JP4933084B2 - プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば板金加工等に使用されるプレス装置に関するものであり、特に正確な位置制御を要する定点加工が可能であるプレス装置に関するものである。

従来、プレス加工装置においてワークに当接するラムを駆動する手段としては、流体圧シリンダが広く使用され、就中油圧シリンダが多用されている。この油圧シリンダ駆動によるプレス装置において、定点加工、すなわちラムとテーブルとの間隔を一定に保持した状態の加工を行う場合には、通称「胴突き加工」と称される加工を行う必要がある。

上記の油圧シリンダ駆動によるプレス装置に代わるものとして、ねじ軸を電動モータによってナット部材に対して回転させてスライダを上下動させる電動プレス方式が採用されつつある。

このような電動プレスによれば、騒音を発生することなく定点加工を行ない得るのであるが、下記のような問題点がある。すなわち、押圧体の下端面のテーブルからの高さ寸法ｈは、定点加工であるため常時一定になるように制御されており、この位置において押圧体を介して被加工物に所定の押圧力を印加することになる。換言すれば、ねじ軸とナット体とには常に同一の相対位置において、上記押圧力に相当する反力が作用することになり、ねじ軸やナット部材やその両者の中間に介在するボールにおいて同一箇所に繰り返し力がかかり、ねじ軸やナット部材やボールに非所望にキズがつくことになる。

本願出願人は、電動プレスにおける上記の問題を解決するための対策をほどこした特許出願（特許文献１）を行い、特許となっている。

図３は特許文献１に開示されるプレス装置の形態を示す要部縦断面正面図、図４は図３におけるＡ−Ａ線要部断面平面図である。両図において、１は基板であり、例えば長方形の平板状に形成されており、例えばその四隅には円柱状のガイドバー２が立設される。このガイドバー２の上端部には、例えば長方形の平板状に形成された支持板３が、例えば締結部材４を介して固着されている。

次に５はねじ軸であり、支持板３の中央部に軸受部材６を介しかつ支持板３を貫通するように正逆回転可能に支持されている。７は可動体であり、前記ガイドバー２と、その軸線方向に移動可能に係合されている。８はナット部材であり、つば部９を有するナット部１０と中空円筒状に形成された円筒部１１とを一体に結合して形成される。なおナット部１０は前記ねじ軸５とボールねじ係合により螺合させると共に、円筒部１１の外周面には差動用おねじ１３を設ける。

１４は差動部材であり、中空円筒状に形成し、内周面に前記差動用おねじ１３と螺合する差動用めねじ１５を設ける。１６はウオームホイールであり、前記差動部材１４に一体に固着され、かつウオーム１７と係合するように形成する。１８，１９は各々ラジアル軸受およびスラスト軸受であり、可動体７内に設けられ、各々差動部材１４およびウオームホイール１６を支持するものである。

２０はウオーム軸であり、ウオーム１７の中心部に挿通固着されると共に、両端部を可動体７内に設けられた軸受２１，２１によって回転可能に支持される。２２，２３は各々パルスモータであり、各々前記ねじ軸５およびウオーム軸２０を回転させ得るように設けられる。２４は押圧子であり、前記可動体７の中央部下面に着脱可能に設けられる。なお、パルスモータ２２，２３は、図示省略した制御装置を介して所定のパルス印加による制御駆動可能に構成されている。

上記の構成により、パルスモータ２２に所定のパルス数を印加して作動させると、ねじ軸５が回転し、ナット部材８を備えた可動体７が下降し、押圧子２４は初期高さＨ₀ から定点加工高さＨまで下降し、被加工物Ｗに当接する。これにより押圧子２４を介して予め設定された押圧力で被加工物Ｗに対する定点加工が行なわれる。加工終了後、パルスモータ２２の逆作動により可動体７が上昇し、押圧子２４は初期高さＨ₀ の位置に復帰する。なお上記Ｈ₀ ，Ｈの値は、図示省略した計測手段により計測され、かつパルスモータ２２との関係においても制御可能に構成する。

上記の定点加工が予め設定された回数に到達すると、図３に示す位置、すなわち押圧子２４の初期高さＨ₀ の位置においてパルスモータ２２の作動を停止させ、パルスモータ２３に予め設定されたパルス数を印加する。これによりパルスモータ２３が所定数だけ回転し、ウオーム軸２０、ウオーム１７およびウオームホイール１６を介して差動部材１４が所定中心角度だけ回動する。この差動部材１４の回動により、ナット部材８が停止しかつロックされた状態、すなわち停止した差動用おねじ１３に対して差動用めねじ１５が回動するから、可動体７が変位する。

可動体７の変位により、押圧子２４の初期高さＨ₀ も当然に変化するから、このままねじ軸５を回転させると、所定の定点加工が実行できない状態となる。このため、次にパルスモータ２２に制御された若干のパルス数を印加してねじ軸５を微小回動させ、前記の可動体７および押圧子２４の変位を相殺し、押圧子２４の初期高さＨ₀ を一定に保持する操作を行う。

上記のねじ軸５の回動により、ねじ軸５とナット部１０との相対位置が変化する。すなわちボールねじ係合に形成されたボールとボール溝との相対位置を変化させることができ、定点加工を確保しつつ、ボールおよび／またはボール溝の局部的摩耗を防止することができるのである。上記のような補正操作を行なった後、再度前記の定点加工を続行するようにされる。
特開２０００─２１８３９５号公報

特許文献１に開示されるプレス装置においては、定点加工の１回の加工の後あるいは予め定めた複数回（例えば１０回）の加工の後のたび毎に、モータ２３による動作と次いでモータ２２による動作とが行われ、ねじ軸５とナット部１０との、そしてボール上の、相対位置を変化させることが可能となる。

しかし、特許文献１に開示されるプレス装置を運転してゆく間に、次のような問題が新しく発生した。即ち、
（Ａ）モータ２３によって、ウオーム１７とウオームホイール１６とを介して差動部材１４を回転し、その際に、差動部材１４の内周面に存在するめねじ１５がナット部材８の外周面に存在するおねじ１３と螺合しているために、かつナット部材８がねじ軸５と螺合していて支持板３に非回転状態に固定されているために、結果的に可動体７が支持板３に対して（換言すれば基板１に対して）上下方向に微小移動することになっている。

しかしながら、運転初期の下でねじ軸５とナット部材８との間の摩擦が（ボールを介しての摩擦）が比較的大きい状態では差し支えなかったが、長期間運転を継続してゆくにつれて上記の摩擦が小となることが生じ、差動部材１４の回転に対応して、ナット部材８までもが支持板３に対して微小回動することになることが判明した。

この微小回動が非所望にかつ不定期に生じると、上述したように、モータ２３によって差動部材１４を回転させた結果を、モータ２２によって補正するが当該相殺動作が正当に行われなくなる。即ち、定点加工を正しく行うことが出来なくなることが判明した。

（Ｂ）また、差動部材１４は、可動体７に対して、軸受１８，１８によって上下方向に支持されている。即ち、定点加工が行われる際に、モータ２２によって差動部材１４が、ナット部材８と一緒に下方に移動してプレス動作を行うことになる場合に、軸受１８が可動体７の側から、強い反力を受けることになる。
このために、軸受１８が損耗することになることが判明した。

本発明は、上記の点を解決するために、特許文献１においてナット部材８に相当する部材の非所望な回動を抑止し、かつ特許文献１における軸受１８に代わる手段を用いるようにすることを目的としている。

そのために、本発明のプレス装置は、基板と、該基板に一方の端部が直交するように設けられたガイドバーと、該ガイドバーの他方の端部にガイドバーと直交するように設けられた支持板と、該支持板に正逆回転可能に支持されたねじ軸と、前記ガイドバーに対して当該ガイドバーの軸線方向に移動可能に係合されたスライダと、中空形状に形成されかつ外周面に第１の差動ねじを有すると共に前記ねじ軸と螺合するように形成されたナット支持部材と、中空形状に形成されかつ内周面に前記第１の差動ねじと螺合する第２の差動ねじを有して前記スライダに対して回動可能に形成された差動部材と、当該差動部材を回転駆動する駆動部材とを有するプレス装置において、
前記差動部材の外周面に、第３のねじを設けると共に、
前記スライダに載置されて固定されて、前記第３のねじと螺合する所の第４のねじを設け、
かつ、前記スライダに載置されて、前記ナット支持部材の当該スライダに対する回動を抑止する回動ロック手段を設け、
前記第３のねじと第４のねじとのピッチに対して、前記第１の差動ねじと第２の差動ねじとのピッチを異なる値にしている。

本発明のプレス装置においては、ねじ軸を電動モータによってナット支持部材に対して回転させてスライダを上下動させる電動プレス方式を採用しかつ、定点加工を続行しても、ねじ軸および／またはナット部に関連する部分、即ちボールおよび／またはボール溝の局部的摩耗を防止することができる。そして、その上で生じる問題点、即ち、ナット支持部材が非所望に回動することを防止できる。更に差動部材をスライダに対して、第３のねじと第４のねじとを用いて連結したので、特許文献１において用いられていた軸受による連結をなくすることができた。

更に重要なことは、当該第３のねじと第４のねじとを用いた連結を行うことによって、差動部材の回動に伴う上下動量にくらべてスライダの上下動量を例えば１／１０に圧縮することが可能となり、上述のボールとボール溝との間での位置移動を極めて僅かずつ行わせるようにすることが可能となる。

定点加工の１回の加工の後あるいは予め定めた複数回の加工の後に行わせる所の、ボールとボール溝との間の位置移動を、正確にかつ微小単位で行わせることを実現した。

図１は本発明のプレス装置に用いるスライダ上下動部分の構成を説明する図である。
なお、図１は、特許文献１における部材２，３，４，５，６，７，８，１０，１１，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９に対応する部分のみを示しており、部材１，２４の部分については省略されている。ただ、図１に開示しているスライダ上下動部分は、特許文献１に示すプレス装置の場合のように１台のプレス装置全体で１個のみを使用することもあるが、一般には、１台のプレス装置に対して、例えば４個のガイドバー２に対応する位置に４個存在するようにされ、全体で協同してスライダ（特許文献１における可動体７に相当するもの）を駆動するようにされている。このために、図１において右端に点線を入れている。

図１において、符号２ないし１５，２２は図３に対応するものであり、その内、符号７’，８’，１０’，１１’は図３における符号７，８，１０，１１が変更された態様のものである。また符号２３は図４に対応している。

図３に示したプレス装置と同様に、図示していない基板に対して、その四隅に円柱状のガイドバー２が立設されている。ガイドバー２の上端部が締結部材４を介して支持板３に固定される。

ねじ軸５は、支持板３に対して軸受部材６を介して支持板３を貫通するよう正逆回転可能に支持されている。スライダ７’は、ガイドバー２に対してスライダ摺動部５１を介して摺動可能に係合されている。またねじ軸５は、ねじ軸連結部５２によって、プレスモータ２２の回転軸と連結されている。

ナット支持部材８’は、ナット部材１０’と中空円筒状に形成されたナット移動部材１１’とがロック支持板５７とロック支持受板５８とを介して一体に結合して、形成される。なおナット支持部材８’は、ナット部材１０’において前記ねじ軸５とボールねじ係合により螺合されると共に、ナット移動部材１１’において当該ナット移動部材１１’の外周面に第１の差動ねじ１３をそなえている。

差動部材１４は、中空形状に形成され、内周面に前記第１の差動ねじ１３と螺合する第２の差動ねじ１５をそなえていると共に、外周面にピッチ零のものを含む第３のねじ７０をそなえている。そして、その上で、ピニオン６２を介して当該ピニオン６２と螺合されるギア６３をそなえ、当該差動部材１４は駆動部材６０によって中心軸のまわりに回転駆動される。

駆動部材６０は、例えばスライダ７’上に固定的に載置された駆動部材支持台６４に支えられた差動用モータ２３と、減速機構６１と、前述のピニオン６２とで構成されている。

なお、後述するが、差動部材１４は、前述のように中心軸のまわりに回転可能になっているが、更に、中心軸方向に微小範囲であるが上下に移動可能になっている。このために、差動部材１４に形成されているギア６３は、駆動部材６０の側のピニオンに対して螺合しつつ僅かに上下方向に移動するようにされている。

本発明においては、前述した如く、差動部材１４が回動される際に、本来ならば非回転状態に維持されているべきナット支持部材８’が非所望に回転することのないように、回動ロック手段５３が設けられている。

図２は回動ロック手段の要部構成を示す。
前記ロック支持受板５８に対してロック支持板５７が固定されると共に、ロック支持板５７は図示の場合には３箇所において摺動支持軸５５−１，５５−２，５５−３に支えられて、ナット支持部材８’が非所望に回動できないようにされる。各摺動支持軸５５−ｉは、夫々、摺動受部５６−ｉ内に挿入され、各摺動受部５６−ｉはスライダ７’に固定されている。そして、摺動支持軸５５−ｉと摺動受部５６−ｉとによって、摺動支持軸５５−ｉが上下方向に摺動できる上下摺動部５４−ｉが構成されている。

更に、本発明においては、前記差動部材１４の外周面に設けられている第３のねじ７０と噛み合う所の、ピッチ零のものを含む第４のねじ７１が設けられ、当該第４のねじ７１はスライダ７’に固定的に取り付けられている。また本発明において重要なことであるが、前記第３のねじと第４のねじとのピッチに対して、前記第１の差動ねじ１３と第２の差動ねじ１５のピッチが異なるように構成されている。

即ち、第３のねじ７０と第４のねじ７１とのピッチを例えば１４ｍｍ／ピッチとし、第１の差動ねじ１３と第２の差動ねじ１５とのピッチを例えば１２ｍｍ／ピッチとする。

このように構成した場合に、今、プレスモータ２２が停止しており、したがって、ねじ軸５が停止しておりかつナット支持部材８’が支持板３に対して停止している状態にあるとする。

この状態の下で、駆動部材６０によってピニオンとギアとの螺合を介して差動部材１４が１回転したとする。即ち、差動部材１４の内周面に存在する第２の差動ねじ１５が、停止しているナット移動部材１１’の外周面に存在する第１の差動ねじ１３に対して１ピッチ分だけ移動し、差動部材１４が例えば１２ｍｍだけ下降したとする。この時に、差動部材１４の外周面に位置する第３のねじ７０が、スライダ７’に固定されている第４のねじ７１に対して１回転することとなる。このとき、スライダ７’に対して非回転状態で固定されている第４のねじ７１と噛み合ったままで１回転することになるが、第３のねじ７０と第４のねじ７１とのピッチが１４ｍｍであるために、第４のねじ７１が２ｍｍだけ下降することになる。更に言えばスライダ７’が２ｍｍだけ下降することになる。即ち、スライダ７’は
１４ｍｍ − １２ｍｍ ＝ ２ｍｍ
だけ下降することになる。

上記の構成を有する本発明のプレス装置において、プレス加工のために、プレスモータ２２を作動させると（このプレス加工の間には、駆動部材６０は停止せしめられている）、ねじ軸５が回転せしめられ、ねじ軸５に対してナット部材１０’が螺合されていることから（言うまでもなく、ナット部材１０’、更に言えばナット支持部材８’が非回転状態にあることから）、ナット支持部材８’が下降してゆく。このとき、ナット支持部材８’は、差動部材１４に対して第１の差動ねじ１３と第２の差動ねじ１５とが噛み合ったままかつスライダ７’に対して第３のねじ７０と第４のねじ７１とが噛み合ったまま、全体が支持板３に対して非回転状態にある状態で下降してゆく。即ち、図３に示した従来の場合と同様に、スライダ７’の下方の取り付けられている押圧子２４（図３参照）が初期高さＨ₀ から定点加工高さＨまで下降し、被加工物Ｗ（図３参照）に当接する。これによって押圧子２４を介して予め設定された押圧力で被加工物Ｗに対する定点加工が行われる。

当該加工終了後、プレスモータ２２の逆作動によりスライダ７’が上昇し、押圧子２４は初期高さＨ₀ の位置に復帰する。なお、上記Ｈ₀ ，Ｈの値は、図示省略した計測手段により計測され、かつプレスモータ２２との関係においても制御可能である。

上記の定点加工が１回あるいは予め設定された回数に達すると、即ち、押圧子２４の初期高さＨ₀ においてプレスモータ２２を停止させ、差動用モータ２３が所定量だけ回動せしめられる。当該差動用モータ２３の回動は減速機構６１によって減速された上で、ピニオン６２とギア６３とにより更に減速されて、差動部材１４が微小量だけ回動せしめられる。

この差動部材１４の微小量の回動の結果は、前述したように、スライダ７’を微小量Δだけ（実際にはΔとして１０μｍ程度の値である）、前記のＨ₀ の高さ位置から例えば下降されることになる。したがって、このままの状態の下で、次のプレス加工を実行せしめると、初期高さが（Ｈ₀ −Δ）となっていることから、所定の定点加工が実行できない状態にある。この（Ｈ₀ −Δ）を元のＨ₀ に戻すために、前記次回のプレス加工に先立って、プレスモータ２２を微小回転させて、スライダ７’をΔだけ上昇せしめて、定点加工に必要な初期高さＨ₀ を維持するようにする。このΔだけの補正動作の間に、ナット部材１０’とねじ軸５との間の位置が微小変化し、即ち、ボールとボール溝との位置が微小変化し、当該次回の定点加工の際には、直前の定点加工の際に生じていたボールとボール溝との位置関係が微小変化していることになる。

即ち、特許文献１において説明したと同様に、ボールとボール溝との局部的摩耗を防止することができる。

本発明においては、特許文献１において説明したと同様に、ボールとボール溝との局部的摩耗を防止できると共に、プレス加工時に、特許文献１において用いられていた軸受１８（図３参照）がプレス押圧力に耐えていた状態に代えて、第３のねじ７０と第４のねじ７１とが当該プレス押圧力を支えることになり、より強いプレス押圧力に耐えることができる。

また、本発明においては、回動ロック手段５３によって、ナット支持部材８’の非所望な回動を抑止している。駆動部材６０によって差動部材１４を回動して、その結果としてスライダ７’を前記Δだけ高さ位置を変位させる際に、仮に、ナット支持部材８’が非所望に回動したとすると、スライダ７’が変位する量が正しいΔではなく、Δ’になってしまう。この結果、プレスモータ２２によって、Δだけの相殺を行った場合に、次回の定点加工時の初期高さが
（Ｈ₀ −Δ）＋Δ’
となってしまう。しかし、本発明においては、回動ロック手段５３によって、ナット支持部材８’の非所望な回動を抑止しているために、この点の問題を解決することができている。

回動ロック手段によってナット支持部材の非所望な回動を防止し、第３のねじと第４のねじとを用いる構成によって、従来の場合の軸受をなくすることができ、更にその上で、第３のねじと第４のねじとのピッチに対して第１の差動ねじと第２の差動ねじとのピッチを異なる値とするようにし、前記のボールとボール溝との押圧位置の変位をきわめて微小な量とすることができる。

本発明のプレス装置に用いるスライダ上下動部分の構成を説明する図である。 回動ロック手段の要部構成を示す図である。 特許文献１に開示されるプレス装置の形態を示す要部縦断面正面図である。 図３におけるＡ−Ａ線要部断面平面図である。

符号の説明

２： ガイドバー
３： 支持板
４： 締結部材
５： ねじ軸
６： 軸受部材
７’： スライダ
８’： ナット支持部材
１０’： ナット部材
１１’： ナット移動部材
１３： 第１の差動ねじ
１４： 差動部材
１５： 第２の差動ねじ
２２： プレスモータ
２３： 差動用モータ
５１： スライダ摺動部
５２： ねじ軸連結部
５３： 回動ロック手段
５４： 上下摺動部
５５： 摺動支持軸
５６： 摺動受部
５７： ロック支持板
５８： ロック支持受板
６０： 駆動部材
６１： 減速機構
６２： ピニオン
６３： ギア
６４： 駆動部材支持台
７０： 第３のねじ
７１： 第４のねじ

Claims (4)

1. 基板と、該基板に一方の端部が直交するように設けられたガイドバーと、該ガイドバーの他方の端部にガイドバーと直交するように設けられた支持板と、該支持板に正逆回転可能に支持されたねじ軸と、前記ガイドバーに対して当該ガイドバーの軸線方向に移動可能に係合されたスライダと、中空形状に形成されかつ外周面に第１の差動ねじを有すると共に前記ねじ軸と螺合するように形成されたナット支持部材と、中空形状に形成されかつ内周面に前記第１の差動ねじと螺合する第２の差動ねじを有して前記スライダに対して回動可能に形成された差動部材と、当該差動部材を回転駆動する駆動部材とを有するプレス装置において、
   前記差動部材の外周面に、第３のねじを設けると共に、
   前記スライダに載置されて固定されて、前記第３のねじと螺合する所の第４のねじを設け、
   かつ、前記スライダに載置されて、前記ナット支持部材の当該スライダに対する回動を抑止する回動ロック手段を設け、
   前記第３のねじと第４のねじとのピッチに対して、前記第１の差動ねじと第２の差動ねじとのピッチを異なる値にした
   ことを特徴とするプレス装置。
2. 前記ナット支持部材は、前記ねじ軸と螺合するナットを備えるナット部材と、前記第１の差動ねじを備えるナット移動部材とからなり、
   前記ナット部材と前記ナット移動部材とが一体に固定される
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
3. 前記回動ロック手段は、前記ナット移動部材の回動を抑止すると共に、前記スライダに対して前記ガイドバーの軸線方向に移動可能に載置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
4. 前記駆動部材は、当該スライダに対して回動可能に設けられたピニオンを備えると共に、
   前記差動部材は、前記ピニオンと螺合するギアを備え、当該ピニオンとギアとを介して、前記スライダに対して回動可能に支持されている
   ことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。

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