JPH07110435B2 - プレス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、低圧から高圧までの広い範囲での加圧力の制
御が可能で、しかも低圧領域での微小な加圧力の制御が
可能な新規な構造のプレス装置に関するものである。

（背景技術） プレス装置の中に、極めて広い範囲で加圧力を調節で
き、しかも低圧領域において、微小な加圧力を精度良く
調節できる機能を要求されるものがある。例えば、ガラ
ス板やセラミックス等を加圧接着するために用いられる
プレス装置においては、1kgから1000kg程度までの範囲
で加圧力を調節する機能が要求される一方、低圧領域に
おいて、1kg程度の微小な加圧力を調節する機能が要求
されている。

ところで、このような機能が要求されるプレス装置にお
いては、従来、固定盤との間で被加工品を挟圧する可動
盤が空圧乃至油圧シリンダで駆動され、加圧力がそれら
空圧乃至油圧シリンダの作動力に基づいて得られるよう
になっていた。ところが、可動盤の駆動手段としてそれ
らシリンダを用いるプレス装置にあっては、加圧力に影
響を及ぼすシリンダのシールパッキンの摩擦力が大きく
且つ不安定なため、1kg程度の微小な加圧力を精度良く
調節することは事実上不可能であった。

また、油圧シリンダで可動盤を駆動するものにおいて
は、油圧制御レリーフバルブの精度を考慮すると、１台
のポンプで圧力比が20倍（1:20）程度の圧力範囲をカバ
ーするのが精々であるため、仮に１〜1000kgの加圧力の
範囲をカバーする必要がある場合には、高圧用、中圧用
および低圧用の３台のポンプを用意しなければならず、
装置が極めて複雑化するといった問題があった。

さらに、油圧シリンダで可動盤を駆動するものにおいて
は、油圧バルブや配管内を流動する作動油の流動摩擦損
失が影響し、また油温によっても加圧力が影響を受ける
ため、それらに起因しても１〜2kg程度の加圧力の誤差
が生じることが避けられないといった問題もあった。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、このような事情を背景として
為されたものであり、その課題とするところは、低圧か
ら高圧までの広い範囲での加圧力の制御が可能で、しか
も低圧領域での微小な加圧力の制御が可能な、可動盤の
駆動手段として電動モータ手段を採用した新規な構造の
プレス装置を提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明に従うプ
レス装置にあっては、可動盤を挟んで固定盤と対向する
ように駆動盤を設けると共に、該駆動盤と前記可動盤と
の間に、バネ定数が異なる複数のバネ手段を直列に接続
してなる構造の可動盤付勢機構を介装し、且つ前記駆動
盤を前記固定盤に対して所定のネジ送り機構を介して接
近・離隔移動せしめる電動モータ手段を設けて、該電動
モータ手段の作動に基づいて該駆動盤を該固定盤に接近
移動させることにより、前記可動盤を前記可動盤付勢機
構を介して該固定盤に押圧させて、それら可動盤と固定
盤との間で所定のプレス操作を行ない得るようにしたこ
とを特徴としたのである。

（作用） このようなプレス装置においては、可動盤が被加工物を
介して固定盤に当接させられてその移動を阻止された状
態で、駆動盤が可動盤に対して電動モータ手段にて相対
変位させられることにより、可動盤に加圧力が作用せし
められる。そして、可動盤に対する駆動盤の相対変位量
が小さい間は、可動盤付勢機構を構成するバネ手段のバ
ネ定数の小さいものが電動モータ手段の回転に応じて主
として変形させられることから、可動盤に対してその低
バネ定数のバネ手段の変形量にほぼ応じた小さい加圧力
が作用させられ、可動盤に対する駆動盤の相対変位量が
一定量に達して、バネ定数の小さいバネ手段がそれ以上
変形されなくなると、それ以降は、バネ定数のより大き
いバネ手段が電動モータ手段の回転に応じて変形させら
れるようになって、そのより大きいバネ定数のバネ手段
の変形量に応じた大きい加圧力が可動盤に作用させられ
るようになる。

従って、低バネ定数のバネ手段と高バネ定数のバネ手段
とを含んで可動盤付勢機構を構成するようにすれば、可
動盤と駆動盤との相対変位量を電動モータ手段で調節す
ることにより、それら可動盤付勢機構を構成するバネ手
段の変形に基づいて、小さい加圧力から大きい加圧力ま
での広い圧力範囲で可動盤に対する加圧力を連続的に調
節することが可能となる。

また、可動盤付勢機構の低バネ定数のバネ手段が主とし
て変形せしめられる低加圧力作用時においては、可動盤
に対する駆動盤の相対変位量の割に、すなわち電動モー
タ手段の回転量の割りに、加圧力の変化量を小さくでき
るため、可動盤に対する加圧力を充分細かい圧力精度で
調節することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明をより一層具体的に明らかにするために、
その一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

先ず、第１図および第２図において、10は、固定盤とし
ての上定盤であり、下定盤12上に立設された４本のタイ
バー14の上端部に取り付けられている。この上定盤10と
下定盤12との間には、それら４本のタイバー14で４隅を
上下方向に案内される状態で、上定盤10との間で所定の
被加工物を挟圧するための可動盤16が配設されており、
またこの可動盤16と下定盤12との間には、可動盤16と同
様に、４本のタイバー14で４隅を上下方向に案内される
状態で、駆動盤18が設けられている。そして、それら可
動盤16と駆動盤18との間に、それぞれ、バネ定数の小さ
い所定長さの１個の低圧バネ20と、バネ定数の大きい所
定長さの２個の高圧バネ22,22とが、タイバー14に嵌挿
されて互いに直列に接続された構造の４組のバネ機構24
が介装されている。

各バネ機構24を構成する低圧バネ20と高圧バネ22との
間、および両高圧バネ22,22の間には、それぞれ、タイ
バー14に摺動可能に嵌合せしめられた状態で、バネ座と
しての環状の凹所を上下端に備えた中間座26,27が介装
されており、また可動盤16および駆動盤18には、それぞ
れ、下方および上方に開口するバネ座としての環状の凹
所を形成せしめる二重筒構造の円筒部材29,31が配設さ
れている。そして、可動盤16のバネ座と中間座26との間
で低圧バネ20が、また中間座26と中間座27との間で一方
の高圧バネ22が、さらに中間座27と駆動盤18のバネ座と
の間でいま一方の高圧バネ22が、それぞれ保持されてい
る。

そして、可動盤16と前記固定盤としての上定盤10との間
で被加工物が未だ挟圧されない間は、可動盤16それら各
バネ機構24のバネ20,22,22を介して駆動盤18に支持され
て、駆動盤18の上下動に伴って一体的に昇降せしめられ
るが、可動盤16と上定盤10との間で被加工物が挟圧され
て可動盤16の移動が阻止されると、駆動盤18が可動盤16
に対して相対変位させられて、それら駆動盤18と可動盤
16との間でバネ20,22,22が圧縮変形され、それらバネ2
0,22,22の圧縮変形量に応じた加圧力が可動盤16に作用
せしめられるようになっている。このことから明らかな
ように、ここでは、上記４つのバネ機構24から可動盤付
勢機構が構成されているのである。

なお、各バネ機構24のバネ20,22,22は、その内径がタイ
バー14の外径よりも大径とされており、またそれらの両
端部がバネ座としての環状の凹所内に収容されて保芯さ
れているため、それらバネ20,22,22がタイバー14に干渉
することはない。また、ここでは、図示されているよう
に、各バネ機構24について３個の円筒状の防護カバー28
が、それぞれの内周面上端部において円筒部材29および
両中間座26,27の外周面下端部に固定される一方、それ
ぞれの内周面下端部において中間座26,27および円筒部
材31の外周面上端部に遊嵌せしめられて配設されてお
り、それら防護カバー28によってバネ20,22,22内に異物
や塵などが侵入しないようにされている。さらに、ここ
では、後述するように、低圧バネ20が一定量圧縮変形せ
しめられると、可動盤16に配設された円筒部材29の下端
部に中間座26の上端部が当接して、低圧バネ20がそれ以
上変形せしめられないようになっている。

一方、前記駆動盤18には、その中央部に位置して、雌ネ
ジ部材30が配設されており、この雌ネジ部材30を貫通
し、且つこの雌ネジ部材30に螺合されて、下定盤12に回
転可能に保持された雄ネジ部材32が配設されている。

この雄ネジ部材32は、下定盤12から突出した下端部にお
いて、減速機34を介して、電動モータ手段としてのギヤ
ードブレーキ付のパルスモータ36に接続されており、か
かるパルスモータ36によって回転駆動せしめられるよう
になっている。そして、これにより、かかるパルスモー
タ36の回転作動に基づいて、駆動盤18が両ネジ部材30,3
2のネジ送り作用によって昇降せしめられるようになっ
ている。このことから明らかなように、ここでは、それ
らネジ部材30,32からネジ送り機構が構成されている。

ところで、可動盤16および駆動盤18の側面には、ラック
40が、上端部を可動盤16に固定されると共に、下端部を
駆動盤18に設けられたガイド38で上下方向に案内されて
配設されており、一方駆動盤18には、かかるラック40の
駆動盤18に対する相対位置をピニオン41を利用して検出
して、可動盤16と駆動盤18との間の相対距離を検出する
ためのロータリエンコーダ42が配設されている。そし
て、これにより、かかるロータリエンコーダ42の検出値
に基づいて、可動盤16と駆動盤18との間の相対距離、ひ
いては前記バネ機構24のバネ20,22,22の変形量、さらに
はそれらバネ20,22,22の変形量に応じた加圧力が検出せ
しめられるようになっている。

なお、ロータリエンコーダ42に代えてポテンショメータ
を用いることも可能であり、またラック40,ピニオン41
とロータリエンコーダ42に代えてマグネットスケール装
置を採用することも可能であるが、前記雄ネジ部材32を
回転駆動するパルスモータ36の回転量を直接検出して、
可動盤16と駆動盤18との相対距離、ひいては可動盤16に
作用せしめられる加圧力を検知するようにすることも可
能である。

また、かかるプレス装置においては、上述の如き、可動
盤16と駆動盤18との間の相対距離を検出して加圧力を自
動的に検出する加圧力検出装置とは別に、加圧力を視覚
的に確認することのできる加圧力指示装置が設けられて
いる。すなわち、可動盤16および駆動盤18の側面の互い
に対応する部位に位置してガイド部材44,46が配設され
ており、これらガイド部材44,46によって上下に案内さ
れた状態で、中間部において前記低圧バネ20と高圧バネ
22との間の中間座26に取り付けられた目盛スケール48が
配設されている。そして、この目盛スケール48の上端部
側および下端部側に、それぞれ、低圧バネ20の変形量に
応じた加圧力を示す目盛および高圧バネ22,22の総変形
量に応じた加圧力を示す目盛が付与される一方、可動盤
16および駆動盤18に、それら目盛を指示する低圧指示針
および高圧指示針（共に図示せず）が設けられている。

つまり、可動盤16に加圧力が加えられて、低圧バネ20お
よび高圧バネ22,22がそれぞれ圧縮変形せしめられる
と、可動盤16および駆動盤18に対する中間座26の相対的
な移動により、低圧指示針および高圧指示針が、目盛ス
ケール48に対して、それぞれ低圧バネ20の圧縮変形量お
よび高圧バネ22,22の圧縮変形量に対応する加圧力を示
す目盛位置に相対的に移動せしめられるようになってい
るのであり、これにより、それら指示針が指示する目盛
を読み取ることによって、可動盤16の上定盤10に対する
加圧力（押圧力）、ひいては可動盤16と上定盤10との間
での被加工物に対する加圧力（プレス力）を知ることが
できるようになっているのである。

なお、低圧指示針および高圧指示針は、可動盤16が上定
盤10との間で被加工物を挟圧しない無加圧状態では、何
れも、加圧力が「０」を示す目盛位置を指示するように
調節されて、可動盤16および駆動盤18に設けられること
となる。ここで、第１図に示されているように、上定盤
10および可動盤16にそれぞれ熱板50が取り付けられて、
被加工物がそれら熱板50,50間で挟圧・プレスされるよ
うな場合には、可動盤16および被加工物の重量だけでな
く、その熱板50の重量も含めて、両指示針の位置が調節
されることとなる。

このような構成のプレス装置において、第１図に示す状
態からパルスモータ36を回転させて駆動盤18を上昇させ
ると、被加工物を介して可動盤16が上定盤10の当接する
までは、可動盤16が、バネ機構24で支持されて、駆動盤
18に対して同じ位置関係をもって一体的に上昇せしめら
れる。そして、その上昇によって可動盤16が被加工物を
介して上定盤10に当接すると、それ以上の可動盤16の上
昇が抑制されるが、駆動盤18はパルスモータ36の回転量
に応じて更に上昇させられる。その結果、かかる駆動盤
18と可動盤16との間で、バネ機構24を構成する低圧バネ
20および高圧バネ22,22が圧縮変形され、それらバネ20,
22,22の圧縮量に応じて可動盤16に加圧力が作用せしめ
られる。

ここで、駆動盤18が可動盤16に対して相対的に接近させ
られる初期の段階では、駆動盤18の上昇に伴って主とし
て低圧バネ20が圧縮変形され、圧縮量に応じた小さな加
圧力が可動盤16に作用せしめられる。例えば、可動盤16
に対する加圧力が200kgに上昇するまでは、かかる低圧
バネ20に圧縮変形が惹起されるものとすると、０〜200k
gの範囲の加圧力は、主として、かかる低圧バネ20の圧
縮変形に基づいて得られることとなる。つまり、その０
〜200kgの加圧力範囲では、駆動盤18と可動盤16の相対
変位量、すなわちパルスモータ36の回転量に比して、加
圧力の変化量が小さいのであり、従ってその０〜200kg
の範囲の低圧領域においては、パルスモータ36の回転量
の調節に基づいて、加圧力を充分細かい精度で連続的に
制御できるのである。

なお、この低圧バネ20のバネ定数が小さい程、上記低圧
領域において、可動盤16に対する加圧力を細かい精度で
正確に制御することが可能となるが、このバネ定数をあ
まり小さくすると、その低圧バネ20の圧縮量が過大にな
り、装置の大型化を招くこととなるため、この低圧バネ
20のバネ定数は、通常、加圧力に対する要求精度（一般
には、1kg程度）に応じて選択されることとなる。ま
た、低圧バネ20が長大で、しかもそのバネ定数が小さ過
ぎると、可動盤16（熱板50）上に被加工物を載置した時
の重量変動によって可動盤16に上下方向の波打ち現象
（振動現象）が惹起され、可動盤16が静止し難くなるた
め、そのような波打ち現象を防止するためにダンパ装置
を併設することが望ましいが、通常は、そのようなダン
パ装置を併設することなく、上述のような波打ち現象の
発生を良好に抑制することができる。

駆動盤18の上昇により、低圧バネ20が一定量圧縮変形さ
れて、加圧力が予め定められた大きさに達すると、前述
のように、中間座26の上端部が可動盤16に配設された円
筒部材29の下端部に当接せしめられて、低圧バネ20がそ
れ以上変形されなくなる。従って、それ以降は、可動盤
16に対する駆動盤18の接近作動に応じて、高圧バネ22,2
2だけが圧縮変形せしめられることとなる。つまり、パ
ルスモータ36の回転量に応じて高圧バネ22,22が圧縮変
形せしめられるのであり、これにより、パルスモータ36
の回転量に応じて、高圧バネ22,22の圧縮変形に基づく
大きな加圧力が可動盤16に作用せしめられるのである。
なお、この高圧バネ22,22のバネ定数および最大変形量
は、加圧力の高圧領域で要求される精度および最大要求
加圧力に応じて、プレス装置の大きさを考慮して設定さ
れることとなる。

このように、本実施例のプレス装置によれば、低圧バネ
20および高圧バネ22,22のバネ定数およびそれらの最大
変形量の設定（高圧バネ22,22の最大変形量は、最大要
求加圧力に対して充分大きく設定される）により、パル
スモータ36による駆動盤18の上昇作動に基づいて、可動
盤16に対する加圧力を低圧から高圧まで、例えば０〜10
00kgの範囲で連続的に、しかも低圧領域（例えば０〜20
0kgの領域）においては、低圧バネ20のバネ定数に応じ
た優れた圧力精度（例えば1kg程度の圧力精度）をもっ
て、連続的に昇圧することができるのであり、また加圧
力の降圧に際しても、前述の説明から容易に推察される
ように、パルスモータ36による駆動盤18の下降作動に基
づいて、可動盤16に対する加圧力を高圧から低圧まで連
続的に、しかも低圧領域においては、低圧バネ20のバネ
定数に応じた優れた圧力精度をもって降圧することがで
きるのである。

そして、本実施例では、その可動盤16に対する駆動盤18
の相対移動による加圧力の大きさが、ロータリエンコー
ダ42で検出できるようになっていることから、そのロー
タリエンコーダ42で検出される加圧力に基づいてパルス
モータ36を駆動制御することにより、可動盤16に対する
加圧力、すなわち上定盤10と可動盤16との間での被加工
物に対する加圧力（プレス力）を自動的に昇降制御する
こともできるのである。

以上、本発明の実施例を詳細に説明したが、これは文字
通りの例示であり、本発明が、かかる具体例に限定して
解釈されるべきものではなく、その趣旨を逸脱しない範
囲内において、種々なる変更，修正，改良等を施した態
様で実施できることは、言うまでもないところである。

例えば、前記実施例では、電動モータ手段としてパルス
モータ36が採用されていたが、パルスモータ36以外のモ
ータを電動モータ手段として採用することも勿論可能で
ある。なお、この電動モータ手段は、必要に応じて、適
当なブレーキ装置と組み合わせて用いられることとな
る。

また、前記実施例では、高バネ定数の高圧バネ（22）が
２個に分割されていたが、状況によっては、１個の高圧
バネ（22）だけを採用することも可能であり、更には高
圧バネ（22）を３個以上に分割して用いることも可能で
ある。また、低圧バネ20と高圧バネ22に加えて中圧バネ
等を更に直列に連続して、それら３種乃至それ以上のバ
ネ定数のバネ手段にてバネ機構24、更には可動盤付勢機
構を構成するようにすることも可能である。

さらに、前記実施例では、可動盤付勢機構を構成するバ
ネ機構24がタイバー14に嵌挿されて設けられていたが、
そのようなバネ機構は、必ずしもタイバー14に嵌挿され
た状態で設けられる必要はなく、またその設置数も、必
要に応じて増減することが可能である。

また、本発明は、例示の竪型プレス装置に限定されるも
のではなく、横型や斜傾型等の他の形式のプレス装置に
も適用することが可能である。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明に従うプレス装
置は、電動モータ手段の回転力に基づいて駆動盤を可動
盤に対して相対移動せしめ、その相対移動によって、そ
れら駆動盤と可動盤との間に設けた、互いに異なるバネ
定数のバネ手段を直列に接続した構造の可動盤付勢機構
を介して可動盤に加圧力を作用せしめるようにしたもの
であるため、その可動盤付勢機構を構成するバネ手段の
バネ定数の選択により、低圧から高圧までの広い範囲で
加圧力を連続的に調節することができると共に、バネ定
数の小さいバネ手段が主として変形せしめられる低圧領
域において、加圧力を充分細かい精度で良好に制御でき
るのであり、それ故、ガラス板やセラミックス等の加圧
接着用のプレス装置として好適に採用できるといった利
点があるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従うプレス装置の一例を説明するた
めの断面図であり、第２図は、第１図のプレス装置の右
側面一部切欠断面図である。 10:上定盤（固定盤）、12:下定盤 14:タイバー、16:可動盤 18:駆動盤、20……低圧バネ 22:高圧バネ、24:バネ機構 26,27:中間座、30:雌ネジ部材 32:雄ネジ部材 36:パルスモータ（電動モータ手段） 40:ラック、42:ロータリエンコーダ 48:目盛スケール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可動盤を挟んで固定盤と対向するように駆
   動盤を設けると共に、該駆動盤と前記可動盤との間に、
   バネ定数が異なる複数のバネ手段を直列に接続してなる
   構造の可動盤付勢機構を介装し、且つ前記駆動盤を前記
   固定盤に対して所定のネジ送り機構を介して接近・離隔
   移動せしめる電動モータ手段を設けて、該電動モータ手
   段の作動に基づいて該駆動盤を該固定盤に接近移動させ
   ることにより、前記可動盤を前記可動盤付勢機構を介し
   て該固定盤に押圧させて、それら可動盤と固定盤との間
   で所定のプレス操作を行ない得るようにしたことを特徴
   とするプレス装置。