JP4781881B2 - トランスファプレスのフィードバー駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば板金加工に用いられるトランスファプレスにおけるフィードバー駆動装置に関する。

トランスファプレスにはワーク送りを行うためのフィードバー駆動装置が使用されている。
この種の従来装置としては、フィードバーが上下及び左右方向に移動可能であり、一方、前後方向の移動が拘束されるように連結されたフィードキャリアと、フィードキャリアを前後移動させるフィードユニットを備えたものが知られている。
この装置のフィードユニットは、回転モータとそのモータの出力軸の回転運動を往復運動に変換してフィードキャリアに伝達する伝達機構を備えている。

なお、具体的な装置としては、例えば特許文献１に開示されたトランスファフィーダ装置等が知られている。
この特許文献１に係る装置においても、フィードキャリアを含むかなりの重量物を往復動させるようになっている。

実開昭５８−６６０４５号公報

しかしながら、従来装置ではフィードキャリアを介してフィードバーに駆動力を伝達するように構成されており、フィードバーそれ自体かなりの重量があり、フィードキャリア分の慣性重量が加算されると、フィード用駆動モータに対して相当な負荷が加わる。
また、動力伝達機構を構成する部品同士の連結部には必ずガタが存在し、そのガタにより動力伝達効率が悪くなり、駆動モータや動力伝達機構が大型化せざるを得なかった。
更に、従来装置では部品点数が多いため、部品加工や組立工数が多大になる上、保守点検等も煩雑になる等の問題があった。
そのためラック・ピニオン機構やボール螺子機構といった機械的手段を使わない方法、例えば、リニアーモータを使った方法を出願人は考えた。
しかし、リニアーモータの場合は、コイルと磁石との間に極めて強力な磁着力が作用するために特別な工夫が必要である。

本発明はかかる実情に鑑み、装置構成の簡素化及びコンパクト化を図ると共に、装置の円滑作動を保証しながら高速化を実現可能なトランスファプレスのフィードバー駆動装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明は、（１）、トランスファプレス適所でワーク送り方向に配置されるフィードバーを、送り方向の２箇所で支持し移動するクランプ・リフト装置を備えるトランスファプレスのフィードバー駆動装置において、前記クランプ・リフト装置が、前記フィードバーをワーク送り方向にリニアガイドを介して移動可能に支持ガイドする坦持ベースを有しており、前記フィードバーと前記坦持ベースの相互間にリニアモータが配置構成され、該リニアモータによって前記フィードバーをワーク送り方向に駆動するものであって、前記坦持ベースは矩形のフィードバーを囲む側方及び上方ブラケットを有する矩形のブラケットよりなり、前記リニアモータの固定部は側方ブラケットの両内側に、且つ移動部はフィードバーの両側面に設け、更に、フィードバーの上面にはガイドレールを、且つ上方ブラケットの下面にはガイドブロックを設けて前記リニアガイドとし、前記クランプ・リフト装置の少なくとも一方が、前記フィードバーを上側から支持するものであるトランスファプレスのフィードバー駆動装置に存する。

また、本発明は、（２）、前記リニアモータの固定部は電磁コイルにより構成され、前記移動部は磁石片により構成される上記（１）記載のトランスファプレスのフィードバー駆動装置に存する。

また、本発明は、（３）、前記フィードバー側と係合してその移動量を検出するフィードバー位置検出手段を有する上記（１）記載のトランスファプレスのフィードバー駆動装置に存する。

また、本発明は、（４）、前記フィードバー位置検出手段は、前記フィードバー側に付設され側方に突出形成されたラックと、前記坦持ベース側に支持され前記ラックと係合するピニオンと、このピニオンの回転軸に装着されたエンコーダとを含む上記（３）記載のトランスファプレスのフィードバー駆動装置に存する。

尚、本発明の目的に沿ったものであれば上記（１）かや（４）を適宜組み組み合わせた構成も採用可能である。

本発明によれば、回転運動を往復直線運動に変換する必要がなくなるため、部品点数を大幅に減少させることができる。
これにより装置の簡素化を図り、また組付工数の削減を図ることもできる。
また、フィードキャリアを介してフィードバーを動かす必要がなくなり、可動部分の慣性重量が軽量化されフィードバーの高速化が可能になる。
その上、各駆動モータ類の容量を実質的に小さくすることができ、これにより省エネルギー化を実現することができる。

また、嵩張るフィードユニットがなくなるため、装置全体を小さく構成することができるので作業スペースを大幅に増大することが可能となる。
これにより作業性が大きく改善される。

また、フィードバーの位置検出を行う際、フィードバー側に取り付けたラックから直接に信号を取り出すことで、フィードバーの位置制御を格段に正確に行うことができる。
更に、リニアモータのコイルが固定部分に配置されているため、動力配線が固定されることで破損等の危険がなく、高い安全性を確保することができる。
また水平方向に一対のリニアモータ２９を備えることにより、ガイドブロック３１とガイドレール３０とにはフィードバー１０から下方の重量が加わるだけとなり、リニアモータ２９の強力な磁着力の影響を回避することができる。

以下、図面に基づき、本発明によるトランスファプレスのフィードバー駆動装置の好適な実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態におけるフィードバー駆動装置の全体構成例を概略的に示している。
アプライト１の内側領域に図示しないプレスマシンが配置され、その金型を左右両側から挟むように一対のフィードバー１０が配置される。
フィードバー１０は、後述するように本発明の駆動装置によりワーク搬送方向（前後方向Ｘ）、クランプ方向（左右方向Ｙ）及びリフト方向（上下方向Ｚ）に駆動されるようになっている。

フィードバー１０は、この例では前後方向の２適所でクランプ・リフト装置１１によって支持されると共に、これらのクランプ・リフト装置１１により左右方向及び上下方向に移動可能となっている。
この場合、前方側のクランプ・リフト装置１１Ａはフィードバー１０を下側から支持し、後方側のクランプ・リフト装置１１Ｂはフィードバー１０を上側から支持する。
これらのクランプ・リフト装置１１Ａ、クランプ・リフト装置１１Ｂは、フィードバー１０を、前者が下側から支持し、後者が上側から支持するようになっているため、後述するリニアモータの部分におけるフィードバー１０と担持ベース１２の構造が少し異なるものとなるが、それ以外は駆動機構も含めて実質的に同じである。

すなわち、図１のクランプ・リフト装置１１Ａは、フィードバー側のガイドレール３０Ａ、担持ベース側のガイドブロック３１Ａとの摺動関係となっているが（図２参照）、クランプ・リフト装置１１Ｂのそれらとは異なっている（図３参照）。

図２は、クランプ・リフト装置１１（１１Ａ）の具体的構成例を説明する図である。
図において、クランプ・リフト装置１１Ａは、フィードバー１０をワーク送り方向に移動可能に支持ガイドする担持ベース１２を有し、この担持ベース１２はクランプキャリア１３によって支持される。
クランプキャリア１３は上下動するリフト駆動用ラック軸１４を有し、その先端にて担持ベース１２を支持する。
リフト駆動用ラック軸１４と平行にリフトガイド１５が付設され、これらにより担持ベース１２が昇降駆動される。

クランプキャリア１３は、各フィードバー１０の下方に対向配置され、リフト駆動用ラック軸１４と噛合するピニオン１６の回転によりリフト駆動用ラック軸１４を上下動させるようになっている。
ピニオン１６は駆動軸１７によって回転駆動されるが、この場合、駆動軸１７は例えばスプラインシャフトとして構成されている。
両者はスプライン係合することで駆動軸１７の軸方向には相対的に移動（Ｙ方向）可能である。

駆動軸１７はギア１８（例えばベベルギア）を介して、リフト用サーボモータ１９によって駆動される減速機２０と結合する。
リフト用サーボモータ１９が作動することで、減速機２０及びギア１８を介して駆動軸１７を回転させ、更に上述のピニオン１６を介してリフト駆動用ラック軸１４を上下動させることができる。
なお、減速機２０の出力軸２１の途中の適所には、別のラック２２と噛合するピニオン２３が取り付けられており、ラック２２はリフトバランサ２４と連結している。
このリフトバランサ２４によってフィードバー１０の昇降時の荷重バランスをとることが可能である。

クランプキャリア１３は、それぞれ左右方向Ｙ、すなわち各フィードバー１０と直交する方向に移動可能である。
この場合、左右方向Ｙに沿って配置されたガイド２５は、クランプキャリア１３を支持ガイドするものである。
左右２つのクランプキャリア１３の中央部にはクランプ駆動用ピニオン２６が配置され、各クランプキャリア１３から延出する上下のクランプ駆動用ラック２７がクランプ駆動用ピニオン２６と噛合する。
クランプ駆動用ピニオン２６はクランプ用サーボモータ２８によって回転駆動される。
クランプ用サーボモータ２８が回転することで、左右２つのクランプキャリア１３が左右対称の動きをし、即ち相互に接近し、あるいは離間する。

さて、フィードバー駆動装置は、フィードバー１０及び担持ベース１２相互間に、次に述べるリニアモータが配置構成され、該リニアモータによってフィードバー１０を駆動するようにしている。

ここで、図３は、リニアモータ２９まわりの構成例を、斜め上方から概略的に示している。
また図４は、リニアモータ２９まわりの構成例を、斜め下方から概略的に示している。
リニアモータ２９はクランプ・リフト装置１１を利用して、もしくは付随するかたちで構成される。

図３及び図４は、前述したフィードバー１０を上側から支持する後方側のクランプ・リフト装置１１Ｂ側に設けたリニアモータ２９（図１参照）の例を示している。
従って、図２に示す前方側のクランプ・リフト装置１１Ａとは、フィードバー１０と担持ベース１２の配設位置が上下逆になった点で少し異なり、それ以外は駆動機構も含めて実質的に同じである。

フィードバー１０は、中空で矩形に形成され、その上面にガイドレール３０が設けられている。
担持ベース１２は、左右両側と下方にブラケット部３２（上方ブラケット３２Ａ，左の側方ブラケット３２Ｂ，右の側方ブラケット３２Ｂ，下方ブラケット３２Ｃ）を備えて、フィードバー１０の周囲を囲むように形成されている。

なお、下方にあるブラケット部分は図に示すように一定間隔で渡し板を設けたものでもよく、平面板としてもよい。
そして担持ベース１２は、クランプキャリア１３のリフト駆動用ラック軸１４及びリフトガイド１５を介して、最終的にはクランプ・リフト装置１１Ｂによって上方から支持される。
担持ベース１２の上方ブラケット３２Ａの下面には、ガイドブロック３１が設けられ、上記フィードバー１０のガイドレール３０とでいわゆるリニアガイドを構成する。
これにより、フィードバー１０のガイドレール３０は上方ブラケット３２Ａのガイドブロック３１にガイドされてスライドし、フィードバー１０はワーク搬送方向（前後方向Ｘ）に円滑に移動する。
すなわちフィードバー１０は、ガイドブロック３１に支持されて図の紙面と垂直方向にスライドする。

担持ベース１２側にリニアモータ２９の固定部を設けると共に、フィードバー１０側にリニアモータ２９の移動部を設ける。
この場合、担持ベース１２の左右の側方ブラケット部３２Ｂ，３２Ｂ，の両内側に固定部が配設されている。
リニアモータ２９の固定部は前後方向Ｘに沿って所定ピッチで列設された電磁コイル３３により構成される。
一方、移動部は、フィードバー１０の両側面に設けられており、前後方向Ｘに沿って所定ピッチで列設された複数の磁石片３４により構成される。
リニアモータ２９の固定部を担持ベース側に設けることにより、電磁コイル用の配線の動きを回避できる。

ここで本発明では、上述したように、フィードバー１０は上方で移動可能に支持されており、側面においてリニアモータ２９によって駆動力が与えられる。
担持ベース１２は、上述したように、左右両側と下方にブラケット部３２を備えており、左の側方ブラケットに固定部である電磁コイル３３を配置させ、フィードバー１０の左側面に移動部である磁石片３４を配置している。
同様に右の側方ブラケットにも固定部である電磁コイル３３を配置させ、フィードバー１０の右側面にも移動部である磁石片３４を配置している。

このように、水平方向に一対のリニアモータ２９を備えることにより、両方向で引き合う力が相殺されて無負荷の状態となり、ガイドブロック３１とガイドレール３０とに力学的負担を与えない。
その結果、ガイドブロック３１とガイドレール３０とには、フィードバー１０から下方の重量（ワーク等）が加わるだけとなり、リニアモータ２９の強力な磁着力の影響を受けない。

因みに、上方にリニアモータ２９を設けると、磁着力によりガイドブロック３１とガイドレール３０との間に極めて大きい摩擦力が発生しガイドブロック３１とガイドレール３０との間の力学的負担が厳しいものとなる。
更に本発明では担持ベース１２が、左右両側と下方にブラケット部３２を備えて、フィードバー１０の周囲を囲むように形成されていることから、ブラケット全体が強固な構造となってリニアモータ２９の磁着作用にも十分耐えることができる。

一方、本装置は、リニアモータ２９の移動部と係合して、その移動量を検出するフィードバー位置検出手段を有する。
このフィードバー位置検出手段は、フィードバー１０側に付設されたラック３５と、担持ベース１２側に支持され、ラック３５と係合するアイドル歯車やピニオン３６と、このピニオン３６の回転軸に装着されたエンコーダ３７とを含む。

ワークの搬出領域（すなわち後方側のクランプ・リフト装置側）には搬出用のベルトコンベアーを配置する必要上、担持ベース１２やフィードバー１０の下方に、極力、空間を確保しなければならない。
そのため、ラック３５はフィードバー１０から直接外方（すなわち側方）に延設することが好ましい。

なお、リニアモータ２９は後方側のクランプ・リフト装置１１Ｂにのみ設けることもでき、或いは前方側のクランプ・リフト装置１１Ａ側及びクランプ・リフト装置１１Ｂ側の両方に設けることができる。

ここでさらに、図６は、本発明の実施形態におけるフィードバー駆動装置における制御ブロック図である。
クランプ・リフト装置側及びクランプ・リフト装置１１Ｂのリフト用サーボモータ１９（Ｚ軸（１１Ａ），Ｚ軸（１１Ｂ））及びクランプ用サーボモータ２８（Ｙ軸（１１Ａ），Ｙ軸（１１Ｂ））は、コントローラによって所定速度、所定タイミングで作動するように制御される。

また、コントローラによりリニアモータ２９の電磁コイル３３（固定側）に対して、所定の作動信号を送出することで該リニアモータ２９が駆動制御される。
リニアモータ２９の作動でフィードバー１０が前後方向Ｘ（フィード軸）に沿って移動し、その際フィードバー１０側に付設されたラック３５を介して、担持ベース１２側に支持されたピニオン３６が回転する。
このピニオン３６の回転によりエンコーダ３７が作動し、エンコーダ３７の出力信号がコントローラにフィードバックされ、これによりフィードバー１０の前後方向Ｘの位置を正確に検出することができる。

上記構成の本発明によるフィードバー駆動装置において、プレスマシンの作動と連動もしくは同期して、フィードバー駆動装置が作動する。

この場合、図１に示されるように基点Оに位置するフィードバー１０は先ず、クランプ用サーボモータ２８が作動することでラック２２及び左右２つのクランプキャリア１３を介して、相互に接近する。

フィードバー１０が所定位置まで接近することで、フィードバー１０に搭載したワーク保持手段（図示しない）がワーク（図示しない）を保持する。
その後、リフト用サーボモータ１９が作動することで結果的に駆動軸１７が回転し、ピニオン１６を介してリフト駆動用ラック軸１４、従って担持ベース１２が上昇する。
これによりフィードバー１０が所定の高さ位置まで上昇する。

次に、リニアモータ２９の電磁コイル３３に通電することで移動側の磁石片３４、従ってこれと結合しているフィードバー１０がワーク搬送方向（前後方向Ｘ）に駆動される。
この場合、フィードバー１０の移動速度及び移動量、即ちワークの搬送ストロークはコントローラによって設定制御される。

これによりワーク保持手段を介して保持されたワークを所定距離だけ搬送することができるが、このときフィードバー１０と共に移動するラック３５によってピニオン３６が回転する（図３参照）。
この回転により得られるエンコーダ３７の出力信号がコントローラにフィードバックされ、フィードバー１０のワーク搬送方向（前後方向Ｘ）位置を正確且つ実質的にリアルタイムで把握することができる。

フィードバー１０はさらに、リフト用サーボモータ１９が上記とは逆に作動することで降下する。
このときワーク保持手段を介して保持されたワークがプレスマシンの金型にセットされる。
次に、クランプ用サーボモータ２８が上記とは逆に作動することで、左右２つのクランプキャリア１３、従って一対のフィードバー１０が離間し、ワーク保持手段がワークから離脱する。

リニアモータ２９には再び通電されるが、この場合上記とは逆方向に駆動され、これによりフィードバー１０がワーク搬送方向とは逆方向に駆動され、基点Оに復帰する。
このようにフィードバー駆動装置の１サイクルが完了するが、必要に応じたサイクル回数だけ反復される。

以上、フィードバー駆動装置の作動につき概略説明したが、本発明によれば先ず、フィードバー１０を駆動（ワーク搬送方向）するために回転運動を往復直線運動に変換する必要がなくなる。
そのための運動変換機構を設けなくてもよいので、部品点数を大幅に減少させることができ、これにより装置の簡素化を図り、また組付工数の削減を図ることもできる。

また、従来のようにかなりの重量物でなるフィードキャリアを介してフィードバーを動かす必要がなくなり、可動部分の慣性重量が軽量化しフィードバー１０の高速化が可能になる。
因みに、従来では図１に一点鎖線で示したように、かなり大掛かりなフィードユニット１００を装備していた。
本発明ではその上、各駆動モータ類の容量を実質的に小さくすることができ、これにより省エネルギー化を実現することができる。

また、嵩張るフィードユニットがなくなるため、装置全体を小さく構成することができることとなり、作業スペースを大幅に増大することが可能になる。
これにより作業性が一段と改善される。

更に、フィードバー１０の位置検出を行う際、フィードバー１０側に取り付けたラック３５から直接に信号を取り出すことで、フィードバー１０の位置制御を格段に正確に行うことができる。
しかもフィードバー側から側方に突出形成されたラックであるためにフィードバーや担持ベースの下方に空間をその分取れ、搬出のためのコンベア等を十分配設することができる。
また、リニアモータ２９の電磁コイル３３が固定部分に配置されているため、動力配線が動くことなく安定した状態となる。

このように配線が所定位置に固定されるため、その破損等の危険がなく、高い安全性を確保することができる。
クランプ・リフト装置１１Ｂは、フィードバー１０を上側から支持するので下方に搬出するコンベアが配置される空間が確保できる。
また水平方向に一対のリニアモータ２９を備えることにより、ガイドブロック３１とガイドレール３０とにはフィードバー１０から下方の重量が加わるだけで、リニアモータ２９の強力な磁着力の影響を受けることはない。

以上、本発明を実施形態とともに説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、フィードバー１０の側面において、リニアモータを構成する例を説明したが、部品スペース等が許容されれば、上下面等に配置構成することも当然可能である。
また、電磁コイル３３は前述したように固定部に設ける方が好ましいが、原理的には移動側に設けることも可能である。
また、クランプ・リフト装置における担持ベースとフィードバーの上下位置関係は、搬入側と搬出側とで異なるようにすることも同じようにすることも可能である。

本発明は、板金加工等に用いられるトランスファプレスのフィードバー駆動装置に関するものであるが、その原理を応用する限り、他の製造装置のワーク送りにも適用可能である。

本発明の実施形態に係るフィードバー駆動装置の全体概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるクランプ・リフト装置の具体的構成例を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるリニアモータまわりの構成例を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるリニアモータまわりの構成例を示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるリニアモータまわりの断面図である。 本発明の実施形態におけるフィードバー駆動装置の制御ブロック図である。

符号の説明

１０ フィードバー
１１（１１Ａ，１１Ｂ） クランプ・リフト装置
１２ 担持ベース
１３ クランプキャリア
１４ リフト駆動用ラック軸
１５ リフトガイド
１６ ピニオン
１７ 駆動軸
１９ リフト用サーボモータ
２０ 減速機
２１ 出力軸
２２ ラック
２３ ピニオン
２４ リフトバランサ
２５ ガイド
２６ クランプ駆動用ピニオン
２７ クランプ駆動用ラック
２８ クランプ用サーボモータ
２９ リニアモータ
３０，３０Ａ ガイドレール
３１，３１Ａ ガイドブロック
３２ ブラケット部
３２Ａ 上方ブラケット
３２Ｂ 側方ブラケット
３２Ｃ 下方ブラケット
３３ 電磁コイル
３４ 磁石片
３５ ラック
３６ ピニオン
３７ エンコーダ

Claims (4)

1. トランスファプレス適所でワーク送り方向に配置されるフィードバーを、送り方向の２箇所で支持し移動するクランプ・リフト装置を備えるトランスファプレスのフィードバー駆動装置において、
   前記クランプ・リフト装置が、前記フィードバーをワーク送り方向にリニアガイドを介して移動可能に支持ガイドする坦持ベースを有しており、
   前記フィードバーと前記坦持ベースの相互間にリニアモータが配置構成され、該リニアモータによって前記フィードバーをワーク送り方向に駆動するものであって、
   前記坦持ベースは矩形のフィードバーを囲む側方及び上方ブラケットを有する矩形のブラケットよりなり、
   前記リニアモータの固定部は側方ブラケットの両内側に、且つ移動部はフィードバーの両側面に設け、更に、フィードバーの上面にはガイドレールを、且つ上方ブラケットの下面にはガイドブロックを設けて前記リニアガイドとし、
   前記クランプ・リフト装置の少なくとも一方が、前記フィードバーを上側から支持するものであることを特徴とするトランスファプレスのフィードバー駆動装置。
2. 前記リニアモータの固定部は電磁コイルにより構成され、前記移動部は磁石片により構成されることを特徴とする、請求項１記載のトランスファプレスのフィードバー駆動装置。
3. 前記フィードバー側と係合してその移動量を検出するフィードバー位置検出手段を有することを特徴とする、請求項１記載のトランスファプレスのフィードバー駆動装置。
4. 前記フィードバー位置検出手段は、前記フィードバー側に付設され側方に突出形成されたラックと、前記坦持ベース側に支持され前記ラックと係合するピニオンと、このピニオンの回転軸に装着されたエンコーダとを含むことを特徴とする、請求項３記載のトランスファプレスのフィードバー駆動装置。

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