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プレス機 - 特開2008−803 | j-tokkyo
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【発明の名称】 プレス機
【発明者】 【氏名】赤見 俊也

【要約】 【課題】バックラッシュを低減して位置制御精度の向上を図ることができるとともに、減速部の耐久性にも優れたプレス機を提供する。

【構成】減速部16は、枠体11に固定される減速部本体18と、減速部本体18の内周に設けられるピン歯19と、ピン歯19に噛み合うとともに歯形状がピン歯19に対応する外歯歯車20と、偏心した状態で回転する偏心部(21a、21b)を有するとともに外歯歯車20を揺動させるクランク軸21と、外歯歯車20の回転が伝達されて外歯歯車20とともに回転する支柱22と、支柱22に連結される出力軸23と、を備える。出力軸23は主軸12に固定され、クランク軸21にモータ部17の回転が伝達される
【特許請求の範囲】
【請求項1】
枠体に設けられる軸受と、前記軸受に対して回転自在に支持される主軸と、前記主軸に対して偏心して回転するように当該主軸に連結される偏心軸と、前記偏心軸によって駆動されるラムと、前記主軸に連結される減速部と、前記減速部に連結されるモータ部と、を備えているプレス機であって、
前記減速部は、前記枠体に固定される減速部本体と、前記減速部本体の内周に設けられるピン歯と、前記ピン歯に噛み合うとともに歯形状が前記ピン歯に対応する外歯歯車と、偏心した状態で回転する偏心部を有するとともに前記外歯歯車を揺動させるクランク軸と、前記外歯歯車の回転が伝達されて当該外歯歯車とともに回転する支柱と、前記支柱に連結される出力軸と、を備え、
前記出力軸は前記主軸に固定され、前記クランク軸に前記モータ部の回転が伝達されることを特徴とするプレス機。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、回転自在に支持される主軸に対して偏心して回転する偏心軸によって駆動されるラムを有し、主軸を減速部を介してモータにて回転駆動するプレス機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、回転自在に支持される主軸に対して偏心して回転する偏心軸によって駆動されるラムを有し、主軸を減速部を介してモータにて回転駆動するプレス機が知られている(特許文献1参照)。特許文献1に記載されたプレス機は、サーボモータを原動機とし、このサーボモータの回転を遊星歯車機構からなる減速歯車機構を用いて減速してラムを駆動するようになっている。そして、このプレス機では、遊星歯車機構を構成する遊星歯車を弾性部材(樹脂製部材)からなる歯車によって構成することで、歯車のバックラッシュの影響を低減し、ラムの昇降動作の位置決め制度を向上させることを目的としている。
【0003】
【特許文献1】特開2004−243377号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載されたプレス機においては、遊星歯車を弾性部材からなる歯車にて構成しているため、その弾性部材の弾性変形に伴う位置のずれの影響を排除することは難しい。また、弾性部材の場合、繰り返し使用に伴う磨耗や変形が比較的短期間の使用で生じやすく減速部の耐久性の低下が懸念され、継続的な使用に応じてバックラッシュが増大したりメンテナンス負荷が増大してしまう虞がある。
【0005】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、バックラッシュを低減して位置制御精度の向上を図ることができるとともに、減速部の耐久性にも優れたプレス機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及び効果】
【0006】
本発明は、枠体に設けられる軸受と、前記軸受に対して回転自在に支持される主軸と、前記主軸に対して偏心して回転するように当該主軸に連結される偏心軸と、前記偏心軸によって駆動されるラムと、前記主軸に連結される減速部と、前記減速部に連結されるモータ部と、を備えているプレス機に関する。
そして、上記目的を達成するための本発明に係るプレス機は、前記減速部は、前記枠体に固定される減速部本体と、前記減速部本体の内周に設けられるピン歯と、前記ピン歯に噛み合うとともに歯形状が前記ピン歯に対応する外歯歯車と、偏心した状態で回転する偏心部を有するとともに前記外歯歯車を揺動させるクランク軸と、前記外歯歯車の回転が伝達されて当該外歯歯車とともに回転する支柱と、前記支柱に連結される出力軸と、を備え、前記出力軸は前記主軸に固定され、前記クランク軸に前記モータ部の回転が伝達されることを特徴とする。
【0007】
この構成によると、モータ部によってクランク軸が回転されることで、減速部本体の内周に設けられたピン歯と噛み合う外歯歯車が、クランク軸の偏心部を介して揺動しながら回転するようになっている。そして、この外歯歯車は、減速部本体の内周のピン歯に対して歯形状が対応するように設けられている。このため、ピン歯と外歯歯車との間において同時に噛み合う歯数を多くとることができ、バックラッシュを低減することができる。また、ピン歯と外歯歯車については高強度の金属材料で形成することができるため、弾性部材を用いる場合のような繰り返し使用に伴う磨耗や変形等の減速部の耐久性の問題も軽減されることになる。したがって、本発明の構成によると、バックラッシュを低減して位置制御精度の向上を図ることができるとともに、減速部の耐久性にも優れたプレス機を得ることができる。
また、本発明の構成によると、耐久性に優れるとともにバックラッシュを低減できることから、長期間高い頻度で使用するような場合であっても、長期間に亘って安定して騒音を低減することができる。
また、本発明の構成によると、ピン歯と外歯歯車の歯数とを適宜設定することで非常に大きな歯数比に容易に設定することができるため、減速部を扁平な形状に形成でき、プレス機の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の実施形態に係るプレス機は、回転自在に支持される主軸に対して偏心して回転する偏心軸によって駆動されるラムを有し、主軸を減速部を介してモータにて回転駆動するプレス機に関して広く適用することができる。
【0009】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るプレス機を例示した一部断面を含む側面図である。この図1に示すプレス機1は、枠体11、主軸12、軸受13、偏心軸14、ラム15、減速部16、モータ部17などを備えて構成されている。
【0010】
枠体11はプレス機1のハウジングを構成しており、この枠体11内には主軸13、偏心軸14、ラム15などが配設されている。また、枠体11に形成された貫通孔には軸受13が嵌め込まれている。主軸12は、枠体11に設けられた軸受13に対して回転自在に支持されている。
【0011】
偏心軸14は、その中心位置が主軸12の軸心に対してずれるようにこの主軸12に連結されている。これにより、偏心軸14は、主軸12に対して偏心して回転するようになっている。ラム15は、その連結部15aを介して偏心軸14に対して回転自在に連結されており、偏心軸14の回転とともにラム本体部15bが昇降駆動されるようになっている。すなわち、主軸12の回転にともなって偏心軸14が偏心しながら回転し、この偏心軸14がカム機構を構成することでラム15が昇降駆動され、プレス作業が行われることになる。
【0012】
減速部16およびモータ部17は、枠体11の上方にて、枠体11の外部に配設されている。減速部16は主軸12に連結されており、モータ部17は減速部16に連結されている。モータ部17は、サーボモータで構成されており、図示しないコントローラからの指令に基づいて回転動作が制御されるようになっている。
【0013】
ここで、図2乃至図4を参照しながら減速部16の構成について詳しく説明する。なお、図2は、減速部16の一部断面を含む側面図である。また、図3は図2のIII−III線矢視図であり、図4は図2のIV−IV線矢視図である。
【0014】
図2乃至図4に示すように、減速部16は、減速部本体18、ピン歯19、外歯歯車20、クランク軸21、支柱22、出力軸23、第1平歯車24、第2平歯車25、第1プレート26、第2プレート27などで構成されている。
【0015】
減速部本体18は、減速機機構を内部に収納する減速機ハウジングとして形成されており、枠体11に対して固定される(図1参照)。ピン歯19は、図2および図4に示すように減速部本体18の内周に設けられており、減速部本体18の内周の周方向に沿って等間隔で平行に多数配設されている。この各ピン歯19は、減速部本体18とは別体の円柱状に形成されており、減速部本体18の内周に形成された各溝に対して嵌め込まれた状態になっている。
【0016】
外歯歯車20は、第1外歯歯車20aと第2外歯歯車20bとの2つが設けられており、第1および第2外歯歯車(20a、20b)は、それぞれリング状に形成されている(図2参照)。この外歯歯車20は、減速部本体18の内部にて、平行に配置される第1プレート26および第2プレート27の間に配設されている。そして、第1および第2外歯歯車(20a、20b)にはそれぞれ周方向に沿って外歯28が設けられている(図4参照)。この第1および第2外歯歯車(20a、20b)は、それぞれピン歯19に噛み合うようになっている。そして、第1および第2外歯歯車(20a、20b)の外歯28の歯形状は、図4に示すように、ピン歯19に対応するように形成されている。すなわち、外歯28の形状は、ピン歯19とほぼ同じ形状であって、ピン歯19の径よりも僅かに径の大きい半円状に形成されている。
【0017】
クランク軸21は、図3および図4に示すように、外歯歯車20の周方向に沿って3つ配置されている。そして、このクランク軸21は、図2によく示すように、偏心した状態で回転する2つの偏心部(第1偏心部21a、第2偏心部21b)を有している。第1偏心部21aは軸受29aを介して外歯歯車20aに対して回転自在に支持されており、第2偏心部21bは軸受29bを介して外歯歯車20bに対して回転自在に支持されている。これにより、クランク軸21の回転に伴って第1および第2偏心部(21a、21b)の偏心した状態での回転を介して第1および第2外歯歯車(20a、30b)が揺動するようになっている。なお、クランク軸21の一端側は第1プレート26に対して軸受30を介して回転自在に支持されており、クランク軸21の他端側は第2プレート27に対して軸受31を介して回転自在に支持されている。また、本実施形態で例示した減速部16においては、ピン歯19の歯数に対して外歯28の歯数が1つ少なくなっているため、クランク軸21が1回転するごとに、ピン歯19と外歯歯車20(20a、20b)との噛み合いが1歯ずつずれていくようになっている。
【0018】
支柱22は、第2プレート27から突設されており、第2プレート27の周方向(すなわち、外歯歯車20の周方向)に沿って3つ配設されている。支柱22の先端側は、それぞれ第1プレート26に取り付けられている。また、支柱22は、外歯歯車20を遊嵌状態で貫通するように配設されており、外歯歯車20の回転が伝達されてこの外歯歯車20とともに回転するようになっている。
【0019】
出力軸23は、図2に示すように、第2プレート27と一体的に形成されており、この第2プレート27を介して支柱22に連結されている。この出力軸23は、減速部本体18に対して軸受を介して回転自在に支持されている。そして、図1に示すように、出力軸23は主軸12に対して固定されている。
【0020】
図2および図3に示すように、第1平歯車24および第2平歯車25は外歯歯車26と平行な状態で配置されており、第1平歯車24はモータ部17の出力軸17aに連結されている。一方、第2平歯車25は、外歯歯車20の周方向に沿って3つ配設されており、いずれも第1平歯車24に対してその周囲で噛み合うように配設されている。また、第2平歯車25の中心部分には貫通孔が形成されており、この貫通孔に対してクランク軸21の一端側がそれぞれ嵌入されるように配置されている。第2平歯車25の貫通孔の内周には内歯が形成され、クランク軸21の一端側の端部には外歯が形成され、これらの内歯と外歯とが噛み合うことで、第2平歯車25の回転がクランク軸21に伝達されるようになっている。これらの構成により、第1平歯車24および第2平歯車25を介してクランク軸21にモータ部17の回転が伝達されるようになっている。
【0021】
次に、プレス機1の作動について説明する。まず、モータ部17が回転すると、図2に示すように、モータ部17の回転は、出力軸17aから第1平歯車24へと伝達される。そして、このモータ部17の回転は、第1平歯車24および第2平歯車25を介してクランク軸21に伝達され、クランク軸21が回転する。クランク軸21が回転すると、第1および第2偏心部(21a、21b)も偏心した状態でともに回転し、第1および第2外歯歯車(20a、20b)が、ピン歯19と噛み合いながら揺動して徐々に回転していくことになる。なお、前述したように、クランク軸21が1回転する毎に外歯歯車20とピン歯19との噛み合いが1歯ずつずれていくことになる。外歯歯車20が回転すると、これにより、支柱22および第2プレート27がともに回転し、さらに、この支柱22とともに出力軸23が回転することになる。出力軸23が回転すると、図1に示すように、主軸22がともに回転し、さらに、偏心軸14もともに回転する。この偏心軸14の回転に伴って、前述したように、ラム15の昇降動作が行われ、プレス作業が行われることになる。
【0022】
なお、図2に示すように、減速部本体18の上部側には給油口32が、下部側には排油口33が設けられている。この給油口32および排油口33は通常はプラグで閉じられており、必要に応じて、潤滑油を給油口32から供給し、また排油口33から排出することができるようになっている。これにより、減速部16内で生じる発熱に伴う焼き付きや、磨耗の発生を抑制することができる。
【0023】
以上説明したように、プレス機1によると、モータ部17によってクランク軸21が回転されることで、減速部本体18の内周に設けられたピン歯19と噛み合う外歯歯車20が、クランク軸21の偏心部(21a、21b)を介して揺動しながら回転するようになっている。そして、この外歯歯車20は、減速部本体18の内周のピン歯19に対して歯形状が対応するように設けられている。このため、ピン歯19と外歯歯車20との間において同時に噛み合う歯数を多くとることができ、バックラッシュを低減することができる。
さらに、大型プレス(例えば、2000tクラス)の場合には高減速比の設定にする必要があり、従来の減速機では数段配設されるが、本実施例では容易に高減速比を達成することができ、減速の段数を減らすことができ、バックラッシュを低減することができる。
また、ピン歯19と外歯歯車20については高強度の金属材料で形成することができるため、弾性部材を用いる場合のような繰り返し使用に伴う磨耗や変形等の減速部の耐久性の問題も軽減されることになる。したがって、プレス機1の構成によると、バックラッシュを低減して位置制御精度の向上を図ることができるとともに、減速部16の耐久性にも優れたプレス機を得ることができる。
【0024】
また、プレス機1によると、耐久性に優れるとともにバックラッシュを低減できることから、長期間高い頻度で使用するような場合であっても、長期間に亘って安定して騒音を低減することができる。また、バックラッシュが少ないため、モータ17の高速での制御が可能であり、制御の高応答化を図ることができる。
【0025】
また、プレス機1によると、ピン歯19と外歯歯車20の歯数とを適宜設定することで非常に大きな歯数比に容易に設定することができるため、減速部16を扁平な形状に形成でき、プレス機1の小型化を図ることができる。また、減速機16を扁平な形状にできるため、減速部16の配置スペースについての制約が緩和され、プレス機1の設計の自由度が高くなることになる。
【0026】
また、プレス機1によると、外歯歯車20が多数のピン歯19と噛み合う構成であるため、回転伝達荷重を分散支持することができ、減速部16の剛性を高く確保することができる。このため、減速部16と主軸12とを直接連結することができる。これにより、減速部16と主軸12との間におけるカプラーの使用を省略することができる。
【0027】
また、プレス機1によると、設計の際に、モータ部17とクランク軸21との間に配置する平歯車(24、25)の仕様を適宜変更することにより、モータ部17を構成するサーボモータの容量に合った条件を容易に選択することができる。
【0028】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。図5は、第2実施形態に係るプレス機2を示す一部断面を含む側面図である。この図5に示すプレス機2は、第1実施形態のプレス機1と同様に、枠体11、主軸12a、軸受13、偏心軸14(図示せず)、ラム15(図示せず)、減速部16a、モータ部17などを備えて構成されている。ただし、このプレス機2においては、減速部16aの出力軸23aに対して主軸12aが固定される形態と、減速部16aがさらに歯車機構34を備えている点が第1実施形態とは異なっている。
【0029】
第1実施形態のプレス機1では、出力軸23は主軸12に対して嵌合することで固定されていたが、プレス機2では、出力軸23aに対して主軸12が嵌合することで出力軸23aが主軸12aに固定されるようになっている。なお、出力軸23aは、第1実施形態における第2プレート27に相当する部分が一体的に形成された形状として構成されている。この構成によると、図5によく示すように、主軸12aと外歯歯車20とをそれらの軸方向と垂直な方向において重なるように配置することができる(すなわち、主軸12aの周囲に平行に出力軸23aを配置することができる)。このため、主軸12aと出力軸23aとをそれらの軸方向においてコンパクトに配設することができ、プレス機2の主軸23a軸方向における長さを短くすることができる。
【0030】
また、減速部16aは、第1実施形態の減速部16とは異なり、複数の平歯車で形成される歯車機構34をさらに備えて構成されている。すなわち、減速部本体18とモータ部17との間に歯車機構34が配設されている。これにより、減速部本体18とモータ部17とを出力軸23aの軸方向に並列に配置し、歯車機構34を介してモータ部17の出力軸17aから第2平歯車25に動力が伝達されるようになっている。この場合、歯車機構34を設けたことに伴い、その分バックラッシュが増えることになるが、減速部本体18とモータ17とが同軸方向に延びてしまうことを防止して、プレス機2の減速部本体18軸方向における長さを短くすることができる。
【0031】
なお、このプレス機2では、第1実施形態のプレス機1とは異なり、軸受13と減速部16aとの間におけるシールが省略されており、減速部16aと軸受13との潤滑が共通化されている。
【0032】
以上、本発明の第1および第2実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のように変更して実施してもよい。
【0033】
(1)実施形態では、ピン歯は減速部本体の内周に形成された溝に直接嵌め込まれることで保持されていたが、それぞれ軸受を介して保持されていてもよい。この場合、ピン歯近傍で生じる発熱を低減することができる。また、ピン歯の磨耗進行速度をより緩和することができる。
【0034】
(2)実施形態では、出力軸および主軸は一方が他方に嵌合されることで固定されているが、出力軸と主軸とがスプライン結合により固定されているものであっても良い。
【0035】
(3)実施形態ではラムは偏心軸14によって直接駆動されるようになっているが、この通りでなくてもよく、ラムがリンク機構を介して偏心軸によって駆動されるものであってもよい。
【0036】
(4)実施形態においては、クランク軸が3本配設される場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、クランク軸が2本または4本配設されるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の第1実施形態に係るプレス機を例示した一部断面を含む側面図である。
【図2】図1に示すプレス機における減速部の一部断面を含む側面図である。
【図3】図2のIII−III線矢視図である。
【図4】図2のIV−IV線矢視図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係るプレス機を例示した一部断面を含む側面図である。
【符号の説明】
【0038】
1 プレス機
11 枠体
12 主軸
13 軸受
14 偏心軸
15 ラム
16 減速部
17 モータ部
18 減速部本体
19 ピン歯
20 外歯歯車
21 クランク軸
21a 第1偏心部(偏心部)
21b 第2偏心部(偏心部)
22 支柱
23 出力軸
【出願人】 【識別番号】503405689
【氏名又は名称】ナブテスコ株式会社
【出願日】 平成18年6月23日(2006.6.23)
【代理人】 【識別番号】100089196
【弁理士】
【氏名又は名称】梶 良之

【識別番号】100104226
【弁理士】
【氏名又は名称】須原 誠


【公開番号】 特開2008−803(P2008−803A)
【公開日】 平成20年1月10日(2008.1.10)
【出願番号】 特願2006−174496(P2006−174496)