JP5988392B2 - ツール駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形領域に供給される線材を成形するフォーミングマシンに組み付けられ、成形領域を間に挟んで対峙した１対の切断ツールの協働により線材を切断するツール駆動装置に関する。

この種の従来のツール駆動装置は、フォーミングマシンに対して直動可能に取り付けられた１対のスライダを備え、それらスライダにそれぞれ切断ツールが固定されていた（例えば、特許文献１参照）。

特許第３３２４０７９号公報（段落［００３６］、第１９図）

ところが、上述した従来のツール駆動装置では、線材の切断位置や切断面が１つに限定されるため、成形可能な形状が限られていた。また、複数の異なる切断位置や切断面での切断を可能にするには、同様なツール駆動装置を複数組み付ける必要があり、フォーミングマシンの大型化を招く虞があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、フォーミングマシンの大型化を回避しつつ成形可能な製品形状の自由度を高めることが可能なツール駆動装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るツール駆動装置は、成形領域に供給される線材を成形するフォーミングマシンに組み付けられ、成形領域を間に挟んで対向配置される１対のツール駆動機構と、１対のツール駆動機構に保持されて成形領域を間に挟んで対峙する１対の切断ツールとを有し、それら１対の切断ツールの協働により線材を切断するツール駆動装置であって、各ツール駆動機構には、切断ツールを成形領域に対して接近及び離間する進退方向に直動させる進退駆動部と、切断ツールを進退方向と直交する首振方向に直動させる首振駆動部と、切断ツールを進退方向と平行なツール回転軸を中心に回転させるツール回転駆動部とが備えられたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のツール駆動機構において、フォーミングマシンには、平坦な前面を有しその前面の一部の前方が成形領域となった支持プレートが備えられ、各ツール駆動機構には、支持プレートに固定される固定ベースと、固定ベースに直動可能に支持され、進退方向に往復駆動される進退ベースと、進退ベースに直動可能に支持され、支持プレートの前面と平行な首振方向に往復駆動される首振ベースと、切断ツールを保持すると共に首振ベースに回転可能に支持され、ツール回転軸を中心に回転駆動される回転ベースと、進退ベースから支持プレートと反対側に突出した進退ベース突壁と、進退ベース突壁に回転可能に支持された首振用中継部材と、首振用中継部材の回転を首振ベースの直動に変換する回転直動変換機構と、固定ベースに設けられ、進退ベース及び首振ベース及び回転ベースを挟んで成形領域と反対側に配置されて、支持プレートと反対側に突出した支持突壁とが備えられ、支持突壁の後面に、首振ベースの駆動源としての首振用モータと回転ベースの駆動源としてのツール回転用モータとを互いに横並びに配置して、ツール回転用モータと回転ベースとの間、及び首振用モータと首振用中継部材との間を、両端部にユニバーサルジョイントを有しかつ伸縮を許容して回転を伝達する１対の回転伝達シャフトでそれぞれ連結したところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のツール駆動装置において、固定ベースには進退ベースの駆動源としての進退用モータが取り付けられると共に、その進退用モータが支持プレートに形成された貫通孔又は切り欠きを通して支持プレートの裏側に突出し、固定ベースを挟んで進退用モータとは反対側に、互いにヒンジ連結された１対のリンクバーの一方が進退用モータによって回転駆動され、他方が進退ベースにヒンジ連結されたクランク機構を備えたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のツール駆動装置において、回転直動変換機構は、首振用中継部材と共に回転するレバーと、レバーに取り付けられたカムフォロアと、首振ベースに形成されてカムフォロアが係合したカム溝とからなるところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の発明によれば、ツール駆動装置に備えられた１対のツール駆動機構がそれぞれ、切断ツールを成形領域に対して接近及び離間する進退方向に直動させかつ、進退方向と直交する首振方向に直動させかつ、進退方向と平行なツール回転軸を中心に回転させることができるから、複数の異なる切断位置や切断面で線材を切断することが可能になる。これにより、フォーミングマシンの大型化を回避しつつ、成形可能な製品形状の自由度を向上させることが可能になる。ここで、切断ツールは、線材の切断だけではなく成形に使用してもよい。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、固定ベースに対して進退ベースが直動することで、切断ツールを成形領域に対して進退方向に直動させることができ、首振ベースが進退ベースに対して直動することで、切断ツールを進退方向と直交する首振方向に直動させることができる。そして、首振ベースに対して回転ベースが回転することで、切断ツールを進退方向と平行なツール回転軸を中心に回転させることができる。

また、進退方向及び首振方向の任意の位置に位置する回転ベースに対してツール回転用モータの回転動力を伝えることができると共に、進退方向の任意の位置に位置する首振用中継部材に対して首振用モータの回転動力を伝えることができる。

さらに、首振モータとツール回転用モータとが、首振ベース及び回転ベースを挟んで成形領域とは反対側に配置された支持突壁の後面に横並びにして取り付けられているから、ツール駆動機構における成形領域側の先端部をコンパクトにすることができかつ、その反対側もモータの並び方向でコンパクトにすることができる。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、進退用モータの回転出力は、クランク機構によって進退方向の推進力に変換されて進退ベースに付与され、この推進力を受けて切断ツールが成形領域に対して接近又は離間する。

ここで、固定ベースには進退ベースの駆動源としての進退用モータが取り付けられると共に、その進退用モータは、支持プレートに形成された貫通孔又は切り欠きを通して支持プレートの裏側に突出しているから、１対の回転伝達シャフトと進退用モータとの干渉を回避することができる。また、固定ベースを挟んで進退用モータとは反対側にクランク機構を配置するこことで、１対の回転伝達シャフトと固定ベースとの間のスペースを有効活用することができる。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、レバーの回転によってカムフォロアの位置が首振方向で変位すると、その変位に伴って首振ベースが首振り方向に移動する。

本発明の一実施形態に係るフォーミングマシンの正面図 フォーミングマシンの側面図 ツール駆動装置の側面図 ツール駆動装置の平面図 ツール駆動装置の断面図 ツール駆動装置の背面図 ツール駆動装置の正面図 首振ベースを取り外した状態のツール駆動装置の正面図 進退ベースの斜視図 進退ベースの平面図 進退ベースの側面図 進退ベースの正面図 図４のＷ−Ｗ切断面における断面図 回転直動変換機構の動作を示す概念図 コイルばねの斜視図 コイルばねの成形過程を示す図

以下、本発明に係るツール駆動装置の一実施形態を、図１〜１６に基づいて説明する。図１及び図２には、ツール駆動装置が組み付けられたフォーミングマシン１０の全体が示されている。

図２に示すようにフォーミングマシン１０のベースフレーム１１には、成形ツール直動駆動機構２０と線材送給装置１２とが前後方向に対峙して固定されており、成形ツール直動駆動機構２０と線材送給装置１２との間に、ベースフレーム１１の支持プレート１１Ａが配置されている。

図２に示すように、支持プレート１１Ａには、その前面から成形ツール直動駆動機構２０側に突出したクイル１４が備えられている。クイル１４は、支持プレート１１Ａを前後方向に貫通した図示しないクイル支持孔にベアリングを介して回転自在に支持されている。また、クイル１４には、線材９０の断面形状に対応した、例えば、断面円形の線材送給孔（図示せず）が貫通形成されている。そして、線材送給装置１２により送給された線材９０は、線材送給孔を通ってクイル１４の前方の成形領域Ｒ１に送給される。線材９０は水平方向に送給されかつクイル１４により側方への移動が規制されている。以下、線材送給孔の中心軸を「線材送給軸Ｊ１」という。なお、線材送給装置１２の構成は公知（例えば、特開２０１４−４６２７号公報参照）であるから、詳細な説明は省略する。

成形ツール直動駆動機構２０について説明する。成形ツール直動駆動機構２０は、複数の成形ツールＴ１〜Ｔ３が取り付け可能なツールテーブル３０を、線材送給軸Ｊ１と平行なＸ軸（図２参照）と、水平面内で線材送給軸Ｊ１に直交するＹ軸（図１参照）とに沿って直動可能に構成されている。

具体的には、成形ツール直動駆動機構２０は、図１に示すように支持プレート１１Ａの前面に取り付けられて水平な上面を有する架台２２に直動ガイド２４を介して第１可動ベース４０が搭載されると共に、第１可動ベース４０に直動ガイド２５を介して第２可動ベース４１が搭載され、架台２２と第１可動ベース４０との間に設けられた第１直動機構と、第１可動ベース４０と第２可動ベース４１との間に設けられた第２直動機構とによって、第２可動ベース４１をＹ軸及びＸ軸に沿って直動させる構成になっている。第２可動ベース４１にはツールテーブル３０が支持されて、そのツールテーブル３０が第２可動ベース４１と一体に直動可能になっている。なお、直動ガイド２４，２５は、例えばガイドレールとスライダで構成されており、これにより、第１可動ベース４０及び第２可動ベース４１をスムーズに直動させることができるようになっている。

第１直動機構は、以下のような構成になっている。即ち、架台２２の上面には、図示しないボールねじ機構が備えられており、そのボールねじ機構のボールねじに、第１可動ベース４０の下面から垂下したボールナットが螺合している。ボールねじ機構の駆動源であるサーボモータ２１（図１参照）がボールねじを回転させると、第１可動ベース４０がＹ軸方向に直動する。

第２直動機構は、上記した第１直動機構と同様な構造をなしている。即ち、第１可動ベース４０の上面には図示しないボールねじ機構が備えられ、そのボールねじ機構のボールねじに、第２可動ベース４１の下面から垂下したボールナットが螺合している。ボールねじ機構の駆動源であるサーボモータ２３がボールねじを回転させると、第２可動ベース４１がＸ軸方向に直動する（図２参照）。

図２に示すように、第２可動ベース４１に支持されたツールテーブル３０は、Ｙ軸方向と直交する円板状をなしており、その外周部に複数の成形ツールＴ１〜Ｔ３（例えば、コイリングツールや折り曲げツール等）が交換可能に取り付けられている。

第２可動ベース４１には、ツールテーブル３０をＹ軸方向に延びた加工ツール旋回軸Ｊ２（図１参照）回りに回転させることで、成形ツールＴ１〜Ｔ３を線材９０に対して加工ツール旋回軸Ｊ２回りの任意の回転位置に位置制御する成形ツール回転駆動機構が搭載されている。

図１に示すように、成形ツール回転駆動機構は、回転中心軸が加工ツール旋回軸Ｊ２に一致する成形ツール旋回用のサーボモータ３２と、サーボモータ３２の出力回転を減速してツールテーブル３０に伝達する減速機３３とで構成されている。サーボモータ３２と減速機３３とツールテーブル３０とは、加工ツール旋回軸Ｊ２に沿って配置されている。詳細には、減速機３３の入力軸と出力軸は同軸上に配置されており、ツールテーブル３０の回転中心軸は加工ツール旋回軸Ｊ２に一致している。これにより、ツールテーブル３０の成形ツールＴ１〜Ｔ３が、加工ツール旋回軸Ｊ２を中心にして回転可能となっている。

図１５には、本実施形態のフォーミングマシン１０によって成形されるコイルばねＳの一例が示されている。このコイルばねＳは、「ねじりコイルばね」であって、所定巻数のコイル部Ｓａと、コイル部Ｓａの両端部からコイル部Ｓａの接線方向に延びた所定長のアーム部Ｓｂ，Ｓｂと、それら１対のアーム部Ｓｂ，Ｓｂの先端をコイル部Ｓａとは反対側に折り曲げてなる所定長の引掛部Ｓｃ，Ｓｃとを備えている。

さて、図１に示すように、ベースフレーム１１の支持プレート１１Ａの前面には、本発明に係る「ツール駆動装置」が取り付けられている。ツール駆動装置は、成形領域Ｒ１を間に挟んで対向配置された１対のツール駆動機構１００，１００と、それらツール駆動機構１００，１００の先端部に取り付けられて成形領域Ｒ１を間に挟んで対峙した１対の切断ツール１７０，１７０とから構成されている。なお、１対のツール駆動機構１００，１００は同一構造である。

１対の各ツール駆動機構１００は、成形ツールＴ１〜Ｔ３によってコイルばねＳが成形されている間は、それぞれ切断ツール１７０をクイル１４から離れた待機位置（図１に示す位置）に退避させ、成形が完了すると、第２可動ベース４１を後退させて成形領域Ｒ１より退避させて、成形ツールＴ１〜Ｔ３の代わりに１対の切断ツール１７０を成形領域Ｒ１に進入させる。このとき１対の切断ツール１７０，１７０が協働してコイルばねＳを後続の線材９０から切り離す。

ツール駆動機構１００は、切断ツール１７０を、成形領域Ｒ１に対して接近及び離間する進退方向Ｚ１に直動させる「進退駆動部」と、切断ツール１７０を、支持プレート１１Ａの前面と平行かつ進退方向Ｚ１と直交する首振方向Ｚ２に直動させる「首振駆動部」と、切断ツール１７０を、進退方向Ｚ１と平行なツール回転軸Ｊ３（図３参照）を中心に回転させる「ツール回転駆動部」とを備えている。

図１に示すように、１対のツール駆動機構１００は、線材送給軸Ｊ１（図２参照）に対して点対称な位置に配置されており、各ツール駆動機構１００同士の間における切断ツール１７０の進退方向Ｚ１、首振方向Ｚ２及びツール回転軸Ｊ３（図３参照）は互いに平行となっている。なお、以下の説明では、適宜、進退方向Ｚ１における成形領域Ｒ１側を「進退方向Ｚ１の前方」といい、進退方向Ｚ１における成形領域Ｒ１とは反対側を「進退方向Ｚ１の後方」という。

次に、図３〜図１４に基づいてツール駆動機構１００の構成を説明する。図４に示すように、ツール駆動機構１００は、進退方向Ｚ１で並んで配置された前方固定プレート１０１と後方固定プレート１０２とを備え、それらが固定ボルトによって支持プレート１１Ａの前面に固定されている。なお、前方固定プレート１０１と後方固定プレート１０２とによって本発明の「固定ベース」が構成されている。

前方固定プレート１０１には、進退駆動部における進退ベース１１１が直動可能に搭載されている。また、進退ベース１１１には、首振駆動部における首振ベース１３１が直動可能に搭載されている。さらに、首振ベース１３１には、ツール回転駆動部における回転ベース１５１（図５参照）が回転可能に搭載されている。

図３及び図４に示すように、後方固定プレート１０２には、進退ベース１１１の駆動源であるモータユニット１１２と、首振ベース１３１の駆動源であるモータユニット１３２と、回転ベース１５１の駆動源であるモータユニット１５２とが取り付けられている。これらモータユニット１１２，１３２，１５２は、それぞれサーボモータ１１２Ｍ，１３２Ｍ，１５２Ｍと減速機１１２Ｒ，１３２Ｒ，１５２Ｒとから構成されている。また、ツール駆動装置には、１対の各ツール駆動機構１００に備えた上記各サーボモータ１１２Ｍ，１３２Ｍ，１５２ＭをＮＣ制御するＮＣ制御部（図示せず）が備えられている。なお、サーボモータ１１２Ｍは、本発明の「進退用モータ」に相当し、サーボモータ１３２Ｍは、本発明の「首振用モータ」に相当し、サーボモータ１５２Ｍは、本発明の「ツール回転用モータ」に相当する。

まずは、進退駆動部の構成について説明する。図３に示すように、前方固定プレート１０１と進退ベース１１１との間には進退直動ガイド１１３が設けられている。進退直動ガイド１１３は、前方固定プレート１０１の前面に固定されて進退方向Ｚ１に延びたガイドレール１１４と、進退ベース１１１の裏面に固定されたスライダ１１５（図９参照）とから構成され、それらがスライド可能に凹凸係合している。

進退駆動用のモータユニット１１２は、後方固定プレート１０２の裏面から線材送給装置１２側に突出した状態で取り付けられており、支持プレート１１Ａに形成された切り欠き部１１Ｂを通って支持プレート１１Ａの裏面側に突出している（図２参照）。詳細には、図５に示すように、後方固定プレート１０２に貫通形成された取付孔１０２Ａに、後方固定プレート１０２の裏面側からモータユニット１１２のヘッド部が嵌合固定されており、モータユニット１１２の出力回転軸１１２Ｊが後方固定プレート１０２の前面側に突出している。

図３に示すように、後方固定プレート１０２の前面側にはクランク機構１１６が設けられており、そのクランク機構１１６によって、進退駆動用のモータユニット１１２と進退ベース１１１とが連結されている。即ち、クランク機構１１６は、図５に示すように、１対のリンクバー１１６Ａ，１１６Ｂの一端部同士がヒンジ１１６Ｈによって連結され、一方のリンクバー１１６Ａの他端部がモータユニット１１２の出力回転軸１１２Ｊと一体回転するように連結され、他方のリンクバー１１６Ｂの他端部が進退ベース１１１にヒンジ連結された構成となっている。そして、クランク機構１１６と進退直動ガイド１１３とによって「往復クランクスライダ機構」が構成され、リンクバー１１６Ａがモータユニット１１２によって回転駆動されると、その回転力が進退方向Ｚ１への推進力に変換されて進退ベース１１１に付与されるように連結されている。

次に、回転駆動部の構成について説明する。図５に示すように、回転駆動部の回転ベース１５１は、進退方向Ｚ１と平行に延びた円柱状をなしており、回転ベース１５１のうち成形領域Ｒ１側の先端部に切断ツール１７０が取り付けられている。ツール回転用のモータユニット１５２は後方固定プレート１０２から支持プレート１１Ａとは反対側に突出した第１支持突壁１０３に取り付けられている。

第１支持突壁１０３は、後方固定プレート１０２のうち進退ベース１１１との間に１対のリンクバー１１６Ａ，１１６Ｂを挟んだ位置から、後方固定プレート１０２に対して直角に突出した平板状をなしている。第１支持突壁１０３のうち後方固定プレート１０２から離れた位置には取付孔１０３Ａが貫通形成されている。その取付孔１０３Ａにツール回転用のモータユニット１５２のヘッド部が嵌合固定され、第１支持突壁１０３から進退方向Ｚ１の後方に突出した状態に取り付けられている。

モータユニット１５２の出力回転軸１５２Ｊは取付孔１０３Ａを貫通して進退方向Ｚ１の前方に突出しており、その出力回転軸１５２Ｊにツール回転用中継部材１５３が一体回転するように連結されている。ツール回転用中継部材１５３は、大径筒部１５３Ａの先端面から小径軸部１５３Ｂが突出した構造をなしており、出力回転軸１５２Ｊの外側に大径筒部１５３Ａが嵌合している。

ツール回転用のモータユニット１５２の回転動力は、ツール回転用中継部材１５３と回転伝達シャフト１５４とを介して回転ベース１５１に伝達されるように連結されている。回転伝達シャフト１５４は、スプライン嵌合したスプライン軸１５４Ａと外筒１５４Ｂとから構成されており、それらの軸方向へのスライドによって、回転伝達シャフト１５４の軸長が伸縮可能となっている。

回転伝達シャフト１５４のうち、外筒１５４Ｂから突出したスプライン軸１５４Ａの基端部とツール回転用中継部材１５３の小径軸部１５３Ｂとの間、及び、外筒１５４Ｂの先端部と回転ベース１５１の基端部との間は、それぞれユニバーサルジョイント１５５，１５５によって連結されている。これにより、進退方向Ｚ１及び首振方向Ｚ２の任意の位置に位置する回転ベース１５１を、第１支持突壁１０３を介して固定されたツール回転用のモータユニット１５２によって回転駆動することが可能となっている。

回転ベース１５１の先端部に取り付けられた切断ツール１７０は、円筒形をなしており、回転ベース１５１の先端部に外嵌した状態で、その中心孔１７０Ａに挿通された固定ボルト（図示せず）によって回転ベース１５１と一体回転するように固定されている。

また、１対の各切断ツール１７０の先端面には作用突部１７１が突出形成されている。作用突部１７１は、ツール回転軸Ｊ３を中心とした円弧状をなしており（図７参照）、その作用突部１７１の先端に形成された直線状のエッジ部が切刃１７１Ａとなっている。そして、成形領域Ｒ１に配置された線材９０に一方の作用突部１７１の先端面を当接させた状態で、他方の作用突部１７１を進退方向Ｚ１の前方に直動させ、それら作用突部１７１同士が成形領域Ｒ１ですれ違うときに、作用突部１７１の切刃１７１Ａ同士の間で線材９０が切断（剪断）されるように構成されている。

次に、首振駆動部の構成について説明する。図４に示すように、首振駆動部の首振ベース１３１は進退ベース１１１に直動可能に搭載されており、それら進退ベース１１１と首振ベース１３１との間には、首振直動ガイドが設けられている。具体的には、図９に示すように、進退ベース１１１における首振方向Ｚ２の両側部からは、支持プレート１１Ａとは反対側に１対のシャフト支持壁１３４が突出している。これらシャフト支持壁１３４は首振方向Ｚ２で対向した平板状をなしており、それらシャフト支持壁１３４の間にガイドシャフト１３５が架け渡されている。ガイドシャフト１３５は首振方向Ｚ２に延びかつ、首振方向Ｚ２と進退方向Ｚ１との両方に直交する首振直交方向Ｚ３で対をなして設けられている。そして、これら１対のガイドシャフト１３５，１３５が、首振ベース１３１を貫通した１対のスライド孔１３１Ａ，１３１Ａ（図５参照）にスライド可能に挿通されている。

図４及び図５に示すように、首振ベース１３１はメインブロック１３６とサブブロック １３７とから構成されている。メインブロック１３６は進退方向Ｚ１から見て矩形状をなしており（図７参照）、上記したスライド孔１３１Ａ，１３１Ａが貫通形成されている。一方、サブブロック１３７は進退方向Ｚ１から見て略円柱状をなしており、その中心を回転ベース組付孔１３７Ａが貫通している。

図７に示すように、メインブロック１３６のうち成形領域Ｒ１側を向いた面１３６Ａにはガイド溝１３６Ｍが形成されている。ガイド溝１３６Ｍは、首振直交方向Ｚ３に延びており、そのガイド溝１３６Ｍにサブブロック１３７の基端部がスライド係合している。即ち、サブブロック１３７は、メインブロック１３６に対して首振直交方向Ｚ３への移動が許容され、その首振直交方向Ｚ３の任意の位置で位置決めされている。

首振直交方向Ｚ３におけるサブブロック１３７の位置は、位置調整ねじ１３８によって手動調整することが可能である。図５に示すように、位置調整ねじ１３８は、首振直交方向Ｚ３に延びており、その多角形頭部１３８Ａがメインブロック１３６のうちサブブロック１３７側に張り出した張出壁１３６Ｂに回転可能に支持され、先端螺子部１３８Ｂがサブブロック１３７に形成された螺子孔１３７Ｎに螺合している。螺子孔１３７Ｎとの螺合を深めるように位置調整ねじ１３８を回転操作すると、サブブロック１３７が進退ベース１１１から離れるように（図７における上方に）移動し、螺子孔１３７Ｎとの螺合を緩めるように位置調整ねじ１３８を回転操作すると、サブブロック１３７が進退ベース１１１に接近するように（図７における下方に）移動する。

図５に示すように、サブブロック１３７の回転ベース組付孔１３７Ａには回転ベース１５１が挿入されている。回転ベース１５１はサブブロック１３７の両端部から突出した状態で、回転ベース組付孔１３７Ａに嵌合したベアリングにより回転可能に支持されている。

メインブロック１３６の中央には、そのメインブロック１３６を進退方向Ｚ１に貫通した中央貫通孔１３６Ｃが形成されている。中央貫通孔１３６Ｃの内側には、回転ベース１５１の基端部が配置されると共に、その基端部と回転伝達シャフト１５４の先端部との間を連結したユニバーサルジョイント１５５が移動可能に受容されている。

首振駆動用のモータユニット１３２の回転動力は、首振用第１中継部材１４０と、回転伝達シャフト１４１と、首振用第２中継部材１４２と、回転直動変換機構１４４（図１３及び図１４参照）とを介して首振ベース１３１に伝達される。

図３及び図４に示すように、首振駆動用のモータユニット１３２は、ツール回転用のモータユニット１５２に対して首振方向Ｚ２にずれかつ、進退方向Ｚ１の後方にずれた位置でモータユニット１５２と横並びになるように配置されている。また、後方固定プレート１０２には、モータユニット１３２を支持するための第２支持突壁１０４が一体に設けられている。

図４に示すように、第２支持突壁１０４は、後方固定プレート１０２のうち、第１支持突壁１０３に対して首振方向Ｚ２にずれかつ、進退方向Ｚ１の後方にずれた位置に配置されており、第１支持突壁１０３と平行な平板状をなしている。また、第２支持突壁１０４はブラケット１０５を一体に備えており、そのブラケット１０５が第１支持突壁１０３に固定されている。ブラケット１０５は、第２支持突壁１０４から第１支持突壁１０３に向かって張り出した１対の平行連絡壁１０５Ａ，１０５Ａと、それら平行連絡壁１０５Ａ，１０５Ａを挟んで第２支持突壁１０４と対向した取付板１０５Ｂとから構成されている（図３参照）。取付板１０５Ｂは首振方向Ｚ２に長い長方形をなしており、その長手方向の一端寄り部分を第１支持突壁１０３に宛がった状態で固定されている。

一方、第２支持突壁１０４は首振直交方向Ｚ３に長い長方形をなしており、その長手方向のうち支持プレート１１Ａから離れた位置に首振駆動用のモータユニット１３２が取り付けられている。具体的には、第２支持突壁１０４に貫通形成された取付孔１０４Ａ（図７参照）にモータユニット１３２のヘッド部が嵌合固定されており、図４に示すように、第２支持突壁１０４から進退方向Ｚ１の後方に突出した状態に取り付けられている。また、モータユニット１３２の出力回転軸（図示せず）は取付孔１０４Ａを貫通して進退方向Ｚ１の前方に突出しており、その出力回転軸に首振用第１中継部材１４０が一体回転するように連結されている。首振用第１中継部材１４０は、上記したツール回転用中継部材１５３と同一構造である。

図１０及び図１１に示すように、首振用第２中継部材１４２は、進退ベース１１１の一角に設けられた進退ベース突壁１２０に回転可能に支持されている。進退ベース突壁１２０は、進退ベース１１１のうち回転ベース１５１に対して首振方向Ｚ２の一方側にずれた位置でかつ、首振ベース１３１より進退方向Ｚ１の後方にずれた位置から支持プレート１１Ａと反対側に突出している（図９参照）。また、図１３に示すように、進退ベース突壁１２０を進退方向Ｚ１と平行に貫通した中継部材支持孔１２０Ａが形成され、その中継部材支持孔１２０Ａの内側に嵌合した１対のベアリング１４２Ａにより首振用第２中継部材１４２が回転可能に支持されている。

回転伝達シャフト１４１は、回転駆動部に備えられた回転伝達シャフト１５４と同じ構成であり、首振方向Ｚ２で回転伝達シャフト１５４と横並びにして配置されている。即ち、回転伝達シャフト１４１は、スプライン嵌合したスプライン軸１４１Ａと外筒１４１Ｂとから構成され、それらの軸方向へのスライドによって、回転伝達シャフト１５４の軸長が伸縮可能となっている。これにより、進退方向Ｚ１の任意の位置に位置する首振用第２中継部材１４２に対して、後方固定プレート１０２に固定された首振駆動用のモータユニット１３２の回転動力を伝達することが可能となっている。また、回転伝達シャフト１４１の両端部（スプライン軸１４１Ａの基端部と外筒１４１Ｂの先端部）は、ユニバーサルジョイント１４３，１４３を介して、首振用第１中継部材１４０と首振用第２中継部材１４２とに連結されている。これにより、図４及び図８に示すように、首振駆動用のモータユニット１３２の出力回転軸と首振用第２中継部材１４２の回転軸とを、首振方向Ｚ２及び首振直交方向Ｚ３でズレた状態で配置することが可能になる。

図１３には、首振用第２中継部材１４２と首振ベース１３１との間を連結した回転直動変換機構１４４が示されている。同図に示すように、回転直動変換機構１４４は、首振用第２中継部材１４２と共に一体回転するレバー１４５を備え、そのレバー１４５の回転中心からずれた位置にカムフォロア１４６が取り付けられている（図９参照）。一方、首振ベース１３１のメインブロック１３６には、進退方向Ｚ１で進退ベース突壁１２０と対向した側方張出壁１４７がブラケット１４８を介して一体に取り付けられている（図４及び図７参照）。側方張出壁１４７には、首振直交方向Ｚ３に延びたカム溝１４７Ａが形成され、そのカム溝１４７Ａにカムフォロア１４６が係合している。図１４に示すように、レバー１４５が回転してカムフォロア１４６の位置が首振方向Ｚ２で変位すると、そのカムフォロア１４６に押されて首振ベース１３１が首振方向Ｚ２に往復動する。即ち、首振駆動用のモータユニット１３２の回転出力が回転直動変換機構１４４によって首振方向Ｚ２への推進力に変換されて首振ベース１３１に付与されるように連結されている。

本実施形態のツール駆動装置の構成は以上である。次に、図１５に示すコイルばねＳを成形する際のツール駆動装置の動作を説明する。

図１６（Ａ）〜同図（Ｄ）への変化に示すように、コイルばねＳは、線材送給装置１２から線材９０を間欠的に送給しながら、その線材９０に成形ツールＴ１〜Ｔ３を衝合させることで、始端側の引掛部Ｓｃ、始端側のアーム部Ｓｂ、コイル部Ｓａ、終端側のアーム部Ｓｂ及び終端側の引掛部Ｓｃの順に成形される。そして、図１６（Ｃ）から同図（Ｄ）への変化に示すように、終端側の引掛部Ｓｃを成形してから一定長の線材９０を送給した後、成形されたコイルばねＳを切断ツール１７０によって後続の線材９０から切り離す。ここで、図１５に示すように、コイルばねＳの引掛部Ｓｃは比較的短いため、特に、始端側の引掛部Ｓｃを成形ツールで曲げ成形することは困難である。そこで、本実施形態では、図１６（Ａ）に示すように、始端側の引掛部Ｓｃを成形する際に設計寸法より長く成形しておき、切断ツール１７０によって始端側の引掛部Ｓｃの余剰部分を切除して、引掛部Ｓｃを設計寸法にする。即ち、１つのコイルばねＳの成形過程で２回の切断動作が行われる。そして、各回の切断動作は以下のようにして行われる。

即ち、１対のツール駆動機構１００は、成形ツールＴ１〜Ｔ３によって成形が行われている間に、切断準備動作として、切断位置が予め定められた位置になるように、各ツール駆動機構１００のサーボモータ１３２ＭをＮＣ制御して１対の切断ツール１７０の位置を首振方向Ｚ２で位置決めする。また、予め定められた切断面になるように、各ツール駆動機構１００のサーボモータ１５２ＭをＮＣ制御して、１対の切断ツール１７０の位置をツール回転軸Ｊ３を中心とした回転方向で位置決めする。

成形ツールＴ１〜Ｔ３が成形領域Ｒ１から退避したら、一方のツール駆動機構１００に備えたサーボモータ１１２ＭをＮＣ制御して切断ツール１７０を成形領域Ｒ１に向かって前進させ、その切断ツール１７０に備えた作用突部１７１の先端面を線材９０に当接させる。

次に、他方のツール駆動機構１００に備えたサーボモータ１１２ＭをＮＣ制御して他方の切断ツール１７０を成形領域Ｒ１に向かって前進させる。このとき、１対の切断ツールに備えた作用突部１７１同士が成形領域Ｒ１内ですれ違って、それら作用突部１７１の切刃１７１Ａ同士の間で線材９０が剪断される。即ち、１回目の切断動作では、始端側の引掛部Ｓｃの余剰部分が切除され、２回目の切断動作では成形済みのコイルばねＳが後続の線材９０から切り離される。また、これら切断動作が完了する毎に、各ツール駆動機構１００に備えたサーボモータ１１２ＭをＮＣ制御して切断ツール１７０を成形領域Ｒ１から後退させ、待機位置に位置決めする。

ところで、図１６（Ａ）及び同図（Ｄ）に示すように、１回目の切断動作における切断位置及び切断面と、２回目の切断動作における切断位置及び切断面は互いに異なっている。従来のツール駆動装置は、線材の切断位置及び切断面が１つに限定されるため、このような形状のコイルばねＳを成形するには、１回目の切断動作を行うためのツール駆動装置と、２回目の切断動作を行うためのツール駆動装置とを別個に設ける必要があり、フォーミングマシン１０の大型化を招く虞がある。

これに対し、本実施形態のツール駆動装置は、１対のツール駆動機構１００がそれぞれ、切断ツール１７０を進退方向Ｚ１及び首振方向Ｚ２に直動させることができかつ、進退方向Ｚ１と平行なツール回転軸Ｊ３を中心に回転させることができるから、異なる複数の切断位置及び切断面で線材９０を切断することが可能となる。これにより、フォーミングマシン１０の大型化を回避しつつ、成形可能な製品形状の自由度を向上することができる。

また、サーボモータ１３２Ｍとサーボモータ１５２Ｍとが、首振ベース１３１及び回転ベース１５１を挟んで成形領域Ｒ１とは反対側に配置された第１支持突壁１０３及び第２支持突壁１０４の後面に横並びにして取り付けられているから、ツール駆動機構１００における成形領域Ｒ１側の先端部をコンパクトにすることができかつ、その反対側もサーボモータ１３２Ｍ，１５２Ｍの並び方向でコンパクトにすることができる。

さらに、後方固定プレート１０２には、進退ベース１１１の駆動源としてのサーボモータ１１２Ｍが取り付けられると共に、そのサーボモータ１１２Ｍは、支持プレート１１Ａに形成された切り欠き部１１Ｂを通して支持プレート１１Ａの裏側に突出しているから、１対の回転伝達シャフト１４１，１５４とサーボモータ１１２Ｍとの干渉を回避することができる。また、図３に示すように、後方固定プレート１０２を挟んでサーボモータ１１２Ｍとは反対側にクランク機構１１６を配置することで、１対の回転伝達シャフト１４１，１５４と後方固定プレート１０２との間のスペースを有効活用することができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、前方固定プレート１０１に進退ベース１１１が直動可能に支持され、進退ベース１１１に首振ベース１３１が直動可能に支持され、首振ベース１３１に回転ベース１５１が回転可能に支持されていたが、前方固定プレート１０１に首振ベースを直動可能に支持して首振方向Ｚ２で往復動可能とし、首振ベースに進退ベースを直動可能に支持して進退方向に往復動可能とし、進退ベースに回転ベースを回転可能に支持した構成としてもよい。

（２）上記実施形態では、切断ツール１７０によって線材９０の切断のみを行っていたが、切断ツール１７０を線材９０の成形に使用してもよい。

（３）上記実施形態では、進退駆動用のサーボモータ１１２Ｍの回転出力を進退方向の推進力に変換して進退ベース１１１に付与するためにクランク機構１１６を備えていたがクランク機構１１６の代わりに、ラックアンドピニオン機構やボールねじ機構を備えていてもよい。

１０ フォーミングマシン
１１Ａ 支持プレート
１１Ｂ 切り欠き部
９０ 線材
１００ ツール駆動機構
１０１ 前方固定プレート（固定ベース）
１０２ 後方固定プレート（固定ベース）
１０３ 第１支持突壁（支持突壁）
１０４ 第２支持突壁（支持突壁）
１１１ 進退ベース
１１２Ｍ サーボモータ（進退用モータ）
１１６ クランク機構
１１６Ａ，１１６Ｂ リンクバー
１２０ 進退ベース突壁
１３１ 首振ベース
１３２Ｍ サーボモータ（首振用モータ）
１４１ 回転伝達シャフト
１４２ 首振用第２中継部材（首振用中継部材）
１４３ ユニバーサルジョイント
１４４ 回転直動変換機構
１４５ レバー
１４６ カムフォロア
１４７Ａ カム溝
１５１ 回転ベース
１５２Ｍ サーボモータ（ツール回転用モータ）
１５４ 回転伝達シャフト
１５５ ユニバーサルジョイント
１７０ 切断ツール
Ｊ３ ツール回転軸
Ｒ１ 成形領域
Ｚ１ 進退方向
Ｚ２ 首振方向

Claims (4)

1. 成形領域に供給される線材を成形するフォーミングマシンに組み付けられ、前記成形領域を間に挟んで対向配置される１対のツール駆動機構と、前記１対のツール駆動機構に保持されて前記成形領域を間に挟んで対峙する１対の切断ツールとを有し、それら１対の切断ツールの協働により線材を切断するツール駆動装置であって、
   各前記ツール駆動機構には、
   前記切断ツールを前記成形領域に対して接近及び離間する進退方向に直動させる進退駆動部と、
   前記切断ツールを前記進退方向と直交する首振方向に直動させる首振駆動部と、
   前記切断ツールを前記進退方向と平行なツール回転軸を中心に回転させるツール回転駆動部とが備えられたことを特徴とするツール駆動装置。
2. 前記フォーミングマシンには、平坦な前面を有しその前面の一部の前方が前記成形領域となった支持プレートが備えられ、
   各前記ツール駆動機構には、前記支持プレートに固定される固定ベースと、
   前記固定ベースに直動可能に支持され、前記進退方向に往復駆動される進退ベースと、
   前記進退ベースに直動可能に支持され、前記支持プレートの前面と平行な前記首振方向に往復駆動される首振ベースと、
   前記切断ツールを保持すると共に前記首振ベースに回転可能に支持され、前記ツール回転軸を中心に回転駆動される回転ベースと、
   前記進退ベースから前記支持プレートと反対側に突出した進退ベース突壁と、
   前記進退ベース突壁に回転可能に支持された首振用中継部材と、
   前記首振用中継部材の回転を前記首振ベースの直動に変換する回転直動変換機構と、
   前記固定ベースに設けられ、前記進退ベース及び前記首振ベース及び前記回転ベースを挟んで前記成形領域と反対側に配置されて、前記支持プレートと反対側に突出した支持突壁とが備えられ、
   前記支持突壁の後面に、前記首振ベースの駆動源としての首振用モータと前記回転ベースの駆動源としてのツール回転用モータとを互いに横並びに配置して、
   前記ツール回転用モータと前記回転ベースとの間、及び前記首振用モータと前記首振用中継部材との間を、両端部にユニバーサルジョイントを有しかつ伸縮を許容して回転を伝達する１対の回転伝達シャフトでそれぞれ連結したことを特徴とする請求項１に記載のツール駆動機構。
3. 前記固定ベースには前記進退ベースの駆動源としての進退用モータが取り付けられると共に、その進退用モータが前記支持プレートに形成された貫通孔又は切り欠きを通して前記支持プレートの裏側に突出し、
   前記固定ベースを挟んで前記進退用モータとは反対側に、互いにヒンジ連結された１対のリンクバーの一方が前記進退用モータによって回転駆動され、他方が前記進退ベースにヒンジ連結されたクランク機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載のツール駆動装置。
4. 前記回転直動変換機構は、前記首振用中継部材と共に回転するレバーと、
   前記レバーに取り付けられたカムフォロアと、
   前記首振ベースに形成されて前記カムフォロアが係合したカム溝とからなることを特徴とする請求項２又は３に記載のツール駆動装置。

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