(57)【要約】【課題】プレス加工の一サイクルを短縮化する。【解決手段】枠体４と、上型６が取り付けられ支柱３を摺動するスライダー５と、ＡＣサーボモータ９によって正回転・逆回転駆動されるボールねじ軸１９を介し、スライダー５を上下動させる連結機構と、下型２２とを備えた電動プレス加工機において、ＡＣサーボモータ９とボールねじ軸１９との間に設けられた無段変速機１０と、被加工物２４と上型６との接触位置、上型６の上限待機位置及び下限降下位置を検出するパルススケール２３と、上型６が降下し被加工物２４と接触する時点までは上型６を急速に降下させ、上型６が被加工物２４と接触した時点あるいは接触する直前の時点から下限降下位置まで降下する時点までは上型６の降下を減速し、ＡＣサーボモータ９をトルク付加モードにして上型６が下型２２を押圧する制御を行わせ、上型６が上昇開始後は上型６を急速に上昇させる制御装置２５とを備えて構成される。【選択図】              図１
2004276053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドとクラウンと複数の支柱とで形成された枠体と、下端面に上型が取り付けられると共に支柱を自在に摺動する構成のスライダーと、駆動モータによって正回転・逆回転駆動されるねじ軸を介し、スライダーを上下動させる連結機構と、上型に対応する位置にベッドに固定された下型とを備え、上型と下型とで被加工物をプレス加工する電動プレス加工機において、
駆動モータ軸とねじ軸との間に設けられた無段変速機と、
上型と下型に載置された被加工物との接触位置を検出すると共に、上型の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器と、
位置検出器が検出する位置信号を基に、上型が下型に載置された被加工物と接触する時点までは、無段変速機を介して上型を急速に降下させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型が上記予め定められた下限降下位置まで降下する時点までは、上型の降下を無段変速機を介して減速し、駆動モータをトルク付加モードにして上型が下型を押圧する制御を行わせ、上型が下限降下位置での所定時間が経過後は無段変速機を介して上型を急速に上昇させる制御装置と
を備えたことを特徴とする電動プレス加工機
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動プレス加工機、特に往復運動をするスライダーの下端に取り付けられた上型とベッドに取り付けられた下型とで、モータを駆動源にしてプレス加工する電動プレス加工機において、上限待機位置にある上型が降下し下型に載置された被加工物と接触するまでの間あるいは接触する直前の間、及び上型が下限位置から上昇し上限待機位置に戻るまでの間の各時間を高速で上型を移動させ、プレスの一工程（サイクル）を短縮化するようにした電動プレス加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータを駆動源にしてプレス加工する電動プレス加工機は、被加工物をプレス加工する上型の速度に合わせ、被加工物をプレス加工しない工程でも一般には上型の被加工物をプレス加工する際の一定速度で往復運動させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように被加工物をプレス加工しない工程も、被加工物をプレス加工する際の上型の速度に合わせ、プレスの一工程を行っているため、プレスの一工程に時間が掛かる欠点があった。
【０００４】
本発明は、上記の欠点を解決することを目的としており、被加工物をプレス加工しない工程では上型を高速移動させるようにして、プレス加工の一工程に要する時間を短縮化することができると同時に加工時はトルク増大がはかられる、電動プレス加工機を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明の電動プレス加工機は、ベッドとクラウンと複数の支柱とで形成された枠体と、下端面に上型が取り付けられると共に支柱を自在に摺動する構成のスライダーと、駆動モータによって正回転・逆回転駆動されるねじ軸を介し、スライダーを上下動させる連結機構と、上型に対応する位置にベッドに固定された下型とを備え、上型と下型とで被加工物をプレス加工する電動プレス加工機において、駆動モータ軸とねじ軸との間に設けられた無段変速機と、上型と下型に載置された被加工物との接触位置を検出すると共に、上型の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器と、位置検出器が検出する位置信号を基に、上型が下型に載置された被加工物と接触する時点までは、無段変速機を介して上型を急速に降下させ、上型が被加工物と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型が上記予め定められた下限降下位置まで降下する時点までは、上型の降下を無段変速機を介して減速し、駆動モータをトルク付加モードにして上型が下型を押圧する制御を行わせ、上型が下限降下位置での所定時間が経過後は無段変速機を介して上型を急速に上昇させる制御装置と備えたことを特徴としている。
【０００６】
被加工物をプレス加工しない工程では上型が高速移動するので、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る電動プレス加工機の一実施例要部説明図を示している。
【０００８】
図１において、ベッド１とクラウン２と複数の支柱３とで形成された枠体４の内部には、スライダー５が設けられ、スライダー５の四隅に、支柱３と係合し支柱３の軸方向にスライダー５が自在に摺動する摺動穴がそれぞれ設けられている。そしてスライダー５の下端面に上型６が取り付けられている。
【０００９】
クラウン２の上部には取り付け台７が設けられている。取り付け台７には、エンコーダ８を内蔵したＡＣサーボモータ９が取り付けられており、更に無段変速機１０を構成する２つのパルスモータ１１、１２が取り付けられている。
【００１０】
取り付け台７の内部に、ＡＣサーボモータ９の軸に固着されたギヤ１３、２つのパルスモータ１１、１２の軸にその軸方向にそれぞれ摺動自在に設けられた無段変速機１０を構成する２つのＶプーリ１４、１５、そしてこの２つのＶプーリ１４、１５に掛けられたＶベルト１６を収納している。
【００１１】
ＡＣサーボモータ９の軸に固着されたギヤ１３は、Ｖプーリ１４の片端に設けられたギヤ１７と噛み合わされ、またＶベルト１６を介し回転力が伝動されるＶプーリ１５の片端に設けられたギヤ１８は、クラウン２を貫通して設けらたボールねじ軸１９の先端部に固着されたギヤ２０と噛み合わされている。
【００１２】
スライダー５の上部に、差動機構２１（差動機構２１については後の図３で詳しく説明する）がボールねじ軸１９に対応して固定されている。
【００１３】
ボールねじ軸１９は、内部にボール及びナット部材が設けられた差動機構２１と螺合されており、ボールねじ軸１９と差動機構２１とでクラウン２とスライダー５とが連結された構造となっている。すなわち取り付け台７に設けられたＡＣサーボモータ９を正回転或いは逆回転させることにより、無段変速機１０を介しスライダー５が上昇或いは下降し、ＡＣサーボモータ９の回転制御でスライダー５を往復運動させることができる。また２つのパルスモータ１１、１２を回転させ、２つのＶプーリ１４、１５の実質直径比、すなわちＶプーリ１４のピッチ円直径とＶプーリ１５のピッチ円直径との比を変えることにより、スライダー５の運動速度を変えることができる。
【００１４】
ベッド１には上型６に対応する位置に下型２２が固定されており、ベッド１とクラウン２との間に、スライダー５の位置を検出するパルススケール２３が取り付けられ、下型２２に載置された被加工物２４と上型６との接触位置を検出すると共に、上型６の上限待機位置及び下限降下位置を検出するようになっている。
【００１５】
ＡＣサーボモータ９、そして無段変速機１０を構成する２つのパルスモータ１１、１２の各回転を制御する制御装置２５は、予め各種の設定値が入力されるようになっている他、スライダー５の位置検出をするためのパルススケール２３が検出する位置信号を基に、上限待機位置にある上型６が下型２２に載置された被加工物２４と接触する時点あるいは接触する直前の時点までは、無段変速機１０を介して上型６を急速に降下させ、上型６が被加工物２４と接触した時点あるいは接触する直前の時点から上型６が上記予め定められた下限降下位置（図１の上型６の想像線位置（６））まで降下する時点までは、上型６の降下を無段変速機１０を介して減速し、ＡＣサーボモータ９をトルク付加モードにして上型６が下型２２を押圧し、被加工物２４を所定の形状にプレス加工を行う制御を行わせ、上型６が下限位置での所定時間が経過した後は無段変速機１０を介して上型６を急速に上昇させる制御を行わせるようになっている。
【００１６】
図２は無段変速機の一実施例拡大説明図を示しており、図１と同じものは同一の符号が付されている。
【００１７】
同図において、パルスモータ１１、１２の各軸には、正ねじと逆ねじとがそれぞれ切られた回転自在のボールねじ軸２６、２７が固着されている。ボールねじ軸２６の根元及び先端には、ボールねじ軸２６を回転自在にしてガイドキー２８、２９が取り付け台７にそれぞれ取り付けられて設けられている。同様にボールねじ軸２７の根元及び先端には、ボールねじ軸２７を回転自在にしてガイドキー３０、３１が取り付け台７にそれぞれ取り付けられて設けられている。
【００１８】
パルスモータ１１の根元側でボールねじ軸２６に複数のボール（図示省略）を介して螺合するナット部材３３は、Ｖプーリ１４を構成する片方のプーリ片３４にベアリング３５を介して取り付けられていると共に、ナット部材３３はガイドキー２８の先端部にガイドされる構造を備えている。同様にパルスモータ１１の先端側でボールねじ軸２６に複数のボール（図示省略）を介して螺合するナット部材３６は、Ｖプーリ１４を構成する片方のプーリ片３７にベアリング３８を介して取り付けられていると共に、ナット部材３６はガイドキー２９の先端部にガイドされる構造を備えている。これらのボールねじ軸２６とナット部材３３、３６との複数のボールを介して螺合するボールねじ機構等は、後の図３で詳しくその構造を説明する。
【００１９】
パルスモータ１１を回転させると、Ｖプーリ１４を構成する２つのプーリ片３４と３７とは、相互に接近する方向又は離れる方向に移動し、Ｖプーリ１４のプーリ径が連続的に変化すると共に、２つのプーリ片３４と３７とを一体化して回転させる固定ピン３９によって２つのプーリ片３４と３７とが一体化している。
【００２０】
また、パルスモータ１２の根元側でボールねじ軸２７に複数のボール（図示省略）を介して螺合するナット部材４０は、Ｖプーリ１５を構成する片方のプーリ片４１にベアリング４２を介して取り付けられていると共に、ナット部材４０はガイドキー３０の先端部にガイドされる構造を備えている。同様にパルスモータ１２の先端側でボールねじ軸２７に複数のボール（図示省略）を介して螺合するナット部材４３は、Ｖプーリ１５を構成する片方のプーリ片４４にベアリング４５を介して取り付けられていると共に、ナット部材４３はガイドキー３１の先端部にガイドされる構造を備えている。これらのボールねじ軸２７とナット部材４０、４３との複数のボールを介して螺合するボールねじ機構は、後の図３で詳しくその構造を説明する（但し、当該ボールねじ機構においては図３において後述するボール軸受位置調整手段については存在しない）。
【００２１】
パルスモータ１２を回転させると、Ｖプーリ１５を構成する２つのプーリ片４１と４４とは、相互に接近する方向又は離れる方向に移動し、Ｖプーリ１５のプーリ径が連続的に変化すると共に、２つのプーリ片４１と４４とを一体化して回転させる固定ピン３９によって２つのプーリ片４１と４４とが一体化している。
【００２２】
そして、制御装置２５（図１参照）から２つのパルスモータ１１と１２とを同期して反対方向に回転させる信号を２つのパルスモータ１１と１２とが受け取り、例えばパルスモータ１１側のＶプーリ１４のピッチ円直径が大きくなると、パルスモータ１２側のＶプーリ１５のピッチ円直径が小さくなる。Ｖプーリ１４と１５とのピッチ円直径比が大きくなり、Ｖベルト１６で伝動されるＶプーリ１５の回転数は増加する。また逆にパルスモータ１１側のＶプーリ１４のピッチ円直径が小さくなると、パルスモータ１２側のＶプーリ１５のピッチ円直径が大きくなる。Ｖプーリ１４と１５とのピッチ円直径比が小さくなり、Ｖベルト１６で伝動されるＶプーリ１５の回転数は減少する。
【００２３】
つまり、ＡＣサーボモータ９の軸に取り付けられたギヤ１３の回転は、取り付け台７の内部に設けられた無段変速機構１０により、ボールねじ軸１９に固定されたギヤ２０に無段変速でその回転が伝達される。
【００２４】
図３は差動機構の一実施例構造説明断面図を示している。なお、差動機構については、本出願人がＰＣＴ／ＪＰ０１／０９０５６として特許出願している。
【００２５】
図１で用いられている差動機構２１は、図３図示の構造を備えており、差動機構２１は、ボールねじ軸１９と複数のボール５０とナット部材５１とからなるボール軸受を備えている。また図２で説明したボールねじ軸２６とナット部材３３、３６及びボールねじ軸２７とナット部材４０、４３とのそれぞれのボールねじ機構も、上記ボールねじ軸１９と複数のボール５０とナット部材５１とからなるボール軸受と同じ機構を備えている。
【００２６】
そして図３においては、更に可動部材５２と差動部材５３と受け部材５４とを有するボール軸受位置調整手段を備えている。
【００２７】
ナット部材５１は、ボール５０を介してボールねじ軸１９とボールねじ係合すべくその中心部にボール溝５５が設けられており、ボール５０を介してのボールねじ軸１９とナット部材５１とのボールねじ係合によって、上型６の正確で高精度な位置制御ができるようなっている。
【００２８】
ナット部材５１の下端部には、ボール軸受位置調整手段に属する所の、中心部にボールねじ軸１９を貫通させるための孔が設けられた可動部材５２が固定されている。当該可動部材５２と、中心部にボールねじ軸１９を貫通させるための孔が設けられ、かつ上端面に傾斜面５６が形成されている受け部材５４の間に、中心部にボールねじ軸１９を貫通させると共に自身の摺動を可能にするに足る孔が設けられている。そして下端面が受け部材５４に形成されている傾斜面５６と同じ傾斜角で逆向きの傾斜面が形成されている差動部材５３が、図面左右方向（図３のＡの矢印両方向）に摺動し、可動部材５２を介してナット部材５１が垂直方向（図３のＢの矢印両方向）にのみ移動するようになっている（図３ではナット部材５１が垂直方向にのみ移動する拘束機構は図示省略されている）。
【００２９】
このようにねじ部５７をパルスモータや手動で回転させ、ナット部材５１を垂直方向に微小距離移動させることにより、ボールねじを構成するボール５０とボール溝５５との線接触又は点接触で係合するボールねじにあって、荷重時常に同一位置での線接触又は点接触で係合することから生じるボール５０やボール溝５５の局部的な磨耗を回避することができる。
【００３０】
即ち、上型６が最下点に達した時点で上型６を更に降下させようとする最大荷重が生じるが、同じ上型６と同じ下型２２と同じ被加工物２４とを用いてプレス加工を続けると、当該最大荷重におけるボールねじ軸１９とボール５０とナット部材５１のボール溝５５は、同じ決まった位置関係の下でボールねじ軸１９とボール５０とが局部的に接触し、この接触部に局部的に磨耗が生じる。当該差動機構２１を用い、各プレス加工の都度、或いは所定回（例えば５回程度）の各プレス加工の都度、差動部材５３を矢印Ａ両方向に挿入し、或いは排出することによって、最大荷重での上述のボールねじ軸１９とボール５０とナット部材５１のボール溝５５との位置関係が僅かにズレてゆくことになり、磨耗が防止される。差動部材５３を挿脱する状況は、１回の挿入で、径１０ｍｍ程度のボール５０の大径上で上記の接触部が２μｍ程度ずつズレてゆくようなものである。このようにすれば、差動部材５３が約１５７００回挿入されることによって、接触点がボール５０の大径上を一周する。
【００３１】
このように構成された本発明の電動プレス加工機の動作を、図４の自動運転における一実施例サイクル線図を用いて説明する。
【００３２】
図４の縦軸はストローク、横軸は時間をそれぞれ表しており、実線はプレス軌跡、つまり上型６の軌跡を示している。
【００３３】
時間軸のＴ０は上型６が上限待機位置にある状態でサイクル開始時点を表し、時間軸のＴ１は上型６の下降開始時点を表し、時間軸のＴ２は上型６が下型２２に載置された平板の被加工物２４の表面と接触する時点を表し、時間軸のＴ３は上型６の予め定められた下限降下位置到達時点を表し、時間軸のＴ４は上型６の下限降下位置からの上昇開始時点を表し、時間軸のＴ５は上型６の上限待機位置到達時点を表し、時間軸のＴ６は一サイクル完了時点をそれぞれ表している。
【００３４】
いわば時間Ｔ１〜Ｔ２は、上型６の上限待機位置から下型２２に載置された被加工物２４に接触するまでの非プレス期間で、無段変速機１０のＶプーリ１４、１５は上型６を急速に降下させるピッチ円直径比に設定され、上型６を急速に降下させる。そしていわば時間Ｔ２〜Ｔ４は、ＡＣサーボモータ９がトルク付加モードとなり、上型６が下型２２に載置された被加工物２４をプレス加工するプレス期間で、無段変速機１０のＶプーリ１４、１５はプレスモードピッチ円直径比に落とされ、また時間Ｔ４〜Ｔ５は、上型６の下限降下位置からその上限待機位置に復帰するまでの非プレス期間で、無段変速機１０のＶプーリ１４、１５は上型６を急速に上昇させるピッチ円直径比に設定され、上型６を急速に上昇させる。このようにしてプレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化させている。
【００３５】
上記説明では、無段変速機１０の一例として、動力伝動が確実なベルト式無段変速機を用いて説明したが、動力伝動が確実なチェーン式無段変速機を用いることもできる。
【００３６】
また、パルスモータ１１、１２にボールねじ軸２６、２７を用い、ボールねじ機構でＶプーリ１４、１５の各ピッチ円直径を変化させているが、通常のねじ機構でＶプーリ１４、１５の各ピッチ円直径を変化させるようにしてもよい。
【００３７】
さらに、下型２２に載置された被加工物２４と上型６との接触位置を検出すると共に、上型６の上限待機位置及び下限降下位置を検出する位置検出器として、パルススケール２３が示されているが、位置検出ができ制御装置２５へその検出信号を送出できるものであれば、他の電子式或いは機械式いずれの位置検出器でも使用することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、電動プレス加工機で無段変速機を用い、プレス加工しない工程では上型を高速移動させるようにしたので、プレス加工の一工程（サイクル）に要する時間を短縮化することができると同時に加工時はトルク増大がはかられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電動プレス加工機の一実施例要部説明図である。
【図２】無段変速機の一実施例拡大説明図である。
【図３】差動機構の一実施例構造説明断面図である。
【図４】本発明に係る電動プレス加工機の一実施例サイクル線図である。
【符号の説明】
１  ベッド
２  クラウン
３  支柱
４  枠体
５  スライダー
６  上型
７  取り付け台
９  ＡＣサーボモータ
１０  無段変速機
１４，１５  Ｖプーリ
１６  Ｖベルト
１９  ボールねじ軸
２２  下型
２３  パルススケール
２４  被加工物
２５  制御装置
【図１】
2004276053.tif 000003
【図２】
2004276053.tif 000004
【図３】
2004276053.tif 000005
【図４】
2004276053.tif 000006