JP4613055B2

JP4613055B2 - ねじ駆動式油圧プレス装置

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Publication number: JP4613055B2
Application number: JP2004346217A
Authority: JP
Inventors: 健一柳
Original assignee: Kikuchi Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Kikuchi Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: JP2006150422A

Description

本発明は、例えば材料の加工や成形に用いるプレス機械のアクチュエータとして好適なエネルギー効率の高いねじ駆動式プレス装置に関する。

従来、金属材料のせん断加工、曲げ加工、絞り加工、鍛造や、ゴムタイヤの成形、プラスチックバスタブの成形等にプレス機械が用いられている。プレス機械の駆動方式としては、油圧駆動式と電動駆動式が一般的である。油圧駆動式は、出力を容易に出しやすいが油圧ポンプやサーボ弁等の装置の熱損失、ランニングコスト、精度や駆動効率等において劣る点がある。電動駆動式は、制御性や伝達駆動機構の位置精度がよく、またエネルギー損失も少ないが、大出力が必要な場合には、耐久性向上のためにモータや機械的部品のサイズや費用がかさばり、装置が高価になり機構も複雑になる欠点がある。

このように、油圧駆動式と電動駆動式にはそれぞれ一長一短があり、これを補うものとしてＥＨＬ（Electro Hydraulic Linear）駆動方式が開発された。ＥＨＬ駆動方式は、電動駆動式と油圧駆動式それぞれの長所を活かしたハイブリッド型の駆動方式であり、動力源にモータを使用し、増幅装置には油圧シリンダを用いるものである。ＥＨＬ駆動方式として、先に本願発明者が提案したものがある（特許文献１参照）。これは、モータおよびボールねじにより駆動されるマスターシリンダと、このマスターシリンダからの作動油により動作して被加工品の加工を行うスレーブシリンダとを備え、マスターシリンダからスレーブシリンダに供給する作動油の流量とスレーブシリンダからマスターシリンダに戻る流用とを同一に設定したもので、従来の油圧駆動式と違い、作動油はシリンダのヘッド側とロッド側の閉回路内で循環しているため、これらスペースの縮小やサーボ弁の熱損失による作動油の劣化や温度変化を防ぐことができ、エネルギー効率の高い油圧プレスを実現できる利点がある。

本願発明者は、さらに上記特許文献１において、マスターシリンダを第１および第２のマスターシリンダで構成し、スレーブシリンダのストローク長が長い場合には、第２のマスターシリンダでスレーブシリンダを高速駆動してピストンを作業点まで送り、プレス作業時には第１のマスターシリンダからの作動油を用いて加圧加工を行う油圧プレス装置も提案している。この装置はスライドを作業点まで早送りできる利点がある。
特開２００２−２９５６２４号公報

しかしながら、上記した早送り可能な油圧プレス装置では、第２のマスターシリンダでスレーブシリンダを高速駆動してピストンを作業点まで送り、プレス作業時には第１のマスターシリンダからの作動油を用いて加圧加工を行うので、早送りに関して制御性や伝達駆動機構の位置精度が悪く、エネルギー損失も大きいといいう問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、制御性や伝達駆動機構の位置精度が良く、エネルギー損失の少ない、早送り可能なねじ駆動式油圧プレス装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置は、作動油を満たすシリンダチューブ内にピストンを収納し、前記ピストンの一端から延びる入力ロッドを前記シリンダチューブの一端から突出させた第１シリンダと、前記第１シリンダと対をなし、作動油を満たす別のシリンダチューブ内に別のピストンを収納し、前記別のピストンの一端から延びる出力ロッドを前記別のシリンダチューブの一端から突出させた第２シリンダと、前記第１シリンダのシリンダチューブの一端部と前記第２シリンダのシリンダチューブの一端部とを接続する第１の配管と、前記第１シリンダのシリンダチューブの他端部と前記第２シリンダのシリンダチューブの他端部とを接続する第２の配管と、前記第１の配管に設けられた第１プレフィル弁と、前記第２の配管に設けられた第２プレフィル弁と、前記第１シリンダの入力ロッドを直線駆動するためのボールねじユニットと、前記ボールねじユニットのボールねじを回転させるためのサーボモータとを有する加圧駆動部と、前記第２シリンダの出力ロッドの端部に結合されたスライドを直線駆動するためのボールねじユニットと、前記ボールねじユニットのボールねじを回転させるためのサーボモータとを有する早送り駆動部とを備え、前記第１シリンダのシリンダチューブの断面積から前記入力ロッドの断面積を減じた面積と前記第２シリンダのシリンダチューブの断面積から前記出力ロッドの断面積を減じた面積との比と、前記第１シリンダのシリンダチューブの断面積と前記第２シリンダのシリンダチューブの断面積との比を、同一の比にしたことを特徴とする。

上記のように構成されたねじ駆動式油圧プレス装置において、早送り駆動部のサーボモータを正回転させると、その回転力はボールねじに伝達され、スライドを高速前進させる。このとき、第１プレフィル弁は電磁弁により開放されており、第２シリンダ内の作動油はピストンに押されてシリンダチューブの一端側から流出し、第１配管から開放された第１プレフィル弁を通ってタンク内に流出する。同時に、第２シリンダのシリンダチューブの他端側には、第２プレフィル弁を介してタンク内から作動油が供給される。スライドが所定の前進位置に停止すると、第１プレフィル弁が閉じられるとともに、早送り駆動部のサーボモータがフリー状態となる。次いで、加圧駆動部のサーボモータを正回転させ、その回転力がボールねじに伝達され、第１シリンダの入力ロッドを一端側から他端側の方向に前進させ、第１シリンダ内の作動油はピストンに押されてシリンダチューブの他端側から流出し、第２配管を通じて第２シリンダのシリンダチューブの他端側に流入し、ピストンを押して出力ロッドを加圧方向に前進させる。同時に第２シリンダ内の作動油はシリンダチューブの他端側から流出し、第１配管を通じて第１シリンダのシリンダチューブの他端側に流入する。出力ロッドが所定の前進位置に達した時、加圧駆動部のサーボモータは回転を停止し、フリー状態となる。第１シリンダの入力ロッドはサーボモータのトルクに応ずる推力でピストンを押して作動油を加圧するので、出力ロッドの推力即ち第２シリンダの出力は、パスカルの原理に従い、第１シリンダのシリンダチューブの断面積と第２シリンダのシリンダチューブの断面積との比に応ずる推力が発生する。例えば比を１０とすれば、第２シリンダの推力は第１シリンダのそれの１０倍となる。第２シリンダによる加圧後、早送り駆動部のサーボモータを逆回転させると、その回転力はボールねじに伝達され、スライドを後退させ、それに伴い第２シリンダ内の作動油はピストンに押されてシリンダチューブの他端側から第２配管を通じて、電磁弁により開放された第２プレフィル弁を介してタンク内に流出するとともに、第２シリンダのシリンダチューブの一端側には、第１プレフィル弁を介してタンク内から作動油が供給される。

また、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置は、前記第１シリンダの入力ロッドの移動量を検出する第１移動量検出手段と、前記第２シリンダの出力ロッドの移動量を検出する第２移動量検出手段と、前記第１および第２移動量検出手段からの信号に基づいて前記入力ロッドおよび出力ロッドを所定の前進停止位置および後退停止位置で停止させる制御手段とを備えたものであり、この構成により、出力ロッドの突出端部に結合されたスライドを所定の前進停止位置および後退停止位置まで移動させられるとともに、入力ロッドを所定量だけ移動させることができる。

また、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置は、前記制御手段が、前記前進停止位置を任意に設定可能であることを特徴とするものであり、この構成により、例えばスライドに取り付けられたパンチとベッド上のダイとの間の間隔を、被加工物の大きさや作業内容に応じて任意に設定することができる。

また、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置は、前記制御手段が、原点位置センサからの信号に基づいて前記前進停止位置を任意に設定することを特徴とするものであり、この構成により、大きさの異なる複数の被加工品に対する基準点および前進停止位置を簡単な構成により設定することができる。

本発明によれば、第２シリンダの出力ロッドの端部に結合されたスライドを、プレフィル弁により油圧調整をしながら、ボールねじとサーボモータを有する早送り駆動部により作業位置まで高速移動させ、作業位置において第１シリンダの入力ロッドを加圧駆動部により駆動して型締め作業やプレス作業を行わせるので、電動駆動式と油圧駆動式それぞれの長所を活かしたハイブリッド型のねじ駆動式油圧プレス装置においても電動駆動により早送りが可能になり、制御性や伝達駆動機構の位置精度が良く、エネルギー損失の少ないねじ駆動式油圧プレス装置を実現することができる。

以下、本発明のねじ駆動式油圧プレス装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本実施の形態のねじ駆動式油圧プレス装置（以下単に油圧プレス装置という。）のシステム構成を示す概略図である。

本実施の形態の油圧プレス装置１は、大別して第１シリンダであるマスターシリンダ２および第２シリンダであるスレーブシリンダ３からなる一対の油圧シリンダと、両シリンダ２、３の各端を接続する第１配管４および第２配管５と、第１配管４の途中に設けられた第１プレフィル弁６と、第２配管５の途中に設けられた第２プレフィル弁７と、マスターシリンダ２の入力ロッドを往復動させるためのボールねじユニット８と、ボールねじユニット８をタイミングベルト装置９を介して駆動する加圧用ＡＣサーボモータ１０と、スレーブシリンダ３の上端部を支持するアッパフレーム１１と、スレーブシリンダ３の出力ロッドの下端部に固定されたスライド１２と、アッパフレーム１１とベッド１３との間の４隅に立設されて、スライド１２の移動を摺動案内するガイドポスト１４と、スライド１２の上面の左右２箇所に設けられてスライド１２を往復動させるためのボールねじユニット１５と、ボールねじユニット１５をタイミングベルト装置１６を介して駆動する早送り用ＡＣサーボモータ１７とを備えている。加圧用ＡＣサーボモータ１０とタイミングベルト装置９とボールねじユニット８とマスターシリンダ２とで加圧駆動部Ａを構成し、早送り用ＡＣサーボモータ１７とタイミングベルト装置１６とボールねじユニット１５とで早送り駆動部Ｂを構成している。

さらに詳細に説明すると、マスターシリンダ２は、作動油を満たすシリンダチューブ２ａと、シリンダチューブ２ａ内に摺動自在に収納されたピストン２ｂと、ピストン２ｂの一端から延びてシリンダチューブ２ａの一端から突出する入力ロッド２ｃとから構成され、一端側にシリンダチューブ２ａの断面積から入力ロッド２ｃの断面積を減じた断面積を有する小断面室２ｄが、他端側にはシリンダチューブ２ａの断面積を有する大断面室２ｅがピストン２ｂを挟んで形成されている。スレーブシリンダ３は、作動油を満たすシリンダチューブ３ａと、シリンダチューブ３ａ内に摺動自在に収納されたピストン３ｂと、ピストン３ｂの一端から延びシリンダチューブ３ａの一端から突出する出力ロッド３ｃとから構成され、一端側にシリンダチューブ３ａの断面積から出力ロッド３ｃの断面積を減じた断面積を有する小断面室３ｄが、他端側にはシリンダチューブ３ａの断面積を有する大断面室３ｅがピストン３ｂを挟んで形成される。そしてマスターシリンダ２のシリンダチューブ２ａの断面積から入力ロッド２ｃの断面積を減じた面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積から出力ロッド３ｃの断面積を減じた面積との面積比を１：Ｎ（例えばＮ＝１０）とし、またマスターシリンダ２のシリンダチューブ２ａの断面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積との面積比を上記と同じく１：Ｎ（Ｎ＝１０）にしてある。

第１配管４はマスターシリンダ２の一端側の小断面室２ｄとスレーブシリンダ３の一端側の小断面室３ｄとを接続し、両小断面室２ｄ、３ｄを作動油で連通している。第２配管５はマスターシリンダ２の他端側の大断面室２ｅとスレーブシリンダ３の他端側の大断面室３ｅを接続して、両大断面室２ｅ、３ｅを作動油で連通している。第１配管４には第１プレフィル弁６のシリンダ側ポートが接続され、第２配管５には第２プレフィル弁７のシリンダ側ポートが接続されている。各プレフィル弁６、７のタンク側ポートは、それぞれ同じタンク２０に配管６ａ、７ａにより導かれ、また配管６ｂ、７ｂがパイロットポートが接続されて、電磁弁２１ａ、２１ｂからパイロット圧が供給されるようになっている。

加圧駆動部Ａにおけるボールねじユニット８は、マスターシリンダ２の中空の入力軸２ｃの先端部に固定されたナット８ｂと、このナット８ｂに螺合するボールねじ８ａを備えている。ボールねじ８ａの基端部は、タイミングベルト装置９の従動プーリ９ｂに固定され、従動プーリ９ｂと駆動プーリ９ａとの間にはタイミングベルト９ｃが掛け渡され、駆動プーリ９ａは加圧用ＡＣサーボモータ１０の回転軸に固定されている。

早送り駆動部Ｂにおけるボールねじユニット１５は、アッパフレーム１１に軸方向に移動不能かつ回転可能に支持されたボールねじ１５ａと、スライド１２に固定されたスリーブ１５ｃの上端部に固定されてボールねじ１５ａと螺合するナット１５ｂとを備えている。ボールねじ１５ａのアッパフレーム１１の下の部分には、タイミングベルト装置１６の従動プーリ１６ｂが固定され、従動プーリ１６ｂと駆動プーリ１６ａとの間にはタイミングベルト１６ｃが掛け渡され、駆動プーリ１６ａは早送り用ＡＣサーボモータ１７の回転軸に固定されている。

スレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａ上端部はアッパフレーム１１の下面に固定され、スレーブシリンダ３の出力軸３ｃの下端部にはスライダ１２が固定されている。スライダ１２は、アッパフレーム１１とベッド１３との間の４隅に立設されたガイドポスト１４に摺動案内され、スライダ１２の下面に取り付けられたパンチ１９と、ベッド１３の上面に取り付けられたダイ１９との間に挿入された被加工品に対し加工を行う。

制御系は、第１プレフィル弁６および第２プレフィル弁７にそれぞれパイロット圧を加える第１電磁弁２１ａおよび第２電磁弁２１ｂを制御するとともに、加圧用ＡＣサーボモータ１０にパルス列を出力してこれを駆動し、加圧用ＡＣサーボモータ１０に一体のエンコーダ１０ａからの回転量を示すパルス信号を受信するコントローラ２２と、早送り用ＡＣサーボモータ１７にパルス列を出力してこれを駆動し、早送り用ＡＣサーボモータ１７に一体のエンコーダ１７ａからの回転量を示すパルス信号を受信し、早送り駆動部Ｂにおけるスライド１２の原点位置を検出するフォトカプラである原点位置センサ２３からの信号を受信するコントローラ２４と、これらコントローラ２２、２４と接続されたパソコン（パーソナルコンピュータ）２５とで制御手段を構成している。

次に、上記のように構成された油圧プレス装置の動作について説明する。パソコン２５には、被加工品毎の作業行程についての各種データが予め入力されている。原点位置センサ２３は、最大高さの被加工品を加工する際のスライド１２の位置である最大基準位置Ｐmaxに設置されており、本実施の形態ではこの最大基準位置Ｐmaxが原点位置Ｏｐになっている。この最大基準位置Ｐmaxからエンコーダ１７ａが出力するパルス数をコントローラ２４が累積加算してスライド１２の上死点を検出し、コントローラ２４が早送り用ＡＣサーボモータ１７に停止信号を出力してこれを停止させる。逆に、上死点から下降する場合は、コントローラ２４がエンコーダ１７ａからパルス数を計数して最大基準位置Ｐmaxすなわち原点位置Ｏｐに達したことを検出した時に、早送り用ＡＣサーボモータ１７に停止信号を出力してこれを停止させる。最小高さの被加工品または平板材料を加工する際には、原点位置Ｏｐから最小基準位置Ｐminまでのパルス数を計測し、そのパルス数に相当する位置を最小基準位置Ｐminとする。したがって、最小基準位置Ｐminから上死点までの位置は、原点位置Ｏｐから上死点までのパルス数に原点位置Ｏｐから最小基準位置minまでのパルス数を加えたものになる。最大基準位置Ｐmaxと最小基準位置Ｐminまでの間に別の基準位置を設定する場合も同様である。

これから加工しようとする被加工品をパソコン２５に表示された一覧から選択すると、そのデータが各コントローラ２２、２４に読み込まれる。このプレス装置の起動前は、スレーブシリンダ３は図１に示す状態である上死点の位置に位置している。このプレス装置の電源を入れてコントローラ２２、２４およびパソコン２５を起動すると、コントローラ２２からの指令により、加圧用ＡＣサーボモータ１０はフリーの状態になり、第１プレフィル弁６に第１電磁弁２１ａからパイロット圧が供給されて第１プレフィル弁６が開放される。同時に、コントローラ２４からの指令により早送り用ＡＣサーボモータ１７が正転し、タイミングベルト装置１６を介してボールねじ１５ａが回転し、スライド１２を早送りする。

以下、図２のタイミング図を参照して説明する。高速型閉じ行程（１）において、ボールねじ１５ａの回転により、ナット１５ｂがボールねじ１５ａに沿って下降することにより、スリーブ１５ｃを介してスライド１２が下降する。スライド１２が下降すると、スライド１２に固定されたスレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃが押し下げられ、ピストン３ｂが小断面室３ｄ内の作動油を押して第１配管４に流出させる。この時、第１プレフィル弁６は開放されているので、第１配管４を流れる作動油は第１プレフィル弁６からタンク２０内に導かれる。ピストン３ｂが押し下げられると、大断面室３ｅ内には、タンク２０内の作動油が第２プレフィル弁７から第２配管５を通じて流入する。スライダ１２が下降して、例えば最大基準位置Ｐmaxに達し、これを原点位置センサ２３が検出すると、コントローラ２４は早送りＡＣサーボモータ１７の回転を停止させてフリー状態とし、パソコン２５からの停止信号により、コントローラ２２は第１電磁弁２１ａを制御して第１プレフィル弁６を閉じ、次の高圧型閉じ行程（２）に入る。

高圧型閉じ行程（２）において、コントローラ２２からの加圧指令に従ってサーボモータ１０が正回転すると、タイミングベルト装置９を介してボールねじ８ａが回転し、ナット８ｂを介してマスターシリンダ２の入力ロッド２ｃを上昇させる。この時、マスターシリンダ２の大断面室２ｅ内の作動油はピストン２ｂに押されて流出し、第２配管５を通じてスレーブシリンダ３の大断面室３ｅに流入し、ピストン３ｂを押して出力ロッド３ｃを下降させる。これと同時にスレーブシリンダ３の小断面室３ｄ内の作動油は、ピストン３ｂに押されて第１配管４を通じてマスターシリンダ２の小断面室２ｄに流入する。

加圧加工行程（３）において、加圧用ＡＣサーボモータ１０のエンコーダ１０ａからのパルス数を計測しているコントローラ２２が、その計測したパルス数から出力ロッド３ｃが作業位置に達したことを検出すると、加圧用ＡＣサーボモータ１０に停止指令を送って一定時間停止させる。これにより、スレーブシリンダ３も停止し、出力ロッド３ｃはトルク指定値に応じた圧力を発生して被加工品に対する加工を行う。この油圧プレス装置をプレス機械の加圧アクチュエータとすれば、出力ロッド３ｃに取り付けられたパンチ１８とそれに対向して設置されたダイ１９との間で被加工品が加工されることになる。マスターシリンダ２の入力ロッド２ｃは、加圧用ＡＣサーボモータ１０のトルクに応ずる推力でピストン２ｂを押して作動油を加圧するので、スレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃの出力は、パスカルの原理に従い、マスターシリンダ２のシリンダチューブ２ａの断面積とスレーブシリンダ３のシリンダチューブ３ａの断面積との比に応ずる推力が発生する。例えば比を１０とすれば、スレーブシリンダ３の推力はマスターシリンダ２のそれの１０倍となる。

加圧解除行程（４）において、一定時間経過後、コントローラ２２から戻り指令が加圧用ＡＣサーボモータ１０に出されると、加圧用ＡＣサーボモータ１０は所定パルス数だけ逆回転し、マスターシリンダ２の入力ロッド２ｃは下降し、マスターシリンダ２の小断面室２ｄ内の作動油は第１配管４を通じてスレーブシリンダ３の小断面室３ｄに流入し、スレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃを上昇させるとともに、スレーブシリンダ３の大断面室３ｅ内の一部の作動油が第２配管５を通じてマスターシリンダ２の大断面室２ｅ内に戻る。加圧用ＡＣサーボモータ１０が設定されたパルス数だけ逆転して加圧解除を終了すると、コントローラ２２は、ＡＣサーボモータ１０を停止させてフリー状態にするとともに、第２電磁弁２１ｂを制御して第２プレフィル弁７を閉じる。一方、コントローラ２２から加圧解除終了信号を受けたパソコン２５は、コントローラ２４を介して早送り用ＡＣサーボモータ１７を逆転させて高速型開き行程（５）を行う。

高速型開き行程（５）において、コントローラ２４からの指令により、早送り用ＡＣサーボモータ１７が逆転し、タイミングベルト装置１６を介してボールねじ１５ａが回転する。この回転により、ナット１５ｂがボールねじ１５ａに沿って上昇することにより、スリーブ１５ｃを介してスライド１２が上昇する。スライド１２が上昇すると、スライド１２に固定されたスレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃが押し上げられ、ピストン３ｂが大断面室３ｅ内の作動油を押して第２配管５を通じて流出させる。この時、第２プレフィル弁７は開放されているので、第２配管５を流れる作動油は第２プレフィル弁７からタンク２０内に導かれる。ピストン３ｂが押し上げられると、小断面室３ｄ内には、タンク２０内の作動油が第１プレフィル弁６から第１配管４を通じて流入する。原点位置センサ２３からの信号を受けて、早送り用ＡＣサーボモータ１７が原点位置Ｏｐから所定パルス数だけ回転すると、スライド１２は上死点に達し、コントローラ２４は、早送りＡＣサーボモータ１７の回転を停止させてフリー状態とするとともに、パソコン２５に高速型開き終了信号を送り、これを受けたパソコン２５は、高速型開きが終了したことをコントローラ２２へ伝え、コントローラ２２は、第２電磁弁２１ｂを制御して第２プレフィル弁７を閉じ、１ショットの行程を終える。

別の被加工品を加工する場合は、その被加工品をパソコン２５により選択すると、例えばその被加工品が最小高さを有するかまたは平板材料である場合、そのデータが各コントローラ２２、２４に設定される。その最小基準位置Ｐminのデータは、原点位置Ｏｐである最大基準位置Ｐmaxからマイナス方向のパルス数により設定されている。プレス装置が起動すると、コントローラ２４は、早送り用ＡＣサーボモータ１７を正転させ、スライド１２をエンコーダ１７ａからのパルス数を計測しながら下降させ、所定パルス数を計測してスライド１２が最小基準位置Ｐminに達したことを検出すると、早送り用ＡＣサーボモータ１７を停止させてフリー状態とし、コントローラ２２が加圧用ＡＣサーボモータ１０を正転させて、設定されたパルス数だけピストン２ｂを駆動し、上記した高圧型閉じ行程（２）および加圧加工行程（３）を行う。加圧加工後、コントローラ２２は、加圧用ＡＣサーボモータ１０を設定されたパルス数だけ逆転させて加圧解除行程（４）を行い、その加圧解除終了信号を受けたパソコン２５は、コントローラ２４を介して早送り用ＡＣサーボモータ１７を逆転させて高速型開き行程（５）を行う。原点位置センサ２３からの信号を受けて、早送り用ＡＣサーボモータ１７が原点位置Ｏｐから所定回数だけ回転すると、スライド１２は上死点に到達し、コントローラ２４からの停止信号により停止する。

このように、本実施の形態によれば、スレーブシリンダ３の出力ロッド３ｃの端部に結合されたスライド１２を、プレフィル弁６、７により油圧調整をしながら、ボールねじユニット１５とタイミングベルト装置１６と早送り用ＡＣサーボモータ１７を有する早送り駆動部Ｂにより作業位置まで高速移動させ、作業位置においてマスターシリンダ２の入力ロッド２ｃを加圧駆動部Ａにより駆動して型締め作業やプレス作業を行わせるので、電動駆動式と油圧駆動式それぞれの長所を活かしたハイブリッド型のねじ駆動式油圧プレス装置においても電動駆動により早送りが可能になり、制御性や伝達駆動機構の位置精度が良く、エネルギー損失が少ないという効果を有する。また、早送り用ＡＣサーボモータ１７は加圧用ＡＣサーボモータ１０より低トルクで済むので、部品コストを低下させることができる。

なお、上記実施の形態において、ＡＣサーボモータの回転をタイミングベルト装置を介してボールねじに伝達したが、減速機構を備えたＡＣサーボモータにより直接ボールねじを駆動してもよい。また、移動量検出手段としてＡＣサーボモータに一体化されたエンコーダを用いたが、他にリニアスケールなどを用いることができる。また、原点位置センサとしてフォトセンサを用いたが、他のセンサを用いてもよい。さらに、コントローラとして、サーボ制御機能の他に電磁弁やセンサなどのＩ／Ｏ制御およびパソコンとの通信機能を備えたものを使用したが、他の方式のコントローラを用いてもよい。

本発明の実施の形態におけるねじ駆動式油圧プレス装置の構成を示す概略図である。本発明の実施の形態におけるプレス行程を示すタイミング図である。

符号の説明

１ねじ駆動式油圧プレス装置
２マスターシリンダ（第１シリンダ）
２ａシリンダチューブ
２ｂピストン
２ｃ入力ロッド
３スレーブシリンダ（第２シリンダ）
３ａシリンダチューブ
３ｂピストン
３ｃ出力ロッド
４第１配管
５第２配管
６第１プレフィル弁
７第２プレフィル弁
８ボールねじユニット
８ａボールねじ
８ｂナット
９タイミングベルト装置
９ａ駆動プーリ
９ｂ従動プーリ
９ｃタイミングベルト
１０加圧用ＡＣサーボモータ
１０ａエンコーダ（第１移動量検出手段）
１１アッパフレーム
１２スライド
１３ベッド
１４ガイドポスト
１５ボールねじユニット
１５ａボールねじ
１５ｂナット
１６タイミングベルト装置
１６ａ駆動プーリ
１６ｂ従動プーリ
１６ｃタイミングベルト
１７早送り用ＡＣサーボモータ
１７ａエンコーダ（第２移動量検出手段）
１８パンチ
１９ダイ
２０タンク
２１ａ第１電磁弁
２１ｂ第２電磁弁
２２コントローラ
２３原点位置センサ
２４コントローラ
２５パソコン

Claims

作動油を満たすシリンダチューブ内にピストンを収納し、前記ピストンの一端から延びる入力ロッドを前記シリンダチューブの一端から突出させた第１シリンダと、
前記第１シリンダと対をなし、作動油を満たすシリンダチューブ内にピストンを収納し、前記ピストンの一端から延びる出力ロッドを前記シリンダチューブの一端から突出させた第２シリンダと、
前記第１シリンダのシリンダチューブの一端部と前記第２シリンダのシリンダチューブの一端部とを接続する第１の配管と、
前記第１シリンダのシリンダチューブの他端部と前記第２シリンダのシリンダチューブの他端部とを接続する第２の配管と、
前記第１の配管に設けられた第１プレフィル弁と、
前記第２の配管に設けられた第２プレフィル弁と、
前記第１シリンダの入力ロッドを直線駆動するためのボールねじユニットと、前記ボールねじユニットのボールねじを回転させるためのサーボモータとを有する加圧駆動部と、
前記第２シリンダの出力ロッドの端部に結合されたスライドを直線駆動するためのボールねじユニットと、前記ボールねじユニットのボールねじを回転させるためのサーボモータとを有する早送り駆動部とを備え、
前記第１シリンダのシリンダチューブの断面積から前記入力ロッドの断面積を減じた面積と前記第２シリンダのシリンダチューブの断面積から前記出力ロッドの断面積を減じた面積との比と、前記第１シリンダのシリンダチューブの断面積と前記第２シリンダのシリンダチューブの断面積との比を、同一の比にしたことを特徴とするねじ駆動式油圧プレス装置。
前記第１シリンダの入力ロッドの移動量を検出する第１移動量検出手段と、前記第２シリンダの出力ロッドの移動量を検出する第２移動量検出手段と、前記第１および第２移動量検出手段からの信号に基づいて前記入力ロッドおよび出力ロッドを所定の前進停止位置および後退停止位置で停止させる制御手段とを備えた請求項１記載のねじ駆動式油圧プレス装置。
前記制御手段は、前記前進停止位置を任意に設定可能であることを特徴とする請求項２に記載のねじ駆動式油圧プレス装置。
前記制御手段は、原点位置センサからの信号に基づいて前記前進停止位置を任意に設定することを特徴とする請求項３に記載のねじ駆動式油圧プレス装置。