JP3969988B2

JP3969988B2 - 電気サーボ式板金加工機械の急停止装置

Info

Publication number: JP3969988B2
Application number: JP2001310350A
Authority: JP
Inventors: 知志大西
Original assignee: Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Industries Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: JP2003112300A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気サーボモータでラムやテーブルの直線運動を駆動するプレスブレーキ又はプレス等の電気サーボ式板金加工機械の急停止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気サーボ式板金加工機械は、電気サーボモータの回転力をボールスクリュウ、偏心機構（クランク又はエキセンなど）、又はリンク機構などを介して直線運動に変換して、ラム又はテーブルと称する被駆動体を駆動し、パンチ又は上型と、ダイ又は下型との協働によりワークを加工するようにしたものである。そして、異常発生時に上記パンチ等の金型の保護を行うためにラム又はテーブルの運動を急停止させる急停止装置を備えており、この急停止装置には、通常、電気サーボモータの回生エネルギを抵抗器で消費させて電気サーボモータに大きな制動トルクを発生させる、いわゆるダイナミックブレーキを使用しているものが多い。また、前記電気サーボモータのサーボ電源をオフしたときにラム又はテーブルの自由落下を防止するための保持用の機械式ブレーキを備えており、この機械式ブレーキは一般的に無励磁でブレーキオンとなる無励磁操作型のものが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気サーボ式板金加工機械においては、急停止装置としてダイナミックブレーキを使用しているため、以下のような問題が生じている。
（１）ダイナミックブレーキを機能させる装置の回路に使用している半導体素子が故障したときに、その故障モードによってはダイナミックブレーキを機能させることができない場合があり、この場合には急制動がかからない。このため、ダイナミックブレーキの故障が発生した場合でも、確実に急停止できるようにすることが望まれている。
（２）あるいは、上記のような問題を解決するためにダイナミックブレーキの使用を避けて、他のブレーキ手段（例えば機械式ブレーキなど）を急停止装置に使用することが考えられるが、急停止時に装置自体に大きな制動トルクがかかるので、それに耐える耐久性を確保することが必要である。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、異常停止時に確実に急停止でき、また大きな制動トルクに対する耐久性を確保できる電気サーボ式板金加工機械の急停止装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、電気サーボ式板金加工機械の急停止装置において、その回転力が所定の変換機構を介して直線運動に変換されてラム又はテーブルを駆動する電気サーボモータと、ラム又はテーブルの駆動負荷を受ける電気サーボモータの出力軸に取り付けられ、電気サーボモータに制動をかける機械式ブレーキとを備え、前記機械式ブレーキは、ロータ側に設けたインナドライバに軸方向に摺動自在に嵌合するブレーキディスクを、ステータ側に設けたアーマチュアとサイドプレートとの間に挟んで制動をかけるようにし、このアーマチュア及びサイドプレートの少なくともいずれか一方は複数の金属板の積層構造とした構成としている。
【０００６】
第１発明によると、急停止時に電気サーボモータに制動をかける機械式ブレーキを、電気サーボモータの出力軸に取り付けるので、ダイナミックブレーキの故障の場合にも機械式ブレーキによって確実に制動をかけることができる。また、電気サーボモータのシャフトのラム又はテーブルの駆動負荷を受ける負荷受け部位と機械式ブレーキ取付位置との距離が短いので、上記駆動負荷による電気サーボモータの出力軸のねじれを小さくでき、これにより電気サーボモータの耐久性を向上できる。また、制動時にブレーキディスクを挟むアーマチュア及びサイドプレートの少なくともいずれか一方は複数の金属板の積層構造としたため、制動時にアーマチュア及びサイドプレートに発生する振動のエネルギをこの積層板で消耗して減衰させることができ、制動時に発生するブレーキ騒音を低減できる。
【０００７】
第２発明は、電気サーボ式板金加工機械の急停止装置において、その回転力が所定の変換機構を介して直線運動に変換されてラム又はテーブルを駆動する電気サーボモータと、ラム又はテーブルの駆動負荷を受ける電気サーボモータの出力軸及びその反対側のシャフトにそれぞれ取り付けられ、急停止の際に電気サーボモータに制動をかける両側の機械式ブレーキとを備え、前記機械式ブレーキは、ロータ側に設けたインナドライバに軸方向に摺動自在に嵌合するブレーキディスクを、ステータ側に設けたアーマチュアとサイドプレートとの間に挟んで制動をかけるようにし、このアーマチュア及びサイドプレートの少なくともいずれか一方は複数の金属板の積層構造とした構成としている。
【０００８】
第２発明によると、電気サーボモータの出力軸及びその反対側のシャフトにそれぞれ機械式ブレーキを取り付け、急制動時にはこの両側の機械式ブレーキによって電気サーボモータのシャフトの両端部で制動をかけるようにしたため、急停止時シャフトにねじれを発生させることなく、確実に電気サーボモータを制動できる。また、シャフトにねじれが発生しないので、電気サーボモータの耐久性を向上できる。また、制動時にブレーキディスクを挟むアーマチュア及びサイドプレートの少なくともいずれか一方は複数の金属板の積層構造としたため、制動時にアーマチュア及びサイドプレートに発生する振動のエネルギをこの積層板で消耗して減衰させることができ、制動時に発生するブレーキ騒音を低減できる。
【０００９】
第３発明は、第１又は第２発明の電気サーボ式板金加工機械の急停止装置において、前記機械式ブレーキは無励磁操作型ブレーキであって、電気サーボモータの出力軸側に取り付けた機械式ブレーキは、そのロータ側を前記出力軸に接続し、ステータ側を電気サーボモータが取り付けられたブラケットに接続した構成としている。
【００１０】
第３発明によると、簡単な取付構造により機械式ブレーキを電気サーボモータの出力軸側に取り付けることができる。また、無励磁操作型ブレーキを使用しているから、万一操作電源がオフした場合には強制的に制動がかかるので、確実に制動をかけて急停止できる。また、ロータ側を電気サーボモータの出力軸に接続し、該ロータ側の外周部に、電気サーボモータの取付ブラケットに固定しているステータ側で制動をかけるため、小さい制動力で電気サーボモータの回転を制動できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、発明の実施形態を詳細に説明する。尚、本発明に係る急停止装置の適用機として、電気サーボ式プレスブレーキを例に説明する。
図１は、本発明を適用した電気サーボ式プレスブレーキの要部側面一部断面図である。図１において、本体フレーム２の前部には、金型１５をその下部に取り付け可能となっているラム５が上下動自在に設けられており、ラム５の上部には、本体フレーム２の前上部に回動自在に支持されたナット３に螺合して上下動自在とされているボールスクリュウ４の下端部が取り付けられている。前記ナット３にはプーリー６ａが取り付けられている。また、本体フレーム２の後部に設けたブラケット１２には電気サーボモータとしてＡＣサーボモータ８が取り付けられており、ＡＣサーボモータ８の出力軸８ａにはプーリー６ｂが取り付けられている。そして、両プーリー６ａ，６ｂ間にはタイミングベルト７が巻き回されている。さらに、ＡＣサーボモータ８の出力軸８ａには機械式ブレーキ（ここでは、無励磁式）２０が装着されていると共に、出力軸８ａと反対側の軸端部にも機械式ブレーキ（ここでは、無励磁式）９が装着されている。機械式ブレーキ９は通常の電気サーボモータの制御電源オフ時にラム５を保持するようになっており、また急停止時には機械式ブレーキ２０，９が共に電気サーボモータの回動を制動するようにしている。なお、機械式ブレーキ２０，９は、同一構成でもよいし、異なった構成でもよい。
【００１４】
図２は、機械式ブレーキの構造及び取付部の詳細図である。
機械式ブレーキ２０の回転軸心部には、外周部にスプライン等の溝方向に摺動自在な嵌合手段が形成されたインナドライバ２１が回転自在に支承されており、インナドライバ２１の外方にはそのスプラインに嵌合するブレーキディスク２２が設けられている。また、このブレーキディスク２２を挟んで上下には、それぞれサイドプレート２８及びアーマチュア２７が設けられており、さらにアーマチュア２７の下方にはコイル２５及びフィールドコア２４が設けられている。そして、サイドプレート２８及びフィールドコア２４は両者間に挿入されたカラー３１を介してボルト３２で一体的に締着されており、前記アーマチュア２７は前記カラー３１により上下動自在に支持されている。また、アーマチュア２７とフィールドコア２４との間には、アーマチュア２７をサイドプレート２８の方へ付勢するばね２６を設けている。尚、サイドプレート２８は複数枚（本例では３枚）の金属板を積層して構成している。
【００１５】
また、プーリー６ｂはＡＣサーボモータ８の出力軸８ａに、ボルト３３によって軸圧をかけられたカップリング３６により固定されており、ボルト１１でこのプーリー６ｂと締結されたシャフト３４に、前記インナドライバ２１が取り付けられている。ＡＣサーボモータ８を取り付けているブラケット１２には、ブレーキ支持ブラケット１３が取り付けられ、このブレーキ支持ブラケット１３の上部に固着された支持部材２９に前記フィールドコア２４がボルト３５により締着されている。
【００１６】
上記構成の機械式ブレーキ２０によると、コイル２５に通電して励磁すると、アーマチュア２７がコイル２５に吸引されてばね２６の付勢力に抗して図示の下方に移動し、ブレーキディスク２２が開放されるので、インナドライバ２１及びＡＣサーボモータ８の出力軸８ａは回転自在となる。コイル２５への通電を停止すると、ばね２６の付勢力によりアーマチュア２７はサイドプレート２８の方へ移動し、アーマチュア２７とサイドプレート２８とでブレーキディスク２２を挟み込むので、ブレーキディスク２２の回転に制動をかけ、インナドライバ２１を介してＡＣサーボモータ８の出力軸８ａの回転を制動するようになっている。
【００１７】
以上の構成による作用及び効果を説明する。
（１）ダイナミックブレーキを併用している場合に、急停止時にダイナミックブレーキの故障によりその制動トルクが発生しないときでも、機械式ブレーキ２０，９で制動をかけることができるので、板金加工機械のラム又はテーブルを確実に急停止できる。このとき、機械式ブレーキが無励磁操作型で構成されているので、万一操作電源オフなどの異常が発生しても、機械式ブレーキにより強制的に制動がかかるから、ラム又はテーブルを確実に制動できる。
（２）またダイナミックブレーキを併用していない場合においても、機械式ブレーキ２０，９を電気サーボモータの回転シャフトの両端部（負荷駆動する出力軸とその反対側のシャフト）にそれぞれ取り付けたので、急停止時に電気サーボモータの回転を確実に制動でき、ラム又はテーブルを急停止できる。
【００１８】
（３）ラム（又はテーブル）の駆動負荷を受けるＡＣサーボモータ８の出力軸８ａ側のプーリー６ｂ近傍に機械式ブレーキ２０を取り付けたため、出力軸８ａの負荷受け部位と機械式ブレーキ２０の取付位置との距離は短く、急制動時に出力軸８ａのねじれを小さくできるので、確実に制動をかけることができる。また、ＡＣサーボモータ８の回転シャフトに、両端部即ち出力軸８ａ端部とその反対側端部とにそれぞれ設けた両機械式ブレーキ２０，９で急停止時に制動をかけるので、該シャフトのねじれを小さくでき確実に制動できる。これにより、シャフトのねじり負荷を軽減してＡＣサーボモータ８の耐久性を向上できる。
【００１９】
（４）機械式ブレーキ９，２０のサイドプレート２８は複数枚のプレートの積層構造で構成されているため、制動時に発生するサイドプレート２８の振動のエネルギが上記積層プレート間の摩擦によって消耗されて前記振動が低減する。これにより、制動時の騒音を低減できる。
【００２０】
なお、上記実施形態は本発明の一構成例を示しており、本発明はこの構成に限定するものではなく、本発明の技術思想を満足するものであれば他の構成でもよいことは言うまでもない。
例えば、板金加工機械としてプレスブレーキで説明したが、電気サーボモータでスライドを駆動するタイプのプレスの急停止装置にも適用できる。また、電気サーボモータで駆動する被駆動体はラム又はテーブルであり、このラム又はテーブルには下型やダイ、もしくは上型やパンチのいずれかが取り付けられる。
電気サーボモータとしてＡＣサーボモータの適用例を示したが、ＤＣサーボモータでも構わない。また、電気サーボモータでプーリーを介してボールスクリュウなどの被駆動体を駆動する例で説明したが、ギア等の他の伝達機構を介して、又は直結して被駆動体を駆動するようにしてもよい。
また、機械式ブレーキを電気サーボモータの出力軸のプーリー取付位置よりも外側端部に取り付けたが、出力軸内側に、または被駆動体側の回転部（ボールスクリュウ部など）に取り付けてもよい。
さらに、機械式ブレーキのステータ側のサイドプレートを複数の金属板の積層構造で構成したが、ロータ側のアーマチュア及び前記サイドプレートの少なくともいずれか一方を積層構造とすればよく、またその積層枚数も任意で構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電気サーボ式プレスブレーキの要部側面一部断面図である。
【図２】本実施形態に係る機械式ブレーキの構造及び取付部の詳細図である。
【符号の説明】
２…本体フレーム、３…ナット、４…ボールスクリュウ、５…ラム、６ａ，６ｂ…プーリー、７…タイミングベルト、８…電気サーボモータ（ＡＣサーボモータ）、８ａ…出力軸、９…機械式ブレーキ、１１…ボルト、１２…ブラケット、１３…ブレーキ支持ブラケット、２０…機械式ブレーキ、２１…インナドライバ、２２…ブレーキディスク、２４…フィールドコア、２５…コイル、２６…ばね、２７…アーマチュア、２８…サイドプレート、２９…支持部材、３１…カラー、３２，３３，３５…ボルト、３４…シャフト、３６…カップリング。

Claims

電気サーボ式板金加工機械の急停止装置において、
その回転力が所定の変換機構を介して直線運動に変換されてラム(5)又はテーブルを駆動する電気サーボモータ(8)と、
ラム(5)又はテーブルの駆動負荷を受ける電気サーボモータ(8)の出力軸(8a)に取り付けられ、電気サーボモータ(8)に制動をかける機械式ブレーキ(20)とを備え、
前記機械式ブレーキ (20) は、ロータ側に設けたインナドライバ (21) に軸方向に摺動自在に嵌合するブレーキディスク (22) を、ステータ側に設けたアーマチュア (27) とサイドプレート (28) との間に挟んで制動をかけるようにし、このアーマチュア (27) 及びサイドプレート (28) の少なくともいずれか一方は複数の金属板の積層構造とした
ことを特徴とする電気サーボ式板金加工機械の急停止装置。
電気サーボ式板金加工機械の急停止装置において、
その回転力が所定の変換機構を介して直線運動に変換されてラム(5)又はテーブルを駆動する電気サーボモータ(8)と、
ラム(5)又はテーブルの駆動負荷を受ける電気サーボモータ(8)の出力軸(8a)及びその反対側のシャフトにそれぞれ取り付けられ、急停止の際に電気サーボモータ(8)に制動をかける両側の機械式ブレーキ(9,20)とを備え、
前記機械式ブレーキ (9,20) は、ロータ側に設けたインナドライバ (21) に軸方向に摺動自在に嵌合するブレーキディスク (22) を、ステータ側に設けたアーマチュア (27) とサイドプレート (28) との間に挟んで制動をかけるようにし、このアーマチュア (27) 及びサイドプレート (28) の少なくともいずれか一方は複数の金属板の積層構造とした
ことを特徴とする電気サーボ式板金加工機械の急停止装置。
請求項１又は２記載の電気サーボ式板金加工機械の急停止装置において、
前記機械式ブレーキ(9,20)は無励磁操作型ブレーキであって、電気サーボモータ(8)の出力軸(8a)側に取り付けた機械式ブレーキ(20)は、そのロータ(21)側を前記出力軸(8a)に接続し、ステータ(24)側を電気サーボモータ(8)が取り付けられたブラケット(13)に接続した
ことを特徴とする電気サーボ式板金加工機械の急停止装置。