WO2002038366A1

WO2002038366A1 - Presse

Info

Publication number: WO2002038366A1
Application number: PCT/JP2001/009056
Authority: WO
Inventors: Shoji Futamura; Hiromitsu Kaneko
Original assignee: Institute Of Technology Precision Electrical Discharge Work"S
Priority date: 2000-11-07
Filing date: 2001-10-16
Publication date: 2002-05-16
Also published as: CN1241729C; EP1332866A4; JP2002144098A; KR20020091076A; CA2396092C; KR100666843B1; CA2396092A1; CN1394166A; TW544398B; US6679164B2; EP1332866A1; US20020178938A1; HK1051342A1

Description

プレス装置技術分野

本発明は、例えば板金加工等に使用されるプレス装置に関するものであり、特に構造が簡単であり正確な位置制御を要する定点加工が可能であるプレス装置に関するものである。背景技術

従来、プレス加工装置においてワークに当接するラムを駆動する手段としては、流体圧シリンダが広く使用され、就中油圧シリンダが多用されている。この油圧シリンダ駆動によるプレス装置において、定点加工、すなわちラムとテ一ブルとの間隔を一定に保持した状態の加工を行なう場合には、通称「胴突き加工」と称される加工を行なう必要がある。

第 6図は従来の胴突き加工を示す説明図である。第 6図において、 3 1はテーブルであり、このテーブル 3 1に対してプレス装置のラム 3 2が例えば油圧シリンダによって上下動し、ワーク 3 3をプレス加工するように構成されている。この場合、ワーク 3 3を厚さ寸法 tに正確に加工するために、ラム 3 2の下端部には、作動面 3 4から下方に前記厚さ寸法 tに相当する突出部 3 5を突設する上記の構成によりラム 3 2を下方に作動させると、作動面 3 4によりワーク 3 3に所定の加工を行なうことができるが、ラム 3 2の突出部 3 5がテーブル 3 1 に当接することにより、ワーク 3 3の厚さ寸法 tが正確に確保され、寸法のばらつきのない加工を行なうことができ、ワーク 3 3に対する加工精度を向上させることができる。

上記第 6図に示す加工態様においては、定点加工により加工精度を向上させ得る反面において下記のような問題点がある。すなわち、ラム 3 2がワーク 3 3に対して衝撃的に当接することに加えて、ラム 3 2の突出部 3 5がテーブル 3 1に対しても衝突するため、衝突音が発生し、特に単位時間当たりのラム 3 2の作動回数が多い高速加工の場合には騒音が激しくなり、作業環境を害するという問題点がある。

一方、電動プレスによる定点加工も従来から使用されており、上記油圧プレス等による胴突き加工に起因する騷音の発生を防止する点において有利であることが知られている。

第 7図は従来の電動プレスの例を示す要部縦断面図であり、例えば日本国特開平 6— 2 1 8 5 9 1号公報に記載されている。

第 7図において、 4 1は加圧力発生手段であり、テーブル 4 2と一体に形成されたコラム 4 3上に設けられた頭部枠体 4 4内に収容されている。

4 5は筒状本体であり、頭部枠体 4 4内に設けられ、上端に軸受部 4 6を備えている。 4 7はねじ軸であり、軸受部 4 6によりその上端部が支持されて吊下状態に形成されている。

次に 4 8はラム軸であり、中空円筒状に形成され、その上端部に前記ねじ軸 4 7と螺合するナツト体 4 9が固着され、かつ筒状本体 4 5内に上下動可能に設けられている。 5 0は押圧体であり、ラム軸 4 8の下端部に着脱可能に設けられている。なおねじ軸 4 7とナツト体 4 9とはボールねじ係合としてある。

次に 5 1は振れ止めであり、振れ止め 5 1は、頭部枠体 4 4内に設けられた案内部 5 2、案内部 5 2内に上下動可能に設けられた振れ止め杆 5 3、およびラム軸 4 8と振れ止め杆 5 3との下端部に設けられた連結板 5 4によって構成されている。 5 5は駆動モータであり、頭部枠体 4 4内に設けられ、前記ねじ軸 4 7の上端部に設けられたプーリ 5 6およびベルト 5 7を介してねじ軸 4 7を正逆回転可能に形成する。

なお、図示省略した計測手段、中央演算処理装置等によって、押圧体 5 0の初期位置、定位置停止点、駆動モータ 5 5の回転速度、正逆転指示等を行ない得るようになっている。

上記の構成により、駆動モータ 5 5の作動によりベルト 5 7およびプーリ 5 6 を介してねじ軸 4 7を回転させると、上端部にナツト体 4 9が固着されたラム軸 4 8が下降し、二点鎖線で示すような予め設定された位置おょぴ押圧力で押圧体 5 0が被加工物 Wに当接し、所定の加工が行なわれる。

加工終了後、駆動モータ 5 5の逆回転により、ラム軸 4 8およぴ押圧体 5 0が上昇し、初期の位置に復帰する。上記の動作を繰り返すことにより、複数個の被加工物 Wに対して所定の定点加工を逐次行なうことができる。

上記のような電動プレスによれば、騒音を発生することなく定点加工を行ない得るのであるが、従来のものにおいては下記のような問題点がある。すなわち、第 7図における押圧体 5 0の下端面のテーブル 4 2からの高さ寸法 hは、定点加ェであるため常時一定になるように制御されており、この位置において押圧体 5 0を介して被加工物 Wに所定の押圧力を印加する。換言すれば、ねじ軸 4 7とナット体 4 9とには常に同一の相対位置において、上記押圧力に相当する反力が作用する。

一方、上記ねじ軸 4 7とナット体 4 9とは、ラム軸 4 8およぴ押圧体 5 0の位置制御を正確かつ高精度に行なうために、ボールねじ係合としてあり、ボールねじを構成するボールとボール溝とは線接触または点接触で係合している。このため、ボールとポール溝とに同一相対位置において多数回に亘って上記反力が作用すると、ボールおょぴ Zまたはボール溝が局部的に摩耗することとなり、加工精度が低下すると共に寿命が短いという問題点がある。なお上記ねじ軸 4 7とナツト体 4 9とが通常のねじ係合である場合においても、上記の問題点が存在する。上記の問題点を解決するために、本出願人はすでに、平板状に形成された基板と、この基板に一方の端部が直交するように設けられたガイドバーと、このガイドバーの他方の端部にガイドバーと直交するように設けられかつ平板状に形成された支持板と、この支持板に前記ガイドバーと平行にかつ正逆回転可能に支持されたねじ軸と、前記ガイドパーとその軸線方向に移動可能に係合された可動体と、中空円筒状に形成されかつ外周面に差動用おねじを有すると共に前記ねじ軸と螺合するように形成されたナツト部材と、中空筒状に形成されかつ内周面に前記差動用おねじと螺合する差動用めねじを有すると共に前記可動体内において回動可能に形成された差動部材と、前記差動部材に固着されかつウォームと係合するウォームホイールとによって構成する、という内容の発明について日本国出願している（日本国特願平 1 1一 2 3 4 8 3号）。第 4図は改良発明の例を示す要部縦断面正面図、第 5図は第 4図における A— A線要部断面平面図である。

第 4図及ぴ第 5図の両図において、 1は基板であり、例えば長方形の平板状に形成されており、例えばその四隅には円柱状のガイドバー 2が立設される。このガイドバー 2の上端部には、例えば長方形の平板状に形成された支持板 3が、例えば締結部材 4を介して固着されている。

次に 5はねじ軸であり、支持板 3の中央部に軸受部材 6を介しかつ支持板 3を貫通するように正逆回転可能に支持されている。 7は可動体であり、前記ガイドバー 2と、その軸線方向に移動可能に係合されている。 8はナット部材であり、つば部 9を有するナツト部 1 0と中空円筒状に形成された円筒部 1 1とを一体に結合して形成される。なおナツト部 1 0は前記ねじ軸 5とボールねじ係合により螺合させると共に、円筒部 1 1の外周面には差動用おねじ 1 3を設ける。

1 4は差動部材であり、中空円筒状に形成し、內周面に前記差動用おねじ 1 3 と螺合する差動用めねじ 1 5を設ける。 1 6はウォームホイールであり、前記差動部材 1 4に一体に固着され、かつウォーム 1 7と係合するように形成する。 1 8 , 1 9は各々ラジアル軸受およぴスラスト軸受であり、可動体 7内に設けられ、各々差動部材 1 4およびウォームホイール 1 6を支持するものである。

2 0はウォーム軸であり、ウォーム 1 7の中心部に挿通固着されると共に、両端部を可動体 7内に設けられた軸受 2 1 , 2 1によって回転可能に支持される。 2 2， 2 3は各々パルスモータであり、各々前記ねじ軸 5およびウォーム軸 2 0 を回転させ得るように設けられる。 2 4は押圧子であり、前記可動体 7の中央部下面に着脱可能に設けられる。なお、パルスモータ 2 2， 2 3は、図示省略した制御装置を介して所定のパルス印加による制御駆動可能に構成されている。上記の構成により、パルスモータ 2 2に所定のパルス数を印加して作動させると、ねじ軸 5が回転し、ナット部材 8を備えた可動体 7が下降し、押圧子 2 4は初期高さ H。から定点加工高さ Hまで下降し、被加工物 Wに当接する。これにより押圧子 2 4を介して予め設定された押圧力で被加工物 Wに対する定点加工が行なわれる。

加工終了後、パルスモータ 2 2の逆作動により可動体 7が上昇し、押圧子 2 4 は初期高さ H。の位置に復帰する。なお上記 H。， Hの値は、図示省略した計測手段により計測され、かつパルスモータ 2 2との関係においても制御可能に構成されている。

上記の定点加工が予め設定された回数に到達すると、第 4図に示す位置、すなわち押圧子 2 4の初期高さ H。の位置においてパルスモータ 2 2の作動を停止させ、パルスモータ 2 3に予め設定されたパルス数を印加する。これによりパルスモータ 2 3が所定数だけ回転し、ウォーム軸 2 0、ウォーム 1 7およびウォームホイール 1 6を介して差動部材 1 4が所定中心角度だけ回動する。この差動部材 1 4の回動により、ナット部材 8が停止しかつロックされた状態、すなわち停止した差動用おねじ 1 3に対して差動用めねじ 1 5が回動するから、可動体 7が変位する。

可動体 7の変位により、押圧子 2 4の初期高さ H。も当然に変化するから、このままねじ軸 5を回転させると、所定の定点加工が実行できない。このため、次にパルスモータ 2 2に制御された若干のパルス数を印加してねじ軸 5を微小回動させ、前記の可動体 7および押圧子 2 4の変位を相殺し、押圧子 2 4の初期高さ H o を一定に保持する操作を行なう。

上記のねじ軸 5の回動により、ねじ軸 5とナツト部 1 0との相対位置が変化する。すなわちボールねじ係合に形成されたボールとボール溝との相対位置を変化させることができ、定点加工を確保しつつ、ポールおょぴまたはボール溝の局部的摩耗を防止することができる。上記のような補正操作を行なった後、再度前記の定点加工を続行する。 - 上記の改良発明によれば、定点加工を確保し、かつポールねじ係合を構成するポールおよぴ Zまたはポール溝の非所望な局部的摩耗を防止することができるのであるが、若干の問題点があることが判明した。

すなわち、可動体 7の変位を補正し、その非作動時における押圧子 2 4の初期高さ H。を一定に保持するために、可動体 7内に設けた差動部材 1 4を微小回動させるのであるが、この差動部材 1 4の回動手段であるウォーム 1 7およびゥォームホイール 1 6を製作する必要があり、煩雑かつコスト高となる。また差動用おねじ 1 3および差動用めねじ 1 5の製作もまた煩雑でありコスト高となり、装置全体の構造も複雑かつ大型化するという問題点がある。

本発明は、上記従来技術に存在する問題点に鑑みなされたものであり、構造が簡単であり、製作が容易である定点加工用のプレス装置を提供することを目的としている。発明の開示

この目的を解決するために、本発明のプレス装置は、基板と、この基板に一方の端部が直交するように設けられたガイド体と、このガイド体の他方の端部にガィド体と直交するように設けられた支持板と、この支持板に前記ガイド体と平行に支持されたねじ軸と、前記ねじ軸と螺合するナット部材と、可動体とによって構成すると共に、前記可動体をその移動方向と交差する面で分割されかつ対向配置された第 1の可動体と第 2の可動体とによつて形成し、前記第 1の可動体と第 2の可動体とを、前記第 1の可動体および第 2の可動体に対して摺動係合可能に形成した差動部材を介して連結し、かつ前記差動部材を前記可動体の移動方向と直交する方向に移動可能に形成し、前記差動部材の移動により前記第 1の可動体および第 2の可動体を前記可動体の移動方向に沿って相対移動可能に構成されてレ、る。

また、本発明のプレス装置では、第 1の可動体と第 2の可動体との両側面に 1 対のガイドプレートを前記第 1の可動体または第 2の可動体と摺動係合可能に設け、前記第 1の可動体および第 2の可動体の相対移動方向と直交する方向の移動を拘束するように形成することができる。

また、本発明のプレス装置では、基板と支持板とを水平面と平行に、ガイド体の軸線を垂直方向に夫々配設することができる。

また、本発明のプレス装置では、ねじ軸とナット部材とをボールねじ係合とすることができる。

この様な構成により、可動体の移動が円滑となり、かつその位置精度を向上させ得る。

また、本発明のプレス装置では、ねじ軸および/または差動部材をパルスモータによって駆動するように構成することができる。さらに、本発明のプレス装置では、差動部材の移動による可動体の変位をねじ軸とナツト部材との相対回動によって相殺し、可動体の非作動時における基板と可動体との間隔を一定に保持するように構成することができる。

このように構成される本発明のプレス装置は、パルスモータに所定のパルス数を印加して作動させると、ねじ軸が回転し、第 1の可動体、第 2の可動体およびこれらを違結する差動部材等からなる可動体が下降し、可動体の押圧子は初期高さ H。から定点加工高さ Hまで下降し、被加工物に対して定点加工が行われ、加ェ終了後、パルスモータの逆作動により可動体が上昇し、の押圧子押圧子は初期高さ H。の位置に復帰する。

上記の定点加工が予め設定された回数に到達した場合、または定点加工の都度、前記押圧子の初期高さ H。の位置においてパルスモータの作動を停止させ、差動部材を水平方向に微小移動させることにより第 1の可動体と第 2の可動体とが上下方向に相対移動し、可動体の位置が変位する。この変位を相殺するための補正操作が行われ、前記押圧子の初期高さ H。が一定に保持される。

上記の捕正に伴うねじ軸の回動により、ねじ軸とナツト部材との相対位置が変化する。すなわちボールねじ係合に形成されたボールとボール溝との相対位置が変化し、定点加工を確保しつつ、ボールおよび/またはボール溝の局部的摩耗を防止することができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明の実施の形態を示す要部縦断面正面図である。

第 2図は、第 1図における差動部材およびその近傍を示す要部拡大正面図である。

第 3図は、第 2図における B— B線断面図である。

第 4図は、改良発明の例を示す要部縦断面正面図である。

第 5図は、第 4図における A— A線要部断面平面図である。

第 6図は、従来の胴突き加工を示す説明図である。

第 7図は、従来の電動プレスの例を示す要部縦断面図である。発明を実施するための最良の形態

第 1図は本発明の実施の形態を示す要部縦断面正面図であり、同一部分は前記第 4図および第 5図と同一の参照符号で示されている。

第 1図において、 2 5はスライドプレートであり、ガイド体（ガイドバーと記す） 2と摺動係合し、上下動可能に設けられ、下部に押圧子 2 4を固着する。 2 6はテーブルであり、基板 1上に設けられ、被加工物 Wが载置されるものである次に可動体 7は、この可動体 7の移動方向（第 1図においては上下方向）と交差する面、例えば水平面で分割され、かつ対向配置された第 1の可動体 7 1と第 2の可動体 7 2とによって形成される。なお第 1の可動体 7 1はナツト部材 8と、第 2の可動体 7 2はスライドプレート 2 5と固着されている。 2 7は差動部材であり、後述するように楔状に形成すると共に、前記第 1の可動体 7 1と第 2の可動体 7 2を連結すると共に、後述するような作用を有するものである。

2 8はパルスモータであり、スライドプレート 2 5上に支持部材 2 9を介して設けられ、前記差動部材 2 7を前記可動体 7の移動方向と直交する方向（第 1図においては左右方向）に駆動するためのものである。すなわち、パルスモータ 2 8の主軸にはねじ軸 3 0が連結されると共に、このねじ軸 3 0は前記差動部材 2 7內に設けられたナット部材（図示せず）と螺合するように形成されている。 3 6はガイドプレートであり、例えば第 1の可動体 7 1と第 2の可動体 7 2の両側面に 1対設けられ、その下端部は第 2の可動体 7 2に固着され、上端部の近傍は第 1の可動体 7 1と摺動係合可能に形成されている。

第 2図は第 1図における差動部材 2 7およびその近傍を示す要部拡大正面図、第 3図は第 2図における B— B線断面図であり、同一部分は前記第 1図と同一の参照符号で示されている。

第 2図および第 3図において、差動部材 2 7は、横断面を例えば I形に、かつ長手方向に斜面部 3 7を有するように形成する。

そして差動部材 2 7の側面部に一体に形成された突条 3 8が、第 1の可動体 7 1およぴ第 2の可動体 7 2内に設けられ凹溝 3 9と摺動係合可能に形成する。なお差動部材 2 7の上面を形成する斜面部 3 7は、第 1の可動体 7 1内に設けられ、かつ斜面部 3 7と同一の傾斜角度に形成された斜面部 4 0と搢動係合すると共に、差動部材 2 7の底面部 5 8は第 2の可動体 7 2内に設けられた水平の支持面 5 9と摺動係合する。また第 2の可動体 7 2に取付部材 6 0を介して設けられたガイドブレート 3 6の上半部は、第 1の可動体 7 1の側面に設けられたガイド溝 6 1と摺動係合する。

上記の構成により、第 1図においてパルスモータ 2 2に所定のパルス数を印加して作動させると、ねじ軸 5が回転し、第 1の可動体 7 1、第 2の可動体 7 2お

I

よびこれらを連結する差動部材 2 7等からなる可動体 7が下降し、前記第 4図に示すものと同様な押圧子 2 4は初期高さ H。から定点加工高さ Hまで下降し、被加工物 Wに対して定点加工が行われ、加工終了後、パルスモータ 2 2の逆作動により可動体 7が上昇し、押圧子 2 4は初期高さ H。の位置に復帰する。なお、上記 H。、 Hの値の計測およびパルスモータ 2 2の制御については、前記第 1図に示すものと同様である。

上記の定点加工が予め設定された回数に到達した場合、または定点加工の都度、押圧子 2 4の初期高さ H。の位置においてパルスモータ 2 2の作動を停止させ、パルスモータ 2 8に予め設定されたパルス数を印加する。これによりパルスモータ 2 8が所定数だけ回転し、ねじ軸 3 0を介して差動部材 2 7が水平方向に微小移動する。この差動部材 2 7の移動により第 1の可動体 7 1と第 2の可動体 7 2とが上下方向に相対移動し、可動体 7の位置が変位する。この変位を相殺するための補正操作は、前記第 1図に示すものと同様に、パルスモータ 2 2に対する若干のパルス数の印加によって行い、押圧子 2 4の初期高さ H。を一定に保持する。

上記の補正に伴うねじ軸 5の回動により、ねじ軸 5とナツト部材 8との相対位置が変化し、ポールねじ係合に形成されたボールとボール溝との相対位置を変化させることができるから、定点加工を確保しつつ、ボールおよび Zまたはボール溝の局部的摩耗を防止することができるのであり、以後継続して定点加工を行うことができる。

上記の発明の実施の形態においては、基板 1および支持板 3が水平面と平行に配置され、両者を連結するガイドバー 2が垂直方向に設けられたいわゆる竪型のものについて説明したが、基板 1および支持板 3が垂直面と平行に、およびガイドバー 2が水平方向に設けられた、いわゆる横型のものに対しても本発明の適用が可能である。

次に、本発明はねじ軸 5とナツト部材 8とがボールねじ係合であるものに対して特に有効であるが、両者が通常のねじ係合のものに対しても適用可能である。すなわちねじの特定部分のみに加工時の押圧力に対応する反力が加わることによる局部摩耗を防止し、寿命を長くすることができる効果は同様に期待できる。なおボールねじ係合のものも含めて、多重ねじまたは多条ねじとすることも当然に可能である。

また、ねじ軸 5およぴ差動部材 2 7を駆動するパルスモータ 2 2， 2 8は、それらの軸と同軸的に直結する構成が最も一般的であるが、歯車、タイミングベルト等の伝達手段を介して動力を伝達するように構成してもよい。なお、ねじ軸 3 0は手動で回転させてもよく、要するにねじ軸 3 0の回転数についての情報が、補正操作のためのパルスモータ 2 2のパルス数に反映されて制御され得る構成のものであればよレ、。

更に、可動体 7の移動を案内するガイドバー 2は、大型のものまたは剛性を要求されるものについては複数本とするのが好ましいが、 1本のものでもよく、場合によっては柱状または梁状に形成し、その側面に沿って可動体 7が搢動または滑動する構成としてもよい。

また更に、本発明のプレス装置は単一に使用される以外に、複数台をタンデムに配置して、例えば長尺状の被カ卩ェ物に対して順送り加工する場合にも当然に適用可能である。なお、.本発明のプレス装置は、板材に対する板金加工の他に、複数個の部品の組立、圧入、カシメ等の加工、更には射出成形機、ダイカスト、粉末冶金等における成形用金型の型締め用としても使用できる。産業上の利用可能性

以上説明した如く、本発明によれば、

( 1 ) 構造が簡単であり、製作も容易であると共に、装置全体を小型化することができる。 (2) 定点加工を継続しても、圧力印加用のねじ軸とナット部材との相対位置を適宜に変更できるため、局部摩耗を防止し、長寿命化が図れる。

(3) 上記の相対位置変更のための操作は、極めて容易かつ短時間で行ない得るため、実作業時間の割合が高く、高効率かつ高能率な生産が可能である。

(4) 可動体の下端停止位置を正確に制御できるため、加工精度を向上できる。

(5) 流体圧駆動のものにおけるような騒音がなく、静粛な作業環境を確保できる。

Claims

請求の範囲

1 . 基板と、この基板に一方の端部が直交するように設けられたガイド体と、このガイド体の他方の端部にガイド体と直交するように設けられた支持板と、この支持板に前記ガイド体と平行に支持されたねじ軸と、前記ねじ軸と螺合するナット部材と、可動体とによって構成すると共に、

前記可動体をその移動方向と交差する面で分割されかつ対向配置された第 1の可動体と第 2の可動体とによつて形成し、

前記第 1の可動体と第 2の可動体とを、前記第 1の可動体おょぴ第 2の可動体に対して摺動係合可能に形成した差動部材を介して連結し、

かつ前記差動部材を前記可動体の移動方向と直交する方向に移動可能に形成し前記差動部材の移動により前記第 1の可動体および第 2の可動体を前記可動体の移動方向に沿って相対移動可能に構成したことを特徴とするプレス装置。

2 . 第 1の可動体と第 2の可動体との両側面に 1対のガイドプレートを前記第 1の可動体または第 2の可動体と摺動係合可能に設け、前記第 1の可動体および第 2の可動体の相対移動方向と直交する方向の移動を拘束するように形成したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のプレス装置。

3 . 基板と支持板とを水平面と平行に、ガイド体の軸線を垂直方向に夫々配設したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のプレス装置。

4 . ねじ軸とナツト部材とをボールねじ係合としたことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のプレス装置。

5 . ねじ軸および Zまたは差動部材をパルスモータによって駆動するように構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のプレス装置。

6 . 差動部材の移動による可動体の変位をねじ軸とナツト部材との相対回動によって相殺し、可動体の非作動時における基板と可動体との間隔を一定に保持するように構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のプレス装置。