(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータと、前記駆動モータの回転数を変換して伝達する動力伝達機構と、伝達された回転をラムの直線運動に変換する変換手段とを備え、前記動力伝達機構が、２以上の遊星歯車装置と、前記２以上の遊星歯車装置の一つを選択する選択手段とを有してなり、前記選択手段により選択された伝達比により、板材加工の種類に応じて前記ラム動作を制御するようにしたプレス装置であって、
前記２以上の遊星歯車装置は、入力軸に接続される太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車と噛み合う内歯と、前記遊星歯車又は内歯と接続される出力軸とを備え、前記遊星歯車を伝達比の異なる２列以上にし、前記太陽歯車、前記２列以上の遊星歯車、前記内歯のいずれかを軸方向にスライド自在とし、前記２列以上の遊星歯車のいずれかを選択して噛み合わせるものであるプレス装置。
【請求項２】
前記出力軸は前記内歯に接続され、遊星歯車が固定されるスター形であって、前記内歯が軸方向にスライド自在である請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記内歯は、第１の遊星歯車列と噛み合う第１変速位置と、第２の遊星歯車列と噛み合う第２変速位置と、第１の遊星歯車列及び第２の遊星歯車列の両方に噛み合うロック位置とを有する請求項２に記載のプレス装置。
【請求項４】
前記駆動モータがサーボモータであり、前記選択手段の伝達比の選択に際して、遊星歯車装置の切り替えられる歯車の位相を合わせる位相合わせ手段が設けられた請求項１〜３のいずれかに記載のプレス装置。
【請求項５】
前記選択手段は、板材加工に必要なプレス力を前記ラムが出せる伝達比を選択するものである請求項１に記載のプレス装置。
【請求項６】
板材加工情報から必要なプレス力を演算する演算手段を設け、前記選択手段は、演算されたプレス力が所定値を越える場合に、前記プレス力を上げる伝達比を選択する請求項５に記載のプレス装置。
【請求項７】
前記選択手段は、通常はプレス力が小さな伝達比を選択し、前記演算手段で演算されたプレス力が所定値を越える場合に、プレス力が大きくなる伝達比を選択する請求項６に記載のプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パンチプレス機などのプレス装置に関し、特に動力伝達機構に遊星歯車装置を用いるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パンチプレス機では、１ストローク中において、パンチ工具が実際にワークを打ち抜くときの速度を低くし、その他のときはストローク速度を早くする制御が行われる。このような制御が可能なパンチプレス機として、回転数制御を自在にできるサーボモータを用いることにより、１ストローク中での速度変更を行う機械式パンチプレスが提案されている。
【０００３】
この機械式パンチプレスは、サーボモータが減速機を介して例えばトグル機構を駆動し、回転を往復動に変換するものがある。サーボモータの回転数は減速機を介して、例えば１／１０程度の回転数に減速させられる。また、サーボモータに大出力で回転数の可変範囲の広いものを使用することにより、ストローク途中の速度制御だけでなく、多数の孔の高速加工から、大負荷となる大径孔の加工までをサーボモータの回転数制御で実現できる。
【０００４】
しかし、前記のような大出力で回転数の可変範囲が広いサーボモータは、特殊な高級モータになるため、一般のサーボモータを用い、高速加工に適した仕様にすると、大負荷のパンチ加工では打ち抜きトン数が不足して打ち抜くことができなくなり、大負荷の加工が可能な仕様にすると、高速パンチが行えなくなる。
【０００５】
そこで、サーボモータの回転数を減速機で減速し、この減速機に変速機を直列に接続し、サーボモータの回転数を減速機で例えば１／５に減速し、更に変速機で１／１又は１／２に切り替え可能としたパンチプレス機が提案されている。高速加工時には、変速機を１／１にすることにより、全体の減速率を１／５にし、大負荷加工時には、変速機１／２にすることにより、全体の減速率を１／１０にする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、サーボモータに減速機と変速機を接続すると、減速機及び変速機が内蔵する多数の歯車を回転駆動させるため、トグル機構などに駆動を伝達する迄の慣性力が大きくなり、サーボモータによる１ストローク中での速度変更制御の追従性が悪くなるという問題点がある。このような問題は、パンチプレスに限らず、１ストローク中での速度変更制御を行う種々のプレス装置において生じる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、変速可能な歯車を使う動力伝達機構の慣性力を小さし、高速加工から高負荷加工に対応できるプレス装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１のプレス装置は、駆動モータと、前記駆動モータの回転数を変換して伝達する動力伝達機構と、伝達された回転をラムの直線運動に変換する変換手段とを備え、前記動力伝達機構が、２以上の遊星歯車装置と、前記２以上の遊星歯車装置の一つを選択する選択手段とを有してなり、前記選択手段により選択された伝達比により、板材加工の種類に応じて前記ラム動作を制御するようにしたプレス装置であって、前記２以上の遊星歯車装置は、入力軸に接続される太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車と噛み合う内歯と、前記遊星歯車又は内歯と接続される出力軸とを備え、前記遊星歯車を伝達比の異なる２列以上にし、前記太陽歯車、前記２列以上の遊星歯車、前記内歯のいずれかを軸方向にスライド自在とし、前記２列以上の遊星歯車のいずれかを選択して噛み合わせるものである。この請求項１によると、駆動モータの回転数が２以上の遊星歯車装置により適正な出力と回転数で変換され、この２以上の遊星歯車装置と一体に設けられた選択手段により、出力と回転数の適正な遊星歯車装置を選択する。この遊星歯車装置は元々慣性力が小さく、更に伝達比を変える選択手段も一体になっているため、動力伝達機構の慣性力が全体として小さくなると共に小型になる。また、遊星歯車装置の遊星歯車を２列以上にしていずれかを選択して噛み合わせため、伝達比を変える遊星歯車装置の慣性力が十分小さくなり、小型になる。
【００１０】
請求項２のプレス装置は、請求項１において、前記出力軸は前記内歯に接続され、遊星歯車が固定されるスター形であって、前記内歯が軸方向にスライド自在なものである。この請求項２によると、選択手段が内歯をスライド移動させるという単純な機構により、伝達比が変わる。
【００１１】
請求項３のプレス装置は、請求項２において、前記内歯は、第１の遊星歯車列と噛み合う第１変速位置と、第２の遊星歯車列と噛み合う第２変速位置と、第１及び第２の遊星歯車列の両方に噛み合うロック位置とを有するものである。この請求項３によると、選択手段によりロック位置に設定すると、プレス装置の作動を停止状態にして固定できる。
【００１２】
請求項４のプレス装置は、請求項１〜３において、前記駆動モータがサーボモータであり、前記選択手段の伝達比の選択に際して、遊星歯車装置の切り替えられる歯車の位相を合わせる位相合わせ手段が設けられたものである。この請求項４によると、選択手段により遊星歯車装置の伝達比を変える場合に、位相合わせ手段で噛み合わされる歯の位相が合っているため、歯車の噛み合わせが確実且つ簡単にできる。
【００１３】
請求項５のプレス装置は、請求項１において、前記選択手段は、板材加工に必要なプレス力を前記ラムが出せる伝達比を選択するものである。この請求項５によると、板材加工の種類に応じた高速加工又は高負荷加工に対応できる。
【００１４】
請求項６のプレス装置は、請求項５において、板材加工情報から必要なプレス力を演算する演算手段を設け、前記選択手段は、演算されたプレス力が所定値を越える場合に、前記プレス力を上げる伝達比を選択するものである。この請求項６によると、演算手段が板材加工の種類を的確に捉えて、適切な加工ができる。
【００１５】
請求項７のプレス装置は、請求項６において、前記選択手段は、通常はプレス力が小さな伝達比を選択し、前記演算手段で演算されたプレス力が所定値を越える場合に、プレス力が大きくなる伝達比を選択するものである。この請求項７によると、通常はプレス力が小さい高速加工に対応し、必要な場合だけプレス力を大きくして高負荷加工に対応する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、プレス装置の側面の要部断面図であり、図２は、プレス装置の制御系の機器ブロック図である。
【００１７】
まず、プレス装置１の要部の構造を図１により説明する。プレス装置１は、プレス金型２に対してパンチ金型３を上下動させる基本構造を有し、駆動モータであるサーボモータ１１と、このサーボモータ１１の回転数を所定伝達比で変換して伝達する動力伝達機構１２と、この動力伝達機構１２の回転運動を直線運動に変換し、パンチ金型３を保持するラム４を上下動させる変換手段１３とを備えて成る。
【００１８】
プレス金型２の多数を保持する下タレット５ａは、下フレーム１０ａに割り出し回転可能に取り付けられている。パンチ金型３の多数を保持する上タレット５ｂは、上フレーム１０ｂに割り出し回転可能に取り付けられている。上フレーム１０ｂに立設された門型フレーム１０ｃに、下向きに開口する箱型フレーム１４がスライド自在に取り付けられている。サーボモータ１１と動力伝達機構１２と変換手段１３は、下向きに開放された箱形フレーム１４に一体と取り付けられている。
【００１９】
箱型フレーム１４の側面１４ａに、サーボモータ１１と動力伝達機構１２の直列接続体がボルト等で固定されている。変換手段１３は、箱型フレーム１４内に配置される偏心カム機構であって、偏心カム１５、クランク１７、スライド体２０などで構成される。偏心カム１５の両端の軸１５ａ，１５ｂが軸受１６を介して箱型フレーム１４に回転自在に支持されている。偏心カム１５は、クランクアーム１７の上端の穴に図示されない軸受を介して回転自在に嵌合している。クランクアーム１７の下端には、ピン１８で連結された連結バー１９を介してスライド体２０が接続されている。スライド体２０は、箱型フレーム１４内に固定されたスライドガイド２１の案内を受けて上下にスライド移動する。このスライド体２０にラム切換装置２２が取り付けられ、ラム切換装置２２にラム４が選択可能に支持されている。
【００２０】
動力伝達機構１２は、２以上の遊星歯車装置を一体に形成し、２以上の伝達比で切り替え可能な遊星歯車装置５０と、前記伝達比を切り替える選択手段５９とを一体に有して構成されている。
【００２１】
遊星歯車装置５０は、ケーシング５１と、ケーシング５１の中心に位置し、サーボモータ１１の回転軸と一体に嵌入された入力軸５２と、入力軸５２に嵌入された第１太陽歯車５３及び第２太陽歯車５４と、この第１太陽歯車５３及び第２太陽歯車５４に噛み合い、ケーシング５１から突出する軸に軸支された第１遊星歯車５５及び第２遊星歯車５６と、第１遊星歯車５５又は第２遊星歯車５６の何れかに噛み合う軸方向にスライド自在な内歯５７と、この内歯５７の内面のスプライン穴５７ａに嵌入されたスプライン軸５８ａから突設され、偏心カム１５の軸１５ｃに一体に嵌入される出力軸５８とを備えて成る。
【００２２】
選択手段５９は、前記内歯５７を軸方向の所定位置にスライド移動させる機構であり、内歯５７の円周溝５７ｂに嵌まるローラ６０と、ローラ６０を回転自在に支持するアーム６２を揺動自在とする軸６１と、軸６１を所定角度で回動させるためアーム６３を介して連結されたシリンダ６４とからなる。
【００２３】
選択手段５９による内歯５７の軸方向の位置は、第１遊星歯車５５と内歯５７が噛み合う第１変速位置、第１遊星歯車５５と第２遊星歯車５６の両方と内歯５７が噛み合うロック位置、第２遊星歯車５６と内歯５７が噛み合う第２変速位置とがある。
【００２４】
第１遊星歯車５５と第１太陽歯車５３とが第１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２遊星歯車５６と第１太陽歯車５４とが第２列Ｂの遊星歯車列を形成している。この第１列Ａと第２列Ｂは、入力軸５２に所定間隔を隔てて平行に配設されている。内歯５７をサーボモータ１１の側にスライド移動させると、第１遊星歯車５５と内歯５７が噛み合う第１変速位置になる。内歯５７を反サーボモータ１１の側にスライド移動させると、第２遊星歯車５５と内歯５７が噛み合う第２変速位置になる。第１列Ａで例えば１／ａに減速され、第２列Ｂで例えば１／２ａに減速されると、第１列Ａを選択する第１変速位置の場合と、第２列Ｂを選択する第２変速位置の場合とで、１対２の変速率が得られることになる。
【００２５】
つぎに図２により、上述したプレス装置の制御系の構成を説明する。図２において、制御装置３３はパンチプレスの全体を制御する手段であり、コンピュータ式の数値制御部３４およびプログラマブルコントローラ部（図示せず）を備える。数値制御部３４は、加工プログラム３８を実行してパンチ駆動用のサーボモータ１１や、上下タレット５ａ，５ｂなどの各軸のモータに軸送り指令を出力すると共に、加工プログラム３８におけるシーケンス指令をプログラマブルコントローラ部へ転送する手段である。数値制御部３４から出力されたパンチ駆動の指令は、サーボコントローラ３５を介してサーボモータ１１に入力される。制御装置３３には、加工プログラム３８以外の加工に必要な各種のデータを記憶させておくパラメータ設定部３９が設けてあり、加工プログラム３８とパラメータ設定部３９とで加工データ設定手段３７が構成される。
【００２６】
このような基本構成の制御装置３３において、この実施例では演算手段３６が設けてある。この演算手段３６は、加工の種類に応じて遊星歯車装置５０の伝達比を選択手段５９を介して切り替える手段であり、具体的には所定の伝達比を選ぶ切換指令ｓを選択手段５９へ出力する。速比切り替え操作のための選択手段５９は、この指令ｓに応答して遊星歯車装置５０の遊星歯車列を第１列Ａ又は第２列Ｂに切り替える。この選択手段５９の切り替えに際して、内歯５７と切り替え対象の太陽歯車５５，５６の歯の位相の位置を演算しておき、位相が合った位置で遊星歯車装置５０を停止させる位相合わせ手段４０が、加工種類対応切り替え制御手段３６に対応するように数値制御部３４に接続されている。
【００２７】
演算手段３６は、パンチ加工の負荷に大きく影響する因子となる所定の加工種類データ、例えば板厚、材質、および工具種類等のデータを設定してあり、加工プログラム３８に記述された板厚や材質のデータ３８ａ、および工具指令３８ｂにおける工具種類を前記の所定加工種類データとの比較に基づいて、加工に必要な打ち抜きトン数又はプレス力を演算する。この打ち抜きトン数又はプレス力が、所定のしきい値を越える場合に、選択手段５９により遊星歯車装置５０の遊星歯車例を切り替え、高速から低速に切り替える制御を行う。従って、通常は、高速で加工しており、必要な時に低速に切り替える。
【００２８】
板厚，材質のデータ３８ａは、一般に加工プログラム３８毎に記述されるが、工具指令３８ｂは加工プログラム３８中に多数記述されるので、演算手段３６は、工具指令３８ｂを数値制御部３４で読み取る毎に前記の演算および伝達比の選択を行わせるようにする。板厚，材質のデータ３８ａは、加工プログラム３８に記述せずにパラメータ設定部３９に設定しておいても良い。工具指令３８ｂは、プレス金型２の種類を選択する指令であり、タレット５ａ，５ｂの回転角度を割出す指令となる。プレス金型２の種類は、打ち抜き孔の大きさに影響し、この大きさ、特に周長がパンチ負荷に大きく影響するため、演算手段３６による演算要素として設定しておく。
【００２９】
上記構成のプレス装置１の動作を説明する。図１において、サーボモータ１１の回転は、動力伝達機構１２を介して伝達され、更に変換手段１３を介してラム４の上下動に変換される。偏心カム１５が一回転すると、クランク１７を介してスライド体２０が１往復の進退動作をする。この１往復動作で、パンチ金型３によるパンチ動作が１回行われる。このパンチ加工につき、サーボモータ１１を駆動源とするので、パンチ金型３の昇降速度をストローク途中で変える制御も行える。例えば、パンチ金型３が実際に板材を打ち抜くときの速度を低くし、その他のときはストローク速度を速くする制御も行える。そのため、騒音を抑制して高速パンチが行える。
【００３０】
サーボモータ１１の回転は、減速比が大きく取れる遊星歯車装置５０で変速させるため、駆動源を小型のサーボモータ１１としてもパンチに必要なプレス力が得られる。また、遊星歯車装置と５０は小型で慣性力が小さいため、サーボモータ１１による１ストローク途中の速度変化の追従性が損なわれることもない。さらに、小型の遊星歯車装置と５０であるため、遊星歯車装置５０にサーボモータ１１を直に取り付け、遊星歯車装置５０を偏心カム１２に取り付けるという省スペースの構造になる。
【００３１】
このパンチ加工に際して、多数の小孔を加工する場合や、板厚の薄い板材を加工する場合等、パンチ負荷の小さな加工を行う場合は、遊星歯車装置５０の遊星歯車の列を第１列Ａにして、例えば伝達比を１／ａにして、プレス力は小さいが高速に対応できるようにしておく。これにより高速のパンチ加工が行われる。この場合が通常の加工である。厚板の加工や大径孔の加工を行う場合は、遊星歯車装置５０の遊星歯車の列を第２列Ｂにして、例えば伝達比を１／２ａにして、これにより、パンチ動作は低速となるが、大きな加圧力をラム６に与えることができ、サーボモータ１１が小出力のものであっても、大径孔の打ち抜きが可能となる。このように、サーボモータ１１に小出力のものを使用していても、遊星歯車装置５０の太陽歯車列を選択手段５９で切り替えることより、高速で低負荷の加工と、低速で大負荷の加工との両方を行うことができる。サーボモータ１１の出力の特性は、回転数によって変化し、サーボモータ１１の回転数制御だけでは高速加工と大負荷加工との切り替えが難しいが、このようにサーボモータ１１と太陽歯車列を簡単且つ確実に切り替えられる遊星歯車装置５０を組み合わせることで、効率の良い制御が行える。
【００３２】
遊星歯車装置５０の遊星歯車列の切り替えに際して、一旦プレス装置１を停止状態にする。このとき、図２の位相合わせ手段４０が、サーボモータ１１の回転数制御を行い、図１の内歯５７が切り替え対象の遊星歯車５５，５６と歯の位相が合う位置で遊星歯車装置５０を停止状態にする。次に、選択手段５９を作動させて、遊星歯車装置５０の遊星歯車列の切り替えを行う。これにより、遊星歯車装置５０の遊星歯車列の切り替えが迅速且つ確実に行われる。また、プレス装置１を停止状態にしたまま保持する場合、図１の内歯５７が遊星歯車５５，５６の両方に噛み合うロック位置にすると、機械的にロックされた状態になり、停止中に機械が動くことがない。
【００３３】
演算手段３６は、前記のようなパンチ負荷に応じた選択手段５９の切り替えのための演算を、加工プログラム３８の実行に従って、工具指令３８ｂが読み出される都度行い、必要な場合に切り替え指令ｓを出力する。そのため、オペレータが切り替えの判断をする必要がなく、操作が容易であり、また自動運転で前記の切り替えが実現できる。なお、演算手段３６は、加工プログラム３８に設定しておいた所定の指令に従って切り替え指令ｓを出力するものとしても良い。
【００３４】
図３及び図４はこの発明の他の実施形態例を示す。これらの例は、遊星歯車列を切り替える機構が異なるだけで、他の部分は図１と同様である。図１の場合と同様に、高速で低負荷の加工と、低速で大負荷の加工との両方を行うことができ、慣性力も小さいものとすることができる。
【００３５】
図３において、遊星歯車装置７０は、入力軸７１と、入力軸７１に嵌入された第１太陽歯車７２及び第２太陽歯車７３と、保持枠７４に回転自在に支持され、前記第１太陽歯車７２及び第２太陽歯車７３に噛み合う第１遊星歯車７５及び第２遊星歯車７６と、第１遊星歯車７５及び第２遊星歯車７６と噛み合う固定の内歯７７と、保持枠７４に対してスプライン又はキー等を介して連結された出力軸７８と、保持枠７４を軸方向に移動させる選択手段７９とを備えてなる。
【００３６】
第１太陽歯車７２と第１遊星歯車７５が第１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２太陽歯車７３と第２遊星歯車７６が第２列Ｂの遊星歯車列を形成する。第１遊星歯車７５と第２遊星歯車７６の間隔はＬであるが、第１太陽歯車７２と第２太陽歯車７３の間隔はＬ＋αである。そのため、保持枠７４を軸方向にαだけ移動させると、第１列Ａ又は第２列Ｂを選択できる。選択手段７９は保持枠７４に対して相対回転可能に連結され、アクチュエータ等で保持枠７４を軸方向の所定位置までスライド移動させることができる。
【００３７】
図４において、遊星歯車装置８０は、入力軸８１と、入力軸８１に対してスプライン又はキーなどを介して連結された軸８１ａに嵌入された第１太陽歯車８２及び第２太陽歯車８３と、保持枠８４に回転自在に支持され、前記第１太陽歯車８２及び第２太陽歯車８３に噛み合う第１遊星歯車８５及び第２遊星歯車８６と、第１遊星歯車８５及び第２遊星歯車８６と噛み合う固定の内歯８７と、保持枠８４に固定された出力軸８８と、軸８１ａを軸方向に移動させる選択手段８９とを備えてなる。
【００３８】
第１太陽歯車８２と第１遊星歯車８５が第１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２太陽歯車８３と第２遊星歯車８６が第２列Ｂの遊星歯車列を形成する。第１遊星歯車８５と第２遊星歯車８６の間隔はＬであるが、第１太陽歯車８２と第２太陽歯車８３の間隔はＬ＋αである。そのため、軸８１ａを軸方向にαだけ移動させると、第１列Ａ又は第２列Ｂを選択できる。選択手段８９は軸８１ａに対して相対回転可能に連結され、アクチュエータなどで軸８１ａを軸方向の所定位置までスライド移動させることができる。
【００３９】
なお、プレス装置１の回転から直線運動への変換手段は、偏心カムとクランクとスライド体を用いるものに限らず、トグル機構を用いるものであってもよい。また、プレス装置１は、パンチプレス装置に限らず、回転を直線運動に変換し、１ストローク中の速度を変更するようなプレス装置であれば、何でもよい。
【００４０】
また、プレス装置１の遊星歯車装置５０，７０，８０のいずれの場合も、伝達比が２段の場合を説明したが、遊星歯車列を例えば３列以上にし、各列の減速比を順次変えておくと、伝達比が３段以上のものにする事が可能になる。また、遊星歯車装置５０，７０，８０の伝達比が減速である場合を説明したが、伝達比が増速であってもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜７のプレス装置によると、遊星歯車装置が本来有する慣性力の小ささを保持しつつ、伝達比を変える選択手段を一体に備えるため、１ストローク中に速度を変更するような場合に、慣性力を小さくして、速度変動に対する追従性を高めることができる。
【００４２】
請求項１〜４のプレス装置によると、遊星歯車装置を備えたプレス装置を小型にすると共に、プレス力の伝達比の切り替え性能を優れたものにすることができる。
【００４３】
請求項５〜７のプレス装置によると、高速低負荷加工時の状態と、低速大負荷加工時の状態とを、加工の状態に応じて自動的に切り替えることができ、オペレータの操作を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレス装置の側面の要部断面図である。
【図２】プレス装置の制御系の機器ブロック図である。
【図３】プレス装置の遊星歯車装置の他の構成図である。
【図４】プレス装置の遊星歯車装置の更に他の構成図である。
【符号の説明】
１  プレス装置
１１  サーボモータ
１２  動力伝達機構
１３  変換手段
１５  偏心カム（変換手段）
３３  制御装置
３６  加工種類対応切り替え制御手段（演算手段）
５２  入力軸
５０  遊星歯車装置
５３  第１太陽歯車
５４  第２太陽歯車
５５  第１遊星歯車
５６  第２遊星歯車
５７  内歯
５８  出力軸
５９  選択手段
【図１】
0003622640.tif 000002
【図２】
0003622640.tif 000003
【図３】
0003622640.tif 000004
【図４】
0003622640.tif 000005