JP5248061B2 - プレス機械 - Google Patents

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Description

本発明は、スライドの昇降動でワークをプレス加工するプレス機械に関する。
プレス機械は、モータから出力される回転運動をスライドの昇降運動に変換してプレス加工を行うものである。
このプレス機械として、サーボモータの高速回転を大きな減速比の遊星歯車装置で変換し、この変換された回転駆動力を、偏心カム機構を介してスライドの昇降運動に変換する構造の従来例がある(特許文献1)。
この特許文献1は、箱形フレームに偏心カム機構が設けられた構成であり、この偏心カム機構は回転運動を直線運動に変換するためのコンロッドを備えている。
通常、箱形フレームの内部に配置される遊星歯車装置は減速機構として用いられるものであり、この減速機構を潤滑するための潤滑油が箱形フレームに収納される。
また、従来例には、コンロッドの下端部に連結機構部を設け、この連結機構部の下方に下部油室を形成し、この下部油室に供給した潤滑油を油路を通してコンロッドの外周に形成された上部油室に流入させ、上部油室にてコンロッドを冷却させるプレス機械の潤滑油循環装置(特許文献2)がある。
特開2001−347400号公報 特開2000−313000号公報
特許文献1のプレス機械において、サーボモータの回転を減速する減速機構が潤滑油で潤滑されているとしても、サーボモータが高速回転するので、潤滑油自体が高温となり、この熱が偏心カム機構のコンロッドに伝達される。すると、コンロッドが熱により伸びることになり、スライドの下死点での下面位置とボルスタの上面位置との間で規定されるダイハイトに変化が生じる。ダイハイトに変化が生じると、製品精度が低下するという課題がある。
特許文献2はコンロッドを冷却することでダイハイト変化を少なくできるという効果を奏することができるものの、上部油室、下部油室、油路、さらには、油圧制御装置を特別に設けなければならないので、コンロッドの冷却のための構造が複雑となるという課題がある。
本発明の目的は、簡易な構造でダイハイト変化を減少させることができるプレス機械を提供することである。
本発明の請求項1のプレス機械は、回転駆動源と、この回転駆動源に連結されるとともに高速ギア群及び低速ギア群を有する減速機構と、この減速機構に連結されるとともにコンロッドを有しスライドを昇降させるスライド昇降機構と、前記高速ギア群が内部に配置されるとともに潤滑油が収納されたギアボックスとを備え、前記ギアボックスはクラウンに取り付けられ、前記クラウンはプレス機械正面又はプレス機械背面に対向するクラウンフレームを備え、前記低速ギア群と前記スライド昇降機構とが前記クラウンフレーム内に配置されており、前記クラウンフレームと前記ギアボックスの隅部との間にそれぞれスペーサが設けられていることを特徴とする
本発明の請求項に記載されたプレス機械は、請求項1に記載されたプレス機械において、前記回転駆動源はサーボモータであることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載されたプレス機械は、請求項2に記載されたプレス機械において、前記高速ギア群は、カップリング部材を備えた連結機構のみを介して前記サーボモータに連結されることを特徴とする。
本発明の請求項に記載されたプレス機械は、請求項2又は請求項3に記載されたプレス機械において、前記サーボモータ、前記減速機構及び前記スライド昇降機構は複数系統設けられ、これらの複数系統毎に前記ギアボックスが設けられていることを特徴とする。
請求項1のプレス機械では、回転駆動源で発生する回転運動は、減速機構で減速された後、スライド昇降機構で往復運動に変換され、スライドが昇降する。減速機構を構成する歯車同士の噛合や歯車に連結されるシャフトの回転による摩擦によって発熱するが、本発明では、高速ギア群が低速ギア群と分かれてギアボックスに配置されており、このギアボックスに潤滑油が収納される。そのため、減速機構のうち発熱が大きな高速ギア群が他のギアとは独立して潤滑されることになり、潤滑油温度上昇を効率的に防ぐことができる。
従って、大きな発熱を生じる高速ギア群をギアボックス内で独立して潤滑することにより、潤滑油を通じて低速ギア群、スライド昇降機構に伝達される熱の温度が低くなる。そして、潤滑油の熱がスライド昇降機構を構成するコンロッドに伝達するとしても、伝達される熱が高くはないので、コンロッド自体の伸長が抑制され、ダイハイトに変化が生じにくく、ダイハイト変化に伴う製品精度の低下を防止することができる。
さらに、減速機構を高速ギア群と低速ギア群とに分け、高速ギア群をギアボックスに配置するとともにこのギアボックスに潤滑油を収納することにより前述の効果を達成することができるため、従来例のように、上部油室、下部油室、油路、さらには、油圧制御装置を設けるという複雑な構造は不要となり、プレス機械の構造を簡易なものにできる。例えば、ギアボックスをオイルバス方式にすれば、配管が不要となり、構造がより簡易なものになる。
また、請求項のプレス機械によれば、クラウン内での温度上昇を防ぐことにより、クラウンを通じてスライド昇降機構への温度伝達を少なくすることができ、コンロッドの伸長によるダイハイト変化を小さなものにできる。
また、請求項のプレス機械によれば、ギアボックスとクラウンとの間に設けられたスペーサによって、ギアボックスとクラウン内部とを分離することができるから、クラウン内部への熱伝達をより減少させることができる。そのため、コンロッドへ伝達される熱を効率的に少なくすることができて、ダイハイト変化をきわめて小さなものにできる。
また、請求項のプレス機械によれば、クラウンフレームとギアボックスの隅部との間にスペーサが設けられているから、ギアボックスのクラウンフレームへの設置を安定して行うことができるとともに、ギアボックスからクラウンフレームへの熱の伝達を効率的に減少させることができる。
さらに、請求項のプレス機械によれば、低速ギア群がクラウンフレーム内に配置されているので、クラウンフレーム内に潤滑油を供給することで、低速ギア群の潤滑が行える。
請求項のプレス機械によれば、回転駆動源がサーボモータであるため、スライドの昇降制御を容易に行うことができる。本発明において用いるサーボモータが高速回転しても、高速ギア群を潤滑油で潤滑するため、潤滑油温度上昇を防止してダイハイト変化に伴う製品精度の精度低下を防止することができる。
請求項のプレス機械によれば、サーボモータ、減速機構及びスライド昇降機構が複数系統設けられているため、系列毎にサーボモータの回転数を制御することで、スライドの傾きを補正することができる。そして、複数系統毎にギアボックスが設けられているので、系統毎にギアボックス内の高速ギア群を潤滑することができ、より効率的にダイハイトの変化を減少させることができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1、図2及び図3には本実施形態にかかるプレス機械の全体構成がそれぞれ示されている。図1はプレス機械の斜視図であり、図2は図1と逆の方向から見た斜視図であり、図3は一部を破断したプレス機械の正面図である。
図1から図3において、プレス機械は、ベッド11と、ベッド11の側面に設けられるとともに下部が固定されたサイドフレーム12と、このサイドフレーム12の上部に設置されるクラウン13とを備えている。
サイドフレーム12はサイドプレート132と、このサイドプレート132に両側に沿って配置された補強部材136とを備えている。
クラウン13の下方にはスライド14が設けられており、クラウン13に支持されるスライド昇降機構15によって昇降動可能とされている。このスライド14の下面には上金型(図示せず)が取り付けられている。なお、図3中、符号14Aはバランサシリンダである。
ベッド11上にはボルスタ16が設置されており、このボルスタ16には下金型(図示せず)が取り付けられている。スライド昇降機構15の駆動によってスライド14が昇降動すると、上金型及び下金型の間に載置されたワーク(図示せず)がプレス成形される。
2つのサイドフレーム12のうちプレス機械背面側にはテーブル121が架け渡され、このテーブル121にはタンク120が設置されている(図7参照)。テーブル121の両端部にはサーボ盤122が設けられている。
クラウン13は、互いに対向配置されたクラウンフレーム131と、頂部に設けられた天板133と、底部に設けられた底板134とを備えている。
クラウンフレーム131はプレス機械正面側と背面側とにそれぞれ配置されており、正面に配置されたクラウンフレーム131の正面にカバー135が設けられ、背面に配置されたクラウンフレーム131には回転駆動源としてのサーボモータ17が2個設けられている。
これらのサーボモータ17は、それぞれクラウンフレーム131側に配置された基端部171と、この基端部171に連接されクラウンフレーム131から突出した突出部172とを有する構造である。突出部172はブラケット18で支持されている。
図4から図7は、それぞれプレス機械の内部構造が示されている。図4はプレス機械の縦断面図であり、図5は図1のV−V線に沿う矢視断面図であり、図6は図3のVI−VI線に沿う矢視断面図であり、図7はサーボモータを取り外した状態のプレス機械の背面図である。
図4から図7において、2個のサーボモータ17は、それぞれスライド駆動機構19を介してスライド14に連結されている。スライド駆動機構19は、前記スライド昇降機構15と、このスライド昇降機構15とサーボモータ17との間に設けられた減速機構20とを備えている。
減速機構20は、サーボモータ17に連結機構21を介して連結された高速ギア群22と、この高速ギア群22に連結された低速ギア群23とを備えている。高速ギア群22はサーボモータ17の高速回転を急激に減速させるものであり、互いに噛合する歯車のギア比は大きい。これに対して、低速ギア群23は高速ギア群22で出力される回転数を緩やかに減速させるものであり、互いに噛合する歯車のギア比は小さい。本実施形態では、高速ギア群22と低速ギア群23との区分けは適宜設定できるものである。
連結機構21は箱形のケーシング211と、このケーシング211の内部に設けられたカップリング部材212とを備えている。
高速ギア群22は、図示しない複数の歯車列から構成され、かつ、ギアボックス24の内部に配置されている。そして、高速ギア群22は、出力軸22Aを備え、この出力軸22Aはギアボックス24及びクラウンフレーム131を貫通して、その先端部がクラウン13の内部に露出されている。
本実施形態では、サーボモータ17、減速機構20及びスライド昇降機構15が2系統設けられており、これらの2系統毎にギアボックス24が設けられている。連結機構21はギアボックス24に設けられている。
ギアボックス24は直方体状の箱から形成されており、その材料は断熱性の高いものが用いられる。本実施形態では、ギアボックス24の材料自体を断熱性の高い材質を使用することに変えてギアボックス24の表面に断熱材を設ける構成としてもよい。
ギアボックス24の内部には潤滑油が収納されている。ギアボックス24の潤滑油はオイルバス方式としてもよい。ギアボックス24をオイルバス方式にすることで、配管や潤滑油供給用ポンプを設けることを要しないので、潤滑装置の構造を簡易なものにできる。これに対して、本実施形態では、ギアボックス24に配管を接続し、この配管を通じて潤滑油供給用ポンプから潤滑油を供給するものでもよい。この場合、ギアボックス24から排出される潤滑油を冷却手段で冷却した後フィルタを通して再度ギアボックス24に供給する構成としてもよい。潤滑油をギアボックス24に供給する構成を採用することで、汚れがなく冷却された潤滑油で高速ギア群22を潤滑することができる。いずれの構成を採用するにしても本実施形態では、減速機構20のうち発熱が大きな高速ギア群22が低速ギア群23とは独立して潤滑されることになり、潤滑油温度上昇を効率的に防ぐことで、スライド昇降機構15に伝達される熱の温度が低くなる。
ギアボックス24は、そのプレス機械正面側が背面側のクラウンフレーム131にスペーサ25を介して取り付けられている。スペーサ25は断熱性の材料から形成されるものでもよく、あるいは、表面に断熱材を設ける構成でもよい。
図7に示される通り、スペーサ25は、ギアボックス24の4箇所の隅部とクラウンフレーム131との間に設けられている。そのため、ギアボックス24とクラウンフレーム131との間には所定の隙間が形成されている。なお、中央部に配置されるスペーサ25は隣り合うギアボックス24を受けるために他のスペーサ25に比べて面積が大きい。
ギアボックス24のサーボモータ側に連結機構21のケーシング211が取り付けられている。
図5及び図6に示される通り、低速ギア群23は、高速ギア群22の出力軸22Aと結合される回転軸26と、この回転軸26に結合されるメインピニオン27と、このメインピニオン27と噛合するメインギア28とを備えて構成されている。
このメインギア28は、その回転軸28Aの両端側が互いに対向配置されたクラウンフレーム131に軸受け29を介して回転自在に設けられている。
メインギア28の回転軸28Aは、その一端部が背面側のクラウンフレーム131から突出して設けられており、この突出した部分の中間位置が蓋部材30に軸支されている。そして、回転軸28Aの蓋部材30から突出した部分の先端にはメインギア28の回転角度を検出するエンコーダ31が対向配置されており、このエンコーダ31は取付金具32を介して蓋部材30に取り付けられている。
エンコーダ31で検出されたメインギア28の回転角度のデータは図示しない制御手段に送られ、この制御手段によってサーボモータ17がフィードバック制御される。
メインピニオン27とメインギア28との噛合関係が図8で模式的に示されている。
図8において、サーボモータ17、メインピニオン27及びメインギア28が2系統示されており、本実施形態では、高寿命化を図るために、メインピニオン27とメインギア28とは互いに噛合するハス歯で構成されている。このハス歯の向きは2系統で互いに逆の関係となっている。つまり、図8中、左右2個配置されるメインピニオン27は、その歯スジが逆であり、これらのメインピニオン27と噛合するメインギア28は、メインピニオン27と歯スジが逆であり、その結果、メインギア28同士も歯スジは逆となる。
ここで、各サーボモータ17を作動させてメインピニオン27を互いに異なる回転方向、例えば、一方のメインピニオン27を時計方向、他方のメインピニオン27を反時計方向に回転させると、一方のメインピニオン27に噛合するメインギア28は反時計方向に回転し、他方のメインピニオン27に噛合するメインギア28は時計方向に回転する。
そのため、メインギア28同士の歯スジが逆の関係にある(左右のメインギア28で歯スジが対称である)ため、サーボモータ17から出力される回転力がメインピニオン27及びメインギア28を介してスライド昇降機構15に伝達される際に、スラスト力の向きが2系統で同じになり、メインピニオン27やメインギア28を支持するクラウン13にねじりが生じない。そして、大きなメインギア28同士が互いに逆方向に回転するので、回転に伴う振動が相殺され、プレス機械自体の揺れが大幅に抑制される。
特に、本実施形態では、2個のメインギア28の回転数がそれぞれエンコーダ31で検出されてフィードバック制御されるプレス機械であるため、メインギア28に生じるスラスト力が同じ方向に働くことになり、メインギア28同士の相対的な変位が少ないので、制御が正確に行える。
そして、2系統において、メインピニオン27とメインギア28とのギア比が同じである。さらに、2系統のメインピニオン27及びメインギア28は略同一平面内に配置されている。そのため、この点からも、クラウン13にねじりが生じにくくなっている。
図3から図5において、スライド昇降機構15はメインギア28に結合されたエキセンドラム33と、このエキセンドラム33に接続されるコンロッド34と、このコンロッド34に連結されるとともに下端部がスライド14に接続されたプランジャ35とを備えている。
ここで、メインピニオン27、メインギア28及びエキセンドラム33はクラウン13の内部に配置されており、これらの部品は、クラウン13の内部に収納された潤滑油で潤滑されている。本実施形態では、クラウン13の内部における潤滑はギアボックス24の内部の潤滑とは別に行われていればよい。例えば、潤滑油が収納された状態のオイルバス方式としてもよく、クラウン13に配管を接続し、この配管を通じて潤滑油供給用ポンプから潤滑油を供給するものでもよい。この際、配管にフィルタを設け、ポンプとクラウン13との間で潤滑油を循環させるものでもよい。
コンロッド34は、上方に形成されるリング状部34Aと、リング状部34Aの外周から径方向外側に向かって突出する棒状部34Bとを備えている。
リング状部34Aはエキセンドラム33の外周側に配置され、リング状部34Aの内周がエキセンドラム33の外周に対して摺動可能となっている。棒状部34Bはクラウンフレーム131の下方に突出し、先端側がプランジャ35に軸支されている。
プランジャ35は、クラウンフレーム131に取り付けられたガイドフレーム36によって鉛直上下方向に移動可能となっている。
サーボモータ17を支持するブラケット18の構成が図9から図12に示されている。
図9はブラケット18が取り付けられた状態を示すプレス機械の平面図であり、図10はプレス機械にブラケットが取り付けられた状態を示す側面図であり、図11は、図10の平面図であり、図12はブラケットの背面図である。
これらの図において、ブラケット18は、背面側のクラウンフレーム131に取り付けられる取付部37と、サーボモータ17の突出部172を支持する支持部38と、これらの取付部37と支持部38との間に設けられたトラス部39とを備え、サーボモータ17の振動を抑制し、軸振れやモータ取付部の破損を防止する構造である。特に、本実施形態では、トラス部39が取付部37と支持部38との間に設けられているので、重量の大きなサーボモータ17をブラケット18で確実に支持することができる。
取付部37は、クラウンフレーム131にそれぞれ固定された4本の片持ち梁から構成されており、これらの4本の片持ち梁は、その取付位置を結ぶ長方形の中に2個のサーボモータ17が配列されている。
支持部38は、突出部172の先端部と連結される連結部材40と、この連結部材40に両端部が支持固定されるとともに突出部172の周囲を覆うコ字型部材41とを有し、サーボモータ17をブラケット18に確実に固定する構造である。そのため、プレス成形時あるいは地震等でプレス機械に振動が加わっても、サーボモータ17がブラケット18から脱落することがない。
連結部材40は、水平方向に延びる連結梁42と、この連結梁42の中間部の異なる2箇所にそれぞれ設けられた連結プレート43と、これらの連結プレート43を連結梁42に支持するための支持片44とを有する。連結梁42は2個のサーボモータ17に挟まれるように配置される。
2個の連結プレート43のうち一方の連結プレート43は一方のサーボモータ17の突出部172の下面と当接し、この連結プレート43の下面と連結梁42の鉛直面との間に支持片44が接合される。他方の連結プレート43は他方のサーボモータ17の突出部172の上面と当接し、この連結プレート43の上面と連結梁42の鉛直面との間に支持片44が接合される。そのため、本実施形態では、2個のサーボモータ17を1個のブラケット18で同時に支持固定することができる。
コ字型部材41は、連結プレート43において突出部172を挟んでそれぞれ立設される2本の支柱部411と、これらの支柱部411の先端部同士を連結するロッド412とを有する。ロッド412は、サーボモータ17に設けられた端子(図示せず)との干渉を防止するために、サーボモータ17の軸心に対して斜めに配置されている。
ロッド412には突出部172を連結プレート43に向かって付勢する押え部材413が設けられている。この押え部材413は、突出部172を当接する当接ブロック414と、この当接ブロック414と先端で固定するとともにロッド412に進退自在に設けられた2本の進退部材415と、これらの進退部材415とロッド412との間に設けられ当接ブロック414を突出部172に向けて付勢する図示しないばねとを有する。
トラス部39は、連結梁42の両側にそれぞれ設けられており、上下に並んだ取付金具47にそれぞれ連結された直線部45と、この直線部45の両端側に一端がそれぞれ連結されるとともに連結梁42に他端が連結される2本の傾斜部46とを有し、鉛直面内に位置する略二等辺三角形である。
これらの直線部45及び傾斜部46は、それぞれアングル材から形成されている。
以上の構成のプレス機械では、サーボモータ17が作動されると、減速機構20及びスライド昇降機構15を介してスライド14が昇降操作され、このスライド14の操作に伴ってプレス加工が行われる。ここで、減速機構20を構成する高速ギア群22がギアボックス24の内部で潤滑され、低速ギア群23等がクラウン13の内部で潤滑される。そして、低速ギア群23を構成するメインピニオン27とメインギア28とは互いに歯溝が逆となるハス歯で構成されているため、2個のメインギア28は同じ方向にスラスト力が働くことになり(図8参照)、メインギア28を支持するクラウン13の変形が大幅に抑制される。
プレス加工に伴ってスライド14とボルスタ16との間に反力が生じ、スライド14を介してクラウン13が変形しようとする力が働くが、ブラケット18でサーボモータ17が支持されているので、サーボモータ17の変位が極めて少ない。
次に、本実施形態の効果を確認するための実施例について図13に基づいて説明する。
本実施例では、ギアボックス24の内部潤滑を、潤滑油を収納したオイルバス方式とし、クラウン13の内部潤滑を、配管、潤滑油供給用ポンプ及びフィルタを用いた潤滑油循環方式とした。これに対して、比較例は減速機構を構成する高速ギア群及び低速ギア群をクラウン内で一緒に潤滑するもので、配管、潤滑油供給用ポンプ及びフィルタを用いた潤滑油循環方式とした。
これらの実施例と比較例とで減速機構を潤滑した際の経過時間とダイハイト変化との関係を実験した。その実験結果を図13のグラフで示す。
図13において、符号Pで示すグラフは実施例であり、符号Qで示すグラフは比較例である。図13のグラフからわかる通り、実施例が比較例より、経過時間が長くなってもダイハイト変化が小さい。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、回転駆動源をサーボモータ17としたが、本発明では、回転駆動源を通常のモータとしてもよい。
さらに、サーボモータ17、減速機構20及びスライド昇降機構15を2系統設けたが、本発明では、3系統以上であってもよく、あるいは1系統であってもよい。
ギアボックス24はプレス機械背面側のクラウンフレーム131に取り付けられた構成であったが、本発明では、プレス機械正面側のクラウンフレーム131に設けるものであってもよく、さらには、サイドプレート132、その他のクラウン13以外の場所にギアボックス24を設けるものでもよい
本発明では、メインピニオン27とメインギア28とはハス歯で構成しなくてもよく、例えば、平歯車でもよい。
さらに、本発明では、ブラケット18を不要とし、サーボモータ17を直接にクラウン13に固定する構造でもよい。
本発明は、単独のプレス機械として利用できる他、複数のプレス機械を連続配置するタンデムプレス、あるいは、多工程を有するトランスファプレスにも利用することができる。
本発明の一実施形態にかかるプレス機械の斜視図。 図1と逆の方向から見たプレス機械の斜視図。 一部を破断したプレス機械の正面図。 プレス機械の縦断面図。 図1のV−V線に沿う矢視断面図。 図3のVI−VI線に沿う矢視断面図。 サーボモータを取り外した状態のプレス機械の背面図。 メインピニオンとメインギアとの噛合関係を示す模式図。 ブラケットが取り付けられた状態を示すプレス機械の平面図。 プレス機械にブラケットが取り付けられた状態を示す側面図。 図10の平面図。 ブラケットの背面図。 減速機構を潤滑した際の経過時間とダイハイト変化との関係を示すグラフ。
符号の説明
13…クラウン、131…クラウンフレーム、132…サイドプレート、14…スライド、15…スライド昇降機構、17…サーボモータ(回転駆動源)、172…突出部、18…ブラケット、19…スライド駆動機構、20…減速機構、22…高速ギア群、23…低速ギア群、24…ギアボックス、25…スペーサ、27…メインピニオン、28…メインギア、34…コンロッド、37…取付部、38…支持部、39…トラス部、40…連結部材、41…コ字型部材、43…連結プレート、45…直線部、46…傾斜部

Claims (4)

  1. 回転駆動源と、この回転駆動源に連結されるとともに高速ギア群及び低速ギア群を有する減速機構と、この減速機構に連結されるとともにコンロッドを有しスライドを昇降させるスライド昇降機構と、前記高速ギア群が内部に配置されるとともに潤滑油が収納されたギアボックスとを備え、前記ギアボックスはクラウンに取り付けられ、前記クラウンはプレス機械正面又はプレス機械背面に対向するクラウンフレームを備え、前記低速ギア群と前記スライド昇降機構とが前記クラウンフレーム内に配置されており、前記クラウンフレームと前記ギアボックスの隅部との間にそれぞれスペーサが設けられていることを特徴とするプレス機械。
  2. 請求項1に記載されたプレス機械において、
    前記回転駆動源はサーボモータであることを特徴とするプレス機械。
  3. 請求項2に記載されたプレス機械において、
    前記高速ギア群は、カップリング部材を備えた連結機構のみを介して前記サーボモータに連結されることを特徴とするプレス機械。
  4. 請求項2又は請求項3に記載されたプレス機械において、
    前記サーボモータ、前記減速機構及び前記スライド昇降機構は複数系統設けられ、これらの複数系統毎に前記ギアボックスが設けられていることを特徴とするプレス機械。
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