(57)【要約】【課題】簡単な構成でスライドの往復動作を任意に変更することができるプレス機械を提供する。【解決手段】駆動力発生部７は、平面内で回転する回転体７ａと、この回転体７ａを回転自在に支持する固定体７ｂと有する円盤サーボモータである。駆動力発生部７は、スライド４の中心軸線Ｃ０　と回転体７ａの回転軸線Ｃ１　とがオフセット量δだけ離間するようにトッププレート６に固定されている。駆動力伝達部８は、回転体７ａの回転動作に応じてスライド４が往復動作するように、回転体７ａとスライド４とを連結する連結部材８ａなどを備えている。駆動制御部１０は、回転検出部９の出力信号に基づいて、スライド４の一往復中で回転体７ａの角速度を変化させたり、回転体７ａを等速円運動又はこの等速円運動の一部を往復円弧運動させる。【選択図】　　　図１
2004066319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライドガイドに沿って往復動作するスライドと、
前記スライドを駆動する駆動力を発生する駆動力発生部と、
前記駆動力発生部から前記スライドに前記駆動力を伝達する駆動力伝達部と、
を備えるプレス機械であって、
前記駆動力発生部は、平面内で回転する回転体を有するサーボモータを備え、
前記駆動力伝達部は、前記回転体の回転動作に応じて前記スライドが往復動作するように、前記回転体と前記スライドとを連結する連結部材を備えること、
を特徴とするプレス機械。
【請求項２】
請求項１に記載のプレス機械において、
前記駆動力発生部を水平方向に駆動して、前記スライドの中心軸線と前記回転体の回転軸線とのオフセット量を可変するオフセット量可変部を備えること、
を特徴とするプレス機械。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のプレス機械において、
前記駆動力発生部を垂直面内で回転してこの駆動力発生部の傾斜角度を可変する傾斜角度可変部を備えること、
を特徴とするプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、サーボモータの回転動作をスライドの直線動作に変換する駆動機構を備えるプレス機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、サーボモータの回転運動をスライドの直線運動に変換する駆動機構を備えるプレス機械が知られている。例えば、特開２０００−３４３２８３号公報には、サーボモータの回転動作をねじ機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械（従来技術１）が開示されている。特開２００１−６２５９１号公報には、サーボモータの回転動作をクランク機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械（従来技術２）が開示されている。特開２００１−１５０１９０号公報には、サーボモータの回転動作をてこ機構によってスライドの昇降動作に変換するプレス機械（従来技術３）が開示されている。特開２０００−２３７８９７号公報には、サーボモータの回転動作をトグル機構によってスライドの往復動作に変換するプレス機械（従来技術４）が開示されている。従来技術１は、プレス機械の構成要素が少なく高精度であるが減速比が低く、従来技術２は小型機の場合には安価であるが精度が低く、従来技術３，４は減速比が高いが構成要素が多くなり小型機の場合には高価になるという問題があった。特に、従来技術１は、減速比が変化する従来技術２〜４と異なり減速比が固定であるため、従来技術２〜４に比べてサーボモータの容量が３〜５倍以上になるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５５−８４２９９号公報には、コネクティングロッドの一端がスライドに連結され、コネクティングロッドの他端がクランク軸の中心から離れた偏心位置に連結されているプレス機械（従来技術５）が開示されている。また、特開昭６１−６０３００号公報には、連結棒の一端がスライドに連結され、連結棒の他端がジャーナルの中心から離れた偏心位置に連結されており、このジャーナルを回転自在に支持するヨークを旋回させてスライドのストロークを変化させるプレス機械（従来技術６）が開示されている。これらの従来技術５，６は、従来技術１〜４に比べて、構成要素が少なく精度が高く小型機の場合には安価になるという利点がある。しかし、これらの従来技術５，６は、減速比を変化させることができずスライドの往復動作を任意に設定することができないという問題があった。
【０００４】
この発明の課題は、簡単な構成でスライドの往復動作を任意に設定することができるプレス機械を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、スライドガイド（５ａ〜５ｄ）に沿って往復動作するスライド（４）と、前記スライドを駆動する駆動力を発生する駆動力発生部（７）と、前記駆動力発生部から前記スライドに前記駆動力を伝達する駆動力伝達部（８）とを備えるプレス機械であって、前記駆動力発生部は、平面内で回転する回転体（７ａ）を有するサーボモータを備え、前記駆動力伝達部は、前記回転体の回転動作に応じて前記スライドが往復動作するように、前記回転体と前記スライドとを連結する連結部材（８ａ）を備えることを特徴とするプレス機械（１）である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のプレス機械において、前記駆動力発生部を水平方向に駆動して、前記スライドの中心軸線（Ｃ０　）と前記回転体の回転軸線（Ｃ１　）とのオフセット量（δ）を可変するオフセット量可変部（１１）を備えることを特徴とするプレス機械である。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のプレス機械において、前記駆動力発生部を垂直面内で回転してこの駆動力発生部の傾斜角度（θ）を可変する傾斜角度可変部（１３，１４）を備えることを特徴とするプレス機械である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点（最上昇点）に位置するときの正面図である。図２は、この発明の第１実施形態に係るプレス機械のスライドが下死点（最下降点）に位置するときの正面図である。図３は、この発明の第１実施形態に係るプレス機械の断面図であり、図３（Ａ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩＡ線で切断した状態を示す断面図であり、図３（Ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩＢ線で切断した状態を示す断面図である。
【０００９】
プレス機械１は、加工対象物をプレス加工する装置である。プレス機械１は、図１及び図２に示すように、ボルスタ２と、ボトムプレート３と、スライド４と、スライドガイド（コラム）５ａ〜５ｄと、トッププレート６と、駆動力発生部７と、駆動力伝達部８と、回転検出部９と、駆動制御部１０などを備えている。
【００１０】
ボルスタ２は、下型を着脱自在に装着する部材であり、ボトムプレート３はボルスタ２を支持し固定する部材である。スライド４は、上型を着脱自在に装着してスライドガイド５ａ〜５ｄに沿って往復動作する部材である。スライド４には、スライドガイド５ａ〜５ｄと摺動自在に嵌合するガイド部４ａ〜４ｄが形成されている。スライドガイド５ａ〜５ｄは、スライド４を移動自在にガイドする部材であり、スライドガイド５ａ〜５ｄはボトムプレート３とトッププレート６とを連結する。トッププレート６は駆動力発生部７を支持し固定する部材である。
【００１１】
駆動力発生部７は、スライド４を駆動する駆動力を発生する部分である。駆動力発生部７は、図１〜図３に示すように、平面内で回転する回転体（移動体）７ａと、この回転体７ａを回転自在に支持する固定体７ｂと有するサーボモータである。駆動力発生部７は、例えば、７．５Ｎｍ〜２００Ｎｍ程度のトルクを発生し、位置決め精度角が±０．７６秒程度の薄型の円盤サーボモータ（日機電装株式会社製　ＮＭＲ　Ｓｅｒｉｅｓ）などである。駆動力発生部７は、回転体７ａと固定体７ｂとの間に磁気力を発生させて回転体７ａを回転させる。駆動力発生部７は、図３に示すように、スライド４の中心軸線（プレス中心）Ｃ０　と回転体７ａの回転軸線Ｃ１　とが距離（オフセット量）δだけ離間するようにトッププレート６に固定されている。
【００１２】
駆動力伝達部８は、駆動力発生部７からスライド４に駆動力を伝達する部分である。駆動力伝達部８は、駆動力発生部７が発生する回転動作をスライド４の往復動作に変換する。駆動力発生部７は、図１〜図３に示すように、連結部材（コネクティングロッド）８ａと、ボールカップ８ｂ，８ｃと、リテーナ８ｄ，８ｅとを備えている。連結部材８ａは、回転体７ａの回転動作に応じてスライド４が往復動作するように、回転体７ａとスライド４とを連結する連結軸（連結桿）である。連結部材８ａには、両端部にボールヘッド８ｆ，８ｇが形成されている。ボールカップ８ｂ，８ｃはボールヘッド８ｆ，８ｇを回転自在に保持する部分である。ボールカップ８ｂは、図３（Ｂ）に示すように、ボールヘッド８ｆの回転軸線がスライド４の中心軸線Ｃ０　と一致するようにスライド４に固定されている。ボールカップ８ｃは、図３（Ａ）に示すように、ボールヘッド８ｇの回転軸線が回転体７ａの回転軸線Ｃ１　と距離（オフセット量）δだけ離れるようにこの回転体７ａ上に固定されており、回転体７ａと一体となって回転する。リテーナ８ｄは、ボールカップ８ｂからボールヘッド８ｆが脱落しないようにこのボールヘッド８ｆを抑える部材であり、リテーナ８ｅはボールカップ８ｃからボールヘッド８ｇが脱落しないようにこのボールヘッド８ｇを抑える部材である。
【００１３】
回転検出部９は、回転体７ａの回転を検出する装置である。回転検出部９は、エンコーダなどの出力信号に基づいて回転体７ａの回転量、回転方向及び回転角度などを検出する。駆動制御部１０は、回転検出部９の検出結果に基づいて駆動力発生部７を駆動制御する部分である。駆動制御部１０は、回転検出部９の出力信号に基づいて、スライド４の一往復（プレス加工の１サイクル）中で回転体７ａの角速度を変化させたり、回転体７ａを等速円運動又はこの等速円運動の一部を往復円弧運動させたりする。
【００１４】
次に、この発明の第１実施形態に係るプレス機械の動作を説明する。
図４は、この発明の第１実施形態に係るプレス機械のサーボモータが等速円運動したときのスライドの行程線図を示す。ここで、図４に示す縦軸はスライド４の行程量（ストローク）Ｓであり、横軸は回転体７ａの回転角度である。
図４に示すように回転体７ａの回転角度が０°であるときには、図１に示すように連結部材８ａは最も傾いた状態であり、スライド４が上死点（最上昇位置）に位置する。図３（Ａ）及び図４に示すように、反時計回りに回転体７ａが水平面内で等速回転すると、図３に示すようにスライド４の中心軸線Ｃ０　と回転体７ａの回転軸線Ｃ１　とがオフセット量δだけ離れているため、ボールヘッド８ｆを中心として連結部材８ａが旋回する。連結部材８ａの傾きが徐々に小さくなって回転体７ａの回転角度が１８０°に達すると、図２に示すようにボールヘッド８ｇの回転軸線とスライド４の中心軸線Ｃ０　とが一致して連結部材８ａの傾きがゼロになり、スライド４が下死点（最下降位置）に位置する。回転体７ａがさらに回転すると、連結部材８ａの傾きが徐々に大きくなり回転角度が３６０°に達すると、図１に示すように連結部材８ａが最も傾きスライド４が上死点に位置する。このように、回転体７ａが等速円運動すると、図４に示すようにスライド４のスライド行程線図が正弦波に近似した曲線になる。
【００１５】
この発明の第１実施形態に係るプレス機械には、以下に記載するような効果がある。
（１）　この第１実施形態では、回転体７ａの回転動作に応じてスライド４が往復動作するように、この回転体７ａとこのスライド４とを連結する連結部材８ａを駆動力伝達部８が備える。その結果、駆動力伝達部８が簡単で単純な機構になるため部品点数が減少するとともに、接点数がボールヘッド８ｆ，８ｇ部分の２箇所と少なくなるため接点クリアランスを特別に管理しなくても精度を維持することができる。また、上死点から下死点にスライド４が移動するに従って減速比を変化させることができるとともに、プレス機械１が小型機の場合には低コストになりエネルギー消費を少なくすることができる。例えば、プレス荷重が低く行程量Ｓが１〜２ｍｍ程度の場合などに使用することができる。
【００１６】
（２）　この第１実施形態では、平面内で回転する回転体７ａを有するサーボモータを駆動力発生部７が備える。その結果、回転体７ａの角速度を変化させたり回転体７ａを任意の回転角度で往復運動させたりして、スライド４の動作パターンを任意に設定することができる。
【００１７】
（第２実施形態）
図５は、この発明の第２実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点（最上昇点）に位置するときの正面図である。図６は、この発明の第２実施形態に係るプレス機械のオフセット量を小さくしたときのスライドの行程線図を示す。以下では、図１〜図４に示す部分と同一の部分については、同一の番号を付して詳細な説明を省略する。
【００１８】
図５に示すオフセット量可変部１１は、駆動力発生部７を水平方向（図中矢印方向）に駆動して、スライド４の中心軸線Ｃ０　と回転体７ａの回転軸線Ｃ１　とのオフセット量を可変する部分である。オフセット量可変部１１は、駆動力発生部７の固定体７ｂを支持する移動体１１ａと、この移動体１１ａを水平方向に移動自在にガイドする固定体１１ｂとを備えるリニアモータなどである。位置検出部１２は、移動体１１ａの位置を検出する装置であり、エンコーダなどの出力信号に基づいて移動体１１ａの移動量及び移動方向などを検出する。駆動制御部１０は、回転検出部９及び位置検出部１２の検出結果に基づいて駆動力発生部７及びオフセット量可変部１１を駆動制御する。
【００１９】
図６に示すスライドの行程線図は、図５に示す駆動力発生部７を図中左方向に駆動して、図１〜図３に示すオフセット量δ＝δ／２に設定した場合の行程線図である。この場合には、図６に示すようにスライド４の行程量Ｓが図４に示すスライド４の行程量Ｓに比べて小さくなる。この第２実施形態では、第１実施形態の効果に加えて、スライド４の行程量Ｓを変更して減速比を変化させることができる。例えば、オフセット量δを可変することによって下死点付近の減速比を正弦波よりも１０％以上大きくすることができ、エネルギー伝達を有利にすることができる。
【００２０】
（第３実施形態）
図７は、この発明の第３実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点（最上昇点）に位置するときの正面図である。図８は、この発明の第３実施形態に係るプレス機械のリニアモータの傾斜角度θ＝＋αのときのスライドの行程線図を示す。図９は、この発明の第３実施形態に係るプレス機械のリニアモータの傾斜角度θ＝−αのときのスライドの行程線図を示す。
【００２１】
図７に示す傾斜角度可変部１３，１４は、駆動力発生部７を回転してこの駆動力発生部７の傾斜角度θを可変する部分である。傾斜角度可変部１３，１４は、油圧アクチュエータや空気圧アクチュエータなどであり、傾斜角度可変部１３は、固定体１１ｂの一端側に連結されており傾斜角可変部１４は固定体１１ｂの他端側に連結されている。固定体１１ｂの中心は、トッププレート６に回転自在に連結され支持されている。変位検出部１５は、傾斜角度可変部１３，１４のピストンロッド１３ａ，１４ａの変位を検出する装置である。駆動制御部１０は、回転検出部９、位置検出部１２及び変位検出部１５の検出結果に基づいて駆動力発生部７、オフセット量可変部１１及び傾斜角度可変部１３，１４を駆動制御する。この第３実施形態では、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、図８及び図９に示すように、駆動力発生部７の傾斜角度θを可変することによってスライド４の行程量Ｓを変化させることができる。
【００２２】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。例えば、この実施形態では、回転体７ａの角速度、オフセット量δ又は傾斜角度θを可変することができるが、プレス加工の１サイクル中でこれらを同期させることもできる。また、この実施形態では、一本の連結部材８ａによってスライド４と回転体７ａとを連結しているが複数の連結部材によってこれらを連結して接点数を複数ポイントとすることもできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によると、簡単な構成でスライドの往復動作を任意に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点（最上昇点）に位置するときの正面図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係るプレス機械のスライドが下死点（最下降点）に位置するときの正面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係るプレス機械の断面図であり、（Ａ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩＡ線で切断した状態を示す断面図であり、（Ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩＢ線で切断した状態を示す断面図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係るプレス機械のサーボモータが等速円運動したときのスライドの行程線図を示す。
【図５】この発明の第２実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点（最上昇点）に位置するときの正面図である。
【図６】この発明の第２実施形態に係るプレス機械のオフセット量を小さくしたときのスライドの行程線図を示す。
【図７】この発明の第３実施形態に係るプレス機械のスライドが上死点（最上昇点）に位置するときの正面図である。
【図８】この発明の第３実施形態に係るプレス機械のリニアモータの傾斜角度θ＝＋αのときのスライドの行程線図を示す。
【図９】この発明の第３実施形態に係るプレス機械のリニアモータの傾斜角度θ＝−αのときのスライドの行程線図を示す。
【符号の説明】
１　プレス機械
２　ボルスタ
４　スライド
５ａ〜５ｄ　スライドガイド
７　駆動力発生部
７ａ　回転体
７ｂ　固定体
８　駆動力伝達部
８ａ　連結部材
１１　オフセット量可変部
１１ａ　移動体
１１ｂ　固定体
１３，１４　傾斜角度可変部
１３ａ，１４ａ　ピストンロッド
Ｃ０　　スライドの中心軸線
Ｃ１　　回転体の回転軸線
θ　傾斜角度
【図１】
2004066319.tif 000003
【図２】
2004066319.tif 000004
【図３】
2004066319.tif 000005
【図４】
2004066319.tif 000006
【図５】
2004066319.tif 000007
【図６】
2004066319.tif 000008
【図７】
2004066319.tif 000009
【図８】
2004066319.tif 000010
【図９】
2004066319.tif 000011