JP3029858B2

JP3029858B2 - パンチプレス

Info

Publication number: JP3029858B2
Application number: JP2298886A
Authority: JP
Inventors: 宜孝有馬
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1990-11-06
Publication date: 2000-04-10
Anticipated expiration: 2015-04-10
Also published as: JPH04172133A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、プレスストローク用の電動式駆動装置お
よびパンチ回転用の電動式駆動装置によってボールねじ
を上下動および回転させ、ワークのパンチング加工を行
うようにしたパンチプレスに関する。

（従来の技術）従来のパンチプレスにおける駆動は、ストロークを一
定とした偏心軸によって、クラッチブレーキを使用し
た、いわゆるメカプレスによるもの、または、ストロー
クを一定とした油圧シリンダ装置によるもの、あるいは
ストロークを可変とした油圧サーボによるものなどが知
られている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来の技術では、メカプレスによる場
合はストローを可変しようとすると、そのため構造が複
雑となる。また、ストロークを一定とした油圧シリンダ
装置あるいはストロークを可変とした油圧サーボによる
ものでは、油圧発生装置を設備することが必要となり、
そのため、油圧操作のためのメンテナンスを、しばしば
行なわなければならなくなり、また、油の温度変化によ
る特性変化が起こり、さらに油のもれが生じ、そのため
に多大の労力が必要となるなどの課題があった。

この発明の目的は上記課題を改善するため、パンチプ
レスの駆動手段を全電気式としたため、全体構造の複雑
さ、油圧発生装置の設置による油圧操作のためのメンテ
ナンスの必要性，油の温度変化による特性変化の発生お
よび、そのための多大の労力の消費などの従来の課題を
解消するようにしたパンチプレスを提供することにあ
る。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）前述のごとき問題に鑑みて、本発明は、パンチプレス
の上部フレームにラム駆動装置のナット支承ハウジング
を設け、このナット支承ハウジング内にラセン溝および
軸方向溝を周囲に形成したボールねじを垂直に設け、こ
のボールねじにおけるラセン溝に回転自在に螺合したボ
ールねじナットと軸方向溝に上下動自在に係合したスプ
ラインナットとを、前記ナット支承ハウジングに回転自
在に設け、このナット支承ハウジングにボールねじを回
転かつ固定自在のボールねじ入力用モータを設けるとと
もに、スプラインナットを回転かつ固定自在のスプライ
ン入力用モータを設け、前記ボールねじの下部をラムの
上部に連結した構成である。

（実施例）以下、本発明の一実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明の理解を容易にするため、本発明が実施
されるパンチプレスの全体的構成について説明する。

さて、第４図を参照するに、本発明が実施され得るパ
ンチプレス１において、パンチ３、ダイ５およびラム７
などを支承するＣ型形状のフレーム９は、箱型状の下部
フレーム11の後方、すなわち第４図においては右側に設
けられた中間フレーム13および該中間フレーム13上に設
けられた箱型状の上部フレーム15から構成されている。

上部フレーム15と下部フレーム11間のふところ部にあ
って、Ｃ型形状のスワンネックホルダ17を下部フレーム
11上に例えば溶接などで固定して設けてある。

下部フレーム11の先端側第４図において左側端部にダ
イ５が装着してある。ダイ５の上方にあって、スワンネ
ックホルダ17の先端側にパンチ３が装着されている。

パンチ３とダイ５は対をなす金型であるから、両者と
も垂直上に芯合せしめて設けられている。第４図におい
て上部フレーム15の左側先端部にはラム駆動装置19が設
けられ、該ラム駆動装置19の下部にはラム７が取付けら
れていて上下に昇降可能である。

下部フレーム11の手前側、すなわち下部フレーム11の
左側には、ベッド21が配置されて、下部フレーム11と溶
接などで一体化されている。

ベッド21上には、案内部材23が載置され、該案内部材
23にはレール（図示省略）がＹ軸方向に延在されてい
る。キャレッジベース25の下部にＹ軸方向（パンチプレ
ス１の長手方向）へ延在して取付けられているスライダ
部材27が前記レールに案内されてＹ軸方向に移動可能と
なっている。

すなわち、第４図においてベッド21の左側端にあっ
て、Ｘ軸方向（Ｙ軸と直角方向）のほぼ中央部にＹ軸モ
ータM_Yが取付けられている。Ｙ軸モータM_Yからの回転が
ギヤ（図示省略）などを介して送りねじ29に伝達され
る。

送りねじ29には前記キャレッジベース25が取付けら
れ、送りねじ29の回転によりキャレッジベース25がＹ軸
方向に移動されるのである。

キャレッジベース25を案内している複数本、例えば本
実施例では２本の案内部材23におけるＸ軸方向のほぼ中
央部にＸ軸モータ31が取付けられている。該Ｘ軸モータ
31にはＸ軸方向に沿って送りねじ33が延在して設けら
れ、該送りねじ33にキャレッジ35の一端部が取付けられ
ている。

キャレッジベース25の基部25Mにあって、第４図にお
いて右側寄りにＸ軸方向に沿って案内部材37が延在して
設けられ、しかも、該案内部材37には複数本、例えば本
実施例では２本のレールがＸ軸方向に延在して取付けら
れている。

キャレッジ35の下部には図示省略のスライダ部材が支
承されていて、そのスライダ部材が前記レールに案内さ
れてＸ軸方向に移動されるようになっている。

したがって、Ｘ軸モータ31の回転が送りねじ33に伝達
され、キャレッジ35の下部に支承されたスライダ部材が
レールに案内されることによってキャレッジ35がＸ軸方
向に移動されるのである。

キャレッジ35にはワークＷを把持するためのクランプ
39が設けられている。

詳細に説明すると、第４図に示すように、キャレッジ
35の右側に例えば２個のクランプ39が設けられている。
そして、ワークＷが第４図において手前側から搬入され
て後方側に設けてある位置決め用ストッパ（図示省略）
に当接して位置決めした後、クランプ39によりクランプ
されるのである。

ベッド21の両側に設けられた可動テーブル（図示省
略）間には、ワークＷを支持するためのキャタピラテー
ブル41が設けれている。キャタピラテーブル41は、ベッ
ド21の両側において左右側に設けられた複数個、例えば
４個のスプロケットホイール43に巻回されている。

したがって、Ｙ軸モータM_Yによりキャレッジベース25
がＹ軸方向に移動することにより可動テーブルと同様に
キャタピラテーブル41もＹ軸方向に移動される。

加工されたワークＷを搬出する場合には、キャレッジ
ベース25を第４図において、Ｙ軸方向の右方へ移動させ
て中間フレームの後側の切欠部45よりワークＷを機外へ
搬出するのである。

次に、ラム７を昇降させるラム駆動装置19が上部フレ
ーム15の先端側、とくに第４図において左側に設けられ
ている。

ラム駆動装置19は第３図に示すように、ボールねじ入
力用サーボモータ47とスプライン入力用サーボモータ49
の２系統の動力によってて駆動される。

ラム駆動装置19は第３図に示すように、ナット支承ハ
ウジング51の中央にボールねじ53がナット支承ハウジン
グ51を貫通して設けられ、その上方外部にボールねじ入
力用プーリ55が、また、下方外部にスプライン入力用プ
ーリ57が回転自在に設けられており、ボールねじ入力用
プーリ55は、ボールねじ入力用サーボモータ47の先端に
固定された主動用プーリ59と、また、スプライン入力用
サーボモータ49の先端に固定された主動用プーリ61と、
それぞれの間にエンドレス状に張設されたベルト63、ま
たは65によってボールねじ53は、相対的に上下方向に昇
降動される。

ボールねじ53は、上記したようにナット支承ハウジン
グ51内に取付けられたボールねじナット71およびスプラ
インナット73に設けられたサポートベアリング75によっ
て支承されている。

第１図に示すようにサポートベアリング75は、それぞ
れシール材77によって気密が保たれ、ボールねじ53の昇
降動は円滑に行われる。

ボールねじ53の下端は、ラム７の上端にボルト79によ
って固定されたコネクティングロッド81に取付けられ
る。

また、第３図に示すように、ボールねじ53の保護パイ
プ83に回転位置検出85を固定し、これにボールねじ53の
回転位置を検出するための回転位置検出センサ87を取付
ける。

また、ボールねじ53の上部にボールねじ53の昇降位置
を検出するストローク位置検出リニアスケール89が設け
られている。

該ラム駆動装置19は、第４図より明らかなように、ナ
ット支承ハウジング51に形成されたフランジ91を上部フ
レーム15の左端に設けられたブラケット15Dに載置し、
ボルト95によって強固に固定される。

上記第１図は、ボールねじナットとスプラインナット
の入力用プーリを外−外に組付けた実施例である。この
実施例ではハウジングの長さは最少に押えられる。

また、第２図は第１図の他の実施例であってボールね
じナット用プーリをハウジング内に組付けた構成であ
る。

この実施例は、第１図の実施例とは多少の設計変更は
あるが、その構成は殆んど変りなく、また作用、効果も
同様であるので同一、あるいは関連部品は同一の部品番
号を付し、その説明は省略す。

前記ボールねじ53にはラセン溝67が形成されていると
ともに軸方向のスプライン溝69も形成されている。

そして上記ラセン溝67にはボールねじナット71が回転
自在に螺合してあり、かつスプライン溝69にはスプライ
ンナット73が軸方向へ相対的に上下動自在に係合されて
いる。

上記ボールねじナット71およびスプラインナット73
は、前記ナット支承ハウジング51内に、それぞれ回転自
在に支承されている。

そして、ボールねじナット71にはボールねじ入力用プ
ーリ55が取付けてあり、このプーリ55とボールねじ入力
用サーボモータ47の主動プーリ59との間にはベルト63が
掛回してある。また、スプラインナット73にはスプライ
ン入力用プーリ57が取付けてあり、このプーリ57とスプ
ライン入力用サーボモータ49の主動プーリ61との間には
ベルト65が掛回してある。

以上のごとき構成において、ボールねじ入力用サーボ
モータ47を停止してボールねじナット71を固定状態に保
持してスプラインナット73を適宜に回転せしめると、ボ
ールねじ53も同時に回転される。

したがって、ボールねじナット71、ナット支承ハウジ
ング51を介してボールねじ53が上下方向へ比較的高速で
移動することとなる。

逆に、スプライン入力用サーボモータ49を停止状態に
保持してスプラインナット73が停止状態にあるときに、
ボールねじ入力用サーボモータ47を回転駆動してボール
ねじナット71を回転せしめると、ボールねじ入力用プー
リ55と主動用プーリ59とよりなる減速機構により、ボー
ルねじナット71の回転は、スプラインナット73の場合に
比較して極めて低速となる。したがって、ボールねじ入
力用サーボモータ47の回転時には、ボールねじ53は上下
方向へ低速で上下動することとなる。

ところで、ボールねじ入力用サーボモータ47、スプラ
イン入力用サーボモータ49をともに回転駆動して、ボー
ルねじナット71とスプラインナット73とを同方向へ等速
で回転せしめるときには、ボールねじナット71とボール
ねじ53と一体的に回転するので、ボールねじナット71は
ボールねじ53に対して上下方向に移動することなく停止
状態にある。そこで、ボールねじナット71とスプライン
ナット73との間に回転速度差を与えるとボールねじ53は
上下方向に微速度で移動することとなる。

また、ボールねじナット71とスプラインナット73とを
互に逆方向へ回転せしめるときには、ボールねじ53は上
下方向へ、より高速で移動するものである。

したがって、ボール入力用サーボモータ47、スプライ
ン入力サーボモータ49の回転速度の制御範囲が比較的小
さい場合であっても、ボールねじ53の上下方向への移動
速度を広範囲に亘って変化せしめることができるもので
ある。

以上の第１および第２図の実施例で説明したユニット
をプレス駆動部に、そのまま移したのが第３図に示す構
成である。

（ａ）パンチ打抜きのみのとき。

スプライン入力用（パンチ回転用）サーボモータ49を
ロックすると、スプラインナット73、スプライン入力用
プーリ57は固定される。

ボールねじ入力用（プレスストローク用）サーボモー
タ47を回転（正，逆回転）させたことにより、ボールね
じ53は回転しないが、ボールねじナット71が回転し、ボ
ールねじ53は昇降移動する。

例として、サーボモータ47が例えば正回転するとボー
ルねじ53は下降する。

また、サーボモータ47が逆回転するとボールねじ53は
上昇する。

（ｂ）オートインデックス打抜きのとき。

上記プレス運動のとき、上死点にきたとき、プレスス
トローク用のサーボモータ47をロックする。そうすると
ボールねじナット71が固定するので、パンチ３、ダイ５
の回転用サーボモータを運転させて金型を任意の位置に
位置決めし、再びプレス運動を行う。

以上のようにオートインデックス加工が可能となる。

下記は、このオートインデックス加工のマトリックス
を表したものである。

また、メカプレスにはないが、第３図に示された構成
ではストローク可変ができ、また、サーボモータにより
ラムのストロークを行なうので速度も可変となり、この
タイプの加工パターンを本発明の電気式ボールねじパン
チプレスでも可能となる。

上記ボールねじ入力用サーボモータ47、スプライン入
力用サーボモータ49は、例えばNC装置（図示省略）のご
とき適宜の制御装置の制御のもとに上下動または正逆回
転されるものであって、それぞれ回転の制御が自在であ
ると共に、例えばサーボロック等によって固定自在なも
のである。

次に、ラム７の上下動の精度を向上し、この加工精度
を向上するために、本実施例において、ラム７のガイド
装置は第３図および第４図に示されるように構成されて
いる。

すなわち、ラム７の上下動が、プレス作動におけるフ
レーム９の開きに影響されないように、ラム７は別フレ
ームのスワンネックホルダ17の上腕25Tにガイドされて
いる。該上腕25Tの上下には上部サポート部材97、下部
サポート部材99が装着されている。

そして、ラム７の周囲には、ボールブッシュ101を介
して歯車103を備えた部材105が設けられている。

歯車103には、第４図に示されているように、中間フ
レーム13に取付けられた金型回転用駆動モータ107によ
り回転される主動歯車シャフト109と噛合している。

また、歯車103はスワンネックホルダ17の上腕25Tに対
し複数個のニードルベアリング111を介してクリアラン
スを生じることなく回転自在に支承されている。このニ
ードルベアリング111は上下の前記サポート部材97,99に
よって保持されている。

ラム７の下端部には、パンチホルダ113が例えば、ボ
ルト115で締結されている。

パンチホルダ113には、パンチ３が不動状態に強固に
取り付けてあり、また、ストリッパプレート117が取り
付けてある。該ストリッパプレート117はストリッパプ
レートホルダ119で支承され、そのストリッパホルダ119
とパンチホルダ113とはスプリング121を介設してピン12
3で保持している。

すなわち、ワークＷにパンチプレス加工を施した際、
ワークＷがパンチ３と一緒に持ち上げるのを防止するた
めに、スプリング121の付勢力でストリッパプレート117
を下方へ押圧しているのである。

上記構成により、金型回転駆動用モータ107を駆動さ
せると、パンチ３は主動歯車シャフト109によってラム
７を介して回転され、後述する同一寸法のダイ５と共に
種々の方向に割出されて下降されることになる。

なお、ラム７の上部に、コネクティングロッド81の下
端に複数のボルト125などで締結されたバックアッププ
レート127のスロット129に回転自在に支承されている。
ラム７の上方周囲はカバー部材131でカバーされ、カバ
ー部材131は前記バックアッププレート127に複数のボル
ト125が締結されている。

ラム７上に、わずかな隙間を介してストライカ133が
設けられ、さらにストライカ133上にはシャープレート1
35がバックアッププレート127に設けられている。しか
も、ストライカ133の底面は球形状に形成してあって、
プレス動作におけるフレームの口開きの影響を防いでい
るのである。

一方、ダイ５は、前記スワンネックホルダ25の下腕25
Dにガイドされて支承されている。

より詳細には、ダイ５はダイホルダ137に支承され、
ダイホルダ137は、歯車139に支持されている。

歯車139は複数の例えば３個のベアリング141を介して
スワンネックホルダ25の下腕25Dに支承してある。

歯車139は、第４図に示している前記金型回転駆動モ
ータ107の主動歯車シャフト109にベルトのごとき連結材
143を介して他方の主動歯車シャフト145が連結されてい
る。

この主動歯車シャフト145は歯車139に噛合されてい
る。

上記構成により、金型回転用駆動モータ107を駆動さ
せるとラム７の主動歯車シャフト109、連結材143を介し
てダイ５の主動歯車シャフト145が回転して歯車139が前
記歯車103とともに回転してダイ５が回転されることに
なる。ダイ５はパンチ３と同時に連動して同方向に回転
し、割り出されて加工される。

ダイ５は、ダイホルダ137に適宜な保持手段147で保持
される。

また、ダイ５を回動させるウォームギヤ139は、ウォ
ームギヤ139と噛合したウォームギヤ149が主動歯車シャ
フト145を介してダイ回転用サーボモータ151によって駆
動される。

このウォームギヤ139を包設したスワンネックホルダ2
5の下腕25Dによって下部フレーム11にボルト153により
固定される。

また、主動歯車シャフト145の上部に回転位置検出ド
グ155を固定し、この回転位置検出ドグ155に、ダイ５の
回転位置を検出するためのダイ回転位置検出センサ157
を取付ける。

以上説明してきたように、この実施例のパンチプレス
では、（１）ボールねじ入力用サーボモータ47を停止してボー
ルねじナット71を固定状態に保持してスプラインナット
73を適宜に回転せしめるとボールねじ53も同時に回転さ
れる。

したがって、ボールねじナット71、ナット支承ハウジ
ング51を介してボールねじ53が上下方向へ比較的高速で
移動する。

（２）また、上記とは逆に、スプライン入力用サーボモ
ータ49を停止状態に保持してスプラインナット73が停止
状態にあるときに、ボールねじ入力用サーボモータ47を
回転駆動してボールねじナット71を回転させるとボール
ねじ入力用プーリ55と主動用プーリ59とよりなる減速機
構により、ボールねじナット71の回転は、スプラインナ
ット73の場合に比較して極めて低速となる。

したがって、ボールねじ入力用サーボモータ47の回転
時には、ボールねじ53は低速で上下動する。

（３）さらに、ボールねじ入力用サーボモータ47、スプ
ライン入力用サーボモータ49をともに回転駆動して、ボ
ールねじナット71とスプラインナット73とを同方向へ等
速で回転せしめるときには、ボールねじナット71とボー
ルねじ53と一体的に回転するので、ボールねじナット71
はボールねじ53に対して上下方向に移動することなく停
止状態となる。

そこで、ボールねじナット71とスプラインナット73と
の間に回転速度差を与えると、ボールねじ53は上下方向
へ微速度で移動する。

（４）また、ボールねじナット71とスプラインナット73
とを互いに逆方向へ回転せしめるときには、ボールねじ
53は上下方向へ、より高速で移動する。

したがって、ボールねじ入力用サーボモータ47、スプ
ライン入力用サーボモータ49の回転速度の制御装置が比
較的小さい場合であっても、ボールねじ53の上下方向へ
の移動速度を広範囲に亘って変化せしめることができ
る。

このような構成とするこによって、パンチプレス全体
構成が簡素化され、油圧を用いないための油圧発生装置
が不要となり、そのため、油圧操作のためのメンテナン
スを必要とせず、また、油の温度変化によるプレスコン
トロールの特性変化がなくなり、また油の漏洩防止を配
慮する必要もなくなる。

また、ボールねじ、スプラインによりオートインデッ
クス加工も実現でき、さらにストローク量やストローク
のスピードをサーボモータによって制御できるので、ラ
ムコントロールによりパンチ打抜き音を低減させること
もできる。

したがって、これまでの無駄な労力の消費を解消させ
ることができる等の効果をあげることができる。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることな
く、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実
施しうるものである。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、こ
の発明によれば、ボールねじのラセン溝に螺合したボー
ルねじナットを回転するためのボールねじ入力用サーボ
モータと、ボールねじの軸方向のスプライン溝に係合し
たスプラインナットを回転するためのスプライン入力用
サーボモータとを適当に制御、使用したパンチプレスと
することによって、パンチプレス全体構造が簡素化さ
れ、油圧を用いないため油圧発生装置が不要となり、そ
のため、油圧操作のためのメンテナンスを必要とせず、
また、油の温度変化によるプレスコントロールの特性変
化がなくなり、また油の漏洩防止を配慮する必要もなく
なる。

また、ストローク量やストロークのスピードをホーザ
モータによって制御できるので、ラムコントロールによ
りパンチ打抜き音を低減させるこもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のラム駆動装置要部の正面断面図、第２
図は第１図の他の実施例の正面断面図、第３図は一連し
たパンチング加工部設備を示す正面図（第４図のIII矢
視図）、第４図は、本発明の装置が適用されるパンチプ
レスの平面図である。１……パンチプレス、３……パンチ５……ダイ、７……ラム９……フレーム、19……ラム駆動装置 47……ボールねじ入力用サーボモータ 49……スプライン入力用サーボモータ 51……ハウジング、53……ボールねじ 55……入力用プーリ、67……ラセン溝 69……スプライン溝、71……ボールねじナット 73……スプラインナット、133……ストライカ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パンチプレスの上部フレームにラム駆動装
置のナット支承ハウジングを設け、このナット支承ハウ
ジング内にラセン溝および軸方向溝を周囲に形成したボ
ールねじを垂直に設け、このボールねじにおけるラセン
溝に回転自在に螺合したボールねじナットと軸方向溝に
上下動自在に係合したスプラインナットとを、前記ナッ
ト支承ハウジングに回転自在に設け、このナット支承ハ
ウジングにボールねじを回転かつ固定自在のボールねじ
入力用モータを設けるとともに、スプラインナットを回
転かつ固定自在のスプライン入力用モータを設け、前記
ボールねじの下部をラムの上部に連結したことを特徴と
するパンチプレス。