JP3953414B2 - 往復駆動機構およびその機構を用いたプレス機械 - Google Patents
往復駆動機構およびその機構を用いたプレス機械 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの回転を直線運動に変換して往復の駆動力を生じさせる往復駆動機構に関し、特にこの発明は、プレスブレーキや射出成形機などのプレス機械に用いられる往復駆動機構と、その往復駆動機構を用いたプレス機械とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の典型的なプレスブレーキは、図７に示すように、テーブル１００の上面に下型１０１が、ラムの下端にホルダ１０２を介して上型１０３が、それぞれ対向して取り付けられるものである。下型１０１上には板状のワークＷが支持され、このワークＷに向けて上型１０３をラムと一体に下降動作させる。上型１０３は下降の途中でワークＷに突き当たり、上型１０３による加圧力がワークＷに作用する。この加圧力によってワークＷは下型１０１のＶ字溝１０４内へ押し込まれ、その押込量ｄに応じた曲げ角度αに折り曲げられる。
【０００３】
この種のプレスブレーキとして、ラムの駆動源として油圧シリンダが用いられた油圧駆動方式のプレスブレーキと、サーボモータが用いられたモータ駆動方式のプレスブレーキとがある。モータ駆動方式のプレスブレーキでは、サーボモータに動力伝達機構を介してボールねじ機構が連結されて往復駆動機構を構成しており、サーボモータの回転数や回転方向を制御することにより、ボールねじ機構を介してラムを昇降動作させている。
【０００４】
近年、プレスブレーキの性能の向上が強く要望されており、曲げ作業の高速化と曲げ加工の高精度化とを実現するために、曲げ加工時はラムを低速で移動させ、一方、曲げ加工前のアプローチ時や曲げ加工後のリターン時はラムを高速で下降または上昇動作させることが行われている。
【０００５】
上記のようにラムの昇降動作を制御すれば、アプローチ時やリターン時はラムの高速動作によって生産性の要求を満足させることができ、一方、曲げ加工時はラムの低速移動によってワークが徐々に折り曲げられる結果、ワークの反りなどを防止でき、また、作業者の安全性も確保できる。
【０００６】
ところで、前記サーボモータは、使用可能な最大回転数Ｎと最大トルクＴを持っており、ラムの最高速度や型による最大加圧力はサーボモータの能力と動力伝達機構の減速比によって決まる。
いま、ラムを所望の最高速度で昇降動作させるときのボールねじ機構の回転数をＮｂとすると、動力伝達機構の減速比（１／Ａ）は、１／Ａ＝Ｎｂ／Ｎであり、また、プレスブレーキの最大加圧トルクＴｐは、Ｔｐ＝ＡＴ＝ＴＮ／Ｎｂとなる。
以上のことから、ラムを所望の最高速度で昇降動作させるときのボールねじ機構の回転数Ｎｂを前提とした場合、プレスブレーキの加圧能力は一義的に決定されることになる。
【０００７】
上記のモータ駆動方式のプレスブレーキでは、曲げ加工時はラムを低速で移動させ、一方、アプローチ時やリターン時はラムを高速で移動させるために、サーボモータの回転数を高速と低速との２段階に切り換える制御を行っている。この場合、サーボモータの出力可能なトルクは、回転数が変化しても、一定もしくは僅かに変化するのみである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アプローチ時やリターン時のラムの移動速度を高速化するために前記減速比（１／Ａ）を小さく設定すると、最大加圧トルクＴｐは不足気味となる。一方、最大加圧トルクＴｐを十分に大きくとるために減速比（１／Ａ）を大きく設定すると、アプローチ時やリターン時のラムの移動速度を十分に高速化できない。
この問題を解決するために、出願人は先般、モータの回転を第１の減速比で減速してボールねじ機構へ伝達する第１の動力伝達機構と、モータの回転を第１の減速比より大きな第２の減速比で減速してボールねじ機構へ伝達する第２の動力伝達機構とを往復駆動機構中に具備させたプレスブレーキを開発した。
【０００９】
このプレスブレーキでは、アプローチ時は、第１の動力伝達機構を作動状態に、第２の動力伝達機構を非作動状態に、それぞれ設定することにより、ワークに向けて型を高速移動させ、つぎに、第１の動力伝達機構を非作動状態に、第２の動力伝達機構を作動状態に、それぞれ設定することにより、型を低速移動してワークを折り曲げている。さらにリターン時は、第１の動力伝達機構を作動状態に、第２の動力伝達機構を非作動状態に、それぞれ設定することにより、型をワークから離れる方向へ高速移動させている。
【００１０】
しかしながら、第１、第２の各動力伝達機構は、多数個のプーリおよびベルトに加えて、動力伝達経路を切り換えるための２個の電磁クラッチを用いて構成されているため、機構が複雑であって部品点数も多くなっている。特に、第２の動力伝達機構は、サーボモータの出力軸とボールねじ機構の送りねじとの間に中間軸を設け、中間軸上の中間プーリを介して回転の伝達を行っているので、慣性が大きくなり、応答特性が悪いという問題がある。
【００１１】
先般、回転駆動源として２個のモータを用い、第１のモータの回転を小さな減速比の減速装置により高速で低トルクの回転に変換して雄・雌ねじ機構の雄ねじに伝達し、第２のモータに回転を大きな減速比の減速装置により低速で高トルクの回転に変換して雄・雌ねじ機構の雌ねじに伝達するようにした往復駆動機構を備えたプレス機械が提案された（特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３３４４７２１号公報
【００１３】
この往復駆動機構によると、動力伝達機構の構成が簡易となって部品点数も少なくなるが、雌ねじの回転による雄ねじの供回りを防止する必要があるために、雄・雌ねじ機構にブレーキ装置、さらにはブレーキ装置の動作を制御するための制御装置が必要となり、往復駆動機構が全体として大掛かりな構造となる。しかも、ブレーキ装置は雄ねじに掛かる最大トルクを制動する必要があるため、ブレーキ装置そのものが大きくなり、従って、慣性も大きくなり、良好な応答特性を達成することが困難となってしまう。
【００１４】
この発明が目的とするところは、加圧時は成形機構などを低速移動させて最大加圧トルクを十分に大きくとることができ、しかも、アプローチ時やリターン時は成形機構などを高速移動させることができる往復駆動機構と、その機構を用いたプレス機械を提供することにある。
さらに、この発明が他に目的とするところは、構成が簡易であって部品点数も少なく、小さな慣性で応答特性も良く、供回り防止のためのブレーキ装置やその制御装置を別途用意して組み付ける必要がない往復駆動機構と、その機構を用いたプレス機械を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明による往復駆動機構は、回転駆動源としての２個のモータと、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換して伝達するための第１の動力伝達機構と、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換して伝達するための第２の動力伝達機構と、一方が他方によってねじ送りされるナット部材と送りねじとを含む変換機構と、回転するナット部材による送りねじの供回りを防止する供回り防止機構とを備えている。前記送りねじには第１の動力伝達機構が、ナット部材には第２の動力伝達機構が、それぞれ連繋され、送りねじはナット部材のねじ孔にねじ送り回転が可能に支持されるとともに、ナット部材は固定フレームに回動自由に支持されている。前記供回り防止機構は、前記送りねじの端部に設けられる第１の連結部と、駆動対象に設けられる第２の連結部とを有し、第１の連結部と第２の連結部とが隙間を介して駆動対象の駆動方向に連結されるとともに、各連結部の前記隙間を挟んで対向する面に、隙間がなくなる方向への駆動対象の変位によって摩擦制動力が作用する摩擦面がそれぞれ形成されている。
【００１６】
この発明の上記した構成において、回転駆動源としてのモータには一般にサーボモータが用いられる。第１、第２の各動力伝達機構は、例えばベルトとプーリとを用いたものであってもよく、チェンとスプロケットとを用いたものであってもよく、複数の歯車を組み合わせたものであってもよい。
変換機構は、送りねじとナット部材のうち、送りねじの方をねじ送りするものであってもよく、ナット部材の方をねじ送りするものであってもよい。前者の場合は、ナット部材のねじ孔に送りねじをねじ送り回転が可能に支持し、ナット部材は固定フレームに回動自由に支持させる。後者の場合は、送りねじ上にナット部材をねじ送り回転が可能に支持し、送りねじは固定フレームに回動自由に支持させる。
なお、駆動対象は、例えばプレスブレーキにおいては、上型を昇降動作させるタイプではラムであり、また、下型を昇降動作させるタイプではベッドである。
【００２０】
好ましい実施態様においては、第１の動力伝達機構は、第１のモータの回転軸と一体に回転する駆動プーリと、送りねじと一体に回転する従動プーリと、両プーリ間に掛け渡されたベルトとを含んだものである。この実施態様では、前記モータが送りねじのねじ送り動作に追従して往復動するように送りねじに連結されているか、または、従動プーリが送りねじのねじ送り動作に追従して往復動しないように送りねじに対して摺動可能となっている。
【００２１】
この発明による他の好ましい実施態様の往復駆動機構は、回転駆動源としての２個のモータと、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換して伝達するための第１の動力伝達機構と、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換して伝達するための第２の動力伝達機構と、一方が他方によってねじ送りされるナット部材と送りねじとを含む変換機構と、回転するねじによるナット部材の供回りを防止する供回り防止機構とを備えたものであり、前記ナット部材には第１の動力伝達機構が、送りねじには第２の動力伝達機構が、それぞれ連繋され、ナット部材は送りねじ上にねじ送り回転が可能に支持されるとともに、送りねじは固定フレームに回動自由に支持されている。前記供回り防止機構は、前記ナット部材の端部に設けられる第１の連結部と、駆動対象に設けられる第２の連結部とを有し、第１の連結部と第２の連結部とが隙間を介して駆動対象の駆動方向に連結されるとともに、各連結部の前記隙間を挟んで対向する面に、隙間がなくなる方向へのラムの変位によって摩擦制動力が作用する摩擦面がそれぞれ形成されている。
【００２２】
好ましい実施態様においては、第１の動力伝達機構は、第１のモータの回転軸と一体に回転する駆動プーリと、ナット部材と一体に回転する従動プーリと、両プーリ間に掛け渡されたベルトとを含んでおり、前記モータは、ナット部材のねじ送り動作に追従して往復動するようにナット部材に連結されている。
【００２３】
この発明による往復駆動機構は、プレスブレーキや射出成形機などのプレス機械に適用できる。この発明をプレス機械の観点から規定すると、そのプレス機械は、加圧による所定の成形を行う成形機構を有し、上記した何れかの態様の往復駆動機構を成形機構の駆動源として含むものである。
【００２４】
この発明によるプレス機械をプレスブレーキに適用する場合、前記成形機構は、対向する上下の型の一方を昇降動作させて板状のワークを下型のＶ溝内へ押し込んで折り曲げるものである。
【００２５】
【作用】
この発明による往復駆動機構を備えるプレスブレーキにおいて、例えば、第１の動力伝達機構が変換機構の送りねじに、第２の動力伝達機構が変換機構のナット部材に、それぞれ連繋されている場合であって、送りねじがナット部材のねじ孔にねじ送り回転が可能に支持され、ナット部材が固定フレームに回動自由に支持されている場合は、アプローチ時やリターン時には、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換して送りねじに伝達する。これにより、送りねじは高速回転しつつ高速でねじ送りされ、駆動対象（例えば、プレスブレーキのラム）は高速移動する。
【００２６】
つぎに、加圧加工時には、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換してナット部材に伝達する。これにより、ナット部材は低速で回転するのに対し、送りねじは回転せずに低速でねじ送りされ、駆動対象は低速移動する。この場合に、加圧時の反力によって駆動対象は隙間がなくなる方向へ変位するので、供回り防止機構の各連結部の摩擦面に摩擦制動力が作用し、送りねじはナット部材の回転による供回りが防止される。
【００２７】
また、例えば、第１の動力伝達機構が変換機構のナット部材に、第２の動力伝達機構が変換機構の送りねじに、それぞれ連繋されている場合であって、ナット部材が送りねじ上にねじ送り回転が可能に支持され、送りねじが固定フレームに回動自由に支持されている場合は、アプローチ時やリターン時には、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換してナット部材に伝達する。これにより、ナット部材は高速回転しつつ高速でねじ送りされ、駆動対象は高速移動する。
【００２８】
つぎに、加圧加工時には、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換して送りねじに伝達する。これにより、送りねじは低速で回転するのに対し、ナット部材は回転せずに低速でねじ送りされ、駆動対象は低速移動する。この場合に、加圧時の反力によって駆動対象は隙間がなくなる方向へ変位するので、供回り防止機構の各連結部の摩擦面に摩擦制動力が作用し、ナット部材は送りねじの回転による供回りが防止される。
【００２９】
この発明によれば、加圧加工時に第２の動力伝達機構を作動状態に設定することにより、成形機構を低速で移動させて大きな最大加圧トルクを得ることができ、しかも、アプローチ時やリターン時には第１の動力伝達機構または第１、第２の動力伝達機構を作動状態に設定することにより、成形機構を高速で移動させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施例であるプレスブレーキの構成を示している。図示例のプレスブレーキは、床面上に設置される機械本体１と、キー入力のための操作部やデータ表示のための表示部などを備えた電気制御ボックス（図示せず。）とで構成されている。機械本体１は、ベッド３の上面に下型５を支持するためのテーブル４が取り付けられたもので、このテーブル４の上方にはラム６が両側のガイド７，７に沿って昇降可能に設けられている。
【００３１】
前記ラム６の下端にはアダプタ１２およびホルダ９を介して上型８が取り付けられている。下型５上に支持された板状のワークＷは、上型８による加圧力の作用を受けて所定の角度に折り曲げられる。前記アダプタ１２は、左右の偏心軸１３，１３を回動操作して上型８の傾きを調整するためのものである。
前記ベッド３の下部にはフットスイッチ２が配備されている。作業者がフットスイッチ２を踏み操作すると、往復駆動機構１０が駆動してラム６を昇降動作させる。
【００３２】
前記往復駆動機構１０は、回転駆動源としての２個の交流サーボモータ２０Ａ，２０Ｂと、各サーボモータ２０Ａ，２０Ｂに第１、第２の各動力伝達機構３０，４０を介して接続されたボールねじ機構５０とを含んでおり、前記ボールねじ機構５０の送りねじ５２の下端に前記ラム６が吊持されている。この実施例ではアプローチ時およびリターン時に第１のモータ２０Ａ（例えば、１．３ｋｗの最大出力のもの）を駆動させ、曲げ加工時に第２のモータ２０Ｂ（例えば、４．４ｋｗの最大出力のもの）を駆動させるもので、各サーボモータ２０Ａ，２０Ｂの動作は制御装置６０（図５に示す。）によって制御される。制御装置６０は前記した電気制御ボックスの内部に組み込まれている。なお、第２のモータ２０Ｂは第１のモータ２０Ａに対して逆方向に回転させるが、曲げ加工時に加えてアプローチ時やリターン時にも駆動させるようにすれば、ラム６を一層高速に昇降動作させることができる。
【００３３】
前記ボールねじ機構５０は、回転運動を直線運動に変換してラム６を昇降動作させるための往復の駆動力を生じさせるもので、固定フレーム７０に上下の軸受７１，７２によって回動自由に支持されたナット部材５１と、このナット部材５１のねじ孔にねじ送り回転が可能に支持された送りねじ５２とを含んでいる。前記送りねじ５２は、上端部にねじが切られていない入力軸５２ａが一体に形成されており、この入力軸５２ａの上端に第１の動力伝達機構３０を構成する従動プーリ３２が取付け固定されている。
【００３４】
第１の動力伝達機構３０は、第１のモータ２０Ａの回転を所定の減速比（１／Ａ）で減速して高速で低トルクの回転出力に変換してボールねじ機構５０の送りねじ５２へ伝達するためのもので、第１のモータ２０Ａの出力軸２１に設けられた駆動プーリ３１と、前記入力軸５２ａに設けられた前記従動プーリ３２と、駆動プーリ３１と従動プーリ３２との間に掛け渡されたベルト３３とで構成されている。
【００３５】
前記ナット部材５１の上端部には第２の動力伝達機構４０を構成する従動プーリ４２が取り付けられている。
第２の動力伝達機構４０は、第２のモータ２０Ｂの回転を前記の減速比（１／Ａ）より大きな所定の減速比（１／Ｂ）で減速して低速で高トルクの回転出力に変換してボールねじ機構５０のナット部材５１へ伝達するためのもので、第２のモータ２０Ｂの出力軸２２に設けられた駆動プーリ４１と、ナット部材５１に設けられた前記従動プーリ４２と、駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に掛け渡されたベルト４３とで構成されている。
【００３６】
ここで、第１のモータ２０Ａの使用可能な最大回転数をＮＡ、ラム６を所望の最高速度で昇降動作させるときのボールねじ機構５０の送りねじ５２の回転数をＮｂとしたとき、第１の減速比（１／Ａ）は、１／Ａ＝Ｎｂ／ＮＡによって決定される。従って、第１の動力伝達機構３０における各プーリ３１，３２の径は第１の減速比（１／Ａ）に応じて設定される。
一方、最大加圧トルクＴｐについては、第２の減速比（１／Ｂ）によって自由に決定することができる。従って、第２の動力伝達機構４０における各プーリ４１，４２の径は第２の減速比（１／Ｂ）に応じて適宜設定される。いま、第２のモータ２０Ｂの最大トルクをＴＢとすると、最大加圧トルクＴｐは、Ｔｐ＝ＢＴＢとなる。
【００３７】
前記ボールねじ機構５０の送りねじ５２は、第１のモータ２０Ａが回転したときは、第１のモータ２０Ａの回転に伴って回転し、回転しないナット部材５１によってねじ送りされる。一方、第２のモータ２０Ｂが回転したときは、送りねじ５２が回転せずにナット部材５１が回転し、送りねじ５２は回転するナット部材５１によってねじ送りされる。この場合、送りねじ５２は供回り防止機構８０によって供回りが規制される。
【００３８】
第１のモータ２０Ａは、前記送りねじ５２のねじ送り動作に追随して往復動させるので、第１のモータ２０Ａと送りねじ５２の入力軸５２ａとは連結フレーム７３によって連結されている。第１のモータ２０Ａは前記連結フレーム７３の一端に固定され、前記入力軸５２ａは連結フレーム７３の他端に回動自由に保持されている。従って、送りねじ５２が昇降動作するとき、第１のモータ２０Ａは左右のガイド軸７４，７４に沿って連結フレーム７３と一体に往復動作する。
【００３９】
前記供回り防止機構８０は、ナット部材５１が回転するときに送りねじ５２が供回りしないように送りねじ５２の下端面に形成した摩擦面Ｐに摩擦制動力を作用させる機構であり、図２にこの供回り防止機構８０の具体的な構成が拡大して示してある。なお、この実施例では、ナット部材５１に与えられるトルクは送りねじ５２に与えられるトルクよりも大きいので、送りねじ５２の回転によってナット部材５１が供回りするおそれはなく、従って、ナット部材５１には供回りを防止する機構は設けられていない。
【００４０】
図２において、５３は送りねじ５２の下端部に形成されたつば状の連結部、８１はラム６の上端部中央に形成された円筒状の連結部であり、これらの連結部５３，８１によって送りねじ５２の下端とラム６とが連結され、ラム６は送りねじ５２の下端に吊持される。
前記ラム６の連結部８１は、送りねじ５２の連結部５３が挿入される連結穴８２を有し、この連結穴８２の内部に配備された軸受８３によって送りねじ５２の連結部５３が回動自由に支持されている。前記軸受８３としてアンギュラ玉軸受が用いられており、軸受８３の外輪部８３ａがラム６の連結部８１に、内輪部８３ｂが送りねじ５２の連結部５３に、それぞれ固定されている。
【００４１】
送りねじ５２の下端面と連結穴８２の底面には互いに接触する摩擦面Ｐ，Ｑが形成されている。アプローチ時やリターン時では、上型８を含むラム６の荷重によってラム６の連結部８１は軸受８３の外輪８３ａを押し下げて下方へ微少変位する結果、摩擦面Ｐ，Ｑ間にはわずかな隙間ｔが生じている（図２（１）参照）。なお、アプローチ時やリターン時は、送りねじ５２は回転しつつ下方へねじ送りされるので、送りねじ５２の連結部５３はラム６の連結穴８２の内部で回動する。
【００４２】
曲げ加工時では、ワークＷに対する加圧力に応じた反力がラム６に作用するので、ラム６の連結部８１は軸受８３の外輪８３ａを押し上げて上方へ変位する結果、隙間ｔがなくなって摩擦面Ｐ，Ｑが接触し、摩擦面Ｐに摩擦制動力が作用し、送りねじ５２の回動が規制される（図２（２）参照）。曲げ加工時は、ナット部材５１を回転させて送りねじ５２をねじ送りするが、前記摩擦制動力によってナット部材５１の回転による送りねじ５２の供回りが阻止される。
【００４３】
いま、加圧時のナット部材５１の回転トルクをＴ、ナット部材５１や送りねじ５１のねじのピッチをｄ、送りねじ５２にかかる荷重をＦ、摩擦面Ｐ，Ｑの摩擦係数をμ、摩擦面Ｐの半径をｒとすると、Ｆ・ｄ＝２πＴの関係から、前記回転トルクＴは、つぎの（１）式で表され、また、摩擦面Ｐの摩擦トルクＴａは、つぎの（２）式で表される。
【００４４】
【数１】
【００４５】
【数２】
【００４６】
送りねじ５２が供回りしない条件は、Ｔ＜Ｔａであり、この不等式は、つぎの（３）式のようになり、これを変形すると、次の（４）式が得られる。従って、この（４）式を満たすように、ねじのピッチｄ、摩擦係数μ、および摩擦面Ｐの半径ｒを定める。
【００４７】
【数３】
【００４８】
【数４】
【００４９】
なお、上記（２）式は、次式から導かれるものである。
【００５０】
【数５】
【００５１】
なお、上記の実施例では、第１のモータ２０Ａは送りねじ５２に追随して往復動させているが、図３に示す実施例のように、第１のモータ２０Ａを往復動させずに固定フレーム７０に固定するように構成することも可能である。
図３に示す実施例は、従動プーリ３２と入力軸５２ａとをスプライン結合することにより従動プーリ３２に対して入力軸５２ａが摺動するようにしたものである。従動プーリ３２は送りねじ５２のねじ送り動作に追従して往復動しないので、第１のモータ２０Ａはフレーム７０に固定できる。
なお、図３の実施例の他の構成は、図１の実施例と同様であり、ここでは対応する構成に同じ符号を付することでその説明を省略する。
【００５２】
また、図１および図３の各実施例では、第１のモータ２０Ａは送りねじ５２に、第２のモータ２０Ｂはナット部材５１に、それぞれ連繋しているが、図４に示す実施例のように、第１のモータ２０Ａをナット部材５１に、第２のモータ２０Ｂを送りねじ５２に、それぞれ連繋することもできる。
図４に示す実施例では、送りねじ５２は固定フレーム７０に回動自由に支持され、ナット部材５１は送りねじ５２上にねじ送り回転が可能に支持されるとともに、ナット部材５１のねじ送り動作に追随して第１のモータ２０Ａが往復動するように、第１のモータ２０Ａとナット部材５１とが連結フレーム７３によって連結されている。また、この実施例の供回り防止機構８０は、ナット部材５１の下端面に形成した摩擦面Ｐに摩擦制動力を作用させるものであり、これにより送りねじ５２によるナット部材５１の供回りを防止する。
なお、図４の実施例の他の構成は、図１の実施例と同様であり、ここでは対応する構成に同じ符号を付することでその説明を省略する。
【００５３】
図５は、プレスブレーキの電気的な構成を示している。図中、６０はマイクロコンピュータより成る制御装置であり、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３などを含んでいる。ＣＰＵ６１は各種の演算を実行するとともに、入出力各部を一連に制御する。ＲＯＭ６２はプログラムや固定データなどを格納する。ＲＡＭ６３は演算結果などのデータの読み書きに用いられる。
【００５４】
前記ＣＰＵ６１は、電流指令値を第１、第２の各サーボアンプ６４Ａ，６４Ｂに出力し、各サーボアンプ６４Ａ，６４ＢはＣＰＵ６１からの出力値を増幅して第１、第２の各モータ２０Ａ，２０Ｂへ与える。
同図中、位置検出器６５は例えばリニアセンサであり、ラム６の現在移動位置を検出してその値をＣＰＵ６１へ出力する。また、操作部６６および表示部６７は前記した電気制御ボックスにデータ入力やデータ表示のために設けられたものである。
【００５５】
図６は、第１、第２の各モータ２０Ａ，２０Ｂの動作とラム６の昇降動作位置（縦軸）との関係を示している。
最初、ラム６は上死点に位置し、作業者によるフットスイッチ２の操作に待機している。フットスイッチ２が操作されると、ＣＰＵ６１は第１のモータ２０Ａの回転を開始させる。このアプローチ時は、第１のモータ２０Ａの回転が第１の動力伝達機構３０を介してボールねじ機構５０の送りねじ５２に伝達される。これにより、送りねじ５２は回転しつつねじ送りされ、ラム６はワークＷに向けて高速で下降する。
【００５６】
ラム６の昇降動作位置は位置検出器６５により監視されている。ラム６が所定の速度切換点（例えば上型８がワークＷの表面に当接する位置付近）に達したとき、第１のモータ２０Ａの回転を停止させた後、第２のモータ２０Ｂの回転を開始させる。この場合の回転方向は第１のモータ２０Ａの回転方向と逆である。第２のモータ２０Ｂの回転は第２の動力伝達機構４０を介してボールねじ機構５０のナット部材５１に伝達される。これにより、送りねじ５２は回転することなくねじ送りされ、ラム６は低速で下降してワークＷを折り曲げる。
【００５７】
ラム６が下死点に達したとき、ＣＰＵ６１は第２のモータ２０Ｂの回転を停止させた後、第１のモータ２０Ａをアプローチ時と反対方向に回転させる。リターン時は、第１のモータ２０Ａの回転が第１の動力伝達機構３０を介してボールねじ機構５０の送りねじ５２に伝達される。これにより、送りねじ５２は回転しつつねじ送りされ、ラム６は高速で上昇する。ラム６が上死点に達したとき、ＣＰＵ６１は第１のモータ２０Ａの回転を停止させ、一連の曲げ加工動作が完了することになる。
なお、アプローチ時やリターン時に第２のモータ２０Ｂを第１のモータ２０Ａと逆方向へ同時に回転させれば（図中、一点鎖線で示す。）、ラム６をより高速に昇降動作させることができる。
【００５８】
【発明の効果】
この発明によれば、作業時は成形機構などを低速移動させて最大加圧トルクを十分に大きくとることができ、しかも、アプローチ時やリターン時は成形機構などを高速移動させることができる。しかも、往復駆動機構は、構成が簡易であって部品点数も少なく、また、動力伝達機構の慣性も小さく、応答特性も良好である。そして、動力伝達機構の慣性が小さく、応答特性が良好となる結果、往復駆動に要する時間の短縮やエネルギー消費量の低減を実現できる。
さらに、変換機構と駆動対象との連結部分は送りねじやナット部材の供回りを防止できる構造となっているので、供回り防止のためのブレーキ装置やその制御装置を別途用意して組み付ける必要がなく、往復駆動機構が大掛かりとなるおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例であるプレスブレーキの外観を示す一部を破断した正面図である。
【図２】供回り防止機構の構成および動作を示す一部を破断した拡大正面図である。
【図３】他の実施例の外観を示す一部を破断した正面図である。
【図４】他の実施例の外観を示す一部を破断した正面図である。
【図５】プレスブレーキの電気的な構成を示すブロック図である。
【図６】第１、第２の各モータの動作とラムの昇降動作位置（縦軸）との関係を示す説明図である。
【図７】従来の典型的なプレスブレーキの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 往復駆動機構
２０Ａ 第１のモータ
２０Ｂ 第２のモータ
３０ 第１の動力伝達機構
３１ 駆動プーリ
３２ 従動プーリ
３３ ベルト
４０ 第２の動力伝達機構
４１ 駆動プーリ
４２ 従動プーリ
４３ ベルト
５０ ボールねじ機構
５１ ナット部材
５２ 送りねじ
５３ 連結部
７０ フレーム
８０ 供回り防止機構
８１ 連結部
Ｐ，Ｑ 摩擦面
ｔ 隙間
【発明の属する技術分野】
この発明は、モータの回転を直線運動に変換して往復の駆動力を生じさせる往復駆動機構に関し、特にこの発明は、プレスブレーキや射出成形機などのプレス機械に用いられる往復駆動機構と、その往復駆動機構を用いたプレス機械とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の典型的なプレスブレーキは、図７に示すように、テーブル１００の上面に下型１０１が、ラムの下端にホルダ１０２を介して上型１０３が、それぞれ対向して取り付けられるものである。下型１０１上には板状のワークＷが支持され、このワークＷに向けて上型１０３をラムと一体に下降動作させる。上型１０３は下降の途中でワークＷに突き当たり、上型１０３による加圧力がワークＷに作用する。この加圧力によってワークＷは下型１０１のＶ字溝１０４内へ押し込まれ、その押込量ｄに応じた曲げ角度αに折り曲げられる。
【０００３】
この種のプレスブレーキとして、ラムの駆動源として油圧シリンダが用いられた油圧駆動方式のプレスブレーキと、サーボモータが用いられたモータ駆動方式のプレスブレーキとがある。モータ駆動方式のプレスブレーキでは、サーボモータに動力伝達機構を介してボールねじ機構が連結されて往復駆動機構を構成しており、サーボモータの回転数や回転方向を制御することにより、ボールねじ機構を介してラムを昇降動作させている。
【０００４】
近年、プレスブレーキの性能の向上が強く要望されており、曲げ作業の高速化と曲げ加工の高精度化とを実現するために、曲げ加工時はラムを低速で移動させ、一方、曲げ加工前のアプローチ時や曲げ加工後のリターン時はラムを高速で下降または上昇動作させることが行われている。
【０００５】
上記のようにラムの昇降動作を制御すれば、アプローチ時やリターン時はラムの高速動作によって生産性の要求を満足させることができ、一方、曲げ加工時はラムの低速移動によってワークが徐々に折り曲げられる結果、ワークの反りなどを防止でき、また、作業者の安全性も確保できる。
【０００６】
ところで、前記サーボモータは、使用可能な最大回転数Ｎと最大トルクＴを持っており、ラムの最高速度や型による最大加圧力はサーボモータの能力と動力伝達機構の減速比によって決まる。
いま、ラムを所望の最高速度で昇降動作させるときのボールねじ機構の回転数をＮｂとすると、動力伝達機構の減速比（１／Ａ）は、１／Ａ＝Ｎｂ／Ｎであり、また、プレスブレーキの最大加圧トルクＴｐは、Ｔｐ＝ＡＴ＝ＴＮ／Ｎｂとなる。
以上のことから、ラムを所望の最高速度で昇降動作させるときのボールねじ機構の回転数Ｎｂを前提とした場合、プレスブレーキの加圧能力は一義的に決定されることになる。
【０００７】
上記のモータ駆動方式のプレスブレーキでは、曲げ加工時はラムを低速で移動させ、一方、アプローチ時やリターン時はラムを高速で移動させるために、サーボモータの回転数を高速と低速との２段階に切り換える制御を行っている。この場合、サーボモータの出力可能なトルクは、回転数が変化しても、一定もしくは僅かに変化するのみである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アプローチ時やリターン時のラムの移動速度を高速化するために前記減速比（１／Ａ）を小さく設定すると、最大加圧トルクＴｐは不足気味となる。一方、最大加圧トルクＴｐを十分に大きくとるために減速比（１／Ａ）を大きく設定すると、アプローチ時やリターン時のラムの移動速度を十分に高速化できない。
この問題を解決するために、出願人は先般、モータの回転を第１の減速比で減速してボールねじ機構へ伝達する第１の動力伝達機構と、モータの回転を第１の減速比より大きな第２の減速比で減速してボールねじ機構へ伝達する第２の動力伝達機構とを往復駆動機構中に具備させたプレスブレーキを開発した。
【０００９】
このプレスブレーキでは、アプローチ時は、第１の動力伝達機構を作動状態に、第２の動力伝達機構を非作動状態に、それぞれ設定することにより、ワークに向けて型を高速移動させ、つぎに、第１の動力伝達機構を非作動状態に、第２の動力伝達機構を作動状態に、それぞれ設定することにより、型を低速移動してワークを折り曲げている。さらにリターン時は、第１の動力伝達機構を作動状態に、第２の動力伝達機構を非作動状態に、それぞれ設定することにより、型をワークから離れる方向へ高速移動させている。
【００１０】
しかしながら、第１、第２の各動力伝達機構は、多数個のプーリおよびベルトに加えて、動力伝達経路を切り換えるための２個の電磁クラッチを用いて構成されているため、機構が複雑であって部品点数も多くなっている。特に、第２の動力伝達機構は、サーボモータの出力軸とボールねじ機構の送りねじとの間に中間軸を設け、中間軸上の中間プーリを介して回転の伝達を行っているので、慣性が大きくなり、応答特性が悪いという問題がある。
【００１１】
先般、回転駆動源として２個のモータを用い、第１のモータの回転を小さな減速比の減速装置により高速で低トルクの回転に変換して雄・雌ねじ機構の雄ねじに伝達し、第２のモータに回転を大きな減速比の減速装置により低速で高トルクの回転に変換して雄・雌ねじ機構の雌ねじに伝達するようにした往復駆動機構を備えたプレス機械が提案された（特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特許第３３４４７２１号公報
【００１３】
この往復駆動機構によると、動力伝達機構の構成が簡易となって部品点数も少なくなるが、雌ねじの回転による雄ねじの供回りを防止する必要があるために、雄・雌ねじ機構にブレーキ装置、さらにはブレーキ装置の動作を制御するための制御装置が必要となり、往復駆動機構が全体として大掛かりな構造となる。しかも、ブレーキ装置は雄ねじに掛かる最大トルクを制動する必要があるため、ブレーキ装置そのものが大きくなり、従って、慣性も大きくなり、良好な応答特性を達成することが困難となってしまう。
【００１４】
この発明が目的とするところは、加圧時は成形機構などを低速移動させて最大加圧トルクを十分に大きくとることができ、しかも、アプローチ時やリターン時は成形機構などを高速移動させることができる往復駆動機構と、その機構を用いたプレス機械を提供することにある。
さらに、この発明が他に目的とするところは、構成が簡易であって部品点数も少なく、小さな慣性で応答特性も良く、供回り防止のためのブレーキ装置やその制御装置を別途用意して組み付ける必要がない往復駆動機構と、その機構を用いたプレス機械を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明による往復駆動機構は、回転駆動源としての２個のモータと、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換して伝達するための第１の動力伝達機構と、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換して伝達するための第２の動力伝達機構と、一方が他方によってねじ送りされるナット部材と送りねじとを含む変換機構と、回転するナット部材による送りねじの供回りを防止する供回り防止機構とを備えている。前記送りねじには第１の動力伝達機構が、ナット部材には第２の動力伝達機構が、それぞれ連繋され、送りねじはナット部材のねじ孔にねじ送り回転が可能に支持されるとともに、ナット部材は固定フレームに回動自由に支持されている。前記供回り防止機構は、前記送りねじの端部に設けられる第１の連結部と、駆動対象に設けられる第２の連結部とを有し、第１の連結部と第２の連結部とが隙間を介して駆動対象の駆動方向に連結されるとともに、各連結部の前記隙間を挟んで対向する面に、隙間がなくなる方向への駆動対象の変位によって摩擦制動力が作用する摩擦面がそれぞれ形成されている。
【００１６】
この発明の上記した構成において、回転駆動源としてのモータには一般にサーボモータが用いられる。第１、第２の各動力伝達機構は、例えばベルトとプーリとを用いたものであってもよく、チェンとスプロケットとを用いたものであってもよく、複数の歯車を組み合わせたものであってもよい。
変換機構は、送りねじとナット部材のうち、送りねじの方をねじ送りするものであってもよく、ナット部材の方をねじ送りするものであってもよい。前者の場合は、ナット部材のねじ孔に送りねじをねじ送り回転が可能に支持し、ナット部材は固定フレームに回動自由に支持させる。後者の場合は、送りねじ上にナット部材をねじ送り回転が可能に支持し、送りねじは固定フレームに回動自由に支持させる。
なお、駆動対象は、例えばプレスブレーキにおいては、上型を昇降動作させるタイプではラムであり、また、下型を昇降動作させるタイプではベッドである。
【００２０】
好ましい実施態様においては、第１の動力伝達機構は、第１のモータの回転軸と一体に回転する駆動プーリと、送りねじと一体に回転する従動プーリと、両プーリ間に掛け渡されたベルトとを含んだものである。この実施態様では、前記モータが送りねじのねじ送り動作に追従して往復動するように送りねじに連結されているか、または、従動プーリが送りねじのねじ送り動作に追従して往復動しないように送りねじに対して摺動可能となっている。
【００２１】
この発明による他の好ましい実施態様の往復駆動機構は、回転駆動源としての２個のモータと、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換して伝達するための第１の動力伝達機構と、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換して伝達するための第２の動力伝達機構と、一方が他方によってねじ送りされるナット部材と送りねじとを含む変換機構と、回転するねじによるナット部材の供回りを防止する供回り防止機構とを備えたものであり、前記ナット部材には第１の動力伝達機構が、送りねじには第２の動力伝達機構が、それぞれ連繋され、ナット部材は送りねじ上にねじ送り回転が可能に支持されるとともに、送りねじは固定フレームに回動自由に支持されている。前記供回り防止機構は、前記ナット部材の端部に設けられる第１の連結部と、駆動対象に設けられる第２の連結部とを有し、第１の連結部と第２の連結部とが隙間を介して駆動対象の駆動方向に連結されるとともに、各連結部の前記隙間を挟んで対向する面に、隙間がなくなる方向へのラムの変位によって摩擦制動力が作用する摩擦面がそれぞれ形成されている。
【００２２】
好ましい実施態様においては、第１の動力伝達機構は、第１のモータの回転軸と一体に回転する駆動プーリと、ナット部材と一体に回転する従動プーリと、両プーリ間に掛け渡されたベルトとを含んでおり、前記モータは、ナット部材のねじ送り動作に追従して往復動するようにナット部材に連結されている。
【００２３】
この発明による往復駆動機構は、プレスブレーキや射出成形機などのプレス機械に適用できる。この発明をプレス機械の観点から規定すると、そのプレス機械は、加圧による所定の成形を行う成形機構を有し、上記した何れかの態様の往復駆動機構を成形機構の駆動源として含むものである。
【００２４】
この発明によるプレス機械をプレスブレーキに適用する場合、前記成形機構は、対向する上下の型の一方を昇降動作させて板状のワークを下型のＶ溝内へ押し込んで折り曲げるものである。
【００２５】
【作用】
この発明による往復駆動機構を備えるプレスブレーキにおいて、例えば、第１の動力伝達機構が変換機構の送りねじに、第２の動力伝達機構が変換機構のナット部材に、それぞれ連繋されている場合であって、送りねじがナット部材のねじ孔にねじ送り回転が可能に支持され、ナット部材が固定フレームに回動自由に支持されている場合は、アプローチ時やリターン時には、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換して送りねじに伝達する。これにより、送りねじは高速回転しつつ高速でねじ送りされ、駆動対象（例えば、プレスブレーキのラム）は高速移動する。
【００２６】
つぎに、加圧加工時には、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換してナット部材に伝達する。これにより、ナット部材は低速で回転するのに対し、送りねじは回転せずに低速でねじ送りされ、駆動対象は低速移動する。この場合に、加圧時の反力によって駆動対象は隙間がなくなる方向へ変位するので、供回り防止機構の各連結部の摩擦面に摩擦制動力が作用し、送りねじはナット部材の回転による供回りが防止される。
【００２７】
また、例えば、第１の動力伝達機構が変換機構のナット部材に、第２の動力伝達機構が変換機構の送りねじに、それぞれ連繋されている場合であって、ナット部材が送りねじ上にねじ送り回転が可能に支持され、送りねじが固定フレームに回動自由に支持されている場合は、アプローチ時やリターン時には、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換してナット部材に伝達する。これにより、ナット部材は高速回転しつつ高速でねじ送りされ、駆動対象は高速移動する。
【００２８】
つぎに、加圧加工時には、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換して送りねじに伝達する。これにより、送りねじは低速で回転するのに対し、ナット部材は回転せずに低速でねじ送りされ、駆動対象は低速移動する。この場合に、加圧時の反力によって駆動対象は隙間がなくなる方向へ変位するので、供回り防止機構の各連結部の摩擦面に摩擦制動力が作用し、ナット部材は送りねじの回転による供回りが防止される。
【００２９】
この発明によれば、加圧加工時に第２の動力伝達機構を作動状態に設定することにより、成形機構を低速で移動させて大きな最大加圧トルクを得ることができ、しかも、アプローチ時やリターン時には第１の動力伝達機構または第１、第２の動力伝達機構を作動状態に設定することにより、成形機構を高速で移動させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施例であるプレスブレーキの構成を示している。図示例のプレスブレーキは、床面上に設置される機械本体１と、キー入力のための操作部やデータ表示のための表示部などを備えた電気制御ボックス（図示せず。）とで構成されている。機械本体１は、ベッド３の上面に下型５を支持するためのテーブル４が取り付けられたもので、このテーブル４の上方にはラム６が両側のガイド７，７に沿って昇降可能に設けられている。
【００３１】
前記ラム６の下端にはアダプタ１２およびホルダ９を介して上型８が取り付けられている。下型５上に支持された板状のワークＷは、上型８による加圧力の作用を受けて所定の角度に折り曲げられる。前記アダプタ１２は、左右の偏心軸１３，１３を回動操作して上型８の傾きを調整するためのものである。
前記ベッド３の下部にはフットスイッチ２が配備されている。作業者がフットスイッチ２を踏み操作すると、往復駆動機構１０が駆動してラム６を昇降動作させる。
【００３２】
前記往復駆動機構１０は、回転駆動源としての２個の交流サーボモータ２０Ａ，２０Ｂと、各サーボモータ２０Ａ，２０Ｂに第１、第２の各動力伝達機構３０，４０を介して接続されたボールねじ機構５０とを含んでおり、前記ボールねじ機構５０の送りねじ５２の下端に前記ラム６が吊持されている。この実施例ではアプローチ時およびリターン時に第１のモータ２０Ａ（例えば、１．３ｋｗの最大出力のもの）を駆動させ、曲げ加工時に第２のモータ２０Ｂ（例えば、４．４ｋｗの最大出力のもの）を駆動させるもので、各サーボモータ２０Ａ，２０Ｂの動作は制御装置６０（図５に示す。）によって制御される。制御装置６０は前記した電気制御ボックスの内部に組み込まれている。なお、第２のモータ２０Ｂは第１のモータ２０Ａに対して逆方向に回転させるが、曲げ加工時に加えてアプローチ時やリターン時にも駆動させるようにすれば、ラム６を一層高速に昇降動作させることができる。
【００３３】
前記ボールねじ機構５０は、回転運動を直線運動に変換してラム６を昇降動作させるための往復の駆動力を生じさせるもので、固定フレーム７０に上下の軸受７１，７２によって回動自由に支持されたナット部材５１と、このナット部材５１のねじ孔にねじ送り回転が可能に支持された送りねじ５２とを含んでいる。前記送りねじ５２は、上端部にねじが切られていない入力軸５２ａが一体に形成されており、この入力軸５２ａの上端に第１の動力伝達機構３０を構成する従動プーリ３２が取付け固定されている。
【００３４】
第１の動力伝達機構３０は、第１のモータ２０Ａの回転を所定の減速比（１／Ａ）で減速して高速で低トルクの回転出力に変換してボールねじ機構５０の送りねじ５２へ伝達するためのもので、第１のモータ２０Ａの出力軸２１に設けられた駆動プーリ３１と、前記入力軸５２ａに設けられた前記従動プーリ３２と、駆動プーリ３１と従動プーリ３２との間に掛け渡されたベルト３３とで構成されている。
【００３５】
前記ナット部材５１の上端部には第２の動力伝達機構４０を構成する従動プーリ４２が取り付けられている。
第２の動力伝達機構４０は、第２のモータ２０Ｂの回転を前記の減速比（１／Ａ）より大きな所定の減速比（１／Ｂ）で減速して低速で高トルクの回転出力に変換してボールねじ機構５０のナット部材５１へ伝達するためのもので、第２のモータ２０Ｂの出力軸２２に設けられた駆動プーリ４１と、ナット部材５１に設けられた前記従動プーリ４２と、駆動プーリ４１と従動プーリ４２との間に掛け渡されたベルト４３とで構成されている。
【００３６】
ここで、第１のモータ２０Ａの使用可能な最大回転数をＮＡ、ラム６を所望の最高速度で昇降動作させるときのボールねじ機構５０の送りねじ５２の回転数をＮｂとしたとき、第１の減速比（１／Ａ）は、１／Ａ＝Ｎｂ／ＮＡによって決定される。従って、第１の動力伝達機構３０における各プーリ３１，３２の径は第１の減速比（１／Ａ）に応じて設定される。
一方、最大加圧トルクＴｐについては、第２の減速比（１／Ｂ）によって自由に決定することができる。従って、第２の動力伝達機構４０における各プーリ４１，４２の径は第２の減速比（１／Ｂ）に応じて適宜設定される。いま、第２のモータ２０Ｂの最大トルクをＴＢとすると、最大加圧トルクＴｐは、Ｔｐ＝ＢＴＢとなる。
【００３７】
前記ボールねじ機構５０の送りねじ５２は、第１のモータ２０Ａが回転したときは、第１のモータ２０Ａの回転に伴って回転し、回転しないナット部材５１によってねじ送りされる。一方、第２のモータ２０Ｂが回転したときは、送りねじ５２が回転せずにナット部材５１が回転し、送りねじ５２は回転するナット部材５１によってねじ送りされる。この場合、送りねじ５２は供回り防止機構８０によって供回りが規制される。
【００３８】
第１のモータ２０Ａは、前記送りねじ５２のねじ送り動作に追随して往復動させるので、第１のモータ２０Ａと送りねじ５２の入力軸５２ａとは連結フレーム７３によって連結されている。第１のモータ２０Ａは前記連結フレーム７３の一端に固定され、前記入力軸５２ａは連結フレーム７３の他端に回動自由に保持されている。従って、送りねじ５２が昇降動作するとき、第１のモータ２０Ａは左右のガイド軸７４，７４に沿って連結フレーム７３と一体に往復動作する。
【００３９】
前記供回り防止機構８０は、ナット部材５１が回転するときに送りねじ５２が供回りしないように送りねじ５２の下端面に形成した摩擦面Ｐに摩擦制動力を作用させる機構であり、図２にこの供回り防止機構８０の具体的な構成が拡大して示してある。なお、この実施例では、ナット部材５１に与えられるトルクは送りねじ５２に与えられるトルクよりも大きいので、送りねじ５２の回転によってナット部材５１が供回りするおそれはなく、従って、ナット部材５１には供回りを防止する機構は設けられていない。
【００４０】
図２において、５３は送りねじ５２の下端部に形成されたつば状の連結部、８１はラム６の上端部中央に形成された円筒状の連結部であり、これらの連結部５３，８１によって送りねじ５２の下端とラム６とが連結され、ラム６は送りねじ５２の下端に吊持される。
前記ラム６の連結部８１は、送りねじ５２の連結部５３が挿入される連結穴８２を有し、この連結穴８２の内部に配備された軸受８３によって送りねじ５２の連結部５３が回動自由に支持されている。前記軸受８３としてアンギュラ玉軸受が用いられており、軸受８３の外輪部８３ａがラム６の連結部８１に、内輪部８３ｂが送りねじ５２の連結部５３に、それぞれ固定されている。
【００４１】
送りねじ５２の下端面と連結穴８２の底面には互いに接触する摩擦面Ｐ，Ｑが形成されている。アプローチ時やリターン時では、上型８を含むラム６の荷重によってラム６の連結部８１は軸受８３の外輪８３ａを押し下げて下方へ微少変位する結果、摩擦面Ｐ，Ｑ間にはわずかな隙間ｔが生じている（図２（１）参照）。なお、アプローチ時やリターン時は、送りねじ５２は回転しつつ下方へねじ送りされるので、送りねじ５２の連結部５３はラム６の連結穴８２の内部で回動する。
【００４２】
曲げ加工時では、ワークＷに対する加圧力に応じた反力がラム６に作用するので、ラム６の連結部８１は軸受８３の外輪８３ａを押し上げて上方へ変位する結果、隙間ｔがなくなって摩擦面Ｐ，Ｑが接触し、摩擦面Ｐに摩擦制動力が作用し、送りねじ５２の回動が規制される（図２（２）参照）。曲げ加工時は、ナット部材５１を回転させて送りねじ５２をねじ送りするが、前記摩擦制動力によってナット部材５１の回転による送りねじ５２の供回りが阻止される。
【００４３】
いま、加圧時のナット部材５１の回転トルクをＴ、ナット部材５１や送りねじ５１のねじのピッチをｄ、送りねじ５２にかかる荷重をＦ、摩擦面Ｐ，Ｑの摩擦係数をμ、摩擦面Ｐの半径をｒとすると、Ｆ・ｄ＝２πＴの関係から、前記回転トルクＴは、つぎの（１）式で表され、また、摩擦面Ｐの摩擦トルクＴａは、つぎの（２）式で表される。
【００４４】
【数１】
【数２】
送りねじ５２が供回りしない条件は、Ｔ＜Ｔａであり、この不等式は、つぎの（３）式のようになり、これを変形すると、次の（４）式が得られる。従って、この（４）式を満たすように、ねじのピッチｄ、摩擦係数μ、および摩擦面Ｐの半径ｒを定める。
【００４７】
【数３】
【数４】
なお、上記（２）式は、次式から導かれるものである。
【００５０】
【数５】
なお、上記の実施例では、第１のモータ２０Ａは送りねじ５２に追随して往復動させているが、図３に示す実施例のように、第１のモータ２０Ａを往復動させずに固定フレーム７０に固定するように構成することも可能である。
図３に示す実施例は、従動プーリ３２と入力軸５２ａとをスプライン結合することにより従動プーリ３２に対して入力軸５２ａが摺動するようにしたものである。従動プーリ３２は送りねじ５２のねじ送り動作に追従して往復動しないので、第１のモータ２０Ａはフレーム７０に固定できる。
なお、図３の実施例の他の構成は、図１の実施例と同様であり、ここでは対応する構成に同じ符号を付することでその説明を省略する。
【００５２】
また、図１および図３の各実施例では、第１のモータ２０Ａは送りねじ５２に、第２のモータ２０Ｂはナット部材５１に、それぞれ連繋しているが、図４に示す実施例のように、第１のモータ２０Ａをナット部材５１に、第２のモータ２０Ｂを送りねじ５２に、それぞれ連繋することもできる。
図４に示す実施例では、送りねじ５２は固定フレーム７０に回動自由に支持され、ナット部材５１は送りねじ５２上にねじ送り回転が可能に支持されるとともに、ナット部材５１のねじ送り動作に追随して第１のモータ２０Ａが往復動するように、第１のモータ２０Ａとナット部材５１とが連結フレーム７３によって連結されている。また、この実施例の供回り防止機構８０は、ナット部材５１の下端面に形成した摩擦面Ｐに摩擦制動力を作用させるものであり、これにより送りねじ５２によるナット部材５１の供回りを防止する。
なお、図４の実施例の他の構成は、図１の実施例と同様であり、ここでは対応する構成に同じ符号を付することでその説明を省略する。
【００５３】
図５は、プレスブレーキの電気的な構成を示している。図中、６０はマイクロコンピュータより成る制御装置であり、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３などを含んでいる。ＣＰＵ６１は各種の演算を実行するとともに、入出力各部を一連に制御する。ＲＯＭ６２はプログラムや固定データなどを格納する。ＲＡＭ６３は演算結果などのデータの読み書きに用いられる。
【００５４】
前記ＣＰＵ６１は、電流指令値を第１、第２の各サーボアンプ６４Ａ，６４Ｂに出力し、各サーボアンプ６４Ａ，６４ＢはＣＰＵ６１からの出力値を増幅して第１、第２の各モータ２０Ａ，２０Ｂへ与える。
同図中、位置検出器６５は例えばリニアセンサであり、ラム６の現在移動位置を検出してその値をＣＰＵ６１へ出力する。また、操作部６６および表示部６７は前記した電気制御ボックスにデータ入力やデータ表示のために設けられたものである。
【００５５】
図６は、第１、第２の各モータ２０Ａ，２０Ｂの動作とラム６の昇降動作位置（縦軸）との関係を示している。
最初、ラム６は上死点に位置し、作業者によるフットスイッチ２の操作に待機している。フットスイッチ２が操作されると、ＣＰＵ６１は第１のモータ２０Ａの回転を開始させる。このアプローチ時は、第１のモータ２０Ａの回転が第１の動力伝達機構３０を介してボールねじ機構５０の送りねじ５２に伝達される。これにより、送りねじ５２は回転しつつねじ送りされ、ラム６はワークＷに向けて高速で下降する。
【００５６】
ラム６の昇降動作位置は位置検出器６５により監視されている。ラム６が所定の速度切換点（例えば上型８がワークＷの表面に当接する位置付近）に達したとき、第１のモータ２０Ａの回転を停止させた後、第２のモータ２０Ｂの回転を開始させる。この場合の回転方向は第１のモータ２０Ａの回転方向と逆である。第２のモータ２０Ｂの回転は第２の動力伝達機構４０を介してボールねじ機構５０のナット部材５１に伝達される。これにより、送りねじ５２は回転することなくねじ送りされ、ラム６は低速で下降してワークＷを折り曲げる。
【００５７】
ラム６が下死点に達したとき、ＣＰＵ６１は第２のモータ２０Ｂの回転を停止させた後、第１のモータ２０Ａをアプローチ時と反対方向に回転させる。リターン時は、第１のモータ２０Ａの回転が第１の動力伝達機構３０を介してボールねじ機構５０の送りねじ５２に伝達される。これにより、送りねじ５２は回転しつつねじ送りされ、ラム６は高速で上昇する。ラム６が上死点に達したとき、ＣＰＵ６１は第１のモータ２０Ａの回転を停止させ、一連の曲げ加工動作が完了することになる。
なお、アプローチ時やリターン時に第２のモータ２０Ｂを第１のモータ２０Ａと逆方向へ同時に回転させれば（図中、一点鎖線で示す。）、ラム６をより高速に昇降動作させることができる。
【００５８】
【発明の効果】
この発明によれば、作業時は成形機構などを低速移動させて最大加圧トルクを十分に大きくとることができ、しかも、アプローチ時やリターン時は成形機構などを高速移動させることができる。しかも、往復駆動機構は、構成が簡易であって部品点数も少なく、また、動力伝達機構の慣性も小さく、応答特性も良好である。そして、動力伝達機構の慣性が小さく、応答特性が良好となる結果、往復駆動に要する時間の短縮やエネルギー消費量の低減を実現できる。
さらに、変換機構と駆動対象との連結部分は送りねじやナット部材の供回りを防止できる構造となっているので、供回り防止のためのブレーキ装置やその制御装置を別途用意して組み付ける必要がなく、往復駆動機構が大掛かりとなるおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例であるプレスブレーキの外観を示す一部を破断した正面図である。
【図２】供回り防止機構の構成および動作を示す一部を破断した拡大正面図である。
【図３】他の実施例の外観を示す一部を破断した正面図である。
【図４】他の実施例の外観を示す一部を破断した正面図である。
【図５】プレスブレーキの電気的な構成を示すブロック図である。
【図６】第１、第２の各モータの動作とラムの昇降動作位置（縦軸）との関係を示す説明図である。
【図７】従来の典型的なプレスブレーキの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 往復駆動機構
２０Ａ 第１のモータ
２０Ｂ 第２のモータ
３０ 第１の動力伝達機構
３１ 駆動プーリ
３２ 従動プーリ
３３ ベルト
４０ 第２の動力伝達機構
４１ 駆動プーリ
４２ 従動プーリ
４３ ベルト
５０ ボールねじ機構
５１ ナット部材
５２ 送りねじ
５３ 連結部
７０ フレーム
８０ 供回り防止機構
８１ 連結部
Ｐ，Ｑ 摩擦面
ｔ 隙間
Claims (7)
- 回転駆動源としての２個のモータと、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換して伝達するための第１の動力伝達機構と、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換して伝達するための第２の動力伝達機構と、一方が他方によってねじ送りされるナット部材と送りねじとを含む変換機構と、回転するナット部材による送りねじの供回りを防止する供回り防止機構とを備え、前記送りねじには第１の動力伝達機構が、ナット部材には第２の動力伝達機構が、それぞれ連繋され、送りねじはナット部材のねじ孔にねじ送り回転が可能に支持されるとともに、ナット部材は固定フレームに回動自由に支持されており、
前記供回り防止機構は、前記送りねじの端部に設けられる第１の連結部と、駆動対象に設けられる第２の連結部とを有し、第１の連結部と第２の連結部とが隙間を介して駆動対象の駆動方向に連結されるとともに、各連結部の前記隙間を挟んで対向する面に、隙間がなくなる方向への駆動対象の変位によって摩擦制動力が作用する摩擦面がそれぞれ形成されて成る往復動機構。 - 前記第１の動力伝達機構は、第１のモータの回転軸と一体に回転する駆動プーリと、送りねじと一体に回転する従動プーリと、両プーリ間に掛け渡されたベルトとを含んでおり、前記モータは、送りねじのねじ送り動作に追従して往復動するように送りねじに連結されている請求項１に記載された往復駆動機構。
- 前記第１の動力伝達機構は、第１のモータの回転軸と一体に回転する駆動プーリと、送りねじと一体に回転する従動プーリと、両プーリ間に掛け渡されたベルトとを含んでおり、前記従動プーリは、送りねじのねじ送り動作に追従して往復動しないように送りねじに対して摺動可能となっている請求項１に記載された往復駆動機構。
- 回転駆動源としての２個のモータと、第１のモータの回転を高速で低トルクの第１の回転出力に変換して伝達するための第１の動力伝達機構と、第２のモータの回転を低速で高トルクの第２の回転出力に変換して伝達するための第２の動力伝達機構と、一方が他方によってねじ送りされるナット部材と送りねじとを含む変換機構と、回転するねじによるナット部材の供回りを防止する供回り防止機構とを備え、前記ナット部材には第１の動力伝達機構が、送りねじには第２の動力伝達機構が、それぞれ連繋され、ナット部材は送りねじ上にねじ送り回転が可能に支持されるとともに、送りねじは固定フレームに回動自由に支持されており、
前記供回り防止機構は、前記ナット部材の端部に設けられる第１の連結部と、駆動対象に設けられる第２の連結部とを有し、第１の連結部と第２の連結部とが隙間を介して駆動対象の駆動方向に連結されるとともに、各連結部の前記隙間を挟んで対向する面に、隙間がなくなる方向への駆動対象の変位によって摩擦制動力が作用する摩擦面がそれぞれ形成されて成る往復駆動機構。 - 前記第１の動力伝達機構は、第１のモータの回転軸と一体に回転する駆動プーリと、ナット部材と一体に回転する従動プーリと、両プーリ間に掛け渡されたベルトとを含んでおり、前記モータは、ナット部材のねじ送り動作に追従して往復動するようにナット部材に連結されている請求項４に記載された往復駆動機構。
- 加圧による所定の成形を行う成形機構を有し、前記成形機構の駆動源として請求項１〜５の何れかに記載された往復駆動機構を含んで成るプレス機械。
- 前記成形機構は、対向する上下の型の一方を昇降動作させて板状のワークを下型のＶ溝内へ押し込んで折り曲げるプレスブレーキの成形機構である請求項６に記載されたプレス機械。
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