JP4841198B2 - Servo motor for press drive with brake mechanism - Google Patents
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Description
本発明はブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータに関する。 The present invention relates to a servo motor for press drive with a brake mechanism.
プレス駆動用サーボモータとして、サーボモータの前側に電磁ブレーキを設け、この電磁ブレーキの固定板を介してプレス本体にサーボモータを取り付けて使用するブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータが知られている(例えば、特許文献1)。
上述の特許文献1に記載のブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータにおける電磁ブレーキは、制動時には、可動板を介してブレーキディスクを固定板に押圧付勢するばね力により制動力を得ており、このばね力による制動の解除は、前記可動板を吸引する電磁石の励磁コイルに電流を流すことにより、前記可動板を摩擦板から離反する方向へ吸引することにより行っている。 The electromagnetic brake in the press drive servomotor with the brake mechanism described in Patent Document 1 described above obtains a braking force by a spring force that presses and urges the brake disc against the fixed plate via the movable plate during braking. Release of braking by a spring force is performed by attracting the movable plate in a direction away from the friction plate by passing a current through an exciting coil of an electromagnet that attracts the movable plate.
特許文献1に記載のブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータにおいては、正常動作時におけるスライドの停止には、サーボブレーキ(ダイナミックブレーキ)を使用するので、安全のためにプレスを急停止させるとき、またはサーボモータの暴走時などのとき以外は、電磁ブレーキはOFF状態にある。すなわち、電磁ブレーキには、電磁ブレーキを解除すべく常に大電流が供給された状態となっているので、電磁ブレーキが発熱し、かつ消費電力も多くなるいという問題がある。 In the servo motor for press drive with a brake mechanism described in Patent Document 1, a servo brake (dynamic brake) is used to stop the slide during normal operation. Therefore, when the press is suddenly stopped for safety, or The electromagnetic brake is in an OFF state except when the servo motor is out of control. That is, the electromagnetic brake is constantly supplied with a large current to release the electromagnetic brake, and thus the electromagnetic brake generates heat and consumes more power.
上述のブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータは、電磁ブレーキの固定板を介してプレス本体に取り付けられるので、電磁ブレーキ部での発熱がプレス本体に伝導し、プレス本体に熱歪みが発生してプレス加工の精度に悪影響を与えるという問題がある。 Since the servo motor for press drive with a brake mechanism described above is attached to the press main body via a fixed plate of the electromagnetic brake, heat generated in the electromagnetic brake portion is transferred to the press main body, and heat distortion occurs in the press main body. There is a problem that the processing accuracy is adversely affected.
また、前記ブレーキディスクは可動板と共にモータシャフト上を軸方向へ摺動可能とするためモータシャフトにスプライン係合する構造となっているので、スプライン係合部の耐久性に問題がある。また、スプライン部の剛性を高くするためには軸方向の長さを大きくする必要があり、その結果として、ブレーキディスクの質量が増加してブレーキディスクの慣性が大きくなり、ブレーキの停止時間が遅くなるなどの問題もある。 Further, since the brake disk is structured to be spline-engaged with the motor shaft in order to be able to slide on the motor shaft together with the movable plate, there is a problem in durability of the spline engaging portion. Also, in order to increase the rigidity of the spline section, it is necessary to increase the axial length. As a result, the mass of the brake disk increases, the inertia of the brake disk increases, and the brake stop time is delayed. There are also problems such as becoming.
また、精密部品であるエンコーダがサーボモータ後部に設けてあるため、エンコーダの精度に影響がでる恐れがあるなどの問題もある。 In addition, since the encoder, which is a precision component, is provided at the rear part of the servo motor, there is a problem that the accuracy of the encoder may be affected.
本発明は上述の如き問題を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、発熱および消費電力が少なく、かつプレス本体への熱影響が小さく、また慣性が小さく耐久性の高いブレーキを備えたブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to generate a brake that has low heat generation, low power consumption, low thermal influence on the press body, low inertia, and high durability. It is providing the servomotor for a press drive with a brake mechanism provided with.
上述の課題を解決する手段として請求項1に記載のブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータは、プレスへのモータ取付部をサーボモータの前側に備えたブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータにおいて、該サーボモータの後側に空圧作動のディスクブレーキを設け、該ディスクブレーキを介して前記サーボモータの回転を検出するエンコーダを設け、前記ディスクブレーキが前記サーボモータの後方へ突出した前記サーボモータの出力軸の後端部に一体的に固定したブレーキディスクと、該ブレーキディスクの後方に回転不能にかつ前記出力軸方向にのみ移動可能に設けた環状の押圧ディスクと、該押圧ディスクに対向して設けた環状の固定ディスクと、前記押圧ディスクの外周部を前記ブレーキディスクに対して常時押圧付勢するスプリングと、前記押圧ディスクを前記ブレーキディスクから離反するように動かすブレーキ解除手段とからなり、該ブレーキ解除手段は、前記固定ディスクに設けた複数のガイド部材を介してシリンダ本体を設け、該シリンダ本体に後方に開口した環状シリンダを設け、該環状シリンダに空圧で作動する環状ピストンを摺動可能に嵌合すると共に、該環状ピストンと前記押圧ディスクとを複数のガイド部材を介して連結し、前記環状シリンダと前記押圧ディスクとが一体的に移動可能に設けてなり、前記ブレーキディスクが弾性的に屈撓可能な材料からなると共に、該ブレーキディスクの中心部が前記出力軸に固定されて軸方向に移動しないことを要旨とするものである。 The press drive servomotor with a brake mechanism according to claim 1 as means for solving the above-mentioned problems is provided in the press drive servomotor with a brake mechanism provided with a motor mounting portion on the front side of the servomotor. Provided with a pneumatically operated disk brake on the rear side of the motor, an encoder for detecting the rotation of the servomotor via the disk brake, and an output shaft of the servomotor in which the disk brake protrudes rearward of the servomotor A brake disc integrally fixed to the rear end portion, an annular press disc provided behind the brake disc so as not to be rotatable and movable only in the direction of the output shaft, and provided facing the press disc An annular fixed disk and the outer periphery of the pressing disk are always pressed against the brake disk. And a brake release means for moving the pressing disk away from the brake disk. The brake release means is provided with a cylinder body via a plurality of guide members provided on the fixed disk. An annular cylinder opened rearward is provided, and an annular piston operated by air pressure is slidably fitted to the annular cylinder, and the annular piston and the pressing disk are connected via a plurality of guide members, The annular cylinder and the pressing disk are provided so as to be integrally movable, the brake disk is made of an elastically bendable material, and a central portion of the brake disk is fixed to the output shaft. The main point is not to move in the direction .
本発明のブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータによれば、摩擦板との間の摩擦による発熱はほとんど発生しないので、プレス加工の精度に悪影響を与えることがない。さらに、空圧ブレーキの作動時に必要な電力は空圧弁などの制御部だけなので消費電力を大幅に低減できる。 According to the servo motor for press drive with a brake mechanism of the present invention, heat generation due to friction with the friction plate hardly occurs, so that the press working accuracy is not adversely affected. Furthermore, since the power required for operating the pneumatic brake is only the control unit such as the pneumatic valve, the power consumption can be greatly reduced.
また、ディスクブレーキを介して前記サーボモータの回転を検出するエンコーダを設けたので、サーボモータの発熱が精密部品であるエンコーダへの影響を低減し、スライドの位置決め精度の低下を抑制することができる。 In addition, since the encoder that detects the rotation of the servo motor via the disc brake is provided, the influence of heat generated by the servo motor on the encoder, which is a precision component, can be reduced, and the deterioration of the slide positioning accuracy can be suppressed. .
また、ブレーキディスクは、弾性的に屈撓可能な材料からなると共に、ブレーキディスクの中心部を出力軸に固定して軸方向に移動しない構成としたので、弾性的に屈撓可能薄い板でのブレーキディスク製作が可能となり、ブレーキディスクの慣性が小さくなって、ブレーキ停止時間の短縮など、ブレーキ性能の向上を図ることができる。 In addition, the brake disc is made of an elastically bendable material, and the central portion of the brake disc is fixed to the output shaft so that it does not move in the axial direction. The brake disc can be manufactured, the inertia of the brake disc is reduced, and the brake performance can be improved by shortening the brake stop time.
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1はサーボプレス1の正面中心を前後方向(図1では左右方向)に延伸したクランク軸3に沿って断面した図であり、スライド5及びブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータ7以外の装置は省略してある。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the servo press 1 along the crankshaft 3 extending in the front-rear direction (left-right direction in FIG. 1). Devices other than the
サーボプレス1のC形の本体フレーム9には、前記クランク軸3の前後の軸受け部3jが回転自在に軸支してある。このクランク軸3の偏心部3hには、コネクティングロッド11上部の係合穴11hが係合してある。コネクティングロッド11の下端部は前記スライド5に球軸受け(図示省略)を介して揺動可能に連結してある。
The C-shaped main body frame 9 of the servo press 1 is rotatably supported by bearing portions 3j before and after the crankshaft 3. An
前記クランク軸3とコネクティングロッド11によって、クランク機構が構成され、前記スライド5は前記本体フレーム9に設けたスライドガイド(図示省略)によって上下方向にガイドされ、前記クランク軸3の回転により昇降運動するよう構成してある。
The crankshaft 3 and the connecting
前記本体フレーム9のベッド13上には、前記スライド5に対向させてボルスター15が交換可能に装着してある。スライド5の下面には上型(図示省略)が装着され、ボルスター15上面には下型(図示省略)が装着される。この上型と下型との間に供給された素材(図示省略)は、前記スライド5の昇降運動により、プレス加工が加えられて製品となる。
A
前記クランク軸3の右端部にはテーパが形成してあり、このクランク軸3のテーパ部にメインギヤ17のテーパ穴を係合させ、固定部材19とボルト(図示省略)によりメインギヤ17をクランク軸3に固定してある。
A taper is formed at the right end portion of the crankshaft 3. A taper hole of the
前記ブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータ7の前側(図1、図2において左側)には、サーボモータ7の出力軸21、すなわち回転子25の出力軸21が突出しており、この出力軸21の先端部にピニオンギヤ23が取り付けてある。前記サーボモータ7のケーシングは、中央部の固定子ケーシング25Cと、この固定子ケーシング25Cの前側の前部ケーシング25Fと後方の後部ケーシング25Rとからなっており、前部ケーシング25Fには、前部ケーシング25Fよりも若干小径の円筒形のボス27を備えた段部29が形成してある。
An
前記サーボプレス1の本体フレーム9には、サーボモータ7を固定するための取付板9Mが一体的に設けてある。そして、この取付板9Mにはサーボモータ7の円筒形のボス27に嵌合する取付穴31が設けてある。サーボモータ7はこの取付穴31を介してサーボプレス1の本体フレーム9の所定の位置にボルト(図示省略)により固定してある。
The body frame 9 of the servo press 1 is integrally provided with a
出力軸21の先端は、本体フレーム9に設けた軸受け部9jにより回転自在に支持されており、この出力軸21に設けた前記ピニオンギヤ23と前記メインギヤ17とが係合するように配置してある。
The tip of the
したがって、サーボモータ7によりピニオンギヤ23を適宜に回転駆動させることにより、前記クランク機構を介して前記スライド5を昇降運動させることができる。
Therefore, the
図2に示すように、前記出力軸21は、前記前部ケーシング25Fに設けた自動調心ころ軸受けからなる軸受け33と、後部ケーシング25Rに設けた深溝玉軸受けからなる軸受け35により回転自在に支持されている。なお、軸受け33は環状の軸受け押さえ38とナット40により出力軸21に固定してある。
As shown in FIG. 2, the
前記回転子25の円周部には磁石37が取り付けてあり、この回転子25の円周部には微小な間隙をおいて励磁用コイル39を備えた固定子41が設けてある。
A
サーボモータ7の後部ケーシング25Rには、空圧作動のディスクブレーキ43が設けてある。
The
ディスクブレーキ43の構成は、前記後部ケーシング25Rに環状の固定ディスク45を設け、この環状の固定ディスク45の外周部において円周方向に適宜な間隔で配置したショルダーボルトの如き複数のガイド部材47を前記出力軸21に平行に後方へ延伸させて設け、この複数のガイド部材47の後方の軸端部のねじ部にシリンダ本体49がナット50により一体的に固定してある。なお、前記ガイド部材47により、前記シリンダ本体49と固定ディスク45との間隔が一定になるように設けてある。
The
前記シリンダ本体49には、前記出力軸21と同軸に後方に開口した環状のシリンダ51が設けてあり、この環状のシリンダ51に空圧で作動する環状ピストン53が移動自在に嵌合してある。また、シリンダ本体49には、環状のシリンダ51に空圧を供給する空圧供給口85が設けてあり、空圧供給口85から流路86を介して環状のシリンダ51へ空圧が供給される。
The
前記シリンダ本体49と固定ディスク45の間の前記ガイド部材47には、環状の押圧ディスク55が回転不能にかつ出力軸方向にのみ移動可能に保持してある。
An annular
前記環状の押圧ディスク55には、前記シリンダ本体49の外周部において円周方向に適宜な間隔で設けたガイド孔57を軸方向に摺動可能に貫通するショルダーボルトの如き複数のガイド部材59が設けてあり、このガイド部材59の後端部のショルダー部に前記環状ピストン53がナット61により一体的に固定してある。
The annular
前記環状の固定ディスク45と環状の押圧ディスク55との間には、例えば、ばね鋼の如き材質で弾性的に屈撓可能な薄い円板状のブレーキディスク63が配置され、このブレーキディスク63は前記出力軸21の後端部に押さえ板65とボルト67により一体的に固定してある。なお、ブレーキディスク63外周部の両面には環状の摩擦材69が接合してある。
Between the annular fixed
前記シリンダ本体49の外周部には、前記押圧ディスク55を前記ブレーキディスク63に対して常時押圧付勢する押圧付勢部材としてのスプリング71を収納する複数のスプリング装着穴73が円周方向に適宜な間隔おいて設けてある。
In the outer peripheral portion of the
また、前記シリンダ本体49の中央に形成された環状のシリンダの内側壁部49iには、前後に貫通する穴75が設けてある。そして、このシリンダの内側壁部49iの後端部に取り付けた環状取付台77を介してパルスエンコーダの如きエンコーダ79が取り付けてある。
Further, a
前記押さえ板65には、サーボモータ7の出力軸21の回転をエンコーダ79に伝達するためのエンコーダ軸81が一体的に設けてある。なお、エンコーダ79には、エンコーダカバー83が取り付けてある。
The
上記構成のブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータ7の動作の説明を図3及び図4を参照しながら説明する。 The operation of the press drive servomotor 7 with the brake mechanism configured as described above will be described with reference to FIGS.
図3(a、b)は、空圧作動のディスクブレーキ43を開放させた状態を示した図であり、空圧切換弁(図示省略)を作動させて、空圧供給口85から流路86を介して環状のシリンダ51内へ高圧空気を供給すれば、環状ピストン53がスプリング71の付勢力に抗して右方へ移動する。
FIGS. 3A and 3B are views showing a state in which the pneumatically operated
環状ピストン53と押圧ディスク55とはガイド部材59で一体的に連結されているので、押圧ディスク55が環状ピストン53と同時に右方へ移動して、ブレーキディスク63への押圧付勢力が解除され、固定ディスク45と押圧ディスク55の間に押圧保持されていたブレーキディスク63の回転が自由となりディスクブレーキ43が開放された状態となる。
Since the
図3(b)に示すように、前記シリンダ本体49の適宜な位置にディスクブレーキ43の動作状態を検出するリミットスイッチ85が設けてある。また、前記環状ピストン53には、リミットスイッチ85に対向するドッグ87がボルト89により取り付けてある。そして、ディスクブレーキ43が開放された状態においては、リミットスイッチ85とドッグ87との間に僅かな間隙dができるように設定してある。
As shown in FIG. 3B, a
次に、図4を参照しながら、空圧ブレーキを作動させる場合を説明する。空圧ブレーキを作動させる場合には、前記空圧切換弁(図示省略)を作動させて、環状のシリンダ51内の高圧空気を流路86を介して空圧供給口85から排気させれば、スプリング71の付勢力により環状ピストン53と共に押圧ディスク55が左方へ移動して、ブレーキディスク63が固定ディスク45と押圧ディスク55の間に押圧保持されてブレーキがかかることになる。なお、このとき円板状のブレーキディスク63の中心部は、前記出力軸21に固定されていて軸方向へは移動できないが、ブレーキディスク63がばね鋼の如き材質で弾性的に屈撓可能な材質からできているので、ブレーキディスク63の周縁部が左方へ撓むことにより固定ディスク45と押圧ディスク55の間に押圧保持されるものである。
Next, a case where the pneumatic brake is operated will be described with reference to FIG. In the case of operating the pneumatic brake, if the pneumatic switching valve (not shown) is operated and the high-pressure air in the
なお、空圧ブレーキが作動した状態はでは、図4(b)に示すように前記リミットスイッチ85がドッグ87に当接した状態となり、これにより空圧ブレーキが作動したことが検出される。
In the state where the pneumatic brake is activated, the
上記構成のサーボモータを使用してプレスを駆動する場合、プレスが正常に動作しているときのスライドの停止には、主としてサーボブレーキ(ダイナミックブレーキ)が使用され、空圧ブレーキの使用は停電時にスライドが自重落下するのを防止するなどの安全のために、サーボブレーキ(ダイナミックブレーキ)をかけた後に使用される。 When driving the press using the servo motor with the above configuration, the servo brake (dynamic brake) is mainly used to stop the slide when the press is operating normally, and the pneumatic brake is used during power outages. It is used after applying the servo brake (dynamic brake) for safety such as preventing the slide from falling by its own weight.
この場合、空圧ブレーキは静的な動作だけであり、摩擦板との間の摩擦による発熱はほとんど発生しない。したがって、サーボモータから若干の発熱はあるが、プレス本体に熱が伝導して熱歪みが発生するほどのものではなく、プレス加工の精度に悪影響を与えることがない。なお、空圧ブレーキの作動時に必要な電力は空圧弁などの制御部だけなので消費電力は大幅に低減される。 In this case, the pneumatic brake is only a static operation, and hardly generates heat due to friction with the friction plate. Therefore, although there is some heat generation from the servo motor, it is not so much that heat is conducted to the press body and heat distortion is generated, and the press working accuracy is not adversely affected. Note that power consumption is greatly reduced because only the control unit such as a pneumatic valve is required for operating the pneumatic brake.
また、ディスクブレーキを介して前記サーボモータの回転を検出するエンコーダを設けたので、サーボモータの発熱が精密部品であるエンコーダへの影響を低減することができ、スライドの位置決め精度の低下を抑制することができる。 In addition, since the encoder that detects the rotation of the servo motor via the disc brake is provided, the influence of the heat generated by the servo motor on the encoder, which is a precision component, can be reduced, and the decrease in slide positioning accuracy can be suppressed. be able to.
また、上記構成のサーボモータにおけるブレーキディスクは、弾性的に屈撓可能な材料からなると共に、該ブレーキディスクの中心部は前記出力軸に固定されて軸方向に移動しないので、ブレーキディスクを弾性的に屈撓可能薄い板で製作可能となり、ブレーキディスクの慣性を小さくすることが可能となった。その結果、ブレーキの停止時間が短縮できるなど、ブレーキ性能の向上を図ることができた。 In addition, the brake disc in the servo motor having the above configuration is made of an elastically bendable material, and the central portion of the brake disc is fixed to the output shaft and does not move in the axial direction. This makes it possible to manufacture with a thin plate that can be flexibly bent, and to reduce the inertia of the brake disc. As a result, it was possible to improve brake performance, such as shortening the brake stop time.
図5は、第2の実施の形態を示したものであり、上述のブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータ7における空圧ブレーキ43を前記サーボモータ7の前側に配置したことを特徴とするものである。したがって、この第2の実施の形態のブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータをサーボプレス1の本体フレーム9に固定した場合、サーボモータ部の発熱の本体フレーム9への熱伝導がさらに抑制され、プレス本体に熱歪みが発生せずプレス加工の精度が向上する。
FIG. 5 shows a second embodiment, which is characterized in that the
1 サーボプレス
3 クランク軸
3j 軸受け部
5 スライド
7 ブレーキ機構付きプレス駆動用サーボモータ
9 本体フレーム
9j 軸受け部
9M 取付板
11 コネクティングロッド
11h 係合穴
13 ベッド
15 ボルスター
17 メインギヤ
19 固定部材
21 出力軸
23 ピニオンギヤ
25 回転子
25C 固定子ケーシング
25F 前部ケーシング
25R 後部ケーシング
27 ボス
29 段部
31 取付穴
33、35 軸受け
37 磁石
38 軸受け押さえ
39 励磁用コイル
40 ナット
41 固定子
43 ディスクブレーキ
45 固定ディスク
47 ガイド部材
49 シリンダ本体
49i 内側壁部
51 環状のシリンダ
53 環状ピストン
55 押圧ディスク
57 ガイド孔
59 ガイド部材
61 ナット
63 ブレーキディスク
65 押さえ板
67 ボルト
69 摩擦材
71 スプリング
73 スプリング装着穴
75 穴
77 環状取付台
79 エンコーダ
81 エンコーダ軸
83 エンコーダカバー
85 空圧供給口
86 流路
87 ドッグ
89 ボルト
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