する複数ポイントの駆動が採用される。これに伴い、駆動するサーボモータも大型化、大容量化するので、複数モータによる駆動が採用される。複数モータの駆動による大容量サーボプレスが実現できる。

特開２００４−１７０８９号公報 特開２００１−６２５９６号公報 米国特許第７１０２３１６号明細書

特許文献１によれば、２モータによって大型プレスに対応することが記載されているが、２モータの容量では不足するさらなる大型プレスではどのようにモータを配置するかが不明である。特許文献２によれば、クランクシャフトに取り付けたモータの台数を増加させることによって大型化に対応することが記載されているが、クランクシャフトを直接駆動するモータはトルクが過大に必要で、モータ自体が大型化してしまう課題がある。

さらに、特許文献３によれば、４台モータを利用することによって大型化に対応することが記載されている。しかし、各モータにギヤをもち、これらのギヤを介してトルク伝達させるために構造が複雑化し、スライドを複数点で加圧するため、加圧ポイントを駆動するギヤを中間ギヤを用いて連結するために損失が増加するという課題がある。また、前記どの特許文献でも各モータが発生するトルク脈動を小さくして駆動をことが考慮されていないので、スライド位置精度、応答性、騒音に問題がでることがある。

本発明は前記課題に対してなされたもので、その目的とするところは、簡単な構造で、高効率、低トルク脈動で駆動が可能な複数モータの駆動による大容量サーボプレス装置を提供することにある。

本発明は複数のサーボモータ軸をもつサーボプレスにおいて、前記各サーボモータ軸に複数のサーボモータを直接取り付けることにより大容量サーボプレスを実現する。
すなわち、請求項１の発明は、
複数のクランク構造により昇降されるスライドと、前記複数のクランク構造を互いに直接、または、間接に接続するギヤトレインと、前記ギヤトレインに接続する複数のサーボモータ軸をもつサーボプレスにおいて、前記各サーボモータ軸に複数のサーボモータを直接取り付けることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、前記クランク機構はメインギヤに接続されており、メインギヤはサーボモータ軸に接続されたドライブギヤと接続され、メインギヤは直接に、または、中間ギヤを介して互いに接続されることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置である。

請求項３の発明は、請求項１記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、
前記クランク機構はメインギヤに接続されており、メインギヤは中間ギヤを介してサーボモータ軸に接続されたドライブギヤと接続され、メインギヤは直接に、または、中間ギヤを介して互いに接続されることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置である。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、サーボモータ軸への複数のサーボモータの取り付けは、前記ギヤトレインに接続するサーボモータ軸に取り付けたドライブギヤの両サイドおよび／または一方側に配置することを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置である。

請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、サーボモータ軸への複数のサーボモータの取り付けは、同一フレームを有するタンデム構造とすることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置である。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、サーボモータ軸への複数のサーボモータの取り付けは、互いのモータのトルク脈動を打ち消すように回転軸方向に位相差をもって取り付けることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置である。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、サーボモータ軸に取り付けたエンコーダにより、概サーボモータ軸に取り付けた複数のサーボモータを制御することを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置である。

請求項８の発明は、請求項７記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、前記複数のサーボモータ軸うちの一つをマスター軸として複数のサーボモータを制御することを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置である。

請求項１、２、３の発明によれば、ギヤトレインにより左右クランク軸の完全同期を図りながら同一サーボモータ軸に複数モータを配置しており、少ないギヤによる駆動が可能なために、構造が簡単、損失が小さい、小型化できる、慣性モーメントが小さく高応答な稼動が可能、ギヤバックラッシュによる精度低下が少ない、ギヤにかかるトルクはモータ一組分だけでギヤ責務が小さい、という効果がある。

請求項４の発明によれば、前記の効果に加え、サーボモータ軸を短くできるので、さらに小型化できる効果がある。

請求項５の発明によれば、前記の効果に加え、サーボモータ軸をよりいっそう短くできるのでさらなる小型化できる効果がある。

請求項６の発明によれば、前記の効果に加え、トルク脈動の小さな運転ができる効果がある。

請求項７の発明によれば、前記の効果に加え、エンコーダ数が低減できるので、高信頼な駆動ができる効果がある。

さらに、請求項８の発明によれば、前記の効果に加え、複数モータ間のバランスのよい運転ができる効果がある。

本発明の実施例１の構成図。 本発明の実施例１の横断面図。 本発明の実施例１のモータ配置図。 本発明の実施例１のモータ接続図。 本発明の実施例１のモータ接続時のトルク特性図。 本発明の実施例１の制御ブロック図。 本発明の実施例２の構成図。 本発明の実施例２のモータ配置図。 本発明の実施例３の構成図。 本発明の実施例３のモータ配置図。 本発明の実施例４の構成図。 本発明の実施例５の構成図。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１２を利用して説明する。

図１、２、３は本発明の実施例１のプレス装置を示す。図は本発明に関係する稼動部のみの簡易表現で、図１は正面から見た構成図、図２は横断面図、図３は上面から見たモータ配置図である。プレスはエキセンプレスの構造である。

まず、図１と図２により構造を説明する。サーボプレス装置のフレーム３１にサーボモータ群２１ａが取り付けられている。サーボモータ群２１ａの出力軸はこれと直結する駆動軸２１ａｓに連結されている。サーボモータはモータの出力軸または駆動軸に複数台接続されていて、ここではこの一群をサーボモータ群と称する。駆動軸２１ａｓにはドライブギヤ１２ａが設けられている。フレーム３１にピン３２が設けられている。ピン３２の両端はフレーム３１に固定されている。

ピン３２には偏心リング２ａが係合している。偏心リング２ａにメインギヤ１１ａが固定されている。メインギヤ１１ａは前記ドライブギヤ１２ａと噛み合っている。偏心リング２ａはメインギヤ１１ａと一緒に回転する。偏心リング２ａの偏心部がコンロッド３ａの大径部の穴に係合している。コンロッド３ａの下端部はスライド１に連結されている。

サーボプレス装置のフレーム３１にサーボモータ群２１ｂが取り付けられている。サーボモータ群２１ｂの出力軸は駆動軸２１ｂｓに連結されている。駆動軸２１ｂｓにはドライブギヤ１２ｂが設けられている。フレーム３１にピン３３が設けられている。ピン３３の両端はフレーム３１に固定されている。

ピン３３には偏心リング２ｂが係合している。偏心リング２ｂにメインギヤ１１ｂが固定されている。メインギヤ１１ｂは前記ドライブギヤ１２ｂと噛み合っている。偏心リング２ｂはメインギヤ１１ｂと一緒に回転する。偏心リング２ｂの偏心部がコンロッド３ｂの大径部の穴に係合している。コンロッド３ｂの下端部はスライド１に連結されている。
メインギヤ１１ａと１１ｂは噛み合っている。

スライド１は偏心リング２ａとコンロッド３ａにより構成されるクランク機構と、偏心リング２ｂとコンロッド３ｂにより構成されるクランク機構とにより昇降運動を行う。すなわち、メインギヤ１１ａと１１ｂの回転によるクランク構造によって昇降する。

サーボモータ群２１ａのトルクは直接にメインギヤ１１ａに伝達され、サーボモータ群２１ｂのトクルは直接にメインギヤ１１ｂに伝達される。本実施例では、メインギヤ同士の同期化を図るためのギヤは設けられていない。このような構成で左右のメインギヤ１７ａと１７ｂの同期化、すなわち、スライドの加圧点の同期昇降が図られる。

また、サーボモータ群２１ａ、２１ｂはそれぞれが同一軸に複数のサーボモータが接続されている。図２の断面図は後述する図３（ａ）の場合である。

クランク機構はサーボモータ群２１ａ、２１ｂの正転、逆転、速度可変制御により自由に回転駆動されるので、クランク機構以外のスライドモーション、成形方法に適合する静止を含む加減速モーション、あるいは、正逆振り子モーションなど各種スライドモーションを自在に設定でき、これらの組み合わせや切替使用が可能である。このために、プレス成形体に対する成形精度の向上、生産性や適応性が拡大できる。サーボモータ群２１ａ、２１ｂのモータとしては、永久磁石を用いた同期モータや、巻線界磁を用いた同期モータ、誘導モータ、リラクタンスモータなどが利用できる。

さらに、このような交流モータでなく直流モータでもよい。ここでは、サーボモータ群２１ａ、２１ｂのモータは永久磁石同期モータとして説明する。また、図１はエキセンクプレスを例にとったが、クランク軸を持ってスライドを昇降させるクランクプレス装置でもよく、さらに、クランク構造でないリンクプレスやナックルプレスなど他の機構のものにも適用できる。本発明ではこのような構造によりスライドを昇降させる構造全部をクランク構造と称する（請求項１）。また、コンロッドは３ａ、３ｂの2組を示したが、さらに複数備えてもよい。

図３はサーボモータ群におけるサーボモータ接続の具体構成例を示す。図において、図１と図２の部品番号が同一のものは同一物を表わす。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のサーボモータ群２１ａは、２台のサーボモータが同じ出力軸２１ａｃまたは駆動軸２１ａｓに接続されている。接続のやり方は後述する。サーボモータ群２１ｂも同様に、２台のサーボモータが同じ出力軸２１ｂｃまたは駆動軸２１ｂｓに接続されている。

図３（ａ）、（ｂ）はドライブギヤ１２ａ，１２ｂの両側にモータを配置した例で、ドライブギヤ１２ａの両側にサーボモータ２１ａ１、２１ａ２が接続され、ドライブギヤ１２ｂの両側にサーボモータ２１ｂ１、２１ｂ２が接続されている。駆動軸が短くバランスのよい駆動が出来る。（ｂ）は（ａ）のモータ配置にメカブレーキ装置３１ａ、３１ｂを追加配置した例である。一方のサーボモータの反負荷側にブレーキ装置を配置している。（ｃ）はドライブギヤ１２ａの一方側にモータ２１ａ３、２１ａ４、ドライブギヤ１２ｂの一方側に２１ｂ３、２１ｂ４を配置した例で、モータ駆動軸のより短縮化が可能になる。（ｄ）は複数モータのステータ部とロータ部（図の破線部）を同一フレーム内に収納した例で、いわゆるタンデム構造のモータ２１ａ５、および、２１ｂ５を配置している。図示のように、外見上は１モータ駆動である。このような構造とすると、モータ連結部が短いのでさらなる小型化が可能となる。

図３は、同一駆動軸に２台のモータを接続した例を示すが、１つのモータ能力、あるいは当該プレス装置の駆動に必要な能力に応じてモータ台数を３台、あるいはそれ以上としてもよい。

プレス装置の所要能力から、モータ台数がさらに必要な場合、図1の他の方法として一つのメインギヤを駆動するサーボモータ駆動軸数を増加する、すなわち、例えば、メインギヤ１１ａに噛み合う１２ａとは別のドライブギヤを設け、この軸に複数のサーボモータを取り付けるようにしてもよい。

ブレーキ装置はスライドの停止保持や非常停止時に用いられる。その配置について、図３（ｂ）の例ではサーボモータ２１ａ２の反負荷側にブレーキ装置３１ａ、サーボモータ２１ｂ１の反負荷側にブレーキ装置３１ｂを配置している。ブレーキ装置は他の配置でもよい。例えば、ブレーキ装置３１ａはサーボモータ２１ａ１の反負荷側でもよい。また、ブレーキの能力から、各サーボモータ２１ａ１、２１ａ２、２１ｂ１、２１ｂ２の反負荷側全部に配置してもよい。さらに、メインギヤ１１ａと１１ｂにブレーキ専用のギヤを配置し、このギヤの軸にブレーキ装置を配置してもよく、あるいは、メインギヤにつながる軸に配置してもよい。ブレーキ装置の配置は、図３（ｃ）、（ｄ）に対しても同様に考えることができる。例えば、（ｃ）では、ブレーキ装置をドライブギヤとモータ配置と対称位置、すなわち、ドライブギヤから見て駆動軸のモータが接続されていない側にブレーキ装置を配置してもよい。

次に本発明の特徴である複数サーボモータの接続方法を説明する。永久磁石サーボモータには磁気回路の構造によるコギングトルク、あるいは電機子電流波形によるトルク脈動など、モータの回転位置に応じたトルク脈動が発生する。トルク脈動はスライド位置精度の悪化や応答性の低下、あるいは駆動時の騒音の原因になるので、小さいことが望ましい。
本発明では同一軸に複数のモータを接続するので、各モータの出すトルク脈動を打ち消すように接続することができる。すなわち、図３（ｃ）のようにモータを配置する場合、同一出力軸２１ａｃに２台のサーボモータを接続するとき、２つのサーボモータ２１ａ３と２１ａ４のトルク脈動の位相が逆になる回転位置に接続する。図４は２つのモータのロータの接続位相を変えてトルク脈動をなくす例で、図示のようにモータ２１ａ３のロータ２１ａ３ｒと、モータ２１ａ４のロータ２１ａ４ｒの磁極位置が互いに電気角で９０度違うように出力軸２１ａｃでの取り付け位相を調整する。モータ２１ａ３と２１ａ４のステータは同一構造のものを同一位置で配置する。

トルク脈動を低減する複数モータの配置としては、出力軸２１ａｃへのロータ磁極取付位相は同一とし、ステータ側で脈動が逆位相になるように接続してもよい。また、ステータの両方の位相を調整してもよい。モータ２１ｂ１と２１ｂ２でも同様に接続することができる。

図４は図３（ｃ）のモータ配置を例としたが、（ａ）や（ｄ）の配置でも同様に接続することができる。

図５は、２つのモータを上記説明したように接続したとき、２台のモータの発生トルクが回転位置によりどのように変化するか模式的に示す例である。この図の円周方向はトルクの大きさを示し、同一電流を流したとき、モータ軸の回転位置によってトルクがどのように変化するかを示す。実線Ａは一方のサーボモータ２１ａ３の発生トルクを示し、点線Ｂは他方のサーボモータ２１ａ４の発生トルクを示す。図は一回転で１２回の脈動がある例を示したが、実際はモータの構造により様々である。

駆動軸２１ａｓにはこの和のトルクが出力される。それぞれのモータのトルク脈動分が互いにキャンセルできるのでトルク脈動の非常に小さな駆動が実現できる。図の破線Ｓはこの様子を示す（２台のモータのトルクの和を１台に換算して示す。すなわち、各モータの発生トルクの和の１／２を示す）トルクである。図から分かるように、破線Ｓの脈動は非常に小さくなる。

同一駆動軸に３台のモータを接続するときは、３台の和でトルク脈動がなくなるように接続する。すなわち、図４のようにロータの軸への接続位相を調整するときは、それぞれのロータの磁極位相が電気角で１２０度の位相となるように接続する。４台以上でも同様に考えて接続をする。

このように接続するとトルク脈動が非常に小さな駆動システムが実現でき、同一駆動軸に複数モータを配置するのに適する接続である。

図６は２台のモータを図３（ｃ）、図４のように接続したときのサーボモータの制御系の構成例を示すブロック図である。図において、サーボモータ２１ａ３と２１ａ４が接続される出力軸の軸端にモータの回転位置を検出するエンコーダ６１ａが接続され、サーボモータ２１ｂ３と２１ａｂ４が接続される出力軸の軸端にモータの回転位置を検出するエンコーダ６１ｂが接続される。エンコーダ６１ａの回転信号は位置指令／位置／速度制御部６４に入力され、このエンコーダ６１ａが接続された駆動軸２１ａｓをマスター軸としてサーボモータ２１ａ３と２１ａ４、２１ｂ３と２１ｂ４の回転位置と回転速度、すなわちスライドの位置、速度が制御される。

位置指令／位置／速度制御部６４は、スライド位置指令からモータの回転位置／速度を演算して、時々刻々のモータの回転位置指令を発生し、これに基づいてモータの回転位置／速度の制御をし、各モータのトルク指令を演算する。位置指令／位置／速度制御部６４からのトルク指令は同一で、各モータを駆動するトルク制御部６２ａ３、６２ａ４、６２ｂ３、６２ｂ４に入力される。

トルク制御部６２ａ３、６２ａ４、６２ｂ３、６２ｂ４は同一構成で、各トルク制御部６２はトルク指令に応じて各モータに流れる電流制御を実施する。トルク制御部６２はトルク指令に応じた電流指令発生部、電流制御部、ＰＷＭ制御部、パワー素子から構成されるパワー制御部、モータに流れる電流を検出する電流検出部などから構成される。詳細構成は周知であるので省略する。

エンコーダ６１からの信号は各モータの磁極位置を検出する信号としても利用され、各トルク制御部６２に入力される。このとき、図４のように同一駆動軸に接続された２台のモータは位相調整されて接続されるので、駆動軸の回転位置に対するモータ磁極位置が異なる。このため一方のモータは位相調整部６３で位相調整されて入力される。なお、トルク制御部６２にエンコーダ位置とモータ磁極位置を合わせる機能があれば、位相調整部６３は不要である。

このように構成すると、駆動軸２１ａｓをマスター軸、駆動軸２１ｂｓをスレーブ軸としてマスター、スレーブ駆動が行なえ、各モータが同一トルクを出しながらバランスの良い運転ができる。また、上記説明のように同一軸に接続したモータはトルク脈動が小さくなるように接続されるので、トルク脈動の小さな駆動が実現できる。

ここで説明したように、同一軸に２台のモータが接続されるので、エンコーダはそれぞれのモータに持つ必要はなく、同じ軸では一つでよい。モータ毎にエンコーダをもつことも可能であるが、本実施例の方法より、エンコーダ数が低減され、また、検出用の配線削減ができるので、高信頼化ができる。

上記説明では、同一軸へのモータ接続はトルク脈動が小さくなるようにモータ自体の機械的位相差により接続するようにしたが、モータの位相差接続でトルク脈動を低減するのではなく、電気的制御にも可能である。すなわち、モータの回転位置によってトルク脈動は分かるので、脈動分を打ち消すように２台のモータそれぞれを利用して電流制御を行なってもよい。このとき、２台のモータでトルク脈動分を打ち消すための電流は同一ではなく、それぞれ違えて互い脈動分を打ち消すように電流を流すと効果がある。

図６のように構成すれば、万一、あるモータの制御部が異常停止のとき、例えば、サーボモータ２１ａ３の制御部に異常が生じたとき、サーボモータ２１ａ３の制御部だけを停止させ、他の正常なモータだけで容易に運転継続が出来る。停止したモータの接続される駆動軸は正常なモータで駆動されているので、モータ毎に駆動軸をもつ場合のように停止したモータの駆動軸がつれ回りされることがない。このため、信頼性の高い駆動ができる。

以上説明した本実施例のプレス構造は、メインギヤ同士を接続し、左右クランク構造の完全同期を図りながら同一駆動軸に複数モータを配置しているので、少ないギヤによる駆動が可能なために、構造が簡単、損失が小さい、小型化できる、慣性モーメントが小さく高応答な稼動が可能、ギヤバックラッシュによる精度低下が少ない、メインギヤにかかるトルクはモータ一組分だけでギヤ責務が小さい、さらに、トルク脈動が小さいので、スライド位置精度の向上、高応答、低騒音という効果がある。

図７は本発明の実施例２の構成図である。実施例１の構成に対し、中間ギヤを追加配置したのが特徴である。

偏心リング７０２ａの偏心部がコンロッド７０３ａの大径部の穴に係合している。コンロッド７０３ａの下端部はスライド７０１に連結されている。また、偏心リング７０２ｂの偏心部がコンロッド７０３ｂの大径部の穴に係合している。コンロッド７０３ａの下端部はスライド７０１に連結されている。

偏心リング７０２ａ、７０２ｂの一端にはそれぞれメインギヤ７１１ａ、７１１ｂが接続されている。メインギヤ７１１ａはサーボモータ群７２１ａの駆動軸に接続したドライブギヤ７１２ａに噛み合わされ、サーボモータ群７２１ａと接続される。また、メインギヤ７１１ｂはサーボモータ群７２１ｂの駆動軸に接続したドライブギヤ７１２ｂに噛み合わされ、サーボモータ群７２１ｂと接続される。さらに、メインギヤ７１１ａは中間ギヤ７１３ａと噛み合わされ、メインギヤ７１１ｂは中間ギヤ７１３ｂと噛み合わされ、中間ギヤ７１３ａと７１３ｂが噛み合わされている。このようにメインギヤ１１ａと１１ｂが互いに接続される。

このように左右のメインギヤ１１ａと１１ｂの同期化が図られる。図示の例では、メインギヤ７１１ａと７１１ｂは互いに逆方向の回転である。また、サーボモータ群７２１ａ、７２１ｂは後述するように同一軸に複数のモータが接続されている。

実施例１のプレス構成と比較して、中間ギヤ７１３ａ、７１３ｂの調整によりプレス装置におけるメインギヤ配置の自由度が高まり、より多様のプレス装置に適用できる。

図８はモータ接続の具体構成例を示す。図において、図７と部品番号が同一のギヤは同一物を表わす。

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のサーボモータ群７２１ａは同一モータ駆動軸７２１ａｓに２台のサーボモータが接続されている。サーボモータ群７２１ｂは同一モータ駆動軸７２１ｂｓに２台のサーボモータが接続されている。（ａ）、（ｂ）はドライブギヤ７１２ａ，７１２ｂの両側にモータを配置した例で、ドライブギヤ７１２ａの両側にサーボモータ７２１ａ１、７２１ａ２が接続され、ドライブギヤ７１２ｂの両側にサーボモータ７２１ｂ１、７２１ｂ２が接続されている。バランスよい駆動が出来る。

図８（ｂ）は（ａ）のモータ配置にメカブレーキ装置７３１ａ、７３１ｂを追加配置した例で、中間ギヤ７１３ａと７１３ｂの軸に接続している。実施例１のブレーキ配置も可能である。（ｃ）はドライブギヤ７１２ａの一方側にモータ７２１ａ３、７２１ａ４、および、ドライブギヤ７１２ｂの一方側にモータ７２１ｂ３、７２１ｂ４を配置した例で、モータ駆動軸のより短縮化が可能になる。（ｄ）は複数モータのステータ部とロータ部（図の破線）を同一フレーム内に収納した例で、いわゆるタンデム構造のモータ２１ａ５、および、２１ｂ５を配置している。図示のように、外見上は１モータ駆動である。このような構造とすると、モータ連結部が短いのでさらなる小型化が可能となる。

本実施例においても、実施例１と同様、同一軸にあるモータの接続、制御が行なえるので、トルク脈動の小さい駆動ができる。

図９は本発明の実施例３の構成図である。実施例１の構成に対し、中間ギヤにより２段減速としたのが特徴である。

偏心リング９０２ａの偏心部がコンロッド９０３ａの大径部の穴に係合している。コンロッド９０３ａの下端部はスライド９０１に連結されている。また、偏心リング９０２ｂの偏心部がコンロッド９０３ｂの大径部の穴に係合している。コンロッド９０３ａの下端部はスライド９０１に連結されている。偏心リング９０２ａ、９０２ｂの一端にはそれぞれメインギヤ９１１ａ、９１１ｂが接続されている。

メインギヤ９１１ａは中間小ギヤ９１４ａと噛み合わされ、その中間ギヤ軸に接続された中間大ギヤ９１３ａはドライブギヤ９１２ａと噛み合わされている。ドライブギヤ９１２ａはサーボモータ群９２１ａと接続される。また、メインギヤ９１１ｂは中間小ギヤ９１４ｂと噛み合わされ、その中間ギヤ軸に接続された中間大ギヤ９１３ｂはドライブギヤ９１２ｂと噛み合わされている。ドライブギヤ９１２ｂはサーボモータ群９２１ｂと接続される。

さらに中間小ギヤ９１５ａと９１５ｂは噛み合わされており、これを介してメインギヤ９１１ａと９１１ｂが互いに接続される。このように左右のメインギヤ９１１ａと９１１ｂの同期化が図られながらサーボモータ群９２１ａと９２１ｂによって駆動される。図示の例では、メインギヤ９１１ａと９１１ｂは互いに逆方向の回転である。また、サーボモータ群９２１ａ、９２１ｂは後述するように同一軸に複数のモータが接続されている。

実施例１や実施例２の構成と比較して、中間ギヤによりモータ駆動軸からのトルクが２段減速されてメインギヤ９１１ａ、９１２ｂを駆動するので、サーボモータ群９２１ａ、９２１ｂの高速化が可能となり、モータの小型化ができ、また、モータ軸から見た慣性モーメントが小さくなるので、高応答な制御ができる。

図１０はモータ接続の具体構成例を示す。図において、図９と部品番号が同一のギヤは同一物を表わす。

図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のサーボモータ群９２１ａは同一モータ駆動軸９２１ａｓに２台のサーボモータが接続されている。サーボモータ群９２１ｂは同一モータ駆動軸９２１ｂｓに２台のサーボモータが接続されている。（ａ）はドライブギヤ９１２ａ，９１２ｂの両側にモータを配置した例で、ドライブギヤ９１２ａの両側にサーボモータ９２１ａ１、９２１ａ２が接続され、ドライブギヤ９１２ｂの両側にサーボモータ９２１ｂ１、９２１ｂ２が接続されている。バランスよい駆動が出来る。

図10（ｂ）はドライブギヤ９１２ａの一方側にモータ９２１ａ３、９２１ａ４、および、ドライブギヤ９１２ｂの一方側に９２１ｂ３、９２１ｂ４を配置した例で、モータ駆動軸のより短縮化が可能になる。（ｃ）はドライブギヤごとに（ａ）のモータ配置と（ｂ）のモータ配置を採用した例で、モータとギヤ群全体での配置面積の縮小化ができる。（ｄ）は複数モータのステータ部とロータ部（図の破線部）を同一フレーム内に収納した例で、いわゆるタンデム構造のモータ９２１ａ５、および、９２１ｂ５を配置している。図示のように、外見上は１モータ駆動である。このような構造とすると、モータ連結部が短いのでさらなる小型化が可能となる。

本実施例においても、実施例１と同様、同一軸にあるモータの接続と、全モータの制御が行なえるので、トルク脈動の小さい駆動ができる。

図１１は本発明の実施例４の構成図である。実施例３の構成に対し、２段減速は同じであるが、メインギヤ同士を噛み合わせている点が特徴である。

偏心リング１１０２ａの偏心部がコンロッド１１０３ａの大径部の穴に係合している。コンロッド１１０３ａの下端部はスライド１１０１に連結されている。また、偏心リング１１０２ｂの偏心部がコンロッド１１０３ｂの大径部の穴に係合している。コンロッド１１０３ａの下端部はスライド１１０１に連結されている。偏心リング１１０２ａ、１１０２ｂの一端にはそれぞれメインギヤ１１１１ａ、１１１１ｂが接続されている。

メインギヤ１１１１ｂは、中間小ギヤ１１１４と噛み合い、その中間ギヤ軸に接続された中間大ギヤ１１１３はドライブギヤ１１１２ａと噛み合い、さらに、ドライブギヤ１１１２ｂと噛み合っている。ドライブギヤ１１１２ａは駆動軸によってサーボモータ群１１２１ａと接続され、ドライブギヤ１１１２ｂは駆動軸によってサーボモータ群１１２１ｂと接続される。また、メインギヤ１１１１ａはメインギヤ１１１１ｂと接続される。

このように左右のメインギヤ１１１１ａと１１１１ｂは互いに同期化を図りながら、サーボモータ群１１２１ａ、サーボモータ群１１２１ｂによって駆動される。サーボモータ群１１２１ａ、１１２１ｂはこれまでの実施例と同じように同一軸に複数のモータが接続されている。サーボモータ群１１２１ａ、１１２１ｂの具体配置はこれまでの例と同様にできる。

実施例３と比較して、中間ギヤの数が少ないので簡易な形でモータ駆動軸からのトルクが２段減速されてメインギヤ１１１１ａ、１１１２ｂに伝達される。

実施例１や実施例２の構成と比較して、中間ギヤによりモータ駆動軸からのトルクが２段減速されてメインギヤを駆動するので、サーボモータ群の高速化が可能となり、モータの小型化ができ、また、モータ軸から見た慣性モーメントが小さくなるので、高応答な制御ができる。

本実施例においても、実施例１と同様、同一軸にあるモータの接続と、全モータの制御が行なえるので、トルク脈動の小さい駆動ができる。

図１２は本発明の実施例５の構成図である。実施例３の構成に対し、さらに他の中間ギヤ方式により２段減速としたのが特徴である。

偏心リング１２０２ａの偏心部がコンロッド１２０３ａの大径部の穴に係合している。コンロッド１２０３ａの下端部はスライド１２０１に連結されている。また、偏心リング１２０２ｂの偏心部がコンロッド１２０３ｂの大径部の穴に係合している。コンロッド１２０３ａの下端部はスライド１２０１に連結されている。偏心リング１２０２ａ、１２０２ｂの一端にはそれぞれメインギヤ１２１１ａ、１２１１ｂが接続されている。

メインギヤ１２１１ｂは、中間小ギヤ１２１４ｂと噛み合わされ、その中間ギヤ軸に接続された中間大ギヤ１２１３は、ドライブギヤ１２１２ａと噛み合い、さらに、ドライブギヤ１２１２ｂと噛み合っている。ドライブギヤ１２１２ａは駆動軸によってサーボモータ群１２２１ａと接続され、ドライブギヤ１２１２ｂは駆動軸によってサーボモータ群１２２１ｂと接続される。

また、メインギヤ１２１１ａは、中間小ギヤ１２１４ａと噛み合い、さらに、中間小ギヤ１２１４ｂと噛み合っている。このように左右のメインギヤ１２１１ａと１２１１ｂは互いに同期化を図りながら、サーボモータ群１２２１ａ、サーボモータ群１２２１ｂによって駆動される。サーボモータ群１２２１ａ、１２２１ｂはこれまでの実施例と同じように同一軸に複数のモータが接続されている。サーボモータ群１２２１ａ、１２２１ｂの具体配置はこれまでの例と同様にできる。

実施例４と比較して、中間ギヤ１２１４ａを介することにより、メインギヤのフレキシブルな配置が可能となる。

実施例１や実施例２の構成と比較して、中間ギヤによりモータ駆動軸からのトルクが２段減速されてメインギヤを駆動するので、サーボモータ群の高速化が可能となり、モータの小型化ができ、また、モータ軸から見た慣性モーメントが小さくなるので、高応答な制御ができる。

本実施例においても、実施例１と同様、同一軸にあるモータの接続と、全モータの制御が行なえるので、トルク脈動の小さい駆動ができる。

上記の実施例で互いに組み合せ可能なものは適宜組み合せて実施できるのは言うまでもない。

１、７０１、９０１、１１０１、１２０１…スライド
２、７０２、９０２、１１０２、１２０２…偏心リング
３、７０３、９０３、１１０３、１２０３…コンロッド
１１、７１１、９１１、１１１１、１２１１…メインギヤ
１２、７１２、９１２、１１１２、１２１２…ドライブギヤ
７１３、９１３、９１４、１１１３、１１１４、１２１３、１２１４…中間ギヤ
２１、７２１、９２１、１１２１、１２２１…サーボモータ
３１、７３１…ブレーキ装置
６１…エンコーダ
６２…トルク制御部
６３…位相調整部
６４…位置指令／位置／速度制御部。

Claims (8)

1. 複数のクランク構造により昇降されるスライドと、
   前記複数のクランク構造を互いに直接、または、間接に接続するギヤトレインと、
   前記ギヤトレインに接続する複数のサーボモータ軸をもつサーボプレス装置において、
   前記各サーボモータ軸に複数のサーボモータを直接取り付けることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置。
2. 請求項１記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、
   前記クランク構造はメインギヤに接続されており、メインギヤはサーボモータ軸に接続されたドライブギヤと接続され、
   メインギヤは直接に、または、中間ギヤを介して互いに接続されることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置。
3. 請求項１記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、
   前記クランク構造はメインギヤに接続されており、メインギヤは中間ギヤを介してサーボモータ軸に接続されたドライブギヤと接続され、
   メインギヤは直接に、または、中間ギヤを介して互いに接続されることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、
   サーボモータ軸への複数のサーボモータの取り付けは、前記ギヤトレインに接続するサーボモータ軸に取り付けたドライブギヤの両サイドおよび／または一方側に配置することを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、
   サーボモータ軸への複数のサーボモータの取り付けは、同一フレームを有するタンデム構造とすることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、
   サーボモータ軸への複数のサーボモータの取り付けは、互いのモータのトルク脈動を打ち消すように回転軸方向に位相差をもって取り付けることを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、
   サーボモータ軸に取り付けたエンコーダにより、概サーボモータ軸に取り付けた複数のサーボモータを制御することを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置。
8. 請求項７記載の複数モータ駆動のサーボプレス装置において、
   前記複数のサーボモータ軸うちの一つをマスター軸として複数のサーボモータを制御することを特徴とする複数モータ駆動のサーボプレス装置。

Images