(57)【要約】【課題】  リニアモータを用いた簡素な構成のプレス機械としながら、加工精度の向上、機械組立時のリニアモータの取付け易さの向上が図れるリニアモータ搭載プレス機械を提供する。【解決手段】  水平載置面Ｓを有するプレスフレーム４１と、ワークＷにプレス加工を施すプレス金型６１と、前記水平載置面Ｓに搭載されてプレス金型６１を駆動するリニアモータ１とを備える。【選択図】        図１
2008043994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平載置面を有するプレスフレームと、ワークにプレス加工を施すプレス金型と、前記水平載置面に搭載されて前記プレス金型を駆動するリニアモータとを備えたリニアモータ搭載プレス機械。
【請求項２】
前記リニアモータは、プレス方向と平行な取付具によって、前記水平載置面に取付けられる請求項１記載のリニアモータ搭載プレス機械。
【請求項３】
水平載置面を有するフレームと、ワークに加工を施す工具と、前記水平載置面に搭載されて前記工具を駆動するリニアモータとを備えたリニアモータ搭載工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リニアモータを駆動源とするパンチプレス等のプレス機械、およびその他の工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
パンチプレス等のプレス機械において、パンチ金型を進退させるプレス駆動源には、回転型の電気モータを用いてクランク機構等により直動運動に変換するものや、油圧シリンダを用いるものが一般的である。電気モータとして、サーボモータを用い、ストローク途中のパンチ速度を可変とするものも提案されている（例えば特許文献１）。
しかし、回転型の電気モータを用いるものは、直動運動に変換する機構が必要なため、構成が複雑となる。また、回転運動を直動運動に変換するため、制御性にも劣る。油圧シリンダを用いるものは、油圧ユニット等の油圧供給系が必要であり、構造が複雑となる。      
【０００３】
この他に、リニアモータをプレス駆動源に用いるものも提案されている。この提案例では、リニアモータはＣ形のプレスフレームの上部前端面に設置されている。リニアモータを用いると、回転型のモータを用いるものと異なり、回転を直線運動に変換する機構が不要であり、部品点数が少なく簡素な構造とできる。リニアモータは制御性にも優れる。
【特許文献１】特開平８−１３８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のリニアモータ搭載プレス機械は、Ｃ形のプレスフレームの上部の端面に設置されている。このため、リニアモータの側面でプレスフレームに取り付くことになる。したがって、プレス荷重の反力がリニアモータに作用すると、リニアモータのモータケースに対して不均等な荷重が作用し、加工精度の低下の原因になるという問題がある。また、プレス機械では、リニアモータは大重量であるため、プレス機械の組立時に、上記のようにモータ側面でプレスフレームに取付ける構造では、取付作業が困難となる。リニアモータは、磁力の非常に強い永久磁石が用いられるため、プレス機械の組立作業に手間がかかると、人体への影響も懸念される。
このような課題は、プレス機械の他に、リニアモータを加工の駆動源として用いる他の工作機械においても生じる。
【０００５】
この発明の目的は、リニアモータを用いた簡素な構成のプレス機械としながら、加工精度の向上、機械組立時のリニアモータの取付け易さの向上が図れるリニアモータ搭載プレス機械を提供することである。
この発明の他の目的は、リニアモータを用いた簡素な構成の工作機械としながら、加工精度の向上、機械組立時のリニアモータの取付け易さの向上が図れるリニアモータ搭載工作機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のリニアモータ搭載プレス機械は、水平載置面を有するプレスフレームと、ワークにプレス加工を施すプレス金型と、前記水平載置面に搭載されて前記プレス金型を駆動するリニアモータとを備える。
この構成によると、進退動作する金型をリニアモータで駆動させるため、回転型のモータを用いるものと異なり、回転を直線運動に変換する機構が不要であり、部品点数が少なく簡素な構造とできる。駆動源となるリニアモータは、プレスフレームの水平載置面に設置するため、リニアモータおよびプレスフレームに作用するプレス反力がプレス中心まわりの各部で均等となり、モータケースやプレスフレームの撓みに起因する加工精度の低下が緩和できて、加工精度が向上する。また、駆動源となるリニアモータをプレスフレームの水平載置面に設置するため、プレス機械の組立時に上記水平載置面に置いた状態でボルト締め等の固定作業が行え、取付作業が行い易い。
【０００７】
この発明において、前記リニアモータは、プレス方向と平行な取付具によって、前記水平載置面に取付けられるものとしても良い。上記取付具にはボルト等を用いることができる。
プレス方向と平行な取付具によりリニアモータを取付けるようにした場合、リニアモータに作用するプレス反力をより一層均等に受けることができて、加工精度をさらに向上させることができる。
【０００８】
この発明のリニアモータ搭載工作機械は、水平載置面を有するフレームと、ワークに加工を施す工具と、前記水平載置面に搭載されて前記工具を駆動するリニアモータとを備える。なお、この明細書で言う「工作機械」とは、旋盤等の切削加工を行う機械に限らず、物を加工する機械一般を示す広義の工作機械であり、パンチプレスやその他のプレス機械を含む意味である。
プレス機械に限らず、ワークに加工を施す工具をリニアモータで駆動する工作機械の場合に、リニアモータを水平載置面に搭載することで、加工の反力によるモータケースや工作機械のフレームの変形を抑制し、加工精度の向上を図ることができる。また、リニアモータの取付作業性が向上する。特に、工具を直線状経路で往復動作させる工作機械の場合は、回転型のモータを用いるものと異なり、回転を直線運動に変換する機構が不要であり、部品点数が少なく簡素な構造とできる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明のリニアモータ搭載プレス機械は、水平載置面を有するプレスフレームと、ワークにプレス加工を施すプレス金型と、前記水平載置面に搭載されて前記プレス金型を駆動するリニアモータとを備えたものであるため、リニアモータを用いた簡素な構成のプレス機械としながら、加工精度の向上、機械組立時のリニアモータの取付け易さの向上を図ることができる。
前記リニアモータが、プレス方向と平行な取付具によって、前記水平載置面に取付けられる場合は、より一層の加工精度の向上が図れる。
この発明のリニアモータ搭載工作機械は、水平載置面を有するフレームと、ワークに加工を施す工具と、前記水平載置面に搭載されて前記工具を駆動するリニアモータとを備えたものであるため、加工精度の向上、機械組立時のリニアモータの取付け易さの向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の一実施形態を、図１ないし図４と共に説明する。この実施形態は、パンチプレスからなるプレス機械に適用したものである。このプレス機械は、プレス駆動源としてリニアモータ１を用いたものであり、プレスフレーム４１に工具支持体４２，４３と、ワーク送り機構４４とを設置し、フレーム４１の上部に、上記リニアモータ１を備えるプレス機構４５が設置されている。リニアモータ１は、後に詳述するように、プレスフレーム４１における取付部材５４の上面である水平載置面Ｓに搭載される。
【００１１】
工具支持体４２，４３は、同心に設置された上下のタレットからなり、上下の工具支持体４２，４３には円周方向の複数箇所に、それぞれパンチ金型６１，ダイ金型６２である工具が搭載される。これらパンチ金型６１，ダイ金型６２は、工具支持体４２，４３の回転によって所定のパンチ位置Ｐに割り出される。ワーク送り機構４４は、板材のワークＷの縁部をワークホルダ４７で把持し、ワークＷをテーブル４８上で前後左右に移動させるものである。
【００１２】
プレス機構４５は、工具支持体４２のパンチ位置Ｐに割り出されたパンチ金型６１を昇降させるラム４９を、ラムガイド５０により昇降自在に支持し、ラム４９をリニアモータ１の出力軸１２によって昇降駆動させるものである。
【００１３】
プレスフレーム４１は、側面形状がＣ字状のフレーム本体４１Ａと、その下部の前方に続く板材送り部フレーム４１Ｂとでなる。フレーム本体４１Ａは、後部のコラム部４１Ａａと、このコラム部４１Ａの上部および下部からそれぞれ前方へ延びる上フレーム部４１Ａｂおよび下フレーム部４１Ａｃからなる。
【００１４】
図２に示すように、フレーム本体４１Ａは、両側面の一対の側板５１と、これら側板５１間に介在する垂直フレーム板部５２および水平フレーム板５３を有し、上フレーム部４１Ａｂにおける前端に、上面が水平載置面Ｓとなる取付部材５４が設けられている。取付部材５４は、リニアモータ１の取付用部材であり、両側縁が両側の側板５１に接合されていて、中央にモータ出力軸出入り用の開口５４ａが設けられている。
図１において、ラムガイド５０はプレスフレーム４１における水平フレーム板５３上に設置されている。
【００１５】
図３，図４に示すように、リニアモータ１は、それぞれ円筒型リニアモータからなる複数の単位リニアモータ２をモータケース２５内に並列配置したものが用いられる。並列に配置する形態として、この例では同一仕様の円筒型リニアモータ２を、出力軸中心Ｏを中心とする仮想の円上に円周方向に並べて配置している。
【００１６】
各単位リニアモータ２は、Ｎ極とＳ極が交互に並ぶ永久磁石からなる軸部材３と、この軸部材３が内部を相対的に軸方向移動自在なコイルユニット４とでなる。コイルユニット４は、軸部材３の周囲を囲む複数のコイル５を、円筒状のコイルケース７内に軸方向に並べて構成される。コイルユニット４はステータとなり、軸部材３が移動体となる。軸部材３は、１本の丸棒状の部材からなるが、複数個の永久磁石を軸方向に並べたものであっても良い。
【００１７】
モータケース２５は、内筒２６と外筒２７を同心に配置し、これら内筒２６と外筒２７の両端を端板２８，２９で連結したものである。下方の端板２９は、外筒２７の周縁に張り出していて、この張出部分が取付ブラケット２９Ａとなる。各単位リニアモータ２は、内筒２６と外筒２７間の環状の空間内に前記円周方向に並べて配置されている。両側の端板２８，２９は、各単位リニアモータ２の軸部材３を挿通する複数の軸部材挿通孔２８ａ，２９ａをそれぞれ有し、かつ片方の端板２８は、中央にガイド軸挿通孔２８ｂが設けられている。
【００１８】
各単位リニアモータ２の軸部材３は、両端が板状の連結部材１０，１１により相互に連結され、これら複数の軸部材３と連結部材１０，１１とで移動体３０が構成される。この移動体３０における片方の連結部材１１に、単位リニアモータ２の配列の中心Ｏに位置する出力軸１２が形成されている。
【００１９】
モータケース２５と、移動体３０の間には、複数の単位リニアモータ２の軸部材３の移動を案内するガイド機構３２が設けられる。ガイド機構３２は、モータケース２５の内筒２６と、この内筒２６内に嵌合状態に固定された案内部であるブッシュ１５と、一端側の連結部材１０の中心に設けられてブッシュ１５内に軸方向移動自在に嵌合する被案内部であるガイド軸１３とで構成される。ブッシュ１５は滑り軸受を構成する。
ガイド機構３２には、モータケース２５に対する移動体３０との相対的な回転を阻止する回り止め手段１６が設けられている。回り止め手段１６は、ガイド軸１３に軸方向に沿って設けられたキー溝１７と、モータケース２５の内筒２６に固定されてキー１７に摺動自在に係合するキー部１８とでなる。
【００２０】
リニアモータ１は、上記のようにプレスフレーム４１における取付部材５４の上面である水平載置面Ｓに搭載され、モータケース２５の外周に張り出した取付ブラケット２９Ａで、複数本の取付具５５により取付部材５４に固定される。取付具５５は、プレス方向と平行に、つまり上下方向に延びて設けられる。上記取付具５５はボルトからなり、取付ブラケット２９Ａに設けられたボルト挿通孔５６に挿通されて、取付部材５４のねじ孔からなる取付孔５７に締め付け固定される。取付孔５７をねじ孔とする代わりに単に挿通孔とし、ナット（図示せず）を用いてボルトからなる取付具５５の締め付けを行うようにしても良い。
【００２１】
上記のように水平載置面Ｓに搭載されたリニアモータ１の出力軸１２は、下方の連結板１１と共に、プレスフレーム４１の取付部材５４に設けられた開口５４ａ内を出入り可能である。
【００２２】
この構成のプレス機械によると、プレス駆動源としてリニアモータ１を用いるため、回転型のモータを用いるものに比べて、回転をラム４９の直線運動に変換する機構が不要であり、プレス機構４５の部品点数が少なく構成が簡素となる。また、プレス駆動源として油圧シリンダを用いるものと比べて、油圧ユニットが不要で、構成が簡単になる。しかもリニアモータ１は、位置精度に優れており、加工品質，精度の良い加工が可能となる。
リニアモータ１は、この実施形態では、複数の単位リニアモータ２を並列に配置したものであるため、個々の単位リニアモータ２が出力の小さなものであっても、大きな出力が得られ、プレス加工に必要な出力を十分に得ることができる。
【００２３】
プレス駆動源となるリニアモータ１は、プレスフレーム４１の水平載置面Ｓに設置するため、リニアモータ１およびプレスフレーム４１に作用するプレス反力がプレス中心まわりの各部で均等となり、モータケース２５やプレスフレーム４１の撓みに起因する加工精度の低下が緩和できて、加工精度が向上する。この実施形態では、リニアモータ１をプレス方向と平行な取付具５５によって取付けられるため、リニアモータ１に作用するプレス反力をより一層均等に受けることができて、加工精度をさらに向上させることができる。
また、リニアモータ１をプレスフレーム４１の水平載置面Ｓに設置するため、プレス機械の組立時に上記水平載置面Ｓに置いた状態でボルト締め等の固定作業が行え、取付作業が行い易い。このため、リニアモータ１の軸部材３に磁力の強力なものが用いてられていても、プレス機械への組み立て時に時間がかからず、人体への磁力の影響による害が回避できる。
【００２４】
なお、上記実施形態では、リニアモータ１が複数の単位リニアモータ２からなるものとしたが、例えば図５に示すように、リニアモータ１は、単独の軸部材３およびコイルユニット２からなるものであっても良い。この場合も、リニアモータ１は、プレスフレーム４１の水平載置面Ｓ上に搭載し、モータケース２５の外周に突出した取付ブラケット２９Ａを介してボルト等の取付具５５によりプレスフレーム４１に固定する。
【００２５】
また、前記実施形態では、プレス機械に適用した場合につき説明したが、この発明は、プレス機械に限らず、工作機械一般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の一実施形態に係るリニアモータ搭載プレス機械の側面図である。
【図２】（Ａ）は同リニアモータ搭載プレス機械のプレスフレームの正面図、（Ｂ）は同プレスフレームの破断側面図である。
【図３】同リニアモータ搭載プレス機械におけるリニアモータの縦断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】この発明の他の実施形態におけるリニアモータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…リニアモータ                                                                ２…単位リニアモータ
３…軸部材
４…コイルユニット                                                              ５…コイル                                                                      ７…コイルケース                                                                １０，１１…連結部材                                                            １２…出力軸                                                                    １５…ブッシュ
２５…モータケース
２８，２９…端板
２９Ａ…取付ブラケット
３０…移動体
３２…ガイド機構
４１…フレーム
４１Ａ…フレーム本体
４１Ｂ…板材送り部フレーム
４１Ａｂ…上フレーム部
４２，４３…工具支持体
４４…ワーク送り機構
４５…プレス機構
４９…ラム
５０…ラムガイド
５１…側板
５４…取付部材
５４ａ…開口
５５…取付具
６１…パンチ金型（プレス金型）
６２…ダイ金型（プレス金型）
Ｏ…中心
Ｐ…パンチ位置
Ｓ…水平載置面
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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