JP5988761B2

JP5988761B2 - 多段式プレス加工装置

Info

Publication number: JP5988761B2
Application number: JP2012177725A
Authority: JP
Inventors: 英喜井上; 慎太郎石原; 恭規絹谷
Original assignee: 株式会社高木製作所
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: JP2014034055A

Description

本発明は、サーボモータにて駆動制御されるウォーム・ネジ機構からなる多段式のプレス加工装置に関するものであって、ワークの排出操作等をエアシリンダにて行わせるようにした多段式プレス加工装置に関するものである。

従来のこの種のものとしては、例えば特開２００１−３２１８４０号公報記載のものの如く、所定の油圧機構（油圧シリンダ）にて上型等を上下動させることによって、ワークの加工を行なわせるようにしたものが挙げられる。また、上記上型の駆動を、例えば特開２００１−７１１９６号公報記載のものの如く、油圧シリンダに換わってサーボモータにて行わせるようにしたものも挙げられる。

特開２００１−３２１８４０号公報特開２００１−７１１９６号公報

ところで、上記従来の油圧方式によるものは、加圧機構としては油圧シリンダが用いられるようになっているものであり、この油圧シリンダによるものは、加圧工程中における加圧速度がアナログ的に制御されるようになっているものである。従って、場合によっては、加圧態様が衝撃的な状態となり、ワークを破損させてしまう等の問題点がある。また、プレス型（工具）の降下工程（プレス工程）を多段階に変化させるのが難しいと言う問題点がある。これらの問題点を解決するために、加圧機構としてサーボモータにて制御されるギヤ機構を用いるようにしたものが、例えば特開２００１−７１１９６号公報等において挙げられる。ところで、このもの（特開２００１−７１１９６号公報記載）は、駆動源としてはサーボモータが用いられており、このサーボモータの作動により、加圧力が適宜数値に制御されるようになっているものである。しかしながら、このものは、加圧工具（上型）を上下動させるに当ってピニオンアンドホイールギヤからなる大型のギヤ機構が用いられるようになっているものである。その結果、加圧装置としては大掛りなものとならざるを得ないと言う問題点を有する。このような問題点を解決するために、単純な、かつ、小形のウォーム・ネジ式加圧機構を用いるようにした多段式プレス加工装置を提供しようとするのが、本発明の目的（課題）である。

上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、請求項１記載の発明である第一の発明においては、ワークの加工をプレス工具の一ストローク中において、多段階に、かつ、連続した状態でプレス成形させるようにした多段式プレス加工装置と、当該多段式プレス加工装置を形成するプレス工具の駆動を担うウォーム・ネジ式駆動装置と、当該ウォーム・ネジ式駆動装置を駆動するサーボモータと、上記ウォーム・ネジ式駆動装置を形成するネジ機構の下端部に設けられるプレス工具と、当該プレス工具の下方部に設けられるものであってワークを保持するワーク保持具と、加工の終了したワークを水平状態を保ったままで所定の高さまで垂直状に持上げるようにして排出させるワーク排出装置と、上記プレス工具の上下動を担うサーボモータの作動制御並びにワーク排出装置の作動制御を担う制御装置と、からなるとともに、上記ワーク排出装置を、高圧エアにて作動するエアシリンダと、当該エアシリンダの一端側に設けられるものであって、当該エアシリンダを形成するピストンロッドの作動に連動して駆動される一対のカム及びレバーからなるカム機構と、からなるようにした構成を採ることとした。

次に、請求項２記載の発明である第二の発明においては、請求項１記載の多段式プレス加工装置に関して、ウォーム・ネジ式駆動装置を、上記サーボモータにて駆動されるウォームと、当該ウォームに対して直角方向に回転軸を有するように設けられるものであって、その内径側にも雌ネジ部を有するとともに上記ウォームと係合するギヤ部を有するウォームホイールと、当該ウォームホイールの内径側中心部のところに、上記ウォームの軸中心線に対して直角方向に、かつ、上記ウォームホイールの外周部に形成されたギヤ歯面に対して直角方向に、設けられるものであって、本ウォームホイールの内径側に形成された雌ネジ部とネジ結合する雄ネジ部を有するように形成されたネジ機構付きシャフトと、からなるようにした構成を採ることとした。

このような構成を採ることにより、本発明のものにおいては、次のような効果を得ることができるようになる。すなわち、請求項１記載の発明である第一の発明のものにおいては、プレス工具への加圧が、プレス加工の全工程において、サーボモータにて所定の値に制御された状態で行われることとなる。すなわち、従来のものにおけるような油圧による加圧では無いので、ワークへの入力荷重は、衝撃的なものとはならず、ワークの加工箇所に合せた状態で、適宜値に制御されるようになる。また、このようなプレス工具による加圧作業は、プレス工具の上記ネジ機構付きシャフトに沿った下方への多段階に渡る一連の降下運動によって行われるようになっていることより、上記プレス工具の一ストロークによる降下運動によってワークは効率良くプレス加工を受けることとなる。すなわち、本発明においては、ワークの加工に要されるエネルギーが効率良く配分されることとなり、小さなサーボモータを用いて省エネルギー化された状態でプレス加工が行われることとなる。また、本発明のものにおいては、ワーク排出装置が、一本のエアシリンダ及び当該エアシリンダを形成するピストンロッドの一端側に設けられたカム及びレバー機構からなるようにしたので、装置全体が小形の軽量化された状態で形成されることとなる。また、このような構成からなるものにおいて、ワークを受けるトレイ部は上記カム及びレバーからなるカム機構の作動にて、Ｘ−Ｘ及びＺ−Ｚ方向からなる三次元方向に作動することとなり、ワークの姿勢は一定に保たれた状態で、その排出作業が効率良く行われることとなる。

また、請求項２記載の発明である第二の発明のものにおいては、その先端部（下端部）にプレス工具を有するネジ機構付きシャフトの駆動機構が、サーボモータにて駆動されるウォームと、上記ネジ機構付きシャフトの周りに設けられるウォームホイールと、にて形成されるようになっているとともに、上記ネジ機構付きシャフトは上記ウォームホイールの中心部のところに、当該ウォームホイールに包み込まれた状態で保持されるようになっている。これにより、上記ネジ機構付きシャフトの駆動部が全体的に小形化された状態で形成されることとなる。このように、ネジ機構付きシャフトの駆動部が小形で軽量化された状態で形成されることとなり、本多段式プレス加工装置全体もコンパクトにまとめられた軽量化された状態で形成されることとなる。

本発明の全体構成を示す立面図である。本発明の主要部を成すウォーム・ネジ式駆動装置の詳細内容を示す断面図である。本発明に係るワーク排出装置の具体的構成を示す展開斜視図である。本発明の作動態様を示すフローチャート図である。

本発明を実施するための形態について、図１ないし図４を基に説明する。本実施の形態にかかるものは、図１に示す如く、ワーク９を多段階にプレス加工する多段式プレス加工装置１と、当該多段式プレス加工装置１にてプレス成形（加工）されたワーク９を適宜排出させるワーク排出装置３と、これら多段式プレス加工装置１の作動及び上記ワーク排出装置３の作動を適宜同期させた状態で制御する制御装置２と、からなることを基本とするものである。

これら基本構成からなるものにおいて、上記多段式プレス加工装置１は、例えば図１に示す如く、その上端部に設けられるものであって、本多段式プレス加工装置１全体の駆動を担うウォーム・ネジ式駆動装置１１と、当該ウォーム・ネジ式駆動装置１１を形成するネジ機構付きシャフト１１５の下方部に形成されるプレス工具１９と、からなるものである。このような構成からなるものにおいて、上記ウォーム・ネジ式駆動装置１１は、具体的には、図２に示す如く、垂直状に設けられたネジ機構付きシャフト１１５と、当該ネジ機構付きシャフト１１５を包むように形成されるものであって本ネジ機構付きシャフト１１５に形成された雄ネジ部１５１とネジ結合する雌ネジ部１２１を、その中心部に有するウォームホイール１１２と、当該ウォームホイール１１２の外径側に形成されたギヤ部１２５と係合するウォーム歯部を有するものであって別途設けられたサーボモータ１２（図１参照）にて駆動されるウォーム１５５と、からなるものである。なお、このような構成からなるものにおいて、上記ウォームホイール１１２は、上記ネジ機構付きシャフト１１５とネジ結合した状態で、かつ、上下２段に設けられたテーパローラベアリング１３０、１３０を介した状態でハウジング１８０内に収容されるようになっているものである。そして、このようなハウジング１８０はフレーム１８（図１参照）のところに固定される（取付けられる）ようになっているものである。

次に、上記プレス加工装置１にてプレス加工の施されたワーク９を適宜排出させるワーク排出装置３は、具体的には、図３に示すような構成からなるものである。このものの基本的な構成は、エアシリンダ３１内に設けられるものであってＸ−Ｘ方向へ往復直線運動をするピストンロッド３２を基礎に形成されるようになっているものである。そして、このようなピストンロッド３２の一端側には取付ブラケット３６を介してカム機構３３が設けられるようになっている。このカム機構３３は、具体的には、所定のカム溝を有するカムプレート３３３と、当該カムプレート３３３のカム溝と係合するカムフォロア３３１と、からなるものである。そして、このようなカムフォロア３３１側にはアタッチメント３７を介してワークキャッチャ３８が設けられるようになっている。そして更に、このようなワークキャッチャ３８の先端部のところにはワーク保持用の吸着具３８８が設けられるようになっている。

なお、このような構成からなるものにおいて、上記エアシリンダ３１のもう一方の端部側にはストッパ３４が設けられるようになっており、これによって上記ピストンロッド３２の一端側に設けられたカム機構３３がＸ−Ｘ方向に所定量移動した場合に、この移動が止められるようになっているものである。また、このような構成からなる上記カム機構３３を形成するカムフォロア３３１の取付けられるアタッチメント３７の一方側端部と上記エアシリンダ３１の一方の端部側に設けられたエンド部３２３との間にはスプリング３５が設けられるようになっている。このスプリング３５の押圧力が上記アタッチメント３７及びカムフォロア３３１のところに働く（作用する）ことによって、上記カムフォロア３３１及びアタッチメント３７がカムプレート３３３のカム溝に沿って作動し、これによってワークキャッチャ３８が上下方向（Ｚ−Ｚ方向）に移動するようになる。その結果、吸着具３８８のところが上下動をし、これによってワーク９の吸着、取出し等が行なわれ、最終的にはワーク９のワーク排出口５９への排出作業等が行なわれることとなる（図１参照）。

これら各作動部、具体的には多段式プレス加工装置１及びワーク排出装置３の作動を制御する制御装置２は、マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）を主に形成されるコンピュータ機構からなるものである。そして、その作動制御は予め組み込まれた演算プログラムによって行われるようになっている。

次に、このような構成からなる本実施の形態のものについての、その作動態様について、図４を主に説明する。最初に、本装置（システム）全体を作動状態とするために制御装置２をＯＮ状態とする。このような状態において、ワーク投入装置５上に所定のワーク９を手動にて投入するとともに、引続いて操作ハンドル５５を手動操作して、ワーク９をワーク保持具を形成する下型９９上へと投入させるようにする。なお、このときには、上記制御装置２のＯＮ状態により、本多段式プレス加工装置１を形成するウォーム・ネジ式駆動装置１１はスタンバイ状態となっているので、上記制御装置２を形成する操作ボタン（操作スイッチ）２１を操作することによって、本ウォーム・ネジ式駆動装置１１は作動を開始する。

具体的には、上記本ウォーム・ネジ式駆動装置１１を形成するサーボモータ１２が作動を開始するとともに、これに連動してウォーム１５５（図２参照）が作動を開始する。これによって、ウォームホイール１１２が作動し、これとネジ結合するネジ機構付きシャフト１１５が下方への運動を開始する。その結果、上記ネジ機構付きシャフト１１５の下端部に設けられた第三プレス型１９３が降下運動をし、最終的にはワーク保持具を形成する下型９９上に設置されたワーク９への所定のプレス成形加工が施されることとなる。このようにしてワーク９のプレス成形加工が成されることとなる。

なお、ワーク９の投入作業が終了すると、次に、ワーク９のプレス加工工程が開始される。このプレス加工工程は、本実施の形態においては、３工程にて形成されるようになっている。具体的には、図１において、ワーク保持具を形成する下型９９と第一プレス型１９１との間にてプレス成形の行われる第一プレス加工工程（図４のＢ_１）と、次に、第一プレス型１９１と第二プレス型１９２との間にて行われる第二プレス加工工程（図４のＢ_２）と、更には第二プレス型１９２と第三プレス型１９３との間にて行われる第三プレス加工工程（図４のＢ_３）と、からなるものである。これら各工程は、ウォーム・ネジ式駆動装置１１の作動に基づく第三プレス型１９３の降下運動、更には、本プレス工具１９全体の数値制御された降下運動によって形成されることとなる。このようなプレス工具１９の制御された降下運動によってワーク９は順序良く所定のプレス成形加工を受け、最終的には最上段に形成される第三プレス加工工程を経由して、ワーク排出口５９へと送り出されることとなる。すなわち、ワーク排出工程へと移行することとなる。

次に、このようにして第三プレス加工工程（図４のＢ_３）を経て移送されたワーク９は、図１または図３に示すワーク排出装置３にて排出操作を受けることとなる（図４のＣ_０）。すなわち、本ワーク排出装置３を形成するエアシリンダ３１の作動、具体的にはピストンロッド３２の作動により、ワークキャッチャ３８が作動し、当該ワークキャッチャ３８の先端部に設けられた吸着具３８８がワーク９を吸着（保持）する。すなわち、上記ピストンロッド３２のＸ−Ｘ方向への行程における最終段階において、上記カム機構３３に取付けられたアタッチメント３７及びワークキャッチャ３８のＺ−Ｚ方向への移動が付け加えられ、これによって、上記吸着具３８８のところが上下動（主に降下運動）をすることとなる。これによって、上記吸着具３８８のところへのワーク９の吸着（保持）が成されることとなる。すなわち、図４におけるＣ_１ステップ（工程）が形成されることとなる。このような状態において、次に、エアシリンダ３１及びピストンロッド３２のＸ−Ｘ方向への再作動によって、上記ワークキャッチャ３８を形成する吸着具３８８のところに保持されたワーク９は、第三プレス加工工程を形成する第二プレス型１９２と第三プレス型１９３との間から本多段式プレス加工装置１の外側へと取出され、ワーク排出口５９上へと移送される。そして、このよう状態において、上記ワーク９は、本多段式プレス加工装置１の外側に設けられたワーク排出口５９上にて上記ワークキャッチャ３８の先端部に設けられた吸着具３８８のところからワーク排出口５９へと放出されることとなる。このようにしてワーク９の排出工程（図４のＣ_２）が行われることとなる。

なお、このようなワーク９のプレス加工工程において、第一プレス型１９１による第一プレス加工工程（図４のＢ_１）が完了してワーク９が次の第二プレス加工工程（図４のＢ_２）へと送られると、空いた状態の第一プレス型１９１と下型９９との間には、直ちに新たなワーク９が投入されることとなる（図４のＡ_１）。このようにして、ワーク９の加工（プレス加工）は、アイドル（無駄）のない状態で連続的に行われることとなる。そして、このような複数のプレス加工工程（図４のＢ_１，Ｂ_２，Ｂ_３）が一組のウォーム・ネジ式駆動装置１１の作動によってのみ行われることとなり、エネルギーが無駄なく消費され、ワーク９のプレス加工が効率良く行われることとなる。すなわち、本実施の形態のものにおいては、小形のモータ（サーボモータ）１２を用いて、ワーク９のプレス加工が効率良く行われることとなる。

１多段式プレス加工装置
１１ウォーム・ネジ式駆動装置
１１２ウォームホイール
１１５ネジ機構付きシャフト
１２サーボモータ
１２１雌ネジ部
１２５ギヤ部
１３０テーパローラベアリング
１５１雄ネジ部
１５５ウォーム
１８フレーム
１８０ハウジング
１９プレス工具
１９１第一プレス型
１９２第二プレス型
１９３第三プレス型
２制御装置
２１操作ボタン（操作スイッチ）
３ワーク排出装置
３１エアシリンダ
３２ピストンロッド
３３カム機構
３３１カムフォロア
３３３カムプレート
３４ストッパ
３５スプリング
３６取付ブラケット
３７アタッチメント
３８ワークキャッチャ
３８８吸着具
３９取付部材
５ワーク投入装置
５５操作ハンドル
５９ワーク排出口
９ワーク
９９下型

Claims

ワークの加工をプレス工具の一ストローク中において、多段階に、かつ、連続した状態でプレス成形させるようにした多段式プレス加工装置と、当該多段式プレス加工装置を形成するプレス工具の駆動を担うウォーム・ネジ式駆動装置と、当該ウォーム・ネジ式駆動装置を駆動するサーボモータと、上記ウォーム・ネジ式駆動装置を形成するネジ機構の下端部に設けられるプレス工具と、当該プレス工具の下方部に設けられるものであってワークを保持するワーク保持具と、加工の終了したワークを水平状態を保ったままで所定の高さまで垂直状に持上げるようにして排出させるワーク排出装置と、上記プレス工具の上下動を担うサーボモータの作動制御並びにワーク排出装置の作動制御を担う制御装置と、からなるとともに、上記ワーク排出装置を、高圧エアにて作動するエアシリンダと、当該エアシリンダの一端側に設けられるものであって、当該エアシリンダを形成するピストンロッドの作動に連動して駆動される一対のカム及びレバーからなるカム機構と、からなるようにしたことを特徴とする多段式プレス加工装置。
請求項１記載の多段式プレス加工装置において、ウォーム・ネジ式駆動装置を、上記サーボモータにて駆動されるウォームと、当該ウォームに対して直角方向に回転軸を有するように設けられるものであって、その内径側にも雌ネジ部を有するとともに上記ウォームと係合するギヤ部を有するウォームホイールと、当該ウォームホイールの内径側中心部のところに、上記ウォームの軸中心線に対して直角方向に、かつ、上記ウォームホイールの外周部に形成されたギヤ歯面に対して直角方向に、設けられるものであって、本ウォームホイールの内径側に形成された雌ネジ部とネジ結合する雄ネジ部を有するように形成されたネジ機構付きシャフトと、からなるようにしたことを特徴とする多段式プレス加工装置。