JP4166119B2

JP4166119B2 - Electric press machine

Info

Publication number: JP4166119B2
Application number: JP2003160656A
Authority: JP
Inventors: 昭二二村; 廣光金子
Original assignee: Hoden Seimitsu Kako Kenkyusho Co Ltd
Current assignee: Hoden Seimitsu Kako Kenkyusho Co Ltd
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP2004358525A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動プレス加工機、特に往復運動をするスライダの下端に取り付けられた上型とベッドに取り付けられた下型とで、モータを駆動源にしてプレス加工する電動プレス加工機において、上限待機位置にある上型が降下し下型に載置された被加工物と接触するまでの間あるいは接触する直前までの間、及び上型が下限位置から上昇し上限待機位置に戻るまでの間の各時間を高速で上型を移動させ、プレスの一工程（サイクル）を短縮化するようにした電動プレス加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータを駆動源にしてプレス加工する電動プレス加工機は、被加工物をプレス加工する上型の速度に合わせ、被加工物をプレス加工しない工程においても上型が被加工物をプレス加工する際の一定速度で往復運動させていた。またこの点を解決しようとする特許出願も行われている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）が、具体化に当たっては、なお解決すべき問題があった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−６２５９７号公報
【特許文献２】
特開２００１−７１１９４号公報
【特許文献３】
特許第３０５１８４１号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように被加工物をプレス加工しない工程も、被加工物をプレス加工する際の上型の速度に合わせ、プレスの一工程を行っているため、プレスの一工程に時間が掛かる欠点があり、この点を解決するに当って、サーボモータを用いる電動プレス加工機においてはねじ軸をロックするなどの必要があることが分かった。
【０００５】
本発明は、上記の欠点を解決することを目的としており、被加工物をプレス加工しない工程の非プレス期間では上型を高速移動させるようにして、プレス加工の一工程に要する時間を短縮化することができる電動プレス加工機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明の第１の電動プレス加工機は、ベッドとクラウンと複数の支柱とで形成された枠体と、下端面に上型が取り付けられると共に支柱を自在に摺動する第１のスライダと、クラウンと第１のスライダとの間に設けられ支柱を自在に摺動する第２のスライダと、クラウンに設けられた第１のモータによって正回転・逆回転駆動される早送り用の第１のねじ軸を介し、第２のスライダを上下動させる第１の連結機構と、第２のスライダに設けられた第２のモータによって正回転・逆回転駆動される第２のねじ軸を介し、第１のスライダを上下動させる第２の連結機構と、第２のスライダと第１のねじ軸とを固定する第１のロック機構と、上型に対応する位置にベッドに対応して設置された下型と、上型と下型に載置された被加工物との接触位置を検出すると共に、上型の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器と、位置検出器が検出する位置信号を基に、上型が下型に載置された被加工物と接触する時点までは、少なくとも第２のスライダを介して上型を急速に降下させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点で第１のロック機構を介して第２のスライダと第１のねじ軸とを固定させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型が予め定められた下限降下位置まで降下する時点までは、上型の降下を第１のスライダを介して減速し、第２のモータをトルク付加モードで上型が下型に載置された被加工物を押圧する制御を行わせ、上型が下限降下位置に到達後は第１のスライダ及び第２のスライダを介して上型を急速に上昇させる第１の制御装置とを備えると共に、上記第１のロック機構は、スラスト荷重用のベアリングを中間に配した形態で、第１のねじ軸に対し上記第１の連結機構と組になってダブルナットを構成するロックナットと、ロックナットに固着されたクランプ片と、第１のねじ軸を固定・開放させるためクランプ片を介しロックナットを僅かに正・逆回転させるロックナットを制御する機構を備えたことを特徴としている。
【０００８】
被加工物をプレス加工しない非プレス期間では上型が高速降下・上昇の高速移動をするので、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化することができると共に、ロック機構によりプレス加工の効率を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る第１の電動プレス加工機の一実施例概略説明図を示している。
【００１０】
図１において、ベッド１とクラウン２と複数の支柱３とで形成された枠体４の内部には、２つのスライダ（第１のスライダ）５、スライダ（第２のスライダ）６が設けられ、各スライダ５、６の四隅に、支柱３と係合し支柱３の軸方向にスライダ５、６が自在に摺動する摺動穴がそれぞれ設けられている。
【００１１】
クラウン２の上面には、複数個の、例えば４つの取り付け台８が設けられており、各取り付け台８には、エンコーダを内蔵したＡＣサーボモータ（第１のモータ）９が取り付けられている。
【００１２】
以下に説明する４つの取り付け台８に取り付けられた各ＡＣサーボモータ９に関連する構成・構成部品は全く同じものであるので、その一について説明することにする。
【００１３】
取り付け台８の内部においてＡＣサーボモータ９の軸に固着された早送り用のねじ軸（第１のねじ軸）１０は、回転自在にクラウン２に軸支されると共に、スライダ６に固定されためねじ送りナット（第１の連結機構）１１に螺合され、スライダ６の下方にさらに設けられているスライダ５を突出することが可能となっている。従って、上記４つのＡＣサーボモータ９の同期した正回転・逆回転により、スライダ６が上昇或いは下降し、ＡＣサーボモータ９の回転制御でスライダ６を往復運動させることができる。
【００１４】
スライダ６には、ねじ軸１０を当該スライダ６にクランプする、すなわち固定するロック機構（第１のロック機構）１４が設けられている。このロック機構１４が働くと、ねじ軸１０がスライダ６に固定され、ねじ軸１０とスライダ６とが一体化し、ねじ軸１０とスライダ６とは相互に移動することができないようになっている。
【００１５】
スライダ６の上面には、複数個の、例えば２、３又は４つの取り付け台１５が設けられおり、各取り付け台１５には、エンコーダを内蔵した減速機１６付のＡＣサーボモータ（第２のモータ）１７が取り付けられている。取り付け台１５に取り付けられた各ＡＣサーボモータ１７に関連する構成・構成部品も全く同じものであるので、以下の説明でもその１つについて説明することにする。
【００１６】
取り付け台１５の内部においてＡＣサーボモータ１７の軸に固着されたボールねじ軸（第２のねじ軸）１８は、内部にボールとナット部材とが設けられた作動機構付ボールねじ機構（第２の連結機構）１９と螺合し、スライダ６に回転自在に軸支されている。ボールねじ軸１８とスライダ５の上面に固定された当該作動機構付ボールねじ機構１９とで、２つのスライダ６とスライダ５とが連結された構造となっている。つまり、取り付け台１５に設けられた上記複数個のＡＣサーボモータ１７を同期した正回転或いは逆回転させることにより、スライダ５が上昇或いは下降し、ＡＣサーボモータ１７の回転制御でスライダ５を往復運動させることができる。
【００１７】
スライダ５の下端面には上型７が取り付けられ、またベッド１にはこの上型７に対応する位置に下型２０が設けられている。そしてベッド１とクラウン２との間に、スライダ５の位置を検出するパルススケール２１が４つの支柱３に沿ってそれぞれ取り付けられ、上型７と下型２０に載置された被加工物２２との接触位置を検出すると共に、上型７の上限待機位置及び下限降下位置を検出するようになっている。スライダ５などの平行制御は、上記４つのパルススケール２１を基準にして、図示されていないサドルなどで行われる。
【００１８】
それぞれ複数個（４つ）のＡＣサーボモータ９と、２ないし４個のＡＣサーボモータ１７との各回転を制御し、そしてねじ軸１０をスライダ６に固定させ或いはその解除をさせるロック機構１４を制御する制御装置（第１の制御装置）２３は、予め各種の設定値が入力されるようになっている他、スライダ５の位置検出をするための、すなわち上型７の位置検出をするためのパルススケール２１が検出する位置信号を基に、上限待機位置にある上型７が、下型２０に載置された被加工物２２と接触する時点あるいは接触する直前の時点までは、ＡＣサーボモータ９によって下降するスライダ６を介して上型７を急速に降下させ、ＡＣサーボモータ９の停止後、直ちにロック機構１４をロックさせ、上型７が被加工物２２と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型７が予め定められた下限降下位置（図１の上型７の想像線位置（７））まで降下する時点までは、上型７の降下をＡＣサーボモータ１７によって下降するスライダ５を介して、上記の急速降下速度に対して減速し、ＡＣサーボモータ１７をトルク付加モードにして、上型７が下型２０に載置された被加工物２２を押圧し、被加工物２２を所定の形状にプレス加工を行う制御を行わせ、上型７が下限降下位置に到達後は、ロック機構１４のロックを解除すると共に、ＡＣサーボモータ１７によるスライダ５とＡＣサーボモータ９によるスライダ６とを介して上型７を急速に上昇させる制御を行わせるようになっている。
【００１９】
ＡＣサーボモータ９の停止後ロック機構１４をロックしてねじ軸１０をスライダ６に固定させるのは、上型７が下型２０に載置された被加工物２２をプレスする際に生じる反力で、スライダ５、差動機構付ボールねじ機構１９及びボールねじ軸１８などを介してスライダ６を上向きに移動させようとする力が働いても、上記説明のねじ軸１０とスライダ６との一体化により、ねじ軸１０はその回転が阻止されるので、スライダ６は上向きに移動することはなく停止位置を維持させるためである。つまり上型７は被加工物２２に所定のプレス荷重を付与することができる。
【００２０】
図２は図１に用いられている上型の移動機構部の拡大説明図を示しており、図１と同じものは同一の符号が付されている。
【００２１】
図２において、クラウン２の上面に取り付けられた取り付け台８を貫通したＡＣサーボモータ９の出力軸２５は、ねじ軸１０の先端部にカップリング２６を介して連結されている。クラウン２に設けられた孔２７には、ベアリングホルダ２８を介してねじ軸１０に嵌め込まれたベアリング２９が取り付けられ、ＡＣサーボモータ９によって駆動されるねじ軸１０が回転自在にクラウン２に取り付けられている。
【００２２】
またスライダ６の上面に取り付けられた取り付け台１５を貫通したＡＣサーボモータ１７の減速機１６を介しての出力軸３０は、ボールねじ軸１８の先端部にカップリング３１を介して連結されている。スライダ６に設けられた孔３２には、ベアリングホルダ３３を介してボールねじ軸１８に嵌め込まれたベアリング３４が取り付けられ、ＡＣサーボモータ１７によって駆動されるボールねじ軸１８が回転自在にスライダ６に取り付けられている。
【００２３】
スライダ６に取り付けられたロック機構１４は、スラスト荷重用のベアリング３５、ロックナット３６、クランプ片３７及びロックナット弛緩機構３８で構成され、弛緩を容易にするベアリング３５を中間にして配置されためねじ送りナット１１とロックナット３６とのダブルナットでねじ軸１０を固定（ロックナット３６に対するねじ軸１０の回転停止）し、或いはねじ軸１０を開放（ロックナット３６に対するねじ軸１０の回転自由）するようになっている。このめねじ送りナット１１とロックナット３６とのダブルナットでのねじ軸１０の固定・開放は、当該ロックナット３６に固着されたクランプ片３７を介しロックナット３６を僅かに正・逆回転させるロックナット弛緩機構３８で行われるようになっている。
【００２４】
図３はロック機構がロック状態となっているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図を示している。
【００２５】
図３において、紙面上側から見てロックナット３６がクランプ片３７を介して時計周りに回転させられ、ロックナット弛緩機構３８がクランプの状態にある。このときロックナット３６のねじ溝の下側とねじ軸１０のねじ山の下側とが当接すると共に、めねじ送りナット１１のねじ溝の上側とねじ軸１０のねじ山の上側とが当接し、ねじ軸１０はロックナット３６に対し固定される。従ってロックナット３６、クランプ片３７、そしてスライダ６に固定されているロックナット弛緩機構３８を介してねじ軸１０はスライダ６に固定される。
【００２６】
図４はロック機構がアンロック状態となってスライダ６を下送りしているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図を示している。
【００２７】
図４において、紙面上側から見てロックナット３６がクランプ片３７を介して反時計周りに回転させられ、ロックナット弛緩機構３８がアンクランプの状態にある。このときロックナット３６のねじ溝とねじ軸１０のねじ山とが中立状態に位置され、紙面上側から見てねじ軸１０が時計周りに回転すると、ねじ軸１０のねじ山の下側がめねじ送りナット１１のねじ溝の下側と当接しながら、スライダ６を下送りする。
【００２８】
図５はロック機構がアンロック状態となってスライダ６を上送りしているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図を示している。
【００２９】
図５において、紙面上側から見てロックナット３６がクランプ片３７を介して反時計周りに回転させられ、ロックナット弛緩機構３８がアンクランプの状態にある。このときロックナット３６のねじ溝とねじ軸１０のねじ山とが中立状態に位置され、紙面上側から見てねじ軸１０が反時計周りに回転すると、ねじ軸１０のねじ山の上側がめねじ送りナット１１のねじ溝の上側と当接しながら、スライダ６を上送りする。
【００３０】
図６は差動機構付ボールねじ機構の一実施例構造説明断面図を示している。なお、差動機構付ボールねじ機構については、本出願人によるものが特開２００２−１４４０９８号公報として公開されている。
【００３１】
図１で用いられている差動機構付ボールねじ機構１９は、図６図示の構造を備えており、差動機構付ボールねじ機構１９は、ボールねじ軸１８と複数のボール５０とナット部材５１とからなるボール軸受を備え、更に可動部材５２と差動部材５３と受け部材５４とを有するボール軸受位置調整手段を備えている。
【００３２】
ナット部材５１は、ボール５０を介してボールねじ軸１８とボールねじ係合すべくその孔部にボール溝５５が設けられており、ボール５０を介してのボールねじ軸１８とナット部材５１とのボールねじ係合によって、上型７の正確で高精度な位置制御ができるようになっている。
【００３３】
ナット部材５１の下端部には、ボール軸受位置調整手段に属する所の、中心部にボールねじ軸１８を貫通させるための孔が設けられた可動部材５２が固定されている。当該可動部材５２と、中心部にボールねじ軸１８を貫通させるための孔が設けられ、かつ上端面に傾斜面５６が形成されている受け部材５４との間に、中心部にボールねじ軸１８を貫通させると共に自身の摺動を可能にするに足る孔を備えた差動部材５３が設けられている。そして当該差動部材５３はその下端面が受け部材５４に形成されている傾斜面５６と同じ傾斜角で逆向きの傾斜面が形成されていて、差動部材５３が、図面左右方向（図６のＡの矢印両方向）に摺動し、可動部材５２を介してナット部材５１が垂直方向（図６のＢの矢印両方向）にのみ移動するようになっている（図６ではナット部材５１が垂直方向にのみ移動する拘束機構は図示省略されている）。
【００３４】
差動部材５３を上記図面左右方向に移動させるためのねじ部５７をＡＣサーボモータや手動で回転させ、ナット部材５１を垂直方向に微小距離移動させることにより、ボールねじを構成するボール５０とボール溝５５との線接触又は点接触で係合するボールねじにあって、荷重時常に同一位置での線接触又は点接触で係合することから生じるボール５０やボール溝５５の局部的な磨耗を回避することができる。
【００３５】
即ち、上型７が最下点に達した時点で上型７を更に降下させようとする最大荷重が生じるが、同じ上型７及び同じ下型２０と、同じ被加工物２２とを用いてプレス加工を続けると、当該最大荷重におけるボールねじ軸１８とボール５０とナット部材５１のボール溝５５は、同じ決まった位置関係の下でボールねじ軸１８とボール５０とが局部的に接触し、この接触部に局部的に磨耗が生じる。当該差動機構付ボールねじ機構１９を用い、各プレス加工の都度、或いは所定回（例えば５回程度）の各プレス加工の都度、差動部材５３を矢印Ａ両方向に挿入し、或いは排出することによって、最大荷重での上述のボールねじ軸１８とボール５０とナット部材５１のボール溝５５との位置関係が僅かにズレてゆくことになり、磨耗が防止される。差動部材５３を挿脱する状況は、１回の挿入で、径１０ｍｍ程度のボール５０の大径上で上記の接触部が２μｍ程度ずつズレてゆくようなものである。このようにすれば、差動部材５３が約１５７００回挿入することによって、接触点がボール５０の大径上を一周する。
【００３６】
なお、図１に示された本発明の場合、２つのスライダ５、６を備えているので、スライダ６の停止位置、すなわち上型７が上限待機位置にあるときのスライダ５とスライダ６との間隔を極僅か変えることにより、上記ボールねじ軸１８とボール５０とナット部材５１のボール溝５５との位置関係を変えることができ、そしてプレス加工時の荷重時にナット部材５１のボール溝５５は、その加工開始位置が替わり、ナット部材５１の耐久性が確保されが、必ずしもボール軸受位置調整手段を必要とするものではない。
【００３７】
このように構成された本発明の第１の電動プレス加工機の動作を、図７の本発明に係る第１の電動プレス加工機の自動運転における一実施例サイクル線図を用いて説明する。
【００３８】
図７の縦軸は上から順に上型７、ＡＣサーボモータ９、ロック機構１４、ＡＣサーボモータ１７の各動作、横軸は時間をそれぞれ表しており、一番上の実線は上型７の軌跡を示している。なおＡＣサーボモータ９やＡＣサーボモータ１７に対応する図の部分で、「正回転」として示されている部分の基準線からの高さと、「逆回転」として示されている部分の基準線からの高さとは同じである。
【００３９】
時間軸のＴ０は、ＡＣサーボモータ９、ロック機構１４、ＡＣサーボモータ１７がそれぞれオフ状態、上型７が上限待機位置にある状態のサイクル開始時点を表している。
【００４０】
時間Ｔ１〜Ｔ２は、ＡＣサーボモータ９が正回転の通電がなされスライダ６が降下を開始し、それに伴いスライダ５も降下するという上型７の下降期間（高速アプローチ期間）を表している。
【００４１】
この時間軸のＴ２においては、上型７が下型２０に載置された平板の被加工物２２の表面と接触する時点を表すと共にＡＣサーボモータ９の回転停止、その直後のロック機構１４の作動でねじ軸１０とスライダ６との一体化及びＡＣサーボモータ１７の正回転の通電がなされスライダ５が降下を開始する時点を表す。
【００４２】
すなわち時間Ｔ１〜Ｔ２は、上型７の上限待機位置から下型２０に載置された被加工物２２に接触するまでの非プレス期間で、ＡＣサーボモータ９の急速なねじ軸１０の回転により上型７を急速に降下させている。
【００４３】
そして時間Ｔ２〜Ｔ３は、ＡＣサーボモータ１７がトルク付加モードとなり、スライダ５を介して上型７が下型２０に載置された被加工物２２をプレス加工するプレス期間（加圧ストローク期間）を表している。
【００４４】
この時間軸のＴ３においては、上型７の予め定められた下限降下位置到達時点を表すと共に、その直後ロック機構１４の解除でねじ軸１０とスライダ６との一体化の開放及びＡＣサーボモータ９とＡＣサーボモータ１７との逆回転の通電がなされることを表す。
【００４５】
また時間Ｔ３〜Ｔ４は、ねじ軸１０とスライダ６との一体化の開放の下で、ＡＣサーボモータ９とＡＣサーボモータ１７とが逆回転してスライダ６、スライダ５が共に上昇し、上型７が下限降下位置から急速に上昇して上限待機位置に復帰する上昇期間（高速リターン期間）を表わしている。
【００４６】
この時間軸のＴ４においては、ＡＣサーボモータ９の逆回転が停止し、スライダ６が下降開始時点の元の位置に復帰し、上型７の上限待機位置到達時点を表す。なお時間軸のＴ４に至る以前にＡＣサーボモータ１７の逆回転が停止し、スライダ５はスライダ６との元の位置関係、すなわち上型７が上限待機位置にある状態のサイクル開始時点での間隔に復帰し終わっている。
【００４７】
時間軸のＴ５は一サイクル完了時点をそれぞれ表している。このようにして時間Ｔ１〜Ｔ２と時間Ｔ３〜Ｔ４との非プレス期間においては、上型７を急速に降下・上昇させることにより、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化させている。なお上記説明ではＡＣサーボモータ１７の正回転を時間軸のＴ２で開始するようにしているが、時間軸のＴ２の直前で開始するようにしてもよい。
【００８２】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、被加工物をプレス加工しない非プレス期間では上型が高速降下・上昇の高速移動をするので、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化することができると共に、プレス加工の際ロック機構の動作でスライダ（第２のスライダ）とねじ軸（第１のねじ軸）が堅固に一体化され、プレス加工の高速化と共に高精度化を得る。また、ダブルナットの構成を用いているために、ねじ軸（第１のねじ軸）をロックするに当って、当該静止中のねじ軸が非所望に回動されることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の電動プレス加工機の一実施例概略説明図である。
【図２】図１に用いられている上型の移動機構部の拡大説明図である。
【図３】ロック機構がロック状態となっているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図である。
【図４】ロック機構がアンロック状態となってスライダを下送りしているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図である。
【図５】ロック機構がアンロック状態となってスライダを上送りしているときのねじ軸に対するめねじ送りナットとロックナットとの関係を表した一実施例部分拡大図を示している。
【図６】差動機構付ボールねじ機構の一実施例構造説明断面図である。
【図７】本発明に係る第１の電動プレス加工機の自動運転における一実施例サイクル線図である。
【符号の説明】
１ベッド
２クラウン
３支柱
４枠体
５スライダ（第１のスライダ）
６スライダ（第２のスライダ）
７上型
９ＡＣサーボモータ（第１のモータ）
１０ねじ軸（第１のねじ軸）
１１めねじ送りナット（第１の連結機構）
１４ロック機構（第１のロック機構）
１７ＡＣサーボモータ（第２のモータ）
１８ボールねじ軸（第２のねじ軸）
１９差動機構付ボールねじ機構（第２の連結機構）
２０下型
２１パルススケール
２２被加工物
２３制御装置（第１の制御装置） [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric press machine, particularly an electric press machine that performs press processing using a motor as a drive source with an upper die attached to the lower end of a reciprocating slider and a lower die attached to a bed. Until the upper mold in the standby position is lowered and comes into contact with the workpiece placed on the lower mold or until just before contacting, and until the upper mold rises from the lower limit position and returns to the upper limit standby position. The present invention relates to an electric press machine that moves the upper die at high speeds to shorten one press step (cycle).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electric press machine that performs press processing using a motor as a drive source matches the speed of the upper die for pressing the workpiece, and the upper die presses the workpiece even in a process where the workpiece is not pressed. When reciprocating, it was reciprocating at a constant speed. In addition, patent applications that attempt to solve this point have been filed (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3). However, there are still problems to be solved in actualization.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-62597 A [Patent Document 2]
JP 2001-71194 A [Patent Document 3]
Patent No. 3051841 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
The process of not pressing the workpiece as in the conventional method is also performed by pressing one step in accordance with the speed of the upper die when pressing the workpiece. In order to solve this problem, it has been found that it is necessary to lock the screw shaft in an electric press machine using a servo motor.
[0005]
The present invention aims to solve the above-mentioned drawbacks, and shortens the time required for one step of pressing by moving the upper die at high speed during the non-pressing period when the workpiece is not pressed. It aims at providing the electric press machine which can do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, a first electric press machine according to the present invention includes a frame formed of a bed, a crown, and a plurality of columns, a first slider having an upper mold attached to a lower end surface, and freely sliding on the columns. A second slider provided between the crown and the first slider and freely slidable on the support; and a first fast-forwarding driven forward and reverse by a first motor provided on the crown. A first coupling mechanism that moves the second slider up and down via a screw shaft, and a second screw shaft that is driven to rotate forward and backward by a second motor provided on the second slider, A second connecting mechanism for moving the first slider up and down, a first locking mechanism for fixing the second slider and the first screw shaft, and a position corresponding to the upper mold, corresponding to the bed The lower mold and the workpiece placed on the upper mold and the lower mold A workpiece in which the upper die is placed on the lower die on the basis of the position detector that detects the touch position and detects the upper-limit standby position and lower-limit lowering position of the upper die and the position detector. Until the point of contact with the workpiece, the upper die is rapidly lowered through at least the second slider, and the second die is connected via the first locking mechanism when the upper die comes into contact with the workpiece or immediately before contact. The slider and the first screw shaft are fixed, and from the time when the upper die comes into contact with the workpiece or immediately before the contact from the time when the upper die descends to a predetermined lower limit lowering position, The lowering is decelerated via the first slider, and the second motor is controlled to press the workpiece placed on the lower die in the torque addition mode, and the upper die reaches the lower limit lowering position. After that, the upper die is suddenly moved through the first slider and the second slider. Together and a first controller to raise the said first locking mechanism is in a form arranged bearings for thrust load to the intermediate, with respect to the first screw shaft to the first connecting mechanism and set The lock nut that constitutes the double nut, the clamp piece fixed to the lock nut, and the lock nut that rotates the lock nut slightly forward and backward through the clamp piece to fix and release the first screw shaft It is characterized by having a mechanism to perform.
[0008]
During the non-pressing period when the work piece is not pressed, the upper die moves at a high speed, such as high-speed descent and high-speed, so the time required for one step (cycle) of the press processing can be shortened and the press mechanism is pressed by the lock mechanism. Efficiency can be improved.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic explanatory view of an embodiment of a first electric press machine according to the present invention.
[0010]
In FIG. 1, two sliders (first sliders) 5 and a slider (second slider) 6 are provided inside a frame 4 formed by a bed 1, a crown 2, and a plurality of columns 3. Sliding holes are provided at the four corners of the sliders 5 and 6 so that the sliders 5 and 6 can freely slide in the axial direction of the column 3 by engaging with the column 3.
[0011]
A plurality of, for example, four mounting bases 8 are provided on the upper surface of the crown 2, and an AC servo motor (first motor) 9 incorporating an encoder is attached to each mounting base 8.
[0012]
Since the components and components related to each AC servo motor 9 mounted on the four mounting bases 8 described below are exactly the same, only one of them will be described.
[0013]
A fast-feed screw shaft (first screw shaft) 10 fixed to the shaft of the AC servo motor 9 inside the mounting base 8 is rotatably supported by the crown 2 and is fixed to the slider 6 so that it is screwed. A slider 5 that is screwed into a feed nut (first coupling mechanism) 11 and further provided below the slider 6 can be projected. Therefore, the slider 6 is raised or lowered by the forward / reverse rotation of the four AC servo motors 9 synchronized, and the slider 6 can be reciprocated by the rotation control of the AC servo motor 9.
[0014]
The slider 6 is provided with a lock mechanism (first lock mechanism) 14 that clamps, that is, fixes, the screw shaft 10 to the slider 6. When the lock mechanism 14 is activated, the screw shaft 10 is fixed to the slider 6, the screw shaft 10 and the slider 6 are integrated, and the screw shaft 10 and the slider 6 cannot move relative to each other.
[0015]
A plurality of, for example, 2, 3 or 4 mounting bases 15 are provided on the upper surface of the slider 6. Each mounting base 15 has an AC servo motor (second motor) with a speed reducer 16 incorporating an encoder. ) 17 is attached. Since the components and components related to each AC servomotor 17 mounted on the mounting base 15 are exactly the same, one of them will be described in the following description.
[0016]
A ball screw shaft (second screw shaft) 18 fixed to the shaft of the AC servo motor 17 inside the mounting base 15 is provided with a ball screw mechanism with an operating mechanism (second screw shaft) in which a ball and a nut member are provided. The connecting mechanism 19 is screwed and is rotatably supported by the slider 6. Two sliders 6 and the slider 5 are connected by the ball screw shaft 18 and the ball screw mechanism 19 with an operating mechanism fixed to the upper surface of the slider 5. That is, when the plurality of AC servo motors 17 provided on the mounting base 15 are rotated in the normal or reverse direction synchronously, the slider 5 is raised or lowered, and the slider 5 is reciprocated by controlling the rotation of the AC servo motor 17. Can be made.
[0017]
An upper mold 7 is attached to the lower end surface of the slider 5, and a lower mold 20 is provided on the bed 1 at a position corresponding to the upper mold 7. A pulse scale 21 for detecting the position of the slider 5 is attached along the four columns 3 between the bed 1 and the crown 2, and the workpiece 22 placed on the upper mold 7 and the lower mold 20, respectively. The upper limit standby position and the lower limit lowering position of the upper die 7 are detected. Parallel control of the slider 5 and the like is performed with a saddle or the like not shown with the four pulse scales 21 as a reference.
[0018]
A lock mechanism 14 that controls the rotation of each of a plurality (four) of AC servomotors 9 and two to four AC servomotors 17 and fixes or releases the screw shaft 10 to the slider 6. The control device (first control device) 23 to be controlled receives various setting values in advance, and detects the position of the slider 5, that is, detects the position of the upper die 7. Based on the position signal detected by the pulse scale 21, the AC servo is operated until the time when the upper die 7 at the upper limit standby position contacts the workpiece 22 placed on the lower die 20 or immediately before the contact. When the upper die 7 is rapidly lowered via the slider 6 that is lowered by the motor 9 and the AC servo motor 9 is stopped, the lock mechanism 14 is immediately locked, and when the upper die 7 comes into contact with the workpiece 22. The upper servo 7 is lowered by the AC servo motor 17 from the time immediately before contact until the upper die 7 is lowered to a predetermined lower limit lowering position (imaginary line position (7) of the upper die 7 in FIG. 1). Through the descending slider 5, the speed is reduced with respect to the rapid descending speed, the AC servo motor 17 is set in the torque addition mode, and the upper die 7 presses the workpiece 22 placed on the lower die 20, Control is performed to press the workpiece 22 into a predetermined shape, and after the upper die 7 reaches the lower limit lowering position, the lock mechanism 14 is unlocked and the slider 5 and the AC servo by the AC servo motor 17 are released. Control for rapidly raising the upper die 7 through the slider 6 by the motor 9 is performed.
[0019]
The locking mechanism 14 is locked after the AC servo motor 9 is stopped to fix the screw shaft 10 to the slider 6 because the reaction force generated when the upper die 7 presses the workpiece 22 placed on the lower die 20. Therefore, even if a force is applied to move the slider 6 upward via the slider 5, the ball screw mechanism 19 with the differential mechanism, the ball screw shaft 18, and the like, the screw shaft 10 and the slider 6 described above are integrated. This is because the rotation of the screw shaft 10 is prevented, and the slider 6 does not move upward and maintains the stop position. That is, the upper die 7 can apply a predetermined press load to the workpiece 22.
[0020]
FIG. 2 is an enlarged explanatory view of an upper mold moving mechanism used in FIG. 1, and the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0021]
In FIG. 2, the output shaft 25 of the AC servo motor 9 that passes through the mounting base 8 attached to the upper surface of the crown 2 is connected to the tip of the screw shaft 10 via a coupling 26. In the hole 27 provided in the crown 2, a bearing 29 fitted to the screw shaft 10 is attached via a bearing holder 28, and the screw shaft 10 driven by the AC servo motor 9 is rotatably attached to the crown 2. ing.
[0022]
Further, the output shaft 30 through the speed reducer 16 of the AC servo motor 17 passing through the mounting base 15 attached to the upper surface of the slider 6 is connected to the tip of the ball screw shaft 18 through the coupling 31. . In the hole 32 provided in the slider 6, a bearing 34 fitted to the ball screw shaft 18 is attached via a bearing holder 33, and the ball screw shaft 18 driven by the AC servomotor 17 is rotatably attached to the slider 6. It is attached.
[0023]
The lock mechanism 14 attached to the slider 6 includes a thrust load bearing 35, a lock nut 36, a clamp piece 37, and a lock nut loosening mechanism 38. The screw shaft 10 is fixed with the double nut of the feed nut 11 and the lock nut 36 (the rotation of the screw shaft 10 with respect to the lock nut 36 is stopped) or the screw shaft 10 is released (the rotation of the screw shaft 10 with respect to the lock nut 36 is free). It is like that. The screw shaft 10 is fixed / released with a double nut of the female screw feed nut 11 and the lock nut 36 by a lock that slightly rotates the lock nut 36 forward / reversely via a clamp piece 37 fixed to the lock nut 36. The nut relaxation mechanism 38 is used.
[0024]
FIG. 3 is a partially enlarged view showing an embodiment of the relationship between the female screw feed nut and the lock nut with respect to the screw shaft when the lock mechanism is in the locked state.
[0025]
In FIG. 3, the lock nut 36 is rotated clockwise through the clamp piece 37 when viewed from the upper side of the drawing, and the lock nut relaxing mechanism 38 is in a clamped state. At this time, the lower side of the screw groove of the lock nut 36 and the lower side of the screw thread of the screw shaft 10 are in contact, and the upper side of the screw groove of the female screw feed nut 11 and the upper side of the screw thread of the screw shaft 10 are in contact. 10 is fixed to the lock nut 36. Accordingly, the screw shaft 10 is fixed to the slider 6 through the lock nut 36, the clamp piece 37, and the lock nut relaxation mechanism 38 fixed to the slider 6.
[0026]
FIG. 4 is a partial enlarged view showing an embodiment of the relationship between the female screw feed nut and the lock nut with respect to the screw shaft when the lock mechanism is unlocked and the slider 6 is fed downward.
[0027]
In FIG. 4, the lock nut 36 is rotated counterclockwise through the clamp piece 37 when viewed from the upper side of the drawing, and the lock nut relaxing mechanism 38 is in an unclamped state. At this time, the screw groove of the lock nut 36 and the screw thread of the screw shaft 10 are positioned in a neutral state. The slider 6 is fed downward while coming into contact with the lower side of the screw groove.
[0028]
FIG. 5 is a partial enlarged view showing an embodiment of the relationship between the female screw feed nut and the lock nut with respect to the screw shaft when the lock mechanism is unlocked and the slider 6 is fed upward.
[0029]
In FIG. 5, the lock nut 36 is rotated counterclockwise through the clamp piece 37 when viewed from the upper side of the paper surface, and the lock nut relaxing mechanism 38 is in an unclamped state. At this time, when the screw groove of the lock nut 36 and the screw thread of the screw shaft 10 are positioned in a neutral state and the screw shaft 10 rotates counterclockwise when viewed from the upper side of the drawing, the upper screw thread of the screw shaft 10 is the female screw feed nut. The slider 6 is fed upward while contacting the upper side of the 11 thread grooves.
[0030]
FIG. 6 is a sectional view for explaining the structure of an embodiment of the ball screw mechanism with a differential mechanism. As for the ball screw mechanism with a differential mechanism, the one by the present applicant is disclosed as Japanese Patent Laid-Open No. 2002-144098.
[0031]
The ball screw mechanism 19 with a differential mechanism used in FIG. 1 has the structure shown in FIG. 6. The ball screw mechanism 19 with a differential mechanism includes a ball screw shaft 18, a plurality of balls 50, and a nut member 51. And a ball bearing position adjusting means having a movable member 52, a differential member 53, and a receiving member 54.
[0032]
The nut member 51 is provided with a ball groove 55 in its hole so as to be engaged with the ball screw shaft 18 via the ball 50, and the ball member shaft 18 and the nut member 51 via the ball 50 are connected to each other. By the ball screw engagement, the upper die 7 can be accurately and highly accurately controlled.
[0033]
Fixed to the lower end of the nut member 51 is a movable member 52 belonging to the ball bearing position adjusting means and provided with a hole through which the ball screw shaft 18 penetrates in the center. Between the movable member 52 and a receiving member 54 in which a hole for penetrating the ball screw shaft 18 is provided in the central portion and an inclined surface 56 is formed in the upper end surface, the ball screw shaft 18 in the central portion. And a differential member 53 having a hole sufficient to allow its own sliding. The differential member 53 has an inclined surface opposite to the inclined surface 56 formed on the receiving member 54 at the lower end surface, and the differential member 53 is formed in the horizontal direction of the drawing (FIG. 6). The nut member 51 moves in the vertical direction (both directions indicated by the arrow B in FIG. 6) via the movable member 52 (in FIG. 6, the nut member 51 is vertical). The restraining mechanism that moves only in the direction is not shown).
[0034]
The screw portion 57 for moving the differential member 53 in the left-right direction in the drawing is rotated manually by an AC servo motor or manually, and the nut member 51 is moved by a small distance in the vertical direction, whereby the ball 50 and the ball constituting the ball screw are moved. In the ball screw engaged by the line contact or the point contact with the groove 55, the local wear of the ball 50 or the ball groove 55 resulting from the engagement by the line contact or the point contact at the same position at the time of load is always caused. It can be avoided.
[0035]
That is, when the upper die 7 reaches the lowest point, a maximum load is generated to further lower the upper die 7, but the same upper die 7 and the same lower die 20 and the same workpiece 22 are used. When the press working is continued, the ball screw shaft 18, the ball 50, and the ball groove 55 of the nut member 51 at the maximum load have the ball screw shaft 18 and the ball 50 locally contacted under the same fixed positional relationship. This contact part is locally worn. Using the ball screw mechanism 19 with the differential mechanism, the differential member 53 is inserted or ejected in both directions of the arrow A each time each press process is performed or each press process is performed a predetermined number of times (for example, about 5 times). As a result, the positional relationship among the ball screw shaft 18, the ball 50, and the ball groove 55 of the nut member 51 at the maximum load is slightly shifted, and wear is prevented. The situation in which the differential member 53 is inserted / removed is such that the contact portion is displaced by about 2 μm on the large diameter of the ball 50 having a diameter of about 10 mm by one insertion. In this way, the differential member 53 is inserted about 15700 times, so that the contact point goes around the large diameter of the ball 50.
[0036]
In the case of the present invention shown in FIG. 1, since two sliders 5 and 6 are provided, the stop position of the slider 6, that is, the slider 5 and the slider 6 when the upper die 7 is at the upper limit standby position. The positional relationship among the ball screw shaft 18, the ball 50, and the ball groove 55 of the nut member 51 can be changed by changing the distance slightly, and the ball groove 55 of the nut member 51 is The machining start position is changed, and the durability of the nut member 51 is ensured, but the ball bearing position adjusting means is not necessarily required.
[0037]
The operation of the first electric press machine according to the present invention configured as described above will be described with reference to a cycle diagram of one embodiment in the automatic operation of the first electric press machine according to the present invention shown in FIG.
[0038]
The vertical axis in FIG. 7 represents the operations of the upper mold 7, the AC servo motor 9, the lock mechanism 14, and the AC servo motor 17 in order from the top, the horizontal axis represents time, and the top solid line represents the upper mold 7. The trajectory is shown. In the figure corresponding to the AC servo motor 9 and the AC servo motor 17, the height from the reference line of the portion indicated as “forward rotation” and the reference line of the portion indicated as “reverse rotation”. Is the same height.
[0039]
T0 on the time axis represents the cycle start time when the AC servo motor 9, the lock mechanism 14, and the AC servo motor 17 are in the off state and the upper die 7 is in the upper limit standby position.
[0040]
Times T1 to T2 represent a lowering period (high-speed approach period) of the upper die 7 in which the AC servo motor 9 is energized in the forward direction, the slider 6 starts to descend, and the slider 5 also descends accordingly.
[0041]
The time axis T2 represents a point in time when the upper die 7 comes into contact with the surface of the flat workpiece 22 placed on the lower die 20, and the rotation of the AC servo motor 9 is stopped. This represents a point in time when the integration of the screw shaft 10 and the slider 6 and the positive rotation of the AC servomotor 17 are energized by the operation, and the slider 5 starts to descend.
[0042]
That is, the time T1 to T2 is a non-pressing period from the upper limit standby position of the upper die 7 to contact with the workpiece 22 placed on the lower die 20, and due to the rapid rotation of the screw shaft 10 of the AC servo motor 9. The upper die 7 is rapidly lowered.
[0043]
During time T2 to T3, the AC servomotor 17 enters the torque addition mode, and the press period (pressurizing stroke period) in which the upper die 7 presses the workpiece 22 placed on the lower die 20 via the slider 5. Represents.
[0044]
The time axis T3 represents the time when the upper die 7 reaches the predetermined lower limit lowering position. Immediately thereafter, the lock mechanism 14 is released to unify the screw shaft 10 and the slider 6 and the AC servo motor 9. And AC servomotor 17 are energized in reverse rotation.
[0045]
During times T3 to T4, the AC servo motor 9 and the AC servo motor 17 rotate reversely under the integrated release of the screw shaft 10 and the slider 6 so that both the slider 6 and the slider 5 rise, and the upper die Reference numeral 7 denotes an ascending period (high speed return period) in which it rapidly rises from the lower limit lowering position and returns to the upper limit standby position.
[0046]
At T4 on this time axis, the reverse rotation of the AC servo motor 9 stops, the slider 6 returns to the original position at the start of lowering, and represents the time when the upper mold 7 reaches the upper limit standby position. Note that the reverse rotation of the AC servomotor 17 stops before reaching the time axis T4, and the slider 5 has the original positional relationship with the slider 6, that is, the interval at the start of the cycle when the upper die 7 is in the upper limit standby position. Has returned to.
[0047]
T5 on the time axis represents the completion point of one cycle. In this way, in the non-pressing period between time T1 and T2 and time T3 to T4, the time required for one step (cycle) of press working is shortened by rapidly lowering and raising the upper die 7. Yes. In the above description, the AC servomotor 17 starts to rotate forward at T2 on the time axis, but may be started just before T2 on the time axis.
[0082]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the upper die moves at a high speed of descent and rise during a non-pressing period in which the workpiece is not pressed, thereby shortening the time required for one step (cycle) of pressing. In addition , the slider (second slider) and the screw shaft (first screw shaft) are firmly integrated by the operation of the lock mechanism during press working, and the press work is speeded up and the accuracy is increased. . Further, since the double nut structure is used, the stationary screw shaft is not undesirably rotated when the screw shaft (first screw shaft) is locked .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of an embodiment of a first electric press machine according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged explanatory diagram of an upper mold moving mechanism used in FIG. 1;
FIG. 3 is a partial enlarged view of an embodiment showing a relationship between a female screw feed nut and a lock nut with respect to a screw shaft when the lock mechanism is in a locked state.
FIG. 4 is a partial enlarged view of an embodiment showing a relationship between a female screw feed nut and a lock nut with respect to a screw shaft when a locking mechanism is unlocked and a slider is fed downward.
FIG. 5 is a partial enlarged view showing an embodiment of the relationship between the female screw feed nut and the lock nut with respect to the screw shaft when the lock mechanism is unlocked and the slider is fed upward.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the structure of an embodiment of a ball screw mechanism with a differential mechanism.
FIG. 7 is a cycle diagram of one embodiment in the automatic operation of the first electric press machine according to the present invention .
[Explanation of symbols]
1 bed 2 crown 3 strut 4 frame 5 slider (first slider)
6 Slider (second slider)
7 Upper mold 9 AC servo motor (first motor)
10 Screw shaft (first screw shaft)
11 Female thread feed nut (first coupling mechanism)
14 Locking mechanism (first locking mechanism)
17 AC servo motor ( second motor )
18 Ball screw shaft (second screw shaft)
19 Ball screw mechanism with differential mechanism (second coupling mechanism)
20 Lower mold 21 Pulse scale 22 Workpiece
23 Control device (first control device)

Claims

A frame formed by a bed, a crown, and a plurality of columns;
A first slider having an upper die attached to the lower end surface and freely sliding on the support;
A second slider provided between the crown and the first slider and freely sliding on the support;
A first coupling mechanism that moves the second slider up and down via a first screw shaft for fast-forwarding that is driven forward / reversely by a first motor provided on the crown;
A second coupling mechanism that moves the first slider up and down via a second screw shaft that is driven forward / reversely by a second motor provided on the second slider;
A first locking mechanism for fixing the second slider and the first screw shaft;
A lower mold installed corresponding to the bed in a position corresponding to the upper mold,
A position detector that detects the contact position between the upper mold and the workpiece placed on the lower mold, and detects the upper limit standby position and lower limit lowering position of the upper mold,
Based on the position signal detected by the position detector, the upper mold is rapidly lowered through at least the second slider until the upper mold contacts the workpiece placed on the lower mold. The second slider and the first screw shaft are fixed via the first locking mechanism at the time when the upper die comes into contact with the workpiece or immediately before the contact, and the upper die comes into contact with the workpiece or comes into contact with the workpiece. From the time immediately before the upper die is lowered to the predetermined lower limit lowering position, the lowering of the upper die is decelerated through the first slider, and the upper die is lowered in the torque addition mode. First control for pressing the workpiece placed on the mold and rapidly raising the upper mold via the first slider and the second slider after the upper mold reaches the lower limit lowering position. With a device ,
The first lock mechanism is a configuration in which a thrust load bearing is disposed in the middle, a lock nut constituting a double nut in combination with the first coupling mechanism with respect to the first screw shaft, and a lock nut And a mechanism for controlling a lock nut for slightly rotating the lock nut forward and backward through the clamp piece in order to fix and release the first screw shaft. Machine.