複数ポイント式サーボプレス装置
【課題】複数のクランク構造により昇降されるスライドをもつサーボプレス装置において、各クランク構造を駆動するメインギヤ同士の同期を完全にとるとともに、簡単な構造で、効率がよく小型な動力伝達構造が実現できるサーボプレス装置を提供する。
【解決手段】複数のクランク構造により昇降されるスライド３０１をもつ複数ポイント式サーボプレス装置において、サーボモータ３２１ａ，３２１ｂによって駆動される同期分配ギヤ３１３ａ，３１３ｂ，３１５ａ，３１５ｂと、前記同期分配ギヤによって同期されながら駆動される複数のメインギヤ３１７ａ，３１７ｂと、前記各メインギヤにより各クランク構造を駆動することを特徴とする。
【解決手段】複数のクランク構造により昇降されるスライド３０１をもつ複数ポイント式サーボプレス装置において、サーボモータ３２１ａ，３２１ｂによって駆動される同期分配ギヤ３１３ａ，３１３ｂ，３１５ａ，３１５ｂと、前記同期分配ギヤによって同期されながら駆動される複数のメインギヤ３１７ａ，３１７ｂと、前記各メインギヤにより各クランク構造を駆動することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はサーボプレス装置、特に複数ポイントで加圧する大型のサーボプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータで駆動されるサーボプレス機械は、様々なスライドモーションができることから、例えば、プレス負荷直前に減速して絞り加工をしやすくしたり、あるいは、同じくプレス負荷時に減速して騒音を下げたり、または、スライドの下死点付近でスライドを上下させるいわゆる振り子運転による生産性向上などに利用される。大型のサーボプレス装置はスライドを複数点で加圧する複数ポイント駆動が採用される。これに伴い、各ポイントを駆動するメインギヤ同士を直接的または間接的にギヤで機械的に接続し、互いに加圧ポイントの同期をとって駆動する方式が採用される。サーボモータによりメインギヤを直接または間接的に駆動して、複数ポイント式サーボプレスを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７０８９号公報
【特許文献２】米国特許第７１０２３１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、２モータによって大型サーボプレス化を実現することが記載されている。２ポイント機ではメインギヤ同士を直接的に接続、または、中間ギヤを介して間接的に接続することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２によれば、同期専用の中間ギヤを介してメインギヤ同士を間接的に接続することが記載されている。
【０００６】
このような接続方法は２つの加圧ポイント（クランク構造）の力の分配はできるものの、偏心荷重等で各ポイント点での負荷は同一ではない場合、次の課題がある。すなわち、同期専用の中間ギヤを介してメインギヤ同士を接続する方式では、各ポイントから受けて各メインギヤで負担するトルク（負荷）が違う場合、このアンバランス分をメインギヤ同士を結ぶ中間ギアで負担することになる。この場合、メインギヤを結ぶギヤ歯のバックラッシュの影響を受けるが、中間ギアの介在でギア段数が多くなってギヤのバックラッシュの総和が大きく、トルクが遅れて伝わる。従って、過渡的に各ポイント負荷のアンバランス分が遅れて伝わるので、２つのポイント間の精度が出ない（スライド水平度が出ない）問題がある。また、同期専用の中間ギヤが別途必要となって、その分だけ損失が増加すると共に、装置が大型化する課題もある。
【０００７】
一方、メインギヤ同士を接続して同期をとる方式では、メインギヤの直径が大きいため、ギヤの温度上昇による伸び量が大きくなる。従って、これを考慮してギヤの噛み合わせを円滑に行なわせるため、ギヤのクリアランスが大きめになり、バックラッシュはより大きくなる課題がある。
【０００８】
さらに、一方のメインギヤのみをサーボモータによって駆動して、他のメインギヤにトルクを伝える方式は、一方のギヤがまず全駆動トルクを受けるので、一方のメインギヤのギヤ幅が大きくなる課題がある。すなわち、一方のメインギアは、自身のメインギアのクランク機構で消費するトルク分と、他方のメインギヤに受け渡すトルク分の両方のトルクを受けるので、ギヤの歯幅が他方のメインギヤの倍になり、ギヤが大型となる。
【０００９】
本発明は前記課題に対してなされたもので、その目的とするところは、複数のポイントにより昇降されるスライドをもつサーボプレス装置において、各クランク構造を駆動するメインギヤ同士の同期を完全にとるとともに、簡単な構造で、効率がよく小型な動力伝達構造が実現できる複数ポイント式サーボプレス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数のクランク構造により昇降されるスライドをもつ複数ポイント式サーボプレス装置において、トルク発生源（サーボモータ）からのトルクを分配機構（同期分配ギヤ）に直接伝え、各クランク構造を構成する各メインギヤに分配機構からトルクを直接的に伝え、同時に分配機構で各メインギアの同期をとることにより、複数ポイント式サーボプレス装置を実現する。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するため、複数のクランク構造により昇降されるスライドをもつ複数ポイント式サーボプレス装置において、サーボモータによって駆動される同期分配ギヤと、前記同期分配ギヤによって同期して駆動される複数のメインギヤと、前記各メインギヤにより各クランク構造を駆動することを特徴とする。
【００１２】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記同期分配ギヤは少なくとも一つのサーボモータにより駆動され、該同期分配ギヤにより複数のメインギヤを駆動することを特徴とする。
【００１３】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記同期分配ギヤは２組のサーボモータにより駆動され、一方の組のサーボモータによって駆動される同期分配ギヤにより一方のメインギヤを駆動し、他の組のサーボモータによって駆動される同期分配ギヤにより他方のメインギヤを駆動し、各同期分配ギヤ同士が同期接続されることを特徴とする。
【００１４】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記メインギヤは２組からなり、前記同期分配ギヤはサーボモータのドライブギアと噛合う同期分配大ギアと、前記同期分配大ギアと同時に回転する第１同期分配小ギアと、前記第１同期分配小ギアと噛合う第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配小ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする。
【００１５】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータとメインギアはそれぞれ２組からなり、前記同期分配ギヤは各サーボモータのドライブギアとそれぞれ噛合う第１同期分配大ギアと第２同期分配大ギア、前記第１同期分配大ギアと共に回転する第１同期分配小ギア、および前記第２同期分配大ギアと共に回転する第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配小ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする。
【００１６】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータとメインギアはそれぞれ２組からなり、前記同期分配ギヤは各サーボモータのドライブギアとそれぞれ噛合う第１同期分配大ギアと第２同期分配大ギア、前記第１同期分配大ギアと共に回転する第１同期分配小ギア、および前記第２同期分配大ギアと共に回転する第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配大ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする。
【００１７】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータは前記ドライブギアの駆動軸に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする。
【００１８】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータは前記ドライブギアの両側に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする。
【００１９】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータは前記ドライブギアの一方側に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする。
【００２０】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記ドライブギアの一方側に接続された複数台のサーボモータは、同一フレーム内に収納されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の動力伝達機構によるサーボプレス装置は、同期分配ギヤにより、各メインギヤに直接トルクを与えた状態で、各メインギヤの同期を図ることができるので、ギヤのバックラッシュを小さくできる。同期専用のギヤを設けないので、ギヤのバックラッシュが小さく、スライド位置精度の低下が少なく応答性がよい。また、少ないギヤによる駆動が可能なために、構造が簡単、損失が小さく、小型化できるので、慣性モーメントもその分小さくでき高速応答が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の基本原理を示す基本構成図。
【図２】本発明の実施例１の構成図。
【図３】本発明の実施例１の断面図。
【図４】本発明の実施例２の構成図。
【図５】本発明の実施例２の上面図。
【図６】本発明の実施例２の制御構成図。
【図７】本発明の実施例３の構成図。
【図８】本発明の実施例３の上面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８を利用して説明する。
【００２４】
図１は本発明の動力伝達構造の原理を示す基本構成図である。複数の加圧ポイントをもつ大型プレス装置を対象とする。トルク発生源（サーボモータ）からのトルクを分配機構（同期分配ギヤ）に直接伝え、各クランク機構を構成するメインギヤＡ、メインギヤＢに分配機構からのトルクを直接的に伝え、同時に分配機構内で両メインギアの同期をとっており、このような構造を採用することにより、前記課題の解決を図ることができる。
【実施例１】
【００２５】
図1の原理を実現するサーボプレスの実施例１の構造例を図２、図３に示す。図は本発明実施例の関係部分を簡易的に表現している。図はエキセンプレスの構造である。
【００２６】
サーボプレス装置のフレーム３１にサーボモータ２１が取り付けられている。サーボモータ２１の出力軸は駆動軸１１に連結されている。駆動軸１１にはドライブギヤ１２が設けられている。フレーム３１にピン３２が設けられ、ピン３２の両端はフレーム３１に固定されている。ピン３２には同期分配軸１４ａが係合し、同期分配軸１４ａには同期分配大ギヤ１３と同期分配小ギヤ（第１同期分配小ギヤ）１５ａが設けられている。同期分配小ギア１５ａは同期分配大ギア１３と一体的に形成され同時に回転する。この同期分配大ギヤ１３は前記のドライブギヤ１２と噛み合ってトルクが伝達される。
【００２７】
さらに、フレーム３１にはピン３３が設けられ、ピン３３の両端はフレーム３１に固定されている。ピン３３には同期分配軸１４ｂが係合し、同期分配軸１４ｂには同期分配小ギヤ（第２同期分配小ギヤ）１５ｂが設けられている。同期分配小ギヤ１５ｂは、前記の同期分配小ギヤ１５ａと噛み合ってトルクが伝達される。
【００２８】
フレーム３１にはピン３４が設けられ、ピン３４の両端はフレーム３１に固定されている。ピン３４には偏心リング４ａが係合し、偏心リング４ａにメインギヤ１７ａが固定され、メインギヤ（一方の組のメインギア）１７ａは前記同期分配小ギヤ１５ａと噛み合っている。偏心リング４ａはメインギヤ１７ａと一緒に回転する。
【００２９】
さらに、フレーム３１にはピン３５が設けられ、ピン３５の両端はフレーム３１に固定されている。ピン３５には偏心リング４ｂが係合し、偏心リング４ｂにメインギヤ１７ｂが固定され、メインギヤ（他方の組のメインギア）１７ｂは前記同期分配小ギヤ１５ｂと噛み合っている。偏心リング４はメインギヤ１７ｂと一緒に回転する。
【００３０】
次に、偏心リング４ａの偏心部がコンロッド２ａの大径部の穴２ａ１に係合し、コンロッド２ａの下端部はスライド１に連結されている。また、偏心リング４ｂの偏心部がコンロッド２ｂの大径部の穴２ｂ１に係合し、コンロッド２ｂの下端部はスライド１に連結されている。
【００３１】
スライド１は偏心リング４ａとコンロッド２ａにより構成されるクランク機構と、偏心リング４ｂとコンロッド２ｂにより構成されるクランク機構との２ポイントで昇降運動を行う。すなわち、メインギヤ１７ａと１７ｂの回転によるクランク構造によって昇降する。
【００３２】
上記構成において、サーボモータ２１のトルクは、同期分配ギヤ１３、１５ａ、１５ｂを介して直接にメインギヤ１７ａと１７ｂに伝達され、かつ、同期分配小ギヤ１５ａ、１５ｂでメインギヤ１７ａと１７ｂの同期を図っている。すなわち、同期分配小ギヤ１５ａ、１５ｂが、メインギヤへのトルクの伝達とメインギヤ同士の同期をとるギアに兼ねている。したがって、メインギヤ同士の同期化を図るための専用のギヤは不要となる。このような構成で左右のメインギヤ１７ａと１７ｂの同期化、すなわち、スライドの加圧点が同期して昇降がなされる。
【００３３】
メインギヤ１７ａ、１７ｂはサーボモータ２１の正転、逆転、速度可変制御により自由に回転駆動されるので、クランク機構のスライドモーションだけでなく、クランク機構以外のスライドモーション、成形方法に適合する静止を含む加減速モーション、或いは、正逆振り子モーションなど各種スライドモーションを自在に設定でき、これらの組み合わせや切替使用が可能である。このために、プレス成形体に対する成形精度の向上、生産性や適応性が拡大できる。サーボモータ２１のモータとしては、永久磁石を用いた同期モータや、巻線界磁を用いた同期モータ、誘導モータ、リラクタンスモータなどが利用できる。
【００３４】
さらに、このような交流モータでなく直流モータでもよい。ここでは、サーボモータ２１は永久磁石同期モータとして説明する。また、図２はエキセンプレスによりクランク機構を構成する例を示したが、クランク軸を持ったクランク機構構成とすることもできる。さらに、本実施例の動力伝達構造はクランク機構でないリンクプレスやナックルプレスなど、他の機構のものにも適用できる。本発明ではこのような構造によりスライドを昇降させる構造全部をクランク構造と称する。また、コンロッドは２ａ、２ｂの2組を示したが、各加圧ポイントを複数のコンロッドで加圧する構造としてもよい。
【００３５】
また、モータの能力、あるいは、プレス装置の所要加圧力から、モータ台数がさらに必要な場合、図２の同期分配大ギヤ１３にドライブギヤをもつ別のサーボモータを噛み合わせたり、サーボモータ２１の出力軸に２台以上のサーボモータを接続するようにしてもよい。
【００３６】
本実施例の動力伝達機構によるサーボプレス装置は、同期分配小ギヤにより直接メインギヤにトルクを与え、各クランク機構を構成する各メインギヤ同士を同期分配小ギヤ同士を噛合わせて完全同期を図りながらスライドの駆動ができる。各メインギヤ同士を噛み合わせる専用のギヤを設けないので、ギヤの段数が少なくバックラッシュが小さく、スライド位置精度の低下が少なく、応答性がよい効果がある。また、熱膨張による変形量の少ない直径の小さな同期分配小ギアを噛合わせてメインギアの同期をとっているので、バックラッシュを小さくすることができる。さらに、メインギアを駆動した状態で同期分配小ギアで同期をとっているので、メインギアの片方の負荷が重くなっても、メインギアと同期分配小ギアの間、および同期分配小ギア同士の間のバックラッシュが小さい。
【００３７】
また、各メインギヤ同士を噛み合わせる専用のギヤを設けないので、少ないギヤによる駆動が可能となり、構造が簡単で損失が小さく小型化でき、慣性モーメントもその分小さくなり高応答な駆動が可能、という効果がある。
【実施例２】
【００３８】
図４、５は本発明の第２の実施例を示す構成図である。２ポイント式であり、各ポイントは２つのコンロッドで駆動される。図４は正面から見た図、図５は上部から見た模式図を示す。
【００３９】
サーボプレス装置のフレーム３３１にサーボモータ３２１ａが取り付けられ、サーボモータ３２１ａの出力軸は駆動軸３１１ａに連結され、駆動軸３１１ａにはドライブギヤ３１２ａが設けられている。フレーム３３１にピン３３２（図示せず）が設けられ、ピン３３２の両端はフレーム３３１に固定されている。ピン３３２には同期分配軸３１４ａが係合している。同期分配軸３１４ａには同期分配大ギヤ（第1同期分配大ギヤ）３１３ａと同期分配小ギヤ（第1同期分配小ギヤ）３１５ａが設けられている。同期分配大ギヤ３１３ａは前記のドライブギヤ３１２ａと噛み合っている。
【００４０】
また、フレーム３３１には両端が固定された状態でピン３３４が設けられている。ピン３３４には偏心リング３０４ａと３０４ａ−２が係合している。偏心リング３０４ａと３０４ａ−２は、メインギヤ３１７ａの両側に固定され、メインギヤ３１７ａと一緒に回転する。メインギヤ（一方の組のメインギア）３１７ａは前記同期分配小ギヤ３１５ａと噛み合っている。
【００４１】
偏心リング３０４ａの偏心部がコンロッド３０２ａの大径部の穴３０２ａ１に係合している。コンロッド３０２ａの下端部はスライド３０１に連結されている。偏心リング３０４ａ−２の偏心部がコンロッド３０２ａ−２（図示せず）の大径部の穴に係合している。コンロッド３０２ａ−２の下端部はスライド３０１に連結されている。
【００４２】
次に、フレーム３３１にサーボモータ３２１ｂが取り付けられている。サーボモータ３２１ｂの出力軸は駆動軸３１１ｂに連結されている。駆動軸３１１ｂにはドライブギヤ３１２ｂが設けられている。フレーム３３１にはピン３３３（図示せず）が設けられている。ピン３３３の両端はフレーム３３１に固定されている。ピン３３３には同期分配軸３１４ｂが係合している。同期分配軸３１４ｂには同期分配大ギヤ（第２同期分配大ギア）３１３ｂと同期分配小ギヤ（第２同期分配小ギア）３１５ｂが設けられている。同期分配大ギヤ３１３ｂは前記ドライブギヤ３１２ｂと噛み合っている。
【００４３】
さらに、フレーム３３１にはピン３３５が設けられている。ピン３３５の両端はフレーム３３１に固定されている。ピン３３５には偏心リング３０４ｂと３０４ｂ−２が係合している。偏心リング３０４ｂと３０４ｂ−２はメインギヤ３１７ｂの両側に固定され、メインギヤ３１７ｂと一緒に回転する。メインギヤ（他方の組のメインギア）３１７ｂは前記同期分配小ギヤ３１５ｂと噛み合っている。偏心リング３０４ｂの偏心部がコンロッド３０２ｂの大径部の穴３０２ｂ１に係合している。コンロッド３０２ｂの下端部はスライド３０１に連結されている。偏心リング３０４ｂ−２の偏心部がコンロッド３０２ｂ−２（図示せず）の大径部の穴に係合している。コンロッド３０２ｂ−２の下端部はスライド３０１に連結されている。また、同期分配小ギヤ３１５ａと同期分配小ギヤ３１５ｂ同士は噛み合って、同期をとっている。
【００４４】
以上のようにして、偏心リング３０４ａとコンロッド３０２ａによりクランク機構を構成し、偏心リング３０４ａ−２とコンロッド３０２ａ−２（図示せず）によりクランク機構を構成し、さらに、偏心リング３０４ｂとコンロッド３０２ｂによりクランク機構を構成し、偏心リング３０４ｂ−２とコンロッド３０２ｂ−２（図示せず）によりクランク機構を構成する。スライド３０１はこれらの複数のクランク機構により昇降運動を行う。すなわち、メインギヤ３１７ａと３１７ｂの回転によるクランク構造の動作によって昇降する。このように本実施例は、２ポイント駆動であり、各ポイントはメインギヤ３１７ａと３１７ｂの両側にそれぞれ配置された２つのコンロッドで駆動される。
【００４５】
本実施例では、スライドの停止保持や、非常時の停止のためにメカブレーキ装置を配置している。サーボモータ３２１ａの駆動軸３１１ａにはメカブレーキ装置３４１ａを、サーボモータ３２１ｂの駆動軸３１１ｂにはメカブレーキ装置３４１ｂを接続している。図５の他に、ブレーキ装置は、モータの出力軸（駆動軸に連結）の負荷とは反対側に設置したり、さらに、同期分配軸に配置することもできる。
【００４６】
本実施例では、図５に示すように、同期分配小ギア３１５ａと３１５ｂの噛合い部分を中心に点対称に、サーボモータ３２１ａと３２１ｂ、同期分配大ギア３１３ａと３１３ｂ、ドライブギヤ３１２ａと３１２ｂ、ブレーキ装置３４１ａと３４１ｂがそれぞれ配置されている。また、各偏心リング３０４がメインギア３１７の両側に固定されている。したがって、フレーム３３１に取付けられた機構の重心の位置が装置の中央（中間）付近になり、スライド３０１を２つのコンロッドでバランス良く駆動することができ、この駆動の際に衝撃があってもサーボプレス装置に捻じれが起きにくい。
【００４７】
なお、上記実施例ではサーボモータ３２１ａと３２１ｂはフレーム３３１に取付けられている。プレス構造から、これらのサーボモータをフレーム３３１の上部に取付けてもフレーム内に取付けることと等価である。
【００４８】
図６は２台のサーボモータを用いる場合の制御系の構成例を示すブロック図である。図において、サーボモータ３２１ａの軸端にモータの回転位置を検出するエンコーダ６１ａが接続され、サーボモータ３２１ｂの軸端にモータの回転位置を検出するエンコーダ６１ｂが接続される。エンコーダ６１ｂの回転信号は位置指令／位置／速度制御部６３に入力され、エンコーダ６１ｂが接続された駆動軸３１１ｂをマスター軸とし、サーボモータ３２１ａの回転位置と回転速度、サーボモータ３２１ｂの回転位置と回転速度が制御される。
【００４９】
位置指令／位置／速度制御部６３は、スライドの位置指令からモータの位置／速度を演算して、時々刻々のモータの位置指令を作り、これに基づいて位置／速度の制御をし、各サーボモータに同一のトルク指令を演算して出力する。位置指令／位置／速度制御部６３からのトルク指令は各モータを駆動するトルク制御部６２（６２ａ、６２ｂ）に入力される。
【００５０】
トルク制御部６２ａ、６２ｂは同一構成で、トルク指令に応じて各モータに流れる電流制御を実施する。トルク制御部６２はトルク指令に応じて電流指令発生部、電流制御部、ＰＷＭ制御部、パワー素子から構成されるパワー制御部、モータに流れる電流を検出する電流検出部などから構成され、詳細構成は周知であるので省略する。
【００５１】
エンコーダ６１（６１ａ、６１ｂ）からの信号は、それぞれのモータの磁極位置を検出する信号としても利用され、対応する各トルク制御部６２ａ、６２ｂに入力される。
【００５２】
このように構成すると、駆動軸３１１ｂをマスター軸、駆動軸３１１ａをスレーブ軸としてマスター、スレーブ駆動が行なえ、各モータが同一トルクを出しながらバランスの良い運転で、スライドの位置、速度が制御される。
【００５３】
本実施例の動力伝達機構によるサーボプレス装置は、複数のモータそれぞれが同期分配ギヤを駆動し、各同期分配ギヤがそれぞれのメインギヤを駆動させると同時に、同期分配ギヤ同士を噛み合わせるだけで各クランク機構を構成する各メインギヤ同士の完全同期を図りながらスライドの駆動ができる。
【００５４】
各メインギヤ同士を噛み合わせる専用のギヤを設けないので、ギヤの段数が少なくバックラッシュが小さく、スライド位置精度の低下が少なく、応答性がよい効果がある。また、熱膨張による変形量の少ない直径の小さな同期分配小ギアを噛合わせてメインギアの同期をとっているので、バックラッシュを小さくすることができる。さらに、メインギアを駆動した状態で同期分配小ギアで同期をとっているので、メインギアの片方の負荷が重くなっても、メインギアと同期分配小ギアの間、および同期分配小ギア同士の間のバックラッシュの影響は小さい。すなわち、少ないギア伝達噛み合わせでトルク補完するのでバックラッシュの影響を小さくできる。
【００５５】
また、メインギア同士の同期をとるのに、同期分配小ギアを噛合わせているので、メインギア同士と共に、各クランク機構を接近させて配置することができ、サーボプレス装置をコンパクトに構成することができる。
【００５６】
また、メインギヤにかかるトルクはモータ一組分だけでギヤ責務が小さい。さらに、少ないギヤによる駆動が可能なために、構造が簡単、損失が小さい、小型化できる、慣性モーメントもその分小さくでき高応答な駆動が可能である。
【００５７】
本実施例では、複数モータ駆動に適した構造であり、実施例１よりさらに大型のサーボプレスに適用が容易になる。なお、モータの能力、あるいは、プレス装置の所要加圧力から、モータ台数がさらに必要な場合、図４の同期分配大ギヤ３１３ａと３１３ｂにドライブギヤをもつ別のサーボモータを噛み合わせたり、サーボモータ３２１ａと３２１ｂの出力軸に２台以上のサーボモータを接続するようにしてもよいのは実施例１と同じである。
【実施例３】
【００５８】
図７は本発明の実施例３の構成図である。実施例２の構成に対し、メインギアの同期をとるのに同期分配ギヤの噛み合わせたを変えたものである。
【００５９】
偏心リング１３０２ａの偏心部がコンロッド１３０３ａの大径部の穴１３０３ａ１に係合している。コンロッド１３０３ｂの下端部はスライド１３０１に連結されている。また、偏心リング１３０２ｂの偏心部がコンロッド１３０３ｂの大径部の穴１３０３ｂ１に係合している。コンロッド１３０３ａの下端部はスライド１３０１に連結されている。偏心リング１３０２ａ、１３０２ｂの一端にはそれぞれメインギヤ１３１１ａ（一方の組のメインギア）、１３１１ｂ（他方の組のメインギア）が接続されている。
【００６０】
メインギヤ１３１１ａは同期分配小ギヤ（第１同期分配小ギヤ）１３１４ａと噛み合わされ、その同期分配ギヤ軸に接続された同期分配大ギヤ（第１同期分配大ギヤ）１３１３ａはドライブギヤ１３１２ａと噛み合わされている。ドライブギヤ１３１２ａはサーボモータ群１３２１ａに接続される。また、メインギヤ１３１１ｂは同期分配小ギヤ（第２同期分配小ギヤ）１３１４ｂと噛み合わされ、その同期分配ギヤ軸に接続された同期分配大ギヤ（第２同期分配大ギヤ）１３１３ｂはドライブギヤ１３１２ｂと噛み合わされている。ドライブギヤ１３１２ｂはサーボモータ群１３２１ｂに接続される。
【００６１】
さらに、同期分配大ギヤ１３１３ａと１３１３ｂは噛み合わされており、これを介してメインギヤ１３１１ａと１３１１ｂが互いに同期接続される。このように、左右のメインギヤ１３１１ａと１３１１ｂは、同期化が図られながら、サーボモータ群１３２１ａと１３２１ｂによって駆動される。図示の例では、メインギヤ１３１１ａと１３１１ｂは互いに逆方向の回転である。また、サーボモータ群１３２１ａ、１３２１ｂは後述するように同一軸に複数のモータが接続されている。
【００６２】
実施例２（図４）の構成と比較して、同期分配ギヤによりモータ駆動軸からのトルクが２段減速されてメインギヤ１３１１ａ、１３１１ｂを駆動する際、同期分配大ギヤ１３１３ａと１３１３ｂ同士が噛み合っているので、コンロッド１３０３ａと１３０３ｂの間隔が自由にとれ、設計の自由度が向上する。
【００６３】
すなわち、実施例２と比べ、同期分配大ギア１３１３ａと１３１３ｂが噛み合うことで、同期分配大ギア同士の間隔と同期分配小ギア１３１４ａ、１３１４ｂ同士の間隔が広がる。この間隔の広がった同期分配小ギアに噛み合わせるメインギア１３１１ａと１３１１ｂの間隔も広げることができる。メインギア１３１１ａと１３１１ｂの間隔は、同期分配小ギア１３１４ａ、１３１４ｂに噛み合った状態で、矢印方向に大きく調整できるので、コンロッド１３０３ａと１３０３ｂの間隔調整幅を大きくとることができる。
【００６４】
図８はモータ接続の具体構成例を示す。図８において、図７と部品番号が同一のギヤは同一物を表わす。
【００６５】
図８（ａ）、（ｂ）のサーボモータ群１３２１ａは、同一モータ駆動軸に２台のサーボモータが接続されている。サーボモータ群１３２１ｂは、同一モータ駆動軸に２台のサーボモータが接続されている。
【００６６】
図８（ａ）はドライブギヤ１３１２ａ，１３１２ｂの両側にモータを配置した例で、ドライブギヤ１３１２ａの両側にそれぞれサーボモータ１３２１ａ１、１３２１ａ２が接続され、ドライブギヤ１３１２ｂの両側にそれぞれサーボモータ１３２１ｂ１、１３２１ｂ２が接続されている。このように、ドライブギヤの両側にサーボモータを配置することで、ドライブギヤが両側からモータ駆動軸で支持されるので、ドライブギアを片方から片持ち状態で支持するものに比べ、バランスの良い回転が出来る。
【００６７】
図８（ｂ）はドライブギヤ１３１２ａの一方側にモータ１３２１ａ３、１３２１ａ４、および、ドライブギヤ１３１２ｂの一方側に１３２１ｂ３、１３２１ｂ４を配置した例である。このような構成とすることにより、モータ駆動軸の短縮化が可能になる。
【００６８】
図８（ｃ）は、複数モータのステータ部とロータ部（図の破線部）を同一フレーム内に収納した例で、いわゆるタンデム構造のモータ１３２１ａ５、および、１３２１ｂ５を配置している。図示のように、外見上は１モータ駆動であり、このような構造とすると、図８（ｂ）と比べてモータ連結部が短いので、さらなる小型化が可能となる。
【００６９】
図８に示すように、同期分配小ギア１３１４が同期分配大ギア１３１３の片面側に配置されているので、メインギア１３１１を片面側から同期分配小ギア１３１４へ噛合わせることができるので、噛合わせ作業が容易である。
【符号の説明】
【００７０】
１、３０１、１３０１…スライド、２ａ、２ｂ、３０２、１３０３ａ、１３０３ｂ…コンロッド、４ａ、４ｂ、３０４ａ、３０４ｂ、１３０２ａ、１３０２ｂ…偏心リング、１１、３１１…駆動軸、１２、３１２ａ、３１２ｂ、１３１２ａ、１３１２ｂ…ドライブギヤ、１３、１５ａ、１５ｂ、３１３ａ、３１３ｂ、３１５ａ、３１５ｂ、１３１３ａ、１３１３ｂ、１３１４ａ、１３１４ｂ…同期分配ギヤ、１４、３１４ａ、３１４ｂ…同期分配軸、１７ａ、１７ｂ、３１７ａ、３１７ｂ、１３１１ａ、１３１１ｂ…メインギヤ、２１、３２１ａ、３１２ｂ、１３２１ａ、１３２１ｂ…サーボモータ、３１、３３１…フレーム、３２、３３、３４、３５、３３２、３３３、３３４、３３５…ピン、３４１ａ、３４１ｂ…ブレーキ装置、６１ａ、６１ｂ…エンコーダ、６２ａ、６２ｂ…トルク制御部、６３…位置指令／位置／速度制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明はサーボプレス装置、特に複数ポイントで加圧する大型のサーボプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータで駆動されるサーボプレス機械は、様々なスライドモーションができることから、例えば、プレス負荷直前に減速して絞り加工をしやすくしたり、あるいは、同じくプレス負荷時に減速して騒音を下げたり、または、スライドの下死点付近でスライドを上下させるいわゆる振り子運転による生産性向上などに利用される。大型のサーボプレス装置はスライドを複数点で加圧する複数ポイント駆動が採用される。これに伴い、各ポイントを駆動するメインギヤ同士を直接的または間接的にギヤで機械的に接続し、互いに加圧ポイントの同期をとって駆動する方式が採用される。サーボモータによりメインギヤを直接または間接的に駆動して、複数ポイント式サーボプレスを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１７０８９号公報
【特許文献２】米国特許第７１０２３１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、２モータによって大型サーボプレス化を実現することが記載されている。２ポイント機ではメインギヤ同士を直接的に接続、または、中間ギヤを介して間接的に接続することが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２によれば、同期専用の中間ギヤを介してメインギヤ同士を間接的に接続することが記載されている。
【０００６】
このような接続方法は２つの加圧ポイント（クランク構造）の力の分配はできるものの、偏心荷重等で各ポイント点での負荷は同一ではない場合、次の課題がある。すなわち、同期専用の中間ギヤを介してメインギヤ同士を接続する方式では、各ポイントから受けて各メインギヤで負担するトルク（負荷）が違う場合、このアンバランス分をメインギヤ同士を結ぶ中間ギアで負担することになる。この場合、メインギヤを結ぶギヤ歯のバックラッシュの影響を受けるが、中間ギアの介在でギア段数が多くなってギヤのバックラッシュの総和が大きく、トルクが遅れて伝わる。従って、過渡的に各ポイント負荷のアンバランス分が遅れて伝わるので、２つのポイント間の精度が出ない（スライド水平度が出ない）問題がある。また、同期専用の中間ギヤが別途必要となって、その分だけ損失が増加すると共に、装置が大型化する課題もある。
【０００７】
一方、メインギヤ同士を接続して同期をとる方式では、メインギヤの直径が大きいため、ギヤの温度上昇による伸び量が大きくなる。従って、これを考慮してギヤの噛み合わせを円滑に行なわせるため、ギヤのクリアランスが大きめになり、バックラッシュはより大きくなる課題がある。
【０００８】
さらに、一方のメインギヤのみをサーボモータによって駆動して、他のメインギヤにトルクを伝える方式は、一方のギヤがまず全駆動トルクを受けるので、一方のメインギヤのギヤ幅が大きくなる課題がある。すなわち、一方のメインギアは、自身のメインギアのクランク機構で消費するトルク分と、他方のメインギヤに受け渡すトルク分の両方のトルクを受けるので、ギヤの歯幅が他方のメインギヤの倍になり、ギヤが大型となる。
【０００９】
本発明は前記課題に対してなされたもので、その目的とするところは、複数のポイントにより昇降されるスライドをもつサーボプレス装置において、各クランク構造を駆動するメインギヤ同士の同期を完全にとるとともに、簡単な構造で、効率がよく小型な動力伝達構造が実現できる複数ポイント式サーボプレス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、複数のクランク構造により昇降されるスライドをもつ複数ポイント式サーボプレス装置において、トルク発生源（サーボモータ）からのトルクを分配機構（同期分配ギヤ）に直接伝え、各クランク構造を構成する各メインギヤに分配機構からトルクを直接的に伝え、同時に分配機構で各メインギアの同期をとることにより、複数ポイント式サーボプレス装置を実現する。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するため、複数のクランク構造により昇降されるスライドをもつ複数ポイント式サーボプレス装置において、サーボモータによって駆動される同期分配ギヤと、前記同期分配ギヤによって同期して駆動される複数のメインギヤと、前記各メインギヤにより各クランク構造を駆動することを特徴とする。
【００１２】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記同期分配ギヤは少なくとも一つのサーボモータにより駆動され、該同期分配ギヤにより複数のメインギヤを駆動することを特徴とする。
【００１３】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記同期分配ギヤは２組のサーボモータにより駆動され、一方の組のサーボモータによって駆動される同期分配ギヤにより一方のメインギヤを駆動し、他の組のサーボモータによって駆動される同期分配ギヤにより他方のメインギヤを駆動し、各同期分配ギヤ同士が同期接続されることを特徴とする。
【００１４】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記メインギヤは２組からなり、前記同期分配ギヤはサーボモータのドライブギアと噛合う同期分配大ギアと、前記同期分配大ギアと同時に回転する第１同期分配小ギアと、前記第１同期分配小ギアと噛合う第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配小ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする。
【００１５】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータとメインギアはそれぞれ２組からなり、前記同期分配ギヤは各サーボモータのドライブギアとそれぞれ噛合う第１同期分配大ギアと第２同期分配大ギア、前記第１同期分配大ギアと共に回転する第１同期分配小ギア、および前記第２同期分配大ギアと共に回転する第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配小ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする。
【００１６】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータとメインギアはそれぞれ２組からなり、前記同期分配ギヤは各サーボモータのドライブギアとそれぞれ噛合う第１同期分配大ギアと第２同期分配大ギア、前記第１同期分配大ギアと共に回転する第１同期分配小ギア、および前記第２同期分配大ギアと共に回転する第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配大ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする。
【００１７】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータは前記ドライブギアの駆動軸に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする。
【００１８】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータは前記ドライブギアの両側に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする。
【００１９】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記サーボモータは前記ドライブギアの一方側に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする。
【００２０】
また、上記に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、前記ドライブギアの一方側に接続された複数台のサーボモータは、同一フレーム内に収納されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の動力伝達機構によるサーボプレス装置は、同期分配ギヤにより、各メインギヤに直接トルクを与えた状態で、各メインギヤの同期を図ることができるので、ギヤのバックラッシュを小さくできる。同期専用のギヤを設けないので、ギヤのバックラッシュが小さく、スライド位置精度の低下が少なく応答性がよい。また、少ないギヤによる駆動が可能なために、構造が簡単、損失が小さく、小型化できるので、慣性モーメントもその分小さくでき高速応答が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の基本原理を示す基本構成図。
【図２】本発明の実施例１の構成図。
【図３】本発明の実施例１の断面図。
【図４】本発明の実施例２の構成図。
【図５】本発明の実施例２の上面図。
【図６】本発明の実施例２の制御構成図。
【図７】本発明の実施例３の構成図。
【図８】本発明の実施例３の上面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図８を利用して説明する。
【００２４】
図１は本発明の動力伝達構造の原理を示す基本構成図である。複数の加圧ポイントをもつ大型プレス装置を対象とする。トルク発生源（サーボモータ）からのトルクを分配機構（同期分配ギヤ）に直接伝え、各クランク機構を構成するメインギヤＡ、メインギヤＢに分配機構からのトルクを直接的に伝え、同時に分配機構内で両メインギアの同期をとっており、このような構造を採用することにより、前記課題の解決を図ることができる。
【実施例１】
【００２５】
図1の原理を実現するサーボプレスの実施例１の構造例を図２、図３に示す。図は本発明実施例の関係部分を簡易的に表現している。図はエキセンプレスの構造である。
【００２６】
サーボプレス装置のフレーム３１にサーボモータ２１が取り付けられている。サーボモータ２１の出力軸は駆動軸１１に連結されている。駆動軸１１にはドライブギヤ１２が設けられている。フレーム３１にピン３２が設けられ、ピン３２の両端はフレーム３１に固定されている。ピン３２には同期分配軸１４ａが係合し、同期分配軸１４ａには同期分配大ギヤ１３と同期分配小ギヤ（第１同期分配小ギヤ）１５ａが設けられている。同期分配小ギア１５ａは同期分配大ギア１３と一体的に形成され同時に回転する。この同期分配大ギヤ１３は前記のドライブギヤ１２と噛み合ってトルクが伝達される。
【００２７】
さらに、フレーム３１にはピン３３が設けられ、ピン３３の両端はフレーム３１に固定されている。ピン３３には同期分配軸１４ｂが係合し、同期分配軸１４ｂには同期分配小ギヤ（第２同期分配小ギヤ）１５ｂが設けられている。同期分配小ギヤ１５ｂは、前記の同期分配小ギヤ１５ａと噛み合ってトルクが伝達される。
【００２８】
フレーム３１にはピン３４が設けられ、ピン３４の両端はフレーム３１に固定されている。ピン３４には偏心リング４ａが係合し、偏心リング４ａにメインギヤ１７ａが固定され、メインギヤ（一方の組のメインギア）１７ａは前記同期分配小ギヤ１５ａと噛み合っている。偏心リング４ａはメインギヤ１７ａと一緒に回転する。
【００２９】
さらに、フレーム３１にはピン３５が設けられ、ピン３５の両端はフレーム３１に固定されている。ピン３５には偏心リング４ｂが係合し、偏心リング４ｂにメインギヤ１７ｂが固定され、メインギヤ（他方の組のメインギア）１７ｂは前記同期分配小ギヤ１５ｂと噛み合っている。偏心リング４はメインギヤ１７ｂと一緒に回転する。
【００３０】
次に、偏心リング４ａの偏心部がコンロッド２ａの大径部の穴２ａ１に係合し、コンロッド２ａの下端部はスライド１に連結されている。また、偏心リング４ｂの偏心部がコンロッド２ｂの大径部の穴２ｂ１に係合し、コンロッド２ｂの下端部はスライド１に連結されている。
【００３１】
スライド１は偏心リング４ａとコンロッド２ａにより構成されるクランク機構と、偏心リング４ｂとコンロッド２ｂにより構成されるクランク機構との２ポイントで昇降運動を行う。すなわち、メインギヤ１７ａと１７ｂの回転によるクランク構造によって昇降する。
【００３２】
上記構成において、サーボモータ２１のトルクは、同期分配ギヤ１３、１５ａ、１５ｂを介して直接にメインギヤ１７ａと１７ｂに伝達され、かつ、同期分配小ギヤ１５ａ、１５ｂでメインギヤ１７ａと１７ｂの同期を図っている。すなわち、同期分配小ギヤ１５ａ、１５ｂが、メインギヤへのトルクの伝達とメインギヤ同士の同期をとるギアに兼ねている。したがって、メインギヤ同士の同期化を図るための専用のギヤは不要となる。このような構成で左右のメインギヤ１７ａと１７ｂの同期化、すなわち、スライドの加圧点が同期して昇降がなされる。
【００３３】
メインギヤ１７ａ、１７ｂはサーボモータ２１の正転、逆転、速度可変制御により自由に回転駆動されるので、クランク機構のスライドモーションだけでなく、クランク機構以外のスライドモーション、成形方法に適合する静止を含む加減速モーション、或いは、正逆振り子モーションなど各種スライドモーションを自在に設定でき、これらの組み合わせや切替使用が可能である。このために、プレス成形体に対する成形精度の向上、生産性や適応性が拡大できる。サーボモータ２１のモータとしては、永久磁石を用いた同期モータや、巻線界磁を用いた同期モータ、誘導モータ、リラクタンスモータなどが利用できる。
【００３４】
さらに、このような交流モータでなく直流モータでもよい。ここでは、サーボモータ２１は永久磁石同期モータとして説明する。また、図２はエキセンプレスによりクランク機構を構成する例を示したが、クランク軸を持ったクランク機構構成とすることもできる。さらに、本実施例の動力伝達構造はクランク機構でないリンクプレスやナックルプレスなど、他の機構のものにも適用できる。本発明ではこのような構造によりスライドを昇降させる構造全部をクランク構造と称する。また、コンロッドは２ａ、２ｂの2組を示したが、各加圧ポイントを複数のコンロッドで加圧する構造としてもよい。
【００３５】
また、モータの能力、あるいは、プレス装置の所要加圧力から、モータ台数がさらに必要な場合、図２の同期分配大ギヤ１３にドライブギヤをもつ別のサーボモータを噛み合わせたり、サーボモータ２１の出力軸に２台以上のサーボモータを接続するようにしてもよい。
【００３６】
本実施例の動力伝達機構によるサーボプレス装置は、同期分配小ギヤにより直接メインギヤにトルクを与え、各クランク機構を構成する各メインギヤ同士を同期分配小ギヤ同士を噛合わせて完全同期を図りながらスライドの駆動ができる。各メインギヤ同士を噛み合わせる専用のギヤを設けないので、ギヤの段数が少なくバックラッシュが小さく、スライド位置精度の低下が少なく、応答性がよい効果がある。また、熱膨張による変形量の少ない直径の小さな同期分配小ギアを噛合わせてメインギアの同期をとっているので、バックラッシュを小さくすることができる。さらに、メインギアを駆動した状態で同期分配小ギアで同期をとっているので、メインギアの片方の負荷が重くなっても、メインギアと同期分配小ギアの間、および同期分配小ギア同士の間のバックラッシュが小さい。
【００３７】
また、各メインギヤ同士を噛み合わせる専用のギヤを設けないので、少ないギヤによる駆動が可能となり、構造が簡単で損失が小さく小型化でき、慣性モーメントもその分小さくなり高応答な駆動が可能、という効果がある。
【実施例２】
【００３８】
図４、５は本発明の第２の実施例を示す構成図である。２ポイント式であり、各ポイントは２つのコンロッドで駆動される。図４は正面から見た図、図５は上部から見た模式図を示す。
【００３９】
サーボプレス装置のフレーム３３１にサーボモータ３２１ａが取り付けられ、サーボモータ３２１ａの出力軸は駆動軸３１１ａに連結され、駆動軸３１１ａにはドライブギヤ３１２ａが設けられている。フレーム３３１にピン３３２（図示せず）が設けられ、ピン３３２の両端はフレーム３３１に固定されている。ピン３３２には同期分配軸３１４ａが係合している。同期分配軸３１４ａには同期分配大ギヤ（第1同期分配大ギヤ）３１３ａと同期分配小ギヤ（第1同期分配小ギヤ）３１５ａが設けられている。同期分配大ギヤ３１３ａは前記のドライブギヤ３１２ａと噛み合っている。
【００４０】
また、フレーム３３１には両端が固定された状態でピン３３４が設けられている。ピン３３４には偏心リング３０４ａと３０４ａ−２が係合している。偏心リング３０４ａと３０４ａ−２は、メインギヤ３１７ａの両側に固定され、メインギヤ３１７ａと一緒に回転する。メインギヤ（一方の組のメインギア）３１７ａは前記同期分配小ギヤ３１５ａと噛み合っている。
【００４１】
偏心リング３０４ａの偏心部がコンロッド３０２ａの大径部の穴３０２ａ１に係合している。コンロッド３０２ａの下端部はスライド３０１に連結されている。偏心リング３０４ａ−２の偏心部がコンロッド３０２ａ−２（図示せず）の大径部の穴に係合している。コンロッド３０２ａ−２の下端部はスライド３０１に連結されている。
【００４２】
次に、フレーム３３１にサーボモータ３２１ｂが取り付けられている。サーボモータ３２１ｂの出力軸は駆動軸３１１ｂに連結されている。駆動軸３１１ｂにはドライブギヤ３１２ｂが設けられている。フレーム３３１にはピン３３３（図示せず）が設けられている。ピン３３３の両端はフレーム３３１に固定されている。ピン３３３には同期分配軸３１４ｂが係合している。同期分配軸３１４ｂには同期分配大ギヤ（第２同期分配大ギア）３１３ｂと同期分配小ギヤ（第２同期分配小ギア）３１５ｂが設けられている。同期分配大ギヤ３１３ｂは前記ドライブギヤ３１２ｂと噛み合っている。
【００４３】
さらに、フレーム３３１にはピン３３５が設けられている。ピン３３５の両端はフレーム３３１に固定されている。ピン３３５には偏心リング３０４ｂと３０４ｂ−２が係合している。偏心リング３０４ｂと３０４ｂ−２はメインギヤ３１７ｂの両側に固定され、メインギヤ３１７ｂと一緒に回転する。メインギヤ（他方の組のメインギア）３１７ｂは前記同期分配小ギヤ３１５ｂと噛み合っている。偏心リング３０４ｂの偏心部がコンロッド３０２ｂの大径部の穴３０２ｂ１に係合している。コンロッド３０２ｂの下端部はスライド３０１に連結されている。偏心リング３０４ｂ−２の偏心部がコンロッド３０２ｂ−２（図示せず）の大径部の穴に係合している。コンロッド３０２ｂ−２の下端部はスライド３０１に連結されている。また、同期分配小ギヤ３１５ａと同期分配小ギヤ３１５ｂ同士は噛み合って、同期をとっている。
【００４４】
以上のようにして、偏心リング３０４ａとコンロッド３０２ａによりクランク機構を構成し、偏心リング３０４ａ−２とコンロッド３０２ａ−２（図示せず）によりクランク機構を構成し、さらに、偏心リング３０４ｂとコンロッド３０２ｂによりクランク機構を構成し、偏心リング３０４ｂ−２とコンロッド３０２ｂ−２（図示せず）によりクランク機構を構成する。スライド３０１はこれらの複数のクランク機構により昇降運動を行う。すなわち、メインギヤ３１７ａと３１７ｂの回転によるクランク構造の動作によって昇降する。このように本実施例は、２ポイント駆動であり、各ポイントはメインギヤ３１７ａと３１７ｂの両側にそれぞれ配置された２つのコンロッドで駆動される。
【００４５】
本実施例では、スライドの停止保持や、非常時の停止のためにメカブレーキ装置を配置している。サーボモータ３２１ａの駆動軸３１１ａにはメカブレーキ装置３４１ａを、サーボモータ３２１ｂの駆動軸３１１ｂにはメカブレーキ装置３４１ｂを接続している。図５の他に、ブレーキ装置は、モータの出力軸（駆動軸に連結）の負荷とは反対側に設置したり、さらに、同期分配軸に配置することもできる。
【００４６】
本実施例では、図５に示すように、同期分配小ギア３１５ａと３１５ｂの噛合い部分を中心に点対称に、サーボモータ３２１ａと３２１ｂ、同期分配大ギア３１３ａと３１３ｂ、ドライブギヤ３１２ａと３１２ｂ、ブレーキ装置３４１ａと３４１ｂがそれぞれ配置されている。また、各偏心リング３０４がメインギア３１７の両側に固定されている。したがって、フレーム３３１に取付けられた機構の重心の位置が装置の中央（中間）付近になり、スライド３０１を２つのコンロッドでバランス良く駆動することができ、この駆動の際に衝撃があってもサーボプレス装置に捻じれが起きにくい。
【００４７】
なお、上記実施例ではサーボモータ３２１ａと３２１ｂはフレーム３３１に取付けられている。プレス構造から、これらのサーボモータをフレーム３３１の上部に取付けてもフレーム内に取付けることと等価である。
【００４８】
図６は２台のサーボモータを用いる場合の制御系の構成例を示すブロック図である。図において、サーボモータ３２１ａの軸端にモータの回転位置を検出するエンコーダ６１ａが接続され、サーボモータ３２１ｂの軸端にモータの回転位置を検出するエンコーダ６１ｂが接続される。エンコーダ６１ｂの回転信号は位置指令／位置／速度制御部６３に入力され、エンコーダ６１ｂが接続された駆動軸３１１ｂをマスター軸とし、サーボモータ３２１ａの回転位置と回転速度、サーボモータ３２１ｂの回転位置と回転速度が制御される。
【００４９】
位置指令／位置／速度制御部６３は、スライドの位置指令からモータの位置／速度を演算して、時々刻々のモータの位置指令を作り、これに基づいて位置／速度の制御をし、各サーボモータに同一のトルク指令を演算して出力する。位置指令／位置／速度制御部６３からのトルク指令は各モータを駆動するトルク制御部６２（６２ａ、６２ｂ）に入力される。
【００５０】
トルク制御部６２ａ、６２ｂは同一構成で、トルク指令に応じて各モータに流れる電流制御を実施する。トルク制御部６２はトルク指令に応じて電流指令発生部、電流制御部、ＰＷＭ制御部、パワー素子から構成されるパワー制御部、モータに流れる電流を検出する電流検出部などから構成され、詳細構成は周知であるので省略する。
【００５１】
エンコーダ６１（６１ａ、６１ｂ）からの信号は、それぞれのモータの磁極位置を検出する信号としても利用され、対応する各トルク制御部６２ａ、６２ｂに入力される。
【００５２】
このように構成すると、駆動軸３１１ｂをマスター軸、駆動軸３１１ａをスレーブ軸としてマスター、スレーブ駆動が行なえ、各モータが同一トルクを出しながらバランスの良い運転で、スライドの位置、速度が制御される。
【００５３】
本実施例の動力伝達機構によるサーボプレス装置は、複数のモータそれぞれが同期分配ギヤを駆動し、各同期分配ギヤがそれぞれのメインギヤを駆動させると同時に、同期分配ギヤ同士を噛み合わせるだけで各クランク機構を構成する各メインギヤ同士の完全同期を図りながらスライドの駆動ができる。
【００５４】
各メインギヤ同士を噛み合わせる専用のギヤを設けないので、ギヤの段数が少なくバックラッシュが小さく、スライド位置精度の低下が少なく、応答性がよい効果がある。また、熱膨張による変形量の少ない直径の小さな同期分配小ギアを噛合わせてメインギアの同期をとっているので、バックラッシュを小さくすることができる。さらに、メインギアを駆動した状態で同期分配小ギアで同期をとっているので、メインギアの片方の負荷が重くなっても、メインギアと同期分配小ギアの間、および同期分配小ギア同士の間のバックラッシュの影響は小さい。すなわち、少ないギア伝達噛み合わせでトルク補完するのでバックラッシュの影響を小さくできる。
【００５５】
また、メインギア同士の同期をとるのに、同期分配小ギアを噛合わせているので、メインギア同士と共に、各クランク機構を接近させて配置することができ、サーボプレス装置をコンパクトに構成することができる。
【００５６】
また、メインギヤにかかるトルクはモータ一組分だけでギヤ責務が小さい。さらに、少ないギヤによる駆動が可能なために、構造が簡単、損失が小さい、小型化できる、慣性モーメントもその分小さくでき高応答な駆動が可能である。
【００５７】
本実施例では、複数モータ駆動に適した構造であり、実施例１よりさらに大型のサーボプレスに適用が容易になる。なお、モータの能力、あるいは、プレス装置の所要加圧力から、モータ台数がさらに必要な場合、図４の同期分配大ギヤ３１３ａと３１３ｂにドライブギヤをもつ別のサーボモータを噛み合わせたり、サーボモータ３２１ａと３２１ｂの出力軸に２台以上のサーボモータを接続するようにしてもよいのは実施例１と同じである。
【実施例３】
【００５８】
図７は本発明の実施例３の構成図である。実施例２の構成に対し、メインギアの同期をとるのに同期分配ギヤの噛み合わせたを変えたものである。
【００５９】
偏心リング１３０２ａの偏心部がコンロッド１３０３ａの大径部の穴１３０３ａ１に係合している。コンロッド１３０３ｂの下端部はスライド１３０１に連結されている。また、偏心リング１３０２ｂの偏心部がコンロッド１３０３ｂの大径部の穴１３０３ｂ１に係合している。コンロッド１３０３ａの下端部はスライド１３０１に連結されている。偏心リング１３０２ａ、１３０２ｂの一端にはそれぞれメインギヤ１３１１ａ（一方の組のメインギア）、１３１１ｂ（他方の組のメインギア）が接続されている。
【００６０】
メインギヤ１３１１ａは同期分配小ギヤ（第１同期分配小ギヤ）１３１４ａと噛み合わされ、その同期分配ギヤ軸に接続された同期分配大ギヤ（第１同期分配大ギヤ）１３１３ａはドライブギヤ１３１２ａと噛み合わされている。ドライブギヤ１３１２ａはサーボモータ群１３２１ａに接続される。また、メインギヤ１３１１ｂは同期分配小ギヤ（第２同期分配小ギヤ）１３１４ｂと噛み合わされ、その同期分配ギヤ軸に接続された同期分配大ギヤ（第２同期分配大ギヤ）１３１３ｂはドライブギヤ１３１２ｂと噛み合わされている。ドライブギヤ１３１２ｂはサーボモータ群１３２１ｂに接続される。
【００６１】
さらに、同期分配大ギヤ１３１３ａと１３１３ｂは噛み合わされており、これを介してメインギヤ１３１１ａと１３１１ｂが互いに同期接続される。このように、左右のメインギヤ１３１１ａと１３１１ｂは、同期化が図られながら、サーボモータ群１３２１ａと１３２１ｂによって駆動される。図示の例では、メインギヤ１３１１ａと１３１１ｂは互いに逆方向の回転である。また、サーボモータ群１３２１ａ、１３２１ｂは後述するように同一軸に複数のモータが接続されている。
【００６２】
実施例２（図４）の構成と比較して、同期分配ギヤによりモータ駆動軸からのトルクが２段減速されてメインギヤ１３１１ａ、１３１１ｂを駆動する際、同期分配大ギヤ１３１３ａと１３１３ｂ同士が噛み合っているので、コンロッド１３０３ａと１３０３ｂの間隔が自由にとれ、設計の自由度が向上する。
【００６３】
すなわち、実施例２と比べ、同期分配大ギア１３１３ａと１３１３ｂが噛み合うことで、同期分配大ギア同士の間隔と同期分配小ギア１３１４ａ、１３１４ｂ同士の間隔が広がる。この間隔の広がった同期分配小ギアに噛み合わせるメインギア１３１１ａと１３１１ｂの間隔も広げることができる。メインギア１３１１ａと１３１１ｂの間隔は、同期分配小ギア１３１４ａ、１３１４ｂに噛み合った状態で、矢印方向に大きく調整できるので、コンロッド１３０３ａと１３０３ｂの間隔調整幅を大きくとることができる。
【００６４】
図８はモータ接続の具体構成例を示す。図８において、図７と部品番号が同一のギヤは同一物を表わす。
【００６５】
図８（ａ）、（ｂ）のサーボモータ群１３２１ａは、同一モータ駆動軸に２台のサーボモータが接続されている。サーボモータ群１３２１ｂは、同一モータ駆動軸に２台のサーボモータが接続されている。
【００６６】
図８（ａ）はドライブギヤ１３１２ａ，１３１２ｂの両側にモータを配置した例で、ドライブギヤ１３１２ａの両側にそれぞれサーボモータ１３２１ａ１、１３２１ａ２が接続され、ドライブギヤ１３１２ｂの両側にそれぞれサーボモータ１３２１ｂ１、１３２１ｂ２が接続されている。このように、ドライブギヤの両側にサーボモータを配置することで、ドライブギヤが両側からモータ駆動軸で支持されるので、ドライブギアを片方から片持ち状態で支持するものに比べ、バランスの良い回転が出来る。
【００６７】
図８（ｂ）はドライブギヤ１３１２ａの一方側にモータ１３２１ａ３、１３２１ａ４、および、ドライブギヤ１３１２ｂの一方側に１３２１ｂ３、１３２１ｂ４を配置した例である。このような構成とすることにより、モータ駆動軸の短縮化が可能になる。
【００６８】
図８（ｃ）は、複数モータのステータ部とロータ部（図の破線部）を同一フレーム内に収納した例で、いわゆるタンデム構造のモータ１３２１ａ５、および、１３２１ｂ５を配置している。図示のように、外見上は１モータ駆動であり、このような構造とすると、図８（ｂ）と比べてモータ連結部が短いので、さらなる小型化が可能となる。
【００６９】
図８に示すように、同期分配小ギア１３１４が同期分配大ギア１３１３の片面側に配置されているので、メインギア１３１１を片面側から同期分配小ギア１３１４へ噛合わせることができるので、噛合わせ作業が容易である。
【符号の説明】
【００７０】
１、３０１、１３０１…スライド、２ａ、２ｂ、３０２、１３０３ａ、１３０３ｂ…コンロッド、４ａ、４ｂ、３０４ａ、３０４ｂ、１３０２ａ、１３０２ｂ…偏心リング、１１、３１１…駆動軸、１２、３１２ａ、３１２ｂ、１３１２ａ、１３１２ｂ…ドライブギヤ、１３、１５ａ、１５ｂ、３１３ａ、３１３ｂ、３１５ａ、３１５ｂ、１３１３ａ、１３１３ｂ、１３１４ａ、１３１４ｂ…同期分配ギヤ、１４、３１４ａ、３１４ｂ…同期分配軸、１７ａ、１７ｂ、３１７ａ、３１７ｂ、１３１１ａ、１３１１ｂ…メインギヤ、２１、３２１ａ、３１２ｂ、１３２１ａ、１３２１ｂ…サーボモータ、３１、３３１…フレーム、３２、３３、３４、３５、３３２、３３３、３３４、３３５…ピン、３４１ａ、３４１ｂ…ブレーキ装置、６１ａ、６１ｂ…エンコーダ、６２ａ、６２ｂ…トルク制御部、６３…位置指令／位置／速度制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のクランク構造により昇降されるスライドをもつ複数ポイント式サーボプレス装置において、
サーボモータによって駆動される同期分配ギヤと、
前記同期分配ギヤによって同期して駆動される複数のメインギヤと、
前記各メインギヤにより各クランク構造を駆動することを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項２】
請求項１記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記同期分配ギヤは少なくとも一つのサーボモータにより駆動され、該同期分配ギヤにより複数のメインギヤを駆動することを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項３】
請求項１記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記同期分配ギヤは２組のサーボモータにより駆動され、一方の組のサーボモータによって駆動される同期分配ギヤにより一方のメインギヤを駆動し、他の組のサーボモータによって駆動される同期分配ギヤにより他方のメインギヤを駆動し、各同期分配ギヤ同士が同期接続されることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項４】
請求項２に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記メインギヤは２組からなり、前記同期分配ギヤはサーボモータのドライブギアと噛合う同期分配大ギアと、前記同期分配大ギアと同時に回転する第１同期分配小ギアと、前記第１同期分配小ギアと噛合う第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配小ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項５】
請求項３に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータとメインギアはそれぞれ２組からなり、前記同期分配ギヤは各サーボモータのドライブギアとそれぞれ噛合う第１同期分配大ギアと第２同期分配大ギア、前記第１同期分配大ギアと共に回転する第１同期分配小ギア、および前記第２同期分配大ギアと共に回転する第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配小ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項６】
請求項３に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータとメインギアはそれぞれ２組からなり、前記同期分配ギヤは各サーボモータのドライブギアとそれぞれ噛合う第１同期分配大ギアと第２同期分配大ギア、前記第１同期分配大ギアと共に回転する第１同期分配小ギア、および前記第２同期分配大ギアと共に回転する第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配大ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータは前記ドライブギアの駆動軸に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項８】
請求項７に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータは前記ドライブギアの両側に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項９】
請求項７に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータは前記ドライブギアの一方側に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記ドライブギアの一方側に接続された複数台のサーボモータは、同一フレーム内に収納されていることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項１】
複数のクランク構造により昇降されるスライドをもつ複数ポイント式サーボプレス装置において、
サーボモータによって駆動される同期分配ギヤと、
前記同期分配ギヤによって同期して駆動される複数のメインギヤと、
前記各メインギヤにより各クランク構造を駆動することを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項２】
請求項１記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記同期分配ギヤは少なくとも一つのサーボモータにより駆動され、該同期分配ギヤにより複数のメインギヤを駆動することを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項３】
請求項１記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記同期分配ギヤは２組のサーボモータにより駆動され、一方の組のサーボモータによって駆動される同期分配ギヤにより一方のメインギヤを駆動し、他の組のサーボモータによって駆動される同期分配ギヤにより他方のメインギヤを駆動し、各同期分配ギヤ同士が同期接続されることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項４】
請求項２に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記メインギヤは２組からなり、前記同期分配ギヤはサーボモータのドライブギアと噛合う同期分配大ギアと、前記同期分配大ギアと同時に回転する第１同期分配小ギアと、前記第１同期分配小ギアと噛合う第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配小ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項５】
請求項３に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータとメインギアはそれぞれ２組からなり、前記同期分配ギヤは各サーボモータのドライブギアとそれぞれ噛合う第１同期分配大ギアと第２同期分配大ギア、前記第１同期分配大ギアと共に回転する第１同期分配小ギア、および前記第２同期分配大ギアと共に回転する第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配小ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項６】
請求項３に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータとメインギアはそれぞれ２組からなり、前記同期分配ギヤは各サーボモータのドライブギアとそれぞれ噛合う第１同期分配大ギアと第２同期分配大ギア、前記第１同期分配大ギアと共に回転する第１同期分配小ギア、および前記第２同期分配大ギアと共に回転する第２同期分配小ギアからなり、前記第１同期分配小ギアが一方の組のメインギヤと噛み合ってトルクを伝えると共に、前記第２同期分配小ギアが他の組のメインギヤと噛合ってトルクを伝達し、前記第１と第２の同期分配大ギヤの噛み合いにより前記２組のメインギアを同期させることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータは前記ドライブギアの駆動軸に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項８】
請求項７に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータは前記ドライブギアの両側に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項９】
請求項７に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記サーボモータは前記ドライブギアの一方側に複数台のサーボモータが接続されていることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の複数ポイント式サーボプレス装置において、
前記ドライブギアの一方側に接続された複数台のサーボモータは、同一フレーム内に収納されていることを特徴とする複数ポイント式サーボプレス装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−６０７５（Ｐ２０１２−６０７５Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４７９８（Ｐ２０１１−８４７９８）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（０００１００８６１）アイダエンジニアリング株式会社 (153)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（０００１００８６１）アイダエンジニアリング株式会社 (153)
【Ｆターム（参考）】
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