JP5001724B2 - スライド位置検出装置及びプレス機械 - Google Patents

Description

本発明は、スライド位置検出装置及びプレス機械に関する。

従来、絞り加工を行う場合、プレス機械が利用されている。この種のプレス機械においては、上金型が取り付けられたスライドの位置を検出することを目的として、スライド位置検出装置が設けられている（特許文献１、図７参照）。
開示されるスライド位置検出装置は、昇降するスライド側にスケールを設け、固定されたアプライト側に検出器を設け、この検出器によりスケールを検出してスライドの位置を検出する。

特開平９−３１４３９５号公報

ところで、この種のプレス機械においては、スライド側に設けられたスケールと、アプライト側に設けられた検出器との距離が接近して構成されている。また一方で、この種のプレス機械においては、絞り加工を行うに際して偏心荷重が発生する場合があり、スライドが傾いてしまう場合がある。
このような場合、開示されるスライド位置検出装置では、スライドの傾き量を許容することができず、検出器がスケールに接触あるいは離間し過ぎてしまうことがある。そうすると、スライドの位置を正確に検出することができない。また、検出器がスケールに接触してしまって、検出器あるいはスケールが破損してしまう場合もある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、その目的は、スライドが偏心荷重等の理由により傾いてしまうような場合であっても、このスライドの傾き量を許容してスライドの位置を高精度に検出することができ、さらに装置が破損してしまうことを回避することができるスライド位置検出装置及びプレス機械を提供することにある。

上述した課題を解決するための手段として、本発明は、次のようなスライド位置検出装置及びプレス機械を提供する。
すなわち、請求項１に係るスライド位置検出装置は、複数のアプライトに支持されたクラウンから吊り下げられ昇降するスライドの、前記アプライトに対しての相対的位置を検出するスライド位置検出装置であって、前記スライドから前記アプライトに向かって突き出すように前記スライドに設けられるリンク軸支部材と、一端側が前記リンク軸支部材に回転自在に支持され吊り下げられた２軸リンク部材と、前記２軸リンク部材の他端側に回転自在に支持され吊り下げられたプレート部材と、吊り下がり方向に延びて前記プレート部材に設置されるラックと、前記ラックと歯合するピニオンと、前記ピニオンの回転を検出する前記アプライト側に固定設置されたエンコーダとを備えていることを特徴とする。

請求項２に係るスライド位置検出装置は、請求項１に記載のスライド位置検出装置において、前記２軸リンク部材と前記リンク軸支部材との間には、遊び隙間が設けられ、前記２軸リンク部材と前記プレート部材との間にも、遊び隙間が設けられていることを特徴とする。なお、この「遊び隙間」とは、通常設けられるクリアランスより大きく設定された軸方向のクリアランスであることを意味し、通常設けられるクリアランスとは異なるクリアランスである。
請求項３に係るスライド位置検出装置は、請求項１または請求項２に記載のスライド位置検出装置において、前記ラックの昇降を前記アプライトの延びる方向に案内するガイドローラ機構が、前記アプライト側に固定設置されていることを特徴とする。

請求項４に係るプレス機械は、上金型と下金型とによりワークを絞り成形するプレス機械であって、請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載のスライド位置検出装置が設置されていることを特徴とする。
請求項５に係るプレス機械は、請求項４に記載のプレス機械において、前記スライド位置検出装置が、前記複数のアプライトごとに設けられていることを特徴とする。

請求項１に係るスライド位置検出装置および請求項４に係るプレス機械によれば、スライドからアプライトに向かって突き出すようにスライドに設けられるリンク軸支部材と、一端側がリンク軸支部材に回転自在に支持され吊り下げられた２軸リンク部材と、２軸リンク部材の他端側に回転自在に支持され吊り下げられたプレート部材と、吊り下がり方向に延びてプレート部材に設置されるラックと、ラックと歯合するピニオンと、ピニオンの回転を検出するアプライト側に固定設置されたエンコーダとを備えているので、スライドが偏心荷重等の理由により傾いてしまうような場合であっても、２軸リンク部材がリンク軸支部材に対して回転して傾き、さらに、プレート部材も２軸リンク部材に対して回転して傾く。これによって、プレート部材の吊り下げ方向は、自重により鉛直方向を維持することができる。

したがって、プレート部材に設けられたラックと、アプライト側に設けられたエンコーダと接続されるピニオンとは、歯合した状態を好適に維持することができて、エンコーダによりスライドの位置を好適に検出することができる。つまり、スライドの傾き量を許容してスライドの位置を、高精度に検出することができる。また、ラックが設けられたプレート部材は、鉛直方向を維持しているので、アプライトに接触することがなくなり、装置が破損してしまうことも回避することができる。

また、請求項２に係るスライド位置検出装置によれば、２軸リンク部材とリンク軸支部材との間には遊び隙間が設けられ、２軸リンク部材とプレート部材との間にも遊び隙間が設けられているので、２軸リンク部材の回転方向と交差する方向にスライドが傾いてしまった場合であっても、軸方向に設けられた遊び隙間によって傾きを許容し、スライドの位置をエンコーダにより好適に検出することができる。

また、請求項３に係るスライド位置検出装置によれば、アプライトには、ラックの昇降をアプライトの延びる方向に案内するガイドローラ機構が設けられているので、ガイドローラ機構により、ラックの昇降を、アプライトの延びる方向に案内することができる。これによって、ラックと、アプライト側に設けられたエンコーダに備えられるピニオンとを、好適に歯合させることができて、エンコーダにより好適にスライドの位置を検出することができる。

また、請求項５に係るプレス機械によれば、スライド位置検出装置が、複数のアプライトごとに設けられているので、スライドの傾き量を好適に検出することができて、ワークに対してのスライドの降下を、好ましく制御することができる。

以下、本発明に係るスライド位置検出装置及びプレス機械の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るプレス機械１の実施形態を示す概略構成図である。
プレス機械１は、上金型１６と下金型１７とによりワークＷを絞り成形するために利用するものであって、図１に示すように、ベッド１０と、ベッド１０から上方に延びるアプライト１１と、アプライト１１により支持されたクラウン１２と、クラウン１２から４本（図示では２本）のプランジャ１３を介して連結されたスライド１４と、ベッド１０上に載置されたムービングボルスタ１５とを備えて大略構成される。なお、スライド１４の下面側には、上金型１６が取り付けられ、ムービングボルスタ１５の上面側には、下金型１７が取り付けられる。また、このプレス機械１では、ベッド１０の内部空間１０１に、ダイクッション装置２０が配置されている。

ベッド１０は、図１に示すように、地盤に掘られたピット内に設置されるものであって、略箱状に構成される。
クラウン１２は、クランク機構、エキセン機構、またはリンク機構等の駆動力伝達機構が内蔵されており、プランジャ１３を昇降する。これにより、スライド１４は、上金型１６をワークＷに接近離間させるように、プランジャ１３からの昇降駆動により昇降する。

ムービングボルスタ１５は、特に図示しないが、定盤状のボルスタと、ボルスタを支持しベッド１０に載置されるキャリアとを備える。
ボルスタは、下金型１７が取り付けられるものであって、ダイクッション装置２０を構成するクッションピン２２を挿通自在とした、上面と下面とを貫通された貫通孔を多数備える。キャリアは、金型１６，１７を交換するためにボルスタをプレス機械１の外部へ移動させる移動手段を備え、適宜に設けられたリブにてボルスタを支持している。

ダイクッション装置２０は、上金型１６との間でワークＷを挟持するブランクホルダ２１と、クッションピン２２を介してブランクホルダ２１を支持するダイクッションパッド２３と、ダイクッションパッド２３を昇降する昇降装置２４とを備えて大略構成される。

ブランクホルダ２１は、ワークＷを載置する上面部と、クッションピン２２からの支持力を受ける下面部とを備える。クッションピン２２は、ダイクッションパッド２３から上方に延出するように設けられ、下部がダイクッションパッド２３に当接し、上部がブランクホルダ２１の下面部に当接して、ブランクホルダ２１を支持する。
ダイクッションパッド２３は、ベッド１０の内部空間１０１に略収まる金属製で、中空の矩形箱状に構成される。

昇降装置２４は、ダイクッションパッド２３を昇降するものであって、ワークＷを絞り加工している場合にはおいては、ダイクッションパッド２３を弾性的に支持するように昇降する。
昇降装置２４は、詳しく図示しないが、ダイクッションパッド２３の下面と当接するシリンダと、このシリンダ内に油圧室を形成した状態で配されシリンダを支持するピストンと、このピストンを昇降させるボールねじとを備える。ボールねじは、適宜のプーリおよびタイミングベルトを備えた駆動力伝達機構を介して、サーボモータ等の駆動力発生装置により昇降する。なお、この昇降装置２４は、プレス機械１全体を制御する外部制御装置に電気的に接続され、外部制御装置により制御されている。また、この昇降装置２４は、油圧室内の圧油圧力を検出して、その旨の検出信号を外部制御装置に送信している。

一方、このプレス機械１には、クラウン１２から吊り下げられ昇降するスライド１４の、アプライト１１に対しての相対的位置を検出するスライド位置検出装置３０が、４本のアプライト１１ごとに、４つ設けられている。
図２は、スライド位置検出装置３０の内部構造を示す断面図である。図３は、図２の断面方向と直交する断面方向で、スライド位置検出装置３０の内部構造を示す断面図である。なお、図１におけるスライド位置検出装置３０は、アプライト１１同士の間であって互いに対向する面側に存しているため、点線で２つのみを記載している。

スライド位置検出装置３０は、図２および図３に示すように、スライド１４からアプライト１１に向かって突き出して設けられるリンク軸支部材３１と、一端側がリンク軸支部材３１に回転自在に支持され吊り下げられた２軸リンク部材３２と、２軸リンク部材３２の他端側に回転自在に支持され吊り下げられたプレート部材３３と、吊り下がり方向に延びてプレート部材３３に設置されるラック３４と、ラック３４と歯合するピニオン３５と、ピニオン３５の回転を検出するエンコーダ装置４０とを備える。

リンク軸支部材３１は、図２に示すように、スライド１４のアプライト１１側の上面から、略L字形状を有してアプライト１１側に突き出すように、スライド１４に設けられている。リンク軸支部材３１のアプライト１１側には、互いに所定の間隔を有し図示ＹＺ平面に平行に突出する２つの第１突出板部３１１が設けられている。この２つの第１突出板部３１１には、第１軸支部材３０１の軸受けとなる軸支孔３１２が貫通して設けられている。この軸支孔３１２には、２軸リンク部材３２の一端側に設けられた支持側軸支孔３２１とともに第１軸支部材３０１が嵌挿され、２軸リンク部材３２は回転自在に支持される。

２軸リンク部材３２は、略矩形形状を有し、一端（上端）側に第１軸支部材３０１が嵌挿される支持側軸支孔３２１が貫通して設けられるとともに、他端（下端）側に互いに所定の間隔を有し図示ＹＺ平面に平行に突出する２つの第２突出板部３２２が設けられている。この２つの第２突出板部３２２には、第２軸支部材３０２の軸受けとなるラック側軸支孔３２３が貫通して設けられている。
２軸リンク部材３２は、支持側軸支孔３２１に、リンク軸支部材３１の軸支孔３１２とともに第１軸支部材３０１が嵌挿されることにより、リンク軸支部材３１に対して、回転自在に支持され吊り下げられるようになっている。また、ラック側軸支孔３２３には、プレート部材３３の一端側に設けられた軸支孔３３１とともに第２軸支部材３０２が嵌挿され、プレート部材３３は回転自在に支持される。

プレート部材３３は、撓み易いように薄い略長板形状を有し、一端（上端）側に第２軸支部材３０２が嵌挿される軸支孔３３１が設けられている。
プレート部材３３は、軸支孔３３１に、２軸リンク部材３２のラック側軸支孔３２３とともに第２軸支部材３０２が嵌挿されることにより、２軸リンク部材３２に対して、回転自在に支持され吊り下げられるようになっている。また、プレート部材３３には、この長尺方向に延びるラック３４が、プレート部材３３の吊り下げ方向に沿って設けられている。このラック３４は、ピニオン３５と歯合する。

なお、２軸リンク部材３２とリンク軸支部材３１との間には遊び隙間が設けられ、２軸リンク部材３２とプレート部材３３との間にも遊び隙間が設けられている。
図４は、２軸リンク部材３２の拡大図である。
すなわち、図４に示すように、２軸リンク部材３２と、リンク軸支部材３１の第１突出板部３１１との間に設けられるクリアランスは、通常よりも大きく設定されて形成されている。具体的には、２軸リンク部材３２と各第１突出板部３１１との間には、通常のクリアランス（０．１ｍｍ）より大きい、第１軸支部材３０１の軸方向にそれぞれ１ｍｍずつのクリアランスで設定された第１遊び隙間Ａ，Ｂが設けられている。
また、プレート部材３３と、２軸リンク部材３２の第２突出板部３２２との間に設けられるクリアランスも、通常よりも大きく設定されて形成されている。具体的には、２軸リンク部材３２と各第２突出板部３２２との間には、通常のクリアランス（０．１ｍｍ）より大きい、第２軸支部材３０２の軸方向にそれぞれ１．５ｍｍずつのクリアランスで設定された第２遊び隙間Ｃ，Ｄが設けられている。

次に、アプライト１１に固定された、ピニオン３５の回転を検出するエンコーダ装置４０について説明する。
エンコーダ装置４０は、アプライト１１に固定されるブラケット４１と、ブラケット４１によって支持されるラック挿通筐体４２と、ラック挿通筐体４２に固定されるエンコーダ４５とを備える。
ブラケット４１は、ブラケット本体４１１と突片部４１２とを備えて構成され、ラック挿通筐体４２をアプライト１１に固定支持する。

ラック挿通筐体４２は、ブラケット４１を介してアプライト１１に固定支持されるものであって、図２および図３に示すように、上部および下部が開口された四周側壁を有した形状（アプライト１１固定側が一部異なる）で構成される。このラック挿通筐体４２の内部には、ラック３４を備えたプレート部材３３が相対的に移動自在に配される。なお、ラック挿通筐体４２は、アプライト１１の延びる方向と平行方向で連通状態となっている。

ラック挿通筐体４２の内部には、ラック３４を備えたプレート部材３３の相対的移動（昇降）をアプライト１１の延びる方向に沿って案内する、第１ガイドローラ機構５０および第２ガイドローラ機構５５が設けられている。この第１ガイドローラ機構５０および第２ガイドローラ機構５５は、ラック３４とピニオン３５との歯合位置の上下方向に、それぞれ１セットずつの合計２セット設けられている。

第１ガイドローラ機構５０は、図２および図３に示すように、プレート部材３３の±Ｘ軸方向の移動を規制し、ラック３４の昇降（±Ｚ軸方向）を案内するものである。
すなわち、第１ガイドローラ機構５０は、プレート部材３３を挟み込むＸ軸方向に並んだ位置に存しかつＹ軸方向に延びる２本の案内シャフト５１と、この案内シャフト５１に軸支されてプレート部材３３のＹＺ面と接して回転する２つの案内ローラ５２とを備える。

案内シャフト５１は、プレート部材３３に対してＹ軸方向に並んで２本設けられており、ラック挿通筐体４２の内部に亘って対向する側壁に回動自在に支持されている。また、案内ローラ５２は、１本の案内シャフト５１につき、ラック３４を挟み込んで２つ設けられている。したがって、案内ローラ５２は、図２および図３に示すように、プレート部材３３を挟み込むようにプレート部材３３のＹＺ面に接し、プレート部材３３の昇降によって回転して±Ｘ軸方向の移動を規制する。

第２ガイドローラ機構５５は、図２および図３に示すように、プレート部材３３の±Ｙ軸方向の移動を規制し、ラック３４の昇降（±Ｚ軸方向）を案内するものである。
すなわち、第２ガイドローラ機構５５は、プレート部材３３を挟み込むＹ軸方向に並んだ位置に存しかつＸ軸方向に延びる２本の案内シャフト５６と、この案内シャフト５６に軸支されてプレート部材３３のＸＺ面に接して回転する１つの案内ローラ５７とを備える。

案内シャフト５６は、プレート部材３３に対してＸ軸方向に並んで２本設けられており、ラック挿通筐体４２の内部に亘って対向する側壁に回動自在に支持されている。また、案内ローラ５７は、１本の案内シャフト５６につき、ラック３４を挟み込んで１つ設けられている。したがって、案内ローラ５７は、図２および図３に示すように、プレート部材３３を挟み込むようにプレート部材３３のＸＺ面に接し、プレート部材３３の昇降によって回転して±Ｙ軸方向の移動を規制する。

ところで、上述したラック３４と歯合するピニオン３５は、回転シャフト４６により軸支されている。回転シャフト４６は、ラック挿通筐体４２の側壁に回動自在に支持され、一端部がエンコーダ４５に接続されている。また、このラック３４と歯合するピニオン３５は、高精度でラックに噛み合うようにされた、極力バックラッシを無くしたノーバックラッシギアが選択されている。

また、ラック挿通筐体４２のうち、＋Ｙ軸方向に存する側壁には、＋Ｙ軸外方向に延びるエンコーダ設置部４７が設けられている。このエンコーダ設置部４７には、エンコーダ４５が設置されている。
エンコーダ４５には、回転シャフト４６の一端部が接続され、ラック３４と歯合するピニオン３５の回転を検出するものであって、外部制御装置に電気的に接続され、検出した信号を外部制御装置に送信するようになっている。

以上のように構成されたスライド位置検出装置３０およびプレス機械１は、次のような作用効果を奏する。
すなわち、上述のスライド位置検出装置３０およびプレス機械１によれば、スライド１４が偏心荷重等の理由により傾いてしまうような場合であっても、２軸リンク部材３２がリンク軸支部材３１に対して回転して傾き、さらに、プレート部材３３もリンク軸支部材３１に対して回転して傾く。これによって、プレート部材３３の吊り下げ方向は、自重により鉛直方向を維持することができる。

したがって、プレート部材３３に設けられたラック３４と、アプライト１１側に設けられたエンコーダ４５と接続されるピニオン３５とは、歯合した状態を好適に維持することができて、エンコーダ４５によりスライド１４の位置を好適に検出することができる。つまり、スライド１４の傾き量を許容してスライド１４の位置を、高精度に検出することができる。また、ラック３４が設けられたプレート部材３３は、鉛直方向を維持しているので、アプライト１１に接触することがなくなり、装置が破損してしまうことも回避することができる。

また、２軸リンク部材３２とリンク軸支部材３１との間には、第１軸支部材３０１の軸方向にそれぞれ１ｍｍずつで設定された第１遊び隙間Ａ，Ｂが設けられ、２軸リンク部材３２とプレート部材３３との間にも、第２軸支部材３０２の軸方向にそれぞれ１．５ｍｍずつで設定された第２遊び隙間Ｃ，Ｄが設けられているので、２軸リンク部材３２が回転方向（揺動方向）と交差する方向にスライド１４が傾いてしまった場合であっても、その傾きを、設けられた遊び隙間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって許容しつつプレート部材３３を撓ませ、スライド１４の位置をエンコーダ４５により好適に検出することができる。

また、アプライト１１には、ラック３４の昇降をアプライト１１の延びる方向に案内するガイドローラ機構が設けられているので、ガイドローラ機構５０，５５により、ラック３４の昇降を、アプライト１１の延びる方向に案内することができる。これによって、ラック３４と、アプライト１１側に設けられたエンコーダ４５に備えられるピニオン３５とを、好適に歯合させることができて、エンコーダ４５により好適にスライドの位置を検出することができる。

さらに、このスライド位置検出装置３０を備えたプレス機械１によれば、スライド位置検出装置３０が、クラウン１２により降下させられたスライド１４の位置を、予め設定されていたワークＷに上金型１６が衝突する寸前の位置となる寸前位置と検出した場合には、外部制御装置にその旨の検出信号を送信する。
次いで、その検出信号を受信した外部制御装置は、昇降装置２４を制御し、昇降装置２４は、ダイクッションパッド２３を降下させる。

これによって、上金型１６がワークＷに衝突する寸前に、ダイクッションパッド２３に支持されるブランクホルダ２１も降下させ、ブランクホルダ２１に載置されたワークＷも一緒に降下させる。そうすると、上金型１６がワークＷに衝突する寸前に、ワークＷは、上金型１６に対して逃げるように予備加速して降下することとなり、上金型１６とワークＷとの相対速度を減少させて、上金型１６がワークＷに接触する際の衝撃を緩和することができる。なお、上金型１６がワークＷに接触した後は、昇降装置２４の油圧室内の圧油圧力にしたがって、昇降装置２４にてダイクッションパッド２３を降下させながら、上金型１６及び下金型１７によりワークＷを絞り加工する。
また、このプレス機械１によれば、スライド位置検出装置３０を、４本のアプライト１１ごとに設けているので、スライド１４の傾き量を好適に検出することができて、ワークＷに対してのスライド１４の降下を、好ましく制御することができる。

なお、本発明に係るスライド位置検出装置及びプレス機械は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に選択変更して構成されるものであってもよい。
例えば、上述の実施形態のダイクッション装置２０の昇降装置２４にあっては、ダイクッションパッド２３を弾性的に支持するクッションシリンダ機構と、ダイクッションパッド２３を昇降させる昇降駆動機構とを一体化させて備えるものであったが、このような機構を別個で構成して機能させるものであっても、何ら問題のないものとされる。

上述のスライド位置検出装置及びプレス機械は、スライドが偏心荷重等の理由により傾いてしまうような場合であっても、スライドの傾き量を許容してスライドの位置を、高精度に検出することができるスライド位置検出装置及びプレス機械として利用することができる。

本発明に係るプレス機械の実施形態を示す概略構成図である。 スライド位置検出装置の実施形態を示す概略構成図である。 図２の視点方向と直交する方向から視た、スライド位置検出装置の概略構成図である。 ２軸リンク部材の拡大図である。

符号の説明

１…プレス機械、１０…ベッド、１１…アプライト、１２…クラウン、１４…スライド、１６…上金型、１７…下金型、２０…ダイクッション装置、２１…ブランクホルダ、２２…クッションピン、２３…ダイクッションパッド、２４…クッションシリンダ装置、３０…スライド位置検出装置、３１…リンク軸支部材、３２…２軸リンク部材、３３…プレート部材、３４…ラック、３５…ピニオン、４０…エンコーダ装置、４１…ブラケット、４２…ラック挿通筐体、４５…エンコーダ、４６…回転シャフト、５０，５５…ガイドローラ機構、３０１，３０２…軸支部材、３１２…リンク軸支部材の軸支孔、３２１…支持側軸支孔、３２３…ラック側軸支孔、３３１…プレート部材の軸支孔、Ａ，Ｂ…第１遊び隙間、Ｃ，Ｄ…第２遊び隙間、Ｗ…ワーク。

Claims (5)

1. 複数のアプライトに支持されたクラウンから吊り下げられ昇降するスライドの、前記アプライトに対しての相対的位置を検出するスライド位置検出装置であって、
   前記スライドから前記アプライトに向かって突き出すように前記スライドに設けられるリンク軸支部材と、
   一端側が前記リンク軸支部材に回転自在に支持され吊り下げられた２軸リンク部材と、
   前記２軸リンク部材の他端側に回転自在に支持され吊り下げられたプレート部材と、
   吊り下がり方向に延びて前記プレート部材に設置されるラックと、
   前記ラックと歯合するピニオンと、
   前記ピニオンの回転を検出する前記アプライト側に固定設置されたエンコーダと
   を備えていることを特徴とするスライド位置検出装置。
2. 請求項１に記載のスライド位置検出装置において、
   前記２軸リンク部材と前記リンク軸支部材との間には、遊び隙間が設けられ、
   前記２軸リンク部材と前記プレート部材との間にも、遊び隙間が設けられている
   ことを特徴とするスライド位置検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のスライド位置検出装置において、
   前記ラックの昇降を前記アプライトの延びる方向に案内するガイドローラ機構が、前記アプライト側に固定設置されている
   ことを特徴とするスライド位置検出装置。
4. 上金型と下金型とによりワークを絞り成形するプレス機械であって、
   請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載のスライド位置検出装置が設置されている
   ことを特徴とするプレス機械。
5. 請求項４に記載のプレス機械において、
   前記スライド位置検出装置が、前記複数のアプライトごとに設けられている
   ことを特徴とするプレス機械。

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