JP5913989B2

JP5913989B2 - プレス機械

Info

Publication number: JP5913989B2
Application number: JP2012002062A
Authority: JP
Inventors: 青木　誠; 誠青木
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-01-10
Also published as: US20140360388A1; EP2803476B1; CN104039543A; JP2013141675A; EP2803476A1; US10513087B2; EP2803476A4; CN104039543B; WO2013105547A1

Description

本発明は、フレームに回転自在に備えられたナット部材及び当該ナット部材を回転するための第１のモータを備え、前記ナット部材に回転自在かつ長手方向へ移動自在に螺入した螺子部材及び当該螺子部材を回転するための第２のモータを備え、前記螺子部材の先端部と相対的に回転可能に係合した係合部を備えると共に当該係合部と一体に前記螺子部材の移動方向へ移動可能なラムを備えたプレス機械に係り、さらに詳細には、前記螺子部材の急速移動を円滑に行うことのできるプレス機械に関する。

プレス機械において、ラムの上下動を高速に行うためのモータと、ラムの加圧時に機能する大出力のモータとを備えたプレス機械が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３９５３４１４号公報

前記特許文献１に記載のプレス機械は、図１に示すごとき構成である。すなわち、プレス機械１は、フレーム３を備えており、このフレーム３の上部にはナット部材５が回転自在に備えられている。そして、このナット部材５に備えたプーリ７には、前記フレーム３に装着した第１のモータ９に備えた駆動プーリ１１に掛回したベルト１３が掛回してある。したがって、前記第１のモータ９を正逆回転することにより、前記ナット部材５は連動して正逆回転されるものである。

また、前記フレーム３には上下方向のガイド部材１５が備えられており、このガイド部材１５にはラム１７が上下動自在に案内支持されている。そして、前記ラム１７を上下動するために、前記ナット部材５には、螺子部材１９が回転自在かつ上下動自在に螺入貫通してある。前記螺子部材１９を回転するために、前記螺子部材１９の上端部には、プーリ２１が一体的に取付けてある。そして、このプーリ２１には、第２のモータ２３に備えた駆動プーリ２５に掛回したベルト２７が掛回してある。

なお、前記第２のモータ２３は、前記螺子部材１９と一体的に上下動するように、前記フレーム３の上部外側に備えた支持ブラケット２９における上下方向のガイド３１によって上下動自在に案内支持されている。そして、前記第２のモータ２３におけるモータブラケット３３に基端部側を一体的に連結した連結バー３５の先端部は、前記螺子部材１９に対して相対的に回転自在に連結してある。

そして、前記螺子部材１９の先端部（下端部）を、前記ラム１７の上部に備えた係合部３７に相対的に回転可能に係合した構成である。より詳細には、前記螺子部材１９の下端部にはフランジ部１９Ｆが備えられており、前記係合部３７は、前記フランジ部１９Ｆを回転自在に内包する係合凹部３９を備えた構成である。なお、前記係合凹部３９内には、図２に示すように、前記フランジ部１９Ｆの上下動を規制する軸受４１及びオイルシール４３が内装されている。

上記構成において、常態においては、ラム１７は螺子部材１９に吊下された状態にあるので、前記螺子部材１９におけるフランジ部１９Ｆの下面と前記係合凹部３９の底面（上面）との間には微少クリアランスＣが生じた状態にある。したがって、ラム１７に対して螺子部材１９を円滑に回転することができるものである（図２（Ａ）参照）。

前記構成により、第１のモータ９が停止した状態にあるときに、第２のモータ２３を高速回転して螺子部材１９を下降すると、ラム１７も高速で下降することになる。なお、この際、第１のモータ９を適宜に正逆回転することにより、前記ラム１７をより高速で下降することや低速下降することができるものである。前述のごとく、ラム１７を下降して、ダイＤ上のワークＷにラム１７に備えたパンチＰが当接し、ラム１７に負荷が作用すると、前記フランジ部１９Ｆの下面と前記係合凹部３９の上面（底面）とが当接し、ラム１７に対して螺子部材１９の回転が不可能になる（図２（Ｂ）参照）。上述のように、フランジ部１９Ｆの下面が係合凹部３９の底面に当接すると、第２のモータ２３の回転が停止され、第１のモータ９の回転によるナット部材５の回転によって、螺子部材１９を介してラム１７が下降される。

すなわち、第１、第２のモータ９、２３の回転を制御することにより、ラム１７の上下動を高速で行うことができると共に、ラム１７に負荷が作用したときには、第１のモータ９の回転によってラム１７を低速下降し、かつ大加圧でもってワークＷのプレス加工を行うことができるものである。

ところで、前述の構成においては、ラム１７が上昇した状態にあるとき、ラム１７を高速で下降すべく前記螺子部材１９を高速で回転すると、上昇停止した状態にあるラム１７に対して螺子部材１９が急速に下降を開始することになる。したがって、自重によって下降を開始するラム１７の下降速度よりも螺子部材１９の下降速度が大きく、螺子部材１９におけるフランジ部１９Ｆの下面がラム１７における係合凹部３９の底面に当接することがある。

すなわち、ラム１７が下降中であって、負荷が作用していないにも拘わらず、前記フランジ部１９Ｆの下面と係合凹部３９の底面とが当接して、ラム１７の下降中における螺子部材１９の円滑な回転が阻害されることがある。

本発明は前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、螺子部材の回転によってラムを上下動する形式のプレス機械であって、前記ラムに備えたベアリングホルダ内に外輪を一体的に係合したベアリングの内輪に、前記螺子部材の下端部を、当該螺子部材の急激な下降開始時に当該螺子部材によって前記ラムが下方向へ押圧される形態に一体的に嵌合して備え、前記螺子部材の下面と前記ベアリングホルダの底面又は前記ラムに備えた加圧部材の上面との間に相対的な回転を許容する微少間隙を備え、前記ラムに負荷が作用して前記ベアリングにおける内輪と外輪との間に上下方向に相対的な微少移動を生じたときに、前記螺子部材の下面と前記ベアリングホルダの底面又は前記加圧部材の上面との接触が生じる間隔に前記微少間隙を設定してあることを特徴とするものである。

また、前記プレス機械において、前記ベアリングはスラストベアリング又はアンギュラベアリングであって複数重ねてあることを特徴とするものである。

本発明によれば、ベアリングを備えたベアリングホルダの底面と、前記ベアリングホルダ内のベアリングに下端部を一体的に嵌合した螺子部材の下面との間に備えた微少間隙は、ラムに負荷が作用して、前記ベアリングにおける内輪と外輪との間に上下方向に相対的な微少移動を生じたときに、前記底面と下面との接触を生じる微少な間隙であるから、ラムに負荷が作用するまでは、前記底面と下面とが接触するようなことがなく、螺子部材の円滑な回転を行い得るものである。

従来のプレス機械の構成を示す全体説明図である。従来のプレス機械の主要部の構成、作用を示す説明図である。本発明の実施形態に係るプレス機械の主要部の構成を示す説明図である。本発明の実施形態に係るプレス機械における第１、第２のモータとナット部材、螺子部材との位置的関係を示す説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、プレス機械の全体的構成は前述したプレス機械とほぼ同様の構成であるので、主要部の構成のみについて説明する。また、プレス機械の構成要素において同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。

図３を参照するに、本発明の実施形態に係るプレス機械４５は、フレーム３に固定した円筒形状の支持ブロック４７を備えており、この支持ブロック４７内には、複数の軸受４９を介してナット部材５が回転自在に支持されている。そして、このナット部材５の上部に一体的に備えたプーリ７（図４参照）には、前記フレーム３の一部に装着した第１のモータ９に備えた駆動プーリ１１に掛回したベルト１３が掛回してある。したがって、前記第１のモータ９を正逆回転することにより、前記ナット部材５を正逆回転することができるものである。

前記ナット部材５には、螺子部材１９が長手方向、すなわち上下方向へ移動自在に螺入してある。そして、この螺子部材１９の下部は、前記ラム１７に連結してある。前記ラム１７の上部には、前記係合部３７に相当する係合部５１が、左右方向（図４においての左右方向）へ揺動可能に備えられている。

より詳細には、前記ラム１７の上面には、円弧状の凹曲面５３が前後方向（図４において紙面に垂直な方向、図３において左右方向）が形成してある。そして、上記凹曲面５３には、揺動可能な加圧部材５５の下面に備えた揺動係合部材５７における下面の円弧状の凸曲面が揺動可能に係合してある。なお、前記加圧部材５５がラム１７の上面から上方向へ離脱することを防止するために、前記ラム１７を回動可能に前後方向に貫通した貫通ロッド５９の前後両端部には、固定ボルトなどのごとき固定具６１が上下方向に貫通してある。そして、上記固定具６１の先端（上端）部は、前記加圧部材５５に螺入連結してあり、この固定具６１の下端部の頭部と前記貫通ロッド５９との間には、固定具６１を下方向へ付勢する皿バネなどのごとき弾性部材６３が弾装してある。

したがって、ラム１７と加圧部材５５との間の相対的な左右方向への揺動が許容されるものである。なお、前記凹曲面５３及び揺動係合部材５７の凸曲面を、それぞれ半球状の凹曲面及び凸曲面に形成することにより、ラム１７と加圧部材５５との間の相対的な前後左右方向への揺動が可能になるものである。

前記螺子部材１９の下端部と前記ラム１７とを相対的に回転自在かつ一体的に上下動可能に連結するために、前記加圧部材５５の上面には、上下に重ねたベアリング６５，６７を内装したベアリングホルダ６９が一体的に備えられている。そして、前記ベアリング６５，６７には前記螺子部材１９の下端部が回転自在に支持されている。より詳細には、前記ベアリング６５，６７はアンギュラベアリングであって、上下のベアリング６５，６７は、それぞれの内輪６５Ｉ，６７Ｉとボール７１と外輪６５Ｏ，６７Ｏとの接触角が互いに逆になるように配置してある。すなわち、上側のベアリング６５においては、前記接触角は下側が広がる接触角であり、下側のベアリング６７においては、接触角は上側が広がる接触角である。

そして、前記ベアリングホルダ６９には、前記ベアリング６５，６７における前記外輪６５Ｏ，６７Ｏが、一体的に係合（嵌合）してある。すなわち、前記ベアリングホルダ６９に対して前記ベアリング６５，６７における外輪６５Ｏ，６７Ｏは相対的に上下動不能に嵌合してある。そして、前記螺子部材１９の下端部は前記ベアリング６５，６７の前記内輪６５Ｉ，６７Ｉに上下動不能に嵌入してある。すなわち、前記螺子部材１９の下部には前記内輪６５Ｉ，６７Ｉの相対的な上下動を規制するフランジ部７３Ｕ，７３Ｌが一体的に備えられている。

前記ベアリング６５，６７を介して前記ベアリングホルダ６９と前記螺子部材１９とが相対的に回転自在であり、かつプレス加工時に前記ラム１７に負荷が作用したときに、前記螺子部材１９と前記ベアリングホルダ６９とが一体化するように、前記螺子部材１９の下面すなわち前記フランジ部７３Ｌの下面７５と前記ベアリングホルダ６９の底面７７との間には、微少間隙Ｃが備えられている。当該微少間隙Ｃは、プレス加工時に、ラム１７を上方向へ押圧する負荷が作用し、この負荷によって前記ボール７１が弾性変形したときに、前記下面７５と底面７７とが接触する間隔であって、ミクロンオーダ（例えば２０μｍ）の間隔である。

したがって、無負荷状態においては、螺子部材１９の下面７５とベアリングホルダ６９の底面７７は離れた状態にあり、螺子部材１９は、ベアリングホルダ６９すなわちラム１７に対して回転自在である。そして、パンチＰ、ダイＤによってワークＷを加圧したときの負荷によって前記ボール７１が弾性変形すると、前記下面７５と底面７７とが接触するものである。なお、前記説明においては、前記ベアリングホルダ６９に底面７７を備えた構成の場合について例示した。しかし、前記ベアリングホルダ６９が貫通した円筒形状に構成してある場合には、加圧部材５５の上面が前記底面７７を兼ねた構成とすることが可能である。すなわち、この場合には、加圧部材５５の上面が前記ベアリングホルダ６９の底面を構成することとなるものである。

前記上部のフランジ部７３Ｕの上側において前記螺子部材１９を回転するための前記プーリ２１に相当するプーリ２１Ａが一体的に取付けてある。そして、前記加圧部材５５の上面にはモータ支持ブラケット７９が一体的に備えられている。なお、前記ベアリングホルダ６９は、前記モータ支持ブラケット７９に形成した嵌合穴７９Ｈ内に嵌合してある。

そして、前記プーリ２１Ａを回転するために、前記モータ支持ブラケット７９にはモータブラケット８１が一体的に取付けてあり、このモータブラケット８１に第２のモータ２３が装着してある。上記第２のモータ２３と前記プーリ２１Ａを連動連結するために、第２のモータ２３に備えた駆動プーリ２５と前記プーリ２１Ａにはベルト２７が掛回してある。

上述のごとき構成により、第１のモータ９を停止した状態において第２のモータ２３を高速回転すると、螺子部材１９が高速回転してラム１７を高速で上下動することになる。また、第２のモータ２３を停止した状態において、第１のモータ９を回転すると、ナット部材５が回転されて、螺子部材１９が上下動されることになる。すなわち、ナット部材５を回転するための第１のモータ９と螺子部材１９を回転するための第２のモータ２３とを備えた構成であるから、前述した従来のプレス機械と同様の作用、効果を奏し得るものである。

前記構成において、第２のモータ２３を高速回転し、螺子部材１９を高速回転して高速下降を行うとき、螺子部材１９の下端部とラム１７は、アンギュラベアリング６５，６７を介して回転自在に連結してあるので、螺子部材１９が高速下降するときの下方向への加速度は、上側のベアリング６５における内輪６５Ｉからボール７１，外輪６５Ｏを介して下側のベアリング６７における外輪６７Ｏに伝達され、この外輪６７Ｏからベアリングホルダ６９、加圧部材５５を介してラム１７へ伝達される。

したがって、螺子部材１９の急激な下降開始時に、ラム１７は自重によって下降を開始するものではなく、前記螺子部材１９によって下方向へ押圧される形態でもって下降するものである。よって、前記螺子部材１９の下降開始に対してラム１７の下降開始に遅れを生じるようなことがなく、前記螺子部材１９の急激な上下動作に対するラム１７の追従が円滑に行われ得るものである。

そして、パンチＰとダイＤによってワークＷを加圧してプレス加工を開始すると、このプレス加工時の反力がラム１７に作用するので、前記ベアリング６５，６７においては、内輪６５Ｉ，６７Ｉに対して外輪６５Ｏ，６７Ｏが相対的に上昇する力を受けることになる。上述のように、ラム１７にプレス加工時の反力（負荷）が作用すると、ベアリング６５，６７におけるボール７１に弾性変形を生じ、この弾性変形に起因して、螺子部材１９の下面７５とベアリングホルダ６９の底面７７とが接触し、その摩擦によって螺子部材１９は回転不能な状態となる。

上述のように、螺子部材１９の回転が不能になると、第２のモータ２３の駆動が停止され、第１のモータ９が駆動されてナット部材５が回転駆動されるものである。すなわち、大加圧力でもってラム１７の下降が行われることになる。

以上のごとき説明より理解されるように、螺子部材１９とラム１７とを回転自在に連結したベアリング６５，６７におけるボール７１に弾性変形を生じたときに、前記ベアリング６５，６７を備えたベアリングホルダ６９の底面７７と前記螺子部材１９の下面７５とが接触する構成であるから、螺子部材１９の上下動作に対するラム１７の追従を良好円滑に行うことができるものである。

また、前記構成においては、ナット部材５から下方向へ突出した螺子部材１９の下端部側にプーリ２１Ａが備えられており、螺子部材１９に相対的に回転自在に備えたモータ支持ブラケット７９に、前記プーリ２１Ａを回転するための第２のモータ２３を備えた構成であるから、プレス機械の全体的高さを抑制することができると共に、構成の簡素化、コンパクト化を図ることができるものである。

なお、前記ベアリング６５，６７としては、アンギュラベアリングに限ることなく、スラストベアリングを使用することも可能である。また、ボールベアリングに限ることなく、ローラベアリングを使用することも可能である。

９第１のモータ
１１駆動プーリ
１３，２７ベルト
１７ラム
１９螺子部材
２３第２のモータ
２５駆動プーリ
４５プレス機械
６５，６７ベアリング
６５Ｉ，６７Ｉ内輪
６５Ｏ，６７Ｏ外輪
６９ベアリングホルダ
７５下面
７７底面

Claims

螺子部材の回転によってラムを上下動する形式のプレス機械であって、前記ラムに備えたベアリングホルダ内に外輪を一体的に係合したベアリングの内輪に、前記螺子部材の下端部を、当該螺子部材の急激な下降開始時に当該螺子部材によって前記ラムが下方向へ押圧される形態に一体的に嵌合して備え、前記螺子部材の下面と前記ベアリングホルダの底面又は前記ラムに備えた加圧部材の上面との間に相対的な回転を許容する微少間隙を備え、前記ラムに負荷が作用して前記ベアリングにおける内輪と外輪との間に上下方向に相対的な微少移動を生じたときに、前記螺子部材の下面と前記ベアリングホルダの底面又は前記加圧部材の上面との接触が生じる間隔に前記微少間隙を設定してあることを特徴とするプレス機械。
請求項１に記載のプレス機械であって、前記ベアリングはスラストベアリング又はアンギュラベアリングであって複数重ねてあることを特徴とするプレス機械。
請求項１又は２に記載のプレス機械において、前記ベアリングにおける前記内輪の相対的な上下動を規制する上部のフランジを前記螺子部材の下部に備え、前記螺子部材を回転するためのプーリを、前記上部のフランジの上側に一体的に備え、前記ベアリングホルダに一体的に備えたモータ支持ブラケットに、駆動プーリを備えたモータを装着して備え、前記駆動プーリと前記プーリとにベルトを掛回してあることを特徴とするプレス機械。