(57)【要約】【課題】サーボモータの回転を減速してクランク軸に伝達する減速機構と、クランク軸を停止状態に保持するブレーキとを備えたコンパクトなクランクプレスを提供する。【解決手段】サーボモータ４の回転を減速してクランク軸３に伝達する減速機構５の入力側に入力軸１７の内端部を接続し、入力軸１７の軸方向中央部の外周に入力歯車１８を嵌合固定し、入力歯車１８の径方向外側に入力歯車１８と噛み合うピニオンギア１９を複数配して、各ピニオンギア１９にサーボモータ４を同軸に接続するとともに、入力軸１７の外端部にブレーキ７を取り付けることにより、従来の減速機構とブレーキを備えたものに比べてクランク軸方向にコンパクトなクランクプレスを実現した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータとプレス本体に回転自在に支持されるクランク軸との間に減速機構を設けて、前記サーボモータの回転を減速機構で減速してクランク軸に伝達することにより、前記クランク軸を回転させてプレス作業を行うクランクプレスにおいて、
前記減速機構の入力側に入力軸の内端部を接続して、前記入力軸の軸方向中央部に入力歯車を固定し、前記入力歯車の径方向外側に入力歯車と噛み合うピニオンギアを配して、前記ピニオンギアに前記サーボモータを同軸に接続するとともに、前記入力軸の外端部にブレーキを取り付けたことを特徴とするクランクプレス。
【請求項２】
前記ピニオンギアを前記入力歯車の周方向に等間隔で複数配し、前記複数のピニオンギアのそれぞれに前記サーボモータを接続したことを特徴とする請求項１に記載のクランクプレス。
【請求項３】
前記減速機構、入力軸、入力歯車、ピニオンギア、サーボモータおよびブレーキを、それぞれ前記クランク軸の軸方向一端側と他端側に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載のクランクプレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータでクランク軸を回転させてプレス作業を行うクランクプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクプレスは、プレス本体に両端部を回転自在に支持されたクランク軸を回転させることにより、クランク軸にコンロッド（コネクティングロッド）で連結されたスライドを所定のストロークで往復動させ、そのスライドからワーク（被成形材料）に圧力を加えてプレス作業を行うものであり、従来は、汎用モータで回転駆動されるフライホイールとクランク軸とをクラッチで接続することにより、クランク軸を所定の回転数で回転させるようにしたものが多かった。
【０００３】
ところで、一般的なプレス装置における一対の金型によるプレス加工では、一方の金型を取り付けたスライドの加工中の速度（加工速度）が遅い方が成型品にしわや亀裂が発生しにくく、成型の精度が高まるという知見がある。そこで、近年では、クランクプレスでも、加工速度を遅くして成型精度の向上を図りつつ、加工の前後ではスライドの速度を上げてプレス作業全体の効率を低下させないようにするために、汎用モータに代えて回転速度制御が容易なサーボモータを用いたものが増えてきている。
【０００４】
そして、サーボモータを用いたクランクプレスでは、通常、サーボモータの回転を減速してクランク軸に伝達する減速機構を設けて（例えば、特許文献１参照。）、サーボモータの回転速度制御によるスライドの速度制御がより精度よく行えるようにするとともに、小型のサーボモータで加工に必要なトルクが得られるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようにサーボモータとクランク軸との間に減速機構を設けたクランクプレスでは、そのサーボモータおよび減速機構がクランク軸の軸方向延長線上に配されることになり、これに加えてメンテナンス時等にクランク軸を停止状態に保持するためのブレーキ（安全ブレーキ）を設けようとすると、クランクプレス全体がクランク軸方向に大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、サーボモータの回転を減速してクランク軸に伝達する減速機構と、クランク軸を停止状態に保持するブレーキとを備えたコンパクトなクランクプレスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、サーボモータとプレス本体に回転自在に支持されるクランク軸との間に減速機構を設けて、前記サーボモータの回転を減速機構で減速してクランク軸に伝達することにより、前記クランク軸を回転させてプレス作業を行うクランクプレスにおいて、前記減速機構の入力側に入力軸の内端部を接続して、前記入力軸の軸方向中央部に入力歯車を固定し、前記入力歯車の径方向外側に入力歯車と噛み合うピニオンギアを配して、前記ピニオンギアに前記サーボモータを同軸に接続するとともに、前記入力軸の外端部にブレーキを取り付けた構成を採用した。ここで、入力軸における内端部とは、入力軸のプレス本体中心側の軸方向端部であり、外端部とは内端部と反対側の軸方向端部である（以下同じ）。
【０００９】
すなわち、減速機構の入力側に内端部を接続される入力軸の外周に入力歯車を固定し、その入力歯車と噛み合うピニオンギアにサーボモータを同軸に接続して、入力軸の外端部にブレーキを取り付けることにより、入力軸の外端部にサーボモータとブレーキを両方取り付ける場合に比べて、クランクプレス全体のクランク軸方向のサイズが小さくなるようにしたのである。
【００１０】
ここで、前記ピニオンギアを前記入力歯車の周方向に等間隔で複数配し、前記複数のピニオンギアのそれぞれに前記サーボモータを接続するようにすれば、ピニオンギアおよびサーボモータを一つずつ設ける場合に比べて、サーボモータのモータ軸に曲げ荷重が発生しにくくなり、モータ軸の曲げ変形によるサーボモータのトラブルを防止できるようになる。
【００１１】
また、前記減速機構、入力軸、入力歯車、ピニオンギア、サーボモータおよびブレーキを、それぞれ前記クランク軸の軸方向一端側と他端側に配置することにより、クランク軸を両端部からバランスよく回転させて、スライドの速度制御の精度を向上させ、成型精度の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のクランクプレスは、上述したように、サーボモータの回転を減速してクランク軸に伝達する減速機構の入力側に入力軸の内端部を接続し、入力軸にはその径方向外側に配したサーボモータからピニオンギアと入力歯車を介して駆動力を入力するようにして、入力軸の外端部にブレーキを取り付けたものであるから、従来の減速機構とブレーキを備えたものに比べてクランク軸方向にコンパクトなものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態のクランクプレスの概略の正面図
【図２】図１のクランク軸の一端部付近の正面断面図
【図３】図２のIII−III線に沿った断面図
【図４】図２のIV−IV線に沿った断面図
【図５】第２実施形態のクランクプレスの概略の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。第１実施形態のクランクプレスは、図１および図２に示すように、プレス本体１の両側のサイドフレーム２でクランク軸３の両端部を支持し、その一側のサイドフレーム２の外側に、クランク軸３を回転駆動する複数のサーボモータ４と、サーボモータ４の回転を減速してクランク軸３に伝達する減速機構５を内蔵するケーシング６と、クランク軸３を停止状態に保持するブレーキ（安全ブレーキ）７を設けたものである。
【００１５】
前記プレス本体１は、上部フレーム８と下部フレーム９とが、両側のサイドフレーム２を挟んだ状態でタイロッド１０とナット１１によって連結されている。また、前記クランク軸３の軸方向中央部にはスライド１２がコンロッド１３で連結され、下部フレーム９の上面にはボルスタ１４が固定されている。そして、クランク軸３の回転に伴って、スライド１２が上下に一定のストロークで往復動し、スライド１２とボルスタ１４に取り付けられた上下一対の金型（図示省略）でワークの加工を行うようになっている。
【００１６】
図２に示すように、前記クランク軸３は、その一端部のサイドフレーム２からの突出部分の外周に嵌合固定されたクランク歯車１５と、クランク歯車１５が噛み合う内歯形式の連結歯車１６とを介して、前記減速機構５の出力側に連結されている。また、減速機構５の入力側にはクランク軸３と同軸に配される入力軸１７の内端部が接続されており、その入力軸１７の軸方向中央部の外周に入力歯車１８が嵌合固定され、外端部に前記ブレーキ７が取り付けられている。そのブレーキ７には湿式多板構造のものが用いられている。
【００１７】
そして、入力歯車１８の径方向外側には、入力歯車１８と噛み合うピニオンギア１９が入力歯車１８の周方向に等間隔で複数配されており、これらの各ピニオンギア１９に前記サーボモータ４が同軸に接続されている。各ピニオンギア１９は、ケーシング６の内側で軸方向両端部を回転自在に支持され、中心孔にサーボモータ４のモータ軸４ａが差し込まれてモータ軸４ａと一体回転するようになっている。
【００１８】
前記ケーシング６はプレス本体１の一側のサイドフレーム２の側面に固定されており、このケーシング６の内部に減速機構５を構成する２つの遊星歯車機構２０、３０が２段に組み込まれている。
【００１９】
１段目（入力側）の遊星歯車機構２０は、図２および図３に示すように、入力軸１７の内端部の外周に一体形成された太陽歯車２１と、太陽歯車２１の径方向外側でケーシング６と一体化された内歯車２２と、太陽歯車２１と内歯車２２の両方に噛み合う複数の遊星歯車２３と、各遊星歯車２３の中心に通される支軸２４ａを有し、各遊星歯車２３を自転可能に支持する円盤状のキャリア２４とからなる。
【００２０】
２段目（出力側）の遊星歯車機構３０は、図２および図４に示すように、１段目のキャリア２４と一体回転するように連結された中間軸３１と、中間軸３１の内端部の外周に一体形成された太陽歯車３２と、太陽歯車３２の径方向外側でケーシング６と一体化された内歯車３３と、太陽歯車３２と内歯車３３の両方に噛み合う複数の遊星歯車３４と、各遊星歯車３４の中心に通される支軸３５ａを有し、各遊星歯車３４を自転可能に支持する円盤状のキャリア３５と、キャリア３５の内端部に一体回転するように連結され、連結歯車１６と噛み合う中間歯車３６とからなる。
【００２１】
前記連結歯車１６は、軸方向に並ぶ２列の内歯を有しており、その外端側の内歯が２段目の遊星歯車機構３０の中間歯車３６と、内端側の内歯がクランク歯車１５とそれぞれ噛み合い、クランク歯車１５に対する軸方向移動を規制されている。これにより、減速機構５の出力側とクランク軸３とが、連結歯車１６およびクランク歯車１５を介して連結されている。
【００２２】
このクランクプレスでは、サーボモータ４を駆動すると、まず、そのモータ軸４ａの回転がピニオンギア１９と入力歯車１８を介して入力軸１７に伝達される。すると、１段目の遊星歯車機構２０では、入力軸１７と一体の太陽歯車２１が回転して、遊星歯車２３が太陽歯車２１および内歯車２２との噛み合いにより自転しながら入力軸１７のまわりに公転し、この遊星歯車２３の公転がキャリア２４を介して２段目の遊星歯車機構３０の中間軸３１に伝達される。
【００２３】
２段目の遊星歯車機構３０では、中間軸３１と一体の太陽歯車３２が回転して、遊星歯車３４が太陽歯車３２および内歯車３３との噛み合いにより自転しながら中間軸３１のまわりに公転し、この遊星歯車３４の公転がキャリア３５を介して中間歯車３６に伝達される。
【００２４】
そして、２段目の遊星歯車機構３０の中間歯車３６の回転が連結歯車１６およびクランク歯車１５を介してクランク軸３に伝達され、クランク軸３は２段の遊星歯車機構２０、３０の作用によってサーボモータ４の回転速度から大きく減速された回転速度で回転することになる。
【００２５】
このクランクプレスは、上記の構成であり、サーボモータ４の回転を減速してクランク軸３に伝達する減速機構５の入力側に入力軸１７の内端部を接続し、入力軸１７にはその径方向外側に配したサーボモータ４からピニオンギア１９と入力歯車１８を介して駆動力を入力するようにして、入力軸１７の外端部にブレーキ７を取り付けたので、従来の減速機構とブレーキを備えたものに比べてクランク軸方向にコンパクトなものとなっている。
【００２６】
また、サーボモータ４が接続されるピニオンギア１９を入力歯車１８の周方向に等間隔で複数配したので、サーボモータとピニオンギアを一つずつ設ける場合に比べて、サーボモータ４のモータ軸４ａに曲げ荷重が発生しにくく、モータ軸４ａの曲げ変形によるサーボモータ４のトラブルを防止することができる。
【００２７】
また、減速機構５として２つの遊星歯車機構２０、３０を２段に組み込んだものを採用しているので、複数のギアを組み合わせた減速機構を用いる場合に比べて、機械効率（伝達効率）が高く、大きな減速率が得られる。
【００２８】
そして、上記のように減速機構５の減速率が大きく、クランク軸３の駆動を行うサーボモータ４を複数備えることにより、一つひとつのサーボモータ４の容量が小さくても減速機構５の出力側ではプレス作業に必要なトルクを得られるようになっているので、小型のサーボモータ４を採用してクランクプレス全体の小型化を図ることもできる。
【００２９】
図５は第２の実施形態を示す。この実施形態では、第１実施形態の減速機構５、入力軸１７、入力歯車１８、ピニオンギア１９、サーボモータ４およびブレーキ７を、それぞれクランク軸３の軸方向一端側と他端側に配置している。このような配置とすることにより、クランク軸３を両端部からバランスよく回転させて、スライド１２の速度制御の精度を向上させ、成型精度の向上を図ることができる。
【００３０】
なお、減速機構は、上述した実施形態のように２つの遊星歯車機構を２段に組み込んだものに限らず、単独の遊星歯車機構や他の方式で回転速度の減速を行うものを採用することもできる。
【符号の説明】
【００３１】
１  プレス本体
２  サイドフレーム
３  クランク軸
４  サーボモータ
５  減速機構
６  ケーシング
７  ブレーキ
１２  スライド
１５  クランク歯車
１６  連結歯車
１７  入力軸
１８  入力歯車
１９  ピニオンギア
２０  遊星歯車機構（１段目）
３０  遊星歯車機構（２段目）
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月8日(2016.8.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
サーボモータとプレス本体に回転自在に支持されるクランク軸との間に減速機構を設けて、前記サーボモータの回転を減速機構で減速してクランク軸に伝達することにより、前記クランク軸を回転させてプレス作業を行うクランクプレスにおいて、
前記減速機構の入力側に入力軸の内端部を接続して、前記入力軸の軸方向中央部に入力歯車を固定し、前記入力歯車の径方向外側に入力歯車と噛み合うピニオンギアを配して、前記ピニオンギアに前記サーボモータを同軸に接続するとともに、前記入力軸の外端部にブレーキを取り付け、
前記減速機構とクランク軸との間に軸方向に並ぶ２列の内歯を有する連結歯車を設け、前記連結歯車の外端側の内歯を前記減速機構の出力側の歯車と噛み合わせ、内端側の内歯を前記クランク軸の外周に嵌合固定された歯車と噛み合わせることにより、前記減速機構とクランク軸とを連結したことを特徴とするクランクプレス。