JP4822361B2 - スライド駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、サーボモータにてスライダの直動位置を制御するスライド駆動装置に関する。

従来、この種のスライド駆動装置の一例として、サーボモータの回転出力をカムリンク機構で直動運動に変換してスライダに伝達するものが知られている。このスライド駆動装置では、スライダを高速かつ高出力で直動させるために複数のサーボモータを駆動源として備えていた。具体的には、カムと一体回転する合力伝達ギヤの周りに複数のサーボモータを配置し、それら複数のサーボモータの回転出力軸を合力伝達ギヤにそれぞれギヤ連結していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−６９２５１号公報（段落［００２４］、第１図、第３図，第４図）

しかしながら、上記した従来のスライド駆動装置では、複数のサーボモータが設置されたモータ設置部が、スライダの細長い直動領域の後端部に位置しかつその直動領域より両側方に大きく張り出した構造になるため、スライド駆動装置を例えば工作機械等の一部として利用し難いという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高速かつ高出力で直動可能であると共に従来よりコンパクトなスライド駆動装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るスライド駆動装置は、ベース部材に直動可能に支持されたスライダにラックを固定し、ピニオンと減速機とサーボモータとを同軸上に配置して連結したピニオン駆動ユニットをスライダの直動方向に複数並べてベース部材に取り付け、各ピニオンをラックに噛合させると共に全てのサーボモータの出力回転軸をタイミングベルトで連結し、それらサーボモータを協働させてスライダの直動位置を制御可能としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のスライド駆動装置において、ピニオン駆動ユニットを少なくとも３つ以上備え、隣り合った１対ずつのサーボモータの出力回転軸同士をタイミングベルトで連結したところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のスライド駆動装置において、ラックを、ピニオンと同じ数に分割したところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１のスライド駆動装置では、スライダの細長い直動領域の一側方に駆動源である複数のピニオン駆動ユニットを並べたので、従来のスライド駆動装置に比べてスライダの直動方向及び直動方向と直交する方向との両方向でコンパクトになる。また、複数のサーボモータでスライダを直動させるのでスライダを高速かつ高出力で直動させることができる。しかも、全てのサーボモータの出力回転軸をタイミングベルトで連結したので、サーボモータ同士が互いに発振を規制し、発熱によるサーボダウンを防ぐことが可能になる。

［請求項２の発明］
請求項２の構成によれば、ピニオン駆動ユニットを少なくとも３つ以上備え、隣り合った１対ずつのサーボモータの出力回転軸同士をタイミングベルトで連結したので、各タイミングベルトを比較的短くすることができ、タイミングベルトの弛みを容易に排除することができる。

［請求項３の発明］
請求項３の構成によれば、ラックを、ピニオンと同じ数に分割したので、スライダの直動ストロークに合わせてラックを必要最小限の長さにすることが可能になる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１には、本発明に係るスライド駆動装置２０を複数横並びに配置して備えた絞り成形機１０が示されている。この絞り成形機１０には、複数のスライド駆動装置２０に対応させてダイ１２に複数の成形孔１２Ａが形成されると共に、それら複数の成形孔１２Ａに挿抜される複数のパンチ２５が設けられている。

具体的には、図２に示すように、絞り成形機１０は直方体状の台座部１１を有している。台座部１１の上面からは起立支持壁１３とダイ１２とが対峙して起立している。また、起立支持壁１３には、ダイ１２の各成形孔１２Ａと同軸上にそれぞれパンチ挿通孔１３Ａが貫通形成され、それらパンチ挿通孔１３Ａにパンチ２５が直動可能に挿通されている。

図２に示すように、起立支持壁１３のうちダイ１２と反対側の面には、駆動装置支持テーブル１４（本発明に係る「ベース部材」に相当する）が固定されている。駆動装置支持テーブル１４は、平坦水平になった支持プレート１４Ｂの下面に補強リブ１４Ｌを備えた構造になっている。

図１に示すように、支持プレート１４Ｂには、パンチ挿通孔１３Ａの中心軸の真下に角溝１４Ｍが形成されている。また、図３に示すように、支持プレート１４Ｂの上面には、角溝１４Ｍの上面開口の幅をその幅方向の両側から狭めるように１対の係止プレート２３，２３が固定されている。

角溝１４Ｍには、スライダ２１が直動可能に係合している。図１及び図２に示すようにスライダ２１は、パンチ挿通孔１３Ａの中心軸方向に延びた略角柱状になっており、そのスライダ２１の先端部にパンチ２５の基端部が固定されている。また、スライダ２１の下面から下方に向けてスライド係合突部２１Ａが突出形成されている。図３に示すようにスライド係合突部２１Ａは、下端部が幅広になっている。そして、スライド係合突部２１Ａの下端幅広部分が角溝１４Ｍ内に直動可能に収容されかつ係止プレート２３，２３によって上方への移動が規制されている。

図２に示すように、スライダ２１の側面には、そのスライダ２１の直動方向に延びたラック２２が複数（例えば、３つ）、一直線状に配置されている。そして、スライダ２１の側面下縁部から側方に張り出したラック固定壁２１Ｄ（図３参照）に各ラック２２が固定されている。なお、ラック２２に形成された複数の歯は、スライダ２１の幅方向に対して斜めになった所謂「はす歯構造」になっている。また、それに対応して次述するピニオン３１も「はす歯構造」になっている

図１に示すように、支持プレート１４Ｂのうちラック２２に対する側方位置には、スライダ２１の直動方向に沿って複数（例えば、３つ）の上下貫通孔１４Ｃが形成され、それら各上下貫通孔１４Ｃに本発明に係るピニオン駆動ユニット３０が嵌合固定されている。

図３に示すように、ピニオン駆動ユニット３０は、ピニオン３１と減速機３２とサーボモータ３３とを同軸上に配置して連結した構造になっている。減速機３２は、上下方向に延びた円柱構造の減速機本体３２Ｈの内部に複数のギヤを備えている。そして、減速機本体３２Ｈの上端部を支持プレート１４Ｂの上下貫通孔１４Ｃに下方から嵌合し、減速機本体３２Ｈの上端寄り位置から側方に張り出したフランジ３２Ｆを支持プレート１４Ｂの下面に当接させた状態で、減速機３２がボルトにて支持プレート１４Ｂに固定されている。減速機３２の出力軸３２Ｊは、減速機本体３２Ｈの上端部の中心に配置され、減速機本体３２Ｈに内蔵した図示しないベアリングによって減速機本体３２Ｈに回転可能に支持されている。そして、ピニオン３１が出力軸３２Ｊに一体回転可能にキー連結されて、ラック２２に噛合している。

図２に示すように減速機３２の入力軸３２Ｇは、減速機本体３２Ｈの下端部の中心に配置されている。また、減速機本体３２Ｈの下端部には中継シャフトケース３４が取り付けられ、その中継シャフトケース３４の下端部にサーボモータ３３のステータ３３Ｔが固定されている。さらに、中継シャフトケース３４内には、中継シャフト３５がベアリング３５Ｂ１，３５Ｂ２にて回転可能に軸支されている。そして、その中継シャフト３５の上端部に減速機３２の入力軸３２Ｇが一体回転可能にキー連結される一方、中継シャフト３５の下端部にサーボモータ３３の出力回転軸３３Ｓが一体回転可能にキー連結されている。

中継シャフト３５の中間部分には、プーリが一体回転可能にキー連結されている。そして、図２に示すように、中継シャフトケース３４の側部に貫通形成されたベルト挿通孔３４Ｗを通してタイミングベルト４１が隣り合ったピニオン駆動ユニット３０，３０におけるプーリ同士を連結している。詳細には、３つのピニオン駆動ユニット３０のうち中央のピニオン駆動ユニット３０の中継シャフト３５には、１対のプーリ３７，３７がキー連結され、両端部のピニオン駆動ユニット３０，３０の各中継シャフト３５には、１つのプーリ３６がそれぞれキー連結されている。そして、一端側のピニオン駆動ユニット３０に備えたプーリ３６と中央のピニオン駆動ユニット３０に備えた一方のプーリ３７とがタイミングベルト４１により連動回転可能に連結され、他端側のピニオン駆動ユニット３０に備えたプーリ３６と中央のピニオン駆動ユニット３０に備えた他方のプーリ３７とがタイミングベルト４１により連動回転可能に連結されている。

なお、隣り合ったピニオン駆動ユニット３０，３０同士の間には、それぞれプーリブラケット３９が駆動装置支持テーブル１４に固定され、各プーリブラケット３９に回転可能に支持されたアイドルプーリ３８が各タイミングベルト４１の内面又は外面に押しつけられて各タイミングベルト４１にテンションがかけられている。

絞り成形機１０には、複数のスライド駆動装置２０に対応させて複数のスライド制御装置（図示せず）が備えられている。各スライド制御装置には、対応したスライド駆動装置２０の各サーボモータ３３に係る回転位置データがそれぞれ記憶されている。また、スライド制御装置には各サーボモータ３３が有する回転位置センサ（図示せず）の検出信号が取り込まれている。そして、スライド制御装置は、記憶した回転位置データと減速機３２の減速比とに基づいて所定周期毎の各サーボモータ３３の回転位置の指令値を生成する。そして、回転位置センサによって検出した実際のサーボモータ３３の回転位置と前記指令値との偏差に応じたモータ駆動電流をサーボモータ３３に流し、これによりスライダ２１の直動位置を制御している。

絞り成形機１０によって成形されるワーク（図示せず）は、例えば、円筒形状になっている。また、絞り成形機１０には、スライド駆動装置２０毎に図示しないワークフィーダーが備えられ、各ワークフィーダーが、ダイ１２と起立支持壁１３との間に上方から進入して成形孔１２Ａの前方位置にワークを保持するようになっている。

本実施形態の構成に関する説明は以上である。次に、本実施形態の作用効果について説明する。絞り成形機１０を起動すると、各ワークフィーダーがそれぞれワークを成形孔１２Ａの前方位置に保持し、この状態で各スライド制御装置が各スライド駆動装置２０に備えた全てのサーボモータ３３を駆動してパンチ２５をパンチ挿通孔１３Ａに向けて前進させる。すると、パンチ２５と共にワークが成形孔１２Ａ内に押し込まれて絞り成形される。そして、ワークが成形孔１２Ａの奥部開口から下方に排出され、パンチ２５が後退する。以下、この動作を繰り返す。ここで本実施形態の各スライド駆動装置２０は、複数のサーボモータ３３でスライダ２１を直動させるので、スライダ２１を高速かつ高出力で直動させることができる。

ところで、各スライド駆動装置２０のパンチ２５がワークを成形孔１２Ａに押し込むと、その際の加工抵抗が複数のサーボモータ３３にかかる。ところが、ピニオン３１とラック２２との間のバックラッシにより、一部のサーボモータ３３のみに加工抵抗がかかり、残りのサーボモータ３３に加工抵抗がかからない状態が起こり得る。しかしながら、本実施形態のスライド駆動装置２０では、全てのサーボモータ３３の出力回転軸３３Ｓをタイミングベルト４１で連結したので加工抵抗がかかっているサーボモータ３３が、加工抵抗がかかっていないサーボモータ３３の発振を規制し、発熱によるサーボダウンを防ぐことが可能になる。

しかも、本実施形態のスライド駆動装置２０は、スライダ２１の細長い直動領域の一側方にサーボモータ３３を含む複数のピニオン駆動ユニット３０を並べて配置したので、従来のスライド駆動装置に比べてスライダ２１の直動方向及び直動方向と直交する方向との両方向でコンパクトになる。これにより、上記絞り成形機１０のように複数のスライド駆動装置２０を横並びに配置することができる。また、本実施形態のスライド駆動装置２０では、複数（３つ）のピニオン駆動ユニット３０のうち隣り合った１対ずつのサーボモータ３３，３３の出力回転軸３３Ｓ，３３Ｓ同士をタイミングベルト４１でそれぞれ連結したので、各タイミングベルト４１を比較的短くすることができ、タイミングベルト４１の弛みの除去が容易になる。また、ラック２２を、ピニオン３１と同じ数に分割したので、スライダ２１の直動ストロークに合わせてラック２２を必要最小限の長さにすることでき、これにより製造コストを抑えることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記実施形態では、ラック２２がピニオン３１と同じ数に分割されていたが、１つのラック２２に複数のピニオン３１を噛合させた構成にしてもよい。

（２）前記実施形態では、複数のサーボモータ３３のうち隣り合った１対ずつのサーボモータ３３，３３同士をタイミングベルト４１でそれぞれ連結していたが、複数のサーボモータの全てを１つのタイミングベルトで連結してもよい。

本発明の一実施形態に係るスライド駆動装置の平面図 スライド駆動装置の側断面図 ピニオン駆動ユニットの側断面図

符号の説明

１０ 絞り成形機
１４ 駆動装置支持テーブル（ベース部材）
２０ スライド駆動装置
２１ スライダ
２２ ラック
２５ パンチ
３０ ピニオン駆動ユニット
３１ ピニオン
３２ 減速機
３３ サーボモータ
３３Ｓ 出力回転軸
３５ 中継シャフト
４１ タイミングベルト

Claims (3)

1. ベース部材に直動可能に支持されたスライダにラックを固定し、
   ピニオンと減速機とサーボモータとを同軸上に配置して連結したピニオン駆動ユニットを前記スライダの直動方向に複数並べて前記ベース部材に取り付け、
   前記各ピニオンを前記ラックに噛合させると共に全ての前記サーボモータの出力回転軸をタイミングベルトで連結し、それらサーボモータを協働させて前記スライダの直動位置を制御可能としたことを特徴とするスライド駆動装置。
2. 前記ピニオン駆動ユニットを少なくとも３つ以上備え、隣り合った１対ずつの前記サーボモータの出力回転軸同士を前記タイミングベルトで連結したことを特徴とする請求項１に記載のスライド駆動装置。
3. 前記ラックを、前記ピニオンと同じ数に分割したことを特徴とする請求項１又は２に記載のスライド駆動装置。

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