KR100852125B1 - 프레스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동기를 사용하는 프레스 장치에 있어서, 가압 직전까지 강하시키는 고속 이송용 구동 수단과 가압 동작을 하는 가압용 모터를 사용하여, 고속 이송용 구동 수단과 가압용 모터의 각각의 동작을 협조하여 동작시키도록 하고, 또한 슬라이더의 현재 위치를 검출하는 위치 검출기를 상기 고속 이송용 구동 수단과 가압용 모터의 세트에 대하여 1개만 설치하도록 하고 있다.

베이스, 지지판, 슬라이더, 왕복 구동 수단, 프레스 장치, 위치 검출기, 서보 드라이버, 가압용 모터, 회전 전달 기구

Description

프레스 장치{Press machine}

도 1은 본 발명에 관계되는 프레스 장치의 주요 부분의 그 일부분을 단면으로 한 1실시예의 정면도.

도 2는 도 1의 화살표시 A-A의 요부 단면도.

도 3은 로크(lock)장치의 1실시예의 구성 설명도.

도 4는 본 발명에 관계되는 프레스 장치의 주요 부분의 일부분을 단면으로 한 다른 실시예의 정면도.

도 5는 축 변환 기구의 1실시예의 구성 설명도.

도 6은 본 발명에 관계되는 프레스 장치의 자동 운전에 있어서의 1실시예의 사이클 선도.

도 7은 제어 방법 2 그리고 제어 방법 3에 대응하는 사이클 선도.

도 8은 도 1에 도시하는 제어 장치의 실시예의 구성을 도시하는 도면.

도 9는 서보 모듈(SM1)의 상세도.

도 10은 서보 드라이버(SD1)의 상세도.

도 11은 서보 모듈(SM2)의 상세도.

도 12는 서보 드라이버(SD2)의 상세도.

도 13은 도 1에 도시하는 제어 장치의 다른 실시예의 구성을 도시하는 도면.

도 14는 서보 모듈(SM1A)의 상세도.

도 15는 서보 드라이버(SD1A)의 상세도.

도 16은 서보 모듈(SM2A)의 상세도.

도 17은 서보 드라이버(SD2A)의 상세도.

도 18은 전동 프레스 가공기의 다른 형태의 1실시예의 개략 설명도.

도 19는 도 18 도시하는 전동 프레스 가공기의 제어 방법을 도시한 1실시예의 동작 설명도.

도 20은 도 19에 도시된 제어 방법시의 상형(上型)의 스트로크(stroke) 선도.

도 21은 제어 방법을 도시한 다른 실시예의 동작 설명도.

도 22는 도 21에 도시된 제어 방법일 때의 상형의 스트로크 선도.

도 23은 전동 프레스 가공기의 더욱 다른 형태의 실시예의 개략 설명도.

도 24는 전동 프레스 가공기의 다른 1실시예의 개략 설명도.

도 25는 도 24에 사용되고 있는 상형의 이동 기구부의 확대 설명도.

도 26은 더블 너트 로크 기구가 로크 상태로 되어 있을 때의 나사축에 대한 암나사 이송 너트와 로크 너트의 관계를 도시한 1실시예 부분 확대도.

도 27은 더블 너트 로크 기구가 언로크 상태가 되어 슬라이더를 아래로 이송하고 있을 때의 나사축에 대한 암나사 이송 너트와 로크 너트의 관계를 도시한 1실시예의 부분 확대도.

도 28은 더블 너트 로크 기구가 언로크(unlock) 상태가 되어 슬라이더를 위로 이송하고 있을 때의 나사축에 대한 암나사 이송 너트와 로크 너트의 관계를 나타낸 1실시예 부분 확대도.

도 29는 차동 기구 장착 볼 나사 기구의 1실시예의 구조 설명 단면도.

도 30은 도 24에 대응하는 전동 프레스 가공기의 변형예에 관한 상형의 이동 기구부의 1실시예 확대 설명도.

도 31은 전동 프레스 가공기의 상형의 이동 기구부의 다른 실시예의 확대 설명도.

도 32는 본 발명의 실시예에 의한 프레스 장치를 도시하는 요부 단면 정면도.

도 33은 프레스 장치에 있어서의 슬라이더의 변위와 시간의 관계를 도시하는 그래프.

도 34는 특허문헌 1에 기재된 프레스 장치의 예를 도시하는 요부 종단면 정면도.

도 35는 도 34에 있어서의 화살표시 B-B의 요부 단면 평면도.

도 36은 특허문헌 2에 기재된 별도의 프레스 장치의 요부 단면 정면도.

*도면의주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 베이스 20: 가이드 기둥

30: 지지판 40: 나사축

50: 슬라이더 80: 차동 기구

91: 가압자 100: 제어 장치

120: 슬라이더 이동 기구 129: 가압용 서보 모터

130: 로크 장치 151: 위치 검출기

160: 축변환 기구 164: 방향 변환축

본 발명은 예를 들면 판금 가공 등에 사용되는 프레스 장치에 관한 것으로, 특히 구조가 간단하고, 정확한 위치 제어를 요하는 정점(定點)가공을 고정밀도 또한 고효율로 할 수 있도록 하고, 또한 고속 이송(quick traverse)용 서보 모터와 가압용 서보 모터의 협조동작을, 위치 검출기로부터의 신호를 이용하면서, 가능하게 한 프레스 장치에 관한 것이다.

전동 프레스에 의한 정점가공은 종래부터 사용되고 있으며, 소음의 발생을 방지하는 점에서 유리하다는 것이 알려져 있다.

정점가공을 하는 전동 프레스에 의하면, 소음을 발생시키지 않고 정점가공을 할 수 있다는 것이지만, 종래의 것에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 슬라이드판 하면에 설치된 가압자까지의 높이 치수는 정점가공이기 때문에 상시 일정하게 되도록 제어되고 있고, 이 위치에 있어서 가압자를 통해서 최종적으로 피가공물을 가압한다. 그 때문에, 가압자 및 슬라이더를 가압하는 나사축과 너트는 항상 동일한 상대 위치에 있어서, 가압자에 상당하는 반력이 작용한다.

한편, 전동 프레스의 경우에 일반적으로 나사축과 너트의 조합에 의해서 슬라이더를 상하 동작시키지만 상기 나사축과 너트는 램(ram)축 및 가압자의 위치 제어를 정확하게 또한 고정밀도로 행하기 위해서, 볼 나사(ball screw) 결합이 사용되고 있으며, 볼 나사를 구성하는 볼과 볼 홈은 선접촉 또는 점접촉으로 결합하고 있다. 이 때문에, 볼과 볼 홈에 동일한 상대 위치에 있어서 다수회에 걸쳐 상기한 반력이 작용하면, 볼 및/또는 볼 홈이 같은 개소에서 국부적으로 마모되게 되어, 정밀도가 저하되는 동시에 수명이 짧다고 하는 문제점이 있다. 또 나사축과 너트가 통상의 나사 결합인 경우에 있어서도, 동일한 문제점이 존재한다. 상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 출원인은 이미, 일본 특개 2000-218395호 공보(특허문헌 1) 및 일본 특개 2002-144098호 공보(특허문헌 2)에 기재된 프레스 장치를 제안하였다.

도 34는 특허문헌 1에 개시된 프레스 장치의 예를 도시하는 요부 종단면 정면도, 도 35는 도 34에 있어서의 화살표시 B-B의 요부 단면 평면도를 도시하고 있다.

양 도면에 있어서, 10은 베이스로, 예를 들면 직사각형의 평판형으로 형성되어 있고, 그 네 코너에는 가이드 기둥(20)이 세워져 있다. 이 가이드 기둥(20)의 상단부에는 직사각형의 평판형으로 형성된 지지판(30)이 체결 부재(33)를 개재하여 고정되어 있다.

다음에 40은 나사축으로, 지지판(30)의 중앙부에 베어링(34)을 통해서 또한 지지판(30)을 관통하도록 정(正) 역회전 가능하게 지지되어 있다. 50은 슬라이더로, 상기 가이드 기둥(20)에 대하여, 그 축선 방향으로 이동 가능하게 결합되어 있다. 31은 주축 모터로, 지지판(30)상에 설치되어 나사축(40)을 회전시켜 슬라이더(50)를 구동한다. 60은 너트 부재로, 블레이드(blade)부(61)를 갖는 너트부(62)와 상기 나사축(40)이 볼 나사 결합에 의해 나사 결합되는 동시에, 너트부(62)를 고착하고 있는 원통부(63)의 외주면에는 차동용 수나사(64; male screw)가 설치되어 있다.

65는 차동 부재로, 중공(안이 빈) 원통형으로 형성되고, 그 내주면에 상기 차동용 수나사(64)와 나사 결합하는 차동용 암나사(66; female screw)가 설치되어 있다. 67은 웜 휠(worm wheel)로, 상기 차동 부재(65)에 일체로 고착되고, 또한 웜 기어(68)와 결합하도록 형성되어 있다.

웜 기어(68)의 중심부에 웜축이 삽입 고착되는 동시에, 웜축은 그 양단부를 슬라이더(50) 내에 설치된 베어링에 의해서 회전 가능하게 설치되어 있다.

91은 가압자로, 상기 슬라이더(50)의 중심부 하면에 착탈 가능하게 설치되어 있다. 또 주축 모터(31) 및 모터(69)는 도시를 생략한 제어수단을 통해서 소정의 신호를 인가하여 제어 구동 가능하게 구성되어 있다.

상기한 구성에 의해, 주축 모터(31)에 소정의 신호를 공급하여 동작시키면, 나사축(40)이 회전하여, 너트 부재(60)를 구비한 슬라이더(50)가 강하하고, 가압자(91)는 초기 높이(H0; 상한 대기 위치)로부터 가공 높이(H; 접촉 위치)까지 강하하여, 피가공물(W)에 접촉한다. 가압자(91)는 베이스(10)의 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)을 가압하도록 더욱 강하하고, 이것에 의해 미리 설정된 가압력으로 피가공물(W)에 대한 정점가공이 행하여진다. 가공 종료후, 주축 모터(31)의 역회전에 의해 슬라이더(50)가 상승하여, 가압자(91)는 초기 높이(H0)의 위치로 복귀한다. 또 상기 H0, H의 값은 도시를 생략한 계측 수단에 의해 계측되고, 또한 주축 모터(31)와의 관계에 있어서도 제어 가능하게 구성되어 있다.

상기한 정점가공이 미리 설정된 회수에 도달하면, 도 34에 도시하는 위치, 즉 가압자(91)의 초기 높이(H0)의 위치에 있어서 주축 모터(31)의 작동을 정지시키고, 차동 부재(65)를 회전시키는 모터(69)에 미리 설정된 신호가 공급된다. 이것에 의해 모터(69)가 소정의 각도만큼 회전하여, 웜 기어(68) 및 웜 휠(67)을 통해서 차동 부재(65)가 소정의 각도만큼 회전 운동한다. 이 차동 부재(65)의 회전 운동에 의해, 너트 부재(60)가 정지하고 또한 로크된 상태, 즉 정지한 차동용 수나사(64)에 대하여 차동용 암나사(66)가 회동하기 때문에, 슬라이더(50)가 위치 변위된다.

슬라이더(50)의 위치 변위에 의해, 가압자(91)의 초기 높이(H0)도 당연히 변화하지만, 이대로 나사축(40)을 회전시키면, 소정의 정점가공을 실행할 수 없다. 이 때문에, 다음에 제어된 약간의 신호를 주축 모터(31)에 공급하여 나사축(40)을 미소하게 회전 운동시켜, 상기한 슬라이더(50) 및 가압자(91)의 변위를 상쇄하여, 가압자(91)의 초기 높이(H0)를 일정하게 유지하는 조작을 한다.

상기한 나사축(40)의 회전 운동에 의해, 나사축(40)과 너트부(62)의 상대 위치가 변화한다. 즉 볼 나사 결합에 형성된 볼과 볼 홈의 상대 위치를 변화시킬 수 있어, 정점가공을 확보하면서, 볼 및/또는 볼 홈의 국부적인 마모를 방지할 수 있도록 되어 있다.

도 36은 특허문헌 2에 기재된 다른 프레스 장치의 요부 단면 정면도로, 동일한 부분은 상기 도 34 및 도 35와 동일한 참조부호로 도시한다.

도 36에 있어서, 50은 슬라이더로, 가이드 기둥(20)과 슬라이딩 결합하여, 상하 동작 가능하게 설치되고, 하부에 가압자(91)가 고착되어 있다. 92는 테이블로, 베이스(10)상에 설치되고, 피가공물(W)이 배치되는 것이다. 59는 가동체이다.

다음에 가동체(59)는 이 가동체(59)의 이동방향(도 36에 있어서는 상하방향)과 교차하는 면, 예를 들면 수평면으로 분할되고, 또한 대향 배치된 제 1 가동체(53)와 제 2 가동체(54)에 의하여 형성되어 있다. 또 제 1 가동체(53)는 볼 나사 너트(52)와 고착되어 있고, 제 2 가동체(54)는 슬라이더(50)와 고착되어 있다. 72는 차동 부재로, 쐐기형으로 형성되는 동시에, 상기 제 1 가동체(53)와 제 2 가동체(54)를 연결하고 있어, 후술하는 바와 같은 작용을 하는 것이다.

73은 모터로, 슬라이더(50)상에 지지 부재(74)를 통해서 설치되어, 상기 차동 부재(72)를 상기 가동체(59)의 이동방향과 직교하는 방향(도 36에 있어서는 좌우방향)으로 구동하기 위한 것이다. 즉, 모터(73)의 회전축에는 나사축(75)이 연결되는 동시에, 이 나사축(75)은 상기 차동 부재(72) 내에 설치된 너트 부재(도시하지 않음)와 나사 결합하도록 형성되어 있다. 76은 가이드 플레이트로, 예를 들면 제 1 가동체(53)와 제 2 가동체(54)의 양측면에 1쌍 설치되고, 그 하단부는 제 2 가동체(54)에 고정되며, 그 상단부의 근방은 제 1 가동체(53)와 슬라이딩 결합 가능하게 형성되어 있다.

상기한 구성에 의해, 도 36에 있어서 주축 모터(31)에 소정의 신호를 공급하여 작동시키면, 나사축(40)이 회전하여, 제 1 가동체(53), 제 2 가동체(54) 및 이들을 연결하는 차동 부재(72) 등으로 이루어지는 가동체(59)가 강하하고, 상기 도 34에 도시하는 바와 같은 가압자(91)는 초기 높이(H0; 상한 대기 위치)로부터 가공 높이(H; 접촉 위치)까지 강하하고, 베이스(10)의 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)을 가압하기 위해서 더욱 강하하여, 피가공물(W)에 대하여 정점가공이 행하여진다. 가공 종료후, 주축 모터(31)의 역회전에 의해 가동체(59)가 상승하여, 가압자(91)는 초기 높이(H0)의 위치로 복귀한다.

상기한 정점가공이 미리 설정된 회수에 도달한 경우, 또는 정점가공시마다, 가압자(91)의 초기 높이(H0)의 위치에 있어서 주축 모터(31)의 작동을 정지시키고, 모터(73)에 미리 설정된 신호를 공급한다. 이것에 의해 모터(73)가 소정의 각도만큼 회전하여, 나사축(75)을 통해서 차동 부재(72)가 수평 방향으로 미소 이동한다. 이 차동 부재(72)의 이동에 의해 제 1 가동체(53)와 제 2 가동체(54)가 상하방향으로 상대 이동하여, 가동체(59)의 위치가 변위된다. 이 변위를 상쇄하기 위한 보정 조작은 주축 모터(31)에 대한 신호의 공급에 의해서 행하여, 가압자(91)의 초기 높이(H0)는 일정하게 유지된다.

상기한 보정에 수반되는 나사축(40)의 회전 운동에 의해, 나사축(40)과 볼 나사 너트(52)의 상대 위치가 변화하여, 볼 나사 결합으로 형성된 볼과 볼 홈의 상대 위치를 변화시킬 수 있기 때문에, 정점가공을 확보하면서, 볼 및/또는 볼 홈의 국부적인 마모를 방지할 수 있고, 이후 계속해서 정점가공을 할 수 있다. 또한, 말할 필요도 없이, 도 34나 도 36을 참조하여 설명한 부분의, 가동체(59)의 위치의 변위를 상쇄하는 동작(주축 모터(31)에 의한)은 가압자(91)에 의한 가압이 행하여지지 않은 무부하의 상태하에서 행하여지면 좋다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 프레스 장치는 위에서 설명한 바와 같이, 수회의 성형 가공을 할 때마다 볼 나사 결합하고 있는 볼과 볼 홈의 상대 위치를 바꿀 수 있기 때문에, 볼과 볼 홈의 국부적인 마모를 방지할 수 있다. 하지만, 특허문헌 1에 개시되어 있는 프레스 장치에서는 차동 부재(65)와 차동 부재를 움직이는 모터(69) 및 그 구동 기구가 슬라이더 내에 설치되어 있기 때문에, 슬라이더가 무겁고 큰 것으로 되어 있다. 또한 특허문헌 2에 개시된 프레스 장치에서는 가동체가 제 1과 제 2로 분리되어 있고, 그것들과 가이드 플레이트가 일체가 된 차동 기구로 되어 있기 때문에, 슬라이더 전체가 동일하게 커져 있다. 슬라이더가 이와 같이 크고 무겁게 되어 있기 때문에, 슬라이더를 구동하는 모터에 불필요한 부하가 가해지는 동시에, 슬라이더를 올릴 때에도 볼 나사에 부하가 걸리게 되어 있었다. 또한 슬라이더가 무겁고 관성이 크기 때문에, 슬라이더를 움직여 위치를 제어할 때에, 큰 토크(torque)를 필요로 하고 또 시간적인 로스도 생겼다.

또한, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시되는 것에 있어서는 모터(31)의 회전에 의해서 프레스 가공을 하지만, 프레스 가공에 있어서는 큰 힘을 요하기 때문에, 슬라이더 전체의 프레스 가공시의 강하 속도가 느려질 수 밖에 없다. 이 때문에, 도 34에 있어서의 초기 높이(H0)로부터 접촉 위치(H)까지의 강하 속도도 느려져 버린다. 즉, 상술한 전동 프레스에 의한 정점가공을 할 때, 피가공물이 프레스 가공되어 가는 동안에는 큰 가압력을 필요로 하기 때문에, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되는 주축 모터(31)의 용량을 충분히 크게 설계할 필요가 있으며, 장치 전체적으로 고가가 된다. 이 점을 해결하는 데 있어서, 상기 주축 모터(31)의 회전을 대폭으로 기어 다운하여 큰 가압력을 발생시킬 수 있도록 하는 것을 고려할 수 있다.

그러나, 이 경우에는 다음과 같은 문제가 파생된다. 즉, 주축 모터(31)의 회전을 대폭으로 기어 다운하여 가압하도록 하면, 가압자(91)가 초기 높이(H0)의 위치로부터 피가공물(W)에 접하는 높이(H)의 위치에 도달할 때까지, 가압자(91)가 강하하는 시간이 원하지 않게 커져 버린다.

이 점을 해결하기 위해서, 높이(H0)로부터 높이(H)까지는 고속으로 강하시키고 높이(H)로부터의 가공시에만 큰 힘으로 프레스 가공하는 것이 요구된다. 따라서, 고속으로 강하시키기 위한 구동 수단과 프레스 가공을 하기 위한 프레스수단을 별개로 설치하여 프레스 가공의 1사이클에 요하는 시간을 단축하는 것이 요구된다.

이로부터, 본 출원인은 일본 특개 2001-113393호 공보(특허문헌 3)에 기재된 프레스 장치를 제안하였다. 상기 프레스 장치에 있어서는 가압자를 피가공물(W)의 위치에까지 강하시키기 위해서 고속 이송용 모터로 링크 기구와 같은 왕복 구동장치를 구동하고, 가압용 모터로, 상기 가압용 모터의 회전을 기어 다운하여 가압하도록 하고 있다. 또, 이 구성은 후술하는 본 발명의 도 32에 개시하는 실시예의 전제가 되고 있는 것이다.

물론, 상기 고속 이송용 모터로 링크 기구와 같은 왕복 구동장치를 구동하는 형태로 바꾸어, 고속 이송용 모터로 가압자를 피가공물(W)의 위치에까지 급속하게 강하시키고, 이어서, 기어 다운한 가압용 모터로 가압하는 것도 고려할 수 있다. 이 구성에 관해서, 본 출원인은 일본 특개 2001-62597호(특허문헌 4)에서 제안하였다. 상기 특허문헌 4에 있어서는 고속 이송용 모터를 사용하여 제 1 슬라이더를 강하시키고, 상기 제 1 슬라이더상에 배치되어 있는 가압용 모터를 사용하여 제 2 슬라이더를 강하시키며, 상기 제 2 슬라이더에 설치되어 있는 가압자를 사용하여 피가공물(W)을 프레스 가공한다. 이 구성은 후술하는 본 발명의 도 24에 도시하는 실시예의 전제가 되고 있는 것이다.

또, 상기 특허문헌 4에 개시되어 있는 프레스 장치에 있어서는 상기 2개의 모터와 2개의 슬라이더를 갖는 구성을 채용한 다음, 제 2 슬라이더의 위치를 검출하는 단일한 위치 검출장치(2개의 모터의 세트에 대응하여 단일한 위치 검출장치가 설치되어 있음)를 갖도록 하고 있다.

본 발명의 도 24에 도시하는 실시예는 상기 특허문헌 4에 개시하는 구성을, 실현화하는 데 있어서 판명된 과제를 해결하도록 하고 있다. 즉, 피가공물을 실제로 프레스 가공할 때에는 고속 이송용 모터의 회전을 제 1 슬라이더에 대하여 로크하는 수단을 구비하고 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 미리 정해진 회수의 성형 가공을 행할 때마다 볼 나사 결합하고 있는 볼과 볼 홈의 상대 위치를 바꾸는 것이 가능하며, 또한 프레스 가공의 1사이클에 요하는 시간을 단축화할 수 있는 프레스 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이를 위해 본 발명의 프레스 장치는,

베이스와,

베이스에 세워진 복수의 가이드 기둥을 개재하여 베이스에 대하여 평행하게 보유되어 있는 지지판과,

가이드 기둥을 슬라이딩하여 베이스와 지지판의 사이에서 상하 동작할 수 있 는 슬라이더와,

지지판에 설치되어 상기 슬라이더를 상하로 고속 이송하는 고속 이송용 제 1 모터, 및

슬라이더를 상하로 이동시켜 피가공물을 프레스 가공하는 가압용 제 2 모터를 갖는 프레스 장치에 있어서,

상기 제 1 모터의 회전축에 설치되어 있는 동시에 제 1 모터의 회전에 의해서 슬라이더를 베이스에 대하여 구동시키는 나사축과,

상기 나사축에 설치된 볼 나사부와 결합하는 볼 나사 너트와,

상기 나사축과 지지판을 일체화하는 로크 장치와,

입력축을 구비하여, 로크 장치로 상기 나사축과 지지판이 고정되어 있을 때, 상기 입력축으로부터 입력된 회전 토크로 나사축에 대하여 볼 나사 너트를 정 역회전 가능하게 구성되고, 또한 볼 나사 너트를 슬라이더에 고정 가능하게 구성되어 이루어지는 슬라이더 이동 기구와,

상기 입력축을 통해서 슬라이더 이동 기구에 회전 토크를 부여하는 정전·역전 가능한 상기 제 2 모터와,

상기 제 1 모터와 제 2 모터 세트에 대하여 설치되는 위치 검출기로, 슬라이더의 위치를 검출하는 위치 검출기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 관계되는 프레스 장치의 주요 부분의 그 일부분을 단면으로 한 1실시예의 정면도, 도 2는 도 1의 화살표시 A-A의 요부 단면도를 도시하고 있다. 이 도면에서 도 34 내지 도 36과 같은 부분에는 같은 참조부호를 사용하여 도시되어 있다.

프레스 장치는 직사각형을 한 베이스(10)와, 베이스(10)의 네 코너에 세워진 가이드 기둥(20)과, 베이스(10)에 평행하게 가이드 기둥(20)에 의해서 지지되어 있는 지지판(30)을 갖고, 또한 슬라이더(50; 여기서는 상기 슬라이더(50)는 슬라이드플레이트이기도 함)가 가이드 기둥(20)에 안내되고, 가이드 기둥(20)을 따라 상하 동작 자유롭게 베이스(10)와 지지판(30)의 사이에 설치되어 있다.

지지판(30)에는 설치대(36)를 개재하여 인코더를 내장한 고속 이송용 서보 모터(35; 제 1 모터)가 설치되어 있고, 고속 이송용 서보 모터(35)의 회전축으로부터 연장된 나사축(40)이 지지판(30)을 관통하고 있다. 그리고 상기 나사축(40)의 중앙부부터 하단에 걸쳐서, 도 1과 같이 볼 나사부(41)가 설치되어 있다.

고속 이송용 서보 모터(35)로부터 연장된 나사축(40)은 지지판(30)에 나사축(40)과 동축으로 개방된 통과 구멍에 설치된 차동원통(81)에 의해서 회전 자유롭게 유지되어 있다. 차동원통(81)의 통과 구멍에는 스러스트(thrust) 베어링(82)이 설치되어 있어, 나사축(40)을 회전 가능하게 지지하고 있다. 차동원통(81)의 외주면에는 그 통과 구멍과 동축에, 제 1 나사(83; 예를 들면 수나사)가 설치되어 있고, 그 제 1 나사(83)는 지지판(30)에 설치된 제 2 나사(32; 예를 들면 암나사)에 나사 결합하여, 차동원통(81)을 지지판(30)의 제 2 나사(32)에 유지하고 있다. 차동원통(81)을 그 축의 주위로 회전시키는 것으로 지지판(30)에 대하여 차동원통(81)을 나사축(40)과 함께 상하로 이동시킬 수 있도록 되어 있다.

고속 이송용 서보 모터(35)의 회전축에 고착된 커플링(42)의 하반분은 스플 라인(spline) 홈이 절삭되어 있다. 한편, 나사축(40)의 상단부는 스플라인이 절삭되어 있다. 나사축(40)의 상단부는 스플라인 홈에 끼워져, 스플라인 결합부(43)로 연결되어 있다. 나사축(40)은 커플링(42; coupling)으로 고속 이송용 서보 모터(35)의 회전축과 기계적 연결이 이루어져 있기 때문에, 고속 이송용 서보 모터(35)의 회전이 나사축(40)에 전달되어, 슬라이더(50)를 구동할 수 있다. 그러나, 차동원통(81)을 지지판(30)에 대하여 회전시켜 나사축(40)이 상하로 이동되더라도, 그 이동은 스플라인 결합부(43)의 부분에서 흡수되기 때문에, 고속 이송용 서보 모터(35)에는 영향이 없고, 차동원통(81)을 회전시켜 나사축(40)을 상하로 이동시킬 수 있다.

또한, 지지판(30)에는 차동원통(81)을 회전시키기 위한 베어링 위치 조정용 구동원(88; 서보 모터를 사용하지만 래칫(ratchet) 기구를 갖는 구동원 등이어도 좋음)이 설치되어 있다. 베어링 위치 조정용 구동원(88)의 회전축에는 웜 기어(85)가 설치되어 있고, 그 회전을, 동일축에 고착되어 있는 웜 휠(84)과 그 축에 설치된 중간 톱니바퀴(86; gear)를 통해서, 차동원통(81)과 일체로 형성된 톱니바퀴(87)에 전달하도록 구성되어 있다.

이상의 설명으로부터, 도 2를 참조하면 더욱 명료하게 알 수 있는 바와 같이, 베어링 위치 조정용 구동원(88), 웜 기어(85), 웜 휠(84), 중간 톱니바퀴(86), 톱니바퀴(87), 차동원통(81), 및 차동원통(81)과 지지판(30)에 설치된 제 1 나사(83), 제 2 나사(32)의 나사 결합으로 차동 기구(80)가 구성되어 있고, 상기 차동 기구(80)가 지지판(30)에 설치된 형태로 되어 있다. 또 말할 필요도 없이, 차동 기구(80)는 지지판(30)의 위쪽에 설치되어도 좋다.

또한, 지지판(30)에는 로크 장치(130)가 설치되어 있다. 이 로크 장치(130)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 나사축(40)에 고착된 톱니바퀴(131)와 지지판(30)에 고정되어 있는 솔레노이드(132; solenoid)의 플런저(plunger)에 대하여 설치된 톱니바퀴 부재(133)로 구성되어 있다.

솔레노이드(132)의 전자코일에 통전하면, 솔레노이드(132)의 플런저에 설치된 톱니바퀴 부재(133)가 튀어나가 톱니바퀴(131)와 맞물린다. 솔레노이드(132)는 지지판(30)에 설치되어 있기 때문에, 나사축(40)이 솔레노이드(132)를 통해서 지지판(30)과 일체화된다.

솔레노이드(132)의 플런저에 설치된 톱니바퀴 부재(133)는 솔레노이드(132)에 대한 통전을 끊음으로써 그 내부에 설치된 스프링의 탄성력으로, 튀어나간 톱니바퀴 부재(133)가 후퇴하여 나사축(40)에 고착된 톱니바퀴(131)와의 맞물림이 빠져, 나사축(40)과 지지판(30)의 일체화가 개방된다.

이 로크 장치(130)는 도 3에 도시되어 있는 구성 외에, 나사축(40)과 지지판(30)을 일체화하는 전자적, 기계적인 클러치를 사용할 수도 있다. 또한 브레이크장치를 사용할 수도 있다. 본 발명에 있어서는 이들을 총칭하여 로크 장치라고 부르고 있다.

나사축(40)의 중앙부부터 하단에 걸쳐 설치되어 있는 볼 나사부(41)는 볼과 볼 홈을 내포하여 볼 나사 결합하는 볼 나사 너트(52)에 끼워 결합되어 있고, 그리고 이 볼 나사 너트(52)와 슬라이더(50)의 사이에 슬라이더 이동 기구(120)가 배치되어 있다.

슬라이더 이동 기구(120)는 크게 나누어, 로크 장치(130)에서 나사축(40)과 지지판(30)이 일체화되어 토크 부가 모드(이 토크 부가 모드에 관해서는 나중에 설명함)로 되어 있을 때에 슬라이더(50)를 상하 동작시키기 위해서 나사축(40)에 대하여 볼 나사 너트(52)를 정역 가능하게 회전시키는 기능과, 볼 나사 너트(52)를 슬라이더(50)에 고정시키는 기능의 2가지의 기능을 구비하고 있다.

상기 슬라이더 이동 기구(120)는 다음과 같이 구성되어 있다. 즉, 천정판(121) 및 바닥판(122)의 중앙부에 구멍부(123a)가 형성된 지지틀(123)이 슬라이더(50)의 상면에 고착되어 있다. 지지틀(123)의 내부에는

(i) 천정판(121) 및 바닥판(122)에 각각 고착된 2개의 스러스트 베어링(125, 126),

(ii) 이 2개의 베어링(125, 126)의 사이에 있는 동시에, 중앙부에 볼 나사부(41)를 자유롭게 회전시켜 상하 동작시킬 수 있는 통과 구멍(141)을 구비하고, 상부와 하부에 각각 원통형 축심부(127a, 127b)가 형성된 웜 휠(127)

(iii) 웜 휠(127)과 맞물리는 웜 기어(128),

(iv) 및 웜 기어(128)를 고착하고 있는 입력축(124)

이 배치되어 있다. 그리고 도 1의 경우에는 또한, 상기 슬라이더 이동 기구(120)의 입력축(124)에, 웜 휠(127)을 정역 가능하게 회전 가능한 인코더를 내장한 가압용 서보 모터(129; 제 2 모터)가 연결되어 수납되어 있다.

그리고 웜 휠(127)은 지지틀(123)에 형성된 구멍부(123a)에 끼워진 형태로, 상기 웜 휠(127)에 설치된 상기 원통형 축심부(127a)를 통해서 볼 나사 너트(52)의 하단에 설치된 플랜지부(55)에 고착되어 있다.

웜 휠(127)은 상기 설명과 같이, 중앙부에 볼 나사부(41)를 자유롭게 회전시켜 상하 동작시킬 수 있는 통과 구멍(141)을 갖는 동시에, 상기 웜 휠(127)을 사이에 두는 상기 2개의 스러스트 베어링(125, 126)에 의해서 볼 나사부(41)를 축심으로 하는 형태로 회전 자유롭게 유지된 구조로 되어 있고, 웜 휠(127)의 원통형 축심부(127a)는 볼 나사 너트(52)의 하단부에 설치된 플랜지부(55)에 고착된 구조로 되어 있기 때문에, 슬라이더 이동 기구(120)는 상기한 2개의 기능을 다할 수 있다.

상기 슬라이더 이동 기구(120)는 이러한 구조를 갖고 있기 때문에, 로크 장치(130)에 대한 통전으로 나사축(40)과 지지판(30)이 일체화되어 고정되어 있을 때, 정역 가능하게 회전 가능한 가압용 서보 모터(129)의 정회전·역회전으로, 나사축(40)에 대하여 볼 나사 너트(52)를 회전시켜, 슬라이더(50)가 가압용 서보 모터(129)에 의한 토크 부가 모드로 상하 동작 가능해진다(물론, 나사축(40)과 지지판(30)이 일체화되어 고정되지 않은 상태에서도 나사축(40)과 너트(52)가 상대 회전하면, 지지판(30)에 대하여 슬라이더(50)는 상대적으로 상하 동작하게 된다). 또한, 가압용 서보 모터(129)가 정지되어 있고, 로크 장치(130)가 개방 상태에 있을 때, 볼 나사 너트(52)는 웜 기어(128)와 웜 휠(127)의 맞물림 결합을 통해서 슬라이더(50)와 일체화되어 고정되어 있기 때문에, 정역 가능하게 회전 가능한 고속 이송용 서보 모터(35)의 정회전·역회전으로, 나사축(40)이 회전되는 경우에 슬라이더(50)를 상하 동작시킬 수 있다.

슬라이더(50)의 거의 중앙에는 슬라이더 이동 기구(120)에 설치되어 있는 통과 구멍(141)과 같이, 볼 나사부(41)를 자유롭게 회전 및 상하 동작시킬 수 있는 통과 구멍(56)이 형성되어 있다.

상기 설명과 같이, 가압용 서보 모터(129)에 고착된 웜 기어(128)와 웜 휠(127)의 맞물림 결합으로, 슬라이더(50)가 볼 나사 너트(52)와 나사축(40)의 볼 나사부(41)가 결합하고 있어, 고속 이송용 서보 모터(35)를 정회전 또는 역회전시킴으로써, 그리고 이것에 아울러 가압용 서보 모터(129)도 정회전 또는 역회전시킴으로써, 슬라이더(50)를 더욱 급속하게 상승시키거나 또는 더욱 급속하게 강하시킬 수 있어, 프레스 가공에 요하는 슬라이더(50)의 1사이클의 상하 동작의 왕복운동에 요하는 시간을 단축시킬 수 있다. 단, 이러한 급속 상승 또는 급속 강하는 프레스 부하가 가해지지 않은 상태하에서 행하여져야 한다.

슬라이더(50)의 하면에는 가압자(91) 또는 금형(이하 가압자(91)로 대표됨)이 설치되어 있고, 또한 베이스(10)에는 성형 가공되어야 하는 피가공물(W)이 테이블(92)에 배치되도록 되어 있다. 그리고 베이스(10)와 지지판(30)의 사이에, 슬라이더(50)의 위치를 검출하는 펄스 스케일(150; pulse scale)이 가이드 기둥(20)을 따라 설치되어 위치 검출기(151)에 의해서 슬라이더(50)의 위치가 검출되도록 되어 있다. 또, 펄스 스케일(150)은 예를 들면 하단은 베이스(10)에 고착되고, 상단은 가이드 기둥(20)의 열에 의한 신장 등의 영향을 받지 않도록 지지판(30) 등에 구속되지 않도록 설치된다. 나중에 설명하지만, 슬라이더(50)의 하면에 설치된 가압자(91)와 베이스(10)에 설치된 피가공물(W)의 접촉 위치(H; 정점 가공 높이) 또는 그 직전의 위치를 검출하는 동시에, 가압자(91)의 상한 대기 위치(H0; 가압자(91)의 초기 위치)나 하한 강하 위치 등을 검출한다.

고속 이송용 서보 모터(35)와 가압용 서보 모터(129)의 회전 방향을 포함한 각 회전 속도 및 그 회전 토크를 제어하고, 그리고 나사축(40)을 지지판(30)에 고정시키거나(나사축(40)을 로크시키거나) 또는 그 해제시키는(나사축(40)을 언로크시키는) 로크 장치(130) 등을 제어하는 제어 장치(100)는 미리 각종의 설정치가 입력되도록 되어 있는 것 외에, 슬라이더(50)의 위치를 검출하기 위한, 즉 가압자(91)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출기(151)가 검출하는 위치 신호를 기초로,

(i) 상한 대기 위치(H0)에 있는 가압자(91)가 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)과 접촉하는 시점(접촉 위치(H)) 또는 접촉하기 직전의 시점(위치)까지는 고속 이송용 서보 모터(35)에 의해서 강하하는 슬라이더(50)를 통해서 가압자(91)를 급속하게 강하시킨다.

(ii) 그리고 고속 이송용 서보 모터(35)의 정지후, 즉시 로크 장치(130)를 로크 작동시켜, 가압자(91)가 피가공물(W)과 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점부터 가압자(91)가 미리 정해진 하한 강하 위치까지 강하하는 시점까지는 가압자(91)의 강하를, 가압용 서보 모터(129)에 의해서 강하하는 슬라이더(50)를 통해서, 상기 고속 이송용 서보 모터(35)에 의한 급속 강하 속도에 대하여 감속된 형태로, 가압용 서보 모터(129)를 토크 부가 모드로 하여, 가압자(91)가 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)을 가압하여, 피가공물(W)을 소정의 형상으로 성형 가공을 하는 제어를 하게 한다.

(iii) 또한 가압자(91)가 하한 강하 위치에 도달한 후에는 로크 장치(130)의 로크 작동을 해제하는(언로크 함) 동시에, 고속 이송용 서보 모터(35)와 가압용 서보 모터(129)가 각각 구동되는 협조 구동형태에 의한 슬라이더(50)의 급속한 상승, 즉 가압자(91)를 급속하게 상승시키는 제어를 하도록 되어 있다(제어 방법 1의 경우).

상기 설명에서는 제어 장치(100)는 상한 대기 위치(H0)에 있는 가압자(91)를, 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)과 접촉하는 시점(접촉 위치(H)) 또는 접촉하기 직전의 시점(위치)까지는 고속 이송용 서보 모터(35)의 단독에 의해서 가압자(91)를 급속하게 강하시키는 제어를 하도록 하고 있지만, 가압용 서보 모터(129)도 함께 가압자(91)를 강하시키는 방향으로 회전시켜, 고속 이송용 서보 모터(35)와 가압용 서보 모터(129)의 병렬 구동에 의한 협조동작을 시킴으로써, 더욱 급속한 슬라이더(50)의 강하가 되는 제어를 하도록 되어 있어도 좋다(제어 방법 2의 경우).

이 제어 방법 2의 제어를 시킬 때에는 가압자(91)가 피가공물(W)과 접촉하기 직전의 시점까지 고속 이송용 서보 모터(35)를 완전히 정지시키고, 그 다음에 로크 장치(130)를 로크 작동상태로 하게 된다. 그리고 토크 부가 모드에 들어가게 된다. 즉 가압자(91)가 피가공물(W)과 접촉하는 시점에서, 가압용 서보 모터(129)는 토크 부가 모드에서, 가압자(91)가 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)을 가압하여, 피가공물(W)을 소정의 형상으로 성형 가공을 하는 토크 부가 모드의 제어 태세에 들어가 있는 제어를 필요로 하고 있다.

가압자(91)가 피가공물(W)과 접촉하기 직전의 시점까지, 고속 이송용 서보 모터(35)를 완전히 정지시키고, 로크 장치(130)를 로크 작동시켜 나사축(40)을 지지판(30)에 고정시킨 상태로 두는 것은 가압자(91)가 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)을 가압할 때 생기는 반력으로, 볼 나사 너트(52), 나사축(40; 볼 나사부(41)) 및 차동 기구(80) 등을 통해서 슬라이더(50)를 상방향으로 이동시키려고 하는 힘이 작용하여도, 상기한 설명의 나사축(40)과 지지판(30)의 일체 고정화에 의해, 나사축(40)은 상기 반력에 기초하는 그 회전이 저지되기 때문에, 슬라이더(50)의 상향으로 이동하지 않도록 하기 위해서이다. 즉, 가압자(91)로부터 확실하게 소정의 프레스 하중을 피가공물(W)에 부여시키기 위해서이다.

상기 제어 방법 1, 2에 있어서는 제어 장치(100)는 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)과 접촉하기 직전의 시점(위치)까지는 상한 대기 위치(H0)에 있는 가압자(91)를, 고속 이송용 서보 모터(35)와 가압용 서보 모터(129)의 협조동작을 하게 하지만, 가압자(91)가 하한 강하 위치에 도달한 후에 있어서는 다음과 같은 제어를 할 수 있다. 즉, 하한 강하 위치에 도달한 후에 있어서, 고속 이송용 서보 모터(35)와 가압용 서보 모터(129)를 각각 단독으로 독자적으로 동작시켜, 가압자(91)를 본래의 상승 대기 위치(H0)까지 상승시키는 제어를 하도록 하여도 좋다(제어 방법 3의 경우).

이 제어 방법 3의 제어가 행하여지는 경우에도, 가압자(91)가 피가공물(W)과 접촉하기 직전의 시점까지, 고속 이송용 서보 모터(35)를 완전히 정지시키고, 그 다음 로크 장치(130)를 로크 작동상태로 한다. 그리고 가압자(91)가 피가공물(W)과 접촉하는 시점(위치) 또는 접촉하기 직전의 시점에서, 가압용 서보 모터(129)는 토크 부가 모드에서, 가압자(91)가 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)을 가압하여, 피가공물(W)을 소정의 형상으로 성형 가공을 하는 제어 태세에 들어가 있는 제어가 필요한 것은 말할 필요도 없다.

물론, 제어 장치(100)는 상기한 제어 방법 1 내지 3 외에, 고속 이송용 서보 모터(35), 가압용 서보 모터(129)를 각각 단독으로 동작시키도록 제어할 수 있도록 되어 있는 것은 말할 필요도 없다.

이와 같이 구성된 본 발명의 프레스 장치의 동작을, 도 6의 본 발명에 관계되는 프레스 장치의 자동 운전에 있어서의 1실시예의 사이클 선도를 참조하여 설명한다.

도 6의 세로축은 위부터 차례로 가압자(91), 고속 이송용 서보 모터(35), 로크 장치(130), 가압용 서보 모터(129)의 각 동작, 가로축은 시간을 각각 나타내고 있고, 가장 위의 실선은 가압자(91)의 궤적을 도시하고 있다. 또 고속 이송용 서보 모터(35)나 가압용 서보 모터(129)에 대응하는 도면의 부분에서, 「정회전」으로 도시되어 있는 부분의 기준선으로부터의 높이와, 「역회전」으로 도시되어 있는 부분의 기준선(영 레벨선)으로부터의 높이는 같다.

시간축의 T0 내지 T1은 고속 이송용 서보 모터(35), 로크 장치(130), 가압용 서보 모터(129)가 각각 오프 상태, 가압자(91)가 상한 대기 위치(H0)에 있는 상태의 사이클 개시시점을 나타내고 있다.

시간(T1 내지 T2)은 고속 이송용 서보 모터(35)가 정회전의 통전이 이루어져 슬라이더(50)가 강하를 개시하고, 그것에 따라 가압자(91)도 강하한다고 하는 가압 자(91)의 강하기간(고속 어프로치(approach)기간)을 나타내고 있다.

이 시간축의 T2는 가압자(91)가 베이스(10)의 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)과 접촉하는 시점을 나타내는 동시에 고속 이송용 서보 모터(35)의 회전 정지, 그 직후의 로크 장치(130)의 로크 작동으로 나사축(40)과 지지판(30)의 일체화 및 가압용 서보 모터(129)의 정회전의 통전이 이루어져, 슬라이더(50), 즉 가압자(91)가 강하를 개시하는 시점을 나타낸다.

즉 시간(T1 내지 T2)은 가압자(91)의 상한 대기 위치(H0)로부터 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)에 접촉할 때까지의 비프레스기간에서, 고속 이송용 서보 모터(35)가 급속한 나사축(40)의 회전에 의해 가압자(91)를 급속하게 강하시키고 있다.

그리고 시간(T2 내지 T3)은 가압용 서보 모터(129)가 토크 부가 모드가 되어, 슬라이더(50)를 통해서 가압자(91)가 베이스(10)의 테이블(92)에 배치된 피가공물(W)을 프레스 성형 가공하는 프레스기간(가압 스트로크기간)을 나타내고 있다.

이 시간축의 T3은 미리 정해진 가압자(91)의 하한 강하 위치 도달시점을 나타내는 동시에, 그 직후 로크 장치(130)의 해제(언로크)로 나사축(40)과 지지판(30)의 일체화의 개방 및 고속 이송용 서보 모터(35)와 가압용 서보 모터(129)의 역회전의 통전이 이루어지는 것을 나타낸다.

또한 시간(T3 내지 T4)은 나사축(40)과 지지판(30)의 일체화의 개방하에서, 고속 이송용 서보 모터(35)와 가압용 서보 모터(129)가 역회전하여 슬라이더(50)가 상승하고, 가압자(91)가 하한 강하 위치로부터 급속하게 상승하여 상한 대기 위치(H0)로 복귀하는 상승기간(고속 리턴기간)을 나타내고 있다.

이 시간축의 T4에 있어서는 고속 이송용 서보 모터(35)의 역회전이 정지하여, 슬라이더(50)가 강하 개시시점의 본래의 위치로 복귀하여, 가압자(91)의 상한 대기 위치(H0) 도달시점을 나타낸다. 또 시간축의 T4에 도달하기 이전에 가압용 서보 모터(129)의 역회전이 정지하고 있다.

시간축의 T5는 1사이클 완료시점을 각각 나타내고 있다. 이와 같이 하여 시간(T1 내지 T2)과 시간(T3 내지 T4)의 비프레스기간에 있어서는 가압자(91)를 급속하게 강하·상승시킴으로써, 성형 가공의 1사이클에 요하는 시간을 단축시키고 있다.

도 7은 제어 방법 2 그리고 제어 방법 3에 대응하는 사이클 선도이다. 도시하는 예는 도 6의 경우와 같지만, 도 7의 경우에는 도 6의 경우와 비교하여, 고속 이송용 서보 모터(35)가 회전 정지를 하는 시간(T2)보다도 이전의 시간(T13)에 있어서 가압용 서보 모터(129)가 기동되고 있다. 그리고 도 7에 도시하는 경우에는 고속 이송용 서보 모터(35)가 회전 정지를 하는 시간(T2)보다도 이전에, 가압용 서보 모터(129)가 이미 소정의 회전 상태에 도달하고 있다.

고속 이송용 서보 모터(35)가 회전 정지한 시간(T2)에 있어서 로크 장치(130)가 로크 상태가 되고, 가압용 서보 모터(129)가 토크 부가 모드가 되어 피가공물(W)을 프레스 성형 가공하는 프레스기간(가공 스트로크기간)이 된다.

시간(T3)에 있어서 도 6의 경우와 같이, 가압자(91)가 하한 강하 위치에 도달한다. 그리고, 시간(T3) 이후에 있어서의 동작은 도 6의 경우와 같다.

또, 도 7에 있어서, 시간(T11)은 고속 이송용 서보 모터(35)가 소정의 회전 상태에 도달한 시간이고, 시간(T12)은 고속 이송용 서보 모터(35)가 제동 상태에 들어간 시간이며, 시간(T13)은 가압용 서보 모터(129)가 기동된 시간이고, 시간(T14)은 가압용 서보 모터(129)가 소정의 회전 상태에 도달한 시간이고, 시간(T15)은 가압용 서보 모터(129)가 제동 상태에 들어간 시간이다. 또한 시간(T16)은 가압용 서보 모터(129)가 역회전 방향하에서 소정의 회전 상태에 도달한 시간이고, 시간(T17)은 고속 이송용 서보 모터(35)가 역회전 방향하에서 소정의 회전 상태에 도달한 시간이며, 시간(T18)은 가압용 서보 모터(129)가 제동 상태에 들어간 시간이고, 시간(T19)은 가압용 서보 모터(129)가 회전 정지 상태에 도달한 시간이며, 시간(T20)은 고속 이송용 서보 모터(35)가 제동 상태에 들어간 시간이다.

또한 도 7에 도시하는 곡선(Q)은 고속 이송용 서보 모터(35)만에 의한 가압자(91)의 강하와 상승을 나타내고, 곡선(R)은 가압용 서보 모터(129)만에 의한 가압자(91)의 강하와 상승을 나타내고 있다. 그리고 곡선(P)은 곡선(Q)과 곡선(R)을 합성한 결과에 의한, 가압자(91)의 강하와 상승을 나타내고 있다.

여기서 차동 기구(80)의 동작을 설명한다. 즉, 프레스 가공의 사이클수가 미리 설정된 회수에 도달하면, 제어 장치(100)는 미리 설정된 각도만큼 볼 베어링 위치 조정용 서보 모터(88)를 회전시키는 구동 신호를 볼 베어링 위치 조정용 서보 모터(88)에 인가한다. 이것에 의해 웜 기어(85), 웜 휠(84), 중간 톱니바퀴(86), 톱니바퀴(87)를 통해서 차동원통(81)이 소정의 각도만큼 약간 회전한다. 이 소정의 각도의 차동원통(81)의 회전에 의해, 차동원통(81)은 지지판(30)에 대하여 위 혹은 아래 방향으로 소정의 거리만큼 이동되고, 슬라이더(50)가 이 소정의 거리만큼 위 또는 아래 방향으로 변위된다.

슬라이더(50)가 이 소정의 거리만큼 위 또는 아래 방향으로 변위된 후에는 가압자(91)의 초기 높이(H0; 상한 대기 위치(H0))가 이 소정의 거리만큼 변화하였기 때문에, 정점가공시키기 위해서 이 소정의 거리분만큼 상쇄하도록, 고속 이송의 서보 모터(35) 또는 가압용 서보 모터(129)로 제어 장치(100)로부터 보정 제어 신호가 인가된다.

이 보정 제어 신호의 인가후의 프레스 가공의 사이클에서는 가압자(91)의 초기 높이(H0)는 보정 제어 신호의 인가전의 프레스 가공의 사이클과 같지만, 슬라이더 이동 기구(120)의 웜 휠(127)에 형성된 원통형 축심부(127a)에 고착되어 있는 볼 나사 너트(52) 내부의 볼에 대한 볼 홈이나 볼 나사부(41)의 볼 홈에 대한 상대 위치는, 이전의 상기 가압용 서보 모터(129)에 의한 가공모드에서의 상대 위치와는 다르다. 즉 볼 나사 너트(52) 내부의 볼과 볼 홈이나 볼 나사부(41)의 볼 홈과의 상대 위치가 변하고 있고, 그 때문에 그 국소적인 마모를 방지할 수 있다. 이 볼 나사 너트(52) 내부의 볼과 볼 홈이나 볼 나사부(41)의 볼 홈과의 상대 위치를 변화시켜, 정점가공을 하면서 볼 나사 너트(52) 내부의 볼과 볼 홈이나 볼 나사부(41)의 볼 홈과의 국소적인 마모를 방지할 수 있기 때문에, 프레스 가공의 정밀도를 이전과 같이 유지할 수 있고, 또한 프레스 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 8은 도 1에 도시하는 제어 장치의 실시예의 구성을 도시한다. 단, 도 8에 있어서는 로크 장치(130)에 대한 제어와 차동 기구(80)에 관한 제어에 대해서는 도시를 생략하고 있다.

도면 중의 부호 30, 35, 50, 129, 150, 151은 도 1에 대응하고 있고, 200은 NC(수치 제어)장치, 201은 터치 패널, 210은 서보 모터(M1; 고속 이송용 서보 모터(35))용 서보 모듈(SM1), 220은 서보 모터(M1; 고속 이송용 서보 모터(35))용 서보 드라이버(SD1), 230은 서보 모터(M1; 고속 이송용 서보 모터(35))용 회전량을 계측하고 있는 인코더, 240은 서보 모터(M2; 가압용 서보 모터(129))용 서보 모듈(SM2), 250은 서보 모터(M2; 가압용 서보 모터(129))용 서보 드라이버(SD2), 260은 서보 모터(M2; 가압용 서보 모터(129))용 회전량을 계측하고 있는 인코더를 나타내고 있다.

서보 모듈(SM1(210))이나 서보 모듈(SM2(240))은 후술하는 바와 같이, 각각 대응하는 서보 모터(M1(35))나 서보 모터(M2(129))에 의한 동작이 있어야 할 위치 패턴을 부여하고, NC장치(200)에 의한 제어하에서 각각의 서보 모터(M1(35))나 서보 모터(M2(129))에 대한 속도 지령을 발한다.

또한 서보 드라이버(SD1(220))나 서보 드라이버(SD2(250))는 후술하는 바와 같이, 각각 속도 지령을 수신한 다음, 각각의 대응하는 인코더(E1(230))나 인코더(E2(260))로부터의 인코더 피드백 신호를 수신하고, 각각의 서보 모터(M1(35))나 서보 모터(M2(129))를 구동한다.

또, 서보 모듈(SM2(240))에 있어서는 도 1에 도시하는 펄스 스케일(150)과 위치 검출기(151)로부터의 리니어 스케일(linear scale) 피드백 신호를 수신하고 있어, 후술하는 바와 같이, 소정의 기간에서는 제로 클램프(clamp) 신호를 발하여 서보 드라이버(SD2(250))에 대하여 속도 지령을 발하기는 하지만, 서보 드라이버(SD2(250))는 상기 소정의 기간 서보 모터(M2(129))를 제로 클램프 상태에 둔다(서보 모터(M2(129))는 전원이 인가되어 있지만 회전하지 않도록 제로 위치에 클램프된다).

도 9는 서보 모듈(SM1)의 상세도이다. 도면 중의 부호 211은 위치 패턴 생성부로 서보 모터(M1(35))의 회전에 의한 위치 패턴을 부여한다. 부호 212는 목표 위치 연산부로 시시각각의 목표 위치 모니터 신호를 발하는 것, 213은 가산기, 214는 위치 루프 게인(Kp)을 승산하는 것으로 속도 지령 출력치 신호를 발하는 것, 215는 아날로그 속도 지령부로 속도 지령을 발하는 것이다.

또한 부호 216은 도 8에 도시하는 인코더(230)로부터의 인코더 피드백 신호(펄스 신호)를 수신하여 차례로 곱셈하는 것, 217은 절대 위치 검출부로 인코더 피드백 신호를 누산하여 서보 모터(M1(35))의 회전에 의해서 생긴 절대 위치를 검출한다.

또한, 부호 218은 현재 위치 연산부로 서보 모터(M1(35))의 현재 위치를 연산하여 가산기(213)에 공급한다. 또한 부호 219-1은 기계 좌표 래치 위치 판정부, 부호 219-2는 기계 좌표 피드백 발생부이다.

서보 모듈(SM1(210))은 위치 패턴 생성부(211)에 기초하여 발생하는 목표 위치 모니터 신호와, 도 8에 도시하는 인코더(230)로부터의 인코더 피드백 신호에 기초하여 현재 위치 연산부(218)에 있어서 연산된 현재 위치와의 차(위치 편차)에 따라서, 아날로그 속도 지령부(215)가 속도 지령을 발한다.

도 10은 서보 드라이버(SD1)의 상세도이다. 도면 중의 부호 35, 50, 230은 도 8에 대응하고, 221은 분주기(divider)로 인코더(230)로부터의 펄스를 분주하여 인코더 피드백 신호를 얻는 것, 222는 가산기, 223은 속도 루프 게인을 부여하는 것, 224는 전력 변환부로 서보 모터(M1(35))가 원하는 속도로 회전하도록 전력공급을 하는 것, 225는 전류 검출부로 서보 모터(M1(35))에 공급되는 전류치를 검출하여 전력 변환부(224)에 피드백하는 것이다.

서보 드라이버(SD1(220))는 인코더 피드백 신호를, 도 8에 도시하는 서보 모듈(SM1(210))에 공급하는 동시에, 상기 서보 모듈(SM1(210))로부터의 속도 지령을 수신한다.

가산기(222)는 분주기(221)에 의해서 얻어진 인코더 피드백 신호와 속도 지령의 편차를 얻어, 속도 루프 게인(223)을 곱한 후에, 전력 변환부(224)를 통해서 서보 모터(M1(35))를 구동한다.

도 11은 서보 모듈(SM2)의 상세도이다. 도면 중의 부호 200, 240은 도 8에 대응하고, 부호 241은 위치 패턴 생성부로 서보 모터(M2(129))의 회전에 의한 있어야 할 위치 패턴을 부여한다. 부호 242는 목표 위치 연산부로 시시각각의 목표 위치 모니터 신호를 발하는 것, 243은 가산기, 244는 위치 루프 게인(Kp)을 승산하는 것으로 속도 지령 출력치 신호를 발하는 것, 245는 아날로그 속도 지령부로 속도 지령을 발하는 것이다.

또한 부호 246은 도 8에 도시하는 리니어 스케일(151; 위치 검출기)로부터의 리니어 스케일 피드백 신호(펄스 신호)를 수신하여 차례로 곱셈하는 것, 247은 절대 위치 검출부로 리니어 스케일 피드백 신호를 누산하여 도 1에 도시하는 슬라이더(50)의 이동에 의해서 생긴 절대 위치를 검출한다.

또한, 부호 248은 현재 위치 연산부로 상기 슬라이더(50)의 현재 위치를 연산하여 가산기(243)에 공급한다. 또한 부호 249-1은 기계 좌표 래치 위치 판정부, 부호 249-2는 기계 좌표 피드백 발생부이다.

또, 서보 모듈(SM2(240))은 제로 클램프 지령을 준비하여, 서보 드라이버(SD2(250))에 공급한다. 상기 제로 클램프 지령은 도 12를 참조하여 후술하는 바와 같이, 서보 모터(M2(129))가 기동 상태가 아닌 기간 중, 상기 서보 모터(M2(129))에 대하여 전원 에너지를 인가하고는 있지만, 상기 서보 모터(M2(129))를 제로 위치에 유지한다(전원 에너지를 인가하고 있지만 실질상 비회전 상태에 놓인다-정회전 상태와 역회전 상태를 극히 미소한 시간으로 반복하고 있는 상태가 된다).

서보 모듈(SM2(240))은 위치 패턴 생성부(241)에 기초하여 발하게 되는 목표 위치 모니터 신호와, 도 8에 도시하는 리니어 스케일(151; 위치 검출기)로부터의 리니어 스케일 피드백 신호에 기초하여 현재 위치 연산부(248)에 있어서 연산된 현재 위치와의 차(위치 편차)에 따라서, 아날로그 속도 지령부(245)가 속도 지령을 발한다.

도 12는 서보 드라이버(SD2)의 상세도로, 부호 129, 150, 151, 250, 260은 도 8에 대응하고 있다. 그리고 부호 251은 분주기로 인코더(260)로부터의 펄스를 분주하여 인코더 피드백 신호를 얻는 것, 252는 가산기, 253은 속도 루프 게인을 부여하는 것, 254는 전력 변환부로 서보 모터(M2(129))가 원하는 속도로 회전하도록 전력공급을 하는 것, 255는 전류 검출부로 서보 모터(M2(129))에 공급되는 전류치를 검출하여 전력 변환부(254)에 피드백하는 것이다.

또한, 부호 256은 위치 루프 게인을 부여하는 것이다. 또한 257은 신호 전환 스위치(기계적 스위치의 형태로 도시하고 있지만 실제로는 전자회로로 구성됨)로, 제로 클램프 신호(지령)에 기초하여, 전력 변환부(254)에 공급하는 신호를 「위치 지령」 신호에서 「속도 지령」 신호로 바꾸는 것이다.

도 12에 있어서, 분주기(251), 가산기(252), 속도 루프 게인(253)까지의 동작은 도 10에 도시하는 분주기(221), 가산기(222), 속도 루프 게인(223)까지의 동작과 같다. 즉, 속도 루프 게인(253)으로부터의 출력 신호는 도 11에 도시하는 아날로그 속도 지령부(245)로부터의 속도 지령과 도 12에 도시하는 분주기(251)로부터의 인코더 피드백 신호의 편차에 대응하여, 서보 모터(M2(129))가 회전해야 할 속도에 적합한 속도를 얻는 신호로 되어 있다. 그리고, 이 속도 루프 게인(253)으로부터의 상기 출력 신호는 제로 클램프 지령에 의해서, 신호 전환 스위치(257)가 바뀐 후(도시하는 OFF 위치의 측으로 바뀐 후)에, 전력 변환부(254)에 공급된다. 즉, 서보 모터(M2(129))가 도 1에 도시하는 슬라이더(50)를 이동(강하 또는 상승)시키는 작용을 하도록 지시된 후에, 비로소 상기 서보 모터(M2; 129)를 도 11에 도시하는 위치 패턴 생성부(241)에 따른 제어에 들어가게 된다.

그러나, 서보 드라이버(250)에 있어서는 제로 클램프 신호(지령)에 의해서 신호 전환 스위치(257)가 바뀔 때까지의 동안, 신호 전환 스위치(257)는 도시하는 ON 위치에 놓이고, 전력 변환부(254)는 위치 루프 게인(256)으로부터의 출력 신호를 받아 서보 모터(M2(129))를 운전한다. 즉, 서보 모터(M2)가 약간 정회전하여 인코더(260)가 서보 모터(M2)의 정회전 상태의 발생을 출력하였다고 하면, 전력 변환부(254)는 서보 모터(M2)의 상기 정회전을 취소하도록 서보 모터(M2)가 약간 역회전을 하도록, 서보 모터(M2)를 운동시킨다. 바꾸어 말하면, 서보 모터(M2(129))는 전원 에너지가 공급되고는 있지만, 소위 제로 위치를 유지하도록 제어되어 있다. 다시 말하면, 서보 모터(M2(129))는 그 동안, 도 1에 도시하는 볼 나사 너트(52)가 원하지 않게 회전 운동하지 않도록 브레이크를 걸고 있다. 상기 볼 나사 너트(52)는 신호 전환 스위치(257)가 바뀌어 전력 변환부(254)가 속도 루프 게인(253)측으로부터의 신호를 수신하는 단계가 되고 비로소, 나사축(40)에 대하여 상대 회전 운동이 허가되게 된다.

또, 중요한 것으로서, 도 8에 도시하는 NC장치(200)에 의한 제어하에서 서보 모터(M1(35))가 기동되면 리니어 스케일(151; 위치 검출기)은 슬라이더(50)의 강하를 검출하게 된다. 그리고, 도 11에 도시하는 위치 패턴 생성부(241)로부터 출력되는 목표 위치 모니터 신호(서보 모터(M2(129))의 목표 위치 모니터 신호)도, NC장치(200)의 제어하에서 출력된다. 하지만, 서보 모터(M2)의 목표 위치는 제로 클램프 신호(지령)에 의해서 신호 전환 스위치(257)가 바뀔 때까지의 동안, 제로 위치를 유지하고 있어야 하다. 이 제어의 엇갈림은 제로 클램프의 동안, 차차 또는 통합하여 보정된다. 그리고, 제로 클램프 신호(지령)에 의해서 신호 전환 스위치(257)가 속도 지령의 측으로 바뀐 시점에서 올바르게, 말하자면 제로 위치로부터 스타트하게 된다.

도 13 내지 도 17은 도 8 내지 도 12에 도시한 제어 장치의 변형예를 도시한다.

도 13 내지 도 17에 도시하는 제어 장치에 관해서, 도 8 내지 도 12와 다른 점은 대략 다음의 점이다.

도 8 내지 도 12에 있어서는 가공중에 있어서의 고속 이송용 서보 모터(35)와 가압용 서보 모터(129)의 양자에 관한 위치 패턴 생성부(211나 241)로부터의 정보에 기초하여 목표 위치와, 도시하는 현재 위치 연산부(218나 248)로부터의 현재 위치의 편차를 취하고, 상기 편차에 기초하여, 상기 양자의 서보 모터를 구동하였다. 즉, 피드백 제어를 하면서 프레스 가공을 하도록 하였다.

이것에 대하여, 도 13 내지 도 17에 있어서는 프레스 가공을 할 때, 본(本) 가공을 하는 본 가공 단계에 앞서, 소위 티칭(teaching)을 하여 본 가공 단계에서의 상기 목표 위치 정보를 수득하여 두도록(티칭 단계라고 함) 한다. 즉, 본 가공 단계에서는 티칭 단계에서 수득한 목표 위치 정보에 기초하여, 상기한 피드백 제어를 하지 않고, 말하자면 피드 포워드 제어(feedforward control)로 프레스 가공을 하도록 하고 있다.

또, 말할 필요도 없이, 프레스 가공을 하는 데 있어서는 도 1에 도시하는 슬라이더(50)가 프레스 가공중의 시시각각에 있어서 정밀하게 수평 상태를 유지하면서 강하되는 것이 요구된다. 특히, 고속 이송용 서보 모터와 가압용 서보 모터의 세트를 복수 세트 준비하여, 단일한 슬라이더(50)를 강하시켜 가는 경우에 있어서는 상기 수평 상태를 유지시키는 것이 중요하게 된다.

그렇지만, 프레스 가공에 있어서는 피가공체의 형상에 대응하여, 프레스 가공중의 시시각각 피가공체로부터 생기는 반력이 변화한다. 또한 프레스 가공을, 극히 천천히 행하는 경우와 급속하게 행하는 경우에서는 특히 가압용 서보 모터(129)에 대한 당연한 구동 제어의 예가 다르다.

이를 위해, 티칭 단계에 있어서는, 최초의 단계에서는 슬라이더(50)를 수평으로 유지하는 것을 조건으로 극히 천천히 프레스 가공을 하여 정보를 수복하여 간다. 그리고 다음에, 그 수득정보를 가미한 다음 슬라이더(50)를 수평으로 유지하는 것을 조건으로 프레스 가공의 가공 속도를 높여 정보를 수득한다. 이러한 티칭을 반복하면서, 본 가공 단계에 적합한 가공 속도로 더욱 슬라이더(50)를 엄격하게 수평으로 유지할 수 있는 정보를 수득한다. 이러한 본 가공 단계에 적합한 수득정보를 보유하여 두고, 상기 수득정보에 기초하여 본 가공 단계에 있어서의 프레스 가공이 피드백 제어없이 실행된다. 단 필요에 따라서, 본 가공 단계에 있어서의 프레스 가공중에, 어떠한 원인에 의해서, 슬라이더(50)가 있어야 할 위치와 슬라이더(50)의 현재 실위치가 임계치를 초과하여 다른 경우가 생길 우려가 있다. 이 때문에, 에러 검출부를 준비하는 것이 요구된다.

도 13은 도 1에 도시하는 제어 장치의 다른 실시예의 구성을 도시한다. 단, 도 13에 있어서도, 로크 장치(130)에 대한 제어와 차동 기구(80)에 관한 제어에 대해서는 도시를 생략하였다.

도면 중의 부호 30, 35, 50, 129, 150, 151은 도 1에 대응하고 있고, 200은 NC(수치 제어)장치, 201은 터치 패널, 210A는 서보 모터(M1; 고속 이송용 서보 모터(35))용 서보 모듈(SM1A), 220A는 서보 모터(M1; 고속 이송용 서보 모터(35))용 서보 드라이버(SD1A), 230은 서보 모터(M1; 고속 이송용 서보 모터(35))용 회전량을 계측하고 있는 인코더, 240A는 서보 모터(M2; 가압용 서보 모터(129))용 서보 모듈(SM2A), 250A는 서보 모터(M2; 가압용 서보 모터(129))용 서보 드라이버(SD2A), 260은 서보 모터(M2; 가압용 서보 모터(129))용 회전량을 계측하고 있는 인코더를 도시하고 있다.

서보 모듈(SM1A(210A))이나 서보 모듈(SM2A(240A))은 후술하는 바와 같이, 각각 대응하는 서보 모터(M1(35))나 서보 모터(M2(129))에 의한 동작이 있어야 할 위치 패턴을 부여하고, NC장치(200)에 의한 제어하에서 각각의 서보 모터(M1(35))나 서보 모터(M2(129))에 대한 이동 지령을 발한다.

또한 서보 드라이버(SD1A(220A))나 서보 드라이버(SD2A(250A))는 후술하는 바와 같이, 각각 이동 지령을 수신한 다음, 각각의 대응하는 인코더(E1(230))나 인코더(E2(260))로부터의 인코더 피드백 신호를 수신하여, 각각의 서보 모터(M1(35))나 서보 모터(M2(129))를 구동한다.

또, 서보 모듈(SM2A(240A))에 있어서는 도 1에 도시하는 펄스 스케일(150)과 위치 검출기(151)로부터의 리니어 스케일 피드백 신호를 수신하고 있고, 후술하는 바와 같이, 소정의 기간에서는 제로 클램프 신호를 발하여 서보 드라이버(SD2A(250A))에 대하여 이동 지령을 발하기는 하지만, 서보 드라이버(SD2A(250A))는 상기 소정의 기간 서보 모터(M2(129))를 제로 클램프 상태로 둔다(서보 모터(M2; 129)는 전원이 인가되기는 하지만 회전하지 않도록 제로 위치에 클램프된다).

도 14는 서보 모듈(SM1A)의 상세도이다. 도면 중의 부호 211은 위치 패턴 생성부로 서보 모터(M1(35))의 회전에 의한 있어야 할 위치 패턴을 부여한다. 부호 212A는 목표 위치 연산부로 시시각각의 목표 위치에 대응하여 이동 지령을 발하는 것이다.

또한 부호 216은 도 13에 도시하는 인코더(230)로부터의 인코더 피드백 신호(펄스 신호)를 수신하여 차례로 곱셈하는 것, 217은 절대 위치 검출부로 인코더 피드백 신호를 누산하여 서보 모터(M1(35))의 회전에 의해서 생긴 절대 위치를 검출한다.

또한, 부호 218은 현재 위치 연산부로 서보 모터(M1(35))의 현재 위치를 연산한다. 또한 부호 219-1은 기계 좌표 래치 위치 판정부, 부호 219-2는 기계 좌표 피드백 발생부이다.

또한, 270A는 기계적 스위치의 형태로 도시한 전환 스위치부로, 본 프레스 가공이 행하여지기 이전에 있어서의, 소위 티칭 단계에서, 현재 위치 연산부(218)에 있어서 연산된 현재 위치 정보를 목표 위치 연산부(212A)에 공급하고, 본 프레스 가공이 행하여지는 본 가공 단계에서는 상기 현재 위치 정보를 후술하는 에러 검출부(271A)에 공급하도록 바꾸는 것이다. 또, 상기 전환은 도 1에 도시하는 제어 장치(100)에 대응하는 NC(수치 제어)장치(200)에 의해서 지시된다.

271A는 에러 검출부로, 상기 본 가공 단계에서, 어떠한 이상 상태가 발생하여, 목표 위치 연산부(212A)로부터의 이동 지령에 대응하는 현재 위치 정보(지령 현재 목표 위치 정보)의 값과, 인코더 피드백 위치에 기초하여 현재 위치 연산부(218)로부터 얻어지는 실제 현재 위치 정보의 값의 사이에, 임계치를 초과하는 위치 편차가 생겼을 때에 에러 발생 신호를 발하여 경고하는 것이다.

도 14에 도시하는 목표 위치 연산부(212A)는 다음과 같이 동작한다.

즉, 상기 티칭 단계에서는 상술한 바와 같이, 현재 위치 연산부(218)로부터의 실제 현재 위치 정보를 받아들이고 있다. 그리고 위치 패턴 생성부(211)로부터 공급되는 부분의, 시시각각의 상기 지령 현재 목표 위치 정보의 값과 현재 위치 연산부(218)로부터의 상기 실제 현재 위치 정보의 값의 편차를 추출하여 보유하는(그 보유되어 있는 일련의 편차 값을 보유 편차정보라고 하기로 함) 동시에, 상기 편차에 대응한 형태로 이동 지령을 발한다.

한편, 상기 본 가공 단계에서는 목표 위치 연산부(212A)는 상기 티칭 단계에서 획득하여 보유하고 있는 상기 보유 편차정보를 가공의 진행에 따라서 판독하고 고려하여, 이동 지령으로 한다.

도 15는 서보 드라이버(SD1A)의 상세도이다. 도면 중의 부호 35, 50, 230은 도 13에 대응하고, 221은 분주기로 인코더(230)로부터의 펄스를 분주하여 인코더 피드백 신호를 얻는 것, 222는 가산기, 223은 속도 루프 게인을 부여하는 것, 224는 전력 변환부로 서보 모터(M1(35))가 원하는 속도로 회전하도록 전력공급을 하는 것, 225는 전류 검출부로 서보 모터(M1(35))에 공급되는 전류치를 검출하여 전력 변환부(224)에 피드백하는 것, 226A는 위치 루프 게인을 부여하는 것이다.

서보 드라이버(SD1A(220A))는 인코더 피드백 신호를, 도 13에 도시하는 서보 모듈(SM1(210A))에 공급하는 동시에, 상기 서보 모듈(SM1(210A))로부터의 이동 지령을 수신한다. 또한 226A는 위치 루프 게인을 곱하는 것이다.

상기 도 15에 도시하는 서보 드라이버(SD1A)의 동작은 기본적으로는 도 10에 도시한 바와 같기 때문에 설명을 생략한다.

도 16은 서보 모듈(SM2A)의 상세도이다. 도면 중의 부호 200은 도 13에 대응하고, 부호 241은 위치 패턴 생성부로 서보 모터(M2(129))의 회전에 의한 위치 패턴을 부여한다. 부호 242A는 목표 위치 연산부로 시시각각의 이동 지령을 발하는 것이다.

또한 부호 246은 도 13에 도시하는 리니어 스케일(151; 위치 검출기)로부터의 리니어 스케일 피드백 신호(펄스 신호)를 수신하여 차례로 곱셈하는 것, 247은 절대 위치 검출부로 리니어 스케일 피드백 신호를 누산하여 도 1에 도시하는 슬라이더(50)의 이동에 의해서 생긴 절대 위치를 검출한다.

또한, 부호 248은 현재 위치 연산부로 상기 슬라이더(50)의 현재 위치를 연산한다. 또한 부호 249-1은 기계 좌표 래치 위치 판정부, 부호 249-2는 기계 좌표 피드백 발생부이다.

또한, 272A는 기계적 스위치의 형태로 도시한 전환 스위치부로, 본 프레스 가공이 행하여지기 이전에 있어서의, 소위 티칭 단계에서, 현재 위치 연산부(248)에 있어서 연산된 현재 위치 정보를 목표 위치 연산부(242A)에 공급하고, 본 프레스 가공이 행하여지는 본 가공 단계에서는 상기 현재 위치 정보를 후술하는 에러 검출부(273A)에 공급하도록 바꾸는 것이다. 또, 상기 전환은 도 1에 도시하는 제어 장치(100)에 대응하는 NC(수치 제어)장치(200)에 의해서 지시된다.

273A는 에러 검출부로, 상기 본 가공 단계에서, 어떠한 이상 상태가 발생하여, 목표 위치 연산부(242A)로부터의 이동 지령에 대응하는 현재 위치 정보(지령 현재 목표 위치 정보)의 값과, 인코더 피드백 신호에 기초하여 현재 위치 연산부(248)로부터 얻어지는 실제 현재 위치 정보의 값의 사이에, 임계치를 넘는 위치 편차가 생겼을 때에 에러 발생 신호를 발하여 경고한다.

도 16에 도시하는 목표 위치 연산부(242A)는 다음과 같이 동작한다.

즉, 상기 티칭 단계에서는 상술한 바와 같이, 현재 위치 연산부(248)로부터의 실제 현재 위치 정보를 받아들이고 있다. 그리고 위치 패턴 생성부(241)로부터 공급되는 부분의, 시시각각의 상기 현재 위치 정보의 값과 현재 위치 연산부(248)로부터의 상기 실제 현재 위치 정보의 값의 편차를 추출하여 보유하는(그 보유되어 있는 일련의 편차 값을 보유 편차정보라고 부르기로 함) 동시에, 상기 편차에 대응한 형태로 이동 지령을 발한다.

한편, 상기 본 가공 단계에서는 목표 위치 연산부(242A)는 상기 티칭 단계에서 획득하여 보유하고 있는 보유 편차정보를, 가공의 진행에 따라서 판독하여 이동 지령으로 한다.

또, 서보 모듈(SM2A(240A))은 제로 클램프 지령을 준비하여, 서보 드라이버(SD2A(250A))에 공급한다. 상기 제로 클램프 지령은 도 17을 참조하여 후술하는 바와 같이, 서보 모터(M2(129))가 기동 상태가 아닌 기간 중, 상기 서보 모터(M2(129))에 대하여 전원 에너지를 인가하고는 있지만, 상기 서보 모터(M2(129))를 제로 위치에 유지한다(전원 에너지가 인가되어 있지만 실질상 비회전 상태로 둔다-정회전 상태와 역회전 상태를 극히 미소한 시간에 반복하고 있는 상태가 된다).

서보 모듈(SM2A(240A))은 상기 티칭 단계에서는 위치 패턴 생성부(241)에 기초하여 발생하는 현재 위치와, 도 8에 도시하는 리니어 스케일(151; 위치 검출기)로부터의 리니어 스케일 피드백 신호에 기초하여 현재 위치 연산부(248)에 있어서 연산된 실제 현재 위치의 차(위치 편차)에 따라서, 서보 모듈(SM2A)에 대하여 이동 지령을 발한다. 그리고, 그 동안에 수득한 위치 편차를 예를 들면 메모리상에 보존하여, 상기 본 가공 단계에서의 이동 지령을 발할 때에 이용하도록 한다. 또한 본 가공 단계에서 어떠한 원인에 의해서 발생할지도 모르는 원하지 않는 위치 엇갈림이 생겼을 때에 에러 검출부(273A)로부터 에러 발생 신호를 발하게 된다.

도 17은 서보 드라이버(SD2A)의 상세도로, 부호 129, 150, 151, 250A, 260은 도 13에 대응하고 있다. 그리고 부호 251은 분주기로 인코더(260)로부터의 펄스를 분주하여 인코더 피드백 신호를 얻는 것, 252는 가산기, 253은 속도 루프 게인을 부여하는 것, 254는 전력 변환부로 서보 모터(M2(129))가 원하는 속도로 회전하도록 전력공급을 하는 것, 255는 전류 검출부로 서보 모터(M2(129))에 공급되는 전류치를 검출하여 전력 변환부(254)에 피드백하는 것이다.

또한, 부호 256은 위치 루프 게인을 부여하는 것이다. 또한 257은 신호 전환 스위치(기계적 스위치의 형태로 도시하고 있지만 실제로는 전자회로로 구성된다)로, 제로 클램프 신호(지령)에 기초하여, 전력 변환부(254)에 공급하는 신호를 「위치 지령」 신호에서 「속도 지령」 신호로 바꾸는 것이다. 또한 258A는 위치 루프 게인을 부여하는 것이다.

도 17에 도시되는 서보 드라이버 SD2A의 동작은 기본적으로는 도 12에 도시한 바와 같기 때문에 설명을 생략한다.

또한, 중요한 것이지만, 도 13에 도시되는 NC장치(200)에 의한 제어하에서 서보 모터(M1(35))가 기동되면 리니어 스케일(151; 위치 검출기)은 슬라이더(50)의 강하를 검출하게 된다. 그리고, 도 16에 도시되는 위치 패턴 생성부(241)로부터 출력되는 목표 위치 모니터 신호(서보 모터(M2(129))의 목표 위치 모니터 신호)도, NC장치(200)의 제어하에서 출력된다. 그러나, 서보 모터(M2)의 목표 위치는 제로 클램프 신호(지령)에 의해서 신호 전환 스위치(257)가 바뀔 때까지의 동안, 제로 위치를 유지하고 있어야 하다. 이 제어의 엇갈림은 제로 클램프의 동안, 차차 또는 통합하여 보정된다. 그리고, 제로 클램프 신호(지령)에 의해서 신호 전환 스위치(257)가 속도 지령의 측으로 바뀐 시점에서 바르게, 말하자면 제로 위치로부터 스타트하게 된다.

도 4는 본 발명에 관계되는 프레스 장치의 주요 부분의 일부분을 단면으로 한 다른 실시예의 정면도를 도시하고 있다.

도 4에 도시된 본 발명에 관계되는 프레스 장치는 기본적으로는 도 1에 도시된 것과 같은 구성이다.

도 4에서 도시된 구성의 것과 도 1에 도시된 것의 다른 부분은 주로 다음의 2가지의 점이다. 즉, 가압용 서보 모터(129)가 지지판(30)에 배치되어 있다. 그리고, 가압용 서보 모터(129)가 지지판(30)에 배치되어 있기 때문에, 상기 가압용 서보 모터(129)의 지지판(30)에 대하여 수직방향의 회전축을 슬라이더 이동 기구(120)의 입력축(124)과 축방향을 맞추는 동시에, 가압용 서보 모터(129)의 회전 토크를 슬라이더 이동 기구(120)의 입력축(124)에 전동하는 축변환 기구(160)가 새롭게 설치되어 있다.

도 4에 있어서, 상기한 다른 2점 이외에는 도 1의 것과 프레스 장치의 구성이나 동작도 같기 때문에, 그 설명은 생략하지만, 구성상 중량이 있는 가압용 서보 모터(129)를 지지판(30)에 배치하였기 때문에, 상기 가압용 서보 모터(129)가 슬라이더(50)에 배치되어 있는 경우와 비교하여 슬라이더(50)의 중량이 가벼워지고, 그 관성이 작아지기 때문에, 슬라이더(50)를 이동시켜 그 위치를 제어할 때에, 작은 토크로 끝낼 수 있다. 그 때문에, 슬라이더(50)가 급속한 정지나 급속한 시동이 가능해져, 프레스 가공의 1사이클에 요하는 시간의 단축화가 가능하게 된다. 즉 프레스 장치의 고효율화가 가능해진다.

도 5는 축변환 기구의 1실시예의 구성 설명도를 도시하고 있고, 도 4와 같은 것은 동일한 참조부호가 부가되어 있다.

도 5에 있어서, 축변환 기구(160)는 다음과 같은 구성으로, 지지판(30)에 배치된 가압용 서보 모터(129)의 회전 토크를 슬라이더 이동 기구(120)의 입력축(124)에 전달하도록 되어 있다.

즉, 지지판(30)에 회전 가능하게 설치된 가압용 서보 모터(129)의 회전축(161)은 지지판(30)을 관통하고, 그 지지판(30)으로부터 관통한 회전축(161)에 톱니바퀴(162)가 고착되어 있다. 톱니바퀴(162)는 톱니바퀴(163)와 맞물리고, 톱니바퀴(163)는 방향 변환축(164)에 절삭된 스플라인(165)에 끼워져 결합되는 동시에, 지지판(30)에 고정의 톱니바퀴 지지 케이스(166)에 수납된 2개의 스러스트 베어링(167, 168)의 사이에 있어, 톱니바퀴(163)의 회전이 방향 변환축(164)에 전달되고, 또한 방향 변환축(164)은 톱니바퀴(163)에 설치된 스플라인 홈과의 스플라인 결합으로 톱니바퀴(163) 내를 자유롭게 슬라이딩할 수 있도록 되어 있다.

또한 방향 변환축(164)에는 웜 기어(169)가 고착되어 있고, 웜 기어(169)에는 슬라이더 이동 기구(120)의 입력축(124)에 고정된 웜 휠(170)과 맞물려 있다.

축변환 기구(160)가 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 가압용 서보 모터(129)를 지지판(30)에 배치하여도, 지지판(30)에 설치된 가압용 서보 모터(129)의 회전 토크가 슬라이더 이동 기구(120)의 입력축(124)에 전달되어, 도 1에서 설명한 슬라이더 이동 기구(120) 내에 가압용 서보 모터(129)가 배치되어 있는 경우와 완전히 동일한 기능을, 도 5에 도시하는 축변환 기구(160)로 다할 수 있다.

도 5에서 도시된 축변환 기구(160)에서는 웜 기어(169)와 웜 휠(170)로 지지판(30)에 설치된 가압용 서보 모터(129)의 지지판(30)에 대하여 수직의 회전축(161)과 슬라이더 이동 기구(120)의 지지판(30)에 대하여 수평의 입력축(124)의 축 맞춤을 하고 있지만, 헬리켈 톱니바퀴(helical gear) 등의 조합이나 기타 여러가지의 톱니바퀴를 사용하여 축변환할 수 있다.

도 18은 전동 프레스 가공기의 다른 형태의 1실시예의 개략 설명도를 도시하고 있다. 도 18에 있어서, 베이스(301)와 지지판(302)과 복수의 가이드 기둥(303)으로 형성된 틀(304)의 내부에는 슬라이더(305)가 설치되고, 슬라이더(305)의 네 코너에 가이드 기둥(303)과 결합하여 가이드 기둥(303)의 축방향에 슬라이더(305)가 자유롭게 슬라이딩하는 구멍이 각각 형성되어 있다.

지지판(302)의 상면에는 1개 또는 복수개의, 예를 들면 2, 3 또는 4개의 설치대(307)가 설치되어 있고, 1개 또는 복수개의 각 설치대(307)에는 인코더를 내장한 고속 이송용 서보 모터(308)가 설치되어 있다.

이하에 설명하는 1개 또는 복수개의 설치대(307)에 설치된 각 서보 모터(308)에 관련하는 구성·구성부품은 완전히 동일한 것이기 때문에, 그 1개에 관해서 설명하기로 한다.

도 18에 도시되는 실시예에 관해서 설명하면, 설치대(307)의 내부에 있어서 고속 이송용 서보 모터(308)의 출력축에 고착된 톱니바퀴(309)와 맞물리는 톱니바퀴(310)는 볼 나사축(311)을 축으로 하여 설치대(307)에 회전 자유롭게 피벗 지지되어 있다. 볼 나사축(311)은 설치대(307) 및 지지판(302)의 상하방향에 각각 관통하여, 위부터 차례로 원주부(312), 스플라인이 절삭된 스플라인부(313), 볼 홈을 갖는 오른나사(right-handed screw)의 상측 수나사부(314) 및 볼 홈을 갖는 왼나사(left-handed screw)의 하측 수나사부(315)를 구비하고 있다.

볼 나사축(311)의 원주부(312)는 설치대(307)에 설치된 지지 케이스(316) 내를 슬라이딩이 자유롭게 지지되도록 되어 있다. 또한 볼 나사축(311)의 스플라인부(313)는 톱니바퀴(310)와 스플라인 결합되어 있고, 톱니바퀴(310)의 회전에 의해서 볼 나사축(311)이 회전되지만, 톱니바퀴(310)가 비회전 상태하에서 볼 나사축(311) 자체가 비회전 상태로 그 축방향에 슬라이딩이 자유롭게 이동할 수 있도록 되어 있다. 즉 톱니바퀴(309와 310)와의 맞물림, 및 톱니바퀴(310)와 볼 나사축(311)의 스플라인부(313)와의 스플라인 결합의 양자에 의해 고속 이송용 서보 모터(308)의 회전 제어로 볼 나사축(311)의 회전을 제어시킬 수 있다.

볼 나사축(311)의 상측 수나사부(314)는 내부에 볼과 너트 부재가 설치된 볼 나사 기구(317)와 나사 결합하는 동시에, 볼 나사 기구(317)의 상부에는 칼라(318)를 통해서 웜 휠(319)이 고정되어 있다. 그리고 볼 나사 기구(317)는 베어링(320)과 칼라(321)를 통해서 지지판(302)에 회전 자유롭게 피벗 지지되어 있다. 지지판(302)에는 인코더를 내장한 가압용 서보 모터(323)가 설치되어 있고, 가압용 서보 모터(323)의 출력축에 고착된 웜(324)은 웜 휠(319)과 맞물려 있다. 따라서, 가압용 서보 모터(323)의 회전만에 의해서 슬라이더(305)를 강하하여 프레스 가공을 하고 있는 기간에는 가압용 서보 모터(323)의 정회전·역회전에 따라서 웜(324)과 웜 휠(319)의 맞물림을 통한 볼 나사 기구(317)가 회전하고, 이 회전에 의해, 볼 나사 기구(317)가 회전하고 있는 것으로부터 볼 나사축(311)은 회전하지 않고 아래방향으로 이동된다(이 볼 나사축(311)의 회전방향 및 상하방향의 이동에 관해서는 고속 이송용 서보 모터(308)의 동작을 연동시키는 경우가 있고, 이것에 관해서는 나중에 설명함).

슬라이더(305)의 상면에는 중앙부에 볼 나사축(311)을 회전시킬 수 있는 구멍을 갖는 설치대(325)를 개재하여, 내부에 볼과 너트 부재가 설치된 볼 나사 기구(326)가 설치되어 있고, 볼 나사축(311)의 하측 수나사부(315)가 볼 나사 기구(326; 연결 기구)와 나사 결합되어 있다. 상기 고속 이송용 서보 모터(308)의 회전 제어에 의해 볼 나사축(311)이 회전 제어되기 때문에, 볼 나사축(311)의 하측 수나사부(315)와 볼 나사 기구(326)의 나사 결합을 통해서, 슬라이더(305)를 왕복운동시킬 수 있다.

슬라이더(305)의 하단면에는 상형(327; 上型)이 설치되고, 또한 베이스(301)에는 이 상형(327)에 대응하는 위치에 하형(328; 下型)이 설치되어 있다. 그리고 베이스(301)와 지지판(302) 사이에, 슬라이더(305)의 위치를 검출하는 펄스 스케일(329)이 가이드 기둥(303)을 따라 설치되어, 펄스 스케일(329)로 상형(327)과 하형(328)에 배치된 피가공물(330)의 접촉 위치, 상형(327)의 상한 대기 위치 및 하한 강하 위치를 검출하는 동시에 상형(327)의 위치가 검출되도록 되어 있다.

단일한 슬라이더(305)에 대응하여 1개 또는 복수개의 세트, 즉 고속 이송용 서보 모터(308)와 가압용 서보 모터(323)의 세트가 설치되어 있다. 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)의 각 회전을 제어하는 제어 장치(331)는 미리 각종의 설정치가 입력되도록 되어 있는 것 외에, 펄스 스케일(329)이 검출하는 위치 신호를 받아들인다. 그리고 상기 제어 장치(331)는 상형(327)이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하기 직전까지는 고속 이송용 서보 모터(308)의 회전 및 필요에 따라서 가압용 서보 모터(323)의 회전을 통해서 상형을 급속하게 강하시킨다. 상형(327)이 피가공물(330)과 접촉하기 직전부터 상형(327)이 미리 정해진 하한 강하 위치(도 18의 상형(327)의 상상선 위치(327))까지 강하할 때까지는 가압용 서보 모터(323)의 회전에 의한 토크 부가 모드로 상형(327)을 강하시키는 동시에, 하형(328)에 배치된 피가공물(330)을 가압시키는 제어를 하고, 상형(327)이 하한 강하 위치에 도달한 후에는 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)의 회전을 통해서 상형을 급속하게 상승시키는 제어를 하게 한다.

이와 같이 구성된 전동 프레스 가공기의 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)의 회전에 의한 볼 나사축(311)의 회전방향 및 상하방향 이동에 관해서 설명하여 둔다.

현재, 가압용 서보 모터(323)가 오프, 즉 회전 정지 상태에 있을 때, 웜(324)과 웜 휠(319)의 결합에 의해, 볼 나사 기구(317)는 지지판(302)에 고정되어 있다. 즉 볼 나사 기구(317)는 웜(324)과 웜 휠(319)의 결합을 통해서 지지판(302)과 일체화되어 있다. 이와 같은 상태하에서, 고속 이송용 서보 모터(308)가 정회전하고, 톱니바퀴(309)가 도 18의 지면 상측에서 보아(이하 회전은 모두 지면 상측에서 보는 것으로 함) 반시계방향으로 회전하면, 볼 나사축(311)은 시계방향으로 회전하여, 지지판(302)에 고정된 볼 나사 기구(317)와 나사 결합하는 오른나사의 상측 수나사부(314), 즉 볼 나사축(311)은 틀(304)에서 보아 아래방향으로 이동한다(이하 미리 예고하지 않는 한 볼 나사축(311)의 이동방향은 모두 틀(304)에서 보는 것으로 함).

시계방향으로 회전하는 볼 나사축(311)의 왼나사의 하측 수나사부(315)는 설치대(325)를 개재하여 슬라이더(305)에 고정되어 있는 볼 나사 기구(326)와 나사 결합하고 있기 때문에, 볼 나사축(311)이 시계방향으로 회전함으로써 볼 나사 기구(326)가 아래방향으로 이동하고, 슬라이더(305)도 아래방향으로 이동한다. 따라서, 슬라이더(305), 즉 슬라이더(305)의 아래면에 고착되어 있는 상형(327)은 볼 나사축(311) 자체가 회전되면서 아래방향으로의 이동과 볼 나사 기구(326)가 볼 나사축(311)의 회전에 대응하여 아래방향으로의 이동이 가산된 형태로 고속으로 아래방향으로 이동한다. 이 때의 상형(327)의 이동속도를 V1로 한다.

고속 이송용 서보 모터(308)가 역회전하여, 톱니바퀴(309)가 시계방향으로 회전하면, 볼 나사축(311)은 반시계방향으로 회전하고, 지지판(302)에 고정된 볼 나사 기구(317)와 나사 결합하는 오른나사의 상측 수나사부(314), 즉 볼 나사축(311)은 회전하면서 상방향으로 이동한다.

반시계방향으로 회전하는 볼 나사축(311)의 왼나사의 하측 수나사부(315)는 설치대(325)를 개재하여 슬라이더(305)에 고정되어 있는 볼 나사 기구(326)와 나사 결합하고 있기 때문에, 볼 나사축(311)의 회전에 대응하여 볼 나사 기구(326) 자체가 상방향으로 이동한다. 따라서, 슬라이더(305), 즉 슬라이더(305)의 아래면에 고착되어 있는 상형(327)은 볼 나사축(311) 자체가 회전되면서 상방향으로의 이동과 볼 나사 기구(326)가 볼 나사축(311)의 회전에 대응하여 상방향으로의 이동이 가산된 형태로 상방향으로 이동한다. 이 때의 상형(327)의 이동속도는 상기한 V1이다(고속 이송용 서보 모터(308)의 회전은 정역 동일한 제어로 하고 있음).

이와 같이, 상측 수나사부(314)의 오른나사의 피치(Pr)와 하측 수나사부(315)의 왼나사의 피치(P1)가 같은 경우, 하나의 볼 나사축(311)에 오른나사와 왼나사의 2종류를 설치함으로써, 오른나사 또는 왼나사의 1종류보다도 2배의 속도로 상형(327)을 고속으로 이동시킬 수 있다.

고속 이송용 서보 모터(308)에 대하여 현재의 회전방향과 반대방향으로의 원하지 않는 힘이 가해진 경우에도, 상기 반대방향으로는 회전하지 않을 정도의 구동력을 부여해 두어 회전방향으로도 회전하지 않도록 하여 둔 상태(이하 회전 정지 유지 상태라고 함)에 있을 때, 이러한 상태하에서, 가압용 서보 모터(323)가 정회전하여, 그 웜(324)을 통해서 웜 휠(319)이 반시계방향으로 회전하면, 웜 휠(319)을 고착하고 있는 볼 나사 기구(317)도 반시계방향으로 회전한다. 이것에 의해 반시계방향으로 회전하는 볼 나사 기구(317)와 나사 결합하는 오른나사의 상측 수나사부(314), 즉 볼 나사축(311)은 아래방향으로 이동한다. 이것에 의해 슬라이더(305)도 아래방향으로 이동한다. 이 때의 상형(327)의 이동속도를 V2로 한다.

가압용 서보 모터(323)가 역회전하여, 그 웜(324)을 통해서 웜 휠(319)이 시계방향으로 회전하면, 웜 휠(319)을 고착하고 있는 볼 나사 기구(317)도 시계방향으로 회전한다. 이것에 의해 시계방향으로 회전하는 볼 나사 기구(317)와 나사 결합하는 오른나사의 상측 수나사부(314), 즉 볼 나사축(311)은 상방향으로 이동한다. 이것에 의해 슬라이더(305)도 상방향으로 이동한다. 이 때의 상형(327)의 이동속도는 상기한 V2이다(가압용 서보 모터(323)의 회전은 정역 동일한 제어로 하고 있음).

상기한 설명으로부터, 고속 이송용 서보 모터(308)와 가압용 서보 모터(323)가 동시에 정회전하고 있을 때에는 슬라이더(305)의 아래면에 고착되어 있는 상형(327)은 고속 이송용 서보 모터(308)에 의한 아래방향으로의 속도(V1)와, 가압용 서보 모터(323)에 의한 아래방향의 속도(V2)의 합 V=V1+V2로 아래방향으로 이동한다. 그리고 고속 이송용 서보 모터(308)와 가압용 서보 모터(323)가 동시에 역회전하고 있을 때에는 슬라이더(305)의 아래면에 고착되어 있는 상형(327)은 고속 이송용 서보 모터(308)에 의한 상방향으로의 속도(V1)와, 가압용 서보 모터(323)에 의한 상방향의 속도(V2)의 합의 V=V1+V2의 속도로 상방향으로 이동한다.

도 19는 도 18에 도시하는 전동 프레스 가공기의 제어 방법을 도시한 1실시예의 동작 설명도를 도시하고 있다.

도 19에 있어서, 세로축은 상형(327)의 속도, 가로축은 시간을 각각 도시하고 있다. 그리고, 도 18에 도시되는 바와 같이, 예를 들면 베이스(301)의 상면을 기준점(O)으로 하여, 상형(327)이 대기 상태, 즉 상형(327)의 상한 상승 위치에 있을 때의 상형(327)의 선단 위치를 H1, 상형(327)의 선단이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치를 H2, 상형(327)의 선단이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하는 위치를 H3, 상형(327)이 하한 강하 위치에 도달하였을 때의 상형(327)의 선단 위치를 H4(H4<H3<H2<H1)로 한다.

상형(327)이 대기 상태의 H1로부터 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치(H2)까지는 펄스 스케일(329)의 위치 검출에 기초하는 고속 이송용 서보 모터(308)의 정회전으로, 슬라이더(305), 즉 상형(327)의 강하는 시간(T0 내지 T1)에서는 가속도로, 시간(T1 내지 T2)에서는 등속으로 제어된다. 펄스 스케일(329)이 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치(H2)를 검출하면, 상형(327)은 시간(T2 내지 T3)에서 감속 제어되어, 고속 이송용 서보 모터(308)는 정지한다. 이 고속 이송용 서보 모터(308)에 의한 시간(T2 내지 T3)의 상형(327)의 속도는 V1’로 강하한다.

한편, 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치(H2)의 검출로, 가압용 서보 모터(323)는 정회전을 시작하는 동시에, 시간(T2 내지 T3)에서 가압용 서 보 모터(323)의 인코더에 의한 고속 이송용 서보 모터(308)의 움직임에 반비례하는 가속 추종을 한다. 이것에 의해 상형(327)은 시간(T2 내지 T3)에서는 고속 이송용 서보 모터(308)의 감속 제어에 의한 상형(327)의 강하 속도(V1’)와, 가압용 서보 모터(323)의 가속 제어에 의한 상형(327)의 강하 속도(V2’)를 가산한 속도(V1’+V2’)로 강하한다. 그 후의 상형(327)의 시간(T3 내지 T5)에서는 펄스 스케일(329)의 위치 검출에 기초하는 가압용 서보 모터(323)의 회전 제어에 의해, 상형(327)은 속도(V2)의 토크 부가 모드로 강하한다. 즉 상형(327)은 시간(T4 내지 T5)의 등속 제어 그리고 시간(T5 내지 T6)의 감속 제어에 의한 상형(327)의 하형(328)에 배치된 피가공물(330)을 프레스하는 프레스 기간이 된다.

펄스 스케일(329)이 상형(327)의 하한 강하 위치(H4)를 검출하였을 때, 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)를 함께 회전시키고, 이후에는 고속 이송용 서보 모터(308)는 펄스 스케일(329)의 위치 검출에 기초하여, 그리고 가압용 서보 모터(323)는 그 인코더에 의해 고속 이송용 서보 모터(308)의 움직임에 추종하여, 시간(T6 내지 T7)의 가속 제어, 시간(T7 내지 T8)의 등속 제어, 그리고 시간(T8 내지 T9)의 감속 제어를 거쳐서, 상형(327)을 상한 상승 위치, 즉 본래의 대기 위치(H1)까지 복귀시켜, 프레스 가공의 1사이클이 종료된다.

도 20은 도 19에 도시된 제어 방법시의 상형의 스트로크 선도이다. 또 가감속 상태에 관해서는 무시하고 도시하고 있다.

도 20에 있어서, 고속 이송용 서보 모터(308)가 시동하는 시간(T0)의 상한 상승 위치(A; 대기 위치)부터 정지할 때까지의 시간(T3)의 B까지의 상형(327)의 스트로크(AB)는 시간(T3)의 B부터 가압용 서보 모터(323)가 정지할 때까지의 상형(327)이 하한 강하 위치에 도달하는 시간(T6)의 C까지의 상형(327)의 토크 부가 모드의 스트로크(BC)와 비교하여 상당히 크고, 상형(327)은 프레스 기간 시간(T4)에 들어가기 조금 전까지는 급속하게 강하하는 것을 도시하고 있다.

또한, 프레스 기간 종료후의 시간(T6)의 C로부터 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)에 의한 상한 상승 위치(대기 위치)로 되돌아가는 시간(T9)의 A까지의 상형(327)의 스트로크(CA)는 상기 상형(327)의 토크 부가 모드의 스트로크(BC)와 비교하여 상당히 크고, 상형(327)이 프레스 기간 종료후에도 급속하게 상승하는 것을 도시하고 있다.

즉, 고속 이송용 서보 모터(308)에 기초하는 속도(V1)로 스트로크(AB)가 확보되고, 가압용 서보 모터(323)에 기초하는 속도(V2(V2<V1))로 스트로크(BC(BC≪AB))가 확보되며, 그리고 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)의 양자에 기초하는 속도(V1+V2)로 스트로크(CA(CA≫BC))가 확보되는 동작이 행하여진다.

도 21은 제어 방법을 도시한 다른 실시예의 동작 설명도를 도시하고 있다.

도 21에 있어서, 세로축은 상형(327)의 속도, 가로축은 시간을 각각 도시하고 있다. 그리고, 도 21에 있어서도, 베이스(301)의 상면을 기준점(O)으로 하여, 상형(327)이 대기 상태, 즉 상형(327)의 상한 상승 위치에 있을 때의 상형(327)의 선단 위치를 H1, 상형(327)의 선단이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치를 H2, 상형(327)의 선단이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하는 위치를 H3, 상형(327)이 하한 강하 위치에 도달하였을 때의 상형(327)의 선단 위치를 H4(H4<H3<H2<H1)로 한다.

상형(327)이 대기 상태의 H1로부터 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치(H2)까지는 펄스 스케일(329)의 위치 검출에 기초하는 고속 이송용 서보 모터(308)의 정회전과 가압용 서보 모터(323)의 인코더에 의한 서보 모터(308)의 움직임에 추종한 가압용 서보 모터(323)의 정회전에 의한 슬라이더(305), 즉 상형(327)은 시간(T0 내지 T1)에서는 모두 가속도로, 시간(T1 내지 T2)에서는 모두 등속으로 제어된다. 이 시간(T1 내지 T2)에서는 상기 설명한 대로 상형(327)은 서보 모터(308)의 정회전에 기초하는 상형(327)의 속도(V1)와 서보 모터(323)의 정회전에 의한 상형(327)의 속도(V2)가 가산된 속도(V(=V1+V2))로 급속하게 강하한다. 펄스 스케일(329)이 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치(H2)를 검출하면, 상형(327)은 시간(T2 내지 T3)으로 감속 제어되고, 고속 이송용 서보 모터(308)는 상술한 회전 정지 유지 상태로 되돌아간다.

한편, 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치(H2)의 검출(시간(T1))을 계기로, 가압용 서보 모터(323)는 펄스 스케일(329)의 위치 검출에 기초하는 토크 부가 모드의 회전 제어가 행하여진다. 그 후의 시간(T3 내지 T5)에서는 가압용 서보 모터(323)만의 회전 제어에 의해, 상형(327)은 속도(V2)의 토크 부가 모드로 강하한다.

시간(T4)에서 상형(327)의 선단이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하는 위치(H3)까지 강하하고, 그 후 시간(T4 내지 T5)의 등속 제어 그리고 시간(T5 내지 T6)의 감속 제어에 의한 상형(327)의 하형(328)에 배치된 피가공물(330)을 프레스하는 프레스 기간이 된다.

펄스 스케일(329)이 상형(327)의 하한 강하 위치(H4)를 검출하였을 때, 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)를 함께 역회전시키고, 이후에는 고속 이송용 서보 모터(308)는 펄스 스케일(329)의 위치 검출에 기초하여, 그리고 가압용 서보 모터(323)는 그 인코더에 의해 고속 이송용 서보 모터(308)의 움직임에 추종하여, 시간(T6 내지 T7)의 가속 제어, 시간(T7 내지 T8)의 등속 제어, 그리고 시간(T8 내지 T9)의 감속 제어를 거쳐서, 상형(327)을 상한 상승 위치, 즉 본래의 대기 위치(H1)까지 복귀시키고, 프레스 가공의 1사이클이 종료한다.

도 22는 도 21에 도시된 제어 방법일 때의 상형의 스트로크 선도이다. 또 가감속 상태에 관해서는 무시하고 도시하고 있다.

도 22에 있어서, 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)가 시동하는 시간(T0)의 상한 상승 위치(A; 대기 위치)부터 정지할 때까지의 시간(T3)의 B까지의 상형(327)의 스트로크(AB)는, 시간(T3)의 B부터 가압용 서보 모터(323)가 정지할 때까지의 상형(327)이 하한 강하 위치에 도달하는 시간(T6)의 C까지의 상형(327)의 토크 부가 모드의 스트로크(BC)와 비교하여 상당히 크고, 상형(327)은 프레스 기간 시간(T4)에 들어가기 조금 전까지는 급속하게 강하하는 것을 도시하고 있다.

또한, 프레스 기간 종료후의 시간(T6)의 C부터 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)에 의한 상한 상승 위치(대기 위치)로 되돌아가는 시간(T9)의 A까지의 상형(327)의 스트로크(CA)는, 상기 상형(327)의 토크 부가 모드의 스트로크(BC)에 비해 상당히 크고, 상형(327)이 프레스 기간 종료후에도 급속하게 상승하는 것을 나타내고 있다.

즉, 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)의 양자에 기초하는 속도(V1+V2)로 스트로크(AB)가 확보되고, 가압용 서보 모터(323)에 기초하는 속도(V2(V2≪V1))로 스트로크(BCBC≪AB))가 확보되며, 그리고 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)의 양자에 기초하는 속도(V1+V2)로 스트로크(CA(CA≫BC))가 확보되는 동작이 행하여진다.

도 23은 전동 프레스 가공기의 더욱 다른 형태의 실시예의 개략 설명도를 도시하고 있으며, 도 23에 있어서는 도 18과 같은 것은 동일한 부호가 부가되어 있다. 도 23과 도 18의 상위점은 톱니바퀴(310)의 회전을 로크하기 위한 로크 기구(332)가 설치대(307)에 설치되어 있는 점이다. 그 외의 구성은 도 18과 같기 때문에, 그 설명은 생략한다.

도 23에 있어서, 로크 기구(332)가 작동하면, 상기 로크 기구(332)의 클램프 부재(333)가 톱니바퀴(310)와 결합하여, 톱니바퀴(310)의 회전을 로크하도록 되어 있다. 즉 톱니바퀴(310)는 볼 나사축(311)의 스플라인부(313)에 슬라이딩이 자유롭게 결합되어 있기 때문에, 로크 기구(332)의 작동에 의해, 톱니바퀴(310)를 통해서 볼 나사축(311)의 회전을 저지한다.

이것에 의해, 상형(327)이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)을 프레스할 때 생기는 반력으로, 슬라이더(305), 볼 나사 기구(326) 및 볼 나사축(311) 등을 통해서 슬라이더(305)를 상향으로 이동시려고 하는 힘이 작용하여도, 상기한 설명의 로크 기구(332)의 작동하에서는 볼 나사축(311)은 그 회전이 저지되고, 상형(327)은 피가공물(330)에 소정의 프레스 하중을 효율 좋게 부여할 수 있다. 이 점에서, 도 23에 도시하는 전동 프레스 가공기는 도 18에 도시하는 전동 프레스 가공기보다도 프레스 효율이 뛰어나다.

이와 같은 로크 기구(332)를 구비한 도 23에 도시하는 전동 프레스 가공기는 도 18에 도시하는 전동 프레스 가공기와 같이, 도 19 또는 도 21에 도시된 제어법으로 제어되지만, 이 때의 1개 또는 복수개의 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)의 각 회전을 제어하는 제어 장치(331)는 미리 각종의 설정치가 입력되도록 되어 있는 것 외에, 펄스 스케일(329)이 검출하는 위치 신호를 기초로, 상형(327)이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하기 전까지는 적어도 고속 이송용 서보 모터(308)의 회전을 통해서 상형(327)을 급속하게 강하시키고, 상형(327)이 피가공물(330)과 접촉하기 전부터 상형(327)이 미리 정해진 하한 강하 위치(도 18의 상형(327)의 상상선 위치(327))까지 강하할 때까지는 가압용 서보 모터(323)의 회전에 의한 토크 부가 모드로 상형(327)을 강하·가압시키는 동시에, 상형(327)이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하기 직전까지는 볼 나사축(311)의 회전을 저지하는 로크 기구(332)를 작동시키는 제어를 하고, 상형(327)이 하한 강하 위치에 도달한 후에는 로크 기구(332)의 해제(언로크 상태)하에서 고속 이송용 서보 모터(308) 및 가압용 서보 모터(323)의 회전을 통해서 상형을 급속하게 상승시키는 제어를 하도록 되어 있다.

즉, 로크 기구(332)는 도 19, 도 21에 있어서, 시간(T3 내지 T4)의 동안에 작동하여 볼 나사축(311)의 회전을 로크시키고, 시간(T6)에서 그 로크를 해제(언로크)하는 동작을 한다. 이 로크 기구(332)의 동작으로, 상기한 설명의 상형(327)이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)을 프레스할 때 생기는 반력으로, 볼 나사축(311) 등을 통해서 슬라이더(305)를 상향으로 이동시키려고 하는 힘이 작용하여도, 볼 나사축(311)은 회전하지 않고, 상형(327)은 피가공물(330)에 소정의 프레스 하중을 부여한다.

이 로크 기구(332)는 볼 나사축(311)을 회전시키는 톱니바퀴(310)를 이용하여 설치대(307)의 위치에서 볼 나사축(311)을 로크하도록 하고 있지만, 이 위치에 한정되지 않고, 예를 들면 지지판(302)의 위치나 슬라이더(305)의 위치에 로크 기구를 배치하여, 볼 나사축(311)의 회전을 저지하도록 하여도 좋다.

상기한 설명에서는 상측 수나사부(314)의 오른나사의 피치(Pr)와 하측 수나사부(315)의 왼나사의 피치(P1)가 같다고 하였지만, 반드시 같지 않아도 되고, 상측 수나사부(314)의 피치(Pr) > 하측 수나사부(315)의 피치(P1)이면, 상형(327)은 더욱 빨리 강하·상승 이동시킬 수 있다. 또한 상측 수나사부(314)가 오른나사이고 하측 수나사부(315)가 왼나사라고 설명하였지만, 상측 수나사부(314)가 왼나사이고 하측 수나사부(315)가 오른나사로 하여도 같은 효과를 얻을 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

상형(327)의 상한 대기 위치(H1), 상형(327)의 선단이 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과 접촉하기 전의 미리 정해진 위치를 H2, 상형(327)과 하형(328)에 배치된 피가공물(330)과의 접촉 위치(H3), 및 하한 강하 위치(H4)를 검출하는 위치 검출기로서, 펄스 스케일(329)이 개시되어 있지만, 위치 검출을 할 수 있는 제어 장치(331)로 그 검출신호를 송출할 수 있는 것이면, 다른 전자식 또는 기계식 어느 위치 검출기라도 사용할 수 있다.

도 24는 전동 프레스 가공기의 다른 1실시예의 개략 설명도를 도시하고 있다.

도 24에 있어서, 베이스(401)와 지지판(402)과 복수의 가이드 기둥(403)으로 형성된 틀(404)의 내부에는 2개의 슬라이더(405; 제 1 슬라이더), 슬라이더(406; 제 2 슬라이더)가 설치되고, 각 슬라이더(405, 406)의 네 코너에, 가이드 기둥(403)과 결합하여 가이드 기둥(403)의 축방향에 슬라이더(405, 406)가 자유롭게 슬라이딩하는 슬라이딩 구멍이 각각 형성되어 있다.

지지판(402)의 상면에는 복수개의, 예를 들면 4개의 설치대(408)가 설치되어 있고, 각 설치대(408)에는 인코더를 내장한 고속 이송용 서보 모터(409)가 설치되어 있다.

이하에 설명하는 4개의 설치대(408)에 설치된 각 고속 이송용 서보 모터(409)에 관련하는 구성·구성부품은 완전히 동일한 것이기 때문에, 그 1개에 관해서 설명하기로 한다.

설치대(408)의 내부에 있어서 고속 이송용 서보 모터(409)의 축에 고착된 고속 이송용 나사축(410; 제 1 나사축)은 회전이 자유롭게 지지판(402)에 피벗 지지되는 동시에, 슬라이더(406)에 고정된 암나사 이송 너트(411; 제 1 연결기구)에 나사 결합되어, 슬라이더(406)의 아래쪽에 설치되어 있는 슬라이더(405)를 돌출시키 는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 상기 4개의 고속 이송용 서보 모터(409)의 동기한 정회전·역회전에 의해, 슬라이더(406)가 상승 또는 강하하여, 고속 이송용 서보 모터(409)의 회전 제어로 슬라이더(406)를 왕복운동시킬 수 있다.

슬라이더(406)에는 나사축(410)을 상기 슬라이더(406)에 클램프하는, 즉 고정하는 더블 너트 로크 기구(414)가 설치되어 있다. 이 로크 기구(414)가 작동하면, 나사축(410)이 슬라이더(406)에 고정(로크)되고, 나사축(410)과 슬라이더(406)가 일체화되어, 나사축(410)과 슬라이더(406)는 서로 이동할 수 없도록 되어 있다.

슬라이더(406)의 상면에는 복수개의, 예를 들면 2, 3 또는 4개의 설치대(415)가 설치되어 있고, 각 설치대(415)에는 인코더를 내장한 감속기(416) 장착의 가압용 서보 모터(417)가 설치되어 있다. 설치대(415)에 설치된 각 가압용 서보 모터(417)에 관련하는 구성·구성부품도 완전히 동일한 것이기 때문에, 이하의 설명에서도 그 1개에 관해서 설명하기로 한다.

설치대(415)의 내부에 있어서 가압용 서보 모터(417)의 축에 고착된 볼 나사축(418; 제 2 나사축)은 내부에 볼과 너트 부재가 설치된 작동기구 장착 볼 나사 기구(419; 제 2 연결기구)와 나사 결합하여, 슬라이더(406)에 회전 자유롭게 피벗 지지되어 있다. 볼 나사축(418)과 슬라이더(405)의 상면에 고정된 상기 작동기구 장착 볼 나사 기구(419)로, 2개의 슬라이더(406)와 슬라이더(405)가 연결된 구조로 되어 있다. 즉, 설치대(415)에 설치된 상기 복수개의 가압용 서보 모터(417)를 동기하여 정회전 또는 역회전시킴으로써, 슬라이더(405)가 상승 또는 강하하여, 가압용 서보 모터(417)의 회전 제어로 슬라이더(405)를 왕복운동시킬 수 있다.

슬라이더(405)의 하단면에는 상형(407)이 설치되고, 또한 베이스(401)에는 이 상형(407)에 대응하는 위치에 하형(420)이 설치되어 있다. 그리고 베이스(401)와 지지판(402) 사이에, 슬라이더(405)의 위치를 검출하는 펄스 스케일(421)이 4개의 가이드 기둥(403)에 따라 각각 설치되어, 상형(407)과 하형(420)에 배치된 피가공물(422)의 접촉 위치를 검출하는 동시에, 상형(407)의 상한 대기 위치 및 하한 강하 위치를 검출하도록 되어 있다. 슬라이더(405) 등의 평행 제어는 상기 4개의 펄스 스케일(421)을 기준으로 하여 행하여진다.

각각 2개 내지 4개의 고속 이송용 서보 모터(409)와, 2개 내지 4개의 가압용 서보 모터(417)의 각 회전을 제어하고, 그리고 나사축(410)을 슬라이더(406)에 고정(로크)시키거나 또는 그 해제(언로크)를 시키는 로크 기구(414)를 제어하는 제어 장치(423; 제 1 제어 장치)는 미리 각종의 설정치가 입력되도록 되어 있는 것 외에, 슬라이더(405)의 위치를 검출하기 위한, 즉 상형(407)의 위치를 검출하기 위한 펄스 스케일(421)이 검출하는 위치 신호를 받아들인다. 그리고 상기 제어 장치(423)는 상한 대기 위치에 있는 상형(407)이 하형(420)에 배치된 피가공물(422)과 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점까지는 고속 이송용 서보 모터(409)에 의한 나사축(410)의 회전에 의해서 강하하는 슬라이더(406) 및 필요에 따라서 가압용 서보 모터(417)의 회전에 의해서 강하하는 슬라이더(405)를 개재하여, 상형(407)을 급속하게 강하시킨다. 고속 이송용 서보 모터(409)의 정지후에 즉시 로크 기구(414)를 로크시키고, 상형(407)이 피가공물(422)과 접촉한 시점 또는 접촉하기 직전의 시점부터 상형(407)이 미리 정해진 하한 강하 위치(도 24의 상형(407)의 상상선 위치(407))까지 강하하는 시점까지는 상형(407)의 강하를 가압용 서보 모터(417)에 의해서 강하하도록 한다. 즉, 슬라이더(405)는 상기한 급속 강하 속도에 비교하여 감속된다. 이 경우 제어 장치(423)는 가압용 서보 모터(417)를 토크 부가 모드로 하여, 상형(407)이 하형(420)에 배치된 피가공물(422)을 가압하여, 피가공물(422)을 소정의 형상으로 프레스 가공을 하도록 한다. 그리고 상형(407)이 하한 강하 위치에 도달한 후에는 로크 기구(414)의 로크를 해제(언로크)하는 동시에, 가압용 서보 모터(417)에 의한 슬라이더(405)의 상승과 고속 이송용 서보 모터(409)에 의한 슬라이더(406)의 상승의 양쪽을 이용하여 상형(407)을 급속하게 상승시키는 제어를 하도록 한다.

고속 이송용 서보 모터(409)의 정지후 로크 기구(414)를 로크하여 나사축(410)을 슬라이더(406)에 고정(로크)시키는 것은 상형(407)이 하형(420)에 배치된 피가공물(422)을 프레스할 때 생기는 반력으로, 슬라이더(405), 차동 기구 장착 볼 나사 기구(419) 및 볼 나사축(418) 등을 개재하여 슬라이더(406)를 상향으로 이동시키려고 하는 힘이 작용하여도, 상기한 설명의 나사축(410)과 슬라이더(406)의 일체화에 의해, 나사축(410)은 그 회전이 저지되기 때문에, 슬라이더(406)는 상향으로 이동하지 않고 정지 위치를 유지시키기 때문이다. 즉 상형(407)은 피가공물(422)에 소정의 프레스 하중을 부여할 수 있다.

도 25는 도 24에 이용되고 있는 상형의 이동 기구부의 확대 설명도를 도시하고 있고, 도 24와 같은 것은 동일한 부호가 부가되어 있다.

도 25에 있어서, 지지판(402)의 상면에 설치된 설치대(408)를 관통한 고속 이송용 서보 모터(409)의 출력축(425)은 나사축(410)의 선단부에 커플링(426)을 개재하여 연결되어 있다. 지지판(402)에 형성된 구멍(427)에는 베어링 홀더(428)를 통해서 나사축(410)에 결합된 베어링(429)이 설치되고, 고속 이송용 서보 모터(409)에 의해서 구동되는 나사축(410)이 회전 자유롭게 지지판(402)에 설치되어 있다.

또한 슬라이더(406)의 상면에 설치된 설치대(415)를 관통한 가압용 서보 모터(417)의 감속기(416)를 개재한 출력축(430)은 볼 나사축(418)의 선단부에 커플링(431)을 개재하여 연결되어 있다. 슬라이더(406)에 설치된 구멍(432)에는 베어링 홀더(433)를 통해서 볼 나사축(418)에 끼워진 베어링(434)이 설치되고, 가압용 서보 모터(417)에 의해서 구동되는 볼 나사축(418)이 회전이 자유롭게 슬라이더(406)에 설치되어 있다.

슬라이더(406)에 설치된 로크 기구(414)는 스러스트 하중용 베어링(435), 로크 너트(436), 클램프 부재(437) 및 로크 너트 이완기구(438)로 구성되고, 이완을 쉽게 하는 베어링(435)을 중간으로 하여 배치된 암나사 이송 너트(411)와 로크 너트(436)의 더블 너트로 나사축(410)을 고정(로크 너트(436)에 대하여 나사축(410)의 회전을 정지함)하거나, 또는 나사축(410)을 개방(로크 너트(436)에 대하여 나사축(410)의 회전을 자유롭게 함)하도록 되어 있다. 이 암나사 이송 너트(411)와 로크 너트(436)의 더블 너트로의 나사축(410)의 고정(로크)·개방(언로크)은 상기 로크 너트(436)에 고착된 클램프 부재(437)를 개재하여 로크 너트(436)를 약간 정·역회전시키는 로크 너트 이완기구(438)로 행하여지도록 되어 있다.

도 26은 더블 너트 로크 기구가 로크 상태로 되어 있을 때의 나사축에 대한 암나사 이송 너트와 로크 너트의 관계를 나타낸 1실시예의 부분 확대도를 도시하고 있다.

도 26에 있어서, 지면 상측에서 보아 로크 너트(436)가 클램프 부재(437)를 통해서 시계방향으로 약간 회전되고, 로크 너트 이완기구(438)가 클램프의 상태에 있다. 이 때 로크 너트(436)의 나사 홈의 하측과 나사축(410)의 나사산의 하측이 접촉하는 동시에, 암나사 이송 너트(411)의 나사 홈의 상측과 나사축(410)의 나사산의 상측이 접촉하고, 나사축(410)은 로크 너트(436)에 대하여 고정된다. 따라서 로크 너트(436), 클램프 부재(437), 그리고 슬라이더(406)에 고정되어 있는 로크 너트 이완기구(438)를 개재하여, 나사축(410)은 슬라이더(406)에 고정된다.

도 27은 더블 너트 로크 기구가 언로크 상태가 되어 슬라이더(406)를 하향 이송하고 있을 때의 나사축에 대한 암나사 이송 너트와 로크 너트의 관계를 나타낸 1실시예의 부분 확대를 도시하고 있다.

도 27에 있어서, 지면 상측에서 보아 로크 너트(436)가 클램프 부재(437)를 통해서 반시계방향으로 약간 회전되고, 로크 너트 이완기구(438)가 언클램프의 상태에 있다. 이때 로크 너트(436)의 나사 홈과 나사축(410)의 나사산이 중립 상태에 위치되고, 지면 상측에서 보아 나사축(410)이 시계방향으로 회전하면, 나사축(410)의 나사산의 하측이 암나사 이송 너트(411)의 나사 홈의 하측과 접촉하면서, 슬라이더(406)를 하향 이송한다.

도 28은 더블 너트 로크 기구가 언로크 상태가 되어 슬라이더(406)를 상향 이송하고 있을 때의 나사축에 대한 암나사 이송 너트와 로크 너트의 관계를 나타내는 1실시예의 부분 확대를 도시하고 있다.

도 28에 있어서, 지면 상측에서 보아 로크 너트(436)가 클램프 부재(437)를 개재하여 반시계방향으로 약간 회전되고, 로크 너트 이완기구(438)가 언클램프의 상태에 있다. 이때 로크 너트(436)의 나사 홈과 나사축(410)의 나사산이 중립 상태에 위치되고, 지면 상측에서 보아 나사축(410)이 반시계방향으로 회전하면, 나사축(410)의 나사산의 상측이 암나사 이송 너트(411)의 나사 홈의 상측과 접촉하면서, 슬라이더(406)를 상향 이송한다.

도 29는 차동 기구 장착 볼 나사 기구의 1실시예의 구조 설명 단면을 도시하고 있다. 또, 차동 기구 장착 볼 나사 기구에 관해서는 상술한 본 출원인에 의한 일본 특개 2002-144098호 공보(특허문헌 2)에 공개되어 있다.

도 24에서 사용되고 있는 차동 기구 장착 볼 나사 기구(419)는 도 29에 도시하는 구조를 구비하고 있고, 차동 기구 장착 볼 나사 기구(419)는 볼 나사축(418)과 복수의 볼(450)과 너트 부재(451)로 이루어지는 볼 베어링을 구비하고, 또한 가동 부재(452)와 차동 부재(453)와 수용 부재(454)를 갖는 볼 베어링 위치 조정수단을 구비하고 있다.

너트 부재(451)는 볼(450)을 개재하여 볼 나사축(418)과 볼 나사 결합하기 위해 그 구멍부에 볼 홈(455)이 형성되어 있고, 볼(450)을 개재한 볼 나사축(418)과 너트 부재(451)의 볼 나사 결합에 의해서, 상형(407)이 정확하게 고정밀도의 위치 제어를 할 수 있도록 되어 있다.

너트 부재(451)의 하단부에는 볼 베어링 위치 조정수단에 속하는 부분의, 중심부에 볼 나사축(418)을 관통시키기 위한 구멍이 형성된 가동 부재(452)가 고정되어 있다. 상기 가동 부재(452)와, 중심부에 볼 나사축(418)을 관통시키기 위한 구멍이 형성되고, 또한 상단면에 경사면(456)이 형성되어 있는 수용 부재(454)와의 사이에, 중심부에 볼 나사축(418)을 관통시키는 동시에 자체의 슬라이딩을 가능하게 할 수 있는 구멍을 구비한 차동 부재(453)가 설치되어 있다. 그리고 상기 차동 부재(453)는 그 하단면이 수용 부재(454)에 형성되어 있는 경사면(456)과 같은 경사각으로 역방향의 경사면이 형성되어 있고, 차동 부재(453)가 도면 좌우방향(도 29의 A의 화살 표시 양방향)으로 슬라이딩하고, 가동 부재(452)를 개재하여 너트 부재(451)가 수직방향(도 29의 B의 화살 표시 양방향)으로만 이동하도록 되어 있다(도 29에서는 너트 부재(451)가 수직방향으로만 이동하는 구속기구는 도시가 생략되어 있다).

차동 부재(453)를 상기한 도면 좌우방향으로 이동시키기 위한 나사부(457)를 서보 모터나 수동으로 회전시켜, 너트 부재(451)를 수직방향을 미소한 거리를 이동시킴으로써, 볼나사를 구성하는 볼(450)과 볼 홈(455)의 선접촉 또는 점접촉으로 결합하는 볼 나사로, 하중시 항상 동일 위치에서의 선접촉 또는 점접촉으로 결합하기 때문에 발생하는 볼(450)이나 볼 홈(455)의 국부적인 마모를 회피할 수 있다.

즉, 상형(407)이 최하점에 도달한 시점에서 상형(407)을 더욱 강하시키려고 하는 최대 하중이 생기지만, 같은 상형(407) 및 같은 하형(420)과, 같은 피가공물(422)을 사용하여 프레스 가공을 계속하면, 상기 최대 하중에 있어서의 볼 나사축(418)과 볼(450)과 너트 부재(451)의 볼 홈(455)은 동일하게 결정된 위치관계하에서 볼 나사축(418)과 볼(450)이 국부적으로 접촉하고, 이 접촉부에 국부적으로 마모가 생긴다. 상기 차동 기구 장착 볼 나사 기구(419)를 사용하여, 각 프레스 가공시마다, 또는 소정회(예를 들면 5회 정도)의 각 프레스 가공시마다, 차동 부재(453)를 화살 표시A 양방향으로 삽입하거나, 또는 배출함으로써, 최대 하중에서의 상술한 볼 나사축(418)과 볼(450)과 너트 부재(451)의 볼 홈(455)의 위치관계가 약간 어긋나게 되어, 마모가 방지된다. 차동 부재(453)를 삽입/분리하는 상황은 1회의 삽입으로, 직경 10mm 정도의 볼(450)의 대직경 상에서 상기한 접촉부가 2μm 정도씩 어긋나는 것이다. 이와 같이 하면, 차동 부재(453)가 약 15700회 삽입함으로써, 접촉점이 볼(450)의 대직경 상을 일주한다.

또, 도 24에 도시된 경우, 2개의 슬라이더(405, 406)를 구비하고 있기 때문에, 슬라이더(406)의 정지 위치, 즉 상형(407)이 상한 대기 위치에 있을 때의 슬라이더(405)와 슬라이더(406)의 간격을 약간 변경함으로써, 상기 볼 나사축(418)과 볼(450)과 너트 부재(451)의 볼 홈(455)의 위치관계를 바꿀 수 있고, 그리고 프레스 가공시의 하중시에 너트 부재(451)의 볼 홈(455)은 그 가공 개시 위치가 바뀌어, 너트 부재(451)의 내구성이 확보되지만, 반드시 볼 베어링 위치 조정수단을 필요로 하는 것은 아니다.

도 30은 도 24에 대응하는 전동 프레스 가공기의 변형예에 관한 상형의 이동 기구부의 1실시예의 확대 설명을 도시하고 있고, 도 24, 도 25와 같은 것은 동일한 부호가 부가되어 있다.

도 30에 있어서, 도시를 생략하는 베이스와 지지판(402)과 복수의 가이드 기 둥(403)으로 형성된 틀(404)의 내부에는 슬라이더(460)가 설치되고, 슬라이더(460)의 네 코너에, 가이드 기둥(403)과 결합하여 가이드 기둥(403)의 축방향에 슬라이더(460)가 자유롭게 슬라이딩하는 슬라이딩 구멍이 각각 형성되어 있다.

지지판(402)의 상면에는 예를 들면 2개 또는 4개 등 복수개의 설치대(461)가 설치되어 있고, 각 설치대(461)에는 감속기(416)를 개재하여(상기 감속기(416)는 생략하여도 좋다) 인코더를 내장한 고속 이송용 서보 모터(409)가 설치되어 있다.

이하에 설명하는 상기 복수개의 설치대(461)에 설치된 각 고속 이송용 서보 모터(409)에 관련하는 구성·구성부품은 완전히 동일한 것이기 때문에, 그 1개에 관해서 설명하기로 한다.

슬라이더(460)의 상면에 설치된 설치대(461)를 관통한 고속 이송용 서보 모터(409)의 출력축(462)은 볼 나사축(463; 제 3 나사축)의 선단부에 커플링(464)을 개재하여 연결되어 있다. 지지판(402)에 형성된 구멍(465)에는 베어링 홀더(466)를 통해서 볼 나사축(463)에 끼워진 베어링(467)이 설치되고, 고속 이송용 서보 모터(409)에 의해서 구동되는 볼 나사축(463)이 회전 자유롭게 지지판(402)에 설치되어 있다.

지지판(402)에는 로크 기구(468)가 설치되어 있다. 이 로크 기구(468)는 도 3에 도시하는 로크 기구와 같은 구조를 하고 있고, 볼 나사축(463)에 고정된 톱니바퀴(439)와 상기 톱니바퀴(439)와 맞물리는 톱니바퀴 부재(441)를 갖는 솔레노이드(440)로 구성되어 있다. 이 로크 기구(468)가 작동하면, 톱니바퀴 부재(441)가 톱니바퀴(439)의 이와 맞물리게 되고, 볼 나사축(463)이 지지판(402)에 고정되어, 볼 나사축(463)과 지지판(402)이 일체화되어, 볼 나사축(463)이 회전할 수 없게 된다.

슬라이더(460)의 상면에는 내부가 중공(469)인 지지체(470)가 고착되어 있다. 이 지지체(470)의 중공(469)에는 슬라이더(460)에 설치된 구멍(472)과 함께 중앙에 볼 나사축(463)을 자유롭게 회전시킬 수 있는 구멍(473)을 갖고, 상하 2개의 스러스트 하중용 베어링(474, 475)으로 볼 나사축(463)을 중심축으로 하여, 회전 자유롭게 설치된 웜 휠(476)과, 웜 휠(476)에 맞물리는 웜(477)이 고정된 인코더 내장의 가압용 서보 모터(478)가 설치되어 있다. 웜 휠(476)의 상부에는 볼 나사축(463)과 나사 결합하는, 내부에 볼과 너트 부재를 구비한 볼 나사 기구(479)가 회전이 자유롭게 지지체(470)의 천장부로 돌출되는 형태로 고정되어 있다.

가압용 서보 모터(478)가 정지하고 있으면, 가압용 서보 모터(478)의 출력축에 고정된 웜(477)과 웜 휠(476)의 맞물림으로, 상기 웜 휠(476)의 상부에 고정된 볼 나사 기구(479)는 슬라이더(460)와 일체화되기 때문에, 고속 이송용 서보 모터(409)의 정회전·역회전에 의해 볼 나사축(463)이 구동되어, 볼 나사축(463)에 나사 결합되어 있는 볼 나사 기구(479), 웜 휠(476), 2개의 베어링(474, 475), 지지체(470) 등으로 구성되는 연결기구(471; 제 3 연결기구)를 통해서 슬라이더(460)가 상승 또는 강하하고, 고속 이송용 서보 모터(409)의 회전 제어로 슬라이더(460)를 왕복운동시킬 수 있다.

또한, 로크 기구(468)가 작동하여, 볼 나사축(463)이 지지판(402)과 일체화된 상태하에서, 가압용 서보 모터(478)가 정회전·역회전하면, 웜 휠(476)과 볼 나사 기구(479)로 구성되는 회전부가 정지 상태에 있는 볼 나사축(463)을 통해서 회전하여, 슬라이더(460)를 상승 또는 강하시킨다. 즉 가압용 서보 모터(478)의 회전 제어로 슬라이더(460)를 왕복운동시킬 수 있다.

고속 이송용 서보 모터(409)의 정지후 로크 기구(468)를 로크하여 볼 나사축(463)을 지지판(402)에 고정시키는 것은 상형(407)이 하형(420)에 배치된 피가공물(422)을 프레스할 때 생기는 반력으로, 슬라이더(460)를 상향으로 이동시키려고 하는 작동에 의해 볼 나사축(463)을 회전시키려고 하지만, 상기한 설명의 볼 나사축(463)과 지지판(402)의 일체화에 의해, 볼 나사축(463)은 그 회전이 저지되기 때문에, 슬라이더(460)는 상향으로 이동하지 않고, 슬라이더(460)의 상향으로의 이동을 저지시키기 때문이다. 즉 상형(407)은 피가공물(422)에 소정의 프레스 하중을 부여할 수 있다.

도시는 생략되어 있지만, 슬라이더(460)의 하단면에는 상형(407; 도 24 참조)이 설치되고, 또한 베이스(401; 도 24 참조)에는 이 상형(407)에 대응하는 위치에 하형(420; 도 24 참조)이 설치되어 있다. 그리고 베이스(401)와 지지판(402)의 사이에, 슬라이더(460)의 위치를 검출하는 펄스 스케일(421)이 4개의 가이드 기둥(403)에 따라 각각 설치되어, 상형(407)과 하형(420)에 배치된 피가공물(422; 도 24 참조)의 접촉 위치를 검출하는 동시에, 상형(407)의 상한 대기 위치 및 하한 강하 위치를 검출하도록 되어 있다.

각 고속 이송용 서보 모터(409) 및 가압용 서보 모터(478)의 각 회전을 제어하고, 그리고 볼 나사축(463)을 지지판(402)에 고정시키거나 또는 그 해제시키는 로크 기구(468)를 제어하는 제어 장치(480; 제 2 제어 장치)는 미리 각종의 설정치가 입력되도록 되어 있는 것 외에, 슬라이더(460)의 위치 검출을 하기 위한, 즉 상형(407)의 위치 검출을 하기 위한 펄스 스케일(421)이 검출하는 위치 신호를 받아들인다. 그리고 상기 제어 장치(480)는 상한 대기 위치에 있는 상형(407)이 하형(420)에 배치된 피가공물(422)과 접촉하기 직전의 시점까지는 고속 이송용 서보 모터(409)에 의한 볼 나사축(463)의 회전 및 필요에 따라서 가압용 서보 모터(478)에 의한 연결기구(471)의 상기 회전부의 회전을 통해서 상형(407)을 급속하게 강하시킨다. 고속 이송용 서보 모터(409)의 정지후에 즉시 로크 기구(468)를 로크시켜 지지판(402)과 볼 나사축(463)을 고정시키고, 상형(407)이 피가공물(422)과 접촉한 시점 또는 접촉하기 직전의 시점부터 상형(407)이 미리 정해진 하한 강하 위치(도 24의 상형(407)의 상상선 위치(407))까지 강하하는 시점까지는 상형(407)의 강하를, 지지판(402)과 볼 나사축(463)의 고정하에서 연결기구(471)의 회전부의 회전에 의한 슬라이더(460)를 통해서 상기한 급속 강하 속도에 비교하여 감속시켜 강하한다. 이 경우 제어 장치(480)는 지지판(402)과 볼 나사축(463)의 고정하에서 가압용 서보 모터(478)를 토크 부가 모드로 하여, 상형(407)이 하형(420)에 배치된 피가공물(422)을 가압하여, 피가공물(422)을 소정의 형상으로 프레스 가공을 하도록 한다. 그리고 상형(407)이 하한 강하 위치에 도달한 후에는 로크 기구(468)의 로크를 해제하여, 지지판(402)과 볼 나사축(463)의 고정 개방하에서 고속 이송용 서보 모터(409)와 가압용 서보 모터(478)의 양쪽을 사용하여 슬라이더(460)를 통해서 상형(407)을 본래의 상한 대기 위치까지 급속하게 상승시키는 제어를 행하게 하도록 되어 있다.

또, 볼 나사 기구(479)는 도 29에서 설명한 차동 기구 장착 볼 나사 기구(419)의 볼 베어링 위치 조정수단을 구비하지 않은 구조이기 때문에, 그 설명은 생략하였다. 이 볼 베어링 위치 조정수단을 구비하지 않은 구조의 볼 나사 기구(479)를 사용한 것은, 로크 기구(468)를 로크시켜 지지판(402)과 볼 나사축(463)을 고정시킨 아래에서, 가압용 서보 모터(478)의 회전으로 웜 휠(476)을 약간 회전시켜, 볼 나사축(463)과 볼 나사 기구(479)의 맞물림 위치관계를 바꿀 수 있기 때문이다. 볼 나사 기구(479) 대신에, 도 29에서 설명한 볼 베어링 위치 조정수단을 구비한 차동 기구 장착 볼 나사 기구(419)와 같은 기능을 구비한 것을 사용할 수 있는 것도 물론이다. 이것에 관해서는 뒤의 도 31에서 설명한다.

도 31은 전동 프레스 가공기의 상형의 이동 기구부의 다른 실시예의 확대 설명도이다.

도 31에 있어서, 도 30과 같은 것은 동일한 부호가 부가되어, 기본적으로 도 30과 같은 구성으로 되어 있고, 도 30의 것과 다른 것은 도 29에서 설명한 차동 기구 장착 볼 나사 기구(419)가 볼 나사 기구(479)와 볼 베어링 위치 조정수단(481)으로 분리되어, 볼 베어링 위치 조정수단(481)이 슬라이더(460)와 베이스반(482)의 사이에 설치되어 있는 점과, 볼 나사 기구(479)의 너트 부재(도 29의 너트 부재(451) 참조)의 내부 구조의 점이다.

도 31의 볼 나사 기구(479)의 너트 부재의 내부 구조는 도 31에 도시하는 바와 같이, 볼 나사축(463)의 볼 홈에 배치된 볼은 볼 나사축(463)이나 볼 나사 기구(479)의 회전에 의해서 그 아래 쪽의 볼 홈으로부터 위쪽의 볼 홈으로 순환되도록 되어 있고, 이 볼의 순환에 의해 상기 볼의 국부적인 집중적인 마모에 대한 회피가 행하여진다.

또한, 볼 베어링 위치 조정수단(481)이 슬라이더(460)와 베이스반(482)의 사이에 설치되어 있기 때문에, 나사부(457)를 회전시킴으로써, 차동 부재(453)가 도면좌우방향으로 이동한다. 따라서 지지체(470)를 설치하고 있는 베이스반(482)을 통해서 볼 나사 기구(479)의 너트 부재가 수직 방향으로 미소한 거리를 이동한다. 이것에 의해 프레스 가공의 하중시에 볼 나사 기구(479)의 너트 부재에 있어서의 볼 홈은 볼 나사축(463)의 볼 홈에 배치된 볼과의 접촉 위치가 변화하여, 즉 프레스 가공의 하중시에 있어서의 볼 나사 기구(479)의 너트 부재에 있어서의 볼 홈이 볼에 접촉하는 위치가 변하여, 매회매회 동일한 위치에 볼이 접촉하는 도 30의 것과 비교하여, 볼 나사 기구(479)의 너트 부재의 내구성이 확보된다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 더욱 다른 실시예에 관해서 설명한다. 도 32에 본 발명의 실시예에 의한 프레스 장치를 요부 단면 정면도로 도시하고 있다. 도면에서, 베이스(510)가 상면상에 고정되어 있고, 베이스(510)에 수직으로 세워진 가이드 기둥(520)에 의해서 지지판(530)이 유지되어 있다. 베이스(510)와 지지판(530)의 사이에 가이드 기둥(520)에 따라 왕복이동할 수 있는 슬라이더(540)가 설치되어 있고, 슬라이더(540)와 베이스(510) 사이에 성형공간이 있다. 이 성형공간에서는 베이스상에 성형용 고정 금형(하형)이, 슬라이더의 하면에 고정 금형에 대응하는 가동금형(상형)이 설치되어 있고, 이들 양 금형의 사이에 예를 들면 피성형판을 넣어 성형하도록 되어 있다.

슬라이더(540)는 지지판에 설치된 구동모터(550; 고속 이송용 서보 모터)에 의해서 지지판(530)에 대하여 구동시킬 수 있는 왕복 구동 수단에 의해서, 베이스(510)와 지지판(530)의 사이에서 가이드 기둥(520)에 따라 왕복운동된다. 크랭크축(551)이 지지판(530)상에 세워진 1쌍의 지지 부재(535, 535) 사이에 베어링을 통해서 회전 가능하게 설치되고, 크랭크축(551)은 연접봉(552)을 통해서 지지판(530)을 관통하여 설치된 타일(553)과 접속하고 있다. 구동모터(550)는 한쪽의 지지 부재(535)에 설치되어 있고, 그 회전이 감속기를 통해서 크랭크축(551)에 전달되도록 되어 있다. 타일(553)의 하단부에는 제 1 나사(554; 제 1 나사는 본 실시예에서는 수나사이기 때문에, 이하 「수나사」라고 부름)가 설치되어 있다. 그 나사(554)와 나사 결합하고 있는 제 2 나사(561; 제 2 나사는 본 실시예에서는 암나사이기 때문에, 이하 「암나사」라고 부름)를 내주면에 가진 대톱니바퀴(562)가 슬라이더(540) 내에 베어링에 의해서 회전 가능하게 유지되어 있다. 대톱니바퀴(562)는 슬라이더(540)에 대하여 그 중심축의 주위로만 회전하고, 그 축 방향으로는 움직이지 않기 때문에, 구동모터(550)에 의해서 크랭크축(551)이 회전하였을 때에 슬라이더(540)는 가이드 기둥(520)에 따라 왕복운동한다.

슬라이더(540) 내에는 암나사(561)를 가진 대톱니바퀴(562)와 결합하고 있는 다른 톱니바퀴(563; 「소톱니바퀴」라고 함)가 베어링으로 지지되어, 회전 가능하게 설치되어 있다. 그 소톱니바퀴(563)는 상기 대톱니바퀴(562)보다도 이 수를 적게 하여, 소톱니바퀴(563)의 회전이 대톱니바퀴(562)에 감속하여 전달되도록 되어 있는 것이 바람직하다.

지지판(530)에는 상기 크랭크축(551)을 회전시키기 위한 구동모터(550)와는 별도로 구동모터(570; 가압용 서보 모터)가 설치되어 있고, 그 구동모터(570)의 구동축에 설치된 소톱니바퀴(572)를 회전시킨다. 지지판(530)에는 이 소톱니바퀴(572)와 결합하고 있는 대톱니바퀴(573)가 회전이 자유롭게 설치되어 있다. 구동모터(570)의 회전이 소톱니바퀴(572)로부터 대톱니바퀴(573)로 감속되어 전달된다. 이 대톱니바퀴(573)는 슬라이더(540)에 설치된 소톱니바퀴(563)와 동축에 위치하고 있고, 이들 톱니바퀴의 사이에 걸쳐진 회전축(580)에 의해서 대톱니바퀴(573)로부터 슬라이더(540)의 소톱니바퀴(563)로 회전이 전달되도록 되어 있다. 이와 같이 구동모터(570)와 슬라이더(540)에 설치된 대톱니바퀴(562)와의 사이 또는 슬라이더(540)에 설치하고 있는 암나사(561)와의 사이에 회전 전달 기구가 구성되어 있다.

슬라이더(540)에 설치된 소톱니바퀴(563)는 상기 회전축(580)에 고정되어 있고, 소톱니바퀴(563)가 회전축(580)과 함께 회전하도록 되어 있다. 하지만, 지지판(530)에 설치되어 있는 대톱니바퀴(573)에 대하여 회전축(580)은 스플라인 또는 슬라이딩 키(sliding key) 등으로 설치되어 있고, 회전축(580)은 대톱니바퀴(573)와 함께 회전은 하지만, 축 방향에는 대톱니바퀴(573)에 대하여 자유롭게 이동할 수 있도록 되어 있다. 슬라이더(540)는 크랭크축(551)의 회전 또는 슬라이더에 설치한 대톱니바퀴(562)의 회전에 의해서 베이스(510)와 지지판(530)의 사이에서 상하로 움직이기 때문에, 그 움직임에 따라 슬라이더(540)에 설치한 소톱니바퀴(563)와 지지판(530)에 설치되어 있는 대톱니바퀴(573)의 간격이 변화한다. 지지판(530)에 설치한 대톱니바퀴(573)와 회전축(580) 사이는 축 방향으로 자유롭게 이동 할 수 있기 때문에, 슬라이더(540)가 지지판(530)에 대하여 상하 동작을 하여도 구동모터(570)의 회전을 슬라이더(540)의 소톱니바퀴(563)에 전달할 수 있다.

지지판(530)에 설치된 구동모터(570)의 회전에 의해서 그 소톱니바퀴(572)가 회전하고, 그 회전이 회전축(580)을 통해서 슬라이더(540)에 설치된 대톱니바퀴(562)에 전달된다. 대톱니바퀴(562)의 회전에 의해서, 그 대톱니바퀴의 내주에 부착된 암나사(561)가 타일(553)에 대하여 상하 동작하고, 슬라이더(540)가 상하 동작한다. 구동모터(570)와 슬라이더(540)의 대톱니바퀴(562) 사이에서는 큰 감속비로 되어 있기 때문에, 구동모터(570)의 회전이 대폭으로 감속되어 슬라이더(540)의 상하 동작이 된다. 이 때문에 슬라이더를 상하로 움직이는 힘은 그 감속비의 역수배로 증대되어 워크(work)에 대한 가압력을 대폭으로 증대시킬 수 있다. 그 결과 구동모터(가압용 서보 모터)를 소용량의 것으로 할 수 있다.

도시하지 않은 구동 제어 장치로부터 구동모터(550)에 소정의 구동 신호를 공급하여 크랭크축(551)을 회전시키면 슬라이더(540)는 도 33에 도시하는 초기 높이(H0; 상지점)에서 정점가공 높이(H)의 근방의 높이(H1(하지점))까지 강하한다. 이 위치에서, 구동모터(550)에 소정의 구동 신호를 공급하여 작동시켜, 슬라이더(540)의 대톱니바퀴(562)를 타일(553)에 대하여 회전시키면, 슬라이더(540)가 높이(H1)로부터 정점가공 높이(H)까지 강하하여 워크에 접촉한다. 이것에 의해, 금형을 통해서 미리 설정된 가압력으로 워크에 대한 정점가공이 행하여진다.

강하 종료후 우선 구동모터(570)를 역회전시켜 슬라이더(540)를 정점가공 높이(H)에서 높이(H1)까지 상승시키고, 구동모터(550)의 회전에 의해서 슬라이더 (540)를 상지점까지 상승시킨다. 또는, 우선 구동모터(550)를 회전시켜 슬라이더(540)를 도 33의 점선과 같이 움직일 수도 있다.

가공시에 슬라이더(540)를 높이(H1)에서 정점가공 높이(H)까지 강하시키고, 강하 종료후 슬라이더(540)를 정점가공 높이(H)에서 높이(H1)까지 상승시키기 위해서 구동모터(570)를 소정의 회수 또는 소정의 각도 회전시킨다. 구동모터(570)의 회전을 확실하게 제어하기 위해서는 구동모터(570)에 로터리(rotary) 인코더(571)를 설치하여 두고, 그 회전수 또는 회전각도를 측정하면서 그 회전량을 제어하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서는 왕복 구동장치로서 크랭크축의 회전에 의해서 슬라이더를 상하로 이동시킨 구성으로 하였지만, 크랭크축 대신에, 토글(toggle)기구 등을 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 프레스 장치에서는 제 1 모터와 제 2 모터의 세트에 대하여 1개만 설치되는 위치 검출기로부터의 신호를 이용하면서, 고속 이송용 서보 모터(제 1 모터)와 가압용 서보 모터(제 2 모터)를 제어할 수 있다.

또한 고정된 지지판에 슬라이더의 가공 스트로크를 바꾸는 차동 기구가 설치되어 있는 구조를 구비하고, 그 다음, 슬라이더를 상하 동작의 왕복운동시키는데 있어서도, 적어도 피가공물의 프레스 성형 가공 완료후부터 강하전의 본래의 위치로 복귀할 때까지의 가압자의 상승시에는 제 1 모터와 제 2 모터의 슬라이더를 구동하는 2개의 모터를 병렬적으로 구동하는 형태로 협조 구동시켜, 슬라이더를 상하 동작의 왕복운동시키는 제어를 하도록 하였기 때문에, 그리고 제 2 모터를 지지판에 배치한 프레스 장치에서는 슬라이더의 경량화에 의한 슬라이더의 관성을 작아지도록 하였기 때문에, 슬라이더의 상하 동작을 준민하게 제어할 수 있고, 프레스 가공의 1사이클에 요하는 시간이 단축화되어, 고효율의 프레스 장치가 된다.

Claims (15)

1. 베이스와,

   상기 베이스에 세워진 복수의 가이드 기둥을 통해서 베이스에 대해 평행하게 보유되어 있는 지지판과,

   상기 가이드 기둥을 슬라이딩하여 베이스와 지지판 사이에서 상하 동작할 수 있는 슬라이더와,

   상기 지지판에 설치되어 상기 슬라이더를 상하로 고속 이송하는 고속 이송용 제 1 모터, 및

   상기 슬라이더를 상하로 이동시켜 피가공물을 프레스 가공하는 가압용 제 2 모터를 갖는 프레스 장치로서,

   상기 제 1 모터의 회전축에 설치되어 있는 동시에 제 1 모터의 회전에 의해 슬라이더를 베이스에 대하여 구동시키는 나사축과;

   상기 나사축에 설치된 볼 나사부와 나사 결합하는 볼 나사 너트와;

   상기 나사축과 지지판을 일체화하는 로크 장치와;

   입력축을 구비하여, 로크 장치로 상기 나사축과 지지판이 고정되어 있을 때, 상기 입력축으로부터 입력된 회전 토크로 나사축에 대하여 볼 나사 너트를 정(正) 역회전 가능하게 구성되고, 또한 볼 나사 너트를 슬라이더에 고정 가능하게 구성되어 이루어지는 슬라이더 이동 기구와;

   상기 입력축을 통해서 슬라이더 이동 기구에 회전 토크를 부여하는 정전(正轉)·역전(逆轉) 가능한 상기 제 2 모터; 및

   상기 제 1 모터와 제 2 모터 세트에 대해 설치되는 위치 검출기로서, 슬라이더의 위치를 검출하는 위치 검출기를 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위치 검출기의 위치 검출신호에 기초하여, 제 1 모터와, 제 2 모터와, 로크 장치에 대해 각각의 제어신호를 부여하고,

   슬라이더의 하면에 설치된 가압자가 베이스에 배치된 피가공물에 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점까지의 슬라이더의 강하와,

   프레스 성형 가공 시의 강하와,

   강하전의 본래의 위치까지의 상승과,

   로크 장치의 로크 작동 및 그 개방을 제어시키고,

   슬라이더의 하면에 설치된 가압자로, 피가공물을 프레스 가공시키도록 제어하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어 장치가, 프레스 가공의 1사이클에 있어서, 적어도 피가공물의 프레스 성형 가공 완료후부터 강하전의 본래의 위치까지 복귀하는 가압자의 상승시, 제 1 모터와 제 2 모터를 병렬 구동하는 협조 구동시키고, 슬라이더를 상하 동작시키는 제어를 하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 모터가 슬라이더에 설치되고, 제 2 모터의 회전축과 슬라이더 이동 기구의 상기 입력축이 결합되는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 모터가 지지판에 설치되고, 또한 제 2 모터와 슬라이더 이동 기구 사이에, 상기 제 2 모터의 회전축의 방향을 슬라이더 이동 기구의 상기 입력축과 동일 방향으로 축 변환하는 축 변환 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 슬라이더 이동 기구가, 천정판 및 바닥판을 갖고, 천정판 및 바닥판의 중앙부에 구멍부가 형성되어 슬라이더에 고착된 지지틀을 구비하는 동시에, 지지틀 내에는 천정판 및 바닥판에 각각 고착된 2개의 스러스트 베어링, 상기 2개의 스러스트 베어링으로 끼워짐과 동시에 중앙부에 볼 나사부를 자유롭게 회전시켜 상하 동작시킬 수 있는 통과 구멍을 갖고 또한 상부와 하부에 각각 원통형 축심부가 형성된 부분의 볼 나사 너트에 고착되어 상기 구멍부에 끼워 넣어 이루어지는 웜 휠, 웜 휠과 맞물리는 웜 기어, 및 웜 기어를 고착하고 있는 입력축을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 제 1 모터와 제 2 모터의 세트가, 상기 슬라이더를 상하 동작하기 위해서, 복수 세트 설치되고,

   상기 복수 세트 각각은 서로 독립하여 구동제어되고, 상기 슬라이더를 협조하여 상하 동작하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 구동원에 의한 구동에 의해서 나사축을 지지판에 대하여 상하 이동시키는 차동 기구를 구비하고,

   상기 차동 기구는,

   제 1 나사를 외면에 가지는 동시에 상기 나사축을 회전 자유롭게 보유하고 있는 통과 구멍을 상기 제 1 나사와 동축에 가지고 있는 차동원통과,

   지지판에 설치되어 있는 동시에 차동원통의 상기 제 1 나사를 나사 결합시켜 차동원통을 보유하고 있는 제 2 나사와,

   지지판에 설치되어 있어, 차동원통을 지지판 및 나사축에 대하여 회전시키는 구동원을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 차동 기구는 상기 차동원통과 일체로 된 기어와, 구동원의 회전축에 설치된 웜 기어와, 그 웜 기어와 차동원통의 기어 사이에서 동력을 전달시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 차동 기구는, 슬라이더의 이동방향과 교차하는 면으로 분할되어 형성되어 이루어지는 가동체로 구성되고,

    상기 가동체는 상기 슬라이더의 이동방향에 대향하는 제 1 가동체와 제 2 가동체를 구비하는 동시에, 제 1 가동체와 제 2 가동체 사이에 설치되어 삽입방향 혹은 추출방향으로 구동되는 쐐기형의 경사면을 갖는 차동 부재를 구비하여 이루어지고,

    또한, 상기 차동 부재를 상기 삽입방향 혹은 추출방향으로 구동하는 동력전달수단을 갖는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 프레스 장치는,

    베이스와 지지판과 복수의 가이드 기둥으로 형성된 틀과,

    하단면에 상형이 설치되는 동시에 가이드 기둥을 자유롭게 슬라이딩하는 슬라이더와,

    좌측 방향 또는 우측 방향의 어느 한쪽의 나사산의 상측 수나사부와 그 나머지의 다른쪽의 나사산의 하측 수나사부를 갖는 나사축을 통해서, 지지판에 설치된 고속 이송용 모터의 회전으로 슬라이더를 상하 동작시키는 하측 수나사부와 결합하는 연결 기구와,

    나사축의 상측 수나사부와 나사 결합하여, 지지판에 회전 자유롭게 피벗 지지된 나사 기구와,

    나사 기구에 고착된 웜 휠과,

    상기 웜 휠과 맞물리는 웜을 구비하는 동시에, 상측 수나사부와 나사 결합한 나사 기구를 회전시킴으로써 나사축을 상하 동작시키는 지지판에 설치된 가압용 모터와,

    상형에 대응하는 위치에 베이스에 설치된 하형과,

    상형의 위치를 검출하는 위치 검출기와,

    위치 검출기가 검출하는 위치 신호를 기초로, 상형이 하형에 배치된 피가공물과 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점까지는, 적어도 고속 이송용 모터의 회전을 통해서 상형을 급속하게 강하시키고, 상형이 피가공물과 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점에서 상형이 미리 정해진 하한 강하 위치까지 강하할 때까지는 가압용 모터의 회전에 의한 토크 부가 모드로 상형을 강하·가압시키는 제어를 하고, 상형이 하한 강하 위치에 도달한 후에는 고속 이송용 모터 및 가압용 모터의 회전을 통해서 상형을 급속하게 상승시키는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 프레스 장치는,

    베이스와 지지판과 복수의 가이드 기둥으로 형성된 틀과,

    하단면에 상형이 설치되는 동시에 가이드 기둥을 자유롭게 슬라이딩하는 슬라이더와,

    좌측 방향 또는 우측 방향의 어느 한쪽의 나사산의 상측 수나사부와 그 나머지의 다른쪽의 나사산의 하측 수나사부를 갖는 나사축을 통해서, 지지판에 설치된 고속 이송용 모터의 회전으로 슬라이더를 상하 동작시키는 하측 수나사부와 나사 결합하는 연결 기구와,

    나사축의 상측 수나사부와 나사 결합하여, 지지판에 회전 자유롭게 피벗 지지된 나사 기구와,

    나사 기구에 고착된 웜 휠과,

    상기 웜 휠과 맞물리는 웜을 구비하는 동시에, 상측 수나사부와 나사 결합한 나사 기구를 회전시킴으로써 나사축을 상하 동작시키는 지지판에 설치된 가압용 모터와,

    나사축의 회전을 저지하는 로크 기구와,

    상형에 대응하는 위치에 베이스에 설치된 하형과,

    상형의 위치를 검출하는 위치 검출기와,

    위치 검출기가 검출하는 위치 신호를 기초로, 상형이 하형에 배치된 피가공물과 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점까지는 적어도 고속 이송용 모터의 회전을 통해서 상형을 급속하게 강하시키고, 상형이 피가공물과 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점에서 상형이 미리 정해진 하한 강하 위치까지 강하할 때까지는 가압용 모터의 회전에 의한 토크 부가 모드로 상형을 강하·가압시키는 동시에, 상형이 하형에 배치된 피가공물과 접촉하기 직전까지는 나사축의 회전을 저지하는 로크 기구를 작동시키는 제어를 하고, 상형이 하한 강하 위치에 도달한 후에는 로크 기구의 해제하에서 고속 이송용 모터 및 가압용 모터의 회전을 통해서 상형을 급속하게 상승시키는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 프레스 장치는,

    베이스와 지지판과 복수의 가이드 기둥으로 형성된 틀과,

    하단면에 상형이 설치되는 동시에 가이드 기둥을 자유롭게 슬라이딩하는 제 1 슬라이더와,

    지지판과 제 1 슬라이더의 사이에 설치되어 가이드 기둥을 자유롭게 슬라이딩하는 제 2 슬라이더와,

    지지판에 설치된 제 1 모터에 의해서 정회전·역회전 구동되는 고속 이송용 제 1 나사축을 통해서, 제 2 슬라이더를 상하 동작시키는 제 1 연결기구와,

    제 2 슬라이더에 설치된 제 2 모터에 의해서 정회전·역회전 구동되는 제 2 나사축을 통해서, 제 1 슬라이더를 상하 동작시키는 제 2 연결기구와,

    제 2 슬라이더와 제 1 나사축을 고정하는 로크 기구와,

    상형에 대응하는 위치에 베이스에 대응하여 설치된 하형과,

    상형과 하형에 배치된 피가공물과의 접촉 위치를 검출하는 동시에, 상형의 상한 대기 위치 및 하한 강하 위치를 검출하는 위치 검출기와,

    위치 검출기가 검출하는 위치 신호를 기초로, 상형이 하형에 배치된 피가공물과 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점까지는 적어도 제 2 슬라이더를 통해서 상형을 급속하게 강하시키고, 상형이 피가공물과 접촉한 시점 혹은 접촉하기 직전의 시점에서 로크 기구를 통해서 제 2 슬라이더와 제 1 나사축을 고정시키고, 상형이 피가공물과 접촉한 시점 혹은 접촉하기 직전의 시점에서 상형이 미리 정해진 하한 강하 위치까지 강하하는 시점까지는 상형의 강하를 제 1 슬라이더를 통해서 감속하여, 제 2 모터를 토크 부가 모드로 상형이 하형에 배치된 피가공물을 가압하는 제어를 하고, 상형이 하한 강하 위치에 도달한 후에는 제 1 슬라이더 및 제 2 슬라이더를 통해서 상형을 급속하게 상승시키는 제 1 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 프레스 장치는,

    베이스와 지지판과 복수의 가이드 기둥으로 형성된 틀과,

    하단면에 상형이 설치되는 동시에 가이드 기둥을 자유롭게 슬라이딩하는 슬라이더와,

    지지판에 설치된 제 1 모터에 의해서 정회전·역회전 구동되는 나사축을 통해서, 슬라이더를 상하 동작시키는 회전부를 구비한 제 3 연결기구와,

    지지판과 나사축을 고정하는 로크 기구와,

    슬라이더에 설치되어, 제 3 연결기구의 회전부를 정회전·역회전시키는 동시에 제 3 연결기구의 회전부의 정회전·역회전을 통해서 슬라이더를 상하동작시키고, 또한 슬라이더와 제 3 연결기구의 회전부의 고정이 가능한 가압용 제 2 모터와,

    상형에 대응하는 위치에 베이스에 대응하여 설치된 하형과,

    상형과 하형에 배치된 피가공물과의 접촉 위치를 검출하는 동시에, 상형의 상한 대기 위치 및 하한 강하 위치를 검출하는 위치 검출기와,

    위치 검출기가 검출하는 위치 신호를 기초로, 상형이 하형에 배치된 피가공물과 접촉하는 시점 또는 접촉하기 직전의 시점까지는 적어도 제 1 모터에 의한 나사축의 회전을 통해서 상형을 급속하게 강하시키고, 제 1 모터의 정지후 즉시 로크 기구를 통해서 지지판과 나사축을 고정시키고, 상형이 피가공물과 접촉한 시점 혹은 접촉하기 직전의 시점에서 상형이 미리 정해진 하한 강하 위치까지 강하하는 시점까지는 상형의 강하를, 지지판과 나사축과의 고정하에서 제 3 연결기구의 회전에 의한 슬라이더를 통해서 감속하고, 지지판과 나사축의 고정하에서 제 2 모터의 토크 부가 모드로 상형이 하형에 배치된 피가공물을 가압하는 제어를 하고, 상형이 하한 강하 위치에 도달후에는 슬라이더와 나사축과의 고정 개방하에서 슬라이더를 통해서 상형을 급속하게 상승시키는 제 2 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
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