JP3186426U - プレス機械 - Google Patents

Abstract

【課題】２個のサーボモータを装着してより高速化を図るとともに、このタイプのプレス機械であってもスティック解除を行なえるプレス機械を提供する。
【解決手段】プレス機械１は、クラウン２Ａ、コラム２Ｂ、ベッド２Ｃからなるフレーム２と、クラウン内に回転可能に支持されるクランクシャフト３と、クランクシャフト３に連結されるスライド４とを備える。クランクシャフト３の両端の延長線上に、同じ容量のサーボモータ５Ａ、５Ｂを、カップリング６、６を介して取り付ける。一対のサーボモータ５Ａ、５Ｂをマスタースレーブ運転で行なう。一方のサーボモータ５Ａ付近のクランクシャフト３と端部には、クランクシャフト３とともに回転する手回しカラー１０を装着し、他方のサーボモータ５Ｂ付近のクランクシャフト３の端部には、クランクシャフト３とともに回転するブレーキディスク１２を装着する。
【選択図】図１

Description

本考案は、クランクシャフトの両端に一対のサーボモータを備えたプレス機械であって、さらにスティック解除機能を備えたプレス機械に関する。

プレス機械は、回転運動を行なうクランクシャフトと往復直線運動を行なうスライドを備え、クランクシャフトとスライドを接続するコネクションロッドを備えて回転運動を直線運動に変換するように構成されている。一般にクランクシャフトは、フレームに支持されたモータにより、フライホイールとクラッチ機構を介して回転可能に構成されていた。しかし、近年、高速化及びプレス加工の多様化を目的とするために、クランクシャフトをサーボモータによって回転駆動する傾向が増加している。クランクシャフトの回転駆動をサーボモータで行うようになると、従来から構成されていた、フライホイールやクラッチ機構を備える必要はなく、直接クランクシャフトを回転することが可能となっていた。したがって、サーボモータで直接クランクシャフトの回転指令を行なえるので、クラッチの切り換えに係る時間を短縮でき高速化に適していた。

従来、サーボモータで駆動されるプレス機械のうち、クランクシャフトがシングルクランク（１ポイント）スライド駆動で構成されているプレス機械では、クランクシャフトはプレス機械に対して前後方向、つまりワークの搬送方向に対して直交する方向に配置されている。この場合、サーボモータはクランクシャフトの後端側に取り付けられていた。

クランクシャフトがダブルクランク（２ポイント）スライド駆動で構成されているプレス機械では、クランクシャフトをプレス機械の前後方向に向けて２本並設し、それぞれのクランクシャフトの後端側にサーボモータを装着するか、あるいは、１本のクランクシャフトにサーボモータを装着してギアを介して２本のクランクシャフトを回転駆動するように構成していた。２本のクランクシャフトを並設した構成において、それぞれのクランクシャフトにサーボモータを装着する場合は、同期運転が難しくメカニカルな要因によるトラブルとなるおそれがあることからサーボモータ駆動による高速で運転できても更なる高速化には適していなかった。また、ギアを介して２本のクランクシャフトを駆動する場合は、部品点数が多くなってコストを高くするとともに、クランクシャフトの片側にサーボモータを取り付けることから、重量によるアンバランスが生じて、高速回転での運転は困難となっていた。そのため、サーボモータを使用してプレス機械を駆動する場合、如何にして構成すれば更なる高速化を図れるかが検討課題として挙げられてきた。

この場合、更なる高速化を求めるためには、瞬時に高速回転に起動させたり、一気に停止させたりする必要があることから、起動トルクや停止トルクが加工トルクより大きくなる。そのため、大きな容量のサーボモータを使用することが考えられるものの、このことは、多くの時間を要する加工トルクには無駄となることが多い。大きな容量のサーボモータをプレス機械に搭載することは、重量が大きくなるとともに、重量バランスを不安定にすることから、逆に更なる高速化を妨げることになっていた。

例えば、２個のサーボモータを使用するプレス機械は、特許文献１に示されている。このプレス機械では、打ち抜き速度を負荷に応じて自動的に加減することで、低騒音化と作業効率との両立を図るサーボドライブシステムとして構成されているものの更なる高速化を求めることに関しては開示若しくは示唆されていなかった。

したがって、本願考案のプレス機械の一つの目的は、サーボモータを使用するプレス機械の更なる高速化を達成することにある。

一方、サーボモータでクランクシャフトを回転駆動するタイプのものであっても、プレス加工中に過負荷が生じると、例えば、金型の打ち抜きピンがワークに食いついてしまう、所謂、スティックを起こすことになってしまう。スティックを解消するには、従来のプレス機械のうち、機械的解消法では、スティックピンを使用してフライホイールを手動で逆回転させ、また、油圧式では、スライドのダイハイト調整装置にオーバプロテクタを構成し、スティック発生時に、オーバプロテクタの圧力を人為的に下げることによってスティックを解消していた。また、特許文献２に示すように、加工時に電動サーボモータに第１のトルク制限値によるトルク制限をかけ、スティック発生時に第１のトルク制限値より大きい第２のトルク制限値によるトルク制限をかけて電動サーボモータを逆回転させるように電気的に解消することも行なわれていた。

特許第３７９０２３１号公報 特開２００４−１７４５６２公報

しかし、サーボモータを使用しているプレス機械には、フライホイールがないため、スティックピンによるスティック解除ができない。また、オーバロードプロテクタを構成するものでは、油圧室を構成するためその構成が複雑でしかもスペースをとることからコストを高くしてしまう。さらに、特許文献２による電気的な解消では、容量の大きいモータを使用するため高速化には適応しない。

したがって、ワーク搬送方向に支持されたクランクシャフトの両端にサーボモータを取り付けて更なる高速化を求めるプレス機械であっても、簡単にしかも容易にスティック解除できることが望まれていた。

本願考案は、上記の課題を解決するものであり、サーボモータで駆動される高速タイプのプレス機械で更なる高速を図るとともに、サーボモータを使用するプレス機械であってもスティック離脱操作をできるように構成したプレス機械を提供するため、以下のように構成するものである。すなわち、
請求項１記載の考案は、上下方向に往復運動するスライドを駆動しワークの搬送方向に沿って両端がフレームに支持されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトに形成されたクランクピン部に回動可能に配設されたコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドに一端が回動可能に連結されて他端が前記スライドに支持されたプランジャーと、前記スライドの上下往復運動を案内するガイドポストと、を備えたプレス機械であって、前記クランクシャフトの両端の延長線上には、カップリングを介してそれぞれ同じ容量で構成されたサーボモータが一対連結されるとともに、前記クランクシャフトのいずれか一方の端部には、ブレーキディスクが前記クランクシャフトの回転とともに回転可能に装着されることを特徴とするものである。

これによれば、クランクシャフトに装着された一対のサーボモータを駆動させるため、一対のサーボモータのそれぞれを、容量の小さいものにすることができる。しかも、容量の小さいサーボモータをクランクシャフトの両端部に取り付けることから、重量的にもバランスの取れたプレス機を構成することができる。そのため、更なる高速化に適応できる。しかも、クランクシャフトには、ブレーキディスクが装着されているから、例えば、停電等の異常が発生しても、ブレーキ体を作動させることによって、プレス機械の運転を停止させることができる。

請求項２の考案は、上下方向に往復移動するスライドを駆動しワークの搬送方向に沿って両端がフレームに支持されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトに形成されたクランクピン部に回動可能に配設されたコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドに一端が回動可能に連結されて他端が前記スライドに支持されたプランジャーと、前記スライドの上下往復運動を案内するガイドポストと、を備えたプレス機械であって、前記クランクシャフトの両端の延長線上には、カップリングを介してそれぞれ同じ容量で構成されたサーボモータが一対連結されるとともに、前記クランクシャフトの一方の端部には、スティック解除用の手回しカラーが前記クランクシャフトの回転とともに回転可能に装着され、前記クランクシャフトの他方の端部には、ブレーキディスクが前記クランクシャフトの回転とともに回転可能に装着されることを特徴としている。

これによれば、通常のフライホイールがなく、サーボモータで駆動できるプレス機械であっても、クランクシャフトの一端にスティック解除用の手回しカラーを装着しているので、スティックが発生しても、プレス機械を手動運転に切り換えた後、手回しカラーを通常回転と逆方向にまわすことによって、容易に、スティックを解除させることができる。

請求項３記載の考案は、請求項２に係るものであって、前記手回しカラーの外周面には、複数の有底孔が形成されていることを特徴としている。

これによれば、手回しカラーの外周面に形成された複数の有底孔に、例えば、回し棒を挿入して、手回しカラーを逆回転させることができる。

本願考案の一実施形態によるプレス機械の断面図である。 図１における手回しカラーを示す詳細図である。

本願考案における一実施形態のプレス機械を図面に基づいて説明する。

図１は、本願考案のプレス機械１の正面断面図を示すものであり、プレス機械１は、上部から、クラウン２Ａ、コラム２Ｂ、ベッド２Ｃに分割されたフレーム２と、クラウン２Ａ内に回転可能に支持されたクランクシャフト３と、クランクシャフト３に連結されてコラム２Ｂ内に上下往復運動可能に配置されるスライド４と、クランクシャフト３の両端に配置された一対のサーボモータ５Ａ、５Ｂとを備えている。

クランクシャフト３は、ワーク搬送方向に沿ってその両端部がクラウン２Ａに支持され、サーボモータ５Ａ、５Ｂはクランクシャフト３の両端の延長線上において、それぞれクランクシャフト３の両側に突出するように配置されている。一対のサーボモータ５Ａ、５Ｂは、クランクシャフト３の端面とそれぞれカップリング６を介して連結されている。

一対のサーボモータ５Ａ、５Ｂは、高速回転を達成するために、同じ容量のものが装着され、一対のサーボモータ５Ａ、５Ｂは、プレス機械の起動時、停止時及び通常連続運転時に同時に駆動される。この際、大きな容量のサーボモータを使用する必要はなく、クランクシャフト３の両端部に装着することによって、プレス機械１を構成する重量バランスを最適にすることができる。したがって、クランクシャフト３の一方に大きな容量のサーボモータを装着することにより重量アンバランスを生じさせ、振動を増加させて高速化を妨げることに比べて、本願考案のプレス機械１は高速化を目指すことができる。

一方、本願考案のプレス機械１は、ダブルクランクスライド駆動のタイプを構成するものであり、クランクシャフト３には２箇所のクランクピン部３ａ、３ａが形成され、２箇所のクランクピン部３ａ、３ａにそれぞれコネクティングロッド７ａ、７ａが回転方向に摺動可能に連結されている。コネクティングロッド７ａ、７ａの下端には、プランジャー８、８を介してスライド４が連結されている。

クランクシャフト３の一方側（ワーク挿入側）には、カップリング６よりクランクシャフト３の中央側でクラウン２Ａのクランクシャフト支持部２ａより外側の位置に手回しカラー１０が配置されている。手回しカラー１０は、クランクシャフト３に、例えばキー結合により固着されてクランクシャフト３とともに回転する。図２に示すように、手回しカラー１０には、外周面の等角度の位置の複数個所に回し棒孔１０ａが形成され、回し棒孔１０ａに回し棒１１が挿入可能とされる。

上述の手回しカラー１０は、一方のサーボモータ５Ａとクラウン２Ａ内のクランクシャフト支持部２ａとの間に取り付けられているため、手回しカラー１０に対向するクラウン２Ａの前面側（プレス機械１の前面操作側）には、回し棒１１が所定回転できるための開口部２ｂが形成されている。手回しカラー１０の大きさは、スライド４がロックされてクランクシャフト３を手で逆転させることができる程度の外径と幅の厚みを備えた大きさに形成されていればよい。また、スティック解除を行なうために形成されたクラウン２Ａの開口部２ｂは、回し棒１１が回転できる範囲の角度６０°以上に形成されていればよい。

クランクシャフト３の他方側（ワーク排出側）にはカップリング６よりクランクシャフト３の中央側でクラウン２Ａのクランクシャフト支持部２ａより外側の位置にブレーキディスク１２が配置されている。ブレーキディスク１２は、クランクシャフトの回転に伴って回転可能に取り付けられるとともに、クラウン２Ａに取り付けられたライニング等に接触可能に構成されている。これによってブレーキ体が構成される。つまり、クランクシャフト３とともに回転するブレーキディスク１２をライニング等で挟み込むことによって、ブレーキディスク１２及びクランクシャフト３の回転を停止することができる。例えば、プレス機械１が設置されている環境下内において、プレス機械１自体の故障や工場の停電等の異常発生時に、クランクシャフト３の停止ができない場合に、サーボモータ５Ａ、５Ｂ以外でクランクシャフト３の回転を停止させることができる。

なお、２箇所のクランクピン部３ａ、３ａの間には、クランクピン部３ａ、３ａと逆方向に偏芯したクランクピン部３ｂが形成され、スライド４と反対方向に向かってコネクティングロッド７ｂを介してダイナミックバランサウエイト１３が装着されている。

さらに、スライド４は、上下往復移動を案内する複数（２〜４本）のガイドポスト１４によって支持され、高速運転であっても、スライド４の下死点位置の精度を安定させている。

次に上述のように構成されたプレス機械１の作用について説明する。

プレス機械１は高速回転で運転される。２個のサーボモータ５Ａ、５Ｂが作動されると、クランクシャフト３は、所定回転で回転駆動された２個のサーボモータ５Ａ、５Ｂにより、カップリング６、６を介して回転される。サーボモータ５Ａ、５Ｂで設定された回転数は、例えば、クラッチ等のメカニカルな機構を介さずに、サーボモータ５Ａ、５Ｂ内で回転されている回転軸の回転を、カップリング６、６を介して直接にクランクシャフト３に伝達できるので高速化を図ることができる。

クランクシャフト３の回転は、コネクティングロッド７ａ、７ａ及びプランジャー８、８を介してスライド４に伝達される。スライド４はガイドポスト１４で案内されることにより左右の振れが防止されている。

一方、クランクシャフト３に回転可能に装着されたコネクティングロッド７ｂ、７ｂに連結されたダイナミックバランサウエイト１３は、スライド４の動きとは逆方向に往復直線運動を行うため、動的平行が保たれる。これによって高速運転がなされる。

ブレーキディスク１２は、プレス機械１が通常運転している場合には、クランクシャフト３の回転とともに回転され、異常時例えば停電時に、サーボモータ５Ａ、５Ｂが停止しない場合にライニング等がブレーキディスクを挟み込んで圧接することによりクランクシャフト３の回転を停止させる。

次に、過負荷によりスティックが発生してスライドが加工中にロックされた際に、その解除に関して説明する。

スティックによりプレス機械１が停止されると、手動操作に切り換え、操作者がスティック解除を行なう。クラウン２Ａの前面側には、回し棒１１を挿入するための開口部２ｂが形成されクランクシャフト３には手回しカラー１０が取り付けられている。手動運転に切り換えた後、回し棒１１を手回しカラー１０の回し棒孔１０ａに挿入した後、衝撃を加えながら逆回転方向に数回回転させると、スティックが解除される。スティックは、食い込み強さによって、解除に時間がかかる場合があるが、上記の操作を何回か繰り返すうちにロックが解除できる。

上述のように、実施形態のプレス機械１では、クランクシャフト３の両端に容量の小さい２個のサーボモータ５Ａ、５Ｂをバランスよく取り付けて構成しているから、サーボモータを使った更なる高速化を図ることができる。そして、このようなプレス機械１であっても、一方のサーボモータ５Ａ付近に手回しカラー１０を取り付けたので、スライドの食いつき時にスティック解除を行なうことができる。

なお、本願考案は、上述の実施形態に限定するものではない。例えば、プレス機械１は、上述の形態では、ダブルクランクスライド駆動機構で構成したものであるが、シングルクランクスライド駆動機構で構成してもよく、また、３ポイント以上の複数ポイントのものでもよい。また、サーボモータ５Ａ、５Ｂは、上述の形態では、クランクシャフト３の両端にカップリング６で連結したものであるが、サーボモータの構成によって、クランクシャフト３を嵌合するタイプであってもよい。さらに、手回しカラー１０は、クランクシャフト３との結合をキー結合ではなく、クランクシャフト３と手回しカラー１０とを一体的に連結するピン結合であってもよい。

１、プレス機械
２、フレーム
２Ａ、クラウン
２ａ、開口部
３、クランクシャフト
４、スライド
５Ａ、５Ｂ、サーボモータ
１０、手回しカラー
１０ａ、回し棒孔
１１、回し棒
１２、ブレーキディスク

Claims (3)

1. 上下方向に往復運動するスライドを駆動しワークの搬送方向に沿って両端がフレームに支持されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトに形成されたクランクピン部に回動可能に配設されたコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドに一端が回動可能に連結されて他端が前記スライドに支持されたプランジャーと、前記スライドの上下往復運動を案内するガイドポストと、を備えたプレス機械であって、
   前記クランクシャフトの両端の延長線上には、カップリングを介してそれぞれ同じ容量で構成されたサーボモータが一対連結されるとともに、前記クランクシャフトのいずれか一方の端部には、ブレーキディスクが前記クランクシャフトの回転とともに回転可能に装着されることを特徴とするプレス機械。
2. 上下方向に往復運動するスライドを駆動しワークの搬送方向に沿って両端がフレームに支持されるクランクシャフトと、前記クランクシャフトに形成されたクランクピン部に回動可能に配設されたコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドに一端が回動可能に連結されて他端が前記スライドに支持されたプランジャーと、前記スライドの上下往復運動を案内するガイドポストと、を備えたプレス機械であって、
   前記クランクシャフトの両端の延長線上には、カップリングを介してそれぞれ同じ容量で構成されたサーボモータが一対連結されるとともに、前記クランクシャフトの一方の端部には、スティック解除用の手回しカラーが前記クランクシャフトの回転とともに回転可能に装着され、前記クランクシャフトの他方の端部には、ブレーキディスクが前記クランクシャフトの回転とともに回転可能に装着されることを特徴とするプレス機械。
3. 前記手回しカラーの外周面には、複数の有底孔が形成されていることを特徴とする請求項２記載のプレス機械。

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