(57)【要約】      （修正有）【課題】サーボモータの容量を小さくしても、鍛造品を金型から剥がすときにはノックアウト軸に大きなトルクを発生させることができるノックアウト装置を提供する。【解決手段】ベッド下方に設けられたノックアウト軸３の回転によりノックアウトピン５を昇降させる構造を有するノックアウト装置１において、ノックアウト軸が動力伝達機構１０してサーボモータ２の主軸に連結されており、動力伝達機構１０は、出力軸がノックアウト軸３に連結されたウイットウォース機構を備えており、ウイットウォース機構は、ノックアウトピン５によって金型Ｄから鍛造品が剥がされる期間において、ノックアウト軸３の回転速度が遅くなるように調整されている。【選択図】図４
2010115659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド下方に設けられたノックアウト軸の回転によりノックアウトピンを昇降させる構造を有するノックアウト装置において、
前記ノックアウト軸が動力伝達機構を介してサーボモータの主軸に連結されており、
前記動力伝達機構は、
出力軸が前記ノックアウト軸に連結されたウイットウォース機構を備えており、
該ウイットウォース機構は、
前記ノックアウトピンによって金型から鍛造品が剥がされる期間において、前記ノックアウト軸の回転速度が遅くなるように調整されている
ことを特徴とするノックアウト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノックアウト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鍛造プレス等に設けられるノックアウト装置は、スライドを作動させるエキセン軸の回転に連動して、ベッド下部に設けられたノックアウト軸を作動させるように構成されている。例えば、エキセン軸端に固定されたカムの回転を、上レバー、ノックアウト軸に連結された下レバー及び上下レバーを連結する連結バーを介してノックアウト軸に伝達し、ノックアウト軸を揺動運動させることによりノックアウトピンを上昇・下降させる構造となっている。
【０００３】
かかる構造のノックアウト装置では、ノックアウトピンの上昇開始タイミング、上昇速度、上昇加速度、および上昇ストロークは、エキセン軸に固定されたカムにより決定されその値は固定値となっている。
しかし、種々の鍛造品を１台のプレスで生産する場合、ノックアウト開始タイミング等を最適な値に変更できることが望ましいので、近年、ノックアウト開始タイミング等を任意に設定できる機構として、ＡＣサーボモータによりノックアウト軸を揺動させる技術が開発されている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
ところで、ノックアウト作業では、ノックアウト期間中において常に同じ力、同じ速度で鍛造品をノックアウトするわけではなく、ノックアウト中の各期間において以下のような力を発揮することが要求される（特許文献３参照）。
・ノックアウト初期：鍛造品を金型から剥がす力
・ノックアウト中期：鍛造品を持ち上げるカ
・ノックアウト終盤：鍛造品を持ち上げるカ
そして、ノックアウト初期において、鍛造品を金型から剥がすときに最も大きな力が必要となる（特許文献３、図６参照）。
【０００５】
ここで、ノックアウト装置に採用されるサーボモータには、ノックアウト初期に必要となる力（鍛造品を金型から剥がす力）を発揮することができるものが必要であるが、このカに合わせてサーボモータ容量を選定すると、サーボモータが非常に大きな容量となってしまいノックアウト装置が大型化してしまう。
そして、容量の大きなサーボモータを使用した場合、それほど大きな力を必要としないノックアウト中期・終盤においても、大きなサーボモータによってノックアウト軸を回転させることになる。すると、本来必要な力以上の力でノックアウト軸を回転させるので、非常に無駄が大きくなり、ノックアウト装置の運転効率が低下する。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１３８２２６号
【特許文献２】特開２００３−２５１４３０号
【特許文献３】特開昭６３−２０３２２５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、サーボモータの容量を小さくしても、鍛造品を金型から剥がすときにはノックアウト軸に大きなトルクを発生させることができるノックアウト装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明のノックアウト装置は、ベッド下方に設けられたノックアウト軸の回転によりノックアウトピンを昇降させる構造を有するノックアウト装置において、前記ノックアウト軸が動力伝達機構を介してサーボモータの主軸に連結されており、前記動力伝達機構は、出力軸が前記ノックアウト軸に連結されたウイットウォース機構を備えており、該ウイットウォース機構は、前記ノックアウトピンによって金型から鍛造品が剥がされる期間において、前記ノックアウト軸の回転速度が遅くなるように調整されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１発明によれば、ノックアウトピンによって鍛造品を金型から剥がす期間では、ウイットウォース機構によりサーボモータの出力が増幅される。すると、サーボモータの容量に比べて大きな回転トルクをノックアウト軸に発生させることができるから、サーボモータ容量を抑えつつ、必要なノックアウト力を発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明のノックアウト装置は、鍛造プレスに設けられ、成形後、金型に張り付いている鍛造品をノックアウトピンで押して金型から剥がして持ち上げる機能を有するものであり、ノックアウトピンに駆動力を供給するサーボモータの容量を小さくしても、鍛造品を金型から剥がし得る力をノックアウトピンに供給することができるようにしたことに特徴を有している。
【００１１】
本発明のノックアウト装置は、サーボモータからノックアウトピンに力（鍛造品を金型から剥がす力や鍛造品をリフトする力）を供給する動力伝達機構に特徴を有しているが、かかる動力伝達機構について詳細な説明をする前に、まず、ノックアウト装置の概略を説明する。
【００１２】
図３は本実施形態のノックアウト装置１を設けた鍛造プレスの下部概略説明図である。図４は本実施形態のノックアウト装置１を設けた鍛造プレスの下部概略説明図である。図３および図４において、符号Ｆは本実施形態のノックアウト装置１が設けられた鍛造プレスのフレームを示しており、符号Ｄは鍛造品を成形する上下一対の金型のうち、下型を示している。
この下型Ｄには、上下方向を貫通する貫通孔が設けられており、この貫通孔にノックアウトピン５が配設されている。このノックアウトピン５は、貫通孔内において上下方向移動可能であって、上方に移動すると、その上端が下型Ｄの上面Ｍｂから突出するようになっている。
【００１３】
また、下型Ｄの下方には、ノックアウト軸３が水平かつその中心軸まわりに揺動可能に設けられており、このノックアウト軸３の一端には、動力伝達機構１０を介してサーボモータ２が接続されている。
このため、サーボモータ２を作動すれば、サーボモータ２の主軸２ａの回転に連動させてノックアウト軸３を揺動させることができる。
【００１４】
図３および図４に示すように、前記ノックアウト軸３には、アーム４が取り付けられている。このアーム４は、その基端がノックアウト軸３に固定されており、ノックアウト軸３が揺動すると、その先端が上下に揺動するように構成されている。しかも、このアーム４の先端は前記ノックアウトピン５の下方に配置されており、その上面にノックアウトピン５が載せられている。
【００１５】
以上のごとき構成であるから、鍛造品の成形後、サーボモータ２を作動させれば、ノックアウト軸３を揺動させることができ、このノックアウト軸３の揺動によってアーム４を上下に揺動させることができる。アーム４が上方に揺動すれば、ノックアウトピン５が上方に移動し、ノックアウトピン５によって下型Ｄ上の鍛造品が上方に向けて押圧されるから、ノックアウトピン５によって鍛造品を下型Ｄから剥がして上方にリフトすることができる。
【００１６】
ここで、成形後の鍛造品は下型Ｄに強く結合して張り付いているので、鍛造品を下型Ｄから剥がすには、ノックアウトピン５によって大きな力で鍛造品を下方から押圧しなければならない。この押圧力は、ノックアウト軸３の回転トルクに比例する。言い換えれば、サーボモータ２の容量に比例するので、ノックアウトピン５に大きな押圧力を発生させるには、サーボモータ２の容量を大きくする必要がある。
しかし、本実施形態のノックアウト装置１では、動力伝達機構１０に以下の構成を採用しているので、サーボモータ２の容量を大きくしなくても、ノックアウト軸３に大きな回転トルクを発生させることができる。つまり、サーボモータ２の容量を大きくしなくても、ノックアウトピン５に大きな押圧力を発生させることができるから、大きな力で鍛造品をノックアウトすることができ、しかも、装置を小型化することができる。
【００１７】
以下、動力伝達機構１０について説明する。
図１は本実施形態のノックアウト装置１における動力伝達機構１０の概略説明図である。図２は本実施形態のノックアウト装置１における動力伝達機構１０の概略断面図である。図１および図２に示すように、動力伝達機構１０は、サーボモータ２の回転を減速して出力する減速機２０と、この減速機２０の出力を前記ノックアウト軸３に伝達するウイットウォース機構３０とを備えている。
【００１８】
図２に示すように、動力伝達機構１０のウイットウォース機構３０は、そのケーシング３１がプレスフレームＦに取り付けられている。このケーシング３１は、ウイットウォース機構３０の出力軸３３と前記ノックアウト軸３とが同軸となるように配設されており、両者が相対的に回転しないように連結されている。
【００１９】
このウイットウォース機構３０は、出力軸３３と、この出力軸３３とリンク機構３５によって連結されたリング部材３２を備えており、このリング部材３２に外部からの駆動力が伝達されるようになっている。
なお、リング部材３２は、ケーシング３１内において、その中心軸CL1まわりに回転できるように配設されているが、前記出力軸３３の中心軸CL2は、ケーシング３１の中心軸CL1に対して半径方向にオフセットしている。この理由は後述する。
【００２０】
図２に示すように、ウイットウォース機構３０のケーシング３１には、減速機２０が取り付けられている。この減速機２０は、遊星歯車機構を有する減速機であり、サーボモータ２から入力される回転力を減速して前記ウイットウォース機構３０のリング部材３２に供給するものである。
なお、この減速機２０は、その中心軸が、前記ウイットウォース機構３０の中心軸CL1と同軸になるように構成されている。
【００２１】
以上のごとき構成であるから、サーボモータ２を作動させると、その出力（回転力）が減速機２０に入力され、減速された回転力がウイットウォース機構３０のリング部材３２に入力される。
そして、リング部材３２に入力された回転力は、リンク機構３５を介して出力軸３３に伝達されるから、サーボモータ２が一定の回転数で回転していても、ウイットウォース機構３０の出力軸３３から出力されるときには、所定の期間における回転数を他の期間よりも大幅に遅くできる。この回転数が遅くなる期間では、出力軸３３の回転トルクが、サーボモータ２の回転トルクよりも大幅に増幅される。つまり、ウイットウォース機構３０によりサーボモータ２の出力が増幅されて出力軸３３から出力される。
したがって、ノックアウトピン５によって鍛造品を金型から剥がす期間に出力軸３３の回転数が遅くなるように調整すれば、サーボモータ２の容量に比べて大きな回転トルクをノックアウト軸３に発生させることができるから、サーボモータ容量を抑えつつ、必要なノックアウト力を発揮させることができる。
【００２２】
つぎに、減速機２０およびウイットウォース機構３０の詳細な構造について説明する。
なお、図２では、図面を分かり易くするために、減速機２０の一部の歯車については記載を省略している。
【００２３】
まず、減速機２０について説明する。
図１および図２に示すように、減速機２０は、内部に円筒上の空間を有するケーシング20ｃを備えている。このケーシング20cには、その一端（図１および図２では右端）にサーボモータ２が取り付けられている。このサーボモータ２は、その主軸２ａがケーシング20c内に挿入されている。そして、サーボモータ２は、主軸２ａがケーシング20ｃの中心軸、つまり前記ウイットウォース機構３０のケーシング３１の中心軸CL1（以下、単に機構中心軸CL1という）と一致するように配設されている。
【００２４】
ケーシング20c内に挿入されているサーボモータ２の主軸２ａには、第一太陽歯車２１が取り付けられている。この第一太陽歯車２１とケーシング21cの内面との間には、複数の第一遊星歯車２２が配設されている。この複数の第一遊星歯車２２は、第一太陽歯車２１と、この第一太陽歯車２１の周囲を囲むようにケーシング21cの内面に沿って形成された歯車の両方に噛み合っており、両方に噛み合った状態で、第一太陽歯車２１の周囲を公転できるように配設されている。
【００２５】
前記複数の第一遊星歯車２２は、各歯車の回転軸が一枚のプレート２３に取り付けられている。このプレート２３は、第一太陽歯車２１に対して反サーボモータ２側に位置している。このプレート２３は、その中心が機構中心軸CL1上に位置した状態で、この機構中心軸CL1まわりに回転可能となるように設けられている。
また、プレート２３は、反第一太陽歯車２１側の面に、機構中心軸CL1と同軸な軸部を備えており、この軸部には第二太陽歯車23aが取り付けられている。なお、第二太陽歯車23aは、軸部を介してプレート２３に対する回転が固定されている。
【００２６】
前記第二太陽歯車23aとケーシング21cの内面との間には、複数の第二遊星歯車２４が配設されている。この複数の第二遊星歯車２４は、第二太陽歯車23aと、この第二太陽歯車23aの周囲を囲むようにケーシング21cの内面に沿って形成された歯車の両方に噛み合っており、両方に噛み合った状態で、第二太陽歯車23aの周囲を公転できるように配設されている。
【００２７】
また、前記複数の第二遊星歯車２４は、各歯車の回転軸が一枚の大歯車２５に取り付けられている。この大歯車２５も、前記プレート２３と同様に、その中心が機構中心軸CL1上に位置した状態で、この機構中心軸CL1まわりに回転可能となるように設けられている。
この大歯車２５は、ケーシング23cの内周面に沿って機構中心軸CL1まわりに回転可能に設けられたリング状の内歯歯車２６に噛合している。
そして、この内歯歯車２６は、前記ウイットウォース機構３０のリング部材３２と連結されるリング歯車２７にも噛合している。
【００２８】
以上のごとき構成であるから、サーボモータ２の回転力は、第一太陽歯車２１→第一遊星歯車２２→プレート２３→第二太陽歯車23a→第二遊星歯車２４→大歯車２５→内歯歯車２６→リング歯車２７の順で伝達され、各部材を伝達する間に減速されたサーボモータ２の回転力がリング歯車２７からウイットウォース機構３０のリング部材３２に入力されるのである。
【００２９】
つぎに、ウイットウォース機構３０について説明する。
図１および図２において、符号３１はウイットウォース機構３０のケーシングを示している。このケーシング３１は、ケース部31aと蓋部31bとを備えている。
ケース部31aは、軸方向の一端が開口されており、その内部に開口と連通する中空な円筒上の空間が形成されている。そして、この中空な円筒上の空間は、その中心軸と機構中心軸CL1とが一致するように形成されている。
また、蓋部31bは、ケース部31aの一端（開口されている端部）に取り付けられるものである。この蓋部31bには、その中央に貫通孔が形成されており、この貫通孔を通して、前記減速機２０のリング歯車２７とリング部材３２とが連結されるようになっている。
【００３０】
図１および図２に示すように、ウイットウォース機構３０のケース部31a内には、前記リング部材３２が設けられている。このリング部材３２は、円環状に形成された部材であり、その外面がケース部31aの内面に沿って摺動できるように設けられている。つまり、リング部材３２は、その側面をケース部31aの内面に沿って滑らせながら、機構中心軸CL1まわりに回転できるように設けられているのである。
なお、リング部材３２には、機構中心軸CL1方向へは移動できないようにケーシング３１内に保持されている。
【００３１】
ケーシング３１のケース部31aの他端には、ウイットウォース機構３０の出力軸３３が設けられている。この出力軸３３は、機構中心軸CL1とオフセットした状態となるように、ケース部31aに回転可能に取り付けられている。また、出力軸３３は、その一端がケース部31a中に配置され、他端がケース部31aの他端から突出している。
そして、この出力軸３３の他端には、前記ノックアウト軸３の一端が連結されている。
【００３２】
また、前記出力軸３３と、前記リング部材３２とは、リンク機構３５によって連結されている。このリンク機構３５は、従動アーム３６と駆動アーム３７とを備えている。
従動アーム３６は、基端が出力軸３３の一端（ケース部31a内の端部）に固定された部材である。この従動アーム３６は、その先端がケース部31aの半径方向におけるリング部材３２と出力軸３３との間に配置されるように配設されている。
【００３３】
駆動アーム３７は、基端がリング部材３２に連結された部材である。この駆動アーム３７の基端はリング部材３２とピン35aによって連結されており、その先端がケース部31aの半径方向におけるリング部材３２と出力軸３３との間に配置されるように配設されている。つまり、駆動アーム３７は、リング部材３２に対して、基端を支点として先端が機構中心軸CL1と直交する面内で揺動できるように構成されている。
そして、駆動アーム３７の先端は、ピン35bによって従動アーム３６の先端と連結されている。つまり、駆動アーム３７は、従動アーム３６に対しては、その先端を支点として基端が機構中心軸CL1と直交する面内で揺動できるように構成されている。
【００３４】
以上ごとき構成であるから、サーボモータ２の主軸２ａが回転すると、その回転は減速機２０によって減速されて、ウイットウォース機構３０のリング部材３２に伝達され、リング部材３２が回転する。すると、リング部材３２の回転はリンク機構３５によって出力軸３３に伝達され、出力軸３３が回転するから、出力軸３３と連結されているノックアウト軸３を回転（揺動）させることができるのである。
【００３５】
しかも、リング部材３２の回転の中心（機構中心軸CL1）と、出力軸３３の中心軸CL2とがオフセットしており、上記のごときリンク機構３５によって両者を連結している。このため、リング部材３２が一定速度で回転しても、出力軸３３の回転速度を変化させることができ、出力軸３３から出力される回転トルクも変化させることができるのである。
以下、回転トルクが変化する理由を図５および図６に基づいて説明する。
【００３６】
図５に示すように、ウイットウォース機構３０では、従動アーム３６の基端、つまり、出力軸３３の中心軸CL2（図５ではＯ２で示す）と、機構中心軸CL1（図５ではＯ１で示す）とが半径方向にズレている。このため、リング部材３２が回転すると、駆動アーム３７は、リング部材３２および従動アーム３６に対して揺動しながら、リング部材３２とともに中心Ｏ１のまわりを公転する。
【００３７】
このとき、駆動アーム３７は、Ｏ１に対して反Ｏ２側（図５では上側）からＯ２側（図５では下側）に向かって移動する領域（図５では右半分の領域）では、駆動アーム３７と従動アーム３６との間の角が小さくなるように揺動するから、Ｏ２から駆動アーム３７の基端までの距離は短くなっていく（Ｌ１→Ｌ２）。すると、リング部材３２の回転速度が一定であれば、従動アーム３６の基端に接続された出力軸３３の回転速度が小さくなる一方、出力軸３３に発生する回転トルクは大きくなる。そして、Ｏ１とＯ２とを結ぶ線上に駆動アーム３７の基端が位置したときに、出力軸３３の回転速度が最も遅くなり、最大の回転トルクが出力軸３３に発生する。
【００３８】
逆に、駆動アーム３７は、Ｏ１に対してＯ２側（図５では下側）から反Ｏ２側（図５では上側）に向かって移動する領域（図５では左半分の領域）では、駆動アーム３７と従動アーム３６との間の角が大きくなるように揺動するから、Ｏ２から駆動アーム３７の基端までの距離は長くなっていく（Ｌ２→Ｌ３）。すると、リング部材３２の回転速度が一定であれば、従動アーム３６の基端と接続された出力軸３３の回転速度が大きくなる一方、出力軸３３に発生する回転トルクは小さくなっていく。
【００３９】
したがって、図６における（II）のタイミング、つまり、鍛造品を金型から剥がす最も大きい力が必要となるタイミングにおいて、Ｏ２とＯ１とを結ぶ直線上に駆動アーム３７の基端が位置する状態（図５（II）の状態）となるようにウイットウォース機構３０を調整する。すると、サーボモータ２の出力を最大に増幅してノックアウトピン５を駆動することができ、ノックアウトピン５によって状態で鍛造品を金型から剥がすことができる。
【００４０】
なお、図６における（II）のタイミングで図５（II）の状態となるようにウイットウォース機構３０を調整すれば、図６における（I）、(III)のタイミングでは、図５（I）、(III)の状態となる。すると、図５ (III)の状態から回転が進行すると、Ｏ２から駆動アーム３７の基端までの距離は長くなっていくので、出力軸３３に発生する回転トルクは小さくなっていく。しかし、図６における (III)のタイミング以降は、鍛造品をリフトするだけでありノックアウトピン５を駆動する力がそれほど必要ないので（図６参照）、鍛造品のリフトは確実に行うことができる。
【００４１】
なお、サーボモータ２、減速機２０およびウイットウォース機構３０を一体化して一つのユニットとして構成すれば、ウイットウォース機構３０等の取付け、取外しが容易となりメンテナンスも簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施形態のノックアウト装置１における動力伝達機構１０の概略説明図である。
【図２】本実施形態のノックアウト装置１における動力伝達機構１０の概略断面図である。
【図３】本実施形態のノックアウト装置１を設けた鍛造プレスの下部概略説明図である。
【図４】本実施形態のノックアウト装置１を設けた鍛造プレスの下部概略説明図である。
【図５】図６における（Ｉ）〜（III）の時期におけるウイットウォース機構３０の動きを示した図である。
【図６】ノックアウト（ＫＯ）ストロークと、必要とされるノックアウト（ＫＯ）力との関係を示した図である。
【符号の説明】
【００４３】
１      ノックアウト装置
２      サーボモータ
２ａ    主軸
３      ノックアウト軸
５      ノックアウトピン
１０      動力伝達機構
２０      減速機
３０      ウィットウォース機構
３３      出力軸
Ｂ      ベッド
Ｄ      下型
【図１】
2010115659.tif 000003
【図２】
2010115659.tif 000004
【図３】
2010115659.tif 000005
【図４】
2010115659.tif 000006
【図５】
2010115659.tif 000007
【図６】
2010115659.tif 000008