(57)【要約】【課題】加工速度とストローク数が高く、消耗エネルギーも少なく、加工速度、ストロークおよびプレスの出力を任意に設定することができ、かつ大出力を創成でき、それでいて大型プレスにおいても全高を低くすることができるプレスにおける駆動装置を提供する。【解決手段】プレスクラウン３の下面に主ラム５を固設するとともに、クラウン３には、下端部が前記主ラム５を貫通する縦筒状部６ａと該縦筒状部６ａと交差連通する少なくとも２つの横筒状部６ｂ、６ｂを備えた加圧室６を内蔵させる。スライド２は、前記主ラム５を受け入れ主ラム５の先端を含む外周間に可変容積の主加圧室８を画成するとともに、前記主ラム内の縦筒状部６ａに上端面が臨む増圧用ラム８を突設し、かつ前記クラウン３の少なくとも２つの側部に、ラム部１３０が前記横筒状部内に臨むねじ軸１３と、これを進退する駆動モータ１９を含む駆動機構を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレスのクラウン３の下面に主ラム５を固設するとともに、クラウン３には、下端部が前記主ラム５を貫通する縦筒状部６ａと該縦筒状部６ａと交差連通する少なくとも２つの横筒状部６ｂ、６ｂを備えた加圧室６を設け、スライド２には、前記主ラム５を受け入れ主ラム５の先端を含む外周間に可変容積の主加圧室８を画成する凹所７を形成するとともに、前記主ラム内の縦筒状部６ａに上端面が臨む増圧用ラム８を突設し、かつ前記クラウン３の少なくとも２つの側部に、ラム部１３０が前記横筒状部内に臨むねじ軸１３と、これを進退する駆動モータ１９を含む駆動機構を設けたことを特徴とするプレスにおける駆動装置。
【請求項２】
横筒状部６ｂが４本以上であり、それぞれの横筒状部６ｂでラム部を有するねじ軸１３が進退されるようになっている請求項１に記載のプレスにおける駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属材及び非金属材の加工用プレスに好適な駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属及び非金属材を塑性加工する手段としてプレスが汎用されている。こうしたプレスの駆動装置としては、クランク式駆動装置と油圧駆動装置が使用されていた。
【０００３】
クランク式駆動装置は油圧駆動装置に比べて、加工速度とストローク数が高く、消耗エネルギーも少なくできる特徴があるが、慣性エネルギーを利用して駆動するため、プレスの加工力、加工速度及びストローク位置などを任意に設定ができないという問題があった。
これに対して、油圧駆動装置は、プレスの加工速度とストロークを任意的に設定でき、プレスの出力も任意的に設定できる利点があるが、ポンプを使用し、これから吐出された圧油をリリーフ弁により制御してプレスの出力を制御し、また、絞り弁により速度を制御するため、駆動エネルギーが多量に消耗されるのみならず、消耗する駆動エネルギーが熱になり、油圧システムの安定性が低下したり、冷却装置を追設する必要が生じ、大型化するなどの問題があった。
【０００４】
この対策として、本出願人は、特願平１１−２７６６５１号において、スライドの上部にラムを突設し、これの上端から軸線方向に有底の加圧室を形成し、クラウン側にはブロックを内嵌し、これに前記ラムとの間に可変容積の加圧室を画成する凹所を形成し、前記ブロックにはラムの加圧室内に縦挿されるピストンを同軸にするねじ軸と、前記ねじ軸と螺合するナットを含む駆動機構を設けたプレス用の駆動装置を提案し、これで、クランク式駆動装置と油圧駆動装置の欠点を解消することが可能となった。
【０００５】
しかし、先行技術は、ねじ軸としては構造上１本に限定されるから創成できる出力が制限され、またプレスのクラウン部分に第２のシリンダとしてのブロックを嵌合固定し、第２のシリンダに内挿されたラム中の加圧室に下半部のピストン部が位置するようにねじ軸を縦設し、ねじ軸をクラウン部分頂部に設けた支持体のナットに螺通させ、ナットをクラウン頂部に設置したモータで駆動するようにしていたので、ねじ軸がクラウンから上方に大きく突出し、駆動装置の高さが大となり、それによりプレスの全高が大となり、工場内に据付できない場合が生ずる問題があった。また、たとえば２００００ｋＮ以上の大型プレスの場合、駆動装置の製造や組み立てが難しくなるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を除去するためになされたもので、その目的とするところは、加工速度とストローク数が高く、消耗エネルギーも少なく、加工速度、ストロークおよびプレスの出力を任意に設定することができ、かつ大出力を創成でき、それでいて大型プレスにおいても全高を低くすることができるプレスにおける駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、プレスのクラウンの下面に主ラムを固設するとともに、クラウンには、下端部が前記主ラムを貫通する縦筒状部と該縦筒状部と交差連通する横筒状部を備えた加圧室を設け、スライドには、前記主ラムを受け入れ主ラムの先端を含む外周間に可変容積の主加圧室を画成する凹所を形成するとともに、前記主ラム内の縦筒状部に上端面が臨む増圧用ラムを突設し、かつ前記クラウンの少なくとも２つの側部に、ラム部が前記横筒状部内に臨むねじ軸と、これを進退する駆動モータを含む駆動機構を設けたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施態様を添付図面に基いて説明する。
図１ないし図６は本発明によるプレスにおける駆動装置の実施例を示している。
１はベッドフレーム、２はベッドフレーム１に対峙するように配されたスライドであり、ベッドフレーム２上のボルスタに設置した下型Ａに対する上型Ｂを取り付けるようになっている。３はベッドフレーム１と対向するクラウン（上部フレーム）であり、複数のサイドフレーム（コラム）４、４によってベッドフレーム１と剛結している。
【０００９】
前記クラウン３には中央部下面にブロック状の主ラム５が固設されており、かつ、クラウン３には十字状又はＴ字状の加圧室６が内設されている。
詳しくは、加圧室６は、前記主ラム５の軸心を通り主ラム下端まで達する縦筒状部６ａと、この縦筒状部６ａに連通して外方に延びる横筒状部６ｂ、６ｂからなっている。
前記横筒状部６ｂは、少なくとも２本、この例では第２図のように４本が十文字状に形成され、それぞれ外端がクラウン３の左右、前後の側面に開口している。
【００１０】
スライド２は前記主ラム５を受容するチューブとして上面から所要の深さの凹所（有底穴）７が形成されており、凹所７の開口部分にシール筒７１が嵌着固定されることにより凹所７の内面と主ラム５の先端面及び側面との間に容積可変の主加圧室８が形成されている。必要に応じて、主ラム５の先端付近外周にシール筒７１と当接可能な抜け止め用のつばが設けられる。
【００１１】
さらに前記スライド２の中心線上には、柱状をなした増圧用ラム９が固定されており、該増圧用ラム９は凹所７の底を貫き、先端面が前記主ラム５の縦筒状加圧室６ａ内に延びている。
増圧用ラム９の固定法は任意であり、この例では下端のつば９０をスライド本体２ａの下面座ぐり部に嵌め、そのスライド本体２ａに盤体２ｂを重合一体化することで固定している。９１はシールである。
【００１２】
前記主加圧室８の中間にはスライド２を貫いて外部の油タンク（アキュムレータを含む）１０と接続された油路１１が通じており、該油路１１の途中には、スライドの下降工程では開弁して油タンク１０から主加圧室８に油を供給し、加圧行程では閉弁して油タンク１０と主加圧室８とを遮断状態におき、上昇行程では開弁して主加圧室８から油タンク１０に油を戻す制御弁２４を有している。
前記制御弁２４は、たとえば、チェック弁２４０と操作手段２４１を有し、操作手段２４１は、たとえばサーボモータなどが用いられる。油タンク１０はクラウン３に装備したプラットフォーム３０に設置されている。３１はプラットフォーム３０を囲む安全フェンスである。
【００１３】
また、前記主加圧室８と加圧室の一部この例では横筒状部６ｂは油路１２で接続されており、該油路１２には、スライドの下降工程では閉弁して主加圧室８と加圧室６とを遮断状態におき、加圧行程では開弁して加圧室６から主加圧室８への圧油の流れを許し、上昇行程では開弁して主加圧室８から加圧室６に油を戻す制御弁２９を有している。
前記制御弁２９は、たとえば、チェック弁２９０と操作手段２９１を有し、操作手段２９１は、たとえばサーボモータなどが用いられる。
【００１４】
前記操作手段２４１、２９１は後述するコントローラ（ＣＰＵ）３６に接続されていて、この信号により作動が制御されるようになっている。
前記のように操作手段付きの制御弁２９、２４を使用した場合、任意の時期に下降モードから加圧モードに切り替えることができるので、金型の接触がソフトタッチのプレス加工を行なえる利点がある。前記油路１２はこの例では内部通路として構成されているが、外部通路となっていてもよい
【００１５】
前記各横筒状部６ｂ、６ｂの開口に対応するクラウン３の側面には、それぞれ支持体１４が据付け固定されており、該支持体１４には軸受１６を介して減速機（出力側）１７が支持されている。減速機１７には雌ねじ部材１８が固定されており、その雌ねじ部材１８にボールねじなどのねじ軸１３が螺通している。減速機１７の入力側は近傍に配した駆動モータ１９の出力側と連絡されている。
駆動モータ１９としては、汎用モータでもよいが、好適にはＡＣサーボモータで代表される数値制御型のモータが使用される。減速機１７はウオーム−ウオームホイール式、歯車式など任意である。
前記各ねじ軸１３は半部にラム部１３０を有しており、このラム部１３０は各横筒状部６ｂ、６ｂの開口に固着したガイド筒６１を通して各横筒状部６ｂ内に臨んでいる。
【００１６】
前記各駆動モータ１９は図４のようにドライバ３８を介してコントローラ３６に接続されており、コントローラ３６にはスライド２の位置を検出するセンサ（たとえば磁気センサやエンコーダなど）からフィードバックされた位置信号およびスライド２の加圧力を検出するセンサからの出力信号が伝達されるようになっている。スライド２の加圧力を検出するセンサは油路１１に介在した圧力計やサイドフレームに取り付けたひずみゲージ（ロードガード）などが例として挙げられる。
コントローラ３６には付属した設定器３７によりプレス加工の種類、加工寸法、材料の材質や機械的特性など加工条件に応じた任意のプレス出力と速度が与えられており、コントローラ３６はそれに即した駆動条件、すなわちすべての駆動モータ１９を同期駆動するかいくつかの駆動モータ１９を駆動するかや回転数などを判断し、ドライバ３８に出力するようになっている。
【００１７】
前記スライド２にはこれを上昇側に付勢し、スライド２が下降した後これを上昇させるための押し上げ用アクチュエータ２７が連結されている。アクチュエータ２７としては、油圧あるいはガス圧シリンダが用いられ、チューブがサイドフレームやベッドフレームなどに固定される。
【００１８】
図７は本発明の第２実施例を示している。
この第２実施例においては、複数のねじ軸１３がそれぞれ独立の駆動モータ１９で駆動されるのでなく、複数のねじ軸１３のうちいくつかが共用の駆動モータ１９で駆動される形態となっている。このため、駆動モータ１９の出力は継手機構を介して減速機に伝達されるようになっている。
【００１９】
なお、前記制御弁２９を有する油路１２に代えて、パイロット型などの切換弁を介在した油路を２本設け、加圧行程の際に片方の油路の切換弁で加圧室６から主加圧室８へ圧油を導入し、上昇行程の際に他方の油路の切換弁で主加圧室８から加圧室６に油を戻す形式としてもよい。
また、横筒状部６ｂとねじ軸１３を含む機構の数は実施例のように４つに限定されず、２つ以上であればよく、５〜６など増設することも容易である。
加圧室６を構成する縦筒と横筒はブロック状のクラウン３に直接穴を穿設することで形成する場合のほか、アッセンブリとして作り、それをフレーム状のクラウンに組み込む場合を含んでいる。
【００２０】
【実施例の作用】
次に実施例のプレス駆動装置の作用を説明する。
図１は上昇限位置の状態を示しており、スライド２は押し上げシリンダ２７によって押し上げられおり、４本の各ラム部つきねじ軸１３はそれぞれ後退位置に停止しており、加圧室６の容積は大きく、主加圧室８の容積は小さくなっていて、それらに油が満たされている。
【００２１】
この状態からプレス加工を開始するには、プレス加工の種類、加工寸法、材料の材質や機械的特性など加工条件に応じた任意のプログラムを設定器３７でコントローラ３６に入力し、それに即した駆動条件すなわち複数の駆動モータ１９の作動させる数や回転数などを演算する。あるいは、コントローラ３６にあらかじめ駆動条件を含むプログラムを入力して記憶させ、シーケンスにしたがってドライバ３８を介して駆動モータ１９を正回転させる。
【００２２】
たとえば、高出力を実現したい場合には、すべての駆動モータ１９を同期して正回転させる。こうすれば、それぞれの減速機１７により雌ねじ部材１８が回転されるので、雌ねじ部材１８と螺合しているそれぞれのねじ軸１３は回転することなく軸線方向に移動する。それによりねじ軸１３と一体のラム部１３０がそれぞれの横筒状部６ｂ、６ｂの内方に進出するので、加圧室６の容積が減少して内部の油が加圧され、それが増圧用ラム９に伝達されてこれを押し下げるため、スライド２は急降下される。これが図５の状態である。
【００２３】
この下降時には、油路１２の制御弁２９は閉弁状態に保たれ、加圧室６から主加圧室８へ圧油は移動しないので、加圧室６は密封状態となり、増圧用ラム９とスライド２はねじ軸１３の回転速度に対応して高速下降する。
この下降行程においては、図５のように、スライド２の下降により主加圧室８の容積が増加し、ここに開弁した制御弁を通して油タンク１０から油が供給されるため、サージが防止されつつ主加圧室８は低圧の油が満たされる。したがって下降行程は低出力高速度で行われる。
このスライド２の下降により、持ち上げアクチュエータ２７のピストンが進出するため反力が抑えられ、上昇エネルギーが蓄積される。
【００２４】
こうしてスライド２の金型Ａとベッド側の金型Ｂとで加工が開始される位置に到ると、加工反力が作用した加圧室内の油圧が高くなる。このため、制御弁２９が開弁して、加圧室６と主加圧室８とが油路１２を介して導通され、加圧室６で生じた高圧の圧油が主加圧室８に伝達される。このときには、制御弁２４が閉じられ、油タンク１０と主加圧室８とが遮断されるため、主加圧室８内の油圧が高くなり、スライド２は高圧力低速度に切り替わって所定の位置まで下降し、プレス加工が行われる。これが図６の状態である。
【００２５】
こうした加圧行程は位置センサ（又は／及び圧力センサ）からフィードバック信号がコントローラ３６に送られることによって検出され、所定の位置（または所定の圧力）に達して加工が完了したと判定されたときにコントローラ３６を通して各駆動モータ１９に信号が送られる。
これにより各駆動モータ１９は同期して逆回転を開始し、ラム付きの各ねじ軸１３はそれぞれ急速に後退する。これにより加圧室６は容積が増すため低圧化し、このときに押し上げアクチュエータ２７に蓄積されているエネルギーが開放され、反力がスライド２に作用するため、スライド２は高速上昇し始める。
【００２６】
この時、主加圧室８の圧油は、操作手段２４１により開弁された制御弁２９と油路１２を介して加圧室６に戻され、同時に操作手段２４１により開弁された制御弁２４と油路１１を通して油タンク１０に戻される。
主ラム５がクラウン３に固設され、スライド２は主ラム５を受容するチューブとしての凹所７を有するだけなのでスライド２は軽量であり、押し上げアクチュエータ２７は小型で済む。
【００２７】
スライド２が上死点の位置に達すると、位置センサからの信号がコントローラ３６にフィードバックされるので、各駆動モータ１９の駆動が停止され、図１のように上死点位置に停止する。
以下、上述した作動が繰り返されることにより、連続プレス加工が行われる。
【００２８】
本発明においては、下降行程ではねじ軸１３の進出により加圧室６の容積を減少（昇圧）させ、スライド２を低出力高速下降させる。加圧行程では、加圧の反力に加えて加圧室６から主加圧室８に高圧が伝達されるので、加圧室６と主加圧室８の面積差により大出力が発生し、スライド２を高出力低速下降させる。そして、加工が完了すると、ねじ軸１３が後退して加圧室６の容積が広げられ、これに加圧室８の油が戻され、かつ押し上げアクチュエータ２７が作動するのでスライドは高速上昇させられる。
したがって、プレス加工に必要な速度と力の変化を円滑に実現することができ、しかも、それぞれの行程において必要なエネルギーしか使用しておらず、下降時には小さいシリンダ径、加圧時には大きいシリンダ径で作動させ、エネルギーを有効利用している。このため、加工速度とストローク数が高く、消耗エネルギーも少なくすることができる。また、エネルギー効率がよく、熱の発生がなく油温の変化が少ないため、スライド２の作動に影響がない。したがって、システムが安定し、油温を適切なものにするためのオイルクーラなどもほとんど必要なくなるので、油圧回路や機器も簡易、コンパクト化することができる。
【００２９】
しかも、本発明は、キッカ駆動増圧シリンダとしての増圧ラム９を作動する加圧室６が、複数本のラム付きねじ軸１３で短時間に容積（圧力）を変化させられるようになっているので、下降速度を早く、また高出力を得ることができる。すなわち、先行技術の縦ねじ軸方式に比べて実施例では４倍の高出力を実現できる。
しかも、複数本のラム付きねじ軸１３は、全部・一部の選択駆動を行えるので、絞り加工、抜き加工及び冷鍛加工などの各加工の特徴に合わせて、それぞれの加工条件に即した最適な加工力や加工速度、加工モーションの制御を行え、また省エネルギーも達成できる。
【００３０】
さらに、前記のような高速、高出力を達成できるにもかかわらず、加圧室６がクラウン３に縦横の筒状部６ａ、６ｂとして内蔵されていて、クラウンの２側面以上の横筒状開口部分にそれぞれラム付きねじ軸１３を含む機構を横設しているので、プレスの全高を低く抑えることができ、たとえば３００００ｋＮのプレスにおいても、全高を４９００ｍｍ以下に抑えることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、加圧速度とストローク数が高く、エネルギーの消耗を削減することができる基本的特徴に加え、増圧用の加圧室６が縦横の筒状部６ａ、６ｂ、６ｂで構成され、少なくとも２つの横筒状部６ｂ、６ｂにそれぞれラム付きねじ軸１３，１３を進退させて加圧するので高出力を創成でき、また複数のラム付きねじ軸１３，１３の選択駆動により、加工力、加工速度も自在に制御することができる。しかも高出力を達成できるにもかかわらず、複数のラム付きねじ軸１３，１３と駆動機構がクラウン３の頂面でなくサイド部に装備されるので、プレスの全高を低く抑えることができるというすぐれた効果が得られる。
請求項２によれば、横筒状部６ｂが４本であり、それぞれの横筒状部にラム部１３０を有するねじ軸１３が進退されるようになっているので、プレスの全高を増さずに大出力を得ることができるとともに、ねじ軸の駆動数の選定によって、速度と出力を自在に制御できるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の第１実施例を上昇限状態で示す断面図である。
【図２】本発明装置のクラウン部分の横断面図である。
【図３】図１の部分的拡大図である。
【図４】本発明装置の制御系の一例を示す説明図である。
【図５】本発明装置の下降行程を示す断面図である。
【図６】本発明装置の加圧行程を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す横断面図である。
【符号の説明】
２　　スライド
３　クラウン
５　主ラム
６　加圧室
６ａ　縦筒状部
６ｂ　横筒状部
８　主加圧室
１３　ねじ軸
１９　駆動モータ
【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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