JP5094861B2

JP5094861B2 - プレス

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Publication number: JP5094861B2
Application number: JP2009521193A
Authority: JP
Inventors: ビュッセルト、ユルゲン; デッカー、ユルゲン; ハイマン、トーマス
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-07-05
Also published as: WO2008012188A1; DE102006034201A1; JP2009544473A; US8065956B2; US20090301322A1

Description

本発明はプレスに関する。

通常のプレスの場合、必要な圧縮力を発生するために、液圧系統あるいは空気圧系統が採用され、その系統は、例えば昇降プレートのような押圧要素に作用し、そのようにして金属板（ワーク）の的確な変形加工を可能とするシリンダを有している。

また、電動式ダイクッション特に電動式昇降プレートを利用しているプレスも知られている。電動式ダイクッションの場合、特に電動式昇降プレートの場合、液圧系統がサーボ駆動装置で駆動されるスピンドルに置き換えられている。その駆動装置の場合、圧縮力は圧力センサによって検出されねばならない。歯車伝動装置付きサーボ駆動装置あるいは歯車伝動装置無し直接駆動装置が採用されている。かかるプレスは文献「Auf das Tempo kommt es an」，Blech7-05、第３０〜３２頁で知られている。

昇降プレートが電動駆動されるプレスにおいて、シリンダを介して昇降プレートを動かすスピンドルを駆動するために必要なトルクを発生するために、一般に高い伝達比率が必要である。しかし、昇降プレートの十分な運動速度を可能とするために必要な高い電動機回転数は、大きな摩耗を生じさせてしまう。

本発明の課題は、押圧要素に対する簡単に構成された電気式駆動システムを備えたプレスを提供することにある。

この課題は、プレスが押圧要素を動かすためのシリンダを有し、そのシリンダがトグル機構に結合され、そのトグル機構が駆動装置に結合され、その駆動装置がトグル機構を介してシリンダを動かすことによって解決される。

本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。

プレスが押圧要素を動かすための少なくとも２個のシリンダを有し、その第１シリンダが第１トグル機構に結合され、第２シリンダが第２トグル機構に結合され、その第１トグル機構と第２トグル機構が共通の駆動装置に結合され、その駆動装置が、第１トグル機構を介して第１シリンダを動かし、第２トグル機構を介して第２シリンダを動かす、ことが有利である。２個のシリンダを備えた共通の駆動装置を採用することが、その駆動システムが特に簡単に構成できるので有利である。

また、押圧要素が昇降プレートとして形成されていることが有利である。昇降プレートとしての押圧要素は押圧要素の通常の形態である。

さらにまた、駆動装置が回転形電動機を有し、その電動機の固定子がスリーブに結合され、電動機の回転子がナットに結合され、その回転子の回転運動によって、第１トグル機構と第２トグル機構が短縮ないし伸張される、ことが有利である。これによって、特に簡単に構成された駆動システムが可能とされる。

また、駆動装置が回転形電動機を有し、その電動機の固定子が第１トグル機構のヒンジに結合され、電動機の回転子がスピンドルを介してスリーブに結合され、その回転子の回転運動によって、第１トグル機構と第２トグル機構が短縮ないし伸張される、ことが有利である。これによって、特に簡単に構成された駆動システムが得られる。

さらに、駆動装置が回転形電動機を有し、その電動機の回転子がこの回転子に結合された歯車を介して第１ロッドに、その回転子の回転運動によって第１トグル機構と第２トグル機構が短縮ないし伸張されるように作用し、その電動機の固定子が第２ロッドに結合されている、ことが有利である。これによって、特に簡単に構成された駆動系統が得られる。

また、駆動装置が電気リニアモータを有し、そのリニアモータの一次側部分が第２トグル機構に結合され、二次側部分が第１トグル機構に結合され、一次側部分および／又は二次側部分の運動によって、第１トグル機構と第２トグル機構が短縮ないし伸張される、ことが有利である。これによって、特に簡単に構成された駆動システムが得られる。

さらにまた、シリンダに作用する力が電動機電流をもとに検出されと、圧力測定装置が省かれるので有利である。

また、押圧要素の直線的な位置を測定するために、回転形位置発信器が利用されると、高価なリニアスケールが不要となるので有利である。

さらに、トグル機構とシリンダとの間に圧力測定装置が配置されている、ことが有利である。その圧力測定装置によって、シリンダの押圧力が非常に正確に制御できる。

以下図を参照して本発明の4つの実施例を詳細に説明する。

図１には、プレスの主要圧力を与える構成要素が概略的に示されている。ダイ（金型）１は圧縮過程中に下向きに位置制御して動かされ、これは図１に矢印で示されている。ダイ１は圧縮過程中にラム（雄型）４が嵌まり込む凹所３を有し、これによって、金属板（ワーク）２が圧縮過程に応じて凹所３に近似した形状に変形される。この実施例において昇降プレート５として形成された押圧要素５によって支え力Ｆが与えられる。昇降プレート５は支え力Ｆを２本の連結棒（プッシュロッド）３３ａ、３３ｂを介してワーク押え板３２に伝達する。ダイ１が圧縮過程中に下向きに位置制御して動かされると、昇降プレート５が圧力制御して下向きに変位される。その昇降プレート５の運動は、一般に、数個のシリンダを介して制御される。これらのシリンダは圧縮過程中に圧力制御して下向きに変位され、これは図１に矢印で示されている。その昇降プレート５の運動過程は、一般に、複数の各シリンダに付設された駆動装置によって制御される。

この実施例において、昇降プレート５は第１シリンダ６ａと第２シリンダ６ｂによって動かされる。従来通常の機械において、シリンダに対する駆動システムは、液圧系統又は空気圧系統に基づいているか、あるいはサーボモータがスピンドルを介して個々のあるいは複数のシリンダを同時に駆動するスピンドル駆動装置に基づいている。

本発明によれば、昇降プレート５における必要な支え力Ｆを得るために、トグル機構が採用されている。公知の電動技術とトグル機構との組合せは、液圧技術による出力要件を満たして電動装置を採用することを可能とする。

昇降プレート５をダイ１の運動に対抗させる支え力Ｆは、トグル機構採用によって、従来通常の純粋なスピンドル式電動装置に比べて数倍にも増大される。

図２には、本発明の第１実施例が概略的に示されている。ここでは、駆動装置１７および第１シリンダ６ａと第２シリンダ６ｂをそれぞれ駆動するための第１トグル機構１６ａ、第２トグル機構１６ｂから成る駆動システムが示されている。その第１トグル機構１６ａは、図２に示されているように互いに結合された２本のトグルリンク１１ａ、１３ａと、３個のヒンジ８ａ、９ａ、１０ａと、３個の結合フランジ１４ａ、１５ａ、１２ａを有している。第２トグル機構１６ｂは同じように、２本のトグルリンク１１ｂ、１３ｂと、３個のヒンジ８ｂ、９ｂ、１０ｂと、３個の結合フランジ１４ｂ、１５ｂ、１２ｂを有している。結合フランジ１４ａ、１４ｂは、それぞれに付設された圧力センサ７ａ、７ｂを介してそれぞれに対応する第１シリンダ６ａないし第２シリンダ６ｂに結合されている。結合フランジ１５ａ、１５ｂは機械ベッド３０に結合されている。第１トグル機構１６ａと第２トグル機構１６ｂは共通の駆動装置１７に結合され、その駆動装置１７は第１トグル機構１６ａを介して第１シリンダ６ａを動かし、第２トグル機構１６ｂを介して第２シリンダ６ｂを動かす。

本発明の第１実施例において、駆動装置１７は、スピンドル２３と回転形電動機２２（例えばサーボモータ）とスリーブ１８を有している。そのスリーブ１８は第２トグル機構１６ｂに結合され、スピンドル２３は第１トグル機構１６ａに結合されている。電動機２２の固定子１９はスリーブ１８に固く結合されている。電動機２２の回転子２１はナット２０に固く結合されている。その場合、電動機２２の回転運動によって回転子２１を介してスピンドル２３がスリーブ１８の中にねじ込まれるかねじ戻されるので、回転子２１の回転運動によって、第１トグル機構１６ａと第２トグル機構１６ｂが短縮ないし伸張される。

図３には、駆動システムの異なった実施例が概略的に示されている。図３に示された実施例の基本構造は、図２で上述した実施形態にほぼ相当している。従って、図３には図２と同一部分に同一符号が付されている。図３における実施例と図２における実施例との主な相違点は、駆動装置１７に対する駆動装置１７′の構成にある。図３の実施例において駆動装置１７′は同様に回転形電動機２２′として形成されているが、この電動機２２′の固定子１９′は、結合フランジ１２ａを介して第１トグル機構１６ａのヒンジ９ａに結合されている。その電動機２２′の回転子２１′はスピンドル２３′を介してスリーブ１８′に結合され、その場合、回転子２１′の回転運動によって、第１トグル機構１６ａと第２トグル機構１６ｂが短縮ないし伸張される。回転子２１′の回転運動によって、その回転方向に応じて、スピンドル２３′が、内周面に雌ねじを有するスリーブ１８′の中にねじ込まれるかねじ戻される。

図４と図５には駆動システムの異なった実施例が示されている。図４と図５に示された実施例の基本構造は、図２で上述した実施形態にほぼ相当している。従って、図４と図５には図２と同一部分に同一符号が付されている。図５は駆動装置１７″を平面図で示している。主な相違点は、図２における駆動装置１７に対する駆動装置１７″の構成にある。図４と図５における駆動装置１７″は同様に回転形電動機２２″を有している。その回転子２１″は、この回転子２１″に結合された歯車２６を介して第１ロッド２４に、回転子２１″の回転運動によって第１トグル機構１６ａと第２トグル機構１６ｂが短縮ないし伸張されるように作用し、この電動機２２″の固定子１９″は第２ロッド２５に結合され、その第２ロッド２５はヒンジ９ｂに結合されている（図５参照）。第１ロッド２４は歯車２６がかみ合う歯３１を備えている。回転子２１″の回転運動によって駆動装置１７″が長手方向において短縮ないし伸張されることによって、相応して第１トグル機構と第２トグル機構が短縮ないし伸張される。

図６と図７には駆動システムの異なった実施例が示されている。図６と図７に示された実施例の基本構造は、図２で上述した実施形態にほぼ相当している。従って、図６と図７には図２と同一部分に同一符号が付されている。図７は駆動装置１７″′を平面図で示している。主な相違点は、図２における駆動装置１７に対する駆動装置１７″′の構成にある。その駆動装置１７″′は電気リニアモータ２７を有している。このリニアモータ２７の一次側部分２９は第２トグル機構１６ｂに結合され、二次側部分２４″′は永久磁石２８を有し、第１トグル機構１６ａに結合されている（図７参照）。一次側部分２９および／又は二次側部分２４″′の運動によって、第１トグル機構１６ａおよび第２トグル機構１６ｂが短縮ないし伸張される。一次側部分２９はロッド２５″′に結合され、そのロッド２５″′は第２トグル機構１６ｂに結合されている。一次側部分２９に対する二次側部分２４″′の相対移動によって、駆動装置１７″′が短縮ないし伸張され、これによって、第１トグル機構１６ａと第２トグル機構１６ｂが短縮ないし伸張される。

図４、図５、図６および図７における２つの実施例において、シリンダに作用する力は電動機電流の測定によって直接導くことができるので、トグル機構とシリンダとの間における圧力測定装置（圧力センサ７ａ、７ｂ）の使用は不要となる。

また、回転形電動機を採用する際、好適に電動機の回転子に接続された回転形位置発信器を介して位置が求められるので、液圧式あるいは空気圧式ダイクッションの場合にいつも位置測定のために使用されるリニアスケールは不要となる。

トグル機構の採用によって、支え力が数倍にも増大される。これによって、回転形電動機の伝達比はさほど大きく選定する必要がなく、これにより、電動機回転数も小さく選定できる。その低回転数は電動機の軸受耐用年数に有利に作用し、これはまた摩耗を少なくするという利点を有する。

上記に替えて、それぞれのシリンダに付設された個々の駆動装置だけでトグル機構を介してシリンダを駆動することも勿論できる。

プレスにおける圧力を与える構成要素の概略構成図。本発明の第１実施例の概略構成図。本発明の第２実施例の概略構成図。本発明の第３実施例の概略構成図。図４の実施例の部分概略平面図。本発明の第４実施例の概略構成図。図６の実施例の部分概略平面図。

５押圧要素（昇降プレート）
６ａ第１シリンダ
６ｂ第２シリンダ
７ａ圧力測定装置
７ｂ圧力測定装置
１６ａ第１トグル機構
１６ｂ第２トグル機構
１７駆動装置
１８（雌ねじ付き）スリーブ
１９固定子
２０ナット
２１回転子
２２電動機
２３（雄ねじ付き）スピンドル
２４第１ロッド
２４″′ 二次側部分
２５第２ロッド
２７リニアモータ
２９一次側部分

Claims

押圧要素（５）を動かすための少なくとも２個のシリンダ（６ａ、６ｂ）を有し、その第１シリンダ（６ａ）が第１トグル機構（１６ａ）に結合され、第２シリンダ（６ｂ）が第２トグル機構（１６ｂ）に結合され、その第１トグル機構（１６ａ）と第２トグル機構（１６ｂ）が共通の駆動装置（１７）に結合され、
駆動装置（１７）が回転形電動機（２２）を有し、
その電動機（２２）の固定子（１９）がスリーブ（１８）に結合され、そのスリーブ（１８）が第２トグル機構（１６ｂ）のジョイント（９ｂ）に結合され、
その電動機（２２）の回転子（２１）がナット（２０）に結合され、そのナット（２０）が第１トグル機構（１６ａ）のジョイント（９ａ）に結合され、
その回転子（２１）の回転運動によって、第１トグル機構（１６ａ）と第２トグル機構（１６ｂ）が短縮ないし伸張され、第１トグル機構（１６ａ）を介して第１シリンダ（６ａ）を動かし、第２トグル機構（１６ｂ）を介して第２シリンダ（６ｂ）を動かすことを特徴とするプレス。
押圧要素（５）を動かすための少なくとも２個のシリンダ（６ａ、６ｂ）を有し、その第１シリンダ（６ａ）が第１トグル機構（１６ａ）に結合され、第２シリンダ（６ｂ）が第２トグル機構（１６ｂ）に結合され、その第１トグル機構（１６ａ）と第２トグル機構（１６ｂ）が共通の駆動装置（１７′）に結合され、
駆動装置（１７′）が回転形電動機（２２′）を有し、
その電動機（２２′）の固定子（１９′）が第１トグル機構（１６ａ）のヒンジ（９ａ）に結合され、
その電動機（２２′）の回転子（２１′）がスピンドル（２３′）を介してスリーブ（１８′）に結合され、そのスリーブ（１８）が第２トグル機構（１６ｂ）のヒンジ（９ｂ）に結合され、
その回転子（２１′）の回転運動によって、第１トグル機構（１６ａ）と第２トグル機構（１６ｂ）が短縮ないし伸張され、第１トグル機構（１６ａ）を介して第１シリンダ（６ａ）を動かし、第２トグル機構（１６ｂ）を介して第２シリンダ（６ｂ）を動かすことを特徴とするプレス。
押圧要素（５）を動かすための少なくとも２個のシリンダ（６ａ、６ｂ）を有し、その第１シリンダ（６ａ）が第１トグル機構（１６ａ）に結合され、第２シリンダ（６ｂ）が第２トグル機構（１６ｂ）に結合され、その第１トグル機構（１６ａ）と第２トグル機構（１６ｂ）が共通の駆動装置（１７″）に結合され、
駆動装置（１７″）が回転形電動機（２２″）を有し、
その電動機（２２″）の回転子（２１″）が該回転子（２１″）に結合された歯車（２６）を介して第１ロッド（２４）に結合され、その第１ロッド（２４）が第１トグル機構（１６ａ）のジョイント（９ａ）に結合され、
その電動機（２２″）の固定子（１９″）が第２ロッド（２５）に結合され、その第２ロッドが第１トグル機構（１６ｂ）のジョイント（９ｂ）に結合され、
その回転子（２１″）の回転運動によって第１トグル機構（１６ａ）と第２トグル機構（１６ｂ）が短縮ないし伸張され、第１トグル機構（１６ａ）を介して第１シリンダ（６ａ）を動かし、第２トグル機構（１６ｂ）を介して第２シリンダ（６ｂ）を動かすことを特徴とするプレス。
押圧要素（５）を動かすための少なくとも２個のシリンダ（６ａ、６ｂ）を有し、その第１シリンダ（６ａ）が第１トグル機構（１６ａ）に結合され、第２シリンダ（６ｂ）が第２トグル機構（１６ｂ）に結合され、その第１トグル機構（１６ａ）と第２トグル機構（１６ｂ）が共通の駆動装置（１７″′）に結合され、
駆動装置（１７″′）が電気リニアモータ（２７）を有し、
そのリニアモータ（２７）の一次側部分（２９）が第２トグル機構（１６ｂ）のジョイント（９ｂ）に結合され、
そのリニアモータ（２７）の二次側部分（２４″′）が第１トグル機構（１６ａ）のジョイント（９ａ）に結合され、
一次側部分（２９）および／又は二次側部分（２４″′）の運動によって、第１トグル機構（１６ａ）および第２トグル機構（１６ｂ）が短縮ないし伸張され、第１トグル機構（１６ａ）を介して第１シリンダ（６ａ）を動かし、第２トグル機構（１６ｂ）を介して第２シリンダ（６ｂ）を動かすことを特徴とするプレス。
押圧要素（５）が昇降プレートとして形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のプレス。
シリンダ（６ａ、６ｂ）に作用する力が電動機電流をもとに検出されることを特徴とする請求項３又は４に記載のプレス。
押圧要素（５）の直線的な位置を測定するために回転形位置発信器が利用されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のプレス。
トグル機構（１６ａ）とシリンダ（６ａ）との間に圧力測定装置（７ａ）が配置されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のプレス。