(57)【要約】【課題】従来のものより出力が小さいモータを用いることができ、かつ加工位置で発生した粉塵によるモータへの影響を抑えることができるフォーミングマシンを提供する。【解決手段】本発明のフォーミングマシン１０では、トグル機構５２によりリニアモータ５０の動力が増幅されて成形工具３８に伝達されるので、従来のものより出力が小さいリニアモータを用いることができ、コスト低減を図ることが可能になる。しかも、各リニアモータ５０は、基板１４の裏側に配置されているので、加工位置Ｐ１で発生した粉塵によるリニアモータ５０への影響を抑えることができる。また、各リニアモータ５０は、各工具ホルダ３７のスライド方向と交差する方向に延びて基板１４の裏側で互いに平行になっているので、フォーミングマシン１０全体をコンパクトな構成にすることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料が送られてくる加工位置に向かって対峙して配置された複数のスライドガイドを基板の表側に固定すると共に、前記各スライドガイドに案内される工具ホルダに成形工具を固定し、
前記基板の裏側に配置されたモータを動力源として前記各工具ホルダを関連的にスライドさせることで、前記各成形工具を前記加工位置に進退移動させて、前記材料に順次各種の成形加工を行うフォーミングマシンにおいて、
前記工具ホルダの前記加工位置と反対側の端部に対向する位置に固定部材を固定して設け、その固定部材と前記工具ホルダとの間を、トグル機構を構成する１対のトグルリンクで連結すると共に、
それらトグルリンク同士の連結部分又はその近傍から前記基板の裏側まで延ばした延長部材を、前記モータの動力伝達部に連結したことを特徴とするフォーミングマシン。
【請求項２】
前記モータは、前記工具ホルダ毎に設けられ、スライド方向と交差する方向に直動するリニアモータであり、それらリニアモータの出力部に前記延長部材を連結したことを特徴とする請求項１に記載のフォーミングマシン。
【請求項３】
前記延長部材は、一端が前記トグルリンク同士の連結部分又はその近傍に回動可能に連結されかつ、他端が前記各リニアモータの出力部に回動可能に連結されたことを特徴とする請求項２に記載のフォーミングマシン。
【請求項４】
前記固定部材を、前記スライドガイドに固定し、
前記スライドガイドのうち前記固定部材側の端部を、前記基板の外縁部から外側に張り出し、その張り出し部分から前記基板の裏側に延設したモータ固定壁に前記リニアモータを固定することで、前記スライドガイドと前記工具ホルダと前記トグル機構と前記リニアモータとを一体化してユニットにしたことを特徴とする請求項２又は３に記載のフォーミングマシン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料が送られてくる加工位置の周りに配置された成形工具を加工位置に進退移動させて、材料に順次各種の成形加工を行うフォーミングマシンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のフォーミングマシンとして、材料が送られてくる加工位置の周りに放射状に複数のリニアモータを配置し、各リニアモータの出力部に取り付けた成形工具を前記加工位置に進退させて材料を成形するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０２８９９号公報（段落［００２１］〜［００２９］、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のフォーミングマシンでは、リニアモータの出力を減速せずに成形工具に付与する構成であったので、例えば、線材成形の場合、線径が大きくなると大出力のリニアモータを要し、コストがかかっていた。また、従来のフォーミングマシンでは、加工位置の周りにリニアモータが配置されていたので、加工位置で発生した金属粉がリニアモータに付着する虞があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来のものより出力が小さいモータを用いることができ、かつ加工位置で発生した粉塵によるモータへの影響を抑えることができるフォーミングマシンの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１の発明に係るフォーミングマシンは、材料が送られてくる加工位置に向かって対峙して配置された複数のスライドガイドを基板の表側に固定すると共に、各スライドガイドに案内される工具ホルダに成形工具を固定し、基板の裏側に配置されたモータを動力源として各工具ホルダを関連的にスライドさせることで、各成形工具を加工位置に進退移動させて、材料に順次各種の成形加工を行うフォーミングマシンにおいて、工具ホルダの加工位置と反対側の端部に対向する位置に固定部材を固定して設け、その固定部材と工具ホルダとの間を、トグル機構を構成する１対のトグルリンクで連結すると共に、それらトグルリンク同士の連結部分又はその近傍から基板の裏側まで延ばした延長部材を、モータの動力伝達部に連結したところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフォーミングマシンにおいて、モータは、工具ホルダ毎に設けられ、スライド方向と交差する方向に直動するリニアモータであり、それらリニアモータの出力部に延長部材を連結したところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２に記載のフォーミングマシンにおいて、延長部材は、一端がトグルリンク同士の連結部分又はその近傍に回動可能に連結されかつ、他端が各リニアモータの出力部に回動可能に連結されたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２又は３に記載のフォーミングマシンにおいて、固定部材を、スライドガイドに固定し、スライドガイドのうち固定部材側の端部を、基板の外縁部から外側に張り出し、その張り出し部分から基板の裏側に延設したモータ固定壁にリニアモータを固定することで、スライドガイドと工具ホルダとトグル機構とリニアモータとを一体化してユニットにしたところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１のフォーミングマシンでは、トグル機構によりモータの動力が増幅されて成形工具に伝達されるので、従来より出力が小さいモータを用いることができ、コスト低減を図ることが可能になる。しかも、モータは、基板の裏側に配置されているので、加工位置で発生した粉塵によるモータへの影響を抑えることができる。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
請求項２のフォーミングマシンでは、工具ホルダのスライド方向と交差する方向に直動するリニアモータによって、トグルリンク同士の連結部分又はその近傍を工具ホルダのスライド方向と交差する方向に押し引きして、トグル機構を作動させることができる。また、これらリニアモータは、各工具ホルダのスライド方向と交差する方向に延びて基板の裏側で互いに平行になるのでフォーミングマシン全体をコンパクトな構成にすることができる。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
請求項３のフォーミングマシンでは、延長部材がリニアモータの出力部と、トグルリンク同士の連結部分又はその近傍とにそれぞれ回動可能に連結されているので、リニアモータの出力部の移動方向とトグルリンク同士の連結部分の移動方向とのずれを延長部材の回動によって吸収することができる。ここで、延長部材には断面円形の孔又は軸の何れかを設ければよいので、ずれ吸収用の長孔を設ける場合に比べて、加工が容易でありかつ耐久性にも優れる。
【００１３】
＜請求項４の発明＞
請求項４のフォーミングマシンでは、スライドガイドと工具ホルダとトグル機構とリニアモータとを一体化してユニットにしたので、このユニットを基板に固定するか否か又は、移動することによって仕様の変更を容易に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。
本実施形態のフォーミングマシン１０は、図１に示すように複数の成形ユニット３０を設置ベース１１に固定して備える。設置ベース１１は、機台１２の上面から起立した支柱１３，１３の側面に基板１４を固定してなる。
【００１５】
基板１４は、表側から見ると図１に示すように略「Ｄ」字形状になっている。具体的には、基板１４は、全体が十六角形をなす板材の約１／３程度を縦割りにして切除した形状になっている。そして、十六角形の中心を本発明に係る加工位置Ｐ１とし、ここに被成形材料が送給される。
【００１６】
本実施形態の被成形材料は、例えば断面丸形の線材（図１における符合９０。以下「線材９０」という）であり、図示しないリールに巻回されている。リールはリールスタンドに回転可能に支持され、設置ベース１１の側方（図１における左側）に配置されている。リールスタンドと設置ベース１１との間には、回転ドラム１７が設けられている。回転ドラム１７は、設置ベース１１から側方に延びたブラケット１８に回転可能に軸支されており、リールスタンドから延びた線材９０が、一旦、この回転ドラム１７に巻回されてから、加工位置Ｐ１の近傍に設けた１対の送給ローラ１６，１６の間に引き込まれている。
【００１７】
１対の送給ローラ１６，１６は上下に並べて設けられ、例えば、基板１４の裏側に備えたサーボモータによって対称的に回転することで線材９０を引き込んで加工位置Ｐ１に送給する。なお、線材９０の送給路のうち送給ローラ１６，１６の前後には、線材９０を案内するためのガイド１９が設けられている。
【００１８】
さて、成形ユニット３０は、図２に示すように基板１４の表側（図２の符合１４Ａ）に敷設されたトグル出力部３１と、トグル出力部３１の裏面から直立したトグル駆動部３２とからなる。各成形ユニット３０のトグル出力部３１は、図１に示すように加工位置Ｐ１を通過する線に沿って延び、トグル出力部３１の一端が加工位置Ｐ１に対峙して、加工位置Ｐ１の周りに放射状に配置されている。
【００１９】
より具体的には、成形ユニット３０は、図２に示すようにユニットベース３３に種々の部品を組み付けて構成されている。ユニットベース３３は、トグル出力部３１の底面を構成する敷設板３４と、敷設板３４の長手方向の中間部分から直立して、トグル駆動部３２の底面を構成する突片板３５とからなる。敷設板３４のうち長手方向の一端から中間部までは基板１４に敷設して固定され、中間部から他端までは基板１４の外側に張り出している。敷設板３４の一端側には、長手方向にガイド溝３４Ａが形成されていて、このガイド溝３４Ａの両サイドを覆うように１対のガイドレール３６Ａ，３６Ａが取り付けられている。このガイド溝３４Ａとガイドレール３６Ａ，３６Ａに案内されて敷設板３４の長手方向に移動可能にスライド３６Ｂが取り付けられている。そして、本実施形態ではこれら敷設板３４とガイドレール３６Ａとから、本発明に係る「スライドガイド」が構成されている。
【００２０】
スライド３６Ｂには、工具ホルダ３７が固定され、工具ホルダ３７のうち加工位置Ｐ１に対峙した一端には、成形工具３８がボルトにて固定されている。なお、成形工具３８は、角柱体の一端から着脱可能に成形刃３８Ａを突出させた構造になっている。工具ホルダ３７の他端には、第１ヒンジブロック４０が固定されている。図４に示すように、第１ヒンジブロック４０には敷設板３４の幅方向で対向した１対の対向壁４０Ａ，４０Ａが備えられ、これら対向壁４０Ａ，４０Ａの間に第１トグルリンク４２の一端を配してヒンジピン４０Ｐを貫通させてある。これにより、第１トグルリンク４２が工具ホルダ３７に対して回動する。
【００２１】
敷設板３４のうち加工位置Ｐ１と離れた側の端部には、本発明の「固定部材」に相当する第２ヒンジブロック４１が起立している。図４に示すように、第２ヒンジブロック４１は、敷設板３４の幅方向で対向した１対の対向壁４１Ａ，４１Ａを備えてなり、これら両対向壁４１Ａ，４１Ａの間に第２トグルリンク４３の一端を配してヒンジピン４１Ｐを貫通させてある。これにより、第２トグルリンク４３が第２ヒンジブロック４１に対して回動する。
【００２２】
また、第２トグルリンク４３の他端には、幅方向の中央に縦溝４３Ａが形成されている。そして、その縦溝４３Ａ内に第１トグルリンク４２の端部を配してヒンジピン４３Ｐを貫通させてある。これらにより、第１及び第２のトグルリンク４２，４３（以下、単に「両トグルリンク４２，４３」という）の連結部分の屈曲動作に連動して工具ホルダ３７が直動する機構が構成されている。
【００２３】
図２に示すように、両トグルリンク４２，４３の連結部分は、敷設板３４のうち第２ヒンジブロック４１とスライド３６Ｂとの間に形成された矩形窓４４を通して敷設板３４の裏側のトグル駆動部３２に臨んでいる。トグル駆動部３２は、敷設板３４から直立した突片板３５のうち矩形窓４４に臨んだ面に、リニアモータ５０を組み付けてなる。リニアモータ５０は、突片板３５に固定されたモータ基部５０Ａと、モータ基部５０Ａに対してスライドして敷設板３４に接離する出力部５０Ｂと、出力部５０Ｂのスライド位置を検出する位置センサ（図示せず）とを備えてなる。
【００２４】
リニアモータ５０の出力部５０Ｂには、スライドブロック５１が固定されている。そして、両トグルリンク４２，４３の連結部分とスライドブロック５１との間が、本発明の「延長部材」に相当する延長リンク４５にて連結されている。延長リンク４５は対をなして設けられ（図４参照）、それら延長リンク４５，４５の一端側は、両トグルリンク４２，４３の連結部分を貫通したヒンジピン４３Ｐの両端部に回動可能に軸支され、他端側はスライドブロック５１を貫通したヒンジピン５１Ｐの両端部に回動可能に軸支されている。これにより両トグルリンク４２，４３の連結部分にリニアモータ５０の出力部５０Ｂが連結され、本発明に係るトグル機構５２が構成されている。
【００２５】
機台１２（図１参照）には、前記送給ローラ１６を駆動するサーボモータ（図示せず）のサーボアンプと、リニアモータ５０のサーボアンプとが収容され、これらサーボアンプが機台１２内に備えたメイン制御部１２Ａに接続されている。また、機台１２の上面には、設置ベース１１から離れた位置に操作盤２０が設けられ、操作盤２０に備えたディスプレイ２１を見ながら操作を行うことができる。そして、所定の成形用プログラムをランすると、メイン制御部１２Ａが送給ローラ１６及び各リニアモータ５０をＮＣ制御し、次述するように複数の成形工具３８を協働させて所定の形状のワークが成形される。
【００２６】
次に、上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。
フォーミングマシン１０が停止しているときには、例えば、図２に示すように、各成形ユニット３０の成形工具３８は、加工位置Ｐ１から離れた待機位置に退避している。このとき、両トグルリンク４２，４３の連結部分は、矩形窓４４に突入する位置まで屈曲し、延長リンク４５は、リニアモータ５０のスライド方向に対して若干傾いた状態になっている。
【００２７】
フォーミングマシン１０を起動すると、送給ローラ１６により所定量の線材９０が送給され、このとき複数の成形ユニット３０のうち何れかの１つの成形ユニット３０の成形工具３８或いは、必要に応じて一度に複数の成形ユニット３０の成形工具３８が、前記待機位置から加工位置Ｐ１に突入する。詳細には、所定の成形ユニット３０におけるリニアモータ５０の出力部５０Ｂが、延長リンク４５を介して両トグルリンク４２，４３の連結部分を押圧して、両トグルリンク４２，４３の連結部分を真っ直ぐになる側に傾動させる。これにより成形工具３８が加工位置Ｐ１側に移動する。このとき、両トグルリンク４２，４３の連結部分は、屈曲が深い状態から浅い状態に移行するので、リニアモータ５０の出力部５０Ｂが一定の速度でスライドした場合には、成形工具３８は、待機位置側にあるときには比較的高速で加工位置Ｐ１に移動し、加工位置Ｐ１に近づくに従って移動速度が低減される。
【００２８】
そして、成形工具３８の成形刃３８Ａが加工位置Ｐ１に突入したときには、図３に示すように、両トグルリンク４２，４３が略一直線上に並んだ状態、即ち、両トグルリンク４２，４３に関連した３つのヒンジピン４０Ｐ，４１Ｐ，４３Ｐが一直線上に並んだ状態になる。この状態で線材９０が成形工具３８の成形刃３８Ａに押し付けられて所定の形状に成形される。また、このとき必要に応じて成形工具３８を僅かに進退させることにより、成形形状を徐々に変化させることも可能である。
【００２９】
ここで、成形工具３８の成形刃３８Ａが加工位置Ｐ１に突入したときには、両トグルリンク４２，４３が略一直線上に並んでいるので、リニアモータ５０のスライド量に対する成形工具３８の移動量の減速比が大きくなる。即ち、リニアモータ５０に備えた位置センサの精度が、成形工具３８においてはトグル機構５２により減速比倍されることになるので、従来のものより正確に成形工具３８の位置制御を行うことができる。また、加工反力によるリニアモータ５０に対する負担も低減される。換言すれば、リニアモータ５０の出力が、トグル機構５２により増幅されて成形工具３８に伝達されるので、従来より出力が小さいリニアモータを用いることができる。さらに、図３に示すように、成形工具３８の成形刃３８Ａが加工位置Ｐ１に突入したときには、延長リンク４５がリニアモータ５０のスライド方向と略平行になる（即ち、２つのヒンジピン４３Ｐ，５１Ｐがリニアモータ５０のスライド方向と略平行に並ぶ）ので、リニアモータ５０のスライド力を効率良く両トグルリンク４２，４３の連結部分に伝達させることができる。
【００３０】
成形工具３８の成形刃３８Ａを加工位置Ｐ１から退避させるためには、リニアモータ５０の出力部５０Ｂを敷設板３４から離れる側にスライド駆動する。すると、延長リンク４５を介して両トグルリンク４２，４３の連結部分が矩形窓４４側に引っ張られ、両トグルリンク４２，４３の連結部分が屈曲した状態になる（図２参照）。そして、その屈曲が深まる程、リニアモータ５０のスライド量に対する成形工具３８の移動量の減速比が小さくなり、迅速に成形工具３８の成形刃３８Ａを加工位置Ｐ１から退避させることができる。
【００３１】
このようにして、各成形ユニット３０の成形工具３８の成形刃３８Ａが線材９０に所定の順序で当接されて、線材９０が所定の方向に屈曲されたり或いは湾曲される。そして、最後に線材９０が切断されて、例えば、図５（Ａ）に示したワークＡが完成する。
【００３２】
フォーミングマシン１０にて成形されるワーク形状を変更するには、各成形ユニット３０における成形工具３８の進退タイミングを変更したり、成形工具３８を別の成形工具３８に取り替えればよい。また、必要に応じて、成形工具３８の配置や数を変更することで、更にワーク形状の変更の自由度が高まる。ここで、本実施形態のフォーミングマシン１０では、成形工具３８、リニアモータ５０及びトグル機構５２が一体化されて成形ユニット３０になっているので、成形ユニット３０毎に、容易に配置や数を変更することができる。
【００３３】
上述した本実施形態の変形例のとして、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３４】
（１）被成形材料は、例えば平板であってもよく、従って図５（Ｂ）に示したワークＢや、図５（Ｃ）に示したワークＣのように、平板を屈曲変形させた構造のワークを成形するフォーミングマシンも本発明の範囲に含まれる。
【００３５】
（２）図６に示した変形例１のように、第２トグルリンク４３から本発明の「延長部材」に相当する延長部４３Ｅをリニアモータ５０側に延設すると共に、スライドブロック５１の一端に備えた突部５１Ａに、成形工具３８のスライド方向と同方向を向いた長孔５１Ｂを形成し、延長部４３Ｅの先端を貫通したピン５１Ｐを、前記長孔５１Ｂ内に挿通させた構成にしてもよい。このように構成しても、リニアモータ５０によってトグル機構５２を作動させることができる。
【００３６】
（３）図７に示した変形例２のように、リニアモータ５０の代わりに、出力部が回転するサーボモータ７２をユニットベース３３の突片板３５’に組み付け、サーボモータ７２の出力部に固定した回転板７１のうち回転中心から離れた位置に前記した延長リンク４５の端部をヒンジピン５１Ｐにて回動可能に連結した構成にしてもよい。
【００３７】
（４）図８に示した変形例３のように、フォーミングマシン１０に備えた基板８０に貫通孔８１を形成し、各成形ユニット３０のリニアモータ５０を、基板８０の表面側から貫通孔８１を通して基板８０の裏側に配置するように構成してもよい。
【００３８】
＜実施形態に適用された発明の効果＞
本実施形態のフォーミングマシン１０では、トグル機構５２によりリニアモータ５０の動力が増幅されて成形工具３８に伝達されるので、従来のものより出力が小さいリニアモータを用いることができ、コスト低減を図ることが可能になる。しかも、各リニアモータ５０は、基板１４の裏側に配置されているので、加工位置Ｐ１で発生した粉塵によるリニアモータ５０への影響を抑えることができる。
【００３９】
また、各リニアモータ５０は、各工具ホルダ３７のスライド方向と交差する方向に延びて基板１４の裏側で互いに平行になっているので、フォーミングマシン１０全体をコンパクトな構成にすることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態のフォーミングマシン１０では、延長リンク４５がリニアモータ５０の出力部５０Ｂと、両トグルリンク４２，４３の連結部分にそれぞれ回動可能に連結されているので、リニアモータ５０の出力部５０Ｂの移動方向とトグルリンク４２，４３同士の連結部分の移動方向とのずれを延長リンク４５の回動によって吸収することができる。即ち、ずれ吸収用の長孔を設ける場合に比べて、加工が容易でありかつ耐久性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るフォーミングマシンの正面図
【図２】成形ユニットの側面図
【図３】成形ユニットの側面図
【図４】成形ユニットの正面図
【図５】（Ａ）ワークの側面図
（Ｂ）ワークの斜視図
（Ｃ）ワークの斜視図
【図６】変形例１の成形ユニットの側面図
【図７】変形例２の成形ユニットの側面図
【図８】変形例３のフォーミングマシンの正面図
【符号の説明】
１０…フォーミングマシン
１４，８０…基板
３０…成形ユニット
３４Ａ…ガイド溝
３６Ａ…ガイドレール
３６Ｂ…スライド
３７…工具ホルダ
３８…成形工具
３８Ａ…成形刃
４２…第１トグルリンク
４３…第２トグルリンク
４３Ｅ…延長部（延長部材）
４５…延長リンク（延長部材）
５０…リニアモータ
５０Ｂ…出力部
５２…トグル機構
７２…サーボモータ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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