(57)【要約】【課題】アクチュエータの配置自由度及び選択自由度が高く、且つプレス特性の設定が容易なサーボプレスのスライド駆動機構を提供する。【解決手段】本発明のスライド駆動機構１０におけるトグル機構２０は、一端同士が軸着された第１リンク２２及び第２リンク２４と、第１リンク２２に軸着されアクチュエータ１２の駆動力を第１リンク２２に伝達する駆動リンク２６とを備えている。第１リンク２２の他端はサーボプレス１のクラウン６の一部に軸着されている。第２リンク２４の他端はスライド５に軸着されている。第１リンク２２は、第２リンク２４との軸着点（動力出力点ａ３）とは別の部位に駆動リンク２６との軸着点（動力入力点ａ２）を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボプレスにおけるアクチュエータの駆動力を、複数のリンク部材により構成されるトグル機構を介してスライドの昇降運動に変換するスライド駆動機構であって、
前記トグル機構は、一端同士が軸着された第１リンク及び第２リンクと、前記第１リンクに軸着され前記アクチュエータの駆動力を前記第１リンクに伝達する駆動リンクとを備え、
前記第１リンクの他端はサーボプレスのクラウンの一部に軸着され、前記第２リンクの他端は前記スライドに軸着され、
前記第１リンクは、前記第２リンクとの軸着点とは別の部位に前記駆動リンクとの軸着点を有している、
ことを特徴とするサーボプレスのスライド駆動機構。
【請求項２】
前記第１リンクと、前記クラウン、前記第２リンク及び前記駆動リンクとの各軸着点により、該各軸着点を頂点とする三角形が形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のサーボプレスのスライド駆動機構。
【請求項３】
前記第１リンクと前記クラウンの軸着点と、前記第１リンクと前記第２リンクの軸着点とを結ぶ線分上に、前記第１リンクと前記駆動リンクとの軸着点を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のサーボプレスのスライド駆動機構。
【請求項４】
前記アクチュエータは直動アクチュエータである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のサーボプレスのスライド駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボプレスにおける駆動源の駆動力を、トグル機構（ナックル機構）を介してスライドの昇降運動に変換するスライド駆動機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボプレスにおいて、駆動源の駆動力をトグル機構（ナックル機構ともいう）を介してスライドの昇降運動に変換するスライド駆動機構を備えたものがある。
一般的にトグル機構は、互いの一端部同士が軸着された第１リンク及び第２リンクを備え、第１リンクの他端はクラウンの一部に軸着され、第２リンクの他端はスライドに軸着され、さらに、第１リンクと第２リンクとの連結点に駆動リンクが軸着されている。
【０００３】
このような構成のトグル機構では、駆動リンクを直動アクチュエータで第１及び第２リンクに対して進退動させると、第１リンクと第２リンクで構成されるトグル形状が開閉するように変形することにより、スライドが昇降運動をする。このようなトグル機構を採用することによって、下死点付近のスライド速度をクランク機構に比べて遅くすることができるので、移動区間（高速、加圧力無し）と加圧区間（低速、加圧力大）のそれぞれの要求を満足することができる。
トグル機構を採用したスライド駆動機構にかかる先行技術を開示するものとしては、下記特許文献１〜４がある。
【０００４】
特許文献１の図８に記載されたスライド駆動機構は、互いの一端部同士で軸着された上腕（第１リンク）および下腕（第２リンク）と、上腕と下腕の連結点に一端が軸着されたコネクションロッドを備え、サーボモータの駆動力を伝達機構を介して水平スライダの直動運動に変換し、水平スライダに連結されたコネクションロッドを上腕と下腕に対して水平方向に進退動させることにより、スライドを昇降させるものである。
【０００５】
特許文献２のスライド駆動機構は、右ネジ部と左ネジ部を対象に備え水平方向に配置された螺子部材に、第１ナット部材と第２ナット部材を螺合させ、この第１ナット部材と第２ナット部材のそれぞれに上部リンクと下部リンクからなるトグル形のリンク部材を設け、下部リンクの下端部にラムを軸着し、螺子部材を回転させて第１ナット部材と第２ナット部材を接近離反させることにより、トグル形状を変形させラムを昇降させるものである。
【０００６】
特許文献３のスライド駆動機構は、クラウンに軸着された第１リンクとプランジャに軸着された第２リンクとを、三つの軸着点を有する三軸リンクを介して連結し、この三軸リンクをキャリア（駆動リンク）で水平方向に進退させることにより、スライドを昇降させるものである。
【０００７】
特許文献４のスライド駆動機構は、鉛直方向に配置され回転駆動される多条角ネジと、この多条角ネジに螺合しネジの回転に伴って昇降可能な昇降体と、この昇降体とスライドとの間を連結する多リンク機構を備え、上記の多条角ネジを回転させることにより、昇降体と多リンク機構を介してスライドを昇降させるものである。
【０００８】
【特許文献１】特公平３−３３４３９号公報
【特許文献２】特開平８−２０６８８２号公報
【特許文献３】特開２００３−２９０９８４号公報
【特許文献４】特開２００１−３００７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１〜３のスライド駆動機構では、構造的に、駆動源となる直動アクチュエータが水平置きに限定されるため、これを垂直置きにすることはできない。また、特許文献４のスライド駆動機構では、直動アクチュエータが垂直置きに限定されるため、これを水平置きにすることはできない。このように、従来技術では、あるスライド駆動機構を採用した場合、アクチュエータの配置が水平または垂直のいずれか一方に制限され、かつその配置も特定の位置に制限されるものであった。このため、水平置きの場合は装置幅が大きくなり、垂直置きの場合は装置高さが高くなるが、アクチュエータ配置が制限されるため、工場レイアウトに制約を生じやすいという問題があった。
また、特許文献１〜４のスライド機構の設計段階において、プレス特性（移動区間、加圧区間におけるスライドスピードや荷重、アクチュエータストロークとスライドストロークの関係など）の設定を行う場合、アクチュエータやトグル機構を構成する複数部品の寸法相互間の調整が必要であり、プレス特性の設定が煩雑であるという問題があった。
また、特許文献１〜４のスライド駆動機構では、リンクの固定点（第１リンクの上端）と動力出力点（第２リンクの下端）との距離を変更しなければアクチュエータストロークを変更することができないため、アクチュエータの出力、速度の選択自由度が低いという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、アクチュエータの配置自由度及び選択自由度が高く、且つプレス特性の設定が容易なサーボプレスのスライド駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明にかかるサーボプレスのスライド駆動機構は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかるサーボプレスのスライド駆動機構は、サーボプレスにおけるアクチュエータの駆動力を、複数のリンク部材により構成されるトグル機構を介してスライドの昇降運動に変換するスライド駆動機構であって、前記トグル機構は、一端同士が軸着された第１リンク及び第２リンクと、前記第１リンクに軸着され前記アクチュエータの駆動力を前記第１リンクに伝達する駆動リンクとを備え、前記第１リンクの他端はサーボプレスのクラウンの一部に軸着され、前記第２リンクの他端は前記スライドに軸着され、前記第１リンクは、前記第２リンクとの軸着点とは別の部位に前記駆動リンクとの軸着点を有している、ことを特徴とする。
【００１２】
このように、第１リンクは、第２リンクとの軸着点とは別の部位に駆動リンクとの軸着点（動力入力点）を有しているので、アクチュエータの配置に合わせて動力入力点の位置を決めることができる。言い換えれば、動力入力点の位置を変えることで、任意のアクチュエータ配置が可能となる。例えば、垂直、水平のほか、斜め配置も可能である。またこのように、アクチュエータの配置自由度を向上させることができるので、工場レイアウトに対する制約が少なくなる。
また、第１リンクの形状を変えるだけ、すなわち、第１リンクにおける３つの軸着点の位置を調整するだけで、プレス特性を変えることができるので、プレス特性の設定が容易である。
また、第１リンクと駆動リンクとの軸着点（動力入力点）の位置を調整することで、第１リンクとクラウンとの軸着点（固定点）から第２リンクとスライドとの軸着点（動力出力点）までの寸法や部材強度を変更することなく、アクチュエータストロークを任意に設定できる。このため、アクチュエータの出力、速度の選択自由度が向上する。
【００１３】
また、本発明にかかるサーボプレスのスライド駆動機構では、前記第１リンクと、前記クラウン、前記第２リンク及び前記駆動リンクとの各軸着点により、該各軸着点を頂点とする三角形が形成される、ことを特徴とする。
【００１４】
このように、３つの軸着点（固定点、動力入力点、動力出力点）を頂点とする三角形が形成されるので、アクチュエータを垂直方向に配置する場合にも、容易に配置できる。また、三角形の形状を変えるだけで、任意のプレス特性に容易に調整することができる。
【００１５】
また、本発明にかかるサーボプレスのスライド駆動機構では、前記第１リンクと前記クラウンの軸着点と、前記第１リンクと前記第２リンクの軸着点とを結ぶ線分上に、前記第１リンクと前記駆動リンクとの軸着点を有する、ことを特徴とする。
【００１６】
このように、第１リンクとクラウンの軸着点（固定点）と、第１リンクと第２リンクの軸着点（動力出力点）とを結ぶ線分上に、第１リンクと駆動リンクとの軸着点（動力入力点）を有するので、上記の線分上における動力入力点の位置を変えるだけで、任意のプレス特性に容易に調整することができる。
【００１７】
また、本発明にかかるサーボプレスのスライド駆動機構では、前記アクチュエータは直動アクチュエータである、ことを特徴とする。
【００１８】
直動アクチュエータを用いた場合、水平置きの場合は装置幅が大きくなり、垂直置きの場合は装置高さが高くなるが、本発明によればアクチュエータの配置自由度が高いので、工場レイアウトに合わせた配置が可能である。すなわち、このように直動アクチュエータを用いた場合でも、工場レイアウトに対する制約が少ない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、アクチュエータの配置自由度及び選択自由度を向上させることができると共に、プレス特性の設定を容易に行うことができる、という優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態にかかるスライド駆動機構１０を備えたサーボプレス１の構成を示す図であり、（Ａ）はスライド５が下死点位置にある状態を示し、（Ｂ）はスライド５が上死点位置にある状態を示している。また、図１では、サーボプレス１の左半分のみを示しているが、右半分においても左半分と対称でほぼ同様に構成されているものとする。
図１において、サーボプレス１では、上部にボルスタ２が固定されたベッド３の上に、コラム４（アップライトともいう）が立設され、コラム４の上にクラウン６が設けられている。コラム４には、スライド５が上下動可能に支持されている。ボルスタ２の上面には下型（図示せず）が取り付けられ、スライド５の下面には上型（図示せず）が取り付けられる。クラウン６には、スライドを昇降駆動するスライド駆動機構１０が設けられている。
【００２２】
図１において、スライド駆動機構１０は、駆動源となるアクチュエータ１２と、アクチュエータ１２の駆動力をスライドの昇降運動に変換するトグル機構２０を備えている。
本実施形態において、アクチュエータ１２は、ラックアンドピニオン機構を内蔵した直動アクチュエータであり、サーボモータ１３と、サーボモータ１３の回転を減速する減速機１４と、減速機１４内のピニオン（図示せず）と噛み合うラック部材１５を備え、サーボモータ１３の回転駆動をラックアンドピニオン機構によってラック部材１５の上下直線運動に変換し、ラック部材１５の先端部に設けられたヘッド部１６を昇降させるようになっている。
【００２３】
なお、アクチュエータ１２としては、ラックアンドピニオン機構のほか、ボールネジ機構、リニアモータなどの直動アクチュエータ１２であってもよい。また、上記特許文献１（特公平３−３３４３９号公報）の図２に記載されたような、クランク機構を適用してもよい。
【００２４】
トグル機構２０は、一端同士が軸着された第１リンク２２及び第２リンク２４と、第１リンク２２に軸着されアクチュエータ１２の駆動力を第１リンク２２に伝達する駆動リンク２６とを備えている。第１リンク２２の他端はクラウン６に設けられた支持部２８に軸着され、第２リンク２４の他端はスライド５に軸着されている。駆動リンク２６の一端は第１リンク２２に軸着され、他端はアクチュエータ１２のヘッド部１６に軸着されている。
【００２５】
第１リンク２２と支持部２８との軸着点ａ１は、トグル機構２０の作動によって動かない固定点である。ただし、支持部２８はスライド調整のために上下動可能な構成であってもよく、この場合、スライド調整時に固定点ａ１が移動することになる。
第１リンク２２と駆動リンク２６との軸着点ａ２は、駆動リンク２６を介してアクチュエータ１２からの駆動力がトグル機構２０に入力される動力入力点である。第１リンク２２と第２リンク２４との軸着点ａ３は、駆動力が出力される動力出力点である。
【００２６】
第１リンク２２は、第２リンク２４との軸着点とは別の部位に駆動リンク２６との軸着点を有している。本実施形態では、固定点ａ１、動力入力点ａ２、動力出力点ａ３を頂点とする三角形が形成される。
【００２７】
上記のように構成されたスライド駆動機構１０では、アクチュエータ１２のヘッド部１６を上昇させると、第１リンク２２が固定点ａ１を中心に図１で時計回りに旋回し、第１リンク２２と第２リンク２４が回動して、トグル形状が閉じる方向に変形することにより、スライド５が上昇する（Ａ→Ｂの動作）。反対に、アクチュエータ１２のヘッド部１６を下降させると、第１リンク２２が固定点ａ１を中心に図１で反時計回りに旋回し、第１リンク２２と第２リンク２４が回動して、トグル形状が開く方向に変形することにより、スライド５が下降する（Ｂ→Ａの動作）。
【００２８】
本実施形態にかかるスライド駆動機構１０によれば、第１リンク２２は、第２リンク２４との軸着点とは別の部位に駆動リンク２６との軸着点（動力入力点ａ２）を有しているので、アクチュエータ１２の配置に合わせて動力入力点ａ２の位置を決めることができる。言い換えれば、動力入力点ａ２の位置を変えることで、任意のアクチュエータ１２配置が可能となる。例えば、垂直、水平のほか、斜め配置も可能である。またこのように、アクチュエータ１２の配置自由度を向上させることができるので、工場レイアウトに対する制約が少なくなる。
また、固定点ａ１、動力入力点ａ２、動力出力点ａ３を頂点とする三角形が形成されるので、アクチュエータ１２を垂直方向に配置する場合にも、容易に配置できる。
【００２９】
また、第１リンク２２の形状を変えるだけ、すなわち、第１リンク２２における３つの軸着点（固定点ａ１、動力入力点ａ２、動力出力点ａ３）の位置を調整するだけで、プレス特性を変えることができるので、プレス特性の設定が容易である。本実施形態では、三角形の形状を変えるだけで、任意のプレス特性に容易に調整することができる。
例えば、固定点ａ１と動力入力点ａ２の長さをＬ１、固定点ａ１と動力出力点ａ３の長さをＬ２とした場合、Ｌ１／Ｌ２が大きいときは、大荷重を得ることができるがアクチュエータストロークを長くする必要があり高速アクチュエータが適している機構となり、逆にＬ１／Ｌ２が小さいときは、短いアクチュエータストロークで長いスライドストロークを出すことができ低速アクチュエータに適している機構となる。
【００３０】
また、アクチュエータ１２として直動アクチュエータを用いた場合、水平置きの場合は装置幅が大きくなり、垂直置きの場合は装置高さが高くなるが、本発明にかかるスライド駆動機構１０によればアクチュエータ１２の配置自由度が高いので、工場レイアウトに合わせた配置が可能である。すなわち、このように直動アクチュエータを用いた場合でも、工場レイアウトに対する制約が少ない。
【００３１】
図２は、第１リンク２２の形状が異なる２つのスライド駆動機構１０の構成を示す図である。図２では、図１におけるサーボプレス１のその他の構成部分についは図示を省略している。
図２の（Ａ）と（Ｂ）とでは、第１リンク２２の動力入力点ａ２の位置とアクチュエータストローク（Ｓａ１，Ｓａ２）が異なっているが、固定点ａ１から動力出力点ａ３までの長さ、第２リンク２４の長さ、スライドストローク（Ｓｓ１，Ｓｓ２）は同じである。
このように、本発明のスライド駆動機構１０によれば、動力入力点ａ２の位置を調整することで、固定点ａ１から動力出力点ａ３までの寸法、第２リンク２４の長さ、スライドストロークを変更することなく、アクチュエータストロークを任意に設定できる。このため、アクチュエータ１２の出力、速度の選択自由度が高い。
【００３２】
［第２実施形態］
図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第２実施形態にかかるスライド駆動機構におけるトグル機構２０の構成を示す図であり、下死点位置を実線で、上死点位置を仮想線で描いている。（Ａ）と（Ｂ）のスライド駆動機構におけるアクチュエータは、そのヘッド部１６が水平直線運動をする水平置きである。また、（Ａ）と（Ｂ）とでは、アクチュエータの設置高さがｈだけ異なっている。スライド駆動機構１０以外のサーボプレス１の構成については、図１と同様である。
第１実施形態において説明したように、本発明にかかるスライド駆動機構１０によれば、任意のアクチュエータ１２配置が可能となるので、アクチュエータ１２を水平置きにすることもできる。図３では、アクチュエータ１２のヘッド部１６が水平方向（図３で左右方向）に移動することにより、スライド５が昇降する。
【００３３】
図３の下側の図は、（Ａ）、（Ｂ）のスライド駆動機構１０における、アクチュエータストロークとスライドストロークとの関係を示すものである。図３に示すように、（Ａ）のスライド機構では、（Ｂ）よりも下死点付近の滞留時間が長くなっている。
このように、本発明のスライド駆動機構１０では、アクチュエータ１２の配置位置によってプレス特性が変化する。したがって、アクチュエータ１２の配置を調整することによって、任意のプレス特性に設定することができる。
【００３４】
なお、第１実施形態のようにアクチュエータ１２が垂直置きの場合でも、水平方向（図１で左右方向）にアクチュエータ１２の配置を調整することによって任意のプレス特性に設定することができる。
【００３５】
［第３実施形態］
図４は、本発明の第３実施形態にかかるスライド駆動機構１０の構成を示す図であり、下死点位置を実線で、上死点位置を仮想線で描いている。
第１リンク２２が、第２リンク２４との軸着点とは別の部位に駆動リンク２６との軸着点を有している点は、上述した第１及び第２実施形態と同様であるが、本実施形態では、第１リンク２２は直線状の部材であり、第１リンク２２とクラウンの軸着点（固定点ａ１）と、第１リンク２２と第２リンク２４の軸着点（動力出力点ａ３）とを結ぶ線分上に、第１リンク２２と駆動リンク２６との軸着点（動力入力点ａ２）を有する。
スライド駆動機構１０以外のサーボプレス１の構成については、図１と同様である。
【００３６】
上記のように構成されたスライド駆動機構１０では、アクチュエータ１２のヘッド部１６を上昇させると、第１リンク２２が固定点ａ１を中心に図１で時計回りに旋回し、第１リンク２２と第２リングが回動して、トグル形状が閉じる方向に変形することにより、スライド５が上昇する（実線→仮想線の動作）。反対に、アクチュエータ１２のヘッド部１６を下降させると、第１リンク２２が固定点ａ１を中心に図１で反時計回りに旋回し、第１リンク２２と第２リンク２４が回動して、トグル形状が開く方向に変形することにより、スライド５が下降する（仮想線→実線の動作）。
【００３７】
本実施形態にかかるスライド駆動機構１０によっても、第１実施形態と同様に、第１リンク２２は、第２リンク２４との軸着点とは別の部位に駆動リンク２６との軸着点（動力入力点ａ２）を有しているので、動力入力点ａ２の位置を変えることで、任意のアクチュエータ１２配置が可能であり、これによってアクチュエータ１２の配置自由度を向上させることができるので、工場レイアウトに対する制約が少なくなる。
また、第１リンク２２における３つの軸着点（固定点ａ１、動力入力点ａ２、動力出力点ａ３）の位置を調整するだけで、プレス特性を変えることができるので、プレス特性の設定が容易である。本実施形態では、固定点ａ１と、動力出力点ａ３とを結ぶ線分上に、動力入力点ａ２を有するので、動力入力点ａ２の位置を変えるだけで、任意のプレス特性に容易に調整することができる。
【００３８】
なお、上記の第３実施形態の構成においても、図３に示した第２実施形態のようにアクチュエータを水平置きにした構成としてもよい。
【００３９】
［その他の実施形態］
上述した第２実施形態の説明において、アクチュエータ１２の配置位置によってプレス特性が変えられることを説明したが、図５（Ａ）に示すように、アクチュエータ１２が垂直置きの場には、アクチュエータ１２を水平移動自在に構成したうえで、アクチュエータ１２を水平方向に移動させる位置調整手段３０を設けてもよい。また、図５（Ｂ）に示すように、アクチュエータ１２が水平置きの場合には、アクチュエータ１２を垂直方向に移動自在に構成したうえで、アクチュエータ１２を垂直方向に移動させる位置調整手段３０を設けてもよい。
図５の例では、位置調整手段３０は液圧シリンダ装置であるが、その他、ラックアンドピニオン、ボールネジ機構、リニアモータなどの直動アクチュエータを適用してもよい。
このように位置調整手段３０を設ければ、プレス特性を変更したい場合に、アクチュエータ１２の位置を調整することにより、所望のプレス特性に調整することができる。
【００４０】
以上、各実施形態の説明から明らかなように、本発明によれば、アクチュエータの配置自由度及び選択自由度を向上させることができると共に、プレス特性の設定を容易に行うことができる、という優れた効果が得られる。
【００４１】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるスライド駆動機構を備えたサーボプレスの構成を示す図である。
【図２】第１リンクの形状が異なる２つのスライド駆動機構の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態にかかるスライド駆動機構の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態にかかるスライド駆動機構の構成を示す図である。
【図５】本発明のその他の実施形態にかかるスライド駆動機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  サーボプレス
２  ボルスタ
３  ベッド
４  コラム
６  クラウン
１０  スライド駆動装置
１２  アクチュエータ
１３  サーボモータ
１４  減速機
１５  ラック部材
１６  ヘッド部
２０  トグル機構
２２  第１リンク
２４  第２リンク
２６  駆動リンク
２８  支持部
３０  位置調整手段
ａ１  固定点
ａ２  動力入力点
ａ３  動力出力点
【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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